JP2024030685A - 光モジュール、周波数変動検出システム、周波数変動検出方法及び周波数変動検出プログラム - Google Patents

光モジュール、周波数変動検出システム、周波数変動検出方法及び周波数変動検出プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】より正確に周波数変動を検出可能な光モジュールを提供すること。【解決手段】本発明の光モジュールは、光を出力する光源と、前記光を分岐する第１の分岐手段と、前記第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、前記光源に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる変動手段と、前記変動手段が前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、を備える光モジュール。【選択図】図８

Description

本発明は、たとえば、帯域フィルタを備えた光モジュール等に関する。
波長多重技術を用いた光通信用の周波数可変レーザモジュールは、ＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）で規格化された数THzと広帯域な波長帯で可変できる必要がある。また、発振周波数に対し、高い周波数精度でレーザ発振する必要がある。広帯域化のために、光源１０００は図１０のように広帯域フィルタ１００６を内蔵できる外部共振器型が用いられる。さらに、高い周波数精度を補償するために光源１０００は、周波数モニタ光回路１００５を内蔵する。周波数モニタ光回路１００５は、周波数をモニタする機能や周波数を固定（ロック）する機能を有する。図１０は、集積型の周波数可変レーザである光源１０００の基本構成図の一例を示す模式図である。ＳＯＡ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１００１、周波数選択用回路１００２、光反射点１００３、１００４により、外部共振器が構成される。また、外部共振器は、わずかに周期の異なる２つのリングフィルタからなる広帯域フィルタ１００６で発振周波数を制御する。光源１０００は、外部共振器の外に周波数モニタ光回路１００５を有している。
一般的に周波数モニタ光回路１００５は、周期的な周波数特性を有するフィルタが用いられ、図１０では広帯域フィルタ１００６と同様の周波数特性を有するリングフィルタ１００７を用いている。周波数モニタ光回路１００５上に設けられたフィルタの波長依存性をなくすために出力光強度/入力光強度の相対値である強度比を用いて、周波数モニタ光回路１００５内のフィルタを制御していた。出力光強度とは、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）２で受光された光の強度を指す。また、入力光強度とは、ＰＤ１で受光された光の強度を指す。図１１は、当該フィルタの特性を示す図である。図１１の横軸は、光源１０００から出力される光の周波数を表し、図１１の縦軸は、ＰＤ１の受信光強度に対するＰＤ２の受信光強度の強度比をデシベル表示で示したものである。
例えば、１９６，３００ＧＨｚの周波数で光を発振させる場合、図１１中の点ａで示される位置に対応する強度比－０．８ｄBが事前に計測されているとする。発振周波数が変動した場合は、この周波数特性に応じて強度比が変化する。そのため、周波数モニタ光回路１００５は、変化後の強度比と初期に計測した強度比との変化量をもとに周波数の変動をモニタできる。なお、周波数モニタ光回路１００５は、波長を固定する場合、図１１中の点ａが示す強度比を維持するようにレーザ側の制御パラメータを変えて制御する。
特許文献１には、第１受光素子の出力と第２受光素子の出力の比を検出することによって、波長可変光源の出力波長を検出する波長制御システムが開示されている。
特開２０１５－０６０９６１号
上記のように、一般的には強度比の変化をモニタすることによって、経時的に緩やかに変化する発振周波数のずれをモニタできる。しかし、複数のコンポーネントからなる光源の場合、擾乱により想定外の波長とびが生じる場合がある。特に、図１０の光源１０００では、発振周波数ｆ近傍のｆ±Δｆ（Δｆ：２つのリングフィルタの周期差）へ発振が変化しやすい。例えば図１１中矢印が示すように、点ｂから点ｃに変動する場合がある。強度比が周期的に変化する場合、点ｂおよび点ｃで、前述の強度比が変化せずに、周波数の変動が生じる場合がある。このような場合、上記の技術により周波数変動を検出することは困難であり、誤った周波数の光が通信システム内で長期にわたって生じてしまい、通信システムの障害の要因となる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、より正確に周波数変動を検出可能な光モジュールを提供することである。
本発明の光モジュールは、
光を出力する光源と、
前記光を分岐する第１の分岐手段と、
前記第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
前記光源に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる変動手段と、
前記変動手段が前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
を備える。
本発明の周波数変動検出システムは、
光を出力する光源と、
前記光を分岐する第１の分岐手段と、
前記第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
前記光源に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる変動手段と、
前記変動手段が前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
を備える。
本発明の周波数変動検出方法は、
光を出力する光源と、前記光を分岐する第１の分岐手段と、前記第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出方法であって、
前記光源に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させ、
前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する。
本発明の周波数変動検出プログラムは、
光を出力する光源と、前記光を分岐する第１の分岐手段と、前記第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出プログラムであって、
前記光源に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる処理と、
前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する処理と、を
情報処理装置に実行させる。
本発明によれば、より正確に周波数変動を検出可能な光モジュールを提供することが可能である。
本発明の第１の実施形態における光モジュールの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における光モジュールの詳細を示す図である。 本発明の第１の実施形態における光モジュールの特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態における光モジュールの詳細を示す図である。 本発明の第１の実施形態における光モジュールの動作例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の変形例の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の変形例の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における光モジュールの構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における光モジュールの動作例を示すフローチャートである。 本発明の第１、第２の実施形態における光モジュール等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。 背景技術を説明するための図である。 背景技術を説明するための図である。
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態における光モジュール１について、図１及び図２に基づき説明する。図１は、光モジュール１の構成例を示すブロック図である。図２は、光モジュールの詳細を示すブロック図である。
光モジュール１の構成について説明する。図１に示されるように、光モジュール１は、光源１１、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３、透過光検出手段１４、第２の分岐手段１５、出力光検出手段１６及び制御手段２０を備える。制御手段２０は、変動手段２１及び周波数変動検出手段２２を備える。
光源１１は、光を出力する。光源１１は、例えばレーザである。光源１１は、制御手段２０と電気的に接続されている。また、光源１１は、第１の分岐手段１２と光学的に接続されている。
光源１１は、例えば、リング共振器などにより構成される帯域フィルタを備える。例えば、光モジュール１に設けられた不図示の電気回路は、それぞれのリング共振器上に配置されたヒータに与える電流を変化させることにより、光源１１のリング共振器の温度を変化させることができる。これにより、光源１１から出力される光の波長及び位相は調整される。
第１の分岐手段１２は、光源１１、帯域フィルタ１３及第２の分岐手段１５と光学的に接続されている。第１の分岐手段１２は、光源１１から出力された光を分岐する。第１の分岐手段１２は、例えば、光スプリッタである。
第１の分岐手段１２は、光源１１から出力された光を少なくとも二つに分岐し、分岐された光の一方を帯域フィルタ１３に出力する。また、第１の分岐手段１２は、分岐された光の他方を第２の分岐手段１５に出力する。
帯域フィルタ１３は、第１の分岐手段１２及び透過光検出手段１４と光学的に接続されている。帯域フィルタ１３は、第１の分岐手段１２により分岐された一方の光を透過する。帯域フィルタ１３は、例えばリング共振器である。帯域フィルタ１３は、周期的な透過特性を有する光フィルタである。なお、好ましくは、光源１１により出力される光の周波数の変動に対し帯域フィルタ１３により透過される光の強度が大きく変化するスロープ部を用いることで、光モジュール１から出力される光の周波数のずれをより高精度にモニタできる。なお、帯域フィルタ１３により透過される光の波長と光源１１により出力される光の周波数の関係はその他の関係でもよい。
透過光検出手段１４は、帯域フィルタ１３と光学的に接続されている。また、透過光検出手段１４は、制御手段２０と電気的に接続されている。透過光検出手段１４は、帯域フィルタ１３を透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する。透過光検出手段１４は、例えば、フォトダイオードである。
透過光検出手段１４は、帯域フィルタ１３を透過した光を受光し、光電変換により電気信号を生成する。これにより透過光検出手段１４は透過光強度を検出する。透過光検出手段１４は、透過光強度を制御手段２０に出力する。
第２の分岐手段１５は、第１の分岐手段１２及び出力光検出手段１６と光学的に接続されている。また、第２の分岐手段１５は、光モジュール１の外部に設けられた光変調器（図１にて不図示）などに光学的に接続されている。第２の分岐手段１５は、第１の分岐手段１２により分岐された光の他方を分岐する。第２の分岐手段１５は、例えば、光スプリッタである。
第２の分岐手段１５は、第１の分岐手段１２から出力された光を少なくとも二つに分岐し、分岐された光の一方を出力光検出手段１６に出力する。また、第２の分岐手段１５は、分岐された光の他方を光モジュール１の外部に出力する。光モジュール１の外部に出力された光は、不図示の光変調器などにより変調された後で、受信側の装置へ出力される。
出力光検出手段１６は、第２の分岐手段１５と光学的に接続されている。また、出力光検出手段１６は、制御手段２０と電気的に接続されている。出力光検出手段１６は、第２の分岐手段により分岐された光の一方の光である出力光の強度である出力光強度を検出する。出力光検出手段１６は、例えば、フォトダイオードである。
出力光検出手段１６は、第２の分岐手段１５により分岐された光を受光し、光電変換により電気信号を生成する。これにより出力光検出手段１６は出力光強度を検出する。出力光検出手段１６は、出力光強度を制御手段２０に出力する。
次に図２を用いて、光源１１、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３、透過光検出手段１４、第２の分岐手段１５、出力光検出手段１６の詳細について説明する。図２は、図１を具体的に示したものである。なお、図２において、制御手段２０は不図示である。図２に示されるように、光モジュール１は、光源１１及び周波数モニタ光回路５０を備える。周波数モニタ光回路５０は、図２に示されるように、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３、透過光検出手段１４、第２の分岐手段１５、出力光検出手段１６を備える。
図２に示されるように、光源１１は、ＳＯＡ１１１、帯域フィルタ１１２、位相制御部１１３、第１の反射手段１１４及び第２の反射手段１１５を備える。また、帯域フィルタ１１２は、ヒータ電極１１２ｂを備える。位相制御部１１３は、ヒータ電極１１３ｂを備える。第１の反射手段１１４は、全反射ミラーである。また、第２の反射手段１１５は、入射した光の一部を反射し、一部を透過する半透過ミラーである。
ＳＯＡ１１１は、外部から入力された励起電流に応じて、広帯域なＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光を出力する。ＳＯＡ１１１から出力された光は、第１の反射手段１１４と第２の反射手段１１５との間で反射を繰り返すことにより増幅され、第２の反射手段１１５から周波数モニタ光回路５０を経て出力ポートＯＰから、光モジュール１の外部へ出力される。
この際、ＳＯＡ１１１から所定の波長のみを透過する帯域フィルタ１１２を介して反射を繰り返すため、第２の反射手段１１５から出力される光の発振周波数は、帯域フィルタ１１２によって決まる。なお、帯域フィルタ１１２は、図２に示されるように二つのリング共振器から構成される。帯域フィルタ１１２が透過する光の波長は、各リング共振器上に配置されたヒータ電極１１２ｂに供給される電力によって調整される。
また、第２の反射手段１１５から出力される光は、位相制御部１１３により光源１１を構成する外部共振器の透過ピークが調整され、帯域フィルタ１１２と透過ピークが一致した状態で出力される。位相制御部１１３は、外部からの電流や電圧、または、電力に応じて光導波路の屈折率を変化できる光導波路である。位相制御部１１３は、例えば、光導波路上に位相調整用のヒータ電極１１３ｂが配置され、印加電力に応じて屈折率を変えて光路長を変化させて外部共振器の位相を調整できる。
周波数モニタ光回路５０においては、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３、透過光検出手段１４、第２の分岐手段１５、出力光検出手段１６は、図２に示される例においても、前述の説明と同様の構成、機能及び接続関係を備える。
制御手段２０について説明する。図１に示されるように制御手段２０は、変動手段２１及び周波数変動検出手段２２を備える。制御手段２０は、光源１１、透過光検出手段１４及び出力光検出手段１６と電気的に接続されている。
変動手段２１は、光源１１に入力される信号のパラメータを変化させる。具体的には、光源１１に入力する信号は、光源１１に入力される電気信号である。信号のパラメータとは、電気信号の電力、電流及び電圧の何れであってもよい。
より具体的には、変動手段２１は、前述の位相制御部１１３に入力される位相電力の基準値に対し、パラメータを第１の範囲で変化させ続ける。基準値とは、例えば第１の範囲で変化させる直前の位相電力の値である。変動手段２１は、動作中の位相電力値に対して変化させる第１の範囲の上限値と下限値を予め記憶しているものとする。変動手段２１は、上限値と下限値の間で、単位時間毎に単位量だけ位相電力を変化させる。なお、単位量とは後述の説明において変化量とも称する。単位時間とは、例えば２ミリ秒や３ミリ秒の数ミリ秒である。また、単位量とは、例えば２０μWである。変動手段２１は、例えば、位相電力の値を第１の範囲内で単位量ずつ増加させ続けて位相電力の値が上限値に達した場合は、位相電力を単位量ずつ減少させる。また、変動手段２１は、例えば、位相電力の値を第１の範囲内で単位量ずつ減少させ続けて位相電力の値が下限値に達した場合は、位相電力を単位量ずつ増加させる。
なお、単位時間や単位量は上記の例に限られない。また、単位量は、光モジュール１のケースの温度及び光源１１から出力される光の周波数の少なくとも一方に基づいて変化してもよい。図３を用いて、位相電力の変化量に対するケースの温度及び光のチャネルの関係を説明する。
図３は、光モジュール１の特性を示す図である。図３にて、横軸は、光源１１から出力される光のチャネルを指す。また、縦軸は、発振周波数が一定量変化するのに必要な位相電力の変化量を指す。図３中の光のチャネルは、例えば、ＩＴＵで規定されているチャネルに対応する。図３において、丸、三角及び四角は、ケースの温度が互いに異なる場合の位相電力の変化量を指す。例えば、丸は、ケースの温度が－２０℃の場合における、光のチャネルと位相電力との関係を指す。例えば、図３において左に位置する丸は、ケースの温度が－２０℃であって光源１１から出力される光のチャネルが１である場合、単位時間における位相電力の変化量が０．２ｍＷであることを指す。
周波数変動検出手段２２は、透過光検出手段１４により検出された透過光強度と、出力光検出手段１６により検出された出力光強度との比を検出する。出力光強度との比をとることで、各発振周波数での光源１１からの光出力強度の差を考慮する必要がなくなる。また、上記のように、変動手段２１は、光源１１に入力される位相電力のパラメータを第１の範囲で変化させる。この位相変化に伴って発振周波数が変化するため、透過光強度は変化する。そのため、周波数変動検出手段２２が検出する比は変動する。
図４を用いて比の変動について説明する。図４は、透過光強度と出力光強度の比と、光源１１が出力する光の周波数との関係を示す図である。図４中の縦軸は、透過光強度と出力光強度の比を指す。図４中の横軸は、光の周波数を指す。光源１１が出力する光の中心周波数が１９６，３００ＧＨｚである場合、変動手段２１は、前述のように信号のパラメータを第１の範囲内で変化させる。これにより、発振周波数として動作中の発振周波数に対して約±５ＧＨｚ変動する。このように、変動手段２１は、光源に入力する信号のパラメータを、第１の範囲内で変動させ続けることにより、比を第２の範囲内で変動させ続ける。図４において第２の範囲とは、矢印Ａで示される範囲である。なお、第１の範囲は必要とする周波数精度に応じてと小さくしてもよい。例えば、±０．１ＧＨｚまで小さくしてもよい。第２の範囲は、矢印Ａで示される範囲よりも狭い範囲であっても良い。
そして、周波数変動検出手段２２は、信号のパラメータを第１の範囲内で変化させた際の透過光強度と出力光強度の比の傾きの正負も検出する。正負は変動方向に対応する。前述のように、光源１１に入力する信号のパラメータ（前述の位相制御部１１３に入力される位相電力の値）が変化した場合、透過光強度と出力光強度の比が変化する。この際、周波数変動検出手段２２は、パラメータの変化と比の変化を対応付けて記憶する。
以下の説明において、ＸμＷ及びＸμＷ＋２０μＷは、第１の範囲に含まれる値である。変動手段２１は、位相制御部１１３に入力される位相電力の値をＸμＷからＸμＷ＋２０μＷに増加させる。変動手段２１が位相電力を増加させた場合、比の値は増加するとする。この場合、周波数変動検出手段２２は、位相電力の値がＸμＷからＸμＷ＋２０μＷに変化した場合、比が正の方向に変化することを記憶する。
また、変動手段２１は、位相制御部１１３に入力される位相電力の値をＸμＷ＋２０μからＸμＷに減少させる。変動手段２１が位相電力を減少させた場合、比の値は減少するとする。この場合、周波数変動検出手段２２は、位相電力の値がＸμＷ＋２０μからＸμＷに変化した場合、比が負の方向に変化することを記憶する。
なお、上記の説明においては、ＸμＷ及びＸμＷ＋２０μＷが第１の範囲に含まれるとしたが、ＸμW－１０μＷ及びＸμＷ＋１０μＷが第１の範囲に含まれるとしてもよい。また、Ｘとは、例えば、光源１１から出力される光の強度が最大になる場合の位相電力値であってもよい。また、Ｘの値が変化した場合、第１の範囲は、Xの値の変化に応じて変化してもよい。具体的には、上記の例においてＸがＹに変化した場合、第１の範囲は、ＹμＷ及びＹμＷ＋２０μＷを含むように変化する。
前述のように、変動手段２１が信号のパラメータを第１の範囲内で変化させることにより、比は、図４に矢印Ａで示されるような第２の範囲で変動する。周波数変動検出手段２２は、第１の範囲内でのパラメータの変化ごとに、比が正の方向に変化したか負の方向に変化したかを記憶する。周波数変動検出手段２２は、ここで記憶した方向を第１の方向として記憶する。なお、パラメータの変化に対応する比の変化方向は、予め与えられていてもよい。
このように、変動手段２１は、光源１１に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、透過光強度と出力光強度との比を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる。
次に、周波数変動検出手段２２が発振周波数のずれを検出する処理について説明する。周波数変動検出手段２２は透過光強度と出力光強度との比をモニタし、１６３．３００GHｚの発振周波数の時の比の値（０．８）からのずれから発振周波数を推測する。また、事前に設定する周波数範囲を超える比の値となった場合には、発振周波数エラーとしてアラームを出す。発振周波数の仕様として比の値が―０．６から―０．９以内に抑える仕様の場合、検出した比の値が例えば－１．２である場合に、周波数変動検出手段２２は光源１１から出力される光の周波数が大きくずれたとしてアラームを出す。すなわち、周波数変動検出手段は、比が第２の範囲外で変化したことを検出した場合、光源１１から出力される光の周波数のずれを検出する。
次に、周波数変動検出手段２２が周波数変動を検出する処理について説明する。周波数変動検出手段２２は、変動手段２１が信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させた際に、比が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、設定と大きく異なる周波数に発振周波数が遷移したとしてアラームを出す。
前述の例のように、周波数変動検出手段２２は、例えば、位相電力の値がＸμＷからＸμＷ＋２０μＷに変化した場合、比が正の方向に変化することを記憶している。そして、周波数変動検出手段２２は、正の方向を第１の方向として記憶している。この後に、位相電力の値がＸμＷからＸμＷ＋２０μＷに変化した際の比の変動方向が負の方向であることを周波数変動検出手段２２が検出した場合、周波数変動検出手段２２は、光源１１から出力される光の周波数変動を検出する。
光源１１のような周波数可変レーザは広い周波数範囲で動作させる必要があるために、発振周波数に関係する制御パラメータのわずかな擾乱で大きく発振周波数が変動する可能性がある。このような周波数変動が生じた場合、光源１１から出力される光の周波数は、図４中の丸に対応する周波数（約１９６，３００ＧＨｚ）から三角で示される周波数（１９６，４３５ＧＨｚ）に変化する場合がある。このような周波数の変動が起こった場合であっても比の値は第２の範囲内であるため、比の値のみに基づいてこのような周波数変動を検出することは困難であった。一方で、光モジュール１における周波数変動検出手段２２は、比の変動方向を用いているため、上記のような場合であっても周波数変動を検出することができる。
なお、上記のように周波数の大きな変動において、ユーザは生じやすい変動量を予め特定できる場合がある。このような場合、ユーザは、予め特定できた変動量分だけ中心周波数から離れた周波数における比の変動方向が、中心周波数における比の変動方向と逆になるように、帯域フィルタ１３を設計してもよい。
具体的には、ユーザは、１３５ＧＨｚだけ周波数が変動しやすいことを予め特定していたとする。このような場合、ユーザは、中心周波数である１９６，３００ＧＨｚから１３５ＧＨｚ離れた１９６，４３５ＧＨｚにおける比の変動方向を、図４に示されるように、１９６，３００ＧＨｚにおける比の変動方向と逆になるように帯域フィルタ１３を設計してもよい。
また、周波数変動検出手段２２は、位相制御部１１３に入力される電力の変化に対する透過光強度の変化量が所定の閾値以下である場合、光の周波数変動を検出しない構成であってもよい。例えば、前述のように、変動手段２１は、２０μW毎に位相制御部１１３に入力される位相電力を変化させているとする。この場合、変動手段２１は、位相電力の値をＸμＷからＸμＷ＋２０μＷに変化させる。周波数変動検出手段２２は、位相電力が上記のように変化した場合において透過光強度の変化量が閾値（例えば２ｍＷ）以下である場合、比が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出したとしても光の周波数変動を検出しない。
周波数変動検出手段２２が比の変動方向を用いて周波数変動を検出する場合、透過光強度が小さすぎると僅かな誤差によって、比の変動方向は、正の方向及び負の方向の両方に変化し得る。そのため、比の変動方向によってより確実に周波数変動を検出するためには、透過光強度がある程度大きいことが必要である。そのため、光モジュール１の周波数変動検出手段２２は、比の変動方向が第１の方向から第２の方向に変化したとしても、透過光強度が閾値よりも小さい場合には光の周波数変動を検出しない。これにより、光モジュール１は、周波数変動の誤検出を抑制できる。
なお、上記の説明において、変動手段２１が変動させる信号のパラメータは、前述の位相制御部１１３に入力される位相電力の値であると述べた。しかし、信号のパラメータは、透過光検出手段１４が検出する透過光強度と出力光検出手段１６が検出する出力光強度との比を変化させるものであればよい。そのため、信号のパラメータは、位相電力の値以外であってもよい。
次に図５を用いて光モジュール１による周波数変動検出方法を説明する。図５は、光モジュール１における処理を示したフローチャートである。なお、これらのフローチャートに示される処理は、周波数変動検出プログラムによって情報処理装置により実行されてもよい。
変動手段２１は、所定期間において、位相制御部１１３に対して位相電力ＸｍＷを与える（Ｓ１０１）。これにより、光源１１から出力される光の強度は最大になる。なお、位相電力ＸｍＷは、変動手段２１以外の他の構成により与えられてもよい。所定期間とは、例えば１０秒である。
所定の期間の経過後、変動手段２１は、第１の範囲内で位相電力を増加させる（Ｓ１０２）。例えば、変動手段２１は、位相電力をＸμＷからＸ＋２０μＷに増加させる。Ｓ１０２の処理の後で、周波数変動検出手段２２は、透過光強度と出力光強度との比を検出する（Ｓ１０３）。具体的には、周波数変動検出手段２２は、透過光検出手段１４及び出力光検出手段１６から取得した透過光強度及び出力光強度に基づいて比を取得する。
変動手段２１は、第１の範囲内で位相電力を減少させる（Ｓ１０４）。例えば、変動手段２１は、位相電力をＸμＷ＋２０μＷからＸ－２０μＷに減少させる。Ｓ１０４の処理の後で、周波数変動検出手段２２は、透過光強度と出力光強度との比を検出する（Ｓ１０５）。
周波数変動検出手段２２は、比の変動方向を検出する（Ｓ１０６）。具体的には、周波数変動検出手段２２は、Ｓ１０３で検出した比とＳ１０５で検出した比を比較し、増加しているか、減少しているかを検出する。比の増加は、比が正の方向に変動していることに対応する。また、比の減少は、比が負の方向に変動していることに対応する。
周波数変動検出手段２２は、比の変動方向が第１の方向であるかどうかを判断する（Ｓ１０７）。第１の方向は、不図示のメモリに予め記憶されているものとする。周波数変動検出手段２２は、比の変動方向が第１の方向であると判断した場合（Ｓ１０７のＹｅｓ）、動作を終了します。光モジュール１は、再度Ｓ１０１の処理を行ってもよい。
周波数変動検出手段２２は、比の変動方向が第１の方向であると判断しない場合（Ｓ１０７のＮｏ）、光源１１から出力される光の周波数変動を検出する（Ｓ１０８）。Ｓ１０７の処理において、比の変動方向が第１の方向でないことは、比の変動方向が第２の方向であることを示す。Ｓ１０８において検出される周波数変動とは、設定と大きく異なる周波数に発振周波数が遷移したことによるものである。なお、本フローチャートに明記されていないが、周波数変動検出手段２２は、更に、比の値が第２の範囲を超えた場合に、光の周波数が大きくずれたとしてアラームを出してもよい。比の値が第２の範囲を超えた場合とは、前述のように、比の値が事前に設定する周波数範囲を超える場合に対応する。
以上のように、光モジュール１は、光源１１、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３透過光検出手段１４、第２の分岐手段１５、出力光検出手段１６、変動手段２１及び周波数変動検出手段２２を備える。
光源１１は、光を出力する。第１の分岐手段１２は、光源１１から出力された光を分岐する。帯域フィルタ１３は、第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する。透過光検出手段１４は、帯域フィルタ１３を透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する。第２の分岐手段１５は、第１の分岐手段１２により分岐された光の他方を分岐する。出力光検出手段１６は、第２の分岐手段１５により分岐された光の一方の光である出力光の強度である出力光強度を検出する。
変動手段２１は、光源１１に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、透過光強度と出力光強度との比を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる。周波数変動検出手段２２は、変動手段２１がパラメータを第１の値から第２の値に変化させた際に、比が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、光源１１から出力される光の周波数変動を検出する。
光源１１のような周波数可変レーザは広い周波数範囲で動作させる必要があるために、発振周波数に関係する制御パラメータのわずかな擾乱で大きく発振周波数が変動する可能性がある。このような周波数変動が生じた場合、光源１１から出力される光の周波数は、図４中の丸に対応する周波数（約１９６，３００ＧＨｚ）から三角で示される周波数（１９６，３３５ＧＨｚ）に変化する場合がある。このような周波数の変動が起こった場合であっても比の値は第２の範囲内であるため、比の値のみに基づいてこのような周波数変動を検出することは困難であった。一方で、光モジュール１における周波数変動検出手段２２は、比の変動方向を用いているため、上記のような場合であっても周波数変動を検出することができる。以上のように、光モジュール１によれば、より正確に周波数変動を検出することができる。
なお、上記の光モジュール１において、光源１１、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３、透過光検出手段１４、第２の分岐手段１５、出力光検出手段１６及び制御手段２０は一体に設けられている。しかし、これらは一体に設けられている必要はない。例えば、光モジュール１は、制御手段２０のみが別体として設けられた周波数変動検出システムであってもよい。
次に、図６を用いて、光モジュール１Ａについて説明する。光モジュール１Ａは、光モジュール１の変形例である。光モジュール１Ａは、図１に示されるように、光源１１、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３、透過光検出手段１４及び制御手段２０を備える。光モジュール１Ａは、第２の分岐手段１５及び出力光検出手段１６を備えない点で、光モジュール１と相違する。
光モジュール１Ａにおいて、変動手段２１は、光源１１に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、透過光強度と出力光強度との比ではなく、透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる。
また、光モジュール１Ａにおいて、周波数変動検出手段２２は、変動手段２１がパラメータを第１の値から第２の値に変化させた際に、透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、光源１１から出力される前記光の周波数変動を検出する。
次に図７を用いて、光モジュール１Ａにおける処理を説明する。図７は、光モジュール１における処理を示したフローチャートである。なお、これらのフローチャートに示される処理は、周波数変動検出プログラムによって情報処理装置により実行されてもよい。
変動手段２１は、所定期間において、位相制御部１１３に対して位相電力ＸｍＷを与える（Ｓ１０１Ａ）。これにより、光源１１から出力される光の強度は最大になる。なお、位相電力ＸｍＷは、変動手段２１以外の他の構成により与えられてもよい。所定期間とは、例えば１０秒である。
所定の期間の経過後、変動手段２１は、第１の範囲内で位相電力を増加させる（Ｓ１０２Ａ）。例えば、変動手段２１は、位相電力をＸμＷからＸ＋２０μＷに増加させる。Ｓ１０２の処理の後で、周波数変動検出手段２２は、透過光強度を検出する（Ｓ１０３Ａ）。具体的には、周波数変動検出手段２２は、透過光検出手段１４から取得した透過光強度を取得する。
変動手段２１は、第１の範囲内で位相電力を減少させる（Ｓ１０４Ａ）。例えば、変動手段２１は、位相電力をＸμＷ＋２０μＷからＸ－２０μＷに減少させる。Ｓ１０４の処理の後で、周波数変動検出手段２２は、透過光強度を検出する（Ｓ１０５Ａ）。
周波数変動検出手段２２は、透過光強度の変動方向を検出する（Ｓ１０６Ａ）。具体的には、周波数変動検出手段２２は、Ｓ１０３Ａで検出した透過光教祖とＳ１０５Ａで検出した透過光強度を比較し、増加しているか、減少しているかを検出する。透過光強度の増加は、透過光強度が正の方向に変動していることに対応する。また、透過光強度の減少は、透過光強度が負の方向に変動していることに対応する。
周波数変動検出手段２２は、透過光強度の変動方向が第１の方向であるかどうかを判断する（Ｓ１０７Ａ）。第１の方向は、不図示のメモリに予め記憶されているものとする。周波数変動検出手段２２は、透過光強度の変動方向が第１の方向であると判断した場合（Ｓ１０７のＹｅｓ）、動作を終了する。この場合、光モジュール１Ａは、再度Ｓ１０１Ａの処理を行ってもよい。
周波数変動検出手段２２は、透過光強度の変動方向が第１の方向であると判断しない場合（Ｓ１０７ＡのＮｏ）、光源１１から出力される光の周波数変動を検出する（Ｓ１０８Ａ）。Ｓ１０７Ａの処理において、透過光強度の変動方向が第１の方向でないことは、透過光強度の変動方向が第２の方向であることを示す。Ｓ１０８Ａにおいて検出される周波数変動とは、設定と大きく異なる周波数に発振周波数が遷移したことによるものである。なお、本フローチャートに明記されていないが、周波数変動検出手段２２は、更に、透過光強度の値が第２の範囲を超えた場合に、光の周波数が大きくずれたとしてアラームを出してもよい。透過光強度の値が第２の範囲を超えた場合とは、前述のように、透過光強度の値が事前に設定する周波数範囲を超える場合に対応する。
以上のように、光モジュール１Ａは、光源１１、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３、透過光検出手段１４、変動手段２１及び周波数変動検出手段２２を備える。
また、変動手段２１は、光源１１に入力される信号の前記パラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、比に代えて透過光強度を、正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる。周波数変動検出手段２２は、変動手段２１がパラメータを第１の値から第２の値に変化させた際に、透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、光源１１から出力される光の周波数変動を検出する。
光源１１のような周波数可変レーザは広い周波数範囲で動作させる必要があるために、発振周波数に関係する制御パラメータのわずかな擾乱で大きく発振周波数が変動する可能性がある。このような周波数の変動が起こると光の強度の値が変わらない場合があり、このような場合、光の強度の値のみに基づいて周波数変動を検出することは困難であった。一方で、光モジュール１Ａにおける周波数変動検出手段２２は、透過光の強度の変動方向を用いているため、上記のような場合であっても周波数変動を検出することができる。以上のように、光モジュール１Ａによれば、より正確に周波数変動を検出することができる。
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態における光モジュール２について、図８に基づき説明する。図８は、光モジュール２の構成例を示すブロック図である。
光モジュール２の構成について説明する。図８に示されるように、光モジュール２は、光源１１、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３、透過光検出手段１４及び制御手段２０を備える。制御手段２０は、変動手段２１及び周波数変動検出手段２２を備える。
光源１１は、光を出力する。第１の分岐手段１２は、光源１１から出力された光を分岐する。帯域フィルタ１３は、第１の分岐手段１２により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する。透過光検出手段１４は、帯域フィルタ１３を透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する。
変動手段２１は、光源１１に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる。周波数変動検出手段２２は、変動手段２１がパラメータを第１の値から第２の値に変化させた際に、透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、光源１１から出力される光の周波数変動を検出する。
次に、図９に基づいて、光モジュール２の動作について説明する。図９は、光モジュール２の周波数変動検出方法を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、周波数変動検出プログラムによって情報処理装置により実行されてもよい。
変動手段２１は、光源１１に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる（Ｓ２０１）。周波数変動検出手段２２は、変動手段２１がパラメータを第１の値から第２の値に変化させた際に、透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、光源１１から出力される光の周波数変動を検出する（Ｓ２０２）。
以上のように、光モジュール２は、光源１１、第１の分岐手段１２、帯域フィルタ１３、透過光検出手段１４、変動手段２１及び周波数変動検出手段２２を備える。
変動手段２１は、光源１１に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる。周波数変動検出手段２２は、変動手段２１がパラメータを第１の値から第２の値に変化させた際に、透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、光源１１から出力される光の周波数変動を検出する。
光源１１のような周波数可変レーザは広い周波数範囲で動作させる必要があるために、発振周波数に関係する制御パラメータのわずかな擾乱で大きく発振周波数が変動する可能性がある。このような周波数の変動が起こると光の強度の値が変わらない場合があり、このような場合、光の強度の値のみに基づいて周波数変動を検出することは困難であった。一方で、光モジュール２における周波数変動検出手段２２は、透過光の強度の変動方向を用いているため、上記のような場合であっても周波数変動を検出することができる。以上のように、光モジュール２によれば、より正確に周波数変動を検出することができる。
また、各装置又はシステムの各構成要素の一部又は全部は、例えば図９に示すような情報処理装置２０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現される。図９は、光モジュール１、２等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。情報処理装置２０００は、一例として、以下のような構成を含む。
・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２００１
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２００２
・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２００３
・ＲＡＭ２００３にロードされるプログラム２００４
・プログラム２００４を格納する記憶装置２００５
・記録媒体２００６の読み書きを行うドライブ装置２００７
・通信ネットワーク２００９と接続する通信インターフェース２００８
・データの入出力を行う入出力インターフェース２０１０
・各構成要素を接続するバス２０１１
各実施形態における各装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム２００４をＣＰＵ２００１が取得して実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム２００４は、例えば、予め記憶装置２００５やＲＡＭ２００３に格納されており、必要に応じてＣＰＵ２００１が読み出す。なお、プログラム２００４は、通信ネットワーク２００９を介してＣＰＵ２００１に供給されてもよいし、予め記録媒体２００６に格納されており、ドライブ装置２００７が当該プログラムを読み出してＣＰＵ２００１に供給してもよい。
各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個の情報処理装置２０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置２０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。
また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、プロセッサ等を含む汎用または専用の回路 （ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）や、これらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップ によって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップ によって構成されてもよい。各装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。
各装置の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
１、１Ａ、２ 光モジュール
１１ 光源
１２ 第１の分岐手段
１３ 帯域フィルタ
１４ 透過光検出手段
１５ 第２の分岐手段
１６ 出力光検出手段
２０ 制御手段
２１ 変動手段
２２ 周波数変動検出手段

Claims (9)

  1. 光を出力する光源と、
    前記光を分岐する第１の分岐手段と、
    前記第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
    前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
    前記光源に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる変動手段と、
    前記変動手段が前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
    を備える光モジュール。
  2. 前記第１の分岐手段により分岐された光の他方を分岐する第２の分岐手段と、
    前記第２の分岐手段により分岐された光の一方の光である出力光の強度である出力光強度を検出する出力光検出手段と、を備え
    前記変動手段は、前記光源に入力される信号の前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させることにより、前記透過光強度に代えて前記出力光強度と前記透過光強度との比を、正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させ、
    前記周波数変動検出手段は、前記変動手段が前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記比が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する、
    請求項１に記載の光モジュール。
  3. 前記変動手段は、前記光源に入力する前記信号の前記パラメータを、前記第１の値及び前記第２の値を含む第１の範囲内で変動させ続けることにより、前記比を第２の範囲内で変動させ続ける、請求項２に記載の光モジュール。
  4. 前記周波数変動検出手段は、前記比が前記第２の範囲外で変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の前記周波数のずれを検出する請求項２または３に記載の光モジュール。
  5. 前記光源に入力する前記信号の前記パラメータは、前記光源に入力される電気信号の電力であり、
    前記光の位相は、前記電力により変化する請求項１又は２に記載の光モジュール。
  6. 前記周波数変動検出手段は、前記電力の変化に対する前記透過光強度の変化量が所定の閾値以下である場合、前記光の前記周波数変動を検出しない、請求項５に記載の光モジュール。
  7. 光を出力する光源と、
    前記光を分岐する第１の分岐手段と、
    前記第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、
    前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段と、
    前記光源に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる変動手段と、
    前記変動手段が前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する周波数変動検出手段と、
    を備える周波数変動検出システム。
  8. 光を出力する光源と、前記光を分岐する第１の分岐手段と、前記第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出方法であって、
    前記光源に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させ、
    前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する、
    周波数変動検出方法。
  9. 光を出力する光源と、前記光を分岐する第１の分岐手段と、前記第１の分岐手段により分岐された一方の光を周期的な周波数特性で透過する帯域フィルタと、前記帯域フィルタを透過した光である透過光の強度である透過光強度を検出する透過光検出手段とを備える光モジュールにおける周波数変動検出プログラムであって、
    前記光源に入力される信号のパラメータを第１の値から第２の値に変化させることにより、前記透過光強度を正の方向又は負の方向である第１の方向に変動させる処理と、
    前記パラメータを前記第１の値から前記第２の値に変化させた際に、前記透過光強度が第１の方向の逆方向である第２の方向に変化したことを検出した場合、前記光源から出力される前記光の周波数変動を検出する処理と、を
    情報処理装置に実行させる周波数変動検出プログラム。
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