JP5730469B2 - 波長可変光源装置 - Google Patents
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Description
(1):信号光を発振する波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力信号光を増幅する光増幅器と、を有する波長可変光源と、
前記波長可変光源の出力信号光の波長及び強度が上位装置から指示された目標波長及び目標強度になるように前記波長可変半導体レーザ及び前記光増幅器を制御する制御回路と、を備えた波長可変光源装置において、
前記波長可変光源は、
前記光増幅器の光軸上に設けられた第1の光分岐素子と、
前記第1の光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた第1の受光素子と、
前記光増幅器の光軸上に設けられた第2の光分岐素子と、前記第1の光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた波長フィルタと、
前記第2の光分岐素子の分岐光軸上に設けられた第2の受光素子と、を有し、
前記制御回路は、
前記波長可変半導体レーザ及び前記光増幅器を制御するための、前記出力信号光の波長及び強度と、該波長可変半導体レーザの電流及び温度とを含む動作状態、をモニタリングする1つ以上のモニタ回路と、
前記目標波長と前記目標強度との組合せを前記動作状態の目標値に対応させたパラメータテーブルと、
前記電流のモニタ値の波長依存性を補償する第1の係数テーブルと、
前記電流のモニタ値を前記強度のモニタ値に変換する第2の係数テーブルと、
を有し、
モニタリングされた前記電流のモニタ値に対して、前記第1の係数テーブルを参照して得た前記目標波長に対応する係数、及び、前記第2の係数テーブルを参照して得た前記目標強度に対応する係数を乗じることで前記強度のモニタ値に変換し、
上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応する前記動作状態の目標値を、前記パラメータテーブルを参照することにより決定し、前記モニタ回路に基づく前記動作状態のモニタ値が前記動作状態の目標値に収束するように前記波長可変光源を制御し、
前記動作状態の目標値に基づいて、波長制御用の目標値及び光出力強度制御用の目標値を決定し、
前記決定する光出力強度制御用の目標値には、前記光増幅器の駆動電流、前記第1の受光素子の受光電流、前記第1の受光素子の受光強度のうちのいずれか1種類が含まれ、
前記決定する波長制御用の目標値には、前記第1の受光素子の受光電流と前記第2の受光素子の受光電流との比、及び、前記第1の受光素子の受光強度と前記第2の受光素子の受光強度との比が含まれることを特徴とする波長可変光源装置。
環境温度をモニタリングするモニタ回路と、
環境温度と前記動作状態の目標値の補正値とを対応させた目標値補正テーブルと、を有し、
上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応する動作状態の目標値を前記パラメータテーブルを参照することにより決定するとともに、その時点の環境温度に対応する前記動作状態の目標値の補正値を前記目標値補正テーブルを参照することにより決定し、前記モニタ回路の出力値に基づく動作状態のモニタ値が前記補正値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする(2)または(3)の波長可変光源装置。
前記モニタ回路の出力値をデジタル信号に変換するべく前記モニタ回路ごとに設けられたAD変換回路を有し、
前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応させて、波長制御用のモニタ値変換係数と光出力強度制御用のモニタ値変換係数の両方もしくはいずれか一方を決定し、前記AD変換回路の出力値をそのモニタ値変換係数で変換した値が前記目標値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかの波長可変光源装置。
前記目標波長と前記目標強度との組合せと前記モニタ値変換係数とを対応させた変換係数テーブルを有し、
上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応するモニタ値変換係数を前記変換係数テーブルを参照することにより決定することを特徴とする(5)の波長可変光源装置。
前記目標波長と前記モニタ値変換係数の波長依存成分とを対応させた波長依存係数テーブルと、
前記目標強度と前記AD変換回路の出力値補正係数とを対応させた補正係数テーブルと、を有し、
前記目標波長に対応する前記モニタ値変換係数の波長依存成分を前記波長依存係数テーブルを参照することにより決定するとともに、前記目標強度対応する前記出力値補正係数を前記補正係数テーブルを参照することにより決定し、
前記波長依存成分と前記出力値補正係数モニタ値変換係数とを掛け合わせた値を前記モニタ値変換係数として用いることを特徴とする(5)の波長可変光源装置。
環境温度をモニタリングするモニタ回路と、
環境温度と前記モニタ値変換係数とを対応させた変換係数テーブルと、を有し、
その時点の環境温度に対応する前記モニタ値変換係数を前記変換係数テーブルを参照することにより決定することを特徴とする(6)又は(7)の波長可変光源装置。
前記半導体レーザの温度への変換係数、前記半導体レーザの駆動電流への変換係数、第1の受光素子の受光電流への変換係数、第1の受光素子の受光強度の変換係数、第2の受光素子の受光電流への変換係数、第2の受光素子の受光強度への変換係数のうちのいずれか1種類の値が含まれることを特徴とする(5)〜(8)のいずれかの波長可変光源装置。
[第1の実施形態]
図1は本発明の波長可変光源装置の構成例を示している。この波長可変光源装置1は、波長可変光源2と、波長可変光源2を上位装置3からの指示に従って制御する制御回路4とを備えている。
LD駆動電流制御ループ14において、CPU20は、DFBレーザ5の駆動電流Iを定期的にモニタリングし、その値と目標値Ioとの差分がなくなるようにPID制御によりLD駆動電流制御信号の値を更新する。これにより、DFBレーザ5の自動電流制御(ACC:Automatic Current Control)が実現される。
ここでは、APCとAWCを同時に実行しているが、APCが収束した後にAWCを実行してもよい。また、ATCとAWCとを同時に稼動させているが、AWCの実行時にはATCを停止させる方式を採用してもよい。
・光出力強度モニタ値:Pow = α(λ(ο),Pow(o))×L2 ・・・(1)
・電流モニタ値: L2 = A(Tc)×L2d+B(Tc) ・・・(2)
・TEC目標温度:To = C(Tc)×Td+D(Tc) ・・・(3)
・光出力強度モニタ値: Pow = β(λ)×γ(Pow)×L2 ・・・(4)
図12は本発明の波長可変光源装置の別の構成例を示している。この波長可変光源装置41においては、DFBレーザ5の後方への出射光軸上に第1のBS7-1が設けられている。そして、第1のBS7-1、波長フィルタ8、及び第1のPD(PD1)11-1が、DFBレーザ5と共にTEC9上に搭載されている。
図13は本発明の波長可変光源装置の更に別の構成例を示している。
この波長可変光源装置51は、信号光発信源としてDFBレーザアレイ52を用いた波長可変光源53と、波長可変光源53を上位装置3からの指示に従って制御する制御回路55とを備えている。DFBレーザアレイ52は、出力帯域が互いに異なる複数(x個)のDBRレーザ素子52−1〜52−xをアレイ化し、その出力部に光合波器56を設けて構成され、DFBレーザ素子52−1〜52−xのうちのいずれかを選択的に駆動可能とすることにより、波長可変範囲を大幅に拡張させたものである。
図14は本発明の波長可変光源装置の更に別の構成例を示している。
この波長可変光源装置61は、信号光発信源としてDFBレーザアレイ52を用いた波長可変光源63と、波長可変光源63を上位装置3からの指示に従って制御する制御回路65とを備えている。
図15は本発明の波長可変光源装置の更に別の構成例を示している。
この波長可変光源装置71は、信号光発信源としてDFBレーザアレイ52を用いた波長可変光源73と、波長可変光源73を上位装置3からの指示に従って制御する制御回路75とを備えている。
2 波長可変光源
3 上位装置
4 制御回路
5 DFBレーザ(波長可変半導体レーザ)
6 SOA(光増幅器)
7 BS(光分岐素子)
7-1 第1のBS(光分岐素子)
7-2 第2のBS(光分岐素子)
8 波長フィルタ
9 TEC(温度制御器)
10 TEC温度検出器
10-1 TEC温度検出器
10-2 TEC温度検出器
11-1 PD(受光素子)
11-2 PD(受光素子)
13 ケース温度検出器
14 LD駆動電流制御ループ
15 LD温度制御ループ
15-1 第1の温度制御ループ
15-2 第2の温度制御ループ
16 SOA駆動電流制御ループ
17 環境温度依存性抑制回路
18 電流モニタ回路
21-1 第1の出力信号光モニタ回路
21-2 第2の出力信号光モニタ回路
22 電流モニタ回路
24 温度モニタ回路
26 温度モニタ回路
41 波長可変光源装置
51 波長可変光源装置
52 DFBレーザアレイ(波長可変半導体レーザ)
53 波長可変光源
55 制御回路
61 波長可変光源装置
63 波長可変光源
65 制御回路
66 温度モニタ回路
71 波長可変光源装置
73 波長可変光源
75 制御回路
Claims (11)
- 信号光を発振する波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力信号光を増幅する光増幅器と、を有する波長可変光源と、
前記波長可変光源の出力信号光の波長及び強度が上位装置から指示された目標波長及び目標強度になるように前記波長可変半導体レーザ及び前記光増幅器を制御する制御回路と、を備えた波長可変光源装置において、
前記波長可変光源は、
前記光増幅器の光軸上に設けられた第1の光分岐素子と、
前記第1の光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた第1の受光素子と、
前記光増幅器の光軸上に設けられた第2の光分岐素子と、前記第1の光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた波長フィルタと、
前記第2の光分岐素子の分岐光軸上に設けられた第2の受光素子と、を有し、
前記制御回路は、
前記波長可変半導体レーザ及び前記光増幅器を制御するための、前記出力信号光の波長及び強度と、該波長可変半導体レーザの電流及び温度とを含む動作状態を、モニタリングするための1つ以上のモニタ回路と、
前記目標波長と前記目標強度との組合せを前記動作状態の目標値に対応させたパラメータテーブルと、
前記電流のモニタ値の波長依存性を補償する第1の係数テーブルと、
前記電流のモニタ値を前記強度のモニタ値に変換する第2の係数テーブルと、
を有し、
モニタリングされた前記電流のモニタ値に対して、前記第1の係数テーブルを参照して得た前記目標波長に対応する係数、及び、前記第2の係数テーブルを参照して得た前記目標強度に対応する係数を乗じることで前記強度のモニタ値に変換し、
上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応する前記動作状態の目標値を、前記パラメータテーブルを参照することにより決定し、
前記モニタ回路の出力値に基づく前記動作状態のモニタ値が前記動作状態の目標値に収束するように前記波長可変光源を制御し、
前記動作状態の目標値に基づいて、波長制御用の目標値及び光出力強度制御用の目標値を決定し、
前記決定する光出力強度制御用の目標値には、前記光増幅器の駆動電流、前記第1の受光素子の受光電流、前記第1の受光素子の受光強度のうちのいずれか1種類が含まれ、
前記決定する波長制御用の目標値には、前記第1の受光素子の受光電流と前記第2の受光素子の受光電流との比、及び、前記第1の受光素子の受光強度と前記第2の受光素子の受光強度との比が含まれることを特徴とする波長可変光源装置。 - 前記制御回路は、前記波長制御用の目標値を、環境温度に基づいて調整することを特徴とする請求項1の波長可変光源装置。
- 前記制御回路は、前記光出力強度制御用の目標値を、環境温度に基づいて調整することを特徴とする請求項1の波長可変光源装置。
- 前記制御回路は、
環境温度をモニタリングするモニタ回路と、
環境温度と前記動作状態の目標値の補正値とを対応させた目標値補正テーブルと、を有し、
上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応する前記動作状態の目標値を前記パラメータテーブルを参照することにより決定するとともに、その時点の環境温度に対応する前記動作状態の目標値の補正値を前記目標値補正テーブルを参照することにより決定し、前記モニタ回路の出力値に基づく前記動作状態のモニタ値が前記補正値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする請求項2または3の波長可変光源装置。 - 前記制御回路は、
前記モニタ回路の出力値をデジタル信号に変換するべく前記モニタ回路ごとに設けられたAD変換回路を有し、
前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応させて、波長制御用のモニタ値変換係数と光出力強度制御用のモニタ値変換係数の両方もしくはいずれか一方を決定し、前記AD変換回路の出力値をそのモニタ値変換係数で変換した値が前記目標値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれかの波長可変光源装置。 - 前記制御回路は、
前記目標波長と前記目標強度との組合せと前記モニタ値変換係数とを対応させた変換係数テーブルを有し、
上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応するモニタ値変換係数を前記変換係数テーブルを参照することにより前記モニタ値変換係数を決定することを特徴とする請求項5の波長可変光源装置。 - 前記制御回路は、
前記目標波長と前記モニタ値変換係数の波長依存成分とを対応させた波長依存係数テーブルと、
前記目標強度と前記AD変換回路の出力値補正係数とを対応させた補正係数テーブルと、を有し、
前記目標波長に対応する前記モニタ値変換係数の波長依存成分を前記波長依存係数テーブルを参照することにより決定するとともに、前記目標強度に対応する前記出力値補正係数を前記補正係数テーブルを参照することにより決定し、
前記波長依存成分と前記出力値補正係数とを掛け合わせた値を前記モニタ値変換係数として用いることを特徴とする請求項5の波長可変光源装置。 - 前記制御回路は、
環境温度をモニタリングするモニタ回路と、
環境温度と前記モニタ値変換係数とを対応させた変換係数テーブルと、を有し、
その時点の環境温度に対応する前記モニタ値変換係数を前記変換係数テーブルを参照することにより決定することを特徴とする請求項6または7の波長可変光源装置。 - 前記波長制御用のモニタ値変換係数には、
前記半導体レーザの温度への変換係数、前記半導体レーザの駆動電流への変換係数、前記第1の受光素子の受光電流への変換係数、前記第1の受光素子の受光強度の変換係数、前記第2の受光素子の受光電流への変換係数、前記第2の受光素子の受光強度への変換係数のうちのいずれか1種類の値が含まれることを特徴とする請求項5〜8のいずれかの波長可変光源装置。 - 前記波長可変半導体レーザが、その素子温度を調整することで波長を制御可能な半導体レーザであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかの波長可変光源装置。
- 前記波長可変半導体レーザが、その駆動電流を調整することで波長を制御可能な半導体レーザであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかの波長可変光源装置。
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