JPH07111354A - 半導体レーザの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 波長可変半導体レーザにおいて、発振波長を
再現性よくし、連続的かつ高速の波長切り替えを実現す
る。また、発振光周波数を高精度に安定化させ、高精度
の波長切り替えを実現する。 【構成】 波長可変半導体レーザの各領域に注入電流を
与える駆動回路にその注入電流の比率あるいは注入電流
密度を一定にする減衰器と、インピーダンス整合を行う
終端抵抗とを設ける。また、出力光を固有の共振周波数
を有する周波数弁別手段で弁別して波長誤差成分を抽出
し、この誤差成分を波長可変半導体レーザを負帰還して
波長制御を行う。また、波長可変半導体レーザの熱的波
長シフト分を補正する等化回路を設けて、注入された波
長可変電流の総量に相当する熱的波長シフトを補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレント光通信、
波長多重通信およびそれらを利用した光通信網における
送受信装置、光クロスコネクト装置あるいは光交換機、
光周波数基準器、光周波数シンセサイザなどに用いられ
る分布ブラッグ反射型半導体レーザ（以下ＤＢＲレーザ
という）、分布帰還型半導体レーザ（以下ＤＦＢレーザ
という）をはじめとする波長可変機能を有する集積化さ
れた半導体レーザの駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、ＤＢＲレーザの発振波長および発
振波長可変原理について説明する。

【０００３】ＤＢＲレーザの発振波長は、活性領域屈折
率ｎ_a 、位相調整領域屈折率ｎ_p 、分布ブラッグ反射器
領域（以下ＤＢＲ領域という）屈折率ｎ_d 、および活性
領域長Ｌ_a 、位相調整領域長Ｌ_p 、ＤＢＲ領域実行領域
長Ｌ_eff によって決定するＤＢＲレーザの有効共振器長
（ｎ_a Ｌ_a ＋ｎ_p Ｌ_p ＋ｎ_d Ｌ_eff ）の位相条件（ｎ_a
Ｌ_a ＋ｎ_p Ｌ_p ＋ｎ_d Ｌ_eff ＝ｍλ_m ／２、ただしｍは
整数）を満足する共振器モード波長λ_m のうち、ＤＢＲ
領域のブラッグ波長λ_B に最も近い波長で発振する。

【０００４】位相調整領域およびＤＢＲ領域の注入電流
変化に対して、共振モード波長が変化する場合を考え
る。共振器モード波長のシフト量Δλ_m は、位相調整領
域注入電流とＤＢＲ領域注入電流によるプラズマ効果に
起因する各領域の屈折率変化Δｎ_p 、Δｎ_d を用いる
と、Δｎ_p Ｌ_p ＋Δｎ_d Ｌ_eff ＝ｍλ_m ／２を満足す
る。

【０００５】一方、ブラッグ波長のシフト量（Δλ_B ＝
Δｎ_d λ_B ／ｎ_d ）と共振モード波長のシフト量とが等
しいとき単一モードの発振が保持されることにより、Δ
λ_m＝Δλ_B であることが必要である。

【０００６】上記の条件を満足させるため、位相調整領
域およびＤＢＲ領域の屈折率変化量は次の関係式 Ｌ_p Δｎ_p ＝｛（ｎ_a Ｌ_a ＋ｎ_p Ｌ_p ＋ｎ_d Ｌ_eff ）λ
_B ／（ｎ_d λ_m ）−Ｌ_eff ｝Δｎ_d の条件を満たすことが必要である。

【０００７】ところで、屈折率変化量は、概ね注入電流
変化量に対して比例するため、導波路領域に無注入の場
合に発振波長とブラッグ波長が等しい条件では、前式は ΔＩ₃ ／ΔＩ₂ ＝Ｌ_p ／（Ｌ_a ＋Ｌ_p ） で近似できる。

【０００８】なお、Ｉ₂ は位相調整領域への注入電流の
変化量、Ｉ₃ はＤＢＲ領域への注入電流の変化量であ
る。

【０００９】ところで、多電極ＤＢＲレーザおよび多電
極ＤＦＢレーザの発振波長変化は注入電流による屈折率
変化に起因するものであり、この内部屈折率変化の基本
原理として、導波路に用いる半導体材料が注入電流印加
にともない以下に述べる二つの効果によってその屈折率
が変化することが知られている。

【００１０】第一の効果であるプラズマ効果は、注入電
流によって生ずる負の屈折率変化である。また第二の効
果である熱光学効果は、注入電流とＤＢＲレーザの内部
抵抗による二次的な発熱に起因する正の屈折率変化であ
る。

【００１１】プラズマ効果では、注入電流印加にともな
い半導体材料内でキャリアが生成され、そのキャリアの
寿命によって変化の速度が決定されるため、時定数がｎ
ｓ（１０^-9秒）程度の高速の屈折率変化である。このプ
ラズマ効果による屈折率変化は注入電流量に概ね比例す
る。

【００１２】一方、熱光学的効果は半導体レーザの導波
路領域、チップおよびマウントの熱容量に依存する熱拡
散によって屈折率変化の速度が決定されるため、時定数
がμｓ（１０^-6秒）からｍｓ（１０^-3秒）程度の比較的
低速の屈折率変化である。この熱光学的効果による屈折
率変化は注入電流量の２乗に概ね比例する。

【００１３】次に図面により従来の半導体レーザの波長
制御技術を説明する。

【００１４】図１にＤＢＲレーザの波長可変制御を行う
第一の半導体レーザの駆動方法および装置の構成例を示
す。

【００１５】図１において、１０１はＤＢＲレーザチッ
プ１０１は、マウント１０２により熱交換素子１０４に
載置されている。また温度センサ１０５も熱交換素子１
０４に載置されて、ＤＢＲレーザモジュール１０６を構
成する。ＤＢＲレーザチップ１０１は、それぞれ、活性
領域１１１、位相調整領域１１２、ＤＢＲ領域１１３が
構成されており、各領域に対応して電極１０３が設けら
れている。そして活性領域１１１の電極１０３には活性
領域注入電流１２１が、位相調整領域１１２の電極１０
３には位相調整領域注入電流１２２が、ＤＢＲ領域１１
３の電極１０３にはＤＢＲ領域注入電流１２３が、それ
ぞれ電流源１３１から与えられる。外部から与えられる
波長設定要求１４０は、各領域の注入電流値と波長とを
対応させた変換テーブル１３０に与えられ、変換された
電流設定要求１４１が各電流源１３１に与えられる。な
お、１５０は出力レーザ光である。

【００１６】この構成による駆動方法を説明する。この
方法は、あらかじめ、活性領域注入電流１２１、位相調
整領域注入電流１２２、ＤＢＲ領域注入電流１２３に対
して、各領域の注入電流を変更した時点から熱的な過渡
応答時間に対し十分に長い時間が経過したのちの定常的
な発振波長を測定し、各領域注入電流と対応する発振波
長とを記述した変換テーブル１３０を参照し、そのデー
タを読み出すことによって、電流設定要求１４１によっ
て各領域への注入電流を設定するものである。

【００１７】次に図２にＤＢＲレーザの第二の駆動方法
および装置の構成例を示す。図２に示す例は、ＤＢＲレ
ーザの位相調整領域およびＤＢＲ領域の注入電流を抵抗
分割によって分配し、連続的な波長掃引を実現しようと
する駆動方法および装置の例である。図２において、駆
動回路には波長可変電流２１１（Ｉ_t ）を分配し、それ
ぞれ位相調整注入電流１２２、ＤＢＲ領域注入電流１２
３として与える分割抵抗２０１、２０２が設けられる。
また、活性領域には一定の活性領域注入電流２１０（Ｉ
_a ）が与えられる構成である。

【００１８】この図２の駆動方法を説明する。この駆動
方法は、ＤＢＲレーザの活性領域注入電流２１０をある
電流値に設定し、波長可変電流２１１を分割抵抗２０
１、２０２によって位相調整領域注入電流１２２および
ＤＢＲ領域注入電流に分配し、連続的な波長掃引を実現
しようとする駆動方法である。

【００１９】参考文献：例えばS.Murata, I.Mito and
K.Kobayashi "Over 720GHz(5.8nm)frequency tuning by
a 1.5μm DBR laser with phase and Bragg waveleng
th control regions", Electron.Lett., Vol.23, No.8,
pp.403-405, 1987. 図３は、第三の従来の半導体レーザの波長制御機能を有
する駆動方法および装置の構成例を示す。

【００２０】図３において、ＤＢＲレーザ３１１の活性
領域、位相調整領域、ＤＢＲ領域をそれぞれ独立に駆動
できる電流源３０１が設けられ、また、ＤＢＲ領域に波
長切替電流を与える波長切替用電源３０２が設けられ
る。ＤＢＲレーザ３１１の出力光および基準レーザ３１
２の出力光を分配する光分配器３２１の出力はこの出力
光をビート信号として検出するフロントエンド３２２に
入力される。フロントエンド３２２の出力は増幅器３２
３で増幅され、周波数弁別器３２４により波長誤差信号
が生成された後ループフィルタ３２５を介して位相調整
領域に負帰還結合される。

【００２１】この図３に示す構成の駆動方法を説明す
る。この駆動方法は、波長切替用電源３０２により、３
電極ＤＢＲレーザ３１１のＤＢＲ領域の注入電流を変化
させることで波長切り替えを実施し、ＤＢＲレーザ３１
１の発振波長と基準レーザ３１２の波長をフロントエン
ド３２２でビート信号として検出する。そしてこのビー
ト信号を増幅器３２３を介し、周波数弁別器３２４で波
長誤差信号を生成し、この波長誤差信号をループフィル
タ３２５を介してＤＢＲ半導体レーザ３１１の位相調整
領域に負帰還結合するものである。

【００２２】参考文献：B.Hoffmann, R.Welter, C.Gibb
ons, R.S.Vodhanel, A.Elrefaie and R.E.Wagner, "Fas
t wavelength switching and frequency locking of a
multi-section DBR laser", in Proc. CLEO'paper: CTu
A3, 1993. 図４は、第四の従来の半導体レーザの駆動方法および装
置を示すもので、予等化機能を有する構成である。図４
において、４０１はＤＢＲレーザ、４０２は予等化回
路、４１１は波長切替信号、４１２は予等化信号を示
す。

【００２３】この図４に示す駆動方法は、波長切替信号
４１１に対して、抵抗器およびコンデンサによって複数
の極をもつ線形の予等化回路４０２により、ＤＢＲレー
ザ４０１の波長切替動作における熱的な波長ドリフトを
あらかじめ等化するものである。

【００２４】参考文献：E.G.Vicente de Vera and B.Gl
ance, "Switching-time limitationin tunable multise
ction lasers", IEEE Photonics Tech. Lett., Vol.2,
No.11, 1990.

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】上述した第一の駆動方
法および装置では、活性領域注入電流１２１、位相調整
領域注入電流１２２、ＤＢＲ領域注入電流１２３に対し
て、熱的な過渡応答時間に対して十分に長い時間が経過
した後の発振波長を測定し、この測定値を各領域注入電
流と対応する発振波長を記述した変換テーブル１３０と
を用意し、それを読み出すことで、注入電流ないしは温
度を設定するため、高々ｍｓ程度（数１０^-3秒）の応答
性を有するに過ぎない。このためこの駆動方法は本来、
ｎｓ程度（数１０^-9秒）の応答性を有するＤＢＲレーザ
の波長可変の原理として用いているプラズマ効果に対し
て、格段に遅いものであった。

【００２６】図５はＤＢＲレーザの波長可変設定におけ
る第一の駆動方法および装置に関して、注入電流に対す
る波長可変動作を説明する図であり、ＤＢＲ領域注入電
流Ｉ₃ の増減に関する発振波長依存性を示した図であ
る。

【００２７】この図５に示すように、複数の共振モード
に跨がる波長設定に対しては、共振モード間の注入電流
の増減方向に対するヒステリシスのため、発振波長に対
する各領域の注入電流が設定される前の各設定電流値の
履歴を承継し、各領域の注入電流値に対する発振波長が
一意に決定されず、かつ良好な単一モード発振が得られ
ない不安定領域６１１が生ずる問題があった。この問題
に対する解決策として講じられる手法として、ＤＢＲレ
ーザチップ１０１の温度を変化させ、所望の波長を得る
手法、および所望波長が不安定領域である場合に、所望
波長近傍において、位相調整領域注入電流およびＤＢＲ
領域注入電流を相互に微調整しながら所望波長に設定す
る手法があるが、この両手法とも高速化が期待できず、
また制御回路が複雑なものであった。

【００２８】また図２に示した第二の駆動方法および装
置では、分割抵抗比によって、注入電流Ｉ₃ 、Ｉ₂ がブ
ラッグ波長の波長シフト量と共振モード波長の波長シフ
ト量を同一とする連続波長掃引条件を満足するような駆
動により、不安定領域の回避を講じている。しかし、電
気的に高周波領域での無反射終端を実現することは考慮
していない。このため、この駆動方法ではプラズマ効果
によって決定される速度限界である数ｎｓ（１０^-9秒）
程度の高速な波長設定が困難であった。

【００２９】さらに図３に示した第三の駆動方法および
装置では、波長切り替えを実施する際に、基準レーザ３
１２との波長誤差分を波長可変半導体レーザに負帰還す
る制御ループを有することで、基準レーザ３１１の波長
への波長再現性を高精度に実現することは可能となっ
た。しかし、フロントエンド３２２の帯域による制限が
あるため、複数の波長チャネルに高精度に波長切り替え
を実施することは難しいものであった。

【００３０】また、波長可変半導体レーザの波長可変制
御は、主としてプラズマ効果による屈折率変化を利用し
た波長掃引を高速に行うことを期待するものであるが、
上述の熱光学効果に起因する副次的な低速の波長ドリフ
トにより、熱光学効果の時定数よりも早い時間でランダ
ムに波長切り替えを行う場合、半導体レーザの導波路領
域の温度は熱時定数時間で平均化された注入電流量によ
って決定されるため、波長切り替えの切り替えパターン
によって温度が変動し、この温度変動分が所望の波長か
らの誤差になる。

【００３１】また、波長可変原理で説明したように、熱
光学効果に起因する長期的な波長ドリフトは注入電流量
の２乗に比例するため、例えば矩形波による波長切り替
えの場合には、波長の切り替え方向による波長ドリフト
の非対称性を引き起こしていた（参考文献：石田他「電
流波形最適化によるＬＤ周波数切替時の熱ドリフト補
正」情報通信学会春季大会Ｂ−９３７，１９９３）。

【００３２】従来の第四の駆動方法および装置では、線
形予等化回路によって、熱光学効果による波長ドリフト
を線形回路によって近似し、この線形回路の伝達関数の
逆関数を与える線形回路を付加することにより、波長ド
リフトをキャンセルしようとするものであった。しか
し、線形回路による近似は波長切替信号の振幅が比較的
小さい場合（小信号の場合）には良い近似を与えるが、
波長切替信号の振幅が大きい場合（大信号の場合）には
十分な近似ができず、補正することができない問題があ
った。

【００３３】本発明の目的は、上述の問題を解決するも
ので、プラズマ効果によって制限されるｎｓ（１０
^-9秒）程度の応答性で高速で、また任意の波長設定が可
能なように連続的に、かつ波長再現性よく多電極ＤＢＲ
レーザ、多電極ＤＦＢレーザに代表される波長可変半導
体レーザの波長切り替えを実現する駆動装置を提供する
ことにある。

【００３４】本発明の他の目的は、波長可変半導体レー
ザに関して、複数の所望波長チャネルへの波長切り替え
を実施する際に、波長切り替えの波長再現性を高確度に
実施できる駆動装置を提供することにある。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点は、
ＤＢＲレーザの駆動装置に係る発明であって、活性領域
および位相調整領域ならび分布ブラッグ反射器領域を備
えた分布ブラッグ反射型半導体レーザの前記活性領域お
よび前記位相調整領域ならびに前記分布ブラッグ反射器
領域にそれぞれ駆動電流を印加する駆動手段を備えた半
導体レーザの駆動装置において、前記駆動手段は、前記
位相調整領域および前記分布ブラッグ反射器領域に印加
する駆動電流比を一定とする減衰器と、この減衰器側の
インピーダンスに整合させる抵抗とを備えたことを特徴
とする。

【００３６】本発明の第二の観点は、多電極構造のＤＦ
Ｂレーザに係る発明であって、多電極構造の波長可変分
布帰還型半導体レーザのそれぞれの電極に駆動電流を与
える駆動手段を備えた半導体レーザの駆動装置におい
て、前記駆動手段は、駆動電源回路の出力インピーダン
スと整合する終端抵抗と、前記電極に注入される電流密
度が一定となるように各電極の駆動電流比を決定させる
減衰器と、この減衰器側のインピーダンスに整合させる
抵抗とを備えたことを特徴とする。

【００３７】本発明の第三の観点は、波長可変機能を集
積化した波長可変半導体レーザの出力光による制御に係
る発明であって、波長可変半導体レーザとこの半導体レ
ーザに波長可変電流を与える駆動手段と、この駆動手段
に前記半導体レーザの出力波長を制御するための波長制
御信号を与える波長制御手段と備えた半導体レーザの駆
動装置において、前記半導体レーザの出力光の一部を取
り出す手段を備え、前記波長制御手段は、この取り出さ
れた出力光の光周波数を弁別する光周波数弁別手段と、
この光周波数弁別手段の出力に基づいて所望波長からの
波長誤差分を検出する誤差検出手段と、検出した波長誤
差分を前記駆動手段へ負帰還結合する帰還回路とを備え
たことを特徴とする。

【００３８】本発明の第四の観点は、波長可変機能を集
積化した波長可変半導体レーザの熱的波長シフトを補正
する発明であって、波長可変半導体レーザとこの半導体
レーザに波長可変電流を与える駆動手段とを備えた半導
体レーザの駆動装置において、熱的波長シフトの時定数
程度の時間内に注入された波長可変電流の総量に相当す
る熱的波長シフト分を補正する予等化信号を出力する注
入電流変動等化手段を備えたことを特徴とする。

【００３９】本発明の第五の観点は、上述の構成を組み
合わせた複数の波長可変半導体レーザの波長制御に係る
発明であって、複数の波長可変半導体レーザと、この半
導体レーザに波長可変電流を与える駆動手段とを備え、
前記半導体レーザはそれぞれ複数の波長可変光を出力す
る半導体レーザの駆動装置において、周期的な共振周波
数を有する光周波数弁別手段と、この光周波数弁別手段
の透過光を電気信号に変換する光検出手段と、与えられ
る参照信号周波数の信号成分を再生する位相弁別手段
と、ループフィルタとを備え、前記半導体レーザごとに
異なる周波数で変調し混合された波長誤差信号から前記
参照信号によって復調し制御対象の半導体レーザの波長
誤差信号成分のみを検出して前記ループフィルタを介し
て前記半導体レーザの駆動手段に負帰還結合する回路手
段を備えることを特徴とする。

【００４０】

【作用】第一の観点の発明においては、波長可変電流を
分岐し、減衰器によってＤＢＲレーザの位相調整領域と
ＤＢＲ領域の注入電流比を一定とし、かつ電気的な終端
を満足するような終端抵抗を用いることにより、ＤＢＲ
レーザの内部インピーダンスを駆動電源の出力インピー
ダンスと一致させることが可能となる。これにより電気
的な高周波領域においても駆動回路のインピーダンスと
整合をとり得る。したがって、プラズマ効果程度の高速
な波長切り替え時間が可能となる。

【００４１】第二の観点の発明においては、波長可変電
流を分岐し、減衰器によって、多極電極構造の波長可変
ＤＦＢレーザの各領域に印加する電流密度を一定とし、
かつ電気的な終端を満足するような終端抵抗を用いるこ
とによって、ＤＦＢレーザの内部インピーダンスを駆動
電源の出力インピーダンスと一致させることが可能とな
る。これにより電気的な高周波領域においても駆動回路
のインピーダンスと整合をとり得る。したがって、プラ
ズマ効果程度の高速な波長切り替え時間が可能となる。

【００４２】第三の観点の発明においては、半導体レー
ザから取り出された前方あるいは後方出力光を光周波数
弁別器によって所望の波長から波長誤差成分を検出し、
波長可変電流に負帰還結合する制御回路を設けることに
より、所望の波長に高精度に設定可能とした。

【００４３】第四の観点の発明においては、半導体レー
ザの熱的な波長シフトの時定数程度の時間内の注入電流
の総量に見合った波長シフト分を補正する等化回路によ
り、等化された予等化信号を生成して半導体レーザを駆
動することにより、熱的波長シフトを抑圧することが可
能となる。

【００４４】第五の観点の発明では、複数の半導体レー
ザの発振光周波数を周期的な共振特性を有する光周波数
弁別器の共振周波数ごとあるいは整数倍ごとに、第三の
観点の発明および第四の観点の発明の駆動法を用いるこ
とで、高速かつ高精度に切り替えることが可能となる。

【００４５】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００４６】（第一実施例）図６は、本発明の第一実施
例の構成を示す図であり、波長可変機能を集積化した半
導体レーザにおける代表的なＤＢＲレーザにおける駆動
方法および駆動装置の構成を示したものである。

【００４７】図６において、ＤＢＲレーザチップ１０
１、温度センサ１０５は、マウント１０２を介して熱交
換素子１０４に載置され、ＤＢＲレーザモジュール１０
６を構成する。ＤＢＲレーザチップ１０１には、活性領
域１１１、位相調整領域１１２、ＤＢＲ領域１１３が構
成されており、それぞれの領域に対応して電極１０３が
設けられている。各電極１０３には、それぞれ活性領域
注入電流１２１（Ｉ₁ ）、位相調整領域注入電流１２２
（Ｉ₂ ）、ＤＢＲ領域注入電流１２３（Ｉ₃ ）が与えら
れる。本実施例では、位相調整領域注入電流１２２、Ｄ
ＢＲ領域注入電流１２３を調整する波長連続可変回路部
５２１が設けられており、駆動回路と同一のインピーダ
ンスを有し波長可変電流２１１（Ｉ_t ）を分配する分配
器５３１と、駆動回路の出力インピーダンスと等しいイ
ンピーダンス（特性インピーダンス）を有し分配された
位相調整領域注入電流、ＤＢＲ領域注入電流を波長可変
原理に基づく比率に設定する減衰器５１１、５１２と、
駆動回路の出力インピーダンス（減衰器側のインピーダ
ンス）と整合をとって高周波領域で無反射終端を実現す
る位相調整領域１１２、ＤＢＲ領域１１３のそれぞれの
電極１０３に付与された終端抵抗５０１、５０２とを備
える。なお、活性領域注入電流１２１としては、活性領
域注入電流２１０（Ｉ_a ）が与えられる。

【００４８】ここにおいて、本実施例の特徴とする点
は、波長連続可変回路部５２１の構成にあり、波長可変
電流２１１（Ｉ_t ）は分配器５３１で等分岐されて、駆
動回路の出力インピーダンス（終端抵抗からみた減衰器
側のインピーダンス）と整合する終端抵抗５０１、５０
２により電気的な無反射終端とされ、また駆動回路の出
力インピーダンスと等しいインピーダンス（特性インピ
ーダンス）を有する減衰器５１１、５１２により位相調
整領域１１２とＤＢＲ領域１１３への印加電流１２２、
１２３の電流比を波長可変原理に基づく比率ΔＩ₃ ／Δ
Ｉ₂ ＝Ｌ_p ／（Ｌ_a ＋Ｌ_p ）を実現することで、活性領
域、位相調整領域およびＤＢＲ領域の各有効長およびブ
ラッグ反射器のブラッグ波長によって決定される共振器
モードのあるひとつのモードだけを選択し、単一波長で
発振させ、その発振波長を連続的に掃引できるようにし
たことにある。

【００４９】次に本実施例の動作を説明する。活性領域
１１１に一定の定電流２１０（Ｉ_a）を印加した状態
で、波長可変電流２１１を駆動回路と同一のインピーダ
ンスを有する分配器５３１によって等分岐する。さら
に、位相調整領域１１２への印加電流１２２およびＤＢ
Ｒ領域１１３への印加電流１２３が前述した波長可変原
理に基づく比率を満足するために、駆動回路の出力イン
ピーダンスと等しいインピーダンスを有する減衰器５１
１、５１２によりその電流比を調整する。これにより波
長可変全域にわたって単一の発振波長を実現することが
できる。

【００５０】さらにＤＢＲレーザのそれぞれの電極に付
与した終端抵抗５０１、５０２によって波長可変用の駆
動回路の出力インピーダンス（終端抵抗から減衰器をみ
たインピーダンス）と整合をとることで電気的な高周波
領域において無反射終端を実現し、波長可変原理である
プラズマ効果によって律速される速度限界程度の波長切
り替えを実現する。

【００５１】本第一実施例によって、ＤＢＲレーザを駆
動した場合の波長可変特性を図７に示す。この図７に示
すように波長可変電流の増減に対してヒステリシスが極
めて小さくでき、波長再現性がよく、良好な単一モード
発振が実現できる。

【００５２】（第二実施例）図８に本発明第二実施例の
構成を示す。この第二実施例は多電極構造のＤＦＢレー
ザについての駆動方法および装置の構成を示すものであ
り、波長連続可変回路部７５１が多電極ＤＦＢレーザの
各領域への注入電流を分配する分配器５５１、各領域へ
の電流密度を等しくするように調整する減衰器７４１、
７４２、７４３と、各領域の電極に付加され無反射終端
を実現するための終端抵抗７３１、７３２、７３３を備
えるところに特徴がある。すなわち、図８において、７
０１は多電極ＤＦＢレーザチップ、７０２はマウント、
７０３は電極、７０４は熱交換素子、７０５は温度セン
サ、７０６はＤＦＢレーザモジュール、７１１はＤＦＢ
レーザの領域１、７１２は領域２、７１３は領域３を示
す。また７２１、７２２、７２３は注入電流、７３１、
７３２、７３３は終端抵抗、７４１、７４２、７４３は
減衰器、７５１は波長連続可変回路部、７６１は波長可
変電流、７７１は分配器を示す。

【００５３】次に本第二実施例の動作を説明する。

【００５４】一般的な対称構造を有する多電極ＤＦＢレ
ーザの発振波長は、その領域１、領域２、領域３の実効
屈折率（ｎ₁ ，ｎ₂ ，ｎ₃ ）と、領域１、領域２、領域
３の各領域長（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ）と、光の入り込みを
考慮した領域２、領域３の有効領域長（Ｌ_1eff＝Ｌ_3eff
＝Ｌ_eff ）によって決定されるＤＦＢレーザの有効共振
器長は（ｎ₁ Ｌ_1eff＋ｎ₂ Ｌ₂ ＋ｎ₃ Ｌ_eff ）で与えら
れる。

【００５５】ＤＦＢレーザの各領域の注入電流が無注入
の場合には各領域の屈折率は材料が同じものであるから
同一の屈折率である。また、波長可変原理で説明したよ
うに、注入電流によるプラズマ効果によって屈折率は変
化する。このときにそれぞれの領域に作成されているブ
ラッグ反射器のブラッグ波長の波長シフト量も屈折率変
化と等しいために、各領域の注入電流密度を一定とする
ことにより、ブラッグ波長のシフト量と、ＤＦＢレーザ
の有効共振器長によって決定される波長シフト量を同一
とすることが可能となり、連続的な波長掃引が可能とな
る。

【００５６】本第二実施例では、波長可変電流７６１
（Ｉ_t ）を駆動回路と同一のインピーダンスを有する分
配器７７１によって等分岐し、各領域への注入電流７２
１（Ｉ₁ ）、７２２（Ｉ₂ ）、７２３（Ｉ₃ ）が各領域
７１１、７１２、７１３に印加する注入電流密度が等し
くなるように、駆動回路の出力インピーダンスと等しい
インピーダンスを有するそれぞれの領域の注入電流ごと
に設けられた減衰器７４１、７４２、７４３の減衰率を
決定する。

【００５７】さらにＤＦＢレーザのそれぞれの電力に付
与した終端抵抗７３１、７３２、７３３によって、駆動
回路の出力インピーダンスと整合をとることで電気的な
高周波領域において無反射終端を実現し、波長可変原理
であるプラズマ効果によって律速される速度限界程度の
波長切り替えを実現できる。

【００５８】（第三実施例）図９は本発明の第三実施例
を示す構成図であり、ＤＢＲレーザ、ＤＦＢレーザに代
表される波長可変機能を集積化した半導体レーザの駆動
方法および装置を説明する図である。

【００５９】図９において、８０１は波長可変機能が集
積化された波長可変半導体レーザであり、図６、あるい
は図８等の波長可変半導体レーザに波長可変電流を与え
る与える駆動回路が集積化されたものである。この波長
可変半導体レーザ８０１の前方出力光８３１を出力光８
３２と制御用レーザ光８３３に分配する光分配器８２１
と、制御用レーザ光８３３が入力され、参照信号８１２
および波長制御信号８１３を出力する波長制御回路部８
０２と、この波長制御回路部８０２の出力する参照信号
８１２、波長制御信号８１３、入力される波長切替信号
８１１を加算する加算器８０３を加算して波長可変半導
体レーザ８０１に駆動信号８１５として与える加算器８
０３とを備える。

【００６０】以下この第三実施例の動作を説明する。

【００６１】波長可変半導体レーザ８０１に対して、波
長切替信号８１１と波長制御回路部８０２によって生成
される参照信号８１２と波長制御信号８１３とを加算器
８０３で重畳して駆動信号８１５として与える。

【００６２】また、波長可変半導体レーザ８０１の前方
出力光８３１は光分配器８２１によって分岐され、一方
は制御用レーザ光８３３として波長制御回路部８０２に
入力され、他方は出力光８３２として出力される。波長
制御回路部８０２は、制御用レーザ光の波長の波長制御
回路部８０２に固有の設定波長からのずれ量を検出し、
このずれ量を波長制御信号８１３として波長可変半導体
レーザ８０１の波長可変電流に負帰還結合する。これに
より波長可変半導体レーザ８０１の出力光の光周波数を
安定化し、波長切替における波長再現性を高める。

【００６３】次に波長制御回路部８０２の構成例を第一
例を図１０に示す。

【００６４】この図１０の波長制御回路部８０２は光周
波数弁別器を用いるところに特徴がある。この波長制御
回路部８０２は、入力される制御用レーザ光８３３を固
有の光共振周波数に基づいて光周波数を光強度に変換す
る光周波数弁別器１００１と、この光周波数弁別器１０
０１の光出力を電気信号に変換する光検出器１００２
と、この光検出器１００２の出力する光検出信号１０１
１を発振器１００４の出力する参照信号８１２により同
期検波する位相弁別器１００５と、この位相弁別器１０
０５の出力する再生波長誤差信号１０１２を通過させて
波長制御信号出力８１３として出力するループフィルタ
１００３とを備える。

【００６５】次にこの図１０の波長制御回路部８０２の
動作を説明する。

【００６６】波長可変半導体レーザの制御用レーザ光８
３３を光周波数弁別器１００１に入力する。光周波数弁
別器１００１は、例えばファブリペロー共振器、マッハ
ツェンダー干渉計やＰＬＣ合分波回路（参考文献：例え
ば H.Takahashi, Y.Hibino and I.Nishi.,"Polarizatio
n-insensitive arrayed-waveguide grating wavelength
multiplexer on silicon", Optics Lett., Vol.17, N
o.7, pp.499-501, 1992）等によって実現でき、光周波
数弁別器に固有の共振光周波数からのずれを光強度に変
換して出力する光周波数−光強度変換器として機能する
ものである。

【００６７】図１５はこの光周波数弁別器の光周波数に
対する等化光強度の伝達関数を示す図であり、図１５
（ａ）はファブリペロー共振器の光周波数伝達関数を示
し、固有の共振周波数１５０１、１５０２、１５０３に
対して透過光強度は最大となる。

【００６８】光周波数弁別器１００１の透過光を光検出
器１００２によって光検出信号１０１１として電気信号
に変換する。したがって共振周波数からの光周波数ずれ
量を電気信号強度として検出できる。さらに前記光検出
信号１０１１を発振器１００４からの参照信号８１２と
位相弁別器１００５によって同期検波することにより、
再生波長誤差信号１０１２を得る。

【００６９】図１５（ｂ）は光周波数に対する同期検波
した復調信号強度の関係を示した図である。この図１５
（ｂ）に示すように、周波数弁別器１００５によって同
期検波することにより、ファブリペロー共振器の半値全
幅１５２１（ＢＷ）の５０％の光周波数に対し一意の復
調強度信号を供することができる。例えば、この弁別光
周波数帯域に波長可変半導体レーザの注入電流に対する
熱屈折率変化にともなう最大波長偏移が概ね数ＧＨｚ程
度であることより、半値全幅は１０ＧＨｚ程度の光周波
数弁別器を用いることで、一意の復調信号を得ることが
できる。

【００７０】位相弁別器１００５の出力する再生波長誤
差信号１０１２をプラズマ効果に起因する数ｎｓないし
数十ｎｓ程度の波長切り替えの過渡時間に比べ、十分に
長い時定数を有するループフィルタ１００３を介して、
波長制御信号８１３として波長可変半導体レーザ８０１
に負帰還することで、波長可変半導体レーザ８０１の発
振光周波数を光周波数弁別器１００１の任意の共振周波
数に安定化することができる。

【００７１】図１１は波長制御回路部８０２の構成例の
第二の例を示す。この図１１の例は光分配器１１４１に
より異なる共振周波数を有する複数の光周波数弁別器１
１０１〜１１０ｎに制御用レーザ光を分波して与えると
ころに特徴がある。図１１において、８１２は出力され
る参照信号、８１３は出力される波長制御信号、８３３
は入力される制御用レーザ光、１００３はループフィル
タ、１００４は発振器、１００５は位相弁別器、１０１
２は再生波長誤差信号、１１０１〜１１０ｎは異なる共
振周波数を有する光周波数弁別器、１１１１〜１１１ｎ
はそれぞれの光周波数弁別器の出力光を検出する光検出
器、１１２１〜１１２ｎはそれぞれの光検出器の光検出
信号、１１３１は、加算器１１４２で加算された加算光
検出信号、１１４１は制御用レーザ光８３３を分配する
光分配器、１１４２は光検出信号１１２１〜１１２ｎを
加算する加算器である。

【００７２】次に図１１の波長制御回路部による動作を
説明する。

【００７３】波長可変半導体レーザ８０１の制御用レー
ザ光８３３を光分配器１１４１によって分配し、異なる
共振周波数を有する光周波数弁別器１１０１〜１１０ｎ
に入力する。光周波数弁別器１１０１〜１１０ｎの透過
光を光検出器１１１１〜１１１ｎによって光検出信号１
１２１〜１１２ｎに光電気変換する。さらにこの光検出
信号１１２１〜１１２ｎを加算器１１４２によって加算
し、加算光検出信号１１３１を得る。さらに、この加算
光検出信号１１３１を発振器１１０４からの参照信号８
１２と位相弁別器１００５によって同期検波することに
より、再生波長誤差信号１０１２を得る。この再生波長
誤差信号１０１２をループフィルタ１００３を介し波長
制御信号８１３として、波長可変半導体レーザ８０１に
負帰還することで、波長可変半導体レーザ８０１の発振
光周波数（波長）を光周波数弁別器１１０１〜１１０ｎ
のいずれかの共振周波数に安定化することができる。

【００７４】図１２は波長制御回路部の構成例の第三の
例を示す。この第三の例は光周波数弁別手段として、Ｐ
ＬＣ合分波回路１２０１を用いるところに特徴がある。
図１２において、８１２は出力される参照信号出力、８
１３は出力される波長制御信号、８３３は入力される制
御用レーザ光である。１００３はループフィルタ、１０
０４は発振器、１００５は位相弁別器、１０１２は再生
波長誤差信号、１１１１〜１１１ｎはＰＬＣ合分波回路
１２０１の出力する光信号を電気信号に変換する光検出
器、１１２１〜１１２ｎは変換された光検出信号、１１
４２はこの光検出信号を加算する加算器である。

【００７５】次に図１２の波長制御回路部による動作を
説明する。

【００７６】波長可変半導体レーザ８０１の制御用レー
ザ光８３３をＰＬＣ合分波回路１２０１に入力する。Ｐ
ＬＣ合分波回路の光周波数特性を図１６（ｃ）に示す。
ＰＬＣ合分波回路１２０１は光周波数多重（波長多重）
された光信号に対し、出力ポートに光周波数分離（波長
分離）された光を出力する。したがって、波長制御回路
部の共振周波数の異なる複数の光周波数弁別器と等価な
特性を有するものである。

【００７７】ＰＬＣ合分波回路１２０１の各ポートの出
力光を光検出器１１１１〜１１１ｎによって光検出信号
１１２１〜１１２ｎに光電気変換する。さらに光検出信
号を加算器１１４２によって加算し、加算光検出信号１
１３１を得る。この加算光検出信号１１３１を発振器１
００４からの参照信号８１２と位相弁別器１００５によ
って同期検波することにより、再生波長誤差信号１０１
２を得る。この再生波長誤差信号１０１２をループフィ
ルタ１００３を介し、波長制御信号８１３として波長可
変半導体レーザ８０１に負帰還することで、波長可変半
導体レーザ８０１の発振光周波数（波長）をＰＬＣ合分
波回路１２０１のいずれかの光周波数に安定化すること
ができる。

【００７８】図１３は波長制御回路部の構成例の第四の
例を示す。この例は、光検出信号から波長制御信号とな
る波長誤差信号を求める構成に特徴がある。図１３にお
いて、８１２は参照信号、８１３は出力される波長制御
信号、８３３は入力される制御用レーザ光である。１０
０３はループフィルタ、９０４は発振器、１１４１は制
御用レーザ光８３３を分配する光分配器、１１０１〜１
１０ｎはそれぞれ異なる共振周波数を有する光周波数弁
別器、１１１１〜１１１ｎはこの光周波数弁別器の出力
光を電気信号に変換する光検出器、１００５はそれぞれ
の光検出器１１１１〜１１１ｎに対応して設けられ、そ
れぞれの光検出信号１１２１〜１１２ｎを参照信号で同
期検波する位相弁別器、１３０１はこのｎ個の位相弁別
器が出力する再生波長誤差信号１３１１を加算する加算
器、１３１２はこの加算器１３０１の出力する加算波長
誤差信号である。

【００７９】次に図１３の波長制御回路部による動作を
説明する。

【００８０】波長可変半導体レーザ８０１の制御用レー
ザ光８３３を光分配器１１４１によって分配し、異なる
共振周波数を有する光周波数弁別器１１０１〜１１０ｎ
に入力する。光周波数弁別器１１０１〜１１０ｎの透過
光を光検出器１１１１〜１１１ｎによって光検出信号に
光電気変換する。さらにこの光検出信号を発振器９０４
からの参照信号８１２と位相弁別器１００５によって同
期検波することにより、復調再生し再生波長誤差信号１
３１１を得る。この再生波長誤差信号１３１１は加算器
１３０１で加算され、加算波長誤差信号１３１２として
ループフィルタ１００３を介して波長制御信号８１３と
して出力される。

【００８１】図１６（ｄ）は光周波数に対する同期検波
した後の復調信号強度の関係を示した図である。位相弁
別器の後の各ポートの復調信号の光周波数特性は図１６
（ｄ）に示すように、ＰＬＣ合分波回路の最大透過光強
度を与える光周波数近傍で、弁別感度を有するので、光
周波数変動に対し一意の復調信号強度を供することがで
きる。

【００８２】加算波長誤差信号１３１２は、ループフィ
ルタ１００３を介し、波長制御信号として波長可変半導
体レーザ８０１に負帰還することで、波長可変半導体レ
ーザ８０１の発振光周波数（波長）を前記光周波数弁別
器のいずれかの共振周波数に安定化することができる。

【００８３】図１４は波長制御回路部の構成例の第五の
例を示す。この例は、ＰＬＣ合分波回路を用い、その出
力光信号を電気信号に変換した光検出信号から波長制御
信号を求める構成に特徴がある。図１４において、８１
２は参照信号、８１３は出力される波長制御信号、８３
３は入力される制御用レーザ光である。１００３はルー
プフィルタ、１００４は発振器、１００５はそれぞれの
光検出器に対応して設けられる位相弁別器、１２１０は
ＰＬＣ合分波回路、１１１１〜１１１ｎはＰＬＣ合分波
回路１２１０の各出力ポートの光信号出力を電気信号に
変換する光検出器、１３０１は、各位相弁別器から出力
される再生波長誤差信号１３１１を加算する加算器、１
３１２はこの加算器１３０１で加算された加算波長誤差
信号でありループフィルタ１００３に入力される。

【００８４】次に図１４の波長制御回路部による動作を
説明する。

【００８５】波長可変半導体レーザ８０１からの制御用
レーザ光８３３をＰＬＣ合分波回路１２０１に入力す
る。ＰＬＣ合分波回路１２０１の各ポートの出力光を光
検出器１１１〜１１１ｎによって光検出信号１１２１〜
１１２ｎに光電変換する。上記ＰＬＣ合分波回路１２０
１の各ポートの光検出信号を発振器１００４からの参照
信号８１２と位相弁別器１００５によって同期検波する
ことにより、再生波長誤差信号１３１１を得る。さらに
再生波長誤差信号を加算器１３０１によって加算し、加
算波長誤差信号１３１２を得る。この加算波長誤差信号
１３１２をループフィルタ１００３を介し、波長制御信
号８１３として波長可変半導体レーザに負帰還すること
で、波長可変半導体レーザ８０１の発振光周波数（波
長）をＰＬＣ合分波回路１２０１のいずれかの光周波数
に安定化できる。

【００８６】（第四実施例）図１７は、本発明の第四実
施例を示す構成例である。この第四実施例は、ＤＢＲレ
ーザ、ＤＦＢレーザに代表される波長可変機能を集積化
した半導体レーザの駆動方法および装置である。この第
四実施例は、波長可変半導体レーザの後方出力光を用い
て波長制御信号を波長可変半導体レーザに負帰還結合す
ることに特徴がある。

【００８７】図１７において、８０２は波長制御回路
部、８０３は加算器、８１１は波長切替信号、８１２は
参照信号、８１３は波長制御信号、８１５は駆動信号、
８３３は制御用レーザ光、９０１は両端に光出力可能な
波長可変半導体レーザ、９１１は後方出力光、９１２は
前方出力光である。

【００８８】この第四実施例の動作を説明する。基本動
作は第三実施例と同じであり、波長制御回路部８０２の
動作も第三実施例と同じである。異なるところは、制御
用レーザ光８３３が波長可変半導体レーザの後方出力光
９１１であるところにある。この後方出力光９１１は、
具体的にはＤＢＲレーザのＤＢＲ端面出力あるいはＤＦ
Ｂレーザの後方出力であり、制御用レーザ光８３３とし
て第三実施例に示した波長制御回路部８０２に入力す
る。

【００８９】また波長誤差検出および波長制御信号生成
に至る制御の流れは第三実施例と同様であり、この第四
実施例は、波長可変半導体レーザ９０１の後方出力光を
利用するため、前方出力光９１２の有効利用が図れる利
点がある。

【００９０】（第五実施例）図１８は、本発明第五実施
例を示す構成図である。この第四実施例は、波長可変機
能を集積化した半導体レーザにおける代表的なＤＢＲレ
ーザについての駆動方法および装置である。この第四実
施例の特徴は、波長可変半導体レーザの熱変動による波
長変動を制御するもので、波長可変用注入電流と波長の
温度依存性とに着目し、予等化信号により注入電流を制
御することで波長再現性のよい波長切り替えを行うもの
である。

【００９１】図１８において、８１１は波長切替信号、
１６２１は第三実施例あるいは第四実施例に示した制御
用レーザ光出力を有する波長可変半導体レーザ、１６０
１はこの波長可変半導体レーザ１６２１に与える注入電
流の等化を行い予等化信号１６１１を発生する注入電流
変動等化回路部である。

【００９２】この第四実施例の動作を説明する。時間的
にランダムに切り替える波長切替信号８１１に対して、
注入電流変動等化回路部１６０１で注入電力に対する温
度変化に対応した予等化信号１６１１を発生させ、この
予等化信号１６１１により波長可変半導体レーザ１６２
１を駆動した出力レーザ光１６３１を得る。

【００９３】図１９に注入電流変動等化回路部１６０１
の構成の一例を示す。この図１９において、１７０１は
波長可変半導体レーザ１６２１の熱時定数以内の積分時
間を有する積分器であり、波長切替信号８１１を積分す
る。１７０２は波長可変半導体レーザに注入する電力に
対する温度変化に換算する電力温度換算回路、１７０３
は注入する電力に対する温度変化の電力温度比例係数
（ｋ）、１７０４は温度に対する波長可変半導体レーザ
の発振波長（光周波数）を記述した温度波長換算回路、
１７０５は所望波長に対する注入電流に換算する波長電
流換算回路である。

【００９４】次に図２０を用いて波長可変用注入電流と
波長の依存性について説明する。図２０は波長可変用注
入電流（Ｉ_t ）と波長の温度依存性について示した概略
図である。

【００９５】いま初期状態として注入電流Ｉ₀ （１８０
１）に対し、半導体レーザの導波層の温度がＴ₀ （１８
２１）、波長λ₀ （１８１１）で発振しているとする。
注入電流の増大に伴い、導波層の温度がＴ₁ に上昇変化
したとすると、波長λ₀ を得るためには、注入電流をＩ
₀ ′（１８０２）に補正しなければならない。また、注
入電流Ｉ₁ に対し、導波層の温度がＴ₂ （１８２３）、
波長λ₁ （１８１２）で発振しているとすると、温度の
下降変化に対し、所望波長λ₁ （１８１２）を得るため
には、注入電流をＩ₁ ′（１８０４）に補正しなければ
ならない。

【００９６】実際の注入電流変動等化回路の動作を図２
１に示す。図２１（ａ）の多値の波長切替信号に対する
導波層の温度変動は図２１（ｂ）に示すようになる。矩
形状の波長切替信号による駆動では、波長変化は図２１
（ｃ）に示すようになり、同一波長への再現性が劣化す
る。そこで、注入電流変動等化回路部１６０１によって
注入電流の補正を施した予等化信号（図２１（ｄ））を
用いて波長可変半導体レーザを駆動することで、図２１
（ｅ）に示すような波長再現性のよい波長切替を実現で
きる。

【００９７】（第六実施例）図２２に本発明の第六実施
例を示す。この図２２は、ＤＢＲレーザ、ＤＦＢレーザ
に代表される波長可変機能を集積化した半導体レーザに
ついての駆動方法および装置の構成例を示すものであ
る。この第六実施例は、第三ないし第四実施例と第五実
施例とを組み合わせ、波長切替信号８１１を注入電流変
動等化回路部１６０１で予等化した予等化信号１６１１
と、波長制御回路部８０２から出力される波長制御信号
８１３、参照信号８１２とを加算器８０３で加算して駆
動信号８１５として波長可変半導体レーザ１６２１に与
える構成に特徴がある。

【００９８】図２２において、８０２は波長制御回路
部、８０３は加算器、８１１は波長切替信号、８１２は
参照信号、８１３は波長制御回路部８０２から与えられ
る波長制御信号、８１５は加算器８０３からの駆動信
号、８３３は制御用レーザ光である。１６０１は注入電
流変動等化回路部、１６１１は予等化信号、１６２１は
波長可変半導体レーザ、１６３１は出力レーザ光であ
る。

【００９９】次にこの第六実施例の動作を説明する。前
述の第五実施例で説明した注入電流等化回路部１６０１
で、波長切替信号８１１に対して予等化信号１６１１を
生成して加算器８０３に入力する。また第三実施例また
は第四実施例で説明した波長制御回路部８０２によって
生成される参照信号８１２および波長制御信号８１３を
加算器８０３に入力する。加算器８０３は、この予等化
信号１６１１、波長制御信号８１３、参照信号８１２と
を重畳し駆動信号８１５として波長可変半導体レーザ１
６２１に印加する。

【０１００】注入電流変動等化回路部１６０１は波長切
替信号８１１に対し、制御的には高利得かつ低速の波長
制御を実現し、波長制御回路部８０２によって生成され
る波長制御信号８１３による負帰還制御ループによっ
て、高精度の波長切替を実現する。

【０１０１】（第七実施例）図２３に本発明の第七実施
例の構成を示す。この図２２に示す第七実施例は、ＤＢ
Ｒレーザ、ＤＦＢレーザに代表される波長可変機能を集
積化した半導体レーザについての駆動方法および装置の
構成例であり、複数の波長可変半導体レーザを備えて多
チャネル化された構成に特徴がある。

【０１０２】図２３において、８０３は加算器、８１１
は波長切替信号、８１５は駆動信号、１６０１は注入電
流変動等化回路部、１６１１は予等化信号、２１０１、
２１０２は波長可変半導体レーザ、２１１１、２１１２
は多チャネル波長制御回路部、２１２１はスターカップ
ラ、２１３１、２１３２、２１３３、２１３４は波長誤
差信号、２１４１、２１４２は加算波長誤差信号、２１
５１、２１５２は波長制御信号、２１６１、２１６２は
参照信号、２１７１、２１７２、２１７３、２１７４は
レーザ光、２１８１、２１８２は加算器である。

【０１０３】この図２３に示す第七実施例は、二つの波
長可変半導体レーザ２１０１、２１０２の出力光をクロ
ス状態とバー状態に出力光を切り替えるスイッチ動作時
における波長切替の構成例である。

【０１０４】次にこの第七実施例の動作を説明する。

【０１０５】第五実施例で説明した注入電流変動等化回
路部１６０１によって、波長切替信号８１１を半導体レ
ーザの注入電流変動にともなう熱変動を予等化した予等
化信号１６１１と、多チャネル波長制御回路部２１１
１、２１１２によって生成される参照信号２１６１、２
１６２と、加算波長誤差信号２１４１、２１４２を負帰
還し波長可変半導体レーザ２１０１、２１０２の発振光
周波数（波長）を安定化する波長制御信号２１５１、２
１５２とをそれぞれの加算器８０３によって加算した駆
動信号８１５により、それぞれの波長可変半導体レーザ
２１０１、２１０２を駆動する。

【０１０６】いま、ここで二つの波長可変半導体レーザ
２１０１、２１０２に印加する波長切替信号として交互
に多チャネル波長制御回路部２１１１、２１１２内の光
周波数弁別器の共振周波数に切り替える波長スイッチ動
作を考える。

【０１０７】波長可変半導体レーザ２１０１、２１０２
の出力レーザ光２１７１、２１７２をスターカップラ２
１２１によって分配し、半導体レーザの出力レーザ光２
１７１、２１７２の波長多重されたレーザ光２１７３、
２１７４をそれぞれ多チャネル波長制御回路部２１１
１、２１１２に入力する。

【０１０８】この波長多重されたレーザ光は図２４に示
す多チャネル波長制御部２１１ｉにより波長誤差信号が
得られ、波長制御信号、参照信号が得られる。すなわ
ち、入力された制御用レーザ光２１７ｉは光周波数弁別
器１００１によって、光周波数弁別器１００１の共振周
波数からの波長誤差を強度に変換し、光検出器１００２
によって波長誤差信号を検出する。このとき、波長多重
されたレーザ光は、一方の波長は光周波数弁別器１００
１の共振周波数の弁別感度を有する波長近傍へ、他方の
波長は弁別感度を有さない波長であるから、光検出器１
００２の出力は、いずれかの波長可変半導体レーザのレ
ーザ光の波長誤差信号を検出することになる。この波長
誤差信号をそれぞれの波長可変半導体レーザに固有に与
えた参照信号周波数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２
２２１〜２２２ｎによって波長誤差信号スペクトルをと
りだし、それぞれの波長可変半導体レーザに固有の参照
信号２１６ｉで復調することによって、再生波長誤差信
号１０１２（図２５（ｅ）を得る。さらにこの再生波長
誤差信号１０１２をループフィルタ１００３を介し、波
長制御信号２１５ｉとして負帰還することにより、波長
可変半導体レーザの波長（光周波数）を光周波数弁別器
１００１の共振周波数に安定化することが可能となる。

【０１０９】以上の実施例は、簡単に二つの波長可変半
導体レーザ２１０１、２１０２のスイッチ動作で説明し
たが、複数の波長可変半導体レーザにおいても、図２３
に示す多チャネル波長制御により、複数の波長レベルへ
切り替える際の制御ループを構成することが可能であ
る。

【０１１０】図２５は図２３における参照信号（ａ）、
波長切替信号（ｂ）、駆動信号（ｃ）、実際の波長変動
（ｄ）、および再生波長誤差信号（ｅ）を時間領域につ
いて示した図である。この図２５に示すように、多チャ
ネルの波長切替時においても温度変化等による長期的な
波長変動を（ｅ）のように再生でき、この信号をループ
フィルタを介して波長可変半導体レーザに負帰還するこ
とで、複数の波長可変半導体レーザを高精度で複数の光
周波数チャネルに切り替える半導体レーザの制御系を構
成できる。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は次の効果が
ある。 （１） 位相調整領域注入電流、ＤＢＲ領域注入電流を
一定とすることで、波長可変機能を集積化した半導体レ
ーザであるＤＢＲレーザの発振波長を再現性よく、単一
モードで連続的に可変でき、かつ高速に切り替えること
ができる効果がある。 （２） 多電極構造のＤＦＢレーザに関して、各領域に
注入する注入電流密度を同じにする、駆動回路の出力イ
ンピーダンスと整合する減衰器と駆動回路とインピーダ
ンス整合を実現する終端抵抗を多電極構造のＤＦＢレー
ザに付与することで、高周波領域における無反射を実現
し、連続的かつ高速の波長切替を実現することができ
る。 （３） 波長可変半導体レーザの発振光周波数を波長制
御回路部の光周波数弁別器の共振周波数ごとあるいは共
振周波数の整数倍間隔の光周波数に、高精度に安定化す
ることができる。 （４） 波長可変半導体レーザの後方出力光を波長制御
用として用いることにより出力光を有効に利用できる効
果がある。 （５） 波長可変半導体レーザの複数波長チャネルへの
波長切替信号に対し、注入電流変動に依存する温度変動
を予等化する予等化信号で波長可変半導体レーザを駆動
することによって、同一波長チャネルの波長再現性を向
上することができる。 （６） 複数の波長可変レーザが同時に異なる波長チャ
ネルへ切り替わるスイッチ動作を行う際に、高精度の波
長切り替えを部品点数を少なくした構成により実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の第一の半導体レーザ駆動方法および装置
の構成を示す図。

【図２】従来の第二の半導体レーザ駆動方法および装置
の構成を示す図。

【図３】従来の第三の半導体レーザ駆動方法および装置
の構成を示す図。

【図４】従来の第四の半導体レーザ駆動方法および装置
の構成を示す図。

【図５】従来の注入電流に対するＤＢＲレーザの発振波
長変化を示す図。

【図６】本発明第一実施例の構成を示す図。

【図７】第一実施例の注入電流に対するＤＢＲレーザの
発振波長変化を示す図。

【図８】本発明第二実施例の構成を示す図。

【図９】本発明第三実施例の構成を示す図。

【図１０】波長制御回路部の第一の構成例を示す図。

【図１１】波長制御回路部の第二の構成例を示す図。

【図１２】波長制御回路部の第三の構成例を示す図。

【図１３】波長制御回路部の第四の構成例を示す図。

【図１４】波長制御回路部の第五の構成例を示す図。

【図１５】周波数弁別器の光周波数特性および同期検波
信号の強度変化を示す図。

【図１６】ＰＬＣ合分波器の光周波数特性および同期検
波信号の強度変化を示す図。

【図１７】本発明第四実施例の構成を示す図。

【図１８】本発明第五実施例の構成を示す図。

【図１９】注入電流変動等化回路の構成例を示す図。

【図２０】注入電流変動による波長変動の原理を説明す
る図。

【図２１】注入電流変動等化回路の動作を説明する図。

【図２２】本発明第六実施例の構成を示す図。

【図２３】本発明第七実施例の構成を示す図。

【図２４】多チャネル波長制御回路の構成例を示す図。

【図２５】多チャネル波長制御回路の動作を説明する
図。

【符号の説明】

１０１ ＤＢＲレーザチップ １０２、７０２ マウント １０３、７０３ 電極 １０４、７０４ 熱交換素子 １０５、７０５ 温度センサ １０６ ＤＢＲレーザモジュール １１１ 活性領域 １１２ 位相調整領域 １１３ ＤＢＲ領域 １２１ 活性領域注入電流 １２２ 位相調整領域注入電流 １２３ ＤＢＲ領域注入電流 １３０ 変換テーブル １３１ 電流源 １４０ 波長設定要求 １４１ 電流設定要求 １５０ 出力レーザ光 ２０１、２０２ 分割抵抗 ２１０ 活性領域注入電流 ２１１ 波長可変電流 ３０１ 電流源 ３０２ 波長切替用電源 ３１１ ＤＢＲレーザ ３１２ 基準レーザ ３２１、８２１、１１４１ 光分配器 ３２２ フロントエンド ３２３ 増幅器 ３２４ 周波数弁別器 ３２５、１００３ ループフィルタ ４０１ ＤＢＲレーザ ４０２ 予等化回路 ４１１ 波長切替信号 ５０１、５０２ 終端抵抗 ５１１、５１２ 減衰器 ５２１ 波長連続可変回路部 ５３１、７７１ 分配器 ６１１ 不安定領域 ７０１ 多電極ＤＦＢレーザチップ ７０６ ＤＦＢレーザモジュール ７１１ 領域１ ７１２ 領域２ ７１３ 領域３ ７２１、７２２、７２３ 注入電流 ７３１、７３２、７３３ 終端抵抗 ７４１、７４２、７４３ 減衰器 ７５１、波長連続可変回路部 ７６１ 波長可変電流 ８０１ 波長可変半導体レーザ ８０２ 波長制御回路部 ８０３、１１４２、１３０１、２１８１、２１８２ 加
算器 ８１１ 波長切替信号 ８１２、２１６１、２１６２ 参照信号 ８１３、２１５１、２１５２ 波長制御信号 ８１５ 駆動信号 ８３１ 前方出力光 ８３２ 出力レーザ光 ８３３ 制御用レーザ光 ９０１ 波長可変半導体レーザ ９１１ 後方出力光 ９１２ 前方出力光 １００１ 光周波数弁別器 １００２ 光検出器 １００４ 発振器 １００５ 位相弁別器 １０１１ 光検出信号 １０１２、１３１１ 再生波長誤差信号 １１０１〜１１０ｎ 光周波数弁別器 １１１１〜１１１ｎ 光検出器 １１２１〜１１２ｎ 光検出信号 １１３１ 加算光検出信号 １２０１ ＰＬＣ合分波回路 １３１２ 加算波長誤差信号 １５０１、１５０２、１５０３ 光周波数 １５１１ フリースペクトルレンジ（ＦＳＲ） １５２１ 通過帯域幅（ＢＷ） １６０１ 注入電流変動等化回路部 １６１１ 予等化信号 １６２１、２１０１、２１０２ 波長可変半導体レーザ １６３１ 出力レーザ光 １７０１ 積分器 １７０２ 電力温度換算回路 １７０３ 電力温度比例係数 １７０４ 温度波長換算回路 １７０５ 波長電流換算回路 １８０１、１８０２、１８０３、１８０４ 波長可変電
流値 １８１１、１８１２ 発振波長 １８２１、１８２２、１８２３ 温度 ２１１１、２１１２ 多チャネル波長制御回路部 ２１２１ スターカップラ ２１３１、２１３２、２１３３、２１３４ 波長誤差信
号 ２１４１、２１４２ 加算波長誤差信号 ２１７１、２１７２、２１７３、２１７４ レーザ光 ２２２１〜２２２ｎ バンドパスフィルタ ２２３１〜２２３ｎ 波長誤差信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性領域および位相調整領域ならび分布
   ブラッグ反射器領域を備えた分布ブラッグ反射型半導体
   レーザの前記活性領域および前記位相調整領域ならびに
   前記分布ブラッグ反射器領域にそれぞれ駆動電流を印加
   する駆動手段を備えた半導体レーザの駆動装置におい
   て、 前記駆動手段は、 前記位相調整領域および前記分布ブラッグ反射器領域に
   印加する駆動電流比を一定とする減衰器と、 この減衰器側のインピーダンスに整合させる抵抗とを備
   えたことを特徴とする半導体レーザの駆動装置。
2. 【請求項２】 多電極構造の波長可変分布帰還型半導体
   レーザのそれぞれの電極に駆動電流を与える駆動手段を
   備えた半導体レーザの駆動装置において、 前記駆動手段は、 駆動電源回路の出力インピーダンスと整合する終端抵抗
   と、 前記電極に注入される電流密度が一定となるように各電
   極の駆動電流比を決定させる減衰器と、 この減衰器側のインピーダンスに整合させる抵抗とを備
   えたことを特徴とする半導体レーザの駆動装置。
3. 【請求項３】 波長可変半導体レーザと、この半導体レ
   ーザに波長可変電流を与える駆動手段と、この駆動手段
   に前記半導体レーザの出力波長を制御するための波長制
   御信号を与える波長制御手段とを備えた半導体レーザの
   駆動装置において、 前記半導体レーザの出力光の一部を取り出す手段を備
   え、 前記波長制御手段は、 この取り出された出力光の光周波数を弁別する光周波数
   弁別手段と、 この光周波数弁別手段の出力に基づいて所望波長からの
   波長誤差分を検出する誤差検出手段と、 検出した波長誤差分を前記駆動手段へ負帰還結合する帰
   還回路とを備えたことを特徴とする半導体レーザの駆動
   装置。
4. 【請求項４】 波長可変半導体レーザとこの半導体レー
   ザに波長可変電流を与える駆動手段とを備えた半導体レ
   ーザの駆動装置において、 熱的波長シフトの時定数程度の時間内に注入された波長
   可変電流の総量に相当する熱的波長シフト分を補正する
   予等化信号を出力する注入電流変動等化手段を備えたこ
   とを特徴とする半導体レーザの駆動装置。
5. 【請求項５】 複数の波長可変半導体レーザと、この半
   導体レーザに波長可変電流を与える駆動手段とを備え、
   前記半導体レーザはそれぞれ複数の波長可変光を出力す
   る半導体レーザの駆動装置において、 周期的な共振周波数を有する光周波数弁別手段と、 この光周波数弁別手段の透過光を電気信号に変換する光
   検出手段と、 与えられる参照信号周波数の信号成分を再生する位相弁
   別手段と、 ループフィルタとを備え、 前記半導体レーザごとに異なる周波数で変調し混合され
   た波長誤差信号から前記参照信号によって復調し制御対
   象の半導体レーザの波長誤差信号成分のみを検出して前
   記ループフィルタを介して前記半導体レーザの駆動手段
   に負帰還結合する回路手段を備えることを特徴とする半
   導体レーザの駆動装置。