JP2009044141A - Optical device, and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学デバイスおよびその制御方法に関する。 The present invention relates to an optical device and a control method thereof.
光学デバイスとして波長可変半導体レーザがあげられる。この波長可変半導体レーザは、レーザ発振に対する利得機能と波長選択機能とを備えている。波長を選択する方法としては、共振器内の光導波路に設けた回折格子などの光学的機能領域の屈折率を変化させることによって損失・反射もしくは利得の波長特性を変化させる方法があげられる。 A wavelength tunable semiconductor laser is an example of the optical device. This wavelength tunable semiconductor laser has a gain function for laser oscillation and a wavelength selection function. As a method of selecting the wavelength, there is a method of changing the wavelength characteristic of loss / reflection or gain by changing the refractive index of an optical functional region such as a diffraction grating provided in the optical waveguide in the resonator.
ここで、屈折率を変化させる方法は、物理的な角度または長さを変化させる方法に比較して機械的な可動部を必要としないことから、信頼性、製造コスト等の点で有利である。屈折率を変化させる方法には、例えば、光導波路の温度を変化させる方法、電流注入等によって光導波路内のキャリア密度を変化させる方法等がある。光導波路の温度を変化させる方法を採用した波長可変レーザの具体的な例として、例えば、反射スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子ミラー(SG−DBR:Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)および利得スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子活性領域(SG−DFB:Sampled Grating Distributed Feedback)を備える半導体レーザ等が提案されている。 Here, the method of changing the refractive index is advantageous in terms of reliability, manufacturing cost, and the like because it does not require a mechanical movable part as compared with a method of changing the physical angle or length. . Examples of the method for changing the refractive index include a method for changing the temperature of the optical waveguide, a method for changing the carrier density in the optical waveguide by current injection, and the like. As a specific example of a wavelength tunable laser adopting a method of changing the temperature of the optical waveguide, for example, a partial grating mirror (SG-DBR) in which the peak wavelength of the reflection spectrum is periodically distributed, and There has been proposed a semiconductor laser or the like provided with a partial grating active region (SG-DFB) in which the peak wavelength of the gain spectrum is periodically distributed.
この半導体レーザにおいては、部分回折格子ミラーおよび部分回折格子活性領域の反射スペクトルの相関関係を制御することによって、バーニア効果を用いた波長選択が行われてレーザ光が出力される。すなわち、この半導体レーザは、2つのスペクトルが重なった波長のうち最も反射強度の大きな波長で発振する。したがって、2つの反射スペクトルの相対的関係を制御することによって、発振波長を制御することができる。 In this semiconductor laser, by controlling the correlation between the reflection spectra of the partial diffraction grating mirror and the partial diffraction grating active region, wavelength selection using the vernier effect is performed and laser light is output. That is, this semiconductor laser oscillates at a wavelength having the highest reflection intensity among the wavelengths where the two spectra overlap. Therefore, the oscillation wavelength can be controlled by controlling the relative relationship between the two reflection spectra.
特許文献1には、光導波路の屈折率を制御して発振波長を制御する半導体レーザが開示されている。特許文献1では、光導波路の屈折率の制御手段としてヒータが採用されており、このヒータによる光導波路の温度制御によって波長の制御が実現されている。
光導波路の屈折率を制御するためにヒータを使用する場合、ヒータの劣化が問題になる。つまり、ヒータが劣化してその抵抗値が変化すると、たとえ一定の電流をヒータに供給していてもその発熱量が変化してしまうのである。特にSG−DFBとSG−DBRとの組合せなど、異なる波長特性の光導波路を組み合わせることで、所定の光機能を発揮する光デバイスにおいては、光導波路それぞれの温度差が重要であり、上記の如き予期しない発熱量の変化は致命的である。 When a heater is used to control the refractive index of the optical waveguide, deterioration of the heater becomes a problem. That is, if the heater deteriorates and its resistance value changes, the amount of heat generated will change even if a constant current is supplied to the heater. In particular, in an optical device that exhibits a predetermined optical function by combining optical waveguides having different wavelength characteristics such as a combination of SG-DFB and SG-DBR, the temperature difference between the optical waveguides is important. Unexpected changes in calorific value are fatal.
なお、このような光導波路の温度を制御するためのヒータは、その発熱量(ΔT)が0度〜40度程度であり、発熱体としては比較的低温であることから、これまではヒータの劣化について検討されることはなかった。 In addition, since the heater for controlling the temperature of such an optical waveguide has a calorific value (ΔT) of about 0 to 40 degrees and is a relatively low temperature as a heating element, until now, Deterioration was never considered.
ところで、ヒータ制御の方法としては、光導波路の近傍にサーミスタなどの温度検知素子を配置し、その検知結果からヒータの発熱量を制御する方法が考えられる。温度検知素子の検知結果には、外部環境の温度変化やヒータの劣化による発熱量の変化も加味されており、理想的である。 By the way, as a heater control method, a method of arranging a temperature detection element such as a thermistor in the vicinity of the optical waveguide and controlling the amount of heat generated by the heater from the detection result can be considered. The detection result of the temperature detection element is ideal because it takes into account the change in the temperature of the external environment and the change in the amount of heat generated by the deterioration of the heater.
しかしながら、この方法を実現するためには、ヒータの近傍に温度検知素子を配置する必要があり、レーザチップのような微細デバイスへの温度検知素子の採用は比較的困難である。 However, in order to realize this method, it is necessary to arrange a temperature detection element in the vicinity of the heater, and it is relatively difficult to employ the temperature detection element for a fine device such as a laser chip.
本発明の目的は、ヒータが劣化した場合でも所望の光特性が得られる光学デバイスおよびその制御方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical device that can obtain desired optical characteristics even when a heater is deteriorated, and a control method thereof.
本発明に係る光学デバイスは、ヒータによって屈折率が制御される光導波路を備え温度制御装置によって温度が制御される光学素子と、ヒータを流れる電流および/またはヒータにかかる電圧を測定する検知部と、検知部の測定結果に基づいてヒータに投入される電力を一定に保持する制御部と、を備えることを特徴とするものである。 An optical device according to the present invention includes an optical element having an optical waveguide whose refractive index is controlled by a heater, the temperature of which is controlled by a temperature control device, and a detector that measures a current flowing through the heater and / or a voltage applied to the heater. And a control unit that keeps constant power supplied to the heater based on the measurement result of the detection unit.
本発明に係る光学デバイスにおいては、温度制御装置を用いることによって、光学デバイスの温度変化が抑制される。つまり、外部環境の温度変化などによる光学デバイスの温度変化を無視することができるため、光導波路の温度は、実質的にヒータの発熱量で決定されることになる。一方、ヒータの発熱量は、ヒータに投入される電力量で決定される。この場合、たとえヒータが劣化してヒータの抵抗値が変化したとしても、ヒータの電力量が一定に制御されていればヒータの発熱量は一定である。本発明は、この考察に基づき、光導波路の温度をヒータの電力量で実質的に決定可能にすべく、温度制御装置によって光学素子の温度を制御している。そして、ヒータの電力量を特定するために、ヒータに流れる電流および/またはヒータにかかる電圧を検知するものである。本発明によれば、ヒータの電力量を特定しこの電力量に基づいてヒータ制御を行うため、ヒータの劣化が生じていても発熱量を一定に保持することができる。したがって、所望の光特性が得られる。 In the optical device according to the present invention, the temperature change of the optical device is suppressed by using the temperature control device. That is, since the temperature change of the optical device due to the temperature change of the external environment can be ignored, the temperature of the optical waveguide is substantially determined by the amount of heat generated by the heater. On the other hand, the amount of heat generated by the heater is determined by the amount of power supplied to the heater. In this case, even if the heater is deteriorated and the resistance value of the heater is changed, the amount of heat generated by the heater is constant if the power amount of the heater is controlled to be constant. In the present invention, based on this consideration, the temperature of the optical element is controlled by the temperature control device so that the temperature of the optical waveguide can be substantially determined by the electric energy of the heater. And in order to specify the electric energy of a heater, the electric current which flows into a heater, and / or the voltage concerning a heater are detected. According to the present invention, the amount of electric power of the heater is specified, and the heater control is performed based on this amount of electric power. Therefore, even when the heater is deteriorated, the heat generation amount can be kept constant. Therefore, desired optical characteristics can be obtained.
検知部は、ヒータの両端の電圧を測定するものであってもよい。制御部は、ヒータに供給する電流量を制御するものであり、ヒータの両端の電圧の測定結果とヒータに供給している電流量との積に基づいて、ヒータに投入されている電力を求めてもよい。 The detector may measure the voltage across the heater. The control unit controls the amount of current supplied to the heater, and obtains the power supplied to the heater based on the product of the measurement result of the voltage across the heater and the amount of current supplied to the heater. May be.
ヒータに電流を供給するための端子と、ヒータを接地するための端子と、これらの端子とは別個にヒータに接続されヒータに印加される電圧を電圧検知部によって測定するための端子と、をさらに備えていてもよい。この場合、端子、ワイヤ等の抵抗に起因する電圧降下が電圧検知部の検知結果に影響することが抑制される。それにより、電圧検知部による電圧検知の精度が向上する。 A terminal for supplying a current to the heater, a terminal for grounding the heater, and a terminal for connecting to the heater separately from these terminals and for measuring a voltage applied to the heater by the voltage detector; Furthermore, you may provide. In this case, it is suppressed that the voltage drop resulting from resistance, such as a terminal and a wire, influences the detection result of a voltage detection part. Thereby, the accuracy of voltage detection by the voltage detection unit is improved.
光学素子は、波長可変半導体レーザであってもよい。光学素子は、回折格子を備える活性領域と、活性領域と光結合し回折格子を備えヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部と、を備えていてもよい。活性領域および光導波路部における回折格子は、回折格子を有する第1の領域と、第1の領域に連結されかつスペース部となる第2の領域と、を備えていてもよい。 The optical element may be a wavelength tunable semiconductor laser. The optical element may include an active region including a diffraction grating, and an optical waveguide portion that is optically coupled to the active region and includes a diffraction grating, and an equivalent refractive index is changed by a heater. The diffraction grating in the active region and the optical waveguide portion may include a first region having the diffraction grating, and a second region connected to the first region and serving as a space portion.
光学素子は、活性領域と、活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられ少なくとも一方にはヒータが設けられて等価屈折率が変化する1対の光導波路部と、を備えていてもよい。光学素子は、1対の光導波路のうち少なくとも一方がヒータによって屈折率制御される光導波路となるマッハツェンダー型光スイッチであってもよい。光導波路は、ヒータが設けらている領域には、回折格子が設けられていなくてもよい。 The optical element may include an active region and a pair of optical waveguide portions provided with optical coupling on both sides of the active region, at least one of which is provided with a heater to change the equivalent refractive index. The optical element may be a Mach-Zehnder optical switch in which at least one of the pair of optical waveguides is an optical waveguide whose refractive index is controlled by a heater. In the optical waveguide, the diffraction grating may not be provided in the region where the heater is provided.
本発明に係る光学デバイスの制御方法は、ヒータによって屈折率が制御される光導波路を備える光半導体素子の温度を温度制御装置によって制御し、ヒータを流れる電流および/またはヒータにかかる電圧に基づいてヒータに投入する電力が一定に保持されるように電力を制御する、ことを特徴とするものである。本発明に係る光学デバイスの制御方法においては、温度制御装置を用いることによって、光半導体素子の温度変化が抑制される。さらに、ヒータに投入される電力が一定に保持されることから、ヒータの発熱量を一定に保持することができる。この場合、ヒータが劣化した場合においても所望の光特性が得られる。 The method for controlling an optical device according to the present invention controls the temperature of an optical semiconductor element including an optical waveguide whose refractive index is controlled by a heater, based on a current flowing through the heater and / or a voltage applied to the heater. The power is controlled so that the power supplied to the heater is kept constant. In the optical device control method according to the present invention, the temperature change of the optical semiconductor element is suppressed by using the temperature control device. Furthermore, since the electric power supplied to the heater is kept constant, the amount of heat generated by the heater can be kept constant. In this case, desired light characteristics can be obtained even when the heater is deteriorated.
電力は、ヒータに印加かかる電圧に基づいてヒータに供給される電流を制御することによって、制御されてもよい。光学素子は、波長可変半導体レーザであってもよい。光学素子は、回折格子を備える活性領域と、活性領域と光結合し回折格子を備えヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部と、を備えていてもよい。活性領域および光導波路部における回折格子は、回折格子を有する第1の領域と、第1の領域に連結されかつスペース部となる第2の領域と、を備えていてもよい。 The power may be controlled by controlling the current supplied to the heater based on the voltage applied to the heater. The optical element may be a wavelength tunable semiconductor laser. The optical element may include an active region including a diffraction grating, and an optical waveguide portion that is optically coupled to the active region and includes a diffraction grating, and an equivalent refractive index is changed by a heater. The diffraction grating in the active region and the optical waveguide portion may include a first region having the diffraction grating, and a second region connected to the first region and serving as a space portion.
光学素子は、活性領域と、活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられ少なくとも一方にはヒータが設けられて等価屈折率が変化する1対の光導波路部と、を備えていてもよい。光学素子は、1対の光導波路のうち少なくとも一方がヒータによって屈折率制御される光導波路となるマッハツェンダー型光スイッチであってもよい。ヒータによって光導波路の屈折率を制御することによって、設計上と異なる光導波路の光学的長さを設計上の光学的長さに調整してもよい。 The optical element may include an active region and a pair of optical waveguide portions provided with optical coupling on both sides of the active region, at least one of which is provided with a heater to change the equivalent refractive index. The optical element may be a Mach-Zehnder optical switch in which at least one of the pair of optical waveguides is an optical waveguide whose refractive index is controlled by a heater. The optical length of the optical waveguide different from the design may be adjusted to the design optical length by controlling the refractive index of the optical waveguide with a heater.
本発明によれば、ヒータが劣化した場合でも、所望の光特性が得られる。 According to the present invention, desired light characteristics can be obtained even when the heater is deteriorated.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
まず、光学素子として半導体レーザを用いた例について説明する。図1は、本発明の第1実施例に係る半導体レーザ10およびそれを備えたレーザ装置100の全体構成を示す模式図である。図1に示すように、レーザ装置100は、半導体レーザ10、温度制御装置20、波長検知部30、出力検知部40およびコントローラ50を備える。半導体レーザ10は、温度制御装置20上に配置されている。次に、各部の詳細を説明する。
First, an example using a semiconductor laser as an optical element will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a
半導体レーザ10は、SG−DBR領域11、SG−DFB領域12および半導体光増幅(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)領域13が順に連結した構造を有する。SG−DBR領域11は、グレーティングが所定の間隔で設けられた光導波路を含む。すなわち、SG−DBR領域11の光導波路には、回折格子を有する第1の領域とこの第1の領域に連結されかつスペース部となる第2の領域とが設けられている。SG−DBR領域11の光導波路は、吸収端波長がレーザ発振波長よりも短波長側にある半導体結晶からなる。SG−DBR領域11上には、ヒータ14が設けられている。
The
SG−DFB領域12は、グレーティングが所定の間隔で設けられた光導波路を含む。すなわち、SG−DFB領域12の光導波路には、回折格子を有する第1の領域とこの第1の領域に連結されかつスペース部となる第2の領域とが設けられている。SG−DFB領域12の光導波路は、目的とする波長でのレーザ発振に対して利得を有する半導体結晶からなる。SG−DFB領域12上には、電極15が設けられている。SOA領域13は、電流制御によって光に利得を与える、または光を吸収するための半導体結晶からなる光導波路を含む。SOA領域13上には、電極16が設けられている。なお、SG−DBR領域11、SG−DFB領域12およびSOA領域13の光導波路は、互いに光結合している。また、レーザ装置100は、ヒータ14に印加される電圧を測定する電圧検知部17を備える。
The SG-
半導体レーザ10およびサーミスタ(図示せず)は、温度制御装置20上に搭載されている。波長検知部30は、レーザ出力光の強度を測定する受光素子とエタロンを透過することによって波長特性を含んだレーザ出力光の強度を測定する受光素子とを含む。出力検知部40は、SOA領域13を通過したレーザ出力光の強度を測定する受光素子を含む。なお、図1では、SG−DBR領域11側に波長検知部30が配置されSOA領域13側に出力検知部40が配置されているが、それに限られない。例えば、各検知部が逆に配置されていてもよい。
The
コントローラ50は、CPU(中央演算処理装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)等の制御部、電源等から構成される。コントローラ50のROMには、半導体レーザ10の制御情報、制御プログラム等が格納されている。制御情報は、例えば、ルックアップテーブル51に記録されている。図2にルックアップテーブル51の例を示す。
The
図2に示すように、ルックアップテーブル51は、各チャネルごとに、初期設定値、フィードバック制御目標値およびアラーム設定範囲を含む。初期設定値には、SG−DFB領域12の初期電流値ILD、SOA領域13の初期電流値ISOA、ヒータ14の初期電流値IHeaterおよび温度制御装置20の初期温度値TLDが含まれる。フィードバック制御目標値は、出力検知部40のフィードバック制御目標値Im1、波長検知部30のフィードバック制御目標値Im3/Im2およびヒータ14に供給される電力のフィードバック制御目標値PHeaterを含む。アラーム設定範囲は、ヒータ14の電気抵抗の下限値である抵抗RHeater(下限)および上限値である抵抗RHeater(上限)を含む。
As shown in FIG. 2, the look-up table 51 includes an initial setting value, a feedback control target value, and an alarm setting range for each channel. The initial setting value includes an initial current value I LD of the SG-
続いて、レーザ装置100の制御方法について説明する。図3は、レーザ装置100の制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。図3に示すように、まず、コントローラ50は、ルックアップテーブル51を参照し、設定されたチャネルに対応する初期電流値ILD、初期電流値ISOA、初期電流値IHeaterおよび初期温度値TLDを取得する(ステップS1)。
Subsequently, a control method of the
次に、コントローラ50は、ステップS1で取得した初期設定値に基づいて半導体レーザ10をレーザ発振させる(ステップS2)。具体的には、まず、コントローラ50は、温度制御装置20の温度が初期温度値TLDになるように温度制御装置20を制御する。それにより、半導体レーザ10の温度が初期温度値TLD近傍の一定温度に制御される。その結果、SG−DFB領域12の光導波路の等価屈折率が制御される。次に、コントローラ50は、初期電流値IHeaterの大きさを持つ電流をヒータ14に供給する。それにより、SG−DBR領域11の光導波路の等価屈折率が所定の値に制御される。次に、コントローラ50は、初期電流値ILDの大きさを持つ電流を電極15に供給する。それにより、SG−DFB領域12の光導波路において光が発生する。その結果、SG−DFB領域12で発生した光は、SG−DBR領域11およびSG−DFB領域12の光導波路を繰返し反射および増幅されてレーザ発振する。次いで、コントローラ50は、初期電流値ISOAの大きさを持つ電流を電極16に供給する。以上の制御によって、半導体レーザ10は、設定されたチャネルに対応する初期波長でレーザ光を外部に出射する。
Next, the
次いで、コントローラ50は、波長検知部30の検知結果に基づいて、出射されたレーザの波長が規定内にあるか否かを判定する(ステップS3)。具体的には、まず、コントローラ50は、ルックアップテーブル51からフィードバック制御目標値Im3/Im2を取得するとともに波長検知部30が備える2つの受光素子の検知結果の比Im3/Im2を取得し、比Im3/Im2がフィードバック制御目標値Im3/Im2を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
Next, the
ステップS3においてレーザの波長が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ50は、温度制御装置20の温度を補正する(ステップS6)。この場合、SG−DFB領域12の光導波路における利得スペクトルのピーク波長が変化する。その後、コントローラ50は、ステップS3を再度実行する。このループにより、レーザの波長が所望の一定値に保持されるようにフィードバック制御される。
If it is not determined in step S3 that the laser wavelength is within the specified range, the
ステップS3においてレーザの波長が規定内にあると判定された場合、コントローラ50は、レーザ光の光強度が規定内にあるか否かを判定する(ステップS4)。具体的には、コントローラ50は、ルックアップテーブル51からフィードバック制御目標値Im1を取得するとともに出力検知部40が備える受光素子の検知結果Im1を取得し、検知結果Im1がフィードバック制御目標値Im1を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
When it is determined in step S3 that the wavelength of the laser is within the regulation, the
ステップS4においてレーザの光強度が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ50は、電極16に供給する電流を補正する(ステップS7)。その後、コントローラ50は、ステップS4を再度実行する。このループにより、レーザ光の光強度が所望の一定値に保持されるようにフィードバック制御される。
If it is not determined in step S4 that the laser light intensity is within the specified range, the
ステップS4においてレーザ光強度が規定内にあると判定された場合、コントローラ50は、ヒータ14に供給される電力が規定内にあるか否かを判定する(ステップS5)。具体的には、コントローラ50は、ルックアップテーブル51からフィードバック制御目標値PHeaterを取得し、電圧検知部17の検知結果とヒータ14に供給する電流値とからヒータ14に供給される電力を演算する。コントローラ50は、この演算値がフィードバック制御目標値PHeaterを含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
When it is determined in step S4 that the laser light intensity is within the regulation, the
ステップS5においてヒータ14に供給される電力が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ50は、ヒータ14に供給される電力を補正する(ステップS8)。この場合、電流および電圧の少なくとも一方を補正することによって、電力を補正することができる。本実施例においては、コントローラ50は、ヒータ14に供給する電流値を増減させることによって電力を補正する。このループにより、ヒータ14に供給される電力が所望の一定値に保持されるようにフィードバック制御される。なお、ステップS5においてヒータ14に供給される電力が規定内にあると判定された場合、コントローラ50は、ステップS3を再度実行する。
If it is not determined in step S5 that the power supplied to the
本実施例においては、温度制御装置20を用いることによって、半導体レーザ10の温度変化が抑制される。さらに、ヒータ14に供給される電力が一定値に保持されるように制御されることから、劣化に起因してヒータ14の抵抗が変化してもヒータ14による発熱量は一定に保持される。この場合、SG−DBR領域11とSG−DFB領域12との温度差が一定に保持される。それにより、半導体レーザ10は、ヒータ14が劣化した場合においても、所望の発振波長を実現する。
In the present embodiment, the temperature change of the
本実施例においては温度検知素子を半導体レーザ10に搭載することなく、光導波路の温度を適切に制御することが可能である。
In the present embodiment, it is possible to appropriately control the temperature of the optical waveguide without mounting the temperature detecting element on the
なお、本実施例においては、ヒータ14に印加される電圧が電圧検知部17によって検知される。また、ヒータ14に供給される電流が所定値に制御される。したがって、この電圧値および電流値を用いて、ヒータ14の抵抗変化をモニタすることができる。この場合、ヒータ14の断線および断線の可能性を判断することができる。例えば、コントローラ50は、電圧検知部17の検知結果から求められる電気抵抗が抵抗RHeater(上限)を上回った場合に、ユーザに対して断線を警告してもよい。この場合、ユーザに半導体レーザ10の交換を促すことができる。
In the present embodiment, the voltage applied to the
なお、上記断線警告は、ヒータ14の経時劣化および突発的な環境変化のいずれに対しても有効である。特に、半導体レーザ10のようなチューナブルレーザにおいては微小領域にヒータが設けられていることから、製造上のばらつき、使用環境等に起因してヒータに予期しないストレスがかかる場合がある。このような場合、予定されている寿命より短い期間でヒータが劣化することもあり得る。この場合の対策として、上記断線警告は有効である。また、コントローラ50は、ヒータ14の電気抵抗が抵抗RHeater(下限)を下回った場合に、ユーザに警告してもよい。この場合、ヒータ14に過度の電流が供給されることが抑制される。
The disconnection warning is effective for both deterioration of the
ここで、電圧検知部17の例について説明する。図4は、電圧検知部17の詳細を示す図である。図4に示すように、電圧検知部17は、電圧計18、端子TVhおよび端子TVhgを含む。端子TVhは、ヒータ14の第1端に接続されている。端子TVhgは、ヒータ14の第2端に接続されている。なお、コントローラ50からのヒータ駆動電流は、端子TIhからヒータ14の第1端に供給され、ヒータ14の第2端から端子TIgを介して接地される。
Here, an example of the
このような構成においては、端子TVhと端子TVhgとの間にヒータ駆動電流が流れない。この場合、端子、ワイヤ等の抵抗に起因する電圧降下が電圧計18の検知結果に影響することが抑制される。それにより、電圧検知部17は、ヒータ14に印加される電圧を正確に検知することができる。
In such a configuration, no heater driving current flows between the terminal TVh and the terminal TVhg. In this case, it is suppressed that the voltage drop resulting from resistances, such as a terminal and a wire, affects the detection result of the
なお、本実施例においてはSG−DBR領域とSG−DFB領域とが組み合わされた半導体レーザについて説明したが、それに限られない。例えば、1対のSG−DBR領域によって利得部となる活性領域を挟んだ半導体レーザに本発明を適用してもよい。この場合、各SG−DBR領域にそれぞれあるいは片方にヒータが設けられている。この場合、ヒータに印加される電圧を電圧検知部17によって検知すれば、ヒータに供給される電力が一定になるようにフィードバック制御することができる。
In this embodiment, the semiconductor laser in which the SG-DBR region and the SG-DFB region are combined has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to a semiconductor laser in which an active region serving as a gain portion is sandwiched between a pair of SG-DBR regions. In this case, a heater is provided in each SG-DBR region or on one side. In this case, if the voltage applied to the heater is detected by the
また、本発明は、CSG−DBR(Chirped Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)にも適用することができる。ここで、CSG−DBRにおいては、SG−DBRと比べて、各グレーティング同士をつなぐスペース部の間隔が異なっている。それにより、CSG−DBRの反射スペクトルにおけるピーク強度は波長依存性を有している。この場合、所定の波長範囲において反射スペクトルにおけるピーク強度が大きくなる。したがって、反射スペクトルにおけるピーク強度が大きい波長範囲の波長を発振波長として用いることによって、所望の波長以外の波長でのレーザ発振を抑制することができる。 Further, the present invention can also be applied to a CSG-DBR (Chirped Sampled Distributed Distributed Bragg Reflector). Here, in the CSG-DBR, as compared with the SG-DBR, the interval between the space portions connecting the gratings is different. Thereby, the peak intensity in the reflection spectrum of CSG-DBR has wavelength dependence. In this case, the peak intensity in the reflection spectrum increases in a predetermined wavelength range. Therefore, by using a wavelength in a wavelength range having a large peak intensity in the reflection spectrum as the oscillation wavelength, laser oscillation at a wavelength other than the desired wavelength can be suppressed.
なお、本実施例においては、半導体レーザ10が光学素子に相当し、コントローラ50が制御部に相当し、電圧検知部17が検知部に相当し、半導体レーザ10、電圧検知部17およびコントローラ50が光学デバイスに相当し、SG−DFB領域12が活性領域に相当し、SG−DBR領域11が光導波路部に相当する。
In this embodiment, the
第2実施例においては、上記CSG−DBRを備える半導体レーザについて説明する。図5は、本発明の第2実施例に係る半導体レーザ10aおよびそれを備えたレーザ装置100aの全体構成を示す模式図である。図5に示すように、半導体レーザ10aは、SG−DBR領域11の代わりにCSG−DBR領域11aを備えている。本実施例においては、CSG−DBR領域11aにはグレーティングとスペースの組からなるセグメントが3組形成されているものとする。したがって、CSG−DBR領域11aには、各セグメントに対応して3つのヒータ14a,14b,14cが設けられている。また、各ヒータに対応して電圧検知部17a,17b,17cが設けられている。
In the second embodiment, a semiconductor laser including the CSG-DBR will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing the overall configuration of a
本実施例においては、各電圧検知部の検知結果に基づいて各ヒータに供給される電力が一定に保持されるようにフィードバック制御することによって、各ヒータの発熱量を一定に保持することができる。それにより、ヒータが劣化しても、半導体レーザ10aは所望の発振波長を実現する。
In this embodiment, the amount of heat generated by each heater can be kept constant by performing feedback control so that the power supplied to each heater is kept constant based on the detection result of each voltage detector. . Thereby, even if the heater is deteriorated, the
なお、CSG−DBR領域においては、グレーティング数およびヒータ数は特に限定されるものではない。 In the CSG-DBR region, the number of gratings and the number of heaters are not particularly limited.
なお、本発明は、半導体レーザ以外の光学素子にも適用することができる。例えば、本発明は、マッハツェンダー型光スイッチにも適用することができる。この光スイッチは、光クロスコネクト等の交換システムに利用されるスイッチである。 The present invention can also be applied to optical elements other than semiconductor lasers. For example, the present invention can be applied to a Mach-Zehnder type optical switch. This optical switch is a switch used in an exchange system such as an optical cross connect.
図6は、本発明の第3実施例に係る光スイッチ200の全体構成を示す模式図である。図6に示すように、光スイッチ200は、石英系材料などの熱光学効果を持つ材料で構成され、第1導波路201および第2導波路202を備えるマッハツェンダ干渉構造を有している。光スイッチ200は、温度制御装置210上に配置されている。それにより、光スイッチ200の各部の温度は、温度制御装置210によって制御される。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the overall configuration of an
また、光スイッチ200には、ヒータ203が設けられている。このヒータ203は、第2導波路202を加熱する。それにより、第1導波路201を伝播する光と第2導波路を伝播する光との位相差が変化し、第1導波路201および第2導波路202の信号光のバー状態およびクロス状態が選択される。さらに、ヒータ203には、電圧検知部204が接続されている。電圧検知部204は、ヒータ203に印加される電圧を検知して、その検知結果をコントローラ220に与える。
The
本実施例においては、光スイッチ200の温度が所定の温度に保持されるように、コントローラ220が温度制御装置210を制御する。また、コントローラ220は、電圧検知部204の検知結果に基づいて、ヒータ203に供給される電力が一定に保持されるようにフィードバック制御を行う。この場合、ヒータ203が劣化しても、ヒータ203の発熱量が一定に保持される。それにより、第1導波路201を伝播する光と第2導波路を伝播する光との位相差が一定に保持される。その結果、光スイッチ200のスイッチングの信頼性が高くなる。
In the present embodiment, the
なお、本実施例においては、光スイッチ200が光学素子に相当し、コントローラ220が制御部に相当し、電圧検知部204が検知部に相当し、光スイッチ200、電圧検知部204およびコントローラ220が光学デバイスに相当する。
In this embodiment, the
なお、本発明は、ヒータによって位相調整可能な光導波路にも適用することができる。図7は、本発明の第4実施例に係る光導波路300の要部平面図を示す図である。図7に示すように、本実施例に係る光導波路300は、埋め込み型導波路であり、光導波路コア301上にヒータ302が設けられている。なお、本実施例に係る光導波路コア301は単純に光を伝播させるものであるため、導波路コア301には回折格子のような光学的構造体は設けられていない。また、光導波路300は、温度制御装置上に配置されている(図示せず)。光導波路300の全体の温度は、この温度制御装置によって制御される。
The present invention can also be applied to an optical waveguide whose phase can be adjusted by a heater. FIG. 7 is a plan view showing a main part of an
光導波路コア301は、石英系材料もしくはGaInAsP、AlGaInAs等の半導体材料の熱光学効果を持つ材料で構成されている。さらに、ヒータ302には、電圧検知部303が接続されている。電圧検知部303は、ヒータ302に印加される電圧を検知して、その検知結果をコントローラ304に与える。コントローラ304は、電圧検知部303の検知結果に基づいて、ヒータ302への電力投入量を制御する。
The
光導波路コア301は、製造バラツキのために光学的長さが設計値からずれてしまう場合がある。このようなバラツキは、光導波路コア301を通過する光信号の位相を設計値から異ならせてしまう。このことは、光信号の位相を利用する光デバイスにとっては、大きな問題となる。本実施例においては、光導波路コア301を通過するレーザ光の位相を調整するヒータ302が設けられている。上記製造バラツキを吸収するためには、ヒータ302の発熱によって光導波路コア301の温度を調整して、光導波路コア301の光学的長さを微調整することができる。この場合、ヒータ302に投入される電力を一定に保持することによって、ヒータ302が劣化していてもヒータ302の発熱量が一定に保持される。その結果、高精度の制御が可能になる。
The optical length of the
なお、本実施例に係る光導波路300は、マッハツェンダー型光変調器にも適用することができる。この場合は、ヒータを用いて、2つの導波路の光学的長さの差を調整することができる。
The
なお、上記各実施例においては電圧計を用いてヒータに印加される電圧が検知されているが、それに限られない。例えば、電流計を用いてヒータに供給される電流を検知し、ヒータに印加される電圧を制御することによって電力を制御してもよい。また、ヒータに供給される電力を電力計によって検知し、ヒータに供給される電流および/またはヒータに印加される電圧を制御することによって電力を制御してもよい。 In each of the above embodiments, the voltage applied to the heater is detected using a voltmeter, but the present invention is not limited to this. For example, the electric power may be controlled by detecting the current supplied to the heater using an ammeter and controlling the voltage applied to the heater. Further, the electric power supplied to the heater may be detected by a wattmeter, and the electric power may be controlled by controlling the current supplied to the heater and / or the voltage applied to the heater.
10 半導体レーザ
11 SG−DBR領域
12 SG−DFB領域
13 SOA領域
14 ヒータ
15,16 電極
17 電圧検知部
18 電圧計
20 温度制御装置
30 波長検知部
40 出力検知部
50 コントローラ
100 レーザ装置
200 光スイッチ
300 光導波路
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記ヒータを流れる電流および/またはヒータにかかる電圧を測定する検知部と、
前記検知部の測定結果に基づいて、前記ヒータに投入される電力を一定に保持する制御部と、を備えることを特徴とする光学デバイス。 An optical element having an optical waveguide whose refractive index is controlled by a heater, and an optical element whose temperature is controlled by a temperature control device;
A detector for measuring a current flowing through the heater and / or a voltage applied to the heater;
An optical device comprising: a control unit that keeps the electric power supplied to the heater constant based on a measurement result of the detection unit.
前記ヒータを接地するための端子と、
前記端子とは別個に前記ヒータに接続され、前記ヒータに印加される電圧を前記電圧検知部によって測定するための端子と、をさらに備えることを特徴とする請求項2記載の光学デバイス。 A terminal for supplying a current to the heater;
A terminal for grounding the heater;
The optical device according to claim 2, further comprising: a terminal connected to the heater separately from the terminal, and a terminal for measuring a voltage applied to the heater by the voltage detection unit.
前記ヒータを流れる電流および/または前記ヒータにかかる電圧に基づいて、前記ヒータに投入する電力が一定に保持されるように前記電力を制御する、ことを特徴とする光学デバイスの制御方法。 Controlling the temperature of the optical semiconductor element comprising an optical waveguide whose refractive index is controlled by a heater by a temperature control device;
A method for controlling an optical device, wherein the power is controlled based on a current flowing through the heater and / or a voltage applied to the heater so that the power supplied to the heater is kept constant.
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