JP6816051B2 - 波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ装置の波長制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ装置の波長制御方法に関する。

従来、波長可変レーザ装置において、入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタを用いて、出力するレーザ光の波長を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の波長可変レーザ装置は、出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、波長可変光源部から出力されたレーザ光の強度を取得する第１の受光素子と、エタロン等の光フィルタと、光フィルタを透過したレーザ光の強度を取得する第２の受光素子と、波長可変光源部の動作を制御する制御装置（演算回路）とを備える。
ここで、制御装置は、第１，第２の受光素子がそれぞれ取得したレーザ光の強度に基づいて、レーザ光の波長を制御するためのモニタ値を算出する。また、制御装置は、光フィルタにおける所定の温度（以下、基準温度と記載）での透過特性を用いて、レーザ光の目標波長に対応し、当該モニタ値の目標となる制御目標値を設定する。そして、制御装置は、モニタ値が制御目標値に合致するように、波長可変光源部の動作を制御する。

特開２０１５−６０９６１号公報

ところで、光フィルタの透過特性は、当該光フィルタの温度が基準温度からずれると、波長軸上で全体がシフトするものである。すなわち、光フィルタの温度が基準温度からずれているにも拘らず、当該基準温度での透過特性を用いて、レーザ光の目標波長に対応する制御目標値を設定した場合には、光フィルタの透過特性が基準温度での透過特性からシフトしているため、当該制御目標値は、レーザ光の目標波長に対応した値とはならない。このため、モニタ値が当該制御目標値に合致するように波長可変光源部の動作を制御すると、レーザ光の波長は、目標波長からずれた波長に制御されてしまう。
そこで、特許文献１に記載の波長可変レーザ装置では、温度制御装置によって、光フィルタの温度を一定に制御している。しかしながら、光フィルタの温度を一定に制御していても、波長可変レーザ装置内部の温度バラつきや、波長可変レーザ装置の外部からの熱流入等により、意図せずに光フィルタの温度が基準温度からずれてしまう場合がある。すなわち、レーザ光の波長を精度良く目標波長に制御することが難しい、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ光の波長を精度良く目標波長に制御することができる波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ装置の波長制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る波長可変レーザ装置は、出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、入射する前記レーザ光の波長に対して周期的に特性が変化する透過特性をそれぞれ有する第１の光フィルタ及び第２の光フィルタと、前記レーザ光を３つのレーザ光に分岐する光分岐部と、前記３つのレーザ光をそれぞれ導波する第１の光導波路、第２の光導波路、及び第３の光導波路と、前記第１の光導波路にて導波され、前記第１の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子と、前記第２の光導波路にて導波され、前記第２の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第２の受光素子と、前記第３の光導波路にて導波された前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第３の受光素子と、前記第１の光フィルタ、前記第２の光フィルタ、前記第１の光導波路、前記第２の光導波路、前記第３の光導波路、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子、及び前記第３の受光素子の温度を調整する温度調節器と、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を目標波長に制御する制御装置とを備え、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、温度依存性が互いに異なる前記透過特性をそれぞれ有し、前記制御装置は、前記第３の受光素子から出力された電気信号の出力値に対する前記第１の受光素子から出力された電気信号の出力値の比率を第１のモニタ値として算出し、前記第３の受光素子から出力された電気信号の出力値に対する前記第２の受光素子から出力された電気信号の出力値の比率を第２のモニタ値として算出するとともに、前記第１のモニタ値と、前記第２のモニタ値と、レーザ光の目標波長にそれぞれ対応するとともに当該第１のモニタ値及び当該第２のモニタ値の目標となる第１の制御目標値及び第２の制御目標値とに基づいて、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度の目標温度からのずれを判別し、当該ずれに応じて前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記制御装置は、前記第１のモニタ値及び前記第２のモニタ値を算出するモニタ値算出部と、前記第１の制御目標値及び前記第２の制御目標値を算出する目標値算出部と、前記第１のモニタ値及び前記第１の制御目標値に基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御する波長制御部と、前記第２のモニタ値及び前記第２の制御目標値に基づいて、前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を制御する温度制御部とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記制御装置は、前記第１のモニタ値及び前記第２のモニタ値を算出するモニタ値算出部と、前記第１の制御目標値及び前記第２の制御目標値を算出する目標値算出部と、前記第２のモニタ値及び前記第２の制御目標値に基づいて、前記第１の制御目標値を補正して補正制御目標値を生成する目標値補正部と、前記第１のモニタ値及び前記補正制御目標値に基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御する波長制御部とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、周囲温度を検出する温度センサをさらに備え、前記制御装置は、前記周囲温度に基づいて、前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を目標温度に制御する温度制御部を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記温度調節器は、温度の調節対象が設置される設置面を有し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、前記温度調節器の同一の前記設置面に設置されることを特徴とする。

また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、導波路型の光フィルタであることを特徴とする。

また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、前記レーザ光を伝搬するコア及びクラッドを有し、当該コア及びクラッドの少なくとも一方にドーパントが添加され、当該添加するドーパントの種類及び添加量の少なくとも一方が互いに異なることを特徴とする。

また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、平面光波回路でそれぞれ構成されているとともに、当該平面光波回路の厚み方向の層構成が互いに異なる熱膨張係数を有する材料で構成されていることを特徴とする。

本発明に係る波長可変レーザ装置の波長制御方法は、出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、入射する前記レーザ光の波長に対して周期的に特性が変化する透過特性をそれぞれ有する第１の光フィルタ及び第２の光フィルタと、前記レーザ光を３つのレーザ光に分岐する光分岐部と、前記３つのレーザ光をそれぞれ導波する第１の光導波路、第２の光導波路、及び第３の光導波路と、前記第１の光導波路にて導波され、前記第１の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子と、前記第２の光導波路にて導波され、前記第２の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第２の受光素子と、前記第３の光導波路にて導波された前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第３の受光素子と、前記第１の光フィルタ、前記第２の光フィルタ、前記第１の光導波路、前記第２の光導波路、前記第３の光導波路、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子、及び前記第３の受光素子の温度を調整する温度調節器とを備えた波長可変レーザ装置の波長制御方法であって、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、温度依存性が互いに異なる前記透過特性をそれぞれ有し、当該波長可変レーザ装置の波長制御方法は、前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子がそれぞれ取得したレーザ光の強度に基づいて、第１のモニタ値及び第２のモニタ値を算出するモニタ値算出ステップと、レーザ光の目標波長にそれぞれ対応するとともに前記第１のモニタ値及び前記第２のモニタ値の目標となる第１の制御目標値及び第２の制御目標値を算出する目標値算出ステップと、前記第１のモニタ値及び前記第１の制御目標値に基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御する波長制御ステップと、前記第２のモニタ値及び前記第２の制御目標値に基づいて、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度の目標温度からのずれを判別し、当該ずれに応じて前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を制御する温度制御ステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る波長可変レーザ装置の波長制御方法では、上記発明において、前記波長可変レーザ装置は、周囲温度を検出する温度センサをさらに備え、当該波長可変レーザ装置の波長制御方法は、前記波長制御ステップ及び前記温度制御ステップを実行する前に、前記周囲温度に基づいて、前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を前記目標温度に制御する粗調ステップをさらに備えることを特徴とする。

本発明に係る波長可変レーザ装置の波長制御方法は、出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、入射する前記レーザ光の波長に対して周期的に特性が変化する透過特性をそれぞれ有する第１の光フィルタ及び第２の光フィルタと、前記レーザ光を３つのレーザ光に分岐する光分岐部と、前記３つのレーザ光をそれぞれ導波する第１の光導波路、第２の光導波路、及び第３の光導波路と、前記第１の光導波路にて導波され、前記第１の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子と、前記第２の光導波路にて導波され、前記第２の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第２の受光素子と、前記第３の光導波路にて導波された前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第３の受光素子と、前記第１の光フィルタ、前記第２の光フィルタ、前記第１の光導波路、前記第２の光導波路、前記第３の光導波路、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子、及び前記第３の受光素子の温度を調整する温度調節器とを備えた波長可変レーザ装置の波長制御方法であって、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、温度依存性が互いに異なる前記透過特性をそれぞれ有し、当該波長可変レーザ装置の波長制御方法は、前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子がそれぞれ取得したレーザ光の強度に基づいて、第１のモニタ値及び第２のモニタ値を算出するモニタ値算出ステップと、レーザ光の目標波長にそれぞれ対応するとともに前記第１のモニタ値及び前記第２のモニタ値の目標となる第１の制御目標値及び第２の制御目標値を算出する目標値算出ステップと、前記第２のモニタ値及び前記第２の制御目標値に基づいて、前記第１の制御目標値を補正して補正制御目標値を生成する目標値補正ステップと、前記第１のモニタ値及び前記補正制御目標値に基づいて、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度の目標温度からのずれを判別し、当該ずれに応じて前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御する波長制御ステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る波長可変レーザ装置の波長制御方法では、上記発明において、前記波長可変レーザ装置は、周囲温度を検出する温度センサをさらに備え、当該波長可変レーザ装置の波長制御方法は、前記目標値補正ステップを実行する前に、前記周囲温度に基づいて、前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を前記目標温度に制御する粗調ステップをさらに備えることを特徴とする。

本発明に係る波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ装置の波長制御方法によれば、レーザ光の波長を精度良く目標波長に制御することができる、という効果を奏する。

図１は、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置の構成を示す図である。 図２は、波長可変光源部の構成を示す図である。 図３は、制御装置の構成を示すブロック図である。 図４は、記憶部に記憶された透過特性情報を示す図である。 図５は、記憶部に記憶された透過特性情報を示す図である。 図６は、記憶部に記憶された波長電力情報を示す図である。 図７は、制御装置による波長制御方法を示すフローチャートである。 図８は、波長制御方法を説明する図である。 図９は、本実施の形態２に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 図１０は、制御装置による波長制御方法を示すフローチャートである。 図１１は、波長制御方法を説明する図である。 図１２は、本実施の形態１，２の変形例を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図中で適宜ｘｙｚ座標軸を示し、これにより方向を説明する。

（実施の形態１）
〔波長可変レーザ装置の概略構成〕
図１は、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１の構成を示す図である。
波長可変レーザ装置１は、モジュール化された波長可変レーザモジュール２と、当該波長可変レーザモジュール２の動作を制御する制御装置３とを備える。
なお、図１では、波長可変レーザモジュール２と制御装置３とを別体で構成しているが、当該各部材２，３を一体にモジュール化しても構わない。

〔波長可変レーザモジュールの構成〕
波長可変レーザモジュール２は、制御装置３による制御の下、出力するレーザ光の波長を複数の波長のうちいずれか一波長のレーザ光に可変とし、当該一波長のレーザ光を出力する。この波長可変レーザモジュール２は、波長可変光源部４と、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）５と、平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）６と、光検出部７と、温度センサ８と、温度調節器９とを備える。

図２は、波長可変光源部４の構成を示す図である。
波長可変光源部４は、例えばバーニア効果を利用した波長可変レーザであり、制御装置３による制御の下、レーザ光Ｌ１を出力する。この波長可変光源部４は、出力するレーザ光Ｌ１の波長を可変とする光源部４１と、制御装置３から供給される電力に応じて発熱する３つのマイクロヒータ４２１〜４２３を有し、光源部４１を局所的に加熱することで、光源部４１から出力されるレーザ光Ｌ１の波長を変更する波長可変部４２とを備える。

光源部４１は、共通の基部Ｂ１上にそれぞれ形成された第１，第２の導波路部４３，４４を備える。ここで、基部Ｂ１は、例えばｎ型ＩｎＰからなる。そして、基部Ｂ１の裏面には、例えばＡｕＧｅＮｉを含んで構成され、当該基部Ｂ１とオーミック接触するｎ側電極４５が形成されている。

第１の導波路部４３は、埋め込み導波路構造を有している。この第１の導波路部４３は、導波路部４３１と、半導体積層部４３２と、ｐ側電極４３３とを備える。
導波路部４３１は、半導体積層部４３２内にｚ方向に延伸するように形成されている。
また、第１の導波路部４３内には、利得部４３１ａと、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）型の回折格子層４３１ｂとが配置されている。
ここで、利得部４３１ａは、ＩｎＧａＡｓＰからなる多重量子井戸構造と光閉じ込め層とを有する活性層である。また、回折格子層４３１ｂは、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰとからなる標本化回折格子で構成されている。

半導体積層部４３２は、ＩｎＰ系半導体層が積層して構成されており、導波路部４３１に対してクラッド部の機能等を備える。
ｐ側電極４３３は、半導体積層部４３２上において、利得部４３１ａに沿うように配置されている。なお、半導体積層部４３２上には、ＳｉＮ保護膜（図示略）が形成されている。そして、ｐ側電極４３３は、当該ＳｉＮ保護膜に形成された開口部（図示略）を介して半導体積層部４３２に接触している。
ここで、マイクロヒータ４２１は、半導体積層部４３２のＳｉＮ保護膜上において、回折格子層４３１ｂに沿うように配置されている。そして、マイクロヒータ４２１は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、回折格子層４３１ｂを加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２１に供給する電力を制御することによって回折格子層４３１ｂの温度が変化し、その屈折率が変化する。

第２の導波路部４４は、２分岐部４４１と、２つのアーム部４４２，４４３と、リング状導波路４４４とを備える。
２分岐部４４１は、１×２型の多モード干渉型（ＭＭＩ）導波路４４１ａを含む１×２型の分岐型導波路で構成され、２ポート側が２つのアーム部４４２，４４３のそれぞれに接続されるとともに１ポート側が第１の導波路部４３側に接続されている。すなわち、２分岐部４４１により、２つのアーム部４４２，４４３は、その一端が統合され、回折格子層４３１ｂと光学的に結合される。

アーム部４４２，４４３は、いずれもｚ方向に延伸し、リング状導波路４４４を挟むように配置されている。これらアーム部４４２，４４３は、リング状導波路４４４といずれも同一の結合係数κでリング状導波路４４４と光学的に結合している。κの値は、例えば０．２である。そして、アーム部４４２，４４３とリング状導波路４４４とは、リング共振器フィルタＲＦ１を構成している。また、リング共振器フィルタＲＦ１と２分岐部４４１とは、反射ミラーＭ１を構成している。
ここで、マイクロヒータ４２２は、リング状であり、リング状導波路４４４を覆うように形成されたＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。そして、マイクロヒータ４２２は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、リング状導波路４４４を加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２２に供給する電力を制御することによってリング状導波路４４４の温度が変化し、その屈折率が変化する。

上述した２分岐部４４１、アーム部４４２，４４３、及びリング状導波路４４４は、いずれも、ＩｎＧａＡｓＰからなる光導波層４４ａがＩｎＰからなるクラッド層によって挟まれたハイメサ導波路構造を有している。
ここで、マイクロヒータ４２３は、アーム部４４３の一部のＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。当該アーム部４４３のうちマイクロヒータ４２３の下方の領域は、光の位相を変化させる位相調整部４４５として機能する。そして、マイクロヒータ４２３は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、位相調整部４４５を加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２３に供給する電力を制御することによって位相調整部４４５の温度が変化し、その屈折率が変化する。

以上説明した第１，第２の導波路部４３，４４は、互いに光学的に接続された回折格子層４３１ｂと反射ミラーＭ１とにより構成される光共振器Ｃ１を構成している。また、利得部４３１ａと位相調整部４４５とは、光共振器Ｃ１内に配置される。

回折格子層４３１ｂは、略所定の波長間隔で略周期的な反射特性を有する第１の櫛状反射スペクトルを生成する。一方、リング共振器フィルタＲＦ１は、略所定の波長間隔で略周期的な反射特性を有する第２の櫛状反射スペクトルを生成する。
ここで、第２の櫛状反射スペクトルは、第１の櫛状反射スペクトルのピークの半値全幅よりも狭い半値全幅のピークを有し、第１の櫛状反射スペクトルの波長間隔とは異なる波長間隔で略周期的な反射特性を有する。但し、屈折率の波長分散を考慮すると、スペクトル成分は厳密には等波長間隔になっていないことに注意が必要である。

各櫛状反射スペクトルの特性について例示すると、第１の櫛状反射スペクトルのピーク間の波長間隔（自由スペクトル領域：ＦＳＲ）は、光の周波数で表すと３７３ＧＨｚである。また、各ピークの半値全幅は、光の周波数で表すと４３ＧＨｚである。一方、第２の櫛状反射スペクトルのピーク間の波長間隔（ＦＳＲ）は、光の周波数で表すと４００ＧＨｚである。また、各ピークの半値全幅は、光の周波数で表すと２５ＧＨｚである。すなわち、第２の櫛状反射スペクトルの各ピークの半値全幅（２５ＧＨｚ）は、第１の櫛状反射スペクトルの各ピークの半値全幅（４３ＧＨｚ）より狭い。

波長可変光源部４では、レーザ発振を実現するために、第１の櫛状反射スペクトルのピークの一つと第２の櫛状反射スペクトルのピークの一つとを波長軸上で重ね合わせ可能に構成されている。このような重ね合わせは、マイクロヒータ４２１，４２２の少なくとも一つを用いて、マイクロヒータ４２１により回折格子層４３１ｂを加熱して熱光学効果によりその屈折率を変化させて第１の櫛状反射スペクトルを波長軸上で全体的に移動させて変化させる、及び、マイクロヒータ４２２によりリング状導波路４４４を加熱してその屈折率を変化させて第２の櫛状反射スペクトルを波長軸上で全体的に移動させて変化させる、の少なくともいずれか一つを行うことにより、実現することができる。

一方、波長可変光源部４において、光共振器Ｃ１による共振器モードが存在する。そして、波長可変光源部４において、共振器モードの間隔（縦モード間隔）は、２５ＧＨｚ以下となるように光共振器Ｃ１の共振器長が設定されている。この設定の場合、光共振器Ｃ１の共振器長は、１８００μｍ以上となり、発振するレーザ光の狭線幅化を期待することができる。なお、光共振器Ｃ１の共振器モードの波長は、マイクロヒータ４２３を用いて位相調整部４４５を加熱してその屈折率を変化させて共振器モードの波長を波長軸上で全体的に移動させることにより微調整することができる。すなわち、位相調整部４４５は、光共振器Ｃ１の光路長を能動的に制御するための部分である。

波長可変光源部４は、制御装置３により、ｎ側電極４５及びｐ側電極４３３から利得部４３１ａへ電流を注入し、利得部４３１ａを発光させると、第１の櫛状反射スペクトルのスペクトル成分のピーク、第２の櫛状反射スペクトルのスペクトル成分のピーク、及び光共振器Ｃ１の共振器モードの一つが一致した波長、例えば１５５０ｎｍでレーザ発振し、レーザ光Ｌ１を出力するように構成されている。
また、波長可変光源部４では、バーニア効果を利用してレーザ光Ｌ１の波長を変化させることができる。例えば、回折格子層４３１ｂをマイクロヒータ４２１で加熱すると、熱光学効果により回折格子層４３１ｂの屈折率が上昇し、回折格子層４３１ｂの第１の櫛状反射スペクトルは、全体的に長波側にシフトする。その結果、１５５０ｎｍ付近における第１の櫛状反射スペクトルのピークは、リング共振器フィルタＲＦ１の第２の櫛状反射スペクトルのピークとの重なりが解かれ、長波側に存在する第２の櫛状反射スペクトルの別のピーク（例えば１５５６ｎｍ付近）に重なる。さらに、位相調整部４４５をチューニングして共振器モードを微調し、共振器モードの一つを二つの櫛状反射スペクトルに重ねることで、１５５６ｎｍ付近でのレーザ発振を実現することができる。すなわち、波長可変光源部４では、回折格子層４３１ｂに対するマイクロヒータ４２１とリング共振器フィルタＲＦ１に対するマイクロヒータ４２２とにより第１，第２の櫛状反射スペクトルをそれぞれチューニングすることで粗調、位相調整部４４５に対するマイクロヒータ４２３により共振器長をチューニングすることで微調を行う波長可変動作が実現される。

半導体光増幅器５は、具体的な図示は省略したが、第１の導波路部４３と同様の材料及び構造からなる活性コア層を備える埋め込み導波路構造を有する。但し、回折格子層４３１ｂは設けられていない。この半導体光増幅器５は、空間結合光学系（図示略）により波長可変光源部４に対して光学的に結合している。そして、波長可変光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１は、半導体光増幅器５に入力される。また、半導体光増幅器５は、レーザ光Ｌ１を増幅してレーザ光Ｌ２として出力する。なお、半導体光増幅器５は、基部Ｂ１上に、波長可変光源部４とモノリシックに構成されていてもよい。

平面光波回路６は、空間結合光学系（図示略）によりアーム部４４２に光学的に結合している。そして、レーザ光Ｌ１と同様に波長可変光源部４におけるレーザ発振により発生したレーザ光Ｌ３の一部は、アーム部４４２を介して平面光波回路６に入力される。なお、レーザ光Ｌ３は、レーザ光Ｌ１の波長と同一の波長を有する。この平面光波回路６は、光分岐部６１と、光導波路６２と、リング共振器型光フィルタ６３ａを有する光導波路６３と、リング共振器型光フィルタ６４ａを有する光導波路６４とを備える。

光分岐部６１は、入力したレーザ光Ｌ３を３つのレーザ光Ｌ４〜Ｌ６に分岐する。
そして、光導波路６２は、レーザ光Ｌ４を光検出部７における後述するＰＤ（Photo Diode）７１に導波する。また、光導波路６３は、レーザ光Ｌ５を光検出部７における後述するＰＤ７２に導波する。さらに、光導波路６４は、レーザ光Ｌ６を光検出部７における後述するＰＤ７３に導波する。
ここで、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａは、入射する光の波長に対して周期的な透過特性をそれぞれ有し、当該透過特性に応じた透過率でレーザ光Ｌ５，Ｌ６をそれぞれ選択的に透過する。そして、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａを透過したレーザ光Ｌ５，Ｌ６は、ＰＤ７２，７３にそれぞれ入力する。すなわち、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａは、導波路型の光フィルタでそれぞれ構成され、本発明に係る第１，第２の光フィルタに相当する。以下では、説明の便宜上、リング共振器型光フィルタ６３ａを第１の光フィルタ６３ａと記載し、リング共振器型光フィルタ６４ａを第２の光フィルタ６４ａと記載する。
なお、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａは、基準温度（目標温度）において、位相差が略「０」となる同一の透過特性を有する。また、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａは、コア材に水晶または石英が用いられ、コア及びクラッドの少なくとも一方にドーパントが添加され、当該添加するドーパントの種類及び添加量の少なくとも一方が異なることによって、温度依存性が互いに異なる透過特性をそれぞれ有する。また、熱膨張係数のそれぞれ異なる材料を光フィルタに付加することで、温度依存性が互いに異なる透過特性をそれぞれ有するようにしてもよい。例えば、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａを、複数の層を重ねるように構成された平面光波回路とし、当該平面光波回路の厚み方向（複数の層が重なる方向）の層構成を、光フィルタ毎に異なる熱膨張係数を有する材料で構成する。これにより、光共振器部に温度に依存した歪応力が発生することとなり、温度依存性が互いに異なる透過特性をそれぞれ有するものとなる。当該温度依存性が互いに異なる点については、後述する透過特性情報の説明と併せて説明する。

光検出部７は、ＰＤ７１〜７３を備える。
ＰＤ７１は、レーザ光Ｌ４（波長可変光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１と同一）を受光し、当該レーザ光Ｌ４の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。
ＰＤ７２は、第１の光フィルタ６３ａを透過したレーザ光Ｌ５を受光し、当該レーザ光Ｌ５の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。すなわち、ＰＤ７２は、本発明に係る第１の受光素子に相当する。
ＰＤ７３は、第２の光フィルタ６４ａを透過したレーザ光Ｌ６を受光し、当該レーザ光Ｌ６の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。すなわち、ＰＤ７３は、本発明に係る第２の受光素子に相当する。
そして、ＰＤ７１〜７３からそれぞれ出力された電気信号は、制御装置３による波長ロック制御（波長可変光源部４から出力されるレーザ光Ｌ１を目標波長にするための制御）に用いられる。

温度センサ８は、例えばサーミスタ等で構成され、平面光波回路６の周囲温度を検出する。なお、温度センサ８としては、温度調節器９の外部に設置し、波長可変レーザ装置１が配置される環境の温度を周囲温度として検出しても構わない。
温度調節器９は、例えばペルチェ素子を含むＴＥＣ（Thermo Electric Cooler）等で構成されている。この温度調節器９には、波長可変光源部４、半導体光増幅器５、平面光波回路６、光検出部７、及び温度センサ８が載置される。そして、温度調節器９は、供給された電力に応じて当該各部材４〜８の温度を調節する。
なお、温度調節器９において、当該各部材４〜８が載置される設置面９１を波長可変光源部４及び半導体光増幅器５が載置される第１の領域Ａｒ１と、平面光波回路６及び光検出部７が載置される第２の領域Ａｒ２の２つの領域に区画した場合には、温度センサ８は、第２の領域Ａｒ２に載置される。すなわち、温度センサ８は、平面光波回路６に近接して配置されている。

〔制御装置の構成〕
次に、制御装置３の構成について説明する。
図３は、制御装置３の構成を示すブロック図である。
制御装置３は、例えばユーザインターフェースを備えた上位の制御装置（図示略）と接続されており、当該上位の制御装置を介したユーザからの指示にしたがって、波長可変レーザモジュール２の動作を制御する。
なお、以下では、本発明の要部である制御装置３による波長ロック制御を主に説明する。また、図３では、説明の便宜上、制御装置３の構成として、波長ロック制御を実行する構成のみを図示している。
この制御装置３は、制御部３１と、記憶部３２とを備える。

制御部３１は、ＣＰＵ等を用いて構成されている。この制御部３１は、モニタ値算出部３１１と、目標値算出部３１２と、波長制御部３１３と、温度制御部３１４とを備える。
モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１〜７３からそれぞれ出力された電気信号の出力値に基づいて、レーザ光Ｌ１の波長を制御するための第１，第２のモニタ値を算出する。具体的に、モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２から出力された電気信号の出力値の比率を第１のモニタ値（以下、第１のＰＤ比と記載）として算出する。また、モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７３から出力された電気信号の出力値の比率を第２のモニタ値（以下、第２のＰＤ比と記載）として算出する。

目標値算出部３１２は、上位の制御装置（図示略）から取得した目標波長と、記憶部３２に記憶された透過特性情報とに基づいて、第１のＰＤ比の目標となる第１の制御目標値と、第２のＰＤ比の目標となる第２の制御目標値とを算出する。
図４及び図５は、記憶部３２に記憶された透過特性情報を示す図である。なお、図５では、横軸を波長とし、縦軸をＰＤ比としている。
透過特性情報は、基準温度（目標温度）での第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性を示す情報である。より具体的に、透過特性情報は、複数の波長λ１〜λｎ[ｎｍ]と、基準温度（目標温度）において、レーザ光Ｌ１の波長を当該波長λ１〜λｎ[ｎｍ]にそれぞれ設定した場合でのＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２（ＰＤ７３）から出力された電気信号の出力値の比率である各第１のＰＤ比（各第２のＰＤ比）の参照値となる複数の制御参照値Ｐｄ１〜Ｐｄｎとがそれぞれ関連付けられた情報である。なお、第１，第２のＰＤ比は、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過率にそれぞれ略比例する。このため、透過特性情報は、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａにおける基準温度（目標温度）での透過特性（図６の曲線ＣＬ）を示している。

ここで、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性は、上述したように、温度依存性が互いに異なる。
具体的に、第１の光フィルタ６３ａの透過特性（曲線ＣＬ）は、当該第１の光フィルタ６３ａの温度が基準温度（目標温度）からずれると、図５に曲線ＣＬ１´で示すように、波長軸上で全体が短波側または長波側にシフトする。同様に、第２の光フィルタ６４ａの透過特性（曲線ＣＬ）は、当該第２の光フィルタ６４ａの温度が基準温度（目標温度）からずれると、図５に曲線ＣＬ２´で示すように、波長軸上で全体が短波側または長波側にシフトする。なお、図５では、長波側にシフトした状態を例示している。そして、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度から同一の温度だけずれた場合には、当該第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性は、波長軸上で異なるシフト量でそれぞれシフトする。すなわち、「温度依存性が互いに異なる透過特性」とは、「第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度から同一の温度だけずれた場合に波長軸上でのシフト量が互いに異なる透過特性」を意味する。

なお、本実施の形態１では、温度調節器９における同一の設置面９１に第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａを近接して載置し、かつ、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａを導波型の光フィルタで構成している。これにより、第１の光フィルタ６３ａにおける基準温度（目標温度）からずれる温度ΔＴ（基準温度（目標温度）と第１の光フィルタ６３ａの温度との差）と第２の光フィルタ６４ａにおける基準温度（目標温度）からずれる温度ΔＴ（基準温度（目標温度）と第２の光フィルタ６４ａの温度との差）とは、互いに常時、略同一となる（ΔＴ＝０℃も含む）。

波長制御部３１３は、上位の制御装置（図示略）から取得した目標波長と、記憶部３２に記憶された波長電力情報と、第１の制御目標値と、第１のＰＤ比とに基づいて、マイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する複数の電力を変化させ、レーザ光Ｌ１の波長を目標波長に制御する。
図６は、記憶部３２に記憶された波長電力情報を示す図である。
波長電力情報は、複数の波長λ１〜λｎ[ｎｍ]と、レーザ光Ｌ１の波長を当該波長λ１〜λｎ[ｎｍ]に制御するためにマイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する複数の電力（初期電力）とがそれぞれ関連付けられた情報である。なお、図６では、説明の便宜上、マイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する総電力を各電力Ｐ１〜Ｐｎ[Ｗ]として記載している。

温度制御部３１４は、温度調節器９の動作を制御し、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を制御する。
記憶部３２は、制御部３１にて実行されるプログラムや、制御部３１の処理に必要な情報（例えば、透過特性情報及び波長電力情報等）等を記憶する。

〔波長制御方法〕
次に、上述した制御装置３による波長制御方法（波長ロック制御）について説明する。
図７は、制御装置３による波長制御方法を示すフローチャートである。
先ず、波長制御部３１３は、ユーザインターフェースを介して上位の制御装置（図示略）に入力された目標波長を当該上位の制御装置から取得する（ステップＳ１）。
ステップＳ１の後、目標値算出部３１２は、記憶部３２に記憶された透過特性情報を参照し、第１，第２の制御目標値を算出する（ステップＳ２：目標値算出ステップ）。具体的に、目標値算出部３１２は、記憶部３２に記憶された透過特性情報を読み出す。そして、目標値算出部３１２は、当該透過特性情報における複数の制御参照値Ｐｄ１〜Ｐｄｎのうち、ステップＳ１にて取得された目標波長（例えば波長λ１）に関連付けられた制御参照値（例えば制御参照値Ｐｄ１）を第１，第２の制御目標値として算出する。

ステップＳ２の後、波長制御部３１３は、記憶部３２に記憶された波長電力情報を参照し、ステップＳ１にて取得された目標波長に関連付けられた各電力（初期電力）をマイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する（ステップＳ３）。
ステップＳ３の後、温度制御部３１４は、温度センサ８にて検出された周囲温度に基づいて、温度調節器９の動作を制御し、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を目標温度（基準温度）に制御する（ステップＳ４：粗調ステップ）。例えば、温度制御部３１４は、温度センサ８にて検出された周囲温度、及びステップＳ３にてマイクロヒータ４２１〜４２３に供給されている総電力（波長電力情報において、各電力Ｐ１〜Ｐｎ[Ｗ]のうち、ステップＳ１にて取得された目標波長に関連付けられた電力）等に基づいて、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を推定する。そして、温度制御部３１４は、当該推定した第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が目標温度（基準温度）となるように温度調節器９の動作を制御する。なお、温度制御部３１４は、温度センサ８にて検出された周囲温度自体が目標温度（基準温度）となるように温度調節器９の動作を制御しても構わない。

ステップＳ４の後、モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２から出力された電気信号の出力値の比率である第１のＰＤ比とＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７３から出力された電気信号の出力値の比率である第２のＰＤ比との算出を開始する（ステップＳ５：モニタ値算出ステップ）。
ステップＳ５の後、波長制御部３１３は、ステップＳ２にて算出された第１の制御目標値に対してステップＳ５以降に算出された最新の第１のＰＤ比が合致するように、マイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する電力を変化させる波長調整制御を実行する（ステップＳ６：波長制御ステップ）。

ステップＳ６の後、温度制御部３１４は、ステップＳ５以降に算出された最新の第２のＰＤ比とステップＳ２にて算出された第２の制御目標値とが同一であるか否かを判断する（ステップＳ７）。
第２のＰＤ比と第２の制御目標値とが同一であると判断された場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、制御装置３は、波長ロック制御を終了する。
一方、第２のＰＤ比と第２の制御目標値とが同一ではないと判断した場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、温度制御部３１４は、第２の制御目標値に対して第２のＰＤ比が合致するように、温度調節器９に供給する電力を変化させる（第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を変化させる）温度制御を実行する（ステップＳ８：温度制御ステップ）。この後、制御装置３は、ステップＳ６に戻り、波長調整制御を実行する。

図８は、波長制御方法を説明する図である。具体的に、図８は、図５に対応した図であって、透過特性情報を曲線ＣＬで示している。また、ステップＳ７にて「Ｎｏ」と判断された状態での第１の光フィルタ６３ａの透過特性を曲線ＣＬ１´で示し、当該状態での第２の光フィルタ６４ａの透過特性を曲線ＣＬ２´で示している。
第１の光フィルタ６３ａの温度が基準温度（目標温度）からずれると、当該第１の光フィルタ６３ａの透過特性は、波長軸上で全体がシフト（曲線ＣＬから曲線ＣＬ１´にシフト）する。すなわち、ステップＳ６において、第１の光フィルタ６３ａの温度が基準温度（目標温度）からずれて当該第１の光フィルタ６３ａの透過特性が曲線ＣＬ１´になっているにも拘らず、透過特性情報（曲線ＣＬ）における目標波長ＴＷに関連付けられた制御参照値を第１の制御目標値ＰＤＴとして波長調整制御を実行した場合には、レーザ光Ｌ１の波長は、目標波長ＴＷからずれた波長ＴＷ´に制御されてしまう。

そこで、本実施の形態１では、ステップＳ７において、第２のＰＤ比と第２の制御目標値とを比較することにより、第１の光フィルタ６３ａの透過特性が基準温度（目標温度）での透過特性からシフトしているか否か（第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度（目標温度）からずれているか否か）を確認する。
具体的に、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性は、上述したように、温度依存性が互いに異なる。このため、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度（目標温度）からずれ、第１の光フィルタ６３ａの透過特性が基準温度（目標温度）での透過特性からシフトしている場合（曲線ＣＬから曲線ＣＬ１´にシフトしている場合）には、第２の光フィルタ６４ａの透過特性は、曲線ＣＬから曲線ＣＬ１´へのシフト量とは異なるシフト量だけシフトする（曲線ＣＬから曲線ＣＬ２´にシフトする）。すなわち、当該場合には、第２のＰＤ比は、透過特性情報（曲線ＣＬ）における目標波長ＴＷに関連付けられた制御参照値である第２の制御目標値ＰＤＴではなく、ずれた波長ＴＷ´と曲線ＣＬ２´とから導き出されるＰＤ比ＰＤＴ２となる。そして、ステップＳ８において、第２の制御目標値ＰＤＴに対して第２のＰＤ比が合致するように温度制御を実行することにより、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を基準温度（目標温度）に合致させ、第１の光フィルタ６３ａの透過特性を曲線ＣＬ１´から基準温度（目標温度）での曲線ＣＬに戻す（図８の矢印参照）。この後、ステップＳ６において、第１の制御目標値ＰＤＴを用いて波長調整制御を改めて実行することにより、レーザ光Ｌ１の波長は、波長ＴＷ´から目標波長ＴＷに制御される。

なお、特許文献１に記載の波長可変レーザ装置では、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１と同様に、光フィルタを２つ用いている。しかしながら、当該２つの光フィルタは、同一の材料で構成されているため、同一の温度依存性を有する。すなわち、一方の光フィルタの透過特性が基準温度（目標温度）での透過特性からシフトした場合には、他方の光フィルタの透過特性も同一のシフト量でシフトする。このため、２つの光フィルタの温度が基準温度（目標温度）からずれ、他方の光フィルタの透過特性がシフトしたとしても、当該他方の光フィルタを透過したレーザ光の強度に応じたＰＤ比は、レーザ光の目標波長に対応するとともに当該ＰＤ比の目標となる制御目標値と略同一の値を維持する。したがって、特許文献１に記載の波長可変レーザ装置では、他方の光フィルタを透過したレーザ光の強度に応じたＰＤ比とレーザ光の目標波長に対応するとともに当該ＰＤ比の目標となる制御目標値とを比較しても、一方の光フィルタにおける透過特性が基準温度（目標温度）での透過特性からシフトしたこと（２つの光フィルタの温度が基準温度（目標温度）からずれたこと）を認識することができない。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１では、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性は、温度依存性が互いに異なる。このため、目標波長ＴＷに対応した第１の制御目標値ＰＤＴと第１のＰＤ比とに基づいて波長調整制御（ステップＳ６）を実行している際に、目標波長ＴＷに対応した第２の制御目標値ＰＤＴと第２のＰＤ比とを比較することにより、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度（目標温度）からずれているか否かを判別することができる。また、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度（目標温度）からずれている場合には、第２の制御目標値ＰＤＴに対して第２のＰＤ比が合致するように温度制御（ステップＳ８）を実行することにより、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を基準温度（目標温度）に合致させることができる。そして、第１の制御目標値ＰＤＴを用いて波長調整制御（ステップＳ６）を改めて実行することにより、レーザ光Ｌ１の波長を精度良く目標波長ＴＷに制御することができる。

また、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１では、ステップＳ６〜Ｓ８の前に、温度センサ８にて検出された周囲温度に基づいて、温度調節器９の動作を制御し、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を目標温度（基準温度）に制御する（ステップＳ４）。このため、ステップＳ４を実行することにより第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を目標温度（基準温度）に粗調整し、ステップＳ６〜Ｓ８を実行することにより第１，第２の温度を目標温度（基準温度）に微調整することができる。すなわち、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を効率的に目標温度（基準温度）に合致させることができる。

また、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１では、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａは、温度調節器９の同一の設置面９１に近接して設置される。また、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａは、導波路型の光フィルタである。すなわち、厚み寸法の小さい平面的な第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａを温度調節器９の同一の設置面９１に近接して設置することにより、第１の光フィルタ６３ａにおける基準温度（目標温度）からずれる温度ΔＴと第２の光フィルタ６４ａにおける基準温度（目標温度）からずれる温度ΔＴとを互いに常時、略同一に設定することができる。
特に、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａは、コア材に水晶または石英が用いられ、コア及びクラッドの少なくとも一方にドーパントが添加され、当該添加するドーパントの種類及び添加量の少なくとも一方が異なる。このため、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａにおける透過特性の温度依存性を互いに異なるものとしつつ、コアとクラッドとの比屈折率差Δを大きくし、小型化を図ることができる。

（実施の形態２）
次に、本実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図９は、本実施の形態２に係る制御装置３Ａの構成を示すブロック図である。図１０は、制御装置３Ａによる波長制御方法を示すフローチャートである。
本実施の形態２に係る波長可変レーザ装置１Ａでは、上述した実施の形態１で説明した波長可変レーザ装置１に対して、制御装置３とは異なる手法で波長ロック制御を実行する制御装置３Ａを採用している。
制御装置３Ａでは、上述した実施の形態１で説明した制御装置３に対して、波長制御部３１３及び温度制御部３１４の機能、及び記憶部３２に記憶する情報を異なるものとしている。以下では、説明の便宜上、本実施の形態２に係る制御部（波長制御部及び温度制御部）及び記憶部をそれぞれ制御部３１Ａ（波長制御部３１３Ａ及び温度制御部３１４Ａ）及び記憶部３２Ａとする。

記憶部３２Ａは、制御部３１Ａにて実行されるプログラムや、制御部３１Ａの処理に必要な情報等を記憶する。なお、記憶部３２Ａは、制御部３１Ａの処理に必要な情報として、上述した実施の形態１で説明した透過特性情報及び波長電力情報の他、スロープ情報と、温度依存性情報とを記憶する。
スロープ情報は、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性（曲線ＣＬ（図１１参照））において、不感帯を除く上限値ＵＬ（図１１参照）及び下限値ＬＬ（図１１参照）間の範囲内（以下、スロープ部分と記載）での波長の変動量に対する第１，第２のＰＤ比の変動量の比率（スロープ部分の傾き）を示す情報である。なお、「不感帯」とは、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性（曲線ＣＬ）において、山または谷に相当する部分であって、波長の変動量に対する第１，第２のＰＤ比の変動量が小さい部分を意味する。
温度依存性情報は、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａにおける透過特性の温度依存性の関係を示す情報である。具体的に、温度依存性情報は、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度（目標温度）からずれた場合において、第１の光フィルタ６３ａの透過特性における波長のシフト量Δλ１（図１１参照）に対する第２の光フィルタ６４ａの透過特性における波長のシフト量Δλ２（図１１参照）の比率（例えば２倍等）を示す情報である。

制御部３１Ａでは、上述した実施の形態１で説明した制御部３１に対して、波長制御部３１３及び温度制御部３１４とは異なる機能を有する波長制御部３１３Ａ及び温度制御部３１４Ａを採用しているとともに、目標値補正部３１５の機能を追加している。
以下、波長制御部３１３Ａ、温度制御部３１４Ａ、及び目標値補正部３１５の機能について、図１０を参照しつつ説明する。

制御装置３Ａによる波長制御方法では、図１０に示すように、上述した実施の形態１で説明した波長制御方法（図７）に対して、ステップＳ６〜Ｓ８の代わりにステップＳ６Ａ〜Ｓ８Ａが採用されている点が異なる。すなわち、本実施の形態２に係る温度制御部３１４Ａは、上述した実施の形態１で説明した温度制御部３１４に対して、ステップＳ４のみを実行する点が異なる。以下では、ステップＳ６Ａ〜Ｓ８Ａのみを説明する。

ステップＳ６Ａ（波長制御ステップ）は、ステップＳ５の後に実行される。
具体的に、波長制御部３１３Ａは、１回目のループ（ステップＳ６Ａ〜Ｓ８Ａのループ）では、ステップＳ６Ａにおいて、上述した実施の形態１で説明したステップＳ６と同様に、ステップＳ２にて算出された第１の制御目標値に対してステップＳ５以降に算出された最新の第１のＰＤ比が合致するように波長調整制御を実行する。また、波長制御部３１３Ａは、２回目以降のループ（ステップＳ６Ａ〜Ｓ８Ａのループ）では、ステップＳ６Ａにおいて、後述するステップＳ８Ａにて生成された補正制御目標値に対してステップＳ５以降に算出された最新の第１のＰＤ比が合致するように波長調整制御を実行する。

ステップＳ６Ａの後、目標値補正部３１５は、上述した実施の形態１で説明したステップＳ７と同様に、ステップＳ５以降に算出された最新の第２のＰＤ比とステップＳ２にて算出された第２の制御目標値とが同一であるか否かを判断する（ステップＳ７Ａ）。
第２のＰＤ比と第２の制御目標値とが同一であると判断された場合（ステップＳ７Ａ：Ｙｅｓ）には、制御装置３Ａは、波長ロック制御を終了する。

一方、第２のＰＤ比と第２の制御目標値とが同一ではないと判断した場合（ステップＳ７Ａ：Ｎｏ）には、目標値補正部３１５は、ステップＳ２にて算出された第１の制御目標値を補正して補正制御目標値を生成する（ステップＳ８Ａ：目標値補正ステップ）。
具体的に、目標値補正部３１５は、記憶部３２Ａに記憶された透過特性情報及び温度依存性情報と、ステップＳ５以降に算出された最新の第１のＰＤ比ＰＤＴ（図１１参照）と、ステップＳ５以降に算出された最新の第２のＰＤ比ＰＤＴ２（図１１参照）とに基づいて、所定の演算により、第１の光フィルタ６３ａの透過特性における波長のシフト量Δλ１（レーザ光Ｌ１の目標波長ＴＷからの波長のシフト量（図１１参照））を算出する。また、目標値補正部３１５は、当該波長のシフト量Δλ１と、記憶部３２Ａに記憶されたスロープ情報とに基づいて、ステップＳ２にて算出された第１の制御目標値ＰＤＴを補正するための補正値ＣＶ（図１１参照）を算出する。そして、目標値補正部３１５は、当該補正値ＣＶをステップＳ２にて算出された第１の制御目標値ＰＤＴに加算して補正制御目標値ＰＤＴ´（図１１参照）を生成する。
この後、制御装置３Ａは、ステップＳ６Ａに戻る。

図１１は、波長制御方法を説明する図である。具体的に、図１１は、図５に対応した図であって、透過特性情報を曲線ＣＬで示している。また、ステップＳ７Ａにて「Ｎｏ」と判断された状態での第１の光フィルタ６３ａの透過特性を曲線ＣＬ１´で示し、当該状態での第２の光フィルタ６４ａの透過特性を曲線ＣＬ２´で示している。
上述した実施の形態１では、制御装置３は、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度（目標温度）からずれ、第１の光フィルタ６３ａの透過特性が曲線ＣＬから曲線ＣＬ１´にシフトした場合に、第２のＰＤ比ＰＤＴ２及び第２の制御目標値ＰＤＴを用いて温度制御（ステップＳ８）を実行していた。すなわち、制御装置３は、当該温度制御により第１の光フィルタ６３ａの透過特性を基準温度（目標温度）での曲線ＣＬに戻し、当該曲線ＣＬを用いて波長調整制御（ステップＳ６）を実行していた。
これに対して本実施の形態２では、制御装置３Ａは、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度（目標温度）からずれ、第１の光フィルタ６３ａの透過特性が曲線ＣＬから曲線ＣＬ１´にシフトした場合に、当該シフトした曲線ＣＬ１´を用いて波長調整制御（ステップＳ６Ａ）を実行する。すなわち、制御装置３Ａは、透過特性情報、温度依存性情報、及び最新の第１，第２のＰＤ比ＰＤＴ，ＰＤＴ２から波長のシフト量Δλ１を算出するとともに、当該波長のシフト量Δλ１及びスロープ情報から補正値ＣＶを算出し、当該補正値ＣＶにより第１の制御目標値ＰＤＴを補正して補正制御目標値ＰＤＴ´を生成する（ステップＳ８Ａ）。そして、制御装置３Ａは、当該補正制御目標値ＰＤＴ´を用いて波長調整制御（ステップＳ６Ａ）を実行する。これにより、レーザ光Ｌ１の波長は、目標波長ＴＷに制御される。

以上説明した本実施の形態２のようにシフトした曲線ＣＬ１´を用いて波長調整制御を実行した場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
なお、本実施の形態２においては、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度が基準温度（目標温度）からずれることでシフトした透過特性を用いて波長調整制御を実行するため、例えば第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａが基準温度（目標温度）から大きくずれ、温度調整が困難となる場合であってもレーザ光Ｌ１の波長を目標波長ＴＷに制御することができる。また、上述した実施の形態１においては、ステップＳ８において第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を制御するため、当該温度変化が収束するまでの時間はこれらの時定数に左右されるが、本実施の形態２においては第１の制御目標値ＰＤＴを補正する制御を行うため、上述の時定数の影響を低減することができる。このため、レーザ光Ｌ１の波長が目標波長ＴＷに収束するのに必要な時間を短縮することができる。

（その他の実施形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１，２によってのみ限定されるべきものではない。
図１２は、本実施の形態１，２の変形例を示す図である。
上述した実施の形態１，２では、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性は、基準温度（目標温度）において、位相差が略「０」となるように設計されていたが、これに限らない。第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性における温度依存性が互いに異なっていれば、基準温度（目標温度）において、第１の光フィルタ６３ａの透過特性（曲線ＣＬ１（図１２））と第２の光フィルタ６４ａの透過特性（曲線ＣＬ２（図１２））とが例えばπ／２の位相差を有するように設計しても構わない。すなわち、このように位相差を設けておくことで、第１の光フィルタ６３ａの透過特性（曲線ＣＬ１）の不感帯と、第２の光フィルタ６４ａの透過特性（曲線ＣＬ２）の不感帯とが互いに重ならないものとなる。このため、波長調整制御（ステップＳ８，Ｓ８Ａ）を実行する際に、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性（曲線ＣＬ１，ＣＬ２）のうち、目標波長ＴＷが不感帯に位置しない透過特性を用いれば、レーザ光Ｌ１の波長を良好に目標波長ＴＷに制御することができる。また、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの透過特性における温度依存性が互いに異なっているため、製造誤差等により、基準温度（目標温度）において位相差が所望の位相差（例えばπ／２）となっていない場合であっても、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの温度を制御することで、位相差を所望の位相差（例えばπ／２）に設定することができる。
また、光フィルタの数は、２つに限らず、３つ以上であっても構わない。この際、３つ以上の光フィルタの透過特性における温度依存性が互いに異なっていれば、基準温度（目標温度）において、３つの光フィルタの透過特性における位相差が略「０」となるように設計してもよく、あるいは、例えばπ／Ｎ（Ｎ＝光フィルタの数）の位相差を有するように設計しても構わない。

上述した実施の形態１，２では、本発明に係る第１，第２の光フィルタとして、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａを採用してきたが、これに限らない。入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタであれば、エタロン等のその他の光フィルタを本発明に係る第１，第２の光フィルタとして採用しても構わない。また、本発明に係る第１，第２の光フィルタの一方をリング共振器型光フィルタで構成し、他方をエタロンで構成しても構わない。

上述した実施の形態１，２において、本発明に係る第１，第２の光フィルタ及び第１，第２の受光素子を配設する位置は、上述した実施の形態１，２で説明した位置に限らない。例えば、波長可変光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１を２つのレーザ光に分岐し、一方のレーザ光を半導体光増幅器５に出力する光分岐部を設ける。そして、本発明に係る第１，第２の光フィルタ及び第１，第２の受光素子として、光分岐部にて分岐された他方のレーザ光を受ける位置に配設しても構わない。

また、制御装置３，３Ａによる波長制御方法を示すフローは、上述した実施の形態１，２において説明したフローチャート（図７，図１０）における処理の順序に限らず、矛盾のない範囲で変更しても構わない。例えば、図７において、ステップＳ６とステップＳ７，Ｓ８とを並列に実行しても構わない。なお、上述した実施の形態１，２自体を適宜組み合わせて実施するようにしても構わない。例えば、上述した実施の形態１にて、ステップＳ７の代わりに第２のＰＤ比と第２の制御目標値との差が所定の範囲内か否かを判断し、当該範囲内でないと判断した場合にはステップＳ８を実行し、当該範囲内であると判断した場合には上述した実施の形態２で説明したステップＳ８Ａを実行するようにしてもよい。

１，１Ａ 波長可変レーザ装置
２ 波長可変レーザモジュール
３，３Ａ 制御装置
４ 波長可変光源部
５ 半導体光増幅器
６ 平面光波回路
７ 光検出部
８ 温度センサ
９ 温度調節器
３１，３１Ａ 制御部
３２，３２Ａ 記憶部
４１ 光源部
４２ 波長可変部
４３ 第１の導波路部
４４ 第２の導波路部
４５ ｎ側電極
６１ 光分岐部
６２ 光導波路
６３ 光導波路
６３ａ リング共振器型光フィルタ６３ａ（第１の光フィルタ）
６４ 光導波路
６４ａ リング共振器型光フィルタ６４ａ（第２の光フィルタ）
７１〜７３ ＰＤ
９１ 設置面
３１１ モニタ値算出部
３１２ 目標値算出部
３１３，３１３Ａ 波長制御部
３１４，３１４Ａ 温度制御部
３１５ 目標値補正部
４２１〜４２３ マイクロヒータ
４３１ 導波路部
４３１ａ 利得部
４３１ｂ 回折格子層
４３２ 半導体積層部
４３３ ｐ側電極
４４１ ２分岐部
４４１ａ 多モード干渉型導波路
４４２，４４３ アーム部
４４４ リング状導波路
４４５ 位相調整部
Ａｒ１ 第１の領域
Ａｒ２ 第２の領域
Ｂ１ 基部
Ｃ１ 光共振器
ＣＬ，ＣＬ１´，ＣＬ２´ 曲線
ＣＶ 補正値
Ｌ１〜Ｌ６ レーザ光
ＬＬ 下限値
Ｍ１ 反射ミラー
ＰＤＴ 第１，第２の制御目標値
ＰＤＴ´ 補正制御目標値
ＰＤＴ２ 第２のＰＤ比
ＲＦ１ リング共振器フィルタ
ＴＷ 目標波長
ＴＷ´ 波長
ＵＬ 上限値
Δλ１，Δλ２ 波長のシフト量

Claims (12)

1. 出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、
   入射する前記レーザ光の波長に対して周期的に特性が変化する透過特性をそれぞれ有する第１の光フィルタ及び第２の光フィルタと、
   前記レーザ光を３つのレーザ光に分岐する光分岐部と、
   前記３つのレーザ光をそれぞれ導波する第１の光導波路、第２の光導波路、及び第３の光導波路と、
   前記第１の光導波路にて導波され、前記第１の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子と、
   前記第２の光導波路にて導波され、前記第２の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第２の受光素子と、
   前記第３の光導波路にて導波された前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第３の受光素子と、
   前記第１の光フィルタ、前記第２の光フィルタ、前記光分岐部、前記第１の光導波路、前記第２の光導波路、前記第３の光導波路、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子、及び前記第３の受光素子の温度を調整する温度調節器と、
   前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を目標波長に制御する制御装置とを備え、
   前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、
   温度依存性が互いに異なる前記透過特性をそれぞれ有し、
   前記制御装置は、
   前記第３の受光素子から出力された電気信号の出力値に対する前記第１の受光素子から出力された電気信号の出力値の比率を第１のモニタ値として算出し、前記第３の受光素子から出力された電気信号の出力値に対する前記第２の受光素子から出力された電気信号の出力値の比率を第２のモニタ値として算出するとともに、
   前記第１のモニタ値と、前記第２のモニタ値と、レーザ光の目標波長にそれぞれ対応するとともに当該第１のモニタ値及び当該第２のモニタ値の目標となる第１の制御目標値及び第２の制御目標値とに基づいて、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度の目標温度からのずれを判別し、当該ずれに応じて前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御する
   ことを特徴とする波長可変レーザ装置。
2. 前記制御装置は、
   前記第１のモニタ値及び前記第２のモニタ値を算出するモニタ値算出部と、
   前記第１の制御目標値及び前記第２の制御目標値を算出する目標値算出部と、
   前記第１のモニタ値及び前記第１の制御目標値に基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御する波長制御部と、
   前記第２のモニタ値及び前記第２の制御目標値に基づいて、前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を制御する温度制御部とを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の波長可変レーザ装置。
3. 前記制御装置は、
   前記第１のモニタ値及び前記第２のモニタ値を算出するモニタ値算出部と、
   前記第１の制御目標値及び前記第２の制御目標値を算出する目標値算出部と、
   前記第２のモニタ値及び前記第２の制御目標値に基づいて、前記第１の制御目標値を補正して補正制御目標値を生成する目標値補正部と、
   前記第１のモニタ値及び前記補正制御目標値に基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御する波長制御部とを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の波長可変レーザ装置。
4. 周囲温度を検出する温度センサをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記周囲温度に基づいて、前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を目標温度に制御する温度制御部を備える
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の波長可変レーザ装置。
5. 前記温度調節器は、
   温度の調節対象が設置される設置面を有し、
   前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、
   前記温度調節器の同一の前記設置面に設置される
   ことを特徴とする請求項４に記載の波長可変レーザ装置。
6. 前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、
   導波路型の光フィルタである
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の波長可変レーザ装置。
7. 前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、
   前記レーザ光を伝搬するコア及びクラッドを有し、当該コア及びクラッドの少なくとも一方にドーパントが添加され、当該添加するドーパントの種類及び添加量の少なくとも一方が互いに異なる
   ことを特徴とする請求項６に記載の波長可変レーザ装置。
8. 前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、
   平面光波回路でそれぞれ構成されているとともに、当該平面光波回路の厚み方向の層構成が互いに異なる熱膨張係数を有する材料で構成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の波長可変レーザ装置。
9. 出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、入射する前記レーザ光の波長に対して周期的に特性が変化する透過特性をそれぞれ有する第１の光フィルタ及び第２の光フィルタと、前記レーザ光を３つのレーザ光に分岐する光分岐部と、前記３つのレーザ光をそれぞれ導波する第１の光導波路、第２の光導波路、及び第３の光導波路と、前記第１の光導波路にて導波され、前記第１の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子と、前記第２の光導波路にて導波され、前記第２の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第２の受光素子と、前記第３の光導波路にて導波された前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第３の受光素子と、前記第１の光フィルタ、前記第２の光フィルタ、前記光分岐部、前記第１の光導波路、前記第２の光導波路、前記第３の光導波路、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子、及び前記第３の受光素子の温度を調整する温度調節器とを備えた波長可変レーザ装置の波長制御方法であって、
   前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、
   温度依存性が互いに異なる前記透過特性をそれぞれ有し、
   当該波長可変レーザ装置の波長制御方法は、
   前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子がそれぞれ取得したレーザ光の強度に基づいて、第１のモニタ値及び第２のモニタ値を算出するモニタ値算出ステップと、
   レーザ光の目標波長にそれぞれ対応するとともに前記第１のモニタ値及び前記第２のモニタ値の目標となる第１の制御目標値及び第２の制御目標値を算出する目標値算出ステップと、
   前記第１のモニタ値及び前記第１の制御目標値に基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御する波長制御ステップと、
   前記第２のモニタ値及び前記第２の制御目標値に基づいて、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度の目標温度からのずれを判別し、当該ずれに応じて前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を制御する温度制御ステップとを備える
   ことを特徴とする波長可変レーザ装置の波長制御方法。
10. 前記波長可変レーザ装置は、
    周囲温度を検出する温度センサをさらに備え、
    当該波長可変レーザ装置の波長制御方法は、
    前記波長制御ステップ及び前記温度制御ステップを実行する前に、前記周囲温度に基づいて、前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を前記目標温度に制御する粗調ステップをさらに備える
    ことを特徴とする請求項９に記載の波長可変レーザ装置の波長制御方法。
11. 出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、入射する前記レーザ光の波長に対して周期的に特性が変化する透過特性をそれぞれ有する第１の光フィルタ及び第２の光フィルタと、前記レーザ光を３つのレーザ光に分岐する光分岐部と、前記３つのレーザ光をそれぞれ導波する第１の光導波路、第２の光導波路、及び第３の光導波路と、前記第１の光導波路にて導波され、前記第１の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子と、前記第２の光導波路にて導波され、前記第２の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第２の受光素子と、前記第３の光導波路にて導波された前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第３の受光素子と、前記第１の光フィルタ、前記第２の光フィルタ、前記光分岐部、前記第１の光導波路、前記第２の光導波路、前記第３の光導波路、前記第１の受光素子、前記第２の受光素子、及び前記第３の受光素子の温度を調整する温度調節器とを備えた波長可変レーザ装置の波長制御方法であって、
    前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタは、
    温度依存性が互いに異なる前記透過特性をそれぞれ有し、
    当該波長可変レーザ装置の波長制御方法は、
    前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子がそれぞれ取得したレーザ光の強度に基づいて、第１のモニタ値及び第２のモニタ値を算出するモニタ値算出ステップと、
    レーザ光の目標波長にそれぞれ対応するとともに前記第１のモニタ値及び前記第２のモニタ値の目標となる第１の制御目標値及び第２の制御目標値を算出する目標値算出ステップと、
    前記第２のモニタ値及び前記第２の制御目標値に基づいて、前記第１の制御目標値を補正して補正制御目標値を生成する目標値補正ステップと、
    前記第１のモニタ値及び前記補正制御目標値に基づいて、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度の目標温度からのずれを判別し、当該ずれに応じて前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を制御する波長制御ステップとを備える
    ことを特徴とする波長可変レーザ装置の波長制御方法。
12. 前記波長可変レーザ装置は、
    周囲温度を検出する温度センサをさらに備え、
    当該波長可変レーザ装置の波長制御方法は、
    前記目標値補正ステップを実行する前に、前記周囲温度に基づいて、前記温度調節器の動作を制御し、前記第１の光フィルタ及び前記第２の光フィルタの温度を前記目標温度に制御する粗調ステップをさらに備える
    ことを特徴とする請求項１１に記載の波長可変レーザ装置の波長制御方法。

Images