JP2000022258A - アレイレーザ光源の波長安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アレイレーザ光源の波長を高確度に制御する
波長安定化装置の提供。 【解決手段】 波長多重光発生回路１０１はあらかじめ
高確度に安定化させた複数の波長光を多重化した波長多
重光を発生し、その波長多重光を光入出力手段１０２を
介してアレイレーザ光源１０３へ注入することによっ
て、アレイレーザ光源の波長を波長多重光の波長に同期
させる。光入出力手段１０２を介してアレイレーザ光源
から波長多重光ないしは複数の単一波長光を取り出す。
アレイレーザ光源から複数ないしは一つの波長光を選択
出力する波長選択素子を備えてよい。波長多重光発生回
路を光周波数コム発生器、あるいは複数の半導体レーザ
と波長監視回路と合波手段によって構成してよい。光入
出力手段を光サーキュレータおよび光分岐回路ないし光
分波回路で構成してよい。アレイレーザ光源を複数のア
レイ半導体レーザと光分波回路とを集積したデバイスで
構成してよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割型通話路
を繋ぎ替える装置（波長多重通信交換機や中継機など）
などに適用されるアレイレーザ光源の波長安定化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】波長多重通信で使用される光源は、主に
半導体レーザであるが、その発振波長は、エージングや
温度変化によって変動する。そのため、複数の半導体レ
ーザの波長を同時に、かつ正確に測定する装置が必要で
ある。

【０００３】波長多重光の各波長を監視する従来の波長
監視装置は、一般に掃引型光フイルタ（例えば掃引型フ
ァブリペロー干渉計）の透過中心波長を時間的に掃引
し、波長誤差信号を時間領域に変換して波長弁別を行う
構成になっている。また複数の異なる波長で発振してい
る半導体レーザの出力光を波長多重して波長弁別を行な
つている。

【０００４】図１６は、従来の波長監視装置の構成例を
示す（参考文献１：水落ほか，「２電極ＭＱＷＤＦＢ−
ＬＤを用いた６２２Ｍｂｉｔ／ｓ−１６ｃｈ ＦＤＭコ
ヒーレント光伝送システム」，信学論（Ｂ−Ｉ），Ｖｏ
１．，Ｊ７７−Ｂ−Ｉ，Ｎｏ．５，ｐｐ．２９４−３０
３，１９９４）。

【０００５】図１６において、基準波長光Ｒと波長多重
光Ｍは、光カプラ６７１で多重されて掃引型ファブリペ
ロー干渉計６７２に入力される。掃引型ファブリペロー
干渉計６７２は、発振器６７５に同期した鋸波発生器７
６で発生する鋸波ｓａ（図１７（ａ））で掃引され、そ
の透過中心波長に一致する波長の光が光検出器６７３に
受光される。光検出器６７３の出力パルスｓｂ（図１７
（ｂ））は、微分器６７８でそのピーク位置が微分検出
され（図１７（ｃ））、サンプリング回路６７９でその
ピーク位置に対応するサンプリングパルスｓｄ（図１７
（ｄ））に変換される。このサンプリングパルスと発振
器６７５の出力信号ｓｅ（図１７（ｅ））は同期検波器
６８０に入力され、その出力がサンプルホールド回路６
８１に入力される。鋸波ｓａと発振器６７５の出力信号
ｓｅは同期しているので、サンプリングパルスｓｄで発
振器６７５の出力信号ｓｅの位相を検波し、サンプルホ
ールド回路６８１でその検波出力を保持することによリ
誤差信号ｓｆ（図１７（ｆ））を得ることができる。セ
レクタ６７４は、基準波長光Ｒおよび波長多重光Ｍの各
波長と、掃引型ファブリペロー干渉計６７２の透過中心
波長との相対波長誤差信号を順次切り替えて出力する。

【０００６】基準波長光Ｒに対応する誤差信号は、加算
器６７７で鋸波発生器６７６から出力される鋸波に加算
して掃引型ファブリペロー干渉計６７２に印加され、基
準波長光Ｒに対応する光検出器６７３の出力パルスの位
置が鋸波のバイアス点になるように制御される。これに
よリ、掃引型フアブリペロー干渉計６７２の透過中心波
長を基準波長光Ｒの波長に安定化することができ、周辺
温度の変動に対する温度補償機能をもたせることができ
る。

【０００７】また、波長多重光Ｍの各波長に対応する誤
差信号を波長多重光Ｍの各光源に負帰還し、その注入電
流または温度を制御することによリ波長多重光Ｍの波長
安定化を図ることができる。

【０００８】以上示した従来構成に用いられる掃引型フ
ァブリペロー干渉計は、圧電素子によって共振器長を掃
引する機構が必要であるものの、比較的簡単な光学回路
で実現できる。また、掃引型ファブリペロー干渉計の透
過中心波長および通過帯域幅を適宜選択することによ
リ、所望の分解能で広範囲の波長変化を監視できる利点
がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来構成においては、掃引型ファブリペロー干渉計は
圧電素子によって共振器長を掃引するため、図１８に示
すように、圧電素子の電圧に対する変移量にヒステリシ
スを有するので、測定確度が限定される。言い替えれ
ば、掃引型ファブリペロー干渉計は相対波長差を測定す
るためのものであって、絶対波長に対する確度は保証さ
れていなかった。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、アレイレーザ光源の波長を高確度に制御するアレイ
レーザ光源の波長安定化装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、あらかじめ高確度に安定化させ
た複数の波長光を多重化した波長多重光を発生する波長
多重光発生手段と、該波長多重光発生回路から発生した
前記波長多重光をアレイレーザ光源へ注入することによ
って該アレイレーザ光源の波長を該波長多重光の波長に
同期させる光入力手段と、波長安定化された前記アレイ
レーザ光源から波長多重光ないしは複数の単一波長光を
取り出す光出力手段とを有することを特徴とする。

【００１２】ここで、好ましくは、前記光入力手段およ
び前記光出力手段として光サーキュレータおよび光分岐
回路ないし光分波回路を有し、該光サーキュレータおよ
び光分岐回路ないし光分波回路を介して前記波長多重光
発生手段から発生した前記波長多重光を前記アレイレー
ザ光源に注入することによって、該アレイレーザ光源の
波長を該波長多重光のどれか一つの波長に同期させる。

【００１３】また、好ましくは、前記光入力手段として
光分岐回路ないし光分波回路を有し、前記アレイレーザ
光源の光出力端面でない端面から該光分岐回路ないし光
分波回路を介して前記波長多重光を注入することによっ
て、該アレイレーザ光源の波長を該波長多重光のどれか
一つの波長に同期させる。

【００１４】また、好ましくは、波長安定化された前記
アレイレーザ光源の波長光は、前記光サーキュレータか
ら出力される。

【００１５】また、好ましくは、波長安定化された前記
アレイレーザ光源の光出力端面から各波長光が出力され
る。

【００１６】また、好ましくは、前記アレイレーザ光源
が、複数のアレイ半導体レーザと光分岐回路ないし光分
波回路とを集積したデバイスで構成される。

【００１７】また、好ましくは、前記波長多重光発生手
段が、複数の波長光を発生するための複数の半導体レー
ザと、該複数の半導体レーザから発生した複数の波長光
を多重する合波手段と、該合波手段から出力する波長多
重光を分岐する分岐手段と、該分岐手段で分岐された前
記波長多重光と基準波長光との誤差量を基に前記複数の
半導体レーザの波長を制御する波長監視手段とによって
構成される。

【００１８】また、好ましくは、前記波長多重光発生手
段が、光周波数コム発生器によって構成される。

【００１９】また、好ましくは、前記光周波数コム発生
器は、所定の周波数間隔の光を出力するモード同期レー
ザと、該モード同期レーザのフリースペクトルレンジ周
波数ないしフリースペクトルレンジの分周または逓倍周
波数の信号を発生する信号源と、該信号源から出力され
た信号を前記モード同期レーザの逆バイアス電圧に重畳
して印加する手段と、前記モード同期レーザのフリース
ペクトルレンジの逓倍周波数に等しい基準光を出力する
周波数安定化光源と、前記基準光を前記モード同期レー
ザに入力して注入同期させる手段とを備えたものであ
る。

【００２０】また、好ましくは、波長安定化された前記
アレイレーザ光源から複数ないしは一つの波長光を選択
出力する波長選択素子を有する。

【００２１】また、好ましくは、前記波長選択素子は、
音響光学フィルタ、またはアレイ導波路格子である。

【００２２】また、好ましくは、前記波長選択素子は、
光スイッチ、または光分波回路と該光スイッチとの組合
わせである。

【００２３】本発明では、波長多重光発生手段であらか
じめ高確度に安定化した波長多重光を光入力手段を介し
てアレイレーザ光源へ注入することによって、アレイレ
ーザ光源の波長を波長多重光の波長に同期させ、光出力
手段によって波長多重光ないしは複数の単一波長光を取
り出すようにしているので、光パス網の規定波長に波長
制御することができ、また、アレイレーザ光源の波長安
定化は波長多重光入力の安定化だけで済み、電気的制御
回路は不要となり、簡単な構成でアレイレーザ光源の波
長を高確度に制御することができる。

【００２４】また、本発明では、波長多重光発生手段と
して複数の半導体レーザの出力波長を多重し、その一部
を波長監視回路に入力し、波長監視回路は規定波長から
の誤差量を半導体レーザに負帰還して波長制御を行なう
ことで、光クロスコネクトなどの装置内において制御回
路の経済化が図れ、小型化が可能となる。

【００２５】また、本発明では、波長多重発生手段を光
周波数コム発生器で構成することで、さらに小型化する
ことが可能となり、波長多重発生回路の経済化が図れ
る。

【００２６】また、本発明では、波長安定化されたアレ
イレーザ光源から波長選択素子を介して複数ないしは一
つの波長光のみを選択出力することで、規定波長のうち
任意の波長数の光を得ることができ、所望の波長光が運
用状態により変化するシステムに対しても対応が可能と
なる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００２８】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態におけるアレイレーザ光源の波長安定化
装置の概略構成を示す。図１において、波長多重光発生
回路１０１は複数の波長光を多重してあらかじめ高確度
に安定化した波長多重光を発生する。波長多重光発生回
路１０１から出射するあらかじめ高確度に安定化した波
長多重光は、光注入手段としての光入出力手段１０２を
介してアレイレーザ光源１０３に注入される。

【００２９】アレイレーザ光源１０３としてＤＦＢ（分
布帰還）半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）を複数集積化し
たＤＦＢ−ＬＤアレイを例にあげる。ＤＦＢ‐ＬＤの波
長特性は温度／注入電流により若干波長変化（約１０Ｇ
Ｈｚ／℃，約１ＧＨｚ／ｍＡ）する。

【００３０】波長安定化時には、温度／注入電流をおお
むね規定波長の近傍になるような値に設定する。この
時、規定波長に設定されている波長多重光をアレイレー
ザ光源１０３であるＤＦＢ半導体レーザに注入しておく
と、波長多重光のうちの一つの波長と半導体レーザの波
長差が引き込み幅（波長多重光の波長間隔にくらべ小さ
い）内に入ると、注入同期現象により、ＤＦＢ半導体レ
ーザの発振波長は、注入波長多重光の一つの波長（光注
入がなされる前に発振していた波長に近い波長多重光の
ひとつ）に同期する。光入出力手段１０２によってその
同期した波長多重光ないしは複数の単一波長光を取り出
す。

【００３１】このように、本実施の形態では、あらかじ
め高確度に安定化した波長多重光をアレイレーザ光源１
０３へ注入することによって、アレイレーザ光源１０３
の波長を波長多重光の波長に同期させ、光入出力手段１
０２によって波長多重光ないしは複数の単一波長光を取
り出す。このため、アレイレーザ光源１０３の波長安定
化は波長多重光入力の安定化だけで済み、電気的制御回
路は不要となり、簡単な構成でアレイレーザ光源の波長
を高確度に制御することができる。

【００３２】（第２の実施の形態）図２は本発明の第２
の実施の形態におけるアレイレーザ光源の波長安定化装
置の概略構成を示す。本実施の形態では、上記光入出力
手段１０２として、光サーキュレータ１０４および光分
岐回路ないし光分波回路１０５を用いている。光分岐回
路としては光スプリッタなどが使用でき、光分波回路と
しては回折格子、アレイ導波路格子などが使用できる。

【００３３】波長多重光発生回路１０１から発生した波
長多重光を、サーキュレータ１０４および光分岐回路な
いし光分波回路１０５を介してアレイレーザ光源１０３
にその光源の出力端面から注入することで、アレイレー
ザ光源１０３の波長を波長多重光のどれか一つの波長に
同期させ、その同期した波長をサーキュレータ１０４か
ら出力する。

【００３４】（第３の実施の形態）図３は本発明の第３
の実施の形態におけるアレイレーザ光源の波長安定化装
置の概略構成を示す。本実施の形態では、波長多重光の
上記注入手段として光分岐回路ないし光分波回路１０５
を用いている。

【００３５】波長多重光発生回路１０１から発生した波
長多重光を、光分岐回路ないし光分波回路１０５を介し
てアレイレーザ光源１０３にその光源の出力端面でない
端面から注入することで、アレイレーザ光源１０３の波
長を波長多重光のどれか一つの波長に同期させ、その同
期した波長をアレイレーザ光源１０３の他方の端面から
出力する。

【００３６】１０５として光分岐回路を使用する場合
は、アレイレーザ光源１０３としては、フィルタ特性を
有するレーザ、例えばＤＦＢ−ＬＤ，ＤＢＲ（分布ブラ
ック反射）−ＬＤを用いるのが好ましい。

【００３７】（第４の実施の形態）図４は、本発明の第
４の実施例を示す構成図であり、図５はその出力特性を
示す。本実施の形態は、図１〜図３に示すアレイレーザ
光源１０３が、複数の半導体レーザと光分波回路とが集
積されたデバイスで構成された、アレイ型半導体レーザ
［参考文献２］である場合の構成例を示す。他の構成部
分は図１〜図３と同様なのでその説明と図示は省略す
る。

【００３８】［参考文献２］R.Monnard, M.Zirngibl,
C.R.Doerr, C.H.Joyner, and L.w.Stulz, "Demonstrati
on of an eight-wavelength fast packet switching tr
ansmitter of 2.5 ‐Gb/s bit stream, "IEEE Photonic
s Tech.Lett., vol.10, no.3,pp.430-431, 1998. 図４において、１２０は光ファイバ、１２１は入射端
面、１２２は光増幅器、１２３は自由空間領域（スラブ
導波路）、１２４は導波路格子、１２５は自由空間領域
（スラブ導波路）、１２６は光増幅器、および１２７は
出射端面である。

【００３９】このアレイ型半導体レーザは、光分波回路
１２３〜１２５に半導体光増幅器を集積した構成であ
り、入射端面１２１と出射端面１２７の反射器による共
振器構造と利得媒質としての半導体光増幅器１２２、１
２６によるレーザ構成のものである。光ファイバ１２０
から導入されたレーザ光が、両端面の反射器間で反射を
繰り返す共振現象により、図５に示すような、８チャン
ネルの線スペクトルを有する波長多重光が出射端面１２
７から取り出される。その動作原理は図１〜図３に記載
したアレイレーザ光源１０３と同様である。また、装置
全体の動作も上述した第１〜第３実施形態と同様であ
る。

【００４０】（第５の実施の形態）図６、図７および図
８は、本発明の第５の実施の形態を示す構成図である。
本実施形態は、図１、図２、および図３に示した波長多
重発生回路１０１を、複数の半導体レーザ２１０と波長
監視回路２４０と合波手段２２０と分岐手段２３０とに
よって構成した場合を例示する。なお、他の構成部分は
図１〜図３と同様なので、その説明と図示は省略する。
また、装置全体の動作も上述した第１〜第３実施形態と
同様であるので、その説明は省略する。

【００４１】図６に示すように、複数の半導体レーザ
（波長安定化光源）２１０の出力波長を光合波器２２０
で多重し、その一部をカプラ２３０を介して波長監視回
路２４０に入力する。波長監視回路２４０は規定波長か
らの誤差量を波長制御回路２５０によって半導体レーザ
２１０に負帰還することで波長制御を行なう。このよう
に、複数の半導体レーザ２１０の出力を波長監視回路２
４０によって波長制御した波長多重光源を波長多重光と
して用いるようにし、この波長多重光源を光クロスコネ
クト装置（図示しない）などに一つ配備し、複数のアレ
イレーザ光源に分配することで小型化が可能となる。

【００４２】更に詳述すると、図６に示す波長監視回路
２４０は、後述のアレイ導波路格子（ＡＷＧ）２４２、
後述の温度制御回路２４６および光電変換・増幅回路２
４８等を有する。光電変換・増幅回路２４８は、例えば
フォトダイオード（ＰＤ）と対数増幅器（Ｌｏｇ．Ａｍ
ｐ）からなる。波長制御回路２５０は規定波長からの誤
差量を得るための位相比較回路２５２、帰還路フイルタ
（フィードバックフィルタ）２５４、ディジタルアナロ
グ（Ｄ／Ａ）変換器２５６およびパーソナルコンピュー
タ２５８等からなる。なお、Ｄ／Ａ変換器２５６はデジ
タル制御の場合に挿入するものであって、波長制御回路
２５０をアナログ制御で構成する揚合はＤ／Ａ変換器２
５６は必要ない。

【００４３】波長安定化光源２１０を構成する複数の半
導体レーザから出力する複数の波長光を、光合波器２２
０で多重し、その多重光の一部をカプラ２３０を介して
波長監視回路２４０に入力する。波長監視回路２４０は
規定波長からの誤差量を波長制御回路２５０によって波
長安定化光源２１０の半導体レーザに負帰還することで
波長制御を行う。

【００４４】図７および図８は、図６のアレイ導波路格
子２４２および温度制御回路２４６の内容を詳細に示し
たものである。

【００４５】まず、図７において、基準光源２４４から
の基準波長光（波長λ０）とカプラ２３０からの監視対
象の波長多重光（彼長λ１〜λｎ）は、波長監視回路２
４２内の光カプラ２１１で多重されて、アレイ導波路格
子２４２の所定の入力導波路に入力される。アレイ導波
路格子２４２は、基板２３１上に形成した入力用導波路
アレイ２３２、入力側コンケイブスラブ導波路２３３、
導波路長差△Ｌで順次長くなる複数本の導波路からなる
アレイ導波路２３４、出力側コンケイブスラブ導波路２
３５、出力用導波路アレイ２３６を順次接続した構成で
ある。本例では、アレイ導波路２３４にヒータ２１３が
取リ付けられる。発振器２１４から出力される参照信号
Ｓａは電流回路２１５に入力され、ヒータ２１３の温度
を制御する。

【００４６】アレイ導波路格子２４２の出力導波路＃０
〜＃ｎには、光電変換・増幅回路２４８を構成する光検
出器２１６−０，２１６−ｉ（ｉは１〜ｎ）が接続され
る（図８（Ａ））。これら光検出器２１６−０，２１６
−ｉの出力は、それぞれ光電変換・増幅回路２４８を構
成する増幅器２１７−０，２１７−１介して位相比較器
２５２−０，２５２−ｉに接続される。位相比較器２５
２−０，２５２−ｉには、発振器２１４から出力される
参照信号Ｓａが入力され、その出力はそれぞれローパス
フィルタ（ＬＰＦ）２５４−０，２５４−ｉに入力され
る。ローパスフィルタ２５４−０の出力は積分器２６０
−０に入力される。積分器２６０−０の出力には温度制
御回路２４６が接続される。温度制御回路２４６は、ア
レイ導波路格子２４２の温度を調整するペルチェクーラ
（ペルチェ素子）２２２を制御する。なお、位相比較器
２５２−０、ローパスフイルタ２５４−０、積分器２６
０−０は図６に示すようにパーソナルコンピュータ２５
８に置き換えることができる。

【００４７】（第６の実施の形態）図９、図１０は、本
発明の第６の実施の形態を示す構成図である。本実施の
形態は、図１、図２、および図３に示した波長多重発生
回路１０１を光周波数コム発生器で構成した場合を例示
する。本例は上述の第５の実施の形態の場合に比べ、さ
らに小型化することが可能となる。なお、他の構成部分
は図１〜図３と同様なので、その説明と図示は省略す
る。また、装置全体の動作も上述した第１〜第３実施形
態と同様であるので、その説明は省略する。

【００４８】図９は光周波数コム発生器の構成を示す。
この光周波数コム発生器は、シンセサイザ３５２、増幅
器３５３、バイアスティ３５４、モード同期レーザ３５
１、およびモード同期レーザ３５１のフリースペクトル
レンジの逓倍周波数の光周波数を有する基準光を出力す
る周波数安定化光源３１１とを備え、その基準光ｆｓを
光減衰器３１２および光サーキュレータ３１３を介して
モード同期レーザ３５１に入力し、注入同期させる構成
のものである。なお、光減衰器３１２は基準光が注入同
期に必要な光パワーになるように調整するためのもので
あり、周波数安定化光源３１１が適切な光パワーを有し
ていれば光減衰器３１２は省いても良い。

【００４９】上記の周波数安定化光源３１１の内部構成
例を図１０に示す。図１０において、半導体レーザ３２
１は、周波数安定化光源３１１の出力となる周波数ｆｓ
の基準光を出力する。半導体レーザ３２２は、ガスセル
３２３、光検出器３２４、および制御回路３２５により
制御され、分子または原子の吸収線に周波数安定化され
た周波数ｆｍの絶対周波数基準光を出力する。この周波
数ｆｓの基準光と周波数ｆｍの絶対周波数基準光は、合
波器３２６で合波され、光検出器３２７で電気信号に変
換される。この時、両者の差周波数｜ｆｍ−ｆｓ｜がビ
ート信号として検出される。

【００５０】一方、信号源３２８は、絶対周波数ｆｍと
モード同期レーザのフリースペクトルレンジの逓倍周波
数ｆｓ′の差周波数ｆ０＝｜ｆｍ−ｆｓ′｜の周波数信
号を発生する。

【００５１】周波数／位相比較器３２９は、光検出器３
２７で検出された周波数｜ｆｍ−ｆｓ｜の信号と、信号
源３２８から出力される周波数ｆ０の信号の周波数｜ｆ
ｍ−ｆｓ′｜の信号の周波数差および位相を比較し、信
号誤差（｜｜ｆｍ−ｆｓ′｜−ｆ０｜）を出力する。制
御回路３３０は、この誤差信号を半導体レーザ３２１の
駆動回路に負帰還し、この誤差信号がゼロになるよう
に、すなわち、半導体レーザ３２１の周波数ｆｓがモー
ド同期レーザのフリースペクトルレンジの整数倍（ｆ
ｓ′）になるように制御する。

【００５２】このような構成で、フリースペクトルレン
ジの整数倍でスペクトル純度の高い基準光をモード同期
レーザ３５１に入力することにより、モード同期レーザ
３５１の１つの発振モードは基準光の周波数に引き込ま
れて安定化され（注入同期）、また他のモードも（基準
光を含む）厳密な周波数に安定化される。

【００５３】以上のような構成で得られる出力光スペク
トルは、図１１に示すように、変調周波数の逓倍周波数
あるいは共振器のフリースペクトルレンジ周波数間隔に
線スペクトルが立っているスペクトル形状である。な
お、図１１は注入同期時の光スペクトルを測定したもの
であり、注入同期する基準光の周波数は１９３．１００
ＴHz、光パワーは−２６ｄＢｍである。

【００５４】このように、基準光で注入同期させたモー
ド同期レーザ３５１は、基準光の周波数を含むフリース
ペクトルレンジ間隔のコムを発生し、特に広い範囲にわ
たって比較的に平坦な光スペクトルを発生することがで
きる。

【００５５】（第７の実施の形態）図１２、図１３、図
１４および図１５は、本発明の第７の実施の形態を示す
構成図である。

【００５６】本実施の形態は、上述した本発明の第１の
実施形態から第６の実施形態に示した構成において、波
長安定化されたアレイレーザ光源１０３から波長選択素
子（たとえば音響光学フィルタ、アレイ導波路格子な
ど）を介して複数ないしは一つの波長光のみを選択出力
する構成を例示する。

【００５７】例えば図１２および図１３に示すように、
波長選択素子１０６は、出力光（波長多重光ないしは各
波長光が複数本数）に対して、配置される。即ち、図１
２の場合であると、波長選択素子１０６は光サーキュレ
ータ１０４出力光である波長多重光に対して配置され、
波長選択素子１０６により波長多重光から複数ないしは
一つの波長光を選択して出力光として出力する。

【００５８】また、図１３の場合であると、波長選択素
子１０６はアレイレーザ光源１０３から出力する各波長
光出力に対して配置され、波長選択素子１０６により各
波長光出力から複数ないしは一つの波長光を選択して出
力光として出力する。

【００５９】波長選択素子１０６の機能として、例えば
音響光学フィルタを用いる場合には、波長多重光の一つ
または複数の波長光を取り出すことが可能である。

【００６０】さらに、音響光学フィルタ以外の実施形態
を図１４、図１５に示す。図１４は波長多重光を光分波
回路１０７を用いて各波長光に分波し、この各波長光か
ら光スイッチ１０８のよって一つまたは複数の波長光を
取り出す構成を示す。光スイッチ１０８としては、アレ
イ導波路格子、バルク形電子式スイッチ、平面導波路形
電子式スイッチなどを利用できる。

【００６１】図１５は複数の各波長光出力に対して光ス
イッチ１０８を配備し、光スイッチ１０８により一つま
たは複数の波長光を取り出す構成を示す。

【００６２】このように、アレイレーザ光源１０３の安
定化手法により波長安定化した波長光の中から、複数な
いしは一つの波長光を選択する機能を備えることで、所
望の波長光が運用状態により変化するシステムに対して
も対応が可能となる。

【００６３】なお、装置全体の動作は、上述した第１〜
第３実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果が得られる。

【００６５】（１）波長多重光発生手段であらかじめ高
確度に安定化した波長多重光を光入力手段を介してアレ
イレーザ光源へ注入することによって、アレイレーザ光
源の波長を波長多重光の波長に同期させ、光出力手段に
よって波長多重光ないしは複数の単一波長光を取り出す
ようにしているので、光パス網の規定波長に波長制御す
ることができる。また、アレイレーザ光源の波長安定化
は波長多重光入力の安定化だけで済み、電気的制御回路
は不要となり、簡単な構成でアレイレーザ光源の波長を
高確度に制御することができる。

【００６６】（２）波長多重光発生手段として複数の半
導体レーザの出力波長を多重し、その一部を波長監視回
路に入力し、波長監視回路は規定波長からの誤差量を半
導体レーザに負帰還して波長制御を行なうことで、光ク
ロスコネクトなどの装置内において制御回路の経済化が
図れ、小型化が可能となる。

【００６７】（３）波長多重発生手段を光周波数コム発
生器で構成することで、さらに小型化することが可能と
なり、波長多重発生回路の経済化が図れる。

【００６８】（４）波長安定化されたアレイレーザ光源
から波長選択素子を介して複数ないしは一つの波長光の
みを選択出力することで、規定波長のうち任意の波長数
の光を得ることができ、所望の波長光が運用状態により
変化するシステムに対しても対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるアレイレー
ザ光源の波長安定化装置の概略構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の第２の実施の形態におけるアレイレー
ザ光源の波長安定化装置の概略構成を示すブロック図で
ある。

【図３】本発明の第３の実施の形態におけるアレイレー
ザ光源の波長安定化装置の概略構成を示すブロック図で
ある。

【図４】本発明の第４の実施の形態における複数の半導
体レーザと光分波回路とが集積されたデバイスでアレイ
レーザ光源が構成されたアレイ型半導体レーザの構成例
を示す模式図である。

【図５】図４のアレイ型半導体レーザの出力特性を示す
グラフである。

【図６】本発明の第５の実施の形態における複数の半導
体レーザと波長監視回路と合波手段とによって波長多重
発生回路を構成した場合の波長多重光供給モジュールの
構成例を示すブロック図である。

【図７】図６の波長監視回路の詳細な構成例を示すブロ
ック図である。

【図８】（Ａ）は、図７の要部の構成を示す図、（Ｂ）
は、図７の変形例の要部の構成を示す図である。

【図９】本発明の第６の実施の形態における波長多重発
生回路を光周波数コム発生器で構成した場合の光周波数
コム発生器の構成例を示すブロック図である。

【図１０】図９の光周波数コム発生器に用いる周波数安
定化光源の構成例を示すブロック図である。

【図１１】図９の光周波数コム発生器の光スペクトルの
測定結果を示すグラフである。

【図１２】本発明の第７の実施の形態における波長選択
素子を用いた波長安定化装置の構成の一例を示すブロッ
ク図である。

【図１３】本発明の第７の実施の形態における波長選択
素子を用いた波長安定化装置の構成の他の例を示すブロ
ック図である。

【図１４】本発明の第７の実施の形態における波長選択
素子として光スイッチを用いた構成の一例を示すブロッ
ク図である。

【図１５】本発明の第７の実施の形態における波長選択
素子として光スイッチを用いた構成の他の例を示すブロ
ック図である。

【図１６】従来の波長監視装置の構成例を示すブロック
図である。

【図１７】従来の波長監視装置の動作を示す波形図であ
る。

【図１８】圧電素子の電圧に対する変移量にヒステリシ
ス特性を有することを示すグラフである。

【符号の説明】 １０１ 波長多重光発生回路 １０２ 光入出力手段 １０３ アレイレーザ光源 １０４ 光サーキュレータ １０５ 光分岐回路または光分波回路 １０６ 波長選択素子 １０７ 光分波回路 １０８ 光スイッチ １２１ 入射端面 １２２ 光増幅器 １２３ 自由空間領域（スラブ導波路） １２４ 導波路格子 １２５ 自由空間領域（スラブ導波路） １２６ 光増幅器 １２７ 出射端面 ２１０ 波長安定化光源（複数の半導体レーザ） ２１１ 光カプラ ２１３ ヒータ ２１４ 発振器 ２１５ 電流回路 ２１６−０，２１６−ｉ 光検出器 ２１７−０，２１７−１ 増幅器 ２２０ 光合波器 ２２２ ペルチェクーラ（ペルチェ素子） ２２３ 光スイッチ ２３０ カプラ ２３１ 基板 ２３２ 入力用導波路アレイ ２３３ 入力側コンケイブスラブ導波路 ２３４ アレイ導波路 ２３５ 出力側コンケイブスラブ導波路 ２３６ 出力用導波路アレイ ２４０ 波長監視回路 ２４２ アレイ導波路格子（ＡＷＧ） ２４３ アレイ導波路 ２４６ 温度制御回路 ２４８ 光電変換・増幅回路 ２５０ 波長制御回路 ２５２、２５２−０，２５２−ｉ 位相比較器 ２５４ 帰還路フイルタ ２５４−０，２５４−ｉ ローパスフィルタ ２５６ ディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器 ２５８ パーソナルコンピュータ ２６０−０ 積分器 ３１１ 周波数安定化光源 ３１２ 光減衰器 ３２１ 半導体レーザ ３２２ 半導体レーザ ３２３ ガスセル ３２５ 制御回路 ３２６ 合波器 ３２７ 光検出器 ３２８ 信号源 ３２９ 周波数／位相比較器 ３２４ 光検出器 ３３０ 制御回路 ３５１ モード同期レーザ ３５２ シンセサイザ ３５３ 増幅器 ３５４ バイアスティ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あらかじめ高確度に安定化させた複数の
   波長光を多重化した波長多重光を発生する波長多重光発
   生手段と、 該波長多重光発生回路から発生した前記波長多重光をア
   レイレーザ光源へ注入することによって該アレイレーザ
   光源の波長を該波長多重光の波長に同期させる光入力手
   段と、 波長安定化された前記アレイレーザ光源から波長多重光
   ないしは複数の単一波長光を取り出す光出力手段とを有
   することを特徴とするアレイレーザ光源の波長安定化装
   置。
2. 【請求項２】 前記光入力手段および前記光出力手段と
   して光サーキュレータおよび光分岐回路ないし光分波回
   路を有し、 該光サーキュレータおよび光分岐回路ないし光分波回路
   を介して前記波長多重光発生手段から発生した前記波長
   多重光を前記アレイレーザ光源に注入することによっ
   て、該アレイレーザ光源の波長を該波長多重光のどれか
   一つの波長に同期させることを特徴とする請求項１に記
   載のアレイレーザ光源の波長安定化装置。
3. 【請求項３】 前記光入力手段として光分岐回路ないし
   光分波回路を有し、 前記アレイレーザ光源の光出力端面でない端面から該光
   分岐回路ないし光分波回路を介して前記波長多重光を注
   入することによって、該アレイレーザ光源の波長を該波
   長多重光のどれか一つの波長に同期させることを特徴と
   する請求項１に記載のアレイレーザ光源の波長安定化装
   置。
4. 【請求項４】 波長安定化された前記アレイレーザ光源
   の波長光は、前記光サーキュレータから出力されること
   を特徴とする請求項２に記載のアレイレーザ光源の波長
   安定化装置。
5. 【請求項５】 波長安定化された前記アレイレーザ光源
   の光出力端面から各波長光が出力されることを特徴とす
   る請求項３に記載のアレイレーザ光源の波長安定化装
   置。
6. 【請求項６】 前記アレイレーザ光源が、複数のアレイ
   半導体レーザと光分岐回路ないし光分波回路とを集積し
   たデバイスで構成されることを特徴とする請求項１ない
   し５のいずれかに記載のアレイレーザ光源の波長安定化
   装置。
7. 【請求項７】 前記波長多重光発生手段が、 複数の波長光を発生するための複数の半導体レーザと、 該複数の半導体レーザから発生した複数の波長光を多重
   する合波手段と、 該合波手段から出力する波長多重光を分岐する分岐手段
   と、 該分岐手段で分岐された前記波長多重光と基準波長光と
   の誤差量を基に前記複数の半導体レーザの波長を制御す
   る波長監視手段とによって構成されることを特徴とする
   請求項１ないし６のいずれかに記載のアレイレーザ光源
   の波長安定化装置。
8. 【請求項８】 前記波長多重光発生手段が、光周波数コ
   ム発生器によって構成されることを特徴とする請求項１
   ないし６のいずれかに記載のアレイレーザ光源の波長安
   定化装置。
9. 【請求項９】 前記光周波数コム発生器は、 所定の周波数間隔の光を出力するモード同期レーザと、 該モード同期レーザのフリースペクトルレンジ周波数な
   いしはフリースペクトルレンジの分周または逓倍周波数
   の信号を発生する信号源と、 該信号源から出力された信号を前記モード同期レーザの
   逆バイアス電圧に重畳して印加する手段と、 前記モード同期レーザのフリースペクトルレンジの逓倍
   周波数に等しい基準光を出力する周波数安定化光源と、 前記基準光を前記モード同期レーザに入力して注入同期
   させる手段とを備えたことを特徴とする請求項８に記載
   のアレイレーザ光源の波長安定化装置。
10. 【請求項１０】 波長安定化された前記アレイレーザ光
    源から複数ないしは一つの波長光を選択出力する波長選
    択素子を有することを特徴とする請求項１ないし９のい
    ずれかに記載のアレイレーザ光源の波長安定化装置。
11. 【請求項１１】 前記波長選択素子は、音響光学フィル
    タ、またはアレイ導波路格子であることを特徴とする請
    求項１０に記載のアレイレーザ光源の波長安定化装置。
12. 【請求項１２】 前記波長選択素子は、光スイッチ、ま
    たは光分波回路と該光スイッチとの組合わせであること
    を特徴とする請求項１０に記載のアレイレーザ光源の波
    長安定化装置。