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JP7077544B2 - 波長可変光源、及び光モジュール - Google Patents

波長可変光源、及び光モジュール Download PDF

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Description

本発明は、波長可変光源、及び光モジュールに関する。
４入力４出力の多モード干渉（Multi Mode Interference、ＭＭＩ）導波路を用いた光分岐器を９０°ハイブリッドとして使用する波長モニタが知られている（例えば、特許文献１及び２を参照）。このような波長モニタは、分波器によって分波された光を、長さが異なる２つの導波路を介して４×４ＭＭＩを用いた９０°ハイブリッドに入力することでフィルタリング特性が異なる複数の光を出力する。
米国特許出願公開第２０１５／００８５２９２号明細書 国際公開第２０１６／０１０５２８号
「Fully passive Si-photonic 90° hybrid for coherent receiver applications」K. Voigt et.al. ECOC2011
しかしながら、一般的に９０°ハイブリッドから出力される４つの光の中で、波長モニタで使用される光は、２つの光のみであり、残りの２つの光は波長モニタでは使用されない。このような波長モニタでは、９０°ハイブリッドから出力される４つの光の中で２つの光しか使用しないため、入力される光の光量の半分は無駄になる。
一実施形態では、無駄にする光量を抑制しつつ波長を制御可能な波長可変光源を提供することを目的とする。
１つの態様では、波長可変光源は、光源と、波長選択素子と、波長モニタとを有する。波長選択素子は、制御信号に応じて光源から出力された光から特定の波長の光を出力光として選択する。波長モニタは、出力光が通過する複数のフィルタリング経路のそれぞれに対応する複数の出力ポートを有する波長フィルタと、複数の出力ポートの何れかの光を受光するように配置された受光素子とを有する。受光素子が対向して配置される出力ポートから出力される光の光量の最大値は、受光素子が対向して配置されない出力ポートから出力される光の光量の最大値よりも大きい。
一実施形態では、無駄にする光量を抑制しつつ波長を制御することができる。
関連する波長可変光源の光学部を示す図である。 図１に示す波長フィルタのフィルタリング特性の一例を示す図である。 実施形態に係る波長可変光源のブロック図である。 図３に示す光学部の内部ブロック図である。 図４に示す９０°ハイブリッドを示す図である。 図４に示す波長フィルタのフィルタリング特性の一例を示す図である。 図３に示す波長制御部による波長制御処理のフローチャートである。 （ａ）は実施形態に係る波長可変光源が有する９０°ハイブリッドの第１変形例であり、（ｂ）は実施形態に係る波長可変光源が有する９０°ハイブリッドの第２変形例である。 図４に示す９０°ハイブリッドにおいて、第１導波路及び第２導波路が接続可能な入力導波路と、第１モニタ素子及び第２モニタ素子が対向して配置される出力ポートを有する出力導波路との組合せを示す図である。 実施形態に係る波長可変光源を有する光モジュールを示す図である。
以下図面を参照して、実施形態に係る波長可変光源、及び光モジュールについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。
（実施形態に係る波長可変光源に関連する波長可変光源）
実施形態に係る波長可変光源、及び光モジュールについて説明する前に、実施形態に係る波長可変光源に関連する波長可変光源について説明する。
図１は関連する波長可変光源の光学部を示す図である。
光学部９００は、ＴＬＳ（tunable lasersource Source）とも称され、光源１０と、第１タップ１１と、第２タップ１２と、リングフィルタ１３と、増幅器１４と、ビームスプリッタ１５と、出力モニタ素子１６と、波長モニタ９１７と、を有する。
光源１０は、例えば半導体レーザであり、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ等の半導体材料から形成され、例えば、自然光を発光する半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier、ＳＯＡ）であってもよい。第１タップ１１及び第２タップ１２は、入力された光を分波する分波器であり、光源１０から出力された光をリングフィルタ１３、増幅器１４及び波長モニタ９１７に導く導波路と共に、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板９１０上に形成される。光源１０は、不図示の制御部から入力される制御信号に対応する電流に応じた光量を有する光を出力する。ＳＯＩ基板９１０上に形成される光導波路及び光学素子の構成はよく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。
第１タップ１１は、リングフィルタ１３に出力する光の光量が第２タップに出力する光の光量よりも多くなるように形成される。一例では、第１タップ１１は、リングフィルタ１３に出力する光の光量が第２タップ１２に出力する光の光量の１０倍になるように形成される。
第２タップ１２は、増幅器１４に出力する光の光量が波長モニタ９１７に出力する光の光量よりも多くなるように形成される。一例では、第２タップ１２は、増幅器１４に出力する光の光量が波長モニタ９１７に出力する光の光量の１０倍になるように形成される。
リングフィルタ１３は、リング共振器とも称され、印加される温度によって共振周波数を制御する共振器を光源１０と共に形成する。すなわち、光源１０及びリングフィルタ１３によって形成される共振器は、リングフィルタ１３に印加する温度を調整することで共振周波数が制御される。リングフィルタ１３は、例えば、近接して配置されるペルチェ素子等のヒータに通電する電流を調整することで、温度が調整される。リングフィルタ１３は、不図示の制御部から入力される波長制御信号に応じて光源１０から出力された光から特定の波長の光を出力光として選択する波長選択素子として機能する。リングフィルタ１３の構成はよく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。
増幅器１４は、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ等の半導体材料から形成され、第２タップ１２を介して入力される出力光を増幅するＳＯＡである。ビームスプリッタ１５は、増幅器１４によって増幅された出力光の一部を分波して出力モニタ素子１６に出力する。出力モニタ素子１６は、例えば、フォトダイオードあり、ビームスプリッタ１５を介して入力される光を受光し、受光した光の光量に応じた電流を不図示の制御部に出力する。
波長モニタ９１７は、波長フィルタ２０と、第１モニタ素子９２１と、第２モニタ素子９２２とを有する。第１モニタ素子９２１及び第２モニタ素子９２２は、例えば、フォトダイオードあり、波長フィルタ２０を介して入力される光の光量に応じた電流を不図示の制御部に出力する。
波長フィルタ２０は、分波器３０と、第１導波路３１と、第２導波路３２と、９０°ハイブリッド９３３とを有する。波長フィルタ２０は、出力光が通過する４つのフィルタリング経路のそれぞれに対応する４つの出力ポートを有するフィルタである。
分波器３０は、例えば、３ｄＢカプラであり、第２タップ１２で分波された出力光を分波する分波器である。分波器３０は、第１導波路３１出力する光の光量と、第２導波路３２出力する光の光量とが等しくなるように形成される。
第１導波路３１は、分波器３０と９０°ハイブリッド９３３との間に配置され、分波器３０によって分波された一方の光が通過する。第２導波路３２は、第１導波路３１よりも長く、分波器３０と９０°ハイブリッド９３３との間に配置され、分波器３０によって分波された他方の光が通過する。
９０°ハイブリッド９３３は、４×４ＭＭＩとも称される４入力４出力のＭＭＩ導波路を用いた光分岐器であり、第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される第１光Ｐ１～第４光Ｐ４の光の光量の最大値が一致するように形成される。９０°ハイブリッド９３３は、第１入力ポートＩ１に第１導波路３１を介して入力される光と、第３入力ポートＩ３に第２導波路３２を介して入力される光とを合波して、第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力する。９０°ハイブリッド９３３では、第２入力ポートＩ２及び第４入力ポートＩ４は、光が入力されない。また、第１出力ポートＯ１は第１モニタ素子９２１に対向して配置され、第２出力ポートＯ２は第２モニタ素子９２２に対向して配置される。４×４ＭＭＩの構成は良く知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。
波長フィルタ２０は、遅延干渉計型のフィルタとして機能して、第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される光の透過率は、波長に応じて変化する。
図２は、波長フィルタ２０のフィルタリング特性の一例を示す図である。図２において、横軸は波長フィルタ２０に入力される光の波長を示し、縦軸は第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される光の透過率を示す。波形２０１は第１出力ポートＯ１から出力される第１光Ｐ１の透過率を示し、波形２０２は第２出力ポートＯ２から出力される第２光Ｐ２の透過率を示す。波形２０３は第３出力ポートＯ３から出力される第３光Ｐ３の透過率を示し、波形２０４は第４出力ポートＯ４から出力される第４光Ｐ４の透過率を示す。第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される光の透過率は、第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される光の光量の第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４から出力される光の合計の光量に対する比率である。
図２において矢印Ａで示される波長１５５０ｎｍの近傍では、透過率が０．２５程度である第１光Ｐ１に対応する波形２０１及び第４光Ｐ４に対応する波形２０４の傾きが最大になる。すなわち、波長１５５０ｎｍの近傍では、第１光Ｐ１及び第４光Ｐ４は、波長の変化に応じた透過率の変化量が最大になる。
図２において矢印Ｂで示される波長１５５１ｎｍの近傍では、透過率が０．２５程度である第２光Ｐ２に対応する波形２０２及び第３光Ｐ３に対応する波形２０３の傾きが最大になる。すなわち、波長１５５１ｎｍの近傍では、第２光Ｐ２及び第３光Ｐ３は、波長の変化に応じた透過率の変化量が最大になる。
波長の変化に応じた透過率の変化量に基づいてリングフィルタ１３に印加する温度を調整して出力光の波長を制御するとき、波長の変化に応じた透過率の変化量が大きいほど、出力光の波長を精度良く制御することができる。図２において矢印Ａで示される波長１５５０ｎｍの近傍では、不図示の制御部は、波長の変化に応じた透過率の変化量が最大になる第１光Ｐ１を受光する第１モニタ素子９２１から入力される電流に応じてリングフィルタ１３に印加する温度を調整する。一方、矢印Ｂで示される波長１５５１ｎｍの近傍では、不図示の制御部は、波長の変化に応じた透過率の変化量が最大になる第２光Ｐ２を受光する第２モニタ素子９２２から入力される電流に応じてリングフィルタ１３に印加する温度を調整する。波長の変化に応じた透過率の変化量が最大になる光が入力されるモニタ素子から入力される電流を使用してリングフィルタ１３に印加する温度を調整することで、出力光の波長を精度良く制御することができる。
しかしながら、９０°ハイブリッド９３３の第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される第１光Ｐ１～第４光Ｐ４の中で、第１光Ｐ１及び第２光Ｐ２が波長制御に使用され、第３光Ｐ３及び第４光Ｐ４は波長制御に使用されない。９０°ハイブリッド９３３は、出力する第１光Ｐ１～第４光Ｐ４の光の最大値が一致するように形成されるので、波長制御に使用される第１光Ｐ１及び第２光Ｐ２の光量は、９０°ハイブリッド９３３に入力される光量の半分になる。
第２タップ１２における分波を波長モニタ９１７に入力される光の光量を増加させるように変更することで、第１モニタ素子９２１及び第２モニタ素子９２２が受光する光の光量を増やすことができる。しかしながら、第２タップ１２における分波を波長モニタ９１７に入力される光の光量を増加させるように変更すると、増幅器１４を介して出力される出力光の光量が減少するため、好ましくない。
光源１０が出力する光の光量を増加させることで、第１モニタ素子９２１及び第２モニタ素子９２２が受光する光の光量を増やすことができる。しかしながら、光源１０が出力する光の光量を増加させると、光学部９００の消費電力が増加するため、好ましくない。
（実施形態に係る波長可変光源の概要）
実施形態に係る波長可変光源では、受光素子が対向して配置される波長フィルタの出力ポートから出力される光の光量の最大値は、受光素子が対向して配置されない出力ポートから出力される光の光量の最大値よりも大きい。実施形態に係る波長可変光源は、受光素子が受光する光の光量を受光素子が受光しない光の光量よりも大きくすることで、波長フィルタに入力される光の光を増加させることなく、受光素子が受光する光の光量を大きくすることができる。
（第１実施形態に係る波長可変光源の構成及び機能）
図３は実施形態に係る波長可変光源のブロック図であり、図４は図３に示す光学部の内部ブロック図である。
波長可変光源１は、光学部２と、制御部３とを有する。光学部２は、波長モニタ１７を波長モニタ９１７の代わりに有することが光学部９００と相違する。波長モニタ１７以外の光学部２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光学部９００の構成要素の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
波長モニタ１７は、波長フィルタ２０と、第１モニタ素子２１と、第２モニタ素子２２とを有する。第１モニタ素子２１及び第２モニタ素子２２は、例えば、フォトダイオードあり、波長フィルタ２０から受光した光の光量に応じた電流を第１波長検出信号及び第２波長検出信号として制御部３に出力する。
波長フィルタ２０は、９０°ハイブリッド３３を９０°ハイブリッド９３３の代わりに有することが波長フィルタ２０と相違する。９０°ハイブリッド３３以外の波長フィルタ２０の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された波長フィルタ２０の構成要素の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。９０°ハイブリッド３３は、第１導波路３１及び第２導波路３２から入力された光を合波して第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれに出力する光分岐器である。
図５は、９０°ハイブリッド３３を示す図である。
９０°ハイブリッド３３は、４×４ＭＭＩとも称される４入力４出力のＭＭＩ導波路を用いた光分岐器であり、第１入力導波路４１～第４入力導波路４４と、光結合部４５と、第１出力導波路４６～第４出力導波路４９とを有する。第１入力導波路４１～第４入力導波路４４、光結合部４５及び第１出力導波路４６～第４出力導波路４９のそれぞれは、ＳＯＩ基板１００上に形成される光導波路である。ＳＯＩ基板上に形成される光導波路の構造はよく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。光結合部４５は、幅がＷであり且つ長さがＬである光導波路である。
第１入力導波路４１の入力ポートＩ１は第１導波路３１に接続され、第３入力導波路４３の入力ポートＩ３は第２導波路３２に接続される。第２入力導波路４２の入力ポートＩ２及び第４入力導波路４４の入力ポートＩ４は開放される。第１入力導波路４１～第４入力導波路４４の入力ポートＩ１～Ｉ４の反対の面は光結合部４５に接続される。
第１入力導波路４１は図５において一点鎖線Ｃで示される光結合部４５の幅方向の中心位置から３Ｗ/８離隔して配置され、第２入力導波路４２は光結合部４５の幅方向の中心位置からＷ/８離隔して配置される。第３入力導波路４３は光結合部４５の幅方向の中心位置から第１入力導波路４１と反対の方向に３Ｗ/８離隔して配置され、第４入力導波路４４は光結合部４５の幅方向の中心位置から第２入力導波路４２と反対の方向にＷ/８離隔して配置される。
第２出力導波路４７の出力ポートＯ２は第１モニタ素子２１に対向して配置され、第４出力導波路４９の出力ポートＯ４は第２モニタ素子２２に対向して配置される。第１出力導波路４６の出力ポートＯ１及び第３出力導波路４８の出力ポートＯ３は開放される。第１出力導波路４６～第４出力導波路４９の出力ポートＯ１～Ｏ４の反対の面は光結合部４５に接続される。
第１出力導波路４６は図５において一点鎖線Ｃで示される光結合部４５の幅方向の中心位置から３Ｗ/８離隔して配置され、第２出力導波路４７は光結合部４５の幅方向の中心位置からＷ/８離隔して配置される。すなわち、第１出力導波路４６は第１入力導波路４１と対向するように配置され、第２出力導波路４７は第２入力導波路４２と対向するように配置される。
第３出力導波路４８は光結合部４５の幅方向の中心位置から第１出力導波路４６と反対の方向に３Ｗ/８離隔して配置され、第４出力導波路４９は光結合部４５の幅方向の中心位置から第２出力導波路４７と反対の方向にＷ/８離隔して配置される。すなわち、第３出力導波路４８は第３入力導波路４３と対向するように配置され、第４出力導波路４９は第４入力導波路４４と対向するように配置される。
光結合部４５の幅Ｗ及び長さＬは、第２出力ポートＯ２及び第４出力ポートＯ４から出力される第２光Ｐ２及び第４光Ｐ４の光量が、第１出力ポートＯ１及び第３出力ポートＯ３から出力される第１光Ｐ１及び第３光Ｐ３の光量より大きくなるように設定される。４ｘ４ＭＭＩカプラによって形成される９０°ハイブリッドでは、非特許文献１に記載されるように４つの出力ポートから出力される光量の比率は、光結合部の幅及び長さに依存することが知られている。波長フィルタ２０では、第１モニタ素子２１及び第２モニタ素子２２が受光する第２光Ｐ２及び第４光Ｐ４の光量が第１光Ｐ１及び第３光Ｐ１の光量より大きくなるように光結合部４５の幅Ｗ及び長さＬが設定される。すなわち、波長フィルタ２０では、第１出力ポートＯ１及び第３出力ポートＯ３から出力される第１光Ｐ１及び第３光Ｐ３の光量を減少させることで、第２出力ポートＯ２及び第４出力ポートＯ４から出力される第２光Ｐ２及び第４光Ｐ４の光量を増加させる。
図６は、波長フィルタ２０のフィルタリング特性の一例を示す図である。図６において、横軸は波長フィルタ２０に入力される光の波長を示し、縦軸は第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される光の透過率を示す。波形６０１は第１出力ポートＯ１から出力される第１光Ｐ１の透過率を示し、波形６０２は第２出力ポートＯ２から出力される第２光Ｐ２の透過率を示す。波形６０３は第３出力ポートＯ３から出力される第３光Ｐ３の透過率を示し、波形６０４は第４出力ポートＯ４から出力される第４光Ｐ４の透過率を示す。第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される光の透過率は、第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される光の光量の第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４から出力される光の合計の光量に対する比率である。
第１モニタ素子２１が受光する第２光Ｐ２及び第２モニタ素子２２が受光する第４光Ｐ４の透過率の最大値は、第１モニタ素子２１及び第２モニタ素子２２が受光しない第１光Ｐ１及び第３光Ｐ３の透過率の最大値よりも大きい。また、図６において矢印Ａで示される波長１５５０ｎｍの近傍では、第１モニタ素子２１が受光する第２光Ｐ２は、波長の変化に応じた透過率、すなわち光量の変化量が最大になる。一方、図６において矢印Ｂで示される波長１５５１ｎｍの近傍では、第２モニタ素子２２が受光する第４光Ｐ４は、波長の変化に応じた透過率、すなわち光量の変化量が最大になる。
制御部３は、例えば、シリコン基板上に形成されたＣＭＯＳトランジスタで形成された論理回路及びフラッシュメモリ等で形成された記憶回路によって形成される。制御部３は、波長制御部３０１と、出力制御部３０２とを有する。
図７は、波長制御部３０１による波長制御処理のフローチャートである。図７に示す波長制御処理は、波長制御部３０１を形成する論理回路によって実行される。
まず、波長制御部３０１は、出力光の光量に応じて出力モニタ素子１６から供給される電流を示す出力検出信号を光学部２から取得する（Ｓ１０１）。次いで、波長制御部３０１は、第２光Ｐ２の光量に応じて第１モニタ素子２１から供給される電流を示す第１波長検出信号を光学部２から取得する（Ｓ１０２）。次いで、波長制御部３０１は、第４光Ｐ４の光量に応じて第２モニタ素子２２から供給される電流を示す第２波長検出信号を光学部２から取得する（Ｓ１０３）。
次いで、波長制御部３０１は、第１波長検出信号及び第２波長検出信号の何れに対応する電流を波長制御処理に使用するかを決定する（Ｓ１０４）。波長制御部３０１は、記憶回路に記憶される目標波長に応じて、第１波長検出信号及び第２波長検出信号の何れに対応する電流を波長制御処理に使用するかを決定する。例えば、目標波長が図６において矢印Ａで示される１５５０ｎｍであるとき、波長制御部３０１は、波長の変化に応じた光量の変化量が大きい光を受光する第１モニタ素子２１から入力される第１波長検出信号を波長制御処理に使用すると決定する。また、目標波長が図６において矢印Ｂで示される１５５１ｎｍであるとき、波長制御部３０１は、波長の変化に応じた光量の変化量が大きい光を受光する第２モニタ素子２２から入力される第２波長検出信号に対応する電流を波長制御処理に使用すると決定する。
波長制御部３０１は、第１波長検出信号に対応する電流を波長制御処理に使用すると決定する（Ｓ１０４－Ｙ）と、第１波長検出信号に対応する電流を使用して光学部２から出力される出力光の波長を推定する（Ｓ１０５）。波長制御部３０１は、Ｓ１０１の処理で取得した出力検出信号に対応する電流に対するＳ１０２の処理で取得した第１波長検出信号に対応する電流の比率に基づいて、光学部２から出力される出力光の波長を推定する。例えば、波長制御部３０１は、Ｓ１０１の処理で取得した電流に対するＳ１０２の処理で取得した電流の比率と、記憶回路に記憶される電流比と波長との関係を示すテーブルとの比較に基づいて、出力光の波長を推定する。
次いで、波長制御部５０１は、Ｓ１０５の処理で推定した出力光の波長が、記憶回路に記憶される目標波長よりも長いか否かを判定する（Ｓ１０６）。
波長制御部３０１は、出力光の波長が目標波長よりも長いと判定する（Ｓ１０６－Ｙ）と、出力光の波長を短くすることを示す波長制御信号を光学部２に出力する（Ｓ１０７）。光学部２の不図示のヒータは、波長制御信号が入力されることに応じて、出力光の波長を短くするようにリングフィルタ１３の温度を調整する。
波長制御部３０１は、出力光の波長が目標波長よりも短いと判定する（Ｓ１０６－Ｎ）と、出力光の波長を長くすることを示す波長制御信号を光学部２に出力する（Ｓ１０８）。光学部２の不図示のヒータは、波長制御信号が入力されることに応じて、出力光の波長を長くするようにリングフィルタ１３の温度を調整する。
波長制御部３０１は、第２波長検出信号に対応する電流を波長制御処理に使用すると決定する（Ｓ１０５－Ｎ）と、第２波長検出信号に対応する電流を使用して光学部２から出力される出力光の波長を推定する（Ｓ１０９）。波長制御部３０１は、Ｓ１０１の処理で取得した出力検出信号に対応する電流に対するＳ１０３の処理で取得した第２検出検出信号に対応する電流の比率に基づいて、光学部２から出力される出力光の波長を推定する。例えば、波長制御部３０１は、Ｓ１０１の処理で取得した電流に対するＳ１０３の処理で取得した電流の比率と、記憶回路に記憶される電流比と波長との関係を示すテーブルとの比較に基づいて、出力光の波長を推定する。
次いで、出力光の波長を決定する。Ｓ１１０の処理で推定した出力光の波長が、記憶回路に記憶される目標波長よりも長いか否かを判定する（Ｓ１１０）。
波長制御部３０１は、出力光の波長が目標波長よりも長いと判定する（Ｓ１１０－Ｙ）と、出力光の波長を短くすることを示す波長制御信号を光学部２に出力する（Ｓ１１１）。光学部２の不図示のヒータは、波長制御信号が入力されることに応じて、出力光の波長を短くするようにリングフィルタ１３の温度を調整する。
波長制御部３０１は、出力光の波長が目標波長よりも短いと判定する（Ｓ１１０－Ｎ）と、出力光の波長を長くすることを示す波長制御信号を光学部２に出力する（Ｓ１１２）。光学部２の不図示のヒータは、波長制御信号が入力されることに応じて、出力光の波長を長くするようにリングフィルタ１３の温度を調整する。
出力制御部３０２は、出力光の光量に応じて出力モニタ素子１６から供給される電流を示す出力検出信号を光学部２から取得し、取得した出力検出信号に対応する電流に基づいて、出力光の光量を制御する。例えば、出力制御部３０２は、出力検出信号に対応する電流と、記憶回路に記憶される電流と光量との関係を示すテーブルに基づいて出力光の光量を決定し、出力検出信号に対応する光量と記憶回路に記憶される目標光量とを比較する。
出力制御部３０２は、出力検出信号に対応する光量が目標光量より大きいときに、出力光の光量を小さくすることを示す第１出力制御信号及び第２出力制御信号を光学部２に出力する。また、出力制御部３０２は、出力検出信号に対応する光量が目標光量より小さいときに、出力光の光量を大きくすることを示す第１出力制御信号及び第２出力制御信号を光学部２に出力する。
第１出力制御信号は、例えば、光学部２の光源１０に供給される電流であり、第２出力制御信号は、例えば、光学部２の増幅器１４に供給される電流である。出力制御部３０２は、第１出力制御信号及び第２出力制御信号を交互に出力して出力光の光量を制御してもよく、第１出力制御信号及び第２出力制御信号のそれぞれに対応する電流を所定の割合で変化させることで出力光の光量を制御してもよい。
（実施形態に係る波長可変光源の作用効果）
実施形態に係る波長可変光源は、受光素子が受光する光の光量を受光素子が受光しない光の光量よりも大きくすることで、波長フィルタに入力される光の光を増加させることなく、受光素子が受光する光の光量を大きくすることができる。
具体的には、実施形態に係る波長可変光源は、４ｘ４ＭＭＩカプラによって形成される９０°ハイブリッドの４つの出力ポートのそれぞれに出力する光の光量の最大値が相違するように形成されることで、受光素子が受光する光の光量を大きくする。
すなわち、実施形態に係る波長可変光源では、出力ポートが受光素子に対向して配置される出力導波路から出力される光の光量の最大値は、出力ポートが受光素子に対向して配置されない出力ポート出力導波路から出力される光の光量の最大値よりも大きい。
実施形態に係る波長可変光源は、受光素子が受光する光の光量を大きくし且つ受光素子が受光しない光の光量を小さくすることで、無駄にする光量を抑制しつつ波長を制御することができる。
（実施形態に係る波長可変光源の変形例）
波長可変光源１では、９０°ハイブリッド３３は、幅Ｗ及び長さＬを調整することで、第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される光の光量は設定される。しかしながら、実施形態に係る波長可変光源が有する９０°ハイブリッドは、種々の方法で、第１出力ポートＯ１～第４出力ポートＯ４のそれぞれから出力される光の光量を設定することができる。
図８（ａ）は実施形態に係る波長可変光源が有する９０°ハイブリッドの第１変形例であり、図８（ｂ）は実施形態に係る波長可変光源が有する９０°ハイブリッドの第２変形例である。
９０°ハイブリッド３３－１は、第１出力導波路４６～第４出力導波路４９の配置位置が９０°ハイブリッド３３と相違する。第１出力導波路４６～第４出力導波路４９の配置位置以外の９０°ハイブリッド３３－１の構成は、９０°ハイブリッド３３の構成と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
９０°ハイブリッド３３－１では、第１入力導波路４１～第４入力導波路４４の幅方向の中心位置Ｃｉは、光結合部４５の幅方向の中心位置Ｃと一致する。一方、第１出力導波路４６～第４出力導波路４９の幅方向の中心位置Ｃｏは、光結合部４５の幅方向の中心位置Ｃと一致しない。９０°ハイブリッド３３－１では、９０°ハイブリッド３３－１では、第１出力導波路４６～第４出力導波路４９の幅方向の中心位置Ｃｏは、第２光Ｐ２及び第４光Ｐ４の光量が第１光Ｐ１及び第３光Ｐ３の光量よりも大きくなるように、設定される。
なお、実施形態に係る波長可変光源では、第１出力導波路４６～第４出力導波路４９の中心位置Ｃｏではなく第１入力導波路４１～第４入力導波路４４向の中心位置Ｃｉを光結合部４５の幅方向の中心位置Ｃと一致させなくてもよい。この場合、第１入力導波路４１～第４入力導波路４４向の中心位置Ｃｉは、第２光Ｐ２及び第４光Ｐ４の光量が第１光Ｐ１及び第３光Ｐ３の光量よりも大きくなるように、設定される。
９０°ハイブリッド３３－２は、第１導波路３１に接続される第１入力導波路５１及び第２導波路３２に接続される第３入力導波路５３が第１入力導波路４１及び第３入力導波路４３の代わりに配置されることが９０°ハイブリッド３３と相違する。また、第１モニタ素子２１に対向して配置される第２出力導波路５７及び第２モニタ素子２２に対向して配置される第４出力導波路５９が第２出力導波路４７及び第４出力導波路４９の代わりに配置されることが９０°ハイブリッド３３と相違する。第１入力導波路５１及び第３入力導波路５３並びに第２出力導波路５７及び第４出力導波路５９以外の９０°ハイブリッド３３－２の構成は、９０°ハイブリッド３３の構成と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
第１入力導波路５１及び第３入力導波路５３の光結合部４５に接する面の面積は、第１導波路３１及び第２導波路３２に接続されていない第２入力導波路５２及び第４入力導波路５４の光結合部４５に接する面の面積よりも大きい。９０°ハイブリッド３３－２は、光が通過する入力導波路の光結合部に接する面の面積を、光が通過しない入力導波路の光結合部に接する面の面積よりも大きくすることで、出力する光の光量を大きくすることができる。
また、第２出力導波路５７及び第４出力導波路５９の光結合部４５に接する面の面積は、第１モニタ素子２１及び第２モニタ素子２２が対向して配置されない第１出力導波路５６及び第３出力導波路５８の光結合部４５に接する面の面積よりも大きい。受光素子と対向して配置される出力導波路の光結合部に接する面の面積を、受光素子と対向して配置されない出力導波路の光結合部に接する面の面積よりも大きくすることで、出力する光の光量を大きくすることができる。
また、波長可変光源１では、９０°ハイブリッド３３は、第１入力導波路４１及び第３入力導波路４３に光が入力され、第２出力導波路４７及び第４出力導波路４９に対向して第１モニタ素子２１及び第２モニタ素子２２が配置される。しかしながら、実施形態に係る波長可変光源では、９０°ハイブリッドは、波長の変動に応じた一方の出力導波路から出力される光の光量の変化量が小さいときに、波長の変動に応じた他方の出力導波路から出力される光の光量の変化量が大きければよい。
図９は、９０°ハイブリッド３３において、第１導波路３１及び第２導波路３２が接続可能な入力導波路と、第１モニタ素子２１及び第２モニタ素子２２が対向して配置される出力ポートを有する出力導波路との組合せを示す図である。
図９において、第１群に含まれる第１パターン～第４パターンの４つのパターンでは、第１導波路３１及び第２導波路３２のそれぞれが第１入力導波路４１及び第２入力導波路４２に接続される。第１パターンでは、第１出力導波路４６に出力ポートＯ１に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第２出力導波路４７に出力ポートＯ２に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第２パターンでは、第１出力導波路４６に出力ポートＯ１に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第３出力導波路４８に出力ポートＯ２に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第３パターンでは、第２出力導波路４７に出力ポートＯ２に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第４出力導波路４９に出力ポートＯ４に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第４パターンでは、第３出力導波路４８に出力ポートＯ３に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第４出力導波路４９に出力ポートＯ４に対向して第２モニタ素子２２が配置される。
図９において、第２群に含まれる第５パターン～第８パターンの４つのパターンでは、第１導波路３１及び第２導波路３２のそれぞれが第１入力導波路４１及び第３入力導波路４３に接続される。第５パターンでは、第１出力導波路４６に出力ポートＯ１に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第２出力導波路４７に出力ポートＯ２に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第６パターンでは、第１出力導波路４６に出力ポートＯ１に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第３出力導波路４８に出力ポートＯ２に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第７パターンでは、第２出力導波路４７に出力ポートＯ２に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第４出力導波路４９に出力ポートＯ４に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第８パターンでは、第３出力導波路４８に出力ポートＯ３に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第４出力導波路４９に出力ポートＯ４に対向して第２モニタ素子２２が配置される。
図９において、第３群に含まれる第９パターン～第１２パターンの４つのパターンでは、第１導波路３１及び第２導波路３２のそれぞれが第２入力導波路４２及び第４入力導波路４４に接続される。第９パターンでは、第１出力導波路４６に出力ポートＯ１に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第２出力導波路４７に出力ポートＯ２に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第１０パターンでは、第１出力導波路４６に出力ポートＯ１に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第３出力導波路４８に出力ポートＯ２に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第１１パターンでは、第２出力導波路４７に出力ポートＯ２に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第４出力導波路４９に出力ポートＯ４に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第１２パターンでは、第３出力導波路４８に出力ポートＯ３に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第４出力導波路４９に出力ポートＯ４に対向して第２モニタ素子２２が配置される。
図９において、第４群に含まれる第１３パターン～第１６パターンの４つのパターンでは、第１導波路３１及び第２導波路３２のそれぞれが第３入力導波路４３及び第４入力導波路４４に接続される。第１３パターンでは、第１出力導波路４６に出力ポートＯ１に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第２出力導波路４７に出力ポートＯ２に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第１４パターンでは、第１出力導波路４６に出力ポートＯ１に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第３出力導波路４８に出力ポートＯ２に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第１５パターンでは、第２出力導波路４７に出力ポートＯ２に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第４出力導波路４９に出力ポートＯ４に対向して第２モニタ素子２２が配置される。第１６パターンでは、第３出力導波路４８に出力ポートＯ３に対向して第１モニタ素子２１が配置され、第４出力導波路４９に出力ポートＯ４に対向して第２モニタ素子２２が配置される。
（実施形態に係る波長可変光源の適用例）
図１０は、実施形態に係る波長可変光源を有する光モジュールを示す図である。
光モジュール６は、デジタル信号処理装置（digital signal processor、ＤＳＰ）６０と、送信器６１と、受信器６２とを有する。送信器６１は、波長可変光源１と、変調ドライバ６３と、光変調器６４とを有する。
ＤＳＰ６１は、電気入力信号が入力され、電気入力信号に対応するデータに所定の処理を実行して、所定の処理を実行したデータを示す電気信号を変調ドライバ６３に出力する。また、ＤＳＰ６１は、送信器６１から電気信号が入力され、入力された電気信号に対応するデータに所定の処理を実行して、所定の処理を実行したデータを示す電気出力信号を出力する。
変調ドライバ６３は、ＤＳＰ６１から入力された電気信号を光変調器６４に出力する。光変調器６４は、変調ドライバ６３を介して入力された電気信号に基づいて、波長可変光源１から出力された出力光を変調した変調光を光出力信号として出力する。光変調器６４は、例えば、出力光を偏波多重４値位相変調（dual polarization-quadrature phase shift keying、ＤＰ－ＱＰＳＫ）して変調光を生成する。
なお、一態様では、実施形態に係る制御方法は、
光源と、
制御信号に応じて光源から出力された光から特定の波長の光を出力光として選択する波長選択素子と、
出力光が通過する複数のフィルタリング経路のそれぞれに対応する複数の出力ポートを有する波長フィルタと、複数の出力ポートの何れかの光を受光するように配置された受光素子とを有する波長モニタと、
複数の受光素子が受光した光の光量に基づいて、出力光の波長が目標波長に一致するように制御信号を生成し、生成した制御信号を波長選択素子に出力する制御部と、を有し、
受光素子が対向して配置される出力ポートから出力される光の光量の最大値は、受光素子が対向して配置されない出力ポートから出力される光の光量の最大値よりも大きい、波長可変光源を制御する制御方法であって、
波長モニタから複数の出力ポートのそれぞれから出力される光の光量を示す光量情報を取得し、
取得した何れの光量情報に対応する光量を使用するかを決定し、
決定した光量を使用して出力光の波長を推定し、
推定した波長と目標波長との比較結果に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を波長選択素子に出力する、
処理を制御部が実行する制御方法、である。
１ 波長可変光源
２ 光学部
３ 制御部
６ 光モジュール
１０ 光源
１１ 第１タップ
１２ 第２タップ
１３ リングフィルタ（波長選択素子）
１４ 増幅器
１５ ビームスプリッタ
１６ 出力モニタ素子（出力受光素子）
１７ 波長モニタ
２０ 波長フィルタ
２１ 第１モニタ素子（受光素子）
２２ 第２モニタ素子（受光素子）
３０ 分波器
３１ 第１導波路
３２ 第２導波路
３３ ９０°ハイブリッド（光分岐器）

Claims (8)

  1. 光源と、
    制御信号に応じて前記光源から出力された光から特定の波長の光を出力光として選択する波長選択素子と、
    前記出力光が通過する複数のフィルタリング経路のそれぞれに対応する複数の出力ポートを有する波長フィルタと、前記複数の出力ポートの少なくとも２つの光をそれぞれ受光するように配置された複数の受光素子とを有する波長モニタと、
    複数の目標波長から選択された目標波長に応じて、前記複数の受光素子のうち波長の変化に応じた光量の変化量が大きい光を受光する前記受光素子から入力される波長検出信号に基づいて波長制御処理を行う波長を決定する波長制御部と、を有し、
    前記複数の受光素子が対向して配置される出力ポートから出力される光の光量の最大値は等しく、かつ前記受光素子が対向して配置されない出力ポートから出力される光の光量の最大値よりも大きい、波長可変光源。
  2. 前記複数の受光素子が受光した光の光量に基づいて、前記出力光の波長が前記目標波長に一致するように前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号を前記波長選択素子に出力する制御部と、を有する請求項１に記載の波長可変光源。
  3. 前記波長フィルタは、
    前記出力光を２つの光に分波する分波器と、
    前記分波器によって分波された一方の光が通過する第１導波路と、
    前記第１導波路と長さが相違し且つ前記分波器によって分波された他方の光が通過する第２導波路と、
    前記第１導波路及び前記第２導波路から入力された光を合波して４つの出力ポートのそれぞれに出力する光分岐器と、を有し、
    前記光分岐器は、前記４つの出力ポートのうち前記受光素子が対向して配置される２つの出力ポートから出力される光の光量の最大値は等しく、かつ前記受光素子が対向して配置されない出力ポートから出力される光の光量の最大値よりも大きい、請求項２に記載の波長可変光源。
  4. 前記光分岐器は、
    何れか２つが前記第１導波路及び前記第２導波路にそれぞれ接続された４つの入力導波路と、
    前記４つの入力導波路に一端が接続された光結合部と、
    前記光結合部の他端に一端が接続され且つ何れか２つの他端が前記受光素子に対向して配置される出力ポートを有する４つの出力導波路と、を有する請求項３に記載の波長可変光源。
  5. 前記４つの入力導波路及び前記４つの出力導波路は何れも前記光結合部の幅方向に対向して等間隔で配置され、
    前記４つの入力導波路及び前記４つの出力導波路の何れか一方の幅方向の中心位置は、前記光結合部の前記幅方向の中心位置と一致し、
    前記４つの入力導波路及び前記４つの出力導波路の他方の前記幅方向の中心位置は、前記光結合部の前記幅方向の中心位置と一致しない、請求項４に記載の波長可変光源。
  6. 前記第１導波路及び前記第２導波路にそれぞれ接続された入力導波路の前記光結合部に接する面の面積は、前記第１導波路及び前記第２導波路に接続されていない入力導波路の前記光結合部に接する面の面積よりも大きい、請求項４に記載の波長可変光源。
  7. 前記受光素子に対向して配置される出力導波路の前記光結合部に接する面の面積は、前記受光素子に対向して配置されていない出力導波路の前記光結合部に接する面の面積よりも大きい、請求項４に記載の波長可変光源。
  8. 請求項２に記載の波長可変光源と、
    前記波長可変光源から出力される出力光を変調した変調光を出力する光変調器と、
    を有する光モジュール。
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