JP6046071B2 - 波長可変光源の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長可変光源の制御装置および制御方法に関する。

半導体レーザ素子などの、温度制御によってレーザ発振波長を変更できる波長可変光源を制御する方法として、レーザ光の波長と波長可変光源の温度とをモニタし、このモニタ結果に基づいてレーザ光の波長を所望の値に制御する技術が開示されている（たとえば、特許文献１、２参照）。

特許文献１では、レーザ素子が出力するレーザ光の波長を安定化するために、レーザ光の波長の目標値に対する偏差と、レーザ素子の温度の目標値に対する偏差とを制御偏差としてモニタし、周囲条件のモニタ結果に基づいて、２つの制御偏差のうち一方を選択し、選択した制御偏差が小さくなるようにレーザ素子の温度を制御する技術が開示されている。

特許文献２では、波長基準器において波長基準となる複数のピークのうち所定のピークを設定する制御手段と、設定したピークを波長基準として波長を安定化させる制御手段とを切り替えることにより、波長ドリフト無く高安定に波長安定化を行うことができるとされている技術が開示されている。

特許第４１２４８４５号公報 特許第２５２０７４０号公報

しかしながら、上記した特許文献１、２の構成では、制御パラメータ（温度や波長）が何らかの原因で制御可能範囲から外れた場合や、制御手段に故障等の異常が発生した場合には、正常な制御を行うことができない場合があるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より安定して正常な制御を行うことができる波長可変光源の制御装置および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光源の制御装置は、温度制御によってレーザ発振波長を変更できる波長可変光源の制御装置であって、前記波長可変光源の温度をモニタする温度モニタ部と、前記モニタした温度と目標温度とを比較し、その結果を温度モニタフィードバック制御値として出力する温度比較部と、前記波長光源が出力するレーザ光の波長をモニタする波長モニタ部と、前記モニタした波長と目標波長とを比較し、その結果を波長モニタフィードバック制御値として出力する波長比較部と、前記波長可変光源の温度制御のための目標制御値をフィードフォワード制御値として出力する電流目標値入力部と、前記温度モニタフィードバック制御値、前記波長モニタフィードバック制御値、および前記フィードフォワード制御値が入力され、前記３つの制御値のうち一つを選択的に切り替えて出力する制御方式選択部と、前記選択的に出力された制御値が入力され、該入力された制御値によって前記波長可変光源の温度を制御する温度制御部と、前記制御方式選択部の前記選択的な出力を制御する主制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る波長可変光源の制御装置は、上記発明において、前記主制御部は、前記制御方式選択部が前記温度モニタフィードバック制御値と前記波長モニタフィードバック制御値とで出力を切り替える場合には、前記フィードフォワード制御値を選択的に出力してから、前記出力の切り替えを行うように制御することを特徴とする。

本発明に係る波長可変光源の制御装置は、上記発明において、前記制御方式選択部が選択的に出力する制御値を切り替える場合に、切り替え後の制御値に係る波長モニタ部または温度モニタにおけるモニタ異常を切り替え前に検出する波長モニタ異常検出部または温度モニタ異常検出部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光源の制御装置は、上記発明において、前記波長モニタ異常検出部または前記温度モニタ異常検出部がモニタ異常を検出した場合には、前記主制御部は、前記制御方式選択部が前記フィードフォワード制御値を選択的に出力するように制御することを特徴とする。

本発明に係る波長可変光源の制御装置は、上記発明において、前記目標制御値は、前記フィードフォワード制御値の選択的な出力の直前における切り替え前の制御値に対応する値または予め定められた値であることを特徴とする。

本発明に係る波長可変光源の制御方法は、温度制御によってレーザ発振波長を変更できる波長可変光源の制御方法であって、前記波長可変光源の温度をモニタする温度モニタ工程と、前記モニタした温度と目標温度とを比較し、その結果を温度モニタフィードバック制御値として出力する温度比較工程と、前記波長光源が出力するレーザ光の波長をモニタする波長モニタ工程と、前記モニタした波長と目標波長とを比較し、その結果を波長モニタフィードバック制御値として出力する波長比較工程と、前記波長可変光源の温度制御のための目標制御値をフィードフォワード制御値として出力する電流目標値入力工程と、前記温度モニタフィードバック制御値、前記波長モニタフィードバック制御値、および前記フィードフォワード制御値のうち一つを選択する制御方式選択工程と、前記選択された制御値によって前記波長可変光源の温度を調整する温度調整工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、より安定して正常な制御を行うことができる波長可変光源の制御装置および制御方法を実現することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態に係る波長可変レーザ装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す波長可変レーザ装置における波長可変レーザ素子の制御例１を示すフロー図である。 図３は、図１に示す波長可変レーザ装置における波長可変レーザ素子の制御例２を示すフロー図である。 図４は、図１に示す波長可変レーザ装置における波長可変レーザ素子の制御例３を示すフロー図である。 図５は、図１に示す波長可変レーザ装置における波長可変レーザ素子の制御例４を示すフロー図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る波長可変光源の制御装置および制御方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る波長可変レーザ装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、波長可変レーザ装置１００は、レーザモジュール１０と、レーザモジュール１０を制御する制御装置２０とを備えている。

レーザモジュール１０は、半導体レーザ素子１１と、光カプラ１２と、感温素子１３と、冷却加熱素子１４とを備えている。

半導体レーザ素子１１は、レーザダイオード（ＬＤ）であり、温度制御によってレーザ発振波長を変更できる波長可変光源である。半導体レーザ素子１１は、たとえば光通信に用いられる波長（たとえば１５３０ｎｍ〜１６１０ｎｍの波長）のレーザ光Ｌ１を出力する。

光カプラ１２は、レーザ光Ｌ１が入力され、その光強度の大部分をレーザ光Ｌ２として波長可変レーザ装置１００の外部に出力し、残りの一部（たとえば１％〜５％）をモニタ光Ｌ３、Ｌ４として波長可変レーザ装置１００の制御装置２０に出力する。

感温素子１３は、たとえばサーミスタや熱電対などであり、半導体レーザ素子１１の近傍に配置されて半導体レーザ素子１１の温度をモニタするための素子である。冷却加熱素子１４は、たとえばペルチェ素子などの電子冷却素子とヒータとで構成されており、半導体レーザ素子１１の近傍に配置されて半導体レーザ素子１１の温度を制御するための素子である。

つぎに、制御装置２０について説明する。制御装置２０は、温度モニタ部を構成する温度モニタ回路２１ａと、温度モニタ異常検出部である温度モニタ異常検出回路２１ｂと、レーザ温度目標値入力部２１ｃと、温度比較部である比較部２１ｄと、波長モニタ部を構成する波長基準器２２ａおよび波長モニタ回路２２ｂと、波長モニタ異常検出部である波長モニタ異常検出回路２２ｃと、波長目標値入力部２２ｄと、波長比較部である比較部２２ｅと、電流目標値入力部２３と、制御方式選択部である制御方式選択回路２４と、温度制御部を構成する電流制御回路２５と、主制御部である制御器２６とを備えている。

はじめに、温度モニタに関連する構成および作用について説明する。
温度モニタ回路２１ａは、感温素子１３と接続されており、感温素子１３からの入力に基づいて半導体レーザ素子１１の温度をモニタし、モニタ温度を示す値を比較部２１ｄ、温度モニタ異常検出回路２１ｂに出力する。レーザ温度目標値入力部２１ｃは、後述する制御器２６からの命令に基づいて、レーザ温度目標値（目標温度）を設定し、比較部２１ｄに出力する。比較部２１ｄは、レーザ温度目標値入力部２１ｃから入力された目標温度と、温度モニタ回路２１ａからの入力値に対応するモニタ温度とを比較し、その結果を温度モニタフィードバック制御値として制御方式選択回路２４に出力する。

一方、温度モニタ異常検出回路２１ｂは、温度モニタ回路２１ａから入力された値から、温度のモニタ異常を検出し、制御器２６に出力する。

つぎに、波長モニタに関連する構成および作用について説明する。
波長基準器２２ａは、光カプラ１２からのモニタ光Ｌ３が入力されて、モニタ光Ｌ３の波長に応じたモニタ光Ｌ５を出力する。波長基準器２２ａはたとえばエタロンフィルタであり、モニタ光Ｌ３が入力されるとその波長弁別特性に応じてモニタ光Ｌ３の光強度を減衰させてモニタ光Ｌ５として出力する。

波長モニタ回路２２ｂは、モニタ光Ｌ４、Ｌ５をそれぞれ受光する受光器と、前記受光器が受光したモニタ光Ｌ４、Ｌ５の強度をこれらの比を取ることによって比較して、その比較結果を基にレーザ光Ｌ１の波長をモニタし、比較部２２ｅ、波長モニタ異常検出回路２２ｃにモニタ波長を示す値（たとえば、モニタ光Ｌ５とモニタ光Ｌ４との強度比）を出力する。波長基準器２２ａと波長モニタ回路２２ｂとはいわゆる波長ロッカーを構成している。

波長目標値入力部２２ｄは、制御器２６からの指令に基づいて、波長目標値（目標波長）を設定し、比較部２２ｅに出力する。比較部２２ｅは、波長目標値入力部２２ｄから入力された目標波長と、波長モニタ回路２２ｂからの入力値に対応するモニタ波長とを比較し、その結果を波長モニタフィードバック制御値として制御方式選択回路２４に出力する。

一方、波長モニタ異常検出回路２２ｃは、波長モニタ回路２２ｂから入力された値から、波長のモニタ異常を検出し、制御器２６に出力する。

また、電流目標値入力部２３は、制御器２６からの命令に基づいて、半導体レーザ素子１１の温度制御のための目標制御値である電流目標値を設定し、これをフィードフォワード制御値として制御方式選択回路２４に出力する。

制御方式選択回路２４は、温度モニタフィードバック制御値、波長モニタフィードバック制御値、およびフィードフォワード制御値が入力される。そして、制御方式選択回路２４は、制御器２６からの命令に基づいて、３つの制御値のうち一つを選択的に切り替えて出力する。

電流制御回路２５は、制御方式選択回路２４から、選択された制御値が入力され、この制御値に応じた値の電流を冷却加熱素子１４に与える。これによって、冷却加熱素子１４は半導体レーザ素子１１を加熱または冷却し、所定の温度に制御する。

制御器２６は、制御方式選択回路２４の制御や、半導体レーザ素子１１への駆動電流の供給を行う。

なお、温度モニタ回路２１ａ、温度モニタ異常検出回路２１ｂ、波長モニタ回路２２ｂおよび波長モニタ異常検出回路２２ｃはたとえばアナログ回路で構成することができる。また、レーザ温度目標値入力部２１ｃ、比較部２１ｄ、波長目標値入力部２２ｄ、比較部２２ｅ、電流目標値入力部２３、制御方式選択回路２４、電流制御回路２５および制御器２６は、単一または複数のマイクロコントローラで構成することができる。

つぎに、波長可変レーザ装置１００における、制御装置２０によるレーザモジュール１０の制御方法について説明する。

まず、制御器２６は、半導体レーザ素子１１へ駆動電流を供給する。これによって半導体レーザ素子１１は所定のレーザ発振波長のレーザ光Ｌ１を出力する。

つぎに、温度モニタ回路２１ａは、感温素子１３からの入力に基づいて半導体レーザ素子１１の温度をモニタし、モニタ温度を示す値を比較部２１ｄ、温度モニタ異常検出回路２１ｂに出力する。なお、温度モニタ回路２１ａがアナログ回路で構成される場合は、モニタ温度は、比較部２１ｄや温度モニタ異常検出回路２１ｂに内蔵されたまたは別途設けられたＡＤコンバータによりＡＤ変換されてから入力される。レーザ温度目標値入力部２１ｃは、制御器２６からの命令に基づいて、レーザ温度目標値（目標温度）を設定し、比較部２１ｄに出力する。なお、レーザ温度目標値入力部２１ｃは、演算または内部に記憶されているテーブルデータを用いて目標温度を設定する。ここで、目標温度とは、レーザ光Ｌ１が目標波長となっている時の半導体レーザ素子１１の温度である。

つぎに、比較部２１ｄは、目標温度と入力値に対応するモニタ温度とを比較し、その結果を温度モニタフィードバック制御値として制御方式選択回路２４に出力する。具体的には、比較部２１ｄは、目標温度とモニタ温度との偏差を算出し、その偏差がゼロに近づけるような制御値を温度モニタフィードバック制御値として出力する。

一方、波長モニタ回路２２ｂは、光カプラ１２、波長基準器２２ａから入力するモニタ光Ｌ４、Ｌ５に基づいてレーザ光Ｌ１をモニタし、モニタ波長に対応する値を比較部２２ｅ、波長モニタ異常検出回路２２ｃに出力する。なお、波長モニタ回路２２ｂがアナログ回路で構成される場合は、モニタ波長は、比較部２２ｅや波長モニタ異常検出回路２２ｃに内蔵されたまたは別途設けられたＡＤコンバータによりＡＤ変換されてから入力される。波長目標値入力部２２ｄは、制御器２６からの命令に基づいて、レーザ光Ｌ１の目標波長を設定し、比較部２２ｅに出力する。

つぎに、比較部２２ｅは、目標波長と入力値に対応するモニタ波長とを比較し、その結果を波長モニタフィードバック制御値として制御方式選択回路２４に出力する。具体的には、比較部２２ｅは、目標波長とモニタ波長との偏差を算出し、その偏差がゼロに近づけるような制御値を波長モニタフィードバック制御値として出力する。

一方、電流目標値入力部２３は、制御器２６からの命令に基づいて、フィードフォワード制御値としての電流目標値を設定し、制御方式選択回路２４に出力する。なお、電流目標値入力部２３は、演算または内部に記憶されているテーブルデータを用いて電流目標値を設定する。このフィードフォワード制御値は、レーザ光Ｌ１が目標波長となっている時の半導体レーザ素子１１の温度を実現するための制御値である。

つぎに、制御方式選択回路２４は、制御器２６からの命令に基づいて、温度モニタフィードバック制御値、波長モニタフィードバック制御値、およびフィードフォワード制御値の３つの制御値のうち一つを選択的に切り替えて出力する。

つぎに、電流制御回路２５は、制御方式選択回路２４から、選択された制御値が入力され、この制御値に応じた値の電流を冷却加熱素子１４に与える。ここで、制御値が温度モニタフィードバック制御値である時は、冷却加熱素子１４に与えられる電流値は、目標温度とモニタ温度との偏差がゼロに近づくように半導体レーザ素子１１の温度をフィードバック制御するための電流値である。また、制御値が波長モニタフィードバック制御値である時は、冷却加熱素子１４に与えられる電流値は、目標波長とモニタ波長との偏差がゼロに近づくように半導体レーザ素子１１の温度をフィードバック制御するための電流値である。また、制御値がフィードフォワード制御値である時は、冷却加熱素子１４に与えられる電流値は、レーザ光Ｌ１が目標波長となっている時の半導体レーザ素子１１の温度にフィードフォワード制御するための電流値である。

本実施の形態に係る波長可変レーザ装置１００では、温度モニタフィードバック制御値、波長モニタフィードバック制御値、およびフィードフォワード制御値の３つの制御値のうち一つを選択し、半導体レーザ素子１１の温度を制御するようにしている。これによって、たとえばいずれかの制御部に異常が有る場合などでも、それに影響されること無く他の正常な制御を選択して行うことができ、たとえば制御の暴走を防止できる。特に、フィードフォワード制御については、モニタ回路の状態によらず電流制御回路２５に対して一定の目標電流値を直接与えることができるので、他のフィードバック制御よりも制御の不安定状態が発生しにくい。その結果、本実施の形態に係る波長可変レーザ装置１００では、半導体レーザ素子１１のレーザ光Ｌ１の波長の安定して正常な制御を行うことができる。

なお、温度モニタ異常検出回路２１ｂが、温度モニタ回路２１ａから入力された値から、温度のモニタ異常を検出した場合は、異常検出を示す信号を制御器２６に出力する。温度のモニタ異常とは、たとえばモニタした温度が制御可能な範囲（正常な範囲）から外れている場合などである。ここで、正常な範囲とは、半導体レーザ素子１１の温度制御範囲であるたとえば２０℃から６０℃に設定してもよいし、設計時に決めた温度モニタ回路２１ａの出力範囲である−１０℃から９０℃等に設定してもよい。そして、制御器２６は、温度のモニタ異常を示す信号が入力された場合は、制御方式選択回路２４を制御して、フィードフォワード制御値を選択して出力するようにしてもよい。

また、波長モニタ異常検出回路２２ｃが、波長モニタ回路２２ｂから入力された値から、波長のモニタ異常を検出した場合は、異常検出を示す信号を制御器２６に出力する。波長のモニタ異常とは、たとえばモニタした波長が制御可能な範囲（正常な範囲）から外れている場合などである。ここで、正常な範囲とは、波長基準器２２ａの消光比で決まる波長モニタの範囲である０．２から０．８等に設定してもよいし、設計時に決めた波長モニタ回路２２ｂの出力範囲である０．０１〜５等に設定してもよい。そして、制御器２６は、波長のモニタ異常を示す信号が入力された場合は、制御方式選択回路２４を制御して、フィードフォワード制御値を選択して出力するようにしてもよい。

以下、本実施の形態に係る波長可変レーザ装置１００における半導体レーザ素子１１の制御例を説明する。

（制御例１）
図２は、波長可変レーザ装置１００における半導体レーザ素子１１の制御例１を示すフロー図である。

はじめに、ステップＳ１０１において、制御方式選択回路２４が温度モニタフィードバック制御値を選択して電流制御回路２５に出力することによって、制御装置２０は温度モニタフィードバック制御を行う。

つぎに、ステップＳ１０２において、制御器２６は、たとえば外部信号による命令等の外部要因などによりモニタ回路を切り替える要求があるかどうかを確認する。ここで、外部要因とは、たとえば光オン命令や波長安定化制御命令である。光オン命令とは、制御器２６に半導体レーザ素子１１への駆動電流を供給させて半導体レーザ素子１１からレーザ光Ｌ１を出力させる命令である。この命令によりレーザ光Ｌ１が出力されるので、波長モニタフィードバック制御が可能になる。また、波長安定化制御命令とは、制御装置２０に波長モニタフィードバック制御をさせるための命令である。

要求が無い場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）は温度モニタフィードバック制御を継続して行う。要求がある場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）は、制御器２６は、制御方式選択回路２４がフィードフォワード制御値を選択して電流制御回路２５に出力するように制御方式選択回路２４を制御する。これによって、制御装置２０はフィードフォワード制御（電流指示値フィードフォワード制御）を行う（ステップＳ１０３）。

つぎに、ステップＳ１０４において、制御器２６は、波長モニタ異常検出回路２２ｃからの信号の入力により、波長のモニタ異常が無いかどうか（正常であるかどうか）を確認する。正常である場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）は、制御器２６は、制御方式選択回路２４が波長モニタフィードバック制御値を選択して電流制御回路２５に出力するように制御方式選択回路２４を制御する。これによって、制御装置２０は波長モニタフィードバック制御を行う（ステップＳ１０５）。正常で無い場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）はステップＳ１０３に戻り、制御装置２０は電流指示値フィードフォワード制御を行う。

この制御例１では、温度モニタフィードバック制御から波長モニタフィードバック制御へ制御を切り替える（すなわち電流制御回路２５の出力を温度モニタフィードバック制御値から波長モニタフィードバック制御値へ切り替える）場合には、フィードフォワード制御値を出力して電流指示値フィードフォワード制御を行ってから、切り替えを行うようにしている。このように、切り替え時には電流制御回路２５に対して一定の目標電流値を直接与える電流指示値フィードフォワード制御を介するようにすることで、制御が不安定になることが防止される。さらには、電流指示値フィードフォワード制御を行っている間にモニタ回路の異常検出や回路状態の調整等の不連続な処理を実施することができる。

（制御例２）
図３は、波長可変レーザ装置１００における半導体レーザ素子１１の制御例２を示すフロー図である。

はじめに、ステップＳ２０１において、制御方式選択回路２４が波長モニタフィードバック制御値を選択して電流制御回路２５に出力することによって、制御装置２０は波長モニタフィードバック制御を行う。

つぎに、ステップＳ２０２において、制御器２６は、たとえば外部信号による命令等の外部要因などによりモニタ回路を切り替える要求があるかどうかを確認する。ここで、外部要因とは、たとえば光オフ命令、波長異常、光出力異常、温度異常である。光オフ命令とは、制御器２６に半導体レーザ素子１１への駆動電流の供給を停止させる命令である。この命令によりレーザ光Ｌ１の出力が停止されるので、波長モニタフィードバック制御が不可能になる。また、波長異常、光出力異常、または温度異常とは、レーザ光Ｌ１の波長、レーザ光の強度、または半導体レーザ素子１１の温度が制御可能な範囲から外れている状態であり、波長モニタ異常検出回路２２ｃまたは温度モニタ異常検出回路２１ｂで検出される。

要求が無い場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）は波長モニタフィードバック制御を継続して行う。要求がある場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）は、制御器２６は、制御方式選択回路２４がフィードフォワード制御値を選択して電流制御回路２５に出力するように制御方式選択回路２４を制御する。これによって、制御装置２０は電流指示値フィードフォワード制御を行う（ステップＳ２０３）。

つぎに、ステップＳ２０４において、制御器２６は、温度モニタ異常検出回路２１ｂからの信号の入力により、温度のモニタ異常が無いかどうかを確認する。正常である場合（ステップＳ２０４、Ｙｅｓ）は、制御器２６は、制御方式選択回路２４が温度モニタフィードバック制御値を選択して電流制御回路２５に出力するように制御方式選択回路２４を制御する。これによって、制御装置２０は温度モニタフィードバック制御を行う（ステップＳ２０５）。正常で無い場合（ステップＳ２０４、Ｎｏ）はステップＳ２０３に戻り、制御装置２０は電流指示値フィードフォワード制御を行う。

この制御例２では、波長モニタフィードバック制御から温度モニタフィードバック制御へ制御を切り替える場合には、フィードフォワード制御値を出力して電流指示値フィードフォワード制御を行ってから、切り替えを行うようにしている。これによって、制御例１と同様に、制御が不安定になることが防止される。さらには、電流指示値フィードフォワード制御を行っている間に不連続な処理を実施することができる。

（制御例３）
図４は、波長可変レーザ装置１００における半導体レーザ素子１１の制御例３を示すフロー図である。

はじめに、ステップＳ３０１において、制御装置２０は温度モニタフィードバック制御を行う。

つぎに、ステップＳ３０２において、制御器２６は、モニタ回路を切り替える要求があるかどうかを確認する。要求が無い場合（ステップＳ３０２、Ｎｏ）は温度モニタフィードバック制御を継続して行う。要求がある場合（ステップＳ３０２、Ｙｅｓ）は、ステップＳ３０３を行う。ステップＳ３０３において、制御器２６は、波長モニタ異常検出回路２２ｃからの信号の入力により、波長のモニタ異常が無いかどうかを確認する。

正常である場合（ステップＳ３０３、Ｙｅｓ）は、制御装置２０は波長モニタフィードバック制御を行う（ステップＳ３０４）。正常で無い場合（ステップＳ３０３、Ｎｏ）は、ステップＳ３０５を行う。ステップＳ３０５において、制御器２６は、温度モニタフィードバック制御を継続して行うか（温度モニタ回路２１ａを継続して使用するか）どうかを判断する。例えば、光オフから光オンへの過渡状態では、波長モニタ回路２２ｂに十分な量の光が入っていないために、波長モニタ回路２２ｂが異常と判断される可能性がある。また、ノイズにより一時的に波長モニタ回路２２ｂが異常と判断される可能性がある。そのため、波長モニタ異常検出回路２２ｃによる正常チェックをある一定時間以上実行する必要がある。一定時間経過後でも波長のモニタ異常があった場合には、温度モニタ回路２１ａを継続して使用する判断をしてもよい。

継続する場合（ステップＳ３０５、Ｙｅｓ）は、ステップＳ３０１に戻り、温度モニタフィードバック制御を継続して行う。継続しない場合（ステップＳ３０５、Ｎｏ）は、制御装置２０は電流指示値フィードフォワード制御を行い（ステップＳ３０６）、その後ステップＳ３０３に戻る。

この制御例３では、温度モニタフィードバック制御から波長モニタフィードバック制御へ制御を切り替える場合には、切り替え先の波長のモニタ波長異常を確認し、異常である場合には温度モニタフィードバック制御を継続して行うかまたは電流指示値フィードフォワード制御に切り替えるか判断するようにしている。これによって、制御が不安定になることがより確実に防止される。さらには、電流指示値フィードフォワード制御を行っている間にモニタ回路の異常検出や回路状態の調整等の不連続な処理を実施することができる。

（制御例４）
図５は、波長可変レーザ装置１００における半導体レーザ素子１１の制御例４を示すフロー図である。

はじめに、ステップＳ４０１において、制御装置２０は波長モニタフィードバック制御を行う。

つぎに、ステップＳ４０２において、制御器２６は、モニタ回路を切り替える要求があるかどうかを確認する。要求が無い場合（ステップＳ４０２、Ｎｏ）は波長モニタフィードバック制御を継続して行う。要求がある場合（ステップＳ４０２、Ｙｅｓ）は、制御器２６は、温度モニタ異常検出回路２１ｂからの信号の入力により、温度のモニタ異常が無いかどうかを確認する。

正常である場合（ステップＳ４０３、Ｙｅｓ）は、制御装置２０は温度モニタフィードバック制御を行う（ステップＳ４０４）。正常で無い場合（ステップＳ４０３、Ｎｏ）は、ステップＳ４０５を行う。ステップＳ４０５において、制御器２６は、波長モニタフィードバック制御を継続して行うかどうかを判断する。

継続する場合（ステップＳ４０５、Ｙｅｓ）は、ステップＳ４０１に戻り、波長モニタフィードバック制御を継続して行う。継続しない場合（ステップＳ４０５、Ｎｏ）は、制御装置２０は電流指示値フィードフォワード制御を行い（ステップＳ４０６）、その後ステップＳ４０３に戻る。なお、たとえばステップＳ４０２での切り替えの要求が波長異常や光出力異常等に起因する場合には、波長モニタフィードバック制御を継続せず、電流指示値フィードフォワード制御を行うことが好ましい。

この制御例４では、波長モニタフィードバック制御から温度モニタフィードバック制御へ制御を切り替える場合には、切り替え先の温度のモニタ波長異常を確認し、異常である場合には波長モニタフィードバック制御を継続して行うかまたは電流指示値フィードフォワード制御に切り替えるか判断するようにしている。これによって、制御が不安定になることがより確実に防止される。さらには、電流指示値フィードフォワード制御を行っている間に不連続な処理を実施することができる。

なお、上記制御例において、温度または波長のモニタ異常があった場合にその後制御の切り替えを行って電流指示値フィードフォワード制御を行う場合は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、切り替え（すなわちフィードフォワード制御値の選択的な出力）前のフィードバック制御で電流制御回路２５が冷却加熱素子１４に与えていた電流値が有るので、切り替え直前におけるその電流値が維持されるように対応させた電流目標値を設定して、電流指示値フィードフォワード制御を行うことが好ましい。また、電流指示値フィードフォワード制御を行っている状態で環境温度が変化した場合、冷却加熱素子１４に与える電流値の過不足により半導体レーザ素子１１の温度調整が不適切になり、劣化等が発生する可能性がある。これを防止するために、電流目標値を予め定められた値、たとえば０ｍＡに設定してもよい。また、温度または波長のモニタ異常が或る一定時間継続したら、電流目標値を強制的に０ｍＡに変更するようにしてもよい。また、冷却加熱素子１４の電流に加えて、半導体レーザ素子１１の駆動電流も予め定めた値に設定してもよい。

なお、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１０ レーザモジュール
１１ 半導体レーザ素子
１２ 光カプラ
１３ 感温素子
１４ 冷却加熱素子
２０ 制御装置
２１ａ 温度モニタ回路
２１ｂ 温度モニタ異常検出回路
２１ｃ レーザ温度目標値入力部
２１ｄ、２２ｅ 比較部
２２ａ 波長基準器
２２ｂ 波長モニタ回路
２２ｃ 波長モニタ異常検出回路
２２ｄ 波長目標値入力部
２３ 電流目標値入力部
２４ 制御方式選択回路
２５ 電流制御回路
２６ 制御器
１００ 波長可変レーザ装置
Ｌ１、Ｌ２ レーザ光
Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ モニタ光

Claims (3)

1. 温度制御によってレーザ発振波長を変更できる波長可変光源の制御装置であって、
   前記波長可変光源の温度をモニタする温度モニタ部と、
   前記モニタした温度と目標温度とを比較し、その結果を温度モニタフィードバック制御値として出力する温度比較部と、
   前記波長光源が出力するレーザ光の波長をモニタする波長モニタ部と、
   前記モニタした波長と目標波長とを比較し、その結果を波長モニタフィードバック制御値として出力する波長比較部と、
   前記波長可変光源の温度制御のための目標制御値をフィードフォワード制御値として出力する電流目標値入力部と、
   前記温度モニタフィードバック制御値、前記波長モニタフィードバック制御値、および前記フィードフォワード制御値が入力され、前記３つの制御値のうち一つを選択的に切り替えて出力する制御方式選択部と、
   前記制御方式選択部が選択的に出力する制御値を切り替える場合に、切り替え後の制御値に係る波長モニタ部または温度モニタ部におけるモニタ異常を切り替え前に検出する波長モニタ異常検出部または温度モニタ異常検出部と、
   前記選択的に出力された制御値が入力され、該入力された制御値によって前記波長可変光源の温度を制御する温度制御部と、
   前記制御方式選択部の前記選択的な出力を制御する主制御部と、を備え、
   前記主制御部は、前記制御方式選択部が前記温度モニタフィードバック制御値と前記波長モニタフィードバック制御値とで出力を切り替える場合に、前記フィードフォワード制御値を選択的に出力してから、前記出力の切り替えを行うように制御し、
   前記目標制御値は、前記フィードフォワード制御値の選択的な出力の直前における切り替え前の制御値に対応する値である
   ことを特徴とする波長可変光源の制御装置。
2. 前記波長モニタ異常検出部または前記温度モニタ異常検出部がモニタ異常を検出した場合には、前記主制御部は、前記制御方式選択部が前記フィードフォワード制御値を選択的に出力するように制御することを特徴とする請求項１に記載の波長可変光源の制御装置。
3. 温度制御によってレーザ発振波長を変更できる波長可変光源の制御方法であって、
   前記波長可変光源の温度をモニタする温度モニタ工程と、
   前記モニタした温度と目標温度とを比較し、その結果を温度モニタフィードバック制御値として出力する温度比較工程と、
   前記波長光源が出力するレーザ光の波長をモニタする波長モニタ工程と、
   前記モニタした波長と目標波長とを比較し、その結果を波長モニタフィードバック制御値として出力する波長比較工程と、
   前記波長可変光源の温度制御のための目標制御値をフィードフォワード制御値として出力する電流目標値入力工程と、
   前記温度モニタフィードバック制御値、前記波長モニタフィードバック制御値、および前記フィードフォワード制御値のうち一つを選択する制御方式選択工程と、
   前記制御方式選択工程において出力する制御値を選択的に切り替える場合に、切り替え後の制御値に係るモニタした波長またはモニタした温度におけるモニタ異常を切り替え前に検出する波長モニタ異常検出工程または温度モニタ異常検出工程と、
   前記選択された制御値によって前記波長可変光源の温度を調整する温度調整工程と、
   前記制御方式選択工程において前記温度モニタフィードバック制御値と前記波長モニタフィードバック制御値とで出力を切り替える場合に、前記フィードフォワード制御値を選択的に出力してから、前記出力の切り替えを行うように制御する制御工程と、を含み、
   前記目標制御値は、前記フィードフォワード制御値の選択的な出力の直前における切り替え前の制御値に対応した値である
   ことを特徴とする波長可変光源の制御方法。

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