JP6389448B2 - 波長可変レーザアレイの波長制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長可変レーザアレイの波長制御方法に関し、より詳細には、波長可変半導体レーザの波長を変更してから波長が安定化するまでの時間を短縮化する波長可変レーザアレイの波長制御方法に関する。

波長可変レーザは波長多重伝送、光測定、光周波数掃引型ＯＣＴ、レーザ光分光、光感度計測等の幅広い分野に利用される有用な光源である。これまでに、要求される発振波長領域、出力強度、波長安定性、スペクトル線幅等に応じて種々多様な波長可変レーザが開発されてきた。波長可変レーザは、例えば、レーザの発振媒体の種類によって分類すると、ガスレーザ、液体（色素）レーザ、固体レーザ、半導体レーザ等の種類がある。

いずれの種類の波長可変レーザも、励起エネルギー供給源（光、電気等）、利得（発振）媒体、共振器から構成されている。その中でも、利得媒体として半導体を用いた波長可変レーザは消費電力が低く、小型で取り扱いが簡単であるため、様々な分野において広く用いられる。そのため、今まで多くの種類の波長可変半導体レーザが開発されてきた。波長可変半導体レーザの特性を決める性能指数としては、出力、波長可変幅、モード安定性、隣接モード抑制比（ＳＭＳＲ：Ｓｉｄｅ Ｍｏｄｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｒａｉｔｏ）、寿命、及び発振線幅等がある。すべての性能において特性が秀でているレーザが望ましいが、通常はすべてを同時に満たすことは難しいので、使い方に応じた性能を向上させるようレーザのチューニングを行っていく。例えば波長選択型スイッチに用いられるような波長可変半導体レーザとしては、波長可変幅が広く、高速に波長切替ができるものが要求される。

波長可変半導体レーザを、高密度波長多重送信（ＤＷＤＭ；Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）において用いようとすると、通常は単一の波長可変半導体レーザのレーザ素子だけでは必要な波長域をカバーしきれない。そのため、必要な波長域をカバーするための方法として、レーザの自由スペクトル領域（ＦＳＲ；Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ）の違う２つ以上の共振器を設け、バーニア効果を使って発振波長域を広げるという試みが行われている。代表的なものとしてはＳＳＧ−ＤＢＲ（ＳｕｐｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ Ｌｅｓｅｒ）が挙げられる。このレーザは利得媒体の前後にＦＳＲの異なる２種類の回折格子を配置し、そこに電流を印加させる事によって屈折率を変化させＦＳＲの値を変化させる事によって、広帯域を確保している。バーニア効果を用いたレーザは比較的小さな駆動電流で制御することができるのが特徴であるが、原理的にモード飛びが起こってしまうということと、２つのＦＳＲの異なる回折格子を同時に制御しなければいけないため制御が複雑になるという、２つの欠点がある。

必要な波長域をカバーするためのもうひとつの試みとしては、発振波長域の異なるレーザをアレイ状に並べることにより、発振波長領域を拡張したレーザがある。その１つがＤＦＢレーザアレイである。ＤＦＢレーザアレイの特徴は、発振波長域の異なるＤＦＢレーザをアレイ状に並べる事で広い波長域で発振することにある。

またＤＦＢレーザアレイを改良したのが分布活性型（ＴＤＡ：Ｔｕｎａｂｌｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）ＤＦＢレーザアレイである。ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの特徴は、モード飛びすることなく、４０ｎｍ以上の広い波長域で発振することにある。ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの構造は、λ／４位相シフタを挟んで両側に利得を得るための活性層と波長制御を行う制御層が交互に配置されている。モード飛びを回避するためにλ／４位相シフタの両側のユニット長を変えている。（非特許文献１参照）

ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの各ＬＤは７〜８ｎｍ程度の波長可変範囲を持ち、ＬＤ毎に７〜８ｎｍ程度波長領域をずらしているため、結果として４０ｎｍ以上の波長可変領域を得ることが出来る。従って７〜８ｎｍ程度の波長可変領域の範囲で使うのであれば、ＬＤアレイの中の単独のＬＤを用いて波長可変動作を実現する事が可能であるし、更に広い波長可変範囲で使用する場合には、ＬＤアレイの中の複数のＬＤを用いる事によって波長可変範囲を拡大することが出来る。

波長選択スイッチにＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイを用いて波長可変を実現するためには、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの制御層へ注入する電流を変化させる。制御電流が数十ｍＡ程度の比較的大きな電流を必要とする場合、波長選択スイッチの切替時の波長変化自体はキャリア−プラズマ効果で起こるため、波長はスイッチの切替時から数ｎｓで変化する。しかし、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの制御層に印加した電流が変化することにより、局所的な温度変化が発生してしまう。温度変化による波長変動のために切替時から波長が安定するまで数ｍｓ程度かかり高速応答性に問題が生じる。このような熱による波長変動を抑制するためにレーザアレイに隣接して熱補償用に電極を導入し、熱補償用の電極に対して波長制御電流と相補的な電流を印加することで、レーザチップ全体の温度変化を抑制し、結果として波長変動を抑制してきた（特許文献１及び２参照）。

また、レーザの構造そのものは変えずにＴＤＡ−ＤＦＢレーザの隣のメサを熱補償電極代わりに使って、波長選択スイッチの切替時の波長変動を抑制する事も出来る。その場合は、隣のＬＤの制御層に対して補償的な電流を注入し、発振を担うＬＤと隣接ＬＤの制御層電流の和もしくは電力の和を一定にする事によって、切替時の局所的な熱変動を抑制し、結果として波長変動を抑制することが出来る（非特許文献２参照）。

また、波長変動を抑制する他の方法として、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイ内の一つのレーザから、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの他のレーザに切替えてレーザ光を出力させる場合、すなわち利得電流の切り替えを行う場合、予め移る先のレーザの制御電極に対して電流を印加しておくことで、切り替えの発振波長変動を抑制している。この場合、切替先のレーザに印加する予定の利得電流と制御電流との合計値を、予め切替先のレーザの制御電極に印加しておくことにより熱補償を行い、結果として波長変動を抑制することができる（非特許文献３及び特許文献３参照）。

特許第３１６８８５５号公報 特許第４８５０７５７号公報 特開２０１１−１９８９０３号公報

布谷伸浩、石井啓之、伊賀龍三 ＮＴＴ技術ジャーナル 高速波長可変分布活性ＤＦＢレーザの開発 下小園真、布谷伸浩、金井拓也、石井啓之 2013年電子情報通信学会ソサイエティ大会 Ｃ−４−３１ 下小園真、布谷伸浩、金井拓也、石井啓之 2014年電子情報通信学会総合大会 Ｃ−４−２０

ここで、特許文献１および特許文献２に記載の方法では、せいぜい８ｎｍ程度の波長可変域しか得られず、広い範囲の波長を選択することができないという問題がある。一方、非特許文献３に記載の方法においては、広い範囲の波長を選択することは可能である。しかし、非特許文献３に記載の方法において波長を変更する際、切り替える先のレーザを決定した上で熱補償を行う必要があるため、移り先の波長選択に制限が掛かってしまう。従って、例えば、光パケットスイッチのような高速かつフレキシブルに波長選択をする必要があるようなアプリケーションにおいては、著しく利便性を欠いてしまうという問題がある。

また、熱補償を行って波長を変更した際、発振を担っているＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に追加的に電流を加えると、結果としてＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイ全体のチップの温度を上昇させてしまうため、温度上昇に伴う収束波長（周波数）のずれが生じてしまう。すなわち、熱補償を行わずにレーザ発振を行った場合の発振波長を目標の発振波長とすると、実際の発振波長と目標となる発振波長と間にずれが生じてしまう。そうすると、波長選択型スイッチにおいて、変更後の発信波長が、スイッチを構成するバンドパスフィルタの中心波長からはずれてしまい、結果として波長選択型スイッチにおける波長の変更が、本来実現できる変更時間よりも長くなってしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点に対処するために、幅広い波長を選択することができる波長選択スイッチにおいて、予め切り替える先のレーザを決定していなくとも、波長可変レーザアレイにおいて熱補償を行うことが可能な波長可変レーザアレイの波長制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の実施態様は、独立に電流を印加できる活性層及び制御層を有する電流制御型の複数の波長可変レーザを備え、前記複数の波長可変レーザの出力波長を変更して可変制御する、波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、前記複数の波長可変レーザのうち第１の波長可変レーザの動作中に、前記第１の波長可変レーザ以外のすべての波長可変レーザの制御層に対して、波長可変レーザの熱補償を行うことであって、前記第１の波長可変レーザの制御層に隣接する第２の波長可変レーザの制御層に、前記第１の波長可変レーザの可変波長範囲内で波長を変更するときの熱補償を行うための値の電流を印加し、前記第１及び第２の波長可変レーザ以外の波長可変レーザの制御層には、それぞれ均等な電流を印加することを含むことを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、独立に電流を印加できる活性層及び制御層を有する電流制御型の複数の波長可変レーザを備え、前記複数の波長可変レーザの出力波長を変更して可変制御する、波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、前記複数の波長可変レーザのうち第１の波長可変レーザの動作中に、前記第１の波長可変レーザ以外のすべての波長可変レーザの制御層に対して、波長可変レーザの熱補償を行うことであって、前記第１の波長可変レーザの制御層に隣接する第２の波長可変レーザの制御層に、前記第１の波長可変レーザの可変波長範囲内で波長を変更するときの熱補償を行うための値の電流を印加し、前記第１及び第２の波長可変レーザ以外の波長可変レーザの制御層には、前記第１及び第２の波長可変レーザからの距離が離れるに従って、値を大きくした電流を印加することを含むことを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、前記第１の波長可変レーザの発振波長の範囲内において波長を変更することであって、前記第１の波長可変レーザの制御層に印加する電流と前記第２の波長可変レーザの制御層に印加する電流とをそれぞれ変更し、前記第１の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第２の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値が、波長の変更前後において同一の値になるようにすることをさらに含むことを特徴とする。

また、本発明の第４の態様は、第１又は２の態様の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、前記第１の波長可変レーザから第３の波長可変レーザに発振を変更することであって、前記第３の波長可変レーザの制御層に隣接する第４の波長可変レーザの制御層に、前記第３の波長可変レーザの可変波長範囲内で波長を変更するときの熱補償を行うための値の電流を印加し、前記第３の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第４の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値が、発振を切り替える前の前記第１の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第２の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値と同一の値になるようにし、前記第３及び第４の波長可変レーザ以外の波長可変レーザの制御層には、それぞれ均等な電流を印加することを含むことを特徴とする。

また、本発明の第５の態様は、第１又は第２の態様の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、前記第１の波長可変レーザから第３の波長可変レーザに発振を切り替えることであって、前記第３の波長可変レーザの制御層に隣接する第４の波長可変レーザの制御層に、前記第３の波長可変レーザの可変波長範囲内で波長を変更するときの熱補償を行うための値の電流を印加し、前記第３の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第４の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値が、発振を切り替える前の前記第１の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第２の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値と同一の値になるようにし、前記第３及び第４の波長可変レーザ以外の波長可変レーザの制御層には、前記第３及び第４の波長可変レーザからの距離が離れるに従って、値を大きくした電流を印加することを含むことを特徴とする。

また、本発明の第６の態様は、第５の態様の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、前記第１の波長可変レーザの制御層に印加する電流値は、前記熱補償による前記波長可変レーザアレイのチップ温度の増加の結果生じた波長変動を減少するための校正値だけ減少した値であり、前記校正値は、予め取得した、前記熱補償を行った場合及び熱補償を行っていない場合の半導体レーザの注入制御電流対発振波長の関係から算出され、前記第２の波長可変レーザの制御層に印加する電流値は、前記校正値だけ増加した値であることを特徴とする。

また、本発明の第７の態様は、第１乃至第６のいずれか１つの態様の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、前記波長可変レーザは、ＤＢＲレーザであることを特徴とする。

また、本発明の第８の態様は、第１乃至第６のいずれか１つの態様の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、前記波長可変レーザは、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザであることを特徴とする。

本発明は、波長可変レーザアレイを構成する波長可変レーザの波長を変化させたときに波長が安定するまでの時間を統計的に短縮することができるため、光パケットスイッチや光バーストスイッチのような高速切替のアプリケーションに対しても有効な波長可変光源として適用することができる。

本発明の実施例１にかかる波長選択スイッチを示す平面図である。 図１の波長選択スイッチにおいて、レーザアレイの熱補償を行わない場合の設定電流である。 図１の波長選択スイッチにおいて、本発明の実施例１にかかる方法によりレーザアレイの熱補償を行った場合の設定電流である。 本発明の実施例２にかかる波長選択スイッチを示す平面図である。 図４の波長選択スイッチにおいて、レーザアレイの熱補償を行わない場合の設定電流である。 図４の波長選択スイッチにおいて、本発明の実施例２にかかる方法によりレーザアレイの熱補償を行った場合の設定電流である。 図４の波長選択スイッチにおいて、本発明の実施例３にかかる方法によりレーザアレイの熱補償を行った場合の設定電流である。 図４の波長選択スイッチにおいて、本発明の実施例４にかかる方法によりレーザアレイの熱補償を行った場合の設定電流である。 図４の波長選択スイッチにおいて、第１の方法又は第２の方法により波長を変更するために、制御層に印加する電流の値を変化させたときの、発振周波数の時間的変化を示す図である。 図４のレーザアレイのチップ温度と発振波長との関係を示す図である。 図４のレーザアレイ中の任意の１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザにおける、波長制御を行う際の制御電流と安定後の発振波長との関係を示す図である。 図４のレーザアレイにおける、本実施例の波長校正を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１にかかる波長選択スイッチのレーザアレイ１００を示す上面図である。レーザアレイ１００は、電流制御型の波長可変レーザであるＤＢＲレーザアレイであり、半導体基板１１０と、半導体基板１１０上に設けられたレーザ活性層１１１〜１１６と、半導体基板１１０上に設けられたレーザ制御層１２１〜１２６とを備える。レーザ活性層１１１とレーザ制御層１２１とは、半導体基板１１０上においてＤＢＲレーザ１０１を形成する。レーザ活性層１１２〜１１６とレーザ制御層１２２〜１２６とについても、半導体基板１１０上においてそれぞれＤＢＲレーザ１０２〜１０６を形成する。ＤＢＲレーザ１０１〜１０６は、それぞれ並列に配置されている。

また、レーザアレイ１００は、レーザ活性層１１１〜１１６とそれぞれ接続された電極１３１〜１３６と、電極１３１〜１３６にそれぞれ接続された増幅器１８１〜１８６と、増幅器１８１〜１８６に接続されたＤＡコンバータ１７１〜１７６とを備える。また、レーザアレイ１００は、レーザ制御層１２１〜１２６とそれぞれ接続された電極１４１〜１４６と、電極１４１〜１４６にそれぞれ接続された増幅器１９１〜１９６と、増幅器１９１〜１９６にそれぞれ接続されたＤＡコンバータ１５１〜１５６と、ＤＡコンバータ１７１〜１７６及びＤＡコンバータ１５１〜１５６にそれぞれ接続された制御装置１７０とを備える。レーザ活性層１１１は、ＤＡコンバータ１７１から増幅器１８１及び電極１３１を介して制御装置１７０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。また、レーザ活性層１１２〜１１６もそれぞれＤＡコンバータ１７２〜１７６から増幅器１８２〜１８６及び電極１３２〜１３６を介して制御装置１７０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。

レーザ制御層１２１は、ＤＡコンバータ１５１から増幅器１９１及び電極１４１を介して、制御装置１７０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることにより出力光の波長が制御される。レーザ制御層１２２〜１２６も、それぞれＤＡコンバータ１５２〜１５６から増幅器１９２〜１９６及び電極１４２〜１４６を介して、制御装置１７０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることより出力光の波長が制御される。

また、レーザアレイ１００は、各ＤＢＲレーザからの出力光を導波する導波路１６１〜１６６と、導波路１６１〜１６６を導波した出力光を合波する光結合器であるＭＭＩ（多モード干渉）カプラ１６７と、最終段で出力光の強度を調整するＳＯＡ（半導体増幅器）１６８と、ＳＯＡ１６８からの出力光を導波して出力する導波路１６９と、ＳＯＡ１６８に接続された電極１３７とを備える。各ＤＢＲレーザの発振光は、後段に配置された導波路１６１〜１６６を介してＭＭＩカプラ１６７により１つに合波され、ＳＯＡ１６８を経た後に、出力光として導波路１６９から出力される。ＳＯＡ１６８は、電極１３７を介して、外部から電流が供給される。

次に、本実施例における波長選択スイッチのレーザアレイの発振光の波長制御の方法について説明する。波長選択スイッチのＤＢＲレーザアレイにおいて波長を変更する場合、波長の範囲に応じて２種類の方法がある。第１の方法は、発振を行っている第１のＤＢＲレーザの可変波長範囲内で波長を変化させる場合である。この場合は第１のＤＢＲレーザ（発振中）の制御層に印加する電流のみを変化させる。この方法では制御層に印加する電流の変化量と正の相関を持つ周波数変動が観測される。従って制御電流変化量が大きい、すなわち波長を大きく変動させる場合には、波長を変更してから波長が安定するまでの時間が遅くなってしまうが、これについては発振を行うＤＢＲレーザに隣接する第２のＤＢＲレーザの制御層に電流を印加することにより熱補償を用いれば、波長ドリフトを低減でき、結果として波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短くすることが出来る。

第２の方法は、比較的波長の変化量が大きい場合、即ち発振を行っている第１のＤＢＲレーザの可変波長範囲を超えた波長変化をさせる場合であるが、このような場合には第１のＤＢＲレーザから他の第３のＤＢＲレーザに発振を切り替えることにより発振光の波長を変更する。第１のＤＢＲレーザから第３のＤＢＲレーザに発振を切り替える場合、ＤＢＲレーザの制御層に印加する電流だけでなく、活性層に印加する電流の変化も伴うため、第１の方法に比べて各ＤＢＲレーザの電流変化量が大きい、すなわち波長ドリフトも大きい。従って、結果として波長を変更してから波長が安定するまでの時間も大きくなってしまう。この場合、本実施例においては、ＤＢＲレーザアレイのすべてのＤＢＲレーザの制御層に予め電流を印加して、ＤＢＲレーザにおいて発生する発熱量を波長変更前後において一定とすることにより、半導体基板における温度変化を抑制し、温度変化による屈折率変化を抑制する。

本実施例においては、波長選択スイッチのＤＢＲレーザアレイにおいて波長を変更する際に、変更する波長の値が決定していない場合に、第１の方法による波長の変更を行う場合、及び第２の方法により波長の変更を行う場合の双方の場合における温度変化による屈折率変化に対応するために、ＤＢＲレーザアレイの熱補償を行い、波長ドリフトを低減し、波長が安定するまでの時間を短縮する。

具体的には、波長の変更による熱補償を行うために、発振を行う第１のＤＢＲレーザ以外のＤＢＲレーザの制御層すべてに予め電流を印加して、チップ内の熱分布を緩和する。

まず、波長選択スイッチのＤＢＲレーザアレイにおいて第１の値の波長を出力するために、発振を行うＤＢＲレーザである第１のＤＢＲレーザの活性層及び制御層に所望の値の電流を印加する。次に、その後のＤＢＲレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合に対応するために、第１のＤＢＲレーザに隣接する第２のＤＢＲレーザの制御層に所望の電流を印加する。第２のＤＢＲレーザの制御層に電流を印加することにより、第１のＤＢＲレーザの可変波長範囲内で波長を変更する場合（上記第１の方法による波長変更）に、第１のＤＢＲレーザの熱補償を行うことができるため、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することができる。

さらに、第１のＤＢＲレーザ及び第２のＤＢＲレーザ以外のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値も設定する。その後のＤＢＲレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。ここで、第１及び第２のＤＢＲレーザの以外のＤＢＲレーザの制御層には、すべて同一の電流値を設定する。各レーザに同一の電流値を設定することにより、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布して波長の変更に対する熱補償を行うことができ、第１のＤＢＲレーザ以外の他の任意のＤＢＲレーザ（第３のＤＢＲレーザとする）に発振を切り替えて波長を変更する場合（上記第２の方法による波長変更）にも、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することが可能となる。なお、印加する電流値は、収束する周波数ずれが大きくならない程度の値にとどめておくのが良い。

次に、波長選択スイッチのＤＢＲレーザアレイにおいて波長を変更して、第２の値の波長を出力するが、このとき、第１の方法により波長を変更する場合、発振を行っている第１のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値を変更することにより、波長を変更する。また、このとき、第１のＤＢＲレーザに隣接する第２のＤＢＲレーザに印加する電流も変更して、波長変更前の第１のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値と第２のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値との合計が、波長変更後の第１のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値と第２のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値との合計と、同一になるようにする。第１のＤＢＲレーザに隣接する第２のＤＢＲレーザに電流を印加することにより、さらなる第１の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。なお、第１及び第２のＤＢＲレーザ以外のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値は、波長変更前と同一である。さらなる第２の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。

一方で、第２の方法により波長を変更する場合、第１のＤＢＲレーザから第３のＤＢＲレーザに切り替えて発振を行うために、第３のＤＢＲレーザの活性層及び制御層に電流を印加する。また、熱補償を行うための第３のＤＢＲレーザに隣接するＤＢＲレーザ（第４のＤＢＲレーザとする）の制御層にも電流を印加する。

ここで、切替先の第３のＤＢＲレーザの活性層には第１のＤＢＲレーザに印加した電流の値と同一の値の電流を印加する。また、第４のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値は、発振を行う第３のＤＢＲレーザの制御層の電流値に対して相補的な値に設定して、第３のＤＢＲレーザを熱補償用に用いる。具体的には、第３のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値と第４のＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値の合計が、チャネル１において第１のＤＢＲレーザ制御層に印加した電流値と第２のＤＢＲレーザの制御層に印加した電流値との合計値となるように設定する。さらなる第１の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。また、第３のＤＢＲレーザおよび第４のＤＢＲレーザ以外のＤＢＲレーザの制御層にも電流を印加する。さらなる第２の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。印加する電流値は、チャネル１において第１のＤＢＲレーザ及び第２のＤＢＲレーザ以外のＤＢＲレーザの制御層に印加した電流値と同一の電流値とする。

本実施形態においては、チャネル１とチャネル２では全ての活性層電流と制御電流の和が一定になるように設定する。これは、チャネル１とチャネル２の総電流の合計値が変わってしまうと、チップの温度が安定せず振動してしまうことにより、発振波長も安定しないためである。また、本実施形態においては印加電流を一定としているが、印加する電力一定としてもよい。

このようにＤＢＲレーザの制御層に印加する電流値を設定することで、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布することができ、さらに任意のＤＢＲレーザに切り替えたときにも、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することが可能となる。

ここで、従来のレーザアレイの発振光の波長制御の例と、本実施例のレーザアレイの発振光の波長制御の例とを、比較して説明する。

１．従来のレーザアレイの発振光の波長制御の例
図２は、図１のレーザアレイ１００における、レーザアレイの熱補償を行わない場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ活性層１１１に７０ｍＡの電流を印加し、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ制御層１２１に５ｍＡの電流を印加する。このときのＤＢＲレーザ１０１の発振周波数は１９０．１ＴＨｚ（チャネル１）であった。

次に、波長選択スイッチのＤＢＲレーザアレイ１００において波長の変更を行うが、上記第２の方法により波長を変更する。ここで選択されるＤＢＲレーザはＤＢＲレーザ１０３である。このとき、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ活性層１１３に７０ｍＡの電流を印加し、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ制御層１２３に１０ｍＡの電流を印加する。このときのＤＢＲレーザ１０３の発振周波数は１９２．０ＴＨｚ（チャネル２）であった。

ここで、ＤＢＲレーザ１０１への電流印加とＤＢＲレーザ１０３への電流印加とを１ｍｓごとに切替え、１９０．１Ｔｚの発振周波数（チャネル１）と１９２．０ＴＨｚの発振周波数（チャネル２）とを交互に得る。切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、本制御方法では、切り替え時間は２０μｓであった。

２．実施例１のレーザアレイの発振光の波長制御の例
図３は、図１のレーザアレイ１００における、本発明の実施例３にかかる方法により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。

まず、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ活性層１１１に７０ｍＡの電流を印加し、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ制御層１２１に５ｍＡの電流を印加する。この際各ＤＢＲレーザの熱補償を行うために、まずは隣接のＤＢＲレーザ１０２のレーザ制御層１２２に対して３５ｍＡの電流を印加する。これは、その後のＤＢＲレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合の熱補償を行うために必要な電流である。このときのＤＢＲレーザ１０１の発振周波数は１９０．１ＴＨｚ（チャネル１）であった。

更にＤＢＲレーザ１０１および１０２以外のＤＢＲレーザ１０３〜１０６のレーザ制御層１２３〜１２６に予め２０ｍＡの電流を印加する。その後のＤＢＲレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。レーザ制御層１２３〜１２６に予め同一の電流値を設定することにより、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布してチップ内の熱分布を予め緩和しておくことができ、上記第２の方法による波長の変更に対する熱補償を行うことができる。

次に、波長選択スイッチのＤＢＲレーザアレイ１００において波長の変更を行うが、上記第２の方法により波長を変更する。ここで選択されるＤＢＲレーザはＤＢＲレーザ１０３である。まず、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ活性層１１３に７０ｍＡの電流を印加し、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ制御層１２３に１０ｍＡの電流を印加する。このときのＤＢＲレーザ１０３の発振周波数は１９２．０ＴＨｚ（チャネル２）であった。また、更なるＤＢＲレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合に対応するためにＤＢＲレーザ１０３の熱補償を行う。熱補償は、隣接するＤＢＲレーザ１０２の制御層に対して３０ｍＡの電流を印加するが、この電流値は、発振を行うＤＢＲレーザ１０３の制御層に印加する電流の設定値に対し、相補的な値に設定する必要がある。具体的には、ＤＢＲレーザ１０３の制御層１２３に印加する電流値とＤＢＲレーザ１０２の制御層１２２に印加する電流値との合計値が、チャネル１においてＤＢＲレーザ１０１の制御層１２１に印加した電流値とＤＢＲレーザ１０２の制御層１２２に印加した電流値との合計値と同一になるように設定する。

次に、ＤＢＲレーザ１０３および１０２以外の各ＤＢＲレーザ１０１、１０４〜１０６のレーザ制御層１２１、１２４〜１２６に予め２０ｍＡの電流を印加する。さらなるＤＢＲレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。

ここで、ＤＢＲレーザ１０１への電流印加とＤＢＲレーザ１０３への電流印加とを１ｍｓごとに切替え、１９０．１Ｔｚの発振周波数（チャネル１）と１９２．０ＴＨｚの発振周波数（チャネル２）とを交互に得る。切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、本制御方法では、切り替え時間は１０μｓであった。

従って本発明の制御方法を用いる事によって、著しい切り替え時間の短縮を図ることができた。なお、今回は６アレイの場合に関して記述したが、アレイ数が６以外の場合でも効果があるのは言うまでもない。

［実施例２］
図４は、本発明の実施例２にかかる波長選択スイッチのレーザアレイ４００を示す上面図である。レーザアレイ４００は、電流制御型の波長可変レーザであるＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイであり、半導体基板４１０と、半導体基板４１０上に設けられたレーザ活性層４１１ａ〜４１６ａ、４１１ｂ〜４１６ｂ、４１１ｃ〜４１６ｃと、半導体基板４１０上に設けられたレーザ制御層４２１ａ〜４２６ａ、４２１ｂ〜４２６ｂ、４２１ｃ〜４２６ｃとを備える。レーザ活性層４１１ａ〜４１１ｃとレーザ制御層４２１ａ〜４２１ｃとは、それぞれが基板上に設けられ、半導体基板４１０上において交互に配置されＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１を形成する。レーザ活性層４１２ａ〜４１６ａ、４１２ｂ〜４１６ｂ、４１２ｃ〜４１６ｃとレーザ制御層４２２ａ〜４２６ａ、４２２ｂ〜４２６ｂ、４２２ｃ〜４２６ｃとについても、半導体基板４１０上において交互に配置されＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０２〜４０６を形成する。ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１〜４０６は、それぞれ並列に配置されている。

また、レーザアレイ４００は、レーザ活性層４１１ａ〜４１６ａ、４１１ｂ〜４１６ｂ、４１１ｃ〜４１６ｃとそれぞれ接続された電極４３１〜４３６と、電極４３１〜４３６にそれぞれ接続された増幅器４８１〜４８６と、増幅器４８１〜４８６にそれぞれ接続されたＤＡコンバータ４７１〜４７６とを備える。また、レーザアレイ４００は、レーザ制御層４２１ａ〜４２６ａ、４２１ｂ〜４２６ｂ、４２１ｃ〜４２６ｃとそれぞれ接続された電極４４１〜４４６と、電極４４１〜４４６にそれぞれ接続された増幅器４９１〜４９６と、増幅器４９１〜４９６にそれぞれ接続されたＤＡコンバータ４５１〜４５６と、ＤＡコンバータ４７１〜４７６及びＤＡコンバータ４５１〜４５６に接続された制御装置４７０とを備える。レーザ活性層４１１ａ〜４１１ｃはＤＡコンバータ４７１から増幅器４８１及び電極４３１を介して制御装置４７０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。レーザ活性層４１２ａ〜４１６ｃもそれぞれＤＡコンバータ４７２〜４７６から増幅器４８２〜４８６及び電極４３２〜４３６を介して制御装置４７０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。

レーザ制御層４２１ａ〜４２１ｃはＤＡコンバータ４５１から増幅器４９１及び電極４４１を介して、制御装置４７０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることにより出力光の波長が制御される。レーザ制御層４２２ａ〜４２６ｃもそれぞれＤＡコンバータ４５２〜４５６から増幅器４９２〜４９６及び電極４４２〜４４６を介して、制御装置４７０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることにより出力光の波長が制御される。

また、レーザアレイ４００は、各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザからの出力光を導波する導波路４６１〜４６６と、導波路４６１〜４６６を導波した出力光を合波する光結合器であるＭＭＩ（多モード干渉）カプラ４６７と、最終段で出力光の強度を調整するＳＯＡ（半導体増幅器）４６８と、ＳＯＡ４６８からの出力光を導波して出力する導波路４６９と、ＳＯＡ４６８に接続された電極４３７とを備える。各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの発振光は、後段に配置された導波路４６１〜４６６を介してＭＭＩカプラ４６７により１つに合波され、ＳＯＡ４６８を経た後に、出力光として導波路４６９から出力される。ＳＯＡ４６８は、電極４３７を介して、外部から電流が供給される。

次に、本実施例における波長選択スイッチのレーザアレイの発振光の波長制御の方法について説明する。波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおいて波長を変更する場合、波長の範囲に応じて２種類の方法がある。第１の方法は、発振を行っている第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの可変波長範囲内で波長を変化させる場合である。この場合は第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流のみを変化させる。この方法では制御層に印加する電流の変化量と正の相関を持つ周波数変動が観測される。従って制御電流変化量が大きい、すなわち波長を大きく変動させる場合には、波長を変更してから波長が安定するまでの時間が遅くなってしまうが、これについては発振を行う第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに隣接する第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に電流を印加することにより熱補償を用いれば、波長ドリフトを低減でき、結果として波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短くすることが出来る。

第２の方法は、比較的波長の変化量が大きい場合、即ち発振を行っている第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの可変波長範囲を超えた波長変化をさせる場合であるが、このような場合には第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザから他の第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに発振を切り替えることにより発振光の波長を切り替える。第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザから第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに発振を切り替える場合、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流だけでなく、活性層に印加する電流の変化も伴うため、第１の方法に比べて各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの電流変化量が大きい、すなわち波長ドリフトも大きい。従って、結果として波長を変更してから波長が安定するまでの時間も大きくなってしまう。この場合、本実施例においては、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイのすべてのＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に予め電流を印加して、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザにおいて発生する発熱量を波長変更前後において一定とすることにより、半導体基板における温度変化を抑制し、温度変化による屈折率変化を抑制する。

本実施例においては、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおいて波長を変更する際に、変更する波長の値が決定していない場合に、第１の方法による波長の変更を行う場合、及び第２の方法により波長の変更を行う場合の双方の場合における温度変化による屈折率変化に対応するために、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの熱補償を行い、波長ドリフトを低減し、波長が安定するまでの時間を短縮する。

具体的には、波長の変更による熱補償を行うために、発振を行う第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層すべてに予め電流を印加して、チップ内の熱分布を緩和する。

まず、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおいて第１の値の波長を出力するために、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザである第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの活性層及び制御層に所望の値の電流を印加する。次に、その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合に対応するために、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに隣接する第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に所望の電流を印加する。第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に電流を印加することにより、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの可変波長範囲内で波長を変更する場合（上記第１の方法による波長変更）に、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの熱補償を行うことができるため、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することができる。

さらに、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ及び第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値も設定する。その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。ここで、第１及び第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層には、すべて同一の電流値を設定する。各レーザに同一の電流値を設定することにより、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布して波長の変更に対する熱補償を行うことができ、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外の他の任意のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ（第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザとする）に発振を切り替えて波長を変更する場合（上記第２の方法による波長変更）にも、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することが可能となる。なお、印加する電流値は、収束する周波数ずれが大きくならない程度の値にとどめておくのが良い。

次に、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおいて波長を変更して、第２の値の波長を出力するが、このとき、第１の方法により波長を変更する場合、発振を行っている第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を変更することにより、波長を変更する。また、このとき、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに隣接する第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに印加する電流も変更して、波長変更前の第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値と第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値との合計が、波長変更後の第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値と第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値との合計と、同一になるようにする。第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに隣接する第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに電流を印加することにより、さらなる第１の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。なお、第１及び第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値は、波長変更前と同一である。さらなる第２の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。

一方で、第２の方法により波長を変更する場合、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザから第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに切り替えて発振を行うために、第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの活性層及び制御層に電流を印加する。また、熱補償を行うための第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ（第４のＴＤＡ−ＤＦＢレーザとする）の制御層にも電流を印加する。

ここで、切替先の第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの活性層には第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに印加した電流の値と同一の値の電流を印加する。また、第４のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値は、発振を行う第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層の電流値に対して相補的な値に設定して、第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザを熱補償用に用いる。具体的には、第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値と第４のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値の合計が、チャネル１において第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ制御層に印加した電流値と第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加した電流値との合計値となるように設定する。さらなる第１の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。また、第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザおよび第４のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層にも電流を印加する。さらなる第２の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。印加する電流値は、チャネル１において第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ及び第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加した電流値と同一の電流値とする。

本実施形態においては、チャネル１とチャネル２では全ての活性層電流と制御電流の和が一定になるように設定する。これは、チャネル１とチャネル２の総電流の合計値が変わってしまうと、チップの温度が安定せず振動してしまうことにより、発振波長も安定しないためである。また、本実施形態においては印加電流を一定としているが、印加する電力一定としてもよい。

このようにＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を設定することで、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布することができ、さらに任意のＴＤＡ−ＤＦＢレーザにチャネルを切り替えたときにも、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することが可能となる。

ここで、従来のレーザアレイの発振光の波長制御の例と、本実施例のレーザアレイの発振光の波長制御の例とを、比較して説明する。

１．従来のレーザアレイの発振光の波長制御の例
図５は、図４のレーザアレイ４００における、熱補償を行わない場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３のレーザ活性層４１３に８０ｍＡの電流を印加し、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３のレーザ制御層４２３に１０ｍＡの電流を印加する。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の発振周波数は１９２．０ＴＨｚ（チャネル１）であった。

次に、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイ４００において波長の変更を行うが、上記第２の方法により波長を変更する。ここで選択されるＴＤＡ−ＤＦＢレーザはＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５である。このとき、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５のレーザ活性層４１５に８０ｍＡの電流を印加し、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５のレーザ制御層４２５に１５ｍＡの電流を印加する。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の発振周波数は１９３．３ＴＨｚ（チャネル２）であった。

ここで、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３への電流印加とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５への電流印加とを１ｍｓごとに切替え、１９２．０Ｔｚの発振周波数（チャネル１）と１９３．３ＴＨｚの発振周波数（チャネル２）とを交互に得る。切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、本制御方法では、切り替え時間は５０μｓであった。

２．実施例２のレーザアレイの発振光の波長制御の例
図６は、図４のレーザアレイ４００における、本発明の実施例２にかかる方法により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。

まず、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３のレーザ活性層４１３に８０ｍＡの電流を印加し、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３のレーザ制御層４２３に１０ｍＡの電流を印加する。この際各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの熱補償を行うために、まずは隣接のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４のレーザ制御層４２４に対して３５ｍＡの電流を印加する。これは、その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合の熱補償を行うために必要な電流である。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の発振周波数は１９２．０ＴＨｚ（チャネル１）であった。

更にＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３および４０４以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１〜４０２、４０５〜４０６のレーザ制御層４２１〜４２２、４２５〜４２６に予め１０ｍＡの電流を印加する。その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。レーザ制御層４２１〜４２２、４２５〜４２６に予め同一の電流値を設定することにより、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布してチップ内の熱分布を予め緩和しておくことができ、上記第２の方法による波長の変更に対する熱補償を行うことができる。

次に、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイ４００において波長の変更を行うが、上記第２の方法により波長を変更する。ここで選択されるＴＤＡ−ＤＦＢレーザはＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５である。まず、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５のレーザ活性層４１５に８０ｍＡの電流を印加し、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５のレーザ制御層４２５に１５ｍＡの電流を印加する。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の発振周波数は１９３．３ＴＨｚ（チャネル２）であった。また、更なるＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合に対応するためにＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の熱補償を行う。熱補償は、隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の制御層４２４に対して３０ｍＡの電流を印加するが、この電流値は、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の制御層に印加する電流の設定値に対し、相補的な値に設定する必要がある。具体的には、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の制御層４２５に印加する電流値とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の制御層４２４に印加する電流値との合計値が、チャネル１においてＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の制御層４２３に印加した電流値とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の制御層４２４に印加した電流値との合計値と同一になるように設定する。

次に、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５および４０４以外の各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１〜４０３、４０６のレーザ制御層４２１〜４２３、４２６に予め１０ｍＡの電流を印加する。さらなるＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。

ここで、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３への電流印加とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５への電流印加とを１ｍｓごとに切替え、１９２．０ＴＨｚの発振周波数（チャネル１）と１９３．３ＴＨｚの発振周波数（チャネル２）とを交互に得る。切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、本制御方法では、切り替え時間は４０μｓであった。

従って本発明の制御方法を用いる事によって、著しい切り替え時間の短縮を図ることができた。なお、今回は６アレイの場合に関して記述したが、アレイ数が６以外の場合でも効果があるのは言うまでもない。

［実施例３］
本実施例においても、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおいて波長を変更する際に、変更する波長の値が決定していない場合に、第１の方法による波長の変更を行う場合、及び第２の方法により波長の変更を行う場合の双方の場合における温度変化による屈折率変化に対応するために、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの熱補償を行い、波長ドリフトを低減し、波長が安定するまでの時間を短縮する。

具体的には、波長の変更による熱補償を行うために、発振を行う第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層すべてに予め電流を印加して、チップ内の熱分布を緩和する。

まず、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおいて第１の値の波長を出力するために、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザである第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの活性層及び制御層に所望の値の電流を印加する。次に、その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合に対応するために、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに隣接する第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に所望の電流を印加する。第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に電流を印加することにより、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの可変波長範囲内で波長を変更する場合（上記第１の方法による波長変更）に、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの熱補償を行うことができるため、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することができる。

さらに、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ及び第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値も設定する。その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。本実施形態の場合、第１及び第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値は、発振を行っている第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ及び隣接する第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザとの組からの熱勾配を相殺するように、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ及び第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザからの距離が離れるに従って、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの制御層に印加する電流値を離れる距離に比例して大きくしていく。

チップ内において、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザに近い位置ほど、チップの温度が高くなっているため、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザからの距離が遠くなるにしたがって、レーザの制御層に印加する電流値を高くして、チップ内の温度を均等化する。本実施例のように各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を設定することにより、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布して波長の変更に対する熱補償を行うことができ、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外の他の任意のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ（第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザとする）に発振を切り替えて波長を変更する場合（上記第２の方法による波長変更）にも、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することが可能となる。

次に、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおいて波長を変更して、第２の値の波長を出力するが、このとき、第１の方法により波長を変更する場合、発振を行っている第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を変更することにより、波長を変更する。また、このとき、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに隣接する第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに印加する電流も変更して、波長変更前の第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値と第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値との合計が、波長変更後の第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値と第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値との合計と、同一になるようにする。第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに隣接する第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに電流を印加することにより、さらなる第１の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。なお、第１及び第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値は、波長変更前と同一である。さらなる第２の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。

一方で、第２の方法により波長を変更する場合、第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ（第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ）において発振を行うために、第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの活性層及び制御層に電流を印加する。また、熱補償を行うための第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ（第４のＴＤＡ−ＤＦＢレーザとする）の制御層にも電流を印加する。

ここで、切替先の第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの活性層には第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに印加した電流の値と同一の値の電流を印加する。また、第４のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値は、発振を行う第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層の電流値に対して相補的な値に設定して、第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザを熱補償用に用いる。具体的には、第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値と第４のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値の合計が、チャネル１において第１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ制御層に印加した電流値と第２のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加した電流値との合計値となるように設定する。さらなる第１の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。また、第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザおよび第４のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層にも電流を印加する。さらなる第２の方法による波長変更に対する熱補償を行うためである。印加する電流値は、発振を行う第３のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ及び隣接する第４のＴＤＡ−ＤＦＢレーザとの組からの距離が離れるに従って、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの制御層に印加する電流値を離れる距離に比例して大きくしていく。

本実施形態においては、チャネル１とチャネル２では全ての活性層電流と制御電流の和が一定になるように設定する。これは、チャネル１とチャネル２の総電流の合計値が変わってしまうと、チップの温度が安定せず振動してしまうことにより、発振波長も安定しないためである。また、本実施形態においては印加電流を一定としているが、印加する電力一定としてもよい。

このようにＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を設定することで、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布することができ、さらに任意のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに発振を切り替えたときにも、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することが可能となる。

図７は、図４のレーザアレイ４００における、本発明の実施例３にかかる方法により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。

まず、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３のレーザ活性層４１３に８０ｍＡの電流を印加し、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３のレーザ制御層４２３に１０ｍＡの電流を印加する。この際各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの熱補償を行うために、まずは隣接のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４のレーザ制御層４２４に対して３５ｍＡの電流を印加する。これは、その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合の熱補償を行うために必要な電流である。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の発振周波数は１９２．０ＴＨｚ（チャネル１）であった。

更にＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３および４０４以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１〜４０２、４０５〜４０６のレーザ制御層４２１〜４２２、４２５〜４２６に電流を印加する。その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。ここで、印加する電流値は、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４からの距離が遠くなるに従って、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を大きくしていく。具体的には発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０２の制御層４２２、及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の制御層４２５には、１０ｍＡの電流を印加する。また、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０２（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１の制御層４２１、及びＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４２６の制御層４０６には、２０ｍＡの電流を印加する。つまり発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４からの距離が遠くなるに従って、１０ｍＡ、２０ｍＡと、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流が高くなるように設定する。レーザ制御層４２１〜４２２、４２５〜４２６に本実施形態のような電流値を設定することにより、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布してチップ内の熱分布を予め緩和しておくことができ、上記第２の方法による波長の変更に対する熱補償を行うことができる。

次に、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイ４００において波長の変更を行うが、上記第２の方法により波長を変更する。ここで選択されるＴＤＡ−ＤＦＢレーザはＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５である。まず、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５のレーザ活性層４１５に８０ｍＡの電流を印加し、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５のレーザ制御層４２５に１５ｍＡの電流を印加する。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の発振周波数は１９３．３ＴＨｚ（チャネル２）であった。また、更なるＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合に対応するためにＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の熱補償を行う。熱補償は、隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の制御層４２４に対して３０ｍＡの電流を印加するが、この電流値は、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の制御層に印加する電流の設定値に対し、相補的な値に設定する必要がある。具体的には、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の制御層４２５に印加する電流値とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の制御層４２４に印加する電流値との合計値が、チャネル１においてＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の制御層４２３に印加した電流値とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の制御層４２４に印加した電流値との合計値と同一になるように設定する。

次に、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４および４０５以外の各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１〜４０３、４０６のレーザ制御層４２１〜４２３、４２６に予め電流を印加するが、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４からの距離が遠くなるに従って、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を大きくしていく。具体的には発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０６の制御層４２６、及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の制御層４２３には、１０ｍＡの電流を印加する。また、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０２の制御層４２２には、２０ｍＡの電流を印加する。さらに、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０２（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１の制御層４２１には、３０ｍＡの電流を印加する。つまり発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の組からの距離が遠くなるに従って、１０ｍＡ、２０ｍＡ、３０ｍＡと、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流が高くなるように設定する。レーザ制御層４２１〜４２３、４２６に、予めこのような設定値の電流を印加することにより、さらなるＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。

ここで、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３への電流印加とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５への電流印加とを１ｍｓごとに切替え、１９２．０ＴＨｚの発振周波数（チャネル１）と１９３．３ＴＨｚの発振周波数（チャネル２）とを交互に得る。切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、本制御方法では、切り替え時間は２８μｓであった。

従って本発明の制御方法を用いる事によって、著しい切り替え時間の短縮を図ることができた。なお、今回は６アレイの場合に関して記述したが、アレイ数が６以外の場合でも効果があるのは言うまでもない。

［実施例４］
図８は、図４のレーザアレイ４００における、本発明の実施例４にかかる方法により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。

まず、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３のレーザ活性層４１３に８０ｍＡの電流を印加し、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３のレーザ制御層４２３に１０ｍＡの電流を印加する。この際各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの熱補償を行うために、まずは隣接のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４のレーザ制御層４２４に対して３５ｍＡの電流を印加する。これは、その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合の熱補償を行うために必要な電流である。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の発振周波数は１９２．０ＴＨｚ（チャネル１）であった。

更にＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３および４０４以外のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１〜４０２、４０５〜４０６のレーザ制御層４２１〜４２２、４２５〜４２６に電流を印加する。その後のＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。ここで、印加する電流値は、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４からの距離が遠くなるに従って、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を大きくしていく。具体的には発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０２の制御層４２２、及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の制御層４２５には、１０ｍＡの電流を印加する。また、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０２（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１の制御層４２１、及びＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０６の制御層４２６には、２０ｍＡの電流を印加する。つまり発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４からの距離が遠くなるに従って、１０ｍＡ、４０ｍＡと、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流が高くなるように設定する。レーザ制御層４２１〜４２２、４２５〜４２６に本実施形態のような電流値を設定することにより、発振を行うレーザ付近のみに偏ってしまうチップ内の熱を広範囲に分布してチップ内の熱分布を予め緩和しておくことができ、上記第２の方法による波長の変更に対する熱補償を行うことができる。

次に、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイ４００において波長の変更を行うが、上記第２の方法により波長を変更する。ここで選択されるＴＤＡ−ＤＦＢレーザはＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５である。まず、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５のレーザ活性層４１５に８０ｍＡの電流を印加し、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５のレーザ制御層４２５に１５ｍＡの電流を印加する。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の発振周波数は１９３．３ＴＨｚ（チャネル２）であった。また、更なるＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第１の方法により波長変更が行われる場合に対応するためにＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の熱補償を行う。熱補償は、隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の制御層４２４に対して３０ｍＡの電流を印加するが、この電流値は、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の制御層に印加する電流の設定値に対し、相補的な値に設定する必要がある。具体的には、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の制御層４２５に印加する電流値とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の制御層４２４に印加する電流値との合計値が、チャネル１においてＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の制御層４２３に印加した電流値とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の制御層４２４に印加した電流値との合計値と同一になるように設定する。

次に、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４および４０５以外の各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１〜４０３、４０６のレーザ制御層４２１〜４２３、４２６に予め電流を印加するが、発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４からの距離が遠くなるに従って、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を大きくしていく。具体的には発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０６の制御層４２６、及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の制御層４２３には、１０ｍＡの電流を印加する。また、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０２の制御層４２２には、２５ｍＡの電流を印加する。さらに、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０２（のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３の反対側）に隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０１の制御層４０１には、５５ｍＡの電流を印加する。つまり発振を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５及び熱補償を行うＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４からの距離が遠くなるに従って、１０ｍＡ、２５ｍＡ、５５ｍＡと、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流が高くなるように設定する。レーザ制御層４２１〜４２３、４２６に、予めこのような設定値の電流を印加することにより、さらなるＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおける波長変更において上記第２の方法により波長変更が行われる場合に対応するためである。

ここで、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３への電流印加とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５への電流印加とを１ｍｓごとに切替え、１９２．０ＴＨｚの発振周波数（チャネル１）と１９３．３ＴＨｚの発振周波数（チャネル２）とを交互に得る。切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、本制御方法では、切り替え時間は１２μｓであった。

従って本発明の制御方法を用いる事によって、著しい切り替え時間の短縮を図ることができた。なお、今回は６アレイの場合に関して記述したが、アレイ数が６以外の場合でも効果があるのは言うまでもない。

［実施例５］
上記実施例１乃至４において、各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流値を設定することで、発振を行うレーザ付近だけでなく、チップ（半導体基板）全体に熱を加えることができ、さらに任意のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに発振を切り替えて波長を変更したときにも、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮することが可能となる。

しかし、波長を変更してから波長が安定するまでの時間を短縮するためにレーザアレイ４００の全体のチップ温度を上昇させて熱補償を行った場合の発振波長は、熱補償を行わない場合の発振波長と異なることがある。熱補償を行わずにＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に電流を印加した場合の発振波長を目標の発振波長と考えた場合、熱補償を行った場合の実際の発振波長と、目標の発振波長との間で、ずれが生じてしまう。この発振波長（発振周波数）のずれについて説明する。

まず、電流注入による波長（周波数）の変更を行った場合の任意のＴＤＡ−ＤＦＢレーザの実際の周波数の変動について説明する。図９は、上記第１の方法又は第２の方法により波長を変更するために、制御層に印加する電流の値を変化させたときの、発振周波数の時間的変化を示す図である。図９において、発振周波数の時間的変化は実線９０１により表され、制御電流の時間的変化は一点鎖線９０２により表されている。切替前の制御電流値をＡ１、切替後の制御電流値をＡ２で示している。一方、切替前の発振周波数Ｈ１は制御電流がＡ１からＡ２切り替わることにより（切替９１１）、図９に示すような変動を経る。この時、まずキャリア効果によって一度高周波側に大きく変動し、目標の発振周波数（熱補償を行わない場合の発振周波数）Ｈ２を上回り、Ｈ３になる。このとき、最大周波数値と目標周波数値との差（Ｈ３−Ｈ２）に相当する値ΔＨｍａｘを最大周波数ずれと呼ぶ。その後、熱の発生に伴い徐々に低周波数側に周波数変動が起こり、一定の発振周波数の値Ｈ４に安定する。ここで、最終的にＨ４は切替後の目標の発振周波数値Ｈ２を下回る場合があり、切り替え後の目標周波数と収束周波数値との差（Ｈ２−Ｈ４）に相当する値ΔＨｃｏｎを、収束周波数ずれと呼んでいる。

本発明においては、この収束周波数ずれを低減するために、レーザアレイ４００のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに印加する制御電流を所望の値だけ下げて、収束周波数ずれの校正を行ない、目標の発振周波数（波長）を得る。図１０は、レーザアレイ４００のチップ温度と発振波長との関係を示す図である。レーザアレイ４００の発振波長はチップ温度が上昇するのに伴って長波長側に変化する。すべてのＴＤＡ−ＤＦＢレーザに制御電流を印加することによって、図１０において、チップ温度はＢ１となる。このとき、レーザアレイ４００の発振波長の値はＩ１である。ここで、レーザアレイ４００の発振波長の値を、目標の発振波長Ｉ２に戻さなければならない。したがって、レーザアレイ４００のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに印加する制御電流を所望の値だけ下げることにより、目標の発振波長Ｉ２を発振するように制御する。

レーザアレイ４００のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに印加する制御電流を調整した上で上述の通り第１の方法及び第２の方法で波長の変更を行うことにより、レーザアレイ４００の収束周波数ずれを低減することができる。

なお、レーザアレイ４００から出力される発振波長の収束値が、目標の発振波長に満たない場合（発振周波数が、目標の周波数よりも大きい場合）は、レーザアレイ４００のＴＤＡ−ＤＦＢレーザに印加する制御電流を所望の値だけ上げて、目標の発振波長を得ることができる。

ここで、本発明のレーザアレイの発振光の収束周波数ずれの校正の具体的な例を説明する。図１１は、レーザアレイ４００中の任意の１のＴＤＡ−ＤＦＢレーザにおける、波長制御を行う際の制御電流と安定後の発振波長との関係を示す図である。ここで、実線１１０１は熱補償を行うために各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に追加的に電流を印加した場合（実施例４）を示し、破線１１０２は熱補償を行わない場合を示している。

本実施形態において、熱補償を行わずに、ある電流値Ｃ１を、任意のＤＦＢレーザの制御層に印加すると、一定時間経過後、発振周波数はＪ２に安定した。一方、実施例４の方法により熱補償を行って、ある電流値Ｃ１を、任意のＤＦＢレーザの制御層に印加すると、一定時間経過後、発振周波数はＪ１に安定した。実施例４の方法により熱補償を行って、制御電流値Ｃ１を印加した場合、チップ温度上昇により、実際の発信周波数は、Ｊ１で示した長波長化した波長になってしまう（収束周波数ずれはＪ２−Ｊ２＝ΔＪ）。ここで、実施例４の方法（実線１１０１）により発振周波数Ｊ２を得るためには、制御電流値をＣ２としなければならない。従って、電流校正値をＣ１−Ｃ２＝ΔＣとして、発振を行っているＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層に印加する電流を、ΔＣだけ下げる。そうすると、一定時間経過後、発振周波数はＪ２に安定することになる。なお、発信を行っているＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層への印加電圧の減少分は、隣接するＴＤＡ−ＤＦＢレーザの制御層の制御層へ印加する電圧の増加分とする。

図１２は、図４のレーザアレイ４００における、本実施例の波長校正を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。

まず、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３のレーザ活性層４１３及びレーザ制御層４２３に電流を印加するが、レーザ活性層４１３に印加する電流は８０ｍＡのまま変更せず、レーザ制御層４２３へ印加する電流を２ｍＡだけ下げて８ｍＡに変更する。また、この際各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの熱補償を行うために隣接するレーザ制御層４２４に印加する電流は、２ｍＡだけ上げて３７ｍＡに変更する。なお、他のレーザ制御層４２１、４２２、４２５及び４２６に印加する電流値は実施例４と同じである。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０４の発振周波数は１９２．０ＴＨｚ（チャネル１）であった。

次に、波長選択スイッチのＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイ４００において波長の変更を行うが、上記第２の方法により波長を変更する。ここで選択されるＴＤＡ−ＤＦＢレーザは、実施例４と同様にＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５である。まず、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５のレーザ活性層４１５及びレーザ制御層４２５に電流を印加するが、レーザ活性層４１５に印加する電流は８０ｍＡのまま変更せず、レーザ制御層４２５へ印加する電流を４ｍＡだけ下げて１１ｍＡに変更する。また、この際各ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの熱補償を行うために隣接するレーザ制御層４２４に印加する電流は、４ｍＡだけ上げて３４ｍＡに変更する。なお、他のレーザ制御層４２１、４２２、４２３及び４２６に印加する電流値は実施例４と同じである。このときのＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５の発振周波数は１９３．３ＴＨｚ（チャネル２）であった。

実施例４の波長制御方法を用い、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０３への電流印加とＤＦＢレーザ４０５への電流印加とを１ｍｓごとに切替えて、１９２．０ＴＨｚの発振周波数（チャネル１）と１９３．３ＴＨｚの発振周波数とを交互に得る。ここで、切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、切替後１ｍｓにおける目標周波数に対する収束周波数ずれは３ＧＨｚであった。これに対して、本実施例において、ＴＤＡ−ＤＦＢ４０３への電流印加とＴＤＡ−ＤＦＢレーザ４０５への電流印加とを１ｍｓごとに切替えた場合、切替後１ｍｓにおける目標周波数に対する収束周波数ずれは１０ＭＨｚとなり、大幅な低減を図る事が出来た。

従って、本実施例の波長可変レーザアレイの波長校正方法によって、著しい収束周波数ずれの低減を実現する事が出来た。なお、今回は６アレイの場合に関して記述したが、アレイ数が６以外の場合でも効果があるのは言うまでもない。

１００、４００ レーザアレイ
１０１〜１０６ ＤＢＲレーザ
４０１〜４０６ ＴＤＡ−ＤＦＢレーザ
１１０、４１０ 半導体基板
１１１ａ〜１１６ｃ、４１１ａ〜４１６ｃ レーザ活性層
１２１ａ〜１２６ｃ、４２１ａ〜４２６ｃ レーザ制御層
１３１〜１３７、１４１〜１４６、４３１〜５３７、４４１〜４４６ 電極
１４１〜１４６、１８１〜１８６、４４１〜４４６、４８１〜４８６ 増幅器
１５１〜１５６、１７１〜１７６、４５１〜４５６、４７１〜４７６ ＤＡコンバータ
１６１〜１６６、１６９、４６１〜４６６、４６９ 導波路
１６７、４６７ ＭＭＩカプラ
１６８、４６８ ＳＯＡ
１７０、４７０ 制御装置

Claims (8)

1. 独立に電流を印加できる活性層及び制御層を有する電流制御型の複数の波長可変レーザを備え、前記複数の波長可変レーザの出力波長を変更して可変制御する、波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、
   前記複数の波長可変レーザのうち第１の波長可変レーザの動作中に、前記第１の波長可変レーザ以外のすべての波長可変レーザの制御層に対して、波長可変レーザの熱補償を行うことであって、前記第１の波長可変レーザの制御層に隣接する第２の波長可変レーザの制御層に、前記第１の波長可変レーザの可変波長範囲内で波長を変更するときの熱補償を行うための値の電流を印加し、前記第１及び第２の波長可変レーザ以外の波長可変レーザの制御層には、それぞれ均等な電流を印加すること
   を含むことを特徴とする波長可変レーザアレイの波長を制御する方法。
2. 独立に電流を印加できる活性層及び制御層を有する電流制御型の複数の波長可変レーザを備え、前記複数の波長可変レーザの出力波長を変更して可変制御する、波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、
   前記複数の波長可変レーザのうち第１の波長可変レーザの動作中に、前記第１の波長可変レーザ以外のすべての波長可変レーザの制御層に対して、波長可変レーザの熱補償を行うことであって、前記第１の波長可変レーザの制御層に隣接する第２の波長可変レーザの制御層に、前記第１の波長可変レーザの可変波長範囲内で波長を変更するときの熱補償を行うための値の電流を印加し、前記第１及び第２の波長可変レーザ以外の波長可変レーザの制御層には、前記第１及び第２の波長可変レーザからの距離が離れるに従って、値を大きくした電流を印加すること
   を含むことを特徴とする波長可変レーザアレイの波長を制御する方法。
3. 前記第１の波長可変レーザの発振波長の範囲内において波長を変更することであって、前記第１の波長可変レーザの制御層に印加する電流と前記第２の波長可変レーザの制御層に印加する電流とをそれぞれ変更し、前記第１の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第２の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値が、波長の変更前後において同一の値になるようにすることをさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法。
4. 前記第１の波長可変レーザから第３の波長可変レーザに発振を切り替えることであって、前記第３の波長可変レーザの制御層に隣接する第４の波長可変レーザの制御層に、前記第３の波長可変レーザの可変波長範囲内で波長を変更するときの熱補償を行うための値の電流を印加し、前記第３の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第４の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値が、発振を切り替える前の前記第１の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第２の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値と同一の値になるようにし、前記第３及び第４の波長可変レーザ以外の波長可変レーザの制御層には、それぞれ均等な電流を印加することを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法。
5. 前記第１の波長可変レーザから第３の波長可変レーザに発振を切り替えることであって、前記第３の波長可変レーザの制御層に隣接する第４の波長可変レーザの制御層に、前記第３の波長可変レーザの可変波長範囲内で波長を変更するときの熱補償を行うための値の電流を印加し、前記第３の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第４の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値が、発振を切り替える前の前記第１の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流と前記第２の波長可変レーザの前記制御電極に印加する電流との合計値と同一の値になるようにし、前記第３及び第４の波長可変レーザ以外の波長可変レーザの制御層には、前記第３及び第４の波長可変レーザからの距離が離れるに従って、値を大きくした電流を印加することを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法。
6. 前記第１の波長可変レーザの制御層に印加する電流値は、前記熱補償による前記波長可変レーザアレイのチップ温度の増加の結果生じた波長変動を減少するための校正値だけ減少した値であり、前記校正値は、予め取得した、前記熱補償を行った場合及び熱補償を行っていない場合の半導体レーザの注入制御電流対発振波長の関係から算出され、前記第２の波長可変レーザの制御層に印加する電流値は、前記校正値だけ増加した値であることを特徴とする請求項５に記載の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法。
7. 前記波長可変レーザは、ＤＢＲレーザであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法。
8. 前記波長可変レーザは、ＴＡＤ−ＤＦＢレーザであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の波長可変レーザアレイの波長を制御する方法。