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技術 レーザ装置およびレーザ装置の制御方法

出願人 古河電気工業株式会社
発明者 屋冨祖良貴山本篤司西田昌義
出願日 2018年2月13日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-022927
公開日 2019年8月22日 (8ヶ月経過) 公開番号 2019-140271
状態 未査定
技術分野 半導体レーザ
主要キーワード 比例積分微分制御 迷光量 熱電冷却素子 モニタ値 波長可変型 各電流値 積分定数 目標波長
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

レーザ素子発振波長制御精度の低下を抑制すること。

解決手段

レーザ装置は、レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、レーザ素子から出力された第1レーザ光光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、第1レーザ光の一部である第1部分と第2レーザ光の一部である第1部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、光フィルタを透過した第1レーザ光の一部である第2部分と、第2レーザ光の一部である第2部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、第1検出器によるモニタ値と第2検出器によるモニタ値とに基づいて第1レーザ光の波長を求め、求めた波長が目標波長となるように変更手段に供給する駆動電流を制御し、第1検出器によるモニタ値が一定となるようにレーザ素子に供給する駆動電流を制御する制御部とを備える。

概要

背景

従来、波長可変型半導体レーザ素子等のレーザ素子発振波長を制御するために、レーザ素子から出力されたレーザ光の一部を、光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長フィルタに透過させ、透過したレーザ光の強度を検出し、検出した強度に基づいて発振波長を制御する技術が知られている。レーザ素子から出力されたレーザ光は、たとえば半導体光増幅器(SOA)によって光増幅される。

特許文献1では、SOAを制御することで、迷光の強度を補正値として検知し、レーザ素子の発振波長を制御する技術が開示されている。

概要

レーザ素子の発振波長の制御精度の低下を抑制すること。レーザ装置は、レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、第1レーザ光の一部である第1部分と第2レーザ光の一部である第1部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、光フィルタを透過した第1レーザ光の一部である第2部分と、第2レーザ光の一部である第2部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、第1検出器によるモニタ値と第2検出器によるモニタ値とに基づいて第1レーザ光の波長を求め、求めた波長が目標波長となるように変更手段に供給する駆動電流を制御し、第1検出器によるモニタ値が一定となるようにレーザ素子に供給する駆動電流を制御する制御部とを備える。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ素子の発振波長の制御精度の低下を抑制できるレーザ装置およびレーザ装置の制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、前記第1検出器によるモニタ値と前記第2検出器によるモニタ値とに基づいて前記第1レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御し、前記第1検出器によるモニタ値が一定となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御する制御部と、を備えることを特徴とするレーザ装置

請求項2

前記第2レーザ光の一部である第3部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第3検出器をさらに備え、前記制御部は、前記第3検出器によるモニタ値が一定となるように前記光増幅器に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項1に記載のレーザ装置。

請求項3

前記制御部は、前記光増幅器が制御目標の強度の前記第2レーザ光を出力するために必要な強度以上の強度の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置。

請求項4

前記制御部は、前記第1検出器が受光する前記第1レーザ光の第1部分に対する前記第2レーザ光の第1部分の影響と、前記第2検出器が受光する前記第1レーザ光の第2部分に対する前記第2レーザ光の第2部分の影響とが所定量以下になる様に、所定の強度以上の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御す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レーザ装置。

請求項5

前記制御部は、前記増幅器の出力が最大の場合における前記第1レーザ光の波長と、前記増幅器の出力が最小の場合における前記第1レーザ光の波長との差が、所定の値以下となる様に前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項4に記載のレーザ装置。

請求項6

前記制御部は、前記レーザ素子の電力変換効率所定値以上となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御す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レーザ装置。

請求項7

前記制御部は、前記レーザ素子に供給する駆動電流にリミッタが設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のレーザ装置。

請求項8

前記制御部は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記制御の周期を変更することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のレーザ装置。

請求項9

前記制御部は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御と、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、前記所定の周期の1周期内において、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を行った後に前記変更手段に供給する駆動電流の制御を行うことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載のレーザ装置。

請求項10

前記制御部は、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を比例積分制御により行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載のレーザ装置。

請求項11

レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、前記第2レーザ光の一部である第3部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第3検出器と、前記第3検出器によるモニタ値に基づいて前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分の強度と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分の強度とを求め、前記求めた強度に基づいて前記第1検出器によるモニタ値と前記第2によるモニタ値とを補償し、前記補償したモニタ値に基づいて前記第1レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御する制御部と、を備えることを特徴とするレーザ装置。

請求項12

レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、前記第2レーザ光の強度の制御目標値に基づいて前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分の強度と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分の強度とを求め、前記求めた強度に基づいて前記第1検出器によるモニタ値と前記第2によるモニタ値とを補償し、前記補償したモニタ値に基づいて前記第1レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御する制御部と、を備えることを特徴とするレーザ装置。

請求項13

レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、を備えるレーザ装置の制御方法であって、前記第1検出器によるモニタ値と前記第2検出器によるモニタ値とに基づいて前記第1レーザ光の波長を求めるステップと、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップと、前記第1検出器によるモニタ値が一定となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御するステップと、を含むことを特徴とするレーザ装置の制御方法。

請求項14

前記レーザ装置は、前記第2レーザ光の一部である第3部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第3検出器をさらに備え、前記第3検出器によるモニタ値が一定となるように前記光増幅器に供給する駆動電流を制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載のレーザ装置の制御方法。

請求項15

前記光増幅器が制御目標の強度の前記第2レーザ光を出力するために必要な強度以上の強度の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項13または14に記載のレーザ装置の制御方法。

請求項16

前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分との影響が所定量以下となる様に、所定の強度以上の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項13〜15のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。

請求項17

前記増幅器の出力が最大の場合における前記第1レーザ光の波長と、前記増幅器の出力が最小の場合における前記第1レーザ光の波長との差が、所定の値以下となる様に前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項16に記載のレーザ装置の制御方法。

請求項18

前記レーザ素子の電力変換効率が所定値以上となる範囲の強度の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項13〜17のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。

請求項19

前記レーザ素子に供給する駆動電流にリミッタを設けることを特徴とする請求項13〜18のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。

請求項20

前記変更手段に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記制御の周期を変更することを特徴とする請求項13〜19のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。

請求項21

前記変更手段に供給する駆動電流の制御と、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、前記所定の周期の1周期内において、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を行った後に前記変更手段の制御を行うことを特徴とする請求項13〜20のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。

請求項22

前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を比例積分制御により行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することを特徴とする請求項13〜21のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。

請求項23

レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、前記第2レーザ光の一部である第3部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第3検出器と、を備えるレーザ装置の制御方法であって、前記第3検出器によるモニタ値に基づいて前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分の強度と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分の強度とを求めるステップと、前記求めた強度に基づいて前記第1検出器によるモニタ値と前記第2検出器によるモニタ値とを補償するステップと、前記補償したモニタ値に基づいて前記第1レーザ光の波長を求めるステップと、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップとを含むことを特徴とするレーザ装置の制御方法。

請求項24

レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、を備えるレーザ装置の制御方法であって、前記第2レーザ光の強度の制御目標値に基づいて前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分の強度と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分の強度とを求めるステップと、前記求めた強度に基づいて前記第1検出器によるモニタ値と前記第2検出器によるモニタ値とを補償するステップと、前記補償したモニタ値に基づいて前記第1レーザ光の波長を求めるステップと、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップと、を含むことを特徴とするレーザ装置の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、レーザ装置およびレーザ素子制御方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、波長可変型半導体レーザ素子等のレーザ素子の発振波長を制御するために、レーザ素子から出力されたレーザ光の一部を、光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長フィルタに透過させ、透過したレーザ光の強度を検出し、検出した強度に基づいて発振波長を制御する技術が知られている。レーザ素子から出力されたレーザ光は、たとえば半導体光増幅器(SOA)によって光増幅される。

0003

特許文献1では、SOAを制御することで、迷光の強度を補正値として検知し、レーザ素子の発振波長を制御する技術が開示されている。

先行技術

0004

特開2016−46526号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明者らは、経年劣化などによってレーザ素子が出力するレーザ光の強度が低下すると、迷光の影響が相対的に大きくなり、発振波長の制御精度が低下する場合があるという問題を発見した。このような問題を解決することは、従来技術では困難であると考えられる。

0006

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ素子の発振波長の制御精度の低下を抑制できるレーザ装置およびレーザ装置の制御方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るレーザ装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、前記第1検出器によるモニタ値と前記第2検出器によるモニタ値とに基づいて前記第1レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御し、前記第1検出器によるモニタ値が一定となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

0008

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記第2レーザ光の一部である第3部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第3検出器をさらに備え、前記制御部は、前記第3検出器によるモニタ値が一定となるように前記光増幅器に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

0009

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記光増幅器が制御目標の強度の前記第2レーザ光を出力するために必要な強度以上の強度の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

0010

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記第1検出器が受光する前記第1レーザ光の第1部分に対する前記第2レーザ光の第1部分の影響と、前記第2検出器が受光する前記第1レーザ光の第2部分に対する前記第2レーザ光の第2部分の影響とが所定量以下になる様に、所定の強度以上の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

0011

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記増幅器の出力が最大の場合における前記第1レーザ光の波長と、前記増幅器の出力が最小の場合における前記第1レーザ光の波長との差が、所定の値以下となる様に前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

0012

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記レーザ素子の電力変換効率所定値以上となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

0013

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記レーザ素子に供給する駆動電流にリミッタが設けられていることを特徴とする。

0014

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記制御の周期を変更することを特徴とする。

0015

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御と、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、前記所定の周期の1周期内において、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を行った後に前記変更手段に供給する駆動電流の制御を行うことを特徴とする。

0016

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を比例積分制御により行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することを特徴とする。

0017

本発明の一態様に係るレーザ装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、前記第2レーザ光の一部である第3部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第3検出器と、前記第3検出器によるモニタ値に基づいて前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分の強度と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分の強度とを求め、前記求めた強度に基づいて前記第1検出器によるモニタ値と前記第2によるモニタ値とを補償し、前記補償したモニタ値に基づいて前記第1レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

0018

本発明の一態様に係るレーザ装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、前記第2レーザ光の強度の制御目標値に基づいて前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分の強度と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分の強度とを求め、前記求めた強度に基づいて前記第1検出器によるモニタ値と前記第2によるモニタ値とを補償し、前記補償したモニタ値に基づいて前記第1レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

0019

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、を備えるレーザ装置の制御方法であって、前記第1検出器によるモニタ値と前記第2検出器によるモニタ値とに基づいて前記第1レーザ光の波長を求めるステップと、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップと、前記第1検出器によるモニタ値が一定となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

0020

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記レーザ装置は、前記第2レーザ光の一部である第3部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第3検出器をさらに備え、前記第3検出器によるモニタ値が一定となるように前記光増幅器に供給する駆動電流を制御するステップをさらに含むことを特徴とする。

0021

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記光増幅器が制御目標の強度の前記第2レーザ光を出力するために必要な強度以上の強度の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

0022

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分との影響が所定量以下となる様に、所定の強度以上の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

0023

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記増幅器の出力が最大の場合における前記第1レーザ光の波長と、前記増幅器の出力が最小の場合における前記第1レーザ光の波長との差が、所定の値以下となる様に前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

0024

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記レーザ素子の電力変換効率が所定値以上となる範囲の強度の前記第1レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

0025

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記レーザ素子に供給する駆動電流にリミッタを設けることを特徴とする。

0026

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記制御の周期を変更することを特徴とする。

0027

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御と、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、前記所定の周期の1周期内において、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を行った後に前記変更手段の制御を行うことを特徴とする。

0028

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を比例積分制御により行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することを特徴とする。

0029

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、前記第2レーザ光の一部である第3部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第3検出器と、を備えるレーザ装置の制御方法であって、前記第3検出器によるモニタ値に基づいて前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分の強度と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分の強度とを求めるステップと、前記求めた強度に基づいて前記第1検出器によるモニタ値と前記第2検出器によるモニタ値とを補償するステップと、前記補償したモニタ値に基づいて前記第1レーザ光の波長を求めるステップと、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップとを含むことを特徴とする。

0030

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第1レーザ光を光増幅して第2レーザ光として出力する光増幅器と、前記第1レーザ光の一部である第1部分と前記第2レーザ光の一部である第1部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第1検出器と、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と、前記光フィルタを透過した前記第1レーザ光の一部である第2部分と、前記第2レーザ光の一部である第2部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第2検出器と、を備えるレーザ装置の制御方法であって、前記第2レーザ光の強度の制御目標値に基づいて前記第1検出器が受光する前記第2レーザ光の第1部分の強度と前記第2検出器が受光する前記第2レーザ光の第2部分の強度とを求めるステップと、前記求めた強度に基づいて前記第1検出器によるモニタ値と前記第2検出器によるモニタ値とを補償するステップと、前記補償したモニタ値に基づいて前記第1レーザ光の波長を求めるステップと、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

発明の効果

0031

本発明によれば、レーザ素子の発振波長の制御精度の低下を抑制できるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0032

図1は、実施形態1に係るレーザ装置の構成図である。
図2は、LDのAPC制御フロー図である。
図3は、AFCの制御フロー図である。
図4は、レーザ素子のI−L特性および電力変換効率の一例を示す図である。
図5は、実施形態2に係るレーザ装置の構成図である。
図6は、実施形態3に係るレーザ装置の構成図である。
図7は、記憶部に記憶されているテーブルデータの一例を示す図である。
図8は、AFCの制御フロー図である。
図9は、実施形態4に係るレーザ装置の構成図である。
図10は、記憶部に記憶されているテーブルデータの一例を示す図である。
図11は、AFCの制御フロー図である。

実施例

0033

以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施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、重複説明を省略する。

0034

(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るレーザ装置の構成図である。レーザ装置100は、半導体レーザ素子であるLD1と、変更手段である温度調節器2と、半導体光増幅器(SOA)3と、ビームスプリッタ4、5、9と、第1検出器である受光素子6と、エタロンフィルタ7と、第2検出器である受光素子8と、第3検出器である受光素子10と、制御部11とを備えている。以下、受光素子6、8、10は、それぞれPD1、PD2、PD3と記載する場合がある。

0035

LD1は、制御部11から駆動電流を供給されて、第1レーザ光であるレーザ光L1を一端から出力する。温度調節器2は、熱電冷却素子(TEC)であり、LD1を載置し、LD1の温度調節をすることでLD1の発振波長(レーザ光L1の波長)を変更する。SOA3は、制御部11から駆動電流を供給されて、LD1から出力されたレーザ光L1を光増幅して第2レーザ光であるレーザ光L2として出力する。

0036

ビームスプリッタ4は、レーザ光L1の大部分を透過し、レーザ光L1の一部を、第1部分としてのレーザ光L11として分岐する。ビームスプリッタ5は、レーザ光L11の一部を反射し、レーザ光L11の残部を、第2部分としてのレーザ光L12として分岐する。受光素子6は、レーザ光L11と、迷光SL1とを受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。なお、迷光SL1はレーザ光L2の一部である第1部分であるが、後に詳述する。

0037

エタロンフィルタ7は、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る。エタロンフィルタ7は、レーザ光L12をレーザ光L12の波長に応じた透過率で透過する。受光素子8は、エタロンフィルタ7を透過したレーザ光L12と、迷光SL2とを受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。なお、迷光SL2は、レーザ光L2の一部である第2部分であるが、後に詳述する。

0038

ビームスプリッタ9は、レーザ光L2の大部分を透過し、レーザ光L2の一部を、第3部分としてのレーザ光L21として分岐する。受光素子10は、レーザ光L21を受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。

0039

つぎに、制御部11について説明する。制御部11は、PD1モニタ取得部12と、PD2モニタ取得部13と、PD3モニタ取得部14と、LD−APC出力算出部15と、LD−APC出力送信部16と、波長モニタ算出部17と、AFC出力算出部18と、AFC出力送信部19と、SOA−APC出力算出部20と、SOA−APC出力送信部21と、制御目標指示部22と、記憶部23とを備えている。

0040

制御部11は、制御のための各種演算処理を行う演算部であるたとえばCPUや、DC電源アナログ−デジタルコンバータADC)、デジタルアナログコンバータ(DAC)等の、本実施形態における制御の機能を実現するために必要な要素を備えている。記憶部23は、CPUが演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータ等が格納されるROMなどの記憶部と、CPUが演算処理を行う際の作業スペースやCPUの演算処理の結果等を記録する等のために使用されるRAMなどの記憶部とを備えている。

0041

制御部11の各要素について説明する。PD1モニタ取得部12は、受光素子6が出力する電流を取得し、その電流値をLD−APC出力算出部15および波長モニタ算出部17に出力する。PD2モニタ取得部13は、受光素子8が出力する電流を取得し、その電流値を波長モニタ算出部17に出力する。PD3モニタ取得部14は、受光素子10が出力する電流を取得し、その電流値をSOA−APC出力算出部20に出力する。

0042

LD−APC出力算出部15は、制御目標指示部22からの指示信号と、PD1モニタ取得部12から入力された電流値とに基づいて、LD1に供給する駆動電流を求め、その指示信号をLD−APC出力送信部16に出力する。LD−APC出力送信部16は、LD−APC出力算出部15からの指示信号に応じて、LD1に駆動電流を供給する。これにより、制御部11は、受光素子6によるモニタ値が一定となるようにLD1に供給する駆動電流を制御するフィードバック制御である出力一定制御、いわゆるAPC(Automatic Power Control)を行う。なお、この制御は、受光素子6によるモニタ値が、制御目標指示部22からの指示信号に基づき、レーザ光L1の強度の制御目標値に対応する一定値になるように行われる。このAPCは、たとえば公知の比例積分制御を用いて実行される。

0043

波長モニタ算出部17は、PD1モニタ取得部12から入力された電流値(PD1電流値)およびPD2モニタ取得部13から入力された電流値(PD2電流値)に基づいて、レーザ光L1の波長を算出する。具体的には、PD1電流値に対するPD2電流値の比(以下、適宜PD2/PD1と記載する)を算出する。PD2/PD1はレーザ光L1の波長に対応する量である。

0044

AFC出力算出部18は、制御目標指示部22からの指示信号と、波長モニタ算出部17から入力されたPD2/PD1の値とに基づいて、温度調節器2に供給する駆動電流を求め、その指示信号をAFC出力送信部19に出力する。AFC出力送信部19は、AFC出力算出部18からの指示信号に応じて、温度調節器2に駆動電流を供給する。これにより、制御部11は、波長モニタ算出部17が求めた波長が、制御目標指示部22が指示する目標波長となるように温度調節器2に供給する駆動電流を制御するフィードバック制御である波長一定制御、いわゆるAFC(Automatic Frequency Control)を行う。このような波長一定制御は波長ロックとも呼ばれる。なお、この制御は、波長モニタ算出部17が求めた波長が、制御目標指示部22からの指示信号に基づき、レーザ光L1の波長が目標波長としての一定値になるように行われる。このAFCは、たとえば公知の比例積分制御を用いて実行される。

0045

SOA−APC出力算出部20は、制御目標指示部22からの指示信号と、PD3モニタ取得部14から入力された電流値とに基づいて、SOA3に供給する駆動電流を求め、その指示信号をSOA−APC出力送信部21に出力する。SOA−APC出力送信部21は、SOA−APC出力算出部20からの指示信号に応じて、SOA3に駆動電流を供給する。これにより、制御部11は、受光素子10によるモニタ値が一定となるようにSOA3に供給する駆動電流を制御するフィードバック制御であるAPCを行う。なお、この制御は、受光素子10によるモニタ値が、制御目標指示部22からの指示信号に基づき、レーザ光L2の強度が制御目標値としての一定値になるように行われる。このAPCは、たとえば公知の比例積分制御を用いて実行される。

0046

以上のように、制御部11による制御は、受光素子6による電流値と受光素子8による電流値とに基づいてレーザ光L1の波長を求めるステップと、求めた波長が目標波長となるように温度調節器2に供給する駆動電流を制御するステップと、受光素子6による電流値が一定となるようにLD1に供給する駆動電流を制御するステップと、受光素子10による電流値が一定となるようにSOA3に供給する駆動電流を制御するステップと、を含んでいる。

0047

ここで、上述した受光素子6、8が受光する迷光SL1、SL2は、それぞれSOA3から出力されるレーザ光L2の一部であって、レーザ装置100の制御部11以外の要素が収容されるパッケージ内でレーザ光L2が反射や散乱を受けることによって、迷光となったものである。迷光SL1、SL2は、AFCを行うためレーザ光L11、L12を受光すべき受光素子6、8が受光するので、AFCによる発振波長の制御精度に影響を与える。

0048

特に、LD1が出力するレーザ光L1の強度が、LD1の経年劣化等によって低下すると、レーザ光L11、L12に対する迷光SL1、SL2の影響が相対的に大きくなり、発振波長の制御精度が低下する場合がある。特に、LD1を駆動電流一定制御(Automatic Current Control:ACC)している場合には、駆動電流が一定であってもLD1の効率が低下するとレーザ光L1の強度が低下するので、発振波長の制御精度の低下が発生しやすい。

0049

これに対して、レーザ装置100では、LD1をAPCにより制御しているので、レーザ光L1の強度低下が発生しない。その結果、発振波長の制御精度の低下を抑制できる。

0050

表1は、レーザ装置100のように、LD1およびSOA3をAPCにより制御した場合(実施例)と、レーザ装置100と同様の構成のレーザ装置において、LD1をACCにより制御し、SOA3をAPCにより制御した場合(比較例)とを比較した結果を示す。なお、比較結果は、LD1に供給する駆動電流(LD駆動電流)、SOA3に供給する駆動電流(SOA駆動電流)、受光素子6、8、10が出力する電流(それぞれ、PD1出力電流、PD2出力電流、PD3出力電流)、およびPD2/PD1について示してある。なお、SOA−OFFとは、SOA駆動電流をゼロとした場合であり、BOL(Beginning Of Life)とは、レーザ装置の使用開始時の特性を意味する。

0051

0052

まず、SOA−OFFの場合、LD駆動電流を100mAとすると、PD1出力電流は95μAであり、PD2出力電流は40μAである。つぎに、比較例において、SOA駆動電流を100mWにすると、BOLの状態では、PD1出力電流は100μAであり、PD2出力電流は50μAである。SOA−OFFの場合と比較して、PD1出力電流のうち5μAおよびPD2出力電流のうち10μAは、SOA3に起因する迷光による成分であることがわかる。このとき、PD2/PD1は0.5である。

0053

つぎに、比較例におけるLD1の経年劣化後の状態では、ACCによる制御のためLD駆動電流は100mAのままであるが、LD1から出力されるレーザ光L1の強度が低下する等のため、APCにより制御しているSOA3については、SOA駆動電流は110mAに増加している。このとき、PD1出力電流は90.5μAであり、PD2出力電流は46μAである。BOLの場合と比較して、レーザ光L1の強度低下のためにPD1出力電流、PD2出力電流のいずれも低下しているが、迷光成分についてはSOA3をAPCにより制御しているため変化していない。その結果、PD2/PD1は0.508に変化してしまい、発振波長の制御精度が低下する。

0054

これに対して、実施例のBOLの状態では、各電流値は比較例の場合と同じ値であり、PD2/PD1も0.5で同じ値である。

0055

つぎに、実施例における経年劣化後の状態では、APCによる制御のためLD駆動電流は110mA、SOA駆動電流は110mAにそれぞれ増加している。このとき、PD1出力電流は100μA(迷光成分は10μA)であり、PD2出力電流は50μA(迷光成分は10μA)である。すなわち、PD1出力電流、PD2出力電流およびその迷光成分について、BOLの場合と同じ値である。その結果、PD2/PD1は0.5と変わらず、経年劣化による発振波長の制御精度の低下は発生しない。

0056

なお、表1のSOA−OFFの場合と実施例のBOLの場合とを比較すればわかるように、波長モニタ算出部17におけるレーザ光L1の波長の算出の基となるPD2/PD1の値が変化してしまう。そのため、SOA3に駆動電流を供給している状態で波長モニタ算出部17がレーザ光L1の波長を算出する際には、迷光SL1、SL2の影響を加味した上で、波長の算出を行う。

0057

制御部11が実行する制御の例を参照して説明する。図2はLD1のAPCの制御フロー図である。まず、ステップS101において、LD−APC出力算出部15は、PD1モニタ取得部12からPD1電流値を取得する。つづいて、ステップS102において、LD−APC出力算出部15は、LD1に供給する駆動電流の値(LD駆動電流値)を算出等により求め、LD−APC出力送信部16に指示信号を出力する。つづいて、ステップS103において、LD−APC出力送信部16は、LD−APC出力算出部15からの指示信号に応じて、LD1にLD駆動電流を供給する。つづいて、ステップS104において、制御部11は、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合(ステップS104、No)、制御はステップS101に戻り、制御を終了する場合(ステップS104、Yes)は制御を終了する。

0058

SOA3のAPCの制御も同様に行われる。まず、SOA−APC出力算出部20は、PD3モニタ取得部14から、受光素子10が出力する電流の電流値(PD3電流値)を取得する。つづいて、SOA−APC出力算出部20は、SOA3に供給する駆動電流の値(SOA駆動電流値)を算出等により求め、SOA−APC出力送信部21に指示信号を出力する。つづいて、SOA−APC出力送信部21は、SOA−APC出力算出部20からの指示信号に応じて、SOA3にSOA駆動電流を供給する。つづいて、制御部11は、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合、制御はPD3電流値の取得に戻り、制御を終了する場合は制御を終了する。

0059

図3はAFCの制御フロー図である。まず、ステップS201において、波長モニタ算出部17は、PD1モニタ取得部12からPD1電流値を取得する。つづいて、ステップS202において、波長モニタ算出部17は、PD2モニタ取得部13からPD2電流値を取得する。なお、ステップS201とステップS202とは逆の順番で行ってもよい。つづいて、ステップS203において、波長モニタ算出部17は、レーザ光L1の波長に対応するPD2/PD1を算出等により求め、その値をAFC出力算出部18に出力する。つづいて、ステップS204において、AFC出力算出部18は、温度調節器2に供給する駆動電流の値(TEC駆動電流値)を算出等により求める。つづいて、ステップS205において、AFC出力送信部19は、AFC出力算出部18からの指示信号に応じて、温度調節器2にTEC駆動電流を供給する。つづいて、ステップS206において、制御部11は、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合(ステップS206、No)、制御はステップS201に戻り、制御を終了する場合(ステップS206、Yes)は制御を終了する。

0060

以上説明したように、レーザ装置100によれば、LD1の発振波長の制御精度の低下を抑制できる。

0061

なお、制御部11は、以下の制御例1〜8のような制御を適宜行うことが好ましい。

0062

(制御例1)
制御部11は、SOA3が、APCの制御目標の強度となるレーザ光L2を出力するために必要な強度以上の強度のレーザ光L1を出力するように、レーザ光L1に供給する駆動電流を制御することが好ましい。すなわち、SOA3の利得には上限値があるので、その利得の範囲で、制御目標の強度となるレーザ光L2を実現できるレーザ光L1の強度となるように制御を行うことが好ましい。

0063

(制御例2)
制御部11は、受光素子6が受光するレーザ光L11に対するSL1の影響と、受光素子8が受光するレーザ光L12に対するSL2の影響とが所定量以下となる様に、所定の強度以上のレーザ光L1を出力するように、レーザ光L1に供給する駆動電流を制御することが好ましい。具体的には、上述したように、波長モニタ算出部17がレーザ光L1の波長を算出する際には、本来、L11/L12の比がLD1の出力するレーザ光の波長に対応する値となるが、PD1電流値,PD2電流値が迷光SL1,SL2による成分を含む場合には、同じPD2/PD1を与えていても、(レーザ光L11の強度)/(レーザ光L12の強度)が異なった値となってしまい、結果LD1の出力するレーザ光の波長が所望の値と異なる場合が想定される。そこで、受光素子6、8が受光する迷光SL1、SL2の強度がレーザ光L11,L12の強度に比較して相対的に十分小さくなる様に、レーザ光L1の強度をある程度以上の強度となる様に制御することが好ましい。このような強度としては、たとえば仕様等によりレーザ光L1が所定の波長間隔(または光の周波数間隔)で設定される場合、SOA−OFFの場合に算出されるPD2/PD1と、SOA3を最大出力とした場合のPD2/PD1との差が、その波長間隔の1/10以下(たとえば、周波数間隔が25GHzである場合に2.5GHz以下)、より好ましくは当該波長間隔の1/20以下、さらに好ましくは1/50以下に対応する量であることが好ましい。尚、仕様によりSOA3から出力されるレーザ光強度の範囲が設定される場合等では、SOA3から出力されるレーザ光強度が最小の場合(たとえば、10dBm)と、SOA3から出力されるレーザ光強度が最大の場合(たとえば、15dBm)とでのPD2/PD1の差が、上述した周波数差に対応する量であることが好ましい。すなわち、制御部11は、SOA3の出力が最大の場合におけるレーザ光L1の波長と、SOA3の出力が最小の場合におけるレーザ光L1の波長との差が、所定の値以下となる様にLD1に供給する駆動電流を制御することが好ましい。

0064

(制御例3)
制御部11がLD1に供給する駆動電力は、制御部11の性能やLD1の仕様によってその上限が決まる。このとき、制御部11は、LD1の電力変換効率が所定値以上となるようにLD1に供給する駆動電流を制御することが好ましい。図4は、LD1のI−L特性および電力変換効率の一例を示す図である。図2に示すように、LD1の光出力(Power)は、駆動電流(Current)の増加に従って増加する。しかし、電力変換効率(PCE)は、まず駆動電流の増加に従って増加し、その後減少する。したがって、PCEが所定値PCE1となる駆動電流I1を上限として、PCEがPCE1以上となる範囲の駆動電流とすることが好ましい。

0065

(制御例4)
制御部11は、LD1に供給する駆動電流にリミッタが設けられていることが好ましい。このリミッタは、駆動電流の制御目標値に対する上限または下限の少なくとも一方である。これにより、駆動電流のオーバーシュートアンダーシュートが防止され、制御の速度や安定性が向上する。その結果、たとえば発振波長を変更するために要する時間も短縮できる。

0066

(制御例5)
制御部11は、温度調節器2に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、SOA3に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで制御の周期を変更することが好ましい。温度調節器2に供給する駆動電流の制御を周期的に行うと、その周期的制御によって発生するノイズがレーザ光L1に重畳してしまい、レーザ光L1のスペクトル線幅が拡大してしまう場合がある。そこで、SOA3に駆動電流を供給している期間、すなわちレーザ光L2が出力される期間では、供給していない期間よりも制御の周期を長くすることによって、スペクトル線幅の拡大を抑制できる。

0067

(制御例6)
制御部11は、温度調節器2に供給する駆動電流の制御と、LD1に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、この所定の周期の1周期内において、LD1に供給する駆動電流の制御を行った後に温度調節器2に供給する駆動電流の制御を行うことが好ましい。換言すれば、まずLD1のAPCによる制御を行った後に、温度調節器2のAFCによる制御を行うことが、発振波長を変更するために要する時間の短縮上、好ましい。AFCによる制御を行った後にLD1のAPCによる制御を行うと、当該APCによる制御によって、AFCによって制御したLD1の発振波長が変化してしまう場合があるからである。

0068

(制御例7)
制御部11は、LD1のAPCによる制御を比例積分制御により行っているが、SOA3に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで、比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することが好ましい。たとえば、SOA3に駆動電流を供給している期間、すなわちレーザ光L2が出力される期間では、比例定数および積分定数を比較的小さくすることによって、制御が安定化する。一方、SOA3に駆動電流を供給しておらず、レーザ光L2が出力されていない期間では、比例定数および積分定数を比較的大きくすることによって制御が高速化し、発振波長を変更するために要する時間の短縮できる。なお、比例定数および積分定数を比較的大きくすることによって、発振波長が瞬間的に意図しない値となる場合もあり得るが、レーザ光L2が出力されていない期間であれば特に問題とならない。

0069

(実施形態2)
図5は、実施形態2に係るレーザ装置の構成図である。レーザ装置100Aは、レーザ装置100Aの構成において、ビームスプリッタ4をビームスプリッタ4Aに置き換え、ビームスプリッタ5を削除した構成を有する。

0070

LD1は、レーザ光L1を一端から出力するとともに、レーザ光L3を一端から出力する。レーザ光L3は、レーザ光L1と同様に、LD1におけるレーザ発振から発生したレーザ光であり、第1レーザ光と見なすことができる。ビームスプリッタ4Aは、レーザ光L3の一部を第1部分としてのレーザ光L31として透過し、残部を、第2部分としてのレーザ光L32として分岐する。受光素子6は、レーザ光L31と、迷光SL1とを受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。迷光SL1はレーザ光L2の一部である第1部分である。

0071

エタロンフィルタ7は、レーザ光L32をレーザ光L32の波長に応じた透過率で透過する。受光素子8は、エタロンフィルタ7を透過したレーザ光L32と、迷光SL2とを受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。迷光SL2は、レーザ光L2の一部である第2部分である。

0072

温度調節器2、SOA3、ビームスプリッタ9、受光素子10、制御部11等はレーザ装置100の対応する要素と同じ構成、機能を有するので説明を省略する。

0073

レーザ装置100Aによれば、レーザ装置100と同様に、LD1の発振波長の制御精度の低下を抑制できる。なお、制御部11は、レーザ装置100の場合と同様に、上述した制御例1〜7のような制御を適宜行うことが好ましい。

0074

(実施形態3)
図6は、実施形態3に係るレーザ装置の構成図である。レーザ装置100Bは、レーザ装置100Aの構成において、制御部11を制御部11Bに置き換えた構成を有する。LD1、温度調節器2、SOA3、ビームスプリッタ4A、9、受光素子6、エタロンフィルタ7、受光素子8、受光素子10等はレーザ装置100Aの対応する要素と同じ構成、機能を有するので説明を省略する。

0075

制御部11Bは、制御部11の構成において、LD−APC出力算出部15、LD−APC出力送信部16、波長モニタ算出部17、記憶部23をそれぞれLD出力算出部15B、LD出力送信部16B、波長モニタ算出部17B、記憶部23Bに置き換え、SOA−迷光量算出部24Bを追加した構成を有する。その他の要素であるPD1モニタ取得部12、PD2モニタ取得部13、PD3モニタ取得部14、AFC出力算出部18、AFC出力送信部19、SOA−APC出力算出部20、SOA−APC出力送信部21、制御目標指示部22等はレーザ装置100Aの対応する要素と同じまたは同様の構成、機能を有するので、適宜説明を省略する。

0076

PD3モニタ取得部14は、受光素子10が出力する電流を取得し、その電流値をSOA−APC出力算出部20およびSOA−迷光量算出部24Bに出力する。

0077

SOA−迷光量算出部24Bは、PD3モニタ取得部14から入力された電流値に基づいて、受光素子6が受光した迷光SL1の強度と受光素子8が受光した迷光SL2の強度とを求める。たとえば、SOA−迷光量算出部24Bは、まず、PD3モニタ取得部14から入力された電流値に基づいて、レーザ光L2の強度を求める。電流値とレーザ光L2の強度との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部23Bに関数またはテーブルデータとして記憶されている。つづいて、SOA−迷光量算出部24Bは、求めたレーザ光L2の強度に基づいて、迷光SL1の強度と迷光SL2の強度とを求める。レーザ光L2の強度と、迷光SL1の強度と迷光SL2の強度との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部23Bに関数またはテーブルデータとして記憶されている。

0078

図7は、記憶部23Bに記憶されているテーブルデータの一例を示す図である。図5において、「SOA出力値」はレーザ光L2の強度であり、「PD1迷光量」は迷光SL1の強度であり、「PD2迷光量」は迷光SL2の強度である。なお、求めたレーザ光L2の強度がテーブルデータに無い場合には、テーブルデータに有る値から線形補間等で補完して、迷光SL1、SL2の強度を求めてもよい。

0079

つづいて、SOA−迷光量算出部24Bは、求めた迷光SL1の強度と迷光SL2の強度とのそれぞれから、電流値である第1補償量と第2補償量とを求める。迷光SL1の強度と第1補償量との関係、迷光SL2の強度と第2補償量との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部23Bに関数またはテーブルデータとして記憶されている。つづいて、SOA−迷光量算出部24Bは、第1補償量と第2補償量とを波長モニタ算出部17Bに出力する。

0080

波長モニタ算出部17Bは、PD1モニタ取得部12から入力された電流値(PD1電流値)、PD2モニタ取得部13から入力された電流値(PD2電流値)、およびSOA−迷光量算出部24Bから入力された第1補償量および第2補償量に基づいて、レーザ光L1の波長を算出する。具体的には、PD1電流値から第1補償量を減算して、補償したPD1電流値を求め、PD2電流値から第2補償量を減算して、補償したPD2電流値を求め、補償したPD1電流値に対する補償したPD2電流値の比(以下、適宜、補償後PD2/PD1と記載する)を算出する。

0081

AFC出力算出部18は、制御目標指示部22からの指示信号と、波長モニタ算出部17Bから入力された補償後PD2/PD1の値とに基づいて、温度調節器2に供給する駆動電流を求め、その指示信号をAFC出力送信部19に出力する。AFC出力送信部19は、AFC出力算出部18からの指示信号に応じて、温度調節器2に駆動電流を供給する。これにより、制御部11BはAFCによる制御を行う。

0082

また、制御部11Bは、レーザ装置100における制御部11と同様に、SOA3をAPCにより制御する。一方、制御部11Bは、制御部11とは異なり、LD1をACCにより制御する。具体的には、LD出力算出部15Bは、制御目標指示部22からの指示信号に基づいて、LD1に供給する駆動電流を求め、その指示信号をLD出力送信部16Bに出力する。LD出力送信部16Bは、LD出力算出部15Bからの指示信号に応じて、LD1に一定の駆動電流を供給する。これにより、制御部11Bは、LD1に対してACCを行う。

0083

以上のように、制御部11Bによる制御は、受光素子10による電流値に基づいて受光素子6が受光する迷光SL1の強度と受光素子8が受光する迷光SL2の強度とを求めるステップと、求めた迷光SL1、SL2の強度に基づいて受光素子6による電流値(PD1電流値)と受光素子10による電流値(PD2電流値)とを補償するステップと、補償した電流値に基づいてレーザ光L1の波長を求めるステップと、求めた波長が目標波長となるように温度調節器2に供給する駆動電流を制御するステップとを含む。

0084

制御部11Bが実行する制御の例を参照して説明する。図8はAFCの制御フロー図である。まず、ステップS301において、波長モニタ算出部17Bは、PD1モニタ取得部12からPD1電流値を取得する。つづいて、ステップS302において、波長モニタ算出部17Bは、PD2モニタ取得部13からPD2電流値を取得する。つづいて、ステップS303において、SOA−迷光量算出部24Bは、PD3モニタ取得部14からPD3電流値を取得する。なお、ステップS301〜ステップS303は任意の順番で行ってよい。つづいて、ステップS304において、SOA−迷光量算出部24Bは、第1補償量と第2補償量とを算出等により求め、その値を波長モニタ算出部17Bに出力する。つづいて、ステップS305において、波長モニタ算出部17Bは、レーザ光L1の波長に対応する補償後PD2/PD1を算出等により求め、その値をAFC出力算出部18に出力する。つづいて、ステップS306において、AFC出力算出部18は、TEC駆動電流値を算出等により求める。つづいて、ステップS307において、AFC出力送信部19は、AFC出力算出部18からの指示信号に応じて、温度調節器2にTEC駆動電流を供給する。つづいて、ステップS308において、制御部11Bは、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合(ステップS308、No)、制御はステップS401に戻り、制御を終了する場合(ステップS308、Yes)は制御を終了する。

0085

レーザ装置100Bでは、LD1をACCにより制御している。しかし、制御部11Bが、レーザ光L2の強度に対応する受光素子10による電流値を取得し、この電流値に基づいて迷光SL1、SL2の強度を求め、求めた強度に基づいてAFCで用いるPD1電流、PD2電流を補償するので、LD1が経年劣化しても、発振波長の制御精度の低下を抑制できる。なお、制御部11Bは、レーザ装置100の場合と同様に、上述した制御例1〜7のような制御を適宜行うことが好ましい。

0086

(実施形態4)
図9は、実施形態4に係るレーザ装置の構成図である。レーザ装置100Cは、レーザ装置100Bの構成において、ビームスプリッタ9、受光素子10を削除し、制御部11Bを制御部11Cに置き換えた構成を有する。LD1、温度調節器2、SOA3、ビームスプリッタ4A、受光素子6、エタロンフィルタ7、受光素子8等はレーザ装置100Bの対応する要素と同じ構成、機能を有するので説明を省略する。

0087

制御部11Cは、制御部11Bの構成において、SOA−APC出力算出部20、SOA−APC出力送信部21、SOA−迷光量算出部24B、記憶部23BをそれぞれSOA出力算出部20C、SOA出力送信部21C、SOA−迷光量算出部24C、記憶部23Cに置き換え、PD3モニタ取得部14を削除した構成を有する。PD1モニタ取得部12、PD2モニタ取得部13、LD出力算出部15B、LD出力送信部16B、波長モニタ算出部17B、AFC出力算出部18、AFC出力送信部19、制御目標指示部22等はレーザ装置100Bの対応する要素と同じまたは同様の構成、機能を有するので、適宜説明を省略する。

0088

SOA−迷光量算出部24Cは、制御目標指示部22から入力された、SOA3が出力するレーザ光L2の制御目標値に基づいて、受光素子6が受光した迷光SL1の強度と受光素子8が受光した迷光SL2の強度とを求める。レーザ光L2の制御目標値と、迷光SL1の強度と迷光SL2の強度との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部23Cに関数またはテーブルデータとして記憶されている。

0089

図7は、記憶部23Cに記憶されているテーブルデータの一例を示す図である。図7において、「SOA出力値目標値」はレーザ光L2の制御目標値であり、「PD1迷光量」は迷光SL1の強度であり、「PD2迷光量」は迷光SL2の強度である。なお、レーザ光L2の制御目標値がテーブルデータに無い場合には、テーブルデータに有る値から線形補間等で補完して、迷光SL1、SL2の強度を求めてもよい。

0090

つづいて、SOA−迷光量算出部24Cは、求めた迷光SL1の強度と迷光SL2の強度とのそれぞれから、電流値である第1補償量と第2補償量とを求める。迷光SL1の強度と第1補償量との関係、迷光SL2の強度と第2補償量との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部23Cに関数またはテーブルデータとして記憶されている。つづいて、SOA−迷光量算出部24Cは、第1補償量と第2補償量とを波長モニタ算出部17Bに出力する。

0091

波長モニタ算出部17Bは、制御部11Bの場合と同様に、PD1モニタ取得部12から入力された電流値(PD1電流値)、PD2モニタ取得部13から入力された電流値(PD2電流値)、およびSOA−迷光量算出部24Cから入力された第1補償量および第2補償量に基づいて、レーザ光L1の波長を算出する。具体的には、PD1電流値から第1補償量を減算して、補償したPD1電流値を求め、PD2電流値から第2補償量を減算して、補償したPD2電流値を求め、補償したPD1電流値に対する補償したPD2電流値の比(以下、適宜、補償後PD2/PD1と記載する)を算出する。

0092

AFC出力算出部18は、制御目標指示部22からの指示信号と、波長モニタ算出部17Bから入力された補償後PD2/PD1の値とに基づいて、温度調節器2に供給する駆動電流を求め、その指示信号をAFC出力送信部19に出力する。AFC出力送信部19は、AFC出力算出部18からの指示信号に応じて、温度調節器2に駆動電流を供給する。これにより、制御部11BはAFCによる制御を行う。

0093

また、制御部11Cは、レーザ装置100Bにおける制御部11Bと同様に、LD1をACCにより制御する。一方、制御部11Cは、制御部11Bとは異なり、SOA3をACCにより制御する。具体的には、SOA出力算出部20Cは、制御目標指示部22からの指示信号に基づいて、SOA3に供給する駆動電流を求め、その指示信号をSOA出力送信部21Cに出力する。SOA出力送信部21Cは、SOA出力算出部20Cからの指示信号に応じて、SOA3に一定の駆動電流を供給する。これにより、制御部11Cは、SOA3に対してACCを行う。

0094

以上のように、制御部11Cによる制御は、レーザ光L2の強度の制御目標値に基づいて受光素子6が受光する迷光SL1の強度と受光素子8が受光する迷光SL2の強度とを求めるステップと、求めた迷光SL1、SL2の強度に基づいて受光素子6による電流値(PD1電流値)と受光素子10による電流値(PD2電流値)とを補償するステップと、補償した電流値に基づいてレーザ光L1の波長を求めるステップと、求めた波長が目標波長となるように温度調節器2に供給する駆動電流を制御するステップとを含む。

0095

制御部11Cが実行する制御の例を参照して説明する。図11はAFCの制御フロー図である。まず、ステップS401において、SOA−迷光量算出部24Cは、制御目標値指示部22からSOA3が出力するレーザ光L2の制御目標値を取得する。つづいて、ステップS402において、SOA−迷光量算出部24Cは、第1補償量と第2補償量とを算出等により求め、その値を波長モニタ算出部17Bに出力する。つづいて、ステップS403において、波長モニタ算出部17Bは、PD1モニタ取得部12からPD1電流値を取得する。つづいて、ステップS404において、波長モニタ算出部17Bは、PD2モニタ取得部13からPD2電流値を取得する。なお、ステップS403、S404は任意の順番で行ってよい。つづいて、ステップS405において、波長モニタ算出部17Bは、第1補償量と第2補償量とを用いて、レーザ光L1の波長に対応する補償後のPD2/PD1を算出等により求め、その値をAFC出力算出部18に出力する。つづいて、ステップS406において、AFC出力算出部18は、TEC駆動電流値を算出等により求める。つづいて、ステップS407において、AFC出力送信部19は、AFC出力算出部18からの指示信号に応じて、温度調節器2にTEC駆動電流を供給する。つづいて、ステップS408において、制御部11Cは、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合(ステップS408、No)、制御はステップS403に戻り、制御を終了する場合(ステップS408、Yes)は制御を終了する。

0096

レーザ装置100Cでは、LD1およびSOA3をACCにより制御している。しかし、SOA12が出力するレーザ光L2の強度の制御目標値に基づいて迷光SL1、SL2の強度を求め、求めた強度に基づいてAFCで用いるPD1電流、PD2電流を補償するので、LD1が経年劣化しても、発振波長の制御精度の低下を抑制できる。なお、制御部11Cは、レーザ装置100の場合と同様に、上述した制御例1〜8のような制御を適宜行うことが好ましい。

0097

なお、上記実施形態では、レーザ素子の発振波長を変更する変更手段は、熱電冷却素子であるが、レーザ素子の種類によっては、レーザ素子を局所的に加熱するヒータの場合もある。また、上記実施形態では、比例積分制御を行っているが、比例積分微分制御を行ってもよい。

0098

また、上記実施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。

0099

1 LD
2温度調節器
4、4A、5、9ビームスプリッタ
6、8、10受光素子
7エタロンフィルタ
11、11B、11C 制御部
12 PD1モニタ取得部
13 PD2モニタ取得部
14 PD3モニタ取得部
15 LD−APC出力算出部
15B LD出力算出部
16 LD−APC出力送信部
16B LD出力送信部
17、17B波長モニタ算出部
18AFC出力算出部
19 AFC出力送信部
20 SOA−APC出力算出部
20C SOA出力算出部
21 SOA−APC出力送信部
21C SOA出力送信部
22制御目標指示部
23、23B、23C 記憶部
24B、24C SOA−迷光量算出部
100、100A、100B、100Cレーザ装置
L1、L11、L12、L2、L21、L3、L31、L32レーザ光
SL1、SL2 迷光

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