波长监视器以及波长监视方法
【专利摘要】提供一种波长监视器以及波长监视方法，提高波长监视器的灵敏度。波长监视器（10）具备入射部（20）、滤光器（30）、检测部（40）。入射部（20）以使来自多个光源（L1～L12）的每一个光源的光在滤光器（30）的内部传播时的光的传播角度等于规定的角度的方式，使来自多个光源（L1～L12）的光入射到滤光器（30）。滤光器（30）针对所入射的光的频率具有周期性的透射特性。检测部（40）接受透射了滤光器（30）的透射光，检测透射光的强度。根据该波长监视器（10），能够减小在滤光器（30）的内部传播的光的传播角度，提高波长监视器的灵敏度。
【专利说明】波长监视器以及波长监视方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及波长监视器以及波长监视方法。
【背景技术】
[0002]近年来，在光通信的领域中，用于实现通信的高速化.大容量化的光传送方式被实用化。另外，作为这样的光传送方式的核心技术，用I根光纤复用地传送波长不同的多个光信号的波分复用(WDM、Wavelength Divis1n Multiplexing)方式得到了普及。
[0003]为了使用WDM方式管理稳定的通信系统，需要防备光信号的光源的未预期的停止而确保预备的光源。但是，在针对所复用的光信号的各个波长确保预备的光源的情况下，预备的光源的数量增多，用于保养这些光源的成本增加。因此，为了抑制该成本，能够变更所射出的光的波长的光模块的需求不断提高。
[0004]作为这样的光模块代表性的例子，采用通过使半导体激光器的温度变化来变更振荡波长的手法。在采用了该手法的光模块中，根据光模块的工作温度范围，振荡波长的变动幅度最高为2?3nm左右。因此，通过在光模块中设置多个半导体激光器来扩大光模块可射出的光的波长的范围的情况较多。
[0005]另外，在用于光通信的光模块中，要求所射出的光的波长长期稳定。为了使波长稳定，需要监视所射出的光的波长，控制半导体激光器的温度等。因此，开发了具有波长监视器的功能的光模块(例如，参照专利文献1、2 )。
[0006]专利文献I记载的装置使用光合波器对从多个半导体激光器向前面方向射出的光进行合波并输出到光纤。另外，该装置通过分束器等取出所输出的光的一部分来监视波长。
[0007]另外，专利文献2记载的波长监视器用透镜使从配置为阵列状的多个半导体激光器向后面方向射出的光准直并入射到校准器，从而监视波长。
[0008]专利文献1:日本特开2002-185074号公报
[0009]专利文献2:日本特开2012-129259号公报
【发明内容】
[0010]但是，从半导体激光器向前面方向射出的光被输出到光纤等用于光通信，所以在专利文献I记载的装置中，有光通信所使用的光信号的功率降低的担忧。另外，专利文献I记载的装置具备分束器等光学元件，所以有装置整体的尺寸变大，制造成本增大的担忧。
[0011]另一方面，专利文献2记载的波长监视器使用向后面方向射出的光，所以没有光信号的功率降低的担忧。另外，该波长监视器不具备分束器等，所以也没有尺寸变大或者制造成本增大的担忧。
[0012]但是，在专利文献2记载的波长监视器中，配置为阵列状的半导体激光器中的位于端部的半导体激光器从远离透镜的中心轴的射出点射出光。因此，从位于端部的半导体激光器射出的光以大的入射角入射到校准器，在校准器的内部以大的传播角度传播。
[0013]校准器由于在其内部的多路反射了的光的干涉，从而作为滤光器发挥功能，该滤光器针对光的频率具有周期性的透射特性。因此，关于以大的传播角度传播的光，有透射率的频率依赖性变小，波长监视器的灵敏度降低的担忧。
[0014]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提高波长监视器的灵敏度。
[0015]为了达成上述目的，本发明的波长监视器，具备:滤光器，透射率相对所入射的光的频率周期性地变化；入射部，将作为用于对来自依次排列的多个光源中的第k个光源的光的波长进行监视的基准的频率设为V k，将与第k个光源对应的正的值设为Fk，将对Vk加上Fk而得到的和、或者从Vk减去Fk而得到的差设为fk，将与第k个光源对应的干涉次数设为mk,将光速设为c,将滤光器的折射率设为η,将滤光器的长度设为L,以使来自第k个光源的光在滤光器的内部传播时的光的传播角度等于通过使用mk、c、n、L以及fk的运算得到的Θ k的方式，使来自多个光源的光入射到滤光器；以及检测部，接受透射了滤光器的透射光，检测透射光的强度，入射部关于至少一个光源将vk与Fk的和设为fk，关于其他的至少一个光源将V k与Fk的差设为fk,使光入射到滤光器。
[0016]根据本发明，能够减小在滤光器的内部传播的光的传播角度，提高波长监视器的灵敏度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是示出实施方式I的波长监视器的结构的图。
[0018]图2是示出用于关于各光源规定射出点的Y坐标值、传播角度Θ以及fk的符号的图。
[0019]图3是示出在滤光器的内部反射的光线的图。
[0020]图4是示出由检测部检测出的透射光的强度与透射光的频率的关系的图。
[0021]图5是关于比较例的各光源示出用于规定射出点的Y坐标值、传播角度Θ以及fk的符号的图。
[0022]图6是关于比较例的各光源示出用于规定射出点的Y坐标值、传播角度Θ以及fk的符号的图。
[0023]图7是示出由比较例的检测部检测出的透射光的强度与透射光的频率的关系的图。
[0024]图8是示出由比较例的检测部检测出的透射光的强度与透射光的频率的关系的图。
[0025]图9是示出实施方式2的波长监视器的结构的图。
[0026]图10是放大而示出射出点的图。
[0027]图11是关于实施方式3的各光源示出用于规定射出点的Y坐标值、传播角度Θ以及fk的符号的图。
[0028]图12是示出由检测部检测出的透射光的强度与透射光的频率的关系的图。
[0029]图13是关于实施方式4的各光源示出用于规定射出点的Y坐标值、传播角度Θ以及fk的符号的图。
[0030]图14是示出由检测部检测出的透射光的强度与透射光的频率的关系的图。
[0031]图15是示出实施方式5的波长监视器的结构的图。
[0032]图16是示出实施方式6的波长监视器的结构的图。
[0033]图17是示出实施方式7的波长监视器的结构的图。
[0034]图18是示出实施方式8的波长监视器的结构的图。
[0035]图19是示出由控制电路执行的一连串的处理的流程图。
[0036]图20是关于各光源示出滤光器的温度以及波长捕捉范围的图。
[0037]图21是示出由检测部检测出的透射光的强度与透射光的频率的关系的图。
[0038]图22是用于说明利用控制电路进行的反馈控制的图。
[0039]图23是示出光源的配置的图。
[0040]图24是示出比较例的滤光器的透射特性的图。
[0041]图25是示出比较例的滤光器的温度以及波长捕捉范围的图。
[0042]图26是示出由比较例的检测部检测的透射光的强度与透射光的频率的关系的图。
[0043]符号说明
[0044]10:波长监视器；20:入射部；21:半导体基板；22:透镜；23:LD温度调整部；30:滤光器；31:间隙部；40:检测部；43~46:检测元件；60:滤光器温度调整部；70:控制电路；Θ:传播角度；:角度；Ψ:入射角；A1~A12、B1~B12、C1~C12、E1~E13、H1~H13:线；F211:端面；F32:第I反射面；F33:第2反射面；F41~F46:受光面；G1~G12:光波导；LI~L12:光源；P1~P4、Pt:点；R1、R2:捕获范围；R11、R12、R21、R22:波长捕捉范围；R51:光线。
【具体实施方式】
[0045]以下，参照附图，详细说明用于实施本发明的方式。在说明时，使用由相互正交的X轴以及Y轴构成的坐标系。
[0046]实施方式1.
[0047]本实施方式的波长监视器10构成能够射出任意的波长的激光的光模块。另外，波长监视器10监视从光模块射出的激光的波长。以下，将激光简称为光。如图1所示，波长监视器10具有入射部20、滤光器30、检测部40。
[0048]入射部20以使在滤光器30的内部传播的光的传播角度成为通过后述运算式得到的角度的方式，使光入射到滤光器30。入射部20具有半导体基板21以及透镜22。
[0049]半导体基板21形成有在平行于Y轴的方向上排列配置的12个光源LI~L12。光源LI~L12分别是例如半导体激光器，射出与温度对应的波长的光。
[0050]另外，光源LI~L12分别朝向+X方向以及-X方向这2个方向射出光。向-X方向射出的光被用于光通信等。另一方面，向+X方向射出的光被用于波长的监视。在图1中，使用虚线、实线以及单点划线分别示意地示出从光源L4、L6、L8分别向+X方向射出的光的光路。另外，将-X方向称为前面方向或者前方，将+X方向称为后面方向或者后方。
[0051] 图2中示出从光源LI~L12分别向+X方向射出的光的射出点的Y坐标值。如图2所示，光源LI~L12的射出点以不等的间隔排列，Y坐标值的大小都在40 μ m以下。另外，以Y坐标的原点为基准，对称地配置了光源LI~L6的射出点以及光源L7~L12的射出点。另外，在图2中，作为光源LI~L12各自的识别编号，使用了与光源LI~L12各自的符号相同的编号。例如，光源LI的识别编号为“LI”。
[0052]透镜22例如是焦距为0.7mm的准直透镜。透镜22配置在该透镜22的中心与光源LI~L12的射出点之间的X轴上的距离Dl为0.7mm的位置。另外，透镜22的中心轴(光轴)为通过Y坐标的原点并平行于X轴的轴。另外，透镜22使从光源LI~L12的每一个光源射出的扩散光准直而设为准直光(平行光)。
[0053]滤光器30是针对所入射的光的频率的透射特性为周期性的光学元件，是例如校准器。滤光器30的折射率是例如1.52。另外，滤光器30的FSR (Free Spectral Range:自由光谱范围)是例如50GHz。滤光器30配置在与X轴上的透镜22的中心的距离D2为
3.0mm的位置。
[0054]如图3所示，滤光器30具有间隙部31、第I反射面F32以及第2反射面F33。间隙部31是由例如晶体构成的平板状的部件。另外，第I反射面F32以及第2反射面F33分别是分别蒸镀在间隙部31的-X侧的面上以及+X侧的面上的电介体多层膜。第I反射面F32以及第2反射面F33以相互平行的方式对置。
[0055]另外，滤光器30被配置成第I反射面F32以及第2反射面F33与平行于X轴的轴正交。另外，滤光器30的折射率意味着第I反射面F32以及第2反射面F33之间的间隙部31的折射率。另外，滤光器30的长度L意味着第I反射面F32与第2反射面F33的距离。
[0056]在图3中示出了构成准直光的光线R51在空气中传播而入射到滤光器30的状态。如果光线R51以入射角Ψ入射到滤光器30，则光线R51的一部分依照斯涅尔定律，以折射角Θ折射而传播到滤光器30的内部。在滤光器30的内部传播的光反复在第I反射面F32以及第2反射面F33反射以及透射。
[0057]在第I反射面F32以及第2反射面F33中反射的光线的入射角以及反射角都为与折射角Θ相等的角度Θ。以下，将折射角Θ、入射角以及反射角(角度Θ)统称为传播角度Θ。另外，关于传播角度Θ的值，以+X方向为基准。例如，图3所示的传播角度Θ为以+X方向为基准的负的值。
[0058]在图2中示出了来自光源LI~L12的每一个光源的光在滤光器30的内部传播时的光的传播角度Θ。如图2所示，来自光源LI~L6的光的传播角度Θ都是负的值，来自光源L7~L12的光的传播角度Θ都是正的值。另外，来自光源LI~L6的每一个光源的光的传播角度Θ的大小等于来自光源L12~L7的每一个光源的光的传播角度Θ的大小。另外，来自光源LI~L12的光的传播角度Θ的大小都是0.7度以上。
[0059]来自光源LI~L12中的第k个光源的光的传播角度Θ等于下式(I)所示的角度0k。另外，第k个光源意味着光源LI~L12中的、从光源LI数起的第k个光源。例如，第I个光源是光源LI，第2个光源是光源L2，第12个光源是光源L12。
[0060]【数学式1】
【权利要求】
1.一种波长监视器，其特征在于，具备: 滤光器，透射率相对所入射的光的频率周期性地变化； 入射部，将作为用于对来自依次排列的多个光源中的第k个所述光源的光的波长进行监视的基准的频率设为V k，将与第k个所述光源对应的正的值设为Fk，将对vk加上Fk而得到的和、或者从vk减去Fk而得到的差设为fk，将与第k个所述光源对应的干涉次数设为mk，将光速设为C，将所述滤光器的折射率设为n，将所述滤光器的长度设为L，以使来自第k个所述光源的光在所述滤光器的内部传播时的光的传播角度等于通过使用mk、c、n、L以及fk的运算得到的Θ k的方式，使来自多个所述光源的光入射到所述滤光器；以及 检测部，接受透射了所述滤光器的透射光，检测透射光的强度， 所述入射部关于至少一个所述光源将V k与Fk的和设为fk，关于其他的至少一个所述光源将V k与Fk的差设为fk，使光入射到所述滤光器。
2.根据权利要求1所述的波长监视器，其特征在于， 所述入射部以使来自第k个所述光源的光的传播角度等于下式(I)所示的0&的方式，使光入射到所述滤光器， 【数学式I】
3.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 在所述入射部中，将所述滤光器针对来自第k个所述光源的光的透射率小于与表示透射率和频率的关系的透射特性的峰值对应的透射率、且大于与透射特性的谷值对应的透射率时的光的第I频率、和与透射特性的峰值对应的频率中的最接近所述第I频率的第2频率的差设为Fk，使光入射到所述滤光器， 所述第I频率是基于所述滤光器的透射特性的梯度的值。
4.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 所述入射部将来自多个所述光源的每一个光源的光透射了所述滤光器时由所述检测部检测到的频率为Vk的透射光的强度都等于基准值那样的值设为Fk，使光入射到所述滤光器。
5.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 所述入射部将比所述滤光器的透射特性的半周期小的值设为Fk，使光入射到所述滤光器。
6.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 所述入射部将所述光源的个数设为K，在下式(2)的值是偶数时将Vk与Fk的和设为fk，在下式(2)的值是奇数时将vk与Fk的差设为fk，以使来自第k个所述光源的光的传播角度大于来自第k-Ι个所述光源的光的传播角度的方式，使光入射到所述滤光器， 【数学式2】
7.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 所述入射部将所述光源的个数设为K，在下式(3)的值是奇数时将Vk与Fk的和设为fk，在下式(3)的值是偶数时将vk与Fk的差设为fk，以使来自第k个所述光源的光的传播角度大于来自第k-Ι个所述光源的光的传播角度的方式，使光入射到所述滤光器， 【数学式3】
8.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 所述入射部具有: 作为多个所述光源的多个半导体激光器；以及 透镜，使来自多个所述半导体激光器的光准直， 从第k个所述半导体激光器射出的光的射出点是以使在所述滤光器的内部传播的光的传播角度等于通过使用mk、c、n、L以及fk的运算得到的Θ k的方式配置的。
9.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 所述入射部具有: 作为多个所述光源的多个半导体激光器； 光波导，对来自多个所述半导体激光器的光进行波导，从射出点射出来自第k个所述半导体激光器的光，该射出点是以使在所述滤光器的内部传播的光的传播角度等于通过使用mk、c、n、L以及fk的运算得到的Θ k的方式配置的；以及透镜，使从所述射出点射出的光准直。
10.根据权利要求9所述的波长监视器，其特征在于， 所述光波导形成于半导体基板， 将来自至少一个所述半导体激光器的光由所述光波导波导的方向、与所述半导体基板的端面所成的角度为85度以下。
11.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 所述入射部具有: 作为多个所述光源的多个半导体激光器，从等间隔地排列配置的射出点射出光；以及 透镜，使从所述射出点射出的光准直， 所述透镜的形状形成为使来自第k个所述半导体激光器的光在所述滤光器的内部传播时的光的传播角度等于通过使用mk、c、n、L以及fk的运算得到的Θ k。
12.根据权利要求8所述的波长监视器，其特征在于， 所述半导体激光器的每一个与相邻的其他所述半导体激光器离开阈值以上的距离。
13.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 所述滤光器具有相互对置的第I反射面以及第2反射面，在所述滤光器的内部传播的光的传播角度是向所述滤光器的内部传播的光的折射角、向所述第I反射面或者所述第2反射面入射的光的入射角、以及在所述第I反射面或者所述第2反射面反射的光的反射角的至少某一个， 所述滤光器的折射率是所述第I反射面与所述第2反射面之间的折射率， 所述滤光器的长度是所述第I反射面与所述第2反射面的距离。
14.根据权利要求13所述的波长监视器，其特征在于， 在所述滤光器的内部传播的光的传播角度是以垂直于所述第I反射面或者所述第2反射面的方向为基准的角度， 多个所述光源包括第I光源、和与所述第I光源不同的第2光源， 来自所述第I光源的光的传播角度是正的值， 来自所述第2光源的光的传播角度是负的值。
15.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 来自多个所述光源的每一个光源的光的传播角度的大小都是0.7度以上。
16.根据权利 要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 多个所述光源被排列配置在一个方向， 所述检测部在长方形的受光面接受透射光，该长方形的受光面将与配置有多个所述光源的方向平行的方向作为长度方向。
17.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 多个所述光源被排列配置在一个方向， 所述检测部在多个受光面接受透射光，该多个受光面配置于与配置所述光源的方向平行的方向的。
18.根据权利要求1或者2所述的波长监视器，其特征在于， 具备温度调整部，该温度调整部调整所述滤光器的温度， 所述入射部在所述滤光器的温度是第I温度的情况下，关于至少一个所述光源将Vk与Fk的和设为fk，关于其他的至少一个所述光源将V k与Fk的差设为fk，以使来自第k个所述光源的光在所述滤光器的内部传播时的光的传播角度等于通过使用mk、c、n、L以及fk的运算得到的Θ k的方式，使来自多个所述光源的光入射到所述滤光器， 所述温度调整部在从所述滤光器的温度是所述第I温度时的和V k与Fk的差即fk对应的第k个所述光源射出光的情况下，将所述滤光器的温度调整为与所述第I温度不同的第2温度。
19.根据权利要求18所述的波长监视器，其特征在于， 在所述入射部中，在所述滤光器的温度由所述温度调整部调整为所述第2温度的情况下，将vk与Fk的和设为fk并以使在所述滤光器的内部传播时的光的传播角度等于通过使用mk、c、n、L以及fk的运算得到的Θ k的方式，使来自所述滤光器的温度是所述第I温度时的和V k与Fk的差即fk对应的第k个所述光源的光入射到所述滤光器。
20.一种波长监视方法，其特征在于，包括: 滤光步骤，使用透射率相对所入射的光的频率周期性地变化的滤光器，对光进行滤光; 入射步骤，将作为用于对来自依次排列的多个光源中的第k个所述光源的光的波长进行监视的基准的频率设为V k，将与第k个所述光源对应的正的值设为Fk，将对Vk加上Fk而得到的和、或者从Vk减去Fk而得到的差设为fk，将与第k个所述光源对应的干涉次数设为mk，将光速设为C，将所述滤光器的折射率设为n，将所述滤光器的长度设为L，以使来自第k个所述光源的光在所述滤光器的内部传播时的光的传播角度等于通过使用mk、c、n、L以及fk的运算得到的Θ k的方式，使来自多个所述光源的光入射到所述滤光器；以及检测步骤，接受透射了所述滤光器的透射光，检测透射光的强度， 在所述入射步骤中，关于至少一个所述光源将V k与Fk的和设为fk，关于其他的至少一个所述光源将V k 与Fk的差设为fk，使光入射到所述滤光器。
【文档编号】H04B10/07GK104079345SQ201410109809
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2013年3月25日
【发明者】望月敬太, 上野雄锐 申请人:三菱电机株式会社