JP5645631B2 - 波長モニタ、光モジュールおよび波長モニタ方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長モニタに関するものである。

近年、光通信の分野において、光伝送方式の高速・大容量化が進んでおり、その中核技術として、１本の光ファイバで光多重伝送する波長分割多重 (Wavelength Division Multiplexing, WDM)方式が普及している。このWDMシステムは安定的な運営を実施するため、予期せぬ信号光源の停止に備えて、発振波長が同一の予備信号光源を確保する必要があり、保守コストが増加する。このコストを抑えるため、１つの信号光源で複数波長のレーザ光を出力できる光波長可変型の光源の需要が高まっている。

波長可変光源は、光信号の波長が長期にわたって安定していることが要求されるため、半導体レーザからの出射光をモニタする波長モニタの機能を設けた光源が開発されている。代表的な波長可変光源として、半導体レーザの温度を変化させることで発振波長を可変にする方式が提案されている。本方式の半導体レーザの発振波長の可変幅は動作温度範囲によって決定され、高々２〜３ｎｍ程度でしかないため、波長可変幅を大きくするために、複数個の半導体レーザを設けた構造が多く用いられている。

波長可変光源の波長モニタに関する代表的な従来技術として、複数の半導体レーザから前面方向への出射光を光合波器にて１つの導波路へ合波し、１つのポートから出射して光ファイバへ出力される光をビームスプリッタなどで一部取り出して波長モニタに用いる構造が提案されている（例えば、下記特許文献１、２、３）。

また、複数の半導体レーザから後面方向への出射光を波長モニタに用いる構造が提案されている（例えば、下記特許文献３、４）。

特開２００２−１８５０７４号公報 特開２００７−１５７９３７号公報 特開２００２−１７１０２３号公報 特開２００３−１６３４１１号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば以下のような問題があった。前面出射光を用いて波長モニタする従来手法（例えば上記特許文献１、２、３）では、光ファイバへと出力される光を一部波長モニタ用に取り出すことになるため、波長可変光源からの出力パワーが低下するという課題がある。また、ビームスプリッタなどの光部品が必要となるため、波長可変光源全体のサイズが大きくなる、コストが増大するという課題がある。

また、後面方向への出射光を用いて波長モニタする従来手法（例えば上記特許文献４）では、上記の課題は解決されるが、半導体基板からの光の出射点が半導体レーザ毎に異なるため、フィルタへの入射角度及び入射位置に起因した波長モニタ特性のばらつきが問題となる。例えば、上記特許文献４では、複数の半導体レーザの後面出射光を半導体チップの後方端の狭い範囲に導く後方光導波路を半導体チップに設けることで、出射光をモニタ光入射可能範囲位置に収められている。しかしながら、実際の光の出射位置は全て異なるため、半導体チップの後方に設けられたコリメートレンズからみたそれぞれの発光点の偏芯量に依存して、コリメートレンズ透過後のコリメート光の伝搬角度が変化する。フィルタの透過率の周波数の周期性は、光の入射角度に依存するため、その結果、光検出器で検出される各半導体レーザからの出射光の光強度と光の周波数との関係が異なって、光の波長のモニタ精度が劣化する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の半導体レーザから後面方向に出射されるレーザ光の波長モニタ特性のばらつきを抑えることが可能な波長モニタを得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、本発明は、半導体基板に並列に形成された８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光の波長をモニタする波長モニタであって、前記半導体基板に並列に形成され、前記８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光をそれぞれ導波して出射する８つ以上の光導波路と、前記８つ以上の光導波路からのレーザ光をコリメートするレンズと、前記レンズでコリメートされたレーザ光が入射可能に配置され周期性を有するフィルタと、前記フィルタを透過したレーザ光を受光して光強度を検出する光検出器と、を備え、前記各８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光の前記フィルタ内の光線伝搬角度が、それぞれ下記の数式で得られる角度になるように、前記８つ以上の光導波路の出射位置が前記半導体基板の中心から前記半導体基板の外側に向かって不等間隔で形成されたことを特徴とする。

但し、ｆはピーク周波数、ｍ_ｋは干渉次数（ｋは自然数）、ｃは光速、ｎ_λは波長λにおける前記フィルタの屈折率、Ｌ_etalonは前記フィルタの長さ、θ_ｋはｋ番目の前記半導体レーザから出力されたレーザ光の前記フィルタ内の光線伝播角度をそれぞれ示す。

この発明によれば、複数の半導体レーザからの出射光のフィルタ内光線伝搬角度が式（１）の解となるようにしたので、複数の半導体レーザから後面方向に出射されるレーザ光の波長モニタ特性のばらつきを抑えることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる波長モニタの構成を示す図である。 図２は、エタロンを透過する光の伝播を概念的に示す図である。 図３は、エタロン内伝搬角度を変化させたときのエタロン透過光強度の周波数依存性を示す図である。 図４は、半導体レーザを等間隔に配置した半導体基板を用いた場合に光検出器にて検出される光強度と光の周波数との関係を示す図である。 図５は、表１に示されるように半導体レーザを配設した場合において光検出器で検出される光強度の波長依存性を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態２にかかる波長モニタの構成を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態３にかかる波長モニタの構成を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態４にかかる波長モニタの構成を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態５にかかる波長モニタの構成を示す図である。

以下に、本発明にかかる波長モニタの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる波長モニタの構成を示す図である。本実施の形態にかかる波長モニタは、出射光の波長を変更可能な波長可変光モジュール（図示せず）の内部に配設され、半導体基板１と、半導体基板１上に並列に形成された２つ以上の半導体レーザ１０１〜１１２と、半導体レーザ１０１〜１１２から出射した拡散光を平行光にコリメートするコリメートレンズ２と、コリメートレンズ２を透過したコリメート光が入射するように半導体基板１の後方面側に配置された、周期的な透過率の周波数依存性をもつフィルタ（例えばエタロン３）と、エタロン３を透過した光を受光して光強度を検出する光検出器４とを有して構成されている。

なお図１には、一例として、半導体レーザ１０４から出射した光線経路５１と、半導体レーザ１０６から出射した光線経路５２と、半導体レーザ１０８から出射した光線経路５３とが概念的に示されている。

本実施の形態にかかる波長モニタでは、光線経路５１、５２、５３を含めた、全ての半導体レーザ１０１〜１１２からの出射光のエタロン３内光線伝搬角度θ_ｋが式（１）の解となるように、半導体レーザ１０１〜１１２を不等間隔に配設している。具体的には、各々隣接する半導体レーザ１０１〜１１２の内、例えば、半導体レーザ１０６から半導体レーザ１０１までの各レーザ光出射点間の間隔は、半導体基板１の中心から半導体基板１の外側（半導体レーザの積層方向）に不等間隔である。

但し、θ_ｋ は、ｋ番目の半導体レーザから出射されたレーザ光のエタロン３内の光線伝播角（ｒａｄ）、ｍ_ｋは干渉次数（ｋごとに任意の自然数）、ｃは光速、ｎ_λは波長λにおけるエタロン３の屈折率、Ｌ_etalonはエタロン３の長さ、ｆは任意のピーク周波数（但し、全てのｋで同一）をそれぞれ示す。

１つの半導体レーザから出射した光は、コリメートレンズ２によってコリメートされ、エタロン３を透過した後、光検出器４にて光強度が検出される。エタロン３の透過率は、周期的な周波数依存性をもつため、光検出器４にて検出される光強度は、半導体レーザ１０１〜１１２から出射した光の周波数に依存する。したがって、予め光検出器４にて検出される光強度と光の周波数の関係がわかっていれば、光検出器４にて検出される光強度を観測することで半導体レーザから出力されている光の波長（＝ 光速／周波数）をモニタすることが可能になる。

ここで、全ての半導体レーザ１０１〜１１２からの出射光のエタロン３内光線伝搬角度θ_ｋが式（１）となる場合、光検出器４で検出される光強度と光の周波数との対応関係が半導体レーザ１０１〜１１２で一致するため、高精度な波長モニタが可能となる。

以下では、式（１）を満たす場合に、光検出器４で検出される光強度と半導体レーザ１０１〜１１２から出力されている光の波長の対応関係が一致する原理を説明する。

図２は、エタロン３を透過する光の伝播を概念的に示す図である。エタロン３に、図面右側から光線３１が入射角度θ_ｋ１で入射すると、スネルの法則にしたがって光線が屈折し、エタロン内伝搬角度がθ_ｋ２となる。エタロン内に入射した光線は、エタロン内での反射と一部透過とを繰り返す。最終的に、エタロン３の出射面（図面左側）から出射した光線３２、３３、３４、３５を含む全出射光が干渉した結果が、透過光となる。このとき、各出射光の光路差Δlより、透過光強度がピークとなる周波数が算出される。光路差Δlは、式（２）で示される。光路差とは、発光位置から光透過側に出射する光が通る道筋の光学距離と、発光位置から反射側に出射して反射位置で反射した後に光透過側へ出射する光が通る道筋の光学距離と、の差のことである。

光路差Δlが波長の整数倍となるときに光は強めあうので、エタロン透過光のピーク周波数は式（３）で表される。

式（３）中の最上段の等式を変形した場合には式（４）に変形でき、式（３）中の最下段の等式を変形した場合には式（５）に変形できる。

（３）〜（５）中の各パラメータは、式（１）と同様である。式（３）〜（５）のパラメータ中で、光速c、屈折率ｎ_λ、およびエタロン長さＬ_etalonは固定値であり、また、任意のピーク周波数ｆは動作する半導体レーザｋには依存しないため、変数はｍ_ｋ（干渉次数）のみとなる。干渉次数は、干渉信号で検出される位相の２πの整数倍の成分において、２πに乗じられる整数を意味する。

図３は、エタロン内伝搬角度θ_ｋを変化させたときのエタロン透過光強度の周波数依存性を示す図である。横軸が周波数を、縦軸がエタロン透過光強度（波長モニタパワー）を、奥行き方向の軸がエタロン内伝搬角度θ_ｋをそれぞれ表す。図３には、同じ干渉次数ｍ_ｋのピークを結んだ点線１０、２０、３０を示しており、これは、式（３）において、光速c、屈折率n_l、エタロン長さＬ_etalon、および干渉次数ｍ_ｋを固定したときの、周波数ｆのエタロン内伝搬角度θ_ｋ依存性に等しい。この図より、例えばθ_ｋ ＝０．５度のグラフとθ_ｋ＝２．０度のグラフとを比較すると、干渉次数ｍ_ｋが異なるピークの周波数がほぼ一致することがわかる。具体的には、θ_ｋ ＝２．０度のグラフにおいて、点線２０のピーク周波数は約１．９００３×１０^１４ Ｈｚであり、θ_ｋ ＝０．５度のグラフにおいて点線１０のピーク周波数もまた約１．９００３×１０^１４Ｈｚとなる。これを、式（３）を用いて表現すると、以下の式（６）、式（７）のようになる。

実施の形態１において、全ての半導体レーザからの出射光のエタロン３内光線伝搬角度θ_ｋが式（１）の解となるように半導体レーザ１０１〜１１２を不等間隔に配置したときの効果について計算例を示す。

図４は、半導体レーザ１０１〜１１２を等間隔に配置した半導体基板１を用いた場合に光検出器４にて検出される光強度と光の周波数との関係を示す図である。図４には、以下のように構成された波長モニタにて検出された光強度と、光の周波数との関係が示されている。すなわち、この波長モニタは、半導体レーザ１０１〜１１２の設置間隔を２０μｍピッチとした半導体基板１（すなわち各半導体レーザ１０１〜１１２を等間隔に配置した半導体基板１と、半導体レーザ１０６の延長上にレンズ中心が位置し、かつ半導体レーザ１０６から１．０ｍｍだけ離れた位置に設置された、焦点距離が１．０ｍｍのコリメートレンズ２と、半導体レーザ１０６の延長線となす角が１度になるように、かつコリメートレンズ２から５．０ｍｍだけ離れて設置された屈折率が約１．５２の水晶エタロン３と、半導体レーザ１０６の延長線と垂直になるように、かつエタロン３から２．０ｍｍだけ離れて配置された受光面積が２５０μｍ角の正方形のフォトダイオードである光検出器４と、で構成されている。

この波長モニタにおいて、半導体レーザ１０１〜１１２から出射光は、コリメートレンズ２とエタロン３とを透過して光検出器４で検出される。図４より、式（１）を満足しない場合、光検出器４で検出される光強度と光の周波数の関係が、動作する半導体レーザ１０１〜１１２毎に異なることがわかる。例えば、周波数１．９０×１０^１４Ｈｚに注目すると、光検出器４で検出される各半導体レーザ１０１〜１１２からの出射光の光強度は、０．０４（例えば半導体レーザ１０８）から０．２４（半導体レーザ１０１）まで異なっている。

続いて、表１に、全ての半導体レーザ１０１〜１１２からの出射光のエタロン内光線伝搬角度θ_ｋが、式（１）の解となるような設計例を示す。表１には、各半導体レーザ１０１〜１１２のレーザ光の出射位置と、そのときのエタロン内光線伝搬角度θ_ｋとが示されている。換言すると、表１は、それぞれの半導体レーザ１０１〜１１２から出射されたレーザ光（出射光）のエタロン３内光線伝搬角度θ_ｋが、式（１）で得られる解（所定の角度）となるように、半導体レーザ１０１〜１１２を配設した場合における各レーザ光の出射位置の一例を示している。

半導体レーザ１０１〜１１２のピッチ方向における半導体基板１の中心が、例えば、半導体レーザ１０６と１０７との間である場合、この中心から−１７．７５μｍの位置が半導体レーザ１０６のレーザ光出射点位置となり、この中心から１７．７５μｍの位置が半導体レーザ１０７のレーザ光出射点位置となる。以下同様、例えば、半導体基板１の中心から−３９．６７μｍの位置が半導体レーザ１０５のレーザ光出射点位置となり、半導体基板１の中心から＋３９．６７μｍの位置が半導体レーザ１０８のレーザ光出射点位置となる。そして、半導体レーザ１０５のレーザ光出射点位置と半導体レーザ１０６のレーザ光出射点位置との間は、２１．９２μｍであるのに対して、半導体レーザ１０５よりも外側に配設された半導体レーザ１０４のレーザ光出射点位置と半導体レーザ１０５のレーザ光出射点位置の間は、２１．９２μｍよりも狭い１３．５５μｍである。

図５は、表１に示されるように半導体レーザ１０１〜１１２を配設した場合において光検出器４で検出される光強度の波長依存性を示す図である。図５には、表１の条件で半導体基板１に配設された半導体レーザ１０１〜１１２から各出射光がコリメートレンズ２とエタロン３と透過し、光検出器４で検出された光強度が示されている。なお、コリメートレンズ２、エタロン３、光検出器４は、図４と同様の設定とする。図５より、式（１）を満足する場合には、動作する半導体レーザ１０１〜１１２によって、光検出器４で検出される光強度と光の周波数との関係が一致することがわかる。例えば、周波数１．９０×１０^１４Ｈｚに注目すると、半導体レーザ１０１〜１１２によって光検出器４で検出される光強度は、０．１７でほぼ一致している。そのため、本実施の形態にかかる波長モニタは、従来技術に比して、光の波長のモニタ精度を向上させることが可能である。

以下では、その他の効果について説明する。本発明の実施の形態１にかかる光モジュールによれば、表１に示すように、複数ある半導体レーザ１０１〜１１２からの出射光のエタロン内伝搬角度θ_ｋ（すなわち式（１）の解）の内少なくとも１対以上の角度が正負対称になっている。例えば、表１に示される半導体レーザ１０５の出射点位置に対応するエタロン内伝搬角度θ_ｋと、半導体レーザ１０８の出射点位置に対応するエタロン内伝搬角度θ_ｋとが対称になっている。

この様な構造にすることで、対称になっている１対の半導体レーザを駆動して、アクティブにコリメートレンズ２の位置調整を行うことで、調整作業を容易にすることができる。

特に最外側の半導体レーザ１０１と１１２からの出射光のエタロン内伝搬角度θ_ｋの符号が正負対称になるように設計することで、精度よくコリメートレンズ２の位置調整ができるようになる。この理由は、例えば、最も内側に配設された半導体レーザ１０６と１０７からの出射光のエタロン内伝搬角度θ_ｋがそれぞれ−１．０１２と１．０１２であるのに対して、半導体レーザ１０１と１１２からの出射光のエタロン内伝搬角度θ_ｋは４倍以上大きな値となる。半導体レーザ１０１〜１１２のピッチ方向における半導体基板１の中心に、コリメートレンズ２の中心を揃えるように位置調整を行う際、エタロン内伝搬角度θ_ｋが大きいほうが精度よく調整することができるためである。

また、表１に示すように、全ての半導体レーザ１０１〜１１２から出射光のエタロン内伝搬角度θ_ｋを±１．０度以上にすることで、エタロン３の表面で反射した光が半導体レーザ１０１〜１１２へ戻る割合を約−５０ｄＢ以下にすることができる。その結果、戻り光による半導体レーザ１０１〜１１２の他モード発振を抑制することが可能になる。

なお、半導体基板１、コリメートレンズ２、エタロン３、および光検出器４の数値や形状、素材、位置関係は、実施の形態１に限る必要は無いことに注意されたい。本実施の形態で示した半導体基板１には、半導体レーザが１２個配置されているが、１２個に限定されるものではなく、１２個以下（例えば４個や８個など）でもよいし、１２個以上であってもよい。また、コリメートレンズ２の焦点距離も１．０ｍｍである必要は無く、エタロン３の材料は、水晶に限らずに石英でもよいし、エアギャップエタロンでもよい。また、エタロン３は周期的な透過率の周波数依存性をもつフィルタであればよいので、例えばＳｉやＧａＡｓ、ＩｎＰなどの半導体基板、ないしポリマーやガラス基板上に形成された共振器などでもよい。光検出器４も、受光面積が２５０μｍ角の正方形のフォトダイオードである必要は無く、受光面積が２５０μｍ角以上でも以下でもよいし、正方形以外、例えば長方形や円形の受光部を採用してもよい。

また、本実施の形態では、半導体レーザ１０１〜１１２を不等間隔に設計して、光線経路５１、５２、５３を含めた全ての半導体レーザからの出射光のエタロン３内光線伝搬角度θ_ｋが式（１）の解となるようにしているが、他の方法、例えば半導体レーザ１０１〜１１２は等間隔に配設し、コリメートレンズ２の形状を適切に設計することで、前記光線経路５１、５２、５３を含めた全ての半導体レーザからの出射光のエタロン３内光線伝搬角度θ_ｋが式（１）の解となるようにしてもよい。

以上に説明したように、本実施の形態にかかる波長モニタは、半導体基板１と、半導体基板１に並列に形成され出射光の波長を任意に変化させることができる１対以上の半導体レーザ１０１〜１１２と、半導体レーザ１０１〜１１２から出射されるレーザ光をコリメートするためのコリメートレンズ２と、コリメート光が入射するように配置され周期性を有するフィルタ（エタロン３）と、前記フィルタを透過したコリメート光を受光して光強度を検出する光検出器４からなる波長モニタを備え、前記複数の半導体レーザからの出射光のフィルタ内光線伝搬角度が式（１）の解となるようにしたので、動作する半導体レーザ１０１〜１１２によって光検出器４で検出される光強度と光の周波数との関係が図５に示すように略一致し、光の波長のモニタ精度を向上させることが可能である。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかる波長モニタの構成を示す図である。図６に示される波長モニタは、半導体基板１と、前記半導体基板１上に並列に形成された２つ以上の半導体レーザ１０１〜１１２と、光を微小な領域に閉じ込め、特定の方向へ導波させる働きをする光導波路１２１〜１３２と、前記光導波路１２１〜１３２から出射した拡散光を平行光にコリメートするコリメートレンズ２と、前記コリメートレンズ２を透過したコリメート光が入射するように半導体基板１の後方面側に配置された、周期的な透過率の周波数依存性をもつフィルタ、例えばエタロン３と、前記エタロン３を透過した光を受光して光強度を検出する光検出器４で構成されている。なお、この光導波路１２１〜１３２は、半導体基板１から出射する位置は、式（１）を満たすようになっている。

半導体レーザ１０１〜１１２は構造的な制約のためピッチ間隔を一定以上確保しなければならないが、光導波路１２１〜１３２は、半導体レーザ１０１〜１１２よりもピッチ間隔を狭くすることが可能なため、半導体基板１上に光導波路１２１〜１３２を設けることで、半導体レーザ１０１〜１１２から出射される光の出射点間隔を狭くすることが可能になる。

また、発光点ピッチを調整するための光導波路１２１〜１３２を設けることで、半導体レーザ１０１〜１１２自体は等間隔に設定することができる。また、光導波路１２１〜１３２の出射部分と半導体基板１の端面とのなす角は垂直であってもよいし、７０度以下であってもよい。なす角を７０度以下にした場合は、半導体基板１の端面から半導体レーザ１０１〜１１２への反射戻り光を低減し、半導体レーザ１０１〜１１２の動作を安定化することが出来る。

また、本実施の形態では光導波路１２１〜１３２の出射位置を不等間隔に設計して、前記光線経路５１、５２、５３を含めた全ての半導体レーザ１０１〜１１２からの出射光のエタロン内光線伝搬角度θ_ｋが式（１）の解となるようにしているが、本形態に限る必要はなく、例えば、光導波路１２１〜１３２の出射角度を適切に設計することで前記効果を実現してもよい。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３にかかる波長モニタの構成を示す図である。本実施の形態は、実施の形態１、２の変形例であり、半導体基板１と、前記半導体基板１上に並列に形成された２つ以上の半導体レーザ１０１〜１１２と、光を微小な領域に閉じ込め、特定の方向へ導波させる働きをする光導波路１２１〜１３２と、前記光導波路１２１〜１３２から出射した拡散光を平行光にコリメートするコリメートレンズ２と、前記コリメートレンズ２を透過したコリメート光が入射するように半導体基板１の後方面側に配置された、周期的な透過率の周波数依存性をもつフィルタ、例えばエタロン３と、前記エタロン３を透過した光を受光して光強度を検出する光検出器４と、温度調整可能なペルティエ素子６で構成され、エタロン３をペルティエ素子６上に設けている。

実施の形態１、２にかかる波長モニタを作製する場合、作製精度に依存してばらつきが生じることが想定される。実施の形態３にかかる波長モニタによれば、この作製ばらつきによる波長モニタ特性の劣化を抑制するものであり、エタロン温度を適切に調整することで作製ばらつきを補償することが可能になる。具体的には、エタロン３の温度を±２０℃の範囲で調整することで、許容されるコリメートレンズ２の位置ずれは約±２．５μｍとなる。なお、このエタロン温度の調整範囲は±２０℃に限定されるものではない。

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４にかかる波長モニタの構成を示す図である。本実施の形態は、実施の形態１、２、３の変形例であり、光検出器４の受光部分は、半導体レーザ１０１〜１１２の並列方向が長辺（長手方向）となるような長方形であることを特徴としている。すなわち、光検出器４の長手方向は半導体レーザ１０１〜１１２のピッチ方向に形成されている。半導体基板１上の半導体レーザ１０１〜１１２の集積数が増加すると、外側に位置する半導体レーザ１０１、１１２はコリメートレンズ２との偏芯量が大きくなるため、コリメート光の伝搬角度が大きくなるという問題がある。光検出器４を前記構造とすることで、伝搬角度が大きなコリメート光も光検出器４にて検出することができるようになる。

実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５にかかる波長モニタの構成を示す図である。本実施の形態は、実施の形態１、２、３の変形例であり、本実施の形態にかかる光検出部は、多数の光検出器４１〜４４が半導体レーザ１０１〜１１２のピッチ方向と同じ方向に、アレイ状に配設された構造を有している。半導体基板１上の半導体レーザ１０１〜１１２の集積数が増加すると、外側に位置する半導体レーザ１０１、１１２はコリメートレンズ２との偏芯量が大きくなるため、コリメート光の伝搬角度が大きくなるという問題がある。光検出部を前記構造とすることで、伝搬角度が大きなコリメート光も光検出器４１〜４４にて検出することができるようになる。なお、実施の形態５では光検出器の数を一例として４つとしたが、この数に限定されるものではなく、コリメート光の伝搬角度によって適切に設定すればよい。

なお、実施の形態１〜５に示した波長モニタは、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、光モジュールに適用可能であり、特に、複数の半導体レーザからの出射光を波長モニタするとき、簡易に波長モニタ特性のばらつきを抑えることができる発明として有用である。

１ 半導体基板
２ コリメートレンズ
３ エタロン
４ 光検出器
６ ペルティエ素子
１０、２０、３０ 点線
３１、３２、３３、３４、３５ 光線
４１、４２、４３、４４ 光検出器
５１、５２、５３ 光線経路
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２ 半導体レーザ
１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３０、１３１、１３２ 光導波路

Claims (14)

1. 半導体基板に並列に形成された８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光の波長をモニタする波長モニタであって、
   前記半導体基板に並列に形成され、前記８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光をそれぞれ導波して出射する８つ以上の光導波路と、
   前記８つ以上の光導波路からのレーザ光をコリメートするレンズと、
   前記レンズでコリメートされたレーザ光が入射可能に配置され周期性を有するフィルタと、
   前記フィルタを透過したレーザ光を受光して光強度を検出する光検出器と、
   を備え、
   前記８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光の前記フィルタ内の光線伝搬角度が、それぞれ下記の数式で得られる角度になるように、前記８つ以上の光導波路の出射位置が前記半導体基板の中心から前記半導体基板の外側に向かって不等間隔で形成されたことを特徴とする波長モニタ。
   

   

   但し、ｆはピーク周波数、ｍ_ｋは干渉次数（ｋは自然数）、ｃは光速、ｎ_λは波長λにおける前記フィルタの屈折率、Ｌ_etalonは前記フィルタの長さ、θ_ｋはｋ番目の前記半導体レーザから出力されたレーザ光の前記フィルタ内の光線伝播角度をそれぞれ示す。
2. 前記半導体基板に不等間隔で形成された前記８つ以上の光導波路の出射位置の間隔が、前記半導体基板に等間隔で形成された前記８つ以上の半導体レーザの間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の波長モニタ。
3. 前記８つ以上の光導波路の出射部分と前記半導体基板の端面とのなす角は７０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の波長モニタ。
4. 前記８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光の前記フィルタ内の光線伝搬角度の内少なくとも１対の角度が正負対称であることを特徴とする請求項１に記載の波長モニタ。
5. 前記８つ以上の半導体レーザの内最外側に位置する２つの半導体レーザから出力したレーザ光の前記フィルタ内の光線伝搬角度が正負対称となっていることを特徴とする請求項１に記載の波長モニタ。
6. 前記８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光の前記フィルタ内の光線伝搬角度が全て１度以上となることを特徴とする請求項１に記載の波長モニタ。
7. 前記フィルタの温度を調整する温度調整素子を備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の波長モニタ。
8. 前記光検出器は、前記８つ以上の半導体レーザが並列配置されている方向が長手方向となる長方形に形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の波長モニタ。
9. 前記光検出器は、複数の光検出器で構成され、前記８つ以上の半導体レーザが並列配置されている方向にアレイ状に配置されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１つに記載の波長モニタ。
10. 前記フィルタは、石英製エタロンであることを特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の波長モニタ。
11. 前記フィルタは、水晶製エタロンであることを特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の波長モニタ。
12. 請求項１〜１１の何れか１つに記載の波長モニタと、前記８つ以上の半導体レーザと、を備えたことを特徴とする光モジュール。
13. 半導体基板に並列に形成された８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光の波長をモニタする波長モニタ方法であって、
    前記半導体基板に並列に形成された８つ以上の光導波路で前記８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光をそれぞれ導波して出射する光導波ステップと、
    前記８つ以上の光導波路からのレーザ光をレンズでコリメートするコリメートステップと、
    前記レンズでコリメートされたレーザ光が周期性を有するフィルタを透過するフィルタリングステップと、
    前記フィルタを透過したレーザ光を受光して光強度を検出する光検出ステップと、
    を備え、
    前記８つ以上の半導体レーザから出力されたレーザ光の前記フィルタ内の光線伝搬角度が、それぞれ下記の数式で得られる角度になるように、前記８つ以上の光導波路の出射位置が前記半導体基板の中心から前記半導体基板の外側に向かって不等間隔に形成されたことを特徴とする波長モニタ方法。
    

    

    但し、ｆはピーク周波数、ｍ _ｋ は干渉次数（ｋは自然数）、ｃは光速、ｎ _λ は波長λにおける前記フィルタの屈折率、Ｌ _etalon は前記フィルタの長さ、θ _ｋ はｋ番目の前記半導体レーザから出力されたレーザ光の前記フィルタ内の光線伝播角度をそれぞれ示す。
14. 前記半導体基板に不等間隔で形成された前記８つ以上の光導波路の出射位置の間隔が、前記半導体基板に等間隔で形成された前記８つ以上の半導体レーザの間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１３に記載の波長モニタ方法。

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