CN1357951A - 半导体激光模块、激光单元和拉曼放大器 - Google Patents

半导体激光模块、激光单元和拉曼放大器 Download PDF

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Abstract

一种半导体激光模块,含有半导体激光装置、由所包括的至少一个光学反馈装置形成的谐振腔、和位于该谐振腔前端的光纤,其中,在该谐振腔中布置有用于传输预定范围内波长的光的滤光器。上述半导体激光模块进一步具有准直仪和聚焦透镜,用于使从该半导体激光装置中发射的光与该光纤耦合,该滤光器被布置在准直仪和聚焦透镜之间。该滤光器具有用于传输期望波长的电介质多层滤光器。根据本发明的一种激光单元包括多个上述的半导体激光模块,和一极化组合件,极化组合从该多个半导体激光模块中发射的光。根据本发明的拉曼放大器具有配置有该半导体激光模块和该激光单元的泵浦光源。

Description

半导体激光模块、激光单元和拉曼放大器
技术领域
本发明涉及一种用于光通信中的拉曼(Raman)放大器，和一种用于该拉曼放大器作为泵浦光源(pumping light source)的半导体激光模块和激光单元。
背景技术
在当前大多数关于光纤通信系统的应用装置中，采用了掺稀土光纤放大器。具体而言，通常使用具有掺杂铒的掺铒光纤放大器(下面称为“EDFA”)。但是，EDFA具有仅从1530nm至1610nm范围的实际增益波长带宽。另外，EDFA在应用于波分多路复用光时，在增益中具有波长相关性，以在依赖于信号光之波长的增益中产生差别。
在DWDM(密集波分多路复用)之前，拉曼放大作为具有比EDFA更宽频带的放大系统而引人注目。拉曼放大是利用下述现象的光信号放大方法。当强光(泵浦光)输入到光纤上时，通过由泵浦光波长向更长波长方的诱发拉曼散射，在约100nm或其附近(在假定使用1400nm频带中的泵浦光时下降约13THz的频率)，使增益产生峰值偏移。如果其中可获得上述增益的波长带宽的信号光被输入到光纤上并因此被激发，则放大该信号光。
虽然拉曼放大具有这种特征以致用于生成的增益的波长可通过改变泵浦光波长来任意改变，但增益(拉曼增益)小。另外，因为使用的增益由从泵浦光波长经预定波长(拉曼偏移)偏移到更长波长方，所以泵浦光波长的变化提供对于生成的增益的波长变化，导致信号光的放大特性发生变化。因此，作为用于拉曼放大的泵浦光源，采用具有由光纤光栅稳定波长的高输出半导体激光模块。
EDFA具有从1530nm至1610nm或附近的实际增益波长带宽，但拉曼放大几乎不受波长带宽的限制(尽管实际上考虑使用从1300nm至1650nm的范围，泵浦光的波长带宽在从1200nm至1550nm之范围)。换言之，如果改变了输入到光纤上的泵浦光的波长，则出现的增益从预定波长附近的泵浦光波长偏移到更长的波长方，允许在任意波长下获得放大增益。因此，在WDM(波分多路复用)中，信号光通道数量还可以增加。
因为构成光纤的玻璃分子具有不同的振动结构，所以上述增益变为具有波长分布的分布增益，例如具有20nm或接近宽度的分布。为了使增益的波长相关性在宽的波长带宽上平坦，多路复用大量泵浦光波长来适当调整相应的泵浦激光的波长、相同或类似的输出。在拉曼放大中，通信用的现有光纤可用作放大媒体。对于100mW的泵浦光输入，使用中的拉曼增益约小至3dB。因此，需要通过多路复用来获得强的泵浦光。普遍是将泵浦光多路复用到总共从500mW至1W或接近的范围。
发明概述
根据本发明，一种半导体激光模块、一种激光单元和拉曼放大器构成如下：
根据本发明的第一半导体激光模块包括具有半导体激光装置的半导体激光模块、由所包括的至少一个光反馈装置形成的谐振腔、和位于谐振腔前端的光纤，其中，在该谐振腔中布置有用于传输预定范围内波长的光的滤光器。
在根据本发明的第二半导体激光模块中，上述半导体激光模块进一步具有准直仪和聚焦透镜，用于使半导体激光装置中发射的光与光纤耦合，该滤光器布置在准直仪和聚焦透镜之间。
根据本发明的激光单元包括多个第一或第二半导体激光模块，和一极化光束组合件，极化组合从该多个半导体激光模块中发射的光
根据本发明的拉曼放大器具有包括该第一或第二半导体激光模块和该激光单元之一的泵浦光源。
附图的简要说明
图1说明根据本发明的半导体激光模块的实施例1；
图2说明根据本发明的半导体激光模块的实施例2；
图3说明根据本发明的半导体激光模块的实施例3；
图4说明根据本发明的半导体激光模块的实施例4；
图5说明根据本发明的半导体激光模块的实施例5；
图6说明根据本发明的半导体激光模块的实施例6；
图7说明根据本发明的半导体激光模块的实施例7；
图8说明根据本发明的半导体激光模块的实施例8；
图9说明根据本发明的拉曼放大器的实施例1；
图10说明根据本发明的拉曼放大器的实施例2；
图11A是表示本发明的一个实施例中滤光器膜(半值全宽度为2nm)的透射光谱(纵坐标＝透射率，横坐标＝泵浦光波长)实例的图表；
图11B是表示本发明的一个实施例中滤光器膜(半值全宽度为3nm)的透射光谱(纵坐标＝透射率，横坐标＝泵浦光波长)实例的图表；
图12说明一种常规半导体激光模块；
图13是表示来自图12的半导体激光模块的输出光的光谱(纵坐标＝透射率，横坐标＝泵浦光波长)实例的图表。
本发明的详细描述
作为泵浦光源而已被用于拉曼放大器的具有光纤光栅的激光模块具有如下问题：
(1)如在拉曼放大中，放大产生的过程非常短，如果泵浦光强度波动，拉曼增益也波动，这表现为信号光的强度上的波动。另外，因为泵浦光噪声作为信号光的噪声而构成，所以期望泵浦光的噪声小。
(2)如果从具有光纤光栅的半导体激光模块输出的激光束的激射光谱窄，则由构成光纤的玻璃分子的晶格振动引起的SBS(受激布里渊(Brilloun)散射)明显地发生而作为噪声的起因之一。
(3)拉曼增益小的拉曼放大需要泵浦光源具有非常高的输出，而不是仅根据多个泵浦模块的多路复用状态下的整个光学输出，而且还根据相应的单个泵浦模块的光学输出。
(4)在拉曼放大中，泵浦系统有三种：正向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。在当前的拉曼放大中，以反向泵浦为主。这是因为正向泵浦具有非线性的问题，泵浦光强度的波动问题在正向泵浦系统中变得最为明显，其中弱的信号与强的泵浦光一起在相同方向上前进。因此，期望提供也可应用于正向泵浦的稳定的泵浦光源。
(5)在拉曼放大中，信号光的放大是在信号光和泵浦光在极化方向上相互一致的情况下发生的，放大增益的极化相关性构成材料问题。换言之，是由于材料使得信号光的极化方向和泵浦光的极化方向之间的偏差之影响下降。因此，有必要去极化从半导体激光装置中发射出的激光束，作为基本完整的线性极化光。在反向泵浦中，在传输过程中信号光的极化是任意产生的，不会产生实际问题，但在正向泵浦中，其中极化相关性强，则迫切期望DOP(极化度)变小，例如通过使用泵浦光的极化组合和极化维护光纤(PMF)。但是，例如，在去极化时，其中具有光纤光栅的半导体激光模块的激射光谱在线宽中较窄，所以激光束具有长的相干长度，因此，所连接的用于去极化的PMF(去极化器)具有非常长的长度。
本发明的研究显示，拉曼放大器的泵浦光源需要具有如下特征(1)至(7)。根据本发明，一种半导体激光模块、激光单元和拉曼放大器适于来满足以下所需的特征(1)至(7)。
(1)泵浦光(pumping light)的噪声小：
RIN(相对强度噪声)应具有在预定频率范围内的非常低的值。作为一个实例，期望在0至26Hz的频率范围内RIN为-130dB/Hz或更小。
(2)泵浦光的DOP(极化度)小：
相干长度有必要小，即在多模式下具有去极化倾向，或因去极化组合而与去极化无关。对于多模式，在激射光谱宽度(从光谱峰值下降3 dB的波长时的宽度)中，纵向模式至少为3是足够的，最好是4至5或更多。
(3)泵浦光的光学输出高：
半导体激光模块有必要具有50mW或更高的光学输出，优选的为100mW或更高，更优选的为300mW或更高，再优选的是400mW或更高。
(4)泵浦光的波长稳定性好：
在考虑引起增益波长带宽的变化的激射波长中的变化时，必需有例如通过DFB激光器(分布式反馈激光器)或DBT激光器(分布式布拉格反射激光器)的波长稳定化技术。优选的是，变化宽度在全部驱动条件(环境温度：0至75℃，驱动电流：0至1A)下是在例如±1nm中。
(5)泵浦光的激射光谱宽度窄至某种程度：
如果对应的泵浦激光模块的激射光谱宽度太宽，则波长组合耦合器的波组合消耗增加、及包含于光谱宽度中的纵向模式之数量增加，因此，纵向模式在发射激光时工作，产生噪声和增益变化。激射光谱宽度最好或2nm或更小，或3nm或更小。另一方面，如果它太小，则在电流对光学输出特性中出现弯曲，导致妨碍激光驱动中的控制。
(6)不发生SBS：
如果窄的波长带宽经受高的光学输出的集中，例如通过光纤光栅，则随着噪声的增加而发生SBS。从这点看，泵浦光需要为所谓的多模式，其中，在激射光谱宽度中存在多个纵向模式，假设使相应纵向模式下的光学输出(光强度)不超过SBS发生的临界值。
(7)最好引入光隔离器
为了激光器不会因为反射回的光而在操作中不稳定，最好引入光隔离器。
根据本发明，提供了半导体激光模块、激光单元和拉曼放大器，适于满足上述必需特性(1)至(7)。
半导体激光模块的实施例1
图1表示本发明的半导体激光模块的实施例1。
在本实施例中，谐振腔5构造在形成于半导体激光装置1的后端面8上的反射膜21和光纤2的输入端面7(曝露面)或形成于该输入端面7上的低反射膜30之间。
该半导体激光模块具有用于监视的光电二极管(PD)40、半导体激光装置1、用于来自半导体激光装置1的准直光束的第一透镜(准直仪)3、用于仅传输预定范围内之波长的光的滤光器(BPF)6、用于聚焦来自准直仪3的准直光的第二透镜(聚焦透镜)4、和用于传输聚焦透镜4聚焦的光的光纤2，这些元件按上述顺序串联排列。
半导体激光装置1在其后端面8上具有反射膜(HR膜)21，作为具有高至90％或接近的反射率的涂层，在其前端面10上具有低反射膜(AR膜)23，作为具有低反射率的涂层。
AR膜23的反射率设定在低的值，例如5％或更低，优选的为1％或更低，更优选的为0.1％或更低。根据PD40的光接收条件来对半导体激光装置1的HR膜2进行优化设计。但最好提供针对返回光的对策，例如在倾斜位置上设置PD40的光接收面，在HR膜21和PD40之间不形成谐振腔。
第一透镜3以及第二透镜4在其上具有AR膜，作为具有反射率为0.5％或更低的涂层。这些透镜中的每一个最好是非球面透镜、球面透镜、反射率分布式透镜、平面凸透镜等之一。
光纤2除了单模光纤(SMF)外，包括PMF。在部分或全部光纤2中采用PMF的情况下，可将PMF的极化保持轴(慢轴、快轴)设置在激光束之极化面的方向上，使激光束得以传输，因为是线性极化，或者可以设置在相对于极化面的方向的预定角度，例如45度，以影响去极化而减少激光束的DOP。
光纤2的输入端面7形成为具有涂覆低反射膜30的反射端面，该膜具有对激光束的反射率，其范围是在其中心附近±5nm或更多的波长范围、约5％以下及约0.5％以上之范围内，例如光发射波长或激光束的激射波长。
在光纤2的输入端面7处反射率设定为接近4％的情况下，光纤2的输入端面7可以不设置低反射膜30，但可具有抛光面或曝露的切面，以利用该曝露面处的菲涅尔(Fresnel)反射。
与之相似，通过将谐振腔5的光纤2端处的反射率设定在小于5％或更低的值，大于约0.5％，可使光纤2具有高输出的光输入，可在谐振腔5处发射激光。
PD40监视半导体激光装置1之后的输出光。
自动控制该半导体激光模块的输出，使得PD40检测的光学输出保持不变。
图1中，滤光器6的结构具有衬底20，例如由BK7或石英构成，滤光器膜25形成在由传输期望波长的光的电介质多层滤光器构成的衬底的后表面上；和在前表面上形成的AR膜22。设计AR膜22以尽可能具有更好的透射率。
滤光器6以相对于在第一透镜3和第二透镜4之间传播的光之光轴的预定倾角(例如1°至5°)倾斜设置。
虽然滤光器6可设置在谐振腔5中的任何部位，但最好将该滤光器设置在作为准直仪的第一透镜3和作为聚焦透镜的第二透镜4之间，其中，对滤光器6的输入角在光束区的任何点处都保持不变。
优选的是，在滤光器6的衬底20上，使得用于光学滤光器膜25之形成和AR膜22之形成的表面(楔形)不具有在光学滤光器膜25和AR膜22之间形成的校准器(etalon)。
在本实施例中相应的膜，例如首先形成的光学滤光器膜25、HR膜21和AR膜22，这些膜可用由例如Ta2O5/SiO2、TiO2/SiO2或Al2O3/SiO2构成的预定数量的叠层谐振腔形成，使得关联项(例如叠层的数量)的设计可以相对于适当的设置，例如反射带宽或传输带宽、反射率或透射率或光谱结构。
如图11A和图11B所示，光学滤光器膜25具有基本为矩形的透射光谱。在图11A的情况下，透射波长带宽在半宽半最大值时为2nm。在图11B的情况下，透射波长带宽在半宽半最大值时为3nm。在图11A和图11B中，实线、虚线和点划线表示滤光器6的倾斜角分别变为0°、2°和4°时的透射光谱。这表明，通过改变滤光器6的倾斜角，透射光谱改变中心波长。
通过使用具有这种基本为矩形的透射光谱结构的光学滤光器膜25，可控制反馈到半导体激光装置1的光的光谱，因而促进了从半导体激光装置1输出的激光束中的多模激光发射。
通过设定相应的一个纵向模式的光强度，以致不超过SBS发生临界值，因而允许抑制因纵向模式导致SBS的发生。由于允许多个纵向模式具有分布在其间的高光强度，所以整体上该光输出可以较高。
因为可以实现多个纵向模式之高水平，所以可以使光的相干长度变短。因此，在使用去极化器作为PMF时，降低DOP变得更为方便，使PMF具有短的长度，例如10nm或之下(常规结构需要稍小于30nm)。
反射型滤光器要较好地实现图11A和图11B所示的基本为矩形的光谱是非常难的，因此，最好采用像该实施例那样的传输型滤光器。
滤光器6的使用允许这样一个事实的利用，即，通过使相对于从半导体激光装置1发射出的光的光轴的倾斜角更大，激射波长向较短的波长方偏移，如图11A和图11B所示，因此，通过调整该倾斜角可调谐该激射波长。
此时，倾斜可以是在从光正常输入到滤光器6中的位置的任何方向，而如果该倾斜平行或垂直于极化面的方向，则不出现极化相关性，因此，即使有数十度的倾斜，也能抑制PDL(极化相关损耗)的发生。
作为调谐激射波长的方法，除上述内容外，还有一实例，其中，控制光学滤光器膜25的每一层的厚度，因此，光的透射光谱因滤光器6中的光学滤光器膜25处的光的传输位置的不同而不同，之后，将滤光器6沿基本垂直于光轴的方向移动，以改变将光输入到滤光器6处的位置，因此改变光学滤光器膜25中光的传输位置，从而调谐激射波长。
将滤光器6安装在其上安装有半导体激光装置1的热电微型组件(thermomodule)上(例如帕尔帖模块，未图示)，因此，通过与受帕尔帖元件之温度控制的半导体激光装置1设置在一起，可消除波长偏移以及波形的不规则，而具有稳定的特性。还可将滤光器6安装在除了热电微型组件外的模块上，在该模块上安装有半导体激光装置1。
在该半导体激光模块中，第一透镜3使来自半导体激光装置1的前端面10的发射光准直，该光具有滤光器6选择的波长，由第二透镜4聚焦，及被光纤2的输入端面部分反射，通过相反路径，被光学地反馈到半导体激光装置1。其余的光输入到光纤2以进行传输。
通过谐振腔5中的光学反馈和互换，在半导体激光装置1中产生激射，输出激光束。滤光器6仅选择期望的光波长，该光被光学地反馈到半导体激光装置1上，因而该激光束具有稳定的波长特性。光纤2传输激光束以用于期望的目的。
在根据本发明的半导体激光模块中，可将谐振腔的长度设定得短(例如20nm及以下)，可防止在预定频率带宽中因较长的谐振腔而使噪声特性可能遭受的恶化。
通过采用滤光器6，可将光的光谱宽度压窄，以便获得增强的光学输出和好的波长稳定性。
另外，滤光器6的透射光谱被设定为预定结构，因此，来自半导体激光装置1的输出光被允许是多模式的，因此可利用保持的高的光学输出来防止发生SBS。多模式还有利于DOP的减少。
与之相似，根据本实施例的半导体激光模块基本上适于具有作为用于拉曼放大器的泵浦光源所必需的特性。
半导体激光模块的实施例2
图2表示本发明的半导体激光模块的实施例2。
在下述实施例中，用类似的标号来标识与上一实施例类似的结构，并省略相关说明。
在该实施例中，将谐振腔5设定在反射部件9的反射膜26和光纤2的输入端面7(曝露面)或形成于输入端面7上的低反射膜30之间。
半导体激光模块作为在半导体激光装置1之后设置有滤光器6的结构，具有PD40、反射部件9、第四透镜(准直仪)16、滤光器6、第三透镜(聚焦透镜)15、半导体激光装置1、第一透镜3、第二透镜4和光纤2，这些元件按上述顺序连续排列。
半导体激光装置1在其前端面10上具有AR膜34，在其后端面8上具有AR膜24，每一个都作为其上的涂层。AR膜24、34的反射率为例如5％或更低，优选地可以为1％或更低，或更优选地为0.1％或更低。
在第三透镜15和第四透镜16以及第一透镜3和第二透镜4在其前表面和后表面上用反射率为例如0.5％或更低的AR膜进行涂层。这些透镜中的每一个最好是非球面透镜、球面透镜、反射率分布透镜、平面凸透镜等之一，按需选择。
滤光器6除设置在第三透镜15和第四透镜16之间外，结构与实施例1相同，最好象实施例1那样可基于热电微型组件进行温度控制。
在该半导体激光模块中，第三透镜15使来自半导体激光装置1的后端面8的发射光准直，该光具有滤光器6选择的波长，由第四透镜16聚焦，由反射膜26进行光学反馈。通过第一透镜和第四透镜来传输来自半导体激光装置1的前端面10的发射光，在光纤2的输入端面7处被部分地在光学上反馈到半导体激光装置1上，而其余的光输入到光纤2以进行传输。
通过谐振腔5中的光学反馈和互换，在半导体激光装置1中产生激射，输出激光束。滤光器6仅选择期望的光波长，该光被光学反馈到半导体激光装置1上，因而激光束具有稳定的波长特性。光纤2传输从半导体激光装置1的前端面10发射的激光束，以用于期望的目的。
在根据本实施例的半导体激光模块中，可实现与实施例1相同的效果。
半导体激光模块的实施例3
图3表示本发明的半导体激光模块的实施例3。
在该实施例中，将谐振腔5设定在反射部件9的反射膜26和形成于半导体激光装置1的前端面10上的AR膜34之间。
根据本实施例的半导体激光模块在结构上对根据实施例2的半导体激光模块进行了一点修改。即，形成于半导体激光装置1的前端面10上的AR膜34的反射率被设定为2％-5％或附近之范围，在光纤2的输入端面上形成反射率为例如1％或更小的AR膜27。谐振腔5如所述那样形成于反射部件9的反射涂层26和形成于半导体激光装置1的前端面上的AR膜34之间。因为光隔离器12可插入设置在谐振腔5的光纤2处的第一和第二透镜3、4之间，所以不必在路径上切割光纤2来插入光隔离器12。
用于并入半导体激光装置1、第一透镜3和第二透镜4的外壳也可并入光隔离器12，以使半导体激光模块的整体结构被缩小。极化相关光隔离器的使用使半导体激光模块的价格便宜。
另外，可实现与实施例1和2的半导体激光模块相同的效果。
半导体激光模块的实施例4
图4表示本发明的半导体激光模块的实施例4。
根据本实施例的半导体激光模块在结构上对根据实施例3的半导体激光模块进行了一点改变。即，实施例3中的滤光器6和反射部件9彼此形成一体。换言之，提供反射部件9(滤光器6)，其中，衬底20在后面侧具有形成于其上且反射率超过例如90％的反射涂层28，在前面侧具有形成于其上的光学滤光器膜25。因为反射涂层28和光学滤光器膜25设置为不平行，所以可防止其间形成校准器。
另外，可实现与实施例3的半导体激光模块相同的效果。
半导体激光模块的实施例5
图5表示本发明的半导体激光模块的实施例5。
根据本实施例的半导体激光模块在结构上对根据实施例3的半导体激光模块进行了一点改变。即，采用反射率分布透镜17和反射涂层9来替代实施例3中的第四透镜16和反射部件9。
通过采用反射率分布透镜17，可实现小型半导体激光模块。
另外，可实现与实施例3的半导体激光模块相同的效果。
半导体激光模块的实施例6
图6表示本发明的半导体激光模块的实施例6。
根据本实施例的半导体激光模块在结构上对根据实施例2的半导体激光模块进行了一点改变。即，采用隅角棱镜13来替代实施例2中的第四透镜16和反射部件9的组合。
这种用法之所以是优选的，就在于可以容易地对准隅角棱镜13之中心，即使在发生隅角棱镜13的位置偏离时，光耦合效率的恶化也很小。
另外，可实现与实施例2的半导体激光模块相同的效果。
半导体激光模块的实施例7
图7表示本发明的半导体激光模块的实施例7。
根据本实施例的半导体激光模块在结构上对根据实施例3的半导体激光模块进行了一点改动。即，采用隅角棱镜13来替代实施例3中的第四透镜16和反射部件9的组合。
通过使用隅角棱镜13，可达到与实施例6相同的效果。
另外，可实现与实施例3的半导体激光模块相同的效果。
半导体激光模块的实施例8
图8表示本发明的半导体激光模块的实施例8。
在本实施例中，谐振腔5设置在透镜光纤31的反射涂层32和形成于半导体激光装置1的前端面10上的AR膜34之间。
半导体激光模块如具有设置在半导体激光装置1之后的滤光器6的构造一样，具有PD40、位于路径上的具有滤光器6的透镜光纤31、半导体激光装置1、第一透镜3、光隔离器12、第二透镜4、和光纤2，这些元件按上述顺序连续排列。
半导体激光装置1在其前端面10上具有作为其上涂层的AR膜34。在其后端面8上形成AR膜24。前端面上的AR膜34的反射率设定在例如2％-5％内。后端面上的AR膜24的反射率为例如1％或更小，最好是0.1％或更小。
在透镜结构中加工透镜光纤31，在其前端面上具有形成于该端面上的AR膜33，在其后端处垂直于有透镜的光纤的纵向进行切割，以使AR膜32形成于其上。在前端上的透镜结构可以是根据从半导体激光装置1发射出的光的部分结构所选择的一种适当的结构，例如楔形结构或圆头(ball-pointed)结构。AR膜33的反射率例如为1％或更小，而AR膜32的反射率例如为90％或更大。
透镜光纤31在纵向上具有切割部，其中插入滤光器6。
在本实施例中滤光器6的插入设置在垂直于该透镜光纤的光轴的方向上，但最好设置成倾斜。
在该半导体激光模块中，在透镜光纤31中传输从半导体激光装置1的后端面8发射的光，其中，它具有由滤光器6选择的波长，由反射涂层32将其一部分光学反馈到半导体激光装置1，而其余的光由PD40接收。
另一方面，第一透镜3使从半导体激光装置1的前端面10发射的光准直，由第二透镜4聚焦，并被输入至光纤2以进行传输。
通过谐振腔5中的光学反馈和互换，在半导体激光装置1中产生激射，输出激光束。滤光器6仅选择期望的光波长，该光被光学反馈到半导体激光装置1上，因而该激光束具有稳定的波长特性。光纤2传输从半导体激光装置1的前端面10发射的激光束，以用于期望的目的。
在根据本实施例的半导体激光模块中，也可实现与根据实施例1的半导体激光模块相同的效果，另外，还可将光隔离器12设置在第一透镜3和第二透镜4之间。
值得注意的是，在除了本实施例的其它实施例中，象第一透镜3和第二透镜4之组合或第三透镜15和第四透镜16之组合这样的光学耦合系统，可用在其端部的透镜结构中加工的光纤和插入其路径中的滤光器6的组合来适当地代替。
拉曼放大器的实施例1
图9表示拉曼放大器100的一个实施例，其中，将上述任一实施例中描述的半导体激光模块用作泵浦光源模块。在图9中，拉曼放大器100被构造成正向泵浦型光学放大器，具有多个用于输出不同波长光的激光单元101、用于执行来自激光单元101的输出光的波长组合的WDM耦合器102、用于传输组合了波长的光的光纤103、和设置在光纤103中的极化相关型光隔离器104。
每个激光单元101具有上述任一实施例中所述的半导体激光模块105、用于传输从半导体激光模块105中输出的光的光纤106、作为PMF插入光纤106中的去极化器107、和控制器108。
根据控制器108对半导体激光装置的操作控制，例如对注入电流或帕尔帖模块温度的控制，每个激光单元101的半导体激光模块105适于来输出不同于其它激光单元101的特定波长的激光束。
例如，去极化器107可以是位于光纤106之至少一部分处的PMF，具有相对于从半导体激光模块105输出的激光束之极化面倾斜45度的适当轴。通过这种设置，在DOP中可减少从半导体激光模块105输出的激光束，而不被极化。
光隔离器104传递从半导体激光模块105输出的激光束，而切断至半导体激光模块105的返回光。但在半导体激光模块105具有并入的光隔离器的情况下，不必使用同轴的光隔离器104。
在具有这种结构的拉曼放大器100中，由相应激光单元101中的去极化器107在DOP中减少从半导体激光模块105中输出的激光束，由WDM耦合器102组合在不同波长光之间，通过光纤103、经过光隔离器104而被传输到WMD耦合器109，因此，所传输光被输入到传输信号光的光纤110。
在光纤110中，被传输的信号光被输入激光(泵浦光)进行拉曼放大。
在根据本实施例的拉曼放大器100中，通过使用根据上述任一实施例的激光单元101和半导体激光模块105，可具有高的拉曼增益，并在光纤110中具有被抑制的SBS。需要作为去极化器107而用于DOP减少的PMF可以短，以使激光单元101和拉曼放大器100的尺寸变小。反射预定波长光的滤光器的使用使拉曼增益满足波长稳定性。
拉曼放大器的实施例2
图10表示拉曼放大器的另一个实施例，其中，将上述的半导体激光模块用作泵浦光源模块。在图10中，拉曼放大器111被构造成正向泵浦型光学放大器，具有多个用于输出不同波长光的激光单元101、用于执行从激光单元101输出的光的波长组合的WDM耦合器102、用于传输组合了波长的光的光纤103、和设置在光纤103中的极化相关型光隔离器104。
每个激光单元101具有两个上述任一实施例中所述的半导体激光模块105、用于分别传输从半导体激光模块105中输出的激光束的光纤106、用于执行激光束的极化组合的PBC(极化光束组合器)112、用于传输极化组合光束的光纤106、和构成本发明中控制装置的控制器108。
根据控制器108对半导体激光装置的操作控制，例如对注入电流或帕尔帖(Peltier)模块温度的控制，每个激光单元101的多个半导体激光模块105适于输出具有不同波长的激光束。
光隔离器104传递从半导体激光模块105输出的激光束，而切断至半导体激光模块105的返回光。但在半导体激光模块105具有并入的光隔离器的情况下，不必使用同轴的光隔离器104。
在具有这种结构的拉曼放大器111中，从半导体激光模块105中输出的激光束进入PBC的112中，其中，这些激光束在波长相同和极化面不同的极化光之间进行组合，具有减少的极化度，在合成的光进入组合其波长的WDM耦合器102中以前，通过光纤103、经过光隔离器104而被传输到WDM耦合器109，因而所传输的光被输入到传输信号光的光纤110。
在光纤110中，被传输的信号光由输入激光(泵浦光)进行拉曼放大。
在拉曼放大器111中，通过使用根据上述任一实施例的激光单元101和半导体激光模块105，可具有高的拉曼增益，并在光纤110中具有被抑制的SBS。反射预定波长光的滤光器的使用使拉曼增益满足波长稳定性。
值得注意的是，本发明不限于上述实施例，在本发明概述的范围内可进行不同的改变和修改。
拉曼放大器的实施例3
虽然上述实施例中对本发明特别适用的正向泵浦系统的拉曼放大器进行了描述，但本发明不限于那些内容，也可优选地应用于反向泵浦系统或双向泵浦系统。
本发明的效果
根据本发明，泵浦光源导向模块、激光单元和使用其中之一的拉曼放大器具有如下效果：
1.通过使用滤光器，作为谐振腔的共振器可具有仅存在该滤光器的透射波长带宽内的增益，谐振腔的共振波长固定且稳定。
2.利用谐振腔的共振波长的固定和泵浦光之强度的稳定，拉曼增益也稳定，并可用于正向泵浦。
3.在使用具有基本为矩形形式(宽波长带宽)的透射光谱的滤光器的情况下，激射光谱的包迹包括多个输出光的纵向模式。因此可在多个纵向模式之间分配激射的整个光学输出，每个单纵向模式的光强度下降。因此，减少了SBS，可阻止噪声的增大。
4.由于激射光谱的包迹包括半导体激光装置的多个纵向模式，激射后的激光束具有减少的相干长度。因此，与常规激光源相比，用于去极化的PMF之所需长度可以为更短。
5.在光投射端的光反馈部的反射率可降低，因此，可增强光纤所获得的泵浦光的强度。
6.在光学反馈部是光纤的输入端面7的情况下，与其中将光纤光栅(谐振腔的一个反射端面)设置在比光纤的输入端面7距离更远处的常规激光源相比，可以将该谐振腔的端面至端面的距离变短，使谐振腔的体积小，并降低噪音。
7.可调整滤光器6的倾斜角，在某种程度上调整共振波长。
8.在光隔离器的使用中，几乎没有反射的返回光，具有稳定的激光器操作。
9.基于热电微型组件可对滤光器进行温度控制，以具有稳定的特性。
10.不管驱动条件如何，可实现恒定共振波长的保持，降低噪声，不会因布里渊散射而引起噪声增加，并促进去极化。

Claims (34)

1.一种半导体激光模块，包括：
半导体激光装置；
由所包含的至少一个光反馈装置形成的谐振腔；
位于该谐振腔前端的光纤；及
其中，在该谐振腔中布置有用于传输预定范围内波长的光的滤光器。
2.一种半导体激光模块，包括：
半导体激光装置；
由所包含的至少一个光反馈装置形成的谐振腔；
位于该谐振腔前端的光纤；及
其中，准直仪和聚焦透镜用于使由该半导体激光装置发射的光与该光纤耦合，在该谐振腔中布置有用于传输预定范围内波长的光的滤光器，该滤光器布置在准直仪和聚焦透镜之间。
3.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，该滤光器具有基本为矩形形式的透射光谱。
4.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，该滤光器具有基本为矩形形式的透射光谱。
5.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，该滤光器具有用于传输期望波长的电介质多层滤光器。
6.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，该滤光器具有用于传输期望波长的电介质多层滤光器。
7.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，该滤光器的设置倾斜于光轴。
8.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，该滤光器的设置倾斜于光轴。
9.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，位于该谐振腔的光纤侧的光学反馈部具有5％或更低的反射率。
10.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，位于该谐振腔的光纤侧的光学反馈部具有5％或更低的反射率。
11.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，在热电微型组件上对该滤光器进行温度控制。
12.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，在热电微型组件上对该滤光器进行温度控制。
13.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，该滤光器的构造用于通过旋转来调谐传输波长。
14.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，该滤光器的构造用于通过旋转来调谐传输波长。
15.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，至少一个光学反馈装置是形成于该半导体激光装置的前端面或后端面上的反射涂层。
16.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，至少一个光学反馈装置是形成于该半导体激光装置的前端面或后端面上的反射涂层。
17.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，至少一个光学反馈装置是该光纤之输入端面的曝露面或形成于所述输入端面上的反射涂层。
18.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，至少一个光学反馈装置是该光纤之输入端面的曝露面或形成于所述输入端面上的反射涂层。
19.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，至少一个光学反馈装置是反射部件。
20.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，至少一个光学反馈装置是反射部件。
21.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，至少一个光学反馈装置是隅角棱镜。
22.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，至少一个光学反馈装置是隅角棱镜。
23.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，光隔离器被布置于该谐振腔和该光纤的输入端面之间。
24.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，光隔离器被布置于该谐振腔和该光纤的输入端面之间。
25.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，该滤光器被插入透镜光纤内。
26.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，该滤光器被插入透镜光纤内。
27.根据权利要求1的半导体激光模块，其中，设置有用于减少激光束之极化度的去极化器。
28.根据权利要求2的半导体激光模块，其中，设置有用于减少激光束之极化度的去极化器。
29.一种激光单元，包括多个根据权利要求1的半导体激光模块，和极化光束组合件，用于极化组合从该多个半导体激光模块中发射的光。
30.一种激光单元，包括多个根据权利要求2的半导体激光模块，和极化光束组合件，用于极化组合从该多个半导体激光模块中发射的光。
31.一种拉曼放大器，包括根据权利要求1的半导体激光模块作为泵浦光源。
32.一种拉曼放大器，包括根据权利要求2的半导体激光模块作为泵浦光源。
33.一种拉曼放大器，包括根据权利要求29的激光单元作为泵浦光源。
34.一种拉曼放大器，包括根据权利要求30的激光单元作为泵浦光源。
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