JP2000047069A - 半導体レーザモジュール - Google Patents

半導体レーザモジュール

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JP2000047069A
JP2000047069A JP10212666A JP21266698A JP2000047069A JP 2000047069 A JP2000047069 A JP 2000047069A JP 10212666 A JP10212666 A JP 10212666A JP 21266698 A JP21266698 A JP 21266698A JP 2000047069 A JP2000047069 A JP 2000047069A
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JP
Japan
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semiconductor laser
optical fiber
coupling
light
reflected
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JP10212666A
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Yuji Yukawa
雄司 油川
Ryutaro Omoto
隆太郎 大本
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光導波路内での反射戻り光が大きい場合でも低
雑音かつ高結合効率を有し、さらに、光導波路内の反射
戻り光量が変動しても最適な伝送品質を有する半導体レ
ーザモジュールを提供することを目的とする。 【解決手段】スポットサイズ変換領域付き半導体レーザ
11と、半導体レーザ11からの出射光に結合された結
合光ファイバ12と、半導体レーザ11の出射端面と結
合光ファイバ12との結合角度を可変とする角度可変装
置13と、結合光ファイバ12内の反射戻り光を分波す
る分波器14と、分波された光のレベルを検出するレベ
ル検出器15とを設け、角度可変装置13がレベル検出
器15によって検出された光のレベルに応じて上記結合
角度を可変できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気信号を電気/
光変換器により光信号に変換して、該光信号を光導波路
で伝送する光通信方式に適用するもので、特に光アナロ
グ変調を用い、光反射点が多く存在する光導波路等に適
用する半導体レーザモジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の半導体レーザモジュール
の構成を示す断面図である。
【0003】図2(a)の構成は、半導体レーザ21か
らの出射光を、レンズ22及び23を用いて光ファイバ
24に集光させている。この場合、半導体レーザ21、
レンズ22、23及び光ファイバ24の位置調整が困難
であり、モジュールを構成する際の手間がかかり、また
低い歩留まりしか得られず、高い結合効率も得にくいと
いう問題があった。
【0004】図2(b)の構成は、半導体レーザ21か
ら出射された光を直接結合光ファイバ25で取り出して
いる。この場合、レンズを取り除くことで位置調整は容
易になるが、高い結合効率が得られないという問題は残
る。
【0005】図2(c)は活性領域26及びスポットサ
イズ変換領域27を有するスポットサイズ変換領域付き
半導体レーザ28を用い、スポットサイズ変換領域27
から出射される光を直接結合光ファイバ25に結合する
半導体レーザモジュールである。スポットサイズ変換領
域27では、導波路Wの垂直(厚さ)方向又は水平
(幅)方向を細くすることによりビームが閉じこめきれ
なくなり逆にビームが広がっていく。このようなスポッ
トサイズ変換領域27を利用すると、導波路Wの出射端
でのビームの形状はガウス形状ではなくビームのピーク
点強度が著しく強い非ガウス形状となる。これにより、
半導体レーザ28と結合光ファイバ25との間にレンズ
を用いなくても高い結合効率を得ることができ、さらに
位置調整精度も緩くなりモジュール製作上の困難さが低
減でき、歩留まりを向上させることができる。
【0006】図2(d)は、図2(c)と同様にスポッ
トサイズ変換領域付き半導体レーザ28を用い、結合光
ファイバ29の端面を斜めに研磨し光を取り出す半導体
レーザモジュールである。この場合、結合光ファイバ2
9の端面を斜めにすることで、スポットサイズ変換領域
付き半導体レーザ28から出射された光が結合光ファイ
バ29の端面で反射し再びスポットサイズ変換領域付き
半導体レーザ28に戻る光(以下端面反射光という)を
抑制することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2
(c)の半導体レーザモジュールにおいては、スポット
サイズ変換領域27のついた半導体レーザ28でも、光
ファイバ25の端面で生じる端面反射光によって雑音の
劣化が大きくなり、変調する電気信号の品質を劣化させ
るという問題がある。
【0008】また図2(d)の半導体レーザモジュール
においては、結合光ファイバ29の端面反射光は抑制可
能であるが、光ファイバ29内で生じる反射による戻り
光(以下反射戻り光という)が半導体レーザ28に戻る
ことは抑制できないため、その反射戻り光による雑音特
性の劣化が現れてしまうという問題が残る。
【0009】図3は、半導体レーザ51から出力された
光が光ファイバ52内でコネクタ53およびコネクタ5
4−1〜54−nによる反射により半導体レーザ51に
影響を及ぼす反射戻り光のメカニズムを説明する図であ
る。反射光1は、光ファイバ52の端面での端面反射光
であり、反射光2は、光ファイバ52に接続されるコネ
クタ53での反射戻り光であり、反射光3は、光導波路
の多数のコネクタ54−1〜54−nによる多重反射に
よって生じる反射戻り光のビートであり、反射光4は、
光導波路の多数のコネクタ54−1〜54−nで多重反
射した光が半導体レーザ51に戻る反射戻り光であり、
反射光5は、コネクタ53で戻った光が半導体レーザ5
1の端面で再び反射し、光ファイバ52に入る反射戻り
光によって生じるビートである。これらの半導体レーザ
51への反射戻り光及び多重反射によるビートが半導体
レーザ51の雑音特性を劣化させている。
【0010】図4は、反射光1〜5に対する雑音特性の
劣化を示した図である。反射光1、2、3によって、レ
ーザ固有の雑音に加えて低周波領域で雑音が増加する。
また、反射光4によってさらに高周波領域までの雑音増
加がある。さらに、反射光5によっては広い周波数範囲
に渡って著しい雑音増加が現れる。図2(d)の半導体
レーザモジュールにおいては、ここでの反射光1による
雑音増加を抑制することができる。しかし、他の反射光
による雑音増加の程度が著しく、十分に良好な雑音特性
が得られない問題がある。また、反射光2、4による雑
音増加を抑制するために、図2(b)の半導体レーザモ
ジュールのように反射光の影響を抑制するために結合効
率を低くして設計する方法もあるが、高い結合効率が保
てない問題がある。
【0011】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、光導波路内での反射戻り光が大きい
場合でも低雑音かつ高結合効率を有し、さらに、光導波
路内の反射戻り光量が変動しても最適な伝送品質を有す
る半導体レーザモジュールを提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するため、スポットサイズを変換する機構を持つ半導
体レーザと、該半導体レーザからの出射光に結合された
光導波路とを有する半導体レーザモジュールにおいて、
上記光導波路内で上記半導体レーザとは反対側から到来
する反射戻り光を分波する分波手段と、上記分波手段に
より分波された光のレベルを検出する光検出手段と、上
記光のレベルに応じて上記半導体レーザの出射端面と上
記光導波路の入射端面との間の結合角度を変化させる角
度可変装置とを設ける。
【0013】また、上記結合角度は、1度以上かつ15
度以下に設定する。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る半導体レーザ
モジュールの実施の形態を示す構成ブロック図である。
図に示すように、スポットサイズ変換領域付き半導体レ
ーザ11と、半導体レーザ11からの出射光に結合され
た結合光ファイバ12と、半導体レーザ11の出射端面
と結合光ファイバ12との結合角度を変化させる角度可
変装置13と、結合光ファイバ12内の反射戻り光を分
波する分波手段としての分波器14と、分波された光の
レベルを検出する光検出手段としてのレベル検出器15
とによって構成されている。角度可変装置13がレベル
検出器15によって検出された光のレベルに応じて半導
体レーザ11の出射端面と光ファイバ12の入射端面と
の結合角度を1度から15度に可変できるようになって
いる。なお、ここでスポットサイズ変換領域付き半導体
レーザ11は図2(c)、(d)に示したような構成を
持ち、また、結合光ファイバ12は光導波路の1つの実
施形態として示したが、光導波路のその他の実施形態と
して、Si基板上に構成した石英系プレーナ光波回路
(PLC)で実現した平面型光導波路や、または、ガラ
スや半導体上に実現した平面型光導波路等を用いること
もできる。
【0015】図5(a)はスポットサイズ変換領域付き
半導体レーザ11の出射端面と結合光ファイバ12の入
射端面の結合角度を変化させたときの半導体レーザ12
の相対強度雑音(RIN)を示す。上部の点線Aは、光
ファイバ12内に反射戻り光が存在する時のRIN特性
であり、下部の点線Bは反射戻り光の影響がない場合の
特性を示す。反射戻り光によって雑音特性が劣化する
が、結合角度を大きくしていくと1度程度から、反射戻
り光、特に反射光5の影響が緩和し、雑音特性が良好に
なる。また、反射戻り光量が変化した場合、反射戻り光
量が小さくなっていくと雑音特性の劣化が緩和され、所
要品質を達成するために必要な結合角度が低くできる。
また、図5(b)はスポットサイズ変換領域付き半導体
レーザ11の出射端面と結合光ファイバ12の入射端面
の結合角度を変化させたときの結合効率を示す。点線C
は結合効率を低くすることで反射戻り光の影響を抑制し
た半導体レーザ11の場合の特性を示す。結合角度を大
きくすることで、結合効率が低くなる。しかし、スポッ
トサイズ変換領域付きレーザ11を用いることで、通常
の半導体レーザに比べ高い結合効率を得ることができ、
結合角度を15度程度に傾けても、従来の半導体レーザ
の結合効率に匹敵する特性が得られる。図5(a)
(b)から分かるように、反射戻り光量が小さくなると
所要品質を達成するために必要な結合角度が小さくなる
ため、結合効率を向上させることが可能となる。信号品
質は、結合角度が大きくなると雑音特性が改善されるた
め向上するが、結合効率が低くなるため、図6に示すよ
うに最適点が存在する。この最適点は、反射戻り光量が
小さくなると結合角度が低い方へシフトする。そこで、
反射戻り光量に応じて、角度可変装置13によって結合
角度を変え、最適値に制御することで、反射戻り光量が
変動する結合光ファイバ12においても最適な信号品質
を提供することができる。
【0016】また、図7には反射光の影響を抑制するメ
カニズムを示す。図7(a)は図2(c)に対応する半
導体レーザ28と結合光ファイバ25との結合状態の場
合で、反射光1〜5の影響で雑音特性が劣化してしまう
状態を示している。図7(b)は図2(d)に対応する
結合光ファイバ29の端面が斜め研磨された状態の場合
で、入射光のθ1、θ2は、スネルの法則にしたがって屈
折し結合光ファイバ29に入射する。この場合、斜め研
磨されているので反射光1は抑制できる。反射光2、4
のような戻ってきた光は再び同様に屈折して半導体レー
ザ28端面に戻るため、図7(a)の場合と同様の影響
を受けることになる。また、反射光5についても半導体
レーザ28端面で反射した光は屈折して同様に結合光フ
ァイバ29に入射するため、反射光2、4、5の影響は
抑制することはできない。しかし、図7(c)の本発明
の構成を適用した場合は、傾いてファイバ結合するた
め、結合効率は若干低くなるものの、反射光1は図7
(b)と同様に抑制できる。反射光2、4は半導体レー
ザ11の端面に垂直に戻らないため(結合効率が若干低
くなるため)抑制できる。さらに、雑音特性の劣化に大
きな要因となっている反射光5は半導体レーザ11の端
面に、結合光ファイバ12を傾けた結合角度分斜めに戻
ってくるため、半導体レーザ11の端面で再び反射し結
合光ファイバ12へ入射する光は図7(a)(b)の場
合に比べ、抑制することが可能となる。
【0017】つまり、半導体レーザ11に要求される特
性に従い、半導体レーザ11と結合光ファイバ12との
結合角度を傾ける事によって反射戻り光が存在する状況
でも、良好なRIN特性が得られ、また反射戻り光量に
応じて結合角度を可変させることにより、結合光ファイ
バ12内の反射戻り光量が変化した場合でも最適な伝送
品質を提供することが可能となる。
【0018】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る半
導体レーザモジュールにおいては、光導波路から半導体
レーザへの反射戻り光の影響による雑音特性の劣化を抑
圧でき、光導波路からの反射戻り光量が変化した場合で
も最適な伝送品質を提供することができる。
【0019】また、角度可変装置により結合角度を1度
以上かつ15度以下に設定することにより、確実に雑音
特性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体レーザモジュールの実施の
形態を示す構成ブロック図である。
【図2】従来の半導体レーザモジュールの構成を示す断
面図である。
【図3】コネクタ反射により半導体レーザに影響を及ぼ
すメカニズムの説明図である。
【図4】反射光による半導体レーザの雑音特性を示した
図である。
【図5】半導体レーザと結合光ファイバの結合角度に対
する相対強度雑音(RIN)及び結合効率の関係を示す
図である。
【図6】反射戻り光量による結合角度と信号品質の関係
を示す図である。
【図7】反射戻り光の影響を抑制するメカニズムを示す
図である。
【符号の説明】
11 スポットサイズ変換領域付き半導体レーザ 12 結合光ファイバ 13 角度可変装置 14 分波器 15 レベル検出器 21 半導体レーザ 22、23 結合レンズ 24 光ファイバ 25 結合光ファイバ 26 活性領域 27 スポットサイズ変換領域 28 スポットサイズ変換領域付き半導体レーザ 29 斜め研磨結合光ファイバ 51 半導体レーザ 52 光ファイバ 53、54−1、54−n コネクタ A 反射戻り光の影響を受けた従来の半導体レーザ
の特性 B 反射戻り光の影響がない半導体レーザの特性 C 結合効率を低くし反射戻り光の影響を抑制した
場合の特性 W 導波路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スポットサイズを変換する領域を持つ半導
    体レーザと、該半導体レーザからの出射光に結合された
    光導波路とを有する半導体レーザモジュールにおいて、
    上記光導波路内で上記半導体レーザとは反対側から到来
    する反射戻り光を分波する分波手段と、上記分波手段に
    より分波された光のレベルを検出する光検出手段と、上
    記光のレベルに応じて上記半導体レーザの出射端面と上
    記光導波路の入射端面との間の結合角度を変化させる角
    度可変装置とを有することを特徴とする半導体レーザモ
    ジュール。
  2. 【請求項2】上記結合角度を、上記角度可変装置により
    1度以上かつ15度以下に設定することを特徴とする請
    求項1に記載の半導体レーザモジュール。
JP10212666A 1998-07-28 1998-07-28 半導体レーザモジュール Pending JP2000047069A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7218829B2 (en) 2003-10-27 2007-05-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical transmission module
JP2011515662A (ja) * 2008-03-11 2011-05-19 フューチャー ファイバー テクノロジーズ ピーティーワイ リミテッド モダルメトリック・ファイバセンサ
JP2011108682A (ja) * 2009-11-12 2011-06-02 Anritsu Corp 外部共振器型半導体レーザとそれを用いたラマン増幅器
CN113740980A (zh) * 2021-09-13 2021-12-03 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块
CN113759479A (zh) * 2021-09-13 2021-12-07 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块

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