JP2000353845A - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
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- H01S5/146—External cavity lasers using a fiber as external cavity
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- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】実装面積が小さく廉価で、しかも大量生産が可
能な半導体レーザモジュールの新規な構成を提供する。 【解決方法】互いに対向する１対の端面のうちの一方を
反射面とし他方を低反射面とした発光素子35と、発光素
子35の低反射面に光学的に結合され反射器として機能す
る回折格子20ａを端部近傍に形成された光ファイバ20と
を備え、発光素子35の反射面と回折格子20ａによりレー
ザ共振器を形成するように構成された半導体レーザモジ
ュールであって、回折格子20ａが光ファイバ20端部に装
着されたフェルール60内に位置するように形成されてお
り、発光素子35は温度制御手段を介することなくパッケ
ージ10に実装され、パッケージ10に対してフェルール60
が機械的に固定されるように構成されている。
能な半導体レーザモジュールの新規な構成を提供する。 【解決方法】互いに対向する１対の端面のうちの一方を
反射面とし他方を低反射面とした発光素子35と、発光素
子35の低反射面に光学的に結合され反射器として機能す
る回折格子20ａを端部近傍に形成された光ファイバ20と
を備え、発光素子35の反射面と回折格子20ａによりレー
ザ共振器を形成するように構成された半導体レーザモジ
ュールであって、回折格子20ａが光ファイバ20端部に装
着されたフェルール60内に位置するように形成されてお
り、発光素子35は温度制御手段を介することなくパッケ
ージ10に実装され、パッケージ10に対してフェルール60
が機械的に固定されるように構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザモジュール
に関する。より詳細には、本発明は、光増幅器における
増幅ファイバ励起のために用いられるポンプ光源用とし
て好適に使用できる半導体レーザモジュールの新規な構
成に関する。
に関する。より詳細には、本発明は、光増幅器における
増幅ファイバ励起のために用いられるポンプ光源用とし
て好適に使用できる半導体レーザモジュールの新規な構
成に関する。
【０００２】
【従来の技術】光増幅器においてポンプ光源用に用いら
れるレーザモジュールには数百ｍＷ以上もの高出力が求
められる。このため、大きな駆動電流を半導体レーザチ
ップに流さなければならず、チップの発熱対策（放熱）
が非常に重要な課題になっている。
れるレーザモジュールには数百ｍＷ以上もの高出力が求
められる。このため、大きな駆動電流を半導体レーザチ
ップに流さなければならず、チップの発熱対策（放熱）
が非常に重要な課題になっている。
【０００３】この種のポンプ光源として用いられる半導
体レーザモジュールは、いわゆるバタフライ型のパッケ
ージを用いたものが一般に使用されている。
体レーザモジュールは、いわゆるバタフライ型のパッケ
ージを用いたものが一般に使用されている。
【０００４】図４は、このバタフライパッケージを用い
た半導体レーザモジュールの典型的な構成を示す断面図
である。
た半導体レーザモジュールの典型的な構成を示す断面図
である。
【０００５】同図に示すように、半導体レーザチップ35
は、サブマウント31上に実装されており、サブマウント
31は基板30上に装荷されている。基板30は、更に冷却手
段34上に載置されており、これらの部材は一体にパッケ
ージ10に収容されている。なお、パッケージ10の材料と
してはニッケルコバール等の金属材料が用いられてい
る。
は、サブマウント31上に実装されており、サブマウント
31は基板30上に装荷されている。基板30は、更に冷却手
段34上に載置されており、これらの部材は一体にパッケ
ージ10に収容されている。なお、パッケージ10の材料と
してはニッケルコバール等の金属材料が用いられてい
る。
【０００６】パッケージ10は実質的に立方体で、その一
方の側面に窓が形成されている。この窓からは、先端に
装着されたフェルールを受容するスリーブ22を介して、
光ファイバ20がパッケージ10内に突出している。ここ
で、スリーブ22の中心軸とフェルールの中心軸は、予め
相対位置が調整されており、フェルールの中心と実質的
に同じ光ファイバ20の光軸が半導体レーザチップ35に効
率よく結合するように構成されている。
方の側面に窓が形成されている。この窓からは、先端に
装着されたフェルールを受容するスリーブ22を介して、
光ファイバ20がパッケージ10内に突出している。ここ
で、スリーブ22の中心軸とフェルールの中心軸は、予め
相対位置が調整されており、フェルールの中心と実質的
に同じ光ファイバ20の光軸が半導体レーザチップ35に効
率よく結合するように構成されている。
【０００７】尚、実際には、この光結合の光路上に集光
レンズ32が配置されている。また、半導体レーザチップ
35の後方には、モニタ用の受光素子33も配置されてお
り、いわゆるＡＰＣ（AutoPowerControl）により、半導
体レーザチップへの駆動電流の供給を制御している。
レンズ32が配置されている。また、半導体レーザチップ
35の後方には、モニタ用の受光素子33も配置されてお
り、いわゆるＡＰＣ（AutoPowerControl）により、半導
体レーザチップへの駆動電流の供給を制御している。
【０００８】また、前記の冷却手段としては、電流を流
すことによりその一方の電極（基板30を兼ねる）が冷却
され、パッケージに接する他方の電極側が加熱されるペ
ルチェ素子を用いることが多い。
すことによりその一方の電極（基板30を兼ねる）が冷却
され、パッケージに接する他方の電極側が加熱されるペ
ルチェ素子を用いることが多い。
【０００９】図５は、図４に示した半導体レーザモジュ
ールで用いられているパッケージの平面図である。
ールで用いられているパッケージの平面図である。
【００１０】同図に示すように、このパッケージ10は上
方から見ても矩形であり、そのひとつの端面からは、ス
リーブを介して固定された光ファイバ20が突出してい
る。また、パッケージ10の対向する１対の側面からは、
それぞれ複数のリードピン11が引き出されている。これ
らのリードピン11には、半導体レーザヘの電源線および
駆動信号線、モニタＰＤからの受光信号線、ペルチェ素
子への電源線およびペルチェ素子の上側電極の温度を検
知する検知信号線等を含んでいる。
方から見ても矩形であり、そのひとつの端面からは、ス
リーブを介して固定された光ファイバ20が突出してい
る。また、パッケージ10の対向する１対の側面からは、
それぞれ複数のリードピン11が引き出されている。これ
らのリードピン11には、半導体レーザヘの電源線および
駆動信号線、モニタＰＤからの受光信号線、ペルチェ素
子への電源線およびペルチェ素子の上側電極の温度を検
知する検知信号線等を含んでいる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなバタフラ
イパッケージは、内部にペルチェ素子を併せて収容でき
る大きな内部空間を有するが、一方で、パッケージ自体
が大きく、また、高価な金属材料を用いなければならな
いという問題がある。また、パッケージが金属製である
ために、リードピンを引き出す際には絶縁処理が必要に
なる等、高機能、高性能な半導体レーザモジュールとし
ての要求は満たされるが、極めて高価で、生産性も必ず
しも優れてはおらず、大量生産に適したものではなかっ
た。
イパッケージは、内部にペルチェ素子を併せて収容でき
る大きな内部空間を有するが、一方で、パッケージ自体
が大きく、また、高価な金属材料を用いなければならな
いという問題がある。また、パッケージが金属製である
ために、リードピンを引き出す際には絶縁処理が必要に
なる等、高機能、高性能な半導体レーザモジュールとし
ての要求は満たされるが、極めて高価で、生産性も必ず
しも優れてはおらず、大量生産に適したものではなかっ
た。
【００１２】しかしながら、近年の光通信システムで
は、エルビウム添加ファイバ（以下、「ＥＤＦ」（Erbi
umDopedFiber）と記載する）を用いた光増幅器は幹線系
のみならず支線系でも大量に用いられるようになってき
た。従って、ポンプ光源として用いる半導体レーザモジ
ュールも、より大量に生産することが求められている。
また、支線系では、むしろ小型化が重要であり、この点
でも従来の半導体レーザモジュールは適していない。
は、エルビウム添加ファイバ（以下、「ＥＤＦ」（Erbi
umDopedFiber）と記載する）を用いた光増幅器は幹線系
のみならず支線系でも大量に用いられるようになってき
た。従って、ポンプ光源として用いる半導体レーザモジ
ュールも、より大量に生産することが求められている。
また、支線系では、むしろ小型化が重要であり、この点
でも従来の半導体レーザモジュールは適していない。
【００１３】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、より廉価に大量生産が可能であり、且つ小型
化の可能な半導体レーザモジュールの新規な構成を提供
することをその目的としている。
を解決し、より廉価に大量生産が可能であり、且つ小型
化の可能な半導体レーザモジュールの新規な構成を提供
することをその目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、 互い
に対向する１対の端面のうちの一方を反射面とし他方を
低反射面とした発光素子と、該発光素子の低反射面に光
学的に結合され反射器として機能する回折格子を端部近
傍に形成された光ファイバとを備え、該発光素子の反射
面と該光ファイバに形成された回折格子によりレーザ共
振器を形成するように構成された半導体レーザモジュー
ルであって、該回折格子が、該光ファイバ端部に装着さ
れたフェルール内に位置するように形成されており、該
発光素子は、温度制御手段を介することなくパッケージ
に実装され、該パッケージに対して該フェルールが機械
的に固定されるように構成されていることを特徴とする
半導体レーザモジュールが提供される。
に対向する１対の端面のうちの一方を反射面とし他方を
低反射面とした発光素子と、該発光素子の低反射面に光
学的に結合され反射器として機能する回折格子を端部近
傍に形成された光ファイバとを備え、該発光素子の反射
面と該光ファイバに形成された回折格子によりレーザ共
振器を形成するように構成された半導体レーザモジュー
ルであって、該回折格子が、該光ファイバ端部に装着さ
れたフェルール内に位置するように形成されており、該
発光素子は、温度制御手段を介することなくパッケージ
に実装され、該パッケージに対して該フェルールが機械
的に固定されるように構成されていることを特徴とする
半導体レーザモジュールが提供される。
【００１５】上記本発明に係る半導体レーザモジュール
において、前記発光素子の他方の端面と、前記光ファイ
バの端面との間に集光手段を備えることが好ましい。
において、前記発光素子の他方の端面と、前記光ファイ
バの端面との間に集光手段を備えることが好ましい。
【００１６】また、上記本発明に係る半導体レーザモジ
ュールにおいて、前記回折格子の反射帯域幅が、前記光
共振器の長さで決定される発振縦モードを複数含むよう
に設定されており、該帯域幅の中心波長が実質的に1.48
μｍ帯域に存在するように構成することができる。
ュールにおいて、前記回折格子の反射帯域幅が、前記光
共振器の長さで決定される発振縦モードを複数含むよう
に設定されており、該帯域幅の中心波長が実質的に1.48
μｍ帯域に存在するように構成することができる。
【００１７】更に、上記本発明に係る半導体レーザモジ
ュールは、更に、コアの所定領域にエルビウムを添加さ
れた増幅用光ファイバと、該増幅用光ファイバに前記光
ファイバの出射光を導入する導入手段とを備え、1.55μ
ｍ帯の波長を有する信号光を増幅する光増幅器として構
成することができる。
ュールは、更に、コアの所定領域にエルビウムを添加さ
れた増幅用光ファイバと、該増幅用光ファイバに前記光
ファイバの出射光を導入する導入手段とを備え、1.55μ
ｍ帯の波長を有する信号光を増幅する光増幅器として構
成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に従って構成され
た半導体レーザモジュールの具体的な構成例を示す断面
図である。
た半導体レーザモジュールの具体的な構成例を示す断面
図である。
【００１９】同図に示すように、この半導体レーザモジ
ュールでは、半導体レーザチップ35は、サブマウント31
を介して、市販のＴＯ型パッケージに準拠したパッケー
ジ10に格納されている。
ュールでは、半導体レーザチップ35は、サブマウント31
を介して、市販のＴＯ型パッケージに準拠したパッケー
ジ10に格納されている。
【００２０】即ち、パッケージ10は、基板36とキャップ
37から主に構成されている。サブマウント31は、基板36
上に固定されており、更に、半導体レーザチップ35はサ
ブマウント31の側面に固定されている。一方、キャップ
37は、その周縁部において基板36に結合されており、半
導体レーザチッフ35を内部に格納することができるよう
に構成されている。更に、キャップ37の頂面の、半導体
レーザチップ35の出射光の光軸上には窓が設けられ、こ
こには32が集光レンズが装着されている。尚、基板36、
サブマウント31、キャップ37は、コパール等の一般的な
材料を用いて作製することができる。
37から主に構成されている。サブマウント31は、基板36
上に固定されており、更に、半導体レーザチップ35はサ
ブマウント31の側面に固定されている。一方、キャップ
37は、その周縁部において基板36に結合されており、半
導体レーザチッフ35を内部に格納することができるよう
に構成されている。更に、キャップ37の頂面の、半導体
レーザチップ35の出射光の光軸上には窓が設けられ、こ
こには32が集光レンズが装着されている。尚、基板36、
サブマウント31、キャップ37は、コパール等の一般的な
材料を用いて作製することができる。
【００２１】また、この半導体レーザモジュールでは、
基板36を貫通して複数のリードピン38がパッケージの外
部に引き出されている。通常、このリードピンのうちの
１本は、基板36と電気的に接続されて接地ピンとして用
いられ、更に、半導体レーザチップ35のアノード電極と
共通化する。他のピンは、半導体レーザヘの駆動信号等
を供給する。尚、各機能に対応したリードピンをそれぞ
れ複数設けて並列接続して用いることにより、高速動作
時の安定性を向上させることができる。
基板36を貫通して複数のリードピン38がパッケージの外
部に引き出されている。通常、このリードピンのうちの
１本は、基板36と電気的に接続されて接地ピンとして用
いられ、更に、半導体レーザチップ35のアノード電極と
共通化する。他のピンは、半導体レーザヘの駆動信号等
を供給する。尚、各機能に対応したリードピンをそれぞ
れ複数設けて並列接続して用いることにより、高速動作
時の安定性を向上させることができる。
【００２２】更に、上記のようなパッケージ10のキャッ
プ37にかぶさるように、スリーブ51が装着されている。
即ち、スリーブ51は、全体としては略円筒形で、その一
端にはパッケージ10が嵌入され、他端からは光ファイバ
20に装着されたフェルール60が挿通されている。尚、実
際には、スリーブ51のパッケージ側の内径は、キャップ
37の外径よりも僅かに大きくなっており、スリーブ51の
端面をパッケージ10の基板36に当接させた状態で滑らせ
ることにより、半導体レーザチップ35と光ファイバ20と
の光軸を精密に一致させることができるように構成され
ている。
プ37にかぶさるように、スリーブ51が装着されている。
即ち、スリーブ51は、全体としては略円筒形で、その一
端にはパッケージ10が嵌入され、他端からは光ファイバ
20に装着されたフェルール60が挿通されている。尚、実
際には、スリーブ51のパッケージ側の内径は、キャップ
37の外径よりも僅かに大きくなっており、スリーブ51の
端面をパッケージ10の基板36に当接させた状態で滑らせ
ることにより、半導体レーザチップ35と光ファイバ20と
の光軸を精密に一致させることができるように構成され
ている。
【００２３】尚、スリーブ51の内側にはリブ51ａが設け
られており、挿通したフェルール60がここに当接するよ
うに構成されている。従って、フェルール60が、パッケ
ージ10に装着された集光レンズ32に直接に接触すること
はない。また、光ファイバ20の先端位置の調整は、フェ
ルール60を一旦リブ51ａに当接させた後、徐々に引き戻
して行うことができる。
られており、挿通したフェルール60がここに当接するよ
うに構成されている。従って、フェルール60が、パッケ
ージ10に装着された集光レンズ32に直接に接触すること
はない。また、光ファイバ20の先端位置の調整は、フェ
ルール60を一旦リブ51ａに当接させた後、徐々に引き戻
して行うことができる。
【００２４】また、上記の半導体レーザモジュールにお
いて、光ファイバ20の先端面とフェルール60の端面は同
一面となるように成形されている。また、この面は、半
導体レーザの出射光に対して直角ではない一定の角度を
持つように傾斜させられている。光ファイバの端面をこ
のように形成することにより、半導体レーザチップの出
射光のうち光ファイバの端面で反射されたものが半導体
レーザチップに戻ることがなくなり、光雑音の発生を抑
制することができる。
いて、光ファイバ20の先端面とフェルール60の端面は同
一面となるように成形されている。また、この面は、半
導体レーザの出射光に対して直角ではない一定の角度を
持つように傾斜させられている。光ファイバの端面をこ
のように形成することにより、半導体レーザチップの出
射光のうち光ファイバの端面で反射されたものが半導体
レーザチップに戻ることがなくなり、光雑音の発生を抑
制することができる。
【００２５】上記のような半導体レーザモジュールで用
いられるスリーブ51の材料としてＳＵＳ等の金属が用い
られる場合は、基板との接合はＹＡＧレーザ溶接による
ことが一般的である。また、樹脂材料を用いた場合は接
着剤により接合する。一方、フェルール60の材料として
はジルコニア等のセラミックスが一般的だが、樹脂製フ
ェルールを用いることもできる。
いられるスリーブ51の材料としてＳＵＳ等の金属が用い
られる場合は、基板との接合はＹＡＧレーザ溶接による
ことが一般的である。また、樹脂材料を用いた場合は接
着剤により接合する。一方、フェルール60の材料として
はジルコニア等のセラミックスが一般的だが、樹脂製フ
ェルールを用いることもできる。
【００２６】以上のように構成された半導体レーザモジ
ュールにおいて、半導体レーザチップ35の１対の端面の
うち、光ファイバ20と対面しない側の端面には反射率95
％の高反射膜が被着されている。一方、光ファイバと対
面している側の端面は、１％以下の極めて低い反射率に
なるように処理されている。従って、この半導体レーザ
チップ35には反射面が１つしかないので、半導体レーザ
チップ35単体でレーザ発振が生じることはない。即ち、
レーザ発振を生じさせるためのレーザ共振器は、互いに
対向した１対の反射器により構成され、この半導体レー
ザモジュールでは、もうひとつの反射器として、後述す
るように光ファイバ20に形成された回折格子が利用され
る。
ュールにおいて、半導体レーザチップ35の１対の端面の
うち、光ファイバ20と対面しない側の端面には反射率95
％の高反射膜が被着されている。一方、光ファイバと対
面している側の端面は、１％以下の極めて低い反射率に
なるように処理されている。従って、この半導体レーザ
チップ35には反射面が１つしかないので、半導体レーザ
チップ35単体でレーザ発振が生じることはない。即ち、
レーザ発振を生じさせるためのレーザ共振器は、互いに
対向した１対の反射器により構成され、この半導体レー
ザモジュールでは、もうひとつの反射器として、後述す
るように光ファイバ20に形成された回折格子が利用され
る。
【００２７】上記のような目的で、光ファイバ20のフェ
ルールにより覆われた区間には、回折格子20ａが形成さ
れている。この回折格子20ａは、特定の波長の光に対し
て反射器として作用するので、半導体レーザチップ31に
形成された前述の高反射膜と併せてレーザ共振器を構成
させることができる。
ルールにより覆われた区間には、回折格子20ａが形成さ
れている。この回折格子20ａは、特定の波長の光に対し
て反射器として作用するので、半導体レーザチップ31に
形成された前述の高反射膜と併せてレーザ共振器を構成
させることができる。
【００２８】尚、こうして形成されるレーザ共振器の幾
何学的長さによってこの半導体レーザモジュールの発光
の縦モードが決定される。更に、この縦モードは、後述
するように最終的な発振波長に深く関係するので、実使
用状態で共振器の特性が変化しないように配慮する必要
がある。このため、本実施例に係る半導体レーザモジュ
ールでは、回折格子20ａの形成位置をフェルール60内部
とし、半導体レーザとしての動作時に回折格子20ａに応
力の影響が及ぶことを回避している。
何学的長さによってこの半導体レーザモジュールの発光
の縦モードが決定される。更に、この縦モードは、後述
するように最終的な発振波長に深く関係するので、実使
用状態で共振器の特性が変化しないように配慮する必要
がある。このため、本実施例に係る半導体レーザモジュ
ールでは、回折格子20ａの形成位置をフェルール60内部
とし、半導体レーザとしての動作時に回折格子20ａに応
力の影響が及ぶことを回避している。
【００２９】また、この半導体レーザモジュールは特に
積極的な冷却手段を備えていないが、幹線系での使用に
比較すると、支線系での使用においては、要求される励
起用ポンプ光強度が低いので、問題は生じない。また、
後述するように、半導体レーザの諸特性を適切に設定す
ることにより、温度変化に起因する特性変動を抑制する
ことができる。
積極的な冷却手段を備えていないが、幹線系での使用に
比較すると、支線系での使用においては、要求される励
起用ポンプ光強度が低いので、問題は生じない。また、
後述するように、半導体レーザの諸特性を適切に設定す
ることにより、温度変化に起因する特性変動を抑制する
ことができる。
【００３０】以上のように構成された半導体レーザモジ
ュールにおいて、レーザの発振波長は以下のように決定
される。
ュールにおいて、レーザの発振波長は以下のように決定
される。
【００３１】図２は、半導体レーザの発振波長の決定プ
ロセスを説明するための図である。即ち、半導体レーザ
の発振波長は、同図に示すように、半導体レーザの内部
量子状態で決定される利得帯域、光共振器長で決定され
る縦モードおよび回折格子の回折波長の三つの条件によ
り決定される。
ロセスを説明するための図である。即ち、半導体レーザ
の発振波長は、同図に示すように、半導体レーザの内部
量子状態で決定される利得帯域、光共振器長で決定され
る縦モードおよび回折格子の回折波長の三つの条件によ
り決定される。
【００３２】ここで、利得帯域は、半導体レーザチップ
35に用いている半導体材料および動作温度できまる（厳
密には、伝導帯、価電子帯の電子／正孔の状態密度、フ
ェルミの分布関数の積で決定される）が、実使用温度領
域においては他の二つの条件で決められる帯域に比較し
十分に広い。
35に用いている半導体材料および動作温度できまる（厳
密には、伝導帯、価電子帯の電子／正孔の状態密度、フ
ェルミの分布関数の積で決定される）が、実使用温度領
域においては他の二つの条件で決められる帯域に比較し
十分に広い。
【００３３】一方、発振の縦モードには、回折格子20ａ
と半導体レーザの一方の端面との間に形成される光共振
器の幾何学的長さにより決定される第１縦モードと、半
導体レーザチップ35の両端面間の幾何学的間隔により決
定される第２の縦モードがある。即ち、半導体レーザチ
ップ35の光ファイバと対向する端面には、反射率が極め
て低くなるような膜が形成されている。しかしながら、
実際には反射率が完全に零になることはない。従って、
この第２の縦モードも無視することはできない。
と半導体レーザの一方の端面との間に形成される光共振
器の幾何学的長さにより決定される第１縦モードと、半
導体レーザチップ35の両端面間の幾何学的間隔により決
定される第２の縦モードがある。即ち、半導体レーザチ
ップ35の光ファイバと対向する端面には、反射率が極め
て低くなるような膜が形成されている。しかしながら、
実際には反射率が完全に零になることはない。従って、
この第２の縦モードも無視することはできない。
【００３４】上記の第１の縦モードは、回折格子20ａの
位置を半導体レーザチップ35の端面から遠ざけるに従っ
て間隔が狭くなる。また、半導体レーザ媒質中の屈折率
の温度依存性等により共振器の実効長も温度変化に応じ
て変動する。このような変動は、上記の第１の縦モード
と第２の縦モードの両方に影響を与える。
位置を半導体レーザチップ35の端面から遠ざけるに従っ
て間隔が狭くなる。また、半導体レーザ媒質中の屈折率
の温度依存性等により共振器の実効長も温度変化に応じ
て変動する。このような変動は、上記の第１の縦モード
と第２の縦モードの両方に影響を与える。
【００３５】ただし、高反射膜−回折格子間の間隔は、
半導体レーザチップ両端面の間隔よりもはるかに大きい
ので、発振の縦モードの変動に顕著に寄与するのは第２
縦モードの変化である。即ち、後者が離散的なモードに
なるのに対して、前車は連続的と見做し得る変化を生じ
る。従って回折格子20ａの反射帯域幅を、後者による縦
モードが複数本存在する程度の幅に設定することによ
り、温度変化に起因する縦モードのシフトの影響を緩和
することができる。
半導体レーザチップ両端面の間隔よりもはるかに大きい
ので、発振の縦モードの変動に顕著に寄与するのは第２
縦モードの変化である。即ち、後者が離散的なモードに
なるのに対して、前車は連続的と見做し得る変化を生じ
る。従って回折格子20ａの反射帯域幅を、後者による縦
モードが複数本存在する程度の幅に設定することによ
り、温度変化に起因する縦モードのシフトの影響を緩和
することができる。
【００３６】図３は、上記のような特性の相違を示すグ
ラフである。即ち、このグラフは、横軸に半導体レーザ
ヘの供給電流を、縦軸に光出力をそれぞれプロットした
ものである。
ラフである。即ち、このグラフは、横軸に半導体レーザ
ヘの供給電流を、縦軸に光出力をそれぞれプロットした
ものである。
【００３７】同図に示すように、回折格子の反射帯域幅
中にある縦モードの本数が少ない時は、図中の曲線Ａの
ように不連続点ａ1〜ａ4が多数現れる。即ち、半導体レ
ーザチップに供給する駆動電流を増加させていくと自己
発熱により縦モードがシフトし、不連続点ａ1で縦モー
ドが一本反射帯域幅から外れ、出力が減少する。続い
て、不連続点ａ2で次の縦モードが帯域幅中に入ってく
るので、光出力は不連続的に上昇する。以下同様に、不
連続点ａ３、ａ４でも光出力の急峻な変動が生じる。
中にある縦モードの本数が少ない時は、図中の曲線Ａの
ように不連続点ａ1〜ａ4が多数現れる。即ち、半導体レ
ーザチップに供給する駆動電流を増加させていくと自己
発熱により縦モードがシフトし、不連続点ａ1で縦モー
ドが一本反射帯域幅から外れ、出力が減少する。続い
て、不連続点ａ2で次の縦モードが帯域幅中に入ってく
るので、光出力は不連続的に上昇する。以下同様に、不
連続点ａ３、ａ４でも光出力の急峻な変動が生じる。
【００３８】上記のような現象を避けるためには半導体
レーザチップの温度を制御しなければならず、そのた
め、従来の半導体レーザモジュールでは、ペルチェ効果
素子などの積極的な冷却手段を設けていた。しかしなが
ら、このような大型の部品をパッケージ内に収容すると
半導体レーザモジュールの大型化が避けられない。ま
た、半導体レーザモジュールの製造コストが高くなるこ
とも避けられない。
レーザチップの温度を制御しなければならず、そのた
め、従来の半導体レーザモジュールでは、ペルチェ効果
素子などの積極的な冷却手段を設けていた。しかしなが
ら、このような大型の部品をパッケージ内に収容すると
半導体レーザモジュールの大型化が避けられない。ま
た、半導体レーザモジュールの製造コストが高くなるこ
とも避けられない。
【００３９】そこで、本実施例に係る半導体レーザモジ
ュールでは反射帯域幅を広くとり、帯域幅中に複数の縦
モードが存在するように構成している。このような構成
により、図３中に曲線Ｂとして示すように、不連続点が
消失する。即ち、駆動電流による自己発熱で縦モードが
シフトしても、常に帯域幅中には複数の縦モードが存在
するので、縦モードの消失または出現の影響を回避でき
る。従って、滑らかな光出力特性を実現することがで
き、冷却手段の実装を省略できる。
ュールでは反射帯域幅を広くとり、帯域幅中に複数の縦
モードが存在するように構成している。このような構成
により、図３中に曲線Ｂとして示すように、不連続点が
消失する。即ち、駆動電流による自己発熱で縦モードが
シフトしても、常に帯域幅中には複数の縦モードが存在
するので、縦モードの消失または出現の影響を回避でき
る。従って、滑らかな光出力特性を実現することがで
き、冷却手段の実装を省略できる。
【００４０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る半導体レーザモジュールは、極めて簡単な構造であ
り、更にその組み立ても容易であるが、同時に、要求さ
れた仕様を容易に実現することができる。従って、半導
体レーザモジュールの製造コストを低減させることがで
きると同時に大量生産にも適している。
る半導体レーザモジュールは、極めて簡単な構造であ
り、更にその組み立ても容易であるが、同時に、要求さ
れた仕様を容易に実現することができる。従って、半導
体レーザモジュールの製造コストを低減させることがで
きると同時に大量生産にも適している。
【００４１】また、温度制御手段を設けることなく安定
した出力特性が得られるので、この点でも、半導体レー
ザモジュールの小型化、低価格化に寄与する。
した出力特性が得られるので、この点でも、半導体レー
ザモジュールの小型化、低価格化に寄与する。
【００４２】更に、この半導体レーザモジュールは、電
気的な接続のために側方にスペースをとる必要が無いの
で、実装面積を減縮させることもできる。
気的な接続のために側方にスペースをとる必要が無いの
で、実装面積を減縮させることもできる。
【図１】本発明に係る半導体レーザモジュールの具体的
構成例を示す断面図である。
構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示した半導体レーザモジュールにおける
発振波長の決定過程を示す図である。
発振波長の決定過程を示す図である。
【図３】半導体レーザにおける出力変動を説明するため
の図である。
の図である。
【図４】従来の半導体レーザモジュールの典型的な構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】従来の半導体レーザモジュールの典型的な形状
を示す平面図である。
を示す平面図である。
10・・・パッケージ、 20・・・光ファイバ、 21ａ・・ファイバグレーティング、 30・・・基台、 31・・・サブマウント、 32・・・光学系、 33・・・半導体光増幅器、 34・・・冷却手段（ペルチェ効果素子）、 35・・・半導体レーザチップ、 52・・・キャップ、 60・・・フェルール、
Claims (4)
- 【請求項１】互いに対向する１対の端面のうちの一方を
反射面とし他方を低反射面とした発光素子と、該発光素
子の低反射面に光学的に結合され反射器として機能する
回折格子を端部近傍に形成された光ファイバとを備え、
該発光素子の反射面と該光ファイバに形成された回折格
子によりレーザ共振器を形成するように構成された半導
体レーザモジュールであって、 該回折格子が、該光ファイバ端部に装着されたフェルー
ル内に位置するように形成されており、 該発光素子は、温度制御手段を介することなくパッケー
ジに実装され、 該パッケージに対して該フェルールが機械的に固定され
るように構成されていることを特徴とする半導体レーザ
モジュール。 - 【請求項２】前記発光素子の他方の端面と、前記光ファ
イバの端面との間に集光手段を備えることを特徴とする
請求項１に記載された半導体レーザモジュール。 - 【請求項３】前記回折格子の反射帯域幅が、前記発光素
子の前記反射面と前記低反射面との間隔で決定される該
発光素子の発振縦モードを複数含むように設定されてお
り、該帯域幅の中心波長が実質的に1.48μｍ帯域に存在
するように構成されていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載された半導体レーザモジュール。 - 【請求項４】前記半導体レーザモジュールが、更に、コ
アの所定領域にエルビウムを添加された増幅用光ファイ
バと、該増幅用光ファイバに前記光ファイバの出射光を
導入する導入手段とを備え、1.55μｍ帯の波長を有する
信号光を増幅する光増幅器として構成されていることを
特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記
載された半導体レーザモジュール。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11164523A JP2000353845A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 半導体レーザモジュール |
| EP00304920A EP1059711A3 (en) | 1999-06-10 | 2000-06-09 | Semiconductor laser module |
| US09/590,383 US6366396B1 (en) | 1999-06-10 | 2000-06-09 | Semiconductor laser module and an optical amplifier installing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11164523A JP2000353845A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000353845A true JP2000353845A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15794792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11164523A Pending JP2000353845A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6366396B1 (ja) |
| EP (1) | EP1059711A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000353845A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002333553A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光モジュール、ファイバスタブ部品 |
| US6895031B2 (en) | 2001-06-26 | 2005-05-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light-emitting device, optical module, and fiber stub |
| JP2005268362A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Pioneer Electronic Corp | 光ピックアップ装置 |
| US7184628B2 (en) | 2002-09-25 | 2007-02-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing an optical module with diffraction grating |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3847096B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2006-11-15 | 住友電気工業株式会社 | フェルール生産物及びその製造方法、光モジュール |
| WO2002103867A1 (de) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Infineon Technologies Ag | Opto-elektronisches lasermodul |
| US6819700B2 (en) * | 2001-08-09 | 2004-11-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing an external cavity semiconductor laser, external cavity semiconductor laser, and wavelength multiplex transmission system |
| KR100407346B1 (ko) * | 2001-10-12 | 2003-11-28 | 삼성전자주식회사 | 모니터링 장치를 구비한 반도체 광증폭기 모듈 |
| US6870667B2 (en) * | 2001-11-27 | 2005-03-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical amplifier |
| US6665104B2 (en) * | 2002-03-12 | 2003-12-16 | Memx, Inc. | Mirror positioning assembly with vertical force component compensation |
| US7305129B2 (en) * | 2003-01-29 | 2007-12-04 | Microsoft Corporation | Methods and apparatus for populating electronic forms from scanned documents |
| GB2398425B (en) | 2003-02-13 | 2006-08-16 | Bookham Technology Plc | Laser source using very high relative feedback and method for making such a laser source |
| KR100647904B1 (ko) * | 2004-12-20 | 2006-11-23 | 한국전자통신연구원 | 광섬유 브라그 격자 외부 공진기를 갖는 레이저의제조방법 및 이에 의해 제조된 레이저 |
| CN103124045B (zh) * | 2013-01-18 | 2015-05-13 | 西安卓铭光电科技有限公司 | 一种半导体激光器以及窄带高反射率薄膜 |
| CN103401143B (zh) * | 2013-06-26 | 2015-09-09 | 江苏奥雷光电有限公司 | 一种小功率激光二极管及耦合方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0595169A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Nec Corp | 半導体レーザ装置および半導体レーザモジユール |
| DK0691044T3 (da) * | 1993-03-25 | 1999-05-10 | British Telecomm | Laser |
| US5511140A (en) * | 1994-10-13 | 1996-04-23 | International Business Machines Corporation | Molded plastic optical fiber-optoelectronic converter subassembly |
| JP3591932B2 (ja) * | 1995-08-28 | 2004-11-24 | 住友電気工業株式会社 | 半導体受光素子 |
| US5724377A (en) * | 1996-02-29 | 1998-03-03 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for improving the instability of a laser |
| US6215809B1 (en) * | 1996-03-25 | 2001-04-10 | Sdl, Inc. | Stabilization of laser sources with closely-coupled optical reflectors using an internal dither circuit |
| JP3120828B2 (ja) * | 1996-04-08 | 2000-12-25 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザモジュール |
| US5914972A (en) * | 1997-03-24 | 1999-06-22 | Sdl, Inc. | Thermal compensators for waveguide DBR laser sources |
| ITTO980306A1 (it) * | 1998-04-10 | 1999-10-10 | Cselt Centro Studi Lab Telec O | Modulo laser a cavita' esterna con riflettore in fibra ottica. |
| US6208456B1 (en) * | 1999-05-24 | 2001-03-27 | Molecular Optoelectronics Corporation | Compact optical amplifier with integrated optical waveguide and pump source |
-
1999
- 1999-06-10 JP JP11164523A patent/JP2000353845A/ja active Pending
-
2000
- 2000-06-09 EP EP00304920A patent/EP1059711A3/en not_active Withdrawn
- 2000-06-09 US US09/590,383 patent/US6366396B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002333553A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光モジュール、ファイバスタブ部品 |
| US7059780B2 (en) | 2001-05-09 | 2006-06-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Fiber stub, optical module, optical transmitter, and optical communication system |
| US6895031B2 (en) | 2001-06-26 | 2005-05-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light-emitting device, optical module, and fiber stub |
| US7184628B2 (en) | 2002-09-25 | 2007-02-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing an optical module with diffraction grating |
| JP2005268362A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Pioneer Electronic Corp | 光ピックアップ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6366396B1 (en) | 2002-04-02 |
| EP1059711A3 (en) | 2002-07-24 |
| EP1059711A2 (en) | 2000-12-13 |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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