JP2000353857A - 半導体レーザモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光出力を安定して制御可能な半導体レーザモ
ジュールを提供すること。 【解決手段】 活性領域２１を挟んで相対向する光反射
面２２と光射出面２３が形成された半導体発光素子２
と、その半導体発光素子２の光射出面２３と相互に光の
入射及び出射を可能に光結合され内部に所定波長の光の
みを反射する回折格子３３が形成されている光ファイバ
３とを備え、半導体発光素子２への電流注入により活性
流域に光を生じ、その光を光反射面２３と回折格子３３
との間で反射増幅させてレーザ光として出力する半導体
レーザモジュール１であって、回折格子３３の反射波長
帯域幅が半導体発光素子の光反射面２２と光射出面２３
間にて共振する光の縦モードの波長間隔より大きく設定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を出力す
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】レーザ光を出力する半導体レーザモジュ
ールとしては、図９に示すように、半導体発光素子Ａか
ら所定の間隔をおいて回折格子Ｂを形成した光ファイバ
Ｃを配置したものが存在する。この半導体レーザモジュ
ールの半導体発光素子Ａは、クラッド層Ｄ、Ｄの間に活
性領域Ｅが形成されており、その活性領域Ｅの端面には
光射出面Ｆと光反射面Ｇが設けられている。光射出面Ｆ
は光ファイバＣと対面しており光の反射率の低い低反射
面とされており、光反射面Ｇはその光射出面Ｆと対向し
て形成されており光の反射率の高い高反射面とされてい
る。一方、光ファイバＣは、導光路となるコアに高屈折
率の領域を所定のピッチで複数形成してなる回折格子Ｂ
が設けられ、半導体発光素子Ａの光射出面Ｆ側に所定の
距離隔てて配設されている。そして、この半導体レーザ
モジュールは、半導体発光素子Ａへの電流注入により活
性領域Ｅで光を生じ、光反射面Ｇと回折格子Ｂの間で反
射させ増幅させて、回折格子Ｂのピッチ幅で決まる単一
波長のレーザ光Ｈを光ファイバＣを通じて出力するもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た本発明の前提となる半導体レーザモジュールにあって
は、次のような問題点がある。すなわち、図９に示すよ
うに、半導体発光素子Ａ内で発生した光の一部が光射出
面Ｆで反射され、光射出面Ｆから完全には射出されず、
光反射面Ｇとの間で往復増幅されて微弱なレーザ光Ｉと
して出力されてしまう。このため、光反射面Ｇと回折格
子Ｂ間の反射増幅により出力される所望のレーザ光Ｈに
おける発振状態が、その余分な微弱レーザ光Ｉの発振に
影響され、図１０に示すように注入電流−光出力の特性
においてキンク（非直線領域）を生じてしまう。従っ
て、半導体レーザモジュールにおける光出力を安定して
制御することができない。

【０００４】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するためになされたものであって、光出力を安定して
制御可能な半導体レーザモジュールを提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、活性
領域を挟んで相対向する光反射面と光射出面が形成され
た半導体発光素子と、その半導体発光素子の光射出面と
相互に光の入射及び出射を可能に光結合され内部に所定
波長の光のみを反射する回折格子が形成されている光フ
ァイバとを備え、半導体発光素子への電流注入により活
性流域に光を生じ、その光を光反射面と回折格子との間
で反射増幅させてレーザ光として出力する半導体レーザ
モジュールであって、回折格子の反射波長帯域幅が半導
体発光素子の光反射面と光射出面間にて共振する光の縦
モードの波長間隔より大きく設定されていることを特徴
とする。

【０００６】このような発明によれば、半導体発光素子
への注入電流の増加などにより、半導体発光素子の光反
射面と光射出面間で共振する光の縦モードの波長が変動
したとしても、回折格子の反射特性に基づいて発振する
レーザ光の発振状態に対する影響が小さいから、そのレ
ーザ光の注入電流−光出力特性において非直線性（キン
ク）の発生が防止される。

【０００７】また本発明は、半導体発光素子が１.４８
μｍ帯用レーザダイオードチップであると共に、回折格
子の反射帯域幅が２ｎｍ以上とされていることを特徴と
する。

【０００８】このような発明によれば、半導体発光素子
が１.４８μｍ帯用レーザダイオードチップであるた
め、前述の縦モードの波長間隔は１ｎｍ程度となる。こ
のため、回折格子の反射帯域幅が２ｎｍ以上とされるこ
とにより、レーザ光の発振波長帯域内に複数の縦モード
が存在することとなるから、それらの縦モードが波長変
動しても、レーザ光の発振状態に与える影響は小さく、
そのレーザ光の注入電流−光出力特性において非直線性
（キンク）の発生が防止される。

【０００９】また本発明は、回折格子の反射帯域幅が２
〜５ｎｍとされていることが望ましい。

【００１０】このような発明によれば、前述のようにレ
ーザ光の注入電流−光出力特性においてキンクの発生が
防止されると共に、レーザ光のスペクトル帯域を狭いも
のとすることが可能となる。このため、エルビウム添加
ファイバを用いた光増幅器における励起用光源として有
用である。

【００１１】また本発明は、半導体発光素子の光射出面
が反射率１％以下の反射防止コーティングされているこ
とが望ましい。

【００１２】このような発明によれば、半導体発光素子
の光反射面と光射出面との間における光の共振が抑制さ
れるから、レーザ光の注入電流−光出力特性における非
直線性（キンク）の発生が効果的に防止されることとな
る。

【００１３】また本発明は、半導体発光素子を収容する
ためのパッケージと、そのパッケージの内部に配置され
半導体発光素子の温度制御を行うペルチェ素子と、パッ
ケージの側壁に設けられパッケージ内外における光の伝
搬を許容するハーメチックガラスと、パッケージの外側
に取り付けられ光ファイバを保持するためのフェルール
と、半導体発光素子と光ファイバとの間の光結合効率を
高めるものであってパッケージの内部に設けられ半導体
発光素子側の光結合を行う第一レンズと、パッケージ外
に配設され光ファイバ側の光結合を行う第二レンズとに
よりなるレンズ系と、を備えたことを特徴とする。また
本発明は、半導体発光素子を収容するためのパッケージ
と、そのパッケージの内部に配置され半導体発光素子の
温度制御を行うペルチェ素子と、パッケージの側壁に設
けられパッケージ内外における光の伝搬を許容するハー
メチックガラスと、パッケージの外側に取り付けられ光
ファイバを保持するためのフェルールと、半導体発光素
子と光ファイバとの間の光結合効率を高めるものであっ
てパッケージ内に配設され半導体発光素子へ向けて光を
集束させると共に光ファイバへ向けて光を集束させる機
能を有するレンズ系と、を備えたこととするのが望まし
い。また本発明は、半導体発光素子を収容するためのパ
ッケージと、そのパッケージの内部に配置され半導体発
光素子の温度制御を行うペルチェ素子とを備え、光ファ
イバの一端がパッケージを貫通して配設されパッケージ
の内部に配置された半導体発光素子と光結合されている
ことが望ましい。

【００１４】これらの発明によれば、既存の半導体レー
ザモジュールに適用させることが可能となる。

【００１５】また本発明は、光ファイバが先球加工され
ていることが望ましい。このような発明によれば、半導
体発光素子との結合効率が向上することとなる。

【００１６】また本発明は、光ファイバのコアの径が端
部へ向けて拡大されていることが望ましい。このような
発明によれば、光ファイバの位置ズレにより、半導体発
光素子との結合効率の低下が防止される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
に係る種々の実施形態について説明する。なお、各図に
おいて同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致して
いない。

【００１８】（実施形態１）図１は半導体レーザモジュ
ール１の概要図である。図１において、半導体レーザモ
ジュール１は、半導体発光素子２と光ファイバ３を備え
て構成されている。半導体発光素子２は、光の発生及び
増幅を行う活性領域２１を有しており、その活性領域２
１を挟んで相対向する光反射面２２、光射出面２３が設
けられている。この半導体発光素子２は、活性領域２１
へ電流を注入されることにより光を生じ増幅して、その
光を光反射面２２で反射して光射出面２３から射出する
ようになっている。半導体発光素子２としては、たとえ
ば、ファブリペロー型のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰのダブ
ルヘテロ構造のレーザダイオードチップが用いられ、Ｉ
ｎＰからなるクラッド層２４、２４の間にＩｎＧａＡｓ
Ｐからなる活性領域２１が設けられた構造とされる。ま
た、半導体発光素子２として、たとえば、発振波長が
１.４８μｍ帯用のものが用いられる。この場合、半導
体レーザモジュール１を光増幅器の励起用光源として利
用できる。

【００１９】半導体発光素子２における電流の注入手段
としては、たとえば、半導体発光素子２に電流注入用の
駆動回路（図示なし）を接続したものが採用され、クラ
ッド層２４、２４を通じて活性領域２１へ電流を流せる
ような構造のものであればよい。このような駆動回路か
ら半導体発光素子２に所定の電流が注入されることでク
ラッド層２４及び活性領域２１が励起されて自然放出光
を発生し、この自然放出光が誘導放出を引き起こしなが
ら活性領域を伝搬し、誘導放出光とともに光射出面２３
から射出されることとなる。なお、半導体発光素子２
は、前述のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰのダブルヘテロ構造
体のものに限られるものでなく、光を発生し増幅すると
共に前述の光反射面２２及び光射出面２３を有するもの
であれば、その他の半導体等により形成されたものであ
ってもよい。また、半導体発光素子２は、１.４８μｍ
帯用のものに限られるものではなく、その他の波長でレ
ーザ光を発振させるものであってもよい。

【００２０】半導体発光素子２の光射出面２３は、反射
防止コーティング（ＡＲコーティング）されており、光
反射率が非常に低いものとされている。この光射出面２
３の反射防止コーティングとしては、たとえば、誘電体
多層膜が用いられる。この誘電体多層膜は、シリカ（Ｓ
ｉＯ₂）、チタニア（ＴｉＯ₂）、窒化けい素（Ｓｉ
Ｎ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、フッ化マグネシ
ウム（ＭｇＦ₂）、アモルファスシリコンなどの薄い膜
を積層して構成したものであって、その膜の材質の屈折
率、厚さ及び層数を適宜変えることにより特定波長にお
ける光反射率を任意に設定することが可能である。この
光射出面２３の反射防止コーティングは、光反射率が１
％以下とされていることが望ましい。このような光反射
率にすることにより、光射出面２３での光の反射が抑制
され、光反射面２２との間で光が反射増幅してレーザ光
として出力されるのを低減することが可能となる。

【００２１】一方、半導体発光素子２の光反射面２２
は、発振波長における光反射率が非常に高いものとされ
ている。この光反射面２２においても、光射出面２３と
同様に誘電体多層膜により形成することにより高い光反
射率とすればよい。なお、光反射面２２は結晶へき開面
とし蒸着するなどして形成する場合もある。

【００２２】図１のように、その半導体発光素子２の光
射出面２３側には、光ファイバ３が配置され、その光反
射面２２と相互に光の入射及び出射を可能に光結合され
ている。すなわち、光射出面２３から射出された光が光
ファイバ３の端面へ入射され、光ファイバ３から射出さ
れた光が光射出面２３へ入射されるように、半導体発光
素子２の光射出面２３側に光ファイバ３が配設されてい
る。この光ファイバ３は、長尺状の導光部材であって、
クラッド３１の中心位置に沿って高屈折率のコア３２が
形成されている。そして、このコア３２には、特定波長
の光を反射するための回折格子３４が設けられている。
この回折格子３３は、半導体発光素子２の光反射面２２
と共にファブリペロー型の共振器を構成するものであっ
て、光ファイバ３の光軸方向に沿ってコア３２の実効屈
折率を周期的に変化させて形成されている。その実効屈
折率の周期により光の反射波長特性が設定されることと
なる。その回折格子３３により反射される光の反射波長
（ブラッグ波長）λ_Rは、次の式（１）で表される。

【００２３】λ_R ＝２・ｎ₁・Λ ‥‥（１） ｎ₁：回折格子３３における最小屈折率 Λ ：回折格子３３の周期 また、回折格子３３における周期Λの間隔は徐々に変化
するように形成されている。このため、回折格子３３の
反射波長特性は所定の帯域幅を有している。そして、こ
の回折格子３３の反射帯域幅は、半導体発光素子２の光
反射面２２と光射出面２３の間で共振する光の縦モード
の波長間隔より大きく設定されている。ここで、回折格
子３３の反射帯域幅とは、回折格子３３を形成した光フ
ァイバ３に光を伝送させたときに、回折格子３３で最大
に反射される光の波長を中心とし、その最大反射量に対
し半減した反射量となる短波長と長波長との間の波長領
域をいう。前述のように、回折格子３３の反射帯域幅が
設定されることにより、半導体レーザモジュール１にお
ける注入電流−光出力特性において非直線性（キンク）
の発生が防止されることとなる。

【００２４】このような回折格子３３のキンク発生防止
機能について詳説すると、半導体発光素子２の活性領域
２１で発生した光は、図１のように、半導体発光素子２
の光反射面２２と光ファイバ３の回折格子３３との間で
共振することにより回折格子３３の特性で決まる所望波
長のレーザ光４１として出力されるが、活性領域２１で
発生した光の一部が光射出面２３で反射してしまうと、
光反射面２２と光射出面２３との間で共振して不要なレ
ーザ光４２として出力されることとなる。この不要なレ
ーザ光４２は、図２に示すように、多数の縦モードを形
成して所望のレーザ光４１の波長スペクトル４１ａの発
振領域に多数のサブピーク４２ａを有するサイドローブ
となって現れる。このサブピーク４２、４２間の波長間
隔Δλは、次の式（２）により与えられる。

【００２５】 Δλ＝λ²／（２・ｎ₂・Ｌ） ‥‥（２） λ ：レーザ光４１における波長４１ａ ｎ₂：実効屈折率 Ｌ ：光反射面２２と光射出面２３との距離（共振器
長） そして、これらのサブピーク４２ａは、注入電流の増加
に伴う活性領域２１の温度上昇により、長波長側（図２
では右側）へズレていく傾向がある。ここで、レーザ光
４１のスペクトル４１ａの帯域幅が図３のように狭いも
のであると、サブピーク４２ａが変動してスペクトル４
１ａの波長と重なることにより、所望のレーザ光４１の
発振状態に大きな影響を及ぼすこととなる。このような
不要レーザ光４２ａの影響により、図１０のように、レ
ーザ光４１の電流−光出力特性において非直線領域（キ
ンク）を生じると考えられる。

【００２６】このような事態を避けるためには、図２に
示すように、回折格子３３の反射帯域幅を広くすること
によりスペクトル４１ａの帯域幅を広くして、サブピー
ク４２ａが変動してもスペクトル４１ａに与える影響を
小さくすることにより可能となる。すなわち、レーザ光
４１のスペクトル４１ａの帯域を広げることにより、ス
ペクトル４１ａの帯域内には常時サブピーク４２ａが存
在することとなり、そのサブピーク４２ａが波長変動し
ても、そのサブピーク４２ａによるスペクトル４１ａへ
の影響度は小さいため、レーザ光４１の発振状態は安定
したものとなる。従って、レーザ光４１の注入電流−光
出力特性においてキンクの発生が防止できる。

【００２７】このような回折格子３３の具体的な反射波
長帯域幅としては、半導体発光素子が１.４８μｍ帯用
レーザダイオードチップである場合、２ｎｍ以上とする
のが望ましい。すなわち、この場合、サブピーク４２ａ
の波長間隔Δλは、前述の式（２）にλ＝１.４８μ
ｍ、ｎ₂＝３．５、Ｌ＝３００μｍの代入により、約１.
０ｎｍとなる。このため、回折格子３３の反射波長帯域
幅を２ｎｍ以上とすれば、レーザ光４１のスペクトル４
１ａの帯域内に必ずサブピーク４２ａが複数存在するこ
ととなる。従って、それらのサブピーク４２ａが注入電
流の増加等により波長変動しても、前述のごとくレーザ
光４１の発振状態に与える影響は小さく、光出力特性に
キンクの発生が回避できる。

【００２８】また、このような回折格子３３の形成は、
干渉露光法を用いることに形成すればよい。すなわち、
光ファイバ３の外側からゲルマニウムが添加されたコア
３２へ向けてその軸方向へ干渉縞となった紫外光を照射
することにより、コア３２にその干渉縞の光強度分布に
応じた実効屈折率を有する回折格子３３が形成されるこ
ととなる。なお、この回折格子３３は、図１においては
光ファイバ３の端部から所定の距離隔てて形成されてい
るが、その距離を隔てず光ファイバ３の端部から直に形
成されていてもよい。

【００２９】次に、前述した半導体レーザモジュール１
の具体的な構造について説明する。

【００３０】図４において、パッケージ５０の内部には
半導体発光素子２が収容されており、パッケージ５０の
外部に取り付けられた光ファイバ３とレンズ系６０を介
して光結合されている。パッケージ５０は内部を密封可
能とした箱体であって、その内部の床面５１にはペルチ
ェ素子５２が載置されている。このペルチェ素子５２は
電圧の印加により熱を発生し、また吸収する機能を有し
ている。このペルチェ素子５２上には、Ｌ型キャリア５
３、チップキャリア５４、サブマウント５５が順次載置
され、サブマウント５５上に半導体発光素子２が取り付
けられている。サブマウント５５は半導体発光素子２の
ヒートシンクとして機能するものであり、チップキャリ
ア５４は半導体発光素子２の取り付け作業性を考慮して
設けられた部材であり、Ｌ型キャリア５３は半導体発光
素子２の取り付け台となると共にレンズ系６０の第一レ
ンズ６１の取り付け部材として機能している。また、Ｌ
型キャリア５３、チップキャリア５４、サブマウント５
５は熱伝導性に優れた素材で形成されており、ペルチェ
素子５２の加熱または冷却により半導体発光素子２の温
度制御が効果的に行われるようになっている。また、第
一レンズ６１は、半導体発光素子２と光ファイバ３との
間で往復する光における半導体発光素子２側の結合を行
うものである。

【００３１】パッケージ５０の側壁には、ハーメチック
ガラス５６が取り付けられている。たとえば、前述の第
一レンズ６１に対面するパッケージ５０の側壁部分が開
口され、その開口位置にハーメチックガラス５６が配設
されている。ハーメチックガラス５６は、透光性を有す
るガラス板材であって、このハーメチックガラス５６を
通じてパッケージ５０内外の光の伝搬が可能となってい
る。また、ハーメチックガラス５６が設けられたパッケ
ージ５０の側壁の外側部分には、第二レンズ６２および
フェルール７１が取り付けられている。第二レンズ６２
は、半導体発光素子２と光ファイバ３との間で往復する
光における光ファイバ３側の結合を行うものであって、
ハーメチックガラス５６を挟んで第一レンズ６１と相対
向するように配置されている。フェルール７１は、光フ
ァイバ３を保持するための部材であって、中心に開設さ
れた細径の貫通孔に光ファイバ３が装着できるようにな
っている。このような構造とされた半導体レーザモジュ
ール１は、パッケージ５０内に配された半導体発光素子
２とパッケージ５０外に配された光ファイバ３が、第一
レンズ６１、ハーメチックガラス５６、第二レンズ６２
を介して光結合され、その半導体発光素子２と光ファイ
バ３との間で光を増幅して光ファイバ３を通じて出力す
ることができる。

【００３２】次に、半導体レーザモジュール１の作動に
ついて説明する。

【００３３】図１において、半導体発光素子２のクラッ
ド層２４、２４間に所定の電圧を印加して、各クラッド
層２４及び活性領域２１へ電流を注入する。すると、ク
ラッド層２４と活性領域２１が励起されて自然放出光を
発する。この自然放出光は、活性領域２１内で誘導放出
を引き起こして誘導放出光と共に進行して、反射率の高
い光反射面２２で反射されて反射率の低い光射出面２３
から射出されていく。しかしながら、その光のうちの一
部は光射出面２３で反射され、光反射面２２との間で共
振してしまう場合がある。

【００３４】一方、光射出面２３から光ファイバ３側へ
射出された光は、光ファイバ３のコア３２内へ入射され
て、コア３２に沿って進行し回折格子３３で反射され
る。その際、回折格子３３により反射された所定の波長
帯域の光のみが半導体発光素子２側へ進行し、光ファイ
バ３の端面から射出され半導体発光素子２の光射出面２
３を通じて活性領域２１内へ入射される。そして、活性
領域２１内を進行する光は、再び増幅されながら光反射
面２２で反射され、その光反射面２２と光ファイバ３の
回折格子３３との間での往復を繰り返し増幅された後、
回折格子３３を透過して所望のレーザ光４１として出力
されていく。また、レーザ光４１と共に、半導体発光素
子２内の光反射面２２と光射出面２３間で共振する光も
増幅されて不要なレーザ光４２として出力されていく。
その際、回折格子３３の反射波長帯域幅がレーザ光４２
における縦モードの波長間隔より広く設定されているか
ら、レーザ光４１の波長スペクトル４１ａはその縦モー
ドの波長間隔より広い帯域を有するものとなる。

【００３５】ここで、半導体発光素子２への注入電流を
増加していくと、不要なレーザ光４２にあっては、図２
に示すように、活性領域２１の温度上昇等により縦モー
ドの各サブピーク４２ａが長波長側へ変動し始める。そ
れに対し、所望のレーザ光４１にあっては、光ファイバ
３の回折格子３３により波長が決定されているから、そ
のスペクトル４１ａの波長が注入電流の増減の影響を受
けず一定である。このため、レーザ光４１のスペクトル
４１ａをレーザ光４２のサブピーク４２ａが通過してい
くこととなる。

【００３６】しかしながら、レーザ光４１のスペクトル
４１ａが広い帯域幅を有しているから、注入電流の増加
等によりサブピーク４２ａが変動しても、レーザ光４１
ａが受ける影響は小さくなる。一方、半導体発光素子２
の光射出面２３に反射防止コーティングを施して光反射
率を減少させることにより、光反射面２２と光射出面２
３における光の共振が低減できる。このため、不要なレ
ーザ光４２の出力レベルが低くなるため、そのレーザ光
４２のサブピーク４２ａが波長変動しても、レーザ光４
１ａが受ける影響は小さいものとなる。従って、所望の
レーザ光４１の発振状態が安定したものとなり、レーザ
光４１の発振において注入電流−出力特性において非直
線領域（キンク）が発生することがない。

【００３７】ここで、半導体レーザモジュール１を実際
に作動させたときの注入電流−出力特性を図５に示す。
図５において、注入電流を徐々に増加させても光出力に
非直線領域（キンク）が発生せず、安定した光出力特性
が得られた。このときの半導体レーザモジュール１は、
半導体発光素子２として１.４８μｍ帯用のものを用
い、回折格子３３の反射波長帯域幅を２ｎｍとし、光射
出面２３に光反射率０.１％の反射防止コーティングを
施したものである。

【００３８】一方、本発明の前提となる半導体レーザモ
ジュールを作動させたときの注入電流−出力特性は、前
述したように図１０に示すとおりである。この半導体レ
ーザモジュールは、半導体発光素子として１.４８μｍ
帯用のものを用い、回折格子３３の反射波長帯域幅を
０.５ｎｍとし、光射出面２３に光反射率１.７％の反射
防止コーティングを施したものである。また、その半導
体レーザモジュールにおいて、回折格子３３の反射波長
帯域幅を２ｎｍに広げた場合には、図１１に示すような
注入電流−出力特性となった。すなわち、光射出面２３
の光反射率が依然１.７％と高いために半導体発光素子
２と回折格子３３の間で複合共振器が形成されており、
反射波長帯域幅を広げた効果が損われ、注入電流−光出
力特性において緩やかなうねり状のキンクを生じてい
る。

【００３９】（実施形態２）前述の半導体レーザモジュ
ール１において、具体的な実装構造としてレンズ系６０
の第一レンズ６１および第二レンズ６２が一つのレンズ
で構成されていてもよい。たとえば、図６に示すよう
に、集光レンズ６３をＬ型キャリア５３に取り付けて、
半導体発光素子２から発せられる光の出射位置に配置す
ることにより、半導体発光素子２と光ファイバ３の光結
合を行うことが可能となる。

【００４０】（実施形態３）前述の半導体レーザモジュ
ール１において、具体的な実装構造として、半導体発光
素子２と光ファイバ３を光結合するレンズ系６０、集光
レンズ６３を配設せず、また、ハーメチックガラス５６
を設けることなく、パッケージ５０内へその側壁を貫通
させて光ファイバ３を挿入させて半導体発光素子２と直
接に光結合させてもよい。

【００４１】（実施形態４）前述の半導体レーザモジュ
ール１において、回折格子３３の反射波長帯域幅を２〜
５ｎｍに設定する場合もある。すなわち、回折格子３３
の反射波長帯域幅を２ｎｍ以上とすることは実施形態１
で述べたとおりであるが、反射波長帯域幅を５ｎｍ以下
に制限することにより、半導体レーザモジュール１を光
増幅器における励起用光源として有効に利用できる。た
とえば、半導体レーザモジュール１における反射波長帯
域幅が２ｎｍ以上とされることにより、光出力が安定し
て制御できるため励起用光源として必要条件を満たして
おり、かつ、反射波長帯域幅が５ｎｍ以下とされること
により発振されるレーザ光のスペクトル帯域幅が８ｎｍ
程度となり、エルビウム添加ファイバの励起に適した狭
いスペクトルとなる。このため、光増幅器の励起用光源
として有用なものとなる。

【００４２】（実施形態５）前述の半導体レーザモジュ
ール１において、光ファイバ３が先球加工されていても
よい。たとえば、図７に示すように、半導体発光素子２
側の光ファイバ３の先端が先球加工されることにより、
半導体発光素子２との光結合効率の向上が図れる。

【００４３】（実施形態６）前述の半導体レーザモジュ
ール１において、光ファイバ３のコア３２の径が端部に
向けて拡大されていてもよい。たとえば、図８に示すよ
うに、半導体発光素子２側の光ファイバ３の端部におい
て、コア３２に拡径部３２ａが形成されることにより、
光ファイバ３の配置ズレを生じても半導体発光素子２と
の結合効率の低下が防止できる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果を得ることができる。回折格子の反射波
長帯域幅が半導体発光素子の光反射面と光射出面間にて
共振する光の縦モードの波長間隔より大きく設定される
ことにより、レーザ光の発振における注入電流−光出力
特性において非直線性（キンク）の発生が防止でき、安
定してレーザ光の出力を制御することができる。

【００４５】また、半導体発光素子が１.４８μｍ帯用
レーザダイオードチップであると共に、回折格子の反射
帯域幅が２ｎｍ以上とされることにより、その半導体発
光素子におけるレーザ光の発振において、注入電流−光
出力特性において非直線領域（キンク）の発生が確実に
防止できる。

【００４６】また、回折格子の反射帯域幅が２〜５ｎｍ
とされることにより、注入電流−光出力特性においてキ
ンクの発生が防止できると共に、レーザ光のスペクトル
帯域を狭いものとすることができる。このため、エルビ
ウム添加ファイバを用いた光増幅における励起用光源と
して有用なものとなる。

【００４７】また、半導体発光素子の光射出面が反射率
１％以下の反射防止コーティングされることにより、半
導体発光素子の光反射面と光射出面との間における光の
共振が抑制される。このため、レーザ光の注入電流−光
出力特性における非直線領域（キンク）の発生が効果的
に防止できる。

【００４８】また、光ファイバが先球加工されることに
より、半導体発光素子との結合効率の向上が図れる。こ
のため、レーザ光の最大出力特性が向上する。

【００４９】また、光ファイバのコアの径が端部へ向け
て拡大されることにより、光ファイバの位置ズレにより
半導体発光素子との結合効率の低下が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体レーザモジュールの概要図である。

【図２】半導体レーザモジュールにより出力されるレー
ザ光のスペクトルを示す図である。

【図３】本発明の前提となる半導体レーザモジュールに
より出力されるレーザ光のスペクトルを示す図である。

【図４】半導体レーザモジュールの構造の説明図であ
る。

【図５】半導体レーザモジュールにおけるレーザ光の注
入電流−光出力特性を示す図である。

【図６】半導体レーザモジュールの構造の説明図であ
る。

【図７】実施形態５に係る半導体レーザモジュールの説
明図である。

【図８】実施形態６に係る半導体レーザモジュールの説
明図である。

【図９】本発明の前提となる半導体レーザモジュールの
概要図である。

【図１０】本発明の前提となる半導体レーザモジュール
におけるレーザ光の出力特性を示す図である。

【図１１】本発明の前提となる半導体レーザモジュール
におけるレーザ光の出力特性を示す図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザモジュール、２…半導体発光素子、２
１…活性領域 ２２…光反射面、２３…光射出面、３…光ファイバ、３
１…クラッド ３２…コア、３３…回折格子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性領域を挟んで相対向する光反射面と
   光射出面が形成された半導体発光素子と、その半導体発
   光素子の光射出面と相互に光の入射及び出射を可能に光
   結合され内部に所定波長の光のみを反射する回折格子が
   形成されている光ファイバとを備え、前記半導体発光素
   子への電流注入により前記活性流域に光を生じ、その光
   を前記光反射面と前記回折格子との間で反射増幅させて
   レーザ光として出力する半導体レーザモジュールであっ
   て、 前記回折格子の反射帯域幅が前記半導体発光素子の前記
   光反射面と前記光射出面間にて共振する光の縦モードの
   波長間隔より大きく設定されてい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】 前記半導体発光素子が１.４８μｍ帯用
   レーザダイオードチップであると共に、前記回折格子の
   反射帯域幅が２ｎｍ以上であ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。