JP2002043686A

JP2002043686A - 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール及び光送信器

Info

Publication number: JP2002043686A
Application number: JP2001142634A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Nasu; 秀行那須; Sumio Sugata; 純雄菅田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】波長モニタ部からの戻り光を阻止し、発振波長
をより一定に制御することができる半導体レーザ装置、
半導体レーザモジュール及び光送信器を提供することを
目的とする。【解決手段】本発明の半導体レーザ装置は、レーザ光を
出力する発光素子４を備えた発光部５と、発光素子４か
ら出力されたレーザ光の波長を検出する波長モニタ部６
と、波長モニタ部６によって検出されたレーザ光の波長
に基づいて、発光素子４を温度制御することにより、発
光素子から出力されるレーザ光の波長を制御する制御部
８とを有し、発光素子４と波長モニタ部６との間の光路
上に、波長モニタ部６から発光素子４への戻り光を阻止
する光アイソレータ１１が配置され、発光部５と波長モ
ニタ部６はそれぞれ独立に温度制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
用いられる半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール
及び光送信器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信システムに用いられる半導
体レーザの分野では、種々の技術が開発されている。例
えば、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division mu
ltiplexing）通信システムでは、通常、信号光源として
単一モード発振をするレーザ（例えばＤＦＢ（分布帰
還）レーザ）が使用されるが、高密度ＷＤＭ（ＤＷＤ
Ｍ）システムの場合、信号光源の発振波長が所定波長か
らずれるとチャネル間のクロストークが起こり信号劣化
を引き起こすおそれがある。そこで、発光素子から発振
するレーザ光の波長を安定化するように調整するための
技術が開発されている。

【０００３】例えば、特開２０００−２２２５９号公報
には、レーザ光を出力する発光素子と、発光素子から出
力されたレーザ光の波長を検出する波長モニタ部とを有
し、波長モニタ部によって検出されたレーザ光の波長に
基づいて、発光素子を温度制御することにより、発光素
子から出力されるレーザ光の波長を制御する半導体レー
ザ装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
レーザ装置では、波長モニタ部内のファイバ端面、ビー
ムスプリッタ、光フィルタなどからの各戻り光が加算さ
れて大きな戻り光となって発光素子に戻ってしまうとい
う課題がある。特に、ＤＦＢレーザの場合、発振してい
た単一縦モードの発振条件が、外部からの戻り光により
乱されて、発振波長が変動したり、縦モードのジャンプ
などの不安定性が生ずる。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、波長モニタ部からの戻り光を阻止し、
発振波長をより一定に制御することができる半導体レー
ザ装置、半導体レーザモジュール及び光送信器を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、レーザ光を出力する発光素子を備えた発光部と、
前記発光素子から出力されたレーザ光を受光する受光素
子と、前記発光素子と受光素子の間に設けられる光学系
を備えた波長モニタ部と、その波長モニタ部によって検
出されたレーザ光の波長に基づいて、前記発光素子を温
度制御することにより、発光素子から出力されるレーザ
光の波長を制御する制御部と、を有する半導体レーザ装
置において、前記発光素子と波長モニタ部との間の光路
上に、前記波長モニタ部から前記発光素子への戻り光を
阻止する光アイソレータが配置され、前記発光部と前記
波長モニタ部をそれぞれ独立に温度制御する温度調整部
を有する、ことを特徴とするものである。

【０００７】前記波長モニタ部は、前記発光素子から出
力されたレーザ光を２つの方向に分岐する光分岐部材
と、その光分岐部材によって分岐された２つのレーザ光
を受光する第１及び第２の受光素子と、第１の受光素子
及び又は第２の受光素子と前記光分岐部材との間に配置
され、レーザ光の波長対光強度特性を変化させる光フィ
ルタとを有してもよい。

【０００８】前記光アイソレータは、前記発光素子と一
緒に温度制御されてもよく、前記発光素子と独立に温度
制御されてもよい。

【０００９】前記光分岐部材は、第１の光分岐部材と第
２の光分岐部材とからなり、前記第１の光分岐部材は、
前記発光素子から出力されたレーザ光を前記第１の受光
素子側の第１の方向と前記第２の光分岐部材側の第２の
方向とに分岐し、前記第２の光分岐部材は、前記第１の
光分岐部材からのレーザ光を前記第２の受光素子側の第
３の方向と光出力側の第４の方向とに分岐してもよい。

【００１０】前記光分岐部材は、前記発光素子から出力
されたレーザ光を光軸方向に対して９０度未満の所定角
度に傾斜した２つの方向に分岐してもよい。

【００１１】前記第１の受光素子及び第２の受光素子
は、同一の取付部材に取り付けられていてもよい。

【００１２】前記発光素子と光アイソレータとの間に、
前記発光素子から出力されたレーザ光を平行にする平行
レンズが配置されていてもよい。

【００１３】本発明の半導体レーザモジュールは、前記
半導体レーザ装置と、その半導体レーザ装置の少なくと
も発光部を気密封止するパッケージと、前記半導体レー
ザ装置から出力されたレーザ光を入射して外部に送出す
る光ファイバと、を有することを特徴とするものであ
る。

【００１４】前記発光部は、前記波長モニタ部と光ファ
イバとの間に配置されていてもよい。

【００１５】前記波長モニタ部は、前記発光部と光ファ
イバとの間に配置されていてもよい。

【００１６】本発明の光送信器は、波長分割多重通信シ
ステムに用いられ、光信号を送信する光送信器におい
て、前記半導体レーザモジュールを有することを特徴と
するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施
形態例に係る半導体レーザモジュールを示す平面断面図
である。

【００１８】図１に示すように、本発明の第１の実施形
態例に係る半導体レーザモジュールＭは、レーザ光を出
力する半導体レーザ装置１と、その半導体レーザ装置１
を気密封止するパッケージ２と、半導体レーザ装置１か
ら出力されたレーザ光を入射して外部に送出する光ファ
イバ３と、を有する。

【００１９】半導体レーザ装置１は、レーザ光を出力す
る半導体レーザダイオードからなる発光素子４、例えば
発振波長１．５５μｍ帯のＤＦＢレーザダイオード素子
を備えた発光部５と、発光素子４から出力されたレーザ
光の波長を検出する波長モニタ部６と、発光素子４を温
度制御する複数のペルチェ素子を備えた第１の温度調整
部７と、波長モニタ部６の出力に応じて発光素子４から
出力されるレーザ光の発振波長を所望の波長に制御する
ように、第１の温度調整部７を制御する制御部８とを有
する。

【００２０】発光部５には、発光素子４の前側（図１で
は右側）の出射端面から出力されたレーザ光を集光する
集光レンズ９と、発光素子４の後側（図１では左側）の
出射端面から出力されたレーザ光を平行にする平行レン
ズ１０とが設けられている。発光素子４は、ＬＤキャリ
ア１２上に固定されている。集光レンズ９は、第１のレ
ンズホルダ１３によって保持されている。平行レンズ１
０は、第２のレンズホルダ１４によって保持されてい
る。

【００２１】また、平行レンズ１０の後側には、波長モ
ニタ部６から発光素子４への戻り光を阻止する光アイソ
レータ１１が設けられている。光アイソレータ１１は、
偏光子とファラデー回転子を組み合わせて構成される周
知のものである。

【００２２】ＬＤキャリア１２、第１のレンズホルダ１
３、第２のレンズホルダ１４及び光アイソレータ１１
は、ペルチェ素子を備えた第１の温度調整部７上に固定
されている。図９は光アイソレータ１１の温度特性（温
度と通過損失との関係）を示す。図９に示すように、光
アイソレータ１１は、その戻り光防止効果について温度
依存性を持つため、光アイソレータ１１は、発光素子４
と一緒に、最も戻り光防止効果が高くなるように第１の
温度調整部７によって温度制御される。

【００２３】なお、図９中、ＰＳは偏光子ーファラデー
回転子ー偏光子の組み合わせを１段使ったタイプの光ア
イソレータの結果、ＰＷはＰＳタイプのものを２段直列
に接続したタイプの光アイソレータの結果、ＰＳＷは偏
光子ーファラデー回転子ー偏光子ーファラデー回転子ー
偏光子の組み合わせを使ったタイプの光アイソレータの
結果を示す。

【００２４】波長モニタ部６は、発光素子４の後側端面
から出力され、平行レンズ１０によって平行になったレ
ーザ光を２つに分光するハーフミラー１５（光分岐部
材）と、ハーフミラー１５によって分光された一方のレ
ーザ光を受光するフォトダイオード等の第１の受光素子
１６と、ハーフミラー１５によって分光された他方のレ
ーザ光を受光するフォトダイオード等の第２の受光素子
１７と、ハーフミラー１５と第１の受光素子１６との間
に配置され、レーザ光の波長対光強度特性を変化させる
光フィルタ１８とを有する。

【００２５】第１の受光素子１６及び第２の受光素子１
７は、それぞれ第１のＰＤキャリア１９及び第２のＰＤ
キャリア２０に固定されている。

【００２６】第１の受光素子１６及び第２の受光素子１
７から出力されるＰＤ電流は、制御部８に入力される。

【００２７】光フィルタ１８は、例えばシリカガラスの
両面に薄膜を形成したエタロンなどが用いられる。光フ
ィルタ１８は、その透過率の波長特性に温度依存性をも
ち、例えば水晶からなる光フィルタ１８の温度特性（各
温度における波長とＰＤ電流との関係）は図８に示すよ
うになる。そのため、波長モニタ部６は、発光部５とは
独立に温度制御するように第１の温度調整部７と間隔を
隔てて、ペルチェ素子等の第２の温度調整部２１上に設
けられている。

【００２８】制御部８は、第１の受光素子１６及び第２
の受光素子１７から入力されたＰＤ電流の値に基づい
て、発光素子４から出力されるレーザ光の波長を制御す
るように、第１の温度調整部７の調整温度を制御する。

【００２９】また、波長モニタ部６には波長モニタ部６
の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ２２が設け
られ、温度センサ２２によって検出された温度に基づい
て、波長モニタ部６が所望の温度になるように、第２の
温度調整部２１の調整温度が制御される。

【００３０】パッケージ２の側部には、集光レンズ９を
通過した光が入射する窓部２３が設けられている。ま
た、パッケージ２の側部に形成されたフランジ部２ａの
端面には、金属製のスリーブ２４がＹＡＧレーザ溶接に
より固定されている。

【００３１】光ファイバ３の先端部はフェルール２５に
よって保持され、そのフェルール２５は、スリーブ２４
の内部にＹＡＧレーザ溶接により固定されている。

【００３２】パッケージ２の上部には蓋部（図示せず）
が被せられ、その周縁部をレーザ溶接することにより、
パッケージ２の内部が気密封止される。

【００３３】発光素子４の前側端面から出力されたレー
ザ光は、集光レンズ９によって集光され、窓部２３を介
して、フェルール２５によって保持された光ファイバ３
に入射され外部に送出される。

【００３４】一方、発光素子４の後側端面から出力され
たモニタ用のレーザ光は、平行レンズ１０によって平行
になり、光アイソレータ１１を通過して波長モニタ部６
に入射される。

【００３５】波長モニタ部６に入射されたレーザ光は、
ハーフミラー１５によってＺ軸方向（透過方向）と、Ｚ
軸方向に垂直なＸ軸方向（反射方向）との２つの方向に
分岐される。Ｚ軸方向に分岐されたレーザ光は、第２の
受光素子１７によって受光され、Ｘ軸方向に分岐された
レーザ光は、光フィルタ１８を介して第１の受光素子１
６によって受光される。第１の受光素子１６及び第２の
受光素子１７から出力されるＰＤ電流は制御部８に入力
され、制御部８は、入力されたＰＤ電流の値に基づい
て、発光素子４から出力されるレーザ光の波長を制御す
るように、第１の温度調整部７の調整温度を制御する。

【００３６】本発明の第１の実施形態例に係る半導体レ
ーザモジュールＭによれば、発光素子４と波長モニタ部
６との間に波長モニタ部６からの戻り光を阻止する光ア
イソレータ１１が配置されているので、波長モニタ部６
からの戻り光によって発光素子４の発振波長が変動する
ことがなくなり、発光素子４の発振波長をより一定に制
御することができる。

【００３７】また、発光部５及び波長モニタ部６はそれ
ぞれ独立に温度制御されているので、それぞれ最適条件
に制御できる。また、光アイソレータ１１により波長モ
ニタ部６から発光素子４への戻り光を防止し、発光素子
４における縦モードジャンプ等の波長特性の悪化が防止
される。よって発光素子４の波長制御がより安定化す
る。これらの結果、半導体レーザモジュールの信頼性を
向上させることができる。しかも、波長モニタ部６から
発光素子４への戻り光を光アイソレータ１１で防止する
ので、発光素子４から出力される光の雑音特性の劣化を
防止することができる。

【００３８】図２は、本発明の第２の実施形態例に係る
半導体レーザモジュールを示す平面断面図である。

【００３９】図２に示すように、第２の実施形態例で
は、光アイソレータ１１が波長モニタ部６側に設けら
れ、ハーフミラー１５より前側（図２では右側）に配置
されている。その他の構成、効果については第１の実施
形態例と同じである。

【００４０】本発明の第２の実施形態例によれば、発光
素子４及び光アイソレータ１１は、それぞれ独立に温度
制御されるので、戻り光防止効果をより最適化させるこ
とができる。また、波長モニタ部６と光アイソレータ１
１を同じ第２の温度調整部２１上に搭載することによ
り、発光部５を省スペース化できるとともに、熱源とな
る発光素子４を含み、高い放熱特性が求められる第１の
温度調整部７の熱的負荷を軽減することができる。

【００４１】図３は、本発明の第３の実施形態例に係る
半導体レーザモジュールを示す平面断面図である。

【００４２】図３に示すように、第３の実施形態例で
は、波長モニタ部６は、発光素子４から出力されたレー
ザ光を光軸方向に対して９０度未満の所定角度θ１，θ
２に傾斜した２つの方向に分岐するプリズム２６（光分
岐部材）と、プリズム２６によって分岐された一方のレ
ーザ光を受光する第１の受光素子１６と、プリズム２６
によって分岐された他方のレーザ光を受光する第２の受
光素子１７と、第１の受光素子１６とプリズム２６との
間に配置され、レーザ光の波長対光強度特性を変化させ
る光フィルタ１８と、第１の受光素子１６及び第２の受
光素子１７を同一平面（ここでは同一の取付面）上に取
り付けるＰＤキャリア２７（取付部材）とを有する。そ
の他の構成、効果については第１の実施形態例と同じで
ある。

【００４３】プリズム２６の全面には、レーザ光の反射
を抑制するためにＡＲ膜がコーティングされている。プ
リズム２６によって分岐されるレーザ光の傾斜角度θ
１，θ２は、略同一の角度（例えば１５〜４５度）であ
るのが好ましい。これは、第１の受光素子１６及び第２
の受光素子１７の受光位置を決めるのが容易になるから
である。

【００４４】ＰＤキャリア２７における第１の受光素子
１６及び第２の受光素子１７の取付面２７ａは、レーザ
光の入射方向に対して９０度を超える角度θ３（図３
（Ｂ）参照）で傾斜している。取付面の傾斜角度θ３に
ついては、反射戻り光を低減し良好な特性を得るために
傾斜角度θ３を９５度以上とすることが好ましい。ま
た、レーザ光の入射方向に対して取付面が大きく傾いて
いると受光素子１６，１７に結合可能なＰＤ電流が十分
得られなくなるので、傾斜角度θ３を少なくとも１３５
度以下にして結合効率劣化を３ｄＢ以内に抑えることが
好ましい。従って、取付面２７ａの傾斜角度θ３は、９
５度以上１３５度以下とするのが好ましい。

【００４５】発光部５からのレーザ光は、プリズム２６
によって光軸方向に対して所定角度θ１、θ２に傾斜
し、かつ該光軸方向を挟む２つの方向に分岐される。

【００４６】プリズム２６によって分岐された一方のレ
ーザ光は、光フィルタ１８に入射され、光フィルタ１８
を介して、第１の受光素子１６によって受光される。ま
た、他方のレーザ光は、第２の受光素子１７によって受
光される。第１の受光素子１６及び第２の受光素子１７
から出力されるＰＤ電流は制御部８に入力され、制御部
８は、入力された２つのＰＤ電流に基づいて、発光素子
４から出力されるレーザ光の波長を制御するように、第
１の温度調整部７の調整温度を制御する。

【００４７】本発明の第３の実施形態例によれば、プリ
ズム２６によって分岐されたレーザ光を受光する第１の
受光素子１６及び第２の受光素子１７を１つのＰＤキャ
リア２７の取付面２７ａ上に取り付けているので、部品
点数が減少して製造コストを低減することができる。

【００４８】また、１つのＰＤキャリア２７について光
学調芯を行うだけでよいので、製造工程が減少して製造
時間を短縮できる。

【００４９】また、プリズム２６で２分岐し、１つのＰ
Ｄキャリア２７上の２つの受光素子１６，１７で受光す
るので、その光路が短く、かつコンパクトになり、モジ
ュールの小型化を図ることができるとともに、良好な集
光効率で受光素子１６，１７にレーザ光を導くことがで
きる。

【００５０】図７は、発光素子４への注入電流に対する
発振波長の変化を示すグラフであり、実線は本発明の第
３実施形態例の期待値、一点鎖線は比較例としてＡＴＣ
（Auto Temp. Control)した場合の実測値を示す。図７
に示すように、本発明の実施形態例では、比較例に比べ
て発光素子４の発振波長が安定して制御できることが期
待される。

【００５１】図４は、本発明の第４の実施形態例に係る
半導体レーザモジュールを示す平面断面図である。

【００５２】図４に示すように、第４の実施形態例で
は、光アイソレータ１１が波長モニタ部６側に設けら
れ、プリズム２６より前側（図４では右側）に配置され
ている。その他の構成、効果については第３の実施形態
例と同じである。

【００５３】本発明の第３の実施形態例によれば、発光
素子４及び光アイソレータ１１は、それぞれ独立に温度
制御されるので、戻り光防止効果をより最適化させるこ
とができる。また、波長モニタ部６と光アイソレータ１
１を同じ第２の温度調整部２１上に搭載することによ
り、第２実施形態例の場合と同様に、発光部５を省スペ
ース化できるとともに、第１の温度調整部７の熱的負荷
を軽減することができる。

【００５４】図５は、本発明の第５の実施形態例に係る
半導体レーザモジュールを示す平面断面図である。

【００５５】図５に示すように、第５の実施形態例で
は、波長モニタ部６が発光部５より前側（図５では右
側）に配置されている点を特徴としている。

【００５６】発光部５には、レーザ光を出力する発光素
子４と、発光素子４の前側（図５では右側）の出射端面
から出力されたレーザ光を平行にする平行レンズ１０
と、発光素子４の後側（図５では左側）の出射端面から
出力されたレーザ光を受光し、その光出力をモニタする
ためのフォトダイオード２８と、波長モニタ部６から発
光素子４への戻り光を阻止する光アイソレータ１１とが
設けられている。

【００５７】波長モニタ部６の光分岐部材は、第１のハ
ーフミラー１５ａ（第１の光分岐部材）と第２のハーフ
ミラー１５ｂ（第２の光分岐部材）とからなり、それぞ
れＺ軸方向に沿って所定間隔を隔てて直列に配置されて
いる。

【００５８】第１のハーフミラー１５ａは、発光素子４
から出力されたレーザ光を第１の受光素子１６側の第１
の方向（Ｘ軸方向）と第２のハーフミラー１５ｂ側の第
２の方向（Ｚ軸方向）とに分岐する。第２のハーフミラ
ー１５ｂは、第１のハーフミラー１５ａからのレーザ光
を第２の受光素子１７側の第３の方向（Ｘ軸方向）と第
４の方向（Ｚ軸方向）とに分岐する。

【００５９】第２のハーフミラー１５ｂによって第４の
方向（Ｚ軸方向）に分岐されたレーザ光は、集光レンズ
９、窓部２３を介してフェルール２５によって保持され
た光ファイバ３に入射され外部に送出される。

【００６０】第５の実施形態例の発光部５及び波長モニ
タ部６の動作については、第１の実施形態例と同じであ
る。なお、図５の例では、第１の受光素子１６及び第２
の受光素子１７は、それぞれ異なるＰＤキャリア１９，
２０に固定されているが、同一の取付部材に取り付けら
れてもよい。

【００６１】図６は、本発明の第６の実施形態例に係る
半導体レーザモジュールを示す平面断面図である。

【００６２】図６に示すように、第６の実施形態例で
は、光アイソレータ１１が波長モニタ部６側に設けら
れ、第１のハーフミラー１５ａより後側（図６では左
側）に配置されている。その他の構成、効果については
第５の実施形態例と同じである。

【００６３】本発明の第６の実施形態例によれば、発光
素子４及び光アイソレータ１１は、それぞれ独立に温度
制御されるので、戻り光防止効果をより最適化させるこ
とができる。また、波長モニタ部６と光アイソレータ１
１を同じ第２の温度調整部２１上に搭載することによ
り、発光部５を省スペース化できるとともに、第１の温
度調整部７の熱的負荷を軽減することができる。

【００６４】図１０は、本発明の第７の実施形態例に係
る半導体レーザモジュールの構成を概略的に示し、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

【００６５】図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本
発明の第７の実施形態例に係る半導体レーザモジュール
Ｍは、レーザ光を出力する発光素子４と、その発光素子
４から出力されたレーザ光の波長を制御する波長モニタ
部６と、発光素子４と波長モニタ部６との間に配置さ
れ、波長モニタ部６からの戻り光を阻止する光アイソレ
ータ１１と、発光素子４、波長モニタ部６及び光アイソ
レータ１１を収納するパッケージ２と、そのパッケージ
２に取り付けられ発光素子４から出力されたレーザ光を
外部に送り出すピグテールファイバ２９とを有する。

【００６６】発光素子４は内部（端面間）でレーザ発振
するものである。発光素子４の発振波長は温度に依存す
る。発振波長を制御するため、発光素子４は、温度制御
可能なペルチェ素子等の第１の温度調整部７上に設けら
れている。

【００６７】発光素子４の後側（図１０では右側）に
は、発光素子４からのレーザ光を受光して、その光出力
をモニタするためのフォトダイオード２８が設けられて
いる。

【００６８】波長モニタ部６は、発光素子４から出力さ
れたレーザ光の波長を検出するもので、例えば、発光素
子４から出力されたレーザ光を分配し、分配された一方
のレーザ光をモニタ光として光フィルタに入力させ、透
過率に波長依存性がある光フィルタの透過光と反射光を
それぞれフォトダイオードで受光し、受光された光出力
の比が一定になるように、発光素子４の温度を制御して
いる第１の制御部８ａを制御する。光フィルタとして
は、例えばシリカガラスの両面に薄膜を形成したエタロ
ンなどが用いられる。

【００６９】波長モニタ部６は又、透過率に波長依存性
があり、透過率の異なる２枚の光フィルタの反射光を、
それぞれフォトダイオードで受光し、受光された光出力
の比が一定になるように、発光素子４の温度を制御して
いる第１の制御部８ａを制御する構成としてもよい。

【００７０】波長モニタ部６内の光フィルタは透過率に
温度依存性をもつ。そのため、波長モニタ部６は、発光
素子４とは独立に温度制御するように第１の温度調整部
７と間隔を隔ててペルチェ素子等の第２の温度調整部２
１上に設けられている。波長モニタ部６には、波長モニ
タ部６の温度を検出するサーミスタなどの温度センサ２
２が設けられ、その温度センサ２２によって検出された
温度データは、第２の制御部８ｂに入力される。第２の
制御部８ｂは、入力された温度データと基準温度データ
とを比較して波長モニタ部６の温度が基準温度に等しく
なるように、第２の温度調整部２１を加熱又は冷却して
制御する。

【００７１】光アイソレータ１１は、反対方向の光に対
して約２５ｄＢ以上の損失を持つため、その先の波長モ
ニタ部６やピグテールファイバ２９などで反射された光
は、発光素子４にはほとんど戻らない。このような光ア
イソレータ１１の戻り光防止効果も温度依存性を持つた
め、光アイソレータ１１を第２の温度調整部２１の上に
配置して温度制御を行う。

【００７２】ピグテールファイバ２９は、パッケージ２
の所定位置に形成された孔又は溝に挿入され、ハンダ付
けなどによりその孔又は溝に取り付けられ、パッケージ
２内の気密を保持している。

【００７３】次に、本発明の第７の実施形態例に係る半
導体レーザモジュールの動作を説明する。

【００７４】発光素子４から出力されたレーザ光は平行
レンズ１０によって平行光となり、光アイソレータ１１
に入る。光アイソレータ１１を通過したレーザ光は、波
長モニタ部６に入る。波長モニタ部６では、入力された
レーザ光をモニタし、発振波長が一定になるように発光
素子４の温度を制御している第１の制御部８ａを制御す
る。これによって、発光素子４の発振波長を高精度に安
定化させることができる。

【００７５】波長モニタ部６を通過したレーザ光は、集
光レンズ９によって集光され、ピグテールファイバ２９
によって外部に送り出される。

【００７６】本発明の第７の実施形態例に係る半導体レ
ーザモジュールＭによれば、発光素子４と波長モニタ部
６との間に波長モニタ部６からの戻り光を阻止する光ア
イソレータ１１が配置されているので、波長モニタ部６
からの戻り光によって発光素子４の発振波長が変動する
ことがなくなり、発光素子４の発振波長をより一定に制
御することができる。

【００７７】また、発光部５及び波長モニタ部６はそれ
ぞれ独立に温度制御されているので、それぞれ最適条件
に制御できる。また、光アイソレータ１１により波長モ
ニタ部６から発光素子４への戻り光を防止し、発光素子
４における縦モードジャンプ等の波長特性の悪化が防止
される。よって発光素子４の波長制御がより安定化す
る。これらの結果、半導体レーザモジュールの信頼性を
向上させることができる。しかも、波長モニタ部６から
発光素子４への戻り光を光アイソレータ１１で防止する
ので、発光素子４から出力される光の雑音特性の劣化を
防止することができる。

【００７８】また、波長モニタ部６と光アイソレータ１
１を同じ第２の温度調整部２１上に搭載することによ
り、モジュールを省スペース化できるとともに、第１の
温度調整部７の熱的負荷を軽減することができる。

【００７９】図１１（Ａ）は、本発明の第８の実施形態
例に係る半導体レーザモジュールの構成を概略的に示す
平面図であり、（Ｂ）は波長モニタ部６の構成を示すブ
ロック図である。

【００８０】図１１（Ａ）に示すように、第８実施形態
例では、発光素子４及び光アイソレータ１１がパッケー
ジ２の内部に収納され、波長モニタ部６は、パッケージ
２の外部に配置されている。波長モニタ部６は、光カプ
ラ３０により分岐されたピグテールファイバ２９ａの端
部に接続され、発光素子４からのレーザ光を取り込み、
発光素子４の温度を制御している第１の制御部８ａを制
御する。

【００８１】波長モニタ部６は、図１１（Ｂ）に示すよ
うにピグテールファイバ２９ａからのレーザ光を分配す
る光カプラ３１と、光カプラ３１によって分配された一
方のレーザ光を通過させるＦＢＧ部３２と、ＦＢＧ部３
２を通過したレーザ光を受光する第１のフォトダイオー
ド３３と、光カプラ３１によって分配された他方のレー
ザ光を受光する第２のフォトダイオード３４と、第１の
フォトダイオード３３からの出力を電圧信号に変換する
第１の電圧変換器３５と、第２のフォトダイオードから
の出力を電圧信号に変換する第２の電圧変換器３６と、
第１の電圧変換器３５の出力電圧と第２の電圧変換器３
６の出力電圧とを増幅し、これらの差を検出する差動増
幅器３７とを有する。

【００８２】ＦＢＧ部３２は、光ファイバのコアに一定
間隔のピッチでグレーティングを施して形成されてい
る。差動増幅器３７の出力電圧信号は、第１の制御部８
ａを制御する制御用信号として用いられ、上記出力電圧
信号の電圧値が所定の電圧値に等しくなるように、発光
素子４から出力されるレーザ光の発振波長を制御する。

【００８３】第８の実施形態例によれば、波長モニタ部
６がパッケージ２の外部に配置されているので、パッケ
ージ２を小型化することができる。

【００８４】図１２は、本発明の第９の実施形態例に係
る半導体レーザモジュールの構成を概略的に示す平面図
である。

【００８５】図１２に示すように、第９の実施形態例で
は、発光素子４がパッケージ２の内部に収納され、波長
モニタ部６及び光アイソレータ１１が、パッケージ２の
外部に配置されている。

【００８６】波長モニタ部６は、光カプラ３０により分
岐されたピグテールファイバ２９ａの端部に接続され、
発光素子４からのレーザ光を取り込み、発光素子４から
出力されるレーザ光の波長を制御している。光アイソレ
ータ１１は、発光素子４と光カプラ３０との間に配置さ
れる。

【００８７】また、ピグテールファイバ２９の発光素子
４側の先端は、発光素子４から出力されたレーザ光との
結合効率を上げるため、レンズ加工されており、さらに
ファイバ端面でのレーザ光の反射を抑制するためＡＲ膜
がコーティングされている。従って、第７の実施形態例
及び第８の実施形態例とは異なりパッケージ２内にレン
ズを設ける必要がなくなる。

【００８８】第９の実施形態例によれば、波長モニタ部
６及び光アイソレータ１１が、パッケージ２の外部に配
置されているので、パッケージ２をさらに小型化するこ
とができる。

【００８９】図１３は、本発明の第１０の実施形態例に
係る波長分割多重通信システムに用いられる光送信器を
示す説明図である。

【００９０】図１３に示すように、波長分割多重通信シ
ステムは、光信号を送信する複数の光送信器３８と、そ
の光送信器３８から送信された複数チャネルの光信号を
波長多重化する合波器３９と、その合波器３９により波
長多重化された多重化光信号を増幅中継するために複数
段に接続された複数の光増幅器４０と、光増幅器４０に
より増幅された光信号を各チャネル毎に波長分離する分
波器４１と、その分波器４１により波長分離された各光
信号を受信する複数の光受信器４２とを有する。

【００９１】本発明の第１０の実施形態例に係る光送信
器３８は、第１〜第９の実施形態例に係る半導体レーザ
モジュールＭを有する。従って、光送信器３８から発振
する光信号の波長が安定するので、信頼性の高い高密度
ＷＤＭシステムを構築することが可能となる。

【００９２】本発明は、上記実施形態例に限定されるこ
とはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲内において、種々の変更が可能である。

【００９３】例えば、上記各実施形態例では、一方のフ
ォトダイオードに入射する光のみ波長対光強度特性を変
化させる構成であったが、両方のフォトダイオードに入
射する光の波長対光強度特性を、互いに異なる特性で変
化させる構成であってもよい。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、発光素子と波長モニタ
部との間に波長モニタ部からの戻り光を阻止する光アイ
ソレータが配置されているので、波長モニタ部からの戻
り光によって発光素子の発振波長が変動することがなく
なり、発光素子の発振波長をより一定に制御することが
できる。

【００９５】また、発光部及び波長モニタ部はそれぞれ
独立に温度制御されているので、それぞれ最適条件に制
御できる。また、光アイソレータにより波長モニタ部か
ら発光素子への戻り光を防止し、発光素子における縦モ
ードジャンプ等の波長特性の悪化が防止される。よって
発光素子の波長制御がより安定化する。これらの結果、
半導体レーザモジュールの信頼性を向上させることがで
きる。しかも、波長モニタ部から発光素子への戻り光を
光アイソレータで防止するので、発光素子から出力され
る光の雑音特性の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態例に係る半導体レーザ
モジュールを示す平面断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態例に係る半導体レーザ
モジュールを示す平面断面図である。

【図３】（Ａ）は本発明の第３の実施形態例に係る半導
体レーザモジュールを示す平面断面図、（Ｂ）はＰＤキ
ャリアを示す側面図である。

【図４】本発明の第４の実施形態例に係る半導体レーザ
モジュールを示す平面断面図である。

【図５】本発明の第５の実施形態例に係る半導体レーザ
モジュールを示す平面断面図である。

【図６】本発明の第６の実施形態例に係る半導体レーザ
モジュールを示す平面断面図である。

【図７】発光素子への注入電流に対する波長の変化を示
すグラフである。

【図８】光フィルタの温度特性を示すグラフである。

【図９】光アイソレータの温度特性を示すグラフであ
る。

【図１０】本発明の第７の実施形態例に係る半導体レー
ザモジュールの構成を概略的に示し、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は側面図である。

【図１１】（Ａ）は、本発明の第８の実施形態例に係る
半導体レーザモジュールの構成を概略的に示す平面図で
あり、（Ｂ）は波長モニタ部の構成を示すブロック図で
ある。

【図１２】本発明の第９の実施形態例に係る半導体レー
ザモジュールの構成を概略的に示す平面図である。

【図１３】本発明の第１０の実施形態例に係る波長分割
多重通信システムに用いられる光送信器を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

Ｍ：半導体レーザモジュール１：半導体レーザ装置２：パッケージ３：光ファイバ４：発光素子５：発光部６：波長モニタ部７：第１の温度調整部８：制御部９：集光レンズ１０：平行レンズ１１：光アイソレータ１２：ＬＤキャリア１３：第１のレンズホルダ１４：第２のレンズホルダ１５：ハーフミラー１６：第１の受光素子１７：第２の受光素子１８：光フィルタ１９：第１のＰＤキャリア２０：第２のＰＤキャリア２１：第２の温度調整部２２：温度センサ２３：窓部２４：スリーブ２５：フェルール２６：プリズム２７：ＰＤキャリア２８：フォトダイオード２９：ピグテールファイバ３０：光カプラ３１：光カプラ３２：ＦＢＧ部３３：第１のフォトダイオード３４：第２のフォトダイオード３５：第１の電圧変換器３６：第２の電圧変換器３７：差動増幅器３８：光送信器３９：合波器４０：光増幅器４１：分波器４２：光受信器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を出力する発光素子を備えた発光
部と、前記発光素子から出力されたレーザ光を受光する
受光素子と、前記発光素子と受光素子の間に設けられる
光学系を備えた波長モニタ部と、その波長モニタ部によ
って検出されたレーザ光の波長に基づいて、前記発光素
子を温度制御することにより、発光素子から出力される
レーザ光の波長を制御する制御部と、を有する半導体レ
ーザ装置において、前記発光素子と波長モニタ部との間の光路上に、前記波
長モニタ部から前記発光素子への戻り光を阻止する光ア
イソレータが配置され、前記発光部と前記波長モニタ部をそれぞれ独立に温度制
御する温度調整部を有する、ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】前記波長モニタ部は、前記発光素子から出
力されたレーザ光を２つの方向に分岐する光分岐部材
と、その光分岐部材によって分岐された２つのレーザ光
を受光する第１及び第２の受光素子と、第１の受光素子
及び又は第２の受光素子と前記光分岐部材との間に配置
され、レーザ光の波長対光強度特性を変化させる光フィ
ルタとを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の半
導体レーザ装置。
【請求項３】前記光アイソレータは、前記発光素子と一
緒に温度制御されることを特徴とする請求項１又は２に
記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】前記光アイソレータは、前記発光素子と独
立に温度制御されることを特徴とする請求項１又は２に
記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】前記光分岐部材は、第１の光分岐部材と第
２の光分岐部材とからなり、前記第１の光分岐部材は、前記発光素子から出力された
レーザ光を前記第１の受光素子側の第１の方向と前記第
２の光分岐部材側の第２の方向とに分岐し、前記第２の光分岐部材は、前記第１の光分岐部材からの
レーザ光を前記第２の受光素子側の第３の方向と光出力
側の第４の方向とに分岐する、ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１つの項に
記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】前記光分岐部材は、前記発光素子から出力
されたレーザ光を光軸方向に対して９０度未満の所定角
度に傾斜した２つの方向に分岐する、ことを特徴とする
請求項２乃至４のいずれか１つの項に記載の半導体レー
ザ装置。
【請求項７】前記第１の受光素子及び第２の受光素子
は、同一の取付部材に取り付けられていることを特徴と
する請求項１乃至６のいずれか１つの項に記載の半導体
レーザ装置。
【請求項８】前記発光素子と光アイソレータとの間に、
前記発光素子から出力されたレーザ光を平行にする平行
レンズが配置されている、ことを特徴とする請求項１乃
至７のいずれか１つの項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】前記請求項１乃至８のいずれか１つの項に
記載の半導体レーザ装置と、その半導体レーザ装置の少
なくとも発光部を気密封止するパッケージと、前記半導
体レーザ装置から出力されたレーザ光を入射して外部に
送出する光ファイバと、を有することを特徴とする半導
体レーザモジュール。
【請求項１０】前記発光部は、前記波長モニタ部と光フ
ァイバとの間に配置され、前記発光部の発光素子の一方
側端面から出力されたレーザ光が前記光ファイバに入射
され、前記発光部の発光素子の他方側端面から出力され
たレーザ光が前記波長モニタ部に入射されることを特徴
とする請求項９に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１１】前記波長モニタ部は、前記発光部と光フ
ァイバとの間に配置され、前記発光部の発光素子の一方
側端面から出力されたレーザ光が前記波長モニタ部を通
って、前記光ファイバに入射されることを特徴とする請
求項９に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１２】波長分割多重通信システムに用いられ、
光信号を送信する光送信器において、前記請求項９乃至
１１のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュー
ルを有することを特徴とする光送信器。