JP2002141599A - 半導体レーザモジュール、レーザユニット、及びラマン増幅器 - Google Patents

半導体レーザモジュール、レーザユニット、及びラマン増幅器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高出力、ＰＩＢ、ＤＯＰ及びＳＢＳの課題を
同時に解決する。 【解決手段】 半導体レーザ素子１１のマルチモード発
振にて、半導体レーザ素子１１及び回折格子１４ａとに
よって構成される共振器から出力される光のスペクトラ
ムが、メインピークとなる縦モードの光強度を基準とし
て−３ｄＢ以内に複数本の縦モードを含むように設定す
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、レーザ光を出力す
る半導体レーザモジュール、レーザユニット及び半導体
レーザモジュールを用いたラマン増幅器に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】従来から、光通信の信号光源モジ
ュールや光増幅器の励起光源モジュールとしては、半導
体レーザ素子から出射されるレーザ光を光ファイバに光
結合させて伝送する半導体レーザモジュールが広く利用
されている。また半導体レーザ素子の発振波長を選択し
安定させるために、半導体レーザ素子から出力された光
を該半導体レーザ素子に帰還させる回折格子などの波長
選択手段を設ける技術も一般に広く利用されている。
【０００３】前記波長選択手段を備えた半導体レーザモ
ジュールとしては、例えば、特開平９−２４６６４５号
や特開平９−２８３８４７号に開示されているように、
波長選択手段となる回析格子の反射率スペクトル幅を半
導体レーザ素子の両端面の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するものが知られている。こ
のように、回折格子の反射率スペクトル幅を広くするこ
とで、図１０に示すようなレーザ光の注入電流（Ｉ）−
光出力（Ｌ）特性における揺らぎ（キンク）の発生を防
止して、光出力の安定化を図ることができる。
【０００４】ただし回折格子として広く適用されている
ＦＢＧ（Fiber Bragg Gratings）や多層膜誘電体の反射
率スペクトル形状はかなり先端部がとがった凸形状のも
のが多いため、半導体レーザモジュールから出力される
光のスペクトルも、メインピークとなる1本の縦モード
のみが高い光強度を有した状態となっていることが多
く、工業的にもそのようなものが求められることが多か
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、ＷＤＭ（Wavele
ngth Division Multiplexing：波長分割多重）伝送シス
テムの伝送チャネル数増大に伴い、広帯域で利得を得る
ことのできるラマン増幅器が注目されている。ラマン増
幅器で使用される半導体レーザモジュールには、以下の
ような特性が求められている。 （１）高出力の励起光 ラマン増幅器は利得が低いために、高出力のレーザ光に
よって励起する必要がある。一例として現状では半導体
レーザモジュールからは３００ｍＷ以上の高出力が求め
られている。 （２）波長合成したときのＷＤＭカプラにおける損失が
小さいこと ラマン増幅器では、複数チャネルの励起光をＷＤＭカプ
ラで合成した上で信号光の伝送路内に入射させる。この
ときＷＤＭカプラにおいて合波できる励起光１チャネル
当たりの波長帯域幅は２ｎｍ程度と非常に狭いため、波
長帯域幅の広い光が該ＷＤＭカプラ内に入射されると、
前記２ｎｍ程度の波長帯域幅内に入っていない光は損失
となる。このＷＤＭカプラに入射する励起光１チャネル
の光強度全体に対して実際にＷＤＭカプラの１チャネル
当たりに割り当てられる波長帯域幅に含まれる光強度の
割合を、ここではＰＩＢ（Power In Band）と称する。
好適にはＰＩＢが９０％以上であることが求められる。
【０００６】（３）ＳＢＳ（Stimulated Brillouin Sca
ttering：誘導ブリリュアン散乱）抑制 高い光強度の光を光ファイバ内に入射させると、該光フ
ァイバ内におけるＳＢＳ光の光強度が大きくなって、信
号光のノイズが大きくなる。よってこのＳＢＳの発生を
抑制する必要がある。しかし従来の半導体レーザモジュ
ールでは、メインピークを構成する縦モードが高い光強
度を有しているため、これに対応するＳＢＳ発生を抑制
することが困難であった。 （４）ＤＯＰ（Degree of Polarization：偏光度）低減 ラマン増幅器では、ラマン利得の偏波依存性の影響を低
減するために、ＤＯＰの低い励起光が必要とされるが、
ＤＯＰの低い光出力を得るための手法のひとつとして、
デポラライズ（非偏光化）という手法がある。このデポ
ラライズでは、所定長のＰＭＦ（Polarization Maintai
ning Fiber：偏波保持ファイバ）内に光を、ＰＭＦの固
有軸に対して光の偏波面が４５度回転した状態で入射さ
せ、通過させることが行われる。しかし従来の半導体レ
ーザモジュールでは、一例として約３０ｍの長い偏波保
存ファイバが必要となることがあった。
【０００７】以上のように、上述した従来の１本の縦モ
ードのみが高いレベルを持つレーザ光を出射する半導体
レーザモジュールでは、（１），（２）の課題を解決す
ることはできても、（３），（４）の課題を解決するこ
とはできなかった。本発明は上記問題点に鑑みなされた
ものであり、上記（１）〜（４）の課題を同時に解決し
得る半導体レーザモジュール、レーザユニット及び半導
体レーザモジュールを用いたラマン増幅器を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本願請求項１記載の発明は、半導体レーザ素子と該半
導体レーザ素子の発振波長を決める波長選択手段を備え
る共振部と、該共振部から出力される光を伝送する光フ
ァイバとを有する半導体レーザモジュールであって、前
記半導体レーザ素子はマルチモード発振し、前記共振部
から出力される光のスペクトルにおけるメインピークと
なる縦モードの光強度を基準とする−３ｄＢ以内の波長
帯域に複数本の縦モードを含むことを特徴とする半導体
レーザモジュールである。
【０００９】本願請求項２記載の発明は、前記共振部か
ら出力される光のスペクトルにおけるメインピークとな
る縦モードの光強度を基準とする−３ｄＢ以内の波長帯
域に４本以上の縦モードを含む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である。本願請求項
３記載の発明は、 全ての縦モードにおける光強度をＳ
ＢＳ発生閾値未満としたことを特徴とする請求項１又は
２記載の半導体レーザモジュールである。
【００１０】本願請求項４記載の発明は、前記共振部は
外部共振器構造からなることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載の半導体レーザモジュールである。
本願請求項５記載の発明は、前記波長選択手段は所定波
長においてピーク反射率を有する回折格子であって、該
回折格子における光のピーク反射率と、前記半導体レー
ザ素子の前端面における光の反射率とは、 ５％＞（回折格子における光のピーク反射率）＞（半導
体レーザ素子の前端面における光の反射率）＞０．０５
％ の関係にあることを特徴とする請求項４に記載の半導体
レーザモジュールである。
【００１１】本願請求項６記載の発明は、前記波長選択
手段の反射率スペクトルは、ピーク反射率の９５％の反
射率のときの波長帯域幅が、ピーク反射率の５０％のと
きの波長帯域幅の０．２６倍以上と成されていることを
特徴とする請求項４又は５に記載の半導体レーザモジュ
ールである。本願請求項７記載の発明は、前記波長選択
手段の反射率スペクトルは略矩形を成していることを特
徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の半導体レー
ザモジュールである。
【００１２】本願請求項８記載の発明は、前記波長選択
手段の反射率スペクトルはシンク型を成していることを
特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の半導体レ
ーザモジュールである。本願請求項９記載の発明は、前
記共振部から出力される光のスペクトル幅が０．３〜３
ｎｍの所定値であることを特徴とする請求項１乃至６の
いずれかに記載の半導体レーザモジュールである。
【００１３】本願請求項１０記載の発明は、前記共振部
から出力されたレーザ光の偏光度を低減するデポラライ
ザを備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか
に記載の半導体レーザモジュールである。本願請求項１
１記載の発明は、出力されたレーザ光の各縦モード間隔
が０．１ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至
１０のいずれかに記載の半導体レーザモジュールであ
る。
【００１４】本願請求項１２記載の発明は、前記半導体
レーザモジュールは、ラマン増幅器の励起光源モジュー
ルとして使用されることを特徴とする請求項１乃至１１
のいずれかに記載の半導体レーザモジュールである。本
願請求項１３記載の発明は、前記請求項１乃至１２のい
ずれかに記載の半導体レーザモジュールを複数備えると
ともに、該それぞれの半導体レーザモジュールから出力
されたレーザ光を偏波合成する偏波合成手段を備えるこ
とを特徴とするレーザユニットである。
【００１５】本願請求項１４記載の発明は、前記請求項
１乃至１３のいずれかに記載の半導体レーザモジュール
もしくは前記請求項１３記載のレーザユニットと、該半
導体レーザモジュールもしくはレーザユニットを制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とするラマン増幅器で
ある。本発明によれば、半導体レーザ素子がマルチモー
ド発振することを前提として、前記共振部から出力され
る光のスペクトルが、メインピークとなる縦モードの光
強度を基準として−３ｄＢ以内に、メインピークを持つ
縦モードを含め、複数本の縦モードを含むように設定す
ることで、全体としては高い光強度を保ちながら、メイ
ンピークとなる縦モードの光強度を低減することができ
る。
【００１６】したがって光ファイバ内におけるＳＢＳ現
象の発生を効率的に抑制することができる。また波長の
異なる高い光出力の縦モードが複数存在することで、レ
ーザ光のコヒーレンシーが低くなるので効率的にＤＯＰ
低減を行うことができる。また波長選択手段によって狭
い波長帯域を維持することが可能なので、ＰＩＢの課題
も解決される。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体レーザモジュ
ール、レーザユニット、及びこれらを用いたラマン増幅
器を図１乃至図８の図面を用いて説明する。図１は、本
発明に係る半導体レーザモジュールの具体的な構造を示
す構成図である。図において、半導体レーザモジュール
１０は、半導体レーザ素子１１、第１レンズ部１２、第
２レンズ部１３、光ファイバ１４及び気密ケース２０等
を有している。
【００１８】半導体レーザ素子１１は、ベース２１上に
チップキャリア２２を介して設けられている。また半導
体レーザ素子１１は、第１レンズ部１２及び第２レンズ
部１３からなるレンズ系を介して、気密ケース２０外部
に取り付けられた光ファイバ１４と、光結合されてい
る。また、ベース２１上には、半導体レーザ素子１１の
温度を検出するサーミスタ１９が配設されている。
【００１９】ベース２１は、気密ケース２０内に設けた
半導体レーザ素子１１の温度制御用のペルチェモジュー
ル２３の上方に配置されている。ベース２１及びチップ
キャリア２２は、熱伝導性に優れた材質で形成され、ペ
ルチェモジュール２３の熱吸収又は熱放出により半導体
レーザ素子１１の温度制御を効果的に行えるようになっ
ている。ここで、ベース２１には、チップキャリア２２
を挟んで第１レンズ部１２と対向する側にキャリア２４
が固定され、キャリア２２の半導体レーザ素子１１と対
向する位置にモニタ用のフォトダイオード２４ａが設け
られている。
【００２０】ペルチェモジュール２３はサーミスタ１９
で検出される温度を一定に保つように放熱を行う。第１
レンズ部１２は、レンズホルダ１２ａにコリメータレン
ズ１２ｂが保持された構成である。レンズホルダ１２ａ
は、ベース２１上に溶接固定されている。コリメータレ
ンズ１２ｂは、高結合効率を得るために例えば非球面レ
ンズが使用されている。
【００２１】第２レンズ部１３は、円筒状に削り出した
球レンズ１３ｂがレンズホルダ１３ａに保持されたもの
である。レンズホルダ１３ａは、光軸に垂直な面内で位
置調整して気密ケース２０の後述する挿着円筒２０ａに
固定されている。光ファイバ１４は、例えばＰＭＦから
なり、先端側がフェルール１５内に接着されて保護され
ている。また、光ファイバ１４には、コアに特定波長の
光を反射するＦＢＧからなる回折格子１４ａが形成され
ている。
【００２２】フェルール１５は、スリーブ１６内で光フ
ァイバ１４の光軸方向に沿って前後方向にスライドさせ
たり、光軸廻りに回転させることでスリーブ１６の最適
位置に調整され、該スリーブ１６に溶接固定されてい
る。またレンズホルダ１３ａとスリーブ１６ａは光ファ
イバ１４の光軸に垂直な面内において位置合わせされた
状態で溶接固定される。
【００２３】半導体レーザ素子１１から出射されて第１
レンズ部１２のコリメータレンズ１２ｂを通過したレー
ザ光は、第２レンズ部１３の球レンズ１３ｂで集光され
て光ファイバ１４に最適の角度で入射する。気密ケース
２０は、内外に突出する挿着円筒２０ａが一方の端壁に
設けられている。挿着円筒２０ａの内側には、表面に反
射防止コーティングを施したハーメチックガラス板２５
が円筒軸に対して所定角度傾斜させて取り付けられ、気
密ケース２０を気密状態に封止している。
【００２４】本実施形態における半導体レーザ素子１１
は、光の発生及び増幅を行う活性領域を有し、上記活性
領域を挟んで相対向するように、光反射を行うための後
端面と、一部の光反射を行うとともに光出射を行うため
の前端面が設けられている。半導体レーザ素子１１で
は、活性領域に電流が注入されることにより光が生じ増
幅され、上記光を後端面で反射させて前端面から出射さ
せている。また、回折格子１４ａは、本発明の波長選択
手段の一例を構成しており、半導体レーザ素子１１とと
もに、本発明の共振部を構成する。この共振部での共振
状態によって、たとえば図２に示すような縦モードを伴
った光出力のスペクトルが得られる。
【００２５】本発明者らは、ＳＢＳが起こるのは、出射
光のスペクトルにおいて１本の縦モードのピークだけが
高くなることが原因であると考え、前記半導体レーザ素
子１１がマルチモード発振する設定とするとともに、前
記共振部から出力される光のスペクトルが、メインピー
クとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内の波長帯域内
に複数本の縦モードを含む設定とした。なお全ての縦モ
ードの光強度のうち、最も大きいものをメインピークと
称し、それ以外のものをサブピークと称する。
【００２６】図３は、メインピークから−３ｄＢ以内の
先端形状を拡大した拡大図で、２本の縦モードのピーク
が立っている状態を示している。このように本実施形態
例では、サブピークの光強度が大きくなっていることに
より、メインピークの光の強度を低くしても、全体とし
て半導体レーザモジュールから出力される光強度は、縦
モード１本が突出して高い場合と同じ値（たとえば３０
０ｍＷ）を実現することが出来る。
【００２７】しかも上記のようにメインピークの光強度
を低く抑制してＳＢＳ閾値を超えないような構成とする
ことで、これに対応するＳＢＳを抑制することが可能と
なる。また、ＳＢＳの低減をさらに図るためには、図５
に示すように、前記共振部から出力される光のスペクト
ルが、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ
以内に４本以上の縦モードを含む設定にすることが好ま
しい。
【００２８】一例として、メインピークとなる光強度を
基準として−３ｄＢ以内に含まれる縦モードの本数は４
〜６本あればよい。この場合、縦モード１本のみの場合
に比べて、メインピークを形成する縦モードの光強度が
低減されるとともに、縦モードの光強度が時間的に変動
しても、実質的にスペクトルのピーク波長における光強
度から−３ｄＢ以内に２本以上の縦モードが安定して含
まれるので、実用上、ＳＢＳ現象を無視できる程度まで
抑制できる。
【００２９】また図３に示すように、全ての縦モードの
光強度がＳＢＳ発生閾値を超えないようにすることで、
ラマン増幅器におけるＳＢＳの発生をほぼ完全に抑制す
ることが可能である。ただしレーザ光の波長帯域幅がＰ
ＩＢなどの観点で２ｎｍ程度と限定されることを考慮す
ると、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ
以内に含まれる縦モードの本数を際限無く増やすことは
逆効果である。
【００３０】すなわち１つのＳＢＳ現象に寄与する縦モ
ードはもともと1本に限定されるものではなく、所定波
長帯域内の全ての縦モードである。よって各縦モードの
間隔を狭くすることによって狭いレーザ光の波長帯域幅
に縦モードを多数含ませようとすると、１つのＳＢＳ現
象に対して複数の縦モードの光強度の和が寄与し、その
光強度がＳＢＳ閾値を上回って、ＳＢＳ現象を引き起こ
してしまうことになるからである。
【００３１】この観点から、本実施形態例の半導体レー
ザモジュールから出力されるレーザ光の縦モード間隔は
約０．１ｎｍ以上であることが好適である。次にＤＯＰ
について述べる。本実施形態例では、メインピークとな
る光強度を基準として−３ｄＢ以内の波長帯域内に含ま
れる縦モードの数を増やすことによって、出射光のコヒ
ーレント長を短くすることができるため、デポラライズ
に必要なＰＭＦのファイバ長を短くすることができる。
例えば出射光のスペクトルのメインピークとなる光強度
を基準として−３ｄＢ以内の波長帯域に１本の縦モード
しか含まれない場合には、ＤＯＰを１０％に低減するの
にＰＭＦ長３０ｍ弱が必要であるが、４本の縦モードが
含まれる構成の場合には、ＰＭＦ長１０ｍ以下で十分で
ある。
【００３２】また回折格子１４ａによる半導体レーザ素
子１１への光帰還によって、半導体レーザモジュール１
０から出射される光の波長帯域幅は十分抑圧され、波長
帯域幅２ｎｍにおけるＰＩＢ９０％以上を十分実現する
ことができる。さて上記のように半導体レーザモジュー
ルから出力される出射光のスペクトル形状やメインピー
クの光強度を半導体レーザ素子１１の設計だけで制御す
ることは容易ではない。これに対して、本実施形態例の
ように回折格子１４ａの反射率スペクトル形状や反射率
を制御することによって、半導体レーザモジュールから
出力される出射光のスペクトル形状や光強度をある程度
制御することができる。
【００３３】またラマン増幅器用の励起光源モジュール
から出力される光としては、波長帯域幅が狭く波長変動
の少ない光が必要とされるが、半導体レーザ素子１１
に、回折格子１４ａから所定波長の光を帰還させること
で、半導体レーザモジュールから出射されるレーザ光の
スペクトル幅の圧縮と波長安定化を行うことができる。
よって所定波長の光を帰還する波長選択手段を設けた半
導体レーザモジュールはラマン増幅器用の励起光源モジ
ュールとして非常に好適である。
【００３４】以下に、回折格子１４ａの反射率スペクト
ルの設定について説明する。半導体レーザモジュール１
０をラマン増幅器用の励起光源モジュールとして用いる
場合、ＷＤＭカプラで波長合成することが行われる。こ
のＷＤＭカプラ内でのロスを低減しＰＩＢ９０％以上を
実現する観点から、半導体レーザモジュール１０から出
力される出射光の波長帯域幅（ここでは半値幅）は、
０．３〜３ｎｍ、さらには０．５〜２ｎｍとすることが
好ましい。
【００３５】そのために回折格子１４ａの反射率スペク
トル幅（ここでは半値幅）は１〜４ｎｍ、さらには１．
５〜２ｎｍとすることが好ましい。なおこの反射率スペ
クトル幅のなかに複数本の縦モードが含まれる構成とす
ることによって、図１０に示したような電流−光出力特
性におけるキンク防止を実現できる。そのための半導体
レーザ素子のキャビティ長は８００〜３２００μｍとす
ることが好ましい。
【００３６】また、ラマン増幅器用の励起光源モジュー
ルは、非常に高出力が要求される。従って、回折格子１
４ａの反射率は低いほうが伝送損失が小さくなって良
い。また、半導体レーザ素子１１の前端面反射率も低い
ほうが好ましいが、前端面反射率が０に等しいほど低い
場合には、半導体レーザ素子１１単体ではレーザ発振が
起こらなくなり、半導体レーザ素子１１の不良選別が困
難となる。
【００３７】そこで、本実施形態例では、５％＞（回折
格子におけるピーク反射率）＞（半導体レーザ素子の前
端面における反射率）＞０．０５％の関係になるよう
に、回折格子及び半導体レーザ素子の光反射率を設定し
た。ここで回折格子のピーク反射率をさらに低減し、２
％未満とすることも可能である。これにより、本実施形
態例では、高い光出力を得るとともに、半導体レーザ素
子１１の不良選別も行うことができる半導体レーザモジ
ュール１０とすることができる。
【００３８】また、回折格子１４ａの反射率スペクトル
は、先端形状を制御して理想的には矩形形状にするのが
好ましいが、現実にはこれを実現するのは難しい。そこ
で、本発明者らは、先端形状をどの程度まで矩形形状に
近づけると、複数の縦モードにより発振して、ＳＢＳ抑
制を実現できるか検討した。その本実施形態例と比較例
の回折格子１４ａの反射率スペクトルを図７（ａ），
（ｂ）にそれぞれ示す。本実施形態例の回折格子１４ａ
の反射率スペクトルは、ここでは図７（ａ）に示すよう
にシンク型のものを用いている。これに対し、従来の回
折格子の反射率スペクトルは図７（ｂ）に示すようにガ
ウシアン型である。このような反射率スペクトルの制御
は、回折格子１４ａの形成時の格子間隔、回折格子長、
屈折率の変調度合い等の設定によって制御することがで
きる。また、チャープトグレーティングでも所望の反射
スペクトルを容易に実現できる。回折格子１４ａの上記
反射率スペクトルにおけるピーク反射率からの各割合と
これに対応する反射率スペクトル幅との関係を表１に示
す。
【００３９】
【表１】
【００４０】このように比較例（ガウシアン型）よりも
本実施形態例（シンク型）の方が、高い反射率における
反射率スペクトル幅が広くなっており、矩形に近い反射
率スペクトル形状を実現している。
【００４１】これら本実施形態例と比較例の回折格子に
よって得られる出射光の中心波長λｃは、いずれも１４
６３ｎｍ、スペクトル幅（半値幅）Δλが約３．５ｎｍ
と、互いにほぼ同一であったが、比較例の回折格子で
は、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以
内の反射帯域幅内に１本の縦モードしか含まない出射光
のスペクトルとなってしまったのに対し、本実施形態例
の回折格子１４ａによれば出射光のスペクトルが、メイ
ンピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内の反射
帯域幅内に２〜３本の縦モードを含む出射光のスペクト
ルとすることができた。
【００４２】このことから、上記表１に示すように、回
折格子によって反射される光のスペクトル幅について、
ピーク反射率の９５％の反射率における反射率スペクト
ル幅がピーク反射率の５０％の反射率における反射率ス
ペクトル幅の２６％以上となるように制御することによ
り、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以
内の波長帯域幅内に複数本の縦モードを含む出射光のス
ペクトルを得ることができることが分かった。
【００４３】上記各実施形態例に記載の半導体レーザモ
ジュールを励起光源モジュールとして使用するラマン増
幅器１００の一実施形態例となる構成を図８に示す。図
８において、異なる波長の光を出力する複数のレーザユ
ニット１０１と、該レーザユニット１０１から出力され
た光を波長合成するＷＤＭカプラ１０２と、該波長合成
された光を伝送する光ファイバ１０３と、該光ファイバ
１０３中に配置された偏波無依存型の光アイソレータ１
０４とを有する、前方励起方式の光増幅器である。
【００４４】各レーザユニット１０１は、上記各実施形
態例のいずれかに記載の半導体レーザモジュール１０
と、該半導体レーザモジュール１０から出力されたレー
ザ光を伝送する光ファイバ１０６と、該光ファイバ１０
６内に挿入されたＰＭＦからなるデポラライザ１０７
と、制御部１０８と、を有する。前記半導体レーザモジ
ュール１０は、制御部１０８による半導体レーザ素子の
動作制御、例えば注入電流やペルチェモジュール温度の
制御に基づいて、それぞれ異なる波長のレーザ光を出射
している。
【００４５】デポラライザ１０７は、例えば光ファイバ
１０６の少なくとも一部に設けられた偏波保持ファイバ
で、半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ
光の偏波面に対して固有軸が４５度傾けられたものであ
る。このような配置とすることで半導体レーザモジュー
ル１０から出力されるレーザ光のＤＯＰを低減し非偏光
化することができる。
【００４６】光アイソレータ１０４は、半導体レーザモ
ジュール１０から出力されたレーザ光を通過させるとと
もに、半導体レーザモジュール１０への戻り光をカット
している。このようなラマン増幅器１００において、各
半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ光
は、デポラライザ１０７によってＤＯＰが低減された
後、異なる波長の光同士がＷＤＭカプラ１０２で合波さ
れ、光ファイバ１０３から光アイソレータ１０４を介し
て、ＷＤＭカプラ１０９によって、信号光が伝送される
光ファイバ１１０内に入射される。
【００４７】この入射されたレーザ光（励起光）によっ
て、光ファイバ１１０内の信号光はラマン効果を受け、
増幅されながら伝送される。この本実施形態例のラマン
増幅器１００では、本実施形態に係る半導体レーザモジ
ュール１０およびレーザユニット１０１を使用すること
で、高いラマン利得を得ながらも、光ファイバ１１０内
におけるＳＢＳが抑制される。またＤＯＰ低減のための
デポラライザ１０７として必要な偏波保持ファイバが短
くて済むため、レーザユニット１０１、ラマン増幅器１
００を小型化できる。また所定波長の光を反射する波長
選択フィルタを用いることでラマン利得の波長安定性も
満足いくものとなる。
【００４８】また上記半導体レーザモジュールを励起光
源モジュールとして使用したラマン増幅器の他の実施形
態を図９の構成図に示す。図９において、ラマン増幅器
１１１は、異なる波長の光を出力する複数のレーザユニ
ット１０１と、該レーザユニット１０１から出力された
光を波長合成するＷＤＭカプラ１０２と、該波長合成さ
れた光を伝送する光ファイバ１０３と、該光ファイバ１
０３中に配置された偏波無依存型の光アイソレータ１０
４とを有する、前方励起方式の光増幅器である。
【００４９】各レーザユニット１０１は、上記各実施形
態例のいずれかに記載の、２つの半導体レーザモジュー
ル１０と、該半導体レーザモジュール１０から出力され
たレーザ光をそれぞれ伝送する光ファイバ１０６と、こ
れらレーザ光を偏波合波するＰＢＣ（Polarization Bea
m Combiner：偏波合成器）１１２と、この合波された光
を伝送する光ファイバ１０６と、本発明の制御手段を構
成する制御部１０８と、を有する。
【００５０】前記複数の半導体レーザモジュール１０
は、制御部１０８による半導体レーザ素子の動作制御、
例えば注入電流やペルチェモジュール温度の制御に基づ
いて、それぞれ異なる波長のレーザ光を出射している。
光アイソレータ１０４は、半導体レーザモジュール１０
から出力されたレーザ光を通過させるとともに、半導体
レーザモジュール１０への戻り光をカットしている。
【００５１】このようなラマン増幅器１１１において、
各半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ光
は、ＰＢＣ１１２で同一波長、異なる偏波面の偏光同士
が合波され偏光度が低減された後、さらに異なる波長の
光同士がＷＤＭカプラ１０２で合波され、光ファイバ１
０３から光アイソレータ１０４、ＷＤＭカプラ１０９を
介して、信号光が伝送される光ファイバ１１０内に入射
される。
【００５２】この入射されたレーザ光（励起光）によっ
て、光ファイバ１１０内の信号光はラマン効果を受け、
増幅されながら伝送される。このラマン増幅器１１１で
は、本実施形態に係る半導体レーザモジュール１０およ
びレーザユニット１０１を使用することで、高いラマン
利得を得ながらも、光ファイバ１１０内におけるＳＢＳ
が抑制される。また所定波長の光を反射する波長選択フ
ィルタを用いることでラマン利得の波長安定性も満足い
くものとなる。
【００５３】本発明は、これら実施形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
形実施が可能である。例えば上記の実施形態例では、Ｆ
ＢＧを用いた外部共振器構造の共振部を備えた半導体レ
ーザモジュールについて説明したが、本発明の半導体レ
ーザモジュールに用いられる共振部はこの種に限定され
るものではなく、例えば半導体レーザ素子の活性層に回
折格子を作り込んだＤＦＢレーザであってもよいし、半
導体レーザ素子の出射面に回折格子をモノリシックに作
り込んだものであってもよい。
【００５４】また上記の実施形態例では、本発明を特に
好適に利用し得る前方励起方式のラマン増幅器について
説明したが、本発明はこれに限らず、後方励起方式又は
双方向励起方式のラマン増幅器にも用いることが可能で
ある。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、半導
体レーザモジュールからの出射光のスペクトルにおい
て、メインピークとなる縦モードの光強度から−３ｄＢ
以内の波長帯域幅内に複数本の縦モードを含む設定とす
るので、高出力かつ高ＰＩＢを実現するとともにＳＢＳ
抑制、ＤＯＰ低減を効率的に実現することができる。
【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構造を
示す構成図である。
【図２】図１に示した半導体レーザモジュールの出射光
の発振スペクトルを示す図である。
【図３】図２に示した発振スペクトルの先端形状を拡大
した拡大図で、２本の縦モードのピークが立っている場
合の波形図である。
【図４】図１に示した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５】図２に示した発振スペクトルの先端形状を拡大
した拡大図で、４本の縦モードのピークが立っている場
合の波形図である。
【図６】図１に示した回折格子の反射率スペクトルの波
形図である。
【図７】先端形状が制御された回折格子の反射率スペク
トルの波形図である。
【図８】図１に示した半導体レーザモジュールを用いた
ラマン増幅器の構成を示す構成図である。
【図９】図１に示した半導体レーザモジュールを用いた
ラマン増幅器の構成を示す構成図である。
【図１０】従来の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】
１０ 半導体レーザモジュール １１ 半導体レーザ素子 １４ 光ファイバ １４ａ 回折格子（ＦＢＧ） ３０ ラマン増幅器 ３５ 制御部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/06 Ｈ０１Ｓ 5/14 5/14 3/094 Ｓ Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 CA05 2K002 AA02 AB30 DA10 HA24 5F072 AB20 AK06 JJ20 KK30 PP07 QQ07 5F073 AA65 AA67 AA83 AB21 AB25 AB27 AB28 BA09 EA01 EA03 FA02 FA06 FA25

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体レーザ素子と該半導体レーザ素子
    の発振波長を決める波長選択手段を備える共振部と、該
    共振部から出力される光を伝送する光ファイバとを有す
    る半導体レーザモジュールであって、 前記半導体レーザ素子はマルチモード発振し、 前記共振部から出力される光のスペクトルにおけるメイ
    ンピークとなる縦モードの光強度を基準とする−３ｄＢ
    以内の波長帯域に複数本の縦モードを含むことを特徴と
    する半導体レーザモジュール。
  2. 【請求項２】 前記共振部から出力される光のスペクト
    ルにおけるメインピークとなる縦モードの光強度を基準
    とする−３ｄＢ以内の波長帯域に４本以上の縦モードを
    含む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。
  3. 【請求項３】 全ての縦モードにおける光強度をＳＢ
    Ｓ発生閾値未満としたことを特徴とする請求項１又は２
    記載の半導体レーザモジュール。
  4. 【請求項４】 前記共振部は外部共振器構造からなるこ
    とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導
    体レーザモジュール。
  5. 【請求項５】 前記波長選択手段は所定波長においてピ
    ーク反射率を有する回折格子であって、該回折格子にお
    ける光のピーク反射率と、前記半導体レーザ素子の前端
    面における光の反射率とは、 ５％＞（回折格子における光のピーク反射率）＞（半導
    体レーザ素子の前端面における光の反射率）＞０．０５
    ％ の関係にあることを特徴とする請求項４に記載の半導体
    レーザモジュール。
  6. 【請求項６】 前記波長選択手段の反射率スペクトル
    は、ピーク反射率の９５％の反射率のときの波長帯域幅
    が、ピーク反射率の５０％のときの波長帯域幅の０．２
    ６倍以上と成されていることを特徴とする請求項４又は
    ５に記載の半導体レーザモジュール。
  7. 【請求項７】 前記波長選択手段の反射率スペクトルは
    略矩形を成していることを特徴とする請求項４乃至６の
    いずれかに記載の半導体レーザモジュール。
  8. 【請求項８】 前記波長選択手段の反射率スペクトルは
    シンク型を成していることを特徴とする請求項４乃至６
    のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
  9. 【請求項９】 前記共振部から出力される光のスペクト
    ル幅が０．３〜３ｎｍの所定値であることを特徴とする
    請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体レーザモジュ
    ール。
  10. 【請求項１０】 前記共振部から出力されたレーザ光の
    偏光度を低減するデポラライザを備えたことを特徴とす
    る請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体レーザモジ
    ュール。
  11. 【請求項１１】 出力されたレーザ光の各縦モード間隔
    が０．１ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至
    １０のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
  12. 【請求項１２】 前記半導体レーザモジュールは、ラマ
    ン増幅器の励起光源モジュールとして使用されることを
    特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の半導体
    レーザモジュール。
  13. 【請求項１３】 前記請求項１乃至１２のいずれかに記
    載の半導体レーザモジュールを複数備えるとともに、該
    それぞれの半導体レーザモジュールから出力されたレー
    ザ光を偏波合成する偏波合成手段を備えることを特徴と
    するレーザユニット。
  14. 【請求項１４】 前記請求項１乃至１２のいずれかに記
    載の半導体レーザモジュールもしくは前記請求項１３記
    載のレーザユニットと、該半導体レーザモジュールもし
    くはレーザユニットを制御する制御手段とを備えたこと
    を特徴とするラマン増幅器。
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