JP2002353558A

JP2002353558A - 半導体レーザモジュール及びこれを用いた光ファイバ通信機器

Info

Publication number: JP2002353558A
Application number: JP2001156274A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kuroguchi; 克己黒口; Shintaro Sakamoto; 慎太郎坂本; Kimio Tateno; 公男立野; Hiroo Furuichi; 浩朗古市; Atsuhiro Yamamoto; 篤弘山本
Original assignee: Opnext Japan Inc
Current assignee: Opnext Japan Inc
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザモジュールの波長モニタ光学系に
おいて、波長選択手段の温度特性に起因した検出波長ず
れを低減し波長誤差信号を安定化して、クロストークを
抑えた状態で波長多重式光通信を可能とする。【解決手段】波長モニタ系に、温度に対応して波長選択
手段へのレーザ光の入射角を変える入射角変化手段を備
え、温度特性としての波長ずれを、入射角特性としての
波長ずれで補償する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ通信に用
いる半導体レーザモジュールに関し、特に、レーザ光源
の発振波長を安定化するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信は、長距離で高速大容
量、かつ、強い電磁ノイズ耐性を持つため、高い信頼性
の通信システムの構築が可能となる。このシステムで
は、通信情報のより一層の大容量化のために波長多重光
通信システムの技術が実用化され、１本の光ファイバで
波長の異なる多数の光を伝送し、通信チャンネル数を増
やすようにしている。光ファイバ中を伝送する光の波長
は、光ファイバの伝送損失が低い波長帯域が使われ、特
に１．３μｍ領域と１．５μｍ領域とが伝送のウインド
（窓）と呼ばれている。これらのウインドの波長幅は限
られているため、隣のチャンネルとの波長間隔を狭くし
て伝送のチャンネル数を増やすようにしている。現在
は、周波数間隔が２００ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、さらに
５０ＧＨｚと狭くなる傾向で、それぞれ波長間隔では、
略１．６ｎｍ、略０．８ｎｍ、略０．４ｎｍという狭い
ものとなる。このように波長間隔が狭くなると、レーザ
光源の波長が揺らいだとき、受信側で隣の波長チャンネ
ルとのクロストーク（漏話）が発生し易く、情報通信の
信頼性が保証できない場合が起こる。このため、レーザ
光源の波長を精度良く一定に保つ必要が生じる。これら
の波長または周波数のチャンネルは、ＩＴＵ−Ｔ(Inter
national Telecommunication Union-Telecommunication
Standardization Sector)グリッドと称されており、Ｉ
ＴＵ勧告として知られている。このような背景から、従
来、波長多重光通信のレーザ光源の波長を制御する方法
としては、例えば、波長選択素子（波長選択手段）とし
て、誘電体多層膜フィルタやファブリペロエタロンなど
を用い、半導体レーザの動作温度にフィードバックして
波長を固定する技術が提案されている。例えば、特開平
１０−７９７２３号公報には、エタロンを透過したレー
ザ光を２分割し、双方を光検知器で受光し、両者の差を
波長誤差信号とした制御によりロックをかける技術が記
載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、周囲温度が変わると波長選択手段としてのエタロン
に、その温度特性として屈折率変化や、線膨張に起因し
た光路長変化が生じ、その結果、透過光の波長がずれ波
長選択性能が不安定となる。本発明の課題点は、半導体
レーザモジュールの波長モニタ光学系において、波長選
択素子の温度特性に起因した検出波長ずれを低減化し波
長誤差信号を安定化して、クロストークを抑えた状態で
波長多重式光通信を可能とすることである。本発明の目
的は、上記課題点を解決できる技術を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】波長選択手段としてのエ
タロンの温度特性による波長ずれを、エタロンへの入射
角度特性を利用して補償し低減する。具体的には、（１）波長モニタ系を有し、所定波長の半導体レーザ光
を出力可能な半導体レーザモジュールとして、上記波長
モニタ系を、上記半導体レーザ光の波長帯域を制限する
波長選択手段（該当実施例：符号１８）と、該波長選択
手段へのレーザ光の入射角を変える入射角変化手段（該
当実施例：符号１５、２４）と、を備えた構成とする。（２）上記（１）において、上記入射角変化手段は、温
度による変形によりレーザ光学系の光軸を変える構成と
する。（３）波長モニタ系を有し、所定波長の半導体レーザ光
を出力可能な半導体レーザモジュールとして、上記波長
モニタ系が、半導体レーザ光の波長帯域を制限する波長
選択手段と、該波長選択手段に至るレーザ光の光路の方
向を変える光路方向変化手段と、上記半導体レーザ光源
の温度を変える熱電子冷却手段（該当実施例：符号２
１）と、を備えて構成されるようにする。（４）波長モニタ系を有し、所定波長の半導体レーザ光
を出力可能な半導体レーザモジュールとして、上記波長
モニタ系が、レーザ光集束用のレンズ（該当実施例：符
号１５）と、該レンズを保持するレンズ保持手段（該当
実施例：符号２４）と、光路を第１、第２の光路に分割
する光路分割手段（該当実施例：符号１６）と、該第１
の光路上でレーザ光の波長帯域を制限する波長選択手段
（該当実施例：符号１８）と、該波長選択手段を経たレ
ーザ光を受光し電流に変換するとともに上記第２の光路
のレーザ光を受光し電流に変換する検知手段（該当実施
例：符号１９、２０）と、を備え、上記レンズ保持手段
の変形に基づき上記レンズの光軸位置または光軸方向が
変化しレーザ光の上記波長選択素子に対する入射角が変
化することで該波長選択手段自体の温度特性による波長
ずれが抑えられた状態で、上記検知手段からそれぞれの
光路に対応する電流が出力されるようにした構成とす
る。（５）所定波長の半導体レーザ光を出力可能な半導体レ
ーザモジュールとして、半導体レーザ光源（該当実施
例：符号１０）と、レーザ光集束用のレンズ（該当実施
例：符号１５）と、該レンズを保持するレンズ保持手段
（該当実施例：符号２４）と、光路を第１、第２の光路
に分割する光路分割手段（該当実施例：符号１６）と、
該第１の光路上でレーザ光の波長帯域を制限する波長選
択手段（該当実施例：符号１８）と、該波長選択手段を
経たレーザ光を受光し電流に変換するとともに上記第２
の光路のレーザ光を受光し電流に変換する検知手段（該
当実施例：符号１９、２０）と、上記半導体レーザ光源
の温度を変える熱電子冷却手段（該当実施例：符号２
１）と、を備え、上記レンズ保持手段の変形に基づき上
記レンズの光軸位置または光軸方向が変化してレーザ光
の上記波長選択素子に対する入射角が変化することで該
波長選択手段自体の温度特性による波長ずれが抑えられ
た状態で、上記検知手段からそれぞれ対応する電流が出
力されるとともに、該電流に基づき上記半導体レーザ光
源が上記熱電子冷却手段によって設定された温度に対応
する波長のレーザ光を出力可能にされた構成とする。（６）上記（４）または（５）において、上記レンズ保
持手段を、温度変化により変形する構成とする。（７）光ファイバ通信機器として、上記（１）から
（６）のいずれかの半導体レーザモジュールを備え、該
半導体レーザモジュールからのレーザ光が光ファイバを
介し出力されるようにした構成とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例につき図面
を用いて説明する。図１〜図１１は本発明の第１の実施
例の説明図である。図１は波長ロックの制御ループの構
成例図、図２は半導体レーザの発振波長と温度との関係
の説明図、図３は波長選択手段としてのエタロンの動作
原理の説明図、図４はエタロンの波長検出特性例を示す
図、図５は波長モニタ部を有する半導体レーザモジュー
ルの平面図、図６は波長モニタ部を有する半導体レーザ
モジュールの側面図、図７は、図６の構成におけるエタ
ロンの光軸温度特性のシミュレーション結果例を示す
図、図８はエタロンの温度特性としての波長シフトを説
明する図、図９はエタロンのレーザ光に対する入射角度
特性例を示す図、図１０はエタロンの入射角度特性によ
る波長シフトの方向を説明する図、図１１は波長モニタ
光学系の側面図である。

【０００６】図１において、１０は、例えば、ＤＦＢ(D
istributed Feed Back)型やファブリペロ型の半導体レ
ーザ、または、ＤＦＢ型半導体レーザに電界吸収型の変
調器を集積化した光源等で構成される半導体レーザ光
源、１１は該半導体レーザ光源１０の前方の射出光を集
束させるための前方第１レンズ、１２は、反射戻り光を
減衰させるための光アイソレータ、１３は該光アイソレ
ータ１２からの射出光を集束させるための前方第２レン
ズ、１４は光ファイバ、１５は半導体レーザ光源１０の
後方の射出光を集束させるための後方レンズ、１６は該
後方レンズ１５からの射出光の光路を第１の光路と第２
の光路とに分割するビームスプリッタ、１８はレーザ光
の波長帯域を制限するための波長選択手段としてのエタ
ロン、１９は、該エタロン１８を経た上記第１の光路の
レーザ光を受光し対応した電流に変換する第１の光検知
器、２０は、ビームスプリッタ１６で分割された上記第
２の光路のレーザ光を受光し対応した電流に変換する第
２の光検知器、２１は熱電子冷却手段としてのペルチェ
素子等の熱電子冷却素子、２２は、上記後方レンズ１５
や、上記ビームスプリッタ１６や、上記エタロン１８
や、上記第１の光検知器１９や、上記第２の光検知器２
０等を支持する基板、３０は第２の光検知器２０の出力
を設定値と比較する比較部、３２は、第１の光検知器１
９及び第２の光検知器２０の初期出力レベルを補正する
初期補正回路、３１は、上記第１の光検知器１９の出力
と上記第２の光検知器２０の出力との差を検出する検出
部、１００は、熱電子冷却素子２１を制御して半導体レ
ーザ光源１０等の温度制御を行うための温度制御回路、
１０１は熱電子冷却素子２１の温度を検知するためのサ
ーミスタ、１０２は、上記比較部３０の比較結果出力に
基づき半導体レーザ光源１０を駆動するためのレーザ光
源駆動回路、１０３は半導体レーザ光源１０の発振波長
を制御するための波長制御回路、１０４は、温度制御回
路１００側と波長制御回路１０３側を切替えるスイッチ
である。半導体レーザ光源１０は、図２に示すように、
動作温度Ｔの変化に伴い発振波長λが変化する特性を有
し、ＩＴＵ−Ｔグリッドに対応する波長を動作温度で選
択可能なようになっている。本構成例の場合、半導体レ
ーザ光源１０、前方第１レンズ１１、光アイソレータ１
２、前方第２レンズ１３、後方レンズ１５、ビームスプ
リッタ１６、エタロン１８、は、第１の光検知器１９、
第２の光検知器２０、及び熱電子冷却素子２１が半導体
レーザモジュールを構成し、さらにこれに、温度制御回
路１００、サーミスタ１０１、レーザ光源駆動回路１０
２、波長制御回路１０３、及びスイッチ１０４を含めた
全体で光モジュールを構成する。半導体レーザ光源１０
の前方からの出射光は、前方第１レンズ１１でコリメー
ト（平行状化）され、光アイソレータ１２、前方第２レ
ンズ１３を経て光ファイバ１４から情報として伝送され
る。一方、半導体レーザ光源１０の後方からの出射光
は、波長モニタ用として利用される。

【０００７】図１の構成において、波長ロックのための
波長モニタ系における光学系は以下の構成になってい
る。すなわち、半導体レーザ光源１０の後方からの射出
光を後方レンズ１５で集束し、ビームスプリッタ１６で
透過光１７（第１の光路の光）と反射光（第２の光路の
光）とに分割する。透過光１７がエタロン１８に至る
と、該エタロン１８の内部では、レーザ光が多重反射し
各々のレーザ光が互いに干渉して、数１で示されるよう
な透過ピークが得られる。

【０００８】Ｉｔ＝１／（１＋Ｆｓｉｎ²（ψ））（数１）ここで、

【０００９】Ｆ＝４Ｒ／（１−Ｒ）² （数２）

【００１０】 ψ＝（２πｎｔ／λ）ｃｏｓθ' （数３）である。また、Ｒはエタロン１８の各面の膜反射率、ｎ
はエタロン１８の屈折率、ｔはエタロン１８の厚さ、λ
は光（レーザ光）の波長、θ'はエタロン１８内でレー
ザ光線がなす角度である（図３）。

【００１１】図３において、エタロン１８の入射面で
は、スネルの法則により、

【００１２】ｓｉｎθ＝ｎｓｉｎθ' （数４）となる。さらに、透過ピークの繰り返し間隔としてのフ
リースペクトラルレンジ（ＦＳＲ（Free Spectral Rang
e））（以下、ＦＳＲという）は、波長領域では、

【００１３】ＦＳＲ＝λ²／２ｎｔ（数５）で示され、また、周波数領域では、

【００１４】ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｔ（数６）で示される（ｃ：光速）。従って、エタロン１８の、厚
みｔ、屈折率ｎ、膜反射率Ｒを設定すれば、該ＦＳＲを
ＩＴＵ−Ｔグリッド間隔に一致させることが可能とな
る。ＦＳＲをＩＴＵ−Ｔグリッドに一致させることによ
り、所定の波長選択と、該選択された波長における波長
誤差検出とが可能となる。こうして、所定間隔で複数の
透過領域が形成され、該透過領域のいずれかを上記半導
体レーザ光源１０の発振波長に対応させることができ
る。

【００１５】図４は、数５または数６による透過ピーク
の例を示す。透過ピークは、波長変化とともに繰り返し
現れる。エタロン１８の透過光（第１の光路のレーザ
光）は、図１における第１の光検知器１９で受光され、
対応した電流Ｐｔに変換される。一方、ビームスプリッ
タ１６の反射光（第２の光路のレーザ光）は、第２の光
検知器２０で受光され、対応した電流Ｐｍに変換され
る。該電流Ｐｔと該電流Ｐｍとの差から波長誤差信号Ａ
（λ）が形成される。

【００１６】Ａ（λ）＝Ｐｔ−Ｐｍ（数７）該波長誤差信号Ａ（λ）としては、光量で正規化された
信号の

【００１７】Ａ（λ）＝（Ｐｔ−Ｐｍ）／（Ｐｔ＋Ｐｍ）（数８）を用いることも可能である。

【００１８】半導体レーザ光源１０から出力されるレー
ザ光の波長は該波長誤差信号値Ａ（λ）に基づき制御す
る。つまり、該波長誤差信号値Ａ（λ）がゼロまたは一
定の値となるように、波長制御回路１０３を含むフィー
ドバック制御系により、熱電子冷却素子２１で半導体レ
ーザ光源１０の温度を制御して発生レーザ光の発振波長
を制御する。波長制御にあたり、上記数７または数８で
表される波長誤差信号値Ａ（λ）が所望のＩＴＵ−Ｔグ
リッド波長の１つ及びその近傍の波長を捕捉する必要が
ある。そのためには、スイッチ１０４を温度制御回路１
００側にオン状態とし、予めサーミスタ１０１により半
導体レーザ光源１０の温度を検知し、図２に示される温
度〜波長の関係に基づき半導体レーザ１０の動作温度を
定め、温度制御回路１００により熱電子冷却素子２１を
制御して、半導体レーザ光源１０の温度を該動作温度に
する。その後、スイッチ１０４を波長制御回路１０３側
に切替える。一方、半導体レーザ光源１０の経時劣化に
よる出力レベルの低下に対しては、レーザ光源駆動回路
１０２を含むフィードバック系によりＡＰＣ（Automati
c Power Control）制御を行って出力レベルを一定に保
つようにしている。該制御系では、第２の光検知器２０
の出力を比較部３０で設定値と比較し、比較結果をレー
ザ光源駆動回路１０２にフィードバックする。

【００１９】以下、エタロンの原理に基づいて説明す
る。一般に、エタロン１８の透過ピークの半値幅εと上
記ＦＳＲの比はフィネスΦと呼ばれ、エタロン１８の反
射率Ｒとの間には、

【００２０】Ｆ＝４Ｒ／（１−Ｒ）² （数９）

【００２１】 Φ＝（πＦ^1/2）／２（数１０）

【００２２】 Φ＝ＦＳＲ／ε （数１１）の関係がある。

【００２３】図５は、上記エタロン１８を波長モニタ系
に用いた半導体レーザモジュールの構成例である。図５
の構成において、半導体レーザ光源１０からのレーザ光
が前方第１レンズ１１でコリメートされ、光アイソレー
タ１２を経て前方第２レンズ１３を通り、ファイバ１４
に結合される。一方、該半導体レーザ光源１０の後方の
レーザ光は、後方レンズ１５によりコリメートされ、ビ
ームスプリッタ１６で光路が分割され、分割された一方
の光路（第１の光路）のレーザ光は第２の光検知器２０
にて光出力レベルのモニタ用信号となり、他方の光路
（第２の光路）のレーザ光は、エタロン１８を通過し、
第１の光検知器１９にて図４に示すような波長誤差検出
カーブが得られる。これら半導体レーザ光源１０及び光
路上の諸素子は熱電子冷却素子２１上の基板２２に配さ
れ、主に半導体レーザ光源の発振波長を一定に保つため
に動作する。エタロン１８の温度は一定に保たれている
べきであるが、パッケージ２３の周囲温度が変化した場
合、熱の伝導、輻射等に起因して、パッケージ２３内に
温度分布が発生し、エタロン１８の下部と上部に温度差
が生じ、該エタロン１８内での光の通過場所の温度が周
囲温度の変化に伴って変動する。一方、該エタロン１８
には温度特性があり、次式に従って透過波長が変化す
る。温度変化に対する透過ピークの変動量を見積もる。
すなわち、図３に基づくエタロンの基本式より、

【００２４】２ｎｔ＝ｍλ （数１２）温度上昇ΔＴによる光路長変化をδとし、波長がλ＋Δ
λで透過ピークが得られたとすると

【００２５】２（ｎｔ＋δ）＝ｍ（λ＋Δλ）（数１３）が成り立つ。一方、δは、線膨張係数αを、α＝ｄｔ／
ｄＴとして、光路長ｎｔの全微分をとり、

【００２６】 δ＝{（ｄｎ／ｄＴ）ｔ＋ｎ（ｄｔ／ｄＴ）ｔ}ΔＴ＝{（ｄｎ／ｄＴ）＋ｎ（ｄｔ／ｄＴ）}ｔΔＴ（数１４）となる。数１２、数１３、及び数１４より、

【００２７】 Δλ＝（λ／ｎ）{（ｄｎ／ｄＴ）＋ｎ（ｄｔ／ｄＴ）}ΔＴ（数１５）が得られる。すなわち、透過波長の温度係数は、エタロ
ン１８の厚さｔには依存せず、屈折率ｎの温度係数と、
線膨張係数と屈折率ｎの積の和として表わされる。例え
ば、エタロンの材料として通常用いられる合成石英の物
性値、屈折率ｎ＝１．４４４（波長１５５０ｎｍの場
合）、屈折率ｎの温度係数ｄｎ／ｄＴ＝８．５×１
０^-6、熱膨張率ｄｔ／ｄＴ＝０．５１×１０^-6を数１５
に代入すると、エタロンの温度係数は

【００２８】 Δλ＝０．０１ΔＴｎｍ（数１６）となる。

【００２９】図７は、図６に示すモデルにおいてパッケ
ージの周囲温度を変化させたときのエタロン１８内の光
軸温度のシミュレーション結果である。周囲温度７０゜
Ｃの時のエタロン光軸温度は２７．２゜Ｃとなり、ステ
ムの温度２５゜Ｃに対し２．２゜Ｃ上昇する。この温度差
は、以下に示す数１７のエタロンの透過波長ずれに換算
した場合＋０．０２２ｎｍの波長ずれとなる。この波長
ずれ値は、周波数間隔５０ＧＨｚのときに本半導体レー
ザモジュールに要求される波長精度±０．０２０ｎｍを
越えており、隣の波長チャンネルに影響を及ぼす。

【００３０】図８はエタロンの温度特性例を示す。エタ
ロンは温度上昇すると透過するレーザ光の波長が長波長
側にずれる。他の波長誤差要因等も考慮した場合、周囲
温度変動によるエタロンの波長ずれは略±０．０１５ｎ
ｍ以下に抑えておくのが望ましい。また、エタロンはレ
ーザ光の入射角度（垂直に入射する場合、入射角度は０
（ゼロ））が増大すると、透過レーザ光の波長が短波長
側にずれる特性がある。

【００３１】以下、エタロンの入射角度特性につき説明
する。エタロンに対しレーザ光が垂直に入射する場合は
上記数１２が成り立つ。この垂直入射位置からエタロン
を角度θ'だけ傾けたとき、波長λ＋Δλで透過ピーク
が得られるとすれば、

【００３２】２ｎｔ・ｃｏｓθ'＝ｍ（λ＋Δλ）（数１７）が成り立つ。数１２、数１７から、角度θ'傾けたとき
の波長シフト量（波長ずれ）Δλは、

【００３３】 Δλ＝λ（ｃｏｓθ'−１）（数１８）となる。

【００３４】図９は、波長λ＝１５５０ｎｍとして、数
１８における入射角度θ'と波長シフト量（波長ずれ）
Δλの関係を示す図、また、図１０は、エタロンの入射
角度特性による波長シフト方向を示す図である。この結
果より、入射角度が大きくなるにつれ、エタロンを透過
するレーザ光の波長は短波長側にずれる。このため、周
囲温度が上昇したときは、エタロンへのレーザ光の入射
角度を増大させるようにすれば、エタロンの温度上昇に
よる透過レーザ光の長波長側への波長ずれを抑えられ
る。反対に、周囲温度が下がったときは、エタロンへの
レーザ光の入射角度を減少させるようにすればよい。つ
まり、周囲温度変化に対し、エタロンへのレーザ光の入
射角度を変化させることで、該エタロンの波長選択性能
の温度特性を補償することができる。

【００３５】周囲温度変化に対応してエタロンへのレー
ザ光の入射角度を変化させる手段としては、後方レンズ
１５の位置または姿勢を変化させレーザ光の光軸位置ま
たは光軸方向を変える方法が有効である。後方レンズ１
５の位置または姿勢を大きく変化させる手段としては、
（１）後方レンズホルダ２４を熱膨張係数の高い材質の
ものにする、（２）パッケージ２３と後方レンズホルダ
２４の間隔を短くする、（３）基板２２との接合を、熱
電子冷却素子２１による冷却熱の影響が少ないものにす
る、等がある。また、基板２２にはＣｕ−Ｗ（熱伝導
率：約２００Ｗ／ｍＫ）等の高熱伝導率の材質を用い、
周囲温度変化による半導体レーザ１０の特性及び位置を
変化させないようにしている。

【００３６】図１１は、本発明の第１の実施例における
波長モニタ系の構成及び動作の説明図である。図１１に
おいて、半導体レーザ１０より後方に出射されたレーザ
光（実線）は、後方レンズ１５によりコリメートされ、
エタロン１８に垂直に入射される。エタロン１８を透過
したレーザ光は、第１の光検知器１９に照射され、図４
に示した波長誤差検出カーブが得られる。周囲温度が常
温（２５゜Ｃとする）の場合に得られる波長誤差検出カ
ーブを基本特性とし、このときのエタロン１８に入射す
る角度を０゜とおく。これに対し、周囲温度がこれより
高温（例えば７０゜Ｃ）になった場合は、図１１のよう
にエタロン１８は熱の影響を受け、温度特性により透過
波長は長波長側にずれる。同様に、後方レンズ１５及び
後方レンズホルダ２４も図１１のように熱の影響を受
け、熱膨張により後方レンズ１５の位置がＹ方向にずれ
る。この位置ずれによるエタロンへの入射角度θ_Tは、
レンズの焦点距離ｆ、熱膨張によるレンズの位置ずれ量
Δｔを用いると、

【００３７】 θ_T＝ｔａｎ^-1（Δｔ／ｆ）（数１９）で表され、ｆ＝５００μｍ、Δｔ＝１μｍとすると、θ
_Tは約０．１゜となる。この入射角度ずれによって、波長
は短波長側にずれることになり、上記長波長側へのずれ
と相殺し合うことになる。θ_T＝０．１゜の傾きを、数
４、数１８により波長ずれに換算すると、Δλは−０．
０１１ｎｍとなる。上記エタロン温度特性の波長ずれ量
（長波長側へのずれ量）である＋０．０２２ｎｍと合わ
せると、＋０．０１１ｎｍとなり、目標の±０．０１５
ｎｍの範囲内となる。

【００３８】図１２は、本発明の第２の実施例における
波長モニタ系の構成及び動作の説明図である。本第２の
実施例は、後方レンズガイド２５を片側のみに用いるこ
とにより、後方レンズホルダ２４＋後方レンズガイド２
５がＸ方向に対して非対称になっている場合である。本
構成では、周囲温度が上昇した場合、後方レンズホルダ
２４はＸ方向に熱膨張する。その他の構成は、上記第１
の実施例の場合と同様である。

【００３９】上記第１、第２の実施例によれば、光学的
かつ電気的に安定な波長ロック制御ループが形成され、
波長選択手段としてのエタロンの温度特性の影響を抑え
た状態で波長選択が可能となり、半導体レーザ光源の発
振波長をロックすることができる。また、任意のＩＴＵ
−ＴＳグリッドへの波長移動と波長ロックも可能とな
る。これによって、１本の光ファイバを用いた構成の場
合もクロストークを抑えた状態の波長多重通信が可能と
なり、伝送情報量の増大を図ることができる。構成も小
形かつ簡易なため、モジュール内に内蔵してコンパクト
なモジュール構成にできる。

【００４０】なお、上記実施例では、波長選択手段とし
てエタロンを用いた構成で説明したが、本発明はこれに
限定されず、波長選択手段に他のものを用いるようにし
てもよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、エタロン等波長選択手
段の温度特性の影響を抑え安定な波長選択が可能とな
り、これによって、安定した波長のレーザ光を半導体レ
ーザ光源から出力することが可能となる。１つの波長選
択素子で複数の波長チャンネルに波長ロックを安定にか
けることが可能となり、クロストークを抑えた状態の波
長多重通信が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の説明図で、波長制御ル
ープの構成例を示す図である。

【図２】半導体レーザの発振波長と温度との関係の説明
図である。

【図３】エタロンの動作原理の説明図である。

【図４】エタロンの波長検出特性例を示す図である。

【図５】波長モニタ部を有する半導体レーザモジュール
の平面構成例を示す図である。

【図６】波長モニタ部を有する半導体レーザモジュール
の側面構成例を示す図である。

【図７】図６の構成におけるエタロンの光軸温度特性の
シミュレーション結果例を示す図である。

【図８】エタロンの温度特性としての波長シフトの説明
図である。

【図９】エタロンのレーザ光に対する入射角度特性例を
示す図である。

【図１０】エタロンの入射角度特性による波長シフトの
方向を説明する図である。

【図１１】本発明の第１の実施例としての波長モニタ光
学系の側面図である。

【図１２】本発明の第２の実施例としての波長モニタ光
学系の平面構成例を示す図である。

【符号の説明】

１０…半導体レーザ光源、１１…前方第１レンズ、
１２…光アイソレータ、１３…前方第２レンズ、１
４…光ファイバ、１５…後方レンズ、１６…ビーム
スプリッタ、１８…エタロン、１９…第１の光検知
器、２０…第２の光検知器、２１…熱電子冷却素
子、２２…基板、２３…パッケージ、２４…後方レ
ンズホルダ、３０…比較部、３１…検出部、３２
…初期補正回路、１００…温度制御回路、１０１…
サーミスタ、１０２…レーザ光源駆動回路、１０３
…波長制御回路、１０４…スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者立野公男東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者古市浩朗神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者山本篤弘神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地日本オプネクスト株式会社内Ｆターム(参考） 2H037 DA03 DA05 DA06 DA38 5F073 AB25 AB27 AB28 AB30 BA02 EA03 FA01 FA08 FA25 GA22 GA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長モニタ系を有し、所定波長の半導体レ
ーザ光を出力可能な半導体レーザモジュールであって、上記波長モニタ系が、上記半導体レーザ光の波長帯域を
制限する波長選択手段と、該波長選択手段へのレーザ光
の入射角を変える入射角変化手段と、を備えて構成され
ることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】上記入射角変化手段は、温度による変形に
よりレーザ光学系の光軸を変える構成である請求項１に
記載の半導体レーザモジュール。
【請求項３】波長モニタ系を有し、所定波長の半導体レ
ーザ光を出力可能な半導体レーザモジュールであって、上記波長モニタ系が、半導体レーザ光の波長帯域を制限
する波長選択手段と、該波長選択手段に至るレーザ光の
光路の方向を変える光路方向変化手段と、上記半導体レ
ーザ光源の温度を変える熱電子冷却手段と、を備えて構
成されることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項４】波長モニタ系を有し、所定波長の半導体レ
ーザ光を出力可能な半導体レーザモジュールであって、上記波長モニタ系が、レーザ光集束用のレンズと、該レ
ンズを保持するレンズ保持手段と、光路を第１、第２の
光路に分割する光路分割手段と、該第１の光路上でレー
ザ光の波長帯域を制限する波長選択手段と、該波長選択
手段を経たレーザ光を受光し電流に変換するとともに上
記第２の光路のレーザ光を受光し電流に変換する検知手
段と、を備え、上記レンズ保持手段の変形に基づき上記
レンズの光軸位置または光軸方向が変化しレーザ光の上
記波長選択素子に対する入射角が変化することで該波長
選択手段自体の温度特性による波長ずれが抑えられた状
態で、上記検知手段からそれぞれの光路に対応する電流
が出力されるようにした構成を特徴とする半導体レーザ
モジュール。
【請求項５】所定波長の半導体レーザ光を出力可能な半
導体レーザモジュールであって、半導体レーザ光源と、レーザ光集束用のレンズと、該レ
ンズを保持するレンズ保持手段と、光路を第１、第２の
光路に分割する光路分割手段と、該第１の光路上でレー
ザ光の波長帯域を制限する波長選択手段と、該波長選択
手段を経たレーザ光を受光し電流に変換するとともに上
記第２の光路のレーザ光を受光し電流に変換する検知手
段と、上記半導体レーザ光源の温度を変える熱電子冷却
手段と、を備え、上記レンズ保持手段の変形に基づき上
記レンズの光軸位置または光軸方向が変化してレーザ光
の上記波長選択素子に対する入射角が変化することで該
波長選択手段自体の温度特性による波長ずれが抑えられ
た状態で、上記検知手段からそれぞれ対応する電流が出
力されるとともに、該電流に基づき上記半導体レーザ光
源が上記熱電子冷却手段によって設定された温度に対応
する波長のレーザ光を出力可能にされた構成を特徴とす
る半導体レーザモジュール。
【請求項６】上記レンズ保持手段は、温度変化により変
形する構成である請求項４または請求項５に記載の半導
体レーザモジュール。
【請求項７】請求項１から６のいずれかに記載の半導体
レーザモジュールを備え該半導体レーザモジュールから
のレーザ光が光ファイバを介し出力されるようにした構
成を特徴とする光ファイバ通信機器。