JP2003101130A - 発光モジュール - Google Patents

発光モジュール

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JP2003101130A
JP2003101130A JP2001287772A JP2001287772A JP2003101130A JP 2003101130 A JP2003101130 A JP 2003101130A JP 2001287772 A JP2001287772 A JP 2001287772A JP 2001287772 A JP2001287772 A JP 2001287772A JP 2003101130 A JP2003101130 A JP 2003101130A
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light
wavelength
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Hiroyuki Yabe
弘之 矢部
Takashi Kato
隆志 加藤
Jiro Shinkai
次郎 新開
Toshio Takagi
敏男 高木
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】発光モジュールが発生可能な光の波長のグリッ
ド間隔を縮小できる発光モジュールを提供する。 【解決手段】半導体レーザモジュール1は、半導体発光
素子16と、くさび型のエタロン18と、受光デバイス
20と、選択手段22と、熱電子冷却器34とを備え
る。受光デバイス20は、第1および第2の光検出器2
0a、20bを含む。これらの光検出器の各々は、エタ
ロン18を介して半導体発光素子16の第1の端面に光
学的に結合されている。選択手段22は、受光デバイス
20に含まれる光検出器20a、20bからの信号のい
ずれか一つを選択するように動作できる。熱電子冷却器
34は、半導体発光素子16と熱的に結合され半導体発
光素子16の温度を調整可能なように配置されている。
第1および第2の光検出器20a、20bは、エタロン
18の傾斜方向に沿って配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光モジュールに
関する。
【0002】
【従来の技術】複数の波長成分を用いて光通信を行う波
長多重(WDM)伝送システムを構築するために、発光モ
ジュールが使用される。WDM伝送システムでは、光通
信のための個々の波長成分は所定の間隔で配置されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】発明者は、発光モジュ
ールの開発に携わっている。発光モジュールをWDM伝
送システムに利用しやすくするために、発光モジュール
に関する検討を行った。平行エタロンを用いる発光モジ
ュールでは、入射光が平行エタロンに入射する角度によ
り、WDM波長間隔が決定される。この角度による調整
をさけるために、くさび型エタロンを用いてことができ
る。くさび型エタロンでは、入射面と出射面との角度に
よりWDM波長間隔が決定されている。発明者は、将来
のWDM伝送システムではWDM波長間隔がさらに短縮
されると考えている。
【0004】そこで、本発明の目的は、発光モジュール
が発生可能な光の波長のグリッド間隔を縮小できる発光
モジュールを提供することとした。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の一側面の発光モ
ジュールは、くさび型のエタロンと、半導体発光素子
と、受光デバイスと、選択手段と、熱電子冷却器とを備
える。半導体発光素子は、第1および第2の端面を有す
る。受光デバイスは、第1および第2の光検出器を含
む。これらの光検出器の各々は、エタロンを介して半導
体発光素子の第1の端面に光学的に結合されている。選
択手段は、受光デバイスに含まれる光検出器からの信号
のいずれか一つを選択するように動作できる。熱電子冷
却器は、半導体発光素子と熱的に結合され半導体発光素
子の温度を調整可能なように配置されている。
【0006】第1および第2の光検出器は、異なる位置
に配置されている。この配置のため、第1の光検出器が
エタロンから受ける光のパワーは、第2の光検出器がエ
タロンから受ける光のパワーと異なる。故に、第1の光
検出器からの信号および第2の光検出器からの信号によ
れば、それぞれ、別個の波長グリッドが提供される。し
たがって、選択手段により、いずれか一方の信号を選べ
ば、選択された信号に基づくグリッド上において光の波
長を設定できる。
【0007】本発明の一側面の発光モジュールは、くさ
び型のエタロンと、半導体発光素子と、受光デバイス
と、熱電子冷却器とを備える。くさび型のエタロンは、
第1の波長λ1が透過可能な第1の部分および第2の波
長λ2が透過可能な第2の部分を有する。半導体発光素
子は、第1および第2の端面を有する。受光デバイス
は、第1および第2の光検出器を含む。第1および第2
の光検出器の各々は、エタロンを介して半導体発光素子
の第1の端面に光学的に結合されている。第1の光検出
器は、エタロンの第1の部分からの光を受光可能な位置
に配置され、第2の光検出器は、エタロンの第2の部分
からの光を受光可能な位置に配置されている。熱電子冷
却器は、半導体発光素子と熱的に結合されている。第1
の波長λ1と第2の波長λ2との間隔は、(エタロンの第
1の部分における光透過特性の隣接ピーク間の間隔)/
(n+1)で規定される分数で決定されている(nはそれ
ぞれ自然数である)。
【0008】このような第1および第2の光検出器の配
置によれば、エタロンの所定の部分における光透過特性
の隣接ピーク間の間隔より小さい波長グリッドが提供さ
れる。
【0009】本発明の別の側面の発光モジュールは、複
数のキャプチャレンジを有する。nはそれぞれ自然数で
ある。発光モジュールは、くさび型のエタロンと、半導
体発光素子と、熱電子冷却器と、受光デバイスとを備え
る。半導体発光素子は、第1および第2の端面を有す
る。熱電子冷却器は、半導体発光素子と熱的に結合され
ている。受光デバイスは、第1および第2の光検出器を
含む。第1および第2の光検出器は、複数のキャプチャ
レンジのうち隣接するキャプチャレンジが、(エタロン
の所定の部分における光透過特性の隣接ピーク間の間
隔)/(n+1)で差が規定される二波長λ1およびλ2
それぞれ含むように、配置されている。
【0010】この形態によれば、縮小された間隔でキャ
プチャレンジが配置された発光モジュールが提供され
る。
【0011】これらの発光モジュールでは、半導体発光
素子とエタロンとの間に配置されたコリメートレンズを
更に備えるようにしてもよい。
【0012】本発明の別の側面の発光モジュールは、エ
タロンと、半導体発光素子と、熱電子冷却器と、受光デ
バイスとを備える。エタロンは、第1および第2の部分
を有している。このエタロンでは、第1の部分の厚さが
第2の部分の厚さと異なる。半導体発光素子は、第1お
よび第2の端面を有する。熱電子冷却器は、半導体発光
素子と熱的に結合されている。受光デバイスは、第1の
波長λ1が透過可能な第1の部分および第2の波長λ2
透過可能な第2の部分を含む。第1の波長λ1と第2の
波長λ2との間隔はWDM波長間隔と関連づけられてい
る。第1および第2の光検出器の間隔は、第1の光検出
器がエタロンの第1の部分からの光を受光できると共に
第2の光検出器がエタロンの第2の部分からの光を受光
できるように規定されている。
【0013】本発明の別の側面の発光モジュールは、信
号端子および接続手段を備えるようにしてもよい。接続
手段は、受光デバイスに含まれる光検出器のいずれか一
つを信号端子に接続するように動作する。
【0014】上記の発光モジュールは、半導体発光素子
の第1の端面に光学的に結合された光導波路を更に備え
るようにしてもよい。また、第1および第2の光検出器
は半導体受光素子を用いてもよい。さらに、第1および
第2の受光素子は、単一の半導体チップ上に集積されて
もよく、また別個の半導体チップ上に配置されてもよ
い。
【0015】上記の発光モジュールでは、第1および第
2の光検出器の各々は第1の半導体受光素子を含むよう
にしてもよい。くさび型エタロンは、光入射面および光
出射面を有しており、光入射面は、光出射面に対して第
1の方向に沿って傾斜している。半導体受光素子は光を
検出する受光領域を有している。この受光領域の第1の
幅の最大値は、受光領域の第2の幅の最大値より大き
い。第1の幅は第1の方向に規定されており、第2の幅
は第1の方向に交差する第2の方向に規定されている。
受光領域の形状は、受ける光の含まれる波長成分のスペ
クトルが狭いので、波長変動の検出感度を高めると共
に、信号強度を増大できる。
【0016】上記の発光モジュールでは、受光デバイス
は、半導体発光素子の光パワーをモニタできるように配
置された第3の光検出器を更に含むようにしてもよい。
第1および第2の光検出器は第1の半導体受光素子を含
み、第1の半導体受光素子は光を検出する受光領域を有
している。第3の光検出器は第2の半導体受光素子を含
み、第2の半導体受光素子は光を検出する受光領域を有
している。第2の半導体受光素子の受光領域の面積は、
第1の半導体受光素子の受光領域の面積よりも大きい。
【0017】本発明の上記の目的および他の目的、特
徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発
明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述からより容易
に明らかになる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の知見は、例示として示さ
れた添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮するこ
とによって容易に理解することができる。引き続いて、
添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態の発光モ
ジュールを説明する。可能な場合には、同一の部分には
同一の符号を付する。
【0019】本実施の形態では、本発明の発光モジュー
ルが半導体レーザモジュールに適用されるけれども、本
発明は、このような実施の形態に限定されるものではな
い。
【0020】(第1の実施の形態)図1は、半導体レーザ
モジュールの斜視図である。図2は、半導体レーザモジ
ュール主要部を表す断面図である。図1及び図2を参照
すると、半導体レーザモジュール1aは、半導体レーザ
モジュール主要部10と、ハウジング12とを備える。
【0021】ハウジング12は、図1に示された実施例
では、バタフライ型パッケージといった容器である。パ
ッケージ12内の底面上に半導体レーザモジュール主要
部10が配置されている。半導体レーザモジュール主要
部10は、不活性ガス、例えば窒素ガスが封入された状
態でパッケージ12内に封止されている。ハウジング1
2は、レーザモジュール主要部10を収納している本体
部12a、光ファイバ14をレーザモジュール主要部1
0に導く筒状部12b、および複数のリードピン12c
を備える。
【0022】レーザモジュール主要部10は、半導体発
光素子16と、スイッチ素子22といったスイッチ手段
と、搭載部材24、26、28と、レンズ(図2の32
a)を保持するレンズ保持部材32とを有する。本実施
の形態では、スイッチ素子22は、ハウジング12に付
随して配置されているけれども、スイッチ手段は、ハウ
ジング12から離れて設けられていてもよい。
【0023】搭載部材24、26、28は、半導体発光
素子16、半導体受光デバイス20(20a、20b)、
エタロン18、レンズ21といった光導波手段と、信号
処理素子部22を搭載する。また、レーザモジュール主
要部10では、搭載部材24は、熱電子冷却器(熱電子
冷却器)34の上に配置されている。熱電子冷却器34
は、受けた電流に応じて熱エネルギを取り出すことがで
き、これによって、半導体レーザ素子(半導体レーザと
記す)16の温度を制御することができる。熱電子冷却
器34としては、例えば、ペルチェ効果を利用した温度
制御素子が実用化されている。搭載部材24上には、半
導体レーザ16が配置されているので、熱電子冷却器3
4は、半導体レーザ16の温度を制御するための温度変
更手段として機能する。このため、搭載部材24、26
の材料は、チップキャリアに利用されている窒化アルミ
ニウム(AlN)等の熱良導体が好ましい。
【0024】パッケージ本体部12aの内壁には、筒状
部12bに通じる部分に、ハーメチックガラス36で封
止された光学的な窓が設けられている。パッケージ12
の筒状部12bは、本体部12aに通じる貫通孔を有す
る。この貫通孔には、半導体レーザ16から光ファイバ
14の端部(図示せず)へ向かって伝搬する光が通過す
る。筒状部12bの先端部分には、レンズ(図2の38
a)を保持するレンズ保持部材38が設けられている。
レンズ保持部材38と筒状部12bとの間には、光アイ
ソレータ40を設けることができる。光アイソレータ4
0は、光ファイバ14からの逆方向の光を遮断する。
【0025】筒状部12bの先端部分からは光ファイバ
14が導入される。光ファイバ14は、フェルール42
によって先端部分が覆われ保護されている。レンズ保持
部38は、スリーブ44を保持している。フェルール4
2は、スリーブ44に挿入されると、パッケージ12に
対して光学的に位置決めされる。光ファイバ14、レン
ズ保持部材40のレンズ及びレーザモジュール主要部1
0が位置合わせされる。
【0026】図2を参照すると、レーザモジュール主要
部10では、搭載部材24は、素子搭載部24aおよび
レンズ支持部24bを含む。レンズ保持部24aは、素
子搭載部24bの一主面上に設けられる。レンズ支持部
24aは、レンズ保持部材32を受け入れるためのガイ
ド孔を有する。ガイド孔には、レンズ保持部材32が挿
入され、レンズ保持部材32は素子搭載部24bに搭載
される半導体レーザ16からの光を集光するためのレン
ズ32aを保持する。ガイド孔内におけるレンズ保持部
材32の位置を移動させることによって、半導体レーザ
16とレンズ32aとの距離を調整することができる。
【0027】半導体レーザ16といった半導体発光素子
は、一対の端面16b及び16a並びにこの一対の端面
16b及び16aの間に設けられた活性層(発光層)を有
する。
【0028】半導体レーザ16は、搭載部材26上に搭
載されている。一対の端面16a、16bは、光共振器
を構成する。一方の端面を光出射面16aと呼び、他方
の端面を光反射面16bと呼ぶ。光出射面16aの光反
射率は光反射面16bの光反射率より低いので、光出射
面16aからレーザ発振光を取り出すことができる。光
出射面16aは、レンズ32a、38aを介して光ファ
イバ14と光学的に結合している。半導体レーザ16と
しては、例えば分布帰還型(DFB)半導体レーザを用
いることができ、またDFBレーザに限られるものでは
なく、ファブリペロー型半導体レーザにも同様に適用で
きる。半導体レーザチップの光出射面16aには、反射
率を下げるための低反射コート膜を施し、光反射面16
bには、光反射率を上げるための光反射コート膜を施す
ことが好ましい。SiN、a−Si等の多層膜の膜厚を
調整することによって低反射コート膜および光反射コー
ト膜を得ることができる。
【0029】図2を参照すると、レーザモジュール主要
部10aでは、半導体レーザ16、レンズ17、エタロ
ン18及び受光デバイス20が搭載部材24の主面24
a上に所定の軸方向に沿って配置されている。この配置
により、これらの光学部品の光学的結合が達成される。
レンズ17は、主面24cの対面する設置面17aと、
コリメート機能を備えるように設けられた側面17bと
を有する。側面17bは、曲面であり、ボールレンズの
面形状を有する。本実施例では、レンズ17の高さがエ
タロン18からに反射光が半導体レーザ16に戻ること
を低減するように決定され、頭頂部に上面17cが設け
られている。設置面17aおよび上面17cは、共通の
基準面に沿って伸びている。レンズ17が設置面17a
を備えるので、レンズホルダを介することなく搭載部材
24上に直接に実装できる。上面17cが設けられてい
るので、当該モジュールの高さを小さくできる。故に、
当該モジュールを小型化できる。また、エタロン等から
の反射光が半導体レーザ16に戻ることを低減できる。
この形態では、レンズ17は、エタロン18からに反射
光が半導体レーザ16に戻ることを防止するための手段
を有する。
【0030】エタロン18は、搭載部材24上に搭載さ
れている。エタロン18は、その入射面において、半導
体レーザ16の光反射面16bと光学的に結合してい
る。このために、エタロン18の入射面は、半導体レー
ザ16の光反射面16bと対面している。エタロン18
は、その出射面18bにおいて、第1および第2の光検
出器20a、20bを含む受光デバイス20を含む光電
変換手段に光学的に結合されている。このために、光出
射面18bは、第1および第2の検出器20a、20b
と対面している。
【0031】スイッチ素子22は、第1および第2の検
出器20a、20bとリード端子12cとの間に接続さ
れており、第1および第2の検出器20a、20bから
の信号を受けていずれか一方をリード端子12cに出力
する。
【0032】次に、エタロンについて説明する。図3
は、本実施の形態に適用可能なエタロン18を示す。エ
タロン18は、図3に示される矢印Xの方向(傾斜方向)
に微小な角度αを成して相対的に傾斜している一対の面
を有する。ここで角度αは、エタロン18に入射した光
が受光面18aと透過面18bとの間で多重干渉が生じ
る範囲に設定される。具体的には、角度αは0.01°
以上0.1°以下であることが好適である。以下の実施
例では、この一対の面の一方を受光面とよび、他方を透
過面とよぶ。エタロン18は、特にくさび型エタロンと
称される。くさび型エタロンを用いると、半導体レーザ
16が発生する光の波長をロックできる。ロック波長の
調整は、傾斜方向に沿う方向にくさび型エタロンを移動
することにより決定できる。この調整に関する点で、く
さび型エタロンは、平行エタロンよりも利用しやすく、
また、スペース的にも調整領域が小さいだけ有利であ
る。
【0033】エタロン18は、受光面18a及び透過面
18bを有する。エタロン18は、受光面18a上に設
けられた反射膜18cと、透過面18bに設けられた反
射膜18dとを有している。この反射膜18c、18d
により受光面18a及び透過面18bにおける反射率が
調整される。透過光には、エタロン18の光学特性が反
映されるので、エタロン18上のX方向の通過位置に応
じた波長依存性が現れる。反射膜および反射防止膜は、
多層膜によって形成される。
【0034】図4(a)は、半導体レーザモジュール1と
波長安定化回路50とを含む光源装置を示している。受
光デバイス20内の光検出器20a、20bは、それぞ
れ、X軸に関して座標X1および座標X2(=X1+△
X)の位置に配置されている。波長安定化回路50は、
信号線52aを介して光検出器20aおよび光検出器2
0bのいずれか一方からの信号22aを受ける。信号の
選択は、スイッチ素子22を用いて行われる。波長安定
化回路50は、半導体レーザ16の温度を調整するため
の信号50aを発生する。半導体レーザモジュール1の
熱電子冷却器34は、信号線52bを介して波長安定化
回路50からの信号50aを受ける。熱電子冷却器34
は、信号50aに応答して半導体レーザ16の温度を変
更する。
【0035】詳細に説明すると、半導体レーザモジュー
ル1と波長安定化装置50とにおいてロック波長λLOCK
が設定される。半導体レーザ16の発振波長がロック波
長λ LOCKから変動する。この変動に応答して光検出器2
0の光電流が変化する。電流変化に応答して、波長制御
回路50は、この変化を打ち消す方向に半導体レーザ1
6の温度が変化するように、熱電子冷却器34の温度を
変更するための電気信号を生成する。図4(a)に示され
た矢印は、光ビームを示している。
【0036】図4(b)は、温度T1に保たれた半導体レ
ーザ16によって発生されている光の一波長成分λ1
光51をエタロン18に照射したときに、エタロン18
を透過する光の強度分布を示すグラフである。温度T1
において、光検出器20aの出力値I1であるとき、光
検出器20bの出力値I2(=I1−△I)である。
【0037】図4(c)は、光検出器20a、20bに入
射する光の波長を変化させたとき、光検出器20a、2
0bの各々が発生する出力信号を示している。すでに説
明したように、光検出器20a、20bは、座標X1お
よびX2にそれぞれ配置されている。図4(c)におい
て、特性曲線W1は光検出器20aからに信号を示して
おり、特性曲線W2は光検出器20bからに信号を示し
ている。この図面から理解されるように、特性曲線W1
および特性曲線W2との違いは、位相差△λによって特
徴づけられる。光検出器20aの特性が光検出器20b
の特性と実質的に同じ場合には、特性曲線W1は、位相
差△λを除いて特性曲線W2と同じである。特性曲線の
周期性はエタロンによって規定され、特性曲線の位相
は、エタロンに対する光検出器の位置によって規定さ
れ、特性曲線の振幅は、光検出器が提供する信号の強度
によって規定される。
【0038】半導体レーザモジュール1は、光検出器2
0aおよび光検出器20bからの信号をスイッチ素子2
2を用いて切り替えることによって、波長ロックが可能
な波長範囲を拡大できる。例えば、特性曲線W1の極大
値および極小値の付近は、ロック波長を配置できない領
域である。しかしながら、この領域には、特性曲線W2
を用いて波長ロックが可能になる。半導体レーザ16の
発振波長をロック波長に維持するために、熱電子冷却器
34は、半導体レーザ16の温度を調整する。
【0039】(第2の実施の形態)図5(a)は、WDM伝
送システムに好適な半導体レーザモジュールを示してい
る。第1の光検出器21aは、エタロン18の第1の部
分からの光を受光可能な位置に配置され、第2の光検出
器21bは、エタロン18の第2の部分からの光を受光
可能な位置に配置されている。熱電子冷却器34は、半
導体発光素子16と熱的に結合されている。第1の波長
λ1と第2の波長λ2との間隔は、(エタロンの第1の部
分における光透過特性の隣接ピーク間の間隔)/(n+
1)で規定される分数で決定されている(nはそれぞれ自
然数である)。
【0040】図5(a)に示された半導体レーザモジュー
ルをWDM伝送システムに利用するために、光検出器2
1a、21bの間隔は、光ビームB3を光検出器21a
が受けると共に光ビームB4を第2の光検出器21bが
受けるように規定されている。光ビームB1は、エタロ
ン18の第1の部分に入射して、光ビームB3になる。
光ビームB3は、エタロン18の第1の部分と関連づけ
られた第1の波長λ1含む。光ビームB2は、エタロン
18の第2の部分に入射して、光ビームB4になる。光
ビームB4は、エタロン18の第1の部分と関連づけら
れた第2の波長λ2含む。
【0041】また、第1の波長λ1と第2の波長λ2との
間隔は、(エタロンの第1の部分における光透過特性の
隣接ピーク間の間隔)/(n+1)で規定できる(nはそれ
ぞれ自然数である)ので、この間隔がWDM波長グリッ
ドの間隔になるように、光検出器21a、21bの間隔
が決定される。
【0042】図5(b)は、第1の波長λ1と第2の波長
λ2との間隔は、(エタロンの第1の部分における光透過
特性の隣接ピーク間の間隔)/2で規定される特性を示
している。波長λ(n)は波長λ(n+2)と隣接ピーク間
隔で離れており、波長λ(n+1)は波長λ(n+3)と隣
接ピーク間隔で離れている。しかしながら、隣接する波
長λ(n)と波長λ(n+1)との間隔は、(エタロンの所
定の部分における光透過特性の隣接ピーク間の間隔)/
2である。故に、所定の間隔で配置された2個の光検出
器を用いると、ロック波長の間隔が(エタロンの所定の
部分における光透過特性の隣接ピーク間の間隔)から(エ
タロンの所定の部分における光透過特性の隣接ピーク間
の間隔)/2に縮小された。光検出器20a、20bの
各々は、波長グリッドを提供しており、それぞれのグリ
ッド内の点は交互に配置される。これは、WDM波長間
隔が、同じエタロンを用いても従来の間隔の半分にでき
ることを意味する。また、このWDM波長間隔は、複数
の光検出器の間隔で決定されるので、非常に単純な構成
により実現されている。
【0043】また、図5(b)を参照すると、領域R1、
R2、R3、R4が、(エタロンの所定の部分における
光透過特性の隣接ピーク間の間隔)/2の間隔で配列さ
れている。これらの領域は、図4(a)に示されるフィー
ドバック系において波長ロックが可能なキャプチャレン
ジを示している。隣接するキャプチャレンジが、(エタ
ロンの所定の部分における光透過特性の隣接ピーク間の
間隔)/2で差が規定される二波長λ(n)およびλ(n+
1)をそれぞれ含むように、光検出器21a。21bが
配置されている。図5(b)に示されたキャプチャレンジ
各々において、特性曲線は負の傾きを有する。本実施の
形態では、WDM波長間隔が半分になったにもかかわら
ず、各キャプチャレンジがおいて実質的に同一の傾きを
有するので、図4(a)に示されたフィードバック系によ
り同様に処理可能である。
【0044】(第3の実施の形態)図6は、WDM伝送シ
ステムに好適な半導体レーザモジュールのための特性曲
線を示している。この半導体レーザモジュールは、3個
の光検出器を備えている。これらの光検出器の間隔は、
第1の光検出器が第1の波長λ1を含む光ビームを受け
ており、第2の光検出器が第2の波長λ2を含む光ビー
ムを受けており、第3の光検出器が第3の波長λ3を含
む光ビームを受けておりるように規定されている。第1
の波長λ1と第2の波長λ2との間隔及び第2の波長λ2
と第3の波長λ3との間隔は、それぞれ、(エタロンの所
定の部分における光透過特性の隣接ピーク間の間隔)/
3で規定される分数で決定されている。
【0045】図6を参照すると、特性曲線W3、W4、
W5を示している。これら特性曲線のうちの1つの特性
曲線の位相は、他の特性曲線の位相と(エタロンの所定
の部分における光透過特性の隣接ピーク間の間隔)/3
だけ異なっている。特性曲線W3は、波長λ(n)及び波
長λ(n+3)のロック波長を規定しており、特性曲線W
4は、波長λ(n+1)及び波長λ(n+4)のロック波長
を規定しており、特性曲線W5は、波長λ(n+2)およ
び波長λ(n+5)のロック波長を規定している。
【0046】図7は、二種類の特性曲線W6、W7を示
している。特性曲線W6には、エタロン18の光学特性
が反映されている。特性曲線W7には、仮想的な別のエ
タロの光学特性が反映されている。この別のエタロン
は、エタロン18のスペクトル周期S1の半分であるス
ペクトル周期S2を有する。図7には、エタロン18に
より提供されるキャプチャレンジR5と、別のエタロン
により提供されるキャプチャレンジR6とが示されてい
る。キャプチャレンジR5は、キャプチャレンジR6よ
り広い。故に、本実施の形態によれば、エタロンを変更
することによりロック波長間隔を縮小するよりも、キャ
プチャレンジが広くなる。
【0047】(第4の実施の形態)引き続いて、これまで
説明してきた半導体レーザモジュールにパワーモニタ機
能を追加する形態を記述する。
【0048】図8は、受光デバイス20の一形態を示し
ている。この実施の形態では、受光デバイス20は、光
検出器20a、光検出器20b、および光検出器20c
を含む半導体チップである。光検出器20aおよび光検
出器20bは、上記の実施の形態において説明したよう
に、波長検出のために利用されている。光検出器20a
および光検出器20bの形状は、エタロン18の傾斜方
向を示すX軸方向に幅H1とZ軸方向の幅H2とにより
規定される。幅H2は、幅H1より大きい。この形状
は、光検出器20aおよび光検出器20bが受ける光の
単色性を良くするために好適である。光検出器20c
は、パワー検出のために利用されている。光検出器20
cの形状は、エタロン18の傾斜方向を示すX軸方向に
幅H3とZ軸方向の幅H4とにより規定される。幅H3
は、幅H4より大きい。この形状は、エタロン透過光の
波長依存性を平均化できる。故に、エタロンの波長依存
性を低減できるので、パワーモニタとして好適である。
【0049】図9は、半導体レーザモジュールの一実施
形態を示すブロック図である。図1に示された半導体レ
ーザモジュールと比較すると、レンズ17とウエッジエ
タロン18との間には、これらと光学的に結合されるよ
うに、光分岐デバイス54が配置されている。光分岐デ
バイス54としては、光ビームスプリッタが例示され
る。この半導体レーザモジュールは、光分岐デバイス5
4と光学的に結合された光検出器56を含む。光検出器
56は、搭載部材58に配置されている。
【0050】図9に示された半導体レーザモジュールに
おいては、光C1は半導体レーザ16の一端面から放出
され、光C2は半導体レーザ16の他端面から放出され
てレンズ17に入射する。レンズ17は、光C2からコ
リメート光C3を生成する。コリメート光C3は光分岐
デバイス54に入射する。光分岐デバイス54は、コリ
メート光C3から分岐光C4、C5を生成する。エタロ
ン18は分岐光C4を受けて透過光C6、C7を生成す
る。透過光C6は光検出器20aに入射する。透過光C
7は光検出器20bに入射する。分岐光C5は、パワー
モニタ用の光検出器56に入射する。光検出器56は、
この光の強度に応じた電気信号56aを発生する。光検
出器56はパワー制御回路(APC)60に信号線62a
を介して接続されているので、電気信号56aは、パワ
ー制御回路60に提供される。パワー制御回路60は、
入力信号64および電気信号56aに応答を示して半導
体レーザ用の駆動信号を発生する。パワー制御回路60
は、信号線62bを介して半導体レーザ16に接続され
ている。半導体レーザ16は、パワー調整された駆動信
号により駆動される。
【0051】図10は、半導体レーザモジュールの一実
施形態を示すブロック図である。図1に示された半導体
レーザモジュールと比較すると、搭載部材28に光検出
器56が配置されている。光検出器56は、レンズ17
からのコリメート光をエタロン18を介することなく直
接に受ける。この形態により、光検出器56は、この光
の強度に応じた電気信号56aを発生する。
【0052】図10に示された半導体レーザモジュール
においては、光D1は半導体レーザ16の一端面から放
出され、光D2は半導体レーザ16の他端面から放出さ
れてレンズ17に入射する。レンズ17は、光D2から
コリメート光D3、D4を生成する。エタロン18はコ
リメート光D4を受けて透過光D5、D6を生成する。
透過光D5は光検出器20aに入射する。透過光D6は
光検出器20bに入射する。コリメート光D3は光受光
素子56に入射する。図示されていないが、光検出器5
6はパワー制御回路60に接続されているので、半導体
レーザ16は、パワー調整された駆動信号により駆動さ
れる。
【0053】図11(a)は、半導体レーザモジュールの
一実施形態を示すブロック図である。図1に示された半
導体レーザモジュールと比較すると、エタロン18およ
び搭載部材58の一方は、エタロン18および搭載部材
58の他方の上に配置されている。搭載部材58には、
光検出器56が配置されている。図11(b)および図1
1(c)は、エタロン18および搭載部材58の配置形態
を示している。図11(b)では、搭載部材58上にエタ
ロン18が配置されている。図11(c)では、エタロン
18上に搭載部材58が配置されている。いずれの形態
においても、搭載部材58上に配置された光検出器56
からパワー制御用の信号が提供される。
【0054】図12は、別の実施の形態である光源装置
を示す。この光源装置は、半導体レーザモジュール1b
と、波長安定化回路50と、スイッチ手段23とを含
む。光源装置では、図4(a)に示されたスイッチ回路2
2に替えて、スイッチ手段、例えば電気的なスイッチ回
路または機械的にスイッチを備える。この形態では、ス
イッチ手段23は、半導体レーザモジュール1bと別個
のスイッチデバイスとして、ハウジング12外に配置さ
れている。図12に示された矢印は、4(a)に示された
矢印に対応しており、光ビームを示している。
【0055】好適な実施の形態において本発明の原理を
図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から
逸脱することなく配置および詳細において変更できるこ
とは、当業者によって認識される。例えば、本実施の形
態に示された特定の半導体レーザモジュールの構成に限
定されるものではない。したがって、特許請求の範囲お
よびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権
利を請求する。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光モジュールが発生可能な光の波長のグリッド間隔を
縮小できる発光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、半導体レーザモジュールの斜視図であ
る。
【図2】図2は、半導体レーザモジュール主要部を表す
断面図である。
【図3】図3は、本実施の形態に適用可能なエタロンを
示す斜視図である。
【図4】図4(a)は、半導体レーザモジュールと波長安
定化回路とを示すブロック図である。図4(b)は、エタ
ロンを透過する光の強度分布を示すグラフである。図4
(c)は、入射光の波長を変化させたとき各光検出器が発
生する出力信号を示す特性図である。
【図5】図5(a)は、WDM伝送システムに利用するた
めの半導体レーザモジュールを示すブロック図である。
図5(b)は、特性曲線を示す特性図である。
【図6】図6は、WDM伝送システムに適用できる半導
体レーザモジュールのための特性曲線を示す図面であ
る。
【図7】図7は、二種類の特性曲線およびキャプチャレ
ンジを示す図面である。
【図8】図8は、パワーモニタが可能な受光デバイスの
一形態を示す図面である。
【図9】図9は、パワーモニタが可能な半導体レーザモ
ジュールの一実施形態を示すブロック図である。
【図10】図10は、パワーモニタが可能な半導体レー
ザモジュールの一実施形態を示すブロック図である。
【図11】図11(a)は、半導体レーザモジュールの一
実施形態を示すブロック図である。図11(b)および図
11(c)は、エタロンおよび搭載部材の配置形態を示す
図面である。
【図12】図12は、実施の形態に係わる光源装置を示
すブロック図である。
【符号の説明】
1a、1b…半導体レーザモジュール、10…半導体レ
ーザモジュール主要部、12…ハウジング、16…半導
体発光素子、18…エタロン、20、21…受光半導体
デバイス、20a、20b、21a、21b…光検出
器、22…スイッチ素子、24、26、28…搭載部
材、32…レンズ保持部材、34…熱電子冷却器
───────────────────────────────────────────────────── 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) H04J 14/02 (72)発明者 新開 次郎 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 高木 敏男 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA02 BA12 BA21 CA35 CA36 DA02 DA03 5F073 AB25 AB27 BA01 EA03 EA29 FA05 FA06 FA25 FA30 5K002 BA02 BA04 BA13 BA21 CA05 CA09 CA11 DA02 FA01

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 くさび型のエタロンと、 第1および第2の端面を有する半導体発光素子と、 各々が前記エタロンを介して前記半導体発光素子の第1
    の端面に光学的に結合された第1および第2の光検出器
    を含む受光デバイスと、 前記受光デバイスに含まれる光検出器のいずれか一つを
    選択するための手段と、 前記半導体発光素子の温度を調整可能なように配置され
    た熱電子冷却器とを備える発光モジュール。
  2. 【請求項2】 第1の波長λ1が透過可能な第1の部分
    および第2の波長λ2が透過可能な第2の部分を有する
    くさび型のエタロンと、 第1および第2の端面を有する半導体発光素子と、 各々が前記エタロンを介して前記半導体発光素子の第1
    の端面に光学的に結合された第1および第2の光検出器
    を含む受光デバイスと、 前記半導体発光素子の温度を調整可能なように配置され
    た熱電子冷却器とを備え、 前記第1の波長λ1と第2の波長λ2との間隔は、(前記
    エタロンの前記第1の部分における光透過特性の隣接ピ
    ーク間の間隔)/(n+1)で規定される分数で決定され
    ており、nはそれぞれ自然数であり、 前記第1の光検出器は、前記エタロンの前記第1の部分
    からの光を受光可能な位置に配置され、前記第2の光検
    出器は、前記エタロンの前記第2の部分からの光を受光
    可能な位置に配置されている、発光モジュール。
  3. 【請求項3】 複数のキャプチャレンジを有する発光モ
    ジュールであって、nはそれぞれ自然数であり、 くさび型のエタロンと、 第1および第2の端面を有する半導体発光素子と、 前記半導体発光素子の温度を調整可能なように配置され
    た熱電子冷却器と、 各々が前記エタロンを介して前記半導体発光素子の第1
    の端面に光学的に結合された第1および第2の光検出器
    を含む受光デバイスとを備え、 前記複数のキャプチャレンジのうち隣接するキャプチャ
    レンジが、(前記エタロンの所定の部分における光透過
    特性の隣接ピーク間の間隔)/(n+1)で差が規定され
    る二波長λ1およびλ2をそれぞれ含むように、前記第1
    および第2の光検出器が配置されている、発光モジュー
    ル。
  4. 【請求項4】 第1の波長λ1が透過可能な第1の部分
    および第2の波長λ2が透過可能な第2の部分を有し、
    前記第1の部分の厚さが前記第2の部分の厚さと異なる
    エタロンと、 第1および第2の端面を有する半導体発光素子と、 前記半導体発光素子の温度を調整可能なように配置され
    た熱電子冷却器と、 第1および第2の光検出器を含む受光デバイスとを備
    え、 前記第1の波長λ1と前記第2の波長λ2との間隔は波長
    多重伝送における波長間隔と関連づけられており、 前記第1および第2の光検出器の間隔は、前記第1の光
    検出器が前記エタロンの前記第1の部分からの光を受光
    できると共に前記第2の光検出器が前記エタロンの前記
    第2の部分からの光を受光できるように規定されてい
    る、発光モジュール。
  5. 【請求項5】 信号端子と、 前記受光デバイスに含まれる光検出器のいずれか一つを
    前記信号端子に接続するための手段とを更に備える、請
    求項2〜4のいずれかに記載の発光モジュール。
  6. 【請求項6】 前記半導体発光素子と前記エタロンとの
    間に配置されたコリメートレンズを更に備える、請求項
    1〜5のいずれかに記載の発光モジュール。
  7. 【請求項7】 前記受光デバイスは、前記半導体発光素
    子の光パワーをモニタできるように配置された第3の光
    検出器を更に含む、請求項1〜6のいずれかに記載の発
    光モジュール。
  8. 【請求項8】 前記半導体発光素子の第2の端面に光学
    的に結合された光導波路を更に備える、請求項1〜7の
    いずれかに記載の発光モジュール。
  9. 【請求項9】 前記第1および第2の光検出器の各々は
    半導体受光素子を含み、前記第1および第2の光検出器
    は単一の半導体チップ上に集積されている、請求項1〜
    8のいずれかに記載の発光モジュール。
  10. 【請求項10】 前記第1および第2の光検出器の各々
    は半導体受光素子を含み、前記第1および第2の光検出
    器は、別個の半導体チップ上に配置されている、請求項
    1〜8のいずれかに記載の発光モジュール。
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