JP2003110190A

JP2003110190A - レーザモジュール

Info

Publication number: JP2003110190A
Application number: JP2001303731A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Nasu; 秀行那須; Takehiko Nomura; 剛彦野村
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-11
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP4190749B2

Abstract

(57)【要約】【課題】狭い波長間隔で波長ロッキングが可能で、か
つ光部品の組み込みが容易なレーザモジュールを提供す
る。【解決手段】半導体レーザ素子２０と、半導体レーザ
素子２０から出力された光の波長変化を検出する波長モ
ニタ部と、これら半導体レーザモジュールと波長モニタ
部とを収納するパッケージ１０１とを備え、波長モニタ
部には所定波長の光を選択的に透過する光フィルタ５２
を有するレーザモジュール２００において、光フィルタ
５２は、屈折率２．３以上の共振部を用いたファブリペ
ローエタロンで構成されているレーザモジュール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光送信器に利用さ
れる半導体レーザモジュール、特に波長分割多重（ＷＤ
Ｍ：Wavelength Division Multiplexing）システムに利
用される光信号送信用のモジュール内部に波長モニタを
内蔵するレーザモジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高密度ＷＤＭ光伝送システムが発
展している。該システムでは５０ＧＨｚ，２５ＧＨｚ
と、光信号の波長間隔が非常に狭くなってきているの
で、光信号同士のクロストークを防止するためには信号
光源となるレーザモジュールにおいて、出力される光信
号に非常に高い波長安定性が要求される。

【０００３】光信号の波長安定化を実現する技術とし
て、波長モニタ部を設け、光信号の波長をモニタし、常
にそれを一定に保つ（以下、波長ロッキングする、とい
う）レーザモジュールが知られている。波長モニタ部
は、半導体レーザ素子から出射された光を２以上に分岐
し、少なくとも一方を、所定波長の光を選択的に透過す
る光フィルタ内を透過させ、それぞれ光検出器で検出
し、互いに比較することにより、波長を検知する。

【０００４】ここで波長モニタ部で使用される光フィル
タは、ファブリペローエタロンで構成される。ファブリ
ペローエタロンは、図１２に示すように、共振器長Ｌを
有する共振部１の両側に、例えば誘電体多層膜からなる
ミラー２を形成し、該ミラー２間における光のファブリ
ペロー共振により、図１３のような波長弁別曲線によっ
て示される波長対光透過率特性を得るものである。

【０００５】図１３に示すように、ファブリペローエタ
ロンは、光信号の波長間隔Δλと同じ周期を持った波長
弁別曲線となるよう設計される必要がある。これまで、
前記共振部１は入手容易で安価なＳｉＯ₂で形成された
ものを使用するのが一般的であった。例えば５０ＧＨｚ
の周期の波長弁別曲線のファブリペローエタロンを上記
ＳｉＯ₂で構成するためには、共振器長２ｍｍが必要と
され、２５ＧＨｚの周期の場合には共振器長４ｍｍが必
要とされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし現状、レーザモ
ジュールのパッケージ内部は縦１９ｍｍ×横８ｍｍ程度
のスペースしかない。この形状は現在の技術標準に基づ
いて規定されており、将来的には種々変更される可能性
があるものの、レーザモジュールの小型化の要望は強い
ので、上記のサイズからかけ離れてパッケージが大型化
する可能性は少ない。

【０００７】しかるに該スペース内に半導体レーザ素
子、波長モニタ部、光を光ファイバに入射させるための
レンズ等の光部品を収納する必要があるところ、狭い波
長間隔における波長ロッキングを行う場合に、ファブリ
ペローエタロンの共振部１としてＳｉＯ₂を用いたので
は、パッケージ内に光部品が納まりきれなくなり、もし
納まったとしてもレーザモジュールへの光部品組み込み
時に光部品同士の接触などの可能性が高かった。

【０００８】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、狭い波長間隔で波長ロッキングが可能であり、かつ
光部品の組み込みが容易なレーザモジュールを提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明
は、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出
力された光の波長変化を検出する波長モニタ部と、これ
ら半導体レーザモジュールと波長モニタ部とを収納する
パッケージとを備え、前記波長モニタ部には所定波長の
光を選択的に透過する光フィルタを有するレーザモジュ
ールにおいて、前記光フィルタは、屈折率２．３以上の
共振部を用いたファブリペローエタロンで構成されてい
ることを特徴とするレーザモジュールである。

【００１０】上記本発明のレーザモジュールにおいて、
前記光フィルタの共振部はＢｉ₁₂ＧｅＯ₂₀で形成されて
いてもよい。上記本発明のレーザモジュールにおいて、
前記光フィルタの共振部はシリコン（Ｓｉ）で形成され
ていてもよい。上記本発明のレーザモジュールにおい
て、前記半導体レーザ素子の前方出射端面から出力され
た光を受光し伝送する光ファイバがパッケージ端部に取
り付けられていてもよい。

【００１１】上記本発明のレーザモジュールにおいて、
前記半導体レーザ素子の後方出射端面から出力された光
の波長が前記波長モニタ部によって検出される構成であ
ってもよい。上記本発明のレーザモジュールにおいて、
前記波長モニタ部は、前記半導体レーザ素子の後方光を
２方向に分岐させるプリズムと、前記プリズムによって
分岐された一方の光を受光する第１の光検出器と、前記
プリズムによって分岐された他方の光を入射する前記光
フィルタと、前記光フィルタを透過した光を受光する第
２の光検出器と、を備え、前記第１の光検出器による検
出結果と前記第２の光検出器による検出結果に基づいて
前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光の波長変
化を検出するものであってもよい。

【００１２】上記本発明のレーザモジュールは、前記半
導体レーザ素子の前方出射端面から出力された光を前記
光ファイバに入射させる第１レンズ、第２レンズを有す
るものであってもよい。上記本発明のレーザモジュール
は、第１レンズ、第２レンズの間に光アイソレータを有
するものであってもよい。

【００１３】上記本発明のレーザモジュールにおいて、
前記光フィルタの温度変化を検出する温度検出部を有
し、光フィルタの温度が一定となるように温度制御を行
ってもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるレーザモ
ジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。なお、この実施の形態によりこの発明が限定される
ものではない。後述する本実施形態例のレーザモジュー
ルに使用される光フィルタは、従来同様、図１２に示し
たファブリペローエタロンで構成されている。

【００１５】ただしその共振部１は屈折率２．３以上の
材質、すなわちＳｉＯ₂（屈折率１．５）よりも屈折率
が高い材質で構成されている点が従来と異なる。例えば
Ｓｉ（屈折率３．５）、Ｂｉ₁₂ＧｅＯ₂₀（屈折率２．３
９）等が好適である。共振部１をこのような材質で構成
した場合、非常に短い共振器長Ｌで狭い波長間隔Δλの
光フィルタを構成することができる。

【００１６】表１は、波長間隔Δλと共振器長Ｌとの関
係を、本実施形態例の光フィルタにおいてＳｉやＢｉ₁₂
ＧｅＯ₂₀を使用した場合と、従来技術のようにＳｉＯ₂
を使用した場合とで比較したものである。

【００１７】

【表１】

【００１８】この表において同じ波長間隔Δλにおいて
比較すると分かるように、ＳｉやＢｉ₁₂ＧｅＯ₂₀を使用
した場合には、ＳｉＯ₂を使用した場合の約半分近くま
で共振器長Ｌを短くすることができる。とくにＢｉ₁₂Ｇ
ｅＯ₂₀は、（１）温度に対する波長対光透過率特性の安
定性が高い、（２）光に対する透明度が非常に高くわず
かな光量でも波長モニタが可能である、（３）安価、
（４）結晶異方性がないため、結晶方位による配置制限
がない、という特徴を持ち、狭い波長間隔Δλでの波長
ロッキングを行う光フィルタの共振部１として非常に好
ましい。

【００１９】またＳｉは光学材料として非常に一般的
で、容易に入手可能である点で好ましい。このように高
い屈折率を持った光フィルタを用いた場合の、５０ＧＨ
ｚ，２５ＧＨｚといった波長間隔Δλで波長ロッキング
を行うレーザモジュールの構成例について以下に説明す
る。

【００２０】（レーザモジュールの構成例１）レーザモ
ジュールの構成例１について説明する。図１は、このレ
ーザモジュールのレーザ出射方向における側面断面図で
あり、図２はその上面断面図である。図１、図２に示す
レーザモジュール２００は、半導体レーザ素子２０から
出射したレーザ光を受光し伝送する光ファイバ１１を有
する。光ファイバ１１の先端部は、フェルール１２によ
って保持した状態でパッケージ１０１のレーザ出射方向
側端部の筒状部分１０１ａの端面にスリーブ１３を介し
て固定されている。

【００２１】また、パッケージ１０１の底面上には、第
１サーモモジュール６３と第２サーモモジュール６４が
近接されて配置されている。第１サーモモジュール６３
と第２サーモモジュール６４は、通電させる電流の大き
さおよび向きによってその表面の加熱および冷却が可能
な装置であり、ペルチェ素子等で構成される。第１サー
モモジュール６３上には、ＣｕＷ等で作製されたベース
３０が載置され、さらにその上に、半導体レーザ素子２
０が搭載されたサブマウント３４と、半導体レーザ素子
２０の前側端面から出力されたレーザ光を平行光にする
平行レンズ３３と、光ファイバ１１側からの反射戻り光
を阻止するための光アイソレータ３２と、半導体レーザ
素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光
を平行にする平行レンズ３５と、が設けられる。

【００２２】またパッケージ１０１のレーザ出射方向側
端部の筒状部分１０１ａには前記平行光を光ファイバ１
１に結合する集光レンズ３６が収納固定されている。一
方、第２サーモモジュール６４上には、ＣｕＷ等で作製
されたベース５０が載置され、さらにその上に、半導体
レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレ
ーザ光を所定の角度で２方向に分岐させるプリズム５１
と、プリズム５１によって分岐された光の一方を入射す
る光フィルタ５２と、サブマウント５３とが設けられ
る。また、サブマウント５３の前面（レーザ出射方向
面）には、プリズム５１によって分岐された光の他方を
受光する第１光検出器４１と、光フィルタ５２を透過し
た光を受光する第２光検出器４２とが、同一平面上に設
けられている。なお、第１光検出器４１および第２光検
出器４２としては、フォトダイオードが用いられる。

【００２３】また、光フィルタ５２の近傍には、光フィ
ルタ５２の温度を検出するサーミスタ５４が設けられて
いる。以下、半導体レーザ素子２０から出射したレーザ
光をモニタする光学部品（例えばここでは平行レンズ３
５、プリズム５１、光フィルタ５２、第１光検出器４
１、第２光検出器４２、サーミスタ５４）を波長モニタ
部と称する。

【００２４】このレーザモジュール２００では、上記し
た構成において、半導体レーザ素子２０の前側端面から
出力されたレーザ光は平行レンズ３３、光アイソレータ
３２、集光レンズ３６を介して光ファイバ１１に伝送さ
れ、信号光として所望の用途に利用される。光アイソレ
ータ３２により反射戻り光が防止されていることによ
り、半導体レーザ素子２０のレーザ発振は安定に保たれ
ている。

【００２５】以下に、このレーザモジュール２００にお
ける温度制御について説明する。まず、半導体レーザ素
子２０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３５を経て、プリズム５１によって２方
向に分岐される。プリズム５１によって分岐された一方
の光は、第１光検出器４１によって電流に変換され、図
示しない電流−電圧変換部によって参照電圧として用い
られる。

【００２６】また、プリズム５１によって分岐された他
方の光は、光フィルタ５２を通過し、第２光検出器４２
によって電流に変換され、図示しない電流−電圧変換部
によって信号電圧として用いられる。よって、所望の波
長の光が光フィルタ５２を経ることで得られる信号電圧
と、上記参照電圧との差分を基準電圧差とすると、実際
の参照電圧と信号電圧との電圧差を上記した基準電圧差
と比較することにより、波長のずれがわかることにな
る。なお電圧差ではなく電圧比を用いて波長のずれを検
出することもできる。

【００２７】この波長のずれは、半導体レーザ素子２０
を温度変化させることで補正できるので、そのずれを補
正するには、半導体レーザ素子２０下部のサブマウント
３４を温度調節（冷却または加熱）すればよい。そこ
で、上記比較によって得られた波長のずれを示す電圧
を、図示しない制御部によって、第１サーモモジュール
６３の温度を制御する制御電圧として用い、第１サーモ
モジュール６３を温度調節器として動作させる。これに
より、半導体レーザ素子２０は、第１サーモモジュール
６３、ベース３０およびサブマウント３４を介して温度
調節され、波長変化を抑制するように、すなわち所望の
波長のレーザ光が出力されるようにフィードバック制御
される。

【００２８】ファブリペローエタロンで形成された光フ
ィルタ５２は、温度に依存して特性が変化するため、そ
の温度を一定にしておくことが好ましい。そこで、図示
しない制御部は、所望の温度とサーミスタ５４によって
検出された温度との差分を演算し、その差分に相当する
電圧を制御電圧として第２サーモモジュール６４の温度
を制御する。これにより、光フィルタ５２は、第２サー
モモジュール６４およびベース５０を介して加熱または
冷却され、所望の温度に安定する。

【００２９】このような動作により半導体レーザ素子２
０から出力されるレーザ光の波長が一定に保たれる。以
上の説明で分かるように、図１、図２に示すレーザモジ
ュールは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ
光の光軸方向において、半導体レーザ素子２０の前側端
部側、後側端部側のそれぞれに、とくに光軸方向に、非
常に多数の光部品を配置して構成されている。一例とし
て、各光部品の光軸方向の長さは以下のとおりである。

【００３０】平行レンズ３３１ｍｍ光アイソレータ３２３ｍｍ集光レンズ３６４ｍｍサブマウント３４２ｍｍ平行レンズ３５２ｍｍプリズム５１２ｍｍサブマウント５３２ｍｍ

【００３１】よって従来技術のようにＳｉＯ₂からなる
共振部１で光フィルタ５２を構成した場合には、狭い波
長間隔Δλで、かつ既存のパッケージサイズで該レーザ
モジュールを構成しようとすると、光フィルタ５２の共
振器長が長く、他の光部品の分の配置スペースを占有し
てしまうので、光部品同士が接触する可能性がある。こ
れに対し屈折率２．３以上の共振部１を用いた場合に
は、その共振器長ＬをＳｉＯ₂の場合の約半分あるいは
それ以下と短くすることができるため、既存のレーザモ
ジュール用のパッケージ１０１を用いて狭い波長間隔Δ
λで波長ロッキングを行う場合であっても、各光部品同
士の間隔に余裕ができ、各光部品の組み込みを容易にす
ることができる。

【００３２】またレーザモジュールの構成例１では、波
長モニタ部を、ビームスプリッタの一種であるプリズム
５１と、サブマウント５３の同一平面上に配置された第
１光検出器４１および第２光検出器４２とを含む構成と
している。プリズムは、２つの傾斜面により１つのレー
ザ光を２分岐する単純な構成であり、傾斜面同士の角度
設定により、レーザ光の分岐角度を任意に設定できるた
め、他のビームスプリッタに比べ、波長モニタ部の小型
化が可能である。但し、プリズム５１に替えて他のビー
ムスプリッタ、例えばハーフミラーを配置し、そのハー
フミラーにおける透過光と反射光をそれぞれ別サブマウ
ント上に設けられた第１光検出器４１および第２光検出
器４２で受光するようにしてもよい。

【００３３】さらに図３に示すように、第１サーモモジ
ュール６３，第２サーモモジュール６４上にあった光学
部品を全て第１サーモモジュール６３上に配置する構成
とすれば、さらにレーザモジュールの小型化に有利であ
る。

【００３４】（レーザモジュールの構成例２）次にレー
ザモジュールの構成例２について説明する。図４は、こ
のレーザモジュールのレーザ出射方向における側面断面
図である。なお、図４において、図１と共通する部分に
は同一の符号を付してその説明を省略する。図４に示す
レーザモジュール１００では、パッケージ１０１の底面
上に第１サーモモジュール６１のみが配置される点と、
光アイソレータ３２を設置するベース３１、第２サーモ
モジュール６２および波長モニタ部を構成するベース５
０が第１サーモモジュール６１上に設けられる点と、第
２サーモモジュール６２上に半導体レーザ素子２０と平
行レンズ３３，３５が配置される点が、図１に示すレー
ザモジュール２００と異なる。

【００３５】図５は、レーザモジュール１００のレーザ
出射方向における上面断面図である。図５に示すよう
に、サブマウント３４上には、半導体レーザ素子２０に
加えて、その半導体レーザ素子２０の温度を計測するサ
ーミスタ２１が設けられる。また、波長モニタ部に位置
するサブマウント５３の前面（レーザ出射方向面）に
は、プリズム５１によって分岐された光の他方を受光す
る第１光検出器４１と、光フィルタ５２を透過した光を
受光する第２光検出器４２とが、同一平面上に設けられ
ている。

【００３６】以下に、このレーザモジュール１００にお
ける温度制御について説明する。図６は、該レーザモジ
ュールの動作を説明するための説明図である。なお、こ
こでは、光フィルタ５２の温度を計測するためのサーミ
スタ５４を第１サーミスタ５４と称し、半導体レーザ素
子２０の温度を計測するためのサーミスタ２１を第２サ
ーミスタ２１と称する。

【００３７】まず、図６に示す第１制御部９１は、第１
サーミスタ５４から出力された信号を入力することで、
光フィルタ５２の温度を検出する。そして、第１制御部
９１は、所望の温度と第１サーミスタ５４によって検出
された温度との差分を演算し、その差分に相当する電圧
を制御電圧として第１サーモモジュール６１の温度を一
定に制御する。これにより、光フィルタ５２は、第１サ
ーモモジュール６１およびベース５０を介して加熱また
は冷却され、上記した所望の温度に安定する。すなわ
ち、光フィルタ５２の波長弁別特性を安定させることが
できる。

【００３８】また、図６に示す第２制御部９２は、第２
サーミスタ２１から出力された信号を入力することで、
半導体レーザ素子２０の温度を検出する。第２制御部９
２には、半導体レーザ素子２０の温度と発振する波長と
の関係が記憶されており、利用者は所望の波長を選択し
て設定する。これにより、第２制御部９２は、その所望
の波長に対応した温度となるように第２サーモモジュー
ル６２を制御する。

【００３９】一方、半導体レーザ素子２０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３５を
経た後、プリズム５１に異なる傾斜角度で形成された２
つの傾斜面に入射されることによって第１光検出器４１
と第２光検出器４２に向けて２方向に分岐される。プリ
ズム５１によって分岐された一方の光は、第１光検出器
４１によって電流に変換された後、図６に示す第２制御
部９２に入力される。

【００４０】また、プリズム５１によって分岐された他
方の光は、光フィルタ５２を通過した後、第２光検出器
４２によって電流に変換され、図６に示す第２制御部９
２に入力される。第２制御部９２では、第１光検出器４
１から入力された電流を電圧に変換し、参照電圧として
用い、第２光検出器４２から入力された電流を電圧に変
換して、信号電圧として用いる。ここで、第２制御部９
２は、利用者によって選択された所望の波長に対して、
その波長の光が光フィルタ５２を経ることで得られる信
号電圧と、その波長の光が発振される際の上記参照電圧
との差分を基準電圧差として記憶している。これによ
り、第２制御部９２は、実際の参照電圧と信号電圧との
電圧差を上記した基準電圧差と比較することで、波長の
ずれを検出することができる。

【００４１】そして、第２制御部９２は、この波長のず
れを示す電圧に基づいて、第２サーモモジュール６２の
温度を制御する。これにより、半導体レーザ素子２０
は、第１サーモモジュール６２、ベース３０およびサブ
マウント３４を介して冷却または加熱される。すなわ
ち、利用者によって選択された所望の波長に対して、波
長ロッキングが行なわれる。

【００４２】また、図６に示す第３制御部９３は、第１
検出器４１から出力された信号に基づいて、レーザ出力
が一定となるように半導体レーザ素子２０の注入電流を
制御する。つぎに、このレーザモジュールでの温度可変
性能について説明する。ここでは一例として、第１サー
モモジュール６１および第２サーモモジュール６２にお
いて制御可能な温度範囲を６０℃とし、レーザモジュー
ルのケースの温度仕様として−５℃〜７０℃を要求する
ものとする。この場合、第１サーモモジュール６１によ
る温度可変範囲は１０℃〜５５℃となるため、第１制御
部９１によって、光フィルタ５２の温度、すなわち第１
サーモモジュール６１の温度を例えば２０℃に一定に保
つことは十分可能である。

【００４３】この状態で、第２サーモモジュール６２
は、下段の第１サーモモジュール６１の温度が上記した
ように一定に制御されていることから、その温度可変範
囲を、従来に比べて飛躍的に広げることができる。例え
ば、上記例のように第１サーモモジュール６１の温度が
２０℃である場合、第２サーモモジュール６２の温度可
変範囲は−４０℃〜８０℃となり、その幅は１２０℃に
まで及ぶ。これは、第２サーモモジュール６２上に設け
られたサブマウント３４を介して、半導体レーザ素子２
０の温度を１２０℃の範囲に亘って制御可能であること
を意味する。

【００４４】半導体レーザ素子２０の発振波長の温度依
存性が０．１ｎｍ／℃程度であることから、半導体レー
ザ素子２０の波長可変範囲は、０．１ｎｍ×１２０℃＝
１２ｎｍとなり、このレーザモジュールを適用するアプ
リケーションの範囲を広げることが可能になる。このよ
うなレーザモジュールの構成例２もレーザモジュールの
構成例１の場合と同様に多数の光部品を組み込む必要が
あるが、屈折率２．３以上の共振部１を用いた光フィル
タを用いているので、その共振器長ＬをＳｉＯ₂の場合
の約半分あるいはそれ以下に短くすることができる。し
たがって既存のレーザモジュール用のパッケージ１０１
を用いて狭い波長間隔Δλで波長ロッキングを行う場合
であっても、各光部品同士の間隔に余裕ができ、各光部
品の組み込みを容易にすることができる。

【００４５】レーザモジュールの構成例２によれば、温
度が一定に制御される第１サーモモジュール６１上に光
フィルタ５２を設けているので、光フィルタ５２と光ア
イソレータ３２の波長弁別特性を安定させることがで
き、より精確な波長ロッキングを実現することができ
る。また、温度が一定に制御された第１サーモモジュー
ル６１上に第２サーモモジュール６２を設けているの
で、第２サーモモジュール６２の温度制御範囲を広げる
ことができ、その第２サーモモジュール６２上にベース
３０およびサブマウント３４を介して設けられた半導体
レーザ素子２０の波長可変範囲を広げることが可能にな
る。

【００４６】なお図７に示すように、第２サーモモジュ
ール６２を第１サーモモジュール６１の中央付近に配置
することにより、第２サーモモジュール６２で発生した
熱を下段の第１サーモモジュール６１で均等に吸熱する
ことができ、これらサーモモジュールの性能を有効に利
用することができる。したがって、第１サーモモジュー
ル６１における消費電力を低減させることができ、これ
は、同じ消費電力で温度可変範囲を広げること、すなわ
ち半導体レーザ素子２０の発振波長の可変範囲を広げる
ことができるという効果をもたらす。

【００４７】また第２サーモモジュール６２上に設ける
部品を、半導体レーザ素子２０が設けられたサブマウン
ト３４のみにすることで、第２サーモモジュール６２の
消費電力をも低減させることができる。

【００４８】（レーザモジュールの構成例３）つぎに、
レーザモジュールの構成例３について説明する。レーザ
モジュールの構成例２が、半導体レーザ素子２０の後側
端面から出力されたレーザ光を用いるように波長モニタ
部を構成したのに対し、レーザモジュールの構成例３
は、半導体レーザ素子２０の前側端面から出力されたレ
ーザ光を用いるように波長モニタ部を構成したことを特
徴としている。

【００４９】図８は、このレーザモジュールのレーザ出
射方向における側面断面図である。なお、図８におい
て、図４と共通する部分には同一符号を付してその説明
を省略する。図８に示すレーザモジュール１４０では、
第１サーモモジュール６１上に、ベース８０、第２サー
モモジュール６４およびベース７０が設けられている。
ベース８０上には、サブマウント８１が設けられ、その
サブマウント８１の前面（レーザ出射方向面）には、半
導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光
を受光する光検出器８２が設けられている。

【００５０】また、第２サーモモジュール６４上には、
ベース３７が配置され、そのベース３７上には、半導体
レーザ素子２０が設けられたサブマウント３４と、半導
体レーザ素子２０の前側端面から出力されたレーザ光を
光ファイバ１１に結合する平行レンズ３３とが設けられ
る。また、ベース７０上には、光ファイバ１１側から集
光の反射戻り光を阻止するための光アイソレータ３２
と、サブマウント７１と、サブマウント７２とが設けら
れる。

【００５１】図９は、このレーザモジュールのレーザ出
射方向における上面断面図である。図９に示すように、
サブマウント３４上には、半導体レーザ素子２０に加え
て、その半導体レーザ素子の温度を計測するサーミスタ
２１が設けられる。また、波長モニタ部に位置するベー
ス７０上には、光アイソレータ３２を通過した光を透過
させるとともにその入射方向に対してサブマウント７２
に向けて略９０度に反射するハーフミラー７８と、ハー
フミラー７８を透過した光を透過させるとともにその入
射方向に対してサブマウント７１に向けて略９０度に反
射するハーフミラー７７と、ハーフミラー７８によって
反射された光を入射する光フィルタ７５と、が設けられ
る。

【００５２】サブマウント７１の前面には、ハーフミラ
ー７７によって反射された光を受光する第１光検出器７
３が設けられ、サブマウント７２の前面には、光フィル
タ７５を通過した光を受光する第２光検出器７４が設け
られる。なお、第１光検出器７３および第２光検出器７
４としてフォトダイオードが用いられる。このレーザモ
ジュール１４０における温度制御については、図６に示
す第１光検出器４１および第２光検出器４２がそれぞれ
上記した第１光検出器７３および第２光検出器７４に相
当し、レーザモジュールの構成例2で説明した温度制御
と同様に動作するのでここではその説明を省略する。な
お、図９においては図示していないが、図６に示す第１
サーミスタ５４に相当するサーミスタが、光フィルタ７
５の近傍に配置される。

【００５３】また、図８および図９において、光検出器
８２は、半導体レーザ素子２０の出力パワーをモニタす
るもので、その検出電流は、図６に示す第３制御部９３
に入力される。以上に説明したとおり、レーザモジュー
ルの構成例３はレーザモジュールの構成例１，２と異な
り、波長モニタ部を、半導体レーザ素子２０のレーザ出
射前面（光ファイバ１１側）に配置しているが、やはり
多数の光部品を半導体レーザ素子２０の光軸方向になら
べた構成になっている。したがって屈折率２．３以上の
共振部１を用いた光フィルタを用いることにより、その
共振器長ＬをＳｉＯ₂の場合の約半分あるいはそれ以下
に短くすることができるため、既存のレーザモジュール
用のパッケージ１０１を用いて狭い波長間隔Δλで波長
ロッキングを行う場合であっても、各光部品同士の間隔
に余裕ができ、各光部品の組み込みを容易にすることが
できる。

【００５４】またその他、光フィルタ５２と光アイソレ
ータ３２の波長弁別特性を安定させることができ、より
精確な波長ロッキングを実現することができる効果、半
導体レーザ素子２０の波長可変範囲を広げることが可能
になる効果、プリズムを用いることによって波長モニタ
部の小型化が可能である効果、などレーザモジュールの
構成例１，２と同様の効果を得ることができる。

【００５５】（レーザモジュールの構成例４）つぎに、
レーザモジュールの構成例４について説明する。このレ
ーザモジュールは、レーザモジュールの構成例２におい
て、第２サーモモジュールとその第２サーモジュールに
並置されるベース等との間に断熱性または絶縁性の遮蔽
部材を介在させることを特徴としている。

【００５６】図１０は、このレーザモジュールのレーザ
出射方向における側面断面図である。なお、図１０にお
いて、図４と共通する部分には同一の符号を付してその
説明を省略する。また、図１１は、このレーザモジュー
ルのレーザ出射方向における上面断面図である。なお、
図１１において、図２と共通する部分には同一の符号を
付してその説明を省略する。

【００５７】図１０および図１１において、それぞれ図
４および図２と異なるのは、第２サーモモジュール６２
と波長モニタ部であるベース５０との間に絶縁性または
／および断熱性を有する遮蔽部材９５が介在固定されて
いる点である。例えば、遮蔽部材９５を絶縁性の材料で
形成した場合には、第２サーモモジュール６２とベース
５０とが電気的に接触して短絡してしまうのを防止する
ことができる。また、遮蔽部材９５を断熱性の材料で形
成した場合には、第２サーモモジュール６２で発生した
熱が波長モニタ部であるベース５０を介して光フィルタ
５２に伝達されることによって光フィルタ５２の波長対
光透過率特性が変動することを防止することができる。

【００５８】なお、絶縁性の材料としては、ガラエポ
（ガラス繊維＋エポキシ樹脂）、紙フェノール樹脂、ポ
リイミド、マイカ（雲母）、ガラス、エポキシ、ポリエ
チレン、テフロン（登録商標）などのセラミックや樹脂
を用いることができる。また、断熱性の材料としては、
ガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール、発泡セメ
ント、中空ガラスビーズ、発泡ウレタン、発泡ポリスチ
レンなどの多孔質体を用いることができる。さらに、遮
蔽部材９５としては、絶縁性と断熱性をともに有する材
料が好ましいが、上記した材料はほとんどの場合、両特
性を有する。

【００５９】なお、上記した遮蔽部材９５は、さらに、
光アイソレータ３２が設けられるベース３１と第２サー
モモジュール６２との間に介在固定することもできる。
以上に説明したとおり、レーザモジュールの構成例４に
よれば、第２サーモモジュール６２とその近傍に並置さ
れた部品との間に絶縁性または断熱性の部材を介在固定
するので、両者の電気的な短絡または不要な熱伝導を防
止することができ、信頼性の高い動作または第２サーモ
モジュールの消費電力の低減を実現することができる。

【００６０】またレーザモジュールの構成例１によって
得られる効果に加え、さらに光部品の組み込みが容易と
なり、レーザモジュールの小型化に有利である。なお上
記した例では、図４の構成に対して遮蔽部材９５を用い
る構成としたが、例えば図１の構成において第１サーモ
モジュール６３と第２サーモモジュール６４との間に部
材９５を挟着固定することによってレーザモジュールの
小型化を図る等、他の構成に対しても同様に適用するこ
とができることは言うまでもない。

【００６１】なお、各実施の形態では、ビームスプリッ
タの一例としてプリズムやハーフミラーを示したが、他
のビームスプリッタを用いることももちろん可能であ
る。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、屈折率２．３以上の共
振部１を用いたファブリペ−ロエタロンで構成されてい
る光フィルタを用いて波長モニタ部を構成することによ
り、狭い波長間隔で波長ロッキングが可能であり、かつ
光部品の組み込みが容易なレーザモジュールを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの
構成例１を示す側面断面図である。

【図２】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの
構成例１を示す上面断面図である。

【図３】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの
構成例１の変形例を示す側面断面図である。

【図４】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの
構成例２を示す側面断面図である。

【図５】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの
構成例２を示す上面断面図である。

【図６】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの
構成例２の動作を説明するための説明図である。

【図７】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの
構成例２の変形例を示す側面断面図である。

【図８】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの
構成例３を示す上面断面図である。

【図９】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの
構成例３を示す側面断面図である。

【図１０】本発明の実施形態にかかるレーザモジュール
の構成例４を示す側面断面図である。

【図１１】本発明の実施形態にかかるレーザモジュール
の構成例４を示す上面断面図である。

【図１２】ファブリペローエタロンの構成図である。

【図１３】ファブリペローエタロンによる波長弁別曲線
の一例であり、横軸は波長、縦軸は光透過率を示す。

【符号の説明】

１共振部２ミラー１１光ファイバ１２フェルール１３スリーブ２０半導体レーザ素子２１，５４サーミスタ３０，３１，３７，５０，７０，８０ベース３２光アイソレータ３３，３５平行レンズ３６集光レンズ４１，４２，７３，７４，８２光検出器５１プリズム３４，５３，７１，７２，８１サブマウント５２光フィルタ６１，６３第１サーモモジュール６２，６４第２サーモモジュール９１第１制御部９２第２制御部９３第３制御部７５光フィルタ７７，７８ハーフミラー９５遮蔽部材１００，１２０，１４０，１７０，２００レーザモジ
ュール１０１パッケージ１０１ａ筒状部分

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/022 Ｈ０１Ｓ 5/022 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 DA03 DA04 DA05 DA06 DA15 DA36 DA38 2H042 CA06 CA17 2H048 GA04 GA13 GA24 GA48 GA51 GA62 5F073 AB27 AB28 AB30 BA01 EA03 EA04 FA02 FA06 FA14 FA25 GA12 GA13 GA14 GA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出力された光の波長変化を検
出する波長モニタ部と、これら半導体レーザモジュールと波長モニタ部とを収納
するパッケージとを備え、前記波長モニタ部には所定波
長の光を選択的に透過する光フィルタを有するレーザモ
ジュールにおいて、前記光フィルタは、屈折率２．３以上の共振部を用いた
ファブリペローエタロンで構成されていることを特徴と
するレーザモジュール。
【請求項２】前記光フィルタの共振部はＢｉ₁₂ＧｅＯ
₂₀で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
レーザモジュール。
【請求項３】前記光フィルタの共振部はシリコンで形
成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ
モジュール。
【請求項４】前記半導体レーザ素子の前方出射端面か
ら出力された光を受光し伝送する光ファイバがパッケー
ジ端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載のレーザモジュール。
【請求項５】前記半導体レーザ素子の後方出射端面か
ら出力された光の波長が前記波長モニタ部によって検出
されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
のレーザモジュール。
【請求項６】前記波長モニタ部は、前記半導体レーザ素子の後方光を２方向に分岐させるプ
リズムと、前記プリズムによって分岐された一方の光を受光する第
１の光検出器と、前記プリズムによって分岐された他方の光を入射する前
記光フィルタと、前記光フィルタを透過した光を受光する第２の光検出器
と、を備え、前記第１の光検出器による検出結果と前記第２の光検出
器による検出結果に基づいて前記半導体レーザ素子から
出力されたレーザ光の波長変化を検出することを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載のレーザモジュー
ル。
【請求項７】前記半導体レーザ素子の前方出射端面か
ら出力された光を前記光ファイバに入射させる第１レン
ズ、第２レンズを有することを特徴とする請求項４に記
載のレーザモジュール。
【請求項８】第１レンズ、第２レンズの間に光アイソ
レータを有することを特徴とする請求項７に記載のレー
ザモジュール。
【請求項９】光フィルタの温度変化を検出する温度検
出部を有し、光フィルタの温度が一定となるように温度
制御を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに
記載のレーザモジュール。
【請求項１０】第一の温度調節部と、該第一の温度調
節部上に固定された第二の温度調節部とを有し、第一の
温度調節部上に前記波長モニタ部が固定され、第二の温
度調節部上に前記半導体レーザが固定されていることを
特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のレーザモジ
ュール。