JP2003110194A - 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定し、高利得を得ることができるラマン増
幅器用光源に適した半導体レーザ装置および半導体レー
ザモジュールを提供すること。 【解決手段】 レーザ光を発光するＧＲＩＮ−ＳＣＨ−
ＭＱＷ活性層３の出力側に、回折格子１３をもつ光導波
路４を設け、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３が形成
する利得領域と回折格子１３の波長選択特性とを含む発
振パラメータの組み合わせ設定によって発振波長スペク
トルの半値幅内に２本以上の発振縦モードを含むレーザ
光を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エルビウム添加
ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped FiberAmplif
ier）やラマン増幅器などの励起用光源に適した半導体
レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用い
たラマン増幅器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネットをはじめとする様
々なマルチメディアの普及に伴って、光通信に対する大
容量化の要求が大きくなっている。従来、光通信では、
光ファイバによる光の吸収が少ない波長である１３１０
ｎｍもしくは１５５０ｎｍの帯域において、それぞれ単
一の波長による伝送が一般的であった。この方式では、
多くの情報を伝達するためには伝送経路に敷設する光フ
ァイバの芯数を増やす必要があり、伝送容量の増加に伴
ってコストが増加するという問題点があった。

【０００３】そこで、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：
Dense-Wavelength Division Multiplexing）通信方式が
用いられるようになった。このＤＷＤＭ通信方式は、主
にＥＤＦＡを用い、この動作帯域である１５５０ｎｍ帯
において、複数の波長を使用して伝送を行う方式であ
る。このＤＷＤＭ通信方式あるいはＷＤＭ通信方式で
は、１本の光ファイバを用いて複数の異なる波長の光信
号を同時に伝送することから、新たな線路を敷設する必
要がなく、ネットワークの伝送容量の飛躍的な増加をも
たらすことを可能としている。

【０００４】このＥＤＦＡを用いた一般的なＷＤＭ通信
方式では、利得平坦化の容易な１５５０ｎｍ帯から実用
化され、最近では、利得係数が小さいために利用されて
いなかった１５８０ｎｍ帯にまで拡大している。しかし
ながら、ＥＤＦＡで増幅可能な帯域に比して光ファイバ
の低損失帯域の方が広いことから、ＥＤＦＡの帯域外で
動作する光増幅器、すなわちラマン増幅器への関心が高
まっている。

【０００５】エルビウムのような希土類イオンを媒体と
した光増幅器がイオンのエネルギー準位によって利得波
長帯が決まるのに対し、ラマン増幅器は、励起光の波長
によって利得波長帯が決まるという特徴を持ち、励起光
波長を選択することによって任意の波長帯を増幅するこ
とができる。

【０００６】ラマン増幅では、光ファイバに強い励起光
を入射すると、誘導ラマン散乱によって、励起光波長か
ら約１００ｎｍ程度長波長側に利得が現れ、この励起さ
れた状態の光ファイバに、この利得を有する波長帯域の
信号光を入射すると、この信号光が増幅されるというも
のである。したがって、ラマン増幅器を用いたＷＤＭ通
信方式では、ＥＤＦＡを用いた通信方式に比して、信号
光のチャネル数をさらに増加させることができる。

【０００７】図３１は、ＷＤＭ通信システムに用いられ
る従来のラマン増幅器の構成を示すブロック図である。
図３１において、ファブリペロー型の半導体発光素子１
８０ａ〜１８０ｄとファイバグレーティング１８１ａ〜
１８１ｄとがそれぞれ対となった半導体レーザモジュー
ル１８２ａ〜１８２ｄは、励起光のもとになるレーザ光
を偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂに出力する。各半導体
レーザモジュール１８２ａ，１８２ｂが出力するレーザ
光の波長は同じであるが、偏波合成カプラ６１ａによっ
て異なる偏波面をもった光を合成している。同様にし
て、各半導体レーザモジュール１８２ｃ，１８２ｄが出
力するレーザ光の波長は同じであるが、偏波合成カプラ
６１ｂによって異なる偏波面をもった光を合成してい
る。偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂは、それぞれ偏波合
成したレーザ光をＷＤＭカプラ６２に出力する。なお、
偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂから出力されるレーザ光
の波長は異なる。

【０００８】ＷＤＭカプラ６２は、アイソレータ６０を
介して偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂから出力されたレ
ーザ光を合波し、ＷＤＭカプラ６５を介し、励起光とし
て増幅用ファイバ６４に出力する。この励起光が入力さ
れた増幅用ファイバ６４には、増幅対象の信号光が、信
号光入力ファイバ６９からアイソレータ６３を介して入
力され、励起光と合波してラマン増幅される。

【０００９】増幅用ファイバ６４内においてラマン増幅
された信号光（増幅信号光）は、ＷＤＭカプラ６５およ
びアイソレータ６６を介してモニタ光分配用カプラ６７
に入力される。モニタ光分配用カプラ６７は、増幅信号
光の一部を制御回路６８に出力し、残りの増幅信号光を
出力レーザ光として信号光出力ファイバ７０に出力す
る。

【００１０】制御回路６８は、入力された一部の増幅信
号光をもとに各半導体発光素子１８０ａ〜１８０ｄの発
光状態、たとえば光強度を制御し、ラマン増幅の利得帯
域が平坦な特性となるようにフィードバック制御する。

【００１１】図３２は、ファイバグレーティングを用い
た半導体レーザモジュールの概要構成を示す図である。
図３２において、この半導体レーザモジュール２０１
は、半導体発光素子２０２と光ファイバ２０３とを有す
る。半導体発光素子２０２は、活性層２２１を有する。
活性層２２１は、一端に光反射面２２２が設けられ、他
端に光出射面２２３が設けられる。活性層２２１内で生
じた光は、光反射面２２２で反射して、光出射面２２３
から出力される。

【００１２】半導体発光素子２０２の光出射面２２３に
は、光ファイバ２０３が配置され、光出射面２２３と光
結合される。光ファイバ２０３内のコア２３２には、光
出射面２２３から所定位置にファイバグレーティング２
３３が形成され、ファイバグレーティング２３３は、特
性波長の光を選択的に反射する。すなわち、ファイバグ
レーティング２３３は、外部共振器として機能し、ファ
イバグレーティング２３３と光反射面２２２との間で共
振器を形成し、ファイバグレーティング２３３によって
選択された特定波長のレーザ光が増幅されて出力レーザ
光２４１として出力される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た半導体レーザモジュール２０１（１８２ａ〜１８２
ｄ）は、ファイバグレーティング２３３と半導体発光素
子２０２との間隔が長いため、ファイバグレーティング
２３３と光反射面２２２との間の共振によって相対強度
雑音（ＲＩＮ：Relative Intensity Noise）が大きくな
る。ラマン増幅では、増幅の生じる過程が早く起こるた
め、励起光強度が揺らいでいると、ラマン利得も揺らぐ
ことになり、このラマン利得の揺らぎがそのまま増幅さ
れた信号強度の揺らぎとして出力されてしまい、安定し
たラマン増幅を行わせることができないという問題点が
あった。

【００１４】また、上述した半導体レーザモジュール２
０１は、ファイバグレーティング２３３を有した光ファ
イバ２０３と、半導体発光素子２０２とを光結合する必
要があり、組立時の光軸合わせに時間と労力とがかかる
とともに、共振器内における機械的な光結合であるため
に、レーザの発振特性が機械的振動などによって変化し
てしまうおそれがあり、安定した励起光を提供すること
ができない場合が生じるという問題点があった。

【００１５】なお、ラマン増幅器としては、図３１に示
したラマン増幅器のように信号光に対して後方から励起
する後方励起方式のほかに、信号光に対して前方から励
起する前方励起方式および双方向から励起する双方向励
起方式がある。現在、ラマン増幅器として多用されてい
るのは、後方励起方式である。その理由は、弱い信号光
が強い励起光とともに同方向に進行する前方励起方式で
は、励起光強度が揺らぐという問題があるからである。
したがって、前方励起方式にも適用できる安定した励起
光源の出現が要望されている。すなわち、従来のファイ
バグレーティングを用いた半導体レーザモジュールを用
いると、適用できる励起方式が制限されるという問題点
があった。

【００１６】また、ラマン増幅器におけるラマン増幅で
は、信号光の偏波方向と励起光の偏波方向とが一致する
ことを条件としている。すなわち、ラマン増幅では、増
幅利得の偏波依存性があり、信号光の偏波方向と励起光
の偏波方向とのずれによる影響を小さくする必要があ
る。ここで、後方励起方式の場合、信号光は、伝搬中に
偏波がランダムとなるため、問題は生じないが、前方励
起方式の場合、偏波依存性が強く、励起光の直交偏波合
成、デボラライズなどによって偏波依存性を小さくする
必要がある。すなわち、偏光度（ＤＯＰ：Degree Of Po
larization）を小さくする必要がある。

【００１７】さらに、ラマン増幅は、得られる増幅率が
比較的低いため、高出力のラマン増幅用励起光源の出現
が望まれていた。

【００１８】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
安定し、高利得を得ることができるラマン増幅器用光源
に適した半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールお
よびこれを用いたラマン増幅器を提供することを目的と
する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる半導体レーザ装置は、レーザ光を
発光する活性層の出力側または反射側あるいは出力側お
よび反射側の双方に回折格子を設け、前記活性層が形成
する利得領域と前記回折格子の波長選択特性とを含む発
振パラメータの組み合わせ設定によって発振波長スペク
トルの半値幅内に２本以上の発振縦モードを含むレーザ
光を出力することを特徴とする。

【００２０】この請求項１の発明によれば、レーザ光を
発光する活性層の出力側または反射側あるいは出力側お
よび反射側の双方に回折格子を設け、前記活性層が形成
する利得領域と前記回折格子の波長選択特性とを含む発
振パラメータの組み合わせ設定によって発振波長スペク
トルの半値幅内に２本以上の発振縦モードを含むレーザ
光を出力するようにしている。

【００２１】この請求項１の発明によれば、前記回折格
子の波長選択特性とを含む発振パラメータの組み合わせ
設定によって、波長が安定化され、かつ発振波長スペク
トルの半値幅内に２本以上、好ましくは３本以上の発振
縦モードを含むレーザ光を出力するようにしている。

【００２２】また、請求項２にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記出力側あるいは反射側に
設けられた回折格子の上部に設けられ、かつ前記活性層
の上部に設けられた電極と空間的に分離された波長制御
電極を備えたことを特徴とする。

【００２３】この請求項２の発明によれば、活性層の上
部に設けられた電極とは独立して、波長制御電極から該
波長制御電極の下部に設けられた回折格子に可変の電流
注入を行うことができる。

【００２４】また、請求項３にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記波長制御電極は、該波長
制御電極に流入する電流を空間的に制限する櫛歯構造を
有することを特徴とする。

【００２５】この請求項３の発明によれば、波長制御電
極の内部に櫛歯構造をもたせ、波長制御電極に注入され
た電流を空間的に不均一な電流として回折格子に流入
し、回折格子の波長選択性にチャープをかけることがで
きるようにしている。

【００２６】また、請求項４にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記回折格子と前記活性層と
の間に前記レーザ光の位相調整を行う位相調整部と、前
記位相調整部の上部に設けられ、前記電極および前記波
長調整部と空間的に分離された位相調整電極と、を備え
たことを特徴とする。

【００２７】この請求項４の発明によれば、位相調整部
が設けられることによって、活性層から出力されるレー
ザ光の出力低下の抑制や、縦モードホッピングによる電
流−光出力特性に現れるキンクの抑制や、精度良く所望
の発振波長を実現するなど発振安定動作の向上を図るこ
とができる。

【００２８】また、請求項５にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記発振波長の中心波長のシ
フト量に対応させて、前記出力側の回折格子の反射波長
モード間隔と前記反射側の回折格子の反射波長モード間
隔との差が設定されることを特徴とする。

【００２９】この請求項５の発明によれば、いわゆるバ
ーニア効果を利用し、回折格子の領域に電流を注入する
ことによって、各反射波長モードがシフトし、各反射波
長モードが一致した波長をもつマルチモード発振を行う
ようにしている。

【００３０】また、請求項６にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、発振波長が１１００〜１５５
０ｎｍであることを特徴とする。

【００３１】この請求項６の発明によれば、発振波長を
１１００〜１５５０ｎｍとし、光ファイバの伝送帯域に
適した波長帯域の信号光のラマン増幅を行うようにして
いる。

【００３２】また、請求項７にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記発振波長スペクトルの半
値幅は、３ｎｍ以下であることを特徴とする。

【００３３】この請求項７の発明によれば、前記発振波
長スペクトルの半値幅を、３ｎｍ以下とし、ラマン増幅
時の波長合成を効率的に行うようにしている。

【００３４】また、請求項８にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記活性層が形成する共振器
長は、８００μｍ以上であることを特徴とする。

【００３５】この請求項８の発明によれば、前記活性層
が形成する共振器長を、８００μｍ以上とし、発振縦モ
ードのモード間隔を短くすることによって、前記発振波
長スペクトルの半値幅内に含まれる発振縦モード数を増
大するとともに、高出力動作を可能にしている。

【００３６】また、請求項９にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記活性層が形成する共振器
長は、３２００μｍ以下であることを特徴とする。

【００３７】この請求項９の発明によれば、前記活性層
が形成する共振器長を、３２００μｍ以下とし、発振縦
モードのモード間隔を０．１ｎｍ以上とし、ラマン増幅
時における誘導ブリルアン散乱の影響を低減するように
している。

【００３８】また、請求項１０にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記回折格子は、グレーテ
ィング周期に所定の周期揺らぎを持たせたことを特徴と
する。

【００３９】この請求項１０の発明によれば、前記回折
格子に、グレーティング周期に所定の周期揺らぎを持た
せたるようにし、これによって、発振波長スペクトルの
半値幅を広げるようにしている。

【００４０】また、請求項１１にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記回折格子は、前記グレ
ーティング周期をランダムあるいは所定周期で変化させ
たグレーティングであることを特徴とする。

【００４１】この請求項１１の発明によれば、前記回折
格子を、前記グレーティング周期をランダムあるいは所
定周期で変化させたグレーティングとし、これによっ
て、回折格子に周期的揺らぎを発生させ、発振波長スペ
クトルの半値幅を広げるようにしている。

【００４２】また、請求項１２にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、レーザ光の出射端面に設け
た第１反射膜と、前記レーザ光の反射端面に設けた第２
反射膜とをさらに備えたことを特徴とする。

【００４３】この請求項１２の発明によれば、第１反射
膜を、レーザ光の出射端面に設けて、ファブリペローモ
ードの反射を抑制し、第２反射膜を、前記レーザ光の反
射端面に設けることによって、回折格子と第２反射膜に
より、確実な反射を行わせ、レーザ光の出力効率を高め
ている。

【００４４】また、請求項１３にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記発振パラメータは、前
記回折格子の結合係数を含むことを特徴とする。

【００４５】この請求項１３の発明によれば、前記発振
パラメータに、前記回折格子の結合係数を含めるように
し、該回折格子の結合係数を変化させることによって、
発振波長スペクトルの半値幅を変化させ、該半値幅内に
含まれる発振縦モードの複数化を行うようにするととも
に、第１反射膜側の回折格子の結合係数と回折格子長と
の積を大きな値とすることによってレーザ光の効率的な
反射をも行うことができる。

【００４６】また、請求項１４にかかる半導体レーザモ
ジュールは、請求項１〜１３に記載の半導体レーザ装置
と、前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外
部に導波する光ファイバと、前記半導体レーザ装置と前
記光ファイバと光結合を行う光結合レンズ系とを備えた
ことを特徴とする。

【００４７】この請求項１４の発明によれば、ファイバ
グレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いて該
半導体レーザ装置の共振器が物理的に分離されていない
ため、光軸合わせなどを行う必要がなく、機械的振動な
どによってレーザの発振特性が変化しにくくなり、安定
したレーザ光を信頼性高く、かつ安定して出力すること
ができる。

【００４８】また、請求項１５にかかる半導体レーザモ
ジュールは、上記の発明において、前記半導体レーザ装
置の温度を制御する温度制御装置と、前記光結合レンズ
系内に配置され、光ファイバ側からの反射戻り光の入射
を抑制するアイソレータとをさらに備えたことを特徴と
する。

【００４９】この請求項１５の発明によれば、ファイバ
グレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いてい
るため、インライン式のファイバ型と異なり、偏波依存
型のアイソレータを使用することができ、挿入損失の小
さい半導体レーザモジュールを実現することができる。

【００５０】また、請求項１６にかかるラマン増幅器
は、請求項１〜１３に記載の半導体レーザ装置、あるい
は請求項１４または１５に記載の半導体レーザモジュー
ルを広帯域ラマン増幅用の励起光源として用いたことを
特徴とする。

【００５１】この請求項１６の発明によれば、請求項１
〜１３に記載の半導体レーザ装置、あるいは請求項１４
または１５に記載の半導体レーザモジュールを広帯域ラ
マン増幅用の励起光源として用い、上述した各半導体レ
ーザ装置あるいは各半導体レーザモジュールの作用効果
を奏するようにしている。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる半導体レーザ装置、半導体レーザモジュー
ルおよびラマン増幅器の好適な実施の形態について説明
する。

【００５３】(実施の形態１)まず、この発明の実施の形
態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態
１である半導体レーザ装置の長手方向の縦断面図であ
る。また、図２は、図１に示した半導体レーザ装置のＡ
−Ａ線断面図である。さらに、図３は、図１に示した半
導体レーザ装置のＢ−Ｂ線断面図である。図１〜図３に
おいて、この半導体レーザ装置２０は、反射膜１４側に
おいて、ｎ−ＩｎＰ基板１の（１００）面上に、順次、
ｎ−ＩｎＰによるバッファ層と下部クラッド層とを兼ね
たｎ−ＩｎＰクラッド層２、圧縮歪みをもつＧＲＩＮ−
ＳＣＨ−ＭＱＷ（Graded Index-Separate Confinement
Heterostructure Multi Quantum Well）活性層３、およ
びｐ−ＩｎＰクラッド層６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層７が積層された構造を有する。

【００５４】また、半導体レーザ装置２０は、出射側反
射膜１５側において、ｎ−ＩｎＰ基板１の（１００）面
上に、順次、ｎ−ＩｎＰによるバッファ層と下部クラッ
ド層とを兼ねたｎ−ＩｎＰクラッド層２、ＩｎＧａＡｓ
Ｐの光導波路層４，５、およびｐ−ＩｎＰクラッド層６
が積層された構造を有する。

【００５５】ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４内には、出射
側反射膜１５から２５０μｍ延び、膜厚２０ｎｍを有し
たｐ−ＩｎＧａＡｓＰの回折格子１３が、ピッチ約２２
０ｎｍで周期的に形成され、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ
活性層３の利得領域から、中心波長１．４８μｍのレー
ザ光を選択するようにしている。この回折格子１３は、
出射側反射膜１５に接する配置にすることが望ましい
が、必ずしも接する配置にしなくても、回折格子１３の
機能を発揮する範囲内、たとえば２０μｍ〜１００μｍ
程度の範囲内で出射側反射膜１５から離隔する配置とし
てもよい。ここで、回折格子長は、２５０μｍとした
が、実際にはこの限りではなく、回折格子長Ｌｇと回折
格子の結合係数κとの積κＬｇを０．５よりも小さく、
より好ましくは０．１程度になるように回折格子長およ
び回折格子の材料が決定される。このことにより、縦多
モード安定動作が可能になるとともに、レーザ光の出射
効率が高まり、結果的に高効率のレーザ出力を実現する
ことができる。

【００５６】この回折格子１３を含む光導波路層４、光
導波路層５、およびＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３
は、順次長手方向（レーザ光出射方向）に隣接配置され
る。光導波路層４，５、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性
層３、およびｎ−ＩｎＰクラッド層２の上部は、メサス
トライプ状に加工され、メサストライプの両側は、電流
ブロッキング層として形成されたｐ−ＩｎＰブロッキン
グ層８とｎ−ＩｎＰブロッキング層９によって埋め込ま
れている。また、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７の
上面には、ｐ側電極１０が形成され、ｎ−ＩｎＰ基板１
の裏面には、ｎ側電極１１が形成される。

【００５７】半導体レーザ装置２０の長手方向の一端面
である光反射端面には、反射率８０％以上、好ましくは
９８％以上の高光反射率をもつ反射膜１４が形成され、
他端面である光出射端面には、反射率が２％以下、好ま
しくは０．１％以下の低光反射率をもつ出射側反射膜１
５が形成される。反射膜１４と出射側反射膜１５を含ん
だ回折格子１３とによって形成された光共振器のＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３内に発生した光は、反射膜
１４によって反射し、光導波路層５，４および出射側反
射膜１５を介し、レーザ光として出射されるが、この
際、光導波路層４内に設けられた回折格子１３によって
波長選択されて出射される。なお、光導波路層５は設け
なくてもよい。

【００５８】この実施の形態１における半導体レーザ装
置２０は、ラマン増幅器の励起用光源として用いられる
ことを前提とし、その発振波長λ₀は、１１００ｎｍ〜
１５５０ｎｍであり、共振器長Ｌは、８００μｍ以上３
２００μｍ以下としている。ところで、一般に、半導体
レーザ装置の共振器によって発生する縦モードのモード
間隔Δλは、等価屈折率を「ｎ」とすると、次式で表す
ことができる。すなわち、 Δλ＝λ₀ ²／（２・ｎ・Ｌ） である。ここで、発振波長λ₀を１４８０μｍとし、実
効屈折率を３．５とすると、共振器長Ｌが８００μｍの
とき、縦モードのモード間隔Δλは、約０．３９ｎｍと
なり、共振器長が３２００μｍのとき、縦モードのモー
ド間隔Δλは、約０．１ｎｍとなる。すなわち、共振器
長Ｌを長くすればするほど、縦モードのモード間隔Δλ
は狭くなり、単一縦モードのレーザ光を発振するための
選択条件が厳しくなる。

【００５９】一方、回折格子１３は、そのブラッグ波長
によって縦モードを選択する。この回折格子１３による
選択波長特性は、図４に示す発振波長スペクトル３０と
して表される。

【００６０】図４に示すように、この実施の形態１で
は、回折格子１３を有した半導体レーザ装置２０による
発振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈで示される波長
選択特性内に、発振縦モードを複数存在させるようにし
ている。従来のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflrecto
r）半導体レーザ装置あるいはＤＦＢ（Distributed Fee
dback）半導体レーザ装置では、共振器長Ｌを８００μ
ｍ以上とすると、単一縦モード発振が困難であったた
め、かかる共振器長Ｌを有した半導体レーザ装置は用い
られなかった。しかしながら、この実施の形態１の半導
体レーザ装置２０では、共振器長Ｌを積極的に８００μ
ｍ以上とすることによって、発振波長スペクトルの半値
幅Δλｈ内に複数の発振縦モードを含ませてレーザ出力
するようにしている。図４では、発振波長スペクトルの
半値幅Δλｈ内に３つの発振縦モード３１〜３３を有し
ている。

【００６１】複数の発振縦モードを有するレーザ光を用
いると、単一縦モードのレーザ光を用いた場合に比し
て、レーザ出力のピーク値を抑えて、高いレーザ出力値
を得ることができる。たとえば、この実施の形態１に示
した半導体レーザ装置では、図５（ｂ）に示すプロファ
イルを有し、低いピーク値で高レーザ出力を得ることが
できる。これに対し、図５（ａ）は、同じレーザ出力を
得る場合の単一縦モード発振の半導体レーザ装置のプロ
ファイルであり、高いピーク値を有している。

【００６２】ここで、半導体レーザ装置をラマン増幅器
の励起用光源として用いる場合、ラマン利得を大きくす
るために励起光出力パワーを増大することが好ましい
が、そのピーク値が高いと、誘導ブリルアン散乱が発生
し、雑音が増加するという不具合が発生する。誘導ブリ
ルアン散乱の発生は、誘導ブリルアン散乱が発生する閾
値Ｐthを有し、同じレーザ出力パワーを得る場合、図５
（ｂ）に示すように、複数の発振縦モードを持たせ、そ
のピーク値を抑えることによって、誘導ブリルアン散乱
の閾値Ｐth内で、高い励起光出力パワーを得ることがで
き、その結果、高いラマン利得を得ることが可能とな
る。

【００６３】また、発振縦モード３１〜３３の波長間隔
（モード間隔）Δλは、０．１ｎｍ以上としている。こ
れは、半導体レーザ装置２０をラマン増幅器の励起用光
源として用いる場合、モード間隔Δλが０．１ｎｍ以下
であると、誘導ブリルアン散乱が発生する可能性が高く
なるからである。この結果、上述したモード間隔Δλの
式によって、上述した共振器長Ｌが３２００μｍ以下で
あることが好ましいことになる。

【００６４】このような観点から、発振波長スペクトル
３０の半値幅Δλｈ内に含まれる発振縦モードの本数
は、複数であることが望ましい。ところで、ラマン増幅
では、増幅利得に偏波依存性があるため、信号光の偏波
方向と励起光の偏波方向とのずれによる影響を小さくす
る必要がある。このための方法として、励起光を無偏光
化（デポラライズ）する方法があり、具体的には、２台
の半導体レーザ装置２０からの出力光を方法のほか、デ
ポラライザとして所定長の偏波面保持ファイバを用い
て、１台の半導体レーザ装置２０から出射されたレーザ
光を、この偏波面保持ファイバに伝搬させる方法があ
る。無偏光化の方法として、後者の方法を使用する場合
には、発振縦モードの本数が増大するに従ってレーザ光
のコヒーレンシーが低くなるので、無偏光化に必要な偏
波面保持ファイバの長さを短くすることができる。特
に、発振縦モードが４，５本となると、急激に、必要な
偏波面保持ファイバの長さが短くなる。従って、ラマン
増幅器に使用するために半導体レーザ装置２０から出射
されるレーザ光を無偏光化する場合に、２台の半導体レ
ーザ装置の出射光を偏波合成して利用しなくても、１台
の半導体レーザ装置２０の出射レーザ光を無偏光化して
利用することが容易となるので、ラマン増幅器に使用さ
れる部品数の削減、小型化を促進することができる。

【００６５】ここで、発振波長スペクトル幅が広すぎる
と、波長合成カプラによる合波ロスが大きくなるととも
に、発振波長スペクトル幅内における波長の動きによっ
て、雑音や利得変動を発生させることになる。このた
め、発振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈは、３ｎｍ
以下、好ましくは２ｎｍ以下とする必要がある。

【００６６】さらに、従来の半導体レーザ装置では、図
３２に示したように、ファイバグレーティングを用いた
半導体レーザモジュールとしていたため、ファイバグレ
ーティング２３３と光反射面２２２との間の共振によっ
て相対強度雑音（ＲＩＮ）が大きくなり、安定したラマ
ン増幅を行うことができないが、この実施の形態１に示
した半導体レーザ装置２０では、ファイバグレーティン
グ２３３を用いず、出射側反射膜１５から出射したレー
ザ光をそのまま、ラマン増幅器の励起用光源として用い
ているため、相対強度雑音が小さくなり、その結果、ラ
マン利得の揺らぎが小さくなり、安定したラマン増幅を
行わせることができる。

【００６７】また、図３２に示した半導体レーザモジュ
ールでは、ファイバグレーティング２３３を有する光フ
ァイバ２０３と半導体発光素子２０２とを光結合させる
必要があり、半導体レーザ装置の組立時における光軸合
わせを行う際、共振器内に機械的な結合を必要とするた
め、振動などによってレーザの発振特性が変化する場合
が発生するが、この実施の形態１の半導体レーザ装置で
は、機械的な振動などによるレーザの発振特性の変化が
なく、安定した光出力を得ることができる。

【００６８】この実施の形態１によれば、半導体レーザ
装置２０が回折格子１３によって波長選択を行い、発振
波長を１１００ｎｍ〜１５５０ｎｍ帯とし、共振器長Ｌ
を８００μｍ〜３２００μｍ帯とすることによって、発
振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈ内に複数の発振縦
モード、好ましくは４本以上の発振縦モードをもつレー
ザ光を出力するようにしているので、ラマン増幅器の励
起用光源として用いた場合に、誘導ブリルアン散乱を発
生せずに、安定し、かつ高いラマン利得を得ることがで
きる。

【００６９】また、ファイバグレーティングを用いた半
導体レーザモジュールのように、ファイバグレーティン
グをもつ光ファイバと半導体発光素子との光結合を共振
器内において行わないので、機械的振動などによる不安
定出力を回避することができる。

【００７０】（実施の形態２）つぎに、この発明の実施
の形態２について説明する。上述した実施の形態１で
は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の出射側に回折
格子１３を設け、共振器長Ｌを長くすることによって、
発振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈ内の縦モード数
が複数となるようにしていたが、この実施の形態２で
は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の反射側にも回
折格子を設けるようにしている。

【００７１】図６は、この発明の実施の形態２である半
導体レーザ装置の縦断面図である。この半導体レーザ装
置は、図１〜図３に示した半導体レーザ装置２０の回折
格子１３に対応する回折格子１３ａを有するとともに、
ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の反射膜１４側に
も、光導波路４ｂを設け、この光導波路４ｂ内に回折格
子１３ｂを設けている。その他の構成は、半導体レーザ
装置２０と同じであり、同一構成部分には、同一符号を
付している。

【００７２】この場合、さらに各回折格子１３ａ，１３
ｂの結合係数κと回折格子長Ｌｇａ，Ｌｇｂとの積を変
化させることによって、所望の発振波長スペクトル３０
の半値幅Δλｈを得ることができ、この半値幅Δλｈ内
に複数の発振縦モードをもったレーザ光を発振させるこ
とができる。また、回折格子１３ｂの結合係数κと回折
格子長Ｌｇｂとの積を、回折格子１３ａの結合係数κと
回折格子長Ｌｇａとの積に比して大きくすることによっ
て、例えば積κ・Ｌｇｂ＝３程度とし、反射率を９９％
とすることによって、回折格子１３ａ自体によってレー
ザ光のほとんどを反射することができ、高効率の半導体
レーザ装置を実現することができる。さらに、回折格子
１３ａの結合係数κと回折格子長Ｌｇａとの積を小さな
値、たとえば積κ・Ｌｇａ＝０．１程度にすることによ
って、レーザ光の出射効率が高まり、結果的に高効率の
レーザ出力を実現することができる。ここでは、結合係
数と回折格子長との積κＬｇを反射側でκＬｇｂ＝３程
度、出射側でκＬｇａ＝０．１程度としたが、反射側
は、κＬｇｂ＞２、出射側はκＬｇａ＜０．５であって
もよい。

【００７３】これによって、回折格子１３ａ，１３ｂに
よる波長選択特性を満足させつつ、出射側反射膜１５を
１％以下、より好ましくは０．１％以下にすることで、
ファブリペロー型共振器の発振モードの影響を小さくす
ることができ、しかも高効率のレーザ出力を実現するこ
とができる。

【００７４】なお、上述した実施の形態２では、反射膜
１４側および出射側反射膜１５側の双方に回折格子１３
ａ，１３ｂを設けた構成としたが、これに限らず、反射
膜１４側のみに回折格子１３ａを設けた構成としても、
この実施の形態２とほぼ同等な作用効果を奏することが
できる。

【００７５】（実施の形態３）つぎに、この発明の実施
の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２
では、回折格子１３あるいは回折格子１３ａ，１３ｂが
中心波長に対して揺らぎを持つ波長選択性によって、複
数本の発振縦モードを出力するようにしていたが、この
実施の形態３では、回折格子１３あるいは回折格子１３
ａ，１３ｂに対して積極的に揺らぎをもたせ、発振縦モ
ードの数を増やすことができる半導体レーザ装置を得る
ようにしている。

【００７６】図７は、この発明の実施の形態３である半
導体レーザ装置の構成を示す縦断面図である。図７にお
いて、この半導体レーザ装置では、実施の形態１に示し
た回折格子１３に代わって、回折格子４７を設けてい
る。この回折格子４７は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層３の出射側反射膜１５側に設けられ、そのグレーテ
ィング周期を周期的に変化させたチャープドグレーティ
ングであり、この回折格子４７の波長選択性に揺らぎを
発生させ、発振波長スペクトルの半値幅Δλhを広げ、
半値幅Δλh内の発振縦モードの本数を増大するように
している。その他の構成は、実施の形態１と同じであ
り、同一構成部分には同一符号を付している。

【００７７】図８は、回折格子４７のグレーティング周
期の周期的変化を示す図である。図８に示すように、回
折格子４７は、平均周期が２２０ｎｍであり、±０．０
２ｎｍの周期揺らぎ（偏差）を周期Ｃで繰り返す構造を
有している。この±０．０２ｎｍの周期揺らぎによっ
て、発振波長スペクトルの半値幅Δλh内に３〜６本程
度の発振縦モードをもたせることができる。

【００７８】たとえば、図９は、異なる周期Λ₁，Λ₂の
回折格子を有する半導体レーザ装置の発振波長スペクト
ルを示す図である。図９において、周期Λ₁の回折格子
は、波長λ１の発振波長スペクトルを形成し、この発振
波長スペクトル内に３本の発振縦モードを選択する。一
方、周期Λ₂の回折格子は、波長λ２の発振波長スペク
トルを形成し、この発振波長スペクトル内に３本の発振
縦モードを選択する。したがって、周期Λ₁，Λ₂の回折
格子による複合発振波長スペクトル４０は、この複合発
振波長スペクトル４０内に４〜５本の発振縦モードが含
まれることになる。この結果、単一の発振波長スペクト
ルを形成するときに比べ、一層多くの発振縦モードを容
易に選択出力することができ、光出力の増大をもたらす
ことができる。

【００７９】なお、回折格子４７の構成としては、一定
の周期Ｃでグレーティング周期を変化させるチャープド
グレーティングに限らず、グレーティング周期を、周期
Λ₁（２２０ｎｍ＋０．０２ｎｍ）と周期Λ₂（２２０ｎ
ｍ−０．０２ｎｍ）との間でランダムに変化させるよう
にしてもよい。

【００８０】さらに、図１０（ａ）に示すように、周期
Λ₃と周期Λ₄とを一回ずつ交互に繰り返す回折格子とし
て、周期揺らぎを持たせるようにしてもよい。また、図
１０（ｂ）に示すように、周期Λ₅と周期Λ₆とをそれぞ
れ複数回、交互に繰り返す回折格子として、周期揺らぎ
を持たせるようにしてもよい。さらに、図１０（ｃ）に
示すように、連続する複数回の周期Λ₇と連続する複数
回の周期Λ₈とをもつ回折格子として、周期揺らぎを持
たせるようにしてもよい。また、周期Λ₁，Λ₃，Λ₅，
Λ₇と周期Λ₂，Λ₄，Λ₆，Λ₈のとの各間の離散的な異
なる値をもつ周期を補完して配置するようにしてもよ
い。

【００８１】この実施の形態３では、半導体レーザ装置
に設けられる回折格子をチャープドグレーティングなど
によって、平均周期に対して±０．０１〜０．２ｎｍ程
度の周期ゆらぎをもたせ、これによって、反射帯域の半
値幅を所望の値に設定し、最終的に発振波長スペクトル
の半値幅Δλｈを決定し、半値幅Δλｈ内に複数の発振
縦モードが含まれるレーザ光を出力するようにし、実施
の形態１あるいは実施の形態２と同様な作用効果をもっ
た半導体レーザ装置を実現することができる。

【００８２】つぎに、この発明の実施の形態４について
説明する。上述した実施の形態１〜３では、回折格子１
３の上部にｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７およびｐ
側電極１０を設けなかったが、この実施の形態４では、
回折格子１３の上部にｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
７およびｐ側電極１０にそれぞれ対応し、独立したｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ａおよびｐ側電極１０ａ
を設け、回折格子１３に対して積極的に電流注入制御を
行うようにしている。

【００８３】図１１は、この発明の実施の形態４である
半導体レーザ装置の長手方向の縦断面図である。また、
図１２は、図１１に示した半導体レーザ装置のＡ−Ａ線
断面図である。さらに、図１３は、図１１に示した半導
体レーザ装置のＢ−Ｂ線断面図である。この実施の形態
４である半導体レーザ装置２００は、回折格子１３の上
部にｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ａおよびｐ側電
極１０ａを設けており、その他の構成は実施の形態１と
同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
なお、光導波路層５は設けておらず、光導波路層５が設
けられた部分にはＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３が
延設されている。

【００８４】ここで、回折格子１３への電流注入の増減
は、この半導体レーザ装置２００の波長選択特性を変化
させることができる。これは、半導体の屈折率が注入キ
ャリア密度に関連して変化するというプラズマ効果のた
めである。さらに、電流注入の増減は、回折格子１３の
温度変化を来たし、回折格子１３の屈折率を変化させ
る。この結果、回折格子１３への電流注入変化によって
半導体レーザ装置２００の出力波長を変化させることが
できる。

【００８５】なお、図１１に示すように、回折格子１３
の領域をＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の領域から
分離する構造とすることによって、一層安定かつ効率的
なレーザ出力を達成することができる。特に、光導波路
層４内に回折格子１３を設けることによって、ＧＲＩＮ
−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３への電流注入増減によって生
じる、望まない波長シフトを抑制することができる。さ
らに、ｐ側電極１０，１０ａが分離されているため、Ｇ
ＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３に対する電流制御と回
折格子１３に対する電流制御とを各別に行うことができ
る。すなわち、それぞれ、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層３に対する電流注入変化によって光出力制御を行
い、回折格子１３に対する電流注入変化によって波長選
択制御を行うという波長可変レーザを実現できる。この
ため、光導波路層４と回折格子１３の材料は、電流注入
変化による材料の屈折率変化に従って選択される。

【００８６】ここで、図１４は、上述した波長可変レー
ザとしての半導体レーザ装置２００の反射特性を示して
いる。図１４に示すように、反射膜１４は、８０％以上
の反射率を有し、ほぼこの反射率は変化しない。これ
は、たとえば、高反射率を有する誘電体多層膜を反射側
劈開面にコーティングすることによって実現できる。と
ころが、図１４に示すように、出射側反射膜１５の反射
特性は、回折格子１３による波長選択特性を有する。こ
の回折格子１３の物理特性は、回折格子１３が、図４に
示すような多重モード発振を許容するに十分な帯域幅の
光を反射するような選択がなされる。すなわち、図１４
に示した反射曲線３０´は、図４に示した発振波長スペ
クトル３０に対応する。さらに、図１４において、反射
曲線３０´は、ｐ側電極１０ａを介して回折格子１３に
注入される電流値に対応して波長がシフトする。図１５
は、注入電流の変化によって達成される波長変化の具体
例を示している。図１５に示すように、回折格子１３へ
の注入電流によって２ｎｍ以上波長可変することができ
る。

【００８７】（実施の形態５）つぎに、この発明の実施
の形態５について説明する。図１６は、この発明の実施
の形態５である半導体レーザ装置の長手方向の縦断面図
である。図１６において、この半導体レーザ装置２１０
は、図１１に示した半導体レーザ装置２００の全ての構
成を有し、同一構成部分には同一符号を付しているが、
ｐ側電極１０ａ内に櫛歯構造の回折格子１３´を有する
点が、半導体レーザ装置２００と異なる。回折格子１３
´は、ｐ側電極１０から電気的に絶縁されてもよいし、
破線で示すようにｐ側電極１０に電気的に接続されてい
てもよい。

【００８８】ｐ側電極１０ａから注入される電流は、回
折格子１３´の櫛歯構造の間隙から流入するため、光導
波路層４内の回折格子１３の領域において、櫛歯構造に
依存した不均一な電流分布となる。この結果、ｐ側電極
１０ａに対する注入電流を変化させると、回折格子１３
の光学的間隔は、効果的にチャープされる。換言すれ
ば、注入電流の変化によって、回折格子１３の周期を変
化させることができる。すなわち、ｐ側電極１０ａに対
する注入電流を変化させることによって、可変波長レー
ザを実現することができる。

【００８９】（実施の形態６）つぎに、この発明の実施
の形態６について説明する。図１７は、この発明の実施
の形態６である半導体レーザ装置の長手方向の縦断面図
である。図１７において、この半導体レーザ装置は、Ｇ
ＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３と、波長選択機能を有
する回折格子１３が含まれる光導波路層４との間に、独
立した位相制御層として機能する光導波路層５を設けて
いる。

【００９０】この位相制御層として機能する光導波路層
５を含む位相制御領域は、ｎ−ＩｎＰ基板１上に、ｎ−
ＩｎＰクラッド層２、光導波路層５、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ｂ、ｐ側電
極１０ｂが順次積層された構造によって実現される。

【００９１】この光導波路層５は、ｐ側電極１０を介し
たＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３に対する制御と、
ｐ側電極１０ａを介した回折格子１３に対する制御と
は、独立してｐ側電極１０ｂを介して電流注入がなさ
れ、位相制御がなされる。位相制御の調整が悪い場合に
は出力低下、縦モードホップに起因するＩ−Ｌ曲線に発
現するキンクや発振波長の設計波長からのシフトなどの
発振状態の不安定動作を来すが、光導波路層５に注入さ
れる電流を変化させることによって、光導波路層５の屈
折率が変化し、これによって、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層３と光導波路層４との間における位相不整合を
解消することができる。

【００９２】（実施の形態７）つぎに、この発明の実施
の形態７について説明する。図１８は、この発明の実施
の形態７である半導体レーザ装置の長手方向の縦断面図
である。図１８において、この半導体レーザ装置は、実
施の形態６に示した半導体レーザ装置の構成に、さらに
実施の形態６の光導波路層４に対応した光導波路層４ｂ
を反射膜１４側に設けている。この光導波路層４ｂには
回折格子１３ｂが含まれる。光導波路層４ｂの上部に形
成されたｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ｃおよびｐ
側電極１０ｃは、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の
上部に設けられたｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７お
よびｐ側電極１０と物理的に分離され、電気的に絶縁さ
れている。なお、出射側反射膜１５側に設けられた実施
の形態６の光導波路層４に対応する構成は、光導波路層
４ａであり、回折格子１３ａが含まれる。回折格子１３
ａの長さはＬｇａであり、回折格子１３ｂの長さはＬｇ
ｂである。

【００９３】ここで、回折格子１３ａ，１３ｂは物理的
に分離された領域に形成され、かつｐ側電極１０ａ，１
０ｃによってそれぞれ独立して電流注入を行うことがで
き、回折格子１３ａ，１３ｂの波長選択性を個別に制御
することができる。これによって、さらに波長選択性を
詳細かつ柔軟に設定することができる。さらに、破線で
示すように、光導波路層４ｂに隣接した光導波路層５ａ
を形成することが可能であり、この場合、光導波路層５
ａの上部には、独立したｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７ｄおよびｐ側電極１０ｄが設けられる。

【００９４】この実施の形態７に示すように、出射側反
射膜１５側と反射膜１４側との双方に回折格子４ａ，４
ｂを設けると、各回折格子４ａ，４ｂの離散的な反射モ
ードのバーニア効果によって広い可変波長域を実現する
ことができる。

【００９５】図１９に示すように、回折格子１３ｂによ
って選択される波長がλ１〜λｎとし、回折格子１３ａ
によって選択される波長がλ１´〜λｎ´とすると、λ
１´〜λｎ´の各波長間隔は、λ１〜λｎの各波長間隔
に比してほんの少し異なるように設定される。この選択
状態において、それぞれ電流注入の変化ΔＩを与える
と、各波長λ１〜λｎおよび各波長λ１´〜λｎ´は、
シフトする。バーニア効果は、この状態において、波長
λ１〜λｎと波長λ１´〜λｎ´とが一致する波長のみ
が発振波長して選択出力される。図１９では、波長λ１
と波長λ１´とが一致し、波長λ１（＝λ１´）が発振
波長として選択される。例えば数十ｎｍ程度の波長シフ
トレンジを実現できる。なお、回折格子１３ａあるいは
回折格子１３ｂの一方の選択波長のみを電流注入量変化
によってシフトさせてもよいし、回折格子１３ａ，１３
ｂの双方の選択波長を、それぞれ独立して電流注入量変
化によってシフトさせるようにしてもよい。

【００９６】図２０〜図２３は、この実施の形態７の具
体例を示している。図２０は、この発明の実施の形態７
の具体例である半導体レーザ装置の一部破断図である。
図２０において、この半導体レーザ装置は、長さ１２０
０μｍの活性領域（３）と長さ２００μｍの前部回折格
子領域（４ａ／１３ａ）と長さ７５０μｍの後部回折格
子領域（４ｂ／１３ｂ）とを形成している。

【００９７】図２１は、回折格子の周期構成を示す図で
ある。図２１に示すよに、回折格子は、１４００ｎｍに
一致する周期Λ１から１５００ｎｍに一致する周期Λｎ
までリニアにチャープされている。このリニアなチャー
プ周期Δｓは各回折格子内の反射モード間隔を決定す
る。ここで、図２０に示した回折格子領域（４ａ／１３
ａ）の反射モード間隔は９．７ｎｍであり、回折格子領
域（４ｂ／１３ｂ）の反射モード間隔は８．７ｎｍであ
る。このような回折格子構造は、上述したバーニア効果
に要求されるモード間隔の違いを与える。

【００９８】図２２は、図２０に示した半導体レーザ装
置における前部回折格子領域と後部回折格子領域の反射
モードの波長間隔を示している。図２２において波長λ
１〜λｎは、反射率２％以下の前部回折格子領域におけ
る選択波長を示し、波長λ１´〜λｎ´は、反射率９５
％以上の後部回折格子領域における選択波長を示してい
る。図２２において、波長λ１と波長λ１´のみが一致
し、その他の波長、たとえば、波長λ２と波長λ２´、
波長λ３と波長λ３´、などは一致していない。この場
合、前部回折格子領域あるいは後部回折格子領域のいづ
れか一方あるいは双方に対する電流注入量を変化させて
反射モードをシフトさせることによって、他の波長、た
とえば波長λ２と波長λ２´のみを一致させることがで
きる。このようにして、広範囲の波長シフトを実現でき
る可変波長レーザとしての半導体レーザ装置が得られ
る。

【００９９】図２３は、図２０に示した半導体レーザ装
置のマルチモード可変波長範囲を示す図である。図２３
では、電流変化量±８０ｍＡで、１０３ｎｍという広範
囲の波長シフトを実現している。

【０１００】さらに、この実施の形態７の変形例につい
て説明する。この変形例では図２０に対応した半導体レ
ーザ装置であるが、後部回折格子領域が電流注入変化さ
れずに、固定されたやや平坦な反射特性を有する回折格
子が含まれ波長選択特性はシフトしない。これに対し、
前部回折格子領域には電流注入変化が与えられ、、離散
的な反射モードλ１〜λｎが広範囲に出現している。図
２４は、この変形例に対応した後部回折格子領域と前部
回折格子領域の選択波長特性を示す図である。上述した
ように、後部回折格子領域の選択波長特性は固定であ
り、平坦な特性を有するため、この後部回折格子領域の
選択波長領域に含まれる前部回折格子領域の反射モード
の複数の波長が選択されることなる。したがって、マル
チモードスペクトルの出力が複数選択されるが、この選
択されたマルチモードスペクトルのうちの不要なマルチ
モードスペクトルは、選択的な減衰機構を用い、あるい
は半導体レーザ装置の外部に波長減衰器を接続すること
によって排除すればよい。

【０１０１】なお、上述した実施の形態６において示し
た回折格子１３に、実施の形態３で示した異なる周期Λ
１，Λ２を有する回折格子４７を設け、チャーピングに
よって選択波長スペクトルを広げるようにしてもよい
（図２５参照）。また、図２６に示すように、回折格子
１３の構造を回折格子１３´のような構造としてもよ
い。回折格子１３は、光導波路層４内に設けられ、ｐ−
ＩｎＰクラッド層６と分離された構造であったが、回折
格子１３´は、光導波路層４とｐ−ＩｎＰクラッド層６
との境界面にそれぞれの櫛歯構造によって形成してい
る。これによって、回折格子の形成が容易になる。

【０１０２】（実施の形態８）つぎに、この発明の実施
の形態８について説明する。この実施の形態４では、上
述した実施の形態１〜３で示した半導体レーザ装置をモ
ジュール化したものである。

【０１０３】図２７は、この発明の実施の形態８である
半導体レーザモジュールの構成を示す縦断面図である。
図２７において、この半導体レーザモジュール５０は、
上述した実施の形態１〜３で示した半導体レーザ装置に
対応する半導体レーザ装置５１を有する。半導体レーザ
モジュール５０の筐体として、セラミックなどによって
形成されたパッケージ５９の内部底面上に、温度制御装
置としてのペルチェ素子５８が配置される。ペルチェ素
子５８上にはベース５７が配置され、このベース５７上
にはヒートシンク５７ａが配置される。ペルチェ素子５
８には、図示しない電流が与えられ、その極性によって
冷却および加熱を行うが、半導体レーザ装置５１の温度
上昇による発振波長ずれを防止するため、主として冷却
器として機能する。すなわち、ペルチェ素子５８は、レ
ーザ光が所望の波長に比して長い波長である場合には、
冷却して低い温度に制御し、レーザ光が所望の波長に比
して短い波長である場合には、加熱して高い温度に制御
する。この温度制御は、具体的に、ヒートシンク５７ａ
上であって、半導体レーザ装置５１の近傍に配置された
サーミスタ５８ａの検出値をもとに制御され、図示しな
い制御装置は、通常、ヒートシンク５７ａの温度が一定
に保たれるようにペルチェ素子５８を制御する。また、
図示しない制御装置は、半導体レーザ装置５１の駆動電
流を上昇させるに従って、ヒートシンク５７ａの温度が
下がるようにペルチェ素子５８を制御する。このような
温度制御を行うことによって、半導体レーザ装置５１の
波長安定性を向上させることができ、歩留まりの向上に
も有効となる。なお、ヒートシンク５７ａは、たとえば
ダイヤモンドなどの高熱伝導率をもつ材質によって形成
することが望ましい。これは、ヒートシンク５７ａがダ
イヤモンドで形成されると、高電流注入時の発熱が抑制
されるからである。

【０１０４】ベース５７上には、半導体レーザ装置５１
およびサーミスタ５８ａを配置したヒートシンク５７
ａ、第１レンズ５２、および電流モニタ５６が配置され
る。半導体レーザ装置５１から出射されたレーザ光は、
第１レンズ５２、アイソレータ５３、および第２レンズ
５４を介し、光ファイバ５５上に導波される。第２レン
ズ５４は、レーザ光の光軸上であって、パッケージ５９
上に設けられ、外部接続される光ファイバ５５に光結合
される。なお、電流モニタ５６は、半導体レーザ装置５
１の反射膜側から漏れた光をモニタ検出する。

【０１０５】ここで、この半導体レーザモジュール５０
では、他の光学部品などによる反射戻り光が共振器内に
戻らないように、半導体レーザ装置５２と光ファイバ５
５との間にアイソレータ５３を介在させている。このア
イソレータ５３には、ファイバグレーティングを用いた
従来の半導体レーザモジュールと異なり、インライン式
のファイバ型でなく、半導体レーザモジュール５０内に
内蔵できる偏波依存型のアイソレータを用いることがで
きるため、アイソレータによる挿入損失を小さく、さら
に低い相対強度雑音（ＲＩＮ）を達成することができ、
部品点数も減らすことができる。

【０１０６】この実施の形態８では、実施の形態１〜７
で示した半導体レーザ装置をモジュール化しているた
め、偏波依存型のアイソレータを用いることができ、挿
入損失を小さくすることができ、低雑音化および部品点
数の減少を促進することができる。

【０１０７】（実施の形態９）つぎに、この発明の実施
の形態９について説明する。この実施の形態９では、上
述した実施の形態８に示した半導体レーザモジュールを
ラマン増幅器に適用したものである。

【０１０８】図２８は、この発明の実施の形態９である
ラマン増幅器の構成を示すブロック図である。このラマ
ン増幅器は、ＷＤＭ通信システムに用いられる。図２８
において、このラマン増幅器は、上述した実施の形態８
に示した半導体レーザモジュールと同一構成の半導体レ
ーザモジュール６０ａ〜６０ｄを用い、図３１に示した
半導体レーザモジュール１８２ａ〜１８２ｄを、上述し
た半導体レーザモジュール６０ａ〜６０ｄに置き換えた
構成となっている。

【０１０９】各半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｂ
は、偏波面保持ファイバ７１を介して、複数の発振縦モ
ードを有するレーザ光を偏波合成カプラ６１ａに出力
し、各半導体レーザモジュール６０ｃ，６０ｄは、偏波
面保持ファイバ７１を介して、複数の発振縦モードを有
するレーザ光を偏波合成カプラ６１ｂに出力する。ここ
で、半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｂが発振する
レーザ光は、同一波長である、また、半導体レーザモジ
ュール６０ｃ，６０ｄが発振するレーザ光は、同一波長
であるが半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｂが発振
するレーザ光の波長とは異なる。これは、ラマン増幅が
偏波依存性を有するためであり、偏波合成カプラ６１
ａ，６１ｂによって偏波依存性が解消されたレーザ光と
して出力するようにしている。

【０１１０】各偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂから出力
された異なる波長をもったレーザ光は、ＷＤＭカプラ６
２によって合成され、合成されたレーザ光は、ＷＤＭカ
プラ６５を介してラマン増幅用の励起光として増幅用フ
ァイバ６４に出力される。この励起光が入力された増幅
用ファイバ６４には、増幅対象の信号光が入力され、ラ
マン増幅される。

【０１１１】増幅用ファイバ６４内においてラマン増幅
された信号光（増幅信号光）は、ＷＤＭカプラ６５およ
びアイソレータ６６を介してモニタ光分配用カプラ６７
に入力される。モニタ光分配用カプラ６７は、増幅信号
光の一部を制御回路６８に出力し、残りの増幅信号光を
出力レーザ光として信号光出力ファイバ７０に出力す
る。

【０１１２】制御回路６８は、入力された一部の増幅信
号光をもとに各半導体レーザモジュール６０ａ〜６０ｄ
のレーザ出力状態、たとえば光強度を制御し、ラマン増
幅の利得帯域が平坦な特性となるようにフィードバック
制御する。

【０１１３】この実施の形態５に示したラマン増幅器で
は、たとえば図３２に示した半導体発光素子１８０ａと
ファイバグレーティング１８１ａとが偏波面保持ファイ
バ７１ａで結合された半導体レーザモジュール１８２ａ
を用いず、実施の形態１〜７で示した半導体レーザ装置
が内蔵された半導体レーザモジュール６０ａを用いるよ
うにしているので、偏波面保持ファイバ７１ａの使用を
削減することができる。なお、上述したように、各半導
体レーザモジュール６０ａ〜６０ｄは、複数の発振縦モ
ードを有しているため、偏波面保持ファイバ長を短くす
ることができる。この結果、ラマン増幅器の小型軽量化
とコスト低減を実現することができる。

【０１１４】なお、図２８に示したラマン増幅器では、
偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂを用いているが、図２９
に示すように半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｃか
ら、それぞれ偏波面保持ファイバ７１を介して直接ＷＤ
Ｍカプラ６２に光出力するようにしてもよい。この場
合、半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｃの偏波面
は、偏波面保持ファイバ７１に対して４５度となるよう
に入射する。これによって、偏波面保持ファイバ７１か
ら出力される光出力の偏波依存性がなくすことができ、
一層、小型かつ部品点数の少ないラマン増幅器を実現す
ることができる。

【０１１５】また、半導体レーザモジュール６０ａ〜６
０ｄ内に内蔵される半導体レーザ装置として実施の形態
３に示した半導体レーザ装置を用いると、発振縦モード
数が多いため、必要な偏波面保持ファイバ７１の長さを
短くすることができる。特に、発振縦モードが４，５本
になると、急激に、必要な偏波面保持ファイバ７１の長
さが短くなるため、ラマン増幅器の簡素化と小型化を促
進することができる。さらに、発振縦モードの本数が増
大すると、コヒーレント長が短くなり、デポラライズに
よって偏光度（ＤＯＰ：Degree Of Polarization）が小
さくなり、偏波依存性をなくすことが可能となり、これ
によっても、ラマン増幅器の簡素化と小型化とを一層促
進することができる。

【０１１６】また、上述した実施の形態１〜７が有する
作用効果をラマン増幅器に与えることができる。たとえ
ば、ファイバグレーティングを用いた半導体レーザモジ
ュールに比して相対強度雑音（ＲＩＮ）を低減すること
ができるので、ラマン利得の揺らぎを抑えることがで
き、安定したラマン増幅を行うことができる。

【０１１７】さらに、このラマン増幅器では、ファイバ
グレーティングを用いた半導体レーザモジュールに比し
て光軸合わせが容易であり、共振器内に機械的な光結合
がないため、この点からも、ラマン増幅の安定性、信頼
性を高めることができる。

【０１１８】さらに、上述した実施の形態１〜７の半導
体レーザ装置では、複数の発振モードを有しているた
め、誘導ブリルアン散乱を発生させずに、高出力の励起
光を発生することができるので、安定し、かつ高いラマ
ン利得を得ることができる。

【０１１９】また、図２８および図２９に示したラマン
増幅器は、後方励起方式であるが、上述したように、半
導体レーザモジュール６０ａ〜６０ｄが安定した励起光
を出力するため、前方励起方式であっても、双方向励起
方式であっても、安定したラマン増幅を行うことができ
る。

【０１２０】この図２８あるいは図２９に示したラマン
増幅器は、上述したようにＷＤＭ通信システムに適用す
ることができる。図３０は、図２８あるいは図２９に示
したラマン増幅器を適用したＷＤＭ通信システムの概要
構成を示すブロック図である。

【０１２１】図３０において、複数の送信機Ｔｘ１〜Ｔ
ｘｎから送出された波長λ₁〜λ_nの光信号は、光合波器
８０によって合波され、１つの光ファイバ８５に集約さ
れる。この光ファイバ８５の伝送路上には、図２８ある
いは図２９に示したラマン増幅器に対応した複数のラマ
ン増幅器８１，８３が距離に応じて配置され、減衰した
光信号を増幅する。この光ファイバ８５上を伝送した信
号は、光分波器８４によって、複数の波長λ１〜λｎの
光信号に分波され、複数の受信機Ｒｘ１〜Ｒｘｎに受信
される。なお、光ファイバ８５上には、任意の波長の光
信号を付加し、取り出したりするＡＤＭ（Add/Drop Mul
tiplexer）が挿入される場合もある。

【０１２２】なお、上述した実施の形態９では、実施の
形態１〜７に示した半導体レーザ装置あるいは実施の形
態８に示した半導体レーザモジュールを、ラマン増幅用
の励起光源に用いる場合を示したが、これに限らず、た
とえば、９８０ｎｍ，１４８０ｎｍなどのＥＤＦＡ励起
用光源として用いることができるのは明らかである。

【０１２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、レーザ光を発光する活性層の出力側または反射
側あるいは出力側および反射側の双方に回折格子を設
け、前記活性層が形成する利得領域と前記回折格子の波
長選択特性とを含む発振パラメータの組み合わせ設定に
よって波長が安定化され、かつ発振波長スペクトルの半
値幅内に２本以上、好ましくは３本以上の発振縦モード
を含むレーザ光を出力するようにしているので、ファイ
バグレーティングを用いた半導体レーザ装置に比して、
共振器内に雑音が入り込む余地がないため、相対強度雑
音が低減され、ラマン増幅器に用いた場合に安定したラ
マン増幅を行うことができるという効果を奏する。

【０１２４】また、共振器が物理的に分離されていない
ため、光軸合わせなどを行う必要がなく、組立が容易に
なるとともに、機械的振動などによってレーザの発振特
性が変化しにくくなり、安定したレーザ光を信頼性高く
出力することができ、ラマン増幅器に用いた場合に安定
かつ信頼性の高いラマン増幅を行うことができるという
効果を奏する。

【０１２５】さらに、複数の発振縦モードの存在によっ
て光出力ピーク値を抑えて、光出力パワーを増大させる
ことができ、ラマン増幅器に用いた場合に、誘導ブリル
アン散乱を抑えつつ、高いラマン増幅を行うことができ
るという効果を奏する。

【０１２６】また、複数の発振縦モードの存在によっ
て、偏光度が小さくなり、偏波面保存ファイバ長を短く
することができ、小型軽量化を促進できるとともに、コ
ストを低減することができるという効果を奏する。

【０１２７】さらに、当該半導体レーザ装置内の回折格
子によって波長ロックを行うようにしているので、出力
されたレーザ光を導く光ファイバからの反射戻り光の入
射を防ぐためのアイソレータの組み込みが容易になると
いう効果を奏する。

【０１２８】また、ファイバグレーティングを用いた半
導体レーザ装置に生じる注入電流−光出力特性上のキン
クの発生を抑えることができ、安定したレーザ光を出力
することができるという効果を奏する。

【０１２９】また、この請求項２の発明によれば、活性
層の上部に設けられた電極とは独立して、波長制御電極
から該波長制御電極の下部に設けられた回折格子に可変
の電流注入を行うことができるので、活性層におけるレ
ーザ光の出力に影響を与えずに発振波長の中心波長を可
変にシフトすることができるという効果を奏する。

【０１３０】また、請求項３の発明によれば、波長制御
電極の内部に櫛歯構造をもたせ、波長制御電極に注入さ
れた電流を空間的に不均一な電流として回折格子に流入
し、回折格子の波長選択性にチャープをかけることがで
きるようにしているので、所望の帯域を有した複数の発
振縦モードを出力することができるという効果を奏す
る。

【０１３１】また、請求項４の発明によれば、位相調整
部が設けられることによって、活性層から出力されるレ
ーザ光の出力低下の抑制や、縦モードホッピングによる
電流−光出力特性に現れるキンクの抑制や、精度良く所
望の発振波長を実現するなど発振安定動作の向上を図る
ことができるという効果を奏する。

【０１３２】また、請求項５の発明によれば、いわゆる
バーニア効果を利用し、回折格子の領域に電流を注入す
ることによって、各反射波長モードがシフトし、各反射
波長モードが一致した波長をもつマルチモード発振を行
うようにしているので、発振波長を広帯域にシフトする
制御を行うことができるという効果を奏する。

【０１３３】また、請求項６の発明によれば、発振波長
を１１００〜１５５０ｎｍとしているので、光ファイバ
の伝送帯域に適した波長帯域の信号光のラマン増幅を行
うことができるという効果を奏する。

【０１３４】また、請求項７の発明によれば、前記発振
波長スペクトルの半値幅を、３ｎｍ以下、好ましくは２
ｎｍ以下としているので、ラマン増幅時の波長合成を効
率的に行うことができるという効果を奏する。

【０１３５】また、請求項８の発明によれば、前記活性
層が形成する共振器長を、８００μｍ以上とし、発振縦
モードのモード間隔を短くすることによって、前記発振
波長スペクトルの半値幅内に含まれる発振縦モード数を
増大するようにしているので、発振波長スペクトルの半
値幅内に含まれる発振縦モードの複数化を容易に行うこ
とができるとともに高出力動作を可能にするという効果
を奏する。

【０１３６】また、請求項９の発明によれば、前記活性
層が形成する共振器長を、３２００μｍ以下とし、発振
縦モードのモード間隔を０．１ｎｍ以上とし、ラマン増
幅時における誘導ブリルアン散乱の影響を低減するよう
にしているので、安定したラマン利得を得ることができ
るという効果を奏する。

【０１３７】また、請求項１０の発明によれば、前記回
折格子のグレーティング周期に所定の周期揺らぎを持た
せ、これによって発振波長スペクトルの半値幅を広げる
ようにしているので、発振波長スペクトルの半値幅内に
含まれる発振縦モード数の複数化を容易に行うことがで
きるという効果を奏する。

【０１３８】また、請求項１１の発明によれば、前記回
折格子を、前記グレーティング周期をランダムまたは所
定周期で変化させたグレーティングとし、これによって
回折格子に周期揺らぎを発生させ、発振波長スペクトル
の半値幅を広げるようにしているので、発振波長スペク
トルの半値幅内に含まれる発振縦モード数の複数化を容
易に行うことができるという効果を奏する。

【０１３９】また、請求項１２の発明によれば、第１反
射膜を、レーザ光の出射端面に設けて、ファブリペロー
モードの反射を抑制し、第２反射膜を、前記レーザ光の
反射端面に設けることによって、回折格子と第２反射膜
により、確実な反射を行わせ、レーザ光の出力効率を高
めているので、レーザ光を高効率に出力することができ
る半導体レーザ装置を実現することができるという効果
を奏する。

【０１４０】また、請求項１３の発明によれば、前記発
振パラメータに、前記回折格子の結合係数を含めるよう
にし、該回折格子の結合係数を変化させることによっ
て、発振波長スペクトルの半値幅を変化させ、該半値幅
内に含まれる発振縦モードの複数化を行うようにすると
ともに、第１反射膜側の回折格子の結合係数と回折格子
長との積を大きな値とすることによってレーザ光の効率
的な反射をも行うことができるので、発振波長スペクト
ルの半値幅内に含まれる発振縦モード数の複数化を容易
に行うことができるとともに、高効率のレーザ出力を可
能にするという効果を奏する。

【０１４１】また、請求項１４の発明によれば、ファイ
バグレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いて
該半導体レーザ装置の共振器が物理的に分離されていな
いため、光軸合わせなどを行う必要がなく、機械的振動
などによってレーザの発振特性が変化しにくくなり、安
定したレーザ光を信頼性高く、かつ安定して出力するこ
とができる半導体レーザモジュールを実現することがで
きるという効果を奏する。

【０１４２】また、請求項１５の発明によれば、ファイ
バグレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いて
いるため、インライン式のファイバ型と異なり、偏波依
存型のアイソレータを使用することができ、挿入損失の
小さい半導体レーザモジュールを実現することができる
という効果を奏する。

【０１４３】また、請求項１６の発明によれば、請求項
１〜１３に記載の半導体レーザ装置、あるいは請求項１
４または１５に記載の半導体レーザモジュールを広帯域
ラマン増幅用の励起光源として用い、上述した各半導体
レーザ装置あるいは各半導体レーザモジュールの作用効
果を奏するようにしているので、安定かつ信頼性の高い
ラマン増幅を行うことができるという効果を奏する

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１である半導体レーザ装
置の構成を示す縦断面図である。

【図２】図１に示した半導体レーザ装置のＡ−Ａ線断面
図である。

【図３】図１に示した半導体レーザ装置のＢ−Ｂ線断面
図である。

【図４】図１に示した半導体レーザ装置の発振波長スペ
クトルと発振縦モードとの関係を示す図である。

【図５】単一発振縦モードと複数発振縦モードとのレー
ザ光出力パワーの関係および誘導ブリルアン散乱の閾値
を示す図である。

【図６】この発明の実施の形態２である半導体レーザ装
置の構成を示す縦断面図である。

【図７】この発明の実施の形態３である半導体レーザ装
置の構成を示す縦断面図である。

【図８】図７に示したチャープドグレーティングの構成
を示す図である。

【図９】図７に示したチャープドグレーティングを適用
した場合の発振波長スペクトルを示す図である。

【図１０】周期揺らぎのあるグレーティングの変形例を
示す図である。

【図１１】この発明の実施の形態４である半導体レーザ
装置の構成を示す縦断面図である。

【図１２】図１１に示した半導体レーザ装置のＡ−Ａ線
断面図である。

【図１３】図１１に示した半導体レーザ装置のＢ−Ｂ線
断面図である。

【図１４】後部端面と前部回折格子領域における反射モ
ードスペクトルを示す図である。

【図１５】回折格子に電流注入した場合における発振波
長の注入電流依存性を示す図である。

【図１６】この発明の実施の形態５である半導体レーザ
装置の構成を示す縦断面図である。

【図１７】この発明の実施の形態６である半導体レーザ
装置の構成を示す縦断面図である。

【図１８】この発明の実施の形態７である半導体レーザ
装置の構成を示す縦断面図である。

【図１９】後部回折格子領域と前部回折格子領域におけ
る反射モードスペクトルを示す図である。

【図２０】この発明の実施の形態７である半導体レーザ
装置の具体例を示す破断図である。

【図２１】回折格子の周期設定を示す図である。

【図２２】バーニア効果を説明する図である。

【図２３】回折格子への電流注入による発振波長の注入
電流依存性を示す図である。

【図２４】この発明の実施の形態７の変形例を説明する
図である。

【図２５】この発明の実施の形態７の応用例の構成を示
す縦断面図である。

【図２６】回折格子を櫛歯構造にした一例を示す図であ
る。

【図２７】この発明の実施の形態８である半導体レーザ
モジュールの構成を示す縦断面図である。

【図２８】この発明の実施の形態９であるラマン増幅器
の構成を示すブロック図である。

【図２９】この発明の実施の形態９の応用例を示す図で
ある。

【図３０】図２８あるいは図２９に示したラマン増幅器
を用いたＷＤＭ通信システムの概要構成を示すブロック
図である。

【図３１】従来のラマン増幅器の概要構成を示すブロッ
ク図である。

【図３２】図３１に示したラマン増幅器に用いた半導体
レーザモジュールの構成を示す図である。

【符号の説明】

１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−Ｉｎｐクラッド層 ３ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層 ４，５ 光導波路層 ６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層 ８ ｐ−ＩｎＰブロッキング層 ９ ｎ−ＩｎＰブロッキング層 １０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ ｐ側電極 １１ ｎ側電極 １３，１３´１３ａ，１３ｂ，４７ 回折格子 １４ 反射膜 １５ 出射側反射膜 ２０，５１，２００，２１０半導体レーザ装置 ３０，３０´ 発振波長スペクトル ３１〜３３ 発振縦モード ４０ 複合発振波長スペクトル ５０，６０ａ〜６０ｄ 半導体レーザモジュール ５２ 第１レンズ ５３，６３，６６ アイソレータ ５４ 第２レンズ ５５ 光ファイバ ５６ 電流モニタ ５７ ベース ５７ａ ヒートシンク ５８ ペルチェ素子 ５８ａ サーミスタ ５９ パッケージ ６１ａ，６１ｂ 偏波合成カプラ ６２，６５ ＷＤＭカプラ ６４ 増幅用ファイバ ６７ モニタ用光分配カプラ ６８ 制御回路 ６９ 信号光入力ファイバ ７０ 信号光出力ファイバ ７１ 偏波面保存ファイバ ８１，８３ ラマン増幅器 Ｌ 共振器長 Ｌｇ，Ｌｇａ，Ｌｇｂ 回折格子長 Ｐth 閾値

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 DA10 HA24 5F073 AA22 AA46 AA65 AA74 AA89 AB27 AB28 AB30 BA09 CA12 EA01 EA03 FA02 FA06 FA25

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を発光する活性層の出力側また
   は反射側あるいは出力側および反射側の双方に回折格子
   を設け、 前記活性層が形成する利得領域と前記回折格子の波長選
   択特性とを含む発振パラメータの組み合わせ設定によっ
   て発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上の発振縦モ
   ードを含むレーザ光を出力することを特徴とする半導体
   レーザ装置。
2. 【請求項２】 前記出力側あるいは反射側に設けられた
   回折格子の上部に設けられ、かつ前記活性層の上部に設
   けられた電極と空間的に分離された波長制御電極を備え
   たことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装
   置。
3. 【請求項３】 前記波長制御電極は、該波長制御電極に
   流入する電流を空間的に制限する櫛歯構造を有すること
   を特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
4. 【請求項４】 前記回折格子と前記活性層との間に前記
   レーザ光の位相調整を行う位相調整部と、 前記位相調整部の上部に設けられ、前記電極および前記
   波長調整部と空間的に分離された位相調整電極と、 を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つ
   に記載の半導体レーザ装置。
5. 【請求項５】 前記発振波長の中心波長のシフト量に対
   応させて、前記出力側の回折格子の反射波長モード間隔
   と前記反射側の回折格子の反射波長モード間隔との差が
   設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一
   つに記載の半導体レーザ装置。
6. 【請求項６】 発振波長が１１００〜１５５０ｎｍであ
   ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載
   の半導体レーザ装置。
7. 【請求項７】 前記発振波長スペクトルの半値幅は、３
   ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   か一つに記載の半導体レーザ装置。
8. 【請求項８】 前記活性層が形成する共振器長は、８０
   ０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいず
   れか一つに記載の半導体レーザ装置。
9. 【請求項９】 前記活性層が形成する共振器長は、３２
   ００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のい
   ずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
10. 【請求項１０】 前記回折格子は、グレーティング周期
    に所定の周期揺らぎを持たせたことを特徴とする請求項
    １〜９のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
11. 【請求項１１】 前記回折格子は、前記グレーティング
    周期をランダムまたは所定周期で変化させたグレーティ
    ングであることを特徴とする請求項１０に記載の半導体
    レーザ装置。
12. 【請求項１２】 レーザ光の出射端面に設けた第１反射
    膜と、 前記レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいず
    れか一つに記載の半導体レーザ装置。
13. 【請求項１３】 前記発振パラメータは、前記回折格子
    の結合係数を含むことを特徴とする請求項１〜１２のい
    ずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３に記載の半導体レーザ
    装置と、 前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に
    導波する光ファイバと、 前記半導体レーザ装置と前記光ファイバと光結合を行う
    光結合レンズ系と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザモジュール。
15. 【請求項１５】 前記半導体レーザ装置の温度を制御す
    る温度制御装置と、 前記光結合レンズ系内に配置され、光ファイバ側からの
    反射戻り光の入射を抑制するアイソレータと、 をさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載の半
    導体レーザモジュール。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１３に記載の半導体レーザ
    装置、あるいは請求項１４または１５に記載の半導体レ
    ーザモジュールを広帯域ラマン増幅用の励起光源として
    用いたことを特徴とするラマン増幅器。