JP2003204115A

JP2003204115A - 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅器

Info

Publication number: JP2003204115A
Application number: JP2002310170A
Authority: JP
Inventors: Jiyunji Yoshida; 順自吉田; Takeshi Wakizaka; 剛脇坂
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】温調モジュールを用いずとも、増幅用光ファ
イバにおける利得が平坦である半導体レーザ装置、半導
体レーザモジュール、およびこれらを用いた光増幅器を
提供する。【解決手段】ｎ側電極１１の上にｎ−基板１、ｎ−バ
ッファ層２、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、ｐ−
スペーサ層４、ｐ−クラッド層６、ｐ−コンタクト層
７、ｐ側電極１０の順に積層する。また、ｎ−バッファ
層２の上部と、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３とｐ
−スペーサ層４は、レーザ光出射方向に対して垂直方向
の幅がｎ−基板１よりも狭くしてｐ−ブロッキング層
８、ｎ−ブロッキング層９とが配置されている。ｐ−ス
ペーサ層４内部には第１の回折格子１３と、第２の回折
格子１４とが配置されている。また、第１の回折格子１
３、第２の回折格子１４と、ｐ側電極１０との間には、
非注入層５が挿入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信における
信号光の増幅に関し、温調モジュールを用いずとも、半
導体レーザ装置から出射したレーザ光の増幅用光ファイ
バにおける信号光の増幅利得が平坦である半導体レーザ
装置、半導体レーザモジュール、およびこれらを用いた
光増幅器に関するものである。特にＥＤＦＡにおいて
は、信号光の増幅利得が平坦である光増幅器に関するも
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光
通信の発展に伴い、長距離に渡って光信号を伝送するた
めに、伝送用光ファイバの途中に光ファイバ増幅器を配
置することが広くおこなわれている。この光ファイバ増
幅器は、光ファイバ中を信号光が伝送する途上におい
て、強度の低下した信号光を増幅することによって信号
光の強度を回復する。具体的には、エルビウムイオンを
添加した光ファイバ（以下「ＥＤＦ」と言う）に、９８
０ｎｍ付近若しくは１４８０ｎｍ付近の波長を有する励
起光を入射させることで、ＥＤＦ内部においては波長が
１５５０ｎｍの光が増幅される。光通信においては、他
の波長と比較して伝送損失が少ない１５５０ｎｍ付近の
光を信号光として用いることが一般的であるため、信号
光はＥＤＦに入射することによって増幅され、信号強度
も回復する。

【０００３】図３５は、９８０ｎｍ付近の励起光に対す
るＥＤＦの吸収係数を示すグラフである。このグラフに
よれば、波長が約９７８ｎｍの励起光に対してもっとも
ＥＤＦの吸収係数が高く、信号光の増幅利得も大きくな
ることが分かる。したがって、たとえば９７８ｎｍの波
長の光を励起光としてＥＤＦに入射する構造とすれば高
い利得を有する光ファイバ増幅器を実現することができ
る。

【０００４】しかし、現実の光ファイバ増幅器に用いる
励起光源の選択には慎重を期す必要がある。従来、励起
光源に一般的に用いられるのはファブリ・ペロー型の半
導体レーザ装置であるが、ファブリ・ペロー型半導体レ
ーザの発振波長は活性層の温度や注入電流に強く依存す
る。半導体レーザ装置は連続発振をおこなうにしたがっ
て、レーザ光を出射する活性層の温度が上昇する。

【０００５】これに対して、図３５からも分かるよう
に、励起光源の波長が変化した場合にはＥＤＦの吸収係
数も変化する。したがって波長が変動する励起光源では
信号光の増幅に関して均一な利得を得ることは難しい。

【０００６】特に、ファブリ・ペロー型の半導体レーザ
装置では、活性層の温度が１度上昇することによって発
振波長は０．４ｎｍ程度長波長側にシフトする。したが
って、発振波長９７８ｎｍの半導体レーザ装置を励起光
源として用い、非発光再結合等によって活性層の温度が
２０度上昇した場合、発振波長は９８６ｎｍに変化す
る。図３５を参照すると、発振波長の変化に起因してＥ
ＤＦの吸収係数は５ｄＢから３ｄＢ程度に低下する。し
たがって、レーザの発振波長が温度により変化すること
により、ＥＤＦＡの利得帯域が変動し、平坦な利得を実
現するのが困難になるといった問題が生じる。

【０００７】励起光の波長を一定に保つために、温調モ
ジュール上に半導体レーザ装置を配置する構造を含み、
半導体レーザ装置の活性層の温度を制御することができ
る半導体レーザモジュール（以下、従来技術１と言う）
を使用する技術が用いられてきた。たとえば、従来技術
１には、電子冷却器上に配置した半導体レーザ装置およ
び特定波長のみを通過させる光フィルタを含む半導体レ
ーザモジュールが開示されている。従来技術１は、特定
波長のレーザ光の強度を維持するために、フォトダイオ
ードから出力された電気信号に基づいて半導体レーザ装
置の活性層の温度を制御することで、励起光の波長を一
定に保持している（例えば、特許文献１参照。）。

【０００８】一方、電子冷却装置を用いない半導体レー
ザモジュール（以下、「従来技術２」と言う）について
も提案がおこなわれている。従来技術２では、ファブリ
・ペロー型の半導体レーザモジュールを２つ用いた励起
光源が提案されている。これは、図３６に示すように、
所定の基準温度で発振波長λ₁を有するファブリ・ペロ
ー半導体レーザモジュール２０１と、同様に基準温度で
発振波長λ₂を有するファブリ・ペロー半導体レーザモ
ジュール２０２から出射したレーザ光を５０／５０カプ
ラ２０３で合成する。そして、波長λ₁、λ₂を有するレ
ーザ光を分岐して、さらにＷＤＭカプラ２０６で信号光
２０４と合成したうえで増幅用光ファイバ２０７に入射
する。ここで、増幅用光ファイバ２０７はＥＤＦからな
るとする。すなわち、波長λ₁、λ₂の２種類のレーザ光
を励起光として用いることで信号光２０４を増幅する構
造となっている。なお、従来技術２において、ファブリ
・ペロー半導体レーザモジュール２０１、２０２は電子
冷却装置を備えておらず、活性層の温度調節をおこなう
ことはできないものとする。

【０００９】ここで、増幅のメカニズムについて図３５
を参照して説明する。２つの異なる波長λ₁、λ₂の励起
光によって信号光の増幅をおこなう場合には、ＥＤＦの
吸収係数は波長λ₁における吸収係数αと、波長λ₂にお
ける吸収係数βの和α＋βで表される。

【００１０】一方、ファブリ・ペロー半導体レーザモジ
ュール２０１、２０２は、使用時には非発光再結合電流
等に起因して活性層の温度が上昇する。したがって、上
述したように発振波長はλ₁、λ₂から長波長側にシフト
する。ここで、半導体レーザモジュール２０１、２０２
の温度はΔＴ（Ｋ）だけ上昇し、発振波長がΔλ（＝
０．４×ΔＴ）（ｎｍ）だけ長波長側にシフトするもの
とする。

【００１１】図３５のグラフで示すように、波長が長波
長側にシフトすることによってＥＤＦの吸収係数はα→
α'、β→β'と変化し、全体としての吸収係数はα'＋
β'となる。グラフからも分かるように、吸収係数が極
大となる波長λ₀に対して、λ₁＜λ₀＜λ₂となるように
ファブリ・ペロー半導体レーザモジュール２０１、２０
２の発振波長を設定しておくと、α'＞α、β'＜βの関
係となるため、各吸収係数α（Ｔ）、β（Ｔ）の変化量
の絶対値が同等の値であれば、吸収係数は、α＋β＝
α'＋ β'となり、ＥＤＦの吸収係数は活性層の温度に
よらずに一定の値となる。このように活性層の温度Ｔに
対して常に吸収係数の和α（Ｔ）＋β（Ｔ）が一定とな
るようにλ₁およびλ₂を設定した２つの半導体レーザモ
ジュールを用い、温調モジュールや波長モニタ部を設け
ることなしに、温度の変化にかかわらず信号光２０４は
一定の増幅利得を得ることができる（例えば、非特許文
献１参照）。

【００１２】

【特許文献１】特開平１０−７９５５１号公報

【００１３】

【非特許文献１】P. Vavassori, R. Sotgiu, "New EDFA
pumping scheme insensitiveto 980 nm diode lasers
temperature variation", OTuB3, 2001 Technical Dige
st on Optical Amplifiers and Their Applications, J
uly 2001, Stresa, Italy

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術１の
ような構造の半導体レーザモジュールを用いた場合、確
かに波長は安定化するものの半導体レーザモジュールの
構造は複雑化し、製造コストが増大し、動作も煩雑化す
る。特に、電子冷却装置は電流によって半導体レーザ装
置を冷却するため、半導体レーザモジュールを動作させ
るための消費電力の観点からも妥当ではない。さらに、
レーザ光の特定波長成分の強度を測定するためのフォト
ダイオードおよびフォトダイオードの出力値に基づいて
電子冷却装置の制御をおこなう制御部も電流によって動
作するため、消費電力はさらに増大する。

【００１５】また、構造が複雑化することから製造時の
歩留まりも低下し、使用中に故障する割合も高くなる。
光ファイバ増幅器は長期間に渡って使用することを前提
としているため、製品の寿命が長い方が望ましい。

【００１６】また、従来技術２にも問題点がある。あら
かじめ波長λ₁の値が波長λ₀に近接するように設定して
おくと、温度の上昇に伴い発振波長λ₁＋Δλが波長λ₀
よりも大きくなる。波長λ₀を越えた場合には、吸収係
数α（Ｔ）は減少に転じるため、吸収係数β（Ｔ）の減
少分を相殺することはできなくなり、利得を一定に保持
することはできない。

【００１７】利得を一定に保持する観点から吸収係数α
（Ｔ）が単調増加関数とするためには、波長λ₁を小さ
な値に設定する必要があり、その分吸収係数（α（Ｔ）
＋β（Ｔ））は減少し、信号光増幅の際の利得も減少す
る。従来技術１では活性層の温度調節が完璧におこなえ
れば吸収係数が最大にするために発振波長の値をλ₀に
設定することが可能であるため、従来技術１と比較して
従来技術２は利得の点で劣るという問題がある。

【００１８】さらに、活性層の温度変化に対する利得の
平坦化も容易ではない。上述の通り、従来技術２におい
て、励起光源にはファブリ・ペロー型半導体レーザ装置
を用いているため、温度変化に対する波長の変動幅は大
きい。したがって、広い波長の変動幅全体に渡り吸収係
数の和α（Ｔ）＋β（Ｔ）が一定となるような波長
λ ₁、λ₂を決定するのは現実には難しいという問題があ
る。たとえば、図３５に示した場合でも厳密には吸収係
数α（Ｔ）の増加する割合と、吸収係数β（Ｔ）の減少
する割合は等しくなく、吸収係数β（Ｔ）の減少の割合
の方が大きいために吸収係数の和α（Ｔ）＋β（Ｔ）は
温度Ｔの上昇につれて、減少することが分かる。

【００１９】本発明は上記従来技術の課題に鑑みてなさ
れたもので、温調モジュールを用いずとも、増幅用光フ
ァイバにおけるレーザ光の吸収係数が温度変化に対して
平坦であって、信号光の増幅における利得が平坦である
半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール、およびこ
れらを用いた光ファイバ増幅器を提供することを目的と
する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
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、第１導電型の半導体基板と、該半導体基板上に積
層された第１導電型の半導体バッファ層と、該半導体バ
ッファ層上に積層された活性層と、該活性層上に積層さ
れた第１の電極と、前記半導体基板下面に配置された第
２の電極とを有する半導体レーザ装置において、前記活
性層と前記第１の電極との間に積層された第２導電型の
スペーサ層と、該第２導電型のスペーサ層の一部領域に
配置された第１の中心波長を有するレーザ光について波
長選択性を有する第１の回折格子と、前記第２導電型の
スペーサ層の一部領域に配置された第２の中心波長を有
するレーザ光について波長選択性を有する第２の回折格
子とを備え、出射する前記第１の中心波長を有するレー
ザ光および前記第２の中心波長を有するレーザ光が複数
の発振縦モードを有することを特徴とする。

【００２１】この請求項１の発明によれば、２種類の回
折格子を設けた構成としたために、２つの異なる中心波
長を有し、各レーザ光が複数の発振縦モードを有する半
導体レーザ装置を提供することができる。

【００２２】また、請求項２にかかる半導体レーザ装置
は、第１導電型の半導体基板と、該半導体基板上に積層
された第１導電型の半導体バッファ層と、該半導体バッ
ファ層上に積層された活性層と、該活性層上に積層され
た第１の電極と、前記半導体基板下面に配置された第２
の電極とを有する半導体レーザ装置において、前記半導
体バッファ層と前記活性層との間に積層された第１導電
型のスペーサ層と、前記第１導電型のスペーサ層の一部
領域に配置された第１の中心波長を有するレーザ光につ
いて波長選択性を有する第１の回折格子と、前記第１導
電型のスペーサ層の一部領域に配置された第２の中心波
長を有するレーザ光について波長選択性を有する第２の
回折格子とを備え、出射する前記第１の中心波長を有す
るレーザ光および前記第２の中心波長を有するレーザ光
が複数の発振縦モードを有することを特徴とする。

【００２３】この請求項２の発明によれば、活性層の下
部に２種類の回折格子を設けた構造としたために、２つ
の異なる中心波長を有し、各レーザ光が複数の発振縦モ
ードを有する半導体レーザ装置を提供することができ
る。

【００２４】また、請求項３にかかる半導体レーザ装置
は、第１導電型の半導体基板と、該半導体基板上に積層
された第１導電型の半導体バッファ層と、該半導体バッ
ファ層上に積層された活性層と、該活性層上に配置され
た第１の電極と、前記半導体基板下面に配置された第２
の電極とを有する半導体レーザ装置において、前記半導
体バッファ層と前記活性層との間に積層された第１導電
型のスペーサ層と、前記第１導電型のスペーサ層の一部
領域に配置された第１の中心波長について波長選択性を
有する第１の回折格子と、前記活性層と前記第１の電極
との間に積層された第２導電型のスペーサ層と、前記第
２導電型のスペーサ層の一部領域に配置された第２の中
心波長について波長選択性を有する第２の回折格子とを
備え、出射する前記第１の中心波長を有するレーザ光お
よび前記第２の中心波長を有するレーザ光が複数の発振
縦モード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、第１の回折
格子と、第２の回折格子が、活性層と平行方向に連続す
る構造ではなく、異なるスペーサ層の内部に配置される
構成としたため、第１の回折格子と第２の回折格子が複
合共振器を構成することを防止できる。

【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、前記第１の回折格子および前
記第２の回折格子と、前記第１の電極との間に、非電流
注入層を配置したことを特徴とする。

【００２７】この請求項４の発明によれば、第１の回折
格子および第２の回折格子に対して注入電流が流入する
ことがないため、第１の回折格子および第２の回折格子
を構成する各格子の屈折率変化を防止することができ、
出射波長の変化を抑制することができる。

【００２８】また、請求項５にかかる半導体レーザ装置
は、半導体基板の一部領域上に積層された第１のスペー
サ層と、該第１のスペーサ層内の一部領域に配置され、
第１の中心波長を有する第１のレーザ光について波長選
択性を有する第１の回折格子と、前記第１のスペーサ層
上に積層された第１の活性層と、該第１の活性層上に配
置された第１の電極とを備えた第１のストライプ構造
と、前記半導体基板の他の領域上に積層された第２のス
ペーサ層と、該第２のスペーサ層内の一部領域に配置さ
れ、第２の中心波長を有する第２のレーザ光について波
長選択性を有する第２の回折格子と、前記第２のスペー
サ層上に積層された第２の活性層と、該第２の活性層上
に配置された第２の電極とを備えた第２のストライプ構
造と、を備え、前記第１のレーザ光および前記第２のレ
ーザ光が、複数の発振縦モードを有することを特徴とす
る。

【００２９】この請求項５の発明によれば、第１のスト
ライプ構造および第２のストライプ構造において、それ
ぞれ活性層の下に回折格子を配置したために、２つの異
なる中心波長を有し、複数の発振縦モードを有するレー
ザ光を発振することができる。

【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、前記第１の電極と、前記第２
の電極は、互いに電気的に接続され、前記第１の活性層
と前記第２の活性層とに注入される電流の密度が略等し
いことを特徴とする。

【００３１】この請求項６の発明によれば、第１の電極
と、第２の電極が互いに導通しているため、第１のスト
ライプ構造に注入される電流と、第２のストライプ構造
に注入される電流とを、同一の電流源で制御することが
できる。

【００３２】また、請求項７にかかる半導体レーザ装置
は、半導体基板の一部領域上に積層された第１の活性層
および第１の中心波長を有するレーザ光について波長選
択性を有する第１の回折格子を備えた第１のストライプ
構造と、前記半導体基板の他の領域上に積層された第２
の活性層および第２の中心波長を有するレーザ光につい
て波長選択性を有する第２の回折格子を備えた第２のス
トライプ構造とを備え、前記第１のストライプ構造およ
び前記第２のストライプ構造の少なくとも一方におい
て、レーザ光出射側端面および／またはレーザ光反射側
端面近傍に光導波路層を備え、該光導波路層内に前記第
１または第２の回折格子が配設されたことを特徴とす
る。

【００３３】この請求項７の発明によれば、光導波路層
を新たに設け、光導波路層内に回折格子を配設する構造
としたため、回折格子を活性層等と独立に設けることが
可能であり、設計・作製の自由度を大きくすることがで
きる。

【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、前記第１の中心波長と前記第
２の中心波長との差は、３ｎｍ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、波長差を３
ｎｍ以上とする構成としたことで、第１の中心波長を有
する複数の縦発振モードからなるレーザ光と、第２の中
心波長を有する複数の発振縦モードからなるレーザ光が
重なることなく、２つの独立したレーザ光として発振す
ることができる。

【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、前記第１の中心波長および前
記第２の中心波長は、レーザ発振時において９４０ｎｍ
以上、１０２０ｎｍ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、中心波長を
限定することで、エルビウム添加ファイバを用いた光増
幅器に使用する際に励起光源として効果的に信号光の増
幅をおこなうことができる。

【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、レーザ発振時において、前
記第１の中心波長は、増幅用光ファイバの吸収係数が極
大となる波長以下であり、前記第２の中心波長が、増幅
用光ファイバの吸収係数が極大となる波長以上であるこ
とを特徴とする。

【００３９】この請求項１０の発明によれば、第１の中
心波長が増幅用光ファイバの吸収係数が極大となる波長
以下とし、第２の中心波長が極大となる波長以上とする
ことで、増幅器の励起光源として用いた場合に、第１の
中心波長のレーザ光の入射による吸収係数と、第２の中
心波長のレーザ光の入射による吸収係数との和が均一な
値とすることができる。

【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、前記第１の回折格子と前記
第２の回折格子とは、結合係数と回折格子長との積が
０．３以下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、半導体レ
ーザ装置の構造が、第１および第２の回折格子におい
て、回折格子長と結合係数との積が０．３以下となるこ
とから、キンク現象の発生を効果的に抑制することがで
きる。

【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、前記第１の回折格子のレー
ザ光出射面側端部と前記第２の回折格子のレーザ光出射
面側端部との少なくとも一方が、レーザ光出射面と接触
することを特徴とする。

【００４３】この請求項１２の発明によれば、回折格子
のレーザ光出射面側端部がレーザ光出射面と接触する構
造とすることで、複合モード発振が抑制できる。

【００４４】また、請求項１３にかかる半導体レーザモ
ジュールは、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の半
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
レーザ装置の光出力を測定する光検出器とを備えたこと
を特徴とする。

【００４５】この請求項１３の発明によれば、温調モジ
ュールおよび温度モニタ部を半導体レーザモジュールに
含まない構成としたため、製造にかかるコストの低減、
製造工程の単純化、歩留まりの向上を図ることができ
る。

【００４６】また、請求項１４にかかる半導体レーザモ
ジュールは、上記の発明において、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をさらに備え
たことを特徴とする。

【００４７】この請求項１４の発明によれば、アイソレ
ータを設けた構成としたため、光ファイバからの戻り光
が半導体レーザ装置に入射することを防止することがで
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、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の半
導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置からの前記第
１の中心波長を有するレーザ光が入射される第１のポー
トと、前記半導体レーザ装置からの前記第２の中心波長
を有するレーザ光が入射される第２のポートと、前記第
１のポートから入射される前記第１の中心波長を有する
レーザ光と前記第２のポートから入射される前記第２の
中心波長を有するレーザ光とが合波されて出射される第
３のポートとを備えたレーザ光合成手段と、該レーザ光
合成手段の前記第３のポートから出射されるレーザ光を
受光し、外部に送出する光ファイバと、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、第１およ
び第２のストライプ構造を有する半導体レーザを使用
し、第１、第２、第３のポートを用いることで第１の中
心波長を有するレーザ光と、第２の中心波長を有するレ
ーザ光を合波することができる。

【００５０】また、請求項１６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
置と前記第１のポートおよび前記第２のポートとの間に
配置され、該半導体レーザ装置から出射された前記第１
の中心波長を有するレーザ光と前記第２の中心波長を有
するレーザ光が入射され、前記第１の中心波長を有する
レーザ光と前記第２の中心波長を有するレーザ光との間
隔を広げるように分離させる第１レンズと、前記第１レ
ンズを通過した前記第１の中心波長を有するレーザ光と
前記第２の中心波長を有するレーザ光のいずれか一方の
みが入射され、入射されたレーザ光の偏波面を所定の角
度回転させる偏光回転手段とをさらに備えたことを特徴
とする。

【００５１】この請求項１６の発明によれば、偏光回転
手段をさらに設けることで、第１の中心波長を有するレ
ーザ光と、第２の中心波長を有するレーザ光とを合波し
た光の偏波を抑制することができる。

【００５２】また、請求項１７にかかる光ファイバ増幅
器は、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の半導体レ
ーザ装置、あるいは請求項１３〜１６のいずれか一つに
記載の半導体レーザモジュールを用いた励起光源と、信
号光と励起光とを合成するためのカプラと、増幅用光フ
ァイバとを備えたことを特徴とする。

【００５３】この請求項１７の発明によれば、光増幅器
に２種類の異なる波長を有するレーザ光を励起光として
用いる構成としたため、これらの波長における吸収係数
の和が一定となるような光増幅器を提供することができ
る。

【００５４】また、請求項１８にかかる光ファイバ増幅
器は、第１の中心波長を有し、複数の発振縦モードを有
するレーザ光を選択する第１の回折格子を備えた半導体
レーザ装置を含む第１の半導体レーザモジュールと、第
２の中心波長を有し、複数の発振縦モードを有するレー
ザ光を選択する第２の回折格子を備えた半導体レーザ装
置を含む第２の半導体レーザモジュールと、前記第１の
半導体レーザモジュールから出射されるレーザ光と前記
第２の半導体レーザモジュールとから出射されるレーザ
光とを合波する第１のカプラと、前記第１のカプラで合
波された光と信号光とを合波する第２のカプラと、増幅
用光ファイバとを備えたことを特徴とする。

【００５５】この請求項１８の発明によれば、それぞれ
個別の中心波長を有し、複数の発振縦モードを有するレ
ーザ光を出射する半導体レーザ装置を使用したことで、
温度変化に対する波長の変化が少なく、２つのレーザ光
を励起光として用いることで光増幅ファイバの増幅利得
を温度変化に対して安定化させることができる。

【００５６】また、請求項１９にかかる光ファイバ増幅
器は、上記の発明において、前記増幅用光ファイバが、
エルビウム添加ファイバであることを特徴とする。

【００５７】この請求項１９の発明によれば、増幅用光
ファイバがエルビウム添加ファイバとなるよう構成した
ため、９８０ｎｍ付近の発振波長を有するレーザ光を励
起光源として有効に活用することができる。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態にかかるレーザモジュールについて詳細に説
明する。図面の記載において同一あるいは類似部分には
同一あるいは類似の符号を付している。また、図面は模
式的なものであり、装置の構成部分の大きさ、比率等は
現実のものとは異なることに留意するべきである。ま
た、図面の相互の間でも互いの寸法の関係や比率が異な
る部分が含まれていることはもちろんである。

【００５９】（実施の形態１）実施の形態１にかかる半
導体レーザ装置について説明する。図１は、実施の形態
１にかかる半導体レーザ装置の概要構成を示す斜めから
見た破断図である。また、図２は、実施の形態１にかか
る半導体レーザ装置の構成を示す側面断面図である。ま
た、図３は、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の
構成を示す正面断面図である。

【００６０】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置
は、ｎ−基板１と、ｎ−バッファ層２と、ＧＲＩＮ−Ｓ
ＣＨ−ＭＱＷ（Graded Index-Separate Confinement He
tero structure Multi Quantum Well：分布屈折率分
離閉じこめ単一量子井戸）活性層３と、ｐ−スペーサ層
４と、ｐ−クラッド層６と、ｐ−コンタクト層７と、ｐ
側電極１０とが下から順に積層されている。また、ｎ−
基板１の下部にはｎ側電極１１が配置されている。

【００６１】また、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３
およびｐ−スペーサ層４と、ｎ−バッファ層２の上部
は、図３に示すようにメサストライプ状の構造となって
おり、これらの部分の幅（図３における横方向）はｎ−
基板１に比べて狭い構造となっている。また、ＧＲＩＮ
−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３およびｐ−スペーサ層４と、
ｎ−バッファ層２上部に隣接してｐ−ブロッキング層８
およびｎ−ブロッキング層９が配置され、注入される電
流をブロックする機能を有する。このため、本実施の形
態１にかかる半導体レーザ装置は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−
ＭＱＷ活性層３を流れる電流の密度が高められ、高い発
光効率を有する。特に本実施の形態において、高出力動
作の点から、活性層を構成する量子井戸層に１パーセン
トの圧縮歪を有する圧縮歪量子井戸構造を用いた。な
お、１パーセントを超える歪量を井戸層に用いると、蓄
えられた歪エネルギーにより、結晶欠陥が生じること問
題となる。したがって、良質な半導体結晶を得る上で、
量子井戸を構成するバリア層に井戸層とは、反対の引張
歪を導入した歪補償構造が有効である。

【００６２】また、図２に示すように、実施の形態１に
かかる半導体レーザ装置は、出射側端面および反射側端
面にそれぞれ低反射膜１５および高反射膜１６を備え
る。高反射膜１６は、反射率８０パーセント以上の光反
射率を有する。一方、低反射膜１５は、出射側端面にお
けるレーザ光の反射を防止するためのものである。した
がって、出射側端面および低反射膜１５における光反射
率は２パーセント以下、望ましくは１パーセント以下で
ある。

【００６３】なお、ｎ−バッファ層２はバッファ層とし
ての役割以外に、クラッド層としての機能も有する。ｎ
−バッファ層２およびｐ−クラッド層６がクラッド層と
して機能することで、本実施の形態１にかかる半導体レ
ーザ装置はダブルへテロ構造を有し、発光に寄与するキ
ャリアを効果的にＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３に
閉じこめることによって発光効率が向上する。

【００６４】また、実施の形態１にかかる半導体レーザ
装置のレーザ光出射方向（図２における横方向）の長さ
は１３００μｍとする。レーザ光出射方向の長さは他の
値であってもよいが、８００μｍ以上であることが望ま
しい。８００μｍ以上としたのは、８００μｍ以下だと
単一モードでレーザ発振し、後述する複数の発振縦モー
ドを得ることができにくいためである。

【００６５】さらに、ｐ−スペーサ層４の内部であっ
て、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置のレーザ光
出射面の近傍には、第１の回折格子１３および第２の回
折格子１４とが、レーザ光出射面から見て第１の回折格
子１３、第２の回折格子１４の順に配置されている。

【００６６】第１の回折格子１３および第２の回折格子
１４を構成する各格子は、ｐ型の半導体材料で構成され
ており、第１の回折格子１３および第２の回折格子１４
は、それぞれ異なる周期からなる各格子の配列によって
形成される。第１の回折格子１３のレーザ光出射面側の
端部は、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置のレー
ザ光出射面に接していることが望ましいが、第１の回折
格子１３および第２の回折格子１４のレーザ光出射面側
端部がレーザ光出射面から１００μｍ以内の距離に位置
するならば、レーザ光出射面から離れていてもよい。

【００６７】なお、第１の回折格子１３および第２の回
折格子１４は、レーザ光出射方向におけるそれぞれの回
折格子長と、回折格子の結合係数の積が０．３以下であ
ることが望ましい。回折格子長と結合係数の積が０．３
よりも大きくなると注入電流に対するレーザ光強度の線
形性の乱れであるいわゆるキンク現象が発生するおそれ
があるためである。

【００６８】そして、第１の回折格子１３および第２の
回折格子１４の上部であって、ｐ−コンタクト層７とｐ
側電極１０との間には、非注入層５が配置されている。
非注入層５は、絶縁膜からなり、ｐ側電極１０から注入
された電流が、第１の回折格子１３および第２の回折格
子１４とに流入することを防止する機能を有する。な
お、本実施例では、非注入層５を絶縁膜で構成したが、
半導体を用いた非注入層であってもよい。

【００６９】次に、実施の形態１にかかる半導体レーザ
装置の動作および効果について、説明する。この半導体
レーザ装置は、ｐ側電極１０からｎ側電極１１に向かっ
て電流を注入することによって、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−Ｍ
ＱＷ活性層３でキャリアの再結合が生じ、誘導放出光が
発生する。ここで発生する誘導放出光は、ある程度スペ
クトルに幅があり、第１の回折格子１３、第２の回折格
子１４によって波長選択をおこなう。第１の回折格子１
３および第２の回折格子１４は、周囲のｐ−スペーサ層
４と屈折率が異なる格子から形成され、所定の周期を有
することから、所定の中心波長を選択する。本実施の形
態１においては、第１の回折格子１３は９７１ｎｍを中
心波長とする複数の発振縦モードを有するレーザ光を選
択し、第２の回折格子１４は、９７９ｎｍを中心波長と
する複数の発振縦モードを有するレーザ光を選択するも
のとする。

【００７０】したがって、図４に示すように、本実施の
形態１にかかる半導体レーザ装置はλ₁（＝９７１ｎ
ｍ）を中心波長とする複数の発振モードを有するレーザ
光と、λ₂（＝９７９ｎｍ）を中心波長とする複数の発
振縦モードを有するレーザ光を出射する。

【００７１】次に、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３
の温度に対する波長の変化について、図６を参照して説
明する。図６のグラフにおいて、直線ｌ₁は本実施の形
態１にかかる半導体レーザ装置の温度変化に対する波長
のシフトを示し、直線ｌ₂は、従来技術にかかるファブ
リ・ペロー型の半導体レーザ装置の温度変化に対する波
長のシフトを示す。なお、本実施の形態１にかかる半導
体レーザ装置は、中心波長が異なる２本のレーザ光が出
射される構造を有するが、これら２本のレーザ光はとも
に直線ｌ₁の傾向にしたがって波長がシフトする。従来
のファブリ・ペロー型の半導体レーザ装置の発振波長変
化が温度に対して０．４ｎｍ／Ｋであるのに対して、本
実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の発振波長変化
は０．１ｎｍ／Ｋと、波長のシフト量は１／４ですむ。

【００７２】このような波長シフトの相違が生じるの
は、以下の理由による。すなわち、従来のファブリ・ペ
ロー型の半導体レーザ装置は、発振波長が主に活性層を
構成する半導体結晶の禁制帯幅によって規定されるた
め、温度変化による波長の変化が大きい。しかし、本実
施の形態１にかかる半導体レーザ装置は、発振波長は第
１の回折格子１３および第２の回折格子１４によって選
択され、本実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の発
振波長のシフトは、第１の回折格子１３および第２の回
折格子１４を構成する格子の屈折率およびｐ−スペーサ
層４の屈折率変化に主として依存することとなる。その
ため、本実施の形態１にかかる半導体レーザ装置は、フ
ァブリ・ペロー型の半導体レーザ装置と比較して、発振
波長の変化率は小さく、温度依存性を少なくすることが
できる。

【００７３】また、本実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３において
生じる光から第１の回折格子１３および第２の回折格子
１４で特定波長のレーザ光を選択する。ここで、第１の
回折格子１３と、第２の回折格子１４は双方ともｐ−ス
ペーサ層４内部に配置されていることから、第１の回折
格子１３と、第２の回折格子１４の温度はほぼ同一とな
り、温度変化によって変動する屈折率も同一となる。し
たがって、第１の回折格子１３で選択される複数の発振
縦モードを有するレーザ光と、第２の回折格子１４で選
択される複数の発振縦モードを有するレーザ光とは、温
度変化に対して同じだけ波長がシフトし、双方の波長の
差を同一に保つことができる。

【００７４】さらに、本実施の形態１にかかる半導体レ
ーザ装置は、第１の回折格子１３と、第２の回折格子１
４の上部に非注入層５を設けている。そのため、第１の
回折格子１３および第２の回折格子１４に対しては、注
入電流が流入することがない。したがって、第１の回折
格子１３および第２の回折格子１４の温度変化を抑制す
ることができ、第１の回折格子１３および第２の回折格
子１４を構成する各格子の屈折率変化を抑え、出射波長
の変化をさらに低減することができる。

【００７５】なお、本実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置は、上述の構造に限定されるものではない。たと
えば、本実施の形態１にかかる半導体レーザ装置におい
ては、ｎ−バッファ層２が、クラッド層としての機能も
有するものとしているが、ｎ−バッファ層２とは別にＧ
ＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の下にｎ−クラッド層
を積層してもよい。

【００７６】また、ダブルへテロ構造をとらなくとも回
折格子による波長選択は可能であるため、活性層とその
他の層との間にバンド幅について差異がないいわゆるホ
モ接合レーザ、もしくはシングルへテロレーザの構造を
とることも可能である。同様の理由から、活性層はＧＲ
ＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ構造以外でも、発光再結合が可能
な構造であればよい。また同様に、本実施の形態１にお
いては、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３に効率的に
キャリアを注入するためにｐ−ブロッキング層８と、ｎ
−ブロッキング層９を配置する構造としているが、これ
らを省略した構造としても、波長選択は可能である。さ
らに、非注入層５が存在しない場合であっても、回折格
子による波長選択は可能であるため、非注入層５を省略
した形態とすることも可能である。また、非注入層５
を、絶縁膜でなく、たとえば、ｎ型半導体または、ｎ型
半導体とｐ型半導体の積層構造であるｎｐｎ構造で構成
してもよいし、ｐ側電極１０が、第１の回折格子１３お
よび第２の回折格子１４の上部に存在しない構造として
も良い。

【００７７】さらに、上述の例における導電型を逆にす
ることも可能である。すなわち、基板、バッファ層、を
ｐ型とし、スペーサ層、クラッド層をｎ型としてもよ
い。その場合は第１の回折格子１３および第２の回折格
子１４も導電型をｎ型にする必要がある。

【００７８】次に、本実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置の変形例について、説明する。変形例にかかる半
導体レーザ装置は、図７に示すように、ＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ−ＭＱＷ活性層１８の下部に、ｎ−スペーサ層１７が
配置されている。そして、ｎ−スペーサ層１７の内部
に、ｎ−からなる第１の回折格子１９および第２の回折
格子２０が配置され、波長選択をおこなう構造となって
いる。このように、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１
８の下部に第１の回折格子１９および第２の回折格子２
０を配置する構造としても、上述した実施の形態１にか
かる半導体レーザ装置と同等の機能を果たすことが可能
である。

【００７９】（実施の形態２）次に、実施の形態２にか
かる半導体レーザ装置について説明する。なお、実施の
形態２において、実施の形態１にかかる半導体レーザ装
置の構成と同一符号を付した部分については、同等の機
能を有するものとする。

【００８０】実施の形態２にかかる半導体レーザ装置
は、図８に示すように、下から順にｎ−基板１と、ｎ−
バッファ層２と、ｎ−スペーサ層２１と、ＧＲＩＮ−Ｓ
ＣＨ−ＭＱＷ活性層３と、ｐ−スペーサ層２２と、ｐ−
クラッド層６と、ｐ−コンタクト層７と、ｐ側電極１０
とが積層され、ｎ−基板１の下部にはｎ側電極１１が配
置されている。また、図１０に示すように、ｎ−スペー
サ層２１、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、ｐ−ス
ペーサ層２２は、レーザ出射方向に対して垂直方向の幅
がｎ−基板１よりも狭く、これらの層に隣接してｐ−ブ
ロッキング層８、ｎ−ブロッキング層９が順に配置され
ている。また、図９に示すように、実施の形態２にかか
る半導体レーザ装置のレーザ光出射側端面には低反射膜
１５が配置され、レーザ光反射側端面には高反射膜１６
が配置されている。ここで、低反射膜１５は、出射端面
からの反射の影響を抑制すべく２パーセント以下、より
好適には１パーセント以下の反射膜が用いられる。

【００８１】また、ｎ−スペーサ層２１の内部において
は、ｎ型の第１の回折格子２３がレーザ光の出射方向と
平行な方向に配置されている。ここで、導電型をｎ型と
したのは、ｐ型とすることによってｎ−スペーサ層２１
の内部でｐｎ接合を形成して電流の流れを妨げることを
防止するためである。第１の回折格子２３は、ＧＲＩＮ
−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３で生じる光に対して選択性を
有する。なお、第１の回折格子２３のレーザ光出射方向
端部は、低反射膜１５に接する構造とすることが望まし
いが、回折格子として波長選択機能を有するためには、
低反射膜１５とｎ−スペーサ層２１との境界面と、第１
の回折格子２３のレーザ光出射方向端部との間の距離が
１００μｍ以下であればよい。

【００８２】さらに、ｐ−スペーサ層２２の内部におい
て、ｐ型の第２の回折格子２４が第１の回折格子２３の
場合と同様にレーザ光の出射方向と平行な方向に配置さ
れている。第二の回折格子は、第一の回折格子とは異な
る一定の波長の光に対して選択性を有する。また、端部
が低反射膜１５と接する構造が望ましいが、回折格子と
しての機能を果たすことが可能な１００μｍ以下の距離
であれば、低反射膜１５から離れた構造となっていても
よい。

【００８３】次に、本実施の形態２にかかる半導体レー
ザ装置の動作および効果について、説明する。図８にお
けるｐ側電極１０から注入された電流によって、ＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３において、電子とホールが
再結合し、誘導放出によりレーザ光が生ずる。ここで発
生するレーザ光のスペクトルには、ある程度幅があるた
め、第１の回折格子２３、第２の回折格子２４によって
波長選択をおこなう。第１の回折格子２３および第２の
回折格子２４は、それぞれ周囲と屈折率の異なる格子か
ら形成され、所定の周期性を有するため、所定の中心波
長を有する複数の発振縦モードからなるレーザ光を選択
する。

【００８４】上述の通り、第１の回折格子２３はｎ−ス
ペーサ層２１内に配置され、第２の回折格子２４は、第
１の回折格子２３とは異なりｐ−スペーサ層２２内に配
置されている。複数の回折格子がレーザ波長発振方向に
平行に並んだ場合、回折格子が互いに影響を及ぼしあ
い、複合共振器を形成する可能性がある。しかし、本実
施の形態２にかかる半導体レーザ装置においては、第１
の回折格子２３と第２の回折格子２４はＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ−ＭＱＷ活性層３の上下に配置されており、複合共振
器を形成する可能性はない。したがって、本実施の形態
２にかかる半導体レーザ装置は、注入電流に対して出射
するレーザ光強度の線形性の乱れであるいわゆるキンク
現象の発生を効果的に防止することができる。

【００８５】また、本実施の形態２にかかる半導体レー
ザ装置は、実施の形態１における半導体レーザ装置と同
様に、複数の発振縦モードを有し、回折格子によって波
長選択をおこなう。また、温度変化に対する波長のシフ
トも、図６に示す通りとなり、ファブリ・ペロー型の半
導体レーザ装置と比較して波長のシフトが小さいという
利点を有する。

【００８６】なお、本実施の形態２にかかる半導体レー
ザ装置について、実施の形態１と同様に非注入層を設け
ても良い。その場合、第１の回折格子２３および第２の
回折格子２４に流入する電流を抑制できるため、さらに
出射波長の変化を抑制することができる。

【００８７】（変形例１）つぎに、実施の形態２の変形
例１について説明する。変形例１にかかる半導体レーザ
装置は、いわゆるリッジ型の構造を備えた半導体レーザ
装置において、第１の回折格子および第２の回折格子を
備えたものである。図１１は、変形例１にかかる半導体
レーザ装置の構造を示す正面図であり、図１２は、図１
１のＡ−Ａ線断面図である。

【００８８】図１１に示すように、変形例１にかかる半
導体レーザ装置は、ｎ−基板２５上にｎ−クラッド層２
６、ｎ−スペーサ層２７、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層２８、ｐ−スペーサ層２９、ｐ−クラッド層３０が
順次積層された構造を有する。ｐ−クラッド層３０は、
上部において、レーザ光出射方向と垂直な方向の幅が狭
まったいわゆるリッジ構造を有する。ｐ−クラッド層３
０上部のリッジ構造上面上にはｐ−コンタクト層３１が
積層され、ｐ−コンタクト層３１上の一部領域を除いて
表面全体を覆うように絶縁層３２が積層され、絶縁層３
２上および上記したｐ−コンタクト層３１上の一部領域
上にはｐ側電極３３が積層されている。また、ｎ−基板
２５の下面にはｎ側電極３４が配置されている。なお、
変形例１において実施の形態１、２と同様の名称を付し
た部分は、特に言及しない限り同等の機能を果たすもの
とする。

【００８９】ｎ−基板２５はｎ型のＧａＡｓによって形
成され、ｎ−クラッド層２６およびｎ−スペーサ層２７
はｎ型のＡｌＧａＡｓによって形成される。また、ｐ−
スペーサ層２９およびｐ−クラッド層３０はｐ型のＡｌ
ＧａＡｓによって形成され、ｐ−コンタクト層３１はｐ
型不純物を大量にドープしたＧａＡｓによって形成され
る。

【００９０】さらに、ｎ−スペーサ層２７内であって、
ｐ−クラッド層３０上部のリッジ構造に対応した領域に
は第１の回折格子３５が配置されている。同様に、ｐ−
スペーサ層２９内であって、ｐ−クラッド層３０上部の
リッジ構造に対応した領域には第２の回折格子３６が配
置されている。第１の回折格子３５および第２の回折格
子３６は、実施の形態２における回折格子と同様の構造
によって形成される。例えば、第１の回折格子３５は、
λ₁（＝９７１ｎｍ）を中心波長とする複数の発振モー
ドを有するレーザ光を選択し、第２の回折格子３６は、
λ₂（＝９７９ｎｍ）を中心波長とする複数の発振縦モ
ードを有するレーザ光を選択するよう形成されている。

【００９１】また、図１２に示すように、レーザ光出射
側（図１２における右側）端面上には低反射膜３８が配
置され、反射側（図１２における左側）端面上には高反
射膜３９が配置されている。

【００９２】ｐ側電極３３は、図示を省略した外部電源
に接続され、かかる外部電源から流入する電流は、ｐ側
電極３３とｐ−コンタクト層３１との界面から浸入し、
ｐ−クラッド層３０上部のリッジ構造を通過してＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層２８に流入する。このため、
リッジ構造の幅に対応した領域に電流が流れることとな
り、注入された電流の密度を高めて高い発光効率を実現
することができ、第１の回折格子３５および第２の回折
格子３６によって複数の発振縦モードを有するレーザ光
を選択することが可能である。

【００９３】（変形例２）つぎに、変形例２にかかる半
導体レーザ装置について説明する。変形例２にかかる半
導体レーザ装置は、自己整合型（Self Alignment Struc
ture）レーザに回折格子を組み込んだ構造を有する。図
１３は変形例２にかかる半導体レーザ装置の構造を示す
正面図であり、図１４は、図１３のＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【００９４】図１３に示すように、変形例２にかかる半
導体レーザ装置は、ｎ−基板４０上にｎ−クラッド層４
１、ｎ−スペーサ層４２、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層４３、ｐ−スペーサ層４４、第１のｐ−クラッド層
４５を順次積層した構造を有する。また、第１のｐ−ク
ラッド層４５上の一部領域には第２のｐ−クラッド層４
６が積層され、他の領域にはエッチングストップ層４
７、電流ブロック層４８が積層されている。さらに、第
２のｐ−クラッド層４６および電流ブロック層４８上に
は、第３のｐ−クラッド層４９、ｐ−コンタクト層５０
およびｐ側電極５１が順次積層されている。また、ｎ−
基板４０の下面にはｎ側電極５２が配置されている。

【００９５】ｎ−基板４０は、例えばｎ型のＧａＡｓ基
板によって形成され、ｎ−クラッド層４１およびｎ−ス
ペーサ層４２はｎ型のＡｌＧａＡｓによって形成され
る。また、ｐ−スペーサ層４４、第１のｐ−クラッド層
４５、第２のｐ−クラッド層４６、第３のｐ−クラッド
層４９はｐ型のＡｌＧａＡｓによって形成される。さら
に、エッチングストップ層はＩｎＡｓＰまたはＧａＡｓ
によって形成され、電流ブロック層４８は、ｎ型のＡｌ
ＧａＡｓによって形成され、ｐ−コンタクト層５０はｐ
型不純物を高濃度にドープしたＧａＡｓによって形成さ
れる。

【００９６】また、図１４に示すように、ｎ−スペーサ
層４２内であって、第２のｐ−クラッド層４６の下部領
域には第１の回折格子５４が配置され、ｐ−スペーサ層
４４内であって、第２のｐ−クラッド層４６の下部領域
には第２の回折格子５５が配置されている。これら回折
格子はｐ型のＧａＡｓによって形成され、それぞれ所定
の波長を中心とした複数の発振縦モードを有するレーザ
光を選択する。また、図１４に示すように、レーザ光を
出射する側（図１４における右側）端面上には低反射膜
５６が配置され、反射側端面上には高反射膜５７が配置
されている。

【００９７】変形例２にかかる半導体レーザ装置は、電
流ブロック層４８を設けたことでｐ側電極５１から流入
する電流が狭窄される構造を有する。従って、ＧＲＩＮ
−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４３のうち第２のｐ−クラッド
層４６下部に対応した領域にのみ流れ込むこととなり、
ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４３に流入する電流の
密度を向上させることによって発光効率を向上させてい
る。そして、高い効率で発生する光について第１の回折
格子５４および第２の回折格子５５でそれぞれ所定の波
長を中心とした複数の発振縦モードを備えたレーザ光を
選択している。

【００９８】以上、実施の形態１および実施の形態２、
さらには変形例に渡って本発明にかかる半導体レーザ装
置について説明したが、本発明は上記のものに限定され
ることはない。例えば、実施の形態２の変形例１、変形
例２の構造と、実施の形態１の構造とを組み合わせた構
造としても良い。具体的には、変形例１の構造を備えた
半導体レーザ装置において、ｎ−スペーサ層２７を省略
し、ｐ−スペーサ層２９内に第１の回折格子および第２
の回折格子を配置する構造としても良い。また、実施の
形態２および変形例１、２にかかる半導体レーザ装置に
おいて、第１の回折格子および第２の回折格子の上部に
電流非注入層を設けて第１の回折格子および第２の回折
格子に電流が流入しない構造としても良い。

【００９９】（実施の形態３）つぎに、この発明の実施
の形態３にかかる半導体レーザ装置について、説明す
る。図１５は、実施の形態３にかかる半導体レーザ装置
の正面断面図を示し、図１６（ａ）は、図１５における
Ｃ−Ｃ線断面図を示し、図１６（ｂ）は、図１５におけ
るＤ−Ｄ線断面図を示す。

【０１００】本実施の形態３にかかる半導体レーザ装置
は、図１５に示すように、ｎ−基板６１上にｎ−クラッ
ド層６２が積層されている。また、図１５におけるＣ−
Ｃ線上においては下部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層６３ａ、活性
層６４ａ、上部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層６５ａ、ｐ−スペー
サ層７２ａがメサ状に積層されている。これらを総称し
てストライプ７３ａとする。同様に、Ｄ−Ｄ線上には下
部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層６３ｂ、活性層６４ｂ、上部ＧＲ
ＩＮ−ＳＣＨ層６５ｂ、ｐ−スペーサ層７２ｂがメサ状
に積層されている。これらを総称してストライプ７３ｂ
とする。ストライプ７３ａとストライプ７３ｂとは空間
的に分離されており、ストライプ７３ａ、ストライプ７
３ｂ以外の部分にはｎ−クラッド層６２上にｐ−ブロッ
キング層６９、ｎ−ブロッキング層７０が順に積層さ
れ、注入電流がストライプ７３ａおよびストライプ７３
ｂにのみ流入する構造となっている。また、上部ＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ層６５ａ、６５ｂおよびｎ−ブロッキング層
７０上にはｐ−クラッド層６６が積層され、ｐ−クラッ
ド層６６上には順にｐ−コンタクト層６７、ｐ側電極６
８が積層されている。また、ｎ−基板６１の下面にはｎ
側電極７１が配置されている。さらに、図１６（ａ）、
（ｂ）に示すようにｐ−スペーサ層７２ａ、７２ｂの内
部の一部領域には、それぞれ第１の回折格子７４ａおよ
び第２の回折格子７４ｂが配置されている。

【０１０１】ｎ−クラッド層６２は、クラッド層として
の機能およびバッファ層としての機能を果たすためのも
のである。クラッド層として機能することで、ｎ−クラ
ッド層６２およびｐ−クラッド層６６によってストライ
プ７３ａ、ストライプ７３ｂを上下から挟み込むことで
本実施の形態３にかかる半導体レーザ装置はダブルへテ
ロ構造を有し、キャリアを効果的に閉じ込めることで高
い発光効率を有する。

【０１０２】ストライプ７３ａのうち、下部ＧＲＩＮ−
ＳＣＨ層６３ａ、活性層６４ａ、上部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
層６５ａの積層構造は、活性層６４ａが多重量子井戸構
造の時にいわゆるＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ（Graded I
ndex-Separate ConfinementHetero structure Multi Qu
antum Well：分布屈折率分離閉じこめ多重量子井戸）活
性層を形成する。また、活性層６４ａが単一量子井戸構
造の時にはＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＳＱＷ（Graded Index-S
eparate Confinement Hetero structure Single Quantu
m Well：分布屈折率分離閉じこめ単一量子井戸）活性層
を形成する。これにより、より効果的にキャリアを閉じ
込めることが可能で、本実施の形態３にかかる半導体レ
ーザ装置はダブルへテロ構造とあわせて高い発光効率を
有する。ストライプ７３ｂの構造も同様である。

【０１０３】活性層６４ａ、６４ｂは、たとえば、ｎ−
基板６１に対する格子不整合率が０．５パーセントから
１．５パーセントの範囲において圧縮歪み量子井戸構造
を採用し、かつ井戸数が５個程度の多重量子井戸構造を
使用するのが、ＩｎＰ基板上に形成したＧａＩｎＡｓＰ
系半導体レーザの場合、高出力化の観点から有利であ
る。これに対して、ＧａＡｓ基板上に形成したＧａＩｎ
Ａｓ系半導体レーザやＧａＩｎＡｓＰ系半導体レーザの
場合は、井戸数が一個又は、二個程度の量子井戸構造が
使用される。なお、歪み量子井戸構造として、その障壁
層を井戸層の歪みと反対の引っ張り歪みを導入してなる
歪み補償構造とすれば、等価的に格子整合条件を満たす
ことができるため、井戸層の格子不整合度に関しては上
限を設けることは必要ではない。

【０１０４】また、上述した通り、ストライプ７３ａに
含まれるｐ−スペーサ層７２ａは、図１６（ａ）に示す
ようにその内部の一部領域において、第１の回折格子７
４ａを含む構造を有する。また、ストライプ７３ｂに含
まれるｐ−スペーサ層７２ｂは、図１６（ｂ）に示すよ
うに内部の一部領域において、第２の回折格子７４ｂを
含む構造を有する。

【０１０５】第１の回折格子７４ａおよび第２の回折格
子７４ｂを構成する各格子は、ｐ型半導体で構成されて
おり、第１の回折格子７４ａおよび第２の回折格子７４
ｂは、それぞれ異なる周期からなる各格子の配列によっ
て形成される。第１の回折格子７４ａおよび第２の回折
格子７４ｂのレーザ光出射面側の端部は、実施の形態３
にかかる半導体レーザ装置の出射側端面に接しているこ
とが望ましいが、第１の回折格子７４ａおよび第２の回
折格子７４ｂのレーザ光出射面側端部がレーザ光出射面
から１００μｍ以内の距離に位置するならば、レーザ光
出射面から離れていてもよい。

【０１０６】なお、第１の回折格子７４ａおよび第２の
回折格子７４ｂは、レーザ光出射方向に対する回折格子
長と、回折格子の結合係数の積がそれぞれ０．３以下で
あることが望ましい。回折格子長と結合係数の積が０．
３よりも大きくなると注入電流に対するレーザ光強度の
線形性の乱れであるいわゆるキンク現象が発生するおそ
れがあるためである。

【０１０７】高反射膜７６は、反射率８０パーセント以
上、好ましくは９８パーセント以上の光反射率を有す
る。一方、低反射膜７５は、出射側端面におけるレーザ
光の反射を防止するためのものである。したがって、低
反射膜７５は反射率の低い膜構造からなり、光反射率は
２パーセント以下、望ましくは１パーセント以下の膜構
造からなる。ただし、低反射膜７５の光反射率は、半導
体レーザ装置のレーザ光出射方向の長さに応じて最適化
される。

【０１０８】次に、実施の形態３にかかる半導体レーザ
装置の動作について、説明する。まず、基本的なレーザ
発振についてストライプ７３ａに電流が注入される場合
について概説し、ストライプ７３ａおよびストライプ７
３ｂによってレーザ発振されることによる特徴につい
て、説明する。

【０１０９】この半導体レーザ装置は、ｐ側電極６８か
らｎ側電極７１に向かって電流を注入することによっ
て、活性層６４ａでキャリアの再結合が生じ、誘導放出
光によりレーザ光が発生する。ここで発生するレーザ光
のスペクトルには、ある程度幅があり、第１の回折格子
７４ａによって中心波長の選択をおこなう。第１の回折
格子７４ａは、周囲のｐ−スペーサ層７２ａと屈折率が
異なる格子から形成され、所定の周期を有することか
ら、所定の中心波長を選択する。その結果、図３で示す
ように、ストライプ７３ａからは所定波長のスペクトル
８１を中心として、スペクトル８２、スペクトル８３な
どからなる複数の発振縦モードを有するレーザ光が出射
される。このことは、ストライプ７３ｂについても同様
で、ストライプ７３ｂにおいても第２の回折格子７４ｂ
によって中心波長の選択がおこなわれる。ここで、選択
されるレーザ光の中心波長は、第１の回折格子７４ａお
よび第２の回折格子７４ｂの周期等により決定され、ス
トライプ７３ａで選択される中心波長の値と、ストライ
プ７３ｂで選択される中心波長の値は互いに異なるよう
に第１の回折格子７４ａおよび第２の回折格子７４ｂを
構成する。

【０１１０】本実施の形態３においては、活性層６４
ａ、６４ｂの温度が摂氏０度の場合に第１の回折格子７
４ａは９７１ｎｍを中心波長とする複数の発振縦モード
を有するレーザ光を選択し、第２の回折格子７４ｂは、
９７９ｎｍを中心波長とする複数の発振縦モードを有す
るレーザ光を選択するように第１の回折格子７４ａおよ
び第２の回折格子７４ｂを構成している。

【０１１１】したがって、実施の形態１と同様、図４に
示すように、本実施の形態３にかかる半導体レーザ装置
は、λ₁（＝９７１ｎｍ）を中心波長とする複数の発振
モードを有するレーザ光と、λ₂（＝９７９ｎｍ）を中
心波長とする複数の発振縦モードを有するレーザ光を出
射する。

【０１１２】次に、実施の形態１と同様に、本実施の形
態３にかかる半導体レーザ装置と、従来の単一モード発
振をおこなう半導体レーザ装置との発振スペクトルの比
較をおこなう。図５において、（ａ）は従来の単一モー
ド発振をおこなう半導体レーザの発振スペクトルで、
（ｂ）は本実施の形態３にかかる半導体レーザ装置の発
振スペクトルを表す。なお、注入電流の値は（ａ）、
（ｂ）双方において同一であり、中心波長（（ａ）にお
ける発振波長）の値も同一であるとする。

【０１１３】次に、実施の形態１と同様に活性層６４
ａ、６４ｂの温度変化に対する波長の変化について、図
６を参照して説明する。図６のグラフにおいて、直線ｌ
₁は本実施の形態３にかかる半導体レーザ装置の温度変
化に対する波長のシフトを示し、直線ｌ₂は、従来技術
にかかるファブリ・ペロー型の半導体レーザ装置の温度
変化に対する波長のシフトを示す。なお、本実施の形態
３にかかる半導体レーザ装置は、中心波長が異なる２本
のレーザ光が出射される構造を有するが、これら２本の
レーザ光はともに直線ｌ₂の傾向にしたがって波長がシ
フトする。従来のファブリ・ペロー型の半導体レーザ装
置の発振波長変化が温度に対して０．４ｎｍ／Ｋである
のに対して、本実施の形態３にかかる半導体レーザ装置
の発振波長変化は０．１ｎｍ／Ｋと、波長のシフト量は
１／４ですむ。

【０１１４】このような波長シフトの相違が生じるの
は、以下の理由による。すなわち、従来のファブリ・ペ
ロー型の半導体レーザ装置は、発振波長が主に活性層を
構成する半導体結晶の禁制帯幅によって規定されるた
め、温度変化による波長の変化が大きい。しかし、本実
施の形態３にかかる半導体レーザ装置は、発振波長は第
１の回折格子７４ａおよび第２の回折格子７４ｂによっ
て選択され、本実施の形態３にかかる半導体レーザ装置
の発振波長のシフトは、第１の回折格子７４ａおよび第
２の回折格子７４ｂを構成する格子の屈折率およびｐ−
スペーサ層７２ａ、７２ｂの屈折率変化に主として依存
することとなる。そのため、本実施の形態３にかかる半
導体レーザ装置は、ファブリ・ペロー型の半導体レーザ
装置と比較して、発振波長の変化率は小さく、温度依存
性を少なくすることができる。

【０１１５】また、本実施の形態３にかかる半導体レー
ザ装置は、活性層６４ａ、６４ｂにおいて生じる光から
第１の回折格子７４ａおよび第２の回折格子７４ｂで特
定波長のレーザ光を選択する。ここで、ストライプ７３
ａ、７３ｂは同一のｐ側電極６８から電流が注入される
ことから、ストライプ７３ａ、７３ｂに対する注入電流
はほぼ同じ値となり、温度上昇もほぼ同一となる。した
がって、温度変化によって変動する屈折率も同一とな
る。そのため、第１の回折格子７４ａで選択される複数
の発振縦モードを有するレーザ光と、第２の回折格子７
４ｂで選択される複数の発振縦モードを有するレーザ光
とは、温度変化に対して同じだけ波長がシフトし、双方
の中心波長の差を同一に保つことができる。

【０１１６】（変形例１）次に、実施の形態３にかかる
半導体レーザ装置の変形例１について、図１７に正面断
面図を示す。この変形例１は、ストライプ７３ａとスト
ライプ７３ｂの間に分離溝８５を形成し、分離溝８５の
表面上に絶縁膜８４を堆積させた構造を有する。したが
って、ｐ側電極は、それぞれストライプ７３ａ上に配置
されたｐ側電極６８ａと、ストライプ７３ｂ上に配置さ
れたｐ側電極６８ｂとに分離した構造となっている。こ
のような構造としたことにより、以下のような利点を有
する。

【０１１７】すなわち、ｐ側電極６８ａ、６８ｂに分離
したことで、ｐ側電極６８ａから注入される電流と、ｐ
側電極６８ｂから注入される電流とを別々に制御するこ
とができる。また、ｐ−ブロッキング層６９およびｎ−
ブロッキング層７０の存在により注入された電流はスト
ライプ７３ａ、７３ｂ以外の領域に流れることはない。

【０１１８】このため、ｐ側電極６８ａから注入される
電流を制御することで、ストライプ７３ａに流れ込む電
流の値を制御することができ、ｐ側電極６８ｂから注入
される電流を制御することで、ストライプ７３ｂに流れ
込む電流の値を制御することができる。したがって、そ
れぞれに流れ込む電流の値が同一となるように制御すれ
ば、ストライプ７３ａに流入する電流と、ストライプ７
３ｂに流入する電流を正確に同一値に維持することがで
きる。また、あえて注入する電流値に差が生じるように
注入電流の制御をおこなうことで、発振するレーザ光の
中心波長間の波長の差を変化させることもできる。

【０１１９】（変形例２）次に、実施の形態３にかかる
半導体レーザ装置の変形例２について、図１８にその正
面断面図を示し、図１９（ａ）に図１８のＥ−Ｅ線断面
図を、図１９（ｂ）にＦ−Ｆ線断面図を示す。

【０１２０】この変形例２は、ストライプ８８ａにおい
て、ｎ−スペーサ層８６ａを下部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層６
３ａの下部に配置し、ストライプ８８ｂにおいて、ｎ−
スペーサ層８６ｂを下部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層６３ｂの下
部に配置している。また、図１９（ａ）に示すように、
ｎ−スペーサ層８６ａ内部の一部領域には回折格子８７
ａが配置され、図１９（ｂ）に示すように、ｎ−スペー
サ層８６ｂ内部の一部領域には回折格子８７ｂが配置さ
れている。ここで、回折格子８７ａ、８７ｂはｎ型半導
体からなる。このような構造としても回折格子８７ａ、
８７ｂにより所定の中心波長を選択することが可能で、
複数の発振縦モードを有するレーザ光を発振することが
できる。

【０１２１】（変形例３）さらに、実施の形態３にかか
る半導体レーザ装置の変形例３について説明する。図２
０は変形例３の構造を示す正面図であり、図２１
（ａ）、図２１（ｂ）は、それぞれ図２０におけるＧ−
Ｇ線断面図およびＨ−Ｈ線断面図を示す。変形例にかか
る半導体レーザ装置は、リッジ型構造の半導体レーザ装
置において、複数のストライプ１０１ａ、１０１ｂを設
けた構造を有する。変形例３において、実施の形態３と
同様の名称を付した部分については、特に断らない限り
同様の機能を有するものとする。

【０１２２】この変形例３にかかる半導体レーザ装置
は、図２０に示すように、ｎ−基板９１上にｎ−クラッ
ド層９２、下部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層９３、活性層９４、
上部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層９５、ｐ−スペーサ層９６、ｐ
−クラッド層９７が順次積層された構造を有する。ｐ−
クラッド層９７は上部領域において、それぞれストライ
プ１０１ａ、ストライプ１０１ｂに対応してリッジ構造
を形成しており、それぞれのリッジ構造上面上にはｐ−
コンタクト層９８ａ、９８ｂが配設されている。そし
て、ｐ−コンタクト層９８ａ、９８ｂの一部領域を除い
て、ｐ−クラッド層９７およびｐ−コンタクト層９８
ａ、９８ｂ上には絶縁層９９が積層され、絶縁層９９上
にはｐ側電極１００が配置されている。また、ｎ−基板
９１の下面にはｎ側電極１０２が配置されている。

【０１２３】そして、図２１（ａ）に示すように、ｐ−
スペーサ層９６内部であって、ストライプ１０１ａに対
応した領域には回折格子１０３ａが配置されている。同
様に、図２１（ｂ）に示すように、ｐ−スペーサ層９６
内部であってストライプ１０１ｂに対応した領域には回
折格子１０３ｂが配置されている。回折格子１０３ａ、
１０３ｂは、それぞれ上記した回折格子と同様に、所定
の波長を中心とした複数の発振縦モードを有するレーザ
光を選択する機能を有する。

【０１２４】（変形例４）次に、実施の形態３にかかる
半導体レーザ装置の変形例４について説明する。図２２
は、変形例４にかかる半導体レーザ装置の構造を示す正
面図であり、図２３（ａ）、図２３（ｂ）は、それぞれ
図２２のＩ−Ｉ線およびＪ−Ｊ線における断面図であ
る。なお、変形例４において実施の形態３と同様の名称
を付した部分は、特に断らない限り、同様の機能を有す
るものとする。

【０１２５】変形例４にかかる半導体レーザ装置は、Ｓ
ＡＳ型の半導体レーザ装置であって、ストライプ１２４
ａ、１２４ｂを備えた構造を有する。具体的には、変形
例４にかかる半導体レーザ装置は、図２２に示すよう
に、ｎ−基板１１０上にｎ−クラッド層１１１、下部Ｇ
ＲＩＮ−ＳＣＨ層１１２、活性層１１３、上部ＧＲＩＮ
−ＳＣＨ層１１４、ｐ−スペーサ層１１５、第１のｐ−
クラッド層１１６が順次積層された構造を有する。

【０１２６】また、第１のｐ−クラッド層１１６上に
は、ストライプ１２４ａ、１２４ｂに対応した領域上に
それぞれ第２のｐ−クラッド層１１７ａ、１１７ｂが積
層され、他の領域上にエッチングストップ層１１８、電
流ブロック層１１９が順次積層されている。さらに、第
２のｐ−クラッド層１１７ａ、１１７ｂおよび電流ブロ
ック層１１９上には第３のｐ−クラッド層１２０、ｐ−
コンタクト層１２１、ｐ側電極１２２が順次積層されて
いる。

【０１２７】さらに、図２３（ａ）、図２３（ｂ）にそ
れぞれ示すように、ｐ−スペーサ層１１５内部であっ
て、ストライプ１２４ａ、１２４ｂにそれぞれ対応した
領域には回折格子１２５ａ、１２５ｂが配置されてい
る。回折格子１２５ａ、１２５ｂは、それぞれ所定の中
心波長に対して複数の発振縦モードを有するレーザ光を
選択する構造を有する。

【０１２８】（変形例５）次に、変形例５にかかる半導
体レーザ装置について概説する。変形例５にかかる半導
体レーザ装置は、実施の形態３および変形例１〜４と同
様に複数のストライプ構造を備え、少なくとも一のスト
ライプ構造において、出射側端面近傍および反射側端面
近傍に光導波路層を備えた構造を有する。

【０１２９】図２４は、変形例５にかかる半導体レーザ
装置の一のストライプ構造の断面構造を示す図である。
図２４に示すように、変形例５にかかる半導体レーザ素
子は、少なくとも一のストライプ構造について、反射側
端面近傍にｎ−クラッド層６２、光導波路層１２８ｂ、
ｐ−クラッド層６６の積層構造を備える。また、出射側
端面近傍には、ｎ−クラッド層６２、光導波路層１２８
ａおよび光導波路層１２９、ｐ−クラッド層６６の積層
構造を備え、光導波路層１２８ａ内には回折格子７４ａ
が配設されている。

【０１３０】光導波路１２８ａ、１２８ｂは活性層６４
ａで生じたレーザ光を動はするためのものであり、光導
波路層１２９は、独立した位相調整層として機能するた
めのものである。光導波路層１２８ａ、１２８ｂ、１２
９は、活性層６４で生じたレーザ光を吸収することを防
ぐため、活性層６４よりも禁制帯幅の広い半導体材料に
よって形成されている。

【０１３１】なお、光導波路層１２８ａ、１２８ｂはい
ずれか一方のみが配置された構造としても良く、光導波
路層１２９は省略することも可能である。また、回折格
子７４ａは、光導波路層１２８ａのみならず、光導波路
層１２８ｂ等の内部であって、活性層６４ａ近傍であれ
ばいずれの場所であっても配置することが可能である。
さらに、図２４では光導波路層１２８ａ、１２８ｂ、１
２９には電流が注入されない構造としているが、光導波
路層１２８ａ、１２８ｂ、１２９の上にｐ側電極６８と
絶縁され、別個独立して電流注入可能な電極を新たに設
けても良い。

【０１３２】なお、本実施の形態３および変形例にかか
る半導体レーザ装置は、上述の構造に限定されるもので
はない。たとえば、ダブルへテロ構造をとらなくとも回
折格子による波長選択は可能であるため、活性層とその
他の層との間にバンド幅について差異がない、いわゆる
ホモ接合レーザ、もしくはシングルへテロレーザの構造
をとることも可能である。同様の理由から、活性層はＧ
ＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ構造以外でも、発光再結合が可
能な構造であればよい。また同様に、本実施の形態３に
おいては、活性層６４ａ、６４ｂに効率的にキャリアが
注入できるようにｐ−ブロッキング層６９と、ｎ−ブロ
ッキング層７０を配置する構造としているが、これらを
省略した構造としても、中心波長の選択は可能である。

【０１３３】さらに、上述の例における導電型を逆にす
ることも可能である。すなわち、基板、バッファ層をｐ
型とし、スペーサ層、クラッド層をｎ型としてもよい。
その場合は第１の回折格子７４ａおよび第２の回折格子
７４ｂも導電型をｎ型にする必要がある。また、第１の
回折格子７４ａおよび第２の回折格子７４ｂの上部であ
って、ｐ側電極６８と、ｐ−コンタクト層６７との間に
電流非注入層を設けても良い。電流非注入層を設けるこ
とで、第１の回折格子７４ａおよび第２の回折格子７４
ｂに電流が流入することを抑制でき、第１の回折格子７
４ａおよび第２の回折格子７４ｂを構成する各格子の屈
折率変化による出射波長の変動を抑制することができ
る。ここで、電流非注入層の材料としては、絶縁膜が望
ましいが、他にもｎ型半導体などを用いることができ
る。また、第１の回折格子７４ａおよび第２の回折格子
７４ｂの上部にｐ側電極６８を配置しない構造としても
良い。

【０１３４】（実施の形態４）次に、実施の形態４にか
かる半導体レーザモジュールについて、説明する。本実
施の形態４にかかる半導体レーザモジュールは、実施の
形態１または２にかかる半導体レーザ装置を用いた構造
を有する。具体的には、図２５に示すように、半導体レ
ーザモジュールは、パッケージ１３１内部にベース１３
２が配置され、ベース１３２上にはレーザマウント１３
３を介して半導体レーザ装置１３４と、マウント１３７
を介してフォトダイオード１３８と、レンズホルダー１
３５を介して第１レンズ１３６とがそれぞれ配置されて
いる。また、パッケージ１３１はレーザ光出射方向（図
２５における右方向）に開口部を有し、開口部付近には
レンズホルダー１３９を介して第２レンズ１４０が配置
され、さらに開口部は、フェルールスリーブ１４１、フ
ェルール１４２を介して光ファイバ１４３に接続してい
る。さらに、パッケージ１３１は上部を蓋部１４４に覆
われ、パッケージ１３１の内部は、外気にふれることの
ない密封構造となっている。

【０１３５】ベース１３２は、ＣｕＷ（タングステン
銅）からなり、実施の形態４にかかる半導体レーザモジ
ュール内部の各部材を保持する機能を有する。ベース１
３２の素材をＣｕＷとしたのは、半導体レーザ装置１３
４において発生する熱をパッケージ１３１、ひいては半
導体レーザモジュールの外部に効果的に放出するためで
ある。したがって、良好な熱伝導性を有し、半導体レー
ザモジュール内部の各部材を保持するために十分な強度
を有する材料であれば、ＣｕＷ以外であってもベース１
３２の材料として用いることができる。

【０１３６】レーザマウント１３３は、半導体レーザ装
置１３４を保持するためのものである。ここで、レーザ
マウント１３３は、半導体レーザ装置１３４で発生する
熱をベース１３２に伝導して熱を逃がす機能を有する。
したがって、本実施の形態４においては、レーザマウン
ト１３３の材料として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用
いているが、上述の条件を満たすならば、他の部材から
なるものでもよい。

【０１３７】なお、上述のベース１３２およびレーザマ
ウント１３３は、半導体レーザ装置１３４の活性層にお
いて発生する熱を外部に放出してレーザ発振が困難にな
る程の高温状態を回避するためのもので、厳密な温度調
整をおこなうものではない。したがって、半導体レーザ
装置１３４の温度を一定に保持するいわゆる温調モジュ
ールとは機能において明らかに相違する。

【０１３８】半導体レーザ装置１３４は、実施の形態１
または２にかかる半導体レーザ装置からなる。したがっ
て、半導体レーザ装置１３４は、異なる中心波長を有
し、複数の発振縦モードを有するレーザ光を同時に出力
する。

【０１３９】フォトダイオード１３８は、半導体レーザ
装置１３４から後方に出射するレーザ光の光強度に応じ
て電気信号を出力し、半導体レーザ装置１３４の光強度
をモニタするためのものである。フォトダイオード１３
８から出力される電気信号の強度が一定となるように、
半導体レーザ装置１３４に注入する電流の量を調整する
ことで、光強度を一定に維持する。

【０１４０】第１レンズ１３６は、半導体レーザ装置１
３４から前方に出射されるレーザ光を平行光にするため
のものであり、第２レンズ１４０は、レーザ光を光ファ
イバ１４３と結合するためのものである。

【０１４１】本実施の形態４にかかる半導体レーザモジ
ュールは、活性層の温度変化によって発振波長が変動す
ることを前提として設計されている。したがって、波長
を一定に保持するための温調モジュール、温度モニタ部
は本実施の形態４にかかる半導体レーザモジュールの内
部には配置されない。これらの部品を省略することがで
きるために、実施の形態４にかかる半導体レーザモジュ
ールにおいては、パッケージ１３１の内部の容積を小さ
くすることができ、半導体レーザモジュールの小型化を
実現することができる。さらに、従来よりも構成部品を
少なくしたことによって、製造工程が簡略化し、歩留ま
りも向上する。また、半導体モジュール１台あたりのコ
ストも低く抑えることができる。さらには、半導体レー
ザモジュールとして使用されている間にも故障の可能性
を低減できるため、長期に渡って使用することが可能で
ある。

【０１４２】また、本実施の形態４にかかる半導体レー
ザモジュールは、半導体レーザ装置１３４として、実施
の形態１または２にかかる半導体レーザ装置を用いる。
これらの半導体レーザ装置は、中心波長が異なり、それ
ぞれ複数の縦発振モードを有するレーザ光を同時に出射
する。したがって、後述する実施の形態４にかかる光フ
ァイバ増幅器のように、２本のレーザ光を必要とする装
置に使用する場合、半導体レーザモジュールは１台のみ
で装置を構成することができる。このことによって、装
置を構成する部品数を少なくし、コストを抑えることが
できる。

【０１４３】（実施の形態５）次に、実施の形態５につ
いて、説明する。実施の形態５にかかる半導体レーザモ
ジュールは、実施の形態３で説明した、複数のストライ
プ構造を備えた半導体レーザ装置をモジュール化したも
のである。図２６は、実施の形態５にかかる半導体レー
ザモジュールの構成を示す側面断面図であり、図２７
は、実施の形態５にかかる半導体レーザモジュールの構
成を模式化して示す説明図である。本実施の形態５にか
かる半導体レーザモジュールは、実施の形態３にかかる
半導体レーザ装置を用いてレーザモジュールを構成して
いる。

【０１４４】図２６に示すように、実施の形態５にかか
る半導体レーザモジュールは、内部を気密封止したパッ
ケージ１３１と、そのパッケージ１３１内に設けられ、
レーザ光を出射する半導体レーザ装置１３４と、フォト
ダイオード１３８と、第１レンズ１３６と、プリズム１
４５と、半波長板（偏光回転手段）１４６と、偏波合成
部材（ＰＢＣ：Polarization Beam Combiner）１４７
と、光ファイバ１４３とを有する。

【０１４５】半導体レーザ装置１３４は、実施の形態３
において説明したように、間隔を隔てて長手方向に互い
に同一平面上に平行に形成されたストライプ７３ａおよ
びストライプ７３ｂを有し、ストライプ７３ａ及びスト
ライプ７３ｂの端面からそれぞれ第１のレーザ光Ｋ１及
び第２のレーザ光Ｋ２を出射する。図２７に示すＫ１お
よびＫ２は、それぞれストライプ７３ａおよびストライ
プ７３ｂから出射されるビームの中心の軌跡を示す。ビ
ームは、図２７に破線で示すように、この中心のまわり
にある広がりをもって伝搬する。ストライプ７３ａおよ
びストライプ７３ｂとの間隔は、例えば約４０μｍ程度
である。

【０１４６】半導体レーザ装置１３４はレーザマウント
１３３上に固定して取り付けられる。なお、半導体レー
ザ装置１３４は、ヒートシンク（図示せず）上に固定し
て取り付けられ、そのヒートシンクがレーザマウント１
３３上に固定して取り付けられていてもよい。

【０１４７】フォトダイオード１３８は、半導体レーザ
装置１３４の後側（図２６では左側）端面から出射され
たモニタ用のレーザ光を受光する。フォトダイオード１
３８は、マウント１３７に固定して取り付けられてい
る。

【０１４８】第１レンズ１３６は、半導体レーザ装置１
３４の前側（図２６では右側）端面から出射された第１
のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが入射され、第
１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との間隔を広げ
るように、それぞれの光を異なる焦点位置（Ｆ１，Ｆ
２）に集光させる作用をもつ。

【０１４９】第１レンズ１３６は、レンズホルダー１３
５によって保持されている。第１レンズ１３６は、スト
ライプ７３ａから出射された第１のレーザ光Ｋ１の光軸
とストライプ７３ｂから出射された第２のレーザ光Ｋ２
の光軸とが、第１レンズ１３６の中心軸を挟んでほぼ対
称になるように位置決めされるのが好ましい。これによ
って、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２
が、ともに収差の小さい領域である第１レンズ１３６の
中心軸近傍を通過するため、レーザ光の波面の乱れがな
くなり、光ファイバ１４３との光結合効率が高くなる。
その結果、より高出力の半導体レーザモジュールが得ら
れる。なお、球面収差の影響を抑えるためには、第１レ
ンズ１３６は、球面収差が小さく光ファイバ１４３との
結合効率が高くなる非球面レンズを用いるのが好まし
い。

【０１５０】プリズム１４５は、第１レンズ１３６と偏
波合成部材１４７との間に配設され、入射された第１の
レーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２を、互いの光軸
をほぼ平行にして出射する。プリズム１４５は、ＢＸ７
（ホウケイ酸クラウンガラス）等の光学ガラスで作られ
ている。第１レンズ１３６から非平行に伝搬する第１お
よび第２のレーザ光Ｋ１、Ｋ２の光軸が、プリズム１４
５の屈折により平行とされているため、このプリズム１
４５の後方に配置される偏波合成部材１４７の作製が容
易になるとともに、偏波合成部材１４７を小型化し半導
体レーザモジュールを小型にすることが可能となる。

【０１５１】図２８（ａ）はプリズム１４５の構成を示
す側面図、（ｂ）はその平面図である。図２８に示すよ
うに、プリズム１４５は、その全長Ｌ１が約１．０ｍｍ
であり、平坦状に形成された入射面と、所定角度θ（θ
は３２．１°±０．１°）に傾斜した出射面を有する。

【０１５２】半波長板１４６は、プリズム１４５を通過
した第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２のうち、
第１のレーザ光Ｋ１のみが入射され、入射された第１の
レーザ光Ｋ１の偏波面を９０度回転させる。

【０１５３】偏波合成部材１４７は、第１のレーザ光Ｋ
１が入射される第１のポート１４７ａと、第２のレーザ
光Ｋ２が入射される第２のポート１４７ｂと、第１のポ
ート１４７ａから入射される第１のレーザ光Ｋ１と第２
のポート１４７ｂから入射される第２のレーザ光Ｋ２と
が合波されて出射される第３のポート１４７ｃとを有す
る。偏波合成部材１４７は、例えば、第１のレーザ光Ｋ
１を常光線として第３のポート１４７ｃに伝搬させると
ともに、第２のレーザ光Ｋ２を異常光線として第３のポ
ート１４７ｃに伝搬させる複屈折素子である。偏波合成
部材１４７が複屈折素子の場合、複屈折率性が高くレー
ザ光間の分離幅を大きくとれるように、例えばＴｉＯ₂
（ルチル）で作られる。

【０１５４】本実施の形態５においてはプリズム１４
５、半波長板１４６および偏波合成部材１４７は、同一
のホルダー部材１４８に固定されている。図２９（ａ）
はプリズム１４５、半波長板１４６及び偏波合成部材１
４７を固定するホルダー部材１４８を示す平面図、
（ｂ）はその側面断面図、（ｃ）はその正面図である。
図２９に示すように、ホルダー部材１４８は、ＹＡＧレ
ーザ溶接が可能な材料（例えばＳＵＳ４０３，３０４
等）で作られ、その全長Ｌ２は約７．０ｍｍであり、全
体がほぼ円柱状に形成されている。ホルダー部材１４８
に内部に収容部１４８ａが形成され、その収容部１４８
ａにプリズム１４５、半波長板１４６および偏波合成部
材１４７がそれぞれ固定される。ホルダー部材１４８の
上部は開口され、その下部は平坦状に形成されている。

【０１５５】これによって、偏波合成部材１４７の第１
のポート１４７ａから入射する第１のレーザ光Ｋ１およ
び第２のポート１４７ｂから入射する第２のレーザ光Ｋ
２をともに第３のポート１４７ｃから出射するように、
プリズム１４５、偏波合成部材１４７の中心軸Ｃ１周り
の位置を調整することが非常に容易になる。

【０１５６】偏波合成部材１４７と光ファイバ１４３と
の間には、偏波合成部材１４７の第３のポート１４７ｃ
から出射されるレーザ光を光ファイバ１４３に光結合さ
せる第２レンズ１４０が配設されている。第１のレーザ
光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２は、第１レンズ１３６
と第２レンズ１４０との間で焦点（Ｆ１，Ｆ２）を結ぶ
ように第１レンズ１３６が位置合わせされている。これ
によって、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ
２が第１レンズ１３６を通過後、分離する（図２７中の
距離Ｄ'が十分大きな値となる）ために必要な伝搬距離
Ｌが短くなるため、半導体レーザモジュールの光軸方向
の長さを短くすることができる。その結果、例えば高温
環境下における半導体レーザ装置１３４と光ファイバ１
４３との光結合の径時安定性が優れた、信頼性の高い半
導体レーザモジュールを提供できる。

【０１５７】半導体レーザ装置１３４を固定したレーザ
マウント１３３と、フォトダイオード１３８を固定した
マウント１３７とは、断面ほぼＬ字形状のベース１３２
上に半田付けして固定される。ベース１３２は、半導体
レーザ装置１３４の発熱に対する放熱性を高めるために
ＣｕＷ系合金等で作られているのが好ましい。

【０１５８】次に、実施の形態５にかかる半導体レーザ
モジュールの動作について説明する。半導体レーザ装置
１３４のストライプ７３ａおよびストライプ７３ｂの前
側端面からそれぞれ出射された第１のレーザ光Ｋ１およ
び第２のレーザ光Ｋ２は、第１レンズ１３６を通過し、
交差した後、間隔が広がりプリズム１４５に入射され
る。プリズム１４５に入射した時の第１のレーザ光Ｋ１
と第２のレーザ光Ｋ２との間隔（Ｄ）は約４６０μｍで
ある。プリズム１４５によって第１のレーザ光Ｋ１と第
２のレーザ光は平行となって出射し（両者の間隔は約５
００μｍになる）、第１のレーザ光Ｋ１は半波長板１４
６に入射され、偏波面を９０度回転させた後、偏波合成
部材１４７の第１のポート１４７ａに入射され、第２の
レーザ光Ｋ２は偏波合成部材１４７の第２のポート１４
７ｂに入射される。

【０１５９】偏波合成部材１４７では、第１のポート１
４７ａから入射される第１のレーザ光Ｋ１と第２のポー
ト１４７ｂから入射される第２のレーザ光Ｋ２とが合波
されて第３のポート１４７ｃから出射される。

【０１６０】偏波合成部材１４７から出射されたレーザ
光は、第２レンズ１４０によって集光され、フェルール
１４２によって保持された光ファイバ１４３の端面に入
射され外部に送出される。

【０１６１】一方、半導体レーザ装置１３４の後側端面
から出射されたモニタ用のレーザ光は、フォトダイオー
ド１３８によって受光され、フォトダイオード１３８の
受光量等を算出することにより半導体レーザ装置１３４
の光出力等を調整する。

【０１６２】このように、実施の形態５にかかる半導体
レーザモジュールによれば、２つのレーザ光を出射させ
る２つのストライプを備えた１個の半導体レーザ装置１
３４だけを用いているので、半導体レーザ装置１３４の
位置決め時間が短くなる。その結果、半導体レーザモジ
ュールの製造時間を短縮化できる。

【０１６３】また、実施の形態５にかかる半導体レーザ
モジュールは、温調モジュールを備えない構成となって
いるため、その分製造が容易であり、製造時間を短縮化
することができる。さらに、温調モジュールを制御する
ために必要な温度検知素子や、付随する配線が必要ない
ため、この点でも製造が容易で、製造コストを低減する
ことができる。

【０１６４】さらに、従来は２つの半導体レーザ装置か
らそれぞれ全く異なる軸方向に光が出射されるため、そ
のそれぞれの軸方向でのパッケージの反り等を考慮して
半導体レーザモジュールを設計しなければ、環境温度の
変化等によって生じたパッケージの反りによる光出力変
動を抑制できなかったが、本実施形態例の構成によれ
ば、１個の半導体レーザ装置から出力される２つの光は
ほぼ同じ方向に伝搬されるため、パッケージの反りの影
響を１方向においてのみ抑制することにより、光ファイ
バ１４３から出力される光の強度の安定化を図ることが
できる。

【０１６５】また、１個の半導体レーザ装置から２つの
光を出力することにより、これら２つの光はパッケージ
の反り等に対して、光ファイバ１４３との結合効率が同
じ傾向で変動する。従って、温度変動等があった場合で
も光ファイバ１４３から出力される光の偏光度が安定化
する。

【０１６６】以上、実施の形態１−３で記述した半導体
レーザ素子を用いたレーザモジュールの実施の形態４、
５において記述したが、これらに実施形態において、モ
ジュールの外部からのコンポーネントの反射を抑制する
ためには、モジュールパッケージ内にアイソレータを組
みこむことがより好ましい。

【０１６７】また、本実施の形態において、低価格ＥＤ
ＦＡ用励起光源として冷却装置を用いない９８０ｎｍ帯
レーザモジュールを記述したが、冷却装置を用いない１
４８０ｎｍ帯レーザモジュールにおいても温度変化によ
る波長変化は、ＥＤＦＡを構成する上で同様に問題であ
り、この波長においても回折格子の構成を最適化するこ
とにより、本発明は容易に適用できる。特に、複数のス
トライプを有するレーザモジュールでは、単一のストラ
イプを有するレーザモジュールよりも放熱性に優れるた
めより高い波長安定性が得られる。さらに、低価格集中
型ラマン増幅器用励起光源として波長１３６０−１５２
０ｎｍ帯の１４ＸＸｎｍ励起光源を実現する上でも、本
発明が適用できることは言うまでもない。

【０１６８】特にラマン増幅器は、増幅媒体である光フ
ァイバのはＥＤＦよりも長くなるためにファイバの非線
型効果の一つである、誘導ブリュリアン散乱による励起
光の後方散乱が問題になる。この後方散乱が生じると励
起光出力が実効的に低下して所望のラマン利得が得られ
なくなるといった問題が生じる。誘導ブリュリアン散乱
は、励起光の発振縦モード一本あたりの線幅とモード本
数に依存する。すなわち、誘導ブリュリアン散乱が生じ
る光出力は、レーザの発信縦モードの線幅が誘導ブリュ
リアン散乱光のスペクトル幅以下の線幅では、数ミリワ
ット程度であるが、スペクトル幅以上の線幅では、線幅
の増加とともに大きくなり、発振縦モード本数が多いほ
ど大きくなる。したがって、本発明を用いることで発振
縦モード本数の多い、誘導ブリュリアン散乱の影響をう
けない低価格の集中型ラマン増幅器用励起光源が実現で
きる。

【０１６９】（実施の形態６）次に、実施の形態６にか
かる光ファイバ増幅器について、説明する。実施の形態
６にかかる光ファイバ増幅器は、実施の形態４または実
施の形態５にかかる半導体レーザモジュールを用いた構
造からなる。図３０に、実施の形態６にかかる光ファイ
バ増幅器の構造を模式的に示す。実施の形態６にかかる
光ファイバ増幅器は、励起光源として機能する半導体レ
ーザモジュール１５１と、半導体レーザモジュール１５
１から出射された励起光と信号光１５２とを合成するＷ
ＤＭカプラ１５４と、信号光１５２を増幅する増幅用光
ファイバ１５５とを有する。また、信号光１５２がＷＤ
Ｍカプラ１５４に入射する手前にはアイソレータ１５３
が配置され、増幅用光ファイバ１５５の後にはアイソレ
ータ１５７が配置されている。

【０１７０】信号光１５２は、信号光源から出射され、
光ファイバ中を伝送してきた光であって、その波長は１
５５０ｎｍとする。また、ＷＤＭカプラ１５４は、信号
光１５２と、半導体レーザモジュール１５１から出射さ
れた励起光を合成し、増幅用光ファイバ１５５に出力す
る。また、アイソレータ１５３は、ＷＤＭカプラ１５４
の方から反射してくる光を遮り、雑音等を抑える働きを
する。また、フィルタ１５６は、増幅用光ファイバ１５
５に入射した励起光が、伝達用の光ファイバに入射する
のを防止するためのものである。また、アイソレータ１
５７は、増幅用光ファイバ１５５を反射光から遮るため
のものである。

【０１７１】増幅用光ファイバ１５５は、本実施の形態
６においてはエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）を用
いている。ＥＤＦは、光ファイバに対してエルビウムイ
オン（Ｅｒ³⁺）を添加したもので、９８０ｎｍ程度もし
くは１４８０ｎｍ程度の波長の光を吸収してエルビウム
イオン中の電子が励起される性質を有する。この電子が
１５５０ｎｍの波長を有する信号光１５２を増幅する。
ＥＤＦにおける９８０ｎｍ程度の波長の光に対する吸収
係数については、図３１に示すとおりである。

【０１７２】半導体レーザモジュール１５１は、上述し
たとおり、実施の形態４または実施の形態５にかかるレ
ーザモジュールからなる。これは、既に述べたとおり、
中心波長が異なり、複数の発振縦モードを有する２本の
レーザ光を出射するもので、それぞれのレーザ光の中心
波長λ₁、λ₂はそれぞれ摂氏０度において、９７１ｎ
ｍ、９７９ｎｍである。

【０１７３】次に、本実施の形態６にかかる光ファイバ
増幅器の動作について、概説する。まず、半導体レーザ
モジュール１５１から中心波長λ₁、λ₂の２本のレーザ
光が出射され、ＷＤＭカプラ１５４を通過して増幅用光
ファイバ１５５に入射する。増幅用光ファイバ１５５
は、９８０ｎｍ付近の波長を有する光によって励起され
る性質を有するため、入射した２本のレーザ光によって
増幅用光ファイバ１５５は励起される。その際に、信号
光１５２がアイソレータ１５３、ＷＤＭカプラ１５４を
経て増幅用光ファイバ１５５に入射する。信号光１５２
は１５５０ｎｍの波長を有するため、増幅用光ファイバ
１５５によって信号光１５２は増幅され、増幅された信
号光１５２は、アイソレータ１５７を経て出力される。

【０１７４】ここで、本実施の形態６にかかる光ファイ
バ増幅器を構成する半導体レーザモジュール１５１は、
温調モジュールを備えないため、レーザ発振をおこなう
に伴い、非発光再結合電流等に起因して、温度が上昇す
る。それに伴い、λ₁、λ₂も長波長側にシフトする。図
３１は、増幅用光ファイバ１５５を構成するＥＤＦの励
起光波長に対する吸収係数の変化を示すグラフである。
ここで、摂氏０度における中心波長がλ₁（＝９７１ｎ
ｍ）のレーザ光においては、吸収係数の値はαであり、
中心波長がλ₂（＝９７９ｎｍ）のレーザ光においては
吸収係数の値はβである。ここで、実施の形態６にかか
る光ファイバ増幅器を構成する半導体レーザモジュール
１５１はレーザ発振をおこなう際に最高で摂氏７０度に
まで温度が上昇するものとする。一方、半導体レーザモ
ジュール１５１から出射されるレーザ光の温度に対する
波長の変化は０．１ｎｍ／Ｋであることを考慮すると、
摂氏７０度において、波長はそれぞれλ₁'（＝９７８ｎ
ｍ）、λ₂'（＝９８６ｎｍ）にまで変化する。波長の変
化に応じて、増幅用光ファイバ１５５の吸収係数はそれ
ぞれα'、β'に変化する。

【０１７５】ここで、増幅用光ファイバ１５５全体の吸
収係数は、それぞれのレーザ光に対する吸収係数の和で
表される。したがって、増幅用光ファイバ１５５全体の
吸収係数は、摂氏０度においてはα＋β、摂氏７０度に
おいてはα'＋β'となる。図３１のグラフからも分かる
ように、α＋β≒α'＋β'が成立する。また、点Ａ₁か
ら点Ａ₂におけるグラフの傾きと、点Ｂ₁から点Ｂ₂にお
けるグラフの傾きの大きさはほぼ等しいため、摂氏０度
から７０度までのあらゆる温度Ｔにおいて、α（Ｔ）＋
β（Ｔ）はほぼ均一な値を維持することができる。増幅
用光ファイバ１５５の吸収係数と信号光１５２の増幅利
得は相関関係にあるため、本実施の形態６にかかる光フ
ァイバ増幅器は、半導体レーザモジュール１５１が温調
モジュールを備えないにも関わらず、温度変化に対して
均一な利得で信号光１５２を増幅することができる。

【０１７６】また、図６で示したように波長の温度変化
率が従来技術より小さいため、従来技術にかかる図１８
と比較して、λ₁、λ₂をよりλ₀に近い値にすることが
でき、吸収係数の和も大きくすることができる。なお、
従来のファブリ・ペロー型の半導体レーザ装置を用いた
場合、温度変化に対する波長シフトは０．４ｎｍ／Ｋで
ある。そのため、摂氏０度から７０度の範囲で光ファイ
バ増幅器を使用した場合、０度＜Ｔ（度）＜７０度を満
たすあらゆる温度Ｔにおいて極大となる波長以下に発振
波長を抑えるためには、摂氏０度におけるレーザ光の波
長λ₁は、９５０ｎｍ程度にする必要がある。９５０ｎ
ｍにおける吸収係数は低い値であり、本実施の形態６に
かかる光ファイバ増幅器と比較してｄＢ単位で４ポイン
トほど、すなわち４０パーセントほどの利得しか有さな
い。したがって、実施の形態６にかかる光ファイバ増幅
器は、従来技術と比較して高い利得で信号光１５２を増
幅することができるといえる。

【０１７７】また、半導体レーザモジュール１５１から
発生する中心波長が異なり、それぞれ複数の発振縦モー
ドを有する２本のレーザ光は同一の活性層から出射す
る。したがって、複数の半導体レーザ装置を用いた場合
のように、レーザ光出射時の温度がレーザ光ごとに異な
ることもない。

【０１７８】また、本実施の形態６にかかる光ファイバ
増幅器は、半導体レーザモジュール１５１が１台のみで
２本のレーザ光を発振する励起光源として機能し、ま
た、半導体レーザモジュール１５１は内部に温調モジュ
ールおよび波長を一定に保つための波長モニタ部を必要
としない。さらに、従来のように２台の半導体レーザ装
置から出射されるレーザ光を合成するための５０／５０
カプラも、本実施の形態６においては必要ない。したが
って、光ファイバ増幅器を構成する部材の数を削減する
ことが可能で、構造が単純化して製造工程が簡素化され
ると共に、製品寿命の増大および製造にかかるコストを
低減することができる。

【０１７９】（実施の形態７）次に、実施の形態７にか
かる光ファイバ増幅器について、説明する。図３２は、
光ファイバ増幅器の構造を示す模式図である。実施の形
態７にかかる光ファイバ増幅器は、所定の中心波長を有
し、複数の発振縦モードを有する半導体レーザ装置を備
えた２つの半導体レーザモジュール１６１、１６２から
なる励起光源と、２つのレーザモジュールから出射され
たレーザ光を合波し、それぞれのレーザ光を成分に有す
る励起光を２つに分離する５０／５０カプラ１６３と、
一方の励起光と信号光１６４とを合波するＷＤＭカプラ
１６６と、増幅用光ファイバ１６７とを有する。また、
他方の励起光と信号光１６９とを合波するＷＤＭカプラ
１７１と、増幅用光ファイバ１７２とを有する。

【０１８０】信号光１６４は、信号光源から出射され、
光ファイバ中を伝送してきた光であって、その波長は１
５５０ｎｍとする。また、ＷＤＭカプラ１６６は、半導
体レーザモジュール１６１、１６２から出射され、５０
／５０カプラ１６３で合波された励起光と信号光１６４
とを合成し、増幅用光ファイバ１６７に出力する。同様
に、ＷＤＭカプラ１７１は、信号光１６９と励起光とを
合波し、増幅用光ファイバ１７２に出力する。また、ア
イソレータ１６５、１７０は、それぞれＷＤＭカプラ１
６６、１７１の方から反射してくる光を遮り、雑音等を
抑える働きをする。また、アイソレータ１６８、１７３
は、それぞれ増幅用光ファイバ１６７、１７２を反射光
から遮るためのものである。

【０１８１】増幅用光ファイバ１６７、１７２は、本実
施の形態７においてはエルビウム添加光ファイバ（ＥＤ
Ｆ）を用いている。ＥＤＦは、光ファイバに対してエル
ビウムイオン（Ｅｒ³⁺）を添加したもので、９８０ｎｍ
程度もしくは１４８０ｎｍ程度の波長の光を吸収してエ
ルビウムイオン中の電子が励起される性質を有する。こ
の電子が１５５０ｎｍの波長を有する信号光１６４、１
６９を増幅する。ＥＤＦにおける９８０ｎｍ程度の波長
の光に対する吸収係数については、図３４に示すとおり
である。

【０１８２】励起光源である半導体レーザモジュール１
６１、１６２を構成する半導体レーザ装置について、説
明する。図３３は、実施の形態７にかかる光ファイバ増
幅器の励起光源として用いられる半導体レーザ装置の構
造を示す図である。

【０１８３】この半導体レーザ装置は、ｎ−基板１７４
上に、ｎ−クラッド層１７５、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層１７６、ｐ−スペーサ層１７７、ｐ−クラッド
層１７８、ｐ−コンタクト層１７９、ｐ側電極１８０が
順次積層されている。ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層
１７６は、下部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層と、活性層と、上部
ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層の積層構造で構成されている。ま
た、ｎ−基板１７４の下部にはｎ側電極１８４が配置さ
れている。さらに、ｎ−クラッド層１７５上部、ＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１７６およびｐ−スペーサ層
１７７はメサ状に加工され、このメサ形状部分に隣接し
てｐ−ブロッキング層１８１、ｎ−ブロッキング層１８
２が積層されており、メサ形状部分以外の領域で漏れ電
流が発生するのを防止している。

【０１８４】また、ｐ−スペーサ層１７７内部の一部領
域には回折格子１８３が配置されており、所定の中心波
長を有し、複数の発振縦モードを有するレーザ光を選択
する。レーザ光を選択するメカニズムについては、実施
の形態１〜３にかかる半導体レーザ装置と同様である。
また、選択される中心波長についても、実施の形態１〜
３にかかる半導体レーザ装置と同様である。

【０１８５】次に、本実施の形態７にかかる光ファイバ
増幅器の動作について、図３２を参照して説明する。ま
た、理解を容易にするため、信号光１６４を増幅する部
分についてのみ説明する。なお、以下に展開する議論
は、信号光１６９を増幅する部分についても同様に適用
できる。

【０１８６】まず、半導体レーザモジュール１６１から
中心波長λ₁の第１のレーザ光が出射され、半導体レー
ザモジュール１６２から中心波長λ₂の第２のレーザ光
が出射される。そして、第１のレーザ光と第２のレーザ
光は、５０／５０カプラ１６３で合波され、λ₁（＝９
７１ｎｍ）、λ₂（＝９７９ｎｍ）の波長を有する励起
光が５０／５０カプラ１６３から出射される。

【０１８７】その後、励起光は、ＷＤＭカプラ１６６に
入射する。信号光１６４はアイソレータ１６５を通過し
てＷＤＭカプラ１６６に入射し、励起光と合波される。
そして、合波された光は、増幅用光ファイバ１６７に入
射する。

【０１８８】増幅用光ファイバ１６７は、９８０ｎｍ付
近の波長を有する光によって励起される性質を有し、入
射した２本のレーザ光によって増幅用光ファイバ１６７
は励起される。また、信号光１６４は増幅用光ファイバ
１６７の利得帯域である１５５０ｎｍの波長を有するた
め、増幅用光ファイバ１６７によって信号光１６４は増
幅され、増幅された信号光１６４は、アイソレータ１６
８を経て出力される。

【０１８９】ここで、本実施の形態７にかかる光ファイ
バ増幅器を構成する半導体レーザモジュール１６１、１
６２は、温調モジュールを備えないため、レーザ発振を
おこなうに伴い、非発光再結合電流等に起因して、温度
が上昇する。それに伴い、λ ₁、λ₂も長波長側にシフト
する。図３４は、増幅用光ファイバ１６７を構成するＥ
ＤＦの励起光波長に対する吸収係数の変化を示すグラフ
である。ここで、摂氏０度における中心波長がλ₁（＝
９７１ｎｍ）のレーザ光においては、吸収係数の値はα
であり、中心波長がλ₂（＝９７９ｎｍ）のレーザ光に
おいては吸収係数の値はβである。ここで、実施の形態
７にかかる光ファイバ増幅器を構成する半導体レーザモ
ジュール１６１、１６２はレーザ発振をおこなう際に最
高で摂氏７０度にまで温度が上昇し得るものとする。一
方、半導体レーザモジュール１６１、１６２から出射さ
れるレーザ光の温度に対する波長の変化は０．１ｎｍ／
Ｋであることを考慮すると、摂氏７０度において、波長
はそれぞれλ₁'（＝９７８ｎｍ）、λ₂'（＝９８６ｎ
ｍ）にまで変化する。波長の変化に応じて、増幅用光フ
ァイバ１６７の吸収係数の値はそれぞれα'、β'に変化
する。

【０１９０】ここで、増幅用光ファイバ１６７全体の吸
収係数は、それぞれのレーザ光に対する吸収係数の和で
表される。したがって、増幅用光ファイバ１６７全体の
吸収係数は、摂氏０度においてはα＋β、摂氏７０度に
おいてはα'＋β'となる。図３４のグラフからも分かる
ように、α＋β≒α'＋β'が成立する。また、点Ａ₁か
ら点Ａ₂におけるグラフの傾きと、点Ｂ₁から点Ｂ₂にお
けるグラフの傾きの大きさはほぼ等しいため、摂氏０度
から７０度までのあらゆる温度Ｔにおいて、吸収係数の
和α（Ｔ）＋β（Ｔ）はほぼ均一な値を維持することが
できる。増幅用光ファイバ１６７の吸収係数と信号光１
６４の増幅利得は相関関係にあるため、本実施の形態７
にかかる光ファイバ増幅器は、半導体レーザモジュール
１６１、１６２が温調モジュールを備えないにも関わら
ず、温度変化に対して均一な利得で信号光１６４を増幅
することができる。

【０１９１】また、従来技術にかかる図３５と比較すれ
ば明らかなように、実施の形態７にかかる光ファイバ増
幅器は、吸収係数のグラフの極大となる波長付近でレー
ザ光の波長が変化しているため、吸収係数の値そのもの
も大きい値となる。なお、従来のファブリ・ペロー型の
半導体レーザ装置を用いた場合、温度変化に対する波長
シフトは０．４ｎｍ／Ｋである。そのため、摂氏０度か
ら７０度の範囲で光ファイバ増幅器を使用した場合、０
度＜Ｔ（度）＜７０度を満たすあらゆる温度Ｔにおいて
極大となる波長以下に発振波長を抑えるためには、摂氏
０度におけるレーザ光の波長λ₁は、９５０ｎｍ程度に
する必要がある。９５０ｎｍにおける吸収係数は低い値
であり、本実施の形態７にかかる光ファイバ増幅器と比
較してｄＢ単位で４ポイントほど、比で表すと４０パー
セントほどの利得しか有さない。したがって、実施の形
態７にかかる光ファイバ増幅器は、従来技術と比較して
高い利得で信号光１６４を増幅することができるといえ
る。

【０１９２】

【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、２種類の回折格子を設けた構成としたために、
２つの異なる中心波長を有し、各レーザ光が複数の発振
縦モードを有する半導体レーザ装置を提供することがで
きるという効果を奏する。

【０１９３】また、請求項２の発明によれば、活性層の
下部に２種類の回折格子を設けた構造としたために、２
つの異なる中心波長を有し、各レーザ光が複数の発振縦
モードを有する半導体レーザ装置を提供することができ
るという効果を奏する。

【０１９４】また、請求項３の発明によれば、第１の回
折格子と、第２の回折格子が、活性層と平行方向に連続
する構造ではなく、異なるスペーサ層の内部に配置され
る構成としたため、第１の回折格子と第２の回折格子が
複合共振器を構成することを防止できるという効果を奏
する。

【０１９５】また、請求項４の発明によれば、第１の回
折格子および第２の回折格子に対して注入電流が流入す
ることがないため、第１の回折格子および第２の回折格
子を構成する各格子の屈折率変化を防止することがで
き、出射波長の変化を抑制することができるという効果
を奏する。

【０１９６】また、請求項５の発明によれば、第１のス
トライプ構造および第２のストライプ構造において、そ
れぞれ活性層の下に回折格子を配置したために、２つの
異なる中心波長を有し、複数の発振縦モードを有するレ
ーザ光を発振することができるという効果を奏する。

【０１９７】また、請求項６の発明によれば、第１の電
極と、第２の電極が互いに導通しているため、第１のス
トライプ構造に注入される電流と、第２のストライプ構
造に注入される電流とを、同一の電流源で制御すること
ができるという効果を奏する。

【０１９８】また、請求項７の発明によれば、光導波路
層を新たに設け、光導波路層内に回折格子を配設する構
造としたため、回折格子を活性層等と独立に設けること
が可能であり、設計・作製の自由度を大きくすることが
できるという効果を奏する。

【０１９９】また、請求項８の発明によれば、波長差を
３ｎｍ以上とする構成としたことで、第１の中心波長を
有する複数の縦発振モードからなるレーザ光と、第２の
中心波長を有する複数の発振縦モードからなるレーザ光
が重なることなく、２つの独立したレーザ光として発振
することができるという効果を奏する。

【０２００】また、請求項９の発明によれば、中心波長
を限定することで、エルビウム添加ファイバを用いた光
増幅器に使用する際に励起光源として効果的に信号光の
増幅をおこなうことができるという効果を奏する。

【０２０１】また、請求項１０の発明によれば、第１の
中心波長が増幅用光ファイバの吸収係数が極大となる波
長以下とし、第２の中心波長が極大となる波長以上とす
ることで、増幅器の励起光源として用いた場合に、第１
の中心波長のレーザ光の入射による吸収係数と、第２の
中心波長のレーザ光の入射による吸収係数との和が均一
な値とすることができるという効果を奏する。

【０２０２】また、請求項１１の発明によれば、半導体
レーザ装置の構造が、第１および第２の回折格子におい
て、回折格子長と結合係数との積が０．３以下となるこ
とから、キンク現象の発生を効果的に抑制することがで
きるという効果を奏する。

【０２０３】また、請求項１２の発明によれば、回折格
子のレーザ光出射面側端部がレーザ光出射面と接触する
構造とすることで、波長選択が容易におこなえることが
できるという効果を奏する。

【０２０４】また、請求項１３の発明によれば、温調モ
ジュールおよび温度モニタ部を半導体レーザモジュール
に含まない構成としたため、製造にかかるコストの低
減、製造工程の単純化、歩留まりの向上を図ることがで
きるという効果を奏する。

【０２０５】また、請求項１４の発明によれば、アイソ
レータを設けた構成としたため、光ファイバからの戻り
光が半導体レーザ装置に入射することを防止することが
できるという効果を奏する。

【０２０６】また、請求項１５の発明によれば、第１お
よび第２のストライプ構造を有する半導体レーザを使用
し、第１、第２、第３のポートを用いることで第１の中
心波長を有するレーザ光と、第２の中心波長を有するレ
ーザ光を合波することができるという効果を奏する。

【０２０７】また、請求項１６の発明によれば、偏光回
転手段をさらに設けることで、第１の中心波長を有する
レーザ光と、第２の中心波長を有するレーザ光とを合波
した光の偏波を抑制することができるという効果を奏す
る。

【０２０８】また、請求項１７の発明によれば、光増幅
器に２種類の異なる波長を有するレーザ光を励起光とし
て用いる構成としたため、これらの波長における吸収係
数の和が一定となるような光増幅器を提供することがで
きるという効果を奏する。

【０２０９】また、請求項１８の発明によれば、それぞ
れ個別の中心波長を有し、複数の発振縦モードを有する
レーザ光を出射する半導体レーザ装置を使用したこと
で、温度変化に対する波長の変化が少なく、２つのレー
ザ光を励起光として用いることで光増幅ファイバの増幅
利得を温度変化に対して安定化させることができるとい
う効果を奏する。

【０２１０】また、請求項１９の発明によれば、増幅用
光ファイバがエルビウム添加ファイバとなるよう構成し
たため、９８０ｎｍ若しくは１４８０ｎｍ付近の発振波
長を有するレーザ光を励起光源として有効に活用するこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の構造
を示す、斜めから見た破断図である。

【図２】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の構造
を示す側面断面図である。

【図３】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の構造
を示す正面断面図である。

【図４】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置から出
射されたレーザ光のスペクトルを示すグラフである。

【図５】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置から出
射されたレーザ光と、従来の単一モードのレーザ光とを
比較したグラフである。

【図６】温度変化に対する出射波長のシフトについて、
実施の形態１にかかる半導体レーザ装置と従来のファブ
リ・ペロー型レーザを比較したグラフである。

【図７】実施の形態１の変形例にかかる半導体レーザ装
置の構造を示す、斜めから見た破断図である。

【図８】実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の構造
を示す、斜めから見た破断図である。

【図９】実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の構造
を示す側面断面図である。

【図１０】実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の構
造を示す正面断面図である。

【図１１】実施の形態２の変形例１にかかる半導体レー
ザ装置の構造を示す、斜めから見た破断図である。

【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】実施の形態２の変形例２にかかる半導体レー
ザ装置の構造を示す正面断面図である。

【図１４】図１３に示した半導体レーザ装置のＢ−Ｂ線
断面図である。

【図１５】実施の形態３にかかる半導体レーザ装置の構
造を示す正面断面図である。

【図１６】（ａ）は、図１５に示した半導体レーザ装置
のＣ−Ｃ線断面図であり、（ｂ）は、図１５に示した半
導体レーザ装置のＤ−Ｄ線断面図である。

【図１７】実施の形態３の変形例１にかかる半導体レー
ザ装置の構造を示す正面断面図である。

【図１８】実施の形態３の変形例２にかかる半導体レー
ザ装置の構造を示す正面断面図である。

【図１９】（ａ）は、図１８に示した半導体レーザ装置
のＥ−Ｅ線断面図であり、（ｂ）は、図１８に示した半
導体レーザ装置のＦ−Ｆ線断面図である。

【図２０】実施の形態３の変形例３にかかる半導体レー
ザ装置の構造を示す正面断面図である。

【図２１】（ａ）は、図２０に示した半導体レーザ装置
のＧ−Ｇ線断面図であり、（ｂ）は、図２０に示した半
導体レーザ装置のＦ−Ｆ線断面図である。

【図２２】実施の形態３の変形例４にかかる半導体レー
ザ装置の構造を示す正面断面図である。

【図２３】（ａ）は、図２２に示した半導体レーザ装置
のＩ−Ｉ線断面図であり、（ｂ）は、図２２に示した半
導体レーザ装置のＪ−Ｊ線断面図である。

【図２４】実施の形態３の変形例５にかかる半導体レー
ザ装置の一方のストライプ構造を示す側面断面図であ
る。

【図２５】実施の形態４にかかる半導体レーザモジュー
ルの構造を示す側面断面図である。

【図２６】実施の形態５にかかる半導体レーザモジュー
ルの構造を示す側面断面図である。

【図２７】実施の形態５にかかる半導体レーザモジュー
ルの構造を模式化して示す説明図である。

【図２８】（ａ）は、プリズムの構成を示す側面図であ
り、（ｂ）は、その平面図である。

【図２９】（ａ）は、プリズム、半波長板および偏波合
成部材を固定するホルダを示す平面図であり、（ｂ）は
その側面断面図であり、（ｃ）はその正面図である。

【図３０】実施の形態６にかかる光ファイバ増幅器の構
造を示す模式図である。

【図３１】実施の形態６にかかる光ファイバ増幅器の励
起光の波長と増幅用光ファイバの吸収係数との関係を示
すグラフである。

【図３２】実施の形態７にかかる光ファイバ増幅器の構
造を示す模式図である。

【図３３】実施の形態７にかかる光ファイバ増幅器を構
成する半導体レーザ装置の構造を示す、斜めから見た破
断図である。

【図３４】実施の形態７にかかる光ファイバ増幅器の励
起光の波長と増幅用光ファイバの吸収係数との関係を示
すグラフである。

【図３５】従来技術にかかる光ファイバ増幅器の励起光
の波長と増幅用光ファイバの吸収係数との関係を示すグ
ラフである。

【図３６】従来技術にかかる光増幅器の構造を示す模式
図である。

【符号の説明】

１ｎ−基板２ｎ−バッファ層３ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４ｐ−スペーサ層５非注入層６ｐ−クラッド層７ｐ−コンタクト層８ｐ−ブロッキング層９ｎ−ブロッキング層１０ｐ側電極１１ｎ側電極１３第１の回折格子１４第２の回折格子１５低反射膜１６高反射膜１７ｎ−スペーサ層１８ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１９第１の回折格子２０第２の回折格子２１ｎ−スペーサ層２２ｐ−スペーサ層２３第１の回折格子２４第２の回折格子２５ｎ−基板２６ｎ−クラッド層２７ｎ−スペーサ層２８ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層２９ｐ−スペーサ層３０ｐ−クラッド層３１ｐ−コンタクト層３２絶縁層３３ｐ側電極３４ｎ側電極３５第１の回折格子３６第２の回折格子３８低反射膜３９高反射膜４０ｎ−基板４１ｎ−クラッド層４２ｎ−スペーサ層４３ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４４ｐ−スペーサ層４５第１のｐ−クラッド層４６第２のｐ−クラッド層４７エッチングストップ層４８電流ブロック層４９第３のｐ−クラッド層５０ｐ−コンタクト層５１ｐ側電極５２ｎ側電極５４第１の回折格子５５第２の回折格子５６低反射膜５７高反射膜６１ｎ−基板６２ｎ−クラッド層６３ａ、６３ｂ下部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層６４ａ、６４ｂ活性層６５ａ、６５ｂ上部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層６６ｐ−クラッド層６７ｐ−コンタクト層６８、６８ａ、６８ｂｐ側電極６９ｐ−ブロッキング層７０ｎ−ブロッキング層７１ｎ側電極７２ａ、７２ｂｐ−スペーサ層７３ａ、７３ｂストライプ７４ａ、７４ｂ回折格子８４絶縁膜８５分離溝８６ａ、８６ｂｎ−スペーサ層８７ａ、８７ｂ回折格子８８ａ、８８ｂストライプ９１ｎ−基板９２ｎ−クラッド層９３下部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層９４活性層９５上部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層９６ｐ−スペーサ層９７ｐ−クラッド層９８ａ、９８ｂｐ−コンタクト層９９絶縁層１００ｐ側電極１０１ａ、１０１ｂストライプ１０２ｎ側電極１０３ａ、１０３ｂ回折格子１１０ｎ−基板１１１ｎ−クラッド層１１２下部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層１１３活性層１１４上部ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層１１５ｐ−スペーサ層１１６第１のｐ−クラッド層１１７ａ、１１７ｂ第２のｐ−クラッド層１１８エッチングストップ層１１９電流ブロック層１２０第３のｐ−クラッド層１２１ｐ−コンタクト層１２２ｐ側電極１２４ａ、１２４ｂストライプ１２５ａ、１２５ｂ回折格子１３１パッケージ１３２ベース１３３レーザマウント１３４半導体レーザ装置１３５レンズホルダー１３６第１レンズ１３７マウント１３８フォトダイオード１３９レンズホルダー１４０第２レンズ１４１フェルールスリーブ１４２フェルール１４３光ファイバ１４４蓋部１４５プリズム１４６半波長板１４７ａ〜１４７ｃポート１４７偏波合成部材１４８ホルダー部材１４８ａ収容部１５１半導体レーザモジュール１５２信号光１５３アイソレータ１５４ＷＤＭカプラ１５５増幅用光ファイバ１５６フィルタ１５７アイソレータ１６１、１６２半導体レーザモジュール１６３５０／５０カプラ１６４信号光１６５アイソレータ１６６ＷＤＭカプラ１６７増幅用光ファイバ１６８アイソレータ１６９信号光１７１カプラ１７２増幅用光ファイバ１７３アイソレータ１７４ｎ−基板１７５ｎ−クラッド層１７６ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１７７ｐ−スペーサ層１７８ｐ−クラッド層１７９ｐ−コンタクト層１８０ｐ側電極１８１ｐ−ブロッキング層１８２ｎ−ブロッキング層１８３回折格子１８４ｎ側電極２０１ファブリ・ペロー半導体レーザモジュール２０２ファブリ・ペロー半導体レーザモジュール２０３５０／５０カプラ２０４信号光２０６ＷＤＭカプラ２０７増幅用光ファイバ

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に積層された第１導電型の半導体バッファ層と、該
半導体バッファ層上に積層された活性層と、該活性層上
に積層された第１の電極と、前記半導体基板下面に配置
された第２の電極とを有する半導体レーザ装置におい
て、前記活性層と前記第１の電極との間に積層された第２導
電型のスペーサ層と、該第２導電型のスペーサ層の一部領域に配置された第１
の中心波長を有するレーザ光について波長選択性を有す
る第１の回折格子と、前記第２導電型のスペーサ層の一部領域に配置された第
２の中心波長を有するレーザ光について波長選択性を有
する第２の回折格子とを備え、出射する前記第１の中心波長を有するレーザ光および前
記第２の中心波長を有するレーザ光が複数の発振縦モー
ドを有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】第１導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に積層された第１導電型の半導体バッファ層と、該
半導体バッファ層上に積層された活性層と、該活性層上
に積層された第１の電極と、前記半導体基板下面に配置
された第２の電極とを有する半導体レーザ装置におい
て、前記半導体バッファ層と前記活性層との間に積層された
第１導電型のスペーサ層と、前記第１導電型のスペーサ層の一部領域に配置された第
１の中心波長を有するレーザ光について波長選択性を有
する第１の回折格子と、前記第１導電型のスペーサ層の一部領域に配置された第
２の中心波長を有するレーザ光について波長選択性を有
する第２の回折格子とを備え、出射する前記第１の中心波長を有するレーザ光および前
記第２の中心波長を有するレーザ光が複数の発振縦モー
ドを有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】第１導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に積層された第１導電型の半導体バッファ層と、該
半導体バッファ層上に積層された活性層と、該活性層上
に配置された第１の電極と、前記半導体基板下面に配置
された第２の電極とを有する半導体レーザ装置におい
て、前記半導体バッファ層と前記活性層との間に積層された
第１導電型のスペーサ層と、前記第１導電型のスペーサ層の一部領域に配置された第
１の中心波長について波長選択性を有する第１の回折格
子と、前記活性層と前記第１の電極との間に積層された第２導
電型のスペーサ層と、前記第２導電型のスペーサ層の一部領域に配置された第
２の中心波長について波長選択性を有する第２の回折格
子とを備え、出射する前記第１の中心波長を有するレーザ光および前
記第２の中心波長を有するレーザ光が複数の発振縦モー
ドを有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】前記第１の回折格子および前記第２の回
折格子と、前記第１の電極との間に、非電流注入層を配
置し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。
【請求項５】半導体基板の一部領域上に積層された第
１のスペーサ層と、該第１のスペーサ層内の一部領域に
配置され、第１の中心波長を有する第１のレーザ光につ
いて波長選択性を有する第１の回折格子と、前記第１の
スペーサ層上に積層された第１の活性層と、該第１の活
性層上に配置された第１の電極とを備えた第１のストラ
イプ構造と、前記半導体基板の他の領域上に積層された第２のスペー
サ層と、該第２のスペーサ層内の一部領域に配置され、
第２の中心波長を有する第２のレーザ光について波長選
択性を有する第２の回折格子と、前記第２のスペーサ層
上に積層された第２の活性層と、該第２の活性層上に配
置された第２の電極とを備えた第２のストライプ構造
と、を備え、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光
が、複数の発振縦モードを有することを特徴とする半導
体レーザ装置。
【請求項６】前記第１の電極と、前記第２の電極は、
互いに電気的に接続され、前記第１の活性層と前記第２
の活性層とに注入される電流の密度が略等しいことを特
徴とする請求項５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】半導体基板の一部領域上に積層された第
１の活性層および第１の中心波長を有するレーザ光につ
いて波長選択性を有する第１の回折格子を備えた第１の
ストライプ構造と、前記半導体基板の他の領域上に積層された第２の活性層
および第２の中心波長を有するレーザ光について波長選
択性を有する第２の回折格子を備えた第２のストライプ
構造とを備え、前記第１のストライプ構造および前記第
２のストライプ構造の少なくとも一方において、レーザ
光出射側端面および／またはレーザ光反射側端面近傍に
光導波路層を備え、該光導波路層内に前記第１または第
２の回折格子が配設されたことを特徴とする半導体レー
ザ装置。
【請求項８】前記第１の中心波長と前記第２の中心波
長との差は、３ｎｍ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。
【請求項９】前記第１の中心波長および前記第２の中
心波長は、レーザ発振時において９４０ｎｍ以上、１０
２０ｎｍ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。
【請求項１０】レーザ発振時において、前記第１の中
心波長は、増幅用光ファイバの吸収係数が極大となる波
長以下であり、前記第２の中心波長が、増幅用光ファイ
バの吸収係数が極大となる波長以上であることを特徴と
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。
【請求項１１】前記第１の回折格子と前記第２の回折
格子とは、結合係数と回折格子長との積が０．３以下で
あることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに
記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】前記第１の回折格子のレーザ光出射面
側端部と前記第２の回折格子のレーザ光出射面側端部と
の少なくとも一方が、レーザ光出射面と接触することを
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。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれか一つに記載
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の光出力を測定する光検出器と、を備えたことを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項１４】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をさらに備えたことを特徴とす
る請求項１３に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１５】請求項１〜１２のいずれか一つに記載
の半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置からの前記第１の中心波長を有す
るレーザ光が入射される第１のポートと、前記半導体レ
ーザ装置からの前記第２の中心波長を有するレーザ光が
入射される第２のポートと、前記第１のポートから入射
される前記第１の中心波長を有するレーザ光と前記第２
のポートから入射される前記第２の中心波長を有するレ
ーザ光とが合波されて出射される第３のポートとを備え
たレーザ光合成手段と、該レーザ光合成手段の前記第３のポートから出射される
レーザ光を受光し、外部に送出する光ファイバと、をさらに備えたことを特徴とする半導体レーザモジュー
ル。
【請求項１６】前記半導体レーザ装置と前記第１のポ
ートおよび前記第２のポートとの間に配置され、該半導
体レーザ装置から出射された前記第１の中心波長を有す
るレーザ光と前記第２の中心波長を有するレーザ光が入
射され、前記第１の中心波長を有するレーザ光と前記第
２の中心波長を有するレーザ光との間隔を広げるように
分離させる第１レンズと、前記第１レンズを通過した前記第１の中心波長を有する
レーザ光と前記第２の中心波長を有するレーザ光のいず
れか一方のみが入射され、入射されたレーザ光の偏波面
を所定の角度回転させる偏光回転手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の半
導体レーザモジュール。
【請求項１７】請求項１〜１２のいずれか一つに記載
の半導体レーザ装置、あるいは請求項１３〜１６のいず
れか一つに記載の半導体レーザモジュールを用いた励起
光源と、信号光と励起光とを合成するためのカプラと、増幅用光ファイバと、を備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項１８】第１の中心波長を有し、複数の発振縦
モードを有するレーザ光を選択する第１の回折格子を備
えた半導体レーザ装置を含む第１の半導体レーザモジュ
ールと、第２の中心波長を有し、複数の発振縦モードを有するレ
ーザ光を選択する第２の回折格子を備えた半導体レーザ
装置を含む第２の半導体レーザモジュールと、前記第１の半導体レーザモジュールから出射されるレー
ザ光と前記第２の半導体レーザモジュールとから出射さ
れるレーザ光とを合波する第１のカプラと、前記第１のカプラで合波された光と信号光とを合波する
第２のカプラと、増幅用光ファイバと、を備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項１９】前記増幅用光ファイバが、エルビウム
添加ファイバであることを特徴とする請求項１７または
１８に記載の光ファイバ増幅器。