JP2004022679A - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004022679A JP2004022679A JP2002173336A JP2002173336A JP2004022679A JP 2004022679 A JP2004022679 A JP 2004022679A JP 2002173336 A JP2002173336 A JP 2002173336A JP 2002173336 A JP2002173336 A JP 2002173336A JP 2004022679 A JP2004022679 A JP 2004022679A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- semiconductor laser
- laser light
- polarization
- prism
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
【課題】ラマン増幅器などの励起用光源に適し、小型でしかも製造が容易で、偏光度を小さくすることができる半導体レーザモジュールを提供すること。
【解決手段】２つの独立した半導体レーザ１−１，１−２を有する半導体レーザアレイ１と、第１レンズ２ａ，２ｂと、第１レンズ２ｂからの第２のレーザ光Ｋ２の偏光面を９０度回転する半波長板３と、第１レンズ２ｂからの第１のレーザ光Ｋ１を屈折させる斜面４ａを有し、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との光路間隔を狭めるプリズム４と、斜面５ａを有し、第１のレーザ光Ｋ１をこの斜面５ａから入射させて異常光として伝搬し、第２のレーザ光Ｋ２を常光として伝搬し、偏波合成する偏波合成部材５とを備える。
【選択図】 図２
【解決手段】２つの独立した半導体レーザ１−１，１−２を有する半導体レーザアレイ１と、第１レンズ２ａ，２ｂと、第１レンズ２ｂからの第２のレーザ光Ｋ２の偏光面を９０度回転する半波長板３と、第１レンズ２ｂからの第１のレーザ光Ｋ１を屈折させる斜面４ａを有し、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との光路間隔を狭めるプリズム４と、斜面５ａを有し、第１のレーザ光Ｋ１をこの斜面５ａから入射させて異常光として伝搬し、第２のレーザ光Ｋ２を常光として伝搬し、偏波合成する偏波合成部材５とを備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２つのレーザ光を偏波合成して出力する半導体レーザモジュールに関し、特に小型でしかも製造が容易で、誘導ブリルアン散乱を減少でき、偏光度の小さい高出力動作を可能とする半導体レーザモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえばラマン増幅を用いた光ファイバ増幅器において、複数の半導体レーザモジュールを励起光源として用いることにより、高出力の励起光源を実現し、これを用いて高利得の光ファイバ増幅器を実現できることが知られている。ラマン増幅においては、信号光と励起光の偏波方向が一致している状態で信号光が増幅されるので、信号光と励起光との偏光面のずれの影響を極力小さくする必要がある。そのため、励起光の偏波を解消（非偏光化：デポラライズ）して、偏光度（ＤＯＰ：Ｄｅｇｒｅｅ Ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を低減させることがおこなわれている。
【０００３】
ここで、偏波合成されるレーザ光がそれぞれ異なる半導体レーザモジュールから出射されることとすると光ファイバ増幅器の製造工程が複雑化し、光ファイバ増幅器のサイズも大型化するという問題が生じる。そこで、一度に２つの発光領域を有する半導体レーザ素子を利用してラマン増幅器を構成する手法が提案されている。この場合、製造工程は簡略となり、また、同一基板上に複数のストライプを構成するため、半導体レーザ素子そのものが小型化し、さらに半導体レーザモジュールの数も低減することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数のストライプ構造、特に２本のストライプ構造（以下、「２本レーザアレイ型」と言う）からなる半導体レーザ素子をラマン増幅器に使用した場合、新たな問題が生じる。すなわち、２本レーザアレイ型からなる半導体レーザ素子を使用した場合には、ストライプから発振されるレーザ光を個別に制御し難い構造であるので、別々の半導体素子を偏波合成した場合と比較して偏光度（ＤＯＰ）が十分に低減されない場合があるという問題がある。
【０００５】
ＤＯＰが低減されない場合、励起光源からのレーザ光の偏光度は解消されない。ラマン増幅器における増幅利得は信号光と同一偏波のレーザ光成分の強度によって決まるため、励起光源からのレーザ光が特定方向に偏波していた場合、信号光の偏波方向によってラマン増幅器における増幅利得が変化することとなる。すなわち、安定した増幅利得を得ることができない。
【０００６】
したがって、ＤＯＰを低減するためには、図９に示す半導体レーザモジュールのように、モジュール内において、独立した２つの半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂおよび２つの第１レンズ１０２ａ，１０２ｂを設け、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂを独立して制御し、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂから出射されたレーザ光を、偏波合成部材１０５によって偏波合成して出力することが望ましい。これによって、ＤＯＰを低減させることができ、ラマン利得として信号光の偏光方向とは無関係に安定した増幅利得を得ることができる。また、この場合、２本レーザアレイ型の半導体レーザ素子を用いる場合に比して、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂが離隔しているため、電気配線が容易になる。なお、２本レーザアレイ型の各ストライプの略中心間隔は数百μｍ程度であるが、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂの間隔ＬＸは５００μｍ程度となる。
【０００７】
しかしながら、逆に各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂを１つの半導体レーザモジュール内に設けると、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂの間隔ＬＸが大きくなるため、複屈折部材である偏波合成部材１０５の長手方向の距離ＬＺが大きくなり、結果的に偏波合成部材１０５が大型化し、半導体レーザモジュール自体も大きくなるという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ラマン増幅器などの励起用光源に適し、小型でしかも製造が容易で、偏光度を小さくすることができる半導体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】
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モジュールは、それぞれ独立したレーザ光を出力する２つの半導体レーザ素子と、前記２つのレーザ光の各光分布をそれぞれ整形する２つの第１レンズを有する第１レンズ群と、一方の第１レンズ側から出力されたレーザ光の偏光方向を偏光回転手段によって所望角度に回転する、たとえば半波長板（たとえば９０度）と、他方の第１レンズ側から出力されたレーザ光と前記偏光回転手段を経由して出力されたレーザ光とを偏波合成する偏波合成素子とを有した半導体レーザモジュールにおいて、前記第１レンズ群側から出力された各レーザ光の光路間隔を狭めて該各レーザ光を前記偏波合成素子の入射側に出力する光路間隔変換手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この請求項１の発明によれば、光路間隔変換手段が、前記第１レンズ群側から出力された各レーザ光の光路間隔を狭めて該各レーザ光を前記偏波合成素子の入射側に出力するようにしているので、偏波合成素子を小型化することができる。
【００１１】
また、請求項２の発明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、前記光路間隔変換手段は、プリズムであることを特徴とする。また、プリズムは、ＢＫ７（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。
【００１２】
また、請求項３の発明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、前記光路間隔変換手段は、前記一方の第１レンズから出力されたレーザ光が出射される部分端面を傾斜させ、光路方向が変化しない前記偏光回転手段から出力されたレーザ光に対して傾けた非平行となるレーザ光を出射し、前記偏波合成素子は、前記部分端面から出力されたレーザ光が入射される部分端面が傾斜されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明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、前記光路間隔変換手段は、前記一方の第１レンズから入射されたレーザ光が出射される部分端面が傾斜した第１のプリズムと、前記第１のプリズムの部分端面から出射されたレーザ光が入射される部分端面が傾斜した第２のプリズムとを備え、前記第２のプリズムの出射側端面から、各レーザ光を平行光として出射することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明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、前記第２のプリズムと前記偏波合成素子とは、同一のホルダに収容されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明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、前記光路変換手段は、互いに平行なミラー面を有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の発明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、前記光路変換手段は、前記レンズ群側から出力された２つのレーザ光のうち、少なくとも１つのレーザ光を異常光として伝搬させる複屈折素子であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８の発明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２つの半導体レーザ素子は、１つのレーザ素子から前記２つのレーザ光を出射可能としたレーザアレイ型（以下、「半導体レーザアレイ」という。）によって形成されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明にかかる半導体レーザモジュールの好適な実施の形態について説明する。
【００１９】
（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モジュールの構成を示す断面図であり、図２はこの発明の実施の形態１であ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。
【００２０】
図１に示すように、この実施の形態１にかかる半導体レーザモジュール１０は、内部を気密封止したパッケージ１１と、そのパッケージ１１内に設けられ、２つのレーザ光を出射する半導体レーザアレイ１と、第１レンズ２ａ，２ｂと、半波長板３（偏光回転手段）と、プリズム４と、偏波合成部材（ＰＢＣ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）５と、光ファイバ８、フォトダイオード１３とを有する。
【００２１】
半導体レーザアレイ１は、図２に示すように、間隔Ｌ０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半導体レーザ１−１，１−２を有し、半導体レーザ１−１，１−２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。なお、半導体レーザ１−１，１−２間の間隔Ｌ０は、２５０〜５００μｍ程度である。
【００２２】
半導体レーザアレイ１は、チップキャリア１５上に固定して取り付けられる。なお、半導体レーザアレイ１は、図示しないヒートシンク上に固定して取り付けられ、そのヒートシンクがチップキャリア１５上に固定して取り付けられていてもよい。
【００２３】
フォトダイオード１３は、半導体レーザ１−１，１−２の後側（図中、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１３は、フォトダイオードキャリア１４に固定して取り付けられている。
【００２４】
第１レンズ２ａ，２ｂは、半導体レーザ１−１，１−２の前側（図中、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とをそれぞれ平行光として出射させる。
【００２５】
第１レンズ２ａ，２ｂは、第１のレンズ保持部材２１によって保持されている。第１レンズ２ａ，２ｂは、それぞれ半導体レーザ１−１，１−２から出射された第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の光軸が、レンズ中央部分に入射されるように位置決めされる。これによって、第１のレーザ光Ｋ１及び第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５４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る。
【００２６】
半波長板３は、第１レンズ２ｂを通過した第２のレーザ光Ｋ２のみが入射され、入射された第２のレーザ光Ｋ２の偏波面を所望角度（たとえば９０度）回転させる。
【００２７】
プリズム４は、第１レンズ２ａ，２ｂと偏波合成部材５との間に配設され、第１レンズ２ａ，２ｂ側端面は、入射される第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の光軸に対して垂直な平面が形成され、偏波合成部材５側端面のうち、第１のレーザ光Ｋ１が出射される端面は傾斜され、第２のレーザ光Ｋ２が出射される端面は、第２のレーザ光Ｋ２に対して垂直な平面が形成される。したがって、第１のレーザ光Ｋ１は、第２のレーザ光Ｋ２側に屈折して出射され、平行光として入射された第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２は、非平行光として偏波合成部材５側に出射される。
【００２８】
偏波合成部材５は、複屈折素子によって実現され、第１のレーザ光Ｋ１が入射される端面が傾斜され、屈折して斜め入射した第１のレーザ光Ｋ１を異常光として伝搬し、第２のレーザ光Ｋ２が入射される端面は、第２のレーザ光Ｋ２の光軸に対して垂直な平面が形成され、第２のレーザ光Ｋ２を常光として伝搬する。この場合、偏波合成部材５に入射される第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との光路の間隔Ｌ１は、間隔Ｌ０に比して狭められる。偏波合成部材５の長手方向の長さＬ２は、第１のレーザ光線Ｋ１と第２のレーザ光線Ｋ２とが出射側端面において一致する長さをもたせる。第１のレーザ光線Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とは、この端面において合波されて第２レンズ６側に出射される。この場合、合波されたレーザ光の光軸は、第２のレーザ光Ｋ２の光軸と同じである。なお、偏波合成部材５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（ルチル結晶）で作られる。ルチル結晶の場合、間隔Ｌ１に対し、長さＬ２は約１０倍程度の比で大きくなる。
【００２９】
この実施の形態１においては、半波長板３，プリズム４、及び偏波合成部材５は、同一のホルダ部材２２に固定されている。この場合、プリズム４と偏波合成部材５との位置関係は、プリズム４あるいは偏波合成部材５を長手方向に摺動することによって設定される。この設定とは、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが、偏波合成部材５の出力点において一致することである。
【００３０】
光ファイバ８は、偏波合成部材５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８には、偏波合成部材５と光ファイバ８との間には、偏波合成部材５から出射されるレーザ光を光ファイバ８に光結合させる第２レンズ６が配設されている。
【００３１】
半導体レーザアレイ１を固定したチップキャリア１５と、フォトダイオード１３を固定したフォトダイオードキャリア１４とは、断面ほぼＬ字形状の第１の基台１６上に半田付けして固定される。第１の基台１６は、半導体レーザアレイ１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。
【００３２】
第１レンズ５４を固定した第１のレンズ保持部材２１と、半波長板３、プリズム４及び偏波合成部材５を固定したホルダ部材２２とは、第２の基台１７上にそれぞれ第１の支持部材１７ａ及び第２の支持部材１７ｂを介してＹＡＧレーザ溶接により固定される。このため、第２の基台１７は、溶接性の良好な金属、たとえばステンレス鋼等で作られているのが好ましい。また、第２の基台１７は、第１の基台１６の平坦部１６ａ上に銀ろう付けして固定される。
【００３３】
第１の基台１６の下部にはペルチェ素子等からなる冷却装置１９が設けられている。半導体レーザアレイ１からの発熱による温度上昇はチップキャリア１５上に設けられたサーミスタ１２によって検出され、サーミスタ１２より検出された温度が一定温度になるように、冷却装置１９が制御される。これによって、半導体レーザモジュール１０のレーザ出力を高出力化かつ安定化させることができる。
【００３４】
パッケージ１１の側部に形成されたフランジ部１１ａの内部には、偏波合成部材５を通過した光が入射する窓部１１ｂが設けられ、フランジ部１１ａの端面には中間部材１１ｄが固定されている。中間部材１１ｄ内にはレーザ光を集光する第２レンズ６を保持する第２のレンズ保持部材２３がＹＡＧレーザ溶接により固定されている。第２のレンズ保持部材２３の端部には金属製のスライドリング２４がＹＡＧレーザ溶接により固定される。
【００３５】
光ファイバ８はフェルール７によって保持され、そのフェルール７は、スライドリング２４の内部にＹＡＧレーザ溶接により固定されている。
【００３６】
次に、この実施の形態１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。半導体レーザアレイ１の半導体レーザ１−１，１−２の前側端面からそれぞれ出射された第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２は、第１レンズ２ａ，２ｂを通過し、平行光を維持したまま、プリズム４に入射されるが、第２のレーザ光Ｋ２は、半波長板３を介して偏光方向が９０度回転されてプリズム４に入射される。第２のレーザ光Ｋ２は、そのまま偏波合成部材５に入射されるが、第１のレーザ光Ｋ１は、プリズム４の傾斜端面４ａによって第２のレーザ光Ｋ２側に屈折して出射され、偏波合成部材５の傾斜端面５ａに入射される。
【００３７】
偏波合成部材５では、傾斜端面５ａから入射された第１のレーザ光Ｋ１と、第２のレーザ光Ｋ２とを合波して第２レンズ６に出射する。偏波合成部材５から出射されたレーザ光は、第２レンズ６によって集光され、フェルール７によって保持固定された光ファイバ８に入射され外部に送出される。
【００３８】
なお、図１および図２では、半導体レーザアレイ１を用いて第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２を出射するようにしていたが、これに限らず、図３に示すように、２つの半導体レーザ素子１ａ，１ｂを用いて第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２を出射するようにしてもよい。いずれの場合においても、半導体レーザ１−１，１−２あるいは半導体レーザ素子１ａ，１ｂに対する駆動を独立して行うことができ、ＤＯＰの制御が可能になるとともに、電気配線も容易になる。
【００３９】
また、上述した実施の形態１では、一つのプリズム４を用いていたが、これに限らず、２つのプリズムを用いるようにしてもよい。たとえば、図４に示すように、プリズム４と偏波合成部材３２との間に、新たなプリズム３１を設けるようにしてもよい。この場合、偏波合成部材５に対応する偏波合成部材３２には傾斜端面５ａが形成されず、この傾斜端面５ａに対応した傾斜端面３１ａがプリズム３１に設けられる。換言すれば、偏波合成部材５の傾斜端面５ａの機能をプリズム３１によって実現している。これによって、偏波合成部材３２は、研磨等によって傾斜端面を形成する加工が不必要となる。なお、プリズム３１と偏波合成部材３２とは、同一のホルダ３３内に設けられる。これによって、偏波合成部材３２の出力点の調芯は、ホルダ３３全体を長手方向に摺動調整のみによって容易に実現できる。
【００４０】
この実施の形態１では、半導体レーザアレイ１から出力された第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との平行光の光路間隔Ｌ０（５００μｍ程度）を維持したまま、偏波合成部材５に入射するのではなく、プリズム４によって光路間隔Ｌ０を狭め、偏波合成部材５に入射する際の光路間隔を光路間隔Ｌ０に比して小さい光路間隔Ｌ１にし、結果的に偏波合成部材５を小型化し、半導体レーザモジュール１０全体の小型化をも促進させている。
【００４１】
（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、偏波合成部材５に入射される２つのレーザ光は基本的に非平行光であったが、この実施の形態２では、偏波合成部材５に入射される第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とを平行光として入射するようにしている。
【００４２】
図５は、この発明の実施の形態２である半導体レーザモジュールの構成を模式的に示した説明図である。この図５に示した半導体レーザモジュール４０は、図３に示した半導体レーザモジュール２０に対応し、プリズム４に代えてプリズム４１を設けるとともに、偏波合成部材５の傾斜端面５ａを無くした偏波合成部材４３を用いるようにしている。その他の構成は図３に示した構成と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００４３】
プリズム４１は、半導体レーザ素子１ａ，１ｂ側方向に、くの字形状を有した角柱であり、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の入射側端面と出射側端面とは平行である。したがって、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２は、ともに屈折後において、同一方向の光軸を有し、入射された第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが平行状態を維持しているので、出射される第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とは平行状態を維持することになる。ここで、半導体レーザ素子１ａ，１ｂ側方向に、くの字形状を形成しているので、出射されたレーザ光の間隔Ｌ１は、入射されたレーザ光の間隔Ｌ０を狭めることなる。この結果、実施の形態１と同様に、偏波合成部材４３の小型化を実現し、ひいては半導体レーザモジュール全体の小型化を促進することができる。なお、偏波合成部材４３は、傾斜端面を形成する加工が必要ないので製造が容易になる。ここで、図５に示した半導体レーザ素子１ａ，１ｂ間の間隔Ｌ０は、１．８ｍｍ程度であり、間隔Ｌ１は４００〜５００μｍ程度である。また、第１レンズ２ａ，２ｂの直径は１．４ｍｍである。さらに、プリズム４１は、屈折率が約１．５のＢＫ７を用いている。
【００４４】
なお、プリズム４１による間隔Ｌ０を間隔Ｌ１に狭める割合は、プリズム４１の角度θ１によって調整できる。また、プリズム４１の厚みｄ１によっても変化させることができる。さらに、２つのレーザ光が平行状態で所望の間隔Ｌ１に入射されればよく、プリズム４１は分割型でもよく、互いを間隔をあけて配置してもよい。また、別々に角度θ１を調整してもよい。
【００４５】
ここで、この実施の形態２の変形例について説明する。図５に示した半導体レーザモジュール４０では、プリズム４１が、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２のいずれをも屈折させるようにしていたが、図６に示したこの変形例では、第１のレーザ光Ｋ２のみを屈折させるプリズム５１を用いている。この変形例においても、第１のレーザ光Ｋ２の屈折によって光路間隔を狭めることができる。
【００４６】
なお、図６に示した構成は、図５に示したプリズム４１の配置を変更した構成としてとらえることができる。すなわち、プリズム５１は、点Ｐ１を中心にした配置角度θ２を変化させ、第１のレーザ光Ｋ１に対する屈折がなくなる状態とした場合に等しい。ただし、この場合、配置角度θ２の変化によって、プリズム４１から出射される平行光としてのレーザ光の横方向位置がずれることになる。このため、偏波合成部材４３との位置関係を考慮する必要がある。なお、プリズム５１の角度θ２を変化させ、あるいはプリズム５１の厚さを変化させることによって、間隔Ｌ０を所望の間隔Ｌ１に調整することができる。なお、２つのレーザ光が平行状態で所望の間隔Ｌ１になればよく、プリズム５１は分割型であってもよいし、互いを間隔をあけて配置してもよい。
【００４７】
また、図６に示した構成では、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との光路差が無視できなくなり、第２レンズ６に対する集光が一致しなくなる。このため、第１のレーザ光Ｋ１における部分光路長（ｎ・Ｌ１１＋ｎｅ・Ｌ２１）と第２のレーザ光Ｋ２における部分光路長（ｎ・Ｌ１２＋ｎｏ・Ｌ２２）とがほぼ等しくなるように、光路長ｎ・Ｌ１２が光路長ｎ・Ｌ１１に比して大きくなるように設定することが好ましい。なお、「ｎ」は、プリズム５１の屈折率、「ｎｅ」は異常光の屈折率、「ｎｏ」は、常光の屈折率である。
【００４８】
（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。この実施の形態３では、平行配置されたプリズムミラー、あるいは平行配置されたミラー（以下、「平行配置ミラー」という。）を用いて入射されたレーザ光の光路を変換するようにしている。
【００４９】
図７は、この発明の実施の形態３である半導体レーザモジュールの構造を模式的に示した説明図である。図７に示した半導体レーザモジュール６０は、図５に示した半導体レーザモジュール４０におけるプリズム４１に代えて平行配置ミラー６１を設けている。その他の構成は図５に示した半導体レーザモジュール４０と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５０】
平行配置ミラー６１は、平行配置された２つの対向ミラー６１ａ，６１ｂによって構成される。対向ミラー６１ａに第１のレーザ光Ｋ１が入射されると、第１のレーザ光Ｋ１は、対向ミラー６１ｂに反射し、対向ミラー６１ｂは、さらに偏波合成部材４３側に反射出力する。この場合、入射された第１のレーザ光Ｋ１は、出射される第１のレーザ光Ｋ１と平行状態を保つが、対向ミラー６１ａ，６１ｂ間の反射距離に対応する分だけ、光路間隔が狭まる。すなわち、間隔Ｌ０が間隔Ｌ１に変化する。
【００５１】
なお、平行配置ミラー６１は、第１のレーザ光Ｋ１に対する光路変換を行うようにしているが、これに限らず、第２のレーザ光Ｋ２に対する光路変換を行うようにしてもよいし、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の双方に対する光路変換を行うべく、２つの平行配置ミラーを配置するようにしてもよい。なお、平行配置ミラー６１を回転させることによって、対向ミラー６１ａ，６１ｂ間の反射距離を変化させることができ、これによって間隔Ｌ１を任意に変更設定することができる。
【００５２】
この実施の形態３によっても、偏波合成部材４３に入射する際の光路間隔が狭められるので、偏波合成部材４３の小型化を実現でき、半導体レーザモジュール全体に対する小型化をも促進する。
【００５３】
（実施の形態４）
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、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の光路変換をプリズムあるいは平行配置ミラーによって実現していたが、この実施の形態４では、複屈折素子を用いて光路変換を行うようにしている。
【００５４】
図８は、この発明の実施の形態４である半導体レーザモジュールの構成を模式的に示した説明図である。図８において、この半導体レーザモジュール７０は、プリズム４１，５１あるいは平行配置ミラー６１に代えて複屈折素子７１ａ，７１ｂを設けている。また、半波長板を第１レンズ２ｂの後段に設けず、複屈折素子７１ｂと偏波合成部材７３との間に半波長板７２（偏光回転手段）に設け、半波長板７２と偏波合成部材７３とは、一つのホルダ７４に固定配置される。その他の構成は図７に示した半導体レーザモジュール６０を同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５５】
図８において、第１のレーザ光Ｋ１は、複屈折素子７１ａに入射され、異常光線として屈折して出射される。同様に、第２のレーザ光Ｋ２は、複屈折素子７１ｂに入射され、異常光として屈折して出射される。複屈折素子７１ａから出射された第１のレーザ光Ｋ１は、偏波合成部材７３に入射され、異常光として偏波合成部材７３から出射され、一方の、複屈折素子７１ｂから出射された第２のレーザ光Ｋ２は、半波長板７２によって偏波面が９０度回転された後、偏波合成部材７３に常光として入射され、偏波合成部材７３から第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが偏波合成される。ここで、複屈折素子７１ａ，７１ｂは、異常光が互いに接近するように配置する。これによって、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との間隔Ｌ０は、間隔Ｌ１に狭められる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態４では、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２の双方に対応する複屈折素子７１ａ，７１ｂを設けたが、これに限らず、いずれか一方に対してのみ設けるようにしてもよい。また、間隔Ｌ１は、複屈折素子７１ａ，７１ｂの大きさによって設定変更することができる。
【００５７】
この実施の形態４では、プリズムや平行配置ミラーなどの斜面が設けられる光学部材を用いないので、光学調整や角度調整などの調整が簡易になり、半導体レーザモジュールの組立が容易になる。
【００５８】
なお、上述した実施の形態１〜４において、第１のレーザ光Ｋ１や第２のレーザ光Ｋ２が屈折しない部分、たとえば、図２に示したプリズム４における第２のレーザ光Ｋ２が通過する部分を削除する構成としてもよい。
【００５９】
また、半導体レーザ素子が３つ以上、半導体レーザアレイのストライプが３本以上のものであってもよい。この場合、レーザ光は偶数の方が偏波合成する設計がし易いので、好ましい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜８の発明によれば、光路間隔変換手段が、第１レンズ群側から出力された各レーザ光の光路間隔を狭めて該各レーザ光を偏波合成素子の入射側に出力するようにしているので、偏波合成素子を小型化することができ、半導体レーザモジュール全体としても小型化を促進することができる。また、半導体レーザ素子の間隔は離隔されているため、半導体レーザ素子に対する電気配線が容易となる。
【００６１】
また、この半導体レーザモジュールは、光通信機器やラマン増幅器などの光増幅器の光源として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる半導体レーザモジュールの構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１にかかる半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式的に示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１にかかる半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式的に示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２にかかる半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２にかかる半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式的に示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３にかかる半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態４にかかる半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【図９】従来の半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザアレイ
１ａ，１ｂ 半導体レーザ素子
１−１，１−２ 半導体レーザ
２ａ，２ｂ 第１レンズ
３ 半波長板
４ プリズム
５ 偏波合成部材
６ 第２レンズ
７ フェルール
８ 光ファイバ
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ 半導体レーザモジュール
１１ パッケージ
１１ａ フランジ部
１１ｂ 窓部
１１ｃ 蓋
１１ｄ 中間部材
１２ サーミスタ
１３ フォトダイオード
１４ フォトダイオードキャリア
１５ チップキャリア
１６ 第１の基台
１７ 第２の基台
１７ａ 第１の支持部材
１７ｂ 第２の支持部材
１９ 冷却装置
２１ 第１のレンズ保持部材
２２ ホルダ
２３ 第２のレンズ保持部材
２４ スライドリング
【発明の属する技術分野】
この発明は、２つのレーザ光を偏波合成して出力する半導体レーザモジュールに関し、特に小型でしかも製造が容易で、誘導ブリルアン散乱を減少でき、偏光度の小さい高出力動作を可能とする半導体レーザモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえばラマン増幅を用いた光ファイバ増幅器において、複数の半導体レーザモジュールを励起光源として用いることにより、高出力の励起光源を実現し、これを用いて高利得の光ファイバ増幅器を実現できることが知られている。ラマン増幅においては、信号光と励起光の偏波方向が一致している状態で信号光が増幅されるので、信号光と励起光との偏光面のずれの影響を極力小さくする必要がある。そのため、励起光の偏波を解消（非偏光化：デポラライズ）して、偏光度（ＤＯＰ：Ｄｅｇｒｅｅ Ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を低減させることがおこなわれている。
【０００３】
ここで、偏波合成されるレーザ光がそれぞれ異なる半導体レーザモジュールから出射されることとすると光ファイバ増幅器の製造工程が複雑化し、光ファイバ増幅器のサイズも大型化するという問題が生じる。そこで、一度に２つの発光領域を有する半導体レーザ素子を利用してラマン増幅器を構成する手法が提案されている。この場合、製造工程は簡略となり、また、同一基板上に複数のストライプを構成するため、半導体レーザ素子そのものが小型化し、さらに半導体レーザモジュールの数も低減することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数のストライプ構造、特に２本のストライプ構造（以下、「２本レーザアレイ型」と言う）からなる半導体レーザ素子をラマン増幅器に使用した場合、新たな問題が生じる。すなわち、２本レーザアレイ型からなる半導体レーザ素子を使用した場合には、ストライプから発振されるレーザ光を個別に制御し難い構造であるので、別々の半導体素子を偏波合成した場合と比較して偏光度（ＤＯＰ）が十分に低減されない場合があるという問題がある。
【０００５】
ＤＯＰが低減されない場合、励起光源からのレーザ光の偏光度は解消されない。ラマン増幅器における増幅利得は信号光と同一偏波のレーザ光成分の強度によって決まるため、励起光源からのレーザ光が特定方向に偏波していた場合、信号光の偏波方向によってラマン増幅器における増幅利得が変化することとなる。すなわち、安定した増幅利得を得ることができない。
【０００６】
したがって、ＤＯＰを低減するためには、図９に示す半導体レーザモジュールのように、モジュール内において、独立した２つの半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂおよび２つの第１レンズ１０２ａ，１０２ｂを設け、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂを独立して制御し、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂから出射されたレーザ光を、偏波合成部材１０５によって偏波合成して出力することが望ましい。これによって、ＤＯＰを低減させることができ、ラマン利得として信号光の偏光方向とは無関係に安定した増幅利得を得ることができる。また、この場合、２本レーザアレイ型の半導体レーザ素子を用いる場合に比して、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂが離隔しているため、電気配線が容易になる。なお、２本レーザアレイ型の各ストライプの略中心間隔は数百μｍ程度であるが、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂの間隔ＬＸは５００μｍ程度となる。
【０００７】
しかしながら、逆に各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂを１つの半導体レーザモジュール内に設けると、各半導体レーザ素子１０１ａ，１０１ｂの間隔ＬＸが大きくなるため、複屈折部材である偏波合成部材１０５の長手方向の距離ＬＺが大きくなり、結果的に偏波合成部材１０５が大型化し、半導体レーザモジュール自体も大きくなるという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ラマン増幅器などの励起用光源に適し、小型でしかも製造が容易で、偏光度を小さくすることができる半導体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】
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モジュールは、それぞれ独立したレーザ光を出力する２つの半導体レーザ素子と、前記２つのレーザ光の各光分布をそれぞれ整形する２つの第１レンズを有する第１レンズ群と、一方の第１レンズ側から出力されたレーザ光の偏光方向を偏光回転手段によって所望角度に回転する、たとえば半波長板（たとえば９０度）と、他方の第１レンズ側から出力されたレーザ光と前記偏光回転手段を経由して出力されたレーザ光とを偏波合成する偏波合成素子とを有した半導体レーザモジュールにおいて、前記第１レンズ群側から出力された各レーザ光の光路間隔を狭めて該各レーザ光を前記偏波合成素子の入射側に出力する光路間隔変換手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この請求項１の発明によれば、光路間隔変換手段が、前記第１レンズ群側から出力された各レーザ光の光路間隔を狭めて該各レーザ光を前記偏波合成素子の入射側に出力するようにしているので、偏波合成素子を小型化することができる。
【００１１】
また、請求項２の発明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、前記光路間隔変換手段は、プリズムであることを特徴とする。また、プリズムは、ＢＫ７（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。
【００１２】
また、請求項３の発明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、前記光路間隔変換手段は、前記一方の第１レンズから出力されたレーザ光が出射される部分端面を傾斜させ、光路方向が変化しない前記偏光回転手段から出力されたレーザ光に対して傾けた非平行となるレーザ光を出射し、前記偏波合成素子は、前記部分端面から出力されたレーザ光が入射される部分端面が傾斜されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明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、前記光路間隔変換手段は、前記一方の第１レンズから入射されたレーザ光が出射される部分端面が傾斜した第１のプリズムと、前記第１のプリズムの部分端面から出射されたレーザ光が入射される部分端面が傾斜した第２のプリズムとを備え、前記第２のプリズムの出射側端面から、各レーザ光を平行光として出射することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明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、前記第２のプリズムと前記偏波合成素子とは、同一のホルダに収容されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明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、前記光路変換手段は、互いに平行なミラー面を有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の発明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、前記光路変換手段は、前記レンズ群側から出力された２つのレーザ光のうち、少なくとも１つのレーザ光を異常光として伝搬させる複屈折素子であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８の発明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２つの半導体レーザ素子は、１つのレーザ素子から前記２つのレーザ光を出射可能としたレーザアレイ型（以下、「半導体レーザアレイ」という。）によって形成されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明にかかる半導体レーザモジュールの好適な実施の形態について説明する。
【００１９】
（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モジュールの構成を示す断面図であり、図２はこの発明の実施の形態１であ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。
【００２０】
図１に示すように、この実施の形態１にかかる半導体レーザモジュール１０は、内部を気密封止したパッケージ１１と、そのパッケージ１１内に設けられ、２つのレーザ光を出射する半導体レーザアレイ１と、第１レンズ２ａ，２ｂと、半波長板３（偏光回転手段）と、プリズム４と、偏波合成部材（ＰＢＣ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）５と、光ファイバ８、フォトダイオード１３とを有する。
【００２１】
半導体レーザアレイ１は、図２に示すように、間隔Ｌ０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半導体レーザ１−１，１−２を有し、半導体レーザ１−１，１−２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。なお、半導体レーザ１−１，１−２間の間隔Ｌ０は、２５０〜５００μｍ程度である。
【００２２】
半導体レーザアレイ１は、チップキャリア１５上に固定して取り付けられる。なお、半導体レーザアレイ１は、図示しないヒートシンク上に固定して取り付けられ、そのヒートシンクがチップキャリア１５上に固定して取り付けられていてもよい。
【００２３】
フォトダイオード１３は、半導体レーザ１−１，１−２の後側（図中、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１３は、フォトダイオードキャリア１４に固定して取り付けられている。
【００２４】
第１レンズ２ａ，２ｂは、半導体レーザ１−１，１−２の前側（図中、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とをそれぞれ平行光として出射させる。
【００２５】
第１レンズ２ａ，２ｂは、第１のレンズ保持部材２１によって保持されている。第１レンズ２ａ，２ｂは、それぞれ半導体レーザ１−１，１−２から出射された第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の光軸が、レンズ中央部分に入射されるように位置決めされる。これによって、第１のレーザ光Ｋ１及び第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５４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る。
【００２６】
半波長板３は、第１レンズ２ｂを通過した第２のレーザ光Ｋ２のみが入射され、入射された第２のレーザ光Ｋ２の偏波面を所望角度（たとえば９０度）回転させる。
【００２７】
プリズム４は、第１レンズ２ａ，２ｂと偏波合成部材５との間に配設され、第１レンズ２ａ，２ｂ側端面は、入射される第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の光軸に対して垂直な平面が形成され、偏波合成部材５側端面のうち、第１のレーザ光Ｋ１が出射される端面は傾斜され、第２のレーザ光Ｋ２が出射される端面は、第２のレーザ光Ｋ２に対して垂直な平面が形成される。したがって、第１のレーザ光Ｋ１は、第２のレーザ光Ｋ２側に屈折して出射され、平行光として入射された第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２は、非平行光として偏波合成部材５側に出射される。
【００２８】
偏波合成部材５は、複屈折素子によって実現され、第１のレーザ光Ｋ１が入射される端面が傾斜され、屈折して斜め入射した第１のレーザ光Ｋ１を異常光として伝搬し、第２のレーザ光Ｋ２が入射される端面は、第２のレーザ光Ｋ２の光軸に対して垂直な平面が形成され、第２のレーザ光Ｋ２を常光として伝搬する。この場合、偏波合成部材５に入射される第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との光路の間隔Ｌ１は、間隔Ｌ０に比して狭められる。偏波合成部材５の長手方向の長さＬ２は、第１のレーザ光線Ｋ１と第２のレーザ光線Ｋ２とが出射側端面において一致する長さをもたせる。第１のレーザ光線Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とは、この端面において合波されて第２レンズ６側に出射される。この場合、合波されたレーザ光の光軸は、第２のレーザ光Ｋ２の光軸と同じである。なお、偏波合成部材５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（ルチル結晶）で作られる。ルチル結晶の場合、間隔Ｌ１に対し、長さＬ２は約１０倍程度の比で大きくなる。
【００２９】
この実施の形態１においては、半波長板３，プリズム４、及び偏波合成部材５は、同一のホルダ部材２２に固定されている。この場合、プリズム４と偏波合成部材５との位置関係は、プリズム４あるいは偏波合成部材５を長手方向に摺動することによって設定される。この設定とは、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが、偏波合成部材５の出力点において一致することである。
【００３０】
光ファイバ８は、偏波合成部材５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８には、偏波合成部材５と光ファイバ８との間には、偏波合成部材５から出射されるレーザ光を光ファイバ８に光結合させる第２レンズ６が配設されている。
【００３１】
半導体レーザアレイ１を固定したチップキャリア１５と、フォトダイオード１３を固定したフォトダイオードキャリア１４とは、断面ほぼＬ字形状の第１の基台１６上に半田付けして固定される。第１の基台１６は、半導体レーザアレイ１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。
【００３２】
第１レンズ５４を固定した第１のレンズ保持部材２１と、半波長板３、プリズム４及び偏波合成部材５を固定したホルダ部材２２とは、第２の基台１７上にそれぞれ第１の支持部材１７ａ及び第２の支持部材１７ｂを介してＹＡＧレーザ溶接により固定される。このため、第２の基台１７は、溶接性の良好な金属、たとえばステンレス鋼等で作られているのが好ましい。また、第２の基台１７は、第１の基台１６の平坦部１６ａ上に銀ろう付けして固定される。
【００３３】
第１の基台１６の下部にはペルチェ素子等からなる冷却装置１９が設けられている。半導体レーザアレイ１からの発熱による温度上昇はチップキャリア１５上に設けられたサーミスタ１２によって検出され、サーミスタ１２より検出された温度が一定温度になるように、冷却装置１９が制御される。これによって、半導体レーザモジュール１０のレーザ出力を高出力化かつ安定化させることができる。
【００３４】
パッケージ１１の側部に形成されたフランジ部１１ａの内部には、偏波合成部材５を通過した光が入射する窓部１１ｂが設けられ、フランジ部１１ａの端面には中間部材１１ｄが固定されている。中間部材１１ｄ内にはレーザ光を集光する第２レンズ６を保持する第２のレンズ保持部材２３がＹＡＧレーザ溶接により固定されている。第２のレンズ保持部材２３の端部には金属製のスライドリング２４がＹＡＧレーザ溶接により固定される。
【００３５】
光ファイバ８はフェルール７によって保持され、そのフェルール７は、スライドリング２４の内部にＹＡＧレーザ溶接により固定されている。
【００３６】
次に、この実施の形態１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。半導体レーザアレイ１の半導体レーザ１−１，１−２の前側端面からそれぞれ出射された第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２は、第１レンズ２ａ，２ｂを通過し、平行光を維持したまま、プリズム４に入射されるが、第２のレーザ光Ｋ２は、半波長板３を介して偏光方向が９０度回転されてプリズム４に入射される。第２のレーザ光Ｋ２は、そのまま偏波合成部材５に入射されるが、第１のレーザ光Ｋ１は、プリズム４の傾斜端面４ａによって第２のレーザ光Ｋ２側に屈折して出射され、偏波合成部材５の傾斜端面５ａに入射される。
【００３７】
偏波合成部材５では、傾斜端面５ａから入射された第１のレーザ光Ｋ１と、第２のレーザ光Ｋ２とを合波して第２レンズ６に出射する。偏波合成部材５から出射されたレーザ光は、第２レンズ６によって集光され、フェルール７によって保持固定された光ファイバ８に入射され外部に送出される。
【００３８】
なお、図１および図２では、半導体レーザアレイ１を用いて第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２を出射するようにしていたが、これに限らず、図３に示すように、２つの半導体レーザ素子１ａ，１ｂを用いて第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２を出射するようにしてもよい。いずれの場合においても、半導体レーザ１−１，１−２あるいは半導体レーザ素子１ａ，１ｂに対する駆動を独立して行うことができ、ＤＯＰの制御が可能になるとともに、電気配線も容易になる。
【００３９】
また、上述した実施の形態１では、一つのプリズム４を用いていたが、これに限らず、２つのプリズムを用いるようにしてもよい。たとえば、図４に示すように、プリズム４と偏波合成部材３２との間に、新たなプリズム３１を設けるようにしてもよい。この場合、偏波合成部材５に対応する偏波合成部材３２には傾斜端面５ａが形成されず、この傾斜端面５ａに対応した傾斜端面３１ａがプリズム３１に設けられる。換言すれば、偏波合成部材５の傾斜端面５ａの機能をプリズム３１によって実現している。これによって、偏波合成部材３２は、研磨等によって傾斜端面を形成する加工が不必要となる。なお、プリズム３１と偏波合成部材３２とは、同一のホルダ３３内に設けられる。これによって、偏波合成部材３２の出力点の調芯は、ホルダ３３全体を長手方向に摺動調整のみによって容易に実現できる。
【００４０】
この実施の形態１では、半導体レーザアレイ１から出力された第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との平行光の光路間隔Ｌ０（５００μｍ程度）を維持したまま、偏波合成部材５に入射するのではなく、プリズム４によって光路間隔Ｌ０を狭め、偏波合成部材５に入射する際の光路間隔を光路間隔Ｌ０に比して小さい光路間隔Ｌ１にし、結果的に偏波合成部材５を小型化し、半導体レーザモジュール１０全体の小型化をも促進させている。
【００４１】
（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、偏波合成部材５に入射される２つのレーザ光は基本的に非平行光であったが、この実施の形態２では、偏波合成部材５に入射される第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とを平行光として入射するようにしている。
【００４２】
図５は、この発明の実施の形態２である半導体レーザモジュールの構成を模式的に示した説明図である。この図５に示した半導体レーザモジュール４０は、図３に示した半導体レーザモジュール２０に対応し、プリズム４に代えてプリズム４１を設けるとともに、偏波合成部材５の傾斜端面５ａを無くした偏波合成部材４３を用いるようにしている。その他の構成は図３に示した構成と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００４３】
プリズム４１は、半導体レーザ素子１ａ，１ｂ側方向に、くの字形状を有した角柱であり、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の入射側端面と出射側端面とは平行である。したがって、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２は、ともに屈折後において、同一方向の光軸を有し、入射された第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが平行状態を維持しているので、出射される第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とは平行状態を維持することになる。ここで、半導体レーザ素子１ａ，１ｂ側方向に、くの字形状を形成しているので、出射されたレーザ光の間隔Ｌ１は、入射されたレーザ光の間隔Ｌ０を狭めることなる。この結果、実施の形態１と同様に、偏波合成部材４３の小型化を実現し、ひいては半導体レーザモジュール全体の小型化を促進することができる。なお、偏波合成部材４３は、傾斜端面を形成する加工が必要ないので製造が容易になる。ここで、図５に示した半導体レーザ素子１ａ，１ｂ間の間隔Ｌ０は、１．８ｍｍ程度であり、間隔Ｌ１は４００〜５００μｍ程度である。また、第１レンズ２ａ，２ｂの直径は１．４ｍｍである。さらに、プリズム４１は、屈折率が約１．５のＢＫ７を用いている。
【００４４】
なお、プリズム４１による間隔Ｌ０を間隔Ｌ１に狭める割合は、プリズム４１の角度θ１によって調整できる。また、プリズム４１の厚みｄ１によっても変化させることができる。さらに、２つのレーザ光が平行状態で所望の間隔Ｌ１に入射されればよく、プリズム４１は分割型でもよく、互いを間隔をあけて配置してもよい。また、別々に角度θ１を調整してもよい。
【００４５】
ここで、この実施の形態２の変形例について説明する。図５に示した半導体レーザモジュール４０では、プリズム４１が、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２のいずれをも屈折させるようにしていたが、図６に示したこの変形例では、第１のレーザ光Ｋ２のみを屈折させるプリズム５１を用いている。この変形例においても、第１のレーザ光Ｋ２の屈折によって光路間隔を狭めることができる。
【００４６】
なお、図６に示した構成は、図５に示したプリズム４１の配置を変更した構成としてとらえることができる。すなわち、プリズム５１は、点Ｐ１を中心にした配置角度θ２を変化させ、第１のレーザ光Ｋ１に対する屈折がなくなる状態とした場合に等しい。ただし、この場合、配置角度θ２の変化によって、プリズム４１から出射される平行光としてのレーザ光の横方向位置がずれることになる。このため、偏波合成部材４３との位置関係を考慮する必要がある。なお、プリズム５１の角度θ２を変化させ、あるいはプリズム５１の厚さを変化させることによって、間隔Ｌ０を所望の間隔Ｌ１に調整することができる。なお、２つのレーザ光が平行状態で所望の間隔Ｌ１になればよく、プリズム５１は分割型であってもよいし、互いを間隔をあけて配置してもよい。
【００４７】
また、図６に示した構成では、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との光路差が無視できなくなり、第２レンズ６に対する集光が一致しなくなる。このため、第１のレーザ光Ｋ１における部分光路長（ｎ・Ｌ１１＋ｎｅ・Ｌ２１）と第２のレーザ光Ｋ２における部分光路長（ｎ・Ｌ１２＋ｎｏ・Ｌ２２）とがほぼ等しくなるように、光路長ｎ・Ｌ１２が光路長ｎ・Ｌ１１に比して大きくなるように設定することが好ましい。なお、「ｎ」は、プリズム５１の屈折率、「ｎｅ」は異常光の屈折率、「ｎｏ」は、常光の屈折率である。
【００４８】
（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。この実施の形態３では、平行配置されたプリズムミラー、あるいは平行配置されたミラー（以下、「平行配置ミラー」という。）を用いて入射されたレーザ光の光路を変換するようにしている。
【００４９】
図７は、この発明の実施の形態３である半導体レーザモジュールの構造を模式的に示した説明図である。図７に示した半導体レーザモジュール６０は、図５に示した半導体レーザモジュール４０におけるプリズム４１に代えて平行配置ミラー６１を設けている。その他の構成は図５に示した半導体レーザモジュール４０と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５０】
平行配置ミラー６１は、平行配置された２つの対向ミラー６１ａ，６１ｂによって構成される。対向ミラー６１ａに第１のレーザ光Ｋ１が入射されると、第１のレーザ光Ｋ１は、対向ミラー６１ｂに反射し、対向ミラー６１ｂは、さらに偏波合成部材４３側に反射出力する。この場合、入射された第１のレーザ光Ｋ１は、出射される第１のレーザ光Ｋ１と平行状態を保つが、対向ミラー６１ａ，６１ｂ間の反射距離に対応する分だけ、光路間隔が狭まる。すなわち、間隔Ｌ０が間隔Ｌ１に変化する。
【００５１】
なお、平行配置ミラー６１は、第１のレーザ光Ｋ１に対する光路変換を行うようにしているが、これに限らず、第２のレーザ光Ｋ２に対する光路変換を行うようにしてもよいし、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の双方に対する光路変換を行うべく、２つの平行配置ミラーを配置するようにしてもよい。なお、平行配置ミラー６１を回転させることによって、対向ミラー６１ａ，６１ｂ間の反射距離を変化させることができ、これによって間隔Ｌ１を任意に変更設定することができる。
【００５２】
この実施の形態３によっても、偏波合成部材４３に入射する際の光路間隔が狭められるので、偏波合成部材４３の小型化を実現でき、半導体レーザモジュール全体に対する小型化をも促進する。
【００５３】
（実施の形態４）
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、第１のレーザ光Ｋ１および第２のレーザ光Ｋ２の光路変換をプリズムあるいは平行配置ミラーによって実現していたが、この実施の形態４では、複屈折素子を用いて光路変換を行うようにしている。
【００５４】
図８は、この発明の実施の形態４である半導体レーザモジュールの構成を模式的に示した説明図である。図８において、この半導体レーザモジュール７０は、プリズム４１，５１あるいは平行配置ミラー６１に代えて複屈折素子７１ａ，７１ｂを設けている。また、半波長板を第１レンズ２ｂの後段に設けず、複屈折素子７１ｂと偏波合成部材７３との間に半波長板７２（偏光回転手段）に設け、半波長板７２と偏波合成部材７３とは、一つのホルダ７４に固定配置される。その他の構成は図７に示した半導体レーザモジュール６０を同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５５】
図８において、第１のレーザ光Ｋ１は、複屈折素子７１ａに入射され、異常光線として屈折して出射される。同様に、第２のレーザ光Ｋ２は、複屈折素子７１ｂに入射され、異常光として屈折して出射される。複屈折素子７１ａから出射された第１のレーザ光Ｋ１は、偏波合成部材７３に入射され、異常光として偏波合成部材７３から出射され、一方の、複屈折素子７１ｂから出射された第２のレーザ光Ｋ２は、半波長板７２によって偏波面が９０度回転された後、偏波合成部材７３に常光として入射され、偏波合成部材７３から第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが偏波合成される。ここで、複屈折素子７１ａ，７１ｂは、異常光が互いに接近するように配置する。これによって、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との間隔Ｌ０は、間隔Ｌ１に狭められる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態４では、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２の双方に対応する複屈折素子７１ａ，７１ｂを設けたが、これに限らず、いずれか一方に対してのみ設けるようにしてもよい。また、間隔Ｌ１は、複屈折素子７１ａ，７１ｂの大きさによって設定変更することができる。
【００５７】
この実施の形態４では、プリズムや平行配置ミラーなどの斜面が設けられる光学部材を用いないので、光学調整や角度調整などの調整が簡易になり、半導体レーザモジュールの組立が容易になる。
【００５８】
なお、上述した実施の形態１〜４において、第１のレーザ光Ｋ１や第２のレーザ光Ｋ２が屈折しない部分、たとえば、図２に示したプリズム４における第２のレーザ光Ｋ２が通過する部分を削除する構成としてもよい。
【００５９】
また、半導体レーザ素子が３つ以上、半導体レーザアレイのストライプが３本以上のものであってもよい。この場合、レーザ光は偶数の方が偏波合成する設計がし易いので、好ましい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜８の発明によれば、光路間隔変換手段が、第１レンズ群側から出力された各レーザ光の光路間隔を狭めて該各レーザ光を偏波合成素子の入射側に出力するようにしているので、偏波合成素子を小型化することができ、半導体レーザモジュール全体としても小型化を促進することができる。また、半導体レーザ素子の間隔は離隔されているため、半導体レーザ素子に対する電気配線が容易となる。
【００６１】
また、この半導体レーザモジュールは、光通信機器やラマン増幅器などの光増幅器の光源として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる半導体レーザモジュールの構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１にかかる半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式的に示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１にかかる半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式的に示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２にかかる半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２にかかる半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式的に示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３にかかる半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態４にかかる半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【図９】従来の半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザアレイ
１ａ，１ｂ 半導体レーザ素子
１−１，１−２ 半導体レーザ
２ａ，２ｂ 第１レンズ
３ 半波長板
４ プリズム
５ 偏波合成部材
６ 第２レンズ
７ フェルール
８ 光ファイバ
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ 半導体レーザモジュール
１１ パッケージ
１１ａ フランジ部
１１ｂ 窓部
１１ｃ 蓋
１１ｄ 中間部材
１２ サーミスタ
１３ フォトダイオード
１４ フォトダイオードキャリア
１５ チップキャリア
１６ 第１の基台
１７ 第２の基台
１７ａ 第１の支持部材
１７ｂ 第２の支持部材
１９ 冷却装置
２１ 第１のレンズ保持部材
２２ ホルダ
２３ 第２のレンズ保持部材
２４ スライドリング
Claims (8)
- それぞれ独立したレーザ光を出力する２つの半導体レーザ素子と、
前記２つのレーザ光の各光分布をそれぞれ整形する２つの第１レンズを有する第１レンズ群と、
一方の第１レンズ側から出力されたレーザ光の偏光方向を所望角度に回転する偏光回転手段と、
他方の第１レンズ側から出力されたレーザ光と前記偏光回転手段を経由して出力されたレーザ光とを偏波合成する偏波合成素子とを有した半導体レーザモジュールにおいて、
前記第１レンズ群側から出力された各レーザ光の光路間隔を狭めて該各レーザ光を前記偏波合成素子の入射側に出力する光路間隔変換手段を備えたことを特徴とする半導体レーザモジュール。 - 前記光路間隔変換手段は、プリズムであることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光路間隔変換手段は、前記一方の第１レンズから出力されたレーザ光が出射される部分端面を傾斜させ、光路方向が変化しない前記偏光回転手段から出力されたレーザ光に対して傾けた非平行となるレーザ光を出射し、
前記偏波合成素子は、前記部分端面から出力されたレーザ光が入射される部分端面が傾斜されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記光路間隔変換手段は、
前記一方の第１レンズから入射されたレーザ光が出射される部分端面が傾斜した第１のプリズムと、
前記第１のプリズムの部分端面から出射されたレーザ光が入射される部分端面が傾斜した第２のプリズムとを備え、
前記第２のプリズムの出射側端面から、各レーザ光を平行光として出射することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第２のプリズムと前記偏波合成素子とは、同一のホルダに収容されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光路変換手段は、互いに平行なミラー面を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光路変換手段は、前記レンズ群側から出力された２つのレーザ光のうち、少なくとも１つのレーザ光を異常光として伝搬させる複屈折素子であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記２つの半導体レーザ素子は、１つのレーザ素子から前記２つのレーザ光を出射可能としたレーザアレイ型によって形成され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モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002173336A JP2004022679A (ja) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002173336A JP2004022679A (ja) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | 半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004022679A true JP2004022679A (ja) | 2004-01-22 |
Family
ID=31172639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002173336A Pending JP2004022679A (ja) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004022679A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011507280A (ja) * | 2007-12-17 | 2011-03-03 | オクラロ フォトニクス，インク． | レーザエミッタモジュール及び構築方法 |
| JP2011242537A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ光源装置 |
| US8644357B2 (en) | 2011-01-11 | 2014-02-04 | Ii-Vi Incorporated | High reliability laser emitter modules |
| GB2505180A (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-26 | Ii Vi Inc | Beam combiner with birefringent and isotropic prisms |
| JP2014511609A (ja) * | 2011-02-25 | 2014-05-15 | オクラロ テクノロジー リミテッド | 光路の切換え |
| US8804246B2 (en) | 2008-05-08 | 2014-08-12 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | High brightness diode output methods and devices |
| US9166365B2 (en) | 2010-01-22 | 2015-10-20 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | Homogenization of far field fiber coupled radiation |
| WO2018167975A1 (ja) * | 2017-03-17 | 2018-09-20 | 三菱電機株式会社 | レーザ発振装置 |
| JP2021114503A (ja) * | 2020-01-16 | 2021-08-05 | 古河電気工業株式会社 | 発光装置、光源ユニット、光源装置、光ファイバレーザ、および発光装置の製造方法 |
| CN115832861A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-03-21 | 中南大学 | 一种半导体激光器偏振分光棱镜及反射棱镜耦合封装设备 |
-
2002
- 2002-06-13 JP JP2002173336A patent/JP2004022679A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011507280A (ja) * | 2007-12-17 | 2011-03-03 | オクラロ フォトニクス，インク． | レーザエミッタモジュール及び構築方法 |
| US8553737B2 (en) | 2007-12-17 | 2013-10-08 | Oclaro Photonics, Inc. | Laser emitter modules and methods of assembly |
| US9341856B2 (en) | 2008-05-08 | 2016-05-17 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | High brightness diode output methods and devices |
| US8804246B2 (en) | 2008-05-08 | 2014-08-12 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | High brightness diode output methods and devices |
| US9166365B2 (en) | 2010-01-22 | 2015-10-20 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | Homogenization of far field fiber coupled radiation |
| JP2011242537A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ光源装置 |
| US8644357B2 (en) | 2011-01-11 | 2014-02-04 | Ii-Vi Incorporated | High reliability laser emitter modules |
| JP2014511609A (ja) * | 2011-02-25 | 2014-05-15 | オクラロ テクノロジー リミテッド | 光路の切換え |
| US9323069B2 (en) | 2012-08-20 | 2016-04-26 | Ii-Vi Incorporated | Beam combiner and a combiner depolarizer |
| GB2505180A (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-26 | Ii Vi Inc | Beam combiner with birefringent and isotropic prisms |
| WO2018167975A1 (ja) * | 2017-03-17 | 2018-09-20 | 三菱電機株式会社 | レーザ発振装置 |
| US10461506B2 (en) | 2017-03-17 | 2019-10-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser oscillation apparatus |
| JP2021114503A (ja) * | 2020-01-16 | 2021-08-05 | 古河電気工業株式会社 | 発光装置、光源ユニット、光源装置、光ファイバレーザ、および発光装置の製造方法 |
| JP7407602B2 (ja) | 2020-01-16 | 2024-01-04 | 古河電気工業株式会社 | 発光装置、光源ユニット、光源装置、および光ファイバレーザ |
| CN115832861A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-03-21 | 中南大学 | 一种半导体激光器偏振分光棱镜及反射棱镜耦合封装设备 |
| CN115832861B (zh) * | 2022-09-26 | 2024-04-16 | 中南大学 | 一种半导体激光器偏振分光棱镜及反射棱镜耦合封装设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100984202B1 (ko) | 광 송수신 모듈 | |
| JP6157194B2 (ja) | レーザ装置および光ビームの波長結合方法 | |
| JP2004006641A (ja) | レーザダイオードコリメータシステム | |
| CN111468825B (zh) | 光源组件 | |
| US7424044B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JP2004006439A (ja) | 半導体レーザモジュール及びその製造方法 | |
| JP2004022679A (ja) | 半導体レーザモジュール | |
| JP7488445B2 (ja) | 光源ユニット | |
| JP6521098B2 (ja) | 合波レーザ光源 | |
| JPWO2005013446A1 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP3761708B2 (ja) | 半導体レーザ光源および固体レーザ装置 | |
| CN113448018B (zh) | 光源装置、投影仪及机械加工装置 | |
| WO2018179860A1 (ja) | レーザモジュール及び画像投影装置 | |
| JP7212274B2 (ja) | 光源装置、ダイレクトダイオードレーザ装置 | |
| JP2003315633A (ja) | 半導体レーザモジュール | |
| WO2003085435A1 (fr) | Procede d'alignement de fibre optique, procede de fabrication de module laser a semiconducteur, et module laser a semiconducteur | |
| JP2956152B2 (ja) | レーザ光源 | |
| WO2023112993A1 (ja) | 光学装置および光学装置の製造方法 | |
| US20240184126A1 (en) | Device for producing a polychromatic light beam by combining a plurality of individual light beams | |
| CN116941146A (zh) | 激光装置 | |
| JP2000241659A (ja) | 多モードレーザーダイオードから照射された光の結合方法と結合装置 | |
| JPH01168090A (ja) | 半導体レーザー装置 | |
| JPH06268299A (ja) | レーザ用励起光源 | |
| JP2024048613A (ja) | 光源装置 | |
| CN116526290A (zh) | 体布拉格光栅与慢轴准直透镜一体化半导体激光器及组件 |