JP2004179278A

JP2004179278A - Semiconductor laser module

Info

Publication number: JP2004179278A
Application number: JP2002341845A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Otsu; 一夫大津; Kazuyuki Nakasendou; 和之中仙道
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser module which satisfies a temperature characteristic of 3 pm/°C or below by improving the temperature characteristic of an etalon filter. <P>SOLUTION: The semiconductor laser module comprises a semiconductor laser diode 1, lens 2 which condenses laser light, optical fiber 3, lens 4 which converts monitoring light emitted from the semiconductor laser diode 1 into parallel beams of light, branching element 5 for branching the monitoring light, solid etalon filter 9 which filters the first branched monitoring light by a prescribed wavelength selection characteristic, photo diode 7 which detects the intensity of the wavelength-selected first monitoring light, and photo diode 8 which detects the intensity of the second branched monitoring light. The solid etalon filter 9 uses an LiTaO<SB>3</SB>substrate. After applying a conductive film on the substrate, the solid etalon filter 9 is electrically grounded. The solid etalon filter 9 has a temperature characteristic of 3 pm/°C or below. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体レーザモジュールに関し、特に光波長多重通信の光源等として用いられる半導体レーザダイオードの波長を制御するために、エタロンフィルタを内蔵した半導体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの急激な普及に伴い、画像等の大容量データの転送が頻繁に行われるようになってきた。そのため、伝送路の大容量化が急務となり、既存の一本の光ファイバーケーブルに多数の波長の光信号を多重して伝送する高密度波長多重（以降、ＤＷＤＭと称す）方式による通信が実用化され、年々、その高密度化が図られている。一本の光ファイバーに多数の波長の光信号を多重するためには、光信号を一定の波長に保つことが必要で、その光源となる半導体レーザダイオードは、高い精度で安定に動作することが求められる。半導体レーザダイオードは、温度等の要因により出射するレーザ光の波長が変化する性質を持っているため、一般的にレーザ光の波長の変動を検出して制御し、波長を一定に保つ機能を備えた半導体レーザモジュールが用いられている。
【０００３】
図８は、特許第２８３５０６８号で提案されている従来の半導体レーザモジュールの例を示す機能図である。半導体レーザモジュールは、半導体レーザダイオード１と、レーザ光を集光するレンズ２と、光ファイバー３と、半導体レーザダイオード１が出射するモニタ光を平行ビーム化するレンズ４と、モニタ光を分岐する分岐素子５と、分岐された第一のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするエタロンフィルタ６と、波長選択された第一のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード７と、分岐された第二のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード８とにより構成する。
【０００４】
次に、半導体レーザモジュールの動作を説明すると、半導体レーザダイオード１が出射するレーザ光は、レンズ２により集光され光ファイバー３へと出力される。一方、半導体レーザダイオード１が出射するモニタ光は、レンズ４により平行ビーム化されて分岐素子５に入射する。分岐素子５は、第一のモニタ光と第二のモニタ光とを出射し、第一のモニタ光は、エタロンフィルタ６において波長の選択が行われる。
【０００５】
図９は、エタロンフィルタの波長選択特性の一例である。図９に示すように、エタロンフィルタの波長選択特性は、横軸に波長、縦軸に光の出力強度を割り当て、波長λのレーザ光を入力した際の出力強度をＰ０とすると、入力波長が−Δλ変動すると、出力強度はＰ＋に増加する。一方、入力波長が＋Δλ変動すると、出力強度はＰ−に低下する。従って、エタロンフィルタが出力する第一のモニタ光の強度は、レーザ光の波長の変動に伴って変動するので、この第一のモニタ光の変動量を検出すれば、レーザ光の波長の変動を認識することが出来る。
【０００６】
一方、フォトダイオード７により検出される第一のモニタ光は、半導体レーザダイオード１の波長変動の他、レーザ光の強度が変動しても変化する。そこで、半導体レーザダイオード１のレーザ光の強度変化を検出するため、分岐素子５が出射する第二のモニタ光を、フォトダイオード８により直接検出し、半導体レーザモジュールに外付けする制御部（図示していない）において、前記フォトダイオード７が出力する電気信号とフォトダイオード８が出力する電気信号とを比較することにより、フォトダイオード７による検出出力の変化が、波長変動によるものか、或いは強度変動によるものかを識別する。そこで、フォトダイオード７とフォトダイオード８の検出結果により、前記制御部は、半導体レーザダイオード１の駆動部（図示していない）を制御し、所定の動作を行ってレーザ光を安定化させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、半導体レーザモジュールにはエタロンフィルタが用いられており、エタロンフィルタの材質には、従来、石英、或いは水晶からなる基板が使用されていた。
しかしながら、従来の石英、或いは水晶からなる基板を用いたエタロンフィルタは、温度特性が、石英エタロンフィルタであれば約１０ｐｍ／℃、水晶エタロンフィルタであれば約５．３ｐｍ／℃を有しており、ＤＷＤＭ通信に代表される半導体レーザモジュールに要求される温度特性としては対応が困難となっている。一般的に、近年の半導体レーザモジュールに要求される温度特性は、３ｐｍ／℃程度である。
そこで本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであって、エタロンフィルタの温度特性を改良することにより、温度特性３ｐｍ／℃以下を満足す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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わる半導体レーザモジュールは、以下の構成をとる。
請求項１記載の半導体レーザモジュールは、所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザダイオードと、該半導体レーザダイオードが出射するレーザ光を集光する第一のレンズと、該第一のレンズが集光したレーザ光を入射して外部に出力する光ファイバーと、前記半導体レーザダイオードが出射するモニタ光を平行ビーム化する第二のレンズと、該第二のレンズが出射するモニタ光を二つのレーザ光に分岐する分岐素子と、該分岐素子が出射する第一のモニタ光を入射して波長選択するエタロンフィルタと、該エタロンフィルタが出射する第一のモニタ光を電気信号に変換する第一のフォトダイオードと、前記分岐素子が出射する第二のモニタ光を電気信号に変換する第二のフォトダイオードとにより構成する半導体レーザモジュールにおいて、前記エタロンフィルタが、ＬｉＴａＯ_３からなる基板を用いるよう構成する。
【０００９】
請求項２記載の半導体レーザモジュールは、前記分岐素子が、ビームスプリッタであるよう構成する。
【００１０】
請求項３記載の半導体レーザモジュールは、前記分岐素子が、分岐プリズムであるよう構成する。
【００１１】
請求項４記載の半導体レーザモジュールは、所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザダイオードと、該半導体レーザダイオードが出射するレーザ光を平行ビーム化する第一のレンズと、該第一のレンズが出射する平行ビームを分岐する反射型分岐素子と、該反射型分岐素子が透過して出射するレーザ光を集光する第二のレンズと、該第二のレンズが集光したレーザ光を入射して外部に出力する光ファイバーと、前記反射型分岐素子が反射する第一のモニタ光を入射して波長選択するエタロンフィルタと、該エタロンフィルタが出射する第一のモニタ光を電気信号に変換する第一のフォトダイオードと、前記反射型分岐素子が反射する第二のモニタ光を電気信号に変換する第二のフォトダイオードとにより構成する半導体レーザモジュールにおいて、前記エタロンフィルタが、ＬｉＴａＯ_３からなる基板を用いるよう構成する。
【００１２】
請求項５記載の半導体レーザモジュールは、所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザダイオードと、該半導体レーザダイオードが出射するレーザ光を平行ビーム化する第一のレンズと、該第一のレンズが出射する平行ビームを入射して波長選択するエタロンフィルタと、該エタロンフィルタが出射するレーザ光を入射すると共に後段より反射する反射光を遮断するアイソレータと、該アイソレータが出射するレーザ光を集光する第二のレンズと、該第二のレンズが集光したレーザ光を入射して外部に出力する光ファイバーとにより構成する半導体レーザモジュールにおいて、前記エタロンフィルタが、ＬｉＴａＯ_３からなる基板を用いるよう構成する。
【００１３】
請求項６記載の半導体レーザモジュールは、前記エタロンフィルタが、ＬｉＴａＯ_３からなる基板に導電性膜を施し、該導電性膜を電気的接地するよう構成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本実施例においては、従来から使用されている石英、或いは水晶からなる基板を用いたソリッドエタロンフィルタに代えて、温度特性が約３ｐｍ／℃以下を実現可能なＬｉＴａＯ_３（タンタル酸リチウム）からなる基板を用いたソリッドエタロンフィルタを半導体レーザモジュールに内蔵した。
【００１５】
図１は、本発明に係る半導体レーザモジュールの第一の実施例を示す機能図である。図１は、本実施例の説明に必要な機能について記載しており、半導体レーザモジュールは、半導体レーザダイオード１と、レーザ光を集光するレンズ２と、光ファイバー３と、半導体レーザダイオード１が出射するモニタ光を平行ビーム化するレンズ４と、モニタ光を分岐する分岐素子５と、分岐された第一のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするソリッドエタロンフィルタ９と、波長選択された第一のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード７と、分岐された第二のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード８とにより構成する。又、ソリッドエタロンフィルタ９は、ＬｉＴａＯ_３からなる基板を使用すると共に、基板に導電性膜を施した後電気的に接地しており、その温度特性は、３ｐｍ／℃以下の性能を有している。
【００１６】
次に、半導体レーザモジュールの動作を説明すると、半導体レーザダイオード１が出射するレーザ光は、レンズ２により集光され光ファイバー３より出力される。一方、半導体レーザダイオード１が出射するモニタ光は、レンズ４により平行ビーム化されて分岐素子５に入力する。分岐素子５は、この例では分岐プリズムを用いており、入射光を分岐して第一のモニタ光と第二のモニタ光とを出射し、第一のモニタ光は、ソリッドエタロンフィルタ９において波長の選択が行われる。エタロンフィルタ９が出射する第一のモニタ光は、フォトダイオード７に入力して光信号を電気信号に変換する。フォトダイオード７が出力する電気信号は、半導体レーザダイオード１の波長の変動に対応した電気信号となり、該電気信号を半導体レーザモジュールに外付けする半導体レーザダイオード１の駆動部（図示していない）にフィードバックし、波長のコントロールを行う。
【００１７】
一方、フォトダイオード７により検出される光信号は、半導体レーザダイオード１の波長変動の他、レーザ光の強度が変動しても変化する。そこで、半導体レーザダイオード１が出射するレーザ光の強度変化を検出するため、分岐素子５が出射する第二のモニタ光を、フォトダイオード８により直接検出し、半導体レーザモジュールに外付けする制御部（図示していない）において、前記フォトダイオード７が出力する電気信号とフォトダイオード８が出力する電気信号とを比較することにより、フォトダイオード７による検出出力の変化が、波長変動によるものか、或いは強度変動によるものかを識別する。そこで、フォトダイオード７とフォトダイオード８の検出結果により、前記制御部は、半導体レーザダイオード１の駆動部を制御し、所定の動作を行ってレーザ光の温度特性を安定化させる。
【００１８】
図２は、本発明に係わる半導体レーザモジュールに内蔵するソリッドエタロンフィルタの構成図であり、図２（ａ）は、ソリッドエタロンフィルタの構造を示し、図２（ｂ）は、ソリッドエタロンフィルタを電気的に接地した図を示す。本ソリッドエタロンフィルタ９は、基板１０としてＬｉＴａＯ_３を用い、温度特性を安定化すると共に基板１０の強度を強化するため、基板１０の表面に導電性膜を施したことが特徴である。そこで、基板１０の入出射面には、透明導電性膜１１を成膜し、基板１０の周囲側面には導電性膜１２を成膜している。
【００１９】
ＬｉＴａＯ_３は、焦電効果により入出射面に電荷が発生して分極することにより屈折率が変化し、温度特性が劣化する性質があり、基板１０の入出射面に透明導電性膜１１を施し、更に基板１０の周囲側面にも導電性膜１２を施して入出射面の透明導電性膜１１を短絡し、電気的に接地することにより温度特性を安定化させた。
一方、基板１０の入出射面には、透明導電性膜１１の表面に、反射膜１３を所定の方法で成膜しており、基板１０は、ソリッドエタロンフィルタとして機能する。
【００２０】
尚、第一の実施例においては、基板の表面に導電性膜を施した後、入出射面に反射膜を成膜したが、変形例として、基板の入出射面に反射膜を施した後、基板の表面に導電性膜を成膜する方法、或いは、入出射面に施す反射膜を導電性のものにする方法等を採用しても良い。
【００２１】
図３に、本発明に係わる半導体レーザモジュールに内蔵するソリッドエタロンフィルタの温度特性の一例を示す。図３に示す如く、基板材料としてＬｉＴａＯ_３を用い、基板の表面に導電性膜を施して電気的に接地することにより所望の３ｐｍ／℃以下の温度特性が実現可能である。
【００２２】
図４は、本発明に係わる半導体モジュールの第一の実施例に対する変形例を示す機能図である。図４は、本実施例の説明に必要な機能について記載しており、半導体レーザモジュールは、半導体レーザダイオード１と、レーザ光を集光するレンズ２と、光ファイバー３と、半導体レーザダイオード１が出射するモニタ光を平行ビーム化するレンズ４と、モニタ光を二方向に分岐するビームスプリッタ１４と、分岐された第一のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするソリッドエタロンフィルタ９と、波長選択された第一のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード７と、分岐された第二のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード８とにより構成する。又、ソリッドエタロンフィルタ９は、ＬｉＴａＯ_３からなる基板を使用しており、その温度特性は、３ｐｍ／℃以下の性能を有している。
図４は、図１に示した第一の実施例と比べ、分岐素子としてモニタ光を二方向に分岐するビームスプリッタ１４を使用したことのみが異なる例であり、他の動作は、第一の実施例と同一である。
【００２３】
図５は、本発明に係わる半導体モジュールの第二の実施例を示す機能図である。図５は、本実施例の説明に必要な機能について記載しており、半導体レーザモジュールは、半導体レーザダイオード１と、レーザ光を平行ビーム化するレンズ４と、レーザ光を二方向に分岐する反射型分岐素子１５と、反射型分岐素子１５を透過したレーザ光を集光するレンズ２と、レンズ２が出射するレーザ光を外部に出力する光ファイバー３と、反射型分岐素子１５が反射した第一のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするソリッドエタロンフィルタ９と、波長選択された第一のモニタ光と、反射型分岐素子１５が反射した第二のモニタ光の強度を検出する二連型のフォトダイオード１６とにより構成する。又、ソリッドエタロンフィルタ９は、ＬｉＴａＯ_３からなる基板を使用すると共に、基板に導電性膜を施した後電気的に接地しており、その温度特性は、３ｐｍ／℃以下の性能を有している。
【００２４】
図５の動作を説明すると、半導体レーザダイオード１が出射するレーザ光は、レンズ４により平行ビーム化された後、反射型分岐素子１５に入力され、光信号となるレーザ光は、反射型分岐素子１５を透過してレンズ２により集光され、光ファイバー３に入射して外部に出力される。一方、反射型分岐素子１５により反射されたレーザ光はモニタ光となり、第一のモニタ光は、ソリッドエタロンフィルタ９に入射し、波長の選択を行う。波長選択された第一のモニタ光は、二連フォトダイオード１６の片側に入力し、光信号を電気信号に変換すると共に、反射型分岐素子１５により反射された第二のモニタ光は、直接二連フォトダイオード１６のもう一方の片側に入力し、光信号を電気信号に変換する。そこで、前記二連フォトダイオード１６が出力する二つの電気信号を比較することにより、電気信号の変化が、レーザ光の波長変動によるものか、或いは強度変動によるものかを識別し、識別結果により、半導体レーザモジュールに外付けする制御部（図示していない）が、同じく半導体レーザモジュールに外付けする半導体レーザダイオード１の駆動部（図示していない）を制御し、所定の動作を行ってレーザ光の温度特性を安定化させる。
【００２５】
図６は、本発明に係わる半導体モジュールの第三の実施例を示す機能図である。図６は、本実施例の説明に必要な機能について記載しており、半導体レーザモジュールは、半導体レーザダイオード１と、レーザ光を平行ビーム化するレンズ４と、平行ビーム化したレーザ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするソリッドエタロンフィルタ９と、波長選択したレーザ光を通過すると共に後段から反射する反射光を遮断するアイソレータ１７と、アイソレータ１７が出射するレーザ光を集光するレンズ２と、レンズ２が出射するレーザ光を入射し外部に出力する光ファイバー３とにより構成する。又、ソリッドエタロンフィルタ９は、ＬｉＴａＯ_３からなる基板を使用すると共に、基板に導電性膜を施した後電気的に接地しており、その温度特性は、３ｐｍ／℃以下の性能を有している。
【００２６】
図６の動作を説明すると、半導体レーザダイオード１が出射するレーザ光は、レンズ４により平行ビーム化された後、エタロンフィルタ９に入射され、透過特性が波長に依存する特性を有したエタロンフィルタ９により、半導体レーザダイオード１が出射するレーザ光の変調歪を低減する。次に、エタロンフィルタ９が出射するレーザ光をアイソレータ１７に入射し、光ファイバー等、アイソレータ１７の後段から反射する反射光を遮断する。アイソレータ１７から出射するレーザ光は、レンズ２に入射して集光し、更に、光ファイバー３に入射して外部に出力する。従って、本実施例によれば、エタロンフィルタ９の温度特性は、３ｐｍ／℃以下の性能を有しており、周囲温度の変動に対して安定した半導体レーザダイオードの変調歪の補償が可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように請求項１乃至４記載の発明は、ソリッドエタロンフィルタの基板材料として、ＬｉＴａＯ_３を用いたために、ソリッドエタロンフィルタの温度特性は、ＤＷＤＭ通信に代表される半導体レーザモジュールに要求される３ｐｍ／℃以下を満たしており、半導体レーザモジュールの温度特性を向上する上で著しい効果を発揮する。
【００２８】
請求項５記載の発明は、ソリッドエタロンフィルタの基板材料として、ＬｉＴａＯ_３を用いたために、ソリッドエタロンフィルタの温度特性は、３ｐｍ／℃以下を満たしており、温度変動に対する半導体レーザダイオードの変調歪の補償を行う上で著しい効果を発揮する。
【００２９】
請求項６記載の発明は、ソリッドエタロンフィルタを構成するＬｉＴａＯ_３基板に導電性膜を施し、この導電性膜を電気的に接地したため、ソリッドエタロンフィルタの温度特性を安定化すると共に基板構造が強化され、半導体レーザモジュールの性能を向上する上で著しい効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体レーザモジュールの第一の実施例を示す機能図である。
【図２】本発明に係わる半導体レーザモジュールに内蔵するソリッドエタロンフィルタの構成図である。
【図３】本発明に係わる半導体レーザモジュールに内蔵するソリッドエタロンフィルタの温度特性の一例である。
【図４】本発明に係わる半導体モジュールの第一の実施例に対する変形例を示す機能図である。
【図５】本発明に係わる半導体モジュールの第二の実施例を示す機能図である。
【図６】本発明に係わる半導体モジュールの第三の実施例を示す機能図である。
【図７】従来の半導体レーザモジュールの例を示す機能図である。
【図８】エタロンフィルタの波長選択特性の一例である。
【符号の説明】
１・・半導体レーザダイオード、２・・レンズ、
３・・光ファイバー、４・・レンズ、
５・・分岐素子、６・・エタロンフィルタ、
７・・フォトダイオード、８・・フォトダイオード、
９・・ソリッドエタロンフィルタ、１０・・基板、
１１・・透明導電性膜、１２・・導電性膜、
１３・・反射膜、１４・・ビームスプリッタ、
１５・・反射型分岐素子、１６・・二連フォトダイオード、
１７・・アイソレータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser module, and more particularly to a semiconductor laser module having a built-in etalon filter for controlling the wavelength of a semiconductor laser diode used as a light source for WDM communication.
[0002]
[Prior art]
With the rapid spread of the Internet, large volumes of data such as images have been frequently transferred. For this reason, there is an urgent need to increase the capacity of the transmission path, and communication by the high-density wavelength division multiplexing (hereinafter, referred to as DWDM) system for multiplexing and transmitting optical signals of many wavelengths onto one existing optical fiber cable has been commercialized. Every year, the density is being increased. In order to multiplex optical signals of many wavelengths on one optical fiber, it is necessary to keep the optical signals at a constant wavelength, and the semiconductor laser diode as the light source must operate stably with high accuracy. Can be Since a semiconductor laser diode has the property that the wavelength of the emitted laser light changes due to factors such as temperature, it generally has the function of detecting and controlling the fluctuation of the wavelength of the laser light to keep the wavelength constant. Semiconductor laser module is used.
[0003]
FIG. 8 is a functional diagram showing an example of a conventional semiconductor laser module proposed in Japanese Patent No. 2835068. The semiconductor laser module includes a semiconductor laser diode 1, a lens 2 for condensing laser light, an optical fiber 3, a lens 4 for converting a monitor light emitted from the semiconductor laser diode 1 into a parallel beam, and a branch element for branching the monitor light. 5, an etalon filter 6 for filtering the branched first monitor light with a predetermined wavelength selection characteristic, a photodiode 7 for detecting the intensity of the wavelength-selected first monitor light, and a branched second monitor light. The photodiode 8 detects the intensity of the monitor light.
[0004]
Next, the operation of the semiconductor laser module will be described. Laser light emitted from the semiconductor laser diode 1 is condensed by the lens 2 and output to the optical fiber 3. On the other hand, the monitor light emitted from the semiconductor laser diode 1 is converted into a parallel beam by the lens 4 and enters the branch element 5. The branching element 5 emits the first monitor light and the second monitor light, and the wavelength of the first monitor light is selected in the etalon filter 6.
[0005]
FIG. 9 shows an example of the wavelength selection characteristics of the etalon filter. As shown in FIG. 9, the wavelength selection characteristic of the etalon filter is such that the wavelength is assigned to the horizontal axis and the output intensity of light is assigned to the vertical axis, and the output intensity when laser light of wavelength λ is input is P0. With -Δλ variation, the output intensity increases to P +. On the other hand, when the input wavelength fluctuates by + Δλ, the output intensity decreases to P−. Therefore, since the intensity of the first monitor light output from the etalon filter fluctuates with the fluctuation of the wavelength of the laser light, the fluctuation of the wavelength of the laser light is detected by detecting the fluctuation amount of the first monitor light. You can recognize.
[0006]
On the other hand, the first monitor light detected by the photodiode 7 changes not only when the wavelength of the semiconductor laser diode 1 changes but also when the intensity of the laser light changes. Therefore, in order to detect a change in the intensity of the laser light of the semiconductor laser diode 1, a control unit (shown in the drawing) which directly detects the second monitor light emitted from the branch element 5 by the photodiode 8 and externally attaches it to the semiconductor laser module. ), By comparing the electric signal output by the photodiode 7 with the electric signal output by the photodiode 8, the change in the detection output by the photodiode 7 is caused by a wavelength change or an intensity change. Identify things. The control unit controls the drive unit (not shown) of the semiconductor laser diode 1 based on the detection results of the photodiodes 7 and 8, and performs a predetermined operation to stabilize the laser beam.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the etalon filter is used in the semiconductor laser module, and a substrate made of quartz or quartz has been conventionally used as a material of the etalon filter.
However, a conventional etalon filter using a substrate made of quartz or quartz has a temperature characteristic of about 10 pm / ° C. for a quartz etalon filter and about 5.3 pm / ° C. for a quartz etalon filter. However, it is difficult to cope with the temperature characteristics required for a semiconductor laser module represented by DWDM communication. Generally, a temperature characteristic required for a recent semiconductor laser module is about 3 pm / ° C.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser module satisfying a temperature characteristic of 3 pm / ° C. or less by improving a temperature characteristic of an etalon filter. Aim.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a semiconductor laser module according to the present invention has the following configuration.
A semiconductor laser module according to claim 1, wherein the semiconductor laser diode emits laser light of a predetermined wavelength, the first lens collects laser light emitted by the semiconductor laser diode, and the first lens collects. An optical fiber that receives the emitted laser light and outputs the same to the outside; a second lens that converts the monitor light emitted by the semiconductor laser diode into a parallel beam; and a monitor light emitted by the second lens is two laser lights. , An etalon filter that receives the first monitor light emitted by the branch element and selects a wavelength, and a first photo that converts the first monitor light emitted by the etalon filter into an electric signal A semiconductor laser module including a diode and a second photodiode that converts a second monitor light emitted by the branch element into an electric signal. There are, the etalon filter is configured to use a substrate made of LiTaO _3.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor laser module, the branch element is a beam splitter.
[0010]
The semiconductor laser module according to claim 3 is configured such that the branch element is a branch prism.
[0011]
The semiconductor laser module according to claim 4, wherein the semiconductor laser diode emits laser light of a predetermined wavelength, a first lens that converts the laser light emitted by the semiconductor laser diode into a parallel beam, and the first lens includes: A reflection-type branching element that splits the parallel beam to be emitted, a second lens that collects laser light transmitted and emitted by the reflection-type branching element, and receives the laser light collected by the second lens. An optical fiber for outputting to the outside, an etalon filter for selecting and wavelength-selecting the first monitor light reflected by the reflection-type branch element, and a second etalon filter for converting the first monitor light emitted from the etalon filter into an electric signal. A semiconductor laser module including one photodiode and a second photodiode that converts a second monitor light reflected by the reflective branching element into an electric signal; In the etalon filter is configured to use a substrate made of LiTaO _3.
[0012]
The semiconductor laser module according to claim 5, wherein the semiconductor laser diode emits laser light of a predetermined wavelength, the first lens converts the laser light emitted by the semiconductor laser diode into a parallel beam, and the first lens includes An etalon filter for selecting a wavelength by inputting the emitted parallel beam, an isolator for inputting laser light emitted from the etalon filter and blocking reflected light reflected from a subsequent stage, and condensing laser light emitted from the isolator In a semiconductor laser module including a second lens and an optical fiber that receives a laser beam condensed by the second lens and outputs the laser beam to the outside, the etalon filter is configured to use a substrate made of LiTaO _3. .
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor laser module, the etalon filter is configured such that a conductive film is applied to a substrate made of LiTaO ₃ and the conductive film is electrically grounded.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
In the present embodiment, instead of a solid etalon filter using a substrate made of quartz or quartz conventionally used, it is made of LiTaO ₃ (lithium tantalate) capable of realizing a temperature characteristic of about 3 pm / ° C. or less. A solid etalon filter using a substrate was built in the semiconductor laser module.
[0015]
FIG. 1 is a functional diagram showing a first embodiment of a semiconductor laser module according to the present invention. FIG. 1 illustrates functions necessary for the description of the present embodiment. In the semiconductor laser module, a semiconductor laser diode 1, a lens 2 for condensing laser light, an optical fiber 3, and an output of the semiconductor laser diode 1 are shown. A lens 4 for converting the monitor light to be converted into a parallel beam, a branching element 5 for branching the monitor light, a solid etalon filter 9 for filtering the branched first monitor light with a predetermined wavelength selection characteristic, and a wavelength-selected second monitor light. It comprises a photodiode 7 for detecting the intensity of one monitor light and a photodiode 8 for detecting the intensity of the branched second monitor light. In addition, the solid etalon filter 9 uses a substrate made of LiTaO ₃ and electrically grounds the substrate after forming a conductive film on the substrate, and has a temperature characteristic of 3 pm / ° C. or less. I have.
[0016]
Next, the operation of the semiconductor laser module will be described. Laser light emitted from the semiconductor laser diode 1 is condensed by the lens 2 and output from the optical fiber 3. On the other hand, the monitor light emitted from the semiconductor laser diode 1 is converted into a parallel beam by the lens 4 and is input to the branch element 5. The splitting element 5 uses a splitting prism in this example, splits incident light to emit first monitor light and second monitor light, and the first monitor light has a wavelength in the solid etalon filter 9. Is selected. The first monitor light emitted from the etalon filter 9 is input to the photodiode 7 and converts an optical signal into an electric signal. The electric signal output from the photodiode 7 becomes an electric signal corresponding to the fluctuation of the wavelength of the semiconductor laser diode 1, and the electric signal is transmitted to a driving unit (not shown) of the semiconductor laser diode 1 which is externally attached to the semiconductor laser module. Provides feedback and wavelength control.
[0017]
On the other hand, the optical signal detected by the photodiode 7 changes not only when the wavelength of the semiconductor laser diode 1 changes but also when the intensity of the laser light changes. Therefore, in order to detect a change in the intensity of the laser light emitted from the semiconductor laser diode 1, the control unit (2) directly detects the second monitor light emitted from the branching element 5 by the photodiode 8 and externally attaches it to the semiconductor laser module. (Not shown), by comparing the electric signal output from the photodiode 7 with the electric signal output from the photodiode 8, it is determined whether the change in the detection output by the photodiode 7 is due to the wavelength variation or the intensity. Identify if it is due to fluctuations. Therefore, based on the detection results of the photodiodes 7 and 8, the control unit controls the driving unit of the semiconductor laser diode 1 and performs a predetermined operation to stabilize the temperature characteristics of the laser light.
[0018]
FIG. 2 is a configuration diagram of a solid etalon filter incorporated in a semiconductor laser module according to the present invention. FIG. 2A shows a structure of the solid etalon filter, and FIG. FIG. The solid etalon filter 9 is characterized in that LiTaO ₃ is used as the substrate 10, and a conductive film is applied to the surface of the substrate 10 in order to stabilize the temperature characteristics and enhance the strength of the substrate 10. Therefore, a transparent conductive film 11 is formed on the input / output surface of the substrate 10, and a conductive film 12 is formed on the peripheral side surface of the substrate 10.
[0019]
LiTaO ₃ has a property that a charge is generated on the input / output surface due to the pyroelectric effect and polarized, thereby changing the refractive index and deteriorating the temperature characteristics, and the transparent conductive film 11 is formed on the input / output surface of the substrate 10. Further, a conductive film 12 was also provided on the peripheral side surface of the substrate 10 to short-circuit the transparent conductive film 11 on the input / output surface and was electrically grounded to stabilize the temperature characteristics.
On the other hand, on the input / output surface of the substrate 10, a reflective film 13 is formed on the surface of the transparent conductive film 11 by a predetermined method, and the substrate 10 functions as a solid etalon filter.
[0020]
In the first embodiment, after the conductive film is formed on the surface of the substrate, the reflective film is formed on the incident / exit surface, but as a modified example, after the reflective film is formed on the incident / exit surface of the substrate. Alternatively, a method of forming a conductive film on the surface of the substrate, or a method of making the reflective film applied to the input / output surface conductive, may be employed.
[0021]
FIG. 3 shows an example of a temperature characteristic of a solid etalon filter incorporated in the semiconductor laser module according to the present invention. As shown in FIG. 3, a desired temperature characteristic of 3 pm / ° C. or less can be realized by using LiTaO ₃ as a substrate material, applying a conductive film on the surface of the substrate, and electrically grounding the substrate.
[0022]
FIG. 4 is a functional diagram showing a modification of the first embodiment of the semiconductor module according to the present invention. FIG. 4 illustrates functions necessary for the description of the present embodiment. The semiconductor laser module includes a semiconductor laser diode 1, a lens 2 for condensing laser light, an optical fiber 3, and an output of the semiconductor laser diode 1. A lens 4 for converting the monitor light into a parallel beam, a beam splitter 14 for splitting the monitor light in two directions, a solid etalon filter 9 for filtering the split first monitor light with a predetermined wavelength selection characteristic, A photodiode 7 for detecting the intensity of the first monitor light thus split and a photodiode 8 for detecting the intensity of the branched second monitor light. The solid etalon filter 9 uses a substrate made of LiTaO ₃ and has a temperature characteristic of 3 pm / ° C. or less.
FIG. 4 is an example that differs from the first embodiment shown in FIG. 1 only in that the beam splitter 14 that splits the monitor light in two directions is used as a splitting element. This is the same as the embodiment.
[0023]
FIG. 5 is a functional diagram showing a second embodiment of the semiconductor module according to the present invention. FIG. 5 illustrates functions necessary for the description of the present embodiment. The semiconductor laser module includes a semiconductor laser diode 1, a lens 4 for converting a laser beam into a parallel beam, and a reflection for splitting the laser beam in two directions. Type branch element 15, a lens 2 for condensing the laser light transmitted through the reflection type branch element 15, an optical fiber 3 for outputting the laser light emitted from the lens 2 to the outside, and a first fiber reflected by the reflection type branch element 15. A solid etalon filter 9 for filtering the monitor light with a predetermined wavelength selection characteristic, a dual monitor that detects the intensity of the first monitor light whose wavelength is selected, and the second monitor light reflected by the reflective branching element 15 And the photodiode 16. In addition, the solid etalon filter 9 uses a substrate made of LiTaO ₃ and electrically grounds the substrate after forming a conductive film on the substrate, and has a temperature characteristic of 3 pm / ° C. or less. I have.
[0024]
5, the laser beam emitted from the semiconductor laser diode 1 is converted into a parallel beam by the lens 4 and then input to the reflection-type branch element 15, and the laser beam serving as an optical signal is reflected by the reflection-type branch element. The light passes through 15 and is condensed by the lens 2, enters the optical fiber 3, and is output to the outside. On the other hand, the laser light reflected by the reflection-type branch element 15 becomes monitor light, and the first monitor light enters the solid etalon filter 9 to select a wavelength. The first monitor light whose wavelength has been selected is input to one side of the dual photodiode 16 to convert an optical signal into an electric signal, and the second monitor light reflected by the reflective branching element 15 is directly connected to the second monitor light. The signal is input to the other side of the continuous photodiode 16 and converts an optical signal into an electric signal. Therefore, by comparing the two electric signals output from the dual photodiode 16, it is determined whether the change in the electric signal is due to the wavelength change of the laser beam or the intensity change, and according to the identification result, A control unit (not shown) externally attached to the semiconductor laser module controls a drive unit (not shown) of the semiconductor laser diode 1 also externally attached to the semiconductor laser module, and performs a predetermined operation to perform laser light. To stabilize the temperature characteristics.
[0025]
FIG. 6 is a functional diagram showing a third embodiment of the semiconductor module according to the present invention. FIG. 6 illustrates functions necessary for the description of the present embodiment. The semiconductor laser module includes a semiconductor laser diode 1, a lens 4 for converting a laser beam into a parallel beam, and a laser beam that has been converted into a parallel beam. A solid etalon filter 9 for filtering with wavelength selection characteristics, an isolator 17 for passing the wavelength-selected laser light and blocking reflected light reflected from a subsequent stage, a lens 2 for condensing the laser light emitted from the isolator 17, and a lens 2 comprises an optical fiber 3 which receives the emitted laser light and outputs it to the outside. In addition, the solid etalon filter 9 uses a substrate made of LiTaO ₃ and electrically grounds the substrate after forming a conductive film on the substrate, and has a temperature characteristic of 3 pm / ° C. or less. I have.
[0026]
6, the laser beam emitted from the semiconductor laser diode 1 is converted into a parallel beam by the lens 4, and then enters the etalon filter 9, where the etalon filter 9 has a transmission characteristic that depends on the wavelength. Thereby, the modulation distortion of the laser light emitted from the semiconductor laser diode 1 is reduced. Next, the laser light emitted from the etalon filter 9 is incident on the isolator 17, and the reflected light reflected from the subsequent stage of the isolator 17, such as an optical fiber, is cut off. The laser light emitted from the isolator 17 enters the lens 2 and is condensed, and then enters the optical fiber 3 and is output to the outside. Therefore, according to the present embodiment, the temperature characteristic of the etalon filter 9 has a performance of 3 pm / ° C. or less, and it is possible to compensate for the modulation distortion of the semiconductor laser diode with respect to the fluctuation of the ambient temperature. .
[0027]
【The invention's effect】
As described above, in the inventions according to claims 1 to 4, since LiTaO ₃ is used as the substrate material of the solid etalon filter, the temperature characteristics of the solid etalon filter are required for a semiconductor laser module represented by DWDM communication. Since it satisfies 3 pm / ° C. or less, it has a remarkable effect in improving the temperature characteristics of the semiconductor laser module.
[0028]
In the invention according to claim 5, since LiTaO ₃ is used as the substrate material of the solid etalon filter, the temperature characteristic of the solid etalon filter satisfies 3 pm / ° C. or less. It has a remarkable effect on compensation.
[0029]
According to the sixth aspect of the present invention, since a conductive film is formed on the LiTaO ₃ substrate constituting the solid etalon filter and the conductive film is electrically grounded, the temperature characteristics of the solid etalon filter are stabilized and the substrate structure is strengthened. Thus, it has a remarkable effect in improving the performance of the semiconductor laser module.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional diagram showing a first embodiment of a semiconductor laser module according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a solid etalon filter incorporated in a semiconductor laser module according to the present invention.
FIG. 3 is an example of a temperature characteristic of a solid etalon filter incorporated in a semiconductor laser module according to the present invention.
FIG. 4 is a functional diagram showing a modification of the first embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 5 is a functional diagram showing a second embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 6 is a functional diagram showing a third embodiment of the semiconductor module according to the present invention.
FIG. 7 is a functional diagram showing an example of a conventional semiconductor laser module.
FIG. 8 is an example of a wavelength selection characteristic of an etalon filter.
[Explanation of symbols]
1. Semiconductor laser diode, 2. Lens,
3. optical fiber, 4. lens,
5 ··· branch element, 6 ··· etalon filter,
7. Photodiode, 8. Photodiode,
9. Solid etalon filter, 10. Board,
11 ··· Transparent conductive film, 12 ··· Conductive film,
13 .... reflection film, 14 .... beam splitter,
15 ・・ Reflection type branch element 、 16 ・・ Duplex photodiode,
17. Isolator

Claims

A semiconductor laser diode that emits laser light of a predetermined wavelength,
A first lens for condensing the laser light emitted by the semiconductor laser diode,
An optical fiber for entering the laser light focused by the first lens and outputting the laser light to the outside,
A second lens that converts the monitor light emitted by the semiconductor laser diode into a parallel beam,
A branch element that branches the monitor light emitted by the second lens into two laser lights,
An etalon filter for selecting the wavelength by entering the first monitor light emitted by the branch element,
A first photodiode that converts the first monitor light emitted by the etalon filter into an electric signal,
In a semiconductor laser module configured by a second photodiode that converts the second monitor light emitted by the branch element into an electric signal,
A semiconductor laser module, wherein the etalon filter uses a substrate made of LiTaO ₃ .

2. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said branch element is a beam splitter.

2. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said branch element is a branch prism.

A semiconductor laser diode that emits laser light of a predetermined wavelength,
A first lens that converts the laser light emitted by the semiconductor laser diode into a parallel beam,
A reflective splitting element for splitting a parallel beam emitted by the first lens,
A second lens that condenses the laser light transmitted and emitted by the reflective branch element,
An optical fiber for emitting the laser light collected by the second lens and outputting the laser light to the outside,
An etalon filter that selects the wavelength by entering the first monitor light reflected by the reflective branch element,
A first photodiode that converts the first monitor light emitted by the etalon filter into an electric signal,
In a semiconductor laser module configured by a second photodiode that converts the second monitor light reflected by the reflective branch element into an electric signal,
A semiconductor laser module, wherein the etalon filter uses a substrate made of LiTaO ₃ .

A semiconductor laser diode that emits laser light of a predetermined wavelength,
A first lens that converts the laser light emitted by the semiconductor laser diode into a parallel beam,
An etalon filter for selecting a wavelength by entering a parallel beam emitted by the first lens,
An isolator that receives the laser beam emitted by the etalon filter and blocks reflected light reflected from a subsequent stage;
A second lens for condensing the laser light emitted by the isolator,
A semiconductor laser module comprising: an optical fiber that receives the laser light focused by the second lens and outputs the laser light to the outside;
A semiconductor laser module, wherein the etalon filter uses a substrate made of LiTaO ₃ .

6. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein the etalon filter is formed by applying a conductive film to a substrate made of LiTaO ₃ and electrically grounding the conductive film.