JP2004247585A - 波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】波長モニタ特性を悪化させることなく半導体レーザからの出射光を無駄なく受光することにより、十分なモニタ電流を得ることができる波長安定化ユニットを提供する。
【解決手段】波長安定化ユニット１００は、半導体レーザから出射された出射光１７の一部を直接受光する第１の受光面１８と、出射光の一部を直接入射し、その波長に依存して透過率が連続的に変化する波長フィルタ１２と、波長フィルタを透過した光を受光する第２の受光面１９と、を備える。第１の受光面１８及び第２の受光面１９は相互に近接する第一の辺及び第二の辺をそれぞれ有しており、第一の辺及び第二の辺は相互に平行な直線部分を有している。
【選択図】 図１
【解決手段】波長安定化ユニット１００は、半導体レーザから出射された出射光１７の一部を直接受光する第１の受光面１８と、出射光の一部を直接入射し、その波長に依存して透過率が連続的に変化する波長フィルタ１２と、波長フィルタを透過した光を受光する第２の受光面１９と、を備える。第１の受光面１８及び第２の受光面１９は相互に近接する第一の辺及び第二の辺をそれぞれ有しており、第一の辺及び第二の辺は相互に平行な直線部分を有している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光源の発振波長を安定化させるための波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムの光源としては、一般的には、半導体レーザが用いられる。特に、数１０ｋｍ以上の距離にわたる光ファイバ通信においては、波長分散の影響を押さえるために、ＤＦＢ（分布帰還型）レーザその他の単一軸モードの半導体レーザが用いられる。
【０００３】
ＤＦＢレーザは単一の波長で発振するが、その発振波長は半導体レーザの温度や動作電流によって変化する。
【０００４】
また、光ファイバ通信システムにおいては、光源の出力強度が一定であることも重要であるので、既存の光ファイバ通信システムにおいては、半導体レーザの温度及び光出力を一定にする制御が行われている。基本的には、半導体レーザの温度と半導体レーザへの注入電流とを一定にすれば、発振波長及び光出力は一定に保たれる。
【０００５】
半導体レーザを長期間使用すると、素子劣化が生じる。このため、光出力を一定に保つために動作電流が上昇し、これに伴い、発振波長が変化する。しかしながら、この発振波長の変化は僅かであるため、従来の光ファイバ通信システムにおいては、発振波長の変化は問題にならなかった。
【０００６】
これに対して、近年では、１本の光ファイバの中に波長の異なる多数の光を導入する高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）の光ファイバ通信システムが主流になりつつあり、この光ファイバ通信システムにおいて使用される波長間隔も１００ＧＨｚまたは５０ＧＨｚと非常に狭くなってきている。このような光ファイバ通信システムにおいては、光源として用いられる半導体レーザに要求される波長安定度は、例えば、２５年で±５０ｐｍの値が求められており、従来の温度及び光出力を一定にする制御では十分な波長安定性を得られなくなってきた。
【０００７】
また、素子温度を一定にするための制御を行っても、半導体レーザモジュールの環境温度の変化により、発振波長が僅かに変化してしまうという問題が生じている。
【０００８】
このような半導体レーザの発振波長の変化を抑制する手段として、これまでに幾つかの波長安定化装置が提案されている。例えば、特開平１０−２０９５４６号公報または特開平１０−７９７２３号公報に開示されている波長安定化装置が挙げられる。
【０００９】
しかしながら、これら従来の半導体レーザ波長安定化装置は、何れも部品点数が多いため所用スペースが大きくなり、従来から一般的に用いられている半導体レーザモジュールのケース内に収納することが困難であるばかりでなく、安定化の目標とする基準波長への設定が非常に難しく、製作コストが増大する等の課題があった。
【００１０】
これに対して、特開２００１−２５７４１９号公報は、これらの課題を解決した波長安定化モジュールを提案している。この波長安定化モジュールは高精度でありながら、部品点数が少なく、省スペース化に有効である構成となっている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２０９５４６号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平１０−７９７２３号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開２００１−２５７４１９号公報（図１、図２）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図８は、特開２００１―２５７４１９号公報に提案されている波長安定化モジュールを上方から見たときの概略的な構造を示す上面図である。
【００１５】
波長安定化モジュール５００は、半導体レーザ５０１と、半導体レーザ５０１からの出射光を平行光に変換するレンズ５０２と、レンズ５０２を通過した平行光の一部を受光する波長フィルタ５０３と、光検出器５０４と、を備えている。
【００１６】
光検出器５０４は、レンズ５０２を通過した平行光の一部を直接受光する第一の受光面５０５と、レンズ５０２を透過した光の一部を波長フィルタ５０３を通して受光する第二の受光面５０６と、を有している。図９に示すように、第一の受光面５０５及び第二の受光面５０６はいずれも円形形状をなしており、それらの中心は同一水平線上に位置している。
【００１７】
半導体レーザ５０１、レンズ５０２、波長フィルタ５０３及び光検出器５０４は保持基板（図示せず）上に配列されている。
【００１８】
図８に示した波長安定化モジュール５００は高精度でありながら、部品点数が少ないという利点を有する反面、下記に示すような欠点を有していた。
【００１９】
図１０は、半導体レーザの発振波長を横軸、この半導体レーザの出射光の一部が受光面に入射した時に流れるモニタ電流を縦軸とした時の模式的なグラフであり、出射光が直接受光面に入射した時に流れる光出力モニタ電流６００と、例えば、エタロン型の波長フィルタを通過させた後、受光面に入射した時に流れる波長モニタ電流６１０とを示している。
【００２０】
図８に示した波長安定化モジュール５００においては、２つの受光面５０５、５０６は１つの保持基板上に並列に配置されている。このように、１つの保持基板に２つの受光面５０５、５０６を配置することにより、各々の受光面５０５、５０６はレーザ光の光線中心から外れた位置で光を受光することになる。
【００２１】
従って、２つの受光面５０５、５０６の大きさ、形状、配置が最適化されていない光検出器５０４を具備した波長安定化モジュールにおいては、十分なモニタ電流（光出力モニタ電流６００及び波長モニタ電流６１０）が得られず、図１０に示すような波長モニタ特性を得られないことがある。
【００２２】
十分なモニタ電流を得るためには、２つの受光面５０５、５０６の配置を近接させる方法と受光面５０５、５０６の面積を拡大する方法とが挙げられる。しかしながら、これら２つの方法には、以下に述べるように、それぞれ欠点がある。
【００２３】
まず、受光面５０５、５０６の間の間隔を狭くした場合、図８に示すように、波長フィルタ５０３の側端面に入射した平行光の反射光５０７及び側端面から入射し、波長フィルタ５０３内を多重反射した後に出射された多重反射光５０８を含む迷光が発生し、その迷光発生領域５０９が波長フィルタ５０３を通過しない光を直接受光する受光面５０５に及ぶために、光出力モニタ電流６００に微小な揺らぎが生じる。この場合、図１１に示すような波長モニタ特性が得られる。太線で示す光出力モニタ電流７００に波長依存性があると、光出力が不安定になり、波長モニタ電流７１０の値も変動するため、発振波長の安定度が低下する。波長フィルタ５０３の側端面が光線軸と完全に平行であれば問題にはならないが、そのように波長フィルタ５０３を基板上に実装することは極めて困難である。
【００２４】
一方、受光面５０５、５０６の面積を拡大する方法によれば、次のような問題を生じる。
【００２５】
波長フィルタ５０３の透過特性は入射光の入射角に対する依存性が大きい。このため、入射光の平行度が悪くなると、透過特性は波長フィルタ５０３の透過光を検出する位置により異なるため、図１２に示すように、受光面５０５、５０６が大きい時には、広い角度成分を足し合わせた透過特性が得られることになる。例えば、入射光の入射角をａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとすると、各入射角に対して透過特性がそれぞれ異なり、透過特性としては、これら５つの透過特性の総和としての透過特性が得られることになる。その結果として、図１３に示すように、波長安定化に必要な波長依存性のあるモニタ電流が得られなくなる。
【００２６】
このように、上記の２つの方法によれば、モニタ電流値を増加させることは可能となるが、逆に、波長安定化に必要な波長モニタ特性を悪化させるという欠点がある。
【００２７】
本発明は、このような従来の波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールにおける問題点に鑑みてなされたものであり、従来のコンパクトで部品点数が少ない構造に適応でき、波長モニタ特性を悪化させることなく半導体レーザからの出射光を無駄なく受光することにより、十分なモニタ電流を得ることができる波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールを提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、半導体レーザから出射された出射光の一部を直接受光する第１の受光面と、出射光の一部を直接入射し、その波長に依存して透過率が連続的に変化する波長フィルタと、波長フィルタを透過した光を受光する第２の受光面と、を少なくとも有する波長安定化ユニットであって、第１の受光面及び第２の受光面は相互に近接する第一の辺及び第二の辺をそれぞれ有しており、第一の辺及び第二の辺は相互に平行な直線部分を有していることを特徴とする波長安定化ユニットを提供する。
【００２９】
例えば、第１及び第２の受光面からの信号を演算することにより、出射光の波長安定化のための制御信号が発生される。この制御信号は、半導体レーザ（半導体レーザが温度調節手段を備えている場合には、半導体レーザ及び温度調節手段の少なくとも何れか一方）にフィードバックされる。これにより、半導体レーザは、安定化の目標とする基準波長のレーザ光を安定して出力できるようなる。
【００３０】
本発明に係る波長安定化ユニットは、出射光を平行光に変換する出射光平行化手段をさらに備えるものとして構成することができる。この場合、第１の受光面は平行光の一部を直接受光し、波長フィルタは平行光の一部を直接入射する。出射光平行化手段は、例えば、レンズから構成することができる。
【００３１】
平行光の平行度は±２°以内であることが好ましい。
【００３２】
これによって、波長フィルタの部位によって入射角が異なることに起因する透過特性への悪影響が最小化され、極めて高精度な波長安定化を達成できるようになる。
【００３３】
例えば、第１の受光面及び第２の受光面は、基板上に配置されている光検出器の一部として設けられる。第１の受光面及び第２の受光面は基板と垂直な平面内に位置するように配置することができる。この場合、第一の辺及び第二の辺は基板と平行に、あるいは、基板と垂直に配置することができる。
【００３４】
第１の受光面と第２の受光面とは同一基板上に配置することができる。
【００３５】
これによって、部品点数が削減され、波長安定化ユニットの製造コストを低減することができる。
【００３６】
本発明は、さらに、前方から信号用レーザ光を出力する半導体レーザと、半導体レーザの温度を調節する温度調節手段と、半導体レーザの後方出力光を入射光とし、半導体レーザの発振波長を安定化する波長安定化ユニットと、を備え、波長安定化ユニットは上記に記載のものであることを特徴とする波長安定化光送信モジュールを提供する。
【００３７】
半導体レーザは、電界吸収型半導体光変調器とともに集積された素子構造を有するものであることが好ましい。
【００３８】
半導体レーザが電界吸収型半導体光変調器と集積されていると、一般に用いられているＤＦＢレーザと外部変調器とを別個のモジュールとして構成する場合に比べ、光伝送システム全体をコンパクトに構成できるようになる。
【００３９】
波長安定化ユニットは、半導体レーザと分離されて独立に温度調整可能であるものとして構成することができる。
【００４０】
例えば、半導体レーザ及び温度調節手段を第一の基板上に配置し、波長安定化ユニットと、この波長安定化ユニットの温度を調節する第二温度調節手段とを第二の基板上に配置するものとして構成することができる。
【００４１】
これによって、波長フィルタの特性が温度依存性を有するものである場合、波長安定化ユニットを独立に温度調整できるため、半導体レーザの温度変化による影響を低減することができる。
【００４２】
本発明に係る波長安定化光送信モジュールは、半導体レーザの信号用レーザ光を分岐する光分岐手段を有するものとして構成することができる。この場合、波長安定化ユニットは光分岐手段によって分岐された信号光の一部を受光する。
【００４３】
これによって、半導体レーザの後方出力光を平行化し、モニタする光学系に対して、出射光を平行化するための手段が不要となり、部品点数を少なくすることができ、コストを低減させることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００４５】
本実施形態に係る波長安定化ユニット１００は、基板１１と、基板１１上に配置された波長フィルタ１２と、基板１１上に配置された光検出器１３と、基板上１１上に搭載され、波長フィルタ１２及び光検出器１３を収納するケース１４と、から構成されている。
【００４６】
波長安定化ユニット１００には、他のモジュールに組み込まれたレーザの放射光が光ファイバ１５を介して導入される。具体的には、放射光は光ファイバ１５を介して出射点１６に導入され、出射点１６から出射光１７として波長安定化ユニット１００に出射される。
【００４７】
波長フィルタ１２は、出射光１７の一部を直接入射し、入射した出射光１７の波長に依存して透過率が連続的に変化するように構成されている。
【００４８】
光検出器１３は、出射光１７の一部を直接受光する第１の受光面１８と、波長フィルタ１２を透過した光を受光する第２の受光面１９とを有している。第１の受光面１８及び第２の受光面１９は基板１１の基板面と垂直な平面上に配置されている。
【００４９】
図２は、第１の受光面１８及び第２の受光面１９の正面図である。
【００５０】
図２に示すように、第１の受光面１８及び第２の受光面１９は相互に近接する直線状の第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａをそれぞれ有しており、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａは相互に平行になるように配置されている。さらに、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａは基板１１の基板面と垂直に配置されている。
【００５１】
本実施形態に係る波長安定化ユニット１００によれば、二つの受光面１８、１９の互いに近接する二つの辺１８ａ、１９ａを相互に平行である形状にしたことにより、図９に示した従来の最適化されていない受光面５０５、５０６の形状と比較して、迷光発生領域５０９（図１０参照）の発生を避けることができ、受光面１８、１９間の光密度が高い部分をより多く受光することができる。このため、光出力モニタ電流６００（図１０参照）の揺らぎを抑え、かつ、十分なモニタ電流を得ることができる。
【００５２】
また、十分なモニタ電流が得られる光検出器１３の実装範囲が広くなり、組立性を向上させることができる。
【００５３】
第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００は上記の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５４】
例えば、第１の受光面１８の第一の辺１８ａ及び第２の受光面１９の第二の辺１９ａはそれらの全長にわたって相互に平行になるように構成されているが、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａの一部のみが直線状に形成されており、これらの直線状の部分が相互に平行になるように構成することも可能である。
【００５５】
また、図２に示したように、第１の受光面１８は正方形状に、第２の受光面１９は半楕円形状にそれぞれ形成したが、第１の受光面１８及び第２の受光面１９の形状はこれらに限定されるものではなく、相互に平行な第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａを形成することが可能な形状であれば、いかなる形状をとることも可能である。
【００５６】
また、本実施形態に係る波長安定化ユニット１００においては、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａはいずれも基板１１の基板面と垂直に配置されているが、図３に示すように、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａがいずれも基板１１の基板面と平行になるように配置することも可能である。このように配置することによっても、上述の第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００と同様の効果を得ることが可能である。
【００５７】
また、本実施形態に係る波長安定化ユニット１００においては、第１の受光面１８及び第２の受光面１９は光検出器１３に一組設けられているが、第１の受光面１８及び第２の受光面１９の数は一組に限定されるものではなく、２組または３組以上設けることも可能である。
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る波長安定化ユニット２００を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００５８】
本実施形態に係る波長安定化ユニット２００は、第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００と比較して、出射点１６から出射された出射光１７を平行光化するための手段としてのレンズ２０をさらに備えている。第１の受光面１８はレンズ２０から出射した平行光の一部を直接受光し、平行光の他の一部が直接前記波長フィルタ１２に入射し、第２の受光面１９が波長フィルタ１２を透過した平行光を受光する。レンズ２０をさらに備えている点を除いて、本実施形態に係る波長安定化ユニット２００は第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００と同一の構造を有している。
【００５９】
レンズ２０としては、平行光の平行度を±２°以内にすることが可能なものを用いる。
【００６０】
本実施形態に係る波長安定化ユニット２００によれば、出射光１７を平行光化するための手段としてのレンズ２０を設けることにより、波長フィルタ１２の部位によって入射角が異なることによる透過特性への悪影響を最小化することができ、極めて高精度に波長安定化を達成することができるようになる。
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００６１】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００は、図４に示した第２の実施形態に係る波長安定化ユニット２００と、半導体レーザモジュールと、基板１１の温度を検出する温度検出用サーミスタ３５と、温度調整装置３６と、から構成されている。
【００６２】
半導体レーザモジュールは、波長安定化ユニット２００の一構成要素である基板１１上に形成されており、具体的には、半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１からの出射光を平行光線に変換する第一レンズ３２と、第一レンズ３２からの出射光を受光する光アイソレータ３３と、光アイソレータ３３を通過した平行光を受光し、光ファイバ１５に光通信用の信号光を出射する光ファイバ結合用レンズ３４と、から構成されている。
【００６３】
温度検出用サーミスタ３５は、基板１１上に配置され、基板１１の温度を検出する。
【００６４】
また、温度調整装置３６は、基板１１上の全ての光学部品、すなわち、波長フィルタ１２、光検出器１３、レンズ２０、半導体レーザ３１、第一レンズ３２、光アイソレータ３３及び光ファイバ結合用レンズ３４を一定の温度に制御する。
【００６５】
さらに、基板１１上のこれらの全ての光学部品はケース１４の内部に収納されている。
【００６６】
光検出器１３の第１の受光面１８及び第２の受光面１９は半導体レーザ３１の後方出力光を受光するように配置されている。半導体レーザ３１は温度調整装置３６により駆動中の温度が調整できるようにされている。
【００６７】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００においては、半導体レーザ３１として、電界吸収型の半導体変調器が集積された半導体レーザ光源を用いている。このような半導体変調器集積型の半導体レーザ光源を用いた場合、半導体レーザと外部変調器とを別個のモジュールとして構成する場合に比べ、光伝送システム全体をコンパクトに構成することができる。
【００６８】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００は、図４に示した第２の実施形態に係る波長安定化ユニット２００を用いて構成されているので、第２の実施形態に係る波長安定化ユニット２００が奏する効果を同様に奏することができる。
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４００を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００６９】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４００においては、レンズ２０、半導体レーザ３１、第一レンズ３２、光アイソレータ３３、光ファイバ結合用レンズ３４及び温度検出用サーミスタ３５ａは第一の基板４１上に配置され、波長フィルタ１２、光検出器１３及び温度検出用サーミスタ３５ｂは第二の基板４２に配置されている。さらに、第一の基板４１には、温度調節装置４３が設けられており、第一の基板４１上に配置されている光学部品の温度を一定に維持することができるようになっており、同様に、第二の基板４２には、温度調節装置４４が設けられており、第二の基板４２上に配置されている光学部品の温度を一定に維持することができるようになっている。
【００７０】
すなわち、本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４００は図５に示した第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００と同一の構成要素を有しているが、第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００のように単一の基板上に構成されてはおらず、２つの基板に分割して構成されている。
【００７１】
上述のように、一方の基板４１上には半導体レーザ３１が配置され、他方の基板４２上には前記波長安定化ユニット２００の波長フィルタ１２が配置されている。このように構成することにより、温度特性を有する波長フィルタ１２を温度に関して独立に制御することができるため、半導体レーザ３１の温調温度の変化による影響を受けないようにすることができる。
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００７２】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０は、図５に示した第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００と比較して、構造的に以下の点において異なっている。
【００７３】
第一に、本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０は、レンズ２０に代えて、半導体レーザ３１から出射された信号光を分岐するビームスプリッタ５１を備えており、ビームスプリッタ５１は光アイソレータ３３と光ファイバ結合用レンズ３４との間の光路上に配置されている。
【００７４】
第二に、本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０がレンズ２０の代わりにビームスプリッタ５１を備えることに伴い、波長フィルタ１２及び光検出器１３は、ビームスプリッタ５１により分岐された信号光を受光する位置に配置されている。
【００７５】
このように、本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０においては、ビームスプリッタ５１を用いて半導体レーザ３１の信号光を分岐し、分岐された信号光の一部を受光面１８、１９が受光する構成となっている。半導体レーザ３１の後方出力光を平行光化し、モニタする第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００（図５）に対して、出射光を平行光化するためのレンズ２０が不要となり、部品点数を少なくすることができ、ひいては、製造コストを低減することが可能である。
【００７６】
なお、第５の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０は図６に示した第４の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４００に対しても適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールによれば、第１の受光面及び第２の受光面は相互に近接する第一の辺及び第二の辺をそれぞれ有しており、これらの第一の辺及び第二の辺は相互に平行な直線部分を有しているため、系内の反射及び波長フィルタの側端面の影響による光出力モニタ信号の微小な揺らぎを低減し、光出力及び波長モニタ特性を安定化させることができ、ひいては、発振波長を高精度に安定化させることができる。
【００７８】
さらに、本発明に係る波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールによれば、半導体レーザからの出射光線の光密度が高い部分を無駄なく受光することができ、波長安定化制御を行うために十分なモニタ電流を得ることができる。これにより、モニタ電流の増大、モニタ特性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る波長安定化ユニットを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る波長安定化ユニットにおける第１の受光面及び第２の受光面の正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る波長安定化ユニットの変形例における第１の受光面及び第２の受光面の正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る波長安定化ユニットを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る波長安定化レーザモジュールを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る波長安定化レーザモジュールを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る波長安定化レーザモジュールを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図８】従来の波長安定化ユニットを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図９】従来の波長安定化ユニットにおける第１の受光面及び第２の受光面の正面図である。
【図１０】半導体レーザの発振波長を横軸、半導体レーザの出射光の一部が受光面に入射した時に流れるモニタ電流を縦軸とした時の模式的なグラフである。
【図１１】光出力モニタ電流の揺らぎを示したグラフである。
【図１２】入射角依存性を有するフィルタの透過特性を示したグラフである。
【図１３】各入射角における透過特性の和を示したグラフである。
【符号の説明】
１００ 第１の実施形態に係る波長安定化ユニット
１１ 基板
１２ 波長フィルタ
１３ 光検出器
１４ ケース
１５ 光ファイバ
１６ 出射点
１７ 出射光
１８ 第１の受光面
１８ａ 第一の辺
１９ 第２の受光面
１９ａ 第二の辺
２００ 第２の実施形態に係る波長安定化ユニット
２０ レンズ
３００ 第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール
３１ 半導体レーザ
３２ 第一レンズ
３３ 光アイソレータ
３４ 光ファイバ結合用レンズ
３５、３５ａ、３５ｂ 温度検出用サーミスタ
３６ 温度調整装置
４００ 第４の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール
４１ 第一の基板
４２ 第二の基板
４３、４４ 温度調節装置
４５０ 第５の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール
５１ ビームスプリッタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光源の発振波長を安定化させるための波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムの光源としては、一般的には、半導体レーザが用いられる。特に、数１０ｋｍ以上の距離にわたる光ファイバ通信においては、波長分散の影響を押さえるために、ＤＦＢ（分布帰還型）レーザその他の単一軸モードの半導体レーザが用いられる。
【０００３】
ＤＦＢレーザは単一の波長で発振するが、その発振波長は半導体レーザの温度や動作電流によって変化する。
【０００４】
また、光ファイバ通信システムにおいては、光源の出力強度が一定であることも重要であるので、既存の光ファイバ通信システムにおいては、半導体レーザの温度及び光出力を一定にする制御が行われている。基本的には、半導体レーザの温度と半導体レーザへの注入電流とを一定にすれば、発振波長及び光出力は一定に保たれる。
【０００５】
半導体レーザを長期間使用すると、素子劣化が生じる。このため、光出力を一定に保つために動作電流が上昇し、これに伴い、発振波長が変化する。しかしながら、この発振波長の変化は僅かであるため、従来の光ファイバ通信システムにおいては、発振波長の変化は問題にならなかった。
【０００６】
これに対して、近年では、１本の光ファイバの中に波長の異なる多数の光を導入する高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）の光ファイバ通信システムが主流になりつつあり、この光ファイバ通信システムにおいて使用される波長間隔も１００ＧＨｚまたは５０ＧＨｚと非常に狭くなってきている。このような光ファイバ通信システムにおいては、光源として用いられる半導体レーザに要求される波長安定度は、例えば、２５年で±５０ｐｍの値が求められており、従来の温度及び光出力を一定にする制御では十分な波長安定性を得られなくなってきた。
【０００７】
また、素子温度を一定にするための制御を行っても、半導体レーザモジュールの環境温度の変化により、発振波長が僅かに変化してしまうという問題が生じている。
【０００８】
このような半導体レーザの発振波長の変化を抑制する手段として、これまでに幾つかの波長安定化装置が提案されている。例えば、特開平１０−２０９５４６号公報または特開平１０−７９７２３号公報に開示されている波長安定化装置が挙げられる。
【０００９】
しかしながら、これら従来の半導体レーザ波長安定化装置は、何れも部品点数が多いため所用スペースが大きくなり、従来から一般的に用いられている半導体レーザモジュールのケース内に収納することが困難であるばかりでなく、安定化の目標とする基準波長への設定が非常に難しく、製作コストが増大する等の課題があった。
【００１０】
これに対して、特開２００１−２５７４１９号公報は、これらの課題を解決した波長安定化モジュールを提案している。この波長安定化モジュールは高精度でありながら、部品点数が少なく、省スペース化に有効である構成となっている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２０９５４６号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平１０−７９７２３号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開２００１−２５７４１９号公報（図１、図２）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図８は、特開２００１―２５７４１９号公報に提案されている波長安定化モジュールを上方から見たときの概略的な構造を示す上面図である。
【００１５】
波長安定化モジュール５００は、半導体レーザ５０１と、半導体レーザ５０１からの出射光を平行光に変換するレンズ５０２と、レンズ５０２を通過した平行光の一部を受光する波長フィルタ５０３と、光検出器５０４と、を備えている。
【００１６】
光検出器５０４は、レンズ５０２を通過した平行光の一部を直接受光する第一の受光面５０５と、レンズ５０２を透過した光の一部を波長フィルタ５０３を通して受光する第二の受光面５０６と、を有している。図９に示すように、第一の受光面５０５及び第二の受光面５０６はいずれも円形形状をなしており、それらの中心は同一水平線上に位置している。
【００１７】
半導体レーザ５０１、レンズ５０２、波長フィルタ５０３及び光検出器５０４は保持基板（図示せず）上に配列されている。
【００１８】
図８に示した波長安定化モジュール５００は高精度でありながら、部品点数が少ないという利点を有する反面、下記に示すような欠点を有していた。
【００１９】
図１０は、半導体レーザの発振波長を横軸、この半導体レーザの出射光の一部が受光面に入射した時に流れるモニタ電流を縦軸とした時の模式的なグラフであり、出射光が直接受光面に入射した時に流れる光出力モニタ電流６００と、例えば、エタロン型の波長フィルタを通過させた後、受光面に入射した時に流れる波長モニタ電流６１０とを示している。
【００２０】
図８に示した波長安定化モジュール５００においては、２つの受光面５０５、５０６は１つの保持基板上に並列に配置されている。このように、１つの保持基板に２つの受光面５０５、５０６を配置することにより、各々の受光面５０５、５０６はレーザ光の光線中心から外れた位置で光を受光することになる。
【００２１】
従って、２つの受光面５０５、５０６の大きさ、形状、配置が最適化されていない光検出器５０４を具備した波長安定化モジュールにおいては、十分なモニタ電流（光出力モニタ電流６００及び波長モニタ電流６１０）が得られず、図１０に示すような波長モニタ特性を得られないことがある。
【００２２】
十分なモニタ電流を得るためには、２つの受光面５０５、５０６の配置を近接させる方法と受光面５０５、５０６の面積を拡大する方法とが挙げられる。しかしながら、これら２つの方法には、以下に述べるように、それぞれ欠点がある。
【００２３】
まず、受光面５０５、５０６の間の間隔を狭くした場合、図８に示すように、波長フィルタ５０３の側端面に入射した平行光の反射光５０７及び側端面から入射し、波長フィルタ５０３内を多重反射した後に出射された多重反射光５０８を含む迷光が発生し、その迷光発生領域５０９が波長フィルタ５０３を通過しない光を直接受光する受光面５０５に及ぶために、光出力モニタ電流６００に微小な揺らぎが生じる。この場合、図１１に示すような波長モニタ特性が得られる。太線で示す光出力モニタ電流７００に波長依存性があると、光出力が不安定になり、波長モニタ電流７１０の値も変動するため、発振波長の安定度が低下する。波長フィルタ５０３の側端面が光線軸と完全に平行であれば問題にはならないが、そのように波長フィルタ５０３を基板上に実装することは極めて困難である。
【００２４】
一方、受光面５０５、５０６の面積を拡大する方法によれば、次のような問題を生じる。
【００２５】
波長フィルタ５０３の透過特性は入射光の入射角に対する依存性が大きい。このため、入射光の平行度が悪くなると、透過特性は波長フィルタ５０３の透過光を検出する位置により異なるため、図１２に示すように、受光面５０５、５０６が大きい時には、広い角度成分を足し合わせた透過特性が得られることになる。例えば、入射光の入射角をａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとすると、各入射角に対して透過特性がそれぞれ異なり、透過特性としては、これら５つの透過特性の総和としての透過特性が得られることになる。その結果として、図１３に示すように、波長安定化に必要な波長依存性のあるモニタ電流が得られなくなる。
【００２６】
このように、上記の２つの方法によれば、モニタ電流値を増加させることは可能となるが、逆に、波長安定化に必要な波長モニタ特性を悪化させるという欠点がある。
【００２７】
本発明は、このような従来の波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールにおける問題点に鑑みてなされたものであり、従来のコンパクトで部品点数が少ない構造に適応でき、波長モニタ特性を悪化させることなく半導体レーザからの出射光を無駄なく受光することにより、十分なモニタ電流を得ることができる波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールを提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、半導体レーザから出射された出射光の一部を直接受光する第１の受光面と、出射光の一部を直接入射し、その波長に依存して透過率が連続的に変化する波長フィルタと、波長フィルタを透過した光を受光する第２の受光面と、を少なくとも有する波長安定化ユニットであって、第１の受光面及び第２の受光面は相互に近接する第一の辺及び第二の辺をそれぞれ有しており、第一の辺及び第二の辺は相互に平行な直線部分を有していることを特徴とする波長安定化ユニットを提供する。
【００２９】
例えば、第１及び第２の受光面からの信号を演算することにより、出射光の波長安定化のための制御信号が発生される。この制御信号は、半導体レーザ（半導体レーザが温度調節手段を備えている場合には、半導体レーザ及び温度調節手段の少なくとも何れか一方）にフィードバックされる。これにより、半導体レーザは、安定化の目標とする基準波長のレーザ光を安定して出力できるようなる。
【００３０】
本発明に係る波長安定化ユニットは、出射光を平行光に変換する出射光平行化手段をさらに備えるものとして構成することができる。この場合、第１の受光面は平行光の一部を直接受光し、波長フィルタは平行光の一部を直接入射する。出射光平行化手段は、例えば、レンズから構成することができる。
【００３１】
平行光の平行度は±２°以内であることが好ましい。
【００３２】
これによって、波長フィルタの部位によって入射角が異なることに起因する透過特性への悪影響が最小化され、極めて高精度な波長安定化を達成できるようになる。
【００３３】
例えば、第１の受光面及び第２の受光面は、基板上に配置されている光検出器の一部として設けられる。第１の受光面及び第２の受光面は基板と垂直な平面内に位置するように配置することができる。この場合、第一の辺及び第二の辺は基板と平行に、あるいは、基板と垂直に配置することができる。
【００３４】
第１の受光面と第２の受光面とは同一基板上に配置することができる。
【００３５】
これによって、部品点数が削減され、波長安定化ユニットの製造コストを低減することができる。
【００３６】
本発明は、さらに、前方から信号用レーザ光を出力する半導体レーザと、半導体レーザの温度を調節する温度調節手段と、半導体レーザの後方出力光を入射光とし、半導体レーザの発振波長を安定化する波長安定化ユニットと、を備え、波長安定化ユニットは上記に記載のものであることを特徴とする波長安定化光送信モジュールを提供する。
【００３７】
半導体レーザは、電界吸収型半導体光変調器とともに集積された素子構造を有するものであることが好ましい。
【００３８】
半導体レーザが電界吸収型半導体光変調器と集積されていると、一般に用いられているＤＦＢレーザと外部変調器とを別個のモジュールとして構成する場合に比べ、光伝送システム全体をコンパクトに構成できるようになる。
【００３９】
波長安定化ユニットは、半導体レーザと分離されて独立に温度調整可能であるものとして構成することができる。
【００４０】
例えば、半導体レーザ及び温度調節手段を第一の基板上に配置し、波長安定化ユニットと、この波長安定化ユニットの温度を調節する第二温度調節手段とを第二の基板上に配置するものとして構成することができる。
【００４１】
これによって、波長フィルタの特性が温度依存性を有するものである場合、波長安定化ユニットを独立に温度調整できるため、半導体レーザの温度変化による影響を低減することができる。
【００４２】
本発明に係る波長安定化光送信モジュールは、半導体レーザの信号用レーザ光を分岐する光分岐手段を有するものとして構成することができる。この場合、波長安定化ユニットは光分岐手段によって分岐された信号光の一部を受光する。
【００４３】
これによって、半導体レーザの後方出力光を平行化し、モニタする光学系に対して、出射光を平行化するための手段が不要となり、部品点数を少なくすることができ、コストを低減させることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００４５】
本実施形態に係る波長安定化ユニット１００は、基板１１と、基板１１上に配置された波長フィルタ１２と、基板１１上に配置された光検出器１３と、基板上１１上に搭載され、波長フィルタ１２及び光検出器１３を収納するケース１４と、から構成されている。
【００４６】
波長安定化ユニット１００には、他のモジュールに組み込まれたレーザの放射光が光ファイバ１５を介して導入される。具体的には、放射光は光ファイバ１５を介して出射点１６に導入され、出射点１６から出射光１７として波長安定化ユニット１００に出射される。
【００４７】
波長フィルタ１２は、出射光１７の一部を直接入射し、入射した出射光１７の波長に依存して透過率が連続的に変化するように構成されている。
【００４８】
光検出器１３は、出射光１７の一部を直接受光する第１の受光面１８と、波長フィルタ１２を透過した光を受光する第２の受光面１９とを有している。第１の受光面１８及び第２の受光面１９は基板１１の基板面と垂直な平面上に配置されている。
【００４９】
図２は、第１の受光面１８及び第２の受光面１９の正面図である。
【００５０】
図２に示すように、第１の受光面１８及び第２の受光面１９は相互に近接する直線状の第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａをそれぞれ有しており、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａは相互に平行になるように配置されている。さらに、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａは基板１１の基板面と垂直に配置されている。
【００５１】
本実施形態に係る波長安定化ユニット１００によれば、二つの受光面１８、１９の互いに近接する二つの辺１８ａ、１９ａを相互に平行である形状にしたことにより、図９に示した従来の最適化されていない受光面５０５、５０６の形状と比較して、迷光発生領域５０９（図１０参照）の発生を避けることができ、受光面１８、１９間の光密度が高い部分をより多く受光することができる。このため、光出力モニタ電流６００（図１０参照）の揺らぎを抑え、かつ、十分なモニタ電流を得ることができる。
【００５２】
また、十分なモニタ電流が得られる光検出器１３の実装範囲が広くなり、組立性を向上させることができる。
【００５３】
第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００は上記の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５４】
例えば、第１の受光面１８の第一の辺１８ａ及び第２の受光面１９の第二の辺１９ａはそれらの全長にわたって相互に平行になるように構成されているが、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａの一部のみが直線状に形成されており、これらの直線状の部分が相互に平行になるように構成することも可能である。
【００５５】
また、図２に示したように、第１の受光面１８は正方形状に、第２の受光面１９は半楕円形状にそれぞれ形成したが、第１の受光面１８及び第２の受光面１９の形状はこれらに限定されるものではなく、相互に平行な第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａを形成することが可能な形状であれば、いかなる形状をとることも可能である。
【００５６】
また、本実施形態に係る波長安定化ユニット１００においては、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａはいずれも基板１１の基板面と垂直に配置されているが、図３に示すように、第一の辺１８ａ及び第二の辺１９ａがいずれも基板１１の基板面と平行になるように配置することも可能である。このように配置することによっても、上述の第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００と同様の効果を得ることが可能である。
【００５７】
また、本実施形態に係る波長安定化ユニット１００においては、第１の受光面１８及び第２の受光面１９は光検出器１３に一組設けられているが、第１の受光面１８及び第２の受光面１９の数は一組に限定されるものではなく、２組または３組以上設けることも可能である。
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る波長安定化ユニット２００を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００５８】
本実施形態に係る波長安定化ユニット２００は、第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００と比較して、出射点１６から出射された出射光１７を平行光化するための手段としてのレンズ２０をさらに備えている。第１の受光面１８はレンズ２０から出射した平行光の一部を直接受光し、平行光の他の一部が直接前記波長フィルタ１２に入射し、第２の受光面１９が波長フィルタ１２を透過した平行光を受光する。レンズ２０をさらに備えている点を除いて、本実施形態に係る波長安定化ユニット２００は第１の実施形態に係る波長安定化ユニット１００と同一の構造を有している。
【００５９】
レンズ２０としては、平行光の平行度を±２°以内にすることが可能なものを用いる。
【００６０】
本実施形態に係る波長安定化ユニット２００によれば、出射光１７を平行光化するための手段としてのレンズ２０を設けることにより、波長フィルタ１２の部位によって入射角が異なることによる透過特性への悪影響を最小化することができ、極めて高精度に波長安定化を達成することができるようになる。
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００６１】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００は、図４に示した第２の実施形態に係る波長安定化ユニット２００と、半導体レーザモジュールと、基板１１の温度を検出する温度検出用サーミスタ３５と、温度調整装置３６と、から構成されている。
【００６２】
半導体レーザモジュールは、波長安定化ユニット２００の一構成要素である基板１１上に形成されており、具体的には、半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１からの出射光を平行光線に変換する第一レンズ３２と、第一レンズ３２からの出射光を受光する光アイソレータ３３と、光アイソレータ３３を通過した平行光を受光し、光ファイバ１５に光通信用の信号光を出射する光ファイバ結合用レンズ３４と、から構成されている。
【００６３】
温度検出用サーミスタ３５は、基板１１上に配置され、基板１１の温度を検出する。
【００６４】
また、温度調整装置３６は、基板１１上の全ての光学部品、すなわち、波長フィルタ１２、光検出器１３、レンズ２０、半導体レーザ３１、第一レンズ３２、光アイソレータ３３及び光ファイバ結合用レンズ３４を一定の温度に制御する。
【００６５】
さらに、基板１１上のこれらの全ての光学部品はケース１４の内部に収納されている。
【００６６】
光検出器１３の第１の受光面１８及び第２の受光面１９は半導体レーザ３１の後方出力光を受光するように配置されている。半導体レーザ３１は温度調整装置３６により駆動中の温度が調整できるようにされている。
【００６７】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００においては、半導体レーザ３１として、電界吸収型の半導体変調器が集積された半導体レーザ光源を用いている。このような半導体変調器集積型の半導体レーザ光源を用いた場合、半導体レーザと外部変調器とを別個のモジュールとして構成する場合に比べ、光伝送システム全体をコンパクトに構成することができる。
【００６８】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００は、図４に示した第２の実施形態に係る波長安定化ユニット２００を用いて構成されているので、第２の実施形態に係る波長安定化ユニット２００が奏する効果を同様に奏することができる。
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４００を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００６９】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４００においては、レンズ２０、半導体レーザ３１、第一レンズ３２、光アイソレータ３３、光ファイバ結合用レンズ３４及び温度検出用サーミスタ３５ａは第一の基板４１上に配置され、波長フィルタ１２、光検出器１３及び温度検出用サーミスタ３５ｂは第二の基板４２に配置されている。さらに、第一の基板４１には、温度調節装置４３が設けられており、第一の基板４１上に配置されている光学部品の温度を一定に維持することができるようになっており、同様に、第二の基板４２には、温度調節装置４４が設けられており、第二の基板４２上に配置されている光学部品の温度を一定に維持することができるようになっている。
【００７０】
すなわち、本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４００は図５に示した第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００と同一の構成要素を有しているが、第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００のように単一の基板上に構成されてはおらず、２つの基板に分割して構成されている。
【００７１】
上述のように、一方の基板４１上には半導体レーザ３１が配置され、他方の基板４２上には前記波長安定化ユニット２００の波長フィルタ１２が配置されている。このように構成することにより、温度特性を有する波長フィルタ１２を温度に関して独立に制御することができるため、半導体レーザ３１の温調温度の変化による影響を受けないようにすることができる。
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０を上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【００７２】
本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０は、図５に示した第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００と比較して、構造的に以下の点において異なっている。
【００７３】
第一に、本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０は、レンズ２０に代えて、半導体レーザ３１から出射された信号光を分岐するビームスプリッタ５１を備えており、ビームスプリッタ５１は光アイソレータ３３と光ファイバ結合用レンズ３４との間の光路上に配置されている。
【００７４】
第二に、本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０がレンズ２０の代わりにビームスプリッタ５１を備えることに伴い、波長フィルタ１２及び光検出器１３は、ビームスプリッタ５１により分岐された信号光を受光する位置に配置されている。
【００７５】
このように、本実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０においては、ビームスプリッタ５１を用いて半導体レーザ３１の信号光を分岐し、分岐された信号光の一部を受光面１８、１９が受光する構成となっている。半導体レーザ３１の後方出力光を平行光化し、モニタする第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール３００（図５）に対して、出射光を平行光化するためのレンズ２０が不要となり、部品点数を少なくすることができ、ひいては、製造コストを低減することが可能である。
【００７６】
なお、第５の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４５０は図６に示した第４の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール４００に対しても適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールによれば、第１の受光面及び第２の受光面は相互に近接する第一の辺及び第二の辺をそれぞれ有しており、これらの第一の辺及び第二の辺は相互に平行な直線部分を有しているため、系内の反射及び波長フィルタの側端面の影響による光出力モニタ信号の微小な揺らぎを低減し、光出力及び波長モニタ特性を安定化させることができ、ひいては、発振波長を高精度に安定化させることができる。
【００７８】
さらに、本発明に係る波長安定化ユニット及び波長安定化光送信モジュールによれば、半導体レーザからの出射光線の光密度が高い部分を無駄なく受光することができ、波長安定化制御を行うために十分なモニタ電流を得ることができる。これにより、モニタ電流の増大、モニタ特性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る波長安定化ユニットを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る波長安定化ユニットにおける第１の受光面及び第２の受光面の正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る波長安定化ユニットの変形例における第１の受光面及び第２の受光面の正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る波長安定化ユニットを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る波長安定化レーザモジュールを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る波長安定化レーザモジュールを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る波長安定化レーザモジュールを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図８】従来の波長安定化ユニットを上方から見た場合の構造を示す概略図である。
【図９】従来の波長安定化ユニットにおける第１の受光面及び第２の受光面の正面図である。
【図１０】半導体レーザの発振波長を横軸、半導体レーザの出射光の一部が受光面に入射した時に流れるモニタ電流を縦軸とした時の模式的なグラフである。
【図１１】光出力モニタ電流の揺らぎを示したグラフである。
【図１２】入射角依存性を有するフィルタの透過特性を示したグラフである。
【図１３】各入射角における透過特性の和を示したグラフである。
【符号の説明】
１００ 第１の実施形態に係る波長安定化ユニット
１１ 基板
１２ 波長フィルタ
１３ 光検出器
１４ ケース
１５ 光ファイバ
１６ 出射点
１７ 出射光
１８ 第１の受光面
１８ａ 第一の辺
１９ 第２の受光面
１９ａ 第二の辺
２００ 第２の実施形態に係る波長安定化ユニット
２０ レンズ
３００ 第３の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール
３１ 半導体レーザ
３２ 第一レンズ
３３ 光アイソレータ
３４ 光ファイバ結合用レンズ
３５、３５ａ、３５ｂ 温度検出用サーミスタ
３６ 温度調整装置
４００ 第４の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール
４１ 第一の基板
４２ 第二の基板
４３、４４ 温度調節装置
４５０ 第５の実施形態に係る波長安定化光送信モジュール
５１ ビームスプリッタ
Claims (13)
- 半導体レーザから出射された出射光の一部を直接受光する第１の受光面と、
前記出射光の一部を直接入射し、その波長に依存して透過率が連続的に変化する波長フィルタと、
前記波長フィルタを透過した光を受光する第２の受光面と、
を少なくとも有する波長安定化ユニットであって、
前記第１の受光面及び前記第２の受光面は相互に近接する第一の辺及び第二の辺をそれぞれ有しており、
前記第一の辺及び前記第二の辺は相互に平行な直線部分を有していることを特徴とする波長安定化ユニット。 - 前記出射光を平行光に変換する出射光平行化手段を有しており、前記第１の受光面は前記平行光の一部を直接受光し、前記波長フィルタは前記平行光の一部を直接入射することを特徴とする請求項１に記載の波長安定化ユニット。
- 前記出射光平行化手段はレンズからなることを特徴とする請求項２に記載の波長安定化ユニット。
- 前記平行光の平行度が±２°以内であることを特徴とする請求項２又は３に記載の波長安定化ユニット。
- 前記第１の受光面及び前記第２の受光面は光検出器の一部として設けられており、前記光検出器は基板上に配置され、前記第１の受光面及び前記第２の受光面は前記基板と垂直な平面内に位置するものであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の波長安定化ユニット。
- 前記第１の受光面及び前記第２の受光面は光検出器の一部として設けられており、前記光検出器は基板上に配置され、前記第１の受光面及び前記第２の受光面は前記基板と垂直な平面内に位置し、前記第一の辺及び前記第二の辺は前記基板と平行に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の波長安定化ユニット。
- 前記第１の受光面及び前記第２の受光面は光検出器の一部として設けられており、前記光検出器は基板上に配置され、前記第１の受光面及び前記第２の受光面は前記基板と垂直な平面内に位置し、前記第一の辺及び前記第二の辺は前記基板と垂直に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の波長安定化ユニット。
- 前記第１の受光面及び前記第２の受光面は光検出器の一部として設けられており、前記第１の受光面及び前記第２の受光面は前記光検出器にそれぞれ１つまたは２つ以上設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の波長安定化ユニット。
- 前方から信号用レーザ光を出力する半導体レーザと、
前記半導体レーザの温度を調節する温度調節手段と、
前記半導体レーザの後方出力光を入射光とし、前記半導体レーザの発振波長を安定化する波長安定化ユニットと、
を備え、
前記波長安定化ユニットは請求項１乃至８の何れか一項に記載のものであることを特徴とする波長安定化光送信モジュール。 - 前記半導体レーザは、電界吸収型半導体光変調器とともに集積された素子構造を有するものであることを特徴とする請求項９に記載の波長安定化光送信モジュール。
- 前記波長安定化ユニットは、前記半導体レーザと分離されて独立に温度調整可能であることを特徴とする請求項９または１０に記載の波長安定化光送信モジュール。
- 前記半導体レーザ及び前記温度調節手段は第一の基板上に配置され、
前記波長安定化ユニットと、前記波長安定化ユニットの温度を調節する第二温度調節手段とは第二の基板上に配置されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の波長安定化光送信モジュール。 - 前記半導体レーザの信号用レーザ光を分岐する光分岐手段を有し、前記波長安定化ユニットは前記光分岐手段によって分岐された信号光の一部を受光することを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一項に記載の波長安定化光送信モジュール。
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