JP2008227170A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光強度モニタおよび波長モニタを可能とする光モジュールにおいて、光強度モニタの光強度を安定化させること。
【解決手段】光モジュールにおいて、半導体レーザ１から入射した光を少なくとも第１の光９および第２の光１２を含む複数の光に分岐するプリズム６と、第１の光９が入射するように構成された波長フィルタ８と、波長フィルタ８を経由した光が入射するように構成された第１の受光素子１１と、第２の光１２が入射するように構成されるとともにプリズム６のいずれかの面に固着された第２の受光素子７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は光モジュールに関し、特に、光強度モニタ機能と波長モニタ機能とを備えた光モジュールに関する。

光モジュールの高機能化に伴い、半導体レーザの光出力は光強度モニタとしてのみならず、波長モニタ用としても利用されはじめている。このとき、光強度モニタおよび波長モニタのそれぞれに対して受光素子が用いられる。これらの受光素子は、光モジュールに対する小型のパッケージの内部に実装される。したがって、光モジュールの実装を簡易化し、製造時におけるトレランスを大きくする上で、これらの受光素子その他の内蔵部品をパッケージに対していかに配置するかが重要となっている。

例えば、非特許文献１において、図７に示す光モジュールが開示されている。半導体レーザ１の前方出力４は、レンズ２および光アイソレータ２２を通過後、さらにレンズ２１を介して、光ファイバ２３へと導かれる。一方、半導体レーザ１の後方出力５は、レンズ３でコリメートされた後、プリズム１６によって、後方出力１２および後方出力９に分岐する。光強度モニタ用の後方出力１２は、そのまま受光素子７の受光面に入射する。波長モニタ用の後方出力９は、エタロンフィルタ８を介して、もう一方の受光素子１１の受光面に入射する。

また、特許文献１の図５において、半導体レーザの出力を光路分割素子で分岐し、一方の分岐光中に受光素子を配置して半導体レーザの光強度モニタに使用すると同時に、他方の分岐光中に波長選択素子を配置し、その後に波長モニタ用の受光素子を置いて波長選択された光を受光する構成が開示されている。

さらに、特許文献２の図１において、図８に示す光モジュールが開示されている。半導体レーザ１の前方出力４は、光ファイバ１９へと導かれる。一方、半導体レーザ１の後方出力５は、光学素子１７の光学素子入射面１８より入射し、光路を変えて光学素子１７の上面に配置された受光素子７の受光面に入射する。ここでは、光学素子１７で光路を変えられた後方出力５は分岐されることなく、受光素子７の受光面に入射する。

特開２００１−２８４７１１号公報（図５） 特開２００４−０４７５３１号公報（図１） ＩＥＥＥ ＰＴＬ，Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．３，Ｐ１０４１−１１３５

非特許文献１において開示された構造（図７参照）においては、後方出力９がエタロンフィルタ８によって反射された後、光モジュール内で散乱されることによって生じた迷光の一部が、光強度モニタ用の受光素子７に入射する。すなわち、光強度モニタのための光強度が不安定化するという問題がある。

特許文献１の図５に示された構造においても、非特許文献１と同様に、光強度モニタ用の受光素子への迷光の入射が起こり得る。

したがって、光強度モニタおよび波長モニタを可能とする光モジュールにおいて、光強度モニタにおける光強度を安定化させることが課題となる。

本発明の第１の視点に係る光モジュールは、半導体レーザから入射した光を少なくとも第１および第２の光を含む複数の光に分岐するプリズムと、前記第１の光が入射するように構成された波長フィルタと、前記波長フィルタを経由した光が入射するように構成された第１の受光素子と、前記第２の光が入射するように構成されるとともに前記プリズムのいずれかの面に固着された第２の受光素子と、を備えたことを特徴とする。

本発明の光モジュールによって、光強度モニタ用の受光素子（第２の受光素子）への迷光の入射を防ぐことができるため、光強度モニタにおける光強度を安定化させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る光モジュールについて、図面を参照して説明する。

図１を参照すると、本発明の実施の形態に係る光モジュールは、半導体レーザ１から入射した光を少なくとも第１の光９および第２の光１２を含む複数の光に分岐するプリズム６と、第１の光９が入射するように構成された波長フィルタ８と、波長フィルタ８を経由した光が入射するように構成された第１の受光素子１１と、第２の光１２が入射するように構成されるとともにプリズム６のいずれかの面に固着された第２の受光素子７と、を備える。

また、第２の受光素子７が固着されたプリズム６の面は、半導体レーザ１の設置面１４と平行となるように構成されることが好ましい。

第２の受光素子７は、半導体レーザ１の設置面１４と平行なプリズム６の上面にマウントされるため、平面実装の実現が可能となり、光モジュールの組立てを簡便化することができる。

さらに、図４および５を参照すると、前記波長フィルタ８を経由した光が入射するように構成されるとともに入射した光を半導体レーザ１の設置面と平行な出射面へ屈折する光学素子３０をさらに備え、前記第１の受光素子１１が、前記光学素子３０における前記出射面に固着されて構成されることが好ましい。

第１の受光素子１１も、半導体レーザ１の設置面１４と平行な光学素子３０の上面にマウントされるため、平面実装の実現が可能となり、光モジュールの組立てをさらに簡便化することができる。

前記波長フィルタ８は、エタロンフィルタであることが好ましい。

ここで、エタロンフィルタとは、平行に配置された２つの反射面間の多重干渉を利用した分光素子であり、繰り返し波長選択性を備える。波長フィルタとして、エタロンフィルタを利用することによって、複数の異なる波長に対する波長検出が可能となる。

図１は、本発明の第１の実施例に係る光モジュールの平面図および側面図である。

プリズム６の上面に光強度モニタ用の受光素子７がマウントされる。

例えば、波長モニタ機能付き光モジュールにおいて、半導体レーザ１の後方出力５をモニタするために、図１のようにプリズム６上に光強度モニタ用の受光素子７を配置する。

半導体レーザ１の後方出力５は、レンズ３でコリメートされる。そして、後方に配置されたプリズム６で後方出力１２と後方出力９とに分岐される。

プリズム６で分岐された半導体レーザの後方出力１２は、プリズム６上部に配置された光強度モニタ用の受光素子７の受光面に入射する。

一方、プリズム６で分岐された波長モニタ用の後方出力９はエタロンフィルタ８を介して、後方に配置された受光素子キャリア１０上の受光素子１１に入射する。

半導体レーザの前方出力４は半導体レーザ１の前方に配置されたレンズ２、光アイソレータ２２およびレンズ２１を介して光ファイバ２３に導かれる。

通常、これらの要素は、ペルチェクーラ１４上に搭載され、半導体レーザの動作を安定させるために、温度調節して使用される。さらに、これらの要素は気密封止が可能なパッケージ１５内に封入される。

半導体レーザ１の光出力は、前方出力４と後方出力５とに分けて、前後に取り出される。半導体レーザ１の光出力は所定の放射角で広がるため、レンズにより集光またはコリメート（平行光）状態を作り出す必要がある。

図１の実施例では、半導体レーザ１の後方出力５をレンズ３により平行光にし、後方に配置されたプリズム６へ入射する。入射した平行光はプリズム６により２方向に分岐し、一方はプリズム６上面の受光素子７の受光面に入射し、他方の分岐光線はプリズム６の後方に配置されたエタロンフィルタ８を通して後方の受光素子１１の受光面に入射する。

プリズム６の上面に配置された受光素子７で検出される受光電流は半導体レーザ１の光強度のモニタ用信号として利用される。一方、エタロンフィルタ８は波長に依存した透過特性を有するため、エタロンフィルタ８を通過後に受光素子１１で検出された受光電流は波長モニタ用の信号として利用される。

図７に示した非特許文献１の光モジュールでは、２つの受光素子７および１１は同一の受光素子キャリア１０上に実装されている。

そのため、それぞれの受光素子に入射する光強度を最適化することは出来ず、一方への入射光強度を高くしようとすると、もう一方の受光素子への入射光強度は下がってしまう。

また、それぞれの受光素子７、１１への入射光強度は、受光素子キャリア１０の実装位置、受光素子キャリア１０上の２つの受光素子７および１１の実装位置、更に半導体レーザ１の後方に配置されたプリズム１６の実装位置により変動してしまう。

本実施例では光強度モニタ用の受光素子７は、プリズム６の上面に配置されている。一方、波長モニタ用の受光素子１１はプリズムの後方の受光素子キャリア１０上に配置されている。したがって、受光素子７および１１それぞれの実装位置は独立に制御することができる。

また、プリズム６の上面に配置された受光素子７は、プリズム６上に施されたメタライズ部にマウントされる（図６参照）。したがって、波長フィルタ８等で反射されて生じた迷光の受光素子７への入射を防ぐことができ、光強度モニタにおける光強度を安定化させることができる。

一方、特許文献２に開示された、図８に示す光モジュールでは、半導体レーザ１の後方出力５の光路を変更するのみであって、後方の光学素子１７は分岐機能を有さないため、半導体レーザ１の後方出力５に複数のモニタ機能（例えば、光強度モニタおよび波長モニタ）を備えることができない。

しかし、本発明では光分岐機能を有した光学素子として、プリズム６を用いているため、光強度モニタと波長モニタを同時に実現することができる。

図２は、本発明の第２の実施例に係る光モジュールの平面図である。

半導体レーザ１の前方出力４はレンズ２、光アイソレータ２２を通過後、図３に示した光分岐部２４で光線２６と２９に分岐される。光強度モニタ用の光線２９は、プリズム６の上面に配置された受光素子７の受光面に入射する。

光線２６はプリズム２５で光線２７と光線２８に分岐される。光線２７はレンズ２１を介して光ファイバ２３に導かれる。

一方、波長モニタ用光線２８はエタロンフィルタ８を通して、受光素子キャリア１０上に配置された受光素子１１の受光面に入射する。

図１に示した実施例１においては、半導体レーザ１の後方にプリズム６を配置した構造を有する。一方、図２に示した実施例２においては、半導体レーザ１の前方にプリズム６および２５を配置する構造を有する。

近年、広帯域波長チューナブル半導体レーザとして、複数の活性層を有するＤＦＢ−Ａｒｒａｙレーザが提案されている。複数の活性層を有する場合には、半導体レーザの後方出力のモニタが困難になり、ＤＦＢ−Ａｒｒａｙレーザの前方での出力モニタが必要となる。本発明の第２の実施例の構成に基づいて、前方出力モニタにも対応することができる。

図４は、本発明の第３の実施例に係る光モジュールの平面図である。

実施例３は、実施例２における構成に基づいて、２つの受光素子７および１１のいずれも光学素子の上面に配置した例である。

図２で示した実施例２において、波長モニタ用光線２８はプリズム２５からエタロンフィルタ８を介して受光素子１１受光面に入射した。図４の実施例においても同様に光線２８はエタロンフィルタ８を介して、受光素子１１の受光面に入射する。図５に波長モニタ部３１の側面図を示す。図４の実施例ではエタロンフィルタ８を通過した光線２８は、光学素子３０で光路を変えられ、光学素子３０の上面に配置された受光素子１１の受光面に入射する。

図４に示した第３の実施例の光モジュールにおいては、光アクティブ素子、すなわち、半導体レーザ１ならびに受光素子７および１１は全て、互いに平行な平面上に配置される。したがって、光モジュールの組立てを簡便化することができる。

以上説明したように、本発明に係る光モジュールによって以下の効果がもたらされる。
１．光モニタ用受光電流、波長モニタ用受光電流の強度ばらつきの低減
２．モジュール内実装の簡易化
３．平面実装の実現

本発明の第１の実施例に係る光モジュールの平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。 本発明の第２の実施例に係る光モジュールの平面図である。 図２の光分岐部の側面図である。 本発明の第３の実施例に係る光モジュールの平面図である。 図４の波長モニタ部の側面図である。 受光素子がプリズムの上面にマウントされる様子を示した図である。 非特許文献１に開示された従来技術に係る光モジュールの平面図である。 特許文献２に開示された従来技術に係る光モジュールの側面図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
２、３、２１ レンズ
４ 前方出力
５、９、１２ 後方出力
６、２５ プリズム
７、１１ 受光素子
８ 波長フィルタ（エタロンフィルタ）
１０ 受光素子キャリア
１４ ペルチェクーラ
１５ パッケージ
１６ プリズム
１７、３０ 光学素子
１８ 光学素子入射面
１９、２３ 光ファイバ
２０ Ｓｉ基板
２２ 光アイソレータ
２４ 光分岐部
２６、２７、２８、２９ 光線
３１ 波長モニタ部

Claims (4)

1. 半導体レーザから入射した光を少なくとも第１および第２の光を含む複数の光に分岐するプリズムと、
   前記第１の光が入射するように構成された波長フィルタと、
   前記波長フィルタを経由した光が入射するように構成された第１の受光素子と、
   前記第２の光が入射するように構成されるとともに前記プリズムのいずれかの面に固着された第２の受光素子と、を備えたことを特徴とする光モジュール。
2. 前記第２の受光素子が固着された前記プリズムの面が、半導体レーザの設置面と平行となるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載に光モジュール。
3. 前記波長フィルタを経由した光が入射するように構成されるとともに入射した光を半導体レーザの設置面と平行な出射面へ屈折する光学素子をさらに備え、
   前記第１の受光素子が、前記光学素子における前記出射面に固着されたことを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
4. 前記波長フィルタがエタロンフィルタであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光モジュール。

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