JP2010272705A - レーザ装置及び半導体レーザモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化、消費電力や製造コストの低減を図ることができ、構造が簡単なレーザ装置及び半導体レーザモジュールを提供する。
【解決手段】レーザ装置Ｓは、発光素子１と、発光素子１から出射されるレーザ光を入射し、３つの分岐光に分岐する光学部品２と、第１の受光素子３及び第２の受光素子４と、光ファイバ５とを有し、光学部品２は、入射されたレーザ光の一部を反射して第１の分岐光Ｌ１として分岐して出射する第１の面１０ａと、第１の面１０ａを透過したレーザ光の一部を反射して第２の分岐光Ｌ２として分岐するとともに、レーザ光の一部を透過して第３の分岐光Ｌ３として分岐する内部面２ａと、第２の分岐光Ｌ２を透過して出射する第２の面１０ｂと、第３の分岐光Ｌ３を透過して出射する第３の面１１ａとを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主に光通信分野に用いられるレーザ装置及び半導体レーザモジュールに関する。

一般に、光通信における信号用光源や光ファイバ増幅器の励起用光源等として半導体レーザモジュールが用いられている。

図２（Ａ）及び（Ｂ）は従来の半導体レーザモジュールの一例を示す説明図である。

図２（Ａ）に示すように、従来の半導体レーザモジュールＭ１は、レーザダイオード（半導体レーザ素子）等の発光素子５０と、発光素子５０から出射されたレーザ光を平行にする平行レンズ５１と、平行レンズ５１によって平行になったレーザ光を２つに分岐する第１のビームスプリッタ５２と、第１のビームスプリッタ５２によって分岐された一方のレーザ光を受光するフォトダイオード等の第１の受光素子５３と、第１のビームスプリッタ５２によって分岐された他方のレーザ光を２つに分岐する第２のビームスプリッタ５４と、第２のビームスプリッタ５４によって分岐された一方のレーザ光をエタロン等の光フィルタ５５に透過させた後に受光するフォトダイオード等の第２の受光素子５６と、第２のビームスプリッタ５４によって分岐された他方のレーザ光を集光する集光レンズ５７と、集光レンズ５７によって集光されたレーザ光を入射して外部に送出する光ファイバ５８とを有する（以下、この技術を従来例１という）。

また、図２（Ｂ）に示すように、ビームスプリッタ５９によって分岐された一方のレーザ光を第１の受光素子５３によって受光するとともに、光フィルタ５５を介して第２の受光素子５６によって受光する半導体レーザモジュールＭ２が知られている（以下、この技術を従来例２という）。

さらに、特許文献１には、発光素子から出射されたレーザ光を少なくとも２つの面に入射させ、反射と透過によって３つの分岐光に分岐する五角形状の光学部品が提案されている（以下、この技術を従来例３という）。
特開２００４−２４６２９１号公報

従来例１では、２つのビームスプリッタが必要であるので、部品点数の増大や部品の設置スペースの増大のため、装置の大型化、温度調整に必要な消費電力の増大及び製造コストの増大を招くという課題があった。

従来例２では、ビームスプリッタ５９によって分岐されたレーザ光の一部の光を第１の受光素子と第２の受光素子とによって一緒に受光しており、完全に３分岐しているものではない。

従来例３では、光学部品が五角形の複雑な形状をしているという課題があった。

また、角を挟んだ一方の面にはほとんど反射率ゼロの透過膜、他方の面には反射率１％程度の反射膜を付ける必要があり、製造工程が複雑になるという課題があった。

さらに、光学部品の角部にレーザ光を入射させているので、角部での光の散乱が生じやすく、期待通りの分岐比が得られないという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、装置の小型化、消費電力や製造コストの低減を図ることができ、構造が簡単で製造が容易なレーザ装置及び半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。

本発明のレーザ装置は、発光素子と、当該発光素子から出射されるレーザ光を入射し、複数の分岐光に分岐する光学部品と、受光素子とを有するレーザ装置において、
前記光学部品は、入射された前記レーザ光の一部を反射して第１の分岐光として分岐して出射する第１の面と、当該第１の面を透過した前記レーザ光の一部を反射して第２の分岐光として分岐するとともに、前記レーザ光の一部を透過して第３の分岐光として分岐する内部面と、前記第２の分岐光を透過して出射する第２の面と、前記第３の分岐光を透過して出射する第３の面とを有し、
前記受光素子は、前記第１の分岐光を受光する第１の受光素子と、前記第２の分岐光を受光する第２の受光素子とを備えている、
ことを特徴とするものである。

前記光学部品は、前記第１の面及び前記第２の面を備えた第１のプリズムと、前記第３の面を備えた第２のプリズムとからなり、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとを張り合わせて前記内部面を形成していてもよい。

前記光学部品と前記第２の受光素子との間には、所定波長のレーザ光を選択的に透過する光フィルタが配置されていてもよい。

前記第３の分岐光を導き、外部に送出する光ファイバが配置されていてもよい。

本発明の半導体レーザモジュールは、上記レーザ装置と、当該レーザ装置を収容するパッケージと、前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子によって受光された光量に基づいて、前記発光素子の発光波長を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。

（１）１つの光学部品によってレーザ光を３つの分岐光に分岐できるので、部品点数が減少し、部品の設置スペースを狭くできるため、装置の小型化、温度調整に必要な消費電力の低減及び製造コストの低減を図ることができる。

（２）第１の受光素子と第２の受光素子とが受光するレーザ光をそれぞれ完全に分岐することができる。

（３）光学部品の第１の面にレーザ光を入射しており、角部に入射していないので、光が散乱することがなく、所望の分岐比を得ることができる。

（４）光学部品は、２つのプリズムを張り合わせて形成できるため、構造が簡単で製造が容易である。

本発明の実施形態例に係るレーザ装置及び半導体レーザモジュールの一例を示す説明図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は従来の半導体レーザモジュールの一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態例に係るレーザ装置及び半導体レーザモジュールの一例を示す説明図である。

図１に示すように、本発明の実施形態例に係るレーザ装置Ｓは、発光素子１と、発光素子１から出射されるレーザ光を入射し、３つの分岐光に分岐する光学部品２（ビームスプリッタ）と、第１の受光素子３及び第２の受光素子４と、光ファイバ５とを有する。

発光素子１は、レーザ光を出射するレーザダイオード（半導体レーザ素子）であり、ベース６の表面に固定された発光素子用載置台７上に固定されている。

発光素子１と光学部品２との間には、発光素子１から出射されたレーザ光を平行にする平行レンズ８と、光学部品２からの反射戻り光を阻止するアイソレータ９とが配置されている。

光学部品２は、三角形状の第１のプリズム１０の底面と、三角形状の第２のプリズム１１の底面とを張り合わせて、全体が方形（図１の例では略正方形）に形成されている。

光学部品２は、入射されたレーザ光の一部を反射して第１の分岐光Ｌ１として分岐して出射する第１の面１０ａと、第１の面１０ａを透過したレーザ光の一部を反射して第２の分岐光Ｌ２として分岐するとともに、レーザ光の一部を透過して第３の分岐光Ｌ３として分岐する内部面２ａ（第１のプリズム１０及び第２のプリズム１１の底面）と、第２の分岐光Ｌ２を透過して出射する第２の面１０ｂと、第３の分岐光Ｌ３を透過して出射する第３の面１１ａとを有する。

光学部品２は、レーザ光が第１の面１０ａに対して所望の角度で入射するように位置決めされる。

第１の面１０ａ及び内部面２ａには、反射率１〜２％の反射膜がそれぞれ形成されている。

第１の受光素子３は第１の分岐光Ｌ１を受光し、第２の受光素子４は第２の分岐光Ｌ２を受光する。

光学部品２と第２の受光素子４との間には、所定波長のレーザ光を選択的に透過するエタロン等の光フィルタ１２が配置されている。

光ファイバ５は、光学部品２の第３の面１１ａから出射された第３の分岐光Ｌ３を導き、外部に送出する。

光学部品２と光ファイバ５との間には、第３の分岐光Ｌ３を集光し、光ファイバ５に光結合するための集光レンズ１３が配置されている。

次に、本発明の実施形態例に係るレーザ装置Ｓの動作を説明する。

発光素子１から出射されたレーザ光は、平行レンズ８によって平行になり、アイソレータ９を通過して、光学部品２の第１の面１０ａに入射される。

入射されたレーザ光の一部は第１の面１０ａによって反射され、第１の分岐光Ｌ１として分岐され出射される。第１の分岐光Ｌ１は第１の受光素子３に受光される。

第１の面１０ａを透過したレーザ光の一部は、内部面２ａによって反射して第２の分岐光Ｌ２として分岐されるとともに、レーザ光の一部を透過して第３の分岐光Ｌ３として分岐される。

第２の分岐光Ｌ２は第２の面１０ｂを透過して出射され、光フィルタ１２を介して第２の受光素子４に受光される。

第３の分岐光Ｌ３は第３の面１１ａを透過して出射され、集光レンズ１３によって集光されて光ファイバ５に入射して外部に送出される。

本発明の実施形態例に係る半導体レーザモジュールＭは、上記レーザ装置Ｓと、レーザ装置Ｓを収容するパッケージ１４と、制御部１５（制御手段）とを有する。

制御部１５は、第１の受光素子３によるモニタ結果に基づいて、例えばＡＰＣ回路によって発光素子１への駆動電流量を調整することにより、光出力が一定になるように制御する。

また、制御部１５は、第１の受光素子３及び第２の受光素子４に受光される光量からレーザ光の波長をモニタし、そのモニタ結果に基づいて、例えばペルチェモジュール等の温度調整部によって発光素子１の温度を調整することにより、所定の発光波長を維持するように制御する。

本発明の実施形態例によれば、１つの光学部品２によってレーザ光を３つの分岐光に分岐できるので、部品点数が減少し、部品の設置スペースを狭くできるため、装置の小型化、温度調整に伴う消費電力の低減及び製造コストの低減を図ることができる。

また、第１の受光素子３と第２の受光素子４とが受光するレーザ光をそれぞれ完全に分岐することができる。

また、光学部品２の第１の面１０ａにレーザ光を入射しており、角部に入射していないので、光が散乱することがなく、所望の分岐比を得ることができる。

さらに、光学部品２は、三角形状の２つのプリズム１０，１１の底面同士を張り合わせて形成できるため、構造が簡単で製造が容易である。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。光学部品２、プリズム１０，１１の形状は必ずしも実施例のものに限定されることはなく、他の形状であってもよい。

本発明は、例えば光通信における信号用光源や光ファイバ増幅器の励起用光源等に用いられる半導体レーザモジュールで利用される。

Ｓ：レーザ装置
Ｍ：半導体レーザモジュール
Ｌ１：第１の分岐光
Ｌ２：第２の分岐光
Ｌ３：第３の分岐光
１：発光素子
２：光学部品
２ａ：内部面
３：第１の受光素子
４：第２の受光素子
５：光ファイバ
６：ベース
７：発光素子用載置台
８：平行レンズ
９：アイソレータ
１０：第１のプリズム
１０ａ：第１の面
１０ｂ：第２の面
１１：第２のプリズム
１１ａ：第３の面
１２：光フィルタ
１３：集光レンズ
１４：パッケージ
１５：制御部（制御手段）

Claims (5)

1. 発光素子と、当該発光素子から出射されるレーザ光を入射し、複数の分岐光に分岐する光学部品と、受光素子とを有するレーザ装置において、
   前記光学部品は、入射された前記レーザ光の一部を反射して第１の分岐光として分岐して出射する第１の面と、当該第１の面を透過した前記レーザ光の一部を反射して第２の分岐光として分岐するとともに、前記レーザ光の一部を透過して第３の分岐光として分岐する内部面と、前記第２の分岐光を透過して出射する第２の面と、前記第３の分岐光を透過して出射する第３の面とを有し、
   前記受光素子は、前記第１の分岐光を受光する第１の受光素子と、前記第２の分岐光を受光する第２の受光素子とを備えている、
   ことを特徴とするレーザ装置。
2. 前記光学部品は、前記第１の面及び前記第２の面を備えた第１のプリズムと、前記第３の面を備えた第２のプリズムとからなり、
   前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとを張り合わせて前記内部面を形成している、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記光学部品と前記第２の受光素子との間には、所定波長のレーザ光を選択的に透過する光フィルタが配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ装置。
4. 前記第３の分岐光を導き、外部に送出する光ファイバが配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載のレーザ装置。
5. 前記請求項１乃至４のいずれか１つの項に記載のレーザ装置と、
   当該レーザ装置を収容するパッケージと、
   前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子によって受光された光量に基づいて、前記発光素子の発光波長を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする半導体レーザモジュール。

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