JP3479599B2 - 半導体レーザの光源波長安定化方法及び光モジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信装置、光交
換機、光情報処理装置等に用いる光モジュールに関する
もので、特に光源として用いる半導体レーザ出力光の波
長安定化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムの大容量化やフレキシビ
リティを向上するために、光の波長を多重して用いるＷ
ＤＭ方式は有効である。この方式では、複数の波長チャ
ネルが用いられ、それぞれの波長の設定・監視が不可欠
となる。

【０００３】現在、１００ＧＨｚの等光周波数間隔を有
する光周波数グリッドを基準とする波長配置（１９３．
１ＴＨｚを中心とした１００ＧＨｚ間隔）が提案されて
いる。このため、光源波長を絶対基準光源に安定させる
ことがより重要となっている。

【０００４】ここで、従来の光源波長安定化方法につい
て代表的な一例を説明する。図２は従来例の光モジュー
ルを示す構成図である。図において、２０は光モジュー
ルで、ＤＦＢレーザ２１、ＤＦＢレーザ２１の前方及び
後方端面側に配置された２つのレンズ２２Ａ，２２Ｂ、
アイソレータ２３、２つの光コネクタ２４Ａ，２４Ｂ、
及び光ファイバ２５を備え、これらは光ファイバ２４を
除いてケース２６に収納されている。

【０００５】ＤＦＢレーザ２１によって発生されたレー
ザ光は、前方端面及び後方端面のそれぞれから射出され
る。ＤＦＢレーザ２１の前方端面から射出されたレーザ
光は、レンズ２２Ａ及びアイソレータ２３を通過して光
ファイバ２５に入射される。また、ＤＦＢレーザ２１の
後方端面から射出されたレーザ光は、レンズ２２Ｂを介
して光コネクタ２４Ｂからモニタ光として射出される。

【０００６】一方、１．５５μｍ近傍で発振するＤＦＢ
レーザ２１のモニタ光を、同位体置換アセチレンガス（
^１３Ｃ_２Ｈ_２）（吸収線波長１．５４９４９μｍ）を封
入した透明セルに入射させる。アセチレンガスの吸収線
幅は数１００ＭＨｚあるので、モニタ光は容易にセル内
のアセチレンガスに吸収され、その吸収量が最大になる
ようにＤＦＢレーザ２１の温度を調節することによっ
て、アセチレンガスの吸収線にＤＦＢレーザ２１の発振
波長をロックする、即ちほぼ一定値に維持することがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この方法によると、所
望のＤＦＢレーザ２１の発振波長（光源波長）がアセチ
レンガスの吸収線の波長に等しいときはロックさせるこ
とができるものの、その他の発振波長を希望する場合に
はロックさせることができないという問題点があった。

【０００８】これを解決するために、ＤＦＢレーザ２１
への注入電流を直接変調することにより発生されたサイ
ドバンド光をアセチレンガスの吸収線にロックする共に
変調周波数を変えることによって多種の波長に適用可能
な安定化光源を実現する方法が提案された。

【０００９】しかし、この方法によると、ＤＦＢレーザ
２１の出力光には強度変調成分が重畳してしまい、実用
上使用し難いといった問題点があった。

【００１０】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、任意
の光源波長を安定して維持できる半導体レーザの光源波
長安定化方法及び光モジュールを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、請求項１では、特定周波数の光を吸収す
る光吸収体を備えると共に、半導体レーザの射出光を光
変調器により変調して、該射出光の周波数から常に一定
の周波数間距離だけ離れた周波数にサイドバンド光を発
生させると共に、前記周波数間距離を前記半導体レーザ
の基準光源周波数と前記光吸収体が吸収できる光の周波
数との差に設定し、前記サイドバンド光を前記光吸収体
に入射し、前記光吸収体における前記サイドバンド光の
吸収率が最大となるように前記半導体レーザへの注入電
流を制御する半導体レーザの光源波長安定化方法を提案
する。

【００１２】該半導体レーザの光源波長安定化方法によ
れば、半導体レーザから射出されたレーザ光は、光変調
器によって変調され、該射出光の周波数から常に一定の
周波数間距離だけ離れた周波数にサイドバンド光が発生
される。このときの周波数間距離は前記半導体レーザの
基準光源周波数、即ち前記半導体レーザによって発生可
能であり且つ使用者が所望するレーザ光の周波数と、光
吸収体によって吸収できる光の周波数との差に設定され
る。前記光吸収体は、特定周波数の光を吸収する物質か
らなり、例えば１つ以上の吸収線スペクトルを有してい
る。

【００１３】また、前記光変調器によって発生されたサ
イドバンド光は、前記光吸収体に入射され、前記光吸収
体における前記サイドバンド光の吸収率が最大となるよ
うに、即ち、前記サイドバンド光の周波数が前記特定周
波数（例えば、吸収線の周波数）に一致するように前記
半導体レーザへの注入電流が制御される。ここで、半導
体レーザへの注入電流を変化することにより半導体レー
ザの発振波長が変化し、半導体レーザからの射出光の周
波数が変化する。

【００１４】また、前記周波数間距離は、予め設定され
た一定値であるので、半導体レーザの発振波長が変化す
ると、これに伴って前記サイドバンド光の周波数も変化
する。

【００１５】従って、前記サイドバンド光の周波数を前
記光吸収体の特定周波数に一致させることにより、前記
半導体レーザの射出光の周波数は、前記基準光源周波数
に維持される。

【００１６】また、請求項２では、特定周波数の光を吸
収する光吸収体を備えると共に、半導体レーザの射出光
を光変調器により変調して、該射出光の周波数から常に
一定の周波数間距離だけ離れた周波数にサイドバンド光
を発生させると共に、前記周波数間距離を前記半導体レ
ーザの基準光源周波数と前記光吸収体が吸収できる光の
周波数との差に設定し、前記サイドバンド光を前記光吸
収体に入射し、前記光吸収体における前記サイドバンド
光の吸収率が最大となるように前記半導体レーザの温度
を制御する半導体レーザの光源波長安定化方法を提案す
る。

【００１７】該半導体レーザの光源波長安定化方法によ
れば、半導体レーザから射出されたレーザ光は、光変調
器によって変調され、該射出光の周波数から常に一定の
周波数間距離だけ離れた周波数にサイドバンド光が発生
される。このときの周波数間距離は前記半導体レーザの
基準光源周波数、即ち前記半導体レーザによって発生可
能であり且つ使用者が所望するレーザ光の周波数と、光
吸収体によって吸収できる光の周波数との差に設定され
る。前記光吸収体は、特定周波数の光を吸収する物質か
らなり、例えば１つ以上の吸収線スペクトルを有してい
る。

【００１８】また、前記光変調器によって発生されたサ
イドバンド光は、前記光吸収体に入射され、前記光吸収
体における前記サイドバンド光の吸収率が最大となるよ
うに、即ち、前記サイドバンド光の周波数が前記特定周
波数（例えば、吸収線の周波数）に一致するように前記
半導体レーザの温度が制御される。ここで、半導体レー
ザの温度を変化することにより半導体レーザの発振波長
が変化し、半導体レーザからの射出光の周波数が変化す
る。

【００１９】また、前記周波数間距離は、予め設定され
た一定値であるので、半導体レーザの発振波長が変化す
ると、これに伴って前記サイドバンド光の周波数も変化
する。

【００２０】従って、前記サイドバンド光の周波数を前
記光吸収体の特定周波数に一致させることにより、前記
半導体レーザの射出光の周波数は前記基準光源周波数に
維持される。

【００２１】また、請求項３では、半導体基板上に形成
され、前方端面側及び後方端面側にレーザ光を射出する
半導体レーザと、半導体基板上に形成されると共に前記
半導体レーザの後方端面側に配置され、前記半導体レー
ザの後方端面からの射出光を変調して該射出光の周波数
から常に一定の周波数間距離だけ離れた周波数のサイド
バンド光を発生させて射出する光変調器と、該光変調器
によって発生された前記サイドバンド光の射出側に配置
され、前記半導体レーザの基準光源周波数から前記周波
数間距離だけ離れた周波数の光を吸収する光吸収体と、
前記光吸収体における前記サイドバンド光の吸収率が最
大となるように前記半導体レーザへの注入電流を制御す
る注入電流制御手段とを備えた光モジュールを提案す
る。

【００２２】該光モジュールによれば、半導体レーザか
ら射出されたレーザ光は、前方及び後方端面から射出さ
れ、後方端面から射出されたレーザ光は光変調器によっ
て変調され、該光の周波数から常に一定の周波数間距離
だけ離れた周波数にサイドバンド光が発生される。この
ときの周波数間距離は前記半導体レーザの基準光源周波
数、即ち前記半導体レーザによって発生可能であり且つ
使用者が所望するレーザ光の周波数と、光吸収体によっ
て吸収できる光の周波数との差に設定される。前記光吸
収体は、特定周波数の光を吸収する物質からなり、例え
ば１つ以上の吸収線スペクトルを有している。

【００２３】また、前記光変調器によって発生されたサ
イドバンド光は、前記光吸収体に入射され、前記光吸収
体における前記サイドバンド光の吸収率が最大となるよ
うに、即ち、前記サイドバンド光の周波数が前記特定周
波数（例えば、吸収線の周波数）に一致するように、注
入電流制御手段によって前記半導体レーザへの注入電流
が制御される。ここで、半導体レーザへの注入電流を変
化することにより半導体レーザの発振波長が変化し、半
導体レーザからの射出光の周波数が変化する。

【００２４】また、前記周波数間距離は、予め設定され
た一定値であるので、前記半導体レーザの発振波長が変
化すると、これに伴って前記サイドバンド光の周波数も
変化する。従って、前記サイドバンド光の周波数を前記
光吸収体の特定周波数に一致させることにより、前記半
導体レーザの射出光の周波数は前記基準光源周波数に維
持される。

【００２５】また、請求項４では、半導体基板上に形成
され、前方端面側及び後方端面側にレーザ光を射出する
半導体レーザと、半導体基板上に形成されると共に前記
半導体レーザの後方端面側に配置され、前記半導体レー
ザの後方端面からの射出光を変調して該射出光の周波数
から常に一定の周波数間距離だけ離れた周波数のサイド
バンド光を発生させて射出する光変調器と、該光変調器
によって発生された前記サイドバンド光の射出側に配置
され、前記半導体レーザの基準光源周波数から前記周波
数間距離だけ離れた周波数の光を吸収する光吸収体と、
前記光吸収体における前記サイドバンド光の吸収率が最
大となるように前記半導体レーザの温度を制御する温度
制御手段とを備えた光モジュールを提案する。

【００２６】該光モジュールによれば、半導体レーザか
ら射出されたレーザ光は、前方及び後方端面から射出さ
れ、後方端面から射出されたレーザ光は光変調器によっ
て変調され、該光の周波数から常に一定の周波数間距離
だけ離れた周波数にサイドバンド光が発生される。この
ときの周波数間距離は前記半導体レーザの基準光源周波
数、即ち前記半導体レーザによって発生可能であり且つ
使用者が所望するレーザ光の周波数と、光吸収体によっ
て吸収できる光の周波数との差に設定される。前記光吸
収体は、特定周波数の光を吸収する物質からなり、例え
ば１つ以上の吸収線スペクトルを有している。

【００２７】また、前記光変調器によって発生されたサ
イドバンド光は、前記光吸収体に入射され、前記光吸収
体における前記サイドバンド光の吸収率が最大となるよ
うに、即ち、前記サイドバンド光の周波数が前記特定周
波数（例えば、吸収線の周波数）に一致するように、温
度制御手段によって前記半導体レーザの温度が制御され
る。ここで、半導体レーザの温度を変化することにより
半導体レーザの発振波長が変化し、半導体レーザからの
射出光の周波数が変化する。

【００２８】また、前記周波数間距離は、予め設定され
た一定値であるので、前記半導体レーザの発振波長が変
化すると、これに伴って前記サイドバンド光の周波数も
変化する。従って、前記サイドバンド光の周波数を前記
光吸収体の特定周波数に一致させることにより、前記半
導体レーザの射出光の周波数は前記基準光源周波数に維
持される。

【００２９】また、請求項５では、請求項３又は４記載
の光モジュールにおいて、前記半導体レーザの前方端面
に反射防止膜が形成されている光モジュールを提案す
る。

【００３０】該光モジュールによれば、半導体レーザに
よって発生されたレーザ光は、該半導体レーザの前方端
面によって反射されることなく、該前方端面から射出さ
れる。

【００３１】また、請求項６では、請求項３又は４記載
の光モジュールにおいて、前記光変調器の後方端面に高
反射膜が形成されている光モジュールを提案する。

【００３２】該光モジュールによれば、半導体レーザに
よって発生されたレーザ光は、半導体レーザの後方端面
から光変調器に入射されて変調される。該光変調器によ
って変調された光は、該光変調器の後方端面から射出さ
れる。この際、光変調器の後方端面に高反射膜が形成さ
れているので、光変調器の後方端面からは光変調器内の
光の一部が射出され、他は反射され半導体レーザを通過
して半導体レーザの前方端面から射出される。

【００３３】また、請求項７では、請求項３又は４記載
の光モジュールにおいて、前記光変調器の前方端面或い
は前記半導体レーザの後方端面に高反射膜が形成されて
いる光モジュールを提案する。

【００３４】該光モジュールによれば、半導体レーザに
よって発生されたレーザ光の一部が半導体レーザの後方
端面から光変調器に入射されて変調される。この際、半
導体レーザの後方端面或いは光変調器の前方端面に高反
射膜が形成されているので、半導体レーザの後方端面か
らは半導体レーザ内の光の一部が射出され、他は反射さ
れて半導体レーザの前方端面から射出される。また、前
記光変調器によって変調された光は、該光変調器の後方
端面から射出される。

【００３５】また、請求項８では、請求項３又は４記載
の光モジュールにおいて、前記光変調器が前記半導体レ
ーザの後方に集積されている光モジュールを提案する。

【００３６】該光モジュールによれば、前記光変調器が
前記半導体レーザの後方に集積して形成されているの
で、半導体レーザから光変調器への光路設定を正確に行
うことができ、損失の発生を低減することができる。

【００３７】また、請求項９では、請求項３，４又は８
記載の光モジュールにおいて、前記半導体レーザが分布
帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザもしくは分布反射型（Ｄ
ＢＲ）半導体レーザである光モジュールを提案する。

【００３８】該光モジュールによれば、前記半導体レー
ザとして分布帰還型（ＤＦＢ）もしくは分布反射型（Ｄ
ＢＲ）が用いられるので、発振波長の制御を容易に行う
ことができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。

【００４０】図１は本発明の第１の実施形態における光
モジュールの構成とその光源波長安定化方法を説明する
図である。図において、１０は光モジュールで、分布帰
還型（ＤＦＢ）半導体レーザ（以下、ＤＦＢレーザと称
する）１１、光変調器１２、２つのレンズ１３Ａ，１３
Ｂ、アイソレータ１４、２つの光コネクタ１５Ａ，１５
Ｂ、及び光ファイバ１６Ａ，１６Ｂを備え、これらは光
ファイバ１６Ａ，１６Ｂを除いてケース１７に収納され
ている。また、光モジュール１０の外部には、ガス封入
セル３１、受光器３２、変調制御回路３３及び注入電流
制御回路３４が設けられている。

【００４１】また、ＤＦＢレーザ１１と光変調器１２
は、同一のＩｎＰ基板（図示せず）上に集積されて一体
形成されると共に、ＤＦＢレーザ１１の後方端面に連結
して光変調器１２が配置されている。また、ＤＦＢレー
ザ１１は、１．５５μｍ近傍で発振する半導体レーザで
あり、その前方端面及び後方端面からレーザ光が射出さ
れる。

【００４２】ＤＦＢレーザ１１の前方端面側には、レン
ズ１３Ａ、アイソレータ１４、光コネクタ１５Ａが記述
の順に配置され、半導体レーザ１１の前方端面から射出
されたレーザ光はこれらを通過して、出力光として光フ
ァイバ１６Ａ内に出力される。

【００４３】また、光変調器１２の後方端面側には、レ
ンズ１３Ｂ、光コネクタ１５Ｂが記述の順に配置され、
光変調器１２の後方端面から射出されたレーザ光はこれ
らを通過して、モニタ光として光ファイバ１６Ｂに出力
される。

【００４４】ガス封入セル３１は、例えば１０Ｔｏｒｒ
の同位体置換アセチレンガス（^１３Ｃ_２Ｈ_２）が封入さ
れたセルで、光ファイバ１６Ｂの他端側に光結合され、
光ファイバ１６Ｂを導波してきたモニタ光が入射され
る。ガス封入セル３１に入射されたモニタ光はセル３１
内を通過して受光器３２に入射される。受光器３２は、
例えば入射光強度に対応したレベルの電流或いは電圧を
検出信号として出力するものであり、ここでは入射光強
度に比例したレベルの電流を出力するものである。

【００４５】変調制御回路３３は、光変調器１２に対し
て変調周波数ｆｒ＝７．６ＧＨｚを印加するものであ
り、ここでは、所望するＤＦＢレーザ１１の出力光周波
数（基準光源周波数）を光周波数グリッドの基準周波数
のひとつである１９３．４０００ＴＨｚとしたときに、
上記同位体置換アセチレンガス（^１３Ｃ_２Ｈ_２）の吸収
線の一つである１９３．３９２４ＴＨｚにサイドバンド
光を発生させるために、変調周波数を繰り返し２０ＫＨ
ｚの周期で、７．６ＧＨｚ±２０ＭＨｚに周波数変調し
ている。

【００４６】注入電流制御回路３４は、ロックイン増幅
器を備えた負帰還制御回路であり、受光器３２から出力
される検出信号に基づいて、１９３．３９２４ＴＨｚの
周波数に現れるサイドバンド光成分の強度が最小となる
ようにＤＦＢレーザ１１へ供給する直流電流の注入量を
制御する。

【００４７】次に、上記構成におけるＤＦＢレーザ１１
の光源波長安定化動作について説明する。

【００４８】光変調器１２の後方端面から出射される光
のスペクトルは、図３に示すように、光周波数グリッド
の基準周波数のひとつである１９３．４０００ＴＨｚに
現れる基準光に加えて、この基準光に対して周波数間距
離ｆｒだけ離れた位置に２つのサイドバンド光が現れ
る。

【００４９】この２つのサイドバンド光のうちの低い周
波数のサイドバンド光をガス封入セル３１内に密封され
ている同位体置換アセチレンガス（^１３Ｃ_２Ｈ_２）の吸
収線のひとつである１９３．３９２４ＴＨｚに位置させ
ることにより、出力光（前記基準光）の周波数は所望の
光源周波数（基準光源周波数）、即ち光周波数グリッド
の基準周波数のひとつである１９３．４０００ＴＨｚに
一致する。

【００５０】サイドバンド光の周波数がアセチレンガス
の吸収線周波数に一致しているか否かは、ガス封入セル
３１におけるサイドバンド光の吸収率を検出すればよ
い。これは、ガス封入セル３１におけるサイドバンド光
の光透過率を検出することと同等である。

【００５１】サイドバンド光の周波数が、アセチレンガ
スの吸収線の中心周波数に一致したときにサイドバンド
光の光透過率が最小となり、その後方にある受光器２３
に流れる電流が最小となる。

【００５２】さらに、アセチレンガスを透過するサイド
バンド光の強度は、受光器３２の出力電流量として注入
電流制御回路３４のロックイン増幅器によって検出さ
れ、この検出電流量を最小にするように、ＤＦＢレーザ
１１へ供給する直流電流の注入量が負帰還制御される。

【００５３】ＤＦＢレーザ１１は注入電流量に対応して
発振波長が変化するので、ＤＦＢレーザ１１へ供給する
直流電流の注入量を負帰還制御することにより、ＤＦＢ
レーザ１１の光源波長（出力光の周波数）を常にほぼ一
定値に安定して維持することができる。実験結果では、
３０分の時間範囲で光周波数変動が±５ＭＨｚ以下であ
ることを確認した。

【００５４】前述したように、第１の実施形態における
光モジュール１０は、光変調器１２を備え、この光変調
器１２によって変調した光をモニタ光として光ファイバ
１６Ｂに出力できるので、ＤＦＢレーザ１１を直接変調
することなく、容易に光源波長の安定化を図ることがで
きる。

【００５５】また、ＤＦＢレーザ１１の光源波長（出力
光の周波数）を１５５０〜１５５５ｎｍ帯に限った場合
でも同位体置換アセチレンガス（^１３Ｃ_２Ｈ_２）の吸収
線は１１本存在し、１００ＧＨｚ間隔の周波数グリッド
との差周波数はそれぞれ異なるが、本発明を適用すれ
ば、光変調器１２の変調周波数を変化させることによ
り、１９３．４ＴＨｚ以外にも、１９３．３ＴＨｚ、１
９３．２ＴＨｚ等の他の基準周波数と同位体置換アセチ
レンガス（^１３Ｃ_２Ｈ_２）の吸収線との差周波数をカバ
ーすることができる。

【００５６】また、前記実施形態で用いた光変調器１２
は、２０ＧＨｚまでの変調周波数を有しており、これに
よれば基準周波数と同位体置換アセチレンガス（^１３Ｃ
_２Ｈ_２）の吸収線との差周波数が２０ＧＨｚ以内であれ
ば、周波数をロックすることが可能である。

【００５７】尚、光変調器１２としては任意の種類を用
いることが可能であり、例えば周波数変調以外の強度変
調や位相変調等の変調を行うものであっても、サイドバ
ンド光を発生できる変調方式であれば同様の効果が得ら
れる。

【００５８】また、本実施形態では特定周波数の光を吸
収する光吸収体として同位体置換アセチレンガス（^１３
Ｃ_２Ｈ_２）を用いたが、これに限定されることはなく、
シランガス等を用いても良い。

【００５９】また、ＤＦＢレーザ１１に代えて分布反射
型（ＤＢＲ）半導体レーザ或いはその他の半導体レーザ
を用いても、それぞれの光源波長に応じて本発明を適宜
応用して同様の効果を得ることができることは言うまで
もない。

【００６０】次に、本発明の第２の実施形態を説明す
る。

【００６１】図４は、第２の実施形態における光モジュ
ール１０Ａの構成とその光源波長安定化方法を説明する
図である。図において、前述した第１の実施形態と同一
構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。
また、第１の実施形態と第２の実施形態との相違点は、
ＤＦＢレーザ１１の前方端面に反射防止膜１１ａを形成
すると共に、光変調器１２の後方端面に高反射膜１２ａ
を形成した光モジュール１０Ａを構成したことにある。

【００６２】本実施形態においては、これらの反射防止
膜１１ａ及び高反射膜１２ａをＳｉＯ_２膜とＴｉＯ_２膜
を組み合わせて、これらの層厚及び層数を変えることに
より周知の方法を用いて形成した。

【００６３】このようにＤＦＢレーザ１１の前方端面に
反射防止膜１１ａを形成することにより、ＤＦＢレーザ
１１の前方端面における反射を無くし、光源となる出力
光の強度を高めることができる。さらに、光変調器１２
の後方端面に高反射膜１２ａを形成することにより、モ
ニタ光の強度を必要最小限に設定することができ、モニ
タ光として必要な量以外の光を高反射膜１２ａによって
反射することができる。これにより、高反射膜１２ａに
よって反射された光は、ＤＦＢレーザ１１の前方端面よ
り出力光に加えて射出されるので、出力光の強度をさら
に高めることができる。

【００６４】次に、本発明の第３の実施形態を説明す
る。

【００６５】図５は、第３の実施形態における光モジュ
ール１０Ｂの構成とその光源波長安定化方法を説明する
図である。図において、前述した第２の実施形態と同一
構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。
また、第２の実施形態と第３の実施形態との相違点は、
ガス封入セル３１及び受光器３２を光モジュール１０Ｂ
のケース１７Ａ内に収納配置したことにある。

【００６６】これにより、光モジュール１０Ｂのケース
１７Ａ内に光学的回路のほぼ全てを収納し、光学的回路
の劣化防止及び安定化を図った。さらに、光モジュール
１０Ｂのケース１７Ａ外部に変調制御回路３３及び注入
電流制御回路３４等の電気系制御回路を設けられるの
で、光モジュール１０Ｂの用途に合わせてこれらの電気
系制御回路の変更を容易に行うことができる。

【００６７】次に、本発明の第４の実施形態を説明す
る。

【００６８】図６は、本発明の第４の実施形態の光モジ
ュール１０Ｃを示す構成図である。図において、前述し
た第３の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表
しその説明を省略する。また、第３の実施形態と第４の
実施形態との相違点は、変調制御回路３３及び注入電流
制御回路３４を光モジュール１０Ｃのケース１７Ｂ内に
収納配置したことにある。

【００６９】これにより、光モジュール１０Ｃを用いる
際には、変調制御回路３３及び注入電流制御回路３４へ
の電源を供給するだけで、光源となる安定した出力光を
得ることができるの、取り扱いを非常に簡単に行うこと
ができる。

【００７０】次に、本発明の第５の実施形態を説明す
る。

【００７１】図７は、本発明の第５の実施形態の光モジ
ュール１０Ｄを示す構成図である。図において、前述し
た第４の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表
しその説明を省略する。また、第４の実施形態と第５の
実施形態との相違点は、高反射膜１２ａを光変調器１２
の前方端面に形成したことにある。この場合、ＤＦＢレ
ーザ１１、高反射膜１２ａ及び光変調器１２を一体形成
しても良いし、ＤＦＢレーザ１１と光変調器１２を個別
に形成してから光結合させても良い。

【００７２】このようにＤＦＢレーザ１１からの射出光
が入射される光変調器１２の前方端面に高反射膜１２ａ
を形成することにより、モニタ光として必要な最小限の
光のみを光変調器１２に入射させることができる。

【００７３】従って、ＤＦＢレーザ１１の前方端面から
射出される出力光の強度を高めることができる。さら
に、高反射膜１２ａによって反射される光は、光変調器
１２によって光変調されない光であり、この反射光が出
力光に加えられるので、出力光の揺らぎ等の発生を抑え
ることができる。

【００７４】尚、第５の実施形態では光変調器１２の前
方端面に高反射膜１２ａを形成したが、これに代えてＤ
ＦＢレーザ１１の後方端面に高反射膜を形成しても同様
の効果を得ることができることは言うまでもない。

【００７５】次に、本発明の第６の実施形態を説明す
る。

【００７６】図８は、本発明の第６の実施形態の光モジ
ュール１０Ｅを示す構成図である。図において、前述し
た第５の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表
しその説明を省略する。また、第５の実施形態と第６の
実施形態との相違点は、第５の実施形態ではＤＦＢレー
ザ１１の発振波長の制御を、ＤＦＢレーザ１１への注入
電流を制御することによって行っていたのに対し、第６
の実施形態ではＤＦＢレーザ１１の温度を制御すること
によってＤＦＢレーザ１１の発振波長の制御を行うよう
にした点にある。

【００７７】即ち、第６の実施形態では、注入電流制御
回路３４に代えて、ペルチェ素子３５及びペルチェ素子
３５への供給電流を制御する電流制御回路３６を設け
た。

【００７８】ペルチェ素子３５は、ＤＦＢレーザ１１の
側面に接して配置されている。また、電流制御回路３６
は、ロックイン増幅器を備えた負帰還制御回路であり、
受光器３２から出力される検出信号に基づいて、１９
３．３９２４ＴＨｚの周波数に現れるサイドバンド光成
分の強度が最小となるようにペルチェ素子３５へ供給す
る直流電流の注入量及び方向を制御する。

【００７９】ＤＦＢレーザ１１は温度に対応して発振波
長が変化するので、ＤＦＢレーザ１１の温度をペルチェ
素子３５を用いて負帰還制御することにより、ＤＦＢレ
ーザ１１の光源波長（出力光の周波数）を常にほぼ一定
値に安定して維持することができる。

【００８０】尚、上記各実施形態では光源のみの機能を
持つ光モジュールに関して説明したが、光源以外の光回
路等を同一ケース内に収納した光モジュールを構成して
も良い。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１記
載の半導体レーザの光源波長安定化方法によれば、半導
体レーザを直接変調していないので従来に比べて変動の
少ない射出光を得ることができると共に、半導体レーザ
への注入電流を制御して射出光周波数を変化させ、光変
調器によって発生されたサイドバンド光の周波数を光吸
収体が吸収する光の周波数（特定周波数）に一致させた
ときに、半導体レーザの射出光周波数（光源波長）が所
望の基準光源周波数（基準光源波長）になるので、前記
光変調器による変調を変えて前記射出光周波数とサイド
バンド光周波数との間の周波数間距離の設定値を変える
ことにより、任意の基準光源周波数に前記射出光周波数
を一致させ且つ安定して維持することができる。

【００８２】また、請求項２記載の半導体レーザの光源
波長安定化方法によれば、半導体レーザを直接変調して
いないので従来に比べて変動の少ない射出光を得ること
ができると共に、半導体レーザの温度を制御して射出光
周波数を変化させ、光変調器によって発生されたサイド
バンド光の周波数を光吸収体が吸収する光の周波数（特
定周波数）に一致させたときに、半導体レーザの射出光
周波数（光源波長）が所望の基準光源周波数（基準光源
波長）になるので、前記光変調器による変調を変えて前
記射出光周波数とサイドバンド光周波数との間の周波数
間距離の設定値を変えることにより、任意の基準光源周
波数に前記射出光周波数を一致させ且つ安定して維持す
ることができる。

【００８３】また、請求項３記載の光モジュールによれ
ば、半導体レーザを直接変調していないので従来に比べ
て変動の少ない射出光を得ることができると共に、注入
電流制御手段により半導体レーザへの注入電流を制御し
て射出光周波数を変化させ、光変調器によって発生され
たサイドバンド光の周波数を光吸収体が吸収する光の周
波数（特定周波数）に一致させたときに、半導体レーザ
の射出光周波数（光源波長）が所望の基準光源周波数
（基準光源波長）になるので、変調制御手段により前記
射出光周波数とサイドバンド光周波数との間の周波数間
距離の設定値を変えることにより、任意の基準光源周波
数に前記射出光周波数を一致させ且つ安定して維持する
ことができる。

【００８４】また、請求項４記載の光モジュールによれ
ば、半導体レーザを直接変調していないので従来に比べ
て変動の少ない射出光を得ることができると共に、温度
制御手段により半導体レーザの温度を制御して射出光周
波数を変化させ、光変調器によって発生されたサイドバ
ンド光の周波数を光吸収体が吸収する光の周波数（特定
周波数）に一致させたときに、半導体レーザの射出光周
波数（光源波長）が所望の基準光源周波数（基準光源波
長）になるので、変調制御手段により前記射出光周波数
とサイドバンド光周波数との間の周波数間距離の設定値
を変えることにより、任意の基準光源周波数に前記射出
光周波数を一致させ且つ安定して維持することができ
る。

【００８５】また、請求項５記載の光モジュールによれ
ば、上記請求項３又は４の効果に加えて、前記半導体レ
ーザによって発生されたレーザ光は、半導体レーザの前
方端面によって反射されることなく、該前方端面から射
出されるので、光源強度を高めることができる。

【００８６】また、請求項６記載の光モジュールによれ
ば、上記請求項３又は４の効果に加えて、前記半導体レ
ーザによって発生されたレーザ光は、半導体レーザの後
方端面から光変調器に入射されて変調され、該光変調器
によって変調された光はその一部が該光変調器の後方端
面から射出され、他は高反射膜によって反射され半導体
レーザを通過して半導体レーザの前方端面から射出され
るので、光源強度を高めることができる。

【００８７】また、請求項７記載の光モジュールによれ
ば、上記請求項３又は４の効果に加えて、前記半導体レ
ーザによって発生されたレーザ光の一部は該半導体レー
ザの後方端面から光変調器に入射されて変調されモニタ
光とされると共に、他は高反射膜によって反射され半導
体レーザを通過して半導体レーザの前方端面から射出さ
れるので、光源強度を高めることができると共に、前記
高反射膜によって反射される光は光変調器によって光変
調されない光であり、この反射光が出力光に加えられる
ので、出力光の揺らぎ等の発生を抑えることができる。

【００８８】また、請求項８記載の光モジュールによれ
ば、上記請求項３又は４の効果に加えて、前記光変調器
が前記半導体レーザの後方に集積して形成されているの
で、半導体レーザから光変調器への光路設定を正確に行
うことができ、損失の発生を低減することができる。

【００８９】また、請求項９記載の光モジュールによれ
ば、上記請求項３，４又は８の効果に加えて、前記半導
体レーザとして分布帰還型（ＤＦＢ）もしくは分布反射
型（ＤＢＲ）が用いられるので、発振波長の制御を容易
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における光モジュール
の構成とその光源波長安定化方法を説明する図

【図２】従来例の光モジュールを示す構成図

【図３】本発明の第１の実施形態におけるサイドバンド
光の生成位置を説明するスペクトル図

【図４】本発明の第２の実施形態における光モジュール
の構成とその光源波長安定化方法を説明する図

【図５】本発明の第３の実施形態における光モジュール
の構成とその光源波長安定化方法を説明する図

【図６】本発明の第４の実施形態における光モジュール
を示す構成図

【図７】本発明の第５の実施形態における光モジュール
を示す構成図

【図８】本発明の第６の実施形態における光モジュール
を示す構成図

【符号の説明】

１０，１０Ａ〜１０Ｅ…光モジュール、１１…ＤＦＢレ
ーザ（半導体レーザ）、１２…光変調器、１３Ａ，１３
Ｂ…レンズ、１４…アイソレータ、１５Ａ，１５Ｂ…光
コネクタ、１６Ａ，１６Ｂ…光ファイバ、１７，１７
Ａ，１７Ｂ…ケース、３１…ガス封入セル、３２…受光
器、３３…変調制御回路、３４…注入電流制御回路、３
５…ペルチェ素子、３６…電流制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−154022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−7687（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−291678（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−250680（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−90692（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定周波数の光を吸収する光吸収体を備
   えると共に、 半導体レーザの射出光を光変調器により変調して、該射
   出光の周波数から常に一定の周波数間距離だけ離れた周
   波数にサイドバンド光を発生させると共に、前記周波数
   間距離を前記半導体レーザの基準光源周波数と前記光吸
   収体が吸収できる光の周波数との差に設定し、 前記サイドバンド光を前記光吸収体に入射し、 前記光吸収体における前記サイドバンド光の吸収率が最
   大となるように前記半導体レーザへの注入電流を制御す
   ることを特徴とする半導体レーザの光源波長安定化方
   法。
2. 【請求項２】 特定周波数の光を吸収する光吸収体を備
   えると共に、 半導体レーザの射出光を光変調器により変調して、該射
   出光の周波数から常に一定の周波数間距離だけ離れた周
   波数にサイドバンド光を発生させると共に、前記周波数
   間距離を前記半導体レーザの基準光源周波数と前記光吸
   収体が吸収できる光の周波数との差に設定し、 前記サイドバンド光を前記光吸収体に入射し、 前記光吸収体における前記サイドバンド光の吸収率が最
   大となるように前記半導体レーザの温度を制御すること
   を特徴とする半導体レーザの光源波長安定化方法。
3. 【請求項３】 半導体基板上に形成され、前方端面側及
   び後方端面側にレーザ光を射出する半導体レーザと、 半導体基板上に形成されると共に前記半導体レーザの後
   方端面側に配置され、前記半導体レーザの後方端面から
   の射出光を変調して該射出光の周波数から常に一定の周
   波数間距離だけ離れた周波数のサイドバンド光を発生さ
   せて射出する光変調器と、 該光変調器によって発生された前記サイドバンド光の射
   出側に配置され、前記半導体レーザの基準光源周波数か
   ら前記周波数間距離だけ離れた周波数の光を吸収する光
   吸収体と、 前記光吸収体における前記サイドバンド光の吸収率が最
   大となるように前記半導体レーザへの注入電流を制御す
   る注入電流制御手段とを備えたことを特徴とする光モジ
   ュール。
4. 【請求項４】 半導体基板上に形成され、前方端面側及
   び後方端面側にレーザ光を射出する半導体レーザと、 前記半導体基板上に形成されると共に前記半導体レーザ
   の後方端面側に配置され、前記半導体レーザの射出光を
   変調して該射出光の周波数から常に一定の周波数間距離
   だけ離れた周波数のサイドバンド光を発生させて射出す
   る光変調器と、 該光変調器によって発生された前記サイドバンド光の射
   出側に配置され、前記半導体レーザの基準光源周波数か
   ら前記周波数間距離だけ離れた周波数の光を吸収する光
   吸収体と、 前記光吸収体における前記サイドバンド光の吸収率が最
   大となるように前記半導体レーザの温度を制御する温度
   制御手段とを備えたことを特徴とする光モジュール。
5. 【請求項５】 前記半導体レーザの前方端面に反射防止
   膜が形成されていることを特徴とする請求項３又は４記
   載の光モジュール。
6. 【請求項６】 前記光変調器の後方端面に高反射膜が形
   成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の光
   モジュール。
7. 【請求項７】 前記光変調器の前方端面或いは前記半導
   体レーザの後方端面に高反射膜が形成されていることを
   特徴とする請求項３又は４記載の光モジュール。
8. 【請求項８】 前記光変調器は、前記半導体レーザの後
   方に集積されていることを特徴とする請求項３又は４記
   載の光モジュール。
9. 【請求項９】 前記半導体レーザは、分布帰還型（ＤＦ
   Ｂ）半導体レーザもしくは分布反射型（ＤＢＲ）半導体
   レーザであることを特徴とする請求項３，４又は８記載
   の光モジュール。