JP3931545B2 - 発光モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
１．５５μｍ帯のＷＤＭシステムにおいては、隣接するチャネルの波長間隔は０．８ｎｍであると規定されている。これは、チャネル波長の絶対精度を±０．１ｎｍ以上の精度で制御することを必要とする。このために好適な半導体レーザとしては、ＤＦＢ型半導体レーザ、ＤＢＲ型半導体レーザが利用できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの半導体レーザでは、鋭い発振スペクトルが得られるけれども、発振波長は、レーザ製造段階でレーザチップ内に作製される回折格子によって決定されてしまう。所望の発振波長を安定に、また精度良く得ることは、プロセス要因の影響を受けるため簡単なことではなかった。
【０００４】
これを実現するために、以下のような試みがある。半導体レーザチップを発光モジュールに組み立てた後に、その使用に際して、光モジュールからの出力光を分岐して、分岐光を光スペクトラムアナライザといった大がかりな装置でモニタする。このモニタ情報に基づいて、半導体レーザチップの温度または注入電流を調整する。
【０００５】
しかしながら、波長分割多重（ＷＤＭ）システムでは、複数の波長を用いて１６チャネルまたは３２チャネルでデータを並列に伝送するので、ＷＤＭシステムに実用的に適用可能な発光モジュールを実現することは容易なことではない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、光スペクトラムアナライザといった装置を使用することなく、動作状態において発生される光の波長が容易に調整可能な発光モジュールを提供することとした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、このような発光モジュールを実現するために、半導体レーザを例示としてさまざまな検討を重ねた。動作状態で発振波長の調整を行うためには、発振光を取り出してこの波長を監視する必要がある。しかしながら、光カプラ等の光分岐器を発光モジュールの出力と結合させることは装置の大型化を招く。
【０００８】
このような検討に基づいて、以下の技術的な課題があることが明らかになった。（１）半導体レーザといった半導体発光素子からの光を監視するために光学的な結合手段が必要である。（２）結合手段から得た光をいくつかの波長成分に分離する手段が必要である。（３）分離手段からの光を電気信号に変換するための変換手段が必要である。
【０００９】
発明者は、このような課題を鑑みて、本発明を次のような構成とした。
【００１０】
本発明の発光モジュールは、波長分割多重システムのための発光モジュールであって、第１および第２の光反射部、並びに第１の光反射部および第２の光反射部の間に設けられた半導体発光素子部を有する発光デバイスと、発光デバイスの第１の光反射部からの透過光を受けるように配置された第１および第２の光検出器と、発光デバイスの第１の光反射部と第１の光検出器との間に位置する第１の厚さの第１の部分、および、発光デバイスの第１の光反射部と第２の光検出器との間に位置する第２の厚さの第２の部分を有するエタロンデバイスと、発光デバイスとエタロンデバイスとの間に設けられた光導波手段とを備える。エタロンデバイスの第１の厚さはエタロンデバイスの第２の厚さと異なり、エタロンデバイスは、第１の部分において第１の厚さを達成するように設けられた第１の面と第１の面に対向する第２の面とを有すると共に、第２の部分において第２の厚さを達成するように設けられた第３の面と第３の面に対向する第４の面とを有し、光導波手段は発光デバイスとエタロンデバイスとの間に設けられた光学レンズを含み、エタロンデバイスの第１の面および第３の面に入射する光がコリメート光であり、発光デバイスは、第１および第２の光反射部並びに半導体発光素子部を有する半導体レーザ素子である。
【００１１】
エタロンデバイスにおいて、発光デバイスの第１の光反射部と第１の光検出器との間に位置する部分の厚さが、発光デバイスの第１の光反射部と第２の光検出器との間に位置する部分の厚さと異なる。このため、エタロンデバイスにおいて、異なる厚さの部分では、異なる波長成分の光が透過する。故に、発光デバイスからの光が含む波長成分が変化したとき、これに応じて、エタロンデバイスの各部分を透過した光の強度が変化する。この変化は、第１の光検出器および第２の光検出器によって電気信号に変換される。これらの電気信号の変化は、半導体発光素子部において発生された光の波長の変化を示している。
【００１２】
この電気信号の差信号は、光の波長の変化の方向を示している。この差信号を一定にするように半導体発光素子部を制御すれば、結果として、半導体発光素子部において発生された光の波長が一定にするように制御できる。
【００１３】
以下に示される本発明に係わる特徴は、上記の発明と組み合わされることができる。また、以下に示される本発明に係わる特徴を任意に組み合わせることができ、これによって、それぞれの作用および効果並びにその組合せにより得られる作用および効果を享受することができる。
【００１４】
本発明の発光モジュールでは、第１の部分の第１の面と第２の面との間隔は第２の部分の第３の面と第４の面との間隔と異なると共に、前記第１の面と前記第２の面とは互いに平行であると共に、前記第３の面と前記第４の面とは互いに平行であることができる。この形態によって、第１および第２の厚さを有するエタロンデバイスを実現することができる。
【００１５】
本発明の発光モジュールでは、エタロンデバイスは、受光面、および受光面と対向する透過面を有することができる。このエタロンデバイスにおいて、第１および第３の面は、発光デバイスの第１の反射部からの透過光を受ける受光面に含まれることができ、また第２および第４の面は透過面に含まれることができる。本発明の発光モジュールでは、受光面は、受光面および透過面の間隔がエタロンデバイスの第１の部分から第２の部分へ向かう第１の方向に広がるように、透過面に対して相対的に傾斜することにより、前記エタロンデバイスの第１の厚さが前記エタロンデバイスの第２の厚さと異なっていることができる。
【００１６】
エタロンデバイスは、第１の方向に関して間隔が変化する受光面および透過面を有する。第１および第２の光検出器に対してエタロンデバイスを相対的に第１の方向に移動させると、エタロンデバイスを介して第１および第２の光検出器が受ける光の波長成分が変化する。エタロンデバイスの第１および第２の部分によって実現される透過スペクトルが変化する。例えば、これによって、半導体発光素子部において発生された光の中心波長を調整できる。
【００１７】
本発明の発光モジュールでは、エタロンデバイスは、エタロンデバイスの第１の部分から第２の部分へ向かう方向と直交する方向に関して、発光デバイスに対して相対的に傾斜されるように配置されることができる。これによって、エタロンデバイスからの反射光が半導体発光素子部に戻ることを低減できる。
【００１８】
本発明の発光モジュールでは、第１および第２の光検出器の各々はフォトダイオードであることができる。また、本発明の発光モジュールでは、第１および第２の光検出器は、エタロンデバイスの取り付けられることができる。本発明の発光モジュールは、アパーチャデバイスを更に備えることができる。アパーチャデバイスは、第１および第２の光検出器の各々と、発光デバイスとの間に配置された複数の開口を有することができる。アパーチャデバイスは、光が透過すべきエタロンデバイス上の位置を規定する。これによって、第１および第２の光検出器が受光する光の波長領域が決定される。また、アパーチャデバイスは、第１および第２の光検出器から発光デバイスへの反射戻り光を低減することができる。
【００１９】
本発明の発光モジュールは、半導体発光デバイスとエタロンデバイスとの間に光導波手段を有することができる。光導波手段を例示すれば、これに限定されるものではないが、凸レンズおよび凹レンズといった光学レンズ、光回路等がある。例えば、光回路は、半導体発光デバイスからの光をエタロンデバイス上に所定の(複数の)位置に導く光分岐路および光導波路を有することができる。
【００２０】
本発明の発光モジュールでは、エタロンデバイスの第１の面および第３の面に入射する光がコリメート光であることが好適である。
【００２１】
本発明の発光モジュールでは、光導波手段は、光学レンズと、エタロンデバイスおよび第１および第２の光検出器の少なくともいずれかから光学レンズを介して発光デバイスへ戻る光を低減するための手段とを備えることができる。
【００２２】
本発明の発光モジュールは、搭載面を有する搭載部材を更に備えることができる。光学レンズは、搭載部材の搭載面に対面する設置面と、設置面に対向する上面とを有し、レンズの高さは、設置面と上面との間隔によって規定される。光学レンズが上面を備えるので、この光学レンズの高さを小さくできる。これによって、エタロンデバイス並びに第１及び第２の光検出器において反射された光が光学レンズを介して発光デバイスに入射することを低減できる。
【００２３】
本発明の発光モジュールでは、エタロンデバイスは、第１および第２の光検出器が配列されている方向に直交する方向に伸びる軸との成す角が８５゜以下または９５゜以上の範囲の入射光を受けることが好適である。
【００２４】
本発明の発光モジュールでは、発光デバイスは、第１および第２の光反射部並びに半導体発光素子部を有する半導体レーザ素子を含むことができる。この形態は、半導体レーザモジュールを提供する。
【００２５】
本発明の発光モジュールでは、発光デバイスは、半導体発光素子部および第１の反射部を有する半導体光増幅器と、第２の反射部を有する回折格子を含み半導体光増幅器と光学的に結合された光学部品とを備えることができる。この形態は、導波路グレーティングレーザモジュールを提供する。
【００２６】
本発明の発光モジュールは、第１および第２の光検出器からの信号に基づいて発光デバイスが発生する光の波長を変更するための光波長調整手段を更に備えることができる。光波長調整手段としては、半導体発光素子部の温度を調整できる熱電子冷却器、電気的に屈折率を変更可能な光導波路を備える半導体発光素子が例示される。
【００２７】
本発明の発光モジュールでは、発光デバイスで発生される光の波長を調整するための光波長調整手段は、制御回路と、温度変更手段とを備えることができる。この調整手段は、第１および第２の光検出器からの電気信号に基づいて発光デバイスの温度を調整することができ、これによって、発光デバイスが発生する光の波長を変更することができる。制御回路は、第１および第２の光検出器からの電気信号に基づいて発光デバイスが発生する光の波長を調整するための制御信号を生成することができる。温度変更手段は、制御信号に基づいて発光デバイス、例えば半導体発光素子部、の温度を調整することができる。
【００２８】
本発明の発光モジュールでは、以下の形態を適用することができる。エタロンデバイスは、発光デバイスから光を受けて所定の発振スペクトル内の第１の波長成分を含む光、および第１の波長と異なる第２の波長成分を含む光を出力できる。第１および第２の光検出器は、それぞれ、第１の波長および第２の波長の光に対応する第１および第２の電気信号を出力できる。温度変更手段は、第１の電気信号と第２の電気信号から生成された差信号に基づいて、発光デバイスの温度を調整できる。駆動回路は、第１の電気信号と第２の電気信号とから生成された和信号に基づいて、発光デバイスのための駆動信号を調整することができる。発光デバイスが発生する光の波長の中心は、第１の波長と第２の波長との間に含まれることが好ましい。
【００２９】
本発明の発光モジュールは、発光デバイスと、エタロンデバイスと第１および第２の光検出器とを備える。また、制御回路と、温度制御器とを備えても良い。エタロンデバイスは、透過する場所の違いにより、その透過スペクトル特性が所定量だけ波長シフトした、透過位置依存性を有する波長フィルタとして作用する。従って、エタロンが、発光デバイスから受けた所定スペクトルの入力光強度は、エタロン透過部位の透過スペクトル特性に基づく透過光強度を持つ。制御回路は、第１および第２の光検出器からの複数の電気信号の少なくとも２個の電気信号の差信号を出力することができ、また和信号を出力することができる。温度制御器は、制御回路の差信号に基づいて発光デバイスの温度を変更する。
【００３０】
エタロンデバイスの所定の厚さｄが、
ｄ＝ｃ／（２・ｎ・ｋ・δνWDM）
ただし、
ｋ＝１−（ｄν／ｄT）etalon／（ｄν／ｄＴ）LD
（ｄν／ｄT）etalon：エタロンデバイスの厚さｄの位置で干渉する光の周波数の温度に対する変化率
（ｄν／ｄＴ）LD： 半導体発光素子部において発生される光の周波数の温度に対する変化率
δνWDM：波長分割多重（ＷＤＭ）周波数間隔
により決められていることが好適である。このようにすれば、半導体発光素子部の温度を変えることによりその発振波長を変化させる場合でも、半導体発光素子部を発光させるべき発振波長の間隔で変更できる。
【００３１】
以下に示される本発明に係わる特徴は、受光面および透過面の間隔がエタロンデバイスの第１の部分から第２の部分に向かう方向に広がるように、透過面に対して相対的に傾斜しているエタロンデバイスに適用される。
【００３２】
本発明の発光モジュールにおいては、第１の光検出器と第２の光検出器との間隔が、エタロンデバイスの第１の部分における第１の透過スペクトルとエタロンデバイスの第２の部分における第２の透過スペクトルとの差スペクトルの零点における傾きの絶対値が２００（％/ｎｍ）以上になるよう決定されていることを特徴とすることができる。
【００３３】
本発明の発光モジュールにおいては、受光面及び透過面の反射率は、それぞれ、３０％以上６０％以下の範囲にあることが好適である。また、第１の光検出器と第２の光検出器との間隔Ｌ(ｍｍ)が、エタロンデバイスの反射率Ｒ(％)とした時に、
−０．０１×Ｒ＋０．６≦Ｌ≦−０．０１×Ｒ＋０．８
及び、
０．２≦Ｌ
の関係を満たすことが好適である。
【００３４】
これらの関係により規定される領域では、差スペクトル特性は優れた線形性を示す。光検出器の間隔を変えることによってエタロンデバイスを透過する光の波長が選択される。これによって、差スペクトルの形状を変化できるので、半導体発光素子部における波長シフトの検出感度を光学的に高めることができる。
【００３５】
本発明の発光モジュールにおいては、第１の光検出器および第２の光検出器の各々は、エタロンデバイスの受光面が透過面に対して相対的に傾斜している方向における第１の幅と、該方向と直交する方向における第２の幅とを有し、第１の幅が第２の幅よりも小さくなるように形成されていることが好適である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態では、本発明の発光モジュールが半導体レーザモジュールに適用されるけれども、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではない。図１は、半導体レーザモジュールの斜視図である。図２は、半導体レーザモジュール主要部を表す断面図である。
【００３８】
図１及び図２を参照すると、半導体レーザモジュール１は、半導体レーザモジュール主要部１０と、ハウジング１２とを備える。
【００３９】
ハウジング１２は、図１に示された実施例では、バタフライ型パッケージといった容器である。パッケージ１２内の底面上に半導体レーザモジュール主要部１０が配置されている。半導体レーザモジュール主要部１０は、不活性ガス、例えば窒素ガスが封入された状態でパッケージ１２内に封止されている。ハウジング１２は、半導体レーザレーザモジュール主要部１０を収納している本体部１２ａ、光ファイバ１４を主要部１０に導く筒状部１２ｂ、および複数のリードピン１２ｃを備える。
【００４０】
半導体レーザモジュール主要部１０は、搭載部材２４、２６、２８、３０と、レンズ（図２の３２ａ）を保持するレンズ保持部材３２とを有する。
【００４１】
搭載部材２４、２６、２８、３０は、半導体光学素子１６、２０ａ、２０ｂ、エタロン１８、レンズといった光導波手段２１と、信号処理素子部２２を搭載する。また、半導体レーザモジュール主要部１０では、搭載部材２４は、熱電子冷却器（サーモエレクトリッククーラ）３４の上に配置されている。熱電子冷却器３４は、受けた電流に応じて熱エネルギを取り出すことができ、これによって温度を制御することができる。熱電子冷却器３４しては、例えば、ペルチェ効果を利用した温度制御素子が実用化されている。搭載部材２４上には、半導体レーザ１６が配置されているので、熱電子冷却器３４は、半導体レーザの温度を制御するための温度変更手段として機能する。このため、搭載部材２４の材料は、チップキャリアに利用されている窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の熱良導体が好ましい。
【００４２】
パッケージ本体部１２ａの内壁には、筒状部１２ｂに通じる部分に、ハーメチックガラス３６で封止された光学的な窓が形成されている。パッケージ１２の筒状部１２ｂは、本体部１２ａに通じる貫通孔を有する。この貫通孔には、半導体レーザ１６から光ファイバ１４の端部（図示せず）へ向かって伝搬する光が通過する。筒状部１２ｂの先端部分には、レンズ（図２の３８ａ）を保持するレンズ保持部材３８が設けられている。レンズ保持部材３８と筒状部１２ｂとの間には、光アイソレータ４０を設けることができる。光アイソレータ４０は、光ファイバ１４からの逆方向の光を遮断する。
【００４３】
筒状部１２ｂの先端部分からは光ファイバ１４が導入される。光ファイバ１４は、フェルール４２によって先端部分が覆われ保護されている。レンズ保持部３８は、スリーブ４４を保持している。フェルール４２は、スリーブ４４に挿入されると、パッケージ１２に対して光学的に位置決めされる。つまり、光ファイバ１４、レンズ保持部材４０のレンズ、および半導体レーザモジュール主要部１０が位置合わせされる。
【００４４】
図２を参照すると、半導体レーザモジュール主要部１０では、搭載部材２４は、素子搭載部２４ａおよびレンズ支持部２４ｂを含む。レンズ保持部２４ａは、素子搭載部２４ｂの一主面上に設けられる。レンズ支持部２４ａは、レンズ保持部材３２を受け入れるためのガイド孔を有する。ガイド孔には、レンズ保持部材３２が挿入され、レンズ保持部材３２は素子搭載部２４ｂに搭載される半導体レーザ１６からの光を集光するためのレンズ３２ａを保持する。ガイド孔内におけるレンズ保持部材３２の位置を移動させることによって、半導体レーザ１６とレンズ３２ａとの距離を調整することができる。
【００４５】
発光デバイスは、半導体レーザ１６といった半導体発光素子を含む。半導体レーザ１６は、第１の光反射部１６ｂおよび第２の光反射部１６ａ、並びに第１の光反射部１６ｂおよび第２の光反射部１６ａの間に設けられた半導体発光素子部を有する。
【００４６】
半導体レーザ１６は、搭載部材２６上に搭載されている。半導体レーザ１６は、光共振器を構成することができる光出射面１６ａおよび光反射面１６ｂを備える。光出射面１６ａの光反射率は光反射面１６ｂの光反射率より低いので、光出射面１６ａからレーザ発振光を取り出すことができる。光出射面１６ａは、レンズ３２ａ、３８ａを介して光ファイバ１４と光学的に結合している。
【００４７】
半導体レーザ１６としては、例えば分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザを用いることができる。ＤＦＢレーザに限られるものではなく、ファブリペロー型半導体レーザにも同様に適用できる。図３は、分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ１６の模式図である。
【００４８】
図３を参照すると、半導体基板５０の一主面上に基板５０側から、埋め込み部６１と、第２のクラッド層６２と、コンタクト層６４と、第１の導電側のストライプ電極６６とを備え、基板５０の主面と対向する裏面には全面に第２の導電側の電極６８を備える。埋め込み部６１は、基板５０側から順に、バッファ層５２、第１のクラッド層５４、第１のガイド層５６、活性層５８、第２のガイド層６０を有し、これらは、半導体レーザ１６の一端面１６ａからこの端面に対向する他端面１６ｂに達する矩形の領域に設けられている。
【００４９】
埋め込み部６１は、出射されるレーザ光の光軸方向（ｚ軸）に沿って伸びる。埋め込み部６１は、その２側面において基板５０上に形成された第１のブロック層７２と、この電流ブロック層７２上に形成された第２のブロック層７４とによって挟まれている。ｎ−ＩｎＰ基板を採用する場合には、第１のブロック層７２は、ｐ−ＩｎＰ半導体層、第２のブロック層７４はｎ−ＩｎＰ半導体層で形成される。基板５０と第２のクラッド層６２は、ｐｎ接合によって電気的に分離される。
【００５０】
ストライプ電極６６は、絶縁膜７０に設けられた開口部においてコンタクト層６４と電気的に接続される。絶縁膜７０に設けられた開口部は、埋め込み部６１に沿って設けられ、その形状は矩形である。このため、埋め込み部６１に効率的にキャリアを供給できる。この結果、キャリアの狭窄と、これによる光閉じ込めとを効率的に実現している。
【００５１】
埋め込み部６１においては、基板５０上の埋め込み領域に、バッファ層５２、第１のクラッド層５４、第１のガイド層５６、活性層５８、第２のガイド層６０を含むメサ形状部が形成される。このメサ形状部の対向する２側面は、ブロック層７２、７４によって両側から挟まれている。
【００５２】
回折格子は、クラッド層５４とガイド層５６との境界、およびクラッド層６２とガイド層６０の境界、の少なくともいずれか一方に形成されている。回折格子は、レーザ光の光軸が伸びる方向に沿って形成される。例えば、上記境界に形成された周期的に凹部または凸部である。活性層５８に発生された光は、この回折格子と光学的に結合して、所定の波長が選択される。
【００５３】
活性層５８は、再結合によって発光に寄与する電子および正孔を閉じ込める。このため、活性層５８は、第１のガイド層５６および第２のガイド層６０に挟まれている。活性層５８と、これを両側から挟むガイド層５６、６０とは、光活性層領域を形成する。光活性層領域は、第１のクラッド層５４および第２のクラッド層６２によってガイド層５６、６０の外側から挟まれる。光活性層領域５６、５８、６０は、クラッド層５４、６２より高い屈折率を有しているので、活性層で発生されたレーザ光は、効率的に活性層領域に閉じ込められる。
【００５４】
活性層におけるレーザ発振は、第１の導電側ストライプ電極６６および第２の導電側の裏面電極６８に電源を接続し電流を注入することによって引き起こされる。活性層５８としてＩｎＧａＡｓＰ半導体を含む。例えば、異なる組成を有するＩｎＧａＡｓＰ半導体層を多重化したＭＱＷ構造を採用することができる。クラッド層としては、適切な導電型が選択されたＩｎＰ半導体を採用することが好ましい。コンタクト層としては、ＩｎＧａＡｓ半導体を採用することができる。
【００５５】
半導体レーザチップの光出射面１６ａには、反射率を下げるための低反射コート膜を施し、光反射面１６ｂには、光反射率を上げるための光反射コート膜を施すことが好ましい。ＳｉＮ、ａ−Ｓｉ等の多層膜の膜厚を調整することによって低反射コート膜および光反射コート膜を得ることができる。
【００５６】
図２を再び参照すると、エタロン１８は、搭載部材２６上に搭載されている。エタロン１８は、その入射面１８ａにおいて、半導体レーザ１６の光反射面１６ｂと光学的に結合している。このために、エタロン１８の入射面１８ａは、半導体レーザ１６の光反射面１６ｂと対面することができる。エタロン１８は、その出射面１８ｂにおいて、第１および第２の検出器２０ａ、２０ｂといった光電変換手段２０に光学的に結合されている。このために、出射面１８ｂは、第１および第２の検出器２０ａ、２０ｂと対面することができる。
【００５７】
次に、エタロンについて説明する。
【００５８】
図４(ａ)は、実施の形態におけるエタロン１８を示し、図４(ｂ)は、実施の形態における別のエタロンを示す。
【００５９】
図４(ａ)を参照すると、エタロン１８において、光学的平面である受光面１８ａ及び透過面１８ｂは、微小な角度αを成して相対的に傾斜している。ここで角度αは、エタロン１８に入射した光が受光面１８ａと透過面１８ｂとの間で多重干渉を起こす範囲に設定される。具体的には、角度αは０．０１°以上０．１°以下であることが好適である。
【００６０】
また、エタロン１８は、受光面１８ａを形成するように設けられた多重層反射膜１８ｃと、透過面１８ｂを形成するように設けられた多重層反射膜１８ｄとを有している。この多重層反射膜１８ｃ、１８ｄにより受光面１８ａ及び透過面１８ｂの反射率が調整される。なお、以下の説明においては、このエタロン１８を特にくさび型エタロンと称することもある。
【００６１】
図４(ｂ)に示す通り、エタロン１９は、それぞれ光学的平面である受光面１９ａ、受光面１９ｃ、及び透過面１９ｂを有している。受光面１９ａは、透過面１９ｂと略平行であり、その間隔はｄ１である。受光面１９ｃもまた透過面１９ｂと略平行であり、その間隔はｄ２である。さらに、エタロン１９は、エタロン１８と同様に、多重層反射膜１９ｄ、１９ｅ、１９ｆとを有しており、それぞれの面において所望の反射率が実現されている。
【００６２】
続いて、光検出器２０ａ、２０ｂについて説明する。図５(ａ)を参照すると、光検出器２０ａ、２０ｂは、フォトダイオードチップ２０上に一方向に沿って配列され、半導体レーザ１６から放射されるレーザ光の波長を含む波長域に対して受光感度を有している。また、光検出器２０ａ、２０ｂの各々は、これら２つの光検出器２０ａ、２０ｂが並置されている方向（並置方向）における最大長Ｗよりも、この並置方向と直交する方向における最大長Ｌが長くなっている。この形態は、特に、くさび型エタロン１８と共に用いる場合に好適である。すなわち、くさび型エタロン１８では、受光面１８ａは透過面１８ｂに対して傾斜しているため、透過光の波長が傾斜方向に沿って変化している。このような状況の下では、光検出器２０ａ、２０ｂの光検出領域の幅(並置方向の最大長)が小さい程、受光する光の単色性が向上するので、光検出器２０ａ、２０ｂ各々の出力信号は、波長に対して急峻に変化するようになる。しかし、単に光検出領域の幅を小さくすると受光強度が低下してしまうという問題がある。そこで、くさび型エタロン１８の傾斜方向と直交する方向には波長が変化しない点、つまり波長分散がない点に着目し、波長分散が生じる方向（くさび型エタロン１８の傾斜方向）には短くすると共に、この方向と直交する方向には長い光検出器２０ａ、２０ｂを構成した。実際に使用される際には、光検出器２０ａ、２０ｂは、くさび型エタロン１８に対して図５(ｂ)及び図５(ｃ)に示すように配置される。なお、図５(ａ)〜(ｃ)においては、光検出器２０ａ、２０ｂの光検出領域は、矩形となるよう構成されているが、例えば、並列方向に短く、並列方向と直交する方向に長い楕円を成すように形成されてもよい。また、エタロン１９では波長分散はないけれども、このような光検出器２０ａ、２０ｂは、エタロン１９と組み合わせて使用されても良い。
【００６３】
図６(ａ)〜図６(ｃ)は、半導体発光素子１６、エタロン１８、および光導波手段２１の配置を模式的に示す。発光モジュール１ａは、オプションであり、必要な場合に光導波手段２１を含むことができる。
【００６４】
図６(ａ)および図６(ｂ)では、半導体レーザ１６の光反射面１６ｂから出射される発散的な光Ｄは球形レンズ２１によって略平行光(略コリメート光)Ｇ、Ｈにされた後に、単一のエタロン１８に入射する。光Ｇ、Ｈは、エタロン１８の厚さｄ１の第１の位置、および厚さｄ２(＝ｄ１＋δ)の第２の位置に主要に入射する。これらの光Ｇ、Ｈのうち、入射部分のエタロンの厚さに依存した波長成分がそれぞれ透過する。
【００６５】
図６(ａ)に示されたエタロン１８は、受光面１８ａと透過面１８ｂとが角度αを成すくさび型エタロンである。この傾斜によって、エタロン１８の第１の位置において厚さｄ１を実現し、第２の位置において厚さｄ２を実現している。このエタロン１８では、矢印Ｘ方向にエタロン１８を移動させると、第１及び第２の部分における厚さが変化する。このため、透過スペクトルが変化する。これによって、第１および第２の位置によって規定される一対のスペクトルが交差する波長を変更することができる。
【００６６】
図６(ｂ)では、エタロン１９では、第１の位置の近傍における受光面１９ａと透過面１９ｂは厚さｄ１を実現し、第２の位置の近傍における受光面１９ｃと透過面１９ｂは厚さｄ２を実現する。これらの面１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、略平行に設けられている。このエタロンでは、矢印Ｘ方向に関してエタロン１８の位置決めが多少変動しても、透過スペクトルが変化しない。これによって、第１および第２の位置によって規定される一対のスペクトルが交差する波長が、組立のよって変動することを抑えることができる。また、軸Ｙを中心に角度θ0方向にエタロン１８を回転させることによって、第１および第２の位置におけるエタロン１８の光学的な厚さ(実効的な厚さ)が変わるので、波長の変更、つまり透過スペクトルが変更される。軸Ｙは、第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂが配列されている方向(Ｘ方向)、および搭載面２６ａに射影されたレンズ光軸の方向に直交している。
【００６７】
図６(ｃ)は、図６(ａ)のII-II断面における断面図を示す。この図面では、エタロン１８は、エタロン１８の受光面１８ａが搭載面２６ａに対して傾斜するように、搭載部材２６の搭載面２６ａ上に配置されている。これによって、エタロン１８を矢印Ｘ方向に移動する場合にでも、エタロン１８が示すフリースペクトラルレンジ(ＦＳＲ)が変わらない。このとき、エタロン１８の受光面１８ａは、発光デバイス１６の反射端１６ｂに対して角度βで傾斜している。
【００６８】
図７(ａ)では、図６(ａ)に示された形態にアパーチャデバイス２５が追加されている。アパーチャデバイス２５は、複数の開口２５ａ、２５ｂを有し、開口２５ａ、２５ｂの位置は、第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂに対応して設けられている。アパーチャデバイス２５は、エタロン１８の受光面１８ａおよび透過面１８ｂのいずれか、例えば透過面１８ｂに配置されている。これによって、エタロン１８を透過した光のうちアパーチャデバイス２５の開口を通過できる光のみが光検出器２０ａ、２０ｂに到達する。故に、アパーチャデバイス２５の開口の位置２５ａ、２５ｂの位置は、光検出器２０ａ、２０ｂに到達する光の波長を規定している。アパーチャデバイス２５がエタロン１８に取り付けられているので、エタロン１８の一対のスペクトルをより明確に規定できる。
【００６９】
図７(ｂ)は、図６(ｂ)に示された形態にアパーチャデバイス２５が追加されている。アパーチャデバイス２５は、エタロン１９と半導体レーザ１６との間に配置され、さらにはエタロン１９とレンズ２１との間に配置されている。これによって、エタロン１８に入射する光は、アパーチャデバイス２５の開口を介して提供される。これらの光はエタロン１９を通過したのちに光検出器２０ａ、２０ｂに到達する。故に、アパーチャデバイス２５の開口の位置２５ａ、２５ｂの位置は、エタロンの異なる厚さを有する位置に対応して設けられている。これによっても、アパーチャデバイス２５を採用すると、エタロン１８の一対のスペクトルをより明確に規定することができる。
【００７０】
また、図７(ｂ)では、第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂを含むフォトダイオードチップ２０がエタロン１９の透過面１９ｂに配置されている。これによって、エタロン１９と第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂとを予め位置決めしておくことができるので、組立において、光学的な位置決めの回数が減る。フォトダイオードチップ２０は、裏面入射型チップであることが好ましい。また、フォトダイオードチップ２０が第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂを同一半導体基板上に設けられているので、光検出器の特性特性が揃っている。
【００７１】
このような、アパーチャデバイス２５によれば、また、意図しない散乱光が光検出器に到達することも低減できる。
【００７２】
図８(ａ)〜図８(ｃ)を参照すると、搭載部材２６上に配置された半導体レーザ１６、レンズ８１、エタロン１８および光検出器２０の側面図が示されている。半導体レーザ１６には活性層５８が描かれ、軸８０は、活性層５８が伸びる方向を示している。
【００７３】
図８(ａ)では、搭載面２６ａ上に半導体レーザ１６、レンズ８１、エタロン１８および光検出器２０が光学的に結合された状態で搭載されている。半導体レーザ１６からの光８４は、レンズ８１を介してエタロン１８に入射する。エタロン１８を透過した波長成分の光８６が光検出器２０に受光される。エタロン１８に入射する光の一部は、その表面で反射されその進行方向を反転して、反射光８８として半導体レーザ１６の方向に向かう。レンズ８１は、その光軸より上方の部分の頭頂部が除かれているので、反射光８８がレンズの集光作用によって再び半導体レーザ１６に入射することを低減する。
【００７４】
図８(ａ)を参照すると、レンズ８１として、ボールレンズが用いられている。レンズ８１は、搭載面２６ａ上に配置されている。この配置のために、レンズ８１は搭載面２６ａと対面する設置面８１ａを備えている。設置面８１ａが搭載面２６ａに面して配置されることにより、レンズ８１の光軸の高さが規定される。また、レンズ８１は、設置面８１ａと対向している上面８１ｂを有する。設置面８１ａおよび上面８１ｂは、共に当該レンズ８１の光軸に沿って伸びている。設置面８１ａと上面８１ｂとの間隔によって、レンズ８１の高さが規定される。光学レンズに上面が設けられているので、レンズ８１が光をコリメートするコリメート部のために必要な高さまで、レンズ８１の高さを小さくできる。このため、エタロン１８並びに第１及び第２の光検出器２０（２０ａ、２０ｂ）において反射された光が光学レンズを介して半導体レーザ１６に戻ることを低減できる。
【００７５】
また、レンズ８１の別の配置形態としては、搭載部材２６が、レンズ８１の搭載部を収容するための凹部を搭載面２６ａに備えても良い。この凹部にレンズ８１の搭載部が収容されることにより、レンズ８１の配置位置が決定されると共に、搭載面２６ａからのレンズ８１の高さが決定される。
【００７６】
図８(ｂ)では、図８(ａ)におけるレンズ８１に代えてレンズ９１が採用されている。レンズ９１では、反射光８８に対して不透明な膜９１ａを頭頂部に有する。レンズ９１は、その光軸より上方の部分に遮光膜９１ａが設けられているので、反射光８８がレンズの集光作用によって再び半導体レーザ１６に入射することを低減する。
【００７７】
このように、図８(ａ)および図８(ｂ)においては、光導波手段であるレンズ８１、９１は、エタロン１８および光検出器２０ａ、２０ｂの少なくともいずれかからの戻り光がレンズ８１を介して発光デバイスへ再入射することを低減するための手段を備えている。
【００７８】
発明者の試行錯誤によれば、エタロン１８は、光検出器２０ａ、２０ｂが配列されている方向(図８(ｃ)の図面に垂直方向)に直交する方向に伸びる軸９０との成す角θ2が８５゜以下または９５゜以上の範囲の入射光を受けることが好ましいことが発見された。これを実現するために、図８(ｃ)では、光検出器２０ａ、２０ｂは、半導体レーザ１６の活性層５８の沿って伸び軸８０を含む平面と交差することなく、この平面の上方および下方のいずれかに配置されている。図８(ｃ)の実施例では、上方に配置されている。故に、エタロン１８への入射光の入射角θ1は、±５゜以上の範囲であることが好ましい。これによって、エタロン１８にからの直接の反射光が半導体レーザ１６に入射することを低減できる。
【００７９】
図９(ａ)〜図９(ｆ)は、エタロンのスペクトル特性の計算例であり、横軸は波長(μｍ)、縦軸は透過率である。図示のスペクトルの計算は、エタロン１８の第１の位置における厚さｄ、第２の位置における厚さｄ＋δ、屈折率ｎとしたときに、
ｄ＝４７０μｍ
δ＝０．２４μｍ
ｎ＝１．６
を用い、フィネスＦ(または透過率Ｔ)をいくつか変化させて計算している。ここで、Ｔ、Ｒは、それぞれ、エタロンから空気層への光透過率および光反射率であり、ここでは両表面において等しいと仮定している。
【００８０】
フィネス：Ｆ＝４×Ｒ／(１−Ｒ)2
フリースペクトラルレンジ：
ＦＳＲ＝ｃ／(２・ｎ・ｄ・ｃｏｓ(θ))
である。
【００８１】
図９(ａ)〜図９(ｆ)では、第１の位置における透過スペクトルを線(1)で、第１の位置における透過スペクトルを線(2)で、これらのスペクトルの差スペクトルを線(3)で、それぞれ示している。なお、破線は、くさび型エタロンの場合における第１および第２の中間の位置ので透過スペクトルを示している。
【００８２】
この計算によれば、エタロンの透過率Ｔが０．７以上０．９以下の範囲で好適な結果を得られることが明らかになった。ロックされるべき波長からずれに対するフィードバックループの応答特性を考慮すると、上記の範囲が好適である。この範囲では、図９(ａ)〜図９(ｆ)中において実線(差特性)(3)の形状が示すように、縦軸のゼロ値の近傍において波長に対する線形性が優れているのである。この透過率Ｔが０．７より小さいと、図からの明らかなように線形性が必ずしも好ましくない。この透過率Ｔが０．９より大きいと、図からの明らかなように縦軸のゼロ値の近傍において波長に対する傾きが小さくなる。このため、波長の変化に対する応答性が必ずしも好ましくない。
【００８３】
図１０は、光発生部２７ａおよび波長変更部２７ｂを有する半導体レーザ２７を示す。光発生部２７ａおよび波長変更部２７ｂは、第２のクラッド層６２に至るように設けられた溝といった分離部によって、実質的に電気的に分離されている。この波長変更部２７ａは、光発生部２７ａの活性層５８ａに突き当てられた光導波路５８ｂを有する。
【００８４】
光発生部２７ａは埋め込み部６１ａを有し、波長変更部２７ｂは埋め込み部６１ｂを有する。埋め込み部６１ａ、６１ｂは、これに限定されるものではないが、半導体レーザ１６と同一の半導体積層構造を備え、これらには同一の半導体材料を適用することができる。
【００８５】
光導波路５８ｂにキャリアを注入するために、光発生部２７ａのための電極６６ａとは別個に電極６６ｂを有する。電極６６ｂ、６８間に加えられる信号は、第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂの信号から生成される差信号である。
【００８６】
この光導波路５８ｂに電極６６ｂ、６８を介してキャリアを与えると、光導波路５８ｂの屈折率が変化する。光導波路５８ｂに活性層５８ａが光学的に結合されているので、半導体レーザ２７の両端面間の光学的な距離がキャリアの注入よって変更される。これによって、半導体レーザ２７が発生する光の波長が制御される。この形態は、図１８に示される半導体光増幅器１７に対しても適用することができる。
【００８７】
図１および図２に示された実施の形態では、光電変換手段２０は、複数の光電変換素子２０ａ、２０ｂを備えている。光電変換素子２０ａ、２０ｂとしては、例えば、フォトダイオードを採用することができる。
【００８８】
信号処理素子部２２は、搭載部材３０上に搭載されている。信号処理素子部２２は、例えば熱電子冷却器３４を駆動するための温度調整部、半導体レーザ１６を駆動するためのパワー調整部を含む。温度調整部は、光電変換素子２０（２０ａ、２０ｂ）からの電気信号を受け、これに基づいて熱電子冷却器３４への電気信号を調整し、半導体レーザ１６の発振波長を制御する。パワー調整部は、光電変換素子２０（２０ａ、２０ｂ）からの電気信号を受け、これに基づいて半導体レーザ１６への駆動電流を調整し、半導体レーザ１６の発振パワーを制御する。
【００８９】
また、信号処理素子部２２は、ハウジング１２内に収納されることなく、発光デバイス１ａと別個に設けることができる。この場合には、ハウジング１２の端子１２ｃを介して、電気信号の送受を行うことができる。第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂからの電気信号は、端子１２ｃを介して信号処理素子部２２に送られ、信号処理素子部２２からに信号は、端子１２を介して半導体レーザ１６および／または熱電子冷却器３４に送られることができる。
【００９０】
搭載部材２６および搭載部材２８は、半導体レーザ１６、エタロン１８、光電変換素子２０ａ、２０ｂが光学的に結合するように、搭載部材２４上に配置されている。搭載部材３０は、光電変換素子２０ａ、２０ｂからの電気信号を受けるように搭載部材２４上に配置されている。つまり、半導体レーザモジュールを構成する主要な機能が、搭載部材２４上に集中的に配置されている。このため、半導体レーザ１６の発振波長および発振パワーを制御するために、パッケージ１２外との電気的および光学的な信号の授受が不要となる。高精度に発振波長が調整可能な半導体レーザモジュールが、従来と同様なパッケージ内に収納される。
【００９１】
図１および図２を参照すると、このような半導体レーザモジュール１ａでは、光ファイバ１４、レンズ３２ａ、３８ａ、半導体レーザ１６、エタロン１８、光電変換素子２０（２０ａ、２０ｂ）といった光電変換手段が、所定の軸４６に沿って配置されている。これによって、これらの光学的な結合が確実になる。
【００９２】
半導体レーザモジュール１ａは、半導体レーザ１６の背面からの出力光を取り出している。エタロン１８を用いてこの出力光を分光し、半導体レーザ１６の波長スペクトル内において所定の波長間隔を有する少なくとも２つの波長領域の光信号を得る。これらの光信号のうちの光強度の差情報に基づいて、半導体レーザ１６の温度を調整する。これによって、レーザ発振波長を所望の値に調整できる。また、これらの光信号のうちの光強度の和情報に基づいて、半導体レーザ１６の駆動電流を調整する。これによって、レーザ発振パワーを所望の値に調整できる。
【００９３】
半導体レーザモジュール１ａにおける光の流れを説明する。図１１（ａ）は、半導体レーザモジュール１の光の流れを示した模式図である。図１１（ａ）を参照すると、所定の軸４６に沿って、光ファイバ１４、レンズ３８ａ、レンズ３２ａ、半導体レーザ１６、エタロン１８、光導波回路２１、光電変換素子２０ａ、２０ｂが順に配置されている。半導体レーザ１６の光出射面１６ａから取り出された光Ａは、レンズ３２ａを介してレンズ３８ａに向けて集光され光Ｂとなる。さらに、光ファイバ１４の端面に入射するようにレンズ３８ａによって集光され光Ｃとなる。一方、半導体レーザ１６の光反射面１６ｂから取り出された光Ｄは、光導波回路２１において光Ｇ、Ｈに分岐された後にエタロン１８の入力面１８ａに入力される。光Ｄのスペクトルを図１１（ｂ）に示す。このスペクトルは半導体レーザ１６の発振特性を反映している。エタロン１８は、入射された光を空間的に異なる位置において分光する。エタロン１８の出力面からは、分光された光Ｅ、Ｆが放出される。図１１（ｃ）に示された実線は光Ｅ、Ｆのスペクトルを表し、破線は光Ｄのスペクトルを表す。このスペクトルは光回路１８の分光特性を反映している。これらの光Ｅ，Ｆは、光電変換素子１２ａ、１２ｂに入力される。光電変換素子２０ａ、２０ｂに入力された光は、それぞれ電気信号に変換される。
【００９４】
図１１(ｄ)は、くさび型エタロンといったエタロンの透過スペクトル計算例を示すスペクトル図である。エタロン１８の第１の位置における厚さｄ、第２の位置における厚さｄ＋δ、エタロンの入射面および出射面での反射率Ｒ、屈折率ｎとしたときに、
ｄ＝１０００μｍ
δ＝０．７８μｍ
Ｒ＝０．２７
ｎ＝１．５５８９
というパラメータによって得られる透過スペクトルの計算例を実線および破線で示す。この透過スペクトルでは、異なる位置において示される各スペクトルは、異なる波長においてピークを有すると共に、これらの波長の間の所定の透過率を示す波長において重なっている。このエタロンが適用された発光モジュールでは、これに限定されるものではないが、例えば、実線および破線の交差する波長で波長をロックするように制御できる。
【００９５】
次に、くさび型エタロン１８を用いた半導体光モジュールにおいて、光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌを変えることにより、差スペクトル線の形状がどのように変化するかについて説明する。
【００９６】
図１２(ａ)〜(ｄ)から図１５(ａ)〜(ｄ)までに、光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌの変化に従って、差スペクトル線形状が変化する様子を示す。図１２(ａ)〜(ｄ)は反射率Ｒが３０％、図１３(ａ)〜(ｄ)は反射率Ｒが４０％、図１４(ａ)〜(ｄ)は反射率Ｒが５０％、及び図１５(ａ)〜(ｄ)は反射率Ｒが６０％の場合の計算例を示している。また、図１２(ａ)、図１３(ａ)、図１４(ａ)及び図１５(ａ)では間隔Ｌが０．２ｍｍの場合、図１２(ｂ)、図１３(ｂ)、図１４(ｂ)及び図１５(ｂ)では間隔Ｌが０．３ｍｍの場合、図１２(ｃ)、図１３(ｃ)、図１４(ｃ)及び図１５(ｃ)では間隔Ｌが０．４ｍｍの場合、さらに図１２(ｄ)、図１３(ｄ)、図１４(ｄ)及び図１５(ｄ)では間隔が０．５ｍｍの場合の計算例を示している。
【００９７】
また、それぞれの図において、第１の位置における透過スペクトルを線(１)で、第２の位置における透過スペクトルを線(２)で、これらのスペクトルの差スペクトルを線(３)で、それぞれ示している。さらに、計算に用いたエタロンは、受光面１８ａと透過面１８ｂとの相対的傾斜角αが０．０２９１３５°、屈折率ｎが１．５５８９のくさび型エタロン１８である。
【００９８】
図１２(ａ)〜(ｄ)から図１５(ａ)〜(ｄ)までに示された計算例より、反射率Ｒと間隔Ｌとの組み合わせにより、差スペクトル線(３)の形状は様々に変化することが分かる。
【００９９】
以下、図１４(ａ)〜(ｄ)に示した反射率Ｒが５０％の場合を例として説明する。間隔Ｌを０．５ｍｍ（図１４(ｄ)）から減少していくと、透過スペクトル線(２)は、透過スペクトル線(１)に対して相対的にシフトしていく。これに従って、これら２つの透過スペクトルから作られる差スペクトル線(３)の左右対称性が崩れていく。ここで注目すべきことは、例えば、図１４(ｂ)にてＱで示した曲線部分においては、この差スペクトルの線形性が極めて良いという点である。ロック波長を、この線形性の良い部分に設定すれば、ロックすべき波長からのずれに対して、フィードバックループの応答特性が向上される。この向上は光学的に達成される。
【０１００】
発明者らは、フィードバックループの応答特性について検討を重ねた。その結果、差スペクトルの傾きに好適な範囲を見出した。その範囲は、ロックすべき波長、例えば、差スペクトルの零点を含む波長幅０．１ｎｍにおける変化率が絶対値で２０％以上であった。すなわち、差スペクトルの零点における傾きの絶対値が
２００（％/ｎｍ）以上であることが好適である。
【０１０１】
以上説明した計算例に基づいて、発明者らは、線形性が優れた差スペクトルを得るために、反射率Ｒ及び光検出器間隔Ｌの条件について検討した。その結果、発明者らは、図１６中のハッチング領域が、反射率Ｒ及び光検出器間隔Ｌの好適な条件であると考えている。すなわち、Ｌ(ｍｍ)、Ｒ(％)に対して、下記の式
Ｒ≧３０ ・・・・・・・・・・・・ 式(１)
Ｒ≦６０ ・・・・・・・・・・・・ 式(２)
Ｌ≧−０．０１×Ｒ＋０．６ ・・・ 式(３)
Ｌ≦−０．０１×Ｒ＋０．８ ・・・ 式(４)
Ｌ≦０．２ ・・・・・・・・・・・ 式(５)
で規定される領域が好適である。
【０１０２】
反射率Ｒが３０％以上（式(１)）が好適である理由は、反射率が低くなりすぎると、くさび型エタロン１８内での干渉の効果が弱くなってしまうためである。反射率が６０％以下（式(２)）が好適である理由は、反射率が高くなり過ぎるとエタロン内部での多重反射回数が増加することにより、エタロン本来の性能が引き出せなくなってくるからである。
【０１０３】
また、発明者らは、差スペクトル線(３)のゼロ値近傍での傾き及び線形性に着目し、光検出器２０ａ、２０ｂの間隔を様々に変化させた。その結果、光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌと反射率Ｒとの関係が、上記の式(１)及び(２)に加え、式(３)及び(４)であることが好適であるという結論に至った。
【０１０４】
光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌが小さくなり過ぎると、第1及び第2の位置における透過光波長の差（透過スペクトルの差）が小さくなるため、十分な強度を持った差スペクトルが得られなくなる虞がある。この点を考慮し、検討を重ねた結果、間隔Ｌは０．２ｍｍ以上（式(５)）が好適であるとの結論に達した。
【０１０５】
また、実際に波長感度を求めたところ、図１６におけるハッチング領域では、１５ｄＢ/ｎｍ以上という良好な波長感度が得られることが分かった。
【０１０６】
上記の好適な条件を満たすように、くさび型エタロン１８の反射率Ｒと光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌを実現するためには、くさび型エタロン１８の傾斜角度αと、受光面１８ａ及び透過面１８ｂの反射率(３０％〜６０％)を決定した後に、光検出器の間隔Ｌを計算により求める。そして、光検出器２０ａ、２０ｂがその間隔で配置されるように、光電変換素子２０を作製すれば良い。
【０１０７】
次いで、このようにして得られた半導体レーザ１６の発振スペクトル内の２波長における光強度の情報に基づいて、発振スペクトルを調整するアルゴリズムを説明する。図１７（ａ）〜（ｃ）は、半導体レーザの発振スペクトルを示す模式図である。横軸は、光の波長を示し、縦軸は、スペクトル強度（パワー）を示す。発振されるべきレーザ光の中心波長をλ0とする。この中心波長λ0を挟んで、レーザ発振スペクトル内に少なくとも２個の波長（波長領域）λ1、λ2を選択する。図３に示したエタロン１８では、波長λ1、λ2の光が選択され、分光された光を光電変換素子へ提供する。
【０１０８】
図１７（ａ）は、半導体レーザ１６が発振すべき中心波長λ0において発振しているときのスペクトルを示している。このとき、エタロン１８で分光された光λ1、λ2を光電変換して得られた信号強度は共に等しい。このため、これらの差信号Ｖ（Ｒ1）−Ｖ（Ｒ2）は所定値、この場合にゼロとなる。
【０１０９】
図１７（ｂ）は、半導体レーザ１６が発振すべき中心波長λ0よりも短波長において発振しているときのスペクトルを示している。このとき、これらの差信号Ｖ（Ｒ1）−Ｖ（Ｒ2）は所定値よりも大きくなる。この差信号は、半導体レーザ１６の発振波長を長波長側へシフトさせる必要があることを示している。この信号に基づいて、ペルチェ素子３４によって半導体レーザ１６の温度を変更する。この場合には、半導体レーザ１６の温度を上昇させる必要があるので、ペルチェ素子３４への電流を減少する。
【０１１０】
図１７（ｃ）は、半導体レーザ１６が発振すべき波長λ0よりも長波長において発振しているときのスペクトルを示している。このとき、これらの差信号Ｖ（Ｒ1）−Ｖ（Ｒ2）は所定値よりも小さくなる。この差信号は、半導体レーザ１６の発振波長を短波長側へシフトさせる必要があることを示している。この信号に基づいて、ペルチェ素子３４によって半導体レーザ１６の温度を変更する。この場合には、半導体レーザ１６の温度を降下させる必要があるので、ペルチェ素子３４への電流を上昇する。
【０１１１】
このように、発振スペクトル内の２波長における光強度を監視し、２波長における光強度の差情報に基づいて負帰還制御を行うようにすると、発振スペクトルの調整を行うことができる。上記の例では、レーザ発振すべき中心波長λ0を挟むように２波長を選択したけれども、制御アルゴリズムはこれに限られるものではない。中心波長λ0よりも短波長側に監視波長を選ぶ場合においても、差信号Ｖ（Ｒ1）−Ｖ（Ｒ2）が所定値になるように制御することによって、発振スペクトルを同様に調整することができる。なお、半導体レーザ１６の発振波長の温度変化の係数を例示的に示すと、０．１ｎｍ／℃程度である。
【０１１２】
また、複数の監視波長の和信号に基づいて、半導体レーザ１６の発振パワーの自動制御（ＡＰＣ制御）を行うことができる。つまり、和信号の値が一定になるように半導体レーザ１６の駆動電流を制御することができる。
【０１１３】
上記の例では、発振スペクトルを監視するための光電変換素子１２が２個の場合について説明したけれども、３個以上の光電変換素子を設することもできる。この場合、これらの光電変換素子からの電気信号をマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を用いて制御するとすれば、発振スペクトルの形状に関する情報も得ることができる。このときも、半導体レーザ１６の発振パワーを３個以上の光電変換素子の信号の和に基づいて見積もることができる。
【０１１４】
エタロン（エタロン１８、あるいはエタロン１９）は半導体レーザ１６と同一の搭載部材２６上に載置されているため、ペルチェ素子３４の温度を変えると、エタロンの温度も変化する。
【０１１５】
ＷＤＭシステムのように、発光デバイスの波長ロックをそれぞれ異なる波長で行なう場合に、半導体レーザ１６の発振波長の温度依存性とエタロン特性の温度依存性との差に起因した以下の問題が生じる。エタロンの温度が変われば、エタロンの厚さおよび屈折率が変化するため、エタロンを透過する光の波長及びＦＳＲといった光学特性（エタロン特性）が変化してしまうからである。
【０１１６】
ロック波長をあらかじめ設定された波長からＷＤＭ波長間隔だけ離れた波長に変える場合には、半導体レーザ１６の発振波長がＷＤＭ波長間隔分だけ変化するように半導体レーザ１６の温度を変える。ここで、ＷＤＭ波長間隔とエタロンのＦＳＲとがほぼ等しければ、変更後のロック点でのフィードバック特性はほぼ同じである。その結果、各ＷＤＭ波長における特性が優れたものとなる。しかしながら、エタロン特性にも温度依存性があり、しかも半導体レーザ１６の温度を変化させるのと同時にエタロンの温度も変わってしまうため、ＷＤＭ波長間隔とエタロンのＦＳＲとは必ずしも等しくならない。
【０１１７】
そこで、発明者らは、この問題を解決する以下の方法を見出した。その方法を図１８(ａ)〜(ｃ)を参照しながら説明する。
【０１１８】
図１８(ａ)〜(ｃ)は、半導体レーザ光の周波数の温度依存性、及びくさび型エタロン１８を透過する光の温度依存性の一例を示す模式図である。すなわち、これらの図において、直線Ｍは、半導体レーザから放出されるレーザ光の光周波数が、半導体レーザの温度の変化に伴なって変化する様子を示す。また、直線ｍ-1、ｍ0、ｍ1は、エタロン１８において干渉次数ｍ−１、ｍ、ｍ＋１で干渉する光がエタロンの温度変化とともにどのように変化するかを示す。
【０１１９】
今、ＷＤＭ波長間隔を周波数に換算した値１００ＧＨｚ(δνWDM：ＷＤＭ周波数)と等しいＦＳＲを有するエタロン１８（石英製）を作製するとすれば、厚さｄ１の第１の位置と厚さｄ２の第２の位置との中点の厚さｄは、
となる。ただし、ｃは光速、ｎは石英の屈折率（１．４４）である。
【０１２０】
このエタロン１８を用いた発光モジュールにおいて、今、例えば、図１８中のＡで示す点において波長ロックがかけられていたとする。そして、ＷＤＭ周波数間隔Ｗ(１００ＧＨｚ)だけ異なる点Ｂへとロック点を移す場合を考える。このとき変化させるべき温度δＴは、半導体レーザ１６の発振波長の温度依存性が−１３ＧＨｚ／℃であることから、
となる。よって、半導体レーザ１６の温度を７．７℃(δＴ)変えることにより、ロック点をＢ点に移すことができる。ここで、仮に、エタロン１８の干渉光周波数の温度依存性がないとすれば、図１８(ａ)に示すように、半導体レーザ１６の発振周波数の温度依存性を示す直線Ｍとエタロン１８の干渉光周波数を示す直線ｍ0はＢ点で交差する。よって、ロック波長をシフトさせた場合であっても、シフト前の場合とほぼ同等のフィードバック特性を実現できることとなる。
【０１２１】
しかしながら、実際には、エタロン１８の干渉光周波数に温度依存性がある、すなわち、図１８(ｂ)のように直線ｍ-1、ｍ0、ｍ1に傾きがあるため、直線Ｍと直線ｍ0は、Ｂ点では交差せず、Ｂ’点において交差することとなる。具体的には、エタロンの干渉光周波数の温度依存性が−１．５ＧＨｚ／℃であるため、エタロン１８のＦＳＲ間隔は、
となり、ＷＤＭ周波数間隔（１００ＧＨｚ）とは異なる値となってしまう。この１１２ＧＨｚのＦＳＲ間隔を図１８(ｂ)中でＦ’で示した。
【０１２２】
そこで、発明者らは、以下の補正係数ｋを用いて、エタロン１８を設計するようにした。すなわち、エタロン１８（石英製）の厚さｄ１の第１の位置及び厚さｄ２の第２の位置の中点における厚さｄを以下のように求めたのである。
【０１２３】
ｄ＝ｃ／（２・ｎ・ｋ・δνWDM）…………式（６）
また、ｋ（０＜ｋ＜１）は、
ｋ＝１−（ｄν／ｄT）etalon／（ｄν／ｄＴ）LD
であることが好適である。
ここで、発明者の見積もりによれば、
（ｄν／ｄT）etalon＝−１．５ＧＨｚ／℃
（ｄν／ｄＴ）LD＝−１３ＧＨｚ／℃
なので、
ｋ＝１−（−１．５／−１３）＝０．８８
となる。よって、エタロン１８の厚さｄは、
ｄ＝１．０４／０．８８＝１．１８ｍｍ
であり、また、ＦＳＲは８８．３ＧＨｚである。なお、この８８．３ＧＨｚのＦＳＲは、図１８(ｃ)のＦで示す間隔に相当する。
【０１２４】
図１８(ｃ)においてロック点をＡ点からＢ点までシフトする場合、半導体レーザ１６の温度を７．７℃変えることになるが、同時にエタロン１８の温度も７．７℃だけ変化する。エタロン１８の干渉光周波数の温度依存性が−１．５ＧＨｚ／℃であるから、
となる。この変化分は、ＷＤＭ周波数間隔（図１８中のＷ）とほぼ等しいため、図１８(ｃ)に示すように、直線Ｍと直線ｍ0はＢ点で交差するようになる。したがって、このＢ点において波長をロックすることにより、優れたフィードバック特性を実現できる。
【０１２５】
なお、以上の説明においては、例示的に、くさび型エタロン１８の厚さｄ１の第１の位置及び厚さｄ２の第２の位置の中点における厚さｄを上記の式（６）に基づいて求めるようにした。しかしながら、第１の位置での厚さｄ１を式（６）に基づいて決定するようにしてもよい。また、エタロン１９を用いる場合は、上記の式（６）で求まる厚さｄが厚さｄ１と厚さｄ２との平均値となるようにしても良く、また、第１の位置の厚さｄ１が上記式（６）で決まる厚さｄと等しくなるようにしても良い。
【０１２６】
図１９は、上記のアルゴリズムを実現できる例示的な回路である。光電変換素子２０ａ、２０ｂからの電流信号は、それぞれ電流電圧変換器１０１、１０２によって電圧信号Ｖ1、Ｖ2に変換される。この電圧信号Ｖ1、Ｖ2は、プリアンプ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄによって増幅され、それぞれ電圧信号Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6を生成する。電圧信号Ｖ3、Ｖ4は差信号生成回路１０４に入力されて、ペルチェ素子３４を駆動するために電流信号に変換される。電圧信号Ｖ5、Ｖ6は、和信号生成回路１０５に入力されて、半導体レーザ１６を駆動するための電流信号に変換される。
【０１２７】
差信号生成回路１０４は、入力された電圧信号Ｖ3を抵抗Ｒ1の一端に受ける。抵抗Ｒ1の他端は、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の負入力および抵抗Ｒ2の一端にそれぞれ接続される。抵抗Ｒ2の他端は演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の出力に接続されている。差信号生成回路１０４は、入力された電圧信号Ｖ4を抵抗Ｒ3の一端に受ける。抵抗Ｒ3の他端は、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の正入力および抵抗Ｒ4の一端にそれぞれ接続される。抵抗Ｒ4の他端は、基準電位（接地）に接続されている。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の出力には、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4の抵抗が等しい時には、入力信号Ｖ3、Ｖ4の差を示す電圧が現れる。この差信号をペルチェ素子駆動回路１０６に入力し、ペルチェ素子３４を駆動する。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の出力を演算増幅器（ＯｐＡｍｐ２）の正入力に加え、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ２）の出力をペルチェ素子駆動回路１０６の入力に加えることができる。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ２）負入力には、ロック波長にオフセットを加えることを可能にするためにオフセット調整用の電圧源ＶOFF1を接続すれば、ペルチェ素子３４を好適に駆動できる。
【０１２８】
和信号生成回路１０５は、入力された電圧信号Ｖ5を抵抗Ｒ5の一端に受ける。抵抗Ｒ5の他端は、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の負入力および抵抗Ｒ6の一端にそれぞれ接続される。抵抗Ｒ6の他端は演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の出力に接続されている。和信号生成回路１０５は、入力された電圧信号Ｖ6を抵抗Ｒ7の一端に受ける。抵抗Ｒ7の他端は、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の負入力および抵抗Ｒ5、Ｒ6の一端にそれぞれ接続される。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の正入力は、基準電位（接地）に接続されている。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の出力には、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7の抵抗が等しい時には、入力信号Ｖ5、Ｖ6の和を示す電圧が現れる。この和信号を半導体レーザ１６の駆動回路１０７に入力し、半導体レーザ１６を駆動する。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の出力を演算増幅器（ＯｐＡｍｐ４）の正入力に加え、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ４）の出力を半導体レーザ１６の駆動回路１０７の入力に加えることができる。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ４）の負入力には、オフセット調整用の電圧源ＶOFF2を接続すれば、半導体レーザ１６を適切に駆動できる。
【０１２９】
図１９に示された信号処理部２２は、集積回路、および抵抗、キャパシタ等の受動素子を用いて小型に実現される。このため、これらの構成物は同一のハウジング内に収納されることもでき、ハウジング外に配置されることもできる。
【０１３０】
図２０は、本発明をグレーティングファイバレーザモジュール１ｂに適用した実施の形態を示す。グレーティングファイバレーザモジュール１ｂは、回折格子１５ａが設けられた光ファイバ１５と、光放出面１７ａおよび光反射面１７ｂを有する半導体光増幅器１７を備える。半導体光増幅器１７は、光放出面１７ａは、光反射面１７ｂの反射率より小さく、光放出面１７ａおよび光反射面１７ｂの間に光の発生および増幅を行うことができる活性層を有する。半導体光増幅器１７は、図３に示された半導体発光素子と類似の構造を備えることができる。
【０１３１】
グレーティングファイバレーザモジュール１ｂでは、光反射面１７ｂと回折格子１５ａとが光共振器を構成する。光ファイバ１５の一端１５ｂは、半導体光増幅器１７の光放出面１７ａと光学的に結合している。エタロン１８は、半導体光増幅器１７の光反射面１７ｂと光学的に結合されている。光ファイバ１５の一端１５ｂは、レンズ化端部であることができる。光ファイバ１５は、ｑまたは複数の位置決め部材２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを含む位置決め手段によって、半導体光増幅器１７に対して位置合わせされている。
【０１３２】
図２０に採用されている半導体光増幅器１７に対しても、図１０に示された、光発生部６１ａおよび波長変更部６１ｂを有する半導体レーザ２７と同様の構造を適用することができる。この構造は、半導体光増幅器１７においても、波長変更部の屈折率を電気的に変化させて、光共振器内の光学的な長さを調整することを可能にする。これによって、発光デバイスが発生する光の波長を制御することができる。
【０１３３】
以上の説明では、くさび型エタロン１８及びエタロン１９を例示したけれども、異なる位置において異なる厚さ(つまり光学的な厚さ)を有する形態であれば、これ以外の形態のエタロンも利用することができる。また、所定の光干渉特性を有する複数個のエタロンを組み合わせたエタロンデバイスを利用しても良い。
【０１３４】
なお、以上説明した光検出器２０ａ、２０ｂからの出力信号及びこれらの信号の差信号の実測値を例示する。すなわち、図２１は、半導体レーザの温度をペルチェ素子により意図的に変化させたときに、光検出器２０ａ、２０ｂからの電流信号がどのように変化するかを測定した実測値の一例を示す特性図である。また、図２２は、半導体レーザの温度変化とともに、差信号、すなわち図１９に示す回路におけるＯｐＡｍｐ１の出力がどのように変化するかを測定した実測値の一例を示す特性図である。
【０１３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に発光モジュールによれば、発光デバイスの一端から取り出された光をエタロンデバイスを用いて分光するようにした。このエタロンデバイスの出力からの分光された複数の光の各々を光電変換し電気信号を生成した。この電気信号は光電変換された光の強度を示している。光信号が処理されて得られる電気信号は、発光デバイスの発光状態を反映している。これらの電気信号に基づいて発光デバイスを調整すれば、発光デバイスにおいて発生される光の波長を制御することができる。
【０１３６】
したがって、発光される光の波長を動作状態において調整可能な発光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、半導体レーザモジュールの斜視図であり、その内部の様子が明らかになるように一部破断図になっている。
【図２】図２は、半導体レーザモジュール主要部を表し図１のＩ−Ｉ断面における断面図である。
【図３】図３は、分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザの模式図を示し、出射されるレーザ光の光軸方向に沿った一部破断を示している。
【図４】図４(ａ)は、エタロンの一例を示す斜視図である。図４(ｂ)は、エタロンの他の一例を示す斜視図である。
【図５】図５(ａ)は、光電変換手段の正面図である。図５(ｂ)は、図５(ａ)の光電変換素子を図４(ａ)のエタロンと共に用いる例を示す平面模式図である。図５(ｃ)は、図５(ａ)の光電変換手段を図４(ａ)のエタロンと共に用いる例を示す側面模式図である。
【図６】図６(ａ)〜図６(ｃ)は、エタロンの構成例を示す模式図である。
【図７】図７(ａ)および図７(ｂ)は、エタロンの構成例を示す模式図である。
【図８】図８(ａ)〜図８(ｃ)は、搭載部材上に配置された半導体レーザ、レンズ、エタロンおよび光検出器を示す側面図である。
【図９】図９(ａ)〜図９(ｆ)は、エタロンのフィルタ特性の特性図である。
【図１０】図１０は、光発生部および光導波路部を含む半導体レーザの模式図を示す。
【図１１】図１１（ａ）は、半導体レーザモジュールの光の流れを示した模式図である。図１１（ｂ）は、半導体レーザから出射された光の発振スペクトルの特性図である。図１１（ｃ）は、エタロンからの光の透過スペクトルの特性図である。図１１（ｄ）は、エタロンの透過スペクトルの特性図である。
【図１２】図１２(ａ)〜図１２(ｄ)は、光検出器の間隔をパラメータとして反射率３０％のエタロンのフィルタ特性を示す特性図である。
【図１３】図１３(ａ)〜図１３(ｄ)は、光検出器の間隔をパラメータとして反射率４０％のエタロンのフィルタ特性を示す特性図である。
【図１４】図１４(ａ)〜図１４(ｄ)は、光検出器の間隔をパラメータとして反射率５０％のエタロンのフィルタ特性を示す特性図である。
【図１５】図１５(ａ)〜図１５(ｄ)は、光検出器の間隔をパラメータとして反射率６０％のエタロンのフィルタ特性を示す特性図である。
【図１６】図１６は、エタロン１８の反射率と光検出器の間隔との組み合わせのうち、好適な組み合わせを示すグラフである。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｃ）は、半導体レーザの発振スペクトルを示す模式図である。
【図１８】図１８(ａ)〜(ｃ)は、半導体レーザ光の光周波数の温度依存性、及びくさび型エタロン１８を透過する光の周波数の温度依存性の一例を示す模式図である。
【図１９】図１９は、波長調整のためのアルゴリズムを実現できる回路を例示的に示した回路図である。
【図２０】図２０は、グレーティングファイバレーザモジュール主要部を表し図１と同様なＩ−Ｉ断面に相当する断面図である。
【図２１】図２１は、半導体レーザの温度をペルチェ素子により変化させたときに、光検出器２０ａ、２０ｂからの電流信号がどのように変化するかを測定した実測値の一例を示す特性図である。
【図２２】図２２は、半導体レーザの温度をペルチェ素子により変化させたときに、図１９に示す回路におけるＯｐＡｍｐ１の出力がどのように変化するかを測定した実測値の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
１…半導体レーザモジュール、１０…半導体レーザモジュール主要部、１２…ハウジング、１４…光ファイバ、１５…グレーティング光ファイバ、１６、２７…半導体レーザ素子、１７…半導体光増幅器、１８、１９…エタロン、２０ａ、２０ｂ…半導体受光素子、２１…レンズ、２２…信号処理素子部、２３…位置決め部材、２５…アパーチャデバイス、２４、２６、２８、３０…搭載部材、３２…レンズ保持部材、３４…熱電子冷却器、３８…レンズ保持部、４０…光アイソレータ、４２…フェルール、４４…スリーブ、５０…半導体基板、５２…バッファ層、５４…第１のクラッド層、５６…第１のガイド層、５８…活性層、６０…第２のガイド層、６１…埋め込み部、６２…第２のクラッド層、６４…コンタクト層、６６…電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
１．５５μｍ帯のＷＤＭシステムにおいては、隣接するチャネルの波長間隔は０．８ｎｍであると規定されている。これは、チャネル波長の絶対精度を±０．１ｎｍ以上の精度で制御することを必要とする。このために好適な半導体レーザとしては、ＤＦＢ型半導体レーザ、ＤＢＲ型半導体レーザが利用できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの半導体レーザでは、鋭い発振スペクトルが得られるけれども、発振波長は、レーザ製造段階でレーザチップ内に作製される回折格子によって決定されてしまう。所望の発振波長を安定に、また精度良く得ることは、プロセス要因の影響を受けるため簡単なことではなかった。
【０００４】
これを実現するために、以下のような試みがある。半導体レーザチップを発光モジュールに組み立てた後に、その使用に際して、光モジュールからの出力光を分岐して、分岐光を光スペクトラムアナライザといった大がかりな装置でモニタする。このモニタ情報に基づいて、半導体レーザチップの温度または注入電流を調整する。
【０００５】
しかしながら、波長分割多重（ＷＤＭ）システムでは、複数の波長を用いて１６チャネルまたは３２チャネルでデータを並列に伝送するので、ＷＤＭシステムに実用的に適用可能な発光モジュールを実現することは容易なことではない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、光スペクトラムアナライザといった装置を使用することなく、動作状態において発生される光の波長が容易に調整可能な発光モジュールを提供することとした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、このような発光モジュールを実現するために、半導体レーザを例示としてさまざまな検討を重ねた。動作状態で発振波長の調整を行うためには、発振光を取り出してこの波長を監視する必要がある。しかしながら、光カプラ等の光分岐器を発光モジュールの出力と結合させることは装置の大型化を招く。
【０００８】
このような検討に基づいて、以下の技術的な課題があることが明らかになった。（１）半導体レーザといった半導体発光素子からの光を監視するために光学的な結合手段が必要である。（２）結合手段から得た光をいくつかの波長成分に分離する手段が必要である。（３）分離手段からの光を電気信号に変換するための変換手段が必要である。
【０００９】
発明者は、このような課題を鑑みて、本発明を次のような構成とした。
【００１０】
本発明の発光モジュールは、波長分割多重システムのための発光モジュールであって、第１および第２の光反射部、並びに第１の光反射部および第２の光反射部の間に設けられた半導体発光素子部を有する発光デバイスと、発光デバイスの第１の光反射部からの透過光を受けるように配置された第１および第２の光検出器と、発光デバイスの第１の光反射部と第１の光検出器との間に位置する第１の厚さの第１の部分、および、発光デバイスの第１の光反射部と第２の光検出器との間に位置する第２の厚さの第２の部分を有するエタロンデバイスと、発光デバイスとエタロンデバイスとの間に設けられた光導波手段とを備える。エタロンデバイスの第１の厚さはエタロンデバイスの第２の厚さと異なり、エタロンデバイスは、第１の部分において第１の厚さを達成するように設けられた第１の面と第１の面に対向する第２の面とを有すると共に、第２の部分において第２の厚さを達成するように設けられた第３の面と第３の面に対向する第４の面とを有し、光導波手段は発光デバイスとエタロンデバイスとの間に設けられた光学レンズを含み、エタロンデバイスの第１の面および第３の面に入射する光がコリメート光であり、発光デバイスは、第１および第２の光反射部並びに半導体発光素子部を有する半導体レーザ素子である。
【００１１】
エタロンデバイスにおいて、発光デバイスの第１の光反射部と第１の光検出器との間に位置する部分の厚さが、発光デバイスの第１の光反射部と第２の光検出器との間に位置する部分の厚さと異なる。このため、エタロンデバイスにおいて、異なる厚さの部分では、異なる波長成分の光が透過する。故に、発光デバイスからの光が含む波長成分が変化したとき、これに応じて、エタロンデバイスの各部分を透過した光の強度が変化する。この変化は、第１の光検出器および第２の光検出器によって電気信号に変換される。これらの電気信号の変化は、半導体発光素子部において発生された光の波長の変化を示している。
【００１２】
この電気信号の差信号は、光の波長の変化の方向を示している。この差信号を一定にするように半導体発光素子部を制御すれば、結果として、半導体発光素子部において発生された光の波長が一定にするように制御できる。
【００１３】
以下に示される本発明に係わる特徴は、上記の発明と組み合わされることができる。また、以下に示される本発明に係わる特徴を任意に組み合わせることができ、これによって、それぞれの作用および効果並びにその組合せにより得られる作用および効果を享受することができる。
【００１４】
本発明の発光モジュールでは、第１の部分の第１の面と第２の面との間隔は第２の部分の第３の面と第４の面との間隔と異なると共に、前記第１の面と前記第２の面とは互いに平行であると共に、前記第３の面と前記第４の面とは互いに平行であることができる。この形態によって、第１および第２の厚さを有するエタロンデバイスを実現することができる。
【００１５】
本発明の発光モジュールでは、エタロンデバイスは、受光面、および受光面と対向する透過面を有することができる。このエタロンデバイスにおいて、第１および第３の面は、発光デバイスの第１の反射部からの透過光を受ける受光面に含まれることができ、また第２および第４の面は透過面に含まれることができる。本発明の発光モジュールでは、受光面は、受光面および透過面の間隔がエタロンデバイスの第１の部分から第２の部分へ向かう第１の方向に広がるように、透過面に対して相対的に傾斜することにより、前記エタロンデバイスの第１の厚さが前記エタロンデバイスの第２の厚さと異なっていることができる。
【００１６】
エタロンデバイスは、第１の方向に関して間隔が変化する受光面および透過面を有する。第１および第２の光検出器に対してエタロンデバイスを相対的に第１の方向に移動させると、エタロンデバイスを介して第１および第２の光検出器が受ける光の波長成分が変化する。エタロンデバイスの第１および第２の部分によって実現される透過スペクトルが変化する。例えば、これによって、半導体発光素子部において発生された光の中心波長を調整できる。
【００１７】
本発明の発光モジュールでは、エタロンデバイスは、エタロンデバイスの第１の部分から第２の部分へ向かう方向と直交する方向に関して、発光デバイスに対して相対的に傾斜されるように配置されることができる。これによって、エタロンデバイスからの反射光が半導体発光素子部に戻ることを低減できる。
【００１８】
本発明の発光モジュールでは、第１および第２の光検出器の各々はフォトダイオードであることができる。また、本発明の発光モジュールでは、第１および第２の光検出器は、エタロンデバイスの取り付けられることができる。本発明の発光モジュールは、アパーチャデバイスを更に備えることができる。アパーチャデバイスは、第１および第２の光検出器の各々と、発光デバイスとの間に配置された複数の開口を有することができる。アパーチャデバイスは、光が透過すべきエタロンデバイス上の位置を規定する。これによって、第１および第２の光検出器が受光する光の波長領域が決定される。また、アパーチャデバイスは、第１および第２の光検出器から発光デバイスへの反射戻り光を低減することができる。
【００１９】
本発明の発光モジュールは、半導体発光デバイスとエタロンデバイスとの間に光導波手段を有することができる。光導波手段を例示すれば、これに限定されるものではないが、凸レンズおよび凹レンズといった光学レンズ、光回路等がある。例えば、光回路は、半導体発光デバイスからの光をエタロンデバイス上に所定の(複数の)位置に導く光分岐路および光導波路を有することができる。
【００２０】
本発明の発光モジュールでは、エタロンデバイスの第１の面および第３の面に入射する光がコリメート光であることが好適である。
【００２１】
本発明の発光モジュールでは、光導波手段は、光学レンズと、エタロンデバイスおよび第１および第２の光検出器の少なくともいずれかから光学レンズを介して発光デバイスへ戻る光を低減するための手段とを備えることができる。
【００２２】
本発明の発光モジュールは、搭載面を有する搭載部材を更に備えることができる。光学レンズは、搭載部材の搭載面に対面する設置面と、設置面に対向する上面とを有し、レンズの高さは、設置面と上面との間隔によって規定される。光学レンズが上面を備えるので、この光学レンズの高さを小さくできる。これによって、エタロンデバイス並びに第１及び第２の光検出器において反射された光が光学レンズを介して発光デバイスに入射することを低減できる。
【００２３】
本発明の発光モジュールでは、エタロンデバイスは、第１および第２の光検出器が配列されている方向に直交する方向に伸びる軸との成す角が８５゜以下または９５゜以上の範囲の入射光を受けることが好適である。
【００２４】
本発明の発光モジュールでは、発光デバイスは、第１および第２の光反射部並びに半導体発光素子部を有する半導体レーザ素子を含むことができる。この形態は、半導体レーザモジュールを提供する。
【００２５】
本発明の発光モジュールでは、発光デバイスは、半導体発光素子部および第１の反射部を有する半導体光増幅器と、第２の反射部を有する回折格子を含み半導体光増幅器と光学的に結合された光学部品とを備えることができる。この形態は、導波路グレーティングレーザモジュールを提供する。
【００２６】
本発明の発光モジュールは、第１および第２の光検出器からの信号に基づいて発光デバイスが発生する光の波長を変更するための光波長調整手段を更に備えることができる。光波長調整手段としては、半導体発光素子部の温度を調整できる熱電子冷却器、電気的に屈折率を変更可能な光導波路を備える半導体発光素子が例示される。
【００２７】
本発明の発光モジュールでは、発光デバイスで発生される光の波長を調整するための光波長調整手段は、制御回路と、温度変更手段とを備えることができる。この調整手段は、第１および第２の光検出器からの電気信号に基づいて発光デバイスの温度を調整することができ、これによって、発光デバイスが発生する光の波長を変更することができる。制御回路は、第１および第２の光検出器からの電気信号に基づいて発光デバイスが発生する光の波長を調整するための制御信号を生成することができる。温度変更手段は、制御信号に基づいて発光デバイス、例えば半導体発光素子部、の温度を調整することができる。
【００２８】
本発明の発光モジュールでは、以下の形態を適用することができる。エタロンデバイスは、発光デバイスから光を受けて所定の発振スペクトル内の第１の波長成分を含む光、および第１の波長と異なる第２の波長成分を含む光を出力できる。第１および第２の光検出器は、それぞれ、第１の波長および第２の波長の光に対応する第１および第２の電気信号を出力できる。温度変更手段は、第１の電気信号と第２の電気信号から生成された差信号に基づいて、発光デバイスの温度を調整できる。駆動回路は、第１の電気信号と第２の電気信号とから生成された和信号に基づいて、発光デバイスのための駆動信号を調整することができる。発光デバイスが発生する光の波長の中心は、第１の波長と第２の波長との間に含まれることが好ましい。
【００２９】
本発明の発光モジュールは、発光デバイスと、エタロンデバイスと第１および第２の光検出器とを備える。また、制御回路と、温度制御器とを備えても良い。エタロンデバイスは、透過する場所の違いにより、その透過スペクトル特性が所定量だけ波長シフトした、透過位置依存性を有する波長フィルタとして作用する。従って、エタロンが、発光デバイスから受けた所定スペクトルの入力光強度は、エタロン透過部位の透過スペクトル特性に基づく透過光強度を持つ。制御回路は、第１および第２の光検出器からの複数の電気信号の少なくとも２個の電気信号の差信号を出力することができ、また和信号を出力することができる。温度制御器は、制御回路の差信号に基づいて発光デバイスの温度を変更する。
【００３０】
エタロンデバイスの所定の厚さｄが、
ｄ＝ｃ／（２・ｎ・ｋ・δνWDM）
ただし、
ｋ＝１−（ｄν／ｄT）etalon／（ｄν／ｄＴ）LD
（ｄν／ｄT）etalon：エタロンデバイスの厚さｄの位置で干渉する光の周波数の温度に対する変化率
（ｄν／ｄＴ）LD： 半導体発光素子部において発生される光の周波数の温度に対する変化率
δνWDM：波長分割多重（ＷＤＭ）周波数間隔
により決められていることが好適である。このようにすれば、半導体発光素子部の温度を変えることによりその発振波長を変化させる場合でも、半導体発光素子部を発光させるべき発振波長の間隔で変更できる。
【００３１】
以下に示される本発明に係わる特徴は、受光面および透過面の間隔がエタロンデバイスの第１の部分から第２の部分に向かう方向に広がるように、透過面に対して相対的に傾斜しているエタロンデバイスに適用される。
【００３２】
本発明の発光モジュールにおいては、第１の光検出器と第２の光検出器との間隔が、エタロンデバイスの第１の部分における第１の透過スペクトルとエタロンデバイスの第２の部分における第２の透過スペクトルとの差スペクトルの零点における傾きの絶対値が２００（％/ｎｍ）以上になるよう決定されていることを特徴とすることができる。
【００３３】
本発明の発光モジュールにおいては、受光面及び透過面の反射率は、それぞれ、３０％以上６０％以下の範囲にあることが好適である。また、第１の光検出器と第２の光検出器との間隔Ｌ(ｍｍ)が、エタロンデバイスの反射率Ｒ(％)とした時に、
−０．０１×Ｒ＋０．６≦Ｌ≦−０．０１×Ｒ＋０．８
及び、
０．２≦Ｌ
の関係を満たすことが好適である。
【００３４】
これらの関係により規定される領域では、差スペクトル特性は優れた線形性を示す。光検出器の間隔を変えることによってエタロンデバイスを透過する光の波長が選択される。これによって、差スペクトルの形状を変化できるので、半導体発光素子部における波長シフトの検出感度を光学的に高めることができる。
【００３５】
本発明の発光モジュールにおいては、第１の光検出器および第２の光検出器の各々は、エタロンデバイスの受光面が透過面に対して相対的に傾斜している方向における第１の幅と、該方向と直交する方向における第２の幅とを有し、第１の幅が第２の幅よりも小さくなるように形成されていることが好適である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態では、本発明の発光モジュールが半導体レーザモジュールに適用されるけれども、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではない。図１は、半導体レーザモジュールの斜視図である。図２は、半導体レーザモジュール主要部を表す断面図である。
【００３８】
図１及び図２を参照すると、半導体レーザモジュール１は、半導体レーザモジュール主要部１０と、ハウジング１２とを備える。
【００３９】
ハウジング１２は、図１に示された実施例では、バタフライ型パッケージといった容器である。パッケージ１２内の底面上に半導体レーザモジュール主要部１０が配置されている。半導体レーザモジュール主要部１０は、不活性ガス、例えば窒素ガスが封入された状態でパッケージ１２内に封止されている。ハウジング１２は、半導体レーザレーザモジュール主要部１０を収納している本体部１２ａ、光ファイバ１４を主要部１０に導く筒状部１２ｂ、および複数のリードピン１２ｃを備える。
【００４０】
半導体レーザモジュール主要部１０は、搭載部材２４、２６、２８、３０と、レンズ（図２の３２ａ）を保持するレンズ保持部材３２とを有する。
【００４１】
搭載部材２４、２６、２８、３０は、半導体光学素子１６、２０ａ、２０ｂ、エタロン１８、レンズといった光導波手段２１と、信号処理素子部２２を搭載する。また、半導体レーザモジュール主要部１０では、搭載部材２４は、熱電子冷却器（サーモエレクトリッククーラ）３４の上に配置されている。熱電子冷却器３４は、受けた電流に応じて熱エネルギを取り出すことができ、これによって温度を制御することができる。熱電子冷却器３４しては、例えば、ペルチェ効果を利用した温度制御素子が実用化されている。搭載部材２４上には、半導体レーザ１６が配置されているので、熱電子冷却器３４は、半導体レーザの温度を制御するための温度変更手段として機能する。このため、搭載部材２４の材料は、チップキャリアに利用されている窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の熱良導体が好ましい。
【００４２】
パッケージ本体部１２ａの内壁には、筒状部１２ｂに通じる部分に、ハーメチックガラス３６で封止された光学的な窓が形成されている。パッケージ１２の筒状部１２ｂは、本体部１２ａに通じる貫通孔を有する。この貫通孔には、半導体レーザ１６から光ファイバ１４の端部（図示せず）へ向かって伝搬する光が通過する。筒状部１２ｂの先端部分には、レンズ（図２の３８ａ）を保持するレンズ保持部材３８が設けられている。レンズ保持部材３８と筒状部１２ｂとの間には、光アイソレータ４０を設けることができる。光アイソレータ４０は、光ファイバ１４からの逆方向の光を遮断する。
【００４３】
筒状部１２ｂの先端部分からは光ファイバ１４が導入される。光ファイバ１４は、フェルール４２によって先端部分が覆われ保護されている。レンズ保持部３８は、スリーブ４４を保持している。フェルール４２は、スリーブ４４に挿入されると、パッケージ１２に対して光学的に位置決めされる。つまり、光ファイバ１４、レンズ保持部材４０のレンズ、および半導体レーザモジュール主要部１０が位置合わせされる。
【００４４】
図２を参照すると、半導体レーザモジュール主要部１０では、搭載部材２４は、素子搭載部２４ａおよびレンズ支持部２４ｂを含む。レンズ保持部２４ａは、素子搭載部２４ｂの一主面上に設けられる。レンズ支持部２４ａは、レンズ保持部材３２を受け入れるためのガイド孔を有する。ガイド孔には、レンズ保持部材３２が挿入され、レンズ保持部材３２は素子搭載部２４ｂに搭載される半導体レーザ１６からの光を集光するためのレンズ３２ａを保持する。ガイド孔内におけるレンズ保持部材３２の位置を移動させることによって、半導体レーザ１６とレンズ３２ａとの距離を調整することができる。
【００４５】
発光デバイスは、半導体レーザ１６といった半導体発光素子を含む。半導体レーザ１６は、第１の光反射部１６ｂおよび第２の光反射部１６ａ、並びに第１の光反射部１６ｂおよび第２の光反射部１６ａの間に設けられた半導体発光素子部を有する。
【００４６】
半導体レーザ１６は、搭載部材２６上に搭載されている。半導体レーザ１６は、光共振器を構成することができる光出射面１６ａおよび光反射面１６ｂを備える。光出射面１６ａの光反射率は光反射面１６ｂの光反射率より低いので、光出射面１６ａからレーザ発振光を取り出すことができる。光出射面１６ａは、レンズ３２ａ、３８ａを介して光ファイバ１４と光学的に結合している。
【００４７】
半導体レーザ１６としては、例えば分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザを用いることができる。ＤＦＢレーザに限られるものではなく、ファブリペロー型半導体レーザにも同様に適用できる。図３は、分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ１６の模式図である。
【００４８】
図３を参照すると、半導体基板５０の一主面上に基板５０側から、埋め込み部６１と、第２のクラッド層６２と、コンタクト層６４と、第１の導電側のストライプ電極６６とを備え、基板５０の主面と対向する裏面には全面に第２の導電側の電極６８を備える。埋め込み部６１は、基板５０側から順に、バッファ層５２、第１のクラッド層５４、第１のガイド層５６、活性層５８、第２のガイド層６０を有し、これらは、半導体レーザ１６の一端面１６ａからこの端面に対向する他端面１６ｂに達する矩形の領域に設けられている。
【００４９】
埋め込み部６１は、出射されるレーザ光の光軸方向（ｚ軸）に沿って伸びる。埋め込み部６１は、その２側面において基板５０上に形成された第１のブロック層７２と、この電流ブロック層７２上に形成された第２のブロック層７４とによって挟まれている。ｎ−ＩｎＰ基板を採用する場合には、第１のブロック層７２は、ｐ−ＩｎＰ半導体層、第２のブロック層７４はｎ−ＩｎＰ半導体層で形成される。基板５０と第２のクラッド層６２は、ｐｎ接合によって電気的に分離される。
【００５０】
ストライプ電極６６は、絶縁膜７０に設けられた開口部においてコンタクト層６４と電気的に接続される。絶縁膜７０に設けられた開口部は、埋め込み部６１に沿って設けられ、その形状は矩形である。このため、埋め込み部６１に効率的にキャリアを供給できる。この結果、キャリアの狭窄と、これによる光閉じ込めとを効率的に実現している。
【００５１】
埋め込み部６１においては、基板５０上の埋め込み領域に、バッファ層５２、第１のクラッド層５４、第１のガイド層５６、活性層５８、第２のガイド層６０を含むメサ形状部が形成される。このメサ形状部の対向する２側面は、ブロック層７２、７４によって両側から挟まれている。
【００５２】
回折格子は、クラッド層５４とガイド層５６との境界、およびクラッド層６２とガイド層６０の境界、の少なくともいずれか一方に形成されている。回折格子は、レーザ光の光軸が伸びる方向に沿って形成される。例えば、上記境界に形成された周期的に凹部または凸部である。活性層５８に発生された光は、この回折格子と光学的に結合して、所定の波長が選択される。
【００５３】
活性層５８は、再結合によって発光に寄与する電子および正孔を閉じ込める。このため、活性層５８は、第１のガイド層５６および第２のガイド層６０に挟まれている。活性層５８と、これを両側から挟むガイド層５６、６０とは、光活性層領域を形成する。光活性層領域は、第１のクラッド層５４および第２のクラッド層６２によってガイド層５６、６０の外側から挟まれる。光活性層領域５６、５８、６０は、クラッド層５４、６２より高い屈折率を有しているので、活性層で発生されたレーザ光は、効率的に活性層領域に閉じ込められる。
【００５４】
活性層におけるレーザ発振は、第１の導電側ストライプ電極６６および第２の導電側の裏面電極６８に電源を接続し電流を注入することによって引き起こされる。活性層５８としてＩｎＧａＡｓＰ半導体を含む。例えば、異なる組成を有するＩｎＧａＡｓＰ半導体層を多重化したＭＱＷ構造を採用することができる。クラッド層としては、適切な導電型が選択されたＩｎＰ半導体を採用することが好ましい。コンタクト層としては、ＩｎＧａＡｓ半導体を採用することができる。
【００５５】
半導体レーザチップの光出射面１６ａには、反射率を下げるための低反射コート膜を施し、光反射面１６ｂには、光反射率を上げるための光反射コート膜を施すことが好ましい。ＳｉＮ、ａ−Ｓｉ等の多層膜の膜厚を調整することによって低反射コート膜および光反射コート膜を得ることができる。
【００５６】
図２を再び参照すると、エタロン１８は、搭載部材２６上に搭載されている。エタロン１８は、その入射面１８ａにおいて、半導体レーザ１６の光反射面１６ｂと光学的に結合している。このために、エタロン１８の入射面１８ａは、半導体レーザ１６の光反射面１６ｂと対面することができる。エタロン１８は、その出射面１８ｂにおいて、第１および第２の検出器２０ａ、２０ｂといった光電変換手段２０に光学的に結合されている。このために、出射面１８ｂは、第１および第２の検出器２０ａ、２０ｂと対面することができる。
【００５７】
次に、エタロンについて説明する。
【００５８】
図４(ａ)は、実施の形態におけるエタロン１８を示し、図４(ｂ)は、実施の形態における別のエタロンを示す。
【００５９】
図４(ａ)を参照すると、エタロン１８において、光学的平面である受光面１８ａ及び透過面１８ｂは、微小な角度αを成して相対的に傾斜している。ここで角度αは、エタロン１８に入射した光が受光面１８ａと透過面１８ｂとの間で多重干渉を起こす範囲に設定される。具体的には、角度αは０．０１°以上０．１°以下であることが好適である。
【００６０】
また、エタロン１８は、受光面１８ａを形成するように設けられた多重層反射膜１８ｃと、透過面１８ｂを形成するように設けられた多重層反射膜１８ｄとを有している。この多重層反射膜１８ｃ、１８ｄにより受光面１８ａ及び透過面１８ｂの反射率が調整される。なお、以下の説明においては、このエタロン１８を特にくさび型エタロンと称することもある。
【００６１】
図４(ｂ)に示す通り、エタロン１９は、それぞれ光学的平面である受光面１９ａ、受光面１９ｃ、及び透過面１９ｂを有している。受光面１９ａは、透過面１９ｂと略平行であり、その間隔はｄ１である。受光面１９ｃもまた透過面１９ｂと略平行であり、その間隔はｄ２である。さらに、エタロン１９は、エタロン１８と同様に、多重層反射膜１９ｄ、１９ｅ、１９ｆとを有しており、それぞれの面において所望の反射率が実現されている。
【００６２】
続いて、光検出器２０ａ、２０ｂについて説明する。図５(ａ)を参照すると、光検出器２０ａ、２０ｂは、フォトダイオードチップ２０上に一方向に沿って配列され、半導体レーザ１６から放射されるレーザ光の波長を含む波長域に対して受光感度を有している。また、光検出器２０ａ、２０ｂの各々は、これら２つの光検出器２０ａ、２０ｂが並置されている方向（並置方向）における最大長Ｗよりも、この並置方向と直交する方向における最大長Ｌが長くなっている。この形態は、特に、くさび型エタロン１８と共に用いる場合に好適である。すなわち、くさび型エタロン１８では、受光面１８ａは透過面１８ｂに対して傾斜しているため、透過光の波長が傾斜方向に沿って変化している。このような状況の下では、光検出器２０ａ、２０ｂの光検出領域の幅(並置方向の最大長)が小さい程、受光する光の単色性が向上するので、光検出器２０ａ、２０ｂ各々の出力信号は、波長に対して急峻に変化するようになる。しかし、単に光検出領域の幅を小さくすると受光強度が低下してしまうという問題がある。そこで、くさび型エタロン１８の傾斜方向と直交する方向には波長が変化しない点、つまり波長分散がない点に着目し、波長分散が生じる方向（くさび型エタロン１８の傾斜方向）には短くすると共に、この方向と直交する方向には長い光検出器２０ａ、２０ｂを構成した。実際に使用される際には、光検出器２０ａ、２０ｂは、くさび型エタロン１８に対して図５(ｂ)及び図５(ｃ)に示すように配置される。なお、図５(ａ)〜(ｃ)においては、光検出器２０ａ、２０ｂの光検出領域は、矩形となるよう構成されているが、例えば、並列方向に短く、並列方向と直交する方向に長い楕円を成すように形成されてもよい。また、エタロン１９では波長分散はないけれども、このような光検出器２０ａ、２０ｂは、エタロン１９と組み合わせて使用されても良い。
【００６３】
図６(ａ)〜図６(ｃ)は、半導体発光素子１６、エタロン１８、および光導波手段２１の配置を模式的に示す。発光モジュール１ａは、オプションであり、必要な場合に光導波手段２１を含むことができる。
【００６４】
図６(ａ)および図６(ｂ)では、半導体レーザ１６の光反射面１６ｂから出射される発散的な光Ｄは球形レンズ２１によって略平行光(略コリメート光)Ｇ、Ｈにされた後に、単一のエタロン１８に入射する。光Ｇ、Ｈは、エタロン１８の厚さｄ１の第１の位置、および厚さｄ２(＝ｄ１＋δ)の第２の位置に主要に入射する。これらの光Ｇ、Ｈのうち、入射部分のエタロンの厚さに依存した波長成分がそれぞれ透過する。
【００６５】
図６(ａ)に示されたエタロン１８は、受光面１８ａと透過面１８ｂとが角度αを成すくさび型エタロンである。この傾斜によって、エタロン１８の第１の位置において厚さｄ１を実現し、第２の位置において厚さｄ２を実現している。このエタロン１８では、矢印Ｘ方向にエタロン１８を移動させると、第１及び第２の部分における厚さが変化する。このため、透過スペクトルが変化する。これによって、第１および第２の位置によって規定される一対のスペクトルが交差する波長を変更することができる。
【００６６】
図６(ｂ)では、エタロン１９では、第１の位置の近傍における受光面１９ａと透過面１９ｂは厚さｄ１を実現し、第２の位置の近傍における受光面１９ｃと透過面１９ｂは厚さｄ２を実現する。これらの面１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、略平行に設けられている。このエタロンでは、矢印Ｘ方向に関してエタロン１８の位置決めが多少変動しても、透過スペクトルが変化しない。これによって、第１および第２の位置によって規定される一対のスペクトルが交差する波長が、組立のよって変動することを抑えることができる。また、軸Ｙを中心に角度θ0方向にエタロン１８を回転させることによって、第１および第２の位置におけるエタロン１８の光学的な厚さ(実効的な厚さ)が変わるので、波長の変更、つまり透過スペクトルが変更される。軸Ｙは、第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂが配列されている方向(Ｘ方向)、および搭載面２６ａに射影されたレンズ光軸の方向に直交している。
【００６７】
図６(ｃ)は、図６(ａ)のII-II断面における断面図を示す。この図面では、エタロン１８は、エタロン１８の受光面１８ａが搭載面２６ａに対して傾斜するように、搭載部材２６の搭載面２６ａ上に配置されている。これによって、エタロン１８を矢印Ｘ方向に移動する場合にでも、エタロン１８が示すフリースペクトラルレンジ(ＦＳＲ)が変わらない。このとき、エタロン１８の受光面１８ａは、発光デバイス１６の反射端１６ｂに対して角度βで傾斜している。
【００６８】
図７(ａ)では、図６(ａ)に示された形態にアパーチャデバイス２５が追加されている。アパーチャデバイス２５は、複数の開口２５ａ、２５ｂを有し、開口２５ａ、２５ｂの位置は、第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂに対応して設けられている。アパーチャデバイス２５は、エタロン１８の受光面１８ａおよび透過面１８ｂのいずれか、例えば透過面１８ｂに配置されている。これによって、エタロン１８を透過した光のうちアパーチャデバイス２５の開口を通過できる光のみが光検出器２０ａ、２０ｂに到達する。故に、アパーチャデバイス２５の開口の位置２５ａ、２５ｂの位置は、光検出器２０ａ、２０ｂに到達する光の波長を規定している。アパーチャデバイス２５がエタロン１８に取り付けられているので、エタロン１８の一対のスペクトルをより明確に規定できる。
【００６９】
図７(ｂ)は、図６(ｂ)に示された形態にアパーチャデバイス２５が追加されている。アパーチャデバイス２５は、エタロン１９と半導体レーザ１６との間に配置され、さらにはエタロン１９とレンズ２１との間に配置されている。これによって、エタロン１８に入射する光は、アパーチャデバイス２５の開口を介して提供される。これらの光はエタロン１９を通過したのちに光検出器２０ａ、２０ｂに到達する。故に、アパーチャデバイス２５の開口の位置２５ａ、２５ｂの位置は、エタロンの異なる厚さを有する位置に対応して設けられている。これによっても、アパーチャデバイス２５を採用すると、エタロン１８の一対のスペクトルをより明確に規定することができる。
【００７０】
また、図７(ｂ)では、第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂを含むフォトダイオードチップ２０がエタロン１９の透過面１９ｂに配置されている。これによって、エタロン１９と第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂとを予め位置決めしておくことができるので、組立において、光学的な位置決めの回数が減る。フォトダイオードチップ２０は、裏面入射型チップであることが好ましい。また、フォトダイオードチップ２０が第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂを同一半導体基板上に設けられているので、光検出器の特性特性が揃っている。
【００７１】
このような、アパーチャデバイス２５によれば、また、意図しない散乱光が光検出器に到達することも低減できる。
【００７２】
図８(ａ)〜図８(ｃ)を参照すると、搭載部材２６上に配置された半導体レーザ１６、レンズ８１、エタロン１８および光検出器２０の側面図が示されている。半導体レーザ１６には活性層５８が描かれ、軸８０は、活性層５８が伸びる方向を示している。
【００７３】
図８(ａ)では、搭載面２６ａ上に半導体レーザ１６、レンズ８１、エタロン１８および光検出器２０が光学的に結合された状態で搭載されている。半導体レーザ１６からの光８４は、レンズ８１を介してエタロン１８に入射する。エタロン１８を透過した波長成分の光８６が光検出器２０に受光される。エタロン１８に入射する光の一部は、その表面で反射されその進行方向を反転して、反射光８８として半導体レーザ１６の方向に向かう。レンズ８１は、その光軸より上方の部分の頭頂部が除かれているので、反射光８８がレンズの集光作用によって再び半導体レーザ１６に入射することを低減する。
【００７４】
図８(ａ)を参照すると、レンズ８１として、ボールレンズが用いられている。レンズ８１は、搭載面２６ａ上に配置されている。この配置のために、レンズ８１は搭載面２６ａと対面する設置面８１ａを備えている。設置面８１ａが搭載面２６ａに面して配置されることにより、レンズ８１の光軸の高さが規定される。また、レンズ８１は、設置面８１ａと対向している上面８１ｂを有する。設置面８１ａおよび上面８１ｂは、共に当該レンズ８１の光軸に沿って伸びている。設置面８１ａと上面８１ｂとの間隔によって、レンズ８１の高さが規定される。光学レンズに上面が設けられているので、レンズ８１が光をコリメートするコリメート部のために必要な高さまで、レンズ８１の高さを小さくできる。このため、エタロン１８並びに第１及び第２の光検出器２０（２０ａ、２０ｂ）において反射された光が光学レンズを介して半導体レーザ１６に戻ることを低減できる。
【００７５】
また、レンズ８１の別の配置形態としては、搭載部材２６が、レンズ８１の搭載部を収容するための凹部を搭載面２６ａに備えても良い。この凹部にレンズ８１の搭載部が収容されることにより、レンズ８１の配置位置が決定されると共に、搭載面２６ａからのレンズ８１の高さが決定される。
【００７６】
図８(ｂ)では、図８(ａ)におけるレンズ８１に代えてレンズ９１が採用されている。レンズ９１では、反射光８８に対して不透明な膜９１ａを頭頂部に有する。レンズ９１は、その光軸より上方の部分に遮光膜９１ａが設けられているので、反射光８８がレンズの集光作用によって再び半導体レーザ１６に入射することを低減する。
【００７７】
このように、図８(ａ)および図８(ｂ)においては、光導波手段であるレンズ８１、９１は、エタロン１８および光検出器２０ａ、２０ｂの少なくともいずれかからの戻り光がレンズ８１を介して発光デバイスへ再入射することを低減するための手段を備えている。
【００７８】
発明者の試行錯誤によれば、エタロン１８は、光検出器２０ａ、２０ｂが配列されている方向(図８(ｃ)の図面に垂直方向)に直交する方向に伸びる軸９０との成す角θ2が８５゜以下または９５゜以上の範囲の入射光を受けることが好ましいことが発見された。これを実現するために、図８(ｃ)では、光検出器２０ａ、２０ｂは、半導体レーザ１６の活性層５８の沿って伸び軸８０を含む平面と交差することなく、この平面の上方および下方のいずれかに配置されている。図８(ｃ)の実施例では、上方に配置されている。故に、エタロン１８への入射光の入射角θ1は、±５゜以上の範囲であることが好ましい。これによって、エタロン１８にからの直接の反射光が半導体レーザ１６に入射することを低減できる。
【００７９】
図９(ａ)〜図９(ｆ)は、エタロンのスペクトル特性の計算例であり、横軸は波長(μｍ)、縦軸は透過率である。図示のスペクトルの計算は、エタロン１８の第１の位置における厚さｄ、第２の位置における厚さｄ＋δ、屈折率ｎとしたときに、
ｄ＝４７０μｍ
δ＝０．２４μｍ
ｎ＝１．６
を用い、フィネスＦ(または透過率Ｔ)をいくつか変化させて計算している。ここで、Ｔ、Ｒは、それぞれ、エタロンから空気層への光透過率および光反射率であり、ここでは両表面において等しいと仮定している。
【００８０】
フィネス：Ｆ＝４×Ｒ／(１−Ｒ)2
フリースペクトラルレンジ：
ＦＳＲ＝ｃ／(２・ｎ・ｄ・ｃｏｓ(θ))
である。
【００８１】
図９(ａ)〜図９(ｆ)では、第１の位置における透過スペクトルを線(1)で、第１の位置における透過スペクトルを線(2)で、これらのスペクトルの差スペクトルを線(3)で、それぞれ示している。なお、破線は、くさび型エタロンの場合における第１および第２の中間の位置ので透過スペクトルを示している。
【００８２】
この計算によれば、エタロンの透過率Ｔが０．７以上０．９以下の範囲で好適な結果を得られることが明らかになった。ロックされるべき波長からずれに対するフィードバックループの応答特性を考慮すると、上記の範囲が好適である。この範囲では、図９(ａ)〜図９(ｆ)中において実線(差特性)(3)の形状が示すように、縦軸のゼロ値の近傍において波長に対する線形性が優れているのである。この透過率Ｔが０．７より小さいと、図からの明らかなように線形性が必ずしも好ましくない。この透過率Ｔが０．９より大きいと、図からの明らかなように縦軸のゼロ値の近傍において波長に対する傾きが小さくなる。このため、波長の変化に対する応答性が必ずしも好ましくない。
【００８３】
図１０は、光発生部２７ａおよび波長変更部２７ｂを有する半導体レーザ２７を示す。光発生部２７ａおよび波長変更部２７ｂは、第２のクラッド層６２に至るように設けられた溝といった分離部によって、実質的に電気的に分離されている。この波長変更部２７ａは、光発生部２７ａの活性層５８ａに突き当てられた光導波路５８ｂを有する。
【００８４】
光発生部２７ａは埋め込み部６１ａを有し、波長変更部２７ｂは埋め込み部６１ｂを有する。埋め込み部６１ａ、６１ｂは、これに限定されるものではないが、半導体レーザ１６と同一の半導体積層構造を備え、これらには同一の半導体材料を適用することができる。
【００８５】
光導波路５８ｂにキャリアを注入するために、光発生部２７ａのための電極６６ａとは別個に電極６６ｂを有する。電極６６ｂ、６８間に加えられる信号は、第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂの信号から生成される差信号である。
【００８６】
この光導波路５８ｂに電極６６ｂ、６８を介してキャリアを与えると、光導波路５８ｂの屈折率が変化する。光導波路５８ｂに活性層５８ａが光学的に結合されているので、半導体レーザ２７の両端面間の光学的な距離がキャリアの注入よって変更される。これによって、半導体レーザ２７が発生する光の波長が制御される。この形態は、図１８に示される半導体光増幅器１７に対しても適用することができる。
【００８７】
図１および図２に示された実施の形態では、光電変換手段２０は、複数の光電変換素子２０ａ、２０ｂを備えている。光電変換素子２０ａ、２０ｂとしては、例えば、フォトダイオードを採用することができる。
【００８８】
信号処理素子部２２は、搭載部材３０上に搭載されている。信号処理素子部２２は、例えば熱電子冷却器３４を駆動するための温度調整部、半導体レーザ１６を駆動するためのパワー調整部を含む。温度調整部は、光電変換素子２０（２０ａ、２０ｂ）からの電気信号を受け、これに基づいて熱電子冷却器３４への電気信号を調整し、半導体レーザ１６の発振波長を制御する。パワー調整部は、光電変換素子２０（２０ａ、２０ｂ）からの電気信号を受け、これに基づいて半導体レーザ１６への駆動電流を調整し、半導体レーザ１６の発振パワーを制御する。
【００８９】
また、信号処理素子部２２は、ハウジング１２内に収納されることなく、発光デバイス１ａと別個に設けることができる。この場合には、ハウジング１２の端子１２ｃを介して、電気信号の送受を行うことができる。第１および第２の光検出器２０ａ、２０ｂからの電気信号は、端子１２ｃを介して信号処理素子部２２に送られ、信号処理素子部２２からに信号は、端子１２を介して半導体レーザ１６および／または熱電子冷却器３４に送られることができる。
【００９０】
搭載部材２６および搭載部材２８は、半導体レーザ１６、エタロン１８、光電変換素子２０ａ、２０ｂが光学的に結合するように、搭載部材２４上に配置されている。搭載部材３０は、光電変換素子２０ａ、２０ｂからの電気信号を受けるように搭載部材２４上に配置されている。つまり、半導体レーザモジュールを構成する主要な機能が、搭載部材２４上に集中的に配置されている。このため、半導体レーザ１６の発振波長および発振パワーを制御するために、パッケージ１２外との電気的および光学的な信号の授受が不要となる。高精度に発振波長が調整可能な半導体レーザモジュールが、従来と同様なパッケージ内に収納される。
【００９１】
図１および図２を参照すると、このような半導体レーザモジュール１ａでは、光ファイバ１４、レンズ３２ａ、３８ａ、半導体レーザ１６、エタロン１８、光電変換素子２０（２０ａ、２０ｂ）といった光電変換手段が、所定の軸４６に沿って配置されている。これによって、これらの光学的な結合が確実になる。
【００９２】
半導体レーザモジュール１ａは、半導体レーザ１６の背面からの出力光を取り出している。エタロン１８を用いてこの出力光を分光し、半導体レーザ１６の波長スペクトル内において所定の波長間隔を有する少なくとも２つの波長領域の光信号を得る。これらの光信号のうちの光強度の差情報に基づいて、半導体レーザ１６の温度を調整する。これによって、レーザ発振波長を所望の値に調整できる。また、これらの光信号のうちの光強度の和情報に基づいて、半導体レーザ１６の駆動電流を調整する。これによって、レーザ発振パワーを所望の値に調整できる。
【００９３】
半導体レーザモジュール１ａにおける光の流れを説明する。図１１（ａ）は、半導体レーザモジュール１の光の流れを示した模式図である。図１１（ａ）を参照すると、所定の軸４６に沿って、光ファイバ１４、レンズ３８ａ、レンズ３２ａ、半導体レーザ１６、エタロン１８、光導波回路２１、光電変換素子２０ａ、２０ｂが順に配置されている。半導体レーザ１６の光出射面１６ａから取り出された光Ａは、レンズ３２ａを介してレンズ３８ａに向けて集光され光Ｂとなる。さらに、光ファイバ１４の端面に入射するようにレンズ３８ａによって集光され光Ｃとなる。一方、半導体レーザ１６の光反射面１６ｂから取り出された光Ｄは、光導波回路２１において光Ｇ、Ｈに分岐された後にエタロン１８の入力面１８ａに入力される。光Ｄのスペクトルを図１１（ｂ）に示す。このスペクトルは半導体レーザ１６の発振特性を反映している。エタロン１８は、入射された光を空間的に異なる位置において分光する。エタロン１８の出力面からは、分光された光Ｅ、Ｆが放出される。図１１（ｃ）に示された実線は光Ｅ、Ｆのスペクトルを表し、破線は光Ｄのスペクトルを表す。このスペクトルは光回路１８の分光特性を反映している。これらの光Ｅ，Ｆは、光電変換素子１２ａ、１２ｂに入力される。光電変換素子２０ａ、２０ｂに入力された光は、それぞれ電気信号に変換される。
【００９４】
図１１(ｄ)は、くさび型エタロンといったエタロンの透過スペクトル計算例を示すスペクトル図である。エタロン１８の第１の位置における厚さｄ、第２の位置における厚さｄ＋δ、エタロンの入射面および出射面での反射率Ｒ、屈折率ｎとしたときに、
ｄ＝１０００μｍ
δ＝０．７８μｍ
Ｒ＝０．２７
ｎ＝１．５５８９
というパラメータによって得られる透過スペクトルの計算例を実線および破線で示す。この透過スペクトルでは、異なる位置において示される各スペクトルは、異なる波長においてピークを有すると共に、これらの波長の間の所定の透過率を示す波長において重なっている。このエタロンが適用された発光モジュールでは、これに限定されるものではないが、例えば、実線および破線の交差する波長で波長をロックするように制御できる。
【００９５】
次に、くさび型エタロン１８を用いた半導体光モジュールにおいて、光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌを変えることにより、差スペクトル線の形状がどのように変化するかについて説明する。
【００９６】
図１２(ａ)〜(ｄ)から図１５(ａ)〜(ｄ)までに、光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌの変化に従って、差スペクトル線形状が変化する様子を示す。図１２(ａ)〜(ｄ)は反射率Ｒが３０％、図１３(ａ)〜(ｄ)は反射率Ｒが４０％、図１４(ａ)〜(ｄ)は反射率Ｒが５０％、及び図１５(ａ)〜(ｄ)は反射率Ｒが６０％の場合の計算例を示している。また、図１２(ａ)、図１３(ａ)、図１４(ａ)及び図１５(ａ)では間隔Ｌが０．２ｍｍの場合、図１２(ｂ)、図１３(ｂ)、図１４(ｂ)及び図１５(ｂ)では間隔Ｌが０．３ｍｍの場合、図１２(ｃ)、図１３(ｃ)、図１４(ｃ)及び図１５(ｃ)では間隔Ｌが０．４ｍｍの場合、さらに図１２(ｄ)、図１３(ｄ)、図１４(ｄ)及び図１５(ｄ)では間隔が０．５ｍｍの場合の計算例を示している。
【００９７】
また、それぞれの図において、第１の位置における透過スペクトルを線(１)で、第２の位置における透過スペクトルを線(２)で、これらのスペクトルの差スペクトルを線(３)で、それぞれ示している。さらに、計算に用いたエタロンは、受光面１８ａと透過面１８ｂとの相対的傾斜角αが０．０２９１３５°、屈折率ｎが１．５５８９のくさび型エタロン１８である。
【００９８】
図１２(ａ)〜(ｄ)から図１５(ａ)〜(ｄ)までに示された計算例より、反射率Ｒと間隔Ｌとの組み合わせにより、差スペクトル線(３)の形状は様々に変化することが分かる。
【００９９】
以下、図１４(ａ)〜(ｄ)に示した反射率Ｒが５０％の場合を例として説明する。間隔Ｌを０．５ｍｍ（図１４(ｄ)）から減少していくと、透過スペクトル線(２)は、透過スペクトル線(１)に対して相対的にシフトしていく。これに従って、これら２つの透過スペクトルから作られる差スペクトル線(３)の左右対称性が崩れていく。ここで注目すべきことは、例えば、図１４(ｂ)にてＱで示した曲線部分においては、この差スペクトルの線形性が極めて良いという点である。ロック波長を、この線形性の良い部分に設定すれば、ロックすべき波長からのずれに対して、フィードバックループの応答特性が向上される。この向上は光学的に達成される。
【０１００】
発明者らは、フィードバックループの応答特性について検討を重ねた。その結果、差スペクトルの傾きに好適な範囲を見出した。その範囲は、ロックすべき波長、例えば、差スペクトルの零点を含む波長幅０．１ｎｍにおける変化率が絶対値で２０％以上であった。すなわち、差スペクトルの零点における傾きの絶対値が
２００（％/ｎｍ）以上であることが好適である。
【０１０１】
以上説明した計算例に基づいて、発明者らは、線形性が優れた差スペクトルを得るために、反射率Ｒ及び光検出器間隔Ｌの条件について検討した。その結果、発明者らは、図１６中のハッチング領域が、反射率Ｒ及び光検出器間隔Ｌの好適な条件であると考えている。すなわち、Ｌ(ｍｍ)、Ｒ(％)に対して、下記の式
Ｒ≧３０ ・・・・・・・・・・・・ 式(１)
Ｒ≦６０ ・・・・・・・・・・・・ 式(２)
Ｌ≧−０．０１×Ｒ＋０．６ ・・・ 式(３)
Ｌ≦−０．０１×Ｒ＋０．８ ・・・ 式(４)
Ｌ≦０．２ ・・・・・・・・・・・ 式(５)
で規定される領域が好適である。
【０１０２】
反射率Ｒが３０％以上（式(１)）が好適である理由は、反射率が低くなりすぎると、くさび型エタロン１８内での干渉の効果が弱くなってしまうためである。反射率が６０％以下（式(２)）が好適である理由は、反射率が高くなり過ぎるとエタロン内部での多重反射回数が増加することにより、エタロン本来の性能が引き出せなくなってくるからである。
【０１０３】
また、発明者らは、差スペクトル線(３)のゼロ値近傍での傾き及び線形性に着目し、光検出器２０ａ、２０ｂの間隔を様々に変化させた。その結果、光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌと反射率Ｒとの関係が、上記の式(１)及び(２)に加え、式(３)及び(４)であることが好適であるという結論に至った。
【０１０４】
光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌが小さくなり過ぎると、第1及び第2の位置における透過光波長の差（透過スペクトルの差）が小さくなるため、十分な強度を持った差スペクトルが得られなくなる虞がある。この点を考慮し、検討を重ねた結果、間隔Ｌは０．２ｍｍ以上（式(５)）が好適であるとの結論に達した。
【０１０５】
また、実際に波長感度を求めたところ、図１６におけるハッチング領域では、１５ｄＢ/ｎｍ以上という良好な波長感度が得られることが分かった。
【０１０６】
上記の好適な条件を満たすように、くさび型エタロン１８の反射率Ｒと光検出器２０ａ、２０ｂの間隔Ｌを実現するためには、くさび型エタロン１８の傾斜角度αと、受光面１８ａ及び透過面１８ｂの反射率(３０％〜６０％)を決定した後に、光検出器の間隔Ｌを計算により求める。そして、光検出器２０ａ、２０ｂがその間隔で配置されるように、光電変換素子２０を作製すれば良い。
【０１０７】
次いで、このようにして得られた半導体レーザ１６の発振スペクトル内の２波長における光強度の情報に基づいて、発振スペクトルを調整するアルゴリズムを説明する。図１７（ａ）〜（ｃ）は、半導体レーザの発振スペクトルを示す模式図である。横軸は、光の波長を示し、縦軸は、スペクトル強度（パワー）を示す。発振されるべきレーザ光の中心波長をλ0とする。この中心波長λ0を挟んで、レーザ発振スペクトル内に少なくとも２個の波長（波長領域）λ1、λ2を選択する。図３に示したエタロン１８では、波長λ1、λ2の光が選択され、分光された光を光電変換素子へ提供する。
【０１０８】
図１７（ａ）は、半導体レーザ１６が発振すべき中心波長λ0において発振しているときのスペクトルを示している。このとき、エタロン１８で分光された光λ1、λ2を光電変換して得られた信号強度は共に等しい。このため、これらの差信号Ｖ（Ｒ1）−Ｖ（Ｒ2）は所定値、この場合にゼロとなる。
【０１０９】
図１７（ｂ）は、半導体レーザ１６が発振すべき中心波長λ0よりも短波長において発振しているときのスペクトルを示している。このとき、これらの差信号Ｖ（Ｒ1）−Ｖ（Ｒ2）は所定値よりも大きくなる。この差信号は、半導体レーザ１６の発振波長を長波長側へシフトさせる必要があることを示している。この信号に基づいて、ペルチェ素子３４によって半導体レーザ１６の温度を変更する。この場合には、半導体レーザ１６の温度を上昇させる必要があるので、ペルチェ素子３４への電流を減少する。
【０１１０】
図１７（ｃ）は、半導体レーザ１６が発振すべき波長λ0よりも長波長において発振しているときのスペクトルを示している。このとき、これらの差信号Ｖ（Ｒ1）−Ｖ（Ｒ2）は所定値よりも小さくなる。この差信号は、半導体レーザ１６の発振波長を短波長側へシフトさせる必要があることを示している。この信号に基づいて、ペルチェ素子３４によって半導体レーザ１６の温度を変更する。この場合には、半導体レーザ１６の温度を降下させる必要があるので、ペルチェ素子３４への電流を上昇する。
【０１１１】
このように、発振スペクトル内の２波長における光強度を監視し、２波長における光強度の差情報に基づいて負帰還制御を行うようにすると、発振スペクトルの調整を行うことができる。上記の例では、レーザ発振すべき中心波長λ0を挟むように２波長を選択したけれども、制御アルゴリズムはこれに限られるものではない。中心波長λ0よりも短波長側に監視波長を選ぶ場合においても、差信号Ｖ（Ｒ1）−Ｖ（Ｒ2）が所定値になるように制御することによって、発振スペクトルを同様に調整することができる。なお、半導体レーザ１６の発振波長の温度変化の係数を例示的に示すと、０．１ｎｍ／℃程度である。
【０１１２】
また、複数の監視波長の和信号に基づいて、半導体レーザ１６の発振パワーの自動制御（ＡＰＣ制御）を行うことができる。つまり、和信号の値が一定になるように半導体レーザ１６の駆動電流を制御することができる。
【０１１３】
上記の例では、発振スペクトルを監視するための光電変換素子１２が２個の場合について説明したけれども、３個以上の光電変換素子を設することもできる。この場合、これらの光電変換素子からの電気信号をマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を用いて制御するとすれば、発振スペクトルの形状に関する情報も得ることができる。このときも、半導体レーザ１６の発振パワーを３個以上の光電変換素子の信号の和に基づいて見積もることができる。
【０１１４】
エタロン（エタロン１８、あるいはエタロン１９）は半導体レーザ１６と同一の搭載部材２６上に載置されているため、ペルチェ素子３４の温度を変えると、エタロンの温度も変化する。
【０１１５】
ＷＤＭシステムのように、発光デバイスの波長ロックをそれぞれ異なる波長で行なう場合に、半導体レーザ１６の発振波長の温度依存性とエタロン特性の温度依存性との差に起因した以下の問題が生じる。エタロンの温度が変われば、エタロンの厚さおよび屈折率が変化するため、エタロンを透過する光の波長及びＦＳＲといった光学特性（エタロン特性）が変化してしまうからである。
【０１１６】
ロック波長をあらかじめ設定された波長からＷＤＭ波長間隔だけ離れた波長に変える場合には、半導体レーザ１６の発振波長がＷＤＭ波長間隔分だけ変化するように半導体レーザ１６の温度を変える。ここで、ＷＤＭ波長間隔とエタロンのＦＳＲとがほぼ等しければ、変更後のロック点でのフィードバック特性はほぼ同じである。その結果、各ＷＤＭ波長における特性が優れたものとなる。しかしながら、エタロン特性にも温度依存性があり、しかも半導体レーザ１６の温度を変化させるのと同時にエタロンの温度も変わってしまうため、ＷＤＭ波長間隔とエタロンのＦＳＲとは必ずしも等しくならない。
【０１１７】
そこで、発明者らは、この問題を解決する以下の方法を見出した。その方法を図１８(ａ)〜(ｃ)を参照しながら説明する。
【０１１８】
図１８(ａ)〜(ｃ)は、半導体レーザ光の周波数の温度依存性、及びくさび型エタロン１８を透過する光の温度依存性の一例を示す模式図である。すなわち、これらの図において、直線Ｍは、半導体レーザから放出されるレーザ光の光周波数が、半導体レーザの温度の変化に伴なって変化する様子を示す。また、直線ｍ-1、ｍ0、ｍ1は、エタロン１８において干渉次数ｍ−１、ｍ、ｍ＋１で干渉する光がエタロンの温度変化とともにどのように変化するかを示す。
【０１１９】
今、ＷＤＭ波長間隔を周波数に換算した値１００ＧＨｚ(δνWDM：ＷＤＭ周波数)と等しいＦＳＲを有するエタロン１８（石英製）を作製するとすれば、厚さｄ１の第１の位置と厚さｄ２の第２の位置との中点の厚さｄは、
【０１２０】
このエタロン１８を用いた発光モジュールにおいて、今、例えば、図１８中のＡで示す点において波長ロックがかけられていたとする。そして、ＷＤＭ周波数間隔Ｗ(１００ＧＨｚ)だけ異なる点Ｂへとロック点を移す場合を考える。このとき変化させるべき温度δＴは、半導体レーザ１６の発振波長の温度依存性が−１３ＧＨｚ／℃であることから、
【０１２１】
しかしながら、実際には、エタロン１８の干渉光周波数に温度依存性がある、すなわち、図１８(ｂ)のように直線ｍ-1、ｍ0、ｍ1に傾きがあるため、直線Ｍと直線ｍ0は、Ｂ点では交差せず、Ｂ’点において交差することとなる。具体的には、エタロンの干渉光周波数の温度依存性が−１．５ＧＨｚ／℃であるため、エタロン１８のＦＳＲ間隔は、
【０１２２】
そこで、発明者らは、以下の補正係数ｋを用いて、エタロン１８を設計するようにした。すなわち、エタロン１８（石英製）の厚さｄ１の第１の位置及び厚さｄ２の第２の位置の中点における厚さｄを以下のように求めたのである。
【０１２３】
ｄ＝ｃ／（２・ｎ・ｋ・δνWDM）…………式（６）
また、ｋ（０＜ｋ＜１）は、
ｋ＝１−（ｄν／ｄT）etalon／（ｄν／ｄＴ）LD
であることが好適である。
ここで、発明者の見積もりによれば、
（ｄν／ｄT）etalon＝−１．５ＧＨｚ／℃
（ｄν／ｄＴ）LD＝−１３ＧＨｚ／℃
なので、
ｋ＝１−（−１．５／−１３）＝０．８８
となる。よって、エタロン１８の厚さｄは、
ｄ＝１．０４／０．８８＝１．１８ｍｍ
であり、また、ＦＳＲは８８．３ＧＨｚである。なお、この８８．３ＧＨｚのＦＳＲは、図１８(ｃ)のＦで示す間隔に相当する。
【０１２４】
図１８(ｃ)においてロック点をＡ点からＢ点までシフトする場合、半導体レーザ１６の温度を７．７℃変えることになるが、同時にエタロン１８の温度も７．７℃だけ変化する。エタロン１８の干渉光周波数の温度依存性が−１．５ＧＨｚ／℃であるから、
【０１２５】
なお、以上の説明においては、例示的に、くさび型エタロン１８の厚さｄ１の第１の位置及び厚さｄ２の第２の位置の中点における厚さｄを上記の式（６）に基づいて求めるようにした。しかしながら、第１の位置での厚さｄ１を式（６）に基づいて決定するようにしてもよい。また、エタロン１９を用いる場合は、上記の式（６）で求まる厚さｄが厚さｄ１と厚さｄ２との平均値となるようにしても良く、また、第１の位置の厚さｄ１が上記式（６）で決まる厚さｄと等しくなるようにしても良い。
【０１２６】
図１９は、上記のアルゴリズムを実現できる例示的な回路である。光電変換素子２０ａ、２０ｂからの電流信号は、それぞれ電流電圧変換器１０１、１０２によって電圧信号Ｖ1、Ｖ2に変換される。この電圧信号Ｖ1、Ｖ2は、プリアンプ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄによって増幅され、それぞれ電圧信号Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6を生成する。電圧信号Ｖ3、Ｖ4は差信号生成回路１０４に入力されて、ペルチェ素子３４を駆動するために電流信号に変換される。電圧信号Ｖ5、Ｖ6は、和信号生成回路１０５に入力されて、半導体レーザ１６を駆動するための電流信号に変換される。
【０１２７】
差信号生成回路１０４は、入力された電圧信号Ｖ3を抵抗Ｒ1の一端に受ける。抵抗Ｒ1の他端は、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の負入力および抵抗Ｒ2の一端にそれぞれ接続される。抵抗Ｒ2の他端は演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の出力に接続されている。差信号生成回路１０４は、入力された電圧信号Ｖ4を抵抗Ｒ3の一端に受ける。抵抗Ｒ3の他端は、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の正入力および抵抗Ｒ4の一端にそれぞれ接続される。抵抗Ｒ4の他端は、基準電位（接地）に接続されている。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の出力には、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4の抵抗が等しい時には、入力信号Ｖ3、Ｖ4の差を示す電圧が現れる。この差信号をペルチェ素子駆動回路１０６に入力し、ペルチェ素子３４を駆動する。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ１）の出力を演算増幅器（ＯｐＡｍｐ２）の正入力に加え、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ２）の出力をペルチェ素子駆動回路１０６の入力に加えることができる。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ２）負入力には、ロック波長にオフセットを加えることを可能にするためにオフセット調整用の電圧源ＶOFF1を接続すれば、ペルチェ素子３４を好適に駆動できる。
【０１２８】
和信号生成回路１０５は、入力された電圧信号Ｖ5を抵抗Ｒ5の一端に受ける。抵抗Ｒ5の他端は、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の負入力および抵抗Ｒ6の一端にそれぞれ接続される。抵抗Ｒ6の他端は演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の出力に接続されている。和信号生成回路１０５は、入力された電圧信号Ｖ6を抵抗Ｒ7の一端に受ける。抵抗Ｒ7の他端は、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の負入力および抵抗Ｒ5、Ｒ6の一端にそれぞれ接続される。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の正入力は、基準電位（接地）に接続されている。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の出力には、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7の抵抗が等しい時には、入力信号Ｖ5、Ｖ6の和を示す電圧が現れる。この和信号を半導体レーザ１６の駆動回路１０７に入力し、半導体レーザ１６を駆動する。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ３）の出力を演算増幅器（ＯｐＡｍｐ４）の正入力に加え、演算増幅器（ＯｐＡｍｐ４）の出力を半導体レーザ１６の駆動回路１０７の入力に加えることができる。演算増幅器（ＯｐＡｍｐ４）の負入力には、オフセット調整用の電圧源ＶOFF2を接続すれば、半導体レーザ１６を適切に駆動できる。
【０１２９】
図１９に示された信号処理部２２は、集積回路、および抵抗、キャパシタ等の受動素子を用いて小型に実現される。このため、これらの構成物は同一のハウジング内に収納されることもでき、ハウジング外に配置されることもできる。
【０１３０】
図２０は、本発明をグレーティングファイバレーザモジュール１ｂに適用した実施の形態を示す。グレーティングファイバレーザモジュール１ｂは、回折格子１５ａが設けられた光ファイバ１５と、光放出面１７ａおよび光反射面１７ｂを有する半導体光増幅器１７を備える。半導体光増幅器１７は、光放出面１７ａは、光反射面１７ｂの反射率より小さく、光放出面１７ａおよび光反射面１７ｂの間に光の発生および増幅を行うことができる活性層を有する。半導体光増幅器１７は、図３に示された半導体発光素子と類似の構造を備えることができる。
【０１３１】
グレーティングファイバレーザモジュール１ｂでは、光反射面１７ｂと回折格子１５ａとが光共振器を構成する。光ファイバ１５の一端１５ｂは、半導体光増幅器１７の光放出面１７ａと光学的に結合している。エタロン１８は、半導体光増幅器１７の光反射面１７ｂと光学的に結合されている。光ファイバ１５の一端１５ｂは、レンズ化端部であることができる。光ファイバ１５は、ｑまたは複数の位置決め部材２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを含む位置決め手段によって、半導体光増幅器１７に対して位置合わせされている。
【０１３２】
図２０に採用されている半導体光増幅器１７に対しても、図１０に示された、光発生部６１ａおよび波長変更部６１ｂを有する半導体レーザ２７と同様の構造を適用することができる。この構造は、半導体光増幅器１７においても、波長変更部の屈折率を電気的に変化させて、光共振器内の光学的な長さを調整することを可能にする。これによって、発光デバイスが発生する光の波長を制御することができる。
【０１３３】
以上の説明では、くさび型エタロン１８及びエタロン１９を例示したけれども、異なる位置において異なる厚さ(つまり光学的な厚さ)を有する形態であれば、これ以外の形態のエタロンも利用することができる。また、所定の光干渉特性を有する複数個のエタロンを組み合わせたエタロンデバイスを利用しても良い。
【０１３４】
なお、以上説明した光検出器２０ａ、２０ｂからの出力信号及びこれらの信号の差信号の実測値を例示する。すなわち、図２１は、半導体レーザの温度をペルチェ素子により意図的に変化させたときに、光検出器２０ａ、２０ｂからの電流信号がどのように変化するかを測定した実測値の一例を示す特性図である。また、図２２は、半導体レーザの温度変化とともに、差信号、すなわち図１９に示す回路におけるＯｐＡｍｐ１の出力がどのように変化するかを測定した実測値の一例を示す特性図である。
【０１３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に発光モジュールによれば、発光デバイスの一端から取り出された光をエタロンデバイスを用いて分光するようにした。このエタロンデバイスの出力からの分光された複数の光の各々を光電変換し電気信号を生成した。この電気信号は光電変換された光の強度を示している。光信号が処理されて得られる電気信号は、発光デバイスの発光状態を反映している。これらの電気信号に基づいて発光デバイスを調整すれば、発光デバイスにおいて発生される光の波長を制御することができる。
【０１３６】
したがって、発光される光の波長を動作状態において調整可能な発光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、半導体レーザモジュールの斜視図であり、その内部の様子が明らかになるように一部破断図になっている。
【図２】図２は、半導体レーザモジュール主要部を表し図１のＩ−Ｉ断面における断面図である。
【図３】図３は、分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザの模式図を示し、出射されるレーザ光の光軸方向に沿った一部破断を示している。
【図４】図４(ａ)は、エタロンの一例を示す斜視図である。図４(ｂ)は、エタロンの他の一例を示す斜視図である。
【図５】図５(ａ)は、光電変換手段の正面図である。図５(ｂ)は、図５(ａ)の光電変換素子を図４(ａ)のエタロンと共に用いる例を示す平面模式図である。図５(ｃ)は、図５(ａ)の光電変換手段を図４(ａ)のエタロンと共に用いる例を示す側面模式図である。
【図６】図６(ａ)〜図６(ｃ)は、エタロンの構成例を示す模式図である。
【図７】図７(ａ)および図７(ｂ)は、エタロンの構成例を示す模式図である。
【図８】図８(ａ)〜図８(ｃ)は、搭載部材上に配置された半導体レーザ、レンズ、エタロンおよび光検出器を示す側面図である。
【図９】図９(ａ)〜図９(ｆ)は、エタロンのフィルタ特性の特性図である。
【図１０】図１０は、光発生部および光導波路部を含む半導体レーザの模式図を示す。
【図１１】図１１（ａ）は、半導体レーザモジュールの光の流れを示した模式図である。図１１（ｂ）は、半導体レーザから出射された光の発振スペクトルの特性図である。図１１（ｃ）は、エタロンからの光の透過スペクトルの特性図である。図１１（ｄ）は、エタロンの透過スペクトルの特性図である。
【図１２】図１２(ａ)〜図１２(ｄ)は、光検出器の間隔をパラメータとして反射率３０％のエタロンのフィルタ特性を示す特性図である。
【図１３】図１３(ａ)〜図１３(ｄ)は、光検出器の間隔をパラメータとして反射率４０％のエタロンのフィルタ特性を示す特性図である。
【図１４】図１４(ａ)〜図１４(ｄ)は、光検出器の間隔をパラメータとして反射率５０％のエタロンのフィルタ特性を示す特性図である。
【図１５】図１５(ａ)〜図１５(ｄ)は、光検出器の間隔をパラメータとして反射率６０％のエタロンのフィルタ特性を示す特性図である。
【図１６】図１６は、エタロン１８の反射率と光検出器の間隔との組み合わせのうち、好適な組み合わせを示すグラフである。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｃ）は、半導体レーザの発振スペクトルを示す模式図である。
【図１８】図１８(ａ)〜(ｃ)は、半導体レーザ光の光周波数の温度依存性、及びくさび型エタロン１８を透過する光の周波数の温度依存性の一例を示す模式図である。
【図１９】図１９は、波長調整のためのアルゴリズムを実現できる回路を例示的に示した回路図である。
【図２０】図２０は、グレーティングファイバレーザモジュール主要部を表し図１と同様なＩ−Ｉ断面に相当する断面図である。
【図２１】図２１は、半導体レーザの温度をペルチェ素子により変化させたときに、光検出器２０ａ、２０ｂからの電流信号がどのように変化するかを測定した実測値の一例を示す特性図である。
【図２２】図２２は、半導体レーザの温度をペルチェ素子により変化させたときに、図１９に示す回路におけるＯｐＡｍｐ１の出力がどのように変化するかを測定した実測値の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
１…半導体レーザモジュール、１０…半導体レーザモジュール主要部、１２…ハウジング、１４…光ファイバ、１５…グレーティング光ファイバ、１６、２７…半導体レーザ素子、１７…半導体光増幅器、１８、１９…エタロン、２０ａ、２０ｂ…半導体受光素子、２１…レンズ、２２…信号処理素子部、２３…位置決め部材、２５…アパーチャデバイス、２４、２６、２８、３０…搭載部材、３２…レンズ保持部材、３４…熱電子冷却器、３８…レンズ保持部、４０…光アイソレータ、４２…フェルール、４４…スリーブ、５０…半導体基板、５２…バッファ層、５４…第１のクラッド層、５６…第１のガイド層、５８…活性層、６０…第２のガイド層、６１…埋め込み部、６２…第２のクラッド層、６４…コンタクト層、６６…電極
Claims (15)
- 波長分割多重システムのための発光モジュールであって、
第１および第２の光反射部、並びに前記第１の光反射部および前記第２の光反射部の間に設けられた半導体発光素子部を有する発光デバイスと、
前記発光デバイスの前記第１の光反射部からの透過光を受けるように配置された第１および第２の光検出器と、
前記発光デバイスの前記第１の光反射部と前記第１の光検出器との間に位置する第１の厚さの第１の部分、および、前記発光デバイスの前記第１の光反射部と前記第２の光検出器との間に位置する第２の厚さの第２の部分を有するエタロンデバイスと、
前記発光デバイスと前記エタロンデバイスとの間に設けられた光導波手段と
を備え、
前記エタロンデバイスの第１の厚さは前記エタロンデバイスの第２の厚さと異なり、
前記エタロンデバイスは、前記第１の部分において前記第１の厚さを達成するように設けられた第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有すると共に、前記第２の部分において前記第２の厚さを達成するように設けられた第３の面と前記第３の面に対向する第４の面とを有し、前記第１の部分の前記第１の面と前記第２の面との間隔は、前記第２の部分の前記第３の面と前記第４の面との間隔と異なり、前記第１の面と前記第２の面とは互いに平行であると共に、前記第３の面と前記第４の面とは互いに平行であり、
前記光導波手段は前記発光デバイスと前記エタロンデバイスとの間に設けられた光学レンズを含み、
前記エタロンデバイスの前記第１の面および前記第３の面に入射する光がコリメート光であり、
前記発光デバイスは、前記第１および第２の光反射部並びに前記半導体発光素子部を有する半導体レーザ素子である、発光モジュール。 - 波長分割多重システムのための発光モジュールであって、
第１および第２の光反射部、並びに前記第１の光反射部および前記第２の光反射部の間に設けられた半導体発光素子部を有する発光デバイスと、
前記発光デバイスの前記第１の光反射部からの透過光を受けるように配置された第１および第２の光検出器と、
前記発光デバイスの前記第１の光反射部と前記第１の光検出器との間に位置する第１の厚さの第１の部分、および、前記発光デバイスの前記第１の光反射部と前記第２の光検出器との間に位置する第２の厚さの第２の部分を有するエタロンデバイスと、
前記発光デバイスと前記エタロンデバイスとの間に設けられた光導波手段と
を備え、
前記光導波手段は前記発光デバイスと前記エタロンデバイスとの間に設けられた光学レンズを含み、
前記エタロンデバイスの前記第１の面および前記第３の面に入射する光がコリメート光であり、
前記発光デバイスは、前記第１および第２の光反射部並びに前記半導体発光素子部を有する半導体レーザ素子であり、
前記エタロンデバイスは、前記第１の部分において前記第１の厚さを達成するように設けられた第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有すると共に、前記第２の部分において前記第２の厚さを達成するように設けられた第３の面と前記第３の面に対向する第４の面とを有し、前記エタロンデバイスにおいて、前記第１および第３の面は前記発光デバイスの前記第１の反射部からの透過光を受ける受光面に含まれ、前記第２および第４の面は前記受光面と対向する透過面に含まれ、
前記受光面は、前記受光面および前記透過面の間隔が前記エタロンデバイスの前記第１の部分から前記第２の部分へ向かう方向に広がるように、前記透過面に対して相対的に傾斜することにより、前記エタロンデバイスの前記第１の厚さが前記エタロンデバイスの前記第２の厚さと異なっている、発光モジュール。 - 前記エタロンデバイスは、前記エタロンデバイスの前記第１の部分から前記第２の部分へ向かう方向と直交する方向に関して、前記発光デバイスに対して相対的に傾斜されている、請求項１または請求項２に記載の発光モジュール。
- 前記第１および第２の光検出器の各々はフォトダイオードであり、前記第１および第２の光検出器は前記エタロンデバイスに取り付けられている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記第１および第２の光検出器の各々と、前記発光デバイスとの間に配置された複数の開口を有するアパーチャデバイスを更に備える、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記光導波手段は、さらに、前記エタロンデバイスおよび前記第１および第２の光検出器の少なくともいずれかから前記光学レンズを介して前記発光デバイスに戻る戻り光を低減するための手段を備える、請求項１または請求項２に記載の発光モジュール。
- 搭載面を有する搭載部材を更に備え、前記光学レンズは、前記搭載部材の前記搭載面に対面する設置面と、前記設置面に対向する上面とを有し、前記レンズの高さは、前記設置面と上面との間隔によって規定される、請求項１または請求項２に記載の発光モジュール。
- 前記エタロンデバイスは、前記第１および第２の光検出器が配列されている方向に直交する方向に伸びる軸との成す角が８５゜以下または９５゜以上の範囲の入射光を受ける、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記第１および第２の光検出器からの信号に基づいて前記発光デバイスが発生する光の波長を変更するための光波長調整手段を更に備える、請求項１から請求項８のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記エタロンデバイスの透過率は、０．７以上０．９以下である、請求項１から請求項９のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記エタロンデバイスの前記受光面及び透過面の反射率は、それぞれ、３０％以上６０％以下の範囲にある、請求項２に記載の発光モジュール。
- 前記第１の光検出器と前記第２の光検出器との間隔は、前記エタロンデバイスの第１の部分において規定される第１の透過スペクトルと前記エタロンデバイスの第２の部分において規定される第２の透過スペクトルとの差スペクトルの零点における傾きの絶対値が２００（％/ｎｍ）以上になるよう決定されている請求項２に記載の発光モジュール。
- 前記第１の光検出器と前記第２の光検出器との間隔Ｌ(ｍｍ)が、前記エタロンデバイスの反射率Ｒ(％)に対して、
−０．０１×Ｒ＋０．６≦Ｌ≦−０．０１×Ｒ＋０．８
及び、
０．２≦Ｌ
を満たす請求項１１に記載の発光モジュール。 - 前記第１の光検出器および前記第２の光検出器の各々は、前記エタロンデバイスの前記受光面が前記透過面に対して相対的に傾斜している方向における第１の幅と、該方向と直交する方向における第２の幅とを有し、前記第１の幅が前記第２の幅よりも小さくなるように形成されている請求項２に記載の発光モジュール。
- 前記エタロンデバイスの所定の厚さｄが、
ｄ＝ｃ／（２・ｎ・ｋ・δνWDM）
ただし、
ｋ＝１−（ｄν／ｄT）etalon／（ｄν／ｄＴ）LD
（ｄν／ｄT）etalon：前記エタロンデバイスの厚さｄの位置で干渉する光の
周波数の温度に対する変化率
（ｄν／ｄＴ）LD： 前記半導体発光素子部において発生される光の周波数の
温度に対する変化率
δνWDM：波長分割多重（ＷＤＭ）周波数間隔
により決められている、請求項２に記載の発光モジュール。
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