JP4986407B2

JP4986407B2 - レーザモジュール、その制御方法、その制御のための制御データの生成方法およびその制御データ

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Publication number: JP4986407B2
Application number: JP2005105488A
Authority: JP
Inventors: 晴義小野; 巧馬場
Original assignee: Sumitomo Electric Device Innovations Inc
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Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2012-07-25
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Description

本発明は、レーザモジュール、その制御方法、その制御のための制御データの生成方法およびその制御データに関し、特に光出力強度を一定に保つレーザモジュール、その制御方法、その制御のための制御データの生成方法およびその制御データに関する。

近年、光通信分野や家電分野においては、多くの製品に半導体レーザが用いられている。半導体レーザを有するレーザモジュールにおいては、レーザモジュールより出力される光出力強度を一定に保つことが求められている。

従来の半導体レーザモジュールの例として光通信に用いられる波長ロッカ付き半導体レーザモジュール（従来技術）を説明する。波長ロッカ付き半導体レーザモジュールは、所定の数の異なる波長（ロックポイント）の光を出力するレーザモジュールである。所定の波長（ロックポイント）を一定の光出力強度で精度よく出力することが求められている。図１は波長ロッカつき半導体レーザモジュールのブロック図であり、図２はパッケージの蓋を一部除いた概略図である。

基板３８（図２においては符号８６）に半導体レーザ１０(図２においては符号８１)が設置され、半導体レーザ１０から出力した光は光出力側に設けられた出力光学系１２（図２においては符号８２）を通過し、外部光学系９０であるモジュールの外に出力される。このときモジュール外に出力される光出力が光出力強度５０である。また、出力光学系１２とは半導体レーザ１０から光取り出し部までの間に介在する光学部品である。例えば、光取り出し部が図２のような光ファイバに接続された外部光学系９０の場合、半導体レーザ１０と外部光学系９０を結合させるレンズや反射光防止のためのビームスプリッタがある。ただし、ビームスプリッタは使用されないこともある。

半導体レーザ１０は温度設定装置３２により温度が設定されている。図２においてはサーモエレクトリッククーラ（ＴＥＣ）８８が用いられる。半導体レーザ１０の後方（光出力側に相対する側）に出力された光はビームスプリッタ１４を通過し２分割される。分割された光の一方は受光素子１６（図２においては符号８４）に至る。このとき受光素子１６に至る光の光強度がモニタ光強度５２である。モニタ光強度５２は半導体レーザ１０の出力に相関する光強度である。受光素子１６はモニタ光強度５２をモニタ光強度情報６２として、出力制御部２０に出力する。

出力制御部２０は、ユーザが所望する光出力強度５０の要求である出力制御情報６０を外部から取得し、モニタ光強度情報６２を受光素子１６から入手する。出力制御部２０は、出力制御情報６０およびモニタ光強度情報６２より、光出力強度５０を所望の値にすべく、半導体レーザ１０に出力する駆動電流６６を算出する。駆動電流６６を半導体レーザ１０に出力する。半導体レーザ１０の出力が変わったとしても、光出力強度５０を一定に保っている。このように、モニタ光強度情報６２より光出力強度５０を所望の値にすべく制御することをＡＰＣ（Auto Power Control）制御という。

分割されたもう一方の光は波長検知部２８に至る。波長検知部２８はエタロン２４と受光部２６を有する。エタロン２４を通過した光は波長−光強度に相関を持つ値となる。受光部２６はエタロン２４を通過した波長−光強度に相関を持つ値を波長情報７２として波長制御部３０に出力する。

波長制御部３０は波長情報７２より、波長を所望の値に設定すべく、温度設定装置３２に設定温度情報７４を出力する。これは、波長ロッカ付き半導体レーザモジュールを出荷する前に、予め、目標とする波長が検出される時点の波長情報７２および設定温度情報７４を測定する。そして、波長情報７２に対応する温度設定情報７４を有するチューニングテーブルを具備することにより実現される。温度設定装置３２は温度設定情報７４に基づき、半導体レーザ１０を所定の温度に設定する。このように、従来技術においては、目標とする波長を得るため、半導体レーザ１０の温度を制御している。

このように、従来技術においては、所望の波長を得るため、半導体レーザ１０の温度が変化し、半導体レーザ１０の光出力が変化した場合であっても、半導体レーザ１０の出力の一部を受光素子１６で受光し、そのモニタ光強度情報６２を駆動電流６６にフィードバックする（すなわちＡＰＣ制御する）ことにより、光出力強度を所定の値で安定させている。

半導体レーザを有するレーザモジュールの温度変化による光出力強度の変化を補正する方法として、さらに、以下のような例がある。特許文献１においては、エタロンの温度を検出し、波長を補正する半導体レーザを有するレーザモジュールが開示されている。特許文献２においては、半導体レーザや周囲の温度によりレーザ光出力強度が変動することを防止するため半導体レーザの温度を検出する半導体レーザを有するレーザモジュールが開示されている。
特開平５−３１２６４６号公報特開平８−１３９３９５号公報

しかしながら、従来技術においても光出力強度が所望の値にならないといった問題があった。図３はこの問題を説明するための図である。図３の横軸は出力波長、縦軸は光出力強度を示している。前述のように、従来技術においては、半導体レーザ１０の温度を制御することにより波長を制御している。すなわち、横軸の波長は温度に相当する。モニタ光強度５２により、半導体レーザ１０の出力を制御（ＡＰＣ制御）しているにもかかわらず、波長の変化、すなわち温度が変化すると光出力強度５０が変化してしまう。これでは、高品質な光通信用の半導体レーザモジュールとして使用することができない。

本発明の目的は、半導体レーザやそのモジュールの温度変化によっても光出力強度が変化しないレーザモジュール、その制御方法、その制御のための制御データの生成方法およびその制御データを提供することである。

本発明は、半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報および前記温度検知素子から取得された温度情報に基づきレーザモジュールの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出し、前記半導体レーザに当該駆動電流を出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記出力制御部が前記半導体レーザに出力する駆動電流を変化することによって生じる、前記半導体レーザの波長変動量を取得し、その結果に基づいて、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより、前記半導体レーザの波長変動を抑制する制御をなす波長制御部と、を具備することを特徴とするレーザモジュールである。本発明によれば、半導体レーザやそのモジュールの温度変化により出力光学系が歪み、光出力強度が変動する。そこで、この変動を補正することにより、半導体レーザや半導体レーザを有するレーザモジュールの温度の変化に対し、光出力強度が変化しないレーザモジュールを提供することができる。

本発明は、前記温度情報に対応する光出力強度補正情報を有する第１の補正テーブルを更に具備し、前記出力制御部が、前記第１の補正テーブルより前記温度情報に対応する前記光出力強度補正情報を取得し、前記光出力強度補正情報よりレーザモジュールの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出することを特徴とするレーザモジュールとすることができる。本発明によれば、温度情報に対応する光出力強度補正情報を有する第１の補正テーブルを具備することにより、出力制御部は、間単に駆動電流を算出することができる。

本発明は、前記温度情報に対応する光出力強度補正情報を取得するための入出力端子を更に具備し、前記出力制御部が、前記入出力端子を経由し外部より、前記温度情報に対応する前記光出力強度補正情報を取得し、前記光出力強度補正情報よりレーザモジュールの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出することを特徴とするレーザモジュールとすることができる。本発明によれば、温度情報に対応する光出力強度補正情報を取得するための入出力端子を有することにより、出力制御部は、間単に駆動電流を算出することができる。

本発明は、受光素子を、前記半導体レーザの光出力側と光出力側に相対する側のいずれか一方の光を受光する受光素子とすることができる。また、本発明は、受光素子を、ビームスプリッタで分岐された光を受光する受光素子とすることができる。

本発明は、温度検知素子を、前記出力光学系が固定された前記温度設定装置に設けることができる。また、温度検知素子は、半導体レーザの温度を検知する素子を兼ねることができる。さらに、温度検知素子は、前記出力光学系の近傍に設けることができる。

本発明は、前記半導体レーザの駆動電流の変化に対応する波長補正情報を有する第２の補正テーブルを更に具備し、前記波長制御部は、前記第２の補正テーブルに基づいて、前記出力制御部が前記半導体レーザに出力する駆動電流の変化に対応した前記半導体レーザの波長変動量を取得することを特徴とするレーザモジュールととすることができる。本発明によれば、波長の制御をより確実に行うことができる。また、駆動電流の変化に対応する波長補正情報を有する第２の補正テーブルを具備することにより、波長制御部は、簡単に設定温度情報を算出することができる。

本発明は、前記波長補正情報を取得するための入出力端子を更に具備し、前記波長制御部が、前記入出力端子を経由して、外部より前記波長補正情報を取得することを特徴とするレーザモジュールとすることができる。本発明によれば、波長の制御をより確実に行うことができる。また、駆動電流の変化に対応する波長補正情報を取得する入出力端子を有することにより、波長制御部は、簡単に設定温度情報を算出することができる。

本発明は、半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記半導体レーザに駆動電流を出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御方法において、前記出力光学系の温度を検知するステップと、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知するステップと、前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報および前記出力光学系の温度に相当する温度情報から、前記半導体レーザの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出する駆動電流算出ステップと、前記駆動電流で前記半導体レーザを駆動するステップと、前記駆動電流算出ステップにおいて算出された駆動電流が入力されることによって生じる、前記半導体レーザの波長変動を補正する波長補正量を取得する波長補正量取得ステップと、前記取得された波長補正量に基づいて、前記波長制御部が前記半導体レーザの波長変動を抑制する制御をなすステップと、を具備することを特徴とするレーザモジュールの制御方法である。本発明によれば、半導体レーザやそのモジュールの温度変化により出力光学系が歪み、光出力強度が変動する。そこで、この変動を補正することにより、半導体レーザや半導体レーザを有するレーザモジュールの温度の変化に対し、光出力強度が変化しないレーザモジュールの制御方法を提供することができる。

本発明は、前記駆動電流算出ステップは、第１の補正テーブルより、前記温度情報に対応する光出力強度補正情報を取得するステップと、前記光出力強度補正情報より、レーザモジュールの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出するステップと、を含むことを特徴とするレーザモジュールの制御方法とすることができる。本発明によれば、温度情報に対応する光出力強度補正情報を有する第１の補正テーブルを用いることにより、簡単に駆動電流を算出することができる。

本発明は、前記波長補正量取得ステップは、前記半導体レーザの駆動電流の変化に対応する波長補正情報を有する第２の補正テーブルから、当該波長補正量を取得することを特徴とするレーザモジュールの制御方法とすることができる。本発明によれば、波長の制御をより確実に行うことができる。また、駆動電流の変化に対応する波長補正情報を第２の補正テーブルより取得することにより、波長制御部は、簡単に温度補正情報を取得することができる。

本発明は、半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記半導体レーザに駆動電流を出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御に用いる制御データの生成方法において、前記受光素子から取得されるモニタ光強度の情報に基づいて、当該モニタ光強度を一定に保つ制御を行う光出力制御ステップと、前記光出力制御ステップの制御がなされた状態において、前記出力光学系の温度を変化し、その前後における、前記出力光学系から出力される光出力強度の変化量を取得する光強度測定ステップと、前記取得された光出力強度の変化量の情報から、前記出力光学系の温度を変化する前後における光出力強度の差を補正する制御データである、光出力強度補正情報を取得するステップと、前記光出力強度補正情報に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を補正することによって生じる、当該半導体レーザの発振波長の変化量を取得するステップと、前記変化量を補正するための、前記波長制御部の補正情報を取得するステップと、を具備することを特徴とする制御データの生成方法である。本発明によれば、半導体レーザやそのモジュールの温度変化により出力光学系が歪み、光出力強度が変動する。そこで、この変動を補正することにより、半導体レーザや半導体レーザを有するレーザモジュールの温度の変化に対し、光出力強度が変化しないレーザモジュールの制御方法を行うための制御データの生成方法を提供することができる。

本発明は、半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報から前記半導体レーザの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を前記半導体レーザに出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御に用いる制御データの生成方法において、前記出力光学系の物理定数に基づいて、前記出力光学系の温度を変化する前後における前記出力光学系の光損失の変化を算出するステップと、前記算出された光損失の変化情報から、前記出力光学系の温度を変化する前後における光出力強度の差を補正する制御データである、光出力強度補正情報を取得するステップと、前記光出力強度補正情報に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を補正することによって生じる、当該半導体レーザの発振波長の変化量を取得するステップと、前記変化量を補正するための、前記波長制御部の補正情報を取得するステップと、を具備することを特徴とする制御データの生成方法。である。本発明によれば、制御データを生成する時間を短縮することができる。

半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報から前記半導体レーザの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を前記半導体レーザに出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御に用いる制御データの生成方法において、前記出力光学系の温度を変化し、その前後における、前記出力光学系の外形の変位量を取得するステップと、前記取得された変位量の情報から、前記出力光学系の温度を変化する前後における前記出力光学系の光損失の変化を算出するステップと、前記算出された光損失の変化の情報から、前記出力光学系の温度を変化する前後における光出力強度の差を補正する制御データである、光出力強度補正情報を取得するステップと、前記光出力強度補正情報に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を補正することによって生じる、当該半導体レーザの発振波長の変化量を取得するステップと、前記変化量を補正するための、前記波長制御部の補正情報を取得するステップと、を具備することを特徴とする制御データの生成方法である。本発明によれば、制御データを生成する時間を短縮することができる。

本発明は、前記光出力強度補正情報は、前記出力光学系の異なる温度毎に複数取得され、当該異なる温度の間の温度についても、補間法によって、前記光出力強度補正情報を生成するステップを更に備えることを特徴とする制御データの生成方法とすることができる。また、本発明は、前記異なる温度は、前記レーザモジュールが使用される上限温度および下限温度であることを特徴とする制御データの生成方法とすることができる。本発明は、前記光出力強度補正情報の取得は、当該補正情報を利用する複数のレーザモジュールのうち、特定のレーザモジュールに対してのみ、実施されることを特徴とする制御データの生成方法とすることができる。本発明によれば、制御データを生成する時間を短縮することができる。

本発明は、半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報から前記半導体レーザの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を前記半導体レーザに出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御に用いる制御データであって、前記出力光学系の温度変化の前後における、前記出力光学系の光損失の変化に基づく、光出力強度の差を補正する制御データである、光出力強度補正情報と、前記光出力強度補正情報に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を補正することによって生じる、当該半導体レーザの発振波長の変化量を補正するための、前記波長制御部の補正情報と、を備えることを特徴とするレーザモジュールの制御データである。

本発明は、前記レーザモジュールの上限と下限の間における複数の温度において、前記光出力強度補正情報が設けられることを特徴とする制御データとすることができる。本発明は、前記レーザモジュールが制御される温度が複数決定されており、当該複数決定された温度毎に、前記光出力強度補正情報が設けられることを特徴とする制御データとすることができる。

本発明によれば、半導体レーザやそのモジュールの温度変化により出力光学系が歪み、光出力強度が変動する。そこで、この変動を補正することにより、半導体レーザや半導体レーザを有するレーザモジュールの温度の変化に対し、光出力強度が変化しないレーザモジュール、その制御方法、その制御のための制御データの生成方法およびその制御データを提供することができる。

本発明者は、従来技術において、ＡＰＣ制御（モニタ光強度をもとに半導体レーザの出力を一定に制御）しているにもかかわらず、半導体レーザ１０等の温度の変化に対し、光出力強度５０が変化してしまう原因を解明するため以下の実験を行った。

従来技術で説明した波長ロッカつき半導体レーザモジュールを用い、出力光学系１２から出力された光の一部をモニタ光強度として光出力強度５０の制御を行った。図４はこの実験の結果を示す図である。横軸は波長に相当するロックポイント、縦軸は光出力強度、破線は従来技術の光出力強度、実線は本実験で得られた光出力強度である。図４のように、従来技術に対し、本実験の結果は光出力強度が一定になっている。

上記結果から、以下のように説明することができる。前述のように、波長ロッカつき半導体レーザモジュールは半導体レーザの温度を制御することにより波長を制御している。図４の横軸の波長は半導体レーザの温度にも相当する。図１および図２に示したように、出力光学系１２(図２においては符号８２)は温度設定装置３２(図２においてはＴＥＣ８８)に設置されている。よって、半導体レーザ１０の温度を変化させることにより出力光学系１２の温度は変化する。従来技術においては、モニタ光強度６２により半導体レーザ１０の駆動電流６６を制御し、半導体レーザ１０の出力は一定に制御されているはずである。にもかかわらず、従来技術（図４の破線）では波長の変化、すなわち温度の変化により出力光学系１２から出力される光出力強度５０が変化している。

一方、光出力強度５０の一部を用い、半導体レーザ１０の出力を制御した本実験（図４の実線）では、波長の変化、すなわち温度が変化しても光出力強度はほぼ一定である。このことは、波長の変化、すなわち温度の変化により、出力光学系１２を通過する光強度の損失が変化することを示している。図２を参照に、従来技術において出力光学系８２はＴＥＣ８８上にＹＡＧレーザ等で溶接固定されている。ＴＥＣ８８が温度制御することにより、出力光学系８２の固定部が膨張、収縮し、出力光学系８２が物理的に歪む。出力光学系８２の歪は、外部光学系９０との光結合度の変化として現れ、レーザモジュールの光出力強度５０が変化する。

波長の変化、すなわち温度が変化しても光出力強度５０を一定に保つためには、今回の実験のように、外部光学系に出力された光出力強度５０の一部をモニタに半導体レーザの出力を制御すればよい。しかし、外部に出力された光出力強度５０の一部をモニタするのは大掛かりなシステムが必要となる。

そこで、本発明においては、出力光学系の温度に相当する温度情報より、半導体レーザの駆動電流の補正を行い、半導体レーザを駆動することを特徴とする。さらに、予め温度情報に対応する光出力強度補正情報を補正テーブルに格納しておく。これにより、動作時に、光出力補正情報および温度情報より、駆動電流の補正を行い、半導体レーザを駆動することもできる。

実施例１はモニタ光強度を半導体レーザの後方（光出力側と相対する側）でモニタする波長ロッカ付き半導体レーザモジュールの例である。図５は実施例１のブロック図である。出力制御部２０の機能並びに出力光学系１２の温度を検知する温度検知素子２２、第１の補正テーブル３４および出力制御部２０と第１の補正テーブル３４の間の送受信以外の構成および各部の機能は従来技術と同じである。すなわち、半導体レーザ１０と、出力光学系１２の温度を検知する温度検知素子２２と、半導体レーザ１０の光出力に相当するモニタ光強度５２を検知する受光素子１６を具備する。受光素子１６は半導体レーザ１０の後方に出力された光（すなわち光出力側に相対する側の光）を受光する。さらに、ビームスプリッタ１４で分岐された光を受光する。

出力制御部２０は、ユーザが所望する光出力強度の要求である出力制御情報６０を外部から取得し、温度検知素子より温度情報６４を取得し、受光素子１６よりモニタ光強度情報６２を取得する。出力制御部２０は、第１の補正テーブル３４より温度情報６８に対応する光出力強度補正情報７０を取得する。出力制御部２０は、モニタ光強度情報６２および光出力強度補正情報７０より（すなわち温度情報に基づき）、レーザモジュールの光出力強度５０を所望の値（出力制御情報６０に相当する値）にするための駆動電流６６を算出する。駆動電流６６を半導体レーザ１０に出力する。半導体レーザ１０は駆動電流６６に相当する光を出力する。

温度検知素子２２は、出力光学系１２が固定された基板３８に固定することもできる。あるいは出力光学系１２の近傍に設けることもできる。出力光学系１２の近傍とは少なくとも半導体レーザ１０より出力光学系１２に近いことが好ましい。これらより、より正確に出力光学系１２の温度を検知することができる。また、半導体レーザ１０の温度を検知する素子を兼ねることもできる。これにより、温度検知器の数を減らし、製造コストを削減できる。

次に、実施例１における、レーザモジュールの制御方法について説明する。まず、温度検知素子２２が出力光学系１２の温度を検知し、出力制御部２０に検知した温度に相当する温度情報６４を出力する。出力制御部２０は温度検知素子２２より温度情報６４を取得する。受光素子１６が、半導体レーザ１０の光出力に相当するモニタ光強度５２を検知し、モニタ光強度５２に相当したモニタ光強度情報６２を出力制御部２０に出力する。

温度検知素子２２が出力光学系１２の温度を検知する。出力制御部２０は、温度検知素子２２より温度情報６４を、受光素子１６よりモニタ光強度情報６２を取得する。さらに出力制御部２０は、第１の補正テーブル３４より温度情報６８に対応する光出力強度補正情報７０を取得する。出力制御部２０は、光出力強度補正情報７０およびモニタ光強度情報６２より（すなわち温度情報６４およびモニタ光強度情報６２より）、半導体レーザ１０の光出力強度を所望の値にするための駆動電流６６を算出する(駆動電流算出ステップ)。出力制御部２０は、半導体レーザ１０に駆動電流６６を出力する。半導体レーザ１０が駆動電流報６６に対応する強度の光を出力する。すなわち、駆動電流６６で半導体レーザ１０を駆動する。

また、温度情報とは温度検知素子２２に検知した温度に相当する電流、電圧またはその他の信号であり、モニタ光強度情報とは受光素子１６が検知したモニタ光強度に相当する電流、電圧またはその他の信号である。

次に、第１の補正テーブルである制御データの生成方法について説明する。図６は第１の補正テーブルを生成するための装置の構成を示す図である。半導体レーザモジュール（ＬＤモジュール）１１４からの波長モニタ信号を受信する波長電流モニタ電源１０１、ＬＤモジュール１１４からパワーモニタ信号を受信しＬＤドライブ信号を送信するレーザＡＰＣ電源モニタ装置１０２、ＬＤモジュール１１４から温度モニタ信号を受信し温度コントロール信号を送信するレーザ温度コントロールモニタ装置１０３、ＬＤモジュール１１４からの光出力を受信する光波長測定器１０４および光パワー測定器１０５が接続されている。これらのモニタ装置および測定器は計測機器制御用ＧＰＩＢ１１０を用い測定制御用コンピュータ(演算部)１１２に制御されている。

波長モニタ信号は、半導体レーザモジュールの波長検知部２８から出力される波長情報７２に相当する。パワーモニタ信号は、受光素子１６から出力されるモニタ光強度情報６２に相当し、ＬＤドライブ信号は駆動電流６６に相当する。温度モニタ信号は温度検知素子２２より出力される温度情報６４に相当し、温度コントロール信号は設定温度情報７４に相当する。

光出力を光出力強度測定器１０５（すなわち光パワー測定器）に接続し、ＡＰＣ制御を行う。すなわち、モニタ光強度５２に相当するモニタ光強度情報６２に基づいて、モニタ光強度５２を一定に保つ制御を行う（光出力制御ステップ）。

出力制御ステップがなされた状態で、レーザ温度コントロールモニタ装置１０３が、温度コントロール信号（すなわち設定温度情報）を出力し、出力光学系１２の温度を変化させる(温度設定ステップ)。このとき、温度設定装置３２を用い温度の設定を行うことができる。これにより、補正テーブルを生成する測定系の簡略化を図れる。光パワー測定器１０５が、温度変化の前後において出力光学系１２から出力される光出力強度を測定する。これにより、出力光学系１２の温度変化の前後における出力光学系１２から出力される光出力強度の変化量を取得する（光出力測定ステップ）。測定制御用コンピュータ(演算部)１１２が、取得された光出力強度の変化量の情報から、出力光学系１２の温度を変化する前後における光出力強度の差を補正する制御データである光出力強度補正情報を取得する（光出力強度補正情報算出ステップ）。出力光学系１２の温度に相当する温度情報と光出力強度補正情報の補正テーブルを生成する（補正テーブル生成ステップ）。以上により、温度情報と光出力強度補正情報の第１の補正テーブルが完成する。

例えば、光出力強度補正情報算出ステップにおいて、光出力強度補正情報を、レーザモジュールの目標の光出力強度と光出力強度測定ステップで測定した「光出力強度の差」とすることができる。この場合、レーザモジュールを制御する際の駆動電流算出ステップにおいて、出力制御部２０はＡＰＣ制御で出力する駆動電流に、さらに光出力強度補正情報である「光出力強度の差」に相当する駆動電流分の補正を加え駆動電流を算出することができる。これにより、温度起因による出力光学系１２の光損失の変化を補正したレーザモジュールの光出力強度を得ることができる。

さらに、モニタ光強度情報６２を受光素子１６のモニタ電流としている場合、例えば、光出力強度補正情報算出ステップにおいて、光出力強度補正情報７０を光出力強度とモニタ電流の比とすることができる。この場合、レーザモジュールを制御する際に駆動電流ステップにおいて、出力制御部２０はＡＰＣ制御で出力する駆動電流に、光出力強度とモニタ電流の比を乗ずることで簡単に駆動電流を算出することができる。

図７は予め取得した、光出力強度および光出力強度とモニタ電流の比である。横軸は光の波長（すなわち温度）、縦軸は、光出力強度（破線）、光出力強度とモニタ電流の比（光出力強度／モニタ電流：実線）である。

図８は、モニタ光強度情報６２を受光素子１６のモニタ電流とし、光出力強度補正情報７０を光出力強度とモニタ電流の比とした場合の光出力強度と波長（すなわち温度）の図である。実線が従来技術、破線が実施例１である。実施例１は、従来技術に比べ波長が変化したとき（すなわち温度が変化したとき）の光出力強度の変化を小さくすることができる。

温度設定ステップから光出力強度補正情報算出ステップを繰り返すことにより、複数箇所における温度情報と光出力強度補正情報の補正テーブルを生成することができる。波長ロック型の半導体レーザモジュールにおいては、ロックポイントに相当する温度においてのみ補正テーブルを生成すればよい。

また、温度設定ステップから光出力強度補正情報算出ステップを２回以上行い、補正テーブル生成ステップにおいて、温度設定ステップで設定していない温度に対応した光出力強度補正情報についても、補間法により補正テーブルを生成することもできる。すなわち、光出力強度補正情報は、出力光学系１２の異なる温度毎に複数取得され、異なる温度の間の温度についても、補間法によって、光出力強度補正情報を生成する。これにより、補正テーブルを生成するための測定回数を減らすことができ、補正テーブル生成の時間を短縮させることができる。補間法は直線で内挿する一次補間法が簡便であるが、より正確に算出するため、多次の補間法や他の補間法を用いても良い。

例えば、温度設定ステップから光出力強度補正情報算出ステップを半導体レーザモジュールの使用される上限温度と下限温度の２回行い、演算部（測定制御用コンピュータ）１１２が、上限温度と下限温度に相当した温度情報、この温度情報に対応する光出力強度補正情報をもとに、測定していない温度に相当する温度情報と光出力強度補正情報を、一次補間法により求め、補正テーブルを生成することができる。

また、光出力制御ステップから補正テーブル生成ステップは、全てのレーザモジュールに対し行う必要はなく、使用するレーザモジュールのうち代表する１または２以上のレーザモジュールで生成することもできる。すなわち、光出力強度補正情報の取得は、補正情報を利用するレーザモジュールのうち、特定のレーザモジュールに対してのみ実施される。これにより、補正テーブルを生成する時間を短縮させることができる。

さらに、演算部１１２が、出力光学系１２および基板３８の物理定数（熱膨張係数やヤング率等）から、温度が変化した場合の出力光学系１２の歪みを算出し、出力光学系１２の光の損失を算出する。これにより、温度情報に対応した光出力強度補正情報の補正テーブルを生成することもできる。

すなわち、まず、出力光学系１２の物理定数に基づいて、出力光学系１２の温度を変化する前後における出力光学系１２の光損失の変化を算出する。算出された光損失の変化情報から、出力光学系１２の温度を変化する前後における光出力強度の差を補正する制御データである光出力強度補正情報を取得する。次に、設定温度に相当した温度情報と光出力強度補正情報の補正テーブルを生成する。これにより、補正テーブルを生成する時間を短縮させることができる。

さらに、温度が変化した場合の出力光学系１２の歪みを、三角測距方式等を利用した公知のレーザ変位計やカメラを利用した画像検知技術によって出力光学系１２の外形の変位量として取得し、演算部が、この歪みを用い、出力光学系１２の光の損失を算出する。これにより、温度情報に対応した光出力強度補正情報の補正テーブルを生成することもできる。

すなわち、まず、出力光学系１２の温度を変化し、その前後における、出力光学系１２の外形の変位量を取得する。次に、算出された光損出の変化の情報から、出力光学系１２の温度を変化する前後における出力光学系の光損出の変化を算出する。算出された光損失の変化情報から、出力光学系１２の温度を変化する前後における光出力強度の差を補正する制御データである光出力強度補正情報を取得する。最後に、設定温度に相当した温度情報と光出力強度補正情報の補正テーブルを生成する。これにより、補正テーブルを生成する時間を短縮させることができる。

以上の方法で生成された第１の補正テーブルデータ(制御データ)は、出力光学系１２の温度変化の前後における、出力光学系１２の光損失の変化にもとづく、光出力強度の差を補正する制御データである光出力強度補正情報を備えている。また、前記制御データは、レーザモジュールの上限と下限の間における複数の温度において、前記光出力強度補正情報が設けられている。さらに、前記制御データは、レーザモジュールが制御される温度が複数決定されており、複数決定された温度毎に、前記光出力強度補正情報が設けられている。前記制御データは、メモリＩＣやフロッピディスク等の記憶媒体に格納される。また、特定のメモリＩＣ、例えば半導体レーザモジュール内のメモリＩＣにのみ書き込み許可を与えられた記憶媒体とすることもできる。これにより、他の半導体レーザモジュールの補正テ-ブルと誤認して使用することを防ぐことができる。

以上のように、実施例１では、ロッカ付き半導体レーザモジュールにおいて、予め、出力光学系の温度に相当する温度情報６４と、温度情報に対応する光出力強度補正情報７０を第１の補正テーブル３４に格納しておき、動作時に、出力制御部２０が出力光学系１２の温度情報６４に対応する光出力強度補正情報７０を取得し、半導体レーザ１０へ出力する駆動電流６６を算出し、半導体レーザ１０に駆動電流６６を出力する。これにより、温度が変化（波長が変化）した場合も一定の光出力強度を得ることができた。

実施例２は実施例１をさらに改良した例である。実施例１において、温度変化により大きな光出力強度の補正を行う必要がある場合は以下の課題があった。

図９は温度情報による光出力強度の補正をかける前（すなわち従来技術）の事前に取得した光出力強度曲線、駆動電流と波長（すなわち温度）の関係を示す模式図である。実線が事前取得の光出力強度、破線が事前取得の駆動電流、点線が目標の光出力強度である。図１０において、波長を目標波長とするため、温度を変化させる（図１０中の横方向の矢印）と、出力光学系１２の歪により光出力強度が変化（例えば減少）する。そこで、図１０の縦方向の矢印のように実施例１に係る制御方法を用い補正された駆動電流を半導体レーザ１０に出力する。しかし、図１１のように波長（温度）が目標からずれてしまう（図１１中の矢印）。これは、光出力強度を変化（例えば増加）させるべく、駆動電流を変化（例えば増加）させたため、半導体レーザ１０中の屈折率が変化し、波長が変化してしまうためである。

そこで、図１２のように、再度、波長を合わせるべく設定温度を変更する。しかし、温度の変化により、再度、光出力強度が変化する（図１２中矢印）。さらに、図１３のように、実施例１に係る制御方法により駆動電流を補正し、目標の光出力強度を得る(図１３中矢印)。このように複雑なステップが必要であった。

実施例２においては、前述の課題を解決するため、実施例1の構成に加え、駆動電流変動情報に対応した波長補正情報を有する第２の補正テーブルを備えている。ここで、駆動電流変動情報とは、実施例１に係る制御方法を用いて補正される駆動電流の変動量（補正量）を示す情報である。すなわち、出力制御部２０が半導体レーザ１０に出力する駆動電流６６の変化に対応する情報である。第２の補正テーブルは、この駆動電流によって生じる半導体レーザの波長変化量を格納するものである。波長補正情報とは、半導体レーザの駆動電流６６の変化（すなわち補正電流変動情報）に対応する波長変動量(波長変化量)である。図１４は実施例２のブロック図である。第２の補正テーブル３６、第２の補正テーブル３６と波長制御部３０の情報の送受信、出力制御部２０と波長制御部３０の情報の送受信以外は実施例１のブロック図である図５と同じである。また、出力制御部２０が出力強度制御情報６０、モニタ光強度情報６２および光出力強度補正情報７０により駆動電流６６を算出する制御方法も実施例１と同一である。

波長制御部３０は、出力制御部２０から駆動電流変動情報７６を取得する。波長制御部３０は、第２の補正テーブル３６より駆動電流変動情報７８に対応する前記波長補正情報８０を取得する。波長制御部３０は、設定温度情報７４を算出する際、波長情報７２に加え波長補正情報８０より半導体レーザ１０の波長を所望の値にするための設定温度情報７４を算出する。すなわち、波長情報７２および波長補正情報８０より半導体レーザ１０の波長を所望の値にするための設定温度情報７４を算出する。その後、実施例1と同様、温度設定装置３２に温度設定情報７４を出力する。

第２の補正テーブル３６は、実施例１における波長情報７２に対応する温度設定情報７４を有するチューニングテーブル、または第１の補正テーブル３４に含まれていてもよい。

次に、実施例２における、波長ロッカ付き半導体レーザモジュールの波長の制御方法について説明する。まず、波長検知部２８が半導体レーザ１０の波長を検知する。波長制御部３０が、波長検知部２８より検知した波長に相当した波長情報７２を取得する。波長制御部３０が出力制御部２０より駆動電流変動情報７６を取得する。波長制御部３０が、第２の補正テーブル３６より駆動電流変動情報７８に対応する波長補正情報８０を取得する。すなわち、出力制御部２０が実施例１で説明した駆動電流算出ステップにおいて算出された駆動電流６６が入力されることによって生じる半導体レーザ１０の波長変動を補正する波長補正量（実施例２では波長補正情報８０）を取得する(波長補正量取得ステップ)。

次に、波長制御部３０が、波長情報７２および波長補正情報８０より半導体レーザ１０の波長を所望の値にするための設定温度情報７４を算出する。波長制御部３０が、温度設定装置３２に温度設定情報７４を出力する。最後に、温度設定装置３２が設定温度情報７４をもとに、半導体レーザ１０の温度を設定する。すなわち、取得された波長補正量（実施例２では波長補正情報８０）に基づいて、波長制御部３０が半導体レーザ１０の波長変動を抑制する制御をなす。

波長情報７２とは波長検知器２８が検知した波長に相当する電流、電圧またはその他の信号である。設定温度情報７４とは温度設定装置３２を所望の温度に設定するための電流、電圧またはその他の信号である。

実施例２においては、波長制御部３０は出力制御部２０から駆動電流変動情報７６を取得しているが、例えば、第１の補正テーブル３４より取得しても良い。さらに、駆動電流変動情報７８は、駆動電流変動情報７６と同一であってよいが、波長制御部３０が駆動電流変動情報７６をもとに加工した情報であってもよい。

上記制御時の波長(すなわち温度)と光出力強度の関係を図１５に示す。図１５のように、波長を目標波長に制御する場合、波長補正情報８０により、補正した波長を目標とする（図１５の矢印）。波長補正情報８０は、駆動電流変動情報７８に対応している。すなわち、波長（すなわち温度）の変化に対応し光出力強度の補正を行うと駆動電流が変化する。そのため半導体レーザの屈折率が変化し、波長が変化する。この波長の変化を補正するものである。よって、波長情報７２および波長補正情報８０により算出された温度設定情報８２に相当した設定温度（すなわち波長）とすることで、結果的に、目標波長で所望の光出力強度が得られることとなる。

駆動電流変動情報７８は、例えば駆動電流の変動量であり、波長補正情報は、例えば駆動電流の変動量に対する波長の変動量に相当する波長駆動電流係数とすることができる。これにより、レーザモジュールを制御する際の設定温度情報７４の算出は、波長制御部３０が駆動電流の変動量に波長駆動電流係数を乗じた値を波長の補正量として、目標波長にするための設定温度情報７４を算出することができる。

次に、第２の補正テーブル３６である制御データの生成方法について説明する。まず、所定の出力光学系１２の温度の変化量に対し、レーザモジュールの光出力強度が一定に保つため必要な半導体レーザ１０の駆動電流の変化量を測定する。例えば、測定には図６の構成の測定系を用いる。レーザ温度コントロールモニタ装置１０３を通し、温度設定装置３２で半導体レーザ１０の温度を設定する。この設定温度においてレーザＡＰＣ電源モニタ装置１０２を用いて所望の光出力強度が得られる駆動電流を測定する。複数の設定温度において上記駆動電流の測定を行い、温度の変化量に対する駆動電流の変化量を算出する。このとき、温度は半導体レーザ１０の設定温度とすることもでき、温度検知素子２２で検知した出力光学系１２の温度とすることもできる。

駆動電流の変化量に対する半導体レーザ１０の波長の変化量を導出する（波長変化量導出ステップ）。前記波長の変化量より、半導体レーザの波長の補正量に相当する波長補正情報を算出する。すなわち、波長の変化量を補正するための、波長制御部３０の補正情報を取得する。駆動電流の変化量に相当する駆動電流変動情報と前記波長補正情報の補正テーブルを生成する。

波長変化量導出ステップは、駆動電流の変化量に相当する駆動電流変動情報より前記半導体レーザ１０内の屈折率の変化量を算出し屈折率の変化量より、半導体レーザの波長の変化量を算出してもよい。これにより、波長の測定を行うことなく補正テーブルを生成することができる。

さらに、波長変化量導出ステップを、駆動電流の変化量に対応する半導体レーザ１０の波長の変化量を測定することで行っても良い。例えば、測定には図６の構成の測定系を用いる。レーザ温度コントロールモニタ装置１０３を通し、温度設定装置３２で半導体レーザ１０の温度を設定する。この設定温度においてレーザＡＰＣ電源モニタ装置１０２を用いて駆動電流を設定し半導体レーザ１０を駆動する。光波長測定器１０４または波長検知部２８を用い波長を測定する。複数の駆動電流に対し波長を測定し、駆動電流の変化量に対する波長の変化量を算出する。すなわち、出力制御部２０が光出力強度補正情報に基づいて半導体レーザ１０の駆動電流を補正することによって生じる、半導体レーザ１０の発振波長の変化量を取得する。これにより、正確な波長の変化量の算出ができる。

以上の方法で生成された第２の補正テーブルデータ(制御データ)は、光出力強度補正情報に基づいて半導体レーザ１０の駆動電流を補正することによって生じる、半導体レーザ１０の発振波長の変化量を補正するための、波長制御部３０の補正情報を備えている。前記制御データは、メモリＩＣやフロッピディスク等の記憶媒体に格納される。また、特定のメモリＩＣ、例えば半導体レーザモジュール内のメモリＩＣにのみ書き込み許可を与えられた記憶媒体とすることができる。これにより、他の半導体レーザモジュールの補正テ-ブルと誤認して使用することを防ぐことができる。さらに、実施例１で説明したように生成された第１の補正テーブルデータまたはチューニングテーブルと同一の記憶媒体に格納することもできる。

図１６は実施例２に係る半導体レーザモジュールの模式図である。出力制御部２０および波長制御部３０の機能を行うＣＰＵ９４、第１の補正テーブルおよび第２の補正テーブル３６を格納するメモリＩＣ９２、第１の補正テーブル３４または第２の補正テーブル３６を生成する場合に、データの読み出し、書き込みを行う入出力ポート９６を備えている。このように、出力制御部２０と波長制御部３０は同じＣＰＵで機能しても良いし、別でも良い。または第１の補正テーブル３４と第２の補正テーブル３６は同じメモリＩＣに格納しても良いし、別でも良い。

さらに、実施例２の変形例の半導体レーザモジュールの模式図を図１７に示す。第１の補正テーブル３４および第２の補正テーブル３６を外部に有し、半導体レーザモジュールには第１の補正テーブルおよび第２の補正テーブル３６との入出力を行うコミュニケーションポート９８(入出力端子)を備えている。このように、内部には第１の補正テーブル３４および第２の補正テーブル３６を有さず、外部の第１の補正テーブル３４および第２の補正テーブル３６より、温度情報６４に対応する光出力強度補正情報７０並びに駆動電流変動情報７８に対応する波長補正情報８０を入出力しても良い。

もちろん、内部に第１の補正テーブル３４と第２の補正テーブル３６のいずれかを有し、入出力端子９８で入出力する情報は温度情報６４に対応する光出力強度補正情報７０または駆動電流変動情報７８に対応する波長補正情報８０のいずれか一方でも良い。

すなわち、温度情報６８に対応する光出力強度情報７０を取得するための入出力端子を具備し、出力制御部２０が入出力端子を経由し外部より、温度情報６８に対応する光出力強度情報７０を取得してもよい。または、駆動電流変動情報７８に対応する波長補正情報７０を取得するための入出力端子を具備し、波長制御部３０が入出力端子を経由し外部より、駆動電流変動情報７８に対応する波長制御情報７０を取得してもよい。

以上のように、実施例２おいては、半導体レーザ１０の波長を制御する際に、波長制御部３０は、駆動電流の変動量に相当する駆動電流変動情報７６を取得する。波長制御部３０は、駆動電流変動情報７８に対応した波長補正情報８０を用い、設定温度情報８２を算出し、温度設定部３２に設定温度情報８２を出力する。これにより、波長制御時の波長の制御をより的確に行うことができる。

実施例３は、モニタ光強度を半導体レーザの前方（光出力側）でモニタする波長ロッカ付き半導体レーザモジュールの例である。図１８は実施例３のブロック図である。受光素子１６が半導体レーザ１０の前方に出力された光を受光する以外は、実施例１と同じ構成である。半導体レーザ１０より出力した光はビームスプリッタ１４ａを通過し、さらに出力光学系１２を通過し、光出力強度５０で外部に出力される。

ビームスプリッタ１４ａで分割された光は、さらにビ-ムスプリッタ１４ｂを通過し２つに分割される。分割された光の一方は受光素子１６に至り、モニタ光強度が、受光素子１６により検知される。すなわち、受光素子１６は半導体レーザ１０の光出力側に相対する側の光を受光する。受光素子１６はモニタ光強度５２をモニタ光強度情報６２として、出力制御部２０に出力する。出力制御部２０が半導体レーザ１０に出力する駆動電流６６を制御するための構成および制御方法は実施例１と同じである。

ビームスプリッタ１４ｂで分割されたもう一方の光は波長検知部２８に至る。波長情報７２より、波長制御部３０が半導体レーザ１０の温度を制御するための構成および制御方法は実施例１と同じである。また、実施例２のように、駆動電流変動情報７６により、波長を補正する構成、制御方法を用いることもできる。

実施例３のように光出力側の光強度をモニタすれば、本発明のような制御は必要ないようにも考えられる。しかし、出力光学系１２がビームスプリッタ１４ａの出力側にあるため、出力光学系１２の温度変化による歪により、光出力強度５０は変化してしまう。出力光学系１２をビームスプリッタ１４ａと半導体レーザ１０の間に配置することは、光ファイバとの光結合のためのレンズ等の光学系は必須であり難しい。

そこで、実施例３によれば、予め、出力光学系の温度に相当する温度情報６４と、温度情報に対応する光出力強度補正情報７０として第１の補正テーブル３４に記憶しておき、動作時に、出力制御部２０が出力光学系の温度情報６４に対応する光出力強度補正情報７０を取得し、半導体レーザへ出力する駆動電流６６を算出し、半導体レーザに駆動電流６６を出力する。これにより、温度が変化（波長が変化）した場合も一定の光出力強度を得ることができる。

また、実施例３のように、モニタ光強度を半導体レーザの前方（光出力側）でモニタする波長ロッカ付き半導体レーザモジュールにおいても、実施例２のように波長を制御する際に、波長の補正を行うこともできる。これにより、実施例２と同様の効果が得られる。

実施例４は、温度制御を行わないクーラレス半導体レーザモジュールの例である。図１９は実施例４のブロック図である。実施例４においては、波長の制御は行っていない。そのため、実施例１と比較し、波長を検知し制御するためのビームスプリッタ１４、波長検知部２８、波長制御部３０、温度設定装置３２を有さない。すなわち、半導体レーザ１０から後方に出力された光は直接受光素子３６に至る。受光素子３６はモニタ光強度５２を検知し、モニタ光強度情報６２を出力制御部２０に出力する。出力制御部２０が半導体レーザ１０に出力する駆動電流６６を制御するための構成および制御方法は実施例１と同じである。

温度を制御していない半導体レーザ１０は、外気温等により出力光学系１２の温度が変動し光出力強度５０が変化してしまう。そこで、実施例４によれば、予め、出力光学系１２の温度に相当する温度情報６４と、温度情報６４に対応する光出力強度補正情報７０を第１の補正テーブル３４に記憶しておき、動作時に、出力制御部２０が出力光学系の温度情報６４に対応する光出力強度補正情報７０を取得し、半導体レーザ１０へ出力する駆動電流６６を算出し、半導体レーザ１０に駆動電流６６を出力する。これにより、外気温等の変化により出力光学系１２の温度が変化した場合も一定の光出力強度を得ることができる。

以上、発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

図1は従来技術に係る波長ロッカ付き半導体レーザモジュールのブロック図である。図1は従来技術に係る半導体レーザモジュールのパッケージの蓋を一部除いた概略図である。図３は従来技術係る半導体レーザモジュールの光出力強度と出力波長(温度)依存を示す図である。図４は出力光学系から出力された光の一部をモニタ光強度として光出力強度の制御を行ったときの光出力強度と波長(温度)依存を示す図である。図５は実施例１に係る波長ロッカ付き半導体レーザモジュールのブロック図である。図６は実施例１に係る波長ロッカ付き半導体レーザモジュールの補正テーブルを生成する測定系の構成を示すブロック図である。図７は実施例１に係る波長ロッカ付き半導体レーザモジュールの光出力強度および光出力強度／モニタ電流の波長依存を示す図である図８は実施例１に波長ロッカ付き半導体レーザモジュールの光出力強度の波長（温度）依存を示す図である。図９は実施例１において半導体レーザモジュールを制御したときの光出力強度の波長(温度)依存を示す図（その１）である。図１０は実施例１において半導体レーザモジュールを制御したときの光出力強度の波長(温度)依存を示す図（その２）である。図１１は実施例１において半導体レーザモジュールを制御したときの光出力強度の波長(温度)依存を示す図（その３）である。図１２は実施例１において半導体レーザモジュールを制御したときの光出力強度の波長(温度)依存を示す図（その４）である。図１３は実施例１において半導体レーザモジュールを制御したときの光出力強度の波長(温度)依存を示す図（その５）である。図１４は実施例２に係る波長ロッカ付き半導体レーザモジュールのブロック図である。図１５は実施例２に係る波長ロッカ付き半導体レーザモジュールの制御方法を示す図であり、光出力強度の波長(温度)依存を示す図である。図１６は実施例２に係る波長ロッカ付き半導体レーザモジュールのパッケージの蓋を一部除いた概略図である。図１７は実施例２の変形例に係る波長ロッカ付き半導体レーザモジュールのパッケージの蓋を一部除いた概略図である。図１８は実施例３に係る波長ロッカ付き半導体レーザモジュールのブロック図である。図１９は実施例４に係るクーラレス半導体レーザモジュールのブロック図である。

符号の説明

１０半導体レーザ
１２出力光学系
１４、１４ａ、１４ｂビームスプリッタ
１６受光素子
２０出力制御部
２２温度検知素子
２４エタロン
２６受光素子
２８波長検知部
３０波長制御部
３２温度設定装置
３４第１の補正テーブル
３６第２の補正テーブル
３８基板
５０光出力強度
５２モニタ光強度
６０光出力強度情報
６２モニタ光強度情報
６４温度情報
６６駆動電流
６８温度情報
７０光出力強度補正情報
７２波長情報
７４設定温度情報
７６駆動電流変動情報
７８駆動電流変動情報
８０波長補正情報
８１半導体レーザ
８２出力光学系
８４受光素子
８６基板
８８温度設定装置
９０外部光学系
９２メモリＩＣ
９４ＣＰＵ
９６入出力ポート
９８入出力端子

Claims

半導体レーザと、
レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、
該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、
前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、
前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報および前記温度検知素子から取得された温度情報に基づきレーザモジュールの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出し、前記半導体レーザに当該駆動電流を出力する出力制御部と、
前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、
前記出力制御部が前記半導体レーザに出力する駆動電流を変化することによって生じる、前記半導体レーザの波長変動量を取得し、その結果に基づいて、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより、前記半導体レーザの波長変動を抑制する制御をなす波長制御部と、
を具備することを特徴とするレーザモジュール。
前記温度情報に対応する光出力強度補正情報を有する第１の補正テーブルを更に具備し、
前記出力制御部が、前記第１の補正テーブルより前記温度情報に対応する前記光出力強度補正情報を取得し、前記光出力強度補正情報よりレーザモジュールの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出することを特徴とする請求項１記載のレーザモジュール。
前記温度情報に対応する光出力強度補正情報を取得するための入出力端子を更に具備し、
前記出力制御部が、前記入出力端子を経由し外部より、前記温度情報に対応する前記光出力強度補正情報を取得し、前記光出力強度補正情報よりレーザモジュールの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出することを特徴とする請求項１記載のレーザモジュール。
前記受光素子は、前記半導体レーザの光出力側と光出力側に相対する側のいずれか一方の光を受光することを特徴とする請求項１項記載のレーザモジュール。
前記受光素子は、ビームスプリッタで分岐された光を受光することを特徴とする請求項４記載のレーザモジュール。
前記温度検知素子は、前記出力光学系が固定された前記温度設定装置に設けられたことを特徴とする請求項1から５のいずれか一項記載のレーザモジュール。
前記温度検知素子は、半導体レーザの温度を検知する素子を兼ねることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載のレーザモジュール。
前記温度検知素子は、前記出力光学系の近傍に設けられたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載のレーザモジュール。
前記半導体レーザの駆動電流の変化に対応する波長補正情報を有する第２の補正テーブルを更に具備し、
前記波長制御部は、前記第２の補正テーブルに基づいて、前記出力制御部が前記半導体レーザに出力する駆動電流の変化に対応した前記半導体レーザの波長変動量を取得することを特徴とする請求項１記載のレーザモジュール。
前記波長補正情報を取得するための入出力端子を更に具備し、
前記波長制御部が、前記入出力端子を経由して、外部より前記波長補正情報を取得することを特徴とする請求項１記載のレーザモジュール。
半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記半導体レーザに駆動電流を出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御方法において、
前記出力光学系の温度を検知するステップと、
前記半導体レーザのモニタ光強度を検知するステップと、
前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報および前記出力光学系の温度に相当する温度情報から、前記半導体レーザの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出する駆動電流算出ステップと、
前記駆動電流で前記半導体レーザを駆動するステップと、
前記駆動電流算出ステップにおいて算出された駆動電流が入力されることによって生じる、前記半導体レーザの波長変動を補正する波長補正量を取得する波長補正量取得ステップと、
前記取得された波長補正量に基づいて、前記波長制御部が前記半導体レーザの波長変動を抑制する制御をなすステップと、を具備することを特徴とするレーザモジュールの制御方法。
前記駆動電流算出ステップは、
第１の補正テーブルより、前記温度情報に対応する光出力強度補正情報を取得するステップと、
前記光出力強度補正情報より、レーザモジュールの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を算出するステップと、を含むことを特徴とする請求項１１記載のレーザモジュールの制御方法。
前記波長補正量取得ステップは、前記半導体レーザの駆動電流の変化に対応する波長補正情報を有する第２の補正テーブルから、当該波長補正量を取得することを特徴とする請求項１１記載のレーザモジュールの制御方法。
半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記半導体レーザに駆動電流を出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御に用いる制御データの生成方法において、
前記受光素子から取得されるモニタ光強度の情報に基づいて、当該モニタ光強度を一定に保つ制御を行う光出力制御ステップと、
前記光出力制御ステップの制御がなされた状態において、前記出力光学系の温度を変化し、その前後における、前記出力光学系から出力される光出力強度の変化量を取得する光強度測定ステップと、
前記取得された光出力強度の変化量の情報から、前記出力光学系の温度を変化する前後における光出力強度の差を補正する制御データである、光出力強度補正情報を取得するステップと、
前記光出力強度補正情報に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を補正することによって生じる、当該半導体レーザの発振波長の変化量を取得するステップと、
前記変化量を補正するための、前記波長制御部の補正情報を取得するステップと、
を具備することを特徴とする制御データの生成方法。
半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報から前記半導体レーザの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を前記半導体レーザに出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御に用いる制御データの生成方法において、
前記出力光学系の物理定数に基づいて、前記出力光学系の温度を変化する前後における前記出力光学系の光損失の変化を算出するステップと、
前記算出された光損失の変化情報から、前記出力光学系の温度を変化する前後における光出力強度の差を補正する制御データである、光出力強度補正情報を取得するステップと、
前記光出力強度補正情報に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を補正することによって生じる、当該半導体レーザの発振波長の変化量を取得するステップと、
前記変化量を補正するための、前記波長制御部の補正情報を取得するステップと、
を具備することを特徴とする制御データの生成方法。
半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報から前記半導体レーザの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を前記半導体レーザに出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御に用いる制御データの生成方法において、
前記出力光学系の温度を変化し、その前後における、前記出力光学系の外形の変位量を取得するステップと、
前記取得された変位量の情報から、前記出力光学系の温度を変化する前後における前記出力光学系の光損失の変化を算出するステップと、
前記算出された光損失の変化の情報から、前記出力光学系の温度を変化する前後における光出力強度の差を補正する制御データである、光出力強度補正情報を取得するステップと、
前記光出力強度補正情報に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を補正することによって生じる、当該半導体レーザの発振波長の変化量を取得するステップと、
前記変化量を補正するための、前記波長制御部の補正情報を取得するステップと、
を具備することを特徴とする制御データの生成方法。
前記光出力強度補正情報は、前記出力光学系の異なる温度毎に複数取得され、当該異なる温度の間の温度についても、補間法によって、前記光出力強度補正情報を生成するステップを更に備えることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の制御データの生成方法。
前記異なる温度は、前記レーザモジュールが使用される上限温度および下限温度であることを特徴とする請求項１７記載の制御データの生成方法。
前記光出力強度補正情報の取得は、当該補正情報を利用する複数のレーザモジュールのうち、特定のレーザモジュールに対してのみ、実施されることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の制御データの生成方法。
半導体レーザと、レンズを含み該半導体レーザの光出力側に配置された出力光学系と、該出力光学系の温度を検知する温度検知素子と、前記半導体レーザのモニタ光強度を検知する受光素子と、前記モニタ光強度に相当するモニタ光強度情報から前記半導体レーザの光出力強度を所望の値にするための駆動電流を前記半導体レーザに出力する出力制御部と、前記半導体レーザと前記出力光学系とがその上に固定され、前記半導体レーザの温度を設定する温度設定装置と、前記温度設定装置を用い前記半導体レーザの温度を設定することにより前記半導体レーザの波長を制御する波長制御部と、を具備するレーザモジュールの制御に用いる制御データであって、
前記出力光学系の温度変化の前後における、前記出力光学系の光損失の変化に基づく、光出力強度の差を補正する制御データである、光出力強度補正情報と、
前記光出力強度補正情報に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を補正することによって生じる、当該半導体レーザの発振波長の変化量を補正するための、前記波長制御部の補正情報と、
を備えることを特徴とするレーザモジュールの制御データ。
前記レーザモジュールの上限と下限の間における複数の温度において、前記光出力強度補正情報が設けられることを特徴とする請求項２０記載の制御データ。
前記レーザモジュールが制御される温度が複数決定されており、当該複数決定された温度毎に、前記光出力強度補正情報が設けられることを特徴とする請求項２０記載の制御データ。