JPH04350603A - 半導体レーザモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信装置などに使用
する光増幅器用の励起高出力半導体レーザ素子と光ファ
イバとの結合器である高出力の半導体レーザモジュール
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光信号を直接増幅する光増幅器が
開発され特にエルビウム光ファイバを用いた光増幅器が
注目されている。この光増幅器はエルビウム元素のドー
プされた光ファイバに光波長１．４８μｍのレーザ光を
注入すると波長１．５５μｍ帯の減衰された信号光が増
幅されると言う原理である。図２はその光増幅器の構造
の一例を示す。１はエルビウムドープファイバ、２はカ
プラ、３はアイソレータ、４は入力側伝送路光ファイバ
、５は波長１．５５μｍの信号用光源、６は波長１．４
８μｍの励起用光源、８は出力側伝送路光ファイバであ
る。

【０００３】入力側伝送路光ファイバ４から入射された
信号用光源５からの信号光と、励起用光源６から入射さ
れた励起光はカプラ２で合波され、エルビウムドープフ
ァイバ１に入射され信号光が増幅される。その信号光は
出力側光ファイバ７に出力される。アイソレータ３は信
号光への戻り光による雑音増大防止のためである。この
ような光増幅器で、励起用の１．４８μｍレーザ光源は
非常に重要なデバイスの一つで高出力が要求される。

【０００４】半導体レーザと光ファイバとの結合器であ
るモジュールの従来例を図３に示し、その構成及び動作
原理を説明する。１１は半導体レーザ素子、１２はヒー
トシンクで半導体レーザ素子１１を搭載しその放熱を行
なうと共に、半導体レーザ素子１１とほぼ同じ膨張係数
を有する材料（例えばダイヤモンド、ＳｉＣ、シリコン
など）を使用し熱応力による故障を防止している。１３
はヘッダで半導体レーザ素子１１とヒートシンク１２を
搭載し半導体レーザ素子１１の電極を取り出す端子を有
している。１４はモニタ用の受光素子で半導体レーザ素
子１１の温度変化等による光出力の変化を監視し、常に
一定の光出力になるよう駆動回路にフィードバックをか
けている。１５はレンズ（ここでは、球レンズで示して
いるが屈折分布形等のレンズを用いる場合もある）、１
６はコバールやステンレスで加工されたレンズホルダで
レンズ１５を圧入や半田または低融点ガラス固定してい
る。１７はベースで半導体レーザ素子１１を搭載したヘ
ッダ１３とモニタ用の受光素子１４とレンズ１５を搭載
したレンズホルダ１６を搭載するためのものである。こ
の時半導体レーザ素子１１とモニタ用の受光素子１４は
半田付けで固定され、一方レンズ１５は半導体レーザ素
子１１から出射され広がった光が平行光になるようレン
ズ１５を光軸調整しＹＡＧレーザにてレンズホルダ１６
をベース１７に固定している。これは、光学調整後の半
導体レーザ素子１１とレンズ１５の軸ずれ感度が１μｍ
以下と厳しいため固定安定度の高いＹＡＧレーザ溶接を
用いている。１８は電子冷却素子（以下ペルチェ素子と
称する）、１９，２０は絶縁板で一般的にはアルミナセ
ラミックにペルチェ素子１８の電極と固定を兼ねた金属
導体パターンを薄膜や厚膜で形成し複数固のペルチェ素
子１８を挟み込んで直列に配線固定している。２１はパ
ッケージ本体で側壁に電気端子をハーメチックで設けた
バタフライ型やＤＩＰ型のパッケージなど構成をしてい
る。２２は気密用のカバーである。パッケージ本体２１
に光取り出し窓２３を設けている。上記の絶縁板１９の
上側に半導体レーザ素子１１等を搭載したベース１７を
半田固定し、絶縁板２０の下側を同じく半田でパッケー
ジ本体２１の内底に固定する。この時、半導体レーザ素
子１１から出射しレンズ１５で平行光に変換された光が
パッケージ本体２１に設けた光取り出し窓２３を通過す
るよう位置調整されている。２４はレンズ（ここでは、
球レンズで示しているが屈折分布形等のレンズを用いる
場合も有る）、２５はスリーブでレンズ２４を固定して
いる。２７は光ファイバ、２８は光ファイバ２７を固定
したフェルールである。ここで半導体レーザ素子１１か
ら出射した広がった光をレンズ１５で変換した平行光を
レンズ２４で光ファイバ２７に効率よく入射するように
光軸調整し、スリーブ２５のＡ，Ｂ部でＹＡＧレーザ溶
接固定している。このようにして半導体レーザ素子１１
からの広がった発光光はレンズ１５と２４によって光フ
ァイバ２７に効率良く結合される半導体レーザモジュー
ルが構成および製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光増幅
器の中で反射点が生じると、例えば図２中Ｃ点で反射が
生じると、励起用光源６は一方の反射端になるためＣ点
と励起用光源６の間で共振器が形成され、増幅された信
号光の反射光が光Ｑスイッチ形で励起用の光源である半
導体レーザモジュールの半導体レーザ素子の端面に戻り
、高出力で且つモジュールのレンズで数μｍに絞られて
いるので、そのエネルギーで半導体レーザ素子端面を溶
かし破壊するという問題があった。そのために、戻り光
対策としてアイソレータを励起用光源６の前に入れる方
法が考えられるが、その場合、アイソレータの機能とし
て偏波特性に無依存のものを用いる必要がある。しかし
、そのアイソレータは高価でかつ挿入損失が大きくなる
という欠点がある。特に損失が大きくなると増幅器の増
幅度を低下させるため結果的には装置のコストをアップ
させるという問題につながる。アイソレータをモジュー
ルの中に入れる方法も考えられるが、挿入損失の増大の
他に、アイソレータの大きさのため小型化が出来ないと
いう問題もある。

【０００６】本発明は以上述べた、高出力な反射光で半
導体レーザ素子端面を破壊すると言う問題を解決した安
価で且つ小型な半導体レーザモジュールを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため半導体レーザ素子と光ファイバを結合し、信
号光を増幅する光増幅器に励起光を出力する半導体モジ
ュールにおいて、半導体レーザ素子と光ファイバを結合
する光路上に信号光を阻止する干渉膜フィルタを設けた
ものである。

【０００８】

【作用】光増幅器から半導体モジュールに入ってくる信
号光の反射光が半導体レーザ素子に到達するのを干渉膜
フィルタにより阻止し、半導体レーザ素子を反射光から
保護する。

【０００９】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示す要部断面図で
ある。なお、従来例を示す図３と同一要素については同
一符号を付してある。１１から２８は従来例と同じであ
るので説明は省略する。また、モジュールの構造、原理
も同じ所はすべて省略する。３０は誘電体膜で形成され
た干渉膜フィルタ、３１は干渉膜フィルタ３０を固定す
るホルダで接着材や半田付け等で固定されている。この
干渉膜フィルタ３０をモジュールのレンズ１５で平行光
に変換された光路上のベース１７の上面に半田付けやＹ
ＡＧレーザ溶接固定している。なお、この干渉膜フィル
タ３０は図４に示すように、励起光である１．４８μｍ
を通し信号光である１．５５μｍを遮断するローパスフ
ィルタである。波長の範囲は１．５μｍ以下を通過し、
１．５１μｍ以上を遮断すれば問題ない。なお、上記の
干渉膜フィルタ３０は、光ファイバ２７から入ってきた
戻り光がこの干渉膜フィルタ３０で反射し光ファイバ２
７に戻らないように光路に対して斜めに配置することが
望ましい。

【００１０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したようにこの発明に
よれば、信号光を遮断する干渉膜フィルタが光路上に配
置しているので戻り光が半導体レーザ素子端面を溶かし
破壊することはなく、安価で小型な戻り光対策した励起
用の半導体レーザモジュールを提供できる。また、干渉
膜フィルタは非常に低損失にできるため高出力な半導体
レーザモジュールが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す構成図である。

【図２】光増幅器における反射の説明図である

【図３】
従来の半導体レーザモジュールの構成図である。

【図４】ローパスフィルタの特性図である。

【符号の説明】

１１　　　　半導体レーザ素子 １５　　　　レンズ １６　　　　レンズホルダ １７　　　　ベース ２３　　　　光取り出し窓 ２４　　　　レンズ ２８　　　　フェルール ３０　　　　干渉膜フィルタ ３１　　　　ホルダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体レーザ素子と光ファイバを結合
   し、信号光を増幅する光増幅器に励起光を出力する半導
   体モジュールにおいて、半導体レーザ素子と光ファイバ
   を結合する光路上に信号光を阻止する干渉膜フィルタを
   設けたことを特徴とする半導体レーザモジュール。