JPH06132600A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体レーザの発振光の偏光成分の比が変化し
ても、半導体レーザの一方の側の光軸上に配置した偏光
子を通過した光と、その反対側の受光素子に受光される
光の状態を同一にでき、これによって常に安定した光出
力を供給できる半導体レーザ装置の提供を目的とする。 【構成】半導体レーザ１と、該半導体レーザ１の一方の
側の光軸上に配置した偏光子２と、前記半導体レーザ１
の他方の側の光軸上に配置される受光素子４と、前記受
光素子４の受光信号を帰還して前記半導体レーザ１の駆
動電流を制御する電源部５を具備する半導体レーザ装置
で、前記半導体レーザ１と受光素子４の間に偏光子３が
配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザの発振光
の偏光状態が変化しても、安定した光出力が得られる半
導体レーザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】光通信システムで使用される半導体レーザ
において、該半導体レーザから発信された発振光が光フ
ァイバの端面等で反射されて該半導体レーザに戻って来
ると、発振周波数の不安定化や雑音増加を引き起こし、
その結果、光通信システムの品質を劣化させてしまう。
このため通常、半導体レーザの直前には、該半導体レー
ザに戻り光が帰還するのを防止するための光アイソレー
タが配設される。

【０００３】一方半導体レーザは温度等によってその光
出力が変動するため、半導体レーザの光出力を常にモニ
ターしておき、その光出力の変動に応じて半導体レーザ
の駆動電流を制御して半導体レーザの光出力を安定化さ
せることが望ましい。

【０００４】図５、図６はこの種のモニター装置を取り
付けた従来の光アイソレータ付き半導体レーザ装置を示
す概略図である。

【０００５】図５に示す半導体レーザ装置は、半導体レ
ーザ８１と、球レンズ８２と、磁石８９によって磁化さ
れたファラデー回転子８３と、検光子８４と、球レンズ
８５と、光ファイバ８６とを、この順番で光軸上に配設
するとともに、検光子８４で分離された光を球レンズ８
７を介して受光素子８８に受光せしめるように構成され
ている。ここで検光子８４は、複屈折結晶で構成され、
直交する偏光成分を分離して一方の偏光成分（ＴＥモー
ド）を信号光として光ファイバ８６方向に導き、直交す
る他方の偏光成分（ＴＭモード）をモニタ光として受光
素子８８に導くものである。つまりこの従来例において
は、半導体レーザ８１から出射されてファラデー回転子
８３を通過した光の内の一方の偏光成分をモニタ光とし
て受光素子８８に受光させ、その電気出力を図示しない
電源回路に帰還させ、この電源回路によって半導体レー
ザ８１の出力を調整し、安定化するものである。

【０００６】一方図６に示す半導体レーザ装置は、半導
体レーザ９１と光ファイバ１００の間に、レンズ９２
と、光アイソレータ９９（ファラデー回転子９４を２枚
の偏光子９３、９３で挟み、かつファラデー回転子９４
を磁石Ｍによって磁化することにより構成されている）
と、レンズ９５をこの順番に配設するとともに、半導体
レーザ９１の反対側に、前記ファラデー回転子９４と同
一のファラデー回転子９６と、受光素子９７を配設し、
該受光素子９７への出力を半導体レーザ９１の駆動電流
を制御する電源９８に帰還するように構成されている。
この従来例においては、半導体レーザ９１の両端面から
光出力されることを利用して、光ファイバ１００方向に
向かわない側の光出力を受光素子９７に受光し、その電
気出力を電源９８に帰還させ、この電源９８によって、
半導体レーザ９１の出力を調整し、安定化させるもので
ある。ところで半導体レーザ９１から光ファイバ１００
方向に発振されてファラデー回転子９４に入射された光
の内の一部は該ファラデー回転子９４によって吸収され
るが、その吸収量は周囲温度によって変化する。このた
めこの従来例においては半導体レーザ９１と受光素子９
７側でも同様の光の変動を起こさせ、これによって、光
ファイバ１００に安定したレーザ光を出力せしめるよう
にしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで半導体レーザ
は一般に静的動作状態では活性層内のキャリア分布が安
定していることから、直交するＴＥモード：ＴＭモード
＝１００：１（消光比２０〜２５ｄＢ）の割合で発振す
る。したがって一般に半導体レーザに光アイソレータを
組み込むときは、ＴＥモードの偏光面が該光アイソレー
タを最大に通過できるように位置調整される。

【０００８】しかしながら半導体レーザのレーザ共振器
内部光を直接変調したときには、キャリア分布が瞬間的
に変化するので、ＴＭモードの比に変化が生じる（なお
この変化が顕著になるとＴＥモードとＴＭモードの比は
逆転するため、コヒーレント通信等に使用することは出
来なくなる。）。この変化が生じた場合、一般的な光ア
イソレータ付き半導体レーザ装置においては、光ファイ
バへの結合する光出力に大きなロスが生じる。

【０００９】図７、図８は、それぞれ上記図５と図６に
おいて、半導体レーザの全出力を１００としたときの該
光の偏光状態が（ａ）の状態から（ｂ）の状態に変化し
たときの（即ちＴＥ：ＴＭの比が、９９：１から９０：
１０に変化したときの）、光ファイバで受ける光出力と
受光素子で受ける光出力の変化の状態を示す図である。

【００１０】まず、図７に示すように、図５に示す半導
体レーザ装置の場合は、検光子８４においてＴＥモード
とＴＭモードの偏光成分に分離される。このため半導体
レーザ８１から発振される光の偏光状態が（ａ）の状態
の場合は、光ファイバ８６には９９％の光が入射するの
に対して受光素子８８には１％の光が入射する。一方半
導体レーザ８１から発振される光の偏光状態が（ｂ）の
状態の場合は、光ファイバ８６には９０％の光が入射す
るのに対して受光素子８８には１０％の光が入射する。

【００１１】つまりこの装置の場合は、光ファイバ８６
に入射する光出力が減少した場合は受光素子８８に受光
する光出力は増加し、光ファイバ８６に入射する光出力
が増加した場合は受光素子８８に受光する光出力は減少
する。従ってこの装置の場合は、偏光状態の変化に対し
ては正しい制御はできず、光出力の安定化は期待できな
い。

【００１２】一方図８に示すように、図６に示す半導体
レーザ装置の場合は、偏光子９３、９３はＴＭモードを
完全に遮断する偏光子とすると、半導体レーザ９１から
発振される光の偏光状態が（ａ）の状態の場合は、光フ
ァイバ１００に入射する光はＴＥモードのみとなり、光
出力は９９％となる。一方受光素子９７に受光される光
はファラデー回転子９４によって回転はされるが減衰は
されないので、ＴＥモード：ＴＭモードの比は９９：１
のままとなり、その光出力は１００となる。一方、光の
偏光状態が（ｂ）の場合も、光ファイバ１００に入射す
る光はＴＥモードのみとなって光出力は９０となるのに
対して、受光素子９７に受光される光は回転されるが減
衰はされないので、ＴＥモード：ＴＭモードの比は９
０：１０のままとなりその光出力は１００％となる。

【００１３】つまりこの装置の場合は、半導体レーザ９
１の偏光状態に変化が生じて、光ファイバ１００に結合
される光出力が変化しても、受光素子９７に受光される
光出力は変化せず、このためこの受光素子９７によって
は半導体レーザ９１を正しく制御できない。

【００１４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的はたとえ半導体レーザの発振光の偏光成
分の比が変化しても、常に安定した光出力を供給できる
半導体レーザ装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、半導体レーザ１と、該半導体レーザ１の
一方の側の光軸上に配置した偏光子２と、前記半導体レ
ーザ１の他方の側の光軸上に配置した受光素子４と、半
導体レーザ１と受光素子４の間に偏光子３とを配置し、
該受光素子４の受光信号を帰還して前記半導体レーザ１
の駆動電流を制御する電源部５とを具備することにより
半導体レーザ装置を構成した。

【００１６】

【作用】半導体レーザ１の発振光の偏光成分の比が変化
した場合は、半導体レーザ１の一方の側に配置した偏光
子２を通過した偏光の状態も変化するが、本発明におい
ては受光素子４側にも同様に偏光子３を配置したので、
該偏光子３を通過して受光素子４に入射した光の偏光状
態も同様に変化する。このため偏光子２を通過した光の
状態と受光素子４に受光した光の状態が同じとなり、半
導体レーザ１の制御が的確に行え、これによって安定し
た光出力が得られる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は本実施例にかかる半導体レーザ装
置を示す概略構成図である。同図に示すようにこの半導
体レーザ装置は、半導体レーザ１と、該半導体レーザ１
の右側の光軸上に位置する半導体レーザ装置の窓部に偏
光子２を配置するとともに、該半導体レーザ１の左側の
光軸上に偏光子３、受光素子４を配置して構成されてい
る。また受光素子４の受光信号は、前記半導体レーザ１
の駆動電流を制御する電源部５に帰還されている。また
偏光子２，３は同一のものを用いている。

【００１８】以上のように構成された半導体レーザ装置
において、半導体レーザ１の右側の端部から発振された
光は、偏光子２を通過し、該偏光子２において主として
ＴＥモードの光が透過する。一方半導体レーザ１の左側
の端部から発振された光は偏光子３において主としてＴ
Ｅモードの光が透過された後に受光素子４に受光され
る。そして該受光素子４で受光した光の強度を電気信号
に変換して電源部５に帰還される。該電源部５は該電気
信号の強度に応じて前記半導体レーザ１の駆動電流を制
御して該半導体レーザ１の光出力を安定化する。

【００１９】ここで図２は、半導体レーザ１の全光出力
を１００としたときの該光の偏光状態が（ａ）の状態か
ら（ｂ）の状態に変化したときの（即ちＴＥモード：Ｔ
Ｍモードの比が、９９：１から９９：１０に変化したと
きの）、偏光子２を通過した光出力と受光素子４で受け
る光出力の変化の状態を示す図である。

【００２０】同図に示すようにこの半導体レーザ装置の
場合は、偏光子２、３はＴＭモードを完全に遮断する偏
光子とすると、半導体レーザ１から発振される光の偏光
状態が（ａ）の状態の場合は、偏光子２を通過した光は
ＴＥモードのみとなり、光出力は９９となる。一方受光
素子４に受光される光も偏光子３によってそのＴＭモー
ドが完全に遮断されるので、ＴＥモードのみとなり、そ
の光出力は９９となる。一方光の偏光状態が（ｂ）の場
合も、偏光子２を通過した光はＴＥモードのみとなり、
光出力は９０となるのに対して、受光素子４は受光され
る光もＴＥモードのみとなり、光出力は９０となる。

【００２１】つまり本発明によれば、たとえ半導体レー
ザ１から発振される光の偏光成分の比が変動しても、偏
光子２を通過した光の偏光成分の比と受光素子４で受光
される光の光出力は常に同一となる。従って、受光素子
４に受光される光出力値を電源５に帰還させて半導体レ
ーザ１の駆動電流を制御することにより、偏光子２を通
過した光は安定した光出力となる。

【００２２】尚、図１、図２では半導体レーザ１と偏光
子２、偏光子３を分離した図を記しているが、これらを
一体化しても本発明と同様の作用、効果を発揮する。

【００２３】図３は本発明を利用した他の実施例を示す
光アイソレータ付き半導体レーザ装置の概略構成図であ
る。これは図１に示した本発明の一実施例の構成を利用
して、偏光子２の右側の光軸上に、集束性レンズ８−
１、ファラデー回転子１２と該ファラデー回転子１２に
磁界を印加する磁石１１と偏光子１３で構成される光ア
イソレータ部１０、集束性レンズ８−２、光ファイバ１
４により構成される光アイソレータ付き半導体レーザ装
置である。この場合、偏光子２を通過した光出力は安定
しているので、半導体レーザ１の発振光の偏光成分比が
変化しても、光ファイバ１４に入射する光出力は常に安
定する。

【００２４】図４も本発明を利用した他の実施例を示す
定偏波保存ファイバと組み合わせた半導体レーザ装置の
概略構成図である。図１に示した本発明の一実施例の構
成を利用して、偏光子２の右側の光軸上に、偏光子２と
光学軸が一致した定偏波保存ファイバ９、偏光子２から
の出射光を前記定偏波保存ファイバ９の端面に集束させ
る集束性レンズ８を配置した実施例である。この場合
も、偏光子２を通過した光出力は安定しているので、半
導体レーザ１の発振光の偏光成分が変化しても、該定偏
波保存ファイバ９に入射する光出力は常に安定する。

【００２５】上記図３、図４の実施例のように、半導体
レーザと、該半導体レーザの一方の側の光軸上に配置し
た偏光子と、前記半導体レーザの他方の側の光軸上に配
置した受光素子と、前記半導体レーザと前記受光素子間
に配置した偏光子と、前記受光素子の受光信号を帰還し
て前記半導体レーザの駆動電流を制御する電源部を具備
する半導体レーザ装置において、前記半導体レーザを中
心に前記受光素子と反対位置の光軸上に偏光に依存する
デバイスを配置した半導体レーザ装置を構成できる。

【００２６】なお、上記実施例では偏光子２、３は材
質、寸法等全く同一のものを用いているが本発明はこれ
に限定されるものではなく、２個の偏光子はその消光比
が等しければよい。したがって、２個の偏光子が共にＴ
Ｍモード光が完全に遮断されるものである場合には、Ｔ
Ｅモード光の吸収率が同一であればよいし、２個の偏光
子のＴＭモード光の吸収率及びＴＥモード光の吸収率が
異なる場合にもその消光比が等しいものであればよい。

【００２７】

【効果】以上詳細に説明したように、本発明にかかる半
導体レーザ装置によれば、たとえ半導体レーザの発振光
の偏光成分の比が変化しても、光ファイバ等の光導波路
側の光軸上に配置した偏光子を通過した光の状態と、受
光素子に受光される光の状態を同一にでき、これによっ
て、半導体レーザを中心に、受光素子と反対位置の光軸
上に偏光に依存するデバイスを配置した場合、常に安定
した光出力を供給できるという優れた効果を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる半導体レーザ装置の
概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例にかかる光出力の状態変化図
である。

【図３】本発明の他の実施例を示す光アイソレータ付き
半導体レーザ装置の概略構成図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す定偏波保存ファイバ
と組み合わせた半導体レーザ装置の概略構成図である。

【図５】従来の光アイソレータ付き半導体レーザ装置を
示す概略図である。

【図６】従来の他の光アイソレータ付き半導体レーザ装
置を示す概略図である。

【図７】図５に示す従来の光アイソレータ付き半導体レ
ーザ装置の光出力の状態変化図である。

【図８】図６に示す従来の光アイソレータ付き半導体レ
ーザ装置の光出力の状態変化図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２、３ 偏光子 ４ 受光素子 ５ 電源部 １０ 光アイソレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、該半導体レーザの一方の
   側の光軸上に配置した偏光子と、前記半導体レーザの他
   方の側の光軸上に配置した受光素子と、前記受光素子の
   受光信号を帰還して前記半導体レーザの駆動電流を制御
   する電源部を具備する半導体レーザ装置において、前記
   半導体レーザと前記受光素子間に偏光子を配置したこと
   を特徴とする半導体レーザ装置。