JPH09153659A - Light-emitting element module - Google Patents

Light-emitting element module

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Publication number
JPH09153659A
JPH09153659A JP31412995A JP31412995A JPH09153659A JP H09153659 A JPH09153659 A JP H09153659A JP 31412995 A JP31412995 A JP 31412995A JP 31412995 A JP31412995 A JP 31412995A JP H09153659 A JPH09153659 A JP H09153659A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light emitting
diffraction grating
emitting element
optical fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP31412995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kato
隆志 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP31412995A priority Critical patent/JPH09153659A/en
Publication of JPH09153659A publication Critical patent/JPH09153659A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting element module for outputting a light having few distortion. SOLUTION: This light-emitting element module comprises a semiconductor light-emitting element 10 having a light reflecting surface 11 and a light emitting surface 12; and an optical fiber 20a which is arranged so that a light emitted from a light emitting surface of the semiconductor light-emitting element 10 enters, and in which a core 21 is provided with a diffraction grating 30 which changes periodically a refractive index along an optical shaft. The light emitted from the light emitting surface are reflected by the diffraction grating 30 and the light emitting surface, whereby a laser oscillation is made. The diffraction grating 30 is arranged at a location where the lights emitted from the light emitting surface pass through an optical path, of which a length is 20mm or less, from the light emitting surface until the lights reach a top end of the diffraction grating 30.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野におい
て、光通信用の信号光光源やファイバ増幅器の励起用光
源等として用いられる発光素子モジュールに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device module used as a signal light source for optical communication, a light source for pumping a fiber amplifier, etc. in the field of optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】高い反射率を有する光反射面とほとんど
光を反射しない光出射面とを有する半導体発光素子から
の光を回折格子が設けられた光ファイバに入射させ、こ
の回折格子と上記の光反射面との間で繰り返し光を反射
させることでレーザ発振を行う発光素子モジュールとし
ては、K.Petermann の著書“LASER DIODE MODULATION A
ND NOISE”(Kluwer Academic Publishers)の266 頁に
記載されているようなものが知られている。この発光素
子モジュールは、回折格子を用いたレーザ共振器を備え
ることで、単色性の高いレーザ光を出力するという特徴
を有している。
2. Description of the Related Art Light from a semiconductor light emitting device having a light reflecting surface having a high reflectance and a light emitting surface that reflects almost no light is incident on an optical fiber provided with a diffraction grating, and K. Petermann's book “LASER DIODE MODULATION A” describes light emitting device modules that perform laser oscillation by repeatedly reflecting light from the light reflecting surface.
ND NOISE ”(Kluwer Academic Publishers) is known as described on page 266. This light-emitting element module is equipped with a laser resonator using a diffraction grating, so that laser light with high monochromaticity can be obtained. Is output.

【0003】同様の発光素子モジュールは、B.P.Ventru
doらによる”Wavelength and Intensity Stabilizatio
n of 980nm Diode Lasers Coupled to Fiber Bragg Gra
tings ”(SEASTAR OPTICS INC. のカタログ中の文献)
にも記載されている。この発光素子モジュールは、ファ
イバ増幅器の励起用光源として用いられるものである。
そして、この文献には、半導体レーザと回折格子との間
の距離を5cm〜10cm以上とすると、発光素子モジ
ュールのレーザ発振波長が安定すると記述されている。
A similar light emitting device module is BPVentru.
“Wavelength and Intensity Stabilizatio” by do et al.
n of 980nm Diode Lasers Coupled to Fiber Bragg Gra
tings ”(reference in SEASTAR OPTICS INC. catalog)
It is also described in This light emitting device module is used as a light source for pumping a fiber amplifier.
Then, in this document, it is described that the laser oscillation wavelength of the light emitting element module is stable when the distance between the semiconductor laser and the diffraction grating is 5 cm to 10 cm or more.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
文献では、発光素子モジュールの出力光の歪みを抑制す
るのに好適な回折格子の配置条件については、考察され
ていない。
However, the above-mentioned document does not consider the arrangement condition of the diffraction grating which is suitable for suppressing the distortion of the output light of the light emitting element module.

【0005】本発明は、上記の事情に鑑みなされたもの
で、歪みの少ない光を出力する発光素子モジュールを提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a light emitting element module that outputs light with little distortion.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の発光素子モジュールは、(a)光出射面
及びこの光出射面と対向する光反射面を有する半導体発
光素子と、(b)この半導体発光素子の光出射面から出
射した光が一端面から入射するように配置され、コアの
所定部位に、屈折率が光軸に沿って周期的に変化してい
る回折格子が設けられた光ファイバと、を備え、上記の
光出射面から出射した光が回折格子及び光反射面で反射
されることによりレーザ発振を行う発光素子モジュール
であって、上記の回折格子が、光出射面から出射した光
が光出射面からこの回折格子の先端に至るまでに通過す
る光路の長さが20mm以下となる位置に配置されてい
ることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a light emitting device module of the present invention comprises: (a) a semiconductor light emitting device having a light emitting surface and a light reflecting surface facing the light emitting surface; (B) A diffraction grating, which is arranged so that the light emitted from the light emitting surface of the semiconductor light emitting element enters from one end surface, has a refractive index periodically changing along the optical axis at a predetermined portion of the core. A light emitting element module comprising: an optical fiber provided, wherein the light emitted from the light emitting surface is oscillated by being reflected by a diffraction grating and a light reflecting surface. It is characterized in that the light emitted from the emission surface is arranged at a position where the length of the optical path that passes from the light emission surface to the tip of the diffraction grating is 20 mm or less.

【0007】本発明者らの知見によれば、光出射面から
回折格子の先端に至るまでの光路長が20mm以下であ
ると、発光素子モジュールから出力されるレーザ光の歪
みや雑音が十分に少なくなる。
According to the knowledge of the present inventors, when the optical path length from the light emitting surface to the tip of the diffraction grating is 20 mm or less, the distortion and noise of the laser light output from the light emitting element module are sufficient. Less.

【0008】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面が、光出射面の反射率を低下させる誘
電体膜によりコーティングされていると良い。この場
合、光反射面と回折格子との間での余分な反射が少なく
なり、光反射面と回折格子との間でレーザ共振が好適に
生じるようになるので、高い光出力を得ることができ
る。また、このような誘電体膜をコーティングして光出
射面の反射率を低下させることで、従来から半導体レー
ザとして使用されていた半導体素子を用いて本発明の発
光素子モジュールを容易に製造することができる。
In the light emitting device module of the present invention, the light emitting surface of the semiconductor light emitting device may be coated with a dielectric film that reduces the reflectance of the light emitting surface. In this case, extra reflection between the light reflecting surface and the diffraction grating is reduced, and laser resonance is favorably generated between the light reflecting surface and the diffraction grating, so that a high light output can be obtained. . In addition, by coating such a dielectric film to reduce the reflectance of the light emitting surface, it is possible to easily manufacture the light emitting device module of the present invention using a semiconductor device that has been conventionally used as a semiconductor laser. You can

【0009】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面から出射した光が入射する光ファイバ
の端面が、この端面の反射率を低下させる誘電体膜によ
りコーティングされていると良い。この場合、光反射面
と回折格子との間での余分な反射が少なくなり、光反射
面と回折格子との間でレーザ共振が好適に生じるように
なるので、高い光出力を得ることができる。
In the light emitting device module of the present invention, it is preferable that the end face of the optical fiber to which the light emitted from the light emitting face of the semiconductor light emitting device enters is coated with a dielectric film that reduces the reflectance of this end face. In this case, extra reflection between the light reflecting surface and the diffraction grating is reduced, and laser resonance is favorably generated between the light reflecting surface and the diffraction grating, so that a high light output can be obtained. .

【0010】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面から出射した光が入射する光ファイバ
の端面が、この光の入射軸に対して傾斜していると良
い。この場合、光反射面と回折格子との間での余分な反
射が少なくなり、光反射面と回折格子との間でレーザ共
振が好適に生じるようになるので、高い光出力を得るこ
とができる。
In the light emitting device module of the present invention, it is preferable that the end face of the optical fiber on which the light emitted from the light emitting surface of the semiconductor light emitting device is incident is inclined with respect to the incident axis of this light. In this case, extra reflection between the light reflecting surface and the diffraction grating is reduced, and laser resonance is favorably generated between the light reflecting surface and the diffraction grating, so that a high light output can be obtained. .

【0011】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面とこの光出射面から出射した光が入射
する光ファイバの端面との間の光路上に、光出射面から
出射した光を集束させて光ファイバに入射させる光結合
用レンズが配置されていると良い。この場合、半導体発
光素子と光ファイバとの光結合効率が高まり、光損失が
低減されるので、高い光出力を得ることができる。
The light emitting device module of the present invention provides the light emitted from the light emitting surface on the optical path between the light emitting face of the semiconductor light emitting device and the end face of the optical fiber on which the light emitted from the light emitting face enters. An optical coupling lens that focuses the light and makes it enter the optical fiber is preferably arranged. In this case, the optical coupling efficiency between the semiconductor light emitting element and the optical fiber is increased and the optical loss is reduced, so that a high optical output can be obtained.

【0012】このとき、光結合用レンズの光入射面及び
光出射面が、この光入射面及び光出射面の反射率を低下
させる誘電体膜によりコーティングされているとさらに
良い。この場合、光反射面と回折格子との間での余分な
反射が少なくなり、光反射面と回折格子との間でレーザ
共振が好適に生じるようになるので、高い光出力を得る
ことができる。
At this time, it is more preferable that the light entrance surface and the light exit surface of the optical coupling lens are coated with a dielectric film that reduces the reflectance of the light entrance surface and the light exit surface. In this case, extra reflection between the light reflecting surface and the diffraction grating is reduced, and laser resonance is favorably generated between the light reflecting surface and the diffraction grating, so that a high light output can be obtained. .

【0013】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面から出射した光が入射する光ファイバ
の端面がレンズ面となっていると良い。これにより光フ
ァイバの端面にレンズ機能が備わるので、半導体発光素
子と光ファイバとの光結合効率が高まり、光損失が低減
され、高い光出力を得ることができる。
In the light emitting device module of the present invention, it is preferable that the end face of the optical fiber on which the light emitted from the light emitting face of the semiconductor light emitting device enters is a lens surface. As a result, since the end face of the optical fiber is provided with a lens function, the optical coupling efficiency between the semiconductor light emitting element and the optical fiber is increased, the optical loss is reduced, and a high optical output can be obtained.

【0014】このとき、上記の端面が、この端面の反射
率を低下させる誘電体膜によりコーティングされている
とさらに良い。この場合、光反射面と回折格子との間で
の余分な反射が少なくなり、光反射面と回折格子との間
でレーザ共振が好適に生じるようになるので、高い光出
力を得ることができる。
At this time, it is more preferable that the end face is coated with a dielectric film that reduces the reflectance of the end face. In this case, extra reflection between the light reflecting surface and the diffraction grating is reduced, and laser resonance is favorably generated between the light reflecting surface and the diffraction grating, so that a high light output can be obtained. .

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明に
おいて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明
を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ず
しも一致していない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Also, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.

【0016】(実施形態1)図1は、本実施形態の発光
素子モジュールの構成を示す模式図である。この発光素
子モジュールは、所定波長帯(1.31μm帯)の光を
出力する半導体発光素子10と、この半導体発光素子1
0からの光が入射する光ファイバ20aとから構成され
ている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a light emitting device module of this embodiment. This light emitting device module includes a semiconductor light emitting device 10 that outputs light in a predetermined wavelength band (1.31 μm band) and the semiconductor light emitting device 1.
It is composed of an optical fiber 20a on which light from 0 enters.

【0017】半導体発光素子10は、一般的なファブリ
ペロー型の半導体レーザと同様に、InGaAsP/I
nPのヘテロ構造体から構成されており、このへテロ構
造体の両端には光反射面11と光出射面12が略平行に
対向するようにして設けられている。光反射面11は、
半導体発光素子10の出力波長である1.31μmの波
長の光を、約80%と高い反射率で反射する。一方、光
出射面12は、1.31μmの波長の光に対して、約
0.5%以下と低い反射率しか有していない。
The semiconductor light emitting device 10 is made of InGaAsP / I, like a general Fabry-Perot type semiconductor laser.
The hetero structure is made of nP, and the light reflecting surface 11 and the light emitting surface 12 are provided at both ends of the hetero structure so as to face each other in substantially parallel. The light reflecting surface 11 is
Light having a wavelength of 1.31 μm, which is the output wavelength of the semiconductor light emitting device 10, is reflected with a high reflectance of about 80%. On the other hand, the light emitting surface 12 has a low reflectance of about 0.5% or less for light having a wavelength of 1.31 μm.

【0018】この半導体発光素子10は、InGaAs
P/InPのヘテロ構造体を有する通常のファブリペロ
ー型半導体レーザを用意し、その光出射面に低反射コー
ティングを施すことで作製することができる。低反射コ
ーティングは、上記のファブリペロー型半導体レーザの
光出射面に、この光出射面の反射率を低下させる誘電体
膜を被覆することで完了する。
This semiconductor light emitting device 10 is made of InGaAs.
It can be manufactured by preparing an ordinary Fabry-Perot type semiconductor laser having a P / InP heterostructure and applying a low reflection coating to the light emitting surface thereof. The low reflection coating is completed by covering the light emitting surface of the Fabry-Perot type semiconductor laser with a dielectric film that reduces the reflectance of the light emitting surface.

【0019】半導体発光素子10には駆動回路(図示せ
ず)が接続されており、この駆動回路から半導体発光素
子10に所定の動作電流が流されることでへテロ構造体
が励起され、約1.31μmを中心とした波長帯の自然
放出光を生ずるようになる。この自然放出光は、誘導放
出を引き起こしながらへテロ構造体の内部を進行し、誘
導放出光とともに光出射面12から出射する。
A drive circuit (not shown) is connected to the semiconductor light emitting element 10, and a predetermined operating current is passed from the drive circuit to the semiconductor light emitting element 10 to excite the heterostructure, and about 1 Spontaneous emission light in the wavelength band centered on 0.31 μm is generated. The spontaneous emission light travels inside the heterostructure while causing stimulated emission, and is emitted from the light emitting surface 12 together with the stimulated emission light.

【0020】光ファイバ20aは、半導体発光素子10
の光出射面12から出射した光が、その端面23から光
ファイバ20aのコア21内に入射するように配置され
ている。この光ファイバ20aは、石英(SiO2 )ガ
ラス系のシングルモード光ファイバである。光ファイバ
20aのコア21及びクラッド22は、ともに石英ガラ
スから構成されているが、クラッド22は実質的に純粋
な石英ガラスから構成されているのに対し、コア21を
構成する石英ガラスには屈折率上昇材であるGeO2
添加されている。この結果、光ファイバ20aのコア2
1はクラッド22よりも高い屈折率を有している。
The optical fiber 20a is used for the semiconductor light emitting device 10.
The light emitted from the light emitting surface 12 is disposed so as to enter the core 21 of the optical fiber 20a from the end face 23 thereof. The optical fiber 20a is a quartz (SiO 2 ) glass-based single mode optical fiber. Both the core 21 and the clad 22 of the optical fiber 20a are made of quartz glass. The clad 22 is made of substantially pure quartz glass, while the quartz glass forming the core 21 is refracted. GeO 2 which is a rate increasing material is added. As a result, the core 2 of the optical fiber 20a
1 has a higher refractive index than the clad 22.

【0021】半導体発光素子10に対向する光ファイバ
20aの端面23は、球面状に加工されている。この先
球加工は、光ファイバ20aの端面にレンズ機能を持た
せて、半導体発光素子10と光ファイバ20aとの光結
合効率を高めるためのものである。また、端面23に
は、端面23の反射率を低下させる誘電体膜が被覆され
ている。
The end face 23 of the optical fiber 20a facing the semiconductor light emitting element 10 is processed into a spherical shape. The processing of the tip ball is for imparting a lens function to the end surface of the optical fiber 20a to enhance the optical coupling efficiency between the semiconductor light emitting element 10 and the optical fiber 20a. The end face 23 is covered with a dielectric film that reduces the reflectance of the end face 23.

【0022】光ファイバ20aのコア21には、回折格
子30が設けられている。この回折格子30は、実効屈
折率が光軸に沿った位置に応じて最小屈折率と最大屈折
率との間で周期的に変化するコア中の一領域である。言
い換えれば、回折格子30は、光軸に沿って最小屈折率
と最大屈折率の間で繰り返し変化するような実効屈折率
分布を有する領域である。なお、この屈折率変化の周期
は、回折格子30の周期、又は格子ピッチなどと呼ばれ
る。
A diffraction grating 30 is provided on the core 21 of the optical fiber 20a. The diffraction grating 30 is a region in the core where the effective refractive index periodically changes between the minimum refractive index and the maximum refractive index according to the position along the optical axis. In other words, the diffraction grating 30 is a region having an effective refractive index distribution that repeatedly changes along the optical axis between the minimum refractive index and the maximum refractive index. The cycle of the change in the refractive index is called the cycle of the diffraction grating 30, the grating pitch, or the like.

【0023】周知のように、回折格子30は、ゲルマニ
ウムが添加された石英ガラスに紫外光を照射すると照射
部分の屈折率が紫外光の強度に応じた量だけ上昇する現
象を利用して形成することができる。すなわち、光ファ
イバのクラッドの表面からゲルマニウムが添加されてい
るコアに向けて紫外光の干渉縞を照射すれば、コアの干
渉縞照射領域に干渉縞の光強度分布に応じた実効屈折率
分布が形成される。このような実効屈折率分布を有する
領域が、回折格子30である。この場合、回折格子30
の最小屈折率は、コアの当初の実効屈折率(紫外光照射
前の実効屈折率)にほぼ等しいことになる。
As is well known, the diffraction grating 30 is formed by utilizing the phenomenon that when the quartz glass containing germanium is irradiated with ultraviolet light, the refractive index of the irradiated portion increases by an amount corresponding to the intensity of the ultraviolet light. be able to. That is, by irradiating the interference fringes of ultraviolet light from the surface of the clad of the optical fiber toward the core to which germanium is added, the effective refractive index distribution according to the light intensity distribution of the interference fringes in the interference fringe irradiation region of the core It is formed. The region having such an effective refractive index distribution is the diffraction grating 30. In this case, the diffraction grating 30
Therefore, the minimum refractive index of the core is approximately equal to the initial effective refractive index of the core (effective refractive index before irradiation of ultraviolet light).

【0024】回折格子30は、所定の回折波長(ブラッ
グ波長)λR を中心とした狭い波長帯にわたって光を反
射する。この回折波長λR は、 λR =2・n・Λ …(1) n:回折格子30の最小屈折率 Λ:回折格子30の周期 のように表される。
The diffraction grating 30 reflects light over a narrow wavelength band centered on a predetermined diffraction wavelength (Bragg wavelength) λ R. This diffraction wavelength λ R is expressed as follows: λ R = 2 · n · Λ (1) n: minimum refractive index of diffraction grating 30 Λ: period of diffraction grating 30

【0025】本願の発光素子モジュールにおいて、回折
格子30は、半導体レーザ10の光出射面12(実際に
は、低反射膜の表面)から回折格子30の先端(光出射
面12に光学的に最も近い部分)に至るまでの光路長L
が約20mm以下となる位置に設けられている。なお、
半導体発光素子10の光出射面12から光ファイバ20
aの先端23までの距離(光路長ではなく、実際の距
離)は、約10μmである。
In the light emitting device module according to the present application, the diffraction grating 30 is the most optically arranged from the light emitting surface 12 of the semiconductor laser 10 (actually, the surface of the low reflection film) to the tip of the diffraction grating 30 (the light emitting surface 12 is the most optically reflective surface). Optical path length L up to near part)
Is provided at a position of about 20 mm or less. In addition,
From the light emitting surface 12 of the semiconductor light emitting device 10 to the optical fiber 20
The distance (not the optical path length but the actual distance) to the tip 23 of a is about 10 μm.

【0026】次に、本実施形態の発光素子モジュールの
発光原理を説明する。半導体発光素子10に駆動回路
(図示せず)から動作電流が流されると、半導体発光素
子10の活性領域内で自然放出光が発生する。この自然
放出光は、誘導放出を引き起こしながら活性領域内を進
行して光出射面12から出射する。低反射コーティング
によって光出射面12の反射率は低くなっているため、
半導体発光素子10の内部で発生した自然放出光および
誘導放出光の大部分は光出射面12を透過して出射す
る。光出射面12から出射した光は、球加工された端面
23からファイバ20aに入射し、回折格子30に到達
する。
Next, the light emitting principle of the light emitting element module of this embodiment will be described. When an operating current is applied to the semiconductor light emitting device 10 from a drive circuit (not shown), spontaneous emission light is generated in the active region of the semiconductor light emitting device 10. This spontaneous emission light travels in the active region while causing stimulated emission and is emitted from the light emission surface 12. Since the light emitting surface 12 has a low reflectance due to the low reflection coating,
Most of the spontaneous emission light and the stimulated emission light generated inside the semiconductor light emitting element 10 are transmitted through the light emission surface 12 and emitted. The light emitted from the light emitting surface 12 enters the fiber 20 a from the end surface 23 that has been processed into a sphere, and reaches the diffraction grating 30.

【0027】回折格子30は、半導体発光素子10から
の光のうち、回折波長である1.31μmを中心とし
て、半導体発光素子10よりも狭い波長帯の光を反射す
る。回折格子30で反射された光は、端面23から光フ
ァイバ20aを出射し、光出射面12から半導体発光素
子10に入射する。この入射光は、半導体発光素子10
の活性領域内を誘導放出を引き起こしながら進行し、光
反射面11に到達する。この後、光反射面11で反射さ
れた光は誘導放出を引き起こしながら活性領域内を進行
し、光出射面12から出射して、再び光ファイバ20a
に入射する。この入射光は、回折格子30に到達して再
び反射される。こうして、回折格子30と光反射面11
との間で繰り返し反射されることにより1.31μmの
波長の光は増幅され、最終的にレーザ発振が生ずる。こ
うして生成されたレーザ光は、回折格子30を透過し、
光ファイバ20a内を進行していく。従って、光ファイ
バ20aに光通信用の種々の機器を接続すれば、本実施
形態の発光素子モジュールを、光通信用の信号源として
使用することができる。
Of the light from the semiconductor light emitting element 10, the diffraction grating 30 reflects light having a wavelength band narrower than that of the semiconductor light emitting element 10 around the diffraction wavelength of 1.31 μm. The light reflected by the diffraction grating 30 exits the optical fiber 20 a from the end face 23 and enters the semiconductor light emitting element 10 from the light exit face 12. The incident light is emitted from the semiconductor light emitting device 10.
And proceeds to the active region of the device while causing stimulated emission to reach the light reflecting surface 11. After that, the light reflected by the light reflecting surface 11 travels in the active region while causing stimulated emission, and is emitted from the light emitting surface 12 and again the optical fiber 20a.
Incident on. This incident light reaches the diffraction grating 30 and is reflected again. Thus, the diffraction grating 30 and the light reflecting surface 11
The light having a wavelength of 1.31 μm is amplified by being repeatedly reflected between and, and finally laser oscillation occurs. The laser light thus generated passes through the diffraction grating 30,
It advances in the optical fiber 20a. Therefore, by connecting various devices for optical communication to the optical fiber 20a, the light emitting element module of this embodiment can be used as a signal source for optical communication.

【0028】本発明のような発光原理の発光素子モジュ
ールにおいて、出力光の雑音や歪みを少なくするために
は、半導体発光素子から出射した光が回折格子で反射さ
れて戻ってくるまでのフィードバック時間が、発光素子
モジュールの出力光の変調周期よりも十分に短い方が良
い。そして、フィードバック時間を短くするためには、
光出射面から回折格子までの光路長を短くしてやれば良
い。このような考察に基づき、本発明者らは、光出射面
12から回折格子30の先端に至るまでの光路長が20
mm以下となる位置に回折格子30を配置すれば、発光
素子モジュールの出力光の歪みを十分に抑えることがで
きるという事実を見い出した。
In the light emitting element module of the light emitting principle as in the present invention, in order to reduce the noise and distortion of the output light, the feedback time until the light emitted from the semiconductor light emitting element is reflected by the diffraction grating and returns. However, it is better to be sufficiently shorter than the modulation cycle of the output light of the light emitting element module. And in order to shorten the feedback time,
The optical path length from the light emitting surface to the diffraction grating may be shortened. Based on such consideration, the present inventors have determined that the optical path length from the light emitting surface 12 to the tip of the diffraction grating 30 is 20.
It has been found out that the distortion of the output light of the light emitting element module can be sufficiently suppressed by disposing the diffraction grating 30 at a position of not more than mm.

【0029】本発明者らは、上記の知見を得るために、
回折格子30の位置を変えながら、発光素子モジュール
の出力光の複合2次歪みを測定する実験を行った。図2
は、この実験により求められた、回折格子30の位置と
発光素子モジュールの出力光歪みとの関係を示す図であ
る。この図において、回折格子30の位置は、図1に示
すL、すなわち光出射面12から回折格子30の先端に
至るまでの光路長で表されている。歪みの測定は、半導
体発光素子10に印加する動作電流を制御することで、
77chで変調度m=4%の信号光を発光素子モジュー
ルから出力させて行った。また、測定は、変調周波数が
300MHz、500MHz、1GHzのそれぞれにつ
いて行った。
In order to obtain the above findings, the present inventors have
An experiment was conducted to measure the complex second-order distortion of the output light of the light emitting element module while changing the position of the diffraction grating 30. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the position of the diffraction grating 30 and the output light distortion of the light emitting element module, which is obtained by this experiment. In this figure, the position of the diffraction grating 30 is represented by L shown in FIG. 1, that is, the optical path length from the light emitting surface 12 to the tip of the diffraction grating 30. The strain is measured by controlling the operating current applied to the semiconductor light emitting device 10,
Signal light having a modulation degree m of 4% was output from the light emitting element module at 77 ch. Moreover, the measurement was performed for each of the modulation frequencies of 300 MHz, 500 MHz, and 1 GHz.

【0030】図2に示されるように、1GHz以下の変
調周波数では、回折格子30がL=20mm以内の位置
に配置されていると、発光素子モジュールの出力光の歪
みが、−25dB以下と十分に少なくなる。従って、本
実施形態の発光素子モジュールは、光通信用の光源等と
して好適な使用が可能である。
As shown in FIG. 2, at the modulation frequency of 1 GHz or less, when the diffraction grating 30 is arranged within the position of L = 20 mm, the distortion of the output light of the light emitting element module is sufficiently below -25 dB. Less. Therefore, the light emitting element module of this embodiment can be suitably used as a light source for optical communication.

【0031】また、本実施形態の発光素子モジュールで
は、半導体発光素子10の光出射面12、及び光ファイ
バ20aの端面23に、誘電体膜による低反射コーティ
ングが施されているので、光反射面12と回折格子30
との間での余分な反射が抑えられている。これにより、
光反射面12と回折格子30との間で好適なレーザ共振
が生じるようになるので、本実施形態の発光素子モジュ
ールによれば、高い光出力を得ることができる。
Further, in the light emitting device module of this embodiment, since the light emitting surface 12 of the semiconductor light emitting device 10 and the end face 23 of the optical fiber 20a are coated with a low reflection coating of a dielectric film, the light reflecting surface. 12 and diffraction grating 30
The extra reflection between and is suppressed. This allows
Since suitable laser resonance occurs between the light reflecting surface 12 and the diffraction grating 30, according to the light emitting element module of this embodiment, a high light output can be obtained.

【0032】(実施形態2)図3は、本実施形態の発光
素子モジュールの構成を示す模式図である。本実施形態
と実施形態1との相違は、微小レンズ40の存在、及び
光ファイバ20の端面の形状であり、回折格子30の配
置や光出射面12の低反射コーティング、並びに発光素
子モジュールの発光原理は実施形態1と共通である。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a schematic view showing the structure of a light emitting device module of this embodiment. The difference between the present embodiment and the first embodiment is the presence of the minute lens 40 and the shape of the end face of the optical fiber 20, the arrangement of the diffraction grating 30, the low reflection coating of the light emitting surface 12, and the light emission of the light emitting element module. The principle is the same as that of the first embodiment.

【0033】図3に示すように、微小レンズ40は、光
出射面12と光ファイバ20bの端面24との間に配置
されている。この微小レンズ40は、半導体発光素子1
0からの光を集束させて光ファイバ20bに入射させ、
半導体発光素子10から光ファイバ20bへの光パワー
の結合を行う凸レンズである。微小レンズ40として
は、従来から光通信で用いられているような通常の光結
合用レンズを用いることができる。なお、微小レンズ4
0の形状は、光出射面12から回折格子30に至るまで
の光路長が20mm以下になるように決められる。
As shown in FIG. 3, the minute lens 40 is arranged between the light emitting surface 12 and the end surface 24 of the optical fiber 20b. The minute lens 40 is used for the semiconductor light emitting device 1
The light from 0 is focused and made incident on the optical fiber 20b,
It is a convex lens that couples the optical power from the semiconductor light emitting device 10 to the optical fiber 20b. As the microlens 40, an ordinary optical coupling lens that has been conventionally used in optical communication can be used. The micro lens 4
The shape of 0 is determined so that the optical path length from the light emitting surface 12 to the diffraction grating 30 is 20 mm or less.

【0034】このように本実施形態では、半導体発光素
子10と光ファイバ20bとの間に微小レンズ40を配
置することで、半導体発光素子10と光ファイバ20b
との光結合効率を高め、高い光出力を実現している。
As described above, in the present embodiment, by disposing the minute lens 40 between the semiconductor light emitting device 10 and the optical fiber 20b, the semiconductor light emitting device 10 and the optical fiber 20b are arranged.
The optical coupling efficiency with is improved, and high light output is realized.

【0035】微小レンズ40のレンズ面、すなわち微小
レンズ40の光入射面と光出射面には、これらの面の反
射率を低下させる誘電体膜が被覆されている。これによ
り、光反射面12と回折格子30との間での余分な反射
が少なくなり、好適なレーザ共振が生じるようになるの
で、一層高い光出力を得ることができる。
The lens surface of the minute lens 40, that is, the light incident surface and the light emitting surface of the minute lens 40 are coated with a dielectric film that reduces the reflectance of these surfaces. As a result, extra reflection between the light reflecting surface 12 and the diffraction grating 30 is reduced, and suitable laser resonance occurs, so that a higher light output can be obtained.

【0036】光ファイバ20bの半導体発光素子10側
の端面24は、半導体発光素子10及び微小レンズ40
からなる光学系の光軸に対して傾斜している。言い換え
れば、半導体発光素子10及び微小レンズ40からなる
光学系の光軸方向と、端面24の法線方向とが一致しな
いように、光ファイバ20bの端面に傾斜がつけられて
いる。これにより、光反射面12と回折格子30との間
での余分な反射が少なくなり、好適なレーザ共振が生じ
るようになるので、高い光出力を得ることができる。
The end face 24 of the optical fiber 20b on the semiconductor light emitting device 10 side is provided with the semiconductor light emitting device 10 and the minute lens 40.
Is tilted with respect to the optical axis of the optical system. In other words, the end face of the optical fiber 20b is inclined so that the optical axis direction of the optical system including the semiconductor light emitting element 10 and the minute lens 40 does not coincide with the normal direction of the end face 24. As a result, extra reflection between the light reflection surface 12 and the diffraction grating 30 is reduced, and suitable laser resonance occurs, so that a high light output can be obtained.

【0037】また、実施形態1と同様に、光ファイバ2
0bの端面24には、端面24の反射率を低下させる誘
電体膜が被覆されているので、これによっても光反射面
12と回折格子30との間での余分な反射が少なくな
り、高い光出力を実現することができる。
Also, as in the first embodiment, the optical fiber 2
Since the end surface 24 of 0b is covered with a dielectric film that reduces the reflectance of the end surface 24, this also reduces extra reflection between the light reflecting surface 12 and the diffraction grating 30, thereby increasing high light. Output can be realized.

【0038】(実施形態3)図4は、本実施形態の発光
素子モジュールの構成を示す模式図である。本実施形態
と実施形態2との相違は、半導体発光素子10と光ファ
イバ20との間に配置された微小レンズの数であり、光
ファイバ20bの端面24の形状、回折格子30の配置
や光出射面12の低反射コーティング、並びに発光素子
モジュールの発光原理は実施形態2と共通である。
(Embodiment 3) FIG. 4 is a schematic view showing the structure of a light emitting device module of this embodiment. The difference between the present embodiment and the second embodiment is the number of minute lenses arranged between the semiconductor light emitting device 10 and the optical fiber 20, the shape of the end face 24 of the optical fiber 20b, the arrangement of the diffraction grating 30, and the light. The low reflection coating on the emitting surface 12 and the light emitting principle of the light emitting element module are the same as those in the second embodiment.

【0039】図4に示すように、本実施形態の発光素子
モジュールでは、二つの微小レンズ41及び42が、半
導体発光素子10と光ファイバ20bとの間に配置され
ている。微小レンズ41及び42からなる光学系は、半
導体発光素子10からの光を集束させて光ファイバ20
bに入射させ、半導体発光素子10から光ファイバ20
bへの光パワーの結合を行うものである。微小レンズ4
1、42としては、従来から光通信で用いられているよ
うな通常の光結合用レンズを用いることができる。微小
レンズ41、42の形状及び配置は、光出射面12から
回折格子30に至るまでの光路長が20mm以下になる
ように決められる。
As shown in FIG. 4, in the light emitting device module of this embodiment, two microlenses 41 and 42 are arranged between the semiconductor light emitting device 10 and the optical fiber 20b. The optical system composed of the minute lenses 41 and 42 focuses the light from the semiconductor light emitting element 10 to generate an optical fiber 20.
b from the semiconductor light emitting device 10 to the optical fiber 20.
The optical power is coupled to b. Micro lens 4
As 1, 42, ordinary optical coupling lenses that have been conventionally used in optical communication can be used. The shape and arrangement of the minute lenses 41 and 42 are determined so that the optical path length from the light emitting surface 12 to the diffraction grating 30 is 20 mm or less.

【0040】本実施形態でも、実施形態2と同様に、半
導体発光素子10と光ファイバ20bとの間に微小レン
ズ41、42を配置することで、半導体発光素子10と
光ファイバ20bとの光結合効率を高め、高い光出力を
実現している。
Also in this embodiment, as in the second embodiment, by arranging the minute lenses 41 and 42 between the semiconductor light emitting device 10 and the optical fiber 20b, the semiconductor light emitting device 10 and the optical fiber 20b are optically coupled. High efficiency and high light output are realized.

【0041】また、微小レンズ41及び42の各光入射
面、光出射面には、これらの面の反射率を低下させる誘
電体膜が被覆されている。これにより、光反射面12と
回折格子30との間での余分な反射が少なくなり、好適
なレーザ共振が生じるようになるので、一層高い光出力
を得ることができる。
Further, the light incident surface and the light emitting surface of each of the minute lenses 41 and 42 are covered with a dielectric film which reduces the reflectance of these surfaces. As a result, extra reflection between the light reflecting surface 12 and the diffraction grating 30 is reduced, and suitable laser resonance occurs, so that a higher light output can be obtained.

【0042】以上、本発明の実施形態について詳細に説
明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものでは
ない。例えば、上記の実施形態では、半導体発光素子の
出力波長(利得ピークの波長)と回折格子の回折波長と
を、同じく1.31μmとしたが、半導体発光素子の出
力波長と回折格子の回折波長とは、±50nm以内のず
れがあっても良い。また、半導体発光素子の出力波長や
回折格子の回折波長は、1.31μm帯に限定されるも
のではなく、必要となる光通信波長帯に応じて、1.4
8μm帯や1.55μm帯としても良い。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiment, the output wavelength (wavelength of the gain peak) of the semiconductor light emitting element and the diffraction wavelength of the diffraction grating are set to 1.31 μm, but the output wavelength of the semiconductor light emitting element and the diffraction wavelength of the diffraction grating are the same. May have a deviation within ± 50 nm. Further, the output wavelength of the semiconductor light emitting device and the diffraction wavelength of the diffraction grating are not limited to the 1.31 μm band, but may be 1.4
The band may be 8 μm band or 1.55 μm band.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の発
光素子モジュールは、半導体発光素子の光出射面から回
折格子の先端までの光路長が20mm以下となっている
ので、十分に歪みの少ない光を出力することができる。
As described above in detail, in the light emitting device module of the present invention, since the optical path length from the light emitting surface of the semiconductor light emitting device to the tip of the diffraction grating is 20 mm or less, there is sufficient distortion. It can output less light.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態1の発光素子モジュールの構成を示す
模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a light emitting element module according to a first embodiment.

【図2】回折格子30の位置と発光素子モジュールの出
力光歪みとの関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a position of a diffraction grating 30 and output light distortion of a light emitting element module.

【図3】実施形態2の発光素子モジュールの構成を示す
模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a light emitting element module according to a second embodiment.

【図4】実施形態3の発光素子モジュールの構成を示す
模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a light emitting element module according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半導体発光素子、11…光反射面、12…光出射
面、20a及び20b…光ファイバ、21…コア、22
…クラッド、23…球端面、24…傾斜端面、30…回
折格子、40〜42…光結合用レンズ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor light emitting element, 11 ... Light reflecting surface, 12 ... Light emitting surface, 20a and 20b ... Optical fiber, 21 ... Core, 22
... clad, 23 ... spherical end surface, 24 ... inclined end surface, 30 ... diffraction grating, 40 to 42 ... optical coupling lens.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光出射面及びこの光出射面と対向する光
反射面を有する半導体発光素子と、この半導体発光素子
の光出射面から出射した光が一端面から入射するように
配置され、コアの所定部位に、屈折率が光軸に沿って周
期的に変化している回折格子が設けられた光ファイバ
と、を備え、前記光出射面から出射した光が前記回折格
子及び前記光反射面で反射されることによりレーザ発振
を行う発光素子モジュールにおいて、 前記回折格子は、前記光出射面から出射した光が前記光
出射面からこの回折格子の先端に至るまでに通過する光
路の長さが20mm以下となる位置に配置されているこ
とを特徴とする発光素子モジュール。
1. A semiconductor light-emitting device having a light-emitting surface and a light-reflecting surface facing the light-emitting surface, and light emitted from the light-emitting surface of the semiconductor light-emitting element is arranged so as to enter from one end surface, and a core is provided. An optical fiber provided with a diffraction grating whose refractive index is periodically changed along the optical axis at a predetermined portion of, and the light emitted from the light emitting surface is the diffraction grating and the light reflecting surface. In the light emitting element module that performs laser oscillation by being reflected by, the diffraction grating has a length of an optical path through which the light emitted from the light emitting surface passes from the light emitting surface to the tip of the diffraction grating. A light-emitting element module, which is arranged at a position of 20 mm or less.
【請求項2】 前記半導体発光素子の光出射面が、この
光出射面の反射率を低下させる誘電体膜によりコーティ
ングされていることを特徴とする請求項1記載の発光素
子モジュール。
2. The light emitting element module according to claim 1, wherein the light emitting surface of the semiconductor light emitting element is coated with a dielectric film that reduces the reflectance of the light emitting surface.
【請求項3】 前記半導体発光素子の光出射面から出射
した光が入射する前記光ファイバの前記端面が、この端
面の反射率を低下させる誘電体膜によりコーティングさ
れていることを特徴とする請求項1記載の発光素子モジ
ュール。
3. The end face of the optical fiber, into which the light emitted from the light emitting face of the semiconductor light emitting element is incident, is coated with a dielectric film that reduces the reflectance of the end face. Item 1. The light emitting device module according to item 1.
【請求項4】 前記半導体発光素子の光出射面から出射
した光が入射する前記光ファイバの前記端面が、この光
の入射軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項
1記載の発光素子モジュール。
4. The optical fiber according to claim 1, wherein the end surface of the optical fiber on which the light emitted from the light emitting surface of the semiconductor light emitting element is incident is inclined with respect to the incident axis of the light. Light emitting device module.
【請求項5】 前記半導体発光素子の光出射面とこの光
出射面から出射した光が入射する前記光ファイバの前記
端面との間の光路上には、前記光出射面から出射した光
を集束させて前記光ファイバに入射させる光結合用レン
ズが配置されていることを特徴とする請求項1記載の発
光素子モジュール。
5. The light emitted from the light emitting surface is focused on an optical path between the light emitting surface of the semiconductor light emitting element and the end surface of the optical fiber on which the light emitted from the light emitting surface is incident. The light-emitting element module according to claim 1, further comprising an optical coupling lens disposed to allow the light to enter the optical fiber.
【請求項6】 前記光結合用レンズの光入射面及び光出
射面が、この光入射面及び光出射面の反射率を低下させ
る誘電体膜によりコーティングされていることを特徴と
する請求項5記載の発光素子モジュール。
6. The light entrance surface and the light exit surface of the light coupling lens are coated with a dielectric film that reduces the reflectance of the light entrance surface and the light exit surface. The light emitting device module described.
【請求項7】 前記半導体発光素子の光出射面から出射
した光が入射する前記光ファイバの前記端面がレンズ面
となっていることを特徴とする請求項1記載の発光素子
モジュール。
7. The light emitting device module according to claim 1, wherein the end face of the optical fiber on which the light emitted from the light emitting face of the semiconductor light emitting device is incident is a lens surface.
【請求項8】 前記端面が、この端面の反射率を低下さ
せる誘電体膜によりコーティングされていることを特徴
とする請求項7記載の発光素子モジュール。
8. The light emitting device module according to claim 7, wherein the end face is coated with a dielectric film that reduces the reflectance of the end face.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001065293A1 (en) * 2000-03-01 2001-09-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical semiconductor module and optical amplifier
WO2015191952A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Seagate Technology Llc Bragg grating external cavity laser
JP2019040046A (en) * 2017-08-24 2019-03-14 公立大学法人大阪府立大学 Photonic crystal optical circuit and light emitting device

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