JPH10209570A - 光モジュール - Google Patents
光モジュールInfo
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- JPH10209570A JPH10209570A JP726897A JP726897A JPH10209570A JP H10209570 A JPH10209570 A JP H10209570A JP 726897 A JP726897 A JP 726897A JP 726897 A JP726897 A JP 726897A JP H10209570 A JPH10209570 A JP H10209570A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/146—External cavity lasers using a fiber as external cavity
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 グレーチング部を有する光ファイバ付き半導
体レーザにおけるレーザの素子長の選択の自由度を高め
つつ光子寿命の増大を抑えて、高速作動が可能な単一モ
ード発振する光モジュールを提供する。 【解決手段】 発光素子の屈折率及び損失係数を夫々ｎ
1及びα1、発光素子の前端面から光ファイバの入射端面
までの距離及び屈折率を夫々Ｌ2及びｎ2、前記入射端面
から光ファイバのグレーチング部の等価的反射面までの
距離及び屈折率を夫々Ｌ3及びｎ3、発光素子の後端面及
びグレーチング部の反射率を夫々Ｒ1及びＲ3としたと
き、外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２
α1）・ｌｎ（１／Ｒ1Ｒ3）にほぼ等しいように構成す
る、又は、これにより小さくすると共に、レーザの素子
長Ｌ1を３００μｍ以下にする。
体レーザにおけるレーザの素子長の選択の自由度を高め
つつ光子寿命の増大を抑えて、高速作動が可能な単一モ
ード発振する光モジュールを提供する。 【解決手段】 発光素子の屈折率及び損失係数を夫々ｎ
1及びα1、発光素子の前端面から光ファイバの入射端面
までの距離及び屈折率を夫々Ｌ2及びｎ2、前記入射端面
から光ファイバのグレーチング部の等価的反射面までの
距離及び屈折率を夫々Ｌ3及びｎ3、発光素子の後端面及
びグレーチング部の反射率を夫々Ｒ1及びＲ3としたと
き、外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２
α1）・ｌｎ（１／Ｒ1Ｒ3）にほぼ等しいように構成す
る、又は、これにより小さくすると共に、レーザの素子
長Ｌ1を３００μｍ以下にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光モジュールに関
し、更に詳しくは、半導体レーザ等の発光素子と、グレ
ーチング部を有する光導波路とを光結合して備える光モ
ジュールの改良に関する。
し、更に詳しくは、半導体レーザ等の発光素子と、グレ
ーチング部を有する光導波路とを光結合して備える光モ
ジュールの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、軸方向単一モード発振を得る
ために、活性領域全長にわたってグレーチングを有する
分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）や、活性領域の外側
にグレーチングを設けた分布反射型レーザ（ＤＢＲレー
ザ）が用いられている。更に、レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）の前方に、グレーチング部を有する外部光導波路、
例えば光ファイバを配置することにより、レーザの発振
波長を一定にして軸方向単一モード発振を起こさせる第
３の方法も採用されている。グレーチング部は、例えば
光ファイバのコアの長手方向の一部に、数ｍｍ程度の所
定間隔で屈折率を変化させることで形成され、特定の波
長のみを選択的に部分反射する作用を有する。
ために、活性領域全長にわたってグレーチングを有する
分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）や、活性領域の外側
にグレーチングを設けた分布反射型レーザ（ＤＢＲレー
ザ）が用いられている。更に、レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）の前方に、グレーチング部を有する外部光導波路、
例えば光ファイバを配置することにより、レーザの発振
波長を一定にして軸方向単一モード発振を起こさせる第
３の方法も採用されている。グレーチング部は、例えば
光ファイバのコアの長手方向の一部に、数ｍｍ程度の所
定間隔で屈折率を変化させることで形成され、特定の波
長のみを選択的に部分反射する作用を有する。
【０００３】ＤＦＢレーザでは、活性領域である半導体
上に微細なグレーチングパターンを形成するという複雑
な作製工程を必要とする。しかし、グレーチング部を有
する光ファイバをレーザ外部に配置する第３の方法によ
ると、ＬＤ自体は多重モードで発振する通常のファブリ
ペロー構造のレーザで良いため、製造工程が簡素である
という利点がある。また、出力光を取り出すためには、
ＤＦＢレーザやＤＢＲレーザでも、結局は光ファイバと
結合する必要があるので、この第３の方法は特に複雑な
工程を増やすものでもない。つまり、有効なファイバグ
レーチングさえ形成できれば、比較的簡単に単一モード
発振するレーザモジュールを得ることが出来る。従っ
て、この方法は、近年のファイバグレーチングの作製技
術の向上ともあいまって、大きな注目を集めている。
上に微細なグレーチングパターンを形成するという複雑
な作製工程を必要とする。しかし、グレーチング部を有
する光ファイバをレーザ外部に配置する第３の方法によ
ると、ＬＤ自体は多重モードで発振する通常のファブリ
ペロー構造のレーザで良いため、製造工程が簡素である
という利点がある。また、出力光を取り出すためには、
ＤＦＢレーザやＤＢＲレーザでも、結局は光ファイバと
結合する必要があるので、この第３の方法は特に複雑な
工程を増やすものでもない。つまり、有効なファイバグ
レーチングさえ形成できれば、比較的簡単に単一モード
発振するレーザモジュールを得ることが出来る。従っ
て、この方法は、近年のファイバグレーチングの作製技
術の向上ともあいまって、大きな注目を集めている。
【０００４】ところで、光源としての半導体レーザの性
能を表す指標として、小信号を変調する際の変調帯域が
よく用いられる。これは、半導体レーザの駆動電流に加
えられた変調信号に対して、出力光強度の応答がどの程
度の高い周波数まで追随できるかを示すもので、この周
波数が高いほど、高速信号を伝送する能力を有している
ものである。
能を表す指標として、小信号を変調する際の変調帯域が
よく用いられる。これは、半導体レーザの駆動電流に加
えられた変調信号に対して、出力光強度の応答がどの程
度の高い周波数まで追随できるかを示すもので、この周
波数が高いほど、高速信号を伝送する能力を有している
ものである。
【０００５】また、変調帯域と良く似た半導体レーザの
指標として、緩和振動周波数も用いられている。緩和振
動周波数は、半導体レーザの駆動電流に加えられた変調
信号によって出力光強度が共振的に増大することが出来
る限界周波数を示すもので、この限界周波数以上では出
力光強度が急激に減少するものである。従って、一般に
は緩和振動周波数が大きいほど変調帯域が大きいことに
なり、光源としての半導体レーザにとって望ましいもの
である。緩和振動周波数ｆrは、半導体レーザの内部パ
ワー密度Ｐ0、レーザ媒質の微分利得ｇ0、及び、光子寿
命τpを用いて、ｆr＝（１／２π）・（ｇ0Ｐ0／τp）
1/2と表される。従って、変調帯域が大きい半導体レー
ザ光源を得るためには、光子寿命τpを小さくすること
が望ましい。
指標として、緩和振動周波数も用いられている。緩和振
動周波数は、半導体レーザの駆動電流に加えられた変調
信号によって出力光強度が共振的に増大することが出来
る限界周波数を示すもので、この限界周波数以上では出
力光強度が急激に減少するものである。従って、一般に
は緩和振動周波数が大きいほど変調帯域が大きいことに
なり、光源としての半導体レーザにとって望ましいもの
である。緩和振動周波数ｆrは、半導体レーザの内部パ
ワー密度Ｐ0、レーザ媒質の微分利得ｇ0、及び、光子寿
命τpを用いて、ｆr＝（１／２π）・（ｇ0Ｐ0／τp）
1/2と表される。従って、変調帯域が大きい半導体レー
ザ光源を得るためには、光子寿命τpを小さくすること
が望ましい。
【０００６】光子寿命τpは、一般に、共振器内を往復
する光子数が１／ｅにまで減少する時間として定義され
る。つまり、光子寿命τpはレーザ共振器の共振器長と
共振器内の光子損失とで定まり、共振器長が短いほど、
また、光子損失が大きいほど、光子寿命τpは小さくな
る。
する光子数が１／ｅにまで減少する時間として定義され
る。つまり、光子寿命τpはレーザ共振器の共振器長と
共振器内の光子損失とで定まり、共振器長が短いほど、
また、光子損失が大きいほど、光子寿命τpは小さくな
る。
【０００７】図５（ａ）及び（ｂ）は夫々、ＤＦＢレー
ザから成る光モジュール、及び、レーザ外部に、グレー
チングを一部に有する光ファイバ（グレーチングファイ
バ）を備える光モジュールにおける夫々の共振器長を示
している。符号１０は、ファブリ・ペロー型レーザ、２
０はグレーチングファイバ、３０はＤＦＢレーザ、４０
は通常の光ファイバである。同図（ａ）に示すＤＦＢレ
ーザ３０では、レーザの素子長がそのまま共振器長にな
るが、同図（ｂ）に示した、グレーチングファイバ２０
をレーザ１０の外部に備える光モジュールでは、実質的
なレーザ共振器は、ＬＤチップ１０の後端面１２とファ
イバグレーチング２１の等価的反射面２２とで形成され
るので、実効共振器長が非常に長くなる。このため、光
子寿命τpが長くなり、このような光モジュールでは、
緩和振動周波数及び変調帯域を大きくとることが出来な
いという欠点があった。
ザから成る光モジュール、及び、レーザ外部に、グレー
チングを一部に有する光ファイバ（グレーチングファイ
バ）を備える光モジュールにおける夫々の共振器長を示
している。符号１０は、ファブリ・ペロー型レーザ、２
０はグレーチングファイバ、３０はＤＦＢレーザ、４０
は通常の光ファイバである。同図（ａ）に示すＤＦＢレ
ーザ３０では、レーザの素子長がそのまま共振器長にな
るが、同図（ｂ）に示した、グレーチングファイバ２０
をレーザ１０の外部に備える光モジュールでは、実質的
なレーザ共振器は、ＬＤチップ１０の後端面１２とファ
イバグレーチング２１の等価的反射面２２とで形成され
るので、実効共振器長が非常に長くなる。このため、光
子寿命τpが長くなり、このような光モジュールでは、
緩和振動周波数及び変調帯域を大きくとることが出来な
いという欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来は、上記欠点を除
く手法が確立されていなかった。強いてあげれば、光子
寿命τpを短くするためには、とにかく実効共振器長を
短くすればよいとの考えから、レーザ自体の素子長と、
レーザの前端面とファイバグレーチングの等価的な反射
面との間の距離との双方を極力短くすればよいという、
非常に定性的な考えがあるのみであった。しかし、レー
ザの素子長は、レーザしきい値や最大出力パワーなどに
従って最適化することが好ましく、このようにレーザの
素子長を短く制限しなければならないということは、光
モジュールの設計の自由度を損ねるという問題があっ
た。
く手法が確立されていなかった。強いてあげれば、光子
寿命τpを短くするためには、とにかく実効共振器長を
短くすればよいとの考えから、レーザ自体の素子長と、
レーザの前端面とファイバグレーチングの等価的な反射
面との間の距離との双方を極力短くすればよいという、
非常に定性的な考えがあるのみであった。しかし、レー
ザの素子長は、レーザしきい値や最大出力パワーなどに
従って最適化することが好ましく、このようにレーザの
素子長を短く制限しなければならないということは、光
モジュールの設計の自由度を損ねるという問題があっ
た。
【０００９】本発明は、上記に鑑み、従来のグレーチン
グファイバ付き光モジュールを改良し、もって、レーザ
の素子長の選択における自由度を高めつつ光子寿命の増
大を出来るだけ小さく抑えることにより、高速作動及び
単一モード発振が可能な光モジュールを簡素な工程で製
作する手法を提供することを目的とする。
グファイバ付き光モジュールを改良し、もって、レーザ
の素子長の選択における自由度を高めつつ光子寿命の増
大を出来るだけ小さく抑えることにより、高速作動及び
単一モード発振が可能な光モジュールを簡素な工程で製
作する手法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の視点の光モジュールは、前端面及び
後端面を有しレーザ共振によって発光する発光素子と、
該発光素子の前端面に光学的に結合される入射端面を有
すると共に、所定の波長を選択的に前記発光素子に反射
するグレーチング部を有する光導波路とを備える光モジ
ュールにおいて、前記発光素子の屈折率及び損失係数を
夫々ｎ1及びα1、前記前端面から前記入射端面までの距
離及び屈折率を夫々Ｌ2及びｎ2、前記入射端面からグレ
ーチング部の等価的反射面までの距離及び屈折率を夫々
Ｌ3及びｎ3、前記発光素子の後端面及び前記グレーチン
グ部の反射率を夫々Ｒ1及びＲ3としたとき、外部共振器
長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・ｌｎ（１／
Ｒ1Ｒ3）にほぼ等しいことを特徴とする。
に、本発明の第１の視点の光モジュールは、前端面及び
後端面を有しレーザ共振によって発光する発光素子と、
該発光素子の前端面に光学的に結合される入射端面を有
すると共に、所定の波長を選択的に前記発光素子に反射
するグレーチング部を有する光導波路とを備える光モジ
ュールにおいて、前記発光素子の屈折率及び損失係数を
夫々ｎ1及びα1、前記前端面から前記入射端面までの距
離及び屈折率を夫々Ｌ2及びｎ2、前記入射端面からグレ
ーチング部の等価的反射面までの距離及び屈折率を夫々
Ｌ3及びｎ3、前記発光素子の後端面及び前記グレーチン
グ部の反射率を夫々Ｒ1及びＲ3としたとき、外部共振器
長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・ｌｎ（１／
Ｒ1Ｒ3）にほぼ等しいことを特徴とする。
【００１１】また、本発明の第２の視点の光モジュール
は、前端面及び後端面を有し該前端面と後端面との間で
レーザ共振を行う発光素子と、該発光素子の前端面に光
学的に結合される入射端面を有すると共に、所定の波長
を選択的に前記発光素子に反射するグレーチング部を一
部に有する光導波路とを備える光モジュールにおいて、
前記発光素子の素子長、屈折率及び損失係数を夫々
Ｌ1、ｎ1及びα1、前記発光素子から前記入射端面まで
の距離及び屈折率を夫々Ｌ2及びｎ2、前記入射端面から
グレーチング部の等価的反射面までの距離及び屈折率を
夫々Ｌ3及びｎ3、前記発光素子の後端面及び前記グレー
チング部の反射率を夫々Ｒ1及びＲ3としたとき、外部共
振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・ｌｎ
（１／Ｒ1Ｒ3）より小さく、かつ、素子長Ｌ1が３００
μｍより小さいことを特徴とする。
は、前端面及び後端面を有し該前端面と後端面との間で
レーザ共振を行う発光素子と、該発光素子の前端面に光
学的に結合される入射端面を有すると共に、所定の波長
を選択的に前記発光素子に反射するグレーチング部を一
部に有する光導波路とを備える光モジュールにおいて、
前記発光素子の素子長、屈折率及び損失係数を夫々
Ｌ1、ｎ1及びα1、前記発光素子から前記入射端面まで
の距離及び屈折率を夫々Ｌ2及びｎ2、前記入射端面から
グレーチング部の等価的反射面までの距離及び屈折率を
夫々Ｌ3及びｎ3、前記発光素子の後端面及び前記グレー
チング部の反射率を夫々Ｒ1及びＲ3としたとき、外部共
振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・ｌｎ
（１／Ｒ1Ｒ3）より小さく、かつ、素子長Ｌ1が３００
μｍより小さいことを特徴とする。
【００１２】ここで、本発明の光モジュールにおける発
光素子に特に限定はないが、好適にはファブリ・ペロー
型の多重モード発振の半導体レーザ素子として構成され
る。また、光導波路にも特に限定はないが、好適には光
ファイバとして構成される。グレーチング部は、光導波
路の光入射端面の近傍に、一般には光反射率が周期的に
異なる部分として形成され、発光素子から入射される特
定の波長成分を発光素子側に反射し、発光素子との間で
実効的な共振器を形成する。
光素子に特に限定はないが、好適にはファブリ・ペロー
型の多重モード発振の半導体レーザ素子として構成され
る。また、光導波路にも特に限定はないが、好適には光
ファイバとして構成される。グレーチング部は、光導波
路の光入射端面の近傍に、一般には光反射率が周期的に
異なる部分として形成され、発光素子から入射される特
定の波長成分を発光素子側に反射し、発光素子との間で
実効的な共振器を形成する。
【００１３】本発明の光モジュールでは、上記構成を採
用したことにより、発光素子の素子長の選択の自由度を
高めながらも、光子寿命τpの増大を低く抑えることが
でき、これによって、変調帯域及び緩和振動周波数を大
きく維持し、光源としての光レーザモジュールの性能を
高く維持することが出来る。
用したことにより、発光素子の素子長の選択の自由度を
高めながらも、光子寿命τpの増大を低く抑えることが
でき、これによって、変調帯域及び緩和振動周波数を大
きく維持し、光源としての光レーザモジュールの性能を
高く維持することが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図
１は、本発明の構成を説明するために示す、本発明の一
実施形態例の光モジュールの模式的平面図である。光モ
ジュールは、多重モードで発振するファブリ・ペロー型
の半導体レーザから成る発光素子１０と、グレーチング
部２１を有する光導波路２０（グレーチングファイバ）
とから成る。ここで、この光モジュールにおいて、発光
素子１０の素子長、屈折率及び損失係数を夫々Ｌ1、ｎ1
及びα1、発光素子１０の前端面１１から光導波路１０
の光入射端面２３までの距離、屈折率及び損失係数を夫
々Ｌ2、ｎ2及びα2、光導波路２０の光入射端面２３か
らグレーチング部２１の等価的反射面２２との間の距
離、屈折率及び損失係数を夫々Ｌ3、ｎ3及びα3、発光
素子１０の後端面１２及びグレーチング部２１の反射率
を夫々Ｒ1及びＲ3とする。
実施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図
１は、本発明の構成を説明するために示す、本発明の一
実施形態例の光モジュールの模式的平面図である。光モ
ジュールは、多重モードで発振するファブリ・ペロー型
の半導体レーザから成る発光素子１０と、グレーチング
部２１を有する光導波路２０（グレーチングファイバ）
とから成る。ここで、この光モジュールにおいて、発光
素子１０の素子長、屈折率及び損失係数を夫々Ｌ1、ｎ1
及びα1、発光素子１０の前端面１１から光導波路１０
の光入射端面２３までの距離、屈折率及び損失係数を夫
々Ｌ2、ｎ2及びα2、光導波路２０の光入射端面２３か
らグレーチング部２１の等価的反射面２２との間の距
離、屈折率及び損失係数を夫々Ｌ3、ｎ3及びα3、発光
素子１０の後端面１２及びグレーチング部２１の反射率
を夫々Ｒ1及びＲ3とする。
【００１５】本実施形態例の光モジュールでは、発光素
子１０の光出射面を成す前端面１１から、光導波路２０
のグレーチング部２１の等価的反射面２２までの光学長
（外部共振器長：ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）を、（ｎ1／２α1）
・ｌｎ（１／Ｒ1Ｒ3）にほぼ等しくしている。又は、こ
れに代えて、外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）を（ｎ1
／２α）・1ｌｎ（１／Ｒ1Ｒ3）より短くすると共に、
発光素子の素子長Ｌ1を３００μｍより短くする構成を
採用することも出来る。
子１０の光出射面を成す前端面１１から、光導波路２０
のグレーチング部２１の等価的反射面２２までの光学長
（外部共振器長：ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）を、（ｎ1／２α1）
・ｌｎ（１／Ｒ1Ｒ3）にほぼ等しくしている。又は、こ
れに代えて、外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）を（ｎ1
／２α）・1ｌｎ（１／Ｒ1Ｒ3）より短くすると共に、
発光素子の素子長Ｌ1を３００μｍより短くする構成を
採用することも出来る。
【００１６】図２は、一般的に、外部共振器長（ｎ2Ｌ2
＋ｎ3Ｌ3）によって光子寿命τpが変化することを、素
子長Ｌ1（Ｌ1＝０．２、０．４、０．６、０．８μｍ）
をパラメータとして計算した結果で示すグラフである。
同図によると、外部共振器長が大きくなると、それに従
って光子寿命が長くなることが示されている。また、素
子長Ｌ1が大きくなると、外部共振器長の大きな範囲で
はそれに従って光子寿命が短くなり、且つ、外部共振器
長が小さな範囲ではそれに従って光子寿命が長くなるこ
とが示されている。
＋ｎ3Ｌ3）によって光子寿命τpが変化することを、素
子長Ｌ1（Ｌ1＝０．２、０．４、０．６、０．８μｍ）
をパラメータとして計算した結果で示すグラフである。
同図によると、外部共振器長が大きくなると、それに従
って光子寿命が長くなることが示されている。また、素
子長Ｌ1が大きくなると、外部共振器長の大きな範囲で
はそれに従って光子寿命が短くなり、且つ、外部共振器
長が小さな範囲ではそれに従って光子寿命が長くなるこ
とが示されている。
【００１７】ここで、外部共振器長がある特定の値”
ａ”をとるときには、光子寿命τpは、ＬＤ素子長Ｌ1に
よらずほぼ一定の値となる。つまり、外部共振器長をこ
の値”ａ”に設定することによって、光子寿命τpの値
は、ＬＤの素子長Ｌ1に依存しなくなるので、ＬＤの素
子長を自由に設定することが出来る。つまり、ＬＤの素
子長Ｌ1は、光子寿命τpの増大を気にすることなく、し
きい値や最大出力パワーなどに着目して自由に最適化で
きる。
ａ”をとるときには、光子寿命τpは、ＬＤ素子長Ｌ1に
よらずほぼ一定の値となる。つまり、外部共振器長をこ
の値”ａ”に設定することによって、光子寿命τpの値
は、ＬＤの素子長Ｌ1に依存しなくなるので、ＬＤの素
子長を自由に設定することが出来る。つまり、ＬＤの素
子長Ｌ1は、光子寿命τpの増大を気にすることなく、し
きい値や最大出力パワーなどに着目して自由に最適化で
きる。
【００１８】外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）に設定す
べき値”ａ”は以下のように導出される。まず、モジュ
ールの光子寿命τpは、
べき値”ａ”は以下のように導出される。まず、モジュ
ールの光子寿命τpは、
【数１】 と表わすことが出来る。通常は、α2≒０であり、また
α3<<α1であることから、α2及びα3を無視すると、上
式は
α3<<α1であることから、α2及びα3を無視すると、上
式は
【数２】 となる。これを変形すると、
【数３】 となる。ここで外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、
【数４】 であれば、τpはＬ1によらない一定値ｎ1／（ｃα1）と
なることが判る。
なることが判る。
【００１９】ここで、典型的な値として、ｎ1＝３．
５、α1＝１０ｃｍ-1、Ｒ1＝０．９、Ｒ3＝０．１と設
定すると、外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）は、４．２
ｍｍとなる。例えば本願発明の先願である特願平８−１
５１６７号に示したように、先端をレンズ状に加工した
グレーチングファイバーを用いることによって、ＬＤと
ファイバとの距離を非常に小さくすることができる。こ
の場合、ＬＤ素子の前端面からグレーチングファイバの
光入射端面までの距離をＬ2＝０とし、ファイバの屈折
率をｎ3＝１．５とすれば、光ファイバの光入射端面か
らグレーチング部の等価的反射面までの距離はＬ3＝
２．８ｍｍとなり、十分に実現可能な数値であることが
判る。
５、α1＝１０ｃｍ-1、Ｒ1＝０．９、Ｒ3＝０．１と設
定すると、外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）は、４．２
ｍｍとなる。例えば本願発明の先願である特願平８−１
５１６７号に示したように、先端をレンズ状に加工した
グレーチングファイバーを用いることによって、ＬＤと
ファイバとの距離を非常に小さくすることができる。こ
の場合、ＬＤ素子の前端面からグレーチングファイバの
光入射端面までの距離をＬ2＝０とし、ファイバの屈折
率をｎ3＝１．５とすれば、光ファイバの光入射端面か
らグレーチング部の等価的反射面までの距離はＬ3＝
２．８ｍｍとなり、十分に実現可能な数値であることが
判る。
【００２０】上記構成に代えて、光ファイバの光入射端
面からグレーチング部の等価的反射面までの長さをＬ3
＝２．８ｍｍより短くし、且つ、ＬＤ素子長Ｌ1を３０
０μｍより短くする構成を採用することも出来る。この
構成によると、図２からも理解できるように、この領域
では光子寿命は非常に短くなる。その結果、緩和振動周
波数ｆrは極めて大きくなり、より大きな帯域の信号の
発信源として用いることが可能になる。
面からグレーチング部の等価的反射面までの長さをＬ3
＝２．８ｍｍより短くし、且つ、ＬＤ素子長Ｌ1を３０
０μｍより短くする構成を採用することも出来る。この
構成によると、図２からも理解できるように、この領域
では光子寿命は非常に短くなる。その結果、緩和振動周
波数ｆrは極めて大きくなり、より大きな帯域の信号の
発信源として用いることが可能になる。
【００２１】図３は、図２に示したグラフを再掲し、こ
のグラフ内に上記実施形態例について、本発明で規定さ
れる各パラメータの範囲を例示したものである。つま
り、本発明で規定される外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ
3Ｌ3）は、同図の”ａ”点にあり、又は、同図の”ａ”
点以下の数値範囲であって且つＬＤの素子長Ｌ1が３０
０μｍよりも小さい範囲（ｂ）として示される。従来の
グレーチングファイバ付き光モジュールでは、外部共振
器長は、”ａ”点よりも大きな数値である、同図の
（ｃ）の範囲として示される。
のグラフ内に上記実施形態例について、本発明で規定さ
れる各パラメータの範囲を例示したものである。つま
り、本発明で規定される外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ
3Ｌ3）は、同図の”ａ”点にあり、又は、同図の”ａ”
点以下の数値範囲であって且つＬＤの素子長Ｌ1が３０
０μｍよりも小さい範囲（ｂ）として示される。従来の
グレーチングファイバ付き光モジュールでは、外部共振
器長は、”ａ”点よりも大きな数値である、同図の
（ｃ）の範囲として示される。
【００２２】
【実施例】第１実施例： 図４（ａ）は、本発明の第１実施例として
試作した光モジュールを示す模式的側面図で、同図
（ｂ）はその光ファイバ先端部分の詳細を示したもので
ある。これらの図は、ＬＤチップ１０の光出射側端面を
成す前端面にグレーチングファイバ２０の光入射端面を
光学的に結合した状態で示している。試作したＬＤチッ
プ１０は、通常のいわゆるファブリペロー型の発光素子
であり、素子単体では１．５５μｍ付近の波長で多重モ
ード発振する。ＬＤの素子長が６００μｍとなる位置で
へき開し、後端面１２にはその反射率が約９０％となる
ような高反射コーティングを、また前端面１１にはその
反射率が約１％以下となるような低反射コーティングを
夫々施した。
試作した光モジュールを示す模式的側面図で、同図
（ｂ）はその光ファイバ先端部分の詳細を示したもので
ある。これらの図は、ＬＤチップ１０の光出射側端面を
成す前端面にグレーチングファイバ２０の光入射端面を
光学的に結合した状態で示している。試作したＬＤチッ
プ１０は、通常のいわゆるファブリペロー型の発光素子
であり、素子単体では１．５５μｍ付近の波長で多重モ
ード発振する。ＬＤの素子長が６００μｍとなる位置で
へき開し、後端面１２にはその反射率が約９０％となる
ような高反射コーティングを、また前端面１１にはその
反射率が約１％以下となるような低反射コーティングを
夫々施した。
【００２３】グレーチングファイバ２０には、その光入
射端面２３がレンズ状に加工されたものを用いた。ＬＤ
の前端面１１と光ファイバ２０の光入射端面２３との距
離は約５μｍであり、小さいため殆ど無視できる。光フ
ァイバ２０のグレーチング２１は、反射の中心波長が
１．５５μｍ、この波長における光反射率が約１０％、
半値幅が０．１ｎｍのものとした。光入射端面２３から
グレーチング部２１の等価的反射面２２までの距離は約
２．８ｍｍ、グレーチング部２１の長さは５．６ｍｍと
した。これらの構成を採用することにより、外部共振器
長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・ｌｎ（１／
Ｒ1Ｒ3）にほぼ等しくなるように設定される。
射端面２３がレンズ状に加工されたものを用いた。ＬＤ
の前端面１１と光ファイバ２０の光入射端面２３との距
離は約５μｍであり、小さいため殆ど無視できる。光フ
ァイバ２０のグレーチング２１は、反射の中心波長が
１．５５μｍ、この波長における光反射率が約１０％、
半値幅が０．１ｎｍのものとした。光入射端面２３から
グレーチング部２１の等価的反射面２２までの距離は約
２．８ｍｍ、グレーチング部２１の長さは５．６ｍｍと
した。これらの構成を採用することにより、外部共振器
長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・ｌｎ（１／
Ｒ1Ｒ3）にほぼ等しくなるように設定される。
【００２４】上記構成の光モジュールにおける発振波長
を調べたところ、グレーチング反射の中心波長に対応す
る１．５５μｍで単一モード発振することが確認され
た。光ファイバからの出力パワーが２０ｍＷのときの緩
和振動周波数を測定したところ、良好な４．７ＧＨｚを
示した。
を調べたところ、グレーチング反射の中心波長に対応す
る１．５５μｍで単一モード発振することが確認され
た。光ファイバからの出力パワーが２０ｍＷのときの緩
和振動周波数を測定したところ、良好な４．７ＧＨｚを
示した。
【００２５】上記光モジュールから、他のパラメータを
一定に保ったまま、ＬＤ素子長Ｌ1のみを３００μｍ、
９００μｍ、１２００μｍに夫々変えた同様の光モジュ
ールを試作した。これらの光モジュールの特性を測定し
たところ、全てのモジュールが、グレーチング反射の中
心波長に対応する１．５５μｍで単一モード発信してお
り、しかも光ファイバからの出力パワーが２０ｍＷのと
きの緩和振動周波数は、何れも４．７ＧＨｚであった。
外部共振器長を前記のように設定することにより、光子
寿命τpがＬＤ素子長Ｌ1に影響されないモジュールを作
製できることが確認された。
一定に保ったまま、ＬＤ素子長Ｌ1のみを３００μｍ、
９００μｍ、１２００μｍに夫々変えた同様の光モジュ
ールを試作した。これらの光モジュールの特性を測定し
たところ、全てのモジュールが、グレーチング反射の中
心波長に対応する１．５５μｍで単一モード発信してお
り、しかも光ファイバからの出力パワーが２０ｍＷのと
きの緩和振動周波数は、何れも４．７ＧＨｚであった。
外部共振器長を前記のように設定することにより、光子
寿命τpがＬＤ素子長Ｌ1に影響されないモジュールを作
製できることが確認された。
【００２６】第２実施例：第２の実施例として、外部共
振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・ｌｎ
（１／Ｒ1Ｒ3）よりも短い光モジュールを作製した。つ
まり、グレーチング部は、第１の実施例と同様に、その
反射の中心波長を１．５５μｍ、半値幅を０．１ｎｍと
した。図４において、光ファイバ２０の光入射端面２３
からグレーチング部２１の等価的反射面２２までの距離
を２ｍｍ、グレーチング部の長さを４ｍｍとして、第１
の実施例よりも短く設定した。これにより、中心波長に
おける反射率は、第１の実施例よりもグレーチング部２
１が短い分だけ小さくなり、約８％に低下した。ＬＤの
素子長Ｌ1が２５０μｍとなるようにへき開し、後端面
１２には、その反射率が約９０％となるような高反射コ
ーティングを、また、前端面１１には、その反射率が約
１％以下となるような低反射コーティングを夫々施し
た。
振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・ｌｎ
（１／Ｒ1Ｒ3）よりも短い光モジュールを作製した。つ
まり、グレーチング部は、第１の実施例と同様に、その
反射の中心波長を１．５５μｍ、半値幅を０．１ｎｍと
した。図４において、光ファイバ２０の光入射端面２３
からグレーチング部２１の等価的反射面２２までの距離
を２ｍｍ、グレーチング部の長さを４ｍｍとして、第１
の実施例よりも短く設定した。これにより、中心波長に
おける反射率は、第１の実施例よりもグレーチング部２
１が短い分だけ小さくなり、約８％に低下した。ＬＤの
素子長Ｌ1が２５０μｍとなるようにへき開し、後端面
１２には、その反射率が約９０％となるような高反射コ
ーティングを、また、前端面１１には、その反射率が約
１％以下となるような低反射コーティングを夫々施し
た。
【００２７】第２の実施例のモジュールについて、その
発振波長を調べたところ、グレーチング反射の中心波長
に対応する１．５５μｍで単一モード発信することが確
認された。光ファイバからの出力パワーが２０ｍＷのと
きの緩和振動周波数を測定したところ、５．５ＧＨｚで
あった。このように、ＬＤの素子長Ｌ1を３００μｍ以
下に設定することにより、第一の実施例よりも更に緩和
振動周波数が高い光モジュールを得ることが出来た。
発振波長を調べたところ、グレーチング反射の中心波長
に対応する１．５５μｍで単一モード発信することが確
認された。光ファイバからの出力パワーが２０ｍＷのと
きの緩和振動周波数を測定したところ、５．５ＧＨｚで
あった。このように、ＬＤの素子長Ｌ1を３００μｍ以
下に設定することにより、第一の実施例よりも更に緩和
振動周波数が高い光モジュールを得ることが出来た。
【００２８】第２の実施例の変形例として、ＬＤの素子
長Ｌ1を５０μｍに変えた光モジュールを試作した。第
２の実施例と同様に、グレーチング反射の中心波長を
１．５５μｍ、半値幅を０．１ｎｍ、光ファイバの光入
射端面からグレーチング部の等価的反射面までの距離を
約２ｍｍ、グレーチング部の長さを４ｍｍとした。ま
た、ＬＤの後端面には、その反射率が約９０％となるよ
うな高反射コーティングを、また、前端面には、その反
射率が約１％以下となるような低反射コーティングを上
記実施例と同様に夫々施した。
長Ｌ1を５０μｍに変えた光モジュールを試作した。第
２の実施例と同様に、グレーチング反射の中心波長を
１．５５μｍ、半値幅を０．１ｎｍ、光ファイバの光入
射端面からグレーチング部の等価的反射面までの距離を
約２ｍｍ、グレーチング部の長さを４ｍｍとした。ま
た、ＬＤの後端面には、その反射率が約９０％となるよ
うな高反射コーティングを、また、前端面には、その反
射率が約１％以下となるような低反射コーティングを上
記実施例と同様に夫々施した。
【００２９】ＬＤの素子長Ｌ1を５０μｍとするような
へき開は困難であったので、後端面は、ＲＩＢＥ（反応
性イオンビームエッチング）装置を用いてドライエッチ
ングすることにより形成した。この光モジュールでは、
光ファイバからの出力パワーが２０ｍＷのときの緩和振
動周波数は７．９ＧＨｚであり、従って、本実施例によ
っても、緩和振動周波数が極めて高く、しかも単一モー
ド発振する良好な光モジュールが得られた。
へき開は困難であったので、後端面は、ＲＩＢＥ（反応
性イオンビームエッチング）装置を用いてドライエッチ
ングすることにより形成した。この光モジュールでは、
光ファイバからの出力パワーが２０ｍＷのときの緩和振
動周波数は７．９ＧＨｚであり、従って、本実施例によ
っても、緩和振動周波数が極めて高く、しかも単一モー
ド発振する良好な光モジュールが得られた。
【００３０】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の光モジュールは、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施
形態例の構成から種々の修正及び変更を施した光モジュ
ールも、本発明の範囲に含まれる。
づいて説明したが、本発明の光モジュールは、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施
形態例の構成から種々の修正及び変更を施した光モジュ
ールも、本発明の範囲に含まれる。
【００３１】
【発明の効果】本発明の光モジュールによると、発光素
子とグレーチング部を有する光導波路とを光結合した光
モジュールにおいて、発光素子の素子長の選択の自由度
を高めながらも、共振器における光子寿命の増大を低く
抑えることにより、本発明は、単一モード発振で発振す
る、高速作動が可能な光モジュールを用途に合わせて作
製する手法を提供した顕著な効果を奏する。
子とグレーチング部を有する光導波路とを光結合した光
モジュールにおいて、発光素子の素子長の選択の自由度
を高めながらも、共振器における光子寿命の増大を低く
抑えることにより、本発明は、単一モード発振で発振す
る、高速作動が可能な光モジュールを用途に合わせて作
製する手法を提供した顕著な効果を奏する。
【図１】本発明の光モジュールの構成を説明するための
光モジュールの平面図。
光モジュールの平面図。
【図２】ＬＤ素子長をパラメータとして、外部共振器長
と光子寿命との関係を示すグラフ。
と光子寿命との関係を示すグラフ。
【図３】図２のグラフにおいて本発明の範囲を示すグラ
フ。
フ。
【図４】本発明の一実施例の光モジュールの構成を示す
模式的側面図。
模式的側面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は夫々、従来の半導体レーザ
モジュール及びレーザ外部にグレーチングファイバを有
するモジュールの構成を示す模式的平面図。
モジュール及びレーザ外部にグレーチングファイバを有
するモジュールの構成を示す模式的平面図。
１０ ファブリ・ペロー型半導体レーザ １１ 前端面 １２ 後端面 ２０ グレーチングファイバ ２１ グレーチング部 ２２ グレーチングの等価的反射面 ２３ 光入射端面 ３０ ＤＦＢレーザ ４０ 光ファイバ
Claims (2)
- 【請求項１】 前端面及び後端面を有しレーザ共振によ
って発光する発光素子と、該発光素子の前端面に光学的
に結合される入射端面を有すると共に、所定の波長を選
択的に前記発光素子に反射するグレーチング部を有する
光導波路とを備える光モジュールにおいて、 前記発光素子の屈折率及び損失係数を夫々ｎ1及びα1、
前記前端面から前記入射端面までの距離及び屈折率を夫
々Ｌ2及びｎ2、前記入射端面からグレーチング部の等価
的反射面までの距離及び屈折率を夫々Ｌ3及びｎ3、前記
発光素子の後端面及び前記グレーチング部の反射率を夫
々Ｒ1及びＲ3としたとき、 外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・
ｌｎ（１／Ｒ1Ｒ3）にほぼ等しいことを特徴とする光モ
ジュール。 - 【請求項２】 前端面及び後端面を有し該前端面と後端
面との間でレーザ共振を行う発光素子と、該発光素子の
前端面に光学的に結合される入射端面を有すると共に、
所定の波長を選択的に前記発光素子に反射するグレーチ
ング部を一部に有する光導波路とを備える光モジュール
において、 前記発光素子の素子長、屈折率及び損失係数を夫々
Ｌ1、ｎ1及びα1、前記発光素子から前記入射端面まで
の距離及び屈折率を夫々Ｌ2及びｎ2、前記入射端面から
グレーチング部の等価的反射面までの距離及び屈折率を
夫々Ｌ3及びｎ3、前記発光素子の後端面及び前記グレー
チング部の反射率を夫々Ｒ1及びＲ3としたとき、 外部共振器長（ｎ2Ｌ2＋ｎ3Ｌ3）が、（ｎ1／２α1）・
ｌｎ（１／Ｒ1Ｒ3）より小さく、かつ、素子長Ｌ1が３
００μｍより小さいことを特徴とする光モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00726897A JP3936008B2 (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 光モジュールの設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00726897A JP3936008B2 (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 光モジュールの設計方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007028652A Division JP2007116202A (ja) | 2007-02-08 | 2007-02-08 | 光モジュールの設計方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209570A true JPH10209570A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3936008B2 JP3936008B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=11661291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00726897A Expired - Lifetime JP3936008B2 (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 光モジュールの設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3936008B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000045482A1 (fr) * | 1999-01-27 | 2000-08-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Module laser a semi-conducteur |
| WO2001022545A1 (fr) * | 1999-09-22 | 2001-03-29 | Mitsubishi Chemical Corporation | Element lumineux et module d'element lumineux |
| JP2019179872A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社フジクラ | 光源モジュール |
| JP2019179873A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社フジクラ | 光源モジュール |
-
1997
- 1997-01-20 JP JP00726897A patent/JP3936008B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000045482A1 (fr) * | 1999-01-27 | 2000-08-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Module laser a semi-conducteur |
| US6335944B1 (en) | 1999-01-27 | 2002-01-01 | The Furukawa Elctric Co., Ltd | Semiconductor laser module |
| WO2001022545A1 (fr) * | 1999-09-22 | 2001-03-29 | Mitsubishi Chemical Corporation | Element lumineux et module d'element lumineux |
| EP1146615A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-10-17 | Mitsubishi Chemical Corporation | Luminous element and luminous element module |
| EP1146615A4 (en) * | 1999-09-22 | 2005-10-19 | Mitsubishi Chem Corp | LUMINOUS ELEMENT AND LUMINOUS ELEMENT MODULE |
| US7102174B2 (en) | 1999-09-22 | 2006-09-05 | Mitsubishi Chemical Corporation | Light emitting device and light emitting device module |
| US7164157B2 (en) | 1999-09-22 | 2007-01-16 | Mitsubishi Chemical Corporation | Light emitting device and light emitting device module |
| JP2019179872A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社フジクラ | 光源モジュール |
| JP2019179873A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社フジクラ | 光源モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3936008B2 (ja) | 2007-06-27 |
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