JPH11261163A - 発光素子モジュール - Google Patents
発光素子モジュールInfo
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- JPH11261163A JPH11261163A JP6145098A JP6145098A JPH11261163A JP H11261163 A JPH11261163 A JP H11261163A JP 6145098 A JP6145098 A JP 6145098A JP 6145098 A JP6145098 A JP 6145098A JP H11261163 A JPH11261163 A JP H11261163A
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- diffraction grating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度安定性に優れた発光素子モジュールを提
供する。 【解決手段】 電流供給された半導体発光素子１０の活
性領域１３で反転分布が生じて所定波長の光が放出さ
れ、その所定波長の光は、半導体発光素子１０の反射面
１７と光ファイバ２０の回折格子２３との間で往復を繰
り返すことで、誘導放出による光増幅がなされてレーザ
発振し、一部が回折格子２３を透過して出力される。半
導体発光素子１０の反射面１７と光導波路２０の回折格
子２３の中心位置との間の光学的距離に基づいて決まる
縦モードの波長間隔より、回折格子２３の反射スペクト
ルの半値全幅が小さいので、安定発振可能な温度領域が
広く温度安定性が優れる。
供する。 【解決手段】 電流供給された半導体発光素子１０の活
性領域１３で反転分布が生じて所定波長の光が放出さ
れ、その所定波長の光は、半導体発光素子１０の反射面
１７と光ファイバ２０の回折格子２３との間で往復を繰
り返すことで、誘導放出による光増幅がなされてレーザ
発振し、一部が回折格子２３を透過して出力される。半
導体発光素子１０の反射面１７と光導波路２０の回折格
子２３の中心位置との間の光学的距離に基づいて決まる
縦モードの波長間隔より、回折格子２３の反射スペクト
ルの半値全幅が小さいので、安定発振可能な温度領域が
広く温度安定性が優れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子お
よび光導波路を備えて構成される発光素子モジュールに
関するものである。
よび光導波路を備えて構成される発光素子モジュールに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体発光素子および光導波路（光ファ
イバおよび平面型光導波路の双方を含む）を備えて構成
される発光素子モジュールは、例えば、光通信分野にお
ける信号用光源や光ファイバ増幅器の励起用光源として
好適に用いられるものである。この発光素子モジュール
は、活性領域を挟んで反射面と出射面とが形成された半
導体発光素子と、その半導体発光素子の出射面に対向し
て端面が配された光導波路とを備えて構成され、さら
に、その光導波路には、端面に入射した光の一部を透過
させ残部を反射させる回折格子が形成されている。そし
て、電流供給された半導体発光素子の活性領域で放出さ
れた所定波長の光は、半導体発光素子の反射面と光導波
路の回折格子との間の往復を繰り返して誘導放出による
光増幅がなされてレーザ発振し、一部が回折格子を透過
して出力される。
イバおよび平面型光導波路の双方を含む）を備えて構成
される発光素子モジュールは、例えば、光通信分野にお
ける信号用光源や光ファイバ増幅器の励起用光源として
好適に用いられるものである。この発光素子モジュール
は、活性領域を挟んで反射面と出射面とが形成された半
導体発光素子と、その半導体発光素子の出射面に対向し
て端面が配された光導波路とを備えて構成され、さら
に、その光導波路には、端面に入射した光の一部を透過
させ残部を反射させる回折格子が形成されている。そし
て、電流供給された半導体発光素子の活性領域で放出さ
れた所定波長の光は、半導体発光素子の反射面と光導波
路の回折格子との間の往復を繰り返して誘導放出による
光増幅がなされてレーザ発振し、一部が回折格子を透過
して出力される。
【０００３】例えば、特開平９−２４６６４５号公報に
記載されたものは、上記構成を有するものであって、電
流供給量の変動に対する出力光強度の安定性の改善を図
る観点から、半導体発光素子のファブリペロ間隔と回折
格子の反射スペクトルの半値全幅との間の関係を規定し
ている。また、文献「 R.Paoletti, et al., "100 Gbit
/s ULTRA-LOW CHIRP 1.55 μm DIRECTLY MODULATED HYB
RID FIBER GRATING -SEMICONDUCTOR LASER SOURCE", EC
OC97, No.448, pp.107-110, 1997 」に記載されたもの
も上記構成を有する発光素子モジュールである。
記載されたものは、上記構成を有するものであって、電
流供給量の変動に対する出力光強度の安定性の改善を図
る観点から、半導体発光素子のファブリペロ間隔と回折
格子の反射スペクトルの半値全幅との間の関係を規定し
ている。また、文献「 R.Paoletti, et al., "100 Gbit
/s ULTRA-LOW CHIRP 1.55 μm DIRECTLY MODULATED HYB
RID FIBER GRATING -SEMICONDUCTOR LASER SOURCE", EC
OC97, No.448, pp.107-110, 1997 」に記載されたもの
も上記構成を有する発光素子モジュールである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記何
れの従来例も、温度安定性が劣るという問題点がある。
図６は、従来の発光素子モジュールの温度安定性の問題
点を説明する図である。図６（ａ）および（ｂ）それぞ
れは、回折格子の反射スペクトルと縦モードの波長との
関係を示しており、互いに異なる温度のものを示してい
る。
れの従来例も、温度安定性が劣るという問題点がある。
図６は、従来の発光素子モジュールの温度安定性の問題
点を説明する図である。図６（ａ）および（ｂ）それぞ
れは、回折格子の反射スペクトルと縦モードの波長との
関係を示しており、互いに異なる温度のものを示してい
る。
【０００５】或る温度Ｔ1 では、図６（ａ）に示すよう
に、回折格子の反射率が最も大きい中心波長と一致する
波長を有する縦モード（メインモード）の他に、回折格
子の反射率が次に大きい波長を有する縦モード（サイド
モード）があるとする。このとき、回折格子の反射率が
大きい波長の縦モードであるほど、レーザ発振の為の閾
利得が小さくなりレーザ発振が容易になるので、発光素
子モジュールから出力される光は、メインモードの波長
成分の強度が最も強く、サイドモードの波長成分の強度
が次に強い。そして、両者の波長それぞれにおける閾利
得の差が大きいほど、すなわち、回折格子の反射率の差
が大きいほど、レーザ発振は安定する。
に、回折格子の反射率が最も大きい中心波長と一致する
波長を有する縦モード（メインモード）の他に、回折格
子の反射率が次に大きい波長を有する縦モード（サイド
モード）があるとする。このとき、回折格子の反射率が
大きい波長の縦モードであるほど、レーザ発振の為の閾
利得が小さくなりレーザ発振が容易になるので、発光素
子モジュールから出力される光は、メインモードの波長
成分の強度が最も強く、サイドモードの波長成分の強度
が次に強い。そして、両者の波長それぞれにおける閾利
得の差が大きいほど、すなわち、回折格子の反射率の差
が大きいほど、レーザ発振は安定する。
【０００６】しかし、半導体発光素子に電流が供給され
ると半導体発光素子の温度が上昇し、温度変動により半
導体発光素子の反射面と光導波路の回折格子との間の光
学距離が変動し、これにより縦モード波長も変動する。
このように縦モード波長が変動すると、メインモードお
よびサイドモードそれぞれの波長における回折格子の反
射率の差すなわち閾利得の差が小さくなり、さらに、図
６（ｂ）に示すように、或る温度Ｔ2 では、同程度の最
も大きな反射率を持つ２つの縦モードが存在する場合も
生じる。このような場合、レーザ発振は不安定になる。
ると半導体発光素子の温度が上昇し、温度変動により半
導体発光素子の反射面と光導波路の回折格子との間の光
学距離が変動し、これにより縦モード波長も変動する。
このように縦モード波長が変動すると、メインモードお
よびサイドモードそれぞれの波長における回折格子の反
射率の差すなわち閾利得の差が小さくなり、さらに、図
６（ｂ）に示すように、或る温度Ｔ2 では、同程度の最
も大きな反射率を持つ２つの縦モードが存在する場合も
生じる。このような場合、レーザ発振は不安定になる。
【０００７】図７は、メインモードとサイドモードとの
間の閾利得差の温度特性を示す図である。この図に示す
ように、メインモードとサイドモードとの間の閾利得差
は、図６（ａ）に示した温度Ｔ1 の場合には大きく、図
６（ｂ）に示した温度Ｔ2 の場合には小さい。また、発
光素子モジュールが安定発振する為には、メインモード
とサイドモードとの間の閾利得差は、或る値以上である
ことが必要とされる。しかし、従来の発光素子モジュー
ルでは、安定発振が可能な温度領域が狭く、温度安定性
に劣るという問題点がある。
間の閾利得差の温度特性を示す図である。この図に示す
ように、メインモードとサイドモードとの間の閾利得差
は、図６（ａ）に示した温度Ｔ1 の場合には大きく、図
６（ｂ）に示した温度Ｔ2 の場合には小さい。また、発
光素子モジュールが安定発振する為には、メインモード
とサイドモードとの間の閾利得差は、或る値以上である
ことが必要とされる。しかし、従来の発光素子モジュー
ルでは、安定発振が可能な温度領域が狭く、温度安定性
に劣るという問題点がある。
【０００８】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、温度安定性に優れた発光素子モジュー
ルを提供することを目的とする。
れたものであり、温度安定性に優れた発光素子モジュー
ルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る発光素子モ
ジュールは、(1) 所定波長の光を放出し導波させる活性
領域を挟んで、上記所定波長の光を反射する反射面と、
上記所定波長の光を出射する出射面とを有する半導体発
光素子と、(2) 半導体発光素子の出射面から出射された
上記所定波長の光を端面に入射し、その入射した上記所
定波長の光の一部を透過させ残部を反射させる回折格子
が形成されており、その回折格子により反射された上記
所定波長の光を端面から出射して半導体発光素子の出射
面に入射させる光導波路とを備える発光素子モジュール
であって、半導体発光素子の反射面と光導波路の回折格
子の中心位置との間の光学的距離に基づいて決まる縦モ
ードの波長間隔より回折格子の反射スペクトルの半値全
幅が小さいことを特徴とする。
ジュールは、(1) 所定波長の光を放出し導波させる活性
領域を挟んで、上記所定波長の光を反射する反射面と、
上記所定波長の光を出射する出射面とを有する半導体発
光素子と、(2) 半導体発光素子の出射面から出射された
上記所定波長の光を端面に入射し、その入射した上記所
定波長の光の一部を透過させ残部を反射させる回折格子
が形成されており、その回折格子により反射された上記
所定波長の光を端面から出射して半導体発光素子の出射
面に入射させる光導波路とを備える発光素子モジュール
であって、半導体発光素子の反射面と光導波路の回折格
子の中心位置との間の光学的距離に基づいて決まる縦モ
ードの波長間隔より回折格子の反射スペクトルの半値全
幅が小さいことを特徴とする。
【００１０】この発光素子モジュールによれば、電流供
給された半導体発光素子の活性領域で反転分布が生じて
所定波長の光が放出され、その所定波長の光は、半導体
発光素子の反射面と光導波路の回折格子との間で往復を
繰り返すことで、誘導放出による光増幅がなされてレー
ザ発振し、一部が回折格子を透過して出力される。ここ
で、半導体発光素子の反射面と光導波路の回折格子の中
心位置との間の光学的距離に基づいて決まる縦モードの
波長間隔より回折格子の反射スペクトルの半値全幅が小
さいので、回折格子のスペクトル幅の範囲に存在する縦
モードはメインモードのみであり、メインモードとサイ
ドモードとの間の反射率差が大きいので閾利得差も大き
い。したがって、この発光素子モジュールは、安定発振
可能な温度領域が広く温度安定性が優れる。
給された半導体発光素子の活性領域で反転分布が生じて
所定波長の光が放出され、その所定波長の光は、半導体
発光素子の反射面と光導波路の回折格子との間で往復を
繰り返すことで、誘導放出による光増幅がなされてレー
ザ発振し、一部が回折格子を透過して出力される。ここ
で、半導体発光素子の反射面と光導波路の回折格子の中
心位置との間の光学的距離に基づいて決まる縦モードの
波長間隔より回折格子の反射スペクトルの半値全幅が小
さいので、回折格子のスペクトル幅の範囲に存在する縦
モードはメインモードのみであり、メインモードとサイ
ドモードとの間の反射率差が大きいので閾利得差も大き
い。したがって、この発光素子モジュールは、安定発振
可能な温度領域が広く温度安定性が優れる。
【００１１】また、本発明に係る発光素子モジュール
は、半導体発光素子の出射面と光導波路の回折格子との
間の距離が５ｍｍ以下であるのが好適であり、回折格子
が形成されている領域の光軸方向の長さが２ｍｍ〜２０
ｍｍであるのも好適である。これら何れの場合にも、半
導体発光素子の反射面と光導波路の回折格子の中心位置
との間の光学的距離に基づいて決まる縦モードの波長間
隔より回折格子の反射スペクトルの半値全幅を容易に小
さくすることができる。
は、半導体発光素子の出射面と光導波路の回折格子との
間の距離が５ｍｍ以下であるのが好適であり、回折格子
が形成されている領域の光軸方向の長さが２ｍｍ〜２０
ｍｍであるのも好適である。これら何れの場合にも、半
導体発光素子の反射面と光導波路の回折格子の中心位置
との間の光学的距離に基づいて決まる縦モードの波長間
隔より回折格子の反射スペクトルの半値全幅を容易に小
さくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、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。
の実施の形態を詳細に説明する。尚、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。
【００１３】図１は、本実施形態に係る発光素子モジュ
ールの構成図である。この発光素子モジュールは、半導
体発光素子１０と光ファイバ（光導波路）２０とを備え
て構成されている。
ールの構成図である。この発光素子モジュールは、半導
体発光素子１０と光ファイバ（光導波路）２０とを備え
て構成されている。
【００１４】半導体発光素子１０は、基板１１の上に順
次にクラッド領域１２、活性領域１３およびクラッド領
域１４が設けられ、さらに、基板１１の下面に電極１５
が設けられ、クラッド領域１４の上面に電極１６が設け
られている。活性領域１３の屈折率は、クラッド領域１
２および１４それぞれの屈折率より高く、電極１５およ
び電極１６の間への電流供給に伴い放出される光は活性
領域１３内を導波することができる。活性領域１３の一
方の端面は反射率が高い反射面１７とされ、他方の端面
は無反射コーティングされて反射率が低い出射面１８と
されている。
次にクラッド領域１２、活性領域１３およびクラッド領
域１４が設けられ、さらに、基板１１の下面に電極１５
が設けられ、クラッド領域１４の上面に電極１６が設け
られている。活性領域１３の屈折率は、クラッド領域１
２および１４それぞれの屈折率より高く、電極１５およ
び電極１６の間への電流供給に伴い放出される光は活性
領域１３内を導波することができる。活性領域１３の一
方の端面は反射率が高い反射面１７とされ、他方の端面
は無反射コーティングされて反射率が低い出射面１８と
されている。
【００１５】この半導体発光素子１０は、例えば、基板
１１がｎ型ＩｎＰ基板であり、クラッド領域１２がｎ型
ＩｎＰ層であり、活性領域１３がＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ
1-y層であり、クラッド領域１４がｐ型ＩｎＰ層であ
る。この場合、ｘおよびｙそれぞれの値を適切に設定す
ることにより、バンドギャップ値を制御してレーザ発振
波長を定めることができる。
１１がｎ型ＩｎＰ基板であり、クラッド領域１２がｎ型
ＩｎＰ層であり、活性領域１３がＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ
1-y層であり、クラッド領域１４がｐ型ＩｎＰ層であ
る。この場合、ｘおよびｙそれぞれの値を適切に設定す
ることにより、バンドギャップ値を制御してレーザ発振
波長を定めることができる。
【００１６】光ファイバ２０は、光軸を含むコア領域２
１の周囲に、コア領域２１の屈折率より低い屈折率を有
するクラッド領域２２が設けられたものであり、そのコ
ア領域２１の光軸に沿った一定領域に回折格子２３が形
成されている。光ファイバ２０の端面２４は半導体発光
素子１０の出射面１８と対向しており、半導体発光素子
１０の出射面１８から出射された光は光ファイバ２０の
端面２４に入射し、光ファイバ２０の端面２４から出射
された光は半導体発光素子１０の出射面１８に入射す
る。
１の周囲に、コア領域２１の屈折率より低い屈折率を有
するクラッド領域２２が設けられたものであり、そのコ
ア領域２１の光軸に沿った一定領域に回折格子２３が形
成されている。光ファイバ２０の端面２４は半導体発光
素子１０の出射面１８と対向しており、半導体発光素子
１０の出射面１８から出射された光は光ファイバ２０の
端面２４に入射し、光ファイバ２０の端面２４から出射
された光は半導体発光素子１０の出射面１８に入射す
る。
【００１７】光ファイバ２０の回折格子２３は、半導体
発光素子１０の出射面１８から出射され光ファイバ２０
の端面２４に入射した光のうち一部を透過させ残部を反
射させるものである。この回折格子２３は、石英ガラス
を主成分とする光ファイバ２０のコア領域２１にＧｅＯ
2 を添加しておき、紫外光の干渉縞をコア領域２１に照
射し、その照射された紫外光の強度に応じた屈折率変調
を生じさせることにより形成される。
発光素子１０の出射面１８から出射され光ファイバ２０
の端面２４に入射した光のうち一部を透過させ残部を反
射させるものである。この回折格子２３は、石英ガラス
を主成分とする光ファイバ２０のコア領域２１にＧｅＯ
2 を添加しておき、紫外光の干渉縞をコア領域２１に照
射し、その照射された紫外光の強度に応じた屈折率変調
を生じさせることにより形成される。
【００１８】図２は、光ファイバ２０の回折格子２３の
反射スペクトルを示す図である。回折格子２３の反射ス
ペクトルは、反射率が最大となる波長である中心波長
と、その中心波長における最大反射率Ｒmax に対して５
０％以上の反射率となる波長範囲すなわち半値全幅で定
義されるスペクトル幅とにより特徴付けられる。これら
は、回折格子２３の変調周期、屈折率、および、回折格
子２３が形成されている一定領域の長さ等により決ま
る。
反射スペクトルを示す図である。回折格子２３の反射ス
ペクトルは、反射率が最大となる波長である中心波長
と、その中心波長における最大反射率Ｒmax に対して５
０％以上の反射率となる波長範囲すなわち半値全幅で定
義されるスペクトル幅とにより特徴付けられる。これら
は、回折格子２３の変調周期、屈折率、および、回折格
子２３が形成されている一定領域の長さ等により決ま
る。
【００１９】本実施形態に係る発光素子モジュールで
は、半導体発光素子１０の電極１５および電極１６の間
に電流が供給されると、活性領域１３で反転分布が生
じ、バンドギャップ値に応じた所定波長の光が放出され
る。その所定波長の光は、半導体発光素子１０の反射面
１７と光ファイバ２０の回折格子２３との間で往復を繰
り返すことで、誘導放出による光増幅がなされてレーザ
発振し、一部が回折格子２３を透過して出力される。
は、半導体発光素子１０の電極１５および電極１６の間
に電流が供給されると、活性領域１３で反転分布が生
じ、バンドギャップ値に応じた所定波長の光が放出され
る。その所定波長の光は、半導体発光素子１０の反射面
１７と光ファイバ２０の回折格子２３との間で往復を繰
り返すことで、誘導放出による光増幅がなされてレーザ
発振し、一部が回折格子２３を透過して出力される。
【００２０】そして、本実施形態に係る発光素子モジュ
ールは、半導体発光素子１０の反射面１７と光ファイバ
２０の回折格子２３の中心位置との間の光学的距離Ｌに
基づいて決まる縦モード波長間隔Δλより、回折格子２
３の反射スペクトルの半値全幅が小さいことを特徴とす
るものである。この縦モード波長間隔Δλは、以下のよ
うにして求められる。
ールは、半導体発光素子１０の反射面１７と光ファイバ
２０の回折格子２３の中心位置との間の光学的距離Ｌに
基づいて決まる縦モード波長間隔Δλより、回折格子２
３の反射スペクトルの半値全幅が小さいことを特徴とす
るものである。この縦モード波長間隔Δλは、以下のよ
うにして求められる。
【００２１】すなわち、半導体発光素子１０の反射面１
７と出射面１８との間の距離をＬ1とし、半導体発光素
子１０の出射面１８と光ファイバ２０の端面２４との間
の距離をＬ2 とし、光ファイバ２０の端面２４から回折
格子２３までの距離をＬ3 とし、回折格子２３が形成さ
れた領域の光軸方向の長さをＬ4 とする。また、半導体
発光素子１０の活性領域１３の実効屈折率をｎ1 とし、
半導体発光素子１０の出射面１８と光ファイバ２０の端
面２４との間の空間の屈折率をｎ2 とし、光ファイバ２
０の端面２４から回折格子２３までの部分の実効屈折率
をｎ3 とし、回折格子２３の実効屈折率をｎ4 とする。
７と出射面１８との間の距離をＬ1とし、半導体発光素
子１０の出射面１８と光ファイバ２０の端面２４との間
の距離をＬ2 とし、光ファイバ２０の端面２４から回折
格子２３までの距離をＬ3 とし、回折格子２３が形成さ
れた領域の光軸方向の長さをＬ4 とする。また、半導体
発光素子１０の活性領域１３の実効屈折率をｎ1 とし、
半導体発光素子１０の出射面１８と光ファイバ２０の端
面２４との間の空間の屈折率をｎ2 とし、光ファイバ２
０の端面２４から回折格子２３までの部分の実効屈折率
をｎ3 とし、回折格子２３の実効屈折率をｎ4 とする。
【００２２】このとき、半導体発光素子１０の反射面１
７と光ファイバ２０の回折格子２３の中心位置との間の
光学的距離Ｌは、
７と光ファイバ２０の回折格子２３の中心位置との間の
光学的距離Ｌは、
【数１】 なる式で表される。また、レーザ発振波長λは、
【数２】 なる式で表される。ここで、レーザ発振波長λは、活性
領域１３で放出される光のスペクトル内に含まれるもの
であり、ｍは、このレーザ発振波長λの条件をも満たし
得る自然数である。このように、レーザ発振波長λは、
自然数ｍの値に応じて互いに異なる波長である１または
２以上の縦モードが存在する。これより、縦モード波長
間隔Δλは、
領域１３で放出される光のスペクトル内に含まれるもの
であり、ｍは、このレーザ発振波長λの条件をも満たし
得る自然数である。このように、レーザ発振波長λは、
自然数ｍの値に応じて互いに異なる波長である１または
２以上の縦モードが存在する。これより、縦モード波長
間隔Δλは、
【数３】 なる式で表される。
【００２３】なお、上記のようにして求められた縦モー
ド波長間隔Δλは、発光素子モジュールの実際の共振時
の縦モード波長間隔とは異なる。これは、実際には回折
格子２３の各所で反射が起こるにも拘わらず、上記の縦
モード波長間隔Δλの算出に際しては、回折格子２３の
中心位置で反射が起こるものとみなして、半導体発光素
子１０の反射面１７と光ファイバ２０の回折格子２３の
中心位置との間の光学的距離Ｌに基づいてなされたもの
だからである。
ド波長間隔Δλは、発光素子モジュールの実際の共振時
の縦モード波長間隔とは異なる。これは、実際には回折
格子２３の各所で反射が起こるにも拘わらず、上記の縦
モード波長間隔Δλの算出に際しては、回折格子２３の
中心位置で反射が起こるものとみなして、半導体発光素
子１０の反射面１７と光ファイバ２０の回折格子２３の
中心位置との間の光学的距離Ｌに基づいてなされたもの
だからである。
【００２４】図３は、発光素子モジュールの実際の共振
時の縦モード波長、および、計算により求めた縦モード
波長を示す図である。この図に示すように、両者は、互
いに異なるものの、回折格子２３の反射スペクトルにお
いて反射率が高い波長範囲では略一致している。また、
実際にレーザ発振するのはこの波長範囲である。したが
って、上記のようにして求められた縦モード波長間隔Δ
λは、発光素子モジュールの設計指針として充分に使用
できるものである。
時の縦モード波長、および、計算により求めた縦モード
波長を示す図である。この図に示すように、両者は、互
いに異なるものの、回折格子２３の反射スペクトルにお
いて反射率が高い波長範囲では略一致している。また、
実際にレーザ発振するのはこの波長範囲である。したが
って、上記のようにして求められた縦モード波長間隔Δ
λは、発光素子モジュールの設計指針として充分に使用
できるものである。
【００２５】次に、発光素子モジュールの具体的な２つ
のケースそれぞれの特性について説明する。ここで、レ
ーザ発振波長λを１．５５μｍとし、回折格子２３のス
ペクトル幅を０．１１ｎｍとした。ケース１では、各距
離Ｌi および各屈折率ｎi (i=1〜4)それぞれの値を
のケースそれぞれの特性について説明する。ここで、レ
ーザ発振波長λを１．５５μｍとし、回折格子２３のス
ペクトル幅を０．１１ｎｍとした。ケース１では、各距
離Ｌi および各屈折率ｎi (i=1〜4)それぞれの値を
【数４】 とした。このケース１の縦モード波長間隔Δλは０．０
８ｎｍである。ケース１の発光素子モジュールは、縦モ
ード波長間隔Δλより回折格子２３のスペクトル幅が大
きいので従来のものである。この発光素子モジュールに
おける回折格子の反射スペクトルと縦モード波長との関
係は図６に示したものであり、メインモードとサイドモ
ードとの間の閾利得差の温度特性は図７に示したもので
ある。
８ｎｍである。ケース１の発光素子モジュールは、縦モ
ード波長間隔Δλより回折格子２３のスペクトル幅が大
きいので従来のものである。この発光素子モジュールに
おける回折格子の反射スペクトルと縦モード波長との関
係は図６に示したものであり、メインモードとサイドモ
ードとの間の閾利得差の温度特性は図７に示したもので
ある。
【００２６】一方、ケース２では、距離Ｌ3 の値のみを
ケース１と異なるものとし、
ケース１と異なるものとし、
【数５】 とした。このケース２の縦モード波長間隔Δλは０．１
４ｎｍである。ケース２の発光素子モジュールは、縦モ
ード波長間隔Δλより回折格子２３のスペクトル幅が小
さいので、本実施形態に係るものである。また、この場
合、半導体発光素子１０の出射面１８と光ファイバ２０
の回折格子２３との間の距離（Ｌ2＋Ｌ3）が５ｍｍ以下
であり、また、回折格子２３が形成されている領域の光
軸方向の長さＬ4 が２ｍｍ〜２０ｍｍであるので、縦モ
ード波長間隔Δλより回折格子２３のスペクトル幅を容
易に小さくすることができる。
４ｎｍである。ケース２の発光素子モジュールは、縦モ
ード波長間隔Δλより回折格子２３のスペクトル幅が小
さいので、本実施形態に係るものである。また、この場
合、半導体発光素子１０の出射面１８と光ファイバ２０
の回折格子２３との間の距離（Ｌ2＋Ｌ3）が５ｍｍ以下
であり、また、回折格子２３が形成されている領域の光
軸方向の長さＬ4 が２ｍｍ〜２０ｍｍであるので、縦モ
ード波長間隔Δλより回折格子２３のスペクトル幅を容
易に小さくすることができる。
【００２７】図４は、上記ケース２の発光素子モジュー
ルすなわち本実施形態に係る発光素子モジュールにおけ
る回折格子２３の反射スペクトルと縦モード波長との関
係を説明する図である。或る温度Ｔ1 では、図４（ａ）
に示すように、回折格子２３の反射率が最も大きい中心
波長と一致する波長を有する縦モード（メインモード）
のみが、回折格子２３の反射スペクトルにおける最大反
射率の５０％以上のスペクトル幅の範囲に存在し、この
メインモードのみがレーザ発振する。
ルすなわち本実施形態に係る発光素子モジュールにおけ
る回折格子２３の反射スペクトルと縦モード波長との関
係を説明する図である。或る温度Ｔ1 では、図４（ａ）
に示すように、回折格子２３の反射率が最も大きい中心
波長と一致する波長を有する縦モード（メインモード）
のみが、回折格子２３の反射スペクトルにおける最大反
射率の５０％以上のスペクトル幅の範囲に存在し、この
メインモードのみがレーザ発振する。
【００２８】半導体発光素子１０に電流が供給されると
半導体発光素子１０の温度が上昇し、温度変動により半
導体発光素子１０の反射面１７と光導波路２０の回折格
子２３の中心位置との間の光学距離Ｌが変動し、これに
より縦モード波長も変動する。しかし、このように縦モ
ード波長が変動しても、縦モード波長間隔Δλより回折
格子２３のスペクトル幅が小さいので、回折格子２３の
スペクトル幅の範囲に存在する縦モードはメインモード
のみである。さらに、図４（ｂ）に示すように、或る温
度Ｔ2 では、回折格子２３のスペクトル幅の範囲に縦モ
ードが全く存在しない場合も生じるが、このような場合
のみ、レーザ発振は不安定になる。
半導体発光素子１０の温度が上昇し、温度変動により半
導体発光素子１０の反射面１７と光導波路２０の回折格
子２３の中心位置との間の光学距離Ｌが変動し、これに
より縦モード波長も変動する。しかし、このように縦モ
ード波長が変動しても、縦モード波長間隔Δλより回折
格子２３のスペクトル幅が小さいので、回折格子２３の
スペクトル幅の範囲に存在する縦モードはメインモード
のみである。さらに、図４（ｂ）に示すように、或る温
度Ｔ2 では、回折格子２３のスペクトル幅の範囲に縦モ
ードが全く存在しない場合も生じるが、このような場合
のみ、レーザ発振は不安定になる。
【００２９】図５は、本実施形態に係る発光素子モジュ
ールにおけるメインモードとサイドモードとの間の閾利
得差の温度特性を示す図である。この図に示すように、
メインモードとサイドモードとの間の閾利得差は、図４
（ａ）に示した温度Ｔ1 の場合には大きく、図４（ｂ）
に示した温度Ｔ2 の場合には小さい。また、本実施形態
に係る発光素子モジュールでは、従来のものと比較する
と、メインモードとサイドモードとの間の反射率差が大
きいので閾利得差も大きい。したがって、従来の発光素
子モジュールにおける安定発振可能な温度領域の幅が８
℃程度であったのに対して、本実施形態に係る発光素子
モジュールにおける安定発振可能な温度領域が１７℃程
度と広く、本実施形態に係る発光素子モジュールは温度
安定性が優れる。
ールにおけるメインモードとサイドモードとの間の閾利
得差の温度特性を示す図である。この図に示すように、
メインモードとサイドモードとの間の閾利得差は、図４
（ａ）に示した温度Ｔ1 の場合には大きく、図４（ｂ）
に示した温度Ｔ2 の場合には小さい。また、本実施形態
に係る発光素子モジュールでは、従来のものと比較する
と、メインモードとサイドモードとの間の反射率差が大
きいので閾利得差も大きい。したがって、従来の発光素
子モジュールにおける安定発振可能な温度領域の幅が８
℃程度であったのに対して、本実施形態に係る発光素子
モジュールにおける安定発振可能な温度領域が１７℃程
度と広く、本実施形態に係る発光素子モジュールは温度
安定性が優れる。
【００３０】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、半導体発光素子と回折格子が形成された光導波
路とを備えて構成される発光素子モジュールにおいて、
半導体発光素子の反射面と光導波路の回折格子の中心位
置との間の光学的距離に基づいて決まる縦モードの波長
間隔より回折格子の反射スペクトルの半値全幅が小さい
ので、回折格子のスペクトル幅の範囲に存在する縦モー
ドはメインモードのみであり、メインモードとサイドモ
ードとの間の反射率差が大きいので閾利得差も大きい。
したがって、この発光素子モジュールは、安定発振可能
な温度領域が広く温度安定性が優れる。
よれば、半導体発光素子と回折格子が形成された光導波
路とを備えて構成される発光素子モジュールにおいて、
半導体発光素子の反射面と光導波路の回折格子の中心位
置との間の光学的距離に基づいて決まる縦モードの波長
間隔より回折格子の反射スペクトルの半値全幅が小さい
ので、回折格子のスペクトル幅の範囲に存在する縦モー
ドはメインモードのみであり、メインモードとサイドモ
ードとの間の反射率差が大きいので閾利得差も大きい。
したがって、この発光素子モジュールは、安定発振可能
な温度領域が広く温度安定性が優れる。
【図１】本実施形態に係る発光素子モジュールの構成図
である。
である。
【図２】光ファイバ２０の回折格子２３の反射スペクト
ルを示す図である。
ルを示す図である。
【図３】発光素子モジュールの実際の共振時の縦モード
波長、および、計算により求めた縦モード波長を示す図
である。
波長、および、計算により求めた縦モード波長を示す図
である。
【図４】本実施形態に係る発光素子モジュールにおける
回折格子２３の反射スペクトルと縦モード波長との関係
を説明する図である。
回折格子２３の反射スペクトルと縦モード波長との関係
を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る発光素子モジュールにおける
メインモードとサイドモードとの間の閾利得差の温度特
性を示す図である。
メインモードとサイドモードとの間の閾利得差の温度特
性を示す図である。
【図６】従来の発光素子モジュールの温度安定性の問題
点を説明する図である。
点を説明する図である。
【図７】従来の発光素子モジュールにおけるメインモー
ドとサイドモードとの間の閾利得差の温度特性を示す図
である。
ドとサイドモードとの間の閾利得差の温度特性を示す図
である。
１０…半導体発光素子、１１…基板、１２…クラッド領
域、１３…活性領域、１４…クラッド領域、１５，１６
…電極、１７…反射面、１８…出射面、２０…光ファイ
バ、２１…コア領域、２２…クラッド領域、２３…回折
格子、２４…端面。
域、１３…活性領域、１４…クラッド領域、１５，１６
…電極、１７…反射面、１８…出射面、２０…光ファイ
バ、２１…コア領域、２２…クラッド領域、２３…回折
格子、２４…端面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 隆志 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】 所定波長の光を放出し導波させる活性領
域を挟んで、前記所定波長の光を反射する反射面と、前
記所定波長の光を出射する出射面とを有する半導体発光
素子と、 前記半導体発光素子の前記出射面から出射された前記所
定波長の光を端面に入射し、その入射した所定波長の光
の一部を透過させ残部を反射させる回折格子が形成され
ており、その回折格子により反射された所定波長の光を
前記端面から出射して前記半導体発光素子の前記出射面
に入射させる光導波路とを備える発光素子モジュールで
あって、 前記半導体発光素子の前記反射面と前記光導波路の前記
回折格子の中心位置との間の光学的距離に基づいて決ま
る縦モードの波長間隔より前記回折格子の反射スペクト
ルの半値全幅が小さいことを特徴とする発光素子モジュ
ール。 - 【請求項２】 前記半導体発光素子の前記出射面と前記
光導波路の前記回折格子との間の距離が５ｍｍ以下であ
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。 - 【請求項３】 前記回折格子が形成されている領域の光
軸方向の長さが２ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とす
る請求項１記載の発光素子モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6145098A JPH11261163A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 発光素子モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6145098A JPH11261163A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 発光素子モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11261163A true JPH11261163A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13171412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6145098A Pending JPH11261163A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 発光素子モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11261163A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002043689A (ja) * | 2000-07-19 | 2002-02-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 外部共振器型無温調半導体レーザー装置 |
| JP2009070979A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザモジュールおよびレーザ光源 |
| JP2010071894A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Kinki Univ | 光ファイバジャイロ |
-
1998
- 1998-03-12 JP JP6145098A patent/JPH11261163A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002043689A (ja) * | 2000-07-19 | 2002-02-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 外部共振器型無温調半導体レーザー装置 |
| JP2009070979A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザモジュールおよびレーザ光源 |
| JP2010071894A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Kinki Univ | 光ファイバジャイロ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040413 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20070214 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070220 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20070626 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |