JPH11326709A - レーザダイオードモジュール - Google Patents
レーザダイオードモジュールInfo
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- JPH11326709A JPH11326709A JP10130413A JP13041398A JPH11326709A JP H11326709 A JPH11326709 A JP H11326709A JP 10130413 A JP10130413 A JP 10130413A JP 13041398 A JP13041398 A JP 13041398A JP H11326709 A JPH11326709 A JP H11326709A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周囲温度や駆動電流が変化しても、安定した
ＤＢＲモードで発振する波長安定化レーザダイオードモ
ジュールを提供することを目的とする。 【解決手段】 レーザダイオード１と光ファイバ４とこ
れらを光学的に結合させる光学系レンズ３と特定波長を
選択するファイバグレーティング５を備えたレーザダイ
オードモジュールにおいて、当該ファイバグレーティン
グを光ファイバー４よりも熱膨張係数の大きいアルミニ
ウム製のドラム９に巻き付ける。
ＤＢＲモードで発振する波長安定化レーザダイオードモ
ジュールを提供することを目的とする。 【解決手段】 レーザダイオード１と光ファイバ４とこ
れらを光学的に結合させる光学系レンズ３と特定波長を
選択するファイバグレーティング５を備えたレーザダイ
オードモジュールにおいて、当該ファイバグレーティン
グを光ファイバー４よりも熱膨張係数の大きいアルミニ
ウム製のドラム９に巻き付ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
用いられる波長安定化レーザダイオードモジュールに関
する。
用いられる波長安定化レーザダイオードモジュールに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザダイオードモジュールにつ
いて説明する。図８は従来の波長安定化レーザダイオー
ドモジュールの構成を示す図であって、１は光源である
レーザダイオード（ＬＤ）、２はモニターフォトダイオ
ード、４は光ファイバ、５はファイバグレーティング、
２２は第１レンズ、２３は第２レンズ、２４はレーザダ
イオード１やモニターフォトダイオード２や第１レンズ
２２などを取り付けているチップキャリア、２５はチッ
プキャリア２４の温度をセンシングするためのサーミス
タ、２６はレーザダイオード１の温度を一定に保つため
の熱電子素子（ペルチェ素子）、２７はパッケージ、２
８はカバーである。
いて説明する。図８は従来の波長安定化レーザダイオー
ドモジュールの構成を示す図であって、１は光源である
レーザダイオード（ＬＤ）、２はモニターフォトダイオ
ード、４は光ファイバ、５はファイバグレーティング、
２２は第１レンズ、２３は第２レンズ、２４はレーザダ
イオード１やモニターフォトダイオード２や第１レンズ
２２などを取り付けているチップキャリア、２５はチッ
プキャリア２４の温度をセンシングするためのサーミス
タ、２６はレーザダイオード１の温度を一定に保つため
の熱電子素子（ペルチェ素子）、２７はパッケージ、２
８はカバーである。
【０００３】ファイバグレーティング５が無いときのレ
ーザダイオード１の発振は、図９に示すようなファブリ
ペロー発振が生じる。しかし、光ファイバ４のある部分
にBragg 波長や反射率、反射帯域幅を最適に設計したフ
ァイバグレーティング５を構成することにより、レーザ
ダイオード１の背面とファイバグレーティング５の間で
共振器が構成され、ファイバグレーティング５からの外
部光帰還によりＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector )
モードでレーザ発振し、ファブリペロー型レーザダイオ
ード１の発振スペクトラムが図１０のように狭線化され
る。
ーザダイオード１の発振は、図９に示すようなファブリ
ペロー発振が生じる。しかし、光ファイバ４のある部分
にBragg 波長や反射率、反射帯域幅を最適に設計したフ
ァイバグレーティング５を構成することにより、レーザ
ダイオード１の背面とファイバグレーティング５の間で
共振器が構成され、ファイバグレーティング５からの外
部光帰還によりＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector )
モードでレーザ発振し、ファブリペロー型レーザダイオ
ード１の発振スペクトラムが図１０のように狭線化され
る。
【０００４】図８のように熱電子素子２６が内蔵されて
いるレーザダイオードモジュールにおいては、周囲温度
が変化してもレーザダイオード１の温度はほぼ一定に制
御されるため、レーザダイオード１の発振スペクトラム
形状もほぼ一定に保たれる。
いるレーザダイオードモジュールにおいては、周囲温度
が変化してもレーザダイオード１の温度はほぼ一定に制
御されるため、レーザダイオード１の発振スペクトラム
形状もほぼ一定に保たれる。
【０００５】しかし、光ファイバ増幅器の消費電力制限
やレーザダイオードモジュールの信頼性などの観点か
ら、熱電子素子２６が内蔵されていない図１１のような
熱電子素子非内蔵レーザダイオードモジュールの適用を
必要とする分野がある。例えば海底用光中継器に用いる
光ファイバ増幅器は、前述した観点より、図１１に示す
ような熱電子素子非内蔵レーザダイオードモジュール
（Uncooled LD モジュールとも言う）が一般的に使われ
る。熱電子素子非内蔵レーザダイオードモジュールは、
周囲温度が変化するとそれにともないレーザダイオード
１のバンドギャップが変わる。温度が上がればバンドギ
ャップが狭くなり、利得ピーク波長は長波長側に移動す
る。980nm 帯レーザダイオードの場合、利得ピーク波長
の温度係数は約０．４nm／℃である。
やレーザダイオードモジュールの信頼性などの観点か
ら、熱電子素子２６が内蔵されていない図１１のような
熱電子素子非内蔵レーザダイオードモジュールの適用を
必要とする分野がある。例えば海底用光中継器に用いる
光ファイバ増幅器は、前述した観点より、図１１に示す
ような熱電子素子非内蔵レーザダイオードモジュール
（Uncooled LD モジュールとも言う）が一般的に使われ
る。熱電子素子非内蔵レーザダイオードモジュールは、
周囲温度が変化するとそれにともないレーザダイオード
１のバンドギャップが変わる。温度が上がればバンドギ
ャップが狭くなり、利得ピーク波長は長波長側に移動す
る。980nm 帯レーザダイオードの場合、利得ピーク波長
の温度係数は約０．４nm／℃である。
【０００６】ここで、図１１に示すような熱電子素子非
内蔵レーザダイオードモジュールに対して、図８に示し
たファイバグレーティング５を組み合わせる場合を想定
してみる。ファイバグレーティング５のBragg波長λBは
次の式で与えられる。
内蔵レーザダイオードモジュールに対して、図８に示し
たファイバグレーティング５を組み合わせる場合を想定
してみる。ファイバグレーティング５のBragg波長λBは
次の式で与えられる。
【０００７】
【数１】
【０００８】ここで、Bragg波長λBの温度係数は式
（２）で表される。
（２）で表される。
【０００９】
【数２】
【００１０】式（２）において、右辺の第１項の
【００１１】
【数３】
【００１２】は石英ガラスの屈折率の温度係数で7.5×1
0-6/℃、第２項の
0-6/℃、第２項の
【００１３】
【数４】
【００１４】は石英ガラスの熱膨張係数で5.5×10-7/℃
である。
である。
【００１５】従って、ファイバグレーティング５のBrag
g波長λBの温度係数は、石英ガラスの屈折率の温度係数
が支配的であり約0.01nm/℃である。この値は、980nm帯
レーザダイオードの利得ピーク波長の温度係数より１桁
以上小さい。ここで室温で980nm帯レーザダイオードの
利得ピーク波長とファイバグレーティングのBragg波長
を一致させても、周囲温度が２０℃変化すると980nm 帯
レーザダイオードの利得ピーク波長とファイバグレーテ
ィングのBragg 波長の差（ディチューニング量が）約８
nmになる。
g波長λBの温度係数は、石英ガラスの屈折率の温度係数
が支配的であり約0.01nm/℃である。この値は、980nm帯
レーザダイオードの利得ピーク波長の温度係数より１桁
以上小さい。ここで室温で980nm帯レーザダイオードの
利得ピーク波長とファイバグレーティングのBragg波長
を一致させても、周囲温度が２０℃変化すると980nm 帯
レーザダイオードの利得ピーク波長とファイバグレーテ
ィングのBragg 波長の差（ディチューニング量が）約８
nmになる。
【００１６】このように、レーザダイオード１の利得ピ
ーク波長とファイバグレーティング５のBragg 波長の差
（ディチューニング量）が大きくなると、レーザダイオ
ード１の利得係数スペクトラムにおけるディチューニン
グによる利得差が、ファイバグレーティング５が無いと
きのファブリペローモードの反射損失レベルとファイバ
グレーティング５からの外部光帰還によりＤＢＲモード
の反射損失レベルの差、即ち、反射損失差に対し大きく
なる。
ーク波長とファイバグレーティング５のBragg 波長の差
（ディチューニング量）が大きくなると、レーザダイオ
ード１の利得係数スペクトラムにおけるディチューニン
グによる利得差が、ファイバグレーティング５が無いと
きのファブリペローモードの反射損失レベルとファイバ
グレーティング５からの外部光帰還によりＤＢＲモード
の反射損失レベルの差、即ち、反射損失差に対し大きく
なる。
【００１７】このように徐々にディチューニング量が大
きくなると、ＤＢＲモードが弱まって図１２のようにフ
ァブリペローモードによる発振と、ＤＢＲモードによる
発振が同時に起こる状態になる。更にディチューニング
量を大きくしていくと、ＤＢＲモードによる発振が完全
に消えて、図９で示したようなファブリペローモードに
よる発振のみになる。
きくなると、ＤＢＲモードが弱まって図１２のようにフ
ァブリペローモードによる発振と、ＤＢＲモードによる
発振が同時に起こる状態になる。更にディチューニング
量を大きくしていくと、ＤＢＲモードによる発振が完全
に消えて、図９で示したようなファブリペローモードに
よる発振のみになる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ここで、レーザダイオ
ードの利得ピーク波長とファイバグレーティングのBrag
g 波長がほぼ一致しているときは、レーザダイオードは
ファブリペローモード発振ではなく、ファイバグレーテ
ィングからの外部帰還によるＤＢＲモードのみでレーザ
発振する。しかし、両者の波長がずれてくると、図１２
に示すようにＤＢＲモード発振とファブリペローモード
発振が両方生じ、又、更には図９のようにファブリペロ
ーモード発振のみ生ずるようになり、周囲温度や駆動電
流が変化すると、モードジャンプやモードホップなどが
生じる。このような励起レーザダイオードモジュールで
光ファイバ増幅器のエルビウムドープファイバＥＤＦを
励起すると、利得が不安定になるという問題があった。
ードの利得ピーク波長とファイバグレーティングのBrag
g 波長がほぼ一致しているときは、レーザダイオードは
ファブリペローモード発振ではなく、ファイバグレーテ
ィングからの外部帰還によるＤＢＲモードのみでレーザ
発振する。しかし、両者の波長がずれてくると、図１２
に示すようにＤＢＲモード発振とファブリペローモード
発振が両方生じ、又、更には図９のようにファブリペロ
ーモード発振のみ生ずるようになり、周囲温度や駆動電
流が変化すると、モードジャンプやモードホップなどが
生じる。このような励起レーザダイオードモジュールで
光ファイバ増幅器のエルビウムドープファイバＥＤＦを
励起すると、利得が不安定になるという問題があった。
【００１９】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、周囲温度や駆動電流が変化
しても、ＤＢＲモードで安定して発振する波長安定化レ
ーザダイオードモジュールを提供することを目的とす
る。
めになされたものであって、周囲温度や駆動電流が変化
しても、ＤＢＲモードで安定して発振する波長安定化レ
ーザダイオードモジュールを提供することを目的とす
る。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この発明は、レーザダイ
オードと、光ファイバと、レーザダイオードと光ファイ
バとを光学的に結合させる光学系と、特定波長を選択す
るファイバグレーティングとを備えたレーザダイオード
モジュールにおいて、当該ファイバグレーティングを周
囲の温度上昇にあわせて物理的に引き延ばすことを特徴
とする。
オードと、光ファイバと、レーザダイオードと光ファイ
バとを光学的に結合させる光学系と、特定波長を選択す
るファイバグレーティングとを備えたレーザダイオード
モジュールにおいて、当該ファイバグレーティングを周
囲の温度上昇にあわせて物理的に引き延ばすことを特徴
とする。
【００２１】また、この発明は、前記ファイバグレーテ
ィングに併設され、前記ファイバグレーティングの両端
を固定するとともに、光ファイバの熱膨張係数より大き
な熱膨張係数を有する媒体を備えたことを特徴とする。
ィングに併設され、前記ファイバグレーティングの両端
を固定するとともに、光ファイバの熱膨張係数より大き
な熱膨張係数を有する媒体を備えたことを特徴とする。
【００２２】また、この発明は、前記ファイバグレーテ
ィングを光ファイバの熱膨張係数より大きな熱膨張係数
を有する媒体に形成したことを特徴とする。
ィングを光ファイバの熱膨張係数より大きな熱膨張係数
を有する媒体に形成したことを特徴とする。
【００２３】また、この発明は、前記媒体がドラムであ
り、前記ファイバグレーティングをドラムに巻き付けた
ことを特徴とする。
り、前記ファイバグレーティングをドラムに巻き付けた
ことを特徴とする。
【００２４】また、この発明は、前記媒体が固定枠であ
り、前記ファイバグレーティングを固定枠に取り付けた
ことを特徴とする。
り、前記ファイバグレーティングを固定枠に取り付けた
ことを特徴とする。
【００２５】また、この発明は、前記媒体が、金属、セ
ラミックス、プラスチックまたはこれらの複合材料で構
成されていることを特徴とする。
ラミックス、プラスチックまたはこれらの複合材料で構
成されていることを特徴とする。
【００２６】また、この発明は、前記固定枠が、熱膨張
係数の異なる異種の金属同士、熱膨張係数の異なる異種
のセラミックス同士、熱膨張係数の異なる異種のプラス
チック同士、またはこれら材料の組み合わせで構成され
るとともに、この固定枠が熱変化によりバイメタルとな
っていることを特徴とする。
係数の異なる異種の金属同士、熱膨張係数の異なる異種
のセラミックス同士、熱膨張係数の異なる異種のプラス
チック同士、またはこれら材料の組み合わせで構成され
るとともに、この固定枠が熱変化によりバイメタルとな
っていることを特徴とする。
【００２７】また、この発明は、前記媒体が、有機導波
路であることを特徴とする。
路であることを特徴とする。
【００２８】また、この発明は、前記媒体が、プラスチ
ックファイバであることを特徴とする。
ックファイバであることを特徴とする。
【００２９】また、この発明は、前記レーザダイオード
として、980nm 帯励起レーザダイオードを用いたことを
特徴する。
として、980nm 帯励起レーザダイオードを用いたことを
特徴する。
【００３０】また、この発明は、前記光ファイバとして
偏波保存ファイバを用いるとともに、偏波保存ファイバ
のレーザダイオードに対向する側を加熱することにより
楕円のモードフィールドを形成したことを特徴とする。
偏波保存ファイバを用いるとともに、偏波保存ファイバ
のレーザダイオードに対向する側を加熱することにより
楕円のモードフィールドを形成したことを特徴とする。
【００３１】また、前記レーザダイオードモジュール
は、熱電子素子が内蔵されていないことを特徴とする。
は、熱電子素子が内蔵されていないことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、図１、図
２、図３に基づき、本発明の実施の形態１を詳細に説明
する。
２、図３に基づき、本発明の実施の形態１を詳細に説明
する。
【００３３】図１において、１はレーザダイオード、２
はモニターフォトダイオード、３はレンズ、４は光ファ
イバ、５はファイバグレーティング、７aはステム、７b
はケース、８はターミナルピン、９はファイバグレーテ
ィング５を含む光ファイバ４を１回転以上巻き付けて光
ファイバ４をＡ点で固定しているドラムである。ここで
はドラム９の材料として、アルミニウムなどの金属を用
いる。又、ある設定温度でのレーザダイオード１の利得
ピーク波長とファイバグレーティング５のBragg波長を
ほぼ等しくなるように設定する。
はモニターフォトダイオード、３はレンズ、４は光ファ
イバ、５はファイバグレーティング、７aはステム、７b
はケース、８はターミナルピン、９はファイバグレーテ
ィング５を含む光ファイバ４を１回転以上巻き付けて光
ファイバ４をＡ点で固定しているドラムである。ここで
はドラム９の材料として、アルミニウムなどの金属を用
いる。又、ある設定温度でのレーザダイオード１の利得
ピーク波長とファイバグレーティング５のBragg波長を
ほぼ等しくなるように設定する。
【００３４】次に、本実施例における波長安定化レーザ
ダイオードモジュールの動作について説明する。もし周
囲温度が高くなるとレーザダイオード１のバンドギャッ
プが狭くなり、利得ピーク波長は長波長側に移動する。
この波長変動の温度係数は約０．４nm／℃である。又、
ファイバグレーティング５のBragg 波長の温度係数は前
述したように約０．０１nm／℃であるが、この値は石英
ガラスの屈折率の温度係数7.5×10-6/℃が支配的であ
る。しかし、ファイバグレーティング５はアルミニウム
の金属ドラム９に巻き付けられているため、ファイバグ
レーティング５はアルミニウムの膨張係数約29×10-6に
支配され、レーザダイオード１の利得ピーク波長の温度
係数約0.4nm/℃に近い値になる。即ち、ファイバグレー
ティング５が物理的に引っ張られることになり、ファイ
バグレーティング５のBragg 波長の温度係数をレーザダ
イオード１の利得ピーク波長の温度係数に近づけること
が出来る。
ダイオードモジュールの動作について説明する。もし周
囲温度が高くなるとレーザダイオード１のバンドギャッ
プが狭くなり、利得ピーク波長は長波長側に移動する。
この波長変動の温度係数は約０．４nm／℃である。又、
ファイバグレーティング５のBragg 波長の温度係数は前
述したように約０．０１nm／℃であるが、この値は石英
ガラスの屈折率の温度係数7.5×10-6/℃が支配的であ
る。しかし、ファイバグレーティング５はアルミニウム
の金属ドラム９に巻き付けられているため、ファイバグ
レーティング５はアルミニウムの膨張係数約29×10-6に
支配され、レーザダイオード１の利得ピーク波長の温度
係数約0.4nm/℃に近い値になる。即ち、ファイバグレー
ティング５が物理的に引っ張られることになり、ファイ
バグレーティング５のBragg 波長の温度係数をレーザダ
イオード１の利得ピーク波長の温度係数に近づけること
が出来る。
【００３５】図１では、ドラムとしてアルミニウムを用
いたが、黄銅、ステンレスなどの他の金属やセラミック
ス、プラスチックまたはこれらの複合材料を用いてもよ
い。
いたが、黄銅、ステンレスなどの他の金属やセラミック
ス、プラスチックまたはこれらの複合材料を用いてもよ
い。
【００３６】図２は、ファイバグレーティング５を含む
光ファイバ４の両端を固定枠１０に接着剤１１で固定し
たもので、固定枠１０としてアルミニウムを用いてい
る。
光ファイバ４の両端を固定枠１０に接着剤１１で固定し
たもので、固定枠１０としてアルミニウムを用いてい
る。
【００３７】図２も、図１で説明したと同様、周囲温度
の変化によりレーザダイオード１の利得ピーク波長の温
度係数とファイバグレーティング５のBragg 波長の温度
係数の違いを、ファイバグレーティング５を含む光ファ
イバ４の両端を固定枠１０に接着剤１１で固定すること
により、ファイバグレーティング５のBragg 波長の温度
係数をレーザダイオード１の利得ピーク波長の温度係数
に近づけることが出来る。
の変化によりレーザダイオード１の利得ピーク波長の温
度係数とファイバグレーティング５のBragg 波長の温度
係数の違いを、ファイバグレーティング５を含む光ファ
イバ４の両端を固定枠１０に接着剤１１で固定すること
により、ファイバグレーティング５のBragg 波長の温度
係数をレーザダイオード１の利得ピーク波長の温度係数
に近づけることが出来る。
【００３８】図２では、固定枠１０としてアルミニウム
を用いたが、黄銅、ステンレスなどの他の金属やセラミ
ックス、プラスチックまたはこれらの複合材料を用いて
もよい。
を用いたが、黄銅、ステンレスなどの他の金属やセラミ
ックス、プラスチックまたはこれらの複合材料を用いて
もよい。
【００３９】図３は前記固定枠１０の代わりに、熱膨張
係数の異なる異種の金属同士、熱膨張係数の異なる異種
のセラミックス、熱膨張係数の異なる異種のプラスチッ
クの複合材料を張り合わせて構成されたバイメタル１２
となっているものであり、図１、図２で示したと同じ特
徴を有する。
係数の異なる異種の金属同士、熱膨張係数の異なる異種
のセラミックス、熱膨張係数の異なる異種のプラスチッ
クの複合材料を張り合わせて構成されたバイメタル１２
となっているものであり、図１、図２で示したと同じ特
徴を有する。
【００４０】実施の形態２．以下、図４に基づき、本発
明の実施の形態２を説明する。
明の実施の形態２を説明する。
【００４１】図４は特定波長を選択するグレーティング
として有機導波路１３に有機導波路グレーティング１４
を構成している。有機導波路１４は石英系光ファイバ４
に比較して一般的に熱膨張係数が１桁以上大きい。その
ため有機導波路グレーティング１４のBragg 波長の温度
係数をレーザダイオード１の利得ピーク波長の温度係数
に近づけることが出来る。
として有機導波路１３に有機導波路グレーティング１４
を構成している。有機導波路１４は石英系光ファイバ４
に比較して一般的に熱膨張係数が１桁以上大きい。その
ため有機導波路グレーティング１４のBragg 波長の温度
係数をレーザダイオード１の利得ピーク波長の温度係数
に近づけることが出来る。
【００４２】実施の形態３．以下、図５に基づき、本発
明の実施の形態３を詳細に説明する。
明の実施の形態３を詳細に説明する。
【００４３】図５は特定波長を選択するグレーティング
としてプラスチックファイバ１５にプラスチックファイ
バグレーティング１６を構成している。プラスチックフ
ァイバ１５は石英系光ファイバ４に比較して熱膨張係数
が２桁程度大きい。そのためプラスチックファイバグレ
ーティング１６のBragg 波長の温度係数をレーザダイオ
ード１の利得ピーク波長の温度係数に近づけることが出
来る。
としてプラスチックファイバ１５にプラスチックファイ
バグレーティング１６を構成している。プラスチックフ
ァイバ１５は石英系光ファイバ４に比較して熱膨張係数
が２桁程度大きい。そのためプラスチックファイバグレ
ーティング１６のBragg 波長の温度係数をレーザダイオ
ード１の利得ピーク波長の温度係数に近づけることが出
来る。
【００４４】実施の形態４．以下、図６に基づき、本発
明の実施の形態４を説明する。
明の実施の形態４を説明する。
【００４５】図６は中川他著「光増幅器とその応用」の
P100に記載されているエルビウムEr添加光ファイバ増幅
器の吸収スペクトラムと利得効率の図である。これによ
ると980nm帯の吸収波長の範囲が狭く、そのため電流変
化や温度変化などで980nm帯励起レーザダイオードの光
スペクトラムがモードジャンプなど起こすと光増幅器の
利得が変化してしまい、安定な利得の光増幅器を得るこ
とが困難である。従って、980nm 帯励起レーザダイオー
ドに実施の形態１から４のいずれかを適用することによ
り、光スペクトラムが安定になり、利得の安定な光増幅
器を実現することができる。
P100に記載されているエルビウムEr添加光ファイバ増幅
器の吸収スペクトラムと利得効率の図である。これによ
ると980nm帯の吸収波長の範囲が狭く、そのため電流変
化や温度変化などで980nm帯励起レーザダイオードの光
スペクトラムがモードジャンプなど起こすと光増幅器の
利得が変化してしまい、安定な利得の光増幅器を得るこ
とが困難である。従って、980nm 帯励起レーザダイオー
ドに実施の形態１から４のいずれかを適用することによ
り、光スペクトラムが安定になり、利得の安定な光増幅
器を実現することができる。
【００４６】実施の形態５．以下、図７に基づき、本発
明の実施の形態５を説明する。図７は、１７は偏波保存
ファイバ、１８は偏波保存ファイバ１７のコア、１９は
偏波保存ファイバ１７の応力付与部、２０はレーザダイ
オード１から出射され図示していないレンズによりコア
１８へ入射される光ビーム、２１は光ビーム２０の楕円
のビーム形状を示す。レーザダイオード１が980nm 帯レ
ーザダイオードのとき、その放射ビームは一般には、図
１３に示すようにファーフィールドパターンでは、活性
層に水平方向の放射角に対して、垂直方向の放射角が大
きく楕円形状をしている。ニアフィールドパターンで
は、逆に活性層に水平方向の放射角に対して、垂直方向
の放射角が小さい楕円形状となる。そのため、980nm 帯
レーザダイオードで発光された光を、コアが円形状の通
常の光ファイバで結合させるときは、モード形状のミス
マッチングにより、高い結合効率を達成することは困難
である。そのため、コアにゲルマニウムGeがドープされ
ている偏波保存ファイバを用い、それを加熱するとゲル
マニウムGeの拡散の度合いが応力付与部に垂直方向と水
平方向で違うことを利用して、楕円状のモードフィール
ドを作る。そのため980nm 帯レーザダイオードとこの加
熱した偏波保存ファイバを用いることにより高い結合効
率が得られる。図７は、たとえば、偏波保存ファイバ１
７の端部から約１cmを約１０００℃で加熱した場合を示
している。応力付与部１９がなければ、コア１８は加熱
により円形のまま拡大するが、応力付与部１９があるた
め、水平方向に楕円形状になる。すなわち、コア１８の
形状はレーザダイオード１の図１３に示したニアフィー
ルドパターンと同一又は相似となる。レンズによりコア
１８へ入射される光ビームは、ニアフィールドパターン
となるため、水平方向に楕円形状となったコア１８と同
一又は相似となり高い結合効果が得られる。
明の実施の形態５を説明する。図７は、１７は偏波保存
ファイバ、１８は偏波保存ファイバ１７のコア、１９は
偏波保存ファイバ１７の応力付与部、２０はレーザダイ
オード１から出射され図示していないレンズによりコア
１８へ入射される光ビーム、２１は光ビーム２０の楕円
のビーム形状を示す。レーザダイオード１が980nm 帯レ
ーザダイオードのとき、その放射ビームは一般には、図
１３に示すようにファーフィールドパターンでは、活性
層に水平方向の放射角に対して、垂直方向の放射角が大
きく楕円形状をしている。ニアフィールドパターンで
は、逆に活性層に水平方向の放射角に対して、垂直方向
の放射角が小さい楕円形状となる。そのため、980nm 帯
レーザダイオードで発光された光を、コアが円形状の通
常の光ファイバで結合させるときは、モード形状のミス
マッチングにより、高い結合効率を達成することは困難
である。そのため、コアにゲルマニウムGeがドープされ
ている偏波保存ファイバを用い、それを加熱するとゲル
マニウムGeの拡散の度合いが応力付与部に垂直方向と水
平方向で違うことを利用して、楕円状のモードフィール
ドを作る。そのため980nm 帯レーザダイオードとこの加
熱した偏波保存ファイバを用いることにより高い結合効
率が得られる。図７は、たとえば、偏波保存ファイバ１
７の端部から約１cmを約１０００℃で加熱した場合を示
している。応力付与部１９がなければ、コア１８は加熱
により円形のまま拡大するが、応力付与部１９があるた
め、水平方向に楕円形状になる。すなわち、コア１８の
形状はレーザダイオード１の図１３に示したニアフィー
ルドパターンと同一又は相似となる。レンズによりコア
１８へ入射される光ビームは、ニアフィールドパターン
となるため、水平方向に楕円形状となったコア１８と同
一又は相似となり高い結合効果が得られる。
【００４７】
【発明の効果】この発明は以上のように構成されている
ので、次のような効果を要する。この発明によれば、周
囲温度や駆動電流が変化しても、安定したＤＢＲモード
で発振する波長安定化レーザダイオードモジュールを提
供することが可能になる。
ので、次のような効果を要する。この発明によれば、周
囲温度や駆動電流が変化しても、安定したＤＢＲモード
で発振する波長安定化レーザダイオードモジュールを提
供することが可能になる。
【００４８】また、この発明によれば、熱膨張係数の大
きい媒体を併設するだけで、安定したＤＢＲモードで発
振する波長安定化レーザダイオードモジュールを提供す
ることが可能になる。
きい媒体を併設するだけで、安定したＤＢＲモードで発
振する波長安定化レーザダイオードモジュールを提供す
ることが可能になる。
【００４９】また、この発明によれば、熱膨張係数の異
なる媒体にファイバグレーティングを形成したので、安
定したＤＢＲモードで発振する波長安定化レーザダイオ
ードモジュールを提供することが可能になる。
なる媒体にファイバグレーティングを形成したので、安
定したＤＢＲモードで発振する波長安定化レーザダイオ
ードモジュールを提供することが可能になる。
【００５０】この発明によれば、前記ファイバグレーテ
ィングをドラムに巻き付けることにより、周囲温度や駆
動電流が変化しても、安定したＤＢＲモードで発振する
波長安定化レーザダイオードモジュールを提供すること
が可能になる。
ィングをドラムに巻き付けることにより、周囲温度や駆
動電流が変化しても、安定したＤＢＲモードで発振する
波長安定化レーザダイオードモジュールを提供すること
が可能になる。
【００５１】また、この発明によれば、前記ファイバグ
レーティングを固定枠に取り付けることにより、周囲温
度や駆動電流が変化しても、安定したＤＢＲモードで発
振する波長安定化レーザダイオードモジュールを提供す
ることが可能になる。
レーティングを固定枠に取り付けることにより、周囲温
度や駆動電流が変化しても、安定したＤＢＲモードで発
振する波長安定化レーザダイオードモジュールを提供す
ることが可能になる。
【００５２】また、この発明によれば、ドラムとして金
属、セラミックス、プラスチックまたはこれらの複合材
料を用いることにより、最適な線膨張係数を選択するこ
とができる。
属、セラミックス、プラスチックまたはこれらの複合材
料を用いることにより、最適な線膨張係数を選択するこ
とができる。
【００５３】また、この発明によれば、熱変化によりバ
イメタルとなる固定枠に取り付けることにより、周囲温
度や駆動電流が変化しても、安定したＤＢＲモードで発
振する波長安定化レーザダイオードモジュールを提供す
ることが可能になる。
イメタルとなる固定枠に取り付けることにより、周囲温
度や駆動電流が変化しても、安定したＤＢＲモードで発
振する波長安定化レーザダイオードモジュールを提供す
ることが可能になる。
【００５４】また、この発明によれば、石英ガラスに比
べ熱膨張係数の大きい誘電体導波路にグレーティングを
構成することにより、周囲温度や駆動電流が変化して
も、安定したＤＢＲモードで発振する波長安定化レーザ
ダイオードモジュールを提供することが可能になる。
べ熱膨張係数の大きい誘電体導波路にグレーティングを
構成することにより、周囲温度や駆動電流が変化して
も、安定したＤＢＲモードで発振する波長安定化レーザ
ダイオードモジュールを提供することが可能になる。
【００５５】また、この発明によれば、石英ガラスに比
べ熱膨張係数の大きいプラスチックファイバにグレーテ
ィングを構成することにより、周囲温度や駆動電流が変
化しても、安定したＤＢＲモードで発振する波長安定化
レーザダイオードモジュールを提供することが可能にな
る。
べ熱膨張係数の大きいプラスチックファイバにグレーテ
ィングを構成することにより、周囲温度や駆動電流が変
化しても、安定したＤＢＲモードで発振する波長安定化
レーザダイオードモジュールを提供することが可能にな
る。
【００５６】また、この発明によれば、レーザダイオー
ドとして特にエルビウムEr添加光ファイバ増幅器の吸収
スペクトラムが狭い980nm 帯励起レーザダイオードを用
いることにより、利得効率が安定な光ファイバ増幅器を
提供することができる。
ドとして特にエルビウムEr添加光ファイバ増幅器の吸収
スペクトラムが狭い980nm 帯励起レーザダイオードを用
いることにより、利得効率が安定な光ファイバ増幅器を
提供することができる。
【００５７】また、この発明によれば、コアにゲルマニ
ウムGeがドープされている偏波保持ファイバを用い、そ
れを加熱するとゲルマニウムGeの拡散の度合いが応力付
与部に垂直方向と水平方向で違うことを利用して、楕円
状のモードフィールドを作ることができ、そのため980n
m 帯レーザダイオードとこの加熱した偏波保存ファイバ
を用いることにより高い結合効率が得られる。
ウムGeがドープされている偏波保持ファイバを用い、そ
れを加熱するとゲルマニウムGeの拡散の度合いが応力付
与部に垂直方向と水平方向で違うことを利用して、楕円
状のモードフィールドを作ることができ、そのため980n
m 帯レーザダイオードとこの加熱した偏波保存ファイバ
を用いることにより高い結合効率が得られる。
【００５８】また、この発明によれば、従来できなかっ
た熱電子素子非内蔵レーザダイオードモジュールとファ
イバグレーティングとを組み合わせることができる。
た熱電子素子非内蔵レーザダイオードモジュールとファ
イバグレーティングとを組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による波長安定化レー
ザダイオードモジュールを示す図。
ザダイオードモジュールを示す図。
【図２】 本発明の実施の形態１による波長安定化レー
ザダイオードモジュールを示す図。
ザダイオードモジュールを示す図。
【図３】 本発明の実施の形態１による波長安定化レー
ザダイオードモジュールを示す図。
ザダイオードモジュールを示す図。
【図４】 本発明の実施の形態２による波長安定化レー
ザダイオードモジュールを示す図。
ザダイオードモジュールを示す図。
【図５】 本発明の実施の形態３による波長安定化レー
ザダイオードモジュールを示す図。
ザダイオードモジュールを示す図。
【図６】 エルビウムEr添加光ファイバ増幅器の吸収ス
ペクトラムと利得効率の図。
ペクトラムと利得効率の図。
【図７】 コアにゲルマニウムGeがドープされている偏
波保存ファイバを用い、それを加熱するとゲルマニウム
Geの拡散の度合いが応力付与部に垂直方向と水平方向で
違うことを利用して、楕円のモードフィールド形状とな
る模式図。
波保存ファイバを用い、それを加熱するとゲルマニウム
Geの拡散の度合いが応力付与部に垂直方向と水平方向で
違うことを利用して、楕円のモードフィールド形状とな
る模式図。
【図８】 従来の波長安定化レーザダイオードモジュー
ルを示す図。
ルを示す図。
【図９】 レーザダイオードモジュールにおいて、ファ
ブリペローモードのみによる発振スペクトラムを示す
図。
ブリペローモードのみによる発振スペクトラムを示す
図。
【図１０】 レーザダイオードモジュールにおいて、外
部光帰還によりＤＢＲモードのみによる発振スペクトラ
ムを示す図。
部光帰還によりＤＢＲモードのみによる発振スペクトラ
ムを示す図。
【図１１】 従来の波長安定化熱電子素子非内蔵レーザ
ダイオードモジュールを示す図。
ダイオードモジュールを示す図。
【図１２】 レーザダイオードモジュールにおいて、Ｄ
ＢＲモード発振とファブリペローモード発振が両方生じ
たときの発振スペクトラムを示す図。
ＢＲモード発振とファブリペローモード発振が両方生じ
たときの発振スペクトラムを示す図。
【図１３】 レーザダイオードの発光を示す図。
１ レーザダイオード、２ モニターフォトダイオー
ド、３ レンズ、４ 光ファイバ、５ ファイバグレー
ティング、６ ヒートシンク、７a ステム、７bケー
ス、８ ターミナルピン、９ ドラム、１０ 固定枠、
１１ 接着剤、１２ バイメタル、１３ 有機導波路、
１４ 有機導波路グレーティング、１５プラスチックフ
ァイバ、１６ プラスチックファイバグレーティング、
１７ 偏波保存ファイバ、１８ コア、１９ 応力付与
部、２０ 光ビーム、２１ 楕円状のビーム形状、２２
第１レンズ、２３ 第２レンズ、２４ チップキャリ
ア、２５ サーミスタ、２６ 熱電子素子（ペルチェ素
子）、２７ パッケージ、２８ カバー。
ド、３ レンズ、４ 光ファイバ、５ ファイバグレー
ティング、６ ヒートシンク、７a ステム、７bケー
ス、８ ターミナルピン、９ ドラム、１０ 固定枠、
１１ 接着剤、１２ バイメタル、１３ 有機導波路、
１４ 有機導波路グレーティング、１５プラスチックフ
ァイバ、１６ プラスチックファイバグレーティング、
１７ 偏波保存ファイバ、１８ コア、１９ 応力付与
部、２０ 光ビーム、２１ 楕円状のビーム形状、２２
第１レンズ、２３ 第２レンズ、２４ チップキャリ
ア、２５ サーミスタ、２６ 熱電子素子（ペルチェ素
子）、２７ パッケージ、２８ カバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 雅樹 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】 レーザダイオードと、光ファイバと、レ
ーザダイオードと光ファイバとを光学的に結合させる光
学系と、特定波長を選択するファイバグレーティングと
を備えたレーザダイオードモジュールにおいて、前記フ
ァイバグレーティングを周囲の温度上昇にあわせて物理
的に引き延ばすことを特徴とするレーザダイオードモジ
ュール。 - 【請求項２】 前記ファイバグレーティングに併設さ
れ、前記ファイバグレーティングの両端を固定するとと
もに、光ファイバの熱膨張係数より大きな熱膨張係数を
有する媒体を備えたことを特徴とする請求項１記載のレ
ーザダイオードモジュール。 - 【請求項３】 前記ファイバグレーティングを光ファイ
バの熱膨張係数より大きな熱膨張係数を有する媒体に形
成したことを特徴とする請求項１記載のレーザダイオー
ドモジュール。 - 【請求項４】 前記媒体がドラムであり、前記ファイバ
グレーティングをドラムに巻き付けたことを特徴とする
請求項２記載のレーザダイオードモジュール。 - 【請求項５】 前記媒体が固定枠であり、前記ファイバ
グレーティングを固定枠に取り付けたことを特徴とする
請求項２記載のレーザダイオードモジュール。 - 【請求項６】 前記媒体が、金属、セラミックス、プラ
スチックまたはこれらの複合材料で構成されていること
を特徴とする請求項２又は４又は５いずれかに記載のレ
ーザダイオードモジュール。 - 【請求項７】 前記固定枠が、熱膨張係数の異なる異種
の金属同士、熱膨張係数の異なる異種のセラミックス同
士、熱膨張係数の異なる異種のプラスチック同士、また
はこれら材料の組み合わせで構成されるとともに、この
固定枠が熱変化によりバイメタルとなっていることを特
徴とする請求項５記載のレーザダイオードモジュール。 - 【請求項８】 前記媒体が、有機導波路であることを特
徴とする請求項３記載のレーザダイオードモジュール。 - 【請求項９】 前記媒体が、プラスチックファイバであ
ることを特徴とする請求項３記載のレーザダイオードモ
ジュール。 - 【請求項１０】 前記レーザダイオードとして、980nm
帯励起レーザダイオードを用いたことを特徴する請求項
１から９いずれかに記載のレーザダイオードモジュー
ル。 - 【請求項１１】 前記光ファイバとして偏波保存ファイ
バを用いるとともに、偏波保存ファイバのレーザダイオ
ードに対向する側を加熱することにより楕円のモードフ
ィールドを形成したことを特徴とする請求項１から１０
いずれかに記載のレーザダイオードモジュール。 - 【請求項１２】 前記レーザダイオードモジュールは、
熱電子素子が内蔵されていないことを特徴とする請求項
１から１１いずれかに記載のレーザダイオードモジュー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10130413A JPH11326709A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | レーザダイオードモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10130413A JPH11326709A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | レーザダイオードモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326709A true JPH11326709A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15033676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10130413A Pending JPH11326709A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | レーザダイオードモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11326709A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6647038B2 (en) * | 2001-06-15 | 2003-11-11 | Infineon Technologies Ag | Optoelectronic laser module |
| JP2004165389A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-10 | Shimadzu Corp | 波長変換レーザ装置 |
| JP2004165393A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-10 | Shimadzu Corp | 波長変換レーザ装置 |
| CN114859473A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-05 | 天津大学 | 一种基于dfb的自匹配滤波装置及方法 |
-
1998
- 1998-05-13 JP JP10130413A patent/JPH11326709A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6647038B2 (en) * | 2001-06-15 | 2003-11-11 | Infineon Technologies Ag | Optoelectronic laser module |
| JP2004165389A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-10 | Shimadzu Corp | 波長変換レーザ装置 |
| JP2004165393A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-10 | Shimadzu Corp | 波長変換レーザ装置 |
| CN114859473A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-05 | 天津大学 | 一种基于dfb的自匹配滤波装置及方法 |
| CN114859473B (zh) * | 2022-05-06 | 2022-12-23 | 天津大学 | 一种基于dfb的自匹配滤波装置及方法 |
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