WO2018117076A1 - 半導体レーザモジュール - Google Patents

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麻衣子 有賀
悠介 稲葉
一樹 山岡
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古河電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser module.
  • a semiconductor laser module used as a light source for optical communication laser light oscillated by a semiconductor laser element (LD) is amplified by a semiconductor optical amplifier (SOA), and the laser light output from the semiconductor laser module is increased.
  • SOA semiconductor optical amplifier
  • An output configuration is widely adopted.
  • integration of the semiconductor laser element and the semiconductor optical amplifier in the same element is also widely adopted (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
  • thermoelectric element the total power consumption used for adjusting the temperature of the thermoelectric element can be kept low.
  • the problem of stray light in the semiconductor laser module is also increasing.
  • the intensity of the stray light in the semiconductor laser module increases, noise due to the stray light is included in the monitor of the laser light emitted from the semiconductor laser element, thereby hindering accurate control.
  • the stray light emitted from the semiconductor optical amplifier becomes a particularly serious problem.
  • Increased output increases the spontaneous emission amplified light emitted from the semiconductor optical amplifier, and the spontaneous emission amplified light emitted from the separately arranged semiconductor optical amplifier becomes stray light without being blocked by other structures. Because.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser module capable of reducing stray light reaching a light receiving element for monitoring laser light emitted from the semiconductor laser element. There is to do.
  • a semiconductor laser module includes a semiconductor laser element and a laser beam incident from the laser beam emitted from the semiconductor laser element.
  • a semiconductor optical amplifier that amplifies the light; and a first light receiving element that measures the intensity of a part of the laser light in order to monitor the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element.
  • the amplifier is arranged behind the light receiving surface of the first light receiving element.
  • a collimator lens and a condenser lens are disposed between the semiconductor laser element and the semiconductor optical amplifier, and the laser beam emitted from the semiconductor laser element. Is spatially coupled to the incident end of the waveguide of the semiconductor optical amplifier via the collimating lens and the condenser lens.
  • the laser light from which the first light receiving element acquires intensity is branched by a first beam splitter disposed between the collimating lens and the condenser lens. It is characterized by that.
  • the laser beam from which the first light receiving element acquires intensity is branched by the first beam splitter and further branched by the second beam splitter. It is characterized by being.
  • the laser light from which the first light receiving element acquires intensity is reflected on the first light receiving element after being reflected by the first beam splitter and the second beam splitter. It is incident.
  • a wavelength-dependent optical element having wavelength dependency on transmittance or reflectance is disposed between the second beam splitter and the first light receiving element.
  • the first light receiving element acquires the intensity of the laser light emitted from the semiconductor laser element through the wavelength dependent optical element.
  • the semiconductor laser module according to one aspect of the present invention is characterized in that the wavelength-dependent optical element is an etalon filter.
  • the semiconductor laser module according to one aspect of the present invention is characterized in that the etalon filter is arranged with an inclination within a range of ⁇ 7 degrees with respect to light incident on the etalon filter.
  • the semiconductor laser module further includes a second light receiving element that acquires the intensity of the laser beam branched by the second beam splitter, and the first light receiving element, the second light receiving element, The wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser element is measured based on the ratio of the intensity of the laser beam acquired.
  • the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element is based on a ratio of laser light intensities acquired by the first light receiving element and the second light receiving element. And is feedback controlled.
  • the semiconductor laser module further includes a thermoelectric element that controls a temperature of the semiconductor laser element, and the thermoelectric element is a laser obtained by the first light receiving element and the second light receiving element.
  • the feedback control is performed based on the ratio of the light intensity.
  • the semiconductor laser module according to the present invention has an effect that stray light reaching a light receiving element for monitoring laser light emitted from the semiconductor laser element can be reduced.
  • FIG. 1A is a diagram showing the arrangement of the light receiving elements used in the preliminary experiment.
  • FIG. 1B is a diagram showing the arrangement of the light receiving elements used in the preliminary experiment.
  • FIG. 1C is a diagram showing the arrangement of the light receiving elements used in the preliminary experiment.
  • FIG. 1D is a diagram showing the arrangement of the light receiving elements used in the preliminary experiment.
  • FIG. 1E is a diagram showing the arrangement of the light receiving elements used in the preliminary experiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of ASE light emitted from the semiconductor optical amplifier.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the semiconductor laser module according to the embodiment.
  • the semiconductor optical amplifier emits spontaneous emission light even if no laser light is incident from the outside. Further, the semiconductor optical amplifier amplifies spontaneous emission light by its own action, and as a result, spontaneous emission amplification light (hereinafter referred to as ASE (Amplified Spontaneous Emission) light) is emitted.
  • FIGS. 1A to 1E are diagrams showing the arrangement of the light receiving elements used in the preliminary experiment.
  • this preliminary experiment it was confirmed whether or not the ASE light from the semiconductor optical amplifier 1 was detected by the light receiving element 2 in the five arrangements of FIGS. 1A to 1E.
  • the rectangles shown in FIGS. 1A to 1E are submounts 3 on which the semiconductor optical amplifier 1 is fixed, and the light receiving element 2 used in the experiment is a photodiode generally used in a semiconductor laser module.
  • the light receiving element 2 is a semiconductor.
  • the ASE light from the optical amplifier 1 is detected.
  • 1C even if the front side of the light receiving surface S of the light receiving element 2 is arranged on the side surface of the semiconductor optical amplifier 1 in the direction of the optical axis of the semiconductor optical amplifier 1, the light receiving element 2 The ASE light from the semiconductor optical amplifier 1 is detected. This is a phenomenon that cannot be explained when it is considered that ASE light is emitted from the end face of the waveguide within a certain angle range.
  • the semiconductor optical amplifier 1 when the semiconductor optical amplifier 1 is arranged behind the light receiving surface S of the light receiving element 2, the light receiving element 2 detects the ASE light from the semiconductor optical amplifier 1. Not.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of ASE light emitted from the semiconductor optical amplifier.
  • the ASE light emitted from the semiconductor optical amplifier 1 is emitted from the end face 1a of the waveguide to the region R having a constant angle sandwiched between the broken lines shown in FIG.
  • the light is not necessarily emitted from the end face 1a of the waveguide, but is also emitted from the entire element of the semiconductor optical amplifier 1.
  • the influence of the ASE light emitted from the semiconductor optical amplifier 1 is not a problem unless a light receiving element is arranged in the region R. Even if a light receiving element is arranged outside, measures against ASE light emitted from the semiconductor optical amplifier 1 are required. That is, it is desirable that ASE light emitted from any position on the outer periphery of the semiconductor optical amplifier 1 does not directly enter the light receiving element.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the semiconductor laser module according to the embodiment.
  • a semiconductor laser module 100 includes a semiconductor laser element 11 and a semiconductor optical amplifier 21 that receives laser light emitted from the semiconductor laser element 11 and amplifies the incident laser light. And.
  • the semiconductor laser element 11 oscillates by emitting current and emits laser light.
  • a distributed feedback semiconductor laser element that can change the oscillation wavelength by temperature control can be used.
  • the semiconductor laser element 11 is fixed on the LD submount 10 together with the collimating lens 12, and the LD submount 10 is disposed on the LD thermoelectric element 41.
  • the LD thermoelectric element 41 is, for example, a Peltier element, and can heat and cool the semiconductor laser element 11 according to the intensity and direction of the current supplied to the LD thermoelectric element 41.
  • the semiconductor laser element 11 is a distributed feedback semiconductor laser element whose oscillation wavelength can be changed by temperature control, and controls the intensity and direction of the current supplied to the thermoelectric element 41 for LD.
  • the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element 11 can be controlled.
  • the semiconductor optical amplifier 21 is fixed on the SOA submount 20, and the SOA submount 20 is disposed on the SOA thermoelectric element 42.
  • the SOA thermoelectric element 42 is, for example, a Peltier element, and can heat and cool the semiconductor optical amplifier 21 according to the intensity and direction of the current supplied to the SOA thermoelectric element 42. Since the semiconductor optical amplifier 21 is a large heat source, the situation in which it is actively heated is limited. However, in the semiconductor laser module 100 of this configuration, the LD thermoelectric element 41 used for temperature control of the semiconductor laser element 11, the semiconductor Since the SOA thermoelectric element 42 used for temperature control of the optical amplifier 21 is provided independently, the semiconductor laser element 11 and the semiconductor optical amplifier 21 can each be optimally temperature controlled. That is, it is possible to reduce unnecessary power consumption for temperature control of the semiconductor laser element 11 and the semiconductor optical amplifier 21, and to reduce the total power consumption of the LD thermoelectric element 41 and the SOA thermoelectric element 42. is there.
  • the collimating lens 12 is an optical element that functions as a pair with the condensing lens 22, and the collimating lens 12 and the condensing lens 22 are both disposed between the semiconductor laser element 11 and the semiconductor optical amplifier 21.
  • Laser light emitted from the laser element 11 is spatially coupled to the incident end of the waveguide of the semiconductor optical amplifier 21 via the collimator lens 12 and the condenser lens 22.
  • the optical path from the semiconductor laser element 11 to the semiconductor optical amplifier 21 is the main optical path L1.
  • the semiconductor laser module 100 includes a first beam splitter 31 and an isolator 32 between the collimator lens 12 and the condenser lens 22.
  • the arrangement order of the first beam splitter 31 and the isolator 32 is not limited to that shown in FIG. 3, but the laser beam between the collimating lens 12 and the condenser lens 22 is a parallel light. It is preferable to arrange.
  • the first beam splitter 31 is an optical element for branching a part of the laser light emitted from the semiconductor laser element 11 to the wavelength locker 50, and is a general branching optical system such as a prism type or a filter type. An element can be used.
  • the isolator 32 is an element for preventing laser light that travels backward in the optical path from being incident on the semiconductor laser element 11 due to reflection of the optical element or the like, and laser that travels backward using the polarization of the laser light. It is an optical element that can change only the optical path of light.
  • the wavelength locker 50 is a device for measuring the wavelength of the laser beam branched by the first beam splitter 31 and monitoring the wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser element 11.
  • the wavelength of the laser light monitored by the wavelength locker 50 is fed back to the temperature control of the LD thermoelectric element 41, and feedback control is performed so that the semiconductor laser element 11 continues to emit laser light having a desired wavelength.
  • the wavelength locker 50 includes a second beam splitter 51, a second light receiving element 52 for directly monitoring the intensity of the laser beam branched by the second beam splitter 51, and the intensity of the laser beam branched by the second beam splitter. And a first light receiving element 54 that is monitored via a filter 53.
  • the etalon filter 53 is a wavelength-dependent optical element having periodic transmission characteristics with respect to the wavelength of light. Therefore, it is possible to specify the wavelength of the light by measuring the intensity ratio between the light transmitted through the etalon filter 53 and the light not transmitted.
  • the wavelength locker 50 uses the ratio of the intensity of the laser light acquired by the first light receiving element 54 and the intensity of the laser light acquired by the second light receiving element 52 to the wavelength of the laser light branched by the first beam splitter 31. Measure.
  • the semiconductor optical amplifier 21 is arranged behind the light receiving surface S of the first light receiving element 54.
  • the rear of the light receiving surface S is the opposite direction when the light receiving direction on the light receiving surface S is the front.
  • the rear of the light receiving surface S is the direction opposite to the direction in which the second beam splitter 51 and the etalon filter 53 are arranged, and is the direction indicated by the arrow in FIG.
  • the semiconductor optical amplifier 21 is disposed behind the light receiving surface S of the first light receiving element 54 as described above, so that it is emitted from the semiconductor optical amplifier 21 in the detection of the first light receiving element 54. It is possible to reduce the influence of ASE light. In other words, any ASE light emitted from any position on the outer periphery of the semiconductor optical amplifier 21 is prevented from being directly incident on the light receiving surface S of the first light receiving element 54.
  • the semiconductor laser module 100 is preferably configured as follows so that the semiconductor optical amplifier 21 is arranged behind the light receiving surface S of the first light receiving element 54.
  • the first light receiving element 54 is disposed so that the laser beam emitted from the semiconductor laser element 11 is branched by the first beam splitter 31 disposed between the collimating lens 12 and the condenser lens 22. Is preferred. This is because the laser light is branched before the semiconductor optical amplifier 21, so that the semiconductor optical amplifier 21 can be easily arranged behind the light receiving surface S of the first light receiving element 54.
  • the first light receiving element 54 is arranged so that the laser beam branched by the first beam splitter 31 and the beam further branched by the second beam splitter 51 are incident.
  • the second light receiving element 52 is configured to receive the laser beam branched by the first beam splitter 31, and the optical path of the laser light incident on the first light receiving element 54 and the main optical path L1 are easily arranged substantially in parallel. This is because the semiconductor optical amplifier 21 can be easily arranged behind the light receiving surface S of the first light receiving element 54. Therefore, it is more preferable that the first light receiving element 54 be arranged so that the laser light reflected by both the first beam splitter 31 and the second beam splitter 51 is incident.
  • the fact that the optical path of the laser light incident on the first light receiving element 54 and the main optical path L1 are substantially parallel does not necessarily require that the etalon filter 53 is parallel to the main optical path L1.
  • the central axis L2 of the etalon filter 53 may be disposed at an angle ⁇ within a range of ⁇ 7 degrees with respect to the light incident on the etalon filter 53.
  • the etalon filter 53 is preferably higher in height than the light receiving position of the first light receiving element 54 with respect to the height from the bottom surface of the semiconductor laser module 100 (in the direction perpendicular to the paper surface).
  • the etalon filter 53 is preferably higher than the semiconductor optical amplifier 21 with respect to the height from the bottom surface of the semiconductor laser module 100.
  • the semiconductor laser module 100 includes an optical fiber 60 that leads the laser light emitted from the semiconductor optical amplifier 21 to the outside of the semiconductor laser module 100, and the laser light emitted from the semiconductor optical amplifier 21. And a coupling optical system 61 for coupling the optical fiber to the optical fiber 60.
  • the coupling optical system 61 shown in FIG. 3 is depicted as being configured by a single lens, but may be configured to be separated into a collimating lens and a condensing lens. Also, the position is not limited to the position shown in FIG.
  • the optical fiber 60 may be a general single-mode glass optical fiber having appropriate propagation characteristics for the laser light emitted from the semiconductor laser element 11.
  • the present invention is suitable for application to the field of optical communication, for example.
  • SYMBOLS 100 Semiconductor laser module 10 LD submount 11 Semiconductor laser element 12 Collimating lens 20 SOA submount 21 Semiconductor optical amplifier 22 Condensing lens 31 1st beam splitter 32 Isolator 41 LD thermoelectric element 42 SOA thermoelectric element 50 Wavelength locker 51 2nd Beam splitter 52 Second light receiving element 53 Etalon filter 54 First light receiving element 60 Optical fiber 61 Coupling optical system

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Abstract

半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が入射されて、入射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の波長をモニタするために、該レーザ光の一部の強度を測定する第１受光素子と、を備え、前記半導体光増幅器は、前記第１受光素子の受光面よりも後方に配置されている。これにより、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をモニタするための受光素子に到達する迷光を低減する。

Description

半導体レーザモジュール
　本発明は、半導体レーザモジュールに関する。
　従来、光通信用の光源として用いられる半導体レーザモジュールでは、半導体レーザ素子（ＬＤ）で発振されたレーザ光を半導体光増幅器（ＳＯＡ）にて増幅し、半導体レーザモジュールから出力されるレーザ光を高出力化する構成が広く採用されている。このとき、半導体レーザ素子と半導体光増幅器とを同一の素子に集積することも広く一般的に採用されている（例えば特許文献１～４参照）。
特開２００６－２１６７９１号公報 特開２００６－２１６６９５号公報 米国特許第９０５４４８０号明細書 国際公開２０１３／１８０２９１号
　しかしながら、近年は光通信における高出力化への要求がますます高まり、半導体レーザ素子および半導体光増幅器へ供給される電流も増大している。結果、半導体レーザ素子および半導体光増幅器からの発熱量も増大し、半導体レーザ素子と半導体光増幅器とを分離して温度制御する半導体レーザモジュールの構成への需要も高まっている。半導体レーザ素子と半導体光増幅器とを分離して別の熱電素子にて温度制御すれば、熱電素子の温度調節に用いられる消費電力の総和を低く抑えることにもつながる。
　一方、高出力化に伴い、半導体レーザモジュール内の迷光の問題も高まっている。半導体レーザモジュール内の迷光の強度が高まると、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光のモニタに迷光に起因するノイズが含まれることになり、正確な制御を阻害することになる。そして、半導体レーザ素子と半導体光増幅器とを分離した構成では、半導体光増幅器から放出される迷光が特に大きな問題となる。高出力化によって半導体光増幅器から放出される自然放出増幅光が増大するとともに、分離して配置された半導体光増幅器から放出された自然放出増幅光が他の構造物に遮られることなく迷光化するからである。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をモニタするための受光素子に到達する迷光を低減することができる半導体レーザモジュールを提供することにある。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が入射されて、入射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の波長をモニタするために、該レーザ光の一部の強度を測定する第１受光素子と、を備え、前記半導体光増幅器は、前記第１受光素子の受光面よりも後方に配置されている、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体レーザ素子と前記半導体光増幅器との間には、コリメートレンズと集光レンズとが配置され、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が、前記コリメートレンズと前記集光レンズとを介して、前記半導体光増幅器の導波路の入射端に空間結合する、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間に配置された第１ビームスプリッタによって分岐されたものである、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記第１ビームスプリッタによって分岐されたものを、さらに第２ビームスプリッタで分岐されたものである、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記第１ビームスプリッタおよび前記第２ビームスプリッタで反射された後に前記第１受光素子に入射する、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第２ビームスプリッタと前記第１受光素子との間には、透過率または反射率に波長依存性を有する波長依存光学素子が配置され、前記第１受光素子は、前記波長依存光学素子を介して、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の強度を取得する、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記波長依存光学素子は、エタロンフィルタである、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記エタロンフィルタは、該エタロンフィルタへの入射光に対して、±７度の範囲内の傾きで配置されている、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第２ビームスプリッタで分岐されたレーザ光の強度を取得する第２受光素子をさらに備え、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の波長が測定される、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体レーザ素子が出射するレーザ光の波長は、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、フィードバック制御される、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体レーザ素子の温度を制御する熱電素子をさらに備え、前記熱電素子は、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、フィードバック制御される、ことを特徴とする。
　本発明に係る半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をモニタするための受光素子に到達する迷光を低減することができるという効果を奏する。
図１Ａは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図１Ｂは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図１Ｃは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図１Ｄは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図１Ｅは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図２は、半導体光増幅器から放出されるＡＳＥ光の概要を示す図である。 図３は、実施形態に係る半導体レーザモジュールの概略構成を示す図である。
　以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールを詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各構成の寸法などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。
（予備実験）
　最初に、本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールの構成を想到するに至った余事実験について説明する。
　半導体光増幅器は、たとえ外部からレーザ光が入射されない状態であっても、半導体光増幅器は自然放出光を発する。さらに、半導体光増幅器は、自身の作用によって自然放出光を増幅してしまい、その結果、放出されるのが自然放出増幅光（以下、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ　Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光という。）である。
　従来、半導体光増幅器から放出されるＡＳＥ光は、半導体光増幅器における導波路の端面から一定の角度範囲で放出されるものと考えられていた。しかしながら、以下で説明する予備実験は、ＡＳＥ光が必ずしも導波路の端面から一定の角度範囲で放出されるのものではないことを示している。
　図１Ａ～１Ｅは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。本予備実験では、図１Ａ～１Ｅの５通りの配置において半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が受光素子２で検出されるか否かを確認した。なお、図１Ａ～１Ｅに示される矩形は、半導体光増幅器１が固定されるサブマウント３であり、実験に用いた受光素子２は、半導体レーザモジュールでも一般に用いられるフォトダイオードである。
　図１Ａに示すように、受光素子２の受光面Ｓの前方を半導体光増幅器１の導波路の端面１ａに向けて配置した場合、当然のことながら、受光素子２では半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が検出される。
　一方、図１Ｂに示すように、受光素子２の受光面Ｓの前方を半導体光増幅器１の側面（導波路に対しても側面）に向けて配置した場合であっても、受光素子２では半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が検出される。また、図１Ｃに示すように、半導体光増幅器１の側面に、受光素子２の受光面Ｓの前方を半導体光増幅器１の光軸方向に向けて配置した場合であっても、受光素子２では半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が検出される。このことは、ＡＳＥ光は導波路の端面から一定の角度範囲で放出されると考えると説明できない現象である。
　ただし、図１Ｄまたは図１Ｅに示すように、半導体光増幅器１が受光素子２の受光面Ｓよりも後方に配置されている場合には、受光素子２では半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が検出されない。
　以上の予備実験から分かる半導体光増幅器から放出されるＡＳＥ光の性質を、図２を参照しながら説明する。図２は、半導体光増幅器から放出されるＡＳＥ光の概要を示す図である。
　従来、半導体光増幅器１から放出されるＡＳＥ光は、導波路の端面１ａから図２に示す破線に挟まれた一定角度の領域Ｒに対して放出されると考えられてきた。しかしながら、本予備実験では、導波路の端面１ａから放出されるとは限らず、半導体光増幅器１の素子全体からも放出されることが示された。
　すなわち、半導体レーザモジュールの構成では、領域Ｒの中に受光素子を配置しなければ、半導体光増幅器１から放出されるＡＳＥ光の影響は問題とならないと考えられていたが、実際は、領域Ｒの外に受光素子を配置したとしても半導体光増幅器１から放出されるＡＳＥ光の対策が必要となる。すなわち、半導体光増幅器１の外周のどの位置から放出されたＡＳＥ光であっても、受光素子に直接入射しないことが望まれる。
　本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールの構成は、上記知見に基いて想到されたものであり、以下、これを説明する。
（実施形態）
　図３は、実施形態に係る半導体レーザモジュールの概略構成を示す図である。
　図３に示すように、実施形態に係る半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光を入射して、入射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器２１と、を備えている。
　半導体レーザ素子１１は、電流の注入によりレーザ発振をしてレーザ光を出射するものであり、温度制御によって発振波長を変更することができる、例えば分布帰還型半導体レーザ素子を用いることができる。また、半導体レーザ素子１１は、コリメートレンズ１２と共にＬＤサブマウント１０の上に固定され、ＬＤサブマウント１０は、ＬＤ用熱電素子４１の上に配置されている。
　ＬＤ用熱電素子４１は、例えばペルチェ素子であり、ＬＤ用熱電素子４１に供給される電流の強さおよび方向によって、半導体レーザ素子１１を加熱および冷却することができる。状述したように、半導体レーザ素子１１は、温度制御によって発振波長を変更することができる分布帰還型半導体レーザ素子であり、ＬＤ用熱電素子４１に供給される電流の強さおよび方向を制御することによって、半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光の波長を制御することが可能である。
　半導体光増幅器２１は、ＳＯＡサブマウント２０の上に固定され、ＳＯＡサブマウント２０は、ＳＯＡ用熱電素子４２の上に配置されている。ＳＯＡ用熱電素子４２は、例えばペルチェ素子であり、ＳＯＡ用熱電素子４２に供給される電流の強さおよび方向によって、半導体光増幅器２１を加熱および冷却することができる。半導体光増幅器２１は、大きな発熱源であるので積極的に加熱する状況は限定されるが、本構成の半導体レーザモジュール１００では、半導体レーザ素子１１の温度制御に用いるＬＤ用熱電素子４１と、半導体光増幅器２１の温度制御に用いるＳＯＡ用熱電素子４２とを、独立して備えているので、半導体レーザ素子１１と半導体光増幅器２１とのそれぞれを最適に温度制御することができる。すなわち、半導体レーザ素子１１および半導体光増幅器２１の温度制御に無駄な電力が消費されることも減り、ＬＤ用熱電素子４１とＳＯＡ用熱電素子４２との総和の消費電力も低く抑えることが可能である。
　コリメートレンズ１２は、集光レンズ２２と対になって機能する光学素子であり、コリメートレンズ１２と集光レンズ２２とは、共に半導体レーザ素子１１と半導体光増幅器２１との間に配置され、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光が、コリメートレンズ１２と集光レンズ２２とを介して、半導体光増幅器２１の導波路の入射端に空間結合する。この半導体レーザ素子１１から半導体光増幅器２１への光路がメイン光路Ｌ１である。
　図３に示すように、半導体レーザモジュール１００は、コリメートレンズ１２と集光レンズ２２との間に、第１ビームスプリッタ３１とアイソレータ３２とを備えている。第１ビームスプリッタ３１とアイソレータ３２との配置順は、図３に示されるものに限定されるものではないが、コリメートレンズ１２と集光レンズ２２との間のレーザ光が平行光となる箇所に配置することが好ましい。
　第１ビームスプリッタ３１は、半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光の一部を波長ロッカー５０へ分岐するための光学素子であり、プリズム型のものやフィルタ型のものなど一般的な分岐用光学素子を用いることができる。アイソレータ３２は、光学素子の反射等に起因して光路を逆行するレーザ光が半導体レーザ素子１１に入射してしまうことを防ぐための素子であり、レーザ光の偏光性を用いて、逆行するレーザ光の光路のみを変化させることができる光学素子である。
　波長ロッカー５０は、第１ビームスプリッタ３１で分岐されたレーザ光の波長を測定し、半導体レーザ素子１１が出射しているレーザ光の波長をモニタするための装置である。波長ロッカー５０がモニタしたレーザ光の波長は、ＬＤ用熱電素子４１の温度制御へフィードバックされ、半導体レーザ素子１１が所望の波長のレーザ光を出射し続けるように、フィードバック制御が行われる。
　波長ロッカー５０は、第２ビームスプリッタ５１と、第２ビームスプリッタ５１によって分岐されたレーザ光の強度を直接モニタする第２受光素子５２と、第２ビームスプリッタによって分岐されたレーザ光の強度をエタロンフィルタ５３を介してモニタする第１受光素子５４と、を備えている。エタロンフィルタ５３は、光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長依存光学素子である。したがって、エタロンフィルタ５３を透過した光と透過していない光との強度比を測定することによって当該光の波長を特定することが可能である。波長ロッカー５０は、第１受光素子５４が取得するレーザ光の強度と第２受光素子５２が取得するレーザ光の強度との比を用いて、第１ビームスプリッタ３１で分岐されたレーザ光の波長を測定する。
　また、図３に示すように、半導体レーザモジュール１００では、半導体光増幅器２１が第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置されている。ここで、受光面Ｓの後方とは、受光面Ｓにおける受光方向を前方としたときの反対方向である。言い換えると、受光面Ｓの後方とは、第２ビームスプリッタ５１およびエタロンフィルタ５３が配置されている方向とは反対の方向であり、図３では矢印にて示されている方向である。先述の予備実験の結果に従えば、このように半導体光増幅器２１を第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置することにより、第１受光素子５４の検出における半導体光増幅器２１から放出されるＡＳＥ光の影響を低減することができる。つまり、半導体光増幅器２１の外周のどの位置から放出されたＡＳＥ光もであっても、第１受光素子５４の受光面Ｓに直接入射されることが防止されるのである。
　半導体光増幅器２１が第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置されるように、半導体レーザモジュール１００は次のような構成とすることが好ましい。第１受光素子５４は、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光をコリメートレンズ１２と集光レンズ２２との間に配置された第１ビームスプリッタ３１で分岐したものを入射するように配置することが好ましい。半導体光増幅器２１よりも前段でレーザ光を分岐するので、半導体光増幅器２１を第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置しやすくなるからである。
　さらに、第１受光素子５４は、第１ビームスプリッタ３１によって分岐されたレーザ光を、さらに第２ビームスプリッタ５１で分岐したものを入射するように配置することが好ましい。第２受光素子５２でも第１ビームスプリッタ３１によって分岐されたレーザ光を受光し得る構成とすると共に、第１受光素子５４に入射するレーザ光の光路とメイン光路Ｌ１とが略平行とし易い配置となるので、半導体光増幅器２１を第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置しやすくなるからである。したがって、第１受光素子５４は、第１ビームスプリッタ３１および第２ビームスプリッタ５１の両方で反射されたレーザ光が入射するように配置することがより好ましい。
　ただし、第１受光素子５４に入射するレーザ光の光路とメイン光路Ｌ１とが略平行であるとは、必ずしもエタロンフィルタ５３がメイン光路Ｌ１と平行であることまでは要求しない。例えば、エタロンフィルタ５３の中心軸Ｌ２がエタロンフィルタ５３への入射光に対して±７度の範囲内の角度θで傾いて配置されても構わない。エタロンフィルタ５３を入射光に関して±７度の範囲内の傾きで配置することにより、エタロンフィルタ５３を透過したレーザ光が第１受光素子５４で受光される際の波長特性において、消光比が向上するという効果が得られる。また、エタロンフィルタ５３を入射光に関して傾けた場合、結果的には、第１受光素子５４で反射した戻光がエタロンフィルタ５３で反射して第１受光素子５４に再入射すること防止することも可能になる。
　さらに、エタロンフィルタ５３は、半導体レーザモジュール１００の底面からの高さ（紙面垂直方向）に関し、第１受光素子５４の受光位置よりも高さが高いことが好ましい。また、エタロンフィルタ５３は、半導体レーザモジュール１００の底面からの高さに関し、半導体光増幅器２１よりも高さが高いことが好ましい。
　さらに、図３に示すように、半導体レーザモジュール１００は、半導体光増幅器２１から射出されたレーザ光を半導体レーザモジュール１００の外部へ導出する光ファイバ６０と、半導体光増幅器２１から射出されたレーザ光を光ファイバ６０へ結合させるための結合光学系６１とを備えている。なお、図３に示される結合光学系６１は、１つのレンズによって構成されているよう描かれているが、コリメートレンズと集光レンズとに分離される構成とすることも可能であり、配置される位置も同図に示される位置に限定されるものではない。光ファイバ６０は、半導体レーザ素子１１から射出されるレーザ光に対して適切な伝搬特性を有する一般的なシングルモードのガラス光ファイバを用いればよい。
　以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明の範疇に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　以上のように、本発明は、例えば光通信の分野に適用して好適なものである。
　１００　半導体レーザモジュール
　１０　ＬＤサブマウント
　１１　半導体レーザ素子
　１２　コリメートレンズ
　２０　ＳＯＡサブマウント
　２１　半導体光増幅器
　２２　集光レンズ
　３１　第１ビームスプリッタ
　３２　アイソレータ
　４１　ＬＤ用熱電素子
　４２　ＳＯＡ用熱電素子
　５０　波長ロッカー
　５１　第２ビームスプリッタ
　５２　第２受光素子
　５３　エタロンフィルタ
　５４　第１受光素子
　６０　光ファイバ
　６１　結合光学系

Claims (11)

  1. 　半導体レーザ素子と、
    　前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が入射されて、入射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、
    　前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の波長をモニタするために、該レーザ光の一部の強度を測定する第１受光素子と、
    　を備え、
    　前記半導体光増幅器は、前記第１受光素子の受光面よりも後方に配置されている、
    　ことを特徴とする半導体レーザモジュール。
  2. 　前記半導体レーザ素子と前記半導体光増幅器との間には、コリメートレンズと集光レンズとが配置され、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が、前記コリメートレンズと前記集光レンズとを介して、前記半導体光増幅器の導波路の入射端に空間結合する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
  3. 　前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間に配置された第１ビームスプリッタによって分岐されたものである、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザモジュール。
  4. 　前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記第１ビームスプリッタによって分岐されたものを、さらに第２ビームスプリッタで分岐されたものである、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザモジュール。
  5. 　前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記第１ビームスプリッタおよび前記第２ビームスプリッタで反射された後に前記第１受光素子に入射する、
    　ことを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュール。
  6. 　前記第２ビームスプリッタと前記第１受光素子との間には、透過率または反射率に波長依存性を有する波長依存光学素子が配置され、
    　前記第１受光素子は、前記波長依存光学素子を介して、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の強度を取得する、
    　ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の半導体レーザモジュール。
  7. 　前記波長依存光学素子は、エタロンフィルタである、
    　ことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザモジュール。
  8. 　前記エタロンフィルタは、該エタロンフィルタへの入射光に対して、±７度の範囲内の傾きで配置されている、
    　ことを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザモジュール。
  9. 　前記第２ビームスプリッタで分岐されたレーザ光の強度を取得する第２受光素子をさらに備え、
    　前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の波長が測定される、
    　ことを特徴とする請求項６から請求項８の何れか１項に記載の半導体レーザモジュール。
  10. 　前記半導体レーザ素子が出射するレーザ光の波長は、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、フィードバック制御される、
    　ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザモジュール。
  11. 　前記半導体レーザ素子の温度を制御する熱電素子をさらに備え、
    　前記熱電素子は、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、フィードバック制御される、
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体レーザモジュール。
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