(57)【要約】【課題】ビームスプリッタの設置面内方向における分岐光の光軸方向の変化を抑制すること。【解決手段】ビームスプリッタ５は、互いに平行な接着面５４，５５を有し、接着面５４は、レーザ光ＬＢの一部を透過すると共に、レーザ光ＬＢの他部を接着面５５側に反射し、接着面５５は、接着面５４によって反射されたレーザ光を反射する。このような構成によれば、反射光ＲＢ２の光軸方向はレーザ光ＬＢの光軸方向に対し常に平行になるので、レーザ光ＬＢに対するビームスプリッタ５の入射面５６の角度がＸＹ平面内方向において変化した場合であっても、ＸＹ平面内方向における反射光ＲＢ２の光軸方向の変化を抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐するビームスプリッタと、
を備え、
前記ビームスプリッタは、互いに平行な第１及び第２の反射面を有し、
前記第１の反射面は、前記レーザ光の一部を透過すると共に、当該レーザ光の他部を前記第２の反射面側に反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面によって反射されたレーザ光を反射する
ことを特徴とするレーザモジュール。
【請求項２】
前記第２の反射面は、前記第１の反射面によって反射されたレーザ光の一部を透過すると共に、当該レーザ光の他部を反射することを特徴とする請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】
前記第１の反射面が透過したレーザ光又は前記第２の反射面が反射したレーザ光を用いて、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の波長を検出する波長検出器を備えることを特徴とする請求項１又２に記載のレーザモジュール。
【請求項４】
前記波長検出器は、所定波長のレーザ光のみを選択的に透過させるエタロンフィルタを備えることを特徴とする請求項３に記載のレーザモジュール。
【請求項５】
前記ビームスプリッタは、複数のプリズムを接合することによって形成された直方体形状を有し、プリズム間の接合面が前記第１及び第２の反射面として機能することを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載のレーザモジュール。
【請求項６】
前記複数のプリズムは、樹脂接着剤を用いて接着することによって接合されていることを特徴とする請求項５に記載のレーザモジュール。
【請求項７】
前記レーザ光源は、分布帰還型半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜６のうち、いずれか１項に記載のレーザモジュール。
【請求項８】
前記レーザ光源は、分布反射型半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜６のうち、いずれか１項に記載のレーザモジュール。
【請求項９】
前記レーザ光源は、複数の単一縦モード半導体レーザ素子と、当該複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、前記複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を前記半導体光増幅器に導く合波器とを集積することによって形成された、アレイ型半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜８のうち、いずれか１項に記載のレーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光を分岐するビームスプリッタを備えるレーザモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１本の光ファイバに波長が異なる複数の光信号を多重化して同時に伝送する波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：WDM）通信分野では、情報通信量の増加に伴い、より狭い波長間隔で光信号を多重化することが求められている。より狭い波長間隔で光信号を多重化するためには、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を精度高く制御する必要がある。このため、ビームスプリッタを利用してレーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分岐するレーザモジュールが開発されている（特許文献１，２参照）。このレーザモジュールは、ビームスプリッタによって分岐されたレーザ光の光強度と波長とを検出器によって検出し、検出結果に基づいてレーザ光源の温度を制御することにより、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８５０７４号公報
【特許文献２】特開２００４−２４６２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のレーザモジュールでは、レーザ光に対するビームスプリッタの入射面の角度がビームスプリッタの設置面内方向において変化することがある。具体的には、ビームスプリッタがＹＡＧレーザ溶接や半田固定、樹脂接着剤等によって設置面に固定される場合、固定時の変動によってビームスプリッタの入射面の角度がビームスプリッタの設置面内方向で変化することがある。そして、ビームスプリッタの入射面の角度がビームスプリッタの設置面内方向で変化した場合、分岐光の光軸方向が設計方向からずれることによって、設計方向に合わせて配置されている検出器に分岐光が入射されなくなり、分岐光の光強度や波長を検出することができなくなる。また、分岐光が検出器に入射可能な場合であっても、検出器がエタロンフィルタを備える場合には、エタロンフィルタに対する分岐光の入射角度が変化するために、レーザ光の波長を正確に検出することができなくなる。このため、ビームスプリッタの設置面内方向における分岐光の光軸方向の変化を抑制可能なレーザモジュールの提供が期待されている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ビームスプリッタの設置面内方向における分岐光の光軸方向の変化を抑制可能なレーザモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーザモジュールは、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を分岐するビームスプリッタと、を備え、前記ビームスプリッタは、互いに平行な第１及び第２の反射面を有し、前記第１の反射面は、前記レーザ光の一部を透過すると共に、当該レーザ光の他部を前記第２の反射面側に反射し、前記第２の反射面は、前記第１の反射面によって反射されたレーザ光を反射する。
【０００７】
本発明に係るレーザモジュールは、上記発明において、前記第２の反射面は、前記第１の反射面によって反射されたレーザ光の一部を透過すると共に、当該レーザ光の他部を反射する。
【０００８】
本発明に係るレーザモジュールは、上記発明において、前記第１の反射面が透過したレーザ光又は前記第２の反射面が反射したレーザ光を用いて、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の波長を検出する波長検出器を備える。
【０００９】
本発明に係るレーザモジュールは、上記発明において、前記波長検出器は、所定波長のレーザ光のみを選択的に透過させるエタロンフィルタを備える。
【００１０】
本発明に係るレーザモジュールは、上記発明において、前記ビームスプリッタは、複数のプリズムを接合することによって形成された直方体形状を有し、プリズム間の接合面が前記第１及び第２の反射面として機能する。
【００１１】
本発明に係るレーザモジュールは、上記発明において、前記複数のプリズムは、樹脂接着剤を用いて接着することによって接合されている。
【００１２】
本発明に係るレーザモジュールは、上記発明において、前記レーザ光源は、分布帰還型半導体レーザ素子である。
【００１３】
本発明に係るレーザモジュールは、上記発明において、前記レーザ光源は、分布反射型半導体レーザ素子である。
【００１４】
本発明に係るレーザモジュールは、上記発明において、前記レーザ光源は、複数の単一縦モード半導体レーザ素子と、当該複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、前記複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を前記半導体光増幅器に導く合波器とを集積することによって形成された、アレイ型半導体レーザ素子である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るレーザモジュールによれば、レーザ光に対するビームスプリッタの入射面の角度がビームスプリッタの設置面内方向において変化した場合であっても分岐光は入射するレーザ光に対し常に平行に分岐されるので、ビームスプリッタの設置面内方向における分岐光の光軸方向の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるレーザモジュールの構成を上方から見た断面模式図である。
【図２】図２は、図１に示すレーザ光源を示す模式図である。
【図３】図３は、図１に示すビームスプリッタの構成を上方から見た模式図である。
【図４】図４は、ビームスプリッタの入射面の設置面内方向における角度変化に伴う透過光及び分岐光の光路の変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるレーザモジュールの構成について説明する。
【００１８】
〔レーザモジュールの全体構成〕
始めに、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態であるレーザモジュールの構成について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態であるレーザモジュールの構成を上方から見た断面模式図である。図２は、図１に示すレーザ光源の構成を示す模式図である。なお、以下では、水平面内であってレーザ光の出射方向をＸ軸方向、水平面内であってＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向、ＸＹ平面（水平面）の法線方向（鉛直方向）をＺ軸方向と定義する。
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施形態であるレーザモジュール１は、レーザ光源２、コリメートレンズ３、ペルチェ素子４、ビームスプリッタ５、パワーモニタ用フォトダイオード６、エタロンフィルタ７、波長モニタ用フォトダイオード８、光アイソレータ９、ベースプレート１０、ペルチェ素子１１、及び集光レンズ１２を備え、これらの要素は筐体１３内に収容されている。
【００２１】
レーザ光源２は、図２に示すように、半導体レーザアレイ２１、導波路２２、合波器２３、導波路２４、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：SOA）２５、及び曲げ導波路２６を備え、これらの要素を同一基板２７上に集積することによって形成されたアレイ型半導体レーザ素子として構成されている。
【００２２】
半導体レーザアレイ２１は、それぞれ異なる波長のレーザ光を前端面から出射するストライプ形状の複数の単一縦モード半導体レーザ素子（以下、半導体レーザ素子と略記）２１１を備える。半導体レーザ素子２１１は、ＤＦＢ（Distributed FeedBack）レーザ素子（分布帰還型レーザ素子）であり、素子温度を調整することによってその発振波長を制御することができる。
【００２３】
具体的には、各半導体レーザ素子２１１は、例えば３〜４ｎｍ程度の範囲内で発振波長を変化させることができ、各半導体レーザ素子２１１の発振波長が３〜４ｎｍ程度の間隔で並ぶように各半導体レーザ素子２１１の発振波長が設計されている。これにより、半導体レーザアレイ２１は、駆動する半導体レーザ素子２１１を切り替えると共に素子温度を制御することによって、単体の半導体レーザ素子よりも広帯域な連続した波長帯域のレーザ光ＬＢを出射することができる。
【００２４】
なお、ＷＤＭ通信用の波長帯域全体（例えば１．５３〜１．５６μｍのＣバンド又は１．５７〜１．６１μｍのＬバンド）をカバーするためには、それぞれ３〜４ｎｍの範囲内で発振波長を変化させることが可能な１０個以上の半導体レーザ素子２１１を集積することによって、３０ｎｍ以上の波長帯域に亘って波長を変化させることができる。
【００２５】
導波路２２は、半導体レーザ素子２１１毎に設けられ、半導体レーザ素子２１１から出射されたレーザ光ＬＢを合波器２３に導く。合波器２３は、例えば多モード干渉（Multi-Mode Interferometer：MMI）型合波器であり、導波路２２によって導かれたレーザ光ＬＢを導波路２４に導く。導波路２４は、合波器２３によって導かれたレーザ光ＬＢを半導体光増幅器２５に導く。半導体光増幅器２５は、導波路２４によって導かれたレーザ光ＬＢを増幅し、増幅されたレーザ光ＬＢを曲げ導波路２６に導く。
【００２６】
曲げ導波路２６は、出射端面に対し約７度の傾斜角度をもって、すなわちＸ軸方向に半導体光増幅器２５によって導かれたレーザ光ＬＢを出射する。なお、出射端面に対するレーザ光ＬＢの傾斜角度は、６〜１２度の範囲に調整することが望ましい。これにより、半導体レーザアレイ２１側への反射戻り光を減少させることができる。
【００２７】
図１に戻る。コリメートレンズ３は、レーザ光源２の出射端面近傍に配置されている。コリメートレンズ３は、レーザ光源２から出射されたレーザ光ＬＢを平行光に変換し、平行光に変換されたレーザ光ＬＢをビームスプリッタ５に導く。ペルチェ素子４は、ＸＹ平面に対して水平な設置面にレーザ光源２とコリメートレンズ３とを載置し、レーザ光源２の温度を調整することによって半導体レーザ素子２１１の発振波長を制御する。
【００２８】
ビームスプリッタ５は、コリメートレンズ３によって導かれたレーザ光ＬＢの一部を透過して光アイソレータ９に導くと共に、コリメートレンズ３によって導かれたレーザ光ＬＢの他部をパワーモニタ用フォトダイオード６側とエタロンフィルタ７側とに分岐する。パワーモニタ用フォトダイオード６は、ビームスプリッタ５によって分岐されたレーザ光ＬＢの強度を検出し、検出された強度に応じた電気信号を図示しない制御装置に入力する。
【００２９】
エタロンフィルタ７は、レーザ光ＬＢの波長に対して周期的な透過特性を有し、透過特性に応じた強度でレーザ光ＬＢを選択的に透過して波長モニタ用フォトダイオード８に入力する。波長モニタ用フォトダイオード８は、エタロンフィルタ７から入力されたレーザ光ＬＢの強度を検出し、検出された強度に応じた電気信号を図示しない制御装置に入力する。エタロンフィルタ７及び波長モニタ用フォトダイオード８は、本発明に係る波長検出器として機能する。パワーモニタ用フォトダイオード６及び波長モニタ用フォトダイオード８によって検出されたレーザ光ＬＢの強度は、図示しない制御装置による波長ロック制御に用いられる。
【００３０】
具体的には、波長ロック制御では、図示しない制御装置は、パワーモニタ用フォトダイオード６によって検出されたレーザ光ＬＢの強度と波長モニタ用フォトダイオード８によって検出されたレーザ光ＬＢの強度との比がレーザ光ＬＢの強度及び発振波長が所望の強度及び発振波長になるときの比になるように、半導体光増幅器２５の駆動電流を制御すると共に、ペルチェ素子４によってレーザ光源２の温度を制御する。これにより、レーザ光ＬＢの強度及び発振波長を所望の強度及び発振波長に制御することができる。
【００３１】
光アイソレータ９は、光ファイバ１４からの戻り光がレーザ光ＬＢに再結合することを抑制する。ベースプレート１０は、ＸＹ平面に対して水平な設置面にレーザ光源２、コリメートレンズ３、ビームスプリッタ５、パワーモニタ用フォトダイオード６、エタロンフィルタ７、波長モニタ用フォトダイオード８、及び光アイソレータ９を載置する。ペルチェ素子１１は、ＸＹ平面に対して水平な設置面にベースプレート１０を載置し、ベースプレート１０を介してエタロンフィルタ７の温度を調整することによってエタロンフィルタ７の選択波長を制御する。集光レンズ１２は、ビームスプリッタ５を透過したレーザ光ＬＢを光ファイバ１４に結合させて出力する。
【００３２】
このような構成を有するレーザモジュール１では、ビームスプリッタ５の設置面内（ＸＹ平面内）方向における分岐光の光軸方向の変化を抑制するために、ビームスプリッタ５が以下のように構成されている。以下、図３乃至図４を参照して、ビームスプリッタ５の構成について説明する。
【００３３】
〔ビームスプリッタの構成〕
図３は、ビームスプリッタ５の構成を上方から見た模式図である。図４は、ビームスプリッタ５の入射面の設置面内方向における角度変化に伴う透過光及び分岐光の光路の変化を示す模式図である。図３に示すように、ビームスプリッタ５は、樹脂接着剤によってプリズム５１，５２，５３を貼り合わせることにより形成された直方体形状（例えばＸ軸方向幅１．２ｍｍ×Ｙ軸方向幅２７ｍｍ×Ｚ軸方向高さ１．２ｍｍの直方体形状）を有する。プリズム５１，５２，５３の接着面は、プリズム５１とプリズム５２との接着面５４とプリズム５２とプリズム５３との接着面５５とが互いに平行になるように形成されている。
【００３４】
プリズム５１とプリズム５２との接着面５４は、本発明に係る第１の反射面として機能する。すなわち、接着面５４は、コリメートレンズ３によって導かれたレーザ光ＬＢの一部を透過して透過光ＴＢ１を生成すると共に、コリメートレンズ３によって導かれたレーザ光ＬＢの他部を反射して反射光ＲＢ１を生成する。透過光ＴＢ１は、光アイソレータ１０に導かれる。一方、プリズム５２とプリズム５３との接着面５５は、本発明に係る第２の反射面として機能する。すなわち、接着面５５は、接着面５４において反射された反射光ＲＢ１の一部を透過して透過光ＴＢ２を生成すると共に、接着面５４において反射された反射光ＲＢ１の他部を反射して反射光ＲＢ２を生成する。透過光ＴＢ２及び反射光ＲＢ２はそれぞれ、パワーモニタ用フォトダイオード６及びエタロンフィルタ７に導かれる。
【００３５】
このようなビームスプリッタ５の構成によれば、接着面５４と接着面５５とが互いに平行であるので、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ビームスプリッタ５の入射面５６がＸＹ平面内方向において設計値から角度θずれた場合であっても、分岐光である反射光ＲＢ２の光軸方向はコリメートレンズ３によって導かれたレーザ光ＬＢの光軸方向に対し常に平行になる。これにより、レーザ光ＬＢに対するビームスプリッタ５の入射面５６の角度がＸＹ平面内方向において変化した場合であっても、ＸＹ平面内方向における反射光ＲＢ２の光軸方向の変化を抑制することができる。
【００３６】
ここで、ビームスプリッタ５の入射面５６がＸＹ平面内方向において設計値から角度θずれた場合、反射光ＲＢ２の光軸方向は変化しないが、透過光ＴＢ２の光軸方向は変化する。このため、本実施形態では、レーザ光ＬＢの入射角度の変化に対して光学特性が敏感なエタロンフィルタ７側には、反射光ＲＢ２を導くようにし、パワーモニタ用フォトダイオード６側には、透過光ＴＢ２を導くようにする。これにより、エタロンフィルタ７に対するレーザ光ＬＢの入射角度が変化することを抑制し、波長モニタ用フォトダイオード８はレーザ光ＬＢの波長を正確に検出することができる。
【００３７】
〔レーザモジュールの組立方法〕
最後に、レーザモジュール１の組立方法について説明する。レーザモジュール１を組み立てる際は、始めに、レーザ光源２、コリメートレンズ３、ペルチェ素子４、パワーモニタ用フォトダイオード６、及び波長モニタ用フォトダイオード８が接着されたベースプレート１０上にビームスプリッタ５を固定する。ビームスプリッタ５の固定は、ビームスプリッタ５の設置面に塗布した樹脂接着剤によって行われる。
【００３８】
次に、パワーモニタ用フォトダイオード６に透過光ＴＢ２が確実に入射されるように、パワーモニタ用フォトダイオード６の調芯作業を行う。次に、エタロンフィルタ７と光アイソレータ９とをベースプレート１０上に固定する。そして最後にペルチェ素子１１及び集光レンズ１２を含む筐体１３内に基板を収容することによって、レーザモジュール１が組み立てられる。
【００３９】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態であるレーザモジュール１によれば、ビームスプリッタ５は、互いに平行な接着面５４，５５を有し、接着面５４は、レーザ光ＬＢの一部を透過すると共に、レーザ光ＬＢの他部を接着面５５側に反射し、接着面５５は、接着面５４によって反射されたレーザ光を反射する。このような構成によれば、反射光ＲＢ２の光軸方向はレーザ光ＬＢの光軸方向に対し常に平行になるので、レーザ光ＬＢに対するビームスプリッタ５の入射面５６の角度がＸＹ平面内方向において変化した場合であっても、ＸＹ平面内方向における反射光ＲＢ２の光軸方向の変化を抑制することができる。
【００４０】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、ビームスプリッタ５の透過光ＴＢ１を光アイソレータ９に導き、ビームスプリッタ５の反射光ＲＢ２をエタロンフィルタ７に導いたが、ビームスプリッタ５の透過光ＴＢ１をエタロンフィルタ７に導き、ビームスプリッタ５の反射光ＲＢ２を光アイソレータ９に導いてもよい。また、本実施形態では、レーザ光源２として、アレイ型半導体レーザ素子を用いたが、合波器２３や半導体光増幅器２５を備えない単体のＤＦＢレーザ素子やＤＢＲレーザ素子（分布ブラッグ反射型半導体レーザ素子）による単一縦モード半導体レーザ素子であってもよい。また、ビームスプリッタ５が金属土台を有する場合には、ＹＡＧレーザ溶接や半田付けによってビームスプリッタ５を固定してもよい。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１  レーザモジュール
２  レーザ光源
３  コリメートレンズ
４  ペルチェ素子
５  ビームスプリッタ
６  パワーモニタ用フォトダイオード
７  エタロンフィルタ
８  波長モニタ用フォトダイオード
９  光アイソレータ
１０  ベースプレート
１１  ペルチェ素子
１２  集光レンズ
１３  筐体
１４  光ファイバ
２１  半導体レーザアレイ
２２  導波路
２３  合波器
２４  導波路
２５  半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：SOA）
２６  曲げ導波路
５１，５２，５３  プリズム
５４，５５  接着面
５６  入射面
ＬＢ  レーザ光
ＲＢ１，ＲＢ２  反射光
ＴＢ１，ＴＢ２  透過光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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