(57)【要約】【課題】ＲＩＮの値が小さい増幅信号光を得ること。【解決手段】レーザ光の出射端面に設けた出射側反射膜１５と該レーザ光の反射端面に設けた反射膜１４との間に形成されたＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３を有し、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置において、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３に注入されるバイアス電流を変調する変調信号を生成し、該変調信号を前記バイアス電流に重畳する変調信号印加部２２を備え、変調信号印加部２２は、レーザ光の変調によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与え、伝送後のＲＩＮを低減している。【選択図】　　　図２
2004055623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形成された活性層を有し、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置において、
前記活性層に注入されるバイアス電流を変調する変調信号を生成し、該変調信号を前記バイアス電流に重畳する変調手段を備え、
前記変調手段は、前記レーザ光の変調によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記変調手段は、前記レーザ光の変調によってレイリー散乱レベルに１ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記活性層の近傍に回折格子を設け、前記活性層が形成する共振器長と該回折格子の波長選択特性とを含む発振パラメータの組み合わせ設定によって発振波長スペクトルの半値幅内に複数の発振縦モードを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形成された活性層を有し、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置において、
前記複数の発振縦モードの最大光強度に対する差分値が１０ｄＢ以下である高出力発振縦モードを複数選択する回折格子を備え、
前記回折格子は、前記高出力発振縦モードの選択本数によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記回折格子は、前記高出力発振縦モードの選択本数によってレイリー散乱レベルに１ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形成された活性層を有し、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置と、
前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に導波する光ファイバと、
前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合効率が最大となる位置からずれた状態で前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合を行う光結合レンズ系と、
を備え、前記光結合効率の減衰によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項７】
レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形成された活性層を有し、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置と、
前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に導波する光ファイバと、
前記レーザ光を減衰させる光減衰器と、
を備え、前記光減衰器の減衰によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項８】
前記光結合効率または前記光減衰器の減衰によってレイリー散乱レベルに１ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする請求項６または７に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項９】
前記活性層の近傍に回折格子を設け、前記活性層が形成する共振器長と該回折格子の波長選択特性とを含む発振パラメータの組み合わせ設定によって発振波長スペクトルの半値幅内に複数の発振縦モードを生成することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置あるいは請求項６〜９のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュールを、広帯域ラマン増幅用の励起用光源として用いることを特徴とするラマン増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ラマン増幅器などの励起用光源に適した半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットをはじめとする様々なマルチメディアの普及に伴って、光通信に対する大容量化の要求が大きくなっている。従来、光通信では、光ファイバによる光の吸収が少ない波長である１３１０ｎｍもしくは１５５０ｎｍの帯域において、それぞれ単一の波長による伝送が一般的であった。この方式では、多くの情報を伝達するためには伝送経路に敷設する光ファイバの芯数を増やす必要があり、伝送容量の増加に伴ってコストが増加するという問題点があった。
【０００３】
そこで、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：Ｄｅｎｓｅ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信方式が用いられるようになった。このＤＷＤＭ通信方式は、主にエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用い、この動作帯域である１５５０ｎｍ帯において、複数の波長を使用して伝送を行う方式である。このＤＷＤＭ通信方式あるいはＷＤＭ通信方式では、１本の光ファイバを用いて複数の異なる波長の光信号を同時に伝送することから、新たな線路を敷設する必要がなく、ネットワークの伝送容量の飛躍的な増加をもたらすことを可能としている。
【０００４】
このＥＤＦＡを用いた一般的なＷＤＭ通信方式では、利得平坦化の容易な１５５０ｎｍから実用化され、最近では、利得係数が小さいために利用されていなかった１５８０ｎｍ帯にまで拡大している。しかしながら、ＥＤＦＡで増幅可能な帯域に比して光ファイバの低損失帯域の方が広いことから、ＥＤＦＡの帯域外で動作する光増幅器、すなわちラマン増幅器への関心が高まっている。
【０００５】
ラマン増幅器は、エルビウムのような希土類イオンを媒体とした光増幅器がイオンのエネルギー準位によって利得波長帯が決まるのに対し、励起光の波長によって利得波長帯が決まるという特徴を持ち、励起光波長を選択することによって任意の波長帯を増幅することができる。
【０００６】
ラマン増幅では、光ファイバに強い励起光を入射すると、誘導ラマン散乱によって、励起光波長から約１００ｎｍ程度、長波長側に利得が現れ、この励起された状態の光ファイバに、この利得を有する波長帯域の信号光を入射すると、この信号光が増幅されるというものである。したがって、ラマン増幅器を用いたＷＤＭ通信方式では、ＥＤＦＡを用いた通信方式に比して、信号光のチャネル数をさらに増加させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体レーザ素子は、温度変化などの様々に要因によって単位周波数当たりの光強度の揺らぎである相対強度雑音（ＲＩＮ：Ｒｅｌａｔｉｖｅ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　Ｎｏｉｓｅ）を発生する。ラマン増幅では、増幅の生じる過程が早く起こるため、励起光強度が揺らいでいると、ラマン利得も揺らぐことになり、このラマン利得の揺らぎがそのまま増幅された信号強度の揺らぎとして出力されてしまい、安定したラマン増幅を行わせることができないという問題点があった。
【０００８】
ここで、ラマン増幅器としては、信号光の増幅媒体に対して後方から励起する後方励起方式のほかに、信号光の増幅媒体に対して前方から励起する前方励起方式および双方向から励起する双方向励起方式がある。現在、ラマン増幅器として多用されているのは、後方励起方式である。その理由は、弱い信号光が強い励起光とともに同方向に進行する前方励起方式では、励起光強度が揺らぐという問題があるからである。したがって、前方励起方式にも適用できる安定した励起光源の出現が要望されている。
【０００９】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、ＲＩＮの値が小さい増幅信号光を得ることができる半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器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、請求項１にかかる半導体レーザ装置は、レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形成された活性層を有し、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置において、前記活性層に注入されるバイアス電流を変調する変調信号を生成し、該変調信号を前記バイアス電流に重畳する変調手段を備え、前記変調手段は、前記レーザ光の変調によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする。
【００１１】
この請求項１の発明によれば、前記変調手段が、前記レーザ光の変調によって、たとえば変調度１％の変調を行って、レイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与え、伝送後のＲＩＮを低減するようにしている。
【００１２】
また、請求項２にかかる半導体レーザ装置は、上記の発明において、前記変調手段は、前記レーザ光の変調によってレイリー散乱レベルに１ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３にかかる半導体レーザ装置は、前記活性層の近傍に回折格子を設け、前記活性層が形成する共振器長と該回折格子の波長選択特性とを含む発振パラメータの組み合わせ設定によって発振波長スペクトルの半値幅内に複数の発振縦モードを生成することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４にかかる半導体レーザ装置は、レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形成された活性層を有し、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置において、前記複数の発振縦モードの最大光強度に対する差分値が１０ｄＢ以下である高出力発振縦モードを複数選択する回折格子を備え、前記回折格子は、前記高出力発振縦モードの選択本数によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする。
【００１５】
この請求項４の発明によれば、前記回折格子による前記高出力発振縦モードの選択本数によって、たとえば高出力発振縦モードを１８本以上とすることによって、レイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与え、伝送後のＲＩＮを低減するようにしている。
【００１６】
また、請求項５にかかる半導体レーザ装置は、上記の発明において、前記回折格子は、前記高出力発振縦モードの選択本数によってレイリー散乱レベルに１ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６にかかる半導体レーザモジュールは、レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形成された活性層を有し、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に導波する光ファイバと、前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合効率が最大となる位置からずれた状態で前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合を行う光結合レンズ系と、を備え、前記光結合効率の減衰によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする。
【００１８】
この請求項６の発明によれば、光結合レンズ系が、前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合効率が最大となる位置からずれた状態で前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合を行い、前記光結合効率の減衰によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与え、伝送後のＲＩＮを低減するようにしている。
【００１９】
また、請求項７にかかる半導体レーザモジュールは、レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形成された活性層を有し、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に導波する光ファイバと、前記レーザ光を減衰させる光減衰器と、を備え、前記光減衰器の減衰によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする。
【００２０】
この請求項７の発明によれば、前記光減衰器の減衰によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与え、伝送後のＲＩＮを低減するようにしている。
【００２１】
また、請求項８にかかる半導体レーザモジュールは、上記の発明において、前記光結合効率または前記光減衰器の減衰によってレイリー散乱レベルに１ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９にかかる半導体レーザモジュールは、上記の発明において、前記活性層の近傍に回折格子を設け、前記活性層が形成する共振器長と該回折格子の波長選択特性とを含む発振パラメータの組み合わせ設定によって発振波長スペクトルの半値幅内に複数の発振縦モードを生成することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０にかかるラマン増幅器は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置あるいは請求項６〜９のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュールを、広帯域ラマン増幅用の励起用光源として用いることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器の好適な実施の形態について説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１について説明する。この実施の形態１では、半導体レーザ装置へのバイアス電流を変調し、この変調されたレーザ光を出力するという、誘導ブリルアン散乱を抑制技術の一つを用いて、ＲＩＮを抑制するというものである。本発明者らは、誘導ブリルアン散乱を抑制することによって、ＲＩＮが低減されることをはじめてみいだした。なお、半導体レーザ装置をラマン増幅器などの分布型増幅器の励起用光源として用いる場合、ラマン増幅利得を大きくするために励起光出力を増大することが好ましいが、そのピーク値が高いと、誘導ブリルアン散乱が発生し、雑音が増加するという不具合が発生する。
【００２６】
図１は、この発明の実施の形態１である半導体レーザ装置を斜めからみた破断図である。図２は、図１に示した半導体レーザ装置の長手方向の縦断面図である。また、図３は、図２に示した半導体レーザ装置のＡ−Ａ線断面図である。図１〜図３において、この半導体レーザ装置２０は、ｎ−ＩｎＰ基板１の（１００）面上に、順次、ｎ−ＩｎＰによるバッファ層と下部クラッド層とを兼ねたｎ−ＩｎＰバッファ層２、圧縮歪みをもつＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ（Ｇｒａｄｅｄ　Ｉｎｄｅｘ−Ｓｅｐａｒａｔｅ　Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ　Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｍｕｌｔｉ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｗｅｌｌ）活性層３、ｐ−ＩｎＰスペーサ層４、ｐ−ＩｎＰクラッド層６、およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７が積層された構造を有する。
【００２７】
ｐ−ＩｎＰスペーサ層４内には、膜厚２０ｎｍを有し、出射側反射膜１５の反射端面から反射膜１４側に向けて長さＬｇ＝５０μｍの回折格子１３が設けられ、この回折格子１３は、ピッチ約２２０ｎｍで周期的に形成され、中心波長１．４８μｍのレーザ光を波長選択する。ここで、回折格子１３は、回折格子の結合係数κと回折格子長Ｌｇとの乗算値を０．３以下とすることによって、駆動電流−光出力特性の線形性を良好にし、光出力の安定性を高めている（特願２００１−１３４５４５参照）。また、共振器長Ｌが１３００μｍの場合、回折格子長Ｌｇが約３００μｍ以下のときに複数の発振縦モード数で発振するので、回折格子長Ｌｇは３００μｍ以下とすることが好ましい。ところで、共振器長Ｌの長短に比例して、発振縦モード間隔も変化するため、回折格子長Ｌｇは、共振器長Ｌに比例した値となる。すなわち、回折格子長Ｌｇ：共振器長Ｌ＝３００：１３００の関係を維持するため、回折格子長Ｌｇが３００μｍ以下で複数の発振縦モードが得られる関係は、
Ｌｇ×（１３００（μｍ）／Ｌ）≦３００（μｍ）
として拡張することができる。すなわち、回折格子長Ｌｇは、共振器長Ｌとの比を保つように設定され、共振器長Ｌの（３００／１３００）倍の値以下としている（特願２００１−１３４５４５参照）。この回折格子１３を含むｐ−ＩｎＰスペーサ層４、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、およびｎ−ＩｎＰバッファ層２の上部は、メサストライプ状に加工され、メサストライプの長手方向の両側には、電流ブロッキング層として形成されたｐ−ＩｎＰブロッキング層８とｎ−ＩｎＰブロッキング層９とによって埋め込まれている。また、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７の上面には、ｐ側電極１０が形成される。一方、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面には、ｎ側電極１１が形成される。なお、この半導体レーザ装置２０から出力されたレーザ光は、単一横モード発振していればよく、活性層あるいは光導波路の構造はストライプ構造に限られない。
【００２８】
半導体レーザ装置２０の長手方向の一端面である光反射端面には、反射率８０％以上、好ましくは９８％以上の高光反射率をもつ反射膜１４が形成され、他端面である光出射端面には、反射率が１０％以下、好ましくは５％、１％、０．５％以下、さらに好ましくは０．１％以下の低光反射率をもつ出射側反射膜１５が形成される。反射膜１４と出射側反射膜１５とによって形成された光共振器のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３内に発生した光は、反射膜１４によって反射し、出射側反射膜１５を介し、レーザ光として出射されるが、この際、回折格子１３によって波長選択されて出射される。
【００２９】
また、この半導体レーザ装置２０は、バイアス電流をｐ側電極１０に印加する電流駆動部２１と、このバイアス電流を変調する変調周波数信号を印加する変調信号印加部２２とを有する。変調信号印加部２２から出力された変調周波数信号は、接続点２３においてバイアス電流に重畳され、この変調周波数信号が重畳された重畳信号はｐ側電極１０に印加されることになる。
【００３０】
この変調周波数信号は、５〜１０００ｋＨｚの正弦波信号であり、バイアス電流の値の０．１〜１０％程度の振幅値を有する。すなわち、この変調周波数信号はバイアス電流の値の±１０％まで変調される。なお、レーザ光の変調は、バイアス電流の値の１〜１０％程度の振幅値に限らず、光出力の値の１〜１０％程度の振幅値で変調するように定義してもよい。さらに、変調周波数信号は、正弦波信号に限らず、三角波信号などの周期信号であってもよい。この場合、三角波信号などの他の周期信号は複数の正弦波成分を含むため、正弦波信号を変調周波数信号とするのが好ましい。
【００３１】
この実施の形態１における半導体レーザ装置２０は、ラマン増幅器の励起用光源として用いられることを前提とし、その発振波長λ０は、１１００ｎｍ〜１５５０ｎｍであり、共振器長Ｌは、８００μｍ以上３２００μｍ以下としている。ところで、一般に、半導体レーザ装置の共振器によって発生する縦モードのモード間隔Δλは、実効屈折率を「ｎ」とすると、次式で表すことができる。すなわち、
Δλ＝λ０２／（２・ｎ・Ｌ）
である。ここで、発振波長λ０を１４８０μｍとし、実効屈折率を３．５とすると、共振器長Ｌが８００μｍのとき、縦モードのモード間隔Δλは、約０．３９ｎｍとなり、共振器長が３２００μｍのとき、縦モードのモード間隔Δλは、約０．１ｎｍとなる。すなわち、共振器長Ｌを長くすればするほど、縦モードのモード間隔Δλは狭くなり、単一縦モードのレーザ光を発振するための選択条件が厳しくなる。
【００３２】
一方、回折格子１３は、そのブラッグ波長によって縦モードを選択する。この回折格子１３による選択波長特性は、図４に示す発振波長スペクトル３０として表される。
【００３３】
図４に示すように、この実施の形態１では、回折格子１３を有した半導体レーザ装置２０による発振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈで示される波長選択特性内に、発振縦モードを複数存在させるようにしている。従来のＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）半導体レーザ装置あるいはＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）半導体レーザ装置では、共振器長Ｌを８００μｍ以上とすると、単一縦モード発振が困難であったため、かかる共振器長Ｌを有した半導体レーザ装置は用いられなかった。しかしながら、この実施の形態１の半導体レーザ装置２０では、共振器長Ｌを積極的に８００μｍ以上とすることによって、発振波長スペクトルの半値幅Δλｈ内に複数の発振縦モードを含ませてレーザ出力するようにしている。図４では、発振波長スペクトルの半値幅Δλｈ内に３つの発振縦モード３１〜３３を有している。
【００３４】
ところで、図４に示した各発振縦モード３１ａ〜３１ｃのスペクトル幅は、電流駆動部２１から出力されるバイアス電流のみによって駆動される場合に比して広くなっている。これは、変調信号印加部２２から出力された変調周波数信号によって広げられたものである。図５は、バイアス電流に変調周波数信号が重畳された重畳信号によって駆動された場合における光出力の時間変化を示す図である。図５において、変調周波数信号は、バイアス電流の値の１％の振幅値を有する正弦波信号であり、バイアス電流のみによって駆動された場合の光出力の振幅を、正弦的に１％変化させている。この動作は、図６に示すように、半導体レーザ装置の電流−光出力（Ｉ−Ｌ）特性に変調をかけた場合に相当する。
【００３５】
図６に示した変調領域では、Ｉ−Ｌ特性がリニアであるため、変調周波数信号によって変調された駆動電流の変調度がそのまま光出力の変調度となる。したがって、この変調領域においては、図７に示すように、変調周波数の振幅を１％に維持した駆動電流を印加するのみで、常に光出力の変調度は１％に維持され、光出力の変調度の制御が容易になる。一方、さらに光出力が増大する領域では、変調周波数信号によって変調された駆動電流の変調度と光出力の変調度とが一致しなくなる。この場合、変調周波数信号の振幅値を調整し、図５に示すように、常に光出力の変調度が１％になるように制御する。
【００３６】
このようにして、半導体レーザ装置に印加される駆動電流の値が変化すると、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３などのレーザ光の発光領域の実効屈折率ｎが変化する。この実効屈折率ｎが変化すると、光学的な共振器長Ｌｏｐも変化する。すなわち、物理的な共振器長を「Ｌ」とすると、光学的な共振器長Ｌｏｐは、
Ｌｏｐ＝ｎ・Ｌ
で表され、実効屈折率ｎの変化に追随して、光学的な共振器長Ｌｏｐが変化する。この光学的な共振器長Ｌｏｐが変化すれば、ファブリペローモードでは、その共振器波長も変化する。すなわち、その共振器波長も正弦的に変化することになる。
【００３７】
このような電流変化に対応した波長変化は、結果的に発振縦モードのスペクトル幅を増大させることになる。図８は、変調周波数信号を重畳しないＤＦＢ型半導体レーザ装置の発振縦モードのスペクトル波形と、変調周波数信号が重畳されたこの実施の形態１である半導体レーザ装置の発振縦モードのスペクトル波形とを示す図である。図８（ａ）は、ＤＦＢ型半導体レーザ装置に変調周波数信号を重畳しない場合における発振縦モードのスペクトル波形を示し、図８（ｂ）は、変調周波数信号を重畳したこの実施の形態１である半導体レーザ装置の発振縦モードのスペクトル波形を示している。図８（ｂ）に示した発振縦モードのスペクトル幅は、波長変化することによって広がり、しかも図４に示したように、複数の発振縦モードによってエネルギーが分散されるため、同じ光出力エネルギーを得る場合（図８（ａ）と図８（ｂ））、ピーク値が減少することになる。この結果、複数の発振縦モードの形成と変調周波数信号の重畳とによって、誘導ブリルアン散乱の閾値Ｐｔｈを相対的に高くすることができる。
【００３８】
一般に、図９に示すように、変調周波数信号の振幅値を増大すると、各発振縦モードのスペクトル幅は増大し、図１０に示すように、スペクトル幅が増大すると、誘導ブリルアン散乱の閾値Ｐｔｈは、光出力に対して増大する。したがって、誘導ブリルアン散乱を低減することができる安定した高い光出力の半導体レーザ装置を実現することができる。
【００３９】
ここで、実施の形態１に示した半導体レーザ装置が誘導ブリルアン散乱を抑制し、結果的にＲＩＮを低減できることについて説明する。図１１は、誘導ブリルアン散乱の発生の程度を検出するための測定装置の構造を示す模式図である。この測定装置では、カプラ３１を介して一方に半導体レーザ装置２０と反射光測定手段３３とが配置され、他方に伝送用光ファイバ３４と入力光測定手段３５とが配置されている。また、一方と他方はカプラ３１を介して互いに接続されており、伝送用光ファイバ３４は、出力光測定手段３６に接続されている。なお、伝送用光ファイバ３４は、非ゼロ分散シフトファイバであるＴｒｕｅＷａｖｅ−ＲＳ（Ｒ）であり、長さは３７ｋｍである。
【００４０】
図１１に示す測定装置において、入力光測定手段３５には半導体レーザ装置２０から出力されるレーザ光の強度と一定の比率を有する光が入射し、反射光測定手段３３には伝送用光ファイバ３４で散乱されて戻ってきた光の強度と一定の比率を有する光が入射する。
【００４１】
ここで、誘導ブリルアン散乱が生じている場合、反射光測定手段３３に入射する光の強度が増大する。そのため、半導体レーザ装置２０から伝送用光ファイバ３４に入射される光と、伝送用光ファイバ３４で散乱されて戻ってきた光の強度との比（リターンロス）をとることで誘導ブリルアン散乱が生じているか否かの判断ができる。一般に、光通信における励起光源として半導体レーザ装置を使用する場合には、リターンロスが−２８ｄＢ〜−３０ｄＢ程度の値に抑制できれば、レイリー散乱によるバックグラウンドレベルと考えられ、誘導ブリルアン散乱が発生しておらず、励起光源としての使用に支障がないとされている。なお、このレイリー散乱のレベルは、伝送用光ファイバ３４の種類などによって変化する値である。
【００４２】
図１２は、変調度に対するリターンロスの関係の示す図である。図１２において、レイリー散乱のレベルは、約−３０ｄＢであり、変調度を増加していくに従い、リターンロスが減少し、最終的にはレイリー散乱のレベル以下となり、レイリー散乱のレベルが支配する。図１２では、変調度なし（０％）のときにリターンロスは−１０．０ｄＢであったが、変調度を０．５％にするとリターンロスは−２６．８ｄＢまで減少し、変調度が１％になった段階でリターンロスは、ほぼレイリー散乱のレベルと同じ−２９．４ｄＢとなり、誘導ブリルアン散乱の影響を全く受けなくなる。さらに変調度を５％にすると、リターンロスは−２９．７ｄＢであり、この場合においても誘導ブリルアン散乱の影響を受けなくなる。
【００４３】
ここで、伝送用光ファイバ３４の出力端、すなわち出力光測定手段３６側においてＲＩＮの測定を行うと、図１３に示すような結果が得られた。図１３は、変調度を変化させた場合のＲＩＮの周波数特性を示している。なお、この場合における半導体レーザ装置の駆動電流Ｉは９００ｍＡであり、波長中心λｃｅｎｔｅｒは１４２８ｎｍであり、ピークから１０ｄＢダウンの波長幅Δλ１０ｄＢは２．２ｎｍであり、上述したように伝送用光ファイバ長Ｌは３７ｋｍである。図１３において、無変調の場合、データＬ１に示すように、低周波領域で大きなＲＩＮを呈する。すなわち、１ＧＨｚから０．１ＧＨｚにかけて急激にＲＩＮが増大し、やく−１００ｄＢ程度のＲＩＮが０Ｈｚ近傍まで存在する。
【００４４】
ここで、変調度を増加させ、リターンロスを減少させると、低周波領域のＲＩＮが順次減少する。変調度を０．２％（リターンロス＝−１５ｄＢ）にすると、データＬ２に示すように、低周波領域のＲＩＮはやや減少して−１０５ｄＢ程度になる。さらに、変調度を０．５％（リターンロス＝−２７ｄＢ）にすると、データＬ３に示すように、急激に低周波領域のＲＩＮが減少し、−１３５ｄＢ程度になる。さらに、変調度を１％（リターンロス＝−２９ｄＢ）にすると、データＬ４に示すように、低周波領域のＲＩＮがさらに減少し、−１４０ｄＢ程度になる。さらに、変調度を５％（リターンロス＝―３０ｄＢ）にすると、データＬ５に示すように、低周波領域のＲＩＮがさらに減少し、−１４５ｄＢ程度となり、低周波領域では、測定前におけるデータＬ０とほぼ同じＲＩＮの値になる。しかも、このとき測定前のＲＩＮは、約０．１ＧＨｚ近傍で突起形状をなして、ＲＩＮが増大しているが、変調することによって、この突起形状をもなくした低い値のＲＩＮを得ることができる。
【００４５】
また、このことは、図１４に示すように、リターンロスを減少させ、誘導ブリルアン散乱を抑制することによって、ＲＩＮを減少させることができることを意味する。この点に関しては、後述する実施の形態についても同様であって、図１３に示す結果を得ることができた。この場合、レイリー散乱のレベルの＋２ｄＢ程度大きい値のリターンロスのレベルを、誘導ブリルアン散乱が抑制されるしきい値とすることが好ましく、さらにレイリー散乱のレベルの＋１ｄＢ程度大きい値のリターンロスのレベルを、誘導ブリルアン散乱が抑制されるしきい値とすることがより好ましい。
【００４６】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、レーザ光を変調することによって誘導ブリルアン散乱を抑制し、結果としてＲＩＮを低減するというものであったが、この実施の形態２では、半導体レーザ装置のモード本数を増大させることによって誘導ブリルアン散乱を抑制し、ＲＩＮを低減しようとするものである。
【００４７】
この実施の形態２の半導体レーザ装置は、実施の形態１に示した半導体レーザ装置２０と同じ構成である。ただし、変調信号印加部２２によるレーザ光の変調は行わない。図１５に示すように、この実施の形態２では、回折格子１３を有した半導体レーザ装置による発振波長スペクトル４６の半値幅Δλｈで示される波長選択特性内に、発振縦モードを複数存在させるようにしている。従来のＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）半導体レーザ装置あるいはＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）半導体レーザ装置では、共振器長Ｌを８００μｍ以上とすると、単一発振縦モード発振が困難であったため、かかる共振器長Ｌを有した半導体レーザ装置は用いられなかった。しかしながら、この実施の形態２の半導体レーザ装置では、実施の形態１と同様に、共振器長Ｌを積極的に８００μｍ以上とすることによって、発振波長スペクトル４６の半値幅Δλｈ内に多数の発振縦モードを含ませてレーザ発振するようにしている。
【００４８】
つぎに、回折格子１３によって選択される発振縦モードについて、最大強度との差分値が１０ｄＢ以下である発振縦モードの本数と、発振波長スペクトル４６のＲＭＳ法によるスペクトル幅ΔλＲＭＳがどのようにして決定されるかについて説明する。基本的には、最大強度との差分値が１０ｄＢ以下である発振縦モードの本数と、ＲＭＳ法のスペクトル幅ΔλＲＭＳは主として回折格子１３の構造によって決定される。
【００４９】
まず、回折格子１３の回折格子長Ｌｇあるいは結合係数κを変化させる構造が挙げられる。一般に、回折格子長Ｌｇが減少するにつれて、発振波長スペクトルの半値幅Δλｈは広くなり、スペクトル幅ΔλＲＭＳも増大する。そして、最大強度との差分値が１０ｄＢ以下である発振縦モードの本数も増大する。所望の発振縦モードを選択するためには、結合係数κと回折格子長Ｌｇとの積κ・Ｌｇは一定以上の値を有する必要があるものの、その条件下で回折格子長Ｌｇの値を減少させることで、発振縦モードの本数を増大させ、スペクトル幅ΔλＲＭＳを広くすることができる。
【００５０】
また、回折格子１３のグレーティング周期を変化させることも有効である。図１６は、回折格子１３のグレーティング周期を周期的に変化させたチャープドグレーティングを用いた例について示す。これによって、回折格子の波長選択特性に揺らぎを発生させ、発振波長スペクトルの半値幅Δλｈを広げて、ひいてはスペクトル幅ΔλＲＭＳを拡大させることが可能である。そして、発振波長スペクトル内において最大強度との差分値が１０ｄＢ以下である発振縦モードの本数を増大させている。すなわち、図１７に示すように、半値幅Δλｈを半値幅ｗｃに広げることでスペクトル幅ΔλＲＭＳも拡大し、発振縦モードの本数を増大するようにしている。
【００５１】
図１６に示すように、回折格子１３は、平均周期が２２０ｎｍであり、±０．０２ｎｍの周期揺らぎ（偏差）を周期Ｃで繰り返す構造を有している。この±０．０２ｎｍの周期揺らぎによって回折格子１３の反射帯域は、約２ｎｍの半値幅を有し、これによって、最大強度との差分値が１０ｄＢ以下である発振縦モードの本数を増大させることができる。
【００５２】
また、図１６の例では、一定の周期Ｃでグレーティング周期を変化させるチャープドグレーティングとしたが、これに限らず、グレーティング周期を、周期Λ１（２２０ｎｍ＋０．０２ｎｍ）と周期Λ２（２２０ｎｍ−０．０２ｎｍ）との間で、ランダムに変化させるようにしてもよい。
【００５３】
さらに、図１８（ａ）に示すように、周期Λ１と周期Λ２とを１回ずつ交互に繰り返す回折格子として、周期揺らぎを持たせるようにしてもよい。また、図１８（ｂ）に示すように、周期Λ３と周期Λ４とをそれぞれ複数回、交互に繰り返す回折格子として、周期揺らぎを持たせるようにしてもよい。さらに、図１８（ｃ）に示すように、連続する複数回の周期Λ５と連続する複数回の周期Λ６とをもつ回折格子として、周期揺らぎを持たせるようにしてもよい。また、周期Λ１、Λ３、Λ５と周期Λ２、Λ４、Λ６との間の離散的な異なる値をもつ周期をそれぞれ補完して配置するようにしてもよい。
【００５４】
このように回折格子１３の構造等を調整することで最大強度との差分値が１０ｄＢ以下である発振縦モードの本数および複数の発振縦モードによって形成される発振波長スペクトルのＲＭＳ法によるスペクトル幅ΔλＲＭＳの値を変化させることができる。図１９〜図２１は、実際に回折格子１３の構造等を調整して発振縦モードの数およびスペクトル幅ΔλＲＭＳの値を変化させた半導体レーザ装置の発振波形を示すグラフである。図１９においては、最大強度を有する発振縦モードが１４５７．５ｎｍ付近に存在し、その光強度は−１６ｄＢ程度である。そして、最大強度との差分値が１０ｄＢ以下、すなわち図１９のグラフにおいて約−２６ｄＢ以上の光強度を有する発振縦モードの本数は１４本となる。
【００５５】
図２０は、回折格子１３が図２１とは異なる構造を有する半導体レーザ装置の発振波形を示すグラフである。最大強度を有する発振縦モードは１４５９．５ｎｍ付近に存在し、その光強度は約−１８ｄＢである。そして、最大強度との差分値が１０ｄＢ以下、すなわち図２０のグラフにおいて約−２８ｄＢ以上の光強度を有する発振縦モードの本数は２０本となる。
【００５６】
なお、比較例として図２１に１０本未満の発振縦モードを有する半導体レーザ装置の発振波形を示す。図２１において最大強度を有する発振縦モードは１４２９ｎｍ付近に存在し、その光強度は約−１０ｄＢである。したがって、最大強度との差分値が１０ｄＢ以下、すなわち図２１のグラフにおいて−２０ｄＢ以上の光強度を有する発振縦モードの本数は６本となる。
【００５７】
つぎに、発振縦モードの最大光強度に対する差分値が１０ｄＢ以下となる発振縦モードの本数および発振波長スペクトルのＲＭＳ法のスペクトル幅と、誘導ブリルアン散乱との相関関係を調べ、この実施の形態２の半導体レーザ装置が誘導ブリルアン散乱の発生を抑制でき、ＲＩＮを低減できることを示す。具体的には、図１１に示した測定装置を用いて複数の半導体レーザ装置についてリターンロスの測定をおこなっている。
【００５８】
ここで、複数の半導体レーザ装置Ａ〜Ｇについて、半導体レーザ装置の温度を変化させてリターンロスの測定をおこなった。なお、半導体レーザ装置の温度はそれぞれ５℃、１５℃、２５℃、３５℃、４５℃に変化させた上で測定をおこなっている。図２２は、この測定における最大強度との差分値が１０ｄＢ以下である発振縦モードの本数とリターンロスとの関係を示す図である。なお、同一半導体レーザ装置について発振縦モードの本数が変化しているのは温度変化の影響によるものである。半導体レーザ装置の温度は発振縦モードの本数に影響を与えるものの、リターンロスとの直接的な関係においては温度変化による影響はほとんどない。具体的には、いずれの温度であっても最大強度との差分値が１０ｄＢ以下である発振縦モードの本数が１０本以上であればリターンロスは−１３ｄＢよりも低い値となり、発振縦モードの本数が１８本以上であればリターンロスは−２８ｄＢ以下の値となる。
【００５９】
ここで、図２２では、レイリー散乱のレベルは、−２８ｄＢである。したがって、発振縦モードが１８本以上であれば、誘導ブリルアン散乱を抑制することができ、図１３に示したリターンロスに対応してＲＩＮを低減できる。この場合、実施の形態１と同様に、レイリー散乱のレベルの＋２ｄＢ程度大きい値のリターンロスのレベルを、誘導ブリルアン散乱が抑制されるしきい値とすることが好ましく、さらにレイリー散乱のレベルの＋１ｄＢ程度大きい値のリターンロスのレベルを、誘導ブリルアン散乱が抑制されるしきい値とすることがより好ましい。
【００６０】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、レーザ光を変調することによって誘導ブリルアン散乱を抑制してＲＩＮを低減するようにし、また実施の形態２では、モード本数を増大させて誘導ブリルアン散乱を抑制してＲＩＮを低減するようにしていたが、この実施の形態３では、半導体レーザ装置から出力されたレーザ光を減衰させることによって誘導ブリルアン散乱を抑制し、結果的にＲＩＮを低減しようとするものである。
【００６１】
図２３は、実施の形態３にかかる半導体レーザモジュールの構成を示す縦断面図である。図２３において、この半導体レーザモジュール５０は、半導体レーザ装置２０に対応する半導体レーザ装置５１を有する。半導体レーザモジュール５０の筐体として、Ｃｕ−Ｗ合金などによって形成されたパッケージ５９の内部底面上に、温度制御装置としてのペルチェモジュール５８が配置される。ペルチェモジュール５８上にはベース５７が配置され、このベース５７上にはヒートシンク５７ａが配置される。
【００６２】
ペルチェモジュール５８には、図示しない電流が与えられ、その極性によって冷却および加熱を行なうが、半導体レーザ装置５１の温度上昇による発振波長ずれを防止するため、主として冷却器として機能する。すなわち、ペルチェモジュール５８は、レーザ光が所望の波長に比して長い波長である場合には、冷却して低い温度に制御し、レーザ光が所望の波長に比して短い波長である場合には、加熱して高い温度に制御する。この温度制御は、具体的に、ヒートシンク５７ａ上であって、半導体レーザ装置５１の近傍に配置されたサーミスタ５８ａの検出値をもとに制御され、図示しない制御装置は、通常、ヒートシンク５７ａの温度が一定に保たれるようにペルチェモジュール５８を制御する。
【００６３】
また、図示しない制御装置は、半導体レーザ装置５１の駆動電流を上昇させるに従って、ヒートシンク５７ａの温度が下がるようにペルチェモジュール５８を制御する。このような温度制御を行なうことによって、半導体レーザ装置５１の波長安定性を向上させることができ、歩留まりの向上にも有効となる。なお、ヒートシンク５７ａは、例えばダイヤモンドなどの高熱伝導率をもつ材質によって形成することが望ましい。これは、ヒートシンク５７ａがダイヤモンドで形成されると、高電流注入時の発熱が抑制されるからである。この場合、波長安定性がさらに向上し、しかも温度制御も容易になる。
【００６４】
ベース５７上には、半導体レーザ装置５１およびサーミスタ５８ａを配置したヒートシンク５７ａ、第１レンズ５２、およびモニタフォトダイオード５６が配置される。半導体レーザ装置５１から出射されたレーザ光は、第１レンズ５２、アイソレータ５３、および第２レンズ５４を介し、光ファイバ５５上に導波される。なお、モニタフォトダイオード５６は、半導体レーザ装置５１の反射膜側から漏れた光をモニタ検出する。
【００６５】
ここで特に、この実施の形態３にかかる半導体レーザモジュールの特徴となる点は、第２レンズ５４の光学中心が、第１レンズ５２およびアイソレータ５３を介して半導体レーザ装置５１から出射されたレーザ光の光軸に対して、図示する矢印Ｘ，Ｙ，Ｚのいずれかの方向にずれていることである。ここで、Ｘ方向は、半導体レーザモジュール５０の高さ方向（紙面上下方向）を指し、Ｙ方向は、半導体レーザモジュール５０の幅方向（紙面垂直方向）を指し、Ｚ方向は、半導体レーザモジュール５０の長手方向（紙面左右方向）を指す。すなわち、この半導体レーザモジュール５０は、いわゆるデフォーカスを意図的に行なっている。換言すれば、第２レンズ５４と光ファイバ５５との光結合効率を意図的に小さくしている。なお、結合の信頼の観点から、結合ずれに対するトレランスはＺ方向の方が大きいため、その方向にずらすのがより好ましい。
【００６６】
このデフォーカスによって、半導体レーザ装置５１に十分に大きな駆動電流が印加された状態であっても、第２レンズ５４と光結合される光ファイバ５５には、半導体レーザ装置５１が出射するレーザ光の強度よりも小さな強度のレーザ光が伝播する。
【００６７】
よって、この半導体レーザモジュールは、半導体レーザ装置５１の駆動電流を大きくした状態で、レーザ光としては強度の小さなものを出力することができることになる。これは、上述したように、前方励起方式の励起光源として用いられる最適な条件、すなわち、駆動電流を大きくしてＲＩＮの悪化を防ぎつつ、小さな強度の励起光が得られるという条件を満たす。
【００６８】
ここで、図２４は、デフォーカスによる減衰率に対応したリターンロスとの関係を示している。リターンロスは、図１１に示した測定装置を用いて測定している。また、減衰率は、減衰がない場合のリターンロス−１１ｄＢを基準にした値である。図２４に示すように、減衰率が−３ｄＢ以上となった場合にリターンロスは−２８ｄＢ以下となり、誘導ブリルアン散乱が抑制される。ここで、レイリー散乱のレベルは−３０ｄＢである。
【００６９】
すなわち、この実施の形態３においても、デフォーカスによる減衰率の増大によって、実施の形態１，２と同様に、リターンロスが減少し、誘導ブリルアン散乱を抑制し、結果的に図１３に示すようにリターンロスに対応したＲＩＮの低減を図ることができる。この場合、実施の形態１，２と同様に、レイリー散乱のレベルの＋２ｄＢ程度大きい値のリターンロスのレベルを、誘導ブリルアン散乱が抑制されるしきい値とすることが好ましく、さらにレイリー散乱のレベルの＋１ｄＢ程度大きい値のリターンロスのレベルを、誘導ブリルアン散乱が抑制されるしきい値とすることがより好ましい。
【００７０】
なお、光結合効率の意図的な低下は、上記した第２レンズ５４に限らず、モジュール内の他の光学系レンズや光学部品の配置を調節することによっても可能である。
【００７１】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態３に示した半導体レーザモジュールでは、意図的にデフォーカスを行なうことで、レーザ光の強度を小さくするとしたが、この実施の形態４では、デフォーカスを行なわずに、半導体レーザモジュールの出力端部または光ファイバを介した半導体レーザモジュールの出力端近傍に、光減衰器を設けるようにしている。
【００７２】
図２５は、この発明の実施の形態４である半導体レーザモジュールの概略構成を示すブロック図である。図２５において、デフォーカスを行なわない半導体レーザモジュール５０ａは、その出力端を光ファイバ５５ａの一端に接続し、光ファイバ５５ａの他端は、光減衰器（光アッテネータ）５０ｂの入力端に接続され、光減衰器５０ｂの出力端は、光ファイバ５５ｂの一端に接続される。
【００７３】
すなわち、半導体レーザモジュール５０ａから出力されたレーザ光の出力パワーは、光減衰器５０ｂにおいて減衰され、減衰された結果がラマン増幅器の励起光として寄与する。
【００７４】
この実施の形態４においても、減衰率の増大によって、実施の形態１〜３と同様に、リターンロスが減少し、誘導ブリルアン散乱を抑制し、結果的に図１３に示すようにリターンロスに対応したＲＩＮの低減を図ることができる。この場合、実施の形態１〜３と同様に、レイリー散乱のレベルの＋２ｄＢ程度大きい値のリターンロスのレベルを、誘導ブリルアン散乱が抑制されるしきい値とすることが好ましく、さらにレイリー散乱のレベルの＋１ｄＢ程度大きい値のリターンロスのレベルを、誘導ブリルアン散乱が抑制されるしきい値とすることがより好ましい。
【００７５】
この実施の形態４では、レーザの結合状態を従来と変えないままで、最終的な出力を光減衰器で落とすため、実施の形態３と同様な効果を享受することができるとともに、半導体レーザを発振するモジュール部分を共有化できる。
【００７６】
（実施の形態５）
次に、この発明の実施の形態５について説明する。この実施の形態５では、上述した実施の形態１，２に示した半導体レーザ装置をモジュール化した半導体レーザモジュールあるいは実施の形態３，４に示した半導体レーザモジュールをラマン増幅器に適用したものである。
【００７７】
図２６は、前方励起方式を採用したラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図２６において、アイソレータ６３の近傍に設けられたＷＤＭカプラ６５´には、上述した実施の形態１，２に示した半導体レーザ装置をモジュール化した半導体レーザモジュールあるいは実施の形態３，４に示した半導体レーザモジュールに対応する半導体レーザモジュール６０ａ´〜６０ｄ´、偏波合成カプラ６１ａ´，６１ｂ´およびＷＤＭカプラ６２´を有した回路が接続され、ＷＤＭカプラ６２´から出力される励起光を信号光と同じ方向に出力する前方励起を行なう。この場合、半導体レーザモジュール６０ａ´〜６０ｄ´は、上述した実施の形態１，２に示した半導体レーザ装置をモジュール化した半導体レーザモジュールあるいは実施の形態３，４に示した半導体レーザモジュールに対応した半導体レーザモジュールを用いているため、結果的にＲＩＮが低減された状態で前方励起を効果的に行なうことができる。
【００７８】
また、図２７は、双方向励起方式を採用したらラマン増幅器の構成を示すブロック図である。なお、図２７において、図２６と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図２７に示したラマン増幅器は、図２６に示したラマン増幅器の構成に、ＷＤＭカプラ６２、半導体レーザモジュール６０ａ〜６０ｄおよび偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂをさらに設け、後方励起と前方励起とを行なう。但し、後方励起を行なうための半導体レーザモジュール６０ａ〜６０ｄについては、特に上述した実施の形態１〜４に示した半導体レーザ装置あるいは半導体レーザモジュールを用いなくてもよい。
【００７９】
各半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｂは、偏波面保持ファイバ７１を介して、複数の発振縦モードを有するレーザ光を偏波合成カプラ６１ａに出力し、各半導体レーザモジュール６０ｃ，６０ｄは、偏波面保持ファイバ７１を介して、複数の発振縦モードを有するレーザ光を偏波合成カプラ６１ｂに出力する。ここで、半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｂが発振するレーザ光は、同一波長である。また、半導体レーザモジュール６０ｃ，６０ｄが発振するレーザ光は、同一波長であるが半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｂが発振するレーザ光の波長とは異なる。これは、ラマン増幅が偏波依存性を有するためであり、偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂによって偏波依存性が解消されたレーザ光として出力するようにしている。
【００８０】
各偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂから出力された異なる波長をもったレーザ光は、ＷＤＭカプラ６２によって合成され、合成されたレーザ光は、ＷＤＭカプラ６５を介してラマン増幅用の励起光として増幅用ファイバ６４に出力される。この励起光が入力された増幅用ファイバ６４には、増幅対象の信号光が入力され、ラマン増幅される。
【００８１】
この双方向励起方式の場合にも、半導体レーザモジュール６０ａ´〜６０ｄ´は、上述した実施の形態１で説明した半導体レーザ装置を用いているため、結果的にＲＩＮが低減された状態で前方励起を効果的に行なうことができる。
【００８２】
上述した図２６または図２７に示したラマン増幅器は、上述したようにＷＤＭ通信システムに適用することができる。図２８は、図２６または図２７に示したラマン増幅器を適用したＷＤＭ通信システムの概要構成を示すブロック図である。
【００８３】
図２８において、複数の送信機Ｔｘ１〜Ｔｘｎから送出された波長λ１〜λｎの光信号は、光合波器８０によって合波され、１つの光ファイバ８５に集約される。この光ファイバ８５の伝送路上には、図２６または図２７に示したラマン増幅器に対応した複数のラマン増幅器８１，８３が距離に応じて配置され、減衰した光信号を増幅する。この光ファイバ８５上を伝送した信号は、光分波器８４によって、複数の波長λ１〜λｎの光信号に分波され、複数の受信機Ｒｘ１〜Ｒｘｎに受信される。なお、光ファイバ８５上には、任意の波長の光信号を付加し、取り出したりするＡＤＭ（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）が挿入される場合もある。
【００８４】
なお、上述した実施の形態５では、実施の形態１，２に示した半導体レーザ装置あるいは実施の形態３，４に示した半導体レーザモジュールを、ラマン増幅用の励起光源に用いる場合を示したが、これに限らず、たとえば、９８０ｎｍ，１４８０ｎｍなどのＥＤＦＡ励起用光源として用いることができるのは明らかである。
【００８５】
なお、上述した実施の形態では、活性層近傍の一部領域に回折格子１３を設け、あるいは活性層近傍の全領域に揺らぎをもった回折格子を設け、複数の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置をもとに説明したが、これに限らず、マルチモードレーザであればよく、たとえば、ファブリペロ型レーザであってもよい。また、実施の形態２を除き、ＤＦＢレーザなどのシングルモードレーザにも適用することは可能である。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、前記変調手段が、前記レーザ光の変調によって、たとえば変調度１％の変調を行って、レイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与え、または回折格子による前記高出力発振縦モードの選択本数によって、たとえば高出力発振縦モードを１８本以上とすることによって、レイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与え、または、光結合レンズ系が、前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合効率が最大となる位置からずれた状態で前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合を行い、前記光結合効率の減衰によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与え、または、光減衰器の減衰によってレイリー散乱レベルに２ｄＢ加えた値以下の値をもつ誘導ブリルアン散乱のリターンロスを与えることによって、伝送後のＲＩＮを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である半導体レーザ装置を斜めからみた破断図である。
【図２】この発明の実施の形態１である半導体レーザ装置の構成を示す長手方向の縦断面図である。
【図３】図２に示した半導体レーザ装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１に示した半導体レーザ装置の発振波長スペクトルと発振縦モードとの関係を示す図である。
【図５】バイアス電流に変調周波数信号を重畳した場合における光出力の時間変化を示す図である。
【図６】電流−光出力特性を用いて重畳信号が印加された場合における光出力変化を示す図である。
【図７】バイアス電流に変調周波数信号を重畳した場合における駆動電流の時間変化を示す図である。
【図８】重畳信号が印加され、かつ共振器長に対して部分的に回折格子が設けられた場合に誘導ブリルアン散乱の閾値が相対的に上昇することを示す図である。
【図９】重畳信号を印加した場合における変調周波数信号振幅に対する発振縦モードのスペクトル幅の変化を示す図である。
【図１０】発振縦モードのスペクトル幅に対する誘導ブリルアン散乱の閾値の変化を示す図である。
【図１１】誘導ブリルアン散乱の発生の程度の検出およびＲＩＮの測定をするための測定装置の構成を示す模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における変調度に対するリターンロスの関係を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１における変調度あるいはリターンロスをパラメータとしてＲＩＮの周波数特性を示す図である。
【図１４】ＲＩＮのリターンロス依存性を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態２である半導体レーザ装置の発振波形を示す模式図である。
【図１６】この発明の実施の形態２における回折格子の構造の一例を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態２である半導体レーザ装置の発振波形を示す模式図である。
【図１８】この発明の実施の形態２における回折格子の構造の他の一例を示す図である。
【図１９】発振縦モードの最大強度に対する差分値が１０ｄＢ以下となる発振縦モードの本数が１４本となる半導体レーザ装置の発振波形を示す図である。
【図２０】発振縦モードの最大強度に対する差分値が１０ｄＢ以下となる発振縦モードの本数が２０本となる半導体レーザ装置の発振波形を示す図である。
【図２１】発振縦モードの最大強度に対する差分値が１０ｄＢ以下となる発振縦モードの本数が６本となる半導体レーザ装置の発振波形を示す図である。
【図２２】半導体レーザ装置の温度を変化させた場合の発振縦モードの最大強度に対する差分値が１０ｄＢ以下となる発振縦モードの本数とリターンロスとの関係を示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態３である半導体レーザモジュールの構成を示す縦断面図である。
【図２４】デフォーカスによる減衰率とリターンロスとの関係を示す図である。
【図２５】この発明の実施の形態４である半導体レーザモジュールの概要構成を示す図である。
【図２６】前方励起方式を採用したラマン増幅器の構成を示すブロック図である。
【図２７】双方向励起方式を採用したラマン増幅器の構成を示すブロック図である。
【図２８】図２６または図３７に示したラマン増幅器を用いたＷＤＭ通信システムの概要構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　ｎ−ＩｎＰ基板
２　ｎ−Ｉｎｐバッファ層
３　ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層
４　ｐ−ＩｎＰスペーサ層
６　ｐ−ＩｎＰクラッド層
７　ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
８　ｐ−ＩｎＰブロッキング層
９　ｎ−ＩｎＰブロッキング層
１０　ｐ側電極
１１　ｎ側電極
１３　回折格子
１４　反射膜
１５　出射側反射膜
２０　半導体レーザ装置
２１　電流駆動部
２２　変調信号印加部
２３　接続点
３０，４６　発振波長スペクトル
３１ａ〜３１ｃ，４７〜４９　発振縦モード
３１　カプラ
３３　反射光測定手段
３４　伝送用光ファイバ
３５　入力光測定手段
３６　出力光測定手段
４５　複合発振波長スペクトル
５０，６０ａ〜６０ｄ，６０ａ´〜６０ｄ´　半導体レーザモジュール
５０ａ　光減衰器
５２　第１レンズ
５３，６３，６６　アイソレータ
５４　第２レンズ
５５　光ファイバ
５６　モニタフォトダイオード
５７　ベース
５７ａ　ヒートシンク
５８　ペルチェモジュール
５８ａ　サーミスタ
５９　パッケージ
６１ａ，６１ｂ，６１ａ´，６１ｂ´　偏波合成カプラ
６２，６５，６２´，６５´　ＷＤＭカプラ
６４　増幅用ファイバ
６７　モニタ光分配用カプラ
６８　制御回路
６９　信号光入力ファイバ
７０　信号光出力ファイバ
７１　偏波面保持ファイバ
８１，８３　ラマン増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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