(57)【要約】【課題】分岐数が多く、分岐光量の調整が容易な光部品によって簡単な構成で波長モニタ機能を有するレーザ装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ素子３０と前記半導体レーザ素子から発光されるレーザ光が少なくとも２以上の面に入射され、反射と透過によってレーザ光が分岐される光学部品１０と、分岐されたレーザ光が所定波長のレーザ光を選択的に透過する光フィルタ２０を透過し、受光素子２１によって受光されるよう配置されているレーザ装置である。光学部品１０の複数面への入射光量比によってレーザ光の分岐光量調整が容易となり、３分岐以上に分岐することを可能にする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２以上の面にレーザ光が入射され、反射と透過によって前記レーザ光が分岐されることを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記レーザ光が入射される２以上の面が異なる透過率を有することを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記光学部品が空隙部分を有し、前記光学部品の少なくとも１の面と前記空隙部分に前記レーザ光が入射されることによって分岐されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品。
【請求項４】
半導体レーザ素子と
前記半導体レーザ素子から発光されるレーザ光が少なくとも２以上の面に入射され、反射と透過によって前記レーザ光が分岐される光学部品と、
少なくとも一つの分岐された前記レーザ光を受光するよう配置された受光素子とを有するレーザ装置。
【請求項５】
少なくとも３方向以上にレーザ光が分岐されることを特徴とする請求項４に記載の光学部品。
【請求項６】
前記光学部品のレーザ光が入射される２以上の面が異なる透過率を有することを特徴とする請求項４または５に記載のレーザ装置
【請求項７】
前記光学部品が空隙部分を有し、前記光学部品の少なくとも１の面と前記空隙部分に前記レーザ光が入射されることによって分岐されることを特徴とする請求項４乃至６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
所定波長のレーザ光を選択的に透過する光フィルタを有し、前記受光素子は前記光フィルタを透過したレーザ光を受光するよう配置されていることを特徴とする請求項４乃至７に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記半導体レーザ素子から発光され、前記光学部品を透過したレーザ光が光ファイバに結合するよう配置されたことを特徴とする請求項４乃至８に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記半導体レーザ素子が異なる発光波長を出力する複数の活性層を有する半導体集積素子であることを特徴とする請求項４乃至９に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
半導体レーザ素子と
前記半導体レーザ素子から発光されるレーザ光が少なくとも２以上の面に入射され、反射と透過によって前記レーザ光が分岐される光学部品と、
所定波長のレーザ光を選択的に透過する光フィルタと
前記光フィルタを透過した前記レーザ光の分岐光を受光するよう配置された受光素子と
前記半導体レーザ素子と前記光学部品と前記光フィルタと、前記受光素子を収納するパッケージと、
前記半導体レーザ素子から発光され、前記光学部品を透過したレーザ光を入射して外部に送出する光ファイバとを有するレーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信分野に用いられる光送信器、特に波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信分野に用いられる光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ通信分野においては伝送量の増大に伴い、より狭い間隔で波長を多重化する高密度化が行われており、波長が精度高く制御されたレーザ光源が求められている。そこで、レーザ素子からの発光波長をモニタし、発光波長制御にフィードバックすることによって、発光波長を安定化するということが行われている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−５６１８５号公報
【特許文献２】
特開２００２−３３５０３６号公報
【０００４】
ＷＤＭ通信等の光通信に用いられる半導体レーザとして、例えば図８に示すように、波長調整機能と波長モニタ機能を備えたレーザモジュールが知られている。半導体レーザ素子１３０が温度調整器１６０上に構成され、半導体レーザ素子１３０の温度環境を変えることにより、発光波長を可変とし、半導体レーザ素子１３０の後方端面から発光されるレーザ光をハーフミラー等の光部品１３５によって２分岐し、分岐された一方の光を受光器１２２で受光し、分岐されたもう一方の光を光フィルタ１２０透過後、受光器１２１で受光し、これら二つの受光器１２１、１２２で受光される光強度を比較し、発光波長がモニタされる。これら受光器でモニタされた波長情報に基づいて、温度調整器１６０が制御されることによって、レーザ光が所定の発光波長に保持される。この温度調整器１６０は通常、ペルチェ素子が集積されたＴＥＣ（ｔｈｅｒｍｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｏｌｅｒ）が用いられている。
【０００５】
さらにはＷＤＭ通信システムにおいては波長が正確に制御され、かつ、異なる波長を持つ信号光源を数多く有することが要求されている。しかし異なる種類の信号光源を用いることは通信業者、供給業者に在庫の増大とコストの増大を招くことから、幾つかの異なる発光波長を選択し制御することが可能なレーザ光源の開発が求められている。
このようなものとして、例えば、半導体基板上にレーザアレイ、光合波器（ＭＭＩ）、光増幅器（ＳＯＡ）などが集積された半導体集積素子を用いたレーザ光源が開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示されるような波長モニタでは半導体レーザ素子からのレーザ光を分岐し、光フィルタ透過後の光強度をモニタしているため、多くの光学部品を必要とする。また、ＭＭＩで合波されたレーザ光を分岐して波長モニタする構成を有するレーザアレイ素子を用いたレーザ光源では、信号光として光ファイバに搬送されるレーザ光の一部を分岐する構成となっているためレーザ光をより多く分岐する必要があるが、従来のハーフミラー等の光分岐器ではレーザ光は２分岐されるのみであるので、複数の光分岐器を必要とすることになり、波長モニタ部が巨大化する。さらにはハーフミラーのような一定比率で光を分岐する光分岐器では、光ファイバに搬送される信号光強度と、分岐されモニタとして用いられるモニタ光の光強度の調整が困難である。
【０００７】
また、ＷＤＭ通信分野においては伝送量の増大に伴い、より狭い間隔で波長を多重化する高密度化が行われている。波長モニタ部の光フィルタとして一般に用いられている光学材料の両端面で共振器を構成するエタロンフィルタでは、より狭い波長間隔に対応するには共振器長を長くする必要があるため、光フィルタが巨大化する。特にレーザ素子および波長モニタ機能が内蔵されたレーザモジュールでは部品点数の増大、光学部品の巨大化は一定サイズのパッケージにそれらの部品を収納することを困難にするという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡易な構成によってレーザ光の波長モニタを構成し、また、レーザ光に対して分岐されるレーザ光の強度比率を容易に調整することができるものである。さらにはそのような波長モニタの構成を用いることによりレーザモジュールパッケージに波長モニタ機能を内蔵することを容易にするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は次のような構成としたものである。
第１の発明は少なくとも２以上の面にレーザ光が入射され、反射と透過によって前記レーザ光が分岐されることを特徴とする光学部品に係る発明である。複数の面に光を入射し反射と透過による分岐を組み合わせることによって、部品点数を増やすことなく光の分岐数を増やし、各面への入射光量比を調整することによってレーザ光の分岐比の調整を容易にするものである。
【００１０】
第２の発明は上記第１の発明の構成に加え、前記レーザ光が入射される２以上の面が異なる透過率を有することを特徴とするものである。レーザ光が入射される各々の面が異なる透過率を有することによって、レーザ光の分岐比の調整を容易にするものである。
【００１１】
第３の発明は前記レーザ光が入射される少なくとも１の面が、前記光学部品を構成する光学材料が空隙部分を有することによって形成されていることを特徴とするものである。レーザ光をそのまま透過させることを目的としてレーザ光が入射される面では前記光部品を構成する光学材料に設けられた空隙部分をレーザ光を透過させることによって、光学部品への入射面での反射を防ぐものである。
【００１２】
第４の発明は半導体レーザ素子と
前記半導体レーザ素子から発光されるレーザ光が少なくとも２以上の面に入射され、反射と透過によって前記レーザ光が分岐される光学部品と、
少なくとも一つの分岐された前記レーザ光を受光するよう配置された受光素子とを有することを特徴とするレーザ装置に係るものである。
本構成により波長モニタ機能を有するレーザ装置の構成を簡易にするものである。
【００１３】
第５の発明は第４の発明に加えて少なくとも３方向以上にレーザ光が分岐されることを特徴とするものである。本構成により、半導体レーザ素子の前方に波長モニタを配置することを可能とするものである。
【００１４】
第６の発明は第４の発明に加えて前記光学部品のレーザ光が入射される２以上の面が異なる透過率を有することを特徴とするものである。本構成により、信号光およびモニタ光の分岐強度比の調整が容易となる。
【００１５】
第７の発明は第４の発明に加えて前記レーザ光が入射される少なくとも１の面が、前記光学部品を構成する光学材料が空隙部分を有することによって形成されていることを特徴とするものである。レーザ光をそのまま透過させることを目的としてレーザ光が入射される面では前記光部品を構成する光学材料に設けられた空隙部分にレーザ光を透過させることによって、光学部品への入射面での反射を防ぐものである。
【００１６】
第８の発明は第４の発明に加えて所定波長のレーザ光を選択的に透過する光フィルタを有し、前記受光素子は前記光フィルタを透過したレーザ光を受光するよう配置されていることを特徴とするものである。本構成により簡易な構成でレーザ光源の波長モニタ機能を得るものである。
【００１７】
第９の発明は第４の発明に加えて前記半導体レーザ素子から発光され、前記光学部品を透過したレーザ光が光ファイバに結合するよう配置されたことを特徴とするものである。本構成により、半導体レーザ素子の前方に波長モニタ機能を配置することを可能とするものである。
【００１８】
第１０の発明は第４の発明に加えて前記半導体レーザ素子が異なる発光波長を有する複数の活性層を有する半導体集積素子であることを特徴とするものである。本構成により、広い範囲で波長選択が可能なレーザ装置においても同一の波長モニタによって波長をモニタすることを可能とする。
【００１９】
第１１の発明は半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から発光されるレーザ光が少なくとも２以上の面に入射され、反射と透過によって前記レーザ光が分岐される光学部品と、所定波長のレーザ光を選択的に透過する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記レーザ光の分岐光を受光するよう配置された受光素子と、前記半導体レーザ素子から発光され前記光学部品を透過したレーザ光を入射して外部に送出する光ファイバとを、有するレーザモジュールで構成されるものである。本構成により、パッケージ内に簡易な構成で半導体レーザ素子および前記半導体レーザ素子の発光波長をモニタする機能を収納するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図は本発明を理解できる程度に各構成要素およびその機能を概略的に示したもので、本発明を限定するものではない。
【００２１】
第１の実施形態
図１は第１の実施形態を示す平面模式図である。
図１は半導体レーザ素子から出力されるレーザ光を光ファイバによって搬送される信号光とモニタ光に分岐し、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光の波長をモニタする機能を有するレーザ装置の構成を示す図である。
【００２２】
本実施形態のレーザ装置は、半導体レーザ素子３０、半導体レーザ素子３０を搭載し温度調整をおこなう温度調整器６０、半導体レーザ素子３０から出力されるレーザ光を平行光にするレンズ４０、平行にされた前記レーザ光を３方向に分岐する光分岐器１０、分岐された第１のレーザ光を受光し強度をモニタする第１の受光素子２１、分岐された第２のレーザ光を受光し強度をモニタする第２の受光素子２２、光分岐器１０と第１の受光素子２１の間に配置され、所定波長のレーザ光を透過させる光フィルタ２０、分岐された第３のレーザ光を光ファイバに結合するレンズ４１、結合されたレーザ光を搬送する光ファイバ５０と、光分岐器１０、受光素子２１、２２および光フィルタ２０を搭載し温度調整をおこなう温度調整器６１と、それらを収納するパッケージ１００とから構成されている。
【００２３】
本実施形態のレーザ装置は、第１の受光素子２１によって受光される光量に応じて出力されるＰＤ電流と、第２の受光素子２２とによって受光される光量に応じて出力されるＰＤ電流の差もしくは比に基づいて半導体レーザ素子３０からの発光波長がモニタされ、そのモニタ情報に基づいて、ペルチェ素子で構成される温度調整器６０が制御されることによって半導体レーザ素子３０の発光波長が安定に制御されている。光フィルタ２０は、例えば石英等で構成され、その両端面間での光干渉によって波長選択透過特性を有するエタロンフィルタ等が用いられる。
【００２４】
図２は本実施形態に用いられる光分岐器１０でのレーザ光の分岐を示すものである。光分岐器１０は六角柱状の光学材料で構成されており、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光は光分岐器１０の面１０−ａおよび面１０−ｂに入射される。面１０−ａは入射されたレーザ光の透過率が３０％となるような誘電体多層膜が蒸着されており、面１０−ａを透過した第１の分岐光は面１０−ｃを透過し、光フィルタ２０に入射する。光フィルタ２０を透過した所定波長のレーザ光は第１の受光素子２１に結合する。一方、面１０−ａに入射されたレーザ光の７０％は反射されて第２の分岐光となり、第２受光素子２２に結合する。さらに、光分岐器１０の面１０−ｂに入射されたレーザ光は第３の分岐光として面１０−ｄを透過し信号光として用いられる。光分岐器１０の面１０−ｂ、１０−ｃ、１０−ｄの表面はレーザ光の反射を防ぐようＡＲコーティングが施されている。各分岐光がこのような経路となるよう、光分岐器の面１０−ａへのレーザ光入射角４５°、面１０−ｂへのレーザ光入射角８２°、面１０−ａと面１０−ｂがなす角が１２７°となっており、各々許容差２度以内に作製されている。
【００２５】
本実施形態では信号光とモニタ光の光分岐比は光分岐器１０の面１０−ａと面１０−ｂに入射されるレーザ光量によって支配されるため光分岐器１０の位置を調整することによって容易に調整することが可能である。本実施形態では、１個の光分岐器によってレーザ光を３分岐でき、波長モニタ機能を半導体レーザ素子の後方端面光でなく、信号光に用いられる前方端面光を用いたとしても、１個の光分岐器によってレーザ光を３分岐でき、波長モニタ機能を有するレーザ装置を簡単な構成で実現することができ、小型化が容易となる。また、部品点数が少なく、光量調整が容易なため製造工程を簡略化することができる。
【００２６】
第２の実施形態
図３は第２の実施形態の構成を示す平面模式図である。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。第２の実施形態では第１の実施形態の構成に加え、光分岐器１０と第２の受光素子２２との間に反射鏡２３が配置され、第２の分岐光の進行方向が第１および第３の分岐光と略同一の方向に変えられている。本実施形態では第１、第２の受光素子２１、２２が同じ方向に配置されるため、同一の部材に設置し、第１および第２の受光素子２１、２２の受光するレーザ光の光量を同時に調整することが可能となる。第２の実施形態では第１の実施形態に比べ、さらに波長をモニタするために第１および第２の受光素子が受光する光量調整を容易にすることができる。
【００２７】
第３の実施形態
図４は第３の実施形態の構成を示す平面模式図である。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。第１の実施形態と異なる点は半導体レーザ素子３１として複数の活性層を有し、それら複数の活性層から出力されるレーザ光が光合波器（ＭＭＩ）によって合波され１つの導波路から出力される半導体レーザアレイ集積素子が用いられていることである。さらに異なる点は半導体レーザ素子３１から出力されるレーザ光は光分岐器１１の３面に入射されることである。
【００２８】
図５は本実施形態に用いられる光分岐器１１でのレーザ光の分岐を示すものである。光分岐器１１は対称な台形状の四角柱をしており、面１１−ａはＡＲコーティングされており、面１１−ｂ、面１１−ｃは全反射コーティングされている。面１１−ｂ、面１１−ｃへのレーザ光の入射角度はほぼ４５°となるように光分岐器１１が配置されている。面１１−ｂで反射された第１の分岐光は、光フィルタ２０に入射する。光フィルタ２０を透過した所定波長のレーザ光は第１の受光素子２１に結合する。一方、面１１−ｃで反射された第２の分岐光は、第２受光素子２２に結合する。さらに、光分岐器１０の面１１−ａに入射されたレーザ光は第３の分岐光としてそのまま透過し、レンズ４１によって光ファイバ５０に導かれ信号光として用いられる。
【００２９】
本実施形態では光分岐器１１の位置調整によって、信号光として用いられる第３の分岐光量は一定に維持したまま、モニタ光に用いられる第１および第２の分岐光量比を容易に調整できる。
【００３０】
第４の実施形態
図６は第４の実施形態に用いられる光分岐器１２でのレーザ光の分岐を示すものである。図７−ａは第３の実施形態に用いられる光分岐器１１のレーザ光入射方向から見た斜視図であり、図７−ｂおよび図７−ｃは光分岐器１２のレーザ光入射方向から見た斜視図を示すものである。光分岐器１２は第３の実施形態で用いられた光分岐器１１と同じ機能を有しているが、図７−ａおよび図７−ｂに示されるように、面１１−ａに入射し透過するレーザ光の経路にあたる部分の光学材料がくり貫かれ空隙を有する形状となっており、面１１−ａに入射するレーザ光は空間をそそまま通過することになる。第３の実施形態に使用される光分岐器１１のレーザ光入射面１１−ａはＡＲコーティングが施され、反射を防ぐように構成されているが、このような界面での光反射を完全に防ぐことは非常に難しい。本実施形態ではそのような界面でのわずかな反射をもおこすことなく第３の分岐光を分岐することが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明にかかる光部品を用いたレーザ装置では、簡単な構成でレーザ光を分岐し、半導体レーザ素子から出力される発光波長をモニタ可能なレーザ装置を構成することができる。本構成により、レーザ装置を小型化でき、かつ波長モニタ機能によりレーザ光の波長を所定の波長に安定に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかるレーザ装置の平面模式図である。
【図２】第１の実施形態にかかるレーザ装置に用いられる光部品での光分岐を説明するための平面模式図である。
【図３】第２の実施形態にかかるレーザ装置の平面模式図である。
【図４】第３の実施形態にかかるレーザ装置の平面模式図である。
【図５】第３の実施形態にかかるレーザ装置に用いられる光部品での光分岐を説明するための平面模式図である。
【図６】第４の実施形態にかかるレーザ装置に用いられる光部品での光分岐を説明するための平面模式図である。
【図７】第４の実施形態にかかるレーザ装置に用いられる光部品の形状を説明するための平面模式図である。
【図８】従来の波長モニタ機能を有するレーザ装置における平面模式図である。
【符号の説明】
１０：光分岐器
１１：光分岐器
１２：光分岐器
２０：光フィルタ
２１：第１の受光素子
２２：第２の受光素子
２３：反射鏡
３０：半導体レーザ素子
３１：半導体レーザアレイ集積素子
３２：活性層
３３：光合波器（ＭＭＩ）
４０、４１：レンズ
５０：光ファイバ
６０、６１：温度調整器
１００：パッケージ
【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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