(57)【要約】【課題】発光素子がスペクトルを望ましいパターンに直接に変えて出力して、高速変調の目的を達し、データ伝送の効率を改善し、さらに、隣接のチャネルからの光学信号の進入を防ぐことができ、クロストークの現象を減少する、チューナブル光源モジュールを提供する。【解決手段】本発明のチューナブル光源モジュール１０は、半導体発光素子１２と、半導体発光素子１２が発した光ビームを濾過するファブリーペロ素子１６と、反射器１８とを備える。ファブリーペロ素子１６によって濾過された光ビームは、反射器１８の反射によってファブリーペロ素子１６に戻った後、再び半導体発光素子１２に入る。また、半導体発光素子１２とファブリーペロ素子１６の間にフォーカスレンズ１４を配置し、半導体発光素子１２が発した光ビームを平行光ビームにコリメートすることも可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が発した光ビームを濾過する、ギャップを調整できるファブリーペロ素子と、
前記ファブリーペロ素子を通過した光ビームを前記ファブリーペロ素子に反射し、そして再び前記半導体発光素子に入らせる反射器と、
を備える、チューナブル光源モジュール。
【請求項２】
前記半導体発光素子と前記ファブリーペロ素子の間に配置され、前記半導体発光素子が出力した光ビームを平行光ビームにコリメートするためのフォーカスレンズを、さらに備える、請求項１に記載のチューナブル光源モジュール。
【請求項３】
第一光出力端面及び第二光出力端面を有する半導体発光素子と、
前記第一光出力端面から出射した光ビームを濾過する、ギャップを調整できるファブリーペロ素子と、
前記ファブリーペロ素子を通過した光ビームを前記ファブリーペロ素子に反射し、そして再び前記半導体発光素子に入らせる反射器と、
を備えるチューナブル光源モジュールであって、
前記第二光出力端面から光ビームを出力する、チューナブル光源モジュール。
【請求項４】
第一光出力端面及び第二光出力端面を有する、半導体発光素子と、
前記第一光出力端面から出射した光ビームを濾過する、ギャップを調整できるファブリーペロ素子と、
前記ファブリーペロ素子を通過した光ビームを前記ファブリーペロ素子に部分的に反射し、そして再び前記半導体発光素子に入らせる部分反射器と、
を備える、チューナブル光源モジュール。
【請求項５】
前記半導体発光素子の前記第二光出力端面が全反射面であり、前記部分反射器を透過した光ビームが出力される、請求項４に記載のチューナブル光源モジュール。
【請求項６】
前記半導体発光素子の前記第二光出力端面が部分反射面であり、前記第二光出力端面から光ビームが出力される、請求項４に記載のチューナブル光源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チューナブル光源モジュールに関し、特にギャップを調整できるチューナブル・ファブリーペロ素子と反射器の組み合わせを利用したチューナブル光源モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光通信分野において、光ファイバシステムは光源が生じる光ビームでデータの伝送を行っている。従来、使用されている光源はレーザダイオード、又は、発光ダイオードである。図５は、従来のレーザ光源を光通信に応用して構成されたレーザ光源モジュール１００を示す図である。図５に示すように、当該モジュールはレーザダイオード１０２と、フォーカスレンズ１０４と、回折格子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｇｒａｔｉｎｇ）１０６と、回転可能な反射鏡１０８と、によって構成されている。レーザダイオード１０２が発した光ビームは、フォーカスレンズ１０４によって平行光ビームにコリメートされた後、回折格子１０６に入射する。回折格子１０６は金属コーティングによって形成され、薄膜内の干渉現象によって所定の波長を通過させ、その他の波長を反射する。さらに、回折格子１０６は回転可能な反射鏡１０８との組み合わせによって、光ビームを回折格子１０６上において異なる光の出力波長を形成するように屈折させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光通信の応用において、発光素子がスペクトル（スペクトラム）を望ましいパターンに直接に変えて出力するチューナブル光源モジュールを設計することができれば、実用性を顕著に高めるとともに、高速変調の目的を達成し、データ伝送の効率を向上することができる。さらに、これにより、当該発光素子が直接に狭い帯域のスペクトルを生成し、隣接するチャネルからの光学信号の進入を防ぐ効果が得られ、クロストークの現象を減少することもできる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
よって、本発明の目的は、ギャップを調整できるチューナブル・ファブリーペロ素子と反射器の組み合わせによって、発光素子が望ましいスペクトルを直接に出力するチューナブル光源モジュールを提供することにある。本発明のチューナブル光源モジュールは、半導体発光素子と、半導体発光素子が発した光ビームを濾過するファブリーペロ素子と、反射器とを備える。ファブリーペロ素子によって濾過された光ビームは、反射器の反射によってファブリーペロ素子に戻った後、再び半導体発光素子に入る。また、半導体発光素子とファブリーペロ素子の間にフォーカスレンズを配置し、半導体発光素子が発した光ビームを平行光ビームにコリメートすることも可能である。
【０００５】
本発明の反射器は、例えば全反射鏡であり、ファブリーペロ素子は半導体発光素子の一光出力端面から発せられた光ビームを濾過する。濾過された光ビームは全反射鏡によって、再びファブリーペロ素子に入射されて半導体発光素子に戻る。チューナブル光源モジュールは、半導体発光素子のもう一つの光出力端面から光ビームを出力する。
【０００６】
本発明の別の実施例として、反射器は部分反射鏡であり、濾過された光ビームを部分的に反射し、一部の光ビームを通過させる。反射器を通過した一部の光ビームは、チューナブル光源モジュールの出力光ビームとすることができ、或いは、さらに波長ロッキング回路に入ることによってより精確な波長の出力を生成する。
【０００７】
さらに、フォーカスレンズは、凸レンズ又はフレネルレンズである。また、反射器はファブリーペロ素子に貼り付けられるように配置され、或いは、出力スペクトルの光の強さを微調整するために、チルトを調整できるように配置されることもできる。
【０００８】
本発明によれば、上記半導体発光素子の出力スペクトルは、ファブリーペロ素子の中心波長の影響によって変化する。従って、ファブリーペロ素子の平行反射鏡面の間隔を調整することによって、半導体発光素子の出力スペクトルを望ましいパターンに直接に変化させることができ、本発明の目的を遂げることができる。さらに、本発明によれば、光ビームは反射器の反射によって再び半導体発光素子に入射するため、光波はファブリーペロ素子を二度通過する。これによって、半導体発光素子は、より狭い帯域のスペクトルを発する。半導体発光素子の出力スペクトルの帯域が狭くなるとともに、光波のストップバンド（ｓｔｏｐ  ｂａｎｄ）を減少することができ、隣接するチャネルからの光学信号の進入を防ぐことができ、クロストークの現象を減少する。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態１に係わるチューナブル光源モジュール１０の構成及びその作動原理を示す図である。図１に示すように、チューナブル光源モジュール１０は、レーザ光源１２と、フォーカスレンズ１４と、ギャップを調整できるチューナブル・ファブリーペロ素子１６と、全反射鏡１８と、を備えている。レーザ光源１２は、例えば、ＡｌＧａＡｓレーザダイオード等の半導体発光素子であり、その両端に設けられた光出力端面１２Ａと１２Ｂを有し、光出力端面１２Ａには反射防止膜（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）を施す。フォーカスレンズ１４は、例えば、小型の凸レンズ又は共面の同心円環によって構成されたフレネルレンズである。ファブリーペロ素子１６は、例えば、半導体プロセスによって製作されたＭＥＭＳ型ファブリーペロフィルターであり、レーザダイオード１２と全反射鏡１８の間に配置される。ファブリーペロ素子１６は、高い反射率を有する二つの平行反射鏡１６Ａと１６Ｂによって形成された微小なギャップを利用することにより、ギャップの寸法が所定の入射光の波長の半分の整数倍となる場合に増強性干渉を生じ、所定波長を有する光を出力する。
【００１１】
以下、実施形態１によって本発明の作動原理を説明する。まず、レーザ光源１２は光出力端面１２Ａから光ビームを発する。この光ビームはフォーカスレンズ１４を通過した後、平行光ビームにコリメートされる。この平行光ビームはファブリーペロ素子１６に入射した後、光ビームの大部分のスペクトルが除去され、ファブリーペロ素子１６の濾過条件に符合する部分のみが通過する。次に、ファブリーペロ素子１６を通過した光ビームは、ファブリーペロ素子の反射鏡１６Ｂの裏面に貼り付けられた全反射鏡１８の反射によって、再びファブリーペロ素子１６を通過して、フォーカスレンズ１４によってレーザ光源１２に集束される。端面１２Ａには反射防止膜が施されているため、全反射鏡１８によって反射された光ビームを、大量にレーザ光源１２に入射することができる。なお、反射鏡１６Ａ又は１６Ｂは、移動できるように配置されるため、反射鏡１６Ａと１６Ｂのギャップを変化させることができる。ギャップが変わると、ファブリーペロ素子１６を通過した光のスペクトルも同時に変わり、ファブリーペロ素子１６の干渉条件に符合する光のみがレーザ光源１２に戻る。チューナブル光源モジュール１０は、レーザ光源１２の光出力端面１２Ｂから所定のスペクトルを出力する。
【００１２】
本発明の実施形態１によれば、レーザ光源１２の出力スペクトルはファブリーペロ素子１６の中心波長の影響を受けて変化する。そのため、ファブリーペロ素子１６と平行反射鏡面の間隔を調整することによって、レーザ光源１２の出力スペクトルを望ましいパターンに直接に変化させることができ、本発明の目的を遂げることができる。さらに、光波が初回ファブリーペロ素子１６を通過した後の波長分布はガウス分布に近いため、光波に再度ファブリーペロ素子１６を通過させることによって、出力スペクトルの帯域を更に狭くし、隣接するチャネルからの光学信号の進入を防ぐことができ、各チャネル間のクロストークの現象を減少することができる。
【００１３】
さらに、図２に示すように、本発明の実施形態１における全反射鏡１８は、ファブリーペロ素子１６に貼り付けられず、ファブリーペロ素子１６と距離を置いて矢印に示す方向に傾けるように配置することもできる。この場合に、鏡面のチルトを微調整することにより、レーザ光源１２に戻る光の強度を制御することができ、レーザ光源１２が出力した光ビームの強度を微調整することができる。よって、光ファイバネットワークのチャネル監視（ｃｈａｎｎｅｌ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）に応用される際に、各チャネルの光の強度の均一性を維持することができる。
【００１４】
図３は、本発明の実施形態２係わるチューナブル光源モジュール３０の構成及びその作動原理を示す図である。図３に示すように、チューナブル光源モジュール３０は、レーザ光源３２と、フォーカスレンズ３４と、ギャップを調整できるチューナブル・ファブリーペロ素子３６と、部分反射鏡３８（光ビームを、例えば、半分反射し、半分透過する鏡面）と、を備えている。本実施形態において、レーザ光源３２の出力端面３２Ａは、実施形態２と同じように反射防止膜が設けられ、出力端面３２Ｂは全反射面となるようにコーティングされる。図３に示すように、レーザ光源が発した光ビームは部分反射鏡３８に届いた後、光ビームの一部が再びファブリーペロ素子３６に入射することにより、スペクトルをさらに狭くし、最後にフォーカスレンズ３４を通過してレーザ光源３２に入射する。これにより、レーザ光源３２により狭い帯域のスペクトルを出力させる。この際、出力端面３２Ｂが全反射面であるため、光ビームは出力端面３２Ａのみから出力され、この出力された光ビームの一部は部分反射鏡３８を通過して、チューナブル光源モジュール３０の出力光となる。よって、部分反射鏡３８の特性により、チューナブル光源モジュール３０の光出力端面はフォーカスレンズ３４と同じ側にあり、平行光ビームとなる。このため、更にコリメータ４０によって集束することができ、光通信に応用される際により良い光の強度を得ることができる。
【００１５】
図４は、本発明の実施形態３に係わるチューナブル光源モジュールの構成及びその作動原理を示す図である。図４には、図３の出力端面３２Ｂを部分反射面に変えた例を示す。図４に示すように、まず、レーザ光源３２の出力端面３２Ｂに光学薄膜をコーティングして部分反射面を形成することにより、レーザ光源３２の端面３２Ｂから光ビームを出力できる。次に、部分反射鏡３８を通過した光ビームが進行する経路に波長ロッキング回路４２を設け、部分反射鏡３８を通過した光ビームは波長ロッキング回路４２によって処理された後、レーザ光源３２に戻ることができ、レーザ光源３２により精確な波長の出力を提供する。
【００１６】
さらに、上記部分反射鏡３８は、図２に示すようにチルトを調整できるチューナブル鏡面方式に配置されることもできる。これにより、レーザ光源３２の出力スペクトルの光の強度を微調整することができる。
【００１７】
本発明のフォーカスレンズは光学基板の上に単独に形成してもよく、或いは、半導体エッチングプロセスによって、ファブリーペロ素子におけるレーザダイオードに面した一側に直接に形成してもよい。
【００１８】
なお、前記各実施形態による説明は、本発明の内容を簡単に説明するための内容に過ぎず、本発明をそれらの構造に狭義的に制限するものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のチューナブル光源モジュールによれば、発光素子がスペクトルを望ましいパターンに直接に変えて出力できるため、高速変調の目的を達成でき、データ伝送の効率を改善することができる。さらに、これにより、直接、当該発光素子が狭い帯域のスペクトルを発するため、隣接のチャネルからの光学信号の進入を防ぐことができ、クロストークの現象を減少することが可能です。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係わるチューナブル光源モジュールの構成及びその作動原理を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係わるチューナブル光源モジュールにおいて、チルトを調整できる反射器の配置を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係わるチューナブル光源モジュールの構成及びその作動原理を示す図である。
【図４】本発明の実施形態３係わるチューナブル光源モジュールの構成及びその作動原理を示す図である。
【図５】従来のレーザ光源モジュールを示す図である。
【符号の説明】
１０、３０    チューナブル光源モジュール
１２、３２    レーザ光源
１４、３４    フォーカスレンズ
１６、３６    ファブリーペロ素子
１６Ａ、１６Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ    平行反射鏡
１８        全反射鏡
３８        部分反射鏡
４０        コリメータ
４２        波長ロッキング回路
１００                レーザ光源モジュール
１０２                レーザダイオード
１０４                フォーカスレンズ
１０６                回折格子
１０８                反射鏡
【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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