(57)【要約】【課題】モニタ光８の光強度Ｐｂで主光６の光強度Ｐａを正確に制御でき、高い光強度の光を高い精度で出力可能とする。【解決手段】活性層２で生起した光を一方の端面３ａから主光６として出射すると共に他方の端面３ｂから主光の出力特性をモニタするモニタ光８として出射し、かつ主光が出射される端面に主光側反射膜９を形成すると共にモニタ光が出射される端面に主光側反射膜９より反射率が高いモニタ光側反射膜２１を形成した半導体レーザ装置２０において、モニタ光側反射膜２１における光の反射率Ｒｂは入射光の波長に依存して変化し、光の反射率Ｒｂが最大となる入射光の波長λＭは主光における予め定められた使用波長範囲（λＳ〜λＬ）の使用最短波長λＳより短く設定されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層（２）で生起した光を一方の端面（３ａ）から主光（６）として出射すると共に他方の端面（３ｂ）から前記主光の出力特性をモニタするモニタ光（８）として出射し、かつ前記主光が出射される端面に主光側反射膜（９）を形成すると共に前記モニタ光が出射される端面に前記主光側反射膜より反射率が高いモニタ光側反射膜（２１）を形成した半導体レーザ装置（２０）において、
前記モニタ光側反射膜における光の反射率（Ｒｂ）は入射光の波長（λ）に依存して変化し、前記光の反射率が最大となる入射光の波長（λＭ）は前記主光における予め定められた使用波長範囲の使用最短波長（λＳ）より短く設定されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記モニタ光側反射膜（２１）は、前記光の反射率が最大となる入射光の波長をλＭとし、低屈折率層（１１）の屈折率をｎ１とし、高屈折率層（１２）の屈折率をｎ２とすると、厚さがλＭ／４ｎ１である低屈折率層と厚さがλＭ／４ｎ２である高屈折率層とが交互に複数積層された干渉型波長フィルタであることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性層で生起した光を一方の端面から主光として出射すると共に他方の端面からモニタ光として出射する半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムに組込まれている各光通信機器や光伝送路の特性を測定する光計測器内には、光通信機器や光伝送路に送出する計測用の光信号の光源として、半導体レーザ装置が組込まれている。計測用の光信号の信号レベルは厳格に制御される必要があるので、光源として半導体レーザ装置から出射される光（主光）の光強度を正確に制御する必要がある。
【０００３】
この半導体レーザ装置から出射される光を（主光）の光強度を正確に制御するために、図６に示すように、内部に活性層２が形成された半導体レーザ装置１の一方の端面３ａから出射されてレンズ４を介して光ファイバ５へ導かれる主光６の光強度Ｐａを、半導体レーザ装置１の他方の端面３ｂから出射されたモニタ光８の光強度Ｐｂを受光素子（ＰＤ）７で検出する。主光６が出射される端面３ａには反射率Ｒａが例えば２％前後に設定された主光側反射膜９が形成され、モニタ光８が出射される端面３ｂには反射率Ｒｂが例えば９５％以上に設定されたモニタ光側反射膜１０が形成されている。
【０００４】
したがって、活性層２で生起された光の大部分は主光側反射膜９が形成された端面３ａから主光６として出射され、活性層２で生起された光の一部はモニタ光側反射膜１０が形成された端面３ｂからモニタ光８として出射される。
【０００５】
主光６の光強度Ｐａとモニタ光８の光強度Ｐｂとの比（Ｐｂ／Ｐａ）はほぼ一定とみなされるので、受光素子（ＰＤ）７で検出されたモニタ光８の光強度Ｐｂで、主光６の光強度Ｐａを目的の光強度Ｐａに制御する。具体的には、半導体レーザ装置１に供給する電流Ｉを制御する。
【０００６】
反射率Ｒｂが例えば９５％以上に設定されたモニタ光側反射膜１０は、例えば図７に示すような干渉型波長フィルタで構成されている。そして、この干渉型波長フィルタで構成されたモニタ光側反射膜１０は、図８に示すように、このモニタ光側反射膜１０へ入射した光（入射光）１３の波長λに対して、反射率Ｒｂは山形の特性を有する。この反射率Ｒｂが最大となる入射光１３の波長をλＭとする。
【０００７】
波長λＭで反射率Ｒｂが最大となる干渉型波長フィルタにおいては、図７に示すように、光の屈折率ｎ１の低屈折率層１１と光の屈折率ｎ２の高屈折率層１２とが交互に複数積層されている（ｎ２＞ｎ１）。そして、各低屈折率層１１の厚みｔ１、及び各高屈折率層１２の厚みｔ２は、周知のように、以下のように設定されている。
【０００８】
ｔ１＝λＭ／４ｎ１
ｔ２＝λＭ／４ｎ２
そして、低屈折率層１１と高屈折率層１２との積層数を増加すれば、反射率Ｒｂは上昇する。
【０００９】
一般に、このモニタ光側反射膜１０を最大効率で使用するために、反射率Ｒｂが最大となる入射光１３の波長λＭをモニタ光８（主光６）の波長（使用波長）に合わせるようにしている。
【００１０】
なお、干渉型波長フィルタを半導体レーザ装置の光が出射される一方の端面に取付ける技術は既に特許文献１に報告されている。
【００１１】
このように、活性層２で生起された光の一部を一方の端面３ｂからモニタ光側反射膜１０を介してモニタ光８として取出すことにより、このモニタ光８の光強Ｐｂを用いて他方の端面３ａから主光側反射膜９を介して出射される主光６の光強度Ｐａを制御可能である。
【００１２】
【特許文献１】
特開平９―１２９９７９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示した半導体レーザ装置１においてもまだ改良すべき次のような課題があった。
【００１４】
活性層２で生起される光の強度は一定であると仮定し、かつ、主光側反射膜９の反射率Ｒａが一定であれば、モニタ光側反射膜１０の反射率Ｒｂが変化すれば、図９に示すように、主光６の光強度Ｐａに対するモニタ光８の光強度Ｐｂの割合Ｐｂ／Ｐａが変化する。
【００１５】
一方、半導体レーザ装置１に供給する電流Ｉを増加すれば、活性層２で生起される光の強度は上昇するので、図１０（ａ）に示すように、端面２ａから主光側反射膜９を介して出射される主光６の光強度Ｐａも増加する。
【００１６】
しかしながら、半導体レーザ装置１に供給する電流Ｉを増加すれば、半導体レーザ装置１の温度が上昇するので、図１０（ｂ）に示すように、この温度上昇に伴って、活性層２で生起される光の波長λが長波長側へ変化する。
【００１７】
近年、半導体レーザ装置１から出射される主光６の光強度Ｐａの向上が求められ、主光６の光強度Ｐａは低い光強度Ｐａから高い光強度Ｐａまで、広い光強度範囲で使用される。したがって、モニタ光８（主光６）の波長λの使用波長範囲（λＳ〜λＬ）も、図１０（ｂ）に示すように、使用最短波長λＳから使用最長波長λＬまで広範囲に亘る。
【００１８】
前述したモニタ光側反射膜１０における反射率Ｒｂが最大となる入射光１３の波長λＭは、図１１に示すように、主光６の高出力が得られる主な使用波長である使用波長範囲（λＳ〜λＬ）の使用最長波長λＬに設定されている。また、使用最長波長λＬよりさらに長波長に設定される場合もある。
【００１９】
しかし、このように、反射率Ｒｂが最大となる入射光１３の波長λＭを使用波長範囲（λＳ〜λＬ）の使用最長波長λＬ又はさらに長波長に設定すると、モニタ光側反射膜１０における反射率Ｒｂが使用波長範囲（λＳ〜λＬ）において、増加関数となる。このことは、主光６の光強度Ｐａを増加すると、図９に示すように、主光６の光強度Ｐａに対するモニタ光８の光強度Ｐｂの割合Ｐｂ／Ｐａが低下する。その結果、図１２に示すように、主光６の光強度Ｐａが使用最長波長λＬに対応する光強度Ｐａまで増加したとしても、モニタ光側反射膜１０を透過したモニタ光８の光強度Ｐｂは、主光６の光強度Ｐａの増加に対応して増加せずに飽和する。
【００２０】
なお、図１２においては、説明を簡単にするために、モニタ光８の光強度Ｐｂを拡大表示している。
【００２１】
このように、モニタ光８の光強度Ｐｂが主光６の光強度Ｐａの増加に対応して増加しないと、モニタ光８の光強度Ｐｂで主光６の光強度Ｐａを正確に制御できない。
【００２２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、モニタ光の光強度が主光の光強度の増加に対応して増加し、モニタ光の光強度で主光の光強度を正確に制御でき、高い光強度の光を高い精度で出力できる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、本発明は、活性層で生起した光を一方の端面から主光として出射すると共に他方の端面から主光の出力特性をモニタするモニタ光として出射し、かつ主光が出射される端面に主光側反射膜を形成すると共にモニタ光が出射される端面に主光側反射膜より反射率が高いモニタ光側反射膜を形成した半導体レーザ装置において、モニタ光側反射膜における光の反射率は入射光の波長に依存して変化し、光の反射率が最大となる入射光の波長は主光における予め定められた使用波長範囲の使用最短波長より短く設定されている。
【００２４】
このように構成された半導体レーザ装置において、半導体レーザ装置のモニタ光が出射される端面に形成された高反射率を有するモニタ光側反射膜における反射率が最大となる入射光の波長は使用波長範囲の使用最短波長より短く設定されている。したがって、モニタ光側反射膜における反射率は、使用波長範囲内において、波長の増加に対して、減少関数となる。
【００２５】
その結果、主光の光強度が上昇して波長が長くなったとしても、モニタ光側反射膜を透過するモニタ光の光強度は、低下又は飽和することはなく、主光の光強度の上昇に伴って上昇する。よって、モニタ光の光強度は、広い使用波長範囲内において、主光の光強度変化に対応して変化するので、モニタ光の光強度で主光の光強度を正確に制御できる。
【００２６】
また別の発明は、上述した発明の半導体レーザ装置において、モニタ光側反射膜は、光の反射率が最大となる入射光の波長をλＭとし、低屈折率層の屈折率をｎ１とし、高屈折率層の屈折率をｎ２とすると、厚さがλＭ／４ｎ１である低屈折率層と厚さがλＭ／４ｎ２である高屈折率層とが交互に複数積層された干渉型波長フィルタで構成されている。
【００２７】
モニタ光側反射膜として、このような構成の干渉型波長フィルタを採用することによって、高い精度で光の反射率が最大となる入射光の波長λＭを設定可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置の概略構成を示す模式図であり、図２は図１に示す半導体レーザ装置をＡ―Ａ’線で切断した場合における断面図である。図６に示す従来の半導体レーザ装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明は省略する。
【００２９】
この実施形態においては、内部に活性層２が形成された半導体レーザ装置２０の一方の端面３ａには反射率Ｒａが例えば２％前後に設定された主光側反射膜９が形成されている。端面３ａから主光側反射膜９を介して光強度Ｐａを有する主光６が出射されてレンズ４を介して光ファイバ５へ導かれる。半導体レーザ装置２０の他方の端面３ｂには反射率Ｒｂが例えば９５％以上に設定されたモニタ光側反射膜２１が形成されている。端面３ｂからモニタ用反射膜２１を介して光強度Ｐｂを有するモニタ光８が出射されて受光素子（ＰＤ）７へ入射される。
【００３０】
受光素子（ＰＤ）７で検出されたモニタ光８の光強度Ｐｂで、主光６の光強度Ｐａを目的の光強度Ｐａに制御する。具体的には、半導体レーザ装置１に供給する電流Ｉを制御する。
【００３１】
図２の断面図において、ｎ型ＩｎＰからなる半導体基板２２上に、ｎ型ＩｎＰからなる下部クラッド層２３、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層２が順番に積層されている。なお、下部クラッド層２３の一部及び活性層２はメサ型に形成されている。このメサ型の両側にｐ型ＩｎＰからなる下部埋込層２５及びｎ型ＩｎＰからなる上部埋込層２６が形成されている。
【００３２】
さらに、活性層２の上面及び上部埋込層２６の上面にｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド層２４が形成されている。この上部クラッド層２４の上面にｐ型コンタクト層２７が形成されている。そして、このｐ型コンタクト層９の上面にｐ電極２８が取付けられ、半導体基板２２の下面にｎ電極２９が取付けられている。
そしてｐ電極２８とｎ電極２９との間に直流電圧を印加すると、活性層２は光を生起する。
【００３３】
この実施形態の半導体レーザ装置２０の端面３ｂに形成されたモニタ光側反射膜２１は、図３に示すように、図７に示す従来の半導体レーザ装置１の端面３ｂに形成されたモニタ光側反射膜１０と同様に、干渉型波長フィルタで構成されている。
【００３４】
すなわち、反射率Ｒｂが最大となる入射光１３の波長をλＭとすると、図３に示すように、光の屈折率ｎ１の低屈折率層１１と光の屈折率ｎ２の高屈折率層１２とが交互に複数積層されている（ｎ２＞ｎ１）。そして、各低屈折率層１１の厚みｔ１、及び各高屈折率層１２の厚みｔ２は以下のように設定されている。
【００３５】
ｔ１＝λＭ／４ｎ１
ｔ２＝λＭ／４ｎ２
そして、低屈折率層１１と高屈折率層１２との積層数を増加すれば、反射率Ｒｂは上昇する。
【００３６】
半導体レーザ装置２０においては、モニタ光側反射膜２１における反射率Ｒｂが最大となる入射光１３の波長λＭは、図４に示すように、この半導体レーザ装置２０から出射される主光６（モニタ光８）の使用波長範囲（λＳ〜λＬ）の使用最短波長λＳより短く設定されている。
【００３７】
この実施形態の半導体レーザ装置２０においては、主光６（モニタ光８）の使用波長範囲の使用最短波長λＳを１４５０ｎｍとし、使用最長波長λＬを１４８０とし、モニタ光側反射膜２１における反射率Ｒｂが最大となる入射光１３の波長λＭを１４３０ｎｍに設定している。
【００３８】
この入射光１３の波長λＭ＝１４３０ｎｍで反射率Ｒｂが最大となるために、この実施形態においては、低屈折率層１１として屈折率ｎ１＝１．４５で厚みｔ１＝２４０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）を採用し、高屈折率層１２として屈折率ｎ２＝２．１５で厚みｔ２＝１６５ｎｍの二酸化チタン（ＴｉＯ２）を採用している。そして、図４に示すように、波長λＭ＝１４３０ｎｍにおける最大の反射率Ｒｂが９８．５％になるように、低屈折率層１１と高屈折率層１２との積層数を設定している。
【００３９】
このように反射率Ｒｂが最大となる入射光１３の波長λＭが使用波長範囲（λＳ〜λＬ）の使用最短波長λＳより短く設定されているので、図４に示すように、主光６（モニタ光８）の使用波長範囲（λＳ〜λＬ）内においては、モニタ光側反射膜２１における反射率Ｒｂは、波長λの増加に応じて低下する。この実施形態においては、波長λが使用最短波長λＳ＝（１４５０ｎｍ）から使用最長波長λＬ（＝１４８０）まで増加すると、反射率Ｒｂは９８．４５％から９８．３０％まで低下する。
【００４０】
なお、主光６が出射される端面３ａに形成された主光側反射膜９も、モニタ光８が出射される端面３ｂに形成されたモニタ用反射膜２１と同様に、干渉型波長フィルタで構成されているが、その反射率Ｒａは２％前後に設定されている。
【００４１】
このように構成された半導体レーザ装置２０において、この半導体レーザ装置２０に供給する電流Ｉを増加すると、図５に示すように、端面３ａから主光側反射膜９を介して出射される主光６の光強度Ｐａも上昇する。電流Ｉを増加して主光６の光強度Ｐａを上昇させると、主光６（モニタ光８）の波長λも使用波長範囲（λＳ〜λＬ）内において長波長側へ移動する。主光６（モニタ光８）の波長λが長波長側へ移動すると、図４に示すように、モニタ光側反射膜２１における反射率Ｒｂが低下する。反射率Ｒｂが低下すると、モニタ光８の光強度Ｐｂが上昇する。
【００４２】
したがって、図５に示すように、主光６の光強度Ｐａが上昇して波長λが使用波長範囲（λＳ〜λＬ）の使用最長波長λＬ（＝１４８０）まで長くなったとしても、モニタ光側反射膜２１を透過するモニタ光８の光強度Ｐｂは、低下又は飽和することはなく、主光６の光強度Ｐａの上昇に伴って上昇する。よって、モニタ光８の光強度Ｐｂは、広い使用波長範囲（λＳ〜λＬ）内において、主光６の光強度変化に対応して変化するので、モニタ光８の光強度Ｐｂで主光６の光強度Ｐａを正確に制御できる。
【００４３】
なお、モニタ光側反射膜２１として周知の干渉型波長フィルタを採用しているので、反射率Ｒｂが最大となる入射光１３の波長λＭを高い精度で設定可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置においては、モニタ光側反射膜における光の反射率が最大となる入射光の波長を主光における使用波長範囲の使用最短波長より短く設定している。したがって、モニタ光の光強度が主光の光強度の増加に対応して増加し、モニタ光の光強度で主光の光強度を正確に制御でき、高い光強度の光を高い精度で出力できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる半導体レーザ装置の概略構成を示す模式図
【図２】同実施形態に係わる半導体レーザ装置の概略構成を示す断面図
【図３】同実施形態に係わる半導体レーザ装置のモニタ光側反射膜の概略構成図
【図４】同実施形態に係わる半導体レーザ装置のモニタ光側反射膜の反射率特性図
【図５】同実施形態に係わる半導体レーザ装置の主光の光強度とモニタ光の光強度との関係を示す特性図
【図６】従来の半導体レーザ装置の概略構成を示す模式図
【図７】同従来の半導体レーザ装置におけるモニタ光側反射膜の概略構成図
【図８】一般的なモニタ光側反射膜の反射率特性図
【図９】モニタ光側反射膜の反射率と光強度比との関係を示す図
【図１０】供給電流と出力される光の光強度及び波長との関係を示す図
【図１１】同従来の半導体レーザ装置におけるモニタ光側反射膜の反射率特性図
【図１２】同従来の半導体レーザ装置における主光の光強度とモニタ光の光強度との関係を示す特性図
【符号の説明】
１，２０…半導体レーザ装置、２…活性層、３ａ，３ｂ…端面、６…主光、８…モニタ光、９…主光側反射膜、１０，２１…モニタ用反射膜、１１…低屈折率層、１２…高屈折率層、２２…半導体基板、２３…下部クラッド層、２４…上部クラッド層、２５…下部埋込層、２６…上部埋込層、２７…ｐ型コンタクト層、２８…ｐ電極、２９…ｎ電極
【図１】
2004253542.tif 000003
【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】
2004253542.tif 000009
【図８】
2004253542.tif 000010
【図９】
2004253542.tif 000011
【図１０】
2004253542.tif 000012
【図１１】
2004253542.tif 000013
【図１２】
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