(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース上にチップキャリアを介して設けられた半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子に光結合され該半導体レーザからの出力光が入射される光ファイバと、該光ファイバに形成され、該半導体レーザ素子の発振波長を決めると同時に、該半導体レーザ素子の後端面との間に共振部を構成する所定波長においてピーク反射率を有する回折格子からなる波長選択手段を備える半導体レーザモジュールであって、
前記半導体レーザ素子はマルチモード発振し、かつ前記波長選択手段の反射率スペクトルは、ピーク反射率の９５％の反射率のときの波長帯域幅が、ピーク反射率の５０％の反射率のときの波長帯域幅の０．２９倍より大きく、
前記共振部から出力されるレーザ光のスペクトルはメインピークとなる縦モードの光強度を基準とする−３ｄＢ以内の波長帯域に４〜６本の縦モードを含み、かつ前記レーザ光の縦モード間隔が０．１ｎｍ以上であり、全ての縦モードにおける光強度を誘導ブリリュアン散乱発生閾値未満としたことを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
前記波長選択手段は所定波長においてピーク反射率を有する回折格子であって、該回折格子における光のピーク反射率と、前記半導体レーザ素子の前端面における光の反射率とは、
５％＞（回折格子における光のピーク反射率）＞（半導体レーザ素子の前端面における光の反射率）＞０．０５％
の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項３】
前記レーザ光のスペクトル幅が０．３〜３ｎｍの所定値であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
【請求項４】
前記レーザ光の偏光度を低減するデポラライザをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
【請求項５】
前記デポラライザは、前記光ファイバの少なくとも一部に設けられた偏波保持ファイバであることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項６】
前記半導体レーザモジュールは、ラマン増幅器の励起光源モジュールとして使用されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
【請求項７】
前記請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体レーザモジュールを複数備えるとともに、該それぞれの半導体レーザモジュールから出力されたレーザ光を偏波合成する偏波合成手段を備えることを特徴とするレーザユニット。
【請求項８】
前記請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体レーザモジュールもしくは請求項７記載のレーザユニットと、該半導体レーザモジュールもしくはレーザユニットを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするラマン増幅器。
【請求項９】
ラマン増幅器に用いられる光半導体レーザモジュールのブリリュアン散乱抑制および偏光度低減方法であって、
ベース上にチップキャリアを介して設けられた半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子に光結合され該半導体レーザからの出力光を伝播させる光ファイバと、該光ファイバに形成され、該半導体レーザ素子の発振波長を決めると同時に、該半導体レーザ素子の後端面との間に共振部を構成する所定波長においてピーク反射率を有する回折格子からなる波長選択手段と、前記レーザ光の偏光度を低減するデポラライザとを備える半導体レーザモジュールを用い、
前記半導体レーザ素子をマルチモード発振させ、かつ前記波長選択手段の反射率スペクトルは、ピーク反射率の９５％の反射率のときの波長帯域幅が、ピーク反射率の５０％の反射率のときの波長帯域幅の０．２９倍より大きく、
前記共振部から出力されるレーザ光のスペクトルはメインピークとなる縦モードの光強度を基準とする−３ｄＢ以内の波長帯域に４〜６本の縦モードを含み、かつ前記レーザ光の縦モード間隔が０．１ｎｍ以上であり、全ての縦モードにおける光強度を誘導ブリリュアン散乱発生閾値未満とし、
前記デポラライザを、前記光ファイバの少なくとも一部に設けられた偏波保持ファイバで構成することを特徴とする光半導体レーザモジュールのブリリュアン散乱抑制および偏光度低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を出力する半導体レーザモジュール、レーザユニット及び半導体レーザモジュールを用いたラマン増幅器に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
従来から、光通信の信号光源モジュールや光増幅器の励起光源モジュールとしては、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を光ファイバに光結合させて伝送する半導体レーザモジュールが広く利用されている。
また半導体レーザ素子の発振波長を選択し安定させるために、半導体レーザ素子から出力された光を該半導体レーザ素子に帰還させる回折格子などの波長選択手段を設ける技術も一般に広く利用されている。
【０００３】
前記波長選択手段を備えた半導体レーザモジュールとしては、例えば、特開平９−２４６６４５号や特開平９−２８３８４７号に開示されているように、波長選択手段となる回析格子の反射率スペクトル幅を半導体レーザ素子の両端面の間にて共振する光の縦モードの波長間隔より大きく設定するものが知られている。
このように、回折格子の反射率スペクトル幅を広くすることで、図１０に示すようなレーザ光の注入電流（Ｉ）−光出力（Ｌ）特性における揺らぎ（キンク）の発生を防止して、光出力の安定化を図ることができる。
【０００４】
ただし回折格子として広く適用されているＦＢＧ（Fiber Bragg Gratings）や多層膜誘電体の反射率スペクトル形状はかなり先端部がとがった凸形状のものが多いため、半導体レーザモジュールから出力される光のスペクトルも、メインピークとなる1本の縦モードのみが高い光強度を有した状態となっていることが多く、工業的にもそのようなものが求められることが多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）伝送システムの伝送チャネル数増大に伴い、広帯域で利得を得ることのできるラマン増幅器が注目されている。
ラマン増幅器で使用される半導体レーザモジュールには、以下のような特性が求められている。
（１）高出力の励起光
ラマン増幅器は利得が低いために、高出力のレーザ光によって励起する必要がある。一例として現状では半導体レーザモジュールからは３００ｍＷ以上の高出力が求められている。
（２）波長合成したときのＷＤＭカプラにおける損失が小さいこと
ラマン増幅器では、複数チャネルの励起光をＷＤＭカプラで合成した上で信号光の伝送路内に入射させる。このときＷＤＭカプラにおいて合波できる励起光１チャネル当たりの波長帯域幅は２ｎｍ程度と非常に狭いため、波長帯域幅の広い光が該ＷＤＭカプラ内に入射されると、前記２ｎｍ程度の波長帯域幅内に入っていない光は損失となる。このＷＤＭカプラに入射する励起光１チャネルの光強度全体に対して実際にＷＤＭカプラの１チャネル当たりに割り当てられる波長帯域幅に含まれる光強度の割合を、ここではＰＩＢ（Power In Band）と称する。
好適にはＰＩＢが９０％以上であることが求められる。
【０００６】
（３）ＳＢＳ（Stimulated Brillouin Scattering：誘導ブリリュアン散乱）抑制
高い光強度の光を光ファイバ内に入射させると、該光ファイバ内におけるＳＢＳ光の光強度が大きくなって、信号光のノイズが大きくなる。よってこのＳＢＳの発生を抑制する必要がある。しかし従来の半導体レーザモジュールでは、メインピークを構成する縦モードが高い光強度を有しているため、これに対応するＳＢＳ発生を抑制することが困難であった。
（４）ＤＯＰ（Degree of Polarization：偏光度）低減
ラマン増幅器では、ラマン利得の偏波依存性の影響を低減するために、ＤＯＰの低い励起光が必要とされるが、ＤＯＰの低い光出力を得るための手法のひとつとして、デポラライズ（非偏光化）という手法がある。このデポラライズでは、所定長のＰＭＦ（Polarization Maintaining Fiber：偏波保持ファイバ）内に光を、ＰＭＦの固有軸に対して光の偏波面が４５度回転した状態で入射させ、通過させることが行われる。しかし従来の半導体レーザモジュールでは、一例として約３０ｍの長い偏波保存ファイバが必要となることがあった。
【０００７】
以上のように、上述した従来の１本の縦モードのみが高いレベルを持つレーザ光を出射する半導体レーザモジュールでは、（１），（２）の課題を解決することはできても、（３），（４）の課題を解決することはできなかった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、上記（１）〜（４）の課題を同時に解決し得る半導体レーザモジュール、レーザユニット及び半導体レーザモジュールを用いたラマン増幅器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記を解決するための本願請求項１記載の発明は、ベース上にチップキャリアを介して設けられた半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子に光結合され該半導体レーザからの出力光が入射される光ファイバと、該光ファイバに形成され、該半導体レーザ素子の発振波長を決めると同時に、該半導体レーザ素子の後端面との間に共振部を構成する所定波長においてピーク反射率を有する回折格子からなる波長選択手段を備える半導体レーザモジュールであって、前記半導体レーザ素子はマルチモード発振し、かつ前記波長選択手段の反射率スペクトルは、ピーク反射率の９５％の反射率のときの波長帯域幅が、ピーク反射率の５０％の反射率のときの波長帯域幅の０．２９倍より大きく、  前記共振部から出力されるレーザ光のスペクトルはメインピークとなる縦モードの光強度を基準とする−３ｄＢ以内の波長帯域に４〜６本の縦モードを含み、かつ前記レーザ光の縦モード間隔が０．１ｎｍ以上であり、全ての縦モードにおける光強度を誘導ブリリュアン散乱発生閾値未満としたことを特徴とする半導体レーザモジュールである。
【００１０】
本願請求項２記載の発明は、前記波長選択手段は所定波長においてピーク反射率を有する回折格子であって、該回折格子における光のピーク反射率と、前記半導体レーザ素子の前端面における光の反射率とは、５％＞（回折格子における光のピーク反射率）＞（半導体レーザ素子の前端面における光の反射率）＞０．０５％の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュールである。
【００１２】
本願請求項３記載の発明は、前記共振部から出力される光のスペクトル幅が０．３〜３ｎｍの所定値であることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の半導体レーザモジュールである。
【００１３】
本願請求項４記載の発明は、前記レーザ光の偏光度を低減するデポラライザを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体レーザモジュールである。
本願請求項５記載の発明は、前記デポラライザは、前記光ファイバの少なくとも一部に設けられた偏波保持ファイバであることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュールである。
【００１４】
本願請求項７記載の発明は、前記請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体レーザモジュールを複数備えるとともに、該それぞれの半導体レーザモジュールから出力されたレーザ光を偏波合成する偏波合成手段を備えることを特徴とするレーザユニットである。
【００１５】
本願請求項８記載の発明は、前記請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体レーザモジュールもしくは前記請求項７記載のレーザユニットと、該半導体レーザモジュールもしくはレーザユニットを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするラマン増幅器である。
本願請求項９記載の発明は、ラマン増幅器に用いられる光半導体レーザモジュールのブリリュアン散乱抑制および偏光度低減方法であって、ベース上にチップキャリアを介して設けられた半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子に光結合され該半導体レーザからの出力光を伝播させる光ファイバと、該光ファイバに形成され、該半導体レーザ素子の発振波長を決めると同時に、該半導体レーザ素子の後端面との間に共振部を構成する所定波長においてピーク反射率を有する回折格子からなる波長選択手段と、前記レーザ光の偏光度を低減するデポラライザとを備える半導体レーザモジュールを用い、
前記半導体レーザ素子をマルチモード発振させ、かつ前記波長選択手段の反射率スペクトルは、ピーク反射率の９５％の反射率のときの波長帯域幅が、ピーク反射率の５０％の反射率のときの波長帯域幅の０．２９倍より大きく、前記共振部から出力されるレーザ光のスペクトルはメインピークとなる縦モードの光強度を基準とする−３ｄＢ以内の波長帯域に４〜６本の縦モードを含み、かつ前記レーザ光の縦モード間隔が０．１ｎｍ以上であり、全ての縦モードにおける光強度を誘導ブリリュアン散乱発生閾値未満とし、前記デポラライザを、前記光ファイバの少なくとも一部に設けられた偏波保持ファイバで構成することを特徴とする光半導体レーザモジュールのブリリュアン散乱抑制および偏光度低減方法である。
本発明によれば、半導体レーザ素子がマルチモード発振することを前提として、前記共振部から出力される光のスペクトルが、メインピークとなる縦モードの光強度を基準として−３ｄＢ以内に、メインピークを持つ縦モードを含め、複数本の縦モードを含むように設定することで、全体としては高い光強度を保ちながら、メインピークとなる縦モードの光強度を低減することができる。
【００１６】
したがって光ファイバ内におけるＳＢＳ現象の発生を効率的に抑制することができる。
また波長の異なる高い光出力の縦モードが複数存在することで、レーザ光のコヒーレンシーが低くなるので効率的にＤＯＰ低減を行うことができる。
また波長選択手段によって狭い波長帯域を維持することが可能なので、ＰＩＢの課題も解決される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体レーザモジュール、レーザユニット、及びこれらを用いたラマン増幅器を図１乃至図８の図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係る半導体レーザモジュールの具体的な構造を示す構成図である。図において、半導体レーザモジュール１０は、半導体レーザ素子１１、第１レンズ部１２、第２レンズ部１３、光ファイバ１４及び気密ケース２０等を有している。
【００１８】
半導体レーザ素子１１は、ベース２１上にチップキャリア２２を介して設けられている。また半導体レーザ素子１１は、第１レンズ部１２及び第２レンズ部１３からなるレンズ系を介して、気密ケース２０外部に取り付けられた光ファイバ１４と、光結合されている。また、ベース２１上には、半導体レーザ素子１１の温度を検出するサーミスタ１９が配設されている。
【００１９】
ベース２１は、気密ケース２０内に設けた半導体レーザ素子１１の温度制御用のペルチェモジュール２３の上方に配置されている。ベース２１及びチップキャリア２２は、熱伝導性に優れた材質で形成され、ペルチェモジュール２３の熱吸収又は熱放出により半導体レーザ素子１１の温度制御を効果的に行えるようになっている。ここで、ベース２１には、チップキャリア２２を挟んで第１レンズ部１２と対向する側にキャリア２４が固定され、キャリア２２の半導体レーザ素子１１と対向する位置にモニタ用のフォトダイオード２４ａが設けられている。
【００２０】
ペルチェモジュール２３はサーミスタ１９で検出される温度を一定に保つように放熱を行う。
第１レンズ部１２は、レンズホルダ１２ａにコリメータレンズ１２ｂが保持された構成である。レンズホルダ１２ａは、ベース２１上に溶接固定されている。コリメータレンズ１２ｂは、高結合効率を得るために例えば非球面レンズが使用されている。
【００２１】
第２レンズ部１３は、円筒状に削り出した球レンズ１３ｂがレンズホルダ１３ａに保持されたものである。レンズホルダ１３ａは、光軸に垂直な面内で位置調整して気密ケース２０の後述する挿着円筒２０ａに固定されている。
光ファイバ１４は、例えばＰＭＦからなり、先端側がフェルール１５内に接着されて保護されている。また、光ファイバ１４には、コアに特定波長の光を反射するＦＢＧからなる回折格子１４ａが形成されている。
【００２２】
フェルール１５は、スリーブ１６内で光ファイバ１４の光軸方向に沿って前後方向にスライドさせたり、光軸廻りに回転させることでスリーブ１６の最適位置に調整され、該スリーブ１６に溶接固定されている。
またレンズホルダ１３ａとスリーブ１６ａは光ファイバ１４の光軸に垂直な面内において位置合わせされた状態で溶接固定される。
【００２３】
半導体レーザ素子１１から出射されて第１レンズ部１２のコリメータレンズ１２ｂを通過したレーザ光は、第２レンズ部１３の球レンズ１３ｂで集光されて光ファイバ１４に最適の角度で入射する。
気密ケース２０は、内外に突出する挿着円筒２０ａが一方の端壁に設けられている。挿着円筒２０ａの内側には、表面に反射防止コーティングを施したハーメチックガラス板２５が円筒軸に対して所定角度傾斜させて取り付けられ、気密ケース２０を気密状態に封止している。
【００２４】
本実施形態における半導体レーザ素子１１は、光の発生及び増幅を行う活性領域を有し、上記活性領域を挟んで相対向するように、光反射を行うための後端面と、一部の光反射を行うとともに光出射を行うための前端面が設けられている。
半導体レーザ素子１１では、活性領域に電流が注入されることにより光が生じ増幅され、上記光を後端面で反射させて前端面から出射させている。また、回折格子１４ａは、本発明の波長選択手段の一例を構成しており、半導体レーザ素子１１とともに、本発明の共振部を構成する。この共振部での共振状態によって、たとえば図２に示すような縦モードを伴った光出力のスペクトルが得られる。
【００２５】
本発明者らは、ＳＢＳが起こるのは、出射光のスペクトルにおいて１本の縦モードのピークだけが高くなることが原因であると考え、前記半導体レーザ素子１１がマルチモード発振する設定とするとともに、前記共振部から出力される光のスペクトルが、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内の波長帯域内に複数本の縦モードを含む設定とした。なお全ての縦モードの光強度のうち、最も大きいものをメインピークと称し、それ以外のものをサブピークと称する。
【００２６】
図３は、メインピークから−３ｄＢ以内の先端形状を拡大した拡大図で、２本の縦モードのピークが立っている状態を示している。
このように本実施形態例では、サブピークの光強度が大きくなっていることにより、メインピークの光の強度を低くしても、全体として半導体レーザモジュールから出力される光強度は、縦モード１本が突出して高い場合と同じ値（たとえば３００ｍＷ）を実現することが出来る。
【００２７】
しかも上記のようにメインピークの光強度を低く抑制してＳＢＳ閾値を超えないような構成とすることで、これに対応するＳＢＳを抑制することが可能となる。
また、ＳＢＳの低減をさらに図るためには、図５に示すように、前記共振部から出力される光のスペクトルが、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内に４本以上の縦モードを含む設定にすることが好ましい。
【００２８】
一例として、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内に含まれる縦モードの本数は４〜６本あればよい。
この場合、縦モード１本のみの場合に比べて、メインピークを形成する縦モードの光強度が低減されるとともに、縦モードの光強度が時間的に変動しても、実質的にスペクトルのピーク波長における光強度から−３ｄＢ以内に２本以上の縦モードが安定して含まれるので、実用上、ＳＢＳ現象を無視できる程度まで抑制できる。
【００２９】
また図３に示すように、全ての縦モードの光強度がＳＢＳ発生閾値を超えないようにすることで、ラマン増幅器におけるＳＢＳの発生をほぼ完全に抑制することが可能である。
ただしレーザ光の波長帯域幅がＰＩＢなどの観点で２ｎｍ程度と限定されることを考慮すると、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内に含まれる縦モードの本数を際限無く増やすことは逆効果である。
【００３０】
すなわち１つのＳＢＳ現象に寄与する縦モードはもともと1本に限定されるものではなく、所定波長帯域内の全ての縦モードである。よって各縦モードの間隔を狭くすることによって狭いレーザ光の波長帯域幅に縦モードを多数含ませようとすると、１つのＳＢＳ現象に対して複数の縦モードの光強度の和が寄与し、その光強度がＳＢＳ閾値を上回って、ＳＢＳ現象を引き起こしてしまうことになるからである。
【００３１】
この観点から、本実施形態例の半導体レーザモジュールから出力されるレーザ光の縦モード間隔は約０．１ｎｍ以上であることが好適である。
次にＤＯＰについて述べる。本実施形態例では、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内の波長帯域内に含まれる縦モードの数を増やすことによって、出射光のコヒーレント長を短くすることができるため、デポラライズに必要なＰＭＦのファイバ長を短くすることができる。例えば出射光のスペクトルのメインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内の波長帯域に１本の縦モードしか含まれない場合には、ＤＯＰを１０％に低減するのにＰＭＦ長３０ｍ弱が必要であるが、４本の縦モードが含まれる構成の場合には、ＰＭＦ長１０ｍ以下で十分である。
【００３２】
また回折格子１４ａによる半導体レーザ素子１１への光帰還によって、半導体レーザモジュール１０から出射される光の波長帯域幅は十分抑圧され、波長帯域幅２ｎｍにおけるＰＩＢ９０％以上を十分実現することができる。
さて上記のように半導体レーザモジュールから出力される出射光のスペクトル形状やメインピークの光強度を半導体レーザ素子１１の設計だけで制御することは容易ではない。これに対して、本実施形態例のように回折格子１４ａの反射率スペクトル形状や反射率を制御することによって、半導体レーザモジュールから出力される出射光のスペクトル形状や光強度をある程度制御することができる。
【００３３】
またラマン増幅器用の励起光源モジュールから出力される光としては、波長帯域幅が狭く波長変動の少ない光が必要とされるが、半導体レーザ素子１１に、回折格子１４ａから所定波長の光を帰還させることで、半導体レーザモジュールから出射されるレーザ光のスペクトル幅の圧縮と波長安定化を行うことができる。
よって所定波長の光を帰還する波長選択手段を設けた半導体レーザモジュールはラマン増幅器用の励起光源モジュールとして非常に好適である。
【００３４】
以下に、回折格子１４ａの反射率スペクトルの設定について説明する。
半導体レーザモジュール１０をラマン増幅器用の励起光源モジュールとして用いる場合、ＷＤＭカプラで波長合成することが行われる。このＷＤＭカプラ内でのロスを低減しＰＩＢ９０％以上を実現する観点から、半導体レーザモジュール１０から出力される出射光の波長帯域幅（ここでは半値幅）は、０．３〜３ｎｍ、さらには０．５〜２ｎｍとすることが好ましい。
【００３５】
そのために回折格子１４ａの反射率スペクトル幅（ここでは半値幅）は１〜４ｎｍ、さらには１．５〜２ｎｍとすることが好ましい。
なおこの反射率スペクトル幅のなかに複数本の縦モードが含まれる構成とすることによって、図１０に示したような電流−光出力特性におけるキンク防止を実現できる。そのための半導体レーザ素子のキャビティ長は８００〜３２００μｍとすることが好ましい。
【００３６】
また、ラマン増幅器用の励起光源モジュールは、非常に高出力が要求される。従って、回折格子１４ａの反射率は低いほうが伝送損失が小さくなって良い。
また、半導体レーザ素子１１の前端面反射率も低いほうが好ましいが、前端面反射率が０に等しいほど低い場合には、半導体レーザ素子１１単体ではレーザ発振が起こらなくなり、半導体レーザ素子１１の不良選別が困難となる。
【００３７】
そこで、本実施形態例では、５％＞（回折格子におけるピーク反射率）＞（半導体レーザ素子の前端面における反射率）＞０．０５％の関係になるように、回折格子及び半導体レーザ素子の光反射率を設定した。ここで回折格子のピーク反射率をさらに低減し、２％未満とすることも可能である。
これにより、本実施形態例では、高い光出力を得るとともに、半導体レーザ素子１１の不良選別も行うことができる半導体レーザモジュール１０とすることができる。
【００３８】
また、回折格子１４ａの反射率スペクトルは、先端形状を制御して理想的には矩形形状にするのが好ましいが、現実にはこれを実現するのは難しい。そこで、本発明者らは、先端形状をどの程度まで矩形形状に近づけると、複数の縦モードにより発振して、ＳＢＳ抑制を実現できるか検討した。
その本実施形態例と比較例の回折格子１４ａの反射率スペクトルを図７（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。本実施形態例の回折格子１４ａの反射率スペクトルは、ここでは図７（ａ）に示すようにシンク型のものを用いている。これに対し、従来の回折格子の反射率スペクトルは図７（ｂ）に示すようにガウシアン型である。このような反射率スペクトルの制御は、回折格子１４ａの形成時の格子間隔、回折格子長、屈折率の変調度合い等の設定によって制御することができる。また、チャープトグレーティングでも所望の反射スペクトルを容易に実現できる。
回折格子１４ａの上記反射率スペクトルにおけるピーク反射率からの各割合とこれに対応する反射率スペクトル幅との関係を表１に示す。
【００３９】
【表１】
0004712178.tif 000002
【００４０】
このように比較例（ガウシアン型）よりも本実施形態例（シンク型）の方が、高い反射率における反射率スペクトル幅が広くなっており、矩形に近い反射率スペクトル形状を実現している。
【００４１】
これら本実施形態例と比較例の回折格子によって得られる出射光の中心波長λｃは、いずれも１４６３ｎｍ、スペクトル幅（半値幅）Δλが約３．５ｎｍと、互いにほぼ同一であったが、比較例の回折格子では、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内の反射帯域幅内に１本の縦モードしか含まない出射光のスペクトルとなってしまったのに対し、本実施形態例の回折格子１４ａによれば出射光のスペクトルが、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内の反射帯域幅内に２〜３本の縦モードを含む出射光のスペクトルとすることができた。
【００４２】
このことから、上記表１に示すように、回折格子によって反射される光のスペクトル幅について、ピーク反射率の９５％の反射率における反射率スペクトル幅がピーク反射率の５０％の反射率における反射率スペクトル幅の２６％以上となるように制御することにより、メインピークとなる光強度を基準として−３ｄＢ以内の波長帯域幅内に複数本の縦モードを含む出射光のスペクトルを得ることができることが分かった。
【００４３】
上記各実施形態例に記載の半導体レーザモジュールを励起光源モジュールとして使用するラマン増幅器１００の一実施形態例となる構成を図８に示す。図８において、異なる波長の光を出力する複数のレーザユニット１０１と、該レーザユニット１０１から出力された光を波長合成するＷＤＭカプラ１０２と、該波長合成された光を伝送する光ファイバ１０３と、該光ファイバ１０３中に配置された偏波無依存型の光アイソレータ１０４とを有する、前方励起方式の光増幅器である。
【００４４】
各レーザユニット１０１は、上記各実施形態例のいずれかに記載の半導体レーザモジュール１０と、該半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ光を伝送する光ファイバ１０６と、該光ファイバ１０６内に挿入されたＰＭＦからなるデポラライザ１０７と、制御部１０８と、を有する。
前記半導体レーザモジュール１０は、制御部１０８による半導体レーザ素子の動作制御、例えば注入電流やペルチェモジュール温度の制御に基づいて、それぞれ異なる波長のレーザ光を出射している。
【００４５】
デポラライザ１０７は、例えば光ファイバ１０６の少なくとも一部に設けられた偏波保持ファイバで、半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ光の偏波面に対して固有軸が４５度傾けられたものである。このような配置とすることで半導体レーザモジュール１０から出力されるレーザ光のＤＯＰを低減し非偏光化することができる。
【００４６】
光アイソレータ１０４は、半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ光を通過させるとともに、半導体レーザモジュール１０への戻り光をカットしている。
このようなラマン増幅器１００において、各半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ光は、デポラライザ１０７によってＤＯＰが低減された後、異なる波長の光同士がＷＤＭカプラ１０２で合波され、光ファイバ１０３から光アイソレータ１０４を介して、ＷＤＭカプラ１０９によって、信号光が伝送される光ファイバ１１０内に入射される。
【００４７】
この入射されたレーザ光（励起光）によって、光ファイバ１１０内の信号光はラマン効果を受け、増幅されながら伝送される。
この本実施形態例のラマン増幅器１００では、本実施形態に係る半導体レーザモジュール１０およびレーザユニット１０１を使用することで、高いラマン利得を得ながらも、光ファイバ１１０内におけるＳＢＳが抑制される。またＤＯＰ低減のためのデポラライザ１０７として必要な偏波保持ファイバが短くて済むため、レーザユニット１０１、ラマン増幅器１００を小型化できる。また所定波長の光を反射する波長選択フィルタを用いることでラマン利得の波長安定性も満足いくものとなる。
【００４８】
また上記半導体レーザモジュールを励起光源モジュールとして使用したラマン増幅器の他の実施形態を図９の構成図に示す。図９において、ラマン増幅器１１１は、異なる波長の光を出力する複数のレーザユニット１０１と、該レーザユニット１０１から出力された光を波長合成するＷＤＭカプラ１０２と、該波長合成された光を伝送する光ファイバ１０３と、該光ファイバ１０３中に配置された偏波無依存型の光アイソレータ１０４とを有する、前方励起方式の光増幅器である。
【００４９】
各レーザユニット１０１は、上記各実施形態例のいずれかに記載の、２つの半導体レーザモジュール１０と、該半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ光をそれぞれ伝送する光ファイバ１０６と、これらレーザ光を偏波合波するＰＢＣ（Polarization Beam Combiner：偏波合成器）１１２と、この合波された光を伝送する光ファイバ１０６と、本発明の制御手段を構成する制御部１０８と、を有する。
【００５０】
前記複数の半導体レーザモジュール１０は、制御部１０８による半導体レーザ素子の動作制御、例えば注入電流やペルチェモジュール温度の制御に基づいて、それぞれ異なる波長のレーザ光を出射している。
光アイソレータ１０４は、半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ光を通過させるとともに、半導体レーザモジュール１０への戻り光をカットしている。
【００５１】
このようなラマン増幅器１１１において、各半導体レーザモジュール１０から出力されたレーザ光は、ＰＢＣ１１２で同一波長、異なる偏波面の偏光同士が合波され偏光度が低減された後、さらに異なる波長の光同士がＷＤＭカプラ１０２で合波され、光ファイバ１０３から光アイソレータ１０４、ＷＤＭカプラ１０９を介して、信号光が伝送される光ファイバ１１０内に入射される。
【００５２】
この入射されたレーザ光（励起光）によって、光ファイバ１１０内の信号光はラマン効果を受け、増幅されながら伝送される。
このラマン増幅器１１１では、本実施形態に係る半導体レーザモジュール１０およびレーザユニット１０１を使用することで、高いラマン利得を得ながらも、光ファイバ１１０内におけるＳＢＳが抑制される。また所定波長の光を反射する波長選択フィルタを用いることでラマン利得の波長安定性も満足いくものとなる。
【００５３】
本発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
例えば上記の実施形態例では、ＦＢＧを用いた外部共振器構造の共振部を備えた半導体レーザモジュールについて説明したが、本発明の半導体レーザモジュールに用いられる共振部はこの種に限定されるものではなく、例えば半導体レーザ素子の活性層に回折格子を作り込んだＤＦＢレーザであってもよいし、半導体レーザ素子の出射面に回折格子をモノリシックに作り込んだものであってもよい。
【００５４】
また上記の実施形態例では、本発明を特に好適に利用し得る前方励起方式のラマン増幅器について説明したが、本発明はこれに限らず、後方励起方式又は双方向励起方式のラマン増幅器にも用いることが可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、半導体レーザモジュールからの出射光のスペクトルにおいて、メインピークとなる縦モードの光強度から−３ｄＢ以内の波長帯域幅内に複数本の縦モードを含む設定とするので、高出力かつ高ＰＩＢを実現するとともにＳＢＳ抑制、ＤＯＰ低減を効率的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体レーザモジュールの構造を示す構成図である。
【図２】図１に示した半導体レーザモジュールの出射光の発振スペクトルを示す図である。
【図３】図２に示した発振スペクトルの先端形状を拡大した拡大図で、２本の縦モードのピークが立っている場合の波形図である。
【図４】図１に示した半導体レーザモジュールにおけるレーザ光の出力特性を示す図である。
【図５】図２に示した発振スペクトルの先端形状を拡大した拡大図で、４本の縦モードのピークが立っている場合の波形図である。
【図６】図１に示した回折格子の反射率スペクトルの波形図である。
【図７】先端形状が制御された回折格子の反射率スペクトルの波形図である。
【図８】図１に示した半導体レーザモジュールを用いたラマン増幅器の構成を示す構成図である。
【図９】図１に示した半導体レーザモジュールを用いたラマン増幅器の構成を示す構成図である。
【図１０】従来の半導体レーザモジュールにおけるレーザ光の出力特性を示す図である。
【符号の説明】
１０    半導体レーザモジュール
１１    半導体レーザ素子
１４    光ファイバ
１４ａ  回折格子（ＦＢＧ）
３０    ラマン増幅器
３５    制御部
【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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