(57)【要約】【課題】  半導体レーザの前面と背面の比率変化及び半導体レーザのモジュール構造に起因する光軸ずれに伴うトラッキングエラーを改善することができる半導体レーザ装置を得ることを目的とする。【解決手段】  予め半導体レーザモジュール５の周囲温度に関係する光出力変動特性を取得し、サーミスタ８により検知された周囲温度に対応する光出力変動特性を考慮してモニタ用ＰＤ４のバイアス電圧を制御する。これにより、半導体レーザモジュール５のモジュール構造に起因する光軸ずれに伴うトラッキングエラーを改善することができる。【選択図】        図１
2005150620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面及び背面から光を放射する半導体レーザと、上記半導体レーザの前面又は背面から放射された光を受光するモニタ用フォトダイオードと、上記モニタ用フォトダイオードの受光量が一定になるように上記半導体レーザに供給する駆動電流を制御するレーザ駆動手段と、上記半導体レーザの周囲温度を検知し、その周囲温度に応じて上記モニタ用フォトダイオードのバイアス電圧を制御するフォトダイオード制御手段とを備えた半導体レーザ装置。
【請求項２】
フォトダイオード制御手段は、予め半導体レーザ及びモニタ用フォトダイオードから構成されている半導体レーザモジュールの周囲温度に関係する光出力変動特性を取得し、上記半導体レーザの周囲温度に対応する光出力変動特性を考慮してモニタ用フォトダイオードのバイアス電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
フォトダイオード制御手段が半導体レーザの周囲温度を検知するサーミスタと、上記サーミスタにより検知された周囲温度に応じてモニタ用フォトダイオードのバイアス電圧を制御するバイアス電圧制御部とから構成され、上記サーミスタが半導体レーザモジュール内に配置されていることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体レーザやモニタ用フォトダイオードなどから構成されている半導体レーザモジュールの光出力の温度補償機能を有する半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光送信回路などに搭載されている半導体レーザ装置は、温度変化などの外部要因が変化しても、半導体レーザモジュールから一定の光出力が得られるようにするため、半導体レーザから放射される背面光を受光するモニタフォトダイオードの電流値に応じて、半導体レーザに供給する駆動電流を制御するようにしている。
【０００３】
ただし、半導体レーザに供給する駆動電流を制御しても、半導体レーザの周囲温度が変化すると、半導体レーザの前面と背面の比率が変化する現象が発生し、また、半導体レーザのモジュール構造に起因する光軸ずれ（半導体レーザと光ファイバの結合関係が崩れる現象）が発生して、半導体レーザの光出力に若干の変動が生じる。この変動は通常トラッキングエラーと呼ばれている。
【０００４】
なお、半導体レーザの背面光をモニタする代わりに、半導体レーザの前面光をモニタして、半導体レーザに供給する駆動電流を制御している半導体レーザ装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。
このような半導体レーザ装置の場合、半導体レーザ単体の前面と背面の比率変化に起因するトラッキングエラーは改善することができるが、モジュール構造（例えば、温度による光軸ずれ）に起因するトラッキングエラーは改善することができない。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８０２７４号公報（第２頁から第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の半導体レーザ装置は以上のように構成されているので、半導体レーザの周囲温度が変化して、半導体レーザのモジュール構造に起因する光軸ずれが発生しても、その光軸ずれに伴うトラッキングエラーを改善することができないなどの課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体レーザの前面と背面の比率変化及び半導体レーザのモジュール構造に起因する光軸ずれに伴うトラッキングエラーを改善することができる半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザの周囲温度を検知し、その周囲温度に応じてモニタ用フォトダイオードのバイアス電圧を制御するフォトダイオード制御手段を設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、半導体レーザの周囲温度を検知し、その周囲温度に応じてモニタ用フォトダイオードのバイアス電圧を制御するフォトダイオード制御手段を設けるように構成したので、半導体レーザの前面と背面の比率変化及び半導体レーザのモジュール構造に起因する光軸ずれに伴うトラッキングエラーを改善することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による半導体レーザ装置を示す構成図であり、図において、半導体レーザ１は前面から光をレンズ２に放射するとともに、背面から光をモニタＰＤ４に放射する。レンズ２は半導体レーザ１の前面から放射された光を光ファイバ３の先端に結像させる。モニタ用フォトダイオードであるモニタＰＤ４は半導体レーザ１の背面から放射された光を受光し、その受光量に比例した電流値をＡＰＣ制御部６に出力する。
なお、半導体レーザ１、レンズ２、光ファイバ３及びモニタＰＤ４は所望の位置に固定されて一体化され、これらから半導体レーザモジュール５が構成されている。
【００１１】
ＡＰＣ制御部６は半導体レーザ１から放射される光を一定に保つため、モニタＰＤ４から出力される電流値に応じて半導体レーザ駆動部７の制御量を調整する。半導体レーザ駆動部７はＡＰＣ制御部６の指示の下、半導体レーザ１に供給する駆動電流を制御する。なお、ＡＰＣ制御部６及び半導体レーザ駆動部７からレーザ駆動手段が構成されている。
サーミスタ８は半導体レーザ１の周囲温度（半導体レーザモジュール５の周囲温度）を検知し、ＰＤバイアス電圧制御部９はサーミスタ８により検知された周囲温度に応じてモニタＰＤ４のバイアス電圧を制御する。なお、サーミスタ８及びＰＤバイアス電圧制御部９からフォトダイオード制御手段が構成されている。
【００１２】
図２はモニタＰＤ４に対するバイアス電圧依存性の一例を示しており、横軸はモニタＰＤ４に印加するバイアス電圧、縦軸はモニタＰＤ４の電流変化率を示している。ここでは、バイアス電圧が−３ＶであるときのモニタＰＤ４の電流値を基準としている。
図２から明らかなように、バイアス電圧に応じてモニタＰＤ４が出力する電流値が変化していることがわかる。ただし、モニタＰＤ４が受光している光出力は一定である。
【００１３】
次に動作について説明する。
まず、半導体レーザ１は、半導体レーザ駆動部７から駆動電流が供給されると、前面から光をレンズ２に放射するとともに、背面から光をモニタＰＤ４に放射する。
レンズ２は、半導体レーザ１の前面から放射された光を受けると、その光を光ファイバ３の先端に結像させる。
光ファイバ３の先端に結像された光は、光ファイバ３の内部を通って図中右方向に伝送される。
また、モニタＰＤ４は、半導体レーザ１の背面から放射された光を受光し、その受光量に比例した電流値をＡＰＣ制御部６に出力する。
【００１４】
ＡＰＣ制御部６は、モニタＰＤ２から受光量に比例した電流値を受けると、半導体レーザ１から放射される光を一定に保つため、その電流値に応じて半導体レーザ駆動部７の制御量を調整する。
半導体レーザ駆動部７は、ＡＰＣ制御部６の指示の下、半導体レーザ１に供給する駆動電流を制御する。
【００１５】
ここで、図３は半導体レーザモジュール５の周囲温度に関係する光出力特性を示す説明図であり、横軸はモニタＰＤ４から出力される電流値、縦軸は光ファイバ３の先端に結像される光量（ファイバ端光出力）を示している。
例えば、モニタＰＤ４から出力される電流値が０．１５０ｍＡの場合、ファイバ端光出力は周囲温度が５℃では９６ｍＷであるが、周囲温度が４５℃では８３ｍＷとなる。
したがって、ＡＰＣ制御部６及び半導体レーザ駆動部７がモニタＰＤ４から出力される電流値に応じて半導体レーザ１に供給する駆動電流を制御しても、トラッキングエラーが−０．６３ｄＢ（＝１０×ＬＯＧ（８３／９６））発生することになる。
【００１６】
そこで、この実施の形態１では、次のようにして、上記のようなトラッキングエラーを補償している。
まず、サーミスタ８が半導体レーザ１の周囲温度（半導体レーザモジュール５の周囲温度）を検知する。
ＰＤバイアス電圧制御部９は、予め、図３に示すような半導体レーザモジュール５の周囲温度に関係する光出力変動特性（トラッキングエラー特性：モニタＰＤ電流−ファイバ端光出力特性）を取得する。
図３の例では、周囲温度が５℃と２５℃と４５℃のトラッキングエラー特性を示している。
ＰＤバイアス電圧制御部９は、サーミスタ８により検知された周囲温度に対応するトラッキングエラー特性を選択し（例えば、周囲温度が５℃であれば、５℃のトラッキングエラー特性を選択する）、そのトラッキングエラー特性を考慮して、モニタＰＤ４のバイアス電圧を制御する。
【００１７】
以下、トラッキングエラーの補償処理について、もう少し具体的に説明する。
例えば、図３において、周囲温度が２５℃のモニタＰＤ電流−ファイバ端光出力特性（以下、Ｐ−Ｉｍｏｎカーブという）におけるモニタＰＤ４へのバイアス電圧が−３Ｖであるとする。
周囲温度が５℃と２５℃のＰ−Ｉｍｏｎカーブを比較すると、同一のモニタＰＤ電流でのファイバ端光出力が５℃の方が大きくなっている。
モニタＰＤ４のバイアス電圧を徐々に大きくすると、同一光出力を受光したときのモニタＰＤ電流は大きくなるため、Ｐ−Ｉｍｏｎカーブの傾斜は小さくなる。反対に、バイアス電圧を小さくするとＰ−Ｉｍｏｎカーブの傾斜は大きくなる。
【００１８】
図４はトラッキングエラー補償後の光出力特性を示している。即ち、周囲温度が５℃におけるバイアス電圧を−６Ｖ、周囲温度が４５℃におけるバイアス電圧を−１Ｖとした場合の光出力特性を示している（周囲温度が２５℃におけるバイアス電圧は−３Ｖ）。
モニタＰＤ電流が０．１５０ｍＡであるときのファイバ端光出力は、周囲温度が５℃では９３ｍＷとなり、周囲温度が４５℃では９１ｍＷとなっている。
したがって、トラッキングエラーが−０．０９ｄＢ（＝１０×ＬＯＧ（９１／９３））と大きく改善することできる（更に細かく調整すれば、理論上０．０ｄＢとすることが可能である）。
【００１９】
半導体レーザモジュール５のトラッキングエラー特性には個々のバラツキがあるが、予め、その特性に対する情報を取得しておけば、その特性に応じてモニタＰＤ４への印加バイアス電圧をコントロールすることによって、周囲温度の変化によるトラッキングエラーを極力小さくすることが可能である。
【００２０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、半導体レーザ１の周囲温度を検知し、その周囲温度に応じてモニタ用ＰＤ４のバイアス電圧を制御するように構成したので、半導体レーザ１の前面と背面の比率変化及び半導体レーザモジュール５のモジュール構造に起因する光軸ずれに伴うトラッキングエラーを改善することができる効果を奏する。
また、この実施の形態１によれば、半導体レーザモジュール５の周囲温度に関係する光出力変動特性を取得し、サーミスタ８により検知された周囲温度に対応する光出力変動特性を考慮してモニタ用ＰＤ４のバイアス電圧を制御するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、簡単かつ確実に周囲温度の変化に伴うトラッキングエラーを改善することができる効果を奏する。
【００２１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、サーミスタ８が半導体レーザモジュール５の周囲に配置されているものについて示したが、図５に示すように、サーミスタ８が半導体レーザモジュール５の内部に配置するようにしてもよい。
このように、半導体レーザモジュール５の内部にサーミスタ８を配置すれば、より正確に半導体レーザ１の周囲温度を測定することができるため、トラッキングエラーの補償精度を高めることができる効果を奏する。
【００２２】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、モニタＰＤ４が半導体レーザ１の背面から放射された光を受光するものについて示したが、図６及び図７に示すように、モニタＰＤ４が半導体レーザ１の前面から放射された光を受光するようにしてもよく、上記実施の形態１，２と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１による半導体レーザ装置を示す構成図である。
【図２】モニタＰＤに対するバイアス電圧依存性の一例を示す説明図である。
【図３】半導体レーザモジュールの周囲温度に関係する補償前の光出力特性を示す説明図である。
【図４】半導体レーザモジュールの周囲温度に関係する補償後の光出力特性を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２による半導体レーザ装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３による半導体レーザ装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３による半導体レーザ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  半導体レーザ、２  レンズ、３  光ファイバ、４  モニタＰＤ（モニタ用フォトダイオード）、５  半導体レーザモジュール、６  ＡＰＣ制御部（レーザ駆動手段）、７  半導体レーザ駆動部（レーザ駆動手段）、８  サーミスタ（フォトダイオード制御手段）、９  ＰＤバイアス電圧制御部（フォトダイオード制御手段）。
【図１】
2005150620.tif 000003
【図２】
2005150620.tif 000004
【図３】
2005150620.tif 000005
【図４】
2005150620.tif 000006
【図５】
2005150620.tif 000007
【図６】
2005150620.tif 000008
【図７】
2005150620.tif 000009