(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバグレーティングが形成されるとともに、レーザ光を導波する光ファイバと、
単一量子井戸からなる活性層を有し、上記レーザ光の出力波長付近における利得スペクトル特性が平坦な波長特性を有する半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子から出射した上記レーザ光を上記光ファイバへ結合する結合光学系とから構成されるポンプレーザモジュールとを備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
光ファイバグレーティングが形成されるとともに、レーザ光を導波する光ファイバと、
量子結合が発生する間隔にまで狭められた少なくとも２つの量子井戸からなる活性層を有し、上記量子結合による量子準位の相互作用により、上記レーザ光の出力波長付近における利得スペクトル特性が平坦な波長特性を有する半導体レーザ素子と、
上記半導体レーザ素子から出射した上記レーザ光を上記光ファイバへ結合する結合光学系とから構成されるポンプレーザモジュールとを備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
結合光学系は、半導体レーザ素子からのレーザ光の入射角を調整する構造を有した狭帯域フィルタを備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
光ファイバグレーティングは、半導体レーザ素子の３ｄＢ利得帯域幅またはスペクトラム半値幅よりも広いかまたは略等しくなるように、その反射波長帯域が設定されることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
結合光学系は、
半導体レーザ素子からのレーザ光の入射角を調整する構造を有した狭帯域フィルタを備え、
光ファイバグレーティングは、
上記半導体レーザ素子の３ｄＢ利得帯域幅またはスペクトラム半値幅よりも広いかまたは略等しくなるように、その反射波長帯域が設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
結合光学系は、
半導体レーザ素子からのレーザ光を平行光にして狭帯域フィルタへ出射するコリメータレンズと、上記狭帯域フィルタから出射したレーザ光を光ファイバへ集光するコンデンサレンズとを備えることを特徴とする請求項３または請求項５記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
半導体レーザ素子は、
約１０％以下の反射率に設定された反射防止膜をレーザ光出射面に備えることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
反射防止膜は、
光ファイバグレーティングの反射率よりも低い反射率に設定されることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
半導体レーザ素子は、
単一量子井戸の活性層外側の光ガイド層より屈折率が低く、かつ電流障壁にならない薄さの層を上記光ガイド層の外側に備え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１０】
半導体レーザ素子は、
活性層、バリア層およびガイド層を歪補償構造に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
半導体レーザ素子は、
８ｎｍ以下の間隔で形成された少なくとも２つの量子井戸を有することを特徴とする請求項２または請求項３記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
光ファイバグレーティングは、
少なくとも５ｎｍ以上の反射帯域を有することを特徴とする請求項３または請求項５記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
狭帯域フィルタは、
上記狭帯域フィルタへ入射するレーザ光の入射角が高温になるほど９０°に近づくように、上記狭帯域フィルタへの入射角を調整する入射角調整機構を備えることを特徴とする請求項３または請求項５記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
半導体レーザ素子は、
単一量子井戸の活性層を１０ｎｍから２５ｎｍまでの厚さに形成され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１５】
請求項１から請求項１４のうちのいずれか１項記載の半導体レーザ装置と、
上記半導体レーザ装置が出射した励起光と信号光とを結合する励起光／信号光結合手段と、
光ファイバに希土類を添加して構成され、上記励起光／信号光結合手段からの上記励起光によって励起されて上記励起光／信号光結合手段からの上記信号光を増幅する希土類添加光ファイバとを備えることを特徴とする光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザ素子から出射したレーザ光の発振波長変動を光ファイバグレーティングで抑制する半導体レーザ装置に係るものであり、またこの発明は、この半導体レーザ装置を用いた光増幅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の半導体レーザ装置の構成を示す図である。図１１において、１１０はレーザ光を出射するポンプレーザモジュール、１２０はポンプレーザモジュール１１０からのレーザ光を導波する光ファイバ、１３０は光ファイバ１２０に形成された光ファイバグレーティングである。
【０００３】
また図１１のポンプレーザモジュール１１０において、１１１は９８０ｎｍ帯の半導体レーザ素子、１１２はポンプレーザモジュール１１０の温度をモニタする温度モニタ、１１３は温度モニタ１１２のモニタ結果に応じてポンプレーザモジュール１１０の温度を一定に保つ冷却器、１１５は半導体レーザ素子１１１の出力光を光ファイバ１２０へ結合する結合光学系である。
【０００４】
９８０ｎｍ帯のレーザ光は、ＥＤＦＡ（エルビウム・ドープ・ファイバ・アンプ）の励起に用いられる。この励起の際に、レーザ光の発振波長が変動するとＥＤＦＡの利得波長特性も変動してしまうため、利得波長特性の変動対策としてポンプレーザモジュール１１０の出力に光ファイバグレーティング１３０を設けている。
【０００５】
図１２は半導体レーザ素子１１１の構造例を示す図である。図１２において、１１１ａはｎ電極、１１１ｂはＧａＡｓ基板、１１１ｃはｎクラッド層、１１１ｄは多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層、１１１ｅはｐクラッド層、１１１ｆはｐ電極である。従来の半導体レーザ装置では、ＭＱＷ活性層１１１ｄを有する半導体レーザ素子１１１を用いている。
【０００６】
図１３は半導体レーザ素子１１１のＭＱＷ活性層１１１ｄ付近におけるエネルギーバンド構造を示す図である。図１３において、１４２は伝導帯、１４３は価電子帯、１４６Ａ，１４６Ｂはそれぞれ量子井戸、１４７はバリア層、１４４はガイド層、１４５はクラッド層である。量子井戸１４６Ａ，１４６ＢはＩｎ組成０．２のＩｎＧａＡｓから、バリア層１４７はＡｌ組成０．２のＡｌＧａＡｓから、ガイド層１４４はＡｌ組成０．２のＡｌＧａＡｓから、クラッド層１４５はＡｌ組成０．４８のＡｌＧａＡｓからそれぞれ形成されている。
【０００７】
ＭＱＷ活性層１１１ｄの井戸数は通常２〜４個、量子井戸１４６Ａ，１４６Ｂの厚さＬｚは５ｎｍ〜１５ｎｍであり、またバリア層１４７の厚さＬｂは１０ｎｍ〜５０ｎｍ，ガイド層１４４の厚さは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。上記のＡｌＧａＡｓのＡｌ組成は、光閉じ込めの観点から０．０〜０．５の間で調整される。
【０００８】
ｐ電極１１１ｆとｎ電極１１１ａとの間に順方向へ電流が流れ、電子とホールとをＭＱＷ活性層１１１ｄへ注入して反転分布が形成されることにより、ＭＱＷ活性層１１１ｄのバンドギャップで決まる９８０ｎｍ帯の発振波長で半導体レーザ素子１１１はレーザ発振し、結合光学系１１５を介して光ファイバ１２０へレーザ光を出射する。
【０００９】
一般に半導体レーザ素子はバンド間遷移を利用するため広い波長範囲（〜１０数ｎｍ）にわたって利得を持ち、個々の素子や温度変化によって半導体レーザ素子１１１の発振波長が異なったり変化したりするのだが、従来の半導体レーザ装置では、外部共振器としての光ファイバグレーティング１３０により半導体レーザ装置の発振波長の変動を抑制することができる。この光ファイバグレーティング１３０を備えた半導体レーザ装置の詳細については、例えば次の＜文献１＞に開示されている。
【００１０】
＜文献１＞
Ｍａｒｔｉｎ  Ａｃｈｔｅｎｈａｇｅｎ，ｅｔ  ａｌ：“Ｌ−Ｉ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ９８０−ｎｍ  Ｐｕｍｐ  Ｌａｓｅｒｓ”，ＩＥＥＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１３，ＮＯ．５  ＭＡＹ２００１
【００１１】
しかしながら、半導体レーザ素子１１１の自己発熱や周囲の温度変化によって、ポンプレーザモジュール１１０の温度が大きく変化すると、閾値利得分布の波長特性も変化する。一方、光ファイバグレーティング１３０の波長特性は固定されたままなので、外部共振モードで発振しなくなり、発振波長を一定に保つことができなくなってしまう。
【００１２】
このため、図１１の半導体レーザ装置には温度制御機構を設けている。すなわち従来の半導体レーザ装置は、ポンプレーザモジュール１１０の温度を温度モニタ１１２でモニタし、不図示の温度制御器によって冷却器１１３への電流を制御してポンプレーザモジュール１１０の温度を一定に保つように構成されている。このようにして、発振波長を安定化しており、ＥＤＦＡに適用した場合の利得波長特性の変動を抑制している。なお、関連する従来の技術としては、例えば特開２０００−３５３８５６号公報などが挙げられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
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、発振波長を一定に保つために、温度モニタ、温度制御器および冷却器などからなる温度制御機構が必要になり、構成が複雑になってしまうという課題があった。
【００１４】
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、温度制御機構を要することなく、簡単な構成で発振波長を一定に保つことが可能な半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また、この発明は、低い温度制御分解能の温度制御機構または低能力の温度制御機構によって発振波長の変動を抑制できる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
さらに、この発明は、上記の半導体レーザ装置を励起用光源として備えて利得波長特性の変動を抑制した光増幅装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ装置は、光ファイバグレーティングが形成されるとともに、レーザ光を導波する光ファイバと、単一量子井戸からなる活性層を有し、レーザ光の出力波長付近における利得スペクトル特性が平坦な波長特性を有する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出射したレーザ光を光ファイバへ結合する結合光学系とから構成されるポンプレーザモジュールとを備えるようにしたものである。
【００１８】
この発明に係る半導体レーザ装置は、光ファイバグレーティングが形成されるとともに、レーザ光を導波する光ファイバと、量子結合が発生する間隔にまで狭められた少なくとも２つの量子井戸からなる活性層を有し、量子結合による量子準位の相互作用により、レーザ光の出力波長付近における利得スペクトル特性が平坦な波長特性を有する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出射したレーザ光を光ファイバへ結合する結合光学系とから構成されるポンプレーザモジュールとを備えるようにしたものである。
【００１９】
この発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子からのレーザ光の入射角を調整する構造を有した狭帯域フィルタを結合光学系が備えるようにしたものである。
【００２０】
この発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子の３ｄＢ利得帯域幅またはスペクトラム半値幅よりも広いかまたは略等しくなるように、光ファイバグレーティングの反射波長帯域が設定されるようにしたものである。
【００２１】
この発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子からのレーザ光の入射角を調整する構造を有した狭帯域フィルタを結合光学系が備え、半導体レーザ素子の３ｄＢ利得帯域幅またはスペクトラム半値幅よりも広いかまたは略等しくなるように、光ファイバグレーティングの反射波長帯域が設定されるようにしたものである。
【００２２】
この発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子からのレーザ光を平行光にして狭帯域フィルタへ出射するコリメータレンズと、狭帯域フィルタから出射したレーザ光を光ファイバへ集光するコンデンサレンズとを結合光学系が備えるようにしたものである。
【００２３】
この発明に係る半導体レーザ装置は、約１０％以下の反射率に設定された反射防止膜を半導体レーザ素子がレーザ光出射面に備えるようにしたものである。
【００２４】
この発明に係る半導体レーザ装置は、光ファイバグレーティングの反射率よりも低い反射率に反射防止膜が設定されるようにしたものである。
【００２５】
この発明に係る半導体レーザ装置は、単一量子井戸の活性層外側の光ガイド層より屈折率が低く、かつ電流障壁にならない薄さの層を半導体レーザ素子が光ガイド層の外側に備えるようにしたものである。
【００２６】
この発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子の活性層、バリア層およびガイド層を歪補償構造に形成されるようにしたものである。
【００２７】
この発明に係る半導体レーザ装置は、８ｎｍ以下の間隔で形成された少なくとも２つの量子井戸を半導体レーザ素子が有するようにしたものである。
【００２８】
この発明に係る半導体レーザ装置は、少なくとも５ｎｍ以上の反射帯域を光ファイバグレーティングが有するようにしたものである。
【００２９】
この発明に係る半導体レーザ装置は、狭帯域フィルタへ入射するレーザ光の入射角が高温になるほど９０°に近づくように、狭帯域フィルタへの入射角を調整する入射角調整機構を狭帯域フィルタが備えるようにしたものである。
【００３０】
この発明に係る半導体レーザ装置は、単一量子井戸の活性層を１０ｎｍから２５ｎｍまでの厚さに半導体レーザ素子が形成されるようにしたものである。
【００３１】
この発明に係る光増幅装置は、請求項１から請求項１４のうちのいずれか１項記載の半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置が出射した励起光と信号光とを結合する励起光／信号光結合手段と、光ファイバに希土類を添加して構成され、励起光／信号光結合手段からの励起光によって励起されて励起光／信号光結合手段からの信号光を増幅する希土類添加光ファイバとを備えるようにしたものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
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の構成を示す図である。図１において、１０はレーザ光を出射するポンプレーザモジュール、２０はポンプレーザモジュール１０からのレーザ光を導波する光ファイバ、３０は光ファイバ２０に形成された光ファイバグレーティングである。
【００３３】
また図１のポンプレーザモジュール１０において、１１は単一量子井戸（ＳＱＷ）活性層を有する半導体レーザ素子、１４は半導体レーザ素子１１のレーザ光出射面に設けられた反射防止膜、１５は半導体レーザ素子１１のレーザ光出射面から出射したレーザ光を光ファイバ２０へ結合する結合光学系である。
【００３４】
従来の半導体レーザ装置と比較すると分かるように、図１のポンプレーザモジュール１０には、ＳＱＷ活性層の半導体レーザ素子１１を用いている。また、ポンプレーザモジュール１０の温度をモニタするための温度モニタや、ポンプレーザモジュール１０の温度を一定に保つ冷却器などの温度制御機構が設けられていない。
【００３５】
図２は半導体レーザ素子１１のＳＱＷ活性層付近におけるエネルギーバンド構造を示す図である。図２において、４１はＳＱＷ活性層、４２は伝導帯、４３は価電子帯、４４はガイド層、４５はクラッド層である。ＳＱＷ活性層４１はＩｎ組成０．２のＩｎＧａＡｓから、ガイド層４４はＡｌ組成０．２のＡｌＧａＡｓから、クラッド層４５はＡｌ組成０．４８のＡｌＧａＡｓからそれぞれ形成されている。
【００３６】
半導体レーザ素子１１のＳＱＷ活性層４１の厚さＬｚは１０ｎｍ〜２５ｎｍでこの例では１８ｎｍ，またガイド層４４の厚さは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。ＡｌＧａＡｓのＡｌ組成は光閉じ込めの観点から０．０〜０．５の間で調整される。
【００３７】
この発明の半導体レーザ装置の特長は次の２点である。
＜特長１＞  半導体レーザ素子１１の発振波長が異なったり変化した場合、従来と同様に、光ファイバグレーティング３０によって発振波長を一定に保つことができる。
＜特長２＞  ポンプレーザモジュール１０の温度が大きく変化した場合、従来と異なって、温度制御機構を設けることなく広い温度変化範囲にわたって発振波長を一定に保つことができる。これは後述するように、半導体レーザ素子１１の利得スペクトル幅が広いからであり、このため光ファイバグレーティング３０の波長ロックを外れにくしたことによるものである。
【００３８】
まず、＜特長１＞の動作原理について一般的に説明する。
図３は光ファイバグレーティングによって発振波長が一定に保たれる動作を説明するための図である。図３（ａ）は電流変化に対する利得スペクトルの変化を、図３（ｂ）は温度変化に対する利得スペクトルの変化をそれぞれ模式的に表している。なお横軸は波長（ｎｍ），縦軸は利得（ｃｍ−１）である。
【００３９】
図３（ａ），図３（ｂ）において、Ｓ１〜Ｓ７は半導体レーザ素子の利得スペクトルである。図３（ａ）では、ある電流値における利得スペクトルＳ１が電流値の増加とともに利得スペクトルＳ２，利得スペクトルＳ３へと順次変化している。なお後で図示するように、利得スペクトルＳ１〜Ｓ７は複雑な形をしているが、説明のため簡略化した形状としている。
【００４０】
また図３（ａ），図３（ｂ）の符号Ｇで示される直線は、半導体レーザ素子単独の場合の共振器利得である。ここで半導体レーザ素子単独とは、光ファイバグレーティングを半導体レーザ装置の出力に設けていない場合を意味する。半導体レーザ素子の損失をα，共振器長をＬ，前面反射率をＲｆ，後面反射率をＲｒ，光閉じ込め係数をΓとすると、共振器利得Ｇは次の式（１）で表される。
【００４１】
Γ・Ｇ＝α＋（０．５／Ｌ）・ｌｎ［１／（Ｒｆ・Ｒｒ）］      （１）
【００４２】
さらに図３（ａ），図３（ｂ）の符号Ｇｆｇで示される共振器利得Ｇの折れ曲がった部分は、光ファイバグレーティングを半導体レーザ装置の出力に設けた場合のモード利得である。光ファイバグレーティングを設けた場合の半導体レーザ素子の等価的な前面反射率Ｒｅｆｆを用いると、モード利得Ｇｆｇは次の式（２）で表される。
【００４３】
Γ・Ｇｆｇ＝α＋（０．５／Ｌ）・ｌｎ［１／（Ｒｅｆｆ・Ｒｒ）］  （２）
【００４４】
式（１），式（２）において、損失αは１〜２０ｃｍ−１，共振器長Ｌは５００μｍ〜３０００μｍ，前面反射率Ｒｆは１０％以下、等価的前面反射率Ｒｅｆｆは２０％以下、後面反射率Ｒｒは８０％以上、光閉じ込め係数Γは０．００１〜０．１である。ここでの例では、α＝４ｃｍ−１，Ｌ＝９００μｍ，Ｒｆ＝１％，Ｒｅｆｆ＝４％，Ｒｒ＝９８％，Γ＝０．０１７５であり、このときＧ＝１７００ｃｍ−１，Ｇｆｇ＝１２６０ｃｍ−１となる。
【００４５】
光ファイバグレーティングを設けていない場合、利得スペクトルＳ２の最大値とモード利得Ｇとが一致する波長λ１で半導体レーザ素子は発振する。一方、光ファイバグレーティングを設けた場合には、利得スペクトルＳ２よりも電流の小さな利得スペクトルＳ１とモード利得Ｇｆｇとが一致する注入電流で半導体レーザ素子は発振し、その発振波長は光ファイバグレーティングの反射波長λｆｇ，例えば９８０ｎｍとなる。実施の形態１および実施の形態２では９８０ｎｍ帯のポンプレーザモジュールの例を示したが、他の波長帯、例えば１４８０ｎｍ帯のポンプレーザモジュールにも適用できる。
【００４６】
ここで温度が上昇すると、図３（ｂ）に示すように、利得スペクトルＳ１は利得スペクトルＳ４，Ｓ５へと変化していくが、光ファイバグレーティングによって半導体レーザ素子の発振波長は一定の波長λｆｇでロックされた状態となる。ただし、利得スペクトルＳ５では発振波長はλｆｇとλ２の競合状態となる。
【００４７】
さらに高温になって、モード利得Ｇを越える最大値を持った利得スペクトルＳ６の状態になると、最大値が共振器利得Ｇと等しい利得スペクトルＳ７の電流値の方が利得スペクトルＳ６の場合よりも小さいため、光ファイバグレーティングによるロックが外れ、利得スペクトルＳ７と共振器利得Ｇとの一致する波長λ３で発振するようになる。
【００４８】
なお、上記の計算例からわかるように、半導体レーザ素子の光出射面に設けた反射防止膜の反射率Ｒｆを低反射（特に１０％以下）とすることによって、半導体レーザ素子単独の場合のモード利得Ｇと、光ファイバグレーティングがある場合のモード利得Ｇｆｇとの差を大きくすることができるので、光ファイバグレーティングによる波長ロック状態をより広い温度範囲にわたって保つことができる。
【００４９】
ところで、図３（ｂ）での説明から分かるように、９８０ｎｍ帯付近における利得スペクトル幅が広く利得スペクトルの山が平坦なほど、波長ロックの温度変化範囲を広くすることができる。一般にＭＱＷ活性層の半導体レーザ素子は、利得スペクトルの半値幅が狭いため単一モード発振を得やすいという利点があるが、光ファイバグレーティングによる波長ロックの観点から考えた場合には、上記の理由から不利が生じる。
【００５０】
以上のことを踏まえて、ＳＱＷ活性層の半導体レーザ素子１１を備えたこの実施の形態１による半導体レーザ装置において、波長ロック可能な温度範囲が広がる理由、つまり＜特長２＞について次に説明する。
【００５１】
図４はこの発明の実施の形態１による半導体レーザ装置の効果を説明するための図であり、横軸は波長（ｎｍ），縦軸は利得（ｃｍ−１）である。図４（ａ）は井戸の厚さが８ｎｍ場合の利得スペクトルの計算例、図４（ｂ）は井戸の厚さが１８ｎｍ場合の利得スペクトルの計算例で、従来のＭＱＷ活性層１１１ｄの利得スペクトル、この発明のＳＱＷ活性層４１の利得スペクトルにそれぞれ対応している。
【００５２】
図４の６本の曲線は下からキャリア濃度を１×１０１７ｃｍ−３から３．１×１０１８ｃｍ−３まで６．０×１０１７ｃｍ−３間隔で変えた場合のスペクトルを示しており、波長９８０ｎｍにおける利得が、例えば１６００ｃｍ−１となる場合（図３の例）が発振状態のスペクトルに相当する。図４（ａ）と図４（ｂ）とを比較すると分かるように、ＭＱＷ活性層１１１ｄの発振状態における９８０ｎｍ付近の利得スペクトル幅は狭く、波長に対する変化が急峻であり、これに対してＳＱＷ活性層４１の９８０ｎｍ帯付近の利得スペクトル幅はｅ２−ｈｈ２遷移の影響を受けて広く平坦になっている。このため、前述した理由（段落番号００４９の「利得スペクトル幅が広く利得スペクトルの山が平坦なほど、波長ロックの温度変化範囲を広くすることができる」）により、図１の半導体レーザ装置は、広い温度範囲にわたってレーザ光の発振波長を一定に保つことができる。
【００５３】
つまり、一般にＭＱＷ活性層の半導体レーザ素子は、その利得スペクトルの半値幅が狭いことにより単一モード発振しやすいという利点があり、一方ＳＱＷ活性層の半導体レーザ素子は単一モード発振しにくいという欠点がある。しかしながら、光ファイバグレーティング３０による波長ロックにとっては、上記の利点と欠点とは逆の関係になる。この実施の形態１では、通常は欠点となるＳＱＷ活性層の利得スペクトルの半値幅が広く平坦であることを利用して、光ファイバグレーティング３０による波長ロック範囲を広げている。
【００５４】
このようにすることで、従来の半導体レーザ装置と異なり、温度制御機構を備えることなく、簡単な構成で広い温度範囲にわたって発振波長変動を抑制することが可能になる。また、温度制御機構を備えるようにした場合であっても、発振波長の変動を抑制するための温度制御機構が従来よりも低い温度制御分解能または低能力のもので済むようになり、加えて、半導体レーザ素子１１の閾値利得の製造バラツキと光ファイバグレーティング３０の波長特性との組合せの管理を緩和できるという利点がある。
【００５５】
以上のように、この実施の形態１によれば、光ファイバグレーティング３０が形成されるとともに、レーザ光を導波する光ファイバ２０と、ＳＱＷ活性層４１を有してレーザ光を出射する半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１から出射したレーザ光を光ファイバ２０へ結合する結合光学系１５とから構成されるポンプレーザモジュール１０とを備えるようにしたので、従来と比較して広い温度範囲にわたりレーザ光の発振波長を一定に保つことができるようになり、温度制御機構が不要になって簡単な構成で発振波長を一定に保つことができるという効果が得られ、温度制御機構を要した場合にも、低い温度制御分解能の温度制御機構または低能力の温度制御機構によって発振波長の変動を抑制でき、半導体レーザ素子の閾値利得の製造バラツキと光ファイバグレーティング３０の波長特性との組合せの管理を緩和できる。
【００５６】
また、この実施の形態１によれば、反射率１０％以下の反射防止膜１４を半導体レーザ素子１１のレーザ光出射面に備えるようにしたので、光ファイバグレーティング３０による波長ロック状態をより広い温度範囲にわたって保つことができる。
【００５７】
さらに、この実施の形態１によれば、光ファイバグレーティング３０の反射率よりも低い反射率に反射防止膜１４が設定されるようにしたので、光ファイバグレーティング３０による波長ロック状態をより広い温度範囲にわたって保つことができるという効果が得られる。
【００５８】
さらに、この実施の形態１によれば、単一量子井戸の活性層を１０ｎｍから２５ｎｍまでの厚さに半導体レーザ素子１１が形成されるようにしたので、単一量子井戸の活性層の利得スペクトルの半値幅を広く平坦にすることができ、光ファイバグレーティング３０による波長ロック範囲を広げることができるという効果が得られる。
【００５９】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による半導体レーザ装置の構成を示す図である。図１と同一符号は同一または相当する構成を表している。図５において、１６は結合多重量子井戸（結合ＭＱＷ）活性層を有する半導体レーザ素子である。
【００６０】
図６は半導体レーザ素子１６の結合ＭＱＷ活性層付近におけるエネルギーバンド構造を示す図である。図２と同一符号は同一または相当する構造を示している。図６において、４６Ａ，４６ＢはそれぞれＩｎ組成０．２のＩｎＧａＡｓからなる量子井戸、４７はＡｌ組成０．２のＡｌＧａＡｓからなるバリア層、４８は２つの量子井戸４６Ａ，４６Ｂが結合した結合ＭＱＷ活性層である。
【００６１】
結合ＭＱＷ活性層４８の量子井戸４６Ａ，４６Ｂの厚さＬｚは５ｎｍ〜１５ｎｍ，バリア層４７の厚さＬｂは０．１ｎｍ〜８ｎｍ，ガイド層４４の厚さは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。この例では、Ｌｚ＝８ｎｍ，バリア層４７の厚さＬｂ＝３ｎｍ、ガイド層４４の厚さ＝５０ｎｍある。Ａｌ組成など他の条件は図２と同等である。
【００６２】
実施の形態１と同様に、この実施の形態２による半導体レーザ装置は、光ファイバグレーティング３０を備えているため＜特長１＞を有している。加えて、半導体レーザ素子１６のバリア層４７幅を３ｎｍとして量子結合を発生させるように狭めているので、トンネル効果による準位の相互作用によって準位が分裂し、半導体レーザ素子１６の利得スペクトルが広がるようになる。つまり実施の形態１と同様に、この実施の形態２の半導体レーザ装置は＜特長２＞も有している。
【００６３】
また、結合ＭＱＷ活性層４８を用いるので、量子井戸４６Ａ，４６Ｂの厚さＬｚを臨界膜厚以下に薄くしても、十分な光閉じ込め係数を容易に得ることができ、設計の自由度を向上することができる。ここで臨界膜厚とは、活性層と基板との格子定数が異なっても結晶欠陥が発生することのない限界の活性層厚のことで、これ以上の厚さでは結晶欠陥が発生するため、ＩｎＧａＡｓのようにＧａＡｓと異なる格子定数を持つ材料を活性層に用いる場合、重要な指標である。
【００６４】
この実施の形態２では、臨界膜厚以下の量子井戸４６Ａ，４６Ｂを用いるので、機械的な応力による結晶欠陥発生の問題がなく、初期特性の劣化や動作中の光出力の低下、発振停止などの故障が起こることのない、信頼性の高い半導体レーザ装置が得られる。
【００６５】
次に、この実施の形態２による結合ＭＱＷ活性層４８の半導体レーザ素子１６を用いると波長ロック可能な温度範囲が広がる理由について説明する。
図７はこの発明の実施の形態２による半導体レーザ装置の効果を説明するための図であり、図７（ａ）は井戸の厚さＬｚが８ｎｍ場合の単一量子井戸のバンド構造、図７（ｂ）はトンネル効果による結合が量子井戸間にある場合のバンド構造である。図７（ａ），図７（ｂ）は従来の図１３における多重量子井戸半導体レーザの活性層１１１ｄとこの発明の図６における半導体レーザ素子１６の結合ＭＱＷ活性層４８にそれぞれ対応しており、図７（ｂ）では井戸の厚さＬｚが８ｎｍ，バリア層の厚さＬｂが３ｎｍと狭くなっている。
【００６６】
図７（ａ），図７（ｂ）において、５１は電子のバンド、５２Ｈはヘビーホールのバンド、５２Ｌはライトホールのバンド、５３および５４はそれぞれ電子の第１サブバンドおよび第２サブバンド、５５および５６はそれぞれヘビーホールの第１サブバンドおよび第２サブバンド、５７および５８はそれぞれライトホールの第１サブバンドおよび第２サブバンド、５９はバリア層である。
【００６７】
例えば下記の＜文献２＞で説明されているように、図７（ａ）では、電子の第１サブバンド５３とヘビーホールの第１サブバンド５５の遷移（ｅ１−ｈｈ１）と、電子の第１サブバンド５３とライトホールの第１サブバンド５７の遷移（ｅ１−ｌｈ１）とが許容され、一方図７（ｂ）では、バリア層幅を３ｎｍと狭めたためにトンネル効果による準位の相互作用により準位が分裂し、遷移（ｅ１−ｈｈ１），遷移（ｅ１−ｌｈ１）に加えて、電子の第２サブバンド５４とヘビーホールの第２サブバンド５６の遷移（ｅ２−ｈｈ２）と電子の第２サブバンド５４とライトホールの第２サブバンド５８の遷移（ｅ２−ｌｈ２）とが許容されるようになる。
【００６８】
このため、図４（ｂ）の場合と同様に、ｅ１−ｈｈ１遷移付近が他の遷移の影響を受けて平坦になるため、光ファイバグレーティング３０による波長ロック範囲を広げることができる。
【００６９】
＜文献２＞
Ｒ．Ｄｉｎｇｌｅ：“Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｓｔａｔｅ  Ｕｌｔｒａｔｈｉｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”，Ｆｅｓｔｋｏｅｒｐｅｒｐｌｏｂｌｅｍｅ  ＸＶ，Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｐ２１〜４８（１９７５）
【００７０】
結合ＭＱＷ活性層は、利得スペクトルの半値幅が広がって単一モード発振しにくくなるため一般に用いられないが、この実施の形態２では、通常は欠点となってしまう結合ＭＱＷ活性層の広い利得スペクトル半値幅を逆に利用して、光ファイバグレーティング３０による波長ロック範囲を広げるようにしている。
【００７１】
以上のように、この実施の形態２によれば、光ファイバグレーティング３０が形成されるとともに、レーザ光を導波する光ファイバ２０と、結合ＭＱＷ活性層を有してレーザ光を出射する半導体レーザ素子１６と、半導体レーザ素子１６から出射したレーザ光を光ファイバ２０へ結合する結合光学系１５とから構成されるポンプレーザモジュール１０とを備えるようにしたので、閾値利得の波長幅を広くできるようになり、実施の形態１と同様に、広い温度範囲にわたりレーザ光の発振波長を一定に保つことができ、温度制御機構が不要になって簡単な構成で発振波長を一定に保つことができるという効果が得られ、温度制御機構を要した場合にも、低い温度制御分解能の温度制御機構または低能力の温度制御機構によって発振波長の変動を抑制でき、半導体レーザ素子１６の閾値利得の製造バラツキと光ファイバグレーティング３０の波長特性との組合せの管理を緩和できるという効果が得られ、基板との間で発生する格子歪を小さくすることができ、信頼性の高い素子を提供できる。
【００７２】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３による半導体レーザ装置の構成を示す図である。図１と同一符号は同一または相当する構成を表している。図８において、１７は狭帯域フィルタである。
【００７３】
狭帯域フィルタ１７は、結合光学系１５を構成するコリメータレンズ１５Ａとコンデンサレンズ１５Ｂとの間に設けられており、ＳＱＷ活性層の半導体レーザ素子１１からのレーザ光の入射角を任意の角度に組み込めるような構造を有している。また、この実施の形態３では、半導体レーザ素子１１の３ｄＢ利得帯域幅またはスペクトラム半値幅よりも広いかまたは略等しくなるように、光ファイバ２０中の光ファイバグレーティング３０の反射波長帯域を設定している。
【００７４】
半導体レーザ素子１１のレーザ光出射面に設けられた反射率１０％以下の反射防止膜１４を介して出射したレーザ光はコリメータレンズ１５Ａで平行光に変換されて狭帯域フィルタ１７へ入射する。狭帯域フィルタ１７を透過したレーザ光はコンデンサレンズ１５Ｂで集光されて光ファイバ２０へ入射する。
【００７５】
光ファイバグレーティング３０の反射波長特性はグレーティングパターンを製作するときに決定されるため容易に変更できない。そこで、半導体レーザ素子１１の３ｄＢ利得帯域幅かスペクトラム半値幅よりも、光ファイバグレーティング３０の反射波長帯域を広いかまたはほぼ等しく設定し、さらに狭帯域フィルタ１７に対するレーザ光の入射角をモジュール組立時または調整時に変更できるようにしている。
【００７６】
このことにより、半導体レーザ素子１１の製造バラツキによって閾値利得帯域バラツキが生じても、その閾値利得帯域に最適な波長が光ファイバグレーティング３０から反射できるように、狭帯域フィルタ１７へのレーザ光の入射角をモジュール組立時または調整時に調整・固定し、狭帯域フィルタ１７での透過波長を所望の波長に設定できる。
【００７７】
以上のように、この実施の形態３によれば、半導体レーザ素子１１からのレーザ光の入射角を調整する構造を有した狭帯域フィルタ１７を結合光学系１５が備えるようにしたので、半導体レーザ素子１１の製造バラツキによって閾値利得帯域バラツキが生じても、その閾値利得帯域に最適な波長が光ファイバグレーティング３０から反射できるという効果が得られる。
【００７８】
また、この実施の形態３によれば、半導体レーザ素子１１の３ｄＢ利得帯域幅またはスペクトラム半値幅よりも広いかまたは略等しくなるように、光ファイバグレーティング３０の反射波長帯域が設定されるようにしたので、半導体レーザ素子１１の製造バラツキによって閾値利得帯域バラツキが生じても、その閾値利得帯域に最適な波長が光ファイバグレーティング３０から反射できるという効果が得られる。
【００７９】
さらに、この実施の形態３によれば、半導体レーザ素子１１からのレーザ光の入射角を調整する構造を有した狭帯域フィルタ１７を結合光学系１５が備え、半導体レーザ素子１１の３ｄＢ利得帯域幅またはスペクトラム半値幅よりも広いかまたは略等しくなるように、光ファイバグレーティング３０の反射波長帯域が設定されるようにしたので、半導体レーザ素子１１の製造バラツキによって閾値利得帯域バラツキが生じても、その閾値利得帯域に最適な波長が光ファイバグレーティング３０から反射できるという効果が得られる。
【００８０】
さらに、この実施の形態３によれば、半導体レーザ素子１１からのレーザ光を平行光にして狭帯域フィルタへ出射するコリメータレンズ１５Ａと、狭帯域フィルタ１７から出射したレーザ光を光ファイバへ集光するコンデンサレンズ１５Ｂとを結合光学系１５が備えるようにしたので、半導体レーザ素子１１からのレーザ光を光ファイバ２０へ狭帯域フィルタ１７を介して効率よく結合できるという効果が得られる。
【００８１】
実施の形態４．
実施の形態２で示した結合ＭＱＷ活性層の半導体レーザ素子１６に実施の形態３で示した狭帯域フィルタ１７を適用するようにしても良く、実施の形態３と同様の効果が得られる。図９はこの発明の実施の形態４による半導体レーザ装置の構成を示す図である。図５，図８と同一符号は同一または相当する構成を表している。
【００８２】
この実施の形態４でも、結合光学系１５のコリメータレンズ１５Ａとコンデンサレンズ１５Ｂとの間に狭帯域フィルタ１７が設けられ、結合ＭＱＷ活性層の半導体レーザ素子１６からのレーザ光の入射角を任意の角度に組み込めるような構造を狭帯域フィルタ１７は有している。また同様に、半導体レーザ素子１６の３ｄＢ利得帯域幅またはスペクトラム半値幅よりも広いかまたは略等しくなるように、光ファイバ２０中の光ファイバグレーティング３０の反射波長帯域を設定している。
【００８３】
半導体レーザ素子１６のレーザ光出射面に設けられた反射率１０％以下の反射防止膜１４を介して出射したレーザ光はコリメータレンズ１５Ａで平行光に変換されて狭帯域フィルタ１７へ入射する。狭帯域フィルタ１７を透過したレーザ光はコンデンサレンズ１５Ｂで集光されて光ファイバ２０へ入射する。
【００８４】
光ファイバグレーティング３０の反射波長特性はグレーティングパターンを製作するときに決定されるため容易に変更できない。そこで、半導体レーザ素子１６の３ｄＢ利得帯域幅かスペクトラム半値幅よりも、光ファイバグレーティング３０の反射波長帯域を広いかまたはほぼ等しく設定し、さらに狭帯域フィルタ１７に対するレーザ光の入射角をモジュール組立時または調整時に変更できるようにしている。
【００８５】
このことにより実施の形態３と同様に、半導体レーザ素子１６の製造バラツキによって閾値利得帯域バラツキが生じても、その閾値利得帯域に最適な波長が光ファイバグレーティング３０から反射できるように、狭帯域フィルタ１７へのレーザ光の入射角をモジュール組立時または調整時に調整・固定し、狭帯域フィルタ１７での透過波長を所望の波長に設定できる。
【００８６】
実施の形態５．
ＳＱＷ活性層の半導体レーザ素子または結合ＭＱＷ活性層を有する半導体レーザ素子１１，１６の活性層の外部に格子間隔不整合による歪みを緩和するための層を設ける（ＳＱＷ活性層外側の光ガイド層より屈折率が低く、かつ電流障壁にならない薄さの層を光ガイド層の外側に備える）こと、あるいは活性層とバリア層、ガイド層を歪補償構造とすることによって、結晶欠陥の発生を低減することができるようになり、偶発故障率を下げることが可能となる。
【００８７】
図１０は歪補償構造とした半導体レーザ素子の活性層付近におけるエネルギーバンド構造を示す図である。図１０において、６１は伝導体、６２は価電子帯、６３Ａ，６３Ｂはそれぞれ量子井戸、６４はバリア層、６５はガイド層、６６はクラッド層である。量子井戸６３Ａ，６３ＢはＩｎ組成０．２のＩｎＧａＡｓから、バリア層６４はＧａＡｓＰから、ガイド層６５はＧａ０．８Ｉｎ０．２Ａｓ０．６２Ｐ０．３８から、クラッド層６６はＧａ０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからそれぞれ形成されており、量子井戸６３の厚さは８ｎｍ，バリア層６４の厚さは２０ｎｍ，ガイド層６５の厚さは８０ｎｍある。
【００８８】
実施の形態２で説明したように、ＩｎＧａＡｓはＧａＡｓ基板と異なる格子定数を持つため、結晶に歪が生じている。格子定数の差の格子定数に対する比を歪量といい、この例においては、バリア層とＧａＡｓ基板との歪量を−１．０％，量子井戸とＧａＡｓ基板との歪量を＋１．４％とすることにより、基板と活性層付近の間の平均歪量を低減している。
【００８９】
実施の形態１または実施の形態２で示した半導体レーザ素子１１，１６として、格子間隔不整合による歪みを緩和するための層または活性層とバリア層、ガイド層を歪補償構造としたＳＱＷ活性層の半導体レーザ素子または結合ＭＱＷ活性層の半導体レーザ素子を使用することで、実施の形態１または実施の形態２と同様に、温度調整無しに広い温度範囲で発振波長の安定したレーザ光出力を実現でき、温度モニタおよび冷却器を有する場合でも、半導体レーザ素子の閾値利得の製造バラツキと光ファイバグレーティング３０の波長特性組合せの管理を緩和することができるという利点がある。
【００９０】
以上のように、この実施の形態５によれば、単一量子井戸の活性層外側の光ガイド層より屈折率が低く、かつ電流障壁にならない薄さの層を半導体レーザ素子１１，１６が光ガイド層の外側に備えるようにしたので、結晶欠陥の発生を低減することができるようになり、偶発故障率を下げることができるという効果が得られる。
【００９１】
また、この実施の形態５によれば、半導体レーザ素子１１，１６の活性層、バリア層およびガイド層を歪補償構造に形成されるようにしたので、結晶欠陥の発生を低減することができるようになり、偶発故障率を下げることができるという効果が得られる。
【００９２】
実施の形態６．
実施の形態２で示した結合ＭＱＷ活性層の半導体レーザ素子１６における少なくとも２つの量子井戸の間隔を８ｎｍ以下とすることで、量子井戸を効率よく結合させることができる。したがって、閾値利得帯域が広く、かつ高効率の半導体レーザ素子１６を実現することができ、広い温度範囲で発振波長の安定したレーザ光が得られるため、実施の形態２と同様に、光ファイバグレーティング３０を備えた光ファイバ２０と光学的に結合させることによって、外部共振器を構成し、温度調整無しに広い温度範囲で発振波長の安定したレーザ光を実現できる。
【００９３】
また、実施の形態４と同様に、この半導体レーザ素子１６の出射側に配置された狭帯域フィルタ１７と、半導体レーザ素子１６からのレーザ光が狭帯域フィルタ１７を介して結合する光ファイバ２０と、光ファイバ２０内に配置され、反射波長帯が結合ＭＱＷ半導体レーザ素子１６の３ｄＢ利得帯域幅かスペクトラム半値幅よりも広いかほぼ等しい光ファイバグレーティング３０を配置することで、温度調整無しに広い温度範囲で発振波長の安定したレーザ光を実現できる。
【００９４】
温度モニタおよび冷却器を有する場合でも、半導体レーザ素子の閾値利得の製造バラツキと光ファイバグレーティング３０の波長特性組合せの管理を緩和することができるという利点がある。
【００９５】
以上のように、この実施の形態６によれば、８ｎｍ以下の間隔で形成された少なくとも２つの量子井戸を半導体レーザ素子１６が有するようにしたので、量子結合を効率良く発生させることができるという効果が得られる。
【００９６】
実施の形態７．
実施の形態３または実施の形態４で示した光ファイバグレーティング３０として、少なくとも５ｎｍ以上の反射帯域を有する光ファイバグレーティングを使用するようにしても良い。このことによって、外部共振器を構成し、広い温度範囲で発振波長の安定したレーザ光を実現でき、かつ１種類の光ファイバーグレーティング３０で半導体レーザ素子の閾値利得帯域のバラツキに対応できる。
【００９７】
以上のように、この実施の形態７によれば、少なくとも５ｎｍ以上の反射帯域を光ファイバグレーティング３０が有するようにしたので、外部共振器を構成し、広い温度範囲で発振波長の安定したレーザ光を実現でき、かつ１種類の光ファイバーグレーティング３０で半導体レーザ素子の閾値利得帯域のバラツキに対応できるという効果が得られる。
【００９８】
実施の形態８．
反射率１０％以下の反射防止膜１４をレーザ光出射面に施した半導体レーザ素子１１，１６と、反射防止膜１４の反射率よりも高い反射率の光ファイバグレーティング３０を持つ光ファイバ２０とを、実施の形態１または実施の形態２で示した半導体レーザ装置に使用するようにしても良い。このことによって、広い温度範囲で光ファイバグレーティング３０と同じ波長で発振させることができる。
【００９９】
また、反射率１０％以下の反射防止膜１４をレーザ光出射面に施した半導体レーザ素子１１，１６と、反射防止膜１４の反射率よりも高い反射率の光ファイバグレーティング３０を持つ光ファイバ２０とを実施の形態３または実施の形態４で示した半導体レーザ装置に使用するようにしても良い。このことによって、実施の形態３または実施の形態４で使用する狭帯域フィルタ１７の持つ波長特性に対応した波長を発振することができる。
【０１００】
実施の形態９．
狭帯域フィルタ１７へのレーザ光の入射角が高温で９０°に近づくような入射角調整機構を設けるようにしても良い。例えばこの入射角調整機構は、半導体レーザ装置の温度をモニタする温度モニタと、狭帯域フィルタ１７への入射角と狭帯域フィルタ１７の透過特性との関係を関数化・テーブル化して記憶し、温度モニタでモニタされた温度と関数化・テーブル化された上記の関係とを参照して狭帯域フィルタ１７に対する入射角を調整する制御装置とから構成される。半導体レーザ装置の温度に応じて狭帯域フィルタ１７へのレーザ光の入射角を変化させ、常に一定の波長が透過するようする。
【０１０１】
このように、狭帯域フィルタ１７に対するレーザ光の入射角が高温で９０°に近づくような入射角調整機構を設けることで、使用温度の上昇に伴い光ファイバグレーティング３０からの反射光波長が長波長に変化し、広い温度範囲で外部共振器モード発振をさせることができ、かつ光ファイバ増幅器の利得帯内に発振波長を維持することができる。
【０１０２】
なお、以上の各実施の形態１〜９に示した半導体レーザ装置を励起光源とした光増幅装置を構成しても良い。すなわち、半導体レーザ装置が出射した励起光としてのレーザ光と、信号光としてのレーザ光とを結合する励起光／信号光結合手段と、光ファイバに希土類を添加して構成される希土類添加光ファイバを励起光／信号光結合手段からの励起光によって励起して励起光／信号光結合手段からの信号光を増幅する。このようにすることで、利得波長特性の変動を抑制した光増幅装置を提供できる。
【０１０３】
以上のように、この実施の形態９によれば、狭帯域フィルタ１７へ入射するレーザ光の入射角が高温になるほど９０°に近づくように、狭帯域フィルタ１７への入射角を調整する入射角調整機構を狭帯域フィルタ１７が備えるようにしたので、使用温度の上昇に伴い光ファイバグレーティング３０からの反射光波長が長波長に変化し、広い温度範囲で外部共振器モード発振をさせることができ、かつ光ファイバ増幅器の利得帯内に発振波長を維持することができるという効果が得られる。
【０１０４】
また、この実施の形態９によれば、この発明による半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置が出射した励起光と信号光とを結合する励起光／信号光結合手段と、光ファイバに希土類を添加して構成され、励起光／信号光結合手段からの励起光によって励起されて励起光／信号光結合手段からの信号光を増幅する希土類添加光ファイバとを備えるようにしたので、利得波長特性の変動を抑制した光増幅装置を提供できるという効果が得られる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、温度制御機構を要することなく、簡単な構成で発振波長を一定に保つことができるという効果が得られる。
【０１０６】
この発明によれば、低い温度制御分解能の温度制御機構または低能力の温度制御機構によって発振波長の変動を抑制できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による半導体レーザ装置の構成を示す図である。
【図２】  半導体レーザ素子のＳＱＷ活性層付近におけるエネルギーバンド構造を示す図である。
【図３】  光ファイバグレーティングによって発振波長が一定に保たれる動作を説明するための図である。
【図４】  この発明の実施の形態１による半導体レーザ装置の効果を説明するための図である。
【図５】  この発明の実施の形態２による半導体レーザ装置の構成を示す図である。
【図６】  半導体レーザ素子の結合ＭＱＷ活性層付近におけるエネルギーバンド構造を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態２による半導体レーザ装置の効果を説明するための図である。
【図８】  この発明の実施の形態３による半導体レーザ装置の構成を示す図である。
【図９】  この発明の実施の形態４による半導体レーザ装置の構成を示す図である。
【図１０】  歪補償構造とした半導体レーザ素子の活性層付近におけるエネルギーバンド構造を示す図である。
【図１１】  従来の半導体レーザ装置の構成を示す図である。
【図１２】  半導体レーザ素子の構造例を示す図である。
【図１３】  半導体レーザ素子のＭＱＷ活性層付近におけるエネルギーバンド構造を示す図である。
【符号の説明】
１０  ポンプレーザモジュール、１１  半導体レーザ素子、１４  反射防止膜、１５  結合光学系、１５Ａ  コリメータレンズ、１５Ｂ  コンデンサレンズ、１６  半導体レーザ素子、１７  狭帯域フィルタ、２０  光ファイバ、３０  光ファイバグレーティング、４１  ＳＱＷ活性層、４２  伝導帯、４３  価電子帯、４４  ガイド層、４５  クラッド層、４６Ａ，４６Ｂ  量子井戸、４７  バリア層、４８  結合ＭＱＷ活性層、５１  電子のバンド、５２Ｈ  ヘビーホールのバンド、５２Ｌ  ライトホールのバンド、５３  電子の第１サブバンド、５４  電子の第２サブバンド、５５  ヘビーホールの第１サブバンド、５６  ヘビーホールの第２サブバンド、５７  ライトホールの第１サブバンド、５８  ライトホールの第２サブバンド、５９  バリア層、６１  伝導体、６２  価電子帯、６３量子井戸、６４  バリア層、６５  ガイド層、６６  クラッド層。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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