(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度により特性が変動する光学素子（１６）と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を冷却して、前記光学素子（１６）の温度を制御するサーモモジュール（３８）とを備え、前記光学素子（１６）が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュール（３８）に固定されている光学装置であって、前記光学素子（３８）の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体（２４ａ）を含み、前記発熱体は、前記サーモモジュール（３８）に電気的に並列に接続された抵抗発熱体（２４ａ）であり、前記サーモモジュール（３８）が冷却方向の給電を受けるときに前記抵抗発熱体（２４ａ）への給電を防止する第１の回路を更に含み、前記光学素子の温度を検出する温度センサ（２０）を備え、
前記光学素子（１６）の起動時、前記光学素子（１６）の検出温度Ｔｓを所定の起動温度Ｔref1と比較し、Ｔｓ＜Ｔref1の場合に、前記抵抗発熱体を給電し、Ｔｓ＞Ｔref1の場合に、前記光学素子（１６）の駆動を開始するとともに、前記サーモモジュール（３８）を冷却方向に給電する手段を備え、
前記光学素子（１６）が低温環境下で起動される場合、前記サーモモジュール（３８）だけで前記光学素子（１６）を加熱しようとすると、加熱方向のサーモモジュール給電量が過大になって、前記熱溶融接続材料が溶融することを防止するとともに、前記加熱方向のサーモモジュール給電量が過大にならないように制限しても、前記光学素子（１６）の駆動中、前記光学素子（１６）の温度がＴref2に調整されることで前記光学素子（１６）の光学特性が所望の特性に維持されるようにしたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記第１の回路は、前記抵抗発熱体（２４ａ）に電気的に直列に接続されたダイオード（６８）を有し、前記ダイオード（６８）は、前記サーモモジュール（３８）が冷却方向に給電されるときに逆方向バイアスが印加される向きに配置されている、請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１の回路は、前記抵抗発熱体（２４ａ）に電気的に直列に接続されたスイッチ（７０）を有し、前記スイッチ（７０）は、前記サーモモジュール（３８）が冷却方向に給電されるときにオフ状態となり、前記サーモモジュール（３８）が加熱方向に給電されるときにオン状態となる、請求項１記載の光学装置。
【請求項４】
温度により特性が変動する光学素子（１６）と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を冷却して、前記光学素子（１６）の温度を制御するサーモモジュール（３８）とを備え、前記光学素子（１６）が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュール（３８）に固定されている光学装置であって、前記光学素子（１６）の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体（２４ｃ）を含み、前記発熱体（２４ｃ）は、前記サーモモジュール（３８）に電気的に並列に接続された発熱用ダイオード（２４ｃ）であり、前記発熱用ダイオード（２４ｃ）は、前記サーモモジュール（３８）が冷却方向に給電されるときに逆方向バイアスが印加される向きに配置され、前記光学素子（１６）の温度を検出する温度センサを備え、
前記光学素子（１６）の起動時、前記光学素子（１６）の検出温度Ｔｓを所定の起動温度Ｔref1と比較し、Ｔｓ＜Ｔref1の場合に、前記発熱用ダイオード（２４ｃ）を給電し、Ｔｓ＞Ｔref1の場合に、前記光学素子（１６）の駆動を開始するとともに、前記サーモモジュール（３８）を冷却方向に給電する手段を備え、
前記光学素子（１６）が低温環境下で起動される場合、前記サーモモジュール（３８）だけで前記光学素子（１６）を加熱しようとすると、加熱方向のサーモモジュール給電量が過大になって、前記熱溶融接続材料が溶融することを防止するとともに、前記加熱方向のサーモモジュール給電量が過大にならないように制限しても、前記光学素子（１６）の駆動中、前記光学素子（１６）の温度がＴref2に調整されることで前記光学素子（１６）の光学特性が所望の特性に維持されるようにしたことを特徴とする光学装置。
【請求項５】
温度により特性が変動する光学素子（１６）と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を冷却して、前記光学素子（１６）の温度を制御するサーモモジュール（３８）とを備え、前記光学素子（１６）が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュール（３８）に固定されている光学装置であって、前記光学素子（１６）の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体（２４ａ）を含み、前記サーモモジュール（３８）への加熱方向の給電量を制限する第２の回路（６２，６４）を更に含み、前記光学素子（１６）の温度を検出する温度センサ（２０）を備え、
前記光学素子（１６）の起動時、前記光学素子（１６）の検出温度Ｔｓを所定の起動温度Ｔref1と比較し、Ｔｓ＜Ｔref1の場合に、前記発熱体（２４ａ）を給電し、Ｔｓ＞Ｔref1の場合に、前記光学素子（１６）の駆動を開始するとともに、前記サーモモジュール（３８）を冷却方向に給電する手段を備え、
前記光学素子（１６）が低温環境下で起動される場合、前記サーモモジュール（３８）だけで前記光学素子（１６）を加熱しようとすると、加熱方向のサーモモジュール給電量が過大になって、前記熱溶融接続材料が溶融することを防止するとともに、前記加熱方向のサーモモジュール給電量が過大にならないように制限しても、前記光学素子（１６）の駆動中、前記光学素子（１６）の温度がＴref2に調整されることで前記光学素子（１６）の光学特性が所望の特性に維持されるようにしたことを特徴とする光学装置。
【請求項６】
前記第２の回路は、前記サーモモジュール（３８）に電気的に並列に接続された抵抗素子（６２）を有する、請求項５記載の光学装置。
【請求項７】
前記第２の回路は、前記抵抗素子（６２）に直列に接続されたダイオード（６４）を更に有し、前記ダイオード（６４）は、前記サーモモジュール（３８）が冷却方向に給電されるときに逆方向バイアスが印加される向きに配置されている、請求項６記載の光学装置。
【請求項８】
温度により特性が変動する光学素子（１６）と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を冷却して、前記光学素子（１６）の温度を制御するサーモモジュール（３８）とを備え、前記光学素子（１６）が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュール（３８）に固定されている光学装置であって、前記光学素子（１６）の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体（２４ａ）を含み、前記発熱体（２４ａ）に給電されるときに前記サーモモジュール（３８）への加熱方向の給電を防止する第３の回路（７２；７３）を更に含み、前記光学素子（１６）の温度を検出する温度センサ（２０）を備え、
前記光学素子（１６）の起動時、前記光学素子（１６）の検出温度Ｔｓを所定の起動温度Ｔref1と比較し、Ｔｓ＜Ｔref1の場合に、前記発熱体（２４ａ）を給電し、Ｔｓ＞Ｔref1の場合に、前記光学素子（１６）の駆動を開始するとともに、前記サーモモジュール（３８）を冷却方向に給電する手段を備え、
前記光学素子（１６）が低温環境下で起動される場合、前記サーモモジュール（３８）だけで前記光学素子（１６）を加熱しようとすると、加熱方向のサーモモジュール給電量が過大になって、前記熱溶融接続材料が溶融することを防止するとともに、前記加熱方向のサーモモジュール給電量が過大にならないように制限しても、前記光学素子（１６）の駆動中、前記光学素子（１６）の温度がＴref2に調整されることで前記光学素子（１６）の光学特性が所望の特性に維持されるようにしたことを特徴とする光学装置。
【請求項９】
前記第３の回路は、前記サーモモジュール（３８）に電気的に直列に接続されたダイオード（７２）を有し、前記ダイオード（７２）は、前記発熱体（２４ａ）に給電されるときに逆方向バイアスが印加される向きに配置されている、請求項８記載の光学装置。
【請求項１０】
前記第３の回路は、前記サーモモジュール（３８）に電気的に直列に接続されたスイッチ（７３）を有し、前記スイッチ（７３）は、前記サーモモジュール（３８）が冷却方向に給電されるときにオン状態となり、前記発熱体（２４ａ）に給電されるときにオフ状態となる、請求項８記載の光学装置。
【請求項１１】
温度により特性が変動する光学素子（１６）と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を冷却して、前記光学素子（１６）の温度を制御するサーモモジュール（３８）とを備え、前記光学素子（１６）が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュール（３８）に固定されている光学装置であって、前記光学素子（１６）の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体（２４ａ）、前記サーモモジュール（３８）及び前記発熱体（２４ａ）の双方に給電する共通の駆動電源（６６）、及び、前記共通の駆動電源（６６）に前記サーモモジュール（３８）及び前記発熱体の一方を電気的に接続するスイッチ（７４）を含み、前記スイッチ（７４）は、前記サーモモジュール（３８）が冷却方向に給電されるときに前記共通の駆動電源（６６）と前記発熱体（２４ａ）との間の電気的な接続をオフ状態にし、前記発熱体（２４ａ）に給電されるときに前記共通の駆動電源（６６）と前記サーモモジュール（３８）との間の電気的な接続をオフ状態にし、前記光学素子（１６）の温度を検出する温度センサ（２０）を備え、
前記光学素子（１６）の起動時、前記光学素子（１６）の検出温度Ｔｓを所定の起動温度Ｔref1と比較し、Ｔｓ＜Ｔref1の場合に、前記発熱体（２４ａ）を給電し、Ｔｓ＞Ｔref1の場合に、前記光学素子（１６）の駆動を開始するとともに、前記サーモモジュール（３８）を冷却方向に給電する手段を備え、
前記光学素子（１６）が低温環境下で起動される場合、前記サーモモジュール（３８）だけで前記光学素子（１６）を加熱しようとすると、加熱方向のサーモモジュール給電量が過大になって、前記熱溶融接続材料が溶融することを防止するとともに、前記加熱方向のサーモモジュール給電量が過大にならないように制限しても、前記光学素子（１６）の駆動中、前記光学素子（１６）の温度がＴref2に調整されることで前記光学素子（１６）の光学特性が所望の特性に維持されるようにしたことを特徴とする光学装置。
【請求項１２】
温度により特性が変動する光学素子（１６）と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子（１６）を冷却して、前記光学素子（１６）の温度を制御するサーモモジュール（３８）とを備え、前記光学素子（１６）が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュール（３８）に固定されている光学装置であって、前記光学素子（１６）の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体（２４ａ）を含み、前記発熱体への給電量を制限する第４の回路（７６；７８）を更に含み、前記光学素子（１６）の温度を検出する温度センサ（２０）を備え、
前記光学素子（１６）の起動時、前記光学素子（１６）の検出温度Ｔｓを所定の起動温度Ｔref1と比較し、Ｔｓ＜Ｔref1の場合に、前記発熱体（２４ａ）を給電し、Ｔｓ＞Ｔref1の場合に、前記光学素子（１６）の駆動を開始するとともに、前記サーモモジュール（３８）を冷却方向に給電する手段を備え、
前記光学素子（１６）が低温環境下で起動される場合、前記サーモモジュール（３８）だけで前記光学素子（１６）を加熱しようとすると、加熱方向のサーモモジュール（３８）給電量が過大になって、前記熱溶融接続材料が溶融することを防止するとともに、前記加熱方向のサーモモジュール（３８）給電量が過大にならないように制限しても、前記光学素子（１６）の駆動中、前記光学素子（１６）の温度がＴref2に調整されることで前記光学素子（１６）の光学特性が所望の特性に維持されるようにしたことを特徴とする光学装置。
【請求項１３】
前記第４の回路は、前記発熱体（２４ａ）に電気的に並列に接続されたツェナーダイオード（７６）を有し、前記ツェナーダイオード（７６）は、前記発熱体に給電されるときに逆方向バイアスが印加される向きに配置されている、請求項１２記載の光学装置。
【請求項１４】
前記第４の回路は、前記発熱体（２４ａ）に電気的に並列に接続された抵抗素子（７８）を有する、請求項１２記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に使用される半導体レーザ装置等の光学装置、光学装置の起動方法及び駆動方法、並びに光学装置を用いた光通信機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学装置として例えば光通信や光増幅等に使用される半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と光ファイバを光学的に結合させてモジュール化したものであり、例えば特開２００２−９３８４号公報の図８や特開２０００−２１６４７４号公報の図６に示されるように構成されている。
【０００３】
このような半導体レーザ装置は、その半導体レーザ素子にレーザ駆動電流が給電されると、半導体レーザ素子が駆動されてレーザ光を出射する。このレーザ光は、レンズからなる結合用光学系を介して光ファイバに入射する。光ファイバに入射したレーザ光は、光ファイバ内を伝搬して所望の用途に供される。
ところで、半導体レーザ素子では、一般に、半導体レーザ素子自体の発熱や周囲の環境温度の影響による温度変化に応じて、レーザ光の光強度及び波長が変動する。このため、半導体レーザ装置には、一般に、そのパッケージ内にサーモモジュールが設けられている。このサーモモジュールは、ペルチェ素子に給電される電流の方向に応じて、発熱動作（加熱動作）又は吸熱動作（冷却動作）を実行する。また、サーモモジュールの構成やその電流の大きさに応じて、その発熱量や吸熱量が変化する。
【０００４】
即ち、半導体レーザ素子に温度変化が生じる場合、その半導体レーザ素子の温度を温度センサであるサーミスタによって検知して、そのサーミスタの指示温度Ｔｓに基づき、サーモモジュールに給電される駆動電流（以下、適宜「サーモモジュール電流」と呼ぶ）Ｉtec の方向及び大きさが調整され、それに応じて加熱動作又は冷却動作が行われる。こうしたサーモモジュールによる温度制御によって、半導体レーザ素子はほぼ所望の駆動条件の温度に保たれる。従って、半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の光強度及び波長を安定させた状態で駆動される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低温環境下にて、前述した従来の半導体レーザ装置が起動又は駆動される場合、次のような問題が生じる。
例えば半導体レーザ素子の温度（サーミスタの指示温度Ｔｓ）が２５℃の条件の下で所望の光強度及び波長のレーザ光を出射するように設計された半導体レーザ装置が、環境温度Ｔｃ＝１０℃で起動されたと仮定する。この場合、サーモモジュールには、半導体レーザ素子を加熱する方向にサーモモジュール電流Ｉtec が流れる。
【０００６】
このときのサーモモジュール電流Ｉtec をモニタすると、例えば図４０のグラフに示されるように、半導体レーザ装置の起動直後に、即ち、サーモモジュール電流Ｉtec の給電開始直後に、サーモモジュール電流Ｉtec が過大になることがある。こうした現象は、制御系によっては頻繁に発生する。
加熱方向に過大なサーモモジュール電流Ｉtec が流れると、サーモモジュールが過熱され、更に、サーモモジュール上に基板を介して配設されている半導体レーザ素子やレンズ（又はレンズ付き光ファイバ）等の部品もまた急激に高温に加熱される。図４０のグラフでは、加熱方向へのサーモモジュール電流Ｉtec の上限値が−３Ａ（アンペア）に設定されているが、サーモモジュール電流Ｉtec がこの上限値程度に抑えられたとしても、半導体レーザ素子やレンズ等の部品が例えば高温環境化に置かれたり放熱状態が悪かったり等の条件によっては２００℃以上の温度にまで上昇する場合もある。
【０００７】
このような場合、サーモモジュール上に前記基板を固定する熱溶融接続材料に例えば融点１４８℃のＩｎ−Ｐｂ−Ａｇ共晶半田が用いられていると、その半田が溶融して、基板の位置ずれを引き起こすことがある。この場合、半導体レーザ素子及びレンズ（又はレンズ付き光ファイバ）は正規の位置からずれ、半導体レーザ素子の光ファイバに対する光結合が損なわれる。その結果、半導体レーザ装置の光出力が大幅に低下してしまう。特に、基板の位置ずれにより半導体レーザ素子が光ファイバに対して角度ずれを起こす場合には、例えば０．２°の角度ずれによって、前記光出力は９５％も低下してしまう。
【０００８】
また、レンズが例えば低融点ガラス又はＡｕ−Ｓｎ等の半田を用いて金属製のホルダに固定され、この金属製のホルダが基板に固定されているため、サーモモジュールの過熱により、レンズ及び金属製のホルダの温度が急激に上昇すると、レンズとホルダとの間の大きな熱膨張率の差に起因して、レンズとホルダとの接合部分（低融点ガラス又はＡｕ−Ｓｎ等の半田）にクラックが発生することがある。
【０００９】
このクラックの発生によっても、レンズの位置ずれやレンズの傾きが生じてレンズの光軸がずれたり、レンズがホルダから脱落したりして、半導体レーザ素子と光ファイバとの間の良好な光結合が損なわれてしまう。その結果、半導体レーザ装置から良好な光出力が得られなくなる。
また、半導体レーザ素子からのレーザ光が直接に入射されるレンズ付き光ファイバが基板上に半田等の熱溶融接続材料を介して固定されている場合にも、熱溶融接続材料が溶融して、レンズ付き光ファイバの位置ずれを生じることがある。その結果、半導体レーザ素子に対するレンズ付き光ファイバの光結合にずれが生じ、半導体レーザ装置の光出力が大幅に低下してしまう。
【００１０】
更に、サーモモジュールは、多数のペルチェ素子と、これらペルチェ素子を挟み付ける放熱側及び吸熱側の２枚の板部材とを有しているが、これらのペルチェ素子と板部材とは半田を利用して結合されている。このため、この半田がサーモモジュールの過熱によって溶融し、例えばペルチェ素子が脱落する等して、サーモモジュール自体が機能低下したり、破損したりする恐れもある。
【００１１】
なお、こうした問題に対処するため、加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec を所定の値以下に抑制する手段を設けることが考えられる。しかし、その場合、半導体レーザ装置が低温環境下にて起動又は駆動される際に、加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec が制限される結果、半導体レーザ素子の温度を所望の値、例えば２５℃に保持できなくなる恐れがある。
【００１２】
以上、光学装置として、半導体レーザ素子と光ファイバを光学的に結合させてモジュール化した半導体レーザ装置を例にとり、その問題点を述べてきたが、温度によって特性が変動する光学素子を備えた他の光学装置、例えばフォトダイオードと光ファイバを光学的に結合させたフォトダイオードモジュールや、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating；アレイ導波路型回折格子）と光ファイバアレイを光学的に結合させたＡＷＧモジュール等におても、温度制御のためにサーモモジュールを備えている場合には、前述した問題と同様の問題が生じる。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、温度により特性が変動する光学素子とその光学素子の温度を制御するサーモモジュールとを備えた光学装置において、サーモモジュールに加熱方向の過大なサーモモジュール電流が流れることを防止し、その過大なサーモモジュール電流に起因する不具合の発生を防止できる光学装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、光学装置の起動時及び駆動中において、サーモモジュールに加熱方向の過大なサーモモジュール電流が流れることを防止し、その過大なサーモモジュール電流に起因する不具合の発生を防止できる光学装置の起動方法及び駆動方法を提供することを目的とする。
更に、光学装置の起動時及び駆動中において、サーモモジュールに加熱方向の過大なサーモモジュール電流が流れることを防止し、その過大なサーモモジュール電流に起因する不具合の発生を防止できる光学装置を用いた光通信機器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、温度により特性が変動する光学素子と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子を冷却して、前記光学素子の温度を制御するサーモモジュールとを備え、前記光学素子が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュールに固定されている光学装置であって、前記光学素子の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体を含むことを特徴とする光学装置が提供される。
【００１６】
また、本発明においては、光学素子と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子を冷却して、前記光学素子の温度を制御するサーモモジュールと、前記光学素子の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体とを備え、前記光学素子が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュールに固定されている光学装置の起動方法であって、前記発熱体に給電して前記光学素子の予備加熱を行い、この後、前記サーモモジュールへの給電を開始することを特徴とする光学装置の起動方法が提供される。
【００１７】
また、本発明においては、光学素子と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子を冷却して、前記光学素子の温度を制御するサーモモジュールと、前記光学素子の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体とを備え、前記光学素子が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュールに固定されている光学装置の駆動方法であって、前記光学素子の温度を検知し、検知した前記光学素子の温度と所定の駆動温度との間の偏差に基づき、前記サーモモジュール及び前記発熱体への少なくとも一方の給電を制御し、前記光学素子の温度を前記所定の駆動温度に一致させることを特徴とする光学装置の駆動方法が提供される。
【００１８】
また、本発明においては、光学素子と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子を冷却して、前記光学素子の温度を制御するサーモモジュールと、前記光学素子の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体とを備え、前記光学素子が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュールに固定されている光学装置と、前記サーモモジュールに給電するサーモモジュール駆動電源と、前記発熱体に給電する発熱体駆動電源と、前記サーモモジュール駆動電源及び前記発熱体駆動電源の作動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光学装置の起動時、前記発熱体駆動電源を作動させて前記発熱体への給電を開始させた後、前記サーモモジュール駆動電源を作動させて前記サーモモジュールへの給電を開始させることを特徴とする光通信機器が提供される。
【００１９】
また、本発明においては、光学素子と、一方向に給電を受けたときに前記光学素子を加熱し、逆方向に給電を受けたときに前記光学素子を冷却して、前記光学素子の温度を制御するサーモモジュールと、前記光学素子の温度を検知する温度センサと、前記光学素子の近傍に配置され、給電されたときに発熱する発熱体とを備え、前記光学素子が熱溶融接続材料を用いて前記サーモモジュールに固定されている光学装置と、前記サーモモジュールに給電するサーモモジュール駆動電源と、前記発熱体に給電する発熱体駆動電源と、前記サーモモジュール駆動電源及び前記発熱体駆動電源の作動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光学装置の駆動中、前記温度センサによって検知された温度と所定の駆動温度との間の偏差に基づき、前記サーモモジュール及び前記発熱体への少なくとも一方の給電を制御し、前記光学素子の温度を前記所定の駆動温度に一致させることを特徴とする光通信機器が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施形態）
図１に示されるように、本実施形態に係る光学装置としての半導体レーザ装置１０Ａは、例えば光通信用の信号光源や光増幅用の励起光源として使用され、半導体レーザ素子１６と光ファイバ３４とを光学的に結合させてモジュール化したものである。
【００２１】
この半導体レーザ装置１０Ａは、そのパッケージ３６内にサーモモジュール３８を有する。このサーモモジュール３８は、複数のペルチェ素子３８ａと、これらペルチェ素子３８ａを挟み付ける板部材３８ｂ、３８ｃとを含み、板部材３８ｂ、３８ｃは例えばアルミナや窒化アルミ等の絶縁基板からなる。この例では、パッケージ３６の内底壁面上に板部材３８ｂが固定され、この板部材３８ｂに、ペルチェ素子３８ａの放熱側端（図１の下側）が半田により固定されている。板部材３８ｃはペルチェ素子３８ａの吸熱側端（図１の上側）に半田により固定されている。
【００２２】
サーモモジュール３８の上側、即ち、板部材３８ｃ上には、部品の取り付けに使用される基板４０が設けられており、この基板４０は熱溶融接続材料である例えば融点１４８℃のＩｎ−Ｐｂ−Ａｇ共晶半田によって板部材３８ｃに固定されている。また、この基板４０上には、半導体レーザ素子１６を固定したレーザダイオードキャリア１２、モニタ用のフォトダイオード４６を固定したフォトダイオードキャリア４２及びレンズ４４が固定されている。フォトダイオード４６は半導体レーザ素子１６の発光状態を監視する。
【００２３】
パッケージ３６の側壁には貫通孔が形成され、この貫通孔に光ファイバ支持部材４８が嵌合されている。この光ファイパ支持部材４８は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（商標名：コバール）等からなる。この光ファイバ支持部材４８は挿通孔４８ａを有している。この挿通孔４８ａの内部には、光ファイバ３４の先端部がパッケージ３６の外部から導入されている。挿通孔４８ａの内部には、レンズ５０が配設されている。
【００２４】
図２に示されるように、レーザダイオードキャリア１２上には、ヒートシンク機能を有するサブマウント（以下、単に「ヒートシンク」という）１４が配置され、このヒートシンク１４上には、半導体レーザ素子１６が設置されている。また、レーザダイオードキャリア１２上には、ヒートシンク１４との間に所定の間隔をおいてサーミスタ用のサブマウント１８が配置され、このサブマウント１８上には、半導体レーザ素子１６の温度を検知する温度センサとしてサーミスタ２０が設置されている。
【００２５】
サブマウント１８の上面の一部には、Ａｕ（金）メッキ層２２ａが形成されている。このＡｕメッキ層２２ａ上には、半導体レーザ素子１６を加熱するための発熱体として、例えばチップ形状の抵抗発熱体（以下、「抵抗ヒータ」という）２４ａが配置されている。この抵抗ヒータ２４ａは、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｓｉ等の融点の高い半田によってＡｕメッキ層２２ａ上に固定されている。なお、抵抗ヒータ２４ａの材質には、例えばＮｉ−Ｃｒ系やＣｕ−Ｎｉ系の抵抗合金等が使用される。また、Ａｕメッキ層２２ａとサーミスタ２０との間は、サブマウント１８の上面に設けられた絶縁領域２６により電気的に分離されている。
【００２６】
レーザダイオードキャリア１２上には、セラミック支持台２７が配置され、このセラミック支持台２７の上面には、Ａｕメッキ層２８が形成されている。このＡｕメッキ層２８は、半導体レーザ素子１６に対する電気配線の中継部となっている。そして、半導体レーザ素子１６は、Ａｕワイヤ２９によってＡｕメッキ層２８に接続され、このＡｕメッキ層２８は、Ａｕワイヤ２９によって半導体レーザ素子１６のレーザ駆動電源（図示せず）に接続されている。半導体レーザ素子１６への電気回路は、このように構成されている。
【００２７】
レーザダイオードキャリア１２上には、更に別のセラミック支持台３０が配置されており、このセラミック支持台３０の上面には、サーミスタ２０に対する電気配線の中継部となるＡｕメッキ層３１ａ、３１ｂ及び抵抗ヒータ２４ａに対する電気配線の中継部となるＡｕメッキ層３２ａ、３２ｂがそれぞれ形成されている。サーミスタ２０は、Ａｕワイヤ２９によってＡｕメッキ層３１ａ、３１ｂに電気的に接続され、Ａｕメッキ層３１ａ、３１ｂは、Ａｕワイヤ２９によってサーミスタ２０の電源（図示せず）に接続されている。
【００２８】
抵抗ヒータ２４ａの上面は、Ａｕワイヤ２９によってＡｕメッキ層３２ａに接続され、抵抗ヒータ２４ａの下面に接触しているＡｕメッキ層２２ａは、Ａｕワイヤ２９によってＡｕメッキ層３２ｂに接続されている。これらのＡｕメッキ層３２ａ、３２ｂは、Ａｕワイヤ２９によって抵抗ヒータ２４ａの発熱体駆動電源（図示せず）に接続されている。抵抗ヒータ２４ａへの電気回路は、このように構成されている。
【００２９】
次に、半導体レーザ装置１０Ａの全体の電気配線を、図３及び図４を参照して説明する。
図３に示されるように、パッケージ３６には、複数本のリードピン５２が外部に突出して設けられている。そして、サーモモジュール３８は、２本のリードピン５２を介してサーモモジュール駆動電源５４に接続され、このサーモモジュール駆動電源５４は、加熱方向又は冷却方向にサーモモジュール電流Ｉtec を供給する。
【００３０】
また、抵抗ヒータ２４ａは、別の２本のリードピン５２を介して発熱体駆動電源５６に接続され、この発熱体駆動電源５６は加熱用電流Ｉh を供給する。更に、半導体レーザ素子１６もまた、２本のリードピン５２を介してレーザ駆動電源５８（図４参照）に接続され、サーミスタ２０及びフォトダイオード４６も、それぞれ２本ずつのリードピン５２を介して駆動制御部６０（図４参照）に接続されている。
【００３１】
次に、半導体レーザ装置１０Ａの起動方法について、図４を参照しながら説明する。
先ず、半導体レーザ装置１０Ａの起動時、サーミスタ２０によって半導体レーザ素子１６の温度が検知される。この半導体レーザ素子１６の温度情報は、電圧信号に変換されて、駆動制御部６０に送信される。
【００３２】
ここで、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓが予め設定した所定の起動温度Ｔref1よりも低い場合に、即ち、Ｔｓ＜Ｔref1の場合に、直ちにサーモモジュール３８への給電が行われると、過大な加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec が急激に流れて、基板４０とサーモモジュール３８とを固定している半田が溶融するおそれが生じる。このため、駆動制御部６０は、先ず、指示温度Ｔｓを示す電圧信号Ｖtsと起動温度Ｔref1に対応した電圧信号Ｖref1とを比較する。
【００３３】
その結果、半導体レーザ素子１６の温度Ｔｓが起動温度Ｔref1以上である場合には、駆動制御部６０からレーザ駆動電源５８に駆動開始信号が送信され、この駆動開始信号を受けたレーザ駆動電源５８は、半導体レーザ素子１６へのレーザ駆動電流Ｉopの給電を開始する。また同時に、駆動制御部６０からサーモモジュール駆動電源５４に冷却開始信号が送信され、この冷却開始信号を受けたサーモモジュール駆動電源５４は、サーモモジュール３８に冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtecを給電する。
【００３４】
このとき、駆動制御部６０から発熱体駆動電源５６に加温開始信号が送信されることはなく、発熱体駆動電源５６は抵抗ヒータ２４ａに加熱用電流Ｉh を給電しない。こうして、半導体レーザ素子１６及びサーモモジュール３８にレーザ駆動電流Ｉop及びサーモモジュール電流Ｉtec が給電され、半導体レーザ装置１０Ａが起動される。
【００３５】
これに対し、起動時、半導体レーザ素子１６の温度Ｔｓが起動温度Ｔref1よりも低い場合、駆動制御部６０からサーモモジュール駆動電源５４に加熱開始信号が送信されることはなく、サーモモジュール駆動電源５４は、サーモモジュール３８に加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec を給電しない。この場合には、駆動制御部６０が発熱体駆動電源５６に加温開始信号を送信し、発熱体駆動電源５６が、抵抗ヒータ２４ａに加熱用電流Ｉh を給電する。こうして、抵抗ヒータ２４ａに加熱用電流Ｉh が給電される結果、抵抗ヒータ２４ａの発熱により半導体レーザ素子１６が予備加熱され、その温度が上昇する。
【００３６】
この後、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓが起動温度Ｔref1に到達すると、この時点で、駆動制御部６０からレーザ駆動電源５８に駆動開始信号が送信され、レーザ駆動電源５８は、半導体レーザ素子１６へのレーザ駆動電流Ｉopの給電を開始する。こうして、半導体レーザ装置１０Ａが起動される。
次に、半導体レーザ装置１０Ａの駆動方法について、同じく図４を参照して説明する。
【００３７】
半導体レーザ装置１０Ａの駆動中、サーミスタ２０によって検出した半導体レーザ素子１６の温度情報は、電圧信号に変換され、駆動制御部６０に送信されている。駆動制御部６０は、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓを示す電圧信号Ｖtsと予め設定した所定の駆動温度Ｔref2に対応した電圧信号Ｖref2とを比較する。そして、この比較結果に基づき、駆動制御部６０は、その時点の駆動状態に応じた種々の制御信号を、サーモモジュール駆動電源５４及び発熱体駆動電源５６の少なくとも一方に送信する。
【００３８】
具体的には、半導体レーザ素子１６の温度Ｔｓが駆動温度Ｔref2よりも高い場合、駆動制御部６０は、半導体レーザ素子１６の温度を低下させるための制御信号を出力する。即ち、この場合のサーモモジュール駆動電源５４への制御信号は、例えば加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec を減少させるか、又は、その給電自体を停止させる信号となる。或いはまた、冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec を給電するか、又は、その給電量を増加させる信号となる。また、抵抗ヒータ２４ａが発熱状態にあれば、駆動制御部６０は、発熱体駆動電源５６に制御信号を送信することもできる。この場合の制御信号は、抵抗ヒータ２４ａへの加熱用電流Ｉh を減少させるか、又は、その給電自体を停止させる信号となる。
【００３９】
更にまた、駆動制御部６０は、サーモモジュール駆動電源５４及び発熱体駆動電源５６の双方に同時に制御信号を送信することもできる。例えば半導体レーザ素子１６の温度Ｔｓと駆動温度Ｔref2との間の偏差が大きい場合、抵抗ヒータ２４ａへの加熱用電流Ｉh を減少させるか又はその給電自体を停止させると共に、冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtecを給電するか又はその給電量を増加させて、半導体レーザ素子１６の温度を駆動温度Ｔref2に向けて急速に低下させることも可能である。
【００４０】
これに対し、半導体レーザ素子１６の温度Ｔｓが駆動温度Ｔref2よりも低い場合、駆動制御部６０は、半導体レーザ素子１６の温度を上昇させるための制御信号を出力する。即ち、この場合のサーモモジュール駆動電源５４への制御信号は、例えば冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec を減少させるか、又は、その給電自体を停止させる信号となる。或いはまた、加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec を給電するか、又は、その給電量を増加させる信号となる。また、駆動制御部６０は、発熱体駆動電源５６に制御信号を送信することもできる。この場合の制御信号は、抵抗ヒータ２４ａに加熱用電流Ｉh を給電するか、又は、その給電量を増加させる信号となる。
【００４１】
こうして、Ｔｓ＞Ｔref2であっても、又、Ｔｓ＜Ｔref2であっても、サーモモジュール３８や抵抗ヒータ２４ａの動作が制御され、Ｔｓ＝Ｔref2となるように半導体レーザ素子１６の温度が調整される。
なお、半導体レーザ装置１０Ａの駆動中、半導体レーザ素子１６がサーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａの双方により加熱されるか、又は、抵抗ヒータ２４ａのみによって加熱される場合には、次のような利点がある。
【００４２】
即ち、半導体レーザ装置１０Ａが低温環境下で駆動される場合、サーモモジュール３８だけで半導体レーザ素子１６を加熱しようとすると、加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec が過大になって、例えば基板４０とサーモモジュール３８と間を固定している半田を溶融し、半導体レーザ装置１０Ａを破壊したり、その光出力を低下させたりするおそれが生じる。他方、サーモモジュール電流Ｉtec が過大にならないように制限すると、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓを駆動温度Ｔref2まで上昇させることが困難になり、所望の特性のレーザ光を安定して得ることができなくなるおそれが生じる。
【００４３】
このような場合に、抵抗ヒータ２４ａを補助的に、又は、抵抗ヒータ２４ａのみを使用することにより、半導体レーザ素子１６を加熱すると、サーモモジュール３８に過大な電流が流れることを防止しつつ、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓを駆動温度Ｔref2にまで容易に上昇させ、Ｔｓ＝Ｔref2の状態を実現することが可能になる。
【００４４】
以上のように本実施形態においては、半導体レーザ素子１６を加熱するためのチップ形状の抵抗ヒータ２４ａが設置されており、半導体レーザ装置１０Ａの起動時、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓが所定の起動温度Ｔref1よりも低い場合には、抵抗ヒータ２４ａに給電して半導体レーザ素子１６を予備加熱し、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓが起動温度Ｔref1に到達した後、半導体レーザ素子１６に給電が開始される。このため、環境温度Ｔｃが低温の場合であっても、起動時、加熱方向の過大なサーモモジュール電流Ｉtec に起因する半導体レーザ装置１０Ａの劣化や破壊や光出力の低下を防止することができる。
【００４５】
また、半導体レーザ装置１０Ａの駆動中、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓが所定の駆動温度Ｔref2から外れると、サーモモジュール３８や抵抗ヒータ２４ａの動作が制御され、Ｔｓ＝Ｔref2となるように半導体レーザ素子１６の温度が調整される。このため、環境温度Ｔｃが低温の場合であっても、半導体レーザ素子１６は所定の駆動温度Ｔref2に保持され、光強度及び波長が安定したレーザ光を出射することができる。
【００４６】
また、抵抗ヒータ２４ａは、サーミスタ用のサブマウント１８上の一部に設置されており、抵抗ヒータ２４ａのための特別な設置スペースを必要としない。それ故、抵抗ヒータ２４ａの設置に伴うモジュールの大型化を回避することができる。
本発明は前述の第１の実施形態に制約されるものでなく、種々の変形が可能であり、第２〜第１６の実施態様を順次説明する。なお、第２〜第１６の実施態様を説明するにあたり、先の実施態様にて説明した部材及び部位と同一の機能を有する部材及び部位には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略し、相違する点のみを説明する。
【００４７】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｂに使用されるレーザダイオードキャリア１２を示す。この半導体レーザ装置１０Ｂは、図２の半導体レーザ装置１０Ａにおけるチップ形状の抵抗ヒータ２４ａの代わりに、直方体形状の抵抗ヒータ２４ｂを備えている。
【００４８】
即ち、レーザダイオードキャリア１２上には、下部セラミック支持台２７ａが配置され、この下部セラミック支持台２７ａの上面には、Ａｕメッキ層２２ｂが形成されている。抵抗ヒータ２４ｂは、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｓｉ等の融点の高い半田によってＡｕメッキ層２２ｂ上の一部に固定されている。なお、この抵抗ヒータ２４ｂの材質は、第１の実施形態の抵抗ヒータ２４ａと同様である。
【００４９】
抵抗ヒータ２４ｂ上面の一部には、上部セラミック支持台２７ｂが配置され、この上部セラミック支持台２７ｂの上面には、Ａｕメッキ層２８が形成されている。即ち、抵抗ヒータ２４ｂは、半導体レーザ素子１６への電気配線の中継部（Ａｕメッキ層２８）の支持台、即ち、上部セラミック支持台２７ｂと下部セラミック支持台２７ａとの間に挟みこまれており、上部セラミック支持台２７ｂは第１の実施態様のセラミック支持台２７に相当する。
【００５０】
そして、抵抗ヒータ２４ｂの下面に接触しているＡｕメッキ層２２ｂ及び抵抗ヒータ２４ｂの上面は、それぞれＡｕワイヤ２９によって抵抗ヒータ２４ｂの電源（図示せず）に接続されている。抵抗ヒータ２４ｂへの電気回路は、このように構成されている。
なお、半導体レーザ装置１０Ｂの全体の電気配線や起動方法及び駆動方法は、図３及び図４を用いて説明した半導体レーザ装置１０Ａの場合と略同様である。即ち、前述の説明において、抵抗ヒータ２４ａを抵抗ヒータ２４ｂと読み替えればよい。
【００５１】
本実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｂは、その抵抗ヒータ２４ｂが前述した抵抗ヒータ２４ａと同様に機能するため、半導体レーザ装置１０Ａと同様な作用及び効果を発揮する。
また、抵抗ヒータ２４ｂは、上部セラミック支持台２７ｂと下部セラミック支持台２７ａとの間に設置されているので、抵抗ヒータ２４ｂのための特別な設置スペースを必要としない。この結果、半導体レーザ装置１０Ａの場合と同様に、抵抗ヒータ２４ｂの設置に伴うモジュールの大型化を回避することができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｃを示す。この半導体レーザ装置１０Ｃは、図３の半導体レーザ装置１０Ａにおけるサーモモジュール３８への加熱方向の給電量を制限する手段として、抵抗素子６２及びダイオード６４を更に備えている。
【００５３】
抵抗素子６２及びダイオード６４は直列に接続され、これら抵抗素子６２及びダイオード６４からなる直列回路は、サーモモジュール３８に対して並列に接続されている。ダイオード６４は、サーモモジュール３８に冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec が給電されるときに逆方向バイアスが印加される向きに配置されている。
【００５４】
半導体レーザ装置１０Ｃの起動方法は、半導体レーザ装置１０Ａでの場合と同様である。
次に、半導体レーザ装置１０Ｃの駆動方法について説明する。ここでは、半導体レーザ装置１０Ｃの駆動中、半導体レーザ素子１６の加熱は、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａの両方により行われる状況を想定する。
【００５５】
半導体レーザ装置１０Ｃの駆動中、Ｔｓ＞Ｔref2であれば、第１の実施形態で説明したように、その時点での駆動状態に応じて、駆動制御部６０はサーモモジュール駆動電源５４及び発熱体駆動電源５６の少なくとも一方に制御信号を送信し、半導体レーザ素子１６の温度を低下させる。
ここで、サーモモジュール駆動電源５４から冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec が供給されると、このサーモモジュール電流Ｉtec の一部が抵抗素子６２に流れるのをダイオード６４が阻止するため、冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec は全てサーモモジュール３８に給電される。
【００５６】
これに対し、駆動中、Ｔｓ＜Ｔref2であれば、第１の実施形態で説明したように、その時点での駆動状態に応じて、駆動制御部６０は、サーモモジュール駆動電源５４及び発熱体駆動電源５６の少なくとも一方に制御信号を送信し、半導体レーザ素子１６の温度を上昇させる。
ここで、サーモモジュール駆動電源５４から加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec が供給されると、このサーモモジュール電流Ｉtec はサーモモジュール３８及び抵抗素子６２の双方に流れる。このため、サーモモジュール３８に加熱方向の過大な電流が給電されることはない。
【００５７】
この場合、サーモモジュール３８に給電される加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec が制限される結果、サーモモジュール３８の加熱動作が抑制される。しかしながら、この際には、抵抗ヒータ２４ａへの加熱用電流Ｉh を増加させることで、サーモモジュール３８による半導体レーザ素子１６の加熱不足を補うことができる。即ち、抵抗ヒータ２４ａの加熱動作が、サーモモジュール３８の加熱動作を補完する。従って、サーモモジュール３８への加熱方向の過大な電流の給電を防止しつつ、半導体レーザ素子１６の温度上昇に要求される熱量が十分に確保される。
【００５８】
本実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｃは、半導体レーザ装置１０Ａが有する効果に加えて、サーモモジュール３８への加熱方向の過大な電流の給電がより確実に防止され、半導体レーザ装置１０Ｃの劣化や破壊を防止できる利点を有する。
なお、抵抗素子６２及びダイオード６４は、図６に示されるようにパッケージ３６内に配置されているが、これらの抵抗素子６２及びダイオード６４は、図７に示されるように、パッケージ３６の外部に駆動回路の一部して配置されてもよい。
【００５９】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｄを示す。この半導体レーザ装置１０Ｄは、図３の半導体レーザ装置１０Ａにおけるサーモモジュール駆動電源５４及び発熱体駆動電源５６の代わりに、これらを一つに統合した共通駆動電源６６を備えている。また、半導体レーザ装置１０Ｄは、共通駆動電源６６から冷却方向の電流が供給されるときに抵抗ヒータ２４ａへの給電を防止する手段として、ダイオード６８を更に備えている。
【００６０】
このダイオード６８は、パッケージ３６内にて、抵抗ヒータ２４ａに直列に接続されている。このダイオード６８は、共通駆動電源６６からサーモモジュール３８に冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec が給電されるときに逆方向バイアスが印加される向きに配置されている。
次に、半導体レーザ装置１０Ｄの起動方法及び駆動方法について、図８及び図９を参照して説明する。なお、ここでは、前述した起動温度Ｔref1及び駆動温度Ｔref2が同一の起動／駆動温度Ｔref に設定されている場合を想定する。
【００６１】
先ず、半導体レーザ装置１０Ｄの起動時、Ｔｓ≧Ｔref であれば、駆動制御部６０からレーザ駆動電源５８及び共通駆動電源６６に制御信号が送信される。これにより、レーザ駆動電源５８は、半導体レーザ素子１６へのレーザ駆動電流Ｉopの給電を開始する一方、共通駆動電源６６は、サーモモジュール３８に冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec を給電して、半導体レーザ素子１６の温度を低下させる。
【００６２】
このとき、抵抗ヒータ２４ａにはダイオード６８が前述した向きに直列に接続されているため、共通駆動電源６６から冷却方向の電流が供給されても、抵抗ヒータ２４ａに給電されることはない。こうして、半導体レーザ装置１０Ｄが起動される。
これに対し、起動時、Ｔｓ＜Ｔref であれば、駆動制御部６０から共通駆動電源６６に制御信号が送信され、共通駆動電源６６は、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａに加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec 及び加熱用電流Ｉh を給電する。こうして、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａにより、半導体レーザ素子１６が予備加熱され、その温度が上昇する。即ち、半導体レーザ素子１６は、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａの両方によって予備加熱されることから、サーモモジュール３８の加熱動作を抑制することが可能になる。従って、サーモモジュール３８への加熱方向の過大な電流の給電を防止しつつ、半導体レーザ素子１６の加熱が可能となる。
【００６３】
この後、指示温度Ｔｓが起動／駆動温度Ｔref に到達したとき、半導体レーザ素子１６へのレーザ駆動電流Ｉopの給電が開始され、半導体レーザ装置１０Ｄが起動される。
また、半導体レーザ装置１０Ｄの駆動中、指示温度Ｔｓと起動／駆動温度Ｔref との間の偏差に応じて、駆動制御部６０から共通駆動電源６６に制御信号が送信され、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａは、半導体レーザ素子１６の温度を起動／駆動温度Ｔrefに調整すべく作動する。
【００６４】
この駆動中、共通駆動電源６６から冷却方向の電流が供給されるとき、その冷却方向の電流の一部が抵抗ヒータ２４ａに給電されることはない。また、半導体レーザ素子１６が加熱されるときには、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａの両方が使用されるため、前述したようにサーモモジュール３８への加熱方向の過大な電流の給電が防止される。
【００６５】
本実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｄは、共通駆動電源６６を使用しているために、半導体レーザ装置１０Ｄを組み込んだ光通信機器を作製する場合に、光通信機器の小型化に寄与することができる。
なお、図１０に示されるように、抵抗ヒータ２４ａ及びダイオード６８は、サーモモジュール３８が接続されているリードピン５２と同一のリードピン５２に接続されてもよい。
【００６６】
また、図１１に示されるように、ダイオード６８は、パッケージ３６の外部に駆動回路の一部として配置されてもよい。
更に、図１２及び図１３に示されるように、前述した抵抗素子６２及びダイオード６４をパッケージ３６の内部又は外部に更に備えることもできる。この場合、サーモモジュール３８への過大な電流の給電がより確実に防止される。
【００６７】
（第５の実施形態）
図１４は、本発明の第５の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｅを示す。この半導体レーザ装置１０Ｅは、図１１の半導体レーザ装置におけるダイオード６８の代わりに、スイッチ７０を備えている。
【００６８】
このスイッチ７０は、パッケージ３６の外部に駆動回路の一部として配置されている。そして、このスイッチ７０は、駆動制御部６０に電気的に接続され（図１５参照）、駆動制御部６０からの制御信号を受け、スイッチング動作を行う。次に、半導体レーザ装置１０Ｅの起動方法及び駆動方法について、図１４及び図１５を参照して説明する。
【００６９】
先ず、半導体レーザ装置１０Ｅの起動時、Ｔｓ≧Ｔref であれば、半導体レーザ素子１６及びサーモモジュール３８にレーザ駆動電流Ｉop及び冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec が直ちに給電される。このとき、スイッチ７０は、駆動制御部６０からの制御信号を受けてオフ状態にあり、共通駆動電源６６から供給される冷却方向の電流の一部が抵抗ヒータ２４ａに給電されることはない。
【００７０】
これに対し、起動時、Ｔｓ＜Ｔref であれば、駆動制御部６０からスイッチ７０及び共通駆動電源６６に制御信号が送信される。これにより、スイッチ７０はオン状態となる一方、共通駆動電源６６は、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａに加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec 及び加熱用電流Ｉh を給電する。それ故、半導体レーザ素子１６はサーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａの両方により予備加熱される。この後、指示温度Ｔｓが起動／駆動温度Ｔrefまで上昇した時点にて、半導体レーザ素子１６にレーザ駆動電流Ｉopが給電され、半導体レーザ装置１０Ｅが起動される。
【００７１】
また、半導体レーザ装置１０Ｅの駆動中、スイッチ７０は、指示温度Ｔｓと起動／駆動温度Ｔrefとの偏差の大きさや符号に応じ、抵抗ヒータ２４ａの発熱が要求されるときにのみ、オンに切換えられ、これ以外の場合にはオフに切換えられる。
具体的には、共通駆動電源６６から加熱方向の電流が供給されるとき、スイッチ７０はオン状態にあり、半導体レーザ素子１６は、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａの両方によって加熱される。これに対し、共通駆動電源６６から冷却方向の電流が供給されるとき、スイッチ７０はオフ状態となり、冷却方向の電流の一部が抵抗ヒータ２４ａに給電されることはない。従って、スイッチ７０は、前述したダイオード６８と同様な機能を発揮する。
【００７２】
（第６の実施形態）
図１６は、本発明の第６の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｆを示す。この半導体レーザ装置１０Ｆは、図８の半導体レーザ装置１０Ｄにおける抵抗ヒータ２４ａに給電されるときにサーモモジュール３８への加熱方向の給電を防止する手段として、ダイオード７２を更に備えている。
【００７３】
このダイオード７２は、サーモモジュール３８に直列に接続されている。そして、このダイオード７２は、抵抗ヒータ２４ａに加熱用電流Ｉh が給電されるときに逆方向バイアスが印加される向きに配置されている。
次に、半導体レーザ装置１０Ｆの起動方法及び駆動方法について説明する。
半導体レーザ装置１０Ｆの起動時、Ｔｓ≧Ｔref であれば、半導体レーザ装置１０Ｄの場合と同様に、半導体レーザ装置１０Ｆが直ちに起動される。
【００７４】
これに対し、起動時、Ｔｓ＜Ｔref であれば、駆動制御部６０から共通駆動電源６６に制御信号が送信され、共通駆動電源６６は、半導体レーザ素子１６を加熱するために加熱方向の電流を給電する。ここで、ダイオード７２がサーモモジュール３８に対して前述した向きに直列に接続されているため、加熱方向の電流は、抵抗ヒータ２４ａに給電されるものの、サーモモジュール３８には給電されない。即ち、半導体レーザ素子１６は、抵抗ヒータ２４ａのみによって予備加熱される。この後、Ｔｓ＝Ｔref の条件が満たされたとき、半導体レーザ素子１６にレーザ駆動電流Ｉopが給電され、半導体レーザ装置１０Ｆが起動される。
【００７５】
また、半導体レーザ装置１０Ｆの駆動中、共通駆動電源６６から加熱方向の電流が供給される場合、サーモモジュール３８への給電はダイオード７２によって阻止される。即ち、半導体レーザ素子１６は抵抗ヒータ２４ａのみによって加熱される。
本実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｆは、その起動時及び駆動中、サーモモジュール３８には加熱方向の電流自体が給電されないので、加熱方向の過大な電流に起因する前述の不具合が発生することはない。
【００７６】
なお、図１７に示されるように、抵抗ヒータ２４ａ及びダイオード６８は、サーモモジュール３８及びダイオード７２が接続されているリードピン５２と同一のリードピン５２に接続されてもよい。
また、図１８に示されるように、ダイオード６８、７２は、パッケージ３６の外部に駆動回路の一部として配置されてもよい。また、これらのダイオード６８、７２のうち、何れか一方のみが外部に配置されてもよい。
【００７７】
（第７の実施形態）
図１９は、本発明の第７の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｇを示す。この半導体レーザ装置１０Ｇは、図１６の半導体レーザ装置１０Ｆにおけるダイオード７２の代わりに、スイッチ７３を備えている。
このスイッチ７３は、パッケージ３６の外部に駆動回路の一部として配置されている。そして、このスイッチ７３は、駆動制御部６０に電気的に接続され（図２０参照）、駆動制御部６０からの制御信号を受け、スイッチング動作を行う。なお、ダイオード６８も、図１８に示される場合と同様に、パッケージ３６の外部に配置されている。
【００７８】
次に、半導体レーザ装置１０Ｇの起動方法及び駆動方法について、図１９及び図２０を参照して説明する。
半導体レーザ装置１０Ｇの起動時、Ｔｓ≧Ｔref であれば、半導体レーザ素子１６及びサーモモジュール３８にレーザ駆動電流Ｉop及び冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec が給電され、半導体レーザ装置１０Ｇが直ちに起動される。このとき、スイッチ７３は、駆動制御部６０からの制御信号を受けてオン状態にある。
【００７９】
これに対し、起動時、Ｔｓ＜Ｔref であれば、駆動制御部６０からスイッチ７３及び共通駆動電源６６に制御信号が送信される。これにより、スイッチ７３はオフ状態となる一方、共通駆動電源６６は、抵抗ヒータ２４ａに加熱用電流Ｉh を給電する。このため、サーモモジュール３８には加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec が給電されることはない。即ち、半導体レーザ素子１６は、抵抗ヒータ２４ａのみによって予備加熱される。この後、Ｔｓ＝Ｔref の条件が満たされたとき、半導体レーザ素子１６にレーザ駆動電流Ｉopが給電され、半導体レーザ装置１０Ｇが起動される。
【００８０】
また、半導体レーザ装置１０Ｇの駆動中、共通駆動電源６６から加熱方向の電流が供給される場合、スイッチ７３がオフ状態となることによって、サーモモジュール３８への給電は阻止され、半導体レーザ素子１６は抵抗ヒータ２４ａのみによって加熱される。
このようにして、スイッチ７３が、前述したダイオード７２と同様の機能を発揮する。従って、本実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｇは、半導体レーザ装置１０Ｆと同様、その起動時及び駆動中、サーモモジュール３８には加熱方向の電流自体が給電されず、加熱方向の過大な電流に起因する前述の不具合が発生することはない。
【００８１】
（第８の実施形態）
図２１は、本発明の第８の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｈを示す。この半導体レーザ装置１０Ｈは、図１８の半導体レーザ装置におけるダイオード６８、７２の代わりに、スイッチ７４を備えている。
このスイッチ７４は、パッケージ３６の外部に駆動回路の一部として配置され、サーモモジュール３８と共通駆動電源６６との間及び抵抗ヒータ２４ａと共通駆動電源６６との間を択一的に接続する。そして、このスイッチ７４もまた、駆動制御部６０からの制御信号を受け、スイッチング動作を行う。
【００８２】
次に、半導体レーザ装置１０Ｈの起動方法及び駆動方法について、図２１及び図２２を参照して説明する。
先ず、半導体レーザ装置１０Ｈの起動時、Ｔｓ≧Ｔref であれば、駆動制御部６０からスイッチ７４及び共通駆動電源６６に制御信号が送信され、共通駆動電源６６とサーモモジュール３８との間の接続がオン状態となり、共通駆動電源６６からサーモモジュール３８に冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec が給電される。
【００８３】
このとき、共通駆動電源６６と抵抗ヒータ２４ａとの間の接続はスイッチ７４によりオフ状態であるため、共通駆動電源６６から冷却方向の電流が供給されても、その冷却方向の電流の一部が抵抗ヒータ２４ａに給電されることはない。即ち、半導体レーザ装置１０Ｈは、半導体レーザ装置１０Ｅ、１０Ｆの場合と同様にして起動される。
【００８４】
これに対し、起動時、Ｔｓ＜Ｔref であれば、駆動制御部６０からスイッチ７４及び共通駆動電源６６に制御信号が送信され、共通駆動電源６６と抵抗ヒータ２４ａとの間の接続がオン状態となり、共通駆動電源６６から加熱方向の電流が供給される。
このとき、共通駆動電源６６とサーモモジュール３８との間の接続はスイッチ７４によりオフ状態であるため、共通駆動電源６６からの加熱方向の電流は抵抗ヒータ２４ａのみに給電され、半導体レーザ素子１６は抵抗ヒータ２４ａにより予備加熱される。この後、Ｔｓ＝Ｔrefの条件が満たされたとき、半導体レーザ素子１６にレーザ駆動電流Ｉopが給電される。即ち、半導体レーザ装置１０Ｈは、半導体レーザ装置１０Ｆ、１０Ｇの場合と同様にして起動される。
【００８５】
このようにして、スイッチ７４は、前述したダイオード６８、７２と同様の機能を発揮する。また、前述したスイッチ７０、７３を組み合わせたものと同様の機能を発揮する。
また、半導体レーザ装置１０Ｈの駆動中、スイッチ７４は、指示温度Ｔｓと起動／駆動温度Ｔrefとの間の偏差の大きさ及び符号に基づき、切り換え作動され、Ｔｓ＝Ｔref となるように半導体レーザ素子１６の温度が調整される。
【００８６】
（第９の実施形態）
図２３は、本発明の第９の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｉを示す。この半導体レーザ装置１０Ｉは、図１６の半導体レーザ装置１０Ｆにおける抵抗ヒータ２４ａへの給電量を制限する手段として、ツェナーダイオード７６を更に備えている。
【００８７】
このツェナーダイオード７６は所定のツェナー破壊電圧を有し、抵抗ヒータ２４ａに対して並列に接続されている。そして、このツェナーダイオード７６は、抵抗ヒータ２４ａに加熱用電流Ｉh が給電されるときに逆方向バイアスが印加される向きに配置されている。
半導体レーザ装置１０Ｉの起動方法及び駆動方法は、半導体レーザ装置１０Ｆの場合と略同様である。但し、抵抗ヒータ２４ａに供給される加熱用電流が過大となり、その両端の電圧降下が大きくなると、ツェナーダイオード７６はツェナー破壊を起こすので、抵抗ヒータ２４ａ両端の電圧は一定に保たれる。従って、抵抗ヒータ２４ａに過大な電流が流れることはなく、抵抗ヒータ２４ａによる半導体レーザ素子１６の過熱が防止される。
【００８８】
なお、図示は省略するが、抵抗ヒータ２４ａ、ダイオード６８及びツェナーダイオード７６を含む回路は、サーモモジュール３８及びダイオード７２が接続されているリードピン５２と同一のリードピン５２に接続されてもよい。
また、図２４に示されるように、ダイオード６８、７２及びツェナーダイオード７６は、パッケージ３６の外部に駆動回路の一部として配置されてもよい。勿論、これらダイオード６８、７２及びツェナーダイオード７６のうちの少なくとも１つが外部に配置されてもよい。
【００８９】
更に、図２５に示されるように、ツェナーダイオード７６の代わりに、所定の抵抗値をもつ抵抗素子７８を使用することもできる。この場合、抵抗ヒータ２４ａに向けて供給される加熱用電流の一部が抵抗素子７８にも流れるため、抵抗ヒータ２４ａに過大電流が給電されるのを防止することができる。なお、図示は省略するが、ダイオード６８、７２及び抵抗素子７８の少なくとも１つは、パッケージ３６の外部に駆動回路の一部として配置されてもよい。
【００９０】
（第１０の実施形態）
図２６は、本発明の第１０の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｊを示す。この半導体レーザ装置１０Ｊは、図８の半導体レーザ装置１０Ｄにおける抵抗ヒータ２４ａの代わりに、加熱用ダイオード２４ｃを備えている。
加熱用ダイオード２４ｃは、図２又は図５における抵抗ヒータ２４ａと同様に半導体レーザ素子１６の近傍に配設され、サーモモジュール３８に冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec が給電されるときに逆方向バイアスが印加されるように配線されている。そして、この加熱用ダイオード２４ｃは、順方向の加熱用電流Ｉh が給電されたときに発熱し、半導体レーザ素子１６を加熱する。なお、加熱用ダイオード２４ｃ自体が整流特性を有しているため、半導体レーザ装置１０Ｊでは、半導体レーザ装置１０Ｄにおけるダイオード６８は省略されている。
【００９１】
本実施形態では、共通駆動電源６６から冷却方向の電流が供給される場合、加熱用ダイオード２４ｃには逆方向バイアスが印加されるため、その冷却方向の電流の一部が加熱用ダイオード２４ｃに給電されることはない。逆に、共通駆動電源６６から加熱方向の電流が供給される場合、加熱用ダイオード２４ｃには順方向バイアスが印加される。このため、サーモモジュール３８及び加熱用ダイオード２４ｃには加熱方向のサーモモジュール電流Ｉtec 及び加熱用電流Ｉh が給電され、半導体レーザ素子１６はサーモモジュール３８及び加熱用ダイオード２４ｃにより加熱される。
【００９２】
即ち、加熱用ダイオード２４ｃは、半導体レーザ装置１０Ｄの抵抗ヒータ２４ａ及びダイオード６８と同様に機能する。従って、半導体レーザ装置１０Ｊの起動方法及び駆動方法は、半導体レーザ装置１０Ｄの場合と同様となる。
なお、図２７に示されるように、加熱用ダイオード２４ｃは、サーモモジュール３８が接続されているリードピン５２と同一のリードピン５２に接続されてもよい。
【００９３】
（第１１の実施形態）
図２８は、本発明の第１１の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｋを示す。この半導体レーザ装置１０Ｋは、図１６の半導体レーザ装置１０Ｆにおける抵抗ヒータ２４ａ及びダイオード６８の代わりに、加熱用ダイオード２４ｃを備えている。この加熱用ダイオード２４ｃは、第１０の実施形態の場合と同様、半導体レーザ素子１６の近傍に配設され、サーモモジュール３８に冷却方向のサーモモジュール電流Ｉtec が給電されるときに逆方向バイアスが印加されるように配線されている。
【００９４】
半導体レーザ装置１０Ｋの起動方法及び駆動方法は、半導体レーザ装置１０Ｆの場合と略同様である。
なお、図２９に示されるように、加熱用ダイオード２４ｃは、サーモモジュール３８が接続されているリードピン５２と同一のリードピン５２に接続されてもよい。
【００９５】
（第１２の実施形態）
図３０は、本発明の第１２の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ｌを示す。この半導体レーザ装置１０Ｌは、図２８の半導体レーザ装置１０Ｋにおける加熱用ダイオード２４ｃへの給電量を制限する手段として、所定の抵抗値をもつ抵抗素子８０ａ、８０ｂを更に備えている。
【００９６】
抵抗素子８０ａは、加熱用ダイオード２４ｃに直列に接続され、抵抗素子８０ｂは、加熱用ダイオード２４ｃ及び抵抗素子８０ａに対して並列に接続されている。
半導体レーザ装置１０Ｌの起動方法及び駆動方法は、半導体レーザ装置１０Ｋの場合と略同様である。しかしながら、共通駆動電源６６から加熱方向の電流が供給されるとき、何らかの理由によって電流が過大となっても、その過大な電流は、抵抗素子８０ａ、８０ｂの抵抗値の比率に応じた割合で分配され、その一方の電流のみが加熱用ダイオード２４ｃに給電される。即ち、加熱用ダイオード２４ｃに給電される加熱用電流Ｉh は、一定の大きさ以下に制限される。このため、加熱用ダイオード２４ｃへの過大な電流の給電に起因する半導体レーザ素子１６の過熱や加熱用ダイオード２４ｃの破壊は防止される。
【００９７】
なお、図３１に示されるように、抵抗素子８０ａ、８０ｂ及びダイオード７２は、パッケージ３６の外部に駆動回路の一部として配置されてもよい。勿論、これら抵抗素子８０ａ、８０ｂ及びダイオード７２の少なくとも１つが外部に配置されてもよい。
前述した第１〜第１２の実施形態に係る半導体レーザ装置１０Ａ〜１０Ｌに関し、半導体レーザ素子１６を加熱するための発熱体（抵抗ヒータ２４ａ、２４ｂ又は加熱用ダイオード２４ｃ）の設置箇所は、図示の場所に限定されることはなく、半導体レーザ素子１６を加熱できれば、何処に設置してもよい。また、発熱体の設置箇所は一箇所に限定する必要はなく、例えば図２の抵抗ヒータ２４ａ及び図５の抵抗ヒータ２４ｂを共に備えることもできる。
【００９８】
更に、半導体レーザ装置１０Ａ〜１０Ｌの半導体レーザ素子１６は、発熱体による予備加熱を受けることに加え、半導体レーザ素子１６自体に一定時間、給電することによっても、半導体レーザ素子１６の予備加熱が可能である。
また、半導体レーザ装置１０Ａ〜１０Ｌの起動時、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓが起動温度Ｔref1又は起動／駆動温度Ｔref よりも低いと想定される場合、サーミスタ２０による半導体レーザ素子１６の温度検出は省略することも可能である。この場合、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓの如何に拘らず、常に発熱体により半導体レーザ素子１６が予備加熱される。この後、サーミスタ２０の指示温度Ｔｓが所定の起動温度Ｔref1又は起動／駆動温度Ｔref になったとき、半導体レーザ素子１６にレーザ駆動電流Ｉopが給電され、半導体レーザ装置１０Ａ〜１０Ｌが起動される。
【００９９】
また、半導体レーザ装置１０Ａ〜１０Ｌの半導体レーザ素子１６にレンズ４４等を介して光接合する光ファイバ３４の代わりに、半導体レーザ素子１６に直接に光接合するレンズ付き光ファイバを用いてもよい。この場合も、半導体レーザ素子１６の特性劣化を防止したり、半導体レーザ素子１６とレンズ付き光ファイバとの光結合ずれによる出力低下を防止したりすることができる効果を奏する。
【０１００】
（第１３の実施形態）
図３２は、本発明の第１３の実施形態に係る光通信機器としての光ファイバ増幅器８２Ａを示す。この光ファイバ増幅器８２Ａは、前述した半導体レーザ装置１０Ａ〜１０Ｃの何れかである半導体レーザ装置１０Ｍを励起光源として含んでいる。
【０１０１】
光ファイバ増幅器８２Ａは、信号光が入力される信号光入力部８４と、この信号光入力部８４に接続され、信号光入力部８４からの信号光を増幅するＥＤＦ（エルビウムドープファイバ）８６と、このＥＤＦ８６に接続され、増幅された信号光を出力する信号光出力部８８とを有する。ＥＤＦ８６には光カプラ９０が介挿され、この光カプラ９０には、半導体レーザ装置１０Ｍが光ファイバ３４を介して接続されている。
【０１０２】
また、励起光用の半導体レーザ装置１０Ｍの周囲には、サーモモジュール駆動電源５４、発熱体駆動電源５６、レーザ駆動電源５８及び駆動制御部６０が設置されている。従って、前述したようにして半導体レーザ装置１０Ｍが駆動されると、半導体レーザ装置１０Ｍからは所望の強度及び波長に保持されたレーザ光、即ち励起光が出射され、更に光ファイバ３４及び光カプラ９０を介してＥＤＦ８６に入力される。この結果、信号光入力部８４から入力された信号光は、ＥＤＦ８６内において半導体レーザ装置１０Ｍからの励起光により増幅された後、信号光出力部８８から出力される。
【０１０３】
前述の光ファイバ増幅器８２Ａによれば、環境温度Ｔｃが低温であっても、半導体レーザ装置１０Ｍの起動時又は駆動中、サーモモジュールに加熱方向の過大なサーモモジュール電流が流れることはない。従って、過大なサーモモジュール電流に起因した半導体レーザ装置１０Ｍの劣化や破壊が防止される。
なお、図３３に示されるように、半導体レーザ装置１０Ｍとサーモモジュール駆動電源５４との間に周辺回路９２ａを更に含み、この周辺回路９２ａに、図７に示される抵抗素子６２及びダイオード６４を有することも可能である。
【０１０４】
（第１４の実施形態）
図３４は、本発明の第１４の実施形態に係る光通信機器としての光ファイバ増幅器８２Ｂを示す。この光ファイバ増幅器８２Ｂは、前述した半導体レーザ装置１０Ｄ〜１０Ｌの何れかである半導体レーザ装置１０Ｎを励起光源として含んでいる。
【０１０５】
励起光用の半導体レーザ装置１０Ｎの周囲には、共通駆動電源６６、レーザ駆動電源５８、及び駆動制御部６０が設置されている。従って、前述したようにして半導体レーザ装置１０Ｎが駆動されると、光ファイバ増幅器８２Ｂは、光ファイバ増幅器８２Ａと同様にして信号光を増幅する。
光ファイバ増幅器８２Ｂは、共通駆動電源６６を有しているので、光ファイバ増幅器８２Ａに比べて小型化が可能になる。
【０１０６】
なお、図３５に示されるように、半導体レーザ装置１０Ｎと共通駆動電源６６との間に周辺回路９２ｂを更に含み、この周辺回路９２ｂに、図１１、図１３、図１４、図１８、図１９、図２１、図２４及び図３１に示されるダイオード６８、７２、スイッチ７０、７３、７４、ツェナーダイオード７６、又は、抵抗素子８０ａ、８０ｂ等を有することも可能である。
本発明の光通信機器は、前述した光ファイバ増幅器８２Ａ、８２Ｂ以外の他の光通信機器にも同様に適用することができる。
【０１０７】
（第１５の実施形態）
図３６及び図３７は、本発明の第１５の実施形態に係る光学装置としてのフォトダイオードモジュール１００を示す。
このフォトダイオードモジュール１００は、そのパッケージ３６内にサーモモジュール３８を有し、このサーモモジュール３８の上側には、熱溶融接続材料である例えば融点１４８℃のＩｎ−Ｐｂ−Ａｇ共晶半田によって、基板４０が設けられている。この基板４０上には、フォトダイオードキャリア１０２が固定されている。
【０１０８】
フォトダイオードキャリア１０２の所定の側面には、フォトダイオード１０４が固定されている。また、フォトダイオードキャリア１０２の同じ側面に、フォトダイオード１０４に隣接して、フォトダイオード１０４の温度を検知する温度センサとしてサーミスタ２０が設置されている。更に、フォトダイオードキャリア１０２の同じ側面で、フォトダイオード１０４を間に挟んだサーミスタ２０の反対側に、フォトダイオード１０４を加熱するための抵抗ヒータ２４ａが配置されている。
【０１０９】
なお、サーミスタ２０及び抵抗ヒータ２４ａの設置箇所は、図示の場所に限定されることはなく、それぞれにフォトダイオード１０４の温度を検知し、フォトダイオード１０４を加熱することができれば、何処に設置してもよい。また、抵抗ヒータ２４ａの代わりに、図２６等に示す加熱用ダイオード２４ｃを用いてもよい。
【０１１０】
パッケージ３６の側壁に形成された貫通孔には、光ファイバ支持部材１０６が嵌合されている。この光ファイバ支持部材１０６の挿通孔の内部には、光ファイバ１０８の先端部がパッケージ３６の外部から導入されている。フォトダイオード１０４の受光面と光ファイバ１０８の先端部とは相対し、不図示の光学系により光学的に結合されている。
【０１１１】
また、フォトダイオードモジュール１００の全体の電気配線は、第１〜第１２の実施形態において説明したものと略同様である。即ち、図示は省略するが、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａ（又は加熱用ダイオード２４ｃ）は、抵抗素子６２、ダイオード６４、６８、７２、スイッチ７０、７３、７４、ツェナーダイオード７６、又は、抵抗素子８０ａ、８０ｂ等や、駆動制御部６０を介して、サーモモジュール駆動電源５４、発熱体駆動電源５６、又は、共通駆動電源６６、及びフォトダイオード駆動電源に接続されている。
【０１１２】
こうして、本実施形態に係るフォトダイオードモジュール１００は、第１〜第１２の実施形態の場合と同様、フォトダイオード１０４を加熱する必要が生じた際、サーモモジュール３８を補助して、又はサーモモジュール３８の代わりに、抵抗ヒータ２４ａ（又は加熱用ダイオード２４ｃ）を活用することが可能となる。このため、環境温度Ｔｃが低温の場合であっても、サーモモジュール３８に加熱方向の過大なサーモモジュール電流Ｉtec が流れることを防止しつつ、フォトダイオード１０４の温度調整を行い、所定の温度に保持することができる。従って、過大なサーモモジュール電流Ｉtec に起因するフォトダイオードモジュール１００の破壊を防止することができる。
【０１１３】
（第１６の実施形態）
図３８及び図３９は、本発明の第１６の実施形態に係る光学装置としてのＡＷＧモジュール１１０を示す。なお、図３８では、ＡＷＧモジュール１１０の構造を分かり易くするため、各構成部材を分離して表す。
このＡＷＧモジュール１１０は、サーモモジュール３８を有し、このサーモモジュール３８の上側には、熱溶融接続材料である例えば融点１４８℃のＩｎ−Ｐｂ−Ａｇ共晶半田によって、基板４０が設けられている。この基板４０上には、チップ状のＡＷＧ１１２が固定されている。この基板４０は、サーモモジュール３８による温度制御をＡＷＧ１１２に均一に行き渡らせる均熱板の役割を果たす。また、ＡＷＧ１１２の入出射端には、それぞれ上板１１４ａ、１１４ｂが張り付けられ、これらの上板１１４ａ、１１４ｂ上には、ＡＷＧ１１２を加熱するための抵抗ヒータ２４ａが配置されている。
【０１１４】
ＡＷＧ１１２の入出射接続部には、ガラスＶ溝基板上に光ファイバを高精度に配列して固定した光ファイバアレイ１１６ａ、１１６ｂがそれぞれ接続されている。ここで、ＡＷＧ１１２の入出射接続端面及びファイバアレイ１１６ａ、１１６ｂの接続端面には、共に８°の斜め研磨が施されており、互いの端面を接合させた際の接続部での反射を抑制している。また、このＡＷＧ１１２とファイバアレイ１１６ａ、１１６ｂとの光学的な接続は、精密移動ステージを有する自動調心装置を用い、通行する光のパワーをモニタしながら光軸を調整して行う。また、ＡＷＧ１１２の出射側の光ファイバアレイ１１６ａの側面には、ＡＷＧ１１２の温度を検知する温度センサとしてサーミスタ２０が設置されている。
【０１１５】
なお、サーミスタ２０及び抵抗ヒータ２４ｄの設置箇所は、図示の場所に限定されることはなく、それぞれにＡＷＧ１１２の温度を検知し、ＡＷＧ１１２を加熱することができれば、何処に設置してもよい。また、抵抗ヒータ２４ａの代わりに、図２６等に示す加熱用ダイオード２４ｃを用いることも可能である。
また、ＡＷＧ１１２は、図３９に示されるように回路構成されている。即ち、チップ基板１１８上には、複数の波長λ1 〜λn が多重化された波長多重光が光ファイバアレイ１１６ａから入射される入射導波路１２０、入射導波路１２０からの波長多重光を回折する入射側スラブ導波路１２２、入射側スラブ導波路１２２から導出された光を入射するアレイ導波路１２４が形成されている。このアレイ導波路１２４は、隣接する導波路間に一定の光路長差ΔＬをもって配列されているため、各導波路を伝搬してきた光はその出射端で光路長差ΔＬに相当する分だけ位相にずれが生じる。
【０１１６】
また、チップ基板１１８上には、アレイ導波路１２４の各導波路を通過した光を回折する出射側スラブ導波路１２６、出射側スラブ導波路１２６から導出された光を入射し、波長λ1 〜λn の光を別々に光ファイバアレイ１１６ｂの各導波路に出射する出射導波路１２８が形成されている。ここで、出射側スラブ導波路１２６で回折した位相差のある光は互いに干渉して波長毎に異なる位置に集光するが、これらの互いに異なる集光位置に出射導波路１２８の各導波路が配置されている。
【０１１７】
また、ＡＷＧモジュール１１０の全体の電気配線は、第１〜第１２の実施形態において説明したものと同様である。即ち、図示は省略するが、サーモモジュール３８及び抵抗ヒータ２４ａ（又は加熱用ダイオード２４ｃ）は、抵抗素子６２、ダイオード６４、６８、７２、スイッチ７０、７３、７４、ツェナーダイオード７６、又は、抵抗素子８０ａ、８０ｂ等や、駆動制御部６０を介して、サーモモジュール駆動電源５４、発熱体駆動電源５６、又は共通駆動電源６６に接続されている。
【０１１８】
こうして、本実施形態に係るＡＷＧモジュール１１０は、第１〜第１２の実施形態の場合と同様、ＡＷＧ１１２を加熱する必要が生じた際、サーモモジュール３８を補助して、又はサーモモジュール３８の代わりに、抵抗ヒータ２４ａ（又は加熱用ダイオード２４ｃ）を活用することが可能となる。このため、環境温度Ｔｃが低温の場合であっても、サーモモジュール３８に加熱方向の過大なサーモモジュール電流Ｉtec が流れることを防止しつつ、ＡＷＧモジュール１１０の温度調整を行い、所定の温度に保持することができる。従って、過大なサーモモジュール電流Ｉtec に起因するＡＷＧモジュール１１０の破壊を防止することができる。
【０１１９】
なお、第１〜第１２、第１５、及び第１６の実施形態においては、半導体レーザ装置１０Ａ〜１０Ｌ、フォトダイオードモジュール１００、及びＡＷＧモジュール１１０について説明したが、これらの光学装置以外であっても、温度により特性が変動する光学素子とその光学素子の温度を制御するサーモモジュールとを備えた光学装置であれば、本発明を適用することが可能である。
【０１２０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
即ち、請求項１〜２１に係る光学装置によれば、光学素子を予備加熱する発熱体が設置されいるため、その起動時、発熱体に給電して光学素子を予備加熱した後に、サーモモジュールへの給電を開始することが可能になる。また、その駆動中、光学素子の温度を上昇させる必要がある場合でも、発熱体による光学素子の加熱を活用して、過大な加熱方向のサーモモジュール電流が流れることを防止しつつ、所定の駆動温度にまで容易に到達させることが可能になる。従って、たとえ低い環境温度で起動又は駆動する場合にも、過大な加熱方向のサーモモジュール電流が流れることに起因する光学装置の劣化や破壊を防止し、安定した光学的特性を得ることができる。
【０１２１】
また、請求項２２〜２４に係る光学装置の起動方法によれば、発熱体に給電して光学素子を予備加熱した後に、サーモモジュールへの給電を開始することが可能になるため、たとえ低い環境温度で起動する場合にも、過大な加熱方向のサーモモジュール電流が流れることに起因する光学装置の劣化や破壊を防止することができる。
【０１２２】
また、請求項２５に係る光学装置の駆動方法によれば、その駆動中に光学素子の温度を上昇させる必要がある場合でも、発熱体による光学素子の加熱を活用して、過大な加熱方向のサーモモジュール電流が流れることを防止しつつ、所定の駆動温度にまで容易に到達させることが可能になるため、たとえ低い環境温度で駆動する場合にも、過大な加熱方向のサーモモジュール電流が流れることに起因する光学装置の劣化や破壊を防止することができる。
【０１２３】
また、請求項２６〜２８、３０に係る光通信機器によれば、光学装置に光学素子を予備加熱する発熱体が設置され、サーモモジュール駆動電源及び発熱体駆動電源又は共通の駆動電源の作動を制御して、発熱体への給電の開始の後にサーモモジュールへの給電を開始させる制御部を備えているため、たとえ低い環境温度で起動する場合にも、過大な加熱方向のサーモモジュール電流が流れることに起因する光学装置の劣化や破壊を防止することができる。
【０１２４】
また、請求項２９、３０に係る光通信機器によれば、光学装置に光学素子を予備加熱する発熱体が設置され、駆動中、サーモモジュール駆動電源及び発熱体駆動電源又は共通の駆動電源の作動を制御して、光学素子の温度と所定の駆動温度との間の偏差に基づき、サーモモジュール及び発熱体への少なくとも一方の給電を制御し、光学素子の温度を駆動温度に一致させる制御部を備えているため、たとえ低い環境温度で駆動する場合にも、過大な加熱方向のサーモモジュール電流が流れることに起因する光学装置の劣化や破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の一部を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の起動方法及び駆動方法を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置の一部を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図７】図６の半導体レーザ装置の一変形例を示す概略図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図９】図８の半導体レーザ装置の起動方法及び駆動方法を説明するための概略図である。
【図１０】図８の半導体レーザ装置の変形例（その１）を示す概略図である。
【図１１】図８の半導体レーザ装置の変形例（その２）を示す概略図である。
【図１２】図８の半導体レーザ装置の変形例（その３）を示す概略図である。
【図１３】図８の半導体レーザ装置の変形例（その４）を示す概略図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図１５】図１４の半導体レーザ装置の起動方法及び駆動方法を説明するための概略図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図１７】図１６の半導体レーザ装置の変形例（その１）を示す概略図である。
【図１８】図１６の半導体レーザ装置の変形例（その２）を示す概略図である。
【図１９】本発明の第７の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図２０】図１９の半導体レーザ装置の起動方法及び駆動方法を説明するための概略図である。
【図２１】本発明の第８の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図２２】図２１の半導体レーザ装置の起動方法及び駆動方法を説明するための概略図である。
【図２３】本発明の第９の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図２４】図２３の半導体レーザ装置の変形例（その１）を示す概略図である。
【図２５】図２３の半導体レーザ装置の変形例（その２）を示す概略図である。
【図２６】本発明の第１０の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図２７】図２６の半導体レーザ装置の一変形例を示す概略図である。
【図２８】本発明の第１１の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図２９】図２８の半導体レーザ装置の一変形例を示す概略図である。
【図３０】本発明の第１２の実施形態に係る半導体レーザ装置の電気配線例を示す概略図である。
【図３１】図３０の半導体レーザ装置の一変形例を示す概略図である。
【図３２】本発明の第１３の実施形態に係る光ファイバ増幅器を示す概略図である。
【図３３】図３２の光ファイバ増幅器の一変形例を示す概略図である。
【図３４】本発明の第１４の実施形態に係る光ファイバ増幅器を示す概略図である。
【図３５】図３４の光ファイバ増幅器の一変形例を示す概略図である。
【図３６】本発明の第１５の実施形態に係るフォトダイオードモジュールを示す概略断面図である。
【図３７】図３６のフォトダイオードモジュールの一部を示す概略平面図である。
【図３８】本発明の第１６の実施形態に係るＡＷＧモジュールを各構成要素を分離して示す概略斜視図である。
【図３９】図３８のＡＷＧモジュールのＡＷＧを示す概略斜視図である。
【図４０】従来の半導体レーザ装置を環境温度が低い場合に起動する際にサーモモジュールに流れるサーモモジュール電流をモニタした結果を示すグラフの一例である。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｌ    第１〜第１２の実施形態に係る半導体レーザ装置
１０Ｍ、１０Ｎ    励起光用の半導体レーザ装置
１２      レーザダイオードキャリア
１４      ヒートシンク
１６      半導体レーザ素子
１８      サブマウント
２０      サーミスタ
２２ａ、２２ｂ、３０、３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂ    Ａｕメッキ層
２４ａ    チップ形状の抵抗ヒータ
２４ｂ    直方体形状の抵抗ヒータ
２４ｃ    加熱用ダイオード
２６      絶縁領域
２８、３５    セラミック支持台
２８ａ    下部セラミック支持台
２８ｂ    上部セラミック支持台
３２      Ａｕワイヤ
３４      光ファイバ
３６      パッケージ
３８      サーモモジュール
３８ａ    ペルチェ素子
３８ｂ、３８ｃ    板部材
４０      基板
４２      フォトダイオードキャリア
４４      レンズ
４６      フォトダイオード
４８      光ファイバ支持部材
４８ａ    挿通孔
５０      レンズ
５２      リードピン
５４      サーモモジュール駆動電源
５６      発熱体駆動電源
５８      レーザ駆動電源
６０      駆動制御部
６２、７８、８０ａ、８０ｂ      抵抗素子
６４、６８、７２      ダイオード
６６      サーモモジュール及び発熱体の共通駆動電源
７０、７４      スイッチ
７６      ツェナーダイオード
８２Ａ、８２Ｂ      第１３、１４の実施形態に係る光ファイバ増幅器
８４      信号光入力部
８６      ＥＤＦ
８８      信号光出力部
９０      光カプラ
９２ａ、９２ｂ    周辺回路
１００    フォトダイオードモジュール
１０２    フォトダイオードキャリア
１０４    フォトダイオード
１０６    光ファイバ支持部材
１０８    光ファイバ
１１０    ＡＷＧモジュール
１１２    ＡＷＧ
１１４ａ、１１４ｂ    上板
１１６ａ、１１６ｂ    光ファイバアレイ
１１８    チップ基板
１２０    入射導波路
１２２    入射側スラブ導波路
１２４    アレイ導波路
１２６    出射側スラブ導波路
１２８    出射導波路
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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