(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出力された光の波長変化を検出する波長モニタ部と、前記半導体レーザ素子および前記波長モニタ部の温度を調節する温度調節部と、を収納したパッケージからなる、レーザモジュールであって、
（Ｉ）前記波長モニタ部は、共振部がＢｉ12ＧｅＯ20により形成されたファブリペローエタロンで構成されている、所定波長の光を選択的に透過する光フィルタと、前記半導体レーザ素子の出射光を２方向に分岐させるビームスプリッタと、前記ビームスプリッタによって分岐された一方の光を受光する第１の光検出器と、前記ビームスプリッタによって分岐された他方の光を入射する前記光フィルタと、前記光フィルタを透過した光を受光する第２の光検出器と、を備え、前記第１の光検出器による検出結果と前記第２の光検出器による検出結果に基づいて前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光の波長変化を検出し、
（ＩＩ）前記温度調節部は、第一の温度調節部と、該第一の温度調節部上に固定された第二の温度調節部とからなり、前記第一の温度調節部上に前記波長モニタ部が固定され、前記第二の温度調節部上に前記半導体レーザが固定され、
（ＩＩＩ）前記第一温度調節部で温度を一定に制御することにより前記光フィルタの波長弁別特性を安定化させ、さらに前記第二の温度調節部での温度制御を可変にすることにより前記半導体レーザ素子の波長を所望の値に選択できるようにしたこと
を特徴とするレーザモジュール。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子の前方出射端面から出力された光を受光し伝送する光ファイバがパッケージ端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】
前記半導体レーザ素子の後方出射端面から出力された光の波長が前記波長モニタ部によって検出されることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザモジュール。
【請求項４】
前記半導体レーザ素子の出射光は後方光であり、前記ビームスプリッタはプリズムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザモジュール。
【請求項５】
前記半導体レーザ素子の前方出射端面から出力された光を前記光ファイバに入射させる第１レンズ、第２レンズを有することを特徴とする請求項２に記載のレーザモジュール。
【請求項６】
第１レンズ、第２レンズの間に光アイソレータを有することを特徴とする請求項５に記載のレーザモジュール。
【請求項７】
光フィルタの温度変化を検出する温度検出部を有し、光フィルタの温度が一定となるように温度制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信器に利用される半導体レーザモジュール、特に波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）システムに利用される光信号送信用のモジュール内部に波長モニタを内蔵するレーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高密度ＷＤＭ光伝送システムが発展している。該システムでは５０ＧＨｚ，２５ＧＨｚと、光信号の波長間隔が非常に狭くなってきているので、光信号同士のクロストークを防止するためには信号光源となるレーザモジュールにおいて、出力される光信号に非常に高い波長安定性が要求される。
【０００３】
光信号の波長安定化を実現する技術として、波長モニタ部を設け、光信号の波長をモニタし、常にそれを一定に保つ（以下、波長ロッキングする、という）レーザモジュールが知られている。
波長モニタ部は、半導体レーザ素子から出射された光を２以上に分岐し、少なくとも一方を、所定波長の光を選択的に透過する光フィルタ内を透過させ、それぞれ光検出器で検出し、互いに比較することにより、波長を検知する。
【０００４】
ここで波長モニタ部で使用される光フィルタは、ファブリペローエタロンで構成される。
ファブリペローエタロンは、図１２に示すように、共振器長Ｌを有する共振部１の両側に、例えば誘電体多層膜からなるミラー２を形成し、該ミラー２間における光のファブリペロー共振により、図１３のような波長弁別曲線によって示される波長対光透過率特性を得るものである。
【０００５】
図１３に示すように、ファブリペローエタロンは、光信号の波長間隔Δλと同じ周期を持った波長弁別曲線となるよう設計される必要がある。これまで、前記共振部１は入手容易で安価なＳｉＯ2で形成されたものを使用するのが一般的であった。
例えば５０ＧＨｚの周期の波長弁別曲線のファブリペローエタロンを上記ＳｉＯ2で構成するためには、共振器長２ｍｍが必要とされ、２５ＧＨｚの周期の場合には共振器長４ｍｍが必要とされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし現状、レーザモジュールのパッケージ内部は縦１９ｍｍ×横８ｍｍ程度のスペースしかない。この形状は現在の技術標準に基づいて規定されており、将来的には種々変更される可能性があるものの、レーザモジュールの小型化の要望は強いので、上記のサイズからかけ離れてパッケージが大型化する可能性は少ない。
【０００７】
しかるに該スペース内に半導体レーザ素子、波長モニタ部、光を光ファイバに入射させるためのレンズ等の光部品を収納する必要があるところ、狭い波長間隔における波長ロッキングを行う場合に、ファブリペローエタロンの共振部１としてＳｉＯ2を用いたのでは、パッケージ内に光部品が納まりきれなくなり、もし納まったとしてもレーザモジュールへの光部品組み込み時に光部品同士の接触などの可能性が高かった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、狭い波長間隔で波長ロッキングが可能であり、かつ光部品の組み込みが容易なレーザモジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１記載の発明は、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出力された光の波長変化を検出する波長モニタ部と、前記半導体レーザ素子および前記波長モニタ部の温度を調節する温度調節部と、を収納したパッケージからなる、レーザモジュールであって、
（Ｉ）前記波長モニタ部は、共振部がＢｉ12ＧｅＯ20により形成されたファブリペローエタロンで構成されている、所定波長の光を選択的に透過する光フィルタと、前記半導体レーザ素子の出射光を２方向に分岐させるビームスプリッタと、前記ビームスプリッタによって分岐された一方の光を受光する第１の光検出器と、前記ビームスプリッタによって分岐された他方の光を入射する前記光フィルタと、前記光フィルタを透過した光を受光する第２の光検出器と、を備え、前記第１の光検出器による検出結果と前記第２の光検出器による検出結果に基づいて前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光の波長変化を検出し、
（ＩＩ）前記温度調節部は、第一の温度調節部と、該第一の温度調節部上に固定された第二の温度調節部とからなり、前記第一の温度調節部上に前記波長モニタ部が固定され、前記第二の温度調節部上に前記半導体レーザが固定され、
（ＩＩＩ）前記第一温度調節部で温度を一定に制御することにより前記光フィルタの波長弁別特性を安定化させ、さらに前記第二の温度調節部での温度制御を可変にすることにより前記半導体レーザ素子の波長を所望の値に選択できるようにしたこと
を特徴とするレーザモジュールである。
【００１０】
上記本発明のレーザモジュールにおいて、前記半導体レーザ素子の前方出射端面から出力された光を受光し伝送する光ファイバがパッケージ端部に取り付けられていてもよい。
【００１１】
上記本発明のレーザモジュールにおいて、前記半導体レーザ素子の後方出射端面から出力された光の波長が前記波長モニタ部によって検出される構成であってもよい。
上記本発明のレーザモジュールにおいて、前記波長モニタ部は、前記半導体レーザ素子の後方光を２方向に分岐させるプリズムと、前記プリズムによって分岐された一方の光を受光する第１の光検出器と、前記プリズムによって分岐された他方の光を入射する前記光フィルタと、前記光フィルタを透過した光を受光する第２の光検出器と、を備え、前記第１の光検出器による検出結果と前記第２の光検出器による検出結果に基づいて前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光の波長変化を検出するものであってもよい。
【００１２】
上記本発明のレーザモジュールは、前記半導体レーザ素子の前方出射端面から出力された光を前記光ファイバに入射させる第１レンズ、第２レンズを有するものであってもよい。
上記本発明のレーザモジュールは、第１レンズ、第２レンズの間に光アイソレータを有するものであってもよい。
【００１３】
上記本発明のレーザモジュールにおいて、前記光フィルタの温度変化を検出する温度検出部を有し、光フィルタの温度が一定となるように温度制御を行ってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるレーザモジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。後述する本実施形態例のレーザモジュールに使用される光フィルタは、従来同様、図１２に示したファブリペローエタロンで構成されている。
【００１５】
ただしその共振部１は屈折率２．３以上の材質、すなわちＳｉＯ2（屈折率１．５）よりも屈折率が高い材質で構成されている点が従来と異なる。例えばＳｉ（屈折率３．５）、Ｂｉ12ＧｅＯ20（屈折率２．３９）等が好適である。
共振部１をこのような材質で構成した場合、非常に短い共振器長Ｌで狭い波長間隔Δλの光フィルタを構成することができる。
【００１６】
表１は、波長間隔Δλと共振器長Ｌとの関係を、本実施形態例の光フィルタにおいてＳｉやＢｉ12ＧｅＯ20を使用した場合と、従来技術のようにＳｉＯ2を使用した場合とで比較したものである。
【００１７】
【表１】
0004190749.tif 000002
【００１８】
この表において同じ波長間隔Δλにおいて比較すると分かるように、ＳｉやＢｉ12ＧｅＯ20を使用した場合には、ＳｉＯ2を使用した場合の約半分近くまで共振器長Ｌを短くすることができる。
とくにＢｉ12ＧｅＯ20は、（１）温度に対する波長対光透過率特性の安定性が高い、（２）光に対する透明度が非常に高くわずかな光量でも波長モニタが可能である、（３）安価、（４）結晶異方性がないため、結晶方位による配置制限がない、という特徴を持ち、狭い波長間隔Δλでの波長ロッキングを行う光フィルタの共振部１として非常に好ましい。
【００１９】
またＳｉは光学材料として非常に一般的で、容易に入手可能である点で好ましい。
このように高い屈折率を持った光フィルタを用いた場合の、５０ＧＨｚ，２５ＧＨｚといった波長間隔Δλで波長ロッキングを行うレーザモジュールの構成例について以下に説明する。
【００２０】
（レーザモジュールの構成例１）
レーザモジュールの構成例１について説明する。図１は、このレーザモジュールのレーザ出射方向における側面断面図であり、図２はその上面断面図である。図１、図２に示すレーザモジュール２００は、半導体レーザ素子２０から出射したレーザ光を受光し伝送する光ファイバ１１を有する。光ファイバ１１の先端部は、フェルール１２によって保持した状態でパッケージ１０１のレーザ出射方向側端部の筒状部分１０１ａの端面にスリーブ１３を介して固定されている。
【００２１】
また、パッケージ１０１の底面上には、第１サーモモジュール６３と第２サーモモジュール６４が近接されて配置されている。第１サーモモジュール６３と第２サーモモジュール６４は、通電させる電流の大きさおよび向きによってその表面の加熱および冷却が可能な装置であり、ペルチェ素子等で構成される。
第１サーモモジュール６３上には、ＣｕＷ等で作製されたベース３０が載置され、さらにその上に、半導体レーザ素子２０が搭載されたサブマウント３４と、半導体レーザ素子２０の前側端面から出力されたレーザ光を平行光にする平行レンズ３３と、光ファイバ１１側からの反射戻り光を阻止するための光アイソレータ３２と、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光を平行にする平行レンズ３５と、が設けられる。
【００２２】
またパッケージ１０１のレーザ出射方向側端部の筒状部分１０１ａには前記平行光を光ファイバ１１に結合する集光レンズ３６が収納固定されている。
一方、第２サーモモジュール６４上には、ＣｕＷ等で作製されたベース５０が載置され、さらにその上に、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光を所定の角度で２方向に分岐させるプリズム５１と、プリズム５１によって分岐された光の一方を入射する光フィルタ５２と、サブマウント５３とが設けられる。また、サブマウント５３の前面（レーザ出射方向面）には、プリズム５１によって分岐された光の他方を受光する第１光検出器４１と、光フィルタ５２を透過した光を受光する第２光検出器４２とが、同一平面上に設けられている。なお、第１光検出器４１および第２光検出器４２としては、フォトダイオードが用いられる。
【００２３】
また、光フィルタ５２の近傍には、光フィルタ５２の温度を検出するサーミスタ５４が設けられている。以下、半導体レーザ素子２０から出射したレーザ光をモニタする光学部品（例えばここでは平行レンズ３５、プリズム５１、光フィルタ５２、第１光検出器４１、第２光検出器４２、サーミスタ５４）を波長モニタ部と称する。
【００２４】
このレーザモジュール２００では、上記した構成において、半導体レーザ素子２０の前側端面から出力されたレーザ光は平行レンズ３３、光アイソレータ３２、集光レンズ３６を介して光ファイバ１１に伝送され、信号光として所望の用途に利用される。
光アイソレータ３２により反射戻り光が防止されていることにより、半導体レーザ素子２０のレーザ発振は安定に保たれている。
【００２５】
以下に、このレーザモジュール２００における温度制御について説明する。
まず、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光は、平行レンズ３５を経て、プリズム５１によって２方向に分岐される。
プリズム５１によって分岐された一方の光は、第１光検出器４１によって電流に変換され、図示しない電流−電圧変換部によって参照電圧として用いられる。
【００２６】
また、プリズム５１によって分岐された他方の光は、光フィルタ５２を通過し、第２光検出器４２によって電流に変換され、図示しない電流−電圧変換部によって信号電圧として用いられる。よって、所望の波長の光が光フィルタ５２を経ることで得られる信号電圧と、上記参照電圧との差分を基準電圧差とすると、実際の参照電圧と信号電圧との電圧差を上記した基準電圧差と比較することにより、波長のずれがわかることになる。なお電圧差ではなく電圧比を用いて波長のずれを検出することもできる。
【００２７】
この波長のずれは、半導体レーザ素子２０を温度変化させることで補正できるので、そのずれを補正するには、半導体レーザ素子２０下部のサブマウント３４を温度調節（冷却または加熱）すればよい。
そこで、上記比較によって得られた波長のずれを示す電圧を、図示しない制御部によって、第１サーモモジュール６３の温度を制御する制御電圧として用い、第１サーモモジュール６３を温度調節器として動作させる。これにより、半導体レーザ素子２０は、第１サーモモジュール６３、ベース３０およびサブマウント３４を介して温度調節され、波長変化を抑制するように、すなわち所望の波長のレーザ光が出力されるようにフィードバック制御される。
【００２８】
ファブリペローエタロンで形成された光フィルタ５２は、温度に依存して特性が変化するため、その温度を一定にしておくことが好ましい。そこで、図示しない制御部は、所望の温度とサーミスタ５４によって検出された温度との差分を演算し、その差分に相当する電圧を制御電圧として第２サーモモジュール６４の温度を制御する。これにより、光フィルタ５２は、第２サーモモジュール６４およびベース５０を介して加熱または冷却され、所望の温度に安定する。
【００２９】
このような動作により半導体レーザ素子２０から出力されるレーザ光の波長が一定に保たれる。
以上の説明で分かるように、図１、図２に示すレーザモジュールは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の光軸方向において、半導体レーザ素子２０の前側端部側、後側端部側のそれぞれに、とくに光軸方向に、非常に多数の光部品を配置して構成されている。一例として、各光部品の光軸方向の長さは以下のとおりである。
【００３０】
平行レンズ３３          １ｍｍ
光アイソレータ３２      ３ｍｍ
集光レンズ３６          ４ｍｍ
サブマウント３４        ２ｍｍ
平行レンズ３５          ２ｍｍ
プリズム５１            ２ｍｍ
サブマウント５３        ２ｍｍ
【００３１】
よって従来技術のようにＳｉＯ2からなる共振部１で光フィルタ５２を構成した場合には、狭い波長間隔Δλで、かつ既存のパッケージサイズで該レーザモジュールを構成しようとすると、光フィルタ５２の共振器長が長く、他の光部品の分の配置スペースを占有してしまうので、光部品同士が接触する可能性がある。これに対し屈折率２．３以上の共振部１を用いた場合には、その共振器長ＬをＳｉＯ2の場合の約半分あるいはそれ以下と短くすることができるため、既存のレーザモジュール用のパッケージ１０１を用いて狭い波長間隔Δλで波長ロッキングを行う場合であっても、各光部品同士の間隔に余裕ができ、各光部品の組み込みを容易にすることができる。
【００３２】
またレーザモジュールの構成例１では、波長モニタ部を、ビームスプリッタの一種であるプリズム５１と、サブマウント５３の同一平面上に配置された第１光検出器４１および第２光検出器４２とを含む構成としている。プリズムは、２つの傾斜面により１つのレーザ光を２分岐する単純な構成であり、傾斜面同士の角度設定により、レーザ光の分岐角度を任意に設定できるため、他のビームスプリッタに比べ、波長モニタ部の小型化が可能である。但し、プリズム５１に替えて他のビームスプリッタ、例えばハーフミラーを配置し、そのハーフミラーにおける透過光と反射光をそれぞれ別サブマウント上に設けられた第１光検出器４１および第２光検出器４２で受光するようにしてもよい。
【００３３】
さらに図３に示すように、第１サーモモジュール６３，第２サーモモジュール６４上にあった光学部品を全て第１サーモモジュール６３上に配置する構成とすれば、さらにレーザモジュールの小型化に有利である。
【００３４】
（レーザモジュールの構成例２）
次にレーザモジュールの構成例２について説明する。図４は、このレーザモジュールのレーザ出射方向における側面断面図である。なお、図４において、図１と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図４に示すレーザモジュール１００では、パッケージ１０１の底面上に第１サーモモジュール６１のみが配置される点と、光アイソレータ３２を設置するベース３１、第２サーモモジュール６２および波長モニタ部を構成するベース５０が第１サーモモジュール６１上に設けられる点と、第２サーモモジュール６２上に半導体レーザ素子２０と平行レンズ３３，３５が配置される点が、図１に示すレーザモジュール２００と異なる。
【００３５】
図５は、レーザモジュール１００のレーザ出射方向における上面断面図である。図５に示すように、サブマウント３４上には、半導体レーザ素子２０に加えて、その半導体レーザ素子２０の温度を計測するサーミスタ２１が設けられる。また、波長モニタ部に位置するサブマウント５３の前面（レーザ出射方向面）には、プリズム５１によって分岐された光の他方を受光する第１光検出器４１と、光フィルタ５２を透過した光を受光する第２光検出器４２とが、同一平面上に設けられている。
【００３６】
以下に、このレーザモジュール１００における温度制御について説明する。図６は、該レーザモジュールの動作を説明するための説明図である。なお、ここでは、光フィルタ５２の温度を計測するためのサーミスタ５４を第１サーミスタ５４と称し、半導体レーザ素子２０の温度を計測するためのサーミスタ２１を第２サーミスタ２１と称する。
【００３７】
まず、図６に示す第１制御部９１は、第１サーミスタ５４から出力された信号を入力することで、光フィルタ５２の温度を検出する。そして、第１制御部９１は、所望の温度と第１サーミスタ５４によって検出された温度との差分を演算し、その差分に相当する電圧を制御電圧として第１サーモモジュール６１の温度を一定に制御する。これにより、光フィルタ５２は、第１サーモモジュール６１およびベース５０を介して加熱または冷却され、上記した所望の温度に安定する。すなわち、光フィルタ５２の波長弁別特性を安定させることができる。
【００３８】
また、図６に示す第２制御部９２は、第２サーミスタ２１から出力された信号を入力することで、半導体レーザ素子２０の温度を検出する。第２制御部９２には、半導体レーザ素子２０の温度と発振する波長との関係が記憶されており、利用者は所望の波長を選択して設定する。これにより、第２制御部９２は、その所望の波長に対応した温度となるように第２サーモモジュール６２を制御する。
【００３９】
一方、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光は、平行レンズ３５を経た後、プリズム５１に異なる傾斜角度で形成された２つの傾斜面に入射されることによって第１光検出器４１と第２光検出器４２に向けて２方向に分岐される。プリズム５１によって分岐された一方の光は、第１光検出器４１によって電流に変換された後、図６に示す第２制御部９２に入力される。
【００４０】
また、プリズム５１によって分岐された他方の光は、光フィルタ５２を通過した後、第２光検出器４２によって電流に変換され、図６に示す第２制御部９２に入力される。
第２制御部９２では、第１光検出器４１から入力された電流を電圧に変換し、参照電圧として用い、第２光検出器４２から入力された電流を電圧に変換して、信号電圧として用いる。ここで、第２制御部９２は、利用者によって選択された所望の波長に対して、その波長の光が光フィルタ５２を経ることで得られる信号電圧と、その波長の光が発振される際の上記参照電圧との差分を基準電圧差として記憶している。これにより、第２制御部９２は、実際の参照電圧と信号電圧との電圧差を上記した基準電圧差と比較することで、波長のずれを検出することができる。
【００４１】
そして、第２制御部９２は、この波長のずれを示す電圧に基づいて、第２サーモモジュール６２の温度を制御する。これにより、半導体レーザ素子２０は、第１サーモモジュール６２、ベース３０およびサブマウント３４を介して冷却または加熱される。すなわち、利用者によって選択された所望の波長に対して、波長ロッキングが行なわれる。
【００４２】
また、図６に示す第３制御部９３は、第１検出器４１から出力された信号に基づいて、レーザ出力が一定となるように半導体レーザ素子２０の注入電流を制御する。
つぎに、このレーザモジュールでの温度可変性能について説明する。ここでは一例として、第１サーモモジュール６１および第２サーモモジュール６２において制御可能な温度範囲を６０℃とし、レーザモジュールのケースの温度仕様として−５℃〜７０℃を要求するものとする。この場合、第１サーモモジュール６１による温度可変範囲は１０℃〜５５℃となるため、第１制御部９１によって、光フィルタ５２の温度、すなわち第１サーモモジュール６１の温度を例えば２０℃に一定に保つことは十分可能である。
【００４３】
この状態で、第２サーモモジュール６２は、下段の第１サーモモジュール６１の温度が上記したように一定に制御されていることから、その温度可変範囲を、従来に比べて飛躍的に広げることができる。例えば、上記例のように第１サーモモジュール６１の温度が２０℃である場合、第２サーモモジュール６２の温度可変範囲は−４０℃〜８０℃となり、その幅は１２０℃にまで及ぶ。これは、第２サーモモジュール６２上に設けられたサブマウント３４を介して、半導体レーザ素子２０の温度を１２０℃の範囲に亘って制御可能であることを意味する。
【００４４】
半導体レーザ素子２０の発振波長の温度依存性が０．１ｎｍ／℃程度であることから、半導体レーザ素子２０の波長可変範囲は、０．１ｎｍ×１２０℃＝１２ｎｍとなり、このレーザモジュールを適用するアプリケーションの範囲を広げることが可能になる。
このようなレーザモジュールの構成例２もレーザモジュールの構成例１の場合と同様に多数の光部品を組み込む必要があるが、屈折率２．３以上の共振部１を用いた光フィルタを用いているので、その共振器長ＬをＳｉＯ2の場合の約半分あるいはそれ以下に短くすることができる。したがって既存のレーザモジュール用のパッケージ１０１を用いて狭い波長間隔Δλで波長ロッキングを行う場合であっても、各光部品同士の間隔に余裕ができ、各光部品の組み込みを容易にすることができる。
【００４５】
レーザモジュールの構成例２によれば、温度が一定に制御される第１サーモモジュール６１上に光フィルタ５２を設けているので、光フィルタ５２と光アイソレータ３２の波長弁別特性を安定させることができ、より精確な波長ロッキングを実現することができる。また、温度が一定に制御された第１サーモモジュール６１上に第２サーモモジュール６２を設けているので、第２サーモモジュール６２の温度制御範囲を広げることができ、その第２サーモモジュール６２上にベース３０およびサブマウント３４を介して設けられた半導体レーザ素子２０の波長可変範囲を広げることが可能になる。
【００４６】
なお図７に示すように、第２サーモモジュール６２を第１サーモモジュール６１の中央付近に配置することにより、第２サーモモジュール６２で発生した熱を下段の第１サーモモジュール６１で均等に吸熱することができ、これらサーモモジュールの性能を有効に利用することができる。したがって、第１サーモモジュール６１における消費電力を低減させることができ、これは、同じ消費電力で温度可変範囲を広げること、すなわち半導体レーザ素子２０の発振波長の可変範囲を広げることができるという効果をもたらす。
【００４７】
また第２サーモモジュール６２上に設ける部品を、半導体レーザ素子２０が設けられたサブマウント３４のみにすることで、第２サーモモジュール６２の消費電力をも低減させることができる。
【００４８】
（レーザモジュールの構成例３）
つぎに、レーザモジュールの構成例３について説明する。レーザモジュールの構成例２が、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光を用いるように波長モニタ部を構成したのに対し、レーザモジュールの構成例３は、半導体レーザ素子２０の前側端面から出力されたレーザ光を用いるように波長モニタ部を構成したことを特徴としている。
【００４９】
図８は、このレーザモジュールのレーザ出射方向における側面断面図である。なお、図８において、図４と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。図８に示すレーザモジュール１４０では、第１サーモモジュール６１上に、ベース８０、第２サーモモジュール６４およびベース７０が設けられている。ベース８０上には、サブマウント８１が設けられ、そのサブマウント８１の前面（レーザ出射方向面）には、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光を受光する光検出器８２が設けられている。
【００５０】
また、第２サーモモジュール６４上には、ベース３７が配置され、そのベース３７上には、半導体レーザ素子２０が設けられたサブマウント３４と、半導体レーザ素子２０の前側端面から出力されたレーザ光を光ファイバ１１に結合する平行レンズ３３とが設けられる。また、ベース７０上には、光ファイバ１１側から集光の反射戻り光を阻止するための光アイソレータ３２と、サブマウント７１と、サブマウント７２とが設けられる。
【００５１】
図９は、このレーザモジュールのレーザ出射方向における上面断面図である。図９に示すように、サブマウント３４上には、半導体レーザ素子２０に加えて、その半導体レーザ素子の温度を計測するサーミスタ２１が設けられる。また、波長モニタ部に位置するベース７０上には、光アイソレータ３２を通過した光を透過させるとともにその入射方向に対してサブマウント７２に向けて略９０度に反射するハーフミラー７８と、ハーフミラー７８を透過した光を透過させるとともにその入射方向に対してサブマウント７１に向けて略９０度に反射するハーフミラー７７と、ハーフミラー７８によって反射された光を入射する光フィルタ７５と、が設けられる。
【００５２】
サブマウント７１の前面には、ハーフミラー７７によって反射された光を受光する第１光検出器７３が設けられ、サブマウント７２の前面には、光フィルタ７５を通過した光を受光する第２光検出器７４が設けられる。なお、第１光検出器７３および第２光検出器７４としてフォトダイオードが用いられる。
このレーザモジュール１４０における温度制御については、図６に示す第１光検出器４１および第２光検出器４２がそれぞれ上記した第１光検出器７３および第２光検出器７４に相当し、レーザモジュールの構成例2で説明した温度制御と同様に動作するのでここではその説明を省略する。なお、図９においては図示していないが、図６に示す第１サーミスタ５４に相当するサーミスタが、光フィルタ７５の近傍に配置される。
【００５３】
また、図８および図９において、光検出器８２は、半導体レーザ素子２０の出力パワーをモニタするもので、その検出電流は、図６に示す第３制御部９３に入力される。
以上に説明したとおり、レーザモジュールの構成例３はレーザモジュールの構成例１，２と異なり、波長モニタ部を、半導体レーザ素子２０のレーザ出射前面（光ファイバ１１側）に配置しているが、やはり多数の光部品を半導体レーザ素子２０の光軸方向にならべた構成になっている。したがって屈折率２．３以上の共振部１を用いた光フィルタを用いることにより、その共振器長ＬをＳｉＯ2の場合の約半分あるいはそれ以下に短くすることができるため、既存のレーザモジュール用のパッケージ１０１を用いて狭い波長間隔Δλで波長ロッキングを行う場合であっても、各光部品同士の間隔に余裕ができ、各光部品の組み込みを容易にすることができる。
【００５４】
またその他、光フィルタ５２と光アイソレータ３２の波長弁別特性を安定させることができ、より精確な波長ロッキングを実現することができる効果、半導体レーザ素子２０の波長可変範囲を広げることが可能になる効果、プリズムを用いることによって波長モニタ部の小型化が可能である効果、などレーザモジュールの構成例１，２と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
（レーザモジュールの構成例４）
つぎに、レーザモジュールの構成例４について説明する。このレーザモジュールは、レーザモジュールの構成例２において、第２サーモモジュールとその第２サーモジュールに並置されるベース等との間に断熱性または絶縁性の遮蔽部材を介在させることを特徴としている。
【００５６】
図１０は、このレーザモジュールのレーザ出射方向における側面断面図である。なお、図１０において、図４と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１１は、このレーザモジュールのレーザ出射方向における上面断面図である。なお、図１１において、図２と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図１０および図１１において、それぞれ図４および図２と異なるのは、第２サーモモジュール６２と波長モニタ部であるベース５０との間に絶縁性または／および断熱性を有する遮蔽部材９５が介在固定されている点である。
例えば、遮蔽部材９５を絶縁性の材料で形成した場合には、第２サーモモジュール６２とベース５０とが電気的に接触して短絡してしまうのを防止することができる。また、遮蔽部材９５を断熱性の材料で形成した場合には、第２サーモモジュール６２で発生した熱が波長モニタ部であるベース５０を介して光フィルタ５２に伝達されることによって光フィルタ５２の波長対光透過率特性が変動することを防止することができる。
【００５８】
なお、絶縁性の材料としては、ガラエポ（ガラス繊維＋エポキシ樹脂）、紙フェノール樹脂、ポリイミド、マイカ（雲母）、ガラス、エポキシ、ポリエチレン、テフロン（登録商標）などのセラミックや樹脂を用いることができる。また、断熱性の材料としては、ガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール、発泡セメント、中空ガラスビーズ、発泡ウレタン、発泡ポリスチレンなどの多孔質体を用いることができる。さらに、遮蔽部材９５としては、絶縁性と断熱性をともに有する材料が好ましいが、上記した材料はほとんどの場合、両特性を有する。
【００５９】
なお、上記した遮蔽部材９５は、さらに、光アイソレータ３２が設けられるベース３１と第２サーモモジュール６２との間に介在固定することもできる。
以上に説明したとおり、レーザモジュールの構成例４によれば、第２サーモモジュール６２とその近傍に並置された部品との間に絶縁性または断熱性の部材を介在固定するので、両者の電気的な短絡または不要な熱伝導を防止することができ、信頼性の高い動作または第２サーモモジュールの消費電力の低減を実現することができる。
【００６０】
またレーザモジュールの構成例１によって得られる効果に加え、さらに光部品の組み込みが容易となり、レーザモジュールの小型化に有利である。
なお上記した例では、図４の構成に対して遮蔽部材９５を用いる構成としたが、例えば図１の構成において第１サーモモジュール６３と第２サーモモジュール６４との間に部材９５を挟着固定することによってレーザモジュールの小型化を図る等、他の構成に対しても同様に適用することができることは言うまでもない。
【００６１】
なお、各実施の形態では、ビームスプリッタの一例としてプリズムやハーフミラーを示したが、他のビームスプリッタを用いることももちろん可能である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、屈折率２．３以上の共振部１を用いたファブリペ−ロエタロンで構成されている光フィルタを用いて波長モニタ部を構成することにより、狭い波長間隔で波長ロッキングが可能であり、かつ光部品の組み込みが容易なレーザモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例１を示す側面断面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例１を示す上面断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例１の変形例を示す側面断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例２を示す側面断面図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例２を示す上面断面図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例２の動作を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例２の変形例を示す側面断面図である。
【図８】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例３を示す上面断面図である。
【図９】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例３を示す側面断面図である。
【図１０】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例４を示す側面断面図である。
【図１１】本発明の実施形態にかかるレーザモジュールの構成例４を示す上面断面図である。
【図１２】ファブリペローエタロンの構成図である。
【図１３】ファブリペローエタロンによる波長弁別曲線の一例であり、横軸は波長、縦軸は光透過率を示す。
【符号の説明】
１  共振部
２  ミラー
１１  光ファイバ
１２  フェルール
１３  スリーブ
２０  半導体レーザ素子
２１，５４  サーミスタ
３０，３１，３７，５０，７０，８０  ベース
３２  光アイソレータ
３３，３５  平行レンズ
３６  集光レンズ
４１，４２，７３，７４，８２  光検出器
５１  プリズム
３４，５３，７１，７２，８１  サブマウント
５２  光フィルタ
６１，６３  第１サーモモジュール
６２，６４  第２サーモモジュール
９１  第１制御部
９２  第２制御部
９３  第３制御部
７５  光フィルタ
７７，７８  ハーフミラー
９５  遮蔽部材
１００，１２０，１４０，１７０，２００  レーザモジュール
１０１  パッケージ
１０１ａ  筒状部分
【図１】
0004190749.tif 000003
【図２】
0004190749.tif 000004
【図３】
0004190749.tif 000005
【図４】
0004190749.tif 000006
【図５】
0004190749.tif 000007
【図６】
0004190749.tif 000008
【図７】
0004190749.tif 000009
【図８】
0004190749.tif 000010
【図９】
0004190749.tif 000011
【図１０】
0004190749.tif 000012
【図１１】
0004190749.tif 000013
【図１２】
0004190749.tif 000014
【図１３】
0004190749.tif 000015