(57)【要約】【目的】出射されるレーザ光の波長を安定化させる。【構成】半導体レーザの回折格子を加熱するための薄膜抵抗が設けられている。薄膜抵抗は，半導体レーザからレーザ光が出射される前に所定温度に加熱されて，これにより回折格子が所定温度に加熱される（ステップ51）。半導体レーザからの光が，受光感度特性が異なる２つの受光器に入射する。２つの受光器の電流値に基づいて，レーザ光の波長が所定波長よりも長いことおよび短いことが検知される（ステップ54）。レーザ光の波長が所定波長よりも長いことが検知された場合には薄膜抵抗に対する加熱が弱められる（ステップ55）。レーザ光の波長が所定波長よりも短いことが検知された場合には薄膜抵抗に対する加熱が強められる（ステップ56）。【選択図】図８
2009081321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子を含み，前記回折格子を加熱するための発熱体が設けられた半導体レーザ，
前記半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が，所定波長よりも長いことおよび短いことを検知する波長ずれ検知手段，ならびに
前記発熱体に対する加熱を制御する加熱制御手段を備え，
前記加熱制御手段は，
前記発熱体を加熱しておき，
前記波長ずれ検知手段によってレーザ光の波長が所定波長よりも長いことが検知された場合には前記発熱体に対する加熱を弱め，前記所定波長よりも短いことが検知された場合には前記発熱体に対する加熱を強めるように，前記発熱体に対する加熱を制御する，
波長安定化レーザ装置。
【請求項２】
前記波長ずれ検知手段は，前記半導体レーザから出射される光を受光し，受光した光の波長に応じた電流を出力する第１および第２の受光器を備え，
前記第１および第２の受光器の受光感度特性がそれぞれ異なっており，
前記第１および第２の受光器の受光感度特性は，前記所定波長よりも長い波長の光に対して前記第１の受光器の受光感度が前記第２の受光器の受光感度よりも大きく，前記所定波長よりも短い波長の光に対して前記第２の受光器の受光感度が前記第１の受光器の受光感度よりも大きいものである，
請求項１に記載の波長安定化レーザ装置。
【請求項３】
前記半導体レーザから出射されるレーザ光のパワーが所定パワーよりも大きいこと，または小さいことを検知するパワー変動検知手段，および
前記半導体レーザに供給する駆動電流を制御する駆動電流制御手段を備え，
前記駆動電流制御手段は，
前記パワー変動検知手段によってレーザ光のパワーが所定パワーよりも大きいことが検知された場合に前記半導体レーザに供給する駆動電流を増加させ，前記所定パワーよりも小さいことが検知された場合に前記半導体レーザに供給する駆動電流を減少させるように，前記駆動電流を制御する，
請求項１または２に記載の波長安定化レーザ装置。
【請求項４】
前記半導体レーザおよび前記波長ずれ検知手段を備えた半導体レーザ・モジュールと，前記加熱制御手段とが電気的に接続されている，
請求項１または２に記載の波長安定化レーザ装置。
【請求項５】
前記半導体レーザ，前記波長ずれ検知手段および前記パワー変動検知手段を備えた半導体レーザ・モジュールと，前記加熱制御手段および前記駆動電流制御手段とが電気的に接続されている，
請求項３に記載の波長安定化レーザ装置。
【請求項６】
前記発熱体を加熱するための電力を供給する第１の電源回路，および前記半導体レーザからレーザ光を出射させるための駆動電流を供給する第２の電源回路を備え，前記第１の電源回路および第２の電源回路が別々に制御される，
請求項１から５のいずれか一項に記載の波長安定化レーザ装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の波長安定化レーザ装置，および
前記波長安定化レーザ装置に含まれる前記半導体レーザから出射されるレーザ光が励起光として入射され，誘導ラマン増幅を生じさせる光ファイバ，
を備えたラマン増幅器。
【請求項８】
回折格子を含み，前記回折格子を加熱するための発熱体が設けられた半導体レーザから出射されるレーザ光の波長を安定化させる方法であって，
前記発熱体を加熱し，
前記半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が，所定波長よりも長いことおよび短いことを検知し，
レーザ光の波長が所定波長よりも長いことが検知された場合には前記発熱体の加熱を弱め，前記所定波長よりも短いことが検知された場合には前記発熱体の加熱を強める，
波長安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，半導体レーザから出射されるレーザ光の波長を所望の波長に安定化させる波長安定化レーザ装置および方法，ならびに波長安定化レーザ装置を備えたラマン増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２には，回折格子を加熱する加熱手段（抵抗膜）を備えた波長可変型の半導体レーザが開示されている。加熱手段（抵抗膜）の温度を変化させることによって回折格子の温度が変化し，これにより半導体レーザから出射されるレーザ光の波長可変が実現される。
【特許文献１】特許第３０６４１１８号公報
【特許文献２】特許第３１５２４２４号公報
【０００３】
特許文献１，２では，半導体レーザから出射されるレーザ光の波長を変えるために，加熱手段（抵抗膜）による加熱を利用している。しかしながら，半導体レーザを利用する装置やシステムの中には，半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が変動しないこと，すなわち，常に一定の波長のレーザ光が出射されることを半導体レーザに要求するものも存在する。
【０００４】
たとえば，ラマン増幅器がその一例である。ラマン増幅器では，半導体レーザから出射されるレーザ光が励起光として増幅用光ファイバに入射される。増幅用光ファイバにおいて誘導ラマン散乱が生じ，レーザ光の波長（励起光波長）から約１００ｎｍ程度長波長側に利得が生じる。信号光が増幅用光ファイバに入射すると，上述の増幅用光ファイバ中に生じた利得によって信号光が増幅される。ラマン増幅器では，半導体レーザからの励起光の波長が変動すると，増幅用光ファイバにおいて増幅される信号光の利得が変動し，増幅すべき波長における増幅率が小さくなってしまう，または大きくなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は，半導体レーザから出射されるレーザ光の波長を安定化させることを目的とする。
【０００６】
この発明はまた，半導体レーザから出射されるレーザ光のパワーを安定化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による波長安定化レーザ装置は，回折格子を含み，前記回折格子を加熱するための発熱体が設けられた半導体レーザ，前記半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が，所定波長よりも長いことおよび短いことを検知する波長ずれ検知手段，ならびに前記発熱体に対する加熱を制御する加熱制御手段を備え，前記加熱制御手段は，前記発熱体を加熱しておき，前記波長ずれ検知手段によってレーザ光の波長が所定波長よりも長いことが検知された場合には前記発熱体に対する加熱を弱め，前記所定波長よりも短いことが検知された場合には前記発熱体に対する加熱を強めるように，前記発熱体に対する加熱を制御することを特徴とする。半導体レーザは，活性層および回折格子がレーザ共振軸方向につらなっているブラッグ反射型（ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ）型）でも，活性層の上方または下方に回折格子が形成されている分布帰還型（ＤＦＢ（Distributed FeedBack）型）のいずれでもよい。また，半導体レーザは，シングルモード発振をする半導体レーザであっても，マルチモード発振をする半導体レーザであってもよい。一実施態様では，前記半導体レーザおよび前記波長ずれ検知手段が一の筐体にパッケージングされ（半導体レーザ・モジュール），この半導体レーザ・モジュールと，前記加熱制御手段とが電気的に接続される。
【０００８】
この発明による波長安定化方法は，回折格子を含み，前記回折格子を加熱するための発熱体が設けられた半導体レーザから出射されるレーザ光の波長を安定化させる方法であって，前記発熱体を加熱し，前記半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が，所定波長よりも長いことおよび短いことを検知し，レーザ光の波長が所定波長よりも長いことが検知された場合には前記発熱体の加熱を弱め，前記所定波長よりも短いことが検知された場合には前記発熱体の加熱を強めることを特徴とする。
【０００９】
半導体レーザに，回折格子を加熱するための発熱体が設けられている。発熱体に電力を供給する（発熱体に電流を通電する）ことによって発熱体は発熱する（加熱される）。
【００１０】
発熱体が発熱すると，発熱体の熱が回折格子に伝導されて回折格子が加熱される。この状態で，半導体レーザの駆動が開始（半導体レーザからレーザ光が出射）される。
【００１１】
半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が，所定波長よりも長いことまたは短いこと（波長ずれ）が検知される。
【００１２】
レーザ光の波長が所定波長よりも長いことが検知された場合，発熱体に対する加熱が弱められる。これにより回折格子の温度が低められて，半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が短くなる。逆に，レーザ光の波長が所定波長よりも短いことが検知された場合には，発熱体に対する加熱が強められる。これにより回折格子の温度が高められて，半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が長くなる。この発明によると，半導体レーザから出射されるレーザ光が，所定波長よりも長い場合であっても，短い場合であっても，発熱体の加熱を制御することによって，半導体レーザから出射されるレーザ光の波長を所定波長に一致させる，または近づけることができ，半導体レーザから出射されるレーザ光の波長を所定波長に保つ（安定化させる）ことができる。
【００１３】
一実施態様では，波長ずれ（レーザ光の長波長化または短波長化）は，前記半導体レーザから出射される光を受光し，受光した光の波長に応じた電流を出力する受光器であって，受光感度特性がそれぞれ異なる第１および第２の受光器を利用することによって検知することができる。たとえば，前記第１および第２の受光器の受光感度特性は，前記所定波長よりも長い波長の光に対して前記第１の受光器の受光感度が前記第２の受光器の受光感度よりも大きく，前記所定波長よりも短い波長の光に対して前記第２の受光器の受光感度が前記第１の受光器の受光感度よりも大きいものとすればよい。前記所定波長よりも長い波長の光に対して前記第１の受光器の受光感度が前記第２の受光器の受光感度よりも大きいので，設定波長よりも長い波長の光が第１および第２の受光器に入射すると，第１の受光器から出力される受光電流の電流値が，第２の受光器から出力される受光電流の電流値よりも大きくなる。逆に，前記所定波長よりも短い波長の光に対しては前記第２の受光器の受光感度が前記第１の受光器の受光感度よりも大きいので，設定波長よりも長い波長の光が第１および第２の受光器に入射すると，第２の受光器から出力される受光電流の電流値が，第１の受光器から出力される受光電流の電流値よりも大きくなる。第１および第２の受光器から出力される受光電流の電流値を比較することによって，半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が所定波長よりも短いことおよび長いことを，いずれの場合も検知することができる。
【００１４】
一実施態様では，前記半導体レーザから出射されるレーザ光のパワーが所定パワーよりも大きいこと，または小さいことを検知するパワー変動検知手段，および前記半導体レーザに供給する駆動電流を制御する駆動電流制御手段がさらに備えられる。たとえば，前記半導体レーザ，前記波長ずれ検知手段およびパワー変動検知手段が一の筐体にパッケージングされ（半導体レーザ・モジュール），この半導体レーザ・モジュールと，前記加熱制御手段および前記駆動電流制御手段とが電気的に接続される。
【００１５】
前記駆動電流制御手段は，前記パワー変動検知手段によってレーザ光のパワーが所定パワーよりも大きいことが検知された場合に前記半導体レーザに供給する駆動電流を増加させ，前記所定パワーよりも小さいことが検知された場合に前記半導体レーザに供給する駆動電流を減少させるように，前記駆動電流を制御する。レーザ光の波長のみならず，レーザ光のパワーについても安定化させることができる。前記パワー変動検知手段には，前記半導体レーザから出射される光を受光し，受光した光のパワーに応じた値の電流を出力する受光器を用いることができる。上述した波長のずれを検知するために用いられる第１，第２の受光器を，パワーの変動を検知するためにも用いてもよい。
【００１６】
好ましくは，波長安定化レーザ装置は，前記発熱体を加熱する（発熱させる）ための電力を供給する第１の電源回路，および前記半導体レーザからレーザ光を出射させるための駆動電流を供給する第２の電源回路を備え，前記第１の電源回路および第２の電源回路が別々に制御される。第１の電源回路から供給される電力を制御することによって，発熱体の加熱の低減および発熱体のさらなる加熱（加熱の増大）が行われる。第２の電源回路から供給される駆動電流を制御することによって，半導体レーザから出射されるレーザ光のパワー（強さ）が制御される。
【００１７】
この発明による波長安定化レーザ装置は，所望の波長のレーザ光を安定的に出射することができるので，ラマン増幅器における励起光用の光源として利用するのに適している。この発明は，上述した波長安定化レーザ装置，および波長安定化レーザ装置に含まれる半導体レーザから出射されるレーザ光が励起光として入射され，誘導ラマン増幅を生じさせる光ファイバを備えたラマン増幅器も提供している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は波長／出力安定化レーザ装置のブロック図を示している。図２は波長／出力安定化レーザ装置に用いられる半導体レーザ・モジュール２の外観を，図３は半導体レーザ・モジュール２の内部の構成をそれぞれ示している。
【００１９】
波長／出力安定化レーザ装置１は，半導体レーザ10から出射されるレーザ光の波長および出力（パワー）を安定化するための装置である。波長／出力安定化レーザ装置１は，半導体レーザ・モジュール２，制御回路３，ヒータ用電源回路４およびレーザ用電源回路５を備えている。半導体レーザ・モジュール２には，レーザ光を出射する半導体レーザ10，集光，コリメート等のためのレンズ21，レーザ光の逆進を防ぐ光アイソレータ22，２つの受光器23，24，および半導体レーザ10から出射されるレーザ光が入射する光ファイバ25の一部がパッケージングされている。
【００２０】
図２および図３を参照して，この実施例における半導体レーザ・モジュール２はバタフライ・タイプと呼ばれるもので，パッケージ（筐体）２ａの内部から外部に貫通するコネクタ・ピン41が，パッケージ２ａの両側面にそれぞれ７本ずつ，計１４本設けられている。図３においてコネクタ・ピン41のそれぞれの近傍にピン番号を示す。パッケージ２ａの一端面にはさらに，パッケージ２ａの内部から外部に貫通する円柱状のフェルール42が設けられており，このフェルール42内を光ファイバ25が通っている。
【００２１】
半導体レーザ・モジュール２のパッケージ２ａ内の底面に，半導体レーザ・モジュール２の内部を冷却するためのペルチェ素子20が固定されている。ペルチェ素子20上に基板26が固定されており，この基板26上に半導体レーザ10がサブ・マウント47を介して固定され，さらにレンズ21，光アイソレータ22および２つの受光器23，24が固定されている。レンズ21および光アイソレータ22は半導体レーザ10の出射端面10ａ側に位置し，２つの受光器23，24は半導体レーザ10の後方端面10ｂ側に位置している。
【００２２】
詳細は後述するが，この実施例の半導体レーザ10の内部には回折格子が形成されており，半導体レーザ10の上面にはこの回折格子を加熱するための薄膜抵抗（ヒータ）18が設けられている。薄膜抵抗18は12番ピンおよび13番ピンにワイヤによって接続されており，12番ピンおよび13番ピンを通じてヒータ用電源回路４からの電力（電流）が薄膜抵抗18に供給される。ヒータ用電源回路４から供給される電力によって薄膜抵抗18が発熱する（加熱される）。薄膜抵抗18の発熱が半導体レーザ10に伝達されて回折格子が加熱される。
【００２３】
半導体レーザ10の上面の電極は11番ピンに，下面の電極はサブ・マウント47を介して10番ピンにそれぞれワイヤによって接続されている。10番ピンおよび11番ピンを介してレーザ用電源回路５からの電流が半導体レーザ10に供給されると，半導体レーザ10からレーザ光が出射される。レーザ光は上述したレンズ21，光アイソレータ22を介して，光ファイバ25に導かれる。
【００２４】
受光器23，24は，半導体レーザ10の後方端面10ｂからわずかに出射する光を受光して，受光した光の波長に対応する電流値の電流を出力する。後述するように，受光器23，24は受光感度特性が互いに異なっており，受光器23，24から出力される電流の電流値に基づいて，半導体レーザ10から出射されるレーザ光の波長の変動および出力パワーの変動が検知される。受光器23の２つの電極は３番ピンおよび４番ピンに，受光器24の２つの電極は８番ピンおよび９番ピンに，それぞれワイヤによって接続されている。３番ピンおよび４番ピンと，８番ピンおよび９番ピンを介して，受光器23，24からの電気信号（電流値）が制御回路３に与えられる。制御回路３はレーザ光の波長が所定波長となるように上述した薄膜抵抗18に対する加熱を制御し，かつ検知されたレーザ光の出力パワーが所定パワーとなるように半導体レーザ10に供給する駆動電流を制御する。受光器23，24の受光感度特性および制御回路３の処理の詳細は後述する。
【００２５】
ペルチェ素子20の２つの電極は１番ピンおよび14番ピンに接続されている。１番ピンおよび14番ピンに与えられる電流（ペルチェ素子20に電流を供給する電源回路は図１において省略されている）によって，ペルチェ素子20は冷却素子として駆動する。
【００２６】
図４（Ａ）は半導体レーザ10の平面図を，図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う半導体レーザ10の断面図をそれぞれ示している。図４（Ｂ）においてハッチングの図示は省略されている。また，図４（Ａ）および図４（Ｂ）では，分かりやすくするために，後述する活性層12の幅，半導体層の厚さ等がかなり強調して描かれている。
【００２７】
半導体レーザ10は，発光領域10ＡとＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ）領域10Ｂとが光共振軸方向に連なって形成されている。発光領域10Ａではｎ型ＩｎＰ（インジウム−リン）基板11の上に活性層12がストライプ状に積層されている。他方，ＤＢＲ領域10Ｂではｎ型ＩｎＰ基板１上に所定ピッチの回折格子14がストライプ状に形成され，その上にＩｎＧａＡｓＰ（インジウム−ガリウム−ヒ素−リン）ガイド層15がストライプ状に積層されている。活性層12の光軸とガイド層15の光軸は一致している。さらに活性層12およびガイド層15の上層にｐ型ＩｎＰクラッド層13が積層され，活性層12およびガイド層15の両側にはｐ型ＩｎＰおよびｎ型ＩｎＰからなる電流阻止層（図示略）が積層されている。
【００２８】
ｐ型ＩｎＰクラッド層13の上面にｐ型電極16が，基板11の下面にｎ型電極19がそれぞれ設けられている。ＤＢＲ領域10Ｂの範囲のｐ型電極16の上にはさらに，ＳｉＯ2 絶縁膜17および薄膜抵抗18がこの順番に設けられている。薄膜抵抗18は回折格子14が形成されている範囲に沿って形成された直線状部分18ｃを含み，直線状部分18ｃの両端のそれぞれに，直線状部分18ｃに連続してワイヤボンディング・パッド18ａ，18ｂが形成されている。薄膜抵抗18の材料には，窒化タンタル，白金，金などを用いることができる。
【００２９】
半導体レーザ10の光出射端面10ａには反射防止膜31が，後方端面10ｂには反射膜32がそれぞれ設けられている。
【００３０】
半導体レーザ10の上面に設けられたｐ型電極16および下面に設けられたｎ型電極19に電流を流すと，発光領域10Ａに形成されている活性層12において光が発生する。活性層12において発生した光は活性層12およびガイド層15に沿って進行し，半導体レーザ10の後方端面10ｂ（反射膜32）と回折格子14との間で反射され，これにより光が共振してレーザ光となり，ガイド層15を介して光出射端面10ａから出射される。この実施例において，半導体レーザ10は，１４５０ｎｍの波長のレーザ光を出射するように前記活性層12および回折格子14が設計されている。
【００３１】
一般に半導体レーザは，半導体基板上に，組成，不純物の種類と量等の異なる複数の半導体層が積層されて構成される。活性層12およびガイド層15は，その一または複数層内に光を閉じ込めることができる形態で形成される。回折格子14は上述のように半導体基板11上に形成してもよいし，半導体基板11とは異なる半導体層に形成してもよい。
【００３２】
図５は半導体レーザ10の断面を示すもので，活性層12，回折格子14および薄膜抵抗18の位置をより正確に示している。図５に示すように，半導体レーザ10において，活性層12および回折格子14は半導体レーザ10の上面に近い部分（薄膜抵抗18の上面から２μｍ〜４μｍ程度の深さ）に位置しており，薄膜抵抗18は回折格子14の近くに位置している。このため，薄膜抵抗18が発熱するとその近くに位置する回折格子14は局所的に加熱されるが，薄膜抵抗18から比較的遠い位置にある活性層12や半導体基板11等に伝わる熱量は少ない。また，上述した半導体レーザ10の下方に位置するペルチェ素子20（図３参照）による冷却効果は，活性層12を含む半導体レーザ10のほぼ全体に及ぶが，薄膜抵抗18による加熱が行われると，ペルチェ素子20による冷却効果は回折格子14を含む薄膜抵抗18の近傍範囲には及ばない。
【００３３】
上述したように，半導体レーザ10の後方端面10ｂからはわずかに光が出射する。後方端面10ｂから出射される光は出射端面10ａから出射されるレーザ光と同じ波長を持つ。また，後方端面10ｂから出射される光のパワーと出射端面10ａから出射されるレーザ光のパワーは比例関係を有している。半導体レーザ10の後方端面10ｂから出射される光が２つの受光器23，24によって受光される（図１および図３参照）。
【００３４】
受光器23，24は，それぞれフォト・ダイオード（光電変換素子）の光受光面に誘電体多層膜（バンドパスフィルタ）をコーティングしたものであり，受光器23にコーティングされた誘電体多層膜と，受光器24にコーティングされた誘電体多層膜は層厚が互いに異なっている。このため，受光器23，24は，互いに異なる受光感度特性および受光電流（出力電流）特性をもつ。
【００３５】
図６は，受光器23（以下，第１の受光器23という）および受光器24（以下，第２の受光器24という）の受光感度特性（受光感度と受光される光の波長の関係）を示すグラフである。図７は，第１の受光器23および第２の受光器24に所定パワーの光が入射したときの受光電流（出力電流）特性（受光電流（出力電流）と受光される光の波長の関係）を示すグラフである。図６および図７において，太い実線によって第１の受光器23の受光感度特性および受光電流特性が，細い実線によって第２の受光器24の受光感度特性および受光電流特性がそれぞれ示されている。
【００３６】
図６を参照して，第１の受光器23および第２の受光器24は，いずれも入射する光の波長に応じて受光感度が変化する（受光感度特性の波長依存性）。第１の受光器23の受光感度特性のグラフ（太線）および第２の受光器24の受光感度特性のグラフ（細線）はいずれも上凸の放物曲線を描くが，受光感度が最大となる波長が異なっている。すなわち，第１の受光器23の受光感度が最大となる波長は，半導体レーザ10が出射するレーザ光の設定波長１４５０ｎｍよりも長い。他方，第２の受光器24の受光感度が最大となる波長は１４５０ｎｍよりも短い。第１の受光器23および第２の受光器24は半導体レーザ10の設定波長１４５０ｎｍに対応する受光感度が一致しており，このため第１の受光器23の受光感度特性のグラフ（太線）および第２の受光器24の受光感度特性のグラフ（細線）は，設定波長１４５０ｎｍに対応する受光感度において交差している。
【００３７】
所定パワーの光が第１の受光器23および第２の受光器24に入射したときの受光電流（出力電流）特性を示すグラフ（図７）も，図６に示す受光感度特性を示すグラフと同様の上凸の放物曲線を描く。
【００３８】
図６に示す受光感度特性を示すグラフおよび図７に示す受光電流（出力電流）特性を示すグラフを参照して，半導体レーザ10の後方端面10ｂから出射されて第１および第２の受光器23，24に入射する光の波長（半導体レーザ10の出射端面10ａから出射するレーザ光の波長と等しい）が所定波長である１４５０ｎｍよりも短い波長であるとき，第２の受光器24の受光感度は第１の受光器23の受光感度よりも常に大きく（図６），このため第２の受光器24から出力される受光電流の電流値は第１の受光器23から出力される受光電流の電流値よりも常に大きくなる（図７）。他方，半導体レーザ10の後方端面10ｂから出射されて第１および第２の受光素子23，24に入射する光の波長が所定波長である１４５０ｎｍよりも長い波長であるとき，第１の受光器23の受光感度は第２の受光器24の受光感度よりも常に大きく（図６），第１の受光器23から出力される受光電流の電流値は第２の受光器24から出力される受光電流の電流値よりも常に大きくなる（図７）。したがって，第１の受光器23および第２の受光器24から出力される受光電流を比較することにより，半導体レーザ10から出射されるレーザ光の波長が所定波長よりも長い波長であることおよび短い波長であること（波長ずれ）を検知することができる。
【００３９】
さらに，半導体レーザ10から出射されるレーザ光の波長が所定波長であり，かつレーザ光のパワーが所定パワーである場合，半導体レーザ10の後方端面10ｂから出射された光を受光した第１，第２の受光器23，24から出力される受光電流の電流値は，いずれも同じ所定値を指す（図７）。レーザ光のパワーが所定パワーよりも大きい場合，第１，第２の受光器23，24から出力される受光電流の電流値は所定値よりも大きい値を指し，逆にレーザ光のパワーが所定パワーよりも小さい場合には第１，第２の受光器23，24から出力される受光電流の電流値は所定値よりも小さい値を指す。したがって，第１の受光器23および第２の受光器24から出力される受光電流に基づいて，半導体レーザ10から出射されるレーザ光のパワーが所定パワーよりも大きいことおよび小さいことを検知することもできる。
【００４０】
図８および図９は，波長／出力安定化レーザ装置１の制御回路３の動作の流れを示すフローチャートである。
【００４１】
はじめに，制御回路３はヒータ用電源回路４にヒータ加熱電力（電流）の出力を指示する。ヒータ用電源回路４からの電力が薄膜抵抗18に供給されると（パッド18ａおよび18ｂ間に電流が通電されると），薄膜抵抗18が発熱する。すなわち，半導体レーザ10からレーザ光を出射させる前に薄膜抵抗18が，所定温度たとえば６０℃に加熱される。薄膜抵抗18の温度と薄膜抵抗18に供給する電力の関係はあらかじめ計測されており，供給する電力量に応じて薄膜抵抗18の温度を把握することができる。上述したように，薄膜抵抗18は半導体レーザ10の上面に設けられており，回折格子14が薄膜抵抗18の近傍に存在する（図４（Ａ），図４（Ｂ），図５参照）。このため，薄膜抵抗18が発熱すると，熱伝導によって回折格子14が所定温度に加熱される（ステップ51）。
【００４２】
制御回路３からレーザ用電源回路５に駆動電流の出力指示が与えられる。レーザ用電源回路５から半導体レーザ10に所定の駆動電流が供給される（ステップ52）。半導体レーザ10の光出射面10ａから所定の出力パワーのレーザ光が出射される。
【００４３】
上述したように，半導体レーザ10の後方端面10ｂからわずかに出射する光は第１，第２の受光器23，24に入射する。第１，第２の受光器23，24からの受光電流（出力電流）が制御回路３に与えられる。
【００４４】
第１，第２の受光器23，24からの受光電流値に基づいて，制御回路３は次のように動作する。
【００４５】
（１）第１の受光器23の受光電流値β1と，第２の受光器24の受光電流値β2が一致していない場合（ステップ53でＹｅｓ）
【００４６】
第１の受光器23および第２の受光器24は，半導体レーザ10から出射されるレーザ光が設定波長（１４５０ｎｍ）である場合，同じ値の電流を出力する（図７）。これに対し，第１の受光器23の受光電流値β1と第２の受光器24の受光電流値β2が一致していない場合，半導体レーザ10から出射されているレーザ光の波長が設定波長ではないこと，すなわち，レーザ光の波長が長波長側にずれている，または短波長側にずれていることが分かる。レーザ光の波長ずれは，半導体レーザ10（半導体レーザ・モジュール２）の使用環境（周囲温度等），半導体レーザ10（特に活性層12）の発熱，半導体レーザ10の劣化等に起因する。
【００４７】
図１０を参照して，レーザ光の波長が短波長側にずれている場合（レーザ光の波長α1 ＜１４５０ｎｍ），第２の受光器24の受光電流値β2は第１の受光器23の受光電流値β2よりも大きくなる。すなわち，第２の受光器24の受光電流値β2 が第１の受光器23の受光電流値β1 よりも大きいことを検知することによって，半導体レーザ10から出射されているレーザ光の波長が短波長側にずれていることを判定することができる（ステップ54でβ2 ＞β1 ）。
【００４８】
レーザ光の波長が短波長側にずれていることが判定された場合，制御回路３は，ヒータ用電源回路４から薄膜抵抗18に供給される電力が増加するように，ヒータ用電源回路４を制御する。これにより，薄膜抵抗18の発熱が強められて回折格子14の温度が上がる（ステップ55）。回折格子14の温度上昇に伴って，回折格子14によって反射されて発振する光の発振波長が長波長側にシフトする（発振波長が長くなる）。これにより半導体レーザ10から出射されるレーザ光の波長は設定波長に近づく。
【００４９】
図１１を参照して，レーザ光の波長が長波長側にずれている場合（レーザ光の波長α2 ＞１４５０ｎｍ），第１の受光器23の受光電流値β1は第２の受光器24の受光電流値β2よりも大きくなる。すなわち，第１の受光器23の受光電流値β1 が第２の受光器24の受光電流値β2 よりも大きいことを検知することによって，レーザ光の波長が長波長側にずれていることを判定することができる（ステップ54でβ2＜β1）。
【００５０】
レーザ光の波長が長波長側にずれていることが判定された場合，制御回路３は，ヒータ用電源回路４から薄膜抵抗18に供給される電力が減少するように，ヒータ用電源回路４を制御する。これにより，薄膜抵抗18の発熱が弱められて回折格子14の温度が下がる（ステップ56）。回折格子14の温度下降に伴って，回折格子14によって反射されて発振する光の発振波長が短波長側にシフトする（発振波長が短くなる）。このため，半導体レーザ10から出射されるレーザ光の波長が設定波長に近づくことになる。
【００５１】
第１の受光器23の受光電流値β1と第２の受光器24の受光電流値β2の比較，および薄膜抵抗18への供給電力の調節が繰返されることによって（ステップ53〜56），半導体レーザ10から出射されるレーザ光の波長は設定波長に一致する。半導体レーザ10から安定した波長のレーザ光を出射させることができる。
【００５２】
（２）第１の受光器23の受光電流値β1および第２の受光器24の受光電流値β2が一致しているが，その値が所定値でない場合（ステップ53でＮＯ，ステップ57でＮＯ）
【００５３】
上述したように，半導体レーザ10から出射されているレーザ光の波長が設定波長であれば，第１，第２の受光器23，24はいずれも同じ値の電流を出力する。さらに，半導体レーザ10が所定の（あらかじめ設定された）パワーのレーザ光を出射していれば，第１の受光器23の受光電流値β1および第２の受光器24の受光電流値β2は，いずれも所定の同じ電流値γを指す（図７参照，ステップ57でＹＥＳ）。しかしながら，周囲温度の変動や半導体レーザ10が経年劣化等によって，所定の駆動電流を半導体レーザ10に供給しても，半導体レーザ10が所定の出力パワーのレーザ光を出射しないことがある。
【００５４】
第１の受光器23の受光電流値β1と第２の受光器24の受光電流値β2が一致しているものの，所定の電流値γでない場合（ステップ57でＮＯ），半導体レーザ10は所定パワーのレーザ光を出射していないこと，すなわち，レーザ光のパワーが所定パワーよりも大きいこと，または小さいことが分かる。
【００５５】
図９および図１２を参照して，レーザ光の出力パワーが所定パワーよりも大きい場合，第１，第２の受光器23，24の受光電流値β1，β2は，所定パワーに対応する電流値γを超える電流値γ1 を指す。すなわち，第１，第２の受光器23，24の受光電流値β1，β2が，所定電流値γを超える電流値γ1 を指していることを検知することによって，半導体レーザ10から出射されているレーザ光の出力パワーが所定パワーよりも大きいことが分かる（ステップ58でβ1＝β2＞γ）。なお，所定パワーに対応する電流値γは制御回路３に制御値として設定されており，設定されている電流値γが，第１，第２の受光器23，24の受光電流値β1，β2との比較に用いられる。
【００５６】
レーザ光の出力パワーが所定パワーよりも大きいことが判定された場合，制御回路３は，レーザ用電源回路５から半導体レーザ10に供給される駆動電流が減少するように，レーザ用電源回路５を制御する（ステップ59）。これにより，半導体レーザ10から出射されるレーザ光のパワーが減少し，所定パワーに近づくことになる。
【００５７】
逆に，レーザ光の出力パワーが所定パワーよりも小さい場合，第１，第２の受光器23，24の受光電流値β1，β2は，所定パワーに対応する電流値γよりも小さくなる。すなわち，第１，第２の受光器23，24の受光電流値β1，β2が電流値γよりも小さい電流値γ2 を指していることを検知することによって，レーザ光の出力パワーが所定パワーよりも小さいことが分かる（ステップ58でβ1＝β2＜γ）。
【００５８】
レーザ光の出力パワーが所定パワーよりも小さいことが判定された場合，制御回路３は，レーザ用電源回路５から半導体レーザ10に供給する駆動電流が増加するように，レーザ用電源回路５を制御する（ステップ60）。これにより，半導体レーザ10から出射されるレーザ光のパワーが増加し，所定パワーに近づくことになる。
【００５９】
第１，第２の受光器23，24の受光電流値β1，β2と所定パワーに対応する電流値γとの比較，ならびに半導体レーザ10への駆動電流の調節が繰り返されることによって（ステップ57〜60），半導体レーザ10から出射されるレーザ光の出力パワーが所定パワーとなる。半導体レーザ10から安定した出力パワーのレーザ光を出射させることができる。
【００６０】
なお，この発明による実施形態は図１のブロック図に限定されず，制御回路３にはデータ（たとえば，上述の電流値γ）を記憶するためのメモリ等を含ませてもよい。
【００６１】
また，上述した実施形態では，第１，第２の受光器23，24を用いてレーザ光の波長の変動およびレーザ光の出力パワーの変動を検知しているが，レーザ光の出力パワーの変動については，第１，第２の受光器23，24とは別の（レーザ光の出力パワーの変動検知に専用の）受光器（第３の受光器）を用いて検知するようにしてもよい。
【００６２】
図１３は，上述した波長／出力安定化レーザ装置１を備えたラマン増幅器を示すブロック図である。
【００６３】
ラマン増幅器70では，波長／出力安定化レーザ装置１に含まれる半導体レーザ10から出力されたレーザ光が励起光としてカプラ72を介して増幅用光ファイバ71に入力する。増幅用光ファイバ71において誘導ラマン散乱が生じ，レーザ光の波長（励起光波長）から約１００ｎｍ程度長波長側に利得が生じる。増幅用光ファイバ71に信号光が入力すると，増幅用光ファイバ71中に生じた利得によって信号光が増幅される（ラマン増幅）。波長／出力安定化レーザ装置１は，安定した波長および出力パワーのレーザ光を出射し，このレーザ光が励起光として用いられるので，ラマン増幅器70において増幅される信号光の波長帯を正確に制御することができる。なお，ラマン増幅器70に波長／出力安定化レーザ装置１を用いる場合，半導体レーザ10としてマルチモード発振する半導体レーザを用いるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】波長／出力安定化レーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】半導体レーザ・モジュールの外観を示す斜視図である。
【図３】半導体レーザ・モジュールの内部構造を示す。
【図４】（Ａ）は半導体レーザの平面図を，（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う半導体レーザの断面図をそれぞれ示す。
【図５】半導体レーザの断面図を示す。
【図６】第１および第２の受光器の受光感度特性を示す。
【図７】第１および第２の受光器の受光電流特性を示す。
【図８】波長／出力安定化レーザ装置の制御回路の動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】波長／出力安定化レーザ装置の制御回路の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１０】レーザ光の波長が短波長側にずれた場合の第１および第２の受光器の受光電流を示す。
【図１１】レーザ光の波長が長波長側にずれた場合の第１および第２の受光器の受光電流を示す。
【図１２】レーザ光のパワーが増大した場合，および減少した場合の第１および第２の受光器の受光電流を示す。
【図１３】ラマン増幅器のブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  波長／出力安定化レーザ装置
２  半導体レーザ・モジュール
３  制御回路
４  ヒータ用電源回路
５  レーザ用電源回路
10  半導体レーザ
12  活性層
14  回折格子
18  薄膜抵抗
23  第１の受光器
24  第２の受光器
70  ラマン増幅器
【図１】
2009081321.tif 000003
【図２】
2009081321.tif 000004
【図３】
2009081321.tif 000005
【図４】
2009081321.tif 000006
【図５】
2009081321.tif 000007
【図６】
2009081321.tif 000008
【図７】
2009081321.tif 000009
【図８】
2009081321.tif 000010
【図９】
2009081321.tif 000011
【図１０】
2009081321.tif 000012
【図１１】
2009081321.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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