(57)【要約】【課題】簡単な構成で波長変動を検出することができ、小型化及び低価格化が図れるＬＤモジュールを提供する。【解決手段】出力光及び後方光を前後両方向に出射する両面発光ＬＤ素子と、両面発光ＬＤ素子と発振波長の温度依存性が異なるリファレンスＬＤ素子と、両面発光ＬＤ素子の後方光とリファレンスＬＤ素子の出力光との合波を受光し、合波により発生するビート成分を検出するＰＤと、を備えた。【選択図】図１
2009231316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力光及び後方光を前後両方向に出射する両面発光ＬＤ素子と、
前記両面発光ＬＤ素子と発振波長の温度依存性が異なるリファレンスＬＤ素子と、
前記両面発光ＬＤ素子の後方光と前記リファレンスＬＤ素子の出力光との合波を受光し、合波により発生するビート成分を検出するＰＤと、を備えたことを特徴とするＬＤモジュール。
【請求項２】
前記両面発光ＬＤ素子と前記リファレンスＬＤ素子とを１チップ上に一括して形成したことを特徴とする請求項１記載のＬＤモジュール。
【請求項３】
前記両面発光ＬＤ素子が変調用ＬＤ素子であることを特徴とする請求項１または２記載のＬＤモジュール。
【請求項４】
前記両面発光ＬＤ素子が外部変調器集積型ＬＤ素子であることを特徴とする請求項１または２記載のＬＤモジュール。
【請求項５】
前記両面発光ＬＤ素子がＣＷ−ＬＤ素子であることを特徴とする請求項１または２記載のＬＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＤモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、本発明に関連するＬＤモジュールの平面図である。
同図に示すＬＤ（Laser Diode：レーザダイオード）モジュールは、変調用ＬＤ素子１からの後方光３をビームスプリッタ２３で２つの光２５、２６に分岐し、一方の光２５はそのままＰＤ（Photo Diode：フォトダイオード）２１で受光し、他方の光２６は波長フィルタ２４を通した後、ＰＤ２２で受光させ、それぞれのＰＤ２１、２２から出力される受光電流２８、２９を比較することで波長の変化を検出していた。
【０００３】
このような技術の一例が特許文献１に記載されている。
特許文献１の「コヒーレント光伝送装置」は、「第１の光源を含む送信部に、第１の光源の出射光と干渉する光を放出する第２の光源を、両光源の環境を同一に設定できる様に第１の光源に近接して備え、受信部で伝送媒体を伝搬してきた両光源からの光を共通の光検出器で受けてビート信号を生成することを特徴とするヘテロダイン受信或はホモダイン受信を行なう」ものであり、以下のように動作する。
【０００４】
このコヒーレント光伝送装置によれば、送信光源と局発光源が両方とも送信部に配置されることにより、両者の周囲温度を同一に保つことが容易になり、従って、比較的簡単な制御で送信光源と局発光源の発振波長の差を一定に保つことができるとしている。
【特許文献１】特開２０００−１８３８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、次のような問題が発生する。
(1)通常のＬＤモジュールに比べ部品点数が多くなることが挙げられる。
(2)部品点数が多くなることにより小型化が困難になる他、ビームスプリッタ２３や波長フィルタ２４などの高額な光学部品を多数追加する必要があるため製品全体の価格も高くなることが避けられない。
(3)ビームスプリッタ２３や波長フィルタ２４は極めて高精度に配置することが求められるため、製造所要時間の大幅増加や歩留まりの発生が避けられない。
【０００６】
すなわち、上述した図５に示した関連技術による構成例の場合、波長変化を検出するためには変調用ＬＤ素子１の後方光３のパワーを精度よく一定に制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）する必要がある。また、図５に示した関連技術の構成では、ビームスプリッタ２３や波長フィルタ２４などの高額な光学部品を用いなければならないため、製品価格が高くなるという問題があった。さらに、図５に示した関連技術の構成では、ビームスプリッタ２３、波長フィルタ２４、受光素子（２１、２２）の実装位置や光軸調整に極めて高い精度が要求されるため、高度な製造技術・高額（高精度）な製造設備が必要になるとともに、歩留りを低下させる要因にもなっていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で波長変動を検出することができ、小型化及び低価格化が図れるＬＤモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＬＤモジュールは、出力光及び後方光を前後両方向に出射する両面発光ＬＤ素子と、前記両面発光ＬＤ素子と発振波長の温度依存性が異なるリファレンスＬＤ素子と、前記両面発光ＬＤ素子の後方光と前記リファレンスＬＤ素子の出力光との合波を受光し、合波により発生するビート成分を検出するＰＤと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、リファレンスＬＤ素子のみを追加するという簡単な構成で、波長変動検出が可能なＬＤモジュールを構成でき、小型化及び低価格化が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、光送信機に用いられる、レーザモジュールにおいて、発振波長の検出が行える構成を提供するものである。
本発明に係るＬＤモジュールの一実施の形態は、出力光及び後方光を前後両方向に出射する両面発光ＬＤ素子と、両面発光ＬＤ素子と発振波長の温度依存性が異なるリファレンスＬＤ素子と、両面発光ＬＤ素子の後方光とリファレンスＬＤ素子の出力光との合波を受光し、合波により発生するビート成分を検出するＰＤと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、リファレンスＬＤ素子のみを追加するという簡単な構成で、波長変動検出が可能なＬＤモジュールを構成できるため、小型化及び低価格化が容易になる。
【００１２】
本発明に係るＬＤモジュールの他の実施の形態は、上記構成に加え、両面発光ＬＤ素子とリファレンスＬＤ素子とを１チップ上に一括して形成したことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るＬＤモジュールの他の実施の形態は、上記構成に加え、両面発光ＬＤ素子が変調用ＬＤ素子であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るＬＤモジュールの他の実施の形態は、上記構成に加え、両面発光ＬＤ素子が外部変調器集積型ＬＤ素子であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るＬＤモジュールの他の実施の形態は、上記構成に加え、両面発光ＬＤ素子がＣＷ−ＬＤ素子であることを特徴とする。
【００１６】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【実施例１】
【００１７】
次に本発明に係るＬＤモジュールの一実施例について説明する。
図１（ａ）は、本発明に係るＬＤモジュールの一実施例を示す上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。
流す電流量によって表面温度が変化する電子温度制御素子（ペルチェ素子、熱電子冷却モジュール（ＴＥＣ：Thermo Electrical  Cooling module）ともいう）７上に、変調（電気）信号８を光信号２に変換する両面発光ＬＤ素子としての変調用ＬＤ素子１、変調用ＬＤ素子１とは発振波長の温度依存性が異なるリファレンスＬＤ素子４、変調用ＬＤ素子１の後方光３とリファレンスＬＤ素子４の出力光５とを受光し、電流９に変換するためのＰＤ素子６が搭載される。
【００１８】
電子温度制御素子（ペルチェ素子）７上に搭載されたこれらの部品類はペルチェ素子の冷却・加熱効果により同じ温度になっていると考えて差し支えない。当業者によってよく用いられる波長多重通信（ＷＤＭ）などにおいてはこの電子温度制御素子７の温度を調整することにより所望の発振波長を得る。
【００１９】
変調用ＬＤ素子１の前方光２はレンズ１０によって収束され、光ファイバー１１に入力される。
リファレンスＬＤ素子４はＡＣＣ（電流一定制御）された直流電流１２が供給されることにより発光する。
以上詳細に実施例の構成を述べたが、ＬＤモジュールの詳細構造や製造方法は当業者によってよく知られており、また本発明とは直接関係してないので、その詳細な構成は省略する。
【００２０】
次に図１（ａ）、（ｂ）に示した実施例の動作について図２を参照して説明する。
図２は、図１（ａ）、（ｂ）に示した変調用ＬＤ素子１とリファレンスＬＤ素子４の発振波長の温度依存性を示す図である。図２において、横軸は素子温度を示し、縦軸は発振波長を示す。
図２は、図１における一般的にＬＤ素子は温度によって発振波長が変化する特性を持つことを示す。
本発明に係るＬＤモジュールはこの（発振波長）温度依存性が異なる２つの素子（変調用ＬＤ素子１とリファレンスＬＤ素子４）を用いる。本実施例では、変調用ＬＤ素子１の方が単位温度変化あたりの波長変動量が大きいことを表している。
図２から分かるように、素子温度が高くなるほど２つのＬＤ素子（図１における変調用ＬＤ素子１とリファレンスＬＤ素子４）の発振波長の差（≒ビート周波数）が大きくなる。
【００２１】
光波は、以下の数式（１）
ｃ＝ｆλ（Ｃ：光速  2.99792458×108ｍ／秒、ｆ：周波数、λ：波長）…（１）
で表されるため、周波数ｆと波長λとは１対１で対応している（ｆ∝１／λ）といえる。
【００２２】
光波は波であるため、図１における変調用ＬＤ素子１の後方光３を、以下の数式（２）
Ｓ１＝Ｋ１・ｓｉｎ(ｆ１) …（２）
但し、Ｋ１は任意の定数
とし、リファレンスＬＤ素子４の出力光５を、以下の数式（３）
Ｓ２＝Ｋ２・ｓｉｎ(ｆ２) )…（３）
但し、Ｋ２は任意の定数
とすれば、その合波された光は、以下の数式（４）
Ｓ1＋Ｓ2＝Ｋ３・ｓｉｎ[（ｆ１＋ｆ２）/2]・ｓｉｎ[（ｆ１-ｆ２）/2] ) …（４）
但し、Ｋ３は任意の定数
で表され、両波の周波数差の半分の成分（ｆ１-ｆ２）／２が含まれる。（ｆ１＋ｆ２）／２は電気回路では検出することができない極めて大きな周波数（＞１００ＴＨｚ）となるため、無視しても支障はないと言える。
【００２３】
よって、変調用ＬＤ素子１の後方光３とリファレンスＬＤ素子４の出力光５が合波された光波を受光素子(ＰＤ）６で受光電流９に変換し、周波数検出回路でその周波数を検出することで波長の変化を知ることが可能となる。
【００２４】
すなわち、図１において、変調用ＬＤ素子１は前方光２と後方光３とを出力する。さらに、変調用ＬＤ素子１とは発振波長の温度依存性が異なるリファレンスＬＤ素子４は変調用ＬＤ素子１の後方光３と同じ方向にのみ無変調光５を出力する。これにより変調用ＬＤ素子１の後方光３とリファレンスＬＤ素子４の出力光５との合波には２波の周波数差（∝波長差）であるビート成分が発生する。
【００２５】
よって、このビート成分の周波数を調べることによって、波長の変動を検出することが可能となる。
【実施例２】
【００２６】
図３は、本発明に係るＬＤモジュールの他の実施例を示す平面図である。
図３に示すように変調用ＬＤとリファレンス用ＬＤを変調用LD素子１とリファレンス用LD素子４は、ＬＤ素子製造プロセスにおいて、１チップ上に一括形成することも可能である（この方法が一番理想的といえる）。図３において、変調用LD部４３、リファレンスLD部４２が１つのチップ４１上に形成されていることを表している。
【実施例３】
【００２７】
図４は、本発明に係るＬＤモジュールの他の実施例を示す平面図である。
図４に示すように、変調用ＬＤ素子が外部変調器集積型ＬＤ素子に変わっても問題なく構成可能である。図４において、リファレンスＬＤ部５２、ならびに、外部変調器集積型ＬＤ５３（変調器部５５、ＣＷ−ＬＤ部５４）が１つのチップ５１上に形成されていることを表している。
【実施例４】
【００２８】
変調用ＬＤ素子の代わりに、変調を行わないＣＷ−ＬＤ素子を用いても問題なく構成可能である。
【００２９】
以上において、変調用ＬＤ素子１の後方光３と、変調用ＬＤ素子１とは発振波長の温度依存性が異なるリファレンス用ＬＤ素子４の出力光５とが合波されると、それにより発生するビート成分の周波数は変調用ＬＤ素子１の発振波長の変化に準ずるため、ビート成分の周波数を検出することにより波長変動の検出が可能となる。
【００３０】
上述したように、リファレンス用ＬＤ素子４を追加するだけで、波長検出が可能となる構成とした。本実施例は、合波によって発生するビート周波数は変調用ＬＤ素子１のパワーには依存しないため変調用ＬＤ素子１の後方光３出力パワーを精度よく制御しなくても良いといった特長を有している。
【００３１】
（効果の説明）
以上説明したように、本発明においては、以下に記載するような効果を奏する。
第一の効果は、リファレンスＬＤ素子のみを追加するだけで、波長変動検出が可能なＬＤモジュールを構成できるため、小型化が容易である。
【００３２】
第二の効果は、リファレンスＬＤ素子は高精度な実装精度が要求されないため、歩留り・信頼性の低下を招くことがない。
【００３３】
第三の効果は、追加部品も少ないことから低価格化にも有効である。
【００３４】
ここで、特許文献１に記載の発明は、波長検出のためにビート信号を生成しているのではなく、ビート信号そのものを伝送信号としている。つまり、特許文献１に記載の発明は、送信したい信号に合わせてビート信号の周波数を変化させ、受信側でそのビート周波数を基に信号を復調するものである（電気通信でいうＦＭ変調に相当）。
これに対して本願発明は、信号の伝送を目的とはしておらず、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplex：波長分割多重化)における高精度波長制御のための発振波長の検出を目的としてビート信号を利用している。それ故、光ファイバーを伝送する光信号ではなく、伝送光信号とは別に出力されるＬＤの後方光を利用している。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、光送信機、もしくは光送受信機に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は、本発明に係るＬＤモジュールの一実施例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図２】図１（ａ）、（ｂ）に示した変調用ＬＤ素子１とリファレンスＬＤ素子４の発振波長の温度依存性を示す図である。
【図３】本発明に係るＬＤモジュールの他の実施例を示す平面図である。
【図４】本発明に係るＬＤモジュールの他の実施例を示す平面図である。
【図５】本発明に関連するＬＤモジュールの平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    変調用ＬＤ素子（両面発光ＬＤ素子）
２    前方光
３    後方光
４    リファレンスＬＤ素子
５    出力光
６    ＰＤ素子
７    電子温度制御素子
８    変調（電気）信号
９    受光電流
１０    レンズ
１１    光ファイバー
１２    直流電流
【図１】
2009231316.tif 000003
【図２】
2009231316.tif 000004
【図３】
2009231316.tif 000005
【図４】
2009231316.tif 000006
【図５】
2009231316.tif 000007