(57)【要約】  波長安定化のため複数の光検出部によって光信号を検出する光検出装置において、各光検出部からの電流の大きさおよびその比を所望の範囲内に収める。  本発明は、入射光を受光する第１の小受光器１１０、第１の大受光器１１１を有し入射光の光出力を検出するための第１の光検出部５１と、入射光を受光する第２の受光器１１３を有し入射光の波長を検出するための第２の光検出部５２と、第２の光検出部５２に入射する光の光路上に設けられ入射光を透過するエタロン１１２と、第１の光検出部５１の各受光器１１０，１１１、および第２の光検出部５２の受光器１１３にそれぞれ接続される複数のＡｕワイヤとを備える。複数のＡｕワイヤは、第１および第２の光検出部５１，５２に入射する光の光強度に応じて、選択的に接続または切断される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を受光する複数の受光器を有し、該入射光の光強度を検出するための第１の光検出部と、
入射光を受光する１つの受光器を有し、該入射光の波長を検出するための第２の光検出部と、
前記第２の光検出部に入射する前記入射光の光路上に設けられ、前記入射光を透過する波長フィルタと、
前記第１の光検出部の前記各受光器、および前記第２の光検出部の前記受光器にそれぞれ接続される複数の接続配線とを備え、
前記複数の接続配線は、前記第１および第２の光検出部に入射する光の光強度に応じて、選択的に接続または切断されている光検出装置。
【請求項２】
入射光を、前記第１の光検出部および前記第２の光検出部にそれぞれ入射させる前記各入射光に分離するための光分離手段を備える請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記第１の光検出部は、前記複数の受光器がそれぞれ異なる受光面積を有し、前記各受光器に発生する電流量が異なっている請求項１に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記第１および第２の光検出部は、同一の半導体基板上に形成されている請求項１に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記第１および第２の光検出部は、同一の支持体上に固定されている請求項１に記載の光検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光検出装置と、
前記光検出装置にレーザ光を出射する光源とを備える光モジュール。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光検出装置と、
前記光検出装置に光を導光する光ファイバとを有する光モジュール。
【請求項８】
入射光を受光する複数の受光器を有し該入射光の光強度を検出するための第１の光検出部と、入射光を受光する１つの受光器を有し該入射光の波長を検出するための第２の光検出部と、前記第２の光検出部に入射する前記入射光の光路上に設けられ前記入射光を透過する波長フィルタと、前記第１の光検出部の前記各受光器、および前記第２の光検出部の前記受光器にそれぞれ接続される複数の接続配線とを備える光検出装置を製造するのに際し、
前記各第１および第２の光検出部にそれぞれ入射する光の光強度に応じて、前記複数の接続配線を選択的に接続または切断することで、同時に使用する前記受光器の個数を変えて、前記各第１および第２の光検出部で検出される電流を制御する配線工程を含んでいる光検出装置の製造方法。
【請求項９】
前記配線工程では、前記第１および第２の光検出部の全ての前記各受光器の前記接続配線を予め接続した後に、前記接続配線を選択的に切断する請求項８に記載の光検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体レーザや光ファイバから出射されたレーザ光の波長および光出力を測定するための光検出装置およびその製造方法、光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを利用した光通信では、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）方式が実用化されている。この方式は、多数の発振波長が異なる半導体レーザから出射された信号光を合波し、１本の光ファイバ内に入射させて伝送し、伝送先での受光時にそれぞれの波長に分波する方式である。【０００３】
近年、情報トラフィック量の増加に対応するために、多重化される光の波長間隔を狭くすることで多重化の密度をさらに上げることによって、伝送情報量の増加が図られている。この場合、隣り合う波長チャネル間での干渉が起きないようにするために、それぞれの半導体レーザ装置に対して高い波長安定性が要求される。このような高い波長安定性を実現するために、半導体レーザモジュールに波長モニタを接続する、あるいは波長モニタ装置を内蔵した半導体レーザモジュールを用いている。このように、波長モニタ装置からの信号を外部フィードバック回路に入力し、波長を高精度に制御することによって高い波長安定性が実現できる。【０００４】
図１に、半導体レーザ装置に接続される外付型の波長モニタ装置の例を示す。図１に示すように、従来の外付型の波長モニタ装置では、光ファイバ４０１からの入射光がビームスプリッタ４０２で分離され、分離された一方の光が、ＰＤ（フォトダイオード）である第１の受光器４０４に入射され、他方の光が波長フィルタ４０３を通過した後に第２の受光器４０５に入射されるように構成されている。【０００５】
一般に、波長フィルタの透過率は波長依存性を有している。このため、波長フィルタ４０３を通過した光を受光する第２の受光器４０５のモニタ電流ＩＰＤ２も波長に依存する。図２に、波長フィルタの透過率の波長依存性の一例を示す。図２において、縦軸が、波長フィルタの透過率（％）を示し、横軸が、波長（ｎｍ）を示している。【０００６】
波長モニタ装置は、このような特性を利用して、波長をモニタすることができる。ただし、モニタ電流ＩＰＤ２は、受光する光強度にも依存（比例）するので、この影響を考慮する必要がある。第１の受光器４０４のモニタ電流ＩＰＤ１は、受光する光強度に比例し、波長にはほとんど依存しない。このことから、第１の受光器４０４および第２の受光器４０５の各モニタ電流の比（ＩＰＤ２／ＩＰＤ１）は、波長にのみ依存する。【０００７】
したがって、このモニタ電流（ＩＰＤ２／ＩＰＤ１）の比の値を測定することによって、波長をモニタすることができ、この値を一定に保つようにフィードバックをかけることで、高い波長安定性を実現できる。【０００８】
一方、ＬＤ（レーザダイオード）モジュール内蔵型の波長モニタ装置では、レーザ後方光をビームスプリッタで２つに分けて、モニタ用として利用することが多い。【０００９】
図３に、ＬＤモジュール内蔵型の波長モニタ装置の構造を示す。図３に示すように、従来のＬＤモジュール内蔵型の波長モニタ装置では、ＬＤ５０１から出射された出射光がレンズ５０２によって平行光化され、この平行光がビームスプリッタ５０３で分離されて、分離された一方の光が、第１の受光器５０５に入射され、他方の光が波長フィルタ５０４を通過した後に第２の受光器５０６に入射されるように構成されている。【００１０】
この内蔵型の場合でも、上述の外付型と同様に、モニタ電流の比（ＩＰＤ２／ＩＰＤ１）の値によって波長をモニタすることができ、高精度な波長安定化が可能である。また、この内蔵型の場合、モニタ電流ＩＰＤ１の値は、ＬＤ５０１からの前方への光出力に比例するので、光出力モニタとして使用される。つまり、２つ各受光器５０５，５０６によって、光出力および波長をそれぞれモニタし、制御することが可能にされている。【００１１】
また、ＬＤモジュール内蔵型の他の波長モニタ装置としては、特開２００１−２５７４１９号公報に、ビームスプリッタが用いられない構造も開示されている。この波長モニタ装置は、図４に示すように、レンズ６０２によって平行化された平行光の一部のみが波長フィルタ６０４を通過するようにこの波長フィルタ６０４が配置されている。そして、この波長モニタ装置では、波長フィルタ６０４を通過しない光を第１受光器６０５で受光し、波長フィルタ６０４を通過した光を第２の受光器６０６で受光するように構成されている。【００１２】
この波長モニタ装置も、上述したビームスプリッタで光を分離する構造の波長モニタ装置と、波長（および光出力）モニタおよび制御の方法が同じである。さらに、従来の波長モニタ装置としては、レーザ前方出射光、つまり伝送のために光ファイバに入力されるべき光の一部をビームスプリッタによって取り出し、モニタ用に使用する構造もある。しかし、この構造でも原理は同じである。
【発明の開示】
【００１３】
上述したように、モニタ電流ＩＰＤ１，ＩＰＤ２の値を用いて波長をモニタし、そのモニタ電流の比（ＩＰＤ２／ＩＰＤ１）を一定に保つようにフィードバックをかけることによって、高精度の波長安定化が可能である。しかし、この外部フィードバック回路の構成上、モニタからの出力電流の値は、所定の要求範囲内に収められることが要求される。
【００１４】
モニタ電流値は、半導体レーザからの光強度は勿論、出射光の光軸方向に対するモニタの位置にも依存する。このため、モニタ電流値を要求範囲内に収めるためには、レンズ、ビームスプリッタ、受光器等の部材配置に対して高い位置精度が要求される。
【００１５】
さらに、それに加えて、モニタ電流の比（ＩＰＤ２／ＩＰＤ１）も所定の範囲内であることが要求されることも多い。この場合には、仮にモニタ電流ＩＰＤ１とＩＰＤ２の値が要求範囲内に収められたとしても、一方の値が上限近くにあり、かつ他方の値が下限近くにあった場合等に、モニタ電流の比（ＩＰＤ２／ＩＰＤ１）の値が、要求範囲外になることもあるため、より一層条件が厳しくなる。
【００１６】
特に内蔵型のモニタ装置では、外付型のモニタ装置よりもこのような要求を満たすのが難しい。これは、以下の理由のためである。外付型のモニタ装置では、入射光が光ファイバからの光であり、構造上、光ファイバと平行化のためのコリメータレンズとの相対位置の制御が比較的容易である。これに対して、内蔵型のモニタ装置では、半導体レーザとコリメータレンズとの相対位置の制御精度が外付型に比べて低く、またＬＤチップ毎のレーザ光の放射角にバラツキが生じるため、平行光の中心位置、光強度分布、方向の制御性が比較的低い。
【００１７】
図４に示したように、ビームスプリッタを使用せずに、平行光の一部を波長フィルタ６０４に透過させる構造のものでは、ビームスプリッタの角度ずれによる各受光器６０５，６０６に入射する光の強度変化が生じないという利点がある反面、このような構造のものでは、各受光器６０５，６０６が１つのＰＤチップ上に形成されている、または同一のチップキャリア上に実装されているため、各受光器６０５，６０６の位置を調整することが困難である。すなわちモニタ電流ＩＰＤ１，ＩＰＤ２の各値を独立して調整することができない不都合がある。
【００１８】
また、第１の受光器６０５を波長フィルタ６０４側に近づけ過ぎた場合には、フィルタ透過光の一部が第１の受光器６０５に入射され、第１の受光器６０５にも波長依存性が生じてしまうため、第１の受光器６０５と波長フィルタ６０４との相対位置に制限が生じる。つまり、各モニタ電流ＩＰＤ１，ＩＰＤ２およびモニタ電流の比（ＩＰＤ２／ＩＰＤ１）が規格値を満たす点（位置）があったとしても、波長フィルタ６０４との相対位置の関係上、その点付近に配置できないことも起こり得る。
【００１９】
モニタ電流ＩＰＤ１，ＩＰＤ２の規格を満足させる方法としては、１つは受光器の電流をモニタしながら受光器の実装位置を調整する、いわゆるアクティブ実装を行う、あるいは、受光器の実装時は電流をモニタしないいわゆるパッシブ実装を行って、受光器の実装後に受光器の電流をモニタし、規格値に適合しなければ再実装を行うことが考えられる。
【００２０】
上述のアクティブ実装では、ＰＤチップキャリアの電極から電圧を印加し、光電流が流れる状態で受光器の位置を移動させる必要があり、専用の調整装置が必要となる。さらに、ＰＤチップキャリアは、半田によって固定されることが多く高温下での調整作業となるため、調整装置が少なくとも部分的に高温に耐える構造を確保する必要が生じる。このような要求を満たす受光器の実装機は、大掛かりでコストがかさむものとなり、また受光器の実装工程に要する時間、製造コストも増加する。
【００２１】
パッシブ実装では、電流値が規格範囲外であった場合に、受光器の再実装、電流値の測定を行う工程が必要になる。この工程の後でも規格が合わないときには、この工程を繰り返して調整する必要が生じるため、生産性の低下、製造コストの上昇を招くこととなる。
【００２２】
したがって、受光器としては、上述のパッシブ実装を行った後に、電流値を測定し、電流値が規格外であった場合に、再実装を行うことなく電流値を調整できる機能を有することが望まれている。
【００２３】
そこで、本発明は、特別な受光器の実装機を使用することなく、各受光器からの電流の大きさおよび各受光器の電流の比を所望の範囲内に収めることができる光検出装置およびその製造方法、光モジュールを提供することを目的とする。
【００２４】
上述した目的を達成するため、本発明に係る光検出装置は、入射光を受光する複数の受光器を有し入射光の光強度を検出するための第１の光検出部と、入射光を受光する１つの受光器を有し入射光の波長を検出するための第２の光検出部と、第２の光検出部に入射する光の光路上に設けられ入射光を透過する波長フィルタと、第１の光検出部の各受光器および第２の光検出部の受光器にそれぞれ電気的に接続される複数の接続配線とを備える。そして、複数の接続配線は、第１および第２の光検出部に入射する光の光強度に応じて、選択的に接続または切断される。
【００２５】
以上のように構成された本発明に係る光検出装置によれば、第１の光検出部内の複数の受光器に電気的に接続されている複数の配線を、各第１および第２の光検出部が受光する光の光強度に応じて、選択的に接続または切断することにより、同時に使用する受光器の個数を変えることで、各第１および第２の光検出部でそれぞれ検出される電流（以下、モニタ電流と称す。）が良好に制御される。
【００２６】
ところで、モニタ電流を調整する調整方法としては、既に特開平１１−２３３８１３号公報に、複数の受光器を利用する構成が開示されている。しかしながら、この構成は、波長モニタ用の受光器として使用した場合に、波長検出精度が低下してしまう不都合がある。これは、波長モニタへの入力光が、レンズによって平行光にされるが、完全な平行光とはならないので、位置によって僅かながら角度が異なるためである。また、波長フィルタの透過率の波長依存性は、光の入射角によって変化するためである。したがって、波長モニタ用として複数の受光器を使用した場合、それぞれの受光器に入射する光は、波長フィルタ透過の際の角度が僅かに異なる。このため、複数の受光器で生じる各電流を合わせてモニタ電流とすると、その波長依存性が小さくなる、すなわち、波長変化に対する電流変化の割合が小さくなる。したがって、波長モニタ用の受光器としては、複数の受光器を用いることは適切ではない。
【００２７】
一方、光出力モニタ用の受光器としては、このような問題がないため、複数の受光器を用いることによってモニタ電流を制御可能である。したがって、波長モニタ側は単一の受光器を用いて、光出力モニタ側は複数の受光器を用いる構成にすることが望ましい。この場合、波長モニタ側のモニタ電流量は調整できないが、光出力側のモニタ電流を調整することによって、モニタ電流の比（ＩＰＤ２／ＩＰＤ１）を調整することが可能となるため、部材配置の際に要求される位置精度を大幅に低減することが可能である。
【００２８】
したがって、本発明の光検出装置は、波長モニタ用としては単一の受光器を使用し、光出力モニタ用としてのみに複数の受光器からなる光検出器を使用するように構成されている。
【００２９】
また、本発明の光検出装置が備える第１の光検出部は、複数の受光器がそれぞれ異なる受光面積を有し、各受光器でそれぞれ発生する電流量が異なっていることが好ましい。これによって、第１の光検出部が発生する電流量の調整を、受光器の個数以上に細かな段階で制御することが可能にされる。
【００３０】
上述したように、光出力モニタ用としては、複数の受光器を用いることが可能であるが、モニタ電流の比（ＩＰＤ２／ＩＰＤ１）は、モニタ電流ＩＰＤ１のみを調整することで制御されることになる。このため、このモニタ電流の比を細かく調整するためには、光出力モニタ電流ＩＰＤ１を多段階で調整することが必要になる。そして、モニタ電流量を多段階で制御するためには、多数の受光器を用いる必要がある。しかしながら、受光器の個数が増えるほど、調整するために多数の配線を接続または切断する必要があり、調整作業が煩雑になり、その工程分の時間と製造コストがかさんでしまう。
【００３１】
また、同一のＰＤチップ上に複数の受光器を集積して作製する場合でも、作製プロセス上、各受光面の間に所定の離間距離を確保する必要が生じる。また、受光面の数を増やすほど、チップ上の電極面積も大きくなる。これらの部分は、モニタ電流の発生に寄与しないので、受光面の数を増やすほど同じ全体の面積での最大モニタ電流が小さくなってしまう。
【００３２】
さらに、図４に示したように、従来の波長モニタ装置では、ビームスプリッタを用いないモニタ系で用いられる第１の受光器６０５と第２の受光器６０６が１つのＰＤチップに集積された、あるいは１つのチップキャリア上に実装された受光系で、フィルタ透過光の干渉を防ぐために、第１の受光器６０５の面積に制限が生じることから、受光面数を増やすことが困難になり、モニタ電流の多段階制御が困難となる。
【００３３】
これを解決し、少ない分割数の受光面でモニタ電流を細かく調整するためには、各受光面の大きさを異ならせて、意図的に各受光面で生じる電流の大きさを変えることが有効である。光検出器が例えば２つの受光器（受光面）を有する構造では、各受光面でそれぞれ生じる電流の比が１：２になるように、各受光器の受光面積を設定する。この場合、いずれか一方の受光器のみを使用する、あるいは両方の受光器を使用することで、３段階で電流を調整することが可能になる。
【００３４】
さらに、光検出器の受光面を３分割する場合を考えると、各受光面で生じる電流の比が、１：２：４となるように受光面積を設定することで、７通りに電流を調整することが可能になる。一般には、光検出器の受光面がｎ分割された構造で、各受光面で生じる電流が互いに異なるように設定された場合には、最大２ｎ−１通りに電流を調整することが可能になる。これによって、少ない受光面の数、つまり各受光器の間や電極面積、すなわち全体の面積を小さく抑えて、多段階の調整をすることが可能となる。
【００３５】
また、本発明に係る光モジュールは、上述した本発明の光検出装置と、この光検出装置にレーザ光を出射する光源とを備える。
【００３６】
また、本発明に係る他の光モジュールは、上述した本発明の光検出装置と、この光検出装置に光を導光する光ファイバとを有する。
【００３７】
また、本発明に係る光検出装置の製造方法は、入射光を受光する複数の受光器を有し入射光の光強度を検出するための第１の光検出部と、入射光を受光する１つの受光器を有し入射光の波長を検出するための第２の光検出部と、第２の光検出部に入射する光の光路上に設けられ入射光を透過する波長フィルタと、第１の光検出部の各受光器、および第２の光検出部の受光器にそれぞれ電気的に接続される複数の接続配線とを備える光検出装置の製造方法であって、各第１および第２の光検出部に入射する光の光強度に応じて、複数の接続配線を選択的に接続または切断することで、同時に使用する受光器の個数を変えて、各第１および第２の光検出部で検出される電流を制御する配線工程を有する。
【００３８】
上述したように本発明によれば、光出力モニタ用の第１の光検出部および波長モニタ用の第２の光検出部からの電流の大きさおよび各光検出部による電流の比を所望の範囲内に収めることができる。これにより、電流値の調整のための光検出器の再実装工程や、いわゆるアクティブ実装のために構成が複雑な実装機が不要となるため、生産性の向上、製造コストの低減に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の外付型の波長モニタ装置の構成を示す平面図である。
【図２】波長フィルタの透過率の波長依存性の一例を示す図である。
【図３】従来のＬＤモジュール内蔵型の波長モニタ装置を模式的に示す平面図である。
【図４】従来のＬＤモジュール内蔵型の他の波長モニタ装置の構造を模式的に示す平面図である。
【図５】第１の実施形態に係る半導体レ−ザモジュールを示す平面図である。
【図６】２つの受光器を有するＰＤチップが設けられたチップキャリアを示す模式図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体レ−ザモジュールを示す断面図である。
【図８】３つの受光器を有するＰＤチップが設けられたチップキャリアを示す模式図である。
【図９】第２の実施形態におけるＬＤからの後方出力光とエタロンおよび受光器との相対位置を示す斜視図である。
【図１０】第３の実施形態に係る外付型の波長モニタ装置を模式的に示す平面図である。
【図１１】受光面積が異なる２つの受光器を有するＰＤチップが設けられたチップキャリアとケース端子との接続状態を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。【００４１】
本実施形態に係る半導体レーザモジュールでは、光出力モニタ用として、２つ以上の受光器を有する光検出器が用いられる。具体的には、共通の半導体基板上に形成された２つ以上の受光器（フォトダイオード：ＰＤ）を有するＰＤチップを使用する構成か、２つ以上の独立した受光器を１つのチップキャリア上にそれぞれ実装して用いる構成が簡便である。以下、本実施形態では、２つ以上の受光器を有するＰＤチップを使用する構成について説明する。【００４２】
（第１の実施形態）
本発明に係る第１の実施形態の半導体レーザモジュールの構成について、図５および図６を参照して説明する。本実施形態では、例えば特開平９−２１９５５４号公報に開示されているように、エタロンを用いた波長安定化機構を有し、ビームスプリッタによってエタロンの透過光と非透過光とを分ける構造を有する波長モニタ内蔵型の半導体レーザモジュールに適用した構成を例として挙げる。また、本実施形態では、光出力モニタ、波長モニタ、それぞれの電流値の規格範囲はいずれも１２０〜３００μＡ、また両者の比の規格として１／２〜２の場合について説明する。【００４３】
図５に示すように、第１の実施形態の半導体レーザモジュールは、光路順に沿って、光源であるレーザダイオード（ＬＤ）１０２と、このＬＤ１０２から出射されたレーザ光が入射されるコリメータレンズ１０６と、このコリメータレンズ１０６を透過したレーザ光を分離する光分離手段であるビームスプリッタ１０７と、波長フィルタであるエタロン１１２とを備えている。また、この半導体レーザモジュールは、ビームスプリッタ１０７によって反射されたレーザ光を受光する２つの受光器１１０，１１１を有しレーザ光の光出力を検出するための第１の光検出部５１と、ビームスプリッタ１０７を透過したレーザ光を受光する受光器１１３を有しレーザ光の波長を検出するための第２の光検出部５２とを備えて構成されている。【００４４】
ＬＤ１０２は、支持体であるチップキャリア１０３上に設けられており、このチップキャリア１０３が支持基板１０１上に接合されている。【００４５】
上述した半導体レーザモジュールの製造方法について説明する。【００４６】
まず、Ｃｕ−Ｗ合金からなる支持基板１０１上に、ＬＤ１０２が設けられたチップキャリア１０３、光アイソレータ１０４、第１のレンズ１０５、温度測定用のサーミスタ（図示せず）を、半田およびレーザ溶接等によってそれぞれ固定する。【００４７】
次いで、ＬＤ１０２の後方に、すなわち外部出力光の反対側にＬＤ１０２からの後方出力を平行光化するコリメータレンズ１０６が配置される。コリメータレンズ１０６の後方に、ビームスプリッタ１０７が実装され、このビームスプリッタ１０７によって、コリメータレンズ１０６で平行光化された光を２方向に分離する。ビームスプリッタ１０７によって反射された反射光の光軸方向には、図６に示すように、反射光を検出するための２つの受光器１１０，１１１を有する半導体基板であるＰＤチップ１０８が、チップキャリア１０９上に支持されており、このチップキャリア１０９を固定する。【００４８】
本実施形態では、この２つの受光器１１０，１１１として、それぞれ異なる受光面積を有するものを用いて、２つの受光器１１０，１１１の受光面積比が１：２に設定されている。（以降、２つの受光器１１０，１１１のうちで面積が小さい方の受光器１１０を第１の小受光器１１０、大きい方の受光器１１１を第１の大受光器１１１と称する。）
ビームスプリッタ１０７の後方、すなわち透過光の光軸方向には、波長フィルタであるエタロン１１２を配置し、このエタロン１１２の後方に、エタロン１１２の通過光を検出するための波長モニタ用の受光器１１３が設けられたチップキャリア１１５を配置する。（以降、この受光器１１３を第２の受光器１１３と称する。）
つぎに、ケース１１６内に、ＬＤ１０２の温度を調整するためのペルチェ素子（図示せず）を半田付けによって固定し、その後、ＬＤ１０２、各受光器１１０，１１１，１１３、エタロン１１２等が配置された支持基板１０１が、ペルチェ素子上に半田付けによって固定される。続いて、ＬＤ１０２とケース端子との間が接続配線であるＡｕワイヤを用いたワイヤボンディングによって電気的に接続され、ＬＤ１０２に所望の光出力が得られるように電流を流して、後方の各受光器１１０，１１１，１１３の動作確認を兼ねてこれら受光器１１０，１１１，１１３に生じる電流を測定する。各受光器１１０，１１１，１１３の各電極は、チップキャリア１０９，１１５上に形成された電極に、接続配線であるＡｕワイヤを用いたワイヤボンディング等によって予め電気的に接続されており、電流測定の際に、これらチップキャリア１０９，１１５上の電極に針状のプローブを接触させて、各受光器１１０，１１１，１１３に逆バイアスを印加して、受光することで各受光器１１０，１１１，１１３が発生する光電流を測定している。【００４９】
引き続き、受光器１１０，１１１，１１３の各電極と接続されたチップキャリア１０９，１１５上の電極とケース端子とをＡｕワイヤボンディングによって電気的に接続する。このとき、ＰＤ電流測定の際に、第１の小受光器１１０から得られる電流が４０〜１００μＡの範囲内である場合には、各第１の受光器１１０および第１の大受光器１１１ともにワイヤボンディングによって同じケース端子に電気的に接続する。第１の大受光器１１１の電流値が第１の小受光器１１０の電流値の約２倍であるため、これら各受光器１１０，１１１を接続することによって、モニタ電流値は第１の小受光器１１０の約３倍となる。これにより、モニタ電流値は、１２０〜３００μＡの範囲内に収められる。【００５０】
第１の小受光器１１０から得られる電流が６０〜１５０μＡの範囲内である場合には、第１の大受光器１１１の電流値が、第１の小受光器１１０の電流値の約２倍である１２０〜３００μＡとなる。このため、第１の大受光器１１１のみをケース端子に電気的に接続し、第１の小受光器１１０を電気的に非接続とすることによって、モニタ電流値が規格値を満たすことになる。【００５１】
第１の小受光器１１０から得られる電流が１５０〜３００μＡの範囲内である場合には、第１の小受光器１１０のみをケース端子に電気的に接続し、第１の大受光器１１１を電気的に非接続とすることによって、モニタ電流値が規格範囲内に収められる。最後に、蓋（図示せず）を例えばシーム溶接等することでケース１１６を封止し、第２のレンズ１１７および光ファイバ１１８の接続等を経て、本実施形態の半導体レーザモジュールが完成する。【００５２】
なお、第１の小受光器１１０から得られた電流が、上述した各範囲内に重複するときは、どちらの場合の接続形態が採られてもよい。このように、重複する範囲があることで、各受光器の製造上のばらつきや、入射光の強度分布があっても許容することができる。【００５３】
本実施形態では、光出力調整のためにモニタする後方出力に対し、受光面積が異なる２つの第１の小受光器１１０および第１の大受光器１１１を用意している。そして、配線前にＰＤ電流を測定し、その電流の大きさに応じて、ケース端子へ接続する受光器の個数を選択することによって、受光面積が小さい第１の小受光器１１０の電流値が４０〜３００μＡとなるような光強度範囲に対し、モニタ電流値を１２０〜３００μＡの規格内に収めることを可能にしている。【００５４】
これに対し、従来のように１つの受光器のみを使用する場合を考えると、その受光器の受光面積が、第１の小受光器１１０の受光面積Ｓと同じである場合、電流値が１２０〜３００μＡのときのみ規格に適合し、３つの受光器を使用する場合には適応可能となるが、４０〜１２０μＡの場合には規格不適合となる。受光器の受光面積を大きくした場合、例えば受光器の受光面積が第１の小受光器１１０の３倍（３×Ｓ）、すなわち、３つの受光器を合計したものと同じ大きさにした場合、その電流値が１２０〜３００μＡのときに規格に適合するが、面積比から考えると、これは１つの受光器（面積Ｓ）当たりの電流値が４０〜１００μＡとなる場合の光強度に対応する。１つの受光器（面積Ｓ）当たりの電流が１００〜３００μＡとなる光強度の場合には、この３倍の面積を有する受光器では、電流値が３００〜９００μＡとなるため規格不適合となる。【００５５】
逆に、受光器の受光面積を小さくした場合には、光強度が強い場合に対応できるが、光強度が弱い場合には規格不適合になることは容易に分かる。受光器で生じる電流の大きさは、受光強度にほぼ比例する。つまり、このことから、どのような受光面積のものを用いても受光器が１つである場合には、規格を満たすことが可能な受光強度の上下限の比が、モニタ電流値規格の上下限の比である２．５倍にしかならない。これに対し、本実施形態の構造では、受光強度の上下限の比を７．５倍に拡大することが可能となる。【００５６】
従来、モニタ電流値が規定よりも大き過ぎたり小さ過ぎたりする場合には、受光器の再実装が必要であった。しかし、本実施形態では、接続する受光器を選択することによって、広い光強度範囲に適応可能である。このため、本実施形態では、受光器の再実装が不要となり、工数低減、ひいては製造コストの低減が可能になる。【００５７】
なお、本実施形態で、第１の小受光器１１０の電流値が６０〜１００μＡの場合には、第１の大受光器１１１のみ、もしくは両方の各受光器１１０，１１１のいずれを接続しても良く、１２０〜１５０μＡの場合には、第１の小受光器１１０のみ、もしくは第１の大受光器１１１のみのどちらを用いても規格に適合させることが可能である。光強度はＰＤチップ内で完全に一様ではないため、接続する受光器の個数を２倍、すなわち受光面積を２倍にしても電流値は厳密には２倍にはならないが、上述のように接続する受光器の個数の変更に対して電流値範囲の余裕があるため、この点も問題とはならない。【００５８】
また、波長モニタ電流値が規格下限の１２０μＡである場合を考えると、光出力モニタと波長モニタとの電流比の規格から、光出力モニタは１２０〜２４０μＡの範囲内である必要が生じる。この場合でも、各第１の小受光器１１０および第１の大受光器１１１を使用することによって、同様に第１の小受光器１１０で生じるモニタ電流が４０〜２４０μＡの範囲であれば、モニタ電流が規格内に収まるように調整可能である。【００５９】
逆に、波長モニタ電流値が規格上限の３００μＡである場合には、光出力モニタが１５０〜３００μＡである必要が生じる。しかし、この場合であっても、本実施形態の構造では、第１の小受光器１１０で生じるモニタ電流が５０〜３００μＡであれば規格を満たすことが可能である。これらの場合でもモニタ電流規格を満たすことが可能な受光強度の上下限の比は、１つの受光器で２．５倍であるのに対して、本実施形態の構造では、６倍に拡大することが可能となる。【００６０】
また、本実施形態では、光出力モニタとして２つの受光器を用いているが、その受光面積が異なるものを使用することによって、３段階の調整を可能としている。同様に、全て受光面積が異なる受光器を用いれば、受光器が３つの場合には最大７段階、４つの場合には最大１５段階、一般に受光器がｎ個の場合には、２ｎ−１段階の調整が可能となる。【００６１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図７、図８、図９を参照して説明する。ここでは、上述した特許文献１に開示されているように、エタロンを用いた波長安定化機構を有し、コリメータレンズによって平行光化された後方出力光の半分程度を覆うようにエタロンを配置し、さらに、その後方に受光用素子を配置してエタロン通過光および非通過光が到達する構造へ適用した場合を例に挙げる。従来は、上記公報に開示されているように、受光用素子として２つの受光器を有するものを用い、エタロンの通過光と非通過光とをそれぞれ１つの受光器で検出していたが、本実施形態では、同一基板上に形成された３つの受光器を有する受光素子を用い、エタロン非通過光すなわち出力モニタ光を２つの受光器で検出し、エタロン通過光すなわち波長モニタ光を１つの受光器で検出する場合について説明する。エタロン通過光と非通過光のそれぞれのモニタ電流値の規格範囲は、第１の実施形態と同様に、１２０〜３００μＡとする。なお、本実施形態に関し、上述した第１の実施形態と同一の部分は、同一の名称および符号を利用して詳細な説明を省略する。【００６２】
図７、図８および図９に示すように、本実施形態の半導体レーザモジュールは、光路順に沿って、光源であるＬＤ１０２と、このＬＤ１０２から出射されたレーザ光が入射されるコリメータレンズ１０６と、波長フィルタであるエタロン１１２とを備えている。また、この半導体レーザモジュールは、エタロン１１２を透過しないレーザ光を受光しレーザ光の光出力検出するための２つの受光器２０３，２０４、およびエタロン１１２を透過したレーザ光を受光しレーザ光の波長を検出するための受光器２０５を有する光検出部５３を備えて構成されている。【００６３】
上述した半導体レーザモジュールの製造方法について説明する。【００６４】
まず、Ｃｕ−Ｗ合金からなる支持基板１０１上に、ＬＤ１０２が設けられたチップキャリア１０３、光アイソレータ１０４、第１のレンズ１０５、温度測定用のサーミスタ（図示せず）を半田およびレーザ溶接等によって固定する。次いで、ＬＤ１０２の後方に、すなわち外部出力光の反対側にＬＤ１０２からの後方出力を平行光化するコリメータレンズ１０６を配置する。【００６５】
続いて、コリメータレンズ１０６の後方に、図８に示すように、３つの受光器２０３，２０４，２０５を有するＰＤチップ２０１を載せたチップキャリア２０２を配置する。後の工程で、コリメータレンズ１０６とＰＤチップ２０１との間にエタロン１１２が配置されるので、コリメータレンズ１０６と受光器２０３，２０４との間の距離は、エタロン１１２の厚みよりも大きく設定する。また、後述するように、２つの受光器２０３，２０４でエタロン非透過光を受光し、もう１つの受光器２０５でエタロン透過光を受光する。エタロン非透過光を受光する受光器２０３，２０４は、第２の実施形態の構成と同様に受光面積が異なるものとされており、２つの受光器２０３，２０４の受光面積比が１：２にされている。（以降、２つの受光器２０３，２０４のうちで受光面積が小さい方の受光器２０３を第１の小受光器２０３、大きい方の受光器２０４を第１の大受光器２０４と称する。また、エタロン透過光を受光する残り１つの受光器２０５を、第２の受光器２０５と称する。）
つぎに、第１の実施形態と同様に、ＬＤ１０２とケース端子をＡｕワイヤボンディングで電気的に接続し、ＬＤ１０２に所望の光出力が得られるように電流を流して、後方の各受光器２０３，２０４，２０５の動作確認を兼ねて、これら各受光器２０３，２０４，２０５に生じる電流を測定する。この測定の際には、ＰＤチップキャリア上の電極２０６に針状のプローブを接触させて受光器２０３，２０４，２０５に逆バイアスを印加して、受光により発生する光電流を測定する。【００６６】
引き続いて、ケース１１６内に、ＬＤ１０２の温度調整のためのペルチェ素子（図示せず）を半田付けにより固定した後、ＬＤ１０２、受光器２０３，２０４，２０５等を配置した支持基板１０１をペルチェ素子上に半田付けによって固定する。その後、ＬＤ１０２、各受光器の各電極と接続されたチップキャリア上の電極とケース端子とをＡｕワイヤボンディングによって電気的に接続する。この際、ＰＤ電流測定における電流値の大きさに応じて接続する受光器を選択する。【００６７】
具体的には、第１の小受光器２０３に流れる電流と第１の大受光器２０４に流れる電流との合計が１２０〜３００μＡの場合には、各第１の小受光器２０３および第１の大受光器２０４の両方の正電極（アノード）を、Ａｕワイヤを介してケース端子に電気的に接続する。合計電流値が１８０〜４５０μＡの場合には、第１の大受光器２０４のみをケース端子に電気的に接続する。２つの各受光器２０３，２０４に入射する光強度に大きな分布がない場合を考えれば、受光器に流れる電流は受光面積にほぼ比例するので、第１の小受光器２０３と第１の大受光器２０４に流れる電流はほぼ１：２となる。【００６８】
したがって、第１の大受光器２０４のみを電気的に接続することによって、電流はほぼ２／３すなわち１２０〜３００μＡとなり規格値を満足する。また、合計電流値が３６０〜９００μＡである場合には、第１の小受光器２０３のみを電気的に接続することによって、電流はほぼ１／３、すなわち１２０〜３００μＡとなり規格に適合する。測定値が１２０〜１８０μＡの場合には、各第１の小受光器２０３および第１の大受光器２０４をともに接続する構成であっても、第１の大受光器２０４のみを接続する構成であっても良く、３００〜４５０μＡの場合には、第１の小受光器２０３と第１の大受光器２０４のいずれか一方が接続される構成とすれば良い。【００６９】
なお、本実施形態では、各第１の小受光器２０３、第１の大受光器２０４および第２の受光器２０５の３つの受光器が、上述のように１つのＰＤチップ上にそれぞれ形成されており、負電極（カソード）が共通となっている。当然のことながら、この共通電極および第２の受光器２０５のアノードは、上述のいずれの場合もそれぞれＡｕワイヤを介してケース端子に電気的に接続される。【００７０】
上記工程に引き続いて、図９に示すように、コリメータレンズ１０６の後方に、このコリメータレンズ１０６によって平行光化された後方出力光の半分程度を覆うようにエタロン１１２を配置する。これにより、コリメータレンズ１０６によって平行化された光のうちほぼ半分がエタロン１１２を通過し、残り半分がエタロン１１２を通過しない光となる。この際、上述のように３つの各受光器２０３，２０４，２０５のうちで２つの第１の小受光器２０３，第１の大受光器２０４は、エタロン非通過光が到達する部分に位置させ、残り１つの第２の受光器２０５は、エタロン通過光が到達する部分に位置させる構成になるように、エタロン１１２の位置を調整する（図９参照）。【００７１】
最後に、蓋（図示せず）をシーム溶接することでケースを封止し、第２のレンズ１１７および光ファイバ１１８の接続等を経て、本実施形態の半導体レーザモジュールが完成する。【００７２】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について、図１０および図１１を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る光検出装置を外付型の波長モニタ装置として適用した例を挙げる。本実施形態でも第１の実施形態と同様に、光出力モニタおよび波長モニタとして２箇所に光検出用の受光器を配置し、それぞれのモニタ電流値の規格範囲はいずれも１２０〜３００μＡとする。また、各受光器のモニタ電流の比の規格としては、１／２〜２の場合を想定している。【００７３】
図１０および図１１に示すように、本実施形態の波長モニタ装置は、光路順に沿って、ファイバコリメータ３０２と、このファイバコリメータ３０２からの入射光を分離する光分離手段であるビームスプリッタ３０３と、波長フィルタであるエタロン３０９と、温度測定用のサーミスタ３０４とを備えている。また、この半導体レーザモジュールは、ビームスプリッタ３０３によって反射された光を受光する２つの受光器３０７，３０８を有しレーザ光の光出力を検出するための第１の光検出部６１と、ビームスプリッタ３０３を透過した光を受光する受光器３１０を有し光の波長を検出するための第２の光検出部６２とを備えて構成されている。【００７４】
上述した半導体レーザモジュールの製造方法について説明する。【００７５】
ケース３０１内に、光ファイバとコリメータレンズを一体化したファイバコリメータ３０２およびビームスプリッタ３０３、温度測定用のサーミスタ３０４を半田またはレーザ溶接等によって固定する。ファイバコリメータ３０２から出射された平行光は、ビームスプリッタ３０３によって２方向に分離される。ビームスプリッタ３０３による反射光の光軸方向には、反射光を検出するために、図１１に示すように、２つの受光器３０７，３０８を有するＰＤチップ３０５を載せたチップキャリア３０６が固定されている。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、この２つの受光器３０７，３０８として、それぞれ異なる受光面積を有するものを用いている。ここでは、２つの受光器３０７，３０８の受光面積比を１：２とした。（以降、受光面積が小さい方の受光器３０７を第１の小受光器３０７、大きい方の受光器３０８を第１の大受光器３０８と称する。）ビームスプリッタ３０３後方、すなわち透過光の光軸方向には、エタロン３０９が配置され、この後方にエタロン３０９の通過光を検出するための受光器３１０（以降、第２の受光器３１０と称する。）が配置される。【００７６】
引き続いて、上記各素子とケース端子３１１をＡｕワイヤボンディングによって電気的に接続する。この際、各第１の小受光器３０７および第１の大受光器３０８のアノードは、それぞれ同一のケース端子３１１に接続され、各第１の受光器３０７および第１の大受光器３０８の電流の合計が１つのケース端子３１１を通じて取り出されるようにする。なお、各第１の小受光器３０７および第１の大受光器３０８は、１つのＰＤチップ上にそれぞれ形成されており、カソードが共通にされている。【００７７】
その後、光ファイバコリメータ３０２から所定の光強度のレーザ光を入力し、受光によりケース端子との間に流れる電流（モニタ電流）を測定する。この測定の際、各受光器３０７，３０８には逆バイアスを印加する。このモニタ電流は、第１の小受光器３０７と第１の大受光器３０８で生じる電流の合計であるが、各受光器３０７，３０８の受光面積比が１：２であるため、第１の小受光器３０７と第１の大受光器３０８から流れる電流の比もほぼ１：２となる。【００７８】
ここで、モニタ電流の測定値が１２０〜３００μＡの場合には、そのままの状態で規格を満たす。測定値が１８０〜４５０μＡの場合には、第１の小受光器３０７のアノードをケース端子に電気的に接続する接続配線であるＡｕワイヤ３１２を切断することによって、電流がほぼ２／３、すなわち１２０〜３００μＡになり規格値を満足する。【００７９】
また、測定値が３６０〜９００μＡである場合には、第１の大受光器３０８をケース端子に電気的に接続する接続配線であるＡｕワイヤ３１３を切断することによって、電流がほぼ１／３、すなわち１２０〜３００μＡになり規格に適合する。なお、測定値が１２０〜１８０μＡの場合には、各Ａｕワイヤ３１２，３１３の両者を残しても第１の小受光器３０７側のＡｕワイヤ３１２のみを切断しても良い。また、３００〜４５０μＡの場合には、第１の小受光器３０７側のＡｕワイヤ３１２、あるいは第１の大受光器３０８側のＡｕワイヤ３１３のいずれか一方を切断すれば良い。最後に、蓋（図示せず）をシーム溶接することでケースを封止する等を経て、本実施形態の波長モニタ装置が完成する。【００８０】
第１および第２の実施形態では、受光器の実装後に一旦ＬＤに電流を流して発光させ、受光器の電流を測定し、その際のモニタ電流の大きさに応じてケース端子にワイヤボンディングする受光器を決定している。しかし、本実施形態では、先に全ての受光器とケース端子とをＡｕワイヤボンディングで予め電気的に接続した後に、合計のモニタ電流値に応じて一部のＡｕワイヤを選択的に切断することによって、モニタ電流の調整を実現している。【００８１】
この方法では、Ａｕワイヤを一旦接続した後、必要に応じて切断することになるので、第１および第２の実施形態と比較して無駄なワイヤボンディング工程があるとも言えるが、受光器とケース端子とが電気的に接続された状態で電流を測定することになるため、ケース端子を通して電流測定が可能となる。したがって、この方法では、チップキャリア上に針状のプローブを接触させて測定する等の必要がなく、測定作業が容易となる利点がある。勿論、第１および第２の実施形態と同様に、先に受光器のモニタ電流を測定した後、必要なワイヤボンディングを行っても良い。【００８２】
なお、本発明の製造方法は、上述した各種実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形が可能である。例えば、本実施形態では、光出力モニタ用として２つの受光器を用いた場合について説明したが、３つ以上の受光器が適用されても良い。１つの信号に対する受光器を増やすほど、より広い光強度範囲に対して受光電流を規格内に収めることが可能となる。【００８３】
また、上述した実施形態では、２つ以上の受光器が１つのＰＤチップ上にそれぞれ形成されており、片方の電極が基板で共通にされる構成が採られたが、この構成の代わりにそれぞれ独立したＰＤチップが用いられても良い。【００８４】
また、上述の第１および第２の実施形態では、光出力制御あるいは波長安定化のための光検出方法として、半導体レーザの後方出力を検出する例を挙げたが、本発明は前方出力の一部をビームスプリッタ等によって取り出して検出する場合にも適用できる。また、光源としては、半導体レーザのみでなく半導体光増幅器、半導体光変調器およびそれらを組み合わせた光集積素子等の様々な光デバイスモジュールにも適用可能である。【００８５】
また、受光面積（受光径φ）が異なる複数の円形状の受光器を用いる場合、全ての受光器の受光径φが互いに異なっている必要は必ずしも無く、例えば、φ＝３０μｍを２つ、φ＝５０μｍを３つ、合計２種類の受光器を５個用いる構成等にしても良い。
【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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【国際調査報告】
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