JP2000352642A - 波長多重通信システム用半導体レーザモジュール - Google Patents

波長多重通信システム用半導体レーザモジュール

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JP2000352642A
JP2000352642A JP11164522A JP16452299A JP2000352642A JP 2000352642 A JP2000352642 A JP 2000352642A JP 11164522 A JP11164522 A JP 11164522A JP 16452299 A JP16452299 A JP 16452299A JP 2000352642 A JP2000352642 A JP 2000352642A
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optical
semiconductor
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Hideki Hayashi
秀樹 林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】所望の波長で発振する半導体レーザモジュール
を効率よく製造する。 【解決方法】半導体光増幅器と、半導体光増幅器の出射
光を互いに反射する対向した１対の反射器からなるレー
ザ共振器と、発生したレーザ光を外部に導く光ファイバ
とを備え、波長多重光通信システムにおいて光源として
使用される半導体レーザモジュールにおいて、半導体光
増幅器はパッケージに収容されており、レーザ共振器を
構成する反射器の一方が光ファイバの端部近傍に形成さ
れた回折格子となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長多重光通信システ
ム用半導体レーザモジュールに関する。より詳細には、
本発明は、所望の発信波長を正確に実現でき、波長多重
光通信システムに好適に使用できる半導体レーザモジュ
ールの新規な構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザモジュールは、半導体光増
幅器と、半導体光増幅器が発生したレーザ光を利用目的
に応じて効率良く伝播させるための光ファイバとを一体
にして構成されている。更に、半導体光増幅器は、基本
的には、光源としての発光素子と、発光素子の出射光を
相互に反射する１対の反射器を含むレーザ共振器とから
主に構成されている。
【０００３】図４は、半導体レーザモジュールの典型的
な構成を示す図である。
【０００４】同図に示すように、一般的な半導体レーザ
モジュールでは、基台30上に、サブマウント31を介して
半導体レーザ35が実装されている。また、基台30の一端
は垂直に立ち上がっており、ここに光学系32が装着され
ている。更に、パッケージ10の側壁に設けられた貫通孔
に光ファイバ20を保持したフェルール21が挿通され且つ
固定されている。光ファイバ20の端面は、光学系32を介
して半導体レーザ35に対面しており、半導体レーザ35か
ら出射された光が光ファイバ20に効率よく結合されるよ
うに配置されている。
【０００５】更に、上記のような一連の機能部材は、通
常は、ペルチェ効果素子34等の温度制御素子上に装荷さ
れた状態でパッケージ10内に収容されており、半導体レ
ーザ35と共にサブマウント31上に実装された温度検出素
子を用いた帰還制御により、極力一定の動作温度を維持
するように構成されている。
【０００６】ところで、昨今の情報処理技術の進歩によ
り、半導体レーザモジュールを使用した光情報通信の分
野においてもより一層の伝送密度の向上が求められてい
る。というのは、単に利用分野が拡大しただけではな
く、コンテンツの高度化と多様化により、伝送すべき情
報量が著しく拡大しているからである。
【０００７】このような要求に対して、波長多重光通信
システムの構築が進められつつある。即ち、波長多重光
通信システムでは、ひとつの光伝送路に、互いに波長の
異なる複数の光信号を重畳して伝送することにより、実
際上の伝送速度を向上させることができる。
【０００８】図５は、波長多重光通信システムの構成を
概念的に示す図である。
【０００９】同図に示すように、この種のシステムで
は、それぞれが固有の発振波長λ1、λ2・・・λnを有
する複数の光源101と、これらの光源101から出射された
光信号をひとつの光伝送路103に注入する混合器103と、
光伝送路103を伝播した光信号を各光信号の波長毎に分
離する分岐器104と、分岐器104によって分離された各波
長の光信号を受ける複数の受信機105から主に構成され
ている。
【００１０】上記のように、波長多重光通信システムに
おける光源101は、それぞれ固有の発振波長を有してい
る。これは、例えば1.55μｍ帯の場合、下記の表１に示
すように、1535.8nmから始まる0.8nm間隔で波長が増加
する32波長が用いられることが規格化されている。
【００１１】
【表１】
【００１２】上記のような狭い間隔で複数の発振波長を
得ようとした場合、光源には、高い単色性と安定性が要
求される。従って、半導体チップの両端面を共振器とす
るファブリペロー型の半導体レーザの発振波長を直接利
用するような方法では十分な特性が得られない。そこ
で、半導体レーザ素子に回折格子を作り込んでＤＦＢレ
ーザあるいはＤＢＲレーザとすることにより所望の特性
を得ることが提案されている。
【００１３】ＤＦＢレーザあるいはＤＢＲレーザにおい
て、発振波長は、半導体レーザの内部に形成された回折
格子の回折波長と活性層の利得によって決定される。即
ち、図６に示すように、回折格子の反射スペクトルＡ
と、この回折格子を含むレーザ共振器の縦モードＢと、
半導体光増幅器の利得Ｃは、それぞれ固有の特性を有し
ており、これらの積が最大になる波長でレーザ発振が生
じる。
【００１４】更に、実際には、図７に示すように、回折
格子の回折波長の反射スペクトルＡを十分に先鋭化する
ことにより、回折波長が実質的な発振波長となる。今日
のＤＦＢレーザの発振スペクトル巾はＧHzオーダーに達
しており、スペクトルの先鋭化という面では、波長多重
光通信システムにも十分利用し得るものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように実質的に発振波長を決定する回折格子の特性は、
半導体レーザを製造する際の半導体プロセスのなかで決
定される。このため、表１に示した規格に合致するよう
に狭い間隔の特定の発振波長を有する半導体レーザを製
造することは容易ではない。
【００１６】また、回折格子は半導体レーザの内部に造
り込まれるので、半導体の温度特性の影響を受け易く、
環境温度の変化や半導体レーザ自体の発熱により発振波
長が変化する場合がある。このような発振波長の変化は
僅かではあるが、前述のように、発振波長が0.8nm間隔
で異なる複数の光源を使用する波長多重光通信システム
では決して無視し得ないものとなる。
【００１７】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、僅かな間隔で異なる発振波長を有する半導体
レーザを効率良く供給できるような、新規な半導体レー
ザモジュールの構成を提供することをその目的としてい
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、発光素
子と、該発光素子の出射光を互いに反射する対向した１
対の反射器からなるレーザ共振器と、該発光素子および
該レーザ共振器により発生したレーザ光を外部に導く光
ファイバとを備え、波長多重光通信システムにおいて光
源として使用される半導体レーザモジュールにおいて、
該発光素子がパッケージに収容されており、該レーザ共
振器を構成する反射器の一方が、該発光素子のひとつの
端面に形成された反射膜であり、該反射器の他方が、該
光ファイバの端部近傍に形成された回折格子であること
を特徴とする半導体レーザモジュールが提供される。
【００１９】また、本発明の好ましい実施態様に従う
と、上記本発明に係る半導体レーザモジュールにおい
て、前記光ファイバは、該光ファイバの端部に装着され
た光コネクタを介して前記パッケージに結合されてい
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体レーザモジュ
ールは、そのレーザ共振器の一部を光ファイバに設ける
と共に、回折格子を設けた光ファイバを適宜選択して、
パッケージに収容された光増幅器に組み合わせることが
できるように構成されている点にその主要な特徴があ
る。
【００２１】ここで使用される半導体光増幅器の構造
は、基本的にはファブリペロー型の半導体レーザ素子と
同じであり、半導体光増幅器の出射側端面に超低反射膜
を形成して、その反射率をできるだけ低減してある。従
って、半導体光増幅器単体ではレーザ共振器が形成され
ないので、単体ではレーザ発振も生じない。
【００２２】半導体レーザモジュールにおける発振波長
は、一般に、レーザ共振器を構成する回折格子の回折波
長スペクトルと、半導体光増幅器内の利得特性により決
定される。ここで、回折スペクトルを十分に先鋭化すれ
ば、概ねこの回折波長で発振させることができる。ま
た、そのときの発振波長の半値幅も、ＤＦＢ、ＤＢＲレ
ーザと同程度のものが得られる。
【００２３】本発明に係る半導体レーザモジュールで
は、この回折格子として、光ファイバに形成したファイ
バグレーティング（以下、「ＦＧ」と記載する）を用い
るが、ＦＧの回折波長は、半導体光増幅器の製造プロセ
スとは全く別に決定できる。ＦＧは、半導体光増幅器内
に形成する回折格子よりも制御性良く製造することがで
きる上、動作時の周囲の温度の影響も受け難い。また、
通常ガラス製である光ファイバは、それ自体が発熱する
こともない。従って、最終的に得られる半導体レーザモ
ジュールの発振波長を容易に選択することが可能にな
る。
【００２４】更に、本発明の好ましい態様に従うと、Ｆ
Ｇを形成された光ファイバに光コネクタを装着し、この
光コネクタを、半導体光増幅器のパッケージに装着する
構成とすることが好ましい。このようなに構成により、
ＦＧを容易に交換することが可能になり、所望の発振波
長の半導体レーザモジュールを効率よく供給することが
可能になる。
【００２５】以下、図面を参照して本発明をより具体的
に説明するが、以下の記載は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
【００２６】
【実施例】図１は、本発明に従って構成された半導体レ
ーザモジュールの構成例を示す断面図である。
【００２７】尚、同図において、図４と共通の構成要素
には同じ参照番号を付している。即ち、パッケージ10内
の、ペルチェ効果素子34、光学系32等の配置は、従来の
半導体レーザモジュールと実質的に同じである。但し、
ここでサブマウント30上に装荷されているのは、従来の
半導体レーザモジュールとは異なり、半導体光増幅器33
である点が異なっている。
【００２８】一方、同図に示すように、光ファイバ20の
装着方法は、従来の半導体レーザモジュールとは著しく
異なっている。即ち、ここでは、パッケージ10の側壁に
は、概ね筒状のレセプタクル50が固定されている。ま
た、光ファイバ20の端部には光コネクタ51が装着されて
おり、光コネクタ51をレセプタクル50に装着することに
より、光ファイバ20は、半導体光増幅器33に結合されて
いる。尚、光ファイバ20の入射端近傍には、ＦＧ20ａが
形成されている。
【００２９】図２は、図１に示した光コネクタ51の構成
を拡大して示す断面図である。
【００３０】同図に示すように、この光コネクタは、光
コネクタ本体51と、その内部に収容されたフェルール60
とから主に構成されている。ここで、コネクタ本体51の
内側には、フェルール60を十分収容可能な容積を有し、
一端が開口した空洞が設けられてりお、コネクタ本体51
の開口側は、1対のつめ51ａを弾力的に支持できるよう
に延長されている。また、この空洞の内部には内側に向
かって突出したフランジ51ｂが形成されている。一方、
上記空洞内に収容されたフェルール60の側面にも鍔状の
フランジ60ａが形成されており、空洞の底面とこのフラ
ンジ60ａとの間に装着されたばね61により、フェルール
60は外側に向かって付勢されている。但し、前述したコ
ネクタ本体51のフランジ51ｂにフェルール60のフランジ
60ａが当接することにより、フェルール60はコネクタ本
体51の内部に止まっている。
【００３１】図３は、上記のように構成された光コネク
タ51を、レセプタクル50に装着した状態を示す断面図で
ある。尚、この図においても、図１および図２と共通の
構成要素には、共通の参照番号を付している。
【００３２】同図に示すように、レセプタクル50は、筒
状の基本形状を有し、その外周面には溝50ａが、内面に
はフランジ50ｂがそれぞれ形成されている。光コネクタ
51をレセプタクル50に挿入すると、まず、フェルール60
の先端面がレセプタクル50のフランジ50ｂに当接する。
更にコネクタ51を押し込むと、フェルール60はその位置
に止まったまま、ばね61が圧縮され、最終的に、光コネ
クタ51の爪51ａがレセプタクル50の溝50ａ内に入る。こ
の状態で光コネクタ51を放すと、光コネクタ51はバネ61
により引き戻され、爪51ａが溝50ａの側面にかかる。
【００３３】上記のように構成された光コネクタ51は、
レセプタクル50に押し付けるだけで容易に固定される。
また、フェルール60がレセプタクル50のフランジ50ｂに
直接押し当てられて位置決めされるように構成されてい
るので、半導体レーザモジュールにおける光ファイバ20
と光学系32の光学的な位置合わせも自動的に正確に行わ
れる。
【００３４】尚、上記のような光コネクタの結合は、本
実施例では、光コネクタ本体51のツメ51ａを開くことに
よって容易に取り外すことができるが、実際の製品で
は、むしろ、ユーザには簡単に取り外せないようにして
おくことが品質保証上は好ましい。また、光コネクタ51
の後端は、図１に示すように、キャップ52等で封止して
おくことが好ましい。
【００３５】以上のように構成された光コネクタを利用
した半導体レーザモジュールは、パッケージ側と光コネ
クタ側とをそれぞれ個別に生産しておき、用途に応じて
これを組み合わせることにより、所望の発振波長の半導
体レーザモジュールとして供給できる。
【００３６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に従
って製造された半導体レーザモジュールは、そのレーザ
共振器の一部を、光ファイバに形成したＦＧにより構成
している。半導体レーザモジュールの発振波長は、ＦＧ
の特性に強く依存するので、ＦＧの特性を適切に設定す
ることにより、所望の発振波長の半導体レーザモジュー
ルを効率よく供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体レーザモジュールの具体的
構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示した半導体レーザモジュールで好適に
使用できる光コネクタの構成例を示す断面図である。
【図３】図２に示した光コネクタの機能を説明するため
の断面図である。
【図４】従来の半導体レーザモジュールの典型的な構成
を示す断面図である。
【図５】波長多重光通信システムの基本的な構成を概念
的に示す図である。
【図６】半導体レーザモジュールにおける発振波長の決
定過程を説明するためのグラフである。
【図７】半導体レーザモジュールにおける発振波長の、
より実際的な決定過程を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
10・・・パッケージ、 20・・・光ファイバ、 21ａ・・ファイバグレーティング、 30・・・基台、 31・・・サブマウント、 32・・・光学系、 33・・・半導体光増幅器、 34・・・ペルチェ効果素子、 35・・・半導体レーザ、 50・・・レセプタクル、 51・・・光コネクタ、 52・・・キャップ、 60・・・フェルール、 61・・・ばね

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】発光素子と、該発光素子の出射光を互いに
    反射する対向した１対の反射器からなるレーザ共振器
    と、該発光素子および該レーザ共振器により発生したレ
    ーザ光を外部に導く光ファイバとを備え、波長多重光通
    信システムにおいて光源として使用される半導体レーザ
    モジュールにおいて、 該発光素子がパッケージに収容されており、 該レーザ共振器を構成する反射器の一方が、該発光素子
    のひとつの端面に形成された反射膜であり、該反射器の
    他方が、該光ファイバの端部近傍に形成された回折格子
    であることを特徴とする半導体レーザモジュール。
  2. 【請求項２】前記光ファイバが、該光ファイバの端部に
    装着された光コネクタを介して前記パッケージに結合さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レー
    ザモジュール。
  3. 【請求項３】前記光コネクタにおいて、前記光ファイバ
    が弾性的に支持されており、該光コネクタを前記パッケ
    ージに装着した際に、該光ファイバが該パッケージに対
    して当接することにより自動的に位置決めされるように
    構成されていることを特徴とする請求項２に記載された
    半導体レーザモジュール。
  4. 【請求項４】前記発光素子の前記反射膜が形成されてい
    る端面とは反対側の端面に実質的に無反射の膜が形成さ
    れていることを特徴とする、請求項１から請求項３まで
    の何れか１項に記載の半導体レーザモジュール。
  5. 【請求項５】前記回折格子が、前記光ファイバの端部近
    傍に形成された周期的屈折率分布よりなるファイバグレ
    ーティングであることを特徴とする、請求項１から請求
    項４までの何れか１項に記載の半導体レーザモジュー
    ル。
JP11164522A 1999-06-10 1999-06-10 波長多重通信システム用半導体レーザモジュール Pending JP2000352642A (ja)

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