JP2003174223A - 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび半導体レーザ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長安定性が高く、かつキンクの発生を防止
した半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 ｎ−ＩｎＰ基板１上に、回折格子を内蔵
する複数の発振縦モードのレーザ光を出力する半導体レ
ーザ素子部と、その半導体レーザ素子部で生成されたレ
ーザ光を増幅して外部に出力する光増幅器部とを形成す
ることで光増幅器集積励起光源を実現する。これによ
り、半導体レーザ素子部の注入電流を固定することによ
り、発振波長が固定され、光増幅器の注入電流を変化さ
せることで、レーザ素子部での光出力を変化させること
出来る。したがって、キンクなどの不安定動作を生じる
ことなく所望の光出力動作を実現することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の発振縦モー
ドのレーザ光を出力する半導体レーザ素子を具備した半
導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび半導体
レーザ制御方法に関し、特に、光増幅器または光減衰器
を同一基板に集積させた半導体レーザ装置、半導体レー
ザモジュールおよび半導体レーザ制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のインターネットの急速な普及や企
業内ＬＡＮ間接続の急増等により、単なる通信発呼数の
増加だけでなく、伝送されるコンテンツデータの大容量
化に伴って、データトラヒックの増加が問題となってい
る。そこで、この問題による通信パフォーマンスの低下
を防止するために、波長分割多重（ＷＤＭ： Wavelengt
h Division Multiplexing）システムがめざましい発展
を遂げ普及している。

【０００３】このＷＤＭシステムでは、複数の光信号を
それぞれ異なる波長に乗せることにより１本のファイバ
で従来の１００倍にも及ぶ大容量伝送を実現している。
特に既存のＷＤＭシステムは、エルビウム添加ファイバ
アンプ（以下、ＥＤＦＡ）やラマン増幅器を用いた光増
幅を行なうことで、広帯域・長距離伝送を可能としてい
る。ここで、ＥＤＦＡは、エルビウムという元素を添加
した特殊な光ファイバに波長１４８０ｎｍ、あるいは波
長９８０ｎｍの励起レーザ（例えば、特許文献１参
照。）で通光した際に、伝送信号である波長１５５０ｎ
ｍ帯の光が上記特殊ファイバの中で増幅されるという原
理を応用した集中型光ファイバ増幅器である。一方、ラ
マン増幅器とは、すでに敷設されている光ファイバを増
幅媒体とし、信号光をそのまま増幅させることが可能な
光増幅器であり、誘導ラマン散乱を利用した分布型光フ
ァイバ増幅器である。

【０００４】よって、ＷＤＭシステムにおいては、光信
号そのものを生成する信号用光源のみならず、上記した
光ファイバ増幅器に使用される励起用光源についても、
高精度な発振制御と高出力動作とを実現させる必要があ
る。特に、信号用光源や励起用光源は、半導体レーザ素
子によって実現されており、信号変調や増幅度を電気的
に制御することができる。

【０００５】信号用光源として用いられる半導体レーザ
素子では、より高速で大容量の情報伝送を可能にするた
め、半導体レーザ素子に印加する注入電流を信号で変調
する直接変調方式がよく用いられていたが、注入電流の
変化に伴って活性層中のキャリア密度の変動→屈折率の
変動→発振波長の変動を経る、いわゆる波長チャーピン
グの問題があった。そこで、現在では、半導体レーザ素
子と半導体光変調器を同一基板上に集積させた、いわゆ
る変調器集積光源が開発されている。変調器集積光源で
は、変調を半導体光変調器部で行なうために、半導体レ
ーザ素子部での注入電流の変動が生じず、従って、上記
した波長チャーピングの問題が回避されている。

【０００６】

【特許文献１】特開平５−１４５１９４号公報

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、励起用
光源として用いられる回折格子をレーザ共振器内に含ん
で狭スペクトルの縦多モード発振する半導体レーザ素子
では、変調による注入電流の変動がないものの、注入電
流が大きいことから、縦モードホップに起因する電流−
光出力特性において見られる特性曲線の折れ曲り、いわ
ゆるキンクが発生しやすいという問題がある。

【０００８】また、中継数が１００を超えるような超長
距離のＷＤＭシステムでは、ＥＤＦＡ、ラマン増幅器ま
たは双方を備えた構成であるかに問わず、それら光増幅
器での利得偏差が微小であったとしても、中継段数が増
加するにしたがって偏差が蓄積され、結果的に利得帯域
が狭まるという問題があり、それを解決するために各ア
ンプの励起用光源、すなわち半導体レーザ素子の出力パ
ワーを制御していた。例えば、ラマンアンプのように、
複数の異なる発振波長の半導体レーザ素子によって励起
用光源を構成している場合には、増幅器の利得の平坦化
のために、各波長に対応する半導体レーザ素子ごとに出
力パワーの制御を行なう必要がある。

【０００９】ところが、出力パワーの制御、すなわち注
入電流の増減は、上記したように、発振波長の変動をも
たらすことになり、上記した利得偏差を完全に解消する
に至らないという問題が生じている。

【００１０】さらに、半導体レーザ装置をラマン増幅器
の励起光源として利用する場合、その高出力化の要望に
ともなって、新たな問題が生じている。上記したよう
に、励起用光源から出射された励起光は光ファイバに入
射するが、一定の閾値よりも高い強度を有する光が光フ
ァイバに入射した場合、誘導ブリルアン散乱が発生す
る。誘導ブリルアン散乱は、入射した光が音響波（フォ
ノン）と相互作用することによって散乱（反射）が生じ
る非線形光学現象である。フォノンのエネルギー相当を
失うことにより、約１１ＧＨｚ低い周波数の光が入射光
と逆方向に反射される現象として観測される。

【００１１】ラマン増幅器において、この誘導ブリルア
ン散乱の発生すると、入射した励起光の一部は後方に反
射されてしまい、ラマン利得生成に寄与しなくなる。ま
た、この散乱光が意図しない雑音を生成する可能性があ
る。すなわち、誘導ブリルアン散乱の発生によって、安
定した信頼性の高い光増幅が妨げられるという問題が生
じている。

【００１２】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、光増幅器や光減衰器を半導体レーザ素子と同一の基
板に集積させることで、半導体レーザ素子の注入電流を
固定し、発振波長の変動や誘導ブリルアン散乱の発生を
抑制することができる半導体レーザ装置、半導体レーザ
モジュールおよび半導体レーザ制御方法を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１にかかる半導体レーザ装置は、レーザ光の
出射端面と反射端面との間であってかつ活性層の近傍に
形成された回折格子の波長選択特性によって、複数の発
振縦モードのレーザ光を生成する半導体レーザ素子部
と、前記半導体レーザ素子部が形成される半導体基板を
共有して集積されるとともに、前記レーザ光の出力を調
節する半導体光調節部と、を備えたことを特徴としてい
る。

【００１４】この請求項１の発明によれば、誘導ブリル
アン散乱が発生する閾値等の所定出力値以下の複数の発
振縦モードのレーザ光を半導体レーザ素子部が生成する
とともに、そのレーザ光の出力パワーを、半導体レーザ
素子部と同一の半導体基板上に集積された半導体光調節
部によって調節することができる。

【００１５】また、請求項２にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記半導体レーザ素子部に電
流を印加するための電極対の少なくとも一方の電極と、
前記半導体光調節部に電流を印加するための電極対の少
なくとも一方の電極とは、前記半導体レーザ素子部と前
記半導体光調節部との結合境界上部に形成された分離溝
によって電気的に分離されていることを特徴としてい
る。

【００１６】この請求項２の発明によれば、同一の半導
体基板上に集積された半導体レーザ素子部と半導体光調
節部との間で、分離溝によって電気的に分離された電極
が設けられることにより、互いに異なる印加電流または
印加電圧で制御することができる。

【００１７】また、請求項３にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記半導体光調節部が、少な
くとも前記半導体レーザ素子部の活性層とは異なる組成
の導波路で形成された積層構造であることを特徴として
いる。

【００１８】この請求項３の発明によれば、半導体レー
ザ素子部と半導体光調節部とを異なる結晶成長パラメー
タで形成できるので、半導体レーザ素子部と半導体光調
節部とについてそれぞれ最適な特性を得ることができ
る。

【００１９】また、請求項４にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、半導体レーザ素子部が、前記
レーザ光の反射端面を端面とするとともに、当該端面上
に高反射膜を設け、前記半導体光調節部が、前記レーザ
光の出射端面を端面とし、当該端面上に低反射膜を設け
たことを特徴としている。

【００２０】この請求項４の発明によれば、半導体レー
ザ素子部と半導体光調節部とが接合されて形成された半
導体積層構造の両端面を、それぞれレーザ光反射面とレ
ーザ光出射面とすることができる。

【００２１】また、請求項５にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記半導体光調節部が、前記
半導体レーザ素子部で生成されたレーザ光の出力を増幅
する半導体光増幅器の積層構造であることを特徴として
いる。

【００２２】この請求項５の発明によれば、誘導ブリル
アン散乱が発生する閾値等の所定出力値以下の複数の発
振縦モードのレーザ光を半導体レーザ素子部が生成する
とともに、そのレーザ光の出力パワーを、半導体レーザ
素子部と同一の半導体基板上に集積された半導体光調節
部によって増幅することができる。

【００２３】また、請求項６にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記半導体光増幅器が、少な
くとも前記半導体レーザ素子部の活性層を共有して形成
された積層構造であることを特徴としている。

【００２４】この請求項６の発明によれば、半導体レー
ザ素子部と半導体光調節部とをそれぞれ機能させるのに
必要な活性層を共有させることができる。

【００２５】また、請求項７にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記半導体光調節部が、前記
半導体レーザ素子部で生成されたレーザ光の出力を減衰
する半導体光減衰器の積層構造であることを特徴として
いる。

【００２６】この請求項７の発明によれば、誘導ブリル
アン散乱が発生する閾値等の所定出力値以下の複数の発
振縦モードのレーザ光を半導体レーザ素子部が生成する
とともに、そのレーザ光の出力パワーを、半導体レーザ
素子部と同一の半導体基板上に集積された半導体光調節
部によって減衰することができる。

【００２７】また、請求項８にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記半導体光減衰器が、前記
半導体レーザ素子部と前記半導体光調節部との結合境界
上部に形成された分離溝に高抵抗層を積層したことを特
徴とする。

【００２８】この請求項８の発明によれば、半導体光調
節部に逆バイアスを印加する場合でも、半導体レーザ素
子部への漏洩電流を遮断することができる。

【００２９】また、請求項９にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記半導体光減衰器が、前記
半導体レーザ素子部の発振波長エネルギーよりも小さい
かまたは大きいエネルギーギャップの吸収層を有するこ
とを特徴としている。

【００３０】この請求項９の発明によれば、吸収層によ
る光減衰量を所望の値に設計することができる。

【００３１】また、請求項１０にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記半導体レーザ素子部
は、レーザ発振時における出射レーザ光が１２００ｎｍ
以上、１６００ｎｍ以下の波長を有することを特徴とし
ている。

【００３２】また、請求項１１にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、共振器長が８００μｍ以
上、３２００μｍ以下であることを特徴としている。

【００３３】また、請求項１２にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記半導体レーザ素子部の
回折格子の回折格子長が３００μｍ以下であることを特
徴としている。

【００３４】また、請求項１３にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記半導体レーザ素子部の
回折格子の回折格子長が、共振器長の（３００／１３０
０）倍の値以下であることを特徴としている。

【００３５】また、請求項１４にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記半導体レーザ素子部の
回折格子の結合係数と回折格子長との乗算値が０．３以
下であることを特徴としている。

【００３６】また、請求項１５にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記半導体レーザ素子部の
回折格子が、グレーティング周期に所定の周期揺らぎを
持たせたことを特徴としている。

【００３７】また、請求項１６にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記半導体レーザ素子部の
回折格子が、前記グレーティング周期をランダムあるい
は所定周期で変化させたことを特徴としている。

【００３８】また、請求項１７にかかる半導体レーザモ
ジュールは、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の半
導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置から出射され
たレーザ光を外部に導波する光ファイバと、前記半導体
レーザ装置と前記光ファイバとの光結合を行なう光結合
レンズ系と、を備えたことを特徴としている。

【００３９】この請求項１７の発明によれば、請求項１
〜１６のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置をパッ
ケージ筐体で提供することができる。

【００４０】また、請求項１８にかかる半導体レーザ制
御方法は、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の半導
体レーザ装置から出力されるレーザ光の出力を制御する
半導体レーザ制御方法において、前記半導体レーザ素子
部に印加する電流を固定するステップと、前記半導体光
調節部に印加する電流または電圧を調節するステップ
と、を含んだことを特徴としている。

【００４１】この請求項１８の発明によれば、半導体レ
ーザ素子部の注入電流を変動させないながらも、最終的
に出力されるレーザ光の出力パワーを、半導体光調節部
で調節して出力することができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる半導体レ
ーザ装置、半導体レーザモジュールおよび半導体レーザ
制御方法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本発明が限定されるも
のではない。

【００４３】（実施の形態１）まず、実施の形態１にか
かる半導体レーザ装置および半導体レーザ制御方法につ
いて説明する。実施の形態１にかかる半導体レーザ装置
は、同一半導体基板上に、半導体レーザ素子部と光増幅
器部とを集積することで、出力パワーを光増幅器部で制
御し、半導体レーザ素子部の注入電流を固定したことを
特徴としている。なお、ここでは、光増幅器部として、
ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）を例に挙
げる。

【００４４】図１は、実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置の長手方向の縦断面図である。さらに、図２は、
図１に示した半導体レーザ素子のＡ−Ａ線断面図であ
る。図１において、実施の形態１にかかる半導体レーザ
装置は、ｎ−ＩｎＰ基板１の（１００）面上に、順次、
ｎ−ＩｎＰによるバッファ層と下部クラッド層とを兼ね
たｎ−ＩｎＰバッファ層２、圧縮歪みをもつＧＲＩＮ−
ＳＣＨ−ＭＱＷ（GradedIndex-Separate Confinement H
eterostructure Multi Quantum Well）活性層３、ｐ−
ＩｎＰスペーサ層４、およびｐ−ＩｎＰクラッド層６が
積層されて構成される。

【００４５】また、ｐ−ＩｎＰクラッド層６上に、ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層とｐ側電極が順に積層された
後、図示するように分離溝２１が形成されることで、ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７とｐ側電極１０の組と、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１７とｐ側電極２０の組
とが電気的にほぼ絶縁された状態で配置される。また、
ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面には、ｎ側電極１１が形成され
る。

【００４６】また、図１に示すように、半導体レーザ装
置の長手方向の一端面である光反射端面には、反射率８
０％以上の高光反射率をもつ反射膜１４が形成され、他
端面である光出射端面には、反射率が２％以下、好まし
くは１％以下の低光反射率をもつ出射側反射膜１５が形
成される。反射膜１４と回折格子１３とによって形成さ
れた光共振器のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３内に
発生した光は、反射膜１４によって反射し、光増幅部で
増幅され、出射側反射膜１５を介し、レーザ光として出
射される。なお、図示するように、窓領域２２が出射端
面に隣接するように設けられており、これにより出射側
反射膜１５と合わせて、実効的な低反射率が実現され、
出射端面からの光の反射の影響を小さくしている。な
お、本実施の形態では、窓構造を用いたが、窓構造を用
いなくとも出射側反射膜１５に１％以下、より好ましく
は、０．１％の反射膜を用いた構造にしても、同様の効
果が得られる。

【００４７】さらに、図１に示す半導体レーザ素子は、
ｐ−ＩｎＰスペーサ層４内に周期的に配置されたｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰの回折格子１３を有している。特に、その
回折格子１３は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の
利得領域で生じたレーザ光のうち中心波長１．４８μｍ
の光が選択されるように、上記した分離溝２１をほぼ中
央で図１の紙面に垂直な方向に分断する面（以下、中央
分断面と称する。）２９から１００μｍ程度の長さに亘
って、膜厚２０ｎｍを有し、かつピッチ約２２０ｎｍで
形成されているものとする。なお、回折格子１３は、上
記中央分断面２９に接した位置から配置されることが望
ましいが、必ずしも接する配置にしなくても、回折格子
１３の機能を発揮する範囲内、たとえば２０μｍ〜１０
０μｍ程度の範囲内で上記中央分断面２９から離間した
位置に配置することもできる。

【００４８】また、回折格子１３は、回折格子の結合係
数κと回折格子長Ｌｇとの乗算値を０．３以下とするこ
とによって、駆動電流−光出力特性の線形性を良好に
し、光出力の安定性を高めている。また、共振器長Ｌが
１３００μｍの場合、回折格子長Ｌｇが約３００μｍ以
下のときに複数の発振縦モード数で発振するので、回折
格子長Ｌｇは３００μｍ以下とすることが好ましい。と
ころで、共振器長Ｌの長短に比例して、発振縦モード間
隔も変化するため、回折格子長Ｌｇは、共振器長Ｌに比
例した値となる。すなわち、（回折格子長Ｌｇ）：（共
振器長Ｌ）＝３００：１３００の関係を維持するため、
回折格子長Ｌｇが３００μｍ以下で複数の発振縦モード
が得られる関係は、 Ｌｇ×（１３００（μｍ）／Ｌ）≦３００（μｍ） として拡張することができる。すなわち、回折格子長Ｌ
ｇは、共振器長Ｌとの比を保つように設定され、共振器
長Ｌの（３００／１３００）倍の値以下としている。さ
らに、回折格子１３は、所定の周期揺らぎを持つよう
な、またはランダムや所定周期の変化を有するようなグ
レーティング周期で形成されてもよい。

【００４９】図２に示すように、ｎ−ＩｎＰバッファ層
２の上部、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３および上
記した回折格子１３を含むｐ−ＩｎＰスペーサ層４は、
メサストライプ状に加工され、メサストライプの両側
は、電流ブロッキング層として形成されたｐ−ＩｎＰブ
ロッキング層８とｎ−ＩｎＰブロッキング層９によって
埋め込まれている。

【００５０】特に、この半導体レーザ装置では、分離溝
２１を境にして、反射膜１４側が半導体レーザ素子とし
て機能し、出射側反射膜１５側が光増幅器として機能す
る。換言すれば、半導体レーザ素子部において生成され
たレーザ光は、分離溝２１の下部に位置するＧＲＩＮ−
ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３内で連続的に、光増幅器部に入
射され、その光増幅器部で増幅される。最終的には、光
増幅器部で増幅された状態のレーザ光が出射側反射膜１
５を介して外部に出力される。

【００５１】以下に、半導体レーザ素子部の特性につい
て説明する。上記した半導体レーザ装置をラマン増幅器
の励起用光源として用いる場合には、その発振波長λ₀
を、１１００ｎｍ〜１５５０ｎｍとし、上記した反射膜
１４と出射側反射膜１５との間隔で定まる共振器長Ｌ
を、８００μｍ以上３２００μｍ以下とする。ところ
で、一般に、半導体レーザ素子の共振器によって発生す
る縦モードのモード間隔Δλは、等価屈折率を「ｎ」と
すると、次式で表すことができる。すなわち、 Δλ＝λ₀ ²／（２・ｎ・Ｌ） である。ここで、発振波長λ₀を１４８０ｎｍとし、実
効屈折率を３．５とすると、共振器長Ｌが８００μｍの
とき、縦モードのモード間隔Δλは、約０．３９ｎｍと
なり、共振器長が３２００μｍのとき、縦モードのモー
ド間隔Δλは、約０．１ｎｍとなる。すなわち、共振器
長Ｌを長くすればするほど、縦モードのモード間隔Δλ
は狭くなり、単一縦モードのレーザ光を発振するための
選択条件が厳しくなる。

【００５２】一方、回折格子１３は、そのブラッグ波長
によって縦モードを選択する。図３は、回折格子１３に
よる選択波長特性を説明するためのグラフであり、回折
格子１３による選択波長特性は、図示するような発振波
長スペクトル３０として表される。

【００５３】特に、この半導体レーザ装置は、図３に示
すように、回折格子１３の存在によって、発振波長スペ
クトル３０の半値幅Δλｈで示される波長選択特性内
に、発振縦モードが複数存在するように設計される。従
来の半導体レーザ素子では、共振器長Ｌを８００μｍ以
上とすると、単一縦モード発振が困難であったため、か
かる共振器長Ｌを有した半導体レーザ装置は用いられな
かったが、この半導体レーザ装置では、共振器長Ｌを積
極的に８００μｍ以上とすることで、発振波長スペクト
ルの半値幅Δλｈ内に複数の発振縦モードを含んだレー
ザ光を出力する。図３では、発振波長スペクトルの半値
幅Δλｈ内に３つの発振縦モード３１〜３３を有してい
る。

【００５４】複数の発振縦モードを有するレーザ光を用
いると、単一縦モードのレーザ光を用いた場合に比し
て、レーザ出力のピーク値を抑えて、高いレーザ出力値
を得ることができる。図４は、単一縦モードのレーザ光
と複数の発振縦モードのレーザ光の各プロファイルを説
明するための説明図である。たとえば、上記した半導体
レーザ素子部では、図４（ｂ）に示すプロファイルを有
し、低いピーク値で高レーザ出力を得ることができる。
これに対し、図４（ａ）は、同じレーザ出力を得る場合
の単一縦モード発振の半導体レーザ素子部のプロファイ
ルであり、高いピーク値を有している。

【００５５】ここで、実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置をラマン増幅器の励起用光源として用いる場合、
ラマン利得を大きくするために励起光出力パワーを増大
することが好ましいが、そのピーク値が高いと、誘導ブ
リルアン散乱が発生し、雑音が増加するという不具合が
発生する。誘導ブリルアン散乱は、図４（ａ）に示すよ
うに、レーザ出力が、誘導ブリルアン散乱が発生する閾
値Ｐthを超えた場合に発生する。そこで、この半導体レ
ーザ装置では、図４（ａ）に示すプロファイルと同じレ
ーザ出力パワーを得るために、図４（ｂ）に示すよう
に、誘導ブリルアン散乱の閾値Ｐth以下にピーク値を抑
えた複数の発振縦モードでレーザ光を出射する。これに
より、高い励起光出力パワーを得ることができ、その結
果、高いラマン利得を得ることが可能となる。

【００５６】また、図３において、発振縦モード３１〜
３３の波長間隔（モード間隔）Δλは、０．１ｎｍ以上
としている。これは、この半導体レーザ装置をラマン増
幅器の励起用光源として用いる場合、モード間隔Δλが
０．１ｎｍ以下であると、誘導ブリルアン散乱が発生す
る可能性が高くなるからである。この結果、上述したモ
ード間隔Δλの式によって、上述した共振器長Ｌが３２
００μｍ以下であることが好ましいことになる。このよ
うな観点から、発振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈ
内に含まれる発振縦モードの本数は、複数であることが
望ましい。

【００５７】よって、上述したように、実施の形態１に
かかる半導体レーザ装置は、発振波長スペクトルの半値
幅内に２本以上の発振縦モードが含まれるように、回折
格子１３の配置位置と共振器長Ｌが設定されているの
で、誘導ブリルアン散乱を生じさせることなく、安定に
高出力のレーザ出力を得ることができる。

【００５８】なお、上述した半導体レーザ装置２０の説
明においては、出射側反射膜１５の反射率が２％以下、
好ましくは１％以下の低光反射率としたが、逆に、例え
ば１％以上にすることもできる。これにより、仮に半導
体レーザ装置２０の出射側に戻り光が到達したとして
も、高めの反射率によってその戻り光をさらに反射させ
て、戻り光が半導体レーザ装置２０内に入射されてしま
うのを防ぐことができる。

【００５９】図１において、半導体レーザ素子部で生成
されるレーザ光の出力パワーは、ｐ側電極１０とｎ側電
極１１との間に印加される電流、すなわちＧＲＩＮ−Ｓ
ＣＨ−ＭＱＷ活性層３への注入電流に比例して増大す
る。ところが、注入電流の変動に伴う活性層温度の発熱
量の変動は、回折格子の屈折率変化による発振波長の変
動をもたらす。図５は、半導体レーザ素子部における注
入電流と発振波長との関係を示す図である。

【００６０】図５に示すように、注入電流が増加するに
つれて、発振波長は長波長側にシフトする。換言すれ
ば、注入電流を変えて使用するラマン増幅器において
は、利得スペクトルが注入電流とともに変動を受けるこ
とになり、伝送信号の安定した増幅動作が困難になり、
正確な光伝送を実現するのが困難になる。そこで、実施
の形態１にかかる半導体レーザ装置では、図５に示すよ
うに、半導体レーザ素子部に印加する注入電流を固定す
ることで（注入電流Ｉ₁）で、生成されるレーザ光の発
振波長も固定する（波長λ₁）。

【００６１】しかしながら、半導体レーザ素子部の注入
電流が固定されたのでは、発振波長を固定することが可
能となるが、出力パワーを変化させることができない。
そこで、あらかじめ半導体レーザ素子部の注入電流を低
めに設定してそこで生成されるレーザ光の出力パワーを
小さくしておき、その小出力のレーザ光を光増幅器部で
増幅することにより、半導体レーザ装置から出力される
最終的なレーザ光の出力パワーを制御するとともに出力
範囲に渡って波長の安定動作を実現する。

【００６２】図６は、半導体レーザ素子部の注入電流と
出力パワーとの関係を光増幅器部の駆動電流ごとに示し
た図である。図６に示すように、光増幅器部の駆動電流
Ｉ_sが０ｍＡの場合は、上記したように半導体レーザ素
子部の特性に従った注入電流と出力パワーの関係を示
す。一方、光増幅器部の駆動電流Ｉ_sが増大するにつれ
て、出射側反射膜１５から出力される最終的なレーザ光
の出力パワーは増加する。

【００６３】なお、光増幅器部の駆動電流は、ｐ側電極
２０とｎ側電極１１との間の印加電流に相当し、その印
加電流によって生じたキャリアが、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−
ＭＱＷ活性層３を通過するレーザ光に対して増幅作用を
及ぼす。

【００６４】よって、実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置では、半導体レーザ素子部の注入電流が小さく固
定されていても、光増幅器部の動作によって所望の出力
パワーのレーザ光を得ることができる。これは、波長安
定動作を実施するとともに、注入電流の増加によるキン
クの発生をも防ぐことができることを意味する。

【００６５】特に、図１に示した半導体レーザ装置の構
成では、半導体レーザ素子部と光増幅器部とが滑らかに
連続的につながっており、過剰な接続損失の発生がない
こと、製造工程が非常に容易であることなどの多くの利
点を享受することができる。

【００６６】なお、半導体レーザ素子部と光増幅器部
は、それぞれが異なる結晶成長で形成される、いわゆる
突き合わせ（バットジョイント）結合によって構成され
ても良い。図７は、実施の形態１にかかる半導体レーザ
装置を突き合わせ結合によって形成した場合の縦断面図
である。なお、図７において、図１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。

【００６７】図７に示す半導体レーザ装置において、図
１と異なるのは、光増幅器部が、ｎ−ＩｎＰ基板１上に
順に、ｎ−ＩｎＰによるバッファ層と下部クラッド層と
を兼ねたｎ−ＩｎＰバッファ層２５と、ＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ−ＭＱＷ活性層２３と、ｐ−ＩｎＰクラッド層２６と
の積層によって形成され、その結晶成長が、半導体レー
ザ素子部を構成するｎ−ＩｎＰバッファ層２、ＧＲＩＮ
−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、ｐ−ＩｎＰスペーサ層４お
よびｐ−ＩｎＰクラッド層６とは別プロセスで行われる
点である。

【００６８】特に、半導体レーザ素子部を構成する上記
積層構造は、半導体レーザ素子を形成するのに最適な結
晶成長パラメータで形成され、光増幅器部を構成する上
記積層構造もまた、光増幅器を形成するのに最適な結晶
成長パラメータで形成される。

【００６９】以上に説明したとおり、実施の形態１にか
かる半導体レーザ装置および半導体レーザ制御方法によ
れば、同一の半導体基板上に、複数の発振縦モードのレ
ーザ光を出力する半導体レーザ素子部と、その半導体レ
ーザ素子部で生成されたレーザ光を増幅して外部に出力
する光増幅器部とを形成することで光増幅器集積励起光
源を実現しているので、半導体レーザ素子部の注入電流
を固定して小さくした場合であっても、光増幅器部の駆
動電流を制御することで、出射されるレーザ光の出力パ
ワーを調節することができる。すなわち、レーザ光の出
力パワーの調節を可能にするとともに、注入電流の固定
によって波長チャーピングの問題を解決し、さらには低
い注入電流によってキンクの発生をも防止することがで
きる。

【００７０】（実施の形態２）つぎに、実施の形態２に
かかる半導体レーザ装置および半導体レーザ制御方法に
ついて説明する。実施の形態２にかかる半導体レーザ装
置は、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の光増幅
器部を光減衰器部に置換し、半導体レーザ素子部で生成
されたレーザ光の出力パワーを任意の大きさに減衰させ
ることで最終的な出力パワーの調節を可能としたことを
特徴としている。なお、ここでは、光減衰器部として、
半導体で形成された光アッテネータを例に挙げる。

【００７１】図８は、実施の形態２にかかる半導体レー
ザ装置の長手方向の縦断面図である。なお、図８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。特に、図８に示す半導体レーザ素子部
は、回折格子を有する複数の発振縦モードのレーザ光を
出力する半導体レーザ素子を構成する部分である。

【００７２】図８において、光減衰器部は、半導体レー
ザ素子部と共有するｎ−ＩｎＰ基板１上に、ｎ−ＩｎＰ
によるバッファ層と下部クラッド層とを兼ねたｎ−Ｉｎ
Ｐバッファ層４５と、吸収層４３と、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層４６が形成されて構成される。

【００７３】ここで、ｐ−ＩｎＰクラッド層４６上に
は、実施の形態１で説明したように、ＩｎＧａＡｓＰキ
ャップ層１７とｐ側電極２０が順に積層され、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１の裏面には、ｎ側電極１１が形成される。但
し、光減衰器部は、ｐ側電極２０にマイナス電位を与え
る逆バイアスによって動作する。

【００７４】そのため、そのｐ側電極２０と、半導体レ
ーザ素子部を構成するｐ側電極１０との間の漏洩電流の
発生が懸念されるが、これは、半導体レーザ素子部と光
減衰器部とを上記したように突き合わせ結合によって形
成するとともに、図１に示した分離溝２１に相当する遮
断領域４０に、Ｆｅやプロトンがドープされた高抵抗層
を設けることで防止される。

【００７５】また、吸収層４３は、半導体レーザ素子部
において生成されるレーザ光を効率よく吸収するバンド
ギャップを有するように、適切な組成比の半導体混晶に
よって形成する必要がある。

【００７６】なお、実施の形態２にかかる半導体レーザ
装置では、出力パワーの調節を減衰によって行なう必要
があることから、半導体レーザ素子部の注入電流を高め
に固定しておく必要がある。

【００７７】次に、実施の形態２にかかる半導体レーザ
装置が、誘導ブリルアン散乱の発生を抑制させることに
ついても有効である点について説明する。ＤＦＢ（Dist
ributed Feedback：分布帰還型）レーザ等の従来の回折
格子内蔵型半導体レーザ装置は、ラマン増幅用光源とし
ても使用されるが、従来の技術の欄で説明したように、
より高いラマン利得を得ようとした場合、すなわちより
高い光出力パワーを得ようとした場合には誘導ブリルア
ン散乱の発生が問題となる。この誘導ブリルアン散乱の
発生を回避するには、単純に光出力パワーを低減すれば
よい。光出力パワーを低減させる良く知られた方法は、
半導体レーザモジュールの駆動電流を小さくすることで
ある。しかしながら、本発明者等は、誘導ブリルアン散
乱の発生を避けるのに駆動電流を小さくすることは、従
来の回折格子内蔵型励起用半導体レーザモジュールのよ
うな単一モード発振型の半導体レーザモジュールに対し
ては有効であるものの、マルチモード発振型の半導体レ
ーザモジュールに対しては必ずしも最善の策ではないこ
とを見出した。

【００７８】図９は、駆動電流と光出力パワーの関係を
誘導ブリルアン散乱の発生閾値とともに示したグラフで
ある。特に、図９（ａ）は、単一モード発振型の半導体
レーザモジュールについての駆動電流−光出力パワーグ
ラフ（Ｐｗ）と誘導ブリルアン散乱の発生閾値グラフ
（Ｐｔｈ）を示し、図９（ｂ）は、図１〜図１４に示し
たマルチモード発振型の半導体レーザモジュールについ
ての駆動電流−光出力パワーグラフ（Ｐｗ）と誘導ブリ
ルアン散乱の発生閾値グラフ（Ｐｔｈ）を示す。

【００７９】図９（ａ）では、駆動電流がＣ１未満であ
る場合に限り誘導ブリルアン散乱が発生しない。一方、
図９（ｂ）では、駆動電流が増加するにつれて、光出力
パワーとともに、誘導ブリルアン散乱の発生閾値も増加
する。

【００８０】図９（ｂ）において、図９（ａ）と異な
り、矢印に示すように比較的小さな減衰量で光出力パワ
ーを減衰させた場合でも、広い駆動電流の範囲で、誘導
ブリルアン散乱の発生を避けることができる。このこと
から、本発明者等は、図１〜図４に示したマルチモード
発振型の半導体レーザ素子部に対しては、出射されたレ
ーザ光を減衰させる手法が、誘導ブリルアン散乱の発生
を避けるのに最も有効であることを見出した。本実施の
形態において、その光減衰を実現するのが上記した光減
衰器部である。

【００８１】ここで、誘導ブリルアン散乱が生じる条件
について説明する。図１０は、誘導ブリルアン散乱の発
生の程度を検出するための測定装置の構造を示す模式図
である。この測定装置では、カプラ５１を介して一方に
図３および図４の特性を有するマルチモード発振型の半
導体レーザ装置５０ａ、光減衰器５０ｂ、反射光測定手
段５３が配置され、他方に伝送用光ファイバ５４と入力
光測定手段５５が配置されている。また、一方と他方は
カプラ５１を介して互いに接続されており、伝送用光フ
ァイバ５４は、出力光測定手段５６に接続されている。
なお、伝送用光ファイバ５４には、ＤＳＦ（Dispersion
Shifted Fiber）を用いており、伝送用光ファイバ５４
の長さは５５ｋｍ、コア径は１０μｍである。

【００８２】図１０に示す測定装置において、入力光測
定手段５５には光減衰器５０ｂから出力されるレーザ光
の強度と一定の比率を有する光が入射し、反射光測定手
段５３には伝送用光ファイバ５４で散乱されて戻ってき
た光の強度と一定の比率を有する光が入射する。

【００８３】ここで、誘導ブリルアン散乱が生じている
場合、反射光測定手段５３に入射する光の強度が増大す
る。そのため、半導体レーザ装置５０ａから伝送用光フ
ァイバ５４に入射される光と、伝送用光ファイバ５４で
散乱されて戻ってきた光の強度との比（以下、「散乱強
度比」と称する。）をとることで誘導ブリルアン散乱が
生じているか否かの判断ができる。一般に、光通信にお
ける励起光源として半導体レーザ装置を使用する場合に
は、散乱強度比が−２８ｄＢ程度の値に抑制できれば、
レイリー散乱によるバックグラウンドレベルと考えら
れ、誘導ブリルアン散乱が発生しておらず、励起光源と
しての使用に支障がないとされている。

【００８４】なお、図１０の測定装置による測定によっ
て散乱強度比が−２８ｄＢ以上の値を有する場合であっ
ても励起光源としての使用が可能となる場合がある。図
１１は、図３および図４の特性を有するマルチモード発
振型の半導体レーザ装置の６つのサンプルについての減
衰量と散乱強度比の関係を示すグラフである。図１１に
示すように、各サンプルは、モード本数が互いに異なっ
ているものの、いずれも光減衰器５０ｂによる光減衰の
量が増加するにつれて、散乱強度比が低下していること
がわかる。すなわち、図１１は、図９（ｂ）で説明した
光出力パワーと誘導ブリルアン散乱の発生閾値との関係
を裏付けるものである。特に、この結果から、実施の形
態２にかかる半導体レーザ装置の半導体レーザ素子部
を、モード本数の調整等の詳細な設計によって作成する
ことで、３ｄＢ程度の光減衰量で、誘導ブリルアン散乱
の発生を回避することができるということがわかる。

【００８５】図１２は、図３および図４の特性を有する
マルチモード発振型の半導体レーザ装置について、図１
０の測定装置を用いて伝送用光ファイバ２４に入射させ
る光強度を変化させた場合の散乱強度比を測定したグラ
フである。

【００８６】図１２のグラフにおいて、散乱強度が約−
１３ｄＢの場合を基準とすると、光強度を８０ｍＷから
４０ｍＷに低下させること（３ｄＢ程度以下の低下に相
当する）によって散乱強度比が約−１３ｄＢから約−２
９ｄＢにまで低下する。すなわち、図１０の測定装置に
おいて散乱強度比が−１３ｄＢ程度の半導体レーザ装置
は、光出力を３ｄＢ程度低下させることで、散乱強度比
が誘導ブリルアン散乱を生じることのない−２８ｄＢ程
度にまで抑制されることがわかる。

【００８７】本発明者等は、このような知見から、光減
衰器部の減衰量を適当に設計することによって、誘導ブ
リルアン散乱の発生を抑制することができることを見出
した。図１３は、光減衰器部の印加逆電圧と光減衰量の
関係を示す図である。特に、この関係は、光減衰器部の
吸収長を３００μｍとした際に得られた実験結果であ
る。

【００８８】図１３において、ΔＥは、光減衰器部の吸
収層４３の組成波長と半導体レーザ素子部のレーザの発
振波長のエネルギー差を示しており、 ΔＥ＝Ｅ_sg（半導体レーザ素子部の発振波長エネルギ
ー）−Ｅ_ag（光減衰器部の吸収層４３のバンドギャッ
プ) で表される。従って、図１３から、光減衰器の吸収層４
３の組成波長が半導体レーザ素子部のレーザの発振波長
よりも短波長になるに従って、換言すれば、ΔＥが小さ
くなるに従って、光減衰量が小さくなることがわかる。

【００８９】また、図１３をみてわかるように、光減衰
器部に印加する逆電圧を大きくすれば、光減衰量をも大
きくすることが可能となるが、ΔＥ＝−３１．８ｍｅＶ
の時、逆電圧を大きくしても、光減衰量は２ｄＢ程度で
ある。よって、十分に誘導ブリルアン散乱を抑制するた
めに３ｄＢ以上の光減衰量を実現するには、これよりも
長波長組成の材料を用いることが必要になる。また、吸
収層４３のバンドギャップが半導体レーザ素子部の発振
波長エネルギーに近すぎても、光減衰量が低電圧印加時
に急激に増加するために、光減衰量の細かい制御が困難
となる。従って、光減衰器部において所望の光減衰を実
現するには、半導体レーザ素子部の発振波長エネルギー
に応じて、吸収層４３の吸収長、厚み、組成を設計する
必要がある。

【００９０】以上に説明したとおり、実施の形態２にか
かる半導体レーザ装置および半導体レーザ制御方法によ
れば、同一の半導体基板上に、複数の発振縦モードのレ
ーザ光を出力する半導体レーザ素子部と、その半導体レ
ーザ素子部で生成されたレーザ光を減衰して外部に出力
する光減衰器部とを形成することで光減衰器集積励起光
源を実現しているので、半導体レーザ素子部の注入電流
を固定した場合であっても、光減衰器部の駆動電流を制
御することで、出射されるレーザ光の出力パワーを調節
することができる。すなわち、レーザ光の出力パワーの
調節を可能にするとともに、注入電流の固定によって波
長の安定動作を実現することができる。

【００９１】さらには、半導体レーザ素子部の発振波長
エネルギーに基づいて、光減衰器部を設計することによ
り、誘導ブリルアン散乱を抑制することのできる光減衰
を実現することもできる。

【００９２】（実施の形態３）つぎに、実施の形態３に
かかる半導体レーザモジュールについて説明する。実施
の形態３にかかる半導体レーザモジュールは、実施の形
態１または２にかかる半導体レーザ装置を、種々の光学
部品とともにパッケージに封入した形態であり、半導体
レーザ装置で生成されたレーザ光を光ファイバに容易に
入射させることを目的としてモジュール化されたもので
ある。

【００９３】図１４は、実施の形態３にかかる半導体レ
ーザモジュールの構成を示す縦断面図である。図１４に
おいて、半導体レーザモジュール８０は、セラミックな
どによって形成されたパッケージ８１の内部底面上に、
上記したペルチェ素子１２０が配置される。ペルチェ素
子１２０上には上記したベース１１０が配置され、この
ベース１１０上に、半導体レーザ装置９０が配置され
る。ここで、半導体レーザ装置９０は、実施の形態１ま
たは２で示した半導体レーザ装置に相当する。

【００９４】なお、ペルチェ素子１２０、ベース１１０
および半導体レーザ装置９０からなる構成において、ペ
ルチェ素子１２０には、図示しない電流が与えられ、そ
の極性によって冷却および加熱を行なうが、半導体レー
ザ装置９０の温度上昇による発振波長ずれを防止するた
め、主として冷却器として機能する。すなわち、ペルチ
ェ素子１２０は、レーザ光が所望の波長に比して長い波
長である場合には、冷却して低い温度に制御し、レーザ
光が所望の波長に比して短い波長である場合には、加熱
して高い温度に制御する。この温度制御は、半導体レー
ザ装置９０の近傍に配置された図示しないサーミスタの
検出値をもとに制御され、図示しない制御装置は、通
常、半導体レーザ装置９０の温度が一定に保たれるよう
にペルチェ素子１２０を制御する。また、図示しない制
御装置は、半導体レーザ装置９０の駆動電流を上昇させ
るに従って、半導体レーザ装置９０の温度が下がるよう
にペルチェ素子１２０を制御する。このような温度制御
を行なうことによって、半導体レーザ装置９０の波長安
定性を向上させることができ、歩留まりの向上にも有効
となる。

【００９５】図１４において、ベース１１０上には、半
導体レーザ装置９０以外にも、光モニタ８３、第１レン
ズ８４およびアイソレータ８５が配置される。また、半
導体レーザモジュール８０において、光ファイバ８２が
装填される部分の内側に第２レンズ８６が配置される。

【００９６】半導体レーザ装置９０から出射されたレー
ザ光は、第１レンズ８４、アイソレータ８５および第２
レンズ８６を介し、光ファイバ８２内に導波される。第
２レンズ８６は、レーザ光の光軸上であって、パッケー
ジ８１上に設けられ、外部接続される光ファイバ８２に
光結合される。なお、光モニタ８３は、半導体レーザ装
置９０の反射膜側から漏れた光をモニタ検出する。

【００９７】また、半導体レーザ装置９０と光ファイバ
８２との間のアイソレータ８５によって、他の光学部品
などによる反射戻り光が共振器内に戻り、迷光となって
発振動作や検出動作に悪影響を及ぼしてしまうのを防い
でいる。

【００９８】以上に説明したとおり、実施の形態３にか
かる半導体レーザモジュールによれば、実施の形態１ま
たは２で示した半導体レーザ装置をモジュール化してい
るため、偏波依存型のアイソレータを用いて戻り光を小
さくすることができ、低雑音化および部品点数の減少を
促進することができる。

【００９９】なお、上述した実施の形態３では、モジュ
ール内にアイソレータ８５を設けた例を示したが、アイ
ソレータは必ずしも必須の構成ではない。

【０１００】また、上述した実施の形態１〜３におい
て、半導体レーザ装置の発振波長λ₀は、１４８０ｎｍ
とした場合を例に挙げたが、例えば９８０ｎｍ等のその
他の発振波長の半導体レーザ素子部を設ける場合にも本
発明を適用することができることは言うまでもない。さ
らに、ラマン増幅器だけでなく、ＥＤＦＡにも本発明を
適用できることは言うまでもない。

【０１０１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明にかかる
半導体レーザ装置および半導体レーザ制御方法によれ
ば、同一の半導体基板上に、誘導ブリルアン散乱が発生
する閾値以下の複数の発振縦モードのレーザ光を出力す
る半導体レーザ素子部と、その半導体レーザ素子部で生
成されたレーザ光を増幅して外部に出力する光増幅器部
とを形成することで光増幅器集積励起光源を実現してい
るので、半導体レーザ素子部の注入電流を固定して小さ
くした場合であっても、光増幅器部の駆動電流を制御す
ることで、出射されるレーザ光の出力パワーを調節する
ことができ、レーザ光の出力パワーの調節を可能にする
とともに、注入電流の固定によって波長の安定動作を実
現し、さらには注入電流によるキンクの発生をも防止す
ることができるという効果を奏する。

【０１０２】また、本発明にかかる半導体レーザ装置お
よび半導体レーザ制御方法によれば、同一の半導体基板
上に、複数の発振縦モードのレーザ光を出力する半導体
レーザ素子部と、その半導体レーザ素子部で生成された
レーザ光を減衰して外部に出力する光減衰器部とを形成
することで光減衰器集積励起光源を実現しているので、
半導体レーザ素子部の注入電流を固定した場合であって
も、光減衰器部の駆動電流を制御することで、出射され
るレーザ光の出力パワーを調節することができ、レーザ
光の出力パワーの調節を可能にするとともに、注入電流
の固定によって波長の安定動作の実現することができ、
さらには誘導ブリルアン散乱の抑制をも実現することが
できるという効果を奏する。

【０１０３】また、本発明にかかる半導体レーザモジュ
ールによれば、上記した半導体レーザ装置を、パッケー
ジ筐体に封入した状態で提供することができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の長手
方向の縦断面図である。

【図２】図１に示した半導体レーザ素子のＡ−Ａ線断面
図である。

【図３】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の回折
格子による選択波長特性を説明するためのグラフを示す
図である。

【図４】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置におい
て、単一縦モードのレーザ光と複数の発振縦モードのレ
ーザ光の各プロファイルを説明するための説明図であ
る。

【図５】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置におい
て、半導体レーザ素子部における注入電流と発振波長と
の関係を示す図である。

【図６】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置におい
て、半導体レーザ素子部の注入電流と出力パワーとの関
係を光増幅器部の駆動電流ごとに示した図である。

【図７】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置を突き
合わせ結合によって形成した場合の縦断面図である。

【図８】実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の長手
方向の縦断面図である。

【図９】駆動電流と光出力パワーの関係を誘導ブリルア
ン散乱の発生閾値とともに示したグラフである。

【図１０】誘導ブリルアン散乱の発生の程度を検出する
ための測定装置の構造を示す模式図である。

【図１１】半導体レーザ装置の６つのサンプルについて
の減衰量と散乱強度比の関係を示すグラフである。

【図１２】図１０の測定装置を用いて伝送用光ファイバ
２４に入射させる光強度を変化させた場合の散乱強度比
を測定したグラフである。

【図１３】実施の形態２にかかる半導体レーザ装置にお
いて、光減衰器部の印加逆電圧と光減衰量の関係を示す
図である。

【図１４】実施の形態３にかかる半導体レーザモジュー
ルの構成を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２，２５，４５ ｎ−ＩｎＰバッファ層 ３，２３ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層 ４ ｐ−ＩｎＰスペーサ層 ６，２６，４６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ７，１７ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 ８ ｐ−ＩｎＰブロッキング層 ９ ｎ−ＩｎＰブロッキング層 １０，２０ ｐ側電極 １１ ｎ側電極 １３ 回折格子 １４ 反射膜 １５ 出射側反射膜 ２１ 分離溝 ２２ 窓領域 ４３ 吸収層 ４０ 遮断領域 ４３ 活性層 ５０ａ，９０ 半導体レーザ装置 ５０ｂ 光減衰器 ５１ カプラ ５３ 反射光測定手段 ５４ 伝送用光ファイバ ５５ 入力光測定手段 ５６ 出力光測定手段 ８０ 半導体レーザモジュール ８１ パッケージ ８２ 光ファイバ ８３ 光モニタ ８４ 第１レンズ ８５ アイソレータ ８６ 第２レンズ １１０ ベース １２０ ペルチェ素子

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光の出射端面と反射端面との間で
   あってかつ活性層の近傍に形成された回折格子の波長選
   択特性によって、複数の発振縦モードのレーザ光を生成
   する半導体レーザ素子部と、 前記半導体レーザ素子部が形成される半導体基板を共有
   して集積されるとともに、前記レーザ光の出力を調節す
   る半導体光調節部と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】 前記半導体レーザ素子部に電流を印加す
   るための電極対の少なくとも一方の電極と、前記半導体
   光調節部に電流を印加するための電極対の少なくとも一
   方の電極とは、前記半導体レーザ素子部と前記半導体光
   調節部との結合境界上部に形成された分離溝によって電
   気的に分離されていることを特徴とする請求項１に記載
   の半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 前記半導体光調節部は、少なくとも前記
   半導体レーザ素子部の活性層とは異なる組成の導波路で
   形成された積層構造であることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の半導体レーザ装置。
4. 【請求項４】 半導体レーザ素子部は、前記レーザ光の
   反射端面を端面とするとともに、当該端面上に高反射膜
   を設け、 前記半導体光調節部は、前記レーザ光の出射端面を端面
   とし、当該端面上に低反射膜を設けたことを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体レーザ装
   置。
5. 【請求項５】 前記半導体光調節部は、前記半導体レー
   ザ素子部で生成されたレーザ光の出力を増幅する半導体
   光増幅器の積層構造であることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
6. 【請求項６】 前記半導体光増幅器は、少なくとも前記
   半導体レーザ素子部の活性層を共有して形成された積層
   構造であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レ
   ーザ装置。
7. 【請求項７】 前記半導体光調節部は、前記半導体レー
   ザ素子部で生成されたレーザ光の出力を減衰する半導体
   光減衰器の積層構造であることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
8. 【請求項８】 前記半導体光減衰器は、前記半導体レー
   ザ素子部と前記半導体光調節部との結合境界上部に形成
   された分離溝に高抵抗層を積層したことを特徴とする請
   求項７に記載の半導体レーザ装置。
9. 【請求項９】 前記半導体光減衰器は、前記半導体レー
   ザ素子部の発振波長エネルギーよりも小さいかまたは大
   きいエネルギーギャップの吸収層を有することを特徴と
   する請求項７または８に記載の半導体レーザ装置。
10. 【請求項１０】 前記半導体レーザ素子部は、レーザ発
    振時における出射レーザ光が１２００ｎｍ以上、１６０
    ０ｎｍ以下の波長を有することを特徴とする請求項１〜
    ９のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
11. 【請求項１１】 共振器長が８００μｍ以上、３２００
    μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいず
    れか一つに記載の半導体レーザ装置。
12. 【請求項１２】 前記半導体レーザ素子部の回折格子
    は、回折格子長が３００μｍ以下であることを特徴とす
    る請求項１〜１１のいずれか一つに記載の半導体レーザ
    装置。
13. 【請求項１３】 前記半導体レーザ素子部の回折格子の
    回折格子長は、共振器長の（３００／１３００）倍の値
    以下であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか
    一つに記載の半導体レーザ装置。
14. 【請求項１４】 前記半導体レーザ素子部の回折格子の
    結合係数と回折格子長との乗算値が０．３以下であるこ
    とを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の
    半導体レーザ装置。
15. 【請求項１５】 前記半導体レーザ素子部の回折格子
    は、グレーティング周期に所定の周期揺らぎを持たせた
    ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載
    の半導体レーザ装置。
16. 【請求項１６】 前記半導体レーザ素子部の回折格子
    は、前記グレーティング周期をランダムあるいは所定周
    期で変化させたことを特徴とする請求項１５に記載の半
    導体レーザ装置。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１６のいずれか一つに記載
    の半導体レーザ装置と、 前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に
    導波する光ファイバと、 前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合を行
    なう光結合レンズ系と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザモジュール。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１６のいずれか一つに記載
    の半導体レーザ装置から出力されるレーザ光の出力を制
    御する半導体レーザ制御方法において、 前記半導体レーザ素子部に印加する電流を固定するステ
    ップと、 前記半導体光調節部に印加する電流または電圧を調節す
    るステップと、 を含んだことを特徴とする半導体レーザ制御方法。