JP2003174227A - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
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- JP2003174227A JP2003174227A JP2001372506A JP2001372506A JP2003174227A JP 2003174227 A JP2003174227 A JP 2003174227A JP 2001372506 A JP2001372506 A JP 2001372506A JP 2001372506 A JP2001372506 A JP 2001372506A JP 2003174227 A JP2003174227 A JP 2003174227A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度変化によるトラッキングエラ
ーをＬＤ単体におけるトラッキングエラーよりも縮減す
ることができる半導体レーザモジュールを得る。 【解決手段】 半導体レーザモジュールを、光を
放出するレーザダイオードと、前記レーザダイオードが
前面側へ放出する光を伝送する光ファイバと、前記レー
ザダイオードが背面側へ放出する光を受光するモニタフ
ォトダイオードとを備え、前記モニタフォトダイオード
の感度特性が負の温度係数を有するものとした。
ーをＬＤ単体におけるトラッキングエラーよりも縮減す
ることができる半導体レーザモジュールを得る。 【解決手段】 半導体レーザモジュールを、光を
放出するレーザダイオードと、前記レーザダイオードが
前面側へ放出する光を伝送する光ファイバと、前記レー
ザダイオードが背面側へ放出する光を受光するモニタフ
ォトダイオードとを備え、前記モニタフォトダイオード
の感度特性が負の温度係数を有するものとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は光ファイバと、レ
ーザダイオードとを光学的に結合し、さらに、レーザダ
イオード背面出射光を受光するモニタ用フォトダイオー
ドとにて構成される半導体レーザモジュールに関するも
のである。
ーザダイオードとを光学的に結合し、さらに、レーザダ
イオード背面出射光を受光するモニタ用フォトダイオー
ドとにて構成される半導体レーザモジュールに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図８に、従来の半導体レーザモジュール
の構成をブロック図にて示す。従来の半導体レーザモジ
ュールは、レーザダイオード（ＬＤ）１と、該ＬＤ１の
前面出射光を伝送する光ファイバ２とを持ち、前記ＬＤ
１と前記光ファイバ２との間にＬＤ１の前面出射光を集
光するレンズ３を有している。また、ＬＤ１背面側には
モニタ用フォトダイオード（ＰＤ）４が配置され、ＬＤ
１の背面光をモニタＰＤ４でモニタし、このモニタ電流
が一定になるようＬＤの駆動を制御し、光ファイバの光
出力を一定に保つＡＰＣ（光出力一定制御）回路５が使
用されている。従来より、９８０ｎｍ近辺の短波長帯を
扱う半導体レーザモジュールでは、モニタＰＤとして当
該波長帯で感度の高いＳｉ−ＰＤが使用されている。
の構成をブロック図にて示す。従来の半導体レーザモジ
ュールは、レーザダイオード（ＬＤ）１と、該ＬＤ１の
前面出射光を伝送する光ファイバ２とを持ち、前記ＬＤ
１と前記光ファイバ２との間にＬＤ１の前面出射光を集
光するレンズ３を有している。また、ＬＤ１背面側には
モニタ用フォトダイオード（ＰＤ）４が配置され、ＬＤ
１の背面光をモニタＰＤ４でモニタし、このモニタ電流
が一定になるようＬＤの駆動を制御し、光ファイバの光
出力を一定に保つＡＰＣ（光出力一定制御）回路５が使
用されている。従来より、９８０ｎｍ近辺の短波長帯を
扱う半導体レーザモジュールでは、モニタＰＤとして当
該波長帯で感度の高いＳｉ−ＰＤが使用されている。
【０００３】図９にＳｉ−ＰＤを用いた９８０ｎｍ帯半
導体レーザモジュールのＬＤ動作電流−ファイバ端光出
力特性を示す。図９において、ＬＤの温度による前面光
出力の変動は動作電流１５０ｍＡ時に５℃で７２．９ｍ
Ｗ、４５℃で６６．１ｍＷであり０．４３ｄＢの低下と
なっている（＝１０×ＬＯＧ（６６．１／７２．
９））。
導体レーザモジュールのＬＤ動作電流−ファイバ端光出
力特性を示す。図９において、ＬＤの温度による前面光
出力の変動は動作電流１５０ｍＡ時に５℃で７２．９ｍ
Ｗ、４５℃で６６．１ｍＷであり０．４３ｄＢの低下と
なっている（＝１０×ＬＯＧ（６６．１／７２．
９））。
【０００４】図１０にＳｉ−ＰＤの温度に対する感度特
性の測定結果を示す。図１０のデータから５℃と４５℃
との間での変動量は０．２５〜０．３ｄＢの上昇であ
る。つまりＳｉ−ＰＤの感度特性は、温度が高くなるに
つれて感度が上昇する正の温度係数を持っている。
性の測定結果を示す。図１０のデータから５℃と４５℃
との間での変動量は０．２５〜０．３ｄＢの上昇であ
る。つまりＳｉ−ＰＤの感度特性は、温度が高くなるに
つれて感度が上昇する正の温度係数を持っている。
【０００５】図１１にＳｉ−ＰＤを用いた９８０ｎｍ帯
半導体レーザモジュールのモニタＰＤ電流−ファイバ端
光出力特性を示す。図１１においてＳｉ−ＰＤのモニタ
電流０．１１６ｍＡ時に５℃で７２．９ｍＷ、４５℃で
６２．８ｍＷであり０．６５ｄＢの低下になる（＝１０
×ＬＯＧ（６２．８／７２．９））。これが半導体レー
ザモジュールとしてのトラッキングエラーであり、図９
との比較で明らかなようにＬＤの温度変動以上に低下し
たことになる。
半導体レーザモジュールのモニタＰＤ電流−ファイバ端
光出力特性を示す。図１１においてＳｉ−ＰＤのモニタ
電流０．１１６ｍＡ時に５℃で７２．９ｍＷ、４５℃で
６２．８ｍＷであり０．６５ｄＢの低下になる（＝１０
×ＬＯＧ（６２．８／７２．９））。これが半導体レー
ザモジュールとしてのトラッキングエラーであり、図９
との比較で明らかなようにＬＤの温度変動以上に低下し
たことになる。
【０００６】半導体レーザモジュールのトラッキングエ
ラーの要因としては、温度によるＬＤの前面後面反射率
の変動、光ファイバの光軸ずれ等が挙げられる。通常、
ＬＤの前面反射率は数％と低いのに対し、後面反射率は
９０％以上と高いため、ＬＤへ同じ動作電流を供給して
いる時、ＬＤの前面光出力は温度による変動が大きくな
るが、ＬＤ後面光出力はほとんど変動しない。これによ
り、モニタＰＤ電流一定のＡＰＣ制御を行なう場合、温
度変化によるトラッキングエラーが発生する。すなわ
ち、図９の前面光出力の低下分がほぼこれに相当する
が、Ｓｉ−ＰＤを使用した場合、図１０に示したように
温度上昇によってＰＤ感度が上がるため、同じ光出力を
受けた時でも、モニタＰＤ電流は温度上昇に伴って大き
くなる。これがモニタＰＤ電流一定制御を行なうＡＰＣ
回路にフィードバックされるため、ＡＰＣ回路はＬＤ動
作電流を下げる方向（光出力を低下させる方向）に動作
するため、さらにトラッキングエラーが大きくなる。
ラーの要因としては、温度によるＬＤの前面後面反射率
の変動、光ファイバの光軸ずれ等が挙げられる。通常、
ＬＤの前面反射率は数％と低いのに対し、後面反射率は
９０％以上と高いため、ＬＤへ同じ動作電流を供給して
いる時、ＬＤの前面光出力は温度による変動が大きくな
るが、ＬＤ後面光出力はほとんど変動しない。これによ
り、モニタＰＤ電流一定のＡＰＣ制御を行なう場合、温
度変化によるトラッキングエラーが発生する。すなわ
ち、図９の前面光出力の低下分がほぼこれに相当する
が、Ｓｉ−ＰＤを使用した場合、図１０に示したように
温度上昇によってＰＤ感度が上がるため、同じ光出力を
受けた時でも、モニタＰＤ電流は温度上昇に伴って大き
くなる。これがモニタＰＤ電流一定制御を行なうＡＰＣ
回路にフィードバックされるため、ＡＰＣ回路はＬＤ動
作電流を下げる方向（光出力を低下させる方向）に動作
するため、さらにトラッキングエラーが大きくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の９
８０ｎｍ帯半導体レーザモジュールは、ＡＰＣ回路用に
Ｓｉ−ＰＤを用いるため、温度変化によるトラッキング
エラーはＬＤ単体によるトラッキングエラーよりも大き
くなってしまう。
８０ｎｍ帯半導体レーザモジュールは、ＡＰＣ回路用に
Ｓｉ−ＰＤを用いるため、温度変化によるトラッキング
エラーはＬＤ単体によるトラッキングエラーよりも大き
くなってしまう。
【０００８】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためのものであり、温度変化によるトラッキングエラー
をＬＤ単体におけるトラッキングエラーよりも縮減する
ことができる半導体レーザモジュールを得ることを目的
とする。
ためのものであり、温度変化によるトラッキングエラー
をＬＤ単体におけるトラッキングエラーよりも縮減する
ことができる半導体レーザモジュールを得ることを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体レー
ザモジュールは、光を放出するレーザダイオードと、前
記レーザダイオードが前面側へ放出する光を伝送する光
ファイバと、前記レーザダイオードが背面側へ放出する
光を受光するモニタフォトダイオードとを備え、前記モ
ニタフォトダイオードの感度特性が負の温度係数を有す
るものである。
ザモジュールは、光を放出するレーザダイオードと、前
記レーザダイオードが前面側へ放出する光を伝送する光
ファイバと、前記レーザダイオードが背面側へ放出する
光を受光するモニタフォトダイオードとを備え、前記モ
ニタフォトダイオードの感度特性が負の温度係数を有す
るものである。
【００１０】また、前記モニタフォトダイオードがＩｎ
ＧａＡｓ−ＰＤであってもよい。
ＧａＡｓ−ＰＤであってもよい。
【００１１】また、前記光ファイバが、コア拡大ファイ
バであってもよい。
バであってもよい。
【００１２】また、前記光ファイバが、楔型ファイバで
あってもよい。
あってもよい。
【００１３】前記光ファイバが、前記光ファイバ内に形
成され、特定波長領域の光をレーザダイオード側へ反射
するファイバグレーティングを有していてもよい。
成され、特定波長領域の光をレーザダイオード側へ反射
するファイバグレーティングを有していてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施の形態に係る
半導体レーザモジュールの構成をブロック図にて示す。
本発明の実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、
ＬＤ１と光ファイバ２とを備えている。ＬＤ１背面側に
はＩｎＧａＡｓ−ＰＤを使用したモニタＰＤ１４が配置
され、ＬＤ１の背面光をモニタＰＤ１４でモニタし、こ
のモニタＰＤ電流が一定になるようＬＤの駆動を制御
し、光ファイバの光出力を一定に保つＡＰＣ回路５が使
用されている。
半導体レーザモジュールの構成をブロック図にて示す。
本発明の実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、
ＬＤ１と光ファイバ２とを備えている。ＬＤ１背面側に
はＩｎＧａＡｓ−ＰＤを使用したモニタＰＤ１４が配置
され、ＬＤ１の背面光をモニタＰＤ１４でモニタし、こ
のモニタＰＤ電流が一定になるようＬＤの駆動を制御
し、光ファイバの光出力を一定に保つＡＰＣ回路５が使
用されている。
【００１５】図２にＩｎＧａＡｓ−ＰＤの温度に対する
感度特性の測定結果を示す。ＩｎＧａＡｓ−ＰＤは温度
が高くなるにつれて感度が低下する負の温度係数を持っ
ており、図２のデータから５℃と４５℃との間での変動
量は０．２〜０．２５ｄＢの減少である。
感度特性の測定結果を示す。ＩｎＧａＡｓ−ＰＤは温度
が高くなるにつれて感度が低下する負の温度係数を持っ
ており、図２のデータから５℃と４５℃との間での変動
量は０．２〜０．２５ｄＢの減少である。
【００１６】図３にＩｎＧａＡｓ−ＰＤを用いた９８０
ｎｍ帯半導体レーザモジュールのＬＤ動作電流−ファイ
バ端光出力特性、図４にＩｎＧａＡｓ−ＰＤを用いた９
８０ｎｍ帯半導体レーザモジュールのモニタＰＤ電流−
ファイバ端光出力特性を示す。
ｎｍ帯半導体レーザモジュールのＬＤ動作電流−ファイ
バ端光出力特性、図４にＩｎＧａＡｓ−ＰＤを用いた９
８０ｎｍ帯半導体レーザモジュールのモニタＰＤ電流−
ファイバ端光出力特性を示す。
【００１７】図３において、ＬＤの温度による前面光出
力の変動は動作電流１５０ｍＡ時に５℃で７８．３ｍ
Ｗ、４５℃で７１．２ｍＷであり０．４１ｄＢの低下と
なっている（＝１０×ＬＯＧ（７１．２／７８．
３））。ＬＤの背面側に出射される光を受光するＩｎＧ
ａＡｓ−ＰＤは感度特性が負の温度係数を持つので、温
度上昇によってほとんど変動しないＬＤの背面側出射光
に対し、感度が下がった分モニタ電流が小さくなる。こ
の小さくなったモニタ電流に対してＡＰＣ回路がＬＤの
動作電流を大きくする方向にコントロールすることとな
る。
力の変動は動作電流１５０ｍＡ時に５℃で７８．３ｍ
Ｗ、４５℃で７１．２ｍＷであり０．４１ｄＢの低下と
なっている（＝１０×ＬＯＧ（７１．２／７８．
３））。ＬＤの背面側に出射される光を受光するＩｎＧ
ａＡｓ−ＰＤは感度特性が負の温度係数を持つので、温
度上昇によってほとんど変動しないＬＤの背面側出射光
に対し、感度が下がった分モニタ電流が小さくなる。こ
の小さくなったモニタ電流に対してＡＰＣ回路がＬＤの
動作電流を大きくする方向にコントロールすることとな
る。
【００１８】図４においてＩｎＧａＡｓ−ＰＤのモニタ
電流０．３９５ｍＡ時に５℃で７８．３ｍＷ、４５℃で
７４．８ｍＷとなっており０．２ｄＢの低下にとどまっ
ている（＝１０×ＬＯＧ（７４．８／７８．３））。こ
れがモジュールとしてのトラッキングエラーであり、Ｌ
Ｄの温度変動による低下よりもトラッキングエラーが改
善されている。
電流０．３９５ｍＡ時に５℃で７８．３ｍＷ、４５℃で
７４．８ｍＷとなっており０．２ｄＢの低下にとどまっ
ている（＝１０×ＬＯＧ（７４．８／７８．３））。こ
れがモジュールとしてのトラッキングエラーであり、Ｌ
Ｄの温度変動による低下よりもトラッキングエラーが改
善されている。
【００１９】本発明に係る半導体レーザモジュールは、
上記した構成以外に、図５に示すようなコア拡大ファイ
バ１２を使用するものであってもよい。コア拡大ファイ
バを使用することにより光軸ずれによるトレランスを緩
和でき、温度変化による光軸ずれの発生にも有利であ
り、さらに製造上の歩留まり向上も図ることができる。
上記した構成以外に、図５に示すようなコア拡大ファイ
バ１２を使用するものであってもよい。コア拡大ファイ
バを使用することにより光軸ずれによるトレランスを緩
和でき、温度変化による光軸ずれの発生にも有利であ
り、さらに製造上の歩留まり向上も図ることができる。
【００２０】また、図６に示すような先端を楔型に加工
した楔型ファイバ２２を使用するものであってもよい。
楕円形状出射光を有するＬＤの場合に結合効率を改善す
ることができるとともに、レンズ３を省略できるため部
品点数削減により低価格化が期待できる。
した楔型ファイバ２２を使用するものであってもよい。
楕円形状出射光を有するＬＤの場合に結合効率を改善す
ることができるとともに、レンズ３を省略できるため部
品点数削減により低価格化が期待できる。
【００２１】また、図７に示すようなファイバグレーテ
ィング３３を施した光ファイバ３２を使用するものであ
ってもよい。これにより、ＬＤの発振スペクトルを制御
して所望の波長が安定して得られる半導体レーザモジュ
ールが実現できる。
ィング３３を施した光ファイバ３２を使用するものであ
ってもよい。これにより、ＬＤの発振スペクトルを制御
して所望の波長が安定して得られる半導体レーザモジュ
ールが実現できる。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る半導体
レーザモジュールは、ＬＤの背面出射光を受光するモニ
タＰＤに感度特性が負の温度係数を有するＩｎＧａＡｓ
−ＰＤを使用するので、トラッキングエラーをＬＤ自体
の温度変動による低下よりも改善することができる。
レーザモジュールは、ＬＤの背面出射光を受光するモニ
タＰＤに感度特性が負の温度係数を有するＩｎＧａＡｓ
−ＰＤを使用するので、トラッキングエラーをＬＤ自体
の温度変動による低下よりも改善することができる。
【図１】 本発明の実施の形態に係る半導体レーザモジ
ュールの構成を示すブロック図。
ュールの構成を示すブロック図。
【図２】 ＩｎＧａＡｓ−ＰＤの温度に対する感度特性
の測定結果。
の測定結果。
【図３】 ＩｎＧａＡｓ−ＰＤを用いた９８０ｎｍ帯Ｌ
ＤモジュールのＬＤ動作電流−ファイバ端光出力特性。
ＤモジュールのＬＤ動作電流−ファイバ端光出力特性。
【図４】 ＩｎＧａＡｓ−ＰＤを用いた９８０ｎｍ帯Ｌ
ＤモジュールのモニタＰＤ電流−ファイバ端光出力特
性。
ＤモジュールのモニタＰＤ電流−ファイバ端光出力特
性。
【図５】 本発明の実施の形態に係るコア拡大ファイバ
を使用する半導体レーザモジュールの構成を示すブロッ
ク図。
を使用する半導体レーザモジュールの構成を示すブロッ
ク図。
【図６】 本発明の実施の形態に係る楔型ファイバを使
用する半導体レーザモジュールの構成を示すブロック
図。
用する半導体レーザモジュールの構成を示すブロック
図。
【図７】 本発明の実施の形態に係るファイバグレーテ
ィングを施した光ファイバを使用する半導体レーザモジ
ュールの構成を示すブロック図。
ィングを施した光ファイバを使用する半導体レーザモジ
ュールの構成を示すブロック図。
【図８】 従来の半導体レーザモジュールの構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図９】 Ｓｉ−ＰＤを用いた９８０ｎｍ帯半導体レー
ザモジュールのＬＤ動作電流−ファイバ端光出力特性。
ザモジュールのＬＤ動作電流−ファイバ端光出力特性。
【図１０】 Ｓｉ−ＰＤの温度に対する感度特性の測定
結果。
結果。
【図１１】 Ｓｉ−ＰＤを用いた９８０ｎｍ帯半導体レ
ーザモジュールのモニタＰＤ電流−ファイバ端光出力特
性。
ーザモジュールのモニタＰＤ電流−ファイバ端光出力特
性。
１ ＬＤ、 ２ 光ファイバ、 ３ レン
ズ、４ モニタフォトダイオード（Ｓｉ−ＰＤ）、５
ＡＰＣ回路、１２ コア拡大ファイバ、１４ モニタフ
ォトダイオード（ＩｎＧａＡｓ−ＰＤ）、２２ 楔型フ
ァイバ、３２ 光ファイバ、 ３３ ファイバー
グレーティング。
ズ、４ モニタフォトダイオード（Ｓｉ−ＰＤ）、５
ＡＰＣ回路、１２ コア拡大ファイバ、１４ モニタフ
ォトダイオード（ＩｎＧａＡｓ−ＰＤ）、２２ 楔型フ
ァイバ、３２ 光ファイバ、 ３３ ファイバー
グレーティング。
Claims (5)
- 【請求項１】光を放出するレーザダイオードと、 前記レーザダイオードが前面側へ放出する光を伝送する
光ファイバと、 前記レーザダイオードが背面側へ放出する光を受光する
モニタフォトダイオードとを備え、前記モニタフォトダ
イオードの感度特性が負の温度係数を有することを特徴
とする半導体レーザモジュール。 - 【請求項２】前記モニタフォトダイオードがＩｎＧａＡ
ｓ−ＰＤであ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。 - 【請求項３】前記光ファイバが、コア拡大ファイバであ
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
ーザモジュール。 - 【請求項４】前記光ファイバが、楔型ファイバであるこ
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
モジュール。 - 【請求項５】前記光ファイバが、前記光ファイバ内に形
成され、特定波長領域の光をレーザダイオード側へ反射
するファイバグレーティングを有していることを特徴と
する請求項１または２に記載の半導体レーザモジュー
ル。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001372506A JP2003174227A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 半導体レーザモジュール |
| US10/173,733 US6956880B2 (en) | 2001-12-06 | 2002-06-19 | Semiconductor laser module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001372506A JP2003174227A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003174227A true JP2003174227A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=19181386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001372506A Pending JP2003174227A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6956880B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003174227A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005150620A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2014119570A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Fujikura Ltd | 光パワーモニタ装置、製造方法、及び光パワーモニタ方法 |
| JP6593547B1 (ja) * | 2018-04-16 | 2019-10-23 | 三菱電機株式会社 | 光モジュール |
| JPWO2021251486A1 (ja) * | 2020-06-12 | 2021-12-16 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006080677A (ja) * | 2004-09-07 | 2006-03-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光データリンク |
| US20060132285A1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Paul Atkinson | Device and method for selectively controlling a processing device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4819241A (en) * | 1985-08-16 | 1989-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser diode driving circuit |
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