JPH01303777A - 半導体レーザモジユール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバ付半導体レーザモジュールに係り
、半導体レーザへの反射帰還光または外部注入部の偏波
状態を最適に制御し、反射帰還光による悪影響の低減、
或いは狭光スペクトル線幅化に好適な半導体レーザモジ
ュールの構成に関する。

〔従来の技術〕

従来の半導体レーザモジュールは、光ファイバピッグテ
ィル出力端からレーザへの反射戻り光の影響を低減する
ため、例えば「光アイソレータ内蔵ＤＦＢ−ＬＤモジュ
ール」、昭和６ｏ年度電子通信学会半導体・材料部門全
国大会分冊１第１２０頁、講演番号３０５に論じられて
いるように、ＹＩＧ、偏光プリズムなどの部品を用いた
光アイソレータ内蔵型となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、半導体レーザと光ファイバピッグティ
ルを結合する二つのレンズの間に、偏光子及び検光子と
しての偏光プリズム（ルチル）。

ファラデー回転子としてのＹＩＧ、およびＹＩＧに磁界
をかけるための永久磁石が挿入されている。

このため、反射減衰量３５ｄＢ程度が得られるが、偏光
プリズム、ＹＩＧなとの高価な光学部品が必要であり、
部品点数が多くなるため組立工程が頻雑となる。また、
必要な反射減衰量を得るために、ＹＩＧを通過するビー
ム形状の制御に十分注意が必要であり、偏光プリズム、
ＹＩＧ自体からの反射量も十分抑える工夫が必要である
。従って、光アイソレータ内蔵レーザモジュールは非常
に高価なものとなり、実システムでは使われにくいのが
現状である。

本発明の目的は、安価な部品を用いた簡易な構成により
、半導体レーザへの反射戻り光の影響を低減できる半導
体レーザモジュールを提供することにある。また、同様
の原理により、狭光スペクトル線幅化が可能な光ファイ
バ型外部共振器付半導体レーザモジュール、および光フ
ァイバ結合型注入同期半導体レーザ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〕

上記目的は、半導体レーザと光ファイバが結合された半
導体レーザモジュールにおいては、光ファイバの出力側
端面と半導体レーザとの間に、光ファイバ型外部共振器
付半遍体レーザモジュールにおいては、外部共振器用光
ファイバの高反射率端面と半導体レーザの間に、二つの
半導体レーザが光ファイバを介して結合された注入同期
型半導体レーザモジュールにおいては、二つの半導体レ
ーザの間に、それぞれ偏波制御器を挿入したことにより
、達成される。

〔作用〕

半導体レーザと光ファイバが単純に結合された半導体レ
ーザモジュールにおいては、光ファイバ出力端部の光コ
ネクタから半導体レーザへの反射戻り光により、半導体
レーザの雑音、光スペクトル、高周波特性、電流対光出
力特性などが変化し、これらにより光伝送特性が劣化す
ることが知られている。このため、一般にはファラデー
効果を利用した光アイソレータが使用される。しかし、
半導体レーザの出射光は直線偏波がＴＥ波となっている
ため、光コネクタなどからの反射戻り光の偏波状態を半
導体レーザ出射光の偏波状態と垂直なＴＭ波となるよう
制御すれば、反射戻り光が光伝送特性へ与える影響を最
小限に抑えることができる。また、光ファイバ型外部共
振器付半導体レーザモジュールにおいては、外部共振器
用光ファイバの高反射率端面からの反射戻り光の偏波状
態を半導体レーザ出射光の偏波状態と平行なＴＥ波とな
るよう制御すれば、このモジュールの目的である狭スペ
クトル線幅化を効率良く達成することができる。さらに
、二つの半導体レーザを光ファイバで結合した注入同期
半導体レーザモジュールにおいては、マスター・レーザ
からスレーブ・レーザへの外部注入光の偏波状態をスレ
ーブ・レーザで励起される光の偏波状態と平行なＴＥ波
となるよう制御すれば、効率良く注入同期現象を実現す
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第９図により説明する
。

第１の実施例を第１図に示す。半導体レーザ１の出射光
は結合用の第２レンズ５と第２レンズ５により、光ファ
イバピッグティル２に結合される。

光ファイバピッグティル２の入射側は反射光抑圧のため
一般に光軸に対して斜めに研磨されているが、出射側は
後続の光ファイバと低損失で接続する必要があるため一
般に光軸に対して垂直に研磨されている。このため、光
コネクタ３の部分から半導体レーザ１へ反射光が戻る６ 本発明では、光ファイバピッグティル２の一部分に偏波
制御器６が挿入される。同図に示すように、半導体レー
ザ１の出射光は一般に直線偏波であり、その偏波面が水
平である場合を考える。この出射光の一部は光コネクタ
３で反射されるが光ファイバピッグティル２を往徐する
ため、一般に楕円偏波となって、再び半導体レーザ１に
帰還する。しかし、偏波制御器６により、反射戻り光の
偏波状態を出射光の偏波面と垂直な直線偏波に変換する
ことにより、反射戻り光が半導体レーザ１の特性を変化
させることにより光伝送特性への悪影響を抑圧すること
ができる。

第２図は、偏波制御器６として用いる光ファイバ型偏波
制御器の構造図を示す。この例では光ファイバ７が３ケ
所でコイル状に巻かれており、これらのコイル８がつく
る面を同図（ｂ）のように回転することにより光ファイ
バの複屈折性に基づき、光ファイバ内の偏波状態を変化
させることができる。このため、この偏波制御器に入力
された光の偏波状態を所望の偏波状態に変換することが
できる。偏波制御器６としては、この他に、波長板、電
気光学結晶、ファラデー回転子などを利用したものがあ
る。

第３図は波長板を用いる場合であり、１／２波長板９と
１／４波長板１０を縦続に組み合わせることにより、任
意の偏波状態を所望の直線偏波に変換することができる
。。

第４図は、電気光学結晶を用いる場合であり、Ｌ　ｉ　
Ｎ　ｂ　Ｏｓのような複屈折性を有する材料の印加電界
を変化させることにより、任意の偏波状態を所望の直線
偏光に変換することができる。この例では、二つの電気
光学結晶１１を二段縦続に組み合わせており、印加電圧
■１およびｖ２を調整する。

第５図はファラデー回転子を用いる場合である。

光ファイバピッグティルは一般に数十備〜数ｍと短いた
めに、偏光度は比較的保たれており、反射戻り光の偏波
状態も直線偏波に近い。このため、直線偏波の偏波面を
回転させるだけでも十分であり、ファラデー回転子１２
を用いても同様の効果が得られる。この場合、偏波面は
、ファラデー回転子にかけられた光の進行方向の磁界の
大きさを変化させることにより制御可能である。

第２の実施例を第６図に示す。ここでは、偏波制御器６
を第ルンズ４と第２レンズ５の間に挿入し１反射戻り光
の偏波状態を制御する。この場合は、偏波制御器として
は入出力に光ファイバを用いない、波長板、電気光学結
晶、ファラデー回転子が適している。動作原理は第１の
実施例と全く同様である。

以上の実施例においては、半導体レーザモジュールの光
送信器への実装状態における光ファイバピッグティル内
の偏波状態に合わせて偏波制御器を調整しておけば、光
ファイバピッグティルが固定された状態であるので、半
導体レーザへの反射戻り光の偏波状態は常時一定に保た
れる。また、光送信器への実装後に１機械的振動、応力
が光ファイバピッグティルにかかる恐れがある場合には
。

わずかに偏波状態が変化することが考えられる。

これに対しては、半導体レーザの出力光の雑音または端
子電極に発生する雑音が反射戻り光の偏波状態に依存す
るため、その雑音を検出し、雑音が最小となるように偏
波制御器を制御する機能を付加することにより、さらに
信頼性の高い特性が得られる効果がある。

第１及び第２の実施例によれば、簡易かつ安価な構成に
より、半導体レーザへの反射戻り光が光伝送特性へ与え
る影響を最小限に抑圧できる効果がある。

第３の実施例を第７図に示す。本実施例では、第２の実
施例の構成において、偏波制御器６の前段（半導体レー
ザ側）に偏光プリズムや偏光板などの偏光子１３を挿入
した構成となっている。本実施例においても、第１の実
施例と同様に光コネクタ３の部分からの反射戻り光の偏
波状態を半導体レーザ１の出射光の偏波状態と垂直とな
るように、偏波制御器６を用いて制御する。偏光子１３
は、ある特定の直線偏光のみを低損失で通過させる。こ
のため、偏光子１３は半導体レーザ１の偏光方向に合わ
せて出力光が最大となるように設定する。したがって、
半導体レーザ１の偏波面と垂直成分の反射戻り光はこの
偏光子１３により遮断される。この結果、半導体レーザ
１の偏波面に平行な成分も垂直な成分も帰還しない。

第４の実施例を第８図に示す６本実施例では、第１の実
施例の構成において、第ルンズ４と第２レンズ５の間に
偏光子１３を挿入した構成となっており、第３の実施例
と同様に、光コネクタ３の部分からの反射戻り光は半導
体レーザ１の偏波面に平行な成分も垂直な成分も帰還し
ない。

第３及び第４の実施例によれば、簡易かつ安価な構成に
より、半導体レーザへの反射戻り光が光伝送特性へ与え
る影響を無視できる程度に抑圧できる効果がある。

第５の実施例を第９図に示す。本実施例はコヒーレント
光伝送などに用いられる外部共振器付半導体レーザモジ
ュールレこ関するもので、外部共振器として光ファイバ
１７の出力部の高反射率端面１８を用いている。半導体
レーザ１の出射光は結合用の第ルンズ４と第２レンズ５
により、光ファイバピッグティル２に結合される。コヒ
ーレント光伝送などでは、光コネクタ３の部分からの反
射戻り光が半導体レーザ１の光スペクトル特性へ大きく
影響するので、第２レンズ５と第２レンズ５との間に光
アイソレータ１４を用いている。

勿論、光アイソレータとしては従来例に示す如き一般的
な光アイソレータに限らず、本発明の第１〜第４の実施
例に示したものを光アイソレータとして用いても構わな
い、半導体レーザ１の後方出力光は第１ンズ１５と第２
レンズ１６により、光ファイバ型外部共振器１７に結合
され、高反射率端面１８により、半導体レーザ１へ帰還
される。

しかし、光ファイバを外部共振器として使用するため、
光ファイバ型外部共振器１７から再び出射される反射戻
り光の偏波状態を偏波制御器６により制御することが必
要であり、これにより効率的に半導体レーザ１へ帰還さ
せ、狭光スペクトル線幅化が可能となる。

第６の実施例を第１０図に示す。本実施例では、偏波制
御器６を光ファイバ型外部共振器１７の中間に挿入した
湯冷について示しており、動作原理は第５の実施例と全
く同様である。

第５及び第６の実施例によれば、光ファイバ型外部共振
器付半導体レーザモジュールにおいて簡易かつ安価な構
成により、効率良くレーザ光を帰還できる効果がある。

第７の実施例を第１１図に示す。本実施例は高速光伝送
における良好な単一スペクトル発振特性。

低チャーピング特性、或いは、コヒーレント光伝送にお
ける、狭光スペクトル特性などを目的とした注入同期現
象体レーザモジュールに関するもので、マスター・レー
ザ１８とスレーブ・レーザ１７とが光ファイバ１９およ
び２０により結合されている。半導体レーザの注入同期
方式においては、スレーブ・レーザ１７からマスター・
レーザ１８へ逆注入される光により、マスター・レーザ
１８の特性劣化するため、マスター・レーザ１８と光フ
ァイバ１９の結合用第１ンズ２２と第２レンズ２３との
間に光アイソレータ１４を用いている。勿論、光アイソ
レータとしては従来例に示す如き一般的な光アイソレー
タに限らず、本発明の第１乃至第４の実施例に示したも
のを光アイソレータとして用いても構わない。マスター
・レーザ１８の出力光は結合用レンズ２２．光アイソレ
ータ１４．レンズ２３．光ファイバ１９．光コネクタ２
１．光ファイバ２０．レンズ１６．偏波制御器６、およ
びレンズ１５を通して、スレーブ・レーザ１７へ注入さ
れる。マスター・レーザ１８とスレーブ・レーザ１７は
光ファイバ１９および２０を介して結合されているため
、スレーブ・レーザ１７へ注入される光の偏波状態を偏
波制御器６により制御することが必要であり、これによ
り効果的にマスター・レーザ１８の光をスレーブ・レー
ザに注入し、注入同期を実現する。

第８の実施例を第１２図に示す。本実施例では、偏波制
御器６を光ファイバ１９．２０の中間に挿入した場合に
ついて示しており、動作原理は第７の実施例と全く同様
である。

第７及び第８の実施例によれば、マスター・レーザとス
レーブ・レーザが光ファイバを介して結合された注入同
期半導体レーザモジュールにおいて、簡易かつ安価な構
成により、効率良く注入同期現象を実現できる効果があ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体レーザモジュールにおいて以下
の効果がある。

第一として、半導体レーザと光ファイバが単純に結合さ
れた半導体レーザモジュールにおいては、光ファイバ出
力端部の光コネクタなどからの半導体レーザへの反射戻
り光の偏波状態を半導体レーザ出射光の偏光状態と垂直
となるように制御できるので、簡単かつ安価な構成によ
れ反射戻り光が伝送特性へ与える影響を最小限に抑圧で
きる効果がある。

第二として、光ファイバ型外部共振器付半導体レーザモ
ジュールにおいては、外部共振器用光ファイバの高反射
率端面からの反射戻り光の偏波状態を半導体レーザ出射
光のと平行となるように制御できるので、簡易かつ安価
な構成により半導体レーザの狭スペクトル線幅化を効率
良、＜゛構成することができる効果がある。

第三として、二つの半導体レーザを光ファイバを介して
結合した注入同期半導体レーザモジュールにおいては、
マスター・レーザからスレーブ・レーザへの外部注入光
の偏波状態を、スレーブ・レーザで励起される光の偏波
状態と平行となるように制御できるので、効率良く注入
同期現象を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成図、第２図乃至第
χ図はそれぞれ偏波制御器の例を示す構造図、第６乃至
第１２図は、それぞれ本発明の他の実施例を示す構成図
である。 １・・・半導体レーザ、２・・・光ファイバピッグティ
ル、３・・・光コネクタ、４・・・レンズ、５・・・レ
ンズ、６・・・偏波制御器、７・・・光ファイバ、８・
・・光ファイバコイル、９・・・１７２波長板、１０・
・・１／４波長板、１１・・・電気光学結晶、１２・・
・ファラデー回転子、１３・・・偏光子、１４・・・光
アイソレータ、１５・・・レンズ、１６・・・レンズ、
１７・・・光ファイバ、１８・・。 高反射率端面、１９・・・光ファイバ、２０・・・光フ
ァイバ、２１・・・光コネクタ、２２・・・レンズ、２
３・・・レンズ。 第　１　図 ″４２０ 第　３　図 第４国 偽 紳門Ｃ ９幻交−＋テＬ ｊＯ翅沃−＆浅 第　５　久 第　ム　凶 第　ワ　７ ζ　　　　　５ 第　　ｃ　　　又 第　１０　　ア ／６　　／Ｓ　　　　　　Ａ　　　　　　　、５第　１
１　　目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザとその出射光を結合させた光ファイバ
   から成る半導体レーザモジュールにおいて、該光ファイ
   バの出力側端面と半導体レーザとの間に偏波制御器を挿
   入したことを特徴とする半導体レーザモジュール。 ２、半導体レーザとその出射光を結合させた光ファイバ
   から成る半導体レーザモジュールにおいて、該光フアイ
   ルバの出力側端面と半導体レーザとの間に偏光子と偏波
   制御器を挿入し、該偏光子は偏波制御器の半導体レーザ
   側に設置したことを特徴とする半導体レーザモジュール
   。 ３、特許請求の範囲第１項において、偏波制御器を光フ
   アイルバで構成したことを特徴とする半導体レーザモジ
   ュール。 ４、特許請求の範囲第１項において、偏波制御器をファ
   ラデー回転子で構成したことを特徴とする半導体レーザ
   モジュール。 ５、特許請求の範囲第１項において、偏波制御器を波長
   板で構成したことを特徴とする半導体レーザモジュール
   。 ６、特許請求の範囲第１項において、偏波制御器を電気
   光学結晶で構成したことを特徴とする半導体レーザモジ
   ュール。 ７、特許請求の範囲第２項において、偏波制御器を光フ
   ァイバで構成したことを特徴とする半導体レーザモジュ
   ール。 ８、特許請求の範囲第２項において、偏波制御器をファ
   ラデー回転子で構成したことを特徴とする半導体レーザ
   モジュール。 ９、特許請求の範囲第２項において、偏波制御器を波長
   板で構成したことを特徴とする半導体レーザモジュール
   。 １０、特許請求の範囲第２項において、偏波制御器を電
   気光学結晶で構成したことを特徴とする半導体レーザモ
   ジュール。 １１、半導体レーザとその出射光の一部を光ファイバの
   端面反射により該半導体レーザに帰還させる光ファイバ
   型外部共振器付半導体レーザモジュールにおいて、該外
   部共振器用光ファイバの高反射率端面と半導体レーザと
   の間に偏波制御器を挿入したことを特徴とする半導体レ
   ーザモジュール。 １２、特許請求の範囲第１１項において、偏波制御器を
   光ファイバで構成したことを特徴とする半導体レーザモ
   ジュール。 １３、特許請求の範囲第１１項において、偏波制御器を
   ファラデー回転子で構成したことを特徴とする半導体レ
   ーザモジュール。 １４、特許請求の範囲第１１項において、偏波制御器を
   波長板で構成したことを特徴とする半導体レーザモジュ
   ール。 １５、特許請求の範囲第１１項において、偏波制御器を
   電気光学結晶で構成したことを特徴とする半導体レーザ
   モジュール。 １６、注入同期方式を用いたマスター・レーザとスレー
   ブ・レーザから成り、それらのレーザが光ファイバを介
   して結合された半導体レーザモジュールにおいて、マス
   ター・レーザとスレーブ・レーザとの間に偏波制御器を
   挿入したことを特徴とする半導体レーザモジュール。 １７、特許請求の範囲第１６項において、偏波制御器を
   光ファイバで構成したことを特徴とする半導体レーザモ
   ジュール。 １８、特許請求の範囲第１６項において、偏波制御器を
   ファラデー回転子で構成したことを特徴とする半導体レ
   ーザモジュール。 １９、特許請求の範囲第１６項において、偏波制御器を
   波長板で構成したことを特徴とする半導体レーザモジュ
   ール。 ２０、特許請求の範囲第１６項において、偏波制御器を
   電気光学結晶で構成したことを特徴とする半導体レーザ
   モジュール。 ２１、半導体レーザと光ファイバと偏波制御器が一体化
   された半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザ
   の出力光の雑音を検出し、これを最小とするように偏波
   制御器を制御する機能を付加したことを特徴とする半導
   体レーザモジュール。 ２２、半導体レーザと光ファイバと偏波制御器が一体化
   された半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザ
   の端子電極に発生する雑音を検出し、これを最小とする
   ように偏波制御器を制御する機能を付加したことを特徴
   とする半導体レーザモジュール。