JPH03175685A

JPH03175685A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH03175685A
Application number: JP31419789A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Oshima; 茂大島; Mitsuko Nakamura; 中村　美都子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1991-07-30

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば光通信の光源に用いられ、半導体レ
ーザの放射光の波長を安定化させる半導体レーザ装置に
関する。

（従来の技術）従来より、光通信に用いる半導体レーザ装置として第３
図に示すものがある。第３図において、１１は半導体レ
ーザであり、発振波長（発振周波数）を制御することが
できる。この半導体レーザ１１の図中左側より出射され
た光Ｓ１はレンズ１２．１３を介して通信用光ファイバ
１４の入力端に集光される。また、半導体レーザ１１の
図中右側より出射された光Ｓ２はレンズ１５によって平
行光に変換された後、ビームスプリッタ１６によって２
方向に分岐される。分岐された一方の光Ｓ３はレンズ１
７を介してフォトダイオード１８に集光される。他方の
光Ｓ４はファブリペロー共振器１９に入射される。

このファブリペロ−共振器１９は一対の反射鏡１９１．
１９２を互いに光軸上で対向させ、距離りだけ離間させ
て構成したもので、この」（振器１９を透過した光は、
第４図に示すような自由スペクトル間隔λ２／２ｎＬ（
λ：波長、ｎ：ファブリペロー共振器１つ中の屈折率）
を周期として繰返す特性を持つ光となり、レンズ２０を
介してフォトダイオード２１に集光される。

よって、フォトダイオード２１の受光信号は共振器１つ
の透過光が受けた周波数変化に応じて変化する。したが
って、フォトダイオード１８゜２１の各受光出力の比を
測定すれば、半導体レーザ１１の発振波長λを知ること
ができる。一般に、この半導体レーザ１１の発振波長を
制御するには、フォトダイオード１８．２１の出力値の
比から半導体レーザ１１の発振波長を検出し、半導体レ
ーザ１１の温度、または注入電流を変化させることによ
り、欲する波長に制御する。

ところで、このような装置に用いられる従来のファブリ
ペロ−共振器の反射鏡は誘電体多層膜で形成されている
。この誘電体多層膜は空気中の湿度により波長特性がシ
フトすることが知られているが、従来ではファブリペロ
ー共振器に用いる反射鏡としては以下の理由により十分
と考えられている。

■ファプリベロー共振器の特性は、ａ−４πｎＬｅｏｓθ／λ Ｆ−πＪＲ／　（１−Ｒ）で与えられる。ここで、αは位相差、θはファブリペロ
−共振器への光入剃角、Ｆはファブリペロー共振器のフ
ィネス、Ｒは反射鏡の反射率である。

このことから、特性の波長軸に影響を！ｊえる量はｎＬ
ｅＯ８θのみであり、多層膜の波長シフトには依存しな
い。

■ファブリペロー共振器に用いる誘電体多層膜の反射率
特性は波長にして緩やかに変化する特性である。したが
って、湿度変化による多層膜の波長シフトが生じても反
対率の変化は極めて小さく、問題とならない。

しかし、上記の見解について高精度な実験により確めて
みたところ、実際には反射鏡を形成している誘電体多層
膜が湿度の影響を受けて屈折率が５〜６％変化してしま
い、これによって反射波の位相が変化し、共振器の波長
特性がシフトしてしまった。このようにファブリペロー
共振器の波長特性がシフトすると、該共振器を波長基準
としている半導体レーザの発振波長もシフトしてしまう
ので、湿度に対して安定した動作が得られなくなる。一
般に、湿度は温度とも関係するので、湿度安定性が悪い
装置は温度安定性も良くない傾向にある。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように従来の半導体レーザ装置では、ファブ
リペロー共振器の反射鏡に用いる誘電体多層膜の屈折率
が湿度変化に伴って変化し、反射波の位相が変化して、
共振器の波長特性をシフトさせてしまうため、湿度に対
して安定した動作が得られなかった。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので
、湿度変化に対して安定性がよい半導体レーザ装置を提
供することを目的とする。

〔発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するためにこの発明は、半導体レーザの
放射光の一部を誘電体多層膜による反射鏡を組合わせて
構成されるファブリペロ−共振器を介して受光素子で受
光し、この受光信号に基づいて前記半導体レーザの発振
を制御して放射光の波長を安定化する半導体レーザ装置
において、ｇｌ：ｃ！ソフアリペロ−共振器を完全気密
封止し、該共振器が湿度の影響を受けないようにする湿
度補償手段を具備して構成される。

特に、前記湿度補償手段は、前記ファブリペロ−共振器
をその先人出射端近傍に窓部材を配置したパッケージに
収納することにより完全気密封止することをｌ特徴とす
る。

また、前記パッケージ内に高純度不活性ガスもしくは窒
素ガスを封入することを特徴とする特（作　用）上記構成の半導体レーザ装置では、ファブリペロ−共振
器を完全気密封止することにより、誘７は体多ｊφ膜の
湿度による屈折率変化をなくし、反射波の位相変化を抑
え、・これによってファブリペロ−共振器の波長特性シ
フトを抑圧するようにしている。

特に、ファブリペロ−共振器をその先人出射端近傍に窓
部材を配置したパッケージに収納することにより完全気
密封止すれば、外部との干渉がなくなり、さらに温度に
よる影響が少なくなる。

また、前記パッケージ内に高純度ガスを封入すれば、パ
ッケージ内の水分がなくなり、完全に湿度による影響を
なくすことができる。

（実施例）以下、この発明の実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。但し、第１図及び第２図において第３図と同
一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分
を中心に説明する。

第１図は第１の実施例を示すもので、反射鏡１９＋、１
９□は誘電体多層膜で形成されている。

このため、前述のように湿度の影響を受けて反射光の位
相が変化し、その結果ファプリペロー共振器１９の波長
特性がシフトする。そこで、ここではファブリペロ−共
振器１９を完全気密封止するため、装置全体をパッケー
ジ２２内に収納する。

このような構成によれば、水分の出入りがなくなり、フ
ァブリペロ−共振器１９に対する湿度が一定となる。す
なわち、通常、半導体レーザ装置はペルチェ素子等によ
り温度制御を行うので、水分量、温度が一定ならばパッ
ケージ２２内の湿度は一定値になる。温度制御しない場
合には、水分量が一定でも湿度は一定にならないので、
水分のない高純度な不活性ガスあるいは窒素を封入して
おく。

したがって、上記構成による半導体レーザ装置は、ファ
ブリペロー共振器１９に対する湿度が一定となるため、
反射鏡１９＋、１９□の屈折率も一定となって高い精度
で半導体レーザ１１の発振波長を検出できるようになり
、これによって波長の安定した放射光を得ることができ
る。

第２図は第２の実施例を示すものである。この夫地例で
は、ファブリペロ−共振器３０は平行板３０、の先人出
面に反射鏡３０２，３０３を形成して構成される。この
ファブリペロ−共振器３０は完全気密封止するため、窓
部材３１１，３１２を備えた蓋３１３及び筺体３１４か
らなるパッケージ３１内に収められ、湿度の影響を受け
ないようになされている。窓部材３１１．３１２はガラ
ス、サファイア等を用いればよい。

この構成の特徴は以下の点にある。すなわち、第１の実
施例では、パッケージ２２内に高純度ガスを充填すると
、組立て時とは異なる波長特性にシフトしてしまうが、
第２の実施例では、予めファブリペロ−具振器３０をパ
ッケージ３１内に収納した後にレーザ装置に取付けるの
で、パッケージ３１に収納して波長特性がシフ）・シて
も、レーザ装置に取付ける際に入射角度を調整すること
により波長特性を決めることができる。したがって、第
２の実施例の構成によれば、高純度ガスの封入を容易に
行うことができる。

尚、この発明の適用はｔｊＳｌ、第２の実施例に示すよ
うな波長検出系に限定されるものではなく、例えばファ
ブリペロ−共振器の共振器長を交流信号で変調し、ファ
ブリペロー共振器の透過光を受光し、この受光信号と前
記交流信号を同期検波することにより、波長の誤差信号
を得るものに対しても適用できる。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、ファブリペロー共振器
を完全気密封止しているので、湿度に対して安定化され
、また湿度は温度にも関係するので、環境の温度変化に
対しても安定化され、さらに一般的な信頼性向上も期待
できる半導体レーザ装置を捉供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る半導体レーザ装置の第１の実施
例の構成を示す斜蜆図、第２図はこの発明に係る半導体
レーザ装置の他の実施例の構成を示す斜視図、第３図は
従来の半導体レーザ装置の一般的な構成を示す斜視図、
第４図は上記半導体レーザ装置に用いられるファブリペ
ロ−共振器の波長特性を示す特性図である。１１・・・半導体レーザ、１２，１３，１５゜１７．２
０・・・レンズ、１４・・・通信用光ファイバ、１６・
・・ビームスプリッタ、１８．２１・・・フォトダイオ
ード、１９．３０・・・ファブリペロー共振器、１９１
．１９２，３０２．３０＊・・・反射鏡、２２゜３１・
・・パッケージ、２３，３１１．３１□・・・窓部材、
３０．・・・平行板、３１３・・・蓋、３１４・・・筐
体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体レーザの放射光の一部を、誘電体多層膜に
よる反射鏡を組合わせて構成されるファブリペロー共振
器を介して受光素子で受光し、この受光信号に基づいて
前記半導体レーザの発振を制御して放射光の波長を安定
化する半導体レーザ装置において、前記ファブリペロー
共振器を完全にに気密封止し、該共振器が湿度の影響を
受けないようにする湿度補償手段を具備する半導体レー
ザ装置。
（２）前記湿度補償手段は、ファブリペロー共振器をそ
の光入出射端近傍に窓部材を配置したパッケージに収納
することにより完全気密封止することを特徴とする請求
項（１）記載の半導体レーザ装置。
（３）前記パッケージ内に高純度不活性ガスもしくは窒
素ガスを封入することを特徴とする請求項（２）記載の
半導体レーザ装置。