JPH09153659A - 発光素子モジュール - Google Patents
発光素子モジュールInfo
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- JPH09153659A JPH09153659A JP31412995A JP31412995A JPH09153659A JP H09153659 A JPH09153659 A JP H09153659A JP 31412995 A JP31412995 A JP 31412995A JP 31412995 A JP31412995 A JP 31412995A JP H09153659 A JPH09153659 A JP H09153659A
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- JP
- Japan
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- light emitting
- light
- diffraction grating
- emitting device
- optical fiber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 歪みの少ない光を出力する発光素子モジュー
ルを提供する。 【解決手段】 本発明の発光素子モジュールは、光反射
面（１１）及び光出射面（１２）を有する半導体発光素
子（１０）と、この半導体発光素子の光出射面から出射
した光が入射するように配置され、屈折率が光軸に沿っ
て周期的に変化している回折格子（３０）がコア（２
１）に設けられた光ファイバ（２０）とを備え、光出射
面から出射した光が回折格子及び光反射面で反射される
ことによりレーザ発振を行うようになっている。そし
て、本発明では、上記の回折格子が、光出射面から出射
した光が光出射面から回折格子の先端に至るまでに通過
する光路の長さが２０ｍｍ以下となる位置に配置されて
いる。
ルを提供する。 【解決手段】 本発明の発光素子モジュールは、光反射
面（１１）及び光出射面（１２）を有する半導体発光素
子（１０）と、この半導体発光素子の光出射面から出射
した光が入射するように配置され、屈折率が光軸に沿っ
て周期的に変化している回折格子（３０）がコア（２
１）に設けられた光ファイバ（２０）とを備え、光出射
面から出射した光が回折格子及び光反射面で反射される
ことによりレーザ発振を行うようになっている。そし
て、本発明では、上記の回折格子が、光出射面から出射
した光が光出射面から回折格子の先端に至るまでに通過
する光路の長さが２０ｍｍ以下となる位置に配置されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野におい
て、光通信用の信号光光源やファイバ増幅器の励起用光
源等として用いられる発光素子モジュールに関するもの
である。
て、光通信用の信号光光源やファイバ増幅器の励起用光
源等として用いられる発光素子モジュールに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】高い反射率を有する光反射面とほとんど
光を反射しない光出射面とを有する半導体発光素子から
の光を回折格子が設けられた光ファイバに入射させ、こ
の回折格子と上記の光反射面との間で繰り返し光を反射
させることでレーザ発振を行う発光素子モジュールとし
ては、K.Petermann の著書“LASER DIODE MODULATION A
ND NOISE”（Kluwer Academic Publishers）の266 頁に
記載されているようなものが知られている。この発光素
子モジュールは、回折格子を用いたレーザ共振器を備え
ることで、単色性の高いレーザ光を出力するという特徴
を有している。
光を反射しない光出射面とを有する半導体発光素子から
の光を回折格子が設けられた光ファイバに入射させ、こ
の回折格子と上記の光反射面との間で繰り返し光を反射
させることでレーザ発振を行う発光素子モジュールとし
ては、K.Petermann の著書“LASER DIODE MODULATION A
ND NOISE”（Kluwer Academic Publishers）の266 頁に
記載されているようなものが知られている。この発光素
子モジュールは、回折格子を用いたレーザ共振器を備え
ることで、単色性の高いレーザ光を出力するという特徴
を有している。
【０００３】同様の発光素子モジュールは、B.P.Ventru
doらによる”Wavelength and Intensity Stabilizatio
n of 980nm Diode Lasers Coupled to Fiber Bragg Gra
tings ”（SEASTAR OPTICS INC. のカタログ中の文献）
にも記載されている。この発光素子モジュールは、ファ
イバ増幅器の励起用光源として用いられるものである。
そして、この文献には、半導体レーザと回折格子との間
の距離を５ｃｍ〜１０ｃｍ以上とすると、発光素子モジ
ュールのレーザ発振波長が安定すると記述されている。
doらによる”Wavelength and Intensity Stabilizatio
n of 980nm Diode Lasers Coupled to Fiber Bragg Gra
tings ”（SEASTAR OPTICS INC. のカタログ中の文献）
にも記載されている。この発光素子モジュールは、ファ
イバ増幅器の励起用光源として用いられるものである。
そして、この文献には、半導体レーザと回折格子との間
の距離を５ｃｍ〜１０ｃｍ以上とすると、発光素子モジ
ュールのレーザ発振波長が安定すると記述されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
文献では、発光素子モジュールの出力光の歪みを抑制す
るのに好適な回折格子の配置条件については、考察され
ていない。
文献では、発光素子モジュールの出力光の歪みを抑制す
るのに好適な回折格子の配置条件については、考察され
ていない。
【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みなされたもの
で、歪みの少ない光を出力する発光素子モジュールを提
供することを目的とする。
で、歪みの少ない光を出力する発光素子モジュールを提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の発光素子モジュールは、（ａ）光出射面
及びこの光出射面と対向する光反射面を有する半導体発
光素子と、（ｂ）この半導体発光素子の光出射面から出
射した光が一端面から入射するように配置され、コアの
所定部位に、屈折率が光軸に沿って周期的に変化してい
る回折格子が設けられた光ファイバと、を備え、上記の
光出射面から出射した光が回折格子及び光反射面で反射
されることによりレーザ発振を行う発光素子モジュール
であって、上記の回折格子が、光出射面から出射した光
が光出射面からこの回折格子の先端に至るまでに通過す
る光路の長さが２０ｍｍ以下となる位置に配置されてい
ることを特徴としている。
めに、本発明の発光素子モジュールは、（ａ）光出射面
及びこの光出射面と対向する光反射面を有する半導体発
光素子と、（ｂ）この半導体発光素子の光出射面から出
射した光が一端面から入射するように配置され、コアの
所定部位に、屈折率が光軸に沿って周期的に変化してい
る回折格子が設けられた光ファイバと、を備え、上記の
光出射面から出射した光が回折格子及び光反射面で反射
されることによりレーザ発振を行う発光素子モジュール
であって、上記の回折格子が、光出射面から出射した光
が光出射面からこの回折格子の先端に至るまでに通過す
る光路の長さが２０ｍｍ以下となる位置に配置されてい
ることを特徴としている。
【０００７】本発明者らの知見によれば、光出射面から
回折格子の先端に至るまでの光路長が２０ｍｍ以下であ
ると、発光素子モジュールから出力されるレーザ光の歪
みや雑音が十分に少なくなる。
回折格子の先端に至るまでの光路長が２０ｍｍ以下であ
ると、発光素子モジュールから出力されるレーザ光の歪
みや雑音が十分に少なくなる。
【０００８】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面が、光出射面の反射率を低下させる誘
電体膜によりコーティングされていると良い。この場
合、光反射面と回折格子との間での余分な反射が少なく
なり、光反射面と回折格子との間でレーザ共振が好適に
生じるようになるので、高い光出力を得ることができ
る。また、このような誘電体膜をコーティングして光出
射面の反射率を低下させることで、従来から半導体レー
ザとして使用されていた半導体素子を用いて本発明の発
光素子モジュールを容易に製造することができる。
光素子の光出射面が、光出射面の反射率を低下させる誘
電体膜によりコーティングされていると良い。この場
合、光反射面と回折格子との間での余分な反射が少なく
なり、光反射面と回折格子との間でレーザ共振が好適に
生じるようになるので、高い光出力を得ることができ
る。また、このような誘電体膜をコーティングして光出
射面の反射率を低下させることで、従来から半導体レー
ザとして使用されていた半導体素子を用いて本発明の発
光素子モジュールを容易に製造することができる。
【０００９】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面から出射した光が入射する光ファイバ
の端面が、この端面の反射率を低下させる誘電体膜によ
りコーティングされていると良い。この場合、光反射面
と回折格子との間での余分な反射が少なくなり、光反射
面と回折格子との間でレーザ共振が好適に生じるように
なるので、高い光出力を得ることができる。
光素子の光出射面から出射した光が入射する光ファイバ
の端面が、この端面の反射率を低下させる誘電体膜によ
りコーティングされていると良い。この場合、光反射面
と回折格子との間での余分な反射が少なくなり、光反射
面と回折格子との間でレーザ共振が好適に生じるように
なるので、高い光出力を得ることができる。
【００１０】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面から出射した光が入射する光ファイバ
の端面が、この光の入射軸に対して傾斜していると良
い。この場合、光反射面と回折格子との間での余分な反
射が少なくなり、光反射面と回折格子との間でレーザ共
振が好適に生じるようになるので、高い光出力を得るこ
とができる。
光素子の光出射面から出射した光が入射する光ファイバ
の端面が、この光の入射軸に対して傾斜していると良
い。この場合、光反射面と回折格子との間での余分な反
射が少なくなり、光反射面と回折格子との間でレーザ共
振が好適に生じるようになるので、高い光出力を得るこ
とができる。
【００１１】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面とこの光出射面から出射した光が入射
する光ファイバの端面との間の光路上に、光出射面から
出射した光を集束させて光ファイバに入射させる光結合
用レンズが配置されていると良い。この場合、半導体発
光素子と光ファイバとの光結合効率が高まり、光損失が
低減されるので、高い光出力を得ることができる。
光素子の光出射面とこの光出射面から出射した光が入射
する光ファイバの端面との間の光路上に、光出射面から
出射した光を集束させて光ファイバに入射させる光結合
用レンズが配置されていると良い。この場合、半導体発
光素子と光ファイバとの光結合効率が高まり、光損失が
低減されるので、高い光出力を得ることができる。
【００１２】このとき、光結合用レンズの光入射面及び
光出射面が、この光入射面及び光出射面の反射率を低下
させる誘電体膜によりコーティングされているとさらに
良い。この場合、光反射面と回折格子との間での余分な
反射が少なくなり、光反射面と回折格子との間でレーザ
共振が好適に生じるようになるので、高い光出力を得る
ことができる。
光出射面が、この光入射面及び光出射面の反射率を低下
させる誘電体膜によりコーティングされているとさらに
良い。この場合、光反射面と回折格子との間での余分な
反射が少なくなり、光反射面と回折格子との間でレーザ
共振が好適に生じるようになるので、高い光出力を得る
ことができる。
【００１３】本発明の発光素子モジュールは、半導体発
光素子の光出射面から出射した光が入射する光ファイバ
の端面がレンズ面となっていると良い。これにより光フ
ァイバの端面にレンズ機能が備わるので、半導体発光素
子と光ファイバとの光結合効率が高まり、光損失が低減
され、高い光出力を得ることができる。
光素子の光出射面から出射した光が入射する光ファイバ
の端面がレンズ面となっていると良い。これにより光フ
ァイバの端面にレンズ機能が備わるので、半導体発光素
子と光ファイバとの光結合効率が高まり、光損失が低減
され、高い光出力を得ることができる。
【００１４】このとき、上記の端面が、この端面の反射
率を低下させる誘電体膜によりコーティングされている
とさらに良い。この場合、光反射面と回折格子との間で
の余分な反射が少なくなり、光反射面と回折格子との間
でレーザ共振が好適に生じるようになるので、高い光出
力を得ることができる。
率を低下させる誘電体膜によりコーティングされている
とさらに良い。この場合、光反射面と回折格子との間で
の余分な反射が少なくなり、光反射面と回折格子との間
でレーザ共振が好適に生じるようになるので、高い光出
力を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明に
おいて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明
を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ず
しも一致していない。
発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明に
おいて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明
を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ず
しも一致していない。
【００１６】（実施形態１）図１は、本実施形態の発光
素子モジュールの構成を示す模式図である。この発光素
子モジュールは、所定波長帯（１．３１μｍ帯）の光を
出力する半導体発光素子１０と、この半導体発光素子１
０からの光が入射する光ファイバ２０ａとから構成され
ている。
素子モジュールの構成を示す模式図である。この発光素
子モジュールは、所定波長帯（１．３１μｍ帯）の光を
出力する半導体発光素子１０と、この半導体発光素子１
０からの光が入射する光ファイバ２０ａとから構成され
ている。
【００１７】半導体発光素子１０は、一般的なファブリ
ペロー型の半導体レーザと同様に、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰのヘテロ構造体から構成されており、このへテロ構
造体の両端には光反射面１１と光出射面１２が略平行に
対向するようにして設けられている。光反射面１１は、
半導体発光素子１０の出力波長である１．３１μｍの波
長の光を、約８０％と高い反射率で反射する。一方、光
出射面１２は、１．３１μｍの波長の光に対して、約
０．５％以下と低い反射率しか有していない。
ペロー型の半導体レーザと同様に、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰのヘテロ構造体から構成されており、このへテロ構
造体の両端には光反射面１１と光出射面１２が略平行に
対向するようにして設けられている。光反射面１１は、
半導体発光素子１０の出力波長である１．３１μｍの波
長の光を、約８０％と高い反射率で反射する。一方、光
出射面１２は、１．３１μｍの波長の光に対して、約
０．５％以下と低い反射率しか有していない。
【００１８】この半導体発光素子１０は、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰのヘテロ構造体を有する通常のファブリペロ
ー型半導体レーザを用意し、その光出射面に低反射コー
ティングを施すことで作製することができる。低反射コ
ーティングは、上記のファブリペロー型半導体レーザの
光出射面に、この光出射面の反射率を低下させる誘電体
膜を被覆することで完了する。
Ｐ／ＩｎＰのヘテロ構造体を有する通常のファブリペロ
ー型半導体レーザを用意し、その光出射面に低反射コー
ティングを施すことで作製することができる。低反射コ
ーティングは、上記のファブリペロー型半導体レーザの
光出射面に、この光出射面の反射率を低下させる誘電体
膜を被覆することで完了する。
【００１９】半導体発光素子１０には駆動回路（図示せ
ず）が接続されており、この駆動回路から半導体発光素
子１０に所定の動作電流が流されることでへテロ構造体
が励起され、約１．３１μｍを中心とした波長帯の自然
放出光を生ずるようになる。この自然放出光は、誘導放
出を引き起こしながらへテロ構造体の内部を進行し、誘
導放出光とともに光出射面１２から出射する。
ず）が接続されており、この駆動回路から半導体発光素
子１０に所定の動作電流が流されることでへテロ構造体
が励起され、約１．３１μｍを中心とした波長帯の自然
放出光を生ずるようになる。この自然放出光は、誘導放
出を引き起こしながらへテロ構造体の内部を進行し、誘
導放出光とともに光出射面１２から出射する。
【００２０】光ファイバ２０ａは、半導体発光素子１０
の光出射面１２から出射した光が、その端面２３から光
ファイバ２０ａのコア２１内に入射するように配置され
ている。この光ファイバ２０ａは、石英（ＳｉＯ2 ）ガ
ラス系のシングルモード光ファイバである。光ファイバ
２０ａのコア２１及びクラッド２２は、ともに石英ガラ
スから構成されているが、クラッド２２は実質的に純粋
な石英ガラスから構成されているのに対し、コア２１を
構成する石英ガラスには屈折率上昇材であるＧｅＯ2 が
添加されている。この結果、光ファイバ２０ａのコア２
１はクラッド２２よりも高い屈折率を有している。
の光出射面１２から出射した光が、その端面２３から光
ファイバ２０ａのコア２１内に入射するように配置され
ている。この光ファイバ２０ａは、石英（ＳｉＯ2 ）ガ
ラス系のシングルモード光ファイバである。光ファイバ
２０ａのコア２１及びクラッド２２は、ともに石英ガラ
スから構成されているが、クラッド２２は実質的に純粋
な石英ガラスから構成されているのに対し、コア２１を
構成する石英ガラスには屈折率上昇材であるＧｅＯ2 が
添加されている。この結果、光ファイバ２０ａのコア２
１はクラッド２２よりも高い屈折率を有している。
【００２１】半導体発光素子１０に対向する光ファイバ
２０ａの端面２３は、球面状に加工されている。この先
球加工は、光ファイバ２０ａの端面にレンズ機能を持た
せて、半導体発光素子１０と光ファイバ２０ａとの光結
合効率を高めるためのものである。また、端面２３に
は、端面２３の反射率を低下させる誘電体膜が被覆され
ている。
２０ａの端面２３は、球面状に加工されている。この先
球加工は、光ファイバ２０ａの端面にレンズ機能を持た
せて、半導体発光素子１０と光ファイバ２０ａとの光結
合効率を高めるためのものである。また、端面２３に
は、端面２３の反射率を低下させる誘電体膜が被覆され
ている。
【００２２】光ファイバ２０ａのコア２１には、回折格
子３０が設けられている。この回折格子３０は、実効屈
折率が光軸に沿った位置に応じて最小屈折率と最大屈折
率との間で周期的に変化するコア中の一領域である。言
い換えれば、回折格子３０は、光軸に沿って最小屈折率
と最大屈折率の間で繰り返し変化するような実効屈折率
分布を有する領域である。なお、この屈折率変化の周期
は、回折格子３０の周期、又は格子ピッチなどと呼ばれ
る。
子３０が設けられている。この回折格子３０は、実効屈
折率が光軸に沿った位置に応じて最小屈折率と最大屈折
率との間で周期的に変化するコア中の一領域である。言
い換えれば、回折格子３０は、光軸に沿って最小屈折率
と最大屈折率の間で繰り返し変化するような実効屈折率
分布を有する領域である。なお、この屈折率変化の周期
は、回折格子３０の周期、又は格子ピッチなどと呼ばれ
る。
【００２３】周知のように、回折格子３０は、ゲルマニ
ウムが添加された石英ガラスに紫外光を照射すると照射
部分の屈折率が紫外光の強度に応じた量だけ上昇する現
象を利用して形成することができる。すなわち、光ファ
イバのクラッドの表面からゲルマニウムが添加されてい
るコアに向けて紫外光の干渉縞を照射すれば、コアの干
渉縞照射領域に干渉縞の光強度分布に応じた実効屈折率
分布が形成される。このような実効屈折率分布を有する
領域が、回折格子３０である。この場合、回折格子３０
の最小屈折率は、コアの当初の実効屈折率（紫外光照射
前の実効屈折率）にほぼ等しいことになる。
ウムが添加された石英ガラスに紫外光を照射すると照射
部分の屈折率が紫外光の強度に応じた量だけ上昇する現
象を利用して形成することができる。すなわち、光ファ
イバのクラッドの表面からゲルマニウムが添加されてい
るコアに向けて紫外光の干渉縞を照射すれば、コアの干
渉縞照射領域に干渉縞の光強度分布に応じた実効屈折率
分布が形成される。このような実効屈折率分布を有する
領域が、回折格子３０である。この場合、回折格子３０
の最小屈折率は、コアの当初の実効屈折率（紫外光照射
前の実効屈折率）にほぼ等しいことになる。
【００２４】回折格子３０は、所定の回折波長（ブラッ
グ波長）λR を中心とした狭い波長帯にわたって光を反
射する。この回折波長λR は、 λR ＝２・ｎ・Λ …（１） ｎ：回折格子３０の最小屈折率 Λ：回折格子３０の周期 のように表される。
グ波長）λR を中心とした狭い波長帯にわたって光を反
射する。この回折波長λR は、 λR ＝２・ｎ・Λ …（１） ｎ：回折格子３０の最小屈折率 Λ：回折格子３０の周期 のように表される。
【００２５】本願の発光素子モジュールにおいて、回折
格子３０は、半導体レーザ１０の光出射面１２（実際に
は、低反射膜の表面）から回折格子３０の先端（光出射
面１２に光学的に最も近い部分）に至るまでの光路長Ｌ
が約２０ｍｍ以下となる位置に設けられている。なお、
半導体発光素子１０の光出射面１２から光ファイバ２０
ａの先端２３までの距離（光路長ではなく、実際の距
離）は、約１０μｍである。
格子３０は、半導体レーザ１０の光出射面１２（実際に
は、低反射膜の表面）から回折格子３０の先端（光出射
面１２に光学的に最も近い部分）に至るまでの光路長Ｌ
が約２０ｍｍ以下となる位置に設けられている。なお、
半導体発光素子１０の光出射面１２から光ファイバ２０
ａの先端２３までの距離（光路長ではなく、実際の距
離）は、約１０μｍである。
【００２６】次に、本実施形態の発光素子モジュールの
発光原理を説明する。半導体発光素子１０に駆動回路
（図示せず）から動作電流が流されると、半導体発光素
子１０の活性領域内で自然放出光が発生する。この自然
放出光は、誘導放出を引き起こしながら活性領域内を進
行して光出射面１２から出射する。低反射コーティング
によって光出射面１２の反射率は低くなっているため、
半導体発光素子１０の内部で発生した自然放出光および
誘導放出光の大部分は光出射面１２を透過して出射す
る。光出射面１２から出射した光は、球加工された端面
２３からファイバ２０ａに入射し、回折格子３０に到達
する。
発光原理を説明する。半導体発光素子１０に駆動回路
（図示せず）から動作電流が流されると、半導体発光素
子１０の活性領域内で自然放出光が発生する。この自然
放出光は、誘導放出を引き起こしながら活性領域内を進
行して光出射面１２から出射する。低反射コーティング
によって光出射面１２の反射率は低くなっているため、
半導体発光素子１０の内部で発生した自然放出光および
誘導放出光の大部分は光出射面１２を透過して出射す
る。光出射面１２から出射した光は、球加工された端面
２３からファイバ２０ａに入射し、回折格子３０に到達
する。
【００２７】回折格子３０は、半導体発光素子１０から
の光のうち、回折波長である１．３１μｍを中心とし
て、半導体発光素子１０よりも狭い波長帯の光を反射す
る。回折格子３０で反射された光は、端面２３から光フ
ァイバ２０ａを出射し、光出射面１２から半導体発光素
子１０に入射する。この入射光は、半導体発光素子１０
の活性領域内を誘導放出を引き起こしながら進行し、光
反射面１１に到達する。この後、光反射面１１で反射さ
れた光は誘導放出を引き起こしながら活性領域内を進行
し、光出射面１２から出射して、再び光ファイバ２０ａ
に入射する。この入射光は、回折格子３０に到達して再
び反射される。こうして、回折格子３０と光反射面１１
との間で繰り返し反射されることにより１．３１μｍの
波長の光は増幅され、最終的にレーザ発振が生ずる。こ
うして生成されたレーザ光は、回折格子３０を透過し、
光ファイバ２０ａ内を進行していく。従って、光ファイ
バ２０ａに光通信用の種々の機器を接続すれば、本実施
形態の発光素子モジュールを、光通信用の信号源として
使用することができる。
の光のうち、回折波長である１．３１μｍを中心とし
て、半導体発光素子１０よりも狭い波長帯の光を反射す
る。回折格子３０で反射された光は、端面２３から光フ
ァイバ２０ａを出射し、光出射面１２から半導体発光素
子１０に入射する。この入射光は、半導体発光素子１０
の活性領域内を誘導放出を引き起こしながら進行し、光
反射面１１に到達する。この後、光反射面１１で反射さ
れた光は誘導放出を引き起こしながら活性領域内を進行
し、光出射面１２から出射して、再び光ファイバ２０ａ
に入射する。この入射光は、回折格子３０に到達して再
び反射される。こうして、回折格子３０と光反射面１１
との間で繰り返し反射されることにより１．３１μｍの
波長の光は増幅され、最終的にレーザ発振が生ずる。こ
うして生成されたレーザ光は、回折格子３０を透過し、
光ファイバ２０ａ内を進行していく。従って、光ファイ
バ２０ａに光通信用の種々の機器を接続すれば、本実施
形態の発光素子モジュールを、光通信用の信号源として
使用することができる。
【００２８】本発明のような発光原理の発光素子モジュ
ールにおいて、出力光の雑音や歪みを少なくするために
は、半導体発光素子から出射した光が回折格子で反射さ
れて戻ってくるまでのフィードバック時間が、発光素子
モジュールの出力光の変調周期よりも十分に短い方が良
い。そして、フィードバック時間を短くするためには、
光出射面から回折格子までの光路長を短くしてやれば良
い。このような考察に基づき、本発明者らは、光出射面
１２から回折格子３０の先端に至るまでの光路長が２０
ｍｍ以下となる位置に回折格子３０を配置すれば、発光
素子モジュールの出力光の歪みを十分に抑えることがで
きるという事実を見い出した。
ールにおいて、出力光の雑音や歪みを少なくするために
は、半導体発光素子から出射した光が回折格子で反射さ
れて戻ってくるまでのフィードバック時間が、発光素子
モジュールの出力光の変調周期よりも十分に短い方が良
い。そして、フィードバック時間を短くするためには、
光出射面から回折格子までの光路長を短くしてやれば良
い。このような考察に基づき、本発明者らは、光出射面
１２から回折格子３０の先端に至るまでの光路長が２０
ｍｍ以下となる位置に回折格子３０を配置すれば、発光
素子モジュールの出力光の歪みを十分に抑えることがで
きるという事実を見い出した。
【００２９】本発明者らは、上記の知見を得るために、
回折格子３０の位置を変えながら、発光素子モジュール
の出力光の複合２次歪みを測定する実験を行った。図２
は、この実験により求められた、回折格子３０の位置と
発光素子モジュールの出力光歪みとの関係を示す図であ
る。この図において、回折格子３０の位置は、図１に示
すＬ、すなわち光出射面１２から回折格子３０の先端に
至るまでの光路長で表されている。歪みの測定は、半導
体発光素子１０に印加する動作電流を制御することで、
７７ｃｈで変調度ｍ＝４％の信号光を発光素子モジュー
ルから出力させて行った。また、測定は、変調周波数が
３００ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、１ＧＨｚのそれぞれにつ
いて行った。
回折格子３０の位置を変えながら、発光素子モジュール
の出力光の複合２次歪みを測定する実験を行った。図２
は、この実験により求められた、回折格子３０の位置と
発光素子モジュールの出力光歪みとの関係を示す図であ
る。この図において、回折格子３０の位置は、図１に示
すＬ、すなわち光出射面１２から回折格子３０の先端に
至るまでの光路長で表されている。歪みの測定は、半導
体発光素子１０に印加する動作電流を制御することで、
７７ｃｈで変調度ｍ＝４％の信号光を発光素子モジュー
ルから出力させて行った。また、測定は、変調周波数が
３００ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、１ＧＨｚのそれぞれにつ
いて行った。
【００３０】図２に示されるように、１ＧＨｚ以下の変
調周波数では、回折格子３０がＬ＝２０ｍｍ以内の位置
に配置されていると、発光素子モジュールの出力光の歪
みが、−２５ｄＢ以下と十分に少なくなる。従って、本
実施形態の発光素子モジュールは、光通信用の光源等と
して好適な使用が可能である。
調周波数では、回折格子３０がＬ＝２０ｍｍ以内の位置
に配置されていると、発光素子モジュールの出力光の歪
みが、−２５ｄＢ以下と十分に少なくなる。従って、本
実施形態の発光素子モジュールは、光通信用の光源等と
して好適な使用が可能である。
【００３１】また、本実施形態の発光素子モジュールで
は、半導体発光素子１０の光出射面１２、及び光ファイ
バ２０ａの端面２３に、誘電体膜による低反射コーティ
ングが施されているので、光反射面１２と回折格子３０
との間での余分な反射が抑えられている。これにより、
光反射面１２と回折格子３０との間で好適なレーザ共振
が生じるようになるので、本実施形態の発光素子モジュ
ールによれば、高い光出力を得ることができる。
は、半導体発光素子１０の光出射面１２、及び光ファイ
バ２０ａの端面２３に、誘電体膜による低反射コーティ
ングが施されているので、光反射面１２と回折格子３０
との間での余分な反射が抑えられている。これにより、
光反射面１２と回折格子３０との間で好適なレーザ共振
が生じるようになるので、本実施形態の発光素子モジュ
ールによれば、高い光出力を得ることができる。
【００３２】（実施形態２）図３は、本実施形態の発光
素子モジュールの構成を示す模式図である。本実施形態
と実施形態１との相違は、微小レンズ４０の存在、及び
光ファイバ２０の端面の形状であり、回折格子３０の配
置や光出射面１２の低反射コーティング、並びに発光素
子モジュールの発光原理は実施形態１と共通である。
素子モジュールの構成を示す模式図である。本実施形態
と実施形態１との相違は、微小レンズ４０の存在、及び
光ファイバ２０の端面の形状であり、回折格子３０の配
置や光出射面１２の低反射コーティング、並びに発光素
子モジュールの発光原理は実施形態１と共通である。
【００３３】図３に示すように、微小レンズ４０は、光
出射面１２と光ファイバ２０ｂの端面２４との間に配置
されている。この微小レンズ４０は、半導体発光素子１
０からの光を集束させて光ファイバ２０ｂに入射させ、
半導体発光素子１０から光ファイバ２０ｂへの光パワー
の結合を行う凸レンズである。微小レンズ４０として
は、従来から光通信で用いられているような通常の光結
合用レンズを用いることができる。なお、微小レンズ４
０の形状は、光出射面１２から回折格子３０に至るまで
の光路長が２０ｍｍ以下になるように決められる。
出射面１２と光ファイバ２０ｂの端面２４との間に配置
されている。この微小レンズ４０は、半導体発光素子１
０からの光を集束させて光ファイバ２０ｂに入射させ、
半導体発光素子１０から光ファイバ２０ｂへの光パワー
の結合を行う凸レンズである。微小レンズ４０として
は、従来から光通信で用いられているような通常の光結
合用レンズを用いることができる。なお、微小レンズ４
０の形状は、光出射面１２から回折格子３０に至るまで
の光路長が２０ｍｍ以下になるように決められる。
【００３４】このように本実施形態では、半導体発光素
子１０と光ファイバ２０ｂとの間に微小レンズ４０を配
置することで、半導体発光素子１０と光ファイバ２０ｂ
との光結合効率を高め、高い光出力を実現している。
子１０と光ファイバ２０ｂとの間に微小レンズ４０を配
置することで、半導体発光素子１０と光ファイバ２０ｂ
との光結合効率を高め、高い光出力を実現している。
【００３５】微小レンズ４０のレンズ面、すなわち微小
レンズ４０の光入射面と光出射面には、これらの面の反
射率を低下させる誘電体膜が被覆されている。これによ
り、光反射面１２と回折格子３０との間での余分な反射
が少なくなり、好適なレーザ共振が生じるようになるの
で、一層高い光出力を得ることができる。
レンズ４０の光入射面と光出射面には、これらの面の反
射率を低下させる誘電体膜が被覆されている。これによ
り、光反射面１２と回折格子３０との間での余分な反射
が少なくなり、好適なレーザ共振が生じるようになるの
で、一層高い光出力を得ることができる。
【００３６】光ファイバ２０ｂの半導体発光素子１０側
の端面２４は、半導体発光素子１０及び微小レンズ４０
からなる光学系の光軸に対して傾斜している。言い換え
れば、半導体発光素子１０及び微小レンズ４０からなる
光学系の光軸方向と、端面２４の法線方向とが一致しな
いように、光ファイバ２０ｂの端面に傾斜がつけられて
いる。これにより、光反射面１２と回折格子３０との間
での余分な反射が少なくなり、好適なレーザ共振が生じ
るようになるので、高い光出力を得ることができる。
の端面２４は、半導体発光素子１０及び微小レンズ４０
からなる光学系の光軸に対して傾斜している。言い換え
れば、半導体発光素子１０及び微小レンズ４０からなる
光学系の光軸方向と、端面２４の法線方向とが一致しな
いように、光ファイバ２０ｂの端面に傾斜がつけられて
いる。これにより、光反射面１２と回折格子３０との間
での余分な反射が少なくなり、好適なレーザ共振が生じ
るようになるので、高い光出力を得ることができる。
【００３７】また、実施形態１と同様に、光ファイバ２
０ｂの端面２４には、端面２４の反射率を低下させる誘
電体膜が被覆されているので、これによっても光反射面
１２と回折格子３０との間での余分な反射が少なくな
り、高い光出力を実現することができる。
０ｂの端面２４には、端面２４の反射率を低下させる誘
電体膜が被覆されているので、これによっても光反射面
１２と回折格子３０との間での余分な反射が少なくな
り、高い光出力を実現することができる。
【００３８】（実施形態３）図４は、本実施形態の発光
素子モジュールの構成を示す模式図である。本実施形態
と実施形態２との相違は、半導体発光素子１０と光ファ
イバ２０との間に配置された微小レンズの数であり、光
ファイバ２０ｂの端面２４の形状、回折格子３０の配置
や光出射面１２の低反射コーティング、並びに発光素子
モジュールの発光原理は実施形態２と共通である。
素子モジュールの構成を示す模式図である。本実施形態
と実施形態２との相違は、半導体発光素子１０と光ファ
イバ２０との間に配置された微小レンズの数であり、光
ファイバ２０ｂの端面２４の形状、回折格子３０の配置
や光出射面１２の低反射コーティング、並びに発光素子
モジュールの発光原理は実施形態２と共通である。
【００３９】図４に示すように、本実施形態の発光素子
モジュールでは、二つの微小レンズ４１及び４２が、半
導体発光素子１０と光ファイバ２０ｂとの間に配置され
ている。微小レンズ４１及び４２からなる光学系は、半
導体発光素子１０からの光を集束させて光ファイバ２０
ｂに入射させ、半導体発光素子１０から光ファイバ２０
ｂへの光パワーの結合を行うものである。微小レンズ４
１、４２としては、従来から光通信で用いられているよ
うな通常の光結合用レンズを用いることができる。微小
レンズ４１、４２の形状及び配置は、光出射面１２から
回折格子３０に至るまでの光路長が２０ｍｍ以下になる
ように決められる。
モジュールでは、二つの微小レンズ４１及び４２が、半
導体発光素子１０と光ファイバ２０ｂとの間に配置され
ている。微小レンズ４１及び４２からなる光学系は、半
導体発光素子１０からの光を集束させて光ファイバ２０
ｂに入射させ、半導体発光素子１０から光ファイバ２０
ｂへの光パワーの結合を行うものである。微小レンズ４
１、４２としては、従来から光通信で用いられているよ
うな通常の光結合用レンズを用いることができる。微小
レンズ４１、４２の形状及び配置は、光出射面１２から
回折格子３０に至るまでの光路長が２０ｍｍ以下になる
ように決められる。
【００４０】本実施形態でも、実施形態２と同様に、半
導体発光素子１０と光ファイバ２０ｂとの間に微小レン
ズ４１、４２を配置することで、半導体発光素子１０と
光ファイバ２０ｂとの光結合効率を高め、高い光出力を
実現している。
導体発光素子１０と光ファイバ２０ｂとの間に微小レン
ズ４１、４２を配置することで、半導体発光素子１０と
光ファイバ２０ｂとの光結合効率を高め、高い光出力を
実現している。
【００４１】また、微小レンズ４１及び４２の各光入射
面、光出射面には、これらの面の反射率を低下させる誘
電体膜が被覆されている。これにより、光反射面１２と
回折格子３０との間での余分な反射が少なくなり、好適
なレーザ共振が生じるようになるので、一層高い光出力
を得ることができる。
面、光出射面には、これらの面の反射率を低下させる誘
電体膜が被覆されている。これにより、光反射面１２と
回折格子３０との間での余分な反射が少なくなり、好適
なレーザ共振が生じるようになるので、一層高い光出力
を得ることができる。
【００４２】以上、本発明の実施形態について詳細に説
明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものでは
ない。例えば、上記の実施形態では、半導体発光素子の
出力波長（利得ピークの波長）と回折格子の回折波長と
を、同じく１．３１μｍとしたが、半導体発光素子の出
力波長と回折格子の回折波長とは、±５０ｎｍ以内のず
れがあっても良い。また、半導体発光素子の出力波長や
回折格子の回折波長は、１．３１μｍ帯に限定されるも
のではなく、必要となる光通信波長帯に応じて、１．４
８μｍ帯や１．５５μｍ帯としても良い。
明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものでは
ない。例えば、上記の実施形態では、半導体発光素子の
出力波長（利得ピークの波長）と回折格子の回折波長と
を、同じく１．３１μｍとしたが、半導体発光素子の出
力波長と回折格子の回折波長とは、±５０ｎｍ以内のず
れがあっても良い。また、半導体発光素子の出力波長や
回折格子の回折波長は、１．３１μｍ帯に限定されるも
のではなく、必要となる光通信波長帯に応じて、１．４
８μｍ帯や１．５５μｍ帯としても良い。
【００４３】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の発
光素子モジュールは、半導体発光素子の光出射面から回
折格子の先端までの光路長が２０ｍｍ以下となっている
ので、十分に歪みの少ない光を出力することができる。
光素子モジュールは、半導体発光素子の光出射面から回
折格子の先端までの光路長が２０ｍｍ以下となっている
ので、十分に歪みの少ない光を出力することができる。
【図１】実施形態１の発光素子モジュールの構成を示す
模式図である。
模式図である。
【図２】回折格子３０の位置と発光素子モジュールの出
力光歪みとの関係を示す図である。
力光歪みとの関係を示す図である。
【図３】実施形態２の発光素子モジュールの構成を示す
模式図である。
模式図である。
【図４】実施形態３の発光素子モジュールの構成を示す
模式図である。
模式図である。
１０…半導体発光素子、１１…光反射面、１２…光出射
面、２０ａ及び２０ｂ…光ファイバ、２１…コア、２２
…クラッド、２３…球端面、２４…傾斜端面、３０…回
折格子、４０〜４２…光結合用レンズ。
面、２０ａ及び２０ｂ…光ファイバ、２１…コア、２２
…クラッド、２３…球端面、２４…傾斜端面、３０…回
折格子、４０〜４２…光結合用レンズ。
Claims (8)
- 【請求項１】 光出射面及びこの光出射面と対向する光
反射面を有する半導体発光素子と、この半導体発光素子
の光出射面から出射した光が一端面から入射するように
配置され、コアの所定部位に、屈折率が光軸に沿って周
期的に変化している回折格子が設けられた光ファイバ
と、を備え、前記光出射面から出射した光が前記回折格
子及び前記光反射面で反射されることによりレーザ発振
を行う発光素子モジュールにおいて、 前記回折格子は、前記光出射面から出射した光が前記光
出射面からこの回折格子の先端に至るまでに通過する光
路の長さが２０ｍｍ以下となる位置に配置されているこ
とを特徴とする発光素子モジュール。 - 【請求項２】 前記半導体発光素子の光出射面が、この
光出射面の反射率を低下させる誘電体膜によりコーティ
ングされていることを特徴とする請求項１記載の発光素
子モジュール。 - 【請求項３】 前記半導体発光素子の光出射面から出射
した光が入射する前記光ファイバの前記端面が、この端
面の反射率を低下させる誘電体膜によりコーティングさ
れていることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジ
ュール。 - 【請求項４】 前記半導体発光素子の光出射面から出射
した光が入射する前記光ファイバの前記端面が、この光
の入射軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項
１記載の発光素子モジュール。 - 【請求項５】 前記半導体発光素子の光出射面とこの光
出射面から出射した光が入射する前記光ファイバの前記
端面との間の光路上には、前記光出射面から出射した光
を集束させて前記光ファイバに入射させる光結合用レン
ズが配置されていることを特徴とする請求項１記載の発
光素子モジュール。 - 【請求項６】 前記光結合用レンズの光入射面及び光出
射面が、この光入射面及び光出射面の反射率を低下させ
る誘電体膜によりコーティングされていることを特徴と
する請求項５記載の発光素子モジュール。 - 【請求項７】 前記半導体発光素子の光出射面から出射
した光が入射する前記光ファイバの前記端面がレンズ面
となっていることを特徴とする請求項１記載の発光素子
モジュール。 - 【請求項８】 前記端面が、この端面の反射率を低下さ
せる誘電体膜によりコーティングされていることを特徴
とする請求項７記載の発光素子モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31412995A JPH09153659A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 発光素子モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31412995A JPH09153659A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 発光素子モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09153659A true JPH09153659A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18049602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31412995A Pending JPH09153659A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 発光素子モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09153659A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065293A1 (en) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor module and optical amplifier |
| WO2015191952A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-17 | Seagate Technology Llc | Bragg grating external cavity laser |
| JP2019040046A (ja) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 公立大学法人大阪府立大学 | フォトニック結晶光回路および発光装置 |
-
1995
- 1995-12-01 JP JP31412995A patent/JPH09153659A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065293A1 (en) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor module and optical amplifier |
| WO2015191952A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-17 | Seagate Technology Llc | Bragg grating external cavity laser |
| JP2019040046A (ja) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 公立大学法人大阪府立大学 | フォトニック結晶光回路および発光装置 |
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