JPH0980274A - 半導体レーザモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザモジュールの自動光出力制御を
高精度に行う。 【解決手段】 従来のレーザダイオード素子の後方から
の発振光によるモニタではなく、前方から出射される発
振光を直接モニタする。レーザダイオード素子１と光フ
ァイバ１０の間に端面が斜めになるように光アイソレー
タ８を配置し、端面で発振光の一部が反射されるように
する。反射された光を、出射面とほぼ同一の面内に配置
されるフォトダイオード２により受光してモニタする。
レーザダイオード素子１の前方からの発振光を直接モニ
タしているので、前方と後方からの発振光の比率の温度
変化による変動の影響を受けることがなく、高精度で安
定した自動光出力制御が可能になる。反射した光がレー
ザダイオード素子１の出射面に結合しないようにするた
めに、キャップ４の窓ガラス３には発振光光軸と戻り光
光軸を遮蔽する吸収膜を形成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光計測に
使用する半導体レーザモジュールに関する。特に、光出
力を高精度で制御する機能を備えた半導体レーザモジュ
ールに関する。

【０００１】

【従来の技術】一般に、半導体レーザモジュールは、レ
ーザダイオード素子が周囲温度の変化等の変化に伴って
しきい値電流と微分量子効率が変化し、光出力も変動す
る。この変動を抑制して、光出力を一定に保持するため
に、通常はレーザダイオード素子からの発振光をフォト
ダイオードによって受光してモニタする。そして、モニ
タされた光出力によりレーザダイオード素子への注入電
流をフィードバック制御している。

【０００２】従来の半導体レーザモジュールの構成を図
４に示す。従来の半導体レーザモジュールでは、レーザ
ダイオード素子の後方にモニタ用のフォトダイオードを
配置し、後方から出射される発振光を受光している。

【０００３】レーザダイオード１は、サブマウント５に
搭載されている。さらに、サブマウント５は、壁部６に
搭載されている。キャップ４と窓ガラス３とは低融点ガ
ラス（図示せず）で接合されており、キャップ４とステ
ム１１とは、シーム溶接されている。レーザダイオード
素子１とフォトダイオード２はともに、キャップ４によ
り気密封止されている。

【０００４】レーザダイオード素子１は、光ファイバ１
０が配置されている側を前方とその反対側の後方の両方
に発振光を出射する。モニタ用にフォトダイオード２
は、レーザダイオード素子１の後方に配置されている。
レーザダイオード素子１の前方から出射された発振光
は、窓ガラス３を透過した後、レンズ７により集光さ
れ、光ファイバ１０の先端が成端処理された光ファイバ
１０に結合する。

【０００５】ここで、発振光が光ファイバ１０の端面や
光路中で反射され、戻り光がレーザダイオード素子１の
出射部に結合すると、レーザダイオードの発振状態が不
安定になる。そこで、戻り光の再結合を防止するため
に、通常、レーザダイオード素子１と光ファイバ１０の
間に、光を順方向にしか透過せず、逆方向に進行する光
を阻止する機能を有する光アイソレータが配置される。

【０００６】レーザダイオード素子１は、注入電流が外
部から与えられることにより、共振器内部で発振し、前
方および後方の両端面から光が出射される。共振器内部
で発振した光の一部を外部に出射するように、前方端面
と後方端面には所定の反射率を有する反射防止膜が施さ
れている。一般に、前方と後方から出射される発振光の
比率は上記反射防止膜の反射率等によって定まる。そし
て、注入電流が増大し、前方から出射される発振光の光
出力の増大に伴って、後方から出射されモニタされる光
の出力も増大する。従って、後方からの光をモニタする
ことによって、前方から出射され光ファイバに結合され
る光の出力を制御することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
半導体レーザモジュールは、レーザダイオード素子１の
前方から出射される光と後方から出射される光の比率が
一定との前提の下に、後方から出射される発振光を、後
方に配置されたフォトダイオードにより受光してモニタ
している。ところが、この前方からの光と後方からの光
の出力の比率は、温度変化により変動することが明らか
になった。この様子を示したのが、図５である。この図
は、素子単体でのトラッキングエラーを示しており、レ
ーザダイオード素子の後方から出力された発振光を受光
素子でモニタし、モニタ電流を一定にするように注入電
流を制御したときの前方の光出力変動である。図５から
わかるように、室温２５℃を中心に温度が上昇し高温側
に移行するにつれて、前方かたの光出力が本来よりも増
大し、逆に低温側に移行するにつれて光出力は低下す
る。これは、前方と後方からの発振光の光出力の比率の
変動に起因している。

【０００８】従って、後方から出射される光のモニタに
よっては、より高精度な自動光出力制御を行うことが困
難という問題がある。

【０００９】本発明の半導体レーザモジュールは、上述
の欠点に鑑みて、周囲温度が変化しても前方と後方の光
出力の比率の変動による影響を受けず、高精度な自動光
出力制御が可能な半導体レーザモジュールを提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した従来の半導体レ
ーザモジュールの欠点を除去して、高精度な自動光出力
制御が可能なように、本発明の半導体レーザモジュール
は、後方からの発振光によるモニタではなく、前方から
出射される発振光を直接モニタする。レーザダイオード
素子と光ファイバの間に端面が斜めになるように光アイ
ソレータを配置し、端面で発振光の一部が反射されるよ
うにする。反射された光を、出射面とほぼ同一の面内に
配置されるフォトダイオードにより受光してモニタす
る。レーザダイオード素子の前方からの発振光を直接モ
ニタしているので、前方と後方からの発振光の比率の温
度変化による変動の影響を受けることがなく、高精度で
安定した自動光出力制御が可能になる。反射した光がレ
ーザダイオード素子の出射面に結合しないようにするた
めに、キャップの窓ガラスには発振光光軸と戻り光光軸
を遮蔽する光吸収膜を形成することもできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の半導体レーザモジ
ュールを図面を参照して、詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の半導体レーザモジュール
の一実施例を示す縦断面図である。レーザダイオード素
子１はサブマウント５に搭載されている。さらに、サブ
マウント５は、壁部６に搭載されている。また、フォト
ダイオード２は、壁部６の端面に配置されている。キャ
ップ４と窓ガラス３とは低融点ガラス（図示せず）で接
合されている。キャップ４とステム１１とは、シーム溶
接され、レーザダイオード素子１とフォトダイオード２
は、ともにキャップ４内で気密封止されている。

【００１３】光ファイバ１０からの戻り光がレーザダイ
オード素子１の出射面に結合するのを防止するために、
レーザダイオード素子１と光ファイバ１０の間には、光
アイソレータ８が配置されている。

【００１４】レーザダイオード素子１の光出力は、窓ガ
ラス３を透過した後、レンズ７により集光され、光アイ
ソレータ８を通過し、光ファイバ端面９から光ファイバ
１０に結合される。ここで、光アイソレータ８の端面に
は、レーザダイオード素子１側の端面の透過率が９９％
となるように、誘電帯多層膜による反射防止膜が形成さ
れている。従って、光アイソレータ８に達したレーザダ
イオード素子１の光出力のうち、９９％は光アイソレー
タ８に入射され、残り１％の光は反射される。

【００１５】この光アイソレータ８の端面からの反射に
よる戻り光は、レンズ７を透過し、再び集光される。こ
のとき、光アイソレータ８は発振光の光軸に対して傾斜
して配置されているので、戻り光はレーザダイオード素
子１への結合せず、出射面とほぼ同一面上に配置された
フォトダイオード２の受光面に結合する。ここで、受光
された光が電流に変換されてモニタされ、自動光出力制
御が行われる。

【００１６】上述のように、本発明の半導体レーザモジ
ュールによれば、レーザダイオード素子の後方からの発
振光によるモニタするのではなく、直接前方からの発振
光を受光してモニタするので、後方との光出力の比率の
変動による影響は全く受けない。従って、高精度で安定
した光出力制御が可能になる。

【００１７】なお、上述した一実施例では、光アイソレ
ータ８の端面において反射させ、戻り光を送出すること
としたが、窓ガラスやその他の箇所によりこれを行って
もよい。

【００１８】次に、本発明の半導体レーザモジュールの
自動光出力制御の温度特性を、従来の構成のものと比較
して説明する。図２は、本発明および従来の半導体レー
ザモジュールの自動光出力制御の温度特性、すなわちモ
ジュールでのトラッキングエラーを示している。図から
明らかなように、従来は光出力制御した場合にあって
も、光ファイバから出射する光の出力は温度変化の影響
を受けていたが、本発明の半導体レーザモジュールによ
れば、全温度範囲にわたって安定した光出力が得られ
る。

【００１９】なお、本発明の半導体レーザモジュールの
戻り光のレーザダイオード素子１への結合を低減させ、
さらに安定化した自動光出力制御を行うこともできる。
上述の通り、モニタ用フォトダイオード２をレーザダイ
オード素子１に近接させて配置し、光アイソレータ８の
端面を斜めにしても、わずかな光はレーザダイオード素
子１の出射面に漏れて結合する。そこで、完全にこの漏
れ光を除去するために、本発明では、発振光光軸と戻り
光光軸の間に両者を隔てる遮蔽部を設けている。

【００２０】具体的な遮蔽部の構成として、図３に示さ
れるように、窓ガラス３に吸収膜を形成してアパーチャ
部１３を設ける。この光吸収膜により、戻り光をレーザ
ダイオード素子１の出射面に到達しないようにすること
ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザモジュールは、後方からの発振光によるモニタでは
なく、前方から出射される発振光を直接モニタするよう
にしたので、前方と後方の発振光の光出力の温度変換に
よる変動の影響を受けることがなく、高精度で安定した
自動光出力制御が可能になる。また、前方からの戻り光
のレーザダイオード素子１への影響を回避するために、
発振光と戻り光の光軸の間を遮断する構成を採用したこ
とにより、レーザダイオード素子１の発振に影響を及ぼ
すこともなく、安定した発振が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザモジュールの一実施例を
示す縦断面図である。

【図２】本発明と従来の半導体レーザモジュールのそれ
ぞれの自動光出力制御の温度特性を示す図である。

【図３】本発明の半導体レーザモジュールの一実施例に
おける遮蔽板の構成を示す図である。

【図４】従来の半導体レーザモジュールを示す縦断面図
である。

【図５】レーザダイオード素子単体でのトラッキングエ
ラーを示す図である。

【符号の説明】

１ レーザダイオード素子 ２ フォトダイオード ３ 窓ガラス ４ キャップ ５ サブマウント ６ 壁部 ７ レンズ ８ 光アイソレータ ９ 光ファイバ端末 １０ 光ファイバ １１ ステム １２ 出射端 １３ アパーチャ部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出射面より発振光を出射するレーザダイ
   オード素子と、 光ファイバと、 前記発振光を前記光ファイバに光学的に結合する結合手
   段と、 前記発振光の一部を反射させて戻り光を出力する反射手
   段と、 前記戻り光を受光する受光手段とを備えたことを特徴と
   する半導体レーザモジュール。
2. 【請求項２】 前記半導体レーザダイオードと前記光フ
   ァイバの間には、前記発振光が逆方向に進行して前記出
   射面に結合するのを防止する光アイソレータが配置され
   ていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザモ
   ジュール。
3. 【請求項３】 前記光アイソレータは、前記発振光の発
   振光光軸に対して該光アイソレータの光軸が傾斜するよ
   うに配置されていることを特徴とする請求項２記載の半
   導体レーザモジュール。
4. 【請求項４】 前記反射手段は、前記光アイソレータの
   前記レーザダイオード素子側の端面に配置されているこ
   とを特徴とする半導体レーザモジュール。
5. 【請求項５】 前記受光手段は、フォトダイオードであ
   ることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザモジュ
   ール。
6. 【請求項６】 前記フォトダイオードの受光面は、前記
   出射面とほぼ同一平面上にあることを特徴とする請求項
   ５記載の半導体レーザモジュール。
7. 【請求項７】 前記発振光光軸と前記戻り光の戻り光光
   軸の間に、該発振光と前記戻り光を遮蔽する遮蔽手段が
   形成されていることを特徴とする請求項６記載の半導体
   レーザモジュール。
8. 【請求項８】 前記遮蔽手段は、前記レーザダイオード
   素子と前記光アイソレータの間に配置される、前記発振
   光光軸と前記戻り光光軸の間に光を透過させない遮断部
   を有した光透過板であることを特徴とする請求項７記載
   の半導体レーザモジュール。
9. 【請求項９】 前記遮断部は、前記光透過板に形成され
   た誘電帯多層膜であることを特徴とする請求項８記載の
   半導体レーザモジュール。