DE60036345T2

DE60036345T2 - Halbleiterlasermodul mit externem Resonator und doppelbrechenden Glasfasern

Info

Publication number: DE60036345T2
Application number: DE60036345T
Authority: DE
Inventors: Yutaka chome Chiyoda-ku Ohki; Yuichhiro Chiyoda-ku Irie; Takeharu Chiyoda-ku Yamaguchi
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2020-09-16
Also published as: EP1085622A1; US6683902B1; JP2001154068A; JP3857868B2; DE60036345D1; EP1085622B1

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterlasermodul und insbesondere ein Halbleiterlasermodul, das einen externen Resonator umfasst, der eine stabile Oszillationsbedingung aufweist.
Allgemeiner Stand der Technik
In den letzten Jahren sind Halbleiterlaser in großem Umfange als Lichtquellen für Signale und als Lichtquellen zum Pumpen optischer Faserverstärker im Bereich der optischen Übertragung zum Einsatz gelangt. Wenn ein Halbleiterlaser als eine Lichtquelle für Signale und als eine Lichtquelle für das Pumpen eines optischen Faserverstärkers für die optische Übertragung verwendet wird, dann wird der Halbleiterlaser oft in einem Halbleiterlasermodul eingesetzt, der eine Vorrichtung für das optische Koppeln von Laserstrahlen aus dem Halbleiterlaser (Halbleiterlaserelement) an eine Lichtleitfaser durch ein optisches Kopplungsmittel ist.
Um die Wellenlänge des Lichts, das von dem Halbleiterlaserelement emittiert wird, zu stabilisieren, koppelt dieses Halbleiterlasermodul zum Beispiel das Licht aus dem Halbleiterlaserelement durch ein Faser-Bragggitter (nachfolgend einfach als "FBG" bezeichnet) zurück.
Wenn jedoch das FBG in einem externen Resonator enthalten ist, dann können die Zustände des rückgekoppelten abgelenkten Lichts eine Komponente aufweisen, die sich in einer Polarisationsrichtung unterscheidet, welche durch den Halbleiterlaser in Abhängigkeit von den Formbedingungen der Lichtleitfaser, wie z.B. von einem Wickelverfahren, verstärkt werden kann, und effektiv verändert sich die rückgekoppelte Lichtmenge, und im Ergebnis können sich die Oszillationsbedingungen verändern.
Als eine Gegenmaßnahme dafür kann der Einsatz einer doppelbrechenden Faser in Betracht gezogen werden. Mit Hilfe einer doppelbrechenden Faser wird eine Polarisationsebene aufrechterhalten, die rückgekoppelte Lichtmenge kann nahezu gleichmäßig aufrechterhalten werden, und es wird möglich, die Fluktuation in den Oszillationsbedingungen zu unterdrücken, welche durch die Veränderung in der Form, wie z.B. durch das Wickelverfahren der Lichtleitfaser, erzeugt wird.
Es wurde jedoch festgestellt, dass der Einsatz der doppelbrechenden Faser einen nachteiligen Einfluss dahingehend aufweist, dass in gleichen Intervallen im Spektrum Spitzen auftreten und dass die Oszillationsbedingungen im Zeitverlauf instabil werden.
Ist hier die Länge vom Einfallsende an der Seite der optischen Kopplungsmittels zur Mitte des Reflexionsteils in der Lichtleitfaser durch L gegeben, die Größe der Doppelbrechung der Lichtleitfaser durch Δn gegeben und die Oszillationswellenlänge durch λ gegeben, dann unterscheidet sich der Ausbreitungskoeffizient des Lichts gemäß den Charakteristiken der doppelbrechenden Faser zwischen den Eigenachsen, das heißt zwischen der X-Achse und der Y-Achse, weshalb dann, wenn das Licht nach der Reflexion durch das FBG zurückkommt, die Phasendifferenz 4π·Δn·L/λ zwischen dem Licht, das sich längs der jeweiligen Eigenachsen ausbreitet, auftritt.
Andererseits oszilliert das Halbleiterlaserelement in der TE(transversalen elektrischen)-Mode, wobei auch ein sehr geringer Anteil der TM(transversalen magnetischen)-Mode vorliegt.
Auch wenn die Eigenachsen der doppelbrechenden Faser etwas gegenüber der Richtung der TE-Mode des Halbleiterlaserelements verschoben und am Modul fixiert sind, wird das Licht sowohl in die X-Achse als auch in die Y-Achse der doppelbrechenden Faser eingeleitet.
Es gibt auch keine Möglichkeit, dass das Crosstalk zwischen den Eigenachsen der doppelbrechenden Faser absolut 0 wird.
Wegen der oben beschriebenen Faktoren wird angenommen, dass die Spitzenwerte im Spektrum bei Intervallen von λ²/(2·Δn·L) auftreten, wenn das Licht in geringem Umfange sowohl in die X-Achse als auch die Y-Achse eingeleitet wird und das Licht, welches eine Interferenz infolge der Phasendifferenz bei der Ausbreitung beider Lichtanteile erzeugt hat, in das Halbleiterelement in der Polarisationsrichtung zurückgekoppelt wird, die verstärkt werden kann.
Solche überhöhten Spitzen sind einer der Gründe für den schädlichen Einfluss derart gewesen, dass die Zeitinstabilität in den Oszillationsbedingungen des oben beschriebenen Halbleiterlaserelements mit dem FBG auftritt.
6 ist eine schematische Ansicht eines Halbleiterlasermoduls 10 entsprechend dem Stand der Technik.
In 6 umfasst das Halbleiterlasermodul 10 ein Halbleiterlaserelement 12a und ein optisches Kopplungsmittel 12b, das aus einer Linse usw. in einer Baugruppe 12 besteht.
Dann ist in der Baugruppe 12 ein Ende (Einfallsende) einer Lichtleitfaser 13a angeordnet, die aus einer doppelbrechenden Faser aufgebaut ist, welche über das optische Kopplungsmittel 12b das von dem Halbleiterlaserelement 12a emittierte Licht empfängt und welche sich zur Außenseite der Baugruppe 12 hin erstreckt.
An der anderen Endseite der Lichtleitfaser 13a ist ein optischer Verbinder 15 vorgesehen. 14 bezeichnet ein FBG, welches in der Lichtleitfaser 13a vorgesehen ist und einen externen Resonator umfasst.
7 ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Beziehung zwischen der Ausgangsintensität und der Oszillationswellenlänge des Halbleiterlasermoduls 10 zeigt. Wie in 7 gezeigt ist, kann die stabile Oszillation mit einem hohen Modenunterdrückungsverhältnis bei der Mittenwellenlänge der Reflexion des FBG λ_FBG nicht ausgeführt werden, und die Spitzen werden bei Intervallen von λ²/(2·Δn·L) erzeugt.
In US-A-5659559 wird ein Halbleitermodul offenbart, in dem eine Lichtleitfaser, die optisch an das Halbleiterlaserelement gekoppelt ist, mit einem Reflexionsteil versehen ist, um das vom Halbleiterlaserelement emittierte Licht in dieses zurück zu reflektieren, wodurch ein externer Resonator ausgebildet wird.
Aufgabe und Kurzdarstellung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Halbleiterlasermodul bereit, wie es in Anspruch 1 festgelegt ist.
Das Halbleiterlasermodul kann die Merkmale eines beliebigen oder mehrerer der abhängigen Ansprüche 2 bis 19 aufweisen.
Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung derartiger Probleme, wie den instabilen Oszillationsbedingungen des Halbleiterlasermoduls gemäß dem Stand der Technik, vorgesehen, und ihre Aufgabe ist es, einen Halbleiterlasermodul bereitzustellen, in dem stabile Oszillationsbedingungen unabhängig von den Fluktuationen in der Form, wie z.B. von einem Wicklungsverfahren der Lichtleitfaser, bereitgestellt werden können.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Halbleiterlasermodul bereit, welches die folgende Konstruktion aufweist. Das heißt, ein Halbleiterlasermodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Halbleiterlasermodul mit einem Halbleiterlaserelement und einer Lichtleitfaser, die durch ein optisches Kopplungsmittel optisch angekoppelt ist, wobei an der Lichtleitfaser ein Reflexionsteil für die Reflexion des vom Halbleiterlaserelement emittierten Licht zur Seite des Halbleiterlaserelements hin und eine doppelbrechende Faser vorgesehen ist, die zwei Eigenachsen aufweist und doppelbrechende Charakteristiken bereitstellt, wobei die doppelbrechende Faser mindestens zwischen dem Einfallsende auf der Seite des optischen Kopplungsmittels der Lichtleitfaser und unmittelbar vor dem Reflexionsteil vorgesehen ist, wobei die Lichtleitfaser mindestens einen Verbindungsteil aufweist, an dem die doppelbrechenden Fasern miteinander verbunden sind, und wobei die Eigenachsen der verbundenen doppelbrechenden Fasern an dem Verbindungsteil in einem Zustand sind, wo die Eigenachsen mit Bezug aufeinander um einen gängigen Drehwinkel θ versetzt sind.
Der Verbindungsteil zwischen den doppelbrechenden Fasern ist gewöhnlich schmelzverbunden, und vorzugsweise ist der Verbindungsteil zwischen den doppelbrechenden Fasern innerhalb der Länge L/2 ± L/3 von der Seite des optischen Kopplungsmittels aus angeordnet, wobei die Länge von dem Einfallsende am optischen Kopplungsmittel zur Mittenlage des Reflexionsteils der Lichtleitfaser gleich L gesetzt ist.
Außerdem liegt der gängige Drehwinkel θ vorzugsweise innerhalb von 90 ± 10° oder innerhalb von 45 ± 10°.
Der Reflexionsteil kann ein Faser-Bragggitter, einen optischen Verbinder oder eine Faserschnittfläche umfassen.
Zusätzlich umfasst die doppelbrechende Faser eine Lichtleitfaser, in welcher der Kern einer axial asymmetrischen Spannungsbeanspruchung unterworfen wird, das heißt, sie ist irgendeine von den PANDA-Fasern, deren spannungsbeanspruchter Teil einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, von den Schmetterlingsfasern, deren spannungsbeanspruchter Teil einen fächerförmigen Querschnitt aufweist, oder von den oval ummantelten Fasern, deren spannungsbeanspruchter Teil einen ovalen Querschnitt aufweist, oder von den Ovalkern-Lichtleitfasern, in denen der Kern oval ist und die Wellenleiterstruktur des Kerns axial asymmetrisch ist.
Die Lichtleitfaser kann eine doppelbrechende Faser umfassen, die eine gängige Länge L3 aufweist, die von der Mittenlage in der Längsrichtung des Reflexionsteils zur Seite der optischen Übertragungsrichtung hin vorgesehen ist, und ferner kann sie eine zweite polarisationsunabhängige Faser umfassen, die eine gängige Länge L4 aufweist, die an einer Spitze der doppelbrechenden Faser angeschlossen ist, welche die gängige Länge L3 aufweist.
In einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist die Länge vom Einfallsende zum Verbindungsteil der doppelbrechenden Faser, die zwischen dem Einfallsende an der Seite des optischen Kopplungsmittels und unmittelbar vor dem Reflexionsteil der Lichtleitfaser vorgesehen ist, als L1 festgelegt, die Länge von dem Verbindungsteil der doppelbrechenden Faser zur Mittenlage des Reflexionsteils ist als L2 festgelegt, und |L1 – L2| ist als ΔL festgelegt und wobei ΔL ≠ 0 ist, und die gängige Länge L3 der doppelbrechenden Faser, die von der Mittenlage des Reflexionsteils zur Seite der optischen Übertragung hin vorgesehen ist, ist 1/ΔL ≤ 1/L3.
In einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist die folgende Konstruktion vorgesehen. Das heißt, die Lichtleitfaser umfasst eine doppelbrechende Faser, welche eine gängige Länge L3 aufweist, die von der Mittenlage des Reflexionsteils zur Seite der optischen Übertragungsrichtung hin vorgesehen ist, und wobei die Oszillationswellenlänge λ ist, die Größe der Doppelbrechung der doppelbrechenden Faser Δn ist, die Länge vom Einfallsende zum Verbindungsteil der Lichtleitfaser L1 ist, die Länge vom Verbindungsteil zur Mittenlage des Reflexionsteils der Lichtleitfaser L2 ist, und wobei eine Größe durch L_x festgelegt ist, die durch die folgende Formel gegeben ist, welche die Werte von L1 und L2 sowie L3 als Rechenwerte wie auch die Rechenwerte aller Kombinationen aus einer Addition und Subtraktion von L1 und L2 und L3 enthält; Lx = |21L1 ± P2L2 ± P3L3| (Pi = 0 oder 1, ΣPi ≠ 0, i = 1,2,3),das Oszillationsspektrum weist keinerlei Spitzenintervalle auf, die durch λ²/(2·Δn·L_x) ausgedrückt werden.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Halbleiterlasermodul bereit, das die folgende Konstruktion aufweist. Das heißt, das ein Halbleiterlaserelement umfassende Halbleiterlasermodul und eine Lichtleitfaser sind optisch mit Hilfe eines optischen Kopplungsmittels verbunden, wobei an der Lichtleitfaser ein Reflexionsteil für die Reflexion des vom Halbleiterlaserelement zur Seite des Halbleiterlaserelements hin emittierten Lichts und eine doppelbrechende Faser vorgesehen sind, die mit doppelbrechenden Charakteristiken ausgestattet ist, wobei die doppelbrechende Faser zumindest zwischen dem Einfallsende an der Seite des optischen Kopplungsmittels und unmittelbar vor dem Reflexionsteil vorgesehen ist, und wobei die zwei orthogonalen Eigenachsen der doppelbrechenden Fasern, welche Brechungsindizes aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, als X-Achse bzw. Y-Achse definiert sind, und wobei dann, wenn das vom Halbleiterlaserelement emittierte Licht in die Lichtleitfaser eingeleitet, durch den Reflexionsteil reflektiert und zum Einfallsende zurückgeleitet wird, der Wert ΔΦ der Phasendifferenz zwischen dem Licht, das mit seiner X-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner X-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, und dem Licht, das mit seiner Y-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner Y-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, so eingestellt ist, dass er kleiner als der Wert von 4π·Δn·L/λ wird, der aus der Länge vom Einfallsende an der Seite des optischen Kopplungsmittels zur Mitte des Reflexionsteils der Lichtleitfaser L, der Größe der Doppelbrechung Δn der Lichtleitfaser und der Oszillationswellenlänge λ abgeleitet ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Halbleiterlasermodul bereit, das die folgende Konstruktion aufweist. Das heißt, das ein Halbleiterlaserelement umfassende Halbleiterlasermodul und eine Lichtleitfaser sind optisch mit Hilfe eines optischen Kopplungsmittels verbunden, wobei an der Lichtleitfaser ein Reflexionsteil für die Reflexion des vom Halbleiterlaserelement zur Seite des Halbleiterlaserelements hin emittierten Lichts und eine doppelbrechende Faser vorgesehen sind, die mit doppelbrechenden Charakteristiken ausgestattet ist, wobei die doppelbrechende Faser zumindest zwischen dem Einfallsende an der Seite des optischen Kopplungsmittels und unmittelbar vor dem Reflexionsteil vorgesehen ist, und wobei die zwei orthogonalen Eigenachsen der doppelbrechenden Fasern, welche Brechungsindizes aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, als X-Achse bzw. Y-Achse definiert sind, und wobei dann, wenn das vom Halbleiterlaserelement emittierte Licht in die Lichtleitfaser eingeleitet, durch den Reflexionsteil reflektiert und zum Einfallsende zurückgeleitet wird, der Wert ΔΦ der Phasendifferenz zwischen dem Licht, das mit seiner X-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner X-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, und dem Licht, das mit seiner X-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner X-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, größer ist als der Wert von 4π·n_LD·L_LD/λ wird, der aus dem Brechungsindex der Laserdiode (Chip) n_LD, der Resonatorlänge des Halbleiterlaserelements (Element) L_LD und der Oszillationswellenlänge λ abgeleitet ist.
Entsprechend dem Halbleiterlasermodul, das die oben beschriebene Konstruktion aufweist, wird zur Stabilisierung der Oszillationsbedingungen die Phasendifferenz zwischen den Eigenachsen der doppelbrechenden Faser (die hier nachfolgend einfach als "Phasendifferenz" bezeichnet wird) zu der Zeit, wenn das Licht eingeleitet und zurückgeleitet wird, beeinflusst, wodurch die Zielstellung erreicht wird.
In der vorliegenden Erfindung wird die Phasendifferenz durch zwei konkrete Beeinflussungen beeinflusst, das heißt, indem die Eigenachsen der doppelbrechenden Faser in der Mitte (Verbindungsteil) des externen Resonators um einen gängigen Winkel Θ gedreht werden und indem die Lage des Verbindungsteils in der Längsrichtung der Lichtleitfaser geeignet angepasst wird, und im Ergebnis werden die Oszillationsbedingungen stabilisiert.
Durch Drehen und Verbinden der Achsen der doppelbrechenden Faser wird nur die optische Phase beeinflusst, und der ursprüngliche Effekt, die Polarisation beizubehalten, geht nicht verloren, wodurch die rückgekoppelte Lichtmenge gleichmäßig erhalten bleibt.
Wenn jedoch eine Phasendifferenz vorliegt, entstehen im Oszillationsspektrum Spitzen bei Intervallen von λ²/(2·Δn·L_x). Hierbei ist λ eine Oszillationswellenlänge des externen Resonators, Δn ist eine Brechungsindexdifferenz zwischen den Eigenachsen der doppelbrechenden Faser (die hier nachfolgend als "Doppelbrechungswert" bezeichnet wird).
Deshalb werden in der vorliegenden Erfindung durch Verringern der Phasendifferenz derartige Spitzenintervalle sehr breit gemacht, zum Beispiel breiter als das Gewinnspektrum des Halbleiterlaserelements, oder die Spitzenintervalle werden breiter gemacht als ihre spektrale Reflexionsbandbreite, wenn ein FBG verwendet wird, wodurch die Spitzen, die im Oszillationsspektrum auftreten, beseitigt oder beträchtlich vermindert werden.
Vorzugsweise werden die Spitzenintervalle unendlich, wenn die Phasendifferenz beseitigt werden kann, und im Wesentlichen sind die Spitzen nicht vorhanden, weshalb die Oszillationsbedingungen des externen Resonators stabilisiert werden.
Andererseits werden die Spitzenabstände durch ein starkes Vergrößern der Phasendifferenz enger gemacht als die Longitudinalmodenintervalle, die auf Basis der Oszillatorlänge L_LD des Halbleiterlaserelements berechnet werden, wodurch sich der Einfluss auf die Oszillationsbedingungen aufgrund der Phasendifferenz verringert.
Die Phasendifferenz wird hier nahezu beseitigt, indem die Achsen der doppelbrechenden Faser verbunden werden, nachdem sie an dem mittleren Punkt der doppelbrechenden Faser, die einen Teil des externen Resonators bildet, gegeneinander um 90° gedreht wurden.
Da ein Verbindungsteil an der Lichtleitfaser ausgebildet ist, ist es bei einem derartigen Verfahren jedoch bevorzugt, die Reflexion an dem Verbindungsteil zu berücksichtigen. Das gilt, weil es tatsächlich unmöglich ist, den Verbindungsteil herzustellen, ohne dass er eine Reflexion erzeugt, und insofern die Verbindung irgendwelche Reflexionen aufweist, liegt die Möglichkeit vor, dass selbst eine sehr schwache Reflexion die Phasen zwischen den Eigenachsen beeinflussen kann.
Auch wenn ein FBG als ein Reflexionsteil verwendet wird, unterscheiden sich seine Phasenvoraussetzungen auch von denen einer einfachen Reflexionsebene, weil der komplexe Amplitudenreflexionsgrad, der mit Phasenänderungen einhergeht, berücksichtigt werden muss.
Wenn nämlich der Verbindungsteil an dem mittleren Punkt der doppelbrechenden Faser, die den externen Resonator bildet, vorgesehen ist, kann aus den oben beschriebenen Gründen die Phasendifferenz tatsächlich nicht 0 werden.
In einem derartigen Falle, in dem die Länge der doppelbrechenden Faser durch L, die Länge vom Einfallsende zum Verbindungsteil der doppelbrechenden Faser durch L1 und die Länge vom Verbindungsteil zur Mittenlage des Reflexionsteils der doppelbrechenden Faser durch L2 gegeben ist, wird es möglich, die Phasenbedingungen des Lichts, welches zum Halbleiterlaserelement zurückkommt, zu beeinflussen, indem nicht die Vorbedingungen L1 = L1 + L2, L1 = L2 = L/2 verändert werden, sondern die Größe von L1 und L2 geeignet verändert wird.
Zusätzlich ist es in einem Fall, in dem die Reflexion von der Lichtleitfaser-Endfläche in der optischen Übertragungsrichtung bezüglich des FBG berücksichtigt wird, nötig, nicht nur L1 und L2, sondern auch die Beziehung zwischen ΔL = |L1 – L2| und L3 zu optimieren. Ist ΔL ≠ 0, dann ist der Einfluss gering, wenn die Spitzenintervalle λ²/(2·Δn·L3), die auf L3 zurückgehen, breiter als die Intervalle λ²/(2·Δn·ΔL) auf Basis von ΔL sind. Das heißt, es ist angebracht, L3 so auszuwählen, dass 1/ΔL ≤ 1/L3 ist.
Wie oben beschrieben wurde, werden in der vorliegenden Erfindung durch geeignetes Auswählen von L1, L2 und L3 die Spitzen aller Wellenlängenintervalle, die auf Basis von L_x berechnet werden, optimaler unterdrückt, wodurch es ermög licht wird, dass der externe Oszillator stabil oszilliert.
Außerdem ist im praktischen Einsatz auch ein Halbleiterlasermodul wichtig, der eine doppelbrechende Faser ohne ein FBG aufweist. Da das Halbleiterlasermodul, wenn es kein FBG aufweist, sehr empfindlich gegenüber einer Reflexion von verschiedenen Orten her ist, können ein Verbinder und eine Schnittfläche einer Lichtleitfaser als externe Rückkopplungsteile ohne Wellenlängenselektivität angesehen werden. Die Schnittfläche kann vertikal oder diagonal bezüglich der Längsrichtung der Lichtleitfaser geschnitten sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann selbst in einer Situation, in der die Reflexion vom Verbinder oder von der Schnittfläche der Lichtleitfaser einen Einfluss hat, durch das Zusammensetzen des geeigneten externen Resonators wie oben beschrieben die stabile Oszillation realisiert werden.
Auch in einem Fall, in dem die Eigenachsen der doppelbrechenden Faser um 45° gedreht und miteinander schmelzverbunden sind, gibt es einen Effekt, der die Wechselwirkungen zwischen der Eigenachsen vermindert, obwohl die Phasen nicht vollständig kompensiert werden können.
Außerdem kann gemäß vorliegender Erfindung eine polarisationsunabhängige Faser an der Spitze der doppelbrechenden Faser angeschlossen werden. in einem solchen Fall gibt es einen Vorteil derart, dass der Verlust aufgrund der Differenz in den Modenfeldern usw. klein ist, wenn eine weitere polarisationsunabhängige Faser mittels einer Befestigung angeschlossen ist.
Wie oben beschrieben wurde, kann entsprechend dem Halbleiterlasermodul der vorliegenden Erfindung ein Halbleiterlasermodul erhalten werden, das stabil oszilliert, solange die Oszillationsmode des Halbleitermoduls mit dem externen Resonator ein hohes Modenunterdrückungsverhältnis aufrecht erhält, indem eine doppelbrechende Faser der Lichtleitfaser verwendet wird, die einen externen Resonator für das Halbleiterlasermodul bildet, welches aufgrund von Fluktuationen in der Form, wie z.B. des Wicklungsverfahrens der Lichtleitfaser, einen instabile Oszillationsbedingung aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen dargestellt, in denen:
1 eine Erläuterungsansicht ist, die eine erste Ausführungsform des Halbleiterlasermoduls gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
2 eine Erläuterungsansicht ist, die eine zweite Ausführungsform des Halbleiterlasermoduls gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
3A eine Erläuterungsansicht ist, die Schnitte von doppelbrechenden Fasern zeigt, die in dem Halbleiterlasermodul gemäß der Erfindung verwendet werden;
3B eine Erläuterungsansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Eigenachsen der doppelbrechenden Fasern in dem erfindungsgemäßen Halbleiterlasermodul gedreht und verbunden sind;
4A eine Erläuterungsansicht ist, die eine dritte Ausführungsform des Halbleiterlasermoduls gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
4B eine Erläuterungsansicht ist, die eine vierte Ausführungsform des Halbleiterlasermoduls gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
5 eine Erläuterungsansicht ist, welche die spektralen Ausgangskenngrößen des Halbleitermoduls gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
6 ein Beispiel des Halbleiterlasermoduls entsprechend dem Stand der Technik ist;
7 eine Erläuterungsansicht ist, welche die spektralen Ausgangskenngrößen des Halbleitermoduls entsprechend dem Stand der Technik zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung ausführlich auf Basis von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
(Ausführungsform 1)
1 ist eine schematische Ansicht, welche die Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt. In 1 umfasst ein Halbleiterlasermodul 1A ein optisches Kopplungsmittel 2b, das aus einem Halbleiterlaserelement 2a und einer Linse usw. in einer Baugruppe 2 aufgebaut ist.
Dann ist in der Baugruppe 2 ein Ende (Einfallsende) einer Lichtleitfaser 3a angeordnet, die über das optische Kopplungsmittel 2b das vom Halbleiterlaserelement 2a emittierte Licht empfängt und die sich zur Außenseite der Baugruppe 2 hin erstreckt. An der anderen Endseite der Lichtleitfaser 3a ist eine Lichtleitfaser 3b angeschlossen, und am anderen Ende der Lichtleitfaser 3b ist ein optischer Verbinder 5 vorgesehen.
4 bezeichnet einen Reflexionsteil, der in der Lichtleitfaser 3a vorgesehen ist, und hier wird ein FBG verwendet. Der Reflexionsteil 4 und das Halbleiterlaserelement 2a bilden einen externen Resonator. 6 kennzeichnet einen Verbindungs teil, wo die Lichtleitfaser 3a und die Lichtleitfaser 3a schmelzverbunden sind. 7 bezeichnet einen Verbindungsteil, wo die Lichtleitfaser 3a und die Lichtleitfaser 3b schmelzverbunden sind.
Darüber hinaus kann das optische Kopplungsmittel 2b eine einzelne Linse oder ein Endteil der Lichtleitfaser 3a sein, die eine Linsenform, wie z.B. eine Keilform, aufweist.
Eine doppelbrechende Faser wird als die Lichtleitfaser 3a verwendet. Es wird eine doppelbrechende Faser ausgewählt, wo auf deren Kern eine axial asymmetrische Spannung angewendet wird. Wie in 3A dargestellt ist, kann zum Beispiel eine PANDA-Faser 30a, deren spannungsbeanspruchter Teil einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, eine Schmetterlingsfaser 30b, deren spannungsbeanspruchter Teil einen fächerförmigen Querschnitt aufweist, oder eine oval ummantelte Faser 30c, deren spannungsbeanspruchter Teil einen ovalen Querschnitt aufweist, verwendet werden. In 3A kennzeichnen die schraffierten Bereiche die spannungsbeanspruchten Teile. Hierbei bedeutet das Anwenden einer axial asymmetrischen Spannung, dass die Spannung, die auf die eine der zwei Eigenachsen angewendet wird, und die Spannung, die auf die andere Achse angewendet wird, nicht die gleichen sind.
Darüber hinaus kann als doppelbrechende Faser, wie in 3A dargestellt ist, eine Ovalkern-Lichtleitfaser 30d verwendet werden, in welcher der Kern oval ist. Die Ovalkern-Lichtleitfaser ist eine Lichtleitfaser, in welcher die Wellenleiterstruktur des Kerns asymmetrisch ist.
In der doppelbrechenden Faser wird durch Herstellen der Wellenleiterstruktur und durch die axial asymmetrischen Spannungscharakteristiken eine Eigenachse, die einen größeren Brechungsindex aufweist, und eine Eigenachse, die einen kleineren Brechungsindex aufweist, ausgebildet, und im Ergebnis entsteht eine Differenz der Brechungsindices, nämlich ein Doppelbrechungswert Δn, zwischen den Eigenachsen.
Darüber hinaus kann als Lichtleitfaser 3b eine polarisationsunabhängige Faser, zum Beispiel eine SMF (Einmodenfaser), eine DSF (Faser mit Dispersionsverschiebung), eine RDF (Faser mit einer reversen Dispersion, hergestellt von Furukawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha), verwendet werden.
3B ist eine Erläuterungsansicht, welche Teilschnitte der doppelbrechenden Faser in der Längsrichtung in einer vergrößerten Form zum Zwecke einer Verdeutlichung des Zustandes zeigt, in dem die Eigenachsen der doppelbrechenden Faser gedreht und verbunden sind.
Wie in 3B dargestellt ist, wird der Verbindungsteil 6 ausgebildet, indem die Eigenachsen so miteinander verbunden werden, dass sie in der Längsrichtung hintereinander liegen mit einem gedrehten Zustand bei einem gängigen Drehwinkel Θ (= 90°).
In der Lichtleitfaser 3a ist die Länge von dem einen Ende (Einfallsende) der Lichtleitfaser 3a zum Verbindungsende 6 durch L1, die Länge vom Verbindungsteil 6 zur Mittenlage des Reflexionsteils 4 durch und die Länge von der Mittenlage des Reflexionsteils 4 zum Verbindungsteil 7 durch L3 gegeben.
Ebenso ist in der Lichtleitfaser 3a die Gesamtlänge L aus der Länge L1 von dem einen Ende (Einfallsende) der Lichtleitfaser 3a zum Verbindungsende 6 und der Länge L2 vom Verbindungsteil 6 zur Mittenlage des Reflexionsteils 4 durch L gegeben. In der Lichtleitfaser 3b ist die Länge vom Verbindungsteil 7 zum Verbinder 5 durch L4 gegeben.
Nachfolgend wird ein konkretes Beispiel der Ausführungsform 1 beschrieben.
Als die Lichtleitfaser 3a, deren Länge auf die nachfolgenden Werte festgelegt ist, wird die PANDA-Faser verwendet, als Reflexionsteil 4 wird das FBG verwendet, und der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist auf den nachfolgenden Wert festgelegt.

(1) Die Länge von dem einen Ende (Einfallsende) der Lichtleitfaser 3a zum Verbindungsteil 6 ist auf L1 festgelegt, und die Länge vom Verbindungsteil 6 zur Mittenlage des Reflexionsteils 4 ist auf L2 festgelegt, und L1 und L2 sind so festgelegt, dass sie die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von L/2 ± L/3" erfüllen, das heißt L1 = 0,9 m und L2 = 1,2 m.
(2) Der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist so festgelegt, dass er die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von 90° ± 10°" erfüllt, das heißt, der Winkel ist 90°.
(3) Wenn |L1 – L2| als ΔL definiert wird und ΔL ≠ 0 ist, dann wird L3 = 0,2 m so festgelegt, dass die Festlegungsvorbedingung "1/ΔL ≤ 1/L3" erfüllt ist.

Wenn die Laseroszillation in einer derartigen Konstruktion durch den externen Resonator ausgeführt wird, der zwischen dem Halbleiterlaserelement 2a und der Mittenlage des Reflexionsteils 4 ausgebildet ist, dann tritt die Phasendifferenz zwischen der Eigenachse X und der Eigenachse Y in der Lichtleitfaser 3a bzw. der Lichtleitfaser 3a auf, welche im Verbindungsteil 6 verbunden sind. Da jedoch diese Lichtleitfasern 3a ungefähr die gleiche Länge aufweisen und mit dem Drehwinkel Θ = 90° verbunden sind, heben sich die oben beschriebenen Phasendifferenzen auf.
Da auch die Bedingung 1/ΔL ≤ 1/L3 erfüllt ist, werden außerdem die Spitzenintervalle λ²/(2·Δn·L3), die auf L3 zurückgehen, breiter als die Intervalle λ²/(2·Δn·ΔL) auf Basis von ΔL. Dementsprechend wird der Einfluss aufgrund der Reflexion von der Lichtleitfaserendfläche an der Seite der optischen Übertragungsrichtung verringert.
Deshalb ist die Laseroszillation im externen Resonator im Zeitverlauf stabilisiert.
Da der Verbinder 5 über die Lichtleitfaser 3b, die eine polarisationsunabhängige Faser ist, an der Spitze der Lichtleitfaser 3a angeschlossen ist, stimmen darüber hinaus die Modenfelder der Lichtleitfasern miteinander überein, wenn der Verbinder 5 an einen weiteren (nicht dargestellten) allgemeinen Verbinder angeschlossen ist, an welchem desgleichen eine polarisationsunabhängige Faser angeschlossen ist, und das ist vorzuziehen.
(Ausführungsform 2)
2 ist eine schematische Darstellung, welche die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Halbleiterlasermodul 1B in 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser 3b, die in dem Halbleiterlasermodul 1A gemäß Ausführungsform 1 vorgesehen ist, weggelassen ist und der optische Verbinder 5 unmittelbar am Endteil der Lichtleitfaser 3a vorgesehen ist. Außerdem ist in der Lichtleitfaser 3a die Länge vom Mittenteil des Reflexionsteils 4 zum Verbinder 5 zu L3 festgelegt. Da die anderen Konstruktionen zu denen des Halbleiterlasermoduls 1A ähnlich sind, werden nochmalige Erläuterungen weggelassen.
Nachfolgend wird ein konkretes Beispiel der Ausführungsform 2 beschrieben.
Als die Lichtleitfaser 3a, deren Länge auf die nachfolgen den Werte festgelegt wird, wird die PANDA-Faser verwendet, als der Reflexionsteil 4 wird das FBG verwendet, und der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist auf den nachfolgenden Wert festgelegt.

(1) Die Länge von dem einen Ende (Einfallsende) der Lichtleitfaser 3a zum Verbindungsteil 6 wurde auf L1 festgelegt, und die Länge vom Verbindungsteil 6 zur Mittenlage des Reflexionsteils 4 wurde auf L2 festgelegt, und L1 und L2 sind so festgelegt, dass sie die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von L/2 ± L/3" erfüllen, das heißt L1 = 0,9 m und L2 = 1,2 m.
(2) Der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 wurde so festgelegt, dass er die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von 90° ± 10°" erfüllt, das heißt, der Winkel war 90°.
(3) Wenn |L1 – L2| als ΔL definiert wird und ΔL ≠ 0 ist, dann wird L3 = 0,2 m festgelegt, so dass die Festlegungsvorbedingung "1/ΔL ≤ 1/L3" erfüllt ist.

Ähnlich zur Ausführungsform 1 wurde in diesem Beispiel die Laseroszillation des externen Resonators stabilisiert.
Da ferner in der Ausführungsform 2 die Lichtleitfaser 3b weggelassen und der Verbinder 5 unmittelbar an dem Endteil der Lichtleitfaser 3a angeschlossen ist, stimmen die Modenfelder der Lichtleitfasern miteinander überein, wenn der Verbinder 5 an einen weiteren (nicht dargestellten) allgemeinen Verbinder angeschlossen ist, an welchem desgleichen eine polarisationsunabhängige Faser angeschlossen ist, und das ist vorzuziehen.
Außerdem ist es zum Beispiel in den Halbleiterlasermodulen 1A und 1B gemäß Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 auch möglich, L1 und L2 so festzulegen, dass die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von L/2 ± L/3" erfüllt ist, das heißt L1 = 1,2 m und L2 = 0,8 m, und den Drehwinkel Θ des Verbindungsteils 6 auf 45° festzulegen, so dass die weitere Festlegungsvorbedingung "innerhalb von 45° ± 10°" erfüllt ist.
In diesem Fall können dadurch, dass Θ auf 45° festgelegt wird, die Wechselwirkungen zwischen der Eigenachse X und der Eigenachse Y verringert werden, und deshalb ist das vorzuziehen.
(Ausführungsform 3)
4A ist eine schematische Darstellung, welche die Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Halbleiterlasermodul 1C in 4A ist dadurch gekennzeichnet, dass der optische Verbinder 5 als der Reflexionsteil verwendet wird.
In einem solchen Fall ist das Halbleiterlasermodul so konstruiert, dass die Lichtleitfaser 3a jenseits des optischen Verbinders 5, das heißt auf der Emissionsseite, nicht vorhanden ist, und das Licht wird über einen Raum vom Spitzenende des Verbinders 5 übertragen. Da die anderen Konstruktionen zu denen des Halbleiterlasermoduls 1A ähnlich sind, werden nochmalige Erläuterungen weggelassen.
Nachfolgend wird ein konkretes Beispiel der Ausführungsform 3 beschrieben.
In dem Halbleiterlasermodul 1C in 4A wird die PANDA-Faser als die Lichtleitfaser 3a verwendet, deren Länge auf die nachfolgenden Werte festgelegt ist, der Verbinder 5 wird als der Reflexionsteil 4 verwendet, und der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist auf den nachfolgenden Wert festgelegt.

(1) Die Länge von dem einen Ende (Einfallsende) der Licht leitfaser 3a zum Verbindungsteil 6 wurde auf L1 festgelegt, und die Länge vom Verbindungsteil 6 zum optischen Verbinder 5 wurde auf L2 festgelegt, und L1 und L2 wurden so festgelegt, dass sie die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von L/2 ± L/3" erfüllen, das heißt L1 = 1 m und L2 = 1,2 m.
(2) Der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 wurde so festgelegt, dass er die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von 90° ± 10°" erfüllt, das heißt, der Winkel war 90°.

Ähnlich zur Ausführungsform 1 wurde in diesem Beispiel die Laseroszillation des externen Resonators stabilisiert.
(Ausführungsform 4)
4B ist eine schematische Darstellung, welche die Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Halbleiterlasermodul 1D in 4B ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtleitfaser-Schnittfläche 5A als der Reflexionsteil verwendet wird.
Dementsprechend ist die Lichtleitfaser 3a jenseits des optischen Verbinders 5, das heißt auf der Emissionsseite, nicht vorhanden. Da die anderen Konstruktionen zu denen des Halbleiterlasermoduls 1A ähnlich sind, werden nochmalige Erläuterungen weggelassen.
Es wird ein konkretes Beispiel der Ausführungsform 4 beschrieben.
In dem Halbleiterlasermodul 1D in 4B wird die PANDA-Faser als die Lichtleitfaser 3a verwendet, deren Länge auf die nachfolgenden Werte festgelegt ist, die Lichtleitfaser-Schnittfläche 5A wird als der Reflexionsteil verwendet, der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist auf den nachfolgenden Wert festgelegt.

(1) Die Länge von dem einen Ende (Einfallsende) der Lichtleitfaser 3a zum Verbindungsteil 6 ist auf L1 festgelegt, und die Länge vom Verbindungsteil 6 zu der Lichtleitfaser-Schnittfläche 5A ist auf L2 festgelegt, und L1 und L2 sind so festgelegt, dass sie die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von L/2 ± L/3" erfüllen, das heißt L1 = 2,2 m und L2 = 2 m.
(2) Der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist so festgelegt, dass er die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von 90° ± 10°" erfüllt, das heißt, der Winkel ist 90°.

Ähnlich zur Ausführungsform 1 wurde in diesem Beispiel die Laseroszillation des externen Resonators stabilisiert.
(Ausführungsform 5)
In den in 1 und 2 dargestellten Halbleiterlasermodulen 1A und 1B, in denen zwei orthogonale Eigenachsen der doppelbrechenden Faser 3a mit Brechungsindices, die sich voneinander unterscheiden, als die X-Achse bzw. die Y-Achse definiert sind, wird die Ausführungsform 5 dann, wenn das vom Halbleiterlaserelement emittierte Licht in die Lichtleitfaser eingeleitet, durch den Reflexionsteil reflektiert und zum Einfallsende zurückgeleitet wurde, durch den Wert ΔΦ der Phasendifferenz zwischen dem Licht, das mit seiner X-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner X-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, und dem Licht, das mit seiner X-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner X-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, gekennzeichnet.
Das heißt, die Ausführungsform 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wert ΔΦ der Phasendifferenz kleiner ist als mindestens eine Phasendifferenz, welche Spitzenintervalle von 4π·Δn·L/λ ausbildet, die aus dem Doppelbrechungswert Δn und der Oszillationswellenlänge λ abgeleitet sind.
Deshalb wird die PANDA-Faser als die Lichtleitfaser 3a verwendet, deren Länge auf die nachfolgenden Werte festgelegt ist, das FBG wird als der Reflexionsteil 4 verwendet, der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist auf den nachfolgenden Wert festgelegt.

(1) Die Länge von dem einen Ende (Einfallsende) der Lichtleitfaser 3a zum Verbindungsteil 6 ist auf L1 festgelegt, und die Länge vom Verbindungsteil 6 zur Mittenlage des Reflexionsteils 4 ist auf L2 festgelegt, und diese sind so festgelegt, dass L1 = 2,2 m und L2 = 2 m ist.
(2) Der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist so festgelegt, dass er die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von 90° ± 10°" erfüllt, das heißt, der Winkel ist 90°.

Wenn die oben beschriebenen Werte eingesetzt werden, dann ergibt sich L = L1 + L2 = 1 m und ΔL = |L1 – L2| = 0,2 m, und mit Δn = 3 × 10-4 und λ = 980 nm ergibt sich 4π·Δn·L/λ = 3800 und ΔΦ = 4π·Δn·ΔL/λ = 770.
Somit ist ΔΦ tatsächlich kleiner als 4π·Δn·ΔL/λ.
Durch ein derartiges Verfahren kann der Wert ΔΦ der Phasendifferenz verringert werden, wodurch die Beseitigung oder beträchtliche Verminderung der Spitzen ermöglicht wird, die im Oszillationsspektrum erzeugt werden. Im Ergebnis können die Oszillationsbedingungen des Lichts stabilisiert werden.
(Ausführungsform 6)
In den in 1 und 2 dargestellten Halbleiterlasermodulen 1A und 1B ist die Ausführungsform 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Wert ΔΦ der Phasendifferenz so festgelegt ist, dass er größer als die Phasendifferenz des Wertes von 4π·n_LD·L_LD/λ ist, der aus dem Brechungsindex n_LD und der Länge L_LD des Halbleiterlaser(element)resonators abgeleitet ist. Deshalb wird die PANDA-Faser als die Lichtleitfaser 3a verwendet, deren Länge auf die nachfolgenden Werte festgelegt wird, das FBG wird als der Reflexionsteil 4 verwendet, der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist auf den nachfolgenden Wert festgelegt.

(1) Die Länge von dem einen Ende (Einfallsende) der Lichtleitfaser 3a zum Verbindungsteil 6 ist auf L1 festgelegt, und die Länge vom Verbindungsteil 6 zur Mittenlage des Reflexionsteils 4 ist auf L2 festgelegt, und diese sind so festgelegt, dass L1 = 11 m und L2 = 1 m ist.
(2) Der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist so festgelegt, dass er die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von 90° ± 10°" erfüllt, das heißt, der Winkel ist 90°.

Wenn die oben beschriebenen Werte eingesetzt werden, dann ergibt sich ΔL = |L1 – L2| = 10 m, und mit nLD = 3,5, LLD = 800 μm, λ = 980 nm und Δn = 3 × 10-4 ergibt sich 4π·nLD·LLD/λ = 36000 und ΔΦ = 4π·Δn·ΔL/λ = 38000.
Somit ist ΔΦ tatsächlich kleiner als 4π·n_LD·L_LD/λ.
Durch ein derartiges Verfahren kann der Wert ΔΦ der Phasendifferenz stark vergrößert werden, wodurch ein verringerter Einfluss von der Phasendifferenz auf die Oszillationsbedingung erreicht wird.
(Ausführungsform 7)
In den in 1 und 2 dargestellten Halbleiterlasermodulen 1A und 1B, in denen ein Wert als L_x festgelegt ist, der durch die folgende Formel gegeben ist, welche die Werte von L1 und L2 und L3 in Rechenwerten wie auch die Rechenwerte aller Kombinationen aus einer Addition und Subtraktion von L1 und L2 und L3 enthält; Lx = |P1L1 ± P2L2 ± P3L3| (Pi = 0 oder 1, ΣPi ≠ 0, i = 1,2,3),ist die Ausführungsform 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Oszillationsspektrum keinerlei Spitzenintervalle infolge der sogenannten Schwebung aufweist (Spitzenintervalle mit Bezug auf beliebige L), die durch λ²/(2·Δn·L_x) ausgedrückt werden. Deshalb wird die PANDA-Faser als die Lichtleitfaser 3a verwendet, deren Länge auf die nachfolgenden Werte festgelegt ist, das FBG wird als Reflexionsteil 4 verwendet, der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist auf den nachfolgenden Wert festgelegt.

(1) Die Länge von dem einen Ende (Einfallsende) der Lichtleitfaser 3a zum Verbindungsteil 6 ist auf L1 festgelegt, und die Länge vom Verbindungsteil 6 zur Mittenlage des Reflexionsteils 4 ist auf L2 festgelegt, und diese sind so festgelegt, dass L1 = 2 m, L2 = 1 m und L3 = 0,5 m ist.
(2) Der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist so festgelegt, dass er die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von 90° ± 10°" erfüllt, das heißt, der Winkel ist 90°.

Durch Einsetzen der oben beschriebenen Werte, wobei λ = 980 nm und Δn = 3 × 10^-4 ist, ergeben sich für L_x die folgenden Werte: L_x = 0,5 m; 1 m; 1,5 m; 2 m; 2,5 m; 3 m; 3,5 m; und Spitzenintervalle von λ²/(2·Δn·L_x) = 3,2 nm; 1,6 nm; 1,1 nm; 0,8 nm; 0,64 nm; 0,53 nm und 0,46 nm, die jeweils auf Basis der besagten L_x-Werte berechnet sind, sind nicht vorgesehen.
Deshalb kann verhindert werden, dass die Oszillationswellenlänge instabil wird.
(Ausführungsform 8)
Entsprechend der Ausführungsform 8 wird in dem in 2 dargestellten Halbleiterlasermodul 1B die PANDA-Faser als die Lichtleitfaser 3a verwendet, deren Länge auf die nachfolgenden Werte festgelegt ist, der optische Verbinder 5 wird als Reflexionsteil 4 verwendet und der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist auf den nachfolgenden Wert festgelegt.

(1) Die Länge von dem einen Ende (Einfallsende) der Lichtleitfaser 3a zum Verbindungsteil 6 ist auf L1 festgelegt, und die Länge vom Verbindungsteil 6 zur Mittellage des Reflexionsteils 4 ist auf L2 festgelegt, und L1 und L2 sind so festgelegt, dass sie die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von L/2 ± L/3" erfüllen, das heißt L1 = 2 m und L2 = 2,1 m.
(2) Der Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 ist so festgelegt, dass er die Festlegungsvorbedingung "innerhalb von 90° ± 10°" erfüllt, das heißt, der Winkel ist 90°.

Auch in diesem Beispiel wurde die Laseroszillation des externen Resonators stabilisiert.
Wie oben beschrieben wurde, wurde in den Ausführungsformen 1 bis 8 die Ausgangsintensität überprüft, und im Ergebnis wurde festgestellt, dass die Spitzen bei den Intervallen λ²/(2·Δn·L_x), welche im Halbleiterlasermodul vom Stand der Technik nachgewiesen wurden, nicht auftraten und dass eine stabile Oszillation ermöglicht wird, solange die Modenoszillation bei λ_FBG ein hohes Modenunterdrückungsverhältnis wie in 5 beibehält, die eine Grafik des repräsentativen Spektrums einer jeden Ausführungsform zeigt.
Außerdem wurde in der Ausführungsform 4 oder der Ausführungsform 8 bestätigt, dass in den Fällen, in denen als Reflexionsteil genauso gut der optische Verbinder 5 die Lichtleitfaser-Schnittfläche 5A verwendet wird, die stabile Oszillation ermöglicht wird, indem der optimale Drehwinkel Θ im Verbindungsteil 6 eingestellt wird, solange die Modenoszillation ein hohes Modenunterdrückungsverhältnis beibehält.
Außerdem werden in jeder Ausführungsform nach obiger Beschreibung als die konkreten Mittel für das Anschließen der Eigenachsen durch Drehen um die Eigenachsen der doppelbrechenden Faser die Mittel beschrieben, in denen die doppelbrechenden Fasern so verbunden werden, dass sie in der Längsrichtung hintereinander liegen; es können in der vorliegenden Erfindung jedoch auch Mittel verwendet werden, wo die doppelbrechenden Fasern ähnlich wie ein Fotokoppler parallel verbunden werden.
Darüber hinaus ist die Thematik der vorliegenden Erfindung beachtenswert in einem Halbleiterlasermodul mit einer Oszillationswellenlänge im 980nm-Band, der als eine Pumplichtquelle für einen optischen Verstärker insbesondere in einem Halbleiterlasermodul verwendet wird, in dem ein Halbleiterlaserelement eine Steghohlleiterstruktur aufweist. Somit liefert die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf den Halbleiterlasermodul, der die Oszillationswellenlänge im 980nm-Band aufweist, große Effekte.

Claims

Halbleiterlasermodul (1A-D), umfassend: ein Halbleiterlaserelement und eine Lichtleitfaser (3a, 3b), die durch ein optisches Kopplungsmittel optisch an das Laserelement gekoppelt ist; wobei die Lichtleitfaser mit einem Reflexionsteil (4) für die Reflexion des vom Halbleiterlaserelement emittierten Licht versehen ist, um dadurch zusammen mit dem Halbleiterlaserelement einen äußeren Hohlraum auszubilden, und wobei die Lichtleitfaser mindestens zwei doppelbrechende Fasern (3a, 3a) umfasst, von denen jede zwei Eigenachsen aufweist, wobei die doppelbrechenden Fasern mindestens zwischen dem Einfallsende auf der Seite des optischen Kopplungsmittels der Lichtleitfaser und unmittelbar vor dem Reflexionsteil vorgesehen sind, und die Lichtleitfaser mindestens einen Verbindungsteil (6) aufweist, der zwei von den mindestens zwei doppelbrechenden Fasern derart verbindet, dass die Eigenachsen der einen doppelbrechenden Faser orthogonal zu den entsprechenden Eigenachsen der anderen doppelbrechenden Faser sind, wobei der mindestens eine Verbindungsteil (6) zwischen einem Einfallsende der Lichtleitfaser und dem Reflexionsteil vorgesehen ist und die Lage des Verbindungsteils geeignet angepasst ist, so dass die Oszillationsbedingungen stabilisiert sind.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei dann, wenn die Länge vom Einfallsende der Lichtleitfaser zur Mitte des Reflexionsteils (4) gleich L gesetzt wird, der Verbindungsteil (6) zwischen den doppelbrechenden Fasern (3a, 3a) an einer Stelle angeordnet ist, wo die Länge vom Einfallsende innerhalb von L/2 ± L/3 liegt.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei der Reflexionsteil (4) ein Faser-Bragggitter ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei der Reflexionsteil (4) einen optischen Verbinder umfasst.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei der Reflexionsteil (4) einen Faserschnitt-Abschnitt umfasst.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsteil (6) durch eine Schmelzverbindung ausgebildet wird.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei die doppelbrechende Faser eine Lichtleitfaser ist, in welcher der Kern einer axial asymmetrischen Spannungsbeanspruchung unterworfen wird, das heißt, sie ist irgendeine von den PANDA-Fasern, deren spannungsbeanspruchter Teil einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, von den Schmetterlingsfasern, deren spannungsbeanspruchter Teil einen fächerförmigen Querschnitt aufweist, oder von den oval ummantelten Fasern, deren spannungsbeanspruchter Teil einen ovalen Querschnitt aufweist, oder von den Lichtleitfasern mit ovalem Kern, wo der Kern oval ist und die Wellenleiterstruktur des Kerns axial asymmetrisch ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei die Lichtleitfaser eine erste doppelbrechende Faser (3a) umfasst, die eine gängige Länge L3 aufweist, die von der Mittenlage des Reflexionsteils (4) aus in einer optischen Übertragungsrichtung vorgesehen ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 8, wobei die Lichtleitfaser eine zweite polarisationsunabhängige Faser (3b) umfasst, die eine gängige Länge L4 aufweist, die an einer Spitze der ersten doppelbrechenden Faser (3a) angeschlossen ist, welche die gängige Länge L3 aufweist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 9, wobei die Länge vom Einfallsende zum Verbindungsteil (6) der ersten doppelbrechenden Faser (3a), die zwischen dem Einfallsende und dem Reflexionsteil (4) der Lichtleitfaser vorgesehen ist, als L1 festgelegt ist, die Länge von dem Verbindungsteil (6) der ersten doppelbrechenden Faser (3a) zur Mittenlage des Reflexionsteils (4) als L2 festgelegt ist, |L1 – L2| als ΔL festgelegt ist und wobei ΔL ≠ 0 ist und die gängige Länge L3 der ersten doppelbrechenden Faser (3a) 1/ΔL <= 1/L3 ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei die Lichtleitfaser eine doppelbrechende Faser (3a) umfasst, welche eine gängige Länge L3 von einer Mittenlage des Reflexionsteils (4) in einer optischen Übertragungsrichtung aufweist, die Oszillationswellenlänge als λ festgelegt ist, die Größe der Doppelbrechung der doppelbrechenden Faser (3a) durch Δn festgelegt ist, die Länge vom Einfallsende zum Verbindungsteil (6) der Lichtleitfaser als L1 festgelegt ist, die Länge von dem Verbindungsteil (6) der doppelbrechenden Faser (3a) zur Mittenlage des Reflexionsteils (4) als L2 festgelegt ist, und wobei eine Größe durch L_x festgelegt ist, welche durch die folgende Formel gegeben ist, welche die Werte von L1 und L2 sowie L3 in Rechenwerten enthält, und die ebenso die Rechenwerte aller Kombinationen aus einer Addition und Subtraktion von L1 und L2 und L3 enthält; Lx = |P1L1 ± P2L2 ± P3L3| (Pi = 0 oder 1, ΣPi ≠ 0, i = 1,2,3), das Oszillationsspektrum weist keinerlei Spitzenintervalle auf, die durch λ²/(2·Δn·L_x) ausgedrückt werden.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei die zwei orthogonalen Eigenachsen der doppelbrechenden Fasern (3a, 3a), welche Brechungsindizes aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, als X-Achse bzw. Y-Achse festgelegt sind, und wobei dann, wenn das vom Halbleiterlaserelement (2a) emittierte Licht in die Lichtleitfaser eingeleitet, durch den Reflexionsteil (4) reflektiert und zum Einfallsende zurückgeleitet wird, der Wert ΔΦ der Phasendifferenz zwischen dem Licht, das mit seiner X-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner X-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, und dem Licht, das mit seiner Y-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner Y-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, so festgesetzt wird, dass er kleiner als der Wert von 4π·Δn·L/λ wird, der aus der Länge L vom Einfallsende zur Mitte des Reflexionsteils (4) der Lichtleitfaser, der Größe der Doppelbrechung Δn der Lichtleitfaser und der Oszillationswellenlänge λ abgeleitet ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei die zwei orthogonalen Eigenachsen der doppelbrechenden Fasern (3a, 3a), die Brechungsindizes aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, als X-Achse bzw. Y-Achse festgelegt sind, und wobei dann, wenn das vom Halbleiterlaserelement (2a) emittierte Licht in die Lichtleitfaser eingeleitet, durch den Reflexionsteil (4) reflektiert und zum Einfallsende zurückgeleitet wird, der Wert ΔΦ der Phasendifferenz zwischen dem Licht, das mit seiner X-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner X-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, und dem Licht, das mit seiner Y-Achsen-Polarisation eingeleitet und mit seiner Y-Achsen-Polarisation zurückgeleitet wird, so festgesetzt wird, das er größer als der Wert von 4π·n_LD·L_LD/λ wird, der aus dem Brechungsindex n_LD der Halbleiterlaserelements, der Resonatorlänge L_LD des Halbleiterlaserelements und der Oszillationswellenlänge λ abgeleitet ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei die Oszillationswellenlänge des Halbleiterlaserelements das 980nm-Band ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 12, wobei die Oszillationswellenlänge des Halbleiterlaserelements das 980nm-Band ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 13, wobei die Oszillationswellenlänge des Halbleiterlaserelements das 980nm-Band ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1, wobei das Halbleiterlaserelement vom Strukturtyp eines Steghohlleiters ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 12, wobei das Halbleiterlaserelement vom Strukturtyp eines Steghohlleiters ist.
Halbleiterlasermodul nach Anspruch 13, wobei das Halbleiterlaserelement vom Strukturtyp eines Steghohlleiters ist.