JP2000031575A

JP2000031575A - Ｌｄモジュール

Info

Publication number: JP2000031575A
Application number: JP19446198A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Fukuzaki; 郁夫福崎
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバ増幅器に使用される励起用ＬＤモ
ジュールの様に、複数のＬＤモジュールを使用すると、
消費電力は、ＬＤ２個の消費電力とそのＬＤの発熱を冷
却する電子冷却器２個の消費電力の加算となり、光ファ
イバ増幅器全体の低消費電力化に対する問題となってい
た。また、光ファイバ増幅器全体の消費電力に対して、
特に電子冷却器の消費電力が大きな割合を占めるという
問題があった。【解決手段】本願発明のLDモジュールは、複数のLD素
子10a，10bと、集光レンズ11a，11bと、ＬＤの出力光モ
ニタ用の受光素子であるモニタＰＤ13a，13b及びサーミ
スタ抵抗15a，15bとを単一の電子冷却素子21上に実装す
る構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ増幅器
の励起光源等として用いられるの半導体レーザ（以下、
ＬＤと略す）モジュールの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のLDモジュールとしては、例えば特
願平０９−１９５５５４に開示されているような構成が
知られている。この種の装置は、発光素子であるＬＤ，
このＬＤの周囲温度を検出するサーミスタ抵抗，ＬＤか
ら発生する熱を冷却するための電子冷却器，ＬＤからの
出力光を集束する光学レンズ，集束された光を伝送する
光ファイバ，光学系全体を気密封止しているケース等で
構成されていた。

【０００３】そしてこのLDモジュールは、１つのケース
内に１つのＬＤを配置する構成となっており、ＬＤモジ
ュールの消費電力は、主にＬＤの消費電力とＬＤの発熱
を冷却する電子冷却器の消費電力の加算となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記説明した従来のLD
モジュールは、１つのケース内に１つのＬＤを配置する
構成となっていたが、光ファイバ増幅器に使用される励
起用ＬＤモジュールの様に、複数の、例えば、２台のＬ
Ｄモジュールを必要とする場合が考えられる。

【０００５】このような場合に従来構成のＬＤモジュー
ルを使用すると、消費電力は、ＬＤ２個の消費電力（例
えば、１Ｗ／個で合計２Ｗ）とそのＬＤの発熱を冷却す
る電子冷却器２個の消費電力（例えば、５Ｖ電源時、５
Ｗ／個で合計１０Ｗ）の加算となり、全体で１２Ｗとい
う多大な消費電力を必要とし、光ファイバ増幅器全体の
低消費電力化に対する問題となっていた。また、光ファ
イバ増幅器全体の消費電力に対して、特に電子冷却器の
消費電力が大きな割合を占めるという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明のLDモジュールは、複数のLD素子と、集光
レンズと、ＬＤの出力光モニタ用の受光素子であるモニ
タＰＤと、サーミスタ抵抗とを単一の電子冷却素子上に
実装する構成を有するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）図１及び図２を
用いて、この発明の第1の実施例を説明する。図１はこ
の実施例のケース実装例を示した上面図であり、図２は
図１のケース内に実装される部品組立品の構成を示した
側面図である。

【０００８】この第１の実施例のLDモジュールは、図２
に示した部分組立品を２セット組立て、図１に示す様
に、電子冷却素子２１の上に並列に固定し、スリーブ23
を介して、ファイバ19aとファイバ19bをケース22に並列
にＹＡＧレーザ溶接固定して形成されている。

【０００９】この部分組立品は、ＬＤ１０をヒートシン
ク12とヘッダ16を介して金属基板１４に半田固定してあ
り、このＬＤ１０の出射光を受光してモニタするための
受光素子（以下ＰＤと略す）であるモニタＰＤ13は、Ｐ
Ｄヘッダ18を介して金属基板１４に半田固定され、サー
ミスタ抵抗15は金属基板１４に半田固定され、集光レン
ズ11はレンズホルダ17を介して金属基板１４にＹＡＧレ
ーザ溶接固定されている。

【００１０】このLDモジュールにおいて、ＬＤ１０ａか
らの出射光は集光レンズ11aにより集光され、ファイバ1
9aに結合される。このＬＤ１０ａと集光レンズ11aとフ
ァイバ19aは光学的に最大結合効率が得られる様に、最
適調整されている。また、ファイバ側と逆側に出射した
ＬＤ１０ａの出射光がモニタされる様に、ＰＤ１３ａが
金属基板１４に半田固定されている。そして、ＬＤ１０
ａからの発熱による温度上昇はサーミスタ抵抗15aによ
り検出される。このサーミスタ抵抗15aにより検出され
た温度が２５℃となる様に、電子冷却素子２１の電子冷
却素子冷却側から、金属基板１４ａ上の部分が冷却され
る。

【００１１】同様に、ＬＤ１０bからの出射光は、集光
レンズ11bにより集光され、ファイバ19bに結合される。
ＬＤ１０bと集光レンズ11bとファイバ19bは光学的に最
大結合効率が得られる様に、最適調整されていととも
に、ファイバ側と逆側に出射したＬＤ１０bの出射光が
モニタされる様にモニタＰＤ13aが金属基板１４に半田
固定されている。そして、ＬＤ１０bからの発熱による
温度上昇はサーミスタ抵抗15bにより検出される。サー
ミスタ抵抗15bにより検出された温度が２５℃となる様
に、電子冷却素子２１の電子冷却素子冷却側から、金属
基板１４b上の部分が冷却される。この電子冷却素子２
１の電子冷却素子放熱側からの放熱は、ケース22を介し
て外部に放出される。

【００１２】ＬＤ１０ａの消費電力は約１Ｗ、ＬＤ１０
bの消費電力も約１Ｗで合計は約２Ｗとなる。そして、
電子冷却素子２１の消費電力は５Ｖ電源使用の場合は約
５Ｗであり、合計で約７Ｗとなる。このように、従来の
構成では、合計１２Ｗであった消費電力が約６０％に低
減される。更に、消費電力が低減されたことで、電子冷
却素子の放熱量も低減され、装置実装時の動作可能な環
境温度を高くすることができ、高温環境条件での装置に
対応することが可能となる。また、消費電力が低減した
ことで、電力を供給する電源を小さくでき、装置の消費
電力が低減される。

【００１３】（第２の実施例）次に図３及び図４を用い
て第２の実施例を説明する。図４はこの実施例のケース
実装例を示した上面図であり、図３は図４のケース内実
装される部品組立品の構成を示した側面図である。

【００１４】基板34上に、ＬＤ30aとＬＤ30bを発光中心
間ピッチ５００μｍでアレイにした励起ＬＤアレイ31
と、集光レンズ32aと集光レンズ32bを集光中心間ピッチ
５００μｍでアレイにした集光レンズアレイ33と、ファ
イバ35aとファイバ35bをファイバ間ピッチ５００μｍの
ファイバアレイ36と、励起ＬＤアレイ31の周囲温度を検
出するためのサーミスタ抵抗37が、各々半田で固定され
ている。

【００１５】励起ＬＤアレイ31と集光レンズアレイ33と
ファイバアレイ36は光学的に最大結合効率が得られる様
に、最適調整されている。また、励起ＬＤアレイ31のフ
ァイバ側と反対側には、励起ＬＤアレイ31の出射光がモ
ニタされる様に、モニタＰＤ38aとモニタＰＤ38bを受光
中心間ピッチ５００μｍでアレイにしたモニタＰＤアレ
イ39が、基板34上に半田で固定されている。

【００１６】そして、このような構成の部品組立品の底
面を、図４に示す様に、電子冷却素子２１の冷却側を半
田固定し、電子冷却素子２１の放熱側とケース22を半田
固定する。なお、集光レンズアレイ33は図１５に示す様
に、直径５００μｍの球レンズを並列接触させて形成し
ている。

【００１７】図３のＬＤ30aからの出射光50aは集光レン
ズ32aにより集光され、ファイバ35aに結合される。同様
に、ＬＤ30bからの出射光50bは集光レンズｂ３６により
集光され、ファイバ35bに結合される。ファイバ側と逆
側に出射したＬＤ30aの出射光をモニタＰＤ38aが受光
し、ＬＤ30aの出射光モニタとして使用される。同様に
ＬＤ30bの出射光をモニタＰＤ38aが受光し、ＬＤ30aの
出射光モニタとして使用される。サーミスタ抵抗37は温
度により抵抗値が変化するため、この抵抗値を検出する
ことで、励起ＬＤアレイ31の周囲温度が検出される。

【００１８】励起ＬＤアレイ31からの発熱による温度上
昇はサーミスタ抵抗37により検出される。サーミスタ抵
抗37により検出された温度が２５℃となる様に、電子冷
却素子２１の電子冷却素子冷却側27から、基板34上の部
分は冷却される。電子冷却素子２１の電子冷却素子放熱
側28からの放熱は、ケース22を介して外部に放出され
る。

【００１９】ＬＤ30a消費電力は約１Ｗ、ＬＤ30bの消費
電力も約１Ｗで合計は約２Ｗとなる。そして、電子冷却
素子２１の消費電力は５Ｖ電源使用の場合は約５Ｗであ
り、合計で約７Ｗとなる。このように、従来構成では合
計１２Ｗであった消費電力が約６０％に低減される。更
に、消費電力が低減されたことで、電子冷却素子の放熱
量も低減され、装置実装時の動作可能な環境温度を高く
することができ、高温環境条件での装置に対応すること
が可能となる。また、消費電力が低減したことで、電力
を供給する電源を小さくでき、装置の消費電力が低減さ
れる。

【００２０】（第３の実施例）次に、図５及び図６を用
いて、この発明の第３の実施例を説明する。図５はこの
実施例のケース実装例を示した上面図であり、図６は側
面図である。

【００２１】まず電子冷却素子上に構成すべき部分組立
品を２セット組立てる。この部分組立品の構成は、図２
に示した第１の実施例の場合と同様であるので、詳細に
ついては省略するが、集光レンズ11からの出射光は平行
ビームとなる様に光学調整されている。

【００２２】この２セット組み立てた部分組立品を、電
子冷却素子２１の上に、ＬＤ１０ａとＬＤ１０bの光軸
を３ｍｍ間隔で平行に固定して構成する。そして偏波面
変換素子41が、集光レンズ11aからの平行ビーム51の光
路上の電子冷却素子２１上に設置され、半田で固定され
ている。この偏波面変換素子41を通過した平行ビーム52
と集光レンズ11bからの平行ビーム53の光路上の電子冷
却素子２１上に、偏波面合成素子42が配置され、半田で
固定されている。この偏波面合成素子42を出射した平行
ビームの光路上に、ファイバ26とレンズ24で構成された
コリメータ25が配置され、これらはケース22にスリーブ
23を介して、ＹＡＧレーザ溶接固定されている。そし
て、電子冷却素子２１の放熱側とケース22が半田固定さ
れている。

【００２３】ＬＤ１０ａと集光レンズ11aとコリメータ2
5および、ＬＤ１０bと集光レンズ11bとコリメータ25は
各々光学的に最大結合効率が得られる様に、最適調整さ
れている。

【００２４】偏波面変換素子41はファラデー回転子、偏
波面合成素子42はルチル（組成式ＴｉＯ₂）等の複屈折
性結晶を使用する。そして、偏波面変換素子41に飽和磁
界を与える磁石43が平行ビームをさえぎることなく電子
冷却素子２１上に固定されている。

【００２５】なお、この図５の構成図はあくまでも概念
的なものであり、本願発明の本質とは無関係なアイソレ
ータ等の構成については、記載を省略している。

【００２６】ＬＤ１０bからの出射光は集光レンズ11bに
より平行ビーム53に変換され、偏波面合成素子42を通過
して平行ビーム54の一部として出力される。また、ＬＤ
１０ａからの出射光は集光レンズ11aにより平行ビーム5
1に変換される。そして、偏波面変換素子41を通過して
偏波面を９０度変換されることで、平行ビーム53とは偏
波面が直交する平行ビーム52に変換される。その後、平
行ビーム52と平行ビーム53とは、偏波面合成素子42の有
する常光と異常光の屈折率差により、直交する偏波面が
合成され、パワー合成された平行ビーム54として出力さ
れる。この平行ビーム54は、コリメータ25に入射され、
レンズ24により集光され、ファイバ26に結合されて、合
成された励起光パワーとして出力される。

【００２７】ファイバ26側と逆側に出射したＬＤ１０ａ
の出射光は、モニタＰＤ13aによって受光され、ＬＤ１
０ａの出射光モニタとして使用される。同様にＬＤ１０
bの出射光はモニタＰＤ１９ｂによって受光され、ＬＤ
１０bの出射光モニタとして使用される。

【００２８】サーミスタ抵抗15aは温度により抵抗値が
変化するため、抵抗値を検出することで、ＬＤ１０ａの
周囲温度を検出することが可能となる。同様に、サーミ
スタ抵抗15bによってＬＤ１０bの周囲温度が検出され
る。

【００２９】そして、サーミスタ抵抗15aとサーミスタ
抵抗15bにより検出された温度が２５℃となる様に、図
６の電子冷却素子２１の電子冷却素子冷却側27の上部は
冷却される。電子冷却素子２１の電子冷却素子放熱側28
からの放熱は、ケース22を介して外部に放出される。

【００３０】この様に、１ケース内の１つの電子冷却素
子上にＬＤを２ヶ実装したことで、電子冷却素子１ヶ分
の消費電力を減少させることができた。電子冷却素子の
放熱量も低減され、装置実装時の動作可能な環境温度を
高くすることができ、高温環境条件での装置に対応する
ことが可能となる。消費電力が低減したことで、電力を
供給する電源を小さくでき、装置の消費電力が低減され
る。

【００３１】更に、図７はこの実施例の偏波合成LDモジ
ュール70を光ファイバ増幅器の励起光源に適用した場合
の構成図である。

【００３２】光ファイバ増幅器から高出力の信号光を得
たい場合、増幅媒体ファイバ（例えば、希土類元素エル
ビウムをファイバコア内にドープした、いわゆる、エル
ビウムドープ光ファイバ（以下、ＥＤＦと略す））によ
り高いパワーの励起光源を加えれば良い。その際、１台
のＬＤの出力光パワーでは不足している場合、２台のＬ
Ｄの出力を偏波合成し、パワーを加算させて励起光とし
て出力させる構成が考えられる。この図７の構成は、こ
のような構成にこの実施例を適用したものであり、偏波
合成LDモジュール70の出力光は励起光入力ファイバ71を
介して出力される。そして、波長合成カプラ72の働き
で、信号光と波長合成され、ＥＤＦ73に入力される。こ
のＥＤＦ73では、偏波合成LDモジュール70の出力光を励
起光として利用し、信号光を増幅する。

【００３３】このような実施例の構成によって、従来の
構成では問題となっていた、２台の励起光源ＬＤモジュ
ールの出力光パワーを偏波合成モジュールで加算させた
場合の、偏波合成モジュールの挿入損失による出力パワ
ーの減少や、２台のＬＤモジュールと偏波合成モジュー
ルとの接続作業の発生、ファイバ取り回しを含めた実装
面積の増大による光ファイバ増幅器の大型化という問題
点を解消することが可能となる。

【００３４】（第４の実施例）次に、図８及び図９を使
用して、この発明の第４の実施例を説明する。この実施
例も、第３の実施例と同様に励起光源ＬＤモジュールへ
の利用に好適な構成である。図８は、この実施例に用い
る部品組立品の構成を示した上面図であり、図９はこの
実施例の構成を示した側面図である。

【００３５】図８に示すように、ＬＤ30aとＬＤ30bを発
光中心間ピッチ５００μｍでアレイにした励起ＬＤアレ
イ31が、基板34上に半田で固定されている。そして、こ
の励起ＬＤアレイ31からの出射光を平行ビームに変換す
る、集光レンズ32aと集光レンズ32bをレンズ中心間ピッ
チ５００μｍでアレイにした集光レンズアレイ33が、基
板34上に半田で固定されている。更に、集光レンズ32a
からの平行ビーム51の光路上にだけ、偏波面変換素子41
が配置され、基板34上に半田で固定されている。この
偏波面変換素子41に飽和磁界を与える磁石43は、平行ビ
ームをさえぎることなく基板34上に固定されている。

【００３６】この偏波面変換素子41を通過した平行ビー
ム52と集光レンズ32bからの平行ビーム54の光路上に
は、偏波面合成素子42が配置され、基板34上に半田で固
定されている。

【００３７】偏波面合成素子42を出射した平行ビーム53
の光路上には、図９に示す様に、ファイバ26とレンズ24
で構成されたコリメータ25が配置され、これらはケース
22にスリーブ23を介して、ＹＡＧレーザ溶接固定されて
いる。なお、励起ＬＤアレイ31と集光レンズアレイ33と
コリメータ25は光学的に最大結合効率が得られる様に、
最適調整されている。

【００３８】励起ＬＤアレイ31のレンズ側の反対側に
は、励起ＬＤアレイ31の出射光をモニタするためのＰＤ
であるモニタＰＤ38aとモニタＰＤ38bを受光中心間ピッ
チ５００μｍでアレイにしたモニタＰＤアレイ39が、基
板34上に半田で固定されている。さらに、サーミスタ抵
抗37が基板34に半田で固定されている。

【００３９】図８の部品組立品は、図９に示すように、
底面と電子冷却素子２１の冷却側27が半田で固定され、
電子冷却素子２１の放熱側28とケース22が半田で固定さ
れている。

【００４０】ＬＤ30bからの出射光は集光レンズ32bによ
り平行ビーム54に変換され、偏波面合成素子42を通過し
て平行ビーム53の一部として出力される。ＬＤ30aから
の出射光は、集光レンズ32aにより平行ビーム51に変換
され、偏波面変換素子41を通過して偏波面を９０度変換
されることで平行ビーム54とは偏波面が直交する平行ビ
ーム52に変換される。さらに、平行ビーム54と平行ビー
ム52とは偏波面合成素子42により、直交する偏波面が合
成され、パワー合成された平行ビーム53として出力され
る。

【００４１】図９に示す様に、平行ビーム53はコリメー
タ25に入射され、レンズ24により集光され、ファイバ26
に結合され、合成された励起光パワーとして出力され
る。

【００４２】ファイバ側と逆側に出射したＬＤ30aの出
射光は、モニタＰＤ38aによって受光され、ＬＤ30aの出
射光モニタとして使用される。同様にＬＤ30bの出射光
は、モニタＰＤ38bによって受光され、ＬＤ30bの出射光
モニタとして使用される。サーミスタ抵抗37は温度によ
り抵抗値が変化するため、抵抗値を検出することで、励
起ＬＤアレイ31の周囲温度を検出することができる。

【００４３】この結果、励起ＬＤアレイ31からの発熱に
よる温度上昇はサーミスタ抵抗37により検出される。サ
ーミスタ抵抗37により検出された温度が２５℃となる様
に、電子冷却素子２１の電子冷却素子冷却側27から、基
板34上の部分は冷却される。電子冷却素子２１の電子冷
却素子放熱側28からの放熱は、ケース22を介して外部に
放出される。

【００４４】この実施例の構成により、２台の励起光源
ＬＤの出力光パワーを１つのケース内において、平行ビ
ーム状態で偏波合成することが可能となり、ファイバ出
力の損失に関係する光学系はＬＤモジュールとほぼ共通
にできるため、偏波合成モジュールの挿入損失分をなく
すことができる。更に、アレイＬＤを使用することで、
電子冷却素子上の構成を小さくすることができ、消費電
力を低減することができる。

【００４５】また、２台のＬＤモジュールと偏波合成モ
ジュールとの接続作業の発生もなく、１つのケース内
に、同じケースで構成されたＬＤモジュール２台分の高
出力が得られる。その上、１ケース内の１つの電子冷却
素子上にＬＤを２ヶ実装したことで、電子冷却素子１ヶ
分の消費電力を減少させることが可能となり、電子冷却
素子の放熱量も低減され、装置実装時の動作可能な環境
温度を高くすることができ、高温環境条件での装置に対
応することが可能となる。更に、消費電力が低減したこ
とで、電力を供給する電源を小さくでき、装置の消費電
力が低減される。

【００４６】（第５の実施例）次に図１０を用いて、こ
の発明の第５の実施例を説明する。図１０はこの実施例
のケース実装例を示した上面図である。

【００４７】まず電子冷却素子上に構成すべき部分組立
品を２セット組立てる。この部分組立品の構成は、図２
に示した第１の実施例の場合と同様であるので、詳細に
ついては省略するが、集光レンズ11からの出射光は平行
ビームとなる様に光学調整されている。また、２セット
の部分組立品の、各々のＬＤの発振波長は１４６０ｎｍ
と１４８０ｎｍで異なっている。

【００４８】これらの２セット組立てた部分組立品を、
電子冷却素子２１の上に、発振波長１４６０ｎｍのＬＤ
１０ａと発振波長１４８０ｎｍのＬＤ１０bの光軸を３
ｍｍ間隔で平行に固定して構成する。集光レンズ11aか
らの平行ビーム51ａの光路を９０度変更する反射ミラー
44が電子冷却素子２１上に設置され、半田で固定されて
いる。反射ミラー44を反射した平行ビーム52と集光レン
ズ11bからの平行ビーム53との光路上に、バンドバスフ
ィルタ２４が配置され、電子冷却素子２１上に半田で固
定されている。このバンドバスフィルタ２４を出射した
平行ビームの光路上に、ファイバ26とレンズ24で構成さ
れたコリメータ25が配置され、スリーブ23を介して、ケ
ース22にＹＡＧレーザ溶接で固定されている。

【００４９】これらＬＤ１０ａと集光レンズ11aとコリ
メータ25および、ＬＤ１０bと集光レンズ11bとコリメー
タ25は、各々光学的に最大結合効率が得られる様に、最
適調整されている。また、反射ミラー44とバンドパスフ
ィルタ45は誘電体多層膜で構成されている。反射ミラー
44は波長に無関係に全反射するもので、バンドパスフィ
ルタ45は波長１４６０ｎｍの光を反射し、波長１４８０
ｎｍの光を通過する。

【００５０】そして、部品組立品の底面と電子冷却素子
２１の冷却側は半田によって固定されており、電子冷却
素子２１の放熱側とケース22も半田によって固定されて
いる。

【００５１】波長１４８０ｎｍの励起光を出射するＬＤ
１０bからの出射光は、集光レンズ11bにより平行ビーム
53に変換され、バンドパスフィルタ45を通過して平行ビ
ーム54の一部として出力される。一方、波長１４６０ｎ
ｍの励起光を出射するＬＤ１０ａからの出射光は集光レ
ンズ11aにより平行ビーム51に変換され、反射ミラー44
を通過して光路を９０度変えられた平行ビーム52に変換
される。さらに、平行ビーム52はバンドパスフィルタ45
に反射され、平行ビーム52と平行ビーム53は波長合成さ
れ、パワー合成された平行ビーム54として出力される。

【００５２】平行ビーム54はコリメータ25に入射し、レ
ンズ24により集光され、ファイバ26に結合されて合成さ
れた励起光パワーとして出力される。

【００５３】ファイバ側と逆側に出射したＬＤ１０ａの
出射光は、モニタＰＤ13aによって受光され、ＬＤ１０
ａの出射光モニタとして使用される。同様にＬＤ１０b
の出射光はモニタＰＤ13bによって受光され、ＬＤ１０b
の出射光モニタとして使用される。サーミスタ抵抗15a
は温度により抵抗値が変化するため、その抵抗値を検出
することで、ＬＤ１０ａの周囲温度を検出することが可
能である。同様に、サーミスタ抵抗15bによって、ＬＤ
１０bの周囲温度が検出される。

【００５４】サーミスタ抵抗15aとサーミスタ抵抗15bに
より検出された温度が２５℃となる様に、電子冷却素子
２１の電子冷却素子冷却側27の上部は冷却される。電子
冷却素子２１の放熱側28からの放熱は、ケース22を介し
て外部に放出される。

【００５５】この様に、１ケース内の１つの電子冷却素
子上にＬＤを２ヶ実装したことで、電子冷却素子１ヶ分
の消費電力を減少させることができた。電子冷却素子の
放熱量も低減され、装置実装時の動作可能な環境温度を
高くすることができ、高温環境条件での装置に対応する
ことが可能となる。消費電力が低減したことで、電力を
供給する電源を小さくでき、装置の消費電力が低減され
る。

【００５６】更に、図１２はこの実施例の波長合成ＬＤ
モジュール74を光ファイバ増幅器の励起光源に適用した
場合の構成図である。

【００５７】光ファイバ増幅器から高出力の信号光を得
たい場合、ＥＤＦにより高いパワーの励起光源を加えれ
ば良い。その際、１台のＬＤの出力光パワーでは不足し
ている場合、２台のＬＤの出力を波長合成し、パワーを
加算させて励起光として出力させる構成が考えられる。
この図１２の構成は、このような構成にこの実施例を適
用したものであり、波長合成ＬＤモジュール74の出力
光は励起光入力ファイバ71を介して出力される。そし
て、波長合成カプラ72の働きで、信号光と波長合成さ
れ、ＥＤＦ73に入力される。このＥＤＦ73では、偏波合
成LDモジュール70の出力光を励起光として利用し、信号
光を増幅する。

【００５８】このような実施例の構成によって、従来の
構成では問題となっていた、２台の励起光源ＬＤモジュ
ールの出力光パワーを波長合成モジュールで加算させた
場合の、波長合成モジュールの挿入損失による出力パワ
ーの減少や、２台のＬＤモジュールと波長合成モジュー
ルとの接続作業の発生、ファイバ取り回しを含めた実装
面積の増大による光ファイバ増幅器の大型化という問題
点を解消することが可能となる。

【００５９】（第６の実施例）次に、図１３及び図１４
を使用して、この発明の第６の実施例を説明する。この
実施例も、第５の実施例と同様に励起光源ＬＤモジュー
ルへの利用に好適な構成である。図１３は、この実施例
に用いる部品組立品の構成を示した上面図であり、図１
４はこの実施例の構成を示した側面図である。

【００６０】図１３に示すように、発振波長１４６０ｎ
ｍのＬＤ30aと発振波長１４８０ｎｍのＬＤ30bを発光中
心間ピッチ５００μｍでアレイにした励起ＬＤアレイ31
が、基板34上に半田で固定されている。そして、この励
起ＬＤアレイ31からの出射光を平行ビームに変換する、
集光レンズ32aと集光レンズ32bをレンズ中心間ピッチ５
００μｍでアレイにした集光レンズアレイ33が、基板34
上に半田で固定されている。更に、集光レンズ32aから
の平行ビーム51の光路を９０度変換する反射ミラー44が
配置され、基板34上に半田で固定されている。

【００６１】この反射ミラー44で反射された平行ビーム
52と、集光レンズ32bからの平行ビーム54の光路上に
は、バンドパスフィルタ45が配置され、基板34上に半田
で固定されている。

【００６２】バンドパスフィルタ45を出射した平行ビー
ム53の光路上に、図１４に示す様に、ファイバ26とレン
ズ24で構成されたコリメータ25が配置され、これらはケ
ース22にスリーブ23を介して、ＹＡＧレーザ溶接固定さ
れている。なお、励起ＬＤアレイ31と集光レンズアレイ
33とコリメータ25は光学的に最大結合効率が得られる様
に、最適調整されている。

【００６３】ここで用いられる反射ミラー44とバンドパ
スフィルタ45は、誘電体多層膜で構成されている。そし
て反射ミラー44は波長に無関係に全反射を行い、バンド
パスフィルタ45は波長１４６０ｎｍの光を反射し、波長
１４８０ｎｍの光を通過する構成となっている。

【００６４】励起ＬＤアレイ31のレンズ側の反対側に
は、励起ＬＤアレイ31の出射光をモニタするためのＰＤ
であるモニタＰＤ38aとモニタＰＤ38bを受光中心間ピッ
チ５００μｍでアレイにしたモニタＰＤアレイ39が、基
板34上に半田で固定されている。さらに、サーミスタ抵
抗37が基板34に半田で固定されている。

【００６５】図１３の部品組立品は、図１４に示すよ
う、底面と電子冷却素子２１の冷却側27は半田で固定さ
れ、電子冷却素子２１の放熱側28とケース22が半田で固
定されている。

【００６６】発振波長１４８０ｎｍのＬＤ30bからの出
射光は、集光レンズ32bにより平行ビーム54に変換さ
れ、バンドパスフィルタ45を通過して平行ビーム53の一
部として出力される。発振波長１４６０ｎｍのＬＤ30a
からの出射光は集光レンズ32aにより平行ビーム51に変
換され、反射ミラー44で反射され光路を９０度変えられ
た平行ビーム52に変換される。さらに、平行ビーム52は
バンドパスフィルタ45で反射され、平行ビーム54と平行
ビーム52とは波長合成され、パワー合成された平行ビー
ム53として出力される。

【００６７】図１４に示す様に、平行ビーム53はコリメ
ータ25に入射され、レンズ24により集光され、ファイバ
26に結合され、合成された励起光パワーとして出力され
る。

【００６８】ファイバ側と逆側に出射したＬＤ30aの出
射光は、モニタＰＤ38aによって受光され、ＬＤ30aの出
射光モニタとして使用される。同様にＬＤ30bの出射光
は、モニタＰＤ38bによって受光され、ＬＤ30bの出射光
モニタとして使用される。サーミスタ抵抗37は温度によ
り抵抗値が変化するため、抵抗値を検出することで、励
起ＬＤアレイ31の周囲温度が検出することができる。

【００６９】この結果、励起ＬＤアレイ31からの発熱に
よる温度上昇はサーミスタ抵抗37により検出される。サ
ーミスタ抵抗37により検出された温度が２５℃となる様
に、電子冷却素子２１の電子冷却素子冷却側27から、基
板34上の部分は冷却される。電子冷却素子２１の電子冷
却素子放熱側28からの放熱は、ケース22を介して外部に
放出される。

【００７０】この実施例の構成により、２台の励起光源
ＬＤの出力光パワーを１つのケース内において、平行ビ
ーム状態で波長合成することが可能となり、ファイバ出
力の損失に関係する光学系はＬＤモジュールとほぼ共通
にできるため、波長合成モジュールの挿入損失分をなく
すことができる。更に、アレイＬＤを使用することで、
電子冷却素子上の構成を小さくすることができ、消費電
力を低減することができる。

【００７１】また、２台のＬＤモジュールと波長合成モ
ジュールとの接続作業の発生もなく、１つのケース内
に、同じケースで構成されたＬＤモジュール２台分の高
出力が得られる。その上、１ケース内の１つの電子冷却
素子上にＬＤを２ヶ実装したことで、電子冷却素子１ヶ
分の消費電力を減少させることが可能となり、電子冷却
素子の放熱量も低減され、装置実装時の動作可能な環境
温度を高くすることができ、高温環境条件での装置に対
応することが可能となる。更に、消費電力が低減したこ
とで、電力を供給する電源を小さくでき、装置の消費電
力が低減される。

【００７２】以上の各実施例では、ファイバをケースに
固定した構成について説明したが、ファイバを金属基板
に固定した部分組立品を２セット実装しても、同様の効
果が得ることが可能である。

【００７３】また、第２の実施例他では、集光レンズと
して、直径５００μｍの球レンズをアレイに形成した、
球レンズアレイを使用したが、他の構成を適用すること
も可能である。例えば、図１６に示すフレネルレンズア
レイや、回折現象を利用した計算機ホログラム（Ｃｏｍ
ｐｕｔｅｒｇｅｎｅｒａｔｅｄｈｏｌｏｇｒａｍ：
以下ＣＧＨと略す。）によるレンズ（特願平０９−33
2444等に開示）を並列にした、図１７に示すＣＧＨレン
ズアレイを使用することも可能である。これらのような
構成を用いれば、より高精度のピッチでレンズアレイの
形成が可能なうえに、収差の少ないレンズが形成される
ため、ＬＤ出射光とファイバとの結合効率が増加し、同
じ出力光パワーを得るためのＬＤ消費電力が低減させる
ことが可能となる。

【００７４】さらに、上記実施例において、励起ＬＤ，
モニタＰＤ，集光レンズ，ファイバは、基板面積を小さ
くするため、５００μｍピッチでアレイを形成させて説
明したが、このピッチは５００μｍに限定されることは
無く、各構成部品間で統一されていれば良い。

【００７５】同様に、各実施例では２心アレイについて
説明したが、更に心数を増加させれば、同一ケース内に
更にＬＤを実装することが可能となる。

【００７６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、複数のＬＤを単一の電子冷却素子で冷却するの
で、複数のＬＤを冷却するに際しての電子冷却素子の消
費電力を低減することが可能となり、ＬＤモジュール全
体としての消費電力を従来構成に比べて大幅に低減する
ことが可能となる。

【００７７】更に、消費電力が低減されたことで、電子
冷却素子の放熱量も低減され、装置実装時の動作可能な
環境温度を高くすることができ、高温環境条件での装置
に対応することが可能となる。また、消費電力が低減し
たことで、電力を供給する電源を小さくでき、装置の消
費電力が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のケース実装例を示した上面図で
ある。

【図２】図１のケース内に実装される部品組立品の構成
を示した側面図である。

【図３】図４のケース内に実装される部品組立品の構成
を示した上面図である。

【図４】第２の実施例のケース実装例を示した側面図で
ある。

【図５】第３の実施例のケース実装例を示した上面図で
ある。

【図６】第３の実施例のケース実装例を示した側面図で
ある。

【図７】第３の実施例の偏波合成LDモジュールを光ファ
イバ増幅器の励起光源に適用した場合の全体構成図であ
る。

【図８】図９のケース内に実装される部品組立品の構成
を示した上面図である。

【図９】第４の実施例のケース実装例を示した側面図で
ある。

【図１０】第５の実施例のケース実装例を示した上面図
である。

【図１１】第５の実施例のケース実装例を示した側面図
である。

【図１２】第５の実施例の波長合成LDモジュールを光フ
ァイバ増幅器の励起光源に適用した場合の全体構成図で
ある。

【図１３】図１４のケース内に実装される部品組立品の
構成を示した上面図である。

【図１４】第６の実施例のケース実装例を示した側面図
である。

【図１５】集光レンズアレイとして用いる球レンズアレ
イの構成を示した図である。

【図１６】フレネルレンズアレイの構成を示した図であ
る。

【図１７】ＣＧＨレンズアレイの構成を示した図であ
る。

【符号の説明】

10，10a，10b，30a，30b ＬＤ 11，11a，11b 集光レンズ 13，13a，13b，38a，38b モニタＰＤ 15，15a，15b，37 サーミスタ抵抗 21 電子冷却素子 31 励起ＬＤアレイ 32a，32b 集光レンズ 33 集光レンズアレイ 39 モニタＰＤアレイ 41 偏波面変換素子 42 偏波面合成素子 43 磁石 44 反射ミラー 45 バンドパスフィルタ

フロントページの続きＦターム(参考） 2H037 BA03 BA11 DA03 DA04 DA06 DA35 DA38 5F072 AK06 HH02 KK05 KK24 KK30 MM07 MM08 PP07 TT03 TT15 TT27 5F073 AB27 AB28 BA01 FA01 FA06 FA11 FA25 GA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子冷却素子と、前記電子冷却素子上に実装された複数のLD素子と、前記電子冷却素子上に実装された集光レンズとＬＤの出
力光モニタ用の受光素子であるモニタＰＤとサーミスタ
抵抗とを有することを特徴とするLDモジュール。
【請求項２】電子冷却素子と、前記電子冷却素子上に実装された第1のLD素子と、前記電子冷却素子上に実装された第2のLD素子と、前記電子冷却素子上に実装され、前記第1のLD素子と第2
のLD素子の出力光の偏波合成を行う偏波合成素子と、を
有することを特徴とするＬＤモジュール。
【請求項３】請求項２記載のLDモジュールにおいて、前記電子冷却素子上に実装された集光レンズアレイと、前記電子冷却素子上に実装されたファイバアレイと、前記電子冷却素子上に実装された、前記第1のLD素子と
第2のLD素子が同一ピッチで形成されたＬＤアレイとを
有し、前記ＬＤアレイ，集光レンズアレイ及びファイバアレイ
で光学系を構成することを特徴とするＬＤモジュール。
【請求項４】請求項２又は３記載のLDモジュールにお
いて、前記偏波合成素子が複屈折結晶を用いることを特徴とす
るLDモジュール。
【請求項５】電子冷却素子と、前記電子冷却素子上に実装された第1のLD素子と、前記電子冷却素子上に実装された第2のLD素子と、前記電子冷却素子上に実装され、前記第1のLD素子と第2
のLD素子の出力光の波長合成を行う波長合成素子とを有
することを特徴とするＬＤモジュール。
【請求項６】請求項５記載のLDモジュールにおいて、前記電子冷却素子上に実装された集光レンズアレイと、前記電子冷却素子上に実装されたファイバアレイと、前記電子冷却素子上に実装された、前記第1のLD素子と
第2のLD素子が同一ピッチで形成されたＬＤアレイとを
有し、前記ＬＤアレイ，集光レンズアレイ及びファイバアレイ
で光学系を構成することを特徴とするＬＤモジュール。
【請求項７】請求項1，２又は５記載のLDモジュール
において、前記LDモジュールが光ファイバ増幅器の励起
光源として用いられることを特徴とするLDモジュール。
【請求項８】請求項３又は６記載のLDモジュールにお
いて、前記集光用レンズアレイとして、フレネルレンズ
アレイを使用することを特徴とするLDモジュール。
【請求項９】請求項３又は６記載のLDモジュールにお
いて、前記集光用レンズアレイとして、ＣＧＨレンズア
レイを使用することを特徴とするLDモジュール。