JP4087121B2 - 波長モニタおよびそれを内蔵したレーザモジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信器に利用される半導体レーザモジュール、特に波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）システムに利用される光信号送信用のモジュール内部の波長モニタおよびそれを内蔵するレーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ素子では、注入電流を増加させることにより大きなレーザ出力パワーを得ることができるが、一般に、その注入電流に比例して素子自体の発熱量も増大する。熱の増大は、半導体レーザ素子を構成する半導体層や光学部品の特性に影響を及ぼし、実際に出力されるレーザ出力の波長が所望の波長からずれたり、素子の寿命を縮めるといった種々の不具合を生じさせる。
【０００３】
特に、高密度ＷＤＭシステムに用いられる半導体レーザ素子では、波長制御を精確におこなう必要があるため、光信号の波長が長期に亘って安定していることが要求される。そのため、半導体レーザ素子が組み込まれたレーザモジュール内に波長モニタの機能を設ける技術が開発されている。
【０００４】
図１４は、特願２００１−０６７８９４で本出願人が提案しているレーザモジュールの上面断面図である（第１の従来例）。図１４に示すレーザモジュール２００は、半導体レーザ素子２０において生成したレーザ光を光ファイバ１１内へと出射するために、光ファイバ１１の先端部をフェルール１２によってパッケージ２０１に固定している。
【０００５】
パッケージ２０１の底面上には、外部からの制御によって加熱および冷却が可能な図示しない第１サーモモジュールと第２サーモモジュールが隣接配置される。第１サーモモジュール上には、ＣｕＷ等で作製されたベース３０が載置され、さらにそのベース３０の上には、半導体レーザ素子２０およびその半導体レーザ素子２０の温度を計測するサーミスタ２１が搭載されたサブマウント３４と、半導体レーザ素子２０の前側端面から出力されたレーザ光を光ファイバ１１に結合する集光レンズ３３と、光ファイバ１１側からの反射戻り光を阻止するための光アイソレータ３２と、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光を平行にする平行レンズ３５と、が設けられる。以下、ベース３０、集光レンズ３３、サブマウント３４および平行レンズ３５を含む部分をレーザ部と称する。
【０００６】
一方、上記第２サーモモジュール上には、ＣｕＷ等で作製されたベース５０が載置され、さらにその上に、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光を所定の角度で２方向に分岐させるプリズム５１と、プリズム５１によって分岐された光の一方を入射する光フィルタ５２と、サブマウント５３とが設けられる。サブマウント５３の前面（レーザ出射方向面）には、プリズム５１によって分岐された光の他方を受光する第１光検出器４１と、光フィルタ５２を透過した光を受光する第２光検出器４２とが、同一平面上に設けられている。なお、第１光検出器４１および第２光検出器４２としては、フォトダイオードが用いられる。プリズム５１は、上記モニタ光が入射される、互いに所定角度に形成された光入射面５１ａ、５１ｂと、プリズム５１内で分岐された光が出射される光出射面５１ｃとを有して構成されている。
【０００７】
また、プリズム５１を固定する部分の近傍において、光フィルタ５２の温度をモニタするサーミスタ５４が設けられている。以下、ベース５０およびベース５０上に設けられる上記各構成要素を含む部分を波長モニタと称する。
【０００８】
このレーザモジュール２００では、上記した構成において、上記第１サーモモジュールおよび第２サーモモジュールの温度制御を行なうことにより、安定なレーザ発振を実現している。以下に、このレーザモジュール２００における温度制御について簡単に説明する。まず、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光は、平行レンズ３５を経て、プリズム５１によって２方向に分岐される。
【０００９】
プリズム５１によって分岐された一方の光は、第１光検出器４１によって電流に変換され、図示しない電流−電圧変換部によって参照電圧として用いられる。また、プリズム５１によって分岐された他方の光は、光フィルタ５２を通過し、第２光検出器４２によって電流に変換され、図示しない電流−電圧変換部によって信号電圧として用いられる。ここで、光フィルタ５２は、入射した光の波長に対して透過率の異なる特性を有しており、例えばエタロンで形成される。よって、所望の波長の光が光フィルタ５２を経ることで得られる信号電圧と、上記参照電圧との差分を基準電圧差とすると、実際の参照電圧と信号電圧との電圧差を上記した基準電圧差と比較することにより、波長のずれがわかることになる。
【００１０】
この波長のずれは、半導体レーザ素子２０の発熱を起因としているため、そのずれを補正するには、半導体レーザ素子２０下部のサブマウント３４を冷却すればよい。そこで、上記比較によって得られた波長のずれを示す電圧を、図示しない制御部によって、ベース３０の下部に配置された上記第１サーモモジュールの温度を制御する制御電圧として用い、第１サーモモジュールを冷却器として動作させる。これにより、半導体レーザ素子２０は、第１サーモモジュール、ベース３０およびサブマウント３４を介して冷却され、所望の波長のレーザ光が出力されるようにフィードバック制御される（以下、波長ロッキングと称する。）。なお、上記フィードバック制御において過冷却の場合には、第１サーモモジュールは加熱器として動作する。
【００１１】
ところが、エタロンで形成された光フィルタ５２は、温度に依存して特性が変化するため、その温度を一定にしておくことが好ましい。そこで、図示しない制御部は、所望の温度とサーミスタ５４によって検出された温度との差分を演算し、その差分に相当する電圧を制御電圧として、ベース５０の下部に配置された第２サーモモジュールを温度制御する。これにより、光フィルタ５２は、第２サーモモジュールおよびベース５０を介して加熱または冷却され、所望の温度に安定する。
【００１２】
図１５は、第２の従来例として示すレーザモジュールの上面断面図である。なお、図１５において、図１４と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図１５に示すレーザモジュール２１０は、図１４に示したレーザモジュール２００と比較して、波長モニタの構成のみが異なる。
【００１３】
具体的には、ベース５０上に、主面が互いに直角関係となるように離間したサブマウント６１および６２と、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光をサブマウント６１側に透過させるとともにサブマウント６２側に反射させるハーフミラー７１と、ハーフミラー７１によって反射された光を入射する光フィルタ７２とが設けられる。サブマウント６１の前面（主面）には、ハーフミラー７１を透過した光を受光する第１光検出器６３が設けられ、サブマウント６２の前面（主面）には、光フィルタ７２を透過した光を受光する第２光検出器６４が設けられている。なお、このレーザモジュール２１０における温度制御は、上記したレーザモジュール２００と同様に行なわれる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第１の従来例および第２の従来例として挙げた波長ロッキングを可能とするレーザモジュールでは、波長モニタにおいて、レーザ光の迷光である反射光が生じてしまい、精確な波長ロッキングが行なえないという問題があった。以下に、この問題について説明する。
【００１５】
図１６は、上記した第１の従来例における問題点を説明するための説明図であり、図１４に示した波長モニタの拡大図である。図１６において、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光は、平行レンズ３５を介してプリズム５１に入射される。プリズム５１の光入射面５１ａ、５１ｂに入射したレーザ光は、そのプリズム５１の形状に応じて定まる中心線８１に対して出射角θ1の光８２と出射角θ2（＝θ1）の光８３に分岐される。
【００１６】
光８２は、そのまま第１光検出器４１に入射され、光８３は、光フィルタ５２に入射される。ここで、光フィルタ５２に入射された光８３は、光フィルタ５２を透過して第２光検出器４２に到達する一方、光フィルタ５２の表面で反射される。この反射光８４は、プリズム５１の出射面５１ｃ表面に達し、反射光８５としてさらに反射される。反射光８５は、光８２の経路とほぼ等しいため、第１光検出器４１の検出範囲に到達してしまう。
【００１７】
すなわち、第１光検出器４１は、プリズム５１によって分岐された光８２以外にも、迷光である反射光８５を受光してしまい、これにより出力電流の変動が生じる。この変動が生じると、上記した参照電圧が不正確なものとなり、波長ロッキングが不安定となる。また、第１光検出器４１は、波長ロッキングの参照電圧を生成するために用いられるばかりでなく、半導体レーザ素子２０の注入電流制御を行なうためのパワーモニタとしても使用される場合があるため、上記変動は、半導体レーザ素子２０の出力パワーの安定性を阻害する原因にもなる。
【００１８】
さらに、第１の従来例に示すレーザモジュール２００においては、反射光８４の一成分が、プリズム５１を透過して半導体レーザ素子２０に到達し、半導体レーザ素子２０の発振動作に悪影響を及ぼす場合もある。
【００１９】
図１７は、上記した第２の従来例における問題点を説明するための説明図であり、図１５に示した波長モニタの拡大図である。図１７において、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光は、平行レンズ３５を介してハーフミラー７１に入射される。ハーフミラー７１に入射されたレーザ光は、そのハーフミラー７１の配置（入射方向に対する主面の横方向の傾き）に応じて、透過光８５と反射光８６に分岐される。
【００２０】
透過光８５は、そのまま第１光検出器６３に入射され、反射光８６は、光フィルタ７２に入射される。ここで、光フィルタ７２に入射された反射光８６は、光フィルタ７２を透過して第２光検出器６４に到達する一方、光フィルタ７２の表面で反射される。光フィルタ７２の表面で反射された反射光８７は、ハーフミラー７１の表面に達し、反射光８８としてさらに反射される。この反射光８８は、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光の経路とほぼ等しいため、半導体レーザ素子２０に到達し、半導体レーザ素子２０の発振動作に悪影響を及ぼしてしまう。
【００２１】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、波長モニタを構成する光フィルタで生じる反射光の影響を低減し、品質の高い光検出信号を得ることができる波長モニタおよびそれを内蔵したレーザモジュールを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させる光分岐手段と、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光を入射させる光入射面が当該第２の光の光軸に垂直な面から所定の角度を有するように配置された光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、を備え、前記所定の角度は、前記光フィルタリング手段の光入射面で反射されさらに前記光分岐手段の光出射面で反射されることで進行する前記第２の光の他部が前記第１の光検出手段に結合しないように調整された角度であることを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、光フィルタリング手段の表面で反射した光は、第２の光の入射経路とは異なる経路で光分岐手段に入射するので、その光がさらに光分岐手段の表面で反射することで生じた反射光の経路を、第１の光検出手段に結合される経路からずらすことができる。
【００２４】
また、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させる光分岐手段と、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光の他部を当該第２の光の入射経路よりも上方または下方に反射する角度の光入射面を有した光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２５】
この発明によれば、光フィルタリング手段の表面で反射した光は、第２の光の入射経路とは異なる経路で光分岐手段に入射するので、その光がさらに光分岐手段の表面で反射することで生じた反射光の経路と、光分岐手段で分岐されることにより生じた第１の光の経路とをずらすことができる。
【００２６】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記光フィルタリング手段が、四角柱状の光フィルタと当該光フィルタを前記角度に傾斜させる支持部とによって構成されることを特徴としている。
【００２７】
この発明によれば、エタロンフィルタ等の一般に四角柱状で提供される光フィルタを有効に利用することができる。
【００２８】
また、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させるとともに、前記レーザ光を当該レーザ光の入射経路よりも上方または下方に向けて透過させる角度の光入射面および／または光出射面を有した光分岐手段と、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光の他部を反射する光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２９】
この発明によれば、光分岐手段の光入射面または光出射面が上向きまたは下向きに傾斜しているので、光分岐手段で分岐されることにより生じた第１の光の経路と、光フィルタリング手段で反射されてさらに光分岐手段の光出射面で反射された光の経路とをずらすことができる。
【００３０】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記光分岐手段が、ハーフミラーであることを特徴としている。
【００３１】
この発明によれば、光分岐手段としてハーフミラーを用い、互いに垂直方向に位置する第１の光検出手段と第２の光検出手段にそれぞれ第１の光と第２の光を導く構成においても、光フィルタリング手段からの戻り光がハーフミラーの表面で反射して生じた反射光の経路と、ハーフミラーで分岐されることにより生じた第１の光の経路とをずらすことができる。
【００３２】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記光分岐手段が、プリズムであることを特徴としている。
【００３３】
この発明によれば、光分岐手段としてプリズムを用い、同一面上に位置する第１の光検出手段と第２の光検出手段にそれぞれ第１の光と第２の光を導く構成においても、光フィルタリング手段からの戻り光がプリズムの表面で反射して生じた反射光の経路と、プリズムで分岐されることにより生じた第１の光の経路とをずらすことができる。
【００３４】
また、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させるとともに、前記レーザ光の入射方向に対して非対称な形状を断面形状として有するか、または前記レーザ光の入射方向に対して断面形状が非対称となるように配置されるプリズムと、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光の他部を反射する光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００３５】
この発明によれば、入射されるレーザ光に対してプリズムの断面が非対称な形状なので、光フィルタリング手段で反射された光がプリズムの光出射面においてさらに反射されて生じる反射光の経路を、プリズムによって分岐された第１の光の経路から外すことができる。
【００３６】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記プリズムは、光出射面が、前記レーザ光の入射方向に対して垂直な面から所定角度ずれた位置に配置されることを特徴としている。
【００３７】
この発明によれば、断面が非対称の三角形のプリズムの配置位置に応じて、第１の光と第２の光の分岐角度を調節することができる。
【００３８】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記プリズムが配置される面と少なくとも前記光フィルタリング手段が配置される面との間に段差が設けられ、前記光出射面と接触する面を段差側面として有することを特徴としている。
【００３９】
この発明によれば、段差側面に光出射面を合わせることで、プリズムの配置を容易にすることができる。
【００４０】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記プリズムを固定するとともに、上部に突起を有し、当該突起が操作されることによって前記プリズムの位置が調整されるプリズムホルダを備えたことを特徴としている。
【００４１】
この発明によれば、位置調整の容易なプリズムホルダを操作することで、プリズムを適切な位置に配置することができる。
【００４２】
また、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させる光分岐手段と、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、前記第２の光の一部を透過させる光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段とを備え、前記光分岐手段または前記光フィルタリング手段の光入射面および／または光出射面のレーザ光に対する傾斜が、前記光フィルタリング手段から前記第１の光検出手段への迷光を防止するように選定されていることを特徴としている。
【００４３】
この発明によれば、光フィルタリング手段の表面で反射した光は、第２の光の入射経路とは異なる経路で光分岐手段に入射するので、その光がさらに光分岐手段の表面で反射することで生じた反射光の経路と、光分岐手段で分岐されることにより生じた第１の光の経路とをずらすことができる。
【００４４】
また、この発明にかかるレーザモジュールは、レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、上記の発明のいずれか一つに記載の波長モニタと、を備えたことを特徴としている。
【００４５】
この発明によれば、上記した波長モニタを内蔵したレーザモジュールを提供することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる波長モニタおよびそれを内蔵したレーザモジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００４７】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる波長モニタについて説明する。実施の形態１にかかる波長モニタは、光フィルタ５２が固定される位置に特徴を有しており、その位置の決定方法が上述した第１の従来例と異なる。図１は、実施の形態１にかかる波長モニタの概略構成を示す図である。なお、図１において、図１６と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
具体的には、光フィルタ５２の表面の反射光８４がさらにプリズム５１の出射面５１ｃで反射されることで反射光８５が生成されるが、この反射光８５の経路が第１光検出器４１へと導かれないような角度に、光フィルタ５２が配置される。例えば、図１において、ベース５０との接触面に垂直であってかつ光フィルタ５２の中心となる軸１を回転軸として、矢印２に示すように光フィルタ５２を回転させて最適な位置を決定する。換言すれば、プリズム５１によって分岐された一方の光８３の光軸に対する光フィルタ５２の入射面の角度を調整する。
【００４９】
実際には、第１の従来例に示したような構造の波長モニタにおいても、光フィルタ５２の位置、より正確にはプリズム５１によって分岐された一方の光８３の光軸に対する最適な角度を、モニタ光を受光する第２光検出器４２の検出電流に基づいて調整していた。以下に、この調整方法について説明する。
【００５０】
上述した波長ロッキングは、光フィルタ５２を透過した光の波長と第２光検出器４２の検出電流とから得られる波長弁別カーブを用いて、波長のロックを行なう。具体的には、波長ロッキングの制御は、波長弁別カーブのスロープを用いて行なわれる。また、上記した波長弁別カーブは、光フィルタ５２の光入射面とそれに入射される光の光軸との角度に応じて波長軸上でシフトする。そのため、ロック対象となる波長が波長弁別カーブのスロープの中心に位置するように、光フィルタ５２の角度調芯を行なうのが好ましい。
【００５１】
図２は、波長ロッキングの調整に必要な波長弁別カーブの例を示す図である。図２の実線で示された波長弁別カーブのように、第２光検出器４２の検出電流をモニタしつつ、波長弁別カーブのスロープの中心がロック波長上に位置する光フィルタ５２の角度を決定する。なお、ＷＤＭシステムにおいては特に、ロック波長が、ＩＴＵグリッド波長である必要がある。
【００５２】
ところが、この第２光検出器４２の検出電流のみをモニタした角度調芯は、第１光検出器４１への反射光の入射について考慮されていない。そこで、本実施の形態では、光フィルタ５２の固定位置を、上記波長ロッキングの実現する最適な位置であって、かつ第１光検出器４１に入射される反射光が最小となる位置に決定する。具体的には、光フィルタ５２を固定させる際に、第１光検出器４１の検出電流と第２光検出器４２の検出電流の双方をモニタしておき、第１光検出器４１へ反射光が結合しないことを確認しつつ、第２光検出器４２によって得られる波長弁別カーブのスロープ中心がＩＴＵグリッドに位置するように光フィルタ５２の角度調芯を行なう。
【００５３】
図３は、第１光検出器４１の検出電流と光フィルタ５２の角度との関係を示す例である。図３に示すように、第１光検出器４１の検出電流と光フィルタ５２の角度との関係では、角度０度付近において、第１光検出器４１へ結合される光フィルタ５２の反射光が最大となる。従って、この反射光がない角度において、エタロン角度調芯を行なう。例えば、図３に示す例では、光フィルタ５２の角度が±１度以上であれば反射光の影響がなく、その範囲で、波長弁別カーブのスロープの中心にＩＴＵグリッドが配置されるように光フィルタ５２の角度を調整して固定する。
【００５４】
以上に説明したとおり、実施の形態１にかかる波長モニタによれば、光フィルタ５２が、波長ロッキングを行なう際の最適な条件と第１光検出器４１に結合される反射光の低減とをともに満たす位置に配置されるので、これにより、半導体レーザ素子２０の発振動作を安定化させることができるとともに、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができ、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
つぎに、実施の形態２にかかる波長モニタについて説明する。図４は、実施の形態２にかかる波長モニタの概略構成を示す図である。図４において、ベース１００は、第１の従来例および第２の従来例の説明において示したベース５０に相当する。また、サブマウント１０３は、図１４に示したサブマウント５３または図１５に示したサブマウント６２に相当し、光検出器１０４は、図１４に示した第２光検出器４２または図１５に示した光検出器６４に相当する。
【００５６】
特に、図４に示す波長モニタにおいては、図１４に示した光フィルタ５２または図１５に示した光フィルタ７２に替えて、光フィルタ１０１とその支持台１０２とが配置されたことを特徴としている。支持台１０２は、図４に示すように、ベース１００に面した下面１０２ａと、光フィルタ１０１を搭載した上面１０２ｂとが、所定の角度θ0のテーパ角を有する四角柱によって形成され、その上面１０２ｂがベース１００の上面に対して傾斜するようにベース１００上に配置される。そして、光フィルタ１０１は、支持台１０２の上面に設けられる。すなわち、光フィルタ１０１上のレーザ光の入射面がそのレーザ光の入射方向に対して傾斜する。
【００５７】
これにより、光フィルタ１０１に入射した光１１１は、透過光１１２として光フィルタ１０１を透過する一方、反射光１１３として、光１１１の入射経路とは大きく外れた方向に反射される。なお、光フィルタ１０１は支持台１０２上に固定されて一体となっている。よって、光フィルタ１０１を透過した後の光の波長特性と強度を最適な値とするための調整は、図示する矢印１０５のように、支持台１０２をベース１００の上面に水平な方向に移動または回転させて行なう。
【００５８】
図５は、上記光フィルタ１０１および支持台１０２を従来例の波長モニタで使用した場合の効果を説明するための説明図である。図５（ａ）は、図１４に示した第１の従来例の波長モニタに対して、上記光フィルタ１０１および支持台１０２を用いた場合を説明する図であり、特に、図１６に示した光８３の経路上で分断した断面図である。
【００５９】
まず、図５（ａ）について説明する。まず、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１２６は、プリズム５１によって、第１光検出器４１に向かう光と光フィルタ１０１に向かう光１２１とに分岐される。第１光検出器４１に向かう光は、サブマウント５３に配置された第１光検出器４１に到達する。
【００６０】
一方、光フィルタ１０１に向かう光１２１は、光フィルタ１０１に入射された際、第２光検出器４２に向かう透過光１２２とその表面で反射される反射光１２３とに分解される。ここで、上述したように、光フィルタ１０１の入射面はベース５０の上面に対して上向きに傾斜しているため、反射光１２３は、光１２１の経路から外れた上向きの経路で進行する。そして、反射光１２３は、プリズム５１の表面に到達した際に、さらに、透過光１２４と、反射光１２５とに分解される。
【００６１】
透過光１２４は、レーザ部が配置された方向に進行するが、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光１２６の経路から上方に外れているため、半導体レーザ素子２０に到達する透過光１２４が低減され、半導体レーザ素子２０の発振動作に及ぼす影響も少なくなる。
【００６２】
一方、反射光１２５は、水平方向の向きがサブマウント５３の第１光検出器４１の向きとほぼ一致するため、第１光検出器４１の方向に進行するが、垂直方向の向きについては、第１光検出器４１から上方に外れているため、第１光検出器４１に到達する反射光１２５が低減され、上記した第１光検出器４１に向かう光との干渉が防止される。
【００６３】
結局、反射光１２３、反射光１２５および透過光１２４などの迷光が、半導体レーザ素子２０の発振動作や第１光検出器４１による検出に影響を与えることが防止される。
【００６４】
つぎに、図５（ｂ）について説明する。ハーフミラー７１によって第２光検出器６４に向けて分岐された光１２７は、光フィルタ１０１に入射された際、第２光検出器６４に向かう透過光１２８とその表面で反射される反射光１２９とに分解される。ここでも、上述したように、光フィルタ１０１の入射面はベース５０の上面に対して上向きに傾いているため、反射光１２９は、光１２７の経路から外れた上向きの経路で進行する。
【００６５】
ハーフミラー７１の表面に到達した反射光１２９は、さらに、反射光１３１として、レーザ部が配置された方向（紙面手前方向）に進行するが、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光１３０の経路からは大きく外れているため、半導体レーザ素子２０に到達する反射光１２９が、半導体レーザ素子２０の発振動作に及ぼす影響も少なくなる。
【００６６】
図６は、第１の従来例と実施の形態１にかかる波長モニタの第１光検出器による検出結果を示す実験データである。図６において、実線９１は、上記した第１の従来例に配置された第１光検出器４１の電流変化であり、半導体レーザ素子２０への注入電流が増加するにつれて、すなわちレーザ光の出力パワーが増大するにつれて、不安定な検出電流を出力しており、迷光に影響されていることがわかる。これに対して、点線９２は、実施の形態２にかかるレーザモジュールに配置された第１光検出器４１の電流変化であり、半導体レーザ素子２０への注入電流が増加しても、安定な特性を示し、迷光に影響されていないことがわかる。
【００６７】
以上に説明したとおり、実施の形態２にかかる波長モニタによれば、光フィルタ５２の光入射面を光入射方向に対して傾斜させて配置したので、その光入射面で反射される反射光の経路を、光フィルタ５２に入射した入射光から大きく外すことができ、反射光が、半導体レーザ素子２０や第１光検出器４１に入射されてしまうのを防止することができる。これにより、半導体レーザ素子２０の発振動作を安定化させることができるとともに、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができるので、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００６８】
なお、上述した実施の形態２の説明では、支持台１０２の上面を傾斜させており、その支持台は金属等の加工性の良い材料で形成できるので、生産性が良く好ましい態様であるが、支持台１０２を排除し、若しくは上下の面が略平行な支持台を用い、光入射面が傾斜した形状（断面が平行四辺形でも台形でもよい）の光フィルタ１０１を用いても上記した同様の効果を享受することができる。
【００６９】
（実施の形態３）
つぎに、実施の形態３にかかる波長モニタについて説明する。実施の形態３にかかる波長モニタは、第１の従来例の波長モニタにおいて、光入射面が傾斜した形状のプリズムを用いることを特徴としている。
【００７０】
図７は、実施の形態３にかかる波長モニタを説明するための説明図であり、特に、プリズムによって光フィルタ方向に分岐された光の経路上で分断した断面図である。なお、図７において、図１４と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
図７に示す波長モニタにおいて、図１４と異なる点は、プリズム１３２の形状である。図示するように、プリズム１３２は、側断面が平行四辺形となる形状であり、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１３３の入射方向に対して鋭角ψの傾斜を有した２つの光入射面１３２ａ，１３２ｂと、光出射面１３２ｃとを有して構成される。すなわち、図７のプリズム１３２は、図１４に示すプリズムが全体にモニタ用のレーザ光１３３の入射側に傾斜した形状となっている。
【００７２】
図７において、まず、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１３３は、プリズム１３２の傾斜した光入射面１３２ａ，１３２ｂに入射し、屈折を経て、図示しない第１光検出器４１に向かう光と光フィルタ５２に向かう光とに分岐されて光出射面１３２ｃから出射される。
【００７３】
図示しない第１光検出器４１に向かう光は、サブマウント５３に配置された第１光検出器４１に到達する。一方、光フィルタ５２に向かう光は、光フィルタ５２に入射された際、第２光検出器４２に向かう透過光１３４とその表面で反射される反射光１３５とに分解される。反射光１３５は、透過光１３４とほぼ逆の経路を進行してプリズム１３２の光出射面１３２ｃ表面に到達し、さらにプリズム１３２の光出射面１３２ｃ表面にて、上向きに所定の角度で反射され、反射光１３６として進行する。ここで、この反射光１３６は、サブマウント５３の方向に進行するが、上記した第１光検出器４１に向かう光の経路からは大きく外れているため、第１光検出器４１に到達することはできず、第１光検出器４１に向かう光との干渉は生じない。
【００７４】
図８は、実施の形態３にかかる波長モニタの他の例を説明するための説明図であり、特に、プリズムによって光フィルタ方向に分岐された光の経路上で分断した断面図である。なお、図８において、図１４と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
図７に示したプリズム１３２の側断面が平行四辺形であったのに対し、図８に示すプリズム１４０の側断面は台形である。すなわち、プリズム１４０の光入射面１４０ａ，１４０ｂは、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１４１の入射方向に対して鋭角ψの傾斜面となっており、光出射面１４０ｃはモニタ用のレーザ光１４１の入射方向に対して垂直面となっている。
【００７６】
図８において、まず、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１４１は、プリズム１４０の傾斜面（１４０ａ，１４０ｂ）に入射し、屈折を経て、図示しない第１光検出器４１に向かう光と光フィルタ５２に向かう光とに分岐され、双方とも上向きに所定の角度で垂直面（１４０ｃ）から出射される。
【００７７】
図示しない第１光検出器４１に向かう光は、サブマウント５３の上方に配置された第１光検出器４１に到達する。一方、光フィルタ５２に向かう光は、光フィルタ５２に入射された際、第２光検出器４２に向かう透過光１４２とその表面で反射される反射光１４３とに分解される。反射光１４３は、さらにプリズム１４０の垂直面表面にて、水平方向の向きがサブマウント５３の第１光検出器４１の向きと一致するように反射され、反射光１４４として進行する。ここで、この反射光１４４は、垂直方向の向きについては、第１光検出器４１から大きく外れているため、第１光検出器４１に到達する反射光１４４が低減され、上記した第１光検出器４１に向かう光との干渉が防止される。
【００７８】
以上に説明したとおり、実施の形態３にかかる波長モニタによれば、光入射面が傾斜した形状のプリズムを用いているので、プリズム（１３２，１４０）によって分岐されて第１光検出器４１に向かう光と、光フィルタ５２とプリズム（１３２，１４０）を反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、反射光が、第１光検出器４１に入射されるのを防ぐことができる。これにより、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができるので、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００７９】
なお、上述した実施の形態２および実施の形態３では、光を上側に反射する構成であったが、下側に反射してもよいことは言うまでもない。
【００８０】
（実施の形態４）
つぎに、実施の形態４にかかる波長モニタについて説明する。実施の形態４にかかる波長モニタは、第１の従来例の波長モニタにおいて、２つの光入射面と１つの光出射面とが形成する３角度がすべて異なる三角形を断面形状としたプリズムを用いることを特徴としている。
【００８１】
図９は、実施の形態４にかかる波長モニタで用いるプリズムの断面図である。第１の従来例で用いるプリズム５１は、図１６に示したように、２つの分岐光８２および８３をそれぞれ第１光検出器４１と第２光検出器４２とに容易に結合するために、それら分岐光の角度θ1とθ2を等しくする二等辺三角形の断面を有していた。これに対し、実施の形態４にかかる波長モニタで用いるプリズム１５０は、図９に示すように、３つの内角φ1、φ2、φ3がすべて異なる三角形を断面形状とし、側面がそれぞれ１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃで示される三角柱である。
【００８２】
図１０は、実施の形態４にかかる波長モニタの上面断面図である。なお、図１０において、図１６と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。図１０に示す波長モニタは、図１４に示した波長モニタと比較して、断面形状が二等辺三角形のプリズム５１に替えて、図９に示したプリズム１５０を用いた点が異なる。
【００８３】
図１０において、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光の中心経路を中心線１５１として表すと、プリズム１５０は、その光出射面１５０ｃが中心線１５１に対して垂直になり、かつ光出射面１５０ｃに対する頂角１４５が中心線１５１上に位置するように配置される。
【００８４】
このプリズム１５０に、レーザ光が入射されると、光出射面１５０ｃに垂直な方向に対して角度θ1で分岐された光１５２が第１光検出器４１に向かって進行し、角度θ2で分岐された光１５３が第２光検出器４２に向かって進行する。なお、光１５２と光１５３の分岐角度が異なるため、第１光検出器４１が中心線１５１から距離Ｌ１離れた位置に配置され、第２光検出器４２が中心線１５１から距離Ｌ２（＜Ｌ１）離れた位置に配置されるように、サブマウント５３の位置または各光検出器の位置を決定する必要がある。
【００８５】
よって、第１光検出器４１に向かう光１５２は、サブマウント５３に配置された第１光検出器４１に到達する。一方、光フィルタ５２に向かう光１５３は、光フィルタ５２に入射された際、第２光検出器４２に向かう透過光１５４とその表面で反射される反射光１５５とに分解される。反射光１５５は、光１５３とほぼ逆の経路を進行してプリズム１５０の光出射面１５０ｃに到達し、さらに、サブマウント５３に向けて反射され、反射光１５６として進行する。ここで、この反射光１５６は、サブマウント５３の方向に進行するが、上記した第１光検出器４１に向かう光１５２の経路からは水平方向にて大きく外れているため、第１光検出器４１に到達する反射光１５６が低減され、第１光検出器４１に向かう光１５２との干渉が防止される。
【００８６】
以上に説明したとおり、実施の形態４にかかる波長モニタによれば、３角度がすべて異なる三角形を断面形状としたプリズム１５０を用いるので、プリズム１５０によって分岐されて第１光検出器４１に向かう光と、光フィルタ５２とプリズム１５０を反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、反射光が、第１光検出器４１に入射されるのを防ぐことができる。これにより、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができるので、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００８７】
なお、実施の形態４で説明したプリズムは、断面形状が三角形であるとしたが、レーザ光１５１の入射方向に対して、非対称の断面形状であれば、例えば台形やその他多角形を断面形状としたプリズムを用いることができる。
【００８８】
（実施の形態５）
つぎに、実施の形態５にかかる波長モニタについて説明する。実施の形態５にかかる波長モニタは、第１の従来例の波長モニタにおいて、プリズムが、その光出射面と入射光の光軸に垂直な面との間で所定の角度を有するように配置されたことを特徴としている。換言すれば、プリズムが、レーザ光の入射方向に対して断面形状が非対称となるように配置される。
【００８９】
図１１は、実施の形態５にかかる波長モニタの例を示す上面断面図および側断面図である。なお、図１１において、図１６と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図１１（ａ）に示す上面断面図において、図１６と異なる点は、プリズム５１の配置位置である。具体的には、図１６に示したプリズム５１の光出射面５１ｃが中心線８１に対して垂直であるのに対し、図１１に示すプリズム５１は、その光出射面５１ｃが中心線８１に対して垂直な面１６０から角度αの面上に位置するように配置される。
【００９０】
特に、この角度αは、プリズム５１によって分岐された光８２が第１光検出器４１に結合し、かつプリズム５１の光出射面５１ｃで反射されて進行する反射光８５が第１光検出器４１に結合しないような角度である。これにより、第１光検出器４１では、反射光８５によって受ける影響が小さくなる。
【００９１】
また、図１１（ｂ）に示す側断面図に示すように、ベース５９は、プリズム５１が配置される面と、光フィルタ５２およびサブマウント５３が配置される面との間に段差が設けられた階段形状とすることが好ましい。特に、その段差面１６１は、光出射面５１ｃの接触面、すなわちベース５９の上面に対して垂直でかつ上記した角度αを有する面上に位置するように形成される。この段差面１６１の存在により、プリズム５１の位置決めを容易に行なうことができる。具体的には、プリズム５１の光出射面５１ｃを段差面１６１に接触させつつ配置を決定する。
【００９２】
また、本実施の形態で用いるプリズムは、実施の形態４で説明したような不等辺三角形を断面とする形状のプリズムであってもよい。図１２は、この場合の実施の形態５にかかる波長モニタの例を示す上面断面図および側断面図である。なお、図１２において、図１０と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図１２（ａ）に示す上面断面図において、図１０と異なる点は、プリズム１５０の配置位置である。具体的には、図１０に示したプリズム１５０の光出射面１５０ｃが中心線１５１に対して垂直であるのに対し、図１２に示すプリズム１５０は、その光出射面１５０ｃが中心線１５１に対して垂直な面１６２から角度βの面上に位置するように配置される。
【００９３】
また、図１２（ｂ）に示す側断面図に示すように、図１１（ｂ）の説明と同様、ベース１６９は、プリズム１５０が配置される面と、光フィルタ５２およびサブマウント５３が配置される面との間に段差が設けられた階段形状とすることもできる。
【００９４】
以上に説明したとおり、実施の形態５にかかる波長モニタによれば、プリズム５１（または１５０）が、その光出射面と入射光の光軸に垂直な面とで所定の角度を有するように配置されるので、プリズム５１（または１５０）によって分岐されて第１光検出器４１に向かう光と、光フィルタ５２とプリズム５１（または１５０）を反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、反射光が、第１光検出器４１に入射されるのを防ぐことができる。これにより、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができるので、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００９５】
なお、実施の形態４および５において、プリズム（５１または１５０）の位置決めについては、位置調整が容易なホルダを利用することもできる。図１３は、例として、プリズム１５０の位置決めを可能としたホルダを示す斜視図である。図１３に示すホルダ１７１は、その内部に開口１７２が設けてあり、開口１７２の底面１７３上にプリズム１５０が固定される。取り付けの際には、このホルダ１７１をベース上に配置し、ホルダ１７１の上部に設けられた突起１７４をつかんで配置位置・配置角度を調整する。具体的には、第１光検出器４１および第２光検出器４２から出力される電流をモニタしながら、レーザ光の各光検出器への結合効率が最大となるようにベース上におけるプリズムの位置や角度を調整する。
【００９６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明にかかる波長モニタによれば、光フィルタリング手段の表面とプリズムの出射面で順に反射された光がパワーモニタとなる第１光検出手段へと導かれないような位置に光フィルタリング手段が固定されるので、第１光検出手段に迷光が入射されるのを防止でき、第１光検出手段における高品質な光検出と波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができるという効果を奏する。
【００９７】
また、本発明にかかる波長モニタによれば、光フィルタリング手段の光入射面を光入射方向に対して傾斜させて配置したので、その光入射面で反射される反射光の経路を、光フィルタリング手段に入射した入射光から大きく外すことができ、半導体レーザ素子や第１光検出手段に反射光が入射されるのを防止でき、さらに、半導体レーザ素子の発振動作の安定化と、第１光検出手段における高品質な光検出とを実現することができるという効果を奏する。
【００９８】
また、本発明にかかる波長モニタによれば、光入射面が傾斜した形状のプリズムを用いているので、プリズムによって分岐されて第１光検出手段に向かう光と、光フィルタリング手段とプリズムを反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、第１光検出手段への反射光の入射を防止でき、第１光検出手段における高品質な光検出を実現することができるという効果を奏する。
【００９９】
また、本発明にかかる波長モニタによれば、レーザ光の入射方向に対して断面が非対称となるプリズムを用いるので、プリズムによって分岐されて第１光検出手段に向かう光と、光フィルタリング手段とプリズムを反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、第１光検出手段への反射光の入射を防止でき、第１光検出手段における高品質な光検出を実現することができるという効果を奏する。
【０１００】
また、本発明にかかるレーザモジュールによれば、上記した波長モニタを内蔵するので、信頼性と安定性の高いＷＤＭを実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる波長モニタの概略構成を示す図である。
【図２】波長ロッキングの調整に必要な波長弁別カーブの例を示す図である。
【図３】第１光検出器の検出電流と光フィルタの角度との関係図である。
【図４】実施の形態２にかかる波長モニタの概略構成を示す図である。
【図５】実施の形態２にかかる波長モニタにおいて、光フィルタおよび支持台を従来例の波長モニタで使用した場合の効果を説明するための説明図である。
【図６】従来例と実施の形態２にかかる波長モニタの第１光検出器による検出結果の実験データを示す図である。
【図７】実施の形態３にかかる波長モニタを説明するための説明図である。
【図８】実施の形態３にかかる波長モニタの他の例を説明するための説明図である。
【図９】実施の形態４にかかる波長モニタで用いるプリズムの断面図である。
【図１０】実施の形態４にかかる波長モニタの上面断面図である。
【図１１】実施の形態５にかかる波長モニタの例を示す上面断面図および側断面図である。
【図１２】実施の形態５にかかる波長モニタの他の例を示す上面断面図および側断面図である。
【図１３】プリズムの位置決めを可能としたホルダを示す斜視図である。
【図１４】第１の従来例として示すレーザモジュールの上面断面図である。
【図１５】第２の従来例として示すレーザモジュールの上面断面図である。
【図１６】第１の従来例における問題点を説明するための説明図である。
【図１７】第２の従来例における問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１１ 光ファイバ
１２ フェルール
２０ 半導体レーザ素子
２１，５４ サーミスタ
３０，５０，５９，１６９ ベース
３２ 光アイソレータ
３３ 集光レンズ
３４，５３，６１，６２，１０３ サブマウント
３５ 平行レンズ
４１，６３ 第１光検出器
４２，６４ 第２光検出器
５１，１３２，１４０，１５０ プリズム
５２，７２，１０１ 光フィルタ
７１ ハーフミラー
１７１ ホルダ
１７４ 突起
２００，２１０ レーザモジュール
２０１ パッケージ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信器に利用される半導体レーザモジュール、特に波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）システムに利用される光信号送信用のモジュール内部の波長モニタおよびそれを内蔵するレーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ素子では、注入電流を増加させることにより大きなレーザ出力パワーを得ることができるが、一般に、その注入電流に比例して素子自体の発熱量も増大する。熱の増大は、半導体レーザ素子を構成する半導体層や光学部品の特性に影響を及ぼし、実際に出力されるレーザ出力の波長が所望の波長からずれたり、素子の寿命を縮めるといった種々の不具合を生じさせる。
【０００３】
特に、高密度ＷＤＭシステムに用いられる半導体レーザ素子では、波長制御を精確におこなう必要があるため、光信号の波長が長期に亘って安定していることが要求される。そのため、半導体レーザ素子が組み込まれたレーザモジュール内に波長モニタの機能を設ける技術が開発されている。
【０００４】
図１４は、特願２００１−０６７８９４で本出願人が提案しているレーザモジュールの上面断面図である（第１の従来例）。図１４に示すレーザモジュール２００は、半導体レーザ素子２０において生成したレーザ光を光ファイバ１１内へと出射するために、光ファイバ１１の先端部をフェルール１２によってパッケージ２０１に固定している。
【０００５】
パッケージ２０１の底面上には、外部からの制御によって加熱および冷却が可能な図示しない第１サーモモジュールと第２サーモモジュールが隣接配置される。第１サーモモジュール上には、ＣｕＷ等で作製されたベース３０が載置され、さらにそのベース３０の上には、半導体レーザ素子２０およびその半導体レーザ素子２０の温度を計測するサーミスタ２１が搭載されたサブマウント３４と、半導体レーザ素子２０の前側端面から出力されたレーザ光を光ファイバ１１に結合する集光レンズ３３と、光ファイバ１１側からの反射戻り光を阻止するための光アイソレータ３２と、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光を平行にする平行レンズ３５と、が設けられる。以下、ベース３０、集光レンズ３３、サブマウント３４および平行レンズ３５を含む部分をレーザ部と称する。
【０００６】
一方、上記第２サーモモジュール上には、ＣｕＷ等で作製されたベース５０が載置され、さらにその上に、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光を所定の角度で２方向に分岐させるプリズム５１と、プリズム５１によって分岐された光の一方を入射する光フィルタ５２と、サブマウント５３とが設けられる。サブマウント５３の前面（レーザ出射方向面）には、プリズム５１によって分岐された光の他方を受光する第１光検出器４１と、光フィルタ５２を透過した光を受光する第２光検出器４２とが、同一平面上に設けられている。なお、第１光検出器４１および第２光検出器４２としては、フォトダイオードが用いられる。プリズム５１は、上記モニタ光が入射される、互いに所定角度に形成された光入射面５１ａ、５１ｂと、プリズム５１内で分岐された光が出射される光出射面５１ｃとを有して構成されている。
【０００７】
また、プリズム５１を固定する部分の近傍において、光フィルタ５２の温度をモニタするサーミスタ５４が設けられている。以下、ベース５０およびベース５０上に設けられる上記各構成要素を含む部分を波長モニタと称する。
【０００８】
このレーザモジュール２００では、上記した構成において、上記第１サーモモジュールおよび第２サーモモジュールの温度制御を行なうことにより、安定なレーザ発振を実現している。以下に、このレーザモジュール２００における温度制御について簡単に説明する。まず、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光は、平行レンズ３５を経て、プリズム５１によって２方向に分岐される。
【０００９】
プリズム５１によって分岐された一方の光は、第１光検出器４１によって電流に変換され、図示しない電流−電圧変換部によって参照電圧として用いられる。また、プリズム５１によって分岐された他方の光は、光フィルタ５２を通過し、第２光検出器４２によって電流に変換され、図示しない電流−電圧変換部によって信号電圧として用いられる。ここで、光フィルタ５２は、入射した光の波長に対して透過率の異なる特性を有しており、例えばエタロンで形成される。よって、所望の波長の光が光フィルタ５２を経ることで得られる信号電圧と、上記参照電圧との差分を基準電圧差とすると、実際の参照電圧と信号電圧との電圧差を上記した基準電圧差と比較することにより、波長のずれがわかることになる。
【００１０】
この波長のずれは、半導体レーザ素子２０の発熱を起因としているため、そのずれを補正するには、半導体レーザ素子２０下部のサブマウント３４を冷却すればよい。そこで、上記比較によって得られた波長のずれを示す電圧を、図示しない制御部によって、ベース３０の下部に配置された上記第１サーモモジュールの温度を制御する制御電圧として用い、第１サーモモジュールを冷却器として動作させる。これにより、半導体レーザ素子２０は、第１サーモモジュール、ベース３０およびサブマウント３４を介して冷却され、所望の波長のレーザ光が出力されるようにフィードバック制御される（以下、波長ロッキングと称する。）。なお、上記フィードバック制御において過冷却の場合には、第１サーモモジュールは加熱器として動作する。
【００１１】
ところが、エタロンで形成された光フィルタ５２は、温度に依存して特性が変化するため、その温度を一定にしておくことが好ましい。そこで、図示しない制御部は、所望の温度とサーミスタ５４によって検出された温度との差分を演算し、その差分に相当する電圧を制御電圧として、ベース５０の下部に配置された第２サーモモジュールを温度制御する。これにより、光フィルタ５２は、第２サーモモジュールおよびベース５０を介して加熱または冷却され、所望の温度に安定する。
【００１２】
図１５は、第２の従来例として示すレーザモジュールの上面断面図である。なお、図１５において、図１４と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図１５に示すレーザモジュール２１０は、図１４に示したレーザモジュール２００と比較して、波長モニタの構成のみが異なる。
【００１３】
具体的には、ベース５０上に、主面が互いに直角関係となるように離間したサブマウント６１および６２と、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光をサブマウント６１側に透過させるとともにサブマウント６２側に反射させるハーフミラー７１と、ハーフミラー７１によって反射された光を入射する光フィルタ７２とが設けられる。サブマウント６１の前面（主面）には、ハーフミラー７１を透過した光を受光する第１光検出器６３が設けられ、サブマウント６２の前面（主面）には、光フィルタ７２を透過した光を受光する第２光検出器６４が設けられている。なお、このレーザモジュール２１０における温度制御は、上記したレーザモジュール２００と同様に行なわれる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第１の従来例および第２の従来例として挙げた波長ロッキングを可能とするレーザモジュールでは、波長モニタにおいて、レーザ光の迷光である反射光が生じてしまい、精確な波長ロッキングが行なえないという問題があった。以下に、この問題について説明する。
【００１５】
図１６は、上記した第１の従来例における問題点を説明するための説明図であり、図１４に示した波長モニタの拡大図である。図１６において、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光は、平行レンズ３５を介してプリズム５１に入射される。プリズム５１の光入射面５１ａ、５１ｂに入射したレーザ光は、そのプリズム５１の形状に応じて定まる中心線８１に対して出射角θ1の光８２と出射角θ2（＝θ1）の光８３に分岐される。
【００１６】
光８２は、そのまま第１光検出器４１に入射され、光８３は、光フィルタ５２に入射される。ここで、光フィルタ５２に入射された光８３は、光フィルタ５２を透過して第２光検出器４２に到達する一方、光フィルタ５２の表面で反射される。この反射光８４は、プリズム５１の出射面５１ｃ表面に達し、反射光８５としてさらに反射される。反射光８５は、光８２の経路とほぼ等しいため、第１光検出器４１の検出範囲に到達してしまう。
【００１７】
すなわち、第１光検出器４１は、プリズム５１によって分岐された光８２以外にも、迷光である反射光８５を受光してしまい、これにより出力電流の変動が生じる。この変動が生じると、上記した参照電圧が不正確なものとなり、波長ロッキングが不安定となる。また、第１光検出器４１は、波長ロッキングの参照電圧を生成するために用いられるばかりでなく、半導体レーザ素子２０の注入電流制御を行なうためのパワーモニタとしても使用される場合があるため、上記変動は、半導体レーザ素子２０の出力パワーの安定性を阻害する原因にもなる。
【００１８】
さらに、第１の従来例に示すレーザモジュール２００においては、反射光８４の一成分が、プリズム５１を透過して半導体レーザ素子２０に到達し、半導体レーザ素子２０の発振動作に悪影響を及ぼす場合もある。
【００１９】
図１７は、上記した第２の従来例における問題点を説明するための説明図であり、図１５に示した波長モニタの拡大図である。図１７において、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光は、平行レンズ３５を介してハーフミラー７１に入射される。ハーフミラー７１に入射されたレーザ光は、そのハーフミラー７１の配置（入射方向に対する主面の横方向の傾き）に応じて、透過光８５と反射光８６に分岐される。
【００２０】
透過光８５は、そのまま第１光検出器６３に入射され、反射光８６は、光フィルタ７２に入射される。ここで、光フィルタ７２に入射された反射光８６は、光フィルタ７２を透過して第２光検出器６４に到達する一方、光フィルタ７２の表面で反射される。光フィルタ７２の表面で反射された反射光８７は、ハーフミラー７１の表面に達し、反射光８８としてさらに反射される。この反射光８８は、半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光の経路とほぼ等しいため、半導体レーザ素子２０に到達し、半導体レーザ素子２０の発振動作に悪影響を及ぼしてしまう。
【００２１】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、波長モニタを構成する光フィルタで生じる反射光の影響を低減し、品質の高い光検出信号を得ることができる波長モニタおよびそれを内蔵したレーザモジュールを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させる光分岐手段と、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光を入射させる光入射面が当該第２の光の光軸に垂直な面から所定の角度を有するように配置された光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、を備え、前記所定の角度は、前記光フィルタリング手段の光入射面で反射されさらに前記光分岐手段の光出射面で反射されることで進行する前記第２の光の他部が前記第１の光検出手段に結合しないように調整された角度であることを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、光フィルタリング手段の表面で反射した光は、第２の光の入射経路とは異なる経路で光分岐手段に入射するので、その光がさらに光分岐手段の表面で反射することで生じた反射光の経路を、第１の光検出手段に結合される経路からずらすことができる。
【００２４】
また、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させる光分岐手段と、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光の他部を当該第２の光の入射経路よりも上方または下方に反射する角度の光入射面を有した光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２５】
この発明によれば、光フィルタリング手段の表面で反射した光は、第２の光の入射経路とは異なる経路で光分岐手段に入射するので、その光がさらに光分岐手段の表面で反射することで生じた反射光の経路と、光分岐手段で分岐されることにより生じた第１の光の経路とをずらすことができる。
【００２６】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記光フィルタリング手段が、四角柱状の光フィルタと当該光フィルタを前記角度に傾斜させる支持部とによって構成されることを特徴としている。
【００２７】
この発明によれば、エタロンフィルタ等の一般に四角柱状で提供される光フィルタを有効に利用することができる。
【００２８】
また、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させるとともに、前記レーザ光を当該レーザ光の入射経路よりも上方または下方に向けて透過させる角度の光入射面および／または光出射面を有した光分岐手段と、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光の他部を反射する光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２９】
この発明によれば、光分岐手段の光入射面または光出射面が上向きまたは下向きに傾斜しているので、光分岐手段で分岐されることにより生じた第１の光の経路と、光フィルタリング手段で反射されてさらに光分岐手段の光出射面で反射された光の経路とをずらすことができる。
【００３０】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記光分岐手段が、ハーフミラーであることを特徴としている。
【００３１】
この発明によれば、光分岐手段としてハーフミラーを用い、互いに垂直方向に位置する第１の光検出手段と第２の光検出手段にそれぞれ第１の光と第２の光を導く構成においても、光フィルタリング手段からの戻り光がハーフミラーの表面で反射して生じた反射光の経路と、ハーフミラーで分岐されることにより生じた第１の光の経路とをずらすことができる。
【００３２】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記光分岐手段が、プリズムであることを特徴としている。
【００３３】
この発明によれば、光分岐手段としてプリズムを用い、同一面上に位置する第１の光検出手段と第２の光検出手段にそれぞれ第１の光と第２の光を導く構成においても、光フィルタリング手段からの戻り光がプリズムの表面で反射して生じた反射光の経路と、プリズムで分岐されることにより生じた第１の光の経路とをずらすことができる。
【００３４】
また、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させるとともに、前記レーザ光の入射方向に対して非対称な形状を断面形状として有するか、または前記レーザ光の入射方向に対して断面形状が非対称となるように配置されるプリズムと、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光の他部を反射する光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００３５】
この発明によれば、入射されるレーザ光に対してプリズムの断面が非対称な形状なので、光フィルタリング手段で反射された光がプリズムの光出射面においてさらに反射されて生じる反射光の経路を、プリズムによって分岐された第１の光の経路から外すことができる。
【００３６】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記プリズムは、光出射面が、前記レーザ光の入射方向に対して垂直な面から所定角度ずれた位置に配置されることを特徴としている。
【００３７】
この発明によれば、断面が非対称の三角形のプリズムの配置位置に応じて、第１の光と第２の光の分岐角度を調節することができる。
【００３８】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記プリズムが配置される面と少なくとも前記光フィルタリング手段が配置される面との間に段差が設けられ、前記光出射面と接触する面を段差側面として有することを特徴としている。
【００３９】
この発明によれば、段差側面に光出射面を合わせることで、プリズムの配置を容易にすることができる。
【００４０】
また、この発明にかかる波長モニタは、上記の発明において、前記プリズムを固定するとともに、上部に突起を有し、当該突起が操作されることによって前記プリズムの位置が調整されるプリズムホルダを備えたことを特徴としている。
【００４１】
この発明によれば、位置調整の容易なプリズムホルダを操作することで、プリズムを適切な位置に配置することができる。
【００４２】
また、この発明にかかる波長モニタは、レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させる光分岐手段と、前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、前記第２の光の一部を透過させる光フィルタリング手段と、前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段とを備え、前記光分岐手段または前記光フィルタリング手段の光入射面および／または光出射面のレーザ光に対する傾斜が、前記光フィルタリング手段から前記第１の光検出手段への迷光を防止するように選定されていることを特徴としている。
【００４３】
この発明によれば、光フィルタリング手段の表面で反射した光は、第２の光の入射経路とは異なる経路で光分岐手段に入射するので、その光がさらに光分岐手段の表面で反射することで生じた反射光の経路と、光分岐手段で分岐されることにより生じた第１の光の経路とをずらすことができる。
【００４４】
また、この発明にかかるレーザモジュールは、レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、上記の発明のいずれか一つに記載の波長モニタと、を備えたことを特徴としている。
【００４５】
この発明によれば、上記した波長モニタを内蔵したレーザモジュールを提供することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる波長モニタおよびそれを内蔵したレーザモジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００４７】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる波長モニタについて説明する。実施の形態１にかかる波長モニタは、光フィルタ５２が固定される位置に特徴を有しており、その位置の決定方法が上述した第１の従来例と異なる。図１は、実施の形態１にかかる波長モニタの概略構成を示す図である。なお、図１において、図１６と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
具体的には、光フィルタ５２の表面の反射光８４がさらにプリズム５１の出射面５１ｃで反射されることで反射光８５が生成されるが、この反射光８５の経路が第１光検出器４１へと導かれないような角度に、光フィルタ５２が配置される。例えば、図１において、ベース５０との接触面に垂直であってかつ光フィルタ５２の中心となる軸１を回転軸として、矢印２に示すように光フィルタ５２を回転させて最適な位置を決定する。換言すれば、プリズム５１によって分岐された一方の光８３の光軸に対する光フィルタ５２の入射面の角度を調整する。
【００４９】
実際には、第１の従来例に示したような構造の波長モニタにおいても、光フィルタ５２の位置、より正確にはプリズム５１によって分岐された一方の光８３の光軸に対する最適な角度を、モニタ光を受光する第２光検出器４２の検出電流に基づいて調整していた。以下に、この調整方法について説明する。
【００５０】
上述した波長ロッキングは、光フィルタ５２を透過した光の波長と第２光検出器４２の検出電流とから得られる波長弁別カーブを用いて、波長のロックを行なう。具体的には、波長ロッキングの制御は、波長弁別カーブのスロープを用いて行なわれる。また、上記した波長弁別カーブは、光フィルタ５２の光入射面とそれに入射される光の光軸との角度に応じて波長軸上でシフトする。そのため、ロック対象となる波長が波長弁別カーブのスロープの中心に位置するように、光フィルタ５２の角度調芯を行なうのが好ましい。
【００５１】
図２は、波長ロッキングの調整に必要な波長弁別カーブの例を示す図である。図２の実線で示された波長弁別カーブのように、第２光検出器４２の検出電流をモニタしつつ、波長弁別カーブのスロープの中心がロック波長上に位置する光フィルタ５２の角度を決定する。なお、ＷＤＭシステムにおいては特に、ロック波長が、ＩＴＵグリッド波長である必要がある。
【００５２】
ところが、この第２光検出器４２の検出電流のみをモニタした角度調芯は、第１光検出器４１への反射光の入射について考慮されていない。そこで、本実施の形態では、光フィルタ５２の固定位置を、上記波長ロッキングの実現する最適な位置であって、かつ第１光検出器４１に入射される反射光が最小となる位置に決定する。具体的には、光フィルタ５２を固定させる際に、第１光検出器４１の検出電流と第２光検出器４２の検出電流の双方をモニタしておき、第１光検出器４１へ反射光が結合しないことを確認しつつ、第２光検出器４２によって得られる波長弁別カーブのスロープ中心がＩＴＵグリッドに位置するように光フィルタ５２の角度調芯を行なう。
【００５３】
図３は、第１光検出器４１の検出電流と光フィルタ５２の角度との関係を示す例である。図３に示すように、第１光検出器４１の検出電流と光フィルタ５２の角度との関係では、角度０度付近において、第１光検出器４１へ結合される光フィルタ５２の反射光が最大となる。従って、この反射光がない角度において、エタロン角度調芯を行なう。例えば、図３に示す例では、光フィルタ５２の角度が±１度以上であれば反射光の影響がなく、その範囲で、波長弁別カーブのスロープの中心にＩＴＵグリッドが配置されるように光フィルタ５２の角度を調整して固定する。
【００５４】
以上に説明したとおり、実施の形態１にかかる波長モニタによれば、光フィルタ５２が、波長ロッキングを行なう際の最適な条件と第１光検出器４１に結合される反射光の低減とをともに満たす位置に配置されるので、これにより、半導体レーザ素子２０の発振動作を安定化させることができるとともに、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができ、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
つぎに、実施の形態２にかかる波長モニタについて説明する。図４は、実施の形態２にかかる波長モニタの概略構成を示す図である。図４において、ベース１００は、第１の従来例および第２の従来例の説明において示したベース５０に相当する。また、サブマウント１０３は、図１４に示したサブマウント５３または図１５に示したサブマウント６２に相当し、光検出器１０４は、図１４に示した第２光検出器４２または図１５に示した光検出器６４に相当する。
【００５６】
特に、図４に示す波長モニタにおいては、図１４に示した光フィルタ５２または図１５に示した光フィルタ７２に替えて、光フィルタ１０１とその支持台１０２とが配置されたことを特徴としている。支持台１０２は、図４に示すように、ベース１００に面した下面１０２ａと、光フィルタ１０１を搭載した上面１０２ｂとが、所定の角度θ0のテーパ角を有する四角柱によって形成され、その上面１０２ｂがベース１００の上面に対して傾斜するようにベース１００上に配置される。そして、光フィルタ１０１は、支持台１０２の上面に設けられる。すなわち、光フィルタ１０１上のレーザ光の入射面がそのレーザ光の入射方向に対して傾斜する。
【００５７】
これにより、光フィルタ１０１に入射した光１１１は、透過光１１２として光フィルタ１０１を透過する一方、反射光１１３として、光１１１の入射経路とは大きく外れた方向に反射される。なお、光フィルタ１０１は支持台１０２上に固定されて一体となっている。よって、光フィルタ１０１を透過した後の光の波長特性と強度を最適な値とするための調整は、図示する矢印１０５のように、支持台１０２をベース１００の上面に水平な方向に移動または回転させて行なう。
【００５８】
図５は、上記光フィルタ１０１および支持台１０２を従来例の波長モニタで使用した場合の効果を説明するための説明図である。図５（ａ）は、図１４に示した第１の従来例の波長モニタに対して、上記光フィルタ１０１および支持台１０２を用いた場合を説明する図であり、特に、図１６に示した光８３の経路上で分断した断面図である。
【００５９】
まず、図５（ａ）について説明する。まず、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１２６は、プリズム５１によって、第１光検出器４１に向かう光と光フィルタ１０１に向かう光１２１とに分岐される。第１光検出器４１に向かう光は、サブマウント５３に配置された第１光検出器４１に到達する。
【００６０】
一方、光フィルタ１０１に向かう光１２１は、光フィルタ１０１に入射された際、第２光検出器４２に向かう透過光１２２とその表面で反射される反射光１２３とに分解される。ここで、上述したように、光フィルタ１０１の入射面はベース５０の上面に対して上向きに傾斜しているため、反射光１２３は、光１２１の経路から外れた上向きの経路で進行する。そして、反射光１２３は、プリズム５１の表面に到達した際に、さらに、透過光１２４と、反射光１２５とに分解される。
【００６１】
透過光１２４は、レーザ部が配置された方向に進行するが、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光１２６の経路から上方に外れているため、半導体レーザ素子２０に到達する透過光１２４が低減され、半導体レーザ素子２０の発振動作に及ぼす影響も少なくなる。
【００６２】
一方、反射光１２５は、水平方向の向きがサブマウント５３の第１光検出器４１の向きとほぼ一致するため、第１光検出器４１の方向に進行するが、垂直方向の向きについては、第１光検出器４１から上方に外れているため、第１光検出器４１に到達する反射光１２５が低減され、上記した第１光検出器４１に向かう光との干渉が防止される。
【００６３】
結局、反射光１２３、反射光１２５および透過光１２４などの迷光が、半導体レーザ素子２０の発振動作や第１光検出器４１による検出に影響を与えることが防止される。
【００６４】
つぎに、図５（ｂ）について説明する。ハーフミラー７１によって第２光検出器６４に向けて分岐された光１２７は、光フィルタ１０１に入射された際、第２光検出器６４に向かう透過光１２８とその表面で反射される反射光１２９とに分解される。ここでも、上述したように、光フィルタ１０１の入射面はベース５０の上面に対して上向きに傾いているため、反射光１２９は、光１２７の経路から外れた上向きの経路で進行する。
【００６５】
ハーフミラー７１の表面に到達した反射光１２９は、さらに、反射光１３１として、レーザ部が配置された方向（紙面手前方向）に進行するが、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光１３０の経路からは大きく外れているため、半導体レーザ素子２０に到達する反射光１２９が、半導体レーザ素子２０の発振動作に及ぼす影響も少なくなる。
【００６６】
図６は、第１の従来例と実施の形態１にかかる波長モニタの第１光検出器による検出結果を示す実験データである。図６において、実線９１は、上記した第１の従来例に配置された第１光検出器４１の電流変化であり、半導体レーザ素子２０への注入電流が増加するにつれて、すなわちレーザ光の出力パワーが増大するにつれて、不安定な検出電流を出力しており、迷光に影響されていることがわかる。これに対して、点線９２は、実施の形態２にかかるレーザモジュールに配置された第１光検出器４１の電流変化であり、半導体レーザ素子２０への注入電流が増加しても、安定な特性を示し、迷光に影響されていないことがわかる。
【００６７】
以上に説明したとおり、実施の形態２にかかる波長モニタによれば、光フィルタ５２の光入射面を光入射方向に対して傾斜させて配置したので、その光入射面で反射される反射光の経路を、光フィルタ５２に入射した入射光から大きく外すことができ、反射光が、半導体レーザ素子２０や第１光検出器４１に入射されてしまうのを防止することができる。これにより、半導体レーザ素子２０の発振動作を安定化させることができるとともに、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができるので、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００６８】
なお、上述した実施の形態２の説明では、支持台１０２の上面を傾斜させており、その支持台は金属等の加工性の良い材料で形成できるので、生産性が良く好ましい態様であるが、支持台１０２を排除し、若しくは上下の面が略平行な支持台を用い、光入射面が傾斜した形状（断面が平行四辺形でも台形でもよい）の光フィルタ１０１を用いても上記した同様の効果を享受することができる。
【００６９】
（実施の形態３）
つぎに、実施の形態３にかかる波長モニタについて説明する。実施の形態３にかかる波長モニタは、第１の従来例の波長モニタにおいて、光入射面が傾斜した形状のプリズムを用いることを特徴としている。
【００７０】
図７は、実施の形態３にかかる波長モニタを説明するための説明図であり、特に、プリズムによって光フィルタ方向に分岐された光の経路上で分断した断面図である。なお、図７において、図１４と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
図７に示す波長モニタにおいて、図１４と異なる点は、プリズム１３２の形状である。図示するように、プリズム１３２は、側断面が平行四辺形となる形状であり、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１３３の入射方向に対して鋭角ψの傾斜を有した２つの光入射面１３２ａ，１３２ｂと、光出射面１３２ｃとを有して構成される。すなわち、図７のプリズム１３２は、図１４に示すプリズムが全体にモニタ用のレーザ光１３３の入射側に傾斜した形状となっている。
【００７２】
図７において、まず、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１３３は、プリズム１３２の傾斜した光入射面１３２ａ，１３２ｂに入射し、屈折を経て、図示しない第１光検出器４１に向かう光と光フィルタ５２に向かう光とに分岐されて光出射面１３２ｃから出射される。
【００７３】
図示しない第１光検出器４１に向かう光は、サブマウント５３に配置された第１光検出器４１に到達する。一方、光フィルタ５２に向かう光は、光フィルタ５２に入射された際、第２光検出器４２に向かう透過光１３４とその表面で反射される反射光１３５とに分解される。反射光１３５は、透過光１３４とほぼ逆の経路を進行してプリズム１３２の光出射面１３２ｃ表面に到達し、さらにプリズム１３２の光出射面１３２ｃ表面にて、上向きに所定の角度で反射され、反射光１３６として進行する。ここで、この反射光１３６は、サブマウント５３の方向に進行するが、上記した第１光検出器４１に向かう光の経路からは大きく外れているため、第１光検出器４１に到達することはできず、第１光検出器４１に向かう光との干渉は生じない。
【００７４】
図８は、実施の形態３にかかる波長モニタの他の例を説明するための説明図であり、特に、プリズムによって光フィルタ方向に分岐された光の経路上で分断した断面図である。なお、図８において、図１４と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
図７に示したプリズム１３２の側断面が平行四辺形であったのに対し、図８に示すプリズム１４０の側断面は台形である。すなわち、プリズム１４０の光入射面１４０ａ，１４０ｂは、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１４１の入射方向に対して鋭角ψの傾斜面となっており、光出射面１４０ｃはモニタ用のレーザ光１４１の入射方向に対して垂直面となっている。
【００７６】
図８において、まず、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたモニタ用のレーザ光１４１は、プリズム１４０の傾斜面（１４０ａ，１４０ｂ）に入射し、屈折を経て、図示しない第１光検出器４１に向かう光と光フィルタ５２に向かう光とに分岐され、双方とも上向きに所定の角度で垂直面（１４０ｃ）から出射される。
【００７７】
図示しない第１光検出器４１に向かう光は、サブマウント５３の上方に配置された第１光検出器４１に到達する。一方、光フィルタ５２に向かう光は、光フィルタ５２に入射された際、第２光検出器４２に向かう透過光１４２とその表面で反射される反射光１４３とに分解される。反射光１４３は、さらにプリズム１４０の垂直面表面にて、水平方向の向きがサブマウント５３の第１光検出器４１の向きと一致するように反射され、反射光１４４として進行する。ここで、この反射光１４４は、垂直方向の向きについては、第１光検出器４１から大きく外れているため、第１光検出器４１に到達する反射光１４４が低減され、上記した第１光検出器４１に向かう光との干渉が防止される。
【００７８】
以上に説明したとおり、実施の形態３にかかる波長モニタによれば、光入射面が傾斜した形状のプリズムを用いているので、プリズム（１３２，１４０）によって分岐されて第１光検出器４１に向かう光と、光フィルタ５２とプリズム（１３２，１４０）を反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、反射光が、第１光検出器４１に入射されるのを防ぐことができる。これにより、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができるので、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００７９】
なお、上述した実施の形態２および実施の形態３では、光を上側に反射する構成であったが、下側に反射してもよいことは言うまでもない。
【００８０】
（実施の形態４）
つぎに、実施の形態４にかかる波長モニタについて説明する。実施の形態４にかかる波長モニタは、第１の従来例の波長モニタにおいて、２つの光入射面と１つの光出射面とが形成する３角度がすべて異なる三角形を断面形状としたプリズムを用いることを特徴としている。
【００８１】
図９は、実施の形態４にかかる波長モニタで用いるプリズムの断面図である。第１の従来例で用いるプリズム５１は、図１６に示したように、２つの分岐光８２および８３をそれぞれ第１光検出器４１と第２光検出器４２とに容易に結合するために、それら分岐光の角度θ1とθ2を等しくする二等辺三角形の断面を有していた。これに対し、実施の形態４にかかる波長モニタで用いるプリズム１５０は、図９に示すように、３つの内角φ1、φ2、φ3がすべて異なる三角形を断面形状とし、側面がそれぞれ１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃで示される三角柱である。
【００８２】
図１０は、実施の形態４にかかる波長モニタの上面断面図である。なお、図１０において、図１６と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。図１０に示す波長モニタは、図１４に示した波長モニタと比較して、断面形状が二等辺三角形のプリズム５１に替えて、図９に示したプリズム１５０を用いた点が異なる。
【００８３】
図１０において、図示しない半導体レーザ素子２０の後側端面から出力されたレーザ光の中心経路を中心線１５１として表すと、プリズム１５０は、その光出射面１５０ｃが中心線１５１に対して垂直になり、かつ光出射面１５０ｃに対する頂角１４５が中心線１５１上に位置するように配置される。
【００８４】
このプリズム１５０に、レーザ光が入射されると、光出射面１５０ｃに垂直な方向に対して角度θ1で分岐された光１５２が第１光検出器４１に向かって進行し、角度θ2で分岐された光１５３が第２光検出器４２に向かって進行する。なお、光１５２と光１５３の分岐角度が異なるため、第１光検出器４１が中心線１５１から距離Ｌ１離れた位置に配置され、第２光検出器４２が中心線１５１から距離Ｌ２（＜Ｌ１）離れた位置に配置されるように、サブマウント５３の位置または各光検出器の位置を決定する必要がある。
【００８５】
よって、第１光検出器４１に向かう光１５２は、サブマウント５３に配置された第１光検出器４１に到達する。一方、光フィルタ５２に向かう光１５３は、光フィルタ５２に入射された際、第２光検出器４２に向かう透過光１５４とその表面で反射される反射光１５５とに分解される。反射光１５５は、光１５３とほぼ逆の経路を進行してプリズム１５０の光出射面１５０ｃに到達し、さらに、サブマウント５３に向けて反射され、反射光１５６として進行する。ここで、この反射光１５６は、サブマウント５３の方向に進行するが、上記した第１光検出器４１に向かう光１５２の経路からは水平方向にて大きく外れているため、第１光検出器４１に到達する反射光１５６が低減され、第１光検出器４１に向かう光１５２との干渉が防止される。
【００８６】
以上に説明したとおり、実施の形態４にかかる波長モニタによれば、３角度がすべて異なる三角形を断面形状としたプリズム１５０を用いるので、プリズム１５０によって分岐されて第１光検出器４１に向かう光と、光フィルタ５２とプリズム１５０を反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、反射光が、第１光検出器４１に入射されるのを防ぐことができる。これにより、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができるので、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００８７】
なお、実施の形態４で説明したプリズムは、断面形状が三角形であるとしたが、レーザ光１５１の入射方向に対して、非対称の断面形状であれば、例えば台形やその他多角形を断面形状としたプリズムを用いることができる。
【００８８】
（実施の形態５）
つぎに、実施の形態５にかかる波長モニタについて説明する。実施の形態５にかかる波長モニタは、第１の従来例の波長モニタにおいて、プリズムが、その光出射面と入射光の光軸に垂直な面との間で所定の角度を有するように配置されたことを特徴としている。換言すれば、プリズムが、レーザ光の入射方向に対して断面形状が非対称となるように配置される。
【００８９】
図１１は、実施の形態５にかかる波長モニタの例を示す上面断面図および側断面図である。なお、図１１において、図１６と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図１１（ａ）に示す上面断面図において、図１６と異なる点は、プリズム５１の配置位置である。具体的には、図１６に示したプリズム５１の光出射面５１ｃが中心線８１に対して垂直であるのに対し、図１１に示すプリズム５１は、その光出射面５１ｃが中心線８１に対して垂直な面１６０から角度αの面上に位置するように配置される。
【００９０】
特に、この角度αは、プリズム５１によって分岐された光８２が第１光検出器４１に結合し、かつプリズム５１の光出射面５１ｃで反射されて進行する反射光８５が第１光検出器４１に結合しないような角度である。これにより、第１光検出器４１では、反射光８５によって受ける影響が小さくなる。
【００９１】
また、図１１（ｂ）に示す側断面図に示すように、ベース５９は、プリズム５１が配置される面と、光フィルタ５２およびサブマウント５３が配置される面との間に段差が設けられた階段形状とすることが好ましい。特に、その段差面１６１は、光出射面５１ｃの接触面、すなわちベース５９の上面に対して垂直でかつ上記した角度αを有する面上に位置するように形成される。この段差面１６１の存在により、プリズム５１の位置決めを容易に行なうことができる。具体的には、プリズム５１の光出射面５１ｃを段差面１６１に接触させつつ配置を決定する。
【００９２】
また、本実施の形態で用いるプリズムは、実施の形態４で説明したような不等辺三角形を断面とする形状のプリズムであってもよい。図１２は、この場合の実施の形態５にかかる波長モニタの例を示す上面断面図および側断面図である。なお、図１２において、図１０と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図１２（ａ）に示す上面断面図において、図１０と異なる点は、プリズム１５０の配置位置である。具体的には、図１０に示したプリズム１５０の光出射面１５０ｃが中心線１５１に対して垂直であるのに対し、図１２に示すプリズム１５０は、その光出射面１５０ｃが中心線１５１に対して垂直な面１６２から角度βの面上に位置するように配置される。
【００９３】
また、図１２（ｂ）に示す側断面図に示すように、図１１（ｂ）の説明と同様、ベース１６９は、プリズム１５０が配置される面と、光フィルタ５２およびサブマウント５３が配置される面との間に段差が設けられた階段形状とすることもできる。
【００９４】
以上に説明したとおり、実施の形態５にかかる波長モニタによれば、プリズム５１（または１５０）が、その光出射面と入射光の光軸に垂直な面とで所定の角度を有するように配置されるので、プリズム５１（または１５０）によって分岐されて第１光検出器４１に向かう光と、光フィルタ５２とプリズム５１（または１５０）を反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、反射光が、第１光検出器４１に入射されるのを防ぐことができる。これにより、第１光検出器４１において品質の高い光検出信号を得ることができるので、波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができる。
【００９５】
なお、実施の形態４および５において、プリズム（５１または１５０）の位置決めについては、位置調整が容易なホルダを利用することもできる。図１３は、例として、プリズム１５０の位置決めを可能としたホルダを示す斜視図である。図１３に示すホルダ１７１は、その内部に開口１７２が設けてあり、開口１７２の底面１７３上にプリズム１５０が固定される。取り付けの際には、このホルダ１７１をベース上に配置し、ホルダ１７１の上部に設けられた突起１７４をつかんで配置位置・配置角度を調整する。具体的には、第１光検出器４１および第２光検出器４２から出力される電流をモニタしながら、レーザ光の各光検出器への結合効率が最大となるようにベース上におけるプリズムの位置や角度を調整する。
【００９６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明にかかる波長モニタによれば、光フィルタリング手段の表面とプリズムの出射面で順に反射された光がパワーモニタとなる第１光検出手段へと導かれないような位置に光フィルタリング手段が固定されるので、第１光検出手段に迷光が入射されるのを防止でき、第１光検出手段における高品質な光検出と波長ロッキング等の安定した波長制御（温度制御）を実現することができるという効果を奏する。
【００９７】
また、本発明にかかる波長モニタによれば、光フィルタリング手段の光入射面を光入射方向に対して傾斜させて配置したので、その光入射面で反射される反射光の経路を、光フィルタリング手段に入射した入射光から大きく外すことができ、半導体レーザ素子や第１光検出手段に反射光が入射されるのを防止でき、さらに、半導体レーザ素子の発振動作の安定化と、第１光検出手段における高品質な光検出とを実現することができるという効果を奏する。
【００９８】
また、本発明にかかる波長モニタによれば、光入射面が傾斜した形状のプリズムを用いているので、プリズムによって分岐されて第１光検出手段に向かう光と、光フィルタリング手段とプリズムを反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、第１光検出手段への反射光の入射を防止でき、第１光検出手段における高品質な光検出を実現することができるという効果を奏する。
【００９９】
また、本発明にかかる波長モニタによれば、レーザ光の入射方向に対して断面が非対称となるプリズムを用いるので、プリズムによって分岐されて第１光検出手段に向かう光と、光フィルタリング手段とプリズムを反射した光の進行方向と、を大きくずらすことができ、第１光検出手段への反射光の入射を防止でき、第１光検出手段における高品質な光検出を実現することができるという効果を奏する。
【０１００】
また、本発明にかかるレーザモジュールによれば、上記した波長モニタを内蔵するので、信頼性と安定性の高いＷＤＭを実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる波長モニタの概略構成を示す図である。
【図２】波長ロッキングの調整に必要な波長弁別カーブの例を示す図である。
【図３】第１光検出器の検出電流と光フィルタの角度との関係図である。
【図４】実施の形態２にかかる波長モニタの概略構成を示す図である。
【図５】実施の形態２にかかる波長モニタにおいて、光フィルタおよび支持台を従来例の波長モニタで使用した場合の効果を説明するための説明図である。
【図６】従来例と実施の形態２にかかる波長モニタの第１光検出器による検出結果の実験データを示す図である。
【図７】実施の形態３にかかる波長モニタを説明するための説明図である。
【図８】実施の形態３にかかる波長モニタの他の例を説明するための説明図である。
【図９】実施の形態４にかかる波長モニタで用いるプリズムの断面図である。
【図１０】実施の形態４にかかる波長モニタの上面断面図である。
【図１１】実施の形態５にかかる波長モニタの例を示す上面断面図および側断面図である。
【図１２】実施の形態５にかかる波長モニタの他の例を示す上面断面図および側断面図である。
【図１３】プリズムの位置決めを可能としたホルダを示す斜視図である。
【図１４】第１の従来例として示すレーザモジュールの上面断面図である。
【図１５】第２の従来例として示すレーザモジュールの上面断面図である。
【図１６】第１の従来例における問題点を説明するための説明図である。
【図１７】第２の従来例における問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１１ 光ファイバ
１２ フェルール
２０ 半導体レーザ素子
２１，５４ サーミスタ
３０，５０，５９，１６９ ベース
３２ 光アイソレータ
３３ 集光レンズ
３４，５３，６１，６２，１０３ サブマウント
３５ 平行レンズ
４１，６３ 第１光検出器
４２，６４ 第２光検出器
５１，１３２，１４０，１５０ プリズム
５２，７２，１０１ 光フィルタ
７１ ハーフミラー
１７１ ホルダ
１７４ 突起
２００，２１０ レーザモジュール
２０１ パッケージ
Claims (6)
- レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、
前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させるとともに、前記レーザ光を当該レーザ光の入射経路よりも上方または下方に向けて透過させる角度の光入射面および／または光出射面を有したプリズムと、
前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、
波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光の他部を光入射面で反射する光フィルタリング手段と、
前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、
を備え、
前記プリズムの光出射面は、前記光フィルタリング手段の光入射面で反射されさらに前記プリズムの光出射面で反射されることで進行する前記第２の光の他部が前記第１の光検出手段に結合しないように角度が調整されている
ことを特徴とする波長モニタ。 - レーザ光の波長変化を検出する波長モニタにおいて、
前記レーザ光を第１の光と第２の光に分岐させるとともに、前記レーザ光の入射方向に対して非対称な形状を断面形状として有するか、または前記レーザ光の入射方向に対して断面形状が非対称となるように配置されるプリズムであって、
前記レーザ光を透過させ前記第１の光と前記第２の光とを光出射面から出射するプリズムと、
前記第１の光の強度を検出する第１の光検出手段と、
波長特性を有し、前記第２の光の一部を透過させるとともに、前記第２の光の他部を光入射面で反射する光フィルタリング手段と、
前記光フィルタリング手段を透過した光の強度を検出する第２の光検出手段と、
を備え、
前記プリズムの光出射面は、前記光フィルタリング手段の光入射面で反射されさらに前記プリズムの光出射面で反射されることで進行する前記第２の光の他部が前記第１の光検出手段に結合しないように角度が調整されている
ことを特徴とする波長モニタ。 - 前記プリズムは、光出射面が、前記レーザ光の入射方向に対して垂直な面から所定角度ずれた位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の波長モニタ。
- 前記プリズムが配置される面と少なくとも前記光フィルタリング手段が配置される面との間に段差が設けられ、前記光出射面と接触する面を段差側面として有することを特徴とする請求項２または３に記載の波長モニタ。
- 前記プリズムを固定するとともに、上部に突起を有し、当該突起が操作されることによって前記プリズムの位置が調整されるプリズムホルダを備えたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の波長モニタ。
- レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、
請求項１〜５のいずれか一つに記載の波長モニタと、
を備えたことを特徴とするレーザモジュール。
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