JP4615428B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents

Description

本発明は、光信号を送信する光送信器に用いられる半導体レーザモジュールに関し、特に、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）通信システムにおける光信号送信用に好適な半導体レーザモジュールに関するものである。

一般に、高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ：Dense WDM）通信の分野では、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、半導体レーザからの出射光の波長をモニタする波長モニタの機能をパッケージ内に設けた波長モニタ内蔵型モジュールが開発されている。たとえば、特許文献１に開示された半導体レーザモジュールは、ＤＦＢレーザ素子（分布帰還型半導体レーザ素子）の前端面から出射されるレーザ光を２分岐し、その一つを光アイソレータを介して出力用光ファイバに導く一方、他の一つの分岐光の一部を強度モニタ用受光素子及び波長モニタ用受光素子からなる波長モニタ部に導くこととしている。これにより、ＤＦＢレーザ素子の前端面から出射される光の信号に基づいた制御が可能となっている。

一方、特許文献２では、光アイソレータの入射側偏光子及び出射側偏光子で反射したレーザ光をモニタ光として利用している。特許文献２では、入射側偏光子での反射光を強度モニタに、出射側偏光子での反射光を波長モニタに、それぞれ利用している。

他方、半導体レーザ素子と光アイソレータの入射側偏光子との間に、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の一部を反射する反射板を設置し、該反射板で反射されたレーザ光をモニタ光として利用する方法もある。

特開２００２−１８５０７４号公報 米国特許第６４００７３９号明細書

ここで、半導体レーザ素子と光アイソレータの入射側偏光子との間に設置した反射板からの反射光をモニタ光として用いる場合、図１０に示すように、入射側偏光子１００，ファラデー回転子１０１、出射側偏光子１０２及び磁石１０３を備える光アイソレータ１０４の入射側偏光子１００の入射面１００ａ側に反射板１０５を設置する。そして、反射板１０５の入射面１０５ａ及び出射面１０５ｂでそれぞれ反射された分岐光Ａ，Ｂが強度モニタ又は波長モニタに入射する。

しかしながら、入射面１０５ａで反射されて分岐される分岐光Ａと、出射面１０５ｂで反射されて分岐される分岐光Ｂとが同一方向に分岐され、位相の異なる分岐光Ａ，Ｂの両方が強度モニタ又は波長モニタ用の光検出部によって受光されることとなる。このため、分岐光Ａ，Ｂが干渉を生じ、光検出部で発生する信号が、図１１に示すように波長依存性を持つものとなってしまう。このような波長依存性を持つ検出信号による場合、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の強度又は波長を精密に制御することができないという問題がある。また、反射板１０５の厚さと傾斜角度を、分岐光Ａ，Ｂが位相差を持たないように設定すれば波長依存性を回避し得るが、反射板の厚さと傾斜角度との管理は面倒であり、かつ、変動しやすいものである。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、反射板の入射面で光検出部へ向けて反射されて分岐される分岐光が出射面等で反射されて分岐される他の分岐光と干渉することがなく、レーザ光の特性に応じた電気信号の波長依存性を持たない検出が可能な半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る半導体レーザモジュールは、前端面から直線偏光したレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、前記レーザ光が入射する入射側偏光子、該入射側偏光子を経た前記レーザ光を出射させる出射側偏光子、及び前記入射側偏光子と前記出射側偏光子の間に配置され前記レーザ光の偏光方向を回転させるファラデー回転子を有する光アイソレータと、前記半導体レーザ素子と前記入射側偏光子との間に配置され、前記レーザ光が入射し、該レーザ光の一部を反射する反射素子と、前記出射側偏光子の前記レーザ光出射面側に配置され前記レーザ光の方向を該レーザ光の前記反射素子への入射光の方向と一致させて出射させる透過素子と、前記反射素子で反射された前記レーザ光を受光し前記レーザ光の特性に応じた電気信号を出力する光検出部と、を有し、前記反射素子の入射面及び出射面は、非平行で、かつ、該入射面からの分岐光の方向と該出射面からの他の分岐光の方向とが前記レーザ光の入射光軸に対して該入射光軸を挟んで異なる方向に進行するように傾斜していることを特徴とする。

請求項２に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記他の分岐光は、前記入射側偏光子、前記出射側偏光子、及び前記ファラデー回転子からの反射光を含むことを特徴とする。

請求項３に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記反射素子は、前記入射面及び前記出射面が非平行となる楔形状に形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記反射素子及び前記透過素子は、同一形状からなり、前記光アイソレータの中心軸上の一点に関して点対称に配置されていることを特徴とする。

請求項５に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光アイソレータ、前記反射素子、前記透過素子及び前記光検出部を主面上に搭載する基台を有することを特徴とする。

請求項６に係る半導体レーザモジュールは、前記反射素子の前記入射面及び前記出射面は、前記主面に垂直であることを特徴とする。

請求項７に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光アイソレータは、前記反射素子、前記入射側偏光子、前記ファラデー回転子、前記出射側偏光子、及び前記透過素子を載置するベース板を有し、該ベース板が前記基台の前記主面上に固定されていることを特徴とする。

請求項８に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光検出部は、前記レーザ光の一部を受光し前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子と、前記レーザ光の一部が入射され波長に対して周期的な透過率特性を有するフィルタと、該フィルタを通過したレーザ光を受光し前記レーザ光の波長に応じた電気信号を出力する第２の受光素子とを有することを特徴とする。

請求項９に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記半導体レーザ素子の前記前端面から出射された前記レーザ光をコリメートし、前記反射素子に向けて出射する第１のレンズを有することを特徴とする。

請求項１０に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記透過素子を通過したレーザ光を集光する第２のレンズと、該第２のレンズによって集光されたレーザ光を受光する光ファイバとを有することを特徴とする。

請求項１１に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記半導体レーザ素子は、単一縦モード半導体レーザ素子であることを特徴とする。

請求項１２に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記半導体レーザ素子は、分布帰還型半導体レーザ素子であることを特徴とする。

請求項１３に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記半導体レーザ素子は、複数の単一縦モード半導体レーザと半導体光増幅器と前記複数の単一縦モード半導体レーザの出力を前記半導体光増幅器に導く合波器とを集積してなるアレイ型半導体レーザ素子であることを特徴とする。

本発明に係る半導体レーザモジュールによれば、半導体レーザ素子と光アイソレータの入射側偏光子との間に配置された、反射素子の入射面及び出射面は、レーザ光の入射光軸に対して傾斜しているので、これら入射面及び出射面で反射されて分岐される分岐光は入射光軸とは異なる方向に進行する。この際、該反射素子の入射面及び出射面は、非平行であるので、入射面で反射されて分岐される分岐光と出射面で反射されて分岐される分岐光との分岐方向を異ならせることができ、光検出部が受光する分岐光に対して他の分岐光が干渉することがなく、レーザ光の特性に応じた電気信号の波長依存性を持たない検出を可能にすることができるという効果を奏する。

本発明の半導体レーザモジュールを実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は、実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。

（実施の形態１）
図１−１は、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザモジュールＭ１を模式的に表した水平断面図であり、図１−２は、その縦断側面図である。図１−１及び図１−２に示すように、本実施の形態１に係る半導体レーザモジュールＭ１は、前端面から直線偏光したレーザ光ＬＦを出射する半導体レーザ素子１０と、レーザ光ＬＦが入射する入射側偏光子２１、該入射側偏光子２１を経たレーザ光ＬＦを出射させる出射側偏光子２２、及び入射側偏光子２１と出射側偏光子２２の間に配置されレーザ光ＬＦの偏光方向を回転させるファラデー回転子２３を有してレーザ光ＬＦを一方向（図１−１、図１−２においては右方向）にのみ通過させる光アイソレータ２０と、半導体レーザ素子１０と入射側偏光子２１との間に配置され、レーザ光ＬＦが入射し、レーザ光ＬＦの一部を反射する反射素子３１と、出射側偏光子２２のレーザ光出射面側に配置されレーザ光ＬＦの光軸をレーザ光ＬＦの反射素子３１への入射光軸と一致させて出射させる透過素子３２と、反射素子３１で反射されたレーザ光ＬＲを受光しレーザ光ＬＦの特性に応じた電気信号を出力する光検出部４０と、を備える。

半導体レーザ素子１０は、いわゆるＴＥモードで直線偏光したレーザ光ＬＦをその前端面（図１−１等における右側端面）から出力するものであり、本実施の形態１では、図１−１の紙面上下方向に直線偏光している。図２は、本実施の形態１の半導体レーザ１０の構成例を模式的に示す平面図である。本実施の形態１の半導体レーザ１０は、図２に示すように、それぞれ異なる波長のレーザ光を発するストライプ形状の複数の単一縦モード半導体レーザ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎと、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）１２と、複数の単一縦モード半導体レーザ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎからそれぞれ個別の導波路１３を介して出力されるレーザ光を半導体光増幅器１２に導く合波器１４とを同一基板１５上に集積してなるアレイ型半導体レーザ素子として構成されている。各単一縦モード半導体レーザ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎで発生し前端面から前方に出射されるレーザ光の強度は半導体光増幅器１２に注入される電流によって調整される。ここで、単一縦モード半導体レーザ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎは、ＤＦＢレーザ素子（分布帰還型半導体レーザ素子）であっても、ＤＢＲレーザ素子（分布ブラッグ反射型半導体レーザ素子）であってもよい。

また、半導体レーザ素子１０は、ＬＤキャリア１６を介して基台４１上に固定されている。この基台４１は、光検出部４０を主面４１ａ上に載置させるためのものであり、電子冷却装置４２上に固定されている。ＬＤキャリア１６上には、半導体レーザ素子１０の近傍に位置させて、サーミスタ１７が固定されている。サーミスタ１７によって検出される温度に基づいて電子冷却装置４２に供給する電流の大きさを調整することにより、半導体レーザ素子１０の温度を変化させることで、レーザ光ＬＦの波長を制御することが可能である。また、基台４１上には、半導体レーザ素子１０の前端面から出射されるレーザ光ＬＦをコリメートする第１のレンズとしてのコリメートレンズ４３が固定されている。

光検出部４０は、レーザ光ＬＦの強度検出のためのものであり、基台４１の主面４１ａ上において、半導体レーザ素子１０の前端面から出射されコリメートされたレーザ光ＬＦが、反射素子３１の表面で反射し、この反射されたレーザ光ＬＲが入射される位置に配置されている。ここで、光検出部４０は、コリメートレンズ４３を出射して光アイソレータ２０に向かって伝搬するレーザ光ＬＦを遮らないように配置される。したがって、光検出部４０からは、半導体レーザ素子１０の前端面から出射されたレーザ光ＬＦの強度に応じた電気信号が得られる。

これら半導体レーザ素子１０、光検出部４０、基台４１、電子冷却装置４２、及びコリメートレンズ４３は、パッケージ４４内に収容され、その内部は気密に保たれている。

図３は、光アイソレータ２０、反射素子３１及び透過素子３２の構成例を示す水平断面図である。本実施形態例では、光アイソレータ２０は、中心軸Ｃの周りに筒状（シリンドリカル）に形成され、中心軸Ｃが入射レーザ光ＬＦの光軸と略平行となるようにパッケージ４４の外部に固定されたもので、ファラデー回転子２３に直流磁界を印加する磁石２４を備える。入射側偏光子２１と出射側偏光子２２は、光アイソレータ２０の中心軸Ｃと交差するように設けられている。入射側偏光子２１、出射側偏光子２２及びファラデー回転子２３は平行平板である。

一方、反射素子３１と透過素子３２は、図３に示すように、平面的に見て楔形状（左右対称の台形形状）に形成され、それぞれの入射面３１ａ，３２ａと出射面３１ｂ，３２ｂとが非平行とされている。また、本実施の形態１では、反射素子３１と透過素子３２は、同一形状で、中心軸Ｃ上の一点に関して点対称となる如く配置されている。すなわち、入射面３１ａと出射面３２ｂとが平行で、出射面３１ｂと入射面３２ａとが平行となるように配置されている。入射側偏光子２１、出射側偏光子２２及びファラデー回転子２３のそれぞれの入出射面は、出射面３１ｂと入射面３２ａとに平行に配置されている。また、入射面３１ａ，３２ａ及び出射面３１ｂ，３２ｂは、いずれもレーザ光ＬＦの光軸に対しては直交せず傾斜角度を持つように配置されている。反射素子３１と透過素子３２は、石英などの、レーザ光ＬＦの波長における光の透過率が十分高く、複屈折性がなく、加工性がよい光学材料からなるのが好ましい。

また、入射側偏光子２１は、その通過偏光方向が、直線偏光されたレーザ光ＬＦに対し、通過する光量が最大となるように、中心軸Ｃ周りでの位置合わせがなされている。本実施の形態１では、半導体レーザ素子１０からの出射光の偏光方向は図１−１や図３の紙面上下方向であり、入射側偏光子２１の通過偏光方向も、図３の紙面に平行となるように位置合わせされている。

また、透過素子３２の出射面３２ｂ側には、透過素子３２を通過したレーザ光を集光する第２のレンズとしての集光レンズ４５、及びこの集光レンズ４５によって集光されたレーザ光を受光して伝送する光ファイバ４６が固定されている。

本実施の形態１に係る半導体レーザモジュールＭ１では、半導体レーザ素子１０から出射されたレーザ光ＬＦは、コリメートレンズ４３によってコリメートされ、反射素子３１を通過し、光アイソレータ２０の入射側偏光子２１に入射する。入射側偏光子２１の通過偏光方向とレーザ光ＬＦの偏光方向とは、ともにほぼ紙面に平行であるため、レーザ光ＬＦの大部分が光アイソレータ２０を通過する。光アイソレータ２０を通過した後、レーザ光ＬＦは、透過素子３２に入射するが、透過素子３２は、反射素子３１を通過する際に上方向にずれたレーザ光ＬＦの光軸を、反射素子３１への入射光軸と一致させて出射させる。透過素子３２を出射したレーザ光ＬＦは、集光レンズ４５に入射し、集光されて光ファイバ４６に結合する。光ファイバ４６に結合したレーザ光は、その内部を伝搬し、所望の用途に供されることとなる。

一方、反射素子３１の入射面３１ａでは、図３に示すように、わずかながら反射されて分岐される分岐光Ａが生ずる。ここで、入射面３１ａは、レーザ光ＬＦの入射光軸（光アイソレータ２０の中心軸Ｃ）に対して傾斜しているため、分岐光Ａは、入射光軸に対してずれた方向に進行する。この分岐光Ａは、基台４１上に、レーザ光ＬＦを遮らないように配置された光検出部４０に入射する。光検出部４０では、この分岐光Ａを受光素子（フォトダイオード）で受光することにより強度に応じた電気信号が生成される。このようにして光検出部４０において生成される電気信号及びサーミスタ１７によって検出される温度に基づいて、半導体レーザモジュールＭ１の光ファイバ４６に結合したレーザ光のレーザ光の強度を所望の値に制御し、波長を一定に制御すべく、半導体レーザ素子１０の駆動電流、電子冷却装置４２の電流が調整されることとなる。

ここで、反射素子３１の出射面３１ｂ、入射側偏光子２１、出射側偏光子２２及びファラデー回転子２３のそれぞれの入出射面、並びに透過素子３２の入射面３２ａにおいても、図３に示すように、わずかながら反射されて分岐される他の分岐光Ｂ１〜Ｂ８を生ずる。この際、反射素子３１の出射面３１ｂ、入射側偏光子２１、出射側偏光子２２及びファラデー回転子２３のそれぞれの入出射面、並びに透過素子３２の入射面３２ａは、レーザ光ＬＦの入射光軸に対して傾斜しているため、他の分岐光Ｂ１〜Ｂ８は、入射光軸に対してずれた方向に進行する。このため、他の分岐光Ｂ１〜Ｂ８が半導体レーザ素子１０に帰還しないようにすることができる。また、反射素子３１の出射面３１ｂ、入射側偏光子２１、出射側偏光子２２及びファラデー回転子２３のそれぞれの入出射面、並びに透過素子３２の入射面３２ａは、入射面３１ａと平行ではないため、他の分岐光Ｂ１〜Ｂ８は、分岐光Ａとは異なる方向に分岐される。よって、他の分岐光Ｂ１〜Ｂ８が、光検出部４０には入射しないようにすることができ、分岐光Ａと他の分岐光Ｂ１〜Ｂ８とが干渉しないようにすることができる。これにより、光検出部４０で受光されて検出される検出値は、図４に示すように、波長依存性を有しない一定値となり、レーザ光の強度を精密に制御することができる。

このためにも、反射素子３１の入射面３１ａと出射面３１ｂ、入射側偏光子２１、出射側偏光子２２及びファラデー回転子２３のそれぞれの入出射面、透過素子３２の入射面３２ａとのなす角度は、他の分岐光Ｂ１〜Ｂ８が、光検出部４０に入らない角度であればよい。より好ましくは、分岐光Ａと他の分岐光Ｂ１〜Ｂ８との分岐方向が入射光軸を挟んで異なる側に進行するように入射面３１ａと出射面３１ｂは入射光軸に対する傾斜方向を異ならせるのがよい。

また、本実施の形態１では、反射素子３１と透過素子３２とが同一形状で中心軸Ｃ上の一点に関して点対称となるように配置されているので、反射素子３１への入射光と透過素子３２からの出射光との光軸が容易に一致するため、組立て時の出射方向の調整が一層容易となる。

また、本実施の形態１では、反射素子３１と透過素子３２とが同一形状で中心軸Ｃ上の一点に関して点対称となるように配置されているので、透過素子３２の出射面３２ｂで反射されて分岐される分岐光Ｂ９と反射素子３１の入射面３１ａで反射されて分岐される分岐光Ａとの分岐方向は同一方向となる。しかしながら、反射素子３２の出射面３２ｂで反射されて分岐される分岐光Ｂ９は、ファラデー回転子２３により偏光方向が回転されて入射側偏光子２１により遮断されるので、入射面３１ａからの分岐光Ａと干渉を起こすことはない。

なお、本実施の形態１では、光検出部４０として、レーザ強度に応じた電気信号を出力する受光素子のみを具備するものを使用している。しかし、光検出部４０としては、半導体レーザモジュールＭ１の用途に応じて、波長に対して周期的な透過率特性を有するフィルタと、該フィルタを通過したレーザ光を受光しレーザ光の波長に応じた電気信号を出力する受光素子のみを具備するものであってもよいし、後述する実施の形態３の如く、レーザ光の一部を受光しレーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子と、レーザ光の一部が入射され波長に対して周期的な透過率特性を有するフィルタと、該フィルタを通過したレーザ光を受光しレーザ光の波長に応じた電気信号を出力する第２の受光素子とを有するものであってもよい。

次に、本実施の形態１の半導体レーザモジュールＭ１の製造方法について説明する。まず、基台４１上に部品を配置する。すなわち、半導体レーザ素子１０及びサーミスタ１７がボンディング実装済みのＬＤキャリア１６を基台４１上に半田付けにより固定し、さらに、半導体レーザ素子１０の前端面からの出射光路上にコリメートレンズ４３を位置合わせして固定する。コリメートレンズ４３の位置合わせは、半導体レーザ素子１０を駆動した状態でコリメートレンズ４３を配置し、これを通過したレーザ光の広がり角が最小となるような位置を決定し、固定する。次いで、パッケージ４４の底部４４ａに電子冷却装置４２を半田付けにより固定する。

この後、電子冷却装置４２上に基台４１をボンディング実装する。この際、半導体レーザ素子１０を駆動しニアフィールドパターン（ＮＦＰ）を観察しながら、レーザ光がパッケージ４４の窓部４４ｂの中心軸に沿って出射されるように基台４１の半田付けを行う。

次いで、パッケージ４４の窓部４４ｂの外部に、反射素子３１と透過素子３２をそれぞれ入射側と出射側とに取り付けた円筒状の光アイソレータ２０を取り付ける。この際、光アイソレータ２０を通過する光量が最大となるように光アイソレータ２０を窓部４４ｂの中心軸の周りで回転調芯し、ＹＡＧレーザ光照射により、その位置で光アイソレータ２０をレーザ溶接する。さらに、反射素子３１の入射面３１ａで反射されて分岐された分岐光Ａの入射光量が最大となる位置に位置合わせして光検出部４０を基台４１上に半田付け固定する。

そして、不活性ガス雰囲気において、パッケージ４４の上面にカバー４４ｃを被せ、端部をシーム溶接する。これにより、パッケージ４４の内部は気密封止される。最後に、光アイソレータ２０に取り付けた透過素子３２の出射面側に集光レンズ４５を固定し、続いて集光レンズ４５からの出射光が集光される位置に光ファイバ４６を位置合わせし、固定する。以上により、本実施の形態１の半導体レーザモジュールＭ１が完成する。

このように本実施の形態１の半導体レーザモジュールＭ１によれば、反射素子３１の入射面３１ａ及び出射面３１ｂは、レーザ光の入射光軸に対して傾斜しているので、これら入射面３１ａ及び出射面３１ｂで反射されて分岐される分岐光Ａ，Ｂ１は入射光軸とは異なる方向に進行する。この際、該反射素子３１の入射面３１ａ及び出射面３１ｂは、非平行であるので、入射面３１ａで反射されて分岐される分岐光Ａと出射面３１ｂで反射されて分岐される分岐光Ｂ１との分岐方向を異ならせることができ、光検出部４０が受光する分岐光Ａに対して他の分岐光Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…が干渉することがなく、レーザ光の特性に応じた電気信号の波長依存性を持たない検出が可能となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る半導体レーザモジュールＭ２について図５−１〜図６−２を参照して説明する。なお、本実施の形態２において、実施の形態１で示した部分と同一部分又は相当する部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。

図５−１は、本発明の実施の形態２に係る半導体レーザモジュールＭ２を模式的に表した水平断面図であり、図５−２は、その縦断側面図である。図５−１及び図５−２に示すように、本実施の形態２に係る半導体レーザモジュールＭ２は、円筒状の光アイソレータ２０に代えて、平面実装型の光アイソレータ５０が用いられている。

図６−１は、平面実装型の光アイソレータ５０、反射素子３１及び透過素子３２を模式的に表した平面図であり、図６−２は、光アイソレータ５０の手前の磁石を省略して示す側面図である。光アイソレータ５０は、反射素子３１、入射側偏光子２１、ファラデー回転子２３、出射側偏光子２２及び透過素子３２を載置するベース板５１を有し、このベース板５１が、パッケージ４４内において基台４１の主面４１ａ上に固定されている。ここで、半導体レーザ素子１０からの出射光の偏光方向は、図５−１の紙面上下方向であり、入射側偏光子２１の通過偏光方向も、図６−１の紙面に平行となるように設定されている。

次に、本実施の形態２の半導体レーザモジュールＭ２の製造方法について説明する。まず、基台４１を電子冷却装置４２上にボンディング固定するまでの工程は、実施の形態１の場合と同様に行う。光検出部４０は、基台４１に半田付けで固定する。そして、光検出部４０に入射する分岐光Ａが最大となるように、ベース板５１を基台４１の主面４１ａ上で位置合わせを行い、ＹＡＧレーザ照射によりベース板５１を基台４１上にレーザ溶接する。後の工程は、実施の形態１の場合と同様に行えばよい。

このように、本実施の形態２の半導体レーザモジュールＭ２によれば、平面実装型の光アイソレータ５０は、ベース板５１に対して偏光子２１の偏光方向が一定となっているため、偏光方向を半導体レーザ素子１０の偏光方向と揃えておくことにより、組立て時に入射光軸周りの回転調芯を不要にすることができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る半導体レーザモジュールＭ３について図７〜図９を参照して説明する。なお、本実施の形態３において、実施の形態２で示した部分と同一部分又は相当する部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。

図７は、本発明の実施の形態３に係る半導体レーザモジュールＭ３を模式的に表した水平断面図である。図７に示すように、本実施の形態３に係る半導体レーザモジュールＭ３は、レーザ強度に応じた電気信号を出力する光検出部４０に代えて、レーザ強度及びレーザ波長のそれぞれに応じた電気信号を出力する光検出部６０が用いられている。

図８は、反射素子３１の入射面３１ａで反射されたレーザ光ＬＲ（分岐光Ａ）の光軸に沿った光検出部６０の構成例を示す平面図である。図８に示すように、光検出部６０は、レーザ光ＬＲ（分岐光Ａ）の伝搬方向上流側から順に配置された、レーザ光ＬＲ（分岐光Ａ）の一部を直接受光しその強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子としてのフォトダイオード６１と、レーザ光ＬＲ（分岐光Ａ）の一部が入射されるように配置されたフィルタとしてのエタロン６２と、該エタロン６２を通過したレーザ光を受光しその波長に応じた電気信号を出力する第２の受光素子としてのフォトダイオード６３とを備える。

したがって、フォトダイオード６１からは、半導体レーザ素子１０の前端面から出射されたレーザ光ＬＦの強度に応じた電気信号が得られる。また、エタロン６２は、図９に実線で示すように、波長に対して周期的な透過率特性を有する。したがって、かかるエタロン６２を通してレーザ光をフォトダイオード６３で受光することにより、半導体レーザ素子１０の前端面から出射されたレーザ光ＬＦの波長に応じた電気信号が得られることになる。これにより、フォトダイオード６１，６３の受光比率が一定となるように、半導体レーザ素子１０の単一縦モード半導体レーザ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎがＤＦＢレーザ素子（分布帰還型半導体レーザ素子）の場合であれば、その温度を調整し、ＤＢＲレーザ素子（分布ブラッグ反射型半導体レーザ素子）の場合であれば、その電流を調整することによって、波長の制御が可能となる。

次に、本実施の形態３の半導体レーザモジュールＭ３の製造方法について説明する。まず、光アイソレータ５０を基台４１上に固定するまでの工程は、実施の形態２の場合と同様に行う。そして、光検出部６０の基台４１上への固定に際しては、フォトダイオード６３の検出出力をモニタしながら所望の光透過特性となるようにエタロン６２をレーザ光ＬＲ（分岐光Ａ）の光軸に対する傾き角度が適切となるよう、平面内で位置合わせする（図８中の円弧状矢印参照）。エタロン６２の位置合わせによって透過率の波長特性を、たとえば図９中の破線に示すようにずらすことができる。位置合わせ後に、エタロン６２を基台３１上に固定する。後の工程は、実施の形態１，２の場合と同様に行えばよい。

このように、本実施の形態３の半導体レーザモジュールＭ３によれば、光検出部６０中のエタロン６２をレーザ光ＬＲ（分岐光Ａ）の光軸に対する傾き角を調整して取り付けることにより、フォトダイオード６３が検出する波長特性に対して所望の透過率特性を持たせることができ、精密な波長検出が可能となる。

なお、これら実施の形態１〜３では、半導体レーザ素子１０として、アレイ型半導体レーザ素子を用いたが、半導体光増幅器１２や合波器１４を有しない単体のＤＦＢレーザ素子（分布帰還型半導体レーザ素子）や、ＤＢＲレーザ素子（分布ブラッグ反射型半導体レーザ素子）による単一縦モード半導体レーザ素子であってもよい。

また、これら実施の形態１〜３では、光アイソレータ２０，５０を、一対の偏光子２１，２２とファラデー回転子２３との組合せからなる１段構成のもので説明したが、ｎ＋１枚の偏光子とｎ枚のファラデー回転子とを組合せてなる多段構成のものであってもよい。

さらに、これら実施の形態１〜３では、反射素子３１、透過素子３２が、入射偏光子２１、出射偏光子２３、ファラデー回転子２２とともに１つのホルダまたはベース板５１上に保持された光アイソレータ２０、５０を用いたが、反射素子３１、透過素子３２は、入射偏光子２１、出射偏光子２３、ファラデー回転子２２が保持されたホルダまたはベース板５１と分離して設けられていてもよい。

本発明の実施の形態１に係る半導体レーザモジュールを模式的に表した水平断面図である。 図１−１の縦断側面図である。 半導体レーザの構成例を模式的に示す平面図である。 光アイソレータ、反射素子及び透過素子の構成例を示す水平断面図である。 波長−検出値の関係を示す特性図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザモジュールを模式的に表した水平断面図である。 図５−１の縦断側面図である。 平面実装型の光アイソレータ、反射素子及び透過素子を模式的に表した平面図である。 光アイソレータの手前の磁石を省略して示す側面図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体レーザモジュールを模式的に表した水平断面図である。 図７において、入射面で反射されたレーザ光の光軸に沿った光検出部の構成例を示す平面図である。 エタロンの波長−透過率の関係を示す特性図である。 従来例の光アイソレータ及び反射板を模式的に表した平面図である。 従来の波長−検出値の関係を示す特性図である。

符号の説明

１０ 半導体レーザ素子
２０ 光アイソレータ
２１ 入射側偏光子
２１ａ 入射面
２１ｂ 出射面
２２ 出射側偏光子
２３ ファラデー回転子
３１ 反射素子
３２ 透過素子
４０ 光検出部
４１ 基台
４１ａ 主面
４３ コリメートレンズ
４５ 集光レンズ
４６ 光ファイバ
５０ 光アイソレータ
５１ ベース板
６０ 光検出部
６１ フォトダイオード
６２ エタロン
６３ フォトダイオード

Claims (13)

1. 前端面から直線偏光したレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
   前記レーザ光が入射する入射側偏光子、該入射側偏光子を経た前記レーザ光を出射させる出射側偏光子、及び前記入射側偏光子と前記出射側偏光子の間に配置され前記レーザ光の偏光方向を回転させるファラデー回転子を有する光アイソレータと、
   前記半導体レーザ素子と前記入射側偏光子との間に配置され、前記レーザ光が入射し、該レーザ光の一部を反射する反射素子と、
   前記出射側偏光子の前記レーザ光出射面側に配置され前記レーザ光の方向を該レーザ光の前記反射素子への入射光の方向と一致させて出射させる透過素子と、
   前記反射素子で反射された前記レーザ光を受光し前記レーザ光の特性に応じた電気信号を出力する光検出部と、
   を有し、
   前記反射素子の入射面及び出射面は、非平行で、かつ、該入射面からの分岐光の方向と該出射面からの他の分岐光の方向とが前記レーザ光の入射光軸に対して該入射光軸を挟んで異なる方向に進行するように傾斜していることを特徴とする半導体レーザモジュール。
2. 前記他の分岐光は、前記入射側偏光子、前記出射側偏光子、及び前記ファラデー回転子からの反射光を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
3. 前記反射素子は、前記入射面及び前記出射面が非平行となる楔形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザモジュール。
4. 前記反射素子及び前記透過素子は、同一形状からなり、前記光アイソレータの中心軸上の一点に関して点対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
5. 前記光アイソレータ、前記反射素子、前記透過素子及び前記光検出部を主面上に搭載する基台を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
6. 前記反射素子の前記入射面及び前記出射面は、前記主面に垂直であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザモジュール。
7. 前記光アイソレータは、前記反射素子、前記入射側偏光子、前記ファラデー回転子、前記出射側偏光子、及び前記透過素子を載置するベース板を有し、該ベース板が前記基台の前記主面上に固定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体レーザモジュール。
8. 前記光検出部は、前記レーザ光の一部を受光し前記レーザ光の強度に応じた電気信号を出力する第１の受光素子と、前記レーザ光の一部が入射され波長に対して周期的な透過率特性を有するフィルタと、該フィルタを通過したレーザ光を受光し前記レーザ光の波長に応じた電気信号を出力する第２の受光素子とを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
9. 前記半導体レーザ素子の前記前端面から出射された前記レーザ光をコリメートし、前記反射素子に向けて出射する第１のレンズを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
10. 前記透過素子を通過したレーザ光を集光する第２のレンズと、該第２のレンズによって集光されたレーザ光を受光する光ファイバとを有することを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザモジュール。
11. 前記半導体レーザ素子は、単一縦モード半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
12. 前記半導体レーザ素子は、分布帰還型半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
13. 前記半導体レーザ素子は、複数の単一縦モード半導体レーザと半導体光増幅器と前記複数の単一縦モード半導体レーザの出力を前記半導体光増幅器に導く合波器とを集積してなるアレイ型半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。

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