JPS58215612A - 半導体レ−ザ−モジユ−ル - Google Patents
半導体レ−ザ−モジユ−ルInfo
- Publication number
- JPS58215612A JPS58215612A JP9831582A JP9831582A JPS58215612A JP S58215612 A JPS58215612 A JP S58215612A JP 9831582 A JP9831582 A JP 9831582A JP 9831582 A JP9831582 A JP 9831582A JP S58215612 A JPS58215612 A JP S58215612A
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- Japan
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- semiconductor laser
- multimode fiber
- mode
- coupling
- coefficient
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2852—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using tapping light guides arranged sidewardly, e.g. in a non-parallel relationship with respect to the bus light guides (light extraction or launching through cladding, with or without surface discontinuities, bent structures)
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体レーザーとマルチモードファイ／”
ｋ結合させる半導体レーザーモジー−ルに関するもので
ある。
ｋ結合させる半導体レーザーモジー−ルに関するもので
ある。
従来のこの種モジュールは第１図に示す如く半導体レー
ザ素子（２）と、このレーザ素子（２１から生ずるレー
ザ光の広がり全マルチモードファイバ（４）の開口数以
下に平行光束化する結合光学素子（３）とから構成され
ている。
ザ素子（２）と、このレーザ素子（２１から生ずるレー
ザ光の広がり全マルチモードファイバ（４）の開口数以
下に平行光束化する結合光学素子（３）とから構成され
ている。
しかしながら、このような構成でに、マルチモードファ
イバの出射端Ｑαが、屈折率の連続な面となり、フレネ
ル反射が生ずる。このファイバの出射端（ｌ［ｌからの
反射光とレーザーの内部電磁場が干渉し、低周波の雑音
が生じ、このため安定したレーザー出力が得られないと
いう欠点があった。また、マルチモードファイバの出射
端＋１（１（フレネル反射面）とレーザーのへき開面で
外部共振器が形成され、半導体レーザーの量子ショット
雑音が共振する。このため、高周波成分の雑音が生じベ
ースバンド信号伝送の障害となるという欠点があった。
イバの出射端Ｑαが、屈折率の連続な面となり、フレネ
ル反射が生ずる。このファイバの出射端（ｌ［ｌからの
反射光とレーザーの内部電磁場が干渉し、低周波の雑音
が生じ、このため安定したレーザー出力が得られないと
いう欠点があった。また、マルチモードファイバの出射
端＋１（１（フレネル反射面）とレーザーのへき開面で
外部共振器が形成され、半導体レーザーの量子ショット
雑音が共振する。このため、高周波成分の雑音が生じベ
ースバンド信号伝送の障害となるという欠点があった。
この発明はこれらの欠点を解決するため、結合光学系か
らモード混合部を介してマルチモードファイバと結合さ
せるようにしたもので、以下図面に゛ついて詳細に説明
する。
らモード混合部を介してマルチモードファイバと結合さ
せるようにしたもので、以下図面に゛ついて詳細に説明
する。
この発明全説明するために、まず、マルチモードファイ
バの出射端からの反射光と雑音の関係について述べる。
バの出射端からの反射光と雑音の関係について述べる。
マルチモードファイバの出射端からの反射光とレーザー
の内部電磁場の干渉によって生ずる低周及成分の雑音強
Ｗ Ｓｎ （ｔ）は第Ｉ）式のように表わされる。
の内部電磁場の干渉によって生ずる低周及成分の雑音強
Ｗ Ｓｎ （ｔ）は第Ｉ）式のように表わされる。
う；レーザーとマルチモード７アイノ（の結合効率Ｓｏ
；反射がない場合の田力強度 τＳ；半導体レーザーのキャリアの寿命τｐ；半導体レ
ーザーのファトンの寿命Ｇ；半導体レーザーの損失に依
存するパラメーター几し；半導体レーザーのヘキ開面の
反射係数殉：；マルチモードファイバの出射端の反射係
数θ（ｔ）−半導体レーザーやマルチモートファイバく
の屈折率のゆらぎあるいに半導体レーザーとマルチモー
ドファイバの出射端間の距離のゆらぎを表わす量 Ｉ；半導体レーザーの駆動電流 Ｉ ｔｈ ；半導体レーザーのし尋い電流−万、半導体
レーザーのヘキ開面とマルチモードファイバの出射端で
形成される外部共振器で半導体レーザーの量子ショット
雑音が共振”ｒることによって生ずる高周波成分の雑音
は、共振によって増幅さ扛、その増幅度Ａに第（２）式
Ｃ）ように表わされる。
；反射がない場合の田力強度 τＳ；半導体レーザーのキャリアの寿命τｐ；半導体レ
ーザーのファトンの寿命Ｇ；半導体レーザーの損失に依
存するパラメーター几し；半導体レーザーのヘキ開面の
反射係数殉：；マルチモードファイバの出射端の反射係
数θ（ｔ）−半導体レーザーやマルチモートファイバく
の屈折率のゆらぎあるいに半導体レーザーとマルチモー
ドファイバの出射端間の距離のゆらぎを表わす量 Ｉ；半導体レーザーの駆動電流 Ｉ ｔｈ ；半導体レーザーのし尋い電流−万、半導体
レーザーのヘキ開面とマルチモードファイバの出射端で
形成される外部共振器で半導体レーザーの量子ショット
雑音が共振”ｒることによって生ずる高周波成分の雑音
は、共振によって増幅さ扛、その増幅度Ａに第（２）式
Ｃ）ように表わされる。
Ｃ；光速
ｎｆ；マルチモードファイバの屈折率
Ｌｆ、マルチモード７アイバの長さ
η、 ； ｒｅｖｅｒｓｅ ｉｓｏｌａｔｉｍ ｃｏｅ
ｆｆｉｕｉｎｔＨ；実験的にえられる比例係数 第（１）式、」２）式よりｖが大きいほど雑音は高周波
成分、低周ｔＨＬ成分ともに大きくなることがわかる。
ｆｆｉｕｉｎｔＨ；実験的にえられる比例係数 第（１）式、」２）式よりｖが大きいほど雑音は高周波
成分、低周ｔＨＬ成分ともに大きくなることがわかる。
ところで、半導体レーザーとマルチモードファイバの結
合効率に第（３）式のように表わされる。
合効率に第（３）式のように表わされる。
１＝’ｊｐηθ（ＤＡｍ’７ｍＳ−Ａｍ） ・・・＝
・＝−−（３１ηｐ；電力結合係数 ηθ；偏光に関する結合係数 ηｍ；半導体レーザーの横モードとマルチモードファイ
バの特定のモードとのモード結合係数Ａｍ；モード展開
係数 モード結合係数ηｍｈ＋半導体レーザーとマルチモード
ファイバそれぞれの横モードの積分で定義される。
・＝−−（３１ηｐ；電力結合係数 ηθ；偏光に関する結合係数 ηｍ；半導体レーザーの横モードとマルチモードファイ
バの特定のモードとのモード結合係数Ａｍ；モード展開
係数 モード結合係数ηｍｈ＋半導体レーザーとマルチモード
ファイバそれぞれの横モードの積分で定義される。
第２図にこの発明の実施例の一つ？示すもので、＋２１
ｔｌＸ半導体レーザー、＋５１ｆｌ屈折率分布型レンズ
、ｆ６１ｔ：［ベンド構造をもつマルチモードファイバ
であり、これらで半導体−レーザーモジュールロ）？形
成している。また、１４＋Ｕマルチモードフアイバであ
る。
ｔｌＸ半導体レーザー、＋５１ｆｌ屈折率分布型レンズ
、ｆ６１ｔ：［ベンド構造をもつマルチモードファイバ
であり、これらで半導体−レーザーモジュールロ）？形
成している。また、１４＋Ｕマルチモードフアイバであ
る。
半導体レーザー＋１１からの出射光は屈折率分布型レン
ズによって、その広がりをマルチモードファイバ１４）
の開口数以下に平行光束化され、ベント構ｊｉ！１モつ
マルチモードファイバ＋６１ ’ｉ 介１゜てマルチモ
ードファイバ（４）へ導ひかれる。その時、ベンド構造
？もつマルチモートファイバ＋６１で、数多くのモード
が励振される。
ズによって、その広がりをマルチモードファイバ１４）
の開口数以下に平行光束化され、ベント構ｊｉ！１モつ
マルチモードファイバ＋６１ ’ｉ 介１゜てマルチモ
ードファイバ（４）へ導ひかれる。その時、ベンド構造
？もつマルチモートファイバ＋６１で、数多くのモード
が励振される。
第８図は従来の半導体レーザーモジュールとこの発明の
実施例の一つである半導体レーザーモジー−ルの結合特
性？模式的に説明するものであり、（ａ）ｔｌ従来の半
導体レーザーモジー−ルの場合で、（ｂ）ａ本発明の実
施例の一つである半導体レーザーモジー−ルの場合であ
る。
実施例の一つである半導体レーザーモジー−ルの結合特
性？模式的に説明するものであり、（ａ）ｔｌ従来の半
導体レーザーモジー−ルの場合で、（ｂ）ａ本発明の実
施例の一つである半導体レーザーモジー−ルの場合であ
る。
まず、従来の半導体レーザーの場合でな、マルチモード
ファイバに導ひかれた半導体レーザーの出射光によって
入射端でＭ個のモードが励振さ扛たとする。そのＭ個の
モードはマルチモドファイバケ伝搬し、出射端に達する
。出射端でフレネル反射が生じ光の一部が再びマルチモ
ードファイバを伝搬し１Ｍ′個のモードとなって半導体
レーザーへともどってくるう（７かしながらマルチモー
ドファイバ？伝搬する際に新しく励振されるモードは少
なくＭミＭ′である。
ファイバに導ひかれた半導体レーザーの出射光によって
入射端でＭ個のモードが励振さ扛たとする。そのＭ個の
モードはマルチモドファイバケ伝搬し、出射端に達する
。出射端でフレネル反射が生じ光の一部が再びマルチモ
ードファイバを伝搬し１Ｍ′個のモードとなって半導体
レーザーへともどってくるう（７かしながらマルチモー
ドファイバ？伝搬する際に新しく励振されるモードは少
なくＭミＭ′である。
−万、（ｂ）のこの発明の実施例の一つの場合であるが
、ベント構造？もったマルチモードファイバにおいて数
多くのモードが新しく励振される。このため、マルチモ
ードファイバの入射端で励振されるモードｖｍ個とする
と、ｍ）Ｍと考えうる。また、マルチモートファイバの
出射端からの反射光も再びベンド構造をもったマルチモ
ードファイバを伝搬する際にも、新しくモードが励振さ
れる。この結果、半導体レーザーへの反射光がＭ１１個
に励振されたとするとＭ’ ） ｍ’（マルチモードフ
ァイバを伝搬する際にもいくつかのモードが励振さ扛る
。ｍ’、） ｍ ）と考えられる。これらのことがらＭ
’＞Ｍ’と考えられる。
、ベント構造？もったマルチモードファイバにおいて数
多くのモードが新しく励振される。このため、マルチモ
ードファイバの入射端で励振されるモードｖｍ個とする
と、ｍ）Ｍと考えうる。また、マルチモートファイバの
出射端からの反射光も再びベンド構造をもったマルチモ
ードファイバを伝搬する際にも、新しくモードが励振さ
れる。この結果、半導体レーザーへの反射光がＭ１１個
に励振されたとするとＭ’ ） ｍ’（マルチモードフ
ァイバを伝搬する際にもいくつかのモードが励振さ扛る
。ｍ’、） ｍ ）と考えられる。これらのことがらＭ
’＞Ｍ’と考えられる。
このようなことから、この発明の実施例の場合の半導体
レーザーへの反射光は、従来の半導体レーザーモジュー
ルでの半導体レーザーへの反射光にくらべてはるかに多
くのモードが励！されていると考えられ、この結果、モ
ード結合係数ηｍの大きなモードの強度が、モード結合
係数ηｍの小さなモードへ分散される。つまり（３）式
において、モード結合係数ηｍの大きなモードのモード
展開係数Ａｍが小さくなり、この発明の一実施例の場合
、従来の半導体レーザーモジー−ルの場合にくらべて結
合係数ｉが小さくなる。
レーザーへの反射光は、従来の半導体レーザーモジュー
ルでの半導体レーザーへの反射光にくらべてはるかに多
くのモードが励！されていると考えられ、この結果、モ
ード結合係数ηｍの大きなモードの強度が、モード結合
係数ηｍの小さなモードへ分散される。つまり（３）式
において、モード結合係数ηｍの大きなモードのモード
展開係数Ａｍが小さくなり、この発明の一実施例の場合
、従来の半導体レーザーモジー−ルの場合にくらべて結
合係数ｉが小さくなる。
このため、第（１）式、第１２１式から明らかなように
、マルチモード７アイバの出射端からの反射光による半
導体レーザーの雑音が軽減できるという利点がある。
、マルチモード７アイバの出射端からの反射光による半
導体レーザーの雑音が軽減できるという利点がある。
なお９以上は半導体レーザーの出射ビームケ平行光束化
し、マルチモードファイバと結合させるのに屈折率分布
形レジズ紮用いた場合について説明したが、この発明は
これに限らず各種の結合光学系に対して使用（〜てもよ
く、また。
し、マルチモードファイバと結合させるのに屈折率分布
形レジズ紮用いた場合について説明したが、この発明は
これに限らず各種の結合光学系に対して使用（〜てもよ
く、また。
多くのモードを励振するのに、ベンド構造をもつマルチ
モードファイバ？用いた場合について説明し７たか、各
種のモード混合方法に対して使用してもよい。
モードファイバ？用いた場合について説明し７たか、各
種のモード混合方法に対して使用してもよい。
以上のように、この発明に係る半導体レーザーモジュー
ルでニー、半導体レーザーとマルチモートファイバと全
モード混合ｓｋ ｆｒ【−、で結合させることによって
、半導体レーザーへの反射光とレーザー内の横モードと
の結合効率を小さくし、雑音の軽減できるという利点が
ある。
ルでニー、半導体レーザーとマルチモートファイバと全
モード混合ｓｋ ｆｒ【−、で結合させることによって
、半導体レーザーへの反射光とレーザー内の横モードと
の結合効率を小さくし、雑音の軽減できるという利点が
ある。
第１図は、従来の半導体レーザーモジュールを示す図、
第２図は屈折率分布型レンズとベンド構造をもつマルチ
モードファイバを用いたこ）ｇＦ９４の一実施例の半導
体レーザーモジー−ルを示す図、第８図は従来の半導体
レーザーモジュールとこの発明の一実施例の半導体レー
ザーモジー−ルの結合特性を説明する図である。 図中、ｆｌｉｔ；Ｊ半導体レーザーモジュール、＋２＋
ｔｘ半導体レーザー、＋３１ｔ’Ｘ結合光学系、＋４１
ｆｌマルチモートファイ／Ｚ 、 ｆ５１ｆｌ屈折率分
布型レンズ、（６）はペンド構造ケもつマルチモードフ
ァイバ、（７）は半導体レーザー力・らの出射光、＋８
１Ｈ伝搬光。 （９）ハマルチモートファイバの出射端からの反射光で
ある。 なお９図中同一あるいは相当部分には同一符号を句して
示しである。 代理人 葛 野 信 −
第２図は屈折率分布型レンズとベンド構造をもつマルチ
モードファイバを用いたこ）ｇＦ９４の一実施例の半導
体レーザーモジー−ルを示す図、第８図は従来の半導体
レーザーモジュールとこの発明の一実施例の半導体レー
ザーモジー−ルの結合特性を説明する図である。 図中、ｆｌｉｔ；Ｊ半導体レーザーモジュール、＋２＋
ｔｘ半導体レーザー、＋３１ｔ’Ｘ結合光学系、＋４１
ｆｌマルチモートファイ／Ｚ 、 ｆ５１ｆｌ屈折率分
布型レンズ、（６）はペンド構造ケもつマルチモードフ
ァイバ、（７）は半導体レーザー力・らの出射光、＋８
１Ｈ伝搬光。 （９）ハマルチモートファイバの出射端からの反射光で
ある。 なお９図中同一あるいは相当部分には同一符号を句して
示しである。 代理人 葛 野 信 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体レーザーとマルチモードファイバを結合させる半
導体レーザーモジュールにおいて。 半導体レーザー素子及びその半導体レーザー素子から生
ずるレーザ光の広がす會マルチモードファイバの開口数
以下に平行光束化させる結合光学系及び多くのモードを
励起させるモード結合部とからなる半導体レーザーモジ
ュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9831582A JPS58215612A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 半導体レ−ザ−モジユ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9831582A JPS58215612A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 半導体レ−ザ−モジユ−ル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58215612A true JPS58215612A (ja) | 1983-12-15 |
Family
ID=14216482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9831582A Pending JPS58215612A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 半導体レ−ザ−モジユ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58215612A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0270381A2 (en) * | 1986-12-05 | 1988-06-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor light-emitting apparatus |
| EP0899834A1 (en) * | 1997-08-23 | 1999-03-03 | PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. | Twin coupler with mode scrambling for multimode pumping of optical amplifiers |
| AU745597B2 (en) * | 1997-08-23 | 2002-03-21 | Corning O.T.I Inc. | Twin coupler with mode scrambling for multimode pumping of optical amplifiers |
| CN100397733C (zh) * | 2003-07-28 | 2008-06-25 | Tdk株式会社 | 激光二极管模块 |
-
1982
- 1982-06-08 JP JP9831582A patent/JPS58215612A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0270381A2 (en) * | 1986-12-05 | 1988-06-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor light-emitting apparatus |
| EP0899834A1 (en) * | 1997-08-23 | 1999-03-03 | PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. | Twin coupler with mode scrambling for multimode pumping of optical amplifiers |
| AU745597B2 (en) * | 1997-08-23 | 2002-03-21 | Corning O.T.I Inc. | Twin coupler with mode scrambling for multimode pumping of optical amplifiers |
| CN100397733C (zh) * | 2003-07-28 | 2008-06-25 | Tdk株式会社 | 激光二极管模块 |
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