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JP3690321B2 - 波長検出装置、マルチモード半導体レーザモジュール、波長安定化装置およびラマン増幅器 - Google Patents

波長検出装置、マルチモード半導体レーザモジュール、波長安定化装置およびラマン増幅器 Download PDF

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JP3690321B2
JP3690321B2 JP2001305741A JP2001305741A JP3690321B2 JP 3690321 B2 JP3690321 B2 JP 3690321B2 JP 2001305741 A JP2001305741 A JP 2001305741A JP 2001305741 A JP2001305741 A JP 2001305741A JP 3690321 B2 JP3690321 B2 JP 3690321B2
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長検出装置、マルチモード半導体レーザモジュール、波長安定化装置およびラマン増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザモジュールには、単一モードレーザ光を発生する単一モード半導体レーザモジュールと、マルチモードレーザ光を発生するマルチモード半導体レーザモジュールとがある。
【０００３】
単一モード半導体レーザモジュールは、例えば、波長多重(ＷＤＭ)通信における信号光を発生するために使用されている。ＷＤＭ通信では、線幅が狭い光である単一モード光が必要であり、その光の波長制御は、１０ｐｍのオーダーで行う必要がある。この要求を満たすために、光学的な干渉を利用したエタロンと呼ばれる光学素子が利用される。
【０００４】
エタロンには、この半導体レーザモジュールからの単一モードレーザ光が入射している。このレーザ光の波長がわずかに変化しても、入射光の干渉によりエタロンからの出射光の強度は大きく変化する。半導体レーザモジュールでは、この光の強度変化をフォトダイオードにより検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、単一モード半導体レーザモジュールと異なるマルチモード半導体レーザモジュールの波長安定化に関する研究を行っている。マルチモード半導体レーザモジュールにおいてレーザ光の波長を安定化するために、エタロンを用いることについて検討してみた。
【０００６】
この検討によれば、発明者は、エタロンに多モードの光が入射したとき干渉がうち消されてしまうことを発見した。故に、エタロンをマルチモード半導体レーザモジュールに用いてもレーザ光の波長を安定化できない。単一モード半導体レーザモジュールは、単色性がよく単一モードのレーザ光を提供するので、レーザ光の波長のわずかな変化をエタロンにより検出可能なのである。しかしながら、マルチモード半導体レーザモジュールにおいて波長の安定化を行うためには、別の解決手法が必要である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、レーザ光の波長を安定化できるマルチモード半導体レーザモジュール、波長安定化装置およびラマン増幅器、並びに波長検出装置を提供することとした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面は、所定の波長領域においてレーザ光を発生可能でありラマン増幅器の励起光源のためのマルチモード半導体レーザモジュールである。このマルチモード半導体レーザモジュールは、マルチモードレーザ素子と、モニタ用受光素子と、波長検出デバイスと、変更手段とを備える。マルチモードレーザ素子は、第１および第２の端面を有する。モニタ用受光素子は、マルチモード半導体レーザ素子からの光をモニタする。波長検出デバイスは、光学フィルタおよび受光素子を有する。光学フィルタは、第１および第２の端面の一方に光学的に結合されている。受光素子は、光学フィルタに光学的に結合されており、光電流量に対応した電気信号を発生可能である。変更手段は、電気信号に応答して、マルチモード半導体レーザ素子によって発光される光の波長を変更するように動作する。
【０００９】
波長検出デバイスは、光学フィルタを介してマルチモード半導体レーザ素子からの光を受けるので、マルチモード半導体レーザ素子の発振波長の変化が反映された電気信号を生成できる。この電気信号に応答して、マルチモード半導体レーザ素子の発振波長が変更手段によって変更される。
【００１０】
マルチモード半導体レーザモジュールでは、光学フィルタの透過帯域または反射帯域は、マルチモード半導体レーザ素子のマルチモードスペクトルの波長成分のうち一以上の波長成分を含んでおり、光学フィルタは、長波長通過フィルタ、短波長通過フィルタおよび帯域通過フィルタの少なくともいずれかを含むようにする。
【００１１】
マルチモード半導体レーザモジュールでは、光分岐デバイスを更に備える。光分岐デバイスは、第２の端面からの光を受けて２つの分岐光を生成する。光学フィルタは、光分岐デバイスからの分岐光の一方を受けており、モニタ受光素子は、光分岐デバイスから分岐光の他方を受けている。
【００１２】
光分岐デバイスは、光学フィルタおよびモニタ受光素子のために２つの分岐光を生成できる。また、光分岐デバイスは、光学フィルタおよびモニタ受光素子の各々に提供される光量の比率を規定することを可能にする。
【００１３】
このマルチモード半導体レーザモジュールでは、変更手段は熱電子冷却器を含むようにしてもよい。このモジュールは、ハウジングを更に備えるようにしてもよい。このハウジングは、マルチモード半導体レーザ素子、波長検出デバイス、モニタ用受光素子、光分岐デバイスおよび熱電子冷却器を収容している。
【００１４】
本発明の別の側面は、所定の波長領域においてレーザ光を発生可能でありラマン増幅器の励起光源のためのマルチモード半導体レーザモジュールである。この半導体レーザモジュールは、マルチモード半導体レーザ素子と、波長検出装置と、光ファイバと、モニタ用受光素子と、変更手段とを備える。マルチモード半導体レーザ素子は、第１および第２の端面を有する。光ファイバは、波長検出装置の光入力ポートを第１の端面に光学的に結合する。モニタ用受光素子は、第２の端面に光学的に結合されている。変更手段は、波長検出装置からの電気信号に応答してマルチモード半導体レーザ素子の発振波長を変更するように動作する。
【００１５】
波長検出装置は、受けた光に含まれる波長成分のうちの所定の部分に含まれる光の光量に対応した電気信号を生成する。この電気信号に応答して、マルチモード半導体レーザ素子の発振波長が変更手段によって変更される。
【００１６】
このマルチモード半導体レーザモジュールでは、変更手段は熱電子冷却器を含むようにしてもよい。このマルチモード半導体レーザモジュールは、ハウジングを更に備えるようにしてもよい。このハウジングは、マルチモード半導体レーザ素子、モニタ用受光素子、および熱電子冷却器を収容する。
【００１７】
波長検出装置の形態は、以下のようなものを含む。
【００１８】
波長検出装置は、光入力ポートと、波長検出デバイスと、光出力ポートと、出力端子とを備える。波長検出デバイスは、光学フィルタ及び受光素子を有する。光学フィルタは、ラマン増幅器の励起光源用のマルチモード半導体レーザ素子からの光を受けるための光入力ポートに光学的に結合されている。受光素子は、光学フィルタからの透過光および反射光の一方を受ける。光出力ポートは、光学フィルタからの透過光および反射光の他方を受ける。出力端子は、受光素子からの電気信号を出力する。
【００１９】
光フィルタの透過光および反射光の一方が、受光素子に提供され、その他方が光出力ポートに提供される。これにより、受光素子は、受けた光に含まれる波長成分のうちの一部の光成分を受ける。この波長成分は、光学フィルタの特性によって規定されている。受光素子が生成する電気信号は、波長成分の光の光量を反映している。
【００２０】
波長検出装置では、光学フィルタの透過帯域または反射帯域は、マルチモード半導体レーザのマルチモードスペクトルの波長成分のうち一以上の波長成分を含んでおり、光学フィルタは、長波長通過フィルタ、短波長通過フィルタおよび帯域通過フィルタの少なくともいずれかを含むようにしてもよい。また、波長検出装置では、光学フィルタは誘電体多層膜フィルタにする。
【００２１】
本発明の更なる別の側面は、波長安定化装置である。波長安定化装置は、マルチモード半導体レーザモジュールと、制御回路とを備える。制御回路は、波長検出デバイスからの電気信号に応答を示して、変更手段を制御するための信号を発生する。この装置が提供する光の波長成分は安定化されている。
【００２２】
本発明の更なる別の側面は、ラマン増幅器である。ラマン増幅器は、マルチモード半導体レーザモジュールと、光カプラとを備える。光カプラは、マルチモード半導体レーザモジュールからの励起光と光伝送線路からの光とを受けて、この励起光をラマン増幅可能な光ファイバに提供する。マルチモード半導体レーザモジュールは、光カプラが光を提供する光ファイバにおいて、信号光がラマン増幅されるような波長の光を発生する。
【００２３】
このラマン増幅器では、受光素子からの電気信号に応答して、変更手段を制御するための信号を発生する制御回路を更に備えるようにしてもよい。
【００２４】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述からより容易に明らかになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態のマルチモード半導体レーザモジュールを説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
(第１の実施の形態)
図１は、マルチモード半導体レーザモジュール１ａを示す。マルチモード半導体レーザモジュール１ａは、光モジュール主要部２ａ、ハウジング４、光結合部６、および光ファイバ８を備える。光モジュール主要部２ａは、所定の精度で波長が安定された光を提供する。ハウジング４としては、バタフライ型パッケージが例示される。ハウジング４は、収容部４ａ、光ファイバ支持部４ｂ、リード端子４ｃおよび光通過孔４ｄを有する。収容部４ａは、光モジュール主要部２ａを収容する配置空間を規定している。光ファイバ支持部４ｂは、収容部４ａの前壁に設けられており、光ファイバ８が光モジュール主要部２ａと光学的に結合するように光ファイバ８を支持している。リード端子４ｃは、収容部４ａの側壁に設けられており、光モジュール主要部２ａに電気的に接続されている。光通過孔４ｄは、収容部４ａの前壁に設けられており、光モジュール主要部２ａから光ファイバ支持部４ｂに向かう光が通過する。光通過孔４ｄには、ハーメチックガラスが配置されており、これよって、配置空間が気密に封止可能になる。
【００２６】
光結合部６は、レンズ１２、レンズホルダ１４、フェルール１６、およびフェルールホルダ１８を含む。光結合部６は、光ファイバ支持部４ｂに配置されている。光ファイバ支持部４ｂには、レンズホルダ１４が配置されている。レンズホルダ１４には、フェルールホルダ１６が固定されている。フェルールホルダ１６は、光ファイバ８を保持するフェルール１６を収容している。レンズホルダ１４は、光モジュール主要部２ａを光ファイバ８の一端に光学的に結合するように、レンズ１２を保持している。この構成により、光モジュール主要部２ａからの光が光ファイバ８に提供される。
【００２７】
図２(ａ)は、図１に示されたマルチモード半導体レーザモジュール１ａの光モジュール主要部２ａを示す。引き続いて、図２(ａ)を参照しながら、光モジュール主要部２ａの詳細な形態を説明する。光モジュール主要部２ａは、波長が安定化された光を発生することを可能にしている。
【００２８】
光モジュール主要部２ａは、固定部材２２上に固定されたサーモエレクトリッククーラー２４を有する。サーモエレクトリッククーラー２４上には、搭載部材２６が配置されている。搭載部材２６には、様々な光学部品が搭載されている。搭載部材２６には、サーモエレクトリッククーラー(ペルチェ素子といった熱電子冷却素子)２４上に配置部材３０を含む。サーモエレクトリッククーラー２４はリード端子４ｃに接続されており、リード端子４ｃを介して与えられる電気信号により制御される。この電気信号に応答して、サーモエレクトリッククーラー２４といった温度変更手段は、マルチモード半導体レーザ素子３４の発振波長を変更するように動作する。
【００２９】
配置部材３０上には、Ｌキャリアといった搭載部材３２が配置されている。搭載部材３２は、素子搭載部３２ａおよびレンズ保持部３２ｂを有する。素子搭載部３２ａ上には、チップキャリアといった素子搭載部材３６を介して、ファブリペロー半導体レーザ素子といったマルチモード半導体レーザ素子３４を搭載している。マルチモード半導体レーザ素子３４は、リード端子４ｃに電気的に接続されている。レンズ保持部３２ｂには、レンズ３８を保持するレンズ保持部材４０が固定されている。レンズ３８は、半導体レーザ素子３４の一端面からの光をレンズ１２を介して光ファイバ８の一端に提供できるように配置されている。
【００３０】
配置部材３０、搭載部材３２および素子搭載部材３６によれば、半導体レーザ素子３４をサーモエレクトリッククーラー２４と熱的に結合できる。この熱的な結合によれば、半導体レーザ素子３４の温度は、サーモエレクトリッククーラー２４によって所定の範囲で制御されることができる。
【００３１】
また、配置部材３０上には、搭載部材２８が配置されている。搭載部材２８の主面２８ａ上には、半導体レーザ素子３４の光をモニタするための半導体受光素子といった受光素子４４を搭載されている。受光素子４４は、主面２８ａ上に配置されたチップキャリア４２に配置されている。この配置により、受光素子４４は、半導体レーザ素子３４の他端面と光学的に結合される。受光素子４４は、リード端子４ｃに電気的に接続されており、半導体レーザ素子３４からの光の光量を示す電気信号を発生する。半導体レーザ素子３４と受光素子４４との間には、レンズ４６および光分岐デバイス(例えば光スプリッタ４８)が配置されている。受光素子４４は、光スプリッタ４８により分岐された一方の光ビームを受けている。他方の光ビームは、光スプリッタ４８と光学的に結合されている受光素子５２に提供される。受光素子５２は、主面２８ａ上に配置されたチップキャリア５０に配置されている。この配置により、受光素子５２は、半導体レーザ素子３４の他端面と光学的に結合される。光スプリッタ４８と受光素子５２との間には、光学フィルタ５４が配置されている。受光素子５２は、半導体レーザ素子の発振波長の変化が反映された電気信号を生成でき、この電気信号は、光学フィルタ５４の光学特性(反射特性及び／又は透過特性)によって特徴づけられている。
【００３２】
図２(ａ)に示された光通信モジュール主要部２ａは、半導体レーザ３４の一端面は、出力光を提供しており、他端面は、発振光のパワーモニタと波長モニタとの両方に利用されるモニタ光を提供している。単一の主面２８ａは、光学部品４４、４６、４８、５２、５４のための光学的な位置決め基準を提供する。搭載部材２８は、半導体レーザ素子３４を搭載する搭載部材３２と独立して、サーモエレクトリッククーラー２４と熱的に結合されている。この熱的な結合によれば、光学部品４４、４６、４８、５２、５４は実質的に同一の温度になるように制御されることができる。
【００３３】
図２(ｂ)は、図１に示された光モジュール主要部２ａとは異なる形態の光モジュール主要部２ｂを示す。光モジュール主要部２ｂは、光モジュール主要部２ａに替えてハウジング４に配置できる。光モジュール主要部２ｂでは、搭載部材６０、搭載部材３２、および搭載部材６２が配置部材３０上に所定の軸に沿って順に配置されている。搭載部材６０の主面６０ａ上には、パワーモニタ用の受光素子４２は部材４２に配置されている。この配置により、受光素子４２は、半導体レーザ素子３２の他端面と光学的に直接に結合される。
【００３４】
搭載部材３２のレンズ保持部３２ｂには、レンズ３９がレンズ保持部材４０により位置合わせされている。レンズ３９は、半導体レーザ素子３２の一端面と光学的に結合されている。
【００３５】
また、搭載部材６２の主面６２ａ上には、レンズ３９と光学的に結合されるように、光スプリッタ４９が配置されている。また、光スプリッタ４９は、(レンズ１２を介して)光ファイバ８と光学的に結合されるように配置される。光ファイバ８は、光スプリッタ４８により分岐された一方の光ビームを受ける。他方の光ビームは、光スプリッタ４９と光学的に結合されている受光素子５２に提供される。受光素子５２は、主面６２ａ上に配置されたチップキャリア５０に配置されている。この配置により、受光素子５２は、半導体レーザ素子３４の一端面と光学的に結合される。光スプリッタ４９と受光素子５２との間には、光学フィルタ５４が配置されている。受光素子５２は、半導体レーザ素子の発振波長の変化が反映された電気信号を生成でき、この電気信号は、光学フィルタ５４の光学特性(反射特性及び／又は透過特性)によって特徴づけられている。
【００３６】
図２(ｂ)に示された光通信モジュール主要部２ｂは、半導体レーザ３４の一端面は、波長モニタ光と出力光の両方を提供しており、他端面は、発振光のパワーモニタに利用されるモニタ光を提供している。単一の主面６２ａは、光学部品４９、５２、５４のための光学的な位置決め基準となる。搭載部材６２は、半導体レーザ素子３４を搭載する搭載部材３２と独立して、サーモエレクトリッククーラー２４と熱的に結合されている。この熱的な結合によれば、光学部品４４、４６、４８、５２、５４は実質的に同一の温度になるように制御されることができる。また、搭載部材６０は、半導体レーザ素子３４を搭載する搭載部材３２と独立して、サーモエレクトリッククーラー２４と熱的に結合されている。
【００３７】
図３(ａ)〜図３(ｃ)は、それぞれ、高域透過フィルタのスペクトル７０、バンド透過フィルタのスペクトル７２、および低域透過フィルタのスペクトル７４を示す。実線は透過スペクトルを示しており、破線は反射スペクトルを示している。これらのスペクトルのいずれも、本実施の形態における光通信モジュールに適用できる。そのスペクトル形状は、誘電体多層膜フィルタにより実現される。
【００３８】
図４(ａ)〜図４(ｃ)は、図３(ａ)〜図３(ｃ)に示された光学フィルタの透過スペクトルそれぞれとマルチモードスペクトルとの関係を示す。図４(ａ)〜図４(ｃ)においては、光学フィルタのスペクトルの各々７０、７２、７４は、マルチモードスペクトル７６と重なりを有している。高域透過フィルタおよび低域透過フィルタのスペクトルは、マルチモードスペクトルの波長成分のうち１以上の波長成分を含むように決定されることが好ましい。帯域透過フィルタのスペクトルは、マルチモードスペクトルの間隔よりも広い幅に決定されることが好ましい。常に、マルチモード波長成分のうち１以上の波長成分がスペクトル内に含まれる。
【００３９】
図５(ａ)は、所望の中心波長で発振しているマルチモード半導体レーザ素子のスペクトル７６と光学フィルタのスペクトル７０とを示す。図５(ｂ)は、所望の中心波長より低い波長で発振しているマルチモード半導体レーザ素子のスペクトル７８と光学フィルタのスペクトルとを示す。図５(ｃ)は、所望の中心波長より高い波長で発振しているマルチモード半導体レーザ素子のスペクトル８０と光学フィルタのスペクトル７０とを示す。図５(ａ)〜図５(ｃ)において、光学フィルタのスペクトルとマルチモードスペクトルとの重なり面積の一つは、別の重なり面積と異なっている。この面積の違いは、受光素子４４から得られる光電流と関連している。
【００４０】
図５(ｂ)に示される重なりに対応する光電流は、図５(ａ)に示される重なりに対応する光電流よりも小さい。外部の制御回路(図示せず)は、小さい光電流に応答して、半導体レーザ３４が発生する光の波長を長くするように、サーモエレクトリッククーラー２４の温度を調整する。半導体レーザ素子３４はサーモエレクトリッククーラー２４と熱的に結合されているので、半導体レーザ素子３４の温度が変更される。半導体レーザ素子３４の発振スペクトルは長波長領域に移動する。
【００４１】
図５(ｃ)に示される重なりに対応する光電流は、図５(ａ)に示される重なりに対応する光電流よりも大きい。外部の制御回路(図示せず)は、大きな光電流に応答して、半導体レーザ３４が発生する光の波長を短くするように、サーモエレクトリッククーラー２４の温度を調整する。この調整により、半導体レーザ素子３４の温度が変更される。半導体レーザ素子３４の発振スペクトルは短波長領域に移動する。
【００４２】
図６(ａ)〜図６(ｄ)は、第１の実施の形態の半導体レーザモジュール１ａに適用可能な形態を示している。図６(ａ)は、図１および図２(ａ)に示された半導体レーザモジュール１ａの光学部品の配置を示している。光Ａは、半導体レーザ素子３４の一端面３４ａから光ビームスプリッタ４８に入射する。光Ａが光ビームスプリッタ４８に入射すると、分岐光Ｂ、Ｃが生成される。分岐光Ｂは、パワーモニタ用受光素子４４に入射する。分岐光Ｃが光学フィルタ５４を透過すると、透過光Ｄが生成される。透過光Ｄは、波長モニタ用受光素子５２に入射する。光Ｅは、半導体レーザ素子３４の一端面３４ｂからレンズ３８、１２を通過して光導波路８の一端に入射する光Ｆになる。光導波路８に入射した光は、出力光となる。図６(ｂ)に示された半導体レーザモジュールでは、受光素子５３は光学フィルタ５４からの反射光Ｇを受ける。
【００４３】
図６(ｃ)は、図２(ｂ)に示された光通信モジュール主要部１ｂの光学部品の配置を示している。光Ｈは、半導体レーザ素子３４の一端面３４ａからパワーモニタ用受光素子３４に入射する。光Ｉは、半導体レーザ素子３４の一端面３４ｂからレンズ３９を通過して光Ｊになり、この光Ｊは光ビームスプリッタ４８に入射する。光Ｊが光ビームスプリッタ４８に入射すると、分岐光Ｋ、Ｌが生成される。分岐光Ｋは、レンズ１２を通過して光導波路８の一端に入射する光Ｎになる。光導波路８に入射した光Ｎは、出力光となる。分岐光Ｌが光学フィルタ５４を透過すると、透過光Ｍが生成される。透過光Ｍは、波長モニタ用受光素子５２に入射する。図６(ｄ)に示された半導体レーザモジュールでは、受光素子５３は光学フィルタ５４からの反射光Ｐを受ける。
(第２の実施の形態)
図７は、マルチモード半導体レーザモジュール１ｃを示す。マルチモード半導体レーザモジュール１ｃは、光モジュール主要部２ｃ、ハウジング４、光結合部６、光ファイバ８および波長検出装置９０を備える。ハウジング４は、マルチモード半導体レーザ素子３４、モニタ用受光素子４５、および熱電子冷却器２２を収容している。熱電子冷却器２２は、波長検出装置９０ａからの電気信号に応答して半導体レーザ素子３４の発振波長を変更するために利用される。光モジュール主要部２ｃは、光結合部６および光ファイバ８を介して波長検出装置９０ａに光学的に結合されている。波長検出装置９０ａは、出力光を提供するための光ファイバ９に光学的に結合されている。
【００４４】
図８(ａ)および図８(ｂ)は、第２の実施の形態の半導体レーザモジュール１ｃに適用可能な波長検出装置の形態を示している。図８(ａ)は、波長検出装置９０ａを示す図面である。波長検出装置９０ａは、光入力ポート９２ａと、光出力ポート９２ｂと、光学フィルタ９４と、受光素子９６と、出力端子９８と、ハウジング１００ａとを備える。図８(ａ)に示された実施の形態では、光入力ポート９２ａと光学フィルタ９４との間には、レンズ１０２が配置されており、光出力ポート９２ｂと光学フィルタ９４との間には、レンズ１０４が配置されている。レンズ１０２、光学フィルタ９４、およびレンズ１０４が一列に配置されている。光学フィルタ９４と受光素子９６との間には、レンズ１０４が配置されている。光学フィルタ９４、レンズ１０４および受光素子９６が一列に配置されている。ハウジング１００ａは、光学フィルタ９４と、受光素子９６と、出力端子９８と、レンズ１０２、１０４、１０６を備える波長検出デバイスを収容している。波長モニタ用受光素子９６は、チップキャリアといった搭載部材１１０に配置されている。出力端子９８には、受光素子９６からの電気信号が出力される。波長検出装置９０ａでは、波長モニタ用受光素子９６には、光学フィルタ９４の反射光が入射する。
【００４５】
図８(ｂ)は、波長検出装置９０ｂを示す図面である。波長検出装置９０ｂは、光入力ポート９３ａと、光出力ポート９３ｂと、光学フィルタ９５と、受光素子９７と、出力端子９９と、ハウジング１００ｂを備える。波長検出装置９０ｂは、光入力ポート９３ａと、光出力ポート９３ｂと、光学フィルタ９５と、受光素子９７と、出力端子９９と、ハウジング１００ｂを備える。図８(ｂ)に示された実施の形態では、光入力ポート９３ａと光学フィルタ９５との間には、レンズ１０３が配置されており、光学フィルタ９５と受光素子９７との間には、レンズ１０５が配置されている。レンズ１０３、光学フィルタ９５、レンズ１０７、および受光素子９７が一列に配置されている。光出力ポート９３ｂと光学フィルタ９５との間には、レンズ１０５が配置されている。ハウジング１００ｂは、光学フィルタ９５と、受光素子９７と、出力端子９９と、レンズ１０３、１０５、１０７を備える波長検出デバイスを収容している。波長モニタ用受光素子９７は、チップキャリアといった搭載部材１１１に配置されている。出力端子９９には、受光素子９７からの電気信号が出力される。波長検出装置９０ｂでは、波長モニタ用受光素子９７には、光学フィルタ９５の透過光が入射する。
【００４６】
光学フィルタ９４、９５のスペクトルは、図３(ａ)〜図３(ｃ)の各々に示されたそれぞれのスペクトル７０、７２、７４のいずれかであることができる。
【００４７】
図９(ａ)は、図８(ａ)に示された波長検出装置９０ａの光学部品の配置を示している。光Ｑは、光ファイバ８から入力ポート９２ａおよびレンズ１０２を介して入射する。光Ｑが光学フィルタ９４に入射すると、透過光Ｒおよび反射光Ｓが生成される。反射光Ｓは、波長モニタ用受光素子９６に入射する。透過光Ｒはレンズ１０４および出力ポート９２ｂを介して光ファイバ９に入射する。光ファイバ９に入射した光は、出力光となる。図９(ａ)に示された波長検出装置９０ａでは、受光素子９６は光学フィルタ９４からの反射光Ｓを受ける。
【００４８】
図９(ｂ)は、図８(ｂ)に示された波長検出装置９０ｂの光学部品の配置を示している。光Ｔは、光ファイバ８から入力ポート９３ａおよびレンズ１０３を介して入射する。光Ｔが光学フィルタ９５に入射すると、透過光Ｖおよび反射光Ｕが生成される。透過光Ｖは、波長モニタ用受光素子９７に入射する。反射光Ｕはレンズ１０５および出力ポート９３ｂを介して光ファイバ９に入射する。光ファイバ９に入射した光は、出力光となる。図９(ｂ)に示された波長検出装置９０ｂでは、受光素子９７は光学フィルタ９５からの透過光Ｖを受ける。
【００４９】
波長検出装置９０ａおよび９０ｂのいずれの場合にも、当業者は、図４(ａ)〜図４(ｃ)および図５(ａ)〜図５(ｃ)を参照しながら行われた説明に基づいて、半導体レーザ素子３４が発生する光の波長変化の検出を行うことができる。
(第３の実施の形態)
図１０は、波長安定化装置１１２を示すブロック図である。波長安定化装置１１２は、マルチモード半導体レーザモジュール１ｃと、パワー調整回路１１４と、波長調整回路１１８とを備える。
【００５０】
パワー調整回路１１４は、入力端子１２０を介して変調信号１２０ａを受けており、マルチモード半導体レーザモジュール１ｃのパワーモニタ用受光素子４５からリード端子４ｃおよび信号線１１８ａを介して信号４５ａを受けている。パワー調整回路１１４は、これらの信号１２０ａ、４５ａに応答して、光パワーを所定値に近づけるように制御された駆動信号１１４ａを発生する。駆動信号１１４ａは、マルチモード半導体レーザモジュール１ｃの半導体レーザ素子３４にリード端子４ｃおよび信号線１１８ｂを介して加えられる。これにより、光パワーの制御が実現される。
【００５１】
波長制御回路１１６は、波長検出デバイスからの電気信号９６ａを出力端子９８および信号線１２２ａを介して受ける。波長制御回路１１６は、図４(ａ)〜図４(ｃ)および図５(ａ)〜図５(ｃ)を参照しながら行われた制御を実現するための信号１１６ａを発生する。信号１１６ａは、リード端子４ｃおよび信号線１２２ｂを介して熱電子冷却器２２に加えられる。熱電子冷却器２２は、信号１１６ａに応答を示して、半導体レーザ素子３４の温度を変更するように動作する。これにより、光の波長の制御が実現される。
(第４の実施の形態)
図１１(ａ)は、ラマン増幅器１２４ａのブロック図を示す。ラマン増幅器１２４ａは、波長安定化装置１１２と、ＷＤＭカプラといった光カプラ１２６とを備える。光カプラ１２６の入力ポート１２６ａ、１２６ｂは、それぞれ、光伝送路１２８および励起光供給路１１３に光学的に結合されている。光カプラ１２６の出力ポート１２６ｃは、光伝送路１３０に光学的に結合されている。光伝送路１２８上には、ＷＤＭ信号といった信号光１２８ａが伝送されている。励起光供給路１１３は、波長安定化装置１１２からの励起光１１２ａを光カプラ１２６に供給している。光カプラ１２６の出力ポート１２６ｃは、光伝送路１３０に光学的に結合されている。光伝送路１３０上には、複数の波長成分(λ1、・・・ λn)を含むＷＤＭ信号と、これらの波長成分うちの少なくとも一成分をラマン増幅可能なラマン励起光とが提供されている。
【００５２】
図１１(ｂ)は、ラマン増幅器１２４ｂのブロック図を示す。ラマン増幅器１２４ｂは、波長安定化装置１１２と、ＷＤＭカプラといった光カプラ１２６と、励起用光ファイバ１３２とを備える。光カプラ１２６の出力ポート１２６ｃは、励起用光ファイバ１３２に光学的に結合されている。励起用光ファイバ１３２上には、複数の波長成分(λ1、・・・ λn)を含むＷＤＭ信号と、これらの波長成分うちの少なくとも一成分をラマン増幅可能なラマン励起光とが提供されている。
【００５３】
光伝送路１３０および励起用光ファイバ１３２としては、シングルモード光ファイバ(ＳＭＦ)が例示される。シングルモード光ファイバ(ＳＭＦ)としては、例えば、分散補償型光ファイバ(ＤＣＦ)がある。マルチモード半導体レーザモジュール１ｃは、励起光と信号光とが共存する光ファイバにおいて、信号光がラマン増幅されるような波長の光を提供している。
【００５４】
この実施の形態では、順方向型ラマン増幅器について記述されているが、本発明は逆方向型ラマン増幅器にも適用できる。逆方向型ラマン増幅器では、光カプラの信号光入力ポートに、信号光をラマン増幅可能な波長の光が提供される。励起光は、光カプラの上流に配置されている光ファイバへ入力される。信号光をラマン増幅可能な光ファイバが、光カプラの上流に配置されている。
【００５５】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更できることは、当業者によって認識される。例えば、波長検出装置においては、光学フィルタ、受光素子、出力端子、およびレンズが、搭載部材の主面上に配置されているが、これらの光学部品の配置形態は、この実施例に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ光の波長を安定化可能なマルチモード半導体レーザモジュール、波長安定化装置及びラマン増幅器並びに波長検出装置が提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、マルチモード半導体レーザモジュールを示す概略図である。
【図２】図２(ａ)および図２(ｂ)は、図１に示されたマルチモード半導体レーザモジュールのための光モジュール主要部を示す概略図である。
【図３】図３(ａ)〜図３(ｃ)は、それぞれ、高域透過フィルタのスペクトル、帯域透過フィルタのスペクトルおよび低域透過フィルタのスペクトルを示す図面である。
【図４】図４(ａ)〜図４(ｃ)は、図３(ａ)〜図３(ｃ)に示された光学フィルタの透過スペクトルそれぞれとマルチモードスペクトルとの関係を示す図面である。
【図５】図５(ａ)は、所望の波長で発振しているマルチモード半導体レーザ素子のスペクトルと光学フィルタのスペクトルとを示す図面である。図５(ｂ)は、所望の波長より低い波長で発振しているマルチモード半導体レーザ素子のスペクトルと光学フィルタのスペクトルとを示す図面である。図５(ｃ)は、所望の波長より高い波長で発振しているマルチモード半導体レーザ素子のスペクトルと光学フィルタのスペクトルとを示す図面である。
【図６】図６(ａ)〜図６(ｄ)は、それぞれ、第１の実施の形態の半導体レーザモジュールの光学部品の配置を示す模式図である。
【図７】図７は、マルチモード半導体レーザモジュールを示す概略図である。
【図８】図８(ａ)および図８(ｂ)は、第２の実施の形態の半導体レーザモジュールに適用可能な波長検出装置を示す概略図である。
【図９】図９(ａ)および図９(ｂ)は、図８(ａ)および図８(ｂ)に示された波長検出装置の光学部品の配置を示す概略図である。
【図１０】図１０は、波長安定化装置を示すブロック図である。
【図１１】図１１(ａ)および図１１(ｂ)は、ラマン増幅器のブロック図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ…マルチモード半導体レーザモジュール、２ａ、２ｂ…半導体レーザモジュール主要部、４…ハウジング、２４…熱電子冷却素子、４４、４５…パワーモニタ用受光素子、４８、４９…光ビームスプリッタ、５２…波長モニタ用受光素子、５４…光学フィルタ、９０ａ、９０ｂ…波長検出装置、９４…光学フィルタ、９６…受光素子、１１２…波長安定化装置、１１４…パワー調整回路、１１８…波長調整回路、１２４ａ、１２４ｂ…ラマン増幅器

Claims (10)

  1. ラマン増幅器の励起光源用のマルチモード半導体レーザ素子と組み合わされる波長検出装置であって、
    前記マルチモード半導体レーザ素子からの光を受けるための光入力ポートと、
    前記光入力ポートに光学的に結合された光学フィルタ及び前記光学フィルタからの透過光および反射光の一方を受ける受光素子を有する波長検出デバイスと、
    前記受光素子からの電気信号を提供する出力端子と、
    前記光学フィルタからの透過光および反射光の他方を受ける光出力ポートと
    を備え、
    前記光学フィルタの透過帯域または反射帯域は、前記マルチモード半導体レーザ素子のマルチモードスペクトルの波長成分のうち一以上の波長成分を含んでおり、
    前記光学フィルタは、長波長通過フィルタ、短波長通過フィルタおよび帯域通過フィルタの少なくともいずれかを含む、波長検出装置。
  2. 前記光学フィルタは誘電体多層膜フィルタである、請求項１に記載の波長検出装置。
  3. 所定の波長領域においてレーザ光を発生可能でありラマン増幅器の励起光源のためのマルチモード半導体レーザモジュールであって、
    第１および第２の端面を有するマルチモード半導体レーザ素子と、
    前記請求項１または請求項２に記載の波長検出装置と、
    前記波長検出装置の光入力ポートを前記第１の端面に光学的に結合する光ファイバと、
    前記第２の端面に光学的に結合されたモニタ用受光素子と、
    前記波長検出装置からの電気信号に応答して前記マルチモード半導体レーザ素子の発振波長を変更するための変更手段と
    を備える、マルチモード半導体レーザモジュール。
  4. 前記変更手段は熱電子冷却器を含んでおり、前記マルチモード半導体レーザ素子、前記モニタ用受光素子、および前記熱電子冷却器を収容するハウジングを更に備える、請求項３に記載のマルチモード半導体レーザモジュール。
  5. 所定の波長領域においてレーザ光を発生可能でありラマン増幅器の励起光源のためのマルチモード半導体レーザモジュールであって、
    第１および第２の端面を有するマルチモード半導体レーザ素子と、
    前記マルチモードレーザ素子からの光をモニタするモニタ用受光素子と、
    前記第１および第２の端面の一方に光学的に結合された光学フィルタ、および前記光学フィルタに光学的に結合され光電流量に対応した電気信号を発生する受光素子を有する波長検出デバイスと、
    前記電気信号に応答して前記マルチモード半導体レーザ素子の発振波長を変更するための変更手段と
    を備えるマルチモード半導体レーザモジュール。
  6. 前記光学フィルタの透過帯域または反射帯域は、前記マルチモード半導体レーザ素子のマルチモードスペクトルの波長成分のうち一以上の波長成分を含んでおり、
    前記光学フィルタは、長波長通過フィルタ、短波長通過フィルタおよび帯域通過フィルタの少なくともいずれかを含む、請求項５に記載のマルチモード半導体レーザモジュール。
  7. 前記変更手段は熱電子冷却器を含んでおり、前記マルチモード半導体レーザ素子、前記モニタ用受光素子、前記波長検出デバイスおよび前記熱電子冷却器を収容するハウジングを更に備える、請求項５または請求項６に記載のマルチモード半導体レーザモジュール。
  8. 前記第２の端面からの光を受けて２つの分岐光を生成する光分岐デバイスを更に備え、前記光学フィルタは、前記光分岐デバイスからの分岐光の一方を受けており、前記モニタ受光素子は、前記光分岐デバイスから分岐光の他方を受ける、請求項５から請求項７のいずれかに記載のマルチモード半導体レーザモジュール。
  9. 請求項３〜８のいずれか一項に記載のマルチモード半導体レーザモジュールと、前記波長検出デバイスからの前記電気信号に応答を示して、前記変更手段を制御するための信号を発生する制御回路とを備える波長安定化装置。
  10. 請求項３〜８のいずれか一項に記載のマルチモード半導体レーザモジュールと、前記マルチモード半導体レーザモジュールからの励起光と光伝送線路からの信号光とを受けて、前記励起光をラマン増幅可能な光ファイバに提供する光カプラと、前記受光素子からの前記電気信号に応答して、前記変更手段を制御するための信号を発生する制御回路とを備えるラマン増幅器。
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