JP2000277845A - Light emitting module - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】動作状態において発振波長の調整が可能であり
小型化され、WDM通信システムに好適な発光モジュー
ルを提供する。
【解決手段】発光モジュールは、半導体レーザ16、制御
回路22、導波路型回折格子(AWG)18、光電変換素子20、
およびこれらを収納するパッケージ12を備える。半導体
レーザ16では、所定の発振スペクトルでレーザ発振し、
この光を第1端面16aから取り出しできる。AWG18は、半
導体レーザ16の第2端面16bと光学的に結合された入力
を有し、所定の発振スペクトル内の光を分光し空間的に
異なる位置の出力ポートに出力する。光電変換素子20
は、AWG18の出力に光学的に結合され、AWG18からの光の
うち波長の異なる複数の光の夫々に対応する電気信号を
出力する。制御回路22は、半導体レーザ16の発振波長が
一定になるように、光電変換された電気信号に基づいて
半導体レーザ16の温度を調整する。
(57) Abstract: Provided is a light-emitting module which is capable of adjusting an oscillation wavelength in an operating state, is downsized, and is suitable for a WDM communication system. A light emitting module includes a semiconductor laser 16, a control circuit 22, a waveguide type diffraction grating (AWG) 18, a photoelectric conversion element 20,
And a package 12 for accommodating them. The semiconductor laser 16 oscillates with a predetermined oscillation spectrum,
This light can be extracted from the first end face 16a. The AWG 18 has an input optically coupled to the second end face 16b of the semiconductor laser 16, splits light within a predetermined oscillation spectrum, and outputs the light to output ports at spatially different positions. Photoelectric conversion element 20
Is optically coupled to the output of the AWG 18, and outputs an electrical signal corresponding to each of a plurality of lights having different wavelengths among the light from the AWG 18. The control circuit 22 adjusts the temperature of the semiconductor laser 16 based on the photoelectrically converted electric signal so that the oscillation wavelength of the semiconductor laser 16 becomes constant.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光モジュールに
関し、特に波長分割多重(WDM)システムに好適な発
光モジュールに関する。The present invention relates to a light emitting module, and more particularly to a light emitting module suitable for a wavelength division multiplexing (WDM) system.
【0002】[0002]
【従来の技術】1.55μm帯のWDMシステムにおい
ては、隣接するチャネルの波長間隔は0.8nmである
と規定されている。これは、チャネル波長の絶対精度を
4桁以上で制御することを必要とする。このために好適
な半導体レーザとしては、DFB型半導体レーザ、DB
R型半導体レーザが利用できる。これらの半導体レーザ
では、鋭い発振スペクトルが得られるけれども、発振波
長は、レーザ製造段階でレーザチップ内に作製される回
折格子によって決定されてしまう。所望の発振波長を安
定に、また精度良く得ることは、プロセス要因の影響を
受けるため簡単なことではなかった。2. Description of the Related Art In a 1.55-μm band WDM system, the wavelength interval between adjacent channels is specified to be 0.8 nm. This requires that the absolute accuracy of the channel wavelength be controlled by more than four digits. Suitable semiconductor lasers for this purpose include DFB semiconductor lasers and DBs.
An R-type semiconductor laser can be used. In these semiconductor lasers, a sharp oscillation spectrum is obtained, but the oscillation wavelength is determined by a diffraction grating formed in a laser chip in a laser manufacturing stage. Obtaining a desired oscillation wavelength stably and accurately has not been easy because of the influence of process factors.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】これを実現するため
に、半導体レーザチップを発光モジュールとして組み立
てた後に、さまざまな調整行ったり、外部に追加の装置
を加える等の試みが必要である。In order to achieve this, it is necessary to make various adjustments after the semiconductor laser chip is assembled as a light emitting module, or to add an additional device to the outside.
【0004】しかしながら、波長分割多重(WDM)シ
ステムは、複数の波長を用いて16チャネルまたは32
チャネルを並列に伝送するので、WDMシステムに実用
的に適用可能な発光モジュールには、従来の通信システ
ムに使用されていた発光モジュールの大きさと同程度で
あることが要求される。[0004] However, wavelength division multiplexing (WDM) systems use 16 or 32 channels using multiple wavelengths.
Since the channels are transmitted in parallel, a light emitting module practically applicable to a WDM system is required to be approximately the same size as a light emitting module used in a conventional communication system.
【0005】そこで、本発明の目的は、動作状態におい
て発振波長の調整が可能であり小型化された発光モジュ
ールを提供することとした。Accordingly, an object of the present invention is to provide a light emitting module which can adjust the oscillation wavelength in an operating state and which is downsized.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】発明者は、このような発
光モジュールを実現するために、さまざまな検討を重ね
た。動作状態で発振波長の調整を行うためには、発振光
を取り出してこの波長を監視する必要がある。しかしな
がら、光カプラ等の光分岐器を発光モジュールの出力と
結合させることは装置の大型化を招く。また、従来にお
いて行われているように、発振光の全パワーを監視する
だけでは、発振パワーの変化は検出可能であるが、発振
波長の変化までは把握できない。つまり、複数の波長に
おける光パワーの監視が必要である。The inventor has made various studies to realize such a light emitting module. In order to adjust the oscillation wavelength in the operating state, it is necessary to extract the oscillation light and monitor this wavelength. However, coupling an optical splitter such as an optical coupler with the output of the light emitting module causes an increase in the size of the device. Further, as is conventionally done, a change in the oscillation power can be detected only by monitoring the total power of the oscillation light, but a change in the oscillation wavelength cannot be grasped. That is, it is necessary to monitor the optical power at a plurality of wavelengths.
【0007】このような検討に基づいて、以下の技術的
な課題があることが明らかになった。(1)半導体レー
ザの光を監視するために光学的な結合手段か必要であ
る。(2)結合手段から得た光を分光する分光手段が必
要である。(3)結合手段および分光手段を実現するに
当たり、小型化が可能な構成であることが必要である。
このような課題を鑑み、本発明を次のような構成とし
た。[0007] Based on such studies, it has been found that there are the following technical problems. (1) An optical coupling means is required to monitor the light of the semiconductor laser. (2) Spectral means for separating the light obtained from the coupling means is required. (3) In order to realize the coupling means and the spectroscopic means, it is necessary to have a configuration capable of miniaturization.
In view of such a problem, the present invention has the following configuration.
【0008】本発明の発光モジュールは、半導体レーザ
と、調整手段と、光回路と、光電変換手段と、を備え
る。半導体レーザは、第1の端面および第2の端面並び
にレーザ発振のための光共振器を含む。この半導体レー
ザでは、所定の発振スペクトルでレーザ発振した光を第
1の端面から取り出すことが可能である。光回路は、半
導体レーザの第2の端面と光学的に結合された入力を有
し、所定の発振スペクトル内の光を分光し出力すること
ができる。光回路は、分光された光を空間的に異なる位
置に導くことができる。光電変換手段は、光回路の出力
に光学的に結合され、光回路において分光された光のう
ち波長の異なる複数の光のそれぞれに対応する電気信号
を出力することができる。調整手段は、光電変換手段か
らの電気信号に基づいて半導体レーザの温度を調整す
る。これによって、半導体レーザのレーザ発振光の波長
を調整する。[0008] A light emitting module according to the present invention includes a semiconductor laser, adjusting means, an optical circuit, and photoelectric conversion means. The semiconductor laser includes a first end face and a second end face, and an optical resonator for laser oscillation. In this semiconductor laser, light oscillated by a predetermined oscillation spectrum can be extracted from the first end face. The optical circuit has an input optically coupled to the second end face of the semiconductor laser, and can split and output light within a predetermined oscillation spectrum. The optical circuit can guide the split light to spatially different positions. The photoelectric conversion unit is optically coupled to an output of the optical circuit, and can output an electric signal corresponding to each of a plurality of lights having different wavelengths among the lights separated in the optical circuit. The adjusting unit adjusts the temperature of the semiconductor laser based on the electric signal from the photoelectric conversion unit. Thereby, the wavelength of the laser oscillation light of the semiconductor laser is adjusted.
【0009】半導体レーザの第2の端面から取り出され
た光を光回路を用いて分光し、分光された複数の光をそ
れぞれ光電変換し電気信号を生成した。これら電気信号
は光電変換された光の強度を示している。複数の波長の
光強度に対応した電気信号に基づいて半導体レーザの温
度を変更することによって、半導体レーザが発生すべき
光の波長を調整することができる。The light extracted from the second end face of the semiconductor laser is split using an optical circuit, and the split light is photoelectrically converted to generate an electric signal. These electric signals indicate the intensity of the photoelectrically converted light. By changing the temperature of the semiconductor laser based on electric signals corresponding to the light intensities of a plurality of wavelengths, it is possible to adjust the wavelength of light to be generated by the semiconductor laser.
【0010】また、半導体レーザの第2の端面から取り
出された光は、光回路および光電変換手段を介して複数
の光の波長に対応した電気信号に変換されるので、光信
号の流れが単純化されている。この光信号が処理されて
得られる複数の電気信号は、半導体レーザの発振状態
(発振波長および光強度)を反映している。このため、
複数の電気信号に基づいて半導体レーザの温度を調整す
れば、半導体レーザの発振波長が調整される。半導体レ
ーザの外部に取り出されるレーザ光と光学的に結合する
光モニター手段を必要としない。Further, the light extracted from the second end face of the semiconductor laser is converted into an electric signal corresponding to a plurality of light wavelengths through an optical circuit and a photoelectric conversion means, so that the flow of the optical signal is simple. Has been The plurality of electric signals obtained by processing the optical signal reflect the oscillation state (oscillation wavelength and light intensity) of the semiconductor laser. For this reason,
If the temperature of the semiconductor laser is adjusted based on a plurality of electric signals, the oscillation wavelength of the semiconductor laser is adjusted. There is no need for optical monitoring means for optically coupling with laser light extracted outside the semiconductor laser.
【0011】このため、本発明の発光モジュールでは、
ハウジング内に、半導体レーザと、波長調整手段と、光
回路と、光電変換手段とを収納することができる。Therefore, in the light emitting module of the present invention,
The semiconductor laser, the wavelength adjusting means, the optical circuit, and the photoelectric conversion means can be housed in the housing.
【0012】本発明の発光モジュールでは、半導体レー
ザが発生すべき光の波長を挟むように複数の波長が選択
されていることが好ましい。発振されるべき光の中心波
長の両側にそれぞれ選択された波長の光に対応した複数
の電気信号の差に基づいて、レーザ発振光を調整するこ
とができる。In the light emitting module of the present invention, it is preferable that a plurality of wavelengths are selected so as to sandwich the wavelength of light to be generated by the semiconductor laser. The laser oscillation light can be adjusted based on a difference between a plurality of electric signals corresponding to the light having the selected wavelength on both sides of the center wavelength of the light to be oscillated.
【0013】本発明の発光モジュールでは、調整手段
は、制御回路と、温度変更手段とを備えることができ
る。制御回路は、光電変換手段からの電気信号に基づい
て半導体レーザのレーザ発振光の波長を調整するための
制御信号を生成することができる。温度変更手段は、制
御信号に基づいて半導体レーザの温度を調整することが
できる。[0013] In the light emitting module of the present invention, the adjusting means can include a control circuit and a temperature changing means. The control circuit can generate a control signal for adjusting the wavelength of the laser oscillation light of the semiconductor laser based on the electric signal from the photoelectric conversion unit. The temperature changing means can adjust the temperature of the semiconductor laser based on the control signal.
【0014】本発明の発光モジュールでは、以下の形態
を適用することができる。光回路は、所定の発振スペク
トル内の第1の波長、および第1の波長と異なる第2の
波長を出力できる。光電変換手段は、第1の波長および
第2の波長の光に対応する第1および第2の電気信号を
出力できる。調整手段は、光電変換手段からの第1の電
気信号と第2の電気信号から生成された差信号に基づい
て、半導体レーザの温度を調整できる。また、調整手段
は、光電変換手段からの第1の電気信号と第2の電気信
号とから生成された和信号に基づいて、半導体レーザの
駆動信号を調整することができる。半導体レーザが発生
する光の波長の中心は、第1の波長と第2の波長との間
に含まれることが好ましい。The following modes can be applied to the light emitting module of the present invention. The optical circuit can output a first wavelength within a predetermined oscillation spectrum and a second wavelength different from the first wavelength. The photoelectric conversion unit can output first and second electric signals corresponding to the light of the first wavelength and the light of the second wavelength. The adjusting unit can adjust the temperature of the semiconductor laser based on a difference signal generated from the first electric signal and the second electric signal from the photoelectric conversion unit. The adjusting means can adjust the drive signal of the semiconductor laser based on the sum signal generated from the first electric signal and the second electric signal from the photoelectric conversion means. It is preferable that the center of the wavelength of the light generated by the semiconductor laser is included between the first wavelength and the second wavelength.
【0015】本発明においては、光回路は、入力される
光を受ける入力部と、複数の導波路と、スラブ導波領域
とを含む導波路回折格子を備える。複数の導波路の各々
は、入力された光がほぼ均等に各導波路に分配されるよ
うに、入力部と光学的に結合されている。複数の導波路
は、所定の長さだけ差を有し互いに長さが異なる。複数
の導波路は、スラブ導波領域に到達し終端する。スラブ
導波領域から出力に分波される。According to the present invention, the optical circuit includes an input section for receiving input light, a plurality of waveguides, and a waveguide diffraction grating including a slab waveguide region. Each of the plurality of waveguides is optically coupled to the input section such that the input light is substantially equally distributed to each waveguide. The plurality of waveguides have a difference by a predetermined length and have different lengths. The plurality of waveguides reach and terminate in the slab waveguide region. The light is split from the slab waveguide region to the output.
【0016】本発明の発光モジュールは、半導体レーザ
と、分波手段と、光電変換手段と、制御回路と、温度制
御器と、を備える。半導体レーザは、所定の波長を中心
にした発振スペクトルでレーザ発振する。分波手段は、
半導体レーザから受けたレーザ発振光を、発振スペクト
ル内の異なる複数の波長を中心とした波長領域の光に分
波する機能を有する。光電変換手段は、複数の波長を中
心とした波長領域の光をそれぞれ複数の電気信号に変換
する機能を有する。制御回路は、光電変換手段からの複
数の電気信号の少なくとも2個の電気信号の差信号を出
力することができ、また和信号を出力することができ
る。温度制御器は、制御回路の差信号に基づいて半導体
レーザの温度を変更する。A light emitting module according to the present invention includes a semiconductor laser, a demultiplexing unit, a photoelectric conversion unit, a control circuit, and a temperature controller. The semiconductor laser oscillates with an oscillation spectrum centered on a predetermined wavelength. The demultiplexing means
It has a function of splitting laser oscillation light received from a semiconductor laser into light in a wavelength region centered on a plurality of different wavelengths in the oscillation spectrum. The photoelectric conversion unit has a function of converting light in a wavelength region around a plurality of wavelengths into a plurality of electric signals. The control circuit can output a difference signal of at least two electric signals of the plurality of electric signals from the photoelectric conversion unit, and can output a sum signal. The temperature controller changes the temperature of the semiconductor laser based on the difference signal of the control circuit.
【0017】このような発光モジュールでは、レーザ発
振光を複数の異なる波長の光に分波し、各分波光に対応
する電気信号のうちの2個の電気信号の差信号を生成す
る。差信号の値が所定値を維持するように半導体レーザ
の温度が変更される。複数の波長を中心とした波長領域
の各々は隣接する波長領域と重なる部分を有することが
できる。In such a light emitting module, the laser oscillation light is split into a plurality of lights having different wavelengths, and a difference signal between two electric signals among the electric signals corresponding to the respective split lights is generated. The temperature of the semiconductor laser is changed so that the value of the difference signal maintains a predetermined value. Each of the wavelength regions centered on the plurality of wavelengths can have a portion that overlaps with an adjacent wavelength region.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0019】図1および図2を用いて、本発明の実施の
形態の発光モジュールについて説明する。この発光モジ
ュールは、半導体レーザモジュールの構成を有する。図
1は、半導体レーザモジュールの斜視図であり、その内
部の様子が明らかになるように一部破断図になってい
る。図2は、半導体レーザモジュール主要部を表し図1
のI−I断面における断面図である。A light emitting module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This light emitting module has a configuration of a semiconductor laser module. FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser module, which is partially cut away so as to clarify the inside thereof. FIG. 2 shows a main part of the semiconductor laser module, and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II of FIG.
【0020】図1及び図2を参照すると、半導体レーザ
モジュール1は、半導体レーザモジュール主要部10
と、ハウジング12とを備える。Referring to FIGS. 1 and 2, a semiconductor laser module 1 includes a main part 10 of a semiconductor laser module.
And a housing 12.
【0021】ハウジング12は、図1に示された実施例
では、バタフライ型パッケージである。パッケージ12
内の底面上に半導体レーザモジュール主要部10が配置
されている。半導体レーザモジュール主要部10は、不
活性ガス、例えば窒素ガスが封入された状態でパッケー
ジ12内に封止されている。ハウジング12は、半導体
レーザレーザモジュール主要部10を収納している本体
部12a、光ファイバ14を主要部10に導く筒状部1
2b、および複数のリードピン12cを備える。The housing 12 is a butterfly-type package in the embodiment shown in FIG. Package 12
The semiconductor laser module main part 10 is arranged on the bottom surface inside. The semiconductor laser module main part 10 is sealed in the package 12 in a state where an inert gas, for example, nitrogen gas is sealed. The housing 12 includes a main body 12 a that houses the semiconductor laser module 10 and a cylindrical portion 1 that guides the optical fiber 14 to the main portion 10.
2b, and a plurality of lead pins 12c.
【0022】半導体レーザモジュール主要部10は、搭
載部材24、26、28、30と、レンズ(図2の32
a)を保持するレンズ保持部材32とを有する。The main part 10 of the semiconductor laser module includes mounting members 24, 26, 28, 30 and a lens (32 in FIG. 2).
a) holding a lens holding member.
【0023】搭載部材24、26、28、30は、半導
体光学素子16、20a、20b、光回路18、信号処
理素子部22を搭載する。また、半導体レーザモジュー
ル主要部10では、搭載部材24は、熱電子冷却器(サ
ーモエレクトリッククーラ)34の上に配置されてい
る。熱電子冷却器34は、受けた電流に応じて熱エネル
ギを取り出すことによって温度を制御することができ、
例えば、ペルチェ効果を利用した温度制御素子として実
用化されている。搭載部材24上には、半導体レーザ1
6が配置されているので、熱電子冷却器34は、半導体
レーザの温度を制御するための温度変更手段として機能
する。このため、搭載部材24の材料は、チップキャリ
アに利用されている窒化アルミニウム(AlN)等の熱
良導体が好ましい。The mounting members 24, 26, 28, 30 mount the semiconductor optical elements 16, 20a, 20b, the optical circuit 18, and the signal processing element section 22. In the semiconductor laser module main part 10, the mounting member 24 is arranged on a thermoelectric cooler (thermoelectric cooler) 34. Thermionic cooler 34 can control the temperature by extracting thermal energy according to the received current,
For example, it has been put to practical use as a temperature control element using the Peltier effect. The semiconductor laser 1 is mounted on the mounting member 24.
6, the thermoelectric cooler 34 functions as a temperature changing unit for controlling the temperature of the semiconductor laser. For this reason, the material of the mounting member 24 is preferably a good thermal conductor such as aluminum nitride (AlN) used for a chip carrier.
【0024】パッケージ本体部12aの内壁には、筒状
部12bに通じる部分に、ハーメチックガラス36で封
止された光学的な窓が形成されている。パッケージ12
の筒状部12bは、本体部12aに通じる貫通孔を有す
る。この貫通孔には、半導体レーザ16から光ファイバ
14の端部(図示せず)へ向かって伝搬する光が通過す
る。筒状部12bの先端部分には、レンズ(図2の38
a)を保持するレンズ保持部材38が設けられている。
レンズ保持部材38と筒状部12bとの間には、光アイ
ソレータ40を設けることができる。光アイソレータ4
0は、光ファイバ14からの逆方向の光を遮断する。On the inner wall of the package body 12a, an optical window sealed with hermetic glass 36 is formed at a portion communicating with the cylindrical portion 12b. Package 12
Has a through hole communicating with the main body 12a. The light propagating from the semiconductor laser 16 toward the end (not shown) of the optical fiber 14 passes through this through hole. A lens (38 in FIG. 2) is provided at the tip of the cylindrical portion 12b.
A lens holding member 38 for holding a) is provided.
An optical isolator 40 can be provided between the lens holding member 38 and the cylindrical portion 12b. Optical isolator 4
0 blocks light in the opposite direction from the optical fiber 14.
【0025】筒状部12bの先端部分からは光ファイバ
14が導入される。光ファイバ14は、フェルール42
によって先端部分が覆われ保護されている。レンズ保持
部38は、スリーブ44を保持している。フェルール4
2は、スリーブ44に挿入されると、パッケージ12に
対して光学的に位置決めされる。つまり、光ファイバ1
4、レンズ保持部材40が備えるレンズ、および半導体
レーザモジュール主要部10が位置合わせされる。An optical fiber 14 is introduced from the tip of the cylindrical portion 12b. The optical fiber 14 has a ferrule 42
The tip is covered and protected by. The lens holding section 38 holds the sleeve 44. Ferrule 4
2 is optically positioned with respect to package 12 when inserted into sleeve 44. That is, the optical fiber 1
4. The lens of the lens holding member 40 and the main part 10 of the semiconductor laser module are aligned.
【0026】図2を参照すると、半導体レーザモジュー
ル主要部10では、搭載部材24は、素子搭載部24a
およびレンズ支持部24bを含む。レンズ保持部24a
は、素子搭載部24bの一主面上に設けられる。レンズ
支持部24aは、レンズ保持部材32を受け入れるため
のガイド孔を有する。ガイド孔には、レンズ保持部材3
2が挿入され、レンズ保持部材32は素子搭載部24b
に搭載される半導体レーザ16からの光を集光するため
のレンズ32aを保持する。ガイド孔内におけるレンズ
保持部材32の位置を移動させることによって、半導体
レーザ16とレンズ32aとの距離を調整することがで
きる。Referring to FIG. 2, in the main part 10 of the semiconductor laser module, the mounting member 24 includes an element mounting portion 24a.
And a lens support 24b. Lens holder 24a
Is provided on one main surface of the element mounting portion 24b. The lens support 24a has a guide hole for receiving the lens holding member 32. The lens holding member 3 is provided in the guide hole.
2 is inserted, and the lens holding member 32 is attached to the element mounting portion 24b.
Holds a lens 32a for condensing light from the semiconductor laser 16 mounted on the camera. By moving the position of the lens holding member 32 in the guide hole, the distance between the semiconductor laser 16 and the lens 32a can be adjusted.
【0027】半導体レーザ16は、搭載部材26上に搭
載されている。半導体レーザ16は、光共振器を構成す
ることができる光出射面16aおよび光反射面16bを
備える。光出射面16aの光反射率は、光反射面16b
の光反射率より低い。このため、光出射面16aからレ
ーザ発振光を取り出すことができる。光出射面16a
は、レンズ32a、38aを介して光ファイバ14と光
学的に結合している。The semiconductor laser 16 is mounted on a mounting member 26. The semiconductor laser 16 includes a light emitting surface 16a and a light reflecting surface 16b that can form an optical resonator. The light reflectance of the light exit surface 16a is
Lower than the light reflectance. Therefore, laser oscillation light can be extracted from the light emitting surface 16a. Light emitting surface 16a
Is optically coupled to the optical fiber 14 via the lenses 32a and 38a.
【0028】半導体レーザ16としては、例えば分布帰
還型(DFB)半導体レーザを用いることができる。D
FBレーザに限られるものではなく、ファブリペロー型
半導体レーザにも同様に適用できる。図3(a)は、分
布帰還型(DFB)半導体レーザ16の模式図を示し、
出射されるレーザ光の光軸方向に沿った一部破断図を示
している。As the semiconductor laser 16, for example, a distributed feedback (DFB) semiconductor laser can be used. D
The present invention is not limited to the FB laser, but can be similarly applied to a Fabry-Perot semiconductor laser. FIG. 3A is a schematic view of a distributed feedback (DFB) semiconductor laser 16,
FIG. 4 shows a partially cutaway view along the optical axis direction of emitted laser light.
【0029】図3(a)を参照すると、半導体基板50
の一主面上に基板50側から、埋め込み部61と、第2
のクラッド層62と、コンタクト層64と、第1の導電
側のストライプ電極66とを備え、基板50の主面と対
向する裏面には全面に第2の導電側の電極68を備え
る。埋め込み部61は、基板50側から順に、バッファ
層52、第1のクラッド層54、第1のガイド層56、
活性層58、第2のガイド層60を有し、これらは、半
導体レーザ16の一端面16aからこの端面に対向する
他端面16bに達する矩形の領域に設けられている。Referring to FIG. 3A, the semiconductor substrate 50
The embedded portion 61 and the second
, A contact layer 64, and a stripe electrode 66 on the first conductive side, and a second conductive side electrode 68 is provided on the entire back surface facing the main surface of the substrate 50. The buried portion 61 includes a buffer layer 52, a first cladding layer 54, a first guide layer 56,
An active layer 58 and a second guide layer 60 are provided in a rectangular area extending from one end face 16a of the semiconductor laser 16 to the other end face 16b facing the end face.
【0030】埋め込み部61は、出射されるレーザ光の
光軸方向(z軸)に沿って伸びる。埋め込み部61は、
その2側面において基板50上に形成された第1のブロ
ック層72と、この電流ブロック層72上に形成された
第2のブロック層74とによって挟まれている。n−I
nP基板を採用する場合には、第1のブロック層72
は、p−InP半導体層、第2のブロック層74はn−
InP半導体層で形成される。基板50と第2のクラッ
ド層62は、pn接合によって電気的に分離される。The buried portion 61 extends along the optical axis direction (z-axis) of the emitted laser light. The embedding unit 61
The two side surfaces are sandwiched by a first block layer 72 formed on the substrate 50 and a second block layer 74 formed on the current block layer 72. n-I
When the nP substrate is used, the first block layer 72
Is a p-InP semiconductor layer, and the second block layer 74 is n-
It is formed of an InP semiconductor layer. The substrate 50 and the second cladding layer 62 are electrically separated by a pn junction.
【0031】ストライプ電極66は、絶縁膜70に設け
られた開口部においてコンタクト層64と電気的に接続
される。絶縁膜70に設けられた開口部は、埋め込み部
61に沿って設けられ、その形状は矩形である。このた
め、埋め込み部61に効率的にキャリアを供給できる。
この結果、キャリアの狭窄と、これによる光閉じ込めと
を効率的に実現している。The stripe electrode 66 is electrically connected to the contact layer 64 at an opening provided in the insulating film 70. The opening provided in the insulating film 70 is provided along the buried portion 61 and has a rectangular shape. Therefore, carriers can be efficiently supplied to the buried portion 61.
As a result, the narrowing of carriers and the confinement of light due to the narrowing are efficiently realized.
【0032】埋め込み部61においては、基板50上の
埋め込み領域に、バッファ層52、第1のクラッド層5
4、第1のガイド層56、活性層58、第2のガイド層
60を含むメサ形状部が形成される。このメサ形状部の
対向する2側面は、ブロック層72、74によって両側
から挟まれている。In the buried portion 61, the buffer layer 52 and the first clad layer 5
4. A mesa-shaped portion including the first guide layer 56, the active layer 58, and the second guide layer 60 is formed. The two opposing side surfaces of the mesa-shaped portion are sandwiched between the block layers 72 and 74 from both sides.
【0033】回折格子は、クラッド層54とガイド層5
6との境界、およびクラッド層62とガイド層60の境
界、の少なくともいずれか一方に形成されている。回折
格子は、レーザ光の光軸が伸びる方向に沿って形成され
る。例えば、上記境界に形成された周期的に凹部または
凸部である。活性層58に発生された光は、この回折格
子と光学的に結合して、所定の波長が選択される。The diffraction grating comprises a cladding layer 54 and a guide layer 5.
6, and at least one of the boundary between the cladding layer 62 and the guide layer 60. The diffraction grating is formed along the direction in which the optical axis of the laser light extends. For example, there are periodically concave portions or convex portions formed at the boundary. The light generated in the active layer 58 is optically coupled to the diffraction grating, and a predetermined wavelength is selected.
【0034】活性層58は、再結合によって発光に寄与
する電子および正孔を閉じ込める。このため、活性層5
8は、第1のガイド層56および第2のガイド層60に
挟まれている。活性層58と、これを両側から挟むガイ
ド層56、60とは、光活性層領域を形成する。光活性
層領域は、第1のクラッド層54および第2のクラッド
層62によってガイド層56、60の外側から挟まれ
る。光活性層領域56、58、60は、クラッド層5
4、62より高い屈折率を有しているので、活性層で発
生されたレーザ光は、効率的に活性層領域に閉じ込めら
れる。The active layer 58 confines electrons and holes that contribute to light emission by recombination. Therefore, the active layer 5
8 is sandwiched between the first guide layer 56 and the second guide layer 60. The active layer 58 and the guide layers 56 and 60 sandwiching the active layer 58 form a photoactive layer region. The photoactive layer region is sandwiched between the guide layers 56 and 60 by the first clad layer 54 and the second clad layer 62. The photoactive layer regions 56, 58, 60
Since it has a refractive index higher than 4, 62, the laser light generated in the active layer is efficiently confined in the active layer region.
【0035】活性層におけるレーザ発振は、第1の導電
側ストライプ電極66および第2の導電側の裏面電極6
8に電源を接続し電流を注入することによって引き起こ
される。活性層58としてInGaAsP半導体を含
む。例えば、異なる組成を有するInGaAsP半導体
層を多重化したMQW構造を採用することができる。ク
ラッド層としては、適切な導電型が選択されたInP半
導体を採用することが好ましい。コンタクト層として
は、InGaAs半導体を採用することができる。The laser oscillation in the active layer is caused by the first conductive side stripe electrode 66 and the second conductive side back electrode 6.
8 is caused by connecting a power supply and injecting current. The active layer 58 includes an InGaAsP semiconductor. For example, an MQW structure in which InGaAsP semiconductor layers having different compositions are multiplexed can be employed. As the cladding layer, it is preferable to use an InP semiconductor whose proper conductivity type is selected. As the contact layer, an InGaAs semiconductor can be adopted.
【0036】半導体レーザチップの光出射面16aに
は、反射率を下げるための低反射コート膜を施し、光反
射面16bには、光反射率を上げるための光反射コート
膜を施すことが好ましい。SiN、a−Si等の多層膜
の膜厚を調整することによって低反射コート膜および光
反射コート膜を得ることができる。It is preferable that a low-reflection coating film for lowering the reflectance is applied to the light emitting surface 16a of the semiconductor laser chip, and a light reflection coating film for increasing the light reflectance is applied to the light reflecting surface 16b. . By adjusting the thickness of the multilayer film such as SiN or a-Si, a low reflection coating film and a light reflection coating film can be obtained.
【0037】再び図2を参照すると、光回路18は、搭
載部材26上に搭載されている。光回路18の入力は、
半導体レーザ16の光反射面16bと光学的に結合して
いる。このため、光回路18の第1の入力面18aは、
半導体レーザ16の光反射面16bと対面している。光
回路18の出力は、光電変換手段12に対面し光学的に
結合されている。Referring again to FIG. 2, the optical circuit 18 is mounted on a mounting member 26. The input of the optical circuit 18 is
It is optically coupled to the light reflecting surface 16b of the semiconductor laser 16. Therefore, the first input surface 18a of the optical circuit 18
It faces the light reflecting surface 16b of the semiconductor laser 16. The output of the optical circuit 18 faces the photoelectric conversion means 12 and is optically coupled.
【0038】このような光回路18としては、例えばア
レー導波路回折格子(AWG)がある。図3(b)は、
アレー導波路回折格子の模式図を示している。アレー導
波路回折格子18は、n個の入力ポート82a、82
b、82cと、n個の出力ポート84a、84b、84
cと、入力側および出力側のスラブ導波路領域86、8
8と、スラブ導波路領域86、88を光学的に結ぶn本
の光導波路90a、90b、90cとを備える。n本の
光導波路90a、90b、90cは、それぞれ光導波路
長が△Lだけ異なっている。n個の入力ポート82a、
82b、82cのうちの1つ、例えば82bのみが半導
体レーザ16の光反射面16bと光学的に結合されてい
る。また、n個の出力ポート84a、84b、84c
は、それぞれ光電変換手段12に結合されている。この
ような構成は、Si基板上に所定の形状の石英導波路を
設けることによって得ることができる。An example of such an optical circuit 18 is an array waveguide diffraction grating (AWG). FIG. 3 (b)
FIG. 2 shows a schematic view of an arrayed waveguide diffraction grating. The arrayed waveguide grating 18 has n input ports 82a, 82a.
b, 82c and n output ports 84a, 84b, 84
c and the input and output slab waveguide regions 86, 8
8 and n optical waveguides 90a, 90b, 90c that optically connect the slab waveguide regions 86, 88. The n optical waveguides 90a, 90b, 90c are different from each other in optical waveguide length by ΔL. n input ports 82a,
One of 82b and 82c, for example, only 82b, is optically coupled to the light reflecting surface 16b of the semiconductor laser 16. Also, the n output ports 84a, 84b, 84c
Are coupled to the photoelectric conversion means 12, respectively. Such a configuration can be obtained by providing a quartz waveguide of a predetermined shape on a Si substrate.
【0039】半導体レーザ16からの光は、アレー導波
路回折格子18の一入力ポート82bに入力される。こ
の光は、入力側のスラブ導波路領域86に導入される。
導入された光は、n本の光導波路90a、90b、90
cにおいて実質的に均等に分割される。各光導波路90
a、90b、90cを伝搬する光は、スラブ導波路領域
88において再び出会う。このとき、各光導波路90
a、90b、90cからの光は、それぞれ長さ△Lだけ
の光路差を有するので、スラブ導波路領域88において
回折が生じる。この回折の結果、各光の回折角度に対応
した位置に設けられた出力ポート84a、84b、84
cには、特定の波長を中心とした光が選択的に出力され
る。したがって、単一の入力ポート82bから入力され
た光は、異なるn個の波長を中心とした所定の波長領域
の光に分光される。また、各出力ポートの光導波路をス
ラブ導波領88から伸ばすことによって、各出力ポート
84a、84b、84cの光出射端を所望の位置に設け
ることができるので、光電変換手段20との結合が容易
になる。Light from the semiconductor laser 16 is input to one input port 82b of the arrayed waveguide diffraction grating 18. This light is introduced into the slab waveguide region 86 on the input side.
The introduced light is divided into n optical waveguides 90a, 90b, 90
In c, it is divided substantially equally. Each optical waveguide 90
Light propagating in a, 90b, 90c meets again in slab waveguide region 88. At this time, each optical waveguide 90
Since the lights from a, 90b, and 90c each have an optical path difference of a length ΔL, diffraction occurs in the slab waveguide region 88. As a result of this diffraction, output ports 84a, 84b, 84 provided at positions corresponding to the diffraction angles of the respective lights
Light centering on a specific wavelength is selectively output to c. Therefore, the light input from the single input port 82b is split into light in a predetermined wavelength region centered on n different wavelengths. Further, by extending the optical waveguide of each output port from the slab waveguide region 88, the light emitting ends of each of the output ports 84a, 84b, 84c can be provided at desired positions. It will be easier.
【0040】図1および図2に示された実施の形態で
は、光電変換手段20は、複数の光電変換素子20a、
20bを備えている。光電変換素子20a、20bとし
ては、例えば、フォトダイオードを採用することができ
る。光回路18の出力は、光電変換素子の数と同じだけ
設けられる。In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the photoelectric conversion means 20 includes a plurality of photoelectric conversion elements 20a,
20b. As the photoelectric conversion elements 20a and 20b, for example, photodiodes can be employed. The output of the optical circuit 18 is provided as many as the number of photoelectric conversion elements.
【0041】図2を参照すると、複数の光電変換素子2
0(20a、20b)は、搭載部材28上に搭載されて
いる。各光電変換素子20(20a、20b)は、光回
路18の出力と光学的に結合するように配置されてい
る。このため、光電変換素子20(20a、20b)の
受光面は、光回路18の出力面18bと対面している。Referring to FIG. 2, a plurality of photoelectric conversion elements 2
0 (20a, 20b) is mounted on the mounting member 28. Each photoelectric conversion element 20 (20a, 20b) is arranged so as to be optically coupled to the output of the optical circuit 18. For this reason, the light receiving surface of the photoelectric conversion element 20 (20a, 20b) faces the output surface 18b of the optical circuit 18.
【0042】信号処理素子部22は、搭載部材30上に
搭載されている。信号処理素子部22は、熱電子冷却器
34を駆動するための温度調整部、半導体レーザ16を
駆動するためのパワー調整部を含む。温度調整部は、光
電変換素子20(20a、20b)からの電気信号を受
け、これに基づいて熱電子冷却器34への電気信号を調
整し、半導体レーザ16の発振波長を制御する。パワー
調整部は、光電変換素子20(20a、20b)からの
電気信号を受け、これに基づいて半導体レーザ16への
駆動電流を調整し、半導体レーザ16の発振パワーを制
御する。The signal processing element section 22 is mounted on the mounting member 30. The signal processing element unit 22 includes a temperature adjustment unit for driving the thermoelectric cooler 34 and a power adjustment unit for driving the semiconductor laser 16. The temperature adjustment unit receives the electric signal from the photoelectric conversion element 20 (20a, 20b), adjusts the electric signal to the thermoelectric cooler 34 based on the electric signal, and controls the oscillation wavelength of the semiconductor laser 16. The power adjustment unit receives an electric signal from the photoelectric conversion element 20 (20a, 20b), adjusts a drive current to the semiconductor laser 16 based on the electric signal, and controls the oscillation power of the semiconductor laser 16.
【0043】搭載部材26および搭載部材28は、半導
体レーザ16、光回路18、光電変換素子20a、20
bが光学的に結合するように、搭載部材24上に配置さ
れている。搭載部材30は、光電変換素子20a、20
bからの電気信号を受けるように搭載部材24上に配置
されている。つまり、半導体レーザモジュールを構成す
る主要な機能が、搭載部材24上に集中的に配置されて
いる。このため、半導体レーザ16の発振波長および発
振パワーを制御するために、パッケージ12外との電気
的および光学的な信号の授受が不要となる。高精度に発
振波長が調整可能な半導体レーザモジュールが、従来と
同様なパッケージ内に収納される。The mounting member 26 and the mounting member 28 are composed of the semiconductor laser 16, the optical circuit 18, the photoelectric conversion elements 20a, 20
b is arranged on the mounting member 24 so as to be optically coupled. The mounting member 30 includes the photoelectric conversion elements 20a, 20
b is arranged on the mounting member 24 so as to receive an electric signal from the mounting member 24. That is, the main functions of the semiconductor laser module are concentrated on the mounting member 24. Therefore, it is not necessary to exchange electrical and optical signals with the outside of the package 12 to control the oscillation wavelength and oscillation power of the semiconductor laser 16. A semiconductor laser module whose oscillation wavelength can be adjusted with high accuracy is housed in a package similar to the conventional one.
【0044】図1および図2を参照すると、このような
半導体レーザモジュール1では、光ファイバ14、レン
ズ32a、38a、半導体レーザ16、光回路18、光
電変換手段20(20a、20b)が、所定の軸46に
沿って配置されている。これによって、これらの光学的
な結合が確実になる。Referring to FIG. 1 and FIG. 2, in such a semiconductor laser module 1, the optical fiber 14, the lenses 32a and 38a, the semiconductor laser 16, the optical circuit 18, and the photoelectric conversion means 20 (20a and 20b) are provided in predetermined positions. Are arranged along the axis 46. This ensures their optical coupling.
【0045】半導体レーザモジュール1は、半導体レー
ザ16の背面からの出力光を取り出している。この出力
光を光回路18を用いて分光し、半導体レーザ16の波
長スペクトル内において所定の波長間隔を有する少なく
とも2つの波長領域の光信号を得る。これらの光信号の
うちの光強度の差情報に基づいて、半導体レーザ16の
温度を調整する。これによって、レーザ発振波長を所望
の値に調整できる。また、これらの光信号のうちの光強
度の和情報に基づいて、半導体レーザ16の駆動電流を
調整する。これによって、レーザ発振パワーを所望の値
に調整できる。The semiconductor laser module 1 extracts output light from the back of the semiconductor laser 16. The output light is split using the optical circuit 18 to obtain optical signals in at least two wavelength regions having a predetermined wavelength interval in the wavelength spectrum of the semiconductor laser 16. The temperature of the semiconductor laser 16 is adjusted based on the difference information of the light intensity of these light signals. Thereby, the laser oscillation wavelength can be adjusted to a desired value. Further, the driving current of the semiconductor laser 16 is adjusted based on the sum information of the light intensities of these optical signals. Thereby, the laser oscillation power can be adjusted to a desired value.
【0046】半導体レーザモジュール1における光の流
れを説明する。図4(a)は、半導体レーザモジュール
1の光の流れを示した模式図である。図4(a)を参照
すると、所定の軸46に沿って、光ファイバ14、レン
ズ38a、レンズ32a、半導体レーザ16、光回路1
8、光電変換素子20a、20bが順に配置されてい
る。半導体レーザ16の光出斜面16aから取り出され
た光Aは、レンズ32aを介してレンズ38aに向けて
集光され光Bとなる。さらに、光ファイバ14の端面に
入射するようにレンズ38aによって集光され光Cとな
る。一方、半導体レーザ16の光反射面16bから取り
出された光Dは、光回路18の入力面18aに入力され
る。光Dのスペクトルを図4(b)に示す。このスペク
トルは半導体レーザ16の発振特性を反映している。光
回路18は、入射された光を分光し、さらに空間的に異
なる位置に分光された光を導く。分光された光が導かれ
た位置には、光回路18の複数の出力が設けられてい
る。光回路18の各出力は、分光された光E、Fを出力
する。図4(c)に示された実線は光E、Fのスペクト
ルを表し、破線は光Dのスペクトルを表す。このスペク
トルは光回路18の分光特性を反映している。これらの
光E,Fは、光電変換素子12a、12bの受光面に入
力される。光電変換素子20a、20bに入力された光
は、それぞれ電気信号に変換される。The flow of light in the semiconductor laser module 1 will be described. FIG. 4A is a schematic diagram illustrating the flow of light in the semiconductor laser module 1. Referring to FIG. 4A, along a predetermined axis 46, the optical fiber 14, the lens 38a, the lens 32a, the semiconductor laser 16, the optical circuit 1
8, photoelectric conversion elements 20a and 20b are arranged in order. The light A extracted from the light emitting slope 16a of the semiconductor laser 16 is condensed toward the lens 38a via the lens 32a to become light B. Further, the light is condensed by the lens 38a so as to be incident on the end face of the optical fiber 14, and becomes light C. On the other hand, the light D extracted from the light reflecting surface 16b of the semiconductor laser 16 is input to the input surface 18a of the optical circuit 18. The spectrum of light D is shown in FIG. This spectrum reflects the oscillation characteristics of the semiconductor laser 16. The optical circuit 18 splits the incident light and guides the split light to spatially different positions. A plurality of outputs of the optical circuit 18 are provided at positions where the split light is guided. Each output of the optical circuit 18 outputs split light E and F. The solid line shown in FIG. 4C represents the spectrum of light E and F, and the broken line represents the spectrum of light D. This spectrum reflects the spectral characteristics of the optical circuit 18. These lights E and F are input to the light receiving surfaces of the photoelectric conversion elements 12a and 12b. The light input to the photoelectric conversion elements 20a and 20b is converted into an electric signal.
【0047】このようにして得られた半導体レーザ16
の発振スペクトル内の2波長における光強度の情報に基
づいて、発振スペクトルを調整するアルゴリズムを説明
する。図5(a)〜(c)は、半導体レーザの発振スペ
クトルを示す模式図である。横軸は、光の波長を示し、
縦軸は、スペクトル強度(パワー)を示す。発振される
べきレーザ光の中心波長をλ0とする。この中心波長λ0
を挟んで、レーザ発振スペクトル内に少なくとも2個の
波長(波長領域)λ1、λ2を選択する。図3(b)に示
した光回路18は、波長λ1、λ2の光を選択し、これら
を対応する出力ポートから光電変換素子へ分光された光
を提供する。The semiconductor laser 16 thus obtained
An algorithm for adjusting the oscillation spectrum based on the information on the light intensity at two wavelengths in the oscillation spectrum will be described. FIGS. 5A to 5C are schematic diagrams showing the oscillation spectrum of the semiconductor laser. The horizontal axis shows the wavelength of light,
The vertical axis indicates the spectrum intensity (power). The center wavelength of the laser light to be oscillated is λ 0 . This center wavelength λ 0
, At least two wavelengths (wavelength regions) λ 1 and λ 2 are selected in the laser oscillation spectrum. The optical circuit 18 shown in FIG. 3 (b) selects light of wavelengths λ 1 and λ 2 , and provides the split light from the corresponding output port to the photoelectric conversion element.
【0048】図5(a)は、半導体レーザ16が発振す
べき中心波長λ0において発振しているときのスペクト
ルを示している。このとき、光回路18で分光された光
λ1、λ2を光電変換して得られた信号強度は共に等し
い。このため、これらの差信号V(R1)−V(R2)は
所定値、この場合にゼロとなる。FIG. 5A shows a spectrum when the semiconductor laser 16 oscillates at the center wavelength λ 0 at which oscillation is to be performed. At this time, the signal intensities obtained by photoelectrically converting the lights λ 1 and λ 2 split by the optical circuit 18 are equal. Therefore, the difference signal V (R1) -V (R2) becomes a predetermined value, in this case, zero.
【0049】図5(b)は、半導体レーザ16が発振す
べき中心波長λ0よりも短波長において発振していると
きのスペクトルを示している。このとき、これらの差信
号V(R1)−V(R2)は所定値よりも大きくなる。こ
の差信号は、半導体レーザ16の発振波長を長波長側へ
シフトさせる必要があることを示している。この信号に
基づいて、ペルチェ素子34によって半導体レーザ16
の温度を変更する。この場合には、半導体レーザ16の
温度を上昇させる必要があるので、ペルチェ素子34へ
の電流を減少する。FIG. 5B shows a spectrum when the semiconductor laser 16 oscillates at a wavelength shorter than the central wavelength λ 0 at which oscillation should occur. At this time, the difference signal V (R1) -V (R2) becomes larger than a predetermined value. This difference signal indicates that the oscillation wavelength of the semiconductor laser 16 needs to be shifted to the longer wavelength side. Based on this signal, the semiconductor laser 16 is
Change the temperature of the. In this case, since the temperature of the semiconductor laser 16 needs to be increased, the current to the Peltier element 34 is reduced.
【0050】図5(c)は、半導体レーザ16が発振す
べき波長λ0よりも長波長において発振しているときの
スペクトルを示している。このとき、これらの差信号V
(R1)−V(R2)は所定値よりも小さくなる。この差
信号は、半導体レーザ16の発振波長を短波長側へシフ
トさせる必要があることを示している。この信号に基づ
いて、ペルチェ素子34によって半導体レーザ16の温
度を変更する。この場合には、半導体レーザ16の温度
を降下させる必要があるので、ペルチェ素子34への電
流を上昇する。FIG. 5C shows a spectrum when the semiconductor laser 16 oscillates at a wavelength longer than the wavelength λ 0 to be oscillated. At this time, these difference signals V
(R1) -V (R2) becomes smaller than a predetermined value. This difference signal indicates that it is necessary to shift the oscillation wavelength of the semiconductor laser 16 to the shorter wavelength side. Based on this signal, the temperature of the semiconductor laser 16 is changed by the Peltier device 34. In this case, since the temperature of the semiconductor laser 16 needs to be lowered, the current to the Peltier element 34 is increased.
【0051】このように、発振スペクトル内の2波長に
おける光強度を監視し、2波長における光強度の差情報
に基づいて負帰還制御を行うようにすると、発振スペク
トルの調整を行うことができる。上記の例では、レーザ
発振すべき中心波長λ0を挟むように2波長を選択した
けれども、制御アルゴリズムはこれに限られるものでは
ない。中心波長λ0よりも短波長側に監視波長を選ぶ場
合においても、差信号V(R1)−V(R2)が所定値に
なるように制御することによって、発振スペクトルを同
様に調整することができる。なお、半導体レーザ16の
発振波長の温度変化の係数を例示的に示すと、0.1n
m/℃程度である。As described above, when the light intensities at two wavelengths in the oscillation spectrum are monitored and the negative feedback control is performed based on the difference information of the light intensities at the two wavelengths, the oscillation spectrum can be adjusted. In the above example, two wavelengths are selected so as to sandwich the center wavelength λ 0 at which laser oscillation is to be performed, but the control algorithm is not limited to this. Even when a monitoring wavelength is selected on the shorter wavelength side than the center wavelength λ 0 , the oscillation spectrum can be similarly adjusted by controlling the difference signal V (R 1) −V (R 2) to a predetermined value. it can. Note that the coefficient of the temperature change of the oscillation wavelength of the semiconductor laser 16 is exemplarily 0.1 n
m / ° C.
【0052】また、複数の監視波長の和信号に基づい
て、半導体レーザ16の発振パワーの自動制御(APC
制御)を行うことができる。つまり、和信号の値が一定
になるように半導体レーザ16の駆動電流を制御するこ
とができる。Further, automatic control of the oscillation power of the semiconductor laser 16 based on the sum signal of the plurality of monitoring wavelengths (APC
Control) can be performed. That is, the drive current of the semiconductor laser 16 can be controlled so that the value of the sum signal becomes constant.
【0053】上記の例では、発振スペクトルを監視する
ための光電変換素子12が2個の場合について説明した
けれども、3個以上の光電変換素子を設することもでき
る。この場合、これらの光電変換素子からの電気信号を
マイクロコンピュータ(CPU)を用いて制御するとす
れば、発振スペクトルの形状に関する情報も得ることが
できる。このときも、半導体レーザ16の発振パワーを
3個以上の光電変換素子の信号の和に基づいて見積もる
ことができる。In the above example, the case where the number of photoelectric conversion elements 12 for monitoring the oscillation spectrum is two has been described. However, three or more photoelectric conversion elements can be provided. In this case, if the electric signals from these photoelectric conversion elements are controlled using a microcomputer (CPU), information on the shape of the oscillation spectrum can also be obtained. Also at this time, the oscillation power of the semiconductor laser 16 can be estimated based on the sum of the signals of three or more photoelectric conversion elements.
【0054】図6は、上記のアルゴリズムを実現できる
回路を例示的に示した回路である。このような回路は、
信号処理部22として、本発明の半導体レーザモジュー
ルとしてパッケージ内に収納される。FIG. 6 is a circuit exemplarily showing a circuit capable of realizing the above algorithm. Such a circuit
The signal processing unit 22 is housed in a package as the semiconductor laser module of the present invention.
【0055】図6を参照すると、光電変換素子20a、
20bからの電流信号は、それぞれ電流電圧変換器10
1、102によって電圧信号V1、V2に変換される。こ
の電圧信号V1、V2は、プリアンプ103a、103
b、103c、103dによって増幅され、それぞれ電
圧信号V3、V4、V5、V6を生成する。電圧信号V3、
V4は差信号生成回路104に入力されて、ペルチェ素
子34を駆動するために電流信号に変換される。電圧信
号V5、V6は、和信号生成回路105に入力されて、半
導体レーザ16を駆動するための電流信号に変換され
る。Referring to FIG. 6, the photoelectric conversion element 20a,
The current signal from each of the current-to-voltage converters 10b
1 , 102 convert the signals into voltage signals V 1 and V 2 . The voltage signals V 1 and V 2 are supplied to the preamplifiers 103 a and 103
b, 103c and 103d to generate voltage signals V 3 , V 4 , V 5 and V 6 respectively. The voltage signal V 3 ,
V 4 is input to the difference signal generation circuit 104 and is converted into a current signal to drive the Peltier device 34. The voltage signals V 5 and V 6 are input to the sum signal generation circuit 105 and are converted into current signals for driving the semiconductor laser 16.
【0056】差信号生成回路104は、入力された電圧
信号V3を抵抗R1の一端に受ける。抵抗R1の他端は、
演算増幅器(OpAmp1)の負入力および抵抗R2の
一端にそれぞれ接続される。抵抗R2の他端は演算増幅
器(OpAmp1)の出力に接続されている。差信号生
成回路104は、入力された電圧信号V4を抵抗R3の一
端に受ける。抵抗R3の他端は、演算増幅器(OpAm
p1)の正入力および抵抗R4の一端にそれぞれ接続さ
れる。抵抗R4の他端は、基準電位(接地)に接続され
ている。演算増幅器(OpAmp1)の出力には、
R1、R2、R3、R4の抵抗が等しい時には、入力信号V
3、V4の差を示す電圧が現れる。この差信号をペルチェ
素子駆動回路106に入力し、ペルチェ素子34を駆動
する。演算増幅器(OpAmp1)の出力を演算増幅器
(OpAmp2)の正入力に加え、演算増幅器(OpA
mp2)の出力をペルチェ素子駆動回路106の入力に
加えることができる。演算増幅器(OpAmp2)負入
力には、オフセット調整用の電圧源VOFF1を接続すれ
ば、ペルチェ素子34を好適に駆動できる。The difference signal generating circuit 104 receives the input voltage signal V 3 at one end of the resistor R 1 . The other end of the resistor R 1 is,
It is connected to the negative input and one end of a resistor R 2 of the operational amplifier (OpAmp1). The other end of the resistor R 2 is connected to the output of the operational amplifier (OpAmp1). Difference signal generating circuit 104 receives the voltage signal V 4 which is input to one end of a resistor R 3. The other end of the resistor R 3 is an operational amplifier (OPam
It is connected to the positive input and one end of the resistor R 4 in p1). The other end of the resistor R 4 is connected to a reference potential (ground). The output of the operational amplifier (OpAmp1)
When the resistances of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are equal, the input signal V
3, the voltage appears indicative of a difference V 4. This difference signal is input to the Peltier element drive circuit 106 to drive the Peltier element 34. The output of the operational amplifier (OpAmp1) is added to the positive input of the operational amplifier (OpAmp2), and
The output of mp2) can be applied to the input of the Peltier element driving circuit 106. If a voltage source V OFF1 for offset adjustment is connected to the negative input of the operational amplifier (OpAmp2), the Peltier element 34 can be driven appropriately.
【0057】和信号生成回路105は、入力された電圧
信号V5を抵抗R5の一端に受ける。抵抗R5の他端は、
演算増幅器(OpAmp3)の負入力および抵抗R6の
一端にそれぞれ接続される。抵抗R6の他端は演算増幅
器(OpAmp3)の出力に接続されている。和信号生
成回路105は、入力された電圧信号V6を抵抗R7の一
端に受ける。抵抗R7の他端は、演算増幅器(OpAm
p3)の負入力および抵抗R5、R6の一端にそれぞれ接
続される。演算増幅器(OpAmp3)の正入力は、基
準電位(接地)に接続されている。演算増幅器(OpA
mp3)の出力には、R5、R6、R7の抵抗が等しい時
には、入力信号V5、V6の和を示す電圧が現れる。この
和信号を半導体レーザ16の駆動回路107に入力し、
半導体レーザ16を駆動する。演算増幅器(OpAmp
3)の出力を演算増幅器(OpAmp4)の正入力に加
え、演算増幅器(OpAmp4)の出力を半導体レーザ
16の駆動回路107の入力に加えることができる。演
算増幅器(OpAmp4)の負入力には、オフセット調
整用の電圧源VOFF2を接続すれば、半導体レーザ16を
適切に駆動できる。[0057] sum signal generating circuit 105 receives the voltage signal V 5 that is input to one end of a resistor R 5. The other end of the resistor R 5 is,
It is connected to the negative input and one end of a resistor R 6 of the operational amplifier (OpAmp3). The other end of the resistor R 6 is connected to the output of the operational amplifier (OpAmp3). Sum signal generating circuit 105 receives the voltage signal V6 inputted to one end of a resistor R 7. The other end of the resistor R 7 includes an operational amplifier (OPam
It is connected to the negative input and one end of the resistor R 5, R 6 of p3). The positive input of the operational amplifier (OpAmp3) is connected to a reference potential (ground). Operational amplifier (OpA
At the output of mp3), when the resistances of R 5 , R 6 , and R 7 are equal, a voltage that indicates the sum of the input signals V 5 and V 6 appears. This sum signal is input to the drive circuit 107 of the semiconductor laser 16,
The semiconductor laser 16 is driven. Operational amplifier (OpAmp
The output of 3) can be applied to the positive input of the operational amplifier (OpAmp4), and the output of the operational amplifier (OpAmp4) can be applied to the input of the drive circuit 107 of the semiconductor laser 16. If a voltage source V OFF2 for offset adjustment is connected to the negative input of the operational amplifier (OpAmp4), the semiconductor laser 16 can be driven appropriately.
【0058】図6に示された信号処理部22は、集積回
路、および抵抗、キャパシタ等の受動素子を用いて小型
に実現される。このため、これらの構成物は同一のハウ
ジング内に収納される。The signal processing unit 22 shown in FIG. 6 is realized in a small size using an integrated circuit and passive elements such as resistors and capacitors. Therefore, these components are housed in the same housing.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に発
光モジュールによれば、半導体レーザの一端面から取り
出された光を光回路を用いて分光するようにした。この
光回路の出力からの分光された複数の光の各々を光電変
換し電気信号を生成した。この電気信号は光電変換され
た光の強度を示しているので、これら信号に基づいて半
導体レーザで発生されるべき光の波長を調整することが
できる。As described in detail above, according to the light emitting module of the present invention, the light extracted from one end face of the semiconductor laser is split using an optical circuit. Each of a plurality of separated lights from the output of the optical circuit was photoelectrically converted to generate an electric signal. Since this electric signal indicates the intensity of the photoelectrically converted light, the wavelength of the light to be generated by the semiconductor laser can be adjusted based on these signals.
【0060】また、半導体レーザの一端面から取り出さ
れた光は、光回路および光電変換手段を介して複数の光
の波長に対応した電気信号に変換される。このため、光
信号の流れが単純化されている。光信号が処理されて得
られる電気信号は、半導体レーザの発振状態を反映して
いる。これらの電気信号に基づいて半導体レーザの温度
を調整すれば、発振波長が調整される。The light extracted from one end face of the semiconductor laser is converted into an electric signal corresponding to a plurality of light wavelengths via an optical circuit and photoelectric conversion means. Therefore, the flow of the optical signal is simplified. The electric signal obtained by processing the optical signal reflects the oscillation state of the semiconductor laser. If the temperature of the semiconductor laser is adjusted based on these electric signals, the oscillation wavelength is adjusted.
【0061】したがって、動作状態において発振波長の
調整が可能であり小型化可能な発光モジュールが提供さ
れる。Therefore, there is provided a light emitting module which can adjust the oscillation wavelength in the operating state and can be downsized.
【図1】図1は、半導体レーザモジュールの斜視図であ
り、その内部の様子が明らかになるように一部破断図に
なっている。FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser module, which is partially cut away so as to clarify an internal state thereof.
【図2】図2は、半導体レーザモジュール主要部を表し
図1のI−I断面における断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1 showing a main part of the semiconductor laser module.
【図3】図3(a)は、分布帰還型(DFB)半導体レ
ーザの模式図を示し、出射されるレーザ光の光軸方向に
沿った一部破断を示している。図3(b)は、アレー導
波路回折格子(AWG)の模式図を示している。FIG. 3A is a schematic view of a distributed feedback (DFB) semiconductor laser, showing a partly broken laser beam emitted along the optical axis direction. FIG. 3B is a schematic diagram of an arrayed waveguide diffraction grating (AWG).
【図4】図4(a)は、半導体レーザモジュールの光の
流れを示した模式図である。図4(b)は、半導体レー
ザから出射された光の発振スペクトルの特性図であり、
図4(b)は、光回路から出射された光のスペクトルの
特性図である。FIG. 4A is a schematic diagram showing a flow of light in a semiconductor laser module. FIG. 4B is a characteristic diagram of an oscillation spectrum of light emitted from the semiconductor laser,
FIG. 4B is a characteristic diagram of the spectrum of the light emitted from the optical circuit.
【図5】図5(a)〜(c)は、半導体レーザの発振ス
ペクトルを示す模式図である。FIGS. 5A to 5C are schematic diagrams showing oscillation spectra of a semiconductor laser.
【図6】図6は、波長調整のためのアルゴリズムを実現
できる回路を例示的に示した回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram exemplarily showing a circuit capable of realizing an algorithm for wavelength adjustment.
1…半導体レーザモジュール、10…半導体レーザモジ
ュール主要部、12…ハウジング、14…光ファイバ、
16、20a、20b…半導体光学素子、18…光回
路、22…信号処理素子部、24、26、28、30…
搭載部材、32…レンズ保持部材、34…熱電子冷却
器、38…レンズ保持部、40…光アイソレータ、42
…フェルール、44…スリーブ、50…半導体基板、5
2…バッファ層、54…第1のクラッド層、56…第1
のガイド層、58…活性層、60…第2のガイド層、6
1…埋め込み部、62…第2のクラッド層、64…コン
タクト層、66…電極、82a、82b、82c…入力
ポート、84a、84b、84c…出力ポート、86、
88…スラブ導波路領域、90a、90b、90c…光
導波路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser module, 10 ... Main part of semiconductor laser module, 12 ... Housing, 14 ... Optical fiber,
16, 20a, 20b semiconductor optical element, 18 optical circuit, 22 signal processing element section, 24, 26, 28, 30 ...
Mounting member, 32: lens holding member, 34: thermoelectric cooler, 38: lens holding portion, 40: optical isolator, 42
... ferrule, 44 ... sleeve, 50 ... semiconductor substrate, 5
2 ... buffer layer, 54 ... first cladding layer, 56 ... first
Guide layer, 58 ... active layer, 60 ... second guide layer, 6
1 embedded portion, 62 second cladding layer, 64 contact layer, 66 electrode, 82a, 82b, 82c input port, 84a, 84b, 84c output port, 86,
88: slab waveguide region, 90a, 90b, 90c: optical waveguide
Claims (8)
定の発振スペクトルでレーザ発振した光を前記第1の端
面から取り出すことが可能な半導体レーザと、 前記半導体レーザの前記第2の端面と光学的に結合され
た入力を有し、前記所定の発振スペクトル内の光を分光
する光回路と、 前記光回路からの光のうち波長の異なる複数の光を受け
それぞれの波長に対応する電気信号を出力するための光
電変換手段と、 前記光電変換手段からの前記電気信号に基づいて、前記
半導体レーザの温度を調整するための調整手段と、を備
える発光モジュール。A semiconductor laser including a first end face and a second end face, capable of extracting light oscillated with a predetermined oscillation spectrum from the first end face; and the second laser of the semiconductor laser. An optical circuit having an input optically coupled to the end face, for dispersing light within the predetermined oscillation spectrum, and receiving a plurality of lights having different wavelengths among the lights from the optical circuit corresponding to the respective wavelengths A light emitting module comprising: a photoelectric conversion unit for outputting an electric signal; and an adjusting unit for adjusting a temperature of the semiconductor laser based on the electric signal from the photoelectric conversion unit.
ル内の第1の波長、および前記第1の波長と異なる第2
の波長を出力し、前記光電変換手段は、前記第1の波長
および前記第2の波長の光に対応する第1および第2の
電気信号を出力し、 前記調整手段は、前記第1の電気信号と前記第2の電気
信号から生成された差信号に基づいて、前記半導体レー
ザの温度を調整する、請求項1に記載の発光モジュー
ル。2. An optical circuit, comprising: a first wavelength in the predetermined oscillation spectrum; and a second wavelength different from the first wavelength.
And the photoelectric conversion unit outputs first and second electric signals corresponding to the light of the first wavelength and the light of the second wavelength, and the adjusting unit outputs the first electric signal. The light emitting module according to claim 1, wherein the temperature of the semiconductor laser is adjusted based on a difference signal generated from a signal and the second electric signal.
ル内の第1の波長、および前記第1の波長と異なる第2
の波長を出力し、前記光電変換手段は、前記第1の波長
および前記第2の波長の光に対応する第1および第2の
電気信号を出力し、 前記調整手段は、前記光電変換手段からの前記第1の電
気信号と前記第2の電気信号から生成された和信号に基
づいて、前記半導体レーザの駆動信号を調整する、請求
項1または請求項2に記載の発光モジュール。3. An optical circuit, comprising: a first wavelength in the predetermined oscillation spectrum; and a second wavelength different from the first wavelength.
And the photoelectric conversion unit outputs first and second electric signals corresponding to the light of the first wavelength and the light of the second wavelength, and the adjusting unit outputs the first and second electric signals from the photoelectric conversion unit. 3. The light emitting module according to claim 1, wherein a driving signal of the semiconductor laser is adjusted based on a sum signal generated from the first electric signal and the second electric signal. 4.
的に結合し所定の長さだけ差を有し互いに長さが異なる
複数の導波路と、前記複数の導波路が終端するスラブ導
波領域とを備える導波路回折格子を含む、請求項1〜請
求項3のいずれかに記載の発光モジュール。4. An optical circuit comprising: an input, a plurality of waveguides optically coupled to the input, having a predetermined length difference and different lengths, and a slab terminating the plurality of waveguides. The light emitting module according to claim 1, further comprising a waveguide diffraction grating including a waveguide region.
の前記電気信号に基づいて前記半導体レーザのレーザ発
振光の波長を調整するための制御信号を生成する制御回
路と、前記制御信号に基づいて前記半導体レーザの温度
を調整するための温度変更手段とを備える請求項1に記
載の発光モジュール。5. A control circuit for generating a control signal for adjusting a wavelength of laser oscillation light of the semiconductor laser based on the electric signal from the photoelectric conversion means, and a control circuit based on the control signal. The light emitting module according to claim 1, further comprising: a temperature changing unit configured to adjust a temperature of the semiconductor laser.
前記第2の波長との間に含まれる波長を中心にレーザ発
振する、請求項2に記載の発光モジュール。6. The light emitting module according to claim 2, wherein the semiconductor laser oscillates around a wavelength included between the first wavelength and the second wavelength.
と、前記光回路と、前記光回路、前記光電変換手段と、
前記制御回路とを収納するハウジングを更に備える請求
項5に記載の発光モジュール。7. The semiconductor laser, the temperature changing unit, the optical circuit, the optical circuit, the photoelectric conversion unit,
The light emitting module according to claim 5, further comprising a housing that houses the control circuit.
でレーザ発振する半導体レーザと、 前記半導体レーザから受けたレーザ発振光を、前記発振
スペクトル内の複数の波長を中心とした所定の波長領域
の光に分波するための分波手段と、 前記複数の波長を中心とした所定の波長領域の光をそれ
ぞれ複数の電気信号に変換する光電変換手段と、 前記光電変換手段からの前記複数の電気信号から選択さ
れた2個の電気信号の差信号を出力する制御回路と、 前記制御回路の前記差信号に基づいて前記半導体レーザ
の温度を変更する温度制御器と、を備え、 前記複数の波長を中心とした波長領域の各々は隣接する
波長領域と重なる部分を有する発光モジュール。8. A semiconductor laser that oscillates with an oscillation spectrum centered on a predetermined wavelength, and a laser oscillation light received from the semiconductor laser is applied to a laser beam of a predetermined wavelength region centered on a plurality of wavelengths in the oscillation spectrum. A demultiplexing unit for demultiplexing the light into light; a photoelectric conversion unit that converts light in a predetermined wavelength region around the plurality of wavelengths into a plurality of electric signals; and the plurality of electricity from the photoelectric conversion unit. A control circuit that outputs a difference signal between two electric signals selected from the signals; and a temperature controller that changes a temperature of the semiconductor laser based on the difference signal of the control circuit; A light emitting module having a wavelength region centered on each of which has a portion overlapping an adjacent wavelength region.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11086319A JP2000277845A (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Light emitting module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11086319A JP2000277845A (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Light emitting module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000277845A true JP2000277845A (en) | 2000-10-06 |
Family
ID=13883527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11086319A Pending JP2000277845A (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Light emitting module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000277845A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7759753B2 (en) | 2008-02-13 | 2010-07-20 | Freescale Semiconductor, Inc. | Integrated circuit die, integrated circuit package, and packaging method |
JP2015060979A (en) * | 2013-09-19 | 2015-03-30 | 住友電気工業株式会社 | Optical transmitter and optical transmitter activation method |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP11086319A patent/JP2000277845A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7759753B2 (en) | 2008-02-13 | 2010-07-20 | Freescale Semiconductor, Inc. | Integrated circuit die, integrated circuit package, and packaging method |
JP2015060979A (en) * | 2013-09-19 | 2015-03-30 | 住友電気工業株式会社 | Optical transmitter and optical transmitter activation method |
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