JP2000208869A - 発光素子モジュ―ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波特性に優れる発光素子モジュールを提
供する。 【解決手段】 発光素子モジュール１０は、ハウジング
１１の内部に、半導体発光素子１２と回折格子内蔵ファ
イバ１４とを内包して構成されている。回折格子内蔵フ
ァイバ１４の先端部１４ａから後退した位置の内部に
は、複数の回折格子１３が形成されており、当該回折格
子１３の反射率は７０％となっている。回折格子内蔵フ
ァイバ１４は、先端部１４ａが半導体発光素子１２のフ
ァイバ側端面１２ａに対向するように配置されており、
半導体発光素子１２のファイバ側端面１２ａと回折格子
１３との間隔Ｄは１３ｍｍ以下となっている。かかる構
成から、半導体発光素子１２の出射側端面１２ａと回折
格子内蔵ファイバ１４の回折格子１３との間で光共振が
発生し、当該出射側端面１２ａからレーザ光が出射され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回折格子を内蔵し
た光ファイバと発光素子とを備えて構成される発光素子
モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内部に回折格子を有する光ファイバの端
部を発光素子の一方の端面に対向させて配置した発光素
子モジュールは、簡単な構造でありながら比較的安定し
たスペクトルを有するため、広く使用されている。

【０００３】かかる発光素子モジュールにおいては、上
記発光素子の他方の端面と上記光ファイバ内の回折格子
とがブラッグ反射器型共振器を構成するため、上記回折
格子の格子間距離によって決定される特定の波長の光が
発振し、この光が発光素子モジュールの出力光として出
力される。

【０００４】特に、例えばJ.J.Pan,X.L.Jing,Y.Shi:"Fi
ber grating stabilized laser source for dense WDM
systems",OFC '97 Tech. Dig. ,p213に開示されている
ような、上記他方の端面側からレーザ光を出射させる発
光素子モジュールは、回折格子の反射率を比較的大きく
することができるため、大きな光出力を得ることが可能
となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記発光素子
モジュールは、以下のような問題点があった。すなわ
ち、上記発光素子モジュールは、発光素子の上記一方の
端面と回折格子との間隔とが大きいため（２つのコリメ
ータレンズを介在させているため）、発光素子の上記他
方の端面と回折格子との間隔、すなわち、共振器長が大
きくなる。そのため、上記発光素子モジュールを用いて
高速変調を行う場合は、レーザ光の発生がレーザ媒質内
に生じるキャリアの増減に追従できず、レーザ出力に激
しいオーバシュート、アンダーシュートを生じるチャー
ピング現象が発生し、高周波特性が悪化する。

【０００６】そこで、本発明は、上記問題点を解決し、
チャーピング現象が少なく、高周波特性に優れる発光素
子モジュールを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の発光素子モジュールは、基板上に形成され
た導波路と当該導波路の端部それぞれを含む第１、第２
の端面とを有する発光素子と、回折格子が内蔵され、一
方の端部を上記発光素子の第１の端面に対向させて配置
された第１の光ファイバとを備え、回折格子の反射率は
６０％以上であり、発光素子の第１の端面と回折格子と
の間隔は１３ｍｍ以下であり、発光素子の導波路を介し
て第２の端面と回折格子との間で光共振を発生させ、当
該第２の端面からレーザ光を出射することを特徴として
いる。

【０００８】第２の端面と回折格子との間で光共振を発
生させて当該第２の端面からレーザ光を出射させる構成
をとることで、回折格子の反射率を高めることが可能と
なる。また、回折格子の反射率を６０％以上とすること
で、回折格子に入射した光のうち発光素子に再入射させ
る光の割合を高めることができる。さらに、発光素子の
第１の端面と回折格子との間隔を１３ｍｍ以下とするこ
とで、高速変調を行う場合であっても、レーザ光の発生
をキャリアの増減に追従させることができる。特に、上
記１３ｍｍという値は、１．２５ＧＨｚ帯の信号を出力
させる場合において、必要かつ十分な値となっている。

【０００９】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバと発光素子とは、同一の基台に
固定されていることを特徴としてもよい。

【００１０】第１の光ファイバと発光素子とを同一の基
台に固定することで、第１の光ファイバと発光素子との
位置決めが容易となる。

【００１１】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバと発光素子とを冷却するための
冷却手段をさらに備えたことを特徴としてもよい。

【００１２】上記冷却手段を備えることで、第１の光フ
ァイバと発光素子の温度を制御することが可能となる。

【００１３】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第２の端面に誘電体多層膜が形成され、当該第２
の端面の反射率が３０％以下であることを特徴としても
よい。

【００１４】当該第２の端面の反射率を３０％以下とす
ることで、第２の端面から出射するレーザ光の割合を高
めることが可能となる。

【００１５】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバの一方の端部は、球面状に加工
されていることを特徴としてもよい。

【００１６】第１の光ファイバの一方の端部を球面状に
加工することで、発光素子の第１の端面から出射した光
を集光して第１の光ファイバ内に導入できるとともに、
第１の光ファイバの一方の端部から出射する光を集光し
て発光素子の第１の端面に入射させることができる。

【００１７】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバの他方の端部は、光軸に対して
斜めにカットされていることを特徴としてもよい。

【００１８】第１の光ファイバの他方の端部を光軸に対
して斜めにカットすることで、当該他方の端部における
不要な反射光は、第１の光ファイバ内で全反射条件を満
たさず、消滅する。

【００１９】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバの他方の端部に対向させて配置
された受光素子をさらに備えたことを特徴としてもよ
い。

【００２０】上記受光素子を備えることで、発光素子モ
ジュールの出力光量を検出することができる。従って、
当該受光素子によって検出した光量に基づいて、出力光
量を制御することが可能となる。

【００２１】また、本発明の発光素子モジュールは、一
方の端部を発光素子の第２の端面に対向させて配置され
るとともに、第２の端面から出射するレーザ光を導光す
る第２の光ファイバをさらに備えたことを特徴としても
よい。

【００２２】上記第２の光ファイバを備えることで、第
２の端面から出射したレーザ光を効率よく他の光学部材
等に伝搬させることが可能となる。

【００２３】本発明の発光素子モジュールにおいては、
第２の光ファイバの一方の端部は、球面状に加工されて
いることを特徴としてもよい。

【００２４】第２の光ファイバの一方の端部を球面状に
加工することで、発光素子の第２の端面から出射した光
を集光して第２の光ファイバ内に導入できる。

【００２５】本発明の発光素子モジュールにおいては、
発光素子の第２の端面と第２の光ファイバの一方の端部
との間に、第２の端面から一方の端部に向かう方向に進
行する光を選択的に透過させる光アイソレータをさらに
備えたことを特徴としてもよい。

【００２６】上記光アイソレータを備えることで、第２
の光ファイバの一方の端部において反射された反射光
や、第２の光ファイバを発光素子の方向へ伝搬する光が
発光素子の第２の端面に入射することが無くなる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る発光素子
モジュールについて、図面を参照して説明する。まず、
本実施形態に係る発光素子モジュールの構成について説
明する。図１は、本実施形態に係る発光素子モジュール
の断面図である。

【００２８】本実施形態に係る発光素子モジュール１０
は、ハウジング１１の内部に、半導体発光素子１２（発
光素子）と回折格子１３が内蔵された光ファイバ（第１
の光ファイバ。以下、回折格子内蔵ファイバ１４とい
う）とを内包して構成されている。

【００２９】ハウジング１１はコバールによって形成さ
れており、直方体形状の本体部１６と、円筒形状の筒状
部１８とを接続することによって構成されている。ハウ
ジング１１の内部には、内包される半導体発光素子１２
その他の部品の劣化を防止すべく、不活性ガス（例えば
窒素ガス）が封入されている。また、ハウジング１１の
本体部１６の両側部には、半導体発光素子１２への駆動
電流の供給、後述のフォトダイオードの受光信号の取り
出し、などに用いられる外部リード（図示せず）が複数
本設けられている。

【００３０】半導体発光素子１２は、一部拡大断面図で
ある図２に示すように、ＩｎＰからなる基板２０上に、
ＩｎＰからなる下部クラッド層２２、ＩｎＧａＡｓＰか
らなる活性層２４、及び、ＩｎＰからなる上部クラッド
層２６を順次積層して構成される。半導体発光素子１２
は、活性層２４に駆動電流を供給して反転分布を形成す
ることで誘導放出光を発生させ、活性層２４は、かかる
誘導放出光の導波路として作用する。活性層２４の端部
それぞれを含む両端面のうち一方の端面（第１の端面。
以下、ファイバ側端面１２ａという）には、当該ファイ
バ側端面１２ａの反射率を０．１％程度とする誘電体多
層膜からなる低反射膜２８が形成され、他方の端面（第
２の端面。以下、出射側端面１２ｂという）には、当該
出射側端面１２ｂの反射率を３０％程度とする誘電体多
層膜からなる低反射膜３０が形成されている。

【００３１】半導体発光素子１４は、図１に示すよう
に、銅製のヒートシンク３４上に載置、固定されてお
り、当該ヒートシンク３４は台座であるチップキャリア
３６上に載置、固定されている。また、チップキャリア
３６は、平板部３８ａと２つの起立部３８ｂ，３８ｃと
から成る基台３８の平板部３８ａ上に固定されている。

【００３２】回折格子内蔵ファイバ１４は、図２に示す
ように、短尺に切断された光ファイバであって、一方の
端部（以下、先端部１４ａという）が球面状に研磨され
るとともに、他方の端部（以下、後端部１４ｂという）
は光軸に対して斜めにカットされている。また、先端部
１４ａ及び後端部１４ｂには、当該先端部１４ａあるい
は後端部１４ｂの反射率を０．１％程度とする誘電体多
層膜からなる低反射膜（図示せず）が形成されている。

【００３３】回折格子内蔵ファイバ１４の先端部１４ａ
から後退した位置の内部（特にコアの部分）には、所定
間隔を保って複数の回折格子１３が形成されており、一
種の反射鏡として作用する。ここで、回折格子１３によ
って所定波長λの光を選択的に反射させたい場合は、回
折格子内蔵ファイバ１４のコアの屈折率をｎとして、式
（１）を満たすように回折格子１３の間隔ｄを決定すれ
ばよい。

【００３４】 ２ｎｄ ＝ ｍλ （ｍは任意の整数） （１） また、上記所定波長の下での回折格子１３の反射率は７
０％となっている。回折格子１３の反射率は、例えばグ
レーティング層数、屈折率差を変化させることで容易に
調節することができる。

【００３５】回折格子内蔵ファイバ１４は、図１に示す
ように、フェルール４０に挿入されており、当該フェル
ール４０は基台３８の一方の起立部３８ｂに設けられた
挿入孔（図示せず）に挿入されて固定される。この際、
回折格子内蔵ファイバ１４の先端部１４ａが半導体発光
素子１２のファイバ側端面１２ａに対向するように、よ
り詳細には、ファイバ側端面１２ａのうち活性層２４の
端部に相当する部分に対向するように、回折格子内蔵フ
ァイバ１４と半導体発光素子１２との位置決めがなされ
ている。また、半導体発光素子１２のファイバ側端面１
２ａと回折格子１３との間隔Ｄ（図２参照）は１３ｍｍ
以下となっている。

【００３６】かかる構成をとることで、発光素子モジュ
ール１０は、半導体発光素子１２の活性層２４を介し
て、半導体発光素子１２の出射側端面１２ｂと回折格子
内蔵ファイバ１４の回折格子１３との間で光共振を発生
させ、当該出射側端面１２ｂからレーザ光を出射する。

【００３７】基台３８の下方にはペルチェ素子４２（冷
却手段）が設けられており、基台３８等を介して半導体
発光素子１２及び回折格子内蔵ファイバ１４を冷却でき
るようになっている。また、チップキャリア３６上に
は、温度を検出するサーミスタ４４が載置されており、
当該サーミスタ４４の出力に基づいてペルチェ素子４２
による温度制御がなされている。

【００３８】回折格子内蔵ファイバ１４の後端部１４ｂ
に対向する位置には、回折格子内蔵ファイバ１４の回折
格子１３を透過した光の強度を検出するフォトダイオー
ド４６（受光素子）が、支持部材４８に固定されて設け
られている。フォトダイオード４６によって検出された
光の強度を半導体発光素子１２の駆動電流にフィードバ
ックすることで、発光素子モジュール１０から発する光
の強度を一定にすることが可能となる。

【００３９】基台３８に設けられた起立部３８ｃのう
ち、半導体発光素子１２の出射側端面１２ｂに対向する
位置には開孔（図示せず）が設けられており、かかる開
孔にはレンズホルダ５０に収容されたレンズ５２が挿入
されている。

【００４０】ハウジング１１を構成する本体部１６の壁
面であって、半導体発光素子１２とレンズ５２とを結ぶ
光軸上には、透光性材料からなる気密封止窓５４が形成
されている。

【００４１】ハウジング１１を構成する筒状部１８は、
気密封止窓５４から上記光軸方向に延びて配置されてい
る。筒状部１８の他端（気密封止窓５４と対向する側）
には、フェルール５６に挿入された光ファイバ（第２の
光ファイバ。以下、導光用ファイバ５８という）が設け
られている。導光用ファイバ５８は、その先端部５８ａ
が半導体発光素子１２の出射側端面１２ｂに対向するよ
うに配置されており、半導体発光素子１２の出射側端面
１２ｂから出射するレーザ光を他の光学素子等に導光す
ることができるようになっている。ここで特に、導光用
ファイバ５８の先端部５８ａは球面状に加工されてお
り、当該先端部５８ａの反射率を０．１％程度とする誘
電体多層膜からなる低反射膜（図示せず）が形成されて
いる。また、フェルール５６の端面のうち半導体発光素
子１２に対向する側の端面５６ａは、半導体発光素子１
２に対する不要な反射戻り光を除去すべく、光軸に対し
て斜めに形成されている。

【００４２】気密封止窓５４と導光用ファイバ５８の先
端部５８ａとの間には、半導体発光素子１２の出射側端
面１２ｂから導光用ファイバ５８の先端部５８ａに向か
う方向に進行する光を選択的に透過させる光アイソレー
タ６０が配置されている。また、光アイソレータ６０の
後段には、光アイソレータ６０を通過した光を導光用フ
ァイバ５８の先端部５８ａに集光させるレンズ６２が、
レンズホルダ６４に収容されて配置されている。

【００４３】続いて、本実施形態に係る発光素子モジュ
ールの作用及び効果について説明する。図３は、回折格
子を内蔵する光ファイバと半導体発光素子とを備える発
光素子モジュールにおいて、回折格子の反射率と１．２
５ＧＨｚ帯（２．５ＧＨｚＮＲＺ変調に相当）でのＦＭ
レスポンスとの関係を示している。ここで、ＦＭレスポ
ンスとは、変調電流の印加による発光スペクトル幅の広
がり（ＭＨｚ）を当該変調電流（ｍＡ）で除した値をい
い、ＦＭレスポンスが小さいほどチャーピング現象の影
響も小さくなる。尚、図３に示す値は、半導体発光素子
のファイバ側端面の反射率を０．１％、回折格子内蔵フ
ァイバと半導体発光素子との間の光結合効率を−４ｄＢ
とした場合の結果である。図３からわかるように、回折
格子の反射率が小さい場合はＦＭレスポンスが大きくな
り、チャーピング現象の影響が大きくなる一方で、回折
格子の反射率を大きくした場合はＦＭレスポンスが小さ
くなり、チャーピング現象の影響を小さくすることが可
能となる。

【００４４】図４は、本実施形態に係る発光素子モジュ
ール１０の如く半導体発光素子と回折格子との間で光共
振を発生させて半導体発光素子の端面からレーザ光を出
射する発光素子モジュール（図４中のＡ）と、回折格子
を透過させてレーザ光を出射する発光素子モジュール
（図４中のＢ）とについて、回折格子の屈折率とレーザ
光の出力との関係を示す図である。尚、図４に示す値
は、以下の条件により計算した値である。すなわち、半
導体発光素子の端面からレーザ光を出射する発光素子モ
ジュールについては、半導体発光素子のファイバ側端面
の反射率を０％、出射側端面の反射率を３０％、回折格
子内蔵ファイバと半導体発光素子との光結合効率を−４
ｄＢ、さらに導光用ファイバと半導体発光素子との光結
合効率を−３ｄＢとしている。また、回折格子を透過さ
せてレーザ光を出射する発光素子モジュールにおいて
は、半導体発光素子の反射端面の反射率を９０％、ファ
イバ側端面の反射率を０％、回折格子内蔵ファイバと半
導体発光素子との間の光結合効率を−４ｄＢとしてい
る。図４からわかるように、半導体発光素子の端面から
レーザ光を出射する発光素子モジュールは、回折格子の
屈折率が大きくなるほどレーザ光の出力は大きくなる一
方で、回折格子を透過させてレーザ光を出射する発光素
子モジュールは、反射率１０％程度をピークに、回折格
子の反射率が大きくなるほどレーザ光の出力が小さくな
る。特に、回折格子の反射率が６０％程度を境に、半導
体発光素子の端面からレーザ光を出射する発光素子モジ
ュールのレーザ光の出力が、回折格子を透過させてレー
ザ光を出射する発光素子モジュールのレーザ光の出力よ
りも大きくなる。

【００４５】ここで、本実施形態に係る発光素子モジュ
ール１０は、半導体発光素子１２の出射側端面１２ｂと
回折格子内蔵ファイバ１４の回折格子１３との間で光共
振を発生させ、当該出射側端面１２ｂからレーザ光を出
射する構成としたことで、回折格子１３の反射率を高め
ることが可能となる。その結果、ＦＭレスポンスを小さ
くすることができ、チャーピング現象を低減し、高周波
特性を改善することができる。

【００４６】また、本発明の発光素子モジュール１０
は、回折格子１３の反射率を６０％以上とすることで、
回折格子１３に入射した光のうち発光素子に再入射させ
る光の割合を高めることができる。従って、レーザ光の
出力を大きい状態に維持することが可能となる。

【００４７】図５は、半導体発光素子と回折格子との間
で光共振を発生させて半導体発光素子の端面からレーザ
光を出射する発光素子モジュールにおいて、半導体発光
素子のファイバ側端面と回折格子とのあいだの距離と、
正弦波で時間変化する電流を発光素子モジュールに注入
した際の出力光強度の最大値と最小値の差で表される信
号強度が低周波時と比較して３ｄＢ低下する周波数帯域
（以下、臨界周波数という）との関係を示すグラフであ
る。尚、図５に示す値は、回折格子の反射率を７０％、
回折格子内蔵ファイバと半導体発光素子との間の光結合
効率を−４ｄＢとした場合の結果である。図５からわか
るように、半導体発光素子のファイバ側端面と回折格子
とのあいだの距離が大きくなるに従い、臨界周波数が小
さくなる。すなわち、半導体発光素子のファイバ側端面
と回折格子とのあいだの距離が大きくなるに従い、比較
的低周波のレーザ光であっても、信号強度が小さくなっ
てしまう。

【００４８】ここで、本実施形態に係る発光素子モジュ
ール１０は、半導体発光素子１２のファイバ側端面１２
ａと回折格子１３との間隔を１３ｍｍ以下とすること
で、高速変調を行う場合であっても、レーザ光の発生を
キャリアの増減に追従させることができ、大きなレーザ
出力を得ることが可能となる。特に、上記１３ｍｍとい
う値は、１．２５ＧＨｚ帯（２．５ＧＨｚＮＲＺ変調に
相当）の信号を出力させる場合において、必要かつ十分
な値となっている（図５参照）。

【００４９】図６は、半導体発光素子と回折格子との間
で光共振を発生させて半導体発光素子の端面からレーザ
光を出射する発光素子モジュールにおいて、回折格子の
反射率を７０％、出射側端面の反射率をＲｆ、回折格子
内蔵ファイバと半導体発光素子との光結合効率を−４ｄ
Ｂ、さらに導光用ファイバと半導体発光素子との光結合
効率を−３ｄＢとした場合の、Ｒｆとレーザ光の出力と
の関係を示す。図６からわかるように、Ｒｆ＝１０％程
度をピークに、Ｒｆが大きくなるほどレーザ光の出力が
小さくなる。

【００５０】通常、劈開によって形成された端面は３０
％程度の反射率を有するが、本実施形態に係る発光素子
モジュール１０は、半導体発光素子１２の出射側端面１
２ｂに低反射膜３０を設けて反射率が３０％以下となる
ようにしている。従って、当該出射側端面１２ｂから出
射するレーザ光の割合を高め、大きなレーザ光出力を得
ることが可能となる。

【００５１】また、本実施形態に係る発光素子モジュー
ル１０は、回折格子内蔵ファイバ１４と半導体発光素子
１２とが同一の基台３８に固定されているため、回折格
子内蔵ファイバ１４と半導体発光素子１２との位置決め
が容易となるとともに、回折格子内蔵ファイバ１４の先
端部１４ａを半導体発光素子１２のファイバ側端面１２
ａに容易に近接させることができる。

【００５２】また、本実施形態に係る発光素子モジュー
ル１０は、回折格子内蔵ファイバ１４と半導体発光素子
１２とを冷却するペルチェ素子４２備えていることで、
回折格子内蔵ファイバ１４と半導体発光素子１２の温度
を制御することが可能となる。その結果、安定したレー
ザ発振が可能となる。

【００５３】また、本実施形態に係る発光素子モジュー
ル１０は、回折格子内蔵ファイバ１４の先端部１４ａが
球面状に加工されていることで、半導体発光素子１２の
ファイバ側端面１２ａから出射した光を集光して回折格
子内蔵ファイバ１４内に導入できるとともに、回折格子
内蔵ファイバ１４の先端部１４ａから出射する光を集光
して半導体発光素子１２のファイバ側端面１２ａに入射
させることができる。

【００５４】また、本実施形態に係る発光素子モジュー
ル１０は、回折格子内蔵ファイバ１４の後端部１４ｂ
が、光軸に対して斜めにカットされていることで、当該
後端部１４ｂにおける不要な反射光は回折格子内蔵ファ
イバ１４内で全反射条件を満たさず、消滅する。その結
果、上記不要な反射光がノイズとなることはない。

【００５５】また、本実施形態に係る発光素子モジュー
ル１０は、回折格子内蔵ファイバ１４の後端部１４ｂに
対向させて配置されたフォトダイオード４６を備えるこ
とで、発光素子モジュール１０の出力光量を検出するこ
とができる。従って、フォトダイオード４６によって検
出した光量に基づいて、出力光量を制御することが可能
となる。

【００５６】また、本実施形態に係る発光素子モジュー
ル１０は、導光用ファイバ５８を備えることで、半導体
発光素子１２の出射側端面１２ｂから出射したレーザ光
を効率よく他の光学部材等に伝搬させることが可能とな
る。

【００５７】また、本実施形態に係る発光素子モジュー
ル１０は、導光用ファイバ５８の先端部５８ａが球面状
に加工されていることで、半導体発光素子１２の出射側
端面１２ｂから出射した光を集光して導光用ファイバ５
８内に導入できる。

【００５８】また、本実施形態に係る発光素子モジュー
ル１０は、光アイソレータ６０を備えることで、導光用
ファイバ５８の先端部５８ａにおいて反射された反射光
や導光用ファイバ５８を半導体発光素子１２の方向へ伝
搬する光が半導体発光素子１２の出射側端面１２ａに入
射することが無くなる。

【００５９】上記実施形態に係る半導体発光素子モジュ
ール１０においては、回折格子内蔵ファイバ１４の先端
部１４ａが球面状に研磨されていたが、これは、図７に
示すように、回折格子内蔵ファイバ１４の先端部１４ａ
を光軸に対して斜めにカットするとともに、当該先端部
１４ａと半導体発光素子１２のファイバ側端面１２ａと
の間にレンズ６６を配置しても良い。回折格子内蔵ファ
イバ１４の先端部１４ａを光軸に対して斜めにカットす
ることで、当該先端部１４ａで反射する不要な反射光が
半導体発光素子１２あるいは回折格子１３に入射するこ
とが防止される。さらに、レンズ６６を備えることで、
半導体発光素子１２のファイバ側端面１２ａから出射し
た光を集光して回折格子内蔵ファイバ１４内に導入でき
るとともに、回折格子内蔵ファイバ１４の先端部１４ａ
から出射する光を集光して半導体発光素子１２のファイ
バ側端面１２ａに入射させることができる。

【００６０】また、上記実施形態に係る発光素子モジュ
ール１０においては、半導体発光素子１２と導光用ファ
イバ５８との間に２つのレンズ５２，６２及び光アイソ
レータ６０を設けていたが、これは、図８に示すよう
に、レンズや光アイソレータを介在させずに、導光用フ
ァイバ５８の先端部５８ａを半導体発光素子１２の出射
側端面１２ａに近接させて配置しても良い。

【００６１】さらに、図９に示すように、半導体発光素
子１２と導光用ファイバ５８との間に１つのレンズ６８
及び光アイソレータ６０を設けるような構成となってい
ても良い。また、導光用ファイバ５８の先端部５８ａを
光軸に対して斜めにカットしても良い。

【００６２】

【発明の効果】本発明の発光素子モジュールは、発光素
子の第１の端面と第１の光ファイバの回折格子との間で
光共振を発生させ、第２の端面からレーザ光を出射する
構成としたことで、回折格子の反射率を高めることが可
能となる。その結果、ＦＭレスポンスを小さくすること
ができ、チャーピング現象を低減し、高周波特性を改善
することができる。

【００６３】また、本発明の発光素子モジュールは、回
折格子の反射率を６０％以上とすることで、回折格子に
入射した光のうち発光素子に再入射させる光の割合を高
めることができる。従って、レーザ光の出力を大きい状
態に維持することが可能となる。

【００６４】さらに、本発明の発光素子モジュールは、
発光素子の第１の端面と回折格子との間隔を１３ｍｍ以
下とすることで、高速変調を行う場合であっても、レー
ザ光の発生をキャリアの増減に追従させることができ、
大きなレーザ出力を得ることが可能となる。特に、上記
１３ｍｍという値は、１．２５ＧＨｚ帯（２．５ＧＨｚ
ＮＲＺ変調に相当）の信号を出力させる場合において、
必要かつ十分な値となっている。

【００６５】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバと発光素子とが同一の基台に固
定されているため、第１の光ファイバと発光素子との位
置決めが容易となる。

【００６６】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバと発光素子とを冷却する冷却手
段を備えていることで、第１の光ファイバと発光素子の
温度を制御することが可能となる。その結果、安定した
レーザ発振が可能となる。

【００６７】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、発光素子の第２の端面に低反射膜を設けて反射率
が３０％以下となるようにしている。従って、第２の端
面から出射するレーザ光の割合を高め、大きなレーザ出
力を得ることが可能となる。

【００６８】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバの一方の端部が球面状に加工さ
れていることで、発光素子の第１の端面から出射した光
を集光して第１の光ファイバ内に導入できるとともに、
第１の光ファイバの一方の端部から出射する光を集光し
て発光素子の第１の端面に入射させることができる。

【００６９】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバの他方の端部が、光軸に対して
斜めにカットされていることで、当該他方の端部におけ
る不要な反射光は第１の光ファイバ内で全反射条件を満
たさず、消滅する。その結果、上記不要な反射光がノイ
ズとなることはない。

【００７０】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第１の光ファイバの上記他方の端部に対向させて
配置された受光素子を備えることで、発光素子モジュー
ルの出力光量を検出することができる。従って、受光素
子によって検出した光量に基づいて、出力光量を制御す
ることが可能となる。

【００７１】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、上記第２の光ファイバを備えることで、発光素子
の第２の端面から出射したレーザ光を効率よく他の光学
部材等に伝搬させることが可能となる。

【００７２】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、第２の光ファイバの上記一方の端部が球面状に加
工されていることで、発光素子の第２の端面から出射し
た光を集光して第２の光ファイバ内に導入できる。

【００７３】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、光アイソレータを備えることで、第２の光ファイ
バの一方の端部において反射された反射光や第２の光フ
ァイバを発光素子の方向へ伝搬する光が発光素子の第２
の端面に入射することが無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発光素子モジュールの断面図である。

【図２】発光素子モジュールの一部拡大断面図である。

【図３】回折格子の反射率とＦＭレスポンスとの関係を
示すグラフである。

【図４】回折格子の反射率とレーザ光の出力との関係を
表すグラフである。

【図５】半導体発光素子と回折格子との距離と周波数帯
域との関係を表すグラフである。

【図６】半導体発光素子の端面の反射率とレーザ光の出
力との関係を表すグラフである。

【図７】発光素子モジュールの一部拡大断面図である。

【図８】発光素子モジュールの一部拡大断面図である。

【図９】発光素子モジュールの一部拡大断面図である。

【符号の説明】

１０…発光素子モジュール、１１…ハウジング、１２…
半導体発光素子、１３…回折格子、１４…回折格子内蔵
ファイバ、１６…本体部、１８…筒状部、２０…基板、
２２…下部クラッド層、２４…活性層、２６…上部クラ
ッド層、２８，３０…低反射膜、３４…ヒートシンク、
３６…チップキャリア、３８…基台、４０，５６…フェ
ルール、４２…ペルチェ素子、４４…サーミスタ、４６
…フォトダイオード、４８…支持部材、５０，６４…レ
ンズホルダ、５２，６２，６６，６８…レンズ、５４…
気密封止窓、５８…導光用ファイバ、６０…光アイソレ
ータ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された導波路と該導波路の
   端部それぞれを含む第１、第２の端面とを有する発光素
   子と、 回折格子が内蔵され、一方の端部を前記発光素子の前記
   第１の端面に対向させて配置された第１の光ファイバと
   を備え、 前記回折格子の反射率は６０％以上であり、 前記発光素子の前記第１の端面と前記回折格子との間隔
   は１３ｍｍ以下であり、 前記発光素子の前記導波路を介して前記第２の端面と前
   記回折格子との間で光共振を発生させ、該第２の端面か
   らレーザ光を出射することを特徴とする発光素子モジュ
   ール。
2. 【請求項２】 前記第１の光ファイバと前記発光素子と
   は、同一の基台に固定されていることを特徴とする請求
   項１に記載の発光素子モジュール。
3. 【請求項３】 前記第１の光ファイバと前記発光素子と
   を冷却するための冷却手段をさらに備えたことを特徴と
   する請求項１または２に記載の発光素子モジュール。
4. 【請求項４】 前記第２の端面に誘電体多層膜が形成さ
   れ、 該第２の端面の反射率が３０％以下であることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子モジ
   ュール。
5. 【請求項５】 前記第１の光ファイバの前記一方の端部
   は、球面状に加工されていることを特徴とする請求項１
   〜４のいずれか１項に記載の発光素子モジュール。
6. 【請求項６】 前記第１の光ファイバの他方の端部は、
   光軸に対して斜めにカットされていることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子モジュー
   ル。
7. 【請求項７】 前記第１の光ファイバの他方の端部に対
   向させて配置された受光素子をさらに備えたことを特徴
   とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光素子モ
   ジュール。
8. 【請求項８】 一方の端部を前記発光素子の前記第２の
   端面に対向させて配置されるとともに、前記第２の端面
   から出射するレーザ光を導光する第２の光ファイバをさ
   らに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１
   項に記載の発光素子モジュール。
9. 【請求項９】 前記第２の光ファイバの前記一方の端部
   は、球面状に加工されていることを特徴とする請求項８
   に記載の発光素子モジュール。
10. 【請求項１０】 前記発光素子の前記第２の端面と前記
    第２の光ファイバの前記一方の端部との間に、 該第２の端面から該一方の端部に向かう方向に進行する
    光を選択的に透過させる光アイソレータをさらに備えた
    ことを特徴とする発光素子モジュール。