半导体激光器模块及其制造方法和光放大器的利记博彩app

专利名称：半导体激光器模块及其制造方法和光放大器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种半导体激光器模块及其制造方法和利用该半导体激光器模块的光放大器，特别是，涉及利用备有2条带区射出2束激光的半导体激光器的半导体激光器模块。
并且，最近，作为光放大器，对拉曼放大器作为比以往使用的掺铒光放大器放大更宽频带光的装置的期望在增高。拉曼放大器就是利用向光纤入射激发光时随发生的感应拉曼散射而在距激发光波长约13THz低频一侧呈现增益，一向这种激发状态的光纤输入具有上述增益波长频带的信号光，就放大该信号光的这种现象的光信号放大方法。
拉曼放大器中，在信号光与激发光(泵光)的偏振方向一致的状态下使信号光放大，因而需要将信号光与激发光之间偏振面偏差的影响减少到及其之小。为此，进行解除激发光的偏振(无偏振化消偏振)，并降低偏振度(DOPDegree Of Polarization)。
对用于光放大器激发光源的现有半导体激光器模块发出的激光进行无振化的方法，众所周知，有对2束激光进行偏振波合成并从光纤输出光。
例如，特开昭60-76707回公报中，揭示一种半导体激光器模块具有散热器上边配置，光轴与偏振面互相平行而且出射端面大致上一致，分别出射第1和第2激光的第1和第2半导体激光器；第1半导体激光器出射的第1激光光程上边配置，使第1激光的偏振面旋转90°，对第2激光的偏振面成直角的偏振旋转器；由双折射作用将偏振面保持彼此成直角的第1和第2激光的光程合并的偏振元件(方解面板)；接收偏振元件一侧来的激光，送出外部的光纤；以及将由偏振元件合并的激光跟光纤结合的透镜。该半导体激光器模块中，第1和第2半导体激光器装入封装内成为部件(以下，把该技术称为现有例1)。
并且，特开2000-31575回公报中，揭示了一种半导体激光器模块具有电子冷却器；电子冷却器上边安装的第1和第2激光器；电子冷却器上边安装，分别聚集第1和第2半导体激光器出射的第1和第2激光的第1和第2聚光透镜；偏振波合成第1和第2激光的偏振波合成器；以及接收偏振波合成器输出的激光并送给外部的光纤。并且，第1和第2半导体激光器由规定发光中心间距为500μm形成的LD阵列构成。第1和第2聚光透镜由规定球状透镜阵列、菲涅耳透镜阵列等的聚光用透镜构成(以下，把该技术称为现有例2)。
另一方面，现有例2中，由于配置与2个半导体激光器对应的聚光透镜并进行偏振波合成，因此消除了现有例2的间隔问题。
然而，由于是通过分别用不同的透镜接收宽阔间隔(发光中心间距500μm)出射的2个光束，获得互相平行的2束激光的构成，使半导体激光器大型化起来，所以从一个晶片所得的半导体芯片数量将减少，因而大量生产上不适合。为了消除此问题，如果将带区半导体激光器的间隔缩小，就需要将透镜小型化，使从各个带区输出的光彼此隔离也将变得困难起来，此后进行偏振波合成或光合成变得困难起来。
并且，对从半导体激光器输出的激光需要分别定位透镜，因而使制造步骤复杂化，存在花费制造时间的问题。现有例2中，为了消除这样的定位困难，因此使用球面透镜阵列、菲涅耳透镜阵列等，通常不用的这种透镜阵列作为透镜，所以存在加大制造成本，同时这种透镜阵列的制造上也费时间的问题。
本发明就是为解决上述问题而作出创造，其目的是提供一种能够获得高的光耦合效率，可以达到小型化、大量生产、缩短制造时间、降低制造成本的半导体激光器模块及其制造方法和光放大器。
本发明的第1半导体激光器模块是以具有具有隔开间隔形成的第1带区和第2带区，从上述第1带区和第2带区的一方侧端面分别出射第1激光和第2激光的单一半导体激光器元件；入射从该半导体激光器元件出射的上述第1激光和第2激光，在上述第1、第2带区的并行方向分离上述第1激光和第2激光的第1透镜；使上述第1、第2激光的至少一方偏振面旋转的偏振旋转装置；具有上述第1激光入射的第1输入部，上述第2激光入射的第2输入部，和使从上述第1输入部入射的第1激光和从第2输入部入射的第2激光进行合并出射的输出部的光合成装置；接收该光合成装置的上述输出部出射的激光送出外部的光纤。
也可以具有接收上述半导体激光器的各带区出射光并进行监控的受光器件。
上述受光器件也可以是接收上述半导体激光器的各带区另一方侧端面出射光的波导式受光器件。
上述受光器件也可以设置多个接收上述半导体激光器的各带区另一方侧端面出射光进行监控。
也可以在上述半导体激光器与受光器件之间配置使上述半导体激光器出射的各光间隔扩大分离的透镜。也可以具有接收由上述光合成装置反射的光进行监控的受光器件。
也可以上述半导体激光器的第1带区和第2带区是互相平行延伸形成的。
上述第1带区与第2带区之间的间隔在100μm以下也行。
也可以电气上绝缘至少正极侧或负极侧的一方，以便分别独立驱动上述半导体激光器的第1带区和第2带区。
上述第1透镜也可以定位于使其从上述第1带区出射的第1激光的光轴和从第2带区出射的第2激光的光轴夹着上述第1透镜的中心轴并成为大致对称。
上述光合成装置也可以是把上述第1输入部入射的第1激光和上述第2输入部的第2激光的某一方作为正常光线传播给上述输出部，同时把另一方作为异常光线传播给上述输出部的双折射器。
也可以形成上述光合成装置的第1输入部和第2输入部的各个面是倾斜形成的，使得上述正常光线沿光纤的轴线方向传播。
也可以对上述轴线方向以规定角倾斜配置上述半导体激光器和第1透镜，使得上述正常光线沿光纤的轴线方向传播。
在上述第1透镜与上述光合成装置之间，也可以配设入射第1和第2激光，使其光轴相互大致成平行出射的棱镜。
本发明的第2半导体激光器模块是以具有具有隔开间隔形成的第1带区和第2带区，从上述第1带区和第2带区的一方侧端面分别出射第1激光和第2激光的半导体激光器；入射由该半导体激光器出射的上述第1激光和第2激光，并将上述第1激光和第2激光重叠的第1透镜；配置于通过该第1透镜的第1激光和第2激光大致重合的位置，使第1激光和第2激光大致平行合并的棱镜；以及接收该棱镜出射的激光送给外部的光纤为特征。
也可以具有在上述光纤中光耦合由上述光合成装置合成的第1、第2激光的第2透镜。
也可以上述第1透镜被定位为，使上述第1激光和第2激光在上述第1透镜与上述第2透镜之间结焦点。
也可以设置向半导体激光器反馈规定波长的光的光反射部。
上述光反射部也可以是形成于光纤上的光纤式布拉格光栅。
也可以具有冷却上述半导体激光器的冷却装置和该冷却装置上边固定并安置上述半导体激光器的基台，上述基台上边固定上述第1透镜、上述偏振旋转装置和光合成装置。
上述半导体激光器也可以介以散热器安置于上述基台上。
上述基台也可以是由固定上述半导体激光器的第1基台和固定于该第1基台上边固定上述第1透镜、上述偏振旋转装置和光合成装置的第2基台构成。
本发明的半导体激光器模块制造方法是以具有基台上边固定上述半导体激光器的第1步骤；在从上述半导体激光器出射激光的状态下，对上述第1透镜调心并固定于上述基台上边的第2步骤；在从上述半导体激光器出射激光的状态下，对上述光合成装置调心并固定于上述基台上边的第4步骤；以及在从上述半导体激光器出射激光的状态下，对上述光纤进行调心并固定的第5步骤为特征。
上述第2步骤的下面，也可以具有在从上述半导体激光器出射激光的状态下，对上述偏振旋转装置调心并固定于上述基台上边的第3步骤。
本发明的光放大器是以利用上述半导体激光器模块作为光放大用的激发光源为特征的。
上述激发光源也可以用于拉曼放大。
图2是标准化表示本发明第1实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
图3(A)表示棱镜构成的侧面图，(B)是其侧面平面图。
图4(A)表示偏振波合成模块的平面图，(B)是其侧面剖面图，(C)是其正面图。
图5表示对双带型半导体激光器模块施加驱动电流2A(即每条带区1A)时的频谱曲线图。
图6表示有关双带型半导体激光器模块对LD驱动电流的光纤输出曲线图。
图7(A)和(B)是用于说明第1透镜的调心步骤的说明图。
图8(A)～(C)是用于说明半导体激光器构成的说明图，图8(B)和(C)是图8(A)的a-a线剖面图。
图9表示半导体激光器另一例的说明图。


图10是标准化表示本发明第2实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
图11是标准化表示本发明第3实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
图12表示本发明第4实施例的偏振波合成模块的分解立体图。
图13表示图12的偏振波合成模块的侧面剖面图。
图14表示本发明第5实施例的半导体激光器的说明图。
图15(A)～(C)是用于说明本发明第6实施例的半导体激光器构成的说明图，图15(B)和(C)分别是图15(A)的b-b线剖面图和c-c线剖面图。
图16表示本发明第6实施例半导体激光器的振荡波长频谱于振荡纵模的关系曲线图。
图17(A)和(B)表示单一振荡纵模与多振荡纵模的激光输出功率关系和感应布里渊散射的阈值图。
图18(A)～(C)表示第7实施例半导体激光器构成的长度方向纵剖面图。
图19表示第8实施例半导体激光器构成的长度方向纵剖面图。
图20表示图19所示的半导体激光器中设置的衍射光栅周期摆动的说明图。
图21表示实现图19所示的半导体激光器中设置的衍射光栅周期摆动的变形例的说明图。
图22是标准化表示本发明第11实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
图23是标准化表示本发明第12实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
图24是标准化表示本发明第13实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
图25是标准化表示本发明第14实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
图26是标准化表示本发明第15实施例的光电二极管(受光器件)例的说明图。
图27是标准化表示本发明第16实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
图28表示入射波长选择滤光器时的光透射率曲线图。
图29是标准化表示本发明第17实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
图30是用于说明楔型棱镜PBC的说明图。
图31是用于说明光程校正棱镜的说明图。
图32是用于说明高斯光束耦合的说明图。
图33表示本发明第12实施例的拉曼放大器构成框图。
图34表示应用图23所示拉曼放大器的WDM通信系统构成框图。
图35是用于说明美国专利第5589684号公报所公开的现有半导体激光装置的说明图。
如图1(A)所示，本发明第1实施例的半导体激光器模块M1具有气密密封内部的封装1、设于该封装1内出射激光的半导体激光器2、光电二极管(受光器件)3、第1透镜4、棱镜5、半波长板(偏振旋转装置)6、成为光合成装置PBC(Polarization Beam Combiner)7、以及光纤8。
半导体激光器2，如图2所示具有沿长度方向互相平行在同一平面上边隔开形成间隔的第1带区9(带状发光部)和第2带区10，从第1带区9和第2带区10的端面，分别出射第1激光K1和第2激光K2。图2中所示的K1和K2分别表示从第1带区9和第2带区10出射的光束中心轨迹。如图2中虚线所示，光束保持在该中心范围内进行传播。第1带区9与第2带区10之间的间隔设定为100μm以下，例如约40～60μm，以便分别由此出射的光K1、K2能入射一个第1透镜4。并且，由于带区彼此的间隔狭小，带区彼此的光输出特性差别也将减少。
如图1(A)所示，半导体激光器2被安装固定于芯片座11上边。另外，半导体激光器2因为发射2束激光K1、K2，所以与发射1束激光的半导体激光器相比容易发热。因此，为了提高半导体激光器2的散热性，如图1(B)所示，将半导体激光器2安装固定于由金刚石等热导率良好的材料作成的散热器58上边，该散热器58也可以安装固定在芯片座11上边。
光电二极管3接收从半导体激光器2后方一侧(图1(A)中左侧)端面2b(参照图2)出射的监控用激光。光电二极管3被安装固定在光电二极管座12上。
第1透镜4具有把各个光聚集到不同焦点位置(F1、F2)的作用，使得入射从半导体激光器2的前面一侧(图1(A)中右侧)端面2a出射的第1激光K1和第2激光K2，使其激光K1、K2交叉，在带区9、10的并行方向扩大第1激光K1与第2激光K2的间隔并进行分离(参照图2)。
一般，变换成大尺寸光点的相互平行光束中，角度的公差严格为0.1°以下，然而聚光到焦点位置(F1、F2)的聚光系统中，角度的公差变得可以忽略。可取的是，采用把第1透镜4作成聚光光学系统的办法，光学部件的部件形状、定位、光的角度调整公差都变得可以忽略不计。
如图1(A)所示，第1透镜4用第1透镜保持部件13进行保持。第1透镜4可以这样定位，使从第1带区9出射的第1激光K1的光轴和从第2带区10出射的第2激光K2的光轴夹着第1透镜4的中心轴大致成对称。因此，第1激光K1和第2激光K2由于同时通过象差小的区域的第1透镜4中心轴近旁，激光波面紊乱减少，与光纤的光耦合提高。其结果，得到更高光输出的半导体激光器模块M1。另外，为了抑制球面象差的影响，第1透镜4采用球面象差小且与光纤8耦合效率高的非球面透镜是理想的。
棱镜5配置在第1透镜4与PBC7之间，并校正入射的第1激光K1和第2激光K2的光程，使互相的光轴大致平行出射。棱镜5由BK7(硼硅酸无铅玻璃)等光学玻璃制作。从第1透镜4非平行传播出来的第1和第2激光K1、K2的光轴通过棱镜5折射变成平行，使配置于此棱镜5后方的PBC7的制作变得容易了，同时可使PBC7小型化并将半导体激光器模块M1作成小型。
图3(A)表示棱镜5的构成，(B)是其平面图。如图3所示，棱镜5具有平坦状形成的入射面5a和倾斜规定角度α的出射面5b。例如棱镜5由BK7制成，半导体激光元件的各带区之间间隔为40μm，使用焦点距离0.7mm的第1透镜的情况中，棱镜5长度约1.0mm，角度α为3.2°±0.1°。
如图2所示，半波长板6是偏振旋转装置，入射通过了棱镜5的第1激光K1和第2激光K2之中仅第1激光K1，使入射的第1激光K1偏振面旋转90°。借助于第1透镜4，随着充分分离第1、第2激光K1、K2，半波长板6也就容易配置。
PBC7具有第1激光K1入射的第1输入部7a、第2激光K2入射的第2输入部7b、以及将从第1输入部7a入射的第1激光K1和从第2输入部7b入射的第2激光K2合并光波出射的输出部7c。PBC7是把第1激光K1作为正常光线传播给输出部7c，同时把第2激光K2作为异常光线传播给输出部7c的双折射器。PBC7是双折射器的情况下，例如由TiO2(金红石)制作，双折射率高可使激光间的分离宽度更大。
本实施例中，采用同一支承部件14上固定棱镜5、半波长板6和PBC7的偏振波合成模块59。图4(A)表示偏振波合成模块59的平面图，(B)为其侧面剖面图，(C)为其正面图。如图4所示，偏振波合成模块59的支承部件14是用对YAG激光焊接适合的材料9(例如SUS403、304等)制作，其全长L2约7.0mm，整体形成大致圆柱状。支承部件14的内部形成收容部14a，该收容部14a里分别固定有棱镜5、半波长板6和PBC7。支承部件14的上部开口，其下部形成平坦状。
因此，成为非常容易调整棱镜5、PBC7的中心轴C1附近的位置，使从PBC7的第1输入部7a入射的第1激光K1和从第2输入部7b入射的第2激光K2同时从输出部7c出射。
这样，借助于支承部件14，把这些光学部件一体化的话，只要在Z轴方向移动支承部件14，就可以调节激光K1、K2相互在XY平面上叠合的样子。
如图2所示，光纤8接收由PBC7输出部7c出射的激光，送出封装1的外部。光纤8上，如图2所示设有包括反射规定波长频带的光的FBG(Fiber Bragg Grating光纤式布拉格栅)的光反射部15。借助于该光反射部15，将规定波长的光反馈半导体激光器2，固定半导体激光器2的振荡波长，同时可使振荡频谱宽度变窄。因此，通过波长合成耦合器(WDM)，合并从该半导体激光器模块M1来的出射光，用作掺铒光放大器或拉曼放大器的激发光源时，可降低波长合成耦合器的损失并获得高输出的合波光，同时使用于拉曼放大器时，可以抑制拉曼放大的增益变动。采用介以例如相位屏蔽膜将变成干涉条纹的紫外光照射光纤8芯部的办法，产生周期性折射率变化并形成光反射部15。
在PBC7与光纤8之间，配设使PBC7的输出部7c出射的激光跟光纤8光耦合的第2透镜16。最好，使第1透镜4定位，使得第1激光K1和第2激光K2在第1透镜4与第2透镜16之间结成焦点(F1、F2)。因此，由于第1透镜4和焦点(F1、F2)之间的激光点尺寸变小，防止两激光重叠，在第1激光K1的光程上插入半波板6所需的第1激光K1与第2激光K2的分离大小D′，必要的传播距离L缩短，所以可缩短半导体激光器模块M1光轴方向的长度。其结果，可以提供一种例如高温环境下的半导体激光器2与光纤8之间光耦合随时稳定性优良、可靠性高的半导体激光器模块M1。
如图1所示，固定半导体激光器2的芯片座11和固定光电二极管3的光电二极管座12都焊接固定在剖面大致呈L字形状的第1基台17上边。为了提高对半导体激光器2发热的散热性能，第1基台17可以用CuW系合金等制成。
固定第1透镜4的第1透镜保持部件13和支承部件14上固定棱镜5、半波长板6及PBC7的偏振波合成模块59，分别介以第1支持部件19a和第2支持部件19b，用YAG激光4熔接法固定到第2基台18上边。因而第2基台18由熔接性良好的不锈钢等制成是理想的。并且，在第1基台17的平坦部17a上边银焊固定第2基台18。
第1基台17的下部设有由珀尔帖器件构成的冷却装置20。随半导体激光器2发热而引起的温度上升，通过设于芯片座11上边的热敏电阻20a进行检测，控制冷却装置20，使得由热敏电阻20a测出的温度变成恒定温度。因此，可使半导体激光器2的激光高输出而且稳定化。
在封装1侧部形成的凸缘部1a内部，设有光通过PBC7入射的窗口部1b和使激光聚光的第2透镜16。第2透镜16借助于用YAG熔接法固定于凸缘部1a端部的第2透镜保持部件21来保持，在第2透镜保持部件21的端部，用YAG熔接法固定金属制作的滑动连杆22。
光纤8用套圈23来保持，该套圈23用YAG熔接法固定于滑动连杆22的内部。
其次，说明本发明第1实施例的半导体激光器模块M1的工作。
如图2所示，从半导体激光器2的第1带区9和第2带区10的前面一侧端面2a分别出射的第1激光K1和第2激光K2，通过第1透镜4并交叉以后，间隔展宽充分分离以后向棱镜5入射。入射棱镜5的时的第1激光K1和第2激光K2的间隔(D)约为460μm。通过棱镜5，第1激光K1和第2激光K2变成平行出射(两者的间隔为500μm)，第1激光K1入射半波长板6，使其偏振面旋转90°后，入射于PBC7的第1输入部7a，而第2激光K2入射于PBC7的第2输入部7b。
在PBC7中，对从第1输入部7a入射的第1激光K1和从第2输入部7b入射的第2激光K2进行合并，再从输出部7c出射。
由PBC7出射的激光借助于第2透镜16进行聚光，并入射到用套圈23保持的光纤8端面上并送出外部。并且，由光纤8的光反射部15反射一部分激光，所反射的激光反馈给半导体激光器2，在半导体激光器2与光反射部15之间构成外部共振器，因而可由光反射部15决定的波长进行激光振荡。
另一方面，从半导体激光器2后方一侧端面2b出射的监控用激光由光电二极管3接收，根据算出光电二极管3的接收量等参数，调整半导体激光器2的光输出功率等。
根据本发明第1实施例的半导体激光器模块M1，在一个半导体激光器2上，从按100μm以下的这种狭间隔形成的第1、第2带区9、10出射偏振面一致的第1激光K1和第2激光K2，以第1透镜4充分分离以后，由半波长板6正确地使第1激光K1偏振面旋转90°。就是，这时激光K1、K2的偏振面互相大致完全变成90°。在该状态下，由PBC7对第1激光K1和第2激光K2进行偏振波合成，因而从光纤8是高输出，而且出射偏振度小的激光。并且，光纤8上形成由FBG构成的光反射部15，因而可从光纤8出射固定波长的激光。于是，可将上述半导体激光器模块M1用作要求高输出的掺铒光放大器，以及放大增益要求低偏振波相关性和稳定性的拉曼放大器的激发光源。
并且，利用具备一个出射2束激光的2个带区半导体激光器2和分离激光K1、K2双方的单一第1透镜4，因此使半导体激光器2和第1透镜4的定位时间缩短。其结果，能够缩短制造半导体激光器模块M1的时间。
以往，例如美国专利第5589684号公报所述，虽然也有从2个半导体激光器分别向相互正交的轴向射出光的半导体激光器模块，但是在该半导体激光器模块中，如果设计模块而不考虑各个轴向上(图35中X方向和Z方向)的封装跷曲等，就不能抑制因环境温度的变化等发生的封装跷曲造成的光输出变动。对于此，倘若采用本实施例的构成，因为从一个半导体激光器2出射的2束光沿大致相同方向传播，只要一个方向(图中的Z方向)抑制封装的跷曲影响，就可以使光纤8出射的光输出稳定。
由于从一个半导体激光器2出射2束光，这2束光对于封装的跷曲等，与光纤8的耦合效率变动有同样倾向。因此，即使有温度变动等情况，光纤8出射光的偏振度也很稳定。
并且，由于使用一个半导体激光器2，所以可使用于冷却由半导体激光器2发生热的珀耳帖模块等冷却装置20小型化，能够达到低消耗电力。
另外，理想的是，采用将封装1内抽成真空，或封入气体为Xe的办法，在用冷却装置20发散由2个带区9、10发生的巨大热量时能够大幅度抑制使需电力消耗。
并且，象本实施例的那样，在出射2束激光的双带型半导体激光器模块中安装形成光纤式布拉格光栅(FBG)的偏振波保存纤维时，具有同样FBG半宽，跟出射一束激光的单带型半导体激光器模块比较，在频谱宽度内会包含许多纵模。
图5表示双带型半导体激光器模块M1中施加驱动电流2A(即每一条带1A)时的频谱曲线图。由图5可知，双带型半导体激光器模块M1中，频谱半宽内包含5条纵模。另一方面，单带型半导体激光器模块的情况下，用驱动电流1A，频谱半宽内包含的纵模为3～4条。
即，在偏振波保存纤维的情况下，由于具有slow(慢)轴和fast(快)轴不同的折射率，所以由FBG部分选择的波长差别为0.4nm左右。因此，与各带区对应的频谱即便是跟以往相同，也可以认为作为其叠合得到的频谱模条数增加了。
另一方面，本实施例半导体激光器模块，由于通过偏振合成2个带区射出的激光而输出，与1个带区射出的激光相比，虽然得到了低偏振度(DOP)的输出激光，但是在偏振度不是很低的情况下，使用偏振光保持光纤作为消偏振器，就有无偏振化的需要。本实施例半导体激光器，如上所述，由于是多个纵模振荡，所以通过在消偏振器内传播输出光，能够更有效地降低DOP(Degree Of Polarization偏振度)。因此，本实施例的半导体激光器模块，作为放大增益要求低偏振波相关性的拉曼放大器的激发光源是合适的。
而且，在双带型半导体激光器模块的情况下，能够获得高的光输出功率。图6表示有关双带型半导体激光器模块光纤输出对LD驱动电流的曲线图。由图6可知，驱动电流在2400mA下可获得约570mW的光输出功率。因而，本实施例的双带型半导体激光器模块作为要求高光输出功率的拉曼放大器用的14XX(1300～1550)nm频带激发光源、EDFA用的980nm频带或1480nm频带的激发光源是适合的。
其次，说明本发明第1实施例的半导体激光器模块M1的制造方法。
首先，把第2基台18银焊固定到第1基台17的平坦部17a上边。
其次，在第1基台17上边，锡焊固定已固定半导体激光器2的芯片座11和固定了光电二极管3的光电二极管座12。
接着，对第1透镜4进行调芯并固定到第2基台18上边。该第1透镜4的调芯步骤中，把电流供给半导体激光器2，使半导体激光器2的第1带区9和第2带区10双方出射第1激光K1和第2激光K2，设定其出射方向作为基准方向以后，插入第1透镜4确定XYZ各轴的位置。
图7是用于说明第1透镜4的调芯步骤的说明图。关于X轴方向，如图7(A)所示，如上述一样，由设定基准方向(中心轴C2)与第1激光K1的角度θ1和中心轴C2与第2激光K2的角度θ2变成相等的位置来决定。关于Y轴方向，如图7(B)所示，由第1激光K1和第2激光K2通过第1透镜4中心的位置来决定。关于Z轴方向，就由距半导体激光器2固定距离，使激光的光点直径变成最小的位置来决定。在以上调芯步骤中确定的位置上，在第2基台18上边，通过以第1支持部件19a，用YAG激光熔接固定保持第1透镜4的第1透镜保持部件13。
接着，对棱镜5、半波长板6和PBC7一体化后的偏振波合成模块59进行调芯并固定在第2基台18上边。在该偏振波合成模块59的调芯步骤，利用位置对合用光纤准直仪，要确定支承部件14的中心轴C1(参照图4)旋转θ、XYZ轴方向的位置，使跟该光纤耦合的光强度变成最大。至于支承部件14的中心轴C1旋转的定位方法，在中心轴的附近转动支承部件14并调整位置使入射第1输入部7a的第1激光K1和入射第2输入部7b的第2激光K2一起从输出部7c出射。
至于Z轴方向的定位方法，就是调节从PBC7输出的激光K1、K2的XY平面上的重合情况。例如也可能完全重合，也可能互相偏离束点的位置。后者K1、K2的光强度不同时，要通过对光纤8调芯使光强度小的一方接收更多的光，将入射光纤8的激光K1、K2光强度调成均等，就能充分降低偏振度因而是理想的。
在第2基台18上边通过用第2支持部件19b，在以上的调芯步骤中确定的位置，用YAG激光熔接固定支承部件14。
接着，在封装1的衬底上预先固定冷却装置20上边，锡焊固定第1基台17。
接着，半导体激光器2和监控用光电二极管3，通过金线(图未示出)跟封装1的引线(图未示出)电连接起来。
接着，在惰性气体(例如N2、Xe)气氛中，把盖1c覆盖于封装1上部，采用电阻熔接其周缘部分的办法进行气密密封。
接着，对于封装1的凸缘部1a，在XY平面内和Z轴方向对第2透镜16进行调芯并固定。该步骤中，在第2透镜16的出射光跟封装1的凸缘部1a中心轴成为平行的位置，用YAG激光熔接法固定之。
最后，调芯固定光纤8。该步骤中，在第2透镜保持部件21的端部固定金属制造的滑动连杆22。滑动连杆22用YAG激光熔接固定在第2透镜保持部件21的端面与光纤8的光轴垂直面内(XY平面)调整位置后，在两者的边界部分处。滑动连杆22的内部使光纤8的出射光变成最大的位置，用YAG激光熔接法固定保持光纤8的套圈23。此时，光纤8调芯要考虑合成多束激光的功率平衡。因此，就要固定光纤8的光轴方向(Z轴方向)的位置。
在这里，说明使用于本发明实施例半导体激光器模块中的半导体激光器2。图8(A)～(C)是用于说明本发明半导体激光器模块中所用半导体激光器2构成的说明图，图9表示半导体激光器2的另一例说明图。还有，图8(B)和(C)是图8(A)的a-a线剖面图。
如图8(A)所示，半导体激光器2是采用例如有机金属气相生长法、液相法、分子束外延生长法、气体源分子束外延生长法等公知外延生长法，在由规定的半导体构成的衬底24上边，进行规定的半导体外延晶体生长，形成后述的叠层构造25以后，在衬底24的底面形成下部电极26，叠层构造25的上面形成上部电极27，进行解理形成规定共振器L3，进而成为一方解理面(前端面2a)上形成低反射膜28(例如反射率在5％以下)，另一方解理面(后端面2b)上形成高反射膜29(例如反射率在90％以上)的构造。
如图8(B)所示，衬底24上的叠层构造25已变成例如掩埋型BH(Buried Hetero-structure埋入异质结构)，例如构成InP构成的衬底24上面顺序层叠，例如n-InP包层31、例如由GaInAsP多层膜组成的GRIN-SCH-MQW(Graded Index SeparateConfinement Heterostructure Multi Quantumn Well)组成的有源层32、例如p-InP包层33，进而在p-InP包层33上面，叠层例如由p-InP组成的掩埋层34，例如由p-GaInAsP组成的盖层35。而且，在该盖层35上形成上部电极27，并且在衬底24的底面形成下部电极26。
而且，上述下部n-InP包层31、有源层32、p-InP包层33，介以40～60μm的间隔被加工成互相平行排列的2条带状，其侧面上按照该顺序叠层例如p-InP阻挡层36和n-InP阻挡层37，形成了向有源层32注入电流的狭窄部分。
作为上述有源层32，采用例如，如晶格对衬底24不匹配率为0.5％以上又在1.5％以下那样的压缩畸变量子阱构造，而且阱数使用约5个的多量子阱构造，从高输出的观点看是有利的。并且，作为畸变量子阱构造，若采用导入其势垒层跟阱层畸变相反的拉伸畸变而成的畸变补偿构造的话，为了能够满足等效性晶格匹配条件，关于阱层的晶格不匹配度，也可能使用更高的值。
本实施例中，由n-InP包层31、GRIN-SCH-MQW有源层32和p-InP包层33构成的发光部在垂直于图8纸面的方向形成带状延伸，并把该部分分别称为带区9、10。
下面，说明上述构造的半导体激光器2的制造方法。
首先，用有机金属气相生长法、液相法、分子束外延生长法、气体源分子束外延生长法等公知外延生长法，在衬底24上面层叠成下部n-InP包层31、GRIN-SCH-MQW有源层32、p-InP包层33的顺序。
其次，介以40～60μm间隔，在上述p-InP包层33上边形成互相平行排列的2条掩模后，利用规定的蚀刻剂，溶解上部p-InP包层33、GRIN-SCH-MQW有源层32、下部n-InP包层31、和InP衬底24的一部分，进而在上述带区上边，按照该顺序层叠p-InP阻挡层36和n-InP阻挡层37，形成向有源层32注入电流的狭窄部分。
其次，外延生长层叠上部掩埋层34。
并且，在上部掩埋层34上边层叠盖层35。
其次，在盖层35的上面形成上部电极27，衬底24的底面形成下部电极26。
而后，对基板进行解理，成为规定宽L3的条，再在一方解理面(前端面2a)上形成低反射膜28，另一方解理面(后端面2b)上形成高反射膜29。最后，再对该条进行解理，得到共振器长L3的半导体激光元件2。
这样以来，制成的半导体激光器2，用AuSn焊料等把上部电极27的一侧焊接到图1(B)中所示的散热器58上。而且，随着2个带区通过上部电极27(本实施例中p侧)和下部电极26(本实施例中n侧)从外部供给电流，同时发生激光振荡，由上述的PBC7对从低反射膜28来的2束出射光进行合并，提供要求的用途。
在这里，假如2个带区的特性完全相同，本实施例的半导体激光器2阈值电流为一个带区阈值电流的一倍，全部光输出就变成一个带区光输出的一倍。即，作为整个半导体激光器2，以每一个带区的驱动电流约一倍的驱动电流可获得约一倍的光输出，半导体激光器2的斜率效率跟具有一个带区的半导体激光器2一样。
另外，在上述例子中，表示同时驱动2个带区的构造，然而例如，如图8(C)所示，在2个带区之间从上部电极27直到下部盖层30的深度并达到隔离沟38，通过以绝缘膜39被覆其隔离沟38表面，可有将2个带区电隔离。把这种半导体激光器2的下部电极26侧，用AuSn焊料等焊接到图未输出的散热器上的话，也成为可以独立控制供给2个带区的驱动电流，容易随机控制光纤8出射的激光偏振面。这时，电绝缘2个带区的至少正极一侧或负极一侧的一方就行。
另外，图8(C)所示半导体激光器2构造的情况下，只给一方的带区施加驱动电流进行使用，一方的带区有源层异常时，也可以让另一方的带区施加驱动电流进行使用。这时，规定一方的带区为多余，因而能够延长半导体激光器2产品寿命。
并且，当把上部电极27侧焊接到散热器58上使用时，采用散热器58侧上形成对应上部电极27的电极图形的办法，可以独立驱动这2个带区。
上述实施例中，虽然说明InP系掩埋型BH构造的半导体激光器2，但是也可以是例如，如图9所示那样的GaAs系脊形波导型的半导体激光器2。如图9所示，该半导体激光器2是在由n-GaAs构成的衬底40上面，层叠n型下部包层41、有源层42、p型上部包层43、绝缘层44、以及p-GaAs层45，形成2个脊形部分。在绝缘层44和p-GaAs层45上面形成上部电极(p电极)46，衬底40的底面上形成下部电极(n电极)47。
脊形部分垂直于图9纸面的方向带状延伸而成，该脊形部底下部分的有源层42各自发光。把该发光部分分别称为带区9、10。不用说，也可以制成InP系的脊型LD。
而且，本实施例中，虽然已说明半导体激光器2基本构造的法布里-珀罗型的半导体激光器2，但是本实施例中，DFB、DBR等也可以使用具备如后所述的波长选择装置的半导体激光器2。如果使用这种半导体激光器2，即使不用带有FBG的光纤8，也能获得振荡波长稳定的光输出。(第2实施例)图10是标准化表示本发明第2实施例的半导体激光器模块M2构成的说明图。如图10所示，第2实施例中，倾斜成楔形形成PBC7的第1激光K1和第2激光K2的入射面，使作为正常光线的第1激光K1沿光纤8的轴线方向传播。此外都与第1本实施例的半导体激光器模块大约同样。
根据第2实施例，由于作为正常光线的第1激光K1沿光纤8的轴线方向传播，所以不需要在半波长板6与第1透镜4之间配置棱镜5，会使构成简单。
并且，可以缩短半导体激光器模块M2的光轴方向长度，因而可以降低封装跷曲对高温环境光输出特性的影响。
另外，在第2实施例，为了易于调整中心轴附近的角度，也可以构成将半波长板6和PBC7固定于同一支承部件14上作为偏振波合成模块。(第3实施例)图11是标准化表示本发明第3实施例半导体激光器模块M3构成的说明图。如图11所示，第3实施例中，对轴线方向倾斜规定角度配置半导体激光器2和第1透镜4，使作为正常光线的第1激光K1通过第1透镜后沿光纤8的轴线方向传播。此外都与第1本实施例的半导体激光器模块大约同样。
根据第3实施例，由于作为正常光线的第1激光K1沿光纤8的轴线方向传播，所以不需要在半波长板6与第1透镜4之间配设棱镜5，会使构成简单。并且，可以只研磨PBC7的一方，因而与第2实施例比较可以简化研磨。
并且，可以缩短半导体激光器模块M2的光轴方向长度，因而可以降低封装跷曲对高温状态光输出特性的影响。
另外，在第3实施例，为了易于调整中心轴附近的角度，也可以构成将半波长板6和PBC7固定于同一支承部件14上作为偏振波合成模块。
上述实施例的半导体激光器模块M1～M3，高输出下偏振度小，能够出射波长稳定的激光，因而可用作掺铒光放大器和拉曼放大器的激发光源。(第4实施例)图12表示用于本实施例的半导体激光器模块中，与图4所示偏振波合成模块59不同构成的第4实施例的偏振波合成模块60的分解立体图，图13表示图12的偏振波合成模块60的侧面剖面图。还有，跟图4的偏振波合成模块59相同的部件给予相同的标号并省略说明。
如图12和图13所示，第4实施例的偏振波合成模块60，在长度方向具有形成变成收容部的沟部61a的支承部件61、嵌入支承部件61的沟部61a配置的第1调整片62和第2调整片63、配置于第1调整片62上边的棱镜5、配置于第2调整片63上边的PBC7、嵌入支承部件61的沟部61a配置的半波长板支架64、保持于半波长板支架64上的半波长板6、以及嵌入支承部件61的沟部61a开口侧形成都1台阶部61b并固定的板状顶盖65。
支承部件61、半波长板支架64和顶盖65由YAG激光可熔接的材质(例如Fe-Ni-Co合金，商标为コバ-ル)制作。并且，半波长板支架64也可以兼任隔板。
半波长板6的上部金属化，半波长板支架64的上部镀上金，半波长板6的上部和半波长板支架64的上部被焊接固定。
为了容易进行棱镜5和PBC7的定位，用可变形的材质制作第1调整片62和第2调整片63，例如用象焊料薄片(Sn-Pb等)那样的柔软构件、树脂等弹性构件制成。
偏振波合成模块60又安装有用YAG激光熔接法，固定在支承部件61的沟部61a的两个端部的第1制动板66和第2制动板67。如图13所示，第1制动板66和半波长板支架64通过夹持第1调整片62进行保持，并具有作为第1调整片62防动的隔板作用。并且，第2制动板67和半波长板支架64通过夹持第2调整片63进行保持，并具有作为第2调整片63防动的隔板作用。
另外，也可以预先在支承部件61上整体形成第1制动器66和第2制动器67。并且，第1制动器66和第2制动器67，也可以由透光材料，例如玻璃、树脂等制成。第1制动器66和第2制动器67，也可以是透镜、棱镜、光合成构件、偏振光旋转构件的某一种。
接着，说明第4实施例的偏振波合成模块60的装配方法。首先，在支承部件61的沟部61a的两端部，用YAG4激光熔接法固定第1制动器66和第2制动器67。
其次，在半波长板支架64上焊接保持半波长板6。
接着，在支承部件61的沟部61a上YAG激光熔接固定保持半波长板6的半波长板支架64。此时，要定位半波长板支架64，使第1调整片62和第2调整片63分别嵌入第1调整片62和第2调整片63与半波长板支架64之间。
接着，在第1制动器66与半波长板支架64之间的支承部件61沟部61a中嵌入配置第1调整片62。并且，在第2制动器67与半波长板支架64之间的支承部件61沟部61a中嵌入配置第2调整片63。
接着，在第1调整片62上安置棱镜5，第2调整片63上边安置PBC7。
然后，把顶盖65嵌入形成于支承部件61的沟部61a开口侧的台阶61b。推压棱镜5和半波长板6跟顶盖65的里面65a面接触。因此，第1调整片62和第2调整片63变形，将棱镜5和PBC7定位于要求的位置。
最后，用YAG激光熔接法固定顶盖65和支承部件61。
按照该偏振波合成模块60，推压棱镜5和PBC7的上面跟顶盖65的里面65a面接触，通过第1调整片62和第2调整片63的变形进行定位。在比沟部61a表面加工精度还要高的平面上，形成顶盖65的里面65a。因此，跟顶盖65的里面65a面接触的棱镜5和半波长板6的光入射面，对于顶盖65的里面65a垂直精密定位，因而能够很精密定位绕光轴的旋转方向θ。
由这个观点看，顶盖65的，与棱镜5或光合成构件7的该接触面的加工精度，按照JIS B 0601(JIS B 0031)，理想的是表面粗糙度满足最大高度Rmax≤10μm，中心线平均粗糙度Ra≤5μm，10点平均粗糙度Rz≤10μm的至少之一。
另外，第1调整片62和第2调整片63也可以成为整体。并且，也可以在棱镜5和PBC7上施行镀金，直接焊接固定于支承部件61的沟部61a。这时，就不需要第1调整片62和第2调整片63，然而很精密形成沟部61a的加工面是理想的。(第5实施例)上述半导体激光器2的第1带区9和第2带区10虽然在长度方向互相平行延伸形成，但是不限于此，例如，如图14所示也可以倾斜形成。图14中，右侧为出射光的方向，向右去因而带区9、10的间隔变窄。这时，因为从2个带区9、10出射的激光，在距半导体激光器2短距离处交叉，第1激光K1和第2激光K2通过第1透镜4以后，只在第1激光K1的光路上以可插入半波长板6的程度充分分离(图2中D′充分加大)，必要的传播距离(图2的L)缩短，因而能够缩短半导体激光器模块M的光轴方向长度。
另外，图14中向左方向出射光，同样也可以缩短上述传播距离L。(第6实施例)图15(A)～(C)是使用于本发明实施例的半导体激光器模块，并表示跟图8中所示半导体激光器2不同构成的第6实施例半导体激光器68。图15(B)和(C)分别是图15(A)的b-b线剖面图、c-c线剖面图。
如图15所示，第6实施例的半导体激光器68具有在n-InP衬底69的(100)面上，顺序层叠兼任成为的n-InP缓冲层个下部包层的n-InP包层70、GRIN-SCH-MQW(分布式折射率分离封闭在多量子阱)有源层71、p-InP包层72、掩埋层73、以及GaInAsP盖层74的构造。
在2个带区的各p-InP包层72内，以间距约230nm周期性分别形成具有膜厚20nm的p-InGaAs衍射光栅75。根据该衍射光栅75选择例如中心波长1480nm的激光。包含该衍射光栅75的p-InP包层72、GRIN-SCH-MQW活性层71和n-InP包层70上部被加工掺台面式带状，借助于形成的n-InP闭塞层76和p-InP闭塞层77掩入台面式带的两侧，作为电流阻塞层。并且，GaInAsP盖层74的上面形成p侧电极78，n-InP衬底69的里面形成n侧电极79。
作为半导体激光器68长度方向的一个端面上，形成反射率80％以上的高反射率的第1反射膜80，作为另一端面的光出射端面上，形成反射率在5％以下的低光反射率的第2反射膜81。发生于由第1反射膜80和第2反射膜81形成的光共振器的GRIN-SCH-MQW有源层71内的光，经过第1反射膜80反射，通过第2反射膜81出射，就作为激光出射。
半导体激光器68例如用作拉曼放大器的激发光源时，其波长为1300nm～1550nm，设定共振器长LR在800μm以上且在3200μm。
可是，一般地说，假定等效折射率为n，由半导体激光器的共振器发生的纵模间隔Δλ，就可以用下式表达。就是Δλ＝λ02/(2nLR)在这里，假设振荡波长λ0为1480μm，等效折射率为3.5，当共振器长为800μm时，纵模的模间隔Δλ约为0.39nm，共振器长为3200μm时，纵模的模间隔Δλ约为0.1nm。即，共振器长度越长，纵模的模间隔Δλ变得越窄，这样就意味着一般使共振器长度越长，对用于振荡单一纵模激光的选择条件变得越严格起来。
另一方面，衍射光栅75按照其布拉波格波长选择纵模。由该衍射光栅75制成的选择波长特性，表示为图16中示出的振荡波长频谱82。如图16所示，本实施例中，在具有衍射光栅75的半导体激光器发生的振荡波长频谱半宽Δλh表示的波长选择特性内，要存在多个振荡纵模。现有的半导体激光器中，假定共振器长LR为800μm以上，因为单一纵模振荡难以发生，所以不用具有这种共振器长LR的半导体激光器。但是，在本实施例的半导体激光器68中，由于设定共振器长LR为积极式800μm以上，要在振荡波长频谱半宽Δλh内包含多个振荡纵模的状态振荡激光。图16中，在振荡波长频谱半宽Δλh内有3个振荡纵模83a～83c。
要是使用具有多个振荡纵模的激光的话，跟使用单一纵模激光的情况相比，可以持续抑制激光出射的峰值强度，获得多个纵模整体的高的激光输出强度值。例如，在本实施例所示的半导体激光器68中，具有图17(B)表示的分布曲线，可在低峰值下获得高激光输出强度值。对于此，图17(A)是获得相同激光输出时的单一纵模振荡的半导体激光器的分布曲线，具有高的峰值。
在这里，把半导体激光器用作拉曼放大器的激发光源时，为了增加拉曼增益，增大激发光输出功率是理想的，另一方面其峰值高的话，就发生感应布里渊散射，发生噪音增加的这种不适合。感应布里渊散射的发生由于存在发生感应布里渊散射的阈值光强度Pth，如图17(B)所示，使半导体激光元件以多个纵模振荡，将各纵模峰值强度抑制在感应布里渊散射阈值Pth范围内，可以获得高激发光输出功率，其结果，能够抑制了噪声放大同时获得高的拉曼增益。
并且，如图16所示，振荡纵模83a～83c的波长间隔(振荡模间隔)Δλ为0.1nm以上。这是由于，把半导体激光器68用作拉曼放大器的激发光源时，振荡模间隔Δλ为0.1nm以下，感应布里渊散射发生的可能性提高了的缘故。其结果，按照上述模间隔Δλ的公式，在振荡波长为1480μm的情况中规定上述的共振器长LR在3200μm以下是理想的。
由于拉曼放大器中增益依存于信号光的偏振方向，为了解决由于信号光的偏振方向的拉达姆性引起的增益变动问题，需要对激发光消偏振(无偏振化)。本发明第1至第6实施例的半导体激光模块，获得偏振合成激光，与单一带区的输出光相比，偏振度低(DOP)，很适用于拉曼放大，但是在偏振合成不能充分降低偏振度低(DOP)的情况中，还要进行消偏振。因而就有了以偏振保持光纤传播激光进行消偏振的方法。这时，振荡的纵模数是多个，要缩短激光的相干长(可干涉长度)，要缩短消偏振所需的偏振保持光纤的长度。由此观点出发，希望在振荡频谱的半值宽Δλh内存在3个以上的纵模，特别是，存在4个或5个纵模时，所需的偏振保持光纤的长度急剧缩短。因而，由于在振荡频谱的半值宽Δλh内存在3个以上、最好4个以上的纵模，可缩短消偏振所使用的偏振保持光纤的长度，从而简化了放大器的构成，同时降低了成本。
在这里，振荡波长频谱宽度过宽的话，由波长合成耦合器产生的合并损耗就会增大，同时由于振荡波长频谱宽度内的纵模的变动，决定发生噪音或增益变动。因此，设定振荡波长频谱8 2的半宽Δλh为3nm以下，最好为2nm以下。
进而，在利用光纤黑色光栅(FBG)的半导体激光器模块的情况下，由于FBG与光反射面之间的共振增大相对强度噪音(RIN)，分布的频率轴上出现周期的尖峰，因而在放大的信号中增加了噪声。对于此，在采用本实施例的半导体激光器68的半导体激光器模块中，在带区上设衍射光栅75，这样可以获得无噪声峰的、波长稳定的激光，所以可以进行低噪声的拉曼放大。
而且，使用FBG的半导体激光器模块时，需要使有FBG的光纤和半导体激光器光耦合，而且需要装配半导体激光器时的光轴对合，因此费时费力。对于此，在本实施例的半导体激光器68中，不是共振器而是用于光输出的光轴对合，因此器装配变得容易了。
并且，使用FBG的半导体激光器模块时，共振器内有机械接合部分(即，法兰盘1a与支撑带FBG光纤8的套圈23由YAG激光焊接的接合)，因此由于振动等原因有时发生激光振荡特性变化。对于此，在本实施例的半导体激光器68中，由于不需要构成共振器的机械接合部分，所以就没有由机械上的振动等引起的激光振荡特性变化，可以获得稳定的光输出。
按照本实施例，半导体激光器68借助于衍射光栅75进行波长选择，根据把振荡波长设为1300～1550μm，共振器长LR设为800～3200μm，振荡波长频谱82的半宽Δλh内要出射具有多个振荡纵模，最好是4条以上振荡纵模的激光。其结果，作为拉曼放大器的激发光源使用时，不会发生感应布里渊散射，可以获得稳定而且高的拉曼增益。
并且，由于衍射光栅75是在半导体激光器元件68带区内形成，使具有FBG的光纤与半导体激光器元件的外部光耦合，就没有机械上振动等引起的光耦合变动。(第7实施例)图18(A)～(C)表示第7实施例的半导体激光器构成的长度方向纵剖面图。
上述第6实施例中，由于加长共振器长LR，使其振荡波长频谱82半宽Δλh内变成多个纵模。因此，第7实施例中，要采用使衍射光栅的光栅长度LG或耦合系数变化的办法，改变振荡波长频谱82的半宽Δλh，因此半宽Δλh内的纵模数相对地变成多个。
如图18(A)所示，半导体激光器84a配置衍射光栅75的构成跟第6实施例的半导体激光器68不同，同时第2反射膜81的反射率不同。其它的国耻都跟半导体激光器68相同，对同样构成部分，给予同样标号，并省去说明。
从具有反射率2％以下，较好1％以下，最好0.％以下的低光反射率的第2反射膜81向具有反射率80％以上高反射率的第1反射膜80侧，在规定长度LG1部分上形成衍射光栅75，而规定长度LG1以外的p-In包层72上不形成衍射光栅75。
并且，图18(B)表示是第7实施例的变形例半导体激光器84b构成的长度方向纵剖面图。该半导体激光器84b具有设于第1反射膜80侧的衍射光栅75，同时第1反射膜80的反射率设为低光反射率。即，从具有反射率0.1～2％的低光反射率的第1反射膜80朝向反射率1～5％的低光反射率的第2反射膜81侧，在规定长度LG2部分上形成衍射光栅75，而规定长度LG2以外的p-In包层72上不形成衍射光栅75。
而且，图18(C)表示作为第7实施例又一变形例的半导体激光器84c构成的长度方向纵剖面图。该半导体激光器84c就是应用图18(A)所示的衍射光栅75和图18(B)所示的衍射光栅75的构成。
即，该半导体激光器84c具有从具有反射率2％以下的低光反射率的第2反射膜81朝向反射率2％以下的低光反射率的第1反射膜80侧，在规定长度LG3部分形成的衍射光栅75和从该第1反射膜80朝向第2反射膜81在规定长度LG4部分形成的衍射光栅75。
由于改变图18所示衍射光栅75的规定长度，振荡纵模的模间隔Δλ即使是固定的，也能够改变图16中所示的振荡波长频谱82的半宽Δλh。
即，因为扩大振荡波长频谱82的半宽Δλh，所以对衍射光栅75的长度缩短也有效。因而，如实施例所示，不是在共振器(GRIN-SCH-MQW有源层71)的整个长度内添设衍射光栅75，而要该共振器的一部分内形成衍射光栅75。
这时，根据衍射光栅75对共振器的位置，不满足振荡相位条件，就不可能得到充分的特性，因而如图18(A)所示，将第2反射膜81作为起点向第1反射膜80的方向延伸至共振器的中途形成衍射光栅75时，最好，作为第2反射膜81要施加具有2％以下反射率的低光反射率涂层，作为第1反射膜80施加具有80％以上反射率的高光反射率涂层。并且，如图18(B)所示，将第1反射膜80作为起点向第2反射膜81的方向延伸至共振器的中途形成衍射光栅75时，最好，作为第1反射膜80要施加具有2％以下反射率的低光反射率涂层，作为第2反射膜81施加具有1～5％反射率的低光反射率涂层。进而，如图18(C)所示，分别在第2反射膜81和第1反射膜80侧形成衍射光栅75时，最好，作为第2反射膜81和第1反射膜80，同样施加具有反射率80％以下的低光反射率涂层。
如图18(A)所示，第2反射膜81侧形成衍射光栅75时，最好，设定衍射光栅75自身反射率较低，如图18(B)所示，第1反射膜80侧形成衍射光栅75，设定衍射光栅75自身反射率较高是理想的。并且，如图18(C)所示，在第2反射膜81侧和第1反射膜80侧双方形成衍射光栅75时，最好一方设定衍射光栅75自身反射率较低，另一方设定衍射光栅75自身反射率较高。由此，一面满足衍射光栅75的驳斥选择特性，一面可以减少第1反射膜80和第2反射膜81的法布里-珀罗型共振器的影响。
具体点说，图18(A)所示的半导体激光器，共振器LR为1300μm，衍射光栅75的光栅长LG1为50μm，耦合系数K和光栅长的积k·LG为0.125。采用这样的衍射光栅75时，振荡波长频谱82的半宽Δλh约为2nm，半宽Δλh内可含有3～8条左右的振荡纵模。
并且，图18中，在第2反射膜81侧或第1反射膜80侧，或者第2反射膜81侧和第1反射膜80侧设置衍射光栅75，然而不限于此，也可以沿着GRIN-SCH-MQW有源层71，对于共振器形成具有其部分长度的衍射光栅75。但是，理想的是考虑衍射光栅75的反射率。
该第7实施例中，设定衍射光栅75对共振器LR的长度为部分上的长度，由于适当改变该衍射光栅75的光栅长度LG和耦合系数KLG，可以获得要求的振荡波长频谱82半宽Δλh，可以该半宽Δλh内振荡具有多个振荡纵模的激光，并实现具有跟第6实施例同样作用效果的半导体激光器。(第8实施例)图19表示本发明第8实施例的半导体激光器构成的长度方向纵剖面图。
上述第6和第7实施例中，衍射光栅75的光栅周期是固定的，然而本第8实施例中，要采用周期性改变衍射光栅75的光栅周期的线性间断式光栅，因此，使衍射光栅75的波长选择特性发生摇摆，扩大振荡波长频谱82的半宽Δλh，使Δλh内的纵模数增加。
如图19所示，半导体激光器85，具有周期性变化光栅周期的线性间断式(チャ-プド)光栅的衍射光栅75。其它的构成都跟第6实施例的半导体激光器68相同，对同一构成部分给予同一标号，并省去说明。
图20表示衍射光栅75的光栅周期的周期性变化图。如图20所示，该衍射光栅75具有平均周期是3230nm，以周期C反复±0.15nm周期摇摆(偏差)的构造。通过±0.15nm周期摇摆，衍射光栅75的反射带宽具有约2nm的半宽，因此，在振荡波长频谱的半宽Δλh内具有3～6条左右的振荡纵模。
上述第8实施例中，虽然在共振器长度LR的整体上形成线性间断式光栅，然而不限于此，如第7实施例所示，也可以对共振器长度LR，部分地配置线性间断式光栅的衍射光栅75。即，也可以形成上述第8实施例所示的间断式光栅，将其应用于第7实施例。
并且，上述第8实施例中，虽然设定以固定的周期C改变光栅周期的线性间断式光栅，但是不限于此，也可以在周期∧1(230nm+0.15nm)与周期∧2(230nm-0.15nm)之间，随机改变光栅周期。
进而，如图21(A)所示，作为每一次交互反复周期∧1与周期∧2的衍射光栅75a，也可以使其具有周期摇摆。并且，如图21(B)所示，作为分别多次交互反复周期∧1与周期∧2的衍射光栅75b，也可以使其具有周期摇摆。进而，如图21(C)所示，作为具有连续多次的周期∧1与连续多次的周期∧2的衍射光栅75c，也可以使其具有周期摇摆。并且，也可以使其配置补足具有周期∧1与周期∧2之间离散的不同值周期。
本第8实施例中，由于作为设于半导体激光器的衍射光栅75，使用线性间断式光栅等，对于平均周期具有±0.05～0.2nm左右的周期摇摆，由此，取衍射光栅75的反射带宽的半宽决定振荡波长频谱的半宽Δλh，使得半宽Δλh内输出包含多个振荡纵模的激光，其结果能够实现跟第6实施例或第7实施例同样作用效果的半导体激光器。(第9实施例)第6～第8实施例的半导体激光器中，由设于2个带区的衍射光栅75选择的驳斥是大致相同的。对于此，第9实施例的半导体激光器中，要选择设定，使其2个带区设定的衍射光栅75选择的波长不同。
由2个带区的衍射光栅75选择的波长稍微偏差时(0.1以上不到3nm，例如约0.5nm左右)，作为两带区出射光的叠合得到的频谱，在该波长半宽内，具有更多的纵模。因此，可以更有效地降低DOP，适合于拉曼放大器用。
并且，为使2个带区射出相互有数nm～数十nm(例如3nm以上)不同波长的激光。可以设计不同波长衍射光栅75。这时，由1个半导体激光器元件的2个带区出射的激光，由封装体1中的波长合成元件进行波长合成，因而，多个半导体激光器模块射出激光进行波长合成时，不需要现有技术外部的波长耦合器，并可小型化，又节省部件。
这种情况下，有需要在各自波长控制光输出的情况，因此，如图8(C)所示，在2个带区之间形成隔离沟38，通过以绝缘膜被覆该隔离沟38表面，将2个带区电隔离是理想的。
在通过以上第6～第9实施例中，任意组合衍射光栅75形成2个带区，就可任意设定从半导体激光器模块输出光的波长。
对这样射出相互波长不同激光的2个带区出射的光进行波长合成时，不用金红石等双折射物质，即，例如使用进行波长合成时可不使用半波长板6。(第10实施例)如第1～第5实施例的那样，在出射2束激光的双带型半导体激光器模块中，安装形成有FBG的偏振波保存光纤时，通常进行调整使激光偏振方向与偏振波保存光纤的偏振保存轴一致。
对此，第10实施例中，采用2个带区设有衍射光栅75的第6～第9实施例的半导体激光器，假定不要FBG，进而进行光偶合，使偏振波保存光纤的偏振保存轴跟半导体激光元件的各激光的偏振方向偏移45°。因此，可把偏振波保存光纤功能作为消偏振器，能够更有效地降低DOP。(第11实施例)图22(A)是标准化表示本发明第12实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
如图22(A)所示，第11实施例中，采用2个带区上设有衍射光栅75的第6～第10实施例的半导体激光器(代表为标号86)，不需要在光纤8上设置FBG等的光反射部15，进而，在第1透镜4与第2透镜16之间，配置只有向光纤8的方向透过从半导体激光器86出射的第1激光K1和第2激光K2的光隔离器94。此外都跟第1实施例的半导体激光器模块大致同样。因为配置光隔离器94，可以防止反射回光并稳定半导体激光器68的工作。另外，采用在第1激光K1和第2激光K2保存平行的地方，例如棱镜5与半波长板6之间配置光隔离器94的办法，可以相应用一个光隔离器94。
不使用隔离器94，为使激光K1、K2斜着射入PBC7的入射面，使PBC7倾斜，从而也可防止反射返回光耦合到半导体激光元件2。在本发明中，由于半波板6与PBC7是固定于同一支承部件14上，构成了偏振波合成组件60，容易进行角度调节。而且，如图22(B)所示，将PBC7的入射面加工成相对于z轴方向只倾斜角度β(如4°)，就可防止反射回光耦合进半导体激光元件2。(第12实施例)图23是标准化表示本发明第12实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
如图23所示，第12实施例中，要构成从具备2个带区9、10的半导体激光器2出射的第1激光K1和第2激光K2之中，第2激光K2通过第1透镜4的中心点和光纤8的轴线方向作为特征。
在PBC7中，对第2激光K2的光轴垂直形成第2激光K2的第2输入部7b和输出部7c，并对这些面倾斜形成第1激光K1的第1输入部7a。此外各方面都跟第1实施例大略同样。
根据第12实施例，第2激光K2通过第1透镜4的中心点和光纤8的轴线方向，第1激光K1由于第1透镜4而扩大与第2激光K2的间隔，因而不需要设置棱镜，可使构成简单。
并且，可缩短半导体激光器模块的光轴方向长度，因而能够减少在高温状态中封装跷曲引起的光输出特性的变化。
此外，由于PBC7的输入部分7a形成倾斜面，所以可进行单侧研磨，使P87造价低。
另外，即便在第12实施例中，为了容易绕中心轴调整角度，也可以在同一支承部件14上固定半波长板6和PBC7构成作为偏振波合成模块。(第13实施例)图24是标准化表示本发明第13实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
如图24所示，第13实施例中，将沿光轴方向设置多个(图24的例子中为2个)棱镜5a、5b作为特征。棱镜5a、5b具有输入2束激光K1、K2的平坦的输入部和跟其非平行形成的平坦的输入部。此外的各方面都跟第1实施例的半导体激光器模块大致同样。根据第13实施例，能够使2束激光K1、K2成为高精度平行。另外，本实施例中，可使用第6到第9实施例所示的、各带区具有相互波长不同的衍射光栅75的半导体激光器元件。(第14实施例)图25是标准化表示本发明第14实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
如图25所示，第4实施例中，使用跟第3实施例同样的棱镜5a、5b，然而是以通过第1透镜4的第1激光K1和第2激光K2大致叠合的位置上配置棱镜5a入射面作为特征。本实施例半导体激光元件2中，各带区9、10具有相互波长不同的衍射光栅75。根据第4实施例，规定使通过棱镜5的大致叠合的2束激光K1、K2入射聚光透镜6，可将构成做得更简单。另外，棱镜5a、5b起波长合成功能。
并且，能够缩短半导体激光器模块的光轴方向长度，因而可降低高温状态下因封装跷曲引起的光输出特性变化。(第15实施例)图26表示本发明第15实施例的光电二极管(受光器件)3的例子说明图。
光电二极管3，如图26(A)所示，也可以是接收从半导体激光器2的各带区9、10后侧端面(图26中左侧)出射光的波导型受光器件。
并且，也可以设置多个光电二极管3，如图26(B)所示，接收从半导体激光器2各带区9、10后侧端面出射的各光进行监控。这时，理想的是要在半导体激光器2与光电二极管3之间配置分离的透镜95，以便扩大从半导体激光器2出射的各光间隔。
进而，如图26(C)所示，光电二极管3也可以分别接收从半导体激光元件2各带区9、10的前侧端面射出，由棱镜5反射的光并进行监控。
根据光电二极管3监控结果，例如按照APC(Auto Power Control自动功率控制)电路，分别调整驱动半导体激光器2的电流量，恒定控制光输出强度。
按照这些构成，就能够2个带区分别独立架设APC控制，可将激光K1、K2保持在任意的平衡光强度。(第16实施例)图27是标准化表示本发明第16实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
如图27(A)所示，第16实施例的半导体激光器模块具有具有隔开间隔形成的多个(图27的例子中为2个)带区9、10，从各带区9、10前侧端面出射多束激光K1、K2的半导体激光器2；将从半导体激光器2出射的多束激光分别聚光于焦点的第1透镜4；对通过第1透镜4的多束激光起光合成作用的棱镜97；以及接收从棱镜97出射的激光送出外部的光纤8。
在半导体激光器2的的带区9、10中设置上述的衍射光栅75，使带区9、10以各自不同的波长出射激光。
第16实施例中，作为棱镜97，如图27(B)所示采用楔形棱镜。该楔形棱镜入射侧表面上，设置与入射光波长和入射角相对应反射或透射光的波长选择滤光器97a。波长选择滤光器97a例如由介质多层膜形成。
图28表示入射波长选择滤光器97a时的光透射率的曲线图。如图28所示，随入射波长选择滤光器97a的角度不同而有不同光的透射率，入射角度为θb时，入射光的波长λx(θb)以下的光几乎100％透过，比λx(θb)长的光几乎100％反射。并且，入射角度为θa时，入射光的波长λx(θa)以下的光几乎100％透过，比λx(θa)长的光几乎100％反射。
并且，该楔形棱镜出射侧表面设有反射全部波长光的全反射膜97b和防止光反射的反射防止膜97c。
在第16实施例中，设定激光K1、K2波长分别为λa、λb，为使激光K1、K2入射波长选择滤光器97a的角度分别为θa、θb，倾斜配置棱镜97。
也就是说，这时第1激光K1如以角度θa入射波长选择滤光器97a的第1输入部I1，按照棱镜97折射率Np以角度θ′a透射，全反射膜97b(反射部)以θs(θa+楔形角度φ)的角度反射，到达第2激光K2的入射位置。
另一方面，第2激光K2如以角度θb入射波长选择滤光器97a的第2输入部I2，就按照棱镜97折射率Np以角度θ′b透射，第1激光K1以角度θ′b(2θs+楔形角度φ)反射给波长选择滤光器97a的第2输入部I2，因而合成第1激光K1和第2激光K2。合成后的激光(K1+K2)透过形成反射防止膜97c的输出部O。
本实施例的光模块，例如，按照以下这样的数值设计就可以实施。
(1)半导体激光器的各带区的偏振光波长λa＝1480nm，λb＝1460nm，
(2)在半导体激光器的出射端面(前侧端面)上的激光点半径为ωLD＝1.7μm(3)第1带区9与第1透镜4的光轴c的距离da＝-tanαa.f2＝19.16μm(4)第2带区10与第1透镜4光轴c的距离db＝-tanαb.f2＝-19.16μm(5)第一透镜的焦距f2＝720μm(6)第1透镜4的光轴c与第一激光K1的夹角αa＝(θa-θb)/2＝-1.524°(7)第1透镜的光轴c与第2激光K2的夹角αb＝(θb-θa)1/2＝1.524°(8)棱镜97的参数φ＝1°，Np＝1.5(9)在第一激光K1的入射位置处棱镜97的厚度t＝1mm(10)激光向棱镜的入射角和透射角θa＝12.050°，θa’＝8°，θb＝15.098°，θb’＝10°(11)第一激光K1和第二激光K2的入射位置间隔Δy≈2(tanθa+φ)t＝0.462mm(12)从第一透镜4的焦点位置到棱镜端面的光轴上的距离D≈Δy/(θb-θa)＝8.7mm(13)波长选择滤光器97a的遮断波长λx(θa)＝1486.5nm，λx(θb)＝1470nm，λx(0)＝1522.6nm(14)第2透镜的焦点距离f3＝2100μm(15)光纤滤模器半径ωf＝5μm这时，第1透镜4射出后的激光交差角度θ的容限误差(与光纤偶合效率从最大值降低1dB的角度大小)Δθ是0.013°程度。为了将两激光束交差角度的误差抑制在该容限范围内，可以制作各个零件为楔形角φ＝1±0.003°，da＝-db＝19.16±0.03μm、f2＝720±0.7μm。因此，可以使带区9、10与光纤8的耦合效率，分别达到80％以上。(第17实施例)图29是标准化表示本发明第17实施例的半导体激光器模块构成的说明图。
如29所示，第17实施例的半导体激光器模块具有具有隔开间隔形成的多个(图29的例中为3个)的带区9a、9b、9c，并从各带区9a、9b、9c的前侧端面出射多束激光K1、K2、K3的半导体激光器2；将从半导体激光器2出射的多束激光分别聚光于焦点的第1透镜4；把通过第1透镜4的多束激光进行光合成的棱镜97；以及接收从棱镜97出射的激光送出外部的光纤8。
半导体激光器2的的带区9a、9b、9c设有上述的衍射光栅75，使带区9a、9b、9c以各自不同的波长出射激光。
并且在第17实施例中，作为棱镜97，如图30所示，使用楔形棱镜。在该楔形棱镜的入射侧表面上，设置对应于入射光波长和入射角，将光反射或透射的波长选择滤光器97a。波长选择滤光器97a例如是由介电体多层膜形成的。此外楔形棱镜的出射侧表面上，形成反射全部波长光的全反射膜(反射部)97b和防止反射的反射防止膜(输出部)97c。
按照第17实施例，设定激光K1、K2、K3波长为λa、λb、λc时，为使入射波长选择滤光器97a的激光入射角分别为θa、θb、θc。
这时，第1激光K1如果以角度θa入射波长选择滤光器97a的第1输入部I1，则按照棱镜97的折射率Np以角度θ′a透射，在全反射膜97b(反射部)以θs(θa+楔形角度φ)的角度反射，到达第2激光K2的第21输入部I2。
一方面，第2激光K2如以角度θb入射波长选择滤光器97a的第2输入部I2，就按照棱镜97的折射率Np以角度θ′b透射。第1激光K1在波长选择滤光器97a的第2输入部I2以角度θ′b(2θs+楔形角度φ)反射，因而合成第1激光K1和第2激光K2。合成后的激光(K1+K2)受全反射膜97b以θt(θ′b+楔形角度φ)的角度反射，并到达第3激光K3的第3输入部I3。
另一方面，第3激光K3如以角度θc入射波长选择滤光器97a的第3输入部I3，就按照棱镜97的折射率N p以角度θ′c透射。合成激光(K1+K2)，以θ′c(θt+楔形角度φ)角度反射给波长选择滤光器97a的第3输入部I3，因而对第3激光K3和合成激光(K1+K2)进行合成，合成后的激光(K1+K2+K3)透过形成有反射防止膜97c的输出部。
在这里，每束激光在楔形棱镜内的反射次数不同，所以到达输出部O的传播路径长度也不同。要将这样的多束激光光耦合到单一光纤，由于各激光的光束腰部位置偏离，要获得高耦合效率是困难的。因此，有必要进行各激光路径的补偿。
为此目的，第17实施例中，为了进行第1激光K1的光程校正，在棱镜97的前侧配置光程校正棱镜96(参照图31)。
借助于光程校正棱镜96，除了各带区射出的激光在z方向的高斯束的光束腰部位置偏离外，对x、y方向也可校正高斯束的光束腰部位置偏移(Δx、Δy)(这里，图31中，x方向是由低表面指向里面，y方向是由低下面批昨由面，z方向是由低左面指向右面)。
在这里，若设定光程校正棱镜96的光轴方向长度为L、y-z平面内射入光程校正棱镜96的激光入射角为θyz、透射角为θyz′、折射率为Nc，则y方向的校正量Δy可表示如下sinθyz＝Ncsinθyz′Δy＝L·tan(θyz-θyz′)/(1-tan(θyz-θyz′)tanθyz≈Lθyz(rad)·(1-1/Nc)。
x方向的校正量Δx也可用z-x平面内的入射角θzx和透射角θzx′，以同式公式来表示。
并且，z方向的校正量Δ为Δz ≈(1-1/Nc)L。
根据上式，由于光程校正棱镜的插入，可以补偿z方向的光路长度，同时由于绕y轴(在zx平面内)旋转调整该光程校正棱镜96，可进行对第1激光K1的光束腰部的x轴方向的位置偏移Δx补偿。由于绕x轴(在yz平面内)旋转调整该光程校正棱镜96，可进行对光束腰部的y轴方向的位置偏移Δy补偿。
这样，本实施例中，通过插入光程校正棱镜96，几乎可以完全校正光程差。同样，对于第2激光K2，也可以插入光程校正棱镜96进行光程校正。
按照本实施例，激光的光程上插入了光程校正棱镜96，因而即使各部件的加工公差相对不严格，也可以使各激光对光纤8的光耦合约为80％以上。
另外，本实施例中，因为用第1透镜4扩大多束激光的间隔，不能独立使各激光重合，所以可插入光程校正棱镜96。
本实施例的半导体激光器模块，例如，可以按照以下这样的数值进行设计就可以实施。
(1)半导体激光器的各带区的偏振光波长λa＝1490nm，λb＝1470nm，λc＝1450nm(2)在半导体激光器的出射端面(前侧端面)上的激光点尺寸为ωLD＝1.7μm(3)第1带区9a与第1透镜4的光轴c的距离da＝-tanαa.f2＝-38.4μm(4)使第二激光K2的光路与第一透镜4中心轴c相一致(5)第3带区9c与第1透镜4光轴c的距离da＝-tanαc.f2＝38.6μm(6)第一透镜的焦距f2＝720μm(7)第1透镜4的光轴c与第一激光K1的角度αa＝θa-θb＝-3.05°(8)第1透镜的光轴c与第3激光K3的角度αc＝θc-θa＝3.07°(9)棱镜的参数φ＝1°，Np＝1.5(10)在第一激光的入射位置处棱镜97的厚度t＝1mm(11)激光向棱镜的入射角和透射角θa＝12.050°，θa’＝8°，θb＝15.10°，θb’＝10°，θc＝18.17°，θc’＝12°(12)第一激光K1和第二激光K2的入射位置间隔Δy1≈2(tanθa+φ)t≈0.462mm(13)第2激光K2和第3激光K3的入射位置间隔Δy2≈2(tanθa+2φ/2θa+φ)t≈0.535mm(14)从第一透镜4的焦点到棱镜97端面光轴上的距离D≈Δy2/(θc-θb)(rad)＝10.0mm(15)波长选择滤光器97的遮断波长λx(θa)＝1502.77nm，λx(θb)＝1483.57nm，λx(θc)＝1460nm，λx(0)＝1536.62nm这时，第一激光和第三激光的光程差约为2.5mm。作为校正该光程差的光程校正棱镜，可使用硅(Nc＝3.4)，长为3.5mm。这种情况，参照图31，光程长的校正量Δz＝(1-1/Nc)L＝2.5mm，y方向的校正量Δy≈D(θb-θa)(rad)-Δy≈0.070mm，yz平面内棱镜入射角θyz＝1.25°。
而且，为使在第1透镜4和第2透镜16之间光束点径，比拟平行光的情况还小，调整第1透镜4和第2透镜16的位置，可取第1透镜4射出后的光束的交差角度θ的大容限误差Δθ，因而棱镜97的楔角ψ的容限误差ψ＝1±0.05，da，dc制作公差为＝±0.1。配置棱镜几乎无调整，就能低损耗地进行合波。
要是把上述第16和第17实施例普遍化的话，从半导体激光器2的第1～n(n为2以上的整数)的带区分别出射第1～第n波长的光时，棱镜97是具备分别入射第1～第n波长的光的第1～第n输入部、全反射光的反射部、及输出部的构成，各第i(i为2～n的全部整数)输入部和反射部要这样构成，从第i-1输入部入射光合成装置内的第1至第i-1光，在反射部中向第i输入部反射，并与第i波长的光合成，且合成后的第1～第n波长的光通过输出部跟光纤耦合。(第18实施例)第18实施例就是拉曼放大器中应用上述第1～第17的实施例所示半导体激光器模块的例子。
图33是表示作为本发明第12实施例的拉曼放大器构成的框图。该拉曼放大器，例如被用于WDM通信系统中。如图33所示，本发明第18实施例的拉曼放大器48具有输入信号刚的输入部49、输出信号光的输出部50、在输入部49和输出部50之间传输信号光的光纤51、发生激发光的激发光发生部52、对由激发光发生部52发生的激发光和传输给光纤(放大用光纤)51的信号光进行合并的WDM耦合器53。在输入部49与WDM耦合器53之间和输出部50与WDM耦合器53之间，分别设置只透射从输入部49向输出部50方向的信号光的光隔离器54。
激发光发生部52具有出射相互波段不同的激光的本发明实施例的多个半导体激光器模块M和对从半导体激光器模块M出射的激光进行合成的WDM耦合器55。
从半导体激光器模块M出射的激发光，通过偏振波保存光纤55a，由WDM耦合器55合成，并成为激发光发生部52的出射光。
在激发光发生部52发生的激发光，由WDM耦合器53跟光纤51耦合，另一方面，从输入部49输入的信号光在光纤51中与激发光合波放大，通过WDM耦合器53，从输出部50输出。
在光纤51内放大后的信号光(放大信号光)，介以WDM耦合器53和光隔离器54输入监控光分配用耦合器56。监控光分配用耦合器56向控制电路57分配放大信号光的一部分，并将剩余放大信号光作为出射激光从输出部50输出。
控制电路57反馈控制输入的一部分放大信号光，以便控制原来各半导体激光器模块M的激光出射状态，例如光强度，使光放大的增益相对波长变成平坦的特性。
该拉曼放大器48中，使用偏振合成各带区上出射光而进行无偏振光波化的半导体激光器模块时，可以得到高增益，同时不受信号影响，获得稳定的增益。
并且，使用在安装有带区设有衍射光栅75的半导体激光元件FBG的半导体激光器模块的情况中跟使用FBG的半导体激光器模块比较，可以降低相对强度噪音(RIN)，因而可以抑制放大后的信号光噪声。
进而，半导体激光器元件是以多个纵模振荡，所以不会发生感应布里渊散射，因而能够获得稳定，低成本而且获得高拉曼增益。
并且，图33输出的拉曼放大器虽然是后方激发方式，但是如上所述，为了半导体激光器模块出射无偏振化且相对降低了噪音强度(RM)的激发光，既可以是前方激发方式，也可以是双向激发方式，都可得到稳定的增益，而与信号光振无关。
该图33中示出的拉曼放大器，如上述那样可以应用于WDM通信系统。图34表示应用图33所示拉曼放大器WDM通信系统的构成框图。
图34中，从多台发射机87发送的波长λ1～λn的光信号由光合波器88合并，汇集到1条光纤89上。该光纤89的传输路径上边，根据距离配置与图33所示拉曼放大器相应的多个拉曼放大器90，放大衰减了的光信号。传输该光纤89上的信号，由光分波器91分波为多种波长λ1～λn的光信号，并被多台接收机92接收。另外，在光纤89上边，附加任意波长的光信号，有时也插入取出的ADM93(Add/Drop Multiplexer增/减多路转换器)。
本发明并不限定于上述实施例，在权利要求书所述技术事项范围内，可以有种种变更。
上述实施例的半导体激光器模块M中，虽然用同一冷却装置20冷却半导体激光器2和支承部件14，但是也可以使用另外的冷却装置，独立温度控制半导体激光器2和支承部件14。
并且，作为偏振光旋转装置，表示使用半波长板6，可是例如使用法拉第元件旋转偏振面也行。这时，如果采用在线圈内部配置法拉第元件，根据线圈中流动的电流大小可以变化施加于法拉第元件的磁场强度，通过调整流过线圈的电流大小，就可以分别补偿激光波长的偏差、由温度偏差引起的偏振面的旋转角的偏差。
并且，本发明实施例的半导体激光器模块，不仅用于拉曼放大用的激发光源，而且显然可以用作，例如0.98μm等的EDFA激发用光源。进而，也可以把本发明实施例的半导体激光器模块用作信号光源。
并且，半导体激光器2中形成的带区个数不限于2条或3条，也可以是4条以上。
根据本发明，在偏振光旋转装置和光合成装置的前级中因为具备具有隔开形成的第1带区和第2带区，从第1带区和第2带区的一方侧端面分别出射第1激光和第2激光的单一半导体激光器。将使它们在带区并列方向分离的单一的第1透镜由于具备入射从半导体激光器出射的第1激光和第2激光，由于能精确排列这样的带区，所以能够精度良好且再现性良好地决定2束激光的束点和其位置，因而能够稳定、光耦合高效地将光入射到光纤中。
将使它们在带区并列方向分离的单一的第1透镜因此能够以高的位置精度扩大2束激光的间隔，所以可由其前面的光学部件高精度合成这些2束激光。其结果，光学部件的加工或模块内的定位就很容易。
并且，可以使用带区间隔狭窄的单一半导体激光器，因而一个晶片所得的半导体芯片数量比以往增多，适合于大量生产。
并且，从单一半导体激光器的2个带区分别出射激光，并在带区的并行方向分离，因而可以缩小2个带区间的距离，接收半导体激光器来的激光的第1透镜，一个就够用。其结果，能够达到半导体激光器模块的小型化，同时可以缩短第1透镜的定位时间，达到缩短半导体激光器模块的制造时间。
并且，不需要使用球状透镜阵列、菲涅尔透镜阵列等一般不用的这种透镜阵列作为透镜，用通常使用的透镜就可以实施，因而降低制造成本。
并且，由于在大致同一方向上传播一个半导体激光器出射的多束光，使封装翘曲的影响仅限定于一个方向，所以能够达到光纤出射的光输出稳定化。
并且，由于从一个半导体激光器出射多束激光，这些光对封装的翘曲等，与光纤的耦合效率有相同变动倾向。因此，即使有时温度变动等，从光纤出射的光偏振度也稳定。
并且，因为利用一个半导体激光器，所以能够将用于冷却半导体激光器发热的珀耳帖元件等冷却装置小型化，可以达到降低电力消耗。
进而，从半导体激光器出射第1激光和第2激光，通过偏振光旋转装置转动第1激光或第2激光的偏振面，通过光合成装置对第1激光和第2激光进行偏振波合成，因而从光纤为高输出，并且能够出射偏振度小的激光。并且，在光纤上形成由FBG构成的光反射部时，可从光纤出射固定波长的激光。因此，作为要求高输出的掺铒拉曼放大器、进而要求低偏振波依存性和波长稳定性的拉曼放大器的激发光源，都可以应用上述半导体激光器模块。
权利要求
1.一种半导体激光器模块，其特征是包括具有由间隔隔开形成的第1带区和第2带区，从上述第1带区和第2带区的一个侧端面分别出射第1激光和第2激光的单一半导体激光器元件；入射从该半导体激光器元件出射的上述第1激光和第2激光，并在上述第1、第2带区的并列方向分离上述第1激光和第2激光的第1透镜；使上述第1、第2激光的至少一方偏振面旋转的偏振旋转装置；具有射入上述第1激光的第1输入部、射入上述第2激光的第2输入部，和对从上述第1输入部入射的第1激光和从第2输入部入射的第2激光进行合波出射的输出部的光合成装置；以及接收该光合成装置的上述输出部出射的激光，向外部送出的光纤。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器模块，其特征是具有接收上述半导体激光器元件各带区出射的光并进行监控的受光器件。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器模块，其特征是上述受光器件是接收从上述半导体激光器元件的各带区的另一个侧端面出射光的波导式受光器件。
4.根据权利要求2所述的半导体激光器模块，其特征是上述受光器件设有多个，用以接收上述半导体激光器各带区的另一个侧端面出射的光并进行监控。
5.根据权利要求4所述的半导体激光器模块，其特征是在上述半导体激光器与受光器件之间配置分离的透镜，使上述半导体激光器元件出射的各光间隔扩大。
6.根据权利要求2所述的半导体激光器模块，其特征是具有接收由上述光合成装置反射的光并进行监控的受光器件。
7.根据权利要求1至6任一项所述的半导体激光器模块，其特征是上述半导体激光器的第1带区和第2带区是互相平行延伸形成的。
8.根据权利要求1至7任一项所述的半导体激光器模块，其特征是上述第1带区与第2带区之间的间隔为100μm以下。
9.根据权利要求1至8任一项所述的半导体激光器模块，其特征是电气上绝缘至少正极侧或负极侧的一方，分别独立驱动上述半导体激光器元件的第1带区和第2带区。
10.根据权利要求1至9任一项所述的半导体激光器模块，其特征是上述第1透镜的定位，使从上述第1带区出射的第1激光的光轴和从第2带区出射的第2激光的光轴夹着上述第1透镜的中心轴并成为大致对称。
11.根据权利要求1至10任一项所述的半导体激光器模块，其特征是上述光合成装置是把上述第1输入部入射的第1激光和上述第2输入部的第2激光的某一方作为正常光线传输给上述输出部，同时把另一方作为异常光线传输给上述输出部的双折射器件。
12.根据权利要求11所述的半导体激光器模块，其特征是，为使上述正常光线沿光纤的轴线方向传播，上述光合成装置的第1输入部和第2输入部的各个面是倾斜形成的。
13.根据权利要求11所述的半导体激光器模块，其特征是，为上述正常光线沿光纤的轴线方向传播，相对上述轴线方向以规定角倾斜配置上述半导体激光器元件和第1透镜。
14.根据权利要求1至13任一项所述的半导体激光器模块，其特征是在上述第1透镜与上述光合成装置之间配置，入射第1和第2激光、使彼此光轴大致平行出射的棱镜。
15.一种半导体激光器模块，其特征是包括具有由间隔隔开形成的第1带区和第2带区，从上述第1带区和第2带区的一个侧端面分别出射第1激光和第2激光的半导体激光器元件；入射从该半导体激光器元件出射的上述第1激光和第2激光、并将上述第1激光和第2激光重叠的第1透镜；配置于通过该第1透镜的第1激光和第2激光大致重合的位置，大致平行合并第1激光和第2激光的棱镜；以及接收从该棱镜出射的激光，向外部送出的光纤。
16.根据权利要求1至15任一项所述的半导体激光器模块，其特征是具有将上述光合成装置合成的第1、第2激光光耦合到上述光纤中第2透镜。
17.根据权利要求16所述的半导体激光器模块，其特征是上述第1透镜的定位，使上述第1激光和第2激光在上述第1透镜与上述第2透镜之间结焦点。
18.根据权利要求1至17任一项所述的半导体激光器模块，其特征是设置有向半导体激光器元件反馈规定波长光的光反射部。
19.根据权利要求18所述的半导体激光器模块，其特征是上述光反射部是形成于光纤上的光纤式布拉格光栅。
20.根据权利要求19所述的半导体激光器模块，其特征是上述光纤是偏振光波保持光纤。
21.根据权利要求1至15，16至20任一项所述的半导体激光器模块，其特征是具有冷却上述半导体激光器元件的冷却装置和该冷却装置上边固定并安置上述半导体激光器元件的基台，上述基台上边固定上述第1透镜、上述偏振光旋转装置和光合成装置。
22.根据权利要求21所述的半导体激光器模块，其特征是上述半导体激光器元件介以散热器安置在上述基台上。
23.根据权利要求21或22所述的半导体激光器模块，其特征是上述基台包括固定上述半导体激光器元件的第1基台和固定于该第1基台上边固定上述第1透镜、上述偏振光旋转装置和光合成装置的第2基台。
24.一种制造权利要求1的半导体激光器模块的制造方法，其特征是包括将上述半导体激光器元件固定在基台上的第1步骤；在从上述半导体激光器元件出射激光的状态下，对上述第1透镜调芯对准并固定于上述基台上的第2步骤；在从上述半导体激光器元件出射激光的状态下，对上述光合成装置调芯对准并固定于上述基台上的第4步骤；以及在从上述半导体激光器元件出射激光的状态下，对上述光纤进行调芯对准并固定的第5步骤。
25.根据权利要求22所述的半导体激光器模块的制造方法，其特征是上述第2步骤后面具有在从上述半导体激光器元件出射激光的状态下，对上述偏振光旋转装置进行调芯并固定于上述基台上的第3步骤。
26.一种光放大器，其特征是利用上述根据权利要求1至23任一项所述的半导体激光器模块作为光放大用的激发光源。
27.根据权利要求26所述的光放大器，其特征是上述激发光源用于拉曼放大。
全文摘要
一种半导体激光器模块,具有:具有隔开间隔形成的第1带区9和第2带区10,从第1带区9和第2带区10分别出射第1激光K1和第2激光K2的半导体激光器2;入射从半导体激光器2出射的第1激光K1和第2激光K2,在不同焦点使第1激光K1和第2激光K2聚光的第1透镜4;使第1激光K1的偏振面旋转90度的半波长板6;对入射的第1激光K1和第2激光K2进行合波出射的偏振波合成构件部7;以及接收从偏振波合成构件7出射的激光送出外部的光纤8。
文档编号H01S5/00GK1366368SQ01143868
公开日2002年8月28日 申请日期2001年12月14日 优先权日2000年12月15日
发明者木村俊雄, 中江将士, 清水健男, 築地直树, 吉田顺自, 舟桥政树, 爱清武, 山本敏郎, 虎谷智明, 松浦宽, 小西美惠子 申请人:古河电气工业株式会社