专利名称：激光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括将来自激光源的激光分离的分束器的激光模块。以下的日本专利申请的内容通过引用并入本文2010年5月7日提交的第2010-107553号专利申请。
背景技术：
波分多路复用(WDM)通信涉及复用并通过单根光纤传输多个具有不同波长的光信号，在波分多路复用(WDM)通信领域中，被传输的信息量的增加产生了对具有更窄的波长间隔的光信号进行复用的需求。为了复用具有更窄的波长间隔的光信号，由激光源发射的激光的波长必须以高度精确的方式控制。因此，正在研究这样的激光模块，该激光模块使用分束器分离从激光源发射的部分激光(例如参见专利文献1和2)。专利文献1 第2002-185074号日本特开专利申请专利文献2 第2004-246^1号日本特开专利申请
发明内容
激光模块使用检测器检测由分束器分离的激光的光强和波长。激光模块基于检测结果控制激光源的温度，以控制从激光源发射的激光的波长。然而，在传统的激光模块中，分束器的入射表面相对于激光的角度在与安装分束器的表面平行的平面内变化。更具体地说，当分束器使用YAG(钇铝石榴石)激光焊、钎焊或树脂胶固定在安装表面上时，在安装过程中发生的移动使得分束器的入射表面的角度在与安装分束器的表面平行的平面内变化。当分束器的入射表面的角度在与安装分束器的表面平行的平面内变化时，分离光的光轴从设计预期的方向上偏离。由此，分离光不入射到根据该预期的方向布置的检测器上，因此不能检测到分离光的光强或波长。即使分离光入射到检测器上，如果检测器包括标准滤光器，由于分离光的入射角相对于标准滤光器变化，因此激光的波长不能准确地检测至IJ。因此，需要可防止分离光的光轴的方向在与安装分束器的表面平行的平面内变化的一种激光模块。鉴于上述问题，实现本发明，并且本发明的目的是提供一种激光模块，该激光模块可防止分离光的光轴的方向在与安装分束器的表面平行的平面内变化。为了解决上述问题并实现该目的，根据本发明的一个方面，提供一种激光模块，该激光模块包括激光源，所述激光源发射激光；和分束器，所述分束器分离从所述激光源发射的激光的一部分。所述分束器包括彼此平行的第一反射表面和第二反射表面，所述第一反射表面透射所述激光的第一部分并将所述激光的第二部分反射至所述第二反射表面。所述第二反射表面接收来自所述第一反射表面的激光的所述第二部分，并沿着平行于从所述激光源发射的激光的方向反射接收的激光。在激光模块中，所述第二反射表面透射所述接收的激光的第一部分，并沿着平行于从所述激光源发射的激光的方向反射所述接收的激光的第二部分。激光模块还可包括波长检测器，所述波长检测器接收由所述第一反射表面透射的激光的所述第一部分或由所述第二反射表面反射的激光的所述第二部分，并检测从所述激光源发射的激光的波长。波长检测器可包括标准滤光器，所述标准滤光器例如选择性地透射预定波长的激光。所述分束器具有通过接合多个棱镜形成的长方体形，并且所述棱镜之间所得的接合表面分别用作所述第一反射表面和所述第二反射表面。使用树脂胶接合所述棱镜。所述激光源是分布反馈式半导体激光元件。所述激光源可以是分布布拉格反射镜半导体激光元件。所述激光源可以是通过集成多个纵向单模半导体激光元件、半导体光放大器和复用器而获得的阵列型半导体激光元件，所述半导体光放大器放大从所述纵向单模半导体激光元件中的至少一个发射的激光，所述复用器将从所述纵向单模半导体激光元件中的至少一个发射的激光引导至所述半导体光放大器。技术效果根据本发明的激光模块，即使当分束器的入射表面相对于激光的角度在与安装分束器的表面平行的平面内变化时，分离光可以总是平行于入射的激光的方式分离。因此，可防止分离光的光轴的方向在与安装分束器的表面平行的平面内变化。
图1是从上方观察的根据本发明的第一实施方式的激光模块的剖视示意图。图2是如图1所示的激光源的示意图。图3是从上方观察的分束器的结构示意图。图4A和图4B示意性地示出分束器的入射表面相对于安装表面的角度的变化产生的分离光和透射光的光路径的变化。图5是从上方观察的本发明的第二实施方式的激光模块的剖视示意图。
具体实施例方式第一实施方式图1和图2用于描述根据本发明的第一实施方式的激光模块1的结构。图1是从上方观察的激光模块1的剖视示意图。图2是如图1所示的激光源2的结构的示意图。在该说明书中，在水平面中发射激光的方向定义为X轴，在水平面中垂直于 X轴的方向定义为Y轴，并且垂直于XY面的方向(即竖直方向)定义为Z轴。如图1所示，激光模块1包括激光源2、准直透镜3、匹尔特设备4、分束器5、光强监测光电二极管6、标准滤光器7、波长监测光电二极管8、光隔离器9、底板10、匹尔特设备 11、聚焦透镜12以及容纳所有这些构件的壳体13。如图2所示，激光源2包括半导体激光阵列21、波导管22、复用器23、波导管M、 半导体光放大器(SOA) 25以及弯曲波导管26。激光源2是通过将上述构件集成在单个衬底 27上形成的阵列型半导体激光元件。半导体激光阵列21包括形成为条形的多个纵向单模半导体激光元件(在后文中为“半导体激光元件”)211，以从前端面发射具有不同波长的激光。半导体激光元件211是分布反馈式(DFB)激光元件，并且其振荡波长可通过调节所述元件的温度而被控制。
更具体地说，每个半导体激光元件211的振荡波长可以在例如从大约3纳米至4 纳米的范围内变化。半导体激光元件211设计成使得其振荡波长之间具有大约3纳米至4 纳米的间隔。因此，通过切换半导体激光元件211并控制半导体激光元件211的温度，半导体激光阵列21可发射激光LB，该激光LB的波长区在比单个半导体激光元件更宽的频宽上连续。通过将振荡波长可在3纳米至4纳米的范围内变化的十个或更多个半导体激光元件211集成在一起，所产生的激光的波长可在30纳米或更大的波长区内变化。因此，这十个或更多个半导体激光元件211可覆盖用于WDM通信的整个波长区，其可以是例如从1. 53 微米至1. 56微米的C频段，或是从1. 57微米至1. 61微米的L频段。为每个半导体激光元件211提供波导管22，该波导管22将从相应的半导体激光元件211发射的激光LB引导至复用器23。复用器23例如可以是多模干涉(MMI)耦合器，并将来自波导管22的激光LB引导至波导管24。波导管M将来自复用器23的激光LB引导至半导体光放大器25。半导体光放大器25将波导管M引导的激光LB放大，并将放大的激光LB引导至弯曲波导管沈。弯曲波导管沈以相对于发射端面大约7度的角发射由半导体光放大器25沿X轴方向引导的激光LB。激光LB相对于发射端面形成的角度优选地调节为6度至12度的范围。由此，较少的光朝着半导体激光阵列21反射。下文基于图1描述激光模块1的结构。准直透镜3布置在激光源2的发射端面附近。准直透镜3使从激光源2发射的激光LB准直，并且将准直的激光LB引导至分束器5。 匹尔特设备4在在XY面内的水平安装表面上装载激光源2和准直透镜3。匹尔特设备4通过根据向激光源2输入的电流大小调节激光源2的温度来控制半导体激光元件211的振荡波长。分束器5透射来自准直透镜3的激光LB的一部分，并将该部分激光引导至光隔离器9。分束器5朝着光强监测光电二极管6和标准滤光器7分离来自准直透镜3的激光LB 的其余部分，即没有被分束器5透射的部分。光强监测光电二极管6检测由分束器5分离的激光LB的光强。光强监测光电二极管6将与检测的光强相对应的电信号输入到与激光模块1连接的控制设备。标准滤光器7具有与激光LB的波长有关的周期透射特性，并选择性地透射具有与所述透射特性相对应的光强的激光LB，以输入至波长监测光电二极管8。波长监测光电二极管8检测从标准滤光器7输入的激光的光强，并将与检测的光强对应的电信号输入至控制设备。标准滤光器7和波长监测光电二极管8用作本发明的波长检测器。由光强监测光电二极管6和波长监测光电二极管8检测的激光LB的光强由控制设备使用以执行波长锁定控制。具体地说，激光模块1由控制设备控制，以通过控制半导体光放大器25的驱动电流来执行波长锁定控制，使得由光强监测光电二极管6检测的激光LB的光强与由波长监测光电二极管8检测的激光的光强的比率与当激光的振荡波长和光强为预期值时获得的比率匹配。而且，激光模块1由于控制匹尔特设备4的控制设备而调节激光源2的温度。利用上述结构，激光模块1可控制激光LB的振荡波长和光强为预期值。光隔离器9限制从光纤14返回的光与激光LB重新组合。底板10设有平行于XY面的安装表面。激光源2、准直透镜3、分束器5、光强监测光电二极管6、标准滤光器7、波长监测光电二极管8和光隔离器9装载在底板10上。匹尔特设备11通过经由底板10调节标准滤光器7的温度来控制标准滤光器7的选定波长。聚焦透镜12将由分束器5透射的激光LB在光纤14中组合，以供输出。分束器5采用下列结构来防止在平行于激光模块1的安装表面的XY面内的分离光的光轴的方向的改变。以下参照图3、图4A和图4B描述分束器5的结构。图3是从上方观察的分束器5的结构的示意图。图4A和图4B示意性地示出了由于分束器5的入射表面的角度在平行于安装表面的平面内的变化引起的分离光和透射光的光路径的变化。如图3所示，分束器5具有通过使用树脂胶将棱镜51、棱镜52和棱镜53 附接在一起而形成的长方体形。例如，分束器5可以具有在X轴方向上的尺寸为1. 2毫米、 在Y轴方向上的尺寸为27毫米以及在Z轴方向上的尺寸为1.2毫米的长方体形。棱镜51、 棱镜52和棱镜53的接合表面布置成使得形成在棱镜51和棱镜52之间的接合表面M以及形成在棱镜52和棱镜53之间的接合表面55彼此平行。在棱镜51和棱镜52之间的接合表面M用作根据本发明的第一反射表面。具体地说，接合表面M通过透射由准直透镜3引导的激光LB的一部分而产生透射光TB1，并通过反射由准直透镜3引导的激光LB的其余部分而产生反射光RB1。透射光TBl被引导至光隔离器9。在棱镜52和棱镜53之间的接合表面55用作根据本发明的第二反射表面。具体地说，接合表面阳通过透射由接合表面讨反射的激光RBl的一部分而产生透射光TB2。接合表面55还通过沿着平行于激光LB的方向反射由接合表面M反射的反射光RBl的其余部分而产生反射光RB2。透射光TB2和反射光RB2分别引导至光强监测光电二极管6和标准滤光器7。由于接合表面M和接合表面55在具有上述结构的分束器5内彼此平行，即使当分束器5的入射表面56在XY面内与设计值偏离θ角时，如图4Α和图4Β所示，反射光 RB2(也是分离光)的光轴的方向总是平行于由准直透镜3引导的激光LB的光轴的方向。 因此，即使当分束器5的入射表面56相对于激光LB的角度在XY面内变化时，可防止反射光RB2的光轴的方向在XY面内变化。当分束器5的入射表面56在XY面内与设计值偏离θ角时，反射光RB2的光轴的方向不变化，但是透射光ΤΒ2的光轴的方向变化。因此，在本实施方式中，反射光RB2朝着标准滤光器7被引导，并且透射光ΤΒ2朝着光强监测光电二极管6被引导，标准滤光器7具有对激光LB的入射角的变化敏感的光特性。由此，防止了由激光LB的分离生成的光束入射在标准滤光器7上的方向与激光LB的光轴的方向不同。因此，波长监测光电二极管8可准确地检测激光LB的波长。下文描述了用于组装激光模块1的方法。当组装激光模块1时，首先，分束器5固定在底板10上，底板10上附接有激光源2、准直透镜3、匹尔特设备4、光强监测光电二极管 6和波长监测光电二极管8。分束器5可以使用涂抹至分束器5待安装的表面上的树脂胶而固定在底板10上。接着，光强监测光电二极管6被对齐，使得确保透射光ΤΒ2入射到监测光电二极管 6上。接着，标准滤光器7和光隔离器9固定在底板10上。最后，该底板10容纳在包括匹尔特设备11和聚焦透镜12的壳体13中，由此完成激光模块1的组装。如从上文的描述可了解的，根据本发明的第一实施方式的激光模量1，分束器5包括彼此平行的接合表面M和接合表面55。接合表面M透射激光LB的一部分，并朝着接合表面阳反射激光LB的其余部分。接合表面55反射由接合表面M反射的激光。利用此结构，反射光RB2的光轴的方向总是平行于激光LB的光轴的方向。因此，即使当分束器5的入射表面56相对于激光LB的角度在XY面内变化时，可防止反射光RB2的光轴的方向在XY 面变化。第二实施方式图5是从上方观察的根据本发明的第二实施方式的激光模块100的剖视示意图。 与激光模块1类似，激光模块100包括激光源2、准直透镜3、匹尔特设备4、分束器5、光强监测光电二极管6、标准滤光器7、波长监测光电二极管8、光隔离器9、底板10、匹尔特设备 11和聚焦透镜12，这些构件容纳在壳体13中。根据第一实施方式的激光模块1将分束器5的透射光TBl引导至光隔离器9，并将分束器5的反射光RB2引导至标准滤光器7。相反，激光模块100将分束器5的透射光TBl 引导至标准滤光器7，并将分束器5的反射光RB2引导至光隔离器9。分束器5的透射光TBl的方向与激光LB的光轴的方向相同，因此，防止透射光TBl 相对于标准滤光器7的入射方向与激光LB的光轴的方向不同。因此，波长监测光电二极管 8可准确地检测激光LB的波长。上面描述了发明人应用本发明所得的实施方式，但是本发明不限于上面提供的附图和说明，上面提供的附图和说明仅描述本发明的一部分实施方式。在上面的实施方式中，阵列型半导体激光元件用作激光源2，但是激光源2也可以是由单个DFB激光元件或DBR(分布布拉格反射镜)激光元件形成的纵向单模半导体激光元件，该激光源2不包括复用器23或半导体光放大器25。如果分束器5具有金属基底，则分束器5可以使用YAG激光焊或钎焊固定在底板10上。以此方式，基于上述实施方式可由本领域技术人员实现的其它实施方式、操作技术等均包括在本发明的范围内。附图标记列表1、100激光模块2激光源3准直透镜4、11匹尔特设备12聚焦透镜13 壳体14 光纤21半导体激光阵列22、M 波导管23复用器25半导体光放大器沈弯曲波导管27 衬底
51、52、53 棱镜Μ、55接合表面56入射表面211半导体激光元件
权利要求
1.一种激光模块，包括激光源，所述激光源发射激光；和分束器，所述分束器分离从所述激光源发射的激光的一部分，其中所述分束器包括彼此平行的第一反射表面和第二反射表面，所述第一反射表面透射所述激光的第一部分并将所述激光的第二部分反射至所述第二反射表面，以及所述第二反射表面接收来自所述第一反射表面的激光的所述第二部分，并沿着平行于从所述激光源发射的激光的方向反射接收的激光。
2.根据权利要求1所述的激光模块，其中所述第二反射表面透射所接收的激光的第一部分，并沿着平行于从所述激光源发射的激光的方向反射所接收的激光的第二部分。
3.根据权利要求1所述的激光模块，还包括波长检测器，所述波长检测器接收由所述第一反射表面透射的激光的所述第一部分或所述接收的激光的由所述第二反射表面反射的所述第二部分，并检测从所述激光源发射的激光的波长。
4.根据权利要求3所述的激光模块，其中所述波长检测器包括标准滤光器，所述标准滤光器选择性地透射预定波长的激光。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光模块，其中所述分束器具有通过接合多个棱镜形成的长方体的形状，并且所述棱镜之间所形成的接合表面分别用作所述第一反射表面和所述第二反射表面。
6.根据权利要求5所述的激光模块，其中使用树脂胶接合所述棱镜。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的激光模块，其中所述激光源是分布反馈式半导体激光元件。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的激光模块，其中所述激光源是分布布拉格反射镜半导体激光元件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的激光模块，其中所述激光源是通过集成多个纵向单模半导体激光元件、半导体光放大器和复用器而获得的阵列型半导体激光元件，所述半导体光放大器放大从所述纵向单模半导体激光元件中的至少一个发射的激光，所述复用器将从所述纵向单模半导体激光元件中的至少一个发射的激光引导至所述半导体光放大ο
全文摘要
防止分离光的光轴的方向在与安装分束器的表面平行的平面内变化。一种激光模块，包括激光源(2)，其发射被透镜(3)准直的激光；和分束器(5)，其分离从所述激光源发射的激光的一部分。所述分束器包括彼此平行的第一反射表面(54)和第二反射表面(55)。所述第一反射表面(54)透射所述激光的第一部分并将所述激光的第二部分反射至所述第二反射表面(55)。所述第二反射表面接收来自所述第一反射表面的激光的所述第二部分，并沿着平行于从所述激光源发射的激光的方向反射接收的激光。透射的激光或反射的激光的一部分引入光纤(14)。分束器(5)包括接合在平行六面体的两个棱镜，以实现分离的两个光束彼此平行并对激光源的不对齐不敏感。
文档编号H01S5/0687GK102474067SQ20118000319
公开日2012年5月23日 申请日期2011年5月6日 优先权日2010年5月7日
发明者有贺麻衣子, 木村俊雄, 菅谷俊雄 申请人:古河电气工业株式会社