現在の一般的なファイバーレーザーの励起光源として用いられるLDは図1のようにモジュール化され、光ファイバーが取り付けられている。ファイバーレーザーや光増幅器の励起用LDによく用いられるのは14ピンバタフライパッケージ(14-pin butterfly package)である[1]。
典型的な14ピンバタフライパッケージはシングルエミッタ型であり、LDチップ、光アイソレータ、熱電冷却素子(Thermoelectric Cooler:TEC)[2]、レーザー光モニタ用(出力または波長モニタ用)のフォトダイオード(Photo Diode:PD)で構成されており、フェルールに装着された光ファイバーで出力される。

図1:14ピンバタフライパッケージにおけるファイバーピッグテールLDの(a)外観(FBGあり)と(b)パッケージの中身

光を発生するLDチップはサブマウントにより温度制御のためのペルチェ素子[3]、[4](TEC)に取り付けられている。LDチップから出力されるレーザー光はマイクロレンズにより光ファイバー(シングルモード、マルチモード、偏波保持、大口径ファイバーなど)へ集光される。また、モニタPD(ここではPIN Diode:p-intrinsic-n Photo Diode[5])がある場合は、出力をモニタリングすることもできる。これらは精密な位置調整後、YAGレーザー溶接により固定されている。
ファイバーレーザーの励起用LDに用いられるファイバーピッグテールLDの種類を下表にまとめる[6]–[9])。シングルモードファイバー(Single-mode Fiber:SMF)ピッグテールLDはSMFとの光ファイバー融着が可能であり、主に希土類添加SMFを励起する。また、マルチモードファイバー(Multi-mode fiber:SMF)ピッグテールLDは励起コンバイナの励起ポートとの融着接続が可能であり、主に希土類添加ダブルクラッドファイバー(Double-clad fiber:DCF)の励起に用いられる。

LDの種類 ファイバーの種類 コア径 最大出力@CW 参考文献
シングルエミッタ型 SM ~10μm 0.8W [6]
MMF ~100μm ~25W [7]
バー型 MMF ~100μm ~30W [8]
スタック型 MMF ~600μm ~400W [9]

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Reference and Links

  • [1] 古河電気工業株式会社,“半導体レーザーモジュール及びこれを用いたラマン 増幅器, ” 特願 2001-272118, (2001).
  • [2] TEC Microsystems GmbH,“Inside a Butterfly – Miniature Thermoelectric Coolers for Telecom Applications ” (2009).
  • [3] 小原春彦, “ 熱電変換技術の最近の動向と将来展望, ” 独立行政法人産業技 術総合研究所 (2007).
  • [4] 株式会社KELK,“ペルチェ素子熱電変換モジュール,ペルチェ素子熱電変 換モジュールの製造方法および光通信モジュール, ”特願 2009-97029 (2009).
  • [5] B.Doherty, M.Watertown,“PIN Diode Fundamentals,”MicroNotes Series 701.
  • [6] 3S PHOTONICS S.A., 1999 CHP:Up to 750mW Kink-Free, FBG Stabi- lized 980nm Pump Laser Module datesheet.
  • [7] Oclaro Inc., BMU25-9xx-01/02-R:25W 9xxnm Uncooled Multimode Laser Diode Module datesheet.
  • [8] 浜松ホトニクス株式会社,“ 半導体レーザー:ファイバー出力タイプ ”.
  • [9] JENOPTIK Laser diode GmbH, JOLD-250-CAXF-6P2:Fiber-Coupled Diode Laser Stacks datesheet.
  • [10] Laser Diode Selection