JP2002156530A - 光アイソレータ付き光ファイバピグテイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の光アイソレータ付き光ファイバピグテイ
ルでは、直方体の光アイソレータ素子が傾斜したキャピ
ラリ端面に配置しているために、光ファイバへの結合損
失が増加するため、光アイソレータ素子の面積を大きく
しなければならず、部材コストが増加する問題点があっ
た。 【解決手段】光ファイバ４を保持する保持具の端面に、
少なくとも１枚の偏光子と少なくとも１枚のファラデー
回転子を一体化した光アイソレータ素子８を備えてお
り、該光アイソレータ素子８の光入出射面と上記保持具
の端面がそれぞれ光軸に垂直な位置からほぼ同じ角度で
傾斜しており、光アイソレータ素子８の外周側面は光軸
にほぼ平行にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信に用いる光ア
イソレータ付き光ファイバピグテイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】光アイソレータは、光通信において光部
品からのレーザー光源への反射戻り光の防止及び光ファ
イバアンプ内で光の共振発生を防止する為に使用され
る。

【０００３】従来のレーザー光源への反射戻り光を防止
する偏光依存型光アイソレータの断面図を図５、順方
向、逆方向の偏光の挙動を図６に示す。順方向とは光ア
イソレータに入射した光が透過する方向を示し、逆方向
とは光アイソレータに入射した光が透過しない方向を示
す。図５に示す様に光アイソレータは２枚の偏光子１
ａ、１ｂの間に配置されたファラデー回転子２と該ファ
ラデー回転子２に磁界を印加するマグネット６及び保持
治具９から構成される。

【０００４】光アイソレータに於いて、順方向ではＬＤ
１０から出射される光はレンズ１１によって平行光とな
り、偏光子１ａに入射する。図６に示す様に、偏光子１
ａを通過後は直線偏光となり、ファラデー回転子２で４
５°偏光面を回転し、偏光子１ｂを通過する。また、逆
方向では、偏光子１ｂを通過した光はファラデー回転子
２で４５°回転する。しかし、ファラデー回転子２の非
相反性により光は偏光子１ａの透過偏光方向と直交する
偏光方向となるため、偏光子１ａで光は減衰し、ＬＤ１
０に戻らない。これにより一方向からの光は通過させ、
逆方向の光の通過を阻止する機能を果たす。

【０００５】特開２０００−１６２４７５号公報に光ア
イソレータを光ファイバ端部に接合して用いる光ファイ
バ付き光アイソレータの技術を開示している。これは図
４に示すようにキャピラリ３の傾斜した端面に直方体の
アイソレータ素子８を貼り付ける構成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示した従来技術の場合、直方体の光アイソレータ素子８
が傾斜したキャピラリ３の端面Ｅに配置しているため
に、図４（ｂ）に示すように、入射光を光ファイバ４へ
結合するための光アイソレータ素子８における光通過領
域７を確保できなくなり、入射光の一部が光アイソレー
タ素子８入射面Ａの外側を通過する、いわゆる蹴られが
生じる事により、光ファイバ４への結合損失を増加させ
る問題があった。

【０００７】光アイソレータ素子８が１．５段型（偏光
子３枚、ファラデー回転子２枚）や２段型（偏光子４
枚、ファラデー回転子２枚）は、１段型と比較して光ア
イソレータ素子８の厚みがさらに厚くなるので、蹴られ
による結合損失増加がより顕著になる。蹴られを防ぐた
めには光アイソレータ素子８の面積を大きくしなければ
ならず、部材コストが増加する問題点があった。

【０００８】さらに従来技術では、キャピラリ３の端面
と光アイソレータ素子８間に空間を設けている実施の形
態を示しているが、直接配置する場合と比較して光ファ
イバまでの光路長が長くなることから、光アイソレータ
素子８を通過する際の光ビーム径が大きくなり、光通過
領域を確保するために光アイソレータ素子８面積を大き
くしなければならず、部材コストが増加する問題点があ
った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を鑑みて本発明
は、光ファイバを保持する保持具の端面に、少なくとも
１枚の偏光子と少なくとも１枚のファラデー回転子を一
体化した光アイソレータ素子を備えており、該光アイソ
レータ素子の光入出射面と上記保持具の端面がそれぞれ
光軸に垂直な位置からほぼ同じ角度で傾斜しており、光
アイソレータ素子の外周側面は光軸にほぼ平行として光
アイソレータ付き光ファイバピグテイルを形成した事を
特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
よって説明する。図１（ａ）に本発明の形態である光ア
イソレータ付き光ファイバピグテイルの断面図を示す。
光ファイバ４の保持具であるキャピラリ３付きフェルー
ル５のキャピラリ３端面に、２枚の偏光子１ａ、１ｂと
１枚のファラデー回転子２を一体化した光アイソレータ
素子８を備え、光アイソレータ素子８の光入出射面Ａ，
Ｂとキャピラリ３の端面Ｅがそれぞれ光軸Ｃに垂直な位
置からほぼ同じ角度で傾斜しており、光アイソレータ素
子８の外周側面Ｄは光軸Ｃにほぼ平行としてある。

【００１１】さらに、光アイソレータ素子８をキャピラ
リ３の端面Ｅに固定した後、マグネット６をフェルール
５端面に接着固定している。ピグテイルに使用するキャ
ピラリ３はジルコニアやアルミナセラミックスの他、ガ
ラス製や樹脂製も使用可能である。また、図示はしてい
ないが、ピグテイルに使用するコネクタにはＦＣコネク
タ、ＳＣコネクタ、ＭＵコネクタ、ＬＣコネクタ等が用
いられており、不図示のレーザダイオード（ＬＤ）から
発光される信号光を、コネクタを介して伝送できるよう
になっている。

【００１２】ここで、光アイソレータ素子８の光入出射
面Ａ、Ｂとキャピラリ３の端面Ｅは反射光がＬＤへ戻る
ことを防止し、かつ光通過有効領域を確保するために、
それらの光軸Ｃに垂直な面からの傾斜角度は４°以上１
５°以下であることが望ましく、光学素子８の入出射端
面Ａ、Ｂとキャピラリ３の端面Ｅの傾斜角度は同一であ
ることが望ましいが、それぞれの加工精度を考慮して±
２°の範囲であればよい。また、光アイソレータ素子８
の外周側面Ｄは、カットにおける加工精度の他に、光学
素子同士の屈折率差と入射角度から生じる光アイソレー
タ素子８内での光軸Ｃに対する光路の角度ズレを考慮し
て、光軸Ｃの平行方向に対して±３°の範囲であればよ
い。

【００１３】このような構造とすることで光アイソレー
タ素子８を小型化することが可能となり、部材コストを
低減することができる。

【００１４】本発明に用いる偏光子１にはガラス基板に
誘電体粒子を内包するタイプや誘電体積層タイプなどの
透過偏光方向と直交する偏光方向を吸収する偏光子の他
に、複屈折結晶などの偏光を分離して反射戻り光をＬＤ
の光路からずらす偏光子でも実施可能である。また、フ
ァラデー回転子２はＴｂ、Ｇｄ、Ｈｏを添加したＢｉ置
換ガーネットの他に、矩形のヒステリシスカーブを持
ち、自己磁界を有するガーネットでも実施可能である。
矩形のヒステリシスカーブを持ち、自己磁界を有するガ
ーネットの場合は、磁石不要となるため、部品点数、工
数を削減できる効果もある。

【００１５】図１（ｂ）には、偏光子１を３枚、ファラ
デー回転子２を２枚備えた１．５段型の光アイソレータ
素子８を搭載した場合を示す。アイソレータ素子８の入
出射面Ａ，Ｂの偏波方向を直交する場合は２枚のファラ
デー回転子２に磁界を印可する方向を同一にすることに
より達成でき、アイソレータ素子８の入出射面Ａ，Ｂの
偏光方向を同一にする場合はマグネット６を分割し、２
枚のファラデー回転子２に磁界を印可する方向を逆向き
にすることにより達成できる。図１（ｃ）には、偏光子
１を４枚、ファラデー回転子２を２枚備えた２段型の光
アイソレータ素子８を搭載した場合を示す。光アイソレ
ータの入出射面Ａ，Ｂにおける偏光方向の制御は１．５
段型と同様である。

【００１６】図２にこの光アイソレータ素子の製造方法
を示す。図２（ａ）に示すように四角形状で素子寸法よ
りも大きな偏光子基板２０と同一サイズのファラデー回
転子基板２２は光学接着剤を用いて接着する。次に該フ
ァラデー回転子基板２２と同一のサイズの偏光子基板２
１はその透過偏光方向が偏光子基板２０の透過偏光方向
に対して光軸回転方向に所定角度相互に回転した位置に
調整後接着固定する。偏光子基板２０とファラデー回転
子基板２２の接着面と、少なくとも偏光子基板２０、も
しくは２１のどちらか一方の、ファラデー回転子基板２
２との接着面の反対側の面には、屈折率の違いによって
生ずるフレネル反射を防止するための反射防止膜をコー
トしておくことが望ましい。

【００１７】次に、偏光子基板２０に同一サイズ以上の
平板型カバーガラス２３を前記光学接着剤が剥離しない
溶剤で容易に剥離する接着剤を用いて接着し、かつ、同
一サイズでガラスの一方の面を斜めにカットした楔型カ
バーガラス２４の傾斜面に偏光子基板２１を接着固定す
る。なお、楔型カバーガラス２４の傾斜面の傾斜角は光
アイソレータ素子８の傾斜角度と同一である。この一体
化された各基板とカバーガラスを、加工機を用いて図２
（ｂ）に記す点線方向に切断して任意の形状に多数個カ
ットする事が可能となる。そして、前記の平板型カバー
ガラス２３と楔型カバーガラス２４を、溶剤を用いて剥
離する。

【００１８】以上のようにして、図２（ｃ）に示す光ア
イソレータ素子８を製造すれば、所定角度に傾斜した楔
型カバーガラス２４上に積層・一体化した各基板から多
数個の光アイソレータ素子８をカッティングするので、
光アイソレータ素子８の傾斜角度は楔型カバーガラス２
４の傾斜角度を持ち、いずれの光アイソレータ素子８も
傾斜角度が同一な光アイソレータ素子８を多数個製造で
きる。

【００１９】図３には、本発明の光アイソレータ素子８
ａと従来の光アイソレータ素子８ｂにおける光通過領域
７の模式図を示す。従来の光アイソレータ素子８ｂに対
して、本発明の光アイソレータ素子８ａは必要最小限の
光通過領域７を十分確保できる構造である。これより、
本発明の光アイソレータ素子８ａでは従来例と比較して
小型化する事ができ、コスト削減を達成することが可能
である。

【００２０】以上のように作製した本発明の光アイソレ
ータ素子８ａの入出射端面の素子サイズの１辺は０．２
〜０．７ｍｍにする事が好ましい。これは１段型や２段
型等の光アイソレータ素子８の厚みでも必要最小限の光
通過領域７を十分確保するためである。

【００２１】

【実施例】ここで、本発明にかかる光アイソレータ付き
光ファイバピグテイルの試作を行った。

【００２２】ピグテイルは金属フェルール５にキャピラ
リ３を圧入固定し、キャピラリ３に光ファイバ４を挿入
し接着剤で固定し、キャピラリ３の端面Ｅは光ファイバ
４を含む面が光軸Ｃに垂直な面から８°傾斜するように
研磨した。

【００２３】また、図２に示すように、ガラス基板に金
属等の誘電体を内包した偏光子基板２０とファラデー回
転子２２のウエハーを接着剤で固定し、これらともう一
枚の偏光子基板２１を光学調整した後、接着剤で固定し
て光アイソレータ基板を作製した。このとき、ＬＤ出射
光が入射する側の偏光子基板２０の光通過面には対空気
ＡＲコートが施され、ファラデー回転子基板２２の光通
過面の両面には対接着剤ＡＲコートが施されている。上
記基板の両面にはＷＡＸを用いてガラス基板を貼り付け
た。作製した光アイソレータ基板は、ダイシング等で光
通過面が０．５×０．６ｍｍの長方形で、かつ、入射側
偏光子１ａの透過偏光方向は短辺に対して平行になるよ
うに設定してカットした。カットした光アイソレータ素
子８の入出射面Ａ，Ｂは光軸Ｃに垂直な面に対し、キャ
ピラリ３の端面Ｅの傾斜角度と同等の８°傾斜させた。
光アイソレータ素子８のカバーガラス２３，２４は溶剤
でＷＡＸを除去することにより取り除いた。

【００２４】図１（ａ）に示すように、光アイソレータ
素子８はその傾斜方向とキャピラリ３の端面Ｅの傾斜方
向が合致するよう配置した後、接着剤で固定した。その
後、キャピラリ３がガイドとなるように円筒型磁石６の
内径に勘合させ、磁石６端面とフェルール５端面を接着
剤で固定した。作製した製品の特性評価を行い、その結
果、挿入損失が平均値で０．１３ｄＢ、アイソレーショ
ンが４５．６ｄＢと所望の規格を十分満足する結果とな
った。

【００２５】図３に示すように、従来の１段型光アイソ
レータ素子８ｂの素子サイズを０．５ｍｍ×０．６ｍ
ｍ、厚み０．８ｍｍでキャピラリ３の端面Ｅの傾斜角度
を８°とした場合、本発明の光アイソレータ素子８ａの
素子サイズは従来例の直方体形状と比較して、体積を約
２０％小型化でき、同様に１．５段型では約３２％、２
段型では約３７％の小型化が可能である。これより、本
発明では従来例と比較して上記比率のコスト削減を達成
した。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光ファイ
バを保持する保持具の端面に、少なくとも１枚の偏光子
と少なくとも１枚のファラデー回転子を一体化した光ア
イソレータ素子を備えており、該光アイソレータ素子の
光入出射面と上記保持具の端面がそれぞれ光軸に垂直な
位置からほぼ同じ角度で傾斜しており、光アイソレータ
素子の外周側面は光軸にほぼ平行にする事により、光ア
イソレータ素子を小型化することが可能となり、部材コ
ストを低減することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の光アイソレータ付き光ファイ
バピグテイルを示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）は本
発明の他の実施形態を示す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の光アイソレータ付き
光ファイバピグテイルに用いる光アイソレータ素子の製
造方法を示す図である。

【図３】光アイソレータ付き光ファイバピグテイルにお
ける、本発明の実施の形態と従来例を比較した断面図で
ある。

【図４】（ａ）、（ｂ）は従来の光アイソレータ付き光
ファイバピグテイルの断面図である。

【図５】従来の偏光依存型光アイソレータの断面図であ
る。

【図６】偏光依存型光アイソレータに於ける、順方向及
び逆方向の偏光の挙動を示す図である。

【符号の説明】

１ ：偏光子 １ａ：偏光子(入射側) １ｂ：偏光子（出射側） ２ ：ファラデー回転子 ３ ：キャピラリ ４ ：光ファイバ ５ ：フェルール ６ ：マグネット ７ ：光通過領域 ８ ：光アイソレータ素子 ８ａ：本発明の光アイソレータ素子 ８ｂ：従来の光アイソレータ素子 ９ ：保持金具 １０：ＬＤ １１：レンズ ２０：偏光子基板 ２１：偏光子基板 ２２：ファラデー回転子基板 ２３：平板型カバーガラス ２４：楔型カバーガラス Ａ：光アイソレータ素子入射面 Ｂ：光アイソレータ素子出射面 Ｃ：光軸 Ｄ：光アイソレータ素子外周側面 Ｅ：キャピラリ端面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバを保持する保持具の端面に、少
   なくとも１枚の偏光子と少なくとも１枚のファラデー回
   転子を一体化した光アイソレータ素子を備えており、該
   光アイソレータ素子の光入出射面と上記保持具の端面が
   それぞれ光軸に垂直な位置からほぼ同じ角度で傾斜して
   おり、光アイソレータ素子の外周側面は光軸にほぼ平行
   である事を特徴とする光アイソレータ付き光ファイバピ
   グテイル。