【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速・大容量の光通信、特にメトロ／アクセス網に用いて好適なレンズ一体型光非相反部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光アイソレータ等の光非相反部品は、レーザモジュールや光ファイバ増幅器への反射戻り光を遮断する機能を有し、その動作安定化に不可欠の受動光部品であり、特に、２．４ギガビット／秒以上の高速光伝送には、ほとんどの場合、使われている。従来は、このような高速の伝送は、長距離の基幹網およびメトロリングがほとんどであって、加入者向けのアクセス網においては、殆ど使用されていなかった。それは、アクセス網については、局舎−加入者間は、たかだか１００メガビット／秒クラスの伝送しか行われておらず、そのようなサービスに用いられるレーザは、波長安定性が強く求められる高機能の分布帰還型レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）ではなく、いわゆるファブリ−ペロ共振器型のレーザであることによる。そのため、従来は、アクセス網向けの光非相反部品へのニーズは顕在化していなかった。
【０００３】
加入者向けの高速伝送サービスにおいて、光非相反部品が必要であったのは、安定動作が強く求められるアナログ仕様のＣＡＴＶ用トランシーバモジュールくらいであり、需要は増加してきているものの光非相反部品の簡易構造化、低価格へのドライビングフォースを顕在化させるほどではなかった。
【０００４】
このように、光非相反部品へのニーズは、長距離基幹系／メトロリングおよびアクセス網において特に安定動作を求められる高機能品に半ば限定されていた。
【０００５】
最近では、メタルケーブルを用いたＡＤＳＬサービスで１２メガビット／秒の加入者向けサービスが加速度的に加入者を増加させており、光ファイバを使った１００メガビット／秒のサービスも開始され、アクセス網における高速化の流れの中で、ギガビット／秒クラスの加入者向けサービスの試験研究、開発はほぼ終了し、本格導入の期待が高まっている。ギガビット／秒クラスの光伝送においては、前述の通り、光非相反部品が不可欠となってくる。
【０００６】
光アイソレータの基本構造は、例えば、図７に示すように、互いに４５度の傾いた偏光面の光だけを透過するように配置された入射側偏光子７３、出射側偏光子７４の間に４５度の回転能を有する非相反ファラデー回転子７１を挿入したものである。この光アイソレータにより、例えば、図８に示すように、レーザ８２から出射した光は、レンズ８３を介して光アイソレータ８１に入射し、４５度だけ偏光面を回転させてフェルール８５に保持される光ファイバ端面に入射する。
【０００７】
光通信網においては、光コネクタ等の接続点が多数あり、接続点においてごく一部の光が反射することは、避けられない。光アイソレータが存在しない場合、反射戻り光が、ほんのわずか、例えば−３０ｄＢかそれ以下であってもレーザに戻ってくることになり、その反射戻り光が、レーザの増幅作用により増幅されて、本来出射すべき光以外の成分が混在することにより、レーザの動作が不安定となる場合がある。一方、光アイソレータが存在する場合には、反射戻り光は、光アイソレータの消光比、例えばさらに−３０ｄＢ減衰した極めて弱い光のみがレーザに戻ることになり、実効的にレーザの動作を不安定にすることはない。−３０ｄＢの消光比では不充分であるような極めて高い安定性が要求される場合には、アイソレータを複数段重ねて、消光比を一段と大きくする工夫がなされる。
【０００８】
上述のように、光非相反部品の中でも、光アイソレータは、高速変調されるレーザモジュールや、高速伝送に用いられる光ファイバ増幅器そして高い安定性が要求されるアナログ仕様のレーザモジュールで用いられる高機能の受動光部品である。
【０００９】
ところで、低価格化要求の極めて高い加入者向けのアクセス網の高速化にも、光アイソレータは不可欠であることは、上述の通りである。しかしながら、現行のたかだか１００メガビット／秒程度のサービスには、光アイソレータは不要であったために、価格低減は十分に進んでいるとは言えない。
【００１０】
これまでも、光非相反部品をアクセス網に導入するために、少なからず低価格化の検討が行われてきており、ファラデー回転子と偏光子を調芯する作業を簡易化したり、接着剤を用いてピグテールファイバやレセプタクルに固定するなど相当な工夫がなされている（特許文献１参照）。また、高速変調であるかどうかとは無関係にレーザモジュールを構成する、レーザ本体、レンズ、フェルール、コネクタ等各種部品の低価格化も進んできているが、加入者向け部品としての価格要求に十分に応えるには至っていない。また、長距離通信網においても、光部品の低価格化／小型化への強いニーズが顕在化してきている。さらに、これまでは、光非相反部品を実装できなかった光導波路部品上への半導体光増幅器および光非相反部品の実装へのニーズも出てきている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−８２３０８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一つの目的は、加入者向けの低廉な光アクセス網実現のために、容易に調芯、固定でき、低価格のレンズ一体型光非相反部品を提供することにある。また、本発明の他の目的は、光通信網で用いられる高機能のレーザモジュールや光ファイバ増幅器に容易に調芯、固定でき、その上、小型、低価格のレンズ一体型光非相反部品を提供することにある。さらに、本発明のもう一つの目的は、これまで、光非相反部品を必要とする場合がありながらも実装上の問題から、光非相反部品を使えなかった高機能の光導波路型部品に簡易に実装できるレンズ一体型光非相反部品を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、４５度近傍の回転角を有する少なくとも１個のファラデー回転子と少なくとも２個の偏光子とを備えた非相反部と、該非相反部の一方の光学面に配置されるロッド状レンズと、前記非相反部の他方の光学面に配置されるキャピラリーと、該キャピラリーに一方の端部が保持されるファイバとからなることを特徴とするレンズ一体型光非相反部品である。
【００１４】
また、本発明は、４５度近傍の回転角を有する少なくとも１個のファラデー回転子と少なくとも２個の偏光子とを備えた非相反部と、ファイバを内蔵するとともに両端面が研磨され、前記非相反部の一方の光学面に配置されるキャピラリーと、前記非相反部の他方の光学面に配置されるロッド状レンズとからなることを特徴とするレンズ一体型光非相反部品である。
【００１５】
また、本発明は、４５度近傍の回転角を有する少なくとも１個のファラデー回転子と少なくとも２個の偏光子とを備えた非相反部と、該非相反部の両側の光学面に配置される２個のロッド状レンズとからなることを特徴とするレンズ一体型光非相反部品である。
【００１６】
また、本発明は、４５度近傍の回転角を有する少なくとも１個のファラデー回転子と少なくとも２個の偏光子とを備えた非相反部と、該非相反部の両側の光学面に配置される２個のロッド状レンズと、該ロッド状レンズの一方に配置されるキャピラリーと、該キャピラリーに一方の端部が保持されるファイバとからなることを特徴とするレンズ一体型光非相反部品である。
【００１７】
また、本発明は、４５度近傍の回転角を有する少なくとも１個のファラデー回転子と少なくとも２個の偏光子とを備えた非相反部と、該非相反部の両側の光学面に配置される２個のロッド状レンズと、ファイバを内蔵するとともに両端面が研磨され、前記ロッド状レンズの一方に配置されるキャピラリーとからなることを特徴とするレンズ一体型光非相反部品である。
【００１８】
また、本発明は、上記のレンズ一体型光非相反部品において、前記ファラデー回転子が、磁性ガーネットからなることを特徴とするレンズ一体型光非相反部品である。
【００１９】
また、本発明は、上記のレンズ一体型光非相反部品において、前記非相反部が、光の偏光方向を調整する波長板または偏光モード分散を補償する補償板のうち、少なくとも一つを有することを特徴とするレンズ一体型光非相反部品である。
【００２０】
また、本発明は、上記のレンズ一体型光非相反部品において、前記偏光子が、ガラス偏光子あるいは複屈折偏光子であることを特徴とするレンズ一体型光非相反部品である。
【００２１】
また、本発明は、上記のレンズ一体型光非相反部品において、金属またはガラスからなるハウジングまたはスリーブに保持されることを特徴とするレンズ一体型光非相反部品である。
【００２２】
即ち、本発明は、低廉な光非相反部品を実現するために、ファイバとこのファイバの一方の端部を保持するキャピラリーとこのキャピラリーに一方の光学面をほぼ密着して配置される非相反部とこの非相反部の他方の光学面にほぼ密着して配置されるロッド状レンズからなるレンズ一体型光非相反部品とすることにより、ピグテールファイバと非相反部とレンズとの調芯を予め行うことができるようにしている。また、非相反部の両側端面にロッド状レンズを配置することにより、光学的結合を向上させることもできる。
【００２３】
また、ファイバを内蔵しかつ両端面が研磨されたキャピラリーとこのキャピラリーの一方の端面に一方の光学面をほぼ密着して配置される非相反部とこの非相反部の他方の光学面にほぼ密着して配置されるロッド状レンズからなるレンズ一体型光非相反部品とすることによりレセプタクルと非相反部とレンズとの調芯を予め行うことができるようにしている。また、非相反部の両側端面にロッド状レンズを配置することにより、光学的結合を向上させることもできる。
【００２４】
また、非相反部とこの非相反部の両側の光学面にほぼ密着して配置される２個のロッド状レンズからなるレンズ一体型光非相反部品とすることにより、光導波路型部品に実装しうる構造としている。
【００２５】
また、非相反部が、光の偏光方向を調整する波長板または偏光モード分散を補償する補償板あるいは前記波長板と前記補償板の両方を有するレンズ一体型光非相反部品とすることにより設計の自由度を大きくできる構造としている。
【００２６】
また、偏光子に、ガラス偏光子あるいは複屈折偏光子のいずれかを用いることにより、レーザモジュール、光ファイバ増幅器、半導体光増幅器のいずれにも対応可能としている。
【００２７】
また、レンズ一体型光非相反部品を金属やガラスからなるハウジングあるいはスリーブに保持することにより、高信頼部品としている。
【００２８】
また、ファラデー回転子に、保磁力の高い磁性ガーネットを用いることにより、外付けの磁石が不要となり、各段の小型化を実現できる構造としている。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明のレンズ一体型非相反光部品においては、少なくとも１個のロッド状レンズと非相反部の一方の光学面とは、ほぼ密着してかつ光軸を調整されて配置される。非相反部の他方の光学面には、ほぼ密着してかつ光軸を調整されて配置されるもう一つのロッド状レンズあるいは光軸を調整されかつほぼ密着して配置されるファイバを内蔵あるいは保持するキャピラリーがある。光軸の調整方法は、できるだけ簡易に行うことが望ましい。予め受動的な調整方法により調整し、固定する際に能動的な調整方法を加味してもよい。
【００３０】
本発明において用いられるファイバには、ＬＣ、ＳＣ、ＭＵ等のコネクタが接続されることがある。ファイバを保持するキャピラリーとしては、ジルコニアフェルールやガラスフェルール、あるいはプラスチックフェルールが例示される。ロッド状レンズとしては、端面をＣレンズに加工したロッドレンズや、ＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）レンズ等が例示される。本発明の具体的実施例では、集光光学系を想定しているが、平行光学系に対しても本発明が適用できることは当然である。
【００３１】
ファラデー回転子としては、液相エピタキシャル成長法で作製される磁性ガーネットが好ましい。ガラス偏光子としては、コーニング社製のポーラコアあるいは、ＨＯＹＡ社製のＣＵＰＯが例示される。複屈折偏光子用材料としては、ルチル結晶、イットリウムバナデート結晶、ガドリニウムバナデート結晶、ニオブ酸リチウム結晶等が例示される。
【００３２】
波長板としては、水晶波長板やポリイミド波長板が例示される。補償板としては、前述の複屈折偏光子用材料を用いることができる。
【００３３】
ハウジングやスリーブに用いる金属としては、ステンレス、ハステロイ、コバール等が例示される。ガラスとしては、石英ガラス、パイレックス（Ｒ）ガラスの他、各種光学ガラスを用いることができる。
【００３４】
本発明のさらに好ましい形態としては、保磁力の高い磁性ガーネット結晶をファラデー回転子に用いることである。保磁力の高いガーネットを用いることにより、能動的な調芯に先んじて磁化しておけば、永久磁石を用いる必要がなく、部品の小型化に資することができる。保磁力の高いガーネット材料としては、Ｇｄ１．４Ｙ０．６Ｂｉ１．０Ｆｅ４．０Ｇａ１．０Ｏ１２組成等が例示される。
【００３５】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により、具体的に説明する。
【００３６】
（実施例１）
図１（ａ）に示すように、本発明における第１の構成例のレンズ一体型光非相反部品の製造を行った。端面をおよそ５度傾けて研磨したガラスキャピラリー１に一方の端部を保持され、他方の端部にはＬＣコネクタ２が装着されたピグテールファイバ３と、非相反部４とロッド状レンズ５とを組み合わせた。ガラスキャピラリー１の外径は、およそ１．５ｍｍφであり、ファイバ端面は、ガラスキャピラリー１の端面研磨時に同時に研磨されたものである。ファイバ３は、キャピラリー１に光学接着剤で固定されている。研磨角度は、必要に応じて、１度以下のフラット面から１０程度以上まで任意に変更可能である。
【００３７】
非相反部４は、１５５０ｎｍの波長においてほぼ４５度のファラデー回転能を示すガーネット結晶６とポーラコア７、およびガーネットを磁化するための永久磁石８により形成される。なお、ガーネットを磁化させるための永久磁石のための空間を設けることができない場合、あるいは紫外線硬化型の光学接着剤を使用するのに永久磁石が障害となるような場合には、保磁力の高いガーネット結晶を用いて、永久磁石を省くことも可能である。本実施例においては、光学面は、光学接着剤で固定されており、反射防止膜も光学接着剤に合致させている。対応する波長は、ガーネット結晶の厚みと反射防止膜の波長を選択することにより、通信波長領域の全てにおいて任意に選択することが可能である。また、光学面に接着剤の介在を望まない場合には、アパーチャの外側において光学接着剤、ガラス接着剤あるいは金属半田等で光学素子（ガーネット、ガラス偏光子）を固定し、光学面は、対空気の反射防止膜とすれば良い。なお、ガラス偏光子は、ポーラコアでなく、ＣＵＰＯでも問題はない。
【００３８】
さらに、より高い消光比が求められる場合には、ファラデー回転子を２枚以上、ガラス偏光子を３枚以上用いることにより解決できる。非相反部の切断角度は、ガラスキャピラリーの研磨角度にほぼ合致しており、本実施例においては、ほぼ５度とした。
【００３９】
また、永久磁石８は、円筒型で、その外径は、ガラスキャピラリー１の外径とほぼ一致するようにしている。永久磁石８の形状は、必ずしも円筒型である必要はない。また、永久磁石８の材質としては、フェライト、希土類（ＳｍＣｏ等）、磁性粉末を練りこんだプラスチックマグネット等ガーネットを飽和させることができるものであれば、問題なく使用できる。
【００４０】
本実施例におけるロッド状レンズ５は、端面に曲面を有するＣレンズ状に加工したもので、非相反部側については、ガラスキャピラリー１および非相反部４に合致させてほぼ５度の角度をつけてある。ロッド状レンズ５は、ＧＲＩＮレンズであっても良い。レンズ５の外径は、ガラスキャピラリー１の１．５ｍｍφに合致させた。ＧＲＩＮレンズの場合、レンズの長さは例えば３ｍｍ程度に選ぶことができる。
【００４１】
次に、これらピグテールファイバ３、非相反部４およびロッド状レンズ５を組み合わせ調芯、固定して、本発明のレンズ一体型光非相反部品を完成させた。具体的には、まず内径をほぼガラスキャピラリー１、永久磁石８およびロッド状レンズ５の外径に合わせた半円筒状の治具等を用いて、間に非相反部４を挿入して受動的に粗調の位置合わせを行った。次に、レーザダイオードからの光を想定した光源からの光を端面出ししたファイバからレーザとの位置関係を想定した距離から入力しながら、能動的に微調の位置合わせを行い、ガラスキャピラリー１、非相反部４、ロッド状レンズ５のそれぞれの付き合わせ面の光学面を取り囲む外周に紫外線硬化樹脂を浸透させて、ガラスキャピラリー側およびロッド状レンズ側の側面から斜めに紫外線を照射して仮固定を行った。ガラスキャピラリー端面（内蔵保持されるファイバ端面）、非相反部端面およびロッド状レンズ端面は、空気に対して反射防止の構造となっていることはもちろんである。
【００４２】
仮固定まで行ったレンズ一体型光非相反部品をガラスハウジング内に保持するようにして、ガラスハウジングとガラスキャピラリー１、永久磁石８およびロッド状レンズ５の間に固定用の接着剤を塗布して、熱硬化することにより本発明のレンズ一体型光非相反部品を完成させた。
【００４３】
図１（ｂ）に示すように、本発明のレンズ一体型光非相反部品９を用いて、レーザモジュールを組み立てたところ、従来のレーザ、レンズ、非相反部付きピグテールファイバの３つの部品を組み立てるのに比較して、レンズが予めピグテールファイバと調芯されているために、レーザ１０との調芯作業が極めて容易であり、作業時間の大幅な短縮が実現できた。また、本発明のレンズ一体型光非相反部品９は、組み立てが容易であるために、製造コストを従来の構造に比較して、三割程度以上低くすることも可能であった。接続損失および信頼性についても全く問題は生じなかった。
【００４４】
（実施例２）
図２（ａ）に示すように、光ファイバを内蔵し、非相反部と突合せる側の端面がほぼ４度に研磨されたジルコニアキャピラリー１１が圧入されたＳＣレセプタクル１２を用いて、本発明における第２の構成例のレンズ一体型光非相反部品を製造した。キャピラリー端面の研磨角度は、必要に応じて変更可能である。非相反部１３は、光の入射角度をキャピラリーと同じにするように、切断角度をほぼ４度とし、実施例１と同様の、ガーネットとガラス偏光子の接着貼り合わせ構造とし、中心波長は、１３１０ｎｍに設定した。ロッド状レンズ１４は、外径２ｍｍφのＣレンズとしたが、ＧＲＩＮレンズでも問題はない。レンズの非相反部側端面の角度は、キャピラリーに合わせて、ほぼ４度に設定した。
【００４５】
外径がほぼ２ｍｍφの円筒型の永久磁石２８に保持された非相反部１３の光出力側端面をジルコニアキャピラリー端面に光学接着剤を用いて接着固定した。次に、レセプタクル１２にファイバ付きプラグを接続して、ファイバの他端をパワーメータに接続した。１３１０ｎｍのレーザダイオードを想定したファイバ出力の光源を用いて、ロッド状レンズ側から光を入力し、レセプタクルからの出力をパワーメータでモニタしながら、出力が最大となるようにロッド状レンズ１４と非相反部１３の合わせ位置を調整し、光学接着剤を用いて、レンズ１４と非相反部１３とを接着固定した。最後に、ロッド状レンズ１４、非相反部１３を保持する永久磁石２８を保護するように金属スリーブ１５を装着し、金属スリーブ１５をレセプタクル１２に固定して、レンズ一体型光非相反部品を製造した。
【００４６】
図２（ｂ）に示すように、本実施例により製造したレンズ一体型光非相反部品１６とＣＡＮ型の封入されたレーザチップ１７を用いて、同軸型のレーザモジュールを組み立てたところ、極めて容易に調芯、組み立てが可能であった。それは、レンズと非相反部とファイバ端面とが予め調芯、固定されていることによる効果が大きいためであった。
【００４７】
（実施例３）
図３（ａ）に示すように、非相反部２０の両側にロッド状レンズ１８、１９を配置した本発明における第３の構成例のレンズ一体型光非相反部品の製造を行った。非相反部２０は、１３１０ｎｍの波長で４５度ファラデー回転子となるガーネット結晶６と、２枚のガラス偏光子３７と、４５度の水晶波長板からなる相反回転子２１とを光学接着剤で貼り合わせ固定したものである。ガーネット結晶６の両面は、光学接着剤に対して反射防止膜コートをしている。光学接着剤は、ガラスとほぼ同じ屈折率を有する。非相反部２０を保持する円筒型の永久磁石８の外径は、ほぼ１．２ｍｍφとした。ロッド状レンズ１８、１９には、Ｃレンズを用いたが、ＧＲＩＮレンズでも問題はない。Ｃレンズの外径もほぼ１．２ｍｍφである。外径については、製造条件、市販のレンズの外径等に応じて変化させることに何らの問題がない。
【００４８】
Ｃレンズ端面および非相反部１３の角度は、ほぼ５度となるようにした。Ｃレンズの５度研磨面を平行になるように配置し、その間に非相反部１３を挿入し、それぞれの面を突合させて調芯、固定し、本発明のレンズ一体型光非相反部品を製造した。
【００４９】
図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、本実施例のレンズ一体型光非相反部品３０を、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２が表面実装された石英光導波路基板２３に形成された実装用溝２４に実装した。導波路間の損失が最小となるように調芯、固定することが容易であった。
【００５０】
（実施例４）
図４（ａ）に示すように、本発明における第４の構成例のレンズ一体型の光非相反部品の製造を行った。実施例１に詳細に説明したレンズ一体型光非相反部品の非相反部以外は基本的に同じ構造としたものである。非相反部のパラメータに合わせてロッド状レンズのパラメータを選択することは当然のことである。非相反部の構造は、ガーネット結晶６からなるファラデー回転子の両側に複屈折結晶からなる偏光子２５を備え、また複屈折結晶からなる偏波モード分散補償板２６を付加したものである。光学面に有機接着剤を使用することが困難である場合には、光学素子を保持するケース２７に光学素子の端部を接着固定して、そのケース２７とキャピラリー１、ロッド状レンズ５あるいは、全体を保持するスリーブとを固定すれば何ら問題はない。
【００５１】
本実施例のレンズ一体型光非相反部品をエルビウムドープ光ファイバ増幅器に組み込んだ。ファイバ増幅器の入力側または出力側、あるいはその両方に使用可能である。図４（ｂ）に示すように、増幅用ファイバ２９の出力側に本実施例のレンズ一体型光非相反部品４０を接続した。ファイバ増幅器の出力側ファイバとの結合は容易であった。入力側については、非相反部の方向を逆転することにより使用可能となる。また、本実施例においては、価格を低減するために、１段型の非相反部を用いたが、２段型の非相反部を用いても何ら問題は生じない。従来は、光ファイバ増幅器には、２個のファイバコリメータの間に非相反部を挿入した構造のインラインアイソレータを用いる必要があったが、本発明の構成により、実効的にレンズを１枚省略できた。
【００５２】
（実施例５）
実施例１から実施例３で説明したレンズ一体型光非相反部品において、非相反部中のファラデー回転子を保磁力の高い磁性ガーネット（ラッチングガーネット）に変更して、図５に示すように、それぞれの部品を製造した。図５（ａ）は、実施例１に、図５（ｂ）は、実施例２に、図５（ｃ）は、実施例３に、それぞれ対応するものである。保磁力の高い材料を用いることにより、永久磁石を用いることなく光非相反部品の性能を発揮させることができた。非相反部は、端面の外周部に接着剤を塗布して、キャピラリーおよびロッド状レンズの端面外周部に接着することにより保持固定することができる。非相反部の光学面に接着剤の介在が容認できない場合には、非相反部を保持するケースを別途用意して、光学素子の端部をケースに固定すれば問題はない。本実施例により、永久磁石を用いることなく、安価で高性能のレンズ一体型光非相反部品を実現できた。
【００５３】
（実施例６）
非相反部の両側端面にロッド状レンズを配置した本発明の実施例について、図６に示すように、実施例３で示した以外の構成とすることもできる。また、片側のレンズを例えば球レンズに置き換えることもできる。さらに、図６（ａ）に示すように、ピグテールファイバ３や、図６（ｂ）に示すように、レセプタクル１２をそれぞれの端部に装着することもできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザダイオード等に新たにレンズを介在させることなく、レーザダイオードとの間の調芯のみを行えば良いことから、極めて容易に調芯、固定できる、低価格のレンズ一体型光非相反部品を提供することができる。
【００５５】
また、本発明によれば、導波路型部品に実装可能なレンズ一体型光非相反部品を提供することができる。
【００５６】
また、本発明によれば、光ファイバ増幅器に新たにレンズを介在させることなく、光ファイバとの間の調芯のみを行えば良いことから、極めて容易に調芯、固定できるレンズ一体型光非相反部品を提供することができる。
【００５７】
また、本発明によれば、永久磁石を省略することができ、一層の小型、低価格を実現できるレンズ一体型光非相反部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるレンズ一体型光非相反部品の構成及びそれとレーザダイオードを組み合わせた例を模式的に示す説明図。図１（ａ）は、レンズ一体型光非相反部品の構成を示す図。図１（ｂ）は、レンズ一体型光非相反部品とレーザダイオードを組み合わせた例を示す図。
【図２】本発明の実施例２におけるレンズ一体型光非相反部品の構成及びそれとレーザダイオードを組み合わせた例を模式的に示す説明図。図２（ａ）は、レンズ一体型光非相反部品の構成を示す図。図２（ｂ）は、レンズ一体型光非相反部品とレーザダイオードを組み合わせた例を示す図。
【図３】本発明の実施例３におけるレンズ一体型光非相反部品の構成及びそれとレーザダイオードを組み合わせた例を模式的に示す説明図。図３（ａ）は、レンズ一体型光非相反部品の構成を示す図。図３（ｂ）は、レンズ一体型光非相反部品と光導波路を組み合わせた例を示す平面図。図３（ｃ）は、レンズ一体型光非相反部品と光導波路を組み合わせた例を示す側面図。
【図４】本発明の実施例４におけるレンズ一体型光非相反部品の構成及びそれと光ファイバ増幅器を組み合わせた例を模式的に示す説明図。図４（ａ）は、レンズ一体型光非相反部品の構成を示す図。図４（ｂ）は、レンズ一体型光非相反部品と光ファイバ増幅器を組み合わせた例を示す図。
【図５】本発明の実施例５におけるレンズ一体型光非相反部品の構成を示す説明図。図５（ａ）は、ピグテールファイバを用いたレンズ一体型光非相反部品を示す図。図５（ｂ）は、レセプタクルを用いたレンズ一体型光非相反部品を示す図。図５（ｃ）は、ロッド状レンズを両側に配置したレンズ一体型光非相反部品を示す図。
【図６】本発明の実施例６におけるレンズ一体型光非相反部品の使用例を模式的に示す説明図。図６（ａ）は、ピグテールファイバを用いたレンズ一体型光非相反部品の使用例を示す図。図６（ｂ）は、レセプタクルを用いたレンズ一体型光非相反部品の使用例を示す図。
【図７】光アイソレータの基本構造を示す説明図。図７（ａ）は、順方向を示す図。図７（ｂ）は、逆方向を示す図。
【図８】従来のレーザモジュールの構造を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
１ （ガラス）キャピラリー
２ ＬＣコネクタ
３ （ピグテール）ファイバ
４、１３、２０ 非相反部
５、５ａ、１４、１４ａ、１８、１９ （ロッド状）レンズ
６ ガーネット結晶
６ａ ラッチングガーネット
７ ポーラコア
８、２８、７２ 永久磁石
９、１６、３０、４０ レンズ一体型光非相反部品
１０、８２ レーザ
１１ ジルコニアキャピラリー
１２ （ＳＣ）レセプタクル
１５ 金属スリーブ
１７ レーザチップ
２１ 相反回転子
２２ 半導体光増幅器
２３ 石英光導波路基板
２４ 実装用溝
２５ 偏光子
２６ 偏波モード分散補償板
２７、３１ ケース
２９ 増幅用ファイバ
３７ ガラス偏光子
７１ 非相反ファラデー回転子
７３ 入力側偏光子
７４ 出射側偏光子
７５ 入射光
７６ 出射光
７７ 戻り光
７８ 入射側偏光子で吸収される光
８１ 光アイソレータ
８３ レンズ
８４ レンズホルダ
８５ （ファイバ内蔵）フェルール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens-integrated optical non-reciprocal component suitable for use in high-speed, large-capacity optical communication, particularly in a metro / access network.
[0002]
[Prior art]
Optical non-reciprocal components such as optical isolators have a function of blocking reflected light returning to a laser module or an optical fiber amplifier, and are passive optical components indispensable for stabilizing the operation. In particular, 2.4 gigabit / sec. Most of the above high-speed optical transmissions are used. In the past, such high-speed transmissions were mostly used for long-distance backbone networks and metro rings, and were hardly used in access networks for subscribers. The reason is that, for the access network, only transmission of the order of 100 Mbit / s is performed between the central office and the subscriber, and the laser used for such a service is a highly functional laser that requires strong wavelength stability. This is because it is not a distributed feedback laser (DFB-LD) but a so-called Fabry-Perot resonator type laser. Therefore, conventionally, the need for optical non-reciprocal components for access networks has not been apparent.
[0003]
In the high-speed transmission service for subscribers, optical non-reciprocal components were needed only for analog-type CATV transceiver modules that require strong stable operation. Although demand is increasing, optical non-reciprocal components are required. It was not enough to make the driving force for simple structure and low price apparent.
[0004]
As described above, the need for optical non-reciprocal components has been partially limited to high-performance products that require particularly stable operation in long-distance trunk systems / metro rings and access networks.
[0005]
Recently, the ADSL service using metal cables has been increasing the number of subscribers at a rate of 12 Mbit / s for subscribers at an accelerating rate, and the 100 Mbit / s service using optical fibers has also been started. With the trend toward higher speeds, test research and development of gigabit / second class subscriber services have been almost completed, and expectations for full-scale introduction are increasing. As described above, optical non-reciprocal components are indispensable in the gigabit / second class optical transmission.
[0006]
The basic structure of the optical isolator is, for example, as shown in FIG. 7, between the incident-side polarizer 73 and the output-side polarizer 74 that are arranged so as to transmit only light having polarization planes inclined by 45 degrees. A non-reciprocal Faraday rotator 71 having a degree of rotation capability is inserted. With this optical isolator, for example, as shown in FIG. 8, the light emitted from the laser 82 enters the optical isolator 81 via the lens 83, and the light that is rotated by 45 degrees and held by the ferrule 85 is rotated by 45 degrees. The light enters the fiber end face.
[0007]
In an optical communication network, there are many connection points such as optical connectors, and it is inevitable that only a part of light is reflected at the connection points. In the absence of an optical isolator, the reflected return light returns to the laser even if it is only a small amount, for example, -30 dB or less. When the components other than the light to be emitted are mixed, the operation of the laser may become unstable. On the other hand, when an optical isolator is present, only the extremely weak light, which is the extinction ratio of the optical isolator, for example, further attenuated by -30 dB, returns to the laser, and the operation of the laser effectively becomes unstable. I will not. When extremely high stability is required such that an extinction ratio of -30 dB is not sufficient, a method of increasing the extinction ratio further by stacking a plurality of isolators is used.
[0008]
As described above, among optical non-reciprocal components, optical isolators are high-performance modules used in high-speed modulated laser modules, optical fiber amplifiers used for high-speed transmission, and analog modules that require high stability. Passive optical components.
[0009]
By the way, as described above, the optical isolator is indispensable for speeding up the access network for the subscriber who is required to reduce the price. However, the current service of at most about 100 Mbit / s does not require an optical isolator, so the price reduction cannot be said to be sufficiently advanced.
[0010]
In order to introduce optical non-reciprocal components to the access network, there have been considerable studies to reduce the cost, simplifying the work of aligning the Faraday rotator and the polarizer, and using adhesives. There have been considerable contrivances such as fixing to a pigtail fiber or a receptacle using the same (see Patent Document 1). In addition, although the price of various components such as the laser body, lens, ferrule, and connector, which constitute the laser module irrespective of whether high-speed modulation is performed, has also been reduced, it has not been sufficient to meet the price demand for components for subscribers. Has not yet responded. Also in long-distance communication networks, strong needs for cost reduction and miniaturization of optical components have become apparent. Further, there has been a need for mounting a semiconductor optical amplifier and an optical non-reciprocal component on an optical waveguide component which has not been able to mount an optical non-reciprocal component.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-82308
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a low-cost lens-integrated optical non-reciprocal component that can be easily aligned and fixed to realize an inexpensive optical access network for subscribers. Another object of the present invention is to provide a high-performance laser module or optical fiber amplifier used in an optical communication network, which can be easily aligned and fixed, and furthermore, a small-sized, low-cost lens-integrated optical non-reciprocal component. To provide. Further, another object of the present invention is to provide a high-performance optical waveguide type component in which an optical non-reciprocal component cannot be used due to a mounting problem even though an optical non-reciprocal component may be required. An object of the present invention is to provide a lens-integrated optical non-reciprocal component that can be mounted on a camera.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a non-reciprocal portion including at least one Faraday rotator having a rotation angle near 45 degrees and at least two polarizers, and a rod-shaped lens disposed on one optical surface of the non-reciprocal portion. And a capillary disposed on the other optical surface of the non-reciprocal part, and a fiber having one end held by the capillary.
[0014]
Further, the present invention provides a non-reciprocal portion provided with at least one Faraday rotator having a rotation angle of about 45 degrees and at least two polarizers, a fiber incorporated therein, and both end faces polished, A lens-integrated optical non-reciprocal component comprising a capillary disposed on one optical surface of the reciprocal portion and a rod-shaped lens disposed on the other optical surface of the non-reciprocal portion.
[0015]
Further, the present invention provides a non-reciprocal part including at least one Faraday rotator having a rotation angle of about 45 degrees and at least two polarizers, and two non-reciprocal parts disposed on optical surfaces on both sides of the non-reciprocal part. This is a lens-integrated optical non-reciprocal part comprising a plurality of rod-shaped lenses.
[0016]
Further, the present invention provides a non-reciprocal part including at least one Faraday rotator having a rotation angle of about 45 degrees and at least two polarizers, and two non-reciprocal parts disposed on optical surfaces on both sides of the non-reciprocal part. A lens-integrated optical non-reciprocal component comprising: a plurality of rod-shaped lenses; a capillary disposed on one of the rod-shaped lenses; and a fiber having one end held by the capillary.
[0017]
Further, the present invention provides a non-reciprocal part including at least one Faraday rotator having a rotation angle of about 45 degrees and at least two polarizers, and two non-reciprocal parts disposed on optical surfaces on both sides of the non-reciprocal part. A lens-integrated optical non-reciprocal component, comprising: a plurality of rod-shaped lenses; and a capillary having a built-in fiber and both ends polished and arranged on one of the rod-shaped lenses.
[0018]
Further, the present invention is the above-mentioned lens-integrated optical non-reciprocal part, wherein the Faraday rotator is made of a magnetic garnet.
[0019]
Further, according to the present invention, in the above-mentioned lens-integrated optical non-reciprocal part, the non-reciprocal part has at least one of a wave plate for adjusting a polarization direction of light and a compensator for compensating for polarization mode dispersion. This is a lens-integrated optical non-reciprocal component.
[0020]
Further, the present invention is the lens-integrated optical non-reciprocal component according to the above-mentioned lens-integrated optical non-reciprocal component, wherein the polarizer is a glass polarizer or a birefringent polarizer.
[0021]
According to the present invention, there is provided a lens-integrated optical non-reciprocal part, wherein the lens-integrated optical non-reciprocal part is held by a housing or sleeve made of metal or glass.
[0022]
That is, in order to realize an inexpensive optical non-reciprocal component, the present invention provides a fiber, a capillary holding one end of the fiber, and a non-reciprocal part in which one optical surface is arranged almost in close contact with the capillary. By using a lens-integrated optical non-reciprocal component composed of a rod-shaped lens disposed almost in close contact with the other optical surface of the non-reciprocal portion, the alignment between the pigtail fiber, the non-reciprocal portion and the lens is performed in advance. Have to be able to. Further, by arranging rod-shaped lenses on both side end surfaces of the non-reciprocal portion, optical coupling can be improved.
[0023]
In addition, a capillary with a built-in fiber and both end faces polished, a non-reciprocal part which is arranged with one optical face almost in close contact with one end face of this capillary, and almost in close contact with the other optical face of this non-reciprocal part By using a lens-integrated optical non-reciprocal component composed of a rod-shaped lens arranged in such a manner, alignment between the receptacle, the non-reciprocal part, and the lens can be performed in advance. Further, by arranging rod-shaped lenses on both side end surfaces of the non-reciprocal portion, optical coupling can be improved.
[0024]
In addition, a non-reciprocal part and a lens-integrated optical non-reciprocal part composed of two rod-shaped lenses which are arranged almost in close contact with the optical surfaces on both sides of the non-reciprocal part are mounted on the optical waveguide type part. Structure.
[0025]
In addition, the non-reciprocal portion is designed by using a wave plate for adjusting the polarization direction of light, a compensator for compensating for polarization mode dispersion, or a lens-integrated optical non-reciprocal component having both the wave plate and the compensator. The structure is such that the degree of freedom can be increased.
[0026]
Further, by using either a glass polarizer or a birefringent polarizer as the polarizer, it is possible to support any of a laser module, an optical fiber amplifier, and a semiconductor optical amplifier.
[0027]
Further, by holding the lens-integrated optical non-reciprocal component in a housing or sleeve made of metal or glass, a highly reliable component is obtained.
[0028]
Further, by using a magnetic garnet having a high coercive force for the Faraday rotator, an external magnet is not required, and the structure can be reduced in size in each stage.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the lens-integrated non-reciprocal optical component according to the present invention, at least one rod-shaped lens and one optical surface of the non-reciprocal portion are arranged in close contact with each other and with the optical axis adjusted. The other optical surface of the non-reciprocal part contains or holds another rod-shaped lens which is arranged in close contact and the optical axis is adjusted, or a fiber in which the optical axis is adjusted and is arranged almost in close contact. There is a capillary to do. It is desirable to adjust the optical axis as simply as possible. The adjustment may be performed by a passive adjustment method in advance, and an active adjustment method may be added when fixing.
[0030]
The fiber used in the present invention may be connected to a connector such as LC, SC, or MU. Examples of the capillary holding the fiber include a zirconia ferrule, a glass ferrule, and a plastic ferrule. Examples of the rod-shaped lens include a rod lens whose end surface is processed into a C lens, a GRIN (graded index) lens, and the like. In the specific embodiment of the present invention, a condensing optical system is assumed, but it goes without saying that the present invention can be applied to a parallel optical system.
[0031]
As the Faraday rotator, a magnetic garnet produced by a liquid phase epitaxial growth method is preferable. Examples of the glass polarizer include a polar core manufactured by Corning and a CUPO manufactured by HOYA. Examples of the birefringent polarizer material include rutile crystal, yttrium vanadate crystal, gadolinium vanadate crystal, and lithium niobate crystal.
[0032]
Examples of the wave plate include a quartz wave plate and a polyimide wave plate. As the compensator, the above-described material for a birefringent polarizer can be used.
[0033]
Examples of the metal used for the housing and the sleeve include stainless steel, Hastelloy, Kovar, and the like. As the glass, various optical glasses can be used in addition to quartz glass and Pyrex (R) glass.
[0034]
In a further preferred embodiment of the present invention, a magnetic garnet crystal having a high coercive force is used for a Faraday rotator. By using a garnet having a high coercive force, if magnetization is performed prior to active alignment, there is no need to use a permanent magnet, which can contribute to miniaturization of components. As a garnet material having a high coercive force, Gd 1.4 Y 0.6 Bi 1.0 Fe 4.0 Ga 1.0 O 12 The composition is exemplified.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples.
[0036]
(Example 1)
As shown in FIG. 1A, a lens-integrated optical non-reciprocal component according to a first configuration example of the present invention was manufactured. One end is held by a polished glass capillary 1 with the end face inclined at about 5 degrees, and a pigtail fiber 3 having an LC connector 2 attached thereto, a non-reciprocal part 4 and a rod-shaped lens 5 are mounted on the other end. Combined. The outer diameter of the glass capillary 1 is about 1.5 mmφ, and the end face of the fiber is polished at the same time as the end face of the glass capillary 1 is polished. The fiber 3 is fixed to the capillary 1 with an optical adhesive. The polishing angle can be arbitrarily changed from a flat surface of 1 degree or less to about 10 or more as needed.
[0037]
The non-reciprocal portion 4 is formed by a garnet crystal 6 and a polar core 7 exhibiting a Faraday rotation ability of approximately 45 degrees at a wavelength of 1550 nm, and a permanent magnet 8 for magnetizing the garnet. In addition, when a space for a permanent magnet for magnetizing the garnet cannot be provided, or when the permanent magnet is an obstacle to use of an ultraviolet-curable optical adhesive, a high coercive force is required. It is also possible to use a garnet crystal and omit the permanent magnet. In this embodiment, the optical surface is fixed with an optical adhesive, and the antireflection film is also made to match the optical adhesive. The corresponding wavelength can be arbitrarily selected in the entire communication wavelength range by selecting the thickness of the garnet crystal and the wavelength of the antireflection film. If it is not desired to interpose an adhesive on the optical surface, an optical element (garnet, glass polarizer) is fixed outside the aperture with an optical adhesive, a glass adhesive, a metal solder, or the like. What is necessary is just to make it an antireflection film of air. The glass polarizer is not a polar core, and there is no problem with CUPO.
[0038]
Furthermore, when a higher extinction ratio is required, it can be solved by using two or more Faraday rotators and three or more glass polarizers. The cutting angle of the non-reciprocal portion substantially matches the polishing angle of the glass capillary, and was set to approximately 5 degrees in this embodiment.
[0039]
The permanent magnet 8 has a cylindrical shape, and its outer diameter is made to substantially match the outer diameter of the glass capillary 1. The shape of the permanent magnet 8 does not necessarily need to be cylindrical. As the material of the permanent magnet 8, any material that can saturate the garnet, such as a ferrite, a rare earth (such as SmCo), or a plastic magnet kneaded with magnetic powder, can be used without any problem.
[0040]
The rod-shaped lens 5 in the present embodiment is formed into a C-lens shape having a curved surface at an end face, and the non-reciprocal portion side is formed at an angle of approximately 5 degrees so as to match the glass capillary 1 and the non-reciprocal portion 4. It is. The rod-shaped lens 5 may be a GRIN lens. The outer diameter of the lens 5 was matched to 1.5 mmφ of the glass capillary 1. In the case of a GRIN lens, the length of the lens can be selected to be, for example, about 3 mm.
[0041]
Next, the pigtail fiber 3, the non-reciprocal part 4, and the rod-shaped lens 5 were combined and aligned and fixed to complete the lens-integrated optical non-reciprocal component of the present invention. Specifically, first, a non-reciprocal part 4 is inserted between the glass capillary 1, the permanent magnet 8, and a semi-cylindrical jig whose outer diameter is adjusted to the outer diameter of the rod-shaped lens 5 to passively insert the non-reciprocal part 4. The coarse adjustment was performed. Next, while finely adjusting the positional relationship with the laser from the fiber whose end face is assumed to be the light from the light source assuming the light from the laser diode from the assumed distance, active fine alignment is performed. UV curing resin is permeated into the outer periphery surrounding the optical surface of the abutting surfaces of the reciprocal part 4 and the rod-shaped lens 5, and ultraviolet rays are radiated obliquely from the glass capillary side and the rod-shaped lens side to temporarily fix. went. Needless to say, the glass capillary end face (the end face of the fiber held inside), the non-reciprocal part end face, and the rod-shaped lens end face have an antireflection structure against air.
[0042]
An adhesive for fixing is applied between the glass housing and the glass capillary 1, the permanent magnet 8, and the rod-shaped lens 5 by holding the lens-integrated optical non-reciprocal component having been temporarily fixed in the glass housing. By heat curing, the lens-integrated optical non-reciprocal component of the present invention was completed.
[0043]
As shown in FIG. 1B, when a laser module is assembled using the lens-integrated optical non-reciprocal part 9 of the present invention, three parts of a conventional laser, a lens, and a pigtail fiber with a non-reciprocal part are assembled. In comparison with the above, since the lens is pre-aligned with the pigtail fiber, the operation of aligning with the laser 10 is extremely easy, and the working time can be greatly reduced. Moreover, since the lens-integrated optical non-reciprocal component 9 of the present invention is easy to assemble, the manufacturing cost can be reduced by about 30% or more as compared with the conventional structure. There were no problems with connection loss and reliability.
[0044]
(Example 2)
As shown in FIG. 2 (a), the present invention uses an SC receptacle 12 into which a zirconia capillary 11 having a built-in optical fiber and having a polished end face on the side where the non-reciprocal portion abuts is almost four degrees is press-fitted. A lens-integrated optical non-reciprocal component of the second configuration example was manufactured. The polishing angle of the end face of the capillary can be changed as needed. The non-reciprocal portion 13 has a cut angle of about 4 degrees so that the incident angle of light is the same as that of the capillary, and has a garnet-glass polarizer bonding and bonding structure similar to that of Example 1, and the central wavelength is It was set to 1310 nm. Although the rod-shaped lens 14 is a C lens having an outer diameter of 2 mmφ, there is no problem with a GRIN lens. The angle of the non-reciprocal portion side end surface of the lens was set to approximately 4 degrees in accordance with the capillary.
[0045]
The optical output side end face of the non-reciprocal portion 13 held by the cylindrical permanent magnet 28 having an outer diameter of about 2 mmφ was bonded and fixed to the zirconia capillary end face using an optical adhesive. Next, a plug with a fiber was connected to the receptacle 12, and the other end of the fiber was connected to a power meter. Using a fiber output light source assuming a 1310 nm laser diode, light is input from the rod-shaped lens side, and while monitoring the output from the receptacle with a power meter, the rod-shaped lens 14 is connected to the rod-shaped lens 14 so that the output is maximized. The alignment position of the reciprocal part 13 was adjusted, and the lens 14 and the non-reciprocal part 13 were bonded and fixed using an optical adhesive. Finally, the metal sleeve 15 is mounted so as to protect the rod-shaped lens 14 and the permanent magnet 28 holding the non-reciprocal portion 13, and the metal sleeve 15 is fixed to the receptacle 12, thereby manufacturing a lens-integrated optical non-reciprocal component. did.
[0046]
As shown in FIG. 2B, a coaxial laser module was assembled using the lens-integrated optical non-reciprocal component 16 and the CAN-type encapsulated laser chip 17 manufactured according to the present embodiment. Alignment and assembly were possible. This is because the lens, the non-reciprocal portion, and the fiber end face are largely aligned and fixed in advance, which has a large effect.
[0047]
(Example 3)
As shown in FIG. 3A, a lens-integrated optical non-reciprocal component according to a third configuration example of the present invention in which rod-shaped lenses 18 and 19 were arranged on both sides of a non-reciprocal portion 20 was manufactured. The non-reciprocal portion 20 is formed by attaching the garnet crystal 6 serving as a 45-degree Faraday rotator at a wavelength of 1310 nm, two glass polarizers 37, and a reciprocal rotator 21 including a 45-degree quartz wave plate with an optical adhesive. They are fixed together. Both surfaces of the garnet crystal 6 are coated with an anti-reflection film for an optical adhesive. Optical adhesives have approximately the same refractive index as glass. The outer diameter of the cylindrical permanent magnet 8 holding the non-reciprocal portion 20 was approximately 1.2 mmφ. Although a C lens is used for the rod-shaped lenses 18 and 19, there is no problem with a GRIN lens. The outer diameter of the C lens is also approximately 1.2 mmφ. There is no problem in changing the outer diameter according to the manufacturing conditions, the outer diameter of a commercially available lens, and the like.
[0048]
The angle between the end surface of the C lens and the non-reciprocal portion 13 was set to approximately 5 degrees. The five-degree polished surface of the C lens is arranged so as to be parallel, a non-reciprocal part 13 is inserted between the polished surfaces, and the respective surfaces are butted against each other, aligned and fixed, and the lens-integrated optical non-reciprocal component of the present invention is obtained. Manufactured.
[0049]
As shown in FIG. 3B and FIG. 3C, a quartz optical waveguide substrate on which a semiconductor optical amplifier (SOA: Semiconductor Optical Amplifier) 22 is surface-mounted with a lens-integrated optical non-reciprocal component 30 of the present embodiment. It was mounted in a mounting groove 24 formed in 23. It was easy to align and fix so that the loss between the waveguides was minimized.
[0050]
(Example 4)
As shown in FIG. 4A, a lens-integrated optical non-reciprocal component according to a fourth configuration example of the present invention was manufactured. Except for the non-reciprocal portion of the lens-integrated optical non-reciprocal component described in detail in Example 1, the structure is basically the same. It is natural that the parameters of the rod-shaped lens are selected according to the parameters of the non-reciprocal part. The structure of the non-reciprocal portion is such that a Faraday rotator made of a garnet crystal 6 is provided with a polarizer 25 made of a birefringent crystal on both sides, and a polarization mode dispersion compensator 26 made of a birefringent crystal is added. When it is difficult to use an organic adhesive for the optical surface, the end of the optical element is bonded and fixed to a case 27 holding the optical element, and the case 27 and the capillary 1, the rod-shaped lens 5, or There is no problem if the entire holding sleeve is fixed.
[0051]
The lens-integrated optical non-reciprocal component of this embodiment was incorporated in an erbium-doped optical fiber amplifier. It can be used on the input or output side of the fiber amplifier, or both. As shown in FIG. 4B, the lens-integrated optical non-reciprocal component 40 of this embodiment was connected to the output side of the amplification fiber 29. Coupling with the output fiber of the fiber amplifier was easy. The input side can be used by reversing the direction of the non-reciprocal part. Further, in this embodiment, in order to reduce the price, a one-stage non-reciprocal portion is used, but no problem occurs even if a two-stage non-reciprocal portion is used. Conventionally, an optical fiber amplifier had to use an inline isolator having a structure in which a non-reciprocal portion was inserted between two fiber collimators. However, according to the configuration of the present invention, one lens can be effectively omitted. Was.
[0052]
(Example 5)
In the lens-integrated optical non-reciprocal component described in the first to third embodiments, the Faraday rotator in the non-reciprocal portion is changed to a magnetic garnet (latching garnet) having a high coercive force, as shown in FIG. Each part was manufactured. FIG. 5A corresponds to the first embodiment, FIG. 5B corresponds to the second embodiment, and FIG. 5C corresponds to the third embodiment. By using a material having a high coercive force, the performance of an optical non-reciprocal component could be exhibited without using a permanent magnet. The non-reciprocal portion can be held and fixed by applying an adhesive to the outer peripheral portion of the end surface and bonding the adhesive to the outer peripheral portion of the end surface of the capillary and the rod-shaped lens. If the interposition of the adhesive on the optical surface of the non-reciprocal part is not acceptable, there is no problem if a case for holding the non-reciprocal part is separately prepared and the end of the optical element is fixed to the case. According to this embodiment, an inexpensive and high-performance lens-integrated optical non-reciprocal component can be realized without using a permanent magnet.
[0053]
(Example 6)
As for the embodiment of the present invention in which rod-shaped lenses are arranged on both side end surfaces of the non-reciprocal portion, a configuration other than that shown in Embodiment 3 can be adopted as shown in FIG. Further, one of the lenses can be replaced with, for example, a spherical lens. Further, as shown in FIG. 6A, the pigtail fiber 3 and, as shown in FIG. 6B, the receptacle 12 can be attached to each end.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is only necessary to perform centering between the laser diode and the like without newly interposing a lens in the laser diode or the like. An inexpensive lens-integrated optical non-reciprocal component can be provided.
[0055]
Further, according to the present invention, a lens-integrated optical non-reciprocal component that can be mounted on a waveguide-type component can be provided.
[0056]
Further, according to the present invention, since only the alignment between the optical fiber and the optical fiber need be performed without newly interposing a lens in the optical fiber amplifier, the lens-integrated optical system can be extremely easily aligned and fixed. Reciprocal parts can be provided.
[0057]
Further, according to the present invention, it is possible to provide a lens-integrated optical non-reciprocal component which can eliminate a permanent magnet and can realize a further reduction in size and cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of a lens-integrated optical non-reciprocal component according to a first embodiment of the present invention and an example in which it is combined with a laser diode. FIG. 1A is a diagram illustrating a configuration of a lens-integrated optical non-reciprocal component. FIG. 1B is a diagram showing an example in which a lens-integrated optical non-reciprocal component and a laser diode are combined.
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a configuration of a lens-integrated optical non-reciprocal component and an example in which the component is combined with a laser diode in a second embodiment of the present invention. FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration of a lens-integrated optical non-reciprocal component. FIG. 2B is a diagram showing an example in which a lens-integrated optical non-reciprocal component and a laser diode are combined.
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a configuration of a lens-integrated optical non-reciprocal component and an example in which the component is combined with a laser diode in a third embodiment of the present invention. FIG. 3A is a diagram illustrating a configuration of a lens-integrated optical non-reciprocal component. FIG. 3B is a plan view showing an example in which a lens-integrated optical non-reciprocal component and an optical waveguide are combined. FIG. 3C is a side view showing an example in which a lens-integrated optical non-reciprocal component and an optical waveguide are combined.
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a configuration of a lens-integrated optical non-reciprocal component according to a fourth embodiment of the present invention and an example in which it is combined with an optical fiber amplifier. FIG. 4A is a diagram illustrating a configuration of a lens-integrated optical non-reciprocal component. FIG. 4B is a diagram showing an example in which a lens-integrated optical non-reciprocal component and an optical fiber amplifier are combined.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a lens-integrated optical non-reciprocal component according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 5A is a diagram illustrating a lens-integrated optical non-reciprocal component using a pigtail fiber. FIG. 5B is a diagram showing a lens-integrated optical non-reciprocal component using a receptacle. FIG. 5C is a diagram showing a lens-integrated optical non-reciprocal component in which rod-shaped lenses are arranged on both sides.
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a usage example of a lens-integrated optical non-reciprocal component according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 6A is a diagram illustrating an example of use of a lens-integrated optical non-reciprocal component using a pigtail fiber. FIG. 6B is a diagram illustrating an example of use of a lens-integrated optical non-reciprocal component using a receptacle.
FIG. 7 is an explanatory view showing a basic structure of an optical isolator. FIG. 7A is a diagram showing a forward direction. FIG. 7B is a diagram showing the reverse direction.
FIG. 8 is an explanatory view schematically showing the structure of a conventional laser module.
[Explanation of symbols]
1 (glass) capillaries
2 LC connector
3 (Pigtail) fiber
4, 13, 20 Non-reciprocal part
5, 5a, 14, 14a, 18, 19 (rod-shaped) lens
6 Garnet crystal
6a Latching Garnet
7 Polar core
8, 28, 72 permanent magnet
9,16,30,40 Optical non-reciprocal parts with integrated lens
10, 82 laser
11 Zirconia capillary
12 (SC) receptacle
15 Metal sleeve
17 Laser chip
21 Reciprocal rotator
22 Semiconductor Optical Amplifier
23 Quartz optical waveguide substrate
24 Groove for mounting
25 Polarizer
26 Polarization mode dispersion compensator
27, 31 cases
29 Amplifying fiber
37 Glass polarizer
71 Non-reciprocal Faraday rotator
73 Input side polarizer
74 Outgoing side polarizer
75 Incident light
76 Outgoing light
77 Return light
78 Light Absorbed by Incident Polarizer
81 Optical Isolator
83 lenses
84 Lens holder
85 (Built-in fiber) Ferrule
