JP2007058161A - Optical isolator and optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信技術に利用される光アイソレータと、該光アイソレータを有する光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical isolator used in optical communication technology and an optical module having the optical isolator.
光アイソレータは、光増幅器や半導体レーザ装置などに使用されている。光アイソレータは、順方向から入射する光を透過させ、逆方向から入射する光を遮断する機能を有しており、例えば、2枚の偏光子の相対角度を約45°に設定し、それらの間にファラデー回転角が約45°に設定されたファラデー回転子を挿入して互いに固定したものである。 Optical isolators are used in optical amplifiers, semiconductor laser devices, and the like. The optical isolator has a function of transmitting light incident from the forward direction and blocking light incident from the reverse direction. For example, the relative angle of two polarizers is set to about 45 °, A Faraday rotator with a Faraday rotation angle set to about 45 ° is inserted between them and fixed to each other.
近年、光アイソレータについては、小型化、量産化、低価格化が強く要望されており、その対策として図8に示すような構成の光アイソレータ80が開発されている。光アイソレータ80は、平板状の整列基板81と、ファラデー回転子82および2つの偏光子83,84からなる光アイソレータ素子85と、2つの直方体状の磁石86とを有し、アイソレータ素子80および磁石86を整列基板81上に合金半田で接合固定したものである。このような構成の光アイソレータ80は、例えば特許文献1に開示されている。
In recent years, there has been a strong demand for miniaturization, mass production, and cost reduction for optical isolators, and an
図9は、光アイソレータ80を備えるLD(レーザダイオード)モジュール90を表す概略断面図である。このLDモジュール90は、LDチップ91を搭載するためのサブマウント92と、LDチップ91の温度を制御するための熱電冷却装置TEC(Thermoelectric Cooler)93と、LDチップ91から発振される光をレセプタクル94に伝達するためのレンズ95,96と、レンズ96を保持するためのレンズホルダ97と、レセプタクル94を光軸方向に光学調芯するためのスリーブ98と、光アイソレータ80やLDチップ91などを収納するためのパッケージ99とを備えている。また、光アイソレータ80は、TEC93上に直接搭載されている。
上述の光アイソレータ80は、TEC93上に直接搭載されるため、TEC93の温度変化を受けやすい。また、図10に示すように、光アイソレータ80は、逆方向の光を遮断するアイソレーション特性が温度依存性を有している。したがって、LDチップ91からの光出力や波長を安定させるためにはTEC93により、かなり正確に温度制御がなされる必要がある。
Since the above-described
また、今日の通信産業の発達により伝送容量を増加させる必要があるが、この伝送容量の増加に対応すべく、或る波長範囲の中で20nm間隔の発振波長のLDモジュールを複数種類揃えた波長多重通信が行われている。そのため、波長が異なる各LDモジュールには各波長に対応した光アイソレータを搭載する必要があり、偏光子やファラデー回転子も各波長に応じて用意する必要がある。したがって、品種管理が頻雑であると同時に部品を共通化できないため、結果としてコスト高となってしまう課題があった。 In addition, it is necessary to increase the transmission capacity due to the development of today's communication industry. In order to cope with this increase in transmission capacity, a plurality of types of LD modules having an oscillation wavelength of 20 nm intervals in a certain wavelength range are provided. Multiplex communication is taking place. Therefore, it is necessary to mount an optical isolator corresponding to each wavelength in each LD module having a different wavelength, and it is necessary to prepare a polarizer and a Faraday rotator according to each wavelength. Accordingly, there is a problem that the cost is high as a result, since the product management is complicated and the parts cannot be shared.
そのため、複数波長に共通の光アイソレータを使用することが考えられるが、1550nmの発振波長で使用する光アイソレータを1530nm、1570nmで使用する場合、図10に示すように25℃ではアイソレーション下限規格を満足できるように構成できるが、TEC上に直接搭載されている上述の光アイソレータでは、TECの温度制御によって、図12に示すようなオーバーシュートにより温度が+5℃以上まで急激に上昇した場合、発振波長1570nmで使用する光アイソレータが規格下限値を下回り、また−5℃以上まで急激に下降した場合、発振波長1530nmで使用する光アイソレータが規格下限値を下回るために、光アイソレータで除去しなければならない反射戻り光が光アイソレータを通過してLDチップに戻り、光出力変動を引き起こし、伝送特性が劣化するという問題が生じた。 Therefore, it is conceivable to use an optical isolator common to a plurality of wavelengths. However, when an optical isolator used at an oscillation wavelength of 1550 nm is used at 1530 nm and 1570 nm, the isolation lower limit standard is set at 25 ° C. as shown in FIG. The above-mentioned optical isolator mounted directly on the TEC can be configured to be satisfactory, but when the temperature rises rapidly to + 5 ° C. or more due to overshoot as shown in FIG. If the optical isolator used at the wavelength of 1570 nm falls below the lower limit of the standard and falls sharply to -5 ° C or higher, the optical isolator used at the oscillation wavelength of 1530 nm falls below the lower limit of the standard. Unreflected reflected return light passes through the optical isolator to the LD chip. Ri, causes the light output variations, transmission characteristics caused deteriorates.
そこで、本発明は、急激な温度変化に起因するアイソレーション特性の変動が抑制されるとともに、コストパフォーマンスに優れた光アイソレータおよび該光アイソレータを備える光モジュールを提供することを、目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical isolator excellent in cost performance and an optical module including the optical isolator while suppressing variations in isolation characteristics due to a rapid temperature change.
本発明者らは、上述の課題に鑑み鋭意研究を行った結果、TEC上に支持基板を介して光アイソレータ素子を載せ置く場合、この支持基板より、TECによる温度変化を緩和することができると、TECのオーバーシュートにより光アイソレータが規格下限値を下回ることが抑制され、光アイソレータを逆方向に通過する反射戻り光が減少され、それにより光出力を一定に維持することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies in view of the above-described problems, the present inventors have found that, when an optical isolator element is placed on a TEC via a support substrate, the temperature change due to the TEC can be mitigated from the support substrate. The TEC overshoot suppresses the optical isolator from falling below the lower limit of the standard, and the reflected return light passing through the optical isolator in the reverse direction is reduced, whereby the optical output can be maintained constant. The invention has been completed.
本発明は、ファラデー回転子および偏光子を含んで構成される複合素子と、該複合素子を支持するための支持基板とを備え、支持基板は、複合素子側に位置し、金属を含んでなる第1基板と、該第1基板より熱伝導率の小さく、非金属組成を含んでなる第2基板と、を有する複合基板であることを特徴とする、光アイソレータにある。 The present invention includes a composite element including a Faraday rotator and a polarizer, and a support substrate for supporting the composite element. The support substrate is located on the composite element side and includes a metal. An optical isolator is a composite substrate having a first substrate and a second substrate having a lower thermal conductivity than the first substrate and including a non-metallic composition.
また、本発明は、前記第1基板が前記複合素子側の表面および前記第2基板側の表面のうち少なくとも一方に複数の凸部を有することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the first substrate has a plurality of convex portions on at least one of the surface on the composite element side and the surface on the second substrate side.
また、本発明は、前記第1基板の凸部間に、該第1基板より熱伝導率の小さい低熱伝導材を配したことを特徴とする、光アイソレータにある。 The present invention also provides an optical isolator characterized in that a low thermal conductivity material having a lower thermal conductivity than the first substrate is disposed between the convex portions of the first substrate.
また、本発明は、前記支持基板が該支持基板の側面の少なくとも一部に凹凸を有することを特徴とする、光アイソレータにある。 The present invention also provides an optical isolator, wherein the support substrate has irregularities on at least a part of a side surface of the support substrate.
また、本発明は、前記ファラデー回転子がBi置換ガーネットを含むことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the Faraday rotator includes a Bi-substituted garnet.
また、本発明の光モジュールは、外部から挿入されるプラグに対して光学的接続されるスタブと、前記プラグと前記スタブとの間の調芯を得るためのスリーブと、前記スタブに向けて光を出射するための、または、前記スタブを介して光を受けるための光素子と、前記スタブ及び前記光素子に対して光学的に同軸上にある前記光アイソレータと、を備える。 The optical module of the present invention includes a stub optically connected to a plug inserted from the outside, a sleeve for obtaining alignment between the plug and the stub, and light toward the stub. And an optical element for receiving light via the stub, and the optical isolator optically coaxial with the stub and the optical element.
本発明に係る光アイソレータは、支持基板が複合素子側に位置するとともに金属を含んでなる第1基板と、該第1基板より熱伝導率の小さく、非金属組成を含んでなる第2基板と、を有する複合基板で構成されていることによって、例えば支持基板が急激な温度変化を伴う熱電冷却装置に接するように配置されている場合、熱伝冷却装置がオーバーシュートにより急激に温度変化した場合においても、光アイソレータに対する熱の伝達が遅延されるため、光アイソレータのアイソレーション特性の変動を抑制することができる。また、複数波長のLDモジュールに搭載する光アイソレータを共通化できるために低コストの光アイソレータとすることができる。 An optical isolator according to the present invention includes a first substrate having a support substrate positioned on the composite element side and including a metal, and a second substrate having a lower thermal conductivity than the first substrate and including a non-metallic composition. For example, when the support substrate is arranged so as to be in contact with the thermoelectric cooling device with a rapid temperature change, when the heat transfer cooling device has a sudden temperature change due to overshoot However, since the heat transfer to the optical isolator is delayed, fluctuations in the isolation characteristics of the optical isolator can be suppressed. Further, since the optical isolator mounted on the LD module having a plurality of wavelengths can be shared, a low-cost optical isolator can be obtained.
また、前記支持基板は、前記第1基板が前記複合素子側の表面および前記第2基板側の表面のうち少なくとも一方に複数の凸部を有するのが好ましい。このような構成とすることにより、第1基板11と複合素子20もしくは第1基板11と第2基板との接触面積が小さくなるため、熱電冷却装置のオーバーシュートによって急激な温度変化が生じた場合においても、第1基板を介して複合素子20に伝達される熱を抑制することができる。
In the support substrate, it is preferable that the first substrate has a plurality of convex portions on at least one of the surface on the composite element side and the surface on the second substrate side. By adopting such a configuration, the contact area between the
また、前記支持基板は、前記第1基板の凸部間に、該第1基板より熱伝導率の小さい低熱伝導材を配するのが好ましい。このような構成とすることにより、上記した過度な熱伝達の抑制効果とともに、低熱伝導材11bの表面で複合素子20もしくは第2基板を支持することができるため、第1基板11に複合素子20または第2基板を精度よく固定することができる。
In addition, it is preferable that the support substrate is provided with a low thermal conductivity material having a lower thermal conductivity than the first substrate between the convex portions of the first substrate. With such a configuration, the
また、前記支持基板は少なくとも熱伝導率の大きい第1基板の側面に凹凸を有するのが好ましい。熱伝導率の高い基板の側面に凹凸を設けて表面積を大きくすることにより、前記基板からの放熱を促進させて光アイソレータへの熱伝導を遅延させアイソレーション特性の変動を抑制することができる。 Moreover, it is preferable that the said support substrate has an unevenness | corrugation in the side surface of the 1st board | substrate with a large thermal conductivity at least. By providing unevenness on the side surface of the substrate having high thermal conductivity to increase the surface area, it is possible to promote heat dissipation from the substrate, delay thermal conduction to the optical isolator, and suppress variation in isolation characteristics.
本発明に係る光アイソレータは、上述のファラデー回転子がBi置換ガーネットまたはYIGガーネットを含み、第1基板は金属および/またはセラミックスを含むことができる。ファラデー回転子にBi置換ガーネットを用いることにより、ファラデー回転子の厚みを薄厚化することができ、光アイソレータを小型化することができるので好ましい。 In the optical isolator according to the present invention, the Faraday rotator described above may include Bi-substituted garnet or YIG garnet, and the first substrate may include metal and / or ceramics. It is preferable to use a Bi-substituted garnet for the Faraday rotator because the thickness of the Faraday rotator can be reduced and the optical isolator can be reduced in size.
また、本発明は、上述の光アイソレータと、プラグに対して光学的接続されるスタブと、前記プラグと前記スタブとの間の調芯を得るためのスリーブと、前記スタブに向けて光を出射する、または、前記スタブを介して導出された光を受けるための光素子と、を備えることを特徴とする光モジュールにある。上述の光アイソレータを搭載することにより、伝送特性に優れ、低コストのLDモジュールを提供することができる。 The present invention also provides the above-described optical isolator, a stub optically connected to the plug, a sleeve for obtaining alignment between the plug and the stub, and emitting light toward the stub. Or an optical element for receiving light derived through the stub. By mounting the above-described optical isolator, it is possible to provide a low-cost LD module having excellent transmission characteristics.
図1は、本実施形態に係る光アイソレータX1を表す概略斜視図である。光アイソレータX1は、支持基板10、複合素子20および2つの磁石30を備える。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an optical isolator X1 according to this embodiment. The optical isolator X1 includes a
支持基板10は、複合素子20および磁石30を搭載して一体化するための部材であり、その形状は略矩形状である。本実施形態における支持基板10は、第1基板11および第2基板12を有しており、第1基板11と第2基板12とが接合された構成となっている。
The
第1基板11は、支持基板10において、複合素子20および磁石30が搭載される側に位置する部位を構成するものである。第1基板11を構成する材料としては、その熱膨張係数が後述する複合素子20のファラデー回転子21の熱膨張係数に近似しているものが好ましく、例えば50Ni−Fe(熱伝導率:16.74W/m・K)、SUS430(熱伝導率:27.21W/m・K)、SUS303(熱伝導率:16.33W/m・K)、SF20T(熱伝導率:26.1W/m・K)などの金属が挙げられる。このような材料により構成された光アイソレータX1は、その光学特性の安定化を図るうえで好適である。第1基板11を構成する材料として金属を採用した場合における第1基板11の作製手法としては、例えば切削加工やエンドミルなどの精密加工、MIM成型などが挙げられる。
The
第2基板12は、支持基板10において、例えば熱電冷却装置に対して直接的に接合される側に位置する部位を構成するものである。第2基板12を構成する材料としては、熱電冷却装置などの搭載対象側の急激な温度変化に起因する影響が第1基板11側に搭載されている複合素子20に及ぶのを緩和することができる程度に熱伝導率の小さいものが好ましく、例えば石英ガラス(熱伝導率:1.9W/m・K)やジルコニアセラミックス(熱伝導率:3.77W/m・K)が望ましい。
The 2nd board |
第1基板11における第2基板12との接合面、および、第2基板12における第1基板11との接合面には、第1基板11と第2基板12との接合強度を高めるべく、接合面積の増加やアンカー効果を得ることを目的とした粗面化処理、ショットブラスト処理、梨地処理などを施すことが好ましい。なお、第1基板11と第2基板12とを接合するための接合材としては、エポキシ樹脂などの各種樹脂、金属はんだ、低融点ガラスなどが挙げられる。
The bonding surface of the
複合素子20は、ファラデー回転子21および2つの偏光子22,23を含んで構成される部材であり、接合材(エポキシ樹脂などの各種樹脂、金属はんだ、低融点ガラスなど)を介して支持基板10の第1基板11上に搭載されている。具体的には、ファラデー回転子21に対して偏光子22,23が透明な接着剤(例えば、商品名:353−ND、エポテック製)により接着一体化されたものである。ファラデー回転子21は、所定の磁界を印加することにより、入射される光の偏波方向を所定角度回転させる機能を担う部材であり、例えばTb、Gd、Hoのいずれかを添加したBi置換ガーネットやYIGガーネットにより構成される。ファラデー回転子21の厚さは、例えば入射される光の偏波方向が45°回転するように設定される。偏光子22,23は、所定角度の偏波方向の光を選択的に透過するための部材であり、複合素子20においては偏光子22の透光偏波方向と偏光子23の透光偏波方向とは所定角度(例えば45°)ずらして配されている。偏光子22,23としては、例えば誘電体粒子を内包するガラス基板や誘電体層を積層してなる積層体などが挙げられる。
The
2つの磁石30は、複合素子20のファラデー回転子21に所定の磁界を印加するための部材であり、接合材(エポキシ樹脂などの各種樹脂、金属はんだ、低融点ガラスなど)を介して支持基板10の第1基板11上に搭載されている。磁石30を構成する材料としては、ファラデー回転子21に充分な飽和磁界強度を印加すべく、磁界強度の耐熱性に優れたものが好ましく、Sm−Co系磁石やNd−Fe−B系磁石などが挙げられる。なお、磁石30の表面には、Niなどによるメッキ処理を施してもよい。このようなメッキ処理を施した磁石30では、焼結体である本体の作製時に粉末が該本体表面に付着し、異物として光アイソレータX1の光路を塞ぐのを防止することができるとともに、衝突などに起因する磁石30自体の破損を防止することができる。
The two
本実施形態に係る光アイソレータX1では、例えば熱電冷却装置に対して直接的に接触する第2基板12の熱伝導率が小さい。そのため、アイソレータX1では、該熱電冷却装置がオーバーシュートして急激な温度変化が生じた場合においても、支持基板10を介してファラデー回転子21に与える該温度変化の影響を緩和することができる。したがって、光アイソレータX1は、そのアイソレーション特性の変動を抑制することができるのである。また、光アイソレータX1は、1つの光アイソレータX1で複数波長の光源に対応することができるため、光アイソレータX1を備える光モジュールなど製作コストの低減を図るうえで好適である。
In the optical isolator X1 according to the present embodiment, for example, the thermal conductivity of the
光アイソレータX1では、第1基板11の構成材料として、熱膨張係数がファラデー回転子21の熱膨張係数に近似しているものを採用することにより、温度変化時におけるファラデー回転子21と第1基板11との間の熱膨張係数差に起因する応力の発生を低減することができる。すなわち、光アイソレータX1では、ファラデー回転子21が受ける上記応力の影響を低減することができる。したがって、光アイソレータX1は、そのアイソレーション特性の変動を抑制することができるのである。
In the optical isolator X1, by adopting a material whose thermal expansion coefficient approximates that of the
図2は、本発明の第2の実施形態に係る光アイソレータX2を表す側面図である。光アイソレータX2は、第1基板11の複合素子20側の表面に複数の凸部を設ける点(図2(a))もしくは第1基板11の第2基板側の表面に複数の凸部を設ける点(図2(b))において、光アイソレータX1と異なる。光アイソレータX2の他の構成については、光アイソレータX1に関して上述したのと同様である。このような構成によると、第1基板11と複合素子20もしくは第1基板11と第2基板との接触面積が小さくなるため、熱電冷却装置のオーバーシュートによって急激な温度変化が生じた場合においても、第1基板を介して複合素子20に伝達される熱を抑制することができる。したがって、光アイソレータX2は、支持基板10を介してファラデー回転子21に与える温度変化の影響を緩和するうえで好適である。第1基板11を構成する材料に金属を採用した場合、第1基板11の表面における凸部の作製方法としては、例えば切削加工が挙げられる。
FIG. 2 is a side view showing an optical isolator X2 according to the second embodiment of the present invention. The optical isolator X2 is provided with a plurality of protrusions on the surface of the
図3は、本発明の第3の実施形態に係る光アイソレータX3を表す側面図である。光アイソレータX3は、第1基板11の複合素子20側の表面に複数設けられた凸部11a間に、第1基板11より熱伝導率が小さい低熱伝導材を充填する点(図3(a))もしくは第1基板11の第2基板側の表面に複数設けられた凸部11a間に、第1基板11より熱伝導率が小さい低熱伝導材11bを充填する点(図3(b))において、光アイソレータX2と異なる。光アイソレータX3の他の構成については、光アイソレータX2に関して上述したのと同様である。このような構成によると、第1基板11と複合素子20もしくは第1基板11と第2基板との接触面積が小さくなるため、熱電冷却装置のオーバーシュートによって急激な温度変化が生じた場合においても、第1基板を介して複合素子20に伝達される熱を抑制するという点とともに、低熱伝導材11bの表面で複合素子20もしくは第2基板を支持することができるため、第1基板11に複合素子20または第2基板を精度よく固定するという点においても好適である。この低熱伝導材11bは、第1基板11が例えば50Ni−Fe(熱伝導率:16.74W/m・K)、SUS430(熱伝導率:27.21W/m・K)、SUS303(熱伝導率:16.33W/m・K)、SF20T(熱伝導率:26.1W/m・K)などの金属で構成されていれば、エポキシ樹脂(熱伝導率:0.19W/m・K)等の樹脂または鉛系ガラス(熱伝導率:0.97W/m・K)等の低融点ガラスが挙げられる。さらに、第1基板11の複合素子20側の表面に複数設けられた凸部11a間に、第1基板11より熱伝導率が小さい低熱伝導材11bを充填する場合、第1基板11と複合素子20とを接合するための接合材が低熱伝導材11bと同等の材質で構成されていれば、接合材が凸部11a間に入り込むことによって第1基板11に対して複合素子20を強固に接合することができる。
FIG. 3 is a side view showing an optical isolator X3 according to the third embodiment of the present invention. The optical isolator X3 is filled with a low thermal conductivity material having a lower thermal conductivity than the
図4は、本発明の第4の実施形態に係る光アイソレータX4を表す概略斜視図である。光アイソレータX4は、第1基板11の側面を凹凸形状とする点において、光アイソレータX1と異なる。光アイソレータX2の他の構成については、光アイソレータX1に関して上述したのと同様である。このような構成によると、支持基板1の表面積が増加するため、第2基板12を介して第1基板11に伝達される熱をより効率的に放散させることができる。したがって、光アイソレータX4は、支持基板10を介してファラデー回転子21に与える温度変化の影響を緩和するうえで好適である。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an optical isolator X4 according to the fourth embodiment of the present invention. The optical isolator X4 is different from the optical isolator X1 in that the side surface of the
図5は、本発明の第5の実施形態に係る光アイソレータX5を表す平面図である。光アイソレータX5は、支持基板10の側面10aに対して複合素子20の側面20aが4〜10°傾斜するように支持基板10上に配されている点において、光アイソレータX1と異なる。光アイソレータX5の他の構成については、光アイソレータX1に関して上述したのと同様である。このような構成の光アイソレータX5は、複合素子20の側面20aに対して、図示しない光源から支持基板10の側面10aに対して垂直に入射する光が該光源に戻り光として戻るのを防ぐうえで好適である。
FIG. 5 is a plan view showing an optical isolator X5 according to the fifth embodiment of the present invention. The optical isolator X5 is different from the optical isolator X1 in that the side surface 20a of the
図6は、本発明の第6の実施形態に係る光アイソレータX6を表す平面図である。光アイソレータX4は、複合素子20として平面視で平行四辺形状のものを採用している点において、光アイソレータX5と異なる。光アイソレータX5の他の構成については、光アイソレータX5に関して上述したのと同様である。このような構成の光アイソレータX6は、光アイソレータX6の幅Wを小さくするうえで好適である。
FIG. 6 is a plan view showing an optical isolator X6 according to the sixth embodiment of the present invention. The optical isolator X4 differs from the optical isolator X5 in that the
図7は、本発明に係る光アイソレータX1を備える光モジュールYを表す概略断面図である。光モジュールYは、光アイソレータX1と、光を出力するための半導体素子(LEDやLDなど)40と、半導体素子40を搭載するためのサブマウント41と、半導体素子40の温度を制御するための制御手段(例えば、TEC)42と、半導体素子40から出力された光を集光し且つ伝達するためのレンズ43,44と、光アイソレータX1、半導体素子、サブマウント41、制御手段42およびレンズ43を収納するためのパッケージ45と、パッケージ45と連結するとともに、レンズ44を保持するためのホルダ46と、図示しない導光部材(例えば、光ファイバ)と接続するための光レセプタクル47と、光レセプタクル47を光軸基準で光学調芯するためのスリーブ48とを備える。光アイソレータX1は、制御手段42上に直接搭載されている。このような構成によると、伝送特性に優れ、低コストの光モジュールYを得ることができる。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing an optical module Y including the optical isolator X1 according to the present invention. The optical module Y includes an optical isolator X1, a semiconductor element (LED, LD, etc.) 40 for outputting light, a
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。 Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、光アイソレータX1〜X6において、ファラデー回転子21として自己保持力を有するものを採用する場合、2つの磁石30を設けなくてもよい。このような構成は、光アイソレータX1〜X6の小型化を図るうえで好適である。
For example, in the optical isolators X1 to X6, when the
次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
図1に示す光アイソレータX1と同様の構成の光アイソレータを作製した。作製した光アイソレータにおいては、支持基板10の寸法は幅3mm×奥行き2mm×高さ0.4mmで、材質が50Ni−Feの第1基板11と、寸法が幅3mm×奥行き2mm×高さ0.4mmで材質がジルコニアセラミックスの第2基板12を接合材で硬化固定した。一方、複合素子20は光源からの出射光のビーム径がφ0.8mmであるのに応じて、それを包含するために□0.9mm×厚み0.8mmの直方体に切断して形成した。接合面10a上にディスペンサにより接合材を滴下して、その上に複合素子20のほぼ中央部と一致するように配置し、加熱により接合材を硬化固定した。このとき、偏光子22の透過偏波面は支持基板10の接合面10aに対して平行になるように設置する。ファラデー回転子21に磁界を印加するための直方体形状(幅0.8mm×奥行き1.8mm×高さ1.2mm)の磁石30はSm−Co製であり、表面にはNiメッキを施している。
An optical isolator having the same configuration as the optical isolator X1 shown in FIG. 1 was produced. In the manufactured optical isolator, the size of the
同様に接合面10aに接合材を滴下して、その上に磁石304を配置し、加熱により接合材を硬化固定した。今回は熱硬化性接合材を用いたが、接合力を確保できる紫外線硬化接合材、可視硬化接合材であってもよい。
Similarly, a bonding material was dropped on the
図8に示す光アイソレータ80と同様の構成の光アイソレータを作製した。作製した光アイソレータにおいては、支持基板10’の材質は50Ni−Feであり、その他作製方法は本発明実施例と同様である。作製した図1に示す本発明の光アイソレータと、図8に示す従来の光アイソレータは、波長1550nmに対応したものであり、各光アイソレータを図7に示すような発振波長1530nmと1570nmの光モジュールに搭載した。光源としてのLDチップの出力光を測定してリファレンスとした後、各光アイソレータの磁石30の磁化方向NSを反対となるように着磁を行って、挿入損失をアイソレーションとなるようにした。上記LDチップの出力変動を抑制するためのTEC42の温度制御による温度変化を光アイソレータに負荷し、そのときの光アイソレータからの光出力を測定してアイソレーション特性を行った。その比較結果を図11に示す。
An optical isolator having the same configuration as that of the
従来例の光アイソレータはTEC42の温度制御によるオーバーシュートによる急激な温度変化、即ち+5℃以上の変化では発振波長1570nmのアイソレーション、−5℃以上の変化では発振波長1530nmのアイソレーションが下限規格を下回ったが、本発明の光アイソレータはTEC42の温度制御による温度変化に対して、アイソレーション規格下限値を満足することができ、温度変化に対して安定したアイソレーション特性を示した。
The optical isolator of the conventional example has an abrupt temperature change due to overshoot due to temperature control of the
以上により、従来例と本実施例では、LDチップの光出力と発振波長を制御するためのTEC42の温度変化に対して、TEC42に接する光アイソレータの第2基板12の熱伝導率を小さくすることにより、TEC42のオーバーシュートによる急激に変化する温度が光アイソレータに伝達することを遅延させることができるため、アイソレーション特性の変動を抑制する光アイソレータを提供することが可能となった。
As described above, in the conventional example and the present embodiment, the thermal conductivity of the
X1〜X6 光アイソレータ
Y 光モジュール
10 支持基板
20 複合素子
21 ファラデー回転子
22,23 偏光子
X1 to X6 Optical isolator
Claims (6)
前記支持基板は、前記複合素子側に位置し、金属を含んでなる第1基板と、前記第1基板より熱伝導率の小さく、非金属組成を含んでなる第2基板と、を有する複合基板であることを特徴とする光アイソレータ。 A composite element including a Faraday rotator and a polarizer, and a support substrate for supporting the composite element;
The support substrate is located on the composite element side, and includes a first substrate that includes a metal, and a second substrate that has a lower thermal conductivity than the first substrate and includes a non-metallic composition. An optical isolator characterized by being:
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