JP2009168854A - 光アイソレータおよび半導体装置光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】偏波モード分散を抑制するとともに、クロストークを回避しつつ装置の小型化を図ること。
【解決手段】第１ファラデー回転子１３３は、第１複屈折プリズム１３２の後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる。第２複屈折プリズム１３４は、第１ファラデー回転子１３３の後段に設けられ、光学軸の方向が第１複屈折プリズム１３２と約４５度異なる。第３複屈折プリズム１４２は、第２複屈折プリズム１３４の後段に設けられ、光学軸の方向が第２複屈折プリズム１３４と８０度〜１００度異なる。第２ファラデー回転子１４３は、第３複屈折プリズム１４２の後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる。第４複屈折プリズム１４４は、第２ファラデー回転子１４３の後段に設けられ、光学軸の方向が第３複屈折プリズム１４２と約４５度異なる。
【選択図】図１

Description

この発明は、光を一方向にのみ通過させる光アイソレータおよび光アイソレータを備える半導体装置光学系に関する。

従来、光通信システムにおいて、順方向に入力された光を通過させ、逆方向に入力された光を遮断する光アイソレータが用いられている（たとえば、下記特許文献１〜３参照。）。光アイソレータは、たとえば、レーザ光源から出射されたレーザ光を通過させ、レーザ光源へのレーザ光の戻り光を遮断することで、レーザ光源の発振の安定化を図る。

光アイソレータには、アイソレーション特性が入力光の偏光状態に依存する偏光依存型の光アイソレータと、アイソレーション特性が入力光の偏光状態に依存しない偏光無依存型の光アイソレータがある。偏光無依存型の光アイソレータは、たとえば、光学軸が互いに約４５度異なる１組の複屈折プリズムと、この１組の複屈折プリズムの間に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させるファラデー回転素子と、によって構成される。

図２１は、従来の半導体装置の構成を説明する上面断面図である。従来の半導体装置２１００は、半導体増幅器アレイ２１５０を内蔵する筐体２１０１の前段に光アイソレータ２１１１〜２１１４を設け、筐体２１０１の後段に光アイソレータ２１８１〜２１８４を設けて構成されている。光アイソレータ２１１１〜２１１４を介して入力された各光は、光ファイバ２１２１〜２１２４を介して筐体２１０１内へ出射される。

ガイド部材２１３０は、筐体２１０１の内部に設けられており、光ファイバ２１２１〜２１２４の各端部をアレイ状に固定している。光ファイバ２１２１〜２１２４の各端部から出射された各光は、レンズ２１４１およびレンズ２１４２を介して半導体増幅器アレイ２１５０へ入射される。半導体増幅器アレイ２１５０は、入射された各光を増幅し、レンズ２１５１およびレンズ２１５２を介して出射する。

ガイド部材２１６０は、筐体２１０１の内部に設けられており、光ファイバ２１７１〜２１７４の各端部をアレイ状に固定している。半導体増幅器アレイ２１５０から出射された各光は、光ファイバ２７２１〜２１７４の各端部にそれぞれ結合し、光ファイバ２１７１〜２１７４および光アイソレータ２１８１〜２１８４を介して外部へ出力される。

特開平１−１０５９０８号公報 特開２００４−１５７３１８号公報 特開平６−９５０３４号公報

しかしながら、上述した従来技術では、入力光の各偏光成分のうちの、一方の偏光成分は１組の複屈折プリズムを常光屈折率Ｎｏで通過し、他方の偏光成分は１組の複屈折プリズムを異常光屈折率Ｎｅで通過する。このため、１組の複屈折プリズムを通過する各偏光成分の遅延量が異なり、光アイソレータを通過した光に偏波モード分散（ＰＭＤ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が発生するという問題がある。

また、図２１に説明した半導体装置２１００のように、半導体増幅器アレイの前段および後段にそれぞれ複数の光アイソレータを設ける構成においては、半導体増幅器アレイのポート数に応じた数の光アイソレータが必要になり、装置が大型化し、コストが増加するという問題がある。

図２２は、従来の光アイソレータのクロストークを説明する図である。図２２は、従来の偏光無依存型の光アイソレータ２２００の側面断面図を説明している。光アイソレータを透過する順方向の隣接するコリメート光線の中心を一点鎖線で示し、逆方向の隣接するコリメート光線の一方を点線で表す。この図に示すような空間配置では、隣接するコリメート光線の逆方向伝播光が隣接するコリメート光の出射点に結合して、意図しない光が逆方向に伝播して、クロストークが発生することが分かる。

開示の光アイソレータおよび半導体装置光学系は、上述した問題点を解消するものであり、偏波モード分散を抑制するとともに、クロストークを回避しつつ装置の小型化を図ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この光アイソレータは、第１複屈折プリズムと、前記第１複屈折プリズムの後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる第１ファラデー回転子と、前記第１ファラデー回転子の後段に設けられ、光学軸の方向が前記第１複屈折プリズムと約４５度異なる第２複屈折プリズムと、前記第２複屈折プリズムの後段に設けられ、光学軸の方向が前記第２複屈折プリズムと８０度〜１００度異なる第３複屈折プリズムと、前記第３複屈折プリズムの後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる第２ファラデー回転子と、前記第２ファラデー回転子の後段に設けられ、光学軸の方向が前記第３複屈折プリズムと約４５度異なる第４複屈折プリズムと、を備えることを要件とする。

上記構成によれば、第１，第２複屈折プリズムの各光学軸に対して第３，第４複屈折プリズムの各光学軸が８０度〜１００度異なるように第３，第４複屈折プリズムの角度を設定することで、第１，第２複屈折プリズムを常光屈折率Ｎｏで通過した偏光成分が第３，第４複屈折プリズムを異常光屈折率Ｎｅで通過し、第１，第２複屈折プリズムを異常光屈折率Ｎｅで通過した偏光成分が第３，第４複屈折プリズムを常光屈折率Ｎｏで通過する。これにより、第１〜第４複屈折プリズムを通過する光の各偏光成分に対する屈折率を均等にＮｏ＋Ｎｅにすることができる。このため、第１〜第４複屈折プリズムを通過する光の各偏光成分の遅延量を等しくし、偏波モード分散を抑制することができる。

また、この光アイソレータは、入射する複数のコリメート光を含む平面と、前記第１複屈折プリズムが光を分離する方向との間の角度が４５度〜１３５度であり、前記第１複屈折プリズムは、前記入射する複数のコリメート光を通過させることを要件とする。

上記構成によれば、１つの光アイソレータに対して入射する複数のコリメート光をまとめて通過させる構成とすることで装置の小型化および低コスト化を図ることができる。また、入射する複数のコリメート光を含む平面と、第１複屈折プリズムにおける光の分離方向との間の角度を４５度〜１３５度とすることで、第１複屈折プリズムにおける光の分離方向を、入射する複数のコリメート光が並ぶ方向とは異なる方向にすることができる。このため、分離した各光が入射する複数のコリメート光に結合するクロストークを回避することができる。

以上説明したように、開示の光アイソレータおよび半導体装置光学系によれば、偏波モード分散を抑制するとともに、クロストークを回避しつつ装置の小型化を図ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光アイソレータおよび半導体装置光学系の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、本明細書で用いるコリメート光は、平行光および平行ではないが本発明が動作可能な範囲の非平行光を含むものとする。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図である。図２は、図１に説明した光アイソレータの側面断面図である。図１は、実施の形態１にかかる光アイソレータ１００をＹ軸方向からみた図を説明している（以降の上面断面図においても同様）。図２は、光アイソレータ１００をＸ軸方向からみた図を説明している（以降の側面断面図においても同様）。Ｚ軸は光の進行方向を示している。

Ｚ軸のプラス方向（Ｚ軸の矢印方向）を、光アイソレータ１００が光を通過させる方向（以下、「順方向」という）とし、Ｚ軸のマイナス方向を、光アイソレータ１００が光を遮断する方向（以下、「逆方向」という）とする。光アイソレータ１００は、第１ユニット１３０と、第２ユニット１４０と、を備えている。第１ユニット１３０、第２ユニット１４０、はＺ軸方向に並べて設けられている。入力側から出射されたコリメート光は、第１ユニット１３０に入射される。

第１ユニット１３０は、第１筒状磁石１３１と、第１複屈折プリズム１３２と、第１ファラデー回転子１３３と、第２複屈折プリズム１３４と、を備えている。第１筒状磁石１３１は、Ｚ軸方向の軸を囲む筒状に形成された磁石である。第１複屈折プリズム１３２、第１ファラデー回転子１３３および第２複屈折プリズム１３４は、第１筒状磁石１３１の内側において、Ｚ軸方向に並べて設けられている。

第１複屈折プリズム１３２は、Ｘ軸方向の厚みが一定であり、Ｙ軸のプラス方向（光の進行方向と直交する方向のうちの一つの方向）にいくほどＺ軸方向の厚みが大きくなるように形成されている。第１複屈折プリズム１３２は、入射するコリメート光を複屈折により第１偏光成分および第２偏光成分に分離する。第１偏光成分は、入射するコリメート光のうちの、複屈折により異常光として分離された偏光成分である。第２偏光成分は、複屈折により常光として分離された偏光成分である。

第１複屈折プリズム１３２は、Ｙ軸のプラス方向にいくほどＺ軸方向の厚みが大きいため、第１偏光成分および第２偏光成分は、Ｙ軸方向に分離される。符号１３２ａは、Ｚ軸方向からみた第１複屈折プリズム１３２の光学軸の方向を示している。第１複屈折プリズム１３２の光学軸はＸ軸と平行な方向である。第１複屈折プリズム１３２は、分離した第１偏光成分および第２偏光成分を第１ファラデー回転子１３３へ出射する。

第１ファラデー回転子１３３は、第１複屈折プリズム１３２から出射された第１偏光成分および第２偏光成分のそれぞれの偏光面を、Ｚ軸のマイナス側からプラス方向へ向う方向から見て時計回りに約４５度回転させる。第１ファラデー回転子１３３は、偏光面を回転させた第１偏光成分および第２偏光成分を第２複屈折プリズム１３４へ出射する。

第２複屈折プリズム１３４は、Ｘ軸方向の厚みが一定であり、Ｙ軸のプラス方向にいくほどＺ軸方向の厚みが小さくなるように形成されている。第２複屈折プリズム１３４は、第１ファラデー回転子１３３から出射された光を複屈折させる。符号１３４ａは、Ｚ軸方向からみた第２複屈折プリズム１３４の光学軸の方向を示している。

第２複屈折プリズム１３４の光学軸（符号１３４ａ）は、第１複屈折プリズム１３２の光学軸（符号１３２ａ）に対して、Ｚ軸のマイナス側からプラス方向へ向かって時計回りに約４５度回転した方向である。第２複屈折プリズム１３４は、複屈折させた第１偏光成分および第２偏光成分を第２ユニット１４０へ出射する。

第１複屈折プリズム１３２および第２複屈折プリズム１３４は、第１複屈折プリズム１３２の出射面１３２ｂと第２複屈折プリズム１３４の入射面１３４ｂを合わせると、第１複屈折プリズム１３２の入射面１３２ｃおよび第２複屈折プリズム１３４の出射面１３４ｃが平行になるように形成されている。

第２ユニット１４０は、第２筒状磁石１４１と、第３複屈折プリズム１４２と、第２ファラデー回転子１４３と、第４複屈折プリズム１４４と、を備えている。これらの第２ユニット１４０が備える各構成は、それぞれ第１筒状磁石１３１、第１複屈折プリズム１３２、第１ファラデー回転子１３３および第２複屈折プリズム１３４と同様の構成であるため詳細な説明を省略し、異なる部分を説明する。

第２複屈折プリズム１３４から出射された第１偏光成分および第２偏光成分は第３複屈折プリズム１４２へ入射される。第３複屈折プリズム１４２は、出射された第１偏光成分および第２偏光成分を複屈折させる。符号１４２ａは、Ｚ軸方向からみた第３複屈折プリズム１４２の光学軸の方向を示している。第３複屈折プリズム１４２の光学軸（符号１４２ａ）は、第２複屈折プリズム１３４の光学軸（符号１３４ａ）に対して、Ｚ軸のマイナス側からプラス方向へ向かう方向から見て時計回りに約９０度回転した方向である。

第３複屈折プリズム１４２から出射された第１偏光成分および第２偏光成分は第４複屈折プリズム１４４へ入射される。第４複屈折プリズム１４４は、出射された第１偏光成分および第２偏光成分を複屈折させる。符号１４４ａは、Ｚ軸方向からみた第４複屈折プリズム１４４の光学軸の方向を示している。

第４複屈折プリズム１４４の光学軸（符号１４４ａ）は、第３複屈折プリズム１４２の光学軸（符号１４２ａ）に対して、Ｚ軸のマイナス側からプラス方向へ向かう方向から見て時計回りに約４５度回転した方向である。第４複屈折プリズム１４４から出射された第１偏光成分および第２偏光成分は出力側に出射される。

第１複屈折プリズム１３２、第２複屈折プリズム１３４、第３複屈折プリズム１４２および第４複屈折プリズム１４４は、たとえばＴｉＯ₂、ＹＶＯ₄などの複屈折結晶（一軸性異方結晶）によって形成される。第１複屈折プリズム１３２、第２複屈折プリズム１３４、第３複屈折プリズム１４２および第４複屈折プリズム１４４の各光学軸の方向（符号１３２ａ，１３４ａ，１４２ａ，１４４ａ）は、複屈折結晶の切断方向によって調節することができる。第１ファラデー回転子１３３および第２ファラデー回転子１４３はたとえばＢｉ置換鉄ガーネットやＢｉ置換希土類鉄ガーネットである。

第１ユニット１３０は、第１偏光成分および第２偏光成分をＹ軸のマイナス方向にシフトさせて出射する。また、第２ユニット１４０も、第１偏光成分および第２偏光成分をＹ軸のマイナス方向にシフトさせて出射する。したがって、第２ユニット１４０においてＹ軸のマイナス方向にシフトした第１偏光成分および第２偏光成分が、アイソレーション可能な経路から外れないようにする必要がある。このため、第２ユニット１４０を、第１ユニット１３０に対してＹ軸のマイナス方向にずれた位置に配置する。

以上の構成において、任意の偏光状態のコリメート光を順方向で入力する場合について説明する。入力ファイバ１１１へ入力した光に含まれる第１偏光成分は、第１複屈折プリズム１３２の光学軸（符号１３２ａ）と平行な偏光状態の成分であるとする。第１偏光成分は、第１複屈折プリズム１３２によって異常光屈折率Ｎｅを受ける。

第１複屈折プリズム１３２から出射された第１偏光成分は、第１ファラデー回転子１３３によって偏光面が約４５度回転して、第２複屈折プリズム１３４の光学軸（符号１３４ａ）と平行な偏光状態になって第２複屈折プリズム１３４へ入射される。このため、第１偏光成分は、第２複屈折プリズム１３４においても異常光屈折率Ｎｅを受ける。

一方、入射するコリメート光に含まれる第２偏光成分は、偏光状態が第１偏光成分と直交する偏光成分であるとする。第２偏光成分は、第１複屈折プリズム１３２の光学軸（符号１３２ａ）と直交する偏光状態で第１複屈折プリズム１３２を通過する。第２偏光成分は、第１複屈折プリズム１３２によって常光屈折率Ｎｏを受ける。

第１複屈折プリズム１３２から出射された第２偏光成分は、第１ファラデー回転子１３３によって偏光面が約４５度回転して、第２複屈折プリズム１３４の光学軸（符号１３４ａ）と直交する偏光状態になって第２複屈折プリズム１３４へ入射される。このため、第２偏光成分は、第２複屈折プリズム１３４においても常光屈折率Ｎｅを受ける。

すなわち、入射するコリメート光に含まれる第１偏光成分は、第１複屈折プリズム１３２および第２複屈折プリズム１３４を異常光屈折率Ｎｅで通過する。また、入射するコリメート光に含まれる第２偏光成分は、第１複屈折プリズム１３２および第２複屈折プリズム１３４を常光屈折率Ｎｏで通過する。

この状態は、入射するコリメート光が、第１複屈折プリズム１３２の出射面１３２ｂと第２複屈折プリズム１３４の入射面１３４ｂを合わせて形成される平行板を通過する場合に相当する。したがって、第２複屈折プリズム１３４から出射される第１偏光成分および第２偏光成分は、Ｙ軸方向に互いに微小な位置ずれを有する平行光となる。

第２複屈折プリズム１３４から第３複屈折プリズム１４２へ出射された第１偏光成分は、第３複屈折プリズム１４２の光学軸（符号１４２ａ）と直交する偏光状態になって第３複屈折プリズム１４２へ入射される。このため、第１偏光成分は、第３複屈折プリズム１４２においては常光屈折率Ｎｏを受ける。

第３複屈折プリズム１４２から出射された第１偏光成分は、第２ファラデー回転子１４３によって偏光面が約４５度回転して、第４複屈折プリズム１４４の光学軸（符号１４４ａ）と直交する偏光状態になって第４複屈折プリズム１４４へ入射される。このため、第１偏光成分は、第４複屈折プリズム１４４においては常光屈折率Ｎｏを受ける。

第２複屈折プリズム１３４から第３複屈折プリズム１４２へ出射された第２偏光成分は、第３複屈折プリズム１４２の光学軸（符号１４２ａ）と平行な偏光状態になって第３複屈折プリズム１４２へ入射される。このため、第２偏光成分は、第３複屈折プリズム１４２においては異常光屈折率Ｎｅを受ける。

第３複屈折プリズム１４２から出射された第２偏光成分は、第２ファラデー回転子１４３によって偏光面が約４５度回転して、第４複屈折プリズム１４４の光学軸（符号１４４ａ）と平行な偏光状態になって第４複屈折プリズム１４４へ入射される。このため、第２偏光成分は、第４複屈折プリズム１４４においては異常光屈折率Ｎｅを受ける。

すなわち、第１複屈折プリズム１３２および第２複屈折プリズム１３４を異常光屈折率Ｎｅで通過した第１偏光成分は、第３複屈折プリズム１４２および第４複屈折プリズム１４４を常光屈折率Ｎｏで通過する。また、第１複屈折プリズム１３２および第２複屈折プリズム１３４を常光屈折率Ｎｏで通過した第２偏光成分は、第３複屈折プリズム１４２および第４複屈折プリズム１４４を異常光屈折率Ｎｅで通過する。

これにより、第１複屈折プリズム１３２、第２複屈折プリズム１３４、第３複屈折プリズム１４２および第４複屈折プリズム１４４を通過した第１偏光成分および第２偏光成分が感受する屈折率を均等にすることができる。このため、第１複屈折プリズム１３２、第２複屈折プリズム１３４、第３複屈折プリズム１４２および第４複屈折プリズム１４４を通過する第１偏光成分および第２偏光成分の各遅延量を等しくし、偏波モード分散を抑制することができる。

このように、実施の形態１にかかる光アイソレータ１００によれば、第１複屈折プリズム１３２および第２複屈折プリズム１３４の各光学軸（符号１３２ａ，１３４ａ）に対して第３複屈折プリズム１４２および第４複屈折プリズム１４４の各光学軸（符号１４２ａ，１４４ａ）が約９０度異なるように第１ユニット１３０に対する第２ユニット１４０の角度を設定することで、光アイソレータ１００を通過する光の各偏光成分の遅延量を等しくすることができる。このため、偏波モード分散を抑制することができる。

なお、実施の形態１においては、第３複屈折プリズム１４２の光学軸が、第２複屈折プリズム１３４の光学軸に対して約９０度回転した方向である場合について説明したが、第３複屈折プリズム１４２の光学軸が、第２複屈折プリズム１３４の光学軸に対して、８０度〜１００度の範囲で回転した方向となるように第１ユニット１３０に対する第２ユニット１４０の角度を設定してもよい。これにより、光アイソレータ１００を通過する光の各偏光成分の遅延量をほぼ等しくすることができる。

（実施の形態２）
図３−１は、実施の形態２にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図（その１）である。図３−２は、実施の形態２にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図（その２）である。図４は、図３−１に説明した光アイソレータの側面断面図である。図３−１〜図４において、図１および図２に説明した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。（以降の上面断面図においても同様）。

図３−２は、実施の形態２にかかる光アイソレータの一構成であり、この図では複数の入射するコリメート光の間の配置が並行ではないが、以下の議論は図３−１と同様に議論できる。図３−１〜図４に説明するように、実施の形態２にかかる光アイソレータ１００は、図１および図２に説明した実施の形態１にかかる光アイソレータ１００の構成に加えて、複数の入射するコリメート光を有する利用形態にある。入射する複数のコリメート光はＸＺ平面上を進む。

ここでは、複数の入射するコリメート光は互いに平行にＺ軸方向に進む。第１複屈折プリズム１３２は、複数の入射するコリメート光をそれぞれ複屈折により第１偏光成分および第２偏光成分に分離する。したがって、複数の入射するコリメート光が含まれる平面は、第１複屈折プリズム１３２が光を分離する方向（Ｙ軸方向）との間の角度が約９０度となる空間配置にある。

図５は、図３−１〜図４に説明した光アイソレータのアイソレーションを説明する側面断面図である。図５は、図４と同様に、光アイソレータ１００をＸ軸方向からみた図を説明している。上述した光アイソレータ１００の構成において、任意の偏波状態の光を逆方向（Ｚ軸のマイナス方向）で入力する場合について説明する。なお、図５の側面断面図で見ると、全ての複数のコリメート光は同じ記述で説明可能である。

逆方向で入力したコリメート光に含まれる各偏光成分を、第３偏光成分および第４偏光成分とする。第３偏光成分は、第４複屈折プリズム１４４の光学軸（符号１４４ａ）と平行な偏光状態の成分であるとする。第３偏光成分は、第４複屈折プリズム１４４においては異常光屈折率Ｎｅを受ける。

第４複屈折プリズム１４４から出射された第３偏光成分は、第２ファラデー回転子１４３によって偏光面が約４５度回転して、第３複屈折プリズム１４２の光学軸（符号１４２ａ）と直交する偏光状態になって第３複屈折プリズム１４２へ入射される。このため、第３偏光成分は、第２複屈折プリズム１３４においては常光屈折率Ｎｏを受ける。

一方、第４偏光成分は、偏光状態が第３偏光成分と直交する偏光成分であるとする。第４偏光成分は、第４複屈折プリズム１４４の光学軸（符号１４４ａ）と直交する偏光状態で第４複屈折プリズム１４４へ入射される。第４偏光成分は、第４複屈折プリズム１４４においては常光屈折率Ｎｏを受ける。

第４複屈折プリズム１４４から出射された第４偏光成分は、第２ファラデー回転子１４３によって偏光面が約４５度回転して、第３複屈折プリズム１４２の光学軸（符号１４２ａ）と平行な偏光状態になって第３複屈折プリズム１４２へ入射される。このため、第４偏光成分は、第３複屈折プリズム１４２においては異常光屈折率Ｎｅを受ける。

すなわち、逆方向で入力したコリメート光に含まれる第３偏光成分は、第４複屈折プリズム１４４を異常光屈折率Ｎｅで通過し、第３複屈折プリズム１４２を常光屈折率Ｎｏで通過する。また、逆方向で入力したコリメート光に含まれる第４偏光成分は、第４複屈折プリズム１４４を常光屈折率Ｎｏで通過し、第３複屈折プリズム１４２を異常光屈折率Ｎｅで通過する。

したがって、第３複屈折プリズム１４２から第２複屈折プリズム１３４へ出射される第３偏光成分および第４偏光成分は、互いにＹ軸方向に分離する分離光となる。これにより、第２複屈折プリズム１３４へ出射される第３偏光成分および第４偏光成分は、図４に示された入射コリメートの経路から外れ、アイソレーションを実現することができる。

また、入射する複数のコリメート光を含む平面と、プリズムの形状によって決まる第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向との間の角度が約９０度となるように、第１複屈折プリズム１３２に対する入射する複数のコリメート光を含む平面の角度を設定することで、第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向を、入射する複数のコリメート光を含む平面と異なる方向にすることができる。このため、分離したコリメート光が他のコリメート光に結合するクロストークを回避することができる。

ここでは、入射する複数のコリメート光を含む平面と、第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向との間の角度を約９０度とする場合について説明したが、入射する複数のコリメート光を含む平面と、第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向との間の角度が４５度〜１３５度の範囲内になるように第１複屈折プリズム１３２に対して、入射する複数のコリメート光を含む平面の角度を設定してもよい。

これにより、第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向を、入射する複数のコリメート光を含む平面とは異なる方向にして、分離した各光が入射する複数のコリメート光の経路に結合するクロストークを回避することができる。ただし、効率よくクロストークを回避するためには、入射する複数のコリメート光を含む平面と、第１複屈折プリズム１３２が各光を分離する方向との間の角度を約９０度とすることが望ましい。

図６は、図３−１〜図４に説明した光アイソレータを適用した半導体装置光学系の構成を説明する上面断面図である。図７は、図６に説明した半導体装置光学系の側面断面図である。図６および図７において、図３−１〜図４に説明した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、半導体装置の電気配線および電気端子は省略している。図６および図７に説明するように、実施の形態３にかかる半導体装置６００は、光アイソレータ１００Ａと、ペルチェ素子６０４と、半導体増幅器アレイ６０６と、光アイソレータ１００Ｂと、を筐体６０１内に固定して構成されている。

光アイソレータ１００Ａは、図３−１〜図４に説明した光アイソレータである。ガイド部材６０２は、筐体６０１内に設けられており、筐体６０１の外部から内部へ導通した入力ファイバ１１１〜１１４の各端部をアレイ状に並べて固定している。光アイソレータ１００Ａは、外部から入力ファイバ１１１〜１１４を介して順方向に入力された各光を通過させる。

気密窓６０３は、光アイソレータ１００Ａの第２ユニット１４０と出力側レンズ１５０の間に設けられている。光アイソレータ１００Ａの第２ユニット１４０から出射された各光は、気密窓６０３および出力側レンズ１５０を介して半導体増幅器アレイ６０６へ出射される。ペルチェ素子６０４は、固定部材６０５を介して半導体増幅器アレイ６０６を冷却することで半導体増幅器アレイ６０６の温度を調節する。

固定部材６０５はペルチェ素子６０４上に設けられている。固定部材６０５の上には半導体増幅器アレイ６０６が固定されている。半導体増幅器アレイ６０６は、光アイソレータ１００Ａから出射された各光を処理する複数の半導体素子がアレイ状に形成された半導体部品である。具体的には、半導体増幅器アレイ６０６は、光アイソレータ１００Ａから出射された各光を増幅する複数の半導体増幅器がアレイ状に形成されて構成されている。

ここでは、半導体増幅器アレイ６０６は、入力ファイバ１１１〜１１４から入力される各光に対応した４つの半導体増幅器（不図示）から構成されている。４つの半導体増幅器の入力部は、半導体増幅器アレイ６０６の光アイソレータ１００Ａ側にＸ軸方向に並べて設けられている。半導体増幅器アレイ６０６の各半導体増幅器の出力部は、半導体増幅器アレイ６０６の光アイソレータ１００Ｂ側にＸ軸方向に並べて設けられている。

光アイソレータ１００Ｂは、半導体増幅器アレイ６０６から増幅されて出射された各光を通過させる。気密窓６０７は、光アイソレータ１００Ｂの入力側レンズ１２０と第１ユニット１３０の間に設けられている。半導体増幅器アレイ６０６から出射された各光は、光アイソレータ１００Ｂの入力側レンズ１２０および気密窓６０３を介して光アイソレータ１００Ｂの第１ユニット１３０へ出射される。

ガイド部材６０８は、出力ファイバ１６１〜１６４をアレイ状に並べて固定している。光アイソレータ１００Ｂの第２ユニット１４０から出射された各光は、光アイソレータ１００Ｂの出力側レンズ１５０を介して出力ファイバ１６１〜１６４にそれぞれ結合し、出力ファイバ１６１〜１６４から出力される。

また、筐体６０１の内部には、光アイソレータ１００Ａの第２ユニット１４０を第１ユニット１３０に対してＹ軸のマイナス方向にずれた位置に固定する位置調節部６０１ａが設けられている。また、筐体６０１の内部には、光アイソレータ１００Ｂの第２ユニット１４０を第１ユニット１３０に対してＹ軸のマイナス方向にずれた位置に固定する位置調節部６０１ｂが設けられている。

また、光アイソレータ１００Ａおよび光アイソレータ１００Ｂは、各偏光成分（第１偏光成分および第２偏光成分）をＹ軸のマイナス方向にシフトさせて出射する。したがって、光アイソレータ１００Ｂにおいて、各偏光成分がアイソレーション可能な経路から外れないようにする必要がある。このため、光アイソレータ１００Ｂは、光アイソレータ１００Ａに対してＹ軸のマイナス方向にずれた位置に配置される。

図８は、図６および図７に説明した半導体装置光学系の変形例を説明する上面断面図である。図９は、図８に説明した半導体装置光学系の側面断面図である。上述した光アイソレータ１００Ａについては、第１筒状磁石１３１および第２筒状磁石１４１を備える場合について説明したが、第１ファラデー回転子１３３および第２ファラデー回転子１４３自体が磁化していて、磁石などの外部磁界が無い状態でもファラデー回転を実現するファラデー回転子である場合には第１筒状磁石１３１および第２筒状磁石１４１を省いた構成にしてもよい。同様に、光アイソレータ１００Ｂについても、第１筒状磁石１３１および第２筒状磁石１４１を省いた構成にしてもよい。

このように、実施の形態２にかかる光アイソレータ１００によれば、実施の形態１にかかる光アイソレータ１００の効果を奏するとともに、１つの光アイソレータ１００に対して光ファイバアレイ（入力ファイバ１１１〜１１４）から出射される各光をまとめて通過させる構成とすることで、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

また、光ファイバアレイ（入力ファイバ１１１〜１１４）が各光を出射する平面と、第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向との間の角度が４５度〜１３５度となるように、第１複屈折プリズム１３２に対する光ファイバアレイ（入力ファイバ１１１〜１１４）の角度を設定することで、分離した各光が光ファイバアレイ（入力ファイバ１１１〜１１４）のいずれかへ結合するクロストークを回避することができる。

また、光アイソレータ１００Ａおよび光アイソレータ１００Ｂと、半導体増幅器アレイ６０６を１つの筐体６０１内で一体的に構成しても、クロストークを回避することができる。これにより、光アイソレータ１００Ａおよび光アイソレータ１００Ｂと、半導体増幅器アレイ６０６と、を接続する光ファイバ（図２１の光ファイバ２１２１〜２１２４，２１７１〜２１７４参照）やコネクタなどが不要になる。このため、光アイソレータおよび半導体アレイを備える半導体装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

なお、ここでは、半導体装置６００において、半導体増幅器アレイ６０６の前段に光アイソレータ１００Ａを設けるとともに、半導体増幅器アレイ６０６の後段に光アイソレータ１００Ｂを設ける場合について説明したが、光アイソレータ１００Ａおよび光アイソレータ１００Ｂのどちらかを省いた構成としてもよい。

また、光アイソレータ１００Ａから出射された各光を処理する複数の半導体素子がアレイ状に形成された半導体部品として半導体増幅器アレイ６０６を設ける場合について説明したが、半導体部品は半導体増幅器アレイ６０６に限られない。たとえば、複数の半導体素子がアレイ状に形成された半導体部品として、光アイソレータ１００Ａから出射された各光を変調する複数の変調器がアレイ状に形成された変調器アレイを設けてもよい。

（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図である。図１１は、図１０に説明した光アイソレータの側面断面図である。図１０および図１１において、図３−１〜図４に説明した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１０および図１１に説明するように、実施の形態４にかかる光アイソレータ１００において、第１複屈折プリズム１３２は、Ｙ軸のプラス方向（光の進行方向と直交する方向のうちの一つの方向）にいくほどＺ軸方向の厚みが大きくなるように形成されている。

第２複屈折プリズム１３４は、Ｙ軸のプラス方向にいくほどＺ軸方向の厚みが小さくなるように形成されている。第３複屈折プリズム１４２は、Ｙ軸のプラス方向にいくほどＺ軸方向の厚みが小さくなるように形成されている。第４複屈折プリズム１４４は、Ｙ軸のプラス方向にいくほどＺ軸方向の厚みが大きくなるように形成されている。

これにより、第１ユニット１３０は各偏光成分（第１偏光成分および第２偏光成分）をＹ軸のマイナス方向にシフトさせて出射するのに対して、第２ユニット１４０は各偏光成分をＹ軸のプラス方向にシフトさせて出射する。したがって、第２ユニット１４０において各偏光成分がアイソレーション可能な経路から外れないようにするために、第２ユニット１４０を、Ｙ軸方向の位置が第１ユニット１３０と合うように配置する。

図１２は、図１０および図１１に説明した光アイソレータの斜視図である。図１２においては、光アイソレータ１００における、第１複屈折プリズム１３２、第１ファラデー回転子１３３、第２複屈折プリズム１３４、第３複屈折プリズム１４２、第２ファラデー回転子１４３および第４複屈折プリズム１４４のみを図示している。

図１２に説明するように、図１０および図１１に説明した光アイソレータ１００において、第３複屈折プリズム１４２の光学軸の方向（符号１４２ａ）が第２複屈折プリズム１３４の光学軸の方向（１３４ａ）に対して８０度〜８９度または９１度〜１００度異なるように、第２ユニット１４０が、第１ユニット１３０に対してＺ軸方向の軸１２１０を中心として１度〜１０度回転した角度で設けられている。

図１３は、図１２に説明した光アイソレータの正面図である。図１３は、Ｚ軸のマイナス側からプラス方向へ向かってみた光アイソレータ１００を示している。ここでは、複数の入射するコリメート光を省いて光アイソレータ１００を図示している。

図１３に説明するように、第１ユニット１３０における第１複屈折プリズム１３２、第１ファラデー回転子１３３および第２複屈折プリズム１３４は、ＸＹ平面において互いに同じ角度で設けられている。また、第２ユニット１４０における第３複屈折プリズム１４２、第２ファラデー回転子１４３および第４複屈折プリズム１４４は、ＸＹ平面において互いに同じ角度で設けられている。

また、第１複屈折プリズム１３２、第１ファラデー回転子１３３および第２複屈折プリズム１３４に対して、第３複屈折プリズム１４２、第２ファラデー回転子１４３および第４複屈折プリズム１４４は、軸１２１０を中心として角度α（αは１度〜１０度）回転した角度で設けられている。これにより、実施の形態３における光アイソレータ１００の構成において、アイソレーション特性の劣化を防止することができる。

図１４は、図１０〜図１３に説明した光アイソレータを適用した半導体装置の構成を説明する上面断面図である。図１５は、図１４に説明した半導体装置の側面断面図である。図１４および図１５は、図６および図７に説明した半導体装置６００の光アイソレータ１００Ａ，１００Ｂに、図１０〜図１３に説明した光アイソレータ１００を適用した構成を示している。

図１４および図１５に説明するように、図１０〜図１３に説明した光アイソレータ１００を用いることで、第２ユニット１４０を、Ｙ軸方向の位置が第１ユニット１３０と合うように配置することができる。このため、筐体６０１の内部に、光アイソレータ１００Ａの第２ユニット１４０を第１ユニット１３０に対してＹ軸のマイナス方向にずれた位置に固定する位置調節部（図７の位置調節部６０１ａ参照）を設ける必要がない。

また、筐体６０１の内部に、光アイソレータ１００Ｂの第２ユニット１４０を第１ユニット１３０に対してＹ軸のマイナス方向にずれた位置に固定する位置調節部（図７の位置調節部６０１ａ参照）を設ける必要がない。このため、筐体６０１のＹ軸方向の大きさを小さくすることができるとともに、筐体６０１の構造を単純にすることができる。

このように、実施の形態３にかかる光アイソレータ１００によれば、実施の形態２にかかる光アイソレータ１００の効果を奏するとともに、第１複屈折プリズム１３２および第４複屈折プリズム１４４を、Ｙ軸のプラス方向にいくほどＺ軸方向の厚みが大きくなるように形成し、第２複屈折プリズム１３４および第３複屈折プリズム１４２を、Ｙ軸のプラス方向にいくほどＺ軸方向の厚みが小さくなるように形成することで、第１ユニット１３０および第２ユニット１４０における各偏光成分のシフト量を打ち消すことができる。

このため、第２ユニット１４０を、Ｙ軸方向の位置が第１ユニット１３０と合うように配置しつつ、第２ユニット１４０において各偏光成分がアイソレーション可能な経路から外れないようにすることができる。Ｙ軸方向の位置が第１ユニット１３０と合うように配置することで、光アイソレータ１００のＹ軸方向の大きさを小さくすることができる。

また、第３複屈折プリズム１４２の光学軸の方向（図１２の符号１４２ａ）が第２複屈折プリズム１３４の光学軸の方向（図１２の符号１３４ａ）に対して８０度〜８９度または９１度〜１００度異なるように、第１ユニット１３０に対する第２ユニット１４０の角度を設定することで、アイソレーション特性の劣化を防止することができる。また、実施の形態３にかかる光アイソレータ１００を半導体装置６００に適用することで、筐体６０１の小型化を図るとともに、筐体６０１の構造を単純にすることができる。

（実施の形態４）
図１６は、実施の形態４にかかる半導体装置の構成を説明する上面断面図である。図１７は、図１６に説明した半導体装置の側面断面図である。図１６および図１７において、図６および図７に説明した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１６および図１７に説明するように、実施の形態４にかかる半導体装置６００は、図６および図７に説明した半導体装置６００の構成に加えて、監視部１６１１〜１６１４を備えている。

監視部１６１１〜１６１４は、半導体増幅器アレイ６０６から光アイソレータ１００Ａ側へ出射され、第１複屈折プリズム１３２によってＹ軸方向に分離された自然放出光を監視する監視手段である。監視部１６１１〜１６１４のそれぞれは、半導体増幅器アレイ６０６の各半導体増幅器の入力部から出力される各自然放出光に対応して設けられている。

図１７において、点線矢印は、半導体増幅器アレイ６０６から入力ファイバ１１１側に出力される自然放出光の経路を説明している。監視部１６１１は、半導体増幅器アレイ６０６から光アイソレータ１００Ａ側へ出射され、第１複屈折プリズム１３２によってＹ軸方向に分離される自然放出光を受光する位置に設けられている。

ここでは、監視部１６１１〜１６１４は、入力ファイバ１１１〜１１４の上にそれぞれ設けられている。監視部１６１１〜１６１４のそれぞれは、たとえばＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である。これにより、半導体増幅器アレイ６０６から出射される自然放出光を光ファイバアレイ（入力ファイバ１１１〜１１４）から出力されないようにするとともに、分岐カプラなどの他の部品を用いることなく自然放出光を監視することができる。

半導体増幅器アレイ６０６から出射される自然放出光を監視することで、たとえば、監視した自然放出光のパワーに基づいて、半導体装置６００から出力される各光に含まれる雑音を算出することができる。または、監視した自然放出光のパワーに基づいて、半導体増幅器アレイ６０６における各光に対する利得を制御することができる。

このように、実施の形態４にかかる半導体装置６００によれば、実施の形態２にかかる半導体装置６００の効果を奏するとともに、半導体増幅器アレイ６０６から光アイソレータ１００Ａ側へ出射され、第１複屈折プリズム１３２によってＹ軸方向に分離された自然放出光を監視する監視部１６１１〜１６１４を設けることで、他の部品を設けることなく、半導体増幅器アレイ６０６から出射される自然放出光を監視することができる。

（実施の形態５）
図１８は、実施の形態５にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図である。図１９は、図１８に説明した光アイソレータの側面断面図である。図１８および図１９において、図３−１〜図４に説明した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態５にかかる光アイソレータ１００は、図３−１〜図４に説明した光アイソレータ１００において、第２ユニット１４０を省いた構成である。

第２複屈折プリズム１３４を通過した第１偏光成分および第２偏光成分は、出力側レンズ１５０へ出射される。出力側レンズ１５０は、第２複屈折プリズム１３４から出射された第１偏光成分および第２偏光成分を出力ファイバ１６１へ結合させる。

図２０は、図１８および図１９に説明した光アイソレータのアイソレーションを説明する側面断面図である。図２０は、図１９と同様、光アイソレータ１００をＸ軸方向からみた図を説明している。上述した光アイソレータ１００の構成において、任意の偏波状態のコリメート光を逆方向（Ｚ軸のマイナス方向）に入力する場合について説明する。

逆方向で入力したコリメート光に含まれる第３偏光成分は、第２複屈折プリズム１３４の光学軸（符号１３４ａ）と平行な偏光状態の成分であるとする。第３偏光成分は、第２複屈折プリズム１３４においては異常光屈折率Ｎｅを受ける。

第２複屈折プリズム１３４から出射された第３偏光成分は、第１ファラデー回転子１３３によって偏光面約４５度回転して、第１複屈折プリズム１３２の光学軸（符号１３２ａ）と直交する偏光状態になって第１複屈折プリズム１３２へ入射される。このため、第３偏光成分は、第１複屈折プリズム１３２においては常光屈折率Ｎｏを受ける。

一方、逆方向で入力したコリメート光に含まれる第４偏光成分は、偏光状態が第３偏光成分と直交する偏光成分であるとする。第４偏光成分は、第２複屈折プリズム１３４の光学軸（符号１３４ａ）と直交する偏光状態で第２複屈折プリズム１３４へ入射される。第４偏光成分は、第２複屈折プリズム１３４においては常光屈折率Ｎｏを受ける。

第２複屈折プリズム１３４から出射された第４偏光成分は、第１ファラデー回転子１３３によって偏光面約４５度回転して、第１複屈折プリズム１３２の光学軸（符号１３２ａ）と平行な偏光状態になって第１複屈折プリズム１３２へ入射される。このため、第４偏光成分は、第１複屈折プリズム１３２においては異常光屈折率Ｎｅを受ける。

すなわち、逆方向で入力したコリメート光に含まれる第３偏光成分は、第２複屈折プリズム１３４を異常光屈折率Ｎｅで通過し、第１複屈折プリズム１３２を常光屈折率Ｎｏで通過する。また、逆方向で入力したコリメート光に含まれる第４偏光成分は、第２複屈折プリズム１３４を常光屈折率Ｎｏで通過し、第１複屈折プリズム１３２を異常光屈折率Ｎｅで通過する。

したがって、第１複屈折プリズム１３２から出射される第３偏光成分および第４偏光成分は、互いにＹ軸方向に分離する分離光となる。これにより、入力側へ出射される第３偏光成分および第４偏光成分は、入射するコリメート光の経路から外れ、アイソレーションを実現することができる。

また、入射する複数のコリメート光を含む平面と、プリズムの形状によって決まる第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向との間の角度が約９０度となるように、第１複屈折プリズム１３２に対する入射する複数のコリメート光を含む平面の角度を設定することで、第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向を、入射する複数のコリメート光を含む平面とは異なる方向にすることができる。このため、分離した各光が入射する複数のコリメート光に結合するクロストークを回避することができる。

また、図５に説明した場合と同様に、入射する複数のコリメート光を含む平面と、第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向との間の角度を約９０度とする場合について説明したが、入射する複数のコリメート光を含む平面と、第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向との間の角度が４５度〜１３５度の範囲内になるように第１複屈折プリズム１３２に対する入射する複数のコリメート光を含む平面の角度を設定してもよい。

このように、実施の形態５にかかる光アイソレータ１００によれば、１つの光アイソレータ１００に対して入射する複数のコリメート光をまとめて通過させる構成とすることで、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。また、入射する複数のコリメート光を含む平面と、第１複屈折プリズム１３２における光の分離方向との間の角度が４５度〜１３５度となるように、第１複屈折プリズム１３２に対する入射する複数のコリメート光を含む平面の角度を設定することで、分離した各光が入射する複数のコリメート光のいずれかへ結合するクロストークを回避することができる。

また、図６および図７に説明した半導体装置６００が備える光アイソレータ１００Ａおよび光アイソレータ１００Ｂのそれぞれに、実施の形態５にかかる光アイソレータ１００を適用してもよい。この場合は、光アイソレータ１００Ａおよび光アイソレータ１００Ｂと、半導体増幅器アレイ６０６を１つの筐体６０１内で一体的に構成しても、クロストークを回避することができる。

このため、光アイソレータ１００Ａおよび光アイソレータ１００Ｂと、半導体増幅器アレイ６０６と、を接続する光ファイバ（図２１の光ファイバ２１２１〜２１２４，２１７１〜２１７４参照）やコネクタなどが不要になる。このため、光アイソレータおよび半導体アレイを備える半導体装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

以上説明したように、開示の光アイソレータおよび半導体装置光学系によれば、偏波モード分散を抑制するとともに、クロストークを回避しつつ装置の小型化を図ることができる。上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）第１複屈折プリズムと、
前記第１複屈折プリズムの後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる第１ファラデー回転子と、
前記第１ファラデー回転子の後段に設けられ、光学軸の方向が前記第１複屈折プリズムと約４５度異なる第２複屈折プリズムと、
前記第２複屈折プリズムの後段に設けられ、光学軸の方向が前記第２複屈折プリズムと８０度〜１００度異なる第３複屈折プリズムと、
前記第３複屈折プリズムの後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる第２ファラデー回転子と、
前記第２ファラデー回転子の後段に設けられ、光学軸の方向が前記第３複屈折プリズムと約４５度異なる第４複屈折プリズムと、
を備えることを特徴とする光アイソレータ。

（付記２）前記第３複屈折プリズムは、光学軸の方向が前記第２複屈折プリズムと約９０度異なることを特徴とする付記１に記載の光アイソレータ。

（付記３）入射する複数のコリメート光を含む平面と、前記第１複屈折プリズムが光を分離する方向との間の角度が４５度〜１３５度であり、
前記第１複屈折プリズムは、前記入射する複数のコリメート光を通過させることを特徴とする付記１または２に記載の光アイソレータ。

（付記４）前記分離する方向と前記平面との間の角度が約９０度となる角度で設けられていることを特徴とする付記３に記載の光アイソレータ。

（付記５）前記第１複屈折プリズムは、前記光の進行方向と直交する方向のうちの一つの方向にいくほど厚みが大きく、
前記第２複屈折プリズムは、前記一つの方向にいくほど厚みが小さく、
前記第３複屈折プリズムは、前記一つの方向にいくほど厚みが小さく、
前記第４複屈折プリズムは、前記一つの方向にいくほど厚みが大きいことを特徴とする付記１に記載の光アイソレータ。

（付記６）前記第３複屈折プリズムは、光学軸の方向が前記第２複屈折プリズムと８０度〜８９度または９１度〜１００度異なることを特徴とする付記５に記載の光アイソレータ。

（付記７）前記複数のコリメート光を処理する複数の半導体素子がアレイ状に形成された半導体部品と、
前記半導体部品の前段および後段の少なくとも一方に配置され、前記半導体部品と一体的に設けられた付記３または４に記載の光アイソレータと、
を備えることを特徴とする半導体装置光学系。

（付記８）前記半導体部品は、前記複数のコリメート光を増幅する複数の半導体増幅器がアレイ状に形成された半導体増幅器アレイであることを特徴とする付記７に記載の半導体装置光学系。

（付記９）前記光アイソレータは、前記半導体増幅器アレイの前段に設けられ、
前記半導体増幅器アレイから前記光アイソレータへ出力され、前記第１複屈折プリズムによって分離された自然放出光を監視する監視手段を備えることを特徴とする付記８に記載の半導体装置光学系。

（付記１０）前記半導体部品は、前記複数のコリメート光を変調する複数の変調器がアレイ状に形成された変調器アレイであることを特徴とする付記７に記載の半導体装置光学系。

（付記１１）同一平面上にある複数のコリメート光を入射し、前記複数のコリメート光のそれぞれを分離する方向と、前記平面と、の間の角度が４５度〜１３５度となる角度で設けられた第１複屈折プリズムと、
前記第１複屈折プリズムの後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる第１ファラデー回転子と、
前記第１ファラデー回転子の後段に設けられ、光学軸の方向が前記第１複屈折プリズムと約４５度異なる第２複屈折プリズムと、
を備えることを特徴とする光アイソレータ。

実施の形態１にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図である。 図１に説明した光アイソレータの側面断面図である。 実施の形態２にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図（その１）である。 実施の形態２にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図（その２）である。 図３−１に説明した光アイソレータの側面断面図である。 図３−１〜図４に説明した光アイソレータのアイソレーションを説明する側面断面図である。 図３−１〜図４に説明した光アイソレータを適用した半導体装置光学系の構成を説明する上面断面図である。 図６に説明した半導体装置光学系の側面断面図である。 図６および図７に説明した半導体装置光学系の変形例を説明する上面断面図である。 図８に説明した半導体装置光学系の側面断面図である。 実施の形態３にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図である。 図１０に説明した光アイソレータの側面断面図である。 図１０および図１１に説明した光アイソレータの斜視図である。 図１２に説明した光アイソレータの正面図である。 図１０〜図１３に説明した光アイソレータを適用した半導体装置の構成を説明する上面断面図である。 図１４に説明した半導体装置の側面断面図である。 実施の形態４にかかる半導体装置の構成を説明する上面断面図である。 図１６に説明した半導体装置の側面断面図である。 実施の形態５にかかる光アイソレータの構成を説明する上面断面図である。 図１８に説明した光アイソレータの側面断面図である。 図１８および図１９に説明した光アイソレータのアイソレーションを説明する側面断面図である。 従来の半導体装置の構成を説明する上面断面図である。 従来の光アイソレータのクロストークを説明する図である。

符号の説明

１００，１００Ａ，１００Ｂ 光アイソレータ
１１１〜１１４ 入力ファイバ
１２０ 入力側レンズ
１３０ 第１ユニット
１３１ 第１筒状磁石
１３２ 第１複屈折プリズム
１３２ｂ，１３４ｃ 出射面
１３２ｃ，１３４ｂ 入射面
１３３ 第１ファラデー回転子
１３４ 第２複屈折プリズム
１４０ 第２ユニット
１４１ 第２筒状磁石
１４２ 第３複屈折プリズム
１４３ 第２ファラデー回転子
１４４ 第４複屈折プリズム
１５０ 出力側レンズ
１６１〜１６４ 出力ファイバ
６００ 半導体装置
６０１ 筐体
６０１ａ，６０１ｂ 位置調節部
６０２，６０８ ガイド部材
６０３，６０７ 気密窓
６０４ ペルチェ素子
６０５ 固定部材
６０６ 半導体増幅器アレイ
１２１０ 軸
１６１１ 監視部
２１２１ 光ファイバ

Claims (10)

1. 第１複屈折プリズムと、
   前記第１複屈折プリズムの後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる第１ファラデー回転子と、
   前記第１ファラデー回転子の後段に設けられ、光学軸の方向が前記第１複屈折プリズムと約４５度異なる第２複屈折プリズムと、
   前記第２複屈折プリズムの後段に設けられ、光学軸の方向が前記第２複屈折プリズムと８０度〜１００度異なる第３複屈折プリズムと、
   前記第３複屈折プリズムの後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる第２ファラデー回転子と、
   前記第２ファラデー回転子の後段に設けられ、光学軸の方向が前記第３複屈折プリズムと約４５度異なる第４複屈折プリズムと、
   を備えることを特徴とする光アイソレータ。
2. 前記第３複屈折プリズムは、光学軸の方向が前記第２複屈折プリズムと約９０度異なることを特徴とする請求項１に記載の光アイソレータ。
3. 入射する複数のコリメート光を含む平面と、前記第１複屈折プリズムが光を分離する方向との間の角度が４５度〜１３５度であり、
   前記第１複屈折プリズムは、前記入射する複数のコリメート光を通過させることを特徴とする請求項１または２に記載の光アイソレータ。
4. 前記分離する方向と前記平面との間の角度が約９０度となる角度で設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光アイソレータ。
5. 前記第１複屈折プリズムは、前記光の進行方向と直交する方向のうちの一つの方向にいくほど厚みが大きく、
   前記第２複屈折プリズムは、前記一つの方向にいくほど厚みが小さく、
   前記第３複屈折プリズムは、前記一つの方向にいくほど厚みが小さく、
   前記第４複屈折プリズムは、前記一つの方向にいくほど厚みが大きいことを特徴とする請求項１に記載の光アイソレータ。
6. 前記第３複屈折プリズムは、光学軸の方向が前記第２複屈折プリズムと８０度〜８９度または９１度〜１００度異なることを特徴とする請求項５に記載の光アイソレータ。
7. 前記複数のコリメート光を処理する複数の半導体素子がアレイ状に形成された半導体部品と、
   前記半導体部品の前段および後段の少なくとも一方に配置され、前記半導体部品と一体的に設けられた請求項３または４に記載の光アイソレータと、
   を備えることを特徴とする半導体装置光学系。
8. 前記半導体部品は、前記複数のコリメート光を増幅する複数の半導体増幅器がアレイ状に形成された半導体増幅器アレイであることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置光学系。
9. 前記光アイソレータは、前記半導体増幅器アレイの前段に設けられ、
   前記半導体増幅器アレイから前記光アイソレータへ出力され、前記第１複屈折プリズムによって分離された自然放出光を監視する監視手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置光学系。
10. 同一平面上にある複数のコリメート光を入射し、前記複数のコリメート光のそれぞれを分離する方向と、前記平面と、の間の角度が４５度〜１３５度となる角度で設けられた第１複屈折プリズムと、
    前記第１複屈折プリズムの後段に設けられ、通過する光の偏光面を約４５度回転させる第１ファラデー回転子と、
    前記第１ファラデー回転子の後段に設けられ、光学軸の方向が前記第１複屈折プリズムと約４５度異なる第２複屈折プリズムと、
    を備えることを特徴とする光アイソレータ。

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