JP3865874B2

JP3865874B2 - 光複合モジュール

Info

Publication number: JP3865874B2
Application number: JP17383697A
Authority: JP
Inventors: 通孝奥田; 由紀子古堅
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2017-06-30
Also published as: JPH1126875A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバー増幅器に使用される光複合モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来、光ファイバー増幅器において、カップラー、ＷＤＭ、インライン型光アイソレータ、各種受発光部品、希土類ドープファイバー等を個別に融着接続し、構成されている。最近、入出力光を分岐モニターする機能、インライン型光アイソレータの機能、励起光合波機能を一つのモジュール内に集積したタイプの光複合モジュールが出てきている。こうしたモジュールを使用する事により、１個のモジュールで光回路部分を構成する事が出来るので、融着時の測定評価の手間が省け、回路部分の小型化が図られた。しかしこれらのタイプの光複合モジュールは、通常各光学機能素子、例えばビームスプリッタ、ＷＤＭフィルター、インライン型光アイソレータ部を固定するのに各光学素子を固定金具に付け、ＹＡＧ溶接により、ケースに溶着固定している。その際、各光学素子の表面処理に用いられている誘電体多層膜は、光透過特性、反射特性に光入射角依存性を有する。従って、各光学素子は、固定の際、高度な角度精度で固定する必要性がある。上記から従来の方法を用いた場合光複合モジュールの場合、以下のような欠点がある。
【０００３】
（１）各光学素子の固定は、素子固定金具を個別に精密な調整による溶接固定を必要とし、手間がかかった。
【０００４】
（２）光路系は、固定された各光学素子を通過する為、固定された素子間の僅かなフレで特性が変化し易い。
【０００５】
（３）励起光源は、内蔵しておらず、別途励起用モジュールを融着接続して取り付ける必要性があり、利用効率が悪く、製作に手間がかかる。
【０００６】
（４）製作工程が多く、低価格化が困難。
【０００７】
等あった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの課題を解決するためのものであり、収納ケース内に設けたペルチエ素子と、該ペルチエ素子上に固定され、発光素子が配置された光源実装基板と、前記ペルチエ素子上に前記光源実装基板と離間するように固定され、受光素子が配置された受光素子実装基板と、を備えた光複合モジュールを提供する。また、本発明では、前記受光素子実施基板上に、光アイソレータを設けたことを特徴とする。また、本発明において、前記光アイソレータは、ファラデー回転子とその両側に配された複屈折偏光子とが積層一体化されてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１は本発明の参考例でペルチエ素子上に１つの電極付き基板を設置し、その基板上に励起光源、ＷＤＭ素子、分岐素子、アイソレータ素子、受光素子を実装固定した配置図であり、図２は本発明の実施例で、基板を励起光源、ＷＤＭ素子部とアイソレータ素子、分岐素子、受光素子部に２分割したもので、励起光源からの放熱を基板を分離する事で、緩和したことを示す図であり、図３は図１で示される配置図の斜視図であり、図４は本発明の光複合モジュールの機能を説明した図であって、前方励起部と後方励起部とから構成されている光複合モジュールを説明した図であり、図５は本発明によるインライン型光アイソレータ素子を示した図であり、図６は基板上にファイバー及びレンズを搭載した場合の構成図であり、図７は本発明による励起用半導体レーザと結合用レンズとの接続構造を示した図である。また、細孔を有する中子を、上記細孔を中心に合わせて金型に固定した後、該金型中に樹脂を注入し射出成型法により中子支持体を形成して光ファイバ固定具を製造することを特徴とする。
【００１０】
図１において、１は基板、７はペルチェ素子、６はバタフライ形パッケージ、９はくさび形レンズ、２１は受光素子、２２は発光素子と、２４は入力ポート、２５は出力ポート、２６は全反射ミラー、２７はビームスプリッタとから構成され、これらの光素子（２１、２２）は、１つの基板１上に固定実装されている。ケース内に励起光源冷却用のペルチエ素子７を載せ、その上に基板１を搭載する。基板１の材質としては、Ｓｉ、セラミクスが適切であり、基板１上の加工、即ちスリット、Ｖ溝加工には、機械加工又は、エッチング処理どちらの方法でも良い。
【００１１】
金属薄膜蒸着は、マスクを用いた金属薄膜蒸着、又はレジストを併せ用いたエッチング処理を使ってミクロンオーダの位置精度で付ける事が出来る。ここで、各光学素子の取り付け方であるが、加工したスリット内に立て取り付け、基板との間をソルダーガラスを用いて固定する。基板１のスリットは、ミクロンオーダでの加工により、もしくは複数の基板１を用い、光学素子を基板間に挟め固定して構成する事も出来る。それにより、光学素子の位置精度をミクロンオーダで調整する事が出来る為、光を反射、合波、分岐したりする光学平板素子を高精度な角度で固定する事が出来る。又、光学素子固定にソルダーガラスを使用している為、線膨張係数が小さく、温度・湿度の変化に対しても光学素子基板が変化せず、安定した光学特性を得る事が出来る。インライン型光アイソレータ素子は、図５に示した如くＶ溝又は、それに類する溝で固定する。図５で示したインライン型光アイソレータ３は、ファラデー回転子の両側を楔型複屈折偏光子により、積層したもので、あらゆる偏光に対し、順方向の光は通過し、戻り光を除去するものである。本実施例では、アイソレータ形状を円筒形に整形しているが、角形でも差し支えない。尚、本実施例に示したようにあらかじめファラデー回転子に磁性を保持しているものを使用すれば、磁界印加用磁石不要である。励起光源との接続部に使用する楔形ファイバーは、マルチモードファイバー又はシングルモードファイバーの端部を加熱処理によりコア拡大したファイバーの片側端面を楔型に成型したもので、励起用半導体レーザは楕円状のファーフィールドパターンをもっており、楔型レンズの焦点とレーザの焦点位置を合わせる事で高効率な結合をする事が出来る。
【００１２】
入出射用レンズは、小型屈折率分布形レンズか、非球面レンズとファイバーを組み合わせて構成するが、レンズ及びファイバーを基板上Ｖ溝もしくはそれに類する溝で固定すれば、位置合わせが容易な構成とする事が出来る。
【００１３】
次に光複合モジュールの動作について図１に基づいて説明する。図１において信号光は、図中左側の入力ポート２４から入射する。レンズ出射光は、コリメートされ、ほぼ平行光の状態で、先ずＷＤＭフィルター２３板に入射し透過する。励起光源から出射された励起光は、ＷＤＭフィルター２３で反射され、入射側にある図示しない希土類ドープファイバーに入射する。したがって、本実施例は、後方励起型であり、入射する信号光は増幅された信号光である。
【００１４】
本実施例は図４で示される後方励起用モジュールに相当する。このＷＤＭフィルター２３を透過した信号光は、インライン型光アイソレータ素子に入射、透過する。その後、分岐素子に入射、入射側端面で出力光の一部を反射し、透過する。反射した一部の光は、出力光モニター用ＰＤに入射し、そこで光電変換され、増幅光安定出力の為、励起用半導体レーザドライブフィードバック用、出力光異常モニター用制御回路等に使用される。分岐素子透過した後、出力ポート側レンズを介し、出力側ファイバーに入射する。
【００１５】
又、出力側ファイバーからの反射戻り光は、分岐素子の出力側反射面でも反射され、出力ポート側ファイバーラインの異常モニター用検知回路に使用される。図１の実施例においては、励起光源ドライブ用電子回路、受光素子ドライブ用のアンプ電子回路もケース内に一体構造にしても良い。
【００１６】
図２は、本発明の実施例を示したもので、励起用光源と合波素子部とインライン型光アイソレータ素子部、分岐素子及びモニター部を分離したもので、励起用半導体レーザからの影響を受けないような構成となっている。
【００１７】
図１の実施例及び図２の実施例共に半導体レーザを内部に実装する為、内部に乾燥ヘリウムガス、ケース外周をシーム溶接、ハンダ等により、密閉構造としなければならない。
【００１８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、以下のような効果がある。
【００１９】
（１）発光素子が配置された光源実装基板と、受光素子が配置された受光素子実装基板とが、ペルチエ素子上で離間して固定されているため、発光素子からの放熱を緩和することができる。
【００２２】
（２）励起用レーザ駆動回路、受光素子駆動回路も内蔵でき、電子回路も含めた集積化により、光ファイバー増幅器を大幅に小型化できる。
【００２３】
（３）簡易な製造プロセスにより、短時間、安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例でペルチエ素子上に１つの電極付き基板を設置し、その基板上に励起光源、ＷＤＭ素子、分岐素子、アイソレータ素子、受光素子を実装固定した配置図である。
【図２】本発明の実施例で、基板を励起光源、ＷＤＭ素子部とアイソレータ素子、分岐素子、受光素子部に２分割したもので、励起光源からの放熱を基板を分離する事で、緩和したことを示す図である。
【図３】図１で示される配置図の斜視図である。
【図４】本発明の光複合モジュールの機能を説明した図であって、前方励起部と後方励起部とから構成されている光複合モジュールを説明した図である。
【図５】本発明によるインライン型光アイソレータ素子を示した図である。
【図６】基板上にファイバー及びレンズを搭載した場合の構成図で、基板上にＶ溝又はそれに類する構造のものを設置し、ファイバーレンズをハンダガラスにより固定したものである。
【図７】本発明による励起用半導体レーザと結合用レンズとの接続構造を示した図である。
【図８】従来の光複合モジュールの構造を説明した図である。
【符号の説明】
１基板
２励起用レーザ
３光アイソレータ素子
４受光素子
５接合用レンズ

Claims

収納ケース内に設けたペルチエ素子と、
該ペルチエ素子上に固定され、発光素子が配置された光源実装基板と、
前記ペルチエ素子上に前記光源実装基板と離間するように固定され、受光素子が配置された受光素子実装基板と、を備えた光複合モジュール。
前記受光素子実施基板上に、光アイソレータを設けたことを特徴とする請求項１に記載の光複合モジュール。
前記光アイソレータは、ファラデー回転子とその両側に配された複屈折偏光子とが積層一体化されてなることを特徴とする請求項２に記載の光複合モジュール。