JP5008148B2 - Optical composite module - Google Patents
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Description
本発明は、偏波無依存型のアイソレータ機能部と光学フィルタとを組み合わせた光複合モジュールに関し、更に詳しく述べると、光学フィルタのフィルタ傾け面を、アイソレータ機能部による偏光分離面に対して直交するように設定した光複合モジュールに関するものである。この技術は、光増幅器におけるASE光(Amplified Spontaneous Emission光;増幅された自然放出光)の遮断などに有用である。 The present invention relates to an optical composite module in which a polarization-independent isolator function unit and an optical filter are combined. More specifically, the filter inclined surface of the optical filter is orthogonal to the polarization separation surface of the isolator function unit. The optical composite module is set as described above. This technique is useful for blocking ASE light (Amplified Spontaneous Emission light; amplified spontaneous emission light) in an optical amplifier.
周知のように、光通信システムにおいては、光ファイバによる伝送距離の延長に伴う光伝送損失補償のために、EDFA(エルビウム添加光ファイバ増幅器)を用いて光ファイバ中を伝搬する光の強度を増加させることが行われている。EDFAは、光計測システムなどでも用いられている。EDFAを使用することによって光信号を光信号のまま増幅することができ、例えば波長1550nm帯で非常に高い出力の光信号が得られている。 As is well known, in an optical communication system, an EDFA (erbium-doped optical fiber amplifier) is used to increase the intensity of light propagating in an optical fiber in order to compensate for optical transmission loss accompanying the extension of the transmission distance through the optical fiber. Has been done. The EDFA is also used in an optical measurement system or the like. By using an EDFA, an optical signal can be amplified as it is, and an optical signal with a very high output is obtained in a wavelength band of 1550 nm, for example.
光通信システムや光計測システムは、例えばLD(半導体レーザ)やEr添加光ファイバの他、様々な光デバイスを組み合わせて構成される。しかし、これらの光デバイスを接続すると、接続点で反射が発生し、その反射戻り光でLDの誤動作が生じるなど、不都合が生じる。そこで、必要とする各所に光アイソレータを組み込み、反射光が入力側に再結合するのを防いでいる。このような場合には、偏波無依存型の光アイソレータ(特許文献1参照)が用いられている。 An optical communication system and an optical measurement system are configured by combining various optical devices in addition to, for example, an LD (semiconductor laser) and an Er-doped optical fiber. However, when these optical devices are connected, inconvenience occurs such that reflection occurs at the connection point, and malfunction of the LD occurs due to the reflected return light. In view of this, optical isolators are incorporated in various places where necessary to prevent the reflected light from recombining to the input side. In such a case, a polarization-independent optical isolator (see Patent Document 1) is used.
この種の光アイソレータは、典型的には図5に示すように、光軸上で45度ファラデー回転子10の前後(入力側と出力側)にそれぞれ楔形複屈折結晶板12、14を設け、それらの入力側には入力用ファイバ16とレンズ18を、出力側にもレンズ20と出力用ファイバ22を配置した構成となっている。ここで、入力側の楔形複屈折結晶板12と出力側の楔形複屈折結晶板14の光学軸は、光軸に垂直な面内にあり、且つ出力側の楔形複屈折結晶板14の光学軸方位は入力側の楔形複屈折結晶板12の光学軸方位に対して45度回転した状態にある。入力側ファイバ16からの順方向光線は、図5のAに示すように、出力側のレンズ20で焦点を結んだとき出力側ファイバ22に集束するが、図5のBに示すように、出力側ファイバ22からの逆方向光線が入力側のレンズ18で焦点を結んだときには、光線の偏向角が常光と異常光とで相互に入力側ファイバ16の径以上分離するため入力側ファイバ16には結合しない。つまり、アイソレータ機能が得られる。ここで、偏光分離して常光と異常光とが進む面である偏光分離面は、楔面に平行な面(従って図5で紙面に平行な面)となる。
As shown in FIG. 5, this type of optical isolator typically includes wedge-shaped
ところで、EDFAではASE光(Amplified Spontaneous Emission光;増幅された自然放出光)が発生し、それも信号光と共に系を伝搬する。EDFAで増幅される信号光が波長1550nm帯であるのに対して、ASE光は波長1540nm以下の帯域である。そこで、このASE光などの余分な光の遮断を目的として、波長選択フィルタ(例えば、波長1550nm帯の信号光を通過させるLPF)を組み込む。 By the way, in EDFA, ASE light (Amplified Spontaneous Emission light; amplified spontaneous emission light) is generated and propagates through the system together with signal light. The signal light amplified by the EDFA has a wavelength of 1550 nm, whereas the ASE light has a wavelength of 1540 nm or less. In view of this, a wavelength selection filter (for example, an LPF that transmits signal light having a wavelength of 1550 nm) is incorporated for the purpose of blocking extra light such as ASE light.
従来の光通信システムや光計測システムなどでは、アイソレータ機能が必要な箇所には光アイソレータを、不要光の遮断機能(必要光の通過機能)が必要な箇所には波長選択フィルタを、それぞれ別々に配置することが行われている。しかし、光アイソレータが偏波無依存型の場合には、ファラデー回転子の前後に楔形複屈折結晶板を配置したアイソレータ機能部に対して入力側と出力側にそれぞれファイバとレンズを配置する必要があり、その光アイソレータにレンズを用いて光学フィルタを結合するとなると、システム全体としては構造が複雑化し、大型化(長尺化)する。この問題は、光アイソレータと光学フィルタとを組み合わせて、ASE光の遮断機能とアイソレータ機能を備えた光複合モジュールにすることで改善できる(特許文献2参照)。その場合、光学フィルタは、表面反射の影響を抑えるため傾けて配置するが、単に傾けただけでは、光学フィルタの特性により、光学フィルタで遮断された反射光が入力側あるいは出力側に再結合する状況が生じ、反射減衰量特性が劣化する問題が生じる。
本発明が解決しようとする課題は、光学フィルタで遮断された反射光がアイソレータ機能部を通過した後、入力側あるいは出力側で再結合するのを防止し、反射減衰量特性の劣化が生じないようにすることである。 The problem to be solved by the present invention is that the reflected light blocked by the optical filter is prevented from recombining on the input side or output side after passing through the isolator function part, and the deterioration of the return loss characteristic does not occur. Is to do so.
本発明は、ファラデー回転子の前後(入力側と出力側)に楔形複屈折結晶板を配置した偏波無依存型のアイソレータ機能部と、平板状の光学フィルタとが、同じ光軸上で前記一方の楔形複屈折結晶板と光学フィルタとが直接対向するように組み合わせられ、前記光学フィルタは、その法線が光軸に対して傾けられている構造の光複合モジュールであって、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、前記アイソレータ機能部で分離した常光と異常光によって決まる偏光分離面に対して直交するように設定されていることを特徴とする光複合モジュールである。 In the present invention, a polarization-independent isolator function unit in which wedge-shaped birefringent crystal plates are arranged before and after the Faraday rotator (input side and output side) and a flat optical filter are arranged on the same optical axis. One wedge-shaped birefringent crystal plate and an optical filter are combined so as to face each other directly, and the optical filter is an optical composite module having a structure in which a normal line is inclined with respect to the optical axis. An optical composite module characterized in that a filter tilt surface determined by a normal line and an optical axis is set to be orthogonal to a polarization separation surface determined by normal light and abnormal light separated by the isolator function unit. .
ここで光学フィルタは、アイソレータ機能部の出力側に設置される場合もあるし、アイソレータ機能部の入力側に設置される場合もある。光学フィルタとしては、典型的には、所望波長領域の光を透過する誘電体多層膜を透明基板上に形成した波長選択フィルタがある。このようなアイソレータ機能部と光学フィルタの組み合わせに対して、それらの入力側に入力用光ファイバとレンズを、出力側にレンズと出力用光ファイバを、それぞれ配置する。 Here, the optical filter may be installed on the output side of the isolator function unit, or may be installed on the input side of the isolator function unit. As an optical filter, there is typically a wavelength selective filter in which a dielectric multilayer film that transmits light in a desired wavelength region is formed on a transparent substrate. For such a combination of an isolator function unit and an optical filter, an input optical fiber and a lens are arranged on the input side, and a lens and an output optical fiber are arranged on the output side, respectively.
本発明に係る光複合モジュールは、アイソレータ機能部と光学フィルタを、レンズやファイバを介在させることなく近接配置しているので、デバイスの小型化(短尺化)が可能となる。しかも、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面に対して直交するように設定しているので、光学フィルタで遮断された反射光が入力側ファイバや出力側ファイバに再結合するのを防止し、それによって反射減衰量特性の劣化を無くすことができる。 In the optical composite module according to the present invention, the isolator function unit and the optical filter are arranged close to each other without interposing a lens or a fiber, so that the device can be downsized (shortened). In addition, the filter tilt plane determined by the normal line of the optical filter and the optical axis is set to be orthogonal to the polarization separation plane determined by the polarized light separated by the isolator function unit, so that the reflection blocked by the optical filter It is possible to prevent the light from recombining with the input side fiber and the output side fiber, thereby eliminating the deterioration of the return loss characteristic.
本発明に係る光複合モジュールの構成例を図1に示す。ファラデー回転子10の前後(入力側と出力側)にそれぞれ楔形複屈折結晶板12、14を配置した偏波無依存型のアイソレータ機能部30と、平板状の光学フィルタ32とを、同じ光軸上で後方(出力側)の楔形複屈折結晶板14と光学フィルタ32とを、直接(レンズやファイバを介在させることなく)対向するように組み合わせる。つまり、この実施例では、光学フィルタ32は、アイソレータ機能部30の出力側に設置されている。なお、従来の偏波無依存型光アイソレータとの部材関係を分かりやすくするために、図5と同一でよい部材については同一符号を付している。また、方向や面を明確にするために、図示のように光軸をz方向とし、それに直角にx方向およびy方向を設定する。図面左手が入力側、右手が出力側である。
A configuration example of the optical composite module according to the present invention is shown in FIG. A polarization-independent
ファラデー回転子10は、ファラデー効果を呈する磁気光学結晶と、該磁気光学結晶に光軸方向の磁界を印加する永久磁石とからなり、入力光の偏光面を45度回転させるものである。入力側の楔形複屈折結晶板12と出力側の楔形複屈折結晶板14とは、垂直面が内側で、傾斜面が外側となり、一方の厚肉部と他方の薄肉部とが互いに対峙するような関係で光軸上に配置される。ここでは、両方の楔形複屈折結晶板12、14は、それらの楔形面が水平(x−z面に平行)となるように設置してある。なお、両方の楔形複屈折結晶板12、14の光学軸は、x−y面内にあり、y軸に対して、一方の光学軸は+22.5度、他方の光学軸は−22.5度となるように設定している。このようなアイソレータ機能部は、従来のものと同様であってよい。
The Faraday
本実施例では、光学フィルタ32は数度(具体的には4度程度)傾けられて(フィルタ傾け角をθで表す)組み込まれる。この光学フィルタ32の傾き方向は、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面(y−z面)が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面(x−z面もしくはx−z面が角度θ傾いた面)に対して、直交するように設定されている。ここで用いている光学フィルタ32は、透明基板上に、所望波長領域(1540nm以上)の光を透過する誘電体多層膜を形成したロングパスの波長選択フィルタである。
In the present embodiment, the
このようなアイソレータ機能部と光学フィルタの組み合わせに対して、図2に示すように、それらの入力側に入力用光ファイバ16とレンズ18を、出力側にレンズ20と出力用光ファイバ22を配置する。図2において、Aは平面図(紙面がx−z面)、Bは側面図(紙面がy−z面)である。
For such a combination of an isolator function part and an optical filter, as shown in FIG. 2, an input
入力側ファイバ16からの入力光は、レンズ18で平行光となり、アイソレータ機能部30を通過し、光学フィルタ32に至る。その際、光学フィルタ32の特性により、所望波長領域の光は該光学フィルタ32を通過するが、所望波長領域外の光は反射される。透過光はレンズ20で出力側ファイバ22に集束する。他方、光学フィルタ32での反射光は、再度、アイソレータ機能部30を通過し、その際、アイソレータ機能により常光と異常光に分離して出力する。ここで、光学フィルタの入射面が光軸に対して垂直であると、反射光は光軸に沿ってアイソレータ機能部に戻るため、アイソレータ機能により分離した常光と異常光は、x−z面に平行な面内を戻る。この光路は、アイソレータ機能部単独の場合(図5の場合)と同様であるが、光学フィルタでの反射が有る分、アイソレータ機能が低下する。そこで光学フィルタを光軸に対して傾けるが、光学フィルタが光軸に対して傾いていると、アイソレータ機能により分離した常光と異常光は、光学フィルタの向きと傾き角に応じて戻り、分離光の一部が入力側ファイバ16に結合してしまう場合がある。この時、入力側の反射減衰量は大きく劣化する。
Input light from the
しかし本発明では、光学フィルタの傾き方向は、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面(y−z面)が、アイソレータ機能部で分離した偏光(常光と異常光)によって決まる偏光分離面(x−z面もしくはx−z面がフィルタ傾け角θだけ傾いた面)に対して直交するように設定しているため、アイソレータ機能により分離した常光と異常光は、レンズ18を通っても入力側ファイバ16に直接結合することはない。フィルタ傾け角θを変えると、分離した常光と異常光は、例えば図2のAで見ると紙面に対して手前側から奥側に振られるだけであり、横方向に(紙面内で)振られることはないからである。従って、この時には、それら分離した光は、入力側ファイバを横切ったり接近したりしないので、入力側の反射減衰量が劣化することはない。
However, in the present invention, the tilt direction of the optical filter is determined by the polarized light (ordinary light and extraordinary light) separated from the filter tilt surface (yz plane) determined by the normal line of the optical filter and the optical axis. Since it is set so as to be orthogonal to the separation plane (the xz plane or the plane in which the xz plane is inclined by the filter tilt angle θ), the ordinary light and extraordinary light separated by the isolator function pass through the
その様子を図3に示す。Aは比較例であり、光学フィルタの傾き方向を、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面に対して平行となるように設定した場合である。光学フィルタの傾け角度は4度とした。光学フィルタの特性から、挿入損失(IL)特性は短波長側が大きくなっている。この場合、その特性に連動するように反射減衰量(RL)特性も短波長側が劣化している。Bは本発明であり、光学フィルタの傾き方向を、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面に対して直交するように設定した場合である。ここでも光学フィルタの傾き角度は4度とした。この場合も、光学フィルタの特性から、挿入損失(IL)特性は短波長側が大きくなっているが、その特性に連動することなく反射減衰量(RL)特性は劣化していないことが分かる。 This is shown in FIG. A is a comparative example, and the tilt direction of the optical filter is set so that the filter tilt surface determined by the normal line and the optical axis of the optical filter is parallel to the polarization separation surface determined by the polarized light separated by the isolator function unit. This is the case. The tilt angle of the optical filter was 4 degrees. Due to the characteristics of the optical filter, the insertion loss (IL) characteristic is larger on the short wavelength side. In this case, the return loss (RL) characteristic is also deteriorated on the short wavelength side in conjunction with the characteristic. B is the present invention, and the tilt direction of the optical filter is set so that the filter tilt surface determined by the normal line of the optical filter and the optical axis is orthogonal to the polarization separation surface determined by the polarized light separated by the isolator function unit. This is the case. Again, the tilt angle of the optical filter was 4 degrees. Also in this case, it can be seen from the characteristics of the optical filter that the insertion loss (IL) characteristics are larger on the short wavelength side, but the return loss (RL) characteristics are not deteriorated without being linked to the characteristics.
図4は、本発明の他の実施例を示す説明図であり、Aは平面図、Bは側面図である。光軸上でファラデー回転子10の前後(入力側と出力側)に楔形複屈折結晶板12、14を配置した偏波無依存型のアイソレータ機能部30と、平板状の光学フィルタ32とを、同じ光軸上で前方(入力側)の楔形複屈折結晶板12と光学フィルタ32とが直接対向するように組み合わせる。つまり、この実施例では、光学フィルタ32は、アイソレータ機能部30の入力側に設置されている。なお、ここでも、方向や面を明確にするために、図示のように光軸をz方向とし、それに直角にx方向およびy方向を設定する。図面左手が入力側、右手が出力側である。
FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention, in which A is a plan view and B is a side view. A polarization-independent
アイソレータ機能部30及び光学フィルタ32は、前記の実施例と同様であってよいので、それらについての説明は省略する。光学フィルタ32は数度(例えば4度程度)傾けた状態で組み込まれる。この光学フィルタの傾き方向は、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面(y−z面)が、アイソレータ機能部で分離した偏光(常光と異常光)によって決まる偏光分離面(x−z面もしくはx−z面がフィルタ傾け角θだけ傾いた面)に対して直交するように設定されている。このような光学フィルタ32とアイソレータ機能部30の組み合わせに対して、それらの入力側に入力用光ファイバ16とレンズ18を、出力側にレンズ20と出力用光ファイバ22を配置する。
Since the
入力側ファイバ16からの入力光はレンズ18で平行光となり、光学フィルタ32に達し、その際、光学フィルタの特性により、所望波長領域の光は光学フィルタ32を通過するが、所望波長領域外の光は反射される。反射光は、光軸に対して角度を持つため、直接入力側ファイバ16には結合しない。この機能だけならば、光学フィルタはどの向きに傾けられていても同じである。光学フィルタ32を通過した光は、アイソレータ機能部30を通過し、レンズ20で出力側ファイバ22に集束する。出力側からの戻り光は、アイソレータ機能部30で常光と異常光に分離し、光学フィルタ32に至り、所望波長領域の光は該光学フィルタ32を通過するが、所望波長領域外の光は反射される。その反射光は、再度、アイソレータ機能部30を通過して出力する。
Input light from the
ここで、光学フィルタでの反射を防ぐため、該光学フィルタを光軸に対して傾けるが、アイソレータ機能により分離した常光と異常光は、光学フィルタの向きと傾き角に応じた面内を戻るため、出力側から逆行する光の光学フィルタで反射した成分の一部が出力側ファイバに結合してしまう場合がある。このような時にも反射減衰量は大きく劣化することになる。 Here, in order to prevent reflection by the optical filter, the optical filter is tilted with respect to the optical axis, but ordinary light and extraordinary light separated by the isolator function return in the plane according to the direction and tilt angle of the optical filter. In some cases, a part of the component reflected by the optical filter of light traveling backward from the output side is coupled to the output side fiber. Even in such a case, the return loss greatly deteriorates.
しかし、本発明では、光学フィルタの傾き方向は、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面(y−z面)が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面(x−z面もしくはx−z面がフィルタ傾け角θだけ傾いた面)に対して直交するように設定しているため、アイソレータ機能により分離した常光と異常光が光学フィルタで反射してアイソレータ機能部を通過しても、常光と異常光が屈折によって振られる方向と光学フィルタの反射で光が振られる方向が直交するため、出力側ファイバに直接結合することはなく、反射減衰量が劣化することはない。 However, in the present invention, the tilt direction of the optical filter is such that the filter tilt plane (yz plane) determined by the normal line of the optical filter and the optical axis is the polarization separation plane (x−) determined by the polarized light separated by the isolator function unit. z plane or xz plane is set so as to be orthogonal to the plane inclined by the filter tilt angle θ), so that the normal light and abnormal light separated by the isolator function are reflected by the optical filter and the isolator function section is Even if it passes, the direction in which ordinary light and extraordinary light are swayed by refraction and the direction in which light is swayed by reflection of the optical filter are orthogonal to each other. Absent.
本発明の光複合モジュールは、ASE光の遮断機能とアイソレータ機能とを具備していることから、例えば光増幅機内での光デバイスとして有用である。なお、本発明で用いる光学フィルタとしてはは、所望波長領域の光を通過させる波長選択フィルタがあり、上記のLPFの他、BPF(バンドパスフィルタ)やSPF(ショートパスフィルタ)などでもよい。 Since the optical composite module of the present invention has an ASE light blocking function and an isolator function, it is useful, for example, as an optical device in an optical amplifier. The optical filter used in the present invention includes a wavelength selection filter that allows light in a desired wavelength region to pass, and may be a BPF (band pass filter) or an SPF (short pass filter) in addition to the above LPF.
10 ファラデー回転子
12、14 楔形複屈折結晶板
16 入力側ファイバ
18、20 レンズ
22 出力側ファイバ
30 アイソレータ機能部
32 光学フィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、前記アイソレータ機能部で分離した常光と異常光によって決まる偏光分離面に対して直交するように設定されていることを特徴とする光複合モジュール。 The polarization-independent isolator function part in which wedge-shaped birefringent crystal plates are arranged on the input side and the output side of the Faraday rotator, and the plate-shaped optical filter are arranged on the same optical axis. And the optical filter are combined so that they face each other directly, and the optical filter is an optical composite module having a structure in which the normal is inclined with respect to the optical axis,
An optical composite characterized in that an inclined surface of the filter determined by the normal line of the optical filter and the optical axis is set to be orthogonal to a polarization separation surface determined by the ordinary light and the extraordinary light separated by the isolator function unit. module.
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