JP6226428B2

JP6226428B2 - 光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法。

Info

Publication number: JP6226428B2
Application number: JP2014134064A
Authority: JP
Inventors: 聡明渡辺
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: JP2016012063A

Description

本発明は、光通信や光計測で用いられる光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法に関する。

光通信や光計測において、半導体レーザから出た光が伝送路途中に設けられた部材表面からの反射光として半導体レーザに戻ってくると、レーザ発振が不安定になるため、偏光面を非相反で回転させて、この反射戻り光を遮断するファラデー回転子を用いた光アイソレータが知られている。また、このような光アイソレータを用いて、半導体レーザ素子（以下、「ＬＤ素子」という）と偏波保存ファイバを光学的に結合して構成された半導体レーザモジュールも知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。そして、近年、このような半導体レーザモジュールでは、偏波保存ファイバを透過する光が20dB以上の消光比を有することが求められている。

ところで、この半導体レーザモジュールに用いる偏波保存ファイバは、顕微鏡で観察（又は局部拡大観察）しつつ、125μmの光ファイバをマーキング付きフェルールに接着固定し、その後、このマーキングを目印として研磨加工して製作されているが、このような製作工程では、この目印と偏波透過軸との間で±3deg程度の角度差異が発生してしまう現状である。

また、光アイソレータと偏波保存ファイバとを光学的に結合したときに、光アイソレータの出射光軸間との間でも角度差異が発生してしまうために、20dB以上の消光比を有する半導体レーザモジュールを達成しようとすると、製作工程で生じる角度差異の合計を±5.7degの範囲に抑える必要がある。

そのため、偏波保存ファイバの製作後に、ＬＤ光を発振させて、ファイバに光学的に結合される光学系を構成しながら、消光比メータで光を受けて光アイソレータの出射偏波方向と偏波保存ファイバとの角度を調整しているが、この作業でも、光軸ズレが大きく、光結合効率が変動しやすくなるために、角度の調製作業が困難であり、時間がかかってしまうという問題がある。

他にも、角度の調整手法として、偏波保存ファイバ側から光を入射させて、光アイソレータのファイバ側偏光子と角度を合わせる手法も考えられるが、この手法では、本来の目的方向であるＬＤ素子側からファイバ側へ光透過する方向と逆向きであるから、逆向きの磁場を与えながら調整・固定し、その後、再度逆向きの磁場を与えて本来の目的方向と同じ磁場方向とする必要があるため、同様に、手間と時間がかかってしまうという問題がある。

また、この手法では、長いワークでファイバを折らないように注意しながら作業を進める必要があり、しかも、電磁石のヨーク間距離を大きくとるために大型電磁石等が必要になるという問題もある。

特開平９−２１１２３９号特開平１１−１８３７５９号

また、近年のコヒーレント通信においては、消光性能が25dB以上である半導体レーザモジュールが必要とされているため、偏波保存ファイバと光アイソレータのファイバ側偏光子間の角度を±5.7degの精度から、±3.2deg以内の精度にさらに向上させる必要があり、調整作業の精度の向上が求められている。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、その目的は、偏波保存ファイバ出力端での消光性能の高い光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法を提供することである。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行ったところ、偏波保存ファイバ側の偏光子5を偏波保存ファイバ6に予め接着固定した後に、この偏光子5と光アイソレータ側の偏光子4とを、その角度を調整しながら取り付ける方が調整作業が簡単で、しかも調整の精度を向上させることが出来ることを見出して、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明の光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法は、偏波保存ファイバとファラデー回転子との間に、偏波保存ファイバ側の第１偏光子と光アイソレータ側の第２偏光子との２枚の連続した偏光子を介して構成される光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法であって、偏波保存ファイバと第１偏光子を接着固定した後、光アイソレータ側の第２偏光子と偏波保存ファイバ側の第１偏光子を接着固定することを特徴とする。

また、本発明の製造方法では、第１偏光子と第２偏光子は正方形状または長方形状であって、第１偏光子の辺と第２偏光子の辺を揃えるように光アイソレータ側の第２偏光子と偏波保存ファイバ側の第１偏光子を接着固定することが好ましい。さらに、第１偏光子と第２偏光子の形状は同じであり、第１の偏光子の平面の面積が第２の偏光子の平面の面積と同じかまたはそれより大きいことが好ましい。

本発明によれば、調整作業が簡単で、しかもその調整作業の精度を向上させることができるので、偏波保存ファイバ出力端での消光性能の高い光アイソレータ付偏波保存ファイバを得ることが出来る。

本発明の光アイソレータ付偏波保存ファイバを示す模式図である。図１を光入射側から見た模式図である。本発明の光アイソレータ付偏波保存ファイバを用いた場合の原理図である。２枚のファラデー回転子で構成された光アイソレータ付偏波保存ファイバを示す模式図である。１枚のファラデー回転子で構成された光アイソレータ付偏波保存ファイバを示す模式図である。光アイソレータチップを偏波保存ファイバに取り付ける他の手法を示す模式図である

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明するが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。

本発明の光アイソレータ付偏波保存ファイバは、光ファイバ側から光を透過させながら角度調整して、偏光子5を偏波保存ファイバ6に予め接着固定した後、この偏波保存ファイバ側の偏光子5と光アイソレータ側の偏光子4とを接着固定して組立てるものである。したがって、本発明は、偏波保存ファイバ6とファラデー回転子3との間に、第１と第２の２枚の連続した偏光子4,5を介して構成されることを特徴とする。
ここで、「連続した」とは、図１に示すように、光路に配置された独立した2枚の偏光子4,5が、接着剤（空気層を含む）を介して続いている状態、又は、図６に示すように、光路に配置された独立した2枚の偏光子44,45が、偏光回転機能や偏光機能の無いガラス等の透明体（例えば、アイソレータ保持筐体49）を介して続いている状態をいう。したがって、この「連続した」状態において、独立した2枚の偏光子4の間に存在するものは、接着剤、空気層又は前記ガラス等の透明体である。

本発明の実施態様では、偏波保存ファイバ6と偏光子5とを予め接着固定する場合、接着固定した時点で偏光子5付き偏波保存ファイバ6の消光比が25dB以上であるように調整することが好ましく、この場合の偏光子5の形状としては、透過偏光軸が判別しやすいように正方形または長方形状に切断加工したものが好ましい。

図１は、本発明の光アイソレータ付偏波保存ファイバを示す模式図である。図１の実施態様では、ファラデー回転子3の両端面に偏光子2,4をそれぞれ接着固定した光アイソレータチップが偏光子5を介して偏波保存ファイバ6に接着固定されている。図２は、図１の光アイソレータ付偏波保存ファイバを光入射側から見た模式図であり、図３は、光アイソレータ付偏波保存ファイバを用いた場合の原理図である。

図１の実施態様では、偏光子2,4とファラデー回転子3とから成るアイソレータチップを１枚用いているが、図４に示すように、3枚の偏光子と２枚のファラデー回転子で構成されたアイソレータチップを用いてもよい。そして、その場合、アイソレータチップの形状は、図２に示すように、偏光子4の透過光軸方向が判別しやすくなるように、予め正方形または長方形状に加工したものが好ましい。

また、偏波保存ファイバ6と光アイソレータチップとを接着固定する場合は、偏光子5と偏光子4のそれぞれの加工辺を基準として、その角度を合わせるように調整すればよい。この調整作業において、偏光子4と偏光子5の形状が同じであれば、辺を揃えやすくなるし、また、偏光子5と偏光子4の大きさが同じか、又は何れか一方が大きいと辺を揃えやすくなるので好ましい。

本発明によれば、偏光子5と偏光子4の角度の合わせ込み作業において、合わせ込み角度が±5degずれても、偏波保存ファイバ伝送での消光比劣化の影響はなく、偏光子5と偏光子4の角度ズレに起因する挿入損失が0.03dB程度（透過率で100%が99.3%に劣化する程度）で済むし、また、角度ズレが±10degでも、挿入損失が0.13dB程度発生（透過率で97.1%に劣化）するのみである。

以上の記載のように、本発明では、偏波保存ファイバ側の偏光子5と光アイソレータ側の偏光子4とを、その角度を調整しながら接着固定するだけで、光アイソレータ付偏波保存ファイバを組立てることができるから、その組立て作業が簡単で、しかもその消光比を大幅に向上させることが出来る。

以下、本発明の実施例について、具体的に説明する。

<実施例１>
図１に示す実施例１では、先ず、偏波保存ファイバについて、1550nmの光を用いるため、同波長対応の光ファイバを準備し、この光ファイバをフェルール7中に固定し研磨した後、後方より光を入射させる一方で、研磨面には接着剤を塗布した。次に、厚み0.15mmの材料を0.6×0.5mmになるように切断加工した偏光子5の透過偏光軸と光ファイバの透過偏光軸とを調整した後、両者を接着剤固定位置15bで接着固定して作製した。

そして、このように作製した偏光子5付き偏波保存ファイバ6の接着固定後の消光比を確認したところ、28dBであった。

一方、アイソレータチップについては、偏光子2を接着固定したファラデー回転角度が45degのファラデー回転子3と偏光子4とを、光透過方向からみて、その偏光子2と光透過方向の相対角度が反時計回りで45degになるように、接着剤位置12b,13bで予め接着固定した後、0.5×0.4mmに切断加工して作製した。

次に、偏光子5付き偏波保存ファイバ6の偏光子5上に接着剤を塗布するとともに、この偏光子5とアイソレータチップの偏光子4の切断端面の長辺と短辺が沿うように目視にて合わせた後、図１に示す14bの位置で両者を接着固定した。この実施例１では、偏光子4と偏光子5の長辺と短辺を揃えやすくするために、図２に示すように、その形状を同じ長方形とし、また偏光子5のサイズを偏光子4より大きく設定している。

最後に、このように作製した光アイソレータ付偏波保存ファイバの外部にSmCo磁石8を配置して、この消光性能を確認したところ、消光比は、28dBであり、偏光子5が接着固定された状態の偏波保存ファイバ6の消光比と同じ数値であった。

<比較例１>
比較例１では、予め作成した実施例１と同じアイソレータチップを用いて、偏波保存ファイバ6のフェルール外周に設けた切欠き部を目印として、アイソレータチップの偏光子4の偏光方向を偏波保存ファイバ6に合わせながら、アイソレータチップと偏波保存ファイバ6を接着固定して光アイソレータ付偏波保存ファイバを作製した。

そして、この手法で作製した比較例１の光アイソレータ付偏波保存ファイバ6の消光比を確認したところ、17〜26dBと大きく、しかも、その値にばらつきもあり、ファイバ研磨時の目印とファイバの透過軸のズレやアイソレータチップの搭載角度のズレの影響が大きいことが確認された。

<実施例２>
実施例２では、図４に示すように、２枚のアイソレータチップを用いて、光アイソレータ付偏波保存ファイバ26を作製した。具体的には、３枚の偏光子22,24,29と２枚のファラデー回転子23,28で構成されたアイソレータチップを準備し、実施例１と同様の手法で、このアイソレータチップ側の偏光子29と偏波保存ファイバ26側の偏光子25とを接着固定して組立てたものである。

そして、この実施例２でも、実施例1と同様に、偏光子5付き偏波保存ファイバ26の消光比を劣化させることなく、光アイソレータ付偏波保存ファイバ26を組立てることが出来た。

次に、図５は、図１の偏光子２に相当する偏光子を省略して、１枚のファラデー回転子33と１枚の偏光子34で構成される光アイソレータチップを用いた例である。この例でも同様の結果を得ることが出来た。

また、図６は、光アイソレータチップを偏波保存ファイバ46に取り付ける他の手法を示す模式図である。この手法では、先ず、両端面に偏光子42,44を接着固定したファラデー回転子43から成るアイソレータチップを予めアイソレータ保持筐体49に搭載して準備し、一方、偏波保存ファイバ46の周囲を取り囲むファイバフェルール47の外周にフェルール保持筐体48を設けるとともに、この偏波保存ファイバ端に偏光子45を接着固定した偏光子45付き偏波保存ファイバ46を準備して、両者のアイソレータ保持筐体49とフェルール保持筐体48とをYAG溶接することで、光アイソレータチップと偏波保存ファイバ46とを組立てるものである。

そして、このような手法で組み立てた光アイソレータ付偏波保存ファイバ46でも、偏波保存ファイバ出力端で同様の消光比を有することが確認された。

１：ＬＤチップ
２４５２２２４２５２９３４３５４２４４４５：偏光子
３２３２８３３４３：ファラデー回転子
６２６３６４６：偏波保存ファイバ
７２７３７４７：ファイバフェルール
８３０４０５０：磁石
１２ｂ１３ｂ１４ｂ１５ｂ：接着剤固定位置
４８：フェルール保持筐体
４９：アイソレータ保持筐体

Claims

偏波保存ファイバとファラデー回転子との間に、偏波保存ファイバ側の第１偏光子と光アイソレータ側の第２偏光子との２枚の連続した偏光子を介して構成される光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法であって、偏波保存ファイバと第１偏光子を接着固定した後、光アイソレータ側の第２偏光子と偏波保存ファイバ側の第１偏光子を接着固定することを特徴とする光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法。
前記第１偏光子と前記第２偏光子は正方形状または長方形状であって、第１偏光子の辺と第２偏光子の辺を揃えるように光アイソレータ側の第２偏光子と偏波保存ファイバ側の第１偏光子を接着固定することを特徴とする請求項１に記載の光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法。
前記第１偏光子と前記第２偏光子の形状が同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法。
前記第１の偏光子の平面の面積が前記第２の偏光子の平面の面積と同じか又はそれより大きいことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の光アイソレータ付偏波保存ファイバの製造方法。