JPH01291212A - 光アイソレータ付きレーザモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体レーザへの反射戻り光を阻止するための
光アイソレータを付与したレーザモジュールに関する。

し従来の技術１ 光通信の発光源として半導体レーザおよび半導体レーザ
からの出射光を効率よく光ファイバへ連絡するための光
学レンズ系からなるレーザモジュールが使用されている
。これまでの技術的進展によりレーザモジュール自体の
結合効率はレンズの選定や、光ファイバの端部の改善等
により約３ｄＢ以下の方式も見い出されている。

一方しンズ、光コネクター、その細光回路系からの反射
戻り光が発光源に回帰し、半導体レーザの安定発振を妨
害し、レーザの変調信号の雑音が増加する問題がある。

このため半導体レーザモジュール内に光アイソレータを
実装することが一般化し、各種の光アイソレータ付ぎレ
ーザモジュールが提案されている。従来の光アイソレー
タ付きレーザモジュールは第２図の構成図に示すように
、半導体レーザ１．コリメータレンズ２と３．偏光素子
４と５．ファラデー回転子６、光ファイバ７から構成さ
れるのが一般的である。半導体レーザからの射出光は大
部分のＴＥモード光（電気ベクトルが半導体レーザの接
合面に平行なもの、つまり紙面に垂直なもの）とわずか
なＴＭモード光（磁気ベクトルが接合面に垂直なもの）
からなっている。

したがってコリメータレンズ間に光アイソレータを挿入
する際、半導体レーザ射出光のＴＥモード光を最大に結
合するように偏光子４を調整することが重要である。偏
光子４によって直線偏光化された光はファラデー回転子
６によってその偏光面が４５６回転し、４５°回転した
直線偏光を最大透過するように調整された検光子５゜レ
ンズ３を通して光ファイバ７に結合される。

一方、反射戻り光は検光子５の偏光面と合致した成分の
み透過し、ファラデー回転子６でさらに４５°回転する
ため、往復で９０’の偏光面の回転となり偏光子４で遮
断される。また偏光素子４．５に複屈折性結晶のルチル
を使用した偏光プリズムを挿入する方式等もある。

［発明が解決しようとする課題］　　１光アイソレータ
付き半導体レーザモジュールに要求される因子は、小型
、低損失、製作容易。

低価格性等が重要な問題となるが、偏光素子として一般
的な偏光ビームスプリッタを使用した場合、光アイソレ
ータ部分の微小化が制限され、かつコリメータレンズ間
が１０瀾以上必要となるため、結合損失が大きくしかも
形状が大型化する欠点があった。またルチルを使用した
偏光プリズム等では、ルチル自体が高価なため低価格化
に問題がある。また方解石を使用した各種プリズムは方
解石の光学軸Ｏを得るために、第３図に示すような斜線
部分Ｓを切り出さなければならないので歩留等を一處す
ると、ルチル製偏光プリズムと価格的に同等であり、し
かも小型化には偏光ビームスプリッタと同様に限界があ
った。

［課題を解決するための手段］ 上記従来の問題点を解決するため、本発明は半導体レー
ザ、一対のコリメータレンズ、光ファイバからなる光学
系において、一対のコリメータレンズ間に、偏光素子と
して方解石の複屈折性を利用した平行単板を使用する。

この場合方解石の勇開面を平行面とする平行単板にずれ
ば、歩留等の大幅改善とともに製造方法が容易となるた
め、低価格化も実現できかつ小型化に対しても有効であ
る。

［実施例］ 第１図は本発明の平行単板複屈折結晶を使用したアイソ
レーション作用の原理図である。偏光子４および検光子
５はいずれも方解石の劈開面を使用し、若干の光学研磨
を施した平行単板である。ファラデー回転子６はガーネ
ット基板上に液相エピタキシャル成長させたＢ１置換型
ガーネット単結晶であり、１．３ＩＩＩＲの波長の光に
対してその偏光面が４５°回転するように膜厚を研磨調
整しである。順方向光源から無偏光の光が偏光子４に入
射すると、常光線は直進し異常光線はｄだけ分離し、フ
ァラデー回転子６へ入射する。ここでそれぞれ４５°偏
光面が回転し、偏光子４と光学−が４５°回転した検光
子５へ入射して常光線はそのまま直進し、異常光線はざ
らに（Ｔ／２　ｄだけ常光線より分離され出射される（
ａ）。次に逆方向の反射戻り光のうち検光子の光軸と一
致した光パ回帰したとき、検光子５で常光線、異常光線
に分離され、ファラデー回転子６で４５°回転する。こ
のとき績光子の常光線は偏光子の光学軸に対しては９０
６回転しているため異常光線となり、検光子透過時の異
常光線は常光線となる。結果として偏光子４を通過後は
初期の光軸とｄだけ分離されることになる（ｂ）。

一方、レンズと光ファイバとの軸ずれによる結合損失は
、第４図の実験例（蝋子情報通信学会論文Ｃ−６４，５
４−３５０）に示されるように、±８０ＩＩＩＲ以上の
軸ずれが生じると一４０ｄＢの損失となることが確認さ
れている。この性質を光アイレータに応用するとき、±
１ｏｏｓ以上光軸を変位させることにより、半導体レー
ザへめ戻り光の回帰を阻止することができる。

方解石の劈開面をそのまま複屈折用単板に使用したとき
の光軸からの変位量ｄは次の式から計算される。

ただしｊは平行単板の厚み、θは光軸と劈開面とのなす
角度（〜４４．６°）００は常光線の屈折率（＝１．６
５８）　、ｎｅは異常光線の屈折率（＝１．４８６）で
ある。仮にｄを１００虜変位させるとき、上式よりＪ−
０，９１６ｍｍとなる。前記結合損失の実験例では光フ
ァイバはグレーテッドインデクス型（Ｇｌ型）であり、
シングルモードファイバならば１００踊の変位があれば
、はとんど結合しないので高いアイソレーションとなる
。そこで方解石の平行単板の厚みを１Ｍとすれば、変位
１ｄは上式よりｄ　＝１０９源となり、十分なアイソレ
ーションが期待できる。またファラデー回転子の厚みは
１，３跪の波長では、基鈑も含めて約０．８馴であるか
ら、光アイソレータ部分の全体長は３Ｍ弱で構成するこ
とができる。したがって第一　　７　− １図の半導体レーザ側コリメータレンズ２を約１喘径の
球レンズを使用し、ファイバ側］リメータレンズ３はＧ
ＲＩＮレンズを使用したときレンズ間は３〜４　ｍｍの
間隔で良くなり、結合効率も改善することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に開示したモジュール用光ア
イソレータの偏光素子として、方解石の劈開面をそのま
ま使用する平行単板で形成したとき、原料の方解石を無
駄なく利用できるため、ルチル等の複屈折結晶を使用し
たときよりも低価格となり、モジュール全体の小形化と
ともに高いアイソレーションが実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のアイソレーション作用の原理
図。 （ａ）：順方向光　　　　（ｂ）：逆方向光第２図は光
アイソレータ付きレーザモジュールの構成図。 第３図は方解石の光学軸０とその切り出し部分Ｓを示す
概略図。 第４図は光ファイバとレンズの軸ずれに対する結合効率
の関係図。 １、半導体レーザ　　　２，３；コリメータレンズ４．
５：偏光素子　　　　６．ファラデー回転子７；光ファ
イバ 特許出願人　並木精密宝石株式会社 （ａ） 第１１１！ＩＩ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザ、一対のコリメータレンズ、光ファ
   イバからなる光学系において、一対のコリメータレンズ
   間に、互いの光軸が４５°回転した複屈折性平行単板で
   形成された一対の偏光素子、該偏光素子間に偏光面を４
   ５°回転させるファラデー回転子、当該ファラデー回転
   子の磁気飽和用永久磁石で構成することを特徴とした光
   アイソレータ付きレーザモジュール。
2. （２）偏光素子が方解石で形成した請求項（１）記載の
   光アイソレータ付きレーザモジュール。
3. （３）偏光素子として方解石の劈開面を平行面とする平
   行単板を使用した請求項（２）記載の光アイソレータ付
   きレーザモジュール。