JPH02298905A - 光結合装置 - 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、光結合装置に係り、特にレーザ索子。

集光レンズ、光アイソレータ、光ファイバの光部品を光
結合させ、しかも光特性に応じて光アイソレータを着脱
可能に取り付けるために好適な光結合装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、レーザ素子からの光を光ファイバに結合する装置
におイテ、ｌ’ＵＪＩＴｓＵ、　３７　、６　、第４９
７項から第５０５項において論じられているように、レ
ーザ素子、光アイソレータ、集光レンズ、光ファイバは
この順序で組み立て固定される構造となつていた。また
、昭和６３年電子情報通信学会秋季全国大会、Ｃ−１−
９７において論じられでいるように、１４ピン型Ｂｌ’
ケース内に、レーザ索子、レンズ、光アイソレータ、集
光レンズ、光ファイバの順で組み立て固定されており、
前記２つの技術はいずれも組み立て後、光アイソレータ
を取り出すことは著しく困難な構造となっていた。

次に、第４図に光結合装置の従来技術を示す。

この第４図に示す従来技術では、全体の形状が円筒状と
なっており、レーザ素子１と、集光レンズである球レン
ズ２を保護するようにガラス窓付きキャップ３が設置さ
れている。ルチルプリズムとＹＩＧ結晶で構成された光
アイソレータ４は、円筒形ケース５内に角度を付けて固
定されている。

また、光ファイバ６に集光するため球レンズ７が光ファ
イバ６の前方に固定されている。

モジュールの組み立てとしては、次の方法が考えられる
。レーザ素子１から発振された光を球レンズ２で収束光
とし、光アイソレータ４の光軸と調整後、それぞれを固
定させる。さらに、光アイソレータ４からの光を光ファ
イバ６の端面に入射させるために球レンズ７を使用する
。球レンズ７からの光が効率よく光ファイバ６に入射す
る位置を調整した後、それぞれをＩＭ定する。

このようにして紹み立てられたモジュールにおいて、レ
ーザ索子１．光アイソレータ４２球レンズ２，７、ある
いは光ファイバ６のうち１カ所が位置ずれを起こしても
最終的な光ファイバ６の光出力が低ドするため、各部品
は位置決め後、確実に固定することが必要で、この方法
としては例えば半田による固定あるいはＹＡＧ溶接があ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来技術ではレーザ索子から発振さ
れた光の集光レンズ、光アイソレータおよび光ファイバ
等からなるモジュールをいったん組み立ててしまうと、
モジュールに不具合が生じても容易に分解することがで
きない問題があった。

ここで、不具合とは最終的に組み立てた後の光ファイバ
の光出力が目標に達しない場合、組み立て中にレーザ索
子またはその他の光部品が特性不良となった場合、ある
いは光ファイバの光出力を大きく取るために光アイソレ
ータを取り除く場合などである。

また、昭和６３年電子情翰通信学会秋季全國大会、Ｃ−
１−９’７においては、まず光アイソレータが円筒ケー
スに挿入され、次にベルチェ素子上にＬＬ）、コリメー
トレンズ等が固定された後、ケースに接合されているた
め、前記と同様にレーザ素子などの部品に不具合が生じ
も容易に分解することができない問題があった。

本発明の第１の目的は、光ファイバの光出力を大きくし
たい場合などに、光アイソレータを容易に取り外し得る
光結合装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、モジュールに不具合が生じた場
合に、光部品を容易に分解可能な光結合装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記第１の目的は、ケースに、光アイソレータの光軸方
向と円周方向との少なくとも一方にガイ゛ド溝を形成し
、前記光アイソレータに、前記ガイド溝に係合するガイ
ドを設けるとともに、前記ガイド溝とガイドとを介して
ケースに光アイソレータを着脱ｎＪ能に取り付けたこと
により、達成される。

また、前記第２の目的は、前記ケースに、レーザ索子と
集光レンズと光アイソレータと光ファイバのそれぞれに
ついて光軸方向と円周方向との少なくとも一方にガイド
溝を形成し、前記レーザ素子と集光レンズと光アイソレ
ータと光ファイバとに、前記ガイド溝に係合するガイド
を設け、前記ガイド溝とガイドとを介して、ケースにレ
ーザ索子と集光レンズと光アイソレータと光ファイバと
を着脱ｌｌ１１能に取り付けたことにより、達成される
。

〔作用〕

本発明では、光部品用のケースにガイド溝を形成する一
方、光アイソレータにガイドを設け、前記ガイド溝とガ
イドとを介してケースに光アイソレータを着脱可能に取
り付けている。その結果、例えば光ファイバの光出力を
大きくしたい場合等において、光アイソレータを容易に
取り外すことができる。

また、本発明では光部品のケースに、レーザ索子と集光
レンズと、光アイソレータと光ファイバ等の光部品のそ
れぞれについてガイド溝を形成し、前記レーザ素子と集
光レンズと光ファイバとにガイドを設け、前記ガイド溝
とガイドとを介してケースに前記光部品を着脱ＬＩ丁能
に取り付けている。

したがって、例えば最終的に組み立てた後の光ファイバ
の光出力が目標に達しない場合、組み立て中に前記光部
品が特性不良となった場合、光ファイバの光出力を大き
く取るために光アイソレータを取り除く場合などに、光
部品を容易に分解することができる。

〔実施例〕

以ド、本発明の一実施例を第１図により説明する。レー
ザダイオード索子１は、サブマウント１１上にＳｉ、Ｓ
ｉＣからなるヒートシンク１０を介してＰｂ−８ｎ半田
、ＡｕＳｎなどのろう材で接合して固定されている。こ
のレーザダイオード索子１の発振光は、水平方向に対し
て３０＠。

垂ｕ’ｊ方向に対して４０°の広がりを持っている。

この光を効率よく集光するために、たとえば集束性ロッ
ドレンズ３を使用する。この集束性ロッドレンズ３は１
円筒形状でコバールあるいは鉄で形成された金属パイプ
内にＰｂ−８ｎあるいは低融点ガラスを使って固定され
ている。この金属パイプは、さらにサブマウント１１に
ＹＡＧ溶接、スポット溶接などで固定されている。

前記金属パイプのサブマウント１１への固定方法は、第
２１５１ｆｆ（ａ）、（ｂ）　に示すように、金属パイ
プの一部を折り曲げ、サブマウント１１に溶接して固定
する。第２図（ａ）においては、パイプ折り曲げ部分が
３カ所あり、予め加工したサブマウント１１の穴に金属
パイプを挿入後、溶接して固定する。第２図（ａ）では
、３カ所の固定であるが、この数は４力所以上でもよい
、第２図（ｂ）においては、金属パイプの折り曲げ部を
１カ所として、サブマウント１１の端面に溶接して固定
する。

前記レーザダイオード素子１からの光は、素子温度の上
昇によって光出力、波長が変動する。これを安定化させ
るためには、常に光出力、温度をモニタする必要があり
、光出力測定用に受光素子２が設けられ、温度測定用に
サーミスタ１２が設けられている。

光出力が変動した場合、レーザダイオード索子１への電
流を制御し、温度が変わった場合、サーミスタ１２のド
に設けられたペルチェ素子１３の電流をコントロールし
、光出力、温度の安定化を図る。

前記レーザダイオード索子１は、ＩｎＰ、ＧａＡｓなど
の化合物半導体からなり襞間で作製した平行な反射面内
で光を閉じ込める１通常、電極からの電流注入によって
レーザ発振するが、この反射面内に外部から光が入射さ
れても、レーザ発振が起こる。したがって、安定したレ
ーザ発振を得るためには、外部からレーザに入射する光
を極力抑える必要がある。外部から戻って来る光として
は、レンズ端面からの反射、光フアイバ内からの反射。

光ファイバ端面からの反射、光伝送システムからの反射
などが考えられる。外部がら戻って来る光を遮断する方
法としては、第１図に示すように、光学系に光アイソレ
ータ４を挿入する方法がある。

光アイソレータ４はファラデー効果を利用して戻り光を
遮断する。すなわち、Ｙ　Ｉ　Ｇ（Ｙ　ａＦａａｏｘｚ
）あるいはＢ　ｉ　−Ｇ　ｄ　−Ｙ　Ｉ　Ｇなどの結晶
に光が入射されると光軸が回転することを利用し、予め
入射光に偏光をかけて結晶内通過中に４５°の同転を与
える。戻り光がある場合、結晶内でさらに４５°の回転
が加わる結果、結晶からは初期の光に対して９０°回転
して出ることとなり、この光は偏光子によりすべて除去
されることとなる。前記光アイソレータ４の構造は、前
記結晶の向側に偏光子、検光子を備え、結晶の周りに磁
石が設けられ、磁界を与えらている。

光アイソレータ４の端部には、角状板あるいは円板が取
り付けられており、第１図に示すように、ケース５の側
面に設けられたＬ字形のガイド溝６に挿入することによ
り１．光アイソレータ４はケース５に固定される。

光アイソレータの他の色々な固定方法を第３図（ａ）〜
（ｄ）に示す。

第；３図（ａ）〜（ｃ）はモジュールの縦断面図であり
、第３図（ｄ）は第３図（ｃ）の縦断側面図である。

第３図（ａ）ではリング状のガイド６′をケース５の側
面に予め固定しており、この内側に光アイソレータ４を
挿入し、ねじ１４で固定するようにしている。第３図（
ｂ）では、光アイソレータ４を長方形のｆ１１＋４’　
に収納しており、ケース５の底面に設けたガイド６′に
箱４′の底部４＃を挿入することにより、光アイソレー
タ４を固定するようにしている。第３図（Ｑ）では、光
アイソレータ４の側端部に円周方向に２カ所あるいはそ
れ以上の突起４ａを出し、同図（ｄ）に示すように。

ケース５の側面にはこの突起が入る円状の段付き溝５８
を設け、この段付き［５ａへ光アイソレータ４を入れた
後１回転させ、固定するようにしている。

モジュール内部の気密を保つために、ケース′５の側面
にガラス板７がコバールガラスなどを使って固定されて
いる。光アイソレータ４を透過した光は、ガラス板７を
通り、さらに集束性ロッドレンズ８に入射した後、光フ
ァイバ９の端面に集光される。集管束性ロッドレンズ８
は、レンズホルダ１５内に半田、低融点ガラス、あるい
は光学接着剤で固定した後、ケースｂに取り付けたパイ
プ１６内に挿入し、端面部を半田あるいはＹＡＧ溶接で
固定する。

セラミックスフェルールで固定された光ファイバ９は、
さらにステンレスパイプ１８内に接着剤などで固定する
。このステンレスパイプ１８を微動台に固定し、集束性
ロッドレンズ８からの光が集光する点に光ファイバ９の
端面を調整した後、パイプ１６．フェルールガイド１７
．ステンレスパイプ１８をそれぞれＹＡＧ溶接あるいは
半田により固定する。

本実施例によれば、レーザダイオード索子１から発振し
た光は、サブマウント１１上に光一方向に集束性コンド
レンズ３．光アイソレータ４．集束性ロッドレンズ８．
光ファイバ９の順に配列。

固定されたモジュールを通過するようにしているので、
安定した光結合を得ることができる。また。

光アイソレータ４が不必要となった場合には、容易に取
り外すことができるので、光伝送を行う上で有利である
。さらに、前述のごとく組み立てたモジュールの光出力
、波長特性等が所期目標値に満たない場合、高価な光ア
イソレータ４を取り外すことにより他のモジュールに再
利用することができるので、モジュールの製造コストを
低減することができる。

本発明の他の実施例としては、前記実施例において、レ
ーザダイオード索子１．集束性ロッドレンズ３，８およ
び光ファイバ９についても、光アイソレータ４と同様、
ガイド溝に着脱可能に取り付けるようにする。この場合
においても、組み立て後の光出力、波長特性等によって
は容易に分解することができるので、モジュールの製造
コストの低減を図ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の請求項１記載の発明によれば、光
部品用のケースにガイド溝を形成する一方、光アイソレ
ータにガイドを設け、前記ガイド溝とガイドとを介して
ケースに光アイソレータを着脱口ｆ能に取り付けている
ので、例えば光ファイバの光出力を大きくしたい場合等
において、光アイソレータを容易に取り外し得る効果が
ある。

また、本発明の請求項２記載の発明によれば、光部品の
ケースに、レーザ索子と集光レンズと光アイソレータと
光ファイバ等の光部品のそれぞれについてガイド溝を形
成し、前記レーザ索子と集光レンズと光ファイバとにガ
イドを設け、前記ガイド溝とガイドとを介してケースに
前記光部品を着脱可能に取り付けているので１例えば最
終的に組み立てた後の光ファイバの光出力が目標に達し
ない場合１組み立て中に前記光部品が特性不良となった
場合、光ファイバの光出力を大きく取るために光アイソ
レータを取り除く場合などに、光部品を容易に分解し得
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光結合装置を示す横断面図、第２１１２
１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ集束性ロンドレンズの固定
手段を示す図、第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞ
れケースに光アイソレータを着脱可能に取り付ける手段
の色々な実施例を示す縦断面図、第３図（ｄ）は第３図
（ｃ）の縦断側面図、第４図は従来技術を示す図である
。 １・・・レーザダイオード素子、３・・・集束性ロッド
レ第　ｌ　凹 竿　ＺＩ！］ 第　３１！１ 陣）（ｂ） （Ｃ）　　　　　　　　　　　　（ｔＬ）第　４　Σ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケースに、少なくともレーザ素子と集光レンズと光
   アイソレータとを光軸方向に沿つて配置し、これらの光
   部品と光ファイバとを光結合する光結合装置において、
   前記ケースに、光アイソレータの光軸方向と円周方向と
   の少なくとも一方にガイド溝を形成し、前記光アイソレ
   ータに、前記ガイド溝に係合するガイドを設けるととも
   に、前記ガイド溝とガイドとを介してケースに光アイソ
   レータを着脱可能に取り付けたことを特徴とする光結合
   装置。 ２、ケースに、少なくともレーザ素子と集光レンズと光
   アイソレータとを光軸方向に沿つて配置し、これらの光
   部品と光ファイバとを光結合する光結合装置において、
   前記ケースに、レーザ索子と集光レンズと光アイソレー
   タと光ファイバのそれぞれについて光軸方向と円周方向
   との少なくとも一方にガイド溝を形成し、前記レーザ素
   子と集光レンズと光アイソレータと光ファイバとに、前
   記ガイド溝に係合するガイドを設け、前記ガイド溝とガ
   イドとを介して、ケースにレーザ素子と集光レンズと光
   アイソレータと光ファイバとを着脱可能に取り付けたこ
   とを特徴とする光結合装置。