JPH03140912A - 反射軽減集成装置 - Google Patents
反射軽減集成装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
共通軸に沿って維持しながら内面反射を減少させること
のできる光学系パッケージ集成装置に関する。
入することを防止することが望ましい。例えば、単一モ
ード動作が必要な高ビツト伝送速度システムで使用され
る、分布帰還形レーザは反射信号に極めて敏感であるこ
とが知られている。光反射を減少するために、しばしば
、光アイソレータが使用されている。このようなアイソ
レータ集成装置の一例が米国特許第4548478号明
細書に開示されている。このようなアイソレータは出力
部で発生する反射信号を減少させることができるが、ア
イソレータの前面、または送信装置とアイソレータとの
間に挿入されたその他の素子(ウィンドウ、フィルタな
ど)からの反射は依然として送信装置に再入し、その結
果、システムの性能を低下させる。
装置以外の方向に向け直すために、パッケージ内の様々
な素子または表面を斜面状に成形するか、または傾斜さ
せることである。傾斜または斜面を使用する場合、通常
、素子類をオフアクシス集成装置に組み立てることが必
要である。このような集成装置の一例が、“OFC会報
”、1986、論文No、ME4に記載されたティー・
チカマ(T、Chlkama)らの「ギガビット光伝送
システム用の新規でコンパクトな光アイソレータを有す
る分布帰還形レーザダイオードモジュール」という表題
の論文中に開示されている。チカマらの論文の第1図に
は、DFBレーザダイオードチップと単一モード光ファ
イバとの間の“ずれ”が明確に図示されている。レーザ
ダイオードとファイバとの間の円筒対称性の欠如はパッ
ケージ集成装置のコストおよび性能の双方に過大な悪影
響を与えるものと思われる。特に、このオフアクシス集
成装置の偏心のために、回転方向に配向され、かつ、半
径方向に心合わせしなければならない偏心パッケージを
使用する必要がある。すなわち、オフセットファイバを
パラう−ジに取付るのに使用されるフェルールまたはス
リーブ構成部品は、ファイバを収容できるオフセット内
腔を有しなければならない。従って、オフアクシスビー
ムに対するファイバのアラインメントを確実にするため
に、フェルールを極めて高い精度で配向および心合わせ
しなければならない。これに対して、オンアクシス集成
装置の場合、ファイバフェルールは、アラインメントに
悪影響を及ぼすことなく、光軸の周囲を臼由←回転する
ことができる。従って、オンアクシス集成装置は好まし
い代替装置である。
ンアクシスアラインメントを維持するための従来技術の
一例は、EC0C会報、215〜218頁に掲載された
、シー・ケー・ウオン(C,に、Wong)らのr−6
0dBインタフエースフイードバツクを有するパラレル
ビーム出力を備える一般用の単一モードレーザパッケー
ジ」とういう表題の5− 6− 論文中に開示されている。ウオンらの論文の第2C図に
図示されているように、ビームとファイバのカップリン
グを最大にする角度の斜面を有するファイバを保持する
ために、変形ファイバフェルールが使用されている。特
に、フェルールの偏心とファイバの斜面の組合わせによ
り出力信号をオンアクシスにできる偏心内腔を含むよう
にファイバフェル−は機械加工されている。ウオンらの
集成装置は出力信号をオンアクシスとして規定するが、
偏心ファイバフェルールの使用は前記と同じ半径方向に
おけるアラインメントの困難性という問題を引き起こす
。
ントの問題を避けられるように、円筒対称性を維持しな
がら反射を防止することができるオンアクシス光集成装
置を提供することである。
装置、更に詳細には、パッケージ内の全ての構成部品を
共通軸に沿って維持しながら内面反射を減少することが
できる光パッケージ集成装置を提供する。
に挿入され、そして、光軸に対して所定の角度で傾斜さ
れ、出力装置の斜面状端面の効果を補償する。
が信号源以外の方向に向かうように、光アイソレータは
所定の角度0で傾斜されている。
軸とビームの中心射線との間に“ずれ”Δを生じる。前
記のように、出力装置(例えば、ファイバ)の端面は、
反射を減少させる別の補助手段として、角度βで斜面状
に形成されている。従って、全ての光構成部品を共通軸
に沿って維持するために、ファイバへのビーム入射角α
は、αがずれ量Δおよび受光光学系の焦点距離fの両方
の関数である場合、斜面角βの関数としてコントロール
される。
成部品からなることである。例えば、ウィンドウ要素は
所定の傾斜角で配向させることができる。光がウィンド
ウを通過して残りの光学系に透過されると共に、ウィン
ドウをパッケージ内に密閉させることができることによ
り送イ5装置の気密性を形成するために、ウィンドウ要
素は幾つかのパッケージ集成装置に挿入されている。別
の集成装置では、入力および出力装置の間に直列に波長
フィルタ(多重化または逆多重化用)を挿入することが
必要な場合もある。前記のアイソレータの場合のように
、光軸に対して垂直に挿入された場合、これらの構成部
品は送信装置に戻る方向に向かって反射を起こすことが
ある。従って、本発明により、これらの構成部品を傾斜
させ、かつ、出力ファイバを斜面化することにより、集
成装置のオンアクシスプロファイルを維持しながら反射
を最小にすることができる。更に、多数のこれらの構成
部品をパッケージ内で段階的に直列に連結し、そして、
傾斜させ(別々の角度で個別に傾斜させるか、または、
単一の傾斜角に沿って一群として傾斜させる)ことによ
り、本発明のオンアクシス集成装置の利点が得られる。
。
構成部品の配置を例証する、本発明の集成装置の一例を
示す。特に、中心射線で示される光波(5号Iは光源光
学部品12を出て、第1のレンズ14により集光される
。光源部品12は入力光ファイバ、レーザダイオード、
LEDまたは光信号を発射することのできる他の全ての
タイプの素子類からなる。レンズ14の使用は単なる一
例にしかすぎない。本発明の他の実施例では、レンズは
不要である。第1図を参照する。その後、信号Iは光学
要素16を通過する。集成装置10の光軸OAと一致す
ると、要素16は信号Iを部品12に戻すように反射す
ることが知られている。
れており、これにより、第1図でRにより示される反射
信号は部品12以外の方向に向かう。
例えば、ウィンドウまたはフィルタ)および光アイソレ
ータ20を有するものとして図示されている。これらの
部品類は、このような光学系に含めることのできる極め
て普遍的な要素類であると思われる。第1図に示されて
いるように、アイソレータ20は第1の偏光子22、フ
ァラデー旋光器24および第2の偏光子26を有する。
接な関係がない。このようなアイソレータの動作に関す
る完全な説明は前記のシラサキらの論文に開示されてい
る。
号■は、第1図でΔで示された距離だけ、光軸OAから
ずれる。特に、Δは下記の関係式により決定できる。
ある。)第1図に図示された集成装置の例では、アイソ
レータ20を形成する3枚の成分は全て別々の板とみな
される。記号前は各板の屈折率(既知の値)であり、t
lは各板の厚さであり、また、lは各板の傾斜角である
。大抵の場合、各板は同じ傾斜角で固定されている。従
って、θi=θである。
Iは続いて、第2のレンズ28により光出力部品30に
焦点合わせされる。部品30は光ファイバ、導波管、ま
たは光信号をインターセプトできるその他の適当な部品
からなる。第1図に示されているように、出力部品30
は、部品のコア領域32が光軸OAに沿って入力部品1
2と一列に配列されるように配置されている。
、ずれ距離Δは次の条件を滴たさなければならない。
8の焦点距離であり、αはビーム入射角(光軸OAと信
号■の中心射線の間で形成される角度)である。)αは
比較的小さな角度なので、tan(α)は大体αに等し
い。従って、式(2)は下記のように省略できる。
Aに対して垂直な平面に対して所定の角度βで斜面状に
形成されている。前記のように、斜面は反射信号Rが入
力部品12以外の方向に向かうようにする別の補助手段
である。
大にするために、下記の関係を維持しなければならない
。
0の屈折率および斜面角度と同様に、光学要素18の厚
さおよび屈折率は既知の値なので、式(1) % (3
)および(4)を合わせ、オンアクシス系を形成するの
に必要な傾斜角θを求めることができる。特に、次の関
係を滴定させなければならない。
いて必要な傾斜角θを決定するための具体例である。
0が両方とも同じ角度θで傾斜されているものと仮定す
る。この仮定は一般的な仮定である。なぜなら、単一の
角度を使用すれば、集成装置のパッケージの助けになる
からである。部品313− 14− 0の斜面は6°の角度βを有し、コア領域32の屈折率
nfは約1.5である。第2のレンズ28の焦点距離f
は約2−冒と仮定する。ウィンドウ18の屈折率n+は
1.8で、厚さtlは0.5mmと規定する。アイソレ
ータ16の第1の偏光子の屈折率n2は1.5で、厚さ
tlは0.5鴎と規定する。アイソレータのファラデー
旋光器24は屈折率n3が2.2で、厚さt3は1.0
mmとなるように形成されている。最後に、第2の偏光
子26は屈折率n4が1.5で、厚さt4は1.0龍と
なるように形成されている。θについて式(4)を解く
と、0.073ラジアンまたは4.2’の値が得られる
。
アクシス集成装置を維持しながら反射を減少させること
)は、信号Iの中心射線が所定の角度αで斜面化出力部
品のコア領域を通過するまで、傾斜角θを調節するだけ
でも得られる。前記の数式は、本発明の原理を理解する
のに有用であるが、各事例で必ず使用する必要はない。
するのに特に適した、本発明の特別な実施例を示す。特
に、レーザダイオード42はレーザマウント44に固設
されるように図ボされており、第1のレンズ14はマウ
ント44に固設され、かつ、ダイオード42の前面に配
置されている。
ズ14は平凸シリコンレンズからなる。磁化要素46に
より包囲されたアイソレータ20は前記の何れかの方法
により所定の傾斜角O(算出角θまたは調節角θ)で配
向されている。第2図に示されているように、アイソレ
ータ20は平行な上面および底面48および50をそれ
ぞれ有するように斜方形状に成形されている。この特定
の形状によれば、常用の磁化要素を使用し、面52に沿
って角度を維持しながら、反射信号Rをレーザダイオー
ド42以外の方向に向かわせることができる。第2図に
おいて、第2のレンズ28は、所定の焦点距離fを何す
る大きさの屈折率分布形(GRI N)レンズとして図
示されている。第2図に示されているように、光出力部
品30はコア領域32を有する光ファイバとして図示さ
れている。
おいて、光学系構成部品を傾斜させ、かつ、出力ファイ
バを斜面化することにより、集成装置のオンアクシスプ
ロファイルを維持しなからメ射を最小にすることができ
る。
する、本発明のオンアクシス集成装置の単純化した模式
図である。 第2図はレーザダイオードと斜面化光ファイバを有し、
アイソレータがレーザダイオードとファイバとの間に挿
入され、そして、全ての構成部品(レーザ、レンズ、ア
イソレータ、ファイノリヲ共通軸に沿って維持するため
に、所定の角度で傾斜されている、本発明の集成装置の
一例の模式図である。 17−
Claims (9)
- (1)光通信システムにおける反射の影響を軽減する集
成装置であり、該集成装置は、 光波信号を前記集成装置に向けて発射することのできる
光送信手段(例えば、12); 前記光波信号を受信する光受信手段(例えば、30)、
前記受信手段は前記送信手段と共に、共通光軸に沿って
配置され、前記受信手段は斜面状に形成された端面(β
)(例えば、34)を有し、この斜面状端面は、該端面
において反射信号を前記光軸以外の方向に向け直すこと
ができる;前記送信手段と受信手段の間に配置され、前
記光波信号を前記受信手段に向かって焦点合わせするた
めのレンズ手段(例えば、14、28)からなり; 前記集成装置は更に、 前記送信手段と前記レンズ手段との間に配置された、少
なくとも1個の光学要素(例えば、16)を有し、前記
要素は、前記少なくとも1個の光学要素入口において反
射信号を前記光軸以外の方向に向け直し、そして、前記
レンズ手段を出た前記光信号は所定のビーム入射角(α
)に沿って前記受信手段に向かって配向される; ことを特徴とする反射軽減集成装置。 - (2)受信手段は確定屈折率nfと、角度βで斜面状に
された端面を有する光ファイバからなり、レンズ手段は
所定の焦点距離fを有し、かつ、少なくとも1個の光学
要素は所定の屈折率nと厚さtを有し、前記少なくとも
1個の光学要素の傾斜角θはおおよそ次式 θ=f(n_f−1)β〔n/(n−1)t〕により決
定されることを特徴とする請求項1記載の集成装置。 - (3)少なくとも1個の光学要素は光アイソレータから
なることを特徴とする請求項1記載の集成装置。 - (4)アイソレータは一対の偏光板の間に間挿されたフ
ァラデー旋光器からなることを特徴とする請求項3記載
の集成装置。 - (5)少なくとも1個の光学要素は光ウィンドウからな
ることを特徴とする請求項1記載の集成装置。 - (6)少なくとも1個の光学要素は光フィルタからなる
ことを特徴とする請求項1記載の集成装置。 - (7)少なくとも1個の光学要素は光ウィンドウと光ア
イソレータのカスケード配列からなることを特徴とする
請求項1記載の集成装置。 - (8)光ウィンドウは第1の角度で傾斜され、そしてア
イソレータは第2の角度で傾斜され、この両角度の組合
わせは受信手段の斜面角を相殺することを特徴とする請
求項7記載の集成装置。 - (9)光ウィンドウとアイソレータはほぼ同じ角度で傾
斜されていることを特徴とする請求項7記載の集成装置
。
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