JPH07101249B2 - 光電子装置 - Google Patents

光電子装置

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JPH07101249B2
JPH07101249B2 JP4043755A JP4375592A JPH07101249B2 JP H07101249 B2 JPH07101249 B2 JP H07101249B2 JP 4043755 A JP4043755 A JP 4043755A JP 4375592 A JP4375592 A JP 4375592A JP H07101249 B2 JPH07101249 B2 JP H07101249B2
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
    • G02B6/4208—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/095—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure
    • G02F1/0955—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は容器に収納された半導体
レーザ素子と、この半導体レーザ素子に結合されるとと
もにファラデーローテータを介挿させた２つの偏光子よ
り成る少なくとも１つの光学アイソレータに結合された
光学ファイバと、外方に導出される光学ファイバ（ピグ
テール）とを具える半導体レーザおよび光学アイソレー
タを有する型の光電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】今日、例えば光遠隔地通信およびビデオ
配信に適用するために低雑音特性の単一モードレーザが
要求されている。しかし、これらの用途に普通用いられ
ているフィードバック分布型（ＤＦＢ）レーザは光フィ
ードバックに著しく敏感である。特に、２つの光学ファ
イバ間の結合が左程良好でない場合に発生する反射はこ
れらレーザの正しい作動に悪影響を与えるようになる。
かかる装置にこれらアイソレータを設けてレーザ素子へ
の光学フィードバックを制限することが示唆されてい
る。従って、これを達成するためにはレーザの容器に光
学アイソレータを設ける必要があり、従ってモジュール
構造を得る必要がある。かかるモジュールの１例は特願
昭６２−２５２４９７号明細書に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この特願昭６
２−２５２４９７号明細書に記載されているモジュール
構造にも欠点がある。即ち、半導体レーザの標準容器に
光学アイソレータのような他の素子を挿入するためのス
ペースが小さく、従ってかかるモジュールの製造が複雑
となる。さらに、この場合にはこの光学ファイバをレー
ザ素子に直接結合すると光効率が良好となるにも関わら
ずかかる直接結合を行うことがもはやできなくなる。ま
た、かかる装置の構成素子の１つに組立て後に欠陥が検
出された場合には、高価な光学アイソレータが既に取付
けられている装置全体を交換する必要がある。
【０００４】本発明の目的は半導体レーザおよび光学フ
ァイバ間の光学結合の技術に関し何らの制限もなく、製
造が不必要に複雑とならず、装置の組立て前に構成素子
のテストを行い得、光学アイソレータの多数回の適用お
よび数個の光学アイソレータの使用が極めて簡単にとな
り、しかもモジュール構成が可能となる上述した種類の
光電子装置を提供せんとするにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は容器に収納された半導体レーザ素子と、こ
の半導体レーザ素子に結合されるとともにファラデーロ
ーテータを介挿させた２つの偏光子より成る少なくとも
１つの光学アイソレータに結合された光学ファイバと、
外方に導出される光学ファイバ（ピグテール）とを具え
る半導体レーザおよび光学アイソレータを有する型の光
電子装置において、これら半導体レーザおよび光学アイ
ソレータはその各々を個別のモジュールに収容し、レー
ザモジュールによって主として前記半導体レーザおよび
これに結合されフェルールで終端する光学ファイバのス
ペースを設け、このフェルールは前記レーザモジュール
のほぼ管状突部に収納し、光学アイソレータのモジュー
ルはその形状をほぼ環状とするとし、このモジュールに
は第１屈折率分布型レンズ、少なくとも１つの光学アイ
ソレータ、第２屈折率分布型レンズおよびフェルールに
よりこの第２屈折率分布型レンズに結合された外方導出
光学ファイバ（ピグテール）をこの順序で収納し、レー
ザモジュールの管状突部および環状光学モジュールの端
部は２つのモジュールの機械的連結を達成し得るように
互いに形成し、これにより２つのモジュール間の光学的
な結合が同時を行い得るようにしたことを特徴とする。
【０００６】本発明による光電子装置は結局の所連結し
得る２つのモジュールで構成する。これがため、単一モ
ジュールを用いる場合よりも大きな構造上の自由度が得
られる。例えば、レーザモジュールにおいて半導体レー
ザおよび光学ファイバ間を任意に所望のように結合する
ことができ、直接結合をも行うことができる。更に、２
つのモジュールはこれらを相互接続する前に個別にテス
トすることができるため、高価な廃棄を回避することが
できる。個別のモジュールの製造は単一の複雑なモジュ
ールの製造よりも簡単に行うことができる。また、２つ
のモジュールを具える構成によって異なる構成の光学ア
イソレータを標準レーザモジュールに簡単に接続するこ
ともできる。さらに個別のアイソレータモジュールによ
って、アイソレーション値を著しく高くする必要がある
場合にも１つ以上のアイソレータに簡単に組込むことが
できる。従って、各々が簡単な組立てを行い得る連結部
分を設けた２つの個別のモジュールを用いることによっ
て光学アイソレータを設けた単一のモジュールを使用す
る場合よりも作動の自由度を著しく大きくすることがで
きる。
【０００７】本発明光電子装置の好適な例では、前記半
導体レーザを分布型フィードバック（ＤＦＢ）半導体レ
ーザとし、レーザ素子および前記レーザモジュールに収
納された光学ファイバ間の光学結合が傾斜付きピグテー
ルとして構成されるようにする。かようにすれば、ＤＦ
Ｂレーザへの極めて有効な結合を得ることができる。
【０００８】本発明光電子装置の他の例では、前記レー
ザモジュールの光学ファイバの端部を囲むフェルールお
よび２つのモジュールの組立て状態で前記フェルールに
向かって点状位置決めする第１屈折率分布型レンズの端
部は平面構体とし、これによって、前記平面構体間に僅
かな間隔を存在させながら組立体の光学軸に直角な平面
の間に僅かな角度を形成し得るようにする。
【０００９】これらの面間の遷移によって著しい反射を
得ることができる。２つの面の傾斜位置決めのため、レ
ーザ素子へのフィードバックを回避することができる。
これら面間に僅かな間隔が存在するため、これによって
レーザ素子からのほぼ平行な光ビームを発生させて屈折
率分布型レンズを僅かな角度に保持させることができ
る。これがため光軸にほぼ直角に位置しビームが当たる
全ての表面からの反射はファイバコアの側に結像され、
従ってレーザへのフィードバックは起こらない。
【００１０】前記フェルールおよび前記第１屈折率分布
型レンズの面間に存在する間隔はその寸法が５０μｍ〜
５００μｍ間にあり、好適にはほぼ２００μｍとする場
合に最良の効果を得ることができる。
【００１１】
【実施例】図面につき本発明の実施例を説明する。本発
明による光電子装置はモジュール構造とする。しかし、
単一モジュールとしないで、装置はレーザモジュールお
よびアイソレータモジュールの組立て体とする。かかる
構成による利点は上述した通りであるが、さらにその好
適な要旨は次に示す通りである。
【００１２】図１は本発明光電子装置に使用し得るレー
ザモジュール１の１例を示す。このレーザモジュールは
ＤＩＬ１４型の標準容器を具える。容器のハウジング２
には支持体５上に存在する冷却ブロック４のうえにレー
ザ素子３を設ける。この支持体はペルチエ冷却装置６上
に載置する。この支持体５上にはフォトダイオード８が
固着されたホルダ７をも設ける。このフォトダイオード
８によってレーザダイオードから放出された光の量を測
定する。即ち、このフォトダイオードに発生した信号を
用いて半導体レーザダイオード３の放射光強度を制御す
る。
【００１３】光学ファイバ９は半導体レーザダイオード
３に結合する。図示の例では、光学ファイバ９にレーザ
光を直接結合し、この際傾斜付ガラスファイバ（傾斜付
ピグテール）を用いる。既知のこの結合技術は極めて良
好な効率を有する。このファイバはその傾斜端部１０付
近を支持体１１内に収容する。ハウジング２には管状突
部１２を設け、これにより容器から出る光学ファイバ９
を案内する管状部分１３を囲むようにする。光学ファイ
バはキャリア素子１４で容器から案内し、ファイバの端
部をフェルール１３，１５の部分１５で囲むようにす
る。容器はカバー１６によって気密に封止する。
【００１４】図１に例示するユニットによって光学アイ
ソレータのモジュールと共働する光電子装置、好適には
光遠隔地通信およびビデオ配信に極めて高い周波数で作
動する装置に用いるためのレーザモジュールを構成す
る。好適にはＤＦＢ半導体レーザをこのために用いる
が、光学ファイバへの結合は傾斜付ピグテール結合技術
によって行う。このモジュールはこれを光学アイソレー
タのモジュールに接続する前に個別に調整およびテスト
することができる。これは、一方ではレーザモジュール
の作動が高価な全装置の組立て前に最適となるかどうか
をチェックし得るとともに他方では異なる構成の光学ア
イソレータにレーザモジュールを接続することが可能と
なることによって達成する。
【００１５】特に、極めて高い周波数に好適なＤＦＢ半
導体レーザは光のフィードバックに鋭敏であり、これに
よって比較的高い雑音レベルとなる。かようにしてレー
ザおよび１個または数個の光学アイソレータを設けた光
電子装置に対する要求は明確となる。
【００１６】図２は図１のレーザモジュールと共働する
に好適な光学アイソレータの例を示す。本例では光学ア
イソレータ１７を管状支持体１６に収納する。かかるア
イソレータによれば光は１方向にのみ伝達されるか、ま
たは光の偏向を反射光がレーザにもはや影響されないよ
うにすることができる。このアイソレータ１７は、既知
のようにファラディローテータが介挿された２つの偏光
子で構成する。このファラディローテータにはイットリ
ウム−鉄−ガーネット（ＹＩＧ）結晶がしばしば用いら
れるとともに偏光子は通常カルサイドまたは板状偏光子
で構成する。
【００１７】レーザモジュールのガラスファイバへの光
学結合は屈折率分布型レンズ１８によって行い、次いで
このレンズをアイソレータ１７に光学的に結合する。こ
のアイソレータ１７をその外側で他の屈折率分布型レン
ズ１９に結合する。外部によって導出する光学ファイバ
２０（ピグテール）への結合はその端部が囲まれている
フェルール２１によって行う。
【００１８】図２に示す光学アイソレータのモジュール
２２は管状支持体１６によってレーザモジュール１に結
合して１つのユニットを形成し得るようにする。しか
し、まず最初レーザモジュールおよび高価な光学モジュ
ールの特性をテストして、正しいモジュールのみを組立
て体に結合することができる。字１に示すレーザモジュ
ール１および図２に示すアイソレータモジュール２２の
みによって組立てるべき光電子装置を形成することがで
きる。これがため、光学アイソレータに対し１個（また
は数個）の他のアイソレータをモジュール２２のアイソ
レータ１７に直列に設けて大きな光学アイソレーション
を得ることができる。
【００１９】図４はレーザモジュール１のフェルール１
５、第１屈折率分布型レンズ１８、光学アイソレータ１
７、第２屈折率分布型レンズ１９、およびピグテール２
０のフェルール２１より成る図２に示す光学モジュール
の光学系を線図的に示す。かかる光学系はそのアイソレ
ーション値を３０ｄＢ以上とする必要がある。実際上こ
の構成において反射は信号対雑音比に悪影響を与えるも
のと思われる。図４に線図的に示すように光学系の例は
一層好適であり、本発明による光電子装置に重要に寄与
するものである。
【００２０】図５に示す光学系によって半導体レーザ３
への不所望な反射のフィードバックを充分に防止し得る
ようにする。この光学系ではフルール１５および第１屈
折率分布型レンズ１８の相互に対向する表面２３および
２４によって光学系の軸線に直交する面との間に僅かな
角度が形成されるようにするとともにこれらの面間にほ
ぼ２０μｍ〜５００μｍ、好適にはほぼ２００μｍの自
由な間隔が生じるようにする。さらに、第２屈折率分布
型レンズと対向するフルール２１の表面は光学系の軸線
に対し直交するに対し僅かな角度に位置決めするととも
にこの面は第２屈折率分布型レンズ１９の面２６から僅
かな距離となるようにする。フルール１５の面２３と屈
折率分布型レンズの面２４とのなす角度によって屈折率
分布型レンズの面２４からの反射を防止し得るようにす
る。これら面間の間隔はｘ方向（仮想像）にオフセット
してビームが屈折率分布型レンズから僅かな角度で反射
し得るようにする。これがため、光学系の軸線にほぼ直
角な面の全てからの反射はファイバコアに接して結像さ
れ、従ってレーザの性能には影響を与えない。フルール
２１の傾斜面２５と、これにかこまれたファイバ２０の
端部と、面２５および２６間の間隔とによってビームが
ファイバ２０の端部に正しく心立てされかつほぼ同軸と
なるようにする。
【００２１】図３は図１に示すレーザモジュールおよび
図５に示す光学系を有する光学系のモジュールとの組立
て体を示す。レーザモジュール１は図１に示すモジュー
ルに対応する。この光学モジュールには図５に示す光学
モジュールのほかに、第２屈折率分布型レーザ１９に対
しｘ，ｙおよびｚ方向に調整自在のピグテール２０の出
力をも示す。この目的のために、フルール２１を有する
ピグテール２０は調整素子２３に含めるようにする。フ
ルール２１は第２屈折率分布型レンズ１９に対し軸方向
に調整し得るようにするとともにこの調整素子２３自体
は光軸に対し直交する方向に調整自在とする。これがた
め、第２屈折率分布型レンズ１９およびピグテール２０
のフルール２１間を良好に結合することができる。
【００２２】本発明は上述した例にのみ限定されるもの
ではなく要旨を変更しない範囲内で種々の変形および変
更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザモジュールの１例の断面図である。
【図２】アイソレータモジュールの１例の断面図であ
る。
【図３】アイソレータモジュールを図２のアイソレータ
モジュールと比較して変更するようにした光学アイソレ
ータを有するレーザ組立て体の断面図である。
【図４】アイソレータ結合の光学配置を示す説明図であ
る。
【図５】図４のアイソレータ結合の変形構成を示す説明
図である。
【符号の説明】
１ レーザモジュール ２ ハウジング ３ レーザ素子 ４ 冷却ブロック ５ 支持体 ６ ペルチエ冷却装置 ７ ホルダ ８ フォトダイオード ９ 光学ファイバ １０ 傾斜端部 １１ 支持体 １２ 管状突部 １３ 管状部分 １４ キャリア素子 １５ フェルール １６ カバー １７ 光学アイソレータ １８ 屈折率分布型レンズ １９ 屈折率分布型レンズ ２０ ピグテール（ファイバ） ２１ フェルール ２２ モジュール ２３ 対向面（調整素子） ２４ 対向面 ２５ 傾斜面 ２６ 傾斜面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンドリカス フランシスカス ヨハネス ヤコブス ファン トンヘレン オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェンフルーネバウツウェッハ １

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 容器に収納された半導体レーザ素子と、
    この半導体レーザ素子に結合されるとともにファラデー
    ローテータを介挿させた２つの偏光子より成る少なくと
    も１つの光学アイソレータに結合された光学ファイバ
    と、外方に導出される光学ファイバ（ピグテール）とを
    具える半導体レーザおよび光学アイソレータを有する型
    の光電子装置において、これら半導体レーザおよび光学
    アイソレータはその各々を個別のモジュールに収容し、
    レーザモジュールによって主として前記半導体レーザお
    よびこれに結合されフェルールで終端する光学ファイバ
    のスペースを設け、このフェルールは前記レーザモジュ
    ールのほぼ管状突部に収納し、光学アイソレータのモジ
    ュールはその形状をほぼ環状とするとし、このモジュー
    ルには第１屈折率分布型レンズ、少なくとも１つの光学
    アイソレータ、第２屈折率分布型レンズおよびフェルー
    ルによりこの第２屈折率分布型レンズに結合された外方
    導出光学ファイバ（ピグテール）をこの順序で収納し、
    レーザモジュールの管状突部および環状光学モジュール
    の端部は２つのモジュールの機械的連結を達成し得るよ
    うに互いに形成し、これにより２つのモジュール間の光
    学的な結合を同時に行い得るようにしたことを特徴とす
    る光電子装置。
  2. 【請求項２】 前記半導体レーザは分布型フィードバッ
    ク（ＤＦＢ）半導体レーザとし、レーザ素子および前記
    レーザモジュールに収納された光学ファイバ間の光学結
    合が傾斜付きピグテールとして構成されるようにしたこ
    とを特徴とする請求項１に記載の光電子装置。
  3. 【請求項３】 前記レーザモジュールの光学ファイバの
    端部を囲むフェルールおよび２つのモジュールの組立て
    状態で前記フェルールに向かって点状位置決めする第１
    屈折率分布型レンズの端部は平面構体とし、これによっ
    て、前記平面構体間に僅かな間隔を存在させながら組立
    体の光学軸に直角な平面の間に僅かな角度を形成するよ
    うにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の光
    電子装置。
  4. 【請求項４】 前記フェルールおよび前記第１屈折率分
    布型レンズの面間に存在する間隔が５０〜５００μｍ、
    好適にはほぼ２００μｍの寸法を有することを特徴とす
    る請求項３に記載の光電子装置。
JP4043755A 1991-02-28 1992-02-28 光電子装置 Expired - Lifetime JPH07101249B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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NL9100367A NL9100367A (nl) 1991-02-28 1991-02-28 Opto-electronische inrichting bevattende een halfgeleiderlaser en een optische isolator.
NL9100367 1991-02-28

Publications (2)

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JPH04355417A JPH04355417A (ja) 1992-12-09
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JP4043755A Expired - Lifetime JPH07101249B2 (ja) 1991-02-28 1992-02-28 光電子装置

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US (1) US5216737A (ja)
EP (1) EP0501571B1 (ja)
JP (1) JPH07101249B2 (ja)
DE (1) DE69203891T2 (ja)
NL (1) NL9100367A (ja)

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