JPH09145929A

JPH09145929A - 光アイソレータ付き光ファイバ端子

Info

Publication number: JPH09145929A
Application number: JP8242345A
Authority: JP
Inventors: Shinji Iwatsuka; 信治岩塚
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】複屈折板を用いた安価な光アイソレータ付き
光ファイバ端子において、光ファイバ端面からの反射光
がＬＤ光源またはＬＤ光源近傍に戻ることを防止できる
光アイソレータ付き光ファイバ端子を提供する。【解決手段】少なくとも１枚の複屈折板と少なくとも
１枚のファラデ−回転子を有する光アイソレ−タ素子
と、中心軸に対して端面が斜め角度の光ファイバとを少
なくとも備えた光アイソレータ付き光ファイバ端子にお
いて、該光ファイバに相対的に固定されるとともに、該
端面からの反射光を阻止する遮蔽板が、該光アイソレー
タ素子の入射面側に配置されている光アイソレータ付き
光ファイバ端子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は偏光子に安価な複屈
折板を利用した安価な光アイソレータを用いた、光通
信、光情報処理等に使用する半導体レ−ザモジュ−ル用
の光アイソレータ付き光ファイバ端子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光アイソレータは、２枚の偏光子の相対
角度を約４５°に設定し、それらの間にファラデー回転
角が約４５°のファラデ−回転子を挿入して互いに固定
したものであり、順方向の光は透過させ、逆方向の光は
遮断する作用を有する。

【０００３】将来の高度情報化社会実現のために光ファ
イバ通信が注目されており、光ファイバ通信のキーデバ
イスの１つである光アイソレータの低価格化、量産化が
強く望まれている。

【０００４】本発明者らは特開平６−８８９２６号公報
と特願平６−７２８００号において光アイソレ−タと光
ファイバとを一体化した光アイソレータ付き光ファイバ
端子を提案している。光アイソレ−タ素子を光ファイバ
の近くに配置することで光アイソレ−タ素子を小型化で
き低価格化に有利であり量産性も優れている。これらの
光アイソレータ付き光ファイバ端子の偏光子として低価
格化に有利な複屈折板を用いることでさらに低価格化が
実現できる。

【０００５】しかしながら複屈折板の偏光子としての機
能は図１０（Ａ）のように異常光の光軸をずらすのみで
あり、図１０（Ｂ）のような偏光ガラスの一方の直線偏
光を吸収する機能や図１０（Ｃ）のような偏光ビ−ムス
プリッタの一方の直線偏光の光路を９０゜曲げる機能と
は大きく異なる。従って複屈折板を偏光子として用いた
光アイソレ−タでは戻り光は半導体レ−ザの光出射部に
は戻らないもののその近傍には戻るという欠点があっ
た。そのためＣＡＴＶなどに用いられるアナログ用の半
導体レ−ザにおいて要求される歪み特性の規格を満足で
きないという問題があった。これは歪み特性が反射に対
して非常に敏感な特性であるためである。この問題に関
連する従来技術として以下のものが知られている。

【０００６】特開平１−９９０１８号公報では複屈折板
の光学軸の方向を特定な向きにすることにより、光出力
モニタ用の受光素子に光ファイバからの反射光が戻らな
いように工夫した光アイソレ−タ付半導体レ−ザモジュ
−ルが示されている。これにより光出力変動は低減でき
るが、半導体レ−ザの活性領域付近には反射光が戻るた
め、反射に敏感なアナログ用に適用するのが困難という
問題があった。

【０００７】特開平１−１５６７０７号公報では透過部
と軸対称な関係にある遮蔽部を有するレ−ザダイオ−ド
用結合器が示されている。光ファイバからの反射をＬＤ
へ戻らないようにできるもののＬＤからの光も約半分遮
断され損失が生じるという欠点があった。

【０００８】特開平３−１７１０３０号公報では光アイ
ソレ−タ素子の非光学面をカ−ボン系光吸収材料で被覆
した光アイソレ−タが示されている。これにより迷光を
阻止する効果を期待できるがファイバ端面からの反射を
阻止する効果は少ない。

【０００９】特開平６−５９２１６号公報では入射開口
部に遮光ひさし部を設けた光アイソレ−タが示されてい
る。この遮光ひさし部は光アイソレ−タ素子からの反射
を阻止するものである。

【００１０】実開平２−７８９１８号公報では遮光板を
光アイソレ−タ素子に接着した光アイソレ−タが示され
ている。戻り光の阻止の効果はあるものの、光透過孔の
半径が戻り光の位置シフトより小さく、入射ビ−ムより
大きくするという条件を満足させるためには複屈折板の
厚さをかなり厚くする必要があり光アイソレ−タ素子が
大型化するという欠点があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】偏光子として複屈折板
を使用した光アイソレータ付き光ファイバ端子は低価格
化に有利であり量産性に優れているものの、反射戻り光
が半導体レ−ザの出射部近傍に戻るため、反射に敏感な
アナログ用に適用するのが困難という問題があった。

【００１２】特開平１−９９０１８号公報では受光素子
には光ファイバからの反射光が戻らないように工夫され
ているものの、半導体レ−ザの活性領域付近には反射光
が戻るため、上記課題の解決にはならない。

【００１３】また特開平１−１５６７０７号公報ではフ
ァイバ端面からの反射をＬＤへ戻らないようにできるも
ののＬＤからの光も約半分遮断され損失が生じるという
欠点があった。

【００１４】また特開平３−１７１０３０号公報、特開
平６−５９２１６号公報、実開平２−７８９１８号では
迷光を阻止する方法が示されているが、ファイバ端面か
らの反射を阻止する方法は示されていない。

【００１５】本発明は偏光子として複屈折板を用いて
も、反射戻り光に対して敏感なアナログ用半導体レ−ザ
にも適用できる、反射戻り光の影響の少ない光アイソレ
ータ付き光ファイバ端子を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、歪み特性を
劣化させる要因がファイバ端子からの反射戻り光である
こと、この反射戻り光を阻止することで歪み特性を満足
できることを見い出し、以下の（１）〜（５）の本発明
を考案するに至った。

【００１７】（１）少なくとも１枚の複屈折板と少なく
とも１枚のファラデ−回転子を有する光アイソレ−タ素
子と、中心軸に対して端面が斜め角度の光ファイバを有
する光ファイバ端子とを少なくとも備えた光アイソレー
タ付き光ファイバ端子において、前記光ファイバに相対
的に固定されるとともに、前記端面からの反射光を阻止
する遮蔽板が、前記光アイソレータ素子の入射面側に配
置されている光アイソレータ付き光ファイバ端子。

【００１８】（２）少なくとも１枚の複屈折板と少なく
とも１枚のファラデ−回転子を有する光アイソレ−タ素
子と、円筒状の外形スリ−ブと、中心軸が該外形スリ−
ブの中心軸と一致するように配置され、該中心軸に対し
て斜め角度の端面を有する光ファイバと、フェルールを
有する光ファイバ端子とを少なくとも備えた光アイソレ
ータ付き光ファイバ端子において、前記端面からの反射
光を阻止する遮蔽板が、前記光アイソレータ素子の入射
面側の前記外形スリーブに配置されている光アイソレー
タ付き光ファイバ端子。

【００１９】（３）前記遮蔽板は、前記外形スリーブの
先端に配置されている上記（２）の光アイソレータ付き
光ファイバ端子。

【００２０】（４）前記光アイソレ−タ素子は前記中心
軸に対して斜めに配置されており、かつ前記遮蔽板の円
孔の中心が前記中心軸上にある上記（１）〜（３）のい
ずれかの光アイソレータ付き光ファイバ端子。

【００２１】（５）前記端面の法線と前記中心軸のなす
角は３．３〜２０°である上記（１）〜（４）のいずれ
かの光アイソレータ付き光ファイバ端子。

【００２２】（５）前記円孔の直径をφ、前記端面と前
記遮蔽板の中心軸上の実効的距離をＬ_effとすると、φ
／Ｌ_effは下式（１）を満足する上記（４）の光アイソ
レータ付き光ファイバ端子。

【００２３】２λ／πｗ≦φ／Ｌ_eff≦２ｔａｎ（２ｎ_fθ_f−ｔａｎ^-1（λ／πｗ））（１）但し、ここで、３．３°≦θ_f≦２０°であり、実効的
距離Ｌ_effとは、前記端面から前記遮蔽板までの中心軸
上にある光の媒体（空間、ファラデー回転子、複屈折板
等）Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃…の光路長をＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃…、各媒
体Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃…の屈折率をｎ₁、ｎ₂、ｎ₃…とすると
きのＬ₁／ｎ₁＋Ｌ₂／ｎ₂＋Ｌ₃／ｎ₃＋…を表すものであ
り、λは光の波長、ｗは前記光ファイバのスポットサイ
ズ、ｎ_fは前記光ファイバの屈折率、θ_fは前記端面の法
線と前記中心軸のなす角をそれぞれ表すものとする。

【００２４】

【作用】図２に示すように光ファイバ１３の中心軸１７
に対して斜め角度の端面１６を有する光ファイバ１３へ
の入射光１４と反射光１５は角度が大きく異なっている
ので、光アイソレータ付き光ファイバ端子の先端部近傍
では両者のビ−ムが分離している。そこで光ファイバ１
３への入射光１４は透過し光ファイバ端面からの反射光
１５を阻止するように遮蔽板１１を配置することが可能
になる。これにより歪み特性を劣化させていたファイバ
の端面からの反射光を損失が生ずることなくほぼ完全に
阻止することができる。

【００２５】光ファイバの端面１６は所定の角度に予め
精度良く設定してあるので、シングルモードの光ファイ
バの場合にはＬＤ光の入射角度も一義的に決まる。従っ
て、本発明の光アイソレータ付き光ファイバ端子のよう
に、光ファイバ１３と遮蔽板１１が相対的に固定される
場合には、反射光１５が光ファイバ端子の入射光側の先
端近傍（外形スリーブ１１を用いる場合は外形スリーブ
の先端近傍）に戻る位置が精度よく定まるので、遮蔽板
１１を配置する位置を精度よく定めて固定することがで
きる。

【００２６】特に、外形スリーブを用いてこの入射光側
先端部に遮蔽板を固定する場合には、外形スリーブと光
ファイバの中心軸が一致するように設計することによ
り、製造時の遮蔽板の位置決めを容易にすることができ
る。

【００２７】

【具体的構成】本発明の光アイソレータ付き光ファイバ
端子は、少なくとも１枚の複屈折板と少なくとも１枚の
ファラデー回転子を有する光アイソレ−タ素子と、光フ
ァイバの中心軸に対して端面が斜め角度の光ファイバを
有する光ファイバ端子とを少なくとも備えたものであっ
て、光ファイバの端面と遮蔽板の位置関係が相対的に動
かないように遮蔽板が光ファイバに相対的に固定されて
おり、かつ、この遮蔽板が光ファイバ端面からの反射光
を阻止するように配置されていることを特徴とするもの
である。

【００２８】また、本発明の別の光アイソレータ付き光
ファイバ端子は、遮蔽板を光ファイバに相対的に固定す
る具体的手段として、中心軸が光ファイバの中心軸と一
致するように配置固定した外形スリーブを用いて、この
外形スリーブの光アイソレータ素子の入射光側に遮蔽板
が配置固定されていることを特徴とするものである。（光アイソレータ素子）通常は、低価格化のためファラ
デー回転子の両側にある２枚の偏光子のうち、両方とも
複屈折板を用いて光アイソレータ素子を構成するが、Ｌ
Ｄ光は本来偏光しているのでこの性質を利用して光アイ
ソレータ素子のＬＤ光源側の複屈折板を省略することも
できる。

【００２９】また、光アイソレータとしての消光比を大
きくするために、２個以上の光アイソレータ素子を組み
合わせて用いることも可能である。

【００３０】通常は、光アイソレータ素子のファラデー
回転子に飽和または未飽和の磁界を印加するため、ファ
ラデー回転子の近傍に永久磁石等の磁界印加手段を配置
する場合が多い。しかし、ファラデー回転子として磁性
ガーネット等の強磁性体を使う場合には、その保磁力を
利用して着磁状態で使用することにより、永久磁石等の
磁界印加手段を省くこともできる。

【００３１】（光ファイバ）本発明の光アイソレータ付
き光ファイバ端子では、ＬＤからの入射光が光ファイバ
の端面で反射して入射光と同じ光路でＬＤ側に戻ること
がないように、その端面は斜め角度を有している。ここ
で、斜め角度とは、端面の法線と光ファイバの中心軸の
なす角θ_fは０゜ではなく、０゜＜θf＜９０°の範囲の
斜め角度に設定されていることを表す。光ファイバ端面
の斜め角度の値としては、入射光と反射光が分離できる
角度であることが好ましい。

【００３２】この値は次のように決定される。

【００３３】図７に示すように、光ファイバ端面の斜め
角度、すなわち、端面１６の法線１８と光ファイバ１３
の中心軸１７（＝外形スリーブの中心軸）のなす角をθ
_f、光ファイバ１３の屈折率をｎ_fとすると屈折の法則よ
り、入射光１４と前記中心軸１７のなす角θ_inは、次の
式より算出することができる。

【００３４】ｓｉｎ（θ_f＋θ_in）／ｓｉｎθ_f＝ｎ_f （２）さらに、近似的には次のようになる。

【００３５】 θ_in＝（ｎ_f−１）θ_f （３）一方、図８に示すように、前記端面１６に入射する入射
光１４のビームは、前記端面で収束する拡がりのあるも
のである。スポットサイズ（半径）ｗの光ファイバを用
いる場合のこの拡がり角度θ_bは、光の波長λを用いて
次ぎの式で表される。

【００３６】 θ_b＝ｔａｎ^-1（λ／πｗ）（４）図７で、入射光１４と反射光１５のビームの中心軸のな
す角は、２θ_f＋２θ_inであり、図８と比較すると、入
射光と反射光が分離するための条件は次の式で与えられ
る。

【００３７】２θ_f＋２θ_in＞２θ_b （５）ここで、通常のシングルモード光ファイバの値である、
ｗ＝５μm、ｎ_f＝１．４５、λ＝１．３μmを使って計
算すると、θ_f＞３．３゜となる。

【００３８】この理由により、通常のコア径１０ミクロ
ンのシングルモ−ドファイバを用いる場合は、光ファイ
バの端面の斜め角度は、３．３゜以上が好ましい。６゜
以上では、入射光と反射光のビームの分離がいっそう顕
著になるので更に好ましい。３．３゜未満の場合、入射
光と反射光のビームの一部が重複し、好ましい条件では
ないが、斜め角度に設定されていれば、本発明の効果を
得ることができる。

【００３９】この斜め角度の上限値には、特に限定はな
いが、２０゜を越えると光学系の設計が困難になるの
で、２０°以下に設定することが好ましい。

【００４０】また、斜め角度を有する端面は、入射光を
効率的にシングルモードの光ファイバに伝搬するために
研磨されていることが好ましい。

【００４１】（光ファイバ端子）光ファイバの端面のあ
る先端部分は、通常直径１２５μｍ程度で細く、取り扱
いが難しいので、フェルールに先端部分を固定して光フ
ァイバ端子として取り扱う場合が多いが、本発明では必
ずしもフェルールを必要とするものではない。

【００４２】（外形スリーブ）本発明では、遮蔽板と光
ファイバ端面とが相対的に動かないように固定されてい
ることが必要である。このため、円筒形の外形スリーブ
を用いて、これと光ファイバ先端部が固定されているフ
ェルールとを直接または他の部材を介して固定したもの
の外形スリーブに遮蔽板を固定することが好ましい。こ
の場合、外形スリーブ、フェルールおよび必要に応じて
用いる該他の部材（例えば、素子固定部材、磁界印加手
段として用いる磁石等）は、予め同軸としておくことに
より、フェルールと円筒形の外形スリーブの中心軸を精
度よく一致させることができる。

【００４３】このような構造とすることにより、光ファ
イバの端面を含む先端部とフェルールは同軸となるよう
に予め固定されているので、光ファイバの端面を含む先
端部と外形スリーブの中心軸は精度よく一致することに
なる。このように、外形スリーブを用いると、遮蔽板と
光ファイバ端面の相対位置を精度よく決めて間接的に固
定するのに都合がよい。ただし、本発明を実施するうえ
で必ずしも必要とするものではなく、例えば、特開平６
−５９２１６号公報の第１図に開示されているように、
中心に光アイソレータ素子を固定した円筒形磁石の入射
光側の先端部に遮蔽板を固定することにより、外形スリ
ーブを省略することが可能である。

【００４４】（遮蔽板）遮蔽板としては、中心または中
心から少し離れた位置にＬＤからの入射光を透過するた
めの円形または円形に近い形状の孔を有するものを用い
る。通常は、設計や製造の容易な中心に円形の孔を有す
る円盤を用いる。

【００４５】また、遮蔽板のＬＤ光入射面側の表面は梨
地面もしくは光吸収材で覆われていることが好ましく、
反対側の表面は光吸収材で覆われていることが好まし
い。

【００４６】光ファイバ端面からの反射光を阻止するよ
うに、光アイソレータ素子の入射面側に遮蔽板が配置す
る条件は、以下のように決定される。

【００４７】ＬＤ光源からの入射光を遮ることがないよ
うに、遮蔽板の円形の孔の中心と入射光のビームの中心
が一致するように光アイソレータ素子の入射面側に該入
射面から離間して遮蔽板を配置するものとし、遮蔽板の
円孔の直径をφ、光ファイバ端面と遮蔽板の中心軸上の
実効的距離をＬ_eff、遮蔽板の穴を通過するときの入射
光のビームの広がりの直径をｄ_bとする。なお、実効的
距離Ｌeffとは、遮蔽板から光ファイバ端面の中心まで
の光路中にある光の媒体（空間、ファラデー回転子、複
屈折板等）Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃…の光路長をＬ₁、Ｌ₂、Ｌ
₃…、各媒体Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃…の屈折率をｎ₁、ｎ₂、ｎ₃
…とするとき、Ｌ₁／ｎ₁＋Ｌ₂／ｎ₂＋Ｌ₃／ｎ₃＋…を表
すものとする。

【００４８】すると、遮蔽板が入射ビームを遮らない条
件は、前記のθ_b、λ、ｗを用いて、 φ≧ｄ_b＝２Ｌ_effｔａｎθ_b＝２Ｌ_effλ／πｗ（６）で表される。

【００４９】また、遮蔽板が光ファイバ端面からの反射
光を遮る条件は、前記のθ_f、θ_in、θ_bを用いて、 φ≦２Ｌ_effｔａｎ（２θ_f＋２θ_in−θ_b）＝２Ｌ_effｔａｎ（２ｎ_fθ_f− ｔａｎ^-1（λ／πｗ））（７）で表される。

【００５０】従って、２λ／πｗ≦φ／Ｌ_eff≦２ｔａｎ（２ｎ_fθ_f−ｔａｎ^-1（λ／πｗ））（ここで、０°＜θ_f＜９０°、好ましくは３．３°≦θ_f≦２０°）（８）となる。

【００５１】さらに、前述の通常のシングルモード光フ
ァイバの値である、ｗ＝５μm、ｎ_ｆ＝１．４５、λ＝
１．３μｍを用いて計算すると、０．１７≦φ／Ｌ_eff≦２ｔａｎ（２．９θ_f−４．７５°）ここで、３．３°≦θ_f≦２０° （９）となる。

【００５２】このように、遮蔽板を配置する位置は、遮
蔽板の円孔の直径の関数として上限と下限が定まるが、
光ファイバの端面に近づくほど入射光ビ−ムと反射光ビ
−ムが接近するため、遮蔽板の配置を高精度に行う必要
があり、作製が困難になる。従って、配置する位置とし
ては、光アイソレータ素子の入射面側すなわちＬＤ光源
側である必要があり、好ましくはこの入射面から離れた
位置がよい。また、この入射面から離れる程設計が容易
になるので、光アイソレータ付き光ファイバ端子の先端
部に当たる、外形スリーブの先端部に遮蔽板を配置する
ように外形スリーブと遮蔽板を設計することが最適であ
る。

【００５３】また、遮蔽板の配置については一般的に次
のことがいえる。すなわち、光ファイバ先端は所定の斜
め角度を有しているのでシングルモードの光ファイバで
はＬＤ光の入射角度は、数式（２）および（３）に示す
ように予め決まっており、また、入射ビームの拡がりも
数式（４）に示すように、予め決まっている。従って、
光ファイバ端面からの反射光の反射角とビームの拡がり
も予め決まることになる。このようにＬＤやカップリン
グレンズの位置合わせをする前の状態で、光ファイバ端
面からの反射光については、反射の方向とビームの拡が
りが光ファイバ端面を基準として予め決まることになる
ので、ＬＤやカップリングレンズの位置合わせをする前
の状態で光ファイバ端面を基準とした所定の相対的位置
に反射光を阻止する所定形状の遮蔽板を固定することが
できる。

【００５４】遮蔽板を固定する位置としては、外形スリ
ーブを使って、光アイソレータ素子の入射面側の外形ス
リーブの所定位置に固定するのが好ましい。この場合、
光アイソレータ素子の表面から離れたほうが入射光と反
射光のビームの距離が開くため、遮蔽板を配置する位置
のばらつきの影響が少なくなる。従って、遮蔽板は外形
スリーブの先端に配置固定することが好ましい。しか
し、遮蔽板は必ずしも外形スリーブに固定する必要のな
いことは既に述べた通りである。

【００５５】また、図３に示すように、光アイソレータ
素子１の固定角度（図３では平行平板よりなる２枚の複
屈折板２、４と磁気光学素子３を貼り合わせたものより
なる光アイソレータ素子１のＬＤ光の入射面の法線と、
光ファイバ１３の中心軸１７のなす角）を適当に選ぶこ
とにより、光アイソレータ素子１中を通過する入射光の
軸ずれを利用して、入射光１４は光アイソレータ付き光
ファイバ端子の先端部すなわち外形スリーブを用いる場
合にはこれの先端部においてほぼ光ファイバ１３の中心
軸１７を通過するようにすることができる。この位置に
遮蔽板１１を配置すると、遮蔽板１１の円形の孔の中心
は光ファイバ１３の中心軸上１７にあるので、遮蔽板１
１を光ファイバ１３の中心軸１７に対して回転対称の形
状とすることができ、遮蔽板１１の作製が容易になると
ともに固定するための位置決めも容易になり、有利であ
る。

【００５６】遮蔽板を配置固定する場合、光ファイバと
光アイソレータが固定されていない状態で光アイソレー
タに配置することは、以下の問題があり適していない。
半導体レ−ザモジュ−ルを製造する場合、半導体レ−ザ
（ＬＤ）と１個もしくは２個のカップリングレンズと光
アイソレ−タと光ファイバの位置を調整した後お互いを
固定する。そのため、光ファイバが光アイソレータと相
対的に固定されていない状態で、前もってレンズもしく
は光アイソレ−タにＬＤからの光を透過し光ファイバか
らの反射光を阻止する目的で遮蔽板を配置しても、ＬＤ
とレンズと光アイソレ−タとファイバの位置関係には作
製ばらつきがあるため、サンプルによってはＬＤからの
光の一部を遮蔽し損失が生じたり、光ファイバ端面から
の反射光の一部の光を透過して歪み特性が劣化する場合
があり、安定して低損失と良好な歪み特性を実現するの
は困難である。

【００５７】特開平６−５９２１６号と実開平２−７８
９１８号では光アイソレ−タもしくは光アイソレ−タ素
子に遮蔽板を設けてあるが、上記の理由により光ファイ
バとの位置関係が定まっていないため、作製ばらつきに
よっては歪み特性が劣化するという問題が生じ、上記２
件の公報に記載された光アイソレータを、光ファイバ端
面からの反射を防止する目的で使用することはできな
い。

【００５８】またＬＤと１個もしくは２個のカップリン
グレンズと光アイソレ−タと光ファイバとを固定した後
に遮蔽板を挿入することも原理的には考えられるが構造
上非常に困難である。

【００５９】

【実施例】

（実施例１および比較例１〜３）図１を用いて実施例を
詳細に説明する。光アイソレ−タ素子１を複屈折板２、
ファラデ−回転子３、複屈折板４により構成した。複屈
折板２、４の材質はルチル単結晶、厚さは０．８mmとし
た。ファラデ−回転子３の材質はビスマス置換希土類鉄
ガ−ネット、厚さは０．４mmである。光アイソレ−タ素
子１の寸法は１．３×１×厚さ２．０mmである。光アイ
ソレ−タ素子１の境界面は全て反射率０．１％以下の無
反射膜を施してあり光アイソレ−タ素子１からＬＤへの
戻り光を低減している。光アイソレ−タ素子１を素子固
定部材５に半田により中心軸に対して４°傾けて固定し
た。光ファイバ端子６はフェルール８の中心軸と光ファ
イバ１３の中心軸が一致するように光ファイバ心線７お
よび光ファイバ１３とフェル−ル８とを接着固定し、光
ファイバ心線７の先端部の光ファイバ１３の端面を８°
斜めに研磨して作製した。光ファイバ端子６の先端は細
径化されておりこの細径部の周囲に磁界印加手段９とし
て磁石を配置した。磁石はファラデ−回転子３を磁化さ
せるための磁界を印加する。次に素子固定部材５に光フ
ァイバ端子６を挿入しレ−ザ溶接によりお互いを固定し
た。その後円筒状の外形スリ−ブ１０を挿入し素子固定
部材５にレ−ザ溶接で固定する。

【００６０】次に、この光アイソレータ付き光ファイバ
端子を用いて、どの面からの反射戻り光の影響が大きい
かを調べるために、実施例に先立って比較例１〜３の実
験を行った。

【００６１】まず、この光アイソレータ付き光ファイバ
端子の歪み特性を図９に示す２ト−ン法を用いて評価し
た。変調周波数を２４７．２５MHzと３０１．２５MHzに
設定し、２つの周波数の差である５４MHzにおける２次
の相互変調歪み（ＩＭＤ２）を測定した。変調度は１チ
ャンネル当たり２０％とした。測定に用いたＤＦＢレ−
ザのしきい電流値は８mA、駆動電流を２９mAとした。Ｄ
ＦＢレ−ザの発振波長は１３１０nmであった。光アイソ
レータ付き光ファイバ端子自体の反射に起因する歪みの
劣化を調べるため光アイソレータ付き光ファイバ端子を
光量が最大となる位置に調整した後、光軸方向に０．１
μmのピッチで−２０μmから＋２０μmまで動かして各
位置でＩＭＤ２を測定して、その最大値と最小値より変
動幅を測定した。なお、この変動が反射戻り光によって
生ずることは既に知られている。

【００６２】

【表１】

【００６３】測定結果を比較例１として表１に示す。遮
蔽板を挿入しない従来の場合、ＩＭＤ２の変動幅は１
２．８ｄＢと非常に大きいことが分かる。

【００６４】次に、素子固定部材５とフェルール６が固
定されていないこと以外は、前記と同じ光アイソレータ
付き光ファイバ端子を別途作製した。これを用いて、前
と同じ条件で、光アイソレータの部分を固定し、光ファ
イバ端子のみを動かしてＩＭＤ２の変動幅を測定した。
その測定結果は比較例２として表１に示すように、１
１．５ｄＢであった。

【００６５】一方、この光アイソレータ付き光ファイバ
端子を用いて、今度は光ファイバ端子を固定し、光アイ
ソレ−タ素子の部分を動かしてＩＭＤ２の変動幅を測定
した。その測定結果は比較例３として表１に示すよう
に、２．４ｄＢであり、変動は小さかった。

【００６６】このことよりＩＭＤ２の変動の主原因がフ
ァイバ端面からの反射戻り光であることが分かった。光
アイソレ−タ素子よりファイバ端面からの反射の影響が
大きい理由は、光アイソレ−タ素子は上記のように無反
射膜を施し、かつ斜め固定によりかなり反射を低減でき
ているからである。一方、ファイバ端面における反射率
は約３％であり、かつ入射光が収束する所であるため反
射光が戻りやすくなっている。

【００６７】次に、実施例１として、この反射戻り光を
阻止するため穴の直径が０．７mmで穴の中心が中心軸か
ら０．１mmずれた遮蔽板１１を図１のように、前記光ア
イソレータ付き光ファイバ端子（素子固定部材５と光フ
ァイバ端子が半田固定されているもの）の外形スリ−ブ
１０の先端部にレーザ溶接で固定した。このとき、光フ
ァイバ端面から遮蔽板１１までの中心軸１３上の距離は
３．２mmであった。遮蔽板１１はそれ自体の反射がＬＤ
へ戻らないように中心軸に対して８°傾けかつ表面を梨
地面とした。また遮蔽板１１の光ファイバ側には光吸収
材を塗布した。このときのＩＭＤ２の変動幅は、表１に
示すように２．８ｄＢであった。

【００６８】（実施例２）次に光アイソレータ素子１の
固定角度を４°から８°に大きくして、遮蔽板１１の形
状と作製方法を変えたこと以外は実施例１と同じ光アイ
ソレータ付き光ファイバ端子を作製した。この場合に
は、光アイソレータ素子における光ビームの軸ずれによ
り、入射光は光アイソレータ付き光ファイバ端子の先端
部においてほぼ中心軸を通過する。この条件下では遮蔽
板を回転対称とすることができ、遮蔽板の作製や配置の
位置合わせが容易になる。本実施例では、直径が０．７
mmで中心が外形スリ−ブの中心軸上にある穴を有する遮
蔽板１１を用いた。この場合も、光ファイバ端面から遮
蔽板１１の孔の中心までの中心軸１３上の距離は３．２
mmであった。本実施例の遮蔽板１１の作製では、図４に
示すように外形スリーブ１０と円孔を有する遮蔽板１１
を一つのブロックから一体的に回転対称の形状に予め旋
盤等で作製した後に、入射光が遮蔽板１１で反射してＬ
Ｄ付近に戻ることがないように、遮蔽板の入射光側の面
を外形スリーブの中心軸に対して斜めに加工した。

【００６９】このとき、実効的距離Ｌ_effは、光ファイ
バ端面から遮蔽板１１の孔の中心までの中心軸上の距離
３．２mm、ルチル板の厚さ０．８mm×２枚＝１．６mm、
ビスマス置換希土類ガーネットの厚さ０．４mmと、空
間、ルチル、前記ガーネットの屈折率がそれぞれ１．
０、２．４、２．４であることより、（３．２−２．
０）／１．０＋１．６／２．４＋０．４／２．４＝２．
０mmとなる。

【００７０】従って、φ／Ｌ_eff＝０．７(mm)／２．０
(mm)＝０．３５となる。

【００７１】また、実施例では総てスポットサイズ
（ｗ）＝５μm、屈折率（ｎ_f）＝１．４５の光ファイバ
を用いたので、２λ／πｗ＝２×１．３(μm)／（３．１４×５(μm)）＝０．１７２ｔａｎ（２ｎ_fθ_f−ｔａｎ^-1（λ／πｗ））＝２×ｔａｎ（２×１．４５ ×８(deg)×３．１４／１８０(deg)−ｔａｎ^-1（１．３(μm)／（３．１４×５( μm)）））＝０．６６となり、式（８）を満足するものであった。

【００７２】なお、この遮蔽板は、外形スリーブ１０と
遮蔽板１１を一つのブロックから一体的に回転対称の形
状に旋盤等で加工した後、遮蔽板のＬＤ光入射面を中心
軸に対して８゜傾くように斜めに研磨加工することによ
り作製した。遮蔽板表面のＬＤ側と光ファイバ側には実
施例１と同様の処理をした。

【００７３】ＩＭＤ２の変動幅は２．２ｄＢであり比較
例１、２と比較して大幅に低減した。なお損失は比較例
１、２と比較して全く増加しなかった。

【００７４】なお、本実施例の変形例として、図５のよ
うに外形スリーブ１０とは別に遮蔽板１１だけを所定の
回転対称の形状になるように旋盤等で加工し、後から外
形スリーブ１０に固定配置することも可能である。ま
た、本実施例の他の変形例として、図６のように遮蔽板
１１の入射光側の面を外形スリーブ１１の中心軸に対し
て垂直の状態で用いることもできる。この場合、遮蔽板
１１の入射光側の面を斜めに加工する手間を省略できる
代わりに、ＬＤ光源からの入射光が遮蔽板で反射して戻
ることが無いように光吸収材を塗布するなどの配慮をす
る必要がある。

【００７５】（実施例３）光ファイバ１３の端面を４°
斜めに研磨した以外は、実施例１と同じ光アイソレータ
付き光ファイバ端子を作製した。ＩＭＤ２の変動幅は
５．２ｄＢであり比較例１、２と比べて低減した。なお
損失は比較例１、２と比べて全く増加しなかった。

【００７６】（比較例４）アナログ用ＬＤに通常内蔵さ
れている、偏光子として偏光ガラスを用いた光アイソレ
ータを２つのカップリングレンズ間に挿入して、光アイ
ソレータを固定して、光ファイバ端子のみ動かして実施
例１と同じ方法でＩＭＤ２の変動幅を測定した。この結
果は２．４ｄＢであった。実施例１と２ともこの比較例
４とほぼ同等の特性が得られていることがわかった。こ
のことから複屈折板を用いた光アイソレータ付き光ファ
イバ端子も本発明の構成によりアナログ用のＬＤに適用
できることがわかる。なお変動幅が０にならないのは光
ファイバ端面と光アイソレータ以外の要因があるためで
ある。

【００７７】なお光ファイバ端面からの反射を低減する
手段としては端面に無反射膜を蒸着等により形成した
り、無反射膜付きのガラス板を接着する方法も考えられ
る。もちろんこれらの方法も有効であり、本発明の方法
と併用することも有効である。

【００７８】但し光ファイバに無反射処理を施す方法は
量産性に劣り信頼性に不安があるという欠点を有してい
る。

【００７９】更に、実施例２では、図４に示すように、
同軸の外形スリーブ１０を利用して、同軸の素子固定部
材５、およびフェルール８を介して遮蔽板１１と光ファ
イバ１３を精度良く位置合わせをして相対的に固定し
た。しかし、本発明の更に他の変形例として、例えば、
図１１に示すような同軸の外形スリーブ１０’を用い
て、磁界印加手段９である同軸の磁石、同軸の素子固定
部材５、およびフェルール８を介して遮蔽板１１と光フ
ァイバ１３とを相対的に固定する場合でも、同軸を利用
して精度良く遮蔽板１１と光ファイバ１３の位置合わせ
をすることができる。

【００８０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、複屈折板を用
いた安価な光アイソレータ付き光ファイバ端子におい
て、光ファイバ端面に対して一義的に定まる該端面から
の反射光の光路中に遮蔽板を入れて光ファイバと遮蔽板
を相対的に動かないように固定することにより、光ファ
イバ端面からの反射光がＬＤ光源またはＬＤ光源近傍に
戻ることを防止することができ、反射に敏感なアナログ
用の半導体レ−ザにも適用することが可能となる。

【００８１】請求項２の発明によれば、複屈折板を用い
た安価な光アイソレータ付き光ファイバ端子において、
光ファイバ端面に対して一義的に定まる該端面からの反
射光の光路中に遮蔽板を入れて光ファイバと遮蔽板を相
対的に動かないように固定するのに、外形スリーブとフ
ェルールを用いて外形スリーブと光ファイバの中心軸を
一致させた構造とするので、光ファイバ端面からの反射
光がＬＤ光源またはＬＤ光源近傍に戻ることを防止する
遮蔽板を固定配置する位置を精度良く決めることがで
き、その結果、反射に敏感なアナログ用の半導体レ−ザ
に適用することが可能となる請求項３の発明によれば、
請求項２の発明の効果に加え、光ファイバへの入射光ビ
ームと光ファイバ端面からの反射光ビームが最も大きく
分離する外形スリーブの先端に遮蔽板を配置するので、
入射光は透過し反射光は遮蔽する遮蔽板の効果に対する
遮蔽板の配置位置のばらつきを小さくすることができ
る。

【００８２】請求項４の発明によれば、ＬＤからの入射
光ビームの中心軸が光ファイバの中心軸と遮蔽板が交わ
る点近傍を通るように設計できるので、光ファイバの中
心軸に対して遮蔽板を回転対称とすることができ、遮蔽
板の製造や位置決めを容易にすることができる。また、
通常遮蔽板を固定する外形スリーブはその中心軸が、光
ファイバの中心線と一致するようにするので、外形スリ
ーブと遮蔽板を一体的に旋盤等で作製することが可能に
なる。

【００８３】請求項５の発明によれば、光ファイバ端面
の斜め角度θfを所定の範囲とすることにより、入射光
のビームと反射光のビームを完全に分離することが可能
となり、入射光のビームはほぼ完全に透過し、反射光の
ビームはほぼ完全に遮蔽するように遮蔽板を配置するこ
とが可能となる。

【００８４】請求項６の発明によれば、遮蔽板の円孔の
直径と配置する位置の関係を特定することにより、入射
光のビームはほぼ完全に透過し、反射光のビームはほぼ
完全に遮蔽するように遮蔽板を配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光アイソレータ付き光ファイバ端子の
第１の実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の原理を説明するための概念図である。

【図３】本発明の原理を説明するための概念図である。

【図４】本発明の光アイソレータ付き光ファイバ端子の
第２の実施例を示す断面図である。

【図５】本発明の光アイソレータ付き光ファイバ端子の
第２の実施例の変形例を示す断面図である。

【図６】本発明の光アイソレータ付き光ファイバ端子の
第２の実施例の他の変形例を示す断面図である。

【図７】反射の法則に基づく光ファイバ端面の入射光と
反射光の関係を示す説明図である。

【図８】ビームの拡がりに関する光ファイバ端面の入射
光と反射光の関係を示す説明図である。

【図９】２ト-ン法の測定系を示すブロック図である。

【図１０】複屈折板、偏光ガラス、偏光ビームスプリッ
タの偏光子としての機能示す説明図である。

【図１１】本発明の光アイソレータ付き光ファイバ端子
の第２の実施例の更に他の変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

１光アイソレ−タ素子２、４複屈折板（偏光子）３ファラデ−回転子６光ファイバ端子８フェル−ル９磁界印加手段１０、１０’ 外形スリ−ブ１１遮蔽板１２光アイソレータ付光ファイバ端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１枚の複屈折板と少なくとも
１枚のファラデ−回転子を有する光アイソレ−タ素子
と、中心軸に対して端面が斜め角度の光ファイバを有する光
ファイバ端子とを少なくとも備えた光アイソレータ付き
光ファイバ端子において、前記光ファイバに相対的に固定されるとともに、前記端
面からの反射光を阻止する遮蔽板が、前記光アイソレー
タ素子の入射面側に配置されている光アイソレータ付き
光ファイバ端子。
【請求項２】少なくとも１枚の複屈折板と少なくとも
１枚のファラデ−回転子を有する光アイソレ−タ素子
と、円筒状の外形スリ−ブと、中心軸が該外形スリ−ブの中心軸と一致するように配置
され、該中心軸に対して斜め角度の端面を有する光ファ
イバと、フェルールを有する光ファイバ端子とを少なく
とも備えた光アイソレータ付き光ファイバ端子におい
て、前記端面からの反射光を阻止する遮蔽板が、前記光アイ
ソレータ素子の入射面側に該入射面から離間して前記外
形スリーブに配置されている光アイソレータ付き光ファ
イバ端子。
【請求項３】前記遮蔽板は、前記外形スリーブの先端
に配置されている請求項２の光アイソレータ付き光ファ
イバ端子。
【請求項４】前記光アイソレ−タ素子は前記中心軸に
対して斜めに配置されており、かつ前記遮蔽板の円孔の
中心が前記中心軸上にある請求項１〜３のいずれかの光
アイソレータ付き光ファイバ端子。
【請求項５】前記端面の法線と前記中心軸のなす角は
３．３〜２０°である請求項１〜４のいずれかの光アイ
ソレータ付き光ファイバ端子。
【請求項６】前記円孔の直径をφ、前記端面と前記遮
蔽板の中心軸上の実効的距離をＬ_effとすると、φ／Ｌ
_effは下式を満足する請求項４の光アイソレータ付き光
ファイバ端子。２λ／πｗ≦φ／Ｌ_eff≦２ｔａｎ（２ｎ_fθ_f−ｔａｎ
^-1（λ／πｗ））但し、ここで、３．３°≦θ_f≦２０°であり、実効的
距離Ｌ_effとは、前記端面から前記遮蔽板までの中心軸
上にある光の媒体（空間、ファラデー回転子、複屈折板
等）Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃…の光路長をＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃…、各媒
体Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃…の屈折率をｎ₁、ｎ₂、ｎ₃…とすると
きのＬ₁／ｎ₁＋Ｌ₂／ｎ₂＋Ｌ₃／ｎ₃＋…を表すものであ
り、λは光の波長、ｗは前記光ファイバのスポットサイ
ズ、ｎ_fは前記光ファイバの屈折率、θ_fは前記端面の法
線と前記中心軸のなす角をそれぞれ表すものとする。