JPS584192Y2 - 光半導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光通信システムに関し、特に、発光素子として
の光半導体レーザダイオードと光ファイバとの結合部に
おける光半導体装置に関する。

最近、光通信用光源たとえば半導体レーザダイオードお
よび光ファイバの目覚ましい研究の進展に支えられて、
光通信システムは極めて急ピッチで本格的な実用化に向
かっている。

このような光通信システムにおいては、レーザ光を光フ
ァイバに効率的に入射させることが重要な課題である。

従来、レーザ光を光ファイバの端面に垂直に入射させて
結合効率を高めていたが、この場合にファイバ端面での
反射光が半導体レーザダイオードに逆戻りしてこのダイ
オードによるレーザ光の変調特性に悪影響を与えること
が分った。

この結果、このような半導体レーザダイオードへの反射
光量を抑制するために、レーザ入射光に対してファイバ
端面を斜めに切断していた。

しかしながら、このように単にファイバ端面を斜め切断
すると結合効率が低下するという問題点があった。

本考案の目的は、屈折率ｎの透明物質の表面にブルース
ター角θ＝ｊａｎ ”ｎで入射する光の反射光は完全な
直線偏光となり入射面に垂直に偏る、言い換えると、レ
ーザのようなコヒーレントな光がブルースター角で入射
するとその反射光がなくなるというブルースターの法則
に着目し、ファイバ端面に対するレーザ光の入射角がブ
ルースター角になるようにファイバ端面を設定すること
により反射光を少なくシ、かつ、光ファイバの中心軸を
レーザ透過光に沿うように設定することにより良好な結
合効率を保持し、前述の従来形における問題点を解決す
ることにある。

以下、図面により本考案を説明する。

第１図は従来の光半導体装置の一例を示す概略図である
。

第１図において、１はレーザ光を放出する半導体レーザ
ダイオード、２および３は半導体レーザダイオード１か
らのレーザ光を集束するレンズ、４は光ファイバを示す
。

光ファイバ４は２つの異なる種類のガラス（誘電体）か
ら作られており、その１つは中心部を構成するコア４１
であり、また、他の１つは周辺部を構成するクラッド４
２である。

第１図において、半導体レーザダイオード１からのレー
ザ光はレンズ２および３を介してファイバ端面４３に対
してほぼ垂直に入射する。

この入射されたレーザ光はクラッド４２の内面を反射し
ながらコア４１内を伝播していく。

このように、レーザ光をファイバ端面４３にほぼ垂直に
入射させると、レーザ光と光ファイバとの結合効率は良
好であるが、ファイバ端面４３における反射光の大部分
は半導体レーザダイオード１に再び入射する。

この結果、半導体レーザダイオード１によるレーザ光の
変調特性が劣化する。

第２図は従来の光半導体装置の他の例を示す概略図であ
って、半導体レーザダイオードへの反射光量を少なくし
たものである。

第２図において、第１図の装置と同一な構成要素につい
ては同一の参照番号を付しである。

すなわち、第１図の装置と異なり、光ファイバ４′の端
面４３′は斜めに切断しである。

これにより、ファイバ端面４３′における大部分の反射
光は、矢印Ｒに示すごとく、レンズ２および３から外れ
、従って、半導体レーザダイオード１に再入射する反射
光は少なくなる。

しがしながら、レーザ光と光ファイバ４′との結合効率
は低くなるという問題点があった。

第３図は本考案の一実施例としての光半導体装置の概略
図であって、上述の問題点を解決したものである。

第３図において、第２図の装置と同一な構成要素につい
ては同一の参照番号を付しである。

すなわち、第２図の装置と異なり、光ファイバ４″はレ
ーザ光軸に対して斜めに配置され、かつ、ファイバ端面
４３″も斜めに切断されている。

この場合、ファイバ端面４３″はレーザ入射角がブルー
スター角になるように設定し、光ファイバ４“の中心軸
はレーザ透過光に沿うように設定する。

これにより、レーザ光はコヒーレントであるために、フ
ァイバ端面４３″での反射光がほとんどなくなり、従っ
て、半導体レーザダイオード１への再入射する光が少な
く、また、レーザ光と光ファイバ４″との良好な結合効
率は保持される。

以下に、レーザ光入射角、ファイバ端面４３″の光ファ
イバ４″の中心軸に対する切断角度、および光ファイバ
４″のレーザ光軸に対する角度について詳細に説明する
。

第４図は第３図のファイバ端面部分の拡大図である。

第４図において、屈折率ｎ１．ｎ２およびｎ３を次のご
とく定義する。

ｎｌ：コア４１の屈折率 ｎ２：クラッド４２の屈折率（ｎｌ＞ｎ２）ｎ３：ファ
イバ端面４３″近傍空間の屈折率レーザ入射光Ａがファ
イバ端面４３″に対してブルースター角で入射するので
、入射角ｉ□は次式で表わされる。

筐た。

屈折の法則から。Ｆ＆３５ｉｎｉ１＝１＆１ ｓｉｎ
１２ ｆ２１である。

さらにまた、レーザ光と光ファイバ４″の結合効率を高
めるために、レーザ透過光Ｔは光ファイバ４″の中心軸
に沿う必要がある。

従って、ファイバ端面４３″の光ファイバ４“に対する
角度ｉ３は次式で表わせる。

１３＝１２ （３） このように、屈折率ｎ１．ｎ２およびｎ３が与えられる
と、（１）、（２）および（３）式から、レーザ光入射
角（１１）、ファイバ端面４３″の切断角度（ｉ３）、
および光ファイバ４″のレーザ光軸に対する角度（ｉ１
ｉ２）は一義的に定まる。

実験によれば、第１図の従来形に示したようなレーザ光
をファイバ端面に垂直に入射した場合の結合効率は２５
〜５０％であったのに対し、本考案による結合効率も２
５〜５０％であった。

従って、ファイバ端面の反射光が半導体レーザダイオー
ドにほとんど逆戻りしないことを考慮するとその効果は
大である。

以上説明したように本考案によれば、良好な結合効率を
保持しつつ、半導体レーザダイオードへの反射光量を少
なくすることができ、従って、半導体レーザダイオード
によるレーザ光の変調特性の劣化を防止することができ
、前述の従来形における問題点の解決に役立つものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光半導体装置の一例を示す概略図、第２
図は従来の光半導体装置の他の例を示す概略図、第３図
は本考案の一実施例としての光半導体装置の概略図、第
４図は第３図のファイバ端面部分の拡大図である。 １：半導体レーザダイオード、２，３ ：レンズ、４゜
４′、４″：光ファイバ、４１：コア、４２：クラッド
、４３゜４３’、４３” ：ファイバ端面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半導体レーザダイオードと、該半導体レーザダイオード
   から放射されるレーザ光を伝送する光ファイバとを具備
   する光半導体装置において、前記光ファイバの端面に対
   する前記レーザ光の入射角をブルースター角に設定し、
   かつ、前記光ファイバの中心軸を前記レーザ光の透過光
   に沿うように設定したことを特徴とする光半導体装置。