JPS5844831A - 光フアイバ伝送システム - 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】 この発明は、光源に半導体レーザ、伝送路に光ファイバ
を使用する光フアイバ伝送システム、特に、半導体レー
ザの出力光のうちの一部が光ファイバの光入出射端面等
で反射されて半導体レーザ１− １４０ に戻ることによってもたらされる雑音や波形歪の発生等
の悪影響が生じないようにした光フアイバ伝送システム
に関する。

光源に半導体レーザ、伝送路に光ファイバを用いる従来
の光フアイバ伝送システムでは、半導体レーザの出力光
のうちの一部が、光ファイバの光入出射端面等で反射さ
れて半導体レーザの活性層に帰還され、出力光に雑音や
阪庇坦を発生させるという欠点があった。喝に、牛・４
体レーザと光ファイバとの結合効率が高いと、反射光が
半導体レーザに帰還され易くなシ、緒音や波形歪が生じ
易かった。この反射光が半導体レーザに帰還されるのを
防ぐ目的で、ＹＩＧ等の結晶中での光の偏波面のファラ
デー回転作用を用いた光アイソレータを半導体レーザと
光ファイバとの間に挿入する方法が開発されてきてはい
るが、光アイソレータはＹＩＧ等の高価なファラデー回
転用結晶や偏光子、検光千尋の高価な部品を使用すると
いうことと、構成部品点数が多いために多大の組立工数
が必要である上に、さらに実装のだめの工数が必要であ
２− るということによシ、高価であるという欠点があった０ また同様の目的で、半導体レーザの出力光が入力される
一本目の光ファイバのコア径を、この一本目の光ファイ
バの次に接続される二本目の元ファイバのコア径よシも
十分に小さくシ、二本目の光ファイバの光出射端面等で
の反射光が一本目の光ファイバに結合しにくくすること
によシ、この反射光が半導体レーザに帰還しにくくする
といり方法が開発されてきている。しかし、この方法で
は、一本目の元ファイバの光入出射端面や二本目の光フ
ァイバの光入射端面での反射光の半導体レーザへの帰還
は十分には防げないという欠点があった。

また同様の目的で、半導体レーザと一本目の光ファイバ
との間にロッションプリメムと１／４波長板とを挿入す
る方法が開発されてきているが、この方法では一本目の
光ファイバの光入射端面での反射光の影響は防ぐことは
出来るが、一本目の光ファイバの光出射端面での反射光
や二本目の光ファイバの光入出射端面での反射光の影響
は十分には防ぐことが出来ないという欠点があった。

この発明の目的は、これら上記の欠点を除去し、光ファ
イバの光入出射端面での反射光に基づく雑音や波形歪の
発生を抑えた光フアイバ伝送システム、特に、安価な方
法で反射光に基づく雑音や波形歪め′発′生を抑えた光
フアイバ伝送システムを提供することにある。

この発明によれは、半導体レーザと第１の光ファイバと
光検出器とを備え前記半導体レーザの出力光が前記第１
の光ファイバを伝搬して前記光検出器に入力する光フア
イバ伝送システムにおいて、前記半導体レーザの出力光
は結合回路と１／４波長板とを通って円偏波状態を保存
する第２の光ファイバに入力したのち前記第１の光ファ
イバに入力することを％徴とする光フアイバ伝送システ
ムが得られる。

この発明の光フアイバ伝送システムでは、半導体レーザ
の出力光の直線偏光は１／４波長板を通過することによ
９円偏光（例えば右ｍｂ円偏光）に変換される。この右
廻シ円偏光が、例えば、光ファイバの端面で反射される
と逆廻りの円偏光である左廻り円偏光に変換される。従
って、円偏波状態を保存する第２の光ファイバの光入射
端面での反射光は左ｍ１円偏光に変換されて２波長板に
入力（帰還）するし、またこの第２の光ファイバは入力
光の円偏波状態を保存して伝搬する特性を有するから、
第２の光ファイバの光出射端面での反射光やこの第２の
光ファイバの光出射端に接続される第１の光ファイバの
光入射端面での反射光も左廻シ円偏光に変換されて１／
４波長板に入力する。反射光である上記の左廻シ円偏光
は、】／４波長板を通過すると、半導体レーザの出力光
の直線偏光と直交する偏波面を有する直線偏光に変換さ
れる。反射光が直線偏光で、その偏波面が半導体レーザ
の出力光の直線偏光の偏波面と直交している場合には、
反射光は半導体レーザの動作にはほとんど彩管を及はさ
ないから、雑音や波形歪は発生しない。一方、第２の光
ファイバのコア断面積は、この第２の光ファイバの光出
射婿に接続　５− される第１の光ファイバのコア鵬面積よりも小さくする
ことができるから、この第１の光ファイバの光出射端面
等での反射光が第２の光ファイバに帰還する場合には太
き灯ＩＣ損失を受ける。また、第１の光ファイバの光出
射端面等での反射光は、第１の光ファイバの光入射端面
での反射光と比べると、第１の光ファイバの往復損失に
和尚するレベル低下を受は上第２の光ファイバに戻る。

これらのために、第１の光ファイバの光出射端面等での
反射光は半導体レーザに戻シにくくなハ半導体レーザの
出力光には雑音平波形歪が発生しない。

なお、この発明の光フアイバ伝送システムは、ファラデ
ー回転用結晶等の高価な部品は使用しないこと、１／４
波長板や円偏波状態を保存する光ファイバは特に高価で
はないこと、さらに、使用部品の組立工数や実装工数は
特に多くはないこと等によ″″″５−″５−安価イバ伝
送システムである。

次に、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の最゛も好ましい実施例を示す６− 構成図である。半導体レーザ１の活性層から出力された
出力光２は、ｌ／４波長板４を通過するとともに、結合
回路である第１の集束性ロッドレンズ３で集光されて円
偏波状態を保存する第２の光ファイバ５（以稜円偏波保
存元ファイバ５と呼ぶ。）に入力する。半導体レーザ１
はＩｎＧａＡｓＰ等の羽村で構成されており、波長１．
３μｍ１偏波面が第１図の紙面と平行な方向のほぼ直線
偏光の光を出力する。第１の集束性ロッドレンズ３には
日本板ガラス株式会社製のセルフォックレンズＳ　Ｌ　
Ｗｌ、８を使用しておシ、その光入射端は半導体レーザ
１と円偏波保存光ファイバ５との光結合効率を向上させ
るために半球状に研磨され、反射防止膜が付けられてい
る。また、その光出射端面ば平面に研磨されている。こ
の第１の集束性ロッドレンズ３の外径は１．８ｎ＋ｍ、
長さは４５咽に力っている。この第１の集束性ロッドレ
ンズ３の光出射端には、縦と横の長さが３閣、厚】゛が
約０．５　ｔｒａｎで、結晶石英から−ている１／４波
長板が透明接着剤で接着されている。この１／４波長板
の光入出射端面は平面に研磨されており、そのうち光出
射端面には反射防止膜が付けられている。１／４波長板
４の主軸の一つは第１の集束性ロッドレン×３の光軸に
垂面な面内にあり、半導体レーザ１の出力光２の倫波面
に対して４５°の角度をなすように設′定ンスを与える
もので、入射直線偏光を円偏光（この場合、右廻夛円偏
光）に変換する。円偏波保存光ファイノ４５はコア径１
０μＦｉ＋、外径１２５μｍの巣−モードシリカファイ
バを約８回／ｍの割合で捩じったもので、英国の雑誌エ
レクトロニクスレターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ）１９８０年１１月２０日号に掲載の丑ル
・ジエンホーム（Ｌ、Ｊｅｕｎｈｏｍｍｅ）氏らによる
文献１ボラリゼイシヨンーメインテイニング　シングル
−モードファイバ　グープル　デザイン（Ｐｏｌａｒｉ
ｓａｔｉｏｎｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　　ｓｉｎｇｌｅ
−ｍｏｄｅ　　ｆｉｂｒｅｃａｂｌｅ　　ｄｅｓｉｇｎ
）”に述べられているように。

外部圧力等に依存せずに、円偏波入射光の円偏波状態を
保存して伝搬させる特性を有する。半導体レーザ１の出
力光２は、円偏波保存光ファイバ５に一４ｄＢの結合効
率で入力している。円偏波保存光ファイバ５の長さは２
ｍである。この円偏波保存光ファイバ５の光出射端面に
は第１の光コネクタによシ第１の光ファイバ６が接続さ
れている。

第１の光ファイバ６はコア径が５万μｍ１ファイバ外径
が１２５μｍ％Ｎ、Ａが０．２の集束型マルチモード光
ファイバである。第１の元コネクタでの接続損失は０．
５　ｄｌ’（以下になっている。第１の光ファイバ６に
けさらｔｓｌ第３の光ファイバ８が第２の光コネクタ９
によ＃）接続されている。第３の光ファイバ８には第１
の光ファイバ６と同種のものが用いられている。第２の
光コネクタ９での接続損失は０．５　ｄＢ以下である。

第３の光ファイバ８の出力光は、第２の集束＋ｉロッド
レンメＩＯＴ集光され、光検出器である受光径が１００
μｍφのｏｅ−ＡＰ−Ｄ（アバランシェ・ホトダイオー
ド）１１に入力されている。１，２の集束性ロッドレン
ズ１゜には第１の集束性ロッドレンズ３と同種の日本板
　９− ガラス株式会社製のセルフォックレンズ５ＬＷ１．８が
使用されており、外径が１．８ｍｍ、長さが４．５　ｒ
ｒｒｍで、その光入出射端面は平面に研磨されて反射防
止膜が付けられている。

ここで送信すべき電気信号は増幅等を受けたのち、直流
バイアス電流に重量されそ半導体レーザ１に印加され、
光信号である出力光２に変換される。一方、Ｇｅ−ＡＰ
ＤＩＩに入力した光信号はコｃＤＧ　ｅ−ＡＰＤ　１１
で検波、増幅されたのち、さらに電ネ回路で増幅等を受
けて送信信号に？’＃　＃Ｙ等しい信号に彷訳される。

さて、円偏波保存光ファイバ５の光入射端面で反射され
た光は２反射によシ１／４波長板４の出力光である右廻
９円偏光とは逆廻シの左廻シ円偏光に変換される。左廻
り円偏光である反射光が１／４波長板４を通過すると、
第１図の紙面に垂直な偏波面の直線偏光に変換される。

このように、円偏波保存光ファイバ５の光入射端面での
反射光は、半導体レーザ１の出力光２の直線偏光とは直
交した偏波面の直線偏光に変換されて半導体し一１０− ザ１に帰還するために、半導体レーザ１の動作には影響
を及はさず、雑音や波形歪を発生させるということが無
い。また、円偏波保存光ファイバ５に入力した右廻り円
偏光は、その偏光状態が保存されて円偏波保存光ファイ
バ５から出力される。

円偏波保存光ファイバ５の光出射端面や第１の光ファイ
バ６の光入射端面、すなわち第１の光コネクタ７での反
射光は、反射により円偏波保存光ファイバ５の出力光の
右廻り円偏光とは逆廻り円偏光に変換される。左ｍｂ円
偏光であるこれら反射光は、円偏波状態が保存されて円
偏波保存光ファイバ５を通過するから、円偏波保存光フ
ァイバ５の光入射端面での反射光と同様に、半導体レー
ザ１には出力光２の直線偏光とは偏波面の直交した直線
偏光に変換されて帰還すみ。従って、これらの反射光も
半導体レーザ１の動作には影響を及はさず、雑音や波形
歪を発生させるということが無い。一方、第１の光ファ
イバ６の光出射端面や第３の光ファイバ８の光入射端面
、すなわち第２の光コネクタ９では反射光や、第３の光
ファイバ８の光出射端面での反射光は、第１．第３の光
ファイバ６．８が円偏波保存光ファイバではないために
、これら第１．第３の光ファイバ６．８のｌ’状態等に
左右されたでたらめの偏光状態で円偏波保存光ファイバ
５に戻る。しかし、円偏波保存光ファイバ５のコア断面
積は、この場合第１の光ファイバ６のコア断面積の１／
２５であるために、これら反射光は第１の光コネクタ７
で約１４ｄＢ以上の損失を受ける。また、第２の光コネ
クタ９での反射光や第３の光ファイバ８の光出射端面で
の反射光は、第１の光ファイバ６の光入射端面での反射
光と比べると第１の光ファイバ６の往ゆ損失に相当する
レベル低下を受けている。これらのために、仮に反射光
か半導体レーザ１に出力光２の直線偏光の偏波面と同じ
偏波面の直線偏光で帰還したとしても、すなわち反射光
が半導体レーザ１の動作に最も影響を及はし易い偏光状
態で帰還したとしても、帰還する反射光のレベルが低い
ために半導体レーザ１の動作には影響を及はさず、雑音
や波形歪を発生させるということが無い。

従来のファラデー回転用結晶を用いた光アイソレータを
使用したシステムでは、ファラデー回転用結晶等が高価
なために、光アイソレータ材料費だけでも、相当高額の
価格増加になっていたし、その他に光フイソレータの部
品数が多いために光アイソレータの組立工数だけでも相
当の増加になっておシ、さらに光アイソレータの実装の
だめの工数が必要であった。とれに対し、以上の実施例
の光フアイバ伝送システムでは、光アイソレータに比べ
てずっと安価で、しかも組立工数や実装工数のほとんど
必要でない１／４波長板４を用いていることと、通常の
光ファイバの代ｐに一部で円偏波保存光ファイバ５を用
いているだけなので、安価である。

なお５以上の実施例では、半導体レーザ１にＩｎＧａＡ
ｓＰを材料とした出力光２の波長が１．３μｍのものを
使用するとしたがｓ　Ａ　Ｉ！Ｇ　ａ　Ａ　ａ等の他の
材料を使用したものや、出力光２の波長が０．８５μｍ
等の他の波長のものであってもよい。

また、第１．第３の光ファイバ６．８にはコア径１３− が５０μｍ１フアイバ外径が１２５ｐｍ％Ｎ、Ａ。

が０２の集束型マルチモード光ファイバを使用するとし
たが、他のパラメータや他の種類のものであってもよい
。なお、円偏波保存光ファイバ５も円偏波状態保存の特
性を満す限シ、他のパラメータや他の構造のものであっ
てもよい。また、円偏波保存光ファイバ５の光出射端に
接続される光ファイバの構成は任意でよく、例えば、第
１の光ファイバ６と第３の光ファイバ８とを第２の光コ
ネクタ９で接続する代りに、融着スプライス接続しても
よい。このようにすれば、第１の光ファイバ６と第３の
光ファイバ８の接続端での反射光はほとんど生じない。

また、１／４波長板４と半導体レーザ１との間には、方
解石板等の複屈折結晶を挿入し、この複屈折結晶中を半
導体レーザ１の出力光２は常光線として通過するが１日
偏波保存光ファイバ５の光入出射端面や第１の光ファイ
バ６の光入射端面での反射光は異常光線として通過する
ようにしてもよい。このようにすれば、複屈折結晶を光
が通過する場合、常光線は両逆するが異　１４− 常光線は位置がずらされるために、反射光は半導体レー
ザ１の活性層に帰還しなくなるから、反射光は半導体レ
ーザ１の動作にはさらに影響を与え難くなる。また、光
検出器にはＧｅ−ＡＰＤＩＩを使用するとしたが、その
代シに５ｉ−ＡＰＤ。

Ｓ　１−ＰＤ、ＩｎＧａＡｓ−ＡＰＤ　、ＩｎＧａＡｓ
−ＦＤ等の他の８１’Ａｔのものを使用しでもよい。

なお、第１の光ファイバ６と円偏波保存光ファイバ５と
の間には、円偏波保存光ファイバ５と同種の円偏波保存
光ファイバを追加接続してもよいことはいうまでもない
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の最も好ましい実施例を示す構成図で
ある。 なお図において、１・・・・・・半導体レーザ、２・・
・・・・出力光、３・・・・・・第１の集束性ロッドレ
ンズ、４・・・・・・１／４波長板、５・・・・・・第
２の光ファイバ（円偏波保存光ファイバ）、６・・・・
・・舘１の光ファイバ、７・・・・・・第１の光コネク
タ、８・・・・・・第３の光ファイバ、９・・・・・・
第２の光コネクタ、１０・・・・・・第２の集束性ロッ
ドレンズ、１１・・・・・・Ｇｅ−ＡＰＤである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザと第１の光ファイバと光検出器とを備え前
   記半導体レーザの出力光が前記第１の光ファイバを伝搬
   して前記光検出器に入力する光フアイバ伝送システムに
   おいて、前記半導体レーザの出力光は結合回路と１波長
   板を通って円偏波状態を保存する第２の光ファイバに入
   力したのち前記第１の光ファイバに入力することを特徴
   とする光フアイバ伝送システム。