JPS5981618A - 光結合器 - Google Patents
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- JPS5981618A JPS5981618A JP19213082A JP19213082A JPS5981618A JP S5981618 A JPS5981618 A JP S5981618A JP 19213082 A JP19213082 A JP 19213082A JP 19213082 A JP19213082 A JP 19213082A JP S5981618 A JPS5981618 A JP S5981618A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/4216—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details incorporating polarisation-maintaining fibres
- G02B6/4218—Optical features
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- G—PHYSICS
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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
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- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
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- G—PHYSICS
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- 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
- G02B6/4209—Optical features
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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。
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、光フアイバ通信に使用される半導体レーザ
の出力光が外部からの反射により戻り光となって与える
悪い影響を除去した光結合器に関するものである。
の出力光が外部からの反射により戻り光となって与える
悪い影響を除去した光結合器に関するものである。
従来、この種の装置として、第１図に示すものがあった
。この図において、１は半導体レーザ、２はレンズ、３
は偏光プリズム、４は４分のｌ波長板、５は伝送用光フ
ァイバ（以下、単に光ファイバという）である。
。この図において、１は半導体レーザ、２はレンズ、３
は偏光プリズム、４は４分のｌ波長板、５は伝送用光フ
ァイバ（以下、単に光ファイバという）である。
一般釦半導体レーザは光フアイバ通信用光源として、重
要な素子である。しかしながら、半導体レーザの出力光
を活性層に戻すこと釦よって自己結合効果と呼ばれる現
象が生じる。この現象は、わずかな反射光があってもレ
ーザの発振スペクトルや発振出力に変化が生じ、光通信
においてはＳ／Ｎの劣化をもたらすという問題がある。
要な素子である。しかしながら、半導体レーザの出力光
を活性層に戻すこと釦よって自己結合効果と呼ばれる現
象が生じる。この現象は、わずかな反射光があってもレ
ーザの発振スペクトルや発振出力に変化が生じ、光通信
においてはＳ／Ｎの劣化をもたらすという問題がある。
第１図について考えると、半導体レーザ１から出た光は
、レーンズ２によって、光ファイバ５の端面５ａに結合
伝搬される。レンズ２と光ファイバ５の間には偏光子と
しての偏光プリズム３，４分の１波長板４が挿入されて
いる。
、レーンズ２によって、光ファイバ５の端面５ａに結合
伝搬される。レンズ２と光ファイバ５の間には偏光子と
しての偏光プリズム３，４分の１波長板４が挿入されて
いる。
次に動作を第２図を用いて説明する。偏光プリズム３は
半導体レーザ１の接合面と平行な偏光を持つ光（半導体
レーザ１は活性層（接合面）と平行なＴＥモードで発振
している）を透過するように偏光面が合わされている。
半導体レーザ１の接合面と平行な偏光を持つ光（半導体
レーザ１は活性層（接合面）と平行なＴＥモードで発振
している）を透過するように偏光面が合わされている。
半導体レーザ１からのレーザ光を、その偏光方向に対し
て、光軸が４５度の角度を為すように配置した４分の１
波長板４に透過させると、入射直線偏光は円偏光に変換
される。そして、反射鏡６（Ｃよって反射された光（円
偏光）は再び４分の１波長板４に入射され、直線偏光に
変換される。この直線偏光は半導体レーザ１から出たと
きの直線偏光とは垂直であるので、偏光プリズム３によ
って垂直方向に取り出され、半導体レーザには再結合さ
れない。従って、半導体レーザ１を反射光の影響から保
護することができる。
て、光軸が４５度の角度を為すように配置した４分の１
波長板４に透過させると、入射直線偏光は円偏光に変換
される。そして、反射鏡６（Ｃよって反射された光（円
偏光）は再び４分の１波長板４に入射され、直線偏光に
変換される。この直線偏光は半導体レーザ１から出たと
きの直線偏光とは垂直であるので、偏光プリズム３によ
って垂直方向に取り出され、半導体レーザには再結合さ
れない。従って、半導体レーザ１を反射光の影響から保
護することができる。
第２図の構成における半導体レーザの出力特性の一例を
第３図に示す。横軸は印加電流■、縦軸は光出力りで、
曲線Ａは反射鏡６による戻り光のない場合、曲線Ｂは反
射鏡６による戻り光のある場合、曲線Ｃは反射鏡６によ
る戻り光のある場合で、かつ偏光プリズム３．４分の１
波長板４を挿入した場合の半導体レーザ１の後方出力を
観測したものである。
第３図に示す。横軸は印加電流■、縦軸は光出力りで、
曲線Ａは反射鏡６による戻り光のない場合、曲線Ｂは反
射鏡６による戻り光のある場合、曲線Ｃは反射鏡６によ
る戻り光のある場合で、かつ偏光プリズム３．４分の１
波長板４を挿入した場合の半導体レーザ１の後方出力を
観測したものである。
このことから、第１図の従来例では、光ファイバ５の端
面５ａからの反射光は半導体レーザ１に再結合されず、
光アイソレータとしての機能を持つことがわかる。
面５ａからの反射光は半導体レーザ１に再結合されず、
光アイソレータとしての機能を持つことがわかる。
しかし、一般に光ファイバ５は偏波面が保存されず、光
ファイバ５の振動や、熱的歪によって、屈折率が時間的
、場所的に変化するので、光ファイバ５の他端面５ｂか
らの反射光は、完全な円偏光にならない、従つ℃、４分
の１波長板４で、直線偏光に変換されず、偏光プリズム
３を通って半導体レーザ１に再結合され、光出力特性に
影響を与えるという問題があった。
ファイバ５の振動や、熱的歪によって、屈折率が時間的
、場所的に変化するので、光ファイバ５の他端面５ｂか
らの反射光は、完全な円偏光にならない、従つ℃、４分
の１波長板４で、直線偏光に変換されず、偏光プリズム
３を通って半導体レーザ１に再結合され、光出力特性に
影響を与えるという問題があった。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、光フフイハの入射端のみならず
他端からの反射光に対しても有効なアイソレーション機
能を有する光結合器を提供することを目的としている。
ためになされたもので、光フフイハの入射端のみならず
他端からの反射光に対しても有効なアイソレーション機
能を有する光結合器を提供することを目的としている。
以下、この発明を図面について説明する。
第４図はこの発明の一実施例を示すもので、１〜５は従
来の光結合器と同じもので））す、７は偏波面保存光フ
ァイバである。
来の光結合器と同じもので））す、７は偏波面保存光フ
ァイバである。
次にこの発明の動作について説明する。
光ファイバにおいて、コアの半径をａ、光の波長をλ、
開口数をＮ、Ａ ＜ ＝ｖ’垢［舊１２”、 ｎｌ、口
、はそれぞれコアとクラッドの屈折率）とした場合規格
化周波数Ｖは Ｖ ＝ −Ｎ、 Ａ ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・ （＋１λ で表わされる。この場合、伝搬モード数は■２／２〜Ｖ
２／４ である。Ｖの値が２．４１以下になるとＨＥ、
。
開口数をＮ、Ａ ＜ ＝ｖ’垢［舊１２”、 ｎｌ、口
、はそれぞれコアとクラッドの屈折率）とした場合規格
化周波数Ｖは Ｖ ＝ −Ｎ、 Ａ ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・ （＋１λ で表わされる。この場合、伝搬モード数は■２／２〜Ｖ
２／４ である。Ｖの値が２．４１以下になるとＨＥ、
。
モードと呼ばれる基本モードのみが伝搬され、この条件
の元ファイバは単一モード光ファイバと呼＆王れる。
の元ファイバは単一モード光ファイバと呼＆王れる。
単一モード光ファイバを伝搬する光波は互いに直交する
ＥＸＴ Ｂｙ酸成分モードに分解される。これらの電界
成分ｅｘ、ｅ、は一般的罠次式のように表わすことがで
きる。
ＥＸＴ Ｂｙ酸成分モードに分解される。これらの電界
成分ｅｘ、ｅ、は一般的罠次式のように表わすことがで
きる。
ｅｙ”’Ａｙ（Ｘ＋ ｙ）ｅｘｐ（Ｊ （ωｔ−β、ｚ
））ここで、ＡｘｌＡｙはＢ、ＩＢ、モードの断面方向
の電界分布、ωは角周波数、ｔは時間、Ａ８．篤はＥｘ
。
））ここで、ＡｘｌＡｙはＢ、ＩＢ、モードの断面方向
の電界分布、ωは角周波数、ｔは時間、Ａ８．篤はＥｘ
。
１つ、モードの軸方向伝搬定数である。
もし、β８〜β、のとき２つのモードは異なった速度で
伝搬する（第５図参照）。第（２）式において、Ｂ、、
Ｅ、モードが同じ振幅を持つ場合、ωｔを消去すると、 ｅ−＋ ｅ、２−２ｅｘｅ、 ｃｏｓ （Δβ２）＝
Ａ２５ｉｎ２（Δβ２） ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ （３）ただし、Δβ＝１β８−βア１
で伝搬定数差である。
伝搬する（第５図参照）。第（２）式において、Ｂ、、
Ｅ、モードが同じ振幅を持つ場合、ωｔを消去すると、 ｅ−＋ ｅ、２−２ｅｘｅ、 ｃｏｓ （Δβ２）＝
Ａ２５ｉｎ２（Δβ２） ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ （３）ただし、Δβ＝１β８−βア１
で伝搬定数差である。
現実の光ファイバではコアとクラッドの材質が異なるこ
とにより、その熱膨張率の差でコア内に歪が発生してい
る。
とにより、その熱膨張率の差でコア内に歪が発生してい
る。
ΔβＺの大きさによって直線偏光、楕円偏光２円偏光を
繰り返しながら伝搬する。通常の単一モード光ファイバ
では、わずかな振動や曲げ、あるいは温度変化によって
、わずかなΔβＺの変動を生じる。この結果、偏波面が
回転したり偏光特性が変化する。これらの外乱は時間的
あるいは場所によって刻々と変化するため、出力光の偏
光特性も時間的忙複雑に変化する。
繰り返しながら伝搬する。通常の単一モード光ファイバ
では、わずかな振動や曲げ、あるいは温度変化によって
、わずかなΔβＺの変動を生じる。この結果、偏波面が
回転したり偏光特性が変化する。これらの外乱は時間的
あるいは場所によって刻々と変化するため、出力光の偏
光特性も時間的忙複雑に変化する。
これに対し、このよ５な外乱によるΔβ２の変動よりも
大きいΔβＺがあらかじめ与えられた光ファイバを偏波
面保存光ファイバと呼ぶ。その１つの方法として、Ｘ方
向とＸ方向の屈折率差をつけるためコアに対する物理的
に圧力差をつける方法がある。この方法には、楕円クラ
ンドをもつ光ファイバがある。
大きいΔβＺがあらかじめ与えられた光ファイバを偏波
面保存光ファイバと呼ぶ。その１つの方法として、Ｘ方
向とＸ方向の屈折率差をつけるためコアに対する物理的
に圧力差をつける方法がある。この方法には、楕円クラ
ンドをもつ光ファイバがある。
第５図、第６図のようにΔβがあると、直線偏光、楕円
偏光、円偏光を繰り返す。つまり、ΔβＺが２π毎に同
じことを繰り返す。
偏光、円偏光を繰り返す。つまり、ΔβＺが２π毎に同
じことを繰り返す。
Ｌ＝２π／Δβ ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・ （４）第（４）式で表わ
されるＬをビート長（結合長）と呼んでいる。
・・・・・・・・・・・・・ （４）第（４）式で表わ
されるＬをビート長（結合長）と呼んでいる。
従って、この偏波面保存光ファイバの長さｔを、ｌ ＝
ｎＬ／２ （ｎ＝１．２．−−）とすればよい。他端
面（遠端）で反射されて入射面に戻ってきた光は入射面
での偏波状態と同じ偏波状態となる。
ｎＬ／２ （ｎ＝１．２．−−）とすればよい。他端
面（遠端）で反射されて入射面に戻ってきた光は入射面
での偏波状態と同じ偏波状態となる。
第４図で示すこの発明では、このことを利用し、光ファ
イバ５の光源側ｉｃ、ｎＬ／２の長さを持つ偏波面保存
光ファイバ７が接続されている。
イバ５の光源側ｉｃ、ｎＬ／２の長さを持つ偏波面保存
光ファイバ７が接続されている。
そこで、半導体レーザ１から出た光は偏波面保存光ファ
イバ７の端面７ａに結合されるが、他端面７ｂ、光ファ
イバ５０入射面５ａからの反射光も、偏波面保存光フア
イバ７０入射面７ａに戻ってきたとき円偏光に保たれて
おり、４分の１波長板４゜偏光プリズム３によって直線
偏光に変換され、半導体レーザ１の偏光方向とは垂直と
なり、偏向プリズム３により、他方へ取り出され半導体
レーザ１に再結合されない。
イバ７の端面７ａに結合されるが、他端面７ｂ、光ファ
イバ５０入射面５ａからの反射光も、偏波面保存光フア
イバ７０入射面７ａに戻ってきたとき円偏光に保たれて
おり、４分の１波長板４゜偏光プリズム３によって直線
偏光に変換され、半導体レーザ１の偏光方向とは垂直と
なり、偏向プリズム３により、他方へ取り出され半導体
レーザ１に再結合されない。
また、偏波面保存光ファイバ７は車−モード光ファイバ
であるのでコア径は６μｍ程度（波長０．８５μｍ）で
あり、伝送用に使用される光ファイバ５はマルチモード
光ファイバであり、コア径は５０μｍ〜８０μｍと大き
く、開口数も大きい。
であるのでコア径は６μｍ程度（波長０．８５μｍ）で
あり、伝送用に使用される光ファイバ５はマルチモード
光ファイバであり、コア径は５０μｍ〜８０μｍと大き
く、開口数も大きい。
この為、光ファイバ５の出射端５ｂで反射されて戻って
きた光は、光ファイバ５と偏波面保存光ファイバ７の接
続面５ａ、７ｂで大半は偏波面保存光ファイハフ Ｋ結
合されないので、半導体レーザ１に再結合する光量は少
なく、アイソレーション機能が保たれる。
きた光は、光ファイバ５と偏波面保存光ファイバ７の接
続面５ａ、７ｂで大半は偏波面保存光ファイハフ Ｋ結
合されないので、半導体レーザ１に再結合する光量は少
なく、アイソレーション機能が保たれる。
偏波面保存光ファイバ７かも光ファイバ５に入射する場
合の損失はほとんど無い。
合の損失はほとんど無い。
このことから、この構成により、光フアイバ５０入射端
のみならず、出射端（遠端）からの反射光に対しても有
効なアイソレーション機能を持った光結合器が実現され
る。
のみならず、出射端（遠端）からの反射光に対しても有
効なアイソレーション機能を持った光結合器が実現され
る。
偏波面保存光ファイバ７と伝送用光コアイノＱ５の接続
点はコネクタによる接続、あるいは接着剤による接着、
融着による接続でもよい。特にコネクタ接続による場合
の効果が大きい。
点はコネクタによる接続、あるいは接着剤による接着、
融着による接続でもよい。特にコネクタ接続による場合
の効果が大きい。
なお、上記実施例では偏光子として偏光プリズムを使用
する場合について述べたが、異方性を有する結晶によっ
て作られた偏光プリズムやその他側光機能を有するもの
でもよい。
する場合について述べたが、異方性を有する結晶によっ
て作られた偏光プリズムやその他側光機能を有するもの
でもよい。
以上説明したように、この発明によれば、偏波面保存光
ファイバを伝送用光ファイバの先端部に接続するという
簡単な構成により経済性に優れ、また、効果の大きい光
結合器が得られる利点がある。
ファイバを伝送用光ファイバの先端部に接続するという
簡単な構成により経済性に優れ、また、効果の大きい光
結合器が得られる利点がある。
第１図は従来の光結合器を示す概略構成図、第２図はそ
の従来例の動作を説明するための図、第３図はその従来
例の効果を示す図、第４図はこの発明の一実施例による
概略構成図、第５図、第６図はこの発明に使用する偏波
面保存光ファイバの動作を説明するための図である。 図中、１は半導体レーザ、２はレンズ、３は偏光プリズ
ム、４は４分の１波長板、５は伝送用光ファイバ、７は
偏波面保存光ファイバである。なお、図中の同一符号は
同一または相当部分を示す。 代理人 葛野信−（外１名） 第１図 第２図 第３図 ＋ （ｍＡ） 第４図 第５図 第６図
の従来例の動作を説明するための図、第３図はその従来
例の効果を示す図、第４図はこの発明の一実施例による
概略構成図、第５図、第６図はこの発明に使用する偏波
面保存光ファイバの動作を説明するための図である。 図中、１は半導体レーザ、２はレンズ、３は偏光プリズ
ム、４は４分の１波長板、５は伝送用光ファイバ、７は
偏波面保存光ファイバである。なお、図中の同一符号は
同一または相当部分を示す。 代理人 葛野信−（外１名） 第１図 第２図 第３図 ＋ （ｍＡ） 第４図 第５図 第６図
Claims (2)
- （１）結合用レンズと偏光子と４分の１波長板を具備し
、光ファイバに半導体レーザ光を結合させる装置におい
て、前記半導体レーザ光を伝送用光フアイバ先端部に接
続した偏波面保存光ファイバを介して結合したことを特
徴とする光結合器。 - （２）偏波面保存光ファイバの長さをｎＬ／２（ｎ＝１
，２．・・・・・・、Ｌ：結合長）としたことを特徴と
する特許請求範囲第（１）項記載の光結合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19213082A JPS5981618A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 光結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19213082A JPS5981618A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 光結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5981618A true JPS5981618A (ja) | 1984-05-11 |
Family
ID=16286173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19213082A Pending JPS5981618A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 光結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5981618A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0455939A2 (en) * | 1990-05-07 | 1991-11-13 | Corning Incorporated | Method and module for coupling from a light emitting diode |
| EP0497141A2 (de) * | 1991-01-30 | 1992-08-05 | Alcatel SEL Aktiengesellschaft | Optischer Isolator |
| JP2014010303A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Fujikura Ltd | 光モジュール |
-
1982
- 1982-11-01 JP JP19213082A patent/JPS5981618A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0455939A2 (en) * | 1990-05-07 | 1991-11-13 | Corning Incorporated | Method and module for coupling from a light emitting diode |
| EP0455939A3 (en) * | 1990-05-07 | 1992-05-13 | Corning Incorporated | Method and module for coupling from a light emitting diode |
| EP0497141A2 (de) * | 1991-01-30 | 1992-08-05 | Alcatel SEL Aktiengesellschaft | Optischer Isolator |
| JP2014010303A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Fujikura Ltd | 光モジュール |
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