JPS62232614A

JPS62232614A - レ−ザモジユ−ル

Info

Publication number: JPS62232614A
Application number: JP7693486A
Authority: JP
Inventors: Shojiro Kawakami; 彰二郎川上; Kazuo Shiraishi; 和男白石; Mitsuru Nishikawa; 満西川
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1986-04-02
Filing date: 1986-04-02
Publication date: 1987-10-13

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】（７）技術分野この発明は、戻り光の形響による雑音を低減できる半導
体レーザモジュールに関する。

半導体レーザは、高速光通信の光源として用いる事がで
きる。小型、軽量で、外部変調器などが不要であって、
極めて有用である。

しかし、戻り光によって発振波長が不安定になり、これ
による雑音が問題である。戻り光をカットした半導体レ
ーザモジュールが期待される。

ビ）従来技術とその問題点第６図に光通信の光源として用いられる従来例に係るレ
ーザモジュールを示す。

半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、集光レンズ
２によって絞られて、シングルモードファイバ３の端面
に入射する。入射する際に端面で反射し、レーザ１に戻
ってくる光がある。シングルモードファイバに入った後
も、なんらかの欠陥による後方散乱や反対側の端面での
反射などがある。

このようにして、半導体レーザ１に戻り光が入射する。

そうすると、半導体レーザの発振波長が不安定になり、
単−縦モード性が損なわれる。この結果、ファイバを伝
搬した光の波長分散が大きくなる。たとえば５００ＭＨ
ｚ以上の高速光通信において、ＳＮ比が劣化する、とい
う問題が生じる。

り）　　　目　　　　　　　的高速光通信において高ＳＮ比が得られる半導体レーザモ
ジュールを提供することが本発明の目的である。

戻り光が半導体レーザへ入射しないようにして、発振波
長を安定させた半導体レーザモジュールを提供すること
が本発明の第２の目的である。

光軸調整などを不要とし、小型、軽量で使いやすい光通
信用の光源を提供することが本発明の第３の目的である
。

に）構　成第１図は本発明のレーザモジュールの縦断面図である。

レーザモジュールは、半導体レーザ１、コリメートレン
ズ４、光アイソレータ５、集光レンズ２、シングルモー
ドファイバ３を同一直線上に配置し、レーザモジュール
ケース６に収容したものである。

半導体レーザ１は、コヒーレントな単一波長光を発生す
るものである。コリメートレンズ４はレーザからの出射
光を平行光とする。

光アイソレータ５は、反射光などが、半導体レーザに戻
らないようにする作用がある。

集光レンズ２は、光アイソレータ５を通った光全集光し
、シングルモードファイバ３のコアへ、効率よく入射さ
せるものである。

シングルモードファイバは、適当なプラグによって始端
が固定されている。レーザモジュールケース６には適当
なスリーブなどがあり、プラグを介し、シングルモード
ファイバを精度良く位置決め固定している。

シングルモードファイバは、モジュールケースの外では
ピッグテールファイバ１２となっている。

半導体レーザは、任意の型式のものを使うことができる
。ただし、高速光通信）ζ用いる場合は、単−縦モード
性に優れたものでなければならない。

望ましくは、単−縦モード性シで優れた分布帰還型また
は分布反射型レーザとする。

光アイソレータ５の斜視図を第２図に、縦断面図を第３
図に、正面図を第４図に示す。

偏光子８．８が平行にあって、この１間にファラデー回
転素子７が挾まれている。偏光子８．８、ファラデー回
転素子７は、正方形状に形成されている。

これらの組合わせは、磁石９の軸方向の空洞の中に固定
されている。磁石９は強い磁場を軸方向に発生する永久
磁石である。

ファラデー回転素子７の前にあるものを偏光子、後にあ
るものを検光子と区別する事もあるが、同じものなので
、ここではいずれも偏光子と呼んでいる。

偏光子は、特定の偏波面をもつ光を通す性質があり、偏
波面の方向によって、偏光子の方位を指定する。ここで
は、前方の偏光子の偏波面と、後方の偏光子の偏波面は
４５°ねじれに方向にある。

偏光子は、従来、方解石、水晶、ＫＤＰ、ＡＤＰｌなど
の結晶を適当にカットして作製されていた。

これらの偏光子は、いずれもかなりの大きさを持つ光学
部品である。本発明で必要とするように、小さいレーザ
モジュールケースの中に、従来の偏光子２枚を収容する
という事は困難である。

本発明者は、既に、これらの偏光子とは全く異なった偏
光子を発明している。これは小型の偏光子となりうる。

本発明者が発明した偏光子（特開昭６０−９７３０４、
Ｓ、６０．５．３１公開）は、薄い金属層と、これより
厚い誘電体層をある繰返し周期で精層した金属誘電体多
層体を用いるものである。

第５図に金属誘電体多層体の斜視図を示す。

これは、厚さｄの誘電体層１０と、厚さｇの金属Ｋｊ１
１を交互に精層しｋものである。光は、層面に平行な方
向に通過する。

光の伝搬方向を２１誘電体層、金属層の法線方向をＹと
する。これらの層面はｘＺ面に平行である。

誘電体層１０は、光に対して透明な材質を選ぶ。

光は従って誘電体層１０をＺ方向に通過できる。

ところが、金属層１１がｘＺ面に平行であるから、Ｘ方
向に電界成分をもつ光は、金属層１１　Ｋ電流を生じる
。このため、ジュール損失があって、この光は減衰する
。このような光をＴＥモードと呼んでいる。

Ｙ方向に電界成分をもつ光は、７Ｍモードと呼ぶが、こ
れは金属層の中に電流を殆ど生じない。

金属層はＹ方向には極めて薄いからである。このため、
Ｙ方向に電界成分をもつ光は、この中を殆ど減衰するこ
となく通過する事ができる。

第５図はこのようなモード選択作用を示している。

金属層は、Ａ１Ａｌ１Ａｕ１Ａ・・などが用いられる。

厚みｇは５０Å〜２００人程度である。

誘電体は石英Ｓｉｎ、が、スパッタリングによって簡単
に層形成できる。石英以外にも、透明な誘電体材料であ
ればよいのである。この厚みｄは、４０００〜１０００
０人程度とする。

金属誘電体多層体の厚みＴは、数μｍ〜数百μｍでよい
。Ｔが大きすぎると、７Ｍモードの減衰が大きくなるの
で望ましくない。

光アイソレータを構成するのであるから、ファラデー回
転素子７は、磁石９の磁場によって４５゜の偏波面回転
を生ずるものでなければならない。

この理由は周知であるが、次に説明する。

前方の偏光子によって、第４図に示すように、レーザか
ら出射しに光はＹ方向（上下）の偏波面を持つ直線偏光
になる。これがファラデー回転素子により、４５°、偏
波面が回転する。後方の偏光子の予め設定された偏波面
と合致するので、これを通ることができる。

戻り光は、後方の偏光子を通ると、Ｙ軸に対し４５″の
角をなす直線偏光になる。ファラデー回転素子を通ると
、Ｙ軸にζ対して９０＠の偏波面を有する直線偏光にな
る。つまり、偏波面がＸ軸方向ンζなる。このような光
は前方の偏光子を通る事ができない。

こうして戻り光が遮断される。

ファラデー回転素子として、よく用いられるものは、Ｙ
ＩＧである。イツトリウム、鉄ガーネットと呼ぶことも
ある。これは、しかしながら、ファラデー回転係数が小
さい。

ファラデー回転素子として使用できるためには、ファラ
デー回転係数が大きい事と、その光に対する吸収が少な
い、という事が条件になる。ファラデー回転係数が小さ
いと、ファラデー回転素子を長くしなければならない。

これは望ましくない。

そこでファラデー回転係数の大きい材料が期待される。

ビスマス置換ガドリニウム鉄ダーネットＧｄ５−ｘＢｉ
ｘＦｅ　ｓ　Ｏｔｚは極めて有望なファラデー回転素子
材料である。

ファラデー回転係数によって比較すると、ｘ＝１の例で
、波長λ＝　０．９μＩｎの光に対し５　Ｘ　１１０３
ｄｅ／ｃｍ。

λ＝１．３μｍの光に対し、約２　Ｘ　１０”ｄｅｇ／
ｃｍ　テある。

これに対しＹＩＧは、λ＝０．９μｍの光に対し、０．
９　Ｘ　１０　ｄｏｇ／ｃｍ　、λ＝　１．１μｍの光
に対し、０．４×ＩＱ　ｄｅｇ／ｃｍである。

ファラデー回転係数は、飽和磁束が得られるような磁界
を与えた時の回転量であって、７アラグ一回転係数にそ
の磁界を乗じた値になる。

ビスマス置換ガドリニウムガーネットは、フラックス法
で作られる。

Ｇｄ　２０　、、Ｂｉ　２０３、Ｆｅ２Ｏ，を混合し、
１８００　℃で５時間、白金るつぼの中で溶融する。こ
の後１０００　ｔ：：まで１．５℃／ｈの割合で冷却し
、作製した。

格子定数は１２．５２人であった。

飽和磁化を与えることのできる永久磁石を設けたとする
と、例えばλ＝１．３μｍの光に対し、ファラデー回転
係数は約２　Ｘ　１０　ｄｅｇ／ｃｍであるから、４５
°の回転角を得るには、ファラデー回転素子の厚さが約
２２０μｍあればよいという事になる。これは、極めて
小さな量である。

（６）効　果（１）戻り光を遮断できるので、戻り光による発振波長
の不安定という問題がない。このため高品質で高速の光
通信システムを実現するために最適の光源を提供する事
ができる。

（２）偏光子、ファラデー回転素子、集光レンズ、レー
ザ、光フアイバ端部をひとつのケースの中へ収容したの
で取扱いが簡単である。光学系の軸合わせ、調整などの
必要がない。

（３）薄い偏光子、ファラデー回転素子を用いるから、
モジュール全体を小型にすることができる。

（４）　　光はピッグテールファイバから出射させる事
ができるため、光通信システムで使用する場合、融着接
続機で通信ファイバ網に接続できる。ユーザにとって取
扱いが簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザモジュールの縦断面図。第２（２１は光アイソレータのみの斜視図。第３図は光アイソレータの縦断側面図。第４図は光アイソレータの正面図。第５図は金属誘電体多層体の斜視図。第６図は従来の光通信における半導体レーザとシングル
モードファイバの接続を表わす側面図。１　・・・・・・半導体レーザ２・・・・・・集光レンズ３　％・・・・・　シングルモードファイバ４　・・・
・・・　コリメートレンズ５　・・・・・・　光アイソレータ６　・・・・−・　レーザモジュールケース７　・・・
・・・　ファラデー回転素子８・・・・・・偏　光子９・・・・・・磁　　石１０・・・・誘電体層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光通信の光源となる半導体レーザと、半導体レー
ザから出射されたレーザ光を拡大平行光にするコリメー
トレンズと、レーザ光を半導体レーザから出射された方
向に通し戻り光を遮断する光アイソレータと、光アイソ
レータを通つた光をシングルモードファイバの始端に入
射させるための集光レンズと、前記半導体レーザ、コリ
メートレンズ、光アイソレータ、集光レンズ及びシング
ルモードファイバの始端を同一直線上に支持するレーザ
モジュールケースとよりなり、光アイソレータは薄い誘
電体層とより薄い金属層を交互に積層した金属誘電体多
層体よりなり偏光方向が４５°異なつた２枚の偏光子と
、２枚の偏光子によつて挾まれたファラデー回転素子と
、ファラデー回転素子に磁界を与えるための磁石とより
なる事を特徴とするレーザモジュール。
（２）金属誘電体多層体の誘電体層の厚みが４０００Å
〜１００００Åであつて、金属層の厚みが５０Å〜２０
０Åである特許請求の範囲第（１）項記載のレーザモジ
ュール。
（３）ファラデー回転素子がＧｄ＿３＿−＿ｘＢｉ＿ｘ
Ｆｅ＿５Ｏ＿１＿２の結晶である特許請求の範囲第（１
）項又は第（２）項記載のレーザモジュール。
（４）半導体レーザが、分布帰還型、又は、分布反射型
レーザである特許請求の範囲第（１）項〜第（３）項の
いずれかに記載のレーザモジュール。