JPS63139318A - Ld module optical system - Google Patents

Ld module optical system

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Publication number
JPS63139318A
JPS63139318A JP28805486A JP28805486A JPS63139318A JP S63139318 A JPS63139318 A JP S63139318A JP 28805486 A JP28805486 A JP 28805486A JP 28805486 A JP28805486 A JP 28805486A JP S63139318 A JPS63139318 A JP S63139318A
Authority
JP
Japan
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light
polarization
optical
polarized light
polarization plane
Prior art date
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Pending
Application number
JP28805486A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Watanabe
茂樹 渡辺
▲う▼野 三郎
Saburou Asano
Shoichi Miura
三浦 省一
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP28805486A priority Critical patent/JPS63139318A/en
Publication of JPS63139318A publication Critical patent/JPS63139318A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207Packages, 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
    • G02B6/4208Packages, 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
    • G02B6/4209Optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4216Packages, e.g. shape, construction, internal or external details incorporating polarisation-maintaining fibres
    • G02B6/4218Optical features

Abstract

PURPOSE:To suppress the influence of a reflected feedback light to the minimum by using a polarization plane holding fiber as an optical fiber, placing 1/4 wavelength plate between said fiber and an optical isolator, and setting a reflected light returned to a semiconductor laser LD to a deflecting surface being different from an output light of the LD. CONSTITUTION:An optical isolator 1 is placed in a lens system 3 of an LD module optical system, and between deflecting prisms 11, 12 having a birefringence property, in which crystal axes are inclined by 45 deg. to each other, a Faraday rotor 13 for turning an incident light by 45 deg. in a uniform magnetic field is interposed and installed. By such a lens system 3, an output light from a semiconductor laser LD2 is coupled onto an optical axis of a polarization plane holding fiber 4. Between this polarization plane holding fiber 4 and the isolator 1, a 1/4 wavelength plate 5 is placed. Also, the holding polarization plane of the polarization plane holding fiber 4 and the crystal axis of the wavelength plate 5 are positioned so as to attain parallel or vertical to the polarization plane of the output light of the LD2, and the influence of a reflected feedback light is minimized.

Description

【発明の詳細な説明】 概   要 反射帰還光分離型の光アイソレータを用いて構成される
LDモジュールにおいて、伝送路となる光ファイバとし
て偏波面保持ファイバを用い、この偏波面保持ファイバ
と光アイソレータ間に1/4波長板を配置すると共に、
偏波面保持ファイバの保持偏波面及び1/4波長板の結
晶軸がLDの出力光の偏波面と平行または垂直となるよ
うにして、光アイソレータで分離されずにLDに戻った
反射帰還光の偏波面が、LDの出力光の偏波面と垂直に
なるようにする。これにより、反射帰還光のLDに対す
る影響を低減する。
[Detailed Description of the Invention] Overview In an LD module configured using a reflection-feedback light separation type optical isolator, a polarization maintaining fiber is used as an optical fiber serving as a transmission path, and a polarization maintaining fiber is used as a transmission path. In addition to arranging a quarter wavelength plate,
The maintained polarization plane of the polarization-maintaining fiber and the crystal axis of the quarter-wave plate are parallel or perpendicular to the polarization plane of the output light of the LD, and the reflected feedback light that returns to the LD without being separated by the optical isolator is The plane of polarization is made perpendicular to the plane of polarization of the output light of the LD. This reduces the influence of reflected feedback light on the LD.

L1上立旦ユ遣1 本発明は、長距離大容量光ファイバ伝送システムの光源
として用いるLDモジュールの光学系に関し、特に、反
射帰還光分離型の光アイソレータを用いて構成されるL
Dモジュール光学系に関する。
The present invention relates to an optical system for an LD module used as a light source in a long-distance, large-capacity optical fiber transmission system, and in particular to an optical system for an LD module that is constructed using a reflective feedback light separation type optical isolator.
This relates to the D module optical system.

近年、通信の長距離大容量化に伴い、本質的に広帯域な
シングルモード光ファイバ(以下、SMFと略称する)
を伝送路とする光通信システムが実用段階にある。この
システムにおいては、LDモジュールに備えられたLD
(半導体レーザ)を時系列の電気信号で駆動して時系列
の光パルスを形成し、これをSMFに導くようにしてい
る。LDモジュールの光学的結合構造としては、例えば
第3図に示すように、LD20からの出射光を、共焦点
位置に配置されるレンズ対22.24を介して5MF2
6に集光するようにしたものが、通常良く用いられてい
る。
In recent years, with the increase in long-distance and large-capacity communication, single-mode optical fiber (hereinafter abbreviated as SMF), which has an essentially wide band, has been developed.
An optical communication system that uses the transmission line as a transmission path is in the practical stage. In this system, the LD provided in the LD module
(semiconductor laser) is driven with a time-series electric signal to form a time-series optical pulse, which is guided to the SMF. The optical coupling structure of the LD module is, for example, as shown in FIG.
6 is commonly used.

一方、光ファイバの波長分散に起因する伝送距離・伝送
容量の制限を排除するために、LDの単一波長動作に大
きな期待が寄せられており、LDの構成要素である反t
JJ鏡部に波長選択機能を付加させたDFB−LD (
分布帰還形LD)等が開発途上にある。
On the other hand, in order to eliminate the limitations on transmission distance and transmission capacity caused by the wavelength dispersion of optical fibers, there are great expectations for single-wavelength operation of LDs.
DFB-LD with a wavelength selection function added to the JJ mirror section (
Distributed feedback type LD) etc. are currently under development.

しかし、DFB−LDのようにコヒーレント性の優れた
LDを用いて、第3図に示したようなLDモジュールを
構成すると、L Dから出射され、接続されるSMFの
端面あるいは他の光学系装置で反射して戻ってくる同一
波長の反射帰還光、により、LDの動作が不安定となり
、ノイズが増大するという不都合がある。このため、光
信号を一方向にだけ通過させる光アイソレータを用いて
なる光学系が必要とされる。
However, when an LD module like the one shown in Figure 3 is constructed using an LD with excellent coherence such as a DFB-LD, the light emitted from the LD is emitted from the end face of the connected SMF or other optical system devices. There is a disadvantage that the operation of the LD becomes unstable and noise increases due to the reflected feedback light of the same wavelength that is reflected and returned by the LD. Therefore, an optical system using an optical isolator that allows optical signals to pass in only one direction is required.

従来の技術 上述した目的で使用される光アイソレータは、システム
構成作業の簡便さから、通常、L Dモジュール内に組
込まれており、LDモジュールの各部材の配置条件の制
限等から、第4図に示すように、レンズ22.24間に
光アイソレータ28を介挿するようにしている。この場
合、レンズ22゜24間の間隔は、結合効率の面から1
0m+以下とするのが望ましく、グラントムソン型ある
いはU−ション型偏光子を用いて構成される大型な光ア
イソレータを適用するのは困難である。このため、複屈
折性の偏光プリズムを用いてなる小型化に適した反射帰
還光分離型の光アイソレータが提案されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Optical isolators used for the above-mentioned purposes are usually incorporated into LD modules due to the ease of system configuration. As shown in FIG. 2, an optical isolator 28 is inserted between lenses 22 and 24. In this case, the distance between the lenses 22 and 24 is 1 from the viewpoint of coupling efficiency.
The distance is preferably 0 m+ or less, and it is difficult to apply a large optical isolator constructed using a Glan-Thompson type or U-tion type polarizer. For this reason, a reflective feedback light separation type optical isolator, which is suitable for miniaturization and uses a birefringent polarizing prism, has been proposed.

第5図は小型化に適した光アイソレータ28の概略構成
及び作用を説明するためのものである。
FIG. 5 is for explaining the schematic structure and operation of an optical isolator 28 suitable for miniaturization.

同図中30は紙面に垂直な方向に結晶軸(主軸に一致す
るもの、以下同じ)30aを有する複屈折性の中軸結晶
からなる第1偏光プリズム、32は前記結晶O& 30
 aに対して順方向からみて時計回りに45°傾いた結
晶軸32aを有する同じく複屈折性の単軸結晶からなる
第2偏光プリズム、34はこれらの偏光プリズム30.
32間に介挿され一様磁場Hを印加されて透過光を45
°旋光するファラデー回転子をそれぞれ示している。
In the figure, 30 is a first polarizing prism made of a birefringent center-axis crystal having a crystal axis (corresponding to the main axis, the same applies hereinafter) 30a in a direction perpendicular to the plane of the paper, and 32 is the crystal O & 30.
A second polarizing prism 34 is also made of a birefringent uniaxial crystal having a crystal axis 32a tilted 45° clockwise when viewed from the forward direction with respect to the polarizing prism 30.a.
It is inserted between 32 and a uniform magnetic field H is applied to transmit the transmitted light to 45.
Each shows a Faraday rotator rotating the optical axis.

いま、偏光プリズム30.32が同一材料から形成され
ているとして、この常光線に対する屈折率をn 、異常
光線に対する屈折率をn8とすると、発光源からの光の
うち第1偏光プリズム30に対する常光線成分、即ち結
晶軸30aに垂直な偏光成分は、第1偏光プリズム30
において屈折率n で屈折した後に、ファラデー回転子
34において順方向(図中左から右方向)に向って時計
六回りに45゛回転し、更に、結晶軸30aに対して4
5°傾いた結晶軸32aを有する第2偏光プリズム32
において第2偏光プリズム32に対する常光線として屈
折率n。で屈折して出射される。また、発光源からの光
のうち第1偏光プリズム30に対する異常光線成分、即
ち結晶軸30aに平行な偏光成分は、第1偏光プリズム
30において屈折率n8で屈折した後に、ファラデー回
転子34において同じく45゛回転し、更に、第2偏光
プリズム32において第2偏光プリズム32に対する異
常光線として屈折率n。で屈折して出射される。そして
第2偏光プリズム32から出射された入射光に平行な光
は、適当なレンズによって集光されて光ファイバに導か
れる。尚、DFB−LDを発光源とするLDモジュール
にこの光アイソレータ28を適用する場合には、実用上
直線偏光を発するDFB−LDの偏光面(電場ベクトル
を含む面)を、第1偏光プリズム30の常光線成分方向
に一致させて、DFB−LDからの光が単−光路で光フ
ァイバに導かれるようにして、結合効率を高めるように
している。
Now, assuming that the polarizing prisms 30 and 32 are made of the same material, and if the refractive index for the ordinary ray is n and the refractive index for the extraordinary ray is n8, then the normal to the first polarizing prism 30 of the light from the light emitting source is n8. The light beam component, that is, the polarized light component perpendicular to the crystal axis 30a, is transmitted through the first polarizing prism 30.
After being refracted with a refractive index n at
A second polarizing prism 32 having a crystal axis 32a tilted by 5°
refractive index n as an ordinary ray for the second polarizing prism 32. It is refracted and emitted. Further, among the light from the light emitting source, the extraordinary ray component for the first polarizing prism 30, that is, the polarized light component parallel to the crystal axis 30a, is refracted at the first polarizing prism 30 with a refractive index n8, and then refracted at the Faraday rotator 34. The second polarizing prism 32 has a refractive index n as an extraordinary ray for the second polarizing prism 32. It is refracted and emitted. Light parallel to the incident light emitted from the second polarizing prism 32 is condensed by an appropriate lens and guided to an optical fiber. Note that when this optical isolator 28 is applied to an LD module that uses a DFB-LD as a light emitting source, the polarization plane (plane including the electric field vector) of the DFB-LD that emits linearly polarized light is set to the first polarizing prism 30. The light from the DFB-LD is guided to the optical fiber through a single optical path so as to increase the coupling efficiency.

一方、光ファイバの端面等で反射して戻ってきた反tJ
4帰還光のうち第2偏光プリズム32に対する常光線成
分、即ち結晶軸32aに垂直な偏光成分は、第2偏光プ
リズム32において屈折率n。
On the other hand, the anti-tJ that is reflected back from the end face of the optical fiber, etc.
Among the four feedback lights, the ordinary ray component for the second polarizing prism 32, that is, the polarized component perpendicular to the crystal axis 32a, has a refractive index n in the second polarizing prism 32.

で屈折した後に、ファラデー回転子34において逆方向
(図中布から左方向)に向って反時計回りに45°回転
し、第1偏光プリズム30において今度は第1偏光プリ
ズム30に対する異常光線として屈折率n で屈折して
出射される。また、反射帰遠光のうち第2偏光プリズム
32に対する異常光線成分、即ち結晶軸32aに平行な
偏光成分は、第2偏光プリズム32において屈折率n。
After being refracted by the Faraday rotator 34, it is rotated counterclockwise by 45° in the opposite direction (leftward from the cloth in the figure), and then refracted by the first polarizing prism 30 as an extraordinary ray toward the first polarizing prism 30. It is refracted at a rate n and emitted. Further, the extraordinary ray component of the reflected returning light to the second polarizing prism 32, that is, the polarized light component parallel to the crystal axis 32a has a refractive index n in the second polarizing prism 32.

で屈折した後に、ファラデー回転子34において同じく
反時計方向に45°回転し、第1偏光プリズム30にお
いて第1偏光プリズム30に対する常光線として屈折率
n0で屈折して出射される。
After being refracted at , it is similarly rotated by 45 degrees counterclockwise at the Faraday rotator 34 , and is refracted at the first polarizing prism 30 as an ordinary ray to the first polarizing prism 30 with a refractive index n 0 and exits.

このように、発光源から光ファイバに至る順方向の光が
各偏光プリズム30.32で受ける屈折(n とn の
組合わせまたはn。とn。の組合わせ:このとき、入射
光と出射光は平行)と、光ファイバの端面等で反射して
戻ってきた反射帰還光が偏光プリズム32.30で受け
る屈折(n。
In this way, the forward light from the light emitting source to the optical fiber undergoes refraction at each polarizing prism 30.32 (a combination of n and n or a combination of n and n: at this time, the incident light are parallel), and the reflected feedback light reflected from the end face of the optical fiber, etc., is refracted by the polarizing prism 32, 30 (n).

とn。の組合わせ:このとき、入射光と出射光は平行で
ない)とが異なるので、発光源からの光を光ファイバに
導くような光学的結合構造に設計されている場合には、
反射帰還光は第1偏光プリズム30から2つの偏光成分
に分離して出射され、発光源に戻ることが防止される。
and n. combination: In this case, the incident light and the outgoing light are not parallel), so if the optical coupling structure is designed to guide the light from the light source to the optical fiber,
The reflected feedback light is separated into two polarized light components and emitted from the first polarizing prism 30, and is prevented from returning to the light emitting source.

発明が解決しようとする問題点 しかし、上述した構成の光アイソレータにあっては、各
偏光プリズム30.32の結晶軸30a。
Problems to be Solved by the Invention However, in the optical isolator configured as described above, the crystal axis 30a of each polarizing prism 30,32.

32aがなす角、及びファラデー回転子34の旋光角を
厳密に45°に設定することは事実上困難であり、多少
なりとも45°からのずれが生じる。
It is practically difficult to set the angle formed by the angle 32a and the optical rotation angle of the Faraday rotator 34 to exactly 45°, and some deviation from 45° will occur.

このため、反oiJ帰還光における第2偏光プリズム3
2の常光線成分は、ファラデー回転子34により旋光さ
れた後に、その大部分が第1偏光プリズム30の異常光
線として入射光に対して分離されるが、前記角度のずれ
により、僅かながら第1偏光プリズム3oの常光線成分
が生じ、これは入射光と平行なのでLDに戻ってしまう
。また、反射帰還光における第2偏光プリズム32の異
常光線成分は、ファラデー回転子34により旋光された
後に、その大部分が第1偏光プリズム30の常光線とし
て入射光に対して分離されるが、同理由により僅かなが
ら第1偏光プリズム30の異常光線成分が生じ、これも
入射光と平行なのでLDに戻ってしまう。このような僅
かな反射帰還光は、特にDFB−LD等のようにコヒー
レント性の高いLDを光源として用いている場合に、雑
音特性の劣化等の原因となることがある。
Therefore, the second polarizing prism 3 in the anti-oiJ feedback light
After being rotated by the Faraday rotator 34, most of the ordinary ray components of No. 2 are separated from the incident light as extraordinary rays of the first polarizing prism 30. An ordinary ray component of the polarizing prism 3o is generated, and since this is parallel to the incident light, it returns to the LD. Further, the extraordinary ray component of the second polarizing prism 32 in the reflected feedback light is rotated by the Faraday rotator 34, and then most of it is separated from the incident light as an ordinary ray of the first polarizing prism 30. For the same reason, a slight abnormal ray component of the first polarizing prism 30 is generated, and since this is also parallel to the incident light, it returns to the LD. Such a small amount of reflected feedback light may cause deterioration of noise characteristics, especially when a highly coherent LD such as a DFB-LD is used as a light source.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、反射
帰還光の影響を最小限に抑えたLDモジュール光学系を
提供することを目的としている。
The present invention was created in view of these points, and an object of the present invention is to provide an LD module optical system in which the influence of reflected feedback light is minimized.

11111人工ゑ皇差旦工1 前述した僅かな反射帰還光のうち、第1Q光プリズム3
0の常光線〈紙面に平行な直線偏光:以下、1− E偏
光という)成分と、第1偏光プリズム30の異常光線(
紙面に垂直な直I!偏光:以下、TMt2光という)成
分とに関して、発光源であるLDに対する影響を調べた
ところ、LDの偏光面に一致するTE偏光成分の影響力
の方が格段に大きいことが明らかになった。この事実に
着目すると、LDへの反射帰還光のうちTE酸成分抑え
れば良いことになる。
11111 Artificial light prism 1 Among the small amount of reflected return light mentioned above, the 1st Q optical prism 3
0 ordinary ray (linearly polarized light parallel to the paper surface: hereinafter referred to as 1-E polarized light) component and the extraordinary ray (of the first polarizing prism 30).
Straight I perpendicular to the paper! When we investigated the influence of the polarized light (hereinafter referred to as TMt2 light) component on the LD, which is the light emitting source, it became clear that the influence of the TE polarized light component, which coincides with the polarization plane of the LD, is much greater. Taking note of this fact, it is only necessary to suppress the TE acid component of the light reflected back to the LD.

そこで、本発明は、結晶軸を互いに45°傾けた複屈折
性の偏光プリズム間に、一様磁場中で入射光を45°旋
光するファラデー回転子を介挿してなる光アイソレータ
と、LDの出力光を光ファイバに結合するレンズ系とを
光軸上に配置してなるLDモジュール光学系において、
前記光ファイバを偏波面保持ファイバとし、光アイソレ
ータと偏波面保持ファイバ間に1/4波長板を配置し、
偏波面保持ファイバの保持偏波面及び1/4波長板の結
晶軸が、LDの出力光の偏波面と平行または垂直となる
ようにしたことを特徴とする特許ジュール光学系を提供
する。
Therefore, the present invention provides an optical isolator in which a Faraday rotator that rotates incident light by 45 degrees in a uniform magnetic field is inserted between birefringent polarizing prisms whose crystal axes are tilted at 45 degrees, and an output of an LD. In an LD module optical system including a lens system that couples light to an optical fiber and arranged on the optical axis,
The optical fiber is a polarization-maintaining fiber, and a quarter-wave plate is arranged between the optical isolator and the polarization-maintaining fiber,
The present invention provides a patented Joule optical system characterized in that the polarization-maintaining plane of the polarization-maintaining fiber and the crystal axis of the quarter-wave plate are parallel or perpendicular to the polarization plane of the output light of the LD.

尚、「偏光」及び「偏波」の語句は同一概念を指すもの
であるが、本願明細書中では、これらを慣用に準じて使
い分けている。
Note that although the terms "polarized light" and "polarized wave" refer to the same concept, they are used differently in this specification according to common usage.

作   用 LDから出射されたT E偏光は、光アイソレータで4
5°旋光されて、そのTE偏光成分及びTM偏光成分の
撮幅・位相が互いに等しい直線偏光として、1/4波長
板に入射する。1/4波長板の結晶軸(主軸)は、TE
偏光面あるいはTM偏光面と平行になるように設定され
ているので、前記直線偏光は、そのT口偏光成分及びT
M偏光成分のうちのどちらか一方が他方に対して位相が
π/2遅れた状態で、即ち、円偏光となって1/4波長
板から出射される。偏波面保持ファイバの保持偏波面(
コア中心軸を含む互いに直交した2面)は、TE偏光面
あるいはTM偏光面と一致するように設定されているの
で、前記円偏光は、実用的な結合損失で偏波面保持ファ
イバに入射される。
The TE polarized light emitted from the working LD is divided into four parts by an optical isolator.
The light is rotated by 5 degrees and enters the quarter-wave plate as linearly polarized light whose TE polarized light component and TM polarized light component have the same imaging width and phase. The crystal axis (principal axis) of the quarter-wave plate is TE
Since it is set to be parallel to the polarization plane or the TM polarization plane, the linearly polarized light has its T-polarized light component and T-polarized light component.
One of the M polarized light components is emitted from the quarter-wave plate with a phase delay of π/2 relative to the other, that is, as circularly polarized light. Maintained polarization plane of polarization maintaining fiber (
The two planes (including the core central axis that are orthogonal to each other) are set to coincide with the TE polarization plane or the TM polarization plane, so the circularly polarized light is input to the polarization maintaining fiber with a practical coupling loss. .

偏波面保持ファイバ内を順方向に進行して端面等で反射
してぎた逆方向の反射帰還光は、その偏波状態が保存さ
れており、再び1/4波長板、を通過する際に、TE偏
光成分及びTM偏光成分のうち、順方向において位相が
π/2Mれた方の偏光成分の位相が更にπ/2遅れる。
The reflected feedback light in the opposite direction that travels in the forward direction inside the polarization-maintaining fiber and is reflected by the end face, etc., has its polarization state preserved, and when it passes through the quarter-wave plate again, Of the TE polarized light component and the TM polarized light component, the phase of the polarized light component whose phase is shifted by π/2M in the forward direction is further delayed by π/2.

従って、一方の偏光成分の位相が合計でπ遅れたことに
なり、1/4波長板から出射された反射帰還光は、元の
直線偏光に直角な直線偏光として、光アイソレータに入
射する。この直線偏光は、光アイソレータの逆方向入射
側偏光プリズムの異常光線であるので、ファラデー回転
子で進行方向に向かって反時計方向に45°旋光されて
、逆方向出射側偏光プリズムの常光線として、つまりT
E偏光として、光軸から分離されて光アイソレータから
出射される。
Therefore, the phase of one polarized light component is delayed by π in total, and the reflected feedback light emitted from the quarter-wave plate enters the optical isolator as linearly polarized light perpendicular to the original linearly polarized light. Since this linearly polarized light is an extraordinary ray of the polarizing prism on the opposite direction entrance side of the optical isolator, it is rotated by 45 degrees counterclockwise toward the traveling direction by the Faraday rotator and becomes an ordinary ray of the polarizing prism on the reverse direction exit side. , that is, T
The light is separated from the optical axis and output from the optical isolator as E-polarized light.

このとき、旋光角のずれ等により生じるTM偏光が、光
軸から分離されずにLDに戻ることになる。
At this time, the TM polarized light generated due to the deviation of the optical rotation angle, etc., returns to the LD without being separated from the optical axis.

このように、反射帰還光のTE偏光成分は全て光軸から
分離され、LDに戻る光はTM偏光だけとなるので、反
射帰還光のLDに対する影響が最小限に抑えられる。
In this way, all the TE polarized light components of the reflected feedback light are separated from the optical axis, and only the TM polarized light returns to the LD, so that the influence of the reflected feedback light on the LD is minimized.

実  施  例 以下、本発明の望ましい実施例につき図面にもとづいて
詳細に説明する。
Embodiments Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be explained in detail based on the drawings.

第2図(a)、 (b)は、本発明のLDモジュール光
学系の動作の理解を容易ならしめるために、このLDモ
ジュール光学系から1/4波長板を取除いたような構成
を示したものである。
FIGS. 2(a) and 2(b) show a configuration in which the 1/4 wavelength plate has been removed from the LD module optical system of the present invention in order to facilitate understanding of the operation of the LD module optical system. It is something that

2はDFB−LD等の直線偏光を出力するLDであり、
当該偏光面が紙面と平行(TE偏光面)となるように配
置されている。3は互いに共焦点位置に配置される第ル
ンズ3a及び第2レンズ3bからなるレンズ系であり、
LD2の出力光を偏波面保持ファイバ4に結合する。各
レンズ3a。
2 is an LD that outputs linearly polarized light, such as a DFB-LD;
The polarization plane is arranged so as to be parallel to the plane of paper (TE polarization plane). 3 is a lens system consisting of a first lens 3a and a second lens 3b arranged at confocal positions with respect to each other;
The output light of the LD 2 is coupled to the polarization maintaining fiber 4. Each lens 3a.

3bは、球状レンズ及びグリンロッドレンズ(屈折率分
布型ロッドレンズ)等を組合わせて構成することができ
る。偏波面保持ファイバ4は、非軸対称な屈折率分布あ
るいは非情対称な残留応力分布を有するシングルモード
形のもので、その主たる保持偏波面は、TE偏光面を順
方向に向かって時計方向に45°回転させた面と一致す
るようにされている。尚、後述する本発明実施例の構、
成にあっては、該保持偏波面はTM偏光面と一致するよ
うにされる。
The lens 3b can be configured by combining a spherical lens, a Green rod lens (gradient index rod lens), or the like. The polarization-maintaining fiber 4 is a single mode type having a non-axisymmetric refractive index distribution or asymmetric residual stress distribution, and its main polarization-maintaining fiber 4 is a polarization-maintaining fiber 4 having a TE polarization plane clockwise in the forward direction. °It is made to match the rotated surface. In addition, the structure of the embodiment of the present invention, which will be described later,
In this case, the retained polarization plane is made to coincide with the TM polarization plane.

光アイソレータ1は、例えばルチルからなる第1偏光プ
リズム11並びに第2偏光プリズム12及びこれらの偏
光プリズム11.12間に介挿されるファラデー回転子
13から構成され、第ルンズ3aと第2レンズ3b間の
光線がコリメートされている位置に配置される。第1偏
光プリズム11の結晶軸11aは、紙面と垂直(TM偏
光面)となるように設定され、第2偏光プリズム12の
結晶軸12aは、結晶軸11aに対して順方向に向かっ
て時計回りに45°傾いた方向となるように設定される
。ファラデー回転子13は、例えばYIGから形成する
ことができ、このファラデー回転子13には、十分に強
い例えば2300ガウス以上の永久磁界H1が、図中矢
印方向に印加されている。そして、ファラデー回転子1
3の長さは、ファラデー回転子13を通過する光の偏光
面が順方向に向かって45°回転(旋光)するように設
定される。尚、ファラデー回転子13に印加する磁界を
十分強くしておくのは、前記回転角が磁界の変化により
大きく変化することを防止するためである。
The optical isolator 1 is composed of a first polarizing prism 11 and a second polarizing prism 12 made of rutile, for example, and a Faraday rotator 13 inserted between these polarizing prisms 11 and 12. rays are collimated. The crystal axis 11a of the first polarizing prism 11 is set to be perpendicular to the paper plane (TM polarization plane), and the crystal axis 12a of the second polarizing prism 12 is set clockwise in the forward direction with respect to the crystal axis 11a. The direction is set so that the direction is tilted by 45 degrees. The Faraday rotator 13 can be made of YIG, for example, and a sufficiently strong permanent magnetic field H1 of, for example, 2300 Gauss or more is applied to the Faraday rotator 13 in the direction of the arrow in the figure. And Faraday rotator 1
3 is set so that the polarization plane of the light passing through the Faraday rotator 13 is rotated (optically rotated) by 45° in the forward direction. The reason why the magnetic field applied to the Faraday rotator 13 is made sufficiently strong is to prevent the rotation angle from changing greatly due to changes in the magnetic field.

順方向の光の進行について、第2図(a)を用いて説明
する。LD2から出射されたTE偏光は、先ず、レンズ
3aによりコリメートされて、光アイソレータ1に入射
する。このTE偏光は、第1プリズム11で常光線とし
て屈折し、ファラデー回転子13で進行方向に向かって
時計回りに45°旋光されて、第2プリズム12でも常
光線として屈折して、入射光線と平行に出射される。こ
の光線は、TE偏光成分及びTM偏光成分の振幅・位相
が互いに等しい直線偏光とな゛つでいる。この直線偏光
はレンズ3bにより集光されて、偏波面保持ファイバ4
に結合される。この場合、偏波面保持ファイバ4の保持
偏波面は前記直線偏光の偏光面に一致しているので、結
合損失が実用上問題となることはない。偏波面保持ファ
イバ4内では、図示しない出力端までこの偏光状態が保
存される。このため、偏波面保持ファイバ4の端1面等
で反射してきた反射帰還光も直線偏光となり(第2図(
b))、この偏光面は、順方向の直線偏光の偏光面に一
致する。この直線偏光は、再びレンズ3bによりコリメ
ートされて、光アイソレータ1に入射し、第2偏光プリ
ズム12で常光線として屈折する。ファラデー回転子1
3では、今度は逆方向に向かって反時計回りに45°旋
光されて、第1偏光プリズム11をその異常光線として
通過する。このため、光アイソレータ1を出射した1M
偏光は、入射光に対して平行とはならず、レンズ3aに
よりLD2に集光されることはない。一方、旋光角の4
5°からのずれ等により生ずる反射帰還光のTE偏光成
分は、第1偏光プリズム11をその常光線として通過す
るので、入射光に対して平行となり、レンズ3aを介し
てL D 2に戻ってしまう。
The progression of light in the forward direction will be explained using FIG. 2(a). The TE polarized light emitted from the LD 2 is first collimated by the lens 3a and enters the optical isolator 1. This TE polarized light is refracted as an ordinary ray by the first prism 11, rotated by 45° clockwise in the direction of travel by the Faraday rotator 13, and refracted by the second prism 12 as an ordinary ray, and then combined with the incident ray. Emitted in parallel. This light beam is linearly polarized light in which the amplitude and phase of the TE polarized light component and the TM polarized light component are equal to each other. This linearly polarized light is condensed by a lens 3b, and then connected to a polarization maintaining fiber 4.
is combined with In this case, since the plane of polarization maintained by the polarization-maintaining fiber 4 coincides with the plane of polarization of the linearly polarized light, coupling loss does not pose a practical problem. Within the polarization maintaining fiber 4, this polarization state is maintained up to the output end (not shown). Therefore, the reflected feedback light reflected from one end of the polarization-maintaining fiber 4 also becomes linearly polarized light (see Figure 2).
b)), this plane of polarization corresponds to the plane of polarization of forward linearly polarized light. This linearly polarized light is again collimated by the lens 3b, enters the optical isolator 1, and is refracted by the second polarizing prism 12 as an ordinary ray. Faraday rotator 1
3, the light is now rotated counterclockwise by 45° in the opposite direction and passes through the first polarizing prism 11 as an extraordinary ray. For this reason, the 1M beam emitted from the optical isolator 1
The polarized light is not parallel to the incident light and is not focused onto the LD 2 by the lens 3a. On the other hand, the angle of rotation is 4
The TE polarized component of the reflected feedback light caused by the deviation from 5° passes through the first polarizing prism 11 as its ordinary ray, so it becomes parallel to the incident light and returns to LD 2 via the lens 3a. Put it away.

このように、LDモジュール光学系に偏波面保持ファイ
バ4を適用することにより、反射帰還光のTM62光成
分は全て分離され、LD2に戻る僅かな反射帰還光は全
てTE偏光成分となっていることが明らかである。換言
すれば、偏波面保持ファイバ4を適用することにより、
LD2に戻る僅かな反射帰還光を直線偏光とすることが
でき、従来技術と比較して、反射帰還光の強度を減少さ
せることが可能となる。しかし、LD2に戻る直線偏光
はTE偏光となっており、その偏光面はLD2の出力光
の偏光面と一致する。これらの点を勘案して、本発明実
施例では、174波長板を用いて、光アイソレータ1に
入射する反射帰還光の偏光面が、光アイソレータ1の順
方向出力光の偏光面と直角となるようにし、LD2に戻
る反射帰還光が全て1M偏光となるようにしている。
In this way, by applying the polarization maintaining fiber 4 to the LD module optical system, all the TM62 light components of the reflected feedback light are separated, and the small amount of reflected feedback light returning to the LD 2 is all TE polarized light components. is clear. In other words, by applying the polarization maintaining fiber 4,
The small amount of reflected feedback light that returns to the LD 2 can be made into linearly polarized light, making it possible to reduce the intensity of the reflected feedback light compared to the prior art. However, the linearly polarized light returning to LD2 is TE polarized light, and its plane of polarization matches the plane of polarization of the output light of LD2. Taking these points into consideration, in the embodiment of the present invention, a 174-wave plate is used so that the plane of polarization of the reflected feedback light incident on the optical isolator 1 is perpendicular to the plane of polarization of the forward output light of the optical isolator 1. In this way, all the reflected feedback light returning to LD2 becomes 1M polarized light.

第1図(a)、 (b)は本発明の望ましい実施例を示
すLDモジュール光学系を示すものであり、第2図(a
)、 (b)の光学系に加えて、レンズ3bと偏波面保
持ファイバ4間に1/4波長板5を配置すると共に、偏
波面保持ファイバ4の保持偏波面をTE偏光面あるいは
TM偏光面に一致させてなる。
FIGS. 1(a) and 1(b) show an LD module optical system showing a preferred embodiment of the present invention, and FIG.
), In addition to the optical system of (b), a quarter-wave plate 5 is arranged between the lens 3b and the polarization-maintaining fiber 4, and the polarization plane maintained by the polarization-maintaining fiber 4 is changed to a TE polarization plane or a TM polarization plane. It will match.

1/4波長板5は、複屈折性の単軸結品からなり、この
1/4波長板5の異常光線の位相が常光、線の位相に対
して1/4波長、即ちπ/2遅れるように、その長さが
設定されている。1/4波長板5の結晶軸は、TE偏光
面あるいはTM偏光面と平行になるように設定されてい
る(便宜上TM偏光面とする)。
The quarter-wave plate 5 is made of a birefringent uniaxial product, and the phase of the extraordinary ray of the quarter-wave plate 5 lags behind the phase of the ordinary light by a quarter wavelength, that is, π/2. As such, its length is set. The crystal axis of the quarter-wave plate 5 is set to be parallel to the TE polarization plane or the TM polarization plane (for convenience, it is referred to as the TM polarization plane).

第1図(a)において、光アイソレータ1を通過して進
行してきた光は、第1図と同様TE偏光を順方向に向か
って時計回りに45°回転させた直線偏光であり、この
TE偏光成分及び1’M偏光成分の振幅・位相は互いに
等しい。1/4波長板5の結晶軸は、TM偏光面と平行
に設定されているので、前記直線偏光は、そのTM偏光
成分がTE偏光成分に対して位相がπ/2遅れた状態で
、つまり、円偏光となって1/4波長板5から出射され
る。この円偏光は、互いに振幅が等しく位相がπ/2ず
れた2つの直線偏光が合成されているとみなせるので、
大きな損失を生じることなく、偏波面保持ファイバ4に
結合することができる。
In FIG. 1(a), the light that has passed through the optical isolator 1 is linearly polarized light obtained by rotating TE polarized light by 45° clockwise in the forward direction, as in FIG. The amplitude and phase of the component and the 1'M polarization component are equal to each other. Since the crystal axis of the quarter-wave plate 5 is set parallel to the TM polarization plane, the linearly polarized light has a TM polarization component delayed in phase by π/2 with respect to the TE polarization component, that is, , and is emitted from the quarter-wave plate 5 as circularly polarized light. This circularly polarized light can be considered to be a combination of two linearly polarized lights with equal amplitude and a phase shift of π/2, so
It can be coupled to the polarization maintaining fiber 4 without causing a large loss.

偏波面保持ファイバ4内を順方向に進行して端面等で反
射してきた逆方向の反射帰還光は、その偏波状態が保存
されており、再び174波長板5を通過する際に、順方
向において位相がπ/2遅れたTM偏光成分の位相が更
にπ/2i、!Nれる。従って、TM偏光成分の位相が
合計でπ遅れたことになり、174波長板から出射され
た反射帰還光は、元の直線偏光の振動面と直角な振動面
を有する直線偏光として、光アイソレータ1に入射する
The reflected feedback light in the opposite direction that has traveled in the forward direction in the polarization maintaining fiber 4 and reflected at the end face, etc. has its polarization state preserved, and when passing through the 174-wave plate 5 again, it is reflected in the forward direction. The phase of the TM polarized light component whose phase is delayed by π/2 is further π/2i,! Neru. Therefore, the phase of the TM polarized light component is delayed by a total of π, and the reflected feedback light emitted from the 174-wave plate is treated as linearly polarized light having a vibration plane perpendicular to the original linearly polarized light. incident on .

この直線偏光は、第2偏光プリズム12の異常光線であ
るので、ファラデー回転子13で進行方向に向かって反
時計方向に45°旋光されて、第1偏光プリズム11の
常光線として、つまりTE偏光として、光軸から分離さ
れて光アイソレータ1から出射される。このため、TE
偏光がレンズ3aにより集光されてLDlに戻ることは
ない。このとき、旋光角のずれ等により生じるTM偏光
が、光軸から分離されずにり、D 1に戻ることになる
が、TM@光は、前述したようにLDlの出力光(TE
偏光)と振動面が異なるので、ノイズ特性等が低下する
恐れはない。
Since this linearly polarized light is an extraordinary ray of the second polarizing prism 12, it is rotated by 45° counterclockwise toward the traveling direction by the Faraday rotator 13, and becomes an ordinary ray of the first polarizing prism 11, that is, TE polarized light. The light is separated from the optical axis and emitted from the optical isolator 1. For this reason, T.E.
The polarized light is collected by the lens 3a and does not return to the LDl. At this time, the TM polarized light caused by the deviation of the optical rotation angle is not separated from the optical axis and returns to D1, but as mentioned above, the TM@light is the output light of LDl (TE
Since the plane of vibration is different from that of polarized light, there is no risk of deterioration of noise characteristics, etc.

このように、反射帰還光のTE偏光成分は全て光軸から
分離され、LDに戻る光はTM偏光だけとなるので、反
射帰還光のLDに対する影響が最小限に抑えられる。
In this way, all the TE polarized light components of the reflected feedback light are separated from the optical axis, and only the TM polarized light returns to the LD, so that the influence of the reflected feedback light on the LD is minimized.

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、光アイソレータ
を用いたにもかかわらずLDに戻ってくる僅かな反射光
を、LDの出力光の偏光面と異なる偏光面を有する直線
偏光だけにすることができ、反射帰還光の影響を最小限
に抑えたL Dモジュール光学系を提供することが可能
になるという効果を奏する。
Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, the slight reflected light that returns to the LD despite the use of an optical isolator is converted into a straight line having a polarization plane different from the polarization plane of the output light of the LD. This has the effect that it is possible to provide an LD module optical system in which only polarized light can be used and the influence of reflected feedback light is minimized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)、(b)は、本発明の望ましい実施例を示
すL D’モジュール光学系の構成図、第2図(a)、
 (b)は、第1図(a)、(b)から1/4波長板を
取除いたときの説明図、 第3図は、従来のLDモジュール光学系の一例を示す図
、 第4図は、従来の改良されたLDモジュール光学系の一
例を示す図、 第5図は、小型化に適した光アイソレータの構成及び動
作を説明するための図である。 1.28・・・光アイソレータ、 2.20・・・LD、  3・・・レンズ系、4・・・
偏波面保持ファイバ、 5・・・1/4波長板、 11.30・・・第1偏光プリズム、 12.32・・・第2偏光プリズム、 13.34・・・ファラデー回転子。 20:LD 22、 24:  L、>ス゛ 26:SMF 従来刀LDモジ゛ニール丸イネのイ列ε示す口笛3図 イ足来の改良々れぐLDモゾ工−ルC学玉のタセ示す図
第4図
FIGS. 1(a) and 1(b) are block diagrams of an LD' module optical system showing a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2(a),
(b) is an explanatory diagram when the quarter wavelength plate is removed from FIGS. 1(a) and (b). FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional LD module optical system. 5 is a diagram showing an example of a conventional improved LD module optical system. FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration and operation of an optical isolator suitable for miniaturization. 1.28... Optical isolator, 2.20... LD, 3... Lens system, 4...
Polarization maintaining fiber, 5... 1/4 wavelength plate, 11.30... First polarizing prism, 12.32... Second polarizing prism, 13.34... Faraday rotator. 20: LD 22, 24: L, > 26: SMF Conventional sword LD module round rice row ε showing 3 whistles I recently improved LD mozo construction C academic ball tase diagram Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 結晶軸を互いに45°傾けた複屈折性の偏光プリズム(
11)、(12)間に、一様磁場中で入射光を45°旋
光するファラデー回転子(13)を介挿してなる光アイ
ソレータ(1)と、 LD(2)の出力光を光ファイバに結合するレンズ系(
3)とを光軸上に配置してなるLDモジュール光学系に
おいて、 前記光ファイバを偏波面保持ファイバ(4)とし、光ア
イソレータ(1)と偏波面保持ファイバ(4)間に1/
4波長板(5)を配置し、 偏波面保持ファイバ(4)の保持偏波面及び1/4波長
板(5)の結晶軸が、LD(2)の出力光の偏波面と平
行または垂直となるようにしたことを特徴とするLDモ
ジュール光学系。
[Claims] A birefringent polarizing prism (with crystal axes tilted by 45 degrees)
An optical isolator (1) consisting of a Faraday rotator (13) that rotates incident light by 45° in a uniform magnetic field is inserted between 11) and (12), and an optical isolator (1) that connects the output light of the LD (2) to an optical fiber. Lens system to be combined (
3) arranged on the optical axis, the optical fiber is a polarization-maintaining fiber (4), and a 1/2
A four-wavelength plate (5) is arranged so that the polarization plane of the polarization-maintaining fiber (4) and the crystal axis of the quarter-wave plate (5) are parallel or perpendicular to the plane of polarization of the output light of the LD (2). An LD module optical system characterized by:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2660079A1 (en) * 1990-03-23 1991-09-27 Alsthom Cge Alcatel AMPLIFIER POWER SUPPLY ASSEMBLY FOR OPTICAL FIBER.
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