JPS63220593A - アイソレ−タ内蔵型半導体レ−ザモジユ−ル - Google Patents

アイソレ−タ内蔵型半導体レ−ザモジユ−ル

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JPS63220593A
JPS63220593A JP5461887A JP5461887A JPS63220593A JP S63220593 A JPS63220593 A JP S63220593A JP 5461887 A JP5461887 A JP 5461887A JP 5461887 A JP5461887 A JP 5461887A JP S63220593 A JPS63220593 A JP S63220593A
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semiconductor laser
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isolator
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lens
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Naoteru Shibanuma
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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】 〔産業上の利用分野〕 明細書の洋式一 本発明はアイソレータ内蔵型半導体レーザモジュールに
関し、特に経済的で小型化が可能であり、かつ温度特性
が優れるとともに実装性の優れたアイソレータ内蔵を半
導体レーザモジュールに関するものである。
〔従来の技術〕
光フアイバ通信に用いられる半導体レーザは光出力用の
ファイバを備えたモジュールとして供給され、その終端
にコネクタを設けて伝送用のファ以下余白 イバに接続する場合が多い。この場合、コネクタ部で生
ずる反射戻り光は半導体レーザに再注入され、半導体1
/−ザの動作状態を不安定化させることが知られている
。このことは高速度長距離伝送を行なう場合には特に大
きな障害になる。このため、反射戻り光を除去するアイ
ソレータを内蔵した半導体レーザモジュールが開発され
ている。
第3図は、T、 Sugie、 M、 Saruwat
8riの両氏により発表さrた論文[An Effec
tive Nonre−ciprocal C1rcu
it for Se+n1conductor La−
5er−to −Fiber Coupling a 
YIG 5phere J(JOURNAL  OF 
 LiGHTWAVE  TECH−NOLOGY、V
OL、LT−1,No、1.MARCH1983)の中
で説明されているアイソレータ内に一型半導体し−ザモ
ジーールの構造を示したものである。同図において、半
導体レーザ1よシ放射された光ビームはYIG球21に
より収束ビームに変換され、さらにレンズ22および偏
光子23を経由してシングルモードファイバ24に結合
する。
YIG球21の周囲に配置でれたリング状の磁石9によ
り、光軸方向の磁界がYIG球21に印加されてお、9
、YIG球21を通過するビームの偏光方向はファラデ
ー効果により45度だけ回転する。偏光子23としては
方解石のプレートが用いられている。
このような構造のモジー−ルでは、半導体レーザから出
射する光は効率よくファイバに結合するが、逆にファイ
バの中を逆方向に戻って来る光は半導体レーザに戻らず
、安定に動作する。その原理について以下説明する。半
導体レーザから出射するビームは一般にTE偏光であシ
、図において紙面に垂直な方向に偏光している。このビ
ームの偏光方向はYIG球21によって45度だけ回転
したのち偏光子に入射するが、そのときには常光屈折率
のみを感じるので、光ビームは分離されずにそのままフ
ァイバに結合する。逆に、ファイバを逆方向に進んで来
た光は偏光方向が不定であるから、偏光子23によって
常光屈折率のみを感じる光と異常光屈折率を感じる光の
二つのビームに分かれる。このうち、常光屈折率のみを
感じた光は半導体レーザの偏光方向に対し45度回転し
ているが、YI()球を通過するさいにさらに45度回
転するので半導体レーザに戻ったときには合計90度回
転してTM偏光になっておシ、半導体レーザの動作に影
響を与えない。また、異常光屈折率を感じた光のビーム
は横方向にシフトし、半導体レーザに戻ったときには発
光点からずれたところに戻るので同じく半導体レーザの
動作に影響を与え々い。従って、このモジー−ルは反射
戻シ光の影響が除去されており、安定な動作をさせるこ
とができる。
第4図は、近間、渡辺、後藤、三浦、峠氏らにより発表
された論文[光アイソレータ内蔵DFB−LDモジー−
ル](昭和60年度電子通信学会半導体・材料部門全国
大会305)の中で説明されているアイソレータ内蔵型
半導体レーザモジュールの構造を示したものである。同
図において、半導体レーザ1より放射された光ビームは
第一レンズ5によυ平行ビームに変換され、ルチルプリ
ズム、YIG結晶および磁石から成るアイツレ−タ25
を通過したのち、第二レンズ14によって収束されて、
シングルモードファイバ24に結合する。この場合、プ
リズムが二個用いられているところが図5の場合と異な
っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、一般に半導体レーザは温度が変化すると、発
振しきい値、微分量子効率1発振波長が変化することが
知られている。特に発振波長が変化すると、半導体レー
ザから雑音が発生したシファイバの分散が変化したりし
て、伝送特性に好ましくない影響を与える。またファラ
デー回転素子は材料にもよるが温度変化によってファラ
デー回転角が変化し、反射戻シ光に対するアイソレーシ
ョンが劣化することが考えられる。従って、半導体レー
ザとファラデー回転素子はモジー−ルに内蔵されたペル
チェ素子によって温度制御されることが望ましいが、前
述のモジー−ルはそれが不可能である。
同時に前述のアイソレータ内蔵型半導体レーザモジ−−
ルは同軸型の形状であり、DiP型の形状のモジー−ル
と比較すると、小型化が困難であるのみならず通信機器
に搭載するさいの実装性が唱い。
また、上述した従来のアイソレータ内蔵型半導体レーザ
モジュールは、いずれもYIG結晶をファラデー回転素
子として用いているが、その価格は高価である。
これに対して、本発明は経済的で小型化が可能であり、
かつ温度特性の優れたアイソレータ内蔵型半導体レーザ
モジ−−ルを提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のアイソレータ内蔵型半導体レーザモジ−−ルは
、半導体レーザ、単数または複数の結合用レンズ、ファ
ラテー回転素子、磁石、偏光子および光出力用ファイバ
を備えたアイソレータ内蔵型半導体レーザモジュールで
あって、少なくとも前記半導体レーザ、前記単数または
複数の結合用レンズのうち最も前記半導体レーザに近い
レンズ。
前記ファラデー回転素子、前記磁石が同一の基板上に搭
載され、かつ前記基板がベルチェ素子の上に固定されて
いることを特徴としている。
本発明のアイソレータ内蔵型半導体レーザモジ−−ルは
、経済的で小型化が可能であシ、かつ温度特性が優れる
とともに実装性の優れたアイソレータ内蔵型半導体レー
ザモジ−−ルを実現できるという点で独創性を有する。
〔実施例1〕 第1図は本発明のアイソレータ内蔵型半導体レーザモジ
ュールの一実施例の構造図である。同図において、半導
体レーザ1はヒートシンク2およびチップキャリア3を
介して基板4の上にマウントされている。基板4の上に
は同時に第一レンズ5、モニタフォトダイオード6およ
びサーミスタ7がマウントされている。基板4の上には
さらに、ファラデー回転素子8が磁石9を介してマウン
トされている。このような部品の配置によシ、半導体レ
ーザ1よQ出射した光ビームは、第一レンズ5によシ平
行ビームまたは擬似平行ビームに変換されたのち、ファ
ラデー回転素子8によシ、偏光方向が45度回転する。
ファラデー回転素子としては、T、Hibiya氏らに
よシ発表された論文[G r −owth and N
、agneto−Optic Properties 
ofLiquid Phase Epitaxial 
B1−8ubstitutedGarnet B’11
m5 for 0ptical l5olator j
(NECRes、& Develop、 No、 80
. January1986)の中で紹介されているビ
スマス置換ガーネット厚膜が有用である。このガーネッ
ト厚膜は、量産性に優れ、わずかな磁界で飽和磁界に達
しその回転能も大きいので、経済的でかつ小型のアイソ
レータ内蔵型半導体レーザモジュールを実現する場合に
有利である。
基板4はベルチェ素子10および放熱ブロック11を介
してDIP型ケース12の内部に固定されている。DI
P型ケース12は窓ガラス13を有しておシ、さらにそ
の外側には第二レンズ14を保持したレンズホルダ15
.スライドリング16および先端部が金属筒17により
保護された偏波保持ファイバ18がこの順序で固定され
ている。
偏波保持ファイバ18の先端は斜めに研磨されており、
反射防止用のガラス板19が光学接着剤によシ接着され
ている。また、レンズホルダ15゜スライドリング16
および金属筒17の周囲は保護スリーブ20により保護
されており、外力が直接加わらないようになっている。
また、図においては省略されているが、DIP型ケース
12の開口部はキャップにより封止される。通常、半導
体レーザモジュールは1メートルないし2メートルの短
いファイバが取り付けられた形態で供給されるが、この
ような知いファイバは豚の尾を連想させることがらピグ
テールと呼ばれる。モジュールを実際に使用する場合に
は、ピグテールの終端にコネクタを取シ付け、伝送用の
ファイバと接続して使用するのが普通である。
以上説明した第1図の構造のモジー−ルがアイソレータ
内蔵型半導体レーザモジ−−ルとして動作することを以
下説明する。半導体レーザ1から出射した光は第一レン
ズ5.ファラデー回転素子8、窓ガラス13.第二レン
ズ14およびガラス板19を介して偏波保持ファイバ1
8に入射するが、ここでの偏光方向は半導体レーザ1を
出射するところと比較して45度回転している。偏波保
持ファイバ18に入射した光はそのまま終端へ向かって
進むが、その偏光方向は途中で変化しない。
コネクタに達した光の一部は反射して逆進し、入射側へ
達するが、そこでの偏光方向も変化していない。その光
は再度ファラデー回転素子を通過して半導体レーザに戻
るが、その偏光方向はさらに45度回転するので、結局
半導体レーザ1に戻ったときには、合計90度回転して
TM偏光になっている。従っ1コネクタで発生する戻り
光は半導体レーザの動作に影響を与えないことになる。
このように図1に説明したモジュールはアイソレータ内
蔵型半導体レーザモジ−−ルとして動作することは明ら
かである。またここで注目すべきことは、第1図のモジ
ュールは本質的に偏光子を含んでいないということであ
る。偏光子が無いのにアイソレータ内蔵型半導体レーサ
モジー−ルとして機能する理由は、半導体レーザ自体の
偏光性を利用して自動的に偏光方向の整合がとれる構成
となっているからである。
次に第1図で説明した本発明のモジー−ルの利点につい
て説明する。まず、半導体レーザおよびファラデー回転
素子がベルチェ素子の上に搭載されているので半導体レ
ーザの特性やファラデー回転素子のファラデー回転角を
周囲温度に関係なく一定に保つことができる。また高価
なYIG結晶の替わ9にファラデー回転能が高く、量産
性のすぐれたビスマスガーネットをファラデー回転素子
として用いているので、経済的で小型化が可能である。
また同時にDIP型の外形を有しているので実装性にも
優れている。
〔実施例2〕 第2図は本発明のアイソレータ内蔵型LDモジーールの
他の実施例の栴造図である。同図においてはファラデー
回転素子8および磁石9′が基板4′を介さずにベルチ
ェ素子lO′の上にマウントされていることが第1図の
場合と異なっているが、第1図の場合と同様に、半導体
レーザやファラデー回転素子の特性を環境温度に関係な
く一定に保つことができ、同時に経済的で小型化が可能
であることが利点となっている。
第2図の場合は第1図と比較するとベルチェ素子が大型
化し消費電力が大きくなり、ファラデー回転素子の第ル
ンズに対する固定強度が劣ることが不利になるが、ファ
ラデー回転素子に対する冷却効率に優れる点が逆に有利
である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のアイソレータ内蔵型半導
体レーザモジュールは、半導体レーザ。
単数または複数の結合用レンズ、ファラデー回転素子、
磁石、偏光子および光出力用ファイバを備えたアイソレ
ータ内紙型半導体レーザモジュールにおいて、少なくと
も前記半導体レーザ、前記単数または複数の結合用レン
ズのうち最も前記半導体レーザに近いレンズ、前記ファ
ラデー回転素子。
前記磁石が同一の基板上に搭載され、かつ前記基板がベ
ルチェ素子の上に固定されていることを特徴としており
、その特徴により、半導体レーザの特性やファラデー回
転素子のファラデー回転角を周囲温度に関係なく一定に
保つことができ、経済的で小型化が可能であると同時に
DIP型の外形を有しているので実装性に優れていると
いう効果が得られている。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (b)および第2図(a) 、 (
b)は本発明のアイソレータ内紙型半導体レーザモジュ
ールの実施例1,2を示す縦断面図およびその平面図で
ある。 第3図は従来のアイソレータ内蔵型半導体レーサモジー
−ルの構造を示す図である。第4図は他の従来のアイソ
レータ内紙型半導体レーザモジュールの構造を示す図で
ある。 1・・・・・・半導体レーザ、2・・・・・・ヒートシ
ンク、3・・・・・・チップキャリア、4.4’・・・
・・・基板、5・・・・・・第一レンズ、6・・・・・
・モニタフォトダイオード、7・・・・・・サーミスタ
、8・・・・・・ファラデー回転素子、9゜91・・・
・・・磁石、10.10’・・・・・・ベルチェ素子、
11°°°°°°放熱ブロツク、12・−・・・・DI
P型ケース、13・・・・・・窓ガラス、14・・・・
・・第二レンズ、15・・・・・・レンズホルダ、16
・・・・・・スライドリング、17・・・・−・金属筒
、18・・・・・・偏波保持ファイバ、19・・・・・
ガラス板、20・・・・・・保護スリーブ、21・・・
−・・YIG球、22・・・・・・レンズ、23・・・
・・・偏光子、24・・・・・・シングルモードファイ
バ、25・・・・・・アイソレータ。 /(半導体し−9つ 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示   昭和62年特 許 願第5461
8号2、発明の名称   アイソレータ内蔵型半導体レ
ーザモジ為−ル3、補正をする者 事件との関係       出 願 人東京都港区芝五
丁目33番1号 (423)   日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 、パ・\−\ −1−う) へ−1・・・パ 晋6− 6、補正の対象 明細書の第1頁および第2頁 7 補正の内容 明細書の第1頁、第2頁を添付書類と差し替えます。 代理人 弁理士  内 原   晋   2、゛・″2
.゛ン′

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体レーザ、単数または複数の結合用レンズ、
    ファラデー回転素子、磁石、偏光子および光出力用ファ
    イバを備えたアイソレータ内蔵型半導体レーザモジュー
    ルにおいて、少なくとも前記半導体レーザ、前記単数ま
    たは複数の結合用レンズのうち最も前記半導体レーザに
    近いレンズが同一の基板上に搭載され、かつ前記基板が
    前記ファラデー回転素子、前記磁石とともに、DIP型
    ケースの内部にとりつけられたペルチェ素子の上に固定
    されていることを特徴とするアイソレータ内蔵型半導体
    レーザモジュール。
JP62054618A 1987-03-09 1987-03-09 アイソレータ内蔵型半導体レーザモジュール Expired - Lifetime JP2716122B2 (ja)

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Cited By (2)

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