JPS63226987A

JPS63226987A - 光アイソレ−タ内蔵型半導体レ−ザ装置

Info

Publication number: JPS63226987A
Application number: JP5996487A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Oshima; 大島　康伸
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1988-09-21

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〕本発明は光アイソレータを内蔵した半導体レーザ装置に
関する。

〔従来の技術〕

光通信に用いられる半導体レーザは、１〜２ｍの短いピ
グティルと呼ばれるファイバが取り付けられた形態で供
給され、その終端にコネクタを付けて伝送用ファイバに
接続されることが多い。この時、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、半導体レーザの
動作を不安定にすることが知られている。このことは、
高速度長距離伝送用に現在実用化が進められている単一
軸モード半導体レーザでは特に致命的となる。

即ち、この種のレーザは単一軸モード発振を行うことに
より伝送中のモード分散を防ぎ、従来の半導体レーザの
２〜３倍の伝送距離を得ることができる。しかし、反射
戻り光があると単一軸モード発振を維持することが困難
となる。

このため、この種のレーザを通信に使用するためには、
反射戻り光を除去する光アイソレータを内蔵した半導体
レーザ装置が必要とされており、従来では例えば、「光
アイソレータ内蔵型ＤＦＢ−ＬＤモジュール」　（昭和
６０年度、電子通信学会、半導体材料技術部門全国大会
３０５．近間・渡辺・三浦・峠）に発表されている第４
図のような光アイソレータ内蔵型の半導体レーザ装置が
提案されている。

この装置では、単一軸モード半導体レーザ３１より放射
された光ビームは、第２レンズ３８により平行ビームに
変換され、第一ルチルプリズム３３を通り、ＹＩＧ結晶
３４及び磁石３５からなるファラディ回転素子３６を通
過した後、第ニルチルプリズム３７を通り、第２レンズ
３８によりシングルモードファイバ３９に収束結合され
る。

この構造では、半導体レーザ３１から出射した光は効率
よくファイバ３９に結合するが、逆にファイバ３９から
戻ってくる光は半導体レーザ３１には到達せず、半導体
レーザは安定に動作する。

この原理を以下に説明する。

半導体レーザ３１から出た光は第一ルチルプリズム３３
によりＴＭ波／ＴＥ波が分離され、ＴＥ波のみがファラ
ディ回転素子３６に入射し、ここを透過する時に偏波方
向が４５″回転して、第ニルチルプリズム３７に入射す
る。第ニルチルプリズム３７はこの偏波光を１００％透
過するように、第一ルチルプリズムに対し４５°の角度
で設定されているため、ここを透過した光は、レンズ系
により効率よくシングルモードファイバに結合される。

一方、ファイバ端で反射し逆方向に進んできた光は、先
ず第ニルチルプリズム３７により４５′″回転された偏
波光のみが半導体レーザ３１の方向へ逆進できる。この
戻り光はファラディ回転素子３６を透過する時、出射光
と逆方向の磁場を透過することになるため、出射光が回
転したのと同じ方向へ偏波方向が更に４５°回転し、合
わせて出射光に対し９０°の偏波方向を持つことになる
。

この戻り光は次の第一ルチルプリズム３３により光軸方
向を曲げられ、半導体レーザ３１の出射端に戻ることは
ない。したがって、この構造の装置では、反射戻り光の
影響が除去されており、単一モードレーザに対し安定な
動作をさせることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の光アイソレータ内蔵型半導体レーザ装置
では、光アイソレータに使用されているルチルプリズム
、ＹＩＧ結晶等の部品は、いずれも非常に高価なもので
あり、実際にこれらの部品を使用して装置を構成する場
合にはコストの点から実用性が殆どない。この種の装置
を実用化するためには、光アイソレータのコストを現状
の１０％以下に低減することが要求される。

このために、ルチルプリズムに関しては、半導体レーザ
は通常ＴＥ波成分が主で、ＴＭ波成分はＴＥ波に対し３
０〜３５ｄＢ以下のため２５ｄＢ程度のアイソレーショ
ン率で良い場合は、第一ルチルプリズムを省略できる。

また、光学系を変更し、平行光学系でなく結像系に入れ
るようにすれば、光角度の分解能はプリズムに比して低
いが、より安価な方解石プレートを使うことも可能であ
る。また、代わりにピグティルファイバに偏波面保存フ
ァイバを使うこともできる。

しかし、−各問題なのはファラディ回転素子の低価格化
である。これに関してはＹＩＧ結晶の代わりにｒＧｒｏ
ｕｔｈ　ａｎｄ　Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃ　ｌ５ｏ
ｌａｔｏｒ　Ｊ（ＮＥＣＲｅｓ、＆　Ｄｅｖｅｌｏｐ　
Ｎ１８０．　Ｊａｎｕ、　１９８６　＋　Ｔ、旧ｂｉｙ
ａ）の中で紹介されているビスマス置換ガーネット厚膜
が安価に供給できるファラディ素子として有望視されて
いる。しかし、この厚膜結晶はファラディ回転角に対す
る温度特性が悪いために、未だに実用化されていない。

本発明はこの温度特性問題を解決することにより安価な
ビスマス置換ガーネット厚膜結晶をファラディ回転素子
として使用することを可能とした光アイソレータ内蔵型
半導体レーザ装置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〕

本発明の光アイソレータ内蔵型半導体レーザ装置は、フ
ァラディ回転素子を、ファラデイ回転能を有する厚膜結
晶と、この厚膜結晶を周囲で保持する金属板と、この金
属板に磁着してこれを両側・から挟持する一対のリング
状磁石と、これら厚膜結晶、金属板及びリング状磁石を
内装する非磁性の金属ブロックとで構成し、このファラ
ディ回転素子を電子クーラ上に搭載して温度を安定に保
持し得るように構成し、厚膜結晶に安価なビスマス置換
ガーネット厚膜を使用しても、その温度特性の安定化を
図って実用化を実現している。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の光アイソレータ内蔵型半導体レーザ装
置の一実施例の断面図である。図示のように、半導体レ
ーザ１はヒートシンク２及びチップキャリア３を介して
基板４にマウントしている。

更にこの基板４の上には、後述するファラデイ回転素子
５をマウントしている。前記基板４は電子クーラ６を介
してケース７の内部に固定されており、これによりファ
ラデイ回転素子５の温度を安定に保っている。前記ケー
ス７は窓ガラス８を有しており、この窓ガラス８に対向
する外側位置にはレンズ９及び方解石を使ったヰ★光子
１０を保持したレンズホルダ１１と、スライドリング１
２と、先端部が金属筒１３により保護されたファイバ１
４とをこの順序で固定している。この場合、前記検光子
１０は、半導体レーザ１の偏波方向に対し４５°の角度
で常光を通すように固定されている。

前記ファラディ回転素子５の詳細を第２図の部分分解斜
視図、及び第３図（ａ）の正面図及び同図（ｂ）のＡＡ
Ｎａ断面図に示す。

これらの図に示すように、リング状の磁石２１に磁性金
属でできた円板状金属板２３を磁石２１の磁力を利用し
て吸着させる。また、この金属板２３の中央にあけた正
方形の穴にファラディ回転能を有する厚膜結晶、例えば
ビスマス置換ガーネット厚膜結晶２４を収納させる。こ
の場合、金属板２３よりもガーネット厚膜２４を僅かに
厚くしておく。ここでは、１．５５μｍ用のガーネット
厚膜が偏光方向を４５″回転するために約５００μｍ厚
さにされており、金属Ｆｉ２３は４５０ｐｍ程度の厚さ
にしている。

更に、別なリング状の磁石２２を使用し、その磁力で前
記ガーネット厚膜２４を前記リング状磁石２１との間に
サンドインチ状に挟み固定する。

このようにして組立てた両リング状磁石２１．２２を、
中央に円筒状の貫通穴を有する非磁性の矩形金属ブロッ
ク２５内に収納し、ソルダ２６により固定している。こ
れにより、通工用電子装置として長期の信頼度を保証す
る上での障害となる有機樹脂を使用しないファラディ回
転素子５が構成される。

このような構造の光アイソレータ内蔵型の半導体レーザ
装置がレーザ光源として動作することは、上述した従来
技術と基本的には同じであり、その詳細な説明は省略す
る。

しかしながら、この実施例のレーザ装置では、半導体レ
ーザ自体の偏光性を利用しているために偏光子を使用す
る必要はない。これは、２５ｄＢ程度のアイソレート量
であれば、偏光子を省略できるからである。また、検光
子としてはルチルプリズムの代わりに安価な方解石を使
用することができる。

また、この構成のレーザ装置では、ビスマス置換ガーネ
ット厚膜を主体としたファラディ回転素子を電子ターラ
上に搭載して温度の安定化を図っているので、温度特性
の問題を解消でき、しかも高価な結晶部品を使用してい
ないので安価に製造することができる。

なお、前記実施例では検光子とじて方解石を使用してい
たが、その代わりに偏波面保持ファイバを使用してもよ
い。この偏波面保持ファイバは、方解石に比べてより安
価であり、従来用いていた通常のファイバに置き換えて
用いるだけでよい。

また、この偏波面保持ファイバを用いることにより、検
光子の回転角を調整する工程が除去されるため、組立て
が容易になり、より一層のコストの低減を図ることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ファラディ回転素子を、
ファラディ回転能を有する厚膜結晶を主体に構成し、か
つこのファラディ回転素子を電子クーラ上に搭載して温
度を安定に保持し得るように構成しているので、厚膜結
晶に安価なビスマス置換ガーネット厚膜を使用してもそ
の温度特性問題を解決することができ、ビスマス置換ガ
ーネット厚膜結晶を実用化して安価な光アイソレータを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体レーザ装置の模式的な断面図、
第２図はファラディ回転素子の部分分解斜視図、第３図
（ａ）はファラディ回転素子の正面図、第３図（ｂ）は
第３図（ａ）のＡＡ線に沿う断面図、第４図は従来構造
の断面図である。１・・・半導体レーザ、２・・・ヒートシンク、３・・
・チップキャリア、４・・・基板、５・・・ファラディ
回転素子、６・・・電子クーラ、７・・・ケース、８・
・・窓ガラス、９・・・レンズ、１０・・・検光子、１
１・・・レンズホルダ、１２・・・スライドリング、１
３・・・金属筒、１４・・・ファイバ、２１．２２・・
・リング状磁石、２３・・・金属板、２４・・・ガーネ
ット厚膜、２５・・・金属ブロック、３１・・・半導体
レーザ、３２・・・第ルンズ、３３・・・第一ルチルプ
リズム、３４・・・ＹＩＧ結晶、３５・・・磁石、３６
・・・ファラディ回転素子、３７・・・第ニルチルプリ
ズム、３８・・・第２レンズ、３９・・・シングルモー
ドファイバ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体レーザ、ファラディ回転素子、レンズ、検
光子等からなる光アイソレータを内蔵する半導体レーザ
装置において、前記ファラディ回転素子は、ファラディ
回転能を有する厚膜結晶と、この厚膜結晶を周囲で保持
する金属板と、この金属板に磁着してこれを両側から挟
持する一対のリング状磁石と、これら厚膜結晶、金属板
及びリング状磁石を内装する非磁性の金属ブロックとで
構成し、このファラディ回転素子を電子クーラ上に搭載
して温度を安定に保持し得るように構成したことを特徴
とする光アイソレータ内蔵型半導体レーザ装置。
（２）厚膜結晶はビスマス置換型ガーネット厚膜である
特許請求の範囲第１項記載の光アイソレータ内蔵型半導
体レーザ装置。