(57)【要約】【課題】光学フィルタで遮断された反射光がアイソレータ機能部を通過した後、入力側あるいは出力側で再結合するのを防止し、反射減衰量特性の劣化が生じないようにする。【解決手段】ファラデー回転子１０の入力側と出力側とに楔形複屈折結晶板１２、１４を配置した偏波無依存型のアイソレータ機能部３０と、平板状の光学フィルタ３２とが、同じ光軸上で前記一方の楔形複屈折結晶板と光学フィルタとが直接対向するように組み合わせられ、前記光学フィルタは、その法線が光軸に対して傾けられている構造の光複合モジュールである。ここで、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、前記アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面に対して直交するように設定されている。【選択図】図１
2010015021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファラデー回転子の入力側と出力側に楔形複屈折結晶板を配置した偏波無依存型のアイソレータ機能部と、平板状の光学フィルタとが、同じ光軸上で前記一方の楔形複屈折結晶板と光学フィルタとが直接対向するように組み合わせられ、前記光学フィルタは、その法線が光軸に対して傾けられている構造の光複合モジュールであって、
光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、前記アイソレータ機能部で分離した常光と異常光によって決まる偏光分離面に対して直交するように設定されていることを特徴とする光複合モジュール。
【請求項２】
光学フィルタが、アイソレータ機能部の出力側に設置されている請求項１記載の光複合モジュール。
【請求項３】
光学フィルタが、アイソレータ機能部の入力側に設置されている請求項１記載の光複合モジュール。
【請求項４】
光学フィルタが、所望波長領域の光を透過する誘電体多層膜を透明基板上に形成した波長選択フィルタである請求項２又は３記載の光複合モジュール。
【請求項５】
アイソレータ機能部と光学フィルタの組み合わせに対して、それらの入力側に入力用光ファイバとレンズを、出力側にレンズと出力用光ファイバを、それぞれ配置した請求項４記載の光複合モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波無依存型のアイソレータ機能部と光学フィルタとを組み合わせた光複合モジュールに関し、更に詳しく述べると、光学フィルタのフィルタ傾け面を、アイソレータ機能部による偏光分離面に対して直交するように設定した光複合モジュールに関するものである。この技術は、光増幅器におけるＡＳＥ光（Amplified Spontaneous Emission光；増幅された自然放出光）の遮断などに有用である。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、光通信システムにおいては、光ファイバによる伝送距離の延長に伴う光伝送損失補償のために、ＥＤＦＡ（エルビウム添加光ファイバ増幅器）を用いて光ファイバ中を伝搬する光の強度を増加させることが行われている。ＥＤＦＡは、光計測システムなどでも用いられている。ＥＤＦＡを使用することによって光信号を光信号のまま増幅することができ、例えば波長１５５０ｎｍ帯で非常に高い出力の光信号が得られている。
【０００３】
光通信システムや光計測システムは、例えばＬＤ（半導体レーザ）やＥｒ添加光ファイバの他、様々な光デバイスを組み合わせて構成される。しかし、これらの光デバイスを接続すると、接続点で反射が発生し、その反射戻り光でＬＤの誤動作が生じるなど、不都合が生じる。そこで、必要とする各所に光アイソレータを組み込み、反射光が入力側に再結合するのを防いでいる。このような場合には、偏波無依存型の光アイソレータ（特許文献１参照）が用いられている。
【０００４】
この種の光アイソレータは、典型的には図５に示すように、光軸上で４５度ファラデー回転子１０の前後（入力側と出力側）にそれぞれ楔形複屈折結晶板１２、１４を設け、それらの入力側には入力用ファイバ１６とレンズ１８を、出力側にもレンズ２０と出力用ファイバ２２を配置した構成となっている。ここで、入力側の楔形複屈折結晶板１２と出力側の楔形複屈折結晶板１４の光学軸は、光軸に垂直な面内にあり、且つ出力側の楔形複屈折結晶板１４の光学軸方位は入力側の楔形複屈折結晶板１２の光学軸方位に対して４５度回転した状態にある。入力側ファイバ１６からの順方向光線は、図５のＡに示すように、出力側のレンズ２０で焦点を結んだとき出力側ファイバ２２に集束するが、図５のＢに示すように、出力側ファイバ２２からの逆方向光線が入力側のレンズ１８で焦点を結んだときには、光線の偏向角が常光と異常光とで相互に入力側ファイバ１６の径以上分離するため入力側ファイバ１６には結合しない。つまり、アイソレータ機能が得られる。ここで、偏光分離して常光と異常光とが進む面である偏光分離面は、楔面に平行な面（従って図５で紙面に平行な面）となる。
【０００５】
ところで、ＥＤＦＡではＡＳＥ光（Amplified Spontaneous Emission光；増幅された自然放出光）が発生し、それも信号光と共に系を伝搬する。ＥＤＦＡで増幅される信号光が波長１５５０ｎｍ帯であるのに対して、ＡＳＥ光は波長１５４０ｎｍ以下の帯域である。そこで、このＡＳＥ光などの余分な光の遮断を目的として、波長選択フィルタ（例えば、波長１５５０ｎｍ帯の信号光を通過させるＬＰＦ）を組み込む。
【０００６】
従来の光通信システムや光計測システムなどでは、アイソレータ機能が必要な箇所には光アイソレータを、不要光の遮断機能（必要光の通過機能）が必要な箇所には波長選択フィルタを、それぞれ別々に配置することが行われている。しかし、光アイソレータが偏波無依存型の場合には、ファラデー回転子の前後に楔形複屈折結晶板を配置したアイソレータ機能部に対して入力側と出力側にそれぞれファイバとレンズを配置する必要があり、その光アイソレータにレンズを用いて光学フィルタを結合するとなると、システム全体としては構造が複雑化し、大型化（長尺化）する。この問題は、光アイソレータと光学フィルタとを組み合わせて、ＡＳＥ光の遮断機能とアイソレータ機能を備えた光複合モジュールにすることで改善できる（特許文献２参照）。その場合、光学フィルタは、表面反射の影響を抑えるため傾けて配置するが、単に傾けただけでは、光学フィルタの特性により、光学フィルタで遮断された反射光が入力側あるいは出力側に再結合する状況が生じ、反射減衰量特性が劣化する問題が生じる。
【特許文献１】特公昭６１-５８８０９号公報
【特許文献２】特開平５−２２４１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、光学フィルタで遮断された反射光がアイソレータ機能部を通過した後、入力側あるいは出力側で再結合するのを防止し、反射減衰量特性の劣化が生じないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ファラデー回転子の前後（入力側と出力側）に楔形複屈折結晶板を配置した偏波無依存型のアイソレータ機能部と、平板状の光学フィルタとが、同じ光軸上で前記一方の楔形複屈折結晶板と光学フィルタとが直接対向するように組み合わせられ、前記光学フィルタは、その法線が光軸に対して傾けられている構造の光複合モジュールであって、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、前記アイソレータ機能部で分離した常光と異常光によって決まる偏光分離面に対して直交するように設定されていることを特徴とする光複合モジュールである。
【０００９】
ここで光学フィルタは、アイソレータ機能部の出力側に設置される場合もあるし、アイソレータ機能部の入力側に設置される場合もある。光学フィルタとしては、典型的には、所望波長領域の光を透過する誘電体多層膜を透明基板上に形成した波長選択フィルタがある。このようなアイソレータ機能部と光学フィルタの組み合わせに対して、それらの入力側に入力用光ファイバとレンズを、出力側にレンズと出力用光ファイバを、それぞれ配置する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光複合モジュールは、アイソレータ機能部と光学フィルタを、レンズやファイバを介在させることなく近接配置しているので、デバイスの小型化（短尺化）が可能となる。しかも、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面に対して直交するように設定しているので、光学フィルタで遮断された反射光が入力側ファイバや出力側ファイバに再結合するのを防止し、それによって反射減衰量特性の劣化を無くすことができる。
【実施例】
【００１１】
本発明に係る光複合モジュールの構成例を図１に示す。ファラデー回転子１０の前後（入力側と出力側）にそれぞれ楔形複屈折結晶板１２、１４を配置した偏波無依存型のアイソレータ機能部３０と、平板状の光学フィルタ３２とを、同じ光軸上で後方（出力側）の楔形複屈折結晶板１４と光学フィルタ３２とを、直接（レンズやファイバを介在させることなく）対向するように組み合わせる。つまり、この実施例では、光学フィルタ３２は、アイソレータ機能部３０の出力側に設置されている。なお、従来の偏波無依存型光アイソレータとの部材関係を分かりやすくするために、図５と同一でよい部材については同一符号を付している。また、方向や面を明確にするために、図示のように光軸をｚ方向とし、それに直角にｘ方向およびｙ方向を設定する。図面左手が入力側、右手が出力側である。
【００１２】
ファラデー回転子１０は、ファラデー効果を呈する磁気光学結晶と、該磁気光学結晶に光軸方向の磁界を印加する永久磁石とからなり、入力光の偏光面を４５度回転させるものである。入力側の楔形複屈折結晶板１２と出力側の楔形複屈折結晶板１４とは、垂直面が内側で、傾斜面が外側となり、一方の厚肉部と他方の薄肉部とが互いに対峙するような関係で光軸上に配置される。ここでは、両方の楔形複屈折結晶板１２、１４は、それらの楔形面が水平（ｘ−ｚ面に平行）となるように設置してある。なお、両方の楔形複屈折結晶板１２、１４の光学軸は、ｘ−ｙ面内にあり、ｙ軸に対して、一方の光学軸は＋２２．５度、他方の光学軸は−２２．５度となるように設定している。このようなアイソレータ機能部は、従来のものと同様であってよい。
【００１３】
本実施例では、光学フィルタ３２は数度（具体的には４度程度）傾けられて（フィルタ傾け角をθで表す）組み込まれる。この光学フィルタ３２の傾き方向は、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面（ｙ−ｚ面）が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面（ｘ−ｚ面もしくはｘ−ｚ面が角度θ傾いた面）に対して、直交するように設定されている。ここで用いている光学フィルタ３２は、透明基板上に、所望波長領域（１５４０ｎｍ以上）の光を透過する誘電体多層膜を形成したロングパスの波長選択フィルタである。
【００１４】
このようなアイソレータ機能部と光学フィルタの組み合わせに対して、図２に示すように、それらの入力側に入力用光ファイバ１６とレンズ１８を、出力側にレンズ２０と出力用光ファイバ２２を配置する。図２において、Ａは平面図（紙面がｘ−ｚ面）、Ｂは側面図（紙面がｙ−ｚ面）である。
【００１５】
入力側ファイバ１６からの入力光は、レンズ１８で平行光となり、アイソレータ機能部３０を通過し、光学フィルタ３２に至る。その際、光学フィルタ３２の特性により、所望波長領域の光は該光学フィルタ３２を通過するが、所望波長領域外の光は反射される。透過光はレンズ２０で出力側ファイバ２２に集束する。他方、光学フィルタ３２での反射光は、再度、アイソレータ機能部３０を通過し、その際、アイソレータ機能により常光と異常光に分離して出力する。ここで、光学フィルタの入射面が光軸に対して垂直であると、反射光は光軸に沿ってアイソレータ機能部に戻るため、アイソレータ機能により分離した常光と異常光は、ｘ−ｚ面に平行な面内を戻る。この光路は、アイソレータ機能部単独の場合（図５の場合）と同様であるが、光学フィルタでの反射が有る分、アイソレータ機能が低下する。そこで光学フィルタを光軸に対して傾けるが、光学フィルタが光軸に対して傾いていると、アイソレータ機能により分離した常光と異常光は、光学フィルタの向きと傾き角に応じて戻り、分離光の一部が入力側ファイバ１６に結合してしまう場合がある。この時、入力側の反射減衰量は大きく劣化する。
【００１６】
しかし本発明では、光学フィルタの傾き方向は、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面（ｙ−ｚ面）が、アイソレータ機能部で分離した偏光（常光と異常光）によって決まる偏光分離面（ｘ−ｚ面もしくはｘ−ｚ面がフィルタ傾け角θだけ傾いた面）に対して直交するように設定しているため、アイソレータ機能により分離した常光と異常光は、レンズ１８を通っても入力側ファイバ１６に直接結合することはない。フィルタ傾け角θを変えると、分離した常光と異常光は、例えば図２のＡで見ると紙面に対して手前側から奥側に振られるだけであり、横方向に（紙面内で）振られることはないからである。従って、この時には、それら分離した光は、入力側ファイバを横切ったり接近したりしないので、入力側の反射減衰量が劣化することはない。
【００１７】
その様子を図３に示す。Ａは比較例であり、光学フィルタの傾き方向を、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面に対して平行となるように設定した場合である。光学フィルタの傾け角度は４度とした。光学フィルタの特性から、挿入損失（ＩＬ）特性は短波長側が大きくなっている。この場合、その特性に連動するように反射減衰量（ＲＬ）特性も短波長側が劣化している。Ｂは本発明であり、光学フィルタの傾き方向を、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面に対して直交するように設定した場合である。ここでも光学フィルタの傾き角度は４度とした。この場合も、光学フィルタの特性から、挿入損失（ＩＬ）特性は短波長側が大きくなっているが、その特性に連動することなく反射減衰量（ＲＬ）特性は劣化していないことが分かる。
【００１８】
図４は、本発明の他の実施例を示す説明図であり、Ａは平面図、Ｂは側面図である。光軸上でファラデー回転子１０の前後（入力側と出力側）に楔形複屈折結晶板１２、１４を配置した偏波無依存型のアイソレータ機能部３０と、平板状の光学フィルタ３２とを、同じ光軸上で前方（入力側）の楔形複屈折結晶板１２と光学フィルタ３２とが直接対向するように組み合わせる。つまり、この実施例では、光学フィルタ３２は、アイソレータ機能部３０の入力側に設置されている。なお、ここでも、方向や面を明確にするために、図示のように光軸をｚ方向とし、それに直角にｘ方向およびｙ方向を設定する。図面左手が入力側、右手が出力側である。
【００１９】
アイソレータ機能部３０及び光学フィルタ３２は、前記の実施例と同様であってよいので、それらについての説明は省略する。光学フィルタ３２は数度（例えば４度程度）傾けた状態で組み込まれる。この光学フィルタの傾き方向は、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面（ｙ−ｚ面）が、アイソレータ機能部で分離した偏光（常光と異常光）によって決まる偏光分離面（ｘ−ｚ面もしくはｘ−ｚ面がフィルタ傾け角θだけ傾いた面）に対して直交するように設定されている。このような光学フィルタ３２とアイソレータ機能部３０の組み合わせに対して、それらの入力側に入力用光ファイバ１６とレンズ１８を、出力側にレンズ２０と出力用光ファイバ２２を配置する。
【００２０】
入力側ファイバ１６からの入力光はレンズ１８で平行光となり、光学フィルタ３２に達し、その際、光学フィルタの特性により、所望波長領域の光は光学フィルタ３２を通過するが、所望波長領域外の光は反射される。反射光は、光軸に対して角度を持つため、直接入力側ファイバ１６には結合しない。この機能だけならば、光学フィルタはどの向きに傾けられていても同じである。光学フィルタ３２を通過した光は、アイソレータ機能部３０を通過し、レンズ２０で出力側ファイバ２２に集束する。出力側からの戻り光は、アイソレータ機能部３０で常光と異常光に分離し、光学フィルタ３２に至り、所望波長領域の光は該光学フィルタ３２を通過するが、所望波長領域外の光は反射される。その反射光は、再度、アイソレータ機能部３０を通過して出力する。
【００２１】
ここで、光学フィルタでの反射を防ぐため、該光学フィルタを光軸に対して傾けるが、アイソレータ機能により分離した常光と異常光は、光学フィルタの向きと傾き角に応じた面内を戻るため、出力側から逆行する光の光学フィルタで反射した成分の一部が出力側ファイバに結合してしまう場合がある。このような時にも反射減衰量は大きく劣化することになる。
【００２２】
しかし、本発明では、光学フィルタの傾き方向は、光学フィルタの法線と光軸とによって決まるフィルタ傾け面（ｙ−ｚ面）が、アイソレータ機能部で分離した偏光によって決まる偏光分離面（ｘ−ｚ面もしくはｘ−ｚ面がフィルタ傾け角θだけ傾いた面）に対して直交するように設定しているため、アイソレータ機能により分離した常光と異常光が光学フィルタで反射してアイソレータ機能部を通過しても、常光と異常光が屈折によって振られる方向と光学フィルタの反射で光が振られる方向が直交するため、出力側ファイバに直接結合することはなく、反射減衰量が劣化することはない。
【００２３】
本発明の光複合モジュールは、ＡＳＥ光の遮断機能とアイソレータ機能とを具備していることから、例えば光増幅機内での光デバイスとして有用である。なお、本発明で用いる光学フィルタとしてはは、所望波長領域の光を通過させる波長選択フィルタがあり、上記のＬＰＦの他、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）やＳＰＦ（ショートパスフィルタ）などでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る光複合モジュールの構成図。
【図２】本発明に係る光複合モジュールの一実施例を示す説明図。
【図３】損失特性を示すグラフ。
【図４】本発明に係る光複合モジュールの他の実施例を示す説明図。
【図５】従来の偏波無依存型の光アイソレータの説明図。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ファラデー回転子
１２、１４  楔形複屈折結晶板
１６  入力側ファイバ
１８、２０  レンズ
２２  出力側ファイバ
３０  アイソレータ機能部
３２  光学フィルタ
【図１】
2010015021.tif 000003
【図２】
2010015021.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010015021.tif 000007