(57)【要約】【条約】【課題】  偏光子が散乱光を発生させたとしても、散乱光が光ファイバに結合しないようにすることにより、光ファイバ側から見た反射減衰量を増大させた光アイソレータを提供することにある。【解決手段】  少なくとも1つの吸収型偏光子とファラデー回転子とで構成される光アイソレータを光ファイバの先端に接着固定させた光ファイバ一体型光アイソレータにおいて、吸収型偏光子と光ファイバの間に使用波長において透明な平板を配置し、かつ光ファイバ先端の端面角度をＸ（度）、該透明平板の板厚をＹ（ｍｍ）としたときに、端面角度Ｘと板厚ＹがＸＹ平面における（０，０．２）、（０，０．５）、（１０，０．５）、（１０，０．０５）の４点で囲まれた領域内に入るようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つの吸収型偏光子とファラデー回転子とで構成される光アイソレータを光ファイバの先端に接着固定させた光ファイバ一体型光アイソレータにおいて、吸収型偏光子と光ファイバの間に使用波長において透明な平板が配置され、かつ光ファイバ先端の端面角度をＸ（度）、該透明平板の板厚をＹ（ｍｍ）としたときに、端面角度Ｘと板厚ＹがＸＹ平面における（０，０．２）、（０，０．５）、（１０，０．５）、（１０，０．０５）の４点で囲まれた領域内にあることを特徴とする光ファイバ一体型光アイソレータ。
【請求項２】
前記端面角度Ｘ（度）と平板の板厚Ｙ（ｍｍ）が、ＸＹ平面における（４，０．１４）、（４，０．２）、（８，０．２）、（８，０．０８）の４点で囲まれた領域内にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ一体型光アイソレータ。
【請求項３】
前記透明な平板が、石英ガラスあるいはＢＫ７からなることを特徴とした請求項１または２記載の光ファイバ一体型光アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システム等において、光源である半導体レーザー素子へ反射光が戻るのを阻止するために使用される光アイソレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザーモジュールでは、半導体レーザー素子へ各種光学部品からの反射光が戻るとレーザー発振が不安定になるため、半導体レーザー素子から出射された光を集光するレンズと光ファイバの間に光アイソレータが配置されている。
【０００３】
光アイソレータは、通常は２枚の偏光子の間にファラデー回転子を配置した、反射戻り光を遮断する機能を有する素子であるが、光アイソレータの入射面が光の伝播方向に対して垂直であると、光アイソレータ自身が反射した光が半導体レーザー素子に戻ってしまう。そこで、光アイソレータの入射面を垂直から４〜８度傾ける措置が取られている。なお、光ファイバの入射面に対しても垂直から４〜８度傾ける斜め加工が施されるが、これも反射戻り光が半導体レーザー素子へ戻らないための措置である。
【０００４】
近年、ローカルエリアネットワークなど、比較的低速の通信システムに用いるため、小型で低コストな光アイソレータへの要望が高まり、レセプタクルの光ファイバ端面に偏光子とファラデー回転子を一体化した光アイソレータを接着剤で貼り付けたものが提案されている。（特許文献１：特開２００３−７５６７９号公報参照）
ところが、近年通信容量の拡大に伴い、加入者の近くで大量に使用される半導体レーザーモジュールも、著しい高速化が計られ、低コストであっても信頼性を高める必要が生じている。信頼性の点で1つの重要な特性は、光ファイバ側から見たときの反射減衰量である。反射減衰量とは、入射光の強度に対する反射戻り光の強度の比として定義される値であり、光ファイバ側から半導体レーザー素子に向けて光を入射し、戻ってくる光が多いと半導体レーザー素子が発信した送信信号にバックグラウンドのノイズが加わるため、これを２７ｄＢ以下にすることが求められている。
【０００５】
光アイソレータに対しては、２７ｄＢという値を保証するため、光アイソレータ単体で３０ｄＢにするよう求められることが多いが、従来の特許文献１に示すような光ファイバと一体化した光アイソレータでは十分な反射減衰量が得られなかった。
【０００６】
図５は、従来の光ファイバ一体型光アイソレータの反射減衰量の測定結果である。この測定に用いた光アイソレータは、反射減衰量を大きくするために光ファイバの先端の傾斜を８度とし、その傾斜面に光アイソレータを接着したものであるが、それでも最悪値２４ｄＢ程度の反射光が測定された。
【０００７】
図５のような、反射減衰量が広い範囲に分布する原因は散乱光成分によるものである。従来の光ファイバと一体化したような光アイソレータに用いる偏光子は、ガラス中に微細な金属粒子を分散させた吸収型偏光子であるが、このタイプの偏光子では、金属粒子による散乱光も発生してしまうのである。光ファイバ側から半導体レーザーモジュールに向けて進行する光が吸収型偏光子で散乱されると、その散乱光が光ファイバのコアに再度結合し、光ファイバを戻って反射減衰量を悪化させていると推定される。
【０００８】
光ファイバの端面においても、きれいに鏡面研磨されていないと散乱光が発生するが、光ファイバの端面に光ファイバと屈折率を整合させたガラス板を同じく屈折率を整合させた接着剤で貼り付けることにより、表面の凹凸を無くし散乱を減少させたレセプタクル（特許文献２：特開２００３−２２２７６４号公報参照）が開示されているが、従来の光ファイバ一体型光アイソレータでは、光アイソレータを光ファイバに接着する際に、光ファイバと屈折率を整合させた接着剤を用いているため、光ファイバ端面の表面状態に起因する散乱光は問題とはならない。
【特許文献１】特開２００３−７５６７９号公報
【特許文献２】特開２００３−２２２７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、小型で低コストという特徴を有する光ファイバ一体型光アイソレータを高速化したシステム中で使用する場合は、反射減衰量を大きくし、反射戻り光を低減する必要があるが、偏光子からの散乱自体を抑制することは吸収型偏光子を用いる限り困難である。
【００１０】
そこで、本発明では偏光子が散乱光を発生させたとしても、散乱光が光ファイバに結合しないようにすることにより、光ファイバ側から見た反射減衰量を増大させた光アイソレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
光ファイバの先端の端面角度が０から１０度の異なる光ファイバの先端に、厚さの異なるガラス板を介して吸収型偏光子を接着して、光ファイバから出射され、偏光子表面で散乱した後、再度、光ファイバに結合する反射戻り光の強度を測定したところ、端面角度に応じ、特定の板厚のガラス板を介して光アイソレータを接着することにより、反射減衰量を低減した光ファイバ一体型光アイソレータが実現できることを見出し、本発明に至った。
【００１２】
すなわち、本発明の光ファイバ一体型光アイソレータは、少なくとも1つの吸収型偏光子とファラデー回転子とで構成される光アイソレータを光ファイバの先端に接着固定させた光ファイバ一体型光アイソレータにおいて、吸収型偏光子と光ファイバの間に使用波長において透明な平板が配置され、かつ光ファイバ先端の端面角度をＸ（度）、該透明平板の板厚をＹ（ｍｍ）としたときに、端面角度Ｘと板厚ＹがＸＹ平面における（０，０．２）、（０，０．５）、（１０，０．５）、（１０，０．０５）の４点で囲まれた領域内にあることを特徴としている
本発明の光ファイバ一体型光アイソレータでは、光ファイバと吸収型偏光子の間に、透明な平板を介するため、散乱源である吸収型偏光子が光ファイバの入射面から遠ざけられ、光ファイバ側から半導体レーザー素子に向けて進行する光が吸収型偏光子で散乱させられたとしても、散乱光の大部分が光ファイバのコア部分に結合しない様にすることが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸収型偏光子で散乱光が発生しても光ファイバのコア部分に結合しないため、光ファイバ側から見た反射減衰量の大きな光アイソレータが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
光ファイバの先端の端面角度を０度から１０度まで変化させた光ファイバの先端に、厚さの異なる透明なガラス板を介して吸収型偏光子を接着して、光ファイバ一体型光アイソレータを作製した。光ファイバから出射され、吸収型偏光子表面で散乱した後、再度、光ファイバに結合した反射戻り光の強度を、光ファイバ一体型光アイソレータのレセプタクルに他端側に方向性結合器の付いた測定用フェルールを挿し込み、図６に示す光学系を用いて測定したところ、反射減衰量３０ｄＢ以上を確保できるのは、透明平板の板厚が、端面角度が０度のときは０．２ｍｍ以上、端面角度が１０度のときは０．０５ｍｍ以上であった。
【００１５】
透明平板が厚くなるにつれて、吸収型偏光子の散乱源が光ファイバの入射面から遠のくため、光ファイバのコアに結合する散乱光が低減するが、厚すぎると半導体レーザー素子から出射された光を光ファイバに結合させるために集光した集光光線上の光アイソレータの位置が焦点から遠ざかるため、光アイソレータの開口径を大きくする必要があるという不都合がある。
【００１６】
また、光アイソレータを構成するファラデー回転子も吸収型偏光子も平板であるため、透明平板の板厚が０．５ｍｍ以下であれば、１０ｍｍ角程度の大きさのファラデー回転子および吸収型偏光子に、同じく１０ｍｍ角程度の透明平板を貼り付けて大面積の光アイソレータを作製し、その後、細かく分割することで、透明平板付き光アイソレータチップを大量にかつ一括して製造することができる。このように作製した透明平板付き光アイソレータチップを光ファイバの先端に貼り付ければ光ファイバ一体型光アイソレータが作製できるので好ましい。
光ファイバの先端の端面角度は、大きいほど反射減衰量が増すが、大きすぎると半導体レーザー光の光ファイバーに結合する効率が低下するという不都合がある。また、光アイソレーターの配置される角度が極端に大きくなるほど、光線に対するクリアランスを確保するために大きな面積が必要になり、コストを高くする不都合もあるため、１０度以下にする必要がある。
【００１７】
以上のことから、光ファイバ先端の端面角度をＸ（度）、透明平板の板厚をＹ（ｍｍ）としたときに、端面角度Ｘと板厚ＹがＸＹ平面における（０，０．２）、（０，０．５）、（１０，０．５）、（１０，０．０５）の４点で囲まれた領域内となるように、透明平板の板厚を決定することが好ましい。
本来、光アイソレーターは、半導体レーザーへの戻り光を生じさせないように組み込まれるべきものであるため、４度以上傾けて配置することが一般的であるが、端面角度を大きくすると前述のように半導体レーザー光の光ファイバーへの結合効率が低下等の不都合が生じてくるため、８度以下が望ましい。また、大面積の光アイソレータを細かく分割する際、透明平板が薄いほど分割し易く生産性が高いので、結合効率に余裕がある限り、より好ましくは、端面角度Ｘと板厚Ｙが（４，０．１４）、（４，０．２）、（８，０．２）、（８，０．０８）の４点で囲まれた領域内とするのが良い。
【００１８】
なお、透明平板としては、散乱体となるような内包物を含まず、かつ複屈折が無い、合成石英や溶融石英といった石英ガラスやＢＫ７といった光学ガラスを用いることができる。これらの光学ガラスは、吸収型偏光子や光ファイバと屈折率が近く、かつ光学用接着剤とも屈折率が近いため、光透過面に反射防止膜を施さなくとも良好な透過特性が得られる。
【実施例】
【００１９】
（実施例1）
波長が１．５５μｍ用の１１ｍｍ角で厚さが０．２ｍｍの吸収型偏光子（コーニング社製、製品名：ポーラコア）を２枚と、１．５５μｍにおいてファラデー回転角が４５度となる１１ｍｍ角で厚さが約４５０μｍの磁性ガーネット膜からなるファラデー回転子と、１１ｍｍ角で厚さが０．２ｍｍのＢＫ７からなる平板ガラスを準備し、吸収型偏光子、ファラデー回転子、吸収型偏光子、平板ガラスの順に接着剤で貼り合わせた。
接着剤を硬化させた後に、光が透過する光学面の大きさが０．５ｍｍ角となるよう、切断し、光アイソレータチップを作製した。
【００２０】
上記光アイソレータチップのＢＫ７平板ガラスが付いている面を、光ファイバ先端の端面角度が６度のレセプタクル端面に接着固定した後、ファラデー回転子を飽和させるための磁石をレセプタクル端面に接着し、図２に示す光ファイバ一体型光アイソレータを５０台作製した。
【００２１】
図６に示す光学系で反射減衰量を測定したところ、図４に示す様に、反射減衰量は全て５０ｄＢ以上であった。
（実施例２）
光ファイバと反対側の入射側の吸収型偏光子を１枚取り除いた以外は実施例１と同様にして図３に示す光ファイバ一体型光アイソレータを５０台作製し、反射減衰量を測定したところ、図４に示す様に、反射減衰量は全て５０ｄＢ以上であった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】光ファイバ先端の端面角度と適切な透明平板の板厚の関係を表す図
【図２】実施例１の光ファイバ一体型光アイソレータの断面図
【図３】実施例２の光ファイバ一体型光アイソレータの断面図
【図４】本発明の光ファイバ一体型光アイソレータの反射減衰量
【図５】従来の光ファイバ一体型光アイソレータの反射減衰量
【図６】反射減衰量を測定するための光学系
【符号の説明】
【００２３】
１  透明平板
２  ファラデー回転子
３  偏光子
４  磁石
５  光ファイバ
６  キャピラリ
７  割りスリーブ
８  金属ハウジング
９  レセプタクル
１０  光ファイバ一体型光アイソレータ
１１  測定用フェルール
１２  光ファイバ
１３  方向性結合器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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