(57)【要約】【課題】組立時の光軸合わせの時間を減らして実装コストの低減が図れる光アイソレータモジュールを提供する。【解決手段】この光アイソレータモジュールは光アイソレータが半導体素子側から順に配置された第１の複屈折結晶８、ファラデー回転子９、半波長板１０および第２の複屈折結晶１１とでその主要部が構成され、かつ、上記２つの複屈折結晶による入射光線の光軸からの変位量が、光アイソレータを構成する複屈折結晶以外の各光学素子の屈折による光線の光軸からの変位量を補償するように設けられていることを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が傾斜する光ファイバと、光ファイバの光入射側に配置された光アイソレータと、光アイソレータの光入射側に配置され光ファイバ先端の傾斜方向とは逆方向に傾斜した光入射面を有する楔形透明体とを備え、かつ、半導体素子と単一の集光レンズを有する半導体モジュールに連結されると共に、上記半導体素子から出射されかつ集光レンズで集光された光を上記楔形透明体と光アイソレータを透過させて光ファイバ先端へ入射させる光アイソレータモジュールにおいて、
上記光アイソレータが、半導体素子側から順に配置された第１の複屈折結晶、ファラデー回転子、半波長板および第２の複屈折結晶とでその主要部が構成され、かつ、光アイソレータを構成する各光学素子の光入出射面と上記楔形透明体の光アイソレータ側光入出射面が光ファイバの光軸に対し光ファイバ先端の傾斜方向と同一方向へ傾斜するように配置されていると共に、上記２つの複屈折結晶による入射光線の光軸からの変位量が、楔形透明体と光アイソレータを構成する複屈折結晶以外の各光学素子の屈折による光線の光軸からの変位量を補償するように設けられていることを特徴とする光アイソレータモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子や半導体アンプなど半導体素子と集光レンズを有する半導体モジュールに組込まれる光アイソレータモジュールに係り、特に、組立時の光軸合わせの時間を減らして実装コストの低減が図れる光アイソレータモジュールの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体モジュール内の半導体素子から出射された光線を光ファイバに結合させるための実装方法としては、光学系の観点から以下の３種類に分けられる。その１番目としては、半導体素子に光ファイバを近接させ、レンズを使わずに直接光ファイバに導光するもの、２番目はレンズを１つだけ用いるもの、３番目はレンズを２個使うものである。
【０００３】
そして、高性能が要求される半導体モジュールの場合には、２、３番目のタイプを用いて光アイソレータを実装する。尚、２番目のタイプと３番目のタイプでは光アイソレータの設計上、異なる対応が必要となる。すなわち、レンズを１個用いる半導体モジュールの場合には、半導体素子から出射された光線は１個の集光レンズで光ファイバに入射するように設計される。この光学系で光アイソレータを用いるためには、レンズと光ファイバの中間に光アイソレータが挿入される。
【０００４】
２個のレンズを使う場合には、半導体素子から出射された光線は１個のコリメートレンズで一旦平行光線とされ、これとは別の２つ目のレンズで平行光線を集光して光ファイバに入射するような設計となる。ここで、３番目のタイプにおいて光アイソレータを用いるためには、平行光線部分、すなわち２つのレンズの間に光アイソレータを挿入する場合と、２つ目のレンズと光ファイバの間に光アイソレータを挿入する場合とがある。
【０００５】
そして、半導体モジュールに対する小型化、低コスト化の要求が強くなり、最近ではレンズを１個使う２番目のタイプが主流を占めている。
【０００６】
ところで、半導体モジュールに組込まれる小型の光アイソレータは、ファラデー回転子とこの両側に配置された一対の偏光ガラス並びに磁石とでその主要部が構成されるものが知られている。
【０００７】
この種の光アイソレータを半導体モジュールに実装する場合、光アイソレータ自身に起因する反射光が半導体素子側に戻らないようにするために、その構成部材である入射側偏光ガラス２１、ファラデー回転子９および出射側偏光ガラス２２の各光学面を図４に示すように半導体素子の光軸に対して斜めに配置すると共に光ファイバ１端面が斜め加工されている。そして、端面が斜め加工された光ファイバ１へ半導体素子からの光線を効率よく結合させるためには、図４に示すように光ファイバ１へ光線を斜めに入射させる必要がある。但し、この結合方法を採った場合、半導体素子から出射された光線を光ファイバ１に対し垂直に入射（すなわち、光ファイバ１の光軸に対し半導体素子からの光線を平行に入射）させることが方式上できないため、半導体モジュールに対して光アイソレータモジュールを連結させる際の位置調整が煩雑となる不都合があった。
【０００８】
この問題に対処するため、光アイソレータの半導体素子側に楔形透明体を配置して上記光ファイバへの垂直入射を可能にした方法も開発されている。
【０００９】
すなわち、図５に示すように光ファイバ１の光アイソレータを挟んだ反対側に光ファイバ１先端の傾斜方向とは逆方向に傾斜した光入射面を有する楔形透明体７を配置し、かつ、光アイソレータを構成する各光学素子（入射側偏光ガラス２１、ファラデー回転子９および出射側偏光ガラス２２）の各光入出射面と楔形透明体７の光アイソレータ側光入出射面が光ファイバ１の光軸に対し光ファイバ１先端の傾斜方向と同一方向に傾斜するように配置することで、光アイソレータモジュールに対して半導体素子から出射された光線を垂直に入射（光ファイバ１の光軸に対し半導体素子からの光線を平行に入射）させても結合効率の低下を招くことがない。
【００１０】
但し、上記楔形透明体７を配置した構造の光アイソレータモジュールにおいても未だ以下のような問題点を有していた。
【００１１】
すなわち、光アイソレータモジュールを半導体モジュールに実装するためには、半導体モジュールから出射される光線の偏光方向と偏光ガラスの偏光方向とを一致させる必要があるが、これを一致させるためには光軸を中心にしてアイソレータを回転させる必要がある。このため、半導体モジュールの組み立て装置には、光アイソレータの回転方向を判別するための機構と、光アイソレータを回転させるための機構が必要であった。
【００１２】
しかしながら、一般に、ガラスなど透明な平板を斜めに配置して光を入射させた場合、光線は平板の入射出射面で屈折するため、光線の光路は図４や図５に示すように光軸から平行に移動することになる。このため、レンズを１個用いる半導体モジュールの場合は、レンズと光ファイバの中間に光アイソレータを挿入すると、レンズから光アイソレータに入射する光線の光軸と光アイソレータから光ファイバへ向けて出射される光線の光軸は一致しなくなる。
【００１３】
そのため、光アイソレータを回転させると、光アイソレータから出射される光線は偏心して動くため、光軸調整が難しいという問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、１個のレンズを使うタイプの半導体モジュールに連結される光アイソレータモジュールを前提とし、光ファイバに入射する光線に偏心が無く、光アイソレータの回転方向に依存しない光学特性を有する光アイソレータモジュールを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に係る発明は、
先端が傾斜する光ファイバと、光ファイバの光入射側に配置された光アイソレータと、光アイソレータの光入射側に配置され光ファイバ先端の傾斜方向とは逆方向に傾斜した光入射面を有する楔形透明体とを備え、かつ、半導体素子と単一の集光レンズを有する半導体モジュールに連結されると共に、上記半導体素子から出射されかつ集光レンズで集光された光を上記楔形透明体と光アイソレータを透過させて光ファイバ先端へ入射させる光アイソレータモジュールを前提とし、上記光アイソレータが、半導体素子側から順に配置された第１の複屈折結晶、ファラデー回転子、半波長板および第２の複屈折結晶とでその主要部が構成され、かつ、光アイソレータを構成する各光学素子の光入出射面と上記楔形透明体の光アイソレータ側光入出射面が光ファイバの光軸に対し光ファイバ先端の傾斜方向と同一方向へ傾斜するように配置されていると共に、上記２つの複屈折結晶による入射光線の光軸からの変位量が、楔形透明体と光アイソレータを構成する複屈折結晶以外の各光学素子の屈折による光線の光軸からの変位量を補償するように設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図２〜図３を参照して詳細に説明する。
【００１７】
まず、本発明は、半導体レーザ素子など半導体素子（図示せず）から出射された光線を図３に示すように厚みや結晶軸３０の方向などその光学特性が同一である一対の複屈折結晶８，１１を透過させた場合、入射側の複屈折結晶８で常光線と異常光線に分離された光が出射側の複屈折結晶１１で合成されて上記光線の光路が半導体素子の光軸から平行移動するという現象を利用して完成されているものである。
【００１８】
すなわち、ガラスなど透明な平板を斜めに配置して光線を入射させた場合、光線は平板の入射出射面で屈折するため光線の光路は光軸から平行に移動（図４、図５参照）してしまい上述した弊害を生ずる。
【００１９】
そこで、上述の光アイソレータとは構成を異にした一対の複屈折結晶が組込まれている光アイソレータ（特開昭５５−２２７２９号公報参照）の適用を試み上記弊害を解消している。すなわち、半導体素子側から順に配置された第１の複屈折結晶、ファラデー回転子、半波長板および第２の複屈折結晶とでその主要部が構成される光アイソレータを適用し、かつ、屈折による上記光線の光軸からの変位量が、一対の複屈折結晶による光線の光軸からの変位量で補償するように組み立てることにより、レンズから光アイソレータに入射する光線の光軸と光アイソレータから光ファイバへ向けて出射される光線の光軸を一致させることが可能となった。
【００２０】
すなわち、本発明に係る光アイソレータモジュールは、図２に示すように先端が傾斜する光ファイバ１と、光ファイバ１の光入射側に配置された光アイソレータと、光アイソレータの光入射側に配置され光ファイバ１先端の傾斜方向とは逆方向に傾斜した光入射面を有する楔形透明体７とを備え、かつ、半導体素子と単一の集光レンズを有する半導体モジュール（図示せず）に連結されると共に、上記半導体素子から出射されかつ集光レンズで集光された光を上記楔形透明体７と光アイソレータを透過させて光ファイバ１先端へ入射させる光アイソレータモジュールであって、上記光アイソレータが、半導体素子側から順に配置された第１の複屈折結晶８、ファラデー回転子９、半波長板１０および第２の複屈折結晶１１とでその主要部が構成され、かつ、光アイソレータを構成する各光学素子の光入出射面と上記楔形透明体７の光アイソレータ側光入出射面が光ファイバ１の光軸に対し光ファイバ１先端の傾斜方向と同一方向へ傾斜するように配置されていると共に、上記２つの複屈折結晶８，１１による入射光線の光軸からの変位量が、楔形透明体７と光アイソレータを構成する複屈折結晶以外の各光学素子（ファラデー回転子９と半波長板１０）の屈折による光線の光軸からの変位量を補償するように設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１を参照して詳細に説明する。
【００２２】
すなわち、この実施例に係る光アイソレータモジュールは、図１に示すように先端が８度傾斜し、同じく８度の傾斜面を有する光ファイバ１の先端を保持するキャピラリ２と、キャピラリ２が装着されたステンレス材（ＳＵＳ３０４）製のフェルール３と、このフェルール３の光入射側端部を保持する筒状ホルダー４と、この筒状ホルダー４の開放側に取付けられかつ筒状ホルダー４の筒部と連通する開口部を有するステンレス材（ＳＵＳ４３０若しくはＳＵＳ４４０Ｃ）製の窓枠体５と、この窓枠体５の開口縁部に取付けられかつ光アイソレータの一部を形成するＳｍＣｏの筒状磁石６と、上記窓枠体５の光入射側に窓枠体５の開口部を閉止するように取付けられかつ上記光ファイバ１の先端の傾斜方向とは逆方向に８度傾斜した光入射面を有すると共にその裏面（すなわち光アイソレータ側光入出射面）が上記光ファイバ１の光軸に対し光ファイバ１の先端の傾斜方向と同一方向へ３度傾斜するように斜め配置された断面楔状で光学ガラス（ＢＫ７）製の楔形透明体７と、この楔形透明体７の裏面側に光学接着剤（エポキシ系接着剤）を介して接着されかつ上記光アイソレータの一部を形成する第１の複屈折結晶（ルチル）８、ファラデー回転子（磁性ガーネット）９、半波長板（水晶）１０、第２の複屈折結晶（ルチル）１１とでその主要部が構成され、かつ、上記第１の複屈折結晶８、ファラデー回転子９、半波長板１０、第２の複屈折結晶１１の光入出射面も上記光ファイバ１の光軸に対し光ファイバ１先端の傾斜方向と同一方向へ３度傾斜して斜め配置されている。
【００２３】
また、第１の複屈折結晶８と第２の複屈折結晶１１については、その結晶軸３０，３０（図２参照）が楔形透明体７と光アイソレータを構成する複屈折結晶以外の各光学素子（ファラデー回転子９と半波長板１０）における屈折によって光学軸から変位した焦点を光学軸上に戻す（すなわち変位量を補償する）ように配置されている。
【００２４】
ここで、二枚の複屈折結晶８，１１の結晶軸３０，３０（図２参照）は、相互に平行になるように配置されていて、順方向にアイソレータを通過する光線は、ファラデー回転子９および半波長板１０で偏光が９０度回転するように構成されているため、集光光線は偏光状態に拘らず単一の焦点に集光されることになる。そして、複屈折結晶として０．５ｍｍの厚さを有するルチル結晶を用いることによって焦点を集光光線の光軸に一致させることができた。
【００２５】
このように設計されたファイバ一体型の光アイソレータモジュールにおいては、光ファイバ１に入射する光線に偏心が無く、光アイソレータの回転方向に依存しない光学特性を有するため、半導体モジュールに光アイソレータモジュールを組込む際に半導体モジュールにおいて回転方向の識別と調整を不要とすることができる利点を有している。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明に係る光アイソレータモジュールによれば、回転方向に依存しない光学特性を有するため、半導体モジュールの組立において、回転方向の識別と調整を不要とすることができ、半導体モジュールの実装コストを低減することが可能となる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る光アイソレータモジュールの構成説明図。
【図２】本発明の光アイソレータモジュールの作用を説明する説明図。
【図３】一対の複屈折結晶における作用を説明する説明図。
【図４】従来例に係る光アイソレータモジュールの構成説明図。
【図５】楔形透明体が組込まれた従来例に係る光アイソレータモジュールの構成説明図。
【符号の説明】
１　光ファイバ
２　キャピラリ
３　フェルール
４　筒状ホルダー
５　窓枠体
６　筒状磁石
７　楔形透明体
８　第１の複屈折結晶
９　ファラデー回転子（磁性ガーネット）
１０　半波長板
１１　第２の複屈折結晶
【図１】
2004029334.tif 000003
【図２】
2004029334.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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