(57)【要約】【課題】従来の光ファイバ部品では入力光信号が増えるとその数だけ光アイソレータ付き光ファイバピグテイルが必要となる。そのため部品点数が増え、低コスト化には向いていないという問題点があった。【解決手段】複数の光ファイバからなる光ファイバ群と、前記光ファイバ群を保持する保持具と、光アイソレータとからなり、前記光アイソレータを通過した光が、前記光ファイバ群の少なくとも一つの光ファイバに入射するように組み立てられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバからなる光ファイバ群と、前記光ファイバ群を保持する保持具と、光アイソレータとからなる光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品であって、前記光アイソレータを通過した光が、前記光ファイバ群の少なくとも一つの光ファイバに入射するように組み立てられていることを特徴とする光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品。
【請求項２】
前記光アイソレータは、少なくとも１枚の偏光子と少なくとも１枚のファラデー回転子を備えた偏光依存型光アイソレータであることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品。
【請求項３】
前記光アイソレータは、少なくとも１枚の複屈折結晶と少なくとも１枚のファラデー回転子を備えた偏光無依存型光アイソレータであることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品。
【請求項４】
前記光アイソレータは、前記光ファイバ群の少なくとも一つの光ファイバの端面に当接するように組み立てられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光アイソレータ付き多芯光部品。
【請求項５】
前記ファラデー回転子は、自己バイアス型のファラデー回転子であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光アイソレータ付き多芯光部品。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光アイソレータ付き多芯光部品を用いたことを特徴とする双方向モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信に用いられる光アイソレータ付き光ファイバ部品および双方向モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
双方向モジュールは、発信側の半導体レーザモジュールと受信側のフォトダイオードモジュールより構成される。発信側の半導体レーザモジュールでは、レーザダイオード（以下ＬＤと称する）から出射されたレーザ光が、光ファイバなどよりなる伝送系に入射する際に発生する反射戻り光によってＬＤが不安定発振を起こしやすいという問題がある。そのため、レーザ光を伝送系に入射させる直前に、反射戻り光をカットする光アイソレータを光路上に挿入する必要がある。
【０００３】
図５に従来の双方向モジュールの例を示す。半導体レーザモジュール３５は、半導体レーザ３１、レンズ３２、光アイソレータ付き光ファイバピグテイル３３によって構成され、フォトダイオードモジュール３９は、フォトダイオード３６、レンズ３７、光ファイバピグテイル３８によって構成され、各モジュールは並列に配置されている。
【０００４】
なお、光ファイバピグテイルとは、光ファイバの一端もしくは両端に保持具を備えたものを指し、光アイソレータ付き光ファイバピグテイルとは、光ファイバピグテイルの光入射面に光アイソレータが取り付けられているものをいう。
【０００５】
半導体レーザ３１から出射されたレーザ光はレンズ３２を通過し、光アイソレータ付き光ファイバピグテイル３３の光アイソレータ３４に結合され、伝送路に信号が送出される。光アイソレータ３４は伝送路からの反射戻り光を防ぐ機能を有し、さらに光アイソレータ３４の光入射面からの反射戻り光を抑制するために、光アイソレータ３４の光入射面には反射防止膜が施されている。
【０００６】
さらに、光アイソレータ付き光ファイバピグテイル３３の端面に斜め研磨を施すことにより、光アイソレータ３４の光入射面を光軸に対して傾斜させ、反射戻り光を低減させている。なお、光アイソレータ３４の光出射面および光ファイバピグテイル３８の端面からの反射戻り光は光アイソレータ３４によって抑止される。
【０００７】
また、伝送路から送られてくる信号は、光ファイバピグテイル３８から出射され、レンズ３７を通過した後、フォトダイオード３６で受信される。フォトダイオードモジュール３９では、信号は光ファイバピグテイル３８から出射されるため、光アイソレータは使用されず、伝送路への反射戻り光を抑制するために、光ファイバピグテイル端面に斜め研磨が施されているのみである。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−４９９８９号公報（第６頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
現在、光通信用デバイスは普及期に入り、これまでの課題であった大容量化と小型化に加えて、低コスト化が重要な課題となっている。
【０００９】
しかしながら、従来の双方向モジュールは、図５に示すように半導体レーザモジュールとフォトダイオードモジュールが別々のモジュールとして組み立てられ並列に配置されているため、サイズが大きくなりやすいという問題があった。同一基板上に半導体レーザとフォトダイオードを形成したとしても、２本のピグテイルを使用しなければならないため、小型化することが難しい。
【００１０】
また、別々に組み立てるためコストが高くなりやすいという問題もあった。特に、複数の半導体レーザを並列に配置した場合、入力光信号が増えた分だけ光アイソレータ付き光ファイバピグテイルが必要となる。そのため部品点数が増え、低コスト化することが難しい。
【００１１】
これに対して、従来から、複数の光ファイバに伝送される信号光を一括して処理する多芯光アイソレータが開発されている（特許文献１参照）。このような多芯光アイソレータは、複数の光アイソレータを一括して作製するので、部品点数が少なくてすみ、一芯あたりの製造コストおよびサイズを小さくすることが可能となる。
【００１２】
しかしながら、従来の多芯光アイソレータでは、光アイソレータを通過した光同士が広がり重なるため、双方向モジュールとしては使うことができない。
【００１３】
上記事情に鑑み、本発明の目的は、小型化と低コスト化が可能であり、双方向通信を可能とした光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品は、複数の光ファイバからなる光ファイバ群と、前記光ファイバ群を保持する保持具と、光アイソレータとからなる光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品であって、前記光アイソレータを通過した光が、前記光ファイバ群の少なくとも一つの光ファイバに入射するように組み立てられていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品は、光アイソレータが、少なくとも１枚の偏光子と少なくとも１枚のファラデー回転子を備えた偏光依存型光アイソレータであることを特徴とする。
また、本発明の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品は、光アイソレータが、少なくとも１枚の複屈折結晶と少なくとも１枚のファラデー回転子を備えた偏光無依存型光アイソレータであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品は、光アイソレータが、前記光ファイバ群の少なくとも一つの光ファイバの端面に当接するように組み立てられていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の光アイソレータ付き多芯光部品は、ファラデー回転子が、自己バイアス型のファラデー回転子であることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の双方向モジュールは、本発明の光アイソレータ付き多芯光部品を用いたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図によって説明する。
【００２０】
図１に本発明の第１の実施形態である光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品１１の断面図を示す。この光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品１１は、入出力用の２本の光ファイバ（発信側光ファイバ５、受信側光ファイバ６）、および光ファイバの保持具であるキャピラリ３とフェルール４、および光アイソレータ１より構成される。また、必要に応じて、光アイソレータ素子を囲むように円筒状永久磁石２を設けてもよい。
【００２１】
発信側光ファイバ５および受信側光ファイバ６は、先端の被覆を除去した箇所をキャピラリ３に保持固定されており、さらにキャピラリ３と光ファイバの被覆をフェルール４に固定されている。キャピラリ３の端面と発信側光ファイバ５、受信側光ファイバ６の端面は、略同一平面上に位置するように保持固定され、さらに反射防止のために、斜め研磨が施されている。
【００２２】
斜め研磨時に、キャピラリ３の端面の一部に未研磨面３ａを残すようにしてもよく、これによって光ファイバの研磨方向を示す表示部とすることができる。半導体レーザと光ファイバとの結合時にこの研磨方向に合わせて配置することによって、短時間で調芯を行うことができるようになり、時間の大幅短縮による低コスト化を図ることができる。
【００２３】
光アイソレータ１としては、偏光依存型光アイソレータを好適に用いることができる。偏光依存型光アイソレータは、偏光子とファラデー回転子が組み合わされた構成であり、一般的には、偏光子、ファラデー回転子、偏光子の順に接着された構造のものが広く用いられているが、用途に合わせて、二枚以上の偏光子と一枚以上のファラデー回転子を組み合わせたものを用いてもよい。
【００２４】
このタイプの光アイソレータは、ある一つの直線偏光のみ透過することができ、逆方向の光は偏光状態に関わらず全て遮断する機能を持つ。したがって、半導体レーザのように、直線偏光を出力する光源用として広く利用されている。
【００２５】
なお、光アイソレータ１の形状を矩形とし、例えばその一辺を、偏光方向を示す偏光方向表示部として用いてもよい。これを目印として半導体レーザの偏光方向と偏光依存型光アイソレータの偏光方向を合わせる際に調整時間を短縮することができる。さらには半導体レーザの偏光方向を示す偏光方向表示部を設けた場合、その表示部同士を合わせるだけで回転調整が不要となる効果も奏する。
【００２６】
また、本発明の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品は、光アイソレータを通過した光が、複数の光ファイバの一部に入射するように組み立てられている。
【００２７】
例えば、図１の場合では、発信側光ファイバ５と受信側光ファイバ６の二本の光ファイバからなるので、発信側光ファイバ５にのみ光アイソレータ１を通過した光が入射するように、光アイソレータ１が組み立てられている。
【００２８】
ここで、図１で図示しない半導体レーザなどから発信された光は、光アイソレータ１を通過した後、発信側光ファイバ５に入射し、外部に送出される。また、受信側光ファイバ６は受信用として利用され、図示しないフォトダイオードなどの受信用側モジュールに外部からの光信号を伝送する。
【００２９】
この構成によって、光ファイバピグテイルが一つで双方向に送受信を行うことができるため、部品点数の削減による小型化および低コスト化が可能となる。
【００３０】
また、光アイソレータ１は、発信側光ファイバ５の端面に当接するように組み立てられていることが望ましい。通常、集光用レンズによる光学系によって、光アイソレータ１を通過した光は、発信側光ファイバ５の端面のスポットサイズを調整して、半導体レーザの出力が規格値に合うように組み立てられる。このとき、光アイソレータ１を発信側光ファイバ５の端面から離すにつれて、発信側光ファイバ５の端面におけるスポットサイズが大きくなるため、その全てをカバーする大きさの光アイソレータを配置しなければならず、必要とされる光アイソレータ１のサイズが大型化する。その結果、光アイソレータ１によって隣接する受信側光ファイバ６で受信される光信号までも遮断してしまうことになり、双方向モジュールを構成することができなくなるという問題が生ずるからである。
【００３１】
一般的に光アイソレータ素子のサイズは長手方向の寸法が０．８〜１．２ｍｍであること、光アイソレータに使用される素子の屈折率が１．５〜２．５であることから、光アイソレータ１の光ファイバ側での端面におけるスポットサイズは約１１０μｍとなる。そして、光ファイバ同士の間隔は一般的に少なくとも光ファイバの外径１２５μｍ以上であることから、光アイソレータ１を、目的とする光ファイバの端面に当接するように組み立てることによって、隣接する光ファイバで受信される光信号を遮断せずに半導体レーザのＬＤへの戻り光のみを遮断することが可能である。
【００３２】
このように、光アイソレータ１が、発信側光ファイバ５の端面に当接するように組み立てられていることによって、光アイソレータ１のサイズを小さくすることができ、部品を小型化することができる。
【００３３】
また、光アイソレータ１を、光ファイバの端面に当接させて組み立てる際には、光ファイバの端面か、もしくは光ファイバを保持固定する保持具、例えば図１のキャピラリ３の端面に、接着剤などを用いて固定すればよい。
【００３４】
使用する接着剤は光路上に使用されるため、使用する光の波長において透過率が高いものを選択する必要がある。例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコン系などの接着剤から被接着物に応じて適当なものを選択すればよい。
【００３５】
図１で説明した第１の実施形態は、光アイソレータ１として、偏光子、ファラデー回転子、偏光子からなる偏光依存型光アイソレータを使用したが、ここで偏光依存型光アイソレータに代えて、偏光無依存型光アイソレータを使用しても良い。偏光無依存型光アイソレータは、１枚以上の複屈折結晶と１枚以上のファラデー回転子が組み合わされた構成であり、例えば、複屈折結晶、ファラデー回転子、半波長板、複屈折結晶の順に接着された構造のものが広く用いられている。
【００３６】
偏光無依存型光アイソレータは、入射する光の偏光方向に関係なく透過するが、逆方向の光は偏光状態に関係なく遮断する。偏光依存型光アイソレータの場合には、半導体レーザの出射偏波方向と光アイソレータの偏光子の向きを一致させる必要があるが、偏光無依存型光アイソレータの場合、一致させる必要がなく、アッセンブリコストの低減が可能となる。
【００３７】
これまで説明した光アイソレータは、円筒形の永久磁石を光アイソレータの周囲に固定して外部磁界を印加するタイプのファラデー回転子を用いているが、外部磁界が不要である自己バイアス型のファラデー回転子を使用することも可能である。この場合、円筒形の永久磁石を光アイソレータの周囲に固定する必要がないため、さらに小型化が可能となる。
【００３８】
上述の説明では、簡略化のために光ファイバが２本の場合で説明を行ったが、本発明はこれに限るものではなく、２本以上の複数の光ファイバに対して適用することも可能である。図２（ａ）、（ｂ）に本発明の第２、３の実施形態である光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品の斜視図を示す。
【００３９】
図２（ａ）は４本の光ファイバ１２を保持する保持具１３の端面のうち、２本の光ファイバ端面を覆うように、光アイソレータ１４を接着固定している。これにより、一つの光アイソレータで２本の伝送路の処理が可能となり、半導体レーザを並列に形成した場合などに、低コスト化、小型化が可能となる。同様にして、さらに光ファイバの本数を増やすことも可能である。
【００４０】
図２（ｂ）は４本の光ファイバ１２を保持する保持具１３の端面に光ファイバ１２の端面に、光アイソレータ１４を一つおきに接着固定している。これにより、複数の双方向モジュールを一体化することができ、双方向モジュールの小型化が可能となる。同様にして、光ファイバの本数を増やし、モジュールを増加させることも可能である。
【００４１】
また、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す本発明の第２、３の実施形態においては、複数本の光ファイバを並列に配列した光ファイバアレイや２次元に配列した２次元アレイが用いられるが、これらは通常、石英やシリコンでＶ溝などの形状で形成されているため、円筒形の永久磁石を光アイソレータの周囲に固定することが難しい。このようなときは、光アイソレータ１４として、上記で説明した狭い領域でもアセンブリが可能な、外部磁界を不要とした自己バイアス型のファラデー回転子を用いることが望ましい。これを用いることによって、集積された光ファイバ群であっても、十分に小型化する効果を発揮することができる。
【００４２】
図３に、本発明の第１の実施形態である光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品１１を用いた双方向モジュールの模式図を示す。
【００４３】
半導体レーザ７から出力された光は、図中矢印で示したようにレンズ９を通過した後、レンズ１０を通過し、端面に光アイソレータ１を備えた発信側光ファイバ５に集光される。また、もう一方の受信側光ファイバ６からは伝送路を通ってきた光も、図中矢印で示したように、レンズ１０を通過した後、レンズ９を通過し、フォトダイオード８に集光される。
【００４４】
この双方向モジュールの組み立てに当たっては、半導体レーザモジュールを基準に組み立てが行われる。半導体レーザモジュールでは、発信側光ファイバ５の端面のスポットサイズを調整することによって光出力を規格値に合わせるため、光軸方向の調芯をずらす必要があるためである。
【００４５】
さらに、半導体レーザ７−発信側光ファイバ５間には光アイソレータ１が入るため、フォトダイオード８−受信側光ファイバ６間よりも集光距離が長くなるが、フォトダイオード８の受光面積は半導体レーザ７や光ファイバと比較すると圧倒的に大きいため、受光面で完全な焦点を結ばせる必要はなく、半導体レーザモジュールを基準として組み立てを行っても、問題は生じない。
【００４６】
また、半導体レーザ７とフォトダイオード８を同一基板上に形成した場合、本発明の第１の実施形態である光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品を使用することにより、双方向モジュールのさらなる小型化を実現することができる。
【００４７】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００４８】
例えば、光ファイバピグテイルの代わりとして、フェルールの両端を研磨し、片側に多芯コネクタが挿入できるようになっている多芯レセプタクルや、複数の光ファイバをＶ溝で固定した光ファイバアレイ、さらには複数の導波路を有する光導波路ブロックとしてもよく、本発明の、他の実施形態のものと同様の効果を奏する。
【００４９】
【実施例】
図１に示す本発明の第１の実施形態に基づいて光アイソレータ付き光ファイバピグテイルの試作を行った。発信側光ファイバ５、受信側光ファイバ６は被覆のない部分を、第１の保持具であるキャピラリ３に固定されており、さらにキャピラリ３と各光ファイバの被覆の一部を第２の保持具であるフェルール４に固定した。なお、キャピラリ３はジルコニア、フェルール４はステンレスで形成した。
【００５０】
なお、キャピラリ３の端面と各光ファイバの端面は略同一平面上に位置するように設置され、全て斜め研磨を行った。特にキャピラリ３は、未研磨面が残るように研磨することによって、光ファイバの研磨方向を示す表示部とした。
【００５１】
光アイソレータ１は吸収型の偏光子、ガーネット結晶、吸収型の偏光子の順に接着された偏光依存型光アイソレータを用いた。光アイソレータ１の形状は矩形とし、その一辺が光アイソレータ１の偏光方向を示す偏光方向表示部とした。
【００５２】
そして、光アイソレータ１はキャピラリ３の研磨方向を示す表示部と偏光方向表示部が平行になるよう、片方の光ファイバの端面にエポキシ系接着剤を用いて実装した。
【００５３】
以上のような光アイソレータ付き２芯光ファイバピグテイルを４５本作製して、図３の双方向モジュールを試作し、半導体レーザ７、フォトダイオード８と結合させた。なお、半導体レーザ７は、あらかじめの偏光方向を示す表示部を設けたものを用い、光アイソレータ１の偏光方向の表示部同士を合わせることにより、回転調整を行うことなく、短時間で組み立てることができた。
【００５４】
さらに、半導体レーザ７と発信側光ファイバ５との結合時に、キャピラリ３の研磨方向を表示した未研磨面３ａを基準として、半導体レーザ７を傾けるように調整しながら配置することによって、短時間で結合効率が最大になるように調芯を行うことができた。
【００５５】
このようにして試作した４５本の双方向モジュールのＬＤ側およびＰＤ側の挿入損失を測定した結果を図４に示す。４５本全てにおいて、ＬＤ側、ＰＤ側とも０．５ｄＢ以下の挿入損失が得られており、双方向モジュールとして良好な機能が得られることを確認できた。
【００５６】
この双方向モジュールは、従来例の図５の形態のものと比べて、光ファイバピグテイルなどの部品点数を削減することができ、必要な容積が約１／２で、コストも約１／２となり、小型化および低コスト化が可能となった。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品は、複数の光ファイバからなる光ファイバ群と、前記光ファイバ群を保持する保持具と、光アイソレータとからなり、前記光アイソレータを通過した光が、前記光ファイバ群の少なくとも一つの光ファイバに入射するように組み立てられていることによって、この部品を利用して、双方向モジュールや並列半導体モジュールを組み立てたときに、部品点数を削減して小型化するとともに低コスト化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２の実施形態である光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品を示す斜視図であり、（ｂ）は本発明の第３の実施形態である光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品を示す斜視図である。
【図３】本発明の光アイソレータ付き多芯光ファイバ部品を用いた双方向モジュールの断面模式図である。
【図４】本発明の双方向モジュールの挿入損失測定値を示すグラフ図である。
【図５】従来の双方向モジュールを示す斜視図である。
【符号の説明】
１：光アイソレータ
２：円筒状永久磁石
３：キャピラリ
３ａ：キャピラリの未研磨面
４：フェルール
５：発信側光ファイバ
６：受信側光ファイバ
７：半導体レーザ
８：フォトダイオード
９：レンズ
１０：レンズ
１１：多芯光ファイバ部品
１２：光ファイバ
１３：保持具
１４：光アイソレータ
３１：半導体レーザ
３２：レンズ
３３：光ファイバピグテイル
３４：光アイソレータ
３５：半導体レーザモジュール
３６：フォトダイオード
３７：レンズ
３８：光ファイバピグテイル
３９：フォトダイオードモジュール
【図１】
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【図２】
2004205861.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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