(57)【要約】    【課題】入力光パワーが高い場合でも挿入損失の増加を防ぎ、安定して使用可能な光ファイバ結合型光機能部品を提供すること。    【解決手段】光機能を実現するための光学部品を熱伝導性の良い金属筐体１で保持し、前記金属筐体１及び光学部品と入出力用光ファイバ２との結合部３に、入力光パワーに応じた放熱能力を有するヒートシンク４を取り付けることにより、ハイパワー入力時の挿入損失の増加を長時間に亘って防ぐ。【選択図】図１
2004295111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光機能を実現するための光学部品、入出力用光ファイバ及び光学部品と入出力用光ファイバとの結合部から構成される光ファイバ結合型光機能部品において、
前記光学部品を熱伝導性の良い金属筐体で保持し、入力光パワーに応じた放熱能力を有するヒートシンクを前記金属筐体及び結合部に取り付けた
ことを特徴とする光ファイバ結合型光機能部品。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバ結合型光機能部品において、
ヒートシンクを金属筐体及び結合部に固定的に取り付けた
ことを特徴とする光ファイバ結合型光機能部品。
【請求項３】
請求項１に記載の光ファイバ結合型光機能部品において、
ヒートシンクを金属筐体及び結合部に着脱自在に取り付けた
ことを特徴とする光ファイバ結合型光機能部品。
【請求項４】
請求項１に記載の光ファイバ結合型光機能部品において、
ヒートシンクと金属筐体及び結合部との間に放熱シリコーン等の熱伝導材を挿入した
ことを特徴とする光ファイバ結合型光機能部品。
【請求項５】
光機能を実現するための光学部品、入出力用光ファイバ及び光学部品と入出力用光ファイバとの結合部から構成される光ファイバ結合型光機能部品において、
前記光学部品を熱伝導性の良い金属筐体で保持し、前記金属筐体及び結合部を、入力光パワーに応じた放熱能力を有する冷却プレートに取り付けた
ことを特徴とする光ファイバ結合型光機能部品。
【請求項６】
請求項５に記載の光ファイバ結合型光機能部品において、
金属筐体及び結合部と冷却プレートとの間に放熱シリコーン等の熱伝導材を挿入した
ことを特徴とする光ファイバ結合型光機能部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ結合型光機能部品、特に高出力の光を利用する場合に最適な光ファイバ結合型光機能部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ファイバ結合型光機能部品としては、光アイソレータ、合分波器、波長多重用合分波器、光フィルタ、偏光子、これらを複合した機能を有するもの等がある。
【０００３】
光アイソレータは光の一方通行用の素子であり、合分波器は入力光をある比率で分割して出力する素子であり、波長多重用合分波器は異なる波長の光を合波したり分波したりする素子である。光フィルタには、ある波長より長波長側の光のみを出力する素子、自然放出光雑音を除去する素子、利得等化を行う素子等がある。偏光子はある偏光成分のみを出力する素子である。
【０００４】
上記素子を複合した機能を有するものとしては、光アイソレータと合分波器とを組み合わせた素子、光アイソレータと波長多重用合分波器とを組み合わせた素子、合分波器と光アイソレータと波長多重用合分波器とを組み合わせた素子等がある。
【０００５】
光ファイバ結合型光機能部品は、いずれも上記の光機能を実現するための光学部品、入出力用光ファイバ及び光学部品と入出力用光ファイバとの結合部から構成される。
【０００６】
光の一方通行用の素子である光アイソレータは、レーザモジュールや光ファイバ増幅器等において、素子間の接続点や光伝送路自体からの戻り光を阻止してレーザの動作を安定化させるのに不可欠である（非特許文献１参照）。光アイソレータのハイパワー特性に関しては、光通信技術ハンドブックに、「光アイソレータのハイパワー耐久性としては、特にラマンアンプの励起光源用として重要であり、現状１Ｗ程度だが、２Ｗさらに４Ｗまでの耐久性が求められている。」との記述がある（非特許文献２参照）。
【０００７】
従来、光ファイバ結合型光アイソレータを１Ｗ以上の高出力光に対して用いる場合には、例えば３Ｗでのスクリーニングテスト等を実施して、例えば３Ｗの入力に対して動作保証を行ってきた。
【非特許文献１】「光ファイバとファイバ型デバイス」、川上彰二郎、白石和男、大橋正治  共著、培風館、１９９６年７月１０日発行、Ｐ．２６５〜Ｐ．２８４
【非特許文献２】「光通信技術ハンドブック」、三木哲也、須藤昭一  編、オプトロニクス社、２００２年１月３０日発行、Ｐ．３２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、そのようなスクリーニングテストに合格した製品においてもさらに高出力の入力光に対して用いる場合、例えば入力パワーが７Ｗを超えるような場合には、急激に挿入損失が増加してしまい、使用不可能となる問題があった。他の光ファイバ結合型光機能部品についても高い入力パワーに対して同様に挿入損失が増加してしまい、使用不可能となる問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、入力光パワーが高い場合でも挿入損失の増加を防ぎ、安定して使用可能な光ファイバ結合型光機能部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
光ファイバ結合型光機能部品においては、元来、光機能を実現するための光学部品において光学部品自身が使用波長での光吸収や端面反射等に起因する挿入損失を有するため、高入力光での使用時には光学部品自身の温度が上昇し、温度上昇に伴い光学系の軸ずれ等が発生し、挿入損失の増加や光学部品の劣化が生じる。
【００１１】
さらに、光ファイバ結合型光機能部品では、光ファイバとの結合部において、光ファイバへの光結合の際に生じる結合損失、結合用レンズの光吸収や端面反射による損失が必然的に伴うため、さらに光ファイバ結合型光機能部品の温度上昇を招き、温度上昇に伴う光学系の軸ずれ等の発生による挿入損失の増加が生じる。
【００１２】
例えば、光アイソレータの場合には、光アイソレーションを実現する光学部品自身の使用波長での光吸収や端面反射に起因する挿入損失を有するため、また、光アイソレータ内で遮断した戻り光のエネルギーが蓄積するため、高入力光での使用時には光アイソレータ自身の温度が上昇し、温度上昇に伴い光学系の軸ずれ等が発生し、挿入損失の増加が生じる。さらには、温度上昇により光アイソレーション機能の低下も起きる（非特許文献１参照）。そして、上述したように光ファイバへの結合部での温度上昇によるさらなる挿入損失の増加や光アイソレーション機能の低下をもたらす。
【００１３】
そこで、本発明では、この温度上昇を抑えて挿入損失の増加及び光機能の低下を防ぐために、光ファイバ結合型光機能部品の光機能を実現するための光学部品を熱伝導性の良い金属筐体で保持し、入力光パワーに応じた放熱能力を有するヒートシンクをその金属筐体及び光学部品の両端にある光ファイバとの結合部に取り付けた光ファイバ結合型光機能部品を提供する。
【００１４】
また、本発明では、この温度上昇を抑えて挿入損失の増加及び光機能の低下を防ぐために、光ファイバ結合型光機能部品の光機能を実現するための光学部品を熱伝導性の良い金属筐体で保持し、その金属筐体及び光学部品の両端にある光ファイバとの結合部を、入力光パワーに応じた放熱能力を有する冷却プレートに取り付けた光ファイバ結合型光機能部品を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、高光入力時にも挿入損失の増加なく、使用できる光ファイバ結合型光機能部品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の光ファイバ結合型光機能部品の第１の実施の形態、ここではヒートシンクを金属筐体及び結合部に固定的に取り付けた形態を示すもので、同図（ａ）はヒートシンク装着前の状態、同図（ｂ）はヒートシンク装着後の状態をそれぞれ示している。
【００１７】
ヒートシンク装着前の光ファイバ結合型光機能部品は、図１（ａ）に示すように、光機能を実現するための光学部品（図示せず）、該光学部品を保持する熱伝導性の良い金属筐体１、光ファイバ２及び光学部品と該光学部品の両端にある光ファイバ２との結合部３から構成されている。そして、図１（ｂ）に示すように、このような光ファイバ結合型光機能部品の金属筐体１及び結合部３の全領域に亘って、複数枚のヒートシンク４が適当な間隔を隔てて固定的（例えば半田付け等により）に取り付けられる。
【００１８】
ここで、金属筐体１だけでなく光ファイバとの結合部３にもヒートシンク４を取り付け、十分な放熱を実現することが肝要である。また、必要な放熱量に合わせてヒートシンク４の形状、大きさ、枚数等を変える。なお、図１ではヒートシンクの形状が四角形の場合を示しているが、丸い形状等でも良い。
【００１９】
図２は本発明の光ファイバ結合型光機能部品の第２の実施の形態、ここではヒートシンクを金属筐体及び結合部に着脱自在に取り付けた形態を示すもので、同図（ａ）はヒートシンク装着前の状態、同図（ｂ）はヒートシンク装着後の状態をそれぞれ示している。
【００２０】
ヒートシンク装着前の光ファイバ結合型光機能部品は、第１の実施の形態と同様、図２（ａ）に示すように、光学部品（図示せず）、金属筐体１、光ファイバ２及び結合部３から構成されており、上下分割可能なヒートシンク５が、図２（ｂ）に示すように、金属筐体１及び結合部３を上下からサンドイッチ状態とする如く、適当な固定具（図示せず）により着脱自在に取り付けられる。また、ヒートシンク５と金属筐体１との接触面、ヒートシンク５と光ファイバ結合部３との接触面、そしてヒートシンク５の上下間の接触面に放熱用シリコーン６を塗布して放熱効果を高める。
【００２１】
なお、図２では上下２つに分割されたヒートシンク５が１枚のみ示されているが、実際には第１の実施の形態の場合と同様、金属筐体１及び結合部３の全領域に亘って複数枚のヒートシンク５が適当な間隔を隔てて取り付けられる。また、図２ではヒートシンクの形状が四角形の場合を示しているが、丸い形状等でも良い。
【００２２】
図３は本発明の光ファイバ結合型光機能部品の第３の実施の形態、ここでは金属筐体及び結合部を冷却プレートに取り付けた形態を示す。即ち、図３において、７は熱伝導性の高い素材からなる冷却プレートであり、その中空の内部には低温の水などの流体（冷媒）が冷却水用ホースを通じて供給され、全体が冷却される如くなっている。
【００２３】
そして、前述した光学部品を保持した金属筐体１及び結合部３は、冷却プレート７の上面に、ここでは当該金属筐体１及び結合部３に対応した形状の凹部７ａに収容される如く取り付けられ、金属筐体１及び結合部３と流体との温度差により、金属筐体１及び結合部３の熱が冷却プレート７側へ放熱される。また、金属筐体１及び結合部３と冷却プレート７との接触面に放熱用シリコーン６を塗布して放熱効果を高める。
【００２４】
図４は本発明による光ファイバ結合型光アイソレータにハイパワー光を入射した際の挿入損失の時間変化の一例を示すもので、金属筐体だけにヒートシンクを取り付けた場合と、金属筐体及び光学部品と光ファイバとの結合部にヒートシンクを取り付けた場合とを併せて示す。ここで、ハイパワー光には、ラマンファイバーレーザーからの波長１．４８μｍのＣＷ光を用いた。
【００２５】
まず、図４のグラフには示していないが、ヒートシンクを装着しない場合には、光アイソレータへの入力パワーが７Ｗの時、入射と同時に約１０秒当たり０．０４ｄＢの急激な光アイソレータの挿入損失増加が観測された。そこで、金属筐体だけにヒートシンクを取り付けると１０Ｗの入力パワー時でも急激な挿入損失増加はなくなり、図４に示すように、１０Ｗで２５０時間の照射で約０．６ｄＢの挿入損失増加に抑えることができた。
【００２６】
ここで、金属筐体部分だけでなく、さらに光ファイバとの結合部にもヒートシンクを取り付けると、図４に示すように、１０Ｗ入力において２０００時間の照射後も挿入損失の増加は観測されなかった。このように金属筐体だけでなく、金属筐体及び光学部品と光ファイバとの結合部にもヒートシンクを取り付けることが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の光ファイバ結合型光機能部品の第１の実施の形態を示す構成図
【図２】本発明の光ファイバ結合型光機能部品の第２の実施の形態を示す構成図
【図３】本発明の光ファイバ結合型光機能部品の第３の実施の形態を示す構成図
【図４】本発明による光ファイバ結合型光アイソレータにハイパワー光を入射した際の挿入損失の時間変化の一例を示すグラフ
【符号の説明】
【００２８】
１：金属筐体、２：光ファイバ、３：光ファイバとの結合部、４，５：ヒートシンク、６：放熱用シリコーン、７：冷却プレート。
【図１】
2004295111.tif 000003
【図２】
2004295111.tif 000004
【図３】
2004295111.tif 000005
【図４】
2004295111.tif 000006