(57)【要約】【課題】光アイソレータ以降に偏波依存性のあるデバイスがあった場合でも、偏波軸の調整が簡単で、レーザモジュールの組み立て工数を軽減でき、コンパクトに設計が可能とする。【解決手段】ファラデー回転子３の入射口１１側に偏光子１を、出射口１２側に検光子２をそれぞれ配置して成る光アイソレータ１０において、入射口１１と偏光子１又は出射口１２と検光子２との間にファラデー回転子３とは偏光面の回転角が異なる第２のファラデー回転子７を設置した構成である。【選択図】図１
2004062006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファラデー回転子の入射口側に偏光子を、出射口側に検光子をそれぞれ配置して成る光アイソレータにおいて、前記入射口と偏光子又は前記出射口と検光子との間のどちらか一方もしくはその両方に第２のファラデー回転子を設置したことを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】
請求項１記載の光アイソレータにおいて前記第２のファラデー回転子の厚みを制御することによって、光アイソレータ出射後の偏波を所定の向きに設定したことを特徴とする光アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出射された光を各種光学素子や光ファイバに導入する際に生じる戻り光を除去するために用いられる光アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光アイソレータにおいて、レーザ等の光源から出射した光は、各種光学素子や光ファイバに入射されるが、入射光の一部は各種光学素子、光ファイバを透過する際、反射や散乱を起こす。反射や散乱した光の一部は光源側に戻るが、この戻り光を遮断するため、光アイソレータが用いられる。
【０００３】
この種の光アイソレータ４０は、図５に示すように、入射口２９が形成され、ホルダ２４に設置された偏光子２１と、出射口３０が形成され、フォルダ２６に設置されたファラデー回転子２３及び検光子２２とからなり、入射口から出射口にかけて偏光子２１、ファラデー回転子２３、検光子２２の順序で整列してなる。なお、２５はフォルダ２４、２６を互いに接続する接続部である。また、フォルダ２４、２６間にはリング状の磁石２８が配置されており、この磁石２８内に上述のファラデー回転子２３が配置されるている。
【０００４】
ファラデー回転子２３は飽和磁界強度において所定の波長をもつ光の偏光面を例えば４５゜回転する厚みを持ち、偏光子２１と検光子２２はそれぞれの透過偏波方向が４５゜になるように調整されている。
【０００５】
そして、不図示であるが、入射口２９の外側に集光レンズを介して半導体レーザ素子が配置され、半導体レーザ素子、光アイソレータ４０でレーザモジュール（不図示、以下同じ）を構成する。
【０００６】
ところで、上記の光アイソレータ４０では、一般的に入射口２９に入る順方向である入射偏波方向と、出射口３０から出る順方向の出射偏波方向は４５度の角度差をつけていた。このため、レーザモジュール内において、光アイソレータ４０以降に偏波依存性のあるデバイスがあった場合、例えば、半導体変調器などが光アイソレータ以降に配置されている場合、これらのデバイスを４５度傾けて配置しなければならず、偏波軸の調整が非常に困難であった。
【０００７】
従来はこのような場合、光アイソレータ４０を２段配置にし、１段目と２段目の偏波回転方向を逆にすると言う手法が取られた。即ち、光アイソレータ４０の１段目で反時計回りに４５度偏波方向を回転させ、２段目で１段目とは逆に４５度時計回りに回転させることで、光アイソレータ４０に入射する光と出射する光の偏波方向を一致させるように構成していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この構成では１段目と２段目でファラデー回転子２３に磁界を印可し、飽和させるマグネット２８の極性を、互いに逆向きにしなければなない。これでは、１段目と２段目のマグネット２８が互いの磁力を打ち消し当てしまい、ファラデー回転子２３を飽和させることができなくなってしまう。この点を解決させるために従来は、１段目と２段目の光アイソレータ４０の距離を離して配置したり、マグネット２８を大型にするなどの対策を行っていたが、これでは光アイソレータ４０自体を大型にする必要があり、結果としてレーザモジュール自体を大型にしなければならないという問題があった。
【０００９】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、光アイソレータ以降に偏波依存性のあるデバイスがあった場合でも、偏波軸の調整が簡単で、レーザモジュールの組み立て工数を軽減することができるとともに、非常にコンパクトに設計が可能な光アイソレータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明の光アイソレータは、ファラデー回転子の入射口側に偏光子を、出射口側に検光子をそれぞれ配置して成る光アイソレータにおいて、前記入射口と偏光子又は前記出射口と検光子との間に前記ファラデー回転子とは偏光面の回転角が異なる第２のファラデー回転子を設置したことを特徴とする。
【００１１】
上述の構成によれば、上述のファラデー回転子の回転角と他のファラデー回転子の回転角を適宜設定することで、光アイソレータから出射するレーザ光の偏波角度を自由に調整することができるため、光アイソレータの出射口以降に偏波依存性のあるデバイスがあった場合でも、自由に設定方向を決定できて偏波軸の調整が簡単となり設計の自由度が増え、レーザモジュールの組み立て工数を軽減させることができる。
【００１２】
また、ファラデー回転子を追加するだけであるために、従来のような２段以上の光アイソレータを用いることがなく、磁石も大型化させることがないために非常にコンパクトに設計することができる。
【００１３】
特に、上述の光アイソレータにおいて、前記第２のファラデー回転子の厚みを制御することによって、光アイソレータ出射後の偏波を所定の向きに設定しても達成できる。
【００１４】
なお、本発明の光アイソレータにおいては、入射口のレーザ光の偏波角度と、出射口の偏波角度を互いに平行とするのが好ましい。これによりレーザモジュール内において、光アイソレータ以降に半導体変調器などの偏波依存性のあるデバイスが配置されている場合、光アイソレータ自体を大型にする必要がないため、レーザモジュール自体の大きさを大きくする必要が無く、また偏波依存性部品の設置する位置を接地面に対して傾ける必要が無いため、光学調整が簡単となり、設計の自由度が増え、レーザモジュールの組み立て工数を軽減させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
図１は本発明の光アイソレータ１０の横断面図である。光アイソレータ１０は、入射口１１が形成され、ホルダ４の入射口１１側に設置されたファラデー回転子７（第２のファラデー回転子）、その隣りに設置された偏光子１と、出射口１２が形成され、フォルダ６の出射口１２側に設置された検光子２、ファラデー回転子３とからなり、入射口１１から出射口１２にかけてファラデー回転子７、偏光子１、ファラデー回転子３、検光子２の順序で整列している。また、フォルダ４、６間にはリング状の磁石８が配置されており、この磁石８内に上述のファラデー回転子３が配置されるている。更に、フォルダ４にはリング状の磁石９が配置されており、この磁石９内に上述のファラデー回転子７が配置されるている。これらのリング状の磁石８、９によりファラデー回転子３、７を磁気的に飽和させている。なお、これらのフォルダ４、６を接続部５により光学的に調整して固定している。
【００１６】
上述の偏光子１、検光子２としては例えば、赤外偏光ガラス（例：コーニング社製ポーラコア、ＨＯＹＡ社製ＣＵＰＯ）が用いられる他、偏光ビームスプリッタ、平板状複屈折結晶（例：方解石、ニオブ酸リチウム、ＹＶＯ４、モリブデン酸塩、ルチル等）等を用いても良い。
【００１７】
ファラデー回転子３、７としては、通常液相エピタキシャル法で育成される、厚さが数十μｍから５００μｍ程度のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶、例えば（ＨｏＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２や、（ＬｕＴｂＢｉ）３（ＦｅＡｌ）５Ｏ１２等が使用される。
【００１８】
磁石８、９としてはサマリウムコバルト系（Ｓｍ−Ｃｏ系）や、ネオジウム系（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）等が使用される。
【００１９】
このようにして得られた偏光子１、検光子２及びファラデー回転子３、７とを、ホルダ４、６に組み込んで接続部５で固定する固定材としては、接着剤、半田、低融点ガラス等が挙げられるが、それぞれの材質固有の熱膨張係数に合わせて固定材を選択する必要がある。例えば、熱膨張係数が大きく異なると、固定後に各部品に残留応力が発生し、光学特性を満たさないばかりか製品の信頼性を損なってしまう可能性がある為である。
【００２０】
ファラデー回転子３、７の周囲にはファラデー回転子３、７を磁気的に飽和させる磁石８、９を固定する。磁石８、９は接着剤、半田、低融点ガラス等の固定材を用いて固定してもよいが、ホルダ４、６、接続部５の材質を磁性体とすることで、固定材無しで磁石の吸着力を利用して固定してもよい。
【００２１】
光アイソレータ１０で使用されるファラデー回転子３、７は通常、レーザ光の偏波軸を反時計回りに４５度回転するように厚みを制御されている。本発明の場合、ファラデー回転子３は、通常と同様に反時計回りに４５度偏波軸を回転できるものを用いるが、ファラデー回転子７は、ファラデー回転子３とは偏波軸の回転角が異なる、例えば反時計回りに１３５度回転するものを選択する。
【００２２】
次に本発明の動作について説明する。
光アイソレータ１０の入射口１１の外側に設置されている半導体レーザ（不図示）から出たレーザ光は設置面に対して略平行な直線偏波となっており、その直線偏波の状態でファラデー回転子７に入射する。そしてファラデー回転子７を通過するとレーザ光はそこで反時計回りに１３５度回転する。つぎに偏光子１をそのまま通過し、ファラデー回転子３で偏波軸は反時計回りに４５度回転する。これにより、ファラデー回転子７で回転した量と合わせて１８０度回転することとなる。この後、検光子２を通過し光アイソレータから出射される。
【００２３】
これにより、ファラデー回転子３の回転角とファラデー回転子７の回転角を適宜設定することで、光アイソレータ１０から出射するレーザ光の偏波角度を自由に調整することができる。このため、光アイソレータ１０の出射口１２以降に偏波依存性のあるデバイスがあった場合でも、自由に設定方向を決定できて偏波軸の調整が簡単となり設計の自由度が増え、レーザモジュールの組み立て工数を軽減させることができる。
なお、上述の例において、出射口１２のレーザ光の偏波と入射口１１の偏波とを比較すると、互いに平行な直線偏波となっており、光アイソレータに入射する前と後でのレーザ光の偏波方向は一致している。即ち、入射した際の直線偏波は設置面に対して略平行となっているために出射口１２における偏波と平行に出射するようにすることで、出射口１２以降に設置される部品に偏波依存性があった場合でも、出射口１２でのレーザ光の偏波方向を変えることなく偏波依存性部品に入射させることができ、半導体レーザモジュールの組み立て工数を軽減させることができる。逆にいえば、偏波依存性部品の設置する位置を接地面に対して傾けることをすることがないため、光学調整が簡単で済むものである。
【００２４】
次に本発明の他の実施形態について説明する。
図２は他の実施形態における光アイソレータ１０を示し、（ａ）はファラデー回転子７を出射側に配置されており、（ｂ）はファラデー回転子７を入射側と出射側の両方に配置されており、（ｃ）はファラデー回転子７の偏波回転方向を反時計回りに１３５度ではなく、時計回りに４５度回転させたものを用いている。これらによっても、上述と同様に光アイソレータ１０の出射口１２以降に偏波依存性のあるデバイスがあった場合でも、自由に設定方向を決定できて偏波軸の調整が簡単となり設計の自由度が増え、レーザモジュールの組み立て工数を軽減させることができるものである。
【００２５】
また、ファラデー回転子７を設置するだけであるために、光アイソレータ１０を大型にする必要が無く、偏波依存性のある部品を含むレーザモジュール自体の大きさを制限することができる。
【００２６】
【実施例】
ここで、本発明の作用効果を確認するために以下に示す方法で実験を行った。本発明の図１に示すファラデー回転子７を設置した光アイソレータ１０を作製し、光アイソレータ１０の入射前後での偏波方向のズレを測定した。
【００２７】
試作は波長１５５０ｎｍについて実施した。本発明の光アイソレータ１０については、ファラデー回転子３、７に磁界を印可する磁石としてＳｍ２−Ｃｏ１７を主成分としたリング状の磁石７を用いる。ファラデー回転子３はこの磁石の内径部の中央にくるように固定される。こうすることでファラデー回転子に１×１０６Ａ／ｍ以上の磁界が印加され、ファラデー回転子が磁気的に飽和されて、光アイソレータに必要な機能を果たすようになる。偏光子１、検光子２にはコーニング社製の偏光ガラス（商品名ポーラコア１５５０Ｈ）を用い、ファラデー回転子３、７には希土類鉄ガーネット単結晶を使用した。これら光学素子にはその表面に真空蒸着法により反射防止膜を形成した。これらの光学素子を５０％Ｎｉ−Ｆｅ合金製の部品ホルダに低融点ガラスを用いて固定した。
【００２８】
それぞれの光学素子を固定した部品ホルダを光学的に調整し、偏光子１と検光子２が４５度の角度をなす様に調整し、それぞれの部品ホルダをＹＡＧ溶接にて固定して本発明の光アイソレータを完成させた。
【００２９】
以上、できあがった光アイソレータ１００個の、入射偏波方向と出射偏波方向のズレを測定した。図３にその結果を示す。また、入射側にも出射側にもファラデー回転子を配置しないこと以外は上述の構成と同様にした図５の光アイソレータ４０を作製し、入射偏波方向と出射偏波方向のズレを測定した結果を図４に示す。
【００３０】
図３より、光アイソレータに入射する光の偏波方向と出射する光の偏波方向は±２．５度の良好な精度で平行になっている。このため、入射光の偏波軸と出射光の偏波軸を、マグネットの極性を反転させることなく一致させることができるため、光アイソレータを大型にする必要が無く、半導体変調器などの偏波依存性のあるデバイスを含むレーザモジュールにおいて、レーザモジュール自体の大きさを制限することができる。
【００３１】
これに対してが、図５の構成では図４のように入射偏波方向より４５度ズレ、しかも、精度が４５度を中心に±３．０と振れているため、偏波依存性のあるデバイスがあっても設置面に対して４５度からさらに大きくふれているので、光路調整が困難であるということが理解できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によれば、回転角が異なる第２のファラデー回転子が用いられ、ファラデー回転子と第２のファラデー回転子同士で適宜設定することで、光アイソレータから出射するレーザ光の偏波角度を自由に調整することができるため、光アイソレータの出射口以降に偏波依存性のあるデバイスがあった場合でも、自由に設定方向を決定できて偏波軸の調整が簡単となり設計の自由度が増え、レーザモジュールの組み立て工数を軽減させることができる光アイソレータを提供することができる。
【００３３】
また、ファラデー回転子を追加するだけであるために、従来のような２段以上の光アイソレータを用いることがなく、磁石も大型化させることがないために非常にコンパクトの光アイソレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光アイソレータの横断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施の形態における横断面図である。
【図３】本発明の光アイソレータによる偏波のズレ角度と頻度の関係を示す図である。
【図４】従来の光アイソレータによる偏波のズレ角度と頻度の関係を示す図である。
【図５】従来の光アイソレータの横断面図である。
【符号の説明】
１　：偏光子
２　：検光子
３　：ファラデー回転子
４　：ホルダ
５　：接続部
６　：ホルダ
７　：ファラデー回転子
８　：磁石
９　：磁石
１０　：光アイソレータ
１１　：入射口
１２　：出射口
２１　：偏光子
２２　：検光子
２３　：ファラデー回転子
２４　：ホルダ
２５　：接続部
２６　：ホルダ
２８　：磁石
２９　：入射口
３０　：出射口
４０　：光アイソレータ
【図１】
2004062006.tif 000003
【図２】
2004062006.tif 000004
【図３】
2004062006.tif 000005
【図４】
2004062006.tif 000006
【図５】
2004062006.tif 000007