(57)【要約】【課題】ファブリペロレーザ素子を用いて、安定した単一モード発振し、レセプタクル構造を有するレーザ素子モジュールを提供する【解決手段】一端部がファブリペロレーザ素子１５を有したレーザユニット１６から出力した光信号を入力するシングルモードファイバー２の他端部に、グレードインデックスファイバー３及びコアレスファイバー４を順次一列に接続して成るとともに、コアレスファイバー４の光ファイバー非接続端部に光アイソレータ９を介して、コアレスファイバー４’、グレードインデックスファイバー３’及びシングルモードファイバー２’を順次一列に接続して成る光導波体２００において、シングルモードファイバー２にファイバーブラッググレーテイング５を形成したことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部がファブリペロレーザ素子を有したレーザユニットから出力した光信号を入力する第１シングルモード光ファイバーの他端部に、第１マルチモード光ファイバー及び第１コアレス光ファイバーを順次一列に接続して成るとともに、上記第１コアレス光ファイバーの光ファイバー非接続端部に光アイソレータを介して、第２コアレス光ファイバー、第２マルチモード光ファイバー、及び第２シングルモード光ファイバーを順次一列に接続して成る光導波体において、上記第１シングルモードファイバーにファイバーブラッググレーテイングを形成したことを特徴とする光導波体。
【請求項２】
請求項１に記載の光導波体をフェルールの貫通孔で保持してなるファイバースタブ。
【請求項３】
請求項２に記載のファイバースタブに用いる上記フェルールは、その側面に、上記フェルールの貫通孔を横切る凹部を形成し、該凹部に上記光アイソレータを固定配置するとともに、上記第１シングルモードファイバー側の端面を斜め研磨してなることを特徴とするファイバースタブ。
【請求項４】
請求項３に記載のファイバースタブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバースタブの斜め研磨側の後端部を挿入して固定するホルダと、上記ファイバースタブの先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに他方開口端側から上記ファイバースタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブとからなるレセプタクル。
【請求項５】
請求項４のレセプタクル、レンズ及びファブリペロレーザ素子を有したレーザユニットで構成したことを特徴とするレーザ素子モジュール。
【請求項６】
請求項４のレセプタクル及びファブリペロレーザ素子を有したレーザユニットで構成してなり、前記レセプタクルに用いるファイバースタブの斜め研磨面から第１シングルモードファイバーを突出させるとともに、該突出部の先端を先球構造に形成し、かつ、上記レーザユニットから光信号を入力させることを特徴とするレーザ素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファブリペロレーザ素子による光信号を利用し、かつ、光アイソレータを内蔵させた低価格の光導波体、ファイバースタブ及びそれらを用いたレセプタクル並びにレーザ素子モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、メトロ（メトロポリタン・エリア・ネットワーク）や長距離市場で用いられるレセプタクル型のレーザ素子モジュールは、図６に示すように、端部にプラグフェルールが装着された他の光ファイバー（不図示）と接続するためのレセプタクル１３、非球面レンズ、セルフォックスレンズ、ボールレンズ等のレンズ１４及びレーザユニット２０’で構成されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
例えば、レセプタクル１３は、フェルール１の貫通孔に固定されたシングルモードファイバー（ＳＭＦ）２を有し、一方端側を斜め研磨してなるファイバースタブ１０と、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバースタブの斜め研磨側の後端部を挿入して固定するホルダ１１と、上記ファイバースタブ１０の斜め研磨した後端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに他方開口端側から上記ファイバースタブ１０の先端面に接続するプラグフェルール（不図示）を挿入して保持可能としたスリーブ１２、そのスリーブ１２を収納し、ホルダ１１に固定するカバー１１ａとからなる。また、ファイバースタブ１０の斜め研磨側に２種類の偏光子６とファラデー回転子７からなるラミネートチップ光アイソレータ（光アイソレータ）１７が接着剤（不図示）で取り付けられている。
【０００４】
また、レーザユニット２０’は、パッケージ１６に搭載された、例えば、ＤＦＢ（ディストリビューティッド  フィードバック）レーザ素子１５’、レーザの出力を監視するためのモニターホトダイオード２１で構成されている。
【０００５】
そして、このＤＦＢレーザ素子１５’から出力された光線１８をレンズ１４によりファイバースタブ１０の端面に光アイソレータ１７を介して結合させることにより光信号をレセプタクル１３に送信させて他の光ファイバーに伝えるように構成していた。
【０００６】
従来のレーザ素子モジュールの構成によれば、光アイソレータ１７によってレンズ１４から出力された光がファイバースタブ１０の端面で反射するのを防止し、安定な単一発振モードが得られることを確保している。
【０００７】
このようにレセプタクル１３の構造をとっている理由は、近年、その接続損失が０．２ｄＢと小さくする要求があり、その接続損失を小さくする要求に答えるために接続の容易さを確保するためである。
【０００８】
また、レーザとして、ＤＦＢレーザダイオード２０’が用いられているのは、ファイバー線路の有効利用として、多重伝送が一般化され、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing:高密度波長多重）やＣＷＤＭ（Coarse Wavelength-Division Multiplexing: 低密度波長多重）といわれている多重波長変調方式が普及しており、これらの伝送方式においては、使用できる光の周波数帯域が制限されるために単一モード発振が要求されているからであり、光アイソレータ１７の利用により、より安定した単一モード発振が得られている。
【０００９】
一方、光アイソレータ１７をファイバースタブ１０の研磨面側に接合させずに例えばスリーブの内部に配置する技術も提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−２４７７４１号公報
【特許文献２】特開２００３−７５６７９号公報
【特許文献３】特開２００２−２０２４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記、従来技術に示すように、このモジュールの欠点は、ＤＦＢレーザ素子１５’がＤＦＢ構造をとっていることにある。ＤＦＢ構造は、レーザ素子１５’内部にグレーテイング（回折格子）を形成し、このグレーテイングと共振する発振波長が出力されるものであるが、このレーザ素子１５’を形成するとき、レーザ素子１５’内で各種、パラメータ変動が発生し、このため、パラメータがレーザ素子１５’内でグレーテイングと一致しない部分が必然的に発生し、レーザダイオード１５’の寸法に基づく発振波長と、グレーテイングで設定された波長が異なると発振が出来なくなるために歩留まりが悪く、レーザ素子１５’の価格上昇を招き、その結果、ファブリペロレーザ素子より高額なものとなっていた。
【００１１】
その一方、ファブリペロレーザ素子は両端の壁開面を利用したファブリペロの構造であるので、容易に発振するものの、その発振は、多重モード発振であり、このため、ファイバー中の分散による波形劣化に弱く、中長距離伝送に適さないものであった。
【００１２】
ところが、近年の通信分野の応用において、上述のようにファイバーの有効利用方法として、ＤＷＤＭやＣＷＤＭの多重波長変調方式が使用されている。これらの方法は、1本のファイバーに異なる波長の伝送信号を同時に入れ、信号の多重化を図ることにより伝送密度を高める方法である。現在、長距離には主にＤＷＤＭが利用され、メトロにはＣＷＤＭが利用されている。
【００１３】
これらの応用には、上述のような多モード発振を行うファブリペロレーザ素子を用いると複数の波長の光が存在し、波長の広がりが大きく、かつ、大きな温度特性を有するので隣の波長と干渉を起こしやすく混信してしまうので、単一モードで発振する上述のレーザ素子１５’が要求されている。しかしながら、単一モードで発振するレーザダイオードは、上述したように、歩留まりが悪く、高価なため、モジュール単価を押し上げるという欠点を抱えていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明はかかる課題を解決するもので、一端部がファブリペロレーザ素子を有したレーザユニットから出力した光信号を入力する第１シングルモード光ファイバーの他端部に、第１マルチモード光ファイバー及び第１コアレス光ファイバーを順次一列に接続して成るとともに、上記第１コアレス光ファイバーの光ファイバー非接続端部に光アイソレータを介して、第２コアレス光ファイバー、第２マルチモード光ファイバー、及び第２シングルモード光ファイバーを順次一列に接続して成る光導波体において、上記第１シングルモードファイバーにファイバーブラッググレーテイングを形成したことを特徴とする光導波体を提供する。
【００１５】
また、本発明は、上述の光導波体をフェルールの貫通孔で保持してなるファイバースタブを提供する。
【００１６】
さらに、本発明は、上述の光導波デバイスに用いる上記フェルールは、その側面に、上記フェルールの貫通孔を横切る凹部を形成し、該凹部に上記光アイソレータを固定配置するとともに、上記第１シングルモードファイバー側の端面を斜め研磨してなることを特徴とするファイバースタブを提供する。
【００１７】
さらにまた、上述のファイバースタブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバースタブの斜め研磨側の後端部を挿入して固定するホルダと、上記ファイバースタブの先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに他方開口端側から上記ファイバースタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブとからなるレセプタクルを提供する。
【００１８】
また、上述のレセプタクル、レンズ及びファブリペロレーザ素子を有したレーザユニットで構成したことを特徴とするレーザ素子モジュールを提供する。
【００１９】
さらに、上述のレセプタクル及びファブリペロレーザ素子を有したレーザユニットで構成してなり、前記レセプタクルに用いるファイバースタブの斜め研磨面から第１シングルモードファイバーを突出させるとともに、該突出部の先端を先球構造に形成し、かつ、上記レーザユニットから光信号を入力させることを特徴とするレーザ素子モジュールを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、第１シングルモードファイバーにファイバーグレーテイングを形成したものであるため、安価なファブリペロレーザ素子により多重モードのレーザ光を用いたとしても、複数の波長をファイバーグレーテイングにより容易に単波長の光とすることができ、しかも、フェルールの内部に収納した光アイソレータにて反射戻り光を有効に阻止させることが可能であるため、小型化で高密度の短波長レーザを安価に送信させることができるものである。これにより、安価で長距離用のモジュールを提供することが可能となり、メトロや長距離市場の普及にも大いに貢献できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施形態を図によって説明する。なお、従来技術と同じ部位は同じ符号を使うものとする。
【００２２】
図１は、本発明のレーザ素子モジュールを示す断面図、図２はレセプタクルの断面図、図３はファイバースタブの断面図である。
【００２３】
本発明のレーザ素子モジュールは、端部にプラグフェルールが装着された他の光ファイバー（不図示）と接続するためのレセプタクル１３と、非球面レンズ、セルフォックスレンズ、ボールレンズ等のレンズ１４とレーザユニット２０とで構成されている。
【００２４】
レセプタクル１３は、図３に示すようにファイバースタブ１０と、ホルダ１１、カバー１１ａ、スリーブ１２とから構成されている。
【００２５】
ファイバースタブ１０は図２に示す先端側がＣ面加工され、後端側が斜め研磨されたフェルール１からなり、そのフェルール１の中心に形成された貫通孔１０ａに光導波体２００が保持・固定されている。また、フェルール１の側面に、貫通孔１０ａを横切る凹部１０ｂを形成し、凹部１０ｂに光アイソレータ１７を接着剤８で固定配置してなる。
【００２６】
この光導波体２００は、一端部が後述するファブリペロレーザ素子１５を有したレーザユニット２０（図１）から出力した光信号を入力するシングルモードファイバー（ＳＭＦ）２の他端部に、マルチモードファイバー（ＧＩＦ）３及びコアレスファイバー（ＣＬＦ）４を順次一列に接続して成るとともに、ＣＬＦ４の光ファイバー非接続端部に光アイソレータ９を介して、ＣＬＦ４’、ＧＩＦ３’及びＳＭＦ２’を順次一列に接続して成る。
【００２７】
なお、ＳＭＦ２、ＧＩＦ３、ＣＬＦ４やＣＬＦ４’、ＧＩＦ３’，ＳＭＦ２’が各々融着で形成されている。このようなファイバーがフェルール１に挿入され接着剤で固定されている。
【００２８】
ここで、本発明ではＳＭＦ２にファイバーブラッググレーテイング（ＦＢＧ）５が形成されている。ＦＢＧ５はファブリペロレーザ素子１５に規定の戻り光１９を与えることにより単一モード発振を与えるためのものである。例えば、ＦＢＧ５は光ファイバーのコア内に周期的な屈折率変化を紫外線により形成したもので、紫外領域の波長の記録光を光ファイバー上に所定のマスク間隔を有するフェーズマスクを介して照射し、そこからの次の回折光の干渉による強度変調領域を光ファイバー上に転写形成する光誘起屈折率変化により、光ファイバコア内に周期的な屈折率変化を生じさせ、位相格子を製作するものである。
【００２９】
このようにして形成されたＦＢＧ５はファブリペロレーザ素子１５からの多重モードのレーザ光であっても、ある波長のレーザ光が通過し、その他の波長のレーザ光が進行方向に対して垂直に変化して通過させなくするので、単一モード発振が可能となる。
【００３０】
このＦＢＧ５の設定波長は、１５５０ｎｍ用途については、１５２０〜１６２０ｎｍ、１３１０ｎｍについては１２５０〜１３８０ｎｍ、１４８０ｎｍについては１４００〜１５２０ｎｍの中の任意の波長に設定される。
【００３１】
ここで、ＳＭＦ２、ＳＭＦ２’はＶＡＤ法で形成された石英（コアへの添加物としてＧｅ）の材質から構成されたものであり、単一モード光束を伝達する機能を有する。
【００３２】
ＧＩＦ３、ＧＩＦ３’は光ファイバーの中心軸から徐々に屈折率が下がるような軸対称の屈折率分布を持つ光ファイバーであり、一般的にはマルチモード伝送用に用いられている。ほとんどのＣＩＦ３の光ファイバーは２乗の屈折率分布をもつ。また、レンズ効果を有するので適当な屈折率分布のＧＩＦ３を適切な長さで用いれば結合光学系を作成することができるし、こりメートレンズ系を与えることも可能である。
【００３３】
ＣＬＦ４、ＣＬＦ４’はコアを持たない光ファイバーであり、上述のＧＩＦ３とともに焦点距離調節と軸ズレ防止のために重要な役割を持つ。このＣＬＦ４の長さによって予め焦点距離が精密に決定されており保証されている。ＣＬＦ４、ＣＬＦ４’の長さは２つのＧＩＦ３、ＧＩＦ３’によるビームスポットが中央で一致するように調整されている
そして、ＧＩＦ３、ＣＬＦ４はともにコリメートレンズ系を与える。ＧＩＦ３は、コア径を１００μｍ以下に設定しており、また、コアの濃度プロファイルも通常のＧＩＦより低く抑え、ピッチ長が長く取れるようにしている。このＧＩＦ３はおおよそ１／４ピッチに設定されている。
【００３４】
ホルダ１１は、貫通孔１１ｂを有し、この貫通孔にファイバースタブ１０の斜め研磨側の後端部を挿入して固定する。ただし、図１〜３に示す構造で特徴的な点は、ファイバースタブ１０を圧入する領域とスリーブ１２を取り付ける領域にはフェルール１の側面に形成した凹部１０ｂ上に空間が形成され、避ける構造をとっている。
【００３５】
また、スリーブ１２はファイバースタブ１０の先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに他方開口端側からファイバースタブ１０の先端面に接続するプラグフェルール（不図示）を挿入して保持するものである。このスリーブ１２は精密スリーブでもよく、また、割スリーブでも良い。
【００３６】
レーザユニット２０は、金属ステムからなるパッケージ１６にファブリペロレーザ素子１５とレーザの出力を監視するためのモニターホトダイオード２１を取り付けて形成されている。このファブリペロレーザ素子１５の出射光をレンズ１４で集光し、ファイバースタブ１０のＳＭＦへ入射させる。なお、ファブリペロレーザ素子１５については、例えば特開平１１−１７２７１の公知のものを用いるため説明は省略する。
【００３７】
かくして、本発明の構成によれば、ＤＦＢレーザ素子のような内部で共振を発生させるのではなく、レーザ素子の外部でＦＢＧ５により共振させることができるので、ＦＢＧ５によって戻された選択的な単一波長を有する戻り光１９がファブリペロレーザ素子１５に戻されることにより、単一波長での共振が起こる。その結果、
図４に示すように、ＦＢＧ５がない場合には温度依存性を有していた発振波長が、ＦＢＧ５により温度に依存の少ない単一発振に変換されることになる。
【００３８】
この単一発振への変調は、戻り光１９と発振光１８の偏波方向が一致したほうが戻り光量の温度に関して安定するため、一層、その効果が得られる。図１に示すようにＦＢＧ５の取り付け距離はフェルール内に納め、かつ、他の機能素子も同一のフェルールに内蔵する構造を採用しているために非常に短く、かつ、ＳＭＦ２が固定されているため、偏波の回転は少なく、従って、偏波保存ファイバーを用いなくても十分その効果を発揮することになる。勿論、上記ファイバーを用いることは何ら差し支えない。
【００３９】
以上のような構成により、ファブリペロレーザ素子１５を用いて単一モード発振が得られ、かつ、遠端反射による発振モードの安定性を防止する光アイソレータを取り付けたモジュールを構成することができる。
【００４０】
このモジュールの特徴は安いファブリペロレーザ素子１５を用いているため、安価であり、また、ＦＢＧ５により必要な波長が選択されているためＣＷＤＭには最適なモジュールを与えている。
【００４１】
次に、もう１つの応用例として、先球ファイバー付きスタブの例を図５に示す。このファイバースタブ１０’は主にＳｉプラットフォーム（不図示）に取り付けることを目的とした構造を有しており、図１との違いはＳＭＦ２の先端が球面加工されているものである。このような構造を有しているために、ＳｉプラットフォームのＶ溝をガイド（不図示）としてレーザ素子とのバッドジョイント（レーザとファイバーを直接結合させること）が可能で、これも１つの有効な応用として考えられる。
【実施例】
【００４２】
次いで、本発明の実施例を示す。
【００４３】
本発明は、まず、図１に示すようなファイバースタブ１０の作成から始められる。まず、ＳＭＦ２’にＧＩＦ３’が融着で取り付けられ、１／４ピッチのところで切断した後、ＣＬＦ４、４’が融着で取り付けられ、さらにＧＩＦ３、ＦＢＧ５付きＳＭＦ２が同様に融着で取り付けられる。これをフェルール１に挿入し、接着剤で固定される。
【００４４】
そして、ＣＬＦ４とＣＬＦ４’に分離するようにフェルール１の貫通孔を横切って凹部１０ｂを形成する。
【００４５】
次に、ラミネートチップの光アイソレータ１７を製造する。これは偏光子６とファラデー回転子７とを光学調整した後、接着剤で張り合わせ、規定の大きさに切断して作成される。
【００４６】
そして、ＣＬＦ４を切断したフェルール１の凹部１０ｂに上記の光アイソレータ９が接着剤８，２３で取り付けられ、ファイバースタブ１０が形成される。
【００４７】
作成されたファイバースタブ１０の一部は圧入により、ホルダ１１に取り付けられ、スリーブ１２が取り付けられた後、さらにスリーブ１２を収容してホルダ１１に固定されるカバー１１ａが取り付けられレセプタクル１３が形成される。
【００４８】
このレセプタクル１３とレンズ１４、ファブリペルレーザダイオードとを光学調整し、モジュールとして形成される。
【００４９】
この実験に用いたファブリペロレーザ素子は通常、０．３ｎｍ／℃の温度特性を有していたが、上記、構造にすることにより、−４０〜８５℃の間の温度変化に対し、２ｎｍという小さな温度変化を持ち、かつ、単一モードで発振するレーザへと変貌させることができるようになった。また、光アイソレータの特性は３５ｄＢと通常の光アイソレータの特性と同一であり、十分、メトロ市場に応用できるモジュールをえることが出来た。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、単一モード発振の発振波長をファイバーブラッググレーテイングで設定することが出来るため、容易に所望の波長を得ることが出来、メトロ市場で本命と考えられているＣＷＤＭへの応用に最適なモジュールを与えるもので、その応用は広く、光通信の波及に大いに貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明レーザ素子モジュールの断面図を示すものである。
【図２】本発明の光導波体を有するファイバースタブの断面図である。
【図３】本発明のファイバースタブ付きレセプタクルの断面図である。
【図４】本発明におけるファイバーブラッググレーテイングのある場合とない場合の波長―温度特性の違いを示す特性図である。
【図５】本発明の先球レンズ付きのファイバースタブの断面図である。
【図６】従来のレーザ素子モジュールの断面図を示すものである。
【符号の説明】
【００５２】
１      フェルール
２      シングルモードファイバー（第１シングルモード光ファイバー）
２’    シングルモードファイバー（第２シングルモード光ファイバー）
３      グレードインデックスファイバー（第１マルチモード光ファイバー）
３’    グレードインデックスファイバー（第２マルチモード光ファイバー）
４      コアレスファイバー（第１コアレス光ファイバー）
４’    コアレスファイバー（第２コアレス光ファイバー）
５      ファイバーブラッググレーテイング
６      偏光子
７      ファラデー回転子
８      接着剤
９      光アイソレータ
１０    ファイバースタブ
１１    ホルダ
１２    スリーブ
１３    レセプタクル
１４    レンズ
１５    ファブリペロレーザ素子
１６    パッケージ
１８    出射光
１９    戻り光
２０    モジュール
２１    モニターホトダイオード
２２    先球ファイバー
２３    接着剤
【図１】
2005189263.tif 000003
【図２】
2005189263.tif 000004
【図３】
2005189263.tif 000005
【図４】
2005189263.tif 000006
【図５】
2005189263.tif 000007
【図６】
2005189263.tif 000008