JPH0222619A - 光アイソレータとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光アイソレータとその製造方法に関し、特に複
数の光学部品を備えた半導体レーザモジュール用の光ア
イソレータとその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

光伝送通信システムにおいて、伝送路の途中に設けられ
たコネクタやスイッチ等の光部品からの反射戻り光が半
導体レーザ結晶の発振領域内に入射されるとレーザダイ
オード（以下ＬＤという）の発振状態が乱され、その結
果、応答特性が悪化し雑音が増すという問題がある。こ
のことは、高速度長距離伝送を行う場合に大きな障害と
なり、反射戻り光を除去する光アイソレータが必要不可
欠である。

従来、光通信用の光アイソレータとしては、ティ・スギ
エ（Ｔ、Ｓｕｇｉｅ　）　＋エム・サルワタリ（Ｍ、Ｓ
ａｒｕｗａｔａｒｉ）両氏により発表された論文「アン
　エフェクティブ　ノン・レシプロカル　サーキット　
フォー　セミコンダクタ　レーザ・ツウ・ファイバ　カ
ップリング　ユージング　ア　ヮイアイジー　スフェア
（Ａｎ　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　Ｎｏｎ−ｒｅｃｉ−ｐｒ
ｏｃａｌ　　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　　ｆｏｒ　Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａ５ｅｒ−ｔｏ−Ｆ−ｉｂｅｒ　Ｃ
ｏｕｐｌｉｎｇ　Ｕｓｉｎｇ　ａ　ＹＩＧ　５ｐｈｅｒ
）」ジャーナルオブ　ライトウェーブ　テクノロジー（
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ　ＬＲＧＨＴＷＡＶＥ　ＴＥＣＨＮ
ＯＬＯＧＹ　）　、第ＬＴ−１巻、第１号１９８３年３
月の中で半導体レーザモジュール搭載型の光アイソレー
タの構造が示されている。

この光アイソレータは、ファラデー回転素子には収束ビ
ームに変換する機能をかねそなえたＹＩＧ球を用い、検
光子には方解石のプレートが用いられており、ＹＩＧ球
の周囲に配置されたリング状の磁石により光軸方向の磁
界がＹＩＧ球に印加される構成をとっている。

この場合、半導体レーザから発射する光ビームは一最に
ＴＥ偏光であることから偏光子を省略しており、伴導体
レーザから発射された光ビームは、偏光方向がＹＩＧ球
によって４５度だけ回転したのち検光子に入射される。

検光子の偏光面は常光を通過させる角度に設定し、光ビ
ームは分離されずファイバに結合する。

ファイバからの戻り光は偏向方向が不定であるから、検
光子によって偏向面が９０度異なる常光と異常光との２
つの光ビームに分離される。

常光は再びＹＩＧ球を通る際にさら（こ偏光面が４５度
回転されるので半導体レーザに戻った時には９０度回転
し、ＴＭ偏光となり半導体レーザの動作に影響を与えな
い。

また、異常光は検光子により横方向に位置シフトし、半
導体レーザに戻ったときには発光点からずれた所に戻り
、半導体レーザの動作に影響を与えない。

また、近間、渡辺、後藤、三浦、峠氏らにより発表され
た論文「光アイソレータ内蔵ＤＦＢ−ＬＤモジュール」
　（昭和６０年度電子通信学会半導体・材料部門全国大
会３０５）で説明されているアイソレータは、ルチルプ
リズムの偏光子及び検光子、ＹＩＧ結晶のファラデー回
転素子及び磁石とから構成される。

この場合の戻り反射光はプリズム２個により常光、異常
光とも光路を曲げられＬＤ端面には戻らないようになっ
ている。

このようなＬＤモジュールに搭載する光アイソレータの
実用化のための要求性能としては、第１に環境試験なら
びに経時変化に対する信頼性に優れていることが重要で
ある。したがって、光アイソレータを構成する部品の固
定には、特にメタル固定化が必要不可欠である。

また、高いアイソレーションを得るためには個々の光学
部品の性能が高いことが必要であるが、さらに重要なこ
とは光アイソレータの組立調整時での個々の偏光面角度
設定の調整が容易でかつ精度良くできなければならない
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の光アイソレータは、両者ともファラデー
回転素子にＹＩＧを用いており、また後者の場合２個の
プリズムを備えた構成となっているので、両者とも高価
となり、また後者の場合組立調整がむずかしくかつ小型
軽量化が困難であるという欠点がある。

本発明の目的は、組立調整が容易でかつ小型軽量化する
ことができ、しかも価格を低減することができる信頼性
に優れた光アイソレータとその製造方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明の光アイソレータは、第１の開口面に鍔状の
突出部を設けた円筒状非磁性体の第１のスペーサと、こ
のスペーサの第１及び第２の開口面にそれぞれ接着固定
された検光子及びファラデー回転素子と、内面を前記ス
ペーサの円筒部の外面と接触してかん合しかつ第１の開
口面をこのスペーサの突出部と接して前記ファラデー回
転素子を内部のほぼ中央に配置し、このスペーサを固定
して前記ファラデー回転素子に所定の磁界を印加する円
筒状のマグネットとを有している。

第２の発明の光アイソレータは、前記第１の発明の光ア
イソレータに加え、第１の開口面に鍔状の突出部を設け
円筒部外面をマグネットの内面と接触してかん合しかつ
前記突出部をこのマグネットの第２の開口面と接して固
定する円筒状非磁性体の第２のスペーサと、この第２の
スペーサの第１の開口面に接着固定された偏光子とを備
えた構成を有している。

第３の発明の光アイソレータの製造方法は、検光子、フ
ァラデー回転素子及び偏光子を半田により第１及び第２
のスペーサに接着固定し、前記検光子及び偏光子の偏光
面の角度を前記第１及び第２のスペーサを回転させて調
整した後、これら第１及び第２のスペーサを前記半田の
融点より低い温度のＹＡＧ溶接によりマグネットに固定
する構成を有している。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は第１の発明の一実施例を示す断面図である。

この実施例は、半導体レーザ自体の偏光性を利用したも
のであり、第１の開口部に鍔状の突起部を設けた円筒状
非磁性体のスペーサ１と、このスペーサ１の第１及び第
２の開口部にそれぞれ接着固定された検光子２及びファ
ラデー回転素子３と、内面をスペーサ１の円筒部外面と
接触してかん合しかつ第１の開口面をスペーサ１の突出
部と接してファラデー回転素子３を内部のほぼ中央に配
置し、このスペーサ１をＹＡＧ溶接部５で固定してファ
ラデー回転素子３に対し光ビーム１０の軸方向に磁界を
印加する円筒状のマグネット４とを備えた構成となって
いる。

第２図は第２の発明の一実施例を示す断面図である。

この実施例は、第１図に示された第１の発明の実施例に
加え、第１の開口面に鍔状の突出部を設け円筒部外面を
マグネット４の内面と接触してかん合しかつ突出部をマ
グネット４の第２の開口面に接してＹＡＧ溶接部５で固
定する円筒状非磁性体のスペーサ６と、このスペーサ３
の第１の開口面に接着固定された偏光子７とを備えた構
成となっている。

これら実施例において、ファラデー回転素子３としては
、ビスマス置換（ＧｄＢｉ）ガーネット厚膜が有用であ
る。このビスマス置換ガーネット厚膜は、量産性に優れ
、わずかな磁界で飽和磁界に達し、その旋光能力も大き
いので、低価格でかつ小型になるという点が有利がある
。

偏光子７及び検光子２としては、方解石、二酸化チタン
（ルチル）等があるが、半田固定の場合は熱ショックに
よるクラックが方解石には生じやすいため、二酸化チタ
ンの方が有用である。

次に、第３の発明の一実施例について、第２図に示され
た光アイソレータを製造する場合を例にとって説明する
。

まず始めに、検光子２及びファラデー回転素子３並びに
偏光子７をスペーサ１．６に半田により接着固定する。

これら光学素子の半田固定はＡＲココ−ィングを施こし
た後、接着面側に光ビーム通過部をマスキングしてメタ
ライズ加工を行う。メタライズ膜には種々の膜が用いら
れるが、この実施例ではＭ　ｏ　／　Ｃｕの二層をそれ
ぞれ約１００ＯＡ付着させた。

スペーサ１，６としては真鋳を用いＮ　ｉ　／　Ａ　ｕ
を１０００Ａメタライズ加工し、Ｐｂ−３ｎの共晶半田
で固定する。この時の偏光子７．検光子３の接着固定に
おける偏光面の角度は考える必要がない。

このようにしてスペーサ６に固定した偏光子７を、スペ
ーサ６の円筒部外面をマグネット４の内面に接触かん合
し、半導体レーザビームを偏光子７に入射させ透過光を
偏光比の十分大きい偏光プリズム、例えばグランドトム
ソンプリズムを用い光検出器で透過光のパワー強度を見
ながらがん合部でスペーサ６を回転させ最大になるよう
な角度でスペーサ６とマグネット４とを固定する。

つぎにファラデー回転素子３と検光子２とを固定したス
ペーサ１を、偏光子７と反対側のマグネット４の開口部
から挿入してかん合し、グランドトムソンプリズムの偏
光角度をあらかじめ測定しであるファラデー回転素子３
の回転角度（理想値４５度）に回転させ合せておき、が
ん合部でスペーサ１を回転させ透過パワーが最大になる
角度でスペーサ１とマグネット４を固定する。

この時に固定は、先に偏光子７やファラデ回転素子３な
どの光学素子の固定に使用した半田の融点よりも低いも
のを使用しなければならない。例えば光学素子をＰｂ−
３ｎ半田で固定したならばＩｎ−３ｎ半田を使用すると
いう組合せになる。

そこで、信頼性および作業性を考えると、ＹＡＧレーザ
スポット溶接が有用である。

次に、第２図に示された光アイソレータの動作について
説明する。

光ビーム１０は偏光子７を透過し、ファラデー回転素子
３により４５度偏光面が回転し、検光子２はあらかじめ
４５度回転して固定されているのでそのまま透過する。

戻り反射光に対しては、検光子２で複屈折効果により常
光ビームと異常光ビームとに分離され異常光ビームは横
シフトする。

この常光ビームに対しては、再びファラデー回転素子３
を通過するのでさらに４５度偏光面が回転し、９０度回
転した偏光面のビームとして偏光子７に入射され異常ビ
ームとして横シフトして発射される。

また検光子２からの異常光ビームはファラデー回転素子
３を再び通過するので同様に４５度回転し０度あるいは
１８０８０度回転偏光面のビームとして偏光子７に入射
され常光ビームとして発射される。

したがって、いかなる偏光面の戻り反射光でもビームが
横シフトするので半導体レーザに注入されることはない
構成となっている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、偏光子、検光子及びファ
ラデー回転素子をマグネットの内側とかん合するスペー
サに半田により接着固定し、偏光面を調整した後マグネ
ットとスペーサとをＹＡＧ溶接で固定し、ファラデー回
転素子をＧｄＢｉガーネットで、また偏向子及び検光子
を二酸化チタンで形成する構成とすることにより、偏光
面の調整はスペースを回転させるだけで済むので組立調
整が容易にできかつ小型軽量化することができ、しかも
低価格で信頼性に優れた光アイソレータを得ることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は第１及び第２の発明の一実施例を示
す断面図である。 １・・・スペーサ、２・・・検光子、３・・・ファラデ
ー回転素子、４・・・マグネット、５・・・ＹＡＧ溶接
部、６・・・スペーサ、７・・・偏光子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の開口面に鍔状の突出部を設けた円筒状非磁
   性体の第１のスペーサと、このスペーサの第１及び第２
   の開口面にそれぞれ接着固定された検光子及びファラデ
   ー回転素子と、内面を前記スペーサの円筒部の外面と接
   触してかん合しかつ第１の開口面をこのスペーサの突出
   部と接して前記ファラデー回転素子を内部のほぼ中央に
   配置し、このスペーサを固定して前記ファラデー回転素
   子に所定の磁界を印加する円筒状のマグネットとを有す
   ることを特徴とする光アイソレータ。
2. （２）第１の開口面に鍔状の突出部を設け円筒部外面を
   マグネットの内面と接触してかん合しかつ前記突出部を
   このマグネットの第２の開口面と接して固定する円筒状
   非磁性体の第２のスペーサと、この第２のスペーサの第
   １の開口面に接着固定された偏光子とを備えた請求項（
   １）記載の光アイソレータ。
3. （３）ファラデー回転素子が厚膜ＧｄＢｉガーネットで
   形成され、偏向子及び検光子が二酸化チタン結晶で形成
   された請求項（１）及び（２）記載の光アイソレータ。
4. （４）検光子，ファラデー回転素子及び偏光子を半田に
   より第１及び第２のスペーサに接着固定し、前記検光子
   及び偏光子の偏光面の角度を前記第１及び第２のスペー
   サを回転させて調整した後、これら第１及び第２のスペ
   ーサを前記半田の融点より低い温度のＹＡＧ溶接により
   マグネットに固定することを特徴とする光アイソレータ
   の製造方法。