JPH03213818A - 光アイソレータの製造方法 - Google Patents
光アイソレータの製造方法Info
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Abstract
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Description
を制御した光アイソレータに則するものである。
に伴い、反射戻り光によるLDの雑音防止のための光ア
イソレータが開発され、高密度な通信方式の普及にした
がってその重要性がますます認識されている。基本構造
的には2つの偏光素子、ガーネット結晶からなるファラ
デー回転子、ファラデー回転子を磁化しファラデー回転
角を誘起する永久磁石からなる。偏光素子にはロション
プリズム、偏光ビームスプリッタ、グラントムソンプリ
ズム、偏光ガラスが用いられ用途に応じて使い分けられ
る。永久磁石は小形で高磁界を得るため希土類磁石が用
いられている。ファラデー回転子は光アイソレーション
を決定する部品となる。現在使用されている材料はFZ
法によるバルクYIG単結晶とガーネット系基板上に液
相エピタキシャル(しPE)法を用いて育成されるBi
RI G膜の二種ある。ファラデー回転角θは材料の光
線方向の厚さに比例し、単位長さ当りのθ、は物質によ
って異なる。光アイソレータで要求されるθ=45′″
を得るには、YIGで約2m、 BiRI Gで200
〜500.の厚さが必要である。量産性や低価格化を考
慮すると、FZ法で得られるバルクYIGに対して、L
PE法では基板上に形成するため必要形状に無駄なく加
工でき、大きくとも1/4の厚みで等価なファラデー回
転が達成可能であり、経済的な普及性は極めて高い。し
かしYIG、LPEガーネットとも大小の差はあるが、
ファラデー回転能に対して温度依存性。
スマス鉄ガーネット)のθrの温度依存性(a)及び波
長依存性(b)を示す。また光アイソレータとしては、
組立時の環境温度及び組立てに使用した波長に対して最
大アイソレーションとなるように調整1組上げられてい
る。しかし実用使用温度範囲内(0〜70℃程度)にお
いて、限界温度(0℃もしくは10℃)近傍ではアイソ
レーション特性の劣化を生じる。YIG結晶においては
ファラデー回転温度係数かに、=−0,04deo/’
Cであり、LPE法では実用的゛に吸収の少ないd料と
してK 、 −−0,04〜−0,07deg/’Cを
有する素材が一般的に用いられている。光アイソレータ
の組立を一般的な室温24℃で実施したときを考慮する
と、実測したアイソレーションの温度特性は第1図■に
示すように24℃を極大とし、24℃から遠ざかること
により両側とも劣化していく。この場合O〜70℃の温
度範囲内を考慮すると24−) Q℃は44deg 、
24−)70℃は46de9である。アイソレーション
は45°から変位角Δθが生じたrfI−10100(
Sin 2八〇)で示されるので、YIG及びLPEガ
ーネット(温度係数−−0,06deg/ ℃とすると
き)のそれぞれ0℃仮にO→70℃で30dB以上のア
イソレーションが必要であれば、いずれも高温側で問題
となる。
さい物質を用いれば良いが、現在では実用に供する吸収
の少ない材料はない。そこで0〜70℃の温度範囲で高
いアイソレーションを得る方法として以下の手段が考え
られている。
値である35℃とする。
光子の角度を45°からΔθずらす。
ァラデー回転角を45″からΔθずらし、偏光子、検光
子の設定角度を45°として組立てる。
しなければならない。2)の場合、45℃からΔθを機
械的にずらして組立てるとき、基準となるアイソレーシ
ョンがピークで固定できないため、実際には製品の特性
変動が大きい。3)はファラデー回転子の厚みを増減す
る方法でありθ±Δθの調整が煩雑であり、いずれも製
造上実用性に乏しい。
点を解決し、最大アイソレーション温度を制御すること
により、実用上の温度範囲で高アイソレーションを示す
光アイソレータを提供することを目的とする。
るとき、微小な温度変化ΔTに起因するファラデー回転
角の変動は波長変化Δλによる変動で補償するとき、 KλΔλ=に、ΔT ・・・(1)となり、Δλ
=(K/にλ)ΔTで示される■ 波長変化分と等価となる。通常光アイソレータを組立て
る場合、室温(TR)において最もアイソレーションの
高い状態で組立てるため、その結果アイソレーションは
第1図■に示すように、0〜10℃の実用使用温度範囲
内においてT8をピーク値とし低温側に変位した特性を
有する。しかしく1)式で規定されるΔλを考慮し、室
温においてλ±Δλの波長で最大アイソレーションをと
るように組立てられた光アイソレータは、実用波長λで
動作する時TR±へTの温度になると最大アイソレーシ
ョンをとる。つまりファラデー回転の温度変化を波長変
化分として組立てれば、最大アイソレーションをとる温
度は(1)式で与えられるΔλによって広範囲に制御で
き、最大アイソレージ」ン位置を使用温度範囲の中央に
設定し中央温度を中心にほぼ対称なアイソレージ」ンが
得られる。またLDと組みモジュール化する場合、LD
の波長が±30ni程度の公差をもって生産されており
、−波長を想定して組まれた光アイソレータをそのまま
利用したとき、LDモジュールとしての温度特性が大さ
く変動するので、あらかじめLDの波長が求まると、光
アイソレータの組立波長を最大アイソレーションを示す
温度が同一になるように(1)式から導かれる波長に調
整して作製すれば、均−温度特性をhするLD七ジュー
ルを形成できる。ざらにある波長にて最大アイソレージ
ジンをとりたい場合、(1)式で示される温度で組立て
ることにより、任意の指定波長で所望の性能を得ること
も可能である。
式で示されるファラデー回転能を有するファラデー素子
を使用し、(3)式にしたがって組立波長を1540n
mとして23℃の室温で組立てを行なった。得られた光
アイソレータを波長1550n−で測定した温度依存性
曲線を第1図の■に示す。
l+[認された。同様に1530n−の波長で組立てた
場合を曲線■、 1560n−の波長で組立てた場合を
曲線■で示す。
組立変位波長Δλにおけるファラデー回転能 Tr:組立温度 K :ファラデー回転子の温度係数 ■ T :最大アイソレーション温度 S したがって本実施例では実用使用波長をλとするとき、
λ±Δλの波長光源を用いてアイソレジ」ンが最大にな
る角度に調整することにより、希望する最大アイソレー
ジ」ン温度を有する光アイソレータを得ることができる
。
1326na+■の三通りを選び、それぞれ室温23
℃において’+3大アイソレージ]ンが得られるように
組込/Vだ。次に組込み後にアイソレーションの温度変
化をそれぞれ波長λ= 1310niで計測したところ
第3図に示す結果を得た。ここで組立波長が大きくなる
にしたがってピーク位置が高温側へ移動している様子が
みられる。λ−1318nmの組立波長を用いてλ=
1310r+w+の波長で測定したとき、0℃において
約30dB、 70℃において29.5dBとなり、λ
−1310nniで組込んだアイソレータ特性が35℃
のピーク点を示す位置ヘシフトしているのがみられる。
g/℃であり、この場合12℃ピーク移動を与えるため
に約8011だけ組立波長を使用波長からずらして組込
めばよい。
ソレーションがとれる位置で固定した。固定は光ファイ
バーをガイドとするYAG溶接法で光アイソレータのス
テンレスホルダ部を融着固定した。この場合組立波長、
3111定波長ともλ= 1310nlを用いている。
性を示す。35℃で組立てた試験品のアイソレーション
はO℃で29.Od、B、 70℃で29.5dBとな
り、実際の温度変えて組立てた場合、実施例2により作
製さた光アイソータと等価であることがわかる。
イソレーション温度を45℃と想定し、組波長を選択し
4個の試験品を作製し、温度時を測定した。ファラデー
回転子はLPE法にるBi置換希土類鉄ガーネットを用
い、その温係数は−0,06deO/’Cでありファラ
デー回転の長係数は約−0,068deg/n*である
ので6丁。
)−−0,(165(dea/’C) X (45−2
3)(’C) ヨGΔλ−約22nmとなる。そこで使
用波長1535ngicす22n■長い1557n−で
組立てた。第5図が4個□光アイソレータの温度特性拡
大図である。451ではなく42〜44℃に最大アイソ
レージ」ンがJられ、はぼ想定に近い特性が得られた。
同様にして使用波長より15nll長い1325nnで
組立て、第6図の温度特性拡大図を得た。
レーション温度位置の自由な制御が可能であり、実用温
度領域内の中央点に設定し、消光特性を有効利用できる
。さらにLDと結合する場合、LDの波長に応じた組立
波長を用いることによって、LDの製造に起因する波長
変動に対して適合する光アイソレータを提供することも
容易である。
ン温度依存性を示す。 第2図はBiRIGのθfの温度依存性(a)及び波長
依存性(b)を示ず。 第3図は本発明による光アイソレータのアイソレーショ
ン温度依存性を示す。 第4図は組立温度を変えた光アイソレータのアイソレー
ション温度依存性を示す。 第5図、第6図は本発明の実施例による光アイソレータ
のアイソレーション温度特性データを示す。
Claims (1)
- 偏光子、検光子、ファラデー回転子、ファラデー回転子
を磁化しファラデー回転角を誘起する永久磁石及びホル
ダケースから構成される光アイソレータにおいて、該フ
ァラデー回転子におけるファラデー回転角の温度係数を
K_T、波長係数をK_λとし、微小温度変化ΔTに対
してΔλ=(K_T/K_λ)ΔTで与えられる波長変
動を考慮し、最大アイソレーシヨンを示す温度を室温T
_Rに対してT_R±ΔTの範囲で任意に設定する手段
として、実際の使用波長λに対してλ±Δλの波長を用
いて最大アイソレーシヨンをとる構成とすることを特徴
とした光アイソレータ。
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