JPH077156B2 - 光アイソレ−タ - Google Patents
光アイソレ−タInfo
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- JPH077156B2 JPH077156B2 JP60202638A JP20263885A JPH077156B2 JP H077156 B2 JPH077156 B2 JP H077156B2 JP 60202638 A JP60202638 A JP 60202638A JP 20263885 A JP20263885 A JP 20263885A JP H077156 B2 JPH077156 B2 JP H077156B2
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- semiconductor laser
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
- G02B6/4208—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信や光情報処理に使用される光アイソレ
ータに関する。
ータに関する。
光アイソレータは磁気光学効果の一つとしてのファラデ
ー効果を利用した装置で、光ファイバ端から発振器側に
戻ろうとする光を遮断し、レーザ光の発振を安定化させ
るために用いられるものである。
ー効果を利用した装置で、光ファイバ端から発振器側に
戻ろうとする光を遮断し、レーザ光の発振を安定化させ
るために用いられるものである。
第４図は、従来の光アイソレータとその周辺装置を表わ
したものである。同図に示すレーザ光発振用のパッケー
ジ１内には半導体レーザ２と、この出力をモニタするた
めのフォトダイオード３が配置されている。半導体レー
ザ２から出力されるレーザ光は窓４を透過してパッケー
ジ１の外に出力され、レンズ５によって平行光となる。
この平行光は、光アイソレータ６を構成する偏光子７に
入射し、直線偏波される。偏光子７と接合された磁気光
学素子８は偏光面を45度回転させる。これはこの磁気光
学素子８の周囲を覆う円筒状の永久磁石９によるファラ
デー効果を利用したものである。磁気光学素子８の他の
端面と接合された検光子11はこの45度回転した光線と同
一の偏光面を有しており、磁気光学素子８を透過した光
をそのままレンズ12に入射させる。レンズ12はこれを集
光して、光ファイバ13へ入射させることになる。
したものである。同図に示すレーザ光発振用のパッケー
ジ１内には半導体レーザ２と、この出力をモニタするた
めのフォトダイオード３が配置されている。半導体レー
ザ２から出力されるレーザ光は窓４を透過してパッケー
ジ１の外に出力され、レンズ５によって平行光となる。
この平行光は、光アイソレータ６を構成する偏光子７に
入射し、直線偏波される。偏光子７と接合された磁気光
学素子８は偏光面を45度回転させる。これはこの磁気光
学素子８の周囲を覆う円筒状の永久磁石９によるファラ
デー効果を利用したものである。磁気光学素子８の他の
端面と接合された検光子11はこの45度回転した光線と同
一の偏光面を有しており、磁気光学素子８を透過した光
をそのままレンズ12に入射させる。レンズ12はこれを集
光して、光ファイバ13へ入射させることになる。
ところで、従来の光アイソレータ６には、磁気光学素子
８としてTb3+を添加した常磁性ガラスやYIG（Y3Fe
5O12）の単結晶が使用されていた。常磁性ガラスのファ
ラデー係数は約14度/cm（磁界強度は約104ガウス）であ
るため、永久磁石９を含めたこの部分の大きさは、20mm
×20mm×35mm程度とかなり大きくなる。またYIGの単結
晶の場合にはファラデー係数が約200度/cm（磁界強度は
約1800ガウス）のため、永久磁石９を含めたこの部分の
大きさは7mm×7mm×12mm程度であり、やはり大きい。
８としてTb3+を添加した常磁性ガラスやYIG（Y3Fe
5O12）の単結晶が使用されていた。常磁性ガラスのファ
ラデー係数は約14度/cm（磁界強度は約104ガウス）であ
るため、永久磁石９を含めたこの部分の大きさは、20mm
×20mm×35mm程度とかなり大きくなる。またYIGの単結
晶の場合にはファラデー係数が約200度/cm（磁界強度は
約1800ガウス）のため、永久磁石９を含めたこの部分の
大きさは7mm×7mm×12mm程度であり、やはり大きい。
このため、従来では半導体レーザ２を気密封止したパッ
ケージ１の外に光アイソレータ６を配置していた。この
結果、従来ではパッケージ１側の窓４を介して両者を光
学的に結合する必要があり、これら発振側の装置全体を
十分小型化することができないという問題があった。
ケージ１の外に光アイソレータ６を配置していた。この
結果、従来ではパッケージ１側の窓４を介して両者を光
学的に結合する必要があり、これら発振側の装置全体を
十分小型化することができないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、半導体レーザと同一のパッケ
ージ内に収容させることのできる光アイソレータを提供
することをその目的とする。
ージ内に収容させることのできる光アイソレータを提供
することをその目的とする。
本発明では、光アイソレータを構成する偏光子、磁気光
学素子、検光子等の小型化やこれらの部品の配置の工夫
等によって、これらを半導体レーザと同一のパッケージ
内に実装させる。
学素子、検光子等の小型化やこれらの部品の配置の工夫
等によって、これらを半導体レーザと同一のパッケージ
内に実装させる。
具体的な構成として、光半導体レーザチップ単体の状態
の半導体レーザ素子から出射された後の直線偏波された
光を入射し、磁界内で45度回転した偏波面の光として出
射させる磁気光学素子と、この光学素子から出射される
光線を透過させるような偏波面の傾きを有する検光子
と、磁気光学素子に磁界を与える永久磁石と、光半導体
チップ単体の状態の半導体レーザ素子と、磁気光学素子
と、検光子を実装するパッケージとを備え、さらに、半
導体レーザの収容されるパッケージ自体の全部または一
部が永久磁石そのもので構成することを特徴としてい
る。
の半導体レーザ素子から出射された後の直線偏波された
光を入射し、磁界内で45度回転した偏波面の光として出
射させる磁気光学素子と、この光学素子から出射される
光線を透過させるような偏波面の傾きを有する検光子
と、磁気光学素子に磁界を与える永久磁石と、光半導体
チップ単体の状態の半導体レーザ素子と、磁気光学素子
と、検光子を実装するパッケージとを備え、さらに、半
導体レーザの収容されるパッケージ自体の全部または一
部が永久磁石そのもので構成することを特徴としてい
る。
光アイソレータを構成する部品とレンズをパッケージ内
に収容すると、半導体レーザとレンズ間の窓が不要とな
るため、この間の光路長を短くすることができる。これ
により、焦点距離の小さいレンズを用いることができ、
レンズの外径も小さくすることができる。さらに、平行
光のビーム径も小さくなるため、光アイソレータを構成
する光学部品も永久磁石もすべて波及的に小型化するこ
とができる。
に収容すると、半導体レーザとレンズ間の窓が不要とな
るため、この間の光路長を短くすることができる。これ
により、焦点距離の小さいレンズを用いることができ、
レンズの外径も小さくすることができる。さらに、平行
光のビーム径も小さくなるため、光アイソレータを構成
する光学部品も永久磁石もすべて波及的に小型化するこ
とができる。
また、従来の構成では、光アイソレータの外径はこれを
構成する部品の外径に制約され、パッケージよりも格段
大きかった。ところが、上記理由により光アイソレータ
の外径を小さくすることができるので、光アイソレータ
の永久磁石でパッケーシの全部または一部を構成するこ
とができ、さらに小型化することができる。
構成する部品の外径に制約され、パッケージよりも格段
大きかった。ところが、上記理由により光アイソレータ
の外径を小さくすることができるので、光アイソレータ
の永久磁石でパッケーシの全部または一部を構成するこ
とができ、さらに小型化することができる。
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
〔第１の実施例〕 第１図は本発明の第１の実施例における光アイソレータ
の収容されたパッケージを表わしたものである。このパ
ッケージ21の直径8mm程度の円板状のベース22には、円
筒状の支持部材23と、これを覆うような形のパッケージ
部材24のそれぞれの端部が固定されている。支持部材23
におけるベース22と反対側に位置する端部近傍には、円
筒状の永久磁石26が嵌合されている。永久磁石26は検光
子29と、また検光子29は磁気光学素子28と、さらに磁気
光学素子28は偏光子27とそれぞれ接着されており、全体
として一体化された構造となっている。
の収容されたパッケージを表わしたものである。このパ
ッケージ21の直径8mm程度の円板状のベース22には、円
筒状の支持部材23と、これを覆うような形のパッケージ
部材24のそれぞれの端部が固定されている。支持部材23
におけるベース22と反対側に位置する端部近傍には、円
筒状の永久磁石26が嵌合されている。永久磁石26は検光
子29と、また検光子29は磁気光学素子28と、さらに磁気
光学素子28は偏光子27とそれぞれ接着されており、全体
として一体化された構造となっている。
パッケージ部材24には、検光子29と対向する位置に窓31
が設けられており、レーザ光がここから外部に出力され
るようになっている。レーザ光の発振源としての半導体
レーザ33は、支持部材23の中空部に支持部材34によって
固定されている。この支持部材34には、半導体レーザ33
の出力をモニタするためのフォトダイオード35も固定さ
れている。これら半導体レーザ33等の部品は、パッケー
ジ部材24とベース22の接合によって気密封止されてい
る。ベース22にはその反対側に半導体レーザ33とフォト
ダイオード35の電極と接続された電極端子36が突設され
ている。また半導体レーザ33と偏光子27の間には、レー
ザ光をコリメートするためのレンズ37が配置されてい
る。
が設けられており、レーザ光がここから外部に出力され
るようになっている。レーザ光の発振源としての半導体
レーザ33は、支持部材23の中空部に支持部材34によって
固定されている。この支持部材34には、半導体レーザ33
の出力をモニタするためのフォトダイオード35も固定さ
れている。これら半導体レーザ33等の部品は、パッケー
ジ部材24とベース22の接合によって気密封止されてい
る。ベース22にはその反対側に半導体レーザ33とフォト
ダイオード35の電極と接続された電極端子36が突設され
ている。また半導体レーザ33と偏光子27の間には、レー
ザ光をコリメートするためのレンズ37が配置されてい
る。
以上のような構成のパッケージ21内の磁気光学素子28と
しては、ファラデー係数の大きな物質が使用される。本
実施例では、液相エピタキシャル成長された（GdBi）３
（FeAlGa）5O12を使用している。その大きさは一辺1.5m
m程度の立方体あるいはこの程度の大きさの円柱体が適
当である。磁気光学素子28のファラデー係数が大きい
と、磁界強度を小さくでき、永久磁石26をそれだけ小型
化することができる。（GdBi）３（FeAlGa）5O12は、そ
の磁界強度が200ガウスと通常の十分の一程度なので、
円筒形の永久磁石26の外形を4mm程度とかなり小さくす
ることができる。
しては、ファラデー係数の大きな物質が使用される。本
実施例では、液相エピタキシャル成長された（GdBi）３
（FeAlGa）5O12を使用している。その大きさは一辺1.5m
m程度の立方体あるいはこの程度の大きさの円柱体が適
当である。磁気光学素子28のファラデー係数が大きい
と、磁界強度を小さくでき、永久磁石26をそれだけ小型
化することができる。（GdBi）３（FeAlGa）5O12は、そ
の磁界強度が200ガウスと通常の十分の一程度なので、
円筒形の永久磁石26の外形を4mm程度とかなり小さくす
ることができる。
次に検光子29および偏光子27については、方解石等の複
屈折光学結晶あるいは２色性有機高分子薄膜を使用する
ことにより小型化が可能である。本実施例ではこれらに
方解石を用い、これらの各辺を1.5mm程度の大きさにま
で小型化している。
屈折光学結晶あるいは２色性有機高分子薄膜を使用する
ことにより小型化が可能である。本実施例ではこれらに
方解石を用い、これらの各辺を1.5mm程度の大きさにま
で小型化している。
この実施例のパッケージ21では、半導体レーザ33の出力
がレンズ37によってコリメートされ、偏光子27によって
直線偏波される。この光は磁気光学素子28によって偏光
面を45度だけ回転される。検光子29の偏光面は偏光子27
のそれに対して45度傾けられているので、磁気光学素子
28から出力されるレンズ光はそのまま検光子29を通過し
て窓31から外部へ出力されることになる。
がレンズ37によってコリメートされ、偏光子27によって
直線偏波される。この光は磁気光学素子28によって偏光
面を45度だけ回転される。検光子29の偏光面は偏光子27
のそれに対して45度傾けられているので、磁気光学素子
28から出力されるレンズ光はそのまま検光子29を通過し
て窓31から外部へ出力されることになる。
一方、外部から窓31を通って入射してきた光は、検光子
29によって偏光面を選択され、磁気光学素子28によって
偏光面を45度回転させる。回転後の偏光面は偏光子27の
それに対して90度の角度になるので、この光は偏光子27
を通過することができない。本実施例の光アイソレータ
では、挿入損失を0.5〜1dBに、またアイソレーションを
30dB以上にすることができ、光アイソレータとして十分
な特性を得ることができた。
29によって偏光面を選択され、磁気光学素子28によって
偏光面を45度回転させる。回転後の偏光面は偏光子27の
それに対して90度の角度になるので、この光は偏光子27
を通過することができない。本実施例の光アイソレータ
では、挿入損失を0.5〜1dBに、またアイソレーションを
30dB以上にすることができ、光アイソレータとして十分
な特性を得ることができた。
〔第２の実施例〕 第２図は本発明の第２の実施例を説明するためのもので
ある。第１図と同一部分には同一の符号を付してそれら
の説明を適宜省略する。さてこの実施例では、パッケー
ジ41のベース22にやや肉の厚い円筒状部材42のフランジ
部を接合し、他方の端面にこの円筒状部材42の外径と同
一の外径を有する永久磁石43をそれらの中心軸が一致す
るような配置状態で接合している。円筒状部材42の内面
にはレンズ37が固定されている。また永久磁石43は、第
１の実施例と同様に偏光子27、磁気光学素子28および検
光子29と一体化され、光アイソレータを構成している。
ある。第１図と同一部分には同一の符号を付してそれら
の説明を適宜省略する。さてこの実施例では、パッケー
ジ41のベース22にやや肉の厚い円筒状部材42のフランジ
部を接合し、他方の端面にこの円筒状部材42の外径と同
一の外径を有する永久磁石43をそれらの中心軸が一致す
るような配置状態で接合している。円筒状部材42の内面
にはレンズ37が固定されている。また永久磁石43は、第
１の実施例と同様に偏光子27、磁気光学素子28および検
光子29と一体化され、光アイソレータを構成している。
永久磁石43の反対の面には、これと同一の外径で中央部
に窓31を有した蓋44の縁が同様に中心軸を一致させた配
置状態で接合されている。円筒状部材42、永久磁石43お
よび蓋44は一体としてパッケージ部材を構成しており、
内部に存在する半導体レーザ33等の部品を気密封止して
いる。
に窓31を有した蓋44の縁が同様に中心軸を一致させた配
置状態で接合されている。円筒状部材42、永久磁石43お
よび蓋44は一体としてパッケージ部材を構成しており、
内部に存在する半導体レーザ33等の部品を気密封止して
いる。
この第２の実施例によれば、比較的大きな永久磁石を使
用することができる。この実施例では光アイソレータと
して先の実施例とほぼ同様な特性を得ることができた。
用することができる。この実施例では光アイソレータと
して先の実施例とほぼ同様な特性を得ることができた。
〔第３の実施例〕 第３図は本発明の第３の実施例を説明するためのもので
ある。第１図と同一部分には同一の符号を付してそれら
の説明を適宜省略する。さてこの第３の実施例では、パ
ッケージ51のベース22に円筒状の永久磁石52の一端を直
接固定している。永久磁石52のベース22と反対側の端部
近傍には円板状に形成された磁気光学素子53が嵌合され
ており、これらによって先の実施例のパッケージ部材24
と同様に内部に存在する半導体レーザ33等の部品を気密
封止している。この実施例では、永久磁石によって形成
される中空部に同心円的に円筒状の支持部材54を配置
し、これにレンズ37を固定している。もちろん永久磁石
の内面にレンズ37を直接取りつけて支持部材54を省略す
ることも可能である。
ある。第１図と同一部分には同一の符号を付してそれら
の説明を適宜省略する。さてこの第３の実施例では、パ
ッケージ51のベース22に円筒状の永久磁石52の一端を直
接固定している。永久磁石52のベース22と反対側の端部
近傍には円板状に形成された磁気光学素子53が嵌合され
ており、これらによって先の実施例のパッケージ部材24
と同様に内部に存在する半導体レーザ33等の部品を気密
封止している。この実施例では、永久磁石によって形成
される中空部に同心円的に円筒状の支持部材54を配置
し、これにレンズ37を固定している。もちろん永久磁石
の内面にレンズ37を直接取りつけて支持部材54を省略す
ることも可能である。
この第３の実施例によれば、パッケージを気密にするた
めの特別のパッケージ部材を必要としない。また永久磁
石として比較的大きなサイズの磁石を使用することがで
きる。この第３の実施例でも光アイソレータとして先の
実施例とほぼ同様な特性を得ることができた。
めの特別のパッケージ部材を必要としない。また永久磁
石として比較的大きなサイズの磁石を使用することがで
きる。この第３の実施例でも光アイソレータとして先の
実施例とほぼ同様な特性を得ることができた。
以上第１ないし第３の実施例ではレーザ光を偏光させる
ために偏光子を使用したが、光アイソレータを小型化す
るために、用途によってはこれを省略してもよい。すな
わち半導体レーザはTEあるいはTMの単一モードで発振
し、例えばファブリペロー型では出力されるTE波とTM波
の比が約20〜25dBと十分な比率がある。そこで特に精度
を要求しない場合には半導体レーザの主とする偏波方向
と45度回転した位置に検光子の偏光面を合わせること
で、偏光子の使用を省略することができた。
ために偏光子を使用したが、光アイソレータを小型化す
るために、用途によってはこれを省略してもよい。すな
わち半導体レーザはTEあるいはTMの単一モードで発振
し、例えばファブリペロー型では出力されるTE波とTM波
の比が約20〜25dBと十分な比率がある。そこで特に精度
を要求しない場合には半導体レーザの主とする偏波方向
と45度回転した位置に検光子の偏光面を合わせること
で、偏光子の使用を省略することができた。
以上説明したように本発明によれば、光アイソレータを
半導体レーザと同一のパッケージに内蔵したので、実装
上の制約を解消することができ、また半導体レーザを含
めた発振側の装置を小型かつ安価に製造することができ
る。
半導体レーザと同一のパッケージに内蔵したので、実装
上の制約を解消することができ、また半導体レーザを含
めた発振側の装置を小型かつ安価に製造することができ
る。
第１図は本発明の第１の実施例による光アイソレータの
収容されたパッケージの断面図、第２図は本発明の第２
の実施例による光アイソレータの収容されたパッケージ
の断面図、第３図は本発明の第３の実施例による光アイ
ソレータの収容されたパッケージの断面図、第４図は従
来の光アイソレータとその周辺装置を示す断面図であ
る。 26、43、52……永久磁石、 27……偏光子、 28、53……磁気光学素子、 29……検光子、 33……半導体レーザ。
収容されたパッケージの断面図、第２図は本発明の第２
の実施例による光アイソレータの収容されたパッケージ
の断面図、第３図は本発明の第３の実施例による光アイ
ソレータの収容されたパッケージの断面図、第４図は従
来の光アイソレータとその周辺装置を示す断面図であ
る。 26、43、52……永久磁石、 27……偏光子、 28、53……磁気光学素子、 29……検光子、 33……半導体レーザ。
Claims (1)
- 【請求項１】光半導体チップ単体の状態の半導体レーザ
素子から出射された後の直線偏波された光を入射し磁界
内で45度回転した偏波面の光として出射させる磁気光学
素子と、この光学素子から出射される光線を透過させる
ような偏波面の傾きを有する検光子と、前記磁気光学素
子に磁界を与える永久磁石と、前記光半導体チップ単体
の状態の半導体レーザ素子と、前記磁気光学素子と、前
記検光子を実装するパッケージとを備え、 前記パッケージの全部または一部が前記永久磁石で構成
されていることを特徴とする光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60202638A JPH077156B2 (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 光アイソレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60202638A JPH077156B2 (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 光アイソレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6262324A JPS6262324A (ja) | 1987-03-19 |
| JPH077156B2 true JPH077156B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=16460650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60202638A Expired - Lifetime JPH077156B2 (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 光アイソレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077156B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (3)
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-
1985
- 1985-09-12 JP JP60202638A patent/JPH077156B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6262324A (ja) | 1987-03-19 |
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