JPS6170516A - 光アイソレ−タ付半導体レ−ザモジユ−ル - Google Patents

光アイソレ−タ付半導体レ−ザモジユ−ル

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JPS6170516A
JPS6170516A JP19154984A JP19154984A JPS6170516A JP S6170516 A JPS6170516 A JP S6170516A JP 19154984 A JP19154984 A JP 19154984A JP 19154984 A JP19154984 A JP 19154984A JP S6170516 A JPS6170516 A JP S6170516A
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JP
Japan
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semiconductor laser
optical
optical isolator
laser module
isolator according
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Pending
Application number
JP19154984A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Sakano
伸治 坂野
Kazuyuki Nagatsuma
一之 長妻
Hiroyoshi Matsumura
宏善 松村
Naoki Kayano
茅野 直樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6170516A publication Critical patent/JPS6170516A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207Packages, 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
    • G02B6/4208Packages, 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は光アイソレータ付半導体レーザモジュールに係
わり、特に光アイソレータの特性を充分に活かしながら
光ファイバへの結合を容易にし、かつ製造し易く、安定
性に富んだ小型なモジュールの構造に関する。
〔発明の背景〕
光通信や光ディスクに用いられる半導体レーザの発振周
波数の安定性はシステムの性能が高くなるほど重要な要
因の一つとなってくる。半導体レーザにおいては出射し
た光が光フアイバ端面なとで反射して戻ってくると発振
周波数が著しく不安定になることが知られており、その
対策として半導体レーザと光ファイバの間に光アイソレ
ータを挿入して戻り光を減少させる方法も知られている
例えば特開昭57−173992号公報には第1集光レ
ンズにYIGなどのファラデー回転子と構成して、光の
戻りを減らし、かつ小型化をはかつている。
また、特開昭57−66686号公報には第1集光レン
ズと第2集光レンズの配置を適当にして半導体レーザの
発光を効率よく光ファイバに導入する方法が記載されて
いる。
これらは半導体レーザを安定に動作させる一要因である
が、これらより影響が大きい光軸合わせに関する記載は
ない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は光アイソレータ、レンズなどの光部品を
半導体レーザと光ファイバの間に挿入し。
レーザ光と光ファイバの結合を容易に行うことができる
光アイソレータ付半導体レーザモジュールの構造を提供
することにある。
〔発明の概要〕
光通信や光ディスクに用する安定な半導体レーザモジュ
ールには光アイソレータの設置が不可欠であるが、その
場合の光アイソレータのf211!方法や光アイソレー
タの性能をより高めるための関連構成部品の条件につい
て種々検討をした結果、次に示す結論を得た。
1、半導体レーザモジュールは、第1図に示すように少
なくとも半導体レーザ1.集光用第1レンズ2、ファラ
デー回転子3、検光子4、集光用第2レンズSおよび光
ファイバ6で構成される。
2、半導体レーザモジュールにおいて半導体レーザと光
ファイバの結合損失を3dB以下にするためには光軸の
ずれが4μm”以下でなければならない。
3、上記結合損失を3dB以下にし、かつモジュールの
長さを40m、外径を15m以内にするためには第1集
光レンズはサファイア(AQ、O,)または鉛ガラス(
p b o)などの屈折率が高い材料を用いた直径1喧
以下の球状レンズでなければならない。
4、光アイソレータの消光比(戻り光を減らす割合)を
高くするにはファラデー回転子内を伝搬する光が光軸方
向の光路長面内で一様になるようにしなければならない
5、消光比を30〜40dBにするためには検光子の偏
光方向が半導体レーザの偏光方向と45゜をなすように
するための回転調節機能が必要である。
6.構成部品の固定に際してはレーザから順次積み重ね
て光軸を調節しながら固定する方法が最も容易であるた
め、重ね合わせが可能な支持具に構成部品を設けなけれ
ばならない。
7、光アイソレータの面およびファイバ入射端面による
光軸方向への反射光を減少させるため、これらの面が光
軸と垂直な面にないように、すなわち光軸に対して傾斜
させなければならない。
その角度は5度が望ましいが、4度から9度の範囲であ
れば実用できる。
8、構成部品もしくは支持具が円筒形などの軸対象形お
よび球状の場合には熱膨張が軸対象となり光軸にくるい
を生じない。
9、光軸方向における各構成部品の位置精度は数10μ
mでも問題はない。
上記の結論を留意した結果、半導体レーザ、集′   
  光レンズ、ファラデー回転子、光ファイバ等の構成
部品を円筒形の支持具に設置し、半導体レーザの上に光
軸のずれを少なくするように肩整しながら順次積み重ね
て固定する方法が最適であることがわかった。
光軸のずれは損失を3dB以下にする場合には4μm以
下であるが、使用目的によって10μmでも充分である
0例えば一般の通信用としては5μm(損失約6dB)
以下、高度の通信用として1μm(損失約1dB)以下
が望ましく、また伝送距離がより短かい用途では10μ
m(損失約10dB)でもよい、しかし10μm以上に
なると半導体レーザモジュールからの光出力が小さくな
り実用性が乏しくなる。
なお第1集光レンズとファラデー回転子の間に偏光子を
挿入する場合には光軸を中心に回転微調機能を有し、そ
の端面を光軸に垂直な面に対して傾斜させるようにすれ
ばよい。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第2図により説明する。
光学構成部品として、半導体レーザ1、半導体レーザ1
からの出射光を平行にするための第1集光レンズ2、フ
ァラデー回転子3、検光子4、単一モード光ファイバ6
に対する光の結合をよくするための第2集光レンズ5、
単一モード光ファイバ6が順次並べられる。ファラデー
回転子3には、円筒磁石22により光軸方向に磁界が加
えられている。ファラデー回転子3.並びに検光子4、
光ファイバ6は、端面での反射光が半導体レーザに戻ら
ないように前2者は5度、光ファイバは8度。
端面を光軸に対して傾けた。各光学部品を円筒形の支持
具15,23,32,42,52で保持する。第1集光
レンズ2には直径0.8m+の無反射コーティングされ
たAΩ2o3からなる球レンズ2を、半導体レーザ1に
は波長1.5μrn で動作し、直vA偏光波の出力を
もつ埋め込み形半導体レーザ(BHレーザ)を用いた。
半導体レーザ光の半値全幅は30〜40度であり、この
球レンズ2と約0.06m++離すことにより直径が約
0.3onの平行ビームが得られた。なお半導体レーザ
1と第1集光レンズ2は、あらかじめ出射平行ビームが
支持具15の前端面にほぼ重直になるように調整し、一
体化されている。
支持具23でマウントされたファラデー回転子3は長さ
2.6閣、直径1■のYIG CY、F f3*ols)からなり、45度のファラデ
ー回転が与えられるように永久磁石22によってIKO
eの磁界がファラデー回転子3に印加されている。なお
、ファラデー回転子3は5@光軸に対して傾斜して配置
しである。支持具23は支持具15とほぼ同じ直径12
+mの円筒形でその両端面は5.5■離れて平行である
。第1集光レンズ2よりの平行光がファラデー回転子3
よ□り効率よく出射させるため、支持具15を保持し、
検光子の支持具23を微動台により端面上を移動させ、
光出力が最大になる所で支持具15と23を接着剤で固
定させた。
次にファラデー回転子3と同じ傾きをもって検光子4を
中央部に設置した円筒形の支持具32を平行光が効率よ
く出射させるための微動台によって支持具23の面上を
移動させ、ファラデー回転子21で45度傾いた偏光波
が損失なく伝搬できるように支持具32を支持具23の
端面内で回転させる1回転機能を容易にするため中央部
が円筒形支持具23の内部に約1111挿入できるよう
凸凹の突起をもつ構造になっている。
検光子より出射した平行光の光軸は直径3mのBK−7
からなる球レンズの支持具42を微動させることで光軸
合わせがなされる。
各々の光学部品の位置合わせが終了した後に、各々の円
筒支持具の間隙に接着剤を流入し、順次ファラデー回転
部B、検光子部C1集光レンズ部り、光フアイバ部Eと
固定する。光ファイバ6に関しては最後に、光軸方向の
暑動を行ない光軸のずれが3μm以内になるような最適
位置に合わせた後に固定した。上記光学部品の固定が終
了した後にキャップ16をかぶせてレーザ部Aにもしく
はファラデー回転子部Bに固定しモジュール全体を保護
した。
本光アイソレータ付半導体モジュールは長さ39膿、外
径14■と小形で、光アイソレーション25dB、挿入
損失2.9 d B  と高性能であつた。
上記光アイソレータ付半導体レーザモジュールにおける
光ファイバの光軸のずれと半導体モジュールの光出力の
関係の測定結果を第3図に示す。
図中、横軸は光ファイバの光軸ずれ量、縦軸は半導体レ
ーザモジュールの光出力をとっている。ず九量が4μm
までは顕著な結合パワーの低下は認められないが、4μ
mよりばれ量が大きくなると急激に半導体レーザモジュ
ールの光出力の低下が認められる。しかし前述のように
使用目的によっては例えば伝送距離の短かい通信システ
ムなどでは10μmのずれでも実用し得る。
本実施例では単一モード光ファイバを取り扱ったが、グ
レーデツトインデックス型などの多モード光ファイバも
同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本構成図、第2図は実施例を説明す
るための図である。第3図は光ファイバの光軸のずれと
半導体レーザもジュールの光出力の関係を示す図である
。 1・・・半導体レーザ、2・・・第1集光レンズもしく
は球レンズ、3・・・ファラデー回転子、4・・・検光
子。 5・・・第2集光レンズもしくは球レンズ、6・・・光
ファイバ、13.14・・・電気端子、15・・・半導
体レーザおよび第1集光レンズ支持具、16・・・キャ
ップ、22・・・円筒磁石、23・・・ファラデー回転
子支持具、32・・・検光子支持具、42・・・第2集
光レンズ支持具、52・・・光フアイバ支持具、A・・
・半導体レーザ部、B・・・ファラデー回転子部、C・
・・検光子方 1  図 て 3 図 光7rイ八°゛り尤章力/)r”4 V”)手続補正書 ’Ii l’lの大小 昭和59 年特許願第 191549 号発明の名称 fフイ7L/−タ付半導体し−ザモジュール;市+1:
、をする昔 lll1軸1’li、i  特許出願人に f+   
□51011’1式会ン111 立 )2 作 所代 
  理   人 1市+Igの1人J容

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも半導体レーザ、集光用第1レンズ、光ア
    イソレータ、検光子、集光用第2レンズ、光ファイバよ
    り成る光学構成部品群がそれぞれの支持具で保持され、
    前記構成部品のそれぞれの光軸のがれが所定値以下にな
    るように、かつ前記構成部品群を上記記載の順序で配置
    がなされていることを特徴とする光アイソレータ付半導
    体レーザモジュール。 2、上記支持具が相互に接着剤を用いて固定されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光アイソ
    レータ付半導体レーザモジュール。 3、上記光アイソレータをファラデー回転子とすること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光アイソレー
    タ付半導体レーザモジュール。 4、上記集光用第1レンズがファイアまたは鉛ガラスで
    成る直径1mm以下の球状レンズであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の光アイソレータ付半導体
    レーザモジュール。 5、上記検光子の支持具に該検光子の光軸に垂直左面内
    で該検光子を回転し得る機構を設けたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の光アイソレータ付半導体レ
    ーザモジュール。 6、上記光アイソレータ、ファラデー回転子、上記検光
    子および上記光ファイバの端面が光軸と垂直な面内にな
    いことを特徴とする特許請求の範囲第1項もしくは3項
    記載の光アイソレータ付半導体レーザモジュール。 7、上記支持具が軸対象形であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1もしくは2項記載の光アイソレータ付半
    導体レーザモジュール。 8、上記光軸のずれを所定値を10μm以下とすること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光アイソレー
    タ付半導体レーザモジュール。 9、上記光軸のずれの所定値を5μm以下とすることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光アイソレータ
    付半導体レーザモジュール。 10、上記光軸のずれの所定値を4μm以下とすること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光アイソレー
    タ付半導体レーザモジュール。 11、上記光軸のずれの所定値を1μm以下とすること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光アイソレー
    タ付半導体レーザモジュール。 12、上記支持具が円筒形であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1もしくは2項記載の光アイソレータ付半
    導体レーザモジュール。 13、上記光アイソレータ、ファラデー回転子、上記検
    光子および上記光ファイバの端面と光軸と垂直な面とが
    なす角度が4度から9度の範囲であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1、3もしくは6項記載の光アイソレ
    ータ付半導体レーザモジュール。 14、上記配置が積み重ねによりなされていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の光アイソレータ付
    半導体レーザモジュール。
JP19154984A 1984-09-14 1984-09-14 光アイソレ−タ付半導体レ−ザモジユ−ル Pending JPS6170516A (ja)

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