JPS6239837B2 - - Google Patents
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- JPS6239837B2 JPS6239837B2 JP55162473A JP16247380A JPS6239837B2 JP S6239837 B2 JPS6239837 B2 JP S6239837B2 JP 55162473 A JP55162473 A JP 55162473A JP 16247380 A JP16247380 A JP 16247380A JP S6239837 B2 JPS6239837 B2 JP S6239837B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- optical fiber
- light
- quarter
- wave plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光フアイバ通信における半導体レー
ザと光フアイバの結合装置に関するものである。
ザと光フアイバの結合装置に関するものである。
半導体レーザは、小型で低電圧発振が可能であ
り、しかも直接変調ができることなどから、光通
信の光源として発光ダイオードとともに重要な素
子である。しかしながら外部の反射状によつて戻
つて来た半導体レーザの出力光を活性層に再結合
させると自己結合効果と呼ばれる現象が生じる。
これは、戻り光によつて電流―光出力特性の直線
性の劣化や光出力の増加、さらには半導体レーザ
の発振スペクトルの変化をもたらし、Ｓ／Ｎ比の
劣化の原因となり、光通信においてははなはだ不
都合な現象である。
り、しかも直接変調ができることなどから、光通
信の光源として発光ダイオードとともに重要な素
子である。しかしながら外部の反射状によつて戻
つて来た半導体レーザの出力光を活性層に再結合
させると自己結合効果と呼ばれる現象が生じる。
これは、戻り光によつて電流―光出力特性の直線
性の劣化や光出力の増加、さらには半導体レーザ
の発振スペクトルの変化をもたらし、Ｓ／Ｎ比の
劣化の原因となり、光通信においてははなはだ不
都合な現象である。
ところで光フアイバは、コアと呼ばれる屈折率
の高い部分と、クラツドと呼ばれる屈折率の低い
部分から構成されたガラス繊維からなり、コア層
とクラツド層との境界で光を全反射させながら伝
搬させる光の伝送路として用いられるものであ
る。
の高い部分と、クラツドと呼ばれる屈折率の低い
部分から構成されたガラス繊維からなり、コア層
とクラツド層との境界で光を全反射させながら伝
搬させる光の伝送路として用いられるものであ
る。
全反射のくり返しにより導波される光がモード
と呼ばれるのに倣つて、コアとクラツドの境界で
異なる角度で反射され多数のモードが伝搬される
光フアイバを、マルチモード光フアイバと呼んで
いる。光通信の場合に、たとえば、半導体レーザ
のようなレーザ光源からのコヒーレントな光をマ
ルチモード光フアイバを使つて伝送させると、モ
ード間で位相速度が異なるため、光フアイバの
種々の伝搬モード間の干渉が起り、光フアイバか
らの出射光を観察するとスペツクルと呼ばれる斑
点模様が現われる。これによつて生じる雑音をス
ペツクル強度雑音と呼んでいる。
と呼ばれるのに倣つて、コアとクラツドの境界で
異なる角度で反射され多数のモードが伝搬される
光フアイバを、マルチモード光フアイバと呼んで
いる。光通信の場合に、たとえば、半導体レーザ
のようなレーザ光源からのコヒーレントな光をマ
ルチモード光フアイバを使つて伝送させると、モ
ード間で位相速度が異なるため、光フアイバの
種々の伝搬モード間の干渉が起り、光フアイバか
らの出射光を観察するとスペツクルと呼ばれる斑
点模様が現われる。これによつて生じる雑音をス
ペツクル強度雑音と呼んでいる。
このスペツクリング現象は、光フアイバの振動
や、光源の波長のゆらぎ、たとえば半導体レーザ
がシングルモード発振でも電流、温度によつて波
長が変化することなどによつて空間的、時間的に
変化する。このため、とくに光フアイバに接続箇
所、たとえばコネクタ接続やスプライシングがあ
ると、その接続点でスペツクルの欠落が生じ、そ
れが時間的に変動するため、アナログ信号を伝送
した場合に大幅にＳ／Ｎ比の劣化をもたらす。マ
ルチモード光フアイバをコヒーレントな光が伝搬
すると、上記スペツクリグ現象は避けられないの
で、光フアイバ通信に半導体レーザを使用する場
合には上記スペツクルを低減させる対策を講じる
必要がある。
や、光源の波長のゆらぎ、たとえば半導体レーザ
がシングルモード発振でも電流、温度によつて波
長が変化することなどによつて空間的、時間的に
変化する。このため、とくに光フアイバに接続箇
所、たとえばコネクタ接続やスプライシングがあ
ると、その接続点でスペツクルの欠落が生じ、そ
れが時間的に変動するため、アナログ信号を伝送
した場合に大幅にＳ／Ｎ比の劣化をもたらす。マ
ルチモード光フアイバをコヒーレントな光が伝搬
すると、上記スペツクリグ現象は避けられないの
で、光フアイバ通信に半導体レーザを使用する場
合には上記スペツクルを低減させる対策を講じる
必要がある。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
光フアイバ通信において、半導体レーザを光源と
した場合に生じる反射による戻り光の影響および
スペツクルによるノイズを、比較的簡単な構成に
より低減させることができる半導体レーザと光フ
アイバの結合装置を提供することを目的としてい
る。
光フアイバ通信において、半導体レーザを光源と
した場合に生じる反射による戻り光の影響および
スペツクルによるノイズを、比較的簡単な構成に
より低減させることができる半導体レーザと光フ
アイバの結合装置を提供することを目的としてい
る。
以下、この発明の一実施例を図面について説明
する。第１図において、１は半導体レーザ、２は
半導体レーザ１と後述する光フアイバ５との間に
設置された結合レンズである。３は上記結合レン
ズ２を介して半導体レーザ１からの光を受ける偏
光板であり、この偏光板３は上記半導体レーザ１
の接合面と平行な電界成分の光を通すように配置
されている。４は４分の１波長板であり、水晶の
ような透明圧電性結晶からなり、上記半導体レー
ザ１の接合面に対して光軸が45度の角度をなすよ
うに配置されている。この４分の１波長板４の前
後両面には透明電極４ａ，４ａがそれぞれ設けら
れており、各電極４ａ，４ａにはリード端子４
ｂ，４ｂが固設されている。５は光フアイバ、６
は上記４分の１波長板４を振動させるための電界
を印加する高周波発振回路である。
する。第１図において、１は半導体レーザ、２は
半導体レーザ１と後述する光フアイバ５との間に
設置された結合レンズである。３は上記結合レン
ズ２を介して半導体レーザ１からの光を受ける偏
光板であり、この偏光板３は上記半導体レーザ１
の接合面と平行な電界成分の光を通すように配置
されている。４は４分の１波長板であり、水晶の
ような透明圧電性結晶からなり、上記半導体レー
ザ１の接合面に対して光軸が45度の角度をなすよ
うに配置されている。この４分の１波長板４の前
後両面には透明電極４ａ，４ａがそれぞれ設けら
れており、各電極４ａ，４ａにはリード端子４
ｂ，４ｂが固設されている。５は光フアイバ、６
は上記４分の１波長板４を振動させるための電界
を印加する高周波発振回路である。
つぎに上記構成の動作について説明する。
光学的異方性を持つ結晶、たとえば、一軸結晶
の屈折率楕円体は Ｘ２＋Ｙ２／ｎ０ ２＋Ｚ２／ｎｅ ２＝１ ……(1) n0＝ｎx＝ｎy……常光線 ｎe＝ｎz……異常光線 で表わされる。
の屈折率楕円体は Ｘ２＋Ｙ２／ｎ０ ２＋Ｚ２／ｎｅ ２＝１ ……(1) n0＝ｎx＝ｎy……常光線 ｎe＝ｎz……異常光線 で表わされる。
屈折率楕円体の主軸をＸ，Ｙ，Ｚ、この結晶の
Ｙ軸方向の厚さをＤとする。Ｘ軸方向に振動して
いる電界成分の光に対する屈折率はｎx、したが
つて厚さＤの結晶板を通過するのに要する時間ｔ
xは、ｔx＝Ｄ／（ｃ／ｎx）で表わされる。ここ
でｃは真空中の光速である。同様にＺ軸方向に振
動している光の通過時間ｔxはｔz＝Ｄ／（ｃ／ｎ
z）となる。よつて、光の角周波数をωとすると
位相差ΔはΔ＝ω（ｔx―ｔz）となる。ここでω
＝２πｃ／λ０であるから、位相差Δは次のよう
に与えられる。
Ｙ軸方向の厚さをＤとする。Ｘ軸方向に振動して
いる電界成分の光に対する屈折率はｎx、したが
つて厚さＤの結晶板を通過するのに要する時間ｔ
xは、ｔx＝Ｄ／（ｃ／ｎx）で表わされる。ここ
でｃは真空中の光速である。同様にＺ軸方向に振
動している光の通過時間ｔxはｔz＝Ｄ／（ｃ／ｎ
z）となる。よつて、光の角周波数をωとすると
位相差ΔはΔ＝ω（ｔx―ｔz）となる。ここでω
＝２πｃ／λ０であるから、位相差Δは次のよう
に与えられる。
Δ＝２π／λ０（ｎx―ｎz）Ｄ ……(2)
入射直線偏光の振動面が結晶板のＸ軸およびＺ
軸となす角がθ＝45度の場合、位相差Δがπ／２
となるような厚さＤを持つとすると（４分の１波
長板と呼ばれる）円偏光が得られる。そこで、第
２図のように４分の１波長板３の光源側と反対側
に鏡７を置くと反射して戻つてきた光は入射光の
直線偏光の振動面と垂直になる。これは往復で位
相差Δがπ、すなわち２分の１波長板を通つたこ
とと等価である。
軸となす角がθ＝45度の場合、位相差Δがπ／２
となるような厚さＤを持つとすると（４分の１波
長板と呼ばれる）円偏光が得られる。そこで、第
２図のように４分の１波長板３の光源側と反対側
に鏡７を置くと反射して戻つてきた光は入射光の
直線偏光の振動面と垂直になる。これは往復で位
相差Δがπ、すなわち２分の１波長板を通つたこ
とと等価である。
半導体レーザ１から出た光は接合面と平行な電
界成分を通す偏光板３によつて半導体レーザの接
合面と平行な電界成分を持つ光（TEモード光）
だけが透過され、垂直な電界成分を持つ光（TM
モード光）は阻止される。このため、半導体レー
ザ１からの出射光は結合用レンズ２、偏光板３、
４分の１波長板４を通つて光フアイバ５に結合さ
れ、一部端面で反射された光は再び４分の１波長
板４を通り入射時と垂直な電界成分をもつ偏光に
変換され、偏光板３を通過することができない。
界成分を通す偏光板３によつて半導体レーザの接
合面と平行な電界成分を持つ光（TEモード光）
だけが透過され、垂直な電界成分を持つ光（TM
モード光）は阻止される。このため、半導体レー
ザ１からの出射光は結合用レンズ２、偏光板３、
４分の１波長板４を通つて光フアイバ５に結合さ
れ、一部端面で反射された光は再び４分の１波長
板４を通り入射時と垂直な電界成分をもつ偏光に
変換され、偏光板３を通過することができない。
半導体レーザの発振光の偏光は一般にTEモー
ドであることが知られており、実際に通常TEモ
ードで発振しているレーザ光の偏光比TE／TM
＝Ｅy ２／Ｅx ２は10ないし数十で偏つていること
がわかる。したがつて、偏光板３による透過損失
は少なく、反射による戻り光を阻止するアイソレ
ータとしての機能を果すことができる。
ドであることが知られており、実際に通常TEモ
ードで発振しているレーザ光の偏光比TE／TM
＝Ｅy ２／Ｅx ２は10ないし数十で偏つていること
がわかる。したがつて、偏光板３による透過損失
は少なく、反射による戻り光を阻止するアイソレ
ータとしての機能を果すことができる。
さらに、４分の１波長板４を水晶のような圧電
性単結晶で構成してあるから、電界を加えること
によつて圧電気逆効果により上記４分の１波長板
４にひずみおよび応力が生じ、この効果によつて
４分の１波長板４は振動素子として作用する。す
なわち、４分の１波長板４の前後両面にそれぞれ
透明電極４ａ，４ａを設け、さらに各電極４ａ，
４ａにそれぞれリード線４ｂ，４ｂを取り付け
て、高周波発振回路６を付加することにより、４
分の１波長板４を固有の振動数でもつて振動させ
ることができる。この圧電性結晶により構成され
た４分の１波長板４を振動させると、半導体レー
ザ１の光の光フアイバ５の入射面での位相等入射
条件を周期的に変えることになり、光フアイバ５
内での干渉条件が変わり、スペツクルの位置およ
び形状が変わることになる。したがつて、信号の
変調周波数よりも高い周波数で振動させることに
より、光フアイバ５内のスペツクルを平滑化し、
スペツクル雑音を低減化することがきる。そして
受信機において、ローパスフイルタを通すことに
より、振動子の周波数成分を除去すればよい。
性単結晶で構成してあるから、電界を加えること
によつて圧電気逆効果により上記４分の１波長板
４にひずみおよび応力が生じ、この効果によつて
４分の１波長板４は振動素子として作用する。す
なわち、４分の１波長板４の前後両面にそれぞれ
透明電極４ａ，４ａを設け、さらに各電極４ａ，
４ａにそれぞれリード線４ｂ，４ｂを取り付け
て、高周波発振回路６を付加することにより、４
分の１波長板４を固有の振動数でもつて振動させ
ることができる。この圧電性結晶により構成され
た４分の１波長板４を振動させると、半導体レー
ザ１の光の光フアイバ５の入射面での位相等入射
条件を周期的に変えることになり、光フアイバ５
内での干渉条件が変わり、スペツクルの位置およ
び形状が変わることになる。したがつて、信号の
変調周波数よりも高い周波数で振動させることに
より、光フアイバ５内のスペツクルを平滑化し、
スペツクル雑音を低減化することがきる。そして
受信機において、ローパスフイルタを通すことに
より、振動子の周波数成分を除去すればよい。
ところで、４分の１波長板４としては、振動子
として利用することや製造の容易化を考慮に入
れ、（2m＋１）・λ／４（ｍ＝０、１、２……、λは 波長）に相当する厚さにするのが好ましい。
として利用することや製造の容易化を考慮に入
れ、（2m＋１）・λ／４（ｍ＝０、１、２……、λは 波長）に相当する厚さにするのが好ましい。
また、偏光板３は通常の偏光板でも、グラン・
トムソン・プリズムやローシヨン・プリズムとい
つた偏光プリズムでもよく、レンズ２は通常の光
学レンズでも屈折率が半径の２乗に反比例して減
少する屈折率分布形レンズでもよい。
トムソン・プリズムやローシヨン・プリズムとい
つた偏光プリズムでもよく、レンズ２は通常の光
学レンズでも屈折率が半径の２乗に反比例して減
少する屈折率分布形レンズでもよい。
さらに、４分の１波長板として利用できる透明
圧電性結晶としては水晶の他、LiNbO3、LiTaO3
等がある。
圧電性結晶としては水晶の他、LiNbO3、LiTaO3
等がある。
なお上記実施例では４分の１波長板の透明電極
部に光を通過させる場合について述べたが、光の
通過部分のみに窓をあけた非透明電極でも構成さ
せることができる。
部に光を通過させる場合について述べたが、光の
通過部分のみに窓をあけた非透明電極でも構成さ
せることができる。
以上のようにこの発明によれば偏光板や、圧電
性結晶からなる４分の１波長板を用いる簡単な構
成により、戻り光の半導体レーザへの悪影響をな
くし、しかもスペツクルの平滑化を図り得る半導
体レーザと光フアイバの結合装置を提供すること
ができる。
性結晶からなる４分の１波長板を用いる簡単な構
成により、戻り光の半導体レーザへの悪影響をな
くし、しかもスペツクルの平滑化を図り得る半導
体レーザと光フアイバの結合装置を提供すること
ができる。
第１図はこの発明の一実施例による半導体レー
ザと光フアイバの結合装置の一例を示す斜視図、
第２図はこの発明の原理の一部を説明するための
斜視図である。 １……半導体レーザ、２……結合用レンズ、３
……偏光板、４……４分の１波長板、４ａ……電
極、５……光フアイバ、６……高周波発振回路。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示
す。
ザと光フアイバの結合装置の一例を示す斜視図、
第２図はこの発明の原理の一部を説明するための
斜視図である。 １……半導体レーザ、２……結合用レンズ、３
……偏光板、４……４分の１波長板、４ａ……電
極、５……光フアイバ、６……高周波発振回路。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザと光フアイバとの間に設けられ
た結合用レンズと、該半導体レーザの接合面と平
行な電界成分の光を通すように配置された偏光板
と、前後両面に電極を有し、かつ該接合面に対し
て光軸が45度の角度をなすように配置された透明
圧電性結晶からなる４分の１波長板と、該４分の
１波長板を振動させるために上記電極間に電界を
印加する高周波発振回路とを具備した半導体レー
ザと光フアイバの結合装置。 ２ 上記透明圧電性結晶からなる４分の１波長板
を振動子として動作させた際の振動周波数を、上
記半導体レーザに印加する信号電流の周波数帯域
よりも高く設定してなる特許請求の範囲第１項記
載の半導体レーザと光フアイバの結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55162473A JPS5785278A (en) | 1980-11-17 | 1980-11-17 | Coupler for semiconductor laser and optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55162473A JPS5785278A (en) | 1980-11-17 | 1980-11-17 | Coupler for semiconductor laser and optical fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5785278A JPS5785278A (en) | 1982-05-27 |
| JPS6239837B2 true JPS6239837B2 (ja) | 1987-08-25 |
Family
ID=15755288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55162473A Granted JPS5785278A (en) | 1980-11-17 | 1980-11-17 | Coupler for semiconductor laser and optical fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5785278A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002026439A (ja) * | 2000-07-03 | 2002-01-25 | Denso Corp | 半導体発光素子 |
-
1980
- 1980-11-17 JP JP55162473A patent/JPS5785278A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5785278A (en) | 1982-05-27 |
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