JP5017959B2 - 偏光無依存型光アイソレータ及び光送受信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光通信システムに適用される偏光無依存型光アイソレータ及び光送受信装置に関係し、特に、一芯双方向を送受信する通信方式で用いられる光モジュールにおける、ＬＤ／ＰＤ(Laser Diode/Photo Diode)一体型の光デバイスに関係する。
近年における光ファイバアクセスネットワークでは、ＰＯＮ(Passive Optical Network)方式が広く利用されている。ＰＯＮ方式は、基地局側の装置であるＯＬＴ(Optical Line
Terminal)からの光信号をスターカプラで分岐し、複数の加入者側装置ＯＮＵ(Optical Network Unit)で共有する通信ネットワークである。ＯＬＴからの下り信号には、１．５５μm帯の波長が用いられ、ＯＮＵからの上り信号には、１．３μm帯の波長が用いられている。
Terminal)からの光信号をスターカプラで分岐し、複数の加入者側装置ＯＮＵ(Optical Network Unit)で共有する通信ネットワークである。ＯＬＴからの下り信号には、１．５５μm帯の波長が用いられ、ＯＮＵからの上り信号には、１．３μm帯の波長が用いられている。
ＰＯＮ用の光モジュールとして、図２に示されるようなＬＤ／ＰＤ一体型の光デバイス(ＢＩＤＩ(bi-directional)型光送受信モジュール)が用いられる。ＢＩＤＩ型光送受信モジュールでは、一般的に、送信部を構成するＬＤや、受信部を構成するＰＤなどは、ＣＡＮ型パッケージ内に収められている。また、送信光の波長と受信光の波長とが異なることを利用して、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)フィルタと呼ばれる波長分離素子で、送信光と受信光とが分離される特徴を有する。
将来、伝送容量を拡大するために、波長の異なる光信号を多重化して１本の光ファイバで伝送する技術を用い、各加入者に１波長の光信号を割り当てるＷＤＭ−ＰＯＮ方式が検討されている。ＷＤＭ−ＰＯＮでは、送受信される光信号の波長が同一となるために、双方向通信を同一波長で伝送する場合のＬＤ／ＰＤ一体型光デバイス(ＢＩＤＩ型光送受信
モジュール)が今後必要不可欠となる。
モジュール)が今後必要不可欠となる。
ＷＤＭ−ＰＯＮでは、送信光と受信光とが同一波長となる。このため、図２に示したような波長分離素子(ＷＤＭフィルタ)を適用することができない。従って、ＷＤＭフィルタの代わりに、偏光無依存型の光アイソレータを利用する。
図３に示すように、偏光無依存型光アイソレータは、第１及び第２の複屈折板１及び４と、ファラデー素子(ファラデー回転子)２と、λ／２板３とから構成される。図３において、ＬＤからの送信光は、ｙ方向に直線偏光している。また、ＰＤで受信される受信光として、任意の直線偏光が想定され、ｙ成分とｘ成分の両方を有している。さらに、ファラデー素子２には、ｚ方向に磁界が印加されている。
図４は、光アイソレータの各素子を通過した時の光の偏光状態を示す図である。図３において、ＬＤからの光(送信光：図３において実線矢印で示す)は、第２の複屈折板４を通過した後(図４[Ａ])、λ／２板３で偏光方向を光の進行方向に対して４５度回転させる(
図４[Ｂ])。次に、送信光は、ファラデー素子２で、偏光方向を磁界の方向に対して４５
度回転させる(図４[Ｃ])。これにより、偏光方向はＬＤからの出射時の状態に戻る。その後、送信光は、第１の複屈折板１を通過して光ファイバへ結合される。
図４[Ｂ])。次に、送信光は、ファラデー素子２で、偏光方向を磁界の方向に対して４５
度回転させる(図４[Ｃ])。これにより、偏光方向はＬＤからの出射時の状態に戻る。その後、送信光は、第１の複屈折板１を通過して光ファイバへ結合される。
一方、光ファイバ側からの光(受信光：図３において破線矢印で示す)は、第１の複屈折板１によって、偏光方向が互いに垂直となる(直交する：図４ [Ｄ]参照)常光と異常光と
に分離され、常光(図３の上側)は直進して出射され、異常光(図３の下側)は常光の出射点から所定距離ｄだけ平行移動した位置から出射される。ファラデー素子２は、常光及び異常光の偏光方向を磁界の方向に対して４５度回転させる(図４ [Ｅ])。その後、受信光(常光及び異常光)は、λ／２板３の通過時に、光の進行方向に対して４５度回転する(図４ [Ｆ])。その後、常光及び異常光は第２の複屈折板４で偏光合成されて出射され、ＰＤにて受光される。
に分離され、常光(図３の上側)は直進して出射され、異常光(図３の下側)は常光の出射点から所定距離ｄだけ平行移動した位置から出射される。ファラデー素子２は、常光及び異常光の偏光方向を磁界の方向に対して４５度回転させる(図４ [Ｅ])。その後、受信光(常光及び異常光)は、λ／２板３の通過時に、光の進行方向に対して４５度回転する(図４ [Ｆ])。その後、常光及び異常光は第２の複屈折板４で偏光合成されて出射され、ＰＤにて受光される。
上述したような偏光無依存型光アイソレータの利用を通じて、原理的には送信光と受信光とを分離することができる。しかしながら、実際の光モジュールでは、ＬＤ及びＰＤは、個別のＣＡＮ型パッケージ内に収められる。ここで、二つのＣＡＮ型パッケージが並列配置される場合には、両者が接触しないように配置しなければならない。その結果、ＣＡＮ型パッケージが並列配置される場合には、受信光と送信光との光軸間の距離ｄ１(図３)として、ＬＤのＣＡＮ型パッケージ(ＬＤパッケージ)の半径とＰＤのＣＡＮ型パッケージ(ＰＤパッケージ)の半径との和より長い距離を確保する必要があった。そして、この距離ｄ１に応じた光線距離ｄで受信光を常光と異常光とに分離する光アイソレータを用意する
必要があった。
必要があった。
これに対し、従来では、図５に示す従来技術１のように、第１の複屈折板１及び第２の複屈折板４に厚みをもたせて距離ｄを長くすることで、光線距離ｄ１を確保していた。或いは、図６に示す従来技術２のように、ＬＤパッケージとＰＤパッケージとを直交方向に配置するともに、ＬＤパッケージと第２の複屈折版４との間に光路を直角に折り曲げる反射ミラー５を配置することで、距離ｄを長くすることを回避したものがある。
図７は、従来技術２を適用した光デバイス(ＢＩＤＩ)の構成例を示す。図７に示すように、各素子１〜５は接着され、光路方向の長さが短くなるように構成される。この場合、第１の複屈折板１，ファラデー素子２，λ／２板３，第２の複屈折板４及び反射ミラー５の光路方向長さ(図７における左右方向の長さ)が、夫々、例えば、１．２５ｍｍ，３．３ｍｍ，０．２ｍｍ，１．２５ｍｍ，０．２ｍｍ以下に設定される場合には、送信光と受信光との間の光線距離を０．１２５ｍｍにすることができる。
また、本発明に係る先行技術文献としては、以下の文献に開示された発明がある。
特開平５−３４１２２９号公報
特開平７−２５３５５９号公報
特開平９−１８４２２号公報
しかしながら、従来技術１の方法では、第１の複屈折板１及び第２の複屈折板４の厚みの増加分だけ、光デバイスが大型化する問題があった。一方、従来技術２の方法では、図７に示すように、ＰＤパッケージとＬＤパッケージとが接触しないように、両者を直交配置しなければならない。図７には、ＬＤパッケージ及びＰＤパッケージのおおよそのサイズが例示されている。図７に示す例では、ＬＤパッケージにおける光送信部分(ＣＡＮ部
分)の幅長さ(直径)が４．２ｍｍであり、ＰＤパッケージにおける光受信部分(ＣＡＮ部分)の幅長さ(直径)が４．０ｍｍである。図７に示すように、両者が接触しない状態で可能
な限り近接するように直交配置した場合でも、反射ミラー５とＰＤパッケージとの間には、ＬＤパッケージの半径を考慮した距離を設けなければならなかった。図７に示す例では、反射ミラー５の中心とＰＤパッケージ表面との間には２ｍｍ程度の距離を設ける必要があった。このように、従来技術２では、ＬＤパッケージとＰＤパッケージとの物理的な干渉(接触)を避けるために、小さくできないという問題があった。
分)の幅長さ(直径)が４．２ｍｍであり、ＰＤパッケージにおける光受信部分(ＣＡＮ部分)の幅長さ(直径)が４．０ｍｍである。図７に示すように、両者が接触しない状態で可能
な限り近接するように直交配置した場合でも、反射ミラー５とＰＤパッケージとの間には、ＬＤパッケージの半径を考慮した距離を設けなければならなかった。図７に示す例では、反射ミラー５の中心とＰＤパッケージ表面との間には２ｍｍ程度の距離を設ける必要があった。このように、従来技術２では、ＬＤパッケージとＰＤパッケージとの物理的な干渉(接触)を避けるために、小さくできないという問題があった。
本発明の目的は、光送受信モジュールの小型化を図ることのできる偏光無依存型光アイソレータを提供することである。
本発明は、上記した課題を解決するために以下の手段を採用する。
即ち、本発明の第１の態様は、光伝送路から入射する受信光を第１のＣＡＮ型パッケージ内に収容された受光素子に導くとともに、この受信光の反射光が前記光伝送路に入射するのを阻止し、且つ前記第１のＣＡＮ型パッケージと非接触状態で略直交方向に配置された第２のＣＡＮ型パッケージ内に収容された発光素子から入射する送信光を前記受光素子に受光されない状態で前記光伝送路に導く偏光無依存型光アイソレータであって、
前記光伝送路から入射される前記受信光を常光と異常光とに分離して出射する第１の複屈折板と、
前記第１の複屈折板で分離された前記常光及び前記異常光を合成して前記受光素子へ出射する第２の複屈折板と、
前記第１の複屈折板と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記第１の複屈折板から出射される常光及び異常光の偏光方向をほぼ９０°回転させて出射するとともに、前記第２の複屈折板で常光と異常光とに分離された前記受信光の反射光をその偏光方向が回転しない状態で出射する旋光部と、
前記旋光部と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記旋光部から入射される常光及び異常光の一方を通過させて前記第２の複屈折板に入射させるとともに、前記発光素子から入射される送信光を前記旋光部へ出射する偏光素子と、
を含み、
前記受光素子は、前記光伝送路の光軸と平行な位置に配置され、前記第２の複屈折板から出射されて直進する前記常光及び前記異常光の合成光を受光し、
前記発光素子の光軸は、前記光伝送路の光軸と直交する方向に配置され、
前記発光素子から出射された送信光は、前記偏光素子で９０°反射され、前記旋光部及び前記第１の複屈折板を直進して前記光伝送路に達する一方で、前記第１の複屈折板から出射された常光は、前記旋光部及び前記偏光素子を直進して前記第２の複屈折板に入射する偏光無依存型光アイソレータである。
前記光伝送路から入射される前記受信光を常光と異常光とに分離して出射する第１の複屈折板と、
前記第１の複屈折板で分離された前記常光及び前記異常光を合成して前記受光素子へ出射する第２の複屈折板と、
前記第１の複屈折板と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記第１の複屈折板から出射される常光及び異常光の偏光方向をほぼ９０°回転させて出射するとともに、前記第２の複屈折板で常光と異常光とに分離された前記受信光の反射光をその偏光方向が回転しない状態で出射する旋光部と、
前記旋光部と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記旋光部から入射される常光及び異常光の一方を通過させて前記第２の複屈折板に入射させるとともに、前記発光素子から入射される送信光を前記旋光部へ出射する偏光素子と、
を含み、
前記受光素子は、前記光伝送路の光軸と平行な位置に配置され、前記第２の複屈折板から出射されて直進する前記常光及び前記異常光の合成光を受光し、
前記発光素子の光軸は、前記光伝送路の光軸と直交する方向に配置され、
前記発光素子から出射された送信光は、前記偏光素子で９０°反射され、前記旋光部及び前記第１の複屈折板を直進して前記光伝送路に達する一方で、前記第１の複屈折板から出射された常光は、前記旋光部及び前記偏光素子を直進して前記第２の複屈折板に入射する偏光無依存型光アイソレータである。
また、本発明の第２の態様は、光伝送路と、
前記光伝送路からの受信光を受光する、第１のＣＡＮ型パッケージ内に収容された受光素子と、
前記光伝送路へ入射すべき送信光を出射する、前記第１のＣＡＮ型パッケージと非接触状態で略直交方向に配置された第２のＣＡＮ型パッケージ内に収容された発光素子と、
前記光伝送路から入射される前記受信光を常光と異常光とに分離して出射する第１の複屈折板，前記第１の複屈折板で分離された前記常光及び前記異常光を合成して前記受光素子へ出射する第２の複屈折板，前記第１の複屈折板と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記第１の複屈折板から出射される常光及び異常光の偏光方向をほぼ９０°回転させて出射するとともに、前記第２の複屈折板で常光と異常光とに分離された前記受信光の反射光をその偏光方向が回転しない状態で出射する旋光部，及び前記旋光部と前記第２の複
屈折板との間に配置され、前記旋光部から入射される常光及び異常光の一方を通過させて前記第２の複屈折板に入射させるとともに、前記発光素子から入射される送信光を前記旋光部へ出射する偏光素子を含む偏光無依存型光アイソレータとを備え、
前記受光素子は、前記光伝送路の光軸と平行な位置に配置され、前記第２の複屈折板から出射されて直進する前記常光及び前記異常光の合成光を受光し、
前記発光素子の光軸は、前記光伝送路の光軸と直交する方向に配置され、
前記発光素子から出射された送信光は、前記偏光素子で９０°反射され、前記旋光部及び前記第１の複屈折板を直進して前記光伝送路に達する一方で、前記第１の複屈折板から出射された常光は、前記旋光部及び前記偏光素子を直進して前記第２の複屈折板に入射する光送受信装置である。
前記光伝送路からの受信光を受光する、第１のＣＡＮ型パッケージ内に収容された受光素子と、
前記光伝送路へ入射すべき送信光を出射する、前記第１のＣＡＮ型パッケージと非接触状態で略直交方向に配置された第２のＣＡＮ型パッケージ内に収容された発光素子と、
前記光伝送路から入射される前記受信光を常光と異常光とに分離して出射する第１の複屈折板，前記第１の複屈折板で分離された前記常光及び前記異常光を合成して前記受光素子へ出射する第２の複屈折板，前記第１の複屈折板と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記第１の複屈折板から出射される常光及び異常光の偏光方向をほぼ９０°回転させて出射するとともに、前記第２の複屈折板で常光と異常光とに分離された前記受信光の反射光をその偏光方向が回転しない状態で出射する旋光部，及び前記旋光部と前記第２の複
屈折板との間に配置され、前記旋光部から入射される常光及び異常光の一方を通過させて前記第２の複屈折板に入射させるとともに、前記発光素子から入射される送信光を前記旋光部へ出射する偏光素子を含む偏光無依存型光アイソレータとを備え、
前記受光素子は、前記光伝送路の光軸と平行な位置に配置され、前記第２の複屈折板から出射されて直進する前記常光及び前記異常光の合成光を受光し、
前記発光素子の光軸は、前記光伝送路の光軸と直交する方向に配置され、
前記発光素子から出射された送信光は、前記偏光素子で９０°反射され、前記旋光部及び前記第１の複屈折板を直進して前記光伝送路に達する一方で、前記第１の複屈折板から出射された常光は、前記旋光部及び前記偏光素子を直進して前記第２の複屈折板に入射する光送受信装置である。
また、本発明は、光伝送路からの受信光の入射点と、光源からの送信光の出射点とを有する第１の端面と、
前記受信光の入射点に入射する受信光の光軸と平行な光軸で前記受信光を出射する前記受信光の出射点を有する第２の端面と、
前記第１の端面と前記第２の端面との間の中間部に設けられた前記光源からの送信光の入射面とを有する偏光無依存型光アイソレータとして特定することもできる。
前記受信光の入射点に入射する受信光の光軸と平行な光軸で前記受信光を出射する前記受信光の出射点を有する第２の端面と、
前記第１の端面と前記第２の端面との間の中間部に設けられた前記光源からの送信光の入射面とを有する偏光無依存型光アイソレータとして特定することもできる。
本発明によれば、光送受信モジュールの小型化を図ることのできる偏光無依存型光アイソレータを提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
〔第１実施形態〕
図８は、本発明の第１実施形態に係る光デバイス(光送受信装置)の構成例を示す図である。図８において、光送受信装置は、光伝送路としての光ファイバＦと、発光素子(光源)としてのＬＤを収容したＣＡＮ型パッケージ(以下、「ＬＤパッケージ」と表記)１０(第２
のＣＡＮ型パッケージに相当)と、受光素子としてのＰＤを収容したＣＡＮ型パッケージ(以下、「ＰＤパッケージ」と表記)２０(第２のＣＡＮ型パッケージに相当)と、偏光無依
存型光アイソレータ３０(以下、「光アイソレータ３０」と表記)とを含んでいる。
図８は、本発明の第１実施形態に係る光デバイス(光送受信装置)の構成例を示す図である。図８において、光送受信装置は、光伝送路としての光ファイバＦと、発光素子(光源)としてのＬＤを収容したＣＡＮ型パッケージ(以下、「ＬＤパッケージ」と表記)１０(第２
のＣＡＮ型パッケージに相当)と、受光素子としてのＰＤを収容したＣＡＮ型パッケージ(以下、「ＰＤパッケージ」と表記)２０(第２のＣＡＮ型パッケージに相当)と、偏光無依
存型光アイソレータ３０(以下、「光アイソレータ３０」と表記)とを含んでいる。
光アイソレータ３０は、第１の複屈折板１(以下、「複屈折板１」と表記)，ファラデー素子(ファラデー回転子)２，λ／２板(１／２波長板)３，偏光ビームスプリッタ６(本発
明の偏光素子に相当)，及び第２の複屈折板４(以下、「複屈折板４」と表記)を、光ファ
イバＦから出射される受信光の光軸方向(図８の左右方向)に並べて構成されている。
明の偏光素子に相当)，及び第２の複屈折板４(以下、「複屈折板４」と表記)を、光ファ
イバＦから出射される受信光の光軸方向(図８の左右方向)に並べて構成されている。
即ち、光アイソレータ３０は、複屈折板１と複屈折板４との間に、ファラデー素子２及びλ／２板３からなる旋光部が配置され、旋光部と複屈折板４との間に偏光素子たる偏光ビームスプリッタ６が配置された構成となっている。
ＰＤパッケージ２０は、光ファイバＦの光軸に対して平行に配置されており、ＰＤパッケージ２０に収容されたＰＤは、光ファイバＦから出射される受信光の光軸が所定距離ｄだけ平行にずれた位置にある光軸上に配置されている。ＬＤパッケージ１０は、ＰＤパッケージ２０に対して略直交方向に配置されており、偏光ビームスプリッタ６に対向する位置で、ＬＤからの送信光が偏光ビームスプリッタ６に入射されるように配置されている。
光ファイバＦ，ＬＤパッケージ１０，ＰＤパッケージ２０は、従来技術２で説明したものと同じものが適用されている。また、光アイソレータ３０において、偏光ビームスプリッタ６を除く、複屈折板１及び４，ファラデー素子２，及びλ／２板３の材質及び機能は、従来技術で説明したものと同じものを適用することができる。
図８において、ＰＤで受信される受信光として、任意の直線偏光が想定されており、受信光はｘ成分とｙ成分との双方を有している。また、ＬＤからの送信光は、ｙ方向に直線偏光している。さらに、ファラデー素子２には、ｚ方向に磁界が印加されている。
光ファイバＦから出射される受信光(図８において破線矢印で示す)は、複屈折板１の端面(第１の端面)に入射される。複屈折板１は、入射された受信光を、偏光方向が直交する常光Ｒ１と異常光Ｒ２とに分離する。常光Ｒ１は直進して出射されるのに対し、異常光Ｒ２は屈折して常光Ｒ１と平行に距離ｄをあけて下側にずれた位置から出射される。なお、複屈折板１から出射された時点での常光Ｒ１はｙ方向に偏光し、異常光Ｒ２はｘ方向に偏光している(図４ [Ｄ]参照)。
ファラデー素子２は、常光及び異常光の偏光方向を磁界の方向に対して４５度回転させる(図４ [Ｅ]参照)。ファラデー素子２から出射された常光Ｒ１及び異常光Ｒ２は、λ／
２板３に入射される。λ／２板３は、常光Ｒ１及び異常光Ｒ２を光の進行方向に対して４５度回転させる(図４ [Ｆ]参照)。これにより、常光Ｒ１及び異常光Ｒ２は、ファラデー
素子２及びλ／２板３からなる旋光部にてほぼ９０°回転した状態で出射される。
２板３に入射される。λ／２板３は、常光Ｒ１及び異常光Ｒ２を光の進行方向に対して４５度回転させる(図４ [Ｆ]参照)。これにより、常光Ｒ１及び異常光Ｒ２は、ファラデー
素子２及びλ／２板３からなる旋光部にてほぼ９０°回転した状態で出射される。
λ／２板３から出射される常光Ｒ１は、偏光ビームスプリッタ６に入射され、異常光Ｒ２は、複屈折板４に入射される。偏光ビームスプリッタ６は、常光Ｒ１をそのまま直進させる。従って、常光Ｒ１は、ＬＤに到達することなく、複屈折板４に入射する。
複屈折板４では、その光学軸の偏光方向により、常光Ｒ１は異常光となり、異常光Ｒ２は常光となる。このため、常光Ｒ１は屈折して距離ｄだけ平行に下側にずれた位置から出射される状態となる。このとき、常光Ｒ１は、複屈折板４で常光として直進する異常光Ｒ２と合成されて一つの光となった状態で複屈折板４の端面(第２の端面)から出射され、ＰＤパッケージ２０のＰＤにて受光される。
このとき、ＰＤパッケージ２０から受信光の反射光(戻り光)が、順方向(光ファイバＦ
→ＰＤパッケージ２０)とは逆方向に進行する。反射光は、複屈折板４で常光と異常光と
に分離され、常光Ｒ１及び異常光Ｒ２の光路を逆行して複屈折板１に至る。反射光の常光は、直進してλ／２板３及びファラデー素子２を通過して複屈折板１に入射する。一方、反射光の異常光は、偏光ビームスプリッタ６，λ／２板３及びファラデー素子２を直進して複屈折板１に入射する。
→ＰＤパッケージ２０)とは逆方向に進行する。反射光は、複屈折板４で常光と異常光と
に分離され、常光Ｒ１及び異常光Ｒ２の光路を逆行して複屈折板１に至る。反射光の常光は、直進してλ／２板３及びファラデー素子２を通過して複屈折板１に入射する。一方、反射光の異常光は、偏光ビームスプリッタ６，λ／２板３及びファラデー素子２を直進して複屈折板１に入射する。
このとき、常光及び異常光は、λ／２板３の通過時に４５°回転するが、ファラデー素子２の通過時には、λ／２板３での回転方向と逆方向に４５°回転する。従って、常光及び異常光は、その偏光方向が複屈折板４からの出射時と変更されない(回転しない)状態で複屈折板１に入射する。よって、複屈折板１では、常光は屈折されることなく直進して出射される(図８の常光Ｒ３参照)。一方、異常光は、上側に屈折して距離ｄだけずれた位置から出射される(図８の異常光Ｒ４参照)。これによって、常光及び異常光の双方(受信光
の反射光)が光ファイバＦに結合されることが阻止される。また、順方向の受信光(常光Ｒ１)は、偏光ビームスプリッタ６内を直進するので、常光Ｒ１がＬＤに到達しないように
なっている。
の反射光)が光ファイバＦに結合されることが阻止される。また、順方向の受信光(常光Ｒ１)は、偏光ビームスプリッタ６内を直進するので、常光Ｒ１がＬＤに到達しないように
なっている。
ＬＤパッケージ１０のＬＤから出射される光(送信光：図８では実線矢印で示す)は、偏光ビームスプリッタ６の入射面に入射される。偏光ビームスプリッタ６は、送信光の光路
をλ／２板３側(ファイバ側)へほぼ直角に折り曲げて出射する。送信光は、λ／２板３で偏光方向を光の進行方向に対して４５度回転させる(図４ [Ｂ])。次に、送信光は、ファ
ラデー素子２で、偏光方向を磁界の方向に対して４５度回転させる(図４ [Ｃ])。これに
より、偏光方向はＬＤからの出射時の状態に戻る。従って、複屈折板１に入射する送信光は常光であるので、送信光は複屈折板１内を直進してその端面(第１の端面)から出射され、光ファイバＦへ結合(入射)される。
をλ／２板３側(ファイバ側)へほぼ直角に折り曲げて出射する。送信光は、λ／２板３で偏光方向を光の進行方向に対して４５度回転させる(図４ [Ｂ])。次に、送信光は、ファ
ラデー素子２で、偏光方向を磁界の方向に対して４５度回転させる(図４ [Ｃ])。これに
より、偏光方向はＬＤからの出射時の状態に戻る。従って、複屈折板１に入射する送信光は常光であるので、送信光は複屈折板１内を直進してその端面(第１の端面)から出射され、光ファイバＦへ結合(入射)される。
〔第２実施形態〕
図９は、本発明の第２実施形態に係る光送受信装置の構成例を示す図である。図８に示した光送受信装置では、ＬＤモジュール１０が光アイソレータ３０の上側に配置されているのに対し、図９に示す光送受信装置では、ＬＤモジュール１０が光アイソレータ３０の下側に配置されている。これによって、偏光ビームスプリッタ６に対する送信光の入射方向が第１実施形態と異なっている。以上の点を除き、第２実施形態に係る光送受信装置の構成及び作用は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
図９は、本発明の第２実施形態に係る光送受信装置の構成例を示す図である。図８に示した光送受信装置では、ＬＤモジュール１０が光アイソレータ３０の上側に配置されているのに対し、図９に示す光送受信装置では、ＬＤモジュール１０が光アイソレータ３０の下側に配置されている。これによって、偏光ビームスプリッタ６に対する送信光の入射方向が第１実施形態と異なっている。以上の点を除き、第２実施形態に係る光送受信装置の構成及び作用は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
〔第３実施形態〕
図１０は、本発明の第３実施形態に係る光送受信装置の構成例を示す図である。第３実施形態は、第１実施形態で説明した光送受信装置を構成するＬＤパッケージ１０，ＰＤパッケージ２０，光アイソレータ３０及び光ファイバＦが一体に構成された例を示す。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る光送受信装置の構成例を示す図である。第３実施形態は、第１実施形態で説明した光送受信装置を構成するＬＤパッケージ１０，ＰＤパッケージ２０，光アイソレータ３０及び光ファイバＦが一体に構成された例を示す。
図１０において、光送受信装置は、中空の箱型のハウジング４０を有している。ハウジ
ング４０は、ＬＤパッケージ１０のＣＡＮ部分１１と、ＰＤパッケージ２０のＣＡＮ部分２１とを挿入するための開口部４１及び４２を有しており、開口部４１及び４２に各ＣＡＮ部分１１及び２１が挿入され、各パッケージ１０及び２０のフランジ部１２及び２２がハウジング４０の外面に当接した状態となっている。この当接部分で各パッケージ１０及び２０はハウジング４０に固定されている。例えば、ハウジング４０及びフランジ部１２及び２２は夫々金属性であり、溶接によって固定される。ハウジング４０内において、ＣＡＮ部分１１とＣＡＮ部分２１とは、ＣＡＮ部分１１の端面と、ＣＡＮ部分２１の側面とが同一直線(図１０において仮想線を破線で示す)上に配置される状態で直交配置されている。
ング４０は、ＬＤパッケージ１０のＣＡＮ部分１１と、ＰＤパッケージ２０のＣＡＮ部分２１とを挿入するための開口部４１及び４２を有しており、開口部４１及び４２に各ＣＡＮ部分１１及び２１が挿入され、各パッケージ１０及び２０のフランジ部１２及び２２がハウジング４０の外面に当接した状態となっている。この当接部分で各パッケージ１０及び２０はハウジング４０に固定されている。例えば、ハウジング４０及びフランジ部１２及び２２は夫々金属性であり、溶接によって固定される。ハウジング４０内において、ＣＡＮ部分１１とＣＡＮ部分２１とは、ＣＡＮ部分１１の端面と、ＣＡＮ部分２１の側面とが同一直線(図１０において仮想線を破線で示す)上に配置される状態で直交配置されている。
ＣＡＮ部分１１内には、その中心軸線上にＬＤ１３とレンズ１４とが配置されており、ＬＤ１３から出射される送信光は、レンズ１４で集光されて平行光となり、偏光ビームスプリッタ６に入射されるように構成されている。一方、ＣＡＮ部分２１内には、その中心軸線上にＰＤ２３及びレンズ２４が配置されており、レンズ２４で集光された受信光がＰＤ２３で受光されるように構成されている。
光アイソレータ３０は、複屈折板１，ファラデー素子２，λ／２板３，偏光ビームスプリッタ６及び複屈折板４が接着されて一体となっており、例えば、複屈折板１がハウジング４０の内壁に接着されることで、ハウジング４０内で固定配置されている。
また、ハウジング４０には、ホルダ４３が取り付けられており、ホルダ４３には、光ファイバＦの端部が挿入されて光ファイバＦが固定支持されている。光ファイバＦの端面は、複屈折板１の端面に対向し、光ファイバＦの端面から出射される受信光が複屈折板１に入射され、複屈折板１から出射される送信光が光ファイバＦの端面に入射する構成となっている。
以上の点を除き、光送受信装置の構成及び作用は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。なお、第１〜第３実施形態において、光アイソレータ３０の各光学素子は、送信光に対して直角に配置された状態となっているが、戻り光(反射光)を除去する観点から、各光学素子の面を光ビームに対してわずかに傾けても良い。また、旋光部としてのファラデー素子２及びλ／２板３は、位置が逆であっても良い。また、偏光ビームスプリッタ６を常光ではなく異常光が通過する構成としても良い。
図１０に示した光送受信装置は、例えば次のようにして製造される。(１)偏光ビームスプリッタ６を含む光アイソレータ３０の各素子１〜４及び６を組み合わせ、必要があればこれらを接着する。(２)光ファイバＦ端面と光アイソレータ３０の複屈折板１とを接着し、ハウジング４０及びホルダ４３に嵌め込む。(３)ＬＤパッケージ１０及びＰＤパッケージ２０の光軸を光アイソレータ３０に合わせて位置決めを行い、ハウジング４０に溶接固定する。
〔実施形態の作用効果〕
第１〜第３実施形態による光送受信装置によれば、光アイソレータ３０が、旋光部(フ
ァラデー素子２及びλ／２板３)と複屈折板４との間に挿入配置される偏光ビームスプリ
ッタ６を有している。すなわち、光アイソレータ３０は、複屈折板１による第１の端面と複屈折板４による第２の端面との間の中間部に、偏光ビームスプリッタ６による送信光の入射面(第１及び第２の端面と略直交する)を有し、偏光ビームスプリッタ６が、受信光のＬＤへの到達や、ＰＤによる送信光の受光を阻止する。また、光アイソレータ３０がこのような構成を適用することで、ＬＤパッケージの配置位置を、光アイソレータ３０の中間部側へずらすことが可能となり、ずれた分だけ、ＬＤパッケージ１０とＰＤパッケージ２０との非接触状態を維持したままで、光アイソレータ３０とＰＤパッケージ２０との距離
を縮めることができる。
第１〜第３実施形態による光送受信装置によれば、光アイソレータ３０が、旋光部(フ
ァラデー素子２及びλ／２板３)と複屈折板４との間に挿入配置される偏光ビームスプリ
ッタ６を有している。すなわち、光アイソレータ３０は、複屈折板１による第１の端面と複屈折板４による第２の端面との間の中間部に、偏光ビームスプリッタ６による送信光の入射面(第１及び第２の端面と略直交する)を有し、偏光ビームスプリッタ６が、受信光のＬＤへの到達や、ＰＤによる送信光の受光を阻止する。また、光アイソレータ３０がこのような構成を適用することで、ＬＤパッケージの配置位置を、光アイソレータ３０の中間部側へずらすことが可能となり、ずれた分だけ、ＬＤパッケージ１０とＰＤパッケージ２０との非接触状態を維持したままで、光アイソレータ３０とＰＤパッケージ２０との距離
を縮めることができる。
図１０に示すＬＤパッケージ１０及びＰＤパッケージ２０は、図７に示したものと同様のサイズを有している。図７の従来技術２では、反射ミラー５とＰＤパッケージとの間には、２ｍｍ程度の間隔が必要であったのに対し、第３実施形態(図１０)では、複屈折板４とＰＤパッケージ２０との間には、そのような間隔を設ける必要がない。これによって、ハウジング４０の光軸方向の長さＤ１は、図７の従来技術２における長さＤに比べて、１．３ｍｍ程度短くすることができる。よって、光送受信装置(光デバイス)のサイズを１０％程度小さくすることができる。
〔適用例〕
第１及び第３実施形態で説明した光送受信装置は、同一波長又は同一波長帯の光信号を送受信する光信号の送受信装置(トランシーバ)に適用することができる。図１１は、光送受信装置(トランシーバ)を用いたＣＷＤＭ(Coarse Wavelength Division Multiplexing)
−ＰＯＮシステムの構成例を示す図である。
第１及び第３実施形態で説明した光送受信装置は、同一波長又は同一波長帯の光信号を送受信する光信号の送受信装置(トランシーバ)に適用することができる。図１１は、光送受信装置(トランシーバ)を用いたＣＷＤＭ(Coarse Wavelength Division Multiplexing)
−ＰＯＮシステムの構成例を示す図である。
図１１に示すＰＯＮシステムでは、ＯＬＴ(局)側には、波長λ１〜λ４に応じた複数のトランシーバが配置され、各トランシーバの送信信号(送信光)は、ＣＷＤＭ合分波器で合波(多重)され、光ファイバを通じてＯＮＵ(加入者)側のＣＷＤＭ合分波器に入射される。ＣＷＤＭ合分波器は、入射された多重光を波長λ１〜λ４の送信光に分波する。分波された各送信光は、スターカプラにて更に分岐し、各トランシーバ(加入者)にて受信される。各加入者のトランシーバからは、先に説明した光路を逆方向にたどって、局側のトランシーバにて受信される。
Ｆ・・・光ファイバ
１・・・第１の複屈折板
２・・・ファラデー素子
３・・・λ／２板
４・・・第２の複屈折板
６・・・偏光ビームスプリッタ(偏光素子)
１０・・・ＬＤのＣＡＮ型パッケージ
１１，２１・・・ＣＡＮ部分
１２，２２・・・フランジ部
１３・・・ＬＤ(レーザダイオード)
２０・・・ＰＤのＣＡＮ型パッケージ
２３・・・ＰＤ(フォトダイオード)
３０・・・偏光無依存型光アイソレータ
４０・・・ハウジング
４１，４２・・・開口部
４３・・・ホルダ
１・・・第１の複屈折板
２・・・ファラデー素子
３・・・λ／２板
４・・・第２の複屈折板
６・・・偏光ビームスプリッタ(偏光素子)
１０・・・ＬＤのＣＡＮ型パッケージ
１１，２１・・・ＣＡＮ部分
１２，２２・・・フランジ部
１３・・・ＬＤ(レーザダイオード)
２０・・・ＰＤのＣＡＮ型パッケージ
２３・・・ＰＤ(フォトダイオード)
３０・・・偏光無依存型光アイソレータ
４０・・・ハウジング
４１，４２・・・開口部
４３・・・ホルダ
Claims (2)
- 光伝送路から入射する受信光を第１のＣＡＮ型パッケージ内に収容された受光素子に導くとともに、この受信光の反射光が前記光伝送路に入射するのを阻止し、且つ前記第１のＣＡＮ型パッケージと非接触状態で略直交方向に配置された第２のＣＡＮ型パッケージ内に収容された発光素子から入射する送信光を前記受光素子に受光されない状態で前記光伝送路に導く偏光無依存型光アイソレータであって、
前記光伝送路から入射される前記受信光を常光と異常光とに分離して出射する第１の複屈折板と、
前記第１の複屈折板で分離された前記常光及び前記異常光を合成して前記受光素子へ出射する第２の複屈折板と、
前記第１の複屈折板と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記第１の複屈折板から出射される常光及び異常光の偏光方向をほぼ９０°回転させて出射するとともに、前記第２の複屈折板で常光と異常光とに分離された前記受信光の反射光をその偏光方向が回転しない状態で出射する旋光部と、
前記旋光部と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記旋光部から入射される常光及び異常光の一方を通過させて前記第２の複屈折板に入射させるとともに、前記発光素子から入射される送信光を前記旋光部へ出射する偏光素子と、
を含み、
前記受光素子は、前記光伝送路の光軸と平行な位置に配置され、前記第２の複屈折板から出射されて直進する前記常光及び前記異常光の合成光を受光し、
前記発光素子の光軸は、前記光伝送路の光軸と直交する方向に配置され、
前記発光素子から出射された送信光は、前記偏光素子で９０°反射され、前記旋光部及び前記第１の複屈折板を直進して前記光伝送路に達する一方で、前記第１の複屈折板から出射された常光は、前記旋光部及び前記偏光素子を直進して前記第２の複屈折板に入射する
偏光無依存型光アイソレータ。 - 光伝送路と、
前記光伝送路からの受信光を受光する、第１のＣＡＮ型パッケージ内に収容された受光素子と、
前記光伝送路へ入射すべき送信光を出射する、前記第１のＣＡＮ型パッケージと非接触状態で略直交方向に配置された第２のＣＡＮ型パッケージ内に収容された発光素子と、
前記光伝送路から入射される前記受信光を常光と異常光とに分離して出射する第１の複屈折板，前記第１の複屈折板で分離された前記常光及び前記異常光を合成して前記受光素子へ出射する第２の複屈折板，前記第１の複屈折板と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記第１の複屈折板から出射される常光及び異常光の偏光方向をほぼ９０°回転させて出射するとともに、前記第２の複屈折板で常光と異常光とに分離された前記受信光の反射光をその偏光方向が回転しない状態で出射する旋光部，及び前記旋光部と前記第２の複屈折板との間に配置され、前記旋光部から入射される常光及び異常光の一方を通過させて前記第２の複屈折板に入射させるとともに、前記発光素子から入射される送信光を前記旋光部へ出射する偏光素子を含む偏光無依存型光アイソレータと
を備え、
前記受光素子は、前記光伝送路の光軸と平行な位置に配置され、前記第２の複屈折板から出射されて直進する前記常光及び前記異常光の合成光を受光し、
前記発光素子の光軸は、前記光伝送路の光軸と直交する方向に配置され、
前記発光素子から出射された送信光は、前記偏光素子で９０°反射され、前記旋光部及び前記第１の複屈折板を直進して前記光伝送路に達する一方で、前記第１の複屈折板から出射された常光は、前記旋光部及び前記偏光素子を直進して前記第２の複屈折板に入射する
光送受信装置。
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