JP5650438B2 - Optical isolator and optical transmission module - Google Patents

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Description

本発明は、光アイソレータおよびそれを備えた光送信モジュールに関する。   The present invention relates to an optical isolator and an optical transmission module including the same.

半導体レーザなどのレーザ光源と、レンズやフェルールなどの光学部材と、を備える光送信モジュールでは、レーザ光源から出射されるレーザ光がレンズで集光され、光信号の伝送路である光ファイバに入射する。ただし、光送信モジュールが光ファイバに結合する光路上でレーザ光が反射し、反射戻り光となってレーザ光源に戻ると、レーザ光源のレーザ発振が不安定となる。これを防ぐために、光送信モジュールでは反射戻り光対策を施すことが一般的である。   In an optical transmission module comprising a laser light source such as a semiconductor laser and an optical member such as a lens or a ferrule, the laser light emitted from the laser light source is collected by the lens and incident on an optical fiber that is an optical signal transmission path To do. However, if the laser light is reflected on the optical path where the optical transmission module is coupled to the optical fiber and returns to the laser light source as reflected return light, the laser oscillation of the laser light source becomes unstable. In order to prevent this, a countermeasure against reflected return light is generally taken in the optical transmission module.

反射戻り光対策の１つとして、光学部材（たとえばフェルール）の入射面を光軸に対して傾けて配置することで、近端反射光がそのままレーザ光源に戻らないようにした構造が知られている。   As one of the countermeasures against reflected return light, a structure is known in which the incident surface of an optical member (for example, a ferrule) is arranged to be inclined with respect to the optical axis so that the near-end reflected light does not return to the laser light source as it is. Yes.

また、別の対策として、たとえば特許文献１には、光送信モジュールの内部にファラデー回転子を有する光アイソレータを配置して遠端反射を抑えた構造が記載されている。なお、最近では上記反射戻り光対策を併用することが主流となっている。   As another countermeasure, for example, Patent Document 1 describes a structure in which an optical isolator having a Faraday rotator is arranged inside an optical transmission module to suppress far-end reflection. In recent years, it has become the mainstream to use the above reflected return light countermeasures together.

たとえばガラス製のフェルールの入射面に近端反射防止のための斜め研磨を施した場合、フェルールに入射するレーザ光はその入射面で屈折する。このため、光の結合を最大とするためには、フェルールに入射したレーザ光が光軸に対して０°となるようにレーザ光の入射角を決定すればよい。   For example, when oblique polishing for preventing near-end reflection is performed on the incident surface of a glass ferrule, the laser light incident on the ferrule is refracted at the incident surface. For this reason, in order to maximize the coupling of light, the incident angle of the laser beam may be determined so that the laser beam incident on the ferrule becomes 0 ° with respect to the optical axis.

図６は、入射面が斜めに研磨されたフェルールの側面図である。図６に示すように、空気中からフェルールの入射面に入射するレーザ光の入射角θ１と屈折角θ２との関係は、空気の屈折率をｎ１、フェルールの屈折率をｎ２とすると、次式（１）に示すスネルの法則に従う。
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２ ・・・（１） FIG. 6 is a side view of a ferrule whose incident surface is polished obliquely. As shown in FIG. 6, the relationship between the incident angle θ 1 and the refraction angle θ 2 of the laser light incident on the ferrule incident surface from the air is as follows: the refractive index of air is n 1 , and the refractive index of the ferrule is n 2 . Then, it follows Snell's law shown in the following formula (1).
n 1 sin θ 1 = n 2 sin θ 2 (1)

光の結合を最大とするためには、屈折後のレーザ光が光軸に対して０°となるように、すなわち、レーザ光の屈折角θ２が垂直方向に対するフェルール入射面の傾斜角θ３と等しくなるように（θ２＝θ３）、レーザ光の入射角θ１を設定する必要がある。ここで、フェルールに入射するレーザ光の伝搬方向と光軸との角度をθ４とすれば、レーザ光の入射角θ１はフェルール入射面の傾斜角θ３にθ４を加えた角度になるから（θ１＝θ３＋θ４）、光の結合を最大とするθ４は次式（２）で表される。
θ４＝ｓｉｎ−１（（ｎ２／ｎ１）ｓｉｎθ３）−θ３ ・・・（２） In order to maximize the light coupling, the refracted laser beam is 0 ° with respect to the optical axis, that is, the tilt angle θ 3 of the ferrule incident surface with respect to the vertical direction of the refraction angle θ 2 of the laser beam. (Θ 2 = θ 3 ) so that the incident angle θ 1 of the laser beam needs to be set. Here, if the angle between the propagation direction of the laser beam incident on the ferrule and the optical axis is θ 4 , the incident angle θ 1 of the laser beam is an angle obtained by adding θ 4 to the tilt angle θ 3 of the ferrule incident surface. from (θ 1 = θ 3 + θ 4), θ 4 for the coupling of light between the maximum is expressed by the following equation (2).
θ 4 = sin−1 ((n 2 / n 1 ) sin θ 3 ) −θ 3 (2)

たとえば、空気の屈折率ｎ１が１、フェルールの屈折率ｎ２が１．４（ここでは、光ファイバとの接続を実現するための伝送経路であるフェルール内のコア材料が石英ガラスであるものとする）、フェルール入射面の傾斜角θ３が一般的な傾斜角である８°である場合、式（２）より、フェルールに入射するレーザ光の伝搬方向と光軸との角度θ４を３．４８°とすれば光結合が最大となる（θ３が６°である場合、θ４を２．６２°とすればよい）。 For example, the refractive index n 1 of air is 1 and the refractive index n 2 of the ferrule is 1.4 (here, the core material in the ferrule which is a transmission path for realizing connection with the optical fiber is quartz glass) When the tilt angle θ 3 of the ferrule incident surface is 8 °, which is a general tilt angle, the angle θ 4 between the propagation direction of the laser light incident on the ferrule and the optical axis is calculated from the equation (2). If it is set to 3.48 °, optical coupling is maximized (when θ 3 is 6 °, θ 4 may be set to 2.62 °).

特開２００６−１６３３５１号公報JP 2006-163351 A

このような近端反射対策に加え、遠端反射対策としてフェルールの入射端側に光アイソレータをさらに配置する場合、光アイソレータの入射面を光軸に対して傾けた上で、レーザ光源から出射されるレーザ光の偏波方向と光アイソレータの入射面に設けられた偏光子の偏波面とをそろえなければならない。   In addition to such near-end reflection countermeasures, when an optical isolator is further arranged on the ferrule incident end side as a far-end reflection countermeasure, the incident surface of the optical isolator is tilted with respect to the optical axis and then emitted from the laser light source. The polarization direction of the laser beam to be aligned with the polarization plane of the polarizer provided on the incident surface of the optical isolator.

たとえば、光送信モジュールのレーザ光源がＴＭモード（Transverse Magnetic mode）で発振する半導体レーザである場合、図７（Ａ）に示すように、フェルール２１２ａの入射端側に配置された光アイソレータ２１１ａの入射面を光軸に対して傾けるとともに、図７（Ｂ）に示すように、光アイソレータ２１１ａの入射面に設けられた偏光子（入射側偏光子）の偏波面を半導体レーザから出射されるレーザ光の偏波方向（ここでは水平方向とする）にそろえなければならない。   For example, when the laser light source of the optical transmission module is a semiconductor laser that oscillates in the TM mode (Transverse Magnetic mode), as shown in FIG. 7A, the incidence of the optical isolator 211a disposed on the incident end side of the ferrule 212a. While tilting the surface with respect to the optical axis, as shown in FIG. 7B, the laser beam emitted from the semiconductor laser on the polarization plane of the polarizer (incident side polarizer) provided on the incident surface of the optical isolator 211a Must be aligned in the polarization direction (here, the horizontal direction).

一方、光送信モジュールのレーザ光源がＴＭモードと偏波方向が９０°異なるＴＥモード（Transverse Electric mode）で発振する半導体レーザである場合、図８（Ａ）に示すように、フェルール２１２ｂの入射端側に配置された光アイソレータ２１１ｂの入射面を光軸に対して傾けるとともに、図８（Ｂ）に示すように、光アイソレータ２１１ｂの入射面に設けられた偏光子の偏波面を半導体レーザから出射されるレーザ光の偏波方向（ここでは垂直方向とする）にそろえなければならない。   On the other hand, when the laser light source of the optical transmission module is a semiconductor laser that oscillates in a TE mode (Transverse Electric mode) whose polarization direction is 90 ° different from that of the TM mode, as shown in FIG. The incident surface of the optical isolator 211b arranged on the side is inclined with respect to the optical axis, and the polarization plane of the polarizer provided on the incident surface of the optical isolator 211b is emitted from the semiconductor laser as shown in FIG. 8B. Must be aligned with the polarization direction of the laser beam (in this case, the vertical direction).

このように、従来の光送信モジュールでは、レーザ光源から出射されるレーザ光の偏波方向に応じて、入射面の傾斜角と偏光子の偏波面とを最適化した専用の光アイソレータ（または光アイソレータ付きレセプタクル）を別々に用いなければならず、これによる製造コストや在庫コストの増大、部品管理の煩雑さ等が問題となっていた。   As described above, in the conventional optical transmission module, a dedicated optical isolator (or an optical device) in which the inclination angle of the incident surface and the polarization plane of the polarizer are optimized according to the polarization direction of the laser light emitted from the laser light source. (Receptacles with isolators) must be used separately, resulting in increased manufacturing and inventory costs, complicated parts management, and the like.

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、偏波方向が異なる２つの直線偏波のレーザ光に共通して用いることができる光アイソレータおよびそれを備えた光送信モジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and provides an optical isolator that can be used in common for two linearly polarized laser beams having different polarization directions, and an optical transmission module including the optical isolator. For the purpose.

上記課題を解決するために、本発明に係る光アイソレータは、レーザ光が入射する入射面を有し、該入射面に設けられた偏波面に沿う直線偏波のレーザ光だけを順方向に通過させる光アイソレータであって、レーザ光源に対して相対的に定められた基準位置に設置された当該光アイソレータを所定の基準姿勢からその光軸を中心として一方向に所定の回転角だけ回転させた場合に、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の前記入射面への入射角が所望の入射角となり、前記基準位置に設置された当該光アイソレータを前記基準姿勢から前記光軸を中心として前記一方向の反対方向に前記所定の回転角だけ回転させた場合にも、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の前記入射面への入射角が前記所望の入射角となるよう、前記所定の回転角と前記所望の入射角とに基づいて決定される角度だけ前記入射面が前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an optical isolator according to the present invention has an incident surface on which laser light is incident, and passes only linearly polarized laser light along a polarization plane provided on the incident surface in a forward direction. An optical isolator that is installed at a reference position relatively defined with respect to the laser light source, and is rotated from a predetermined reference posture by a predetermined rotation angle in one direction around the optical axis. In this case, the incident angle of the laser light emitted from the laser light source to the incident surface becomes a desired incident angle, and the optical isolator installed at the reference position is centered on the optical axis from the reference posture. The predetermined rotation is performed so that the incident angle of the laser light emitted from the laser light source to the incident surface becomes the desired incident angle even when the predetermined rotation angle is rotated in the opposite direction. The angle which is determined based on the desired angle of incidence the incident surface and being inclined relative to the optical axis.

本発明では、基準位置に設置された光アイソレータを基準姿勢からその光軸を中心として所定の回転角だけいずれの方向に回転させても、レーザ光源から出射されるレーザ光の光アイソレータへの入射角が所望の入射角となるよう、光アイソレータ１１１の入射面が光軸に対して傾斜している。このため、本発明によれば、光アイソレータを偏波方向が異なる（具体的には上記回転角の２倍だけ偏波方向が異なる）２つの直線偏波のレーザ光に共通して用いることができる。   In the present invention, even if the optical isolator installed at the reference position is rotated from the reference posture by a predetermined rotation angle about the optical axis in any direction, the laser light emitted from the laser light source is incident on the optical isolator. The incident surface of the optical isolator 111 is inclined with respect to the optical axis so that the angle becomes a desired incident angle. For this reason, according to the present invention, the optical isolator is commonly used for two linearly polarized laser beams having different polarization directions (specifically, the polarization directions are different by twice the rotation angle). it can.

また、本発明の一態様では、前記所望の入射角をθａ、前記所定の回転角をθｂ、とするとき、前記入射面の前記光軸に対する傾斜角θｃは、θｃ＝θａ／ｃｏｓθｂで表される。 In one embodiment of the present invention, when the desired incident angle is θ a and the predetermined rotation angle is θ b , the inclination angle θ c of the incident surface with respect to the optical axis is θ c = θ a / Cos θ b .

また、本発明の一態様では、前記所定の回転角は４５°である。   In one embodiment of the present invention, the predetermined rotation angle is 45 °.

この態様によれば、光アイソレータを偏波方向が直交する（回転角４５°の２倍だけ偏波方向が異なる）２つの直線偏波のレーザ光に共通して用いることができる。   According to this aspect, the optical isolator can be used in common for two linearly polarized laser beams whose polarization directions are orthogonal (the polarization directions are different by twice the rotation angle of 45 °).

この態様では、当該光アイソレータが前記基準姿勢で水平に設置された場合に、前記光軸を含む垂直平面に直交するよう前記入射面を傾斜させ、かつ、該垂直平面に対して４５°で交差する偏波面を前記入射面に設けてもよい。   In this aspect, when the optical isolator is installed horizontally in the reference posture, the incident surface is inclined so as to be orthogonal to the vertical plane including the optical axis, and intersects the vertical plane at 45 °. A polarization plane may be provided on the incident surface.

こうすれば、基準位置に水平に設置された光アイソレータをその入射面に設けられた偏波面が垂直になるよう基準姿勢から４５°回転させるだけで、光アイソレータへのレーザ光の入射角を所望の入射角に維持し、垂直偏波のレーザ光だけを順方向に通過させることができる。また、この光アイソレータを偏波面が水平になるよう基準姿勢から逆方向に４５°だけ回転させれば、光アイソレータへのレーザ光の入射角を所望の入射角に維持し、水平偏波のレーザ光だけを順方向に通過させることもできる。   In this way, the angle of incidence of the laser beam on the optical isolator can be set by simply rotating the optical isolator horizontally installed at the reference position by 45 ° from the reference posture so that the plane of polarization provided on the incident surface is vertical. Thus, only vertically polarized laser light can pass in the forward direction. Also, if this optical isolator is rotated by 45 ° in the reverse direction from the reference orientation so that the plane of polarization is horizontal, the incident angle of the laser beam to the optical isolator is maintained at the desired incident angle, and the horizontally polarized laser It is also possible to pass only light in the forward direction.

また、本発明の一態様では、前記光アイソレータは、レーザ光が入射する第１の偏光子と、前記第１の偏光子を通過するレーザ光の偏波方向を４５°回転させる回転子と、偏波面が前記第１の偏光子の偏波面と４５°だけ異なるよう配置され、前記回転子により偏波方向が回転したレーザ光を通過させる第２の偏光子と、を含む。   In one embodiment of the present invention, the optical isolator includes a first polarizer on which laser light is incident, a rotator that rotates the polarization direction of the laser light that passes through the first polarizer, and 45 °. A second polarizer that has a plane of polarization different from the plane of polarization of the first polarizer by 45 ° and that allows the laser light whose polarization direction is rotated by the rotator to pass therethrough.

また、本発明に係る光送信モジュールは、レーザ光源と、該レーザ光源に対して相対的に定められた基準位置に設置された光アイソレータと、を備えた光送信モジュールであって、前記光アイソレータは、当該光アイソレータを所定の基準姿勢からその光軸を中心として一方向に所定の回転角だけ回転させた場合に、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の当該光アイソレータへの入射角が所望の入射角となり、当該光アイソレータを前記基準姿勢から前記光軸を中心として前記一方向の反対方向に前記所定の回転角だけ回転させた場合にも、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の当該光アイソレータへの入射角が前記所望の入射角となるよう、前記所定の回転角と前記所望の入射角とに基づいて決定される角度だけ前記光軸に対して傾斜した入射面を有し、該入射面に設けられた偏波面に沿う直線偏波のレーザ光だけを順方向に通過させることを特徴とする。   The optical transmission module according to the present invention is an optical transmission module comprising a laser light source and an optical isolator installed at a reference position relatively defined with respect to the laser light source. The angle of incidence of the laser light emitted from the laser light source to the optical isolator is desired when the optical isolator is rotated from the predetermined reference posture in one direction around the optical axis by a predetermined rotation angle. Even when the optical isolator is rotated from the reference posture in the opposite direction of the one direction by the predetermined rotation angle from the reference posture, the laser light emitted from the laser light source With respect to the optical axis, an angle determined based on the predetermined rotation angle and the desired incident angle so that the incident angle to the optical isolator becomes the desired incident angle. It has an entrance surface that is oblique, characterized in that to pass only the laser beam of linear polarization along polarization planes provided on the incident surface in the forward direction.

本発明の実施形態に係る光送信モジュールの側断面図である。It is a sectional side view of the optical transmission module which concerns on embodiment of this invention. 図１に示す光アイソレータの拡大側断面図である。It is an expanded sectional side view of the optical isolator shown in FIG. 図２に示す光アイソレータを基準姿勢で水平に設置した場合における、（Ａ）光アイソレータの側面図と、（Ｂ）入射側偏光子の偏波面を示す図である。FIG. 3A is a side view of an optical isolator and FIG. 3B is a diagram illustrating a polarization plane of an incident-side polarizer when the optical isolator shown in FIG. 2 is horizontally installed in a reference posture. 図３に示す光アイソレータを入射側から見て右回りに所定の回転角だけ回転させた場合における、（Ａ）光アイソレータの側断面図と、（Ｂ）入射側偏光子の偏波面を示す図である。FIG. 3A is a side sectional view of the optical isolator and FIG. 3B is a diagram showing the polarization plane of the incident side polarizer when the optical isolator shown in FIG. 3 is rotated clockwise by a predetermined rotation angle as viewed from the incident side. It is. 図３に示す光アイソレータを入射側から見て左回りに所定の回転角だけ回転させた場合における、（Ａ）光アイソレータの側断面図と、（Ｂ）入射側偏光子の偏波面を示す図である。FIG. 3A is a side sectional view of the optical isolator and FIG. 3B is a diagram showing a polarization plane of the incident side polarizer when the optical isolator shown in FIG. 3 is rotated counterclockwise by a predetermined rotation angle when viewed from the incident side. It is. 入射面が斜めに研磨されたフェルールの側面図である。It is a side view of a ferrule whose incident surface is polished obliquely. ＴＭモード発振の半導体レーザを使用する場合における、（Ａ）従来の光アイソレータの入射面の傾斜角と、（Ｂ）入射側偏光子の偏波面と、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between (A) the inclination angle of the incident surface of the conventional optical isolator, and (B) the polarization plane of an incident side polarizer in the case of using the semiconductor laser of TM mode oscillation. ＴＥモード発振の半導体レーザを使用する場合における、（Ａ）従来の光アイソレータの入射面の傾斜角と、（Ｂ）入射側偏光子の偏波面と、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between (A) the inclination angle of the incident surface of the conventional optical isolator, and (B) the polarization plane of an incident side polarizer in the case of using the semiconductor laser of TE mode oscillation.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係る光送信モジュール１００の側断面図である。図１に示すように、光送信モジュール１００は、ステム１０１、ステムガイド１０２、レンズキャップ１０３、ホルダ１０４、レセプタクル１０５、半導体レーザ１０６、半導体レーザ搭載用基板１０７、リードピン１０８、レンズ１０９、マグネット１１０、光アイソレータ１１１、およびフェルール１１２を含んで構成される。   FIG. 1 is a side sectional view of an optical transmission module 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the optical transmission module 100 includes a stem 101, a stem guide 102, a lens cap 103, a holder 104, a receptacle 105, a semiconductor laser 106, a semiconductor laser mounting substrate 107, a lead pin 108, a lens 109, a magnet 110, An optical isolator 111 and a ferrule 112 are included.

ステム１０１は、主面に対して垂直に形成された基板取り付け用の突起部を有する円盤状の金属部材である。ステム１０１の突起部上には、たとえば１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高周波の伝送線路が形成された中継基板（図示せず）と、レーザ光源である半導体レーザ１０６を搭載した半導体レーザ搭載用基板１０７と、が配置されている。   The stem 101 is a disk-shaped metal member having a board mounting protrusion formed perpendicular to the main surface. On the protruding portion of the stem 101, for example, a relay substrate (not shown) on which a high-frequency transmission line of 10 Gbit / s or more is formed, a semiconductor laser mounting substrate 107 on which a semiconductor laser 106 as a laser light source is mounted, Is arranged.

半導体レーザ１０６は、ステム１０１の主面方向とは反対の方向に直線偏波のレーザ光を出射する。本実施形態では、半導体レーザ１０６として、ＴＭモードで発振する半導体レーザおよびＴＥモードで発振する半導体レーザのいずれを用いてもよい。   The semiconductor laser 106 emits linearly polarized laser light in a direction opposite to the main surface direction of the stem 101. In this embodiment, as the semiconductor laser 106, either a semiconductor laser that oscillates in the TM mode or a semiconductor laser that oscillates in the TE mode may be used.

ステム１０１には、その裏面に２つのリードピン１０８が接続されている。そして、このリードピン１０８を介して、外部駆動回路から半導体レーザ１０６に駆動電流および信号が供給される。   Two lead pins 108 are connected to the back surface of the stem 101. Then, a drive current and a signal are supplied from the external drive circuit to the semiconductor laser 106 via the lead pin 108.

レンズキャップ１０３は、ステム１０１の外径より小さい外径を有するたとえば金属材料からなる有底円筒状の部材であり、ステム１０１の突起部を覆うようステム１０１の主面に固設されている。レンズキャップ１０３の底面には、半導体レーザ１０６と対向する位置にレンズ１０９と略同径の開口が形成されている。   The lens cap 103 is a bottomed cylindrical member made of, for example, a metal material having an outer diameter smaller than the outer diameter of the stem 101, and is fixed to the main surface of the stem 101 so as to cover the protruding portion of the stem 101. On the bottom surface of the lens cap 103, an opening having substantially the same diameter as the lens 109 is formed at a position facing the semiconductor laser 106.

レンズ１０９は、レンズキャップ１０３の開口にはめ込まれ、レンズキャップ１０３を介してステム１０１に支持されている。レンズ１０９は、半導体レーザ１０６から出射されるレーザ光を集光し、集光したレーザ光を光アイソレータ１１１に入射させる。   The lens 109 is fitted into the opening of the lens cap 103 and supported by the stem 101 via the lens cap 103. The lens 109 condenses the laser light emitted from the semiconductor laser 106 and makes the collected laser light enter the optical isolator 111.

ステムガイド１０２は、一端がステム１０１の主面周縁部に固設された、ステム１０１と略同径の開口を有する円筒状の金属部材である。   The stem guide 102 is a cylindrical metal member having one end fixed to the peripheral edge of the main surface of the stem 101 and having an opening having substantially the same diameter as the stem 101.

ホルダ１０４は、ステムガイド１０２の外径と略同一の内径を有する円筒部１０４ａと、円筒部１０４ａの内径より小さい内径を有する円筒部１０４ｂと、が一体形成された段差円筒状の金属部材である。   The holder 104 is a stepped cylindrical metal member in which a cylindrical portion 104a having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the stem guide 102 and a cylindrical portion 104b having an inner diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical portion 104a are integrally formed. .

レセプタクル１０５は、外部から入射されるレーザ光を順方向に通過させる光アイソレータ１１１と、光ファイバとの接続を実現するための伝送経路である円柱状のフェルール１１２と、が取り付けられた、たとえば樹脂からなる円筒状の部材である。フェルール１１２は、レセプタクル１０５の内径と略同一の外径を有するたとえばガラスからなる部材であり、レセプタクル１０５の後端側に予め挿入されている。フェルール１１２の後端面には、フェルール１１２の光軸と光アイソレータ１１１の光軸とが一致するよう（ここでは光アイソレータ１１１とフェルール１１２との境界で生じる光の屈折は無視できるほど小さいものとする）と、光アイソレータ１１１の出射面が貼り合わされている。   The receptacle 105 has an optical isolator 111 that allows laser light incident from the outside to pass in the forward direction and a cylindrical ferrule 112 that is a transmission path for realizing connection with an optical fiber, for example, a resin. It is a cylindrical member consisting of. The ferrule 112 is a member made of, for example, glass having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the receptacle 105, and is inserted in advance on the rear end side of the receptacle 105. On the rear end face of the ferrule 112, the optical axis of the ferrule 112 and the optical axis of the optical isolator 111 coincide (here, the refraction of light generated at the boundary between the optical isolator 111 and the ferrule 112 is negligibly small). ) And the output surface of the optical isolator 111 are bonded together.

また、レセプタクル１０５の外径は先端側より後端側の方が大きくなるよう形成されており、その後端面にはレセプタクル１０５の中心軸とホルダ１０４の中心軸が一致するようホルダ１０４の円筒部１０４ｂ側端が固設されている。さらに、そのホルダ１０４の円筒部１０４ａ側端は、ステムガイド１０２の開放端に回転可能にはめ込まれている。これにより、レセプタクル１０５がステムガイド１０２を介してステム１０１に支持され、光アイソレータ１１１が半導体レーザ１０６に対して相対的に定められた基準位置に設置されるようになる。また、ステムガイド１０２に対してレセプタクル１０５を回転させるだけで、光アイソレータ１１１をその光軸を中心として回転させることが可能となっている。   Further, the outer diameter of the receptacle 105 is formed so that the rear end side is larger than the front end side, and the cylindrical portion 104b of the holder 104 is arranged so that the central axis of the receptacle 105 coincides with the central axis of the holder 104 on the rear end face. Side edges are fixed. Furthermore, the cylindrical portion 104 a side end of the holder 104 is rotatably fitted to the open end of the stem guide 102. As a result, the receptacle 105 is supported by the stem 101 via the stem guide 102, and the optical isolator 111 is installed at a reference position determined relative to the semiconductor laser 106. Further, the optical isolator 111 can be rotated around its optical axis simply by rotating the receptacle 105 with respect to the stem guide 102.

なお、マグネット１１０は、光アイソレータ１１１の外周近傍に配置される円筒状の部材であり、回転子１１３の偏波の回転方向を決めるものである。その回転角度量は回転子１１３の特性で決まり、回転方向の正負はマグネット１１０の極性で決まる。   The magnet 110 is a cylindrical member disposed in the vicinity of the outer periphery of the optical isolator 111 and determines the rotation direction of the polarization of the rotor 113. The amount of rotation angle is determined by the characteristics of the rotor 113, and whether the rotation direction is positive or negative is determined by the polarity of the magnet 110.

図２は、図１に示す光アイソレータの拡大側断面図である。図２に示すように、光アイソレータ１１１は、回転子１１３を入射側の偏光子１１４と出射側の偏光子１１５とで挟み込むよう構成されている。   FIG. 2 is an enlarged side sectional view of the optical isolator shown in FIG. As shown in FIG. 2, the optical isolator 111 is configured such that the rotor 113 is sandwiched between an entrance-side polarizer 114 and an exit-side polarizer 115.

偏光子１１４は、光アイソレータ１１１の入射側に配置され、その偏波面に沿う直線偏波のレーザ光を通過させ、後続の回転子１１３に出力する。回転子１１３は、たとえばファラデー効果のある磁性ガーネット材料からなる部材であり、偏光子１１４を通過するレーザ光の偏波方向を４５°だけ回転させる。偏光子１１５は、その偏波面が偏光子１１４の偏波面と４５°だけ異なるよう光アイソレータ１１１の出射側に配置され、回転子１１３により偏波方向が回転したレーザ光を通過させる。これにより、光アイソレータ１１１は、入射側の偏光子１１４の偏波面に沿う直線偏波のレーザ光だけを順方向に通過させ、出射側からの反射戻り光を遮断することができる。   The polarizer 114 is disposed on the incident side of the optical isolator 111, passes linearly polarized laser light along its polarization plane, and outputs it to the subsequent rotor 113. The rotor 113 is a member made of, for example, a magnetic garnet material having a Faraday effect, and rotates the polarization direction of the laser light passing through the polarizer 114 by 45 °. The polarizer 115 is arranged on the emission side of the optical isolator 111 so that its polarization plane differs from the polarization plane of the polarizer 114 by 45 °, and allows the laser light whose polarization direction is rotated by the rotator 113 to pass therethrough. Thereby, the optical isolator 111 can pass only the linearly polarized laser beam along the polarization plane of the polarizer 114 on the incident side in the forward direction, and can block the reflected return light from the emission side.

さらに、光アイソレータ１１１の入射面で起こるレーザ光の反射を防止するのため、少なくとも光アイソレータ１１１の入射面（偏光子１１４の入射面）は、その光軸に対して傾斜するよう形成されている（本実施形態では、偏光子１１４の出射面も、回転子１１３の入射面および出射面も、偏光子１１５の入射面および出射面も、フェルール１１２の入射面の一部も、偏光子１１４の入射面と同様、光軸に対して傾斜している）。   Furthermore, in order to prevent reflection of laser light that occurs on the incident surface of the optical isolator 111, at least the incident surface of the optical isolator 111 (the incident surface of the polarizer 114) is formed to be inclined with respect to the optical axis. (In this embodiment, the exit surface of the polarizer 114, the entrance surface and exit surface of the rotor 113, the entrance surface and exit surface of the polarizer 115, part of the entrance surface of the ferrule 112, Like the incident surface, it is inclined with respect to the optical axis).

特に、本実施形態では、半導体レーザ１０６としてたとえばＴＭモードおよびＴＥモードのいずれで発振する半導体レーザが半導体レーザ搭載用基板１０７に搭載されても、光アイソレータ１１１（または光アイソレータ付きのレセプタクル１０５）を共通して用いることができるよう、光アイソレータ１１１の入射面（偏光子１１４の入射面）の光軸に対する傾斜角（斜め研磨角度）が決定されている。以下、図３から図５に基づき、この傾斜角について具体的に説明する。   In particular, in this embodiment, the optical isolator 111 (or the receptacle 105 with the optical isolator) is used regardless of whether the semiconductor laser 106 that oscillates in, for example, the TM mode or the TE mode is mounted on the semiconductor laser mounting substrate 107. The inclination angle (oblique polishing angle) of the incident surface of the optical isolator 111 (the incident surface of the polarizer 114) with respect to the optical axis is determined so that it can be used in common. Hereinafter, the inclination angle will be specifically described with reference to FIGS.

図３は、図２に示す光アイソレータ１１１を予め定められた基準姿勢で水平に設置した場合における、（Ａ）光アイソレータ１１１の側面図と、（Ｂ）入射側の偏光子１１４の偏波面を示す図である。図４は、図３に示す光アイソレータを入射側から見て右回りに所定の回転角だけ回転させた場合における、（Ａ）光アイソレータ１１１の側断面図と、（Ｂ）偏光子１１４の偏波面を示す図である。図５は、図３に示す光アイソレータ１１１を入射側から見て左回りに所定の回転角θｂだけ回転させた場合における、（Ａ）光アイソレータ１１１の側断面図と、（Ｂ）偏光子１１４の偏波面を示す図である。 3 shows (A) a side view of the optical isolator 111 and (B) a plane of polarization of the polarizer 114 on the incident side when the optical isolator 111 shown in FIG. 2 is horizontally installed in a predetermined reference posture. FIG. 4 shows (A) a side sectional view of the optical isolator 111 and (B) a polarization of the polarizer 114 when the optical isolator shown in FIG. 3 is rotated clockwise by a predetermined rotation angle as viewed from the incident side. It is a figure which shows a wave front. 5, in the case of rotating counterclockwise by a predetermined rotation angle theta b seeing the optical isolator 111 shown in FIG. 3 from the incident side, and a side sectional view of (A) an optical isolator 111, (B) polarizer It is a figure which shows the polarization plane of 114.

図３（Ａ）に示すように、光アイソレータ１１１の入射面（偏光子１１４の入射面）は、光アイソレータ１１１が基準位置に水平に設置された場合にその光軸を含む垂直平面に直交するよう傾斜している。また、図３（Ｂ）に示すように、光アイソレータ１１１の入射面には、その垂直平面に対して４５°で交差する方向に沿う偏波面が設けられている。   As shown in FIG. 3A, the incident surface of the optical isolator 111 (the incident surface of the polarizer 114) is orthogonal to a vertical plane including the optical axis when the optical isolator 111 is installed horizontally at the reference position. It is so inclined. As shown in FIG. 3B, the incident surface of the optical isolator 111 is provided with a polarization plane along a direction intersecting at 45 ° with respect to the vertical plane.

ここで、光アイソレータ１１１の入射面（偏光子１１４の入射面）の光軸に対する傾斜角θｃ（図３（Ａ）参照）は、半導体レーザ１０６に対して相対的に定められた基準位置に設置された光アイソレータ１１１（図１参照）をレセプタクル１０５の回転調芯によって基準姿勢からその光軸を中心として一方向に所定の回転角θｂだけ回転させた場合に、半導体レーザ１０６から出射されるレーザ光の入射面への入射角が所望の入射角θａとなり（図４（Ａ）（Ｂ）参照））、基準位置に設置された光アイソレータ１１１をレセプタクル１０５の回転調芯によって基準姿勢から光軸を中心として上記方向とは反対方向にθｂだけ回転させた場合にも、半導体レーザ１０６から出射されるレーザ光の入射面への入射角がθａとなるよう（図５（Ａ）（Ｂ）参照）、調芯による回転角θｂと回転調芯後の入射角θａとに基づいて決定されている。 Here, the inclination angle θ c (see FIG. 3A) of the incident surface of the optical isolator 111 (the incident surface of the polarizer 114) with respect to the optical axis is at a reference position determined relative to the semiconductor laser 106. the installed optical isolator 111 when rotating in one direction about its optical axis from the reference posture (see FIG. 1) by rotation alignment of the receptacle 105 by a predetermined rotation angle theta b, emitted from the semiconductor laser 106 that the incident angle of the incident surface of the laser beam is desired incident angle theta a next (see FIG. 4 (a) (B)) ), the reference orientation of the optical isolator 111 disposed in the reference position by the rotation alignment of the receptacle 105 The angle of incidence of the laser light emitted from the semiconductor laser 106 on the incident surface becomes θ a even when the optical axis is rotated by θ b about the optical axis in the direction opposite to the above direction (FIG. 5 ( A) (B) refer), it is determined based on the rotational angle theta b the incident angle after the rotation alignment theta a by alignment.

より具体的には、光軸に対する傾斜角θｃが、次式（３）で表される値になるよう、たとえば斜め研磨などによって、光アイソレータ１１１の入射面（偏光子１１４の入射面）が形成されている。
θｃ＝θａ／ｃｏｓθｂ ・・・（３） More specifically, the inclination angle theta c with respect to the optical axis, so that the value represented by the following formula (3), for example by an oblique polished entrance surface of the optical isolator 111 (incident surface of the polarizer 114) Is formed.
θ c = θ a / cos θ b (3)

なお、式（３）は、θａ，θｂ，θｃの間に成立する関係式（４）から導かれたものである（図３〜図５参照）。
θａ＝θｃ（ｃｏｓθｂ） ・・・（４） The expression (3) is derived from the relational expression (4) established between θ a , θ b , and θ c (see FIGS. 3 to 5).
θ a = θ c (cos θ b ) (4)

これにより、基準位置に設置された光アイソレータ１１１を基準姿勢からその光軸を中心としてθｂだけいずれの方向に回転させても、半導体レーザ１０６から出射されるレーザ光の光アイソレータ１１１への入射角はθａとなる。このため、光アイソレータ１１１を偏波方向が異なる（具体的にはθｂの２倍だけ偏波方向が異なる）２つの直線偏波のレーザ光に共用することが可能となり、レセプタクル１０５の回転調芯の効率を向上させることができる。 As a result, the laser light emitted from the semiconductor laser 106 is incident on the optical isolator 111 regardless of which direction the optical isolator 111 installed at the reference position is rotated from the reference posture by θ b around the optical axis. the corner is the θ a. Thus, the optical isolator 111 is a polarization direction different from (more specifically, different polarization directions by twice theta b) it is possible to share the laser light of the two linear polarization, rotation adjustment of the receptacle 105 The efficiency of the lead can be improved.

特に、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）に例示するように、θｂ＝４５°とすれば、光アイソレータ１１１を偏波方向が直交する２つの直線偏波（水平偏波のレーザ光と垂直偏波のレーザ光）に共通して用いることができるようになる。このため、半導体レーザ１０６が、ＴＭモードで発振する半導体レーザおよびＴＥモードで発振する半導体レーザのいずれであっても、光アイソレータ１１１を共通して用いることができる。この場合、たとえば、回転調芯後の入射角θａを８°にしたければ傾斜角θｃは１１．３°となり、回転調芯後の入射角θａを６°にしたければ傾斜角θｃは８．５°となる。 In particular, as illustrated in FIG. 4B and FIG. 5B , if θ b = 45 °, the optical isolator 111 has two linearly polarized waves (horizontal polarized laser beams whose polarization directions are orthogonal to each other). And vertically polarized laser light). Therefore, the optical isolator 111 can be used in common regardless of whether the semiconductor laser 106 is a semiconductor laser that oscillates in the TM mode or a semiconductor laser that oscillates in the TE mode. In this case, for example, the incident angle theta a to next inclination angle theta c is 11.3 ° if you want to 8 ° after the rotation alignment, the tilt angle theta c If you want the incident angle theta a after rotation alignment to 6 ° Is 8.5 °.

以上説明した光送信モジュール１００では、半導体レーザ１０６に対して相対的に定められた基準位置に設置された光アイソレータ１１１を基準姿勢からその光軸を中心として所定の回転角θｂだけいずれの方向に回転させても、半導体レーザ１０６から出射されるレーザ光の光アイソレータへの入射角が所望の入射角θａとなるよう、光アイソレータ１１１の入射面が光軸に対して傾斜角θｃだけ傾斜している。このため、光アイソレータ１１１を偏波方向が異なる（具体的には回転角θｂの２倍だけ偏波方向が異なる）２つの直線偏波のレーザ光に共通して用いることができる。 In the optical transmission module 100 as described above, a predetermined rotation angle theta b only one direction an optical isolator 111 disposed in a relatively-determined reference position about its optical axis from the reference posture to the semiconductor laser 106 The incident surface of the optical isolator 111 is inclined by an inclination angle θ c with respect to the optical axis so that the incident angle of the laser light emitted from the semiconductor laser 106 to the optical isolator becomes a desired incident angle θ a even when rotated. Inclined. Thus, it can be used an optical isolator 111 is a polarization direction different from (more specifically differ by twice the polarization direction of the rotation angle theta b) common to the laser light of the two linear polarization.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、レーザ光が入射する入射面を有し、その入射面に設けられた偏波面に沿う直線偏波のレーザ光だけを順方向に通過させる光アイソレータおよびそれを備えた光送信モジュールに広く適用可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and has an incident surface on which laser light is incident, and only linearly polarized laser light along a polarization plane provided on the incident surface is forwardly directed. The present invention can be widely applied to an optical isolator to be passed and an optical transmission module having the optical isolator.

たとえば、上記実施形態では断面が矩形の光アイソレータを示したが、光アイソレータの断面はこれに限定されない。もちろん、光送信モジュールを構成する他の部品についても同様である。   For example, the optical isolator having a rectangular cross section is shown in the above embodiment, but the cross section of the optical isolator is not limited to this. Of course, the same applies to other parts constituting the optical transmission module.

１００ 光送信モジュール、１０１ ステム、１０２ ステムガイド、１０３ レンズキャップ、１０４ ホルダ、１０４ａ，１０４ｂ 円筒部、１０５ レセプタクル、１０６ 半導体レーザ、１０７ 半導体レーザ搭載用基板、１０８ リードピン、１０９ レンズ、１１０ マグネット、１１１，２１１ａ，２１１ｂ 光アイソレータ、１１２，２１２ａ，２１２ｂ フェルール、１１３ 回転子、１１４，１１５ 偏光子。
100 optical transmission module, 101 stem, 102 stem guide, 103 lens cap, 104 holder, 104a, 104b cylindrical portion, 105 receptacle, 106 semiconductor laser, 107 semiconductor laser mounting substrate, 108 lead pin, 109 lens, 110 magnet, 111, 211a, 211b Optical isolator, 112, 212a, 212b Ferrule, 113 rotator, 114, 115 Polarizer.

Claims (4)

レーザ光が入射する入射面を有し、該入射面に設けられた偏波面に沿う直線偏波のレーザ光だけを順方向に通過させる光アイソレータであって、
レーザ光源に対して相対的に定められた基準位置に設置された当該光アイソレータを所定の基準姿勢からその光軸を中心として一方向に所定の回転角だけ回転させた場合に、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の前記入射面への入射角が所望の入射角となり、
前記基準位置に設置された当該光アイソレータを前記基準姿勢から前記光軸を中心として前記一方向の反対方向に前記所定の回転角だけ回転させた場合にも、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の前記入射面への入射角が前記所望の入射角となるよう、
前記所定の回転角と前記所望の入射角とに基づいて決定される角度だけ前記入射面が前記光軸に対して傾斜している、
ことを特徴とする光アイソレータ。 An optical isolator having an incident surface on which laser light is incident, and passing only linearly polarized laser light along a polarization plane provided on the incident surface in a forward direction,
When the optical isolator installed at a reference position relatively defined with respect to the laser light source is rotated by a predetermined rotation angle in one direction around the optical axis from a predetermined reference posture, the laser light source The incident angle of the emitted laser beam to the incident surface becomes a desired incident angle,
Laser light emitted from the laser light source even when the optical isolator installed at the reference position is rotated from the reference posture by the predetermined rotation angle in the opposite direction of the one direction around the optical axis. So that the incident angle to the incident surface becomes the desired incident angle.
The incident surface is inclined with respect to the optical axis by an angle determined based on the predetermined rotation angle and the desired incident angle;
An optical isolator characterized by that. 請求項１に記載の光アイソレータにおいて、
前記所定の回転角は４５°である、
ことを特徴とする光アイソレータ。 The optical isolator according to claim 1 ,
The predetermined rotation angle is 45 °.
An optical isolator characterized by that. 請求項１または２に記載の光アイソレータにおいて、
レーザ光が入射する第１の偏光子と、
前記第１の偏光子を通過するレーザ光の偏波方向を４５°だけ回転させる回転子と、
偏波面が前記第１の偏光子の偏波面と４５°だけ異なるよう配置され、前記回転子により偏波方向が回転したレーザ光を通過させる第２の偏光子と、
を含むことを特徴とする光アイソレータ。 The optical isolator according to claim 1 or 2 ,
A first polarizer on which laser light is incident;
A rotator for rotating the polarization direction of the laser light passing through the first polarizer by 45 °;
A second polarizer that has a plane of polarization different from the plane of polarization of the first polarizer by 45 °, and that passes laser light whose polarization direction has been rotated by the rotator;
An optical isolator comprising: レーザ光源と、該レーザ光源に対して相対的に定められた基準位置に設置された光アイソレータと、を備えた光送信モジュールであって、
前記光アイソレータは、当該光アイソレータを所定の基準姿勢からその光軸を中心として一方向に所定の回転角だけ回転させた場合に、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の当該光アイソレータへの入射角が所望の入射角となり、当該光アイソレータを前記基準姿勢から前記光軸を中心として前記一方向の反対方向に前記所定の回転角だけ回転させた場合にも、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の当該光アイソレータへの入射角が前記所望の入射角となるよう、前記所定の回転角と前記所望の入射角とに基づいて決定される角度だけ前記光軸に対して傾斜した入射面を有し、該入射面に設けられた偏波面に沿う直線偏波のレーザ光だけを順方向に通過させる、
ことを特徴とする光送信モジュール。 An optical transmission module comprising: a laser light source; and an optical isolator installed at a reference position determined relative to the laser light source,
The optical isolator is configured such that when the optical isolator is rotated from a predetermined reference posture by a predetermined rotation angle in one direction around the optical axis, the laser light emitted from the laser light source is incident on the optical isolator. A laser emitted from the laser light source also when the angle becomes a desired incident angle and the optical isolator is rotated from the reference posture by the predetermined rotation angle in the opposite direction of the one direction around the optical axis. An incident surface inclined with respect to the optical axis by an angle determined based on the predetermined rotation angle and the desired incident angle so that the incident angle of light on the optical isolator becomes the desired incident angle. And passing only linearly polarized laser light along the polarization plane provided on the incident surface in the forward direction,
An optical transmitter module.
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