JP6297988B2 - 光アイソレータモジュール及び光半導体モジュール - Google Patents
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Description
前記光ファイバの端面側に配置された前記偏光部品において、該光ファイバの端面に向かい合う前記偏光部品の面が前記光軸に垂直な面から角度θpだけ傾斜しており、前記角度θfだけ傾斜した光ファイバの端面と前記角度θpだけ傾斜した偏光部品の面は前記光軸に垂直な面に対して同じ方向に傾斜しており、
前記光ファイバの端面と該端面側に配置された前記偏光部品は空気層を介して配置され、該光ファイバの端面と該光ファイバ端面に向かい合う前記偏光部品の面の間の距離は前記光軸上で1[mm]未満であり、
前記光ファイバの端面から該端面側に配置された前記偏光部品までの間で光ビームが光軸から変位する光ビームシフト量をΔTf、前記光アイソレータ内部で光ビームが光軸から変位する光ビームシフト量をΔTiとしたときに、(ΔTi−ΔTf)の絶対値が0.5[mm]未満となるものであることを特徴とする光アイソレータモジュールを提供する。
このような構成の光半導体モジュールであれば、光軸調整が容易で製造効率が向上するとともに、光半導体モジュール外形も小型化することができる。
このような半導体光アンプを有する光半導体モジュールであれば、幅広い技術分野で使用することができる。
上記のように、光アイソレータモジュール及びそれを組み込んだ光半導体モジュールにおいて、光アイソレータモジュールを実装する際に光軸調整が容易で実装後の光半導体モジュールを小型化できる光アイソレータモジュールが求められている。
前記光ファイバの端面側に配置された前記偏光部品において、該光ファイバの端面に向かい合う前記偏光部品の面が前記光軸に垂直な面から角度θpだけ傾斜しており、前記角度θfだけ傾斜した光ファイバの端面と前記角度θpだけ傾斜した偏光部品の面は前記光軸に垂直な面に対して同じ方向に傾斜しており、
前記光ファイバの端面と該端面側に配置された前記偏光部品は空気層を介して配置され、該光ファイバの端面と該光ファイバ端面に向かい合う前記偏光部品の面の間の距離は前記光軸上で1[mm]未満であり、
前記光ファイバの端面から該端面側に配置された前記偏光部品までの間で光ビームが光軸から変位する光ビームシフト量をΔTf、前記光アイソレータ内部で光ビームが光軸から変位する光ビームシフト量をΔTiとしたときに、(ΔTi−ΔTf)の絶対値が0.5[mm]未満となるものであることを特徴とする光アイソレータモジュールが、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明において、偏光部品と光ファイバの傾斜面の傾斜方向は、光ファイバの傾斜面の長軸(楕円となる端面の長軸)と光ファイバ中心軸の延長線(光軸)とを含む平面上で考え、この平面上において、偏光部品の傾斜面の光軸に垂直な面からの傾斜方向と、光ファイバの端面の光軸に垂直な面からの傾斜方向が同一であればよい。より具体的には、前記平面上で、図1における光ファイバの端面18と光軸に垂直な面とのなす角度をθfとし、光軸に垂直な面を基準として右回りを正(プラス)、左回りを負(マイナス)で表す。同様にして、偏光部品13の光ファイバの端面と向かい合う面14と、光軸に垂直な面とのなす角度をθpとする。傾斜方向が同一とは、θfとθpの符号が同一であることであり、図1の構成例ではθfとθpはいずれも正の値となる(順テーパ)。これに対し、図6に示した従来の光アイソレータモジュールの構成例では、θf’は正の値、θp’は負の値であり、傾斜方向は反対である(逆テーパ)。なお、本発明において、角度θfとθpの値が同一である必要はない。
ここで、空気層の厚みとは、光ファイバと光アイソレータの光入射側に位置する偏光部品との距離のことであり、本発明においては、光軸(光ファイバ中心軸の延長線)上における光ファイバの端面から偏光部品の光ファイバ端面と向かい合う面までの距離を表す。また、光学材料の前面投影面積とは、光軸に沿って光学材料を見たときの面積である。
ここで、光アイソレータ内部とは、光入射側に位置する偏光部品の入射端面から光出射側に位置する偏光部品の出射端面までのことをいう。また、本発明における光ビームシフト量とは、光軸(光ファイバ中心軸の延長線)に対して垂直な平面に光ビームを投影したときのシフト量を表しており、光ビームが光軸から放射された場合は、光軸からのシフト量になる。
一方、前述の空気層の厚みが1[mm]を超えると、ΔTfの値が大きくなり、(ΔTi−ΔTf)の絶対値が0.5[mm]以上となることがある。また、角度θpが大きい偏光部品を具備した光アイソレータを用いる場合も(ΔTi−ΔTf)の絶対値が0.5[mm]以上となることがある。(ΔTi−ΔTf)の絶対値が0.5[mm]以上では、光アイソレータモジュールが大型化し、光軸調整も困難になる。
一般に光アイソレータモジュールを光半導体モジュールに実装する際には、半導体チップの位置を固定し、レンズ及び光アイソレータモジュールを変位させるか、半導体チップとレンズの位置を固定し、光アイソレータモジュールのみを変位させることによって光軸調整を行うが、光アイソレータモジュールを前記のような構成にすれば、レンズや光アイソレータモジュールの変位量を抑えることができ、光軸調整が容易になることで光半導体モジュールの製造効率を向上させることが可能となる。さらに、レンズ及び光アイソレータモジュールの変位量が小さいため、実装された光半導体モジュールを小型化することができる。
光ファイバ側偏光部品33において、光ファイバの端面に向かい合う面34は、角度θpだけ傾斜している。ここで、光軸に垂直な面を基準とし、右回りの角度を正(プラス)とした時に、図5のθfとθpはいずれも負(マイナス)の値となるが、傾斜方向は同一である。
(テスト)
波長1550[nm]で屈折率1.468のSMFの先端に4、6、8[°]の傾斜加工を施し、向かい合う光アイソレータの偏光部品までの空気層の厚みを0.2〜3[mm]にしたときの光ビームシフト量[μm]を表1に示した。光ファイバ端面の傾斜角度θfが大きく、空気層の厚みが大きいほど光ビームシフト量ΔTfは大きくなった。
偏光部品としては、LiNbO3、YVO4、TiO2の三種類の材料を用いた。LiNbO3の光ファイバに向かい合う面には、7、10、13[°]の傾斜加工を施し、YVO4及びTiO2の光ファイバに向かい合う面には、3、4、5[°]の傾斜加工を施した。また、各偏光部品は、中心軸の部分の厚みを0.3[mm]とし、両面対空気無反射コートを施した。
表1に記載した各光ファイバと表2に記載した各光アイソレータを組み合わせて、光ファイバの傾斜した端面とそれに向かい合う偏光部品の傾斜した面の傾斜方向とが同一方向となるようにして、光入射側の光アイソレータモジュールを作製した。さらに、作製した各光アイソレータモジュールを、組み込み用の装置を用いて光半導体モジュールに実装した。このとき、半導体チップの位置を固定し、レンズ及び光アイソレータモジュールを変位させることによって光軸調整を行った。光ファイバ端面とそれに向かい合う偏光部品間の空気層の厚みが0.5[mm]、θfが8[°]、ΔTfは33[μm]であり、偏光部品がLiNbO3でθpが10[°]、偏光部品とファラデー回転子間の空気層の厚みが0.1[mm]、ΔTiが138[μm]であり、(ΔTi−ΔTf)の絶対値が105[μm]である光アイソレータモジュールを実装する際の光軸調整に要した時間は10分であった。
そして、図4に示した、光入射側の光アイソレータモジュール、光出射側の光アイソレータモジュール、半導体チップ、2つのレンズを有する構成の光半導体モジュールを作製した。光アイソレータモジュールはいずれも前述の仕様のものを用いた。その光半導体モジュールの外形のサイズは、30[mm]×20[mm]×70[mm]と小型化することができた。
前記実施例と同様の光ファイバ、及び光アイソレータを用いて、光ファイバの傾斜した端面とそれに向かい合う偏光部品の傾斜した面の傾斜方向とが反対方向になるようにして、光アイソレータモジュールを作製した。作製した各光アイソレータモジュールを、組み込み用の装置を用いて光半導体モジュールに実装した。このとき、半導体チップの位置を固定し、レンズ及び光アイソレータモジュールを変位させることによって光軸調整を行った。光アイソレータモジュールは前述の仕様のものを用いた。光軸調整に要した時間は24分であった。
そして、実施例と同様に、光入射側の光アイソレータモジュール、光出射側の光アイソレータモジュール、半導体チップ、2つのレンズを有する構成の光半導体モジュールを作製した。その光半導体モジュールの外形のサイズは、34[mm]×24[mm]×70[mm]となり、実施例に比べ大きなものになった。
14…光ファイバの端面に向かい合う面、 15…偏光部品、 16…磁石、
17…光ファイバ、 18…光ファイバの端面、 19…レンズ、
20…半導体チップ、 31…光アイソレータ、 32…ファラデー回転子、
33…光ファイバ側偏光部品、 34…光ファイバの端面に向かい合う面、
35…偏光部品、 36…磁石、 37…光ファイバ、 38…光ファイバの端面、
50…光アイソレータモジュール、 60…光アイソレータモジュール、
80…光半導体モジュール、 110…光アイソレータモジュール、
111…光アイソレータ、 112…ファラデー回転子、
113…光ファイバ側偏光部品、 114…光ファイバの端面に向かい合う面、
115…偏光部品、 116…磁石、 117…光ファイバ、
118…光ファイバの端面。
Claims (3)
- ファラデー回転子及び該ファラデー回転子の両側に配置された、LiNbO 3 、YVO 4 、および、TiO 2 のいずれかからなる一対の偏光部品を具備する光アイソレータと、該光アイソレータの光入射側又は光出射側に配置され、光伝搬の光軸に垂直な面から角度θfだけ傾斜した端面を備えた光ファイバを有する光アイソレータモジュールであって、
前記光ファイバの端面側に配置された前記偏光部品において、該光ファイバの端面に向かい合う前記偏光部品の面が前記光軸に垂直な面から角度θpだけ傾斜しており、前記角度θfだけ傾斜した光ファイバの端面と前記角度θpだけ傾斜した偏光部品の面は前記光軸に垂直な面に対して同じ方向に傾斜しており、
前記光ファイバの端面と該端面側に配置された前記偏光部品は空気層を介して配置され、該光ファイバの端面と該光ファイバ端面に向かい合う前記偏光部品の面の間の距離は前記光軸上で1[mm]未満であり、
前記光ファイバの端面から該端面側に配置された前記偏光部品までの間で光ビームが光軸から変位する光ビームシフト量をΔTf、前記光アイソレータ内部で光ビームが光軸から変位する光ビームシフト量をΔTiとしたときに、(ΔTi−ΔTf)の絶対値が0.5[mm]未満となるものであることを特徴とする光アイソレータモジュール。 - 半導体チップ、集光レンズ、及び請求項1に記載の光アイソレータモジュールを有するものであることを特徴とする光半導体モジュール。
- 前記半導体チップが半導体光アンプを有するものであることを特徴とする請求項2に記載の光半導体モジュール。
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