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1. (WO2019049952) MODULE OPTIQUE
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明 細 書

発明の名称 光モジュール

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008   0009  

課題を解決するための手段

0010  

発明の効果

0011  

図面の簡単な説明

0012  

発明を実施するための形態

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089  

符号の説明

0090  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10A   10B   11A   11B   12  

明 細 書

発明の名称 : 光モジュール

技術分野

[0001]
 本発明は、光を増幅する光機能素子を有する光モジュールに関する。

背景技術

[0002]
 近時、光通信分野等において広く用いられているレーザモジュールは、高出力化が求められており、そのレーザ素子及び光増幅器の発熱量が増大している。このような素子の発熱等に対応するため、レーザ素子及び光増幅器が1つのチップに集積されたレーザモジュールのみならず、レーザ素子と光増幅器とが分離されて設けられたレーザモジュールが提案されている(特許文献1乃至3)。
[0003]
 特許文献1には、半導体レーザを有する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光を増幅する半導体光増幅器を有する半導体光素子とを有する半導体レーザモジュールが記載されている。特許文献1記載の半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子を載置する第1の支持部材と、第1の支持部材を温度調整する第1の温度調節素子と、半導体光素子を載置する第2の支持部材と、第2の支持部材を温度調整する第2の温度調節素子を有している。
[0004]
 特許文献2には、信号光を出力する半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子から出力された信号光を増幅する半導体光増幅素子と、これらを固定するキャリアと、キャリアを固定する電子冷却素子とを備えた半導体レーザモジュールが記載されている。
[0005]
 特許文献3には、複数の波長を発振可能なレーザと、レーザの発振波長を制御する制御部と、外部に取り出されるべきレーザ光を増幅する光増幅部とを有する波長可変安定化レーザが記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 特許第5567226号公報
特許文献2 : 特開2005-19820号公報
特許文献3 : 特開2001-251013号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 従来、レーザ素子と光増幅器とが分離されて設けられたレーザモジュールにおいては、レーザ素子への戻り光を阻止するため、光アイソレータが用いられている。特許文献1には、レーザ素子と半導体光増幅素子との間に光アイソレータが配置され、光アイソレータによりレーザ素子に戻り光が入力されることが防止されることが記載されている。また、特許文献2には、半導体レーザ素子と半導体光増幅素子との間に半導体レーザ素子への戻り光を阻止する光アイソレータが設けられることが記載されている。また、特許文献3には、半導体光増幅器の出射側に、アイソレータが設けられることが記載されている。
[0008]
 しかしながら、従来のように、レーザ素子と光増幅器との間に光アイソレータを配置したり、光増幅器の出射側に光アイソレータを配置したりするだけでは、反射による戻り光や光増幅器におけるASE(Amplified Spontaneous Emission)光によるモジュールの特性の劣化を十分に抑制することは困難であった。
[0009]
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、特性の劣化を十分に抑制することができ、高い光出力を得ることができる光モジュールを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010]
 本発明の一観点によれば、出射端を有し、前記出射端から光を出射する第1の光機能素子と、入射端及び出射端とを有し、前記第1の光機能素子の前記出射端から出射された前記光が前記入射端に入射され、前記入射端に入射された前記光を増幅して前記出射端から出射する第2の光機能素子と、前記第1の光機能素子の前記出射端と前記第2の光機能素子の前記入射端との間に配置され、前記第1の光機能素子の前記出射端から前記第2の光機能素子の前記入射端に向かう第1の方向の光を透過し、前記第1の方向とは逆方向の第2の方向の光を遮断又は減衰する第1の光非相反素子と、前記第2の光機能素子の前記出射端の側に配置され、前記第2の光機能素子の前記出射端から外部に向かう第3の方向の光を透過し、前記第3の方向とは逆方向の第4の方向の光を遮断又は減衰する第2の光非相反素子とを有することを特徴とする光モジュールが提供される。

発明の効果

[0011]
 本発明によれば、特性の劣化を十分に抑制することができ、高い光出力を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0012]
[図1] 図1は、本発明の第1実施形態による光モジュールを示す概略図である。
[図2] 図2は、半導体レーザ素子の特性に対する半導体光増幅器からのASE光の流入の影響を計算した一例を示すグラフである。
[図3] 図3は、半導体光増幅器の特性に対する反射による戻り光の影響を計算した一例を示すグラフである。
[図4] 図4は、本発明の第1実施形態による光モジュールにおける第1の光アイソレータのアイソレーションと半導体レーザ素子のレーザ光のスペクトル線幅との関係を示すグラフである。
[図5] 図5は、本発明の第1実施形態による光モジュールにおける第2の光アイソレータのアイソレーションと光出力との関係を示すグラフである。
[図6] 図6は、本発明の第1実施形態による光モジュールの光出力と半導体光増幅器の駆動電流との関係の一例を示すグラフである。
[図7] 図7は、本発明の第1実施形態による光モジュールの偏波消光比と半導体光増幅器の駆動電流との関係の一例を示すグラフである。
[図8] 図8は、本発明の第2実施形態による光モジュールを示す概略図である。
[図9] 図9は、本発明の第3実施形態による光モジュールを示す概略図である。
[図10A] 図10Aは、本発明の第4実施形態による光モジュールにおける素子の配置を示す概略図である。
[図10B] 図10Bは、本発明の第4実施形態による光モジュールにおける素子の配置を示す概略図である。
[図11A] 図11Aは、本発明の第5実施形態による光モジュールに用いられる偏波無依存型の光アイソレータを示す概略図である。
[図11B] 図11Bは、本発明の第5実施形態による光モジュールに用いられる偏波無依存型の光アイソレータを示す概略図である。
[図12] 図12は、本発明の第6実施形態による光モジュールを示す概略図である。

発明を実施するための形態

[0013]
 [第1実施形態]
 本発明の第1実施形態による光モジュールについて図1乃至図7を用いて説明する。図1は、本実施形態による光モジュールを示す概略図である。図2は、半導体レーザ素子の特性に対する半導体光増幅器からのASE光の流入の影響を計算した一例を示すグラフである。図3は、半導体光増幅器の特性に対する反射による戻り光の影響を計算した一例を示すグラフである。図4は、本実施形態による光モジュールにおける第1の光アイソレータのアイソレーションと半導体レーザ素子のレーザ光のスペクトル線幅との関係を示すグラフである。図5は、本実施形態による光モジュールにおける第2の光アイソレータのアイソレーションと光出力との関係を示すグラフである。図6は、本実施形態による光モジュールの光出力と半導体光増幅器の駆動電流との関係の一例を示すグラフである。図7は、本実施形態による光モジュールの偏波消光比と半導体光増幅器の駆動電流との関係の一例を示すグラフである。
[0014]
 まず、本実施形態による光モジュールの構成について図1を用いて説明する。
[0015]
 図1に示すように、本実施形態による光モジュール10は、半導体レーザ素子12と、半導体光増幅器(SOA、Semiconductor Optical Amplifier)14と、第1の光アイソレータ16と、第2の光アイソレータ18と、光ファイバ20とを有している。また、本実施形態による光モジュール10は、パッケージ22と、保持部材24と、筒状部材26とを有している。パッケージ22は、半導体レーザ素子12、SOA14及び第1の光アイソレータ16を収容している。保持部材24は、第2の光アイソレータ18を保持している。筒状部材26は、光ファイバ20を保持している。
[0016]
 パッケージ22は、半導体レーザ素子12と、SOA14と、第1の光アイソレータ16とをその内部に収容する筐体である。パッケージ22は、例えば金属製のものであり、内部に不活性ガス、窒素ガス等が充填されて気密封止されている。パッケージ22は、特に限定されるものではないが、例えば、バタフライ型、デュアルインライン型のものである。
[0017]
 半導体レーザ(レーザダイオード)素子12は、出射端12bを有し、出射端12bからレーザ光を出射する発光素子として機能する第1の光機能素子である。半導体レーザ素子12は、特に限定されるものではないが、例えば、分布帰還型(DFB、Distributed FeedBack)レーザである。
[0018]
 半導体レーザ素子12は、基板122と、基板122上に形成されたレーザ発振部124とを有している。基板122は、半導体レーザ素子12を冷却して温度を調節するためのペルチェ素子等の温度調節素子(不図示)上に配置されている。レーザ発振部124は、活性層を含むストライプ状のメサ構造の光導波路であり、電力が供給されることによりレーザ光を発生させる。レーザ発振部124の一端は、出射端12bになっている。なお、半導体レーザ素子12の構成は、これに限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。
[0019]
 SOA14は、入射端14a及び出射端14bを有し、半導体レーザ素子12の出射端12bから出射されたレーザ光が、入射端14aに入射されるように配置されている。SOA14は、入射端14aに入射されたレーザ光を増幅して出射端14bから出射する光増幅素子として機能する第2の光機能素子である。
[0020]
 SOA14は、半導体レーザ素子12とは分離されて設けられており、基板142と、基板142上に形成された光増幅部144とを有している。基板142は、SOA14を冷却して温度を調節するためのペルチェ素子等の温度調節素子(不図示)上に配置されている。光増幅部144は、活性層を含むストライプ状のメサ構造の光導波路であり、電力が供給されることによりレーザ光を増幅する。光増幅部144の一端は、入射端14aになっている。光増幅部144の他端は、出射端14bになっている。なお、SOA14の構成は、これに限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。
[0021]
 第1の光アイソレータ16は、半導体レーザ素子12の出射端12bとSOA14の入射端14aとの間に配置されている。第1の光アイソレータ16は、非相反性を有し、半導体レーザ素子12の出射端12bからSOA14の入射端14aに向かう第1の方向のレーザ光を透過し、この第1の方向とは逆方向の第2の方向のレーザ光を遮断又は減衰する第1の光非相反素子である。第1の光アイソレータ16は、半導体レーザ素子12の出射端12bから出射されたレーザ光が入射される入射端16aと、SOA14の入射端14aに向かうレーザ光を透過して出射する出射端16bとを有している。
[0022]
 第1の光アイソレータ16としては、特に限定されるものではないが、例えば、半導体レーザ素子12が直線偏光のレーザ光を出射する場合には、偏光依存型の光アイソレータを用いることができる。この場合、第1の光アイソレータ16は、互いに透過軸が45°傾いた2つの偏光子と、2つの偏光子間に挿入されたファラデー回転角が45°のファラデー回転子と、ファラデー回転子に磁界を印加する磁石とを有している。なお、第1の光アイソレータ16として、半導体光アイソレータを用いることもできる。
[0023]
 パッケージ22の側壁には、SOA14により増幅されて出射端14bから出射されたレーザ光が出射される窓部222が設けられている。窓部222が設けられたパッケージ22の側壁には、保持部材24が設けられている。保持部材24は、第2の光アイソレータ18、レンズ(不図示)等の光学素子を収容して保持する他の筐体になっている。
[0024]
 保持部材24のパッケージ22と反対側の端部には、筒状部材26が設けられている。筒状部材26内には、光ファイバ20が挿入されて固定されている。筒状部材26内に固定された光ファイバ20は、その入射端20aを保持部材24側に向けている。光ファイバ20の出射端20b側の部分は、筒状部材26外に出ている。
[0025]
 第2の光アイソレータ18は、保持部材24内に保持されており、SOA14の出射端14b側、すなわち、SOA14の出射端14bと光ファイバ20の入射端20aとの間に配置されている。第2の光アイソレータ18は、非相反性を有し、SOA14の出射端14bからその外部の光ファイバ20の入射端20aに向かう第3の方向のレーザ光を透過し、この第3の方向とは逆方向の第4の方向のレーザ光を遮断又は減衰する第2の光非相反素子である。第2の光アイソレータ18は、SOA14の出射端14bから出射されたレーザ光が入射される入射端18aと、光ファイバ20の入射端20aに向かうレーザ光を透過して出射する出射端18bとを有している。
[0026]
 第2の光アイソレータ18としても、特に限定されるものではないが、第1の光アイソレータ16と同様に例えば偏光依存型の光アイソレータを用いることができる。また、なお、第2の光アイソレータ18として、半導体光アイソレータを用いることもできる。
[0027]
 光ファイバ20は、第2の光アイソレータ18を透過したレーザ光が入射端20aに入射されるように筒状部材26内に固定されている。光ファイバ20の入射端20aは、SOA14の出射端14bに光学的に接続されている。光ファイバ20は、特に限定されるものではないが、例えば、シングルモード光ファイバである。また、光ファイバ20は、PANDA(Polarization-maintaining AND Absorption-reducing)ファイバ、ボウタイファイバ、楕円コア光ファイバ等の偏波保持能力を有する偏波保持光ファイバであってもよい。
[0028]
 こうして、発光素子である半導体レーザ素子12と光増幅素子であるSOA14とが互いに分離されて設けられた本実施形態による光モジュール10が構成されている。
[0029]
 本実施形態による光モジュール10において、半導体レーザ素子12の出射端12bから出射したレーザ光は、第1の光アイソレータ16の入射端16aに入射する。第1の光アイソレータ16の入射端16aに入射したレーザ光は、第1の光アイソレータ16を透過してその出射端16bから出射する。第1の光アイソレータ16の出射端16bから出射したレーザ光は、SOA14の入射端14aに入射する。SOA14の入射端14aに入射したレーザ光は、SOA14により増幅されてその出射端14bから出射する。SOA14の出射端14bから増幅されて出射したレーザ光は、第2の光アイソレータ18の入射端18aに入射する。第2の光アイソレータ18の入射端18aに入射したレーザ光は、第2の光アイソレータ18を透過してその出射端18bから出射する。第2の光アイソレータ18の出射端18bから出射したレーザ光は、光ファイバ20の入射端20aに入射する。光ファイバ20の入射端20aに入射したレーザ光は、光ファイバ20内を伝播してその出射端20bから光モジュール10の出力光として出射する。
[0030]
 上述のようにして光モジュール10が出力光を出力する間、第1の光アイソレータ16は、第1の光アイソレータ16を透過するレーザ光の方向とは逆方向の光、すなわち反射による戻り光やSOA14からのASE光を遮断又は減衰する。また、第2の光アイソレータ18は、第2の光アイソレータ18を透過するレーザ光の方向とは逆方向の光、すなわち反射による戻り光を遮断又は減衰する。
[0031]
 なお、光モジュール10における半導体レーザ素子12、第1の光アイソレータ16、SOA14、第2の光アイソレータ18、光ファイバ20の各素子の間には、ミラー、レンズ、ビームスプリッタ等の光学素子等の素子が配置されていてもよい。
[0032]
 本実施形態による光モジュール10は、上述のように、半導体レーザ素子12の出射端12bとSOA14の入射端14aとの間に第1の光アイソレータ16が配置されているとともに、SOA14の出射端14b側に第2の光アイソレータ18が配置されている。このように第1の光アイソレータ16及び第2の光アイソレータ18が配置されていることにより、本実施形態による光モジュール10では、半導体レーザ素子12及びSOA14の両素子の特性の劣化を抑制することができ、高い光出力を得ることができる。以下、この点について詳述する。
[0033]
 レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、レーザ光を増幅して出力するSOAとが互いに分離されたモジュールでは、従来、半導体レーザ素子の出射端とSOAの入射端との間、又はSOAの出射端側のみに光アイソレータが配置されていた。
[0034]
 まず、SOAの出射端側のみに光アイソレータが配置された構成では、SOAの入射端での反射光が半導体レーザ素子に戻って入射する。さらに、SOAにおいて発生したASE光が半導体レーザ素子に戻って入射する。こうしてSOAの入射端での反射光やASE光が半導体レーザ素子に戻って入射する結果、半導体レーザ素子では、ノイズが発生してレーザ特性が劣化する。
[0035]
 図2は、半導体レーザ素子の特性に対するSOAからのASE光の流入の影響を計算した一例を示すグラフである。図2に示すグラフにおいて、横軸は半導体レーザ素子の駆動電流であるレーザ電流を示し、縦軸は半導体レーザ素子から出射されるレーザ光のスペクトル線幅を示している。図2には、半導体レーザ素子にSOAからのASE光の流入がある場合とない場合とを示している。
[0036]
 図2に示すように、半導体レーザ素子にSOAからのASE光の流入がある場合は、ASE光の流入がない場合と比較して、レーザ電流の全範囲にわたって、レーザ光のスペクトル線幅が増加してレーザ特性が劣化している。
[0037]
 一方、半導体レーザ素子の出射端とSOAの入射端との間のみに光アイソレータが配置された構成では、コネクタ等の端面における反射光がSOAに戻って入射する。こうして反射光がSOAに戻って入射する結果、SOAでは、上述した半導体レーザ素子の特性劣化とは異なるメカニズムによりSOAの出力が低下する。
[0038]
 図3は、SOAの特性に対する反射による戻り光の影響を計算した一例を示すグラフである。図3に示すグラフにおいて、横軸はSOAの駆動電流であるSOA電流を示し、左側縦軸はSOAの出力を示している。図3には、反射がない場合と、3.5%の反射がある場合とを示している。さらに、図3には、反射のない場合の出力に対する反射がある場合の出力の比率を示している。図3に示すグラフの右側縦軸はこの比率を示している。
[0039]
 図3に示す計算例によると、3.5%の反射がある場合、SOAの出力は、その反射率よりも大きい比率で低下している。SOAの出力は、最大で40%弱低下している。このようにSOAの出力が反射による戻り光のために低下するのは、反射による戻り光としてSOAの出射端に入射してSOAの入射端に向かってSOAの後方に伝播する光があると、この後方に伝播する光をSOAが増幅するためである。SOAの後方に伝播する光の増幅にSOAに注入したキャリアが消費されると、SOAが本来増幅すべき前方に伝播する光の増幅に用いうる注入キャリアが減少する。その結果、SOAの効率が劣化してSOAの出力が低下する。図3では、3.5%の反射の場合を示しているが、反射率が変動するとSOAの出力も変動することになる。SOAの出力が変動すると、出力光が伝播する光ファイバから空気中に出力光が出力される際のフレネル反射等のために、光モジュールの特性の評価が困難になるという問題がある。
[0040]
 これらに対して、本実施形態による光モジュール10では、第1の光アイソレータ16により、反射による戻り光やSOA14からのASE光を遮断又は減衰することができ、上記のような半導体レーザ素子12の特性劣化を抑制することができる。さらに、第2の光アイソレータ18により、反射による戻り光を遮断又は減衰することができ、上記のようなSOA14の特性劣化を抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、光モジュール10の特性の劣化を抑制することができ、高い光出力を得ることができる。
[0041]
 第1の光アイソレータ16のアイソレーションは、好ましくは以下のように設定することができる。
[0042]
 図4は、第1の光アイソレータ16のアイソレーションと半導体レーザ素子12のレーザ光のスペクトル線幅との関係を示すグラフである。図4に示すグラフにおいて、横軸は第1の光アイソレータ16のアイソレーションを示し、縦軸は半導体レーザ素子12のレーザ光のスペクトル線幅を示している。
[0043]
 図4に示すグラフによれば、第1の光アイソレータ16のアイソレーションが0dBから30dBまでは、第1の光アイソレータ16のアイソレーションが大きくなるに従って、半導体レーザ素子12のレーザ光のスペクトル線幅が狭くなっている。第1の光アイソレータ16のアイソレーションが30dB以上になると、アイソレーションの大きさによらず、半導体レーザ素子12のレーザ光のスペクトル線幅はほぼ一定になっている。
[0044]
 したがって、半導体レーザ素子12を安定して駆動して狭いスペクトル線幅のレーザ光を得るためには、第1の光アイソレータ16のアイソレーションを30dB以上に設定することが好ましい。なお、第1の光アイソレータ16のアイソレーションの上限は、特に限定されるものではないが、工業的な入手可能性の観点等からは80dB以下であることが現実的である。
[0045]
 他方、また、第2の光アイソレータ18のアイソレーションは、好ましくは以下のように設定することができる。
[0046]
 図5は、第2の光アイソレータ18のアイソレーションと光出力との関係を示すグラフである。図5に示すグラフにおいて、横軸はSOA14の駆動電流であるSOA電流を示し、縦軸は光モジュール10の光出力を示している。なお、光モジュール10の光出力は、光ファイバ20の出射端20bでのレーザ光の出力である。図5には、アイソレーションが0dB、5dB、15dB及び25dBの場合をそれぞれ示している。
[0047]
 図5に示すグラフによれば、第2の光アイソレータ18のアイソレーションが0dBから15dBまでは、第2の光アイソレータ18のアイソレーションが大きくなるに従って、光モジュール10の光出力が大きくなっている。第2の光アイソレータ18のアイソレーションが15dB以上になると、アイソレーションの大きさによらず、同一のSOA電流について光モジュール10の光出力はほぼ一定になっている。また、第2の光アイソレータ18のアイソレーションが0dB及び5dBの場合は、SOA電流の変化により光モジュール10の光出力が大きく増減する揺らぎが見られ、光出力が不安定になっている。一方、第2の光アイソレータ18のアイソレーションが15dB及び25dBの場合は、光モジュール10の光出力にそのような揺らぎは見られず、光出力が安定している。
[0048]
 したがって、SOA14を安定して駆動して高い光出力を得るためには、第2の光アイソレータ18のアイソレーションを15dB以上に設定することが好ましい。また、光出力を分岐して、光出力をモニタする場合で、わずかな光を分岐して微弱な光をモニタする場合は、光出力のわずかな変動でも影響を受ける場合があるので、第2の光アイソレータ18のアイソレーションを30dB以上に設定することがより好ましい。なお、第2の光アイソレータ18のアイソレーションの上限は、特に限定されるものではないが、第1の光アイソレータ16と同様、工業的な入手可能性の観点からは80dB以下であることが現実的である。
[0049]
 図6は、本実施形態による光モジュール10の光出力とSOA電流との関係の一例を示すグラフである。図6では、第1の光アイソレータ16及び第2の光アイソレータ18を有する本実施形態の場合(「第2の光アイソレータあり」)と、両光アイソレータのうちの第2の光アイソレータ18のない場合(「第2の光アイソレータなし」)の場合とを示している。
[0050]
 図6に示すように、SOA電流の全範囲にわたって、第1の光アイソレータ16及び第2の光アイソレータ18を有する本実施形態の場合は、第2の光アイソレータ18のない場合と比較して、光出力が大きくなっている。このように、本実施形態によれば、光モジュール10の光出力を向上することができ、高い光出力を得ることができる。換言すれば、本実施形態によれば、同一の光出力をより低いSOA電流で得ることができ、光モジュール10の消費電力を低減することができる。
[0051]
 また、図7は、本実施形態による光モジュール10の偏波消光比とSOA電流との関係の一例を示すグラフである。図7では、図6と同様、本実施形態の場合(「第2の光アイソレータあり」)と、第2の光アイソレータ18のない場合(「第2の光アイソレータなし」)の場合とを示している。
[0052]
 図7に示すように、第2の光アイソレータ18がない場合は、SOA電流の変化により光モジュールの偏波消光比が大きく増減する揺らぎが見られ、偏波消光比が不安定になっている。一方、第1の光アイソレータ16及び第2の光アイソレータ18を有する本実施形態の場合は、光モジュール10の偏波消光比にそのような揺らぎは見られず、偏波消光比が安定している。このように、本実施形態によれば、安定した偏波消光比を得ることができる。
[0053]
 以上のとおり、本実施形態によれば、光モジュール10の特性の劣化を十分に抑制することができ、高い光出力を得ることができる。
[0054]
 [第2実施形態]
 本発明の第2実施形態による光モジュールについて図8を用いて説明する。図8は、本実施形態による光モジュールを示す概略図である。なお、上記第1実施形態による光モジュールと同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
[0055]
 本実施形態による光モジュールの基本的構成は、第1実施形態による光モジュール10の構成とほぼ同様である。本実施形態による光モジュールは、第2の光アイソレータ18が配置される位置の点で第1実施形態による光モジュール10とは異なっている。
[0056]
 図8に示すように、本実施形態による光モジュール210において、第2の光アイソレータ18は、第1実施形態とは異なり、保持部材24に保持されておらず、パッケージ22に収容されている。
[0057]
 パッケージ22に収容された第2の光アイソレータ18は、SOA14の出射端14b側、すなわち、SOA14の出射端14bと光ファイバ20の入射端20aとの間に配置されている。
[0058]
 本実施形態のように、第2の光アイソレータ18は、必ずしもパッケージ22外に配置されている必要はなく、パッケージ22内に配置されていてもよい。
[0059]
 [第3実施形態]
 本発明の第3実施形態による光モジュールについて図9を用いて説明する。図9は、本実施形態による光モジュールを示す概略図である。なお、上記第1及び第2実施形態による光モジュールと同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
[0060]
 本実施形態による光モジュールの基本的構成は、第1実施形態による光モジュール10の構成とほぼ同様である。本実施形態による光モジュールは、第2の光アイソレータ18が、光ファイバ20内に設けられたインライン型の光アイソレータになっている点で、第1実施形態による光モジュール10とは異なっている。
[0061]
 図9に示すように、本実施形態による光モジュール310では、第1実施形態による第2の光アイソレータ18が、光ファイバ20の途中に設けられたインライン型の光アイソレータになっている。
[0062]
 インライン型の第2の光アイソレータ18は、第1実施形態による第2の光アイソレータ18と同等の機能を有している。インライン型の第2の光アイソレータ18は、SOA14の出射端14bからその外部の光ファイバ20の入射端20aに入射してその出射端20bに向かう第5の方向のレーザ光を透過し、この第5の方向とは逆方向の第6の方向のレーザ光を遮断又は減衰する。インライン型の第2の光アイソレータ18は、光ファイバ20の入射端20aに入射してその出射端20bに向かうレーザ光が入射する入射端18aと、光ファイバ20の出射端20bに向かうレーザ光を透過して出射する出射端18bとを有している。
[0063]
 光ファイバ20に設けられたインライン型の第2の光アイソレータ18も、第1実施形態と同様に、反射による戻り光を遮断又は減衰することができ、SOA14の特性劣化を抑制することができる。なお、インライン型の第2の光アイソレータ18のアイソレーションも、第2の光アイソレータ18と同様に設定することができる。
[0064]
 本実施形態のように、第2の光アイソレータ18が、光ファイバ20に設けられたインライン型の光アイソレータになっていてもよい。
[0065]
 [第4実施形態]
 本発明の第4実施形態による光モジュールについて図10A及び図10Bを用いて説明する。図10A及び図10Bは、本実施形態による光モジュールにおける素子の配置を示す概略図である。なお、上記第1乃至第3実施形態による光モジュールと同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
[0066]
 上記第1乃至第3実施形態においては、第1の光アイソレータ16及び第2の光アイソレータ18を傾斜して配置することができる。これにより、第1の光アイソレータ16の入射端16aの端面における反射による戻り光が半導体レーザ素子12に入射したり、第2の光アイソレータ18の入射端18aの端面における反射による戻り光がSOA14に入射したりするのを抑制することができる。本実施形態では、第1の光アイソレータ16及び第2の光アイソレータ18を傾斜して配置する場合について詳述する。
[0067]
 図10Aは、光モジュール10において配置された半導体レーザ素子12、第1の光アイソレータ16、SOA14及び第2の光アイソレータ18を、これらが配置された配置面の上方から見た平面図である。図10Bは、光モジュール10において配置された半導体レーザ素子12、第1の光アイソレータ16、SOA14及び第2の光アイソレータ18を、これらが配置された配置面の側方から見た側面図である。
[0068]
 図10A及び図10Bに示すように、第1の光アイソレータ16は、半導体レーザ素子12に対して相対的に傾斜して配置されている。すなわち、第1の光アイソレータ16は、第1の光アイソレータ16の入射端16aの端面に対する半導体レーザ素子12からのレーザ光の入射方向が、第1の光アイソレータ16の入射端16aの端面の法線方向に対して傾斜するように、傾斜して配置されている。
[0069]
 このように第1の光アイソレータ16が傾斜して配置されていることにより、第1の光アイソレータ16の入射端16aの端面での反射による戻り光が、半導体レーザ素子12に入射するのを抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子12の特性劣化をさらに抑制することができる。
[0070]
 また、図10A及び図10Bに示すように、第2の光アイソレータ18は、SOA14に対して相対的に傾斜して配置されている。すなわち、第2の光アイソレータ18は、第2の光アイソレータ18の入射端18aの端面に対するSOA14からの増幅されたレーザ光の入射方向が、第2の光アイソレータ18の入射端18aの端面の法線方向に対して傾斜するように、傾斜して配置されている。
[0071]
 このように第2の光アイソレータ18が傾斜して配置されていることにより、第2の光アイソレータ18の入射端18aの端面での反射による戻り光が、SOA14に入射するのを抑制することができる。これにより、SOA14の特性劣化をさらに抑制することができる。
[0072]
 なお、第2及び第3実施形態においても、本実施形態と同様に第1の光アイソレータ16及び第2の光アイソレータ18を傾斜して配置することができる。
[0073]
 [第5実施形態]
 本発明の第5実施形態による光モジュールについて図11A及び図11Bを用いて説明する。図11A及び図11Bは、本実施形態による光モジュールに用いられる偏波無依存型の光アイソレータを示す概略図である。なお、上記第1乃至第4実施形態による光モジュールと同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
[0074]
 上記第1乃至第4実施形態において、例えば、コネクタ等の端面における反射光等のように光モジュールに戻る戻り光の偏光状態が一定でない場合がありうる。このような場合、第1乃至第4実施形態において、偏光依存型の第1及び第2の光アイソレータ16、18に代えて、偏光無依存型の光アイソレータを用いることできる。本実施形態では、偏光依存型の第2の光アイソレータ18に代えて偏光無依存型の光アイソレータを用いた場合について説明する。
[0075]
 図11A及び図11Bに示すように、偏光無依存型の光アイソレータ518は、複屈折結晶530と、ファラデー素子532と、1/2波長板534と、複屈折結晶536とを有している。複屈折結晶530、ファラデー素子532、1/2波長板534及び複屈折結晶536は、光アイソレータ518の入射端518a側から出射端518b側に向かってこの順に並んで配置されている。なお、図11Aは、偏光無依存型の光アイソレータ518に対して、入射端518aに順方向の光Lfが入射した場合を示している。また、図11Bは、偏光無依存型の光アイソレータ518に対して、出射端518bに光Lfとは逆方向の光Lrが入射した場合を示している。
[0076]
 図11Aに示すように、順方向の光Lfは、入射端518aから複屈折結晶530に入射すると、常光線と異常光線との2つの光線に分離される。複屈折結晶530で分離された2つの光線は、ファラデー素子532及び1/2波長板534により順次偏光が回転されることにより常光線と異常光線とが入れ替わって複屈折結晶536に入射する。この結果、ファラデー素子532及び1/2波長板534を順次経て複屈折結晶536に入射した2本の光線は、複屈折結晶536により合波されて、順方向の光Lfとして出射端518bから出射される。
[0077]
 一方、図11Bに示すように、逆方向の光Lrは、出射端518bから複屈折結晶536に入射すると、常光線と異常光線との2本の光線に分離される。複屈折結晶536で分離された2本の光線は、1/2波長板534及びファラデー素子532により順次偏光が回転されるが、ファラデー素子532が光の入射方向によらず同一方向に偏光を回転する。このため、1/2波長板534及びファラデー素子532を順次経て複屈折結晶530に入射した2本の光線は、複屈折結晶530で合波されずに、光アイソレータ518の筐体(不図示)に吸収される等して、入射端518aからの出射が阻止される。
[0078]
 上述した偏光無依存型の光アイソレータ518を、第1乃至第4実施形態における第2の光アイソレータ18に代えて用いることもできる。
[0079]
 なお、第1乃至第4実施形態における第1の光アイソレータ16についても、これに代えて上記と同様の偏光無依存型の光アイソレータを用いることもできる。
[0080]
 [第6実施形態]
 本発明の第6実施形態による光モジュールについて図12を用いて説明する。図12は、本実施形態による光モジュールを示す概略図である。なお、上記第1乃至第5実施形態による光モジュールと同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
[0081]
 上記第1乃至第5実施形態による光モジュールおいては、半導体レーザ素子12に対しては、そのレーザ光を変調する光変調器が設けられていてもよい。本実施形態では、第1実施形態において、光変調器が設けられている場合について説明する。
[0082]
 図12に示すように、本実施形態による光モジュール610は、第1実施形態による光モジュール10の構成に加えて、さらに光変調器640を有している。光変調器640は、パッケージ22に収容されている。また、光変調器640は、半導体レーザ素子12の出射端12bと第1の光アイソレータ16の入射端16aとの間に配置されている。
[0083]
 光変調器640は、入射端640a及び出射端640bを有し、半導体レーザ素子12の出射端12bから出射されたレーザ光が、入射端640aに入射されるように配置されている。光変調器640は、入射端640aに入射されたレーザ光を変調して出射端640bから出射する光変調素子として機能する。第1の光アイソレータ16は、光変調器640により変調されたレーザ光が入射端16aに入射するように配置されている。
[0084]
 光変調器640は、基板642と、基板642上に形成された例えばマッハツェンダ型光導波路等の光変調機能を有する光導波路644とを有している。光変調器640は、その変調方式が特に限定されるものではなく、レーザ光に対して、例えば強度変調、位相変調等を行うものである。
[0085]
 また、光変調器640は、半導体レーザ素子12と同一基板上にモノリシックに設けられていてもよいし、半導体レーザ素子12とは分離されて設けられていてもよい。
[0086]
 本実施形態のように、光モジュール610がさらに光変調器640を有していてもよい。なお、第2乃至第5実施形態においても、上記と同様に光変調器640を設けることができる。
[0087]
 [変形実施形態]
 本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。
[0088]
 例えば、上記実施形態では、第1の光機能素子として半導体レーザ素子12を用いた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第1の光機能素子は、反射等による戻り光やASE光による影響を受けうる光機能を有するものであればよい。第1の光機能素子としては、半導体レーザ素子のほか、発光ダイオード素子等の発光素子であってもよい。また、第1の光機能素子は、発光素子のみならず、PLC(Planar Lightwave Circuit)等の光導波路、光変調器、光ミキサ等であってもよい。
[0089]
 また、上記実施形態では、第2の光機能素子としてSOA14を用いた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第2の光機能素子は、反射等による戻り光の影響を受けうる機能であって、入射された光を増幅して出射する機能を有するものであればよい。

符号の説明

[0090]
10、210、310、610…光モジュール
12…半導体レーザ素子
14…SOA
16…第1の光アイソレータ
18…第2の光アイソレータ
20…光ファイバ
22…パッケージ
24…保持部材
26…筒状部材

請求の範囲

[請求項1]
 出射端を有し、前記出射端から光を出射する第1の光機能素子と、
 入射端及び出射端とを有し、前記第1の光機能素子の前記出射端から出射された前記光が前記入射端に入射され、前記入射端に入射された前記光を増幅して前記出射端から出射する第2の光機能素子と、
 前記第1の光機能素子の前記出射端と前記第2の光機能素子の前記入射端との間に配置され、前記第1の光機能素子の前記出射端から前記第2の光機能素子の前記入射端に向かう第1の方向の光を透過し、前記第1の方向とは逆方向の第2の方向の光を遮断又は減衰する第1の光非相反素子と、
 前記第2の光機能素子の前記出射端の側に配置され、前記第2の光機能素子の前記出射端から外部に向かう第3の方向の光を透過し、前記第3の方向とは逆方向の第4の方向の光を遮断又は減衰する第2の光非相反素子と
 を有することを特徴とする光モジュール。
[請求項2]
 前記第2の光機能素子の前記出射端に光学的に接続された光ファイバを有する
 ことを特徴とする請求項1記載の光モジュール。
[請求項3]
 前記光ファイバが、偏波保持光ファイバ又はシングルモード光ファイバである
 ことを特徴とする請求項2記載の光モジュール。
[請求項4]
 前記第1の光機能素子が、発光素子である
 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光モジュール。
[請求項5]
 前記第1の光機能素子が、半導体レーザである
 ことを特徴とする請求項4記載の光モジュール。
[請求項6]
 前記第1の光機能素子の前記出射端から出射された前記光を変調する光変調素子をさらに有する
 ことを特徴とする請求項4又は5に記載の光モジュール。
[請求項7]
 前記第2の光機能素子が、半導体光増幅器である
 ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光モジュール。
[請求項8]
 前記第1の光非相反素子が、第1の光アイソレータであり、
 前記第2の光非相反素子が、第2の光アイソレータである
 ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光モジュール。
[請求項9]
 前記第1の光アイソレータが、20dB以上のアイソレーションを有する
 ことを特徴とする請求項8記載の光モジュール。
[請求項10]
 前記第2の光アイソレータが、15dB以上のアイソレーションを有する
 ことを特徴とする請求項8又は9に記載の光モジュール。
[請求項11]
 前記第2の光アイソレータが、30dB以上のアイソレーションを有する
 ことを特徴とする請求項10記載の光モジュール。
[請求項12]
 前記第1の光機能素子と、前記第2の光機能素子とを収容する筐体を有し、
 前記筐体が、少なくとも前記第1の光非相反素子を収容する筐体を有する
 ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光モジュール。
[請求項13]
 前記筐体が、前記第1の光非相反素子と前記第2の光非相反素子とを収容する
 ことを特徴とする請求項12記載の光モジュール。
[請求項14]
 前記筐体が、前記第1の光非相反素子を収容し、
 前記第2の光非相反素子を収容する他の筐体をさらに有する
 ことを特徴とする請求項12記載の光モジュール。
[請求項15]
 前記筐体が、前記第1の光非相反素子を収容し、
 前記第2の光非相反素子が、前記第2の光機能素子の前記出射端から出射された前記光が入射される光ファイバに設けられている
 ことを特徴とする請求項12記載の光モジュール。
[請求項16]
 前記第1の光非相反素子が、前記第1の光機能素子の前記出射端から出射された前記光が入射する入射端を有し、
 前記第1の光非相反素子の前記入射端の端面に対する前記光の入射方向が、前記第1の光非相反素子の前記入射端の前記端面の法線方向に対して傾斜するように前記第1の光非相反素子が配置されている
 ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光モジュール。
[請求項17]
 前記第2の光非相反素子が、前記第2の光機能素子の前記出射端から出射された前記光が入射する入射端を有し、
 前記第2の光非相反素子の前記入射端の端面に対する前記光の入射方向が、前記第2の光非相反素子の前記入射端の前記端面の法線方向に対して傾斜するように前記第2の光非相反素子が配置されている
 ことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の光モジュール。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10A]

[ 図 10B]

[ 図 11A]

[ 図 11B]

[ 図 12]