JP6446955B2 - 光送信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光送信モジュールに関する。

特許文献１に記載の装置は、波長の異なる複数の半導体レーザから出射されるビームの偏光方向を、波長板（wave plate）によって回転し、偏波合成フィルタ（ＰＢＣ：polarization beam combiner）によって偏光方向の違いを利用して合波する装置を開示している。特許文献１の装置はアイソレータを備え、アイソレータはパッケージの中に搭載される。

国際公開第２０１２／１００２０９号パンフレット

ＬＤ（Laser Diode）から出射した信号光が、光学部品やファイバ端面など反射されてＬＤへ戻ると、ＬＤの出力変動の原因となる。光送信モジュールにおいて、アイソレータは戻り光を遮断するために用いられ、光路上に光アイソレータが挿入される。光アイソレータには、入射光が直線偏光の場合に機能する偏波依存型光アイソレータ（ＰＤＩ：Polarization Dependent Isolator）と、入射光の偏光に依存しない偏波無依存型光アイソレータ（ＰＩＩ：Polarization Independent Isolator）とがある。前者は戻り光をほぼ遮断するのに対し、後者は戻り光の光軸を出射光の光軸から逸らすことにより、戻り光が光源（ＬＤ）に入るのを抑制する。

送信モジュールにおいては、複数のＬＤを一列に配置しそれぞれのＬＤの出射光を合波して出力する。偏波無依存型アイソレータを合波後の出射光の光軸に挿入した場合、戻り光が、その光軸が逸らされたといっても、対象とするＬＤに隣接、あるいは、離れて搭載されたＬＤに影響を与える可能性がある。一方、波長間隔の狭い複数の光信号を合波する場合、波長分割多重（Wavelength DivisionMultiplexing: ＷＤＭ）フィルタのみを用いた場合には、その波長合成特性に限界がある。そこで、偏波合成フィルタを組み合わせて、ＷＤＭフィルタの合波特性を補償する構成が知られている。しかしながら、偏波合成フィルタを用いる光学系では、複数の信号光の偏光方向が直交する時があり、偏波依存型アイソレータを光路上に挿入するには、アイソレータを通過する信号光の偏光方向に留意する必要がある。

本出願に係る光送信モジュールは、偏光方向が一致する第１、第２の信号光を出射する第１、第２の光源と、この第１、第２の信号光を偏波合成する偏波合成器と、第１、第２の光源と偏波合成器との間に設けられたアイソレータと、アイソレータと偏波合成器との間に設けられ、第１もしくは第２のいずれか一方の信号光の偏光方向を９０°回転する半波長板を備える。アイソレータはその光出力段に波長板を備えた偏波依存型アイソレータであり、この波長板は第１、第２の信号光の偏光方向をともに４５°回転させる半波長板である。

また、本出願に係る別の光送信モジュールは、偏光方向が一致する第１、第２の信号光を出射する第１、第２の光源と、この第１、第２の信号光を偏波合成する偏波合成器と、第１、第２の光源と偏波合成器との間に設けられたアイソレータを備える。そして、このアイソレータは第１の信号光に対する第１のエレメントと第２の信号光に対する第２のエレメントを含み、第１のエレメントが偏波合成器に向けて出力する第１の信号光の偏光方向と、第２のエレメントが偏波合成器に向けて出力する第２の信号光の偏光方向が直交している、特徴を有する。

本発明によれば、アイソレーション特性が向上された光送信モジュールを提供できる。

図１は、第１の実施形態に係る波長多重光送信モジュールの内部構成を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る光送信モジュールの光学系を示す模式図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は４つの波長に対するそれぞれのＷＤＭフィルタの透過率を模式的に示す図であり、図３（Ｃ）は二つの偏波光に対するＰＢＣの透過を示す図である。 図４は、ＰＢＣの構成を示す図である。 図５は、第２の実施形態に係る波長多重光送信モジュールの他の構成を模式的に示す図である。 図６は、アイソレータの機能とアイソレータに搭載された波長板の機能を説明する図である。 図７は、第３の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。

本発明の実施形態に係る波長多重光送信モジュール１の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。以下、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１、２を参照して第１の実施形態に係る波長多重光送信モジュール１の構成を説明する。図１は本発明に係る光送信モジュール１の内部を示す斜視図であり、図２は光送信モジュール１の光学系を模式的に示す。波長多重光送信モジュール１は箱型のパッケージを有し、その一側面１５０に集光レンズ８を含む外部ファイバへの光結合部、当該一側面と対向する面に外部と電気的に接続されるプラグ１２０を有する。パッケージ底面には熱電変換素子（Thermo-electric Cooler：ＴＥＣ）１１０を搭載しており、当該ＴＥＣ上にキャリア１６０を介して複数の半導体レーザ（Laser Diode：ＬＤ）およびレンズ等を含む光学部品を搭載している。なお、パッケージ内部にプラグ１２０に電気的に接続され、ＬＤを駆動する駆動回路を搭載することもできる。

キャリア１６０は、半導体レーザ１ａ〜１ｄ、第１の集光レンズ群１３０、サブマウント１４２を介して複数のモニタフォトダイオード（monitor photodiode：ｍＰＤ）１４０、コリメートレンズ２ａ〜２ｄ、ミラー３、第１、２のＷＤＭフィルタ４ａ、４ｂ、アイソレータ５、波長板６、偏波合成器（Polarization Beam Combiner：ＰＣＢ）７を搭載する。

半導体レーザ（Laser Diode：ＬＤ）１ａ〜１ｄは光送信モジュール１の長軸に交差する方向に沿って順に配置されてこの長軸に沿った方向にそれぞれ信号光Ｓ１〜Ｓ４を出力する。これら信号光Ｓ１〜Ｓ４はそれぞれ異なる波長λ１〜λ４を有し、好ましくは、波長λ１〜λ４はＬＡＮＷＤＭ（Local Area NetworkWavelength Division Multiplexing）の波長グリッドの何れかにそれぞれ一致している。さらに、これら波長λ１〜λ４はλ１＜λ２＜λ３＜λ４の関係を満たしていることが好ましいが、当該関係に制限されることはない。また、ＬＤ１ａ〜１ｄが所謂端面発光型のデバイスであり、キャリア１６０上にその主面が平行となる様に配置されている場合には、活性層に平行な方向にその出力光は偏光しており、結果、信号光Ｓ１〜Ｓ４は全てキャリア１６０の主面と平行に偏光している。

第１の集光レンズ群１３０はＬＤ１ａ〜１ｄと同数の集光レンズを含み、それぞれＬＤ１ａ〜１ｄの出力光を一点に集光する。当該一点はコリメートレンズ２ａ〜２ｄのＬＤ型の焦点と一致している。この光学系により、コリメートレンズ２ａ〜２ｄがＬＤ１ａ〜１ｄの出力光を直接受ける系に比較し、光学系全体のトレランスを拡げることが可能となる。ｍＰＤ１４０はＬＤ１ａ〜１ｄと同数の受光素子を含み、それらはサブマウント１４２に搭載され第１の集光レンズ群１３０の出射光の一部を検知する。すなわち、サブマウント１４２は、ＬＤ１ａ〜１ｄの出力光に対して実質透明で三角柱形状の二つの材料を光学的に張り合わせて形成されている。二つの材料の界面がハーフミラーとして機能し、ＬＤ１ａ〜１ｄの出射光の一部をキャリア１６０の法線方向に出力し、ｍＰＤ１４０はこの一部の光を受光する。

コリメートレンズ２ａ〜２ｄは、この様にＬＤ１ａ〜１ｄから出射された信号光Ｓ１〜Ｓ４それぞれをコリメート光ＣＬ１〜ＣＬ４に変換して出力する。ミラー３は、コリメートレンズ２ａから出射されたコリメート光ＣＬ１を第１のＷＤＭフィルタ４ａに向けて、コリメートレンズ２ｃから出射されたコリメート光ＣＬ３を第２のＷＤＭフィルタ４ｂに向けてそれぞれ反射する。

第１のＷＤＭフィルタ４ａは、波長λ１において高い反射率（小さい透過率）の、波長λ３において高い透過率（小さい反射率）の光学特性を有する。すなわち、コリメート光ＣＬ１の実質その全てを反射し、コリメート光ＣＬ３の実質その全てを透過する。その結果、第１のＷＤＭフィルタの出力コリメート光ＣＬ５は二つのコリメート光ＣＬ１、ＣＬ３の合波光となる。第２のＷＤＭフィルタ４ｂは、波長λ２において大きな反射率（小さな透過率）、波長λ４において大きな透過率（小さな反射率）の光学特性を有する。すなわち、コリメート光ＣＬ２の実質その全てを反射し、コリメート光ＣＬ４の実質その全てを透過する。従って、第２のＷＤＭフィルタの出力コリメート光ＣＬ６は二つコリメート光、ＣＬ２、ＣＬ４、の波長多重光である。ここで、第１の集光レンズ群１３０、コリメートレンズ２ａ〜２ｄ、ミラー３、二つのＷＤＭフィルタ４ａ、４ｂは信号光Ｓ１〜Ｓ４の偏光状態に影響を与えない。すなわち、コリメート光ＣＬ５，ＣＬ６は、依然キャリア１６０の主面に平行な方向に偏光している。

アイソレータ５は、いわゆる偏波依存型のアイソレータである。アイソレータ５は、二つのＷＤＭフィルタ４ａ、４ｂがそれぞれ出力するコリメート光ＣＬ５、ＣＬ６をＰＢＣ７に向けてコリメート光ＣＬ７、ＣＬ８として出力し、逆方向からの光、すなわち、ＰＢＣ７側から入射する迷光がＷＤＭフィルタ４ａ、４ｂに向かうのを遮断する。出力コリメート光ＣＬ７，ＣＬ８は、入力コリメート光ＣＬ５、ＣＬ６と同じ方向（キャリア１６０の主面に平行な方向）に偏光している場合と、それと直交する方向（キャリア１６０の主面の法線方向）に偏光している場合がある。以下、図２の説明においてはアイソレータ５の出力コリメート光ＣＬ７、ＣＬ８は入力コリメート光ＣＬ５、ＣＬ６と同じ偏光方向を含むものとする。アイソレータ５の詳細は後述する。

波長板６はλ／２波長板でありその結晶軸を入力光の偏光方向に対して４５°の角度で配置され、入力光の偏光を９０度回転した偏光を有する光を出力する。すなわち、コリメート光ＣＬ７を入力しコリメート光ＣＬ７の偏光方向（図２の例ではキャリア１６０の主面に平行な方向）を９０°回転させキャリア１６０の主面に直交する方向に偏光したコリメート光ＣＬ９を出力する。

ＰＢＣ７は、母材７１、母材の第１の面７ａ（光出射面）に反射膜７３と低反射膜（Anti-Reflection：ＡＲ）７５を、第２の面７ｂ（光入射面）にＡＲ膜７２と偏波合成フィルタ７４を含む。ＰＢＣ７は、コリメート光ＣＬ８とコリメート光ＣＬ９とを偏波合成し、コリメート光ＣＬ１１を集光レンズ８に向けて出力する。

図３を参照して、二つのＷＤＭフィルタ４ａ、４ｂと、偏波合成フィルタ７４の光学特性を説明する。図３（Ａ）は第１のＷＤＭフィルタ４ａの透過率を示す図であり、図３（Ｂ）は第２のＷＤＭフィルタ４ｂの透過率を示す図である。図３（Ｃ）は、ＰＢＣ７の偏波合成フィルタ７４の透過率を示す図である。それぞれの縦軸は透過率を［ｄＢ］で表している。入射光（コリメート光ＣＬ１〜ＣＬ４）は、有効帯域Ｗ１を有する。図３（Ａ）を参照すると、第１のＷＤＭフィルタ４ａは、波長λ３、λ４の光を透過し、波長λ１の光を反射する。図３（Ｂ）を参照すると、第２のＷＤＭフィルタ４ｂは、波長λ４の光を透過し、波長λ１、λ２の光を反射する。第１のＷＤＭフィルタ４ａは波長λ２において有意な反射率と有意な透過率を示し、一方、第２のＷＤＭフィルタ４ｂは波長λ３において有意な反射率と有意な透過率を示す。しかしながら、第１のＷＤＭフィルタ４ａは信号光Ｓ２（波長λ２）に無関係であり（入射せず）、第２のＷＤＭフィルタ４ｂは信号光Ｓ３（波長λ３）に無関係である。従って、二つのＷＤＭフィルタ４ａ、４ｂは、その透過率において急峻な遮断特性を必要としない。

偏波合成フィルタ７４は、第１の方向に偏光するコリメート光ＣＬ８に対しては全ての波長（λ１〜λ４）において大きな透過率（等価的に小さな反射率）、第１の方向と直交する方向に偏光するコリメート光ＣＬ９に対しては全ての波長（λ１〜λ４）において大きな反射率（等価的に小さな透過率）の光学特性を有する。ここで、第１の方向は、入射光の光軸と偏波合成フィルタの入射面についての法線とで形成される仮想面に平行な方向（ｐ波）の場合、もしくは当該仮想面に直交する面に平行な方向（ｓ波）の何れかである。図１、２に示す実施の形態では、波長λ１、λ３のコリメート光ＣＬ９を反射し、波長λ２、λ４のコリメート光ＣＬ８を透過する。

図４を参照して、ＰＢＣ７について詳細に説明する。波長板６からのコリメート光ＣＬ９は、ＡＲ膜７２を透過し、反射膜７３によって全反射され、偏波合成フィルタ７４によって反射され、ＡＲ膜７５を透過する。ＡＲ膜７２、母材７１、反射膜７３は入射コリメート光ＣＬ９の偏光状態に影響を及ぼさない。一方、アイソレータ５からのコリメート光ＣＬ８は、偏波合成フィルタ７４を透過し、ＡＲ膜７５を透過する。二つの入射コリメート光ＣＬ８、ＣＬ９の偏光は互いに直交しているので、すなわち、入射コリメート光ＣＬ８はｓ波もしくはｐ波の何れか一方であり、入射コリメート光ＣＬ９はｓ波、ｐ波の他方であるので、偏波合成フィルタ７４から出力される合波光ＣＬ１１は、実質二つの入射コリメート光ＣＬ８、ＣＬ９を合成したものとなる。

以上説明した波長多重光送信モジュール１において、アイソレータ５は、ＷＤＭフィルタ４ａ，４ｂとＰＢＣ７との間に設けられている。従って、半導体レーザ１ａ〜１ｄに到達するＰＢＣ７側からの戻り光を抑制できるので、この戻り光が雑音光となって半導体レーザ１ａ〜１ｄの出射光のコヒーレンシーの劣化を抑制することができる。

図２の光学系の変形例（第２の実施形態）を図５に示す。波長多重光送信モジュール３０は、図２の波長板６を取り除きその機能をアイソレータ５１において実現したものである。アイソレータ５１は、二つの磁石５ｂ１、５ｂ２の間に二つのエレメント５１_１、５１_２を搭載する。それぞれのエレメントは２枚の偏光子（５ａ１_１、５ａ２_１）、（５ａ１_２、５ａ２_２）、これら偏光子に挟まれたファラデー回転子、５ｃ_１、５ｃ_２、および、それぞれのエレメントの出射側に設けられた波長板５ｄ_１、５ｄ_２を含む。波長板５ｄ_１、５ｄ_２以外の構成は二つのエレメント５１_１、５１_２で同様であり、また、図２に示す第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

図６を参照して本発明の実施の形態に係るアイソレータ５、５１の機能を説明する。まず、第１の実施の形態に係るアイソレータ５について説明する。これは図６において波長板５ｄを除いた場合に相当する。図６（Ａ）を参照すると、第１の偏光子５ａ１は第１の方向（水平方向とする）Ｄ１ａに偏光した光のみを透過する偏光子である。この第１の偏光子５ａ１に水平方向に偏光した光が入射すると、第１の偏光子５ａ１はその入射光をファラデー回転子５ｃに向けて透過する。ファラデー回転子５ｃは入射光に対して実質透明の材料で構成されており、第１の偏光子５ａ１を透過した光を第２の偏光子５ａ２に向けて透過する。ここで、ファラデー回転子５ｃは二つの磁石５ｂ１、５ｂ２が形成する磁界中に置かれており、磁気／光効果により回転子を透過する光の偏光面を回転子の単位長、単位磁場当たり所定の角度Ｒだけ回転させる。従って、回転子５ｃの出力光の偏光方向Ｄ１ｂは入射光の偏光方向に対して所定角度（Ｒ）回転している。ここで、磁場の方向を回転子５ｃでの回転が光の進行方向に向かって右回転となる様に設定する。第２の偏光子５ａ２はその偏光面が水平方向に対してこの所定の角度を為す様に配置されている。従って、ファラデー回転子５ｃで偏光方向が所定角度回転された光は、その偏光方向が第２の偏光子５ａ２の偏光面と一致しているので、第２の偏光子５ａ２を透過する。

他方、逆方向の光、すなわち第２の偏光子５ａ２を透過してファラデー回転子５ｃに向かう光は、その偏光方向Ｄ１ｂが水平方向に対して所定の角度だけ回転している状態にある。そして、ファラデー回転子５ｃを通過する際に、ファラデー回転子５ｃによりさらに所定角度Ｒだけその変更方向が回転した上で第１の偏光子５ａ１に向かう。第１の偏光子５ａ１の偏光方向Ｄ１ａは水平方向に設定されており、ファラデー回転子５ｃから入力する光の偏光方向は水平方向から所定角度の２倍回転させられている状況にある。この所定角度を４５°、すなわち、ファラデー回転子５ｃを透過する間にその偏光方向が４５°回転する様に、ファラデー回転子５ｃの長さ、磁石５ｂ１、５ｂ２により形成される磁界の強さを設定することで、逆方向からの光、すなわち第２の偏光子５ａ２から入力し第１の偏光子５ａ１に向かう光は、ファラデー回転子５ｃを透過した段階でその偏光方向が第１の偏光子５ａ１の偏光面と９０°の角度を示すことになる。第１の偏光子５ａ１の変更方向は水平方向なので、この逆方向の光は第１の偏光子５ａ１を透過することなく遮断される。

本実施の形態に係るアイソレータ５１は、上記構成に加え第２の偏光子５ａ２の出力側にさらに波長板５ｄを備える。すなわち、上記の様にファラデー回転子５ｃの長さ、磁界強度を設定すると、第１の偏光子５ａ１から入射し第２の偏光子５ａ２から出力される出力光の偏光方向は水平方向に対して４５°傾いている。波長板５ｄはこの４５°の傾きを水平、もしくは垂直に変換する機能を備える。

波長板５ｄはλ／２板（半波長板）とすることができる。λ／２板はその構成材料が有する光学的ｃ軸（結晶軸）に対して、入射光の偏光方向がθの角度をなしている時に、その出力光（透過光）の偏光方向が−θの角度となる、すなわち、出力光についてその偏光方向を入力光の偏光方向に対して２θだけ回転させる。図６（Ａ）の構成において、第２の偏光子５ａ２を出射した光の偏光方向は水平方向に対して４５°の角度を有している。第２の偏光子５ａ２の出力側に半波長板５ｄを置き、かつ、この半波長板の結晶軸を水平方向に対して９０−４５／２＝６７．５°の角度をなす様に設置すると、半波長板５ｄを出射した光の偏光方向はさらに４５°回転することになるため、垂直方向に偏光した光を出力することができる。一方、図６（Ｂ）の例においては、波長板５ｄのｃ軸を水平に対して２２．５°の角度に設定すると、波長板５ｄの出射光の偏光方向を水平方向に戻すことができる。

図６（Ａ）と図６（Ｂ）の波長板５ｄはその結晶軸の設置角度のみが異なる。そして、図６（Ｂ）の波長板５ｄは、図６（Ａ）に対して第２の偏光子５ａ２を出射する光の偏光方向を軸にして１８０°回転させただけ、すなわち、表裏逆にしただけで得ることができる。また、アイソレータ５、５１の偏光子、回転子、波長板、磁石等、全ての構成要素はサブマウント５ｅ上に搭載されている。すなわち、サブマウント５ｅに各要素を搭載する工程において各要素の光軸を調整した上で、このサブマウント５ｅを光送信モジュール１のキャリア１６０上に設置することができる。

図２に示すアイソレータ５は、その出力端に図６（Ａ）もしくは図６（Ｂ）の形態の波長板５ｄを設けることにより、アイソレータ５の出力光の偏光方向はキャリア１６０の主面の法線方向（図６（Ａ））、もしくは、キャリア１６０の主面に平行な方向（図６（Ｂ））に設定することができる。従って、アイソレータ５の後段に設置され、コリメート光ＣＬ７のみに波長板６（λ／２板）を挿入することで、その出射光たるコリメート光ＣＬ９の偏光方向をキャリア１６０の主面に平行（図６（Ａ））、もしくは水平（図６（Ｂ））に変換し、ＰＢＣ７で二つのコリメート光ＣＬ８、ＣＬ９を偏波合成することができる。

一方、図５に示す実施の形態においては、第１のエレメント５１_１の波長板５ｄ_１については図６（Ａ）、もしくは図６（Ｂ）に描かれている形態で波長板５ｄを設置し、第２のエレメント５１_２の波長板５ｄを他方の形態で設置することで、アイソレータ５１からの二つの出射コリメート光、ＣＬ８、ＣＬ９の偏光方向を前者（ＣＬ８）についてはキャリア１６０の主面に垂直（ｓ波）もしくは平行（ｐ波）に、後者（ＣＬ９）についてはキャリア１６０の主面に平行（ｐ波）もしくは垂直（ｓ波）に設定することができる。

以下、第３の実施形態について説明する。ＭＺ型変調器（ＭＺ：Mach-Zehnder）により生成される位相変調された二つの光信号を偏波合成して出力する多値変調器モジュールは、この二つの光信号のうち、一方を半波長板によってその偏光方向を９０度回転し、他方の光信号（Ｘ偏波の光信号光）と偏波合成フィルタを備えるＰＢＣによって偏波合波して、変調信号として出力する。この時、遠端で反射された迷光がＭＺ型変調器に戻るのを防ぐために光アイソレータがモジュール内に組み込まれる。が、変調器モジュールの出力光は偏波合波されているため、一般的には偏波無依存型の光アイソレータが必要になる。十分なアイソレーション特性を有する偏波無依存型の光アイソレータは、一般的に小型化、特にその全長を短くすることが難しく、これを光モジュールに搭載する程度に小型化した偏波無依存型アイソレータは特殊仕様となり、多値変調器モジュールのコストを圧迫する要因になる。

第３の実施形態の構造では、Ｘ偏波の側、Ｙ偏波の側の出力に対し、ＰＢＣで偏波合成する前に、平面実装タイプの偏波依存型光アイソレータを設けることで、遠端反射光が変調器に与える影響を抑制することができる。また、第３の実施形態の構造は、光アイソレータを通過した光は偏波面が４５度回転するため、Ｙ偏波の側には＋４５度、Ｘ偏波の側には−４５度偏波面を回転する波長板を追加することで、第１，２実施形態と同様の機能を実現することができる。

図７は第３の実施の形態に係る光送信モジュール８０を示す。この光送信モジュール８０は光コヒーレント通信に適用することができ、光源（半導体レーザである場合が大多数）からのＣＷ光を複数の変調信号により位相変調して出力することができる。具体的には、まず、入力ポート８６に備わるコリメータレンズにより入力ポート８６に提供されたＣＷ光をコリメート光に変換した後、第１の集光レンズでＭＺ型光変調器８１の入力ポート８１ａに結合する。ＭＺ型光変調器８１は複数（図７に示す例では二つ）のＭＺ型変調器ユニットを備えており、入力ＣＷ光を二分した後、それぞれのＣＷ光を異なる変調信号により変調する。変調された光はそれぞれＭＺ型変調器の二つの出力ポート（２２ａ、２２ｂ）から発散光として出力される。出力ポート（２２ａ、２２ｂ）はそれぞれ本発明に係る光源に対応する。

二つの出力光はそれぞれコリメートレンズ（９２ａ、９２ｂ）によりコリメート光に変換された後、本発明に係るアイソレータ５１に入力する。既に説明した様に、アイソレータ５１は二つの磁石（５ｂ１、５ｂ２）の間に二つのエレメント（５１_１、５１_２）を挟んで構成されている。各エレメントはＭＺ型変調器の側から、偏光子（５ａ１_１、５ａ１_２）、ファラデー回転子（５ｃ_１、５ｃ_２）、偏光子（５ａ２_１、５ａ２_２）、及び波長板（５ｄ_１、５ｄ_２）を有する。ＭＺ型光変調器８１が出力する変調光は大概ＭＺ型光変調器８１の基板に平行な方向に偏光しているものの、基板に垂直な方向の偏光成分を一部含む場合がある。各エレメントにおいて、ＭＺ型変調器に近い側に配置されている偏光子（５ａ１_１、５ａ１_２）は、このうちの基板に垂直な方向の偏光成分を除去し、平行方向の偏光成分のみとファラデー回転子に向けて透過する。

ファラデー回転子（５ｃ_１、５ｃ_２）はこの透過光の偏光を４５°回転する。ファラデー回転子（５ｃ_１、５ｃ_２）の磁気光学係数と、磁石（５ｂ１、５ｂ２）により生成される磁界強度、および回転子の全長に依存して偏光面の回転角度が調整される。そして、第２の偏光子（５ａ２_１、５ａ２_２）がその偏光方向を、基板に対して４５°だけ傾いた角度に配置されており、ファラデー回転子（５ｃ_１、５ｃ_２）を透過した光（偏光面が４５°回転している）を透過することができる。

この第２の偏光子（５ａ２_１，５ａ２_２）を透過した光はそれぞれの波長板（５ｄ_１、５ｄ_２）に入力する。一本の波長板５ｄ_１はその結晶軸がこの波長板の５ｄ_１を透過する光の偏光を＋４５°だけ回転する方向に設定されており、他方の波長板５ｄ_２は、その結晶軸が、透過光の偏光を−４５°だけ回転する方向に設定されている。従って、第１の波長板５ｄ_１を透過した光の偏光方向は、ファラデー回転子５ｃ_１を通過する間に４５°、波長板５ｄ_１を通過する間にさらに４５°、それぞれ基板に対して回転している。すなわち、波長板５ｄ_１を透過した光は基板に対して垂直な偏光成分だけを有する光である。他方、第２の波長板５ｄ_２が出力する光については、ファラデー回転子５ｃ_２を通過する間に４５°、第２の波長板５ｄ_２を通過する間に−４５°、それぞれその偏光面が回転する。すなわち、第２の波長板５ｄ_２が出力する光の偏光面は、基板に平行な偏光成分を有する光である。

そして、第１の波長板５ｄ_１を通過した光はミラー７Ａによりその光軸をほぼ９０°曲げられてＰＢＣ７４Ａに入力し、他方の波長板５ｄ２を通過した光は直進してＰＢＣ７４Ａに入力する。そして、ＰＢＣ７４Ａは前者の光、すなわち偏光面が基板に垂直な光については大きな反射率（等価的に小さな透過率）を有し、後者の光（偏光面が基板に平行）については大きな透過率（等価的に小さな反射率）を有しているので、二つの光を効率的に合波することができる。合波光は、出力ポート８８に内蔵されている集光レンズにより出力ファイバの端面に集光される。

以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。図５に示す第２の実施形態においては二つの偏光子、ファラデー回転子および波長板ついて、それぞれのエレメントで独立に設けていた。しかしながら、図２に示す第１の実施の形態と同様に、二つの偏光子とファラデー回転子について二つのエレメントで共通の構成とし、波長板のみエレメント毎に独立に設ける光学系であっても本発明の機能を実現することができる。あるいは、図２、図５、図７に示した偏波依存型アイソレータは、二つの磁石（５ｂ１、５ｂ２）がファラデー回転子（５ｃ_１、５ｃ_２）に印加する磁界を生成する例を示しているが、磁石の形態はこの例に束縛されんない。たとえは、一対の磁石ではなく一方の磁石のみによってもファラデー回転子に与える磁界を生成することができる。また、磁石は各エレメントの側方に配置される以外に、各エレメントに対して上方、あるいは下方に配置してもよい。あるいは、各エレメントを搭載するサブマウント５ｅを磁性体としてファラデー回転子に向けて磁界を生成してもよい。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

１…波長多重光送信モジュール、１ａ〜１ｄ…半導体レーザ、２ａ〜２ｄ…コリメートレンズ、３…ミラー、４ａ，４ｂ…ＷＤＭフィルタ、５，５１…アイソレータ、５ａ１、５ａ２、５ａ１_１、５ａ１_２、５ａ２_１、５ａ２_２…偏光子、５ｃ、５ｃ_１、５ｃ_２…ファラデー回転子、５ｂ１，５ｂ２…磁石、５ｄ、５ｄ_１、５ｄ_２……波長板、５ｅ…サブマウント、６…波長板、７…ＰＢＣ、７１…母材、７２，７５…ＡＲ膜、７３…反射膜、７４…偏波合成フィルタ、７ａ…入射面、７ｂ…出射面、８…集光レンズ、ｃ…光学軸、ＣＬ１〜ＣＬ９…コリメート光。

Claims (8)

1. 偏光方向が一致する第１、第２、第３、第４の信号光を出射する第１、第２、第３、第４の光源と、
   該第１、第３の信号光の第１の合波光を出力する第１のフィルタと、
   該第２、第４の信号光の第２の合波光を出力する第２のフィルタと、
   該第１、第２の合波光を偏波合成する偏波合成器と、
   該第１、第２のフィルタと該偏波合成器との間に設けられたアイソレータと、
   該アイソレータと該偏波合成器との間に設けられ、該第１もしくは該第２のいずれか一方の合波光の偏光方向を９０°回転する半波長板を備える光送信モジュールであって、
   該アイソレータは光出力段に波長板を備えた偏波依存型アイソレータであり、該波長板は該第１、第２の合波光の偏光方向をともに４５°回転させる半波長板であり、
   該第１、第２、第３、第４の信号光の順に波長が長くなる、光送信モジュール。
2. 該アイソレータは２枚の偏光子、該２枚の偏光子に挟まれた回転子、および該波長板を二つの磁石の間に挟んで構成されており、
   該波長板の光学的ｃ軸は、該２枚の偏光子のうち該波長板に隣接して配置された偏光子の偏光方向に対して２２．５°の角度を為している、請求項１に記載の光送信モジュール。
3. 該第１、第２、第３、第４の光源と該偏波合成器を搭載するキャリアをさらに含み、
   該２枚の偏光子、該回転子、該二つの磁石、および該波長板は共通のサブマウントを介して該キャリア上に搭載されている、請求項２に記載の光送信モジュール。
4. 偏光方向が一致する第１、第２、第３、第４の信号光を出射する第１、第２、第３、第４の光源と、
   該第１、第３の信号光の第１の合波光を出力する第１のフィルタと、
   該第２、第４の信号光の第２の合波光を出力する第２のフィルタと、
   該第１、第２の合波光を偏波合成する偏波合成器と、
   該第１、第２のフィルタと該偏波合成器との間に設けられたアイソレータを備え、
   該アイソレータは該第１の合波光に対する第１のエレメントと、該第２の合波光に対する第２のエレメントを備え、該第１のエレメントが該偏波合成器に向けて出力する合波光の偏光方向と、該第２のエレメントが該偏波合成器に向けて出力する合波光の偏光方向が直交しており、
   該第１、第２、第３、第４の信号光の順に波長が長くなる、光送信モジュール。
5. 該第１、第２のエレメントは二つの磁石の間に設置されており、さらに、それぞれ２枚の偏光子と当該２枚の偏光子に挟まれた回転子を含み、該２枚の偏光子のうち該フィルタに近接して配置された偏光子の偏光面、および、該フィルタに離間して配置された偏光子の偏光面はそれぞれ該第１、第２のエレメントについて同様であり、
   さらに、該第１、第２のエレメントはそれぞれ第１、第２の波長板を該フィルタに離間して配置された偏光子に対して該回転子の反対側に備えており、
   該第１の波長板および該第２の波長板は、光学的ｃ軸が該離間して配置された偏光子の偏光面に対してそれぞれ２２．５°、−２２．５°の角度を為す半波長板である、
   請求項４に記載の光送信モジュール。
6. 該第１のエレメント、該第２のエレメントは該２枚の偏光子と該回転子を一体化して備える、請求項５に記載の光送信モジュール。
7. 該第１、第２、第３、第４の光源と該偏波合成器を搭載するキャリアをさらに含み、
   該第１、第２のエレメント、該二つの磁石、および該第１、第２の半波長板はサブマウントを介して該キャリア上に搭載されている、請求項５に記載の光送信モジュール。
8. 該第１、第２のエレメントはサブマウント上の搭載されており、さらに、該第１、第２のエレメントに対して磁界を生成する磁石を有し、当該磁石は第１、第２のエレメントを挟んで該サブマウントの反対側に配置されている、請求項４に記載の光送信モジュール。