DE3426138A1

DE3426138A1 - Optische einwegleitung

Info

Publication number: DE3426138A1
Application number: DE19843426138
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Koganei Tokio/Tokyo Iwamura; Takyuki Kosai Shizuoka Nakano
Original assignee: FDK Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corp Fuji Electroc
Priority date: 1983-07-15
Filing date: 1984-07-16
Publication date: 1985-01-24
Anticipated expiration: 2004-07-17
Also published as: NL8402233A; GB2143337B; NL192407C; FR2549246B1; FR2549246A1; NL192407B; DE3426138C2; GB8417899D0; GB2143337A

Description

Optische Einwegleitung

Die Erfindung betrifft eine optische Einwegleitung, die insbesondere mit einem Element versehen ist, das selbst einen magneto-optischen Effekt hat und die Funktion eines Polarisators erfüllt, so daß es nicht mehr notwendig ist, einen äußeren Polarisator vorzusehen.

Eine optische Einwegieitung ist bekanntlich ein Element mit zwei Anschlüssen, das die irreversible Eigenschaft hat, daß es Licht nur in eine Richtung überträgt, während es die Lichtübertragung in die entgegengesetzte Richtung verhindert. Eine derartige optische Einwegleitung stellt den Sender eines optischen Nachrichtenverbindungssystems dar, um eine Störung durch das vom Empfänger des Systems reflektierte Licht zu vermeiden.

Bei einem optischen Oszillator wird insbesondere dann, wenn ein Halbleiterlaser als Lichtquelle verwandt wird, die Schwingung nachteilig beeinflußt, wenn der Laserstrahl von außen in den Schwingungsbereich rückreflektiert wird,was zu einer Verzerrung der Schwingungswellenform des Halbleiterlasers und zu einer mangelnden Stabilität der Wellenlänge und des Ausgangssignalpegels führt und gleichfalls den Rauschpegel erhöht. Um das zu vermeiden, ist ein optisches Nachrichtenverbindungssystem mit einer optischen Einwegleitung zwischen dem Halbleiterlaser und dem Lichtleiter bzw. dem optischen Glasfaserleiter vorgeschlagen worden.

Eine typische herkömmliche optische Einwegleitung macht vom Faraday-Effekt Gebrauch und ist in der in Fig.1A und 18 dar·

gestellten Weise mit einem ersten Polarisator 1, einem Faraday-Drehelement 2 und einem zweiten Polarisator 3 versehen, die entlang der optischen Achse X angeordnet sind.

Wenn ein Laserstrahl L1 vom Halbleiterlaser 4 zu einer optischen Glasfaserleitung 5 gelenkt wird, wie es in Fig.1A dargestellt ist, wobei die Richtung dieses Laserstrahls im folgenden als Vorwärtsrichtung bezeichnet wird, wird der Laserstrahl L1 zu linear polarisiertem Licht L2 polarisiert, wenn er durch den ersten Polarisator 1 geht. Das linear polarisierte Licht L2 wird dann durch das Faraday-Drehelement 2 unter dem Einfluß eines äußeren magnetischen Feldes H gedreht, um zu linear polarisiertem Licht L3 zu werden, dessen Polarisationsebene um beispielsweise 45° in Richtung im Uhrzeigersinn gesehen in Vorwärtsrichtung gedreht ist. Das linear polarisierte Licht L3 geht dann durch den zweiten Polarisator 3, dessen Ebene so angeordnet ist, daß sie unter 45° zur optischen Achse verläuft, so daß das Licht L3 ohne jede Polarisierung hindurchgeht, in die optische Glasfaserleitung 5.

Reflektiertes Licht L4, beispielsweise Licht, das von der Stirnfläche der optischen Faser 5 reflektiert ist und in Richtung zum Halbleiterlaser 4 zurückkommt, kann jedoch direkt durch den zweiten Polarisator 3 hindurchgehen, wird jedoch beim Durchgang durch das Faraday-Drehelement 2 in seiner Polarisationsebene um 45° in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Das linear polarisierte Licht L5, das vom Faraday-Drehelement 2 ausgeht, hat somit eine Polarisationsebene, die um 90° gegenüber der des in Vorwärtsrichtung gehenden linear polarisierten Lichts L2 gedreht ist. Der erste Polarisator 1 verhindert folglich, daß linear polarisiertes Licht L5 den Halbleiterlaser 4 erreicht. Diese Anordnung arbeitet daher wirkungsvoll als optische Einwegleitung .

Bei dieser optischen Einwegleitung ist es jedoch notwendig,

Polarisatoren auf beiden Seiten des Faraday-Drehelementes vorzusehen, so daß die Größe der gesamten Einwegleitung zunimmt.

Eine optische Einwegleitung für ein optisches Nachrichtenverbindungssystem, das einen Halbleiterlaser verwendet, muß eine sehr hohe Leistungsfähigkeit haben. Die bei einer derartigen optischen Einwegleitung verwandten Polarisatoren bestehen üblicherweise jeweils aus einem Prisma aus natürlichem Kalkspat, was mit hohen Kosten verbunden ist. Die Kosten einer optischen Einwegleitung, die zwei mit hohen Kosten verbundene Kalkspatkristalle verwendet, sind daher wesentlich höher als die des Halbleiterlasers. Das verhindert die Anwendung von optischen Nachrichtenverbindungssystemen auf verschiedenen Industriegebieten.

Durch die Erfindung soll somit eine optische Einwegleitung geschaffen werden, bei der Elemente aus einem magneto-optischen Material selbst eine optische Einwegfunktion haben,so daß es nicht mehr notwendig ist, äußere Polarisatoren vorzusehen und somit eine Herabsetzung nicht nur der Größe und des Gewichtes, sondern auch der Kosten der optischen Einwegleitung erreicht wird.

Durch die Erfindung soll insbesondere eine optische Einwegleitung geschaffen werden, die eine gute Einwegfunktion dadurch zeigt, daß Elemente aus einem magneto-optischen Material mit einem isotropen transparenten Element kombiniert sind,das einen Brechungsindex hat, der im wesentlichen gleich dem des magneto-optischen Materials ist.

Dazu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Planpolarisationsfunktion eines magneto—optischen Materials auszunutzen, so daß ein Element aus diesem Material auch als Polarisator arbeitet. Die erfindungsgemäße optische Einwegleitung

ist nämlich mit einem Element aus einem magneto-optischen Material versehen, dessen beide Enden unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel geschnitten sind, damit sich schräg verlaufende Endpolarisationsflächen ergeben.

Zusätzlich zur Anordnung des magneto-optischen Elementes mit Polarisierungsfunktion wird gemäß der Erfindung gleichfalls ein isotropes transparentes Element zwischen den beiden magneto-optischen Elementen mit schräg verlaufenden Endpolarisationsflächen angeordnet, wobei das transparente Element einen Brechungsindex hat, der gleich dem der magneto-optischen Elemente ist. In diesem Fall sind jedoch die Brewster-Winkel an den beiden Endflächen jedes Elementes aus magnetooptischem Material nicht gleich, obwohl beide Endflächen unter Winkeln geschnitten sind, die komplementär zum örtlichen Brewster-Winkel sind, da jedes Element an einem Ende mit Luft und am anderen Ende mit dem isotropen transparenten Element in Berühung steht.

Durch die Erfindung wird eine optische Einwegleitung geschaffen, die wenigstens ein magneto-optisches Element mit schräg verlaufenden Endflächen aufweist, die unter Winkeln geschnitten sind, die komplementär zum Brewster-Winkel sind, wobei die schräg verlaufenden Endflächen relativ zueinander so angeordnet sind, daß ihre Orientierungen gleich sind,wenn sie um 45° oder 225° in die Richtung der Faraday-Drehung um die optische' Achse gedreht werden, und das magneto-optische Element eine derartige Länge des Lichtweges hat, daß ein äußeres magnetisches Feld eine 45° Drehung der Polarisationsebene bewirken kann.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei magneto-optische Elemente in Reihe mit einem isotropen transparenten Element dazwischen angeordnet, wobei das transparente Element einen Brechungsindex hat, der im wesent-

lichen gleich dem der magneto-optischen Elemente ist.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1A und 1B schematisch den bekannten Aufbau einer

herkömmlichen optischen Einwegleitung,

Fig.2A und 2B ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Einwegleitung,

Fig.3 eine Abwandlungsform der in Fig.2A und

2B dargestelten optischen Einwegleitung,

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der er

findungsgemäßen optischen Einwegleitung, und

Fig.5 eine Abwandlungsform des in Fig.4 darge

stellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optischen Einwegleitung.

In den Fig.2A und 2B ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einwegleitung dargestellt, wobei Fig.2A ein Beispiel zeigt, bei dem das Licht in die Vorwärtsrichtung, d.h. vom Halbleiterlaser zur optischen Glasfaserleitung,geht, während Fig.2B das Beispiel zeigt, bei dem das Licht in die Rückwärtsrichtung geht. Bei dem in den Fig.2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht ein optisches Einwegleitungselement 10 aus einem Material, das einen magneto-optischen Effekt hat, wie beispielsweise aus einem Yttrium-Eisen-Granat-Einkristall. Eine axiale Stirnfläche dieses Elements ist unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel tf, der vom Brechungsindex des Materials abhängt, d.h.

unter einem Winkel 90° - 4 geschnitten, um eine erste schräge Fläche A zu liefern. Die andere axiale Stirnfläche ist gleichfalls unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel 4 geschnitten, um eine zweite schräge Fläche B zu liefern. Die erste schräge Fläche A und die zweite schräge Fläche B stehen so zueinander in Beziehung, daß ihre Flächenorientierungen übereinstimmen würden, wenn die Flächen um 45° relativ zueinander in Richtung der Faraday-Drehung um die optische Achse gedreht wurden. Das Element hat eine derartige Lichtweglänge LP, daß ein äußeres magnetisches Feld H eine Drehung um 45° der Polarisationsebene des ankommenden Lichtes um die optische Achse bewirken kann. Die beiden schrägen Stirnflächen A und B müssen gut poliert sein, müssen jedoch nicht mit reflexverminderten Beschichtungen versehen sein, wie es bei einer herkömmlichen optischen Einwegleitung der Fall ist.

Eine derartige optische Einwegleitung arbeitet in der folgenden Weise. Bei dem in den Fig.2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel ist das optische Einwegleitungselement 10 so angeordnet, daß seine erste schräg verlaufende Fläche A dem Halbleiterlaser 4 zugewandt ist. Wie es in Fig.2A dargestellt ist, fällt das vom Halbleiterlaser 4 ausgesandte Licht L10 auf die erste schräge Fläche A des optischen Einwegleitungselementes 10 unter dem Brewster-Winkel 4. In diesem Fall wird die Komponente des Laserstrahls, die in der Einfallsebene polarisiert ist, wobei diese Ebene die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Strahles und die Linie senkrecht zur schrägen Fläche A enthält, unter einem Winkel gebrochen, der komplementär zum Brewster-Winkel ist, während der größte Teil der Komponente, die senkrecht zur Einfallsebene polarisiert ist, rückreflektiert wird. Die Stirnfläche A, die unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel 4 geschnitten ist, wirkt daher als Polarisator, so daß nur die Lichtkomponente, die in der Einfallsebene polarisiert ist, das optische Einwegleitungselement 10 erreichen kann. Die Polarisationsebene des von der

Λ-

ersten schrägen Fläche A gebrochenen Lichtes, das in das optische Einwegleitungselement 10 eintritt, wird durch das äußere magnetische Feld A beispielsweise im Uhrzeigersinn um die optische Achse X gedreht. Da der Abstand zwischen der Eintrittsstelle an der ersten schrägen Fläche A und der zweiten schrägen Fläche B so vorbestimmt ist, daß eine Drehung um 45° der Polarisationsebene des einfallenden Lichtes möglich ist, wird das die Austrittsstelle an der zweiten schrägen Fläche B erreichende Licht zu einem linear polarisierten Licht mit einer Polarisationsebene, die um die Fortpflanzungsrichtung um 45° im Uhrzeigersinn gedreht ist. Wie es oben beschrieben wurde, ist die zweite schräge Fläche B unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel geschnitten und in ihrer Orientierung um 45° in der Richtung der Faraday-Drehung um die optische Achse gegenüber der Orientierung der ersten schrägen Fläche A gedreht. Daß die Austrittsstelle an der zweiten schrägen Fläche B erreichende Licht geht somit direkt zur optischen Glasfaserleitung 5.

Die optische Glasfaserleitung 5 besteht gewöhnlich aus Quarzglas mit einer extrem feinen Struktur, so daß es schwierig ist, eine reflexvermindernde Beschichtung auf den Glasfaserstirnflächen vorzusehen. Es kann folglich davon ausgegangen werden, daß annähernd 4% des einfallenden Lichtes durch die Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung reflektiert werden. Das von der Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung 5 reflektierte Licht L12 wandert zurück zum Halbleiterlaser 4, wie es in Fig.2B dargestellt ist. Dieses reflektierte Licht fällt auf die zweite schräge Fläche B des optischen Einwegleitungselementes 10 und wird durch diese Fläche in das optische Einwegleitungselement 10 gebrochen. Das Licht wird im optischen Einwegleitungselement 10 so polarisiert,daß seine Polarisationsebene in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn um die optische Achse durch das äußere magnetische Feld H um 45° gedreht wird. Das linear polarisierte Licht,

daß die erste scSiräge Fläche A erreicht und dessen Polarisationsebene um 45° gedreht ist, ist gegenüber dem einfallenden Laserstrahl von Fig.2A in seiner Polarisationsebene um 90° gedreht. Dieses Licht wird daher durch die erste schräge Fläche A reflektiert, so daß es zu einem reflektierten Lichtstrahl L13 wird. Folglich wird das von der Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung 5 reflektierte und in Rückwärtsrichtung laufende Licht nahezu vollständig daran gehindert, zum Halbleiterlaser 4 zurückzukehren,da es durch die erste schräge Fläche A des optischen Einwegleitungselementes 10 reflektiert wird. Es ist somit möglich, ein optisches Einwegleitungselement aus einem magneto-optischen Material zu erhalten, das diesen speziellen Aufbau hat.

Die kleinen Punkte undkleinen Pfeile in Fig.2A und 2B zeigen schematisch die Polarisationsrichtungen. Die kleinen Punkte geben insbesondere die Polarisation in einer Richtung senkrecht zur Einfallsebene wieder. Die kleinen Pfeile senkrecht zur optischen Achse zeigen eine Polarisation in der Einfallsebene, während die kleinen Pfeile schräg zur optischen Achse eine Polarisation unter einem Winkel zur Einfallsebene zeigen.

Der Faraday-Drehwinkel (°/cm) in einem magneto-optischen Material ist eine Funktion der Wellenlänge des Lichtes. Da gemäß der Erfindung die Stirnflächen des optischen Einwegleitungselementes schräg verlaufen, ist es möglich, selbst dann eine Drehung der Polarisationsebene um 45° zu erhalten, wenn sich die Wellenlänge des Lichtes ändert, indem die Eintrittsstelle der optischen Achse geändert wird. D.h.,daß ein optisches Einwegleitungselement mit einer gegebenen Form, das für eine gegebene Wellenlänge des Lichtes ausgelegt ist, als optische Einwegleitung für Licht mit verschiedenen Wellenlängen benutzt werden kann. Gemäß der Erfindung ist es somit möglich, eine optische Breitbandeinweglei -

tung mit einer geringeren Anzahl von Bauteilen zu schaffen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel war die zweite schräge Fläche des optischen Elementes unter 45° relativ zur ersten schrägen Fläche in Richtung der Faraday-Drehung um die optische Achse orientiert. Das ist jedoch nicht ausschließlich notwendig, eine relative Orientierung von 225° in Richtung der Faraday-Drehung ist gleichfalls möglich, wie es in Fig.3 dargestellt ist. Eine in dieser Weise abgewandelte optische Einwegleitung arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie das in Fig.2A und 2B dargestellte Ausführungsbeispiel. In Fig.3 sind daher gleiche Bezugszeichen für gleiche Komponenten und Bauteile, wie in Fig.2A und 2B verwandt, wobei auf die Beschreibung dieser Komponenten und Bauteile im einzelnen verzichtet werden kann.

Die gegenwärtig verfügbaren Halbleiterlaser können linear polarisiertes Licht mit einem sehr hohen Polarisationsgrad liefern, wobei es bekannt ist, daß zurückkehrendes Licht,das senkrecht zum ausgesandten linear polarisierten Licht polarisiert ist, einen Halbleiterlaser nicht sehr nachteilig beeinflußt. Der Polarisator an der Eintrittsseite der optischen Einwegleitung muß daher kein sehr hohes Extinktionsverhältnis haben. Daraus ergibt sich, daß eine Anordnung, bei der ein Laserstrahl auf eine schräge Fläche eines magnetooptischen Materials fällt und durch diese polarisiert wird, gute Ergebnisse liefern kann, ohne daß ihre Funktion in irgendeiner Weise beeinträchtigt wäre.

Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Elemente 20a und 20b vorgesehen, von denen jedes ähnlich dem magneto-optischen Element 10 bei dem in Fig.2A und 2B dargestellten Ausführungs beispiel'ist, wobei zwischen den beiden Elementen 20a und 20b ein isotropes transparentes Element 24 vorgesehen ist.

Ά-

Bei dem in Fig.4 dargestellen Ausführungsbeispiel sind die Enden des ersten magneto-optischen Elementes 20 mit schrägen Flächen A und B versehen. Eine der schrägen Endflächen A steht gewöhnlich mit Luft in Berührung, während die andere schräge Endfläche B mit dem transparenten Element 24 oder genauer mit einem transparenten Klebemittel in Berührung steht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist daher der zum Brewster-Winkel komplementäre Winkel an der Endfläche A von dem an der Endfläche B verschieden.

Ein zweites magneto-optisches Element 20b kann eine Form haben, die mit der des ersten Elementes 20a identisch ist. Die schrägen Endflächen des zweiten magneto-optischen Elementes 20b sind mit C und D jeweils bezeichnet. Das erste magnetooptische Element 20a und das zweite magneto-optische Element 20b sind in einer Reihe so angeordnet, daß ihre schrägen Flächen B und C parallel zueinander verlaufen und einander zugewandt sind, wobei ihre optischen Achsen im wesentlichen in einer Linie zueinander ausgerichtet sind. Die beiden schrägen Stirnflächen des isotropen transparenten Elementes 24 verlaufen parallel zueinander und sind unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel so geschnitten, daß sie dicht an die schräg verlaufenden Flächen B und C der entsprechenden magneto-optischen Elemente passen. Die Richtung des Magnetfeldes, das auf das erste magneto-optische Element 20a einwirkt, ist der Richtung des Magnetfeldes entgegengesetzt,das auf das zweite magneto-optische Element 20b einwirkt. Das kann leicht durch eine geeignete Wahl der Anordnung der Magnete erzielt werden. Es können beispielsweise Magnetfelder Ha und Hb an beide magneto-optischen Elemente gelegt werden, indem ein Südpol in der Nähe des transparenten Elementes 24 angeordnet wird, während Nordpole auf beiden Seiten des Südpoies vorgesehen sind. Es versteht sich, daß es möglich ist, diese Magnetfelder dadurch anzulegen, daß nicht dargestellte Solenoidspulen um jedes magneto-optische Element 2oa,

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20b herum angeordnet werden und diese Spulen mit elektrischen Strömen in unterschiedlichen Richtungen versorgt werden.

Die genannten drei Elemente sind miteinander durch ein trans parentes Klebemittel verbunden. Die beiden axialen Enden der integrierten optischen Einwegleitung 20 müssen gut poliert sein, jedoch nicht mit einem reflexvermindernden Überzug ver sehen sein, wie es bei einer herkömmlichen Einwegleitung der Fall ist.

Wenn ein Yttrium-Eisen-Granat-Einkristall als magneto-optisches Material verwandt wird, beträgt sein Brechungsindex etwa 2,2. In diesem Fall können daher Titanoxid mit einem Brechungsindex von 2,25, Strontiumtitanat mit einem Brechungsindex von 2,21 oder ein Gemisch aus Tl-Cl und Tl-Br mit einem Brechungsindex 2,19 als isotropes transparentes Material verwandt werden.

Im folgenden wird die Arbeit der magneto-optischen Einwegleitung 20 beschrieben. Bei der in Fig.4 dargestellten Anordnung ist die schräge Stirnfläche A des ersten magnetooptischen Elementes 20a der optischen Einwegleitung 20 so angeordnet, daß sie dem Halbleiterlaser 4 zugewandt ist.Wie es in Fig.4 dargestellt ist, trifft der Laserstrahl L10, der vom Halbleiterlaser 4 ausgesandt wird, auf die schräge Fläche A des ersten maqneto-o pti sehen Elementes 20a der optischen Einwegleitung 20 unter dem Brewster-Winkel 4. In derselben Weise, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2A und 2B kann nur die Komponente des Lichtes, die in der Einfallsebene polarisiert ist, in die optische Einweg leitung 20 gehen. Die Polarisationsebene des Lichtes, das von der schrägen Fläche A gebrochen und in die optische Einwegleitung 20 eingeführt wird, wird dann beispielsweise in einer Richtung im Uhrzeigersinn um die optische Achse X durch das äußere magnetische Feld Ha gedreht. Das die Austrittsstelle an der

Mt-

schrägen Fläche B erreichende Licht ist linear polarisiertes Licht, dessen Polarisationsebene urn seine Fortpflanzungsrichtunq um 45° gedreht ist. Die schräge Fläche B verläuft unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel bezüglich der optischen Achse X₁ und die Orientierung der Fläche B ist gegenüber der der schrägen Fläche A in der Richtung der Faraday-Drehung um 45° gedreht. Da darüberhinaus das isotrope transparente Element 24, das mit der schrägen Fläche B des ersten magneto -optischen Elementes 20 in Berührung steht,einen Brechungsindex hat, der im wesentlichen gleich dem des Elementes 20a ist, kann das die Austrittsstelle an der zweiten schrägen Fläche B erreichende Licht direkt in das transparente Element 24 gehen.

Das Licht wandert dann gerade durch das transparente Element 24 und tritt in das zweite magneto-optische Element 20b ein. Wenn das Licht in das zweite magneto-optische Element 20b eintritt, werden alle Komponenten mit unerwünschter Polarisierung durch den Polarisierungseffekt ausgeschaltet. Während das Licht durch das zweite magneto-optische Element 20b hindurchgeht, wird seine Polarisationsebene in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn um die optische Achse X durch das äußere magnetische Feld Hb gedreht, das in eine Richtung wirkt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der das magnetische Feld Ha am ersten magneto-optischen Element liegt. Da der Abstand zwischen der Einfallsstelle an der schrägen Fläche C und der Austrittsstelle an der schrägen Fläche D des zweiten magneto-optischen Elementes so groß ist, daß eine Drehung der Polarisationsebene des einfallenden Lichtes um 45° auftritt, ist das Licht, das die Austrittsstelle an der schrägen Fläche D erreicht, linear polarisiertes Licht mit einer Polarisationsebene, die in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn um die Fortpflanzungsrichtung des Lichtes um 45° gedreht ist. Die schräge Fläche D verläuft unter einem Winkel komplementär zum Brewster-Winkel bezüglich der

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Άζ-

optischen Achse X, wobei ihre Orientierung gegenüber der schrägen Fläche C in der Richtung der Faraday-Drehung um 45° gedreht ist. Das Licht, das die Austrittsstelle an der schrägen Fläche D erreicht, geht durch diese Fläche hindurch und erreicht direkt die optische Glasfaserleitung 5.

Wie es bereits erwähnt wurde, werden etwa 4% des einfallenden Lichtes durch die Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung rückreflektiert. Das reflektierte Licht wandert in die Richtung zum Halbleiterlaser 4 zurück und trifft auf die schräge Fläche D des zweiten magneto-optischen Elementes 20b der optischen Einwegleitung. Das Licht wird dann durch die schräge Fläche D gebrochen und tritt in die optische Einwegleitung 20 ein. Während der reflektierte Lichtstrahl durch das zweite magneto-optische Element 20b hindurchgeht, wird er durch das äußere magnetische Feld Hb so beeinflußt, daß seine Polarisationsebene um 45° im Uhrzeigersinn um die optische Achse X während der Zeit gedreht wird, während der der Lichtstrahl die schräge Fläche C des zweiten magneto-optischen Elementes 20b erreicht. Das reflektierte Licht, das die schräge Fläche C erreicht, ist linear polarisiertes Licht mit einer Polarisationsebene, die um 90° gegenüber der des in Vorwärtsrichtung gehenden Lichtes gedreht ist, so daß dieses Licht durch die schräge Fläche C reflektiert wird.

Das von der Stirnfläche der optischen Glasfaserleitung 5 reflektierte und zur optischen Einwegleitung 20 zurückkehrende Licht wird somit durch die schräge Fläche C des zweiten magneto-optischen Elementes 20b erneut reflektiert und kann daher den Halbleiterlaser nicht erreichen. Obwohl ein kleiner Teil des zurückgehenden Lichtes durch die schräge Fläche C nicht reflektiert wird und in das erste magneto-optische Element 20a durch das transparente Element 24 hindurch eintreten kann, wird dieses Licht erneut polarisiert und durch die schräge Fläche A des ersten magneto-optischen Elementes re-

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flektiert. Es ist daher möglich, eine optische Einwegleitung unter Verwendung von zwei magneto-optisehen Elementen mit einem bestimmten Aufbau in einer Kombination mit einem transparenten Element zu erhalten.

Bei dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel waren die Orientierungen der schrägen Flächen B und D um die optische Achse in der Richtung der Faraday-Drehung relativ zu den Orientierungen der entsprechenden schrägen Flächen A und C um gedreht. Diese Anordnung ist jedoch nicht ausschließlich vorgeschrieben, die Drehung der Orientierungen kann auch 225° in der Richtung der Faraday-Drehung um die optische Achse betragen, wie es in Fig.5 dargestellt ist. Die Arbeitsweise dieser Abwandiungsform der optischen Einwegleitung ist im wesentlichen identisch mit der der optischen Einwegleitung, die in Fig.4 dargestellt ist. In Fig.5 sind daher gleiche Bezugszeichen für gleiche Komponenten oder Bauteile, wie in Fig.4, verwandt, wobei eine Beschreibung dieser Komponenten und Bauteile im einzelnen sich erübrigt.

Wie es oben beschrieben wurde, ist es bei der erfindungsgemäßen optischen Einwegleitung nicht notwendig, teure äußere Polarisatoren zu verwenden, so daß die erfindungsgemäße Einwegleitung mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann. Weiterhin ist der Aufbau vereinfacht, was eine Verringerung der Größe und des Gewichtes erlaubt. Es sei darauf hingewiesen, daß die schrägen Stirnflächen der magneto-optischen Elemente gleichfalls nicht mit einem reflexvermindernden Überzug versehen werden müssen.

Claims

Dr. F. Zumsiein ββή:-ϊ Dr. E. zÄQsrrjrann ? A ? R 1 ? R Dipl.-Ing. F. Klingseisen*- D*r. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE 3 /Li Ref.361-SF NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION Tokyo, Japan FUJI ELECTROCHEMICAL CO.,LTD., Tokyo, Japan Optische Einwegleitung PATENTANSPRÜCHE

1. Optische Einwegleitung,
gekennzeichnet durch

wenigstens ein magneto-optisches Element, das schräge Stirnflächen aufweist, die unter einem zum Brewster-Winkel komplementären Winkel geschnitten sind,wobei die schrägen Stirnflächen relativ zueinander so angeordnet sind, daß ihre Orientierungen übereinstimmen, wenn sie in der Richtung der Faraday-Drehung um 45° oder 225° um die optische Achse gedreht sind, und wobei das magnetooptische Element eine derartige Länge des Lichtweges hat, daß ein äußeres magnetisches Feld eine Drehung um 45° der Polarisationsebene bewirken kann.

2. Einwegleitung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei magneto-optische Elemente in einer Reihe mit einem dazwischen befind-

lichen isotropen transparenten Element geschaltet sind, wobei das isotrope transparente Element einen Brechungsindex hat, der im wesentlichen gleich dem der magnetooptischen Elemente ist.

3. Einwegleitung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Element durch ein transparentes Klebemittel mit den magneto-optischen Elementen verbunden ist.

4. Einwegleitung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das magneto-optische Element aus einem Yttrium-Eisen-Granateinkristall besteht.

5. Einwegleitung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste magneto-optische Element der beiden magneto-optischen Elemente so angeordnet ist, daß es einem Halbleiterlaser zugewandt ist, wobei ein Laserstrahl vom Halbleiterlaser auf die schräge Stirnfläche des ersten magneto-optischen Elementes fällt.