JP2572627B2 - 光アイソレータ及び光サーキユレータ - Google Patents
光アイソレータ及び光サーキユレータInfo
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- JP2572627B2 JP2572627B2 JP63118017A JP11801788A JP2572627B2 JP 2572627 B2 JP2572627 B2 JP 2572627B2 JP 63118017 A JP63118017 A JP 63118017A JP 11801788 A JP11801788 A JP 11801788A JP 2572627 B2 JP2572627 B2 JP 2572627B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、光計測システムや光通信システムに用いら
れる偏波依存性のない光アイソレータ及び光サーキュレ
ータに関する。
れる偏波依存性のない光アイソレータ及び光サーキュレ
ータに関する。
（従来の技術） 一般に、厚さｄで、光学軸（ｃ軸）が光の透過方向に
対しθ＝45゜程度となるように形成した平行平板状の複
屈折結晶においては、光が結晶に対し垂直に入射すると
第９図に示すように紙面に垂直方向の偏光成分（常光）
は何等屈折を受けずにこの複屈折結晶40を透過するが、
紙面方向の偏光成分（異常光）は複屈折結晶40に入射す
ると同図に示すように屈折し、分離距離ａだけ離れた位
置を前記常光と平行となって出射していく。
対しθ＝45゜程度となるように形成した平行平板状の複
屈折結晶においては、光が結晶に対し垂直に入射すると
第９図に示すように紙面に垂直方向の偏光成分（常光）
は何等屈折を受けずにこの複屈折結晶40を透過するが、
紙面方向の偏光成分（異常光）は複屈折結晶40に入射す
ると同図に示すように屈折し、分離距離ａだけ離れた位
置を前記常光と平行となって出射していく。
そして、ルチルや方解石等の複屈折結晶では、分離距
離ａは下記（１）式で表わすことができる。
離ａは下記（１）式で表わすことができる。
|a|＝ｋ×|d| …（１） 例えば波長1.3μm,θ＝45゜のとき、ルチル，方解石
ともｋの値は約0.1である。
ともｋの値は約0.1である。
ところで、非相反性光学装置の一種である光アイソレ
ータにおいては、従来、光の順方向に対して特定の偏光
成分しか透過させず、残余の光成分は捨てられているた
め、光が有効に用いられていないという問題があった。
ータにおいては、従来、光の順方向に対して特定の偏光
成分しか透過させず、残余の光成分は捨てられているた
め、光が有効に用いられていないという問題があった。
このため、従来においても、光のあらゆる偏光成分を
透過させるようにした光アイソレータが提案されてい
る。
透過させるようにした光アイソレータが提案されてい
る。
このような光アイソレータの従来例（特公昭58−2856
1号）を第10図乃至第12図を参照して説明する。
1号）を第10図乃至第12図を参照して説明する。
第10図に示す光アイソレータ本体50は、第１の光導波
路である第１の光ファイバ31と、第２の光導波路である
第２の光ファイバ32との間に配置されている。また、こ
の光アイソレータ本体50と第１の光ファイバ31との間に
は、集光用のレンズ33が配置されている。
路である第１の光ファイバ31と、第２の光導波路である
第２の光ファイバ32との間に配置されている。また、こ
の光アイソレータ本体50と第１の光ファイバ31との間に
は、集光用のレンズ33が配置されている。
前記光アイソレータ本体50は、符号，，を付し
て示す３枚の平行平板状の複屈折結晶51,52,53と、複屈
折結晶51,52間に接合配置された45゜ファラデー回転子5
4とを具備している。
て示す３枚の平行平板状の複屈折結晶51,52,53と、複屈
折結晶51,52間に接合配置された45゜ファラデー回転子5
4とを具備している。
ここで、光アイソレータ本体50に対するX,Y,Zの直交
３軸を第10図に示すように設定すると共に、光の進行方
向の順方向を第10図に示すように−Ｚ方向と定義し、さ
らに、各複屈折結晶51,52,53の光学軸（Ｃ軸）の立体的
な角度を同図に示すように定義したときの、偏光角度ψ
＝０゜の光と、偏光角度ψ＝90゜の光の光アイソレータ
本体50の透過状態を第１表に示す。
３軸を第10図に示すように設定すると共に、光の進行方
向の順方向を第10図に示すように−Ｚ方向と定義し、さ
らに、各複屈折結晶51,52,53の光学軸（Ｃ軸）の立体的
な角度を同図に示すように定義したときの、偏光角度ψ
＝０゜の光と、偏光角度ψ＝90゜の光の光アイソレータ
本体50の透過状態を第１表に示す。
ここに、角度ψはＣ軸のX,Y平面への投影角である。
また、複屈折結晶51,52,53の厚さは、順に d,dに設定している。
また、複屈折結晶51,52,53の厚さは、順に d,dに設定している。
このように構成した光アイソレータ本体50において、
順方向におけるX,Y平面上の偏光ビームの中心位置の関
係を第11図（ａ）に示す。
順方向におけるX,Y平面上の偏光ビームの中心位置の関
係を第11図（ａ）に示す。
第11図（ａ）及び第11表から明らかなように、第１の
光ファイバ31における偏光角度ψ＝０゜の光は、複屈折
結晶51を異常光として、かつ常光に対し の分離距離をもって通過し、45゜ファラデー回転子54に
より45゜偏波面が回転した後、複屈折結晶52を異常光と
して、かつａの分離距離をもって通過し、さらに、複屈
折結晶53を常光として通過して第２の光ファイバ32に入
射する。
光ファイバ31における偏光角度ψ＝０゜の光は、複屈折
結晶51を異常光として、かつ常光に対し の分離距離をもって通過し、45゜ファラデー回転子54に
より45゜偏波面が回転した後、複屈折結晶52を異常光と
して、かつａの分離距離をもって通過し、さらに、複屈
折結晶53を常光として通過して第２の光ファイバ32に入
射する。
また、第１の光ファイバ31における偏光角度ψ＝90゜
の光は、複屈折結晶51を常光として通過した後45゜ファ
ラデー回転子54で45゜偏波面が回転し、さらに複屈折結
晶52を常光として通過し、複屈折結晶53を異常光とし
て、かつ常光との分離距離ａをもって通過し、第２の光
ファイバ32に入射する。
の光は、複屈折結晶51を常光として通過した後45゜ファ
ラデー回転子54で45゜偏波面が回転し、さらに複屈折結
晶52を常光として通過し、複屈折結晶53を異常光とし
て、かつ常光との分離距離ａをもって通過し、第２の光
ファイバ32に入射する。
この結果、偏光角度ψ＝０゜の光と、ψ90゜の光とは
この光アイソレータ本体50において一旦分離されるが最
終的に第２の光ファイバ53の同じ位置に入射することに
なる。
この光アイソレータ本体50において一旦分離されるが最
終的に第２の光ファイバ53の同じ位置に入射することに
なる。
一方、光アイソレータ本体50に対する光の逆方向の透
過状態に着目すると、第11図（ｂ）に示すように、第２
の光ファイバ32から出射した偏光角度ψ45゜の光は複屈
折結晶53を常光として通過した後複屈折結晶52を異常光
として、かつ常光からの分離距離ａをもって通過し、45
゜ファラデー回転子54により偏波面が45゜回転し、複屈
折結晶51を常光として通過して第１の光ファイバ31か
ら、Ｘ方向に 離れた位置に出射する。
過状態に着目すると、第11図（ｂ）に示すように、第２
の光ファイバ32から出射した偏光角度ψ45゜の光は複屈
折結晶53を常光として通過した後複屈折結晶52を異常光
として、かつ常光からの分離距離ａをもって通過し、45
゜ファラデー回転子54により偏波面が45゜回転し、複屈
折結晶51を常光として通過して第１の光ファイバ31か
ら、Ｘ方向に 離れた位置に出射する。
また、第２の光ファイバ32から出射した偏光角度ψ＝
135゜の光は、複屈折結晶53を異常光として、かつ分離
距離ａをもって通過し、複屈折結晶52を常光として通過
した後45゜ファラデー回転子54により45゜偏波面が回転
し偏光角度180゜＝０゜となり、さらに、複屈折結晶51
を異常光として、かつ分離距離 をもって第１の光ファイバ31から、Ｘ方向に 離れた位置に出射する。
135゜の光は、複屈折結晶53を異常光として、かつ分離
距離ａをもって通過し、複屈折結晶52を常光として通過
した後45゜ファラデー回転子54により45゜偏波面が回転
し偏光角度180゜＝０゜となり、さらに、複屈折結晶51
を異常光として、かつ分離距離 をもって第１の光ファイバ31から、Ｘ方向に 離れた位置に出射する。
この結果、逆方向についてはいずれの光も第１の光フ
ァイバ31に入射しない。
ァイバ31に入射しない。
上述したように、第１の光ファイバ31からの光は偏光
の有無にかかわらず第２の光ファイバ32に入射する。
の有無にかかわらず第２の光ファイバ32に入射する。
しかしながら、第１の光ファイバ31から出射した偏光
角度ψ＝０゜の光はこの光アイソレータ本体50の複屈折
結晶群51,52,53を通過する際、 の距離を異常光として透過し、ｄの距離を常光として透
過する。
角度ψ＝０゜の光はこの光アイソレータ本体50の複屈折
結晶群51,52,53を通過する際、 の距離を異常光として透過し、ｄの距離を常光として透
過する。
一方、偏光角度ψ＝90゜の光は、ｄの距離を異常光と
して、 の距離を常光として透過する。
して、 の距離を常光として透過する。
この場合に、常光と異常光とでは、複屈折結晶51,52,
53の屈折率が異なるので、上述した２つの偏光が光アイ
ソレータ本体50を透過する際実質的な光路長の相違が生
じ、第12図に示すようにレンズ33によって集光位置が上
述した２つの偏光について異なることになって、このよ
うな２つの偏光を第２の光ファイバ32で受光する際に結
合損失が生じるという問題がある。
53の屈折率が異なるので、上述した２つの偏光が光アイ
ソレータ本体50を透過する際実質的な光路長の相違が生
じ、第12図に示すようにレンズ33によって集光位置が上
述した２つの偏光について異なることになって、このよ
うな２つの偏光を第２の光ファイバ32で受光する際に結
合損失が生じるという問題がある。
次に、従来の光アイソレータの他例（特公昭61−5880
9号）を第13図を参照して説明する。
9号）を第13図を参照して説明する。
同図に示す光アイソレータ本体60は、ファラデー回転
子63の両側にテーパー状の複屈折結晶61,62を配置し、
これら複屈折結晶61,62の常光，異常光に対する屈折率
の相違を利用して偏光分離を行うようにしたものであ
る。尚、第13図中、34は集光レンズである。しかし、こ
のような光アイソレータ本体60においては、テーパー状
の複屈折結晶61,62が平行平板のものに比べ加工が難し
く量産性に欠けるため全体の製造価格が高価となるとい
う問題がある。
子63の両側にテーパー状の複屈折結晶61,62を配置し、
これら複屈折結晶61,62の常光，異常光に対する屈折率
の相違を利用して偏光分離を行うようにしたものであ
る。尚、第13図中、34は集光レンズである。しかし、こ
のような光アイソレータ本体60においては、テーパー状
の複屈折結晶61,62が平行平板のものに比べ加工が難し
く量産性に欠けるため全体の製造価格が高価となるとい
う問題がある。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来の光アイソレータは、第２の光
ファイバーで光を受光する際に結合損失が生じたり、製
造価格の高騰を招くという問題がある。
ファイバーで光を受光する際に結合損失が生じたり、製
造価格の高騰を招くという問題がある。
そこで、本発明は低損失で偏波依存性が無く、製造価
格の高騰を招くことのない光アイソレータ及び光サーキ
ュレータを提供することを目的とするものである。
格の高騰を招くことのない光アイソレータ及び光サーキ
ュレータを提供することを目的とするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項１記載の光アイソレータは、対向する２つの光
導波路の間に、少なくとも１枚の45゜ファラデー回転子
と、少なくとも１個のレンズと、少なくとも４枚の平行
平板の複屈折結晶を有しており、一方の光導波路から他
方の光導波路に向う順方向の光が前記平行平板の複屈折
結晶の各々を透過するとき、ある直線偏光（１）は常光
若しくは異常光として透過し、前記直線偏光（１）と直
交する直線偏光（２）は、前記直線偏光（１）が常光と
して透過する場合は異常光として、異常光として透過す
る場合は常光として透過して、前記直線偏光（１）が前
記平行平板の複屈折結晶の各々全部を透過する際の光学
的な通過長の合計が、前記直線偏光（１）に直交する直
線偏光（２）が前記平行平板の複屈折結晶の各々全部を
透過する際の光学的な通過長の合計と等しく、かつ２偏
光の出射位置が一致するとともに、前記ファラデー回転
子に入射する２偏光の光路長が異なるように設定し、さ
らに偏波面を回転させる素子として前記ファラデー回転
子のみを用いたものである。
導波路の間に、少なくとも１枚の45゜ファラデー回転子
と、少なくとも１個のレンズと、少なくとも４枚の平行
平板の複屈折結晶を有しており、一方の光導波路から他
方の光導波路に向う順方向の光が前記平行平板の複屈折
結晶の各々を透過するとき、ある直線偏光（１）は常光
若しくは異常光として透過し、前記直線偏光（１）と直
交する直線偏光（２）は、前記直線偏光（１）が常光と
して透過する場合は異常光として、異常光として透過す
る場合は常光として透過して、前記直線偏光（１）が前
記平行平板の複屈折結晶の各々全部を透過する際の光学
的な通過長の合計が、前記直線偏光（１）に直交する直
線偏光（２）が前記平行平板の複屈折結晶の各々全部を
透過する際の光学的な通過長の合計と等しく、かつ２偏
光の出射位置が一致するとともに、前記ファラデー回転
子に入射する２偏光の光路長が異なるように設定し、さ
らに偏波面を回転させる素子として前記ファラデー回転
子のみを用いたものである。
請求項２記載の光アイソレータは、前記平行平板の複
屈折結晶は全ての同一材料の単結晶からなり、各々の光
学軸と光の入出射面の法線ベクトルとのなす角度は等し
く、かつ、前記法線ベクトルを中心軸として45゜の整数
倍だけ回転させた角度に各光学軸が設定され、前記直線
偏光（１）が常光として透過する複屈折結晶の合計の厚
さと、前記直線偏光（１）に直交する直線偏光（２）が
常光として透過する複屈折結晶の合計の厚さとが等し
く、前記直線偏光（１）が異常光として透過する複屈折
結晶の合計の厚さと、前記直線偏光（１）に直交する直
線偏光（２）が異常光として透過する複屈折結晶の合計
の厚さとが等しいものである。
屈折結晶は全ての同一材料の単結晶からなり、各々の光
学軸と光の入出射面の法線ベクトルとのなす角度は等し
く、かつ、前記法線ベクトルを中心軸として45゜の整数
倍だけ回転させた角度に各光学軸が設定され、前記直線
偏光（１）が常光として透過する複屈折結晶の合計の厚
さと、前記直線偏光（１）に直交する直線偏光（２）が
常光として透過する複屈折結晶の合計の厚さとが等し
く、前記直線偏光（１）が異常光として透過する複屈折
結晶の合計の厚さと、前記直線偏光（１）に直交する直
線偏光（２）が異常光として透過する複屈折結晶の合計
の厚さとが等しいものである。
請求項３記載の光サーキュレータは、一方の側に並設
配置の第1,第３の２本の光導波路を、他方の側に第２の
光導波路を相対向する状態に設け、相対向状態の光導波
路の間に、少なくとも１枚と45゜ファラデー回転子と、
少なくとも１個のレンズと、少なくとも４枚の平行平板
の複屈折結晶を有しており、前記第２の光導波路から第
３の光導波路に向かう光に含まれるある直線偏光（１）
は、前記平行平板の複屈折結晶の各々を常光若しくは異
常光として透過し、前記直線偏光（１）と直交する直線
偏光（２）は、前記直線偏光（１）が常光として透過す
る場合は異常光として、異常光として透過する場合は常
光として透過して、前記直線偏光（１）が前記平行平板
の複屈折結晶の各々全部を透過する際の光学的な通過長
の合計が、前記直線偏光（１）に直交する直線偏光
（２）が前記平行平板の複屈折結晶の各々全部を透過す
る際の光学的な通過長の合計と等しくなるように、かつ
２偏光の出射位置が一致するとともに、前記ファラデー
回転子に入射する２偏光の光路長が異なるように設定
し、さらに偏波面を回転させる素子として前記ファラデ
ー回転子のみを用いたものである。
配置の第1,第３の２本の光導波路を、他方の側に第２の
光導波路を相対向する状態に設け、相対向状態の光導波
路の間に、少なくとも１枚と45゜ファラデー回転子と、
少なくとも１個のレンズと、少なくとも４枚の平行平板
の複屈折結晶を有しており、前記第２の光導波路から第
３の光導波路に向かう光に含まれるある直線偏光（１）
は、前記平行平板の複屈折結晶の各々を常光若しくは異
常光として透過し、前記直線偏光（１）と直交する直線
偏光（２）は、前記直線偏光（１）が常光として透過す
る場合は異常光として、異常光として透過する場合は常
光として透過して、前記直線偏光（１）が前記平行平板
の複屈折結晶の各々全部を透過する際の光学的な通過長
の合計が、前記直線偏光（１）に直交する直線偏光
（２）が前記平行平板の複屈折結晶の各々全部を透過す
る際の光学的な通過長の合計と等しくなるように、かつ
２偏光の出射位置が一致するとともに、前記ファラデー
回転子に入射する２偏光の光路長が異なるように設定
し、さらに偏波面を回転させる素子として前記ファラデ
ー回転子のみを用いたものである。
請求項４記載の光サーキュレータは、前記平行平板の
複屈折結晶の全て同一材料の単結晶からなり、各々の光
学軸と光の入出射面の法線ベクトルとのなす角度は等し
く、かつ、前記法線ベクトルを中心軸として45゜の整数
倍だけ回転させた角度に各光学軸が設定され、前記直線
偏光（１）が常光として透過する複屈折結晶の合計の厚
さと、前記直線偏光（１）に直交する直線偏光（２）が
常光として透過する複屈折結晶の合計の厚さとが等し
く、前記直線偏光（１）が異常光として透過する複屈折
結晶の合計の厚さと、前記直線偏光（１）に直交する直
線偏光（２）が異常光として透過する複屈折結晶の合計
の厚さとが等しいものである。
複屈折結晶の全て同一材料の単結晶からなり、各々の光
学軸と光の入出射面の法線ベクトルとのなす角度は等し
く、かつ、前記法線ベクトルを中心軸として45゜の整数
倍だけ回転させた角度に各光学軸が設定され、前記直線
偏光（１）が常光として透過する複屈折結晶の合計の厚
さと、前記直線偏光（１）に直交する直線偏光（２）が
常光として透過する複屈折結晶の合計の厚さとが等し
く、前記直線偏光（１）が異常光として透過する複屈折
結晶の合計の厚さと、前記直線偏光（１）に直交する直
線偏光（２）が異常光として透過する複屈折結晶の合計
の厚さとが等しいものである。
（作 用） 以下に上記構成の光アイソレータ及び光サーキュレー
タの作用をそれぞれ説明する。
タの作用をそれぞれ説明する。
請求項１記載の光アイソレータによれば、順方向の光
の異なる偏光成分を各々常光又は異常光として前記複屈
折結晶を透過させるとともに、両偏光成分の通過長が等
しくなるように各複屈折結晶の厚さ及び光学軸の方向を
設定したので、順方向の光における異なる偏光成分が他
方の光導波路の同一の位置に入射することになり、順方
向の光の偏波依存性がなく、結合損失も少なくなる。
の異なる偏光成分を各々常光又は異常光として前記複屈
折結晶を透過させるとともに、両偏光成分の通過長が等
しくなるように各複屈折結晶の厚さ及び光学軸の方向を
設定したので、順方向の光における異なる偏光成分が他
方の光導波路の同一の位置に入射することになり、順方
向の光の偏波依存性がなく、結合損失も少なくなる。
また、この光アイソレータは平行平板の複屈折結晶を
用いているので製造価格も低廉となる。
用いているので製造価格も低廉となる。
請求項２記載の光アイソレータによれば、全て同一材
料の単結晶からなり、かつ、各光学軸がいずれも所定の
角度で等しく、しかも、両直線偏光が常光又は異常光と
して透過する際の合計の厚さが各々等しい各複屈折結晶
を用いているので、やはり光の偏波依存性がなく、結合
損失を少なくすることができ、製造価格も低廉となる。
料の単結晶からなり、かつ、各光学軸がいずれも所定の
角度で等しく、しかも、両直線偏光が常光又は異常光と
して透過する際の合計の厚さが各々等しい各複屈折結晶
を用いているので、やはり光の偏波依存性がなく、結合
損失を少なくすることができ、製造価格も低廉となる。
請求項３記載の光サーキュレータによれば、第２の光
導波路から第３の光導波路に向う光の異なる偏光成分を
各々常光又は異常光として前記複屈折結晶を透過させる
とともに、両偏光成分の通過長が等しくなるように各複
屈折結晶の厚さ及び光学軸の方向を設定したので、順方
向の光における異なる偏光成分が他方の光導波路の同一
の位置に入射することになり順方向の光の偏波依存性が
なく、結合損失も少なくなる。
導波路から第３の光導波路に向う光の異なる偏光成分を
各々常光又は異常光として前記複屈折結晶を透過させる
とともに、両偏光成分の通過長が等しくなるように各複
屈折結晶の厚さ及び光学軸の方向を設定したので、順方
向の光における異なる偏光成分が他方の光導波路の同一
の位置に入射することになり順方向の光の偏波依存性が
なく、結合損失も少なくなる。
また、この光サーキュレータは平行平板の複屈折結晶
を用いているので製造価格も低廉となる。
を用いているので製造価格も低廉となる。
請求項４記載の光アイソレータによれば、全て同一の
材料の単結晶からなり、かつ、各光学軸がいずれも所定
の角度で等しく、しかも両直線偏光が常光又は異常光と
して透過する際の合計の厚さが各々等しい各屈折結晶を
用いているので、やはり光の偏波依存性がなく、結合損
失を少なくすることができ、製造価格も低廉となる。
材料の単結晶からなり、かつ、各光学軸がいずれも所定
の角度で等しく、しかも両直線偏光が常光又は異常光と
して透過する際の合計の厚さが各々等しい各屈折結晶を
用いているので、やはり光の偏波依存性がなく、結合損
失を少なくすることができ、製造価格も低廉となる。
（実施例） 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
まず、第１図及び第２図（ａ），（ｂ）を参照して第
１の実施例を説明する。
１の実施例を説明する。
第１図は本発明の光アイソレータを示すものであり、
第１の光導波路である第１の光ファイバ31と、第２の光
導波路である第２の光ファイバ32との間に、非相反光学
装置本体10と集光用レンズ33が配置されている。非相反
光学装置本体10は符号，，，を付して示す４枚
の複屈折結晶1,2,3,4と、複屈折結晶1,2間に接合配置さ
れた45゜ファラデー回転子５とを具備している。
第１の光導波路である第１の光ファイバ31と、第２の光
導波路である第２の光ファイバ32との間に、非相反光学
装置本体10と集光用レンズ33が配置されている。非相反
光学装置本体10は符号，，，を付して示す４枚
の複屈折結晶1,2,3,4と、複屈折結晶1,2間に接合配置さ
れた45゜ファラデー回転子５とを具備している。
この非相反光学装置本体10に対するX,Y,Zの直交３
軸、Ｃ軸及び偏光角度ψは第10図に示すものと同一と
し、かつ光の順方向，逆方向も第10図に示すものと同一
として以下の説明を行う。
軸、Ｃ軸及び偏光角度ψは第10図に示すものと同一と
し、かつ光の順方向，逆方向も第10図に示すものと同一
として以下の説明を行う。
この場合のψ＝０゜の光，ψ＝90゜の光の非相反光学
装置本体10に対する透過状態を第２表に示す。
装置本体10に対する透過状態を第２表に示す。
第２表に示すように各複屈折結晶1,2,3,4の厚さは、
順に に設定している。
順に に設定している。
この非相反光学装置本体10において、順方向における
X,Y平面上の偏光ビームの中心位置の関係を第２図
（ａ）に示す。
X,Y平面上の偏光ビームの中心位置の関係を第２図
（ａ）に示す。
第２図（ａ）及び第２表から明らかなように、第１の
光ファイバ31からの偏光角度ψ＝０゜の光は、複屈折結
晶１を異常光として、かつ常光に対し の分離距離をもって通過し、45゜ファラデー回転子５に
より45゜偏波面が回転した後、複屈折結晶２を異常光と
して、かつａの分離距離をもって通過し、さらに、複屈
折結晶3,4を常光として通過し第２の光ファイバ32に入
射する。
光ファイバ31からの偏光角度ψ＝０゜の光は、複屈折結
晶１を異常光として、かつ常光に対し の分離距離をもって通過し、45゜ファラデー回転子５に
より45゜偏波面が回転した後、複屈折結晶２を異常光と
して、かつａの分離距離をもって通過し、さらに、複屈
折結晶3,4を常光として通過し第２の光ファイバ32に入
射する。
また、第１の光ファイバ31からの偏光角度ψ＝90゜の
光は、複屈折結晶１を常光として通過し、45゜ファラデ
ー回転子５で45゜偏波面が回転した後複屈折結晶２を常
光として通過する。さらに、この常光は複屈折結晶３に
至り、ここを異常光として、かつ の分離距離をもって通過し、さらに、複屈折結晶４で異
常光として、かつ の分離距離をもって通過し第２の光ファイバ32に入射す
る。
光は、複屈折結晶１を常光として通過し、45゜ファラデ
ー回転子５で45゜偏波面が回転した後複屈折結晶２を常
光として通過する。さらに、この常光は複屈折結晶３に
至り、ここを異常光として、かつ の分離距離をもって通過し、さらに、複屈折結晶４で異
常光として、かつ の分離距離をもって通過し第２の光ファイバ32に入射す
る。
この結果、ψ＝０゜の光と、ψ＝90゜の光とは、この
非相反光学装置本体10において、いずれも異常光として
の通過長と常光としての通過長とが になり、第２の光ファイバ32での両光の集光位置が同一
となり、結合損失が少なくなる。
非相反光学装置本体10において、いずれも異常光として
の通過長と常光としての通過長とが になり、第２の光ファイバ32での両光の集光位置が同一
となり、結合損失が少なくなる。
一方、非相反光学装置本体10に対する逆方向の光の透
過状態は第２図（ｂ）示すようになる。
過状態は第２図（ｂ）示すようになる。
すなわち、第２の光ファイバ32からのψ＝45゜の光
は、複屈折結晶3,4を常光として通過した後複屈折結晶
２を異常光として、かつａの分離距離をもって通過し、
45゜ファラデー回転子５により45゜偏波面が回転し、複
屈折結晶１を常光として通過し、第１の光ファイバ31か
らＸ方向に 離れた位置に出射する。
は、複屈折結晶3,4を常光として通過した後複屈折結晶
２を異常光として、かつａの分離距離をもって通過し、
45゜ファラデー回転子５により45゜偏波面が回転し、複
屈折結晶１を常光として通過し、第１の光ファイバ31か
らＸ方向に 離れた位置に出射する。
また、第２の光ファイバ４からのψ＝135゜の光は、
複屈折結晶４を異常光として、かつ の分離距離をもって通過し、複屈折結晶３を異常光とし
て、かつ分離距離 をもって通過し、さらに、複屈折結晶２を常光として通
過し、45゜ファラデー回転子５により45゜偏波面が回転
した後複屈折結晶１を異常光として、かつ の分離距離をもって通過し、第１の光ファイバ31からＸ
方向に 離れた位置に出射する。
複屈折結晶４を異常光として、かつ の分離距離をもって通過し、複屈折結晶３を異常光とし
て、かつ分離距離 をもって通過し、さらに、複屈折結晶２を常光として通
過し、45゜ファラデー回転子５により45゜偏波面が回転
した後複屈折結晶１を異常光として、かつ の分離距離をもって通過し、第１の光ファイバ31からＸ
方向に 離れた位置に出射する。
この結果、第２の光ファイバ32からの上述した両光は
いずれも第１の光ファイバ31には入射せず、この非相反
光学装置本体10は逆方向の光に対し光アイソレータとし
ての本来の機能を発揮することになる。
いずれも第１の光ファイバ31には入射せず、この非相反
光学装置本体10は逆方向の光に対し光アイソレータとし
ての本来の機能を発揮することになる。
次に、第３図，第４図（ａ），（ｂ）を参照して、第
２の実施例である光アイソレータを説明する。
２の実施例である光アイソレータを説明する。
第３図に示す非相反光学装置本体10Aの厚さ及び光の
透過状態を第３表に、X,Y平面における偏光ビームの関
係を第４図（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。
透過状態を第３表に、X,Y平面における偏光ビームの関
係を第４図（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。
尚、この非相反光学装置本体10Aは、４枚の複屈折結
晶11,12,13,14（符号，，，を付して示す。）
と、２枚の45゜ファラデー回転子5A,5Bとにより構成さ
れ、各複屈折結晶11,12,13,14の厚さを順に に設定している。
晶11,12,13,14（符号，，，を付して示す。）
と、２枚の45゜ファラデー回転子5A,5Bとにより構成さ
れ、各複屈折結晶11,12,13,14の厚さを順に に設定している。
この非相反光学装置本体10Aの場合にも、第３表及び
第４図（ａ）から明らかなように光ファイバ１からのψ
＝０゜の光及びψ＝90゜の順方向の光は、いずれも異常
光として通過する光路長2aとなって、第２の光ファイバ
32の同一の位置に入射する。
第４図（ａ）から明らかなように光ファイバ１からのψ
＝０゜の光及びψ＝90゜の順方向の光は、いずれも異常
光として通過する光路長2aとなって、第２の光ファイバ
32の同一の位置に入射する。
また、第２の光ファイバ32からの逆方向の光は、第４
図（ｂ）に示す如くなる。すなわち、一方の偏光は４枚
の複屈折結晶14,13,12,11を異常光として通過し第１の
光ファイバ31に到達せず、また、他方の偏光は分離距離
を生じさせない４枚の複屈折結晶14,13,12,11を常光と
して通過する。
図（ｂ）に示す如くなる。すなわち、一方の偏光は４枚
の複屈折結晶14,13,12,11を異常光として通過し第１の
光ファイバ31に到達せず、また、他方の偏光は分離距離
を生じさせない４枚の複屈折結晶14,13,12,11を常光と
して通過する。
この非相反光学装置本体10Aによれば、前記非相反光
学装置本体10と同等の機能を発揮させることができると
共に、45゜ファラデー回転子5A,5B2枚を用いているの
で、アイソレーション，その温度特性及び波長特性をよ
り向上させることができる。
学装置本体10と同等の機能を発揮させることができると
共に、45゜ファラデー回転子5A,5B2枚を用いているの
で、アイソレーション，その温度特性及び波長特性をよ
り向上させることができる。
次に、第５図を参照して、本発明の第３の実施例を説
明する。
明する。
同図に示す非相反光学装置本体20は、符号乃至を
付して示す７枚の平行平板状の複屈折結晶21乃至27と、
３枚の45゜ファラデー回転子5A,5B,5Cとを接合配置する
ことにより構成したものである。
付して示す７枚の平行平板状の複屈折結晶21乃至27と、
３枚の45゜ファラデー回転子5A,5B,5Cとを接合配置する
ことにより構成したものである。
この非相反光学装置本体20における厚さ及び光の透過
状態を第４表に、X,Y平面における偏光ビームの関係を
第６図に示す。
状態を第４表に、X,Y平面における偏光ビームの関係を
第６図に示す。
この非相反光学装置本体20の場合にも、第４表及び第
６図から明らかなように、光ファイバ31からのψ＝０゜
の光，ψ＝90゜の光の順方向の光は、いずれも異常光と
して通過する光路長が となり、第２の光ファイバ32の同一の位置に入射する。
６図から明らかなように、光ファイバ31からのψ＝０゜
の光，ψ＝90゜の光の順方向の光は、いずれも異常光と
して通過する光路長が となり、第２の光ファイバ32の同一の位置に入射する。
また、第２の光ファイバ32からの逆方向の光は、いず
れの偏光も第１の光ファイバ31に到達しない。
れの偏光も第１の光ファイバ31に到達しない。
次に、本発明の応用例を第７図，第８図を参照して説
明する。
明する。
第７図は非相反光学装置本体10を用い、第２の光ファ
イバ32の近傍に第３の光ファイバ32Aを配置した光学系
を示すものである。
イバ32の近傍に第３の光ファイバ32Aを配置した光学系
を示すものである。
この光学系において、第３の光ファイバ32Aから出射
するある特定の偏光成分が非相反光学装置本体10を経て
第１の光ファイバ31に入射するように配置すれば、第３
の光ファイバ32A→非相反光学装置本体10→第１の光フ
ァイバ31,第１の光ファイバ31→非相反光学装置本体10
→第２の光ファイバ32という光路を形成する光サーキュ
レータを構成できる。
するある特定の偏光成分が非相反光学装置本体10を経て
第１の光ファイバ31に入射するように配置すれば、第３
の光ファイバ32A→非相反光学装置本体10→第１の光フ
ァイバ31,第１の光ファイバ31→非相反光学装置本体10
→第２の光ファイバ32という光路を形成する光サーキュ
レータを構成できる。
この場合に、第３の光ファイバ32Aから第１の光ファ
イバ31への光路は偏波依存性を有するものの、第１の光
ファイバ31から第２の光ファイバ32への光路は偏波依存
性が無く、これにより、双方向通信や光計測に好適な光
サーキュレータを提供できる。
イバ31への光路は偏波依存性を有するものの、第１の光
ファイバ31から第２の光ファイバ32への光路は偏波依存
性が無く、これにより、双方向通信や光計測に好適な光
サーキュレータを提供できる。
また、第８図に示すように非相反光学装置本体10Aを
用いて同様の光学系を構成しても、第７図に示すものと
同様な機能を有する光サーキュレータを提供できる。
用いて同様の光学系を構成しても、第７図に示すものと
同様な機能を有する光サーキュレータを提供できる。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなくそ
の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、一方の光導波路から他
方の光導波路に向う光の偏波依存性がないと共に、結合
損失が少なく、かつ製造価格の低廉化を図ることができ
る光アイソレータを提供することができる。
方の光導波路に向う光の偏波依存性がないと共に、結合
損失が少なく、かつ製造価格の低廉化を図ることができ
る光アイソレータを提供することができる。
また、本発明によれば、第２の光導波路から第３の光
導波路に向う光の偏波依存性がないと共に、結合損失が
少なく、かつ製造価格の低廉化を図ることができる光サ
ーキュレータを提供することができる。
導波路に向う光の偏波依存性がないと共に、結合損失が
少なく、かつ製造価格の低廉化を図ることができる光サ
ーキュレータを提供することができる。
さらに、本発明では、少なくとも１つのファラデー回
転子に入射する２偏光が光路長の相違を有するものであ
る構成とすることによって、複屈折結晶の使用枚数を最
小限とするようにしたので価格の低廉化に寄与する効果
は極めて大きく産業上有用性の高い発明である。
転子に入射する２偏光が光路長の相違を有するものであ
る構成とすることによって、複屈折結晶の使用枚数を最
小限とするようにしたので価格の低廉化に寄与する効果
は極めて大きく産業上有用性の高い発明である。
そして、偏波面を回転する素子としてファラデー回転
子をのみを用いることとし、高価で大型となる施光性結
晶板を用いなくて済むので、装置の低価格化、小型化が
図れる光アイソレータ及び光サーキュレータを提供でき
る。
子をのみを用いることとし、高価で大型となる施光性結
晶板を用いなくて済むので、装置の低価格化、小型化が
図れる光アイソレータ及び光サーキュレータを提供でき
る。
第１図は本発明の第１の実施例を示す概略構成図、第２
図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１図に示す光アイソレー
タのX,Y平面における各偏光ビームの順方向，逆方向の
分離距離を示す説明図、第３図は本発明の第２の実施例
を示す概略構成図、第４図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第
３図に示す光アイソレータのX,Y平面における各偏光ビ
ームの順方向，逆方向の分離距離を示す説明図、第５図
は本発明の第３の実施例を示す概略構成図、第６図は第
５図に示す光アイソレータのX,Y平面における偏光ビー
ムの順方向の分離距離を示す説明図、第７図，第８図は
それぞれ本発明の応用例である光サーキュレータを示す
概略構成図、第９図は複屈折結晶の偏光分離の原理を示
す説明図、第10図は従来の光アイソレータの構成を示す
図、第11図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第10図に示す光ア
イソレータのX,Y平面における偏光ビームの順方向，逆
方向の分離距離を示す説明図、第12図は第10図に示す光
学系における集光位置の差を示す説明図、第13図は従来
例の他例を示す概略構成図である。 10,10A,20……非相反光学装置本体、 １乃至4,11乃至14……複屈折結晶、 5,5A,5B,5C……45゜ファラデー回転子。
図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１図に示す光アイソレー
タのX,Y平面における各偏光ビームの順方向，逆方向の
分離距離を示す説明図、第３図は本発明の第２の実施例
を示す概略構成図、第４図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第
３図に示す光アイソレータのX,Y平面における各偏光ビ
ームの順方向，逆方向の分離距離を示す説明図、第５図
は本発明の第３の実施例を示す概略構成図、第６図は第
５図に示す光アイソレータのX,Y平面における偏光ビー
ムの順方向の分離距離を示す説明図、第７図，第８図は
それぞれ本発明の応用例である光サーキュレータを示す
概略構成図、第９図は複屈折結晶の偏光分離の原理を示
す説明図、第10図は従来の光アイソレータの構成を示す
図、第11図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第10図に示す光ア
イソレータのX,Y平面における偏光ビームの順方向，逆
方向の分離距離を示す説明図、第12図は第10図に示す光
学系における集光位置の差を示す説明図、第13図は従来
例の他例を示す概略構成図である。 10,10A,20……非相反光学装置本体、 １乃至4,11乃至14……複屈折結晶、 5,5A,5B,5C……45゜ファラデー回転子。
Claims (4)
- 【請求項１】対向する２つの光導波路の間に、 少なくとも１枚の45゜ファラデー回転子と、 少なくとも１個のレンズと、 少なくとも４枚の平行平板の複屈折結晶を有しており、 一方の光導波路から他方の光導波路に向う順方向の光が
前記平行平板の複屈折結晶の各々を透過するとき、ある
直線偏光（１）は常光若しくは異常光として透過し、前
記直線偏光（１）と直交する直線偏光（２）は、前記直
線偏光（１）が常光として透過する場合は異常光とし
て、異常光として透過する場合は常光として透過して、
前記直線偏光（１）が前記平行平板の複屈折結晶の各々
全部を透過する際の光学的な通過長の合計が、前記直線
偏光（１）に直交する直線偏光（２）が前記平行平板の
複屈折結晶の各々全部を透過する際の光学的な通過長の
合計と等しく、かつ２偏光の出射位置が一致するととも
に、前記ファラデー回転子に入射する２偏光の光路長が
異なるように設定し、さらに偏波面を回転させる素子と
して前記ファラデー回転子のみを用いた光アイソレー
タ。 - 【請求項２】前記平行平板の複屈折結晶は全ての同一材
料の単結晶からなり、 各々の光学軸と光の入出射面の法線ベクトルとのなす角
度は等しく、かつ、前記法線ベクトルを中心軸として45
゜の整数倍だけ回転させた角度に各光学軸が設定され、 前記直線偏光（１）が常光として透過する複屈折結晶の
合計の厚さと、前記直線偏光（１）に直交する直線偏光
（２）が常光として透過する複屈折結晶の合計の厚さと
が等しく、 前記直線偏光（１）が異常光として透過する複屈折結晶
の合計の厚さと、前記直線偏光（１）に直交する直線偏
光（２）が異常光として透過する複屈折結晶の合計の厚
さとが等しいものである請求項１記載の光アイソレー
タ。 - 【請求項３】一方の側に並設配置の第1,第３の２本の光
導波路を、他方の側に第２の光導波路を相対向する状態
に設け、相対向状態の光導波路の間に、 少なくとも１枚の45゜ファラデー回転子と、 少なくとも１個のレンズと、 少なくとも４枚の平行平板の複屈折結晶を有しており、 前記第２の光導波路から第３の光導波路に向かう光に含
まれるある直線偏光（１）は、前記平行平板の複屈折結
晶の各々を常光若しくは異常光として透過し、前記直線
偏光（１）と直交する直線偏光（２）は、前記直線偏光
（１）が常光として透過する場合は異常光として、異常
光として透過する場合は常光として透過して、前記直線
偏光（１）が前記平行平板の複屈折結晶の各々全部を透
過する際の光学的な通過長の合計が、前記直線偏光
（１）に直交する直線偏光（２）が前記平行平板の複屈
折結晶の各々全部を透過する際の光学的な通過長の合計
と等しく、かつ２偏光の出射位置が一致するとともに、
前記ファラデー回転子に入射する２偏光の光路長が異な
るように設定し、さらに偏波面を回転させる素子として
前記ファラデー回転子のみを用いた光サーキュレータ。 - 【請求項４】前記平行平板の複屈折結晶の全て同一材料
の単結晶からなり、 各々の光学軸と光の入出射面の法線ベクトルとのなす角
度は等しく、かつ、前記法線ベクトルを中心７軸として
45゜の整数倍だけ回転させた角度に各光学軸が設定さ
れ、 前記直線偏光（１）が常光として透過する複屈折結晶の
合計の厚さと、前記直線偏光（１）に直交する直線偏光
（２）が常光として透過する複屈折結晶の合計の厚さと
が等しく、 前記直線偏光（１）が異常光として透過する複屈折結晶
の合計の厚さと、前記直線偏光（１）に直交する直線偏
光（２）が異常光として透過する複屈折結晶の合計の厚
さとが等しいものである請求項３記載の光サーキュレー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118017A JP2572627B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 光アイソレータ及び光サーキユレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118017A JP2572627B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 光アイソレータ及び光サーキユレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01287528A JPH01287528A (ja) | 1989-11-20 |
| JP2572627B2 true JP2572627B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=14726000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63118017A Expired - Lifetime JP2572627B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 光アイソレータ及び光サーキユレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2572627B2 (ja) |
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- 1988-05-13 JP JP63118017A patent/JP2572627B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPS6158811A (ja) * | 1984-08-15 | 1986-03-26 | イー・アイ・デユポン・ド・ネモアース・アンド・コンパニー | 金属酸化物で安定化したクロマトグラフイー充てん材 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01287528A (ja) | 1989-11-20 |
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