JP2953202B2 - Optical coupler - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを伝送路に
用いた通信系において、光信号を直接増幅するための光
ファイバ増幅器を構成する光結合器に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical coupler constituting an optical fiber amplifier for directly amplifying an optical signal in a communication system using an optical fiber as a transmission line.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、光ファイバ通信網の拡大に伴い、
信号分配による光出力の減少を補償するために、光信号
を直接増幅する光ファイバ増幅器の導入が進んできてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, with the expansion of optical fiber communication networks,
In order to compensate for the decrease in optical output due to signal distribution, the introduction of optical fiber amplifiers for directly amplifying optical signals has been advanced.

【０００３】以下に従来の光ファイバ増幅器の構成につ
いて説明する。図４は従来の光ファイバ増幅器を示すも
ので、後方励起型と呼ばれる方式の構成図を示すものあ
る。The configuration of a conventional optical fiber amplifier will be described below. FIG. 4 shows a conventional optical fiber amplifier, and shows a configuration diagram of a system called a backward pumping type.

【０００４】図４において、１はエルビウム（Er）など
の希土類元素を添加した光ファイバ、２は波長1.55μｍ
と1.48μｍの光を合波または分波する波長カプラ、３お
よび４は半導体レーザ（ＬＤ）で、Erを添加した光ファ
イバ１を励起する1.48μｍの光を発生するポンプＬＤ、
５はポンプＬＤ３および４から出射した光を偏波合成す
る偏光ビームスプリッタ（偏波合成器）、６は同図内矢
印の方向にのみ光を通過させる光アイソレータ、７は光
を分岐する光分岐器、８は半導体受光素子、９から１３
は光ファイバ、１４および１５は偏波面保存光ファイ
バ、１６から１９は光ファイバ内を進行する光を示す矢
印である。In FIG. 4, reference numeral 1 denotes an optical fiber doped with a rare earth element such as erbium (Er), and reference numeral 2 denotes a wavelength of 1.55 μm.
Wavelength couplers for multiplexing or demultiplexing 1.48 μm light and semiconductor lasers (LD), and pump LDs for generating 1.48 μm light for exciting the Er-doped optical fiber 1;
Reference numeral 5 denotes a polarization beam splitter (polarization combiner) for polarization-combining light emitted from the pump LDs 3 and 4, reference numeral 6 denotes an optical isolator that allows light to pass only in the direction of the arrow in FIG. 8 is a semiconductor light receiving element, 9 to 13
Is an optical fiber, 14 and 15 are polarization-maintaining optical fibers, and 16 to 19 are arrows indicating light traveling in the optical fiber.

【０００５】以上のように構成された光ファイバ増幅器
について、以下その動作について説明する。ポンプＬＤ
３および４から偏波面保存光ファイバ１４および１５に
出力された波長1.48μｍの光は、偏光ビームスプリッタ
５で合成される。次に、矢印１７で示す方向に波長カプ
ラ２を通ってErを添加した光ファイバ１に入射し、この
光ファイバで吸収されてEr原子を高エネルギー準位に励
起する。The operation of the optical fiber amplifier configured as described above will be described below. Pump LD
The light having a wavelength of 1.48 μm output from the optical fibers 3 and 4 to the polarization-maintaining optical fibers 14 and 15 is combined by the polarization beam splitter 5. Next, the light enters the optical fiber 1 doped with Er through the wavelength coupler 2 in the direction indicated by the arrow 17, and is absorbed by the optical fiber to excite Er atoms to a high energy level.

【０００６】波長1.55μｍの信号光１６をErを添加した
光ファイバ１内に入射させると、入力された信号光１６
の大きさに比例した同一波長の光の誘導放出が生じ、信
号光の出力が光ファイバ１に沿って増幅される。増幅さ
れた信号光は波長カプラ２を透過した後、光アイソレー
タ６および光分岐器７を通過して、光ファイバ１２から
光信号１８として出射する。When the signal light 16 having a wavelength of 1.55 μm enters the optical fiber 1 doped with Er, the input signal light 16
Stimulated emission of light of the same wavelength in proportion to the magnitude of the light occurs, and the output of the signal light is amplified along the optical fiber 1. After being transmitted through the wavelength coupler 2, the amplified signal light passes through the optical isolator 6 and the optical splitter 7, and is emitted from the optical fiber 12 as an optical signal 18.

【０００７】受光素子８は光分岐器７で分岐された増幅
光信号の一部１９を検出し、増幅光信号の大きさをモニ
タして、ポンプＬＤ３および４の光出力を制御するもの
である。また、光アイソレータ６は光信号１８と反対方
向に進行する戻り光が発生した場合に、これを遮断する
ためのものである。以上のように従来の光ファイバ増幅
器を構成していた。The light receiving element 8 detects a part 19 of the amplified optical signal branched by the optical splitter 7, monitors the magnitude of the amplified optical signal, and controls the optical output of the pump LDs 3 and 4. . Further, the optical isolator 6 is for interrupting the return light which travels in the opposite direction to the optical signal 18 when it occurs. As described above, the conventional optical fiber amplifier is configured.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では、図４に示すように、レンズや光学
結晶などの各種光学デバイスと光ファイバとから構成し
た波長カプラ２、偏光ビームスプリッタ５、光アイソレ
ータ６、光分岐器７などの多くの光結合器を組合わせ
て、光ファイバ増幅器を構成しているので、各々の光結
合器の光ファイバを互いに接続する必要がある。それゆ
え光結合器の数および光ファイバの接続点数に比例した
大きな挿入損失が生じると共に、接続の手間がかかる欠
点があった。However, in such a conventional configuration, as shown in FIG. 4, a wavelength coupler 2 and a polarization beam splitter 5 each composed of various optical devices such as lenses and optical crystals and an optical fiber. Since many optical couplers such as the optical isolator 6 and the optical splitter 7 are combined to constitute an optical fiber amplifier, it is necessary to connect the optical fibers of the respective optical couplers to each other. Therefore, a large insertion loss proportional to the number of optical couplers and the number of connection points of the optical fibers occurs, and connection is troublesome.

【０００９】さらに多数の光結合器の配置とその光ファ
イバの引き回しに多くの面積を必要とするため、光ファ
イバ増幅器の形状が大きくなる欠点があった。Further, since a large number of areas are required for arranging a large number of optical couplers and routing the optical fibers, there is a disadvantage that the shape of the optical fiber amplifier becomes large.

【００１０】本発明はこのような課題を解決するもの
で、挿入損失が小さく、小型の光ファイバ増幅器が構成
できる光結合器の提供を目的としたものである。An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical coupler capable of forming a small optical fiber amplifier with a small insertion loss.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の光結合器は、入射光を偏波面が互いに直行す
る２つの直線偏光に分離する第１の複屈折結晶と、この
直線偏光を平行光に変換する第１のレンズと、この平行
光の中の特定波長の光を反射させて光軸を傾ける波長選
択フィルタと、この反射光を収束させる第２のレンズ
と、この収束された２つの直線偏光を同一光軸上に合成
する第２の複屈折結晶と、前記波長選択フィルタを透過
した他の波長の平行光を収束させる第３のレンズとから
構成し、偏波面を回転させる磁気光学結晶および旋光性
結晶を、第１のレンズから第２のレンズに至る光路上の
任意の位置に設けた構成を有している。SUMMARY OF THE INVENTION To solve this problem, an optical coupler according to the present invention comprises a first birefringent crystal for separating incident light into two linearly polarized lights whose polarization planes are orthogonal to each other; A first lens that converts polarized light into parallel light, a wavelength selection filter that reflects light of a specific wavelength in the parallel light to tilt the optical axis, a second lens that converges the reflected light, and a convergence lens A second birefringent crystal for synthesizing the obtained two linearly polarized lights on the same optical axis, and a third lens for converging parallel light of another wavelength transmitted through the wavelength selection filter. The magneto-optical crystal and the optical rotatory crystal to be rotated are provided at arbitrary positions on the optical path from the first lens to the second lens.

【００１２】[0012]

【作用】本発明は上記した構成によって、第１および第
２の複屈折結晶と磁気光学結晶と旋光性結晶と波長選択
フィルタとの光学系で偏光無依存型の光アイソレータを
構成し、第１の複屈折結晶と波長選択フィルタとの光学
系で偏波合成器と波長カプラを構成するので、従来例で
説明した光ファイバ増幅器の構成に必要な偏光ビームス
プリッタ、波長カプラ、光アイソレータの機能を、少な
い光学デバイスを用いて一体に構成でき、小型で挿入損
失が小さな光結合器が実現できる。According to the present invention, a polarization-independent optical isolator comprising the first and second birefringent crystals, the magneto-optical crystal, the optical rotatory crystal, and the wavelength selection filter is constituted by the above-described structure. The optical system of the birefringent crystal and the wavelength selection filter constitutes a polarization combiner and a wavelength coupler, so the functions of the polarization beam splitter, wavelength coupler, and optical isolator necessary for the configuration of the optical fiber amplifier described in the conventional example are provided. The optical coupler can be integrally formed using a small number of optical devices, and a compact optical coupler having a small insertion loss can be realized.

【００１３】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例にお
ける光結合器の構成図である。図１において、２１は入
射光を偏波面が互いに直行する２つの直線偏光に分離す
るルチル結晶などの複屈折結晶、２２は入射光を平行光
に変換する第１の収束性ロッドレンズ、２３はプリズム
の斜辺に設けられた波長1.48μｍの光を透過し、波長1.
55μｍの光を反射して光軸を傾ける波長選択フィルタ、
２４は旋光性結晶で入射光の偏波面を可逆的に約４５度
回転させる１／２波長板、２５は磁石２６の磁界を受け
て入射光の偏波面を非可逆的に約４５度回転させる磁気
光学結晶、２７は入射した平行光を収束させる第２の収
束性ロッドレンズ、２８は２１と同じ複屈折結晶で、偏
波面が互いに直行した２つの直線偏光を同一光軸上に合
成する機能を持つ。２９は入射光を平行光に変換する第
３の収束性ロッドレンズ、３０から３８は光の進行を示
す矢印である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an optical coupler according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a birefringent crystal such as a rutile crystal that separates incident light into two linearly polarized lights whose polarization planes are perpendicular to each other, 22 denotes a first convergent rod lens that converts incident light into parallel light, and 23 denotes Transmits light with a wavelength of 1.48 μm provided on the hypotenuse of the prism and has a wavelength of 1.
A wavelength selection filter that reflects 55 μm light and tilts the optical axis,
Reference numeral 24 denotes a rotatory crystal, which is a half-wave plate that reversibly rotates the plane of polarization of incident light by about 45 degrees, and 25 receives the magnetic field of the magnet 26 and irreversibly rotates the plane of polarization of incident light by about 45 degrees. Magneto-optical crystal, 27 is a second convergent rod lens for converging the incident parallel light, 28 is the same birefringent crystal as 21 and has a function of combining two linearly polarized lights whose polarization planes are orthogonal to each other on the same optical axis. have. 29 is a third convergent rod lens for converting incident light into parallel light, and 30 to 38 are arrows indicating the progress of light.

【００１４】以上のように構成された本発明の光結合器
について、図１を用いてその動作を説明する。まず、波
長1.55μｍの光３０は複屈折結晶２１に入射し、偏波面
が互いに直行する２つの直線偏光３１および３２に分離
される。この２つの直線偏光３１、３２は、第１の収束
性ロッドレンズ２２の中心軸からわずかにずれた軸対称
の位置から各々入射し、第１の収束性ロッドレンズ２２
の他端で２つのほぼ平行光に変換された後、波長選択フ
ィルタ２３に入射する。波長選択フィルタ２３は波長1.
55μｍの光を反射し、波長1.48μｍの光を透過する誘電
体干渉膜から構成されているので、この平行光は波長選
択フィルタ２３で反射されて光軸を傾けられ、１／２波
長板２４に入射する。The operation of the optical coupler of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. First, light 30 having a wavelength of 1.55 μm enters the birefringent crystal 21 and is separated into two linearly polarized light beams 31 and 32 whose polarization planes are perpendicular to each other. The two linearly polarized light beams 31 and 32 are incident from axially symmetric positions slightly deviated from the central axis of the first convergent rod lens 22, respectively.
After being converted into two substantially parallel lights at the other end of the light, the light enters the wavelength selection filter 23. The wavelength selection filter 23 has a wavelength of 1.
Since the parallel light is composed of a dielectric interference film that reflects light of 55 μm and transmits light of wavelength 1.48 μm, the parallel light is reflected by the wavelength selection filter 23, the optical axis is inclined, and the half-wave plate 24 Incident on.

【００１５】１／２波長板２４は入射光の偏波面を約４
５度回転させるので、反射された２つの直線偏光３３、
３４の偏波面が約４５度の回転を受け、磁気光学結晶２
５に入射する。磁気光学結晶２５は磁石２６の磁界を受
けて、入射光の偏波面を非可逆的に約４５度回転させる
ので、２つの平行な直線偏光３３、３４は先程と同方向
に約４５度の回転を受ける。それゆえ、磁気光学結晶２
５を透過した直線偏光３３、３４は直線偏光３１、３２
に対して偏波面が各々約９０度異なっている。The half-wave plate 24 changes the plane of polarization of the incident light by about 4
Since it is rotated by 5 degrees, two reflected linearly polarized lights 33,
34 undergoes a rotation of about 45 degrees, and the magneto-optical crystal 2
5 is incident. Since the magneto-optical crystal 25 receives the magnetic field of the magnet 26 and irreversibly rotates the plane of polarization of the incident light by about 45 degrees, the two parallel linearly polarized light beams 33 and 34 rotate about 45 degrees in the same direction as above. Receive. Therefore, the magneto-optical crystal 2
The linearly polarized light 33, 34 transmitted through 5 is linearly polarized light 31, 32.
Are different from each other by about 90 degrees.

【００１６】磁気光学結晶２５から出射した２つの直線
偏光３３、３４は、第３の収束性ロッドレンズ２７に入
射し、第３の収束性ロッドレンズ２７の他端付近で、中
心軸からわずかにずれた軸対称な２点に焦点を結ぶよう
に収束される。次に、複屈折結晶２８は、偏波面が互い
に直行する２つの直線偏光を同一の光軸上に合成するよ
うに設けているので、同図に示すように、２つの直線偏
光３３および３４は出射光３５に変換され、出力され
る。The two linearly polarized light beams 33 and 34 emitted from the magneto-optical crystal 25 enter the third converging rod lens 27 and are slightly near the other end of the third converging rod lens 27 from the central axis. The light is converged so as to focus on two shifted axisymmetric points. Next, since the birefringent crystal 28 is provided so as to combine two linearly polarized light beams whose polarization planes are orthogonal to each other on the same optical axis, as shown in FIG. The light is converted into outgoing light 35 and output.

【００１７】一方、出射光３５と逆方向に複屈折結晶２
８に入射した光は、磁気光学結晶２５によって、先程と
同方向に約４５度の偏波面の回転を受け、１／２波長板
２４で先程と逆方向に約４５度の偏波面の回転を受ける
ので、直線偏光３１および３２と逆方向に進行し複屈折
結晶２１に入射する光の偏波面は、直線偏光３１および
３２と各々約９０度異なっており、複屈折結晶２１で偏
波合成されず、入射光３０と異なる光軸から出射され
る。On the other hand, the birefringent crystal 2
The light incident on 8 is subjected to the rotation of the polarization plane of about 45 degrees in the same direction by the magneto-optical crystal 25, and the half-wave plate 24 rotates the polarization plane of about 45 degrees in the opposite direction to the previous direction. As a result, the polarization planes of the light traveling in the opposite direction to the linearly polarized light 31 and 32 and entering the birefringent crystal 21 are different from the linearly polarized light 31 and 32 by about 90 degrees, respectively. Instead, it is emitted from an optical axis different from the incident light 30.

【００１８】以上の動作によって、複屈折結晶２１と複
屈折結晶２８との間に、複屈折結晶２１から複屈折結晶
２８に光を通過させ、逆方向を遮断する偏光無依存型の
光アイソレータを構成している。With the above operation, a polarization-independent optical isolator that transmits light from the birefringent crystal 21 to the birefringent crystal 28 and blocks the reverse direction is provided between the birefringent crystal 21 and the birefringent crystal 28. Make up.

【００１９】次に、波長1.48μｍの偏波面が互い直行す
る直線偏光３６および３７は、第３の収束性ロッドレン
ズ２９の中心軸からわずかにずれた軸対称の位置から各
々入射し、第３の収束性ロッドレンズ２９の他端で各々
ほぼ平行光に変換された後、波長選択フィルタ２３に入
射する。波長選択フィルタ２３は波長1.48μｍの光をほ
とんど光の損失無く透過させるので、この直線偏光３
６、３７は波長選択フィルタ２３を透過して、各々前述
の直線偏光３１および３２と同じ光路を逆方向に通っ
て、再び収束され、複屈折結晶２１で入射光３０と同一
の光軸上に合成された出射光３８となる。Next, the linearly polarized light beams 36 and 37 whose polarization planes having a wavelength of 1.48 μm are perpendicular to each other are incident from axially symmetric positions slightly shifted from the central axis of the third converging rod lens 29, respectively. Are converted into substantially parallel lights at the other end of the convergent rod lens 29, and then enter the wavelength selection filter 23. Since the wavelength selection filter 23 transmits light having a wavelength of 1.48 μm with almost no loss of light, the linearly polarized light 3
Numerals 6 and 37 pass through the wavelength selection filter 23, pass through the same optical path as that of the linearly polarized lights 31 and 32 in the opposite directions, are converged again, and are converged by the birefringent crystal 21 on the same optical axis as the incident light 30. The resultant outgoing light 38 is obtained.

【００２０】ここで、第３の収束性ロッドレンズ２９に
入射させる直線偏光３６および３７の入射位置、および
その偏波面方向は、波長選択フィルタ２３を透過後、複
屈折結晶２１によって合成され、入射光３０と同じ光軸
上に出射するような位置と偏波面方向に設定されてい
る。さらに説明すれば、波長1.48μｍの光が入射光３０
として複屈折結晶２１から入射し、波長選択フィルタ２
３を透過して、第３の収束性ロッドレンズ２９で２点に
収束される位置と偏波面方向に設定している。Here, the incident positions of the linearly polarized lights 36 and 37 to be incident on the third converging rod lens 29 and the directions of their polarization planes are transmitted through the wavelength selection filter 23 and then synthesized by the birefringent crystal 21 to be incident. The position is set so as to be emitted on the same optical axis as the light 30 and the direction of the polarization plane. More specifically, light having a wavelength of 1.48 μm is incident light 30.
As wavelength selection filter 2
3 and a position converged at two points by the third converging rod lens 29 and the direction of the plane of polarization.

【００２１】以上の動作によって、波長1.48μｍの直線
偏光３６および３７を偏波合成し、波長1.55μｍの光３
１および３２と合波するので、偏光ビームスプリッタ
（偏波合成器）と、波長カプラの機能を構成している。With the above operation, the linearly polarized lights 36 and 37 having a wavelength of 1.48 μm are polarization-combined, and the light 3 having a wavelength of 1.55 μm is synthesized.
Since they are multiplexed with 1 and 32, they function as a polarization beam splitter (polarization combiner) and a wavelength coupler.

【００２２】以上の構成から、エルビウム（Er）などの
希土類元素を添加した光ファイバからの出射光を複屈折
結晶２１への入射光３０とし、波長1.48μｍのポンプＬ
Ｄからの出射光を直線偏光３６および３７として、出射
光３５を増幅された光信号の出射端とすれば、従来例で
説明した後方励起方式の光ファイバ増幅器に使用する光
結合器として機能する。With the above configuration, the light emitted from the optical fiber doped with a rare earth element such as erbium (Er) is used as the incident light 30 to the birefringent crystal 21 and the pump L having a wavelength of 1.48 μm is used.
If the emitted light from D is linearly polarized light 36 and 37 and the emitted light 35 is the emission end of the amplified optical signal, it functions as an optical coupler used in the backward-pumped optical fiber amplifier described in the conventional example. .

【００２３】以上のように本実施例の構成の特徴は、入
射光３０を偏波面が互いに直行する２つの直線偏光３
１、３２に分離する複屈折結晶２１と、この直線偏光を
平行光に変換する第１の収束性ロッドレンズ２２と、こ
の平行光の中の特定波長の光を反射させて光軸を傾ける
波長選択フィルタ２３と、この反射光を収束させる第２
の収束性ロッドレンズ２７と、この収束された２つの直
線偏光を同一光軸上に合成する複屈折結晶２８と、波長
選択フィルタ２３を透過した他の波長の平行光を収束さ
せる第３の収束性ロッドレンズ２９とから構成し、偏波
面を回転させる磁気光学結晶２５および１／２波長板２
４を、波長選択フィルタ２３と第２の収束性ロッドレン
ズ２７との間の光路上に設けて、光結合器を構成したこ
とである。As described above, the feature of this embodiment is that the incident light 30 is converted into two linearly polarized lights 3 whose polarization planes are orthogonal to each other.
A birefringent crystal 21 for separating into 1 and 32, a first convergent rod lens 22 for converting this linearly polarized light into parallel light, and a wavelength that reflects a specific wavelength of the parallel light and tilts the optical axis. A selection filter 23 and a second filter for converging the reflected light.
, A birefringent crystal 28 for combining the two converged linearly polarized lights on the same optical axis, and a third convergence for converging parallel light of another wavelength transmitted through the wavelength selection filter 23. Magneto-optical crystal 25 and half-wave plate 2, which comprises a polar rod lens 29 and rotates the plane of polarization.
4 is provided on the optical path between the wavelength selection filter 23 and the second convergent rod lens 27 to constitute an optical coupler.

【００２４】この構成により、複屈折結晶２１および２
８と波長選択フィルタ２３と１／２波長板２４と磁気光
学結晶２５との光学系で、入射光３０を出射光３５に一
方向に通過させる偏光無依存型の光アイソレータを構成
し、複屈折結晶２１と波長選択フィルタ２３との光学系
で、偏波面が互いに直行する直線偏光３６、３７を同一
光軸上の出射光３８に合成する偏光ビームスプリッタ
と、この出射光３８と入射光３０を合波する波長カプラ
とを構成する。With this configuration, birefringent crystals 21 and 2
8, an optical system including a wavelength selection filter 23, a half-wave plate 24, and a magneto-optical crystal 25 constitutes a polarization-independent optical isolator that allows the incident light 30 to pass through the output light 35 in one direction. A polarization beam splitter that combines linearly polarized light beams 36 and 37 whose polarization planes are perpendicular to each other into an outgoing light beam 38 on the same optical axis by an optical system of the crystal 21 and the wavelength selection filter 23, And a wavelength coupler for multiplexing.

【００２５】それゆえ、従来例で説明した光ファイバ増
幅器の構成に必要な偏光ビームスプリッタ、波長カプ
ラ、光アイソレータの機能を、少ない光学デバイスを用
いて一体に構成でき、小型で挿入損失が小さな光結合器
が実現できる効果が得られる。Therefore, the functions of the polarization beam splitter, the wavelength coupler, and the optical isolator necessary for the configuration of the optical fiber amplifier described in the conventional example can be integrally configured using a small number of optical devices, and the size and the insertion loss can be reduced. The effect which can implement | achieve a coupler is acquired.

【００２６】なお、本実施例では、後方励起方式の光フ
ァイバ増幅器の光結合器として、複屈折結晶２１から複
屈折結晶２８の方向に光アイソレータを構成し、エルビ
ウム（Er）などの希土類元素を添加した光ファイバから
の出射光を入射光３０とし、出射光３５を増幅された光
信号とした。しかし、例えば磁気光学結晶２５の偏波面
回転方向を逆にして、複屈折結晶２８から複屈折結晶２
１の方向に光アイソレータを構成し、複屈折結晶２８に
波長1.55μｍの光を入射させて、複屈折結晶２１に結合
したエルビウム（Er）などの希土類元素を添加した光フ
ァイバ内にこの光が入射するように設定すれば、前方励
起方式の光ファイバ増幅器を構成する光結合器が実現で
きる。In this embodiment, an optical isolator is formed in the direction from the birefringent crystal 21 to the birefringent crystal 28 as an optical coupler of an optical fiber amplifier of the backward pumping type, and rare earth elements such as erbium (Er) are used. Outgoing light from the added optical fiber was used as incident light 30, and outgoing light 35 was used as an amplified optical signal. However, for example, the direction of rotation of the polarization plane of the magneto-optical crystal 25 is reversed so that the birefringent crystal 28
An optical isolator is formed in the direction of 1. The light having a wavelength of 1.55 μm is incident on the birefringent crystal 28, and this light is introduced into the optical fiber doped with a rare earth element such as erbium (Er) coupled to the birefringent crystal 21. If it is set to be incident, an optical coupler constituting an optical fiber amplifier of a forward pumping system can be realized.

【００２７】さらに、本実施例において、偏波面を回転
させる１／２波長板２４および磁気光学結晶２５を、波
長選択フィルタ２３と第２の収束性ロッドレンズ２７と
の間に設けたが、第１の収束性ロッドレンズ２２から第
２の収束性ロッドレンズ２７に至る光路上の任意の位置
に設けても、同じ効果が得られる。Further, in this embodiment, the half-wave plate 24 for rotating the plane of polarization and the magneto-optical crystal 25 are provided between the wavelength selection filter 23 and the second convergent rod lens 27. The same effect can be obtained even if provided at an arbitrary position on the optical path from the first converging rod lens 22 to the second converging rod lens 27.

【００２８】本実施例では、波長選択フィルタ２３を光
軸に対して約４５度に配置し、プリズムの斜面に設けて
説明したが、必ずしもプリズムを使用する必要は無く、
光軸に対する配置角度も、反射光の光軸を傾けるもので
あれば何度でもよい。In this embodiment, the wavelength selection filter 23 is arranged at about 45 degrees with respect to the optical axis and provided on the inclined surface of the prism. However, it is not always necessary to use a prism.
The arrangement angle with respect to the optical axis may be any number as long as the optical axis of the reflected light is inclined.

【００２９】また、本実施例において、第１、第２およ
び第３の収束性ロッドレンズ２２、２７、２９を用いて
光結合器を構成したが、中心軸からわずかにずれた位置
での収差を抑えたレンズであれば、どのようなレンズを
用いてもよい。In this embodiment, the optical coupler is formed by using the first, second and third converging rod lenses 22, 27 and 29. However, the aberration at a position slightly shifted from the center axis is described. Any lens may be used as long as the lens is suppressed.

【００３０】さらにまた、本実施例において、第１、第
２および第３の収束性ロッドレンズ２２、２７、２９、
複屈折結晶２１および２８、波長選択フィルタ２３、１
／２波長板２４、磁気光学結晶２５などの、各光学デバ
イスを配置した光が通過する空間の説明を省略したが、
この空間は空気層でも、屈折率整合剤等の透明な物質で
充填されていても、また、各光学デバイスの光の入出射
面に施された反射防止膜等を介して結合しても良い。ま
た、本実施例の各光の入出射端に光ファイバ等を結合さ
せて用いてよいことは言うまでもない。Further, in this embodiment, the first, second and third convergent rod lenses 22, 27, 29,
Birefringent crystals 21 and 28, wavelength selection filters 23, 1
Although the description of the space through which the optical devices such as the 波長 wavelength plate 24 and the magneto-optical crystal 25 pass through which the optical devices are arranged is omitted,
This space may be an air layer, may be filled with a transparent substance such as a refractive index matching agent, or may be connected via an antireflection film or the like provided on the light entrance / exit surface of each optical device. . Also, it goes without saying that an optical fiber or the like may be coupled to the input / output end of each light in this embodiment.

【００３１】以下、本発明の第２の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図２は本発明の第２の実施
例における光結合器の構成図を示すものである。図２に
おいて、３９は入射光の大部分を反射して光軸を傾け、
一部分を透過するハーフミラーで、同図に示すように透
明なガラスブロックの面に波長選択フィルタ２３と共に
設けられている。４０はハーフミラー３９を透過した光
を検出する半導体受光素子、４１から４３は光の進行を
示す矢印である。Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows a configuration diagram of an optical coupler according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 39 reflects most of the incident light to tilt the optical axis,
This is a half mirror that transmits part of the light, and is provided together with a wavelength selection filter 23 on the surface of a transparent glass block as shown in FIG. Reference numeral 40 denotes a semiconductor light receiving element for detecting light transmitted through the half mirror 39, and reference numerals 41 to 43 denote arrows indicating the progress of light.

【００３２】なお図２において、図１に示す部分と構成
が同一かあるいは同一機能部については、同一番号を付
して説明を省略する。In FIG. 2, parts having the same structure or the same function as the parts shown in FIG. 1 are assigned the same numbers and their explanation is omitted.

【００３３】本実施例が図１に示した実施例と異なる点
は、波長選択フィルタ２３と第２の収束性ロッドレンズ
２７との間の光路中に、入射光の大部分を反射して光軸
を傾け、一部分を透過するハーフミラー３９を設け、こ
の透過した光４３を検出する半導体受光素子４０を設け
たことである。The present embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that most of the incident light is reflected on the optical path between the wavelength selection filter 23 and the second converging rod lens 27 to reflect the light. That is, a half mirror 39 whose axis is tilted and partially transmitted is provided, and a semiconductor light receiving element 40 for detecting the transmitted light 43 is provided.

【００３４】以上のように構成された光結合器につい
て、図２を用いてその動作を説明する。図１に示した第
１の実施例と同じく、波長1.55μｍの入射光３０は複屈
折結晶２１および第１の収束性ロッドレンズ２２を透過
して、２つの略平行な直線偏光３１、３２に変換された
後、波長選択フィルタ２３で反射され、光軸を傾けられ
る。次にこの反射光４１および４２はハーフミラー３９
に入射する。ハーフミラー３９は入射光の大部分を反射
して光軸を傾け、一部分を透過するので、入射した２つ
の直線偏光４１および４２の一部分の光４３は、ハーフ
ミラー３９を透過して半導体受光素子４０で検出され
る。The operation of the optical coupler configured as described above will be described with reference to FIG. As in the first embodiment shown in FIG. 1, the incident light 30 having a wavelength of 1.55 μm passes through the birefringent crystal 21 and the first convergent rod lens 22 to be converted into two substantially parallel linearly polarized light beams 31 and 32. After the conversion, the light is reflected by the wavelength selection filter 23 and the optical axis is tilted. Next, the reflected lights 41 and 42 are
Incident on. Since the half mirror 39 reflects most of the incident light, tilts the optical axis, and transmits a part of the light, the incident light 43 of the two linearly polarized light beams 41 and 42 is transmitted through the half mirror 39 to the semiconductor light receiving element. It is detected at 40.

【００３５】他方、ハーフミラー３９で反射された２つ
の直線偏光３３、３４は、図１に示した第１の実施例と
同様に、１／２波長板２４および磁気光学結晶２５と
で、その偏波面方向を約９０度回転させられた後、第２
の収束性ロッドレンズ２７および複屈折結晶２８を透過
して、出射光３５に合成される。On the other hand, the two linearly polarized light beams 33 and 34 reflected by the half mirror 39 are transmitted to the half-wave plate 24 and the magneto-optical crystal 25 by the half-wave plate 24 and the magneto-optical crystal 25, similarly to the first embodiment shown in FIG. After the direction of polarization is rotated about 90 degrees, the second
Is transmitted through the convergent rod lens 27 and the birefringent crystal 28, and is combined with the outgoing light 35.

【００３６】以上の動作によって、複屈折結晶２１と複
屈折結晶２８との間に、複屈折結晶２１から複屈折結晶
２８に光を通過させ、逆方向を遮断する偏光無依存型の
光アイソレータと、複屈折結晶２１からの入射光３０の
一部分を分岐してモニタする光分岐器と光検出器を構成
している。By the above operation, between the birefringent crystal 21 and the birefringent crystal 28, a polarization-independent optical isolator that transmits light from the birefringent crystal 21 to the birefringent crystal 28 and blocks the opposite direction is provided. , An optical splitter for splitting and monitoring a part of the incident light 30 from the birefringent crystal 21 and a photodetector.

【００３７】次に、波長1.48μｍの偏波面が互い直行す
る直線偏光３６および３７は、第３の収束性ロッドレン
ズ２９を通過して略平行光に変換され、波長選択フィル
タ２３に入射する。波長選択フィルタ２３は波長1.48μ
ｍの光を透過させるので、図１に示した第１の実施例と
同様に、この直線偏光３６および３７は、複屈折結晶２
１で同一光軸上に合成された出射光３８となる。Next, the linearly polarized light beams 36 and 37 whose polarization planes having a wavelength of 1.48 μm are perpendicular to each other are passed through the third converging rod lens 29, converted into substantially parallel light, and enter the wavelength selection filter 23. The wavelength selection filter 23 has a wavelength of 1.48μ.
m, and the linearly polarized light 36 and 37 are transmitted by the birefringent crystal 2 similarly to the first embodiment shown in FIG.
The light 1 becomes the outgoing light 38 synthesized on the same optical axis.

【００３８】ここで、ハーフミラー３９は、直線偏光３
６および３７が通過しないように、第３の収束性ロッド
レンズ２９から第１の収束性ロッドレンズ２２に至る光
路外に設けられている。Here, the half mirror 39 converts the linearly polarized light 3
It is provided outside the optical path from the third convergent rod lens 29 to the first convergent rod lens 22 so that 6 and 37 do not pass through.

【００３９】以上の動作によって、波長1.48μｍの直線
偏光３６および３７を偏波合成し、波長1.55μｍの光３
１および３２と合波するので、偏光ビームスプリッタ
（偏波合成器）と、波長カプラの機能を構成している。With the above operation, the linearly polarized light 36 and 37 having a wavelength of 1.48 μm are polarization-combined, and the light 3 having a wavelength of 1.55 μm is synthesized.
Since they are multiplexed with 1 and 32, they function as a polarization beam splitter (polarization combiner) and a wavelength coupler.

【００４０】以上の構成から、エルビウム（Er）などの
希土類元素を添加した光ファイバからの出射光を複屈折
結晶２１への入射光３０とし、波長1.48μｍのポンプＬ
Ｄからの出射光を直線偏光３６および３７として、出射
光３５を増幅された光信号の出射端とすれば、図１に示
す実施例と同じく、後方励起方式の光ファイバ増幅器に
使用する光結合器として機能する。With the above configuration, the light emitted from the optical fiber doped with a rare earth element such as erbium (Er) is used as the incident light 30 to the birefringent crystal 21 and the pump L having a wavelength of 1.48 μm is used.
If the output light from D is linearly polarized light 36 and 37 and the output light 35 is the output end of the amplified optical signal, the optical coupling used in the backward pumping type optical fiber amplifier is the same as in the embodiment shown in FIG. Functions as a vessel.

【００４１】以上のように本実施例の特徴は、図１に示
した本発明の実施例の構成に加えて、波長選択フィルタ
２３と１／２波長板２４との間の光路中に、入射光の大
部分を反射して光軸を傾け、一部分を透過するハーフミ
ラー３９と、このハーフミラー３９を透過した光４３を
検出する半導体受光素子４０とを設けて光結合器を構成
したことである。As described above, this embodiment is characterized in that, in addition to the configuration of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the light incident on the optical path between the wavelength selection filter 23 and the half-wave plate 24 is provided. By providing a half mirror 39 that reflects most of the light, tilts the optical axis, and partially transmits the light, and a semiconductor light receiving element 40 that detects the light 43 transmitted through the half mirror 39, an optical coupler is configured. is there.

【００４２】この構成により、複屈折結晶２１および２
８と波長選択フィルタ２３と１／２波長板２４と磁気光
学結晶２５との光学系で、入射光３０を出射光３５に一
方向に通過させる偏光無依存型の光アイソレータを構成
し、ハーフミラー３９と半導体受光素子４０とで入射光
３０をモニタする光分岐器と光検出器とを構成し、複屈
折結晶２１と波長選択フィルタ２３との光学系で、偏波
面が互いに直行する直線偏光３６、３７を同一光軸上の
出射光３８に合成する偏光ビームスプリッタと、この出
射光３８と入射光３０を合波する波長カプラとを構成す
る。With this configuration, birefringent crystals 21 and 2
The optical system of 8, a wavelength selection filter 23, a half-wave plate 24, and a magneto-optical crystal 25 constitutes a polarization-independent optical isolator that allows the incident light 30 to pass through the output light 35 in one direction. 39 and the semiconductor light receiving element 40 constitute an optical splitter and a photodetector for monitoring the incident light 30. In the optical system of the birefringent crystal 21 and the wavelength selection filter 23, the linearly polarized light 36 whose polarization planes are orthogonal to each other. , 37 to the outgoing light 38 on the same optical axis, and a wavelength coupler for multiplexing the outgoing light 38 and the incident light 30.

【００４３】それゆえ、従来例で説明した光ファイバ増
幅器の構成に必要な偏光ビームスプリッタ、波長カプ
ラ、光アイソレータ、光分岐器および光検出器の機能
を、少ない光学デバイスを用いて一体に構成でき、小型
で挿入損失が小さな光結合器が実現できる効果が得られ
る。Therefore, the functions of the polarization beam splitter, the wavelength coupler, the optical isolator, the optical splitter, and the photodetector required for the configuration of the optical fiber amplifier described in the conventional example can be integrally configured using a small number of optical devices. The effect that a small-sized optical coupler having a small insertion loss can be realized is obtained.

【００４４】なお、本実施例では、後方励起方式の光フ
ァイバ増幅器の光結合器として、複屈折結晶２１から複
屈折結晶２８の方向に光アイソレータを構成し、エルビ
ウム（Er）などの希土類元素を添加した光ファイバから
の出射光を入射光３０とし、出射光３５を増幅された光
信号とした。しかし、複屈折結晶２８から複屈折結晶２
１の方向に光アイソレータを構成し、複屈折結晶２８か
ら入射した波長1.55μｍの光が、ハーフミラー３９を透
過する位置に半導体受光素子４０を設けることにより、
前方励起方式の光ファイバ増幅器を構成する光結合器が
実現できる。In the present embodiment, an optical isolator is formed in the direction from the birefringent crystal 21 to the birefringent crystal 28 as an optical coupler of an optical fiber amplifier of the backward pumping type, and rare earth elements such as erbium (Er) are used. Outgoing light from the added optical fiber was used as incident light 30, and outgoing light 35 was used as an amplified optical signal. However, the birefringent crystal 28
By forming an optical isolator in the direction 1 and providing the semiconductor light receiving element 40 at a position where the light having a wavelength of 1.55 μm incident from the birefringent crystal 28 passes through the half mirror 39,
An optical coupler constituting a forward pumping type optical fiber amplifier can be realized.

【００４５】さらに、本実施例において、ハーフミラー
３９を波長選択フィルタ２３と１／２波長板２４との間
に設けて説明したが、波長選択フィルタ２３と第２の収
束性ロッドレンズ２７との間の光路中であれば、どの位
置に設けても同じ効果が得られる。Further, in this embodiment, the half mirror 39 is provided between the wavelength selection filter 23 and the half-wave plate 24, but the half mirror 39 is provided between the wavelength selection filter 23 and the second convergent rod lens 27. The same effect can be obtained regardless of the position in the optical path between them.

【００４６】以下、本発明の第３の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図３は本発明の第３の実施
例における光結合器の構成図を示すものである。図３に
おいて、４４および４５はその先端面を６〜８度に斜め
研磨して、先端面での反射戻り光を低減させたシングル
モード光ファイバ、４８は偏波面保存光ファイバ４６お
よび４７の先端を整列させて固定し、前記と同様に先端
面を６〜８度に斜め研磨した光ファイバアレイ、４９お
よび５０は入射光を反射して光軸を約９０度傾ける反射
面で、三角プリズムの斜辺に設けられたミラー、５１は
光を損失無く透過させるガラスブロック等の透明部材
で、複屈折結晶２１あるいは２８とほぼ同じ厚みを持
つ。Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows a configuration diagram of an optical coupler according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numerals 44 and 45 denote single-mode optical fibers whose tip surfaces are obliquely polished to 6 to 8 degrees to reduce reflected return light at the tip surfaces, and 48 denotes tip ends of polarization-maintaining optical fibers 46 and 47. Are aligned and fixed, and an optical fiber array whose front end face is obliquely polished to 6 to 8 degrees in the same manner as described above. Reference numerals 49 and 50 are reflection surfaces that reflect incident light and tilt the optical axis by about 90 degrees. A mirror 51 provided on the hypotenuse is a transparent member such as a glass block that transmits light without loss and has substantially the same thickness as the birefringent crystal 21 or 28.

【００４７】なお図３において、図２に示す部分と構成
が同一あるいは同一機能部については、同一番号を付し
て説明を省略する。In FIG. 3, parts having the same structure or the same function as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【００４８】本実施例が図２に示す実施例と異なる点
は、第１の収束性ロッドレンズ２２と波長選択フィルタ
２３との間、および波長選択フィルタ２３と第３の収束
性ロッドレンズ２９との間に、入射光を反射して光軸を
傾けるミラー４９および５０を光軸に対して約４５度に
配置し、各光の入出射端に結合させる光ファイバ４４か
ら４７をその光軸がほぼ平行で、光結合器の同一側面に
構成したことである。The present embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 2 in that the distance between the first converging rod lens 22 and the wavelength selecting filter 23 and the wavelength selecting filter 23 and the third converging rod lens 29 are different from each other. In between, mirrors 49 and 50 that reflect the incident light and tilt the optical axis are arranged at about 45 degrees with respect to the optical axis, and the optical fibers 44 to 47 that are coupled to the input and output ends of each light have the optical axis. They are almost parallel and are configured on the same side of the optical coupler.

【００４９】さらに、第３の収束性ロッドレンズ２９に
結合する光ファイバを偏波面保存光ファイバ４６、４７
として、この先端を整列させた光ファイバアレイ４８と
成し、その先端面を斜め研磨したことである。Further, the optical fibers coupled to the third convergent rod lens 29 are polarization-maintaining optical fibers 46 and 47.
In this case, the optical fiber array 48 is formed with the leading ends aligned, and the leading end surface is obliquely polished.

【００５０】以上のように構成された光結合器につい
て、図３を用いてその動作を説明する。なお本実施例で
は、図１および図２の実施例と異なり、光アイソレータ
の構成方向および波長1.55μｍの光の進行方向を逆にし
て、前方励起方式の光ファイバ増幅器用光結合器の構成
を説明する。The operation of the optical coupler configured as described above will be described with reference to FIG. In the present embodiment, unlike the embodiments of FIGS. 1 and 2, the configuration direction of the optical isolator and the traveling direction of light having a wavelength of 1.55 μm are reversed, and the configuration of the optical coupler for a forward pumping type optical fiber amplifier is changed. explain.

【００５１】まず、光ファイバ４５から出射した波長1.
55μｍの光３５は、複屈折結晶２８に入射し、偏波面が
互いに直行する２つの直線偏光３３および３４に分離さ
れる。この２つの直線偏光３３、３４は、第２の収束性
ロッドレンズ２７で２つのほぼ平行光に変換された後、
ハーフミラー３９に入射する。First, the wavelength 1.
The 55 μm light 35 enters the birefringent crystal 28 and is separated into two linearly polarized lights 33 and 34 whose polarization planes are orthogonal to each other. The two linearly polarized lights 33 and 34 are converted into two substantially parallel lights by the second convergent rod lens 27,
The light enters the half mirror 39.

【００５２】ハーフミラー３９は入射光の大部分を反射
して光軸を傾け、一部分を透過するので、透過した光４
３は半導体受光素子４０で検出される。一方、反射され
た２つの平行光４１、４２は光軸を傾けられて、波長選
択フィルタ２３に入射する。波長選択フィルタ２３は波
長1.55μｍの光を反射し、波長1.48μｍの光を透過する
誘電体干渉膜から構成されているので、この平行光は波
長選択フィルタ２３で反射されて光軸を傾けられ、磁気
光学結晶２５および１／２波長板２４とで、その偏波面
方向を約９０度回転させられた後、ミラー４９に入射す
る。The half mirror 39 reflects most of the incident light, tilts the optical axis, and transmits a part of the light.
3 is detected by the semiconductor light receiving element 40. On the other hand, the two reflected parallel lights 41 and 42 are incident on the wavelength selection filter 23 with their optical axes inclined. Since the wavelength selection filter 23 is composed of a dielectric interference film that reflects light having a wavelength of 1.55 μm and transmits light having a wavelength of 1.48 μm, the parallel light is reflected by the wavelength selection filter 23 and the optical axis is tilted. After the polarization plane direction of the magneto-optical crystal 25 and the half-wave plate 24 is rotated by about 90 degrees, the light enters the mirror 49.

【００５３】ミラー４９は光軸に対して４５度に配置さ
れているので、入射した平行光は入射光軸に対して約９
０度傾けられた後、第１の収束性ロッドレンズ２２およ
び複屈折結晶２１を透過して、出射光３８に合成され光
ファイバ４４に入射する。Since the mirror 49 is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis, the incident parallel light is approximately 9 degrees with respect to the incident optical axis.
After being tilted by 0 degrees, the light passes through the first convergent rod lens 22 and the birefringent crystal 21, is combined with the outgoing light 38, and enters the optical fiber 44.

【００５４】以上の動作によって、光ファイバ４５と光
ファイバ４４との間に、光ファイバ４５から光ファイバ
４４に光を通過させ、逆方向を遮断する偏光無依存型の
光アイソレータと、光ファイバ４５からの出射光３５の
一部を分岐してモニタする光分岐器と光検出器を構成し
ている。By the above operation, between the optical fiber 45 and the optical fiber 44, a polarization independent optical isolator for transmitting light from the optical fiber 45 to the optical fiber 44 and blocking the light in the reverse direction, and the optical fiber 45. And a photodetector for splitting and monitoring a part of the outgoing light 35 from.

【００５５】次に、光ファイバアレイ４８の偏波面保存
光ファイバ４６および４７から出射した波長1.48μｍ
の、偏波面が互い直行する直線偏光３６および３７は、
透明部材５１を透過後、第３の収束性ロッドレンズ２９
を透過して略平行光に変換され、ミラー５０に入射す
る。ミラー５０は光軸に対して４５度に配置されている
ので、入射した平行光は入射光軸に対して約９０度傾け
られた後、波長選択フィルタ２３に入射する。Next, the wavelength 1.48 μm emitted from the polarization-maintaining optical fibers 46 and 47 of the optical fiber array 48 is used.
Of the linearly polarized light 36 and 37 whose polarization planes are orthogonal to each other,
After passing through the transparent member 51, the third convergent rod lens 29
And is converted into substantially parallel light, and enters the mirror 50. Since the mirror 50 is arranged at 45 degrees with respect to the optical axis, the incident parallel light is inclined by about 90 degrees with respect to the incident optical axis, and then enters the wavelength selection filter 23.

【００５６】波長選択フィルタ２３は波長1.48μｍの光
を透過させる特性を持ち、波長選択フィルタ２３に対す
る直線偏光３６、３７の透過光軸と、前述の入射光４
１、４２の反射光軸が一致するように設けている。それ
ゆえ、波長選択フィルタ２３を透過した直線偏光３６、
３７は前述の直線偏光３１、３２と同じ光路を通って出
射光３８に偏波合成され、光ファイバ４４に入射する。The wavelength selection filter 23 has a characteristic of transmitting light having a wavelength of 1.48 μm. The transmission optical axes of the linearly polarized light 36 and 37 for the wavelength selection filter 23 and the incident light 4
The reflection optical axes 1 and 42 are provided so as to coincide with each other. Therefore, the linearly polarized light 36 transmitted through the wavelength selection filter 23,
37 is polarized and combined with the outgoing light 38 through the same optical path as the linearly polarized light 31 and 32 described above, and enters the optical fiber 44.

【００５７】光ファイバアレイ４８の偏波面保存光ファ
イバ４６および４７を設ける位置、およびこの光ファイ
バから出射した直線偏光３６および３７の偏波面方向
は、この直線偏光が磁気光学結晶２５および１／２波長
板２４で約９０度の偏波面の回転を受け、複屈折結晶２
１によって偏波合成された後、光ファイバ４４に入射す
るような位置と偏波方向に設定されている。The position of the optical fiber array 48 where the polarization preserving optical fibers 46 and 47 are provided and the direction of the polarization plane of the linearly polarized light 36 and 37 emitted from the optical fiber are determined by the fact that the linearly polarized light is The birefringent crystal 2 receives the rotation of the polarization plane of about 90 degrees by the wave plate 24.
After the polarization is synthesized by 1, the position and the polarization direction are set so as to enter the optical fiber 44.

【００５８】以上の動作によって、偏波面保存光ファイ
バ４６および４７から出射した波長1.48μｍの直線偏光
３６および３７を偏波合成し、波長1.55μｍの光３３お
よび３４と合波するので、偏光ビームスプリッタ（偏波
合成器）と、波長カプラの機能を構成している。By the above operation, the linearly polarized light beams 36 and 37 having a wavelength of 1.48 μm emitted from the polarization-maintaining optical fibers 46 and 47 are polarization-combined and multiplexed with the light beams 33 and 34 having a wavelength of 1.55 μm. It functions as a splitter (polarization combiner) and a wavelength coupler.

【００５９】以上の構成から、光ファイバ４４にエルビ
ウム（Er）などの希土類元素を添加した光ファイバを結
合し、偏波面保存光ファイバ４６および４７に波長1.48
μｍのポンプＬＤを結合して、光ファイバ４５から波長
1.55μｍの光信号を出射させれば、前方励起方式の光フ
ァイバ増幅器に使用する光結合器として機能する。From the above configuration, an optical fiber doped with a rare earth element such as erbium (Er) is coupled to the optical fiber 44, and the polarization preserving optical fibers 46 and 47 have a wavelength of 1.48.
μm pump LD is coupled and the wavelength is
If an optical signal of 1.55 μm is emitted, it functions as an optical coupler used in an optical fiber amplifier of a forward pumping system.

【００６０】以上のように本実施例の特徴は、図２に示
した本発明の実施例の構成に加えて、第１の収束性ロッ
ドレンズ２２と波長選択フィルタ２３との間、および波
長選択フィルタ２３と第３の収束性ロッドレンズ２９と
の間に、入射光を反射して光軸を傾けるミラー４９およ
び５０を光軸に対して約４５度に配置し、各光の入出射
端に結合させる光ファイバ４４から４７をその光軸がほ
ぼ平行で、光結合器の同一側面に設けたことである。さ
らに、偏波面保存光ファイバ４６、４７の先端を整列さ
せ、その先端面を斜め研磨した光ファイバアレイ４８
を、第３の収束性ロッドレンズ２９に結合させて光結合
器を構成したことである。As described above, this embodiment is characterized in that, in addition to the configuration of the embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the distance between the first converging rod lens 22 and the wavelength selection filter 23 and the wavelength selection Between the filter 23 and the third converging rod lens 29, mirrors 49 and 50 for reflecting the incident light and tilting the optical axis are arranged at about 45 degrees with respect to the optical axis, and at the input / output end of each light. The optical fibers 44 to 47 to be coupled are provided on the same side of the optical coupler with their optical axes being substantially parallel. Further, an optical fiber array 48 in which the tips of the polarization-maintaining optical fibers 46 and 47 are aligned and the tips of which are obliquely polished.
Is coupled to the third converging rod lens 29 to form an optical coupler.

【００６１】この構成により、図２に示す実施例と同様
に、前方励起方式の光ファイバ増幅器の構成に必要な偏
光ビームスプリッタ、波長カプラ、光アイソレータ、光
分岐器および光検出器の機能を、少ない光学デバイスを
用いて一体に構成でき、小型で挿入損失が小さな光結合
器が実現できる効果が得られる。With this configuration, as in the embodiment shown in FIG. 2, the functions of the polarization beam splitter, wavelength coupler, optical isolator, optical splitter, and photodetector required for the configuration of the optical fiber amplifier of the forward pumping system are as follows. The optical coupler can be integrally configured using a small number of optical devices, and an effect of realizing a compact optical coupler having a small insertion loss can be obtained.

【００６２】さらに、ミラー４９および５０を光軸に対
して約４５度に配置して、第１、第２、第３の収束性ロ
ッドレンズ２２、２７、２９を同一側面に配置し、かつ
互いの光軸が平行になるよう設けているので、光結合器
に接続する各光ファイバ４４から４７の取付け方向を一
ヶ所にまとめることができ、この光結合器を実装する時
の光ファイバの引き回しに必要な面積が小さく、小型の
光ファイバ増幅器を構成することができる。Further, the mirrors 49 and 50 are arranged at about 45 degrees with respect to the optical axis, and the first, second and third converging rod lenses 22, 27 and 29 are arranged on the same side surface, and Are provided so that the optical axes are parallel to each other, so that the mounting directions of the optical fibers 44 to 47 to be connected to the optical coupler can be gathered at one place, and the optical fibers can be routed when the optical coupler is mounted. The area required for this is small, and a small-sized optical fiber amplifier can be configured.

【００６３】さらにまた、偏波面保存光ファイバ４６、
４７の先端を整列させ、先端を斜めに研磨した光ファイ
バアレイ４８を、第３の収束性ロッドレンズ２９に結合
させるので、各光ファイバ端面での反射戻り光の遮断に
加えて、結合調整が容易となり、さらに、透明部材５１
を用いて光ファイバアレイ４８との結合面の高さを図３
に示すように、複屈折結晶２１および２８の面に揃えて
いるので、組立が容易な優れた光結合器が得られる。Further, the polarization maintaining optical fiber 46,
Since the optical fiber array 48 whose tips are aligned and the tips of which are polished obliquely are coupled to the third convergent rod lens 29, in addition to blocking the reflected return light at each optical fiber end face, the coupling adjustment can be performed. And the transparent member 51
The height of the coupling surface with the optical fiber array 48 is shown in FIG.
As shown in (1), since they are aligned with the surfaces of the birefringent crystals 21 and 28, an excellent optical coupler that is easy to assemble can be obtained.

【００６４】なお、本実施例では、前方励起方式の光フ
ァイバ増幅器の光結合器として、光ファイバ４５から光
ファイバ４４の方向に光アイソレータを構成したが、こ
れと逆方向に光アイソレータを構成し、光ファイバ４４
から出射し、波長選択フィルタ２３で反射された光の一
部が、ハーフミラー３９を透過する位置に半導体受光素
子４０を設けることにより、後方励起方式の光ファイバ
増幅器を構成する光結合器が実現できる。In this embodiment, an optical isolator is formed in the direction from the optical fiber 45 to the optical fiber 44 as the optical coupler of the optical fiber amplifier of the forward pumping system. However, the optical isolator is formed in the opposite direction. , Optical fiber 44
By providing the semiconductor light-receiving element 40 at a position where a part of the light emitted from the wavelength selection filter 23 and reflected by the wavelength selection filter 23 passes through the half mirror 39, an optical coupler constituting a backward pumping type optical fiber amplifier is realized. it can.

【００６５】さらに、本実施例では２個のミラー４９、
５０を用いて、第１、第２、第３の収束性ロッドレンズ
２２、２７、２９を同一側面に配置する構成としたが、
１個のミラーと光軸に対して約４５度に配置した波長選
択フィルタ２３およびハーフミラー３９を組合わせれ
ば、同様の構成が実現できる。Further, in this embodiment, two mirrors 49,
50, the first, second, and third convergent rod lenses 22, 27, and 29 are arranged on the same side surface.
The same configuration can be realized by combining one mirror, the wavelength selection filter 23 and the half mirror 39 arranged at about 45 degrees with respect to the optical axis.

【００６６】また、本実施例では、偏波面保存光ファイ
バ４６、４７の２本だけをその先端面を斜め研磨した光
ファイバアレイ４８として説明したが、第１から第３の
収束性ロッドレンズに結合する４本の光ファイバの内、
任意の２本以上を光ファイバアレイとし、その先端面を
斜め研磨して用いてもよい。Further, in this embodiment, only two of the polarization-maintaining optical fibers 46 and 47 are described as the optical fiber array 48 whose tip surfaces are obliquely polished, but the first to third convergent rod lenses are used. Of the four optical fibers to be coupled,
Arbitrary two or more may be used as an optical fiber array, and the tip end surface may be polished obliquely.

【００６７】さらにまた、本実施例において、三角プリ
ズムの斜辺にミラー４９および５０を設けたとして説明
したが、かなずしも三角プリズムを使用する必要はな
い。また、光を反射する反射面であれば、三角プリズム
の斜面の全反射を用いても良いことは言うまでもない。Further, in this embodiment, the mirrors 49 and 50 are provided on the oblique sides of the triangular prism, but it is not necessary to use the triangular prism. It goes without saying that the total reflection of the inclined surface of the triangular prism may be used as long as it is a reflecting surface that reflects light.

【００６８】[0068]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、２つの複
屈折結晶と磁気光学結晶と１／２波長板と波長選択フィ
ルタとの光学系で、入射した光を一方向に通過させる光
アイソレータを構成し、１つの複屈折結晶と波長選択フ
ィルタとの光学系で、偏波面保存光ファイバから出射し
た２つの直線偏光を合成する偏光ビームスプリッタと、
この合成光と前述の光アイソレータを通過する光とを合
波する光合波器とを構成するので、光ファイバ増幅器の
構成に必要な偏光ビームスプリッタ、波長カプラ、光ア
イソレータの機能を、少ない光学デバイスを用いて一体
に構成でき、小型で挿入損失が小さな光結合器が実現で
きる効果が得られる。As described above, according to the present invention, an optical system having two birefringent crystals, a magneto-optical crystal, a half-wave plate, and a wavelength selection filter allows incident light to pass in one direction. A polarizing beam splitter that forms an isolator and combines two linearly polarized lights emitted from the polarization-maintaining optical fiber with an optical system of one birefringent crystal and a wavelength selection filter;
Since an optical multiplexer for multiplexing the combined light and the light passing through the optical isolator described above is configured, the functions of the polarization beam splitter, the wavelength coupler, and the optical isolator necessary for the configuration of the optical fiber amplifier are reduced. And an effect of realizing a compact optical coupler having a small insertion loss can be obtained.

【００６９】また、波長選択フィルタと第２の収束性ロ
ッドレンズとの間に、光軸を傾けるハーフミラーと半導
体受光素子とを設けることで、入射光をモニタする光分
岐器と光検出器機能を有する光結合器が構成できる効果
が得られる。By providing a half mirror for tilting the optical axis and a semiconductor light receiving element between the wavelength selection filter and the second converging rod lens, an optical splitter for monitoring incident light and a photodetector function are provided. The effect that the optical coupler which has this can be comprised is acquired.

【００７０】さらに、第１の収束性ロッドレンズと波長
選択フィルタとの間、および波長選択フィルタと第３の
収束性ロッドレンズとの間に、光軸に対して約４５度に
配置した光の反射面を設け、各収束性ロッドレンズをそ
の光軸が互いにほぼ平行で、同一側面に設けているの
で、光結合器に結合させる光ファイバの取付け方向が一
方向となり、各光ファイバの引き回しに必要な面積を小
さくできる効果が得られ、従来に比較して小型の光ファ
イバ増幅器が実現できるものである。Further, between the first converging rod lens and the wavelength selecting filter, and between the wavelength selecting filter and the third converging rod lens, a light beam disposed at about 45 degrees with respect to the optical axis. A reflecting surface is provided, and each converging rod lens has its optical axis substantially parallel to each other and is provided on the same side surface.Therefore, the mounting direction of the optical fiber to be coupled to the optical coupler is one direction, so that each optical fiber can be routed. As a result, the required area can be reduced, and an optical fiber amplifier smaller than before can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施例における光結合器の構成
図FIG. 1 is a configuration diagram of an optical coupler according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第２の実施例における光結合器の構成
図FIG. 2 is a configuration diagram of an optical coupler according to a second embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第３の実施例における光結合器の構成
図FIG. 3 is a configuration diagram of an optical coupler according to a third embodiment of the present invention.

【図４】従来の光結合器を用いた光ファイバ増幅器の構
成図FIG. 4 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier using a conventional optical coupler.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２１、２８ 複屈折結晶 ２２ 第１の収束性ロッドレンズ ２３ 波長選択フィルタ ２４ １／２波長板 ２５ 磁気光学結晶 ２６ 磁石 ２７ 第２の収束性ロッドレンズ ２９ 第３の収束性ロッドレンズ ３０〜３８、４１〜４３ 光の進行を示す矢印 ３９ ハーフミラー ４０ 半導体受光素子 ４４、４５ 光ファイバ ４６、４７ 偏波面保存光ファイバ ４８ 光ファイバアレイ ４９、５０ ミラー ５１ 透明部材 21, 28 birefringent crystal 22 first convergent rod lens 23 wavelength selection filter 24 1/2 wavelength plate 25 magneto-optical crystal 26 magnet 27 second convergent rod lens 29 third convergent rod lens 30-38, 41 to 43 Arrows indicating the progress of light 39 Half mirror 40 Semiconductor light receiving element 44, 45 Optical fiber 46, 47 Polarization preserving optical fiber 48 Optical fiber array 49, 50 Mirror 51 Transparent member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 27/28 G02F 1/35 501 H01S 3/10 H04B 10/00 - 10/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) G02B 27/28 G02F 1/35 501 H01S 3/10 H04B 10/00-10/28

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】入射光を偏波面が互いに直行する２つの直
線偏光に分離する第１の複屈折結晶と、この２つの直線
偏光を略平行光に変換する第１のレンズと、この平行な
直線偏光の中の特定の波長の光を反射して光軸を傾ける
波長選択フィルタと、この反射された直線偏光を収束さ
せる第２のレンズと、このレンズから出射した２つの直
線偏光を同一光軸上に合成する第２の複屈折結晶と、前
記波長選択フィルタを透過した他の波長の２つの直線偏
光を各々収束させる第３のレンズと、第１のレンズから
第２のレンズに至る光路上の任意の位置に設けた入射光
の偏波面を非可逆的に回転させる磁気光学結晶、および
可逆的に偏波面を回転させる旋光性結晶とから構成した
ことを特徴とする光結合器。1. A first birefringent crystal for separating incident light into two linearly polarized light beams whose polarization planes are orthogonal to each other, a first lens for converting the two linearly polarized light beams into substantially parallel light beams, A wavelength selection filter that reflects light of a specific wavelength in the linearly polarized light and tilts the optical axis, a second lens that converges the reflected linearly polarized light, and two linearly polarized lights emitted from the lens are the same light A second birefringent crystal synthesized on the axis, a third lens for converging two linearly polarized lights of other wavelengths transmitted through the wavelength selection filter, and light from the first lens to the second lens An optical coupler comprising: a magneto-optical crystal provided at an arbitrary position on a road for irreversibly rotating the plane of polarization of incident light; and an optical rotatory crystal for reversibly rotating the plane of polarization. 【請求項２】入射光を偏波面が互いに直行する２つの直
線偏光に分離する第１の複屈折結晶と、この２つの直線
偏光を略平行光に変換する第１のレンズと、この平行な
直線偏光の中の特定の波長の光を反射して光軸を傾ける
波長選択フィルタと、この反射された直線偏光の大部分
を反射して光軸を傾け、一部分を透過させるミラーと、
ミラーを透過した直線偏光を検出する半導体受光素子
と、前記ミラーで反射された直線偏光を収束させる第２
のレンズと、このレンズから出射した２つの直線偏光を
同一光軸上に合成する第２の複屈折結晶と、前記波長選
択フィルタを透過した他の波長の２つの直線偏光を各々
収束させる第３のレンズと、第１のレンズから第２のレ
ンズに至る光路上の任意の位置に設けた入射光の偏波面
を非可逆的に回転させる磁気光学結晶、および可逆的に
偏波面を回転させる旋光性結晶とから構成したことを特
徴とする光結合器。2. A first birefringent crystal for separating incident light into two linearly polarized light beams whose polarization planes are orthogonal to each other, a first lens for converting the two linearly polarized light beams into substantially parallel light beams, A wavelength selection filter that reflects light of a specific wavelength in linearly polarized light and tilts the optical axis, and a mirror that reflects most of the reflected linearly polarized light to tilt the optical axis and partially transmit,
A semiconductor light receiving element for detecting linearly polarized light transmitted through the mirror; and a second light receiving element for converging the linearly polarized light reflected by the mirror.
, A second birefringent crystal that combines two linearly polarized lights emitted from this lens on the same optical axis, and a third that respectively converges two linearly polarized lights of other wavelengths transmitted through the wavelength selection filter. Lens, a magneto-optical crystal irreversibly rotating the plane of polarization of incident light provided at an arbitrary position on the optical path from the first lens to the second lens, and optical rotation for reversibly rotating the plane of polarization An optical coupler comprising: a crystalline material. 【請求項３】第１のレンズと波長選択フィルタとの間、
あるいはこの波長選択フィルタと第３のレンズとの間の
何れか一方または両方の位置に、入射光を反射して光軸
を傾ける反射面を設けたことを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の光結合器。3. The method according to claim 1, further comprising the step of:
3. A reflection surface which reflects incident light and tilts an optical axis at one or both positions between the wavelength selection filter and the third lens. An optical coupler according to any of the preceding claims. 【請求項４】反射面を光軸に対して略４５度に配置し、
第１、第２および第３のレンズを、その光軸が互いに略
平行で同一側面に配したことを特徴とする請求項３記載
の光結合器。4. A reflection surface is disposed at approximately 45 degrees with respect to an optical axis,
The optical coupler according to claim 3, wherein the first, second, and third lenses are arranged on the same side surface with their optical axes substantially parallel to each other. 【請求項５】第１、第２および第３のレンズで収束され
た光を入射させる４本の光ファイバを設け、この光ファ
イバの少なくとも２本以上を一体に整列させた光ファイ
バアレイと成し、その先端を斜め研磨したことを特徴と
する請求項４記載の光結合器。5. An optical fiber array in which four optical fibers for receiving the light converged by the first, second and third lenses are provided, and at least two or more of the optical fibers are integrally aligned. 5. The optical coupler according to claim 4, wherein the tip is obliquely polished. 【請求項６】第３のレンズに結合する２本の光ファイバ
を偏波面保存光ファイバとしたことを特徴とする請求項
５記載の光結合器。6. The optical coupler according to claim 5, wherein the two optical fibers coupled to the third lens are polarization maintaining optical fibers.