JP2986295B2 - 光アイソレータ - Google Patents

光アイソレータ

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Description

【発明の詳細な説明】
【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、光信号の逆方向の透過を遮断す
る光アイソレータ、特に偏光無依存型光アイソレータに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバ通信の高速化に伴い、
光信号の高品質化が要求され、光ファイバ中で生じる反
射戻り光を遮断する光アイソレータの導入が進んできて
いる。
【０００３】以下に従来の光アイソレータの構成につい
て説明する。図５は従来の偏光無依存型光アイソレータ
の構成（特開昭５５−２２７２９公報参照）を示すもの
である。図５において、１および２は光の入出射用光フ
ァイバであり、その間に、レンズ３、複屈折結晶４およ
び７、入射光の偏波面を入射方向に無関係に左回りに４
５度回転させる磁気光学結晶５、１／２波長板６が配置
されている。なお、８から１１は光アイソレータの順方
向の光の進行を示す矢印である。
【０００４】以上のように構成された従来の光アイソレ
ータについて、以下その動作を説明する。光ファイバ１
から出射した無偏光の光８は、レンズ３を透過後、複屈
折結晶４で偏波面が互いに直交する常光９および異常光
１０の２つの直線偏光に分離される。次にこの直線偏光
９、１０は磁気光学結晶５で各偏波面が左方向に約４５
度の回転を受け、さらに１／２波長板６で同じく左方向
に約４５度の回転を受けるので、直線偏光９および１０
の各偏波面は約９０度回転される。この２つの直線偏光
は複屈折結晶７では直線偏光９が異常光、直線偏光１０
が常光となるので、同図に示すように同一光軸上に合成
され、レンズ３の収束作用によって合成光１１は光ファ
イバ２に入射する。
【０００５】一方、上記合成光１１を逆方向に進む光フ
ァイバ２から出射した無偏光の光は、前述と逆方向に複
屈折結晶７で偏波面が互いに直交する常光と異常光の２
つの直線偏光に分離された後、各直線偏光の偏波面は１
／２波長板６で右回りに約４５度、磁気光学結晶５で左
回りに約４５度の回転を受ける。それ故、複屈折結晶４
に入射する各直線偏光は、１／２波長板６および磁気光
学結晶５を透過する前と同じ偏波面方向、すなわち常光
は常光、異常光は異常光となるので、複屈折結晶４でこ
の２つの直線偏光は合成されず、光ファイバ１に入射す
ることはできない。
【０００６】
【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、光アイソレータを逆方向に透過す
る光の遮断の割合、すなわちアイソレーション特性は、
磁気光学結晶５の固有の特性で決まり３５ｄＢ程度であ
る。従って、従来例に示す１段の光アイソレータでは、
高品質な光信号伝送系、あるいは光ファイバ増幅器など
への応用にはアイソレーション特性が不十分である課題
があった。
【０００７】さらに、従来の光アイソレータは、磁気光
学結晶５の左右に光ファイバ１、２を設けた構造をして
おり、固定などの実装の際、光ファイバの引き回しに多
くの面積を必要とする課題があった。
【０００８】本発明は、従来のこのような課題を解決す
るもので、アイソレーション特性が大きく、また、実装
が容易な光アイソレータの提供を目的とするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、２本の光ファ
イバと、第１の複屈折結晶と、入射光を略平行光に変換
する第１のレンズと、入射光の偏波面をπ／４（以下４
５度と表す）回転させる磁気光学結晶と、入射した平行
光を収束させる第２のレンズと、第２の複屈折結晶と、
入射光を略平行光に変換する第３のレンズと、反射板と
を、この順番に配置し、第１の複屈折結晶と第１のレン
ズとの間または第２のレンズと第２の複屈折結晶との間
の、第１および第２の光ファイバから出射した光が通過
する各位置に、各々入射光の偏波面を互いに左右反対方
向に４５度回転させる１／２波長板を設けた構成を有し
ている。
【００１０】
【作用】本発明は上記した構成によって、第１の光ファ
イバから出射した光を反射板で反射させて第２の光ファ
イバに導くレンズ系において、第１の複屈折結晶と磁気
光学結晶と左回りの１／２波長板と第２の複屈折結晶と
の光学系で第１の光アイソレータを、第２の複屈折結晶
と右回り（光の進行方向から見た場合は左回り）の１／
２波長板と磁気光学結晶と第１の複屈折結晶との光学系
で第２の光アイソレータを構成するので、少ない光学デ
バイスを用いてアイソレーション特性の大きい、小型の
２段光アイソレータが実現できる。
【００１１】
【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、図２は本発明の第１の実施
例における光アイソレータの構成図を説明する図であ
る。図１は順方向に光を進行させた場合の光路の変化
を、図２は逆方向に光を進行させた場合の光路の変化を
説明した図である。
【００１２】図１、図２において、２１および２２はシ
ングルモード光ファイバ、２３は光ファイバ２１、２２
の先端部を整列させ、その先端面を光軸に垂直な面に対
して約８度に研磨した光ファイバアレイ、２４は入射光
を偏波面が互いに直交する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、２５は入射光をその出射面
で平行光に変換する収束性ロッドレンズ、２６は磁石２
７の磁界を受けて入射光の偏波面を非可逆的に左回りに
約４５度回転させる磁気光学結晶、２８は入射した平行
光をその出射面付近で収束させる収束性ロッドレンズ、
２９および３０は旋光性結晶で、２９は入射光の偏波面
を右回りに可逆的に約４５度回転させる１／２波長板、
３０は入射光の偏波面を左回りに可逆的に約４５度回転
させる１／２波長板である。３１は直交する２つの直線
偏光を同一光軸上に合成する複屈折結晶、３２は入射光
をその出射面で平行光に変換する収束性ロッドレンズで
ある。ここで、収束性ロッドレンズ２５、２８、３２
は、光ファイバ２１および２２の開口数よりも大きな開
口数を有している。３３は入射光のほとんどを反射する
反射板、なお、４０から６１は進行する光を示す矢印で
ある。
【００１３】なお、本明細書中において光は紙面に水平
方向に進むものとし、光の偏光状態は光軸の紙面に垂直
な平面を、紙面の左側から見た偏光方向を図中の丸の中
の矢印で示すものとし、回転は時計回りを右回り、反時
計回りを左回りとする。
【００１４】以上のように構成された本実施例の光アイ
ソレータについて、図１を用いてその動作を説明する。
まず図１によって、順方向の光の動作を説明する。光フ
ァイバアレイ２３の光ファイバ２１から出射した無偏光
の光４０は、複屈折結晶２４に入射し、偏波面が互いに
直交する常光４１と異常光４２の２つの直線偏光に分離
される。すなわち、常光４１は直進し、異常光４２は光
路を曲げられ異なる位置から出射する。
【００１５】ここで、光ファイバ２１、２２の先端面お
よび複屈折結晶２４の表面で生じた反射戻り光が各光フ
ァイバに入射するのを遮断するために、光ファイバアレ
イ２３の先端を８度の斜めに研磨し、さらに複屈折結晶
２４は光ファイバアレイ２３の斜め研磨された先端面に
平行に、すなわち光軸に対して８度に配置している。ま
た、同図中には示していないが、収束性ロッドレンズ２
５の入射面での反射戻り光が光ファイバ２１、２２に入
射しないように、各光ファイバの光軸を収束性ロッドレ
ンズ２５の光軸に対して３〜４度の斜めに設けている。
【００１６】複屈折結晶２４で分離された２つの直線偏
光４１、４２は収束性ロッドレンズ２５の中心軸からわ
ずかにずれた位置から入射し、収束性ロッドレンズ２５
の他端面でほぼ平行光に変換されて、磁気光学結晶２６
に入射する。磁気光学結晶２６は磁石２７の磁界を受け
て入射光の偏波面を非可逆的に左回りに約４５度回転さ
せるので、入射した２つの直線偏光４１、４２は、各々
その偏波面が左回りに約４５度の回転を受け、収束性ロ
ッドレンズ２８に入射する。入射した２つの直線偏光４
３、４４は、収束性ロッドレンズ２８の中で光路が同図
の上下で入れ替わって進行し、その出射面付近で前述の
収束性ロッドレンズ２５の光の入射点と軸対称な中心軸
からわずかにずれた２点に焦点を結ぶように収束され
る。
【００１７】収束された２つの直線偏光４３、４４は、
１／２波長板３０を透過して各偏波面が先程と同じく左
回りに約４５度の回転を受けるので、入射光４１および
４２に対して偏波面方向が各々９０度異なっている。次
に、複屈折結晶３１に入射したこの２つの直線偏光は、
直線偏光４４が常光、４３が異常光となるように複屈折
結晶３１を設けているので、この２つの直線偏光は同一
光軸上に合成された光４５に変換される。以上の動作で
第１の光アイソレータの機能を実現している。
【００１８】この合成光４５は、次に収束性ロッドレン
ズ３２に入射し、その他端面でほぼ平行光に変換された
後、反射板３３で反射された反射光４６となって再び収
束性ロッドレンズ３２に入射して、先程の入射点と軸対
称の位置に再び収束する。収束された反射光４６は複屈
折結晶３１で、偏波面が互いに直交する２つの直線偏光
４７、４８に分離される。この２つの直線偏光４７、４
８は１／２波長板２９を透過して、その偏波面が各々左
回りに約４５度の回転を受けた後、収束性ロッドレンズ
２８に入射する。ここで１／２波長板２９は同図の左側
から入射した光の偏波面を右回りに約４５度回転させる
特性を持つので、同図右方向から入射する光に対しては
左回りの回転をさせる特性を有することになる。
【００１９】収束性ロッドレンズ２８に入射した２つの
直線偏光４７、４８は、ほぼ平行光に変換され、磁気光
学結晶２６を透過する。磁気光学結晶２６は入射光の偏
波面を入射方向に無関係に左回りに約４５度回転させる
ので、入射した２つの直線偏光４７、４８は、各々その
偏波面がさらに左回りに約４５度の回転を受け、収束性
ロッドレンズ２５に入射する。それゆえ、収束性ロッド
レンズ２５に入射した直線偏光４９、５０の偏波面方向
が、複屈折結晶３１を透過した直線偏光に対して各々９
０度異なっている。
【００２０】この２つの直線偏光４９、５０は、収束性
ロッドレンズ２５の中で光路が同図の上下で入れ替わっ
て進行し、その出射面付近で前述の収束性ロッドレンズ
２８の光の入射点と軸対称な２点の位置に焦点を結ぶよ
うに収束されると共に、複屈折結晶２４に入射する。こ
こで直線偏光４９は異常光、直線偏光５０は常光として
複屈折結晶２４に入射するので、この２つの直線偏光４
９、５０は同一光軸上に合成された光５１に変換され、
光ファイバアレイ２３の光ファイバ２２に損失なく入射
する。以上の動作で第２の光アイソレータの機能を実現
している。
【００２１】次に、図２を用いて、上記第１および第２
の光アイソレータの逆方向の光の動作を説明する。ま
ず、光ファイバアレイ２３の光ファイバ２２から出射し
た無偏光の光５２は、複屈折結晶２４に入射し、偏波面
が互いに直交する２つの直線偏光５３、５４に分離され
た後、収束性ロッドレンズ２５の他端面でほぼ平行光に
変換されて、磁気光学結晶２６に入射する。
【００２２】磁気光学結晶２６に入射した２つの直線偏
光５３、５４は、各々その偏波面が左回りに約４５度の
回転を受け、収束性ロッドレンズ２８に入射して、光路
が同図の上下で入れ替わった直線偏光５５、５６として
進行し、その出射面付近で中心軸からわずかにずれた２
点に焦点を結ぶように収束される。この直線偏光５５、
５６は続いて１／２波長板２９を透過して各々その偏波
面が右回りに約４５度の回転を受け、複屈折結晶３１に
入射する。
【００２３】ここで、直線偏光５５、５６の偏波面方向
は、直線偏光５３、５４と同じで、同図１の順方向の場
合と約９０度異なっている。その結果、直線偏光５５が
異常光、直線偏光５６が常光となって複屈折結晶３１に
入射するので、複屈折結晶３１では同一光軸上に合成さ
れない。直線偏光５６は直進し、直線偏光５５は光路を
曲げられて、図１の順方向光路４６とは異なった光路を
進行する。以上の動作から、光ファイバ２２から出射し
た無偏光の光５２は、光ファイバ２１に入射することは
できない。
【００２４】さらに、従来例で説明したように、１段の
光アイソレータの逆方向動作では、アイソレーション特
性は３５ｄＢ程度で完全に戻り光を遮断できず、図１の
破線で示すように、順方向光路４５を逆方向に進行する
わずかの光５７が存在する。この無偏光の光５７は複屈
折結晶３１に入射し、偏波面が互いに直交する２つの直
線偏光５８、５９に分離された後、１／２波長板３０を
透過して各々その偏波面が右回りに約４５度の回転を受
け、収束性ロッドレンズ２８に入射する。
【００２５】続いて、２つの直線偏光５８、５９は収束
性ロッドレンズ２８の他端面でほぼ平行光に変換され、
磁気光学結晶２６に入射して、各偏波面が左回りに約４
５度の回転を受けた直線偏光６０、６１に変換される。
この２つの直線偏光６０、６１は収束性ロッドレンズ２
５に入射し、中心軸からわずかにずれた２点に焦点を結
ぶように収束されながら、複屈折結晶２４に入射する。
【００２６】２つの直線偏光６０、６１の偏波面方向
は、複屈折結晶３１で分離された直後の直線偏光と同じ
で、図１の順方向の場合と約９０度異なっている。それ
ゆえ、直線偏光６０は異常光、直線偏光６１は常光とな
って複屈折結晶２４では同一光軸上に合成されない。直
線偏光６１は直進し、直線偏光６０は光路を曲げられ
て、図１の順方向光路４０とは異なった光路を進行す
る。以上の動作から、無偏光の光５７は、光ファイバ２
１に入射することはできない。
【００２７】以上の動作の説明から明らかなように、本
実施例の構成は、光ファイバ２１から出射した順方向の
光を損失なく光ファイバ２２に入射させ、光ファイバ２
２から出射した逆方向の光を２段階に遮断して光ファイ
バ２１に入射させない特性を有し、偏光無依存型の２段
光アイソレータとして機能する。
【００２８】以上のように本実施例の構成の特徴は、２
本の光ファイバ２１、２２と、複屈折結晶２４と、入射
光を略平行光に変換する収束性ロッドレンズ２５と、入
射光の偏波面を可逆的に約４５度回転させる磁気光学結
晶２６と、入射した平行光を収束させる収束性ロッドレ
ンズ２８と、複屈折結晶３１と、入射光を略平行光に変
換する収束性ロッドレンズ３２と、反射板３３とを、こ
の順番に配置し、収束性ロッドレンズ２８と複屈折結晶
３１との間の、光ファイバ２１および２２から出射した
光が通過する各位置に、各々入射光の偏波面を互いに左
右反対方向に約４５度回転させる１／２波長板３０、２
９を設けて、光アイソレータを構成したことである。
【００２９】さらにまた、光ファイバ２１、２２の先端
部を一体に整列させ、その先端面を光軸に対して斜めに
研磨した光ファイバアレイ２３を構成し、複屈折結晶２
４をこの斜めの先端面に平行に配置すると共に、光ファ
イバ２１、２２の光軸を収束性ロッドレンズ２５の光軸
に対して斜めに設けたことである。
【００３０】この構成により、光ファイバ２１から出射
した光を反射板３３で反射させて光ファイバ２２に導く
レンズ系において、複屈折結晶２４と磁気光学結晶２６
と左回りの１／２波長板３０と複屈折結晶３１との光学
系で第１の光アイソレータを、複屈折結晶３１と左回り
の１／２波長板２９と磁気光学結晶２６と複屈折結晶２
４との光学系で第２の光アイソレータをそれぞれ実現で
きる。
【００３１】それゆえ、複屈折結晶２４と磁気光学結晶
２６と複屈折結晶３１を光が２回透過して２段の光アイ
ソレータ機能を実現するので、部品数を従来の光アイソ
レータの約半分にでき、アイソレーション特性の優れ
た、安価で形状が小さくできる。
【００３２】また、入出射の光ファイバ２１、２２は収
束性ロッドレンズ２５に対して一方向側に取付けられて
いるので、光ファイバアレイ２３が構成でき、光ファイ
バアレイ２３と収束性ロッドレンズ２５の光軸調整を行
なうことにより簡単に光学結合ができる。
【００３３】さらに、光ファイバアレイ２３の先端面お
よび複屈折結晶２４を斜めにし、各光ファイバの光軸を
収束性ロッドレンズ２５の光軸に対して斜めに設けてい
るので、各光の入出射面で生じた反射戻り光が、光ファ
イバ２１、２２に入射しない。
【００３４】さらにまた、光ファイバ２１、２２は一方
だけに取付けられているため、この光アイソレータを実
装する時に光ファイバの引き回しが容易で、その面積が
少なくできる。
【００３５】なお、本実施例では、光ファイバ２１、２
２から出射した光の偏波面を互いに左右反対方向に約４
５度回転させる１／２波長板３０、２９を、収束性ロッ
ドレンズ２８と複屈折結晶３１との間に設けて光アイソ
レータを構成したが、複屈折結晶２４と収束性ロッドレ
ンズ２５との間に設けても、同じ機能が得られる。
【００３６】また、反射板３３は光を反射するものとし
て説明したが、特定波長の光のみを反射して、他の波長
の光を透過する波長フィルタを反射板として用いれば、
波長選択機能を有する光アイソレータが容易に構成でき
る。
【００３７】さらに、本実施例ではレンズとして、収束
性ロッドレンズを用いて説明したが、レンズの中心軸か
らわずかにずれた位置での収差を抑えた開口数の大きな
レンズであれば、球レンズあるいは非球面レンズを用い
ても良い。
【００３８】さらにまた、本実施例において、光ファイ
バ２１、２２、複屈折結晶２４、３１、収束性ロッドレ
ンズ２５、２８、３２、磁気光学結晶２６、１／２波長
板２９、３０、反射板３３などの、各光学デバイスを配
置した光が透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ことは言うまで
もない。
【００３９】次に、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３、図４は本発明の第２
の実施例における光アイソレータの構成図を示すもので
ある。図３は順方向に光を進行させた場合の光路の変化
を、図４は逆方向に光を進行させた場合の光路の変化を
説明した図である。
【００４０】図３、図４において、３４および３５は入
射光を偏波面が互いに直交する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で、図中に示すように各
々その光学軸を逆向きに配置して、異常光の分離方向を
逆にしている。３６は入射光の偏波面を左回りに可逆的
に約４５度回転させる１／２波長板である。
【００４１】なお図３、図４において、図１、図２に示
す部分と構成が同一かあるいは同一機能部分について
は、同一番号を付してその説明を省略する。
【００４２】本実施例が図１、図２に示した実施例と異
なる点は、図１、図２に示す光ファイバアレイ２３と収
束性ロッドレンズ２５との間の複屈折結晶２４の替わり
に、光ファイバ２１および２２から出射した光が通過す
る位置に、各々その光学軸を逆向きに配置した複屈折結
晶３４および３５を設け、また、収束性ロッドレンズ２
８と複屈折結晶３１との間の１／２波長板２９、３０の
替わりに、入射光の偏波面を左回りに可逆的に約４５度
回転させる１／２波長板３６を設けたことである。
【００４３】図１、図２に示した第１の実施例と同じ
く、光ファイバ２１、２２の先端面および複屈折結晶３
４、３５の表面で生じた反射戻り光が各光ファイバに入
射するのを遮断するために、光ファイバの先端を８度の
斜めに研磨し、さらに各複屈折結晶３４、３５は光ファ
イバアレイ２３の斜め研磨された先端面に平行に配置さ
れている。また、収束性ロッドレンズ２５の入射面での
反射戻り光が光ファイバ２１、２２に入射しないよう
に、各光ファイバの光軸を収束性ロッドレンズ２５の光
軸に対して３〜４度の斜めに設けている。
【００４４】以上のように構成された光アイソレータに
ついて、図３、図４を用いてその動作を説明する。
【００４５】まず図３において、順方向の光の動作を説
明する。光ファイバアレイ２３の光ファイバ２１から出
射した無偏光の光４０は、複屈折結晶３４で偏波面が互
いに直交する２つの直線偏光４１、４２に分離された
後、収束性ロッドレンズ２５の中心軸からわずかにずれ
た位置から入射し、その他端面でほぼ平行光に変換され
て、磁気光学結晶２６に入射する。
【００４６】磁気光学結晶２６に入射した２つの直線偏
光４１、４２は、各々その偏波面が左回りに約４５度の
回転を受け、収束性ロッドレンズ２８の中で光路が同図
の上下で入れ替わった２つの直線偏光４３、４４として
進行し、その出射面付近で収束性ロッドレンズ２５の光
の入射点と軸対称な２点の位置に焦点を結ぶように収束
される。収束された２つの直線偏光は、１／２波長板３
６を透過して各偏波面が先程と同じく左回りに約４５度
の回転を受け、入射光４１および４２に対して偏波面方
向が各々９０度異なった状態となる。次に、この２つの
直線偏光は複屈折結晶３１に入射して同一光軸上に合成
された光４５に変換される。以上の動作で、第１の光ア
イソレータの機能を実現している。
【００４７】次に、この合成光４５は、収束性ロッドレ
ンズ３２の他端面でほぼ平行光に変換された後、反射板
３３で反射された反射光４６となって再び収束性ロッド
レンズ３２の入射点と軸対称の位置に収束する。収束さ
れた反射光４６は、複屈折結晶３１で偏波面が互いに直
交する２つの直線偏光４７、４８に分離され、続いて１
／２波長板３６を透過して、その偏波面が各々右回りに
約４５度の回転を受けた後、収束性ロッドレンズ２８に
入射する。収束性ロッドレンズ２８に入射した２つの直
線偏光４７、４８は、ほぼ平行光に変換され、磁気光学
結晶２６を透過して、各々その偏波面がさらに左回りに
約４５度の回転を受ける。それゆえ、収束性ロッドレン
ズ２５に入射した直線偏光４９、５０は、複屈折結晶３
１を透過した直線偏光と同じ偏波面方向をもつ。
【００４８】この２つの直線偏光４９、５０は、収束性
ロッドレンズ２５の中で光路が同図の上下で入れ替わっ
て進行し、その出射面付近で前述の収束性ロッドレンズ
２８の光の入射点と軸対称な２点の位置に焦点を結ぶよ
うに収束される。複屈折結晶３５は複屈折結晶３４とそ
の光学軸を逆向きに配置して、異常光の分離方向を逆に
しているので、２つの直線偏光４９、５０は、複屈折結
晶３５に入射して同一光軸上に合成された光５１に変換
され、光ファイバアレイ２３の光ファイバ２２に損失な
く入射する。以上の動作で、第２の光アイソレータの機
能を実現している。
【００４９】次に、図４を用いて、前述の第１および第
２の光アイソレータの逆方向の光の動作を説明する。ま
ず、光ファイバアレイ２３の光ファイバ２２から出射し
た無偏光の光５２は、複屈折結晶３５に入射し、偏波面
が互いに直交する２つの直線偏光５３、５４に分離され
た後、収束性ロッドレンズ２５を透過して磁気光学結晶
２６に入射する。
【００５０】磁気光学結晶２６に入射した２つの直線偏
光５３、５４は、各々その偏波面が左回りに約４５度の
回転を受け、収束性ロッドレンズ２８中で、光路が同図
の上下で入れ替わった直線偏光５５、５６として進行
し、続いて１／２波長板３６を透過して各々その偏波面
が左回りに約４５度の回転を受ける。その結果、複屈折
結晶３１に入射する直線偏光５５、５６の偏波面方向
は、直線偏光５３、５４と約９０度異なっている。それ
ゆえ、複屈折結晶３１では同一光軸上に合成されず、直
線偏光５６は直進し、直線偏光５５は光路を曲げられ
て、図３の順方向光路４６とは異なった光路を進行す
る。以上の動作から、光ファイバ２２から出射した無偏
光の光５２は、光ファイバ２１に入射することはできな
い。
【００５１】さらに、上記１段の光アイソレータの逆方
向動作では完全に遮断されず、同図３の順方向光路４５
を逆方向に進行する、破線で示す戻り光５７の動作につ
いて説明する。この無偏光の光５７は、複屈折結晶３１
で偏波面が互いに直交する２つの直線偏光５８、５９に
分離された後、１／２波長板３６を透過して各々その偏
波面が右回りに約４５度の回転を受ける。続いて、収束
性ロッドレンズ２８の他端面でほぼ平行光に変換され、
磁気光学結晶２６で各偏波面がさらに左回りに約４５度
の回転を受けた直線偏光６０、６１に変換される。
【００５２】その結果、直線偏光６０、６１の偏波面方
向は、複屈折結晶３１で偏光分離された直後の直線偏光
と同じになる。それゆえ、収束性ロッドレンズ２５で収
束された２つの直線偏光６０、６１は複屈折結晶３４で
は同一光軸上に合成されず、直線偏光６１は直進し、直
線偏光６０は光路を曲げられて、図３の順方向光路４０
とは異なった光路を進行する。以上の動作から、無偏光
の戻り光５７は、光ファイバ２１に入射することはでき
ない。
【００５３】以上の説明から本実施例の構成は、図１、
図２に示す第１の実施例と同じく、光ファイバ２１から
出射した順方向の光を損失なく光ファイバ２２に入射さ
せ、光ファイバ２２から出射した逆方向の光を２段階に
遮断して光ファイバ２１に入射させない特性を有し、偏
光無依存型の２段光アイソレータとして機能する。
【００５４】本実施例の構成の特徴は、図１、図２に示
す第１の実施例の構成において、複屈折結晶２４の替わ
りに、光ファイバ２１および２２から出射した各光が通
過する位置に、各々その光学軸を逆向きに配置した複屈
折結晶３４および３５を設け、１／２波長板２９、３０
の代わりに、入射光の偏波面を左回りに可逆的に約４５
度回転させる１／２波長板３６を設けて、光アイソレー
タを構成したことである。
【００５５】さらにまた、光ファイバ２１、２２の先端
部を一体に整列させ、その先端面を光軸に対して斜めに
研磨した光ファイバアレイ２３を構成し、複屈折結晶３
４、３５をこの斜めの先端面に平行に配置すると共に、
光ファイバ２１、２２の光軸を収束性ロッドレンズ２５
の光軸に対して斜めに設けたことである。
【００５６】この構成により、光ファイバ２１から出射
した光を反射板３３で反射させて光ファイバ２２に導く
レンズ系において、複屈折結晶３４と磁気光学結晶２６
と１／２波長板３６と複屈折結晶３１との光学系で第１
の光アイソレータを、複屈折結晶３１と１／２波長板３
６と磁気光学結晶２６と複屈折結晶３５との光学系で第
２の光アイソレータをそれぞれ実現できる。
【００５７】それゆえ、磁気光学結晶２６と１／２波長
板３６と複屈折結晶３１とを光が２回透過して２段の光
アイソレータ機能を実現するので、図１、図２の実施例
と同じく部品数を従来の光アイソレータの約半分にで
き、アイソレーション特性の優れた、安価で形状が小さ
くできる。また、その他得られる効果は図１の実施例の
場合と同じである。
【００５８】なお、本実施例では、光の偏波面を約４５
度回転させる１／２波長板３６を、収束性ロッドレンズ
２８と複屈折結晶３１との間に設けて光アイソレータを
構成したが、複屈折結晶３４、３５と収束性ロッドレン
ズ２５との間に設けても、同じ効果が得られる。
【００５９】また、図１、図２の実施例の場合と同じ
く、反射板３３は特定波長の光のみを反射して、他の波
長の光を透過する波長フィルタを用いても良く、さら
に、収束性ロッドレンズの替わりに、レンズの中心軸外
での収差を抑えた開口数の大きな球レンズあるいは非球
面レンズを用いても良い。
【００６０】さらにまた、本実施例の構成において、各
光学デバイスを配置した光が透過する空間は、空気層で
も、屈折率整合剤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ことは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば、第１の光ファイバから出射した光を反
射板で反射させて第２の光ファイバに導くレンズ系にお
いて、第１の複屈折結晶と磁気光学結晶と左回りの１／
２波長板と第２の複屈折結晶との光学系で第１の光アイ
ソレータを、第２の複屈折結晶と右回りの１／２波長板
と磁気光学結晶と第１の複屈折結晶との光学系で第２の
光アイソレータを構成するので、２段の光アイソレータ
として、部品数を従来の光アイソレータの約半分にで
き、アイソレーション特性の優れた、安価で形状が小さ
くできる効果が得られる。
【００６２】また、入出射の２本の光ファイバは第１の
レンズに対して一方向側に取付けられているので、光フ
ァイバアレイが構成でき、光ファイバアレイとレンズの
光軸調整を行なうことにより簡単に光学結合ができる効
果が得られる。
【００６３】さらに、光ファイバアレイの先端面および
第１の複屈折結晶を斜めにし、各光ファイバの光軸をレ
ンズの光軸に対して斜めに設けているので、各光の入出
射面で生じた反射戻り光が、各光ファイバに入射しない
効果が得られる。
【００６４】さらにまた、２本の光ファイバは一方側だ
けに取付けられているため、この光アイソレータを実装
する場合に光ファイバの引き回しが容易で、その面積が
少なくできると言う効果が得られ、従来に比較して優れ
た光アイソレータが実現できものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における順方向の場合の
光アイソレータの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例における逆方向の場合の
光アイソレータの構成図である。
【図３】本発明の第２の実施例における順方向の場合の
光アイソレータの構成図である。
【図４】本発明の第２の実施例における逆方向の場合の
光アイソレータの構成図である。
【図５】従来の光アイソレータを説明する構成図であ
る。
【符号の説明】
２１、２２ シングルモード光ファイバ ２３ 光ファイバアレイ ２４、３１、３４、３５ 複屈折結晶 ２５、２８、３２ 収束性ロッドレンズ ２６ 磁気光学結晶 ２７ 磁石 ２９、３０、３６ １／２波長板 ３３ 反射板 ４０〜６１ 進行する光を示す矢印

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１および第２の入出射用光ファイバと、
    入射光を偏波面が互いに直交する２つの直線偏光に分離
    する第１の複屈折結晶と、入射光を略平行光に変換する
    第１のレンズと、磁界を受けて入射光の偏波面をπ／４
    回転させる磁気光学結晶と、入射した平行光を収束させ
    る第２のレンズと、直交する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、入射光を略平行光に
    変換する第３のレンズと、この平行光のほとんどを反射
    する反射板とが、この順番に配置され、前記第１の複屈
    折結晶と第１のレンズとの間または前記第２のレンズと
    第２の複屈折結晶との間の、前記第１および第２の光フ
    ァイバから出射した光が通過する各位置に、各々入射光
    の偏波面を互いに左右反対方向にπ／４回転させる１／
    ２波長板が設けられていることを特徴とする光アイソレ
    ータ。
  2. 【請求項２】第１および第２の光ファイバの先端部を一
    体に整列させ、その先端面を光軸に対して斜めに研磨し
    た光ファイバアレイと成し、前記第１の複屈折結晶をこ
    の斜めの先端面に平行に配置し、前記第１および第２の
    光ファイバの光軸を前記第１のレンズの光軸に対して斜
    めに設けていることを特徴とする請求項１記載の光アイ
    ソレータ。
  3. 【請求項３】第１および第２の入出射用光ファイバと、
    入射光を略平行光に変換する第１のレンズと、磁界を受
    けて入射光の偏波面をπ／４回転させる磁気光学結晶
    と、入射した平行光を収束させる第２のレンズと、直交
    する２つの直線偏光を同一光軸上に合成する第１の複屈
    折結晶と、入射光を略平行光に変換する第３のレンズ
    と、この平行光のほとんどを反射する反射板とが、この
    順番に配置され、前記第１のレンズと前記第１および第
    ２の光ファイバとの各間に、入射光を偏波面が互いに直
    交する２つの直線偏光に分離する各々その光学軸を逆向
    きに配置した第２および第３の複屈折結晶を設け、この
    第２および第３の複屈折結晶と前記第１のレンズとの間
    または第２のレンズと第１の複屈折結晶との間に入射光
    の偏波面をπ／４回転させる１／２波長板を設けたこと
    を特徴とする光アイソレータ。
  4. 【請求項４】第１および第２の光ファイバの先端部を一
    体に整列させ、その先端面を光軸に対して斜めに研磨し
    た光ファイバアレイと成し、前記第２および第３の複屈
    折結晶を各々前記第１および第２の光ファイバ端面を覆
    うようにこの斜めの先端面に平行に配置し、前記第１お
    よび第２の光ファイバの光軸を前記第１のレンズの光軸
    に対して斜めに設けたことを特徴とする請求項３記載の
    光アイソレータ。
  5. 【請求項５】第１、第２および第３のレンズは、前記第
    １および第２の光ファイバの開口数よりも大きな開口数
    を有する収束性ロッドレンズとしたことを特徴とする請
    求項１または請求項３記載の光アイソレータ。
  6. 【請求項６】反射板は特定波長の光のみを反射し、他の
    波長の光を透過する波長フィルタから構成したことを特
    徴とする請求項１または請求項３記載の光アイソレー
    タ。
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