JP3160319B2 - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- Optics & Photonics (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、偏光無依存型の光ア
イソレータに関するものである。
イソレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、偏光無依存型の光アイソレータと
して、例えば特開昭54−147059号公報記載のも
のが提案されている。この従来の光アイソレータは、第
1、第2及び第3の3枚の平板状の複屈折性結晶板と、
第1及び第2の複屈折性結晶板の間に挿入した45度の
ファラデー回転角を有する回転子とからなるものが提案
されている。
して、例えば特開昭54−147059号公報記載のも
のが提案されている。この従来の光アイソレータは、第
1、第2及び第3の3枚の平板状の複屈折性結晶板と、
第1及び第2の複屈折性結晶板の間に挿入した45度の
ファラデー回転角を有する回転子とからなるものが提案
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来例によると、
第1、第2及び第3の複屈折性結晶板のそれぞれの厚さ
の比率は、ルート2(2の平方根 約1.414):
1:1として、厚さの異なる2種類の複屈折性結晶板
(厚い第1の複屈折性結晶板と、これより薄い第2及び
第3の複屈折性結晶板の2種類)を加工する必要があ
る。このために、種類に対応した加工を行う必要が生じ
て、加工手間がかかり、量産性に欠ける問題があった。
第1、第2及び第3の複屈折性結晶板のそれぞれの厚さ
の比率は、ルート2(2の平方根 約1.414):
1:1として、厚さの異なる2種類の複屈折性結晶板
(厚い第1の複屈折性結晶板と、これより薄い第2及び
第3の複屈折性結晶板の2種類)を加工する必要があ
る。このために、種類に対応した加工を行う必要が生じ
て、加工手間がかかり、量産性に欠ける問題があった。
【0004】この発明の目的は、加工手間を減らし、量
産性に適した光アイソレータを提供することである。
産性に適した光アイソレータを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の光アイソレー
タは、少なくとも3枚の平板状の第1、第2及び第3の
複屈折素子と、磁化によって入射光と出射光の偏光方向
がほぼ45度だけ異なるように長さを決めた第1及び第
2の磁気光学材料とを具備しているものである。上記第
1、第2及び第3の複屈折素子は、光の進行方向に向け
て順次配置されている。第1の複屈折素子と、第2の複
屈折素子と、第3の複屈折素子とは、厚さの比率が、
1:1:1に設定されている。上記第1の磁気光学材料
は第1及び第2の複屈折素子の間に、第2の磁気光学材
料は第2及び第3の複屈折素子の間にそれぞれ挿入され
ている。
タは、少なくとも3枚の平板状の第1、第2及び第3の
複屈折素子と、磁化によって入射光と出射光の偏光方向
がほぼ45度だけ異なるように長さを決めた第1及び第
2の磁気光学材料とを具備しているものである。上記第
1、第2及び第3の複屈折素子は、光の進行方向に向け
て順次配置されている。第1の複屈折素子と、第2の複
屈折素子と、第3の複屈折素子とは、厚さの比率が、
1:1:1に設定されている。上記第1の磁気光学材料
は第1及び第2の複屈折素子の間に、第2の磁気光学材
料は第2及び第3の複屈折素子の間にそれぞれ挿入され
ている。
【0006】
【作用】3枚の複屈折素子からなるものにあっては、光
が順方向(図1左から右方向)に入射する場合には、第
1の複屈折素子で分岐した常光及び異常光は、第3の複
屈折素子からは常光と異常光は1つに合成されて出射す
る。また光が逆方向から入射する場合には、第3の複屈
折素子で分岐した常光及び異常光はいずれも、磁気光学
材料の作用で第1の複屈折素子からは入射光と異なった
位置から出射される。
が順方向(図1左から右方向)に入射する場合には、第
1の複屈折素子で分岐した常光及び異常光は、第3の複
屈折素子からは常光と異常光は1つに合成されて出射す
る。また光が逆方向から入射する場合には、第3の複屈
折素子で分岐した常光及び異常光はいずれも、磁気光学
材料の作用で第1の複屈折素子からは入射光と異なった
位置から出射される。
【0007】
【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して説明
する。この発明の第1実施例を図1に示す。図1におけ
る光アイソレータは、平板状の複屈折結晶からなる第
1、第2及び第3の複屈折素子1,2,3と、2つの磁
気光学材料4,5とを組合せて構成されたものである。
なお、磁気光学材料4,5については、複屈折素子1〜
3から図面上明確にするために、点描を施してある。こ
れらの構成部材1〜5は、2つの光導波路(例えば光フ
ァイバ)間に配置される。配置順序は、光の進行方向
(図1右方向)に向けて、図1左側端に位置している第
1の複屈折素子1から第1の磁気光学材料4、第2の複
屈折素子2、第2の磁気光学材料5及び第3の複屈折素
子3の順序である。
する。この発明の第1実施例を図1に示す。図1におけ
る光アイソレータは、平板状の複屈折結晶からなる第
1、第2及び第3の複屈折素子1,2,3と、2つの磁
気光学材料4,5とを組合せて構成されたものである。
なお、磁気光学材料4,5については、複屈折素子1〜
3から図面上明確にするために、点描を施してある。こ
れらの構成部材1〜5は、2つの光導波路(例えば光フ
ァイバ)間に配置される。配置順序は、光の進行方向
(図1右方向)に向けて、図1左側端に位置している第
1の複屈折素子1から第1の磁気光学材料4、第2の複
屈折素子2、第2の磁気光学材料5及び第3の複屈折素
子3の順序である。
【0008】すべての複屈折素子1〜3にはルチルが用
いられており、第1、第2及び第3の複屈折素子の板厚
の比率は、1:1:1である。第2の複屈折素子2の偏
光面(透過端面に垂直で、かつ素子光軸を含む面)は、
第1の複屈折素子1の偏光面に対して、45度回転させ
てある。第3の複屈折素子3の偏光面は、第2の複屈折
素子2の偏光面に対して45度回転させてあり、第1の
複屈折素子1の偏光面に対しては、90度回転させてあ
る。
いられており、第1、第2及び第3の複屈折素子の板厚
の比率は、1:1:1である。第2の複屈折素子2の偏
光面(透過端面に垂直で、かつ素子光軸を含む面)は、
第1の複屈折素子1の偏光面に対して、45度回転させ
てある。第3の複屈折素子3の偏光面は、第2の複屈折
素子2の偏光面に対して45度回転させてあり、第1の
複屈折素子1の偏光面に対しては、90度回転させてあ
る。
【0009】第1及び第2の磁気光学材料4,5にはそ
れぞれガーネットを使用しており、入射光と出射光の偏
光方向がほぼ45度だけ異なるように長さを決めてい
る。
れぞれガーネットを使用しており、入射光と出射光の偏
光方向がほぼ45度だけ異なるように長さを決めてい
る。
【0010】次に、光アイソレータの作用を図2を参照
して説明する。なお、図2の(ア)は、光の順方向に進
む光線6の常光と異常光の動きを、図1の点A〜Fの位
置で、光線6の出射側(図1右側)から見た図である。
(イ)は、逆方向(図1右側から左側に進む方向)に進
む光線の常光と異常光の動きを、図1の点A〜Fの位置
で、この光線の入射側(図1右側)から見た図である。
して説明する。なお、図2の(ア)は、光の順方向に進
む光線6の常光と異常光の動きを、図1の点A〜Fの位
置で、光線6の出射側(図1右側)から見た図である。
(イ)は、逆方向(図1右側から左側に進む方向)に進
む光線の常光と異常光の動きを、図1の点A〜Fの位置
で、この光線の入射側(図1右側)から見た図である。
【0011】図1に示すように順方向の光は、第1の複
屈折素子1に入射されて、常光と異常光に分岐されて
(点A,B)、第1の磁気光学材料4を通過することに
より、偏光方向が出射側から見て時計方向(右回り)に
45度回転し(点C)、第2の複屈折素子2で異常光成
分だけが平行移動されて(点D)、第2の磁気光学材料
5を通過することにより、偏光方向が45度回転されて
(点E)、第3の複屈折素子3内では、偏光方向が45
度回転した(第1の複屈折素子1からは90度回転し
た)常光と異常光とに分岐されていた光は、入射光線6
と同一軸上に出射される(点F)。
屈折素子1に入射されて、常光と異常光に分岐されて
(点A,B)、第1の磁気光学材料4を通過することに
より、偏光方向が出射側から見て時計方向(右回り)に
45度回転し(点C)、第2の複屈折素子2で異常光成
分だけが平行移動されて(点D)、第2の磁気光学材料
5を通過することにより、偏光方向が45度回転されて
(点E)、第3の複屈折素子3内では、偏光方向が45
度回転した(第1の複屈折素子1からは90度回転し
た)常光と異常光とに分岐されていた光は、入射光線6
と同一軸上に出射される(点F)。
【0012】逆方向の光は、第3の複屈折素子3で常光
と異常光とに分岐され(点F,E)、常光と異常光とは
第2の磁気光学材料5にて45度回転させられ(点
D)、第2の複屈折素子2を通過して異常光成分だけが
平行移動して第1の磁気光学材料4にてさらに45度回
転させられ(点C,B)、第1の複屈折素子1に入射
し、異常光成分だけが平行移動する。ここで、第1の複
屈折素子からの出射光は、入射光から大きく離れた位置
に出射される(点A)。
と異常光とに分岐され(点F,E)、常光と異常光とは
第2の磁気光学材料5にて45度回転させられ(点
D)、第2の複屈折素子2を通過して異常光成分だけが
平行移動して第1の磁気光学材料4にてさらに45度回
転させられ(点C,B)、第1の複屈折素子1に入射
し、異常光成分だけが平行移動する。ここで、第1の複
屈折素子からの出射光は、入射光から大きく離れた位置
に出射される(点A)。
【0013】複屈折結晶において、図3に示すように分
離角γ及び分離幅dは、軸角(結晶の光軸と光の透過端
面とのなす角)θに依存する。結晶厚をt、常光の屈折
率をn1、異常光の屈折率n2とすると、分離幅d、結
晶厚t、軸角θ及び分離角γの関係は、(1)式及び
(2)式で表わされる。
離角γ及び分離幅dは、軸角(結晶の光軸と光の透過端
面とのなす角)θに依存する。結晶厚をt、常光の屈折
率をn1、異常光の屈折率n2とすると、分離幅d、結
晶厚t、軸角θ及び分離角γの関係は、(1)式及び
(2)式で表わされる。
【0014】上例において、第1、第2及び第3の複屈
折素子1,2,3による常光・異常光の分離幅dは1:
ルート2(2の平方根):1である。ここで、常光の屈
折率n1=2.453、異常光の屈折率n2=2.70
9、第2の複屈折素子の軸角θ=47.8°、結晶厚t
=10mmとすると、上記関係式(1)及び(2)か
ら、 分離角γ=5.678°、 分離幅d=0.994mm である。第1及び第3の複屈折素子1,3による分離幅
は、第2の複屈折素子2の1/ルート2(2の平方根)
である。 第1及び第3の複屈折素子1,3の結晶厚t=10m
m、 分離幅d=0.994/ルート2(2の平方根)mmと
すると、 分離角γ=4.02°、 軸角θ=24.6°となる。
折素子1,2,3による常光・異常光の分離幅dは1:
ルート2(2の平方根):1である。ここで、常光の屈
折率n1=2.453、異常光の屈折率n2=2.70
9、第2の複屈折素子の軸角θ=47.8°、結晶厚t
=10mmとすると、上記関係式(1)及び(2)か
ら、 分離角γ=5.678°、 分離幅d=0.994mm である。第1及び第3の複屈折素子1,3による分離幅
は、第2の複屈折素子2の1/ルート2(2の平方根)
である。 第1及び第3の複屈折素子1,3の結晶厚t=10m
m、 分離幅d=0.994/ルート2(2の平方根)mmと
すると、 分離角γ=4.02°、 軸角θ=24.6°となる。
【0015】このように、複屈折素子1,2,3の厚さ
の比率を同じにすれば、(1)式に おけるt(結晶厚)
が定数となるから、複屈折素子の軸角を変えることによ
って分離幅を任意に変えることができる。従来例に示す
ような厚さの異なる複屈折素子からなるものにあって
は、それぞれの素子に対応する研磨加工が必要である
が、上例では厚さの比率が同じである複屈折素子からな
るから、従来例に比較して加工工数の削減ができる。
の比率を同じにすれば、(1)式に おけるt(結晶厚)
が定数となるから、複屈折素子の軸角を変えることによ
って分離幅を任意に変えることができる。従来例に示す
ような厚さの異なる複屈折素子からなるものにあって
は、それぞれの素子に対応する研磨加工が必要である
が、上例では厚さの比率が同じである複屈折素子からな
るから、従来例に比較して加工工数の削減ができる。
【0016】第2実施例を図4を参照して説明する。こ
の例の光アイソレータは、平板状の複屈折結晶からなる
第1、第2及び第3複屈折素子11,12,13と、第
1及び第2の複屈折素子の間に挿入した第1の磁気光学
材料14とで構成されたものである。なお、磁気光学材
料14については、複屈折素子11〜13から図面上明
確にするために、点描を施してある。これらの構成部材
11〜14は、2つの光導波路(例えば光ファイバ)間
に配置される。第1、第2及び第3の複屈折素子11,
12,13の板厚の比率は、1:1:1である。
の例の光アイソレータは、平板状の複屈折結晶からなる
第1、第2及び第3複屈折素子11,12,13と、第
1及び第2の複屈折素子の間に挿入した第1の磁気光学
材料14とで構成されたものである。なお、磁気光学材
料14については、複屈折素子11〜13から図面上明
確にするために、点描を施してある。これらの構成部材
11〜14は、2つの光導波路(例えば光ファイバ)間
に配置される。第1、第2及び第3の複屈折素子11,
12,13の板厚の比率は、1:1:1である。
【0017】次に、光アイソレータの作用を図5を参照
して説明する。なお、図5の(ア)は、光の順方向に進
む光線16の常光と異常光の動きを、図4の点A〜Eの
位置で、光線16の出射側(図4右側)から見た図であ
る。(イ)は、逆方向(図4右側から左側に進む方向)
に進む光線の常光と異常光の動きを、図4の点A〜Eの
位置で、この光線の入射側(図4右側)から見た図であ
る。
して説明する。なお、図5の(ア)は、光の順方向に進
む光線16の常光と異常光の動きを、図4の点A〜Eの
位置で、光線16の出射側(図4右側)から見た図であ
る。(イ)は、逆方向(図4右側から左側に進む方向)
に進む光線の常光と異常光の動きを、図4の点A〜Eの
位置で、この光線の入射側(図4右側)から見た図であ
る。
【0018】図4に示すように順方向の光は、第1の複
屈折素子11に入射されて、常光と異常光に分岐されて
(点A,B)、第1の磁気光学材料14を通過すること
により、偏光方向が出射側から見て時計方向(右回り)
に45度回転し(点C)、第2の複屈折素子12で異常
光成分だけが平行移動されて(点D)、第3の複屈折素
子13内では、常光と異常光とに分岐されていた光が、
1つに合成されて出射される(点E)。
屈折素子11に入射されて、常光と異常光に分岐されて
(点A,B)、第1の磁気光学材料14を通過すること
により、偏光方向が出射側から見て時計方向(右回り)
に45度回転し(点C)、第2の複屈折素子12で異常
光成分だけが平行移動されて(点D)、第3の複屈折素
子13内では、常光と異常光とに分岐されていた光が、
1つに合成されて出射される(点E)。
【0019】逆方向の光は、第3の複屈折素子13で常
光と異常光とに分岐され(点E,D)、常光と異常光と
は第2の複屈折素子12を通過して異常光成分だけが平
行移動して第1の磁気光学材料14にて45度回転させ
られ(点C,B)、第1の複屈折素子11に入射し、異
常光成分だけが平行移動する。ここで、第1の複屈折素
子の出射光は、入射光から大きく離れた位置に出射され
る(点A)。
光と異常光とに分岐され(点E,D)、常光と異常光と
は第2の複屈折素子12を通過して異常光成分だけが平
行移動して第1の磁気光学材料14にて45度回転させ
られ(点C,B)、第1の複屈折素子11に入射し、異
常光成分だけが平行移動する。ここで、第1の複屈折素
子の出射光は、入射光から大きく離れた位置に出射され
る(点A)。
【0020】第2の実施例の変形例として、磁化方向を
逆にしても、光アイソレータとして機能する。
逆にしても、光アイソレータとして機能する。
【0021】上記各実施例において、各構成部材(例え
ば第1実施例では第1、第2、第3の複屈折素子1,
2,3と第1、第2の磁気光学材料4,5)間を密着さ
せているが、必ずしも密着したものに限定されてない。
ば第1実施例では第1、第2、第3の複屈折素子1,
2,3と第1、第2の磁気光学材料4,5)間を密着さ
せているが、必ずしも密着したものに限定されてない。
【0022】
【発明の効果】この発明によれば、第1、第2及び第3
の複屈折素子は、その厚さが等しく設定されているの
で、複屈折素子の加工手間が従来例に比較して少なくて
すみ、量産性に適合する。
の複屈折素子は、その厚さが等しく設定されているの
で、複屈折素子の加工手間が従来例に比較して少なくて
すみ、量産性に適合する。
【図1】この発明の第1の実施例を示す構成図である。
【図2】(ア)は第1実施例における順方向に進む光線
の常光と異常光の動きを示す図であり、(イ)は逆方向
に進む光線の常光と異常光の動きを示す図である。
の常光と異常光の動きを示す図であり、(イ)は逆方向
に進む光線の常光と異常光の動きを示す図である。
【図3】複屈折素子における分離角、分離幅、軸角及び
結晶厚の関係を示すグラフである。
結晶厚の関係を示すグラフである。
【図4】この発明の第2の実施例を示す構成図である。
【図5】(ア)は第2実施例における順方向に進む光線
の常光と異常光の動きを示す図であり、(イ)は逆方向
に進む光線の常光と異常光の動きを示す図である。
の常光と異常光の動きを示す図であり、(イ)は逆方向
に進む光線の常光と異常光の動きを示す図である。
1 第1の複屈折素子 2 第2の複屈折素子 3 第3の複屈折素子 4 第1の磁気光学材料 5 第2の磁気光学材料 11 第1の複屈折素子 12 第2の複屈折素子 13 第3の複屈折素子 14 第1の磁気光学材料
Claims (1)
- 【請求項1】 少なくとも3枚の平板状の第1、第2及
び第3の複屈折素子と、磁化によって入射光と出射光の
偏光方向がほぼ45度だけ異なるように長さを決めた少
なくとも2つの第1及び第2の磁気光学材料とを具備し
ており、 上記第1、第2及び第3の複屈折素子は、その厚さの比
率が、1:1:1であり、上記第1の磁気光学材料は第1及び第2の複屈折素子の
間に、上記第2の磁気光学材料は第2及び第3の複屈折
素子の間に、それぞれ挿入されている ことを特徴とする
光アイソレータ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20716991A JP3160319B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 光アイソレータ |
US07/871,454 US5262892A (en) | 1991-07-25 | 1992-04-21 | Optical isolator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20716991A JP3160319B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 光アイソレータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0534636A JPH0534636A (ja) | 1993-02-12 |
JP3160319B2 true JP3160319B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=16535378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20716991A Expired - Fee Related JP3160319B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 光アイソレータ |
Country Status (2)
Country | Link |
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