JPH02100016A - 偏波無依存型光回路及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバー通信及び光計測等における光デバ
イスに関し、非相反かつ偏光依存性のない光回路及びそ
の装置に関する。

［従来の技術］ 最近半導体レーザを光源とした光通信システムや光応用
機器が広範囲に利用されるようになり、それらのシステ
ムや機器の精度及び信頼性を向上する目的から、半導体
レーザの戻り光を除去するために光アイソレータが使用
されている。特に最近は半導体レーザへの戻り光量すな
わち反射減衰ωが一６０ｄＢ程度まで要求されている。

この反射減衰量の測定には第２図に示すような方向性結
合器が使用されている。

［発明が解決しようとした課題］ しかしながら第２図のように入射光間の最低５０％（＝
３ｄＢ）は必ず損失となる。かつ戻り光の偏光状態は必
ずしも一様ではなく、ハーフミラ−の偏光依存性により
、反射光値と透過光量との比は一定とはならない。した
がって高精度。

高ダイナミツクレンジの測定をすることは困難となる。

同様に中芯型双方向光通信においても前記方向性結合器
を使用すると、損失が大きくなるため信頼性の高い通信
はできなくなる。

本発明はこの点を鑑みて、順方向においてはいかなる偏
光状態の光でも低損失で透過させ。

逆方向においてはいかなる偏光状態の光でも低損失で、
順方向入射ボート以外のボートに伝送する偏波無依存型
光回路を提供することを目的とした。

［課題を解決するための手段］ 第１図に本発明の原理構成図を示し、常光及び異常光の
状態を順方向光（ａ）と逆方向光（ｂ）との場合で、そ
れぞれ光学系の上部に図示している。本発明の一実施例
としては、ａはスリット付き全反射ミラーを示し、ｂ、
ｄ、ｆ、Ｑ。

ｈは平板状複屈折結晶を示し、ｃ、ｅは永久磁石によっ
て同方向に磁化されたファラデー回転子である。ｂ、ｄ
、ｆ、　ｇ、ｈの平板状複屈折結晶は材料の供給力１価
格、性能から総合すると勇開面を利用できる方解石を使
用することが好ましい。もちろん他の複屈折物質たとえ
ばルチル等を使用することも本発明に包含するものであ
る。

また平板状複屈折結晶すの厚さを１とすれば複屈折結晶
の厚さの比は、ｂ、　ｄ、　ｆ、　Ｃｌ、　ｈ＝１　：
Ｊ２：１　：２：２の関係となる。結晶光軸は表面とそ
の法線を含む面内において表面から４１〜４９°傾斜し
ており、４１°以下及び４９°以上の角度では、常光及
び異常光の分離幅を得るために結晶の厚さを長くしなけ
ればならない。

各複屈折結晶の表面からの角度は同角とした。

またファラデー回転子は磁気飽和状態において偏光面が
４５°回転する。ｂ、ｄ、ｆ複屈折結晶の結晶光軸をｙ
−ｚ面に投影した時の各結晶光軸投影線の関係は、順方
向においてファラデー回転子による偏光面の回転方向に
前複屈折結晶の結晶光軸投影線から４５°回転した位置
となる。

９、ｈ複屈折結晶の結晶光軸をＸ−Ｚ面に投影した時の
結晶光軸投影線の関係は９０°である。

順方向を（Ｐ１→Ｐ２）としたと第１図（ａ）において
、Ｐｌからのビームはスリット付き全反射ミラーａを透
過し平板状複屈折結晶しに入射する。ここで常光と異常
光が分離しファラデー回転子Ｃに入射する。ファラデー
回転により常光、異常光が４５°回転し、平板状複屈折
結晶ｄを透過する。ここでの光の状態は、常光の偏波面
はｙ−Ｚ面から右に４５°回転し、異常光の偏波面は常
光の偏波面と直交状態にある。常光。

異常光の位置はＺ−Ｘ面内にある。以後ファラデー回転
子ｅにより４５°回転し、平板状複屈折結晶ｆにより常
光と異常光が合致し、以後の光学系に低損失で結合され
ることとなる。したがって偏波面に依存しないで透過さ
せることができる。

逆方向を（Ｐ２→Ｐ３）としたと第１図（ｂ）において
、ファラデー回転子による非相反性と、平板状複屈折結
晶による常光と異常光の分離現象を利用しているため、
Ｐ２から入射した光はスリット付き全反射ミラ一部ａに
おいて順方向時のビーム位置とは異なった位置となる。

したがって、ここではアイソレーション効果があるため
、Ｐｌには出射せず、スリット付き全反射ミラーａのミ
ラーに入射し側方に反射した常光。

異常光は、平板状複屈折結晶Ｑ、ｈにより合成され低損
失でＰ３に投射される。

単芯型双方向光通信等に使用する場合、第３図に示すよ
うに、ＰｌからのＬＤ（レーザダイオード）からの信号
光は、偏波無依存型光回路を低損失で透過し、Ｐ２に出
射する。以後ファイバー内に伝送、Ｐ４→Ｐ６に伝送さ
れ、ＰＤ（フォトダイオード）で受光される。この時Ｐ
３とＰ５への漏話は非常に少ない。同様にＰ５からの信
号はＰ４→Ｐ２→Ｐ３の伝送経路となり、Ｐｌ、Ｐ６へ
の漏話は非常に少ない。通常近端反射光は漏話を増加さ
せるが、前記原理のようにＰ３．Ｐ６部に円形スリット
ｉを配置することにより漏話量を減衰させることができ
た。

円形スリットは光ファイバー伝送路において順方向信号
光が、コネクタ等からの反射光として逆方向信号光と合
成され、漏話量が増加するのを防止するためである。す
なわち光ファイバー伝送路において反射光強度の高い近
端反射光は、高次モード成分が多いため光ファイバー断
面のコア部円周部分の光強度が高い。ところが逆方向信
号光はある距離を伝送されてくるため、高次モードが減
衰し低次モード成分の方が高い。

したがって、近端反射光ビーム径は大きく逆方向信号光
のビーム径が小さい現象となる。これを利用し円形スリ
ットにより近端反射光を減衰させることが可能となる。

以上のように光ファイバー１木と偏波無依存型光回路２
個を使用することにより双方向光通信が実現できる。

反射減衰量測定装置に使用する場合、第４図に示すよう
に、ＬＤ光源からの光は、レンズによりコリメート（平
行）化され、偏波無依存型光回路に入射し、低損失で透
過され光ファイバーに伝送される。ファイバーからの出
射光はレンズによりコリメート化され被測定物ｊに入射
する。被測定物からの反射光はファイバー内を帰還し、
偏波無依存型光回路のＰ３に出射する。

この光強度をパワーメータにで測定する。測定法は、は
じめに被測定物を取り除き、Ｐ４の光強度をパワーメー
タで測定する。次にパワーメータｋをＰ３に接続し、Ｐ
４に被測定物ｊを置き、反射光量を測定する。反射減衰
量は次式により定義される。

反射減衰量＝−１０・ｌｏｇ（Ｐ４／Ｐ３）以上のよう
にして測定すると、反射減衰１ｆｉ６０ｄＢの高ダイナ
ミツクレンジが得られる。

［実施例］ 第１図において本発明の実施例を示すと、スリット付き
全反射ミラーａは直角プリズムに溝加工を行ない、Ｐｌ
からの入射光が通過できるスリット幅とした。傾斜面に
は全反射膜が施されている。ｂ、ｄ、ｆ、　ｇ、ｈの平
板状複屈折結晶は、方解石の男開面を光学研磨面とし、
方解石板の厚さの比はす、ｄ、ｆ、Ｑ、　ｈ＝１　：Ｊ
２：１：２：２である。ファラデー回転子にはＢｉ置換
型希土類磁性ガーネット結晶を用い、永久磁石により磁
気飽和させて偏光面の７７ラデ一回転角が４５°となる
厚さとした。

［作用〕 順方向（Ｐ１→Ｐ２）においては、入射ビームはスリッ
ト付き全反射ミラーａのスリット部を通過して方解石板
すに入射し、ここで常光。

異常光に分離する。分離幅は方解石板の厚さの約１７１
０である。ファラデー回転子Ｃでは常光。

異常光共に光の進行方向に対して左に偏光面が回転する
。右に回転させる場合は磁界方向を逆にすればよい。方
解石板ｄでは異常光の偏光方向を含む面内で表面から４
５°の方向に結晶光軸があり、図に示すようにｄを透過
した常光、異常光は互いに直角であり、互いの光線を含
む面はＺ−Ｘ面と平行となる。以下同じ原理でｂで分離
した常光、異常光を合成させるためにファラデー回転子
ｅと方解石板ｆを設ける。

一方逆方向（Ｐ２→Ｐ３）においては、ファラデー回転
子による非相反性と方解石板による常光、異常光の分離
現象から１．方解石板すから出射する光は順方向におい
て入射した位置からずれて出射することとなる。したが
って図に示すようにスリット付き全反射ミラーａのミラ
ー部に投射されミラーにより全反射され側方に出射する
。この分離した常光、異常光を合致させるため方解石板
Ｑ、ｈを設け、常光、異常光を合致させた。このためＰ
ｌから入射した光はＰ２から出射しＰ３からは出射せず
、Ｐ２から入射した光はＰ３から出射しＰｌからは出射
しない礪能を有する偏波無依存型光回路となる。

［発明の効果］ 以上により順方向（Ｐ１→Ｐ２）へはいかなる偏波面の
光でも低損失で透過させることができ、逆方向（Ｐ２→
Ｐ３）へはいかなる偏波面の光でも低損失で透過させる
ことができる。またＰｌへは戻らないアイソレーション
効果がある。したがって上述の偏波無依存型光回路を使
用することにより、反射減衰Ｇの測定が高精度。

高ダイナミツクレンジとなるため、高性能な光デバイス
の開発が可能となり、単芯型双方向光通信に本回路を使
用することで長距離化、伝送線の高密度化、小型軽量化
等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の偏波無依存型光回路の原理構成図を示
す。 （ａ）：順方向光ビーム経路 （ｂ）；逆方向光ビーム経路 第２図は従来のバルク型方向性結合器の原理構成図を示
す。 第３図は本発明の偏波無依存型光回路を単芯型双方向光
通信等に使用した場合の概略図を示す。 第４図は本発明の偏波無依存型光回路を反射減衰量測定
装置に使用した場合の概略図を示す。 ａニスリット付き全反射ミラー ｂ；ｄ；ｆ：ｇ：ｈ：平板状複屈折結晶Ｃｕｅ：ファラ
デー回転子 二円形スリット 特許出願人　並木精密宝石株式会社 ＋ ＼ −／ ハ（ ↑ 第２図 ＋ ＠１ 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）スリット付き全反射ミラーから入射した光ビーム
   を複屈折素子で常光と異常光に分離し、非相反性素子で
   複屈折素子を挟んで偏波面を９０°回転した後、複屈折
   素子で常光と異常光を合成して出射し、次に逆方向から
   入射した光ビームは上記光学系を逆に透過することによ
   り、常光と異常光に分離してそれぞれ順方向時のビーム
   位置とは異なつた位置で上記スリット付き全反射ミラー
   に達し、反射することにより他の光学系に分離され、複
   屈折素子で常光と異常光を合成する構成を特徴とした偏
   波無依存型光回路。
2. （２）スリット付き全反射ミラー、第１の平板状複屈折
   結晶、第１のファラデー回転子、第２の平板状複屈折結
   晶、第２のファラデー回転子、第３の平板状複屈折結晶
   からなる順序に光学系が配列され、上記平板状複屈折結
   晶は結晶光軸が表面に対して傾斜し、かつ第１、第２、
   第３の平板状複屈折結晶の厚さの比は、それぞれに１：
   √２：１であり、上記スリットから入射した光ビームは
   上記光学系を透過して出射され、一方逆方向から入射し
   た光ビームは上記光学系を逆に透過して上記全反射ミラ
   ーで反射されることにより、厚さの比が前記平板状複屈
   折結晶の厚さに対応してそれぞれ２：２である第４の平
   板状複屈折結晶、第５の平板状複屈折結晶からなる他の
   光学系を透過して出射される構成を特徴とした請求項（
   １）記載の偏波無依存型光回路。
3. （３）請求項（１）記載の偏波無依存型光回路２個と光
   ファイバー１本を使用した単芯型双方向光通信装置。
4. （４）請求項（１）記載の偏波無依存型光回路を使用し
   た反射減衰量測定装置。