JPH0246419A - 光アイソレータ - 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］ 本発明は半導体レーザを用いた光フアイバー通信等にお
ける光学系の反射戻り光を阻止するための偏光方向に影
響を受けない偏光無依存型光アイソレータに関する。

［従来の技術］ 半導体レーザを中心とする光通信、光計測等が開発され
るにしたがって、光学システムたとえば結合レンズ、光
コネクタその他光学部品から回帰する反射戻り光によっ
てレーザ発振が誤動作し高速、高密度信号伝送を不安定
化する問題が生じ、反射戻り光を遮断する各種の光アイ
ソレータが提案された。

これらの光アイソレータは偏光子、ファラデー回転子、
検光子、ファラデー回転子を磁化するための永久磁石か
ら構成され、一般にはある偏光面にしか有効でなく、光
アイソレータの偏光方向に合致しない光が入射した場合
、透過光が大幅に損失する欠点があった。偏光方向に依
存せず全ての偏光面に対してアイソレーション効果を示
す構成として平板状複屈折結晶や旋光性結晶単板を組合
せた方式が提案されている。

たとえば第２図に示される方式は平板状複屈折結晶を用
いた構造（特公昭６０−５１６９０号公報参照）であり
、また第３図に示される構成から偏光依存性のない方式
である（特公昭５８−２８５６１号公報参照）。後者に
おいては１．１゛の複屈折結晶は同厚で１°は１に対し
Ｘ軸のまわりに１８０゜回転した対称構造であり、それ
らの間にファラデー回転子５．旋光子７を配置して偏光
面を回転している。旋光子として水晶や二酸化テルル（
■ｅ０２）等が用いられティる。第３図（ａ）、　（ｂ
）はそれぞれ順方向、逆方向の光の伝搬状態を示すもの
で、順方向では出射点で再び入射光線の延長上に伝搬で
きる。逆方向では最終入射点位置で入射光線軸上から戻
り光がある変位距離を有し、すなわち分離されている。

［発明が解決しようと覆る課題１ しかしながら第２図に示す方式では出射光の位置は入射
光線の延長線上ではなく平行移動すること、入射偏光面
は出射側では４５°回転すること、およびファラデー回
転子５の湿度変化によって入射光線軸子に回帰づる光成
分が生じ消光特性の劣化を誘起する可能性が高い等々の
欠点を内在しており、また第３図に示される方式では前
方式と異なり出射光線が入用光線延長上で結合される利
点があるが、複屈折材料以外に旋光性結晶も加工し組立
てな（〕ればならず煩雑な工程が付加されることになる
。旋光性物質のうち代表的なものに水晶があるが、４５
°偏光面を回転させるには１．３帆帯で旋光能が約４°
／履であり、４５°では１１．２５Ｍ程度必要とし全体
で光路長の長いものとなり、球レンズ、屈折率分布型Ｇ
ＲＩＮレンズ等による他の光システムの結合が難しく、
結合損失が大きくなり実用的ではない。一方■ｅ０２単
結晶は旋光能が１３虜帯で５倍はど人きく、４５°旋光
するために約２繭程度と実用的であるが、加工１組立て
の煩雑さと価格的な問題が生じる等の生産トの困難性が
予想されていた。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の従来方式では得られなかった複屈折結晶
とファラデー回転子のみで偏光依存性がなく入射光線の
延長線上に出射する高性能な光アイソレータを提供する
ものである。

まＩＣ材料の供給力２価格、性能から総合すると平板状
複屈折結晶としては勇開面をそのまま単板面として利用
できる方解石を利用することが好ましい。もちろん他の
複屈折結晶物質９例えばルチルなどを用いることも本発
明に包含するものである。

第１図は本発明の原理構成図を示す。図面中１〜３は平
板状複屈折結晶を示し、５，６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。第一の平板状
複屈折結晶１の光線方向の厚さを１どすればそれぞれの
複屈折結晶の厚さは１・ｆｉ・１の比となる。またそれ
ぞれの結晶光軸は第一の平板状複屈折結晶の傾き（表面
に対して約４５°前後）に対して、第二の平板状複屈折
結晶２の光軸は第一の平板状複層折結晶１をＸ軸を中心
として１８０°回転することにより結晶構造的な鏡面対
称に配置した後、入射光線方向を中心軸（Ｚ軸）として
４５°回転して配置し、第三の平板状複屈折結晶３の光
軸は第二の平板状複屈折結晶２に対しＺ軸を中心軸とし
て４５°回転し、第一の平板状複屈折結晶１の光軸と互
いに９０°回転して配置することにより本発明が達成さ
れる。

［実施例］ 第１図（ａ）は順方向の入射光線の伝搬状態を追跡した
ものである。出射面位置において分離した偏光は再び結
合し、偏光面は入射したときと同じ偏光状態となってい
る。この性質は全ての偏光に対して成立する。一方逆方
向では第１図（ｂ）で示されるように二つの偏光成分は
互いに分離し、中心線からある距離だけ変位することか
ら入射側の光線経路内には結合されない。

すなわち入射側から入った光は出射側でも中心線上に結
合されない。このことから分離距離ｄは下式で示される
。ノは第一の平板状複屈折結晶の厚さとし、ｎｏ　、ｎ
ｅはそれぞれ使用波長域における常光、異常光の屈折率
であり、θは結晶光軸と平板面とのなす角度である。

ｄの数値は本構成の光アイソレータ結合方式に依存する
。たとえば半導体レーザと球レンズ等によって結合する
場合、球レンズと半導体レーザの中心軸上から変位が±
８０端以上の軸ずれになると、結合損失は一４０ｄＢに
も達することが報告されており（電子情報通信学会論文
Ｃ−８４，５４−３５０）　、±１００間以上のｄ値を
取れば充分なアイソレーション効果が得られる。この場
合ファラデー回転子を液相エピタキシャル（ＬＰＥ法）
によってガーネット基板上に成膜させた材料を用いれば
、複屈折結晶に方解石の勇開面を利用した単板を用いる
と、ｄ＝０．１胴、θ−４４，６゜ｎｏ　＝　　１．６
５８．　ｎｅ　＝　　１．４８６として、Ｊ−０，６５
順となるため、第二、第三の甲板の厚さは０．９２胴、
　０．６５＃ＩＩＩ＋となり、ＬＰＥ膜を１＃（基板厚
さ−０，５１１１１１１，膜厚−４００，）としても全
体で約５Ｍであれば達成できる。

［発明の効果］ 以上のように本発明に基づく光アイソレータは偏光面に
依存せず、かつ入射光線と出射光線の位置が完全に一致
する利点を有し、光学回路中へ挿入する際、特別精密な
光軸調整を行なうこともなく本来の性能が簡単に得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による偏光無依存型光アイソレータの原
理構造図であり、（ａ）は順方向（ｂ）は逆方向の光伝
搬状態を示す。 第２図、第３図は従来の偏光無依存型光アイソレータの
原理構造図を示す。 １　：２：３：平板状複屈折結晶 ５：６：ファラデー回転子 ７：旋光子 特許出願人　並木精密宝石株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結晶光軸が表面に対し傾いた第一の平板状複屈折結晶、
   偏光面を４５゜回転するための第一のファラデー回転子
   、第一の平板状複屈折結晶に対し√２倍の厚さを有し、
   またＸ軸を中心として１８０゜回転した後入射光線方向
   を軸とし４５゜回転して配置された第二の平板状複屈折
   結晶、前記第一のファラデー回転子と同じ向きに磁化さ
   れた第二のファラデー回転子、第一の平板状複屈折結晶
   と同一厚さを有し、かつ第二の平板状複屈折結晶に対し
   入射光線方向を回転軸として４５゜回転し第一の平板状
   複屈折結晶の光軸と互いに９０゜回転して配置した第三
   の平板状複屈折結晶、およびファラデー回転子を磁化す
   るための永久磁石により構成されることを特徴とする光
   アイソレータ。