JPH04102821A - 偏光無依存型光アイソレータ - Google Patents
偏光無依存型光アイソレータInfo
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- JPH04102821A JPH04102821A JP22055590A JP22055590A JPH04102821A JP H04102821 A JPH04102821 A JP H04102821A JP 22055590 A JP22055590 A JP 22055590A JP 22055590 A JP22055590 A JP 22055590A JP H04102821 A JPH04102821 A JP H04102821A
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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。
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通信、光泪測等におけ
る光学系の反射戻り光を遮断するための、偏光方向に影
響しない双方向偏光無依存型光アイソレータに関する。
る光学系の反射戻り光を遮断するための、偏光方向に影
響しない双方向偏光無依存型光アイソレータに関する。
［従来の技術および課題］
双方向光通信、光計測等に使用する偏光無依存型光アイ
ソレータとしては、第２図に示す光サーキュレータがあ
り、二つの偏光ビームスプリッタ１５．１Ｇ、二つの全
反射ミラー１７．１Ｂ、ファラデー回転子１９．光学旋
光子２０から構成され、光線入射口として１１．１２．
１３．１４の４ボートを有し、１１ポートからの入射光
は１２ボー１〜へ出射され、１２ボートからの入射光は
１３ポートへ出射されるために１１ポートには戻らない
。同様にして１４ボートから入射すると１１ポートへ出
射され、１３ポートから入射すると１４ボー１へへ出射
され、この関係は光の偏光面に関係しない。これを双方
向の偏光無依存型光アイソレータとして用いると、１１
→１２ど１３−＞１４のポートとして利用することにな
るが、全体として光フアイバーケーブル中に接続するた
めには、光の入出射ポートが９０°づつ回転し、接続上
大きなシステムで光ファイバーの結線が複雑になる。し
かも偏光ビームスプリッタや全反射ミラー等の高性能な
誘電体多層膜を必要とし、システム全体で高価になる。
ソレータとしては、第２図に示す光サーキュレータがあ
り、二つの偏光ビームスプリッタ１５．１Ｇ、二つの全
反射ミラー１７．１Ｂ、ファラデー回転子１９．光学旋
光子２０から構成され、光線入射口として１１．１２．
１３．１４の４ボートを有し、１１ポートからの入射光
は１２ボー１〜へ出射され、１２ボートからの入射光は
１３ポートへ出射されるために１１ポートには戻らない
。同様にして１４ボートから入射すると１１ポートへ出
射され、１３ポートから入射すると１４ボー１へへ出射
され、この関係は光の偏光面に関係しない。これを双方
向の偏光無依存型光アイソレータとして用いると、１１
→１２ど１３−＞１４のポートとして利用することにな
るが、全体として光フアイバーケーブル中に接続するた
めには、光の入出射ポートが９０°づつ回転し、接続上
大きなシステムで光ファイバーの結線が複雑になる。し
かも偏光ビームスプリッタや全反射ミラー等の高性能な
誘電体多層膜を必要とし、システム全体で高価になる。
性能的な面では一体づつのファラデー回転子、光学旋光
子を含むため、温度変動や波長変動がある場合、その楕
円成分がそのまま回帰するので、消光特性の劣化を誘起
する。
子を含むため、温度変動や波長変動がある場合、その楕
円成分がそのまま回帰するので、消光特性の劣化を誘起
する。
本発明はこの点を鑑みて、技術的に簡単な構造で、量産
性の高い双方向の利用が可能な偏光無依存型光アイソレ
ータを提供することを目的とする。
性の高い双方向の利用が可能な偏光無依存型光アイソレ
ータを提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は結晶光軸が光線軸に対して傾いた複屈折結晶板
を２個、偏光面を４５°回転するためのファラデー回転
子を２個、偏光ガラス等隣接する偏光板と偏光方向が９
０°異なるように三分割され、光線軸に対し垂直な同一
平面に配回された三分割偏光板およびファラデー回転子
を磁化するだめの永久磁石２個で構成される。これを２
本の平行に配置された光フアイバー間に挿入し、レンズ
等にＪ：り光学的結合をとれば、前記一方の光ファイバ
ーが順方向の光路となり、他の光ファイバーが逆方向の
光路となるため、それぞれ光路内で発生した反射戻り光
は高消光特性を有する偏光無依存型光アイソレータとし
て遮断される。２個のファラデー回転子の磁化の向きを
対向させることにより、２個のファラデー回転子間で温
度、波長特性を互いに補償するｌ〔めに、広帯域温度、
広帯域波長を有する光アイソレータが実現できる。
を２個、偏光面を４５°回転するためのファラデー回転
子を２個、偏光ガラス等隣接する偏光板と偏光方向が９
０°異なるように三分割され、光線軸に対し垂直な同一
平面に配回された三分割偏光板およびファラデー回転子
を磁化するだめの永久磁石２個で構成される。これを２
本の平行に配置された光フアイバー間に挿入し、レンズ
等にＪ：り光学的結合をとれば、前記一方の光ファイバ
ーが順方向の光路となり、他の光ファイバーが逆方向の
光路となるため、それぞれ光路内で発生した反射戻り光
は高消光特性を有する偏光無依存型光アイソレータとし
て遮断される。２個のファラデー回転子の磁化の向きを
対向させることにより、２個のファラデー回転子間で温
度、波長特性を互いに補償するｌ〔めに、広帯域温度、
広帯域波長を有する光アイソレータが実現できる。
第１図は本発明の構成例であり、三分割偏光板５として
は第３図に示すような形態があり、隣接する偏光板と偏
光方向が９０°異なるように配列される。材料としては
偏光ガラス等薄い方が好ましく、光フアイバー間の結合
を考慮したときレンズ間をできるだけ短縮化することが
、結合損失を少なくするために必要とされる。またＰＢ
Ｓやロションプリズムのように異種偏光を分離するＭＩ
Ｊ造では分離後の光が問題となるため、吸収方式の偏光
板の方が好ましい。最近では偏光ガラス、偏光フィルム
、金属誘電体の積層構造からなる偏光チップ等があり、
特性に応じて選択できる。
は第３図に示すような形態があり、隣接する偏光板と偏
光方向が９０°異なるように配列される。材料としては
偏光ガラス等薄い方が好ましく、光フアイバー間の結合
を考慮したときレンズ間をできるだけ短縮化することが
、結合損失を少なくするために必要とされる。またＰＢ
Ｓやロションプリズムのように異種偏光を分離するＭＩ
Ｊ造では分離後の光が問題となるため、吸収方式の偏光
板の方が好ましい。最近では偏光ガラス、偏光フィルム
、金属誘電体の積層構造からなる偏光チップ等があり、
特性に応じて選択できる。
複屈折結晶板６．７としては価格面、安定性を考慮する
とルチル、方解石等があり、近年合成体で結晶的にも」
＝分な特性が得られるルチル（ＴｉＯ２）単結晶が望ま
しい。光線方向に対して結晶光軸を約４３°程度に傾け
て用いると最大の分離効果が得られが光路長をｊとする
と、Ｊ／１０程度の分離幅となる。
とルチル、方解石等があり、近年合成体で結晶的にも」
＝分な特性が得られるルチル（ＴｉＯ２）単結晶が望ま
しい。光線方向に対して結晶光軸を約４３°程度に傾け
て用いると最大の分離効果が得られが光路長をｊとする
と、Ｊ／１０程度の分離幅となる。
ファラデー回転子８，９どしてはＦＺ法により作成され
るＹＩＧ単結晶、ＩＰＥ法により作成されるＢ１置換希
土類鉄ガーネットが用いられる。システムの小型化を考
慮するとＬＰＥガーネットに優位性があるが、温度依存
性が小さいものにはＹＩＧの方が好ましい。このファラ
デー回転子を磁化１°るための永久磁石はほぼ２にＧ程
度の磁界が必要であり、温度変化の少ないＳｍＣｏ磁石
が良い。
るＹＩＧ単結晶、ＩＰＥ法により作成されるＢ１置換希
土類鉄ガーネットが用いられる。システムの小型化を考
慮するとＬＰＥガーネットに優位性があるが、温度依存
性が小さいものにはＹＩＧの方が好ましい。このファラ
デー回転子を磁化１°るための永久磁石はほぼ２にＧ程
度の磁界が必要であり、温度変化の少ないＳｍＣｏ磁石
が良い。
次に光線の挙動については、第１図（ａ）においてポー
ト１から無偏光の光が入射すると、第一の複屈折結晶板
６により常光線と異常光線とに分離され、第一のファラ
デー回転子８により偏光面が４５°回転し、常光線と異
常光線とも第３図における三分割偏光板の５〜１． ５
−２へそれぞれ分配される。このとき三分割偏光板の方
向はポート１を経て４５°回転された状態が最大透過に
なるように調整される。透過後、再び磁化の向きが逆な
第二のファラデー回転子９へ入り、４５°戻り元の偏光
状態になり、第二の複屈折結晶板７へ入る。第二の複屈
折結晶板７は第一の複屈折結晶板６に対して鏡面対称に
配置されるとき、常光線、異常光線ともポーｌ〜２に収
束し、偏光に関係なくポート１からボート２へ結合され
る。一方ポー１へ２からポー１へ１への戻り光に対して
は（ｂ）に示すように第二のファラデー回転子までは同
様に進行するが、第二のファラデー回転子では順方向と
同方向に第二の複屈折結晶板で分離された常光線と異常
光線の偏光面が、それぞれさらに４５°回転するため常
光線は三分割偏光板の５−１で、異常光線は三分割偏光
板の５−２で吸収されて消光される。
ト１から無偏光の光が入射すると、第一の複屈折結晶板
６により常光線と異常光線とに分離され、第一のファラ
デー回転子８により偏光面が４５°回転し、常光線と異
常光線とも第３図における三分割偏光板の５〜１． ５
−２へそれぞれ分配される。このとき三分割偏光板の方
向はポート１を経て４５°回転された状態が最大透過に
なるように調整される。透過後、再び磁化の向きが逆な
第二のファラデー回転子９へ入り、４５°戻り元の偏光
状態になり、第二の複屈折結晶板７へ入る。第二の複屈
折結晶板７は第一の複屈折結晶板６に対して鏡面対称に
配置されるとき、常光線、異常光線ともポーｌ〜２に収
束し、偏光に関係なくポート１からボート２へ結合され
る。一方ポー１へ２からポー１へ１への戻り光に対して
は（ｂ）に示すように第二のファラデー回転子までは同
様に進行するが、第二のファラデー回転子では順方向と
同方向に第二の複屈折結晶板で分離された常光線と異常
光線の偏光面が、それぞれさらに４５°回転するため常
光線は三分割偏光板の５−１で、異常光線は三分割偏光
板の５−２で吸収されて消光される。
次にポート４からポート３については、偏光板の偏光方
向がボート１からボート２の場合と逆転しているため、
ポー１〜４からボート３が順方向、ポー１〜３からポー
ト４が逆方向となり消光される。その結果双方向の偏光
無依存型光アイソレータが形成される。
向がボート１からボート２の場合と逆転しているため、
ポー１〜４からボート３が順方向、ポー１〜３からポー
ト４が逆方向となり消光される。その結果双方向の偏光
無依存型光アイソレータが形成される。
［実施例］
第１表に示す月利仕様で、本発明による双方向偏光無依
存型光アイソレータを形成した。三分割偏光板は第３図
の５−１；ＩＸ １ｍｍ、 ５−２・２ｘ１ｍ、
５−３；１ｘ １ｒＭｎに加工したものを一体化した。
存型光アイソレータを形成した。三分割偏光板は第３図
の５−１；ＩＸ １ｍｍ、 ５−２・２ｘ１ｍ、
５−３；１ｘ １ｒＭｎに加工したものを一体化した。
偏光方向は図に示すＪ：うに配置すれば、第一のファラ
デー回転子により４５°回転した常光線と異常光線のそ
れぞれに対して、順方向光線は透過し逆方向光線は吸収
しアイソレーション効果が得られる。それぞれのポー１
〜にはロッドレンズと単一モード光ファイバーを配置す
る。
デー回転子により４５°回転した常光線と異常光線のそ
れぞれに対して、順方向光線は透過し逆方向光線は吸収
しアイソレーション効果が得られる。それぞれのポー１
〜にはロッドレンズと単一モード光ファイバーを配置す
る。
ロッドレンズは０．２５ピツチでボート間をほぼ］リメ
ート光として伝播するように調整する。光線径はポート
中間で約０．４＃φ、光学部品を含まない３０媚間隔を
とった状態で０．３ｄＢ程度の結合損失である。複屈折
結晶板は光軸に垂直な面に対して約４３°に切り出して
直方体を得、さらに光軸に垂直な面に対して約７°傾け
て加工し、入射側の光ファイバーへの近端反射を考慮し
て複屈折結晶板の入用面を傾斜さぜることににり高消光
特性が得られる。本実施例ではルチル単結晶を用いてい
るが、複屈折性を示す安定な物質ならばよい。ルチルの
場合常光線と異常光線の分離幅はほぼ光線方向の結晶長
の約１／１０で与えられる。したがって １．２ｍｍ
（１２００端）の分離が得られる。ボート１から入射し
た光線は第一の複屈折結晶板を透過したとき、異常光線
は上側へ分離する。ビーム径を約４００縛とすると、常
光線、異常光線のビーム間の分離は８００牌あり、ガウ
シアンビームの広がりを考慮しても十分離れており、漏
れ光を無視できる。第一のファラデー回転子により、そ
の磁化方向にしたがった方向に４５°回転し、分割偏光
板の偏光面の異なる部分をそれぞれ透過し、再びポート
２へ収束する。偏光板の境界部分は加工精度１反射防止
膜の不均一性等考慮すると、約０４調幅は十分な偏光作
用を期待できないので、ルチルの光路長を調整して分離
幅を広くとる必要がある。
ート光として伝播するように調整する。光線径はポート
中間で約０．４＃φ、光学部品を含まない３０媚間隔を
とった状態で０．３ｄＢ程度の結合損失である。複屈折
結晶板は光軸に垂直な面に対して約４３°に切り出して
直方体を得、さらに光軸に垂直な面に対して約７°傾け
て加工し、入射側の光ファイバーへの近端反射を考慮し
て複屈折結晶板の入用面を傾斜さぜることににり高消光
特性が得られる。本実施例ではルチル単結晶を用いてい
るが、複屈折性を示す安定な物質ならばよい。ルチルの
場合常光線と異常光線の分離幅はほぼ光線方向の結晶長
の約１／１０で与えられる。したがって １．２ｍｍ
（１２００端）の分離が得られる。ボート１から入射し
た光線は第一の複屈折結晶板を透過したとき、異常光線
は上側へ分離する。ビーム径を約４００縛とすると、常
光線、異常光線のビーム間の分離は８００牌あり、ガウ
シアンビームの広がりを考慮しても十分離れており、漏
れ光を無視できる。第一のファラデー回転子により、そ
の磁化方向にしたがった方向に４５°回転し、分割偏光
板の偏光面の異なる部分をそれぞれ透過し、再びポート
２へ収束する。偏光板の境界部分は加工精度１反射防止
膜の不均一性等考慮すると、約０４調幅は十分な偏光作
用を期待できないので、ルチルの光路長を調整して分離
幅を広くとる必要がある。
この場合レンズ間は３０＃であるが、実効光路長はルチ
ルの長さを、ＪＲ，ファラデー回転子厚さをｔＦ、偏光
板厚さをｔＰ、空隙ギャップを０（本実施例では約４＃
）とし、それぞれの屈折率をｎＲ，ｎＦ、ｎＰ、ｎｇと
して、 となるが、ｎＲ＝約２．６．ｎＦ−約２．３．ｎＰ−約
１．５． ｎｇ ＝ １であるから、実効光路長は約１
４閣であり、レンズから出射したガウシアンビームの広
がりは、光アイソレータ部品を挿入しないときの半分と
なり、十分光束の細いビームが活用でき、損失も少ない
構造となっている。
ルの長さを、ＪＲ，ファラデー回転子厚さをｔＦ、偏光
板厚さをｔＰ、空隙ギャップを０（本実施例では約４＃
）とし、それぞれの屈折率をｎＲ，ｎＦ、ｎＰ、ｎｇと
して、 となるが、ｎＲ＝約２．６．ｎＦ−約２．３．ｎＰ−約
１．５． ｎｇ ＝ １であるから、実効光路長は約１
４閣であり、レンズから出射したガウシアンビームの広
がりは、光アイソレータ部品を挿入しないときの半分と
なり、十分光束の細いビームが活用でき、損失も少ない
構造となっている。
実測値として光フアイバー両端の光損失は１．３ｄＢで
あり、消光特性は４０ｄＢ以上が得られた。また磁界対
向型構成の場合、温度、波長の変動に対して広範囲にわ
た°す３５ｄＢ以上の消光特性が得られた。
あり、消光特性は４０ｄＢ以上が得られた。また磁界対
向型構成の場合、温度、波長の変動に対して広範囲にわ
た°す３５ｄＢ以上の消光特性が得られた。
［発明の効果］
本発明は双方向同時に利用できる偏光無依存型光アイソ
レータであり、光部品の価格を低減化できる経済的利点
があるだ番プでなく、さらに２個の光アイソレータを一
体化していることから、システムの小型化に対して寄与
できる。
レータであり、光部品の価格を低減化できる経済的利点
があるだ番プでなく、さらに２個の光アイソレータを一
体化していることから、システムの小型化に対して寄与
できる。
第１図は本発明の実施例を示す構成図である。
第２図は従来の光サーキュレータの構成図である。
第３図は本発明における三分割偏光板の構成図である。
１．２，３，４：ボート ５：三分割偏光板６．７
；複屈折結晶板 ８．９：ファラデー回転子特許出願
人 並木精密宝石株式会社 図
；複屈折結晶板 ８．９：ファラデー回転子特許出願
人 並木精密宝石株式会社 図
Claims (4)
- （１）結晶光軸が光線軸に対して傾いた第一の複屈折結
晶板、偏光面を４５゜回転するための第一のファラデー
回転子、偏光方向が隣接する偏光板と９０゜異なるよう
に三分割され、光線軸に対し垂直な同一平面に配置され
た三分割偏光板、第二のファラデー回転子、第一の複屈
折結晶板と同一形状で結晶光軸が鏡面対称である第二の
複屈折結晶板および第一、第二のファラデー回転子を磁
化するための第一、第二の永久磁石で構成されることを
特徴とした双方向偏光無依存型光アイソレータ。 - （２）三分割偏光板として平板状偏光ガラスを用いる請
求項（１）記載の双方向偏光無依存型光アイソレータ。 - （３）第一と第二の永久磁石の磁化の向きが互いに逆向
きである請求項（１）記載の双方向偏光無依存型光アイ
ソレータ。 - （４）第一および第二の複屈折結晶板における光線軸の
入出射面を傾斜させた請求項（１）記載の双方向偏光無
依存型光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2220555A JP2516463B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 偏光無依存型光アイソレ―タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2220555A JP2516463B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 偏光無依存型光アイソレ―タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04102821A true JPH04102821A (ja) | 1992-04-03 |
| JP2516463B2 JP2516463B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=16752832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2220555A Expired - Lifetime JP2516463B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 偏光無依存型光アイソレ―タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2516463B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5345329A (en) * | 1992-06-19 | 1994-09-06 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Polarization-independent optical isolator |
| US5768015A (en) * | 1992-12-22 | 1998-06-16 | Telstra Corporation Limited | Optical isolator |
| WO2001057487A1 (fr) * | 2000-01-31 | 2001-08-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de controle de longueur d'onde, procede de reglage correspondant, source lumineuse stabilisee, et systeme de communication utilisant des sources lumineuses stabilisees |
| CN113885231A (zh) * | 2021-09-13 | 2022-01-04 | 珠海光库科技股份有限公司 | 光隔离器 |
-
1990
- 1990-08-22 JP JP2220555A patent/JP2516463B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
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