JPH04140709A - 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】 概要 偏光依存性を有しない光アイソレータに関し、非相反効
果を有するレンズ系のみで構成され、小型化及び低コス
ト化を図った光アイソレータを提供することを目的とし
、 第１及び第２複屈折結晶と旋光子とからなる光アイソレ
ータにおいて、第１及び第２複屈折結晶の一面を球面に
他面を平面にそれぞれ加工するとともに、旋光子として
磁界の印加により偏光面を４５゛回転する平行平板状の
磁気光学結晶板を採用し、該磁気光学結晶板の両面に互
いの光学軸に４５°の角度差を持たせて配向した前記第
１及び第２複屈折結晶の平面側を、それぞれの球面の中
心が順方向透過光路の中心軸と一致するように固着して
非相反レンズを形成し、前記第１及び第２複屈折結晶の
平面が順方向透過光路の中心軸に垂直な方向から若干傾
くように、該非相反レンズを配置して構成する。

産業上の利用分野 本発明は偏光依存性を有しない光アイソレータに関する
。

光ファイバを伝送路として使用する例えば光伝送システ
ムにおいては、光源から光ファイバに入射した光が光フ
アイバ同士の接続部等で反射して一部光源に戻ることが
ある。このような反射帰還光が生じると、特に光源が高
速動作をしている単導体レーザである場合に、その動作
が不安定となり、光信号にノイズが発生することになる
。二のだと、反射帰還光を除去するなとの光アイソレー
タが必要となっている。この種の光アイソレータに対し
て一般的に要求されることは、（１）消光比が高いこと
、つまり、順方向の光に対しては損失が小さく、逆方向
の光に対しては損失が大きいこと、（２）偏光依存性が
ないこと等である。

従来の技術 一般的な光アイソレータは、特定方向の偏光を透過する
偏光子と、永久磁石及び磁気光学結晶を用いて常に同じ
方向にファラデー回転を行う機能を有する４５゛フアラ
デ一回転子と、偏光子に対してその透過偏光面を４５゛
回転して配置された検光子とにより構成される。この構
成により、特定方向の偏光状態の順方向の光は透過され
るが、逆方向の光については検光子で直線偏光とされ、
この偏光は４５゛フアラデ一回転子で伝搬方向に対して
順方向の光とは逆方向に旋光されるので、偏光子を透過
することができず、光アイソレータの機能が達成される
。

しかし、この構成の光アイソレータは順方向の光に対し
ても偏光依存性を有するものとなっている。即ち、順方
向に対しても、特定の偏光面を有する偏光のみを透過さ
せ他の偏光状態の光は偏光子ではじかれており、有効に
用いられていないという問題があった。

そこで、偏光依存性を改良した光アイソレータとして、
特公昭６１−５８８０９号、特公昭６１−５８８１１号
及び特開昭５５−２２７２９号、特開昭５５−１１３０
２０号に記載の技術が提案されている。前二者の特公昭
に記載された光アイソレータによると、偏光子及び検光
子として作用する２個の複屈折テーパ板と、４５°ファ
ラデー回転子と、光ファイバに光ビームを結合する結合
用レンズとから光アイソレークが構成されている。

また、後者の二つの特開昭に言己載された光アイソレー
タは、偏光子及び検光子として作用する２個の平行平板
状の複屈折板と、４５°フアラデ一回転子と、１／２波
長板と、光ファイバに光ビームを結合する結合用レンズ
とから構成されている。

発明が解決しようとする課題 しかし、上述した公告公報及び公開公報に記載された光
アイソレータは、偏光子、旋光子及び検光子から構成さ
れる非相反部の他に光ファイバ或いは発光素子との結合
用のレンズ系が必要であり、結局光フアイバ伝送路とイ
ンターフェイスできる光アイソレータとして構成すると
、かなり大型となり、コストもかかるという問題があっ
た。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、非相反効果を有するレンズ系の
みで構成され、小型化及び低コスト化をはかった光アイ
ソレータを提供することである。

課題を解決するための手段 本発明の光アイソレータでは、第１及び第２複屈折結晶
の一面を球面に他面を平面にそれぞれ加工するとともに
、旋光子として磁界の印加により偏光面を４５°回転す
る平行平板状の磁気光学結晶板を採用する。そして、磁
気光学結晶板の両面に互いの光学軸に４５°の角度差を
持たせて配向した第１及び第２複屈折結晶の平面側を、
それぞれの球面の中心が順方向透過光路の中心軸と一致
するように固着して非相反レンズを形成し、第１及び第
２複屈折結晶の平面が順方向透過光路の中心軸に垂直な
方向から若干傾くように、この非相反レンズを配置する
。

本発明はレンズに非相反効果を持たせることにより、レ
ンズ自体をアイソレータとして機能させ、小型化及び他
の光デバイスとの一体化を容易に図れるようにしたもの
であり、その原理を第１図を用いてさらに説明する。２
は非相反球レンズであり、旋光子とじで磁界の印加によ
り偏光面を４５゜回転する厚さに切り畠された平行平板
状の磁気光学結晶板４を採用する。磁気光学結晶板４は
、例えば屈折率ｎ＝２．２のＹＩＧから形成される。

６は偏光子として作用する第１複屈折結晶であり、８は
検光子として作用する第２複屈折結晶である。

第１及び第２複屈折結晶６．８は例えばルチルから形成
される。第１及び第２複屈折結晶６，８の一面は球面に
他面は平面にそれぞれ研磨加工されており、このように
研磨加工された第１及び第２複屈折結晶の球面の中心が
順方向透過光路の中心軸と一致するように、且つ互いの
光学軸の間が４５°の角度差を有するように第１及び第
２複屈折結晶６，８の平面側が磁気光学結晶板４の両面
に光学接着剤で接着されて、図示のような非相反効果を
有する球レンズ２を構成する。

そして、この非相反球レンズ２は、第１及び第２複屈折
結晶６．８の平面が順方向透過光路の中心軸に垂直な方
向からθ、例えば１〜４°傾くようにして配置される。

２はＢＫ−７等のガラスから形成された球レンズであり
、非相反球レンズ２が入力光ファイバ１２に焦点を結ぶ
ように、球レンズ１０が出力光ファイバ１４に焦点を結
ぶような位置関係で固定される。

作　　　用 まず順方向の動作について第１図（Ａ）を参照して説明
する。入力光ファイバ１２から出射された光が非相反球
レンズ２の第１複屈折結晶６に入射してこれを透過する
間に実線で示された常光０と破線で示された異常光ｅと
に分離される。この常光と異常光は磁気光学結晶板４で
例えば時計回り方向に４５°その偏光面が回転されて、
第２複屈折結晶８に入射する。この第２複屈折結晶８の
光学軸は第１複屈折結晶６の光学軸に対して光線方向の
時計回りに４５°回転されているので、第１複屈折結晶
６の常光・異常光は第２複屈折結晶８の常光・異常光に
それぞれ対応する。そのため、非相反球レンズ２の第２
複屈折結晶８を透過した常光と異常光は互いに平行とな
って出射され、球レンズ１０により出力光ファイバ１４
に結合される。

次いで、逆方向の動作について第１図（Ｂ）を参照して
説明する。出力光ファイバ１４から出射された反射帰還
光は球レンズ１０によりコリメートされてから非相反球
レンズ２に入射する。この反射帰還光は第２複屈折結晶
８を通過する際に常光と異常光とに分かれて別方向に屈
折し、磁気光学結晶板４で反時計方向回りに４５°偏光
面が回転されて出射される。偏光面が４５°回転された
第２複屈折結晶８の常光は、第２複屈折結晶８の光学軸
に対して一４５°ずれた光学軸を有する第１複屈折結晶
６の光学軸に対して９０°回転した偏光となり、従って
第１複屈折結晶６に対して異常光としての屈折を受ける
。一方、偏光面が４５゜回転した第２複屈折結晶８の異
常光は同様にして、第１複屈折結晶６に対して常光とし
ての屈折を受ける。

即ち、第２複屈折結晶８の常光、異常光が磁気光学結晶
板４によってそれぞれ第１′ＯＩ屈折結晶６の異常光、
常光へと変換されるた約、第１複屈折結晶６からは入射
光とは異なった方向に反射帰還光が出射される。そのた
杓、この出射光は非相反球レンズ２で絞り込まれても入
力光ファイバ１２のコアに結合することはなく、反射帰
還光が入力光ファイバ１２に入るのが有効に防止される
。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第２図は第１図で説明した非相反球レンズ２により構成
された光フアイバ伝送路とのインターフェイスが可能な
光アイソレータの実施例断面図である。スリーブ２０の
中央に非相反球レンズ２が挿入固定されており、スリー
ブ２０の片側からはファイバ素線２４ａがフェルール２
６中に挿入固定された人力ファイバコード２４が挿入さ
れ、反対側からは同じくファイバ素線２４ａがフェルー
ル３０中に挿入固定された出力ファイバコード２８が挿
入され、ファイバ素線２４ａ、２８ａの１面が最大光結
合効率となる非相反球レンズ２の焦点位置にくるように
して固定されている。人力ファイバ素線２４ａの端面及
び出力ファイバ素線２８ａの端面は、斜め研磨と無反射
蒸着膜による無反射処理が施されている。

スリーブ２０の中央部には永久磁石２２が設けられてお
り、非相反球レンズ２を構成するＹＩＧ結晶が透過光を
４５°旋光すべく飽和砿界を印加している。このように
本実施例によれば、従来レンズ系と非相反部とから構成
していた光アイソレータを、非相反球レンズ２のみで構
成することができるため、光アイソレータの小型化、低
コスト化を図ることができる。

次に第３図を参照して、非相反球レンズの他の実施例に
ついて説明する。この非相反球レンズ３２は、ＹＩＣ，
等の磁気光学結晶板３４と、一面が球面に他面が平面に
研磨加工された第１及び第２複屈折結晶３６．３８と、
１／２波長板４０とから構成される。第１複屈折結晶３
６はその球面の中心が順方向透過光路の中心軸と一致す
るようにその平面側で磁気光学結晶板３４の一面に光学
接着剤で接着されており、磁気光学結晶板３４の他面に
は１／２波長板４０が同じく光学接着剤で接着されてい
る。そして、１／２波長板４０上にその光学軸が第１複
屈折結晶３６の光学軸の方向と一致する第２複屈折結晶
３８が、その球面の中心が順方向透過光路の中心軸と一
致するようにしてその平面側で光学接着剤により接着さ
れている。

このように構成された非相反球レンズ３２によると、図
で右方向に進行する順方向の光は、第１複屈折結晶３６
で常光と異常光とに分離され、磁気光学結晶板３４でそ
の偏光面が４５°回転された後、さらに１／２波長板４
０によりその偏光面が４５°回転され、第２複屈折結晶
３８に入射する。このように偏光面が合計９０°回転さ
れた第１複屈折結晶３６の常光及び異常光は、第２複屈
折結晶３８に対して異常光及び常光となるたｔ、それに
応じた屈折を受けて非相反球レンズ３２の焦点位置に集
光され、図示しない出射側光ファイバに結合される。

一方、出射側光ファイバからの反射帰還光は、第２複屈
折結晶３８により常光と異常光に分離され、１／２波長
板４０で一４５°その偏光面が回転されるが、磁気光学
結晶板３４は方向性を有しているため偏光面が＋４５°
逆方向に回転され、結局第１複屈折結晶３６には偏光面
が回転されない状態の第２複屈折結晶３８の常光及び異
常光がそのまま入射される。そのため、この常光及び異
常光は第１複屈折結晶３６を通過する際に、第１複屈折
結晶の常光及び異常光としてさらに屈折を受け、非相反
球レンズ３２の焦点位置に集光することはなく、この焦
点位置に配置された図示しない入射側光ファイバに結合
されることはなく、光アイソレータとして機能する。

第４図は第３図に示した非相反球レンズ３２の両端を平
板状磁気光学結晶板３４の平行面に直交する方向でカッ
トして構成した非相反ドラムレンズ４２を示しており、
この非相反ドラムレンズ４２は平板状の磁気光学結晶板
３４′と、第１及び第２複屈折結晶３６’、３８’　と
、１／２波長板４０′とから構成される。この非相反ド
ラムレンズ４２の動作は、第３図に示した非相反球レン
ズ３２の動作と同様なので、その説明を省略する。

次に第５図を参照して、本発明の他の実施例に係る非相
反ロッドレンズについて説明する。この非相反ロッドレ
ンズ４４を形成するには、まず第１及び第２複屈折結晶
４８．５０を所定のテーパ角でテーパ状に加工する。そ
して、旋光子としてその両端が互いに平行となるように
前記テーパ角で切り落とされた偏光面を４５°回転可能
な長さの水晶ガラスから形成された集束性ロッドレンズ
４６を用いて、このロッドレンズの両端面に第１及び第
２テーパ状複屈折結晶４８．５０を、頂部と底部を互い
に逆にして且つ各々の光学軸が互いに４５°の角度差を
有するようにして光学接着剤で接着する。このように構
成された非相反ロッドレンズ４４の動作は第１図で説明
した非相反球レンズ２の動作と同様であり、集束性ロッ
ドレンズ４６が集光機能を有するため、別途結合用のレ
ンズを設けることなく、非相反ロッドレンズ４４のみで
入射側及び出射側の光フアイバ伝送路を結合することが
できる。

次に第６図を参照して、本発明に係る非相反レンズを使
用した２投光アイソレータ内蔵光カブラについて説明す
る。５２は入力ポートであり、スリーブ５４の一端側か
ら非相反ドラムレンズ５６を挿入固定し、他端側から光
フアイバ素線６０ａがフェルール６２内に挿入固定され
た人力ファイバコード６０を挿入固定し、非相反ドラム
レンズ５６の磁気光学結晶板に飽和磁界を印加する永久
磁石５８がスリーブ５４に外嵌されて構成されている。

出力ポートロ４は、スリーブ６６の一端側から非相反ド
ラムレンズ６８を挿入固定し、他端側からは光フアイバ
素線７２ａがフェルール７４内に挿入固定された出力フ
ァイバコード７２を挿入固定し、非相反ドラムレンズ６
８の磁気光学結晶板に飽和磁界を印加する永久磁石７０
がスリーブ６６に外嵌されて構成されている。非相反ド
ラムレンズ６８は非相反ドラムレンズ５６に対して９０
゜回転された位置でスリーブ６６に挿入固定されている
。

入力ポート５２と出力ポートロ４の間には、カプラ膜７
８を内蔵したモニタ光取出し用プリズム７６が介装され
ており、モニタボート８０はスリーブ８２の一端側から
ドラムレンズ８４を挿入固定し、他端側からは光フアイ
バ素線８６ａがフェルール８８内に挿入固定されたモニ
タ用ファイバコード８６が挿入固定されて構成されてい
る。

このように入力ポート５２及び出力ポートロ４にそれぞ
れ非相反ドラムレンズ５６．６８を組み込んだために、
本実施例の光カブラでは非常に高い消光比を得ることが
できる。さらに、入力ファイバコード６０及び出力ファ
イバコード７２に結合するための結合レンズを別途設け
る必要がないので、光カブラの小型化が達成可能である
。それ程高い消光比が必要でないモニタボート８０には
通常のドラムレンズ８４を配置して光結合を達成してい
る。

第６図は本発明の原理に基づいた非相反レンズを使用し
た光カブラについて説明したが、非相反レンズの応用は
これに限られるものではなく、合分波器、光スィッチ等
のレンズ光学系を具備した光デバイスにも適用可能であ
る。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、従来レンズ系と非相反部
から構成していた光アイソレータを非相反レンズのみで
構成できるため、小型化及び低コスト化を図った偏光依
存性のない光アイソレータを提供できるという効果を奏
する。また、他の機能デバイスに組み込むことにより、
その構造を大幅に簡略化することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例断面図、 第３図は非相反球レンズの他の実施例断面図、第４図は
非相反ドラムレンズの断面図、第５図は非相反ロッドレ
ンズの側面図、第６図は本発明の非相反レンズを使用し
た２段光アイソレータ内蔵光カプラの概略構成図である
。 ２・・・非相反球レンズ、 ４・・・磁気光学結晶板、 ６・・・第１複屈折結晶、 ８・・・第２複屈折結晶、 ｌＯ・・・球レンズ、 ２２．５８．７０・・・永久磁石、 ３２・・・非相反球レンズ、 ４０・・・１／２波長板、 ４２・・・非相反ドラムレンズ、 ４６・・・集束性ロッドレンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１及び第２複屈折結晶と旋光子とからなる光アイ
   ソレータにおいて、 第１及び第２複屈折結晶（６、８）の一面を球面に他面
   を平面にそれぞれ加工するとともに、 旋光子として磁界の印加により偏光面を４５°回転する
   平行平板状の磁気光学結晶板（４）を採用し、 該磁気光学結晶板（４）の両面に互いの光学軸に４５°
   の角度差を持たせて配向した前記第１及び第２複屈折結
   晶（６、８）の平面側を、それぞれの球面の中心が順方
   向透過光路の中心軸と一致するように固着して非相反レ
   ンズ（２）を形成し、前記第１及び第２複屈折結晶（６
   、８）の平面が順方向透過光路の中心軸に垂直な方向か
   ら若干傾くように、該非相反レンズ（２）を配置したこ
   とを特徴とする光アイソレータ。 ２、第１及び第２複屈折結晶と旋光子とからなる光アイ
   ソレータにおいて、 第１及び第２複屈折結晶（３６、３８）の一面を球面に
   他面を平面にそれぞれ加工するとともに、旋光子として
   磁界の印加により偏光面を４５°回転する平行平板状の
   磁気光学結晶板（３４）と１／２波長板（４０）を組み
   合わせて用い、 該磁気光学結晶板（３４）の一面に１／２波長板（４０
   ）を固着するとともにその他面に前記第１複屈折結晶（
   ３６）の平面側を、その球面の中心が順方向透過光路の
   中心軸と一致するように固着し、且つ該１／２波長板（
   ４０）上にその光学軸が前記第１複屈折結晶（３６）の
   光学軸と一致するように前記第２複屈折結晶（３８）の
   平面側を、その球面の中心が順方向透過光路の中心軸と
   一致するように固着して非相反レンズ（３２）を形成し
   たことを特徴とする光アイソレータ。 ３、第１及び第２複屈折結晶と旋光子とからなる光アイ
   ソレータにおいて、 第１及び第２複屈折結晶（４８、５０）を所定のテーパ
   角でテーパ状に加工するとともに、 旋光子としてその両端が互いに平行となるように前記テ
   ーパ角で切り落とされた偏光面を４５°回転可能な長さ
   のガラス製集束性ロッドレンズ（４６）を用い、 該ロッドレンズ（４６）の両端面に前記テーパ状第１及
   び第２複屈折結晶（４８、５０）を、頂部と底部を互い
   に逆にして且つ各々の光学軸が互いに４５°の角度差を
   有するように固着して非相反レンズ（４４）を形成した
   ことを特徴とする光アイソレータ。 ４、レンズ光学系を具備した光デバイスにおいて、請求
   項１〜３のいずれかに記載の非相反レンズ（２、３２、
   ４４）によりレンズ光学系を構成したことを特徴とする
   光デバイス。