JPH04221923A - 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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- JPH04221923A JPH04221923A JP41366990A JP41366990A JPH04221923A JP H04221923 A JPH04221923 A JP H04221923A JP 41366990 A JP41366990 A JP 41366990A JP 41366990 A JP41366990 A JP 41366990A JP H04221923 A JPH04221923 A JP H04221923A
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- Polarising Elements (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信等にお
ける反射戻り光の遮断機能を有する光学部品であり、光
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
タの構造に関する。
ける反射戻り光の遮断機能を有する光学部品であり、光
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
タの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザを信号光源とする光通信，
光計測技術等の進歩に伴い、これまでは不可能であった
数百メガヘルツを越える高速高密度な伝送信号が、光フ
ァイバを経路として可能になってきたが、同時に結合レ
ンズ，光コネクタ，その他の光学部品から回帰する反射
戻り光が半導体レーザの発振モードに影響を及ぼすこと
もわかり、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。
光計測技術等の進歩に伴い、これまでは不可能であった
数百メガヘルツを越える高速高密度な伝送信号が、光フ
ァイバを経路として可能になってきたが、同時に結合レ
ンズ，光コネクタ，その他の光学部品から回帰する反射
戻り光が半導体レーザの発振モードに影響を及ぼすこと
もわかり、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。
【０００３】一般的な光アイソレータは、半導体レーザ
光を光ファイバへ結合するモジュール部分に配置される
が、近年の光増幅技術の急速な進歩に伴って、ファイバ
間に挿入する光アイソレータの必要性が高まってきた。 ファイバ間を伝送されてくる光は偏光方向が一定ではな
いため、偏光方向に無関係な光アイソレータが必要であ
り、これまで各種の提案があった。
光を光ファイバへ結合するモジュール部分に配置される
が、近年の光増幅技術の急速な進歩に伴って、ファイバ
間に挿入する光アイソレータの必要性が高まってきた。 ファイバ間を伝送されてくる光は偏光方向が一定ではな
いため、偏光方向に無関係な光アイソレータが必要であ
り、これまで各種の提案があった。
【０００４】例えば、図２はファラデー回転子と３個の
複屈折結晶板を用いた構造（特公昭６０−５１６９０号
公報参照）であり、図３はファラデー回転子のほか、２
個の複屈折結晶板と１個の旋光子を用いた構成（特公昭
５８−２８５６１号公報参照）である。これらの光学部
品が１個または２個のレンズを介してファイバに結合さ
れる。前者において複屈折結晶板１’は１に対して１／
√２の厚さである。後者において１’と１は同厚である
が、１’は１に対しｚ軸を光線進行方向としたとき、ｚ
軸のまわりに１８０゜ 回転した構造であり、それらの
間にファラデー回転子２，旋光子３を配置した構成であ
る。
複屈折結晶板を用いた構造（特公昭６０−５１６９０号
公報参照）であり、図３はファラデー回転子のほか、２
個の複屈折結晶板と１個の旋光子を用いた構成（特公昭
５８−２８５６１号公報参照）である。これらの光学部
品が１個または２個のレンズを介してファイバに結合さ
れる。前者において複屈折結晶板１’は１に対して１／
√２の厚さである。後者において１’と１は同厚である
が、１’は１に対しｚ軸を光線進行方向としたとき、ｚ
軸のまわりに１８０゜ 回転した構造であり、それらの
間にファラデー回転子２，旋光子３を配置した構成であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図２の構成は、入射光
線が３個目の複屈折結晶板を透過後に光線軸上から外れ
た位置に出射するため、光学部品の組立工程で光線の探
索が必要となる。図３の構成は旋光子を必要とするが、
工業規模で生産されている代表的な旋光物質の水晶を用
いると、４５゜ 偏光面を回転するには１．３μｍ帯で
約４゜／ｍｍの旋光能であるから１１．２５ｍｍ 程度
必要とし、ファイバ間の光学結合損失が大きくなる欠点
があり、小型構成には向かない。
線が３個目の複屈折結晶板を透過後に光線軸上から外れ
た位置に出射するため、光学部品の組立工程で光線の探
索が必要となる。図３の構成は旋光子を必要とするが、
工業規模で生産されている代表的な旋光物質の水晶を用
いると、４５゜ 偏光面を回転するには１．３μｍ帯で
約４゜／ｍｍの旋光能であるから１１．２５ｍｍ 程度
必要とし、ファイバ間の光学結合損失が大きくなる欠点
があり、小型構成には向かない。
【０００６】図４は現在市販化されている代表的な偏光
無依存型光アイソレータの構造を示す。この構造はレン
ズ間にテーパ状の一対の複屈折結晶板４を配し、常光，
異常光が逆方向ではテーパ角度に起因するある角度で出
射されるため、単純，小型な構造で高い消光特性が得ら
れる。しかしテーパ状複屈折結晶板を加工する煩雑さ、
複雑な光線経路を追跡しながら調芯して組立てる微妙な
組立技術を要する等の量産面の欠点があり、低価格化が
困難とされている。
無依存型光アイソレータの構造を示す。この構造はレン
ズ間にテーパ状の一対の複屈折結晶板４を配し、常光，
異常光が逆方向ではテーパ角度に起因するある角度で出
射されるため、単純，小型な構造で高い消光特性が得ら
れる。しかしテーパ状複屈折結晶板を加工する煩雑さ、
複雑な光線経路を追跡しながら調芯して組立てる微妙な
組立技術を要する等の量産面の欠点があり、低価格化が
困難とされている。
【０００７】本発明は以上に説明したように従来構成の
欠点を補い、かつ小型，調整の簡素化，単純構造および
経済的な低価格化を同時に実現するものである。
欠点を補い、かつ小型，調整の簡素化，単純構造および
経済的な低価格化を同時に実現するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の構成要素
を示すものである。結晶光軸が表面に対して傾いた複屈
折結晶板Ｐ１および偏光面を４５゜回転するためのファ
ラデー回転子Ｆと、Ｐ１より厚みが１／√２倍で、光線
軸の回りに４５゜回転して配置される複屈折結晶板Ｐ２
、光線軸に対して傾いて配置される光学的に等方性な平
行平板ＧＰおよびＰ２と同じ厚みをもち、光線軸の回り
にさらに９０゜回転して配置される複屈折結晶板Ｐ３か
ら構成される。本発明ではＧＰの効果により、光アイソ
レータ組立において順方向からきた入射光線は、常光か
異常光のいずれか一方は必ず軸上を伝搬するため光線追
跡が容易に判断でき、量産に適した構成となる。
を示すものである。結晶光軸が表面に対して傾いた複屈
折結晶板Ｐ１および偏光面を４５゜回転するためのファ
ラデー回転子Ｆと、Ｐ１より厚みが１／√２倍で、光線
軸の回りに４５゜回転して配置される複屈折結晶板Ｐ２
、光線軸に対して傾いて配置される光学的に等方性な平
行平板ＧＰおよびＰ２と同じ厚みをもち、光線軸の回り
にさらに９０゜回転して配置される複屈折結晶板Ｐ３か
ら構成される。本発明ではＧＰの効果により、光アイソ
レータ組立において順方向からきた入射光線は、常光か
異常光のいずれか一方は必ず軸上を伝搬するため光線追
跡が容易に判断でき、量産に適した構成となる。
【０００９】図５は、本発明の動作原理を偏光方向の追
跡から説明するものであり、（ａ） は順方向、（ｂ）
は逆方向から光線を導入したときの偏光状態である。 ■から■の番号は図１に示されるように、順方向光線の
通過順番を意味する。従って逆方向からきた光は■から
■へ進行する。
跡から説明するものであり、（ａ） は順方向、（ｂ）
は逆方向から光線を導入したときの偏光状態である。 ■から■の番号は図１に示されるように、順方向光線の
通過順番を意味する。従って逆方向からきた光は■から
■へ進行する。
【００１０】順方向光線の偏光挙動は図５（ａ） に示
すように、■に入射した光線はＰ１の厚みに比例した分
離幅：ｄ（Ｐ１の厚みをＤとすれば、一般的な複屈折物
質の方解石やルチルではｄ＝Ｄ／１０程度）だけ異常光
がずれ。便宜上入射位置を原点にとり、水平方向をｘ軸
、垂直方向をｙ軸とおけば、■面では異常光の中心が座
標点（０，ｄ）にずれ、常光は原点（０，０）にとどま
っている。ファラデー回転子を透過すると同じ位置で偏
光方向が４５゜回転しＰ２へ向かう。Ｐ２を透過したと
き、異常光だけ（−ｄ／２，ｄ／２）点に移動する。し
かしＧＰは光線軸に対して適当な傾きを与え、厚みを調
整することから■面に見られるように、異常光は原点（
０，０） に移動し、常光は点（ｄ／２，−ｄ／２）へ
平行移動する。Ｐ３はＰ２に対して結晶光軸がｚ軸の回
りに９０゜回転した配置をとるので、常光，異常光の関
係が逆転し、これまで常光であった成分が原点に戻る。
すように、■に入射した光線はＰ１の厚みに比例した分
離幅：ｄ（Ｐ１の厚みをＤとすれば、一般的な複屈折物
質の方解石やルチルではｄ＝Ｄ／１０程度）だけ異常光
がずれ。便宜上入射位置を原点にとり、水平方向をｘ軸
、垂直方向をｙ軸とおけば、■面では異常光の中心が座
標点（０，ｄ）にずれ、常光は原点（０，０）にとどま
っている。ファラデー回転子を透過すると同じ位置で偏
光方向が４５゜回転しＰ２へ向かう。Ｐ２を透過したと
き、異常光だけ（−ｄ／２，ｄ／２）点に移動する。し
かしＧＰは光線軸に対して適当な傾きを与え、厚みを調
整することから■面に見られるように、異常光は原点（
０，０） に移動し、常光は点（ｄ／２，−ｄ／２）へ
平行移動する。Ｐ３はＰ２に対して結晶光軸がｚ軸の回
りに９０゜回転した配置をとるので、常光，異常光の関
係が逆転し、これまで常光であった成分が原点に戻る。
【００１１】次に、逆方向光線は（ｂ） で示されるよ
うに■面中心から入射し、■面まではまったく順方向の
光線動作を追跡するが、Ｆを透過した時点で常光，異常
光が逆転するため、■面で点（０，ｄ） に位置した異
常光は常光となり、■面をそのまま透過し、原点にあっ
た常光は異常光となり、最終的に点（０，−ｄ）から出
射される。従って原点に回帰する光線成分は消光される
。
うに■面中心から入射し、■面まではまったく順方向の
光線動作を追跡するが、Ｆを透過した時点で常光，異常
光が逆転するため、■面で点（０，ｄ） に位置した異
常光は常光となり、■面をそのまま透過し、原点にあっ
た常光は異常光となり、最終的に点（０，−ｄ）から出
射される。従って原点に回帰する光線成分は消光される
。
【００１２】
【実施例】光源は、本構成のほぼ中間点でビームウェィ
ストを有するファイバコリメータから導入し、その出射
点の光束は約１００μｍ、ビームウェィスト点における
ビーム径は約８０μｍ、波長は１３１０ｎｍである。複
屈折結晶板Ｐ１は断面２ｍｍ×２ｍｍ厚さ２ｍｍで、Ｐ
２およびＰ３は断面２ｍｍ×２ｍｍ、厚さ１．４１ｍｍ
のルチル単結晶を用いた。結晶光軸は断面に対して約４
５゜の方位になるよう切出した。平行平板ＧＰはＳＦ１
１、屈折率ｎ＝１．７８のフリントガラスを採用した。
ストを有するファイバコリメータから導入し、その出射
点の光束は約１００μｍ、ビームウェィスト点における
ビーム径は約８０μｍ、波長は１３１０ｎｍである。複
屈折結晶板Ｐ１は断面２ｍｍ×２ｍｍ厚さ２ｍｍで、Ｐ
２およびＰ３は断面２ｍｍ×２ｍｍ、厚さ１．４１ｍｍ
のルチル単結晶を用いた。結晶光軸は断面に対して約４
５゜の方位になるよう切出した。平行平板ＧＰはＳＦ１
１、屈折率ｎ＝１．７８のフリントガラスを採用した。
【００１３】ＧＰによる平行移動幅は０．２／√２ｍｍ
であり、約１４１μｍである。このときＧＰの厚みｔと
傾斜させることにより、必要なｚ軸方向の実空間ｓは当
然傾斜角に依存し、図６はこの関係を算出した図である
。傾斜角を１２゜に固定するとｔ＝１．５ｍｍのガラス
板が必要で、そのときの実空間（スペース＝ｓ）は２ｍ
ｍ となる。この実施例では傾斜角を９゜とした。従っ
てＧＰの厚みｔは２ｍｍ、スペースｓは約２．４ｍｍを
必要とする。ファラデー回転子はＬＰＥ成長によるＢｉ
ＲＦｅ系ガーネツト膜（２ｍｍ×２ｍｍ、厚み約２００
μｍ）を用い、Ｓｍ−Ｃｏ磁石で飽和磁化した。
であり、約１４１μｍである。このときＧＰの厚みｔと
傾斜させることにより、必要なｚ軸方向の実空間ｓは当
然傾斜角に依存し、図６はこの関係を算出した図である
。傾斜角を１２゜に固定するとｔ＝１．５ｍｍのガラス
板が必要で、そのときの実空間（スペース＝ｓ）は２ｍ
ｍ となる。この実施例では傾斜角を９゜とした。従っ
てＧＰの厚みｔは２ｍｍ、スペースｓは約２．４ｍｍを
必要とする。ファラデー回転子はＬＰＥ成長によるＢｉ
ＲＦｅ系ガーネツト膜（２ｍｍ×２ｍｍ、厚み約２００
μｍ）を用い、Ｓｍ−Ｃｏ磁石で飽和磁化した。
【００１４】最初に、無調整でＰ１とＦを入射側コリメ
ータと一体化し、出射側コリメータは入射光線軸上、即
ちｚ軸上に適当な距離をとり、ｚ軸上だけ自由度を与え
て置く。次にＰ２，ＧＰおよびＰ３をｚ軸の回りに回転
し、光強度を光パワーメータで探索しながら回転位置を
調整する。最後に出射側コリメータのｚ軸を固定し、組
立てた。以上の組立操作はｘ，ｙ軸方向はほとんど無調
整で、ｚ軸の回転調整だけ考慮すればよい。
ータと一体化し、出射側コリメータは入射光線軸上、即
ちｚ軸上に適当な距離をとり、ｚ軸上だけ自由度を与え
て置く。次にＰ２，ＧＰおよびＰ３をｚ軸の回りに回転
し、光強度を光パワーメータで探索しながら回転位置を
調整する。最後に出射側コリメータのｚ軸を固定し、組
立てた。以上の組立操作はｘ，ｙ軸方向はほとんど無調
整で、ｚ軸の回転調整だけ考慮すればよい。
【００１５】光アイソレータの特性は、ピッグテイル−
ファィバ間の挿入損失は２．８ｄＢ であり、逆挿入損
失は３８ｄＢであった。挿入損失はほとんどがファイバ
コリメータ間の結合損失で約２．２ｄＢ あり、さらに
結合系を調整すれば向上する。入射光の偏光方向を３６
０゜回転して偏波依存度を測定したところ、回転角度に
対して±５％以下の光強度分布となっており、ほぼ偏光
性に無関係な動作が確認できた。
ファィバ間の挿入損失は２．８ｄＢ であり、逆挿入損
失は３８ｄＢであった。挿入損失はほとんどがファイバ
コリメータ間の結合損失で約２．２ｄＢ あり、さらに
結合系を調整すれば向上する。入射光の偏光方向を３６
０゜回転して偏波依存度を測定したところ、回転角度に
対して±５％以下の光強度分布となっており、ほぼ偏光
性に無関係な動作が確認できた。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、特別な形状や特殊な部品を含
まないで低価格な構成を実現するため、一般的な複屈折
結晶板を複数個用い、かつ比較的簡単な構造の偏光無依
存型光アイソレータ提供することができる。すなわち、
本発明に基づく偏光無依存型光アイソレータは、これま
で組立てる場合最も煩雑な操作を要した光軸調整がほと
んど省け、再現性の高い構造から構成され、今後発展が
期待されている光増幅技術、特にＥｒドープファイバ光
増幅を用いた光伝送等に適用される偏光無依存型光アイ
ソレータを、低価格で安定に量産できるため、これまで
課題となっていた光増幅システムの普及に多大な貢献が
期待できる。
まないで低価格な構成を実現するため、一般的な複屈折
結晶板を複数個用い、かつ比較的簡単な構造の偏光無依
存型光アイソレータ提供することができる。すなわち、
本発明に基づく偏光無依存型光アイソレータは、これま
で組立てる場合最も煩雑な操作を要した光軸調整がほと
んど省け、再現性の高い構造から構成され、今後発展が
期待されている光増幅技術、特にＥｒドープファイバ光
増幅を用いた光伝送等に適用される偏光無依存型光アイ
ソレータを、低価格で安定に量産できるため、これまで
課題となっていた光増幅システムの普及に多大な貢献が
期待できる。
【図１】本発明の偏光無依存型光アイソレータの構成図
である。
である。
【図２】従来の偏光無依存型光アイソレータの構成図で
ある。
ある。
【図３】従来の偏光無依存型光アイソレータの構成図で
ある。
ある。
【図４】従来の偏光無依存型光アイソレータの構成図で
ある。
ある。
【図５】本発明における順方向（ａ）、逆方向（ｂ）の
各光学素子間の常光，異常光の偏光方向の変化を示す図
である。
各光学素子間の常光，異常光の偏光方向の変化を示す図
である。
【図６】本発明における平行平板の傾き角に対する厚み
および必要な空間距離の計算値を図示したものである。
および必要な空間距離の計算値を図示したものである。
１ 複屈折結晶板
１’ 複屈折結晶板
２ ファラデー回転子
３ 旋光子
４ 複屈折結晶板
Ｐ１ 複屈折結晶板
Ｐ２ 複屈折結晶板
Ｆ ファラデー回転子
ＧＰ 平行平板
Ｐ３ 複屈折結晶板
Claims (1)
- 【請求項１】 結晶光軸が表面に対して傾いた第一の
複屈折結晶板，偏光面を４５゜回転するためのファラデ
ー回転子，第一の複屈折結晶板の１／√２倍の厚みをも
ち、光線軸を回転軸として４５゜回転して配置された第
二の複屈折結晶板，光線軸に対して傾いて配置される光
学的に等方性な平行平板および第二の複屈折結晶板と同
一な厚みをもち、第二の複屈折結晶板に対して光線軸を
回転軸としてさらに９０゜回転した第三の複屈折結晶板
で構成することを特徴とした偏光無依存型光アイソレー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41366990A JPH04221923A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 偏光無依存型光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41366990A JPH04221923A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 偏光無依存型光アイソレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221923A true JPH04221923A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=18522256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41366990A Withdrawn JPH04221923A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 偏光無依存型光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04221923A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5835270A (en) * | 1992-01-22 | 1998-11-10 | Nec Corporation | Optical isolator device |
-
1990
- 1990-12-25 JP JP41366990A patent/JPH04221923A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5835270A (en) * | 1992-01-22 | 1998-11-10 | Nec Corporation | Optical isolator device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |