JPH05224153A - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- JPH05224153A JPH05224153A JP4079386A JP7938692A JPH05224153A JP H05224153 A JPH05224153 A JP H05224153A JP 4079386 A JP4079386 A JP 4079386A JP 7938692 A JP7938692 A JP 7938692A JP H05224153 A JPH05224153 A JP H05224153A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/06—Polarisation independent
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アイソレーションが大きく、かつ挿入損の少
ない偏波面無依存型光アイソレータを提供することを目
的とする。 【構成】 入射光ビームを偏光方向が互いに垂直で進行
方向が平行でない2本の光ビームに分離する第1の偏光
子3と、45°ファラデー回転子4と、前記第1の偏光
子3と光ビームの分離角が同一で分離した2本の光ビー
ムと光ビームの偏光面とのなす角が第1の偏光子3の場
合とは45°異なる第2の偏光子5と、複屈折性結晶平
板6順次配置する。
ない偏波面無依存型光アイソレータを提供することを目
的とする。 【構成】 入射光ビームを偏光方向が互いに垂直で進行
方向が平行でない2本の光ビームに分離する第1の偏光
子3と、45°ファラデー回転子4と、前記第1の偏光
子3と光ビームの分離角が同一で分離した2本の光ビー
ムと光ビームの偏光面とのなす角が第1の偏光子3の場
合とは45°異なる第2の偏光子5と、複屈折性結晶平
板6順次配置する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信や光計測に用いら
れる偏波面依存性のない光アイソレータに関するもので
ある。
れる偏波面依存性のない光アイソレータに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】光ファイバーの途中に挿入し、あらゆる
偏波面の光に対し動作する光アイソレータとしては、従
来、偏光子に複屈折性結晶平板を用いるものと、複屈曲
性結晶のくさびを用いるものとの2種類があった。しか
るに、複屈折性結晶の平板を使う種類においては、もど
り光は順方向光と平行な光ビームとなるため、逆方向の
光が光ファイバーにもどるのを防ぐために光ビームの間
隔を大きくするため、複屈折性結晶平板の厚さを大きく
しなければならず、光デバイス全体が大型とならざるを
得ないという欠点があった。
偏波面の光に対し動作する光アイソレータとしては、従
来、偏光子に複屈折性結晶平板を用いるものと、複屈曲
性結晶のくさびを用いるものとの2種類があった。しか
るに、複屈折性結晶の平板を使う種類においては、もど
り光は順方向光と平行な光ビームとなるため、逆方向の
光が光ファイバーにもどるのを防ぐために光ビームの間
隔を大きくするため、複屈折性結晶平板の厚さを大きく
しなければならず、光デバイス全体が大型とならざるを
得ないという欠点があった。
【0003】一方、複屈折性結晶のくさびを用いる種類
においては、逆方向は順方向に平行とは角度の異なる光
ビームとなるので、もどり光を防止するにはくさびの角
度を大きくしてもどり光の光ビームが順方向光と大きな
角度をなすようにすればこの目的を達することができる
ものの、順方向光が2本の光ビームに分かれて光アイソ
レータを出るため、分離した2本の光ビームを受光側の
光ファイバーに集光するためには特殊な光学系を必要と
するという欠点がある。
においては、逆方向は順方向に平行とは角度の異なる光
ビームとなるので、もどり光を防止するにはくさびの角
度を大きくしてもどり光の光ビームが順方向光と大きな
角度をなすようにすればこの目的を達することができる
ものの、順方向光が2本の光ビームに分かれて光アイソ
レータを出るため、分離した2本の光ビームを受光側の
光ファイバーに集光するためには特殊な光学系を必要と
するという欠点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、アイ
ソレーションが大きく、かつ挿入損の少ない偏波面無依
存型光アイソレータを提供することを目的とするもので
ある。
ソレーションが大きく、かつ挿入損の少ない偏波面無依
存型光アイソレータを提供することを目的とするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、逆方向光については順方向に平行とは異
なる角度の光ビームとなり、順方向光については一本の
光ビームとなるように構成したものである。即ち本発明
は、図1に示すように、入射光ビームを偏光方向が互い
に垂直で進行方向が平行ではない2本の光ビームに分離
する第1の偏光子3と、45°ファラデー回転子4と、
前記第1の偏光子3と光ビームの分離角が同一で分離し
た2本の光ビームとビームの偏光面とのなす角が第1の
偏光子の場合とは45°異なる第2の偏光子5と、少な
くとも1枚の複屈折性結晶平板6を以って光アイソレー
タを構成したものである。図1において、光ファイバー
1の出口から出射した光は、レンズ2により平行ビーム
に近いビーム光に変換されて第1の偏光子3に入射す
る。この第1の偏光子3としては、2枚の複屈折性結晶
プリズムからなるウォラストンプリズムまたはローショ
ンプリズムを用いる。第1の偏光子3に入射した光ビー
ムは、第1の偏光子通過後に2本の光ビームに分かれて
進み、その光ビームは互いに平行ではなくある角度をな
す。その角度をここで分離角ということにする。分離角
は偏光子を構成するプリズムのプリズム角と結晶の種類
と結晶軸の方向によって定まる。
決するために、逆方向光については順方向に平行とは異
なる角度の光ビームとなり、順方向光については一本の
光ビームとなるように構成したものである。即ち本発明
は、図1に示すように、入射光ビームを偏光方向が互い
に垂直で進行方向が平行ではない2本の光ビームに分離
する第1の偏光子3と、45°ファラデー回転子4と、
前記第1の偏光子3と光ビームの分離角が同一で分離し
た2本の光ビームとビームの偏光面とのなす角が第1の
偏光子の場合とは45°異なる第2の偏光子5と、少な
くとも1枚の複屈折性結晶平板6を以って光アイソレー
タを構成したものである。図1において、光ファイバー
1の出口から出射した光は、レンズ2により平行ビーム
に近いビーム光に変換されて第1の偏光子3に入射す
る。この第1の偏光子3としては、2枚の複屈折性結晶
プリズムからなるウォラストンプリズムまたはローショ
ンプリズムを用いる。第1の偏光子3に入射した光ビー
ムは、第1の偏光子通過後に2本の光ビームに分かれて
進み、その光ビームは互いに平行ではなくある角度をな
す。その角度をここで分離角ということにする。分離角
は偏光子を構成するプリズムのプリズム角と結晶の種類
と結晶軸の方向によって定まる。
【0006】2本の光ビームはそれぞれ偏光しており偏
光面はプリズムを構成する結晶軸の方向によって定まる
という性質がある。第1の偏光子3から出射した光ビー
ムは45°ファラデー回転子4を介して第2の偏光子5
に入射する。第2の偏光子5としては、第1の偏光子3
と同様、ウォラストンプリズムまたはローションプリズ
ムを用いる。この第2の偏光子5の光ビーム分離角は第
1の偏光子3の分離角と等しくし、2本の光ビームのつ
くる面と光ビームの偏光面とのなす角は、第1の偏光子
の場合とは45°をなすように構成する。この第2の偏
光子を通過した光は互いに平行な2本のビームとなる。
本発明では光アイソレータの挿入損失を少なくするため
に、第2の偏光子5の後に複屈折性結晶平板6を置き、
この平板を通過することにより2本の偏光ビームは1本
に一致する。そしてこの光ビームはレンズ7によって受
光側光ファイバー8に導かれる。なおレンズ7は必らず
しも2本の平行ビームを一点に集光する機能をもつ必要
はない。
光面はプリズムを構成する結晶軸の方向によって定まる
という性質がある。第1の偏光子3から出射した光ビー
ムは45°ファラデー回転子4を介して第2の偏光子5
に入射する。第2の偏光子5としては、第1の偏光子3
と同様、ウォラストンプリズムまたはローションプリズ
ムを用いる。この第2の偏光子5の光ビーム分離角は第
1の偏光子3の分離角と等しくし、2本の光ビームのつ
くる面と光ビームの偏光面とのなす角は、第1の偏光子
の場合とは45°をなすように構成する。この第2の偏
光子を通過した光は互いに平行な2本のビームとなる。
本発明では光アイソレータの挿入損失を少なくするため
に、第2の偏光子5の後に複屈折性結晶平板6を置き、
この平板を通過することにより2本の偏光ビームは1本
に一致する。そしてこの光ビームはレンズ7によって受
光側光ファイバー8に導かれる。なおレンズ7は必らず
しも2本の平行ビームを一点に集光する機能をもつ必要
はない。
【0007】
【作用】以上のように構成された光アイソレータは、光
ファイバー1から出射した光がレンズ2により平行ビー
ムに近似した光ビームとなって第1の偏光子3に入射す
ると、光は互いに偏光面が垂直な2本の光ビームとなっ
て第1の偏光子3を出る。この2本のビームのなす角は
ウォラストンプリズムを用いた場合は、従来のくさび状
複屈折性結晶を用いた場合の2倍と大きくなる。そうし
て、光ビームが次に45°ファラデー回転子4を通過す
ることにより、2本の各光ビームは、それぞれ偏光面は
45°回転する。第2の偏光子5は第1の偏光子3と入
射光直線ビームの2本のビームの偏光分離角は等しく、
偏光面は45°回転したように作っておく。このような
偏光子をつくるには、例えばウォラストンプリズムの場
合はプリズム角を等しくし、プリズムを構成する結晶の
結晶軸を第2の偏光子では第1の偏光子に対し45°回
転したようにつくっておけばよい。このような性質を第
2の偏光子5に備えることにより、第2の偏光子5を通
過すると光は互いに平行な2本の偏光した光ビームとな
る。
ファイバー1から出射した光がレンズ2により平行ビー
ムに近似した光ビームとなって第1の偏光子3に入射す
ると、光は互いに偏光面が垂直な2本の光ビームとなっ
て第1の偏光子3を出る。この2本のビームのなす角は
ウォラストンプリズムを用いた場合は、従来のくさび状
複屈折性結晶を用いた場合の2倍と大きくなる。そうし
て、光ビームが次に45°ファラデー回転子4を通過す
ることにより、2本の各光ビームは、それぞれ偏光面は
45°回転する。第2の偏光子5は第1の偏光子3と入
射光直線ビームの2本のビームの偏光分離角は等しく、
偏光面は45°回転したように作っておく。このような
偏光子をつくるには、例えばウォラストンプリズムの場
合はプリズム角を等しくし、プリズムを構成する結晶の
結晶軸を第2の偏光子では第1の偏光子に対し45°回
転したようにつくっておけばよい。このような性質を第
2の偏光子5に備えることにより、第2の偏光子5を通
過すると光は互いに平行な2本の偏光した光ビームとな
る。
【0008】2本のビームを一本の光ファイバー8に導
くためには、2本の光ビームの間隔は狭いほどよく、望
ましくは1本に一致しているほうがよい。そのためここ
では複屈折性結晶の平板6を用いた。偏光面が互いに垂
直な2本の光ビームの中心を一致させるには、2本の光
ビームの距離に応じた複屈折性結晶平板、通称サバール
板を通過させればよい。2本のビームを含む面が偏光面
と平行または垂直な場合には、1枚のサバール板でよ
い。もし平行または垂直でない場合には、2枚のサバー
ル板を用いればよい。複屈折性結晶平板(サバール板)
6を通過し再び1本の光ビームとなった光はレンズ7を
介して受光側の光ファイバー8に導かれる。なおこの第
1のレンズ2あるいは第2のレンズ7のうち、どちらか
1つは他の一方が一つだけで入射側の光ファイバー1か
ら出た光を受光側の光ファイバー8に導ける場合には省
略できる。一方、もどり光については受光側の光ファイ
バー8から出た逆方向光は複屈折性結晶平板6により互
いに垂直な偏波面をもつ2本の光ビームとなり、入射光
と同じ経路を伝わり、次に第2の偏光子5に入り、同じ
経路を伝わって、45°ファラデー回転子4に入る。4
5°ファラデー回転子4に入るまでの逆方向光の光ビー
ムの偏光面は順方向光の偏光面と同じである。
くためには、2本の光ビームの間隔は狭いほどよく、望
ましくは1本に一致しているほうがよい。そのためここ
では複屈折性結晶の平板6を用いた。偏光面が互いに垂
直な2本の光ビームの中心を一致させるには、2本の光
ビームの距離に応じた複屈折性結晶平板、通称サバール
板を通過させればよい。2本のビームを含む面が偏光面
と平行または垂直な場合には、1枚のサバール板でよ
い。もし平行または垂直でない場合には、2枚のサバー
ル板を用いればよい。複屈折性結晶平板(サバール板)
6を通過し再び1本の光ビームとなった光はレンズ7を
介して受光側の光ファイバー8に導かれる。なおこの第
1のレンズ2あるいは第2のレンズ7のうち、どちらか
1つは他の一方が一つだけで入射側の光ファイバー1か
ら出た光を受光側の光ファイバー8に導ける場合には省
略できる。一方、もどり光については受光側の光ファイ
バー8から出た逆方向光は複屈折性結晶平板6により互
いに垂直な偏波面をもつ2本の光ビームとなり、入射光
と同じ経路を伝わり、次に第2の偏光子5に入り、同じ
経路を伝わって、45°ファラデー回転子4に入る。4
5°ファラデー回転子4に入るまでの逆方向光の光ビー
ムの偏光面は順方向光の偏光面と同じである。
【0009】45°ファラデー回転子4を出た光の偏光
面は入射光の場合とは90°回転している。入射光と光
ビーム角度が同じで偏光面が90°回転している光が第
1の偏光子3に逆行すると、子ビームは1本のビームに
はならず、それぞれ偏光した2本の光ビームとなり、角
度も入射光の光ビームとは異なってくる。逆方向光の光
ビームが入射光の光ビームとなる角は、ウォラストンプ
リズムを用いた場合、構成するプリズムの角度がくさび
状複屈折性結晶の場合の2倍となる。したがって逆方向
光がくさび状偏光子の場合より光ファイバー1にもどり
にくくなり、アイソレーションの高いアイソレータがつ
くれる。このように、もどり光のビームが入射側の光フ
ァイバー1に入らぬような位置に配置すれば、この装置
は光ファイバー間に挿入して用いるインラインタイプの
偏波面無依存型光アイソレータとして使用できる。
面は入射光の場合とは90°回転している。入射光と光
ビーム角度が同じで偏光面が90°回転している光が第
1の偏光子3に逆行すると、子ビームは1本のビームに
はならず、それぞれ偏光した2本の光ビームとなり、角
度も入射光の光ビームとは異なってくる。逆方向光の光
ビームが入射光の光ビームとなる角は、ウォラストンプ
リズムを用いた場合、構成するプリズムの角度がくさび
状複屈折性結晶の場合の2倍となる。したがって逆方向
光がくさび状偏光子の場合より光ファイバー1にもどり
にくくなり、アイソレーションの高いアイソレータがつ
くれる。このように、もどり光のビームが入射側の光フ
ァイバー1に入らぬような位置に配置すれば、この装置
は光ファイバー間に挿入して用いるインラインタイプの
偏波面無依存型光アイソレータとして使用できる。
【0010】このように、本発明においては従来のくさ
び状複屈折性結晶を用いた光アイソレータに比べて、第
1および第2の偏光子としてウォラストンプリズムを用
いることにより、もどり光の2ビームの角度が倍とな
り、アイソレーションがより高くあるいは光ファイバー
の位置をより第の偏光子3の側に近づけることができる
ので小型化することができ、かつ受光側光ファイバー8
の側に複屈折性結晶平板6を配したことにより、受光側
光ファイバーへの集光をよりよくすることによって挿入
損失をより小さくすることができるものである。以上、
第1および第2の偏光子としてウォラストンプリズムを
用いた例を説明したが、同様な性能はローションプリズ
ムを用いても得られる。
び状複屈折性結晶を用いた光アイソレータに比べて、第
1および第2の偏光子としてウォラストンプリズムを用
いることにより、もどり光の2ビームの角度が倍とな
り、アイソレーションがより高くあるいは光ファイバー
の位置をより第の偏光子3の側に近づけることができる
ので小型化することができ、かつ受光側光ファイバー8
の側に複屈折性結晶平板6を配したことにより、受光側
光ファイバーへの集光をよりよくすることによって挿入
損失をより小さくすることができるものである。以上、
第1および第2の偏光子としてウォラストンプリズムを
用いた例を説明したが、同様な性能はローションプリズ
ムを用いても得られる。
【0011】
【実施例】図2は本発明の実施例を示すもので、第1の
偏光子3として厚さ1mmのルチル製ウォラストンプリ
ズムを用いる。プリズム角は4°である。ルチルの屈折
率はNo=2.451、Ne=2.709、(波長1.
53μm)である。上部に示したブロック図は、c軸結
晶軸の向きを示すもので、受光側から見たウォラストン
プリズムの構成プリズムのc軸結晶軸の向きは9,10
に示すように+45°と−45°である。45°ファラ
デー回転子4には屈折率N=2.25の物質を用い、厚
さが2.8mmのものを用いた。第1の偏光子3と45
°ファラデー回転子4の間隔は0.1mm、45°ファ
ラデー回転子4と第2の偏光子との間隔は0.1mmで
ある。第2の偏光子5にはルチル製のウォラストンプリ
ズムを用い、構成プリズムのプリズム角は4°とし、1
1,12に示すように構成プリズムのc軸結晶軸の向き
は0°および90°である。このような配置の光アイソ
レータに光ビームが入射すると、第2の偏光子5を出た
光は0.066mm離れて互いに垂直に偏光した2本の
光ビームとなる。この2本の光ビームを1本に一致させ
るためにルチル製複屈折性結晶平板6を置き、ルチルの
c軸の方向を図のように平板に垂直な方向と48°と
し、厚さ0.660mmとし、図のような向きに置く、
そうすると平板6を出た光は一本の光ビームとなる。一
本の光ビームとなった光束はレンズ7により効率よく集
光され、この光アイソレータの挿入損失は小さくなる。
偏光子3として厚さ1mmのルチル製ウォラストンプリ
ズムを用いる。プリズム角は4°である。ルチルの屈折
率はNo=2.451、Ne=2.709、(波長1.
53μm)である。上部に示したブロック図は、c軸結
晶軸の向きを示すもので、受光側から見たウォラストン
プリズムの構成プリズムのc軸結晶軸の向きは9,10
に示すように+45°と−45°である。45°ファラ
デー回転子4には屈折率N=2.25の物質を用い、厚
さが2.8mmのものを用いた。第1の偏光子3と45
°ファラデー回転子4の間隔は0.1mm、45°ファ
ラデー回転子4と第2の偏光子との間隔は0.1mmで
ある。第2の偏光子5にはルチル製のウォラストンプリ
ズムを用い、構成プリズムのプリズム角は4°とし、1
1,12に示すように構成プリズムのc軸結晶軸の向き
は0°および90°である。このような配置の光アイソ
レータに光ビームが入射すると、第2の偏光子5を出た
光は0.066mm離れて互いに垂直に偏光した2本の
光ビームとなる。この2本の光ビームを1本に一致させ
るためにルチル製複屈折性結晶平板6を置き、ルチルの
c軸の方向を図のように平板に垂直な方向と48°と
し、厚さ0.660mmとし、図のような向きに置く、
そうすると平板6を出た光は一本の光ビームとなる。一
本の光ビームとなった光束はレンズ7により効率よく集
光され、この光アイソレータの挿入損失は小さくなる。
【0012】もどり光は、ファラデー回転子4を通過し
た後では偏光面が順方向光とは90°回転しているた
め、第1の偏光子3を通過した後では1本の光ビームと
ならず、それぞれ偏光した2本の光ビームとなる。この
偏光した光ビームが入射光ビームとなる角は約20°で
ある。これは4°くさび状複屈折性結晶を偏光子として
用いた場合の約2倍と大きく、このため光アイソレータ
のアイソレーションを大きくすることができる。あるい
はアイソレーションを下げずに光ファイバー1を第1の
偏光子3の側に近づけることができるので装置を小型に
することができる。
た後では偏光面が順方向光とは90°回転しているた
め、第1の偏光子3を通過した後では1本の光ビームと
ならず、それぞれ偏光した2本の光ビームとなる。この
偏光した光ビームが入射光ビームとなる角は約20°で
ある。これは4°くさび状複屈折性結晶を偏光子として
用いた場合の約2倍と大きく、このため光アイソレータ
のアイソレーションを大きくすることができる。あるい
はアイソレーションを下げずに光ファイバー1を第1の
偏光子3の側に近づけることができるので装置を小型に
することができる。
【0013】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば小型でアイソレーションが高く、挿入損失の小
さい高性能の偏波面無依存型光アイソレータを得ること
ができる。
によれば小型でアイソレーションが高く、挿入損失の小
さい高性能の偏波面無依存型光アイソレータを得ること
ができる。
【図1】本発明の構成を示す説明図である。
【図2】本発明の実施例の側面図である。
1,8 光ファイバー 2,7 レンズ 3 第1の偏光子 4 45°ファラデー回転子 5 第2の偏光子 6 複屈折性結晶平板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年4月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 光アイソレータ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信や光計測に用いら
れる偏波面依存性のない光アイソレータに関するもので
ある。
れる偏波面依存性のない光アイソレータに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】光ファイバーの途中に挿入し、あらゆる
偏波面の光に対し動作する光アイソレータとしては、従
来、偏光子に複屈折性結晶平板を用いるものと、複屈折
性結晶のくさびを用いるものとの2種類があった。
偏波面の光に対し動作する光アイソレータとしては、従
来、偏光子に複屈折性結晶平板を用いるものと、複屈折
性結晶のくさびを用いるものとの2種類があった。
【0003】 しかるに、複屈折性結晶の平板を使う種類
においては、もどり光は順方向光と平行な光ビームとな
るため、逆方向の光が光ファイバーにもどるのを防ぐた
めに光ビームの間隔を大きくするため、複屈折性結晶平
板の厚さを大きくしなければならず、光デバイス全体が
大型とならざるを得ないという欠点があった。
においては、もどり光は順方向光と平行な光ビームとな
るため、逆方向の光が光ファイバーにもどるのを防ぐた
めに光ビームの間隔を大きくするため、複屈折性結晶平
板の厚さを大きくしなければならず、光デバイス全体が
大型とならざるを得ないという欠点があった。
【0004】 一方、複屈折性結晶のくさびを用いる種類
においては、逆方向は順方向に平行とは角度の異なる光
ビームとなるので、もどり光を防止するにはくさびの角
度を大きくしてもどり光の光ビームが順方向光と大きな
角度をなすようにすればこの目的を達することができる
ものの、順方向光が2本の光ビームに分かれて光アイソ
レータを出るため、分離した2本の光ビームを受光側の
光ファイバーに集光するためには特殊な光学系を必要と
するという欠点がある。
においては、逆方向は順方向に平行とは角度の異なる光
ビームとなるので、もどり光を防止するにはくさびの角
度を大きくしてもどり光の光ビームが順方向光と大きな
角度をなすようにすればこの目的を達することができる
ものの、順方向光が2本の光ビームに分かれて光アイソ
レータを出るため、分離した2本の光ビームを受光側の
光ファイバーに集光するためには特殊な光学系を必要と
するという欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、アイ
ソレーションが大きく、かつ挿入損の少ない偏波面無依
存型光アイソレータを提供することを目的とするもので
ある。
ソレーションが大きく、かつ挿入損の少ない偏波面無依
存型光アイソレータを提供することを目的とするもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、逆方向光については順方向に平行とは異
なる角度の光ビームとなり、順方向光については一本の
光ビームとなるように構成したものである。
決するために、逆方向光については順方向に平行とは異
なる角度の光ビームとなり、順方向光については一本の
光ビームとなるように構成したものである。
【0007】 即ち本発明は、図1に示すように、入射光
ビームを偏光方向が互いに垂直で進行方向が平行ではな
い2本の光ビームに分離する第1の偏光子3と、45°
ファラデー回転子4と、前記第1の偏光子3と光ビーム
の分離角が同一で分離した2本の光ビームとビームの偏
光面とのなす角が第1の偏光子の場合とは45°異なる
第2の偏光子5と、少なくとも1枚の複屈折性結晶平板
6を以って光アイソレータを構成したものである。
ビームを偏光方向が互いに垂直で進行方向が平行ではな
い2本の光ビームに分離する第1の偏光子3と、45°
ファラデー回転子4と、前記第1の偏光子3と光ビーム
の分離角が同一で分離した2本の光ビームとビームの偏
光面とのなす角が第1の偏光子の場合とは45°異なる
第2の偏光子5と、少なくとも1枚の複屈折性結晶平板
6を以って光アイソレータを構成したものである。
【0008】 図1において、光ファイバー1の出口から
出射した光は、レンズ2により平行ビームに近いビーム
光に変換されて第1の偏光子3に入射する。この第1の
偏光子3としては、2枚の複屈折性結晶プリズムからな
るウォラストンプリズムまたはローションプリズムを用
いる。
出射した光は、レンズ2により平行ビームに近いビーム
光に変換されて第1の偏光子3に入射する。この第1の
偏光子3としては、2枚の複屈折性結晶プリズムからな
るウォラストンプリズムまたはローションプリズムを用
いる。
【0009】 第1の偏光子3に入射した光ビームは、第
1の偏光子通過後に2本の光ビームに分かれて進み、そ
の光ビームは互いに平行ではなくある角度をなす。その
角度をここで分離角ということにする。分離角は偏光子
を構成するプリズムのプリズム角と結晶の種類と結晶軸
の方向によって定まる。
1の偏光子通過後に2本の光ビームに分かれて進み、そ
の光ビームは互いに平行ではなくある角度をなす。その
角度をここで分離角ということにする。分離角は偏光子
を構成するプリズムのプリズム角と結晶の種類と結晶軸
の方向によって定まる。
【0010】 2本の光ビームはそれぞれ偏光しており偏
光面はプリズムを構成する結晶軸の方向によって定まる
という性質がある。第1の偏光子3から出射した光ビー
ムは45°ファラデー回転子4を介して第2の偏光子5
に入射する。
光面はプリズムを構成する結晶軸の方向によって定まる
という性質がある。第1の偏光子3から出射した光ビー
ムは45°ファラデー回転子4を介して第2の偏光子5
に入射する。
【0011】 第2の偏光子5としては、第1の偏光子3
と同様、ウォラストンプリズムまたはローションプリズ
ムを用いる。この第2の偏光子5の光ビーム分離角は第
1の偏光子3の分離角と等しくし、2本の光ビームのつ
くる面と光ビームの偏光面とのなす角は、第1の偏光子
の場合とは45°をなすように構成する。この第2の偏
光子を通過した光は互いに平行な2本のビームとなる。
と同様、ウォラストンプリズムまたはローションプリズ
ムを用いる。この第2の偏光子5の光ビーム分離角は第
1の偏光子3の分離角と等しくし、2本の光ビームのつ
くる面と光ビームの偏光面とのなす角は、第1の偏光子
の場合とは45°をなすように構成する。この第2の偏
光子を通過した光は互いに平行な2本のビームとなる。
【0012】 本発明では光アイソレータの挿入損失を少
なくするために、第2の偏光子5の後に複屈折性結晶平
板6を置き、この平板を通過することにより2本の偏光
ビームは1本に一致する。そしてこの光ビームはレンズ
7によって受光側光ファイバー8に導かれる。なおレン
ズ7は必らずしも2本の平行ビームを一点に集光する機
能をもつ必要はない。
なくするために、第2の偏光子5の後に複屈折性結晶平
板6を置き、この平板を通過することにより2本の偏光
ビームは1本に一致する。そしてこの光ビームはレンズ
7によって受光側光ファイバー8に導かれる。なおレン
ズ7は必らずしも2本の平行ビームを一点に集光する機
能をもつ必要はない。
【0013】
【作用】以上のように構成された光アイソレータは、光
ファイバー1から出射した光がレンズ2により平行ビー
ムに近似した光ビームとなって第1の偏光子3に入射す
ると、光は互いに偏光面が垂直な2本の光ビームとなっ
て第1の偏光子3を出る。この2本のビームのなす角は
ウォラストンプリズムを用いた場合は、従来のくさび状
複屈折性結晶を用いた場合の2倍と大きくなる。
ファイバー1から出射した光がレンズ2により平行ビー
ムに近似した光ビームとなって第1の偏光子3に入射す
ると、光は互いに偏光面が垂直な2本の光ビームとなっ
て第1の偏光子3を出る。この2本のビームのなす角は
ウォラストンプリズムを用いた場合は、従来のくさび状
複屈折性結晶を用いた場合の2倍と大きくなる。
【0014】 そうして、光ビームが次に45°ファラデ
ー回転子4を通過することにより、2本の各光ビーム
は、それぞれ偏光面は45°回転する。
ー回転子4を通過することにより、2本の各光ビーム
は、それぞれ偏光面は45°回転する。
【0015】 第2の偏光子5は第1の偏光子3と入射光
直線ビームの2本のビームの偏光分離角は等しく、偏光
面は45°回転したように作っておく。このような偏光
子をつくるには、例えばウォラストンプリズムの場合は
プリズム角を等しくし、プリズムを構成する結晶の結晶
軸を第2の偏光子では第1の偏光子に対し45°回転し
たようにつくっておけばよい。
直線ビームの2本のビームの偏光分離角は等しく、偏光
面は45°回転したように作っておく。このような偏光
子をつくるには、例えばウォラストンプリズムの場合は
プリズム角を等しくし、プリズムを構成する結晶の結晶
軸を第2の偏光子では第1の偏光子に対し45°回転し
たようにつくっておけばよい。
【0016】 このような性質を第2の偏光子5に備える
ことにより、第2の偏光子5を通過すると光は互いに平
行な2本の偏光した光ビームとなる。
ことにより、第2の偏光子5を通過すると光は互いに平
行な2本の偏光した光ビームとなる。
【0017】 2本のビームを一本の光ファイバー8に導
くためには、2本の光ビームの間隔は狭いほどよく、望
ましくは1本に一致しているほうがよい。そのためここ
では複屈折性結晶の平板6を用いた。
くためには、2本の光ビームの間隔は狭いほどよく、望
ましくは1本に一致しているほうがよい。そのためここ
では複屈折性結晶の平板6を用いた。
【0018】 偏光面が互いに垂直な2本の光ビームの中
心を一致させるには、2本の光ビームの距離に応じた複
屈折性結晶平板、通称サバール板を通過させればよい。
心を一致させるには、2本の光ビームの距離に応じた複
屈折性結晶平板、通称サバール板を通過させればよい。
【0019】 2本のビームを含む面が偏光面と平行また
は垂直な場合には、1枚の複屈折性結晶平板でよい。も
し平行または垂直でない場合には、2枚の複屈折性結晶
平板を用いればよい。
は垂直な場合には、1枚の複屈折性結晶平板でよい。も
し平行または垂直でない場合には、2枚の複屈折性結晶
平板を用いればよい。
【0020】 複屈折性結晶平板(サバール板)6を通過
し再び1本の光ビームとなった光はレンズ7を介して受
光側の光ファイバー8に導かれる。
し再び1本の光ビームとなった光はレンズ7を介して受
光側の光ファイバー8に導かれる。
【0021】 なおこの第1のレンズ2あるいは第2のレ
ンズ7のうち、どちらか1つは他の一方が一つだけで入
射側の光ファイバー1から出た光を受光側の光ファイバ
ー8に導ける場合には省略できる。
ンズ7のうち、どちらか1つは他の一方が一つだけで入
射側の光ファイバー1から出た光を受光側の光ファイバ
ー8に導ける場合には省略できる。
【0022】 一方、もどり光については受光側の光ファ
イバー8から出た逆方向光は複屈折性結晶平板6により
互いに垂直な偏波面をもつ2本の光ビームとなり、入射
光と同じ経路を伝わり、次に第2の偏光子5に入り、同
じ経路を伝わって、45°ファラデー回転子4に入る。
45°ファラデー回転子4に入るまでの逆方向光の光ビ
ームの偏光面は順方向光の偏光面と同じである。
イバー8から出た逆方向光は複屈折性結晶平板6により
互いに垂直な偏波面をもつ2本の光ビームとなり、入射
光と同じ経路を伝わり、次に第2の偏光子5に入り、同
じ経路を伝わって、45°ファラデー回転子4に入る。
45°ファラデー回転子4に入るまでの逆方向光の光ビ
ームの偏光面は順方向光の偏光面と同じである。
【0023】 45°ファラデー回転子4を出た光の偏光
面は入射光の場合とは90°回転している。
面は入射光の場合とは90°回転している。
【0024】 入射光と光ビーム角度が同じで偏光面が9
0°回転している光が第1の偏光子3に逆行すると、子
ビームは1本のビームにはならず、それぞれ偏光した2
本の光ビームとなり、角度も入射光の光ビームとは異な
ってくる。逆方向光の光ビームが入射光の光ビームとな
る角は、ウォラストンプリズムを用いた場合、構成する
プリズムの角度がくさび状複屈折性結晶の場合の2倍と
なる。したがって逆方向光がくさび状偏光子の場合より
光ファイバー1にもどりにくくなり、アイソレーション
の高いアイソレータがつくれる。
0°回転している光が第1の偏光子3に逆行すると、子
ビームは1本のビームにはならず、それぞれ偏光した2
本の光ビームとなり、角度も入射光の光ビームとは異な
ってくる。逆方向光の光ビームが入射光の光ビームとな
る角は、ウォラストンプリズムを用いた場合、構成する
プリズムの角度がくさび状複屈折性結晶の場合の2倍と
なる。したがって逆方向光がくさび状偏光子の場合より
光ファイバー1にもどりにくくなり、アイソレーション
の高いアイソレータがつくれる。
【0025】 このように、もどり光のビームが入射側の
光ファイバー1に入らぬような位置に配置すれば、この
装置は光ファイバー間に挿入して用いるインラインタイ
プの偏波面無依存型光アイソレータとして使用できる。
光ファイバー1に入らぬような位置に配置すれば、この
装置は光ファイバー間に挿入して用いるインラインタイ
プの偏波面無依存型光アイソレータとして使用できる。
【0026】 このように、本発明においては従来のくさ
び状複屈折性結晶を用いた光アイソレータに比べて、第
1および第2の偏光子としてウォラストンプリズムを用
いることにより、もどり光の2ビームの角度が倍とな
り、アイソレーションがより高くあるいは光ファイバー
の位置をより第の偏光子3の側に近づけることができる
ので小型化することができ、かつ受光側光ファイバー8
の側に複屈折性結晶平板6を配したことにより、受光側
光ファイバーへの集光をよりよくすることによって挿入
損失をより小さくすることができるものである。
び状複屈折性結晶を用いた光アイソレータに比べて、第
1および第2の偏光子としてウォラストンプリズムを用
いることにより、もどり光の2ビームの角度が倍とな
り、アイソレーションがより高くあるいは光ファイバー
の位置をより第の偏光子3の側に近づけることができる
ので小型化することができ、かつ受光側光ファイバー8
の側に複屈折性結晶平板6を配したことにより、受光側
光ファイバーへの集光をよりよくすることによって挿入
損失をより小さくすることができるものである。
【0027】 以上、第1および第2の偏光子としてウォ
ラストンプリズムを用いた例を説明したが、同様な性能
はローションプリズムを用いても得られる。
ラストンプリズムを用いた例を説明したが、同様な性能
はローションプリズムを用いても得られる。
【0028】
【実施例】図2は本発明の実施例を示すもので、第1の
偏光子3として厚さ1mmのルチル製ウォラストンプリ
ズムを用いる。プリズム角は4°である。ルチルの屈折
率はNo=2.451、Ne=2.709、(波長1.
53μm)である。上部に示したブロック図は、c軸結
晶軸の向きを示すもので、受光側から見たウォラストン
プリズムの構成プリズムのc軸結晶軸の向きは9,10
に示すように+45°と−45°である。45°ファラ
デー回転子4には屈折率N=2.25の物質を用い、厚
さが2.8mmのものを用いた。第1の偏光子3と45
°ファラデー回転子4の間隔は0.1mm、45°ファ
ラデー回転子4と第2の偏光子との間隔は0.1mmで
ある。第2の偏光子5にはルチル製のウォラストンプリ
ズムを用い、構成プリズムのプリズム角は4°とし、1
1,12に示すように構成プリズムのc軸結晶軸の向き
は0°および90°である。
偏光子3として厚さ1mmのルチル製ウォラストンプリ
ズムを用いる。プリズム角は4°である。ルチルの屈折
率はNo=2.451、Ne=2.709、(波長1.
53μm)である。上部に示したブロック図は、c軸結
晶軸の向きを示すもので、受光側から見たウォラストン
プリズムの構成プリズムのc軸結晶軸の向きは9,10
に示すように+45°と−45°である。45°ファラ
デー回転子4には屈折率N=2.25の物質を用い、厚
さが2.8mmのものを用いた。第1の偏光子3と45
°ファラデー回転子4の間隔は0.1mm、45°ファ
ラデー回転子4と第2の偏光子との間隔は0.1mmで
ある。第2の偏光子5にはルチル製のウォラストンプリ
ズムを用い、構成プリズムのプリズム角は4°とし、1
1,12に示すように構成プリズムのc軸結晶軸の向き
は0°および90°である。
【0029】 このような配置の光アイソレータに光ビー
ムが入射すると、第2の偏光子5を出た光は0.066
mm離れて互いに垂直に偏光した2本の光ビームとな
る。この2本の光ビームを1本に一致させるためにルチ
ル製複屈折性結晶平板6を置き、ルチルのc軸の方向を
図のように平板に垂直な方向と48°とし、厚さ0.6
60mmとし、図のような向きに置く、そうすると平板
6を出た光は一本の光ビームとなる。一本の光ビームと
なった光束はレンズ7により効率よく集光され、この光
アイソレータの挿入損失は小さくなる。
ムが入射すると、第2の偏光子5を出た光は0.066
mm離れて互いに垂直に偏光した2本の光ビームとな
る。この2本の光ビームを1本に一致させるためにルチ
ル製複屈折性結晶平板6を置き、ルチルのc軸の方向を
図のように平板に垂直な方向と48°とし、厚さ0.6
60mmとし、図のような向きに置く、そうすると平板
6を出た光は一本の光ビームとなる。一本の光ビームと
なった光束はレンズ7により効率よく集光され、この光
アイソレータの挿入損失は小さくなる。
【0030】 もどり光は、ファラデー回転子4を通過し
た後では偏光面が順方向光とは90°回転しているた
め、第1の偏光子3を通過した後では1本の光ビームと
ならず、それぞれ偏光した2本の光ビームとなる。この
偏光した光ビームが入射光ビームとなす角は約20°で
ある。
た後では偏光面が順方向光とは90°回転しているた
め、第1の偏光子3を通過した後では1本の光ビームと
ならず、それぞれ偏光した2本の光ビームとなる。この
偏光した光ビームが入射光ビームとなす角は約20°で
ある。
【0031】 これは4°くさび状複屈折性結晶を偏光子
として用いた場合の約2倍と大きく、このため光アイソ
レータのアイソレーションを大きくすることができる。
あるいはアイソレーションを下げずに光ファイバー1を
第1の偏光子3の側に近づけることができるので装置を
小型にすることができる。
として用いた場合の約2倍と大きく、このため光アイソ
レータのアイソレーションを大きくすることができる。
あるいはアイソレーションを下げずに光ファイバー1を
第1の偏光子3の側に近づけることができるので装置を
小型にすることができる。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば小型でアイソレーションが高く、挿入損失の小
さい高性能の偏波面無依存型光アイソレータを得ること
ができる。本発明は光サーキュレーターにも応用可能で
ある。
によれば小型でアイソレーションが高く、挿入損失の小
さい高性能の偏波面無依存型光アイソレータを得ること
ができる。本発明は光サーキュレーターにも応用可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示す説明図である。
【図2】本発明の実施例の側面図である。
【符号の説明】 1,8 光ファイバー 2,7 レンズ 3 第1の偏光子 4 45°ファラデー回転子 5 第2の偏光子 6 複屈折性結晶平板
Claims (3)
- 【請求項1】 入射光ビームを偏光方向が互いに垂直で
進行方向が平行ではない2本の光ビームに分離する第1
の偏光子と、45°ファラデー回転子と、前記第1の偏
光子と光ビームの分離角が同一で分離した2本の光ビー
ムと光ビームの偏光とのなす角が第1の偏光子の場合と
は45°異なる第2の偏光子と、少なくとも1枚の複屈
折性結晶平板からなることを特徴とする光アイソレー
タ。 - 【請求項2】 請求項1記載の項アイソレータにレンズ
を備え、光ファイバーから出た光を受光側光ファイバー
の入口に導くインラインタイプの光アイソレータ。 - 【請求項3】 第1の偏光子と第2の偏光子がウォラス
トンプリズムまたはローションプリズムである請求項1
および請求項2記載の光アイソレータ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4079386A JP2775547B2 (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 光アイソレータ |
GB9303001A GB2264181B (en) | 1992-02-17 | 1993-02-15 | Optical isolator |
US08/017,784 US5408354A (en) | 1992-02-17 | 1993-02-16 | Optical Isolator |
DE4304685A DE4304685A1 (ja) | 1992-02-17 | 1993-02-16 | |
FR9301783A FR2688071B1 (fr) | 1992-02-17 | 1993-02-17 | Isolateur optique utilise dans les communications optiques et la photometrie. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4079386A JP2775547B2 (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 光アイソレータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05224153A true JPH05224153A (ja) | 1993-09-03 |
JP2775547B2 JP2775547B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=13688433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4079386A Expired - Fee Related JP2775547B2 (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 光アイソレータ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5408354A (ja) |
JP (1) | JP2775547B2 (ja) |
DE (1) | DE4304685A1 (ja) |
FR (1) | FR2688071B1 (ja) |
GB (1) | GB2264181B (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN103543493A (zh) * | 2013-10-29 | 2014-01-29 | 深圳朗光科技有限公司 | 一种光纤隔离器及光纤激光器 |
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KR100425641B1 (ko) * | 1995-06-29 | 2004-06-30 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 편광소자및이미지투사장치 |
KR0171832B1 (ko) * | 1995-08-04 | 1999-05-01 | 김광호 | 다중단 접속이 가능한 광아이솔레이터를 사용한 광증폭장치 |
US6088153A (en) * | 1997-06-26 | 2000-07-11 | Scientific-Atlanta, Inc. | Multi-functional optical isolator |
US5909310A (en) * | 1997-12-08 | 1999-06-01 | U.S.A Kaifa Technology, Inc. | Optical circulator |
KR100288443B1 (ko) * | 1997-12-08 | 2001-05-02 | 윤종용 | 아이솔레이터를이용한광변조기및이를구비한광전송장치 |
US5930039A (en) * | 1997-12-08 | 1999-07-27 | U.S.A Kaifa Technology, Inc. | Optical circulator |
US6175448B1 (en) | 1998-08-17 | 2001-01-16 | New Focus, Inc. | Optical circulators using beam angle turners |
US6049426A (en) | 1998-08-17 | 2000-04-11 | New Focus, Inc. | Compact polarization insensitive circulators with simplified structure and low polarization mode dispersion |
US6212008B1 (en) | 1998-11-13 | 2001-04-03 | New Focus, Inc. | Compact polarization insensitive circulators with simplified structure and low polarization mode dispersion |
WO2000048029A1 (en) * | 1999-02-11 | 2000-08-17 | New Focus, Inc. | Compact multiple port optical isolator |
US6282025B1 (en) * | 1999-08-02 | 2001-08-28 | New Focus, Inc. | Optical polarization beam combiner/splitter |
US6430323B1 (en) * | 1999-10-20 | 2002-08-06 | Micro-Optics, Inc. | Polarization maintaining optical isolators |
US6822793B2 (en) | 1999-10-29 | 2004-11-23 | Finisar Corporation | Compact polarization insensitive circulators with simplified structure and low polarization mode dispersion |
CN1204662C (zh) * | 2000-12-15 | 2005-06-01 | 古河电气工业株式会社 | 半导体激光器模块及其制造方法和光放大器 |
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