JPH07333558A

JPH07333558A - Optical isolator

Info

Publication number: JPH07333558A
Application number: JP12209794A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Asaumi; 勝征浅海; Kazuo Yanagida; 和男柳田
Original assignee: OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Current assignee: OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-12-22

Abstract

PURPOSE:To provide an optical isolator with no polarization dependency, capable of dealing with parallel beams and miniaturizing a device and easy to adjusting axes of inputting and outputting waveguides. CONSTITUTION:A first Wollaston prism 51, a 45 deg. Faraday rotator 53, an azimuth rotator or a 1/2 wavelength plate 55 and a second Wollaston prism 57 from an light incident side are provided on one axis in such a order. However, the Faraday rotator 53 is made one rotating a polarization surface clockwise. The azimuth rotator or the 1/2 wavelength plate 55 is made one rotating the polarization surface counterclockwise. The first Wollaston prism 51 and the second Wollaston prism 55 are arranged so that the prisms 51b, 57a whose optical axes are the same direction are placed on mutual opposing surface sides.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光通信、光計測、光
情報処理等に利用される偏光無依存型の光アイソレータ
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization-independent optical isolator used for optical communication, optical measurement, optical information processing and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】光通信、光計測、光情報処理等の分野で
は、多数の光部品が接続され使用される。このようなと
き、後段の光部品から前段の光部品への戻り光は、通信
品質等の劣化や前段の光部品の損傷を招く場合が多い。
これを防止するため、光アイソレータ特に、偏光依存性
のない光アイソレータが、必須のものになっている。2. Description of the Related Art Many optical components are connected and used in the fields of optical communication, optical measurement, optical information processing and the like. In such a case, the return light from the optical component in the latter stage to the optical component in the former stage often causes deterioration of communication quality or the like and damage to the former optical component.
In order to prevent this, an optical isolator, in particular, an optical isolator having no polarization dependence is essential.

【０００３】偏光依存性のない光アイソレータの従来例
としては、例えば、特公昭５８−２８５６１号公報に開
示のもの、特公昭６１−５８８０９号公報に開示のもの
があった。As a conventional example of an optical isolator having no polarization dependency, there are those disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-28561 and Japanese Patent Publication No. 61-58809.

【０００４】図７（Ａ）は、特公昭５８−２８５６１号
公報に開示の偏光無依存型の光アイソレータ１０の構成
を説明するための図、また図７（Ｂ）及び（Ｃ）はその
動作原理を説明するための図である。この光アイソレー
タ１０は、図７（Ａ）に示したように、収束・結像用の
レンズ１１と、このレンズ１１の後段に設けられ平行平
板状の複屈折結晶から成る第１の偏光分離素子１３と、
この第１の偏光分離素子１３の後段にこれと対向するよ
うに設けられ平行平板状の複屈折結晶から成る第２の偏
光分離素子１５と、これら第１及び第２の偏光分離素子
１３，１５間に設けられた、４５°ファラデー回転子１
７及び入射光と出射光の各偏光方向を４５°だけ異なら
せるための旋光子１９とを具えたものであった。なお、
図７（Ａ）において、２１は入力用導波路例えば入力用
光ファイバ、２３は出力用導波路例えば出力用光ファイ
バである。FIG. 7A is a diagram for explaining the configuration of the polarization independent optical isolator 10 disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-28561, and FIGS. 7B and 7C show the operation thereof. It is a figure for demonstrating a principle. As shown in FIG. 7 (A), the optical isolator 10 is a first polarization separation element which is composed of a converging / imaging lens 11 and a parallel plate-shaped birefringent crystal provided at the subsequent stage of the lens 11. 13,
A second polarization separation element 15 which is provided in a subsequent stage of the first polarization separation element 13 so as to face the first polarization separation element 13 and which is made of a parallel plate-shaped birefringent crystal, and the first and second polarization separation elements 13 and 15 45 ° Faraday rotator 1 installed between
7 and an optical rotator 19 for changing the polarization directions of the incident light and the emitted light by 45 °. In addition,
In FIG. 7A, 21 is an input waveguide, for example, an input optical fiber, and 23 is an output waveguide, for example, an output optical fiber.

【０００５】この従来の光アイソレータ１０では、公告
公報の第６欄に記載のとおり、入力用光ファイバ２１か
らこのアイソレータ１０に入力された光（順方向の光）
は、図７（Ｂ）に示したように、収束しつつある状態を
呈して出力用光ファイバ２３に入射される。一方、出力
用光ファイバ２３からこのアイソレータに入射された光
（逆方向の光）は、図７（Ｃ）に示したように、発散し
つつある状態を呈して入力用光ファイバ２１側に至る。
したがって、逆方向の光は入力用光ファイバ２３に収束
しないので、逆方向の光を入力用光ファイバ２３に対し
絶縁することができた。In this conventional optical isolator 10, as described in column 6 of the official gazette, the light (forward light) input from the input optical fiber 21 to the isolator 10 is used.
Is incident on the output optical fiber 23 in a state of being converged, as shown in FIG. 7 (B). On the other hand, the light (light in the opposite direction) that has entered the isolator from the output optical fiber 23 reaches the input optical fiber 21 side while exhibiting a diverging state, as shown in FIG. 7C. .
Therefore, the backward light does not converge to the input optical fiber 23, and the backward light can be insulated from the input optical fiber 23.

【０００６】また、図８（Ａ）は、特公昭６１−５８８
０９号公報に開示の偏光無依存型光アイソレータ３０の
構成を説明するための図、また図８（Ｂ）及び（Ｃ）は
その動作を説明するための図である。この光アイソレー
タ３０は、図８（Ａ）に示したように、入力光を平行ビ
ームとする第１のレンズ３１と、この第１のレンズ３１
の後段に設けられテーパー角度θ_t を有したテーパー状
の複屈折物質板から成る第１の偏光分離素子３３と、該
第１の偏光分離素子３３の後段においてこの第１の偏光
分離素子３３に対向させて配置されテーパー状の複屈折
物質板から成る第２の偏光分離素子３５と、これら第１
及び第２の偏光分離素子３３、３５間に設けられた４５
°ファラデー回転子３７と、前記第２の偏光分離素子３
５の後段に設けられ平行光を集束するための第２のレン
ズ３９とを具えたものであった。ただし、第２の偏光分
離素子３５の光学軸は第１の偏光分離素子３３の光学軸
に対し４５°回転した状態となるよう、これら素子３
３，３５は配置されている。なお、図８（Ａ）におい
て、４１は入力用導波路例えば入力用光ファイバ、４３
は出力用導波路例えば出力用光ファイバである。FIG. 8 (A) shows a Japanese Patent Publication No. 61-588.
FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration of the polarization-independent optical isolator 30 disclosed in Japanese Patent Publication No. 09, and FIGS. 8B and 8C are diagrams for explaining the operation. As shown in FIG. 8A, the optical isolator 30 includes a first lens 31 that makes the input light a parallel beam, and the first lens 31.
The first polarization separation element 33, which is provided in the subsequent stage and is formed of a tapered birefringent material plate having a taper angle θ _t , and the first polarization separation element 33 is provided in the subsequent stage of the first polarization separation element 33. The second polarization separation element 35, which is arranged facing each other and is made of a tapered birefringent material plate, and the first polarization separation element 35
And 45 provided between the second polarization separation elements 33 and 35.
Faraday rotator 37 and the second polarization separation element 3
And a second lens 39 for converging the parallel light, which is provided in the latter stage of No. 5. However, the optical axis of the second polarization separation element 35 is rotated by 45 ° with respect to the optical axis of the first polarization separation element 33.
3, 35 are arranged. In FIG. 8A, 41 is an input waveguide, for example, an input optical fiber, 43.
Is an output waveguide, for example, an output optical fiber.

【０００７】この従来の光アイソレータ３０では、入力
用光ファイバ４１からこのアイソレータ３０に入力され
た光（順方向の光）は、図８（Ｂ）に示したように、常
光ｏ_o および異常光ｅ_e に分離され、これらが互いに平
行な状態で第２のレンズ側に出力される。そして、この
第２のレンズ（８（Ｂ）では図示せず）により出力用光
ファイバ（同じく図示せず）に収束される。一方、出力
用光ファイバ２３からこのアイソレータ３０に入射され
た光（逆方向の光）は、図８（Ｃ）に示したように、常
光および異常光が角度を有した状態で第１のレンズ３１
側に出力されるため入力用光ファイバ４１に収束されな
い。したがって、逆方向の光を入力用光ファイバ４１に
対し絶縁することができた。In this conventional optical isolator 30, the light (forward light) input from the input optical fiber 41 to the isolator 30 is, as shown in FIG. 8B, ordinary light o _o and extraordinary light. It is separated into e _e , and these are output to the second lens side in a state of being parallel to each other. Then, it is converged on the output optical fiber (also not shown) by this second lens (8 (B) not shown). On the other hand, the light (light in the opposite direction) that has entered the isolator 30 from the output optical fiber 23 has the first lens with the ordinary light and the extraordinary light having an angle as shown in FIG. 8C. 31
Since it is output to the side, it is not converged on the input optical fiber 41. Therefore, the light in the opposite direction can be insulated from the input optical fiber 41.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、光アイソレ
ータをはじめ各種の光部品に対しては、小型化・集積化
の要求がますます高まっている。そして、集積化に当た
っては、主に、入力用及び出力用の光ファイバ間に様々
な光部品を配置しなければならないことに対する設計の
容易さを高めるという観点と、集積化モジュールの長期
信頼性を図るという観点から、平行光を扱える系を構成
することが、一般に行なわれる。By the way, there is an increasing demand for miniaturization and integration of various optical components such as optical isolators. Further, in integration, mainly from the viewpoint of increasing the ease of designing for arranging various optical components between the input and output optical fibers, and improving the long-term reliability of the integrated module. From the viewpoint of aiming, it is common to construct a system capable of handling parallel light.

【０００９】このように平行光を扱える系を考えたと
き、特公昭５８−２８５６１号公報に代表される様な第
１及び第２の偏光分離素子を平行平板状結晶で構成して
いた光アイソレータでは、十分なアイソレーション特性
を得るには、光アイソレータの全長を長くする必要があ
る。具体的には、この出願に係る発明者の実験によれ
ば、ビーム直径が０．５ｍｍの平行光線を仮定した場合
で、アイソレーション＞４０ｄＢを得るためには、素子
全長は２０ｍｍ程度、アイソレーション＞６０ｄＢを得
るためにはその倍の４０ｍｍ程度が必要となることが分
かった。このように、第１及び第２の偏光分離素子を平
行平板状結晶で構成した光アイソレータでは、小型化の
点でおのずと限界があると考える。Considering such a system capable of handling parallel light, an optical isolator in which the first and second polarization separation elements represented by Japanese Patent Publication No. 58-28561 are composed of parallel plate crystals. Then, in order to obtain sufficient isolation characteristics, it is necessary to lengthen the total length of the optical isolator. Specifically, according to an experiment conducted by the inventor of the present application, in the case of assuming a parallel light beam having a beam diameter of 0.5 mm, in order to obtain isolation> 40 dB, the element total length is about 20 mm and the isolation is about 20 mm. It was found that about 40 mm, which is twice that, is required to obtain> 60 dB. Thus, it is considered that the optical isolator in which the first and second polarization separation elements are made of parallel plate crystals has a limit in terms of downsizing.

【００１０】さらに、第１及び第２の偏光分離素子を平
行平板状結晶で構成した光アイソレータでは、光アイソ
レータから出力される光線は入射光線の光軸の延長線上
に出力されずずれた位置に出力される。具体的にいえ
ば、例えば、図７（Ｂ）に示したように、入力光線の延
長線Ｌからある距離Ｙだけずれた位置に出力される。こ
のため、コリメータの軸調整等が煩雑になるという問題
点もある。Further, in the optical isolator in which the first and second polarization separation elements are formed of parallel plate crystals, the light beam output from the optical isolator is not output on the extension line of the optical axis of the incident light beam and is displaced at a position. Is output. Specifically, for example, as shown in FIG. 7B, the light beam is output at a position displaced from the extension line L of the input light beam by a certain distance Y. Therefore, there is also a problem that the axis adjustment of the collimator becomes complicated.

【００１１】一方、特公昭６１−５８８０９号公報に開
示の光アイソレータでは、第１及び第２の偏光分離素子
をテーパー状の複屈折物質板で構成した分、平行平板状
の複屈折板を用いる場合に比べ、素子全長を短くでき
る。具体的には、この型の市販品の光りアイソレータで
あってビーム直径が０．５ｍｍの平行光線を使用するも
のの場合で、アイソレーション＞４０ｄＢを得るために
は、素子全長は〜１０ｍｍ程度、アイソレーション＞６
０ｄＢを得るためには〜１５ｍｍ程度と小型である。し
かし、この光アイソレータでは、出射光が常光と異常光
との二つに分かれた状態になり然もこれら光は入射光線
の光軸の延長線に対し同方向に共にシフトしてしまう。
つまり、図８（Ｂ）に示したように、常光ｏ₀ および異
常光ｅ_e が二つに分かれた状態になり然も入射光線の光
軸の延長線に対し同方向にシフトする。このため、コリ
メータの軸調整等が煩雑になるという問題点は依然生じ
る。さらに、例えば、入力光自体が異常光または常光の
一方である場合にそれに対応する出力光のみを考慮して
出力用ファイバの軸合わせをしてしまう危険がある。そ
うすると、入力光自体が異常光及び常光の双方である場
合に一方を集光できなくなるので、結合損失が生じるこ
とになる。また、入力光は異常光及び常光の双方である
が出力用の光ファイバの軸合わせを異常光または常光の
一方のみで行なってしまう危険もある。この場合も結合
損失が生じることになる。さらに、入力光の偏光状態が
常に変化しているような場合、偏光により結合損失が変
動するいわゆる偏波依存性損失（ＰＤＬ）を生じる。On the other hand, in the optical isolator disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-58809, a parallel plate-shaped birefringent plate is used because the first and second polarization separation elements are composed of tapered birefringent material plates. Compared with the case, the total length of the element can be shortened. Specifically, in the case of a commercially available light isolator of this type that uses parallel rays with a beam diameter of 0.5 mm, in order to obtain an isolation> 40 dB, the element total length is about 10 mm, Ration> 6
In order to obtain 0 dB, the size is small, about 15 mm. However, in this optical isolator, the emitted light is split into the ordinary light and the extraordinary light, but these lights are shifted together in the same direction with respect to the extension line of the optical axis of the incident light.
That is, as shown in FIG. 8B, the ordinary light o ₀ and the extraordinary light e _e are split into two parts, but are shifted in the same direction with respect to the extension line of the optical axis of the incident light beam. Therefore, the problem that the axis adjustment of the collimator becomes complicated still occurs. Further, for example, when the input light itself is one of the extraordinary light and the ordinary light, there is a risk that the output fiber corresponding to the extraordinary light is taken into consideration and the output fiber is aligned. Then, if the input light itself is both the extraordinary light and the ordinary light, one of them cannot be condensed, and a coupling loss will occur. Further, although the input light is both the extraordinary light and the ordinary light, there is a risk that the axis alignment of the output optical fiber is performed by only the extraordinary light or the ordinary light. In this case as well, coupling loss will occur. Furthermore, when the polarization state of the input light is constantly changing, so-called polarization dependent loss (PDL) in which the coupling loss varies depending on the polarization occurs.

【００１２】この出願はこのような点に鑑みなされたも
のであり、したがってこの出願の第一の目的は、偏光依
存性のない光アイソレータであって、平行光を扱えかつ
小型化が可能で然も従来に比べて入力用および出力用導
波路の軸調整が容易な光アイソレータを提供することに
ある。This application has been made in view of such a point, and therefore, the first object of this application is an optical isolator having no polarization dependence, which can handle parallel light and can be miniaturized. Another object of the present invention is to provide an optical isolator in which the axes of the input and output waveguides can be adjusted more easily than ever before.

【００１３】また、この出願の第二の目的は、第一の目
的に加えさらにアイソレーション特性に優れる光アイソ
レータを提供することにある。A second object of this application is to provide an optical isolator having excellent isolation characteristics in addition to the first object.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】この第一の目的の達成を
図るため、この出願の第一発明によれば、第１の偏光分
離素子とこれに対向するように設けられた第２の偏光分
離素子と、これら第１及び第２の偏光分離素子間に設け
られた、４５°ファラデー回転子および旋光子または１
／２波長板とを具える光アイソレータにおいて、第１及
び第２の偏光分離素子をウォラストンプリズムでそれぞ
れ構成してあることを特徴とする。In order to achieve this first object, according to the first invention of this application, the first polarization splitting element and the second polarization separating element provided so as to face the first polarization splitting element are provided. A 45 ° Faraday rotator and an optical rotator or 1 provided between the separation element and the first and second polarization separation elements.
An optical isolator having a / 2 wave plate is characterized in that the first and second polarization separation elements are respectively constituted by Wollaston prisms.

【００１５】また、この第一の目的の達成を図るため、
この出願の第二発明によれば、第１の偏光分離素子と、
これに対向するように設けられた第２の偏光分離素子
と、これら第１及び第２の偏光分離素子間に設けられた
４５°ファラデー回転子とを具える光アイソレータにお
いて、第１及び第２の偏光分離素子をウォラストンプリ
ズムでそれぞれ構成してあることを特徴とする。Further, in order to achieve the first object,
According to the second invention of this application, a first polarization separation element,
An optical isolator comprising a second polarization separation element provided so as to face this and a 45 ° Faraday rotator provided between the first polarization separation element and the second polarization separation element, Each of the polarization separation elements is composed of a Wollaston prism.

【００１６】また、第二の目的の達成を図るため、この
出願の第三発明の光アイソレータによれば、第一発明の
光アイソレータを少なくとも２個直列に配置してあるこ
とを特徴とする。Further, in order to achieve the second object, the optical isolator of the third invention of this application is characterized in that at least two optical isolators of the first invention are arranged in series.

【００１７】また、この第二の目的の達成を図るため、
この出願の第四発明の光アイソレータによれば、第二発
明の光アイソレータを少なくとも２個直列に配置してあ
ることを特徴とする。Further, in order to achieve the second object,
According to the optical isolator of the fourth invention of this application, at least two optical isolators of the second invention are arranged in series.

【００１８】[0018]

【作用】第一発明の構成によれば、ウォラストンプリズ
ム、４５°ファラデー回転子および旋光子（または１／
２波長板）それぞれが有する光学的特性を組み合わせた
光アイソレータを、構築できる。このため、入力光を第
１のウォラストンプリズムで常光および異常光に分離
し、これら分離された常光および異常光を第２のウォラ
ストンプリズムにより、入力光の光軸の延長線を挟むよ
うに互いに平行に出力させる一方、戻り光は第２のウォ
ラストンプリズムで常光および異常光に分離し、これら
分離された常光および異常光を第１のウォラストンプリ
ズムにより互いに非平行ならしめて出力させる、光アイ
ソレータを構築出来る。According to the structure of the first invention, a Wollaston prism, a 45 ° Faraday rotator and an optical rotator (or 1 /
It is possible to construct an optical isolator that combines the optical characteristics of each of the two wavelength plates. Therefore, the input light is separated by the first Wollaston prism into ordinary light and extraordinary light, and the separated ordinary light and extraordinary light are sandwiched by the second Wollaston prism so as to sandwich the extension line of the optical axis of the input light. While the return light is output in parallel with each other, the return light is separated into ordinary light and extraordinary light by the second Wollaston prism, and the separated ordinary light and extraordinary light are non-parallelized with each other and output by the first Wollaston prism. Can build an isolator.

【００１９】また、第二発明の構成によれば、ウォラス
トンプリズムおよび４５°ファラデー回転子それぞれが
有する光学的特性を組み合わせた光アイソレータを、構
築できる。このため、第一発明と同様な入力光に対する
特性および戻り光に対する特性を有する光アイソレータ
を構築出来る。Further, according to the structure of the second invention, it is possible to construct an optical isolator combining the optical characteristics of the Wollaston prism and the 45 ° Faraday rotator. Therefore, it is possible to construct the optical isolator having the characteristics for the input light and the characteristics for the return light similar to those of the first invention.

【００２０】また、第三発明では第一発明の光アイソレ
ータを複数直列配置し、第四発明では第二発明の光アイ
ソレータを複数直列配置する。一般に、ファラデー回転
子の消光比は複屈折結晶の消光比より劣っている。この
ため、ファラデー回転子を用いる光アイソレータでは、
ファラデー回転子を構成する材料で決定される消光比に
よってアイソレーション特性が制約される。また、ファ
ラデー回転子を用いる光アイソレータにおいてアイソレ
ーション特性を制限する他の要因として、ファラデー回
転子の回転誤差がある。すなわち、回転誤差が原因で入
力側への戻り光を十分に除去できない場合があるのであ
る。しかし、第三及び第四発明のごとく光アイソレータ
を複数直列配置する構成では、入力側へ戻ろうとする光
（戻り光）は複数の光アイソレータを通過することにな
るので、上記ファラデー回転子の不完全性等に起因する
アイソレーション特性の劣化は改善でき、その分、アイ
ソレーションの高い光アイソレータを実現できる。In the third invention, a plurality of optical isolators of the first invention are arranged in series, and in the fourth invention, a plurality of optical isolators of the second invention are arranged in series. Generally, the extinction ratio of a Faraday rotator is inferior to that of a birefringent crystal. Therefore, in an optical isolator using a Faraday rotator,
The isolation characteristic is restricted by the extinction ratio determined by the material that constitutes the Faraday rotator. Another factor that limits the isolation characteristics in an optical isolator using a Faraday rotator is a rotation error of the Faraday rotator. That is, the return light to the input side may not be sufficiently removed due to the rotation error. However, in the configuration in which a plurality of optical isolators are arranged in series as in the third and fourth aspects of the invention, the light (return light) that is going to return to the input side passes through the plurality of optical isolators, so that the failure of the Faraday rotator is caused. Degradation of isolation characteristics due to integrity and the like can be improved, and an optical isolator with high isolation can be realized accordingly.

【００２１】[0021]

【実施例】以下、図面を参照してこの出願の各発明の実
施例についてそれぞれ説明する。ただし、説明に用いる
各図はこの発明を理解出来る程度に各構成成分の寸法、
形状及び配置関係を概略的に示してある。また、これら
の図において同様な構成成分については同一の番号を付
して示してある。Embodiments of the invention of this application will be described below with reference to the drawings. However, each drawing used for explanation is the dimension of each constituent component to the extent that this invention can be understood,
The shape and the positional relationship are schematically shown. Further, in these drawings, the same constituent components are designated by the same reference numerals.

【００２２】１．第一発明の説明図１は第一発明の実施例の光アイソレータ５０の説明に
供する斜視図である。ただし、入力導波路例えば入力用
光ファイバ６１、出力用導波路例えば出力用光ファイバ
６３、およびコリメートレンズ５９ａ、５９ｂをも併せ
て示した図である。1. Description of First Invention FIG. 1 is a perspective view for explaining an optical isolator 50 according to an embodiment of the first invention. However, the figure also shows an input waveguide, for example, an input optical fiber 61, an output waveguide, for example, an output optical fiber 63, and collimating lenses 59a and 59b.

【００２３】第一発明の実施例の光アイソレータ５０
は、光入射側より、第１の偏光分離素子である第１のウ
ォラストンプリズム５１と、４５°ファラデー回転子５
３と、旋光子または１／２波長板５５と、第２の偏光分
離素子である第２のウォラストンプリズム５７とをこの
順に一つの軸上に具えた構成となっている。The optical isolator 50 of the embodiment of the first invention.
Is the first Wollaston prism 51, which is the first polarization separation element, and the 45 ° Faraday rotator 5 from the light incident side.
3, the optical rotator or 1/2 wavelength plate 55, and the second Wollaston prism 57, which is the second polarization separation element, are arranged in this order on one axis.

【００２４】ここで、第１及び第２のウォラストンプリ
ズム５１，５７は、同じ構造のものであって一般的な構
造のもので構成出来る。すなわち、第１のウォラストン
プリズム５１は、頂角がαの２つの直角プリズム５１
ａ，５１ｂを互いの光学軸が直交する配置で具えたもの
となっており、第２のウォラストンプリズム５７は頂角
がαの２つの直角プリズム５７ａ，５７ｂを互いの光学
軸が直交する配置で具えたものとなっている。これらウ
ォラストンプリズム５１，５７の構成材料は例えば方解
石、水晶など、任意好適な材料で良い。なお、図１にお
いて、ウォラストンプリズムを構成している個々のプリ
ズム５１ａ，５１ｂ，５７ａ，５７ｂのうちの、矢印付
きの棒線の記号を付したプリズム５１ａ，５７ｂは、光
学軸が矢印の方向と平行なプリズムであることを示し、
丸中にＸを有した記号を付したプリズム５１ｂ，５７ａ
は、光学軸が前記プリズム５１ａ，５７ｂの光学軸に対
し垂直なプリズムであることを示している（以下の各図
において同じ。）。そして、この実施例では、第１のウ
ォラストンプリズム５１及び第２のウォラストンプリズ
ム５５は、互いの対向面側に光学軸が同方向のプリズム
が位置するように（図１の例では丸中にＸを有した記号
を付したプリズム５１ｂ，５７ａが対向するように）、
配置してある。Here, the first and second Wollaston prisms 51 and 57 have the same structure and can be constructed by a general structure. That is, the first Wollaston prism 51 includes two right angle prisms 51 having an apex angle α.
The second Wollaston prism 57 has two right-angled prisms 57a and 57b having an apex angle α, and the optical axes thereof are orthogonal to each other. It is equipped with. The Wollaston prisms 51 and 57 may be made of any suitable material such as calcite and quartz. In FIG. 1, among the individual prisms 51a, 51b, 57a, 57b forming the Wollaston prism, the prisms 51a, 57b marked with a bar with an arrow have the optical axis in the direction of the arrow. Shows that the prism is parallel to
Prisms 51b and 57a with symbols having X in the circle
Indicates that the optical axis is a prism that is perpendicular to the optical axes of the prisms 51a and 57b (the same applies in the following figures). Further, in this embodiment, the first Wollaston prism 51 and the second Wollaston prism 55 are arranged such that prisms whose optical axes are in the same direction are located on the mutually opposing surface sides (in the example of FIG. 1, Marunaka). So that the prisms 51b and 57a marked with a symbol X are opposed to each other),
It is arranged.

【００２５】また、４５°ファラデー回転子５３は、磁
化によって入射光と出射光との偏光方向が４５°（ほぼ
４５°の場合も含む）だけ異なるように厚さｔを定めた
もので、公知の磁気光学材料で構成してある。ただし、
この実施例では、４５°ファラデー回転子５３は、偏光
面を時計方向に４５°回転させるよう設計したものとし
ている。The 45 ° Faraday rotator 53 has a thickness t determined so that the polarization directions of the incident light and the emitted light differ by 45 ° (including the case of about 45 °) due to the magnetization. It is composed of a magneto-optical material. However,
In this embodiment, the 45 ° Faraday rotator 53 is designed to rotate the plane of polarization by 45 ° in the clockwise direction.

【００２６】また、旋光子５５（旋光子５５の代わりに
１／２波長板であっても良い。以下同様。）は、入射光
と出射光との偏光方向が４５°（ほぼ４５°の場合も含
む）だけ異なるように厚さを定めた公知のものとしてあ
る。ただし、この実施例では、旋光子５５は偏光面を反
時計方向に４５°回転させるよう設計したものとしてい
る。Further, in the optical rotator 55 (a half-wave plate may be used instead of the optical rotator 55. The same applies hereinafter), the polarization directions of the incident light and the emitted light are 45 ° (in the case of approximately 45 °). It is known in the art that the thickness is determined so as to be different. However, in this embodiment, the optical rotator 55 is designed to rotate the plane of polarization by 45 ° counterclockwise.

【００２７】上述した第一発明の実施例の光アイソレー
タ５０は、以下のように動作する。この説明を図２
（Ａ）及び（Ｂ）と図３とを参照して説明する。ここ
で、図２（Ａ）は図１に示した入力用光ファイバ６１か
らこの光アイソレータ５０に光を入れた場合（順方向の
場合）に光がたどる軌跡を示した図、図２（Ｂ）は図１
に示した出力用光ファイバ６３からこの光アイソレータ
５０に光を入れた場合（逆方向の場合）に光（戻り光）
がたどる軌跡を示した図である。また、図３は、図２
（Ａ）におけるＰ部分を拡大して示した図である。な
お、逆方向の場合のＰ部分での光の奇跡は図３の光の向
きを逆にしたものとなるので、逆方向の場合の拡大図は
省略する。The optical isolator 50 of the above-described embodiment of the first invention operates as follows. This explanation is shown in FIG.
This will be described with reference to (A) and (B) and FIG. Here, FIG. 2 (A) is a diagram showing a trajectory of light when light is input from the input optical fiber 61 shown in FIG. 1 to the optical isolator 50 (in the case of forward direction), FIG. ) Is Figure 1
Light (return light) when light is introduced into the optical isolator 50 from the output optical fiber 63 shown in FIG.
It is the figure which showed the locus | trajectory which follows. In addition, FIG.
It is the figure which expanded and showed the P section in (A). Since the miracle of light in the P portion in the reverse direction is the reverse of the light direction in FIG. 3, an enlarged view in the reverse direction is omitted.

【００２８】先ず、入力用光ファイバからこのアイソレ
ータ５０に光が入力された場合（順方向の場合）、この
光は、図２（Ａ）に示したように、第１のウォラストン
プリズム５１において常光Ｅ_o と異常光Ｅ_e とにそれぞ
れ＋φ、−φで分岐された後、４５°ファラデー回転子
５３に入る。これら常光及び異常光は４５°ファラデー
回転子５３においてその偏光面が４５°それぞれ回転さ
れた後、旋光子５５（１／２波長板でも良い。）に入
る。旋光子（或は１／２波長板）５５に入った常光及び
異常光は、旋光子５５（或は１／２波長板）においてそ
の偏光面が４５°ファラデー回転子５３と逆方向にそれ
ぞれ４５°回転され（結局元に戻され）第２のウォラス
トンプリズム５７に入る。First, when light is input from the input optical fiber to the isolator 50 (in the forward direction), this light is transmitted through the first Wollaston prism 51, as shown in FIG. After being split into the ordinary light E _o and the extraordinary light E _e by + φ and −φ respectively, they enter the 45 ° Faraday rotator 53. The ordinary light and the extraordinary light enter the optical rotator 55 (may be a half-wave plate) after their polarization planes are rotated by 45 ° in the 45 ° Faraday rotator 53. The ordinary light and the extraordinary light entering the optical rotator (or half-wave plate) 55 have polarization planes of 45 ° in the optical rotator 55 (or half-wave plate) in the opposite directions to the Faraday rotator 53. It is rotated (finally returned to its original state) and enters the second Wollaston prism 57.

【００２９】第２のウォラストンプリズム５７に入った
常光および異常光は、第２のウォラストンプリズム５７
の入射側の結晶（プリズム５７ａ）内部の常光・異常光
に対応しているので、第１のウォラストンプリズム５１
においては入射光延長軸Ｌに対して角度φ，−φを持っ
ていたにもかかわらず、第２のウォラストンプリズム５
７を通過した後は入射光延長軸Ｌを挟んで互いに平行な
光となって出射される。このように、この第一発明の光
アイソレータ５０によれば、これを順方向で動作させた
場合、常光および異常光は、入射光延長軸Ｌを中心にこ
の軸を挟んだ等距離の位置にそれぞれ出力される。ただ
し、これら常光および異常光の間隔は小さい。このた
め、出力用導波路例えば出力用光ファイバ６３を入射光
延長軸Ｌに合わせるのみで、常光および異常光の各出力
光それぞれを出力用光ファイバに集光することができ
る。このため、軸調整が従来の光アイソレータに比べ容
易であり、かつ、常光および異常光の双方を確実に集光
できる（すなわち結合損失が生じにくい）光アイソレー
タを提供出来る。また、この第一発明の光アイソレータ
では、第１及び第２の偏光分離素子を平行平板状の結晶
ではなくウォラストンプリズムで構成したので、第１及
び第２の偏光分離素子を平行平板状の結晶で構成した場
合に比べ素子全長を小さく出来る。The ordinary light and the extraordinary light which have entered the second Wollaston prism 57 are converted into the second Wollaston prism 57.
Since it corresponds to ordinary light and extraordinary light inside the crystal (prism 57a) on the incident side of, the first Wollaston prism 51
, The second Wollaston prism 5 has the angles φ and −φ with respect to the incident light extension axis L.
After passing through 7, light beams are emitted as parallel light beams with the incident light extension axis L interposed therebetween. As described above, according to the optical isolator 50 of the first aspect of the present invention, when the optical isolator 50 is operated in the forward direction, the ordinary light and the extraordinary light are located at the equidistant positions with the incident light extension axis L as the center with the axis therebetween. It is output respectively. However, the interval between these ordinary and extraordinary rays is small. Therefore, each output light of the ordinary light and the extraordinary light can be focused on the output optical fiber only by aligning the output waveguide, for example, the output optical fiber 63 with the incident light extension axis L. Therefore, it is possible to provide an optical isolator in which axis adjustment is easier than in the conventional optical isolator and both ordinary light and extraordinary light can be reliably focused (that is, coupling loss is unlikely to occur). Further, in the optical isolator of the first aspect of the present invention, the first and second polarization separation elements are constituted by Wollaston prisms instead of parallel plate crystals, so the first and second polarization separation elements are formed by parallel plate shapes. The total length of the device can be reduced as compared with the case of using a crystal.

【００３０】一方、出力用光ファイバ６３から光アイソ
レータ５０に光を入力した場合（逆方向の場合）、この
光は、図２（Ｂ）に示すように、第２のウォラストンプ
リズム５７において常光Ｅ_o と異常光Ｅ_e とにそれぞれ
角度φ，−φで分岐され旋光子５５（１／２波長板でも
良い。）に入る。これら常光および異常光は、旋光子５
５において偏光面が４５°それぞれ回転された後、４５
°ファラデー回転子５３に入る。４５°ファラデー回転
子５３に入った常光及び異常光は、このファラデー回転
子５３においてその偏光面が旋光子５５と同方向にさら
に４５°回転された後、第１のウォラストンプリズム５
１に入る。結局、逆方向の場合、第２のウォラストンプ
リズム５７、旋光子５５および４５°ファラデー回転子
で構成された系において常光は異常光に異常光は常光に
それぞれ変換されて第１のウォラストンプリズム５１に
入る。したがって、逆方向の動作では、第１のウォラス
トンプリズム５１を通過する際、常光と異常光とは互い
に角度をもって入力光ファイバ側に出射されるので、出
力用光ファイバから入力された光（戻り光）は入力用光
ファイバに入らない（絶縁される）。On the other hand, when the light is input from the output optical fiber 63 to the optical isolator 50 (in the opposite direction), this light is an ordinary light in the second Wollaston prism 57, as shown in FIG. 2B. E _o and extraordinary light E _e are branched at angles φ and −φ, respectively, and enter the optical rotator 55 (may be a half-wave plate). These ordinary and extraordinary rays are generated by the optical rotator 5.
After the planes of polarization are rotated by 45 ° in 5 respectively,
° Enter Faraday rotator 53. The ordinary and extraordinary rays that have entered the 45 ° Faraday rotator 53 have their polarization planes further rotated by 45 ° in the same direction as the optical rotator 55 in the Faraday rotator 53, and then the first Wollaston prism 5
Enter 1. After all, in the case of the reverse direction, the ordinary light is converted into the extraordinary light and the extraordinary light is converted into the ordinary light in the system including the second Wollaston prism 57, the optical rotator 55 and the 45 ° Faraday rotator, respectively, and the first Wollaston prism is converted. Enter 51. Therefore, in the operation in the opposite direction, when passing through the first Wollaston prism 51, the ordinary light and the extraordinary light are emitted to the input optical fiber side at an angle with respect to each other, so that the light (return light) input from the output optical fiber is returned. Light does not enter the input optical fiber (is insulated).

【００３１】第一発明の実施例の光アイソレータ５０で
あって、第１及び第２のウォラストンプリズム５１、５
７を構成するための一軸結晶として方解石を用いたもの
での順方向および逆方向動作における図２（Ａ）及び
（Ｂ）に示した光の軌跡中の角度φ_fo1 、φ_fe1 、φ
_fo2 、φ_fe2 、φ_bo1 、φ_be1 、φ_bo2 およびφ_be2
を、スネルの法則にもとづいてそれぞれ算出する。ただ
し、これら角度は、ウォラストンプリズムの頂角αを例
えば１°および５°とした場合各々で算出する。この結
果を表１に示した。An optical isolator 50 according to an embodiment of the first invention, which comprises first and second Wollaston prisms 51, 5
Angles φ _fo1 , φ _fe1 , and φ in the trajectories of light shown in FIGS. 2A and 2B in forward and backward motions using calcite as a uniaxial crystal for constructing FIG.
_fo2 , φ _fe2 , φ _bo1 , φ _be1 , φ _bo2 and φ _be2
Are calculated based on Snell's law. However, these angles are calculated respectively when the apex angle α of the Wollaston prism is, for example, 1 ° and 5 °. The results are shown in Table 1.

【００３２】[0032]

【表１】 [Table 1]

【００３３】なお、上述の実施例では、第１のウォラス
トンプリズム５１と第２のウォラストンプリズム５７と
を配置する際に、互いの対向面側に光学軸が同一方向の
プリズム５１ｂ，５７ａが位置するようにしていた。し
かし、第１及び第２のウォラストンプリズム５１，５７
の光学軸についての位置関係は、偏光の操作の仕方によ
っては変更できることは明らかであり、この実施例に限
られない。また、上述の実施例では、第１のウォラスト
ンプリズム５１側に４５°ファラデー回転子５３が位置
しかつ第２のウォラストンプリズム５７側に旋光子５５
（１／２波長板でも良い。）が位置するように、４５°
ファラデー回転子５３と旋光子５５とを配置していた。
しかし、４５°ファラデー回転子５３と旋光子５５との
位置関係は、偏光の操作の仕方や第１及び第２のウォラ
ストンプリズム５１，５７の配置の仕方によって、入れ
替えできることは明らかであり、この実施例に限られな
い。つまり、第１及び第２のウォラストンプリズム、４
５°ファラデー回転子、旋光子（或は１／２波長板）の
配置は、入力光を第１のウォラストンプリズムで常光お
よび異常光に分離し、これら分離された常光および異常
光を第２のウォラストンプリズムからは、入力光の光軸
の延長線を挟むように互いに平行に出力でき、一方、戻
り光を第２のウォラストンプリズムで常光および異常光
に分離し、これら分離された常光および異常光を第１の
ウォラストンプリズムからより一層の角度をもって出力
できるような配置であれば任意である。In the above-described embodiment, when the first Wollaston prism 51 and the second Wollaston prism 57 are arranged, the prisms 51b and 57a whose optical axes are in the same direction are disposed on the mutually opposing surface sides. It was located. However, the first and second Wollaston prisms 51, 57
It is obvious that the positional relationship of the optical axis of the can be changed depending on the way of operating the polarized light, and is not limited to this embodiment. Further, in the above-described embodiment, the 45 ° Faraday rotator 53 is located on the first Wollaston prism 51 side and the optical rotator 55 is located on the second Wollaston prism 57 side.
45 ° so that (1/2 wave plate may be used) is positioned
The Faraday rotator 53 and the optical rotator 55 were arranged.
However, it is clear that the positional relationship between the 45 ° Faraday rotator 53 and the optical rotator 55 can be interchanged depending on the way of operating polarization and the way of arranging the first and second Wollaston prisms 51 and 57. It is not limited to the embodiment. That is, the first and second Wollaston prisms, 4
The arrangement of the 5 ° Faraday rotator and the optical rotator (or the half-wave plate) separates the input light into the ordinary light and the extraordinary light by the first Wollaston prism, and separates the separated ordinary light and the extraordinary light into the second light. The Wollaston prism can output parallel light so as to sandwich the extension line of the optical axis of the input light, while the return light is separated by the second Wollaston prism into ordinary light and extraordinary light. The arrangement is optional as long as the abnormal light can be output from the first Wollaston prism at a greater angle.

【００３４】また、図１の例では各構成成分５１、５
３、５５および５７をそれぞれ離した状態で図示してい
るが、これらを接触させた状態で配置する場合があって
も良い。Also, in the example of FIG.
Although 3, 55 and 57 are illustrated as being separated from each other, they may be arranged in contact with each other.

【００３５】２．第二発明の説明次に、この出願の第二発明の実施例について説明する。
図４は、第二発明の実施例の光アイソレータ７０の説明
に供する斜視図である。ただし、第一発明の実施例同
様、この図４も、入力導波路６１、出力用導波路６３、
およびコリメートレンズ５９ａ、５９ｂを併せて示して
ある。2. Description of Second Invention Next, an embodiment of the second invention of this application will be described.
FIG. 4 is a perspective view for explaining the optical isolator 70 according to the second embodiment of the invention. However, like the embodiment of the first invention, FIG. 4 also shows the input waveguide 61, the output waveguide 63,
The collimating lenses 59a and 59b are also shown together.

【００３６】第二発明の実施例の光アイソレータ７０
は、光入射側より、第１の偏光分離素子である第１のウ
ォラストンプリズム５１と、４５°ファラデー回転子５
３と、第２のウォラストンプリズム５７とをこの順に一
つの軸上に具えた構成となっている。ただし、第２のウ
ォラストンプリズム５７は、その光軸が第１のウォラス
トンプリズムの光軸に対し４５°回転された位置関係
（図４中にθで示した関係）となるように、配置してあ
る。第２のウォラストンプリズム５７の配置を工夫する
ことにより、第一発明において設けていた旋光子（若し
くは１／２波長板）５５を用いないこととしている。こ
の第二発明の光アイソレータの動作原理は、第一発明の
ものと基本的に同様であるので、その説明を省略する。The optical isolator 70 of the second embodiment of the invention.
Is the first Wollaston prism 51, which is the first polarization separation element, and the 45 ° Faraday rotator 5 from the light incident side.
3 and the second Wollaston prism 57 are arranged in this order on one axis. However, the second Wollaston prism 57 is arranged so that its optical axis is rotated by 45 ° with respect to the optical axis of the first Wollaston prism (the relationship indicated by θ in FIG. 4). I am doing it. By devising the arrangement of the second Wollaston prism 57, the optical rotator (or half-wave plate) 55 provided in the first invention is not used. The operation principle of the optical isolator of the second invention is basically the same as that of the first invention, and therefore its explanation is omitted.

【００３７】なお、この第二発明の実施例では、第１の
ウォラストンプリズム５１と第２のウォラストンプリズ
ム５７とを配置する際に、互いの対向面側に光学軸が同
一方向のプリズム５１ｂ，５７ａが位置するようにして
いた。しかし、第１及び第２のウォラストンプリズム５
１，５７の光学軸についての位置関係は、偏光の操作の
仕方によっては変更できることは明らかであり、この実
施例に限られない。In the second embodiment of the present invention, when the first Wollaston prism 51 and the second Wollaston prism 57 are arranged, the prisms 51b whose optical axes are in the same direction are disposed on the mutually opposing surfaces. , 57a was located. However, the first and second Wollaston prisms 5
It is obvious that the positional relationship of the optical axes 1, 57 can be changed depending on the way of operating the polarized light, and the present invention is not limited to this embodiment.

【００３８】＜第一発明と第二発明との相違点について
＞第一発明および第二発明の相違点として例えば次のよ
う点が挙げられる。<Differences Between First Invention and Second Invention> Differences between the first invention and the second invention include, for example, the following points.

【００３９】旋光子（或は１／２波長板）５５を設けな
い構成の第二発明の光アイソレータでは、出力光の偏光
面（２つの直交する偏光面）は、入力光の偏光面と異な
り４５°回転した状態となる。このような状態では例え
ば以下の（ｉ）、（ｉｉ）のような場合にそれぞれの項
（ｉ）、（ｉｉ）に記載した余分な操作が必要になる。In the optical isolator of the second invention having no optical rotator (or half-wave plate) 55, the polarization plane of output light (two orthogonal polarization planes) is different from the polarization plane of input light. It becomes a state rotated by 45 °. In such a state, for example, in the following cases (i) and (ii), the extra operations described in the respective terms (i) and (ii) are required.

【００４０】（ｉ）例えば定偏波ファイバー間に第二発
明の光アイソレータを取りつける場合には、光ファイバ
を光線方向を軸に回転させる等の調整が必要になる。(I) For example, when the optical isolator according to the second aspect of the present invention is mounted between the polarization-maintaining fibers, it is necessary to make adjustments such as rotating the optical fiber about the ray direction.

【００４１】（ｉｉ）光アイソレータ７０の後段に、入
射角θ_i ≠０のミラーにより、Ｐ偏光、Ｓ偏光それぞれ
で反射率の異なるような光部品を接続する場合に、この
光部品の有する偏波依存性損失（ＰＤＬ）を、光アイソ
レータ７０からの出力光が常光と異常光とでわずかに分
離していることを利用してなくするためには、光アイソ
レータ７０と光部品との間で、偏波を回転させ常光と異
常光とをそれぞれＰ偏光、Ｓ偏光のどちらかに合致させ
てやる必要がある。(Ii) When an optical component having different reflectances for P-polarized light and S-polarized light is connected to the subsequent stage of the optical isolator 70 by a mirror having an incident angle θ _i ≠ 0, the polarization of this optical component is increased. In order to eliminate the wave-dependent loss (PDL) by utilizing the fact that the output light from the optical isolator 70 is slightly separated between the ordinary light and the extraordinary light, it is necessary to eliminate the wave-dependent loss (PDL) between the optical isolator 70 and the optical component. It is necessary to rotate the polarized light so that the ordinary light and the extraordinary light are matched with either P-polarized light or S-polarized light, respectively.

【００４２】ところが、旋光子（または１／２波長板）
５５を具える構成の第一発明の光アイソレータでは、入
力光と出力光との偏光面を合致または９０°回転させて
やることができるので、上記（ｉ）、（ｉｉ）のような
場合でも各項に記載の操作は不要になるという利点があ
る。However, an optical rotator (or a half-wave plate)
In the optical isolator of the first invention having the constitution 55, the polarization planes of the input light and the output light can be matched or rotated by 90 °, so that even in the cases of (i) and (ii) above. There is an advantage that the operations described in each section are unnecessary.

【００４３】また、第二発明の光アイソレータでは、第
２のウォラストンプリズム５７をその光軸が第１のウォ
ラストンプリズム５１の光軸に対し４５°回転するよう
に配置する必要があるので、その分、光アイソレータの
作製が面倒になると考えられるが、第一発明ではそのよ
うな操作が不要であるので光アイソレータの作製が容易
と考えられる。In the optical isolator of the second invention, it is necessary to dispose the second Wollaston prism 57 so that its optical axis rotates 45 ° with respect to the optical axis of the first Wollaston prism 51. The production of the optical isolator is considered to be complicated by that much, but it is considered that the production of the optical isolator is easy because the first invention does not require such an operation.

【００４４】一方、第二発明は、第一発明に比べ、旋光
子（または１／２波長板）５５を用いない分、素子の小
型化が可能であるという利点を有している。On the other hand, the second invention has an advantage over the first invention that the element can be downsized because the optical rotator (or the half-wave plate) 55 is not used.

【００４５】３．第三発明の説明第一発明の光アイソレータでは、ファラデー回転子５３
を構成する材料によって消光比の限界が決められるので
これによりアイソレーション特性の限界が決まってしま
う。また、ファラデー回転子を用いた光アイソレータで
は、ファラデー回転子の回転誤差が原因で入力側への戻
り光を十分に除去できない場合もある。後者の原因によ
るアイソレーションの劣化は、第一発明の光アイソレー
タを直列接続することで改善できる。なぜなら、光アイ
ソレータを直列接続すると、戻り光が多数の光アイソレ
ータを通過するようになるので、ファラデー回転子の不
完全性等に起因するアイソレーション特性の劣化は改善
出来るからである。第三発明はその例である。図５に、
この第三発明の実施例として、第一発明の実施例の光ア
イソレータ５０を２個直列に配置した例を示した。3. Description of Third Invention In the optical isolator of the first invention, the Faraday rotator 53 is used.
Since the limit of the extinction ratio is determined by the material constituting the, the limit of the isolation characteristic is determined by this. Further, in the optical isolator using the Faraday rotator, the return light to the input side may not be sufficiently removed due to the rotation error of the Faraday rotator. The deterioration of isolation due to the latter cause can be improved by connecting the optical isolators of the first invention in series. This is because if the optical isolators are connected in series, the return light will pass through a large number of optical isolators, so that the deterioration of the isolation characteristics due to incompleteness of the Faraday rotator can be improved. The third invention is an example. In Figure 5,
As an embodiment of the third invention, an example in which two optical isolators 50 of the embodiment of the first invention are arranged in series is shown.

【００４６】この第三発明の実施例の光アイソレータに
順方向で光を入れた場合の、この光アイソレータにおけ
る光の軌跡を、図６（Ａ）に示した。また、この第三発
明の実施例の光アイソレータに逆方向で光を入れた場合
の、この光アイソレータにおける光の軌跡を、図６
（Ｂ）に示した。第三発明の実施例の光アイソレータで
は、第一発明に比べアイソレーション特性を改善できる
ばかりでなく、これを順方向で動作させた場合の出力光
は常光および異常光ともに入力光の延長光軸上を進むよ
うになるという利点も得られることが分かる。また、逆
方向動作での常光および異常光の入力用光ファイバ側で
のなす角度は第一発明より大きくなることが分かる。FIG. 6A shows the locus of light in the optical isolator of the third embodiment of the invention when light is introduced in the forward direction. Further, FIG. 6 shows a locus of light in this optical isolator when light is input in the opposite direction to the optical isolator of the third embodiment of the present invention.
It is shown in (B). In the optical isolator of the embodiment of the third invention, not only the isolation characteristics can be improved as compared with the first invention, but the output light when it is operated in the forward direction is an extended optical axis of the input light for both ordinary and extraordinary light. It can be seen that there is also an advantage that you can go up. Further, it is understood that the angle formed on the input optical fiber side of the ordinary light and the extraordinary light in the reverse direction operation is larger than that of the first invention.

【００４７】第三発明の実施例の光アイソレータであっ
て、第１及び第２のウォラストンプリズム５１、５７を
構成するための一軸結晶として方解石を用いたものでの
順方向および逆方向動作における図６（Ａ）及び（Ｂ）
に示した光の軌跡中の角度φ_fo3 、φ_fe3 、φ_fo4 、φ
_fe4 、φ_bo3 、φ_be3 、φ_bo4 およびφ_be4 を、スネル
の法則にもとづいてそれぞれ算出する。ただし、これら
角度は、ウォラストンプリズムの頂角αを例えば１°お
よび５°とした場合各々で算出する。この結果を表２に
示した。The optical isolator of the third embodiment of the present invention, which uses calcite as the uniaxial crystal for constructing the first and second Wollaston prisms 51 and 57, in the forward and reverse directions. 6 (A) and (B)
Angle in the trajectory of the light shown in _{_{_{φ fo3, φ fe3, φ fo4}}} , φ
_fe4 , φ _bo3 , φ _be3 , φ _bo4, and φ _be4 are calculated based on Snell's law, respectively. However, these angles are calculated respectively when the apex angle α of the Wollaston prism is, for example, 1 ° and 5 °. The results are shown in Table 2.

【００４８】[0048]

【表２】 [Table 2]

【００４９】４．第四発明の説明第二発明の光アイソレータの場合も、第三発明同様に、
第二発明の光アイソレータを直列接続することによりア
イソレーション特性を改善できる。第四発明はその点か
らなされたものである。具体的には、例えば、第二発明
の実施例の光アイソレータ７０を少なくとも２個直列に
配置すれば良い。この第四発明の光アイソレータの動作
は基本的に第三発明と同様であるのでその説明は省略す
る。4. Description of Fourth Invention Also in the case of the optical isolator of the second invention, similarly to the third invention,
Isolation characteristics can be improved by connecting the optical isolators of the second invention in series. The fourth invention was made from that point. Specifically, for example, at least two optical isolators 70 according to the second embodiment of the present invention may be arranged in series. The operation of the optical isolator according to the fourth aspect of the invention is basically the same as that of the third aspect of the invention, and therefore its explanation is omitted.

【００５０】[0050]

【発明の効果】上述した説明から明らかように、この出
願の第一発明の光アイソレータは、対向配置された第１
及び第２のウォラストンプリズムと、これらウォラスト
ンプリズム間に設けられた、４５°ファラデー回転子お
よび旋光子または１／２波長板とを具えた構成となって
いる。また、第二発明の光アイソレータは、対向配置さ
れた第１及び第２のウォラストンプリズムと、これらウ
ォラストンプリズム間に設けられた４５°ファラデー回
転子とを具えた構成となっている。このため、第一及び
第二発明それぞれでは、入力光を第１のウォラストンプ
リズムで常光および異常光に分離し、これら分離された
常光および異常光を第２のウォラストンプリズムから
は、入力光の光軸の延長線を挟むように互いに平行に出
力でき、一方、戻り光を第２のウォラストンプリズムで
常光および異常光に分離し、これら分離された常光およ
び異常光を第１のウォラストンプリズムからより一層の
角度をもって出力できる、光アイソレータを構築出来
る。このため、入出力光線にシフトがないので、従来複
雑で熟練を要していたコリメーター調整作業が極めて容
易になる。さらに、入出力光線にシフトがないので、こ
の発明の光アイソレータを他の光部品と共に集積化して
光モジュールを設計、製造する場合において、それら作
業が容易になるという利点も得られる。従って、偏光依
存性のない光アイソレータであって、平行光を扱えかつ
小型化が可能で然も従来に比べて入力用および出力用導
波路の軸調整が容易な光アイソレータを提供することが
できる。As is apparent from the above description, the optical isolator according to the first invention of this application has the first and second optical elements arranged opposite to each other.
And a second Wollaston prism and a 45 ° Faraday rotator and an optical rotator or a half-wave plate provided between the Wollaston prisms. The optical isolator of the second aspect of the invention has a configuration including first and second Wollaston prisms that are arranged to face each other, and a 45 ° Faraday rotator provided between the Wollaston prisms. Therefore, in each of the first and second inventions, the input light is separated into the ordinary light and the extraordinary light by the first Wollaston prism, and the separated ordinary light and extraordinary light are input from the second Wollaston prism. Can be output in parallel with each other so as to sandwich the extension line of the optical axis, while the returning light is separated into ordinary and extraordinary rays by the second Wollaston prism, and the separated ordinary and extraordinary rays are separated by the first Wollaston It is possible to construct an optical isolator that can output from a prism at a greater angle. For this reason, since there is no shift in the input and output rays, the collimator adjustment work, which has been complicated and required skill in the past, becomes extremely easy. Further, since there is no shift in the input / output rays, there is an advantage that the work is facilitated when the optical isolator of the present invention is integrated with other optical components to design and manufacture an optical module. Therefore, it is possible to provide an optical isolator having no polarization dependence, capable of handling parallel light, miniaturized, and easier in axis adjustment of the input and output waveguides as compared with the conventional one. .

【００５１】また、第三及び第四発明では、光アイソレ
ータを複数直列配置した分、４５°ファラデー回転子の
不完全性に起因するアイソレーションの劣化を改善でき
るので、アイソレーション特性が改善できる。Further, in the third and fourth aspects of the invention, since a plurality of optical isolators are arranged in series, deterioration of isolation due to imperfections of the 45 ° Faraday rotator can be improved, so that the isolation characteristic can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】第一発明の実施例の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the first invention.

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第一発明の光アイソレー
タの動作を説明するための図である。2A and 2B are diagrams for explaining the operation of the optical isolator of the first invention.

【図３】第一発明の光アイソレータの動作を説明するた
めの図であり、図２（Ａ）のＰ部分の拡大図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the optical isolator of the first invention, and is an enlarged view of a portion P of FIG. 2 (A).

【図４】第二発明の実施例の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an embodiment of the second invention.

【図５】第三発明の実施例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment of the third invention.

【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、第三発明の光アイソレー
タの動作を説明するための図である。6A and 6B are views for explaining the operation of the optical isolator of the third invention.

【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来技術の説明図である。7A to 7C are explanatory diagrams of a conventional technique.

【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、他の従来技術の説明図であ
る。8A to 8C are explanatory views of another conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

５０：第一発明の実施例の光アイソレータ５１：第１のウォラストンプリズム５３：４５°ファラデー回転子５５：旋光子または１／２波長板５７：第２のウォラストンプリズム５９ａ，５９ｂ：コリメートレンズ６１：入力用導波路６３：出力用導波路７０：第二発明の実施例の光アイソレータ 50: Optical isolator of the embodiment of the first invention 51: First Wollaston prism 53: 45 ° Faraday rotator 55: Optical rotator or 1/2 wavelength plate 57: Second Wollaston prism 59a, 59b: Collimating lens 61: Input Waveguide 63: Output Waveguide 70: Optical Isolator of Embodiment of Second Invention

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成６年６月１７日[Submission date] June 17, 1994

【手続補正１】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００１１[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００１１】一方、特公昭６１−５８８０９号公報に開
示の光アイソレータでは、第１及び第２の偏光分離素子
をテーパー状の複屈折物質板で構成した分、平行平板状
の複屈折板を用いる場合に比べ、素子全長を短くでき
る。具体的には、この型の市販品の光アイソレータであ
ってビーム直径が０．５ｍｍの平行光線を使用するもの
の場合で、アイソレーション＞４０ｄＢを得るために
は、素子全長は〜１０ｍｍ程度、アイソレーション＞６
０ｄＢを得るためには〜１５ｍｍ程度と小型である。し
かし、この光アイソレータでは、出射光が常光と異常光
との二つに分かれた状態になり然もこれら光は入射光線
の光軸の延長線に対し同方向に共にシフトしてしまう。
つまり、図８（Ｂ）に示したように、常光ｏ₀ および異
常光ｅ_e が二つに分かれた状態になり然も入射光線の光
軸の延長線に対し同方向にシフトする。このため、コリ
メータの軸調整等が煩雑になるという問題点は依然生じ
る。さらに、例えば、入力光自体が異常光または常光の
一方である場合にそれに対応する出力光のみを考慮して
出力用ファイバの軸合わせをしてしまう危険がある。そ
うすると、入力光自体が異常光及び常光の双方である場
合に一方を集光できなくなるので、結合損失が生じるこ
とになる。また、入力光は異常光及び常光の双方である
が出力用の光ファイバの軸合わせを異常光または常光の
一方のみで行なってしまう危険もある。この場合も結合
損失が生じることになる。さらに、入力光の偏光状態が
常に変化しているような場合、偏光により結合損失が変
動するいわゆる偏波依存性損失（ＰＤＬ）を生じる。On the other hand, in the optical isolator disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-58809, a parallel plate-shaped birefringent plate is used because the first and second polarization separation elements are composed of tapered birefringent material plates. Compared with the case, the total length of the element can be shortened. Specifically, in the case of a commercially available optical isolator of this type that uses parallel rays with a beam diameter of 0.5 mm, in order to obtain isolation> 40 dB, the element total length is about 10 mm, Ration> 6
In order to obtain 0 dB, the size is small, about 15 mm. However, in this optical isolator, the emitted light is split into the ordinary light and the extraordinary light, but these lights are shifted together in the same direction with respect to the extension line of the optical axis of the incident light.
That is, as shown in FIG. 8B, the ordinary light o ₀ and the extraordinary light e _e are split into two parts, but are shifted in the same direction with respect to the extension line of the optical axis of the incident light beam. Therefore, the problem that the axis adjustment of the collimator becomes complicated still occurs. Further, for example, when the input light itself is one of the extraordinary light and the ordinary light, there is a risk that the output fiber corresponding to the extraordinary light is taken into consideration and the output fiber is aligned. Then, if the input light itself is both the extraordinary light and the ordinary light, one of them cannot be condensed, and a coupling loss will occur. Further, although the input light is both the extraordinary light and the ordinary light, there is a risk that the axis alignment of the output optical fiber is performed by only the extraordinary light or the ordinary light. In this case as well, coupling loss will occur. Furthermore, when the polarization state of the input light is constantly changing, so-called polarization dependent loss (PDL) in which the coupling loss varies depending on the polarization occurs.

【手続補正２】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００４１[Correction target item name] 0041

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００４１】（ｉｉ）光アイソレータ７０の後段に、Ｐ
偏光、Ｓ偏光それぞれで反射率の異なるような光部品
（例えば、入射角θ_i ≠０のミラーなど）を接続する場
合に、この光部品の有する偏波依存性損失（ＰＤＬ）
を、光アイソレータ７０からの出力光が常光と異常光と
でわずかに分離していることを利用してなくするために
は、光アイソレータ７０と光部品との間で、偏波を回転
させ常光と異常光とをそれぞれＰ偏光、Ｓ偏光のどちら
かに合致させてやる必要がある。(Ii) In the subsequent stage of the optical isolator 70, P
When connecting an optical component having different reflectances for polarized light and S-polarized light (for example, a mirror having an incident angle θ _i ≠ 0), the polarization dependent loss (PDL) of this optical component is connected.
In order to eliminate the output light from the optical isolator 70 by utilizing the fact that the ordinary light and the extraordinary light are slightly separated, the polarized light is rotated between the optical isolator 70 and the optical component. And the extraordinary light must be matched with either P-polarized light or S-polarized light, respectively.

Claims

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項１】第１の偏光分離素子とこれに対向するよ
うに設けられた第２の偏光分離素子と、これら第１及び
第２の偏光分離素子間に設けられた、４５°ファラデー
回転子および旋光子または１／２波長板とを具える光ア
イソレータにおいて、第１及び第２の偏光分離素子をウォラストンプリズムで
それぞれ構成してあることを特徴とする光アイソレー
タ。1. A first polarization splitting element, a second polarization splitting element provided to face the first polarization splitting element, and a 45 ° Faraday rotator provided between the first polarization splitting element and the second polarization splitting element. And an optical rotator or a half-wave plate, wherein the first and second polarization separation elements are Wollaston prisms, respectively.

【請求項２】第１の偏光分離素子と、これに対向する
ように設けられた第２の偏光分離素子と、これら第１及
び第２の偏光分離素子間に設けられた４５°ファラデー
回転子とを具える光アイソレータにおいて、第１及び第２の偏光分離素子をウォラストンプリズムで
それぞれ構成してあることを特徴とする光アイソレー
タ。2. A first polarization splitting element, a second polarization splitting element provided so as to face the first polarization splitting element, and a 45 ° Faraday rotator provided between the first polarization splitting element and the second polarization splitting element. An optical isolator comprising: a first and a second polarization splitting element each comprising a Wollaston prism.

【請求項３】請求項１に記載の光アイソレータを少な
くとも２個直列に配置してあることを特徴とする光アイ
ソレータ。3. An optical isolator comprising at least two optical isolators according to claim 1 arranged in series.

【請求項４】請求項２に記載の光アイソレータを少な
くとも２個直列に配置してあることを特徴とする光アイ
ソレータ。4. An optical isolator comprising at least two optical isolators according to claim 2 arranged in series.