JPH0820623B2 - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- JPH0820623B2 JPH0820623B2 JP2160017A JP16001790A JPH0820623B2 JP H0820623 B2 JPH0820623 B2 JP H0820623B2 JP 2160017 A JP2160017 A JP 2160017A JP 16001790 A JP16001790 A JP 16001790A JP H0820623 B2 JPH0820623 B2 JP H0820623B2
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- polarization
- light
- optical
- birefringent
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は偏光無依存型の光アイソレータに関するも
のである。
のである。
（従来の技術） 従来、偏光依存性のない光アイソレータとして、例え
ば特公昭58−28561号及び同60−49297号等種々のものが
提案されている。
ば特公昭58−28561号及び同60−49297号等種々のものが
提案されている。
そこで、従来の一例を第２図を参照して説明する。光
アイソレータは第２図（ア）に示すように同じ厚さの２
枚の複屈折結晶板9,10、45度のファラデー回転角を有す
る磁気光学材料11及び入射光の偏光方向と出射光の偏光
方向とが45度だけ異なるように光軸と厚さとを設定した
旋光性結晶板12とで構成されているものであり、対向す
る２本の光ファイバ13,14の間に配置される。
アイソレータは第２図（ア）に示すように同じ厚さの２
枚の複屈折結晶板9,10、45度のファラデー回転角を有す
る磁気光学材料11及び入射光の偏光方向と出射光の偏光
方向とが45度だけ異なるように光軸と厚さとを設定した
旋光性結晶板12とで構成されているものであり、対向す
る２本の光ファイバ13,14の間に配置される。
入射光は、光ファイバ13側の第１の複屈折結晶板９に
よって常光と異常光とに分岐されて、その後磁気光学材
料11を通過した光の偏光方向が光ファイバ14側から見て
反時計方向（左回り）に45度回転し、さらに旋光性結晶
板12で45度回転されて、第２の複屈折結晶板10に入射
し、常光と異常光とが再び合成されて、光ファイバ14へ
入射する。
よって常光と異常光とに分岐されて、その後磁気光学材
料11を通過した光の偏光方向が光ファイバ14側から見て
反時計方向（左回り）に45度回転し、さらに旋光性結晶
板12で45度回転されて、第２の複屈折結晶板10に入射
し、常光と異常光とが再び合成されて、光ファイバ14へ
入射する。
光ファイバー14から出た逆方向の光は、第２の複屈折
結晶板10と旋光性結晶板12とを通過する際には、その偏
光方向は順方向の光の偏光方向と変らないが、磁気光学
材料11に入射すると、ファラデー効果によって光ファイ
バ14側から見て反時計方向に45度回転されるので、偏光
方向は順方向の光のそれとは90度異なることになり、さ
らに第１の複屈折結晶板９内に入射した光は、常光と異
常光とに分岐されたまま合成されず、順方向の入射軸と
は異なる位置に光ファイバ13側に出射することになる。
結晶板10と旋光性結晶板12とを通過する際には、その偏
光方向は順方向の光の偏光方向と変らないが、磁気光学
材料11に入射すると、ファラデー効果によって光ファイ
バ14側から見て反時計方向に45度回転されるので、偏光
方向は順方向の光のそれとは90度異なることになり、さ
らに第１の複屈折結晶板９内に入射した光は、常光と異
常光とに分岐されたまま合成されず、順方向の入射軸と
は異なる位置に光ファイバ13側に出射することになる。
光ファイバ13から光ファイバ14へ進む順方向の点P1,P
2,P3,P4,P5における偏光方向の変化を第２図（イ）を参
照して説明する。なお、（イ）の入射時点で垂直偏光成
分F1は点線で、水平偏光成分F2は実線で示し、偏光成分
の中心C1,C2をドットで、入射光の進行する中心軸Ｏを
白抜きの丸で示している。
2,P3,P4,P5における偏光方向の変化を第２図（イ）を参
照して説明する。なお、（イ）の入射時点で垂直偏光成
分F1は点線で、水平偏光成分F2は実線で示し、偏光成分
の中心C1,C2をドットで、入射光の進行する中心軸Ｏを
白抜きの丸で示している。
入射光は、第１の複屈折結晶板９内では垂直偏光方向
の偏光成分F1が常光として直進し、水平偏光成分F2が異
常光として平行移動して出射するので、点P2に示すよう
に偏光成分F2の中心C2が移動して、偏光成分F1の中心C1
とは位置を異にする。
の偏光成分F1が常光として直進し、水平偏光成分F2が異
常光として平行移動して出射するので、点P2に示すよう
に偏光成分F2の中心C2が移動して、偏光成分F1の中心C1
とは位置を異にする。
第１の複屈折結晶板９を出た光の偏光成分は、磁気光
学材料11を通過する際に、磁化によってその偏光方向を
光ファイバ14側から見て反時計方向に45度回転させられ
るので、点P3に示すように偏光成分F1及び偏光成分F2が
45度傾く。
学材料11を通過する際に、磁化によってその偏光方向を
光ファイバ14側から見て反時計方向に45度回転させられ
るので、点P3に示すように偏光成分F1及び偏光成分F2が
45度傾く。
さらに点P4に示すようにこれらの光の偏光成分は、旋
光性結晶板12に入射して、45度回転するので、第１の複
屈折結晶板９への入射時の偏光方向と比較すると、90度
回転していることになる。
光性結晶板12に入射して、45度回転するので、第１の複
屈折結晶板９への入射時の偏光方向と比較すると、90度
回転していることになる。
そしてこれらの光の偏光成分は、第２の複屈折結晶板
10に入射して、偏光成分F1が平行移動し、偏光成分F2が
直進するので、点P5に示すように偏光成分F1,F2の中心C
1,C2が一致することになる。
10に入射して、偏光成分F1が平行移動し、偏光成分F2が
直進するので、点P5に示すように偏光成分F1,F2の中心C
1,C2が一致することになる。
また第２図（ウ）に示すように、逆方向の光の偏光成
分F1a,F2aは、点P5,P4,P3に示すように順方向の光の偏
光成分と同様に点P3まで進む。そして点P2に示すように
偏光成分F1a,F2aは、磁気光学材料11の磁化によって45
度回転させられ、その後点P1において偏光成分P1aと偏
光成分P2aは、その中心C1a,C2aが入射軸Ｏから離れた所
に位置する。
分F1a,F2aは、点P5,P4,P3に示すように順方向の光の偏
光成分と同様に点P3まで進む。そして点P2に示すように
偏光成分F1a,F2aは、磁気光学材料11の磁化によって45
度回転させられ、その後点P1において偏光成分P1aと偏
光成分P2aは、その中心C1a,C2aが入射軸Ｏから離れた所
に位置する。
点P2,P3,P4において、偏光成分F1aの中心C1aは中心軸
Ｏ上に位置しており、このため逆方向の光の偏光成分が
順方向入射光の中心軸Ｏ上を第１の複屈折結晶板９に入
射するまで経過することになる。したがって、この構成
のアイソレータの性能は、複屈折結晶板９の性能及び組
立精度に大きく依存する。
Ｏ上に位置しており、このため逆方向の光の偏光成分が
順方向入射光の中心軸Ｏ上を第１の複屈折結晶板９に入
射するまで経過することになる。したがって、この構成
のアイソレータの性能は、複屈折結晶板９の性能及び組
立精度に大きく依存する。
（発明が解決しようとする課題） 上例の光アイソレータにおいて、光源側光ファイバに
は逆方向からの入射した光が戻らないようにする機能を
高めるための手段として、上記２枚の複屈折結晶板と磁
気光学材料と旋光性結晶板とを１ユニットとして、複数
ユニットで組合せることが容易に考えられる。しかしな
がら、単純にユニット数を増加させて、増加した分だけ
性能が向上しても、それに伴なって部品点数も増え、コ
スト高となり、さらには小型化ができない不都合が生じ
る。また戻り光（逆方向の光）が順方向入射光の中心軸
上を第１の複屈折結晶板に入射するまで経過するので、
性能が劣化しやすい。
は逆方向からの入射した光が戻らないようにする機能を
高めるための手段として、上記２枚の複屈折結晶板と磁
気光学材料と旋光性結晶板とを１ユニットとして、複数
ユニットで組合せることが容易に考えられる。しかしな
がら、単純にユニット数を増加させて、増加した分だけ
性能が向上しても、それに伴なって部品点数も増え、コ
スト高となり、さらには小型化ができない不都合が生じ
る。また戻り光（逆方向の光）が順方向入射光の中心軸
上を第１の複屈折結晶板に入射するまで経過するので、
性能が劣化しやすい。
この発明の目的は、少い部品点数で性能の高い光アイ
ソレータを提供することである。
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） この発明の光アイソレータは、２つの光導波路間に設
けられている４枚の平板状の複屈折結晶（第１の複屈折
結晶，第２の複屈折結晶，第３の複屈折結晶，第４の複
屈折結晶）と、磁化によって入射光と出射光の偏光方向
がほぼ45度だけ異なるように長さを決めた２つの磁気光
学材料とを具備するものである。
けられている４枚の平板状の複屈折結晶（第１の複屈折
結晶，第２の複屈折結晶，第３の複屈折結晶，第４の複
屈折結晶）と、磁化によって入射光と出射光の偏光方向
がほぼ45度だけ異なるように長さを決めた２つの磁気光
学材料とを具備するものである。
上記第１の複屈折結晶と第４の複屈折結晶との間に第
２及び第３の複屈折結晶をそれぞれ配置すると共に、第
１の複屈折結晶と第２の複屈折結晶との間に上記第１の
磁気光学材料を、第３の複屈折結晶と第４の複屈折結晶
との間に上記第２の磁気光学材料をそれぞれ配置してあ
る。
２及び第３の複屈折結晶をそれぞれ配置すると共に、第
１の複屈折結晶と第２の複屈折結晶との間に上記第１の
磁気光学材料を、第３の複屈折結晶と第４の複屈折結晶
との間に上記第２の磁気光学材料をそれぞれ配置してあ
る。
上記第１の複屈折結晶の厚さと第４の複屈折結晶の厚
さとは等しい。上記第２の複屈折結晶及び第３の複屈折
結晶のそれぞれの厚さは、上記第１の複屈折結晶（又は
第４の複屈折結晶）の厚さの√２倍である。
さとは等しい。上記第２の複屈折結晶及び第３の複屈折
結晶のそれぞれの厚さは、上記第１の複屈折結晶（又は
第４の複屈折結晶）の厚さの√２倍である。
上記第２の複屈折結晶の偏光面（透過端面に垂直で、
かつ結晶光軸を含む面）は、第１の複屈折結晶の偏光面
に対して（45＋90m）゜（ただし、ｍは０以上の整数）
回転させ、第３の複屈折結晶の偏光面は、第２の複屈折
結晶の偏光面に対して直交し、第４の複屈折結晶の偏光
面は第３の複屈折結晶の偏光面に対して（45＋90n）゜
（ただし、ｎは０以上の整数）回転させてある。
かつ結晶光軸を含む面）は、第１の複屈折結晶の偏光面
に対して（45＋90m）゜（ただし、ｍは０以上の整数）
回転させ、第３の複屈折結晶の偏光面は、第２の複屈折
結晶の偏光面に対して直交し、第４の複屈折結晶の偏光
面は第３の複屈折結晶の偏光面に対して（45＋90n）゜
（ただし、ｎは０以上の整数）回転させてある。
（実施例） 以下この発明の実施例を第１図に基いて説明する。
この発明における光アイソレータは、４枚の平板状の
複屈折結晶1,2,3,4と２つの磁気光学材料5,6とを組合せ
て構成されたものである。これらの構成部材１〜６は２
つの光導波路である光ファイバ7,8間に配置される。配
置順序は、光の進行方向（図下方向）に向けて、光ファ
イバ７側の第１の複屈折結晶１から第１の磁気光学材料
５、第２の複屈折結晶２、第３の複屈折結晶３、第２の
磁気光学材料６及び第４の複屈折結晶４の順である。複
屈折結晶１〜４はルチルを用いており、第１、第４の複
屈折結晶1,4は板厚ｔとし、第２、第３の複屈折結晶2,3
は板厚√2tとしている。
複屈折結晶1,2,3,4と２つの磁気光学材料5,6とを組合せ
て構成されたものである。これらの構成部材１〜６は２
つの光導波路である光ファイバ7,8間に配置される。配
置順序は、光の進行方向（図下方向）に向けて、光ファ
イバ７側の第１の複屈折結晶１から第１の磁気光学材料
５、第２の複屈折結晶２、第３の複屈折結晶３、第２の
磁気光学材料６及び第４の複屈折結晶４の順である。複
屈折結晶１〜４はルチルを用いており、第１、第４の複
屈折結晶1,4は板厚ｔとし、第２、第３の複屈折結晶2,3
は板厚√2tとしている。
第２、第３の複屈折結晶2,3の偏光面（透過端面に垂
直で、かつ結晶光軸を含む面）は、互いに直交してお
り、第１の複屈折結晶１の偏光面に対して、それぞれ45
度回転させてある。第４の複屈折結晶４の偏光面は第
２、第３の複屈折結晶2,3の偏光面に対して45度回転さ
せてあり、第１の複屈折結晶１の偏光面に対しては、18
0度回転させてある。
直で、かつ結晶光軸を含む面）は、互いに直交してお
り、第１の複屈折結晶１の偏光面に対して、それぞれ45
度回転させてある。第４の複屈折結晶４の偏光面は第
２、第３の複屈折結晶2,3の偏光面に対して45度回転さ
せてあり、第１の複屈折結晶１の偏光面に対しては、18
0度回転させてある。
第１、第２の磁気光学材料5,6としてガーネットを使
用しており、入射光と出射光の偏光方向がほぼ45度だけ
異なるように長さを決めている。
用しており、入射光と出射光の偏光方向がほぼ45度だけ
異なるように長さを決めている。
次に、光アイソレータの作用を説明する。
光源からの光は、まず光ファイバ７から第１の複屈折
結晶１に入射されるが、そこでは常光と異常光に分岐さ
れて、その後第１の磁気光学材料５を通過して偏光方向
が光ファイバ８側から見て時計方向（右回り）に45度回
転し、さらに第２、第３の複屈折結晶2,3で平行移動さ
れて、第２の磁気光学材料６に入射して偏光方向がさら
に45度回転されて出射され、光ファイバ８側の第４の複
屈折結晶４内では、分岐されていた光は再び合成され
て、光ファイバ８へ入射する。
結晶１に入射されるが、そこでは常光と異常光に分岐さ
れて、その後第１の磁気光学材料５を通過して偏光方向
が光ファイバ８側から見て時計方向（右回り）に45度回
転し、さらに第２、第３の複屈折結晶2,3で平行移動さ
れて、第２の磁気光学材料６に入射して偏光方向がさら
に45度回転されて出射され、光ファイバ８側の第４の複
屈折結晶４内では、分岐されていた光は再び合成され
て、光ファイバ８へ入射する。
光ファイバ８から出た戻り（逆方向）の光は、第４の
複屈折結晶４を通過し、第４の複屈折結晶で分岐された
常光と異常光とは第２の磁気光学材料６にて45度回転さ
せられ、第３、第２の複屈折結晶3,2を通過して平行移
動した後に第１の磁気光学材料５にてさらに45度回転さ
せられ、第１の複屈折結晶１に入射するが、ここでは常
光と異常光はそれぞれが順方向入射光の中心軸から大き
く離れた位置を光ファイバ７側に進む。
複屈折結晶４を通過し、第４の複屈折結晶で分岐された
常光と異常光とは第２の磁気光学材料６にて45度回転さ
せられ、第３、第２の複屈折結晶3,2を通過して平行移
動した後に第１の磁気光学材料５にてさらに45度回転さ
せられ、第１の複屈折結晶１に入射するが、ここでは常
光と異常光はそれぞれが順方向入射光の中心軸から大き
く離れた位置を光ファイバ７側に進む。
ここで、光ファイバ７から光ファイバ８へ進む光の各
点P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7における偏光方向の変化を第１
図（イ）に基づいて説明し、また逆方向の光の上記各点
における偏光方向の変化を同図（ウ）に基づいて説明す
る。
点P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7における偏光方向の変化を第１
図（イ）に基づいて説明し、また逆方向の光の上記各点
における偏光方向の変化を同図（ウ）に基づいて説明す
る。
なお、第２図（イ）（ウ）と対応するものについては
符号を一致させている。
符号を一致させている。
第１図（イ）の入射光は、第１の複屈折結晶１におい
て、入射時点での垂直偏光成分F1が常光としてまっすぐ
進み、水平偏光成分F2が異常光として平行移動するの
で、点P2において偏光成分F1の中心C1と偏光成分F2の中
心C2とは位置を異にする。
て、入射時点での垂直偏光成分F1が常光としてまっすぐ
進み、水平偏光成分F2が異常光として平行移動するの
で、点P2において偏光成分F1の中心C1と偏光成分F2の中
心C2とは位置を異にする。
点P3に示すように、第１の複屈折結晶１を出た光の偏
光成分F1,F2は、第１の磁気光学材料５において、磁化
によってその偏光方向を45度回転させられる。
光成分F1,F2は、第１の磁気光学材料５において、磁化
によってその偏光方向を45度回転させられる。
点P4に示すように、第２の複屈折結晶２に入射した、
成分F1は直進し、そして点P5に示すように、第３の複屈
折結晶３に入射した偏光成分F2が直進し、偏光成分F1が
平行移動する。
成分F1は直進し、そして点P5に示すように、第３の複屈
折結晶３に入射した偏光成分F2が直進し、偏光成分F1が
平行移動する。
点P6に示すように第２の磁気光学材料６において、偏
光成分F1,F2はファラデー効果によりさらにその偏光方
向を45度回転させられ、そして点P7に示すように、第４
の複屈折結晶４に入射した偏光成分F1及び偏光成分F2の
中心C1,C2が一致することになる。
光成分F1,F2はファラデー効果によりさらにその偏光方
向を45度回転させられ、そして点P7に示すように、第４
の複屈折結晶４に入射した偏光成分F1及び偏光成分F2の
中心C1,C2が一致することになる。
また光ファイバ８から逆方向に出射する光の偏方向の
変化は、下記のとおりである。
変化は、下記のとおりである。
点P7,P6に示すように、逆方向の光は、第４の複屈折
結晶４を通過することにより分岐され、偏光成分F1aの
中心C1aが移動する。
結晶４を通過することにより分岐され、偏光成分F1aの
中心C1aが移動する。
点P5に示すように、偏光成分F1a,F2aが第２の磁気光
学材料６に入射すると、45度回転するので、その偏光方
向は順方向の点P5での偏光成分F1,F2のそれぞれの偏光
方向とは90度ずつ異なることになる。
学材料６に入射すると、45度回転するので、その偏光方
向は順方向の点P5での偏光成分F1,F2のそれぞれの偏光
方向とは90度ずつ異なることになる。
点P4に示すように第３の複屈折結晶３に入射した偏光
成分F1aが直進し、偏光成分F2aが水平移動するので、偏
光成分F2aの中心C2aが移動する。
成分F1aが直進し、偏光成分F2aが水平移動するので、偏
光成分F2aの中心C2aが移動する。
点P3に示すように第２の複屈折結晶２に入射した偏光
成分F2aが直進し、偏光成分F1aが平行移動して出射する
ので、偏光成分F1aの中心C1aが移動する。
成分F2aが直進し、偏光成分F1aが平行移動して出射する
ので、偏光成分F1aの中心C1aが移動する。
点P2に示すように偏光成分F1a,F2aは、第１の磁気光
学材料５において、その偏光方向が45度回転させられ、
点P1に示すように、第１の複屈折結晶１内で偏光成分F1
aが直進し、偏光成分F2aが平行移動するので、偏光成分
F2aの中心C2aが移動する。
学材料５において、その偏光方向が45度回転させられ、
点P1に示すように、第１の複屈折結晶１内で偏光成分F1
aが直進し、偏光成分F2aが平行移動するので、偏光成分
F2aの中心C2aが移動する。
中心軸Ｏと逆方向の光の偏光成分F1a,F2aとの関係を
説明すると、点P7から点P1に至るまで、偏光成分F1a,F2
aの中心C1a,中心C2aはいずれも中心軸Ｏ上に位置しな
い。点P1においては、他の点P7〜P2と比較して両偏光成
分F1a,F2aの中心C1a,C2aと順方向入射光の中心軸Ｏとの
距離が一層大きく離れている。
説明すると、点P7から点P1に至るまで、偏光成分F1a,F2
aの中心C1a,中心C2aはいずれも中心軸Ｏ上に位置しな
い。点P1においては、他の点P7〜P2と比較して両偏光成
分F1a,F2aの中心C1a,C2aと順方向入射光の中心軸Ｏとの
距離が一層大きく離れている。
（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、平板状の第
１、第２、第３及び第４の複屈折結晶と第１及び第２の
磁気光学材料とを組合せることにより、少ない部品点数
により性能が高く小型化を可能にする光アイソレータを
提供できる。また戻り光がいずれの偏光成分も順方向入
射光の中心軸上を通過しないので、性能が安定する。
１、第２、第３及び第４の複屈折結晶と第１及び第２の
磁気光学材料とを組合せることにより、少ない部品点数
により性能が高く小型化を可能にする光アイソレータを
提供できる。また戻り光がいずれの偏光成分も順方向入
射光の中心軸上を通過しないので、性能が安定する。
第１図は、この発明に係る説明図であって、光ファイバ
８側から見た図、第２図は、従来例を示す説明図であっ
て、光ファイバ14側から見た図である。 １……第１の複屈折結晶、 ２……第２の複屈折結晶、 ３……第３の複屈折結晶、 ４……第４の複屈折結晶、 ５……第１の磁気光学材料、 ６……第２の磁気光学材料、 7,8……光導波路（光ファイバ）、 F1,F1a,F2,F2a……偏光成分、 Ｏ……中心軸。
８側から見た図、第２図は、従来例を示す説明図であっ
て、光ファイバ14側から見た図である。 １……第１の複屈折結晶、 ２……第２の複屈折結晶、 ３……第３の複屈折結晶、 ４……第４の複屈折結晶、 ５……第１の磁気光学材料、 ６……第２の磁気光学材料、 7,8……光導波路（光ファイバ）、 F1,F1a,F2,F2a……偏光成分、 Ｏ……中心軸。
Claims (1)
- 【請求項１】２つの光導波路間に設けられている平板状
の第1,第2,第３及び第４の複屈折結晶と、磁化によって
入射光と出射光の偏光方向がほぼ45度だけ異なるように
長さを決めた第１及び第２の磁気光学材料とを具備して
おり、 第１の複屈折結晶と第４の複屈折結晶との間に第２及び
第３の複屈折結晶をそれぞれ配置すると共に、第１の複
屈折結晶と第２の複屈折結晶との間に上記第１の磁気光
学材料を、第３の複屈折結晶と第４の複屈折結晶との間
に上記第２の磁気光学材料をそれぞれ配置してあり、 上記第１の複屈折結晶の厚さと第４の複屈折結晶の厚さ
とは等しく、上記第２の複屈折結晶及び第３の複屈折結
晶の各厚さは、上記第１の複屈折結晶及び第４の複屈折
結晶の各厚さの√２倍であり、 上記第２の複屈折結晶の偏光面（透過端面に垂直で、か
つ結晶光軸を含む面）は、第１の複屈折結晶の偏光面に
対して（45＋90m）゜（ただし、ｍは０以上の整数）回
転させ、第３の複屈折結晶の偏光面は、第２の複屈折結
晶の偏光面に対して直交し、第４の複屈折結晶の偏光面
は第３の複屈折結晶の偏光面に対して（45＋90n）゜
（ただし、ｎは０以上の整数）回転させてある ことを特徴とする光アイソレータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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