JPH0990279A - 偏光無依存型光アイソレータと光サーキュレータ - Google Patents
偏光無依存型光アイソレータと光サーキュレータInfo
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- JPH0990279A JPH0990279A JP7241327A JP24132795A JPH0990279A JP H0990279 A JPH0990279 A JP H0990279A JP 7241327 A JP7241327 A JP 7241327A JP 24132795 A JP24132795 A JP 24132795A JP H0990279 A JPH0990279 A JP H0990279A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
- G02B6/2746—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means comprising non-reciprocal devices, e.g. isolators, FRM, circulators, quasi-isolators
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- G02B5/30—Polarising elements
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S372/703—Optical isolater
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で、かつ入出力光ファイバの向きが自由
に選択可能な偏光無依存型光アイソレータおよび入出力
ポートの数を自在に設定できる光サーキュレータを提供
する。 【解決手段】 入射光の光軸方向に対し、結晶光軸が傾
いた第１の平行平板型複屈折結晶板と、光軸方向に対す
る結晶光軸の傾きおよび板厚が第１の平行平板型複屈折
結晶板と等しい第２の平行平板型複屈折結晶板と、第１
および第２の平行平板型複屈折結晶板に挟まれ、入射光
の光軸方向の、入射光の波長の入射直線偏光を９０度回
転させるファラデー回転子を有する。小型で、かつ入出
力光ファイバの向きが自由に選択可能な偏光無依存型光
アイソレータを提供することができる。また、入出力ポ
ートの数を自在に設定できる光サーキュレータを提供で
きる。
に選択可能な偏光無依存型光アイソレータおよび入出力
ポートの数を自在に設定できる光サーキュレータを提供
する。 【解決手段】 入射光の光軸方向に対し、結晶光軸が傾
いた第１の平行平板型複屈折結晶板と、光軸方向に対す
る結晶光軸の傾きおよび板厚が第１の平行平板型複屈折
結晶板と等しい第２の平行平板型複屈折結晶板と、第１
および第２の平行平板型複屈折結晶板に挟まれ、入射光
の光軸方向の、入射光の波長の入射直線偏光を９０度回
転させるファラデー回転子を有する。小型で、かつ入出
力光ファイバの向きが自由に選択可能な偏光無依存型光
アイソレータを提供することができる。また、入出力ポ
ートの数を自在に設定できる光サーキュレータを提供で
きる。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、光アイソレータお
よび光サーキュレータに関し、特に、光ファイバ増幅器
などに用いられる偏光無依存型光アイソレータおよび偏
光無依存形光サーキュレータに関する。
よび光サーキュレータに関し、特に、光ファイバ増幅器
などに用いられる偏光無依存型光アイソレータおよび偏
光無依存形光サーキュレータに関する。
【０００１】
【従来の技術】近年、光ファイバ増幅器の実用化に伴
い、反射戻り光によるＳ／Ｎ比劣化を防止するための偏
光無依存型光アイソレータの需要が高まりつつある。
い、反射戻り光によるＳ／Ｎ比劣化を防止するための偏
光無依存型光アイソレータの需要が高まりつつある。
【０００２】偏光無依存型光アイソレータは、ルチルな
どの複屈折物質、ＹＩＧ等のファラデー回転子から構成
され、ファラデー回転子の光学的非相反性を利用して、
往路と復路の光路を変化させるものである。この光アイ
ソレータは、順方向に進行する光については低挿入損失
であり、逆方向には高挿入損失であることが要求され
る。
どの複屈折物質、ＹＩＧ等のファラデー回転子から構成
され、ファラデー回転子の光学的非相反性を利用して、
往路と復路の光路を変化させるものである。この光アイ
ソレータは、順方向に進行する光については低挿入損失
であり、逆方向には高挿入損失であることが要求され
る。
【０００３】現在実用化されている偏光無依存型アイソ
レータの多くは、例えば１９９２年１２月、ＮＥＣ技
報、第４５巻、第１０号、３７頁に記載される入出力の
光ファイバの向きが１８０度対向しているインライン型
と呼ばれるものである。
レータの多くは、例えば１９９２年１２月、ＮＥＣ技
報、第４５巻、第１０号、３７頁に記載される入出力の
光ファイバの向きが１８０度対向しているインライン型
と呼ばれるものである。
【０００４】この従来の偏光無依存型光アイソレータ
は、入出力の光ファイバ方向が１８０度対向している。
光ファイバは、通常半径３０［ｍｍ］以下には曲げられ
ないため、図８に示されるように、光部品の両側に曲げ
半径分の余裕（約３０ｍｍ）が必要となる。このため、
実装上、光ファイバ増幅器の小型化の妨げになる。
は、入出力の光ファイバ方向が１８０度対向している。
光ファイバは、通常半径３０［ｍｍ］以下には曲げられ
ないため、図８に示されるように、光部品の両側に曲げ
半径分の余裕（約３０ｍｍ）が必要となる。このため、
実装上、光ファイバ増幅器の小型化の妨げになる。
【０００５】一方、光ファイバ増幅器の小形化を目的と
して、偏光無依存光アイソレータと分岐膜、ＰＤ素子な
どを複合化した光部品が製品化されている。例えば１９
９３年、電子情報通信学会秋季大会、Ｃ−２１４に示さ
れるような複数の機能をもつ光部品が複合化された偏光
無依存光アイソレータが提案されている。
して、偏光無依存光アイソレータと分岐膜、ＰＤ素子な
どを複合化した光部品が製品化されている。例えば１９
９３年、電子情報通信学会秋季大会、Ｃ−２１４に示さ
れるような複数の機能をもつ光部品が複合化された偏光
無依存光アイソレータが提案されている。
【０００６】図９は、複合化された光部品の構成図を示
している。複合化された光部品も、図８に示されるイン
ライン型アイソレータの光アンプ実装図と同様、実装時
に両端にファイバの曲げ半径分の余裕が必要となるた
め、光ファイバアンプ小形化の妨げになる。
している。複合化された光部品も、図８に示されるイン
ライン型アイソレータの光アンプ実装図と同様、実装時
に両端にファイバの曲げ半径分の余裕が必要となるた
め、光ファイバアンプ小形化の妨げになる。
【０００７】一方、光サーキュレータとして、従来、３
ポートおよび４ポートのものが提案されている。従来を
図１０および図１１に示す。図１０は、特願昭５４−２
０３３（昭和５４年１月９日）で提案されている構成
で、偏光ビームスプリッタ２つと４５度ファラデー回転
子、旋光子から構成されている。この従来例では、４ポ
ートの光サーキュレータを構成する場合、光サーキュレ
ータ本体から４方向に入出力端子が配置される。このよ
うな構造では、実装時に光ファイバの曲げ半径分の余裕
を４方向に設ける必要があり、実装時に大きいスペース
が必要となる。これを改善したのが、図１１に示される
別の従来例である。
ポートおよび４ポートのものが提案されている。従来を
図１０および図１１に示す。図１０は、特願昭５４−２
０３３（昭和５４年１月９日）で提案されている構成
で、偏光ビームスプリッタ２つと４５度ファラデー回転
子、旋光子から構成されている。この従来例では、４ポ
ートの光サーキュレータを構成する場合、光サーキュレ
ータ本体から４方向に入出力端子が配置される。このよ
うな構造では、実装時に光ファイバの曲げ半径分の余裕
を４方向に設ける必要があり、実装時に大きいスペース
が必要となる。これを改善したのが、図１１に示される
別の従来例である。
【０００８】図１１は別の従来例の構成を示す図で、電
子情報通信学会研究会ＣＳ９１−９（ＯＣＳ９１−９）
で提案されており、複屈折結晶と４５度ファラデー回転
子および旋光子から構成されている。この従来例では、
４ポートの光サーキュレータを構成する場合、光サーキ
ュレータ本体に対し、１８０度対向した２方向に入出力
端子が配置されている。
子情報通信学会研究会ＣＳ９１−９（ＯＣＳ９１−９）
で提案されており、複屈折結晶と４５度ファラデー回転
子および旋光子から構成されている。この従来例では、
４ポートの光サーキュレータを構成する場合、光サーキ
ュレータ本体に対し、１８０度対向した２方向に入出力
端子が配置されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、図
８、図９にそれぞれ示される従来の偏光無依存光アイソ
レータ、複合光部品は、光入出力端子が１８０度対向し
ているため、光部品の両側に曲げ半径分の余裕が必要と
なる。このため、実装上、光ファイバ増幅器の小型化の
妨げになる。
８、図９にそれぞれ示される従来の偏光無依存光アイソ
レータ、複合光部品は、光入出力端子が１８０度対向し
ているため、光部品の両側に曲げ半径分の余裕が必要と
なる。このため、実装上、光ファイバ増幅器の小型化の
妨げになる。
【００１０】また、図１０あるいは図１１に示される従
来の光サーキュレータでは、４ポートの光サーキュレー
タが限界であり、これ以上のポート数の光サーキュレー
タは実現が困難である。
来の光サーキュレータでは、４ポートの光サーキュレー
タが限界であり、これ以上のポート数の光サーキュレー
タは実現が困難である。
【００１１】本発明の偏光無依存光アイソレータおよび
光サーキュレータは、上述の不都合を解決し、入出力端
子の位置が同一方向になるような偏光無依存光アイソレ
ータの実現を目的とする。また、従来３入出力端子また
は４入出力端子に限られていた光サーキュレータに替わ
り、無限の光入出力ポートを持つことが可能な光サーキ
ュレータを実現することを目的としている。
光サーキュレータは、上述の不都合を解決し、入出力端
子の位置が同一方向になるような偏光無依存光アイソレ
ータの実現を目的とする。また、従来３入出力端子また
は４入出力端子に限られていた光サーキュレータに替わ
り、無限の光入出力ポートを持つことが可能な光サーキ
ュレータを実現することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため、本発明による偏光無依存型光アイソレータは、
第１の光入出力端子と、第１の光出力端子から入射され
た入射光の光軸方向に対して傾いた結晶光軸を有し、入
射光を複屈折させ常光と異常光からなる各直線偏光を出
力する第１の複屈折結晶板と、第１の複屈折結晶板と等
しい傾きの結晶光軸と板厚を有し、入射された光を複屈
折させる第２の複屈折結晶板を備えている。さらに、第
１の複屈折結晶板と第２の複屈折結晶板の間に配置さ
れ、第１の複屈折結晶板を透過した直線偏光を９０度回
転させる偏光回転子と、第２の複屈折結晶板に対して、
偏光回転手段とは反対側に配置され、入射光を反射光を
出力する反射膜と、第２の複屈折結晶板と偏光回転手段
と第１の複屈折手段を介して、反射光と光学的に結合す
る第２の光入出力端子とを備えている。
るため、本発明による偏光無依存型光アイソレータは、
第１の光入出力端子と、第１の光出力端子から入射され
た入射光の光軸方向に対して傾いた結晶光軸を有し、入
射光を複屈折させ常光と異常光からなる各直線偏光を出
力する第１の複屈折結晶板と、第１の複屈折結晶板と等
しい傾きの結晶光軸と板厚を有し、入射された光を複屈
折させる第２の複屈折結晶板を備えている。さらに、第
１の複屈折結晶板と第２の複屈折結晶板の間に配置さ
れ、第１の複屈折結晶板を透過した直線偏光を９０度回
転させる偏光回転子と、第２の複屈折結晶板に対して、
偏光回転手段とは反対側に配置され、入射光を反射光を
出力する反射膜と、第２の複屈折結晶板と偏光回転手段
と第１の複屈折手段を介して、反射光と光学的に結合す
る第２の光入出力端子とを備えている。
【００１３】入射光は第１の平行平板型複屈折結晶板で
常光と異常光に複屈折され、ファラデー回転子によって
９０度偏光方向が回転される。回転された各直線偏光
は、第２の平行平板型複屈折結晶板を透過することによ
り、もとの入射光と同じ状態となる。但し、このときも
との入射光の入射位置よりも平行移動した位置にシフト
する。この光は、さらに反射膜により反射され、再び第
２の複屈折結晶板、偏光回転子、第１の複屈折結晶板を
透過する。この結果、第１の複屈折結晶板から出射され
る光は、もとの入射光の位置に対してさらにシフトす
る。この出射光と光学的に結合する位置に第２の光入出
力端子が配置されており、第１の光入出力端子から出射
されて光は、上記経路を経て第２の光入出力端子に結合
する。一方、第２の光入出力端子から出射された光は、
同様の原理により、光路がシフトされて第１の複屈折結
晶板から出射されるが、この位置は第１の光入出力端子
とは反対側にシフトされることになる。したがって、第
２の光入出力端子から出射される光、すなわち、逆方向
の光は第１の光入出力端子に光学的に結合することがな
いので、光アイソレータとしての機能を果たす。
常光と異常光に複屈折され、ファラデー回転子によって
９０度偏光方向が回転される。回転された各直線偏光
は、第２の平行平板型複屈折結晶板を透過することによ
り、もとの入射光と同じ状態となる。但し、このときも
との入射光の入射位置よりも平行移動した位置にシフト
する。この光は、さらに反射膜により反射され、再び第
２の複屈折結晶板、偏光回転子、第１の複屈折結晶板を
透過する。この結果、第１の複屈折結晶板から出射され
る光は、もとの入射光の位置に対してさらにシフトす
る。この出射光と光学的に結合する位置に第２の光入出
力端子が配置されており、第１の光入出力端子から出射
されて光は、上記経路を経て第２の光入出力端子に結合
する。一方、第２の光入出力端子から出射された光は、
同様の原理により、光路がシフトされて第１の複屈折結
晶板から出射されるが、この位置は第１の光入出力端子
とは反対側にシフトされることになる。したがって、第
２の光入出力端子から出射される光、すなわち、逆方向
の光は第１の光入出力端子に光学的に結合することがな
いので、光アイソレータとしての機能を果たす。
【００１４】また、本発明による偏光無依存型光サーキ
ュレータは、上記偏光無依存型光アイソレータの基本原
理を応用したものであり、上記第１の光入出力端子およ
び第２の光入出力端子の他に、第２の複屈折結晶板に反
射膜を形成せず、反射膜が形成されていた側に、第３の
光入出力端子を配置することを基本構成としている。こ
のような構成にすると、第１の光入出力端子から出力さ
れた光は第３の光入出力端子へ、また、第３の光入出力
端子から出力された光は、第２の光入出力端子へそれぞ
れ結合されることになり、光サーキュレータとしての機
能を果たすことになる。
ュレータは、上記偏光無依存型光アイソレータの基本原
理を応用したものであり、上記第１の光入出力端子およ
び第２の光入出力端子の他に、第２の複屈折結晶板に反
射膜を形成せず、反射膜が形成されていた側に、第３の
光入出力端子を配置することを基本構成としている。こ
のような構成にすると、第１の光入出力端子から出力さ
れた光は第３の光入出力端子へ、また、第３の光入出力
端子から出力された光は、第２の光入出力端子へそれぞ
れ結合されることになり、光サーキュレータとしての機
能を果たすことになる。
【００１５】この第１の光入出力端子と第２の光入出力
端子の間隔と同じ間隔で、第２の光入出力端子に対して
第１の光入出力端子と反対側に別の光入出力端子を順次
配置し、同様に第３の光入出力端子に並列に別の光入出
力端子を配置する。このようにすることにより、さらに
多くの光入出力端子を備えた光サーキュレータを構成す
ることができる。
端子の間隔と同じ間隔で、第２の光入出力端子に対して
第１の光入出力端子と反対側に別の光入出力端子を順次
配置し、同様に第３の光入出力端子に並列に別の光入出
力端子を配置する。このようにすることにより、さらに
多くの光入出力端子を備えた光サーキュレータを構成す
ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の偏光無依存型光アイソレ
ータおよび光サーキュレータについて、図面を参照して
詳細に説明する。
ータおよび光サーキュレータについて、図面を参照して
詳細に説明する。
【００１７】図１に本発明の偏光無依存型光アイソレー
タおよび光サーキュレータの詳細な構成と動作原理を示
す。偏光子１及び偏光子２はルチルなどの複屈折物質
で、ともに厚さは等しく、結晶光軸５、６に対して垂直
な偏光方向の光（異常光）の分離方向が同一になるよう
平行に配置されている。
タおよび光サーキュレータの詳細な構成と動作原理を示
す。偏光子１及び偏光子２はルチルなどの複屈折物質
で、ともに厚さは等しく、結晶光軸５、６に対して垂直
な偏光方向の光（異常光）の分離方向が同一になるよう
平行に配置されている。
【００１８】偏光子１、偏光子２の間にはファラデー回
転子３が配置されている。ファラデー回転子はＹＩＧ
（イットリウム鉄ガーネット）などで、使用波長におい
てファラデー回転角が９０度回転するよう板厚が調整さ
れている。
転子３が配置されている。ファラデー回転子はＹＩＧ
（イットリウム鉄ガーネット）などで、使用波長におい
てファラデー回転角が９０度回転するよう板厚が調整さ
れている。
【００１９】偏光子１、ファラデー回転子３及び偏光子
２のファラデー回転子側対面には、反射防止膜が蒸着さ
れている。偏光子２の反射防止膜の対面には、光学膜４
が蒸着されている。
２のファラデー回転子側対面には、反射防止膜が蒸着さ
れている。偏光子２の反射防止膜の対面には、光学膜４
が蒸着されている。
【００２０】図１は、偏光無依存形光アイソレータであ
り、光学膜４として、使用光波長において全反射する膜
を蒸着した場合を示す。ここで、図１（ａ）は斜視図、
図１（ｂ）は図１（ａ）を横方向から見たときの光ファ
イバ７からの入射光の軌跡、図１（ｃ）は図１（ａ）を
正面方向から見たときの光ファイバ７からの入射光の偏
光状態をそれぞれ示している。
り、光学膜４として、使用光波長において全反射する膜
を蒸着した場合を示す。ここで、図１（ａ）は斜視図、
図１（ｂ）は図１（ａ）を横方向から見たときの光ファ
イバ７からの入射光の軌跡、図１（ｃ）は図１（ａ）を
正面方向から見たときの光ファイバ７からの入射光の偏
光状態をそれぞれ示している。
【００２１】また、○は結晶軸に対して垂直な偏光方向
の光（常光）、○は結晶軸に平行な偏光状態の光（異常
光）を示している。図１（ｄ）は、図１（ａ）を横方向
から見たときの光ファイバ１０からの入射光の軌跡、図
１（ｅ）は、図１（ａ）を正面方向から見たときの光フ
ァイバ１０からの入射光の偏光方向を示す。
の光（常光）、○は結晶軸に平行な偏光状態の光（異常
光）を示している。図１（ｄ）は、図１（ａ）を横方向
から見たときの光ファイバ１０からの入射光の軌跡、図
１（ｅ）は、図１（ａ）を正面方向から見たときの光フ
ァイバ１０からの入射光の偏光方向を示す。
【００２２】光ファイバ７から入射した光は、レンズ８
を透過し、偏光子１に入射する。偏光子１の内部で光
は、図１（ｃ）に示されるように、異常光１１１と常光
１１２に分離し、ファラデー回転子３の内部で、偏光状
方向が９０度回転し、常光と異常光が逆転する。その
後、偏光子２へ入射され、偏光合成され、全反射膜４で
全反射する。反射した光は、偏光子２の内部で再び分離
され、ファラデー回転子３へ入射し、偏光方向が回転し
た後、偏光子１の内部で偏光合成され、入射位置より偏
光子１の異常光分離方向（図の上方）へシフトした部分
より出射し、レンズ９を経て光ファイバ１０に結像す
る。
を透過し、偏光子１に入射する。偏光子１の内部で光
は、図１（ｃ）に示されるように、異常光１１１と常光
１１２に分離し、ファラデー回転子３の内部で、偏光状
方向が９０度回転し、常光と異常光が逆転する。その
後、偏光子２へ入射され、偏光合成され、全反射膜４で
全反射する。反射した光は、偏光子２の内部で再び分離
され、ファラデー回転子３へ入射し、偏光方向が回転し
た後、偏光子１の内部で偏光合成され、入射位置より偏
光子１の異常光分離方向（図の上方）へシフトした部分
より出射し、レンズ９を経て光ファイバ１０に結像す
る。
【００２３】光ファイバ１０からの入射光１１３もま
た、偏光子１の異常光分離方向（結晶軸方向）へシフト
し、光ファイバ７には結像しない。
た、偏光子１の異常光分離方向（結晶軸方向）へシフト
し、光ファイバ７には結像しない。
【００２４】
【実施例】図２は、図１に示される本発明の偏光無依存
型光アイソレータをピグテール形光部品に適用した場合
の実施例を示している。入射側光ファイバ２１および出
射側光ファイバ２２はシングルモード光ファイバで、レ
ンズ２３は像倍率３倍、焦点距離２０ｍｍの低収差レン
ズが用いられている。ファラデー回転子２６の材質は、
ガドリニウムビスマス置換ガーネットで、使用光波長
１．５５０μｍにおいて、入射偏光方向が９０度回転す
るように板厚が調整されており、両面に誘電体多層膜に
よる反射防止膜が蒸着してある。
型光アイソレータをピグテール形光部品に適用した場合
の実施例を示している。入射側光ファイバ２１および出
射側光ファイバ２２はシングルモード光ファイバで、レ
ンズ２３は像倍率３倍、焦点距離２０ｍｍの低収差レン
ズが用いられている。ファラデー回転子２６の材質は、
ガドリニウムビスマス置換ガーネットで、使用光波長
１．５５０μｍにおいて、入射偏光方向が９０度回転す
るように板厚が調整されており、両面に誘電体多層膜に
よる反射防止膜が蒸着してある。
【００２５】偏光子２４、２５は、結晶引き上げ軸（ｃ
軸）に対して４７度の角度で切り出された、厚さ１．０
０ｍｍのルチルで、ファラデー回転子２６に平行に、か
つ２枚の偏光子の異常光分離方向（結晶軸方向）が同一
になるように固定されている。偏光子２４は、ファラデ
ー回転子２６と同様、両面に反射防止膜が、偏光子２５
はファラデー回転子２６との対面に反射防止膜が、その
裏面には使用光波長での全反射膜２９が蒸着されてい
る。偏光子２４への光ファイバ２１からの光線の入射角
は０度である。なお、図中の光線の進路は、簡略化のた
め模式図で示されている。
軸）に対して４７度の角度で切り出された、厚さ１．０
０ｍｍのルチルで、ファラデー回転子２６に平行に、か
つ２枚の偏光子の異常光分離方向（結晶軸方向）が同一
になるように固定されている。偏光子２４は、ファラデ
ー回転子２６と同様、両面に反射防止膜が、偏光子２５
はファラデー回転子２６との対面に反射防止膜が、その
裏面には使用光波長での全反射膜２９が蒸着されてい
る。偏光子２４への光ファイバ２１からの光線の入射角
は０度である。なお、図中の光線の進路は、簡略化のた
め模式図で示されている。
【００２６】光ファイバ２１からの入射光２７は、偏光
子２４、ファラデー回転子２６、偏光子２５を透過し、
全反射膜２９にて反射した後、再び偏光子２５、ファラ
デー回転子２６、偏光子２４を透過し、光ファイバ２２
に結像する。
子２４、ファラデー回転子２６、偏光子２５を透過し、
全反射膜２９にて反射した後、再び偏光子２５、ファラ
デー回転子２６、偏光子２４を透過し、光ファイバ２２
に結像する。
【００２７】光ファイバ２２からの入射光２８もまた、
偏光子２４、２５、全反射膜２９、ファラデー回転子２
６を透過し出射するが、入射側光ファイバ２１に対し
て、異常光分離方向に約４００μｍシフトして出射する
ため、光アイソレータとして機能する。
偏光子２４、２５、全反射膜２９、ファラデー回転子２
６を透過し出射するが、入射側光ファイバ２１に対し
て、異常光分離方向に約４００μｍシフトして出射する
ため、光アイソレータとして機能する。
【００２８】次に、本発明の偏光無依存光アイソレータ
の第２の実施例について説明する。図３は第２の実施例
の構成を示す図で、図１の光学膜４を１０：１の分岐膜
とし、光アイソレータ機能と光分岐、線路モニタ機能と
を複合化した構成を有している。
の第２の実施例について説明する。図３は第２の実施例
の構成を示す図で、図１の光学膜４を１０：１の分岐膜
とし、光アイソレータ機能と光分岐、線路モニタ機能と
を複合化した構成を有している。
【００２９】光ファイバ３１、３２はシングルモード光
ファイバで、レンズ３３は焦点距離１．６ｍｍの低収差
レンズ、受光素子３１０はＰＩＮ−フォトダイオードで
ある。
ファイバで、レンズ３３は焦点距離１．６ｍｍの低収差
レンズ、受光素子３１０はＰＩＮ−フォトダイオードで
ある。
【００３０】ファラデー回転子３６の材質は、ガドリニ
ウムビスマス置換ガーネットで、使用光波長１．５５０
μｍにて、入射偏光方向が９０度回転するように板厚が
調整されており、両面に誘電体多層膜による反射防止膜
が蒸着してある。
ウムビスマス置換ガーネットで、使用光波長１．５５０
μｍにて、入射偏光方向が９０度回転するように板厚が
調整されており、両面に誘電体多層膜による反射防止膜
が蒸着してある。
【００３１】偏光子３４、３５は、結晶引き上げ軸（ｃ
軸）に対して４７度の角度で切り出された、厚さ１．０
０ｍｍのルチルで、ファラデー回転子３６に平行に、か
つ２枚の偏光子３４、３５の異常光分離方向が同一にな
るように固定されている。偏光子３４は、ファラデー回
転子３６同様両面に反射防止膜が、偏光子３５は、ファ
ラデー回転子３６との対面に反射防止膜が、その裏面に
は、反射：分岐＝１０：１の分岐膜３９が蒸着されてい
る。偏光子３４への光ファイバ３１からの光線の入射角
は５度である。なお、図中の光線の進路は、簡略化のた
め模式図で示してある。
軸）に対して４７度の角度で切り出された、厚さ１．０
０ｍｍのルチルで、ファラデー回転子３６に平行に、か
つ２枚の偏光子３４、３５の異常光分離方向が同一にな
るように固定されている。偏光子３４は、ファラデー回
転子３６同様両面に反射防止膜が、偏光子３５は、ファ
ラデー回転子３６との対面に反射防止膜が、その裏面に
は、反射：分岐＝１０：１の分岐膜３９が蒸着されてい
る。偏光子３４への光ファイバ３１からの光線の入射角
は５度である。なお、図中の光線の進路は、簡略化のた
め模式図で示してある。
【００３２】光ファイバ３１からの入射光３７は、偏光
子３４、ファラデー回転子３６、偏光子３５を透過し、
分岐膜３９にて１０：１の分岐比で分岐した後、透過光
は受光素子３１０に、反射光は再び偏光子３４、３６、
ファラデー回転子３５を透過し、光ファイバ３２に結像
する。
子３４、ファラデー回転子３６、偏光子３５を透過し、
分岐膜３９にて１０：１の分岐比で分岐した後、透過光
は受光素子３１０に、反射光は再び偏光子３４、３６、
ファラデー回転子３５を透過し、光ファイバ３２に結像
する。
【００３３】光ファイバ３２からの入射光３８もまた、
偏光子３４、３５、分岐膜３９、ファラデー回転子３６
を経て出射するが、透過光はもちろん、反射光も入射光
３７に対して異常光分離方向に約４００μｍシフトして
出射するため、入射側光ファイバ３１には結像しない。
偏光子３４、３５、分岐膜３９、ファラデー回転子３６
を経て出射するが、透過光はもちろん、反射光も入射光
３７に対して異常光分離方向に約４００μｍシフトして
出射するため、入射側光ファイバ３１には結像しない。
【００３４】また、光ファイバ３１からの入射光、受光
素子３１０の端面からの反射戻り光３１１も、入射光３
７に対して異常光分離方向に約２００μｍシフトして出
射するため、光ファイバ３１には結像せず、光アイソレ
ータ内蔵線路モニタとして機能する。
素子３１０の端面からの反射戻り光３１１も、入射光３
７に対して異常光分離方向に約２００μｍシフトして出
射するため、光ファイバ３１には結像せず、光アイソレ
ータ内蔵線路モニタとして機能する。
【００３５】また、図９に示した従来例では、分岐膜へ
の光線の入射角度が約４５度と大きく、分岐膜の透過及
び反射率偏光依存性が大きかった。また、偏光依存性を
小さくするには特殊な設計の高価な分岐膜を採用する必
要がある。これに対して、本実施例では、分岐膜への光
線の入射角度が数度以下と小さいため、分岐膜の透過率
および反射率の偏光依存性が小さく、安価な膜で高性能
の光部品を製造することができる。
の光線の入射角度が約４５度と大きく、分岐膜の透過及
び反射率偏光依存性が大きかった。また、偏光依存性を
小さくするには特殊な設計の高価な分岐膜を採用する必
要がある。これに対して、本実施例では、分岐膜への光
線の入射角度が数度以下と小さいため、分岐膜の透過率
および反射率の偏光依存性が小さく、安価な膜で高性能
の光部品を製造することができる。
【００３６】図４は本発明の光サーキュレータの実施例
の構成を示すである。図４に示される構成では、図１の
光学膜４を反射防止膜とし、５ポートの光サーキュレー
タとして適用している。
の構成を示すである。図４に示される構成では、図１の
光学膜４を反射防止膜とし、５ポートの光サーキュレー
タとして適用している。
【００３７】光ファイバ４１、４２、４１０、４２０、
４３０はシングルモード光ファイバであり、レンズ４３
は焦点距離１．６ｍｍの低収差レンズである。
４３０はシングルモード光ファイバであり、レンズ４３
は焦点距離１．６ｍｍの低収差レンズである。
【００３８】ファラデー回転子４６の材質は、ガドリニ
ウムビスマス置換ガーネットで、使用光波長１．５５０
μｍmにおいて、偏光方向が９０度回転するように板厚
が調整されており、両面に誘電体多層膜による反射防止
膜が蒸着してある。
ウムビスマス置換ガーネットで、使用光波長１．５５０
μｍmにおいて、偏光方向が９０度回転するように板厚
が調整されており、両面に誘電体多層膜による反射防止
膜が蒸着してある。
【００３９】偏光子４４、４５は、結晶引き上げ軸（ｃ
軸）に対して４７度の角度で切り出された、厚さ１．０
０ｍｍのルチルで、ファラデー回転子４６にと平行に、
かつ２枚の偏光子の異常光分離方向が同一になるように
固定されている。偏光子４４、４５の両面には、ファラ
デー回転子４６と同様に、反射防止膜が蒸着されてい
る。偏光子４４への光ファイバ４１からの光線の入射角
は０度である。なお、図中の光線の進路は、簡略化のた
め模式図で示してある。
軸）に対して４７度の角度で切り出された、厚さ１．０
０ｍｍのルチルで、ファラデー回転子４６にと平行に、
かつ２枚の偏光子の異常光分離方向が同一になるように
固定されている。偏光子４４、４５の両面には、ファラ
デー回転子４６と同様に、反射防止膜が蒸着されてい
る。偏光子４４への光ファイバ４１からの光線の入射角
は０度である。なお、図中の光線の進路は、簡略化のた
め模式図で示してある。
【００４０】光ファイバ４１より入射した光４７は、偏
光子４４、ファラデー回転子４６、偏光子４５を透過
し、光ファイバ４２に結像する。光ファイバ４２からの
入射した光４８もまた、偏光子４４，４５、ファラデー
回転子４６を経て、出射するが、入射光に対して異常光
分離方向に約２００μmシフトするため、光ファイバ４
１には結像せず、光ファイバ４１０に結像する。
光子４４、ファラデー回転子４６、偏光子４５を透過
し、光ファイバ４２に結像する。光ファイバ４２からの
入射した光４８もまた、偏光子４４，４５、ファラデー
回転子４６を経て、出射するが、入射光に対して異常光
分離方向に約２００μmシフトするため、光ファイバ４
１には結像せず、光ファイバ４１０に結像する。
【００４１】同様に、光ファイバ４１０からの入射光は
光ファイバ４２０に、光ファイバ４２０からの入射光は
光ファイバ４３０に結像する。
光ファイバ４２０に、光ファイバ４２０からの入射光は
光ファイバ４３０に結像する。
【００４２】光ファイバ４３０からの入射光４１１も異
常光分離方向に約２００μｍシフトして出射するため、
光ファイバ４１、４２、４１０、４２０には結像せず、
光ファイバ４１から４２へ、４２から４１０へ、４１０
から４２０へ、４２０から４３０へそれぞれ循環する光
サーキュレータとして機能する。図５に、本実施例を光
ファイバ増幅器に適用した場合を、図６に図５と同一回
路構成の光ファイバ増幅器を従来の光部品で構成した場
合を示す。
常光分離方向に約２００μｍシフトして出射するため、
光ファイバ４１、４２、４１０、４２０には結像せず、
光ファイバ４１から４２へ、４２から４１０へ、４１０
から４２０へ、４２０から４３０へそれぞれ循環する光
サーキュレータとして機能する。図５に、本実施例を光
ファイバ増幅器に適用した場合を、図６に図５と同一回
路構成の光ファイバ増幅器を従来の光部品で構成した場
合を示す。
【００４３】図５に示す光ファイバ増幅器を従来の光部
品で構成する場合、５点の光部品が必要である。これに
対し、本発明の光サーキュレータを適用した場合、２点
の光部品で済むため、光ファイバ増幅器の小型化、低価
格化を図ることができる。
品で構成する場合、５点の光部品が必要である。これに
対し、本発明の光サーキュレータを適用した場合、２点
の光部品で済むため、光ファイバ増幅器の小型化、低価
格化を図ることができる。
【００４４】なお、図４に示される実施例では、５本の
入出力光ファイバの光サーキュレータを示したが、同様
の手法で、入出力光ファイバの数はいくらでも増やすこ
とが出来る。一実施例として、図７に示されるような、
多ポートの光サーキュレータアレイとして適用すること
が可能である。
入出力光ファイバの光サーキュレータを示したが、同様
の手法で、入出力光ファイバの数はいくらでも増やすこ
とが出来る。一実施例として、図７に示されるような、
多ポートの光サーキュレータアレイとして適用すること
が可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏光無依
存型光アイソレータは、入射光の光軸方向に対し、結晶
光軸が傾いた第１の平行平板型複屈折結晶板と、前記光
軸方向に対する結晶光軸の傾きおよび板厚が前記第１の
平行平板型複屈折結晶板と等しい第２の平行平板型複屈
折結晶板と、前記第１および第２の平行平板型複屈折結
晶板に挟まれ、前記入射光の光軸方向の、前記入射光の
波長の入射直線偏光を９０度回転させるファラデー回転
子を含んで構成され、入出力端子が共に、前記第１の平
行平板型複屈折結晶板の前記第２の平行平板型複屈折結
晶板とは対向する方向に配置されており、光学素子の種
類により、反射側、透過側どちらでも使用可能であり、
小型で、かつ入出力光ファイバの向きが自由に選択可能
な偏光無依存型光アイソレータを提供することができ
る。
存型光アイソレータは、入射光の光軸方向に対し、結晶
光軸が傾いた第１の平行平板型複屈折結晶板と、前記光
軸方向に対する結晶光軸の傾きおよび板厚が前記第１の
平行平板型複屈折結晶板と等しい第２の平行平板型複屈
折結晶板と、前記第１および第２の平行平板型複屈折結
晶板に挟まれ、前記入射光の光軸方向の、前記入射光の
波長の入射直線偏光を９０度回転させるファラデー回転
子を含んで構成され、入出力端子が共に、前記第１の平
行平板型複屈折結晶板の前記第２の平行平板型複屈折結
晶板とは対向する方向に配置されており、光学素子の種
類により、反射側、透過側どちらでも使用可能であり、
小型で、かつ入出力光ファイバの向きが自由に選択可能
な偏光無依存型光アイソレータを提供することができ
る。
【００４６】また、本発明の光サーキュレータは、入射
光の光軸方向に対し、結晶光軸が傾いた第１の平行平板
型複屈折結晶板と、前記光軸方向に対する結晶光軸の傾
きおよび板厚が前記第１の平行平板型複屈折結晶板と等
しい第２の平行平板型複屈折結晶板と、前記第１および
第２の平行平板型複屈折結晶板に挟まれ、前記入射光の
光軸方向の、前記入射光の波長の入射直線偏光を９０度
回転させるファラデー回転子を含んで構成され、従来３
入出力端子または４入出力端子に限られていた光サーキ
ュレータに替わり、無限の光入出力ポートを持つことが
可能な光サーキュレータを実現することを目的としてい
る。
光の光軸方向に対し、結晶光軸が傾いた第１の平行平板
型複屈折結晶板と、前記光軸方向に対する結晶光軸の傾
きおよび板厚が前記第１の平行平板型複屈折結晶板と等
しい第２の平行平板型複屈折結晶板と、前記第１および
第２の平行平板型複屈折結晶板に挟まれ、前記入射光の
光軸方向の、前記入射光の波長の入射直線偏光を９０度
回転させるファラデー回転子を含んで構成され、従来３
入出力端子または４入出力端子に限られていた光サーキ
ュレータに替わり、無限の光入出力ポートを持つことが
可能な光サーキュレータを実現することを目的としてい
る。
【図１】本発明の光アイソレータ及び光サーキュレータ
の動作原理を示す図である。
の動作原理を示す図である。
【図２】本発明の光アイソレータを用いた一実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図３】本発明の光アイソレータを用いた別の実施例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図４】本発明の光サーキュレータを用いた一実施例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図５】本発明の光ファイバ増幅器への適用の一実施例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図６】従来の光ファイバ増幅器の構成の一例を示す図
である。
である。
【図７】本発明の光サーキュレータを用いた別の実施例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図８】従来の光アイソレータを用いた場合の光ファイ
バ増幅器への実装方法の一例を示す図である。
バ増幅器への実装方法の一例を示す図である。
【図９】従来の複合光部品の一実施例を示す図である。
【図１０】従来例の光サーキュレータの一実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図１１】従来例の光サーキュレータの別の実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
１ 偏光子 ２ 偏光子 ３ ファラデー回転子 ４ 光学膜 ５ 結晶軸方向 ６ 結晶軸方向 ７ 光ファイバ ８ レンズ ９ レンズ １０ 光ファイバ ２１ シングルモード光ファイバ ２２ シングルモード光ファイバ ２３ 低収差レンズ ２４ 偏光子 ２５ 偏光子 ２６ ファラデー回転子 ２７ 入射光 ２８ 入射光 ２９ 全反射膜 ３１ シングルモード光ファイバ ３２ シングルモード光ファイバ ３３ 低収差レンズ ３４ 偏光子 ３５ 偏光子 ３６ ファラデー回転子 ３７ 入射光 ３８ 入射光 ３９ 分岐膜 ４１ シングルモード光ファイバ ４２ シングルモード光ファイバ ４３ 低収差レンズ ４４ 偏光子 ４５ 偏光子 ４６ ファラデー回転子 ４７ 入射光 ４８ 入射光 １１１ 常光 １１２ 異常光 １１３ 入射光 ３１０ 受光素子 ４１１ 入射光 ４１０ シングルモード光ファイバ ４２０ シングルモード光ファイバ ４３０ シングルモード光ファイバ
Claims (9)
- 【請求項１】 第１の光入出力手段と、 前記第１の光出力手段から入射された入射光の光軸方向
に対して傾いた結晶光軸を有し、前記入射光を複屈折さ
せ直線偏光を出力する第１の複屈折手段と、 前記第１の複屈折手段と等しい傾きの結晶光軸と板厚を
有し、入射された光を複屈折させる第２の複屈折手段
と、 前記第１の複屈折手段と前記第２の複屈折手段の間に配
置され、前記第１の複屈折手段を透過した前記直線偏光
を９０度回転させる偏光回転手段と、 前記第２の複屈折手段に対して、前記偏光回転手段とは
反対側に配置され、入射光を反射光を出力する反射手段
と、 前記第２の複屈折手段と前記偏光回転手段と前記第１の
複屈折手段を介して、前記反射光と光学的に結合する第
２の光入出力手段とを備えていることを特徴とする偏光
無依存型光アイソレータ。 - 【請求項２】 前記第１の複屈折手段および前記第２の
複屈折手段は、平行平板型複屈折結晶板であることを特
徴とする請求項１記載の偏光無依存型光アイソレータ。 - 【請求項３】 前記平行平板型複屈折結晶板は、ルチル
結晶板であることを特徴とする請求項２記載の偏光無依
存型光アイソレータ。 - 【請求項４】 前記偏光回転手段は、ファラデー回転子
であることを特徴とする請求項２記載の偏光無依存型光
アイソレータ。 - 【請求項５】 前記反射手段は、前記第２の複屈折手段
を構成する平行平板型複屈折結晶板の表面に形成された
誘電帯多層薄膜であることを特徴とする請求項４記載の
偏光無依存型光アイソレータ。 - 【請求項６】 前記反射手段は、前記第２の複屈折手段
を構成する平行平板型複屈折結晶板の表面に形成された
金属膜であることを特徴とする請求項５記載の偏光無依
存型光アイソレータ。 - 【請求項７】 前記反射手段は、前記第２の複屈折手段
を構成する平行平板型複屈折結晶板の表面に形成され、
波長λ１の光を反射させ、波長λ２の波長の光を透過さ
せる誘電帯多層薄膜フィルタであり、 請求項４記載の偏光無依存型光アイソレータは、さら
に、前記第２の複屈折手段の前記反射手段の側に配置さ
れ、前記波長λ２の光に光学的に結合する第３の光入出
力手段を備えていることを特徴とする偏光無依存型光ア
イソレータ。 - 【請求項８】 入射光の光軸方向に対し、結晶光軸が傾
いた第１の平行平板型複屈折結晶板と、 前記光軸方向に対する結晶光軸の傾きおよび板厚が前記
第１の平行平板型複屈折結晶板と等しい第２の平行平板
型複屈折結晶板と、 前記第１および第２の平行平板型複屈折結晶板に挟ま
れ、前記入射光の光軸方向の、前記入射光の波長の入射
直線偏光を９０度回転させるファラデー回転子を含んで
構成され、 光入力端子および第２＊ｎ−１（ｎは自然数）番目の光
入出力端子が、前記第１の平行平板型複屈折結晶板の前
記第２の平行平板型複屈折結晶板とは対向する方向に配
置され、 第２＊ｎ番目の光入出力端子が前記第２＊ｎ−１番目の
光入出力端子と対向する側に配置されていることを特徴
とする偏光無依存型光サーキュレータ。 - 【請求項９】 入射光の光軸方向に対し、結晶光軸が傾
いた第１の平行平板型複屈折結晶板と、 前記光軸方向に対する結晶光軸の傾きおよび板厚が前記
第１の平行平板型複屈折結晶板と等しい第２の平行平板
型複屈折結晶板と、 前記第１および第２の平行平板型複屈折結晶板に挟ま
れ、前記入射光の光軸方向の、前記入射光の波長の入射
直線偏光を９０度回転させるファラデー回転子を含んで
構成され、 前記第２の平行平板型複屈折結晶板の前記ファラデー回
転角側の対面側に全反射膜を設け、すべての入出力端子
が前記第一の平行平板型複屈折板の前記ファラデー回転
子側に対向する側に配置されていることを特徴とする光
サーキュレータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7241327A JPH0990279A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 偏光無依存型光アイソレータと光サーキュレータ |
| US08/713,855 US5936768A (en) | 1995-09-20 | 1996-09-13 | Optical passive device for an optical fiber amplifier and the optical amplifier |
| CA002185608A CA2185608A1 (en) | 1995-09-20 | 1996-09-16 | Optical passive device for an optical fiber amplifier and the optical amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7241327A JPH0990279A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 偏光無依存型光アイソレータと光サーキュレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0990279A true JPH0990279A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17072654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7241327A Pending JPH0990279A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 偏光無依存型光アイソレータと光サーキュレータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5936768A (ja) |
| JP (1) | JPH0990279A (ja) |
| CA (1) | CA2185608A1 (ja) |
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| JP3737628B2 (ja) | 1998-03-20 | 2006-01-18 | 富士通株式会社 | 利得等価器及び光増幅器 |
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Family Cites Families (15)
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