JPS59119316A - 光アイソレ−タ - Google Patents

光アイソレ−タ

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JPS59119316A
JPS59119316A JP22844982A JP22844982A JPS59119316A JP S59119316 A JPS59119316 A JP S59119316A JP 22844982 A JP22844982 A JP 22844982A JP 22844982 A JP22844982 A JP 22844982A JP S59119316 A JPS59119316 A JP S59119316A
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light
optical
magneto
polarization
plane
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JP22844982A
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JPS6230608B2 (ja
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Takayuki Nakano
中野 尊之
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FDK Corp
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FDK Corp
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/09Devices 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
    • G02F1/093Devices 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
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
    • G02B6/4208Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
    • G02B6/4209Optical features

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光アイソレータの改良に関し、更に詳しくは
、磁気光学効果を呈する素子自身に偏光子としての機能
をも!こせることによって、外部に唯一個の偏光子を配
置すれば済むように工夫した光アイソレータに関するも
のである。
周知のように、光アイソレータは、一方向のみに光を伝
送し、それとは逆の方向には(云送しイTいような非可
逆i生を右する二端子素子であり、例えば光通信システ
ムで送信側の装置が受信側からの反射光による干渉を受
(プないようにづる場合などに用いられるものである。
光発振器どして、特に、半導体レーリー−を用いた場合
には、その発振領域内に外部て反則して戻ってきたレー
ザー光が入ると発振状態か乱され、その結果、半導体レ
ーザーの発振波形が歪み、波長や出力が不安定となり、
雑音が増大するという問題が生じる。そのため、半導体
レーザーを用いた光通信システムでは、半導体レーザー
と光ファイバーとの間に光アイソレータが組込まれる。
iφ来から使用されている光アイソレータは、ファラデ
ー回転素子を使用したもので、第1図△、Bに示すよう
に、光軸×にそって順次配設された第1の偏光子1と、
ファラデー回転素子2と、第2の偏光子3とを組合せた
ものである。
さて、同図Δに示すように、半導体レー1r−4からの
光が光−7アイパー5へ向かう場合(これを順方向とい
う)についで考えると、半導体レーザー4からの光「1
は第1の1幅光子1を通ることによって直線偏光L2と
なり、次いでファラデー回転素子2において外部磁界ト
1の作用により、入用した直線偏光L2は、その偏光面
が進行方向に向かって例えば時泪方向に45度回転した
直線偏光L3となり、その直線偏光[3をそのまま通過
さ吐るように光軸に関し45度回転さけて配置した第2
の偏光子3を通って光ファイバー5に入射する。これに
対して、同図Bに示すような逆方向の場合(例えは光フ
ァイバー5の端面て反射しIζ光が半導体レーザー4の
方へ戻ろうとする場合)には、反則光1−4は第2の1
扇光子3をそのまま通過するが、ファラデー回転素子2
によって、今頃は反時旧方向に45度回転づるため(り
られた直線偏光L5は前述の入射時にJ54づる直線陽
光[2と比べたとき偏光面が90度回転しており、モの
ため第1の偏光子1によって光の通過が阻止され半導体
レーリ゛−4には戻らないのである。かくして、−上記
のよ−うな構成と覆ることによって、光アイソレータど
してイj効に機能させることができる。
しかしながlう、上記のような構成の光アイソレータに
おいては、ファラデー回転素子の前後にそれぞれ偏光子
を配置する必要があり、光ア・イソレータが大型化する
という欠点があった。
特に、半導体レーザーを用いた光通信システムに83い
て用いられる光アイソレータは、極めて高性能のものが
要求され、組込まれる偏光子は、一般に、天然の方解石
結晶を用いてプリズム状に作られたものであり、このた
め例えば−周当り故十万円というような非常に高ti[
liなものであるので、二個の偏光子を必要とする光ア
イソレータは半導体レー)r−よりも遥かに高画く丁も
のとなってしまい、光通信システムを俤々な分野で広く
発展させていくうえで非常に大きな問題であった。
木光明は、上記のような従来技術の実情に鑑みなされた
もので、その目的は、磁気光学素子の外部に設置覆る必
要のある偏光子数が唯一個で済むようにし、それによっ
て装置の小型化並び°に軽量化を図ることがでさ、また
大幅な低riF化を図ることができるような光アイソレ
ータを提供することにある。
上記の目的を達成づべく案出された本発明は、磁気光学
材料の表面(幾重を巧みに応用し、陽気光学素子自身が
偏光子としての機能をも具備するにうに工夫したもので
、唯一個の偏光子と磁気光学素子とを組合せた光アイソ
レータである。
そして、磁気光学素子は、磁気光学材料の薄板からなり
、その一つの面が光軸に対してブリュースター角の余角
となる向きに配置した傾斜面を有し、その傾斜面で偏光
作用を生じるように構成されている。
以下、図面に基づき本発明について詳述覆る。
第2図は本発明の一実施例を模式的に示り説明 図であ
り、Aは光が順方向に(半導体レーザー側から光フアイ
バー側へ)進む場合、Bは光が逆方向に進む場合をそれ
ぞれ示している。同図に示されているように、本発明に
係る光アイソレータは、磁気光学素子10と偏光子11
とを組合せたものからなる。磁気光学素子10は磁気光
学効果を呈する材料(例えはイツトリウム−鉄−カーネ
ット単結晶)の薄板からなり、での−′つの表面は、入
側方向に対し材料の屈折率に依存Jるフリュースター角
Qの全角(即ち90度−φ)たけ傾斜して設置された1
頃斜面12て、該傾斜面12の入射点近(ジ′;以外の
部分と該傾斜面12に対して平行なもう一つの面とには
それそ′れ反射膜14.が形成され、また、前記薄板の
一端面が前記傾斜面12に対してブリュースター角の余
角となる如く傾斜しだ透過面13となっており、前記薄
板に垂直な方向に印加される外部磁界ト(の作用により
、傾斜面12にその法線に対しブリュースター角φて入
射し、偏光屈折されて材料中に入った光が、材料内て反
Ill ll*14によって多重反則して透過面13か
ら垂直に出射する間、材料内で光の偏光面を45度回転
させうる光路長をもつ索子である。
前記傾斜面12並びに透過面13は綺麗に研磨されてお
り、透過面13には無反射コート(例えば、高周波スパ
ッタにより形成した二酸化硅素の薄喚)が形成されてい
る。この様な磁気光学素子10と組合ぜられる偏光子1
1は、従来のものど同作てあってよく、例えばブリスム
状に加工した方解石の結晶であり、前記It磁気光学素
子0の透過面13に対向し、且つ光軸が一致し、 Ft
li気光学素子10によって偏光面の回転さけられた光
がそのまま通過Cきるように光軸に関し45度傾けた状
態で配置される。
この様な構成の光アイソレータの動作は次の如くである
。第2図の場合、磁気光学素子10の傾斜面12が半導
体レーナー4の方を向くように光アイソレータが組込ま
れる。先ず、同図△に示1ように、半導体レーザー4か
ら放射さ1′する光L10は、磁気光学素子1oの傾斜
面12に対しブリュースター角φで入射する。このとき
、入用面(入側光線の伝播方向と入射点に立てた傾斜面
12の法線とを含む而)内で端光している成分は全てブ
リコースタ−角φの余色をなして屈折し、入用面とは垂
直に1幅光している成分はその大部分が反射されてしま
うことになる。つまり、ブリュースター角めの余角をな
す如く配置された傾斜面12は偏光子としCの機能を果
たし、入用面内で偏光している成分のみを磁気光学素子
1oの内部に導き入れるのである。傾斜面12で屈折し
て磁気光学素子1oの内部に導入された光は、外部磁界
(−1の作用によって−での偏光面が例えば時計方向に
回転しつつ、材料中を伝播するとする。伝播する光は、
反用嘆14で反射されながら、透過面13に達する。
子のとき前述の如く、傾斜面12の入射点から透過面1
3迄の多重反射を繰返した光路の全長が、大川した光の
偏光面を45度回転さけ8長さに設定されているので、
磁気光学素子1oを通過しlζ光L11は、その進行方
向に苅して時計方向に45度回転した偏光面をもつ直線
偏光となり、そのまま、前述の如く45度1頃いて配置
されている偏光子11を通過して光ファイバー5に達す
る。
光ファイバー5は、通常石英ガラスからなり、極めて細
いものであるから、その端面に無反射]−ディングを施
ずことが不可能で、そのため通常約4%程度の光が端面
で反射するとされている。このため、光ファイバー5の
端面゛C反開用た光L12は、同図Bに示すように、半
導体レーザー4の方に向かって逆行覆ることになる。
この反射光は1幅光子11を通って磁気光学素子10の
透過面13に入側する。そして磁気光学素子10の内部
において、外部磁界1」の作用を受1プで、光軸に対し
今度はその偏光面が及時d1回りに回転しつ゛つ、かつ
反射l1114で反射されながら伝播覆ることになる。
、偏光面が45度回転して傾斜面12に達した直線陽光
は、第2図への場合と比較したとき90度回転しており
、このため前記傾斜面12で反則して反射光1−13と
なる。かくして光ファイバー5で反射した戻り光は磁気
光学素子10の傾斜面12て反則されるため半導体レー
ザー4の方には殆んど戻らなくなる。このようにしで、
上記のような特定構造の磁気光学素子10と偏光子11
と相合ぜることにより、光アイツレ−′りを構成づるこ
とが出来るのである。
なお、第2図において、黒丸並びに小さな矢印は偏光方
向を模式的に示すものであり、黒丸(j入θJ面と垂直
な偏波を示し、光軸に垂直な小矢印は入用面内での(偏
波を、傾いた示矢印(す入q」面から傾いた偏波をそれ
ぞれ示している。
ところで、磁気光学(A料にJ51ブるファラデー回転
角(’、、’cm)は、光の波長の関数″Cあり、しか
も水弁2明では磁気光学素子の一端面が傾斜しているの
で光軸の入射位階をずらJ−ことによって光の波長が変
化した場合でも偏光面を45度回転させることができる
。このことは一種類の磁気光学素子を、別の波長の光ア
イソレータに応用することが出来ることを意味し、広帯
域化でき、また部品点数を低減できる魚におい−(も極
めて有効である。
上配実廁例は、磁気光学素子の傾斜面を半う9体し−リ
゛−の方に向けて配置した例であるが、逆に第3図に示
ずにうに、偏光子11を半導体レーザー4の方に向りる
ように配置してもよい。
その場合の光アイソレータとしての基本的な(IJ1成
並びに動作は第2図の場合、と同様であるのぐ、対応す
る部分には同一符号を付し、それらについでの記載は省
略する。
ところで、最近の半導体レーザーは、かなり偏光度の良
い直線1扇光を出力し、この直線【偏光に対しで垂直な
iε先の戻り光は、さIJど半導体レーザーに影響を与
えないと言われている。従って、光アイソレータにお(
プる光入射例の偏光子はさくよど消光比の良好なもので
なくてよい。
この柱な点を都1れば、レーザー光が磁気光学素子の1
頃斜而に入用してそこで偏光させるようにした構成は、
性能も低下させることなく極めて良好な結果がもたらさ
れる。
本発明は、上記のように構成した光アイソレータである
から、高面な園光子が111t−個あればJ、いので、
非allに安価に製作てさるし、また構造も1小めて簡
単で小型化、軽量化に適し、更には磁気光学素子の一端
面は傾♀z1面であるので無反射コートが不要であり製
作しやすいし、更に入用光と透過光の向きを90m変え
ることができ、かつ薄板II造のため光IC等にも適用
できるなと数々の優れた効果を炎しうるちのである。
【図面の簡単な説明】
第1図A、Bは従来技術の説明図、第2図A。 Bは本発明に係る光アーイソレータの一実IM!i例を
承り説明図、第3図(31伯の実施例を示づ一説明図で
ある。 1・・・第1の偏光子、2・・・ファラテー回転素子、
S・・・第2の偏光子、4・・・半導1本レーザー、5
・・・光ファイバー、10・・・磁気光学素子、′11
・・・(偏光子、12・・・傾斜面、13・・・透過面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、磁気光学(Δ利からなる)W板の一つの表面を光軸
    に罰してブリュースター角の余角だ(プlLi斜させた
    1頃斜面とし、該1頃斜面の一部と、それと平行な而と
    にそれぞれ反射膜を設りるとどちに、前記薄板の一端面
    を前記傾斜面に対してブリュースター角の余角となる如
    く1頃斜した透過面どじ、前記薄板に垂直な方向に印加
    される外部磁界の作用によって材料内で・多m反躬l−
    だ光がその偏光面を45度回転さけうる光路長をもつよ
    うにした磁気光学素子と、該磁気光学素子の前記透過面
    に対向づる如く配置される偏光子とを組合せたことを特
    徴とする光アイソレータ。
JP22844982A 1982-12-27 1982-12-27 光アイソレ−タ Granted JPS59119316A (ja)

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JP22844982A JPS59119316A (ja) 1982-12-27 1982-12-27 光アイソレ−タ

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JP22844982A JPS59119316A (ja) 1982-12-27 1982-12-27 光アイソレ−タ

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JPS6230608B2 JPS6230608B2 (ja) 1987-07-03

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5670519A (en) * 1979-11-15 1981-06-12 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Light isolator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5670519A (en) * 1979-11-15 1981-06-12 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Light isolator

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JPS6230608B2 (ja) 1987-07-03

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