JPS6317426A - 光アイソレ−タ - Google Patents

光アイソレ−タ

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JPS6317426A
JPS6317426A JP61162271A JP16227186A JPS6317426A JP S6317426 A JPS6317426 A JP S6317426A JP 61162271 A JP61162271 A JP 61162271A JP 16227186 A JP16227186 A JP 16227186A JP S6317426 A JPS6317426 A JP S6317426A
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JP
Japan
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optical isolator
optical
wavelength
isolator
light
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JP61162271A
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English (en)
Inventor
Nobutaka Watanabe
渡辺　信孝
Yuichi Odagiri
小田切　雄一
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信や光情報処理に使用される元アイソレー
タに関する。
〔従来の技術〕
光アイソレータは、磁気光学効果の一つであるファラデ
ー効果を利用した装置で、光ファイバ端等から発振器（
光源）側に戻ろうとする光を遮断し、レーザ光の発振を
安定化させるために用いられるものである。
第３図は従来の元アイソレータの碑造を表わしたもので
おる。光アイソレータ１の円筒状の永久磁石２の円柱状
の中空部３には、これに嵌合する形状の円柱状の磁気光
学索子４が配置されている。
磁気光学素子４の一方の面には偏光子５が、また　　−
他方の面には検光子６がそれぞれ接着されている。
この光アイソレータｌでは、レーザダイオード７から出
力されるレーザ光を偏光子５で受は偏光面と一致した偏
光成分のみを選択的に通過させる。
磁気光学素子４はこの偏光成分を受は偏光面を４５９回
転させる。これは永久磁石２によって生じた磁界による
ファラデー効果を利用したものである。
検光子６の偏光面は偏光子５のそれに対して４５度傾け
られているので、磁気光学素子４から出射されるレーザ
光はそのまま検光子６を通過し、光ファイバ８に入射す
る。
一方、元ファイバ８の入射端あるいはファイバの出射端
等から反射されて光アイソレータｌに戻ってきた光のう
ち、検光子６の偏光面と一致した偏光成分のみが磁気光
学素子４までとどき、さらに偏光面を４５度回転させる
。回転後の偏光面は偏光子５の偏光面に対して９０度の
角度になるので、磁気光学素子４を逆方向に通過した光
は偏光子５を通過することができない。すなわち、反射
により尤ファイバ８１１ＩＩから戻った光は、レーザダ
イオードに入射することができない。
このように、光アイソレータｌは光フアイバ８側から戻
ってくる元を遮断する役割を果たすものであるが、実際
の使用状態では同罪温度の変化によるファラデー回転角
の変化が起こるので、光ファイバ８から戻った反射光が
偏光子５の偏光面に対して完全に９０度にはならず、数
置程度の角度ずれを生じることになる。このため、元フ
ァイバ８から戻った反射光の一部が偏光子５を通してレ
ーザダイオード中に再注入されることになり、レーザダ
イオードの発振特性の変化を引き起こす。
このようなアイソレージ１ン特性の劣化を防ぐ方法とし
て、同一の元アイソレータを２段縦続接続することによ
シ、高アイソレージ１ン化を計った例が報告されている
（昭和５９年度　電子通信学会、光・電波部門全国大会
予稿集３５５、福島、他による論文「単一モードファイ
バ用アイソレータのアイソレージ１ン特性の向上」参照
）。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した同一特性のアイソレータを２段縦続した光アイ
ソレータでは、単体の場合に比較してアイソレージ１ン
特性の改善にはなるが、磁気光学素子のファラデー回転
角の温度依存性が実効的に２倍になって見えるため、縦
続接続して高アイソレージコン化を計っても広い温度範
囲において所要のアイソレーシヨンを確保できないとい
う欠点がおる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の元アイソレータは、使用波長λ０の光学系に使
用される光アイソレータにおいて、使用波長λ０よりも
短波長の光に対し偏波方向が４５度回転する第１の光ア
イソレータと、使用波長λ０よりも長波長の光に対し偏
波方向が４５度回転する第２の光アイソレータとが、互
いに偏波方向をほぼ一致させるように縦続に配置される
。この第１の光アイソレータと第２の光アイソレータは
それぞれ円筒状の永久磁石の中空部内に、その中心軸方
向に順に偏光子、磁気光学素子および検光子とを配置す
ることによシ構成される。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図で、永久磁石９
．１３のみを断面図で示している。
図において、第１の光アイソレータ１９は偏光子１０と
、検光子１１と、円筒状永久磁石９と。
波長λｔ（＝１２５０ｎｍ）でファラデー回転角４５度
を生ずる磁気光学索子１２とから構成され、それぞれの
素子１０，１１．１２は永久磁石の中心軸方向に一列に
配置されている。また第２の光アイソレータ２０は波長
λｚ（＝１３７０ｎｍ）でファラデー回転角４５度を生
ずる磁気光学素子１６と、偏光子１４と、検光子１５と
、円筒状永久磁石１３とから構成され、第１の光アイソ
レータ１９と同一軸上に縦続配置される。この場合、第
１の光アイソレータ１９の検光子１１の偏光面と第２の
光アイソレータ２０の偏光子１４の偏光面とは一致する
ように配置される。本実施例では、使用波長λ０を１３
１０ｎｍとした。また偏光子１０．１４と検光子１１．
１５としては、ローシ冒ンプリズムを用い、磁気光学素
子１２．１６としては、液相エピタキシャル成長させた
ビスマス置換ガドリクム鉄ガーネット（（ＧｄＢｉ）３
　（ＦｅＡＩＧａ）Ｓ０１２）を使用し、（ＧｄＢ　ｉ
　）　ｓ　（ＦｅＡｊ！Ｇａ　）　ｓ　０１ｘの膜厚を
それぞれ使用波長λ０から±５　Ｑｎｍずれた波長λ１
．λ２で７アラブー回転角が４５度になるようにした。
本実施例では、λ１．λ２で所要アイソレーシヨン４０
ｄＢを確保し、かつ、温度特性が最良になるように設定
した。
さて、このように縦続配置した光アイソレータに、光フ
ァイバ１８からの反射光が戻った場合、反射光のうち第
２の光アイソレータ２０の検光子１５の偏光面に一致し
た成分のみが検光子１５を透過し、磁気光学素子１６で
４５度偏光面が回転した後、偏光子１４を透過して第１
の光アイソレータ１９の検光子１１へ出射される。この
とき、第１の光アイソレータ１９の検光子１１の偏光面
は第２の光アイソレータ２０の偏光子１４の偏光面と一
致するように設置されているため、第１の光アイソレー
タ１９で受けた反射光は、磁気光学素子１２でさらに４
５度回転した後、偏光子１０に致る。この時、反射光の
偏光面は偏光子１０の偏光面と９０度回転した位置にな
るので、反射光は偏光子１０で遮断され、レーザダイオ
ード１７には達しない。
さて、上述のように縦続配置した光アイソレータの温度
特性の改善効果は次のようになる。
一般に、光アイソレータのアイソレーションエｓは、（
１）式によって表わされる。
ＩＢ＝−Ｉ　Ｑ　ｌｏｇ　（ｓｉｎ”Δθ’）　（ｄＢ
）　　・・−・・（１）△θ；ファラデー回転角の４５
度からのズレまた、磁気光学素子のファラデー回転角の
温度依存性は、（２）式で表わされる。
Δθ＝Ｐ・Δλ＋ｑ・ΔＴ　　　　　・・・・・・　（
２）Ｐ；単位波長轟９のファラデー回転角の変動量ｑ；
単位温度当りのファラデー回転角の変動量Δλ；使用波
長λ０からのずれ ΔＴ；室温（２５℃）からのずれ 本発明の実施例の光アイソレータは、使用波長λＧに対
してΔλ１；λ！−λ０．Δλ２＝λ２−λＧ（λ２〉
λ０〉λｌ）だけ波長がずれたところでファラデー回転
角が４５度になるように設定されるので、縦続した場合
のアイソレージ冒ンエｓは次のようにｐｂされる。
Ｉｇ　＝−１０ｌｏｇ　（ｓｉｎ”Δθ１）−１０１ｏ
ｇ（ｓｉｎ”Ｊ２）・・・・・・　（３） Δθ１＝１）Δλｔ＋ＱΔＴ　　　　叫・・（４）Δθ
２＝ｐΔλ２＋ｑΔＴ　　　　　・・・・・・　（５）
（ＧｄＢｉ）３　（ＦｅＡＩＧａ）Ｓ　０１２の磁気光
学素子１２．１６を使用した光アイソレータの温度特性
を第２図に示す。第２図において、実＃ａは本実施例Ｏ
ｆアインレータを単体で用いた時のアイソレージ冒ンの
温度特性、破？Ｍｂはλ１−λ２−λ０とした場合、す
なわち、同一の光アイソレータを単に縦続した場合のア
イソレーシヨンの温度特性である。一点＠線Ｃは、本実
施例による光アイソレータ、すなわち使用波長λｏ（１
３１０ｎｍ）に対して±５Ｑｎｍずれた波長（λ１．λ
２）でファラデー回転角が４５贋になるようにした光ア
イソレータを縦続した場合のアイソレージ鵞ンエｓの温
度特性である。レーザダイオードに対する反射光の影響
は、レーザダイオードの種類、結合回路の損失等で異な
るが、光通信用の用途については通常３０ｄＢ以上のア
イソレージせンが必要とされ、用途によってはさらに高
いアイソレージ冒ンが必要とされる。
本実施例では第２図に示すように、アイソレージｌノ４
０ｄＢ程度において同一の光アイソレータを単に縦続し
た場合（第２図破線ｂ）よりも３０％程度温度特性が改
善する。
本発明は、以上の代表釣力実施例の他にいくつかの変形
が考えられる。たとえば、上述の実施例では偏光子と検
光子を有する第１の元アイソレータ１９と第２の光アイ
ソレータ２０を縦続に配置する構成としたが、第１の光
アイソレータ１９の検光子１１を除いて第２の光アイソ
レータ２０の偏光子１４で、第１の光アイソレータ１９
の検光子を代用させるような構成としてもよい。この場
合、機能的には本実施例と何ら異なるところはないが、
厚さの低減という点では極めて有利である。
また、偏光子、検光子として本実施例ではローン１ンプ
リズムを用いたが、低価格化という点では方解石、ルチ
ル等の複屈折性を示す材料を用いて構成してもよい。ロ
ーシ目ンプリズムを偏光子。
検光子として用いる場合は、第１の光アイソレータ１９
の検光子１１と第２の光アイソレータ２０の偏光子１４
を除いた簡単な構成としてもよい。
また、元アイソレータをレーザダイオードと元ファイバ
との間に配置した光子ジェールの場合、レーザダイオー
ドの出力光が一般に直線偏光であることに着目して第１
の光アイソレータ１９の偏光子１０を除いた構成として
もよい。この場合、反射光はＴＭモードに対応する直線
偏光としてレーザダイオードに再注入することになるが
、レーザダイオードの共振器内ではＴＥモードの光で占
められているため、何ら影響を受けることがない。
また永久磁石についても、本実施例のように第１゜第２
の光アイソレータに分割して配置する場合以外に、一体
化する構成としてもよい。
また、ファラデー回転子として、　　（ＧａＢｉ）３（
ＦｅＡＩＧａ）５０１２を使用する場合に限定したが、
他の磁性体薄膜あるいはＹＩＧを用いる構成としてもよ
い。また１本実施例では使用波長λ０を１３１０ｎｍと
したが、本発明による光アイソレータは上記波長に限定
されるものではなく、１３１０ｎｍ±６Ｑｎｍ、１５５
０ｎｍ±６０ｎｍｌるいは他の使用波帯においても有効
であることは言うまでもない。この場合、使用波長λ０
に対して、本実施例のように、λ１．λ２の設定をする
ことになる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によればアイソレーションの
温度特性が良好な光アイソレータが得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図は本発明
の実施例と従来例のアイソレーションの温度特性を示す
図、第３図は従来の光アイソレータの構成を示す平面図
である。 ２．９．１３・・・・・・永久磁石、５，１０，１４・
・・・・・偏光子、６，１１．１５・・・・・・検光子
、４，１２．１６・・・・・・磁気元学累子、１７・・
・・・・レーザダイオード、１８゜８・・・・・・光フ
ァイバ。 メー゛。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋ン　。 昭和　　年　　月　　日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）波長λ＿０の光を伝送する光路上に配置される光
    アイソレータにおいて、前記波長λ＿０よりも短波長の
    光に対し偏波方向が４５度回転する第１の光アイソレー
    タと、前記波長λ＿０よりも長波長の光に対し偏波方向
    が４５度回転する第２の光アイソレータとが、互いに偏
    波方向をほぼ一致させるように縦続配置されることを特
    徴とする光アイソレータ。
  2. （２）前記第１の光アイソレータと第２の光アイソレー
    タは、それぞれ円筒状永久磁石と、前記永久磁石の中空
    部内の中心軸方向に順に配置された偏光子、磁気光学素
    子および検光子とを有する特許請求の範囲第１項記載の
    光アイソレータ。
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