JPH04149406A - 光アイソレータ - Google Patents

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） 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。

（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。

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（Ａ）に示すように同じ厚さの２枚
の複屈折結晶板８，９．４５度のファラデー回転角を有
する磁気光学材料１０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１１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１２．１３の間に配置され
る。

入射光は、光フアイバ１２側の第１の複屈折結晶板８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１０を通過した光の偏光方向が光フアイバ１３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１１で４５度回転されて、第２の複屈折結晶板
９に入射し、常光と異常光とが再び合成されて、両部光
とも光ファイバ１３へ入射する。

光ファイバ１３から出た逆方向の光は、第２の複屈折結
晶板９と旋光性結晶板１１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１０に入射すると、光フアイバ１３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８内に入射した常光と異常光とは分岐されたま
ま合成されず、順方向の入射軸とは異なる位置に光フア
イバ１２側に出射することになる。

光ファイバ１２から光ファイバ１３へ進む順方向の点Ｐ
Ｉ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４．Ｐ５における偏光方向の変化を
第２図（Ｂ）を参照して説明する。

なお、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、成分の中心Ｃ１゜Ｃ２をドツト
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８では垂直偏光方向の成
分Ｆｌが常光として直進し、水平偏光成分Ｆ２が異常光
として水平移動して出射するので、点Ｐ２に示すように
成分Ｆ２の中心Ｃ２が移動して、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８を出た光の成分は、磁気光学材料
１０を通過する際に、その偏光方向を光フアイバ１３側
から見て反時計方向に４５度回転させられるので、点Ｐ
３に示すように成分Ｆ１及び成分Ｆ２が４５度傾く。

さらに点Ｐ４に示すようにこれらの光の成分は、旋光性
結晶板１１に入射して、４５度回転するので、点Ｐ２に
おける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成分は、第２の複屈折結晶板９に入
射して、成分Ｆ１が水平移動し、成分Ｆ２が直進するの
で、点Ｐ５に示すように成分Ｆｌ。

Ｆ２の中心ＣＩ、Ｃ２が一致することなる。

また第２図（Ｃ）に示すように、逆方向の光の成分Ｆｌ
ａ、Ｆ２ａは、点Ｐ５．Ｐ４．Ｐ３に示すように順方向
の光と同様に点Ｐ３まで進む。そして点Ｐ２に示すよう
に成分Ｆｌａ、Ｆ２ａは、磁気光学材料】Ｏによって４
５度回転させられ、その後点Ｐ１において成分Ｐｌａと
成分Ｐ２ａは、その中心Ｃ１ａ、　　Ｃ２ａが入射軸０
から離れた所に位置する。

点Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４において、成分Ｆｌａの中心Ｃ１ａ
は中心軸０上に位置しており、このため逆方向の光が順
方向入射光の中心軸Ｏ上を第１の偏光屈折結晶板８に入
射するまで経過することになる。

（発明が解決しようとする課題） 上側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
光学材料とを１ユニツトとして、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の偏光屈
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。

（課題を解決するための手段） この発明の光アイソレータの特徴は、２つの光導波路間
に間隔を置いて設けられている平板状の第１の複屈折素
子及び第２の複屈折素子と、上記第１、第２の複屈折素
子の間にそれぞれが挿入されており、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の磁気光学材料及び第２の磁気光学材
料と、上記第１、第２の磁気光学材料の間に配置されて
いる平板状の第３の複屈折素子とを具備しているもので
ある。

この発明の他の特徴は、第３の複屈折素子の厚さは、第
１の複屈折素子の厚さの、／７倍であり、第１の複屈折
素子の厚さは第２の複屈折素子のそれと等しいことであ
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、平板状の複屈折結
晶１，２．３と磁気光学材料４，５とを組合せて構成し
たものである。これらの構成部材１〜５は２つの先導波
路である光ファイバ６．７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、光フアイバ６側
の第１の複屈折結晶１から第１の磁気光学材料４、第３
の複屈折結晶３、第２の磁気光学材料５及び第２の複屈
折結晶２の順である。複屈折結晶１〜３はルチルを用い
ており、第１、第２の複屈折結晶１．２をそれぞれ板厚
ｔとすると、第３の複屈折結晶３は板厚ｆ丁ｔとしてい
る。

第３の複屈折結晶３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１の偏光面に
対して、４５度回転させである。

第２の複屈折結晶２の偏光面は第３の複屈折結晶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、９０度回転させである。

第１、第２の磁気光学材料４，５は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。

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６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、その徒弟１の磁気光学材料４を通過して偏光方向が
光フアイバ７側から見て時計方向（右回り）に４５度回
転し、さらに第３の複屈折結晶３で水平移動されて、第
２の磁気光学材料５に入射して偏光方向が４５度回転さ
れて出射され、第２の複屈折結晶２内では、偏光方向が
４５度回転した（第１の複屈折結晶１からは９０度回転
した）常光と異常光とに分岐されていた光は再び合成さ
れて、両部光とも光ファイバ７へ入射する。

光ファイバ７から川た戻り（逆方向）の光は、第２の複
屈折結晶２を通過し、第２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５にて４５度回転さ
せられ、第３の複屈折結晶３を通過して水平移動して第
１の磁気光学材料４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
はそれぞれが中心軸０から大きく離れた位置を光フアイ
バ６側に進む。

ここで、光ファイバ６から光ファイバ７へ進む光の各点
Ｐｌ　、Ｐ２．Ｐａ、Ｐ４．Ｐ５．Ｐａにおける偏光方
向の変化を第１図（Ｂ）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（Ｃ）に
基づいて説明する。

なお、第２図（Ｂ）、（Ｃ）と対応するものについては
符号を一致させている。

入射光は、点ＰＩ、Ｐ２において、垂直偏光成分Ｆ１が
常光として第１の複屈折結晶１をまっすぐ進み、水平偏
光成分Ｆ２が異常光として水平移動するので、成分Ｆｌ
の中心ＣＩと成分Ｆ２の中心Ｃ２とは位置を異にする。

点Ｐ３に示すように、第１複屈折結晶１を出た光の成分
Ｆｌ、Ｆ２は、第１の磁気光学材料４において、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３の複数屈折結晶３に入射した
、成分Ｆ１は直進し、成分Ｆ２が水平移動する。

点Ｐ５に示すように第２の磁気光学材料５において、成
分Ｆｌ、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Ｐ６に示すように、
第２の複屈折結晶２に入射した成分Ｆ１及び成分Ｆ２の
中心ＣＩ、Ｃ２が中心軸Ｏ上で一致することになる。

また光ファイバ７から逆方向に出射する光の部方向の変
化は、下記のとおりである。

点Ｐ６．Ｐ５に示すように、逆方向の光は、第２の複屈
折結晶２を通過することにより成分Ｆ２ａの中心Ｃ２ａ
が移動する。

点Ｐ４に示すように、成分Ｆｌ、Ｆ２が第２の磁気光学
材料５に入射すると、４５度回転するので、その偏光方
向は順方向の成分Ｆｌａ、Ｆ２ａ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Ｐ３に示すように第３の複屈折結晶３に入射した成分
Ｆ２ａが直進し、成分Ｆｌａが水平移動するので、成分
Ｆｌａの中心Ｃ１ａが移動する。

点Ｐ２に示すように成分Ｆｌａ、Ｆ２ａは、第１の磁気
光学材料４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内で成分
Ｆｌａが直進し、成分Ｆ２ｇが水平移動するので、成分
Ｆ２ａの中心Ｃ２ａが移動する。

中心軸Ｏと逆方向の光の成分Ｆｌａ、Ｆ２ａとの関係を
説明すると、点Ｐ３から点Ｐ１に至るまで、成分Ｆｌａ
、Ｆ２ａ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Ｐ６〜Ｐ２
と比較して両成分Ｆｌａ、Ｆ２ａの中心Ｃ１ａ、Ｃ２ａ
と中心軸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、第１、第２の
複屈折素子の間に第１、第２の磁気光学材料を配置し、
第１、第２の磁気光学材間に第２の複屈折素子を設ける
ことにより、従来例に比較して部品点数が少なく性能の
高い光アイソレータを提供できる。また第２の複屈折素
子を通過した順方向出射光が中心軸上に位置するので、
先導波路との心合せが容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る説明図であって、光フアイバ７
側から見た図、 第２図は従来例を示す説明図であって、光フアイバ１３
側から見た図である。 １・・・第１の複屈折素子（第１の複屈折結晶）、２・
・・第２の複屈折素子（第２の複屈折結晶）、３・・・
第３の複屈折素子（第３の複屈折結晶）、４・・・第１
の磁気光学材料、 ５・・・第２の磁気光学材料、 ６．７・・・光導波路（光ファイバ）、Ｆｌ　、　　Ｆ
ｌａ、　　Ｆ２　、　　Ｆ２ｔｘ−・・成分、０・・・
中心軸。 以　　上 （Ａ） 第１図 （Ｂ） （Ｃ） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つの光導波路間に間隔を置いて設けられている平
   板状の第１の複屈折素子及び第２の複屈折素子と、 上記第１、第２の複屈折素子の間にそれぞれが挿入され
   ており、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の磁気光学材
   料及び第２の磁気光学材料と、 上記第１、第２の磁気光学材料の間に配置されている平
   板状の第３の複屈折素子と を具備することを特徴とする光アイソレータ。 ２、第３の複屈折素子の厚さは、第１の複屈折素子の厚
   さの√２倍であり、第１の複屈折素子の厚さは第２の複
   屈折素子のそれと等しいものであることを特徴とする請
   求項１記載の光アイソレータ。