JPH049287B2 - - Google Patents
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- JPH049287B2 JPH049287B2 JP56114047A JP11404781A JPH049287B2 JP H049287 B2 JPH049287 B2 JP H049287B2 JP 56114047 A JP56114047 A JP 56114047A JP 11404781 A JP11404781 A JP 11404781A JP H049287 B2 JPH049287 B2 JP H049287B2
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- JP
- Japan
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- wave
- cylinder
- optical
- circulator
- optical fiber
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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
- G02F1/095—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 in an optical waveguide structure
- G02F1/0955—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 in an optical waveguide structure used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は赤外光フアイバ線路を用いた光通信
に必要な光フアイバ結合光波サーキユレータに関
する。
に必要な光フアイバ結合光波サーキユレータに関
する。
光通信では波長が1.0ミクロンから1.6ミクロン
の範囲に低損失な伝送域をもつ光フアイバに上記
範囲に含まれるレーザ光線を伝送して大容量で長
距離の通信が実現できるとみられている。この光
通信を実現するにあたり、様々な回路部品が必要
であるが、なかでも双方向通信を完全に機能させ
るために、光波サーキユレータが不可欠である。
サーキユレータは一本の伝送線路を互いに反対方
向に伝わる送信用と受信用の２信号波を分離する
働きがある。そしてサーキユレータを応用するこ
とにより反射波などの妨害波の除去ができるの
で、光波の発生、増巾、変調、復調を円滑に行う
ことができる。しかし、現在のところ、実用に耐
える光波サーキユレータは実現されていない。
の範囲に低損失な伝送域をもつ光フアイバに上記
範囲に含まれるレーザ光線を伝送して大容量で長
距離の通信が実現できるとみられている。この光
通信を実現するにあたり、様々な回路部品が必要
であるが、なかでも双方向通信を完全に機能させ
るために、光波サーキユレータが不可欠である。
サーキユレータは一本の伝送線路を互いに反対方
向に伝わる送信用と受信用の２信号波を分離する
働きがある。そしてサーキユレータを応用するこ
とにより反射波などの妨害波の除去ができるの
で、光波の発生、増巾、変調、復調を円滑に行う
ことができる。しかし、現在のところ、実用に耐
える光波サーキユレータは実現されていない。
この発明の光波サーキユレータは一反射端面を
持つ光学磁性体円柱と光フアイバの３本及至数本
を他の一端面内に対称的に接続し結合させて構成
される。光学磁性体には偏倚用直流磁場下に比較
的に大きな磁気光学的異方性を持つ単結晶材が用
いられる。磁気光学的異方性を示す磁気光学的非
等方性分離因子はテンソル誘電率の対角要素εと
非対角要素ηの比η／εを用いるが、この値は、
マイクロ波帯での強磁性体が示すテンソル透磁率
からえるｋ／μの値に比して格段に小さい。そこ
で、これを利用するときには、波長よりも充分長
い伝送距離をとり、反射波と入射波との合成波が
望ましいパターンをつくるように端面を光学磁性
体円柱上に選択し、光フアイバを結合する。円柱
内には多くの伝送波モードが励振される。伝送波
モードを大別して表面近くに主エネルギの分布す
る表面波モードと中心部分に主要な分布を持つ体
積波モードになる。本発明では、特に円柱内の伝
送波モードの中で、体積波モードとの結合を強く
し、表面波モードとの結合を弱くするために、結
合光フアイバを光学磁性体円柱の一端断面内で行
い、光フアイバに単一モード伝送を行う光フアイ
バを用いる。これにより、多重モード伝送用光フ
アイバを用いた場合よりも光学磁性体円柱内の伝
送波モード数を少なくでき、サーキユレータ動作
の安定化と広帯域化が期待できる。
持つ光学磁性体円柱と光フアイバの３本及至数本
を他の一端面内に対称的に接続し結合させて構成
される。光学磁性体には偏倚用直流磁場下に比較
的に大きな磁気光学的異方性を持つ単結晶材が用
いられる。磁気光学的異方性を示す磁気光学的非
等方性分離因子はテンソル誘電率の対角要素εと
非対角要素ηの比η／εを用いるが、この値は、
マイクロ波帯での強磁性体が示すテンソル透磁率
からえるｋ／μの値に比して格段に小さい。そこ
で、これを利用するときには、波長よりも充分長
い伝送距離をとり、反射波と入射波との合成波が
望ましいパターンをつくるように端面を光学磁性
体円柱上に選択し、光フアイバを結合する。円柱
内には多くの伝送波モードが励振される。伝送波
モードを大別して表面近くに主エネルギの分布す
る表面波モードと中心部分に主要な分布を持つ体
積波モードになる。本発明では、特に円柱内の伝
送波モードの中で、体積波モードとの結合を強く
し、表面波モードとの結合を弱くするために、結
合光フアイバを光学磁性体円柱の一端断面内で行
い、光フアイバに単一モード伝送を行う光フアイ
バを用いる。これにより、多重モード伝送用光フ
アイバを用いた場合よりも光学磁性体円柱内の伝
送波モード数を少なくでき、サーキユレータ動作
の安定化と広帯域化が期待できる。
光フアイバを光学磁性体円柱に結合する方法に
は構造が繊細になるので、機械工作や組立、また
その調整に便利なものが望まれる。このような見
地から先に出願した特願昭54−81180号「フアラ
デイ効果を応用した進行波結合形光波およびミリ
波サーキユレータ」の結合方法によるよりも、結
合光フアイバを光学磁性体円柱の一端断面内に、
かつ中心軸に対して回転対称形に配設して結合す
る方法が有利である。こうすることにより体積波
モードとの結合を強める構成ができて、表面波を
用いる方法よりも動作に利用されない無効な光波
電力を減少させて、単一モード伝送用光フアイバ
に適合する高能率な光波サーキユレータが実現で
きる。この発明の光波サーキユレータの構造およ
び構成上の特徴についてつぎのようなことが言え
る。
は構造が繊細になるので、機械工作や組立、また
その調整に便利なものが望まれる。このような見
地から先に出願した特願昭54−81180号「フアラ
デイ効果を応用した進行波結合形光波およびミリ
波サーキユレータ」の結合方法によるよりも、結
合光フアイバを光学磁性体円柱の一端断面内に、
かつ中心軸に対して回転対称形に配設して結合す
る方法が有利である。こうすることにより体積波
モードとの結合を強める構成ができて、表面波を
用いる方法よりも動作に利用されない無効な光波
電力を減少させて、単一モード伝送用光フアイバ
に適合する高能率な光波サーキユレータが実現で
きる。この発明の光波サーキユレータの構造およ
び構成上の特徴についてつぎのようなことが言え
る。
１ 光学磁性体円柱内にできる伝送波の中の表面
波モードよりも体積波モードを利用するので、
マイクロ波の波動理論的なサーキユレータの動
作理論を光学磁性体円柱断面内で応用できる。
そのため構造的に偏光依存性のないものとな
る。
波モードよりも体積波モードを利用するので、
マイクロ波の波動理論的なサーキユレータの動
作理論を光学磁性体円柱断面内で応用できる。
そのため構造的に偏光依存性のないものとな
る。
２ 結合光フアイバを直接接触させるために、素
子数が少なく、製作と調整上で便利である。
子数が少なく、製作と調整上で便利である。
３ 上記(1)に述べた動作理論を支えるために、微
細な光学磁性体円柱を作り、使用することが必
要である。
細な光学磁性体円柱を作り、使用することが必
要である。
以下、この発明を添付図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図ａ，ｂはこの発明の基本構成を示すもの
である。
である。
光学磁性体円柱１０は光フアイバ通信に用いる
1.1から1.6ミクロンの赤外光波領域で透過率の高
い鉄イツトリウムガーネツトの単結晶材（以下
YIGと記す）を加工したもので、端面１３や外周
面１３′は鏡面研磨して特に端面１３には反射膜
を付したものである。このYIG円柱の他端の断面
１４は１３と同様に鏡面研磨したもので、この面
上に回転対称に設けた開口１１，１１′，１１″は
第１図ｂに示したように光フアイバ１２，１２′，
１２″に結合する。端面１４の光フアイバとの接
触面以外の部分や円周面は適当にコーテイングを
施して漏洩光波を防ぐ。
1.1から1.6ミクロンの赤外光波領域で透過率の高
い鉄イツトリウムガーネツトの単結晶材（以下
YIGと記す）を加工したもので、端面１３や外周
面１３′は鏡面研磨して特に端面１３には反射膜
を付したものである。このYIG円柱の他端の断面
１４は１３と同様に鏡面研磨したもので、この面
上に回転対称に設けた開口１１，１１′，１１″は
第１図ｂに示したように光フアイバ１２，１２′，
１２″に結合する。端面１４の光フアイバとの接
触面以外の部分や円周面は適当にコーテイングを
施して漏洩光波を防ぐ。
入射信号光波はフアイバ結合面を通してYIG円
柱内に入射して、YIG円柱内に左右廻転成分を持
つ軸方向伝送波を励振する。YIG円柱の端面内に
光フアイバと結合するためにYIG円柱内伝送波は
表面に近い領域にできる表面波よりも円柱内全体
に広く分布した体積波の成分を多く含む。この伝
送波は端面１３，１４の間を１往復または複数回
往復して、その間に左右回転波成分は端面１４上
に合成波を形成する。最低次の合成波は８字形の
双極形をなす。YIG円柱に偏倚直流磁場が軸に平
行に与えられると、双極形合成波は破線から実線
方向に廻転する。その結果、光フアイバ１２の入
射光波は開口１１′を通つて光フアイバ１２′に出
力し、矢印方向のサーキユレータ動作が実現され
る。同様の動作が光フアイバ１２′→１２″，１
２″→１２に順次実現できる。
柱内に入射して、YIG円柱内に左右廻転成分を持
つ軸方向伝送波を励振する。YIG円柱の端面内に
光フアイバと結合するためにYIG円柱内伝送波は
表面に近い領域にできる表面波よりも円柱内全体
に広く分布した体積波の成分を多く含む。この伝
送波は端面１３，１４の間を１往復または複数回
往復して、その間に左右回転波成分は端面１４上
に合成波を形成する。最低次の合成波は８字形の
双極形をなす。YIG円柱に偏倚直流磁場が軸に平
行に与えられると、双極形合成波は破線から実線
方向に廻転する。その結果、光フアイバ１２の入
射光波は開口１１′を通つて光フアイバ１２′に出
力し、矢印方向のサーキユレータ動作が実現され
る。同様の動作が光フアイバ１２′→１２″，１
２″→１２に順次実現できる。
このサーキユレータ動作を実現するのに必要な
合成波の断面内パターンは双極形に限定されず、
４重極のものを含めてもいくつかあり、サーキユ
レータ動作にそれぞれ利用できて、多周波数動作
が可能である。これに影響する構造因子はYIG円
柱の長さと半径、偏倚磁場強度、光フアイバと
YIG円柱との断面比と結合用開口の位置、光波波
長である。サーキユレータ動作を高能率、安定な
ものにするためには、YIG円柱の寸法を主として
光フアイバのそれに比較して近い値の適切なもの
となるように選定しなければならない。
合成波の断面内パターンは双極形に限定されず、
４重極のものを含めてもいくつかあり、サーキユ
レータ動作にそれぞれ利用できて、多周波数動作
が可能である。これに影響する構造因子はYIG円
柱の長さと半径、偏倚磁場強度、光フアイバと
YIG円柱との断面比と結合用開口の位置、光波波
長である。サーキユレータ動作を高能率、安定な
ものにするためには、YIG円柱の寸法を主として
光フアイバのそれに比較して近い値の適切なもの
となるように選定しなければならない。
光フアイバとYIG円柱との結合は困難な技術の
一つである。これをある程度容易にする方法は第
２図に示すように、YIG円柱の開口１１，１１′，
１１″と光フアイバ１２，１２′，１２″の間に連
接用の円柱レンズ１６，１６′，１６″を介在させ
るものである。これにより、広がつた断面内の合
成波を繊細な光フアイバに効率よく結合できるの
で、特性の改善がえられる。
一つである。これをある程度容易にする方法は第
２図に示すように、YIG円柱の開口１１，１１′，
１１″と光フアイバ１２，１２′，１２″の間に連
接用の円柱レンズ１６，１６′，１６″を介在させ
るものである。これにより、広がつた断面内の合
成波を繊細な光フアイバに効率よく結合できるの
で、特性の改善がえられる。
本発明の光波サーキユレータについて、３本の
光フアイバを用いた場合の例について以上説明し
たように、この発明によれば、光学磁性体円柱内
の体積波モードの伝送波を用いて、構造的に小形
で、素子数の少い構成をとり、高能率で安定な光
波サーキユレータを実現でき、単一モード光フア
イバ線路を用いた光通信に適合した特性および形
態をもつ光波サーキユレータを提供できる。上記
の考えは４本以上の光フアイバを用いる場合にも
応用できる。
光フアイバを用いた場合の例について以上説明し
たように、この発明によれば、光学磁性体円柱内
の体積波モードの伝送波を用いて、構造的に小形
で、素子数の少い構成をとり、高能率で安定な光
波サーキユレータを実現でき、単一モード光フア
イバ線路を用いた光通信に適合した特性および形
態をもつ光波サーキユレータを提供できる。上記
の考えは４本以上の光フアイバを用いる場合にも
応用できる。
第１図ａ，ｂはこの発明の光波サーキユレータ
の構造と簡単な動作を説明するために示した図
で、第１図ａは側面図で、第１図ｂは軸方向から
みた一断面図で、偏倚磁場がある場合とない場合
に分けて結合した光フアイバ１１がYIG円柱内に
つくる伝送波の断面内左右回転波の最低次の合成
波パターンを示す物理像を描いたもの。第２図は
第１図に示した構成で、YIG円柱と光フアイバの
間に円柱レンズを介在させた構成図。 １０……光学磁性体円柱、１１，１１′，１
１″……結合光フアイバ、１２……反射端面、１
２′……側面、１３……鏡面研磨面、１４，１
４′，１４″……円柱レンズ、１５……有機接着
材。
の構造と簡単な動作を説明するために示した図
で、第１図ａは側面図で、第１図ｂは軸方向から
みた一断面図で、偏倚磁場がある場合とない場合
に分けて結合した光フアイバ１１がYIG円柱内に
つくる伝送波の断面内左右回転波の最低次の合成
波パターンを示す物理像を描いたもの。第２図は
第１図に示した構成で、YIG円柱と光フアイバの
間に円柱レンズを介在させた構成図。 １０……光学磁性体円柱、１１，１１′，１
１″……結合光フアイバ、１２……反射端面、１
２′……側面、１３……鏡面研磨面、１４，１
４′，１４″……円柱レンズ、１５……有機接着
材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一端面に回転対象に少なくとも３つの開口を
形成するとともに、周面を鏡面加工し、かつ他端
面を鏡面にし、軸方向に与えられた偏倚用磁場下
においてフアラデイ効果を示す光学的異方性磁性
体円柱と、 前記光学的異方性磁性体円柱の開口に端面結合
され、信号波を伝送する少なくとも３本の単一モ
ード光フアイバと を具備し、前記光学的異方性磁性体円柱内に励振
された体積波モードを利用してサーキユレシヨン
動作を行わせることを特徴とする光波サーキユレ
ータ。 ２ 前記端面結合は、シリンダレンズを介して行
われることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光波サーキユレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11404781A JPS5814820A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | 光学磁性体円柱と光フアイバで構成した光波サ−キユレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11404781A JPS5814820A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | 光学磁性体円柱と光フアイバで構成した光波サ−キユレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814820A JPS5814820A (ja) | 1983-01-27 |
| JPH049287B2 true JPH049287B2 (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=14627697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11404781A Granted JPS5814820A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | 光学磁性体円柱と光フアイバで構成した光波サ−キユレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814820A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2229959A1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-10-07 | Jds Fitel Inc. | Optical circulator |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54146643A (en) * | 1978-05-08 | 1979-11-16 | Mitsubishi Electric Corp | Photo-circuit element |
| JPS565522A (en) * | 1979-06-27 | 1981-01-21 | Tsukasa Nagao | Progressive wave coupling type light wave and millimeter wave circulator applying faraday effect |
-
1981
- 1981-07-21 JP JP11404781A patent/JPS5814820A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5814820A (ja) | 1983-01-27 |
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