JPH05297321A - 無偏波分散型光アイソレータ - Google Patents

無偏波分散型光アイソレータ

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JPH05297321A
JPH05297321A JP4126763A JP12676392A JPH05297321A JP H05297321 A JPH05297321 A JP H05297321A JP 4126763 A JP4126763 A JP 4126763A JP 12676392 A JP12676392 A JP 12676392A JP H05297321 A JPH05297321 A JP H05297321A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏波分散を抑え、光信号の崩れ・乱れを最小
限にし、それによって遠距離・高速光通信で正確な情報
伝達を可能とする。 【構成】 入射側及び出射側ファイバーコリメータ１
０，２０の間に、非相反部３０と平行平板形複屈折板４
０を配設する。非相反部は、筒状の永久磁石３２内に磁
気光学素子３４を収容した４５度ファラデー回転子の両
側に、楔形複屈折板３６，３８を配設した構造である。
平行平板形複屈折板とそれに隣り合う楔形複屈折板の光
学軸は９０度ずれている。複屈折板の材料としては例え
ばルチル単結晶を用いる。平行平板形複屈折板の厚み
は、両楔形複屈折板の厚みの和に等しくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、楔形複屈折板を用いた
非相反部の両側にファィバーコリメータを配設した偏波
無依存型光アイソレータに関するものである。更に詳し
く述べると、偏波無依存型光アイソレータの非相反部と
一方のファイバーコリメータとの間に平行平板形複屈折
板を挿入することにより、楔形複屈折板で生じる常光と
異常光の光線速度差を打ち消すようにした無偏波分散型
光アイソレータに関するものである。この光アイソレー
タは、特に遠距離・高速光通信で有用である。
【０００２】
【従来の技術】光アイソレータは周知のように、一方向
への光の通過は許容するが逆方向への光の通過は阻止す
る機能をもつ非可逆光デバイスであり、光ファイバー通
信システム等において光部品からの反射戻り光を防ぐた
めに数多く使用されている。
【０００３】現在実用化されている光ファイバー通信シ
ステムは、送信側では光の強度を変調して情報を送り出
し、受信側では光直接検波により光信号の強度を検知し
て情報を復調する方式が採られている。そこで、例えば
海底光ケーブルのような遠距離光通信では、光ケーブル
の途中に多数の光ファイバー増幅器を組み込むことで光
信号を直接増幅して伝送することが検討されている。そ
のような場合には、数十個ないし百数十個もの光アイソ
レータを組み込む必要がある。
【０００４】光アイソレータには種々の形式が開発され
ているが、上記のような光ケーブルに組み込むのに好適
なものとしては、非相反部の両側に入射側及び出射側の
ファィバーコリメータを配置した偏波面に依存しない形
式がある（特公昭61-58809号公報参照）。ここで非相反
部は、４５度ファラデー回転子を２枚の楔形複屈折板で
挾み結合一体化したものである。両楔形複屈折板は、そ
れらの光学軸を４５度ずらせて配置する。
【０００５】順方向において、入射側ファイバーコリメ
ータからの平行入力光は、非相反部の第１の楔形複屈折
板によって常光と異常光に分離するが、ファラデー回転
子により偏光面が４５度回転し、第２の楔形複屈折板に
よりそれぞれ平行光となるため、出射側ファイバーコリ
メータに結合する。逆方向では、反射戻り光も第２の楔
形複屈折板によって常光と異常光に分離し、ファラデー
回転子の非相反性によって偏光面が−４５度回転する。
分離光は第１の楔形複屈折板において常光は異常光に、
異常光は常光に変換するため、第１の楔形複屈折板を通
過した後は平行光とならずに広がり、入射側ファイバー
コリメータには結合しない。このようにして、一方向
（順方向）への光の通過はほぼ１００％許容するが、逆
方向への光の通過は阻止することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような光アイソ
レータによる順方向の光信号伝送においては、非相反部
で常光と異常光に分離し、且つそれぞれの光線速度が異
なるため、光信号伝達にずれが生じる。このずれは、楔
形複屈折板として例えばルチル単結晶を使用し、その光
路通過部の厚みが０．５mm程度である場合、時間差にし
て約０．８５ピコ秒程度である。出射側ファイバーコリ
メータでは、常光と異常光が合成されるから、そのずれ
の分だけ光信号波形に乱れ（光パルスの幅の広がり）が
生じることになる。
【０００７】この常光と異常光との光線速度差（偏波分
散）に起因する光信号伝達時間のずれは、単一の光アイ
ソレータではかなり小さい。事実、現在行われている
２．５Ｇbit/s 程度の光通信速度ではあまり問題となっ
ていない。しかし前記のように遠距離光通信（例えば海
底光ケーブルによる光通信）システムでは、数十個〜百
数十個の光アイソレータが組み込まれるため光信号波形
の乱れが甚だしくなり、それを高速（例えば１０Ｇbit/
s 以上）で動作させる場合には、正確な情報伝達が困難
となる。
【０００８】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、偏波分散を抑え、光信号の崩れ・乱れを
最小限とし、それによって遠距離・高速光通信において
正確な情報伝達が可能となるような偏波無依存型の光ア
イソレータを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、４５度ファラ
デー回転子の両側にそれぞれ楔形複屈折板を配設した非
相反部と、その両側に位置するファイバーコリメータを
具備している偏波無依存型の光アイソレータである。本
発明の特徴は、このような光アイソレータにおいて、非
相反部と一方のファイバーコリメータとの間に平行平板
形複屈折板を挿入し、該平行平板形複屈折板とそれに隣
り合う楔形複屈折板の光学軸を９０度ずらせて固定し無
偏波分散型とした点にある。
【００１０】楔形複屈折板及び平行平板形複屈折板の材
料としては、例えばルチル単結晶がある。平行平板形複
屈折板の厚さは、両楔形複屈折板の光路通過部の厚みの
和にほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。平行
平板形複屈折板は、非相反部のどちらの側に設けてもよ
い。
【００１１】
【作用】光が順方向に入射する場合、非相反部では常光
と異常光に分離し、両楔形複屈折板を通過する。楔形複
屈折板では常光と異常光の屈折率が異なるため、出射光
には光線速度差が生じる。非相反部の出射側に、光学軸
が９０度ずれた平行平板形複屈折板が存在すると、それ
によって常光は異常光に、また異常光は常光に変換さ
れ、その平行平板形複屈折板を通過する。そのため光線
速度差は打ち消されて、偏波分散の無い常光と異常光が
平行に出射することになる。また非相反部の入射側に平
行平板形複屈折板を配置した場合は、それによって常光
と異常光に分離して光線速度差が生じ、それが非相反部
で打ち消されて、結局、偏波分散の無い常光と異常光が
平行に出射することになる。平行平板形複屈折板の厚さ
が非相反部の両楔形複屈折板の光路通過部の厚みの和に
ほぼ等しくなるように設定されていれば、ほぼ完全に偏
波分散を無くすことができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明に係る無偏波分散型光アイソレ
ータの一実施例を示す断面図である。この光アイソレー
タは、入射側ファイバーコリメータ１０と出射側ファイ
バーコリメータ２０の間に、非相反部３０と平行平板形
複屈折板４０を配置して筐体５０に収容固定した構造で
ある。ここでは平行平板形複屈折板４０は非相反部３０
の出射側に設けている。入射側及び出射側ファイバーコ
リメータ１０，２０はほぼ同一であり、球レンズ１２，
２２と、光ファイバー１４，２４を接続したフェルール
１６，２６とを金属製スリーブ１８，２８内に収容した
構造である。非相反部３０は、円筒状の永久磁石３２内
に磁気光学素子３４を収容したファラデー回転子の両側
に、２枚の楔形複屈折板３６，３８を配置した構造であ
る。ここで磁気光学素子３４は例えばイットリウム鉄ガ
ーネット単結晶からなる。楔形複屈折板３６，３８は例
えばルチル単結晶からなり、光学軸が入射光線に対して
垂直な面内にあるように傾斜を付けて切り出してある。
平行平板形複屈折板４０も例えばルチル単結晶からな
り、光学軸が入射光線に対して垂直な面内にあるように
切り出してある。その厚さは、両楔形複屈折板の光路通
過部の厚みの和にほぼ等しい。
【００１３】両楔形複屈折板３６，３８及び平行平板形
複屈折板４０の各光学軸の関係を図２に示す。両楔形複
屈折板３６，３８は、それぞれ厚肉部と薄肉部とが相対
向するように配置され、両楔形複屈折板３６，３８の光
学軸は互いに４５度ずれている。そして平行平板形複屈
折板４０と楔形複屈折板３８の光学軸は互いに９０度ず
れている。図２では順方向（破線矢印の方向）で見たと
き、入射側の楔形複屈折板３６の光学軸はＹ軸に対して
時計回りに２２．５度傾いた位置にあり、出射側の楔形
複屈折板３８の光学軸はＹ軸に対して反時計回りに２
２．５度傾いた位置にある。それ故、両者は互いに４５
度ずれている。そして平行平板形複屈折板４０の光学軸
は、Ｘ軸に対して反時計回りに２２．５度傾いており、
それ故、出射側の楔形複屈折板３８の光学軸に対して９
０度ずれていることになる。
【００１４】組み立て手順は次のようにする。先ず入射
側及び出射側ファイバーコリメータ１０，２０を製作
し、非相反部３０を製作する。次に平行平板形複屈折板
４０の光学軸が９０度ずれるように調整する。この調整
は、非相反部に直線偏光を通すことによって容易に行え
る。そして両ファイバーコリメータを設けて光路調整を
行う。
【００１５】この光アイソレータの動作は次の通りであ
る。図面において、順方向は紙面の左手から右手の方向
であるとしている。光ファイバー１４からの入力光は球
レンズ１２を通って非相反部３０に入射する。入射光は
楔形複屈折板３６によって常光と異常光に分離し、ファ
ラデー回転子により偏波面が４５度回転し、楔形複屈折
板３８により平行光となる。平行平板形複屈折板４０の
光学軸は、楔形複屈折板３８の光学軸に対して９０度ず
れているから、該平行平板形複屈折板４０では常光は異
常光に、また異常光は常光にそれぞれ変換する。そして
平行光のまま出射し、球レンズ２２により光ファイバー
２４に集光する。逆方向からの反射戻り光は、平行平板
形複屈折板４０によって常光と異常光に分離する。それ
らが楔形複屈折板３８に入射すると、常光は異常光に、
また異常光は常光にそれぞれ変換して、該楔形複屈折板
３８を通過する。そしてファラデー回転子により偏波面
が４５度順方向の場合とは逆向きに回転する。楔形複屈
折板３６において常光は異常光として屈折し、異常光は
常光として屈折するため、出射光は平行とならずに広が
り、球レンズ１２では光ファイバー１４には集光できな
い。つまり逆方向の反射戻り光は遮断される。このよう
にして従来同様のアイソレーション動作が行われる。
【００１６】図３は順方向における偏波分散の発生・解
消状況を示している。前述のように入射光は楔形複屈折
板３６で常光（ｏ）と異常光（ｅ）に分離し、そのまま
楔形複屈折板３６を通り、次の楔形複屈折板３８でも常
光は常光、異常光は異常光のまま通過する。複屈折板で
は常光と異常光の屈折率が異なるので光線速度差が生じ
る。ルチル単結晶の場合、常光の屈折率ｎo ＝2.453 、
異常光の屈折率ｎe ＝2.709 であり、常光の方が異常光
よりも速く進む。両楔形複屈折板３６，３８の光路通過
部厚さを約０．５mmとすると、非相反部を出射する時点
での常光と異常光との光路差δは時間差に換算して０．
８５ピコ秒程度となる。平行平板形複屈折板４０では、
常光と異常光が逆になり、分離光のうち遅れていた光線
は速く進み、速く進んでいた光線は遅くなるため、両光
線の速度差は小さくなる。平行平板形複屈折板４０の厚
みを約１mm（楔形複屈折板２枚分）とすると、丁度光線
速度差が打ち消され（δ≒０）、偏波分散が無くなる。
つまり光アイソレータ通過時の光信号の波形の乱れが最
小となる。
【００１７】上記の実施例では、平行平板形複屈折板を
非相反部の順方向出射側に設けているが、非相反部の順
方向入射側に設けることもできる。その場合、平行平板
形複屈折板の光学軸は、それに隣り合う（即ち入射側
の）楔形複屈折板の光学軸に対して９０度ずらせて固定
する。また本発明では各光部品の形状、それを組み込む
筐体の構造などは、適宜変更してよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明は上記のように、楔形複屈折板を
用いた非相反部と一方のファイバーコリメータとの間に
平行平板形複屈折板を挿入し、該複屈折部材とそれに隣
り合う楔形複屈折板の光学軸を９０度ずらせて配置した
ことにより、両楔形複屈折板と平行平板形複屈折板で常
光と異常光とが変換され、分離光の光線速度差が打ち消
されるため偏波分散を抑えることができる。つまり従
来、偏波分散の生じていた偏波無依存型光アイソレータ
を無偏波分散型にすることができる。これによって光ア
イソレータを通過する際の光信号の崩れ・乱れを最小限
に抑え、遠距離・高速光通信（例えば１０Ｇbit/s 以
上）で正確な情報伝達が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無偏波分散型光アイソレータの一
実施例を示す断面図。
【図２】両楔形複屈折板と平行平板形複屈折板の光学軸
の関係を示す説明図。
【図３】偏波分散の発生・解消状況の説明図。
【符号の説明】
１０ 入射側ファイバーコリメータ ２０ 出射側ファイバーコリメータ ３０ 非相反部 ３２ 永久磁石 ３４ 磁気光学素子 ３６，３８ 楔形複屈折板 ４０ 平行平板形複屈折板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 洋一 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４５度ファラデー回転子の両側に楔形複
    屈折板を配設した非相反部と、その両側に位置するファ
    イバーコリメータを具備する偏波無依存型の光アイソレ
    ータにおいて、前記非相反部と一方のファイバーコリメ
    ータとの間に平行平板形複屈折板を挿入し、該平行平板
    形複屈折板とそれに隣り合う楔形複屈折板の光学軸を９
    ０度ずらせて固定したことを特徴とする無偏波分散型光
    アイソレータ。
  2. 【請求項２】 楔形複屈折板及び平行平板形複屈折板は
    全てルチル単結晶からなり、平行平板形複屈折板の厚さ
    が両楔形複屈折板の光路通過部の厚みの和にほぼ等しい
    請求項１記載の無偏波分散型光アイソレータ。
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