JPH07191278A

JPH07191278A - 光学アイソレータ

Info

Publication number: JPH07191278A
Application number: JP29902194A
Authority: JP
Inventors: William Lewis Emkey; ルイスエムキーウイリアム
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc; AT&T Inc
Current assignee: AT&T Inc
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 1995-07-28
Also published as: EP0653661A1

Abstract

(57)【要約】【目的】極性が独立で、かつ、極性モード分散を減少
させる光学アイソレータを提供することである。【構成】本発明の極性モード分散を減少させる光アイ
ソレータは、共通軸に沿って直列に配列された第１と第
２の光学要素グループと、この第１と第２の光学要素グ
ループの間のｅレイとｏレイとを相互変換させる手段と
を有する。一実施例においては、この相互変換は、第２
グループの入力要素のＣ軸を第１グループの出力要素の
Ｃ軸と直交させることにより実現できる。他の実施例に
おいては、この相互変換は、第１と第２の要素グループ
の間に、極性回転子を配置することによって実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、極性モード分散を減少
させるため、すなわち、常光線と異常光線との間の伝搬
遅延を減少させるような光アイソレータに関する。

【０００２】

【従来技術】光システムの反射は、ノイズ、および、光
学フィードバックを生成し、このために、様々なシステ
ムの要素の性能、特に、半導体レーザとしての信号源の
性能を劣化させる。そのために、レーザ、あるいは、他
の素子を、この反射から光学的に保護（分離）すること
は、このシステムの性能の鍵となる。特に、従来の光学
アイソレータは、一般的に、一対の極性セレクタ（例え
ば、リニアポラライザ、複屈折プレート、あるいは、複
屈折ウェッジ）の間に配置された非相反性（non-recipr
ocal）の回転子（例えば、バイアス磁場内で配置された
４５゜ファラデー回転子）を有する。前進方向への伝送
中に、このアイソレータを通過する入力信号は、極性セ
レクタ、ファラデー回転子を介して、出力素子（例え
ば、光ファイバ）に完全に結合される。しかし、逆方向
に反射される際に、アイソレータを介して伝搬する反射
信号の極性は、反射信号が信号ソースに結合されないよ
うに回転される。

【０００３】一般的なアイソレータは、一対の複屈折ウ
ェッジの間に配置されたファラデー回転子スラブを有す
る。これについては、“Proc. OFC”の“Abstract THF
2”（１９８９年：W. Emkey他著）を参照のこと。ある
条件下では、このアイソレータは、その極性依存性を減
少させることができる。しかし、このウェッジは、複屈
折性であるので、この入力ビームは、常光線（ｏレイ：
o-ray）と異常光線（ｅレイ：e-ray）に分離され、これ
らは、互いに極性が直交する。このｏレイとｅレイは、
アイソレータを介して異なる長さのパスを伝搬し、一方
は他方に対して遅延する。この現象は、極性モード分散
（polarization mode dispersion：ＰＭＤ）と称し、ま
た、ここでモードという用語は、ビームの極性状態を表
すものとして使用する。この遅延の大きさは、数ピコ秒
（few picosecond）のオーダであるが、ある応用におい
ては依然として問題となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、極性が独立で、かつ、極性モード分散を減少させる
光学アイソレータを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の極性モード分散
を減少させる光アイソレータは、共通軸に沿って直列に
配列された第１と第２の光学要素グループと、この第１
と第２の光学要素グループの間のｅレイとｏレイとを相
互変換させる手段とを有する。一実施例においては、こ
の相互変換は、第２グループの入力要素のＣ軸を第１グ
ループの出力要素のＣ軸と直交させることにより実現で
きる。他の実施例においては、この相互変換は、第１と
第２の要素グループの間に、極性回転子を配置すること
によって実現できる。

【０００６】

【実施例】図１において、本発明の光学アイソレータ１
０は、共通軸１３に沿って同軸に配置された第１要素グ
ループ１０．１と第２要素グループ１０．２と、このグ
ループ間のｅレイとｏレイとを相互変換する手段とを有
する。第１要素グループ１０．１内の複屈折要素によっ
て導入される伝搬遅延は、相互変換されたレイが、第２
要素グループ１０．２の複屈折要素を横切ったときに発
生する。

【０００７】この各グループは、３個の基本的要素を有
している。すなわち、一対の複屈折（例えば、ルチル、
方解石）の入力ウェッジ１４．１、出力ウェッジ１６．
１と入力ウェッジ１４．２、出力ウェッジ１６．２と、
これらのウェッジの間に配置された非相反性（ファレデ
ー）の回転子スラブ１２．１、１２．２（例えば、ガー
ネット製の薄フィルム）を有する。このウェッジの傾斜
表面１５．１、１５．２、１８．１、１８．２は、互い
にほぼ平行である。

【０００８】本発明の一実施例によれば、この相互変換
手段は、第１要素グループ１０．１と第２要素グループ
１０．２とを有し、図２に示すように、第１要素グルー
プ１０．１の出力ウェッジ１６．１のＣ軸と第２要素グ
ループ１０．２の入力ウェッジ１４．２のＣ軸とは直交
する。各ウェッジのＣ軸は、傾斜表面１５．１、１５．
２の面にある。さらに、この種のアイソレータの標準的
設計によれば、各グループの入力ウェッジと出力ウェッ
ジのＣ軸は、互いに４５゜傾いている。かくして、入力
ウェッジ１４．１と出力ウェッジ１６．１のＣ軸は、互
いに４５゜傾き、入力ウェッジ１４．２と出力ウェッジ
１６．２のＣ軸は、同様に違いに４５゜傾いている。

【０００９】本発明の他の実施例を図３に示す。同図に
おいて、相互変換手段は、極性回転子を有し、この極性
回転子は、第１グループのＣ軸に平行な方向（直交）か
ら、第２グループのＣ軸に直交する方向（平行）に極性
状態を回転させる。例えば、この極性回転子は、複屈折
の半波長プレート３８を有し、この半波長プレート３８
のＣ軸は、ｏレイとｅレイの極性方向に対し４５゜傾い
ている。各第１要素グループ３０．１と第２要素グルー
プ３０．２は、一対の複屈折の入力ウェッジ３４．１、
出力ウェッジ３６．１と入力ウェッジ３４．２、出力ウ
ェッジ３６．２の間にそれぞれ、ファラデー回転子スラ
ブ３２．１、３２．２を有する。入力ウェッジ３４．
１、出力ウェッジ３６．１と入力ウェッジ３４．２、出
力ウェッジ３６．２のＣ軸は、互いに約４５゜傾いてい
る。動作時には、半波長プレート３８は、出力ウェッジ
３６．１のＣ軸に平行な方向（直交）から、入力ウェッ
ジ３４．２のＣ軸に直交する方向（平行）に所定の極性
状態を回転させる。

【００１０】図１、図３では、入力ビームと出力ビーム
は、ネットウォークオフ（net walk-off）を示している
が、ｏレイとｅレイとの間の相対的なウォークオフを示
してはいない。すなわち、入力信号においては、ｏレイ
とｅレイは同軸である。そのために、このように構成す
ると、極性依存性損失（polarization dependent los
s：ＰＤＬ）とＰＭＤの両方を減少させることができ
る。ＰＤＬに関連することは、非同軸レイは、異なる角
度で開口（例えば、光ファイバのコア）に入り、それゆ
えに、この開口に対し異なる結合係数を有することであ
る。

【００１１】さらに、２個のアイソレータ要素グループ
を直列に用いることは、単一段の素子に比べて、アイソ
レーションを増加させるが、挿入損失をあまり増加させ
ることにはならない。

【００１２】実際には、これらのアイソレータの動作に
は、共通軸１３に平行な磁界Ｈを生成するための永久磁
石を必要とし、レンズ要素と反射防止コーティングとも
必要とする。これらは、当業者に公知である。図面を明
瞭にするために、磁石とコーティングは示していない
が、本発明によれば、アイソレータの動作を理解するの
には必ずしも必要でないと考えたからである。このレン
ズ要素は、図ではレンズ２２として示し、このレンズ２
２は、入力信号を光ファイバ２４のコアのような開口に
集光させる。

【００１３】本発明の変形例としては、２個のウェッジ
の単一スラブ以外にも他の形状が考えられる。さらに、
これらのウェッジは、同一の複屈折材料で形成されてい
るが、異なるウェッジには異なる複屈折材料を用いるこ
とも可能である。ある種の応用においては、このウェッ
ジの厚さは、互いに異なり、各材料が示す異なる複屈折
性を相殺するようにしてもよい。ここに、その具体的な
例を示す。後者の例においては、ウェッジ角γは、一般
には小さいので（例えば、４〜５゜）、ウェッジ厚さは
互いに大きく異なることはない（図１の１７．１と１
９．１）。そのために、この厚さは同一で近似できる。
さらに、ウェッジとして示した母材は、直角形状の断面
を有する必要もない。あるいは、他の角度の形状でもよ
い。母材の重要な特徴は、光ビームが横切る２個の非平
行な表面を有する点である（入力ウェッジ１４．１の傾
斜表面１５．１、および、表面２０．１と出力ウェッジ
１６．１の傾斜表面１８．１と表面２２．１、および、
入力ウェッジ１４．２の傾斜表面１５．２、および、表
面２０．２と出力ウェッジ１６．２の傾斜表面１８．２
と表面２２．２）。

【００１４】さらにまた、第１要素グループ１０．１と
第２要素グループ１０．２は、互いに横断方向にオフセ
ットさせて、それらのグループは、その物理的要素の共
通軸１３を共有しないようにすることもできる。しか
し、これらのグループは、ほぼ同等の互いに平行な軸を
有する。このように配置することによっても、光ビーム
によって横断される（見られる）要素グループは、入力
と出力との間の共通の光ビーム軸に沿って、その上に依
然として存在するからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の光学アイソレータで、
第１アイソレータ要素グループの出力ウェッジのＣ軸
は、第２要素グループの入力ウェッジのＣ軸に直交した
状態を表す図。

【図２】Ｃ軸の方向に関し、図１で用いられたウェッジ
を表す図。

【図３】本発明の他の実施例による光学アイソレータ
で、極性回転子がアイソレータ要素グループの間に配置
された状態を表す図。

【符号の説明】

１０光学アイソレータ１０．１第１要素グループ１０．２第２要素グループ１２．１、１２．２回転子スラブ１３共通軸１４．１、１４．２入力ウェッジ１５．１、１５．２、１８．１、１８．２傾斜表面１６．１、１６．２出力ウェッジ１７．１、１９．１２０．１、２０．２、２２．１、２２．２表面２２レンズ２４光ファイバ３０．１第１要素グループ３０．２第２要素グループ３２．１、３２．２ファラデー回転子スラブ３４．１、３４．２入力ウェッジ３６．１、３６．２出力ウェッジ３８半波長プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通軸（１３）に沿って、直列に配列さ
れた光学要素の第１と第２のグループ（１０．１、１
０．２）と、前記第１と第２のグループの間の常光線と異常光線を相
互変換する手段（１６．１、１４．２、３８）と、から
なる光学アイソレータ（１０）において、前記各グループ（１０．１、１０．２）は、複屈折性の
入力要素と出力要素（１４．１と１６．１、１４．２と
１６．２）を有し、前記第１と第２のグループは、常光
線と異常光線とに分離する光ビームを受光することを特
徴とする光アイソレータ（１０）。
【請求項２】前記第１グループと第２グループの少な
くとも一方は、光学アイソレータを有することを特徴と
する請求項１の光学アイソレータ。
【請求項３】前記相互変換手段（１６．１、１４．
２、３８）は、前記第１グループの前記出力要素（１
６．１）と、前記第２グループの前記入力要素（１４．
２）とを有し、それらのＣ軸は互いに直交することを特
徴とする請求項１の光学アイソレータ。
【請求項４】前記入力要素と出力要素とは、ほぼ同一
の物理形状をしていることを特徴とする請求項１の光学
アイソレータ。
【請求項５】前記入力要素と出力要素は、複屈折ウェ
ッジ（１４，１６）を有し、前記各グループは、その入
力ウェッジ（１４．１，１４．２）と出力ウェッジ（１
６．１，１６．２）との間に配置された非相反性の回転
子スラブ（１２．１，１２．２）を有することを特徴と
する請求項１の光学アイソレータ。
【請求項６】前記入力要素と出力要素は、複屈折性の
ウェッジを有し、前記各グループの入力ウェッジと出力
ウェッジのＣ軸は、互いに４５゜傾斜していることを特
徴とする請求項１の光学アイソレータ。
【請求項７】前記相互変換手段は、前記各グループの
間に配置された極性回転子（３８）を有することを特徴
とする請求項１の光学アイソレータ。
【請求項８】複屈折の入力ウェッジ（１４．１）と出
力ウェッジ（１６．１）の第１対と、前記第１対の入力
ウェッジと出力ウェッジとの間の共通軸上に配置された
第１の非相反性回転子スラブ（１２．１）とを有する第
１グループ要素（１０．１）と、複屈折の入力ウェッジ（１４．２）と出力ウェッジ（１
６．２）の第２対と、前記第２対の入力ウェッジと出力
ウェッジとの間の共通軸上に配置された第１の非相反性
回転子スラブ（１２．２）とを有する第２グループ要素
（１０．２）と、からなるデュアルアイソレータにおい
て、前記入力ウェッジと出力ウェッジは、互いにほぼ平行な
傾斜表面（１５．１，１８．１）を有し前記第１対の出
力ウェッジと、前記第２対の入力ウェッジとは、互いに
直交するＣ軸を有し、前記各対の入力ウェッジと出力ウ
ェッジは、互いにほぼ４５゜に傾斜したＣ軸を有するこ
とを特徴とするデュアルアイソレータ。
【請求項９】複屈折の入力ウェッジ（１４．１）と出
力ウェッジ（１６．１）の第１対と、前記第１対の入力
ウェッジと出力ウェッジとの間の共通軸上に配置された
第１の非相反性回転子スラブ（１２．１）とを有する第
１グループ要素（１０．１）と、複屈折の入力ウェッジ（１４．２）と出力ウェッジ（１
６．２）の第２対と、前記第２対の入力ウェッジと出力
ウェッジとの間の共通軸上に配置された第１の非相反性
回転子スラブ（１２．２）とを有する第２グループ要素
（１０．２）と、前記第１グループと第２グループの間に配置された複屈
折性の半波長プレート（３８）とからなるデュアルアイ
ソレータにおいて、前記第１対の前記入力ウェッジは、入力ビームを受光
し、前記入力ビームを前記アイソレータを介して異なる
長さのパスを伝搬する傾向のある常光線と異常光線とに
分離し、前記入力ウェッジと出力ウェッジは、互いにほぼ平行な
傾斜表面（１５．１，１８．１）を有し前記第１対の出
力ウェッジと前記第２対の入力ウェッジとは、互いに直
交するＣ軸を有し、前記各対の入力ウェッジと出力ウェッジは、互いにほぼ
４５゜に傾斜したＣ軸を有し、前記半波長プレート（３８）のＣ軸は、前記常光線と異
常光線の極性方向に対しほぼ４５゜傾斜していることを
特徴とするデュアルアイソレータ。