JPH07333558A

JPH07333558A - 光アイソレータ

Info

Publication number: JPH07333558A
Application number: JP12209794A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Asaumi; 勝征浅海; Kazuo Yanagida; 和男柳田
Original assignee: OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Current assignee: OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】偏光依存性がなく、平行光を扱えかつ小型化
が可能で然も従来に比べて入力用および出力用導波路の
軸調整が容易な光アイソレータを提供する。【構成】光入射側より、第１のウォラストンプリズム
５１と、４５°ファラデー回転子５３と、旋光子または
１／２波長板５５と、第２のウォラストンプリズム５７
とをこの順に一つの軸上に具える。ただし、ファラデー
回転子５３は時計方向に偏光面を回転するものとする。
旋光子または１／２波長板５５は、半時計方向に偏光面
を回転するものとする。第１のウォラストンプリズム５
１及び第２のウォラストンプリズム５５は、互いの対向
面側に光学軸が同方向のプリズム５１ｂ，５７ａが位置
するように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光通信、光計測、光
情報処理等に利用される偏光無依存型の光アイソレータ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信、光計測、光情報処理等の分野で
は、多数の光部品が接続され使用される。このようなと
き、後段の光部品から前段の光部品への戻り光は、通信
品質等の劣化や前段の光部品の損傷を招く場合が多い。
これを防止するため、光アイソレータ特に、偏光依存性
のない光アイソレータが、必須のものになっている。

【０００３】偏光依存性のない光アイソレータの従来例
としては、例えば、特公昭５８−２８５６１号公報に開
示のもの、特公昭６１−５８８０９号公報に開示のもの
があった。

【０００４】図７（Ａ）は、特公昭５８−２８５６１号
公報に開示の偏光無依存型の光アイソレータ１０の構成
を説明するための図、また図７（Ｂ）及び（Ｃ）はその
動作原理を説明するための図である。この光アイソレー
タ１０は、図７（Ａ）に示したように、収束・結像用の
レンズ１１と、このレンズ１１の後段に設けられ平行平
板状の複屈折結晶から成る第１の偏光分離素子１３と、
この第１の偏光分離素子１３の後段にこれと対向するよ
うに設けられ平行平板状の複屈折結晶から成る第２の偏
光分離素子１５と、これら第１及び第２の偏光分離素子
１３，１５間に設けられた、４５°ファラデー回転子１
７及び入射光と出射光の各偏光方向を４５°だけ異なら
せるための旋光子１９とを具えたものであった。なお、
図７（Ａ）において、２１は入力用導波路例えば入力用
光ファイバ、２３は出力用導波路例えば出力用光ファイ
バである。

【０００５】この従来の光アイソレータ１０では、公告
公報の第６欄に記載のとおり、入力用光ファイバ２１か
らこのアイソレータ１０に入力された光（順方向の光）
は、図７（Ｂ）に示したように、収束しつつある状態を
呈して出力用光ファイバ２３に入射される。一方、出力
用光ファイバ２３からこのアイソレータに入射された光
（逆方向の光）は、図７（Ｃ）に示したように、発散し
つつある状態を呈して入力用光ファイバ２１側に至る。
したがって、逆方向の光は入力用光ファイバ２３に収束
しないので、逆方向の光を入力用光ファイバ２３に対し
絶縁することができた。

【０００６】また、図８（Ａ）は、特公昭６１−５８８
０９号公報に開示の偏光無依存型光アイソレータ３０の
構成を説明するための図、また図８（Ｂ）及び（Ｃ）は
その動作を説明するための図である。この光アイソレー
タ３０は、図８（Ａ）に示したように、入力光を平行ビ
ームとする第１のレンズ３１と、この第１のレンズ３１
の後段に設けられテーパー角度θ_t を有したテーパー状
の複屈折物質板から成る第１の偏光分離素子３３と、該
第１の偏光分離素子３３の後段においてこの第１の偏光
分離素子３３に対向させて配置されテーパー状の複屈折
物質板から成る第２の偏光分離素子３５と、これら第１
及び第２の偏光分離素子３３、３５間に設けられた４５
°ファラデー回転子３７と、前記第２の偏光分離素子３
５の後段に設けられ平行光を集束するための第２のレン
ズ３９とを具えたものであった。ただし、第２の偏光分
離素子３５の光学軸は第１の偏光分離素子３３の光学軸
に対し４５°回転した状態となるよう、これら素子３
３，３５は配置されている。なお、図８（Ａ）におい
て、４１は入力用導波路例えば入力用光ファイバ、４３
は出力用導波路例えば出力用光ファイバである。

【０００７】この従来の光アイソレータ３０では、入力
用光ファイバ４１からこのアイソレータ３０に入力され
た光（順方向の光）は、図８（Ｂ）に示したように、常
光ｏ_o および異常光ｅ_e に分離され、これらが互いに平
行な状態で第２のレンズ側に出力される。そして、この
第２のレンズ（８（Ｂ）では図示せず）により出力用光
ファイバ（同じく図示せず）に収束される。一方、出力
用光ファイバ２３からこのアイソレータ３０に入射され
た光（逆方向の光）は、図８（Ｃ）に示したように、常
光および異常光が角度を有した状態で第１のレンズ３１
側に出力されるため入力用光ファイバ４１に収束されな
い。したがって、逆方向の光を入力用光ファイバ４１に
対し絶縁することができた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光アイソレ
ータをはじめ各種の光部品に対しては、小型化・集積化
の要求がますます高まっている。そして、集積化に当た
っては、主に、入力用及び出力用の光ファイバ間に様々
な光部品を配置しなければならないことに対する設計の
容易さを高めるという観点と、集積化モジュールの長期
信頼性を図るという観点から、平行光を扱える系を構成
することが、一般に行なわれる。

【０００９】このように平行光を扱える系を考えたと
き、特公昭５８−２８５６１号公報に代表される様な第
１及び第２の偏光分離素子を平行平板状結晶で構成して
いた光アイソレータでは、十分なアイソレーション特性
を得るには、光アイソレータの全長を長くする必要があ
る。具体的には、この出願に係る発明者の実験によれ
ば、ビーム直径が０．５ｍｍの平行光線を仮定した場合
で、アイソレーション＞４０ｄＢを得るためには、素子
全長は２０ｍｍ程度、アイソレーション＞６０ｄＢを得
るためにはその倍の４０ｍｍ程度が必要となることが分
かった。このように、第１及び第２の偏光分離素子を平
行平板状結晶で構成した光アイソレータでは、小型化の
点でおのずと限界があると考える。

【００１０】さらに、第１及び第２の偏光分離素子を平
行平板状結晶で構成した光アイソレータでは、光アイソ
レータから出力される光線は入射光線の光軸の延長線上
に出力されずずれた位置に出力される。具体的にいえ
ば、例えば、図７（Ｂ）に示したように、入力光線の延
長線Ｌからある距離Ｙだけずれた位置に出力される。こ
のため、コリメータの軸調整等が煩雑になるという問題
点もある。

【００１１】一方、特公昭６１−５８８０９号公報に開
示の光アイソレータでは、第１及び第２の偏光分離素子
をテーパー状の複屈折物質板で構成した分、平行平板状
の複屈折板を用いる場合に比べ、素子全長を短くでき
る。具体的には、この型の市販品の光りアイソレータで
あってビーム直径が０．５ｍｍの平行光線を使用するも
のの場合で、アイソレーション＞４０ｄＢを得るために
は、素子全長は〜１０ｍｍ程度、アイソレーション＞６
０ｄＢを得るためには〜１５ｍｍ程度と小型である。し
かし、この光アイソレータでは、出射光が常光と異常光
との二つに分かれた状態になり然もこれら光は入射光線
の光軸の延長線に対し同方向に共にシフトしてしまう。
つまり、図８（Ｂ）に示したように、常光ｏ₀ および異
常光ｅ_e が二つに分かれた状態になり然も入射光線の光
軸の延長線に対し同方向にシフトする。このため、コリ
メータの軸調整等が煩雑になるという問題点は依然生じ
る。さらに、例えば、入力光自体が異常光または常光の
一方である場合にそれに対応する出力光のみを考慮して
出力用ファイバの軸合わせをしてしまう危険がある。そ
うすると、入力光自体が異常光及び常光の双方である場
合に一方を集光できなくなるので、結合損失が生じるこ
とになる。また、入力光は異常光及び常光の双方である
が出力用の光ファイバの軸合わせを異常光または常光の
一方のみで行なってしまう危険もある。この場合も結合
損失が生じることになる。さらに、入力光の偏光状態が
常に変化しているような場合、偏光により結合損失が変
動するいわゆる偏波依存性損失（ＰＤＬ）を生じる。

【００１２】この出願はこのような点に鑑みなされたも
のであり、したがってこの出願の第一の目的は、偏光依
存性のない光アイソレータであって、平行光を扱えかつ
小型化が可能で然も従来に比べて入力用および出力用導
波路の軸調整が容易な光アイソレータを提供することに
ある。

【００１３】また、この出願の第二の目的は、第一の目
的に加えさらにアイソレーション特性に優れる光アイソ
レータを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この第一の目的の達成を
図るため、この出願の第一発明によれば、第１の偏光分
離素子とこれに対向するように設けられた第２の偏光分
離素子と、これら第１及び第２の偏光分離素子間に設け
られた、４５°ファラデー回転子および旋光子または１
／２波長板とを具える光アイソレータにおいて、第１及
び第２の偏光分離素子をウォラストンプリズムでそれぞ
れ構成してあることを特徴とする。

【００１５】また、この第一の目的の達成を図るため、
この出願の第二発明によれば、第１の偏光分離素子と、
これに対向するように設けられた第２の偏光分離素子
と、これら第１及び第２の偏光分離素子間に設けられた
４５°ファラデー回転子とを具える光アイソレータにお
いて、第１及び第２の偏光分離素子をウォラストンプリ
ズムでそれぞれ構成してあることを特徴とする。

【００１６】また、第二の目的の達成を図るため、この
出願の第三発明の光アイソレータによれば、第一発明の
光アイソレータを少なくとも２個直列に配置してあるこ
とを特徴とする。

【００１７】また、この第二の目的の達成を図るため、
この出願の第四発明の光アイソレータによれば、第二発
明の光アイソレータを少なくとも２個直列に配置してあ
ることを特徴とする。

【００１８】

【作用】第一発明の構成によれば、ウォラストンプリズ
ム、４５°ファラデー回転子および旋光子（または１／
２波長板）それぞれが有する光学的特性を組み合わせた
光アイソレータを、構築できる。このため、入力光を第
１のウォラストンプリズムで常光および異常光に分離
し、これら分離された常光および異常光を第２のウォラ
ストンプリズムにより、入力光の光軸の延長線を挟むよ
うに互いに平行に出力させる一方、戻り光は第２のウォ
ラストンプリズムで常光および異常光に分離し、これら
分離された常光および異常光を第１のウォラストンプリ
ズムにより互いに非平行ならしめて出力させる、光アイ
ソレータを構築出来る。

【００１９】また、第二発明の構成によれば、ウォラス
トンプリズムおよび４５°ファラデー回転子それぞれが
有する光学的特性を組み合わせた光アイソレータを、構
築できる。このため、第一発明と同様な入力光に対する
特性および戻り光に対する特性を有する光アイソレータ
を構築出来る。

【００２０】また、第三発明では第一発明の光アイソレ
ータを複数直列配置し、第四発明では第二発明の光アイ
ソレータを複数直列配置する。一般に、ファラデー回転
子の消光比は複屈折結晶の消光比より劣っている。この
ため、ファラデー回転子を用いる光アイソレータでは、
ファラデー回転子を構成する材料で決定される消光比に
よってアイソレーション特性が制約される。また、ファ
ラデー回転子を用いる光アイソレータにおいてアイソレ
ーション特性を制限する他の要因として、ファラデー回
転子の回転誤差がある。すなわち、回転誤差が原因で入
力側への戻り光を十分に除去できない場合があるのであ
る。しかし、第三及び第四発明のごとく光アイソレータ
を複数直列配置する構成では、入力側へ戻ろうとする光
（戻り光）は複数の光アイソレータを通過することにな
るので、上記ファラデー回転子の不完全性等に起因する
アイソレーション特性の劣化は改善でき、その分、アイ
ソレーションの高い光アイソレータを実現できる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照してこの出願の各発明の実
施例についてそれぞれ説明する。ただし、説明に用いる
各図はこの発明を理解出来る程度に各構成成分の寸法、
形状及び配置関係を概略的に示してある。また、これら
の図において同様な構成成分については同一の番号を付
して示してある。

【００２２】１．第一発明の説明図１は第一発明の実施例の光アイソレータ５０の説明に
供する斜視図である。ただし、入力導波路例えば入力用
光ファイバ６１、出力用導波路例えば出力用光ファイバ
６３、およびコリメートレンズ５９ａ、５９ｂをも併せ
て示した図である。

【００２３】第一発明の実施例の光アイソレータ５０
は、光入射側より、第１の偏光分離素子である第１のウ
ォラストンプリズム５１と、４５°ファラデー回転子５
３と、旋光子または１／２波長板５５と、第２の偏光分
離素子である第２のウォラストンプリズム５７とをこの
順に一つの軸上に具えた構成となっている。

【００２４】ここで、第１及び第２のウォラストンプリ
ズム５１，５７は、同じ構造のものであって一般的な構
造のもので構成出来る。すなわち、第１のウォラストン
プリズム５１は、頂角がαの２つの直角プリズム５１
ａ，５１ｂを互いの光学軸が直交する配置で具えたもの
となっており、第２のウォラストンプリズム５７は頂角
がαの２つの直角プリズム５７ａ，５７ｂを互いの光学
軸が直交する配置で具えたものとなっている。これらウ
ォラストンプリズム５１，５７の構成材料は例えば方解
石、水晶など、任意好適な材料で良い。なお、図１にお
いて、ウォラストンプリズムを構成している個々のプリ
ズム５１ａ，５１ｂ，５７ａ，５７ｂのうちの、矢印付
きの棒線の記号を付したプリズム５１ａ，５７ｂは、光
学軸が矢印の方向と平行なプリズムであることを示し、
丸中にＸを有した記号を付したプリズム５１ｂ，５７ａ
は、光学軸が前記プリズム５１ａ，５７ｂの光学軸に対
し垂直なプリズムであることを示している（以下の各図
において同じ。）。そして、この実施例では、第１のウ
ォラストンプリズム５１及び第２のウォラストンプリズ
ム５５は、互いの対向面側に光学軸が同方向のプリズム
が位置するように（図１の例では丸中にＸを有した記号
を付したプリズム５１ｂ，５７ａが対向するように）、
配置してある。

【００２５】また、４５°ファラデー回転子５３は、磁
化によって入射光と出射光との偏光方向が４５°（ほぼ
４５°の場合も含む）だけ異なるように厚さｔを定めた
もので、公知の磁気光学材料で構成してある。ただし、
この実施例では、４５°ファラデー回転子５３は、偏光
面を時計方向に４５°回転させるよう設計したものとし
ている。

【００２６】また、旋光子５５（旋光子５５の代わりに
１／２波長板であっても良い。以下同様。）は、入射光
と出射光との偏光方向が４５°（ほぼ４５°の場合も含
む）だけ異なるように厚さを定めた公知のものとしてあ
る。ただし、この実施例では、旋光子５５は偏光面を反
時計方向に４５°回転させるよう設計したものとしてい
る。

【００２７】上述した第一発明の実施例の光アイソレー
タ５０は、以下のように動作する。この説明を図２
（Ａ）及び（Ｂ）と図３とを参照して説明する。ここ
で、図２（Ａ）は図１に示した入力用光ファイバ６１か
らこの光アイソレータ５０に光を入れた場合（順方向の
場合）に光がたどる軌跡を示した図、図２（Ｂ）は図１
に示した出力用光ファイバ６３からこの光アイソレータ
５０に光を入れた場合（逆方向の場合）に光（戻り光）
がたどる軌跡を示した図である。また、図３は、図２
（Ａ）におけるＰ部分を拡大して示した図である。な
お、逆方向の場合のＰ部分での光の奇跡は図３の光の向
きを逆にしたものとなるので、逆方向の場合の拡大図は
省略する。

【００２８】先ず、入力用光ファイバからこのアイソレ
ータ５０に光が入力された場合（順方向の場合）、この
光は、図２（Ａ）に示したように、第１のウォラストン
プリズム５１において常光Ｅ_o と異常光Ｅ_e とにそれぞ
れ＋φ、−φで分岐された後、４５°ファラデー回転子
５３に入る。これら常光及び異常光は４５°ファラデー
回転子５３においてその偏光面が４５°それぞれ回転さ
れた後、旋光子５５（１／２波長板でも良い。）に入
る。旋光子（或は１／２波長板）５５に入った常光及び
異常光は、旋光子５５（或は１／２波長板）においてそ
の偏光面が４５°ファラデー回転子５３と逆方向にそれ
ぞれ４５°回転され（結局元に戻され）第２のウォラス
トンプリズム５７に入る。

【００２９】第２のウォラストンプリズム５７に入った
常光および異常光は、第２のウォラストンプリズム５７
の入射側の結晶（プリズム５７ａ）内部の常光・異常光
に対応しているので、第１のウォラストンプリズム５１
においては入射光延長軸Ｌに対して角度φ，−φを持っ
ていたにもかかわらず、第２のウォラストンプリズム５
７を通過した後は入射光延長軸Ｌを挟んで互いに平行な
光となって出射される。このように、この第一発明の光
アイソレータ５０によれば、これを順方向で動作させた
場合、常光および異常光は、入射光延長軸Ｌを中心にこ
の軸を挟んだ等距離の位置にそれぞれ出力される。ただ
し、これら常光および異常光の間隔は小さい。このた
め、出力用導波路例えば出力用光ファイバ６３を入射光
延長軸Ｌに合わせるのみで、常光および異常光の各出力
光それぞれを出力用光ファイバに集光することができ
る。このため、軸調整が従来の光アイソレータに比べ容
易であり、かつ、常光および異常光の双方を確実に集光
できる（すなわち結合損失が生じにくい）光アイソレー
タを提供出来る。また、この第一発明の光アイソレータ
では、第１及び第２の偏光分離素子を平行平板状の結晶
ではなくウォラストンプリズムで構成したので、第１及
び第２の偏光分離素子を平行平板状の結晶で構成した場
合に比べ素子全長を小さく出来る。

【００３０】一方、出力用光ファイバ６３から光アイソ
レータ５０に光を入力した場合（逆方向の場合）、この
光は、図２（Ｂ）に示すように、第２のウォラストンプ
リズム５７において常光Ｅ_o と異常光Ｅ_e とにそれぞれ
角度φ，−φで分岐され旋光子５５（１／２波長板でも
良い。）に入る。これら常光および異常光は、旋光子５
５において偏光面が４５°それぞれ回転された後、４５
°ファラデー回転子５３に入る。４５°ファラデー回転
子５３に入った常光及び異常光は、このファラデー回転
子５３においてその偏光面が旋光子５５と同方向にさら
に４５°回転された後、第１のウォラストンプリズム５
１に入る。結局、逆方向の場合、第２のウォラストンプ
リズム５７、旋光子５５および４５°ファラデー回転子
で構成された系において常光は異常光に異常光は常光に
それぞれ変換されて第１のウォラストンプリズム５１に
入る。したがって、逆方向の動作では、第１のウォラス
トンプリズム５１を通過する際、常光と異常光とは互い
に角度をもって入力光ファイバ側に出射されるので、出
力用光ファイバから入力された光（戻り光）は入力用光
ファイバに入らない（絶縁される）。

【００３１】第一発明の実施例の光アイソレータ５０で
あって、第１及び第２のウォラストンプリズム５１、５
７を構成するための一軸結晶として方解石を用いたもの
での順方向および逆方向動作における図２（Ａ）及び
（Ｂ）に示した光の軌跡中の角度φ_fo1 、φ_fe1 、φ
_fo2 、φ_fe2 、φ_bo1 、φ_be1 、φ_bo2 およびφ_be2
を、スネルの法則にもとづいてそれぞれ算出する。ただ
し、これら角度は、ウォラストンプリズムの頂角αを例
えば１°および５°とした場合各々で算出する。この結
果を表１に示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】なお、上述の実施例では、第１のウォラス
トンプリズム５１と第２のウォラストンプリズム５７と
を配置する際に、互いの対向面側に光学軸が同一方向の
プリズム５１ｂ，５７ａが位置するようにしていた。し
かし、第１及び第２のウォラストンプリズム５１，５７
の光学軸についての位置関係は、偏光の操作の仕方によ
っては変更できることは明らかであり、この実施例に限
られない。また、上述の実施例では、第１のウォラスト
ンプリズム５１側に４５°ファラデー回転子５３が位置
しかつ第２のウォラストンプリズム５７側に旋光子５５
（１／２波長板でも良い。）が位置するように、４５°
ファラデー回転子５３と旋光子５５とを配置していた。
しかし、４５°ファラデー回転子５３と旋光子５５との
位置関係は、偏光の操作の仕方や第１及び第２のウォラ
ストンプリズム５１，５７の配置の仕方によって、入れ
替えできることは明らかであり、この実施例に限られな
い。つまり、第１及び第２のウォラストンプリズム、４
５°ファラデー回転子、旋光子（或は１／２波長板）の
配置は、入力光を第１のウォラストンプリズムで常光お
よび異常光に分離し、これら分離された常光および異常
光を第２のウォラストンプリズムからは、入力光の光軸
の延長線を挟むように互いに平行に出力でき、一方、戻
り光を第２のウォラストンプリズムで常光および異常光
に分離し、これら分離された常光および異常光を第１の
ウォラストンプリズムからより一層の角度をもって出力
できるような配置であれば任意である。

【００３４】また、図１の例では各構成成分５１、５
３、５５および５７をそれぞれ離した状態で図示してい
るが、これらを接触させた状態で配置する場合があって
も良い。

【００３５】２．第二発明の説明次に、この出願の第二発明の実施例について説明する。
図４は、第二発明の実施例の光アイソレータ７０の説明
に供する斜視図である。ただし、第一発明の実施例同
様、この図４も、入力導波路６１、出力用導波路６３、
およびコリメートレンズ５９ａ、５９ｂを併せて示して
ある。

【００３６】第二発明の実施例の光アイソレータ７０
は、光入射側より、第１の偏光分離素子である第１のウ
ォラストンプリズム５１と、４５°ファラデー回転子５
３と、第２のウォラストンプリズム５７とをこの順に一
つの軸上に具えた構成となっている。ただし、第２のウ
ォラストンプリズム５７は、その光軸が第１のウォラス
トンプリズムの光軸に対し４５°回転された位置関係
（図４中にθで示した関係）となるように、配置してあ
る。第２のウォラストンプリズム５７の配置を工夫する
ことにより、第一発明において設けていた旋光子（若し
くは１／２波長板）５５を用いないこととしている。こ
の第二発明の光アイソレータの動作原理は、第一発明の
ものと基本的に同様であるので、その説明を省略する。

【００３７】なお、この第二発明の実施例では、第１の
ウォラストンプリズム５１と第２のウォラストンプリズ
ム５７とを配置する際に、互いの対向面側に光学軸が同
一方向のプリズム５１ｂ，５７ａが位置するようにして
いた。しかし、第１及び第２のウォラストンプリズム５
１，５７の光学軸についての位置関係は、偏光の操作の
仕方によっては変更できることは明らかであり、この実
施例に限られない。

【００３８】＜第一発明と第二発明との相違点について
＞第一発明および第二発明の相違点として例えば次のよ
う点が挙げられる。

【００３９】旋光子（或は１／２波長板）５５を設けな
い構成の第二発明の光アイソレータでは、出力光の偏光
面（２つの直交する偏光面）は、入力光の偏光面と異な
り４５°回転した状態となる。このような状態では例え
ば以下の（ｉ）、（ｉｉ）のような場合にそれぞれの項
（ｉ）、（ｉｉ）に記載した余分な操作が必要になる。

【００４０】（ｉ）例えば定偏波ファイバー間に第二発
明の光アイソレータを取りつける場合には、光ファイバ
を光線方向を軸に回転させる等の調整が必要になる。

【００４１】（ｉｉ）光アイソレータ７０の後段に、入
射角θ_i ≠０のミラーにより、Ｐ偏光、Ｓ偏光それぞれ
で反射率の異なるような光部品を接続する場合に、この
光部品の有する偏波依存性損失（ＰＤＬ）を、光アイソ
レータ７０からの出力光が常光と異常光とでわずかに分
離していることを利用してなくするためには、光アイソ
レータ７０と光部品との間で、偏波を回転させ常光と異
常光とをそれぞれＰ偏光、Ｓ偏光のどちらかに合致させ
てやる必要がある。

【００４２】ところが、旋光子（または１／２波長板）
５５を具える構成の第一発明の光アイソレータでは、入
力光と出力光との偏光面を合致または９０°回転させて
やることができるので、上記（ｉ）、（ｉｉ）のような
場合でも各項に記載の操作は不要になるという利点があ
る。

【００４３】また、第二発明の光アイソレータでは、第
２のウォラストンプリズム５７をその光軸が第１のウォ
ラストンプリズム５１の光軸に対し４５°回転するよう
に配置する必要があるので、その分、光アイソレータの
作製が面倒になると考えられるが、第一発明ではそのよ
うな操作が不要であるので光アイソレータの作製が容易
と考えられる。

【００４４】一方、第二発明は、第一発明に比べ、旋光
子（または１／２波長板）５５を用いない分、素子の小
型化が可能であるという利点を有している。

【００４５】３．第三発明の説明第一発明の光アイソレータでは、ファラデー回転子５３
を構成する材料によって消光比の限界が決められるので
これによりアイソレーション特性の限界が決まってしま
う。また、ファラデー回転子を用いた光アイソレータで
は、ファラデー回転子の回転誤差が原因で入力側への戻
り光を十分に除去できない場合もある。後者の原因によ
るアイソレーションの劣化は、第一発明の光アイソレー
タを直列接続することで改善できる。なぜなら、光アイ
ソレータを直列接続すると、戻り光が多数の光アイソレ
ータを通過するようになるので、ファラデー回転子の不
完全性等に起因するアイソレーション特性の劣化は改善
出来るからである。第三発明はその例である。図５に、
この第三発明の実施例として、第一発明の実施例の光ア
イソレータ５０を２個直列に配置した例を示した。

【００４６】この第三発明の実施例の光アイソレータに
順方向で光を入れた場合の、この光アイソレータにおけ
る光の軌跡を、図６（Ａ）に示した。また、この第三発
明の実施例の光アイソレータに逆方向で光を入れた場合
の、この光アイソレータにおける光の軌跡を、図６
（Ｂ）に示した。第三発明の実施例の光アイソレータで
は、第一発明に比べアイソレーション特性を改善できる
ばかりでなく、これを順方向で動作させた場合の出力光
は常光および異常光ともに入力光の延長光軸上を進むよ
うになるという利点も得られることが分かる。また、逆
方向動作での常光および異常光の入力用光ファイバ側で
のなす角度は第一発明より大きくなることが分かる。

【００４７】第三発明の実施例の光アイソレータであっ
て、第１及び第２のウォラストンプリズム５１、５７を
構成するための一軸結晶として方解石を用いたものでの
順方向および逆方向動作における図６（Ａ）及び（Ｂ）
に示した光の軌跡中の角度φ_fo3 、φ_fe3 、φ_fo4 、φ
_fe4 、φ_bo3 、φ_be3 、φ_bo4 およびφ_be4 を、スネル
の法則にもとづいてそれぞれ算出する。ただし、これら
角度は、ウォラストンプリズムの頂角αを例えば１°お
よび５°とした場合各々で算出する。この結果を表２に
示した。

【００４８】

【表２】

【００４９】４．第四発明の説明第二発明の光アイソレータの場合も、第三発明同様に、
第二発明の光アイソレータを直列接続することによりア
イソレーション特性を改善できる。第四発明はその点か
らなされたものである。具体的には、例えば、第二発明
の実施例の光アイソレータ７０を少なくとも２個直列に
配置すれば良い。この第四発明の光アイソレータの動作
は基本的に第三発明と同様であるのでその説明は省略す
る。

【００５０】

【発明の効果】上述した説明から明らかように、この出
願の第一発明の光アイソレータは、対向配置された第１
及び第２のウォラストンプリズムと、これらウォラスト
ンプリズム間に設けられた、４５°ファラデー回転子お
よび旋光子または１／２波長板とを具えた構成となって
いる。また、第二発明の光アイソレータは、対向配置さ
れた第１及び第２のウォラストンプリズムと、これらウ
ォラストンプリズム間に設けられた４５°ファラデー回
転子とを具えた構成となっている。このため、第一及び
第二発明それぞれでは、入力光を第１のウォラストンプ
リズムで常光および異常光に分離し、これら分離された
常光および異常光を第２のウォラストンプリズムから
は、入力光の光軸の延長線を挟むように互いに平行に出
力でき、一方、戻り光を第２のウォラストンプリズムで
常光および異常光に分離し、これら分離された常光およ
び異常光を第１のウォラストンプリズムからより一層の
角度をもって出力できる、光アイソレータを構築出来
る。このため、入出力光線にシフトがないので、従来複
雑で熟練を要していたコリメーター調整作業が極めて容
易になる。さらに、入出力光線にシフトがないので、こ
の発明の光アイソレータを他の光部品と共に集積化して
光モジュールを設計、製造する場合において、それら作
業が容易になるという利点も得られる。従って、偏光依
存性のない光アイソレータであって、平行光を扱えかつ
小型化が可能で然も従来に比べて入力用および出力用導
波路の軸調整が容易な光アイソレータを提供することが
できる。

【００５１】また、第三及び第四発明では、光アイソレ
ータを複数直列配置した分、４５°ファラデー回転子の
不完全性に起因するアイソレーションの劣化を改善でき
るので、アイソレーション特性が改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一発明の実施例の説明図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第一発明の光アイソレー
タの動作を説明するための図である。

【図３】第一発明の光アイソレータの動作を説明するた
めの図であり、図２（Ａ）のＰ部分の拡大図である。

【図４】第二発明の実施例の説明図である。

【図５】第三発明の実施例の説明図である。

【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、第三発明の光アイソレー
タの動作を説明するための図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来技術の説明図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、他の従来技術の説明図であ
る。

【符号の説明】

５０：第一発明の実施例の光アイソレータ５１：第１のウォラストンプリズム５３：４５°ファラデー回転子５５：旋光子または１／２波長板５７：第２のウォラストンプリズム５９ａ，５９ｂ：コリメートレンズ６１：入力用導波路６３：出力用導波路７０：第二発明の実施例の光アイソレータ

【手続補正書】

【提出日】平成６年６月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】一方、特公昭６１−５８８０９号公報に開
示の光アイソレータでは、第１及び第２の偏光分離素子
をテーパー状の複屈折物質板で構成した分、平行平板状
の複屈折板を用いる場合に比べ、素子全長を短くでき
る。具体的には、この型の市販品の光アイソレータであ
ってビーム直径が０．５ｍｍの平行光線を使用するもの
の場合で、アイソレーション＞４０ｄＢを得るために
は、素子全長は〜１０ｍｍ程度、アイソレーション＞６
０ｄＢを得るためには〜１５ｍｍ程度と小型である。し
かし、この光アイソレータでは、出射光が常光と異常光
との二つに分かれた状態になり然もこれら光は入射光線
の光軸の延長線に対し同方向に共にシフトしてしまう。
つまり、図８（Ｂ）に示したように、常光ｏ₀ および異
常光ｅ_e が二つに分かれた状態になり然も入射光線の光
軸の延長線に対し同方向にシフトする。このため、コリ
メータの軸調整等が煩雑になるという問題点は依然生じ
る。さらに、例えば、入力光自体が異常光または常光の
一方である場合にそれに対応する出力光のみを考慮して
出力用ファイバの軸合わせをしてしまう危険がある。そ
うすると、入力光自体が異常光及び常光の双方である場
合に一方を集光できなくなるので、結合損失が生じるこ
とになる。また、入力光は異常光及び常光の双方である
が出力用の光ファイバの軸合わせを異常光または常光の
一方のみで行なってしまう危険もある。この場合も結合
損失が生じることになる。さらに、入力光の偏光状態が
常に変化しているような場合、偏光により結合損失が変
動するいわゆる偏波依存性損失（ＰＤＬ）を生じる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】（ｉｉ）光アイソレータ７０の後段に、Ｐ
偏光、Ｓ偏光それぞれで反射率の異なるような光部品
（例えば、入射角θ_i ≠０のミラーなど）を接続する場
合に、この光部品の有する偏波依存性損失（ＰＤＬ）
を、光アイソレータ７０からの出力光が常光と異常光と
でわずかに分離していることを利用してなくするために
は、光アイソレータ７０と光部品との間で、偏波を回転
させ常光と異常光とをそれぞれＰ偏光、Ｓ偏光のどちら
かに合致させてやる必要がある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の偏光分離素子とこれに対向するよ
うに設けられた第２の偏光分離素子と、これら第１及び
第２の偏光分離素子間に設けられた、４５°ファラデー
回転子および旋光子または１／２波長板とを具える光ア
イソレータにおいて、第１及び第２の偏光分離素子をウォラストンプリズムで
それぞれ構成してあることを特徴とする光アイソレー
タ。
【請求項２】第１の偏光分離素子と、これに対向する
ように設けられた第２の偏光分離素子と、これら第１及
び第２の偏光分離素子間に設けられた４５°ファラデー
回転子とを具える光アイソレータにおいて、第１及び第２の偏光分離素子をウォラストンプリズムで
それぞれ構成してあることを特徴とする光アイソレー
タ。
【請求項３】請求項１に記載の光アイソレータを少な
くとも２個直列に配置してあることを特徴とする光アイ
ソレータ。
【請求項４】請求項２に記載の光アイソレータを少な
くとも２個直列に配置してあることを特徴とする光アイ
ソレータ。