JPH0743696Y2 - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
- Publication number
- JPH0743696Y2 JPH0743696Y2 JP4699989U JP4699989U JPH0743696Y2 JP H0743696 Y2 JPH0743696 Y2 JP H0743696Y2 JP 4699989 U JP4699989 U JP 4699989U JP 4699989 U JP4699989 U JP 4699989U JP H0743696 Y2 JPH0743696 Y2 JP H0743696Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- flat plate
- birefringent crystal
- optical
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は半導体レーザを用いた光ファイバー通信等にお
ける光学系の反射戻り光を阻止するための偏光方向に影
響を受けない偏光無依存型光アイソレータに関する。
ける光学系の反射戻り光を阻止するための偏光方向に影
響を受けない偏光無依存型光アイソレータに関する。
［従来の技術］ 半導体レーザを中心とする光通信，光計測等が開発され
るにしたがって、光学システムたとえば結合レンズ，光
コネクタその他光学部品から回帰する反射戻り光によっ
てレーザ発振が誤動作し高速，高密度信号伝送を不安定
化する問題が生じ、反射戻り光を遮断する各種の光アイ
ソレータが提案された。
るにしたがって、光学システムたとえば結合レンズ，光
コネクタその他光学部品から回帰する反射戻り光によっ
てレーザ発振が誤動作し高速，高密度信号伝送を不安定
化する問題が生じ、反射戻り光を遮断する各種の光アイ
ソレータが提案された。
これらの光アイソレータは偏光子，ファラデー回転子，
検光子，ファラデー回転子を磁化するための永久磁石か
ら構成され、一般にはある偏光面にしか有効でなく、光
アイソレータの偏光方向に合致しない光が入射した場
合、透過光が大幅に損失する欠点があった。偏光方向に
依存せず全ての偏光面に対してアイソレーション効果を
示す構成として平板状複屈折結晶や旋光性結晶単板を組
合せた方式が提案されている。たとえば第２図に示され
る方式は平板状複屈折結晶を用いた構造（特公昭60-516
90号公報参照）であり、また第３図に示される構成から
偏光依存性のない方式である（特公昭58-28561号公報参
照）。後者においては1,1′の複屈折結晶は同厚で１′
は１に対しＸ軸のまわりに180°回転した対称構造であ
り、それらの間にファラデー回転子5,旋光子７を配置し
て偏光面を回転している。旋光子として水晶や二酸化テ
ルル（TeO2）等が用いられている。第３図（ａ），
（ｂ）はそれぞれ順方向，逆方向の光の伝搬状態を示す
もので、順方向では出射点で再び入射光線の延長上に伝
搬できる。逆方向では最終入射点位置で入射光線軸上か
ら戻り光がある変位距離を有し、すなわち分離されてい
る。
検光子，ファラデー回転子を磁化するための永久磁石か
ら構成され、一般にはある偏光面にしか有効でなく、光
アイソレータの偏光方向に合致しない光が入射した場
合、透過光が大幅に損失する欠点があった。偏光方向に
依存せず全ての偏光面に対してアイソレーション効果を
示す構成として平板状複屈折結晶や旋光性結晶単板を組
合せた方式が提案されている。たとえば第２図に示され
る方式は平板状複屈折結晶を用いた構造（特公昭60-516
90号公報参照）であり、また第３図に示される構成から
偏光依存性のない方式である（特公昭58-28561号公報参
照）。後者においては1,1′の複屈折結晶は同厚で１′
は１に対しＸ軸のまわりに180°回転した対称構造であ
り、それらの間にファラデー回転子5,旋光子７を配置し
て偏光面を回転している。旋光子として水晶や二酸化テ
ルル（TeO2）等が用いられている。第３図（ａ），
（ｂ）はそれぞれ順方向，逆方向の光の伝搬状態を示す
もので、順方向では出射点で再び入射光線の延長上に伝
搬できる。逆方向では最終入射点位置で入射光線軸上か
ら戻り光がある変位距離を有し、すなわち分離されてい
る。
［考案が解決しようとする課題］ しかしながら第２図に示す方式では出射光の位置は入射
光線の延長線上ではなく平行移動すること、入射偏光面
は出射側では45°回転すること、およびファラデー回転
子５の温度変化によって入射光線軸上に回帰する光成分
が生じ消光特性の劣化を誘起する可能性が高い等々の欠
点を有し、また第３図に示される方式では前方式と異な
り出射光線が入射光線延長上で結合される利点がある
が、複屈折材料以外に旋光性結晶も加工し組立てなけれ
ばならず煩雑な工程が加わる問題があった。旋光性物質
のうち代表的なものに水晶があるが、45°偏光面を回転
させるには1.3μｍ帯で旋光能が約４°/mmであり、45°
では11.25mm程度必要とし全体で光路長の長いものとな
り、球レンズ，屈折率分布型GRINレンズ等による他の光
システムの結合が難しく、結合損失が大きくなり実用的
ではない。一方TeO2単結晶は旋光能が1,3μｍ帯で５倍
ほど大きく、45°旋光するために約2mm程度と実用的で
あるが、加工，組立ての煩雑さと価格的な問題が生じる
等の生産上の困難性が予想されていた。
光線の延長線上ではなく平行移動すること、入射偏光面
は出射側では45°回転すること、およびファラデー回転
子５の温度変化によって入射光線軸上に回帰する光成分
が生じ消光特性の劣化を誘起する可能性が高い等々の欠
点を有し、また第３図に示される方式では前方式と異な
り出射光線が入射光線延長上で結合される利点がある
が、複屈折材料以外に旋光性結晶も加工し組立てなけれ
ばならず煩雑な工程が加わる問題があった。旋光性物質
のうち代表的なものに水晶があるが、45°偏光面を回転
させるには1.3μｍ帯で旋光能が約４°/mmであり、45°
では11.25mm程度必要とし全体で光路長の長いものとな
り、球レンズ，屈折率分布型GRINレンズ等による他の光
システムの結合が難しく、結合損失が大きくなり実用的
ではない。一方TeO2単結晶は旋光能が1,3μｍ帯で５倍
ほど大きく、45°旋光するために約2mm程度と実用的で
あるが、加工，組立ての煩雑さと価格的な問題が生じる
等の生産上の困難性が予想されていた。
本考案者は第４図に示すように上記の従来技術の欠点を
改善した光アイソレータを提案した（特願昭63-196340
号）。この発明の光アイソレータでは偏光方向に依存せ
ず、まだ入出射光は同一光線軸上にある等の利点を有
し、かつ構成部品も同じ偏光素子材料を利用できるた
め、生産面で管理が容易である。
改善した光アイソレータを提案した（特願昭63-196340
号）。この発明の光アイソレータでは偏光方向に依存せ
ず、まだ入出射光は同一光線軸上にある等の利点を有
し、かつ構成部品も同じ偏光素子材料を利用できるた
め、生産面で管理が容易である。
しかし２枚のファラデー物質を同一方向に磁化し、同一
方向のファラデー回転を動作原理に利用しているため、
ファラデー回転子の温度依存性が２倍となり、実用温度
範囲が狭くなる欠点があった。
方向のファラデー回転を動作原理に利用しているため、
ファラデー回転子の温度依存性が２倍となり、実用温度
範囲が狭くなる欠点があった。
［課題を解決するための手段］ 本考案は複屈折平板結晶（以下平板偏光子という）とフ
ァラデー回転子で構成し、偏光依存性がなく入射光線と
出射光線は同一線上に位置し、しかも温度特性に対して
広い温度範囲で高い消光特性を具備した光アイソレータ
を提案するものである。
ァラデー回転子で構成し、偏光依存性がなく入射光線と
出射光線は同一線上に位置し、しかも温度特性に対して
広い温度範囲で高い消光特性を具備した光アイソレータ
を提案するものである。
第１図は本考案の原理構成図である。第１図において１
〜３は平板偏光子であり、5,6は互いにM,M′と逆方向に
飽和磁化されたファラデー回転子である。本考案の光ア
イソレータでは温度変化に対する安定化は、前述したよ
うにそれぞれファラデー回転子を内蔵する一対の永久磁
石の磁化方向を対向させ、ファラデー回転子の回転能θ
ｆを補償し合う構成にすることにより得られる。しかし
個々の光学素子を第４図と同様に配列したのでは、出射
点は入射光線上から変位してしまう。出射点を入射光線
軸上に導くには第三の平板偏光子を透過するとき異常光
はそのまま直進し、常光が出射点で合致するような幾可
学的構造を形成すれば光線ずれを解消することができ
る。すなわち第１図に示すように第三の偏光子を光線軸
に対して角度θで傾斜すればよい。このとき第三の平板
偏光子の条件は、逆方向光線の光線中心からの分離幅Ｄ
に依存する。第１の平板偏光子の厚さｔは、常光，異常
光の屈折率をそれぞれno,neとして、 で与えられる。第二の平板偏光子２は第一の平板偏光子
１の光軸に対してＸ軸を中心に180°回転し結晶構造的
に鏡面対称に配置後、入射光線方向を中心軸（Ｚ軸）と
して45°回転した配置にとる。第三の平板偏光子３は平
板偏光子２に対してＺ軸を中心軸とし45°回転し、第一
の平板偏光子１の光軸と互いに90°回転した配置とし、
さらに中心軸に対して角度θの傾きをもつように配置す
る。出射点で常光，異常光が合致するときの角度θは、
平板偏光子の面と光軸とのなす角度をφとして、 （２）式で示され、ｆ（θ，φ）＝０となるθ，φが与
えられたとき得られる。
〜３は平板偏光子であり、5,6は互いにM,M′と逆方向に
飽和磁化されたファラデー回転子である。本考案の光ア
イソレータでは温度変化に対する安定化は、前述したよ
うにそれぞれファラデー回転子を内蔵する一対の永久磁
石の磁化方向を対向させ、ファラデー回転子の回転能θ
ｆを補償し合う構成にすることにより得られる。しかし
個々の光学素子を第４図と同様に配列したのでは、出射
点は入射光線上から変位してしまう。出射点を入射光線
軸上に導くには第三の平板偏光子を透過するとき異常光
はそのまま直進し、常光が出射点で合致するような幾可
学的構造を形成すれば光線ずれを解消することができ
る。すなわち第１図に示すように第三の偏光子を光線軸
に対して角度θで傾斜すればよい。このとき第三の平板
偏光子の条件は、逆方向光線の光線中心からの分離幅Ｄ
に依存する。第１の平板偏光子の厚さｔは、常光，異常
光の屈折率をそれぞれno,neとして、 で与えられる。第二の平板偏光子２は第一の平板偏光子
１の光軸に対してＸ軸を中心に180°回転し結晶構造的
に鏡面対称に配置後、入射光線方向を中心軸（Ｚ軸）と
して45°回転した配置にとる。第三の平板偏光子３は平
板偏光子２に対してＺ軸を中心軸とし45°回転し、第一
の平板偏光子１の光軸と互いに90°回転した配置とし、
さらに中心軸に対して角度θの傾きをもつように配置す
る。出射点で常光，異常光が合致するときの角度θは、
平板偏光子の面と光軸とのなす角度をφとして、 （２）式で示され、ｆ（θ，φ）＝０となるθ，φが与
えられたとき得られる。
［実施例］ 平板偏光子として酸化チタン（ルチル）を使用し、1,3
μｍの波長用の光アイソレータを作成する。ファラデー
回転子はLPE成長法から得た(RBi)3Fe5O系ガーネット薄
膜（θｆ＝45°回転に必要な厚さ約300μｍ）を用い
た。第一の偏光子による常光，異常光の分離幅Ｄは0.2m
mとする。この場合、戻り光の分離幅Ｄは0.2▲√▼＝
約0.28mmとれる。平板偏光子の形状は2mm×2mmの四角形
とし、（１）式からφ＝47.8°としてt1＝約2.0mmとな
る。したがって第二の平板偏光子の厚さt2は、t2＝▲√
▼t1からt2＝約2.8mm、これらの条件と（２）式の関
係を用いると、ルチルの常光，異常光の屈折率をそれぞ
れno＝2.451,ne＝2.709として、傾斜角θ＝約10°，偏
光子の厚さt3＝1.93mmの時、本考案の目的が達成され
る。以上から本考案構成の光アイソレータの全長は7.4m
mとなる。磁石寸法を外径４φとすればケースも含めて
最終的に５φ×8mm程度の形状となる。
μｍの波長用の光アイソレータを作成する。ファラデー
回転子はLPE成長法から得た(RBi)3Fe5O系ガーネット薄
膜（θｆ＝45°回転に必要な厚さ約300μｍ）を用い
た。第一の偏光子による常光，異常光の分離幅Ｄは0.2m
mとする。この場合、戻り光の分離幅Ｄは0.2▲√▼＝
約0.28mmとれる。平板偏光子の形状は2mm×2mmの四角形
とし、（１）式からφ＝47.8°としてt1＝約2.0mmとな
る。したがって第二の平板偏光子の厚さt2は、t2＝▲√
▼t1からt2＝約2.8mm、これらの条件と（２）式の関
係を用いると、ルチルの常光，異常光の屈折率をそれぞ
れno＝2.451,ne＝2.709として、傾斜角θ＝約10°，偏
光子の厚さt3＝1.93mmの時、本考案の目的が達成され
る。以上から本考案構成の光アイソレータの全長は7.4m
mとなる。磁石寸法を外径４φとすればケースも含めて
最終的に５φ×8mm程度の形状となる。
次に平板偏光子として方解石を用いるとき、同一形状，
同一分離幅を得る設計において、同じ1.3μｍの波長でn
o＝1.638,ne＝1.483であるから（１），（２）式から第
一の平板偏光子の厚さは約2.0mmとほぼ同じである。ま
た第三の平板偏光子の厚さは2.06mm,傾斜角度θ＝約14
°となる。したがってルチルよりは若干長くなるが光ア
イソレータ構成時に約8.5mmとなり、ほとんど同一形状
となる。長さは戻り光の分離幅Ｄで決まるが、半導体レ
ーザや単モードファイバへの結合を考慮するとき、平板
偏光子の厚さを調整するだけで制御できるため、生産的
な面で他の方式よりも有利である。
同一分離幅を得る設計において、同じ1.3μｍの波長でn
o＝1.638,ne＝1.483であるから（１），（２）式から第
一の平板偏光子の厚さは約2.0mmとほぼ同じである。ま
た第三の平板偏光子の厚さは2.06mm,傾斜角度θ＝約14
°となる。したがってルチルよりは若干長くなるが光ア
イソレータ構成時に約8.5mmとなり、ほとんど同一形状
となる。長さは戻り光の分離幅Ｄで決まるが、半導体レ
ーザや単モードファイバへの結合を考慮するとき、平板
偏光子の厚さを調整するだけで制御できるため、生産的
な面で他の方式よりも有利である。
［考案の効果］ 以上のように本考案に基づく光アイソレータは偏光面に
依存せず、かつ入射光線と出射光線の位置が完全に一致
する利点を有し、光学回路中へ挿入する際、特別精密な
光軸調整を行なうこともなく本来の性能が簡単に得られ
る。
依存せず、かつ入射光線と出射光線の位置が完全に一致
する利点を有し、光学回路中へ挿入する際、特別精密な
光軸調整を行なうこともなく本来の性能が簡単に得られ
る。
第１図は本考案による偏光無依存型光アイソレータの構
造図および常光，異常光の偏光状態を示し、（ａ）は順
方向，（ｂ）は逆方向の光伝搬状態を示す。 第２図，第３図，第４図は従来の偏光無依存型光アイソ
レータの構造図および常光，異常光の偏光状態を示す。 1;2;3:平板状複屈折結晶 5;6:ファラデー回転子 7:旋光子
造図および常光，異常光の偏光状態を示し、（ａ）は順
方向，（ｂ）は逆方向の光伝搬状態を示す。 第２図，第３図，第４図は従来の偏光無依存型光アイソ
レータの構造図および常光，異常光の偏光状態を示す。 1;2;3:平板状複屈折結晶 5;6:ファラデー回転子 7:旋光子
Claims (1)
- 【請求項１】結晶光軸が表面に対し傾斜した第一の平板
状複屈折結晶、偏光面を45°回転するための第一のファ
ラデー回転子、第一の平板状複屈折結晶に対して▲√
▼倍の厚さを有し、鏡面対称になるように180°回転し
た後、入射光線方向を軸として45°回転して配置された
第二の平板状複屈折結晶、前記第一のファラデー回転子
とは逆向きに磁化された第二のファラデー回転子、第二
の平板状複屈折結晶に対し入射光線軸を回転軸として45
°回転し、第一の平板状複屈折結晶の光軸と互いに90°
回転して配置した第三の平板状複屈折結晶、およびファ
ラデー回転子を磁化するための永久磁石から構成される
光アイソレータにおいて、順方向の光線に対しては第三
の平板状複屈折結晶を透過後に常光と異常光が結合し、
入射時と同一直線上から出射するように、第一もしくは
第三の平板状複屈折結晶のいずれか一方を光線方向に対
して傾斜させることを特徴とした偏波無依存型光アイソ
レータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4699989U JPH0743696Y2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4699989U JPH0743696Y2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 光アイソレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02138716U JPH02138716U (ja) | 1990-11-20 |
| JPH0743696Y2 true JPH0743696Y2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=31562552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4699989U Expired - Lifetime JPH0743696Y2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743696Y2 (ja) |
-
1989
- 1989-04-21 JP JP4699989U patent/JPH0743696Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02138716U (ja) | 1990-11-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |