JPH0772427A - 非相反回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構成が容易で量産性に優れた高性能で低価格な
光非相反回路を提供することが目的である。 【構成】二つの波長変換素子１、２の間に光分波器３を
配置する構成の非相反回路で、第一の波長変換素子１が
入射光の波長λをΔλだけ増す（または減らす）作用を
するのに対し、第二の波長変換素子２は波長λをΔλだ
け減らす（または増す）作用をするように設定し、その
中間に波長λ−Δλ（またはλ＋Δλ）の光を分波する
光分波器３を用いて、第一の波長変換素子１側からの順
方向光は光分波器３を通過して、さらに第二の波長変換
素子２で波長λに戻され、逆に第二の波長変換素子２側
からの逆方向光は光分波器３で分波されて、第一の波長
変換素子１に入射されないように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信システム等に用い
られる光非相反回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の非相反回路のひとつとして磁気光
学効果を利用した光アイソレータがある。この光アイソ
レータは、偏光子、ＹＩＧ( イットリウム−鉄−ガーネ
ット)結晶等のファラデー回転子、検光子、及び磁石を
構成部品とする。通常は偏光子を検光子として用いてい
る。

【０００３】図５に示す光アイソレータの基本構成は、
偏光子１’と検光子２’が、偏光方向が互いに４５度傾
くように配置され、その両者の間に飽和磁化で４５度の
ファラデー回転角が得られる厚さのファラデー回転子
３’を置き、ファラデー回転子３’が飽和磁化するのに
十分な磁場を有する永久磁石４’が外部に配置されてい
るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の光アイソレータ
では、直線偏光に対してはその損失は０．５ｄＢ以下に
することができるが、あらゆる方向に偏光面をもつ自然
光（無偏光光）に対しては約３ｄＢの損失を生じる。ま
た外部環境の温度変化等により構成部品の劣化や接合部
のズレが生じ、光アイソレータの特性が劣化することが
ある。さらに前記の構成部品が高価でかつ、前記の偏光
子と検光子の透過偏光面が互いに４５度傾くように配置
するための位置調整が高精度を要求するため非常に難し
く、製造上で障害となっているため量産性の向上が妨げ
られていることが問題点としてあげられる。

【０００５】本発明の目的は上記問題点を解決し、構成
が容易で量産性に優れた高性能で低価格な光非相反回路
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、二つの波長変換素子の間に光分波器を配
置する構成の非相反回路で、図１に示す原理図の如く、
第一の波長変換素子１が入射光の波長λをΔλだけ増す
（または減らす）作用をするのに対し、第二の波長変換
素子２は波長λをΔλだけ減らす（または増す）作用を
するように設定し、その中間に波長λ−Δλ（またはλ
＋Δλ）の光を分波する光分波器３を用いることを特徴
としている。

【０００７】

【作用】順方向より入射する波長λの光は第一の波長変
換素子１を通過することにより波長λ＋Δλの光に変わ
る。次にこの光は光分波器３を通過する。ここでこの光
分波器３は波長λ＋Δλの光はそのまま通過させ、波長
λ−Δλの光を他ポートへ移す作用を有する。今、光分
波器３に入射する光の波長はλ＋Δλであるからそのま
ま通過することになる。次に第二の波長変換素子２を通
過することにより波長λの光となって出射する。

【０００８】逆方向より入射する波長λの光は第二の波
長変換素子２を通過することにより波長λ−Δλの光に
変わる。次に光分波器３を通過する。このときに入射す
る光の波長がλ−Δλであるために光分波器３の他ポー
トへ移ることになる。その結果上記のように構成された
回路は非相反な作用を有することになる。

【０００９】

【実施例１】次に図２に従い本発明の好ましい実施例１
についての詳細な説明を行うことにする。なお、本発明
は図２の実施例に限定されるものではなく、図１に示す
原理図に従い、種々の変更が可能である。

【００１０】図２に示す空間伝搬型非相反回路の実施例
では、波長変換素子４、５として電流注入と温度制御を
施すことにより波長制御を行う半導体型光増幅器を用い
ている。また、光分波器６には光ファイバ融着型の光分
波器を用いている。

【００１１】この空間伝搬型非相反回路によって、順方
向より入射する波長１．３１μｍの光ははじめに光源７
を出射して集光レンズ８を通過し、第一の波長変換素子
４を通過すると波長１．２７μｍの光に変わる。次にこ
の光は集光レンズ９を通過して光分波器６のポートａに
入射する。ここでこの光分波器６は波長１．２７μｍの
光はそのまま通過させてポートｂから出射し、波長１．
３５μｍの光を他ポートｄへ移す作用を有する。今、光
分波器６に入射する光の波長は１．２７μｍであるから
そのまま通過して、ポートｂから出射することになる。
次に集光レンズ１０を通過して第二の波長変換素子５を
通過すると波長１．３１μｍの光に戻されて出射され
る。この波長１．３１μｍの光は集光レンズ１１を通過
して光ファイバ１２に入射される。

【００１２】これとは反対に、逆方向より入射する波長
１．３１μｍの戻り光は第二の波長変換素子５を通過す
ると波長１．３５μｍの光に変わる。次に光分波器６の
ポートｂに入射する。この光は波長が１．３５μｍであ
るために光分波器６の他ポートｃへ分波される。その結
果、逆方向の戻り光は入射端であるポートａからは出射
されず回路は非相反な作用を行うことになる。

【００１３】

【実施例２】次に図３に従い本発明の好ましい実施例２
についての詳細な説明を行うことにする。なお、本発明
は図３の実施例に限定されるものではなく、図１に示す
原理図に従い、種々の変更が可能である。

【００１４】図３に示す空間伝搬型非相反回路の実施例
では、波長変換素子２０１、２０２として電流注入と温
度制御を施すことにより波長制御を行う半導体型光増幅
器を用いている。また、光分波器２０３には光ファイバ
融着型の光分波器を用いている。

【００１５】２０１は波長を０．１μｍだけ長くする第
一の波長変換素子、２０２は波長を０．１μｍだけ短く
する第二の波長変換素子、２０３は波長が１．２１μｍ
の光と波長１．４１μｍの光を分ける光分波器である。
第一の波長変換素子２０１には光ファイバ２０４、２０
５が接続されている。光分波器２０３は４個のポート２
０８、２０９、２１０、２１１を有しており、ポート２
０８より入射した波長１．２１μｍ、及び波長１．４１
μｍの光は光分波器２０３によって、ポート２１０から
波長１．４１μｍの光が、またポート２１１からは波長
１．２１μｍの光がそれぞれ出射されるように、また同
様にポート２１０より入射した波長１．２１ミクロン、
及び１．４１μｍの光は光分波器２０３によって、ポー
ト２０９からは波長１．２１μｍの光が、またポート２
０８からは波長１．４１μｍの光がそれぞれ出射される
ようにポート２０８、２０９、２１０、２１１を定め
る。このポート２０８に光ファイバ２０５が、またポー
ト２１０に光ファイバ２０６が接続されている。

【００１６】信号光である波長１．３１μｍの光が光フ
ァイバ２０４から入射すると、その波長は第一の波長変
換素子２０１によって、波長が１．４１μｍに変換さ
れ、光ファイバ２０５を通過して、光分波器のポート２
０８へ入射する。光分波器２０３のポート２０８に入射
した波長１．４１μｍの光は光分波器２０３を通過し、
そのポート２１０より出射される。ポート２１０より出
射した光は光ファイバ２０６を通過し、第二の波長変換
素子２０２によって入射した光がもとの波長である１．
３１μｍに変換され光ファイバ２０７より出射する。

【００１７】一方、戻り光である波長１．３１μｍの光
が光ファイバ２０７より入射すると、その波長は第二の
波長変換素子２０２によって１．２１μｍに変換され
て、光ファイバ２０６を通過して、光分波器２０３のポ
ート２１０へ入射する。光分波器２０３のポート２１０
に入射した波長１．２１μｍの光は光分波器２０３を通
過し、ポート２０９より出射される。

【００１８】このように光ファイバ２０４から入射した
信号光は光ファイバ２０７より出射するが、光ファイバ
２０７から入射した戻り光は、信号光の入射側である光
ファイバ２０４から出射されることはない。つまりこの
回路は非相反な作用を有することになる。

【００１９】

【実施例３】次に図４に従い本発明の好ましい実施例３
についての詳細な説明を行うことにする。なお、本発明
は図４の実施例に限定されるものではなく、図１に示す
原理図に従い、種々の変更が可能である。

【００２０】図４に示す空間伝搬型非相反回路の実施例
では、波長変換素子３０１、３０２として電流注入と温
度制御を施すことにより波長制御を行う半導体型光増幅
器を用いている。また、光分波器としてプリズム３０３
を用いている。

【００２１】３０１は波長を０．１μｍだけ長くする第
一の波長変換素子、３０２は波長を０．１μｍだけ短く
する第二の波長変換素子、３０３は波長によって屈折率
の異なるプリズム、３０４、３０５はそれぞれコリメー
ト用のレンズ、３０６、３０７、３０８、３０９は光フ
ァイバで、３０６、３０７は第一の波長変換素子３０１
に接続されており、３０８、３０９は第二の波長変換素
子３０２に接続されている。信号光である波長１．３１
μｍの光が光ファイバ３０６に入射すると、その波長は
第一の波長変換素子３０１によって波長が１．４１μｍ
に変換された後、光ファイバ３０７より出射し、レンズ
３０４を通過してコリメート光として出射する。レンズ
３０４より出射したコリメート光はプリズム３０３に入
射し、波長１．４１μｍに応じた屈折率でプリズム３０
３内を通過し、レンズ３０５に入射する。レンズ３０５
に入射した光は集光して光ファイバ３０８に入射し、第
二の波長変換素子３０２によってもとの信号光の波長で
ある１．３１μｍに変化された後、光ファイバ３０９よ
り出射する。

【００２２】一方、戻り光である波長１．３１μｍの光
が光ファイバ３０９より入射すると、その波長は第二の
波長変換素子３０２によって波長が１．２１μｍに変換
された後、光ファイバ３０８より出射し、レンズ３０５
を通過してコリメート光として出射する。レンズ３０５
より出射したコリメート光はプリズム３０３に入射し
て、波長１．２１μｍに応じた屈折率でプリズム内を通
過する。プリズム３０３に入射する光の波長が１．２１
μｍの場合と１．４１μｍの場合ではその屈折率が異な
るため、プリズム３０３より出射した波長１．２１μｍ
のコリメート光はレンズ３０４には入射しない。その結
果、光ファイバ３０９より入射した戻り光は信号光の入
射側である光ファイバ３０６から出射されることはな
い。つまりこの回路は非相反な作用を有することにな
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明による非相反回路は、あらゆる方
向に偏光面をもつ自然光（無偏光光）に対して利用でき
るため損失が０．５ｄＢ以下と、効率よく通過させるこ
とができる。また外部環境の温度変化に左右されにくい
構造で構成可能であり、さらに使用材料が安価で、従来
のような構成部品の位置調整が不必要であるため、大変
に構成が容易で量産性に優れた高性能で低価格な光非相
反回路を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図。

【図２】本発明の一実施例に係る実施例１の空間伝搬型
非相反回路のブロック図。

【図３】本発明の一実施例に係る実施例２の空間伝搬型
非相反回路のブロック図。

【図４】本発明の一実施例に係る実施例３の空間伝搬型
非相反回路のブロック図。

【図５】従来の光アイソレータの基本構成図。

【符号の説明】

１，２０１，３０１：第一の波長変換素子 ２，２０２，３０２：第二の波長変換素子 ３，２０３：光分波器 ３０３：プリズム（光分波器） ４：第一の半導体型波長変換素子 ５：第二の半導体型波長変換素子 ６：光ファイバ融着型光分波器 ７：光源 ８，９，１０，１１：集光レンズ ３０４，３０５：レンズ １２，２０４，２０５，２０６，２０７，３０６，３０
７，３０８，３０９：光ファイバ １’：偏光子 ２’：検光子 ３’：ファラデー回転子 ４’：磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波長λの光が入射してその波長がλ＋Δλ
   に変換される第一の波長変換素子と、波長λの光が入射
   してその波長がλ−Δλに変換される第二の波長変換素
   子との間に前記λ−Δλの波長の光を分波する波長分波
   素子が配設されるか、 あるいは波長λの光が入射してその波長がλ−Δλに変
   換される第一の波長変換素子と、波長λの光が入射して
   その波長がλ＋Δλに変換される第二の波長変換素子と
   の間に前記λ＋Δλの波長の光を分波する波長分波手段
   が配設され、 前記第一の波長変換素子から前記波長分波手段に入射す
   るλ＋Δλあるいはλ−Δλの波長の光が前記第二の波
   長変換素子に入射され、これとは逆方向の前記第二の波
   長変換素子から前記波長分波手段に入射するλ−Δλあ
   るいはλ＋Δλの波長の光が分波されて、前記第一の波
   長変換素子に入射されないように構成されたことを特徴
   とする非相反回路。