JPH0778578B2 - 偏光分離装置及びその装置を用いた光アイソレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、オープン構成の偏光子を用いてなる偏光分離
装置及びその装置を用いた光アイソレータに関し、特
に、所定以上の消光比を得ることが出来る光の波長帯域
が広く、しかも、小型化に適した偏光分離装置及び、そ
の装置を用いた光アイソレータに関する。

背景技術 一般的に、光ファイバを伝送路とする光通信システムに
於いては、光源から光ファイバに導入された光が光ファ
イバ同士の接続部等で反射して一部光源に戻ることがあ
る。このような反射帰還光が生じると、特に光源が半導
体レーザ（例えばスペクトル特性に優れた分布帰還型半
導体レーザ）である場合に、その動作が不安定となり、
伝送品質が劣化する。このため、光を順方向にだけ通過
させることのできる光アイソレータが必要となってる。

光アイソレータ、光スイッチ等の光デバイスの共通の構
成要素である偏光子は、非偏光から偏光（直線偏光）を
分離し、あるいは、偏光を互いに直交する偏光面を有す
る２つの偏光成分に分離する機能を有し、構成的には、
ルチン（TiO₂の単結晶）のような複屈折性結晶を用いて
その透過光の常光成分及び異常光成分の屈折率差により
偏光分離を行うものと、誘電体多層膜のような干渉膜を
用いて、偏光成分ごとに反射、透過させることにより偏
光分離を行うものとに大別される。これらのうち、干渉
膜（偏光分離膜）を用いて構成されるものにあっては、
分離角がより大きいので、光アイソレータ等の光デバイ
スを構成する上で有利であり、多用されている。

偏光分離膜を用いて偏光分離装置を構成しようとする場
合、消光比（クロストーク）を高くし、しかも所定以上
の消光比を得ることが出来る光の波長帯域を広くするた
めには、偏光分離膜の両側を透明基板で挟んだショート
構成の偏光子を構成するのが一般的である。しかし、シ
ョート構成であると、少なくとも２つの透明基板を用い
る必要があるので、装置が比較的に大型化すると共に構
成が複雑化する。この点、偏光分離膜が直接空気に露出
しているオープン構成の偏光子は、１つの透明基板しか
必要としないので、有利である。もっとも、オープン構
成の偏光子を用いて所定以上の消光比を得ることが出来
る光の波長帯域を広くするためには、偏光子への入射角
を例えば70°程度の大きな角度に設定する必要があるの
で、光ビームの直径によっては大型な偏光子が必要にな
り、装置が大型化する。

従って、本発明は、所定以上の消光比を得ることが出来
る光の波長帯域が広い偏光分離装置を提供することを目
的とする。

又、本発明は、所定以上の消光比を得ることが出来る光
の波長帯域が広く、しかも、小型化に適した偏光分離装
置を提供し、併せてその装置を用いて構成される光アイ
ソレータ等の光デバイスの小型化を図ることを目的とす
る。

発明の開示 本発明の１つの側面によると、偏光分離装置は、透明基
板及びその表面に形成された偏光分離膜に、該偏光分離
膜に対して所定の入射角を有する平行光ビームを透過さ
せて偏光分離を行う偏光分離装置において、前記透明基
板における前記平行光ビームの透過面のうち前記偏光分
離膜が形成されていない側の透過面を前記偏光分離膜が
形成されている側の透過面に対して斜めに形成してなる
偏光子を用いて構成されている。

望ましくは、前記偏光分離膜は、奇数番目の層をSiO₂及
び偶数番目の層をTiO₂から形成して全体で奇数層の多層
膜を形成し、前記光ビームの波長をλとするとき、前記
透明基板に直接接触する第１層の厚さ及び前記透明基板
から最も遠い最上層の厚さをλ/20〜λ/8とし、中央層
の厚さを３λ/8〜５λ/8として構成され、前記偏光分離
膜への入射角は約70°に設定される。

本発明の他の側面によれば、透明基板上にSiO₂層とTiO₂
層を交互に積層してなる偏光子を用いてなる偏光分離装
置において、奇数番目の層をSiO₂及び偶数番目の層をTi
O₂から形成して全体で奇数層の多層膜を積層し、光の波
長をλとするとき、前記透明基板に直接接触する第１層
の厚さ及び前記透明基板から最も遠い最上層の厚さをλ
/20〜λ/8とし、中央層の厚さを３λ/8〜５λ/8として
なる偏光分離装置が提供される。

望ましくは、前記偏光分離膜への入射角は65°乃至75°
に設定され、前記第１層、最上層及び中央層以外の層の
厚さは、光の波長をλとするとき、３λ/20〜λ/4とさ
れる。

本発明の更に他の側面によれば、ファラデー回転子と光
伝送路側偏光子とを光軸上にこの順で備えてなる光アイ
ソレータにおいて、前記光伝送路側偏光子は透明基板の
前記ファラデー回転子側に偏光分離膜を形成して構成さ
れ、前記偏光分離膜が形成されていない側の前記透明基
板の面は形成されている側の面に対して斜めに形成され
ている光アイソレータが提供される。

望ましくは、光源からの光が前記ファラデー回転子で旋
光されて前記光伝送路側偏光子を透過するように、前記
光源からの光の偏光面が前記光伝送路側偏光子が透過す
る光の偏光面に対して45度の角度をなすようにされる。

前記ファラデー回転子に対して前記光伝送路側偏光子と
反対側に、該光伝送路側偏光子と同一構成の光源側偏光
子を備えても良い。

この場合、望ましくは、前記光源側偏光子が透過する光
の偏光面と前記光伝送路側偏光子が透過する光の偏光面
とが互いに45度の角度をなすようにされる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の実施に使用することが出来る偏光分
離膜の基本的な積層構造を示す図、 第２図は、本発明の実施に使用することが出来る偏光分
離膜の望ましい積層構造を示す図、 第３図は、第２図の偏光分離膜に於いて入射角を70°と
したときの透過ロス（dB）と光の波長（nm）との関係を
示すグラフ、 第４図は、第２図の偏光分離膜の優位性を説明するため
の、従来の偏光分離膜に於ける透過率（％）と光の波長
（nm）との関係を示すグラフ、 第５図は、第２図の偏光分離膜に於いて第１層及び第27
層の厚みを0.4（最適値）よりも小さくしたときの透過
ロス（dB）と光の波長（nm）との関係を示すグラフ、 第６図は、第２図の偏光分離膜に於いて第１層及び第27
層の厚みを0.4（最適値）よりも大きくしたときの透過
ロス（dB）と光の波長（nm）との関係を示すグラフ、 第７図は、第２図の偏光分離膜に於いて第14層の厚みを
1.6（最適値）よりも小さくしたときの透過ロス（dB）
と光の波長（nm）との関係を示すグラフ、 第８図は、第２図の偏光分離膜に於いて第14層の厚みを
1.6（最適値）よりも大きくしたときの透過ロス（dB）
と光の波長（nm）との関係を示すグラフ、 第９図は、第２図の偏光分離膜に於いて入射角を変化さ
せたときの透過率（％）と光の波長（nm）との関係を示
すグラフ、 第10図は、伝統的なオープン構成の偏光子に於いて入射
角を比較的大きく設定したときに偏光分離膜の必要面積
が拡大する様子を示す図、 第11図は、本発明の実施例に於いて入射角を比較的大き
く設定したときでも偏光分離膜の必要面積がそれ程拡大
されない様子を示す図、 第12図は、本発明の望ましい実施例を示す偏光子の斜視
図、 第13図は、第12図の偏光子を用いて偏光分離装置を構成
したときの偏光子と平行光ビームとの幾何学的関係を示
す図、 第14図、第12図の偏光子を用いて構成される光アイソレ
ータの基本構成を示す図、 第15図は、第14図の光アイソレータの優位性を説明する
ための伝統的な光アイソレータを示す図、 第16図は、第14図の光アイソレータの構成要素を所定の
位置関係で固定保持する手段を説明するための、光アイ
ソレータの分解斜視図、 第17図は、第16図の光アイソレータの組立後の部分断面
側面図、 第18図は、第14図の光アイソレータを更に小型化するの
に適した光アイソレータの基本構成を示す図、 第19図は、光アイソレータの構成要素を所定の位置関係
で固定保持する手段を説明するための、光アイソレータ
の部分破断側面図、 第20図は、第19図の手段の具体的実施例を示す光アイソ
レータの断面図である。

発明を実施するための最良の態様 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図により、本発明の実施に使用することが出来る偏
光分離膜の基本的な積層構造を説明する。図に於いて、
２は偏光分離すべき光に対して透明な透明基板であり、
例えば屈折率が1.50のガラス（BK-7）製のものである。
この透明基板２上に全体で奇数層の誘電体多層膜を形成
して偏光分離膜４とする。偏光分離膜４は、透明基板２
上に奇数番目の層がSiO₂及び偶数番目の層がTiO₂となる
ように交互に積層したものである。又、偏光分離すべき
光の波長をλとするとき、透明基板２に直接接触する第
１層６の厚さ及び透明基板２から最も遠い最上層10の厚
さは、λ/20〜λ/8であり、中央層８の厚さは、３λ/8
〜５λ/8である。更に、このように構成した偏光分離膜
３への入射角を65°〜75度に設定する。

このようにオープン構成とすることにより、ショート構
成である場合と比較して、偏光子の構成を簡略化するこ
とが出来、偏光子又は偏光分離装置の小型化が図られ
る。偏光分離膜４の膜厚構成を最適化したことにより、
例えばＰ波の消光比を改善することが出来る。又、奇数
番目の層をSiO₂から形成し、偶数番目の層をTiO₂から形
成したので、例えばＰ波のリップル（脈動）を広い帯域
で最小にすることが出来る。更に、偏光分離すべき光の
入射角を65°〜75°と大きく設定したので、所定の消光
比を得ることが出来る帯域が拡がる。

第２図により、本発明の実施に使用することが出来る偏
光分離膜の望ましい積層構造を説明する。偏光分離膜４
は、透明基板２上にSiO₂及びTiO₂を交互に27層例えば電
子ビーム蒸着法により蒸着して形成し、透明基板２に直
接接触する層から数えて奇数番目の層をSiO₂、偶数番目
の層をTiO₂としたものである。SiO₂の屈折率は1.45、Ti
O₂の屈折率は2.25である。奇数番目の層をSiO₂から形成
し、偶数番目の層をTiO₂から形成したのは、広い帯域で
Ｐ波のリップル（脈動）を最小にするためである。又、
Ｐ波の高い消光比を得るために、入射光の波長λの1/4
を1.0としたとき、各層の膜厚を下記のように最適化し
た。

第１層、第27層→0.4 第２層→0.6 第３層→0.75 第４層〜第11層→1.0 第12層→0.8 第13層、第15層→1.0 第14層（中央層）→1.6 第16層→0.85 第17層〜第26層→1.0 第３図により、この偏光分離膜に於いて入射角を70°と
したときの透過ロス（dB）と光の波長（nm）との関係を
説明する。図に於いて、Ｐ波の透過ロスが0.2dB以下
（透過率95％以上）で、且つ、Ｓ波の透過ロスが20dB以
上（透過率１％以下）である帯域幅は、105nmである。
ここに、Ｐ波は、入射面に対して平行な偏光面を有する
偏光であり、Ｓ波は、入射面に対して垂直な偏光面を有
する偏光である。

第４図により、この偏光分離膜の帯域特性の優位性を説
明する。第４図は、従来の偏光分離膜の一例に於ける透
過率（％）と光の波長（nm）との関係を示すグラフであ
る。この従来の偏光分離膜は、ガラスからなる透明基板
上に23層の誘電体多層膜を形成し、偏光分離すべき光の
波長λの1/4を1.0としたときに、第１層及び第23層の膜
厚を0.5、第12層即ち中央層の膜厚を1.5、他の層の膜厚
を全て1.0としたものであり、図には入射角θを70°と
したときの測定結果が示されている。図から明らかなよ
うに、従来の偏光分離膜であると、Ｐ波の透過率が95％
以上で、且つ、Ｓ波の透過率が１％以下である帯域幅は
約50nmである。

このように第３図及び第４図から明らかなように、第２
図の偏光分離膜の構成によれば、所定以上の消光比を得
ることが出来る光の波長帯域を従来例と比較して約２倍
にすることが出来る。

第５図及び第６図により、第１層及び第27層の望ましい
厚みの範囲を説明する。第５図は、第１層及び第27層の
厚みを0.2及び0.15とし、他の条件についてはそのまま
にしたときの、透過ロス（dB）と波長（nm）との関係
を、第１層及び第27層の厚みが0.4で最適である第３図
のグラフに重ねて描いたグラフであり、第６図は、第１
層及び第27層の厚みを0.5及び0.6としたときの関係を同
様に描いたグラフである。第１層及び第27層の厚みが0.
15又は0.6であるときに、使用に適した波長帯域に於い
て透過ロスが0.1dB以上になるので、例えば順方向のロ
スが小さい光アイソレータを提供しようとする場合に
は、第１層及び第27層の厚みを0.2〜0.5の範囲に設定す
るのが望ましいことになる。第７図は、第14層（中央
層）の厚みを1.5及び1.4としたときの関係を第５図と同
様に描いたグラフであり、第８図は、第14層の厚みを2.
0、2.2及び2.3としたときの関係を同様に描いたグラフ
である。第７図に示されたグラフから、順方向のロスを
低減するためには、第14層の厚みを1.5以上にするのが
望ましいことが明らかである。又、第８図に示されたグ
ラフから、Ｐ波の透過ロスが0.1dB以下で、且つ、Ｓ波
の透過ロスが20dBである帯域幅を広くするためには、例
えば、この帯域幅を50nm以上とするためには、第14層の
厚みを2.2以下にするのが望ましいことが明らかであ
る。従って、第１層及び第27層の厚みの望ましい範囲は
λ/20〜λ８であり、第14層の厚みの望ましい範囲は３
λ/8〜５λ/8である。尚、第１層及び第27層の厚みを約
0.6とした場合には、波長が1300nm近辺にある光につい
てのＰ波の透過ロスは0.1dB以下であるので、そのよう
な光源を用いている場合には、第１層及び第27層の厚み
を0.5以上に設定したとしても、十分実用に耐えうる。

第９図により、入射角の望ましい範囲を説明する。第９
図は、第２図に示された偏光分離膜において入射角を変
化させたときの透過率（％）と波長（nm）との関係を描
いたグラフである。Ｐ波の透過率が95％以上で、且つ、
Ｓ波の透過率が１％以下である帯域幅は、入射角が60°
のときに57nm、65°のときに87nm、70°のときに105nm
であり、入射角が増大するに従って帯域幅も増大してい
ることが分かる。入射角θが60°であると、帯域幅は従
来と比較してそれ程向上していないので、入射角は65°
以上であることが望ましい。又、入射角を70°を超えて
大きくすれば理論上は帯域幅を更に拡大することが出来
るが、実用上、75°以上の入射角を設定することは困難
なため、入射角は75°以下であることが望ましい。

このように、オープン構成の偏光子を用いることによっ
て、所定以上の消光比を得ることが出来る帯域を拡大す
ることができるが、実用上、入射角を65°〜75°という
比較的大きな角度に設定するためには、偏光分離膜の必
要面積が拡大するという不都合がある。これを第10図に
より説明する。第10図は、オープン構成の偏光子の伝統
的な構造を示す図である。この偏光子は、ガラス平板等
の透明基板２上に誘電体膜等の偏光分離膜４を形成して
構成されており、例えば、偏光分離膜４の側から使用す
る光の波長に適した入射角θで光を入射させることによ
り、偏光子として機能するようになっている。例えば光
線束形状が円柱である平行光ビーム12を入射角θで入射
させると、紙面と平行な偏光面を有する偏光分離膜４の
Ｐ波成分12pは、偏光分離膜４及び透明基板２をこの順
で透過し、一方、紙面に垂直な偏光面を有する偏光分離
膜４のＳ波成分12sは、偏光分離膜４で反射するので、
偏光の分離がなされる。

この偏光子において、良好な帯域特性を確保するため
だ、入射角を比較的大きく（例えばθ＝70°）設定する
と、図で偏光分離膜４に光ビームを照射するために最小
限必要な偏光分離膜４の紙面上の長さｌは、平行ビーム
12の直径ｄを用いて、 ｌ＝d/cos70°＝2.92×ｄ となり、ビーム径に対して約３倍の長さの偏光分離膜が
必要になる。このため、オープン構成の偏光子を用いて
良好な帯域特性を得るためには、偏光分離膜の形成面積
を大きくする必要があり、偏光子が大型化すると共に偏
光分離膜の形成コストが上昇していた。この様に偏光子
の伝統的構造では、装置の大型化及び製造コストの上昇
を許容して帯域幅の拡大を図るか、或いは、狭い帯域幅
を許容して装置の小型化及び製造コストの低減を図るか
のいずれか一方を選択する必要があった。尚、図におい
ては、透明基板２及び偏光分離膜４の双方が平行である
ことから、偏光分離膜４が形成されている側における外
部からの偏光分離膜４への入射角は、偏光分離膜４が形
成されていない側に於ける外部からの透明基板２への入
射角と一致する。これらの入射角の内一方は、光の伝搬
方向が片方向である場合には、出射角と称されるもので
あるが、この明細書に於いては、いずれの方向に光が伝
搬しても同様の偏光子としての機能が達成されることに
鑑み、両者を区別することなく入射角と称する。

第11図により、本発明の実施例に於いて、入射角を比較
的大きく設定したときでも偏光分離膜の必要面積がそれ
程拡大されないことを説明する。この偏光子は、透明基
板14及びその表面に形成された偏光分離膜４に、偏光分
離膜４に対して所定の入射角を有する平行光ビーム12を
透過して偏光分離を行うように構成されている。そし
て、透明基板14に於ける平行光ビーム12の透過面の内、
偏光分離膜４が形成されていない側の透過面14aは、偏
光分離膜４が形成されている側の透過面14bに対して斜
めに形成されている。偏光分離膜４が形成されている側
に於ける外部からの偏光分離膜４への入射角が第10図と
同様にθであるとすると、偏光分離膜４が形成されてい
ない側に於ける外部からの透明基板４への入射角θ′
は、両透過面14a、14bが互いに斜めに形成されているこ
とから、θ′＜θとなる。従って、偏光分離膜４が形成
されていない側に於ける平行光ビーム12のビーム形状を
第10図の平行光ビームのビーム形状と同一のものとした
ときには、偏光分離膜４に平行光ビーム12を透過にさせ
るために最小限必要な偏光分離膜４の長さ（面積）は、
第10図に於いて必要とされる長さ（面積）よりも小さく
なる。尚、このときの帯域幅については、偏光分離膜４
が形成されている側に於ける入射角が第10図及び第11図
で等しいことから、共に広い帯域幅が確保される。又、
本発明に於いて平行光ビームを使用しているのは、この
光ビームを形成している光線要素の偏光分離膜４に対す
る入射角を一定にして、光線要素ごとに消光比が異なる
ことを防止するためである。

第12図は、本発明の望ましい実施例を示す偏光子の斜視
図である。この例では、透明基板14として、三角柱形状
のガラスプリズムが使用され、その材質は屈折率が1.51
のBK-7であり、側面に形成される三角形の内角の内の２
つは90°及び38.5°である。又、偏光分離膜４として
は、第２図に示された膜構成が使用される。

第13図は、第12図に示された偏光子を用いて偏光分離装
置を構成したときの、偏光子と平行光ビームとの幾何学
的関係を示す図である。今、この偏光子が空気（屈折率
は1.0）中に配置されているとし、この偏光子を透過す
る平行光ビームの偏光分離膜４に対する空気中側の入射
角（実際には出射角又は屈折角）が70°に設定されてい
るとすると、偏光分離膜４に対する透明基板14側の入射
角は、スネルの法則から38.5となる。この例では、透明
基板14の一方のエッジ角が38.5°に設定されているの
で、ビーム径ｄの平行光ビームに対して偏光分離膜４に
最小限必要な長さｌは、 ｌ＝d/cos38.5°＝1.28×ｄ となり、従来構成と比較して1/2〜1/3の長さの偏光分離
膜をもってすれば良いことになる。

第14図は、第12図に示された偏光子を用いて構成される
光アイソレータの基本構成を示す図である。この光アイ
ソレータは、永久磁石16により所定の強さの磁界（例え
ば飽和磁界）を印加されて常に同一方向にファラデー回
転（旋光）を行う機能のファラデー回転子18を光軸上に
配置し、その前後に光源側偏光子20及び光伝送路側偏光
子22を配置し、光源側偏光子20及び光伝送路側偏光子22
を45°互いに回転させた位置関係に於いて構成されてい
る。例えば円盤形状のファラデー回転子18は、その表面
で反射した光の影響を排除するために、光軸に対して所
定角度斜めになるように配置されている。尚、図に於い
ては、図面の明瞭さを確保するために、光源側偏光子20
及び光伝送路側偏光子22が互いに回転していない位置関
係として図示されている。光源としての半導体レーザ24
から放射された光は、コリメート用のレンズ26で平行光
ビームにされ、その平行光の内、特定方向に偏光面を有
する偏光成分のみが光源側偏光子20を透過し、他の偏光
成分は反射除去される。光源側偏光子20を透過した偏光
は、ファラデー回転子18から偏光面が45°回転して出射
する。この偏光面が45°回転した偏光は、光伝送路側偏
光子22を透過し、レンズ28により集束されて光伝送路と
しての光ファイバ30に入射する。一方、図示しない光フ
ァイバ接続端面等で反射して光ファイバ30を逆方向に伝
搬してきた光にあっては、光伝送路側偏光子22により、
光源側偏光子20に対して45°回転した偏光のみが透過す
る。光伝送路側偏光子22を透過した偏光は、ファラデー
回転子18により伝搬方向に向かって順方向の光とは反対
回りに45°旋光されて出射する。従って、光源側偏光子
20が透過する偏光の偏光面に対して90°回転した偏光面
を有する偏光がファラデー回転子18から出射することに
なり、この偏光は、光源側偏光子20で反射除去される。

第15図により、第14図に示された光アイソレータの優位
性を説明する。第15図は、例えば第10図に示された伝統
的な偏光子を用いて構成される光アイソレータを示す図
である。この光アイソレータでは、使用可能な光源の波
長範囲を拡大するために、つまり、帯域特性を良好にす
るために、偏光分離膜４への入射角を70°に設定してい
るので、装置が光軸OA方向に長尺化するものである。こ
れに対し、第14図に示された本発明の光アイソレータに
よれば、第13図で説明した原理に基づいて、光源側偏光
子20及び光伝送路側偏光子22を小型化することが出来、
又、これに伴いファラデー回転子18及び永久磁石16につ
いても小型化することが出来、帯域特性が良好な光アイ
ソレータを小型に提供することが出来る。

第16図及び第17図により、第14図に示された光アイソレ
ータの構成要素を所定の位置関係で固定保持する手段を
説明する。この例では、光源側偏光子20及び光伝送路側
偏光子22の楔型部分を切り落とし、これらの偏光子20、
22を円筒状部材32の両端面32a、32bに接着固定すること
にしている。円筒状部材32の内部には、大径中空部32c
及び小径中空部32dが形成されており、YIG（イットリウ
ム・鉄・ガーネット）等のロッドを円盤状に加工してな
るファラデー回転子18は、大径中空部32c及び小径中空
部32dの段差部に着座させられている。この様に、ファ
ラデー回転子18を円筒状部材32の内部に固定保持し、偏
光子20、22を円筒状部材32の両端の開口部に固定するこ
とによって、各光学要素を所定の位置関係で保持するこ
とが出来、光軸調整が容易になる。又、偏光子20、22の
偏光分離膜４側を接着すべき円筒状部材32の両端面32
a、32bを、光軸に対して斜めに形成しておくことによ
り、偏光分離膜４への入射角を容易に大きな角度（例え
ば70°）に設定することが出来る。この例では、円筒状
部材32の両端面32a、32bは、互いに光軸方向に平行移動
し、且つ、光軸の回りに45°回転した位置関係をなす様
にされており、このため、偏光子20、22を楕円形状の両
端面32a、32bに接着固定するだけで、光源側偏光子20が
透過する偏光の偏光面と光伝送路側偏光子22が透過する
偏光の偏光面とが互いに45°の角度をなすようにするこ
とが出来る。ファラデー回転子18に磁界を印加するため
の永久磁石は、例えば円筒形状のものを用い、これを円
筒状部材32の外周に沿って固定しておくことが出来る。
尚、第17図に於いては、図面を明瞭なものとするため、
円筒状部材32の両端面の内の一方が他方に対して45°回
転していないものとして図示されている。

第18図を参照すると、更に小型化するのに適した光アイ
ソレータの基本構成が示されており、この例では、第14
図に示された光アイソレータに於ける光源側偏光子を省
略している。この例では、半導体レーザ側からの平行光
の偏光面がファラデー回転子18により回転され、その光
が光伝送路側偏光子22を低損失で透過するように、各部
材（光源を含む。）が配置されている。光ファイバ側か
らの反射帰還光のうち光伝送路側偏光子22を透過した偏
光は、ファラデー回転子18によりその偏光面を45°回転
され、半導体レーザからの光の偏光面と直交する偏光面
を有する偏光になる。光源側偏光子を除いた構成で光ア
イソレータとしての機能がなされる理由は以下の事実に
基づく。即ち、一般に半導体レーザの出射光は実質上直
線偏光となっており、その偏光面に直交する偏光面を有
する偏光成分の強度は十分小さく、又、半導体レーザに
戻る反射帰還光が出射光の偏光面と直交する偏光面を有
する直線偏光である場合、つまり、反射帰還光が出射光
の偏光成分を有していない場合には、半導体レーザに対
する反射帰還光の影響は殆ど無いということが知られて
いる。このため、光源側偏光子を除いた構成としても、
反射帰還光のうち光源からの出射光の偏光面と同一の偏
光面を有する偏光成分を除去することが出来、半導体レ
ーザの不安定動作を防止することが出来る。

第19図を参照して光アイソレータの構成要素を所定の位
置関係で固定保持する手段を説明する。この光アイソレ
ータは、光源側偏光子20′、ファラデー回転子18及び光
伝送路側偏光子22′を光軸OA上にこの順で配置して構成
されている。ファラデー回転子18は、円筒状部材32の内
部に固定されている。円筒状部材32の一端面32aは、光
軸OAに対して所定角度で斜めに形成されている。円筒状
部材32の他端面32bは、上記一端面32aに平行な平面を光
軸OAの周りに45°回転した平面上に形成されている。そ
して、光源側偏光子20′及び光伝送路側偏光子22′は、
それぞれ上記一端面32a及び他端面32bに固定されてい
る。尚、一端面32aに平行な平面を光軸OAの周りに45°
回転するときの回転方向は、ファラデー回転子18の旋光
方向に応じて決定される。偏光子20′、22′としては、
偏光分離膜を用いて構成されるものの他に、ルチル等の
複屈折性結晶を用いてなるものも使用することが出来
る。この構成によれば、光源側偏光子20′及び光伝送路
側偏光子22′を円筒状部材32の端面に固定するだけで所
定の位置関係が満足されるので、偏光子20′、22′が複
屈折性プリズムである場合には、これらの光学軸方位の
調整が不要になり、又、偏光子20′、22′が偏光分離膜
を用いてなる場合には、これらの位置調整が不要にな
る。

第20図を参照して、第19図の手段の具体的実施例を説明
する。16は中空円筒状の永久磁石であり、その内部に
は、一端面32a及び他端面32bが所定の位置関係で形成さ
れた円筒状部材32が保持されている。尚、図に於いて
は、図面を明瞭なものとするため、両端面の内一方が他
方に対して45°回転していないものとし図示されてい
る。円筒状部材32の内部には、その軸方向に大径中空部
32c及び小径中空部32dが貫通しており、ファラデー回転
子18は大径中空部32cに挿入固定されている。円筒状部
材32の端面32a、32bには、例えば、第10図に示された偏
光子からなる光源側偏光子20′及び光伝送路側偏光子2
2′が接着固定されており、これらの偏光子20′、22′
は光アイソレータの光軸（例えば円筒状部材32の軸に平
行）に対して所定の角度をなすようにされている。偏光
子20′、22′は、例えばガラス平板上にTiO₂及びSiO₂を
交互に積層してなるオープン構成のものである。一般
に、オープン構成の偏光子を良好に機能させるためには
入出射角を大きくする必要があるが、この構成によれ
ば、光軸に対する円筒状部材32の両端面の角度を最適角
度に設定しておくことで、順方向の光の透過率が高く、
且つ、逆方向の光の透過率が極めて低い光アイソレータ
を提供することが可能になる。又、オープン構成の偏光
分離膜を用いた場合には、偏光子及び検光子を小型に構
成することが出来るので、装置全体を小型なものとする
ことが出来る。

産業上の利用可能性 以上の様に、本発明に係る偏光分離装置は、所定の消光
比を得るための広い波長帯域を確保しつつ最小限必要な
偏光分離膜の面積を小さくすることが出来るので、小型
化及び製造コストの低減が要求される光アイソレータ等
の光デバイスの構成要素として有用である。又、本発明
に係る光アイソレータは、半導体レーザへの反射帰還光
を有効に除去することが出来るので、光源として半導体
レーザを用いて光通信システムを構築する場合に有用で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 箱木 浩尚 神奈川県川崎市中原区上新城１―４―39― 220 (56)参考文献 特開 昭60−118803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−238813（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−71714（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ファラデー回転子（18）と光伝送路側偏光
   子（22）とを光軸上にこの順で備えてなる光アイソレー
   タにおいて、 前記光伝送路側偏光子（22）は透明基板（14）の前記フ
   ァラデー回転子（18）側の面に偏光分離膜（４）を形成
   して構成され； 前記偏光分離膜（４）が形成されていない側の前記透明
   基板（14）の面は形成されている側の面に対して斜めに
   形成されていることを特徴とする光アイソレータ。
2. 【請求項２】光源からの光が前記ファラデー回転子（1
   8）で施行されて前記光伝送路側偏光子（22）を透過す
   るように、前記光源からの光の偏光面が前記光伝送路側
   偏光子（22）が透過する光の偏光面に対して45度の角度
   をなすようにされていることを特徴とする請求の範囲第
   １項記載の光アイソレータ。
3. 【請求項３】前記ファラデー回転子（18）に対して前記
   光伝送路側偏光子（22）と反対側に、該光伝送路側偏光
   子（22）と同一構成の光源側偏光子（20）を備えてなる
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光アイソレ
   ータ。
4. 【請求項４】前記光源側偏光子（20）が透過する光の偏
   光面と前記光伝送路側偏光子（22）が透過する光の偏光
   面とが互いに45度の角度をなすようにされていることを
   特徴とする請求の範囲第３項記載の光アイソレータ。
5. 【請求項５】前記ファラデー回転子（18）が光軸に対し
   て傾けて配置されていることを特徴とする請求の範囲第
   ４項記載の光アイソレータ。
6. 【請求項６】前記ファラデー回転子（18）は中空状部材
   （32）の内部に固定保持され、前記光源側偏光子（20）
   及び前記光伝送路側偏光子（22）はそれぞれ前記中空状
   部材（32）の両端の開口部に固定されていることを特徴
   とする請求の範囲第４項記載の光アイソレータ。
7. 【請求項７】前記中空状部材（32）の両端面は光軸に対
   して所定角度で斜めに形成され、前記光源側偏光子（2
   0）及び前記光伝送路側偏光子（22）はそれぞれ上記両
   端面に沿って固定されていることを特徴とする請求の範
   囲第６項記載の光アイソレータ。
8. 【請求項８】前記中空状部材（32）の両端面は、互いに
   光軸方向に平行移動し、かつ、光軸の回りに45度回転し
   た位置関係を成すことを特徴とする請求の範囲第７項記
   載の光アイソレータ。