JPH0854579A - 光アイソレータ素子、光アイソレータ、光ファイバ付き光アイソレータ及び半導体レーザモジュール - Google Patents
光アイソレータ素子、光アイソレータ、光ファイバ付き光アイソレータ及び半導体レーザモジュールInfo
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- JPH0854579A JPH0854579A JP21066794A JP21066794A JPH0854579A JP H0854579 A JPH0854579 A JP H0854579A JP 21066794 A JP21066794 A JP 21066794A JP 21066794 A JP21066794 A JP 21066794A JP H0854579 A JPH0854579 A JP H0854579A
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- optical isolator
- optical
- incident
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光アイソレータの面に斜め入射する光に対し
て最適のアイソレーションを得ること。 【構成】 光学軸が一定角度異なるように配置された第
１、第２の複屈折結晶板と、その間のファラデー回転角
θf のファラデー回転子とからなる光アイソレータにお
いて、（１）順方向の入射偏光が上記第１、第２の複屈
折結晶板を常光、常光もしくは異常光、異常光として透
過するように上記第１、第２の複屈折結晶板の光学軸の
角度が設定されており、実際に使用する特定の斜め方向
から光を入射させた場合に、上記第１の複屈折結晶板を
常光として透過する偏光面と上記第２の複屈折結晶板を
常光として透過する偏光面とのなす角度φeff がθf ＋
φef f ＝９０を満足するか、（２）または順方向の入射
偏光が上記第１、第２の複屈折結晶板を常光、異常光も
しくは異常光、常光として透過するように上記第１、第
２の複屈折結晶板の光学軸の角度が設定されており、θ
f ＝φeff を満足するように調整されており、また光の
透過を阻害しない箇所に光の入射方向の印を設けてい
る。
て最適のアイソレーションを得ること。 【構成】 光学軸が一定角度異なるように配置された第
１、第２の複屈折結晶板と、その間のファラデー回転角
θf のファラデー回転子とからなる光アイソレータにお
いて、（１）順方向の入射偏光が上記第１、第２の複屈
折結晶板を常光、常光もしくは異常光、異常光として透
過するように上記第１、第２の複屈折結晶板の光学軸の
角度が設定されており、実際に使用する特定の斜め方向
から光を入射させた場合に、上記第１の複屈折結晶板を
常光として透過する偏光面と上記第２の複屈折結晶板を
常光として透過する偏光面とのなす角度φeff がθf ＋
φef f ＝９０を満足するか、（２）または順方向の入射
偏光が上記第１、第２の複屈折結晶板を常光、異常光も
しくは異常光、常光として透過するように上記第１、第
２の複屈折結晶板の光学軸の角度が設定されており、θ
f ＝φeff を満足するように調整されており、また光の
透過を阻害しない箇所に光の入射方向の印を設けてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光情報処理、光通信等に
使用する光アイソレータ素子、光アイソレータ、及び光
ファイバ付き光アイソレータに関する。
使用する光アイソレータ素子、光アイソレータ、及び光
ファイバ付き光アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】光アイソレータ素子は、２枚の偏光子の
相対偏光角を約４５度に設定し、それらの間にファラデ
ー回転角が約４５度の磁気光学素子すなわちファラデー
回転子板を挿入して互いに固定したものであり、順方向
の光は透過させ、逆方向の光は遮断する作用を有する。
偏光子として複屈折板を使用する場合には、２枚の複屈
折板とファラデー回転子とを接着する際に、レーザ光を
ファラデー回転子面に垂直に入射させながら２枚の複屈
折板を光線方向の周りに相対回転させて相対偏光角を調
整し、逆方向のレーザ光の透過光量が最小となる位置で
各素子の位置関係を固定することが提案されている（例
えば特開平１−２１９８１６号、１−２１９８１７号、
１−２１９８１８号等）。これはファラデー回転子のフ
ァラデー回転角と２枚の偏光子の相対偏光角のばらつき
による製品の特性低下を回避するための方法である。
相対偏光角を約４５度に設定し、それらの間にファラデ
ー回転角が約４５度の磁気光学素子すなわちファラデー
回転子板を挿入して互いに固定したものであり、順方向
の光は透過させ、逆方向の光は遮断する作用を有する。
偏光子として複屈折板を使用する場合には、２枚の複屈
折板とファラデー回転子とを接着する際に、レーザ光を
ファラデー回転子面に垂直に入射させながら２枚の複屈
折板を光線方向の周りに相対回転させて相対偏光角を調
整し、逆方向のレーザ光の透過光量が最小となる位置で
各素子の位置関係を固定することが提案されている（例
えば特開平１−２１９８１６号、１−２１９８１７号、
１−２１９８１８号等）。これはファラデー回転子のフ
ァラデー回転角と２枚の偏光子の相対偏光角のばらつき
による製品の特性低下を回避するための方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光アイソレータ素子自
体からの反射光が元に戻らないように、通常は光アイソ
レータ素子に垂直ではなくて斜めから光を入射させて使
用する（例えば昭和６３年電子情報通信学会春季全国大
会Ｃ−４４７、第１−１５２頁）。偏光子が複屈折板の
場合には、前述のように垂直入射光に対して光アイソレ
ータ素子の逆方向の透過光量を最小に設定しても、斜め
入射の方向に依存して逆方向の透過光量は大きく増加す
る。
体からの反射光が元に戻らないように、通常は光アイソ
レータ素子に垂直ではなくて斜めから光を入射させて使
用する（例えば昭和６３年電子情報通信学会春季全国大
会Ｃ−４４７、第１−１５２頁）。偏光子が複屈折板の
場合には、前述のように垂直入射光に対して光アイソレ
ータ素子の逆方向の透過光量を最小に設定しても、斜め
入射の方向に依存して逆方向の透過光量は大きく増加す
る。
【０００４】すなわち、図２のように複屈折板１、ファ
ラデー回転子３、及び複屈折板２を重畳した光アイソレ
ータ素子１１において、光アイソレータ素子の面内に互
いに直交するＸ、Ｙ軸を取り、光アイソレータ素子の面
に垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸からの角度をθ及びＸ軸から
測ったＸ−Ｙ面内での方向をφとする。ルチル結晶によ
る複屈折板１のＣ軸（光学軸）の方向（θ1 、φ1 ）を
（４５°、０°）とし、ルチル結晶による複屈折板２の
Ｃ軸（光学軸）の方向（θ2 、φ2 ）を（４５°、４５
°）として、レーザ光の入射方向（θin、φin）を変動
させると、図１のように２枚の複屈折板を常光として透
過する偏光面のなす角度、すなわち相対角度の実効値φ
eff は大きく変動する。より詳しく述べると、２枚の偏
光子の相対角度をφ、ファラデー回転子のファラデー回
転角をθf とし、偏光子とファラデー回転子が理想的な
素子であると仮定すると順方向の透過率はＴf ＝ｃｏｓ
2 （θf −φ）逆方向の透過率はＴg ＝ｃｏｓ2 （θf
＋φ）となる。アイソレーションＩｓｏはｄＢ単位でＩ
ｓｏ＝−１０ｌｏｇ10（Ｔg ／Ｔf ）と定義される。θ
f ＝φ＝４５°のときＴf ＝１、Ｔg ＝０、Ｉｓｏ＝∞
ｄＢとなり理想的な光アイソレータの特性が得られる。
しかし、実際の製造においては角度のばらつきが存在す
る。光アイソレータ素子においてはアイソレーションを
最大にすること（逆方向の透過率を低減すること）が最
重要であり通常は使用中心波長、使用中心温度において
θf ＋φ＝９０°となるようにφもしくはθf の角度を
調整して組立を行う。（θf は一般に波長と温度により
変化する。）光アイソレータ素子の偏光子として複屈折
板を用いる場合は垂直入射の光に対してθf ＋φ＝９０
°となるように調整しても、実際に使用する斜め入射光
に対しては図１のように実効値φeff が垂直入射光の場
合と大きく異なるためθf ＋φeff ≠９０°となりアイ
ソレーションが低下（逆方向の透過率が増加）してしま
う。ここでφeff は第１の複屈折板を常光として透過す
る偏光面と第２の複屈折板を常光として透過する偏光面
とのなす角度として定義した。
ラデー回転子３、及び複屈折板２を重畳した光アイソレ
ータ素子１１において、光アイソレータ素子の面内に互
いに直交するＸ、Ｙ軸を取り、光アイソレータ素子の面
に垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸からの角度をθ及びＸ軸から
測ったＸ−Ｙ面内での方向をφとする。ルチル結晶によ
る複屈折板１のＣ軸（光学軸）の方向（θ1 、φ1 ）を
（４５°、０°）とし、ルチル結晶による複屈折板２の
Ｃ軸（光学軸）の方向（θ2 、φ2 ）を（４５°、４５
°）として、レーザ光の入射方向（θin、φin）を変動
させると、図１のように２枚の複屈折板を常光として透
過する偏光面のなす角度、すなわち相対角度の実効値φ
eff は大きく変動する。より詳しく述べると、２枚の偏
光子の相対角度をφ、ファラデー回転子のファラデー回
転角をθf とし、偏光子とファラデー回転子が理想的な
素子であると仮定すると順方向の透過率はＴf ＝ｃｏｓ
2 （θf −φ）逆方向の透過率はＴg ＝ｃｏｓ2 （θf
＋φ）となる。アイソレーションＩｓｏはｄＢ単位でＩ
ｓｏ＝−１０ｌｏｇ10（Ｔg ／Ｔf ）と定義される。θ
f ＝φ＝４５°のときＴf ＝１、Ｔg ＝０、Ｉｓｏ＝∞
ｄＢとなり理想的な光アイソレータの特性が得られる。
しかし、実際の製造においては角度のばらつきが存在す
る。光アイソレータ素子においてはアイソレーションを
最大にすること（逆方向の透過率を低減すること）が最
重要であり通常は使用中心波長、使用中心温度において
θf ＋φ＝９０°となるようにφもしくはθf の角度を
調整して組立を行う。（θf は一般に波長と温度により
変化する。）光アイソレータ素子の偏光子として複屈折
板を用いる場合は垂直入射の光に対してθf ＋φ＝９０
°となるように調整しても、実際に使用する斜め入射光
に対しては図１のように実効値φeff が垂直入射光の場
合と大きく異なるためθf ＋φeff ≠９０°となりアイ
ソレーションが低下（逆方向の透過率が増加）してしま
う。ここでφeff は第１の複屈折板を常光として透過す
る偏光面と第２の複屈折板を常光として透過する偏光面
とのなす角度として定義した。
【０００５】従来、入射方向がアイソレーションに影響
する問題は取り上げられなかったが、これは光アイソレ
ータ素子を半導体レーザ、レンズ系、光ファイバ等に組
み込んだ状態では戻り光を測定する装置を付設すること
が困難なためである。ただし、特開平２−９３４０９号
には２つの偏光子を偏光ビームスプリッタで構成する場
合に関してではあるが上記の問題が指摘されている。も
っとも、この文献では光アイソレータ素子を光ファイバ
やレンズ系と共に組み立てる際に光アイソレータ素子の
面に対する入射方向が変動しても、アイソレーションの
変動ができるだけ小さくなるように２つの偏光ビームス
プリッタの法線方向の相対関係を規定するものであり、
組立の際に最適な光アイソレータ特性を得ようとするも
のではない。
する問題は取り上げられなかったが、これは光アイソレ
ータ素子を半導体レーザ、レンズ系、光ファイバ等に組
み込んだ状態では戻り光を測定する装置を付設すること
が困難なためである。ただし、特開平２−９３４０９号
には２つの偏光子を偏光ビームスプリッタで構成する場
合に関してではあるが上記の問題が指摘されている。も
っとも、この文献では光アイソレータ素子を光ファイバ
やレンズ系と共に組み立てる際に光アイソレータ素子の
面に対する入射方向が変動しても、アイソレーションの
変動ができるだけ小さくなるように２つの偏光ビームス
プリッタの法線方向の相対関係を規定するものであり、
組立の際に最適な光アイソレータ特性を得ようとするも
のではない。
【０００６】上記のように光の入射方向に対し光アイソ
レータ素子の特性が変化してしまうので、実際に使用さ
れる特定の斜め入射方向で光アイソレータ特性が最適と
なるようにすることが望まれる。したがって、本発明の
目的は、特定の斜め入射方向に対して最大のアイソレー
ションを有する光アイソレータ素子及びファイバ付き光
アイソレータを提供することである。本発明は斜め入射
の方向に依存して大きくアイソレーションが変動するよ
うな光アイソレータ素子、特に偏光子として複屈折板を
使用する場合に生じる問題を解決することを目的とす
る。複屈折板は安価に入手できるが上記の問題を有する
のでこの問題が解決されると特に有利である。
レータ素子の特性が変化してしまうので、実際に使用さ
れる特定の斜め入射方向で光アイソレータ特性が最適と
なるようにすることが望まれる。したがって、本発明の
目的は、特定の斜め入射方向に対して最大のアイソレー
ションを有する光アイソレータ素子及びファイバ付き光
アイソレータを提供することである。本発明は斜め入射
の方向に依存して大きくアイソレーションが変動するよ
うな光アイソレータ素子、特に偏光子として複屈折板を
使用する場合に生じる問題を解決することを目的とす
る。複屈折板は安価に入手できるが上記の問題を有する
のでこの問題が解決されると特に有利である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光学軸が一定
角度異なるように配置された第１、第２の複屈折結晶板
と、上記第１の複屈折結晶板と上記第２の複屈折結晶板
との間に配置され入射光の偏光面を一定角度回転させる
ファラデー回転子とからなる光アイソレータ素子におい
て、順方向の入射偏光が上記第１、第２の複屈折結晶板
を常光、常光もしくは異常光、異常光として透過するよ
うに上記第１、第２の複屈折結晶板の光学軸の角度が設
定されており、実際に使用する特定の斜め方向から光を
入射させた場合に上記第１の複屈折結晶板を常光として
透過する偏光面と上記第２の複屈折結晶板を常光として
透過する偏光面とのなす角度をφeff とし、上記ファラ
デー回転子の使用中心温度、使用中心波長におけるファ
ラデー回転角をθf としたときに、θf ＋φeff ＝９０
°を満足するようにファラデー回転子の厚さまたは複屈
折板の相対角度を調整したことを特徴とする光アイソレ
ータ素子を提供する。
角度異なるように配置された第１、第２の複屈折結晶板
と、上記第１の複屈折結晶板と上記第２の複屈折結晶板
との間に配置され入射光の偏光面を一定角度回転させる
ファラデー回転子とからなる光アイソレータ素子におい
て、順方向の入射偏光が上記第１、第２の複屈折結晶板
を常光、常光もしくは異常光、異常光として透過するよ
うに上記第１、第２の複屈折結晶板の光学軸の角度が設
定されており、実際に使用する特定の斜め方向から光を
入射させた場合に上記第１の複屈折結晶板を常光として
透過する偏光面と上記第２の複屈折結晶板を常光として
透過する偏光面とのなす角度をφeff とし、上記ファラ
デー回転子の使用中心温度、使用中心波長におけるファ
ラデー回転角をθf としたときに、θf ＋φeff ＝９０
°を満足するようにファラデー回転子の厚さまたは複屈
折板の相対角度を調整したことを特徴とする光アイソレ
ータ素子を提供する。
【０００８】本発明はまた、上記と同様な構成におい
て、順方向の入射偏光が第１、第２の複屈折結晶板を常
光、異常光もしくは異常光、常光として透過するように
上記第１、第２の複屈折結晶板の光学軸の角度が設定さ
れている場合には、θf ＝φef f を満足するようにファ
ラデー回転子の厚さまたは複屈折板の相対角度を調整し
たことを特徴とする光アイソレータ素子を提供する。
て、順方向の入射偏光が第１、第２の複屈折結晶板を常
光、異常光もしくは異常光、常光として透過するように
上記第１、第２の複屈折結晶板の光学軸の角度が設定さ
れている場合には、θf ＝φef f を満足するようにファ
ラデー回転子の厚さまたは複屈折板の相対角度を調整し
たことを特徴とする光アイソレータ素子を提供する。
【０００９】本発明はさらに、実際に使用される条件の
ある特定の斜め方向から光を入射させた場合に、光アイ
ソレータ特性が最適となる構造の光アイソレータ素子
に、光の入射方向を示す印を設けたことを特徴とする。
別法として、光入射方向に平行な外周面を有する外形ホ
ルダに、光入射方向に対して傾斜させて前記の本発明の
光アイソレータ素子を固定すると最適な条件に固定され
た光アイソレータが得られる。通常、光アイソレータ素
子には入射偏波方向を示す印が付けられているが、０°
と１８０°の差はつけられていない。図１に示すように
実際には入射方向により光アイソレータ特性は大きく変
わる。本発明の光アイソレータ素子またはそれを使用す
る光アイソレータは、特定の光の入射方向に対して最適
となるように光アイソレータ素子を構成し、次いで当該
入射方向の印をつけることにより得られる。
ある特定の斜め方向から光を入射させた場合に、光アイ
ソレータ特性が最適となる構造の光アイソレータ素子
に、光の入射方向を示す印を設けたことを特徴とする。
別法として、光入射方向に平行な外周面を有する外形ホ
ルダに、光入射方向に対して傾斜させて前記の本発明の
光アイソレータ素子を固定すると最適な条件に固定され
た光アイソレータが得られる。通常、光アイソレータ素
子には入射偏波方向を示す印が付けられているが、０°
と１８０°の差はつけられていない。図１に示すように
実際には入射方向により光アイソレータ特性は大きく変
わる。本発明の光アイソレータ素子またはそれを使用す
る光アイソレータは、特定の光の入射方向に対して最適
となるように光アイソレータ素子を構成し、次いで当該
入射方向の印をつけることにより得られる。
【００１０】以下、本発明を詳しく説明する。先に述べ
たように実際の製造においては角度のばらつきが存在す
る。光アイソレータにおいてはアイソレーションを最大
にすること（逆方向の透過率を低減すること）が最重要
であり、通常は使用中心波長、使用中心温度においてθ
f ＋φ＝９０°となるようにφもしくはθf の角度を調
整して組立を行う。（θf は一般に波長と温度により変
化する。） 光アイソレータ素子の偏光子として複屈折板を用いる場
合は垂直入射の光に対してθf ＋φ＝９０°となるよう
に調整しても、実際に使用する斜め入射光に対しては図
１のようにφの実効値φeff が垂直入射光の場合と大き
く異なるためθf ＋φeff ≠９０°となりアイソレーシ
ョンが低下（逆方向の透過率が増加）してしまうことは
すでに説明した。ここでφeff は第１の複屈折板を常光
として透過する偏光面と第２の複屈折板を常光として透
過する偏光面とのなす角度として定義した。そこで実際
に使用する斜め入射光に対してθf ＋φ＝９０°を満足
させる必要がある。
たように実際の製造においては角度のばらつきが存在す
る。光アイソレータにおいてはアイソレーションを最大
にすること（逆方向の透過率を低減すること）が最重要
であり、通常は使用中心波長、使用中心温度においてθ
f ＋φ＝９０°となるようにφもしくはθf の角度を調
整して組立を行う。（θf は一般に波長と温度により変
化する。） 光アイソレータ素子の偏光子として複屈折板を用いる場
合は垂直入射の光に対してθf ＋φ＝９０°となるよう
に調整しても、実際に使用する斜め入射光に対しては図
１のようにφの実効値φeff が垂直入射光の場合と大き
く異なるためθf ＋φeff ≠９０°となりアイソレーシ
ョンが低下（逆方向の透過率が増加）してしまうことは
すでに説明した。ここでφeff は第１の複屈折板を常光
として透過する偏光面と第２の複屈折板を常光として透
過する偏光面とのなす角度として定義した。そこで実際
に使用する斜め入射光に対してθf ＋φ＝９０°を満足
させる必要がある。
【００１１】本発明の原理 さて複屈折板の場合、順方向の入射偏光が複屈折板を常
光として透過する場合と異常光として透過する場合の２
通りがある。順方向の入射偏光が第１、第２の複屈折板
を常光、常光もしくは異常光、異常光として透過する場
合はφ＝φeff でありθf ＋φ＝９０°のためにはθf
＋φeff ＝９０°とすればよい。このためにはファラデ
ー回転子の厚さまたは複屈折板の相対角度を調整すれば
良い。一方、順方向の入射偏光が第１、第２の複屈折板
を常光、異常光もしくは異常光、常光として透過する場
合はφ＝９０°−φeff でありθf ＋φ＝９０°のため
にはθf ＝φeff とすればよい。このためにはファラデ
ー回転子の厚さまたは複屈折板の相対角度を調整すれば
良い。なおここで０°＜θf ＜９０°、０°＜φeff ＜
９０°と定めるものとする。また、このようにして、フ
ァラデー回転子板と第１、第２の複屈折板を製作し、こ
れらを互いに接着して光アイソレータ素子を構成し、最
後に光アイソレータ素子の入射面もしくは該素子を組み
込んだ光アイソレータの外形ホルダに蒸着、印刷等の方
法により光の入射方向の印をつけることができる。ここ
に入射方向は複屈折板の入射面の法線方向からの角度θ
inと入射面内面の角度方位φinとで指定されるものであ
り、従来指示されている偏波方向とは関係がない。この
具体的な例は実施例１で説明する。
光として透過する場合と異常光として透過する場合の２
通りがある。順方向の入射偏光が第１、第２の複屈折板
を常光、常光もしくは異常光、異常光として透過する場
合はφ＝φeff でありθf ＋φ＝９０°のためにはθf
＋φeff ＝９０°とすればよい。このためにはファラデ
ー回転子の厚さまたは複屈折板の相対角度を調整すれば
良い。一方、順方向の入射偏光が第１、第２の複屈折板
を常光、異常光もしくは異常光、常光として透過する場
合はφ＝９０°−φeff でありθf ＋φ＝９０°のため
にはθf ＝φeff とすればよい。このためにはファラデ
ー回転子の厚さまたは複屈折板の相対角度を調整すれば
良い。なおここで０°＜θf ＜９０°、０°＜φeff ＜
９０°と定めるものとする。また、このようにして、フ
ァラデー回転子板と第１、第２の複屈折板を製作し、こ
れらを互いに接着して光アイソレータ素子を構成し、最
後に光アイソレータ素子の入射面もしくは該素子を組み
込んだ光アイソレータの外形ホルダに蒸着、印刷等の方
法により光の入射方向の印をつけることができる。ここ
に入射方向は複屈折板の入射面の法線方向からの角度θ
inと入射面内面の角度方位φinとで指定されるものであ
り、従来指示されている偏波方向とは関係がない。この
具体的な例は実施例１で説明する。
【００１２】本発明はまた、斜め端面を有する光ファイ
バと、光アイソレータ素子を一体化すると共に、光アイ
ソレータ特性が最適となる角度に光アイソレータ素子を
光ファイバ軸の周りに回転させてから固定されているフ
ァイバ付き光アイソレータを提供する。斜め端面を有す
る光ファイバが受光できる方向は図４のようにほぼ一定
の狭い範囲にあり、そのため、光アイソレータ素子と光
ファイバを一体に固定すれば光アイソレータ素子への入
射方向がほぼ固定される。もしもこの方向で光アイソレ
ータ素子の特性を最適化しておけば、その後、レーザダ
イオードとこの光ファイバ付き光アイソレータとをレン
ズに結合する際も光アイソレータ素子への入射方向はほ
ぼ同じになるため、レンズ系やレーザダイオードの結合
方向は必然的に定まるので最適な状態で使用できて都合
が良い。従って、光アイソレータ特性はこの入射方向を
使用し、光アイソレータ素子の角度が１８０°離れた２
つの方向で図１から２枚の複屈折板の相対角度の実効値
φeff を求めると、入射方向に依存して異なった値が求
められる。そのうち、アイソレーションが大きくなる角
度だけ光アイソレータ素子を光ファイバの軸の周りに回
転させてその状態で光ファイバとの関係を固定する。こ
の具体的な例は実施例２で説明する。
バと、光アイソレータ素子を一体化すると共に、光アイ
ソレータ特性が最適となる角度に光アイソレータ素子を
光ファイバ軸の周りに回転させてから固定されているフ
ァイバ付き光アイソレータを提供する。斜め端面を有す
る光ファイバが受光できる方向は図４のようにほぼ一定
の狭い範囲にあり、そのため、光アイソレータ素子と光
ファイバを一体に固定すれば光アイソレータ素子への入
射方向がほぼ固定される。もしもこの方向で光アイソレ
ータ素子の特性を最適化しておけば、その後、レーザダ
イオードとこの光ファイバ付き光アイソレータとをレン
ズに結合する際も光アイソレータ素子への入射方向はほ
ぼ同じになるため、レンズ系やレーザダイオードの結合
方向は必然的に定まるので最適な状態で使用できて都合
が良い。従って、光アイソレータ特性はこの入射方向を
使用し、光アイソレータ素子の角度が１８０°離れた２
つの方向で図１から２枚の複屈折板の相対角度の実効値
φeff を求めると、入射方向に依存して異なった値が求
められる。そのうち、アイソレーションが大きくなる角
度だけ光アイソレータ素子を光ファイバの軸の周りに回
転させてその状態で光ファイバとの関係を固定する。こ
の具体的な例は実施例２で説明する。
【００１３】
実施例１ 複屈折結晶板としてルチル板、ファラデー回転子として
磁性ガーネット、磁性ガーネットに飽和の磁界を印加す
る磁石とを用いて光アイソレータを作製した。図２の光
アイソレータ素子の構成でθ1 ＝θ2 ＝４５°、φ1 ＝
０°、φ2 ＝４５°とした。使用条件が光の入射角度θ
in＝４°、φin＝０°の場合を考える。図１よりこの場
合φeff ＝４６．２°となる。１）順方向の入射偏光が
第１、第２のルチル板を常光、常光（もしくは異常光、
異常光）として透過するように順方向の光に対してファ
ラデー回転角がプラスに回転し、かつ回転角の大きさが
使用中心波長１３１０ｎｍ、使用中心温度２５℃におい
てθf ＝９０°−４６．２°＝４３．８°となるように
作製したところ４０ｄＢのアイソレーションが得られ
た。一方作製した光アイソレータにθin＝４°、φin＝
１８０°の光を入射させたところアイソレーションは２
７ｄＢと大きく劣化した。この光アイソレータは具体的
には一例として図５に示す構造を有する。光アイソレー
タ素子１１は円筒状の素子ホルダ１７に支持され、素子
ホルダは外形ホルダ１０に支持されている。外形ホルダ
１０は光アイソレータ素子１１に固定磁界を印加するた
めの円筒状の永久磁石１８を有する。この光アイソレー
タ素子１１には斜め入射の方向を示す印１９、外形ホル
ダの前端面に印１３、または前端部周面に印１４（また
は両者）を設けることにより、誤って逆の方向から光を
入射させることを防止でき便利である。２）順方向の入
射偏光が第１、第２のルチル板を常光、異常光（もしく
は異常光、常光）として透過するように順方向の光に対
してファラデー回転角がマイナスに回転し、かつ回転角
の大きさが使用中心波長１３１０ｎｍ、使用中心温度２
５℃においてθf ＝４６．２°となるように作製したと
ころ４０ｄＢのアイソレーションが得られた。一方作製
した光アイソレータにθin＝４°、φin＝１８０°の光
を入射させたところアイソレーションは２７ｄＢと大き
く劣化した。この光アイソレータの外形ホルダーに図５
に示したものと同様に斜め入射の方向を示す印を設ける
ことにより誤って逆の方向から光を入射させることを防
止でき便利である。
磁性ガーネット、磁性ガーネットに飽和の磁界を印加す
る磁石とを用いて光アイソレータを作製した。図２の光
アイソレータ素子の構成でθ1 ＝θ2 ＝４５°、φ1 ＝
０°、φ2 ＝４５°とした。使用条件が光の入射角度θ
in＝４°、φin＝０°の場合を考える。図１よりこの場
合φeff ＝４６．２°となる。１）順方向の入射偏光が
第１、第２のルチル板を常光、常光（もしくは異常光、
異常光）として透過するように順方向の光に対してファ
ラデー回転角がプラスに回転し、かつ回転角の大きさが
使用中心波長１３１０ｎｍ、使用中心温度２５℃におい
てθf ＝９０°−４６．２°＝４３．８°となるように
作製したところ４０ｄＢのアイソレーションが得られ
た。一方作製した光アイソレータにθin＝４°、φin＝
１８０°の光を入射させたところアイソレーションは２
７ｄＢと大きく劣化した。この光アイソレータは具体的
には一例として図５に示す構造を有する。光アイソレー
タ素子１１は円筒状の素子ホルダ１７に支持され、素子
ホルダは外形ホルダ１０に支持されている。外形ホルダ
１０は光アイソレータ素子１１に固定磁界を印加するた
めの円筒状の永久磁石１８を有する。この光アイソレー
タ素子１１には斜め入射の方向を示す印１９、外形ホル
ダの前端面に印１３、または前端部周面に印１４（また
は両者）を設けることにより、誤って逆の方向から光を
入射させることを防止でき便利である。２）順方向の入
射偏光が第１、第２のルチル板を常光、異常光（もしく
は異常光、常光）として透過するように順方向の光に対
してファラデー回転角がマイナスに回転し、かつ回転角
の大きさが使用中心波長１３１０ｎｍ、使用中心温度２
５℃においてθf ＝４６．２°となるように作製したと
ころ４０ｄＢのアイソレーションが得られた。一方作製
した光アイソレータにθin＝４°、φin＝１８０°の光
を入射させたところアイソレーションは２７ｄＢと大き
く劣化した。この光アイソレータの外形ホルダーに図５
に示したものと同様に斜め入射の方向を示す印を設ける
ことにより誤って逆の方向から光を入射させることを防
止でき便利である。
【００１４】実施例２ 図２の光アイソレータ素子の構成で、偏光子としてルチ
ル板を使用し、またθ1 ＝θ2 ＝４５°、φ1 ＝０°、
φ2 ＝４５°、ファラデー回転子の回転角θf＝４５°
とした。この光アイソレータ素子を光ファイバと一体化
して図３に示す構造のファイバ付き光アイソレータ１２
を構成した。図３において、４は光ファイバ心線、５は
心線４から露出する素線、６は光ファィバを支持するフ
ェルール、７は素線４を支えるフェルールの一部とみな
し得るセラミック製キャピラリ、８はファラデー回転子
３に飽和または未飽和磁界を印加する永久磁石、９は斜
めに形成されたファイバ端面、１０は非磁性または軟磁
性体よりなる素子ホルダ、及び１１は図２の構成を有す
る光アイソレータ素子である。図３において、ファイバ
端面が８°の斜面に設定した。この場合、光ファイバへ
の結合効率が最大となる集束ビームの光アイソレータ素
子への光入射角度θin、φinはθin＝約３．７°と、及
びφin＝９０°となる。図６のように第２の光ファイバ
１６とレンズ１５とを配置し第２の光ファイバ１６から
第１の光ファイバへ４の透過光量が最大となるように各
素子の位置を調整した。このとき前述のように第１の光
ファイバ４（及び光アイソレータ素子１１）へ入射され
る光はほぼθin＝３．７°、φin＝９０°の集束ビーム
となっている。この状態で光ファイバ付き光アイソレー
タの特性を評価した。順方向の入射偏光方向がＹ方向
で、この順方向の光がルチル板１、２を常光として透過
させる場合を考える。この場合ルチル板１、２の光学軸
の方向はφ1 ＝０°、φ2 ＝４５°もしくはこの光アイ
ソレータ素子を光ファイバを中心軸として１８０°と回
転したφ1 ＝１８０°、φ2 ＝２２５°の向きに光アイ
ソレータ素子を配置する必要がある。図１からわかるよ
うにこの２つの向きに対する相対角度の実効値φeff は
約０．９°と異なっておりそのためアイソレーション特
性が２つの向きで異なっている。そこで２つの向きのう
ちアイソレーションが大きい（逆方向の透過光量が小さ
い）方の向きで光アイソレータ素子を固定した。このよ
うにして光アイソレータを組み立てると角度のばらつき
があっても安定に良好な特性を得ることができる。実際
に試作した結果を以下に示す。ファラデー回転角θf の
作製ばらつきの標準偏差が０．２°、ルチル板の相対角
度の作製ばらつきの標準偏差が０．４°であった。この
とき上記のように２つの向きのうちアイソレーションが
大きくなる方の向きで組み立てたところピーク波長（ア
イソレーションが最大となる波長）の作製ばらつきの標
準偏差は４．１ｎｍと小さく安定に光アイソレータを作
製できた。一方、従来のように向きを考慮しないで試作
したところピーク波長の作製ばらつきの標準偏差は１２
ｎｍと大きかった。図７のようにこのように作製した光
ファイバ付き光アイソレータ、半導体レーザとレンズと
より構成される半導体レーザモジュールを試作した。こ
こで半導体レーザから光ファイバへの結合効率が最大と
なるように各素子の位置を調整してある。このとき光フ
ァイバ（及び光アイソレータ素子）へ入射される光はほ
ぼθin＝３．７°、φin＝９０°の集束ビームとなって
いる。このように調整されている場合には、光ファイバ
が最大の効率で受光できる光のビームの方向は一義的に
決まるので図７のように組み合わせた時、図６で調整し
た方向は当然にに実現される。したがって、この場合上
記のように最適化された光アイソレータの特性がこのモ
ジュールにおいてもほぼ実現されており、半導体レーザ
モジュールとして安定な動特性を実現できた。
ル板を使用し、またθ1 ＝θ2 ＝４５°、φ1 ＝０°、
φ2 ＝４５°、ファラデー回転子の回転角θf＝４５°
とした。この光アイソレータ素子を光ファイバと一体化
して図３に示す構造のファイバ付き光アイソレータ１２
を構成した。図３において、４は光ファイバ心線、５は
心線４から露出する素線、６は光ファィバを支持するフ
ェルール、７は素線４を支えるフェルールの一部とみな
し得るセラミック製キャピラリ、８はファラデー回転子
３に飽和または未飽和磁界を印加する永久磁石、９は斜
めに形成されたファイバ端面、１０は非磁性または軟磁
性体よりなる素子ホルダ、及び１１は図２の構成を有す
る光アイソレータ素子である。図３において、ファイバ
端面が８°の斜面に設定した。この場合、光ファイバへ
の結合効率が最大となる集束ビームの光アイソレータ素
子への光入射角度θin、φinはθin＝約３．７°と、及
びφin＝９０°となる。図６のように第２の光ファイバ
１６とレンズ１５とを配置し第２の光ファイバ１６から
第１の光ファイバへ４の透過光量が最大となるように各
素子の位置を調整した。このとき前述のように第１の光
ファイバ４（及び光アイソレータ素子１１）へ入射され
る光はほぼθin＝３．７°、φin＝９０°の集束ビーム
となっている。この状態で光ファイバ付き光アイソレー
タの特性を評価した。順方向の入射偏光方向がＹ方向
で、この順方向の光がルチル板１、２を常光として透過
させる場合を考える。この場合ルチル板１、２の光学軸
の方向はφ1 ＝０°、φ2 ＝４５°もしくはこの光アイ
ソレータ素子を光ファイバを中心軸として１８０°と回
転したφ1 ＝１８０°、φ2 ＝２２５°の向きに光アイ
ソレータ素子を配置する必要がある。図１からわかるよ
うにこの２つの向きに対する相対角度の実効値φeff は
約０．９°と異なっておりそのためアイソレーション特
性が２つの向きで異なっている。そこで２つの向きのう
ちアイソレーションが大きい（逆方向の透過光量が小さ
い）方の向きで光アイソレータ素子を固定した。このよ
うにして光アイソレータを組み立てると角度のばらつき
があっても安定に良好な特性を得ることができる。実際
に試作した結果を以下に示す。ファラデー回転角θf の
作製ばらつきの標準偏差が０．２°、ルチル板の相対角
度の作製ばらつきの標準偏差が０．４°であった。この
とき上記のように２つの向きのうちアイソレーションが
大きくなる方の向きで組み立てたところピーク波長（ア
イソレーションが最大となる波長）の作製ばらつきの標
準偏差は４．１ｎｍと小さく安定に光アイソレータを作
製できた。一方、従来のように向きを考慮しないで試作
したところピーク波長の作製ばらつきの標準偏差は１２
ｎｍと大きかった。図７のようにこのように作製した光
ファイバ付き光アイソレータ、半導体レーザとレンズと
より構成される半導体レーザモジュールを試作した。こ
こで半導体レーザから光ファイバへの結合効率が最大と
なるように各素子の位置を調整してある。このとき光フ
ァイバ（及び光アイソレータ素子）へ入射される光はほ
ぼθin＝３．７°、φin＝９０°の集束ビームとなって
いる。このように調整されている場合には、光ファイバ
が最大の効率で受光できる光のビームの方向は一義的に
決まるので図７のように組み合わせた時、図６で調整し
た方向は当然にに実現される。したがって、この場合上
記のように最適化された光アイソレータの特性がこのモ
ジュールにおいてもほぼ実現されており、半導体レーザ
モジュールとして安定な動特性を実現できた。
【００１５】図８は他の実施例を示す。同図に於て、外
径ホルダ２０は長方形、正方形または円筒形を有し外周
が光の入射方向に対して平行に形成されている。外径ホ
ルダの内面には傾斜面２２が形成されて、そこに光アイ
ソレータ素子１１が傾斜させて取りつけられる。この傾
斜角度は図５の実施例で検討した光の傾斜角度に一致さ
せてある。この例では図５の実施例とは違って、光の入
射方向が外形ホルダの軸線に沿っていればよく、方向を
光の入射方向を指示する必要がない。
径ホルダ２０は長方形、正方形または円筒形を有し外周
が光の入射方向に対して平行に形成されている。外径ホ
ルダの内面には傾斜面２２が形成されて、そこに光アイ
ソレータ素子１１が傾斜させて取りつけられる。この傾
斜角度は図５の実施例で検討した光の傾斜角度に一致さ
せてある。この例では図５の実施例とは違って、光の入
射方向が外形ホルダの軸線に沿っていればよく、方向を
光の入射方向を指示する必要がない。
【００１６】
【効果】本発明によると、斜め入射角度でアイソレーシ
ョンを最大とするように光アイソレータ素子を設定する
ことが可能となる。また、本発明によると光ファイバと
光アイソレータ素子とを斜め入射角度でアイソレーショ
ンを最大とするように組み合わせ、且つこのファイバ付
き光アイソレータをレーザ光源等の他の必要な素子と組
み合わる際に最適の配置を容易に設定することが可能と
なる。
ョンを最大とするように光アイソレータ素子を設定する
ことが可能となる。また、本発明によると光ファイバと
光アイソレータ素子とを斜め入射角度でアイソレーショ
ンを最大とするように組み合わせ、且つこのファイバ付
き光アイソレータをレーザ光源等の他の必要な素子と組
み合わる際に最適の配置を容易に設定することが可能と
なる。
【図１】光の入射角度θin、φinと、２つの偏光子の相
対角度の実効値の関係を示す図である。
対角度の実効値の関係を示す図である。
【図２】光アイソレータ素子の構成と、入射光の方向及
び偏光子の方向を示す斜視図である。
び偏光子の方向を示す斜視図である。
【図３】本発明のファイバ付きアイソレータの実施例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】光ファイバの斜め入射面と受光可能な入射方向
を示す図である。
を示す図である。
【図５】入射方向を示す印を有する光アイソレータの例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図６】光ファイバ付き光アイソレータの測定系を示
す。
す。
【図７】半導体レーザに本発明の光ファイバ付き光アイ
ソレータを組み合わせた応用例を示す。
ソレータを組み合わせた応用例を示す。
【図８】外形ホルダ２０をできるだけ小型にする本発明
の光アイソレータの他の実施例を示す断面図である。
の光アイソレータの他の実施例を示す断面図である。
１、２：複屈折板（偏光子） ３：ファラデー回転子 ４：光ファイバ心線 ５：光ファイバ素線 ６：フェルール ７：キャピラリ ８：永久磁石 ９：ファイバ端面 １０：外形ホルダ １１：光アイソレータ素子 １７：素子ホルダ ２０：外形ホルダ
Claims (6)
- 【請求項１】 光学軸が一定角度異なるように配置され
た第１、第２の複屈折結晶板と、上記第１の複屈折結晶
板と上記第２の複屈折結晶板との間に配置され入射光の
偏光面を一定角度回転させるファラデー回転子とからな
る光アイソレータ素子において、 順方向の入射偏光が上記第１、第２の複屈折結晶板を常
光、常光もしくは異常光、異常光として透過するように
上記第１、第２の複屈折結晶板の光学軸の角度が設定さ
れており、 実際に使用する特定の斜め方向から光を入射させた場合
に上記第１の複屈折結晶板を常光として透過する偏光面
と上記第２の複屈折結晶板を常光として透過する偏光面
とのなす角度をφeff とし、 上記ファラデー回転子の使用中心温度、使用中心波長に
おけるファラデー回転角をθf としたときに、θf ＋φ
eff ＝９０°を満足することを特徴とする光アイソレー
タ素子。 - 【請求項２】 光学軸が一定角度異なるように配置され
た第１、第２の複屈折結晶板と、上記第１の複屈折結晶
板と上記第２の複屈折結晶板との間に配置され入射光の
偏光面を一定角度回転させるファラデー回転子とからな
る光アイソレータ素子において、 順方向の入射偏光が上記第１、第２の複屈折結晶板を常
光、異常光もしくは異常光、常光として透過するように
上記第１、第２の複屈折結晶板の光学軸の角度が設定さ
れており、 実際に使用する特定の斜め方向から光を入射させた場合
に上記第１の複屈折結晶板を常光として透過する偏光面
と上記第２の複屈折結晶板を常光として透過する偏光面
とのなす角度をφeff とし、 上記ファラデー回転子の使用中心温度、使用中心波長に
おけるファラデー回転角をθf としたときに、θf ＝φ
eff を満足することを特徴とする光アイソレータ素子。 - 【請求項３】 請求項１または２の光アイソレータ素子
を用いた光アイソレータにおいて、光の透過を阻害しな
い箇所に光の入射方向の印を設けてなる光アイソレー
タ。 - 【請求項４】 光入射方向に平行な外周面を有する外形
ホルダと、光入射方向に対して傾斜させて前記外形ホル
ダに固定された請求項１または請求項２の光アイソレー
タ素子とよりなる、光アイソレータ。 - 【請求項５】 光学軸が一定角度異なるように配置され
た第１、第２の複屈折結晶板と、上記第１の複屈折結晶
板と上記第２の複屈折結晶板との間に配置され入射光の
偏光面を一定角度回転させるファラデー回転子とからな
る光アイソレータ素子と、上記光アイソレータ素子と斜
め端面を有する第１の光ファイバと一体化した光ファイ
バ付き光アイソレータにおいて、 第２の光ファイバを上記第１の光ファイバに対向させて
配置しその間に挿入したレンズにより上記第２の光ファ
イバから上記第１の光ファイバへの順方向の透過光量が
最大となるように位置を調整した状態で上記第１の光フ
ァイバから上記第２の光ファイバへの逆方向の透過光量
を測定したときに、 上記第１の光ファイバを中心軸として上記光アイソレー
タ素子を１８０°回転させると逆方向の透過光量が増加
することを特徴とする光ファイバ付き光アイソレータ。 - 【請求項６】 請求項５の光ファイバ付き光アイソレー
タと、半導体レーザと、レンズとにより構成され、半導
体レーザから光ファイバへの結合効率が最大となるよう
に各素子の位置が調整されている半導体レーザモジュー
ル。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21066794A JPH0854579A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 光アイソレータ素子、光アイソレータ、光ファイバ付き光アイソレータ及び半導体レーザモジュール |
| US08/513,286 US5691845A (en) | 1994-08-12 | 1995-08-10 | Optical isolator, optical isolator with fiber and method for making the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21066794A JPH0854579A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 光アイソレータ素子、光アイソレータ、光ファイバ付き光アイソレータ及び半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0854579A true JPH0854579A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16593123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21066794A Pending JPH0854579A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 光アイソレータ素子、光アイソレータ、光ファイバ付き光アイソレータ及び半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0854579A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011118329A (ja) * | 2009-10-29 | 2011-06-16 | Kyocera Corp | 光学素子付光部品及びそれを用いた光学素子付光レセプタクル |
| WO2017187886A1 (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 信越化学工業株式会社 | 光アイソレータ |
| CN110308520A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-10-08 | 徐俊 | 一种磁环外装并具有芯片定位角的光组件及其压块结构 |
-
1994
- 1994-08-12 JP JP21066794A patent/JPH0854579A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011118329A (ja) * | 2009-10-29 | 2011-06-16 | Kyocera Corp | 光学素子付光部品及びそれを用いた光学素子付光レセプタクル |
| WO2017187886A1 (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 信越化学工業株式会社 | 光アイソレータ |
| JP2017198776A (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 信越化学工業株式会社 | 光アイソレータ |
| US11409144B2 (en) | 2016-04-26 | 2022-08-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Optical isolator |
| CN110308520A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-10-08 | 徐俊 | 一种磁环外装并具有芯片定位角的光组件及其压块结构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040615 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |