JPH0882768A - 光ファイバの非相反性移相器およびこれを使用する光アイソレータ - Google Patents
光ファイバの非相反性移相器およびこれを使用する光アイソレータInfo
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- JPH0882768A JPH0882768A JP7219363A JP21936395A JPH0882768A JP H0882768 A JPH0882768 A JP H0882768A JP 7219363 A JP7219363 A JP 7219363A JP 21936395 A JP21936395 A JP 21936395A JP H0882768 A JPH0882768 A JP H0882768A
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価な光ファイバで作ることができる非相反
性の光ファイバ移相器を提供することを目的とする。 【構成】 本件発明の光ファイバの移相器は、非相反性
の位相編移を提供する磁界に垂直に配置された非対称の
長さの光ファイバからなる。好ましくは、ファイバは円
形コイルに巻回され、またパンケーキ形状の磁石からの
軸磁界を受けている。アイソレータ内では、ファイバ長
さと磁石強度は、±４５°あるいは±９０°の非相反性
の位相偏移を提供するように選択される。
性の光ファイバ移相器を提供することを目的とする。 【構成】 本件発明の光ファイバの移相器は、非相反性
の位相編移を提供する磁界に垂直に配置された非対称の
長さの光ファイバからなる。好ましくは、ファイバは円
形コイルに巻回され、またパンケーキ形状の磁石からの
軸磁界を受けている。アイソレータ内では、ファイバ長
さと磁石強度は、±４５°あるいは±９０°の非相反性
の位相偏移を提供するように選択される。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、光移相器、特に、横方向磁界
（ＴＭ）モードの光が磁界に垂直に伝播するときに起き
る非相反の位相偏移に基づいた光ファイバの移相器に関
するものである。本装置により、光ファイバと永久磁石
から光アイソレータを作ることできる。
（ＴＭ）モードの光が磁界に垂直に伝播するときに起き
る非相反の位相偏移に基づいた光ファイバの移相器に関
するものである。本装置により、光ファイバと永久磁石
から光アイソレータを作ることできる。
【０００２】
【発明の背景】光学的に非相反の移相器は、電気通信に
使用される光アイソレータから光ジャイロスコープまで
の範囲の種々の装置において有用である。非相反の位相
偏移は横方向の磁界の存在における伝播の速度の僅かな
変化である。この変化により、光伝播の場または方向が
逆になった場合には符号が逆になる。非相反性の移相器
は、予め設定可能な位相偏移を一方向に移動する光信号
中に導入するが、反対方向に移動する信号には符号が反
対で等しい大きさの位相偏移を導入する。
使用される光アイソレータから光ジャイロスコープまで
の範囲の種々の装置において有用である。非相反の位相
偏移は横方向の磁界の存在における伝播の速度の僅かな
変化である。この変化により、光伝播の場または方向が
逆になった場合には符号が逆になる。非相反性の移相器
は、予め設定可能な位相偏移を一方向に移動する光信号
中に導入するが、反対方向に移動する信号には符号が反
対で等しい大きさの位相偏移を導入する。
【０００３】従来の磁気−光学アイソレータは、一般的
には線形に偏光された光の偏光面を回転させるために、
ビスマス−イットリウム−鉄−ガーネット（ＹＩＧ）の
ような磁気−光学材料中のファラデー回転を使用してい
る。この回転は、光の伝播方向と平行な磁界中の磁気−
光学体に光を通過させることにより達成される。しかし
ながら、磁気−光学物質は高価であり、また磁気−光学
体を光ファイバ回路内部に導入することは、ファイバ入
力とファイバ出力との正確な位置合わせが難しいという
問題が生じる。この種の磁気−光学体ではまた、異種材
料の融合による相互接続が実現不可能である。したがっ
て、安価な光ファイバで作ることができる、非相反性の
光ファイバ移相器が必要とされている。
には線形に偏光された光の偏光面を回転させるために、
ビスマス−イットリウム−鉄−ガーネット（ＹＩＧ）の
ような磁気−光学材料中のファラデー回転を使用してい
る。この回転は、光の伝播方向と平行な磁界中の磁気−
光学体に光を通過させることにより達成される。しかし
ながら、磁気−光学物質は高価であり、また磁気−光学
体を光ファイバ回路内部に導入することは、ファイバ入
力とファイバ出力との正確な位置合わせが難しいという
問題が生じる。この種の磁気−光学体ではまた、異種材
料の融合による相互接続が実現不可能である。したがっ
て、安価な光ファイバで作ることができる、非相反性の
光ファイバ移相器が必要とされている。
【０００４】
【発明の概要】本発明の光ファイバの移相器は、非相反
性の位相編移を提供する磁界に垂直に配置された一定長
の非対称光ファイバからなる。好ましくは、ファイバは
円形コイルに巻回され、またパンケーキ状の磁石からの
軸磁界を受けている。アイソレータにおいて、±４５°
あるいは±９０°の非相反性の位相偏移を提供するよう
にファイバ長と磁界強度が選択される。移相器を含むア
イソレータは、いくつかの形態をとることが可能であ
る。
性の位相編移を提供する磁界に垂直に配置された一定長
の非対称光ファイバからなる。好ましくは、ファイバは
円形コイルに巻回され、またパンケーキ状の磁石からの
軸磁界を受けている。アイソレータにおいて、±４５°
あるいは±９０°の非相反性の位相偏移を提供するよう
にファイバ長と磁界強度が選択される。移相器を含むア
イソレータは、いくつかの形態をとることが可能であ
る。
【０００５】
【発明の詳細な記述】図面を参照すると、図１は、磁石
１３の磁界１２に対して垂直な長手方向を有した長さＬ
の非対称の光ファイバ１１からなる、非相反性の光ファ
イバ位相偏移装置１０の図式的な説明図である。ファイ
バは、好ましくは環状コイル１４の形態であり、また磁
石１３は好ましくはコイルの軸に平行な横方向場を提供
する永久磁石である。
１３の磁界１２に対して垂直な長手方向を有した長さＬ
の非対称の光ファイバ１１からなる、非相反性の光ファ
イバ位相偏移装置１０の図式的な説明図である。ファイ
バは、好ましくは環状コイル１４の形態であり、また磁
石１３は好ましくはコイルの軸に平行な横方向場を提供
する永久磁石である。
【０００６】ファイバ１１は非対称である。ファイバ
は、ＴＭモードが伝播されるように、非対称のコア１５
を備えた光ファイバである。特に、ファイバのコアは、
コア軸により規定される面と、図２、３および４に例示
する磁界Ｈの方向とに対して非対称であるべきである。
Ｈに平行なコアを通る面は対称面であるべきではない。
非相反性の位相偏移は、電界の一の要素のみを有してい
るＴＥモードでは発生しない。伝播に対して垂直方向と
同様に伝播方向に沿った電界成分を有するＴＭモードに
おいては、非相反性の位相偏移は材料のベルデ係数（Ve
rdet coefficient）に比例する。伝播方向と平行な電界
は、コアの中間付近でその符号が変わる。対称の場合に
は、非相反性の位相偏移はなくなる。これは、導波管コ
アが非対称の場合にのみ現れる。ファイバ１１はコア１
５を取り囲む外側クラッド１６をも有している。有利に
は、クラッド１６は、コアの非対称面と平行な１または
それ以上の平らな表面１７を有している。好ましいファ
イバ形状の例を図２から図４に示した。
は、ＴＭモードが伝播されるように、非対称のコア１５
を備えた光ファイバである。特に、ファイバのコアは、
コア軸により規定される面と、図２、３および４に例示
する磁界Ｈの方向とに対して非対称であるべきである。
Ｈに平行なコアを通る面は対称面であるべきではない。
非相反性の位相偏移は、電界の一の要素のみを有してい
るＴＥモードでは発生しない。伝播に対して垂直方向と
同様に伝播方向に沿った電界成分を有するＴＭモードに
おいては、非相反性の位相偏移は材料のベルデ係数（Ve
rdet coefficient）に比例する。伝播方向と平行な電界
は、コアの中間付近でその符号が変わる。対称の場合に
は、非相反性の位相偏移はなくなる。これは、導波管コ
アが非対称の場合にのみ現れる。ファイバ１１はコア１
５を取り囲む外側クラッド１６をも有している。有利に
は、クラッド１６は、コアの非対称面と平行な１または
それ以上の平らな表面１７を有している。好ましいファ
イバ形状の例を図２から図４に示した。
【０００７】図２は、好ましい非対称のファイバの断面
図であり、外側クラッド２０と、内側クラッド２１と、
例えば通常の内側コア／クラッド構造の一部を落とした
ことに起因して非対称であるコア２２とから構成され
る。便利なことには、外側コア２０には、ねじれること
なしにファイバがコイル内に巻回でき、非対称のコアに
対して磁界Ｈがどこでも正しく整列されることを保証す
る、少なくとも１つ、好ましくは２つの平らな（実質的
に平面の）外側の表面２３と２４が設けられている。特
に、平らな表面２３に対して平行なコア領域を通る対称
面はない。このファイバの形態は、これを連続線引きに
対して外側クラッド内に挿入する前に、内側／外側コア
の未完成品の一部を擦り取ることにより製造することが
できる。平らな外側の表面は、外側のクラッドチューブ
の一部を線引き前にホットプレスまたは擦り取りするこ
とにより得ることができる。図２から理解できるよう
に、磁界Ｈは外側の平らな表面に平行である。コンピュ
ータによるモデル化によれば、シリカクラッドにおける
典型的なＧｅがドープされたコアに対しては、６マイク
ロメートルのコアを約半分に切断することが最適である
ことが示唆された。
図であり、外側クラッド２０と、内側クラッド２１と、
例えば通常の内側コア／クラッド構造の一部を落とした
ことに起因して非対称であるコア２２とから構成され
る。便利なことには、外側コア２０には、ねじれること
なしにファイバがコイル内に巻回でき、非対称のコアに
対して磁界Ｈがどこでも正しく整列されることを保証す
る、少なくとも１つ、好ましくは２つの平らな（実質的
に平面の）外側の表面２３と２４が設けられている。特
に、平らな表面２３に対して平行なコア領域を通る対称
面はない。このファイバの形態は、これを連続線引きに
対して外側クラッド内に挿入する前に、内側／外側コア
の未完成品の一部を擦り取ることにより製造することが
できる。平らな外側の表面は、外側のクラッドチューブ
の一部を線引き前にホットプレスまたは擦り取りするこ
とにより得ることができる。図２から理解できるよう
に、磁界Ｈは外側の平らな表面に平行である。コンピュ
ータによるモデル化によれば、シリカクラッドにおける
典型的なＧｅがドープされたコアに対しては、６マイク
ロメートルのコアを約半分に切断することが最適である
ことが示唆された。
【０００８】図３は、好ましい非対称のファイバの第２
の例である。この実施例では、コアは２つの平らな表面
の間の面に対して横に分割された、部分３１と３２の複
合構造で構成される。部分３１と３２は、２つの異な
る、好ましくは反対の符号のベルデ係数を有する材料で
ある。例えば、部分３１はホルミウム（Ｈｏ）がドープ
され、また部分３２はイッテルビウム（Ｙｂ）がドープ
される。屈折率の非対称は必要ではないが、効果は増大
する。図３の実施例は、大きいクラッドの内側に複合の
未完成品を挿入してファイバを線引きするか、または、
ＭＣＶＤを使用した未完成品のコアの非対称の堆積によ
り作ることができる。
の例である。この実施例では、コアは２つの平らな表面
の間の面に対して横に分割された、部分３１と３２の複
合構造で構成される。部分３１と３２は、２つの異な
る、好ましくは反対の符号のベルデ係数を有する材料で
ある。例えば、部分３１はホルミウム（Ｈｏ）がドープ
され、また部分３２はイッテルビウム（Ｙｂ）がドープ
される。屈折率の非対称は必要ではないが、効果は増大
する。図３の実施例は、大きいクラッドの内側に複合の
未完成品を挿入してファイバを線引きするか、または、
ＭＣＶＤを使用した未完成品のコアの非対称の堆積によ
り作ることができる。
【０００９】図４は、図３の例と類似している好ましい
ファイバの第３の例であり、２つのコア部分４１と４２
が薄いクラッド（好ましくは約１０μｍより薄い）によ
り分割されている点が異なり、これにより２つの部分は
光学的に結合されている。コア部分４１と４２は異なる
ベルデ係数を有する。通常のファイバへの接続を容易と
するために、一方のコアが中心に、また他方が偏心して
いることが好ましい。
ファイバの第３の例であり、２つのコア部分４１と４２
が薄いクラッド（好ましくは約１０μｍより薄い）によ
り分割されている点が異なり、これにより２つの部分は
光学的に結合されている。コア部分４１と４２は異なる
ベルデ係数を有する。通常のファイバへの接続を容易と
するために、一方のコアが中心に、また他方が偏心して
いることが好ましい。
【００１０】本発明では必要ではないが、本発明の光フ
ァイバ非相反性移相器の動作に対する出願人の最良の理
解のために以下を説明する。移相器は、光の伝播方向と
モードの電界に垂直な磁界とを備えた横方向磁界（Ｔ
Ｍ）モードにおいて光の伝播により経験される非相反性
移相編移に基づいている。非相反性位相偏移は、横方向
磁界の存在下における伝播の速度の僅かな変化である。
この変化は、場または光伝播の方向が逆である場合には
符号が逆になる。これは、平らな導波管内の表面に平行
な電界の一方だけの要素を有するＴＥモードでは生じな
い。表面に垂直であり伝播の方向に沿った電界成分を有
するＴＭモードにおいては、非相反性位相偏移は、ファ
ラデー回転効果または材料のベルデ係数に比例する。伝
播方向に平行な電界は導波管の中間付近において符号を
変える。基体とアクティブな平らな導波管が同じである
対称の場合には、非相反性位相偏移はなくなる。これ
は、導波管が、アクティブ層の上下における異なる反射
率により非対称であるか、あるいは２層におけるベルデ
係数または反射率が異なる２層アクティブ導波であると
きにのみ現れる。本発明においては、平らな導波管は、
非対称コアを備えたガラスファイバにより置き換えるこ
とができる。
ァイバ非相反性移相器の動作に対する出願人の最良の理
解のために以下を説明する。移相器は、光の伝播方向と
モードの電界に垂直な磁界とを備えた横方向磁界（Ｔ
Ｍ）モードにおいて光の伝播により経験される非相反性
移相編移に基づいている。非相反性位相偏移は、横方向
磁界の存在下における伝播の速度の僅かな変化である。
この変化は、場または光伝播の方向が逆である場合には
符号が逆になる。これは、平らな導波管内の表面に平行
な電界の一方だけの要素を有するＴＥモードでは生じな
い。表面に垂直であり伝播の方向に沿った電界成分を有
するＴＭモードにおいては、非相反性位相偏移は、ファ
ラデー回転効果または材料のベルデ係数に比例する。伝
播方向に平行な電界は導波管の中間付近において符号を
変える。基体とアクティブな平らな導波管が同じである
対称の場合には、非相反性位相偏移はなくなる。これ
は、導波管が、アクティブ層の上下における異なる反射
率により非対称であるか、あるいは２層におけるベルデ
係数または反射率が異なる２層アクティブ導波であると
きにのみ現れる。本発明においては、平らな導波管は、
非対称コアを備えたガラスファイバにより置き換えるこ
とができる。
【００１１】平らな導波管の場合には、覆いとしての空
気と導波フィルムに類似する基体材料を備えている場合
でも、この非相反性位相偏移効果は同じ材料におけるフ
ァラデー効果より約１０倍も小さい。典型的な非相反性
の位相偏移装置は、このためファラデー装置より概ね次
数の大きさ（order of magnitude）だけ長い。シリカガ
ラスまたは更に希土類をドープしたガラスにおける磁気
−光学効果は、ビスマス−イットリウム鉄ガーネット
（ＹＩＧ）のような材料よりもはるかに小さい。ガラス
ファイバ装置の長さは、このためにガーネット装置の典
型的な長さである数ミリメータ対し数メートルとなる。
しかし、ファイバはコンパクトなコイルに巻回すること
ができ、またこのコイルに垂直なフィールドを供給する
磁石もまたコンパクトで安価なものとできる。
気と導波フィルムに類似する基体材料を備えている場合
でも、この非相反性位相偏移効果は同じ材料におけるフ
ァラデー効果より約１０倍も小さい。典型的な非相反性
の位相偏移装置は、このためファラデー装置より概ね次
数の大きさ（order of magnitude）だけ長い。シリカガ
ラスまたは更に希土類をドープしたガラスにおける磁気
−光学効果は、ビスマス−イットリウム鉄ガーネット
（ＹＩＧ）のような材料よりもはるかに小さい。ガラス
ファイバ装置の長さは、このためにガーネット装置の典
型的な長さである数ミリメータ対し数メートルとなる。
しかし、ファイバはコンパクトなコイルに巻回すること
ができ、またこのコイルに垂直なフィールドを供給する
磁石もまたコンパクトで安価なものとできる。
【００１２】ガラスファイバは、図２から図４に断面で
示したいずれかの構造により非対称に作ることができ
る。それぞれの場合において、ＴＭモードは、水平方向
に主電界を有する。印加された磁界はそれぞれの場合に
おいて垂直である。ファイバの平板化により、ファイバ
がコイルに巻回されたときにおいて、コイルの軸に平行
い印加された場合にはこの場が常に正しく向けられるこ
とが確保される。
示したいずれかの構造により非対称に作ることができ
る。それぞれの場合において、ＴＭモードは、水平方向
に主電界を有する。印加された磁界はそれぞれの場合に
おいて垂直である。ファイバの平板化により、ファイバ
がコイルに巻回されたときにおいて、コイルの軸に平行
い印加された場合にはこの場が常に正しく向けられるこ
とが確保される。
【００１３】コンピュータによるモデル化によれば、１
キロ・エルステッド（安価な永久磁石により容易に供給
できる）の場においては、９０°の位相偏移を達成する
のに必要な長さは、希土類を大量にドープしたファイバ
の場合には数メートルであり、また常磁性体イオンを少
しドープいたファイバの場合には約１００メートルであ
る。
キロ・エルステッド（安価な永久磁石により容易に供給
できる）の場においては、９０°の位相偏移を達成する
のに必要な長さは、希土類を大量にドープしたファイバ
の場合には数メートルであり、また常磁性体イオンを少
しドープいたファイバの場合には約１００メートルであ
る。
【００１４】図５は、光ファイバアイソレータ５０の第
１の実施例を示したもので、入力ビームを一対の光ファ
イバ経路５２と５３に等しく分割する入力３ｄＢ分波器
５１から構成される。一方の経路５２は±９０°非相反
性位相偏移（つまり、一方向における＋９０°の位相偏
移と反対方向における−９０°の位相偏移）を提供す
る、図１に示された形式の非相反性移相器５４を含んで
いる。他方の経路５３は、第１の経路に対して９０°の
位相偏移を提供する経路長を有している（磁界がない場
合）。経路５３は好ましくは偏光保持ファイバ（polari
zation preserving fiber ）である。２つの経路は出力
３ｄＢカプラ５５において終端する。
１の実施例を示したもので、入力ビームを一対の光ファ
イバ経路５２と５３に等しく分割する入力３ｄＢ分波器
５１から構成される。一方の経路５２は±９０°非相反
性位相偏移（つまり、一方向における＋９０°の位相偏
移と反対方向における−９０°の位相偏移）を提供す
る、図１に示された形式の非相反性移相器５４を含んで
いる。他方の経路５３は、第１の経路に対して９０°の
位相偏移を提供する経路長を有している（磁界がない場
合）。経路５３は好ましくは偏光保持ファイバ（polari
zation preserving fiber ）である。２つの経路は出力
３ｄＢカプラ５５において終端する。
【００１５】動作においては、面偏光された波は分波器
５１に入り、経路５２と５３の間に等しく分波される。
両経路は９０°位相偏移を与え、波はカプラ５５におい
て位相が再結合して減衰しないで伝播する。反対方向に
おいてカプラ５５に入った線形に偏光された光は経路５
２と５３に等しく分波されるが、２つの経路において異
なる位相偏移を受ける。特に、経路５２においては−９
０°の、また経路５３においては＋９０°の位相偏移を
それぞれ受ける。よって、２つの経路は分波器５１（こ
の伝播方向においてはカプラとして機能する）において
破壊的に相互干渉し、実質的に装置から去る戻り光はな
い。
５１に入り、経路５２と５３の間に等しく分波される。
両経路は９０°位相偏移を与え、波はカプラ５５におい
て位相が再結合して減衰しないで伝播する。反対方向に
おいてカプラ５５に入った線形に偏光された光は経路５
２と５３に等しく分波されるが、２つの経路において異
なる位相偏移を受ける。特に、経路５２においては−９
０°の、また経路５３においては＋９０°の位相偏移を
それぞれ受ける。よって、２つの経路は分波器５１（こ
の伝播方向においてはカプラとして機能する）において
破壊的に相互干渉し、実質的に装置から去る戻り光はな
い。
【００１６】図６は、図５の実施例と類似した別のアイ
ソレータを示し、これは、一方のアームにおける９０°
非相反性移相器の代わりに、経路５２と５３に４５°移
相器６２と６３がそれぞれ配置されている点が異なる。
全体に９０°の位相偏移を与えるために、移相器６２と
６３とは反対の向き（反対に巻回されたコイル）であ
る。この実施例の特徴は、２つの反対の向きのコイル
は、経路５２と５３の間の温度差を避けるために同じ形
態で巻回することができることである。
ソレータを示し、これは、一方のアームにおける９０°
非相反性移相器の代わりに、経路５２と５３に４５°移
相器６２と６３がそれぞれ配置されている点が異なる。
全体に９０°の位相偏移を与えるために、移相器６２と
６３とは反対の向き（反対に巻回されたコイル）であ
る。この実施例の特徴は、２つの反対の向きのコイル
は、経路５２と５３の間の温度差を避けるために同じ形
態で巻回することができることである。
【００１７】図５と図６のアイソレータは線形に偏光し
た光に好適である。偏光とは独立したものとするため、
図６のアイソレータは図７の構成に変更される。このア
イソレータは２つの４５°移相器を各経路に使用、即ち
経路５２には移相器６２、７２を、経路５３には移相器
６３、７３をそれぞれ使用している。それぞれの経路に
おける移相器は、反対向き、即ち６２と７２は６３と７
３とは反対に巻回されている。また各経路における２つ
の移相器の間において、ファイバはへき開されまた９０
°回転して再接続されており、これによりＴＭ向きがＴ
Ｅモードに変換され、またこの逆となっている。アーム
５２における再接続は８２で示されており、またアーム
５３における再接続は８３で示されている。同じ向きの
他のコイルは各アームにおける再接続の後に続く。非偏
光の光はこれら２つのモードの混合からなるので、各ア
ームにおける第１の移相器はＴＭ成分を分離し、これは
次いでＴＥモードになって第２の移相器により影響を受
けない。同様に、入来するＴＥ成分は第１の移相器によ
り影響を受けないが、次いでＴＭモードになり、また第
２のコイルにより分離される。
た光に好適である。偏光とは独立したものとするため、
図６のアイソレータは図７の構成に変更される。このア
イソレータは２つの４５°移相器を各経路に使用、即ち
経路５２には移相器６２、７２を、経路５３には移相器
６３、７３をそれぞれ使用している。それぞれの経路に
おける移相器は、反対向き、即ち６２と７２は６３と７
３とは反対に巻回されている。また各経路における２つ
の移相器の間において、ファイバはへき開されまた９０
°回転して再接続されており、これによりＴＭ向きがＴ
Ｅモードに変換され、またこの逆となっている。アーム
５２における再接続は８２で示されており、またアーム
５３における再接続は８３で示されている。同じ向きの
他のコイルは各アームにおける再接続の後に続く。非偏
光の光はこれら２つのモードの混合からなるので、各ア
ームにおける第１の移相器はＴＭ成分を分離し、これは
次いでＴＥモードになって第２の移相器により影響を受
けない。同様に、入来するＴＥ成分は第１の移相器によ
り影響を受けないが、次いでＴＭモードになり、また第
２のコイルにより分離される。
【００１８】図８に示したように、図５のアイソレータ
は、カプラ５５の前に経路５２、５３において再接続を
加え、また再接続とカプラ５５の間の経路５２内に他の
９０°非相反性移相器９４を加えることで、同様に偏光
と独立したものとすることができる。
は、カプラ５５の前に経路５２、５３において再接続を
加え、また再接続とカプラ５５の間の経路５２内に他の
９０°非相反性移相器９４を加えることで、同様に偏光
と独立したものとすることができる。
【００１９】図１の非相反性の光ファイバ移相器は、光
サーキュレータにも使用することができる。例えば、図
５、６および７の光アイソレータは、４ポート３ｄＢカ
プラを３ポート３ｄＢカプラ５１と５２に置き換えるこ
とで光サーキュレータに変えることができる。
サーキュレータにも使用することができる。例えば、図
５、６および７の光アイソレータは、４ポート３ｄＢカ
プラを３ポート３ｄＢカプラ５１と５２に置き換えるこ
とで光サーキュレータに変えることができる。
【００２０】図１の非相反性移相器は、サニャック効果
(Sagnac effect)に基づく光ファイバ ジャイロスコー
プにも使用することができる。このようなジャイロスコ
ープは反対方向に光が移動する光ファイバコイルを使用
する。反対に向いたビームの間に最適に９０°の合計を
出す１つまたはそれより多い移相器は、加速に対するジ
ャイロスコープの感度を増進する。本明細書に組み入れ
られる、T.G.Giallorenzi等の「Optical Fiber Sensor
Technology」、IEEE Journal of Quantum Electronics,V
ol.QE-18、No.4(1982年４月）を参照のこと。
(Sagnac effect)に基づく光ファイバ ジャイロスコー
プにも使用することができる。このようなジャイロスコ
ープは反対方向に光が移動する光ファイバコイルを使用
する。反対に向いたビームの間に最適に９０°の合計を
出す１つまたはそれより多い移相器は、加速に対するジ
ャイロスコープの感度を増進する。本明細書に組み入れ
られる、T.G.Giallorenzi等の「Optical Fiber Sensor
Technology」、IEEE Journal of Quantum Electronics,V
ol.QE-18、No.4(1982年４月）を参照のこと。
【図１】非相反性の光ファイバの位相偏移装置の図式的
な説明図である。
な説明図である。
【図２】図１の装置に有用な非対称の異なる形式のファ
イバの図式的な断面図である。
イバの図式的な断面図である。
【図３】図１の装置に有用な非対称の異なる形式のファ
イバの図式的な断面図である。
イバの図式的な断面図である。
【図４】図１の装置に有用な非対称の異なる形式のファ
イバの図式的な断面図である。
イバの図式的な断面図である。
【図５】図１の装置を採用した異なる形式の光アイソレ
ータの図式的なダイヤグラムである。
ータの図式的なダイヤグラムである。
【図６】図１の装置を採用した異なる形式の光アイソレ
ータの図式的なダイヤグラムである。
ータの図式的なダイヤグラムである。
【図７】図１の装置を採用した異なる形式の光アイソレ
ータの図式的なダイヤグラムである。
ータの図式的なダイヤグラムである。
【図８】図１の装置を採用した異なる形式の光アイソレ
ータの図式的なダイヤグラムである。
ータの図式的なダイヤグラムである。
１１ 光ファイバ １３ 磁石 １４ コイル １５ コア １６ クラッド
フロントページの続き (72)発明者 ケネス リー ウォーカー アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，ニュープロヴィデンス，セントラル アヴェニュー 1003 (72)発明者 ウェイル−クオ ワン アメリカ合衆国 07090 ニュージャーシ ィ，ウエストフィールド，アパートメント 94エー，セントラル アヴェニュー 1000 (72)発明者 レイモンド ウォルフェ アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，ニュープロヴィデンス，ウォーカー ドライヴ 21
Claims (17)
- 【請求項１】 コアとクラッドおよび光伝播のための長
手方向を有するある長さの光ファイバと、 前記長手方向を横切る方向において前記光ファイバに磁
界を印加するための磁石とからなり、 前記コアは、前記ファイバを通る光伝播における非相反
性の移相を生成するために、前記長手方向と前記磁界の
方向により規定される面に対して非対称である、光ファ
イバの非相反性移相器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の移相器において、ある
長さの光ファイバがコイルの形であり、前記磁界が前記
コイルの軸の方向において存在することを特徴とする移
相器。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の移相器におい
て、前記光ファイバのクラッドに１つまたはそれより多
い平らな面が設けられていることを特徴とする移相器。 - 【請求項４】 請求項２に記載の移相器において、前記
クラッドに少なくとも１つの平らな面が設けられ、また
前記コイルが前記平らな面に前記磁界の方向と平行であ
る平らな面に巻回されていることを特徴とする移相器。 - 【請求項５】 請求項１または２に記載の移相器におい
て、前記コアがその他の対称なコアの一部を省くことで
非対称であることを特徴とする移相器。 - 【請求項６】 請求項１または２に記載の移相器におい
て、前記コアがコアの２つの異なる部分を形成する２つ
の異なる材料の存在により非対称であることを特徴とす
る移相器。 - 【請求項７】 請求項１または２に記載の移相器におい
て、前記コアが、２つの部分が光学的に結合されたクラ
ッドの十分に小さな厚さにより分離されたコアの２つの
異なる部分を形成する２つの異なる材料の存在により非
対称であることを特徴とする移相器。 - 【請求項８】 クラッドとコアと光伝播の細長い方向か
らなり、 前記クラッドが少なくとも１つの平らな面を有し、並び
に前記コアが、対称な面である前記平らな面に平行な面
を持たない、光ファイバ。 - 【請求項９】 請求項８に記載の光ファイバにおいて、
前記コアが、その他の対称なコアの一部を省くことで非
対称であることを特徴とする光ファイバ。 - 【請求項１０】 請求項８に記載の光ファイバにおい
て、前記コアが、コアの２つの異なる部分を形成する２
つの異なる材料の存在により非対称であることを特徴と
する光ファイバ。 - 【請求項１１】 請求項８に記載の光ファイバにおい
て、前記コアが、２つの部分が光学的に結合されたクラ
ッドの十分に小さな厚さにより分離されたコアの２つの
異なる部分を形成する２つの異なる材料の存在により非
対称であることを特徴とする光ファイバ。 - 【請求項１２】 請求項１または２記載の光ファイバの
非相反性の移相器からなる光アイソレータ。 - 【請求項１３】 請求項１または２記載の光ファイバの
非相反性の移相器からなる光ファイバ・サーキュレー
タ。 - 【請求項１４】 請求項１または２記載の光ファイバの
非相反性の移相器からなる光ファイバ・サニャック効果
ジャイロスコープ。 - 【請求項１５】 入力ビームを一対の光ファイバパスに
等しく分割するための入力ビーム分波器であって、前記
パスの第１の１つは前記パスの他のものから９０°だけ
シフトされた光パス位相を提供する入力ビーム分波器、 前記パスのそれぞれに配置された一対の４５°非相反性
の移相器であって、前記第１のパスにおける前記移相器
は前記他のパスから反対に向けられた、移相器、並びに
前記移相器間の各パスにおいて、ＴＭモード向きからＴ
Ｅモード向きに変換するための手段からなる光アイソレ
ータ。 - 【請求項１６】 入力ビームを一対の光ファイバ・パス
に等しく分割するための入力ビーム分波器であって、前
記パスの第１の１つは前記パスの他のものから９０°だ
けシフトされた光パス位相を提供する、入力ビーム分波
器、 前記パスの１つに配置された一対の９０°非相反性の移
相器、並びに前記移相器の間に配置され、ＴＭモード向
きからＴＥモード向きに変換するための手段からなる光
アイソレータ。 - 【請求項１７】 請求項１５または１６に記載の光アイ
ソレータにおいて、前記変換するための手段が９０°回
転によるファイバの再接続からなることを特徴とする光
アイソレータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/297455 | 1994-08-29 | ||
| US08/297,455 US5479551A (en) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | Optical fiber non-reciprocal phase shifters and optical isolators using them |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882768A true JPH0882768A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=23146388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7219363A Withdrawn JPH0882768A (ja) | 1994-08-29 | 1995-08-29 | 光ファイバの非相反性移相器およびこれを使用する光アイソレータ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5479551A (ja) |
| EP (1) | EP0699936A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0882768A (ja) |
| KR (1) | KR960008365A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003302603A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Tokyo Inst Of Technol | 干渉計型光アイソレータ及び光サーキュレータ |
| JP2020510886A (ja) * | 2017-03-17 | 2020-04-09 | ユーエービー “アトザラス” | 電磁放射ビームの非相反伝送のための方法および装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6810178B2 (en) * | 1998-12-04 | 2004-10-26 | Cidra Corporation | Large diameter optical waveguide having blazed grating therein |
| US6982996B1 (en) | 1999-12-06 | 2006-01-03 | Weatherford/Lamb, Inc. | Large diameter optical waveguide, grating, and laser |
| US6996316B2 (en) * | 1999-09-20 | 2006-02-07 | Cidra Corporation | Large diameter D-shaped optical waveguide and coupler |
| DE19947033A1 (de) | 1999-09-30 | 2001-04-05 | Siemens Ag | Lichtwellenleiter und faseroptischer Isolator |
| AU2001255519A1 (en) * | 2000-04-20 | 2001-11-07 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Waveguide mach-zehnder optical isolator utilizing transverse magneto-optical phase shift |
| EP1202089A1 (en) * | 2000-10-31 | 2002-05-02 | PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. | Optical fibre filter |
| US7043100B2 (en) * | 2001-01-25 | 2006-05-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Polarization independent waveguide optical isolator and circulator |
| US7768700B1 (en) | 2006-11-30 | 2010-08-03 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for optical gain fiber having segments of differing core sizes |
| US7924500B1 (en) * | 2007-07-21 | 2011-04-12 | Lockheed Martin Corporation | Micro-structured fiber profiles for mitigation of bend-loss and/or mode distortion in LMA fiber amplifiers, including dual-core embodiments |
| US7876495B1 (en) | 2007-07-31 | 2011-01-25 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for compensating for and using mode-profile distortions caused by bending optical fibers |
| US20090100814A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-23 | Philip Egging | Non-Powered Roller for Assisting Crop Pick-Up With a Baler |
| US9099139B2 (en) | 2013-03-07 | 2015-08-04 | Seagate Technology Llc | Waveguide with phase shifting portions |
| US9251819B2 (en) | 2013-11-12 | 2016-02-02 | Seagate Technology Llc | Mode converter coupling energy at a high-order transverse electric mode to a plasmonic transducer |
| US9322997B2 (en) | 2014-03-25 | 2016-04-26 | Seagate Technology Llc | Branched waveguide configuration |
| CN108646340A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-10-12 | 浙江大学 | 一种高磁场灵敏度的特种光纤 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4850098A (en) * | 1988-04-15 | 1989-07-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus to enhance the sensitivity of cylindrical magnetostrictive transducer to magnetic fields |
| DE3904660A1 (de) * | 1989-02-16 | 1990-08-23 | Philips Patentverwaltung | Planarer optischer isolator |
| JPH0310212A (ja) * | 1989-06-08 | 1991-01-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光非相反移相器 |
| US4978189A (en) * | 1989-11-14 | 1990-12-18 | At&T Bell Laboratories | Hybrid optical isolator, circulator or switch, and systems utilizing same |
| FR2666046B1 (fr) * | 1990-08-24 | 1994-07-08 | France Telecom | Procede de fabrication de composants electrooptiques dans des guides d'onde optique cylindriques monomodes en polymere. |
-
1994
- 1994-08-29 US US08/297,455 patent/US5479551A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-08-15 EP EP95305687A patent/EP0699936A3/en not_active Withdrawn
- 1995-08-29 KR KR1019950027044A patent/KR960008365A/ko not_active Withdrawn
- 1995-08-29 JP JP7219363A patent/JPH0882768A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003302603A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Tokyo Inst Of Technol | 干渉計型光アイソレータ及び光サーキュレータ |
| JP2020510886A (ja) * | 2017-03-17 | 2020-04-09 | ユーエービー “アトザラス” | 電磁放射ビームの非相反伝送のための方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0699936A3 (en) | 1996-12-18 |
| EP0699936A2 (en) | 1996-03-06 |
| KR960008365A (ko) | 1996-03-22 |
| US5479551A (en) | 1995-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |