JPH09113847A - 多芯光アイソレータ - Google Patents

多芯光アイソレータ

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JPH09113847A
JPH09113847A JP29377595A JP29377595A JPH09113847A JP H09113847 A JPH09113847 A JP H09113847A JP 29377595 A JP29377595 A JP 29377595A JP 29377595 A JP29377595 A JP 29377595A JP H09113847 A JPH09113847 A JP H09113847A
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JP
Japan
Prior art keywords
optical
core
waveguide element
coupling lens
optical waveguide
Prior art date
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Application number
JP29377595A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiro Hiruta
昭浩 蛭田
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09113847A publication Critical patent/JPH09113847A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非相反部が1個で複数の光ファイバからなる
多芯光アイソレータを提供する。 【解決手段】 複数の入出力用の光ファイバ1a,1
b,11a,11bと高効率光結合のための結合レンズ
5,8とファラデー回転子13の前後に複屈折偏光子1
2,14を設けた非相反部7とから構成される多芯光ア
イソレータにおいて、上記複数の入出力用の光ファイバ
1a,1b,11a,11bと上記結合レンズ5,8の
間にコア間隔を変更するための光導波路素子2,9を設
け、結合損失を低減させるようにして多芯化することを
特徴とする多芯光アイソレータである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は光アイソレータ、
特に多芯光アイソレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下、図面を参照して従来の光アイソレ
ータを説明する。図6は光アイソレータの動作・原理を
説明するための光路図である。即ち、第一の光ファイバ
15から射出された光ビーム22は第一の結合レンズ5
で集光されて平行光となり、非相反部7内のくさび型複
屈折偏光子12に入射する。このくさび型複屈折偏光子
12に入射した光ビーム22は偏光方向によって屈折率
が異なるため、常光23と異常光24に分離される。そ
して、分離したそれぞれの常光23と異常光24はファ
ラデー回転子13に入射し45度の偏光面の回転をう
け、次のくさび型複屈折偏光子14に入射する。このく
さび型複屈折偏光子14はファラデー回転子13の偏光
面と45度回転して設置してあるため、ここで常光23
と異常光24は平行光となって射出する。そして、第二
の結合レンズ8により集光して損失を受けずに第二の光
ファイバ16に入射し結合されるように構成されてい
る。一方、第二の光ファイバ16から逆方向に進む光ビ
ーム25は、第二の結合レンズ8で集光されて平行光と
なり、非相反部7内のくさび型複屈折偏光子14に入射
する。そして、くさび型複屈折偏光子14により常光2
6と異常光27に分離される。このとき、ファラデー回
転子13が上記順方向における常光23と異常光24の
関係が丁度逆転したように作用し、次のくさび型複屈折
偏光子12では常光26,異常光27は平行光とはなら
ずくさび型複屈折偏光子12から大きな角度をもって射
出するため、第一の結合レンズ5により集光して第一の
光ファイバ15に入射させることができない。このた
め、第二光ファイバ16からの光ビーム25は第一の光
ファイバ15に殆ど結合することなく除去することが可
能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の光アイソレータでは、 (a)入出力ポートが1本の光ファイバ15,16から
なるそれぞれ1ポートであるため、多芯の光アイソレー
タとするためには各光経路ごとに光アイソレータが必要
となる。従って、大きなシステムを構成するためには多
数の光アイソレータが必要となり、それだけ高価なシス
テムとなってしまう。 (b)従来の光アイソレータ構成で、複数の光ファイバ
を入出力に設けると、光ファイバのコア間隔は最小(テ
ープファイバ)でも250μmある。このため、結合レ
ンズで結合させても、結合レンズの入射面での光ビーム
のけられ,波面収差などにより結合損失が大きくなり実
用化できなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明はこのような点
に鑑みてなされたもので、主に次に列挙するように構成
することにより、前記の問題点を解消することができ
る。即ち、複数本の入力用光ファイバと複数本の出力用
光ファイバとの間に、ファラデー回転子の前後に複屈折
偏光子を設けた非相反部が結合レンズを介して設けられ
てなる多芯光アイソレータにおいて、上記複数の入出力
用の光ファイバと上記結合レンズの間にコア間隔を変更
するための光導波路素子を設けてあることを特徴とする
多芯光アイソレータである。
【0005】光導波路素子のコア間隔は光ファイバ側で
は250μm以上とした方が光ファイバとの接続の関係
上よい。結合レンズ側のコア間ギャップは各コア間に結
合が生じない程度まで近づける。このように結合レンズ
側でコア間ギャップを狭くすることによって、光導波路
素子からの射出光ビームはほぼ直進することになる。従
って、結合レンズ系における収差が小さくなると同時
に、結合レンズ入射面での光ビームのけられがなくな
り、光結合損失を大幅に低減させることができる。
【0006】また、第一光導波路素子から出射した光ビ
ームは、第一結合レンズ,非相反素子,第二結合レンズ
を経て第二光導波路素子に入射する。このとき、結合レ
ンズ系の収差,ビームウエストの位置などにより、第二
光導波路素子に入射する光ビームは、第一光導波路素子
から出射した光ビームの位置よりもさらに光軸より数μ
m遠ざかる方向にずれる。従って、第二光導波路素子の
第二結合レンズ側のコア間ギャップを、第一光導波路素
子の第一結合レンズ側のコア間ギャップよりも数μm広
くすることで、さらに結合損失を低減させることができ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいてこの発明の
実施例を説明する。図1は一実施例の多芯光アイソレー
タの構成を示す光路図である。この例では、複数の入力
用の光ファイバ1a,1bと出力用光ファイバ11a,
11bとしてそれぞれ2芯テープファイバ(コア間隔2
50μm)を用いてそれぞれ第一光導波路素子2および
第二光導波路素子9に接続した2ポートの例を示す。即
ち、第一光導波路素子2のコア4は入力側のコア位置4
a,4bの間隔が広く、出力側のコア位置6a,6bが
狭くなるように形成されている。ここで、第一光導波路
素子2の第一の光ファイバ1a,1b側のコア間ギャッ
プ(4aと4bとの間隔)は、2芯テープ光ファイバ1
a,1bのコア間隔29と同じ250μmである。ま
た、第一光導波路素子2の第一結合レンズ5側のコア間
ギャップ31(コア位置6aと6bとの間隔)は、上記
第一光導波路素子2の光導波路のコア4間の結合および
光結合部における他ポートへの漏れ込みが無視できるレ
ベル(−40dB以下)であるように決定する。
【0008】第一光導波路素子2から出射した光ビーム
は第一結合レンズ5,前述した図6に示したくさび型複
屈折偏光子12,ファラデー回転子13およびくさび型
複屈折偏光子14とから構成される非相反素子7,第二
結合レンズ8を通って第二光導波路素子9に入射する。
この第二光導波路素子9は入力側のコア位置10a,1
0bの間隔が狭く、出力側のコア位置28a,28bの
間隔が広くなるように形成されている。このとき、両結
合レンズ5,8のレンズ系の収差,ビームウエストの位
置などにより第二光導波路素子9に入射する光ビーム
は、第一光導波路素子2から出射した光ビームの位置よ
りも更に光軸より数μm遠ざかる方向にずれる。従っ
て、第二光導波路素子9の第二結合レンズ側のコア間ギ
ャップ32(コア位置10aと10bとの間隔)を、第
一光導波路素子2の第一結合レンズ5側のコア間ギャッ
プ31よりも数μm広く形成する。
【0009】一例として、Δ=0.3%,コア径8μm
のガラス光導波路素子におけるコア間ギャップの結合率
を図3のグラフに示す。また、結合系(シングルモード
ファイバ;コア径10μm)における他ポートへの漏れ
込みを図4のコア間ギャップ対漏れ込み量の関係を示す
グラフに示す。これらの図より、Δ=0.3%,コア径
8μmのガラス光導波路素子では、コア間の結合を−4
0dB以下にするためには、コア間ギャップを13.7
μm以上,光結合部における他ポートへの漏れ込みを−
40dB以下するためにコア間ギャップを10μm以上
にする必要があることが分かる。以上より、本実施例で
は第一導波路素子2の第一結合レンズ5側のコア間ギャ
ップ31は14μmとする。
【0010】図5は、両結合レンズを固定状態にし、第
一,第二結合レンズ5,8間のギャップを14mmとし
たときの第一光導波路素子2の第一結合レンズ5側のコ
アを光軸より遠ざかる方向にずらしたとき、最大の結合
効率を得るために第二光導波路素子9の第二結合レンズ
8側のコアを光軸より遠ざかる方向にずらす量を示した
グラフである。第一光導波路素子2の第一結合レンズ5
側のコア位置6a,6bを光軸よりずらす量は、コア間
ギャップを14μmに設定すると、光導波路素子2のコ
ア径が8μmであることから、それぞれ光軸より11μ
mとなる。図5より、第一結合レンズ5側コアの光軸か
らのずれが11μmのときは、第二結合レンズ8側コア
は光軸より14μmずれたとき、最大の結合効率が得ら
れることを示している。従って、第二光導波路素子9に
入射する光ビームは、第一光導波路素子2から出射した
光ビームの位置よりも更に光軸より3μm遠ざかる方向
にずらせばよい。そのためこの例では、第二光導波路素
子9(出射側)の第二結合レンズ8側のコア間ギャップ
32は、第一光導波路素子2の第一結合レンズ5側のコ
ア間ギャップ31よりも6μm広くしてある。
【0011】上記例では、コア間隔250μmの2芯テ
ープ光ファイバを入出力用のそれぞれの光ファイバに使
用したものについて説明したが、結合レンズの開口数,
開口径などの最適設計および結合損失の許容値によって
は、更に光ファイバの芯数を増やすことも可能である。
また、通常の光ファイバを入出力に用いることも可能で
ある。このとき、光導波路素子の光ファイバ側のコア間
隔は1mm程度とし、融着接続を用いて光導波路素子と
光ファイバとを接続する。融着接続を用いることによ
り、温度変化などが生じても特性変化の少ない多芯光ア
イソレータのモジュールを作製することができる。
【0012】図2は、図1に示される多芯光アイソレー
タをハイブリッドに集積化した状態の例を示す斜視図で
ある。即ち、Si基盤17上に溝を、例えばエッチング
などによりサブμmオーダの精度で形成し、これらの溝
の各部に第一結合レンズ5,、非相反部7および第二結
合レンズ8をそれぞれ挿入して取り付ける。入出力用の
複数本の光ファイバ1a,1b,11a,11bはSi
基盤17上のV溝21a,21b,21c,21dにそ
れぞれ配列し、屈折率整合剤を兼ねた接着剤で接続する
ように構成される。従って、第一結合レンズ5,非相反
部7および第二結合レンズ8は無調整で実装することが
可能であり、それだけ多芯光アイソレータのモジュール
の作製が極めて容易となる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の多芯光
アイソレータによれば、光導波路素子の結合レンズ側の
コア間隔を狭くすることによって光導波路素子からの射
出光ビームはほぼ直進する。従って、結合レンズ系にお
ける収差が小さくなると同時に、結合レンズ入射面での
光ビームのけられがなくなり、光結合損失を大幅に低減
することができる。
【0014】また、第一光導波路素子から射出した光ビ
ームは、第一結合レンズ,非相反素子,第二結合レンズ
を経て第二光導波路素子に入射する。このとき、レンズ
系の収差,ビームウエストの位置などにより、第二光導
波路素子に入射する光ビームは、第一光導波路素子から
射出した光ビームの位置よりも更に光軸より数μm遠ざ
かる方向にずれる。従って、第二光導波路素子の第二結
合レンズ側のコア間ギャップを第一光導波路素子の第一
結合レンズ側のコア間ギャップよりも数μm広くするこ
とにより、第二結合レンズを射出した光ビームは第二光
導波路素子のコアと軸ずれ無く結合するため、更に結合
損失を低減させることができる。
【0015】以上により、結合損失の少ない多芯光アイ
ソレータが実現できる。これにより、従来各光路毎に光
アイソレータを用いていたが、この発明によれば1個の
非相反素子が複数の光路に使用できるため、多芯光アイ
ソレータのシステムを構成する際に大幅なコストダウン
が可能になり、その多芯光アイソレータモジュールの作
製も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の多芯光アイソレータの構成を示す光路
図、
【図2】集積化した多芯光アイソレータの構成を示す斜
視図、
【図3】ガラス光導波路におけるコア間ギャップの結合
率を示すグラフ、
【図4】シングルモード光ファイバ(コア径10μm)
における他ポートへの漏れ込み量を示すグラフ、
【図5】第一結合レンズ側コアの光軸ずれ量対第二結合
レンズ側コアの光軸ずらし量の関係を示すグラフ、
【図6】従来の光アイソレータの構成を示す光路図であ
る。
【符号の説明】
1a,1b,11a,11b 光ファイバ 2 第一光導波路素子 3a,3b 第一光導波路素子の光ファイバ側のコア位
置 4 光導波路素子のコア 5 第一結合レンズ 6a,6b 第一光導波路素子の第一結合レンズ側のコ
ア位置 7 非相反部 8 第二結合レンズ 10a,10b 第二光導波路素子の第一結合レンズ側
のコア間ギャップ 12,14 くさび型複屈折偏光子 13 ファラデー回転子 15,16 光ファイバ 17 Si基盤 18,19,20 光学部品固定用溝 21a,21b,21c,21d V溝 22,25 常光 23,26 異常光 24 光ビーム 29 入力光ファイバコア間隔 31 第一光導波路素子の第一結合レンズ側のコア間ギ
ャップ 32 第二光導波路素子の第一結合レンズ側のコア間ギ
ャップ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数本の入力用光ファイバと複数本の出
    力用光ファイバとの間に、ファラデー回転子の前後に複
    屈折偏光子を設けた非相反部が結合レンズを介して設け
    られてなる多芯光アイソレータにおいて、上記複数の入
    出力用の光ファイバと上記結合レンズの間にコア間隔を
    変更するための光導波路素子を設けてあることを特徴と
    する多芯光アイソレータ。
  2. 【請求項2】 上記光導波路素子の入出力のコア間隔
    は、光ファイバ接続側の方が結合レンズ側より広いこと
    を特徴とする請求項1記載の多芯光アイソレータ。
  3. 【請求項3】 上記光導波路素子の光ファイバ側のコア
    間隔は、250μm以上であることを特徴とする請求項
    2記載の多芯光アイソレータ。
  4. 【請求項4】 上記光導波路素子の結合レンズ側のコア
    間ギャップは、上記光導波路素子のコア間の結合および
    光結合部における他ポートへの漏れ込みが無視できるレ
    ベル(−40dB以下)であるように決定することを特
    徴とする請求項3記載の多芯光アイソレータ。
  5. 【請求項5】 第二光導波路素子(出射側)の第二結合
    レンズ側のコア間ギャップは、第一光導波路素子(入射
    側)の第一結合レンズ側のコア間ギャップよりも広いこ
    とを特徴とする請求項1記載の多芯光アイソレータ。
JP29377595A 1995-10-18 1995-10-18 多芯光アイソレータ Pending JPH09113847A (ja)

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