JPH0921608A

JPH0921608A - ファラデ回転ミラー

Info

Publication number: JPH0921608A
Application number: JP7171806A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Furukata; 由紀子古堅; Michitaka Okuda; 通孝奥田; Yoshiyuki Shigeoka; 義之重岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-21
Anticipated expiration: 2015-07-07
Also published as: JP3548283B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、構造が簡単で、小型で、挿入損失が
小さく、各光学部品の光軸調整が容易なファラデ回転ミ
ラーを提供することを目的とする。【構成】コア拡大ファイバ２、ファラデ回転子４、全反
射ミラー膜５、磁石６よりなるファラデ回転ミラー１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバセンサーシ
ステムあるいは光増幅システム等に用いられ、これらの
システムを安定して動作させるために用いる光受動部品
のファラデ回転ミラーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバセンサーは、系の経路が主と
して光ファイバで構成され、検知要素を光ファイバの光
路のいずれかに持つもので、検知要素は測定したい量に
よって何らかの光学的な特性の変化を受けるものであ
る。例えば、シングルモードファイバを検知要素として
用いる場合には、振動、圧力、温度、電界、磁界、音波
等の外力を検知する事ができ、これらの外力による光フ
ァイバの光路長の変化をファイバ干渉計によって検出す
る。

【０００３】しかし、このような光ファイバセンサーに
おいては、光ファイバ中の複屈折による光の偏波状態の
偶発的な変化により、出力干渉縞のゆらぎ、信号の消滅
が発生することが問題となる。

【０００４】このような問題に対し、ファイバ干渉計の
一部にファラデ回転ミラーを使用することが提案されて
いる。このファラデ回転ミラーは、光ファイバ中の複屈
折により発生する偏波状態の変動を除去し、任意の入力
偏波状態を保存する光部品である。

【０００５】図６に従来のファラデ回転ミラー１１の構
成を示す。ファラデ回転ミラー１１は、光ファイバ１
２、結合用レンズ１３、ファラデ回転子１４、全反射ミ
ラー１５、磁石１６を用いた構成である。

【０００６】図６において、ファラデ回転子１４は、ビ
スマス置換ガーネット等で形成されており、磁石１６に
よって光軸方向に平行な方向にガーネットの飽和磁界強
度以上の磁界が加えられている。また、その厚みは入射
した光の偏波方向を４５°回転させるように調整されて
いる。

【０００７】全反射ミラー１５は、光ファイバ１２から
出射された光が全反射ミラーで反射されるように配設さ
れている。また、結合用レンズ１３は、全反射ミラーで
反射した光が再び光ファイバ１２に効率よく結合するよ
うに配設されている。

【０００８】図７は、光ファイバ１２の方向から見た、
ファラデ回転ミラー１１内の光の偏波の状態を説明する
図である。以下、図７を用いて、ファラデ回転ミラー１
１の動作原理について説明する。なお、便宜上、光ファ
イバ１２から出射した光を入射光とし、全反射ミラー１
５で反射された光を反射光と呼び、入射光方向を順方向
と呼び、反射光方向を逆方向と呼ぶ。また、入射偏波方
向を一直線偏波としたが、本説明はこれに限ることな
く、任意の偏波方向にも適応される。

【０００９】まず、光ファイバ１２から出射した入射光
（図７−ａ）は、ファラデ回転子１４を透過し、その偏
波方向が順方向から見て時計回りに４５°回転させられ
る（図７−ｂ）。その後、全反射ミラー１５で反射され
た反射光は、再び逆方向からファラデ回転子１４に入射
する（図７−ｃ）。ファラデ回転子１４を逆方向に透過
した反射光はさらにその偏波方向を順方向から見て時計
回りに４５°回転させられ、光ファイバ１２に入射する
（図７−ｄ）。

【００１０】その結果、ファラデ回転ミラー１１の反射
光は、入射光に対して直交する偏波方向となり、入射光
が受けたのとちょうど逆の複屈折を受けるため、任意の
入力偏波状態に対して出力偏波状態はそれと直交する状
態に安定化される。

【００１１】図６、図７に示すような従来のファラデ回
転ミラー１１は、光ファイバセンサーシステムの他、光
ファイバ増幅システムにも応用されている。光ファイバ
増幅システムは、一般にエルビウムをドープしたシング
ルモードファイバを数１０〜数１００ｍ用いているため
に、光ファイバ中の複屈折により偏波状態が変化すると
いう問題、さらには長距離光ファイバ通信システムで信
号波形劣化をもたらす偏波モード分散という問題がある
が、ファラデ回転ミラー１１を用いることによりそれら
が補償され、安定した出力を得ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ファラデ回転ミラー１１においては、以下のような問題
点があった。

【００１３】（１）部品点数が多く、装置が大型化す
る。

【００１４】（２）各構成部品を精密に光学調整しなけ
ればならないため、工程数が多く組立が煩雑であり製作
に時間がかかる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みてなされたものであり、少なくとも光ファイバと、
ファラデ回転子と、全反射ミラーとが順次配設されてな
るファラデ回転ミラーにおいて、光ファイバはコア拡大
ファイバからなり、かつファラデ回転子の一面に全反射
ミラー膜を形成したファラデ回転ミラーとしたものであ
る。

【００１６】さらには、コア拡大ファイバをフェルール
に保持し、コア拡大ファイバおよびフェルールとファラ
デ回転子の全反射ミラー膜の対向面とが光学接着剤を介
して密着されるファラデ回転ミラー、あるいは複数本の
コア拡大ファイバを基板に保持し、複数本のコア拡大フ
ァイバおよび基板とファラデ回転子の全反射ミラー膜の
対向面とが光学接着剤を介して密着されるファラデ回転
ミラーとしたものである。

【００１７】

【作用】本発明によれば、レンズ作用の有するコア拡大
ファイバを用い、しかもファラデ回転子の一面に全反射
ミラー膜を形成することによって、光軸調整が容易とな
り、部品点数が削減される。

【００１８】さらに、コア拡大ファイバとファラデ回転
子とを光学接着剤を介して密着させることによって、組
立容易で、小型のファラデ回転ミラーが実現する。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明のファラデ回転ミラーを示す構成概
略図であり、ファラデ回転ミラー１は、コア拡大ファイ
バ２、ファラデ回転子４、全反射ミラー膜５、磁石６よ
りなる。

【００２０】磁石６は、円筒型の磁石で内部のファラデ
回転子に光軸と平行な飽和磁界を与える。

【００２１】ファラデ回転子４は、ビスマス置換ガーネ
ット結晶等が用いられ、その厚さは入射光の偏波方向が
４５°回転するように調整されている。

【００２２】全反射ミラー膜５は、多層誘電体からな
り、ファラデ回転子４の一面に直接形成されている。こ
の多層誘電体からなる全反射ミラー膜５は、光の損失が
小さく、９９％以上の反射率を有する。本実施例では、
ファラデ回転子４に全反射ミラー膜５を直接形成するこ
とにより、部品点数の削減が実現する。

【００２３】また、ファラデ回転子４の全反射ミラー膜
５の対向面およびコア拡大ファイバ２の端面は、光の反
射を防止するために反射防止膜を施すことが望ましい。
この反射防止膜により、ファラデ回転ミラー１の挿入損
失は小さくなり、特性の低下を引き起こす不用反射も低
減することができる。

【００２４】図２は、コア拡大ファイバの断面図であ
り、コア拡大ファイバ２は、コア２１とクラッド２２と
よりなり、図示するように、拡大前のコア２１の直径を
Ｄ、拡大後のコア２１の直径をＷとする。このコア拡大
ファイバ２の構造は、通常のシングルモードファイバの
コアの径がテーパ状に拡大され、終端部では伝送路の３
倍から４倍のコア径Ｗを有している。このコア径の拡大
は光ファイバコア２１に含まれるドーパントを熱拡散し
て実現し、コア拡大領域の屈折率分布は未拡大部より屈
折率が小さくなる。

【００２５】コア拡大ファイバ２の特性計算値を図３に
示す。図３（ａ）は、同じコア径を有する２本のコア拡
大ファイバ２のコア拡大領域を対向させて、ファイバ間
距離Ｚとした構成図を示し、図３（ｂ）は、波長１．５
５μｍの光を結合させた場合の、ファイバ間距離Ｚと接
続損失量の関係を示している。

【００２６】図３（ｂ）中の曲線は、コア拡大率Ｗ／Ｄ
＝１倍、２倍、３倍、４倍の場合について計算した結果
である。接続損失は、コア拡大率が大きいほど小さくな
り、光ファイバ間距離Ｚのトレランス特性が向上するこ
とがわかる。

【００２７】すなわち、通常のシングルモードファイバ
（コア拡大率１倍）の場合には、光ファイバ間距離Ｚが
大きくなると急激に接続損失が増大するので、レンズを
用いて損失を小さくする必要があることがわかる。ま
た、例えば４倍のコア拡大ファイバを用いると、ファイ
バ間距離Ｚ＝８００μｍでも接続損失は１ｄＢ程度で、
レンズを使用しなくても接続損失の小さい結合が可能で
あることがわかる。

【００２８】これより、コア拡大ファイバ２を用いれ
ば、２本のコア拡大ファイバ２間にファラデ回転子４を
挿入しても、光ファイバ間距離に起因する接続損失を小
さく押さえることができる。また、レンズ無しで構成さ
れるので、光学調整が容易で、部品点数が削減される。

【００２９】図４は、本発明の第２の実施例を示し、フ
ァラデ回転ミラー１０を示す断面概略図である。フェル
ール３は、コア拡大ファイバ２を保持するものである。
また、コア拡大ファイバ２およびフェルール３は、ファ
ラデ回転子４との接触端面をフラット研磨している。

【００３０】コア拡大ファイバ２は、フェルール３で保
持された部分は素線で、それ以外の部分（図４の２’部
分）は、被覆部を有する構成とする。

【００３１】このファラデ回転ミラー１０をファイバ干
渉計に用いる場合には、コア拡大ファイバ２を少なくと
も２本以上設け、ファイバ干渉計の基準ファイバと外力
を検知するセンサーファイバの２本の光ファイバを各々
コア拡大ファイバ２と接続させる。これにより、基準フ
ァイバとセンサーファイバ中の複屈折を補償させるよう
になり、ファイバ干渉計の出力をより安定させることが
できる。

【００３２】また、フェルール３およびそのフェルール
３に保持されたコア拡大ファイバ２の端面と、ファラデ
回転子４の全反射ミラー膜５の対向面とは、光学接着剤
７を介して密着されている。この光学接着剤７は光学的
に透明で、屈折率がコア拡大ファイバ２のコアの屈折率
に近いものを用いることが望ましい。光学接着剤７とし
ては、例えば、光硬化性接着剤、熱硬化性接着剤、ある
いは低融点ガラス等がある。

【００３３】このように、コア拡大ファイバ２とファラ
デ回転子４を密着させると、ファイバ間距離Ｚが短くな
るために、ファラデ回転ミラーの挿入損失がより小さく
できる（図３（ｂ）参照）。また、フラット研磨したフ
ェルール３の端面に直接ファラデ回転子４を接着したの
で、ファラデ回転子４を保持するファラデ回転子ホルダ
ーを用いる必要がなくなり、より部品点数が少ないファ
ラデ回転ミラーを構成できる。

【００３４】さらに、光学接着剤７に接するファラデ回
転子４の面は、対接着剤反射防止膜を施すことにより、
ファラデ回転ミラー１０の挿入損失や不用反射光を低減
することができる。

【００３５】なお、ファラデ回転ミラー１０の挿入損失
は、コア拡大ファイバ２のコア径Ｗと、ファイバ間接続
距離Ｚと、ファラデ回転子４の損失Ｌと、全反射ミラー
膜５の反射率Ｒにより計算できる。例えば、実効厚さ１
７０μｍのファラデ回転子４を用いて、ファイバ間接続
距離Ｚ＝３４０μｍ、コア径Ｗ＝４０μｍ、損失Ｌ＝
０．１ｄＢ、反射率Ｒ＝９９％として図４に示すファラ
デ回転ミラー１０を構成した場合、その挿入損失は約
０．５ｄＢとなり、従来のようにレンズを用いずに十分
低い挿入損失が実現することが判る。

【００３６】図５は、本発明の第３の実施例を示し、複
数の入出力ポートを有するファラデ回転ミラー２０の斜
視概略図である。

【００３７】基板３０は、複数のコア拡大ファイバ２を
保持するための基板であり、Ｖ溝基板３０ａとカバー３
０ｂとからなる。また、その基板３０のファラデ回転子
４との接触端面はフラット研磨されており、コア拡大フ
ァイバ２および基板３０とファラデ回転子４の全反射ミ
ラー膜５の対向面とが、光学接着剤７（図４参照）を介
して密着している。

【００３８】本実施例によれば、複数のコア拡大ファイ
バ２を基板３０で保持してファラデ回転ミラー２０を構
成することにより、組立が簡略化でき、また、ファラデ
回転ミラー２０をシステムに組み込んだ場合の省スペー
ス化が実現する。さらにコア拡大ファイバの端面の研磨
状態が一定で、同一のファラデ回転子４を用いるため
に、本実施例のファラデ回転ミラー２０は各ポート（各
コア拡大ファイバ２ごと）で均一な特性を得ることがで
きる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のファラデ
回転ミラーによれば、ファラデ回転子と全反射ミラーと
を一体化することにより、部品点数の削減が実現する。
さらにコア拡大ファイバを用いることにより、光ファイ
バ間距離に起因する接続損失を小さく押さえることがで
きる。また、レンズ無しで構成されるので、光学調整が
容易で、さらに部品点数が削減される。

【００４０】また、コア拡大ファイバとファラデ回転子
とを密着させることにより、ファイバ間距離Ｚが短くな
るためにファラデ回転ミラーの挿入損失がさらに小さく
でき、しかもより部品点数が少ないファラデ回転ミラー
を構成できる。

【００４１】また、複数のコア拡大ファイバを基板で保
持してファラデ回転ミラーを構成することにより、組立
が簡略化でき、また、ファラデ回転ミラーをシステムに
組み込んだ場合の省スペース化が実現する。さらにコア
拡大ファイバの端面の研磨状態が一定で、同一のファラ
デ回転子を用いるために、ファラデ回転ミラーは各ポー
トで均一な特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のファラデ回転ミラーのを示す構成概略
図である。

【図２】コア拡大ファイバを示す断面図である。

【図３】コア拡大ファイバの接続実験例を示し、（ａ）
は構成図、（ｂ）は特性計算値を示す図である。

【図４】本発明のファラデ回転ミラーの第２の実施例を
示す断面概略図である。

【図５】本発明のファラデ回転ミラーの第３の実施例を
示す斜視概略図である。

【図６】従来のファラデ回転ミラーの構成概略図であ
る。

【図７】従来のファラデ回転ミラーの動作原理を説明す
る図である。

【符号の説明】

１、１０、１１、２０：ファラデ回転ミラー２、２’：コア拡大ファイバ３：フェルール４、１４：ファラデ回転子５、１５：全反射ミラー膜６、１６：磁石７：光学接着剤１２：光ファイバ１３：結合用レンズ２１：コア２２：クラッド３０：基板３０ａ：Ｖ溝基板３０ｂ：カバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも光ファイバと、ファラデ回転子
と、全反射ミラーとが順次配設されてなるファラデ回転
ミラーにおいて、前記光ファイバはコア拡大ファイバからなり、かつ前記
ファラデ回転子の一面に全反射ミラー膜が形成されたこ
とを特徴とするファラデ回転ミラー。
【請求項２】前記コア拡大ファイバはフェルールに保持
され、前記コア拡大ファイバおよびフェルールと前記フ
ァラデ回転子の全反射ミラー膜の対向面とが、光学接着
剤を介して密着されることを特徴とする請求項１に記載
のファラデ回転ミラー。
【請求項３】複数本の前記コア拡大ファイバが基板に保
持され、前記複数本のコア拡大ファイバおよび基板と前
記ファラデ回転子の全反射ミラー膜の対向面とが、光学
接着剤を介して密着されることを特徴とする請求項１に
記載のファラデ回転ミラー。