JPS6021023A - 光アイソレ−タ素子 - Google Patents

光アイソレ−タ素子

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JPS6021023A
JPS6021023A JP12893783A JP12893783A JPS6021023A JP S6021023 A JPS6021023 A JP S6021023A JP 12893783 A JP12893783 A JP 12893783A JP 12893783 A JP12893783 A JP 12893783A JP S6021023 A JPS6021023 A JP S6021023A
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optical
light
optical isolator
angle
magneto
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Takayuki Nakano
中野 尊之
Hidetoshi Iwamura
岩村 英俊
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NTT Inc
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FDK Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
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    • G02B6/4209Optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/093Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明1;L、光アイソレータの改良に関し、更tこ詳
しくは、碌蚤気光学効甲を呈する素子自身に偏光子とし
ての機能をもたぼることによって、外部に偏光子を配置
6シなくても済むように工夫した光アイソレータ素子に
関するものである。 周知のように、光アイソレータは、一方向のみに光を伝
送し、てれとは逆の方向には伝送しないような非可逆性
を右する二端子素子であり、例えば光通信システムで送
信側の装置が受(g側からの反射光による干渉を受(プ
ないようにηる場合などに用いられるものである。 光発振器として、特に、半導体レーリ”−4用いた場合
には、その発振領域内に外部で反04シて戻ってきたレ
ーザー光が入ると発振状態が乱され、その結果、半導体
レーザーの発振波形が歪み、波長や出力が不安定となり
、雑音が増1人するという問題が生じる。そのため、半
導体レーザーを用いた光通信システムでは、半導体レー
ザーと光ファイバーとの間に光アイソレータが組込まれ
る。 従来から使用されている光アイソレータは、ファラデー
回転素子を使用したもので、第1図A、Bに示すように
、光軸Xに−でって順次配段された第1の偏光子1と、
ファラデー回転索子2と、第2の偏光子3とを組合ゼた
ものである。 さて、同図Aに示すように・、半導体レーザー4からの
光が光ファイバー5へ向かう場合(これを順方向という
)について考えると、半導体レーザー4からの光L1は
第1の偏光子1を通ることによって直線偏光1−2とな
り、次いでファラデー回転素子2にJ−3いて外部磁界
I」の作用にJ:す、入用し1.:@線輪光12は、そ
の偏光面が進行方向に向かって例えば時計方向に45度
回転した直線偏光[3となり、その直線偏光L3をその
まま通過さLるように光軸に関し45度回転させて配置
した第2の偏光子3を通って光ファイバー5に入用する
。これに対して、同図Bに示Jような逆方向の場合(例
えば光ファイバー5の端面で反射した光が半導体レーザ
ー4のブラヘ戻ろうとヅる場合)には、反則光L4は第
2の偏光子3をそのまま通過するが、ファラデー回転素
子2にJ:って、今度は反時計方向に45度回転するた
め得られた直線偏光L5は前述の入q」時にお()る直
線偏光L2と比べたとき
【li;i光面が90度回転し
ており、そのため第1の臨光子1によって光の通過がl
止され半導体レーザー4には戻らないのである。かくし
て、上記のような構成とづることによって、光アイソレ
ータとして有効に機能させることがてきる。 しかしながら、上記のような114成の光アイソレータ
においては、ファラデー回転素子の前後にそれぞれ偏光
子を配置する必要があり、光アイソレータが大型化づる
という欠点があった。 特に、半導体レーザーを用いた光通信システムにおいて
用いられる光アイソレータは、極めて高性能のものが要
求され、組込まれる偏光子は、一般に、天然の方解石結
晶を用いてプリズム状に作られたしのであり、このため
例えば−個当り数十万円というような非常に高価なもの
であるので、二個の偏光子を必要とづる光アイソレータ
は半導体レーザーよりも追かに高filliなしのとな
ってしまい、光通信シス1ムを411りな分野で広く発
展させていくうえで非常に大さb問題であった。 本発明は、上記のような従来技術の実情に鑑みなされた
もので、その0的は、磁気光学材料からなる素子のみで
光アイソレータ機能を呈し、その外部には偏光子を全く
設置覆る必要がないようにし、それによって装置の小型
化並びに軽量化を図ることができ、また大幅な低廉化を
図ることができるにうな光アイソレータ素子を提供り゛
ることにある。 上記の目的を達成Jべく案出された本発明は、II磁気
光学材料表面機能を巧みに応用し、磁気光学材料からな
る素子自身が偏光子としての機能をも具備でるように工
夫したもので、両端面にブリコースタ−角の余角に切断
された傾斜面を有し、その傾斜面で1幅光作用を生じる
ように(j4成されている。 以下、図面に阜づさ本発明について詳述する。 第2図は本発明の一実施例を模式的に示す説明図であり
、Aは光が順り向に(半導体レーザー側から光フアイバ
ー側へ)進む場合、Bは光が)勇り向に進む場合をイれ
ぞれ示している。同図に示されているように、本発明に
係る光アイソレータ素子10は、磁気光学効果を呈づ゛
る材料(例えばイツトリウム−鉄−ガーネット単結晶)
からなり、その一方の端面は、軸方向に対し材お1の屈
折率に依存するフリコースタ−角φの余角(即ち90度
−φ)に切断した第1の傾斜面12で、使方の端面も同
様に軸方向に列してブリュースター角φの余角となるよ
うL7J II7した第2の傾斜面13であるが、ii
i+記第1の傾斜面12と第2の傾斜面13とは光軸に
関し相対的に45″フアラデ一回転方向に回転させたど
き面方位が合致する関係にあり、外部磁界1−1の作用
により入用した光の偏光面を光軸に関し/′15度回転
させうる光路長LPをもつ素子である。 前記両端面は綺麗に研磨しておく必要があるが、従来の
ものと異なり特に無原則コートを7+i J゛必要ない
。 この様な構成の光アイソレータ素子の動作は次の如くで
ある。第2図の場合、光アイソ1ノータ素子10の第1
の傾斜面12が半導体レーザー4の方を向くよう配置さ
れている。先ず、同図Aに示すように、半導体レーザー
4から成用される光110は、光アイソレータ素子10
の第1のII!i斜而12面対しブリュースター角φで
入射】る。このどき、入04面(人!JJ光線の伝播方
向と入射点に立てた1頃斜而12の法線とを含む面)内
’C(Q光しくいる成分は全てブリュースター角φの余
角をなして屈11F シ、入射面とは垂直)こ偏光して
いる成分はくの大部分が反射されてしまうことになる。 つまり−ブリュースター角φの余角に切断した端面12
は偏光子としCの1幾1jヒを果たし、入射面内で偏光
している成分のみを光アイソレータ索子10の内部に導
き入れるのである。第1の1頃斜而12で回折して光ア
イソレータ3HT−10の内部に導入された光は、外部
磁界1−1の171−用ににつCその偏光面が例えば光
軸Xに関しu5 iYfツノ向に回転り−る。そのとき
゛前述の如く、第1の1頃斜面120八剣点から第2の
傾斜面13迄の1(ざが、入射した光の偏光面を45度
回転さヒる長さに設定されているので、第2の傾斜面1
3の出用点に達した光は、その進行方向に対して11)
計方向に45度回転した1偏光面をもつ直線偏光となる
。前述の如く、第2の傾斜面13は、光軸に関し第1の
傾斜面12の面方位を45°フアラデ一回転方向に回転
させた面方位を有するブリュスター角の余角に設定され
ているので、前記第2の傾斜面13の出用点に達した光
は、イのまま通過して光フッ・イバー5に達する。 光ファイバー5は、通常石英カラスからなり、極めて細
いものであるから、その※;11;面に照反口」コーテ
ィングを1Mツことが不−i1能で、そのため通常約4
%程度の光が端面で反射するとされている。このため、
光ファイバー5の端面で反則した光L12は、同図Bに
示すように、半導体レーザー4の方に向かって逆行する
ことに4「る。 この反射光は光アイソレータ素子10の第2の)頃斜面
13に入用し、屈折して光アイソレータ素子10の内部
に入る。そして光アイソレータ素子10の内部において
、外部磁界1−1の作用を受けて、光軸に対し今度はそ
の陽光面が反峙計回りに回転することになる。偏光面が
45磨回転して第1の傾斜面12に達した直線偏光は、
第2図Aの場合と比較したとき丁度90洩回転しており
、このため前記第1の傾斜面12で反射して反射光L1
3となる。かくして光ファ、イバー5′c反川し1、二
戻り光は光アイソレータ素子10の第1の+ln斜面1
2で反射されるため半導体レーザー4の方に(J殆んど
戻らなくなる。このようにして、1関のような特定構造
の磁気光学月利により、光アイソレータ素子を構成する
ことが出来るのである。 なj>、第2図において、黒丸並ひに小さな矢印は1扇
先方向を模式的に示すものであり、黒丸は入射面と垂直
なl’lla波を示じ、光軸に垂直な小矢印(,1、人
q4面内での1扁波を、傾いた小矢印は入QJ面から傾
いた偏波をそれぞれ示している。 ところで、磁気光学月利におけるファラデー回111I
7角(°、−′C11)は、光の波長の関数テアリ、し
かも本光明で・は光)フイソレータ素子の端面が1lr
ij”l シているので光軸の入01位1行をずらりこ
とに、」、って光の波長が変化した場合でも偏光面を4
5度回転さぼることができる。このことはある決った形
状の光アイソレータ素子を、別σ)波長の光アイソレー
タに応用づることか出来ることを意味し、広帯域化でき
、また部品点数4低減できる点においてら極めて有効で
ある。1上記実施例は、光アイソレータ東予のり′】2
の傾斜面の面方位を第1の傾斜面の面ブノisL IY
 X”l シて光軸に関し相対的1345度ファラデー
回転方向に回転させた構造の例であるが、第3図に示J
゛ように、相対的に225度)7・ラブ−回転方向に回
転させた構造゛としてもよい。その場合の光アイソレー
タとしての動作(ま第2図の場合と同様であるので、対
応する部分には同−rq号をイ」し、それらについての
記載は省略J8゜ところで、最近の半導体レーザーは、
かなり11光度の良い直線偏光を出力し、この直線侃、
光に対して垂直な偏光の戻り光は、さほど半導体レーザ
ーに影響をうえないと言われている。従って、光アイソ
レータにおける光へ躬側の偏光子はさほど消光比の良好
なものでなくてJ、い。 この様な点を考慮づれば、レーザー光が磁気光学材料の
傾斜面に大剣してにで偏光させるようにした構成は、性
能も低下さけることなく極めて良好なllli束がもた
らされる。 本発明は、」−記のJ、うに4!11成した光アイソレ
ータ素子であるから、高浦な偏光子は全く不要となり、
非常に安価に製作でさるし、また構造も極めて筒中で小
型化、軒昂化に適し、更には磁気光学側お1の端面ば傾
斜面であるので無反射コートが不要であり製作しや1い
など数々の優れた効果を奏しうるちのである。
【図面の簡単な説明】
第1図A、Bは従来技4(jの説明図、第2図A。 Bは本発明に係る光アイソレータ素子の一実施例を示り
説明図、第3図は他の実施例を承り説明図である。 1・・・第1の偏光子、2・・・ファラデー回転素子、
3・・・第2の偏光子、4・・・半導体レーザー、5・
・・光ファイバー、10・・・光アイソレータ素子、1
2・・・第1のllr+斜面、13・・・第2の傾斜面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、両端面(まともにノリコースクー角の余角に切断し
    た傾斜面であるが、内傾斜面は光軸に関し相対的に45
    1狂b L < l;L 225度ファラデー回転方向
    に回転さけたとぎ面方位が合致する関係をイjし、外部
    磁場の作用にJ:り偏光面を45度回転ざUoうる光路
    長をもつ磁気光学vJ料からなることを1rj Ij2
    どりる光アイソレータ素子。
JP12893783A 1983-07-15 1983-07-15 光アイソレ−タ素子 Granted JPS6021023A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12893783A JPS6021023A (ja) 1983-07-15 1983-07-15 光アイソレ−タ素子
GB08417899A GB2143337B (en) 1983-07-15 1984-07-13 Optical isolator
NL8402233A NL192407C (nl) 1983-07-15 1984-07-13 Optische isolator.
FR8411193A FR2549246B1 (fr) 1983-07-15 1984-07-13 Isolateur optique
DE19843426138 DE3426138C2 (de) 1983-07-15 1984-07-16 Optische Einwegleitung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12893783A JPS6021023A (ja) 1983-07-15 1983-07-15 光アイソレ−タ素子

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Publication Number Publication Date
JPS6021023A true JPS6021023A (ja) 1985-02-02
JPS6230609B2 JPS6230609B2 (ja) 1987-07-03

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JP12893783A Granted JPS6021023A (ja) 1983-07-15 1983-07-15 光アイソレ−タ素子

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102230994A (zh) * 2011-06-29 2011-11-02 武汉电信器件有限公司 法拉第磁光隔离器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5670519A (en) * 1979-11-15 1981-06-12 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Light isolator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN102230994A (zh) * 2011-06-29 2011-11-02 武汉电信器件有限公司 法拉第磁光隔离器

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JPS6230609B2 (ja) 1987-07-03

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