JPS63284518A - 光アイソレ−タ - Google Patents

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】 概要 上記構成により、第１偏光分離プリズムを透過した入射
光は、４５°ファラデー回転子及び第２偏光分離プリズ
ム内を往復した後に、第１偏光分離プリズムの偏光分離
膜で反射して出射される。

このため、出射光は入射光に対して垂直となるので、背
景光によるアイソレーションの低下が防止される。また
、該出射光の偏光面と第１偏光分離プリズムの透過光の
偏光面とは直交するので、特に伝送路として偏波面保存
ファイバを用いている場合に、接続が容易になる。

産業上の利用分野 本発明は、光通信方式等において発光源側に用いられる
光アイソレータに関するものである。

光ファイバを伝送路とする光通信システムにおいては、
光源から光ファイバに入射した光が光フアイバ同士の接
続部等で反射して一部光源に戻ることがある。このよう
な反射帰還光が生じると、光源としての半導体レーザの
強度雑音が増大し、特にギガビット（Ｇｂ／ｓ）級の高
速システムにおいて所要の伝送距離を実現することが困
難となる。このため、光を順方向にだけ通過させること
のできる光アイソレータが必要となっているゎ従来の技
術 第５図は、偏光分離プリズムを用いてなる従来の光アイ
ソレータの平面図であり、第６図は、第５図に示される
光路上の各点における偏光状態を説明するためのもので
ある。便宜上、入射光軸方向にＺ軸を有し、第５図紙面
に垂直でその裏面側から表面側に貫通するｙ軸を有する
直交３次元座標系（ｘ、ｙ、ｚ）を設定する。

２は三角プリズム２ａ、２ｂ間に偏光分離膜２Ｃを介装
してなる第１偏光分離プリズムであり、偏光分離膜２Ｃ
は、Ｚ＝Ｘで表される平面、Ｆに配冒されている。第１
偏光分離プリズム２を１方向に平行移動して、Ｚ方向に
向って時計回りに４５°回転してなる第２偏光分離プリ
ズム４は、三角プリズム４ａ、４ｂ間に偏光分離膜４Ｃ
を介装して構成される。６は第１偏光分離プリズム２と
第２偏光分離プリズム４間に設けられる４５°ファラデ
ー回転子であり、透過光の偏光面を２方向に向って時計
回りに４５°回転する。

第１偏光分離プリズム２の入射光は、偏光分離膜２Ｃへ
の入射面上に偏光面を有するｐ波成分及びこれと垂直な
偏光面を右するＳ波成分に分離され、これらのうちのｐ
波成分が、４５°ファラデー回転子６により旋光されて
、ｐ波の偏光面と４５°をなす偏光面を有するｐ′波と
なる。、ｐ′波は、第２偏光分離プリズム４を透過して
出射され、図示しない光ファイバに結合される。

光フアイバ端面等で反射して戻ってきた反射帰還光は、
通常、その偏波状態が保存されておらず、ｐ′波の偏光
面に直交する偏光面を有するＳ′波成分を生じているが
、この反射帰還光は、第２偏光分離プリズム４において
分離されて、ｐ′波成分だけが４５°ファラデー回転子
６に入射される。

そして、このｐ′波は、−２方向に向って反時計回りに
旋光されてＳ波として出射され、第１偏光分離プリズム
２において、順方向入射光軸から分離されて出射される
。このように、反射帰還光が図示しない光源に戻ること
を防止しているものである。

発明が解決しようとする問題点 ところで、光源となる半導体レーザの出射光は、一般に
、直線偏光であり、このため、当該偏光面を第１偏光分
離プリズム２の透過光の偏光面（第５図紙面に平行なＸ
Ｚ平面：以下基準面という）に一致させておくことが、
光アイソレータの挿入損失の面で有利である。このとき
、第２偏光分離プリズム４の出射光は、前述したように
、基準面に対して４５６の角度をなしていることになる
。

このため、伝送路として偏波面保存ファイバを用いるコ
ヒーレント光通信方式に上記光アイソレータを適用して
いる場合には、偏波面保存ファイバの通常互いに直交す
る２つの保存偏波面のうちどちらか一方を、基準面に対
して４５°の角度をもつように接続する必要があり、機
械的な接続の際の、例えばコネクタの軸合せ等の作業が
煩雑になるというおそれを生ずる。

またコヒーレント光通信方式においては、信号光のスペ
クトル純度が極めて高いので反射帰還光の影響を受は易
く、このため、高いアイソレーション能力が光アイソレ
ータに要求されるものであるが、上記構成であると、光
アイソレータの入射光と出射光の方向が一致しているた
め、反射帰還光の背景光等が光源に戻るおそれがあり問
題であった。

本発明はこれらの事情に鑑みて創作されたもので、上記
問題点を生ずることのない光アイソレータの提供を目的
としている。

問題点を解決するための手段 従来技術の問題点を解決するために、本発明は、出射光
の偏光面が基準面に直交しており、且つ、入射光と出射
光とが互いに直交するような光アイソレータを提供する
ものである。

第１図はこの光アイソレータの基本構成図であり、（ａ
）には順方向の透過光が、（ｂ）には逆方向の反射帰還
光が付与されている。

１０は偏光分離膜８を有する第１偏光分離プリー　〇　
− ズムである。

１２は透過光を４５°旋光する４５°ファラデー回転子
である。

１６は偏光弁１１１１膜１４を有する第２偏光分離プリ
ズムであり、偏光分離膜１４は、偏光分離膜８を４５°
ファラデー回転子１２の旋光方向に向って４５６回転さ
せてなる。

１８は入射光をその方向に反射する反射鏡である。

そして、これら各光学要素１０．１２．１６゜１８は、
矢印ＩＮ方向に入射される光軸上にこの順で配置されて
いる。

作　　　用 第２図は、第１図における順方向及び逆方向の各点（Ａ
〜Ｊ）の偏光状態を示すものである。第１図の各点を示
す英大文字と第２図の各グラフに付された英小文字は、
それぞれ対応している。図示しない半導体レーザから矢
印ＩＮ方向に入射された光の偏光面は、偏光分離膜８を
透過することのできるＰ波となるように、ＸＺ平面と一
致するようにされている（ａ＞。Ｐ波の偏光面と直交す
る偏光面を有するＳ波は、実際には、Ｐ波に対して２０
ｄＢ程度小さな強度のものであるが、このＳ波成分は、
偏光分離膜８で反射して分離される（ｂ）。第１偏光プ
リズム１０を透過したＰ波（Ｃ）は、４５°ファラデー
回転子１２によりＺ方向に向って時計回りに４５°旋光
される。これを便宜上Ｐ′波と称する。第２偏光分離プ
リズム１６は、第１偏光分離プリズム１０に対して４５
°傾斜しているので、Ｐ′波は第２偏光分離プリズム１
６を透過して反射鏡１８で反射し、再び第２偏光分離プ
リズム１６を透過する。そして、４５°ファラデー回転
子１２により一２方向に向って反時計回りに４５°旋光
されて、Ｓ波となる（ｅ）。このＳ波は、第１偏光分離
プリズム１０に入射して偏光分離膜８で反射し、矢印Ｏ
ＵＴ方向に出射される（ｆ）。このように、基準面と出
射光の偏光面とは直交するので、偏波面保存ファイバ等
の接続が容易になる。

一方、伝送路が偏波面保存ファイバである場合には、反
射帰還光にＰ波成分はほとんど生じないが、これが多少
なりとも生じているとしても（ｇ）、このＰ波成分は、
偏光分離膜８を透過して分離される（ｈ）。偏光分離膜
８で反射して第１偏光分離プリズム１０を出射したＳ波
（１）は、４５°ファラデー回転子１２によりＺ方向に
向って時計回りに４５°旋光されて出射される。これを
便宜上Ｓ′波と称する（ｊ）。このＳ′波は、点りにお
けるＰ′波の偏光面に直交する偏光面を有しているので
、第２ＦＡ光分離プリズム１６の偏分離膜１４により分
離され、反射鏡１８に到達することがない。このように
、反射帰還光が光源に戻ることが防止されている。この
とき、反射帰還光線の方向と光源からの入射光線の方向
とが互いに直交しているので、背景光のｉＷによるアイ
ソレーションの劣化が防止される。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用して構成される
光アイソレータの斜視図であり、順方向透過光（ａ）及
び逆方向反射帰還光（ｂ）の光軸がそれぞれ付与されて
いる。この光アイソレータは、第１偏光分離プリズム２
０．４５°ファラデー回転子２８、第２偏光分離プリズ
ム３０．及び反射鏡３８を一体化して構成される。第１
偏光分離プリズム２０は、同一形状の三角プリズム２２
゜２４のうちどちらか一方の斜面に例えば誘電体多層膜
をコーティングすることにより偏光分離膜２６を形成し
ておき、これら三角プリズム２２，２４の斜面同士を光
学接着剤を用いて貼着することにより得ることができる
。４５°ファラデー回転子２８は、例えばＹＩＧ単結晶
等の磁気光学結晶からなる通常のもので、図示しない永
久磁石から印加される飽和磁界に応じて透過光を４５°
旋光するような長さに設定されている。第２偏光分離プ
リズム３０は、第１偏光分離プリズム２０の偏光分離膜
２６を入射光軸方向に向って時計回りに４５°回転した
位置に偏光分離膜３６を有しており、この偏光分離膜３
６は、第１偏光分離プリズム２０と同様ガラスブロック
３２．３４間に誘電体多層膜を介装した後に、両ガラス
ブロック３２゜３４を所定の形状に切出すことにより得
られる。

反射鏡３８は、第２偏光分離プリズム３０の研磨面に例
えば金属蒸着等の手段により全反射膜を形成することに
より得ることができるが、独立した部材を光学接着剤に
より貼着しても良い。

なお、各光学要素２０．２８．３０の入射光軸及び出射
光軸に対する配置並びに各要素間の位置関係については
、第１図に示される基本構成と実質的に同一であるので
、その説明を省略する。

いま、偏光分離膜２６への入射面上に偏光面を有する直
線偏光が、図示しない半導体レーザから図中矢印ＩＮ方
向に入射されたとすると、この入射光は、第１偏光分離
プリズム２０，４５°ファラデー回転子２８及び第２偏
光分離プリズム３０を透過して反射鏡３８で反射し、さ
らに第２偏光分離プリズム３０及び４５°ファラデー回
転子２８を透過して、第１偏光分離プリズム２０の偏光
分離膜２６で反射して同ＯＵＴ方向に出射される。

出射光の偏光面は、入射光の偏光面に対して垂直となっ
ているので、従来のように４５°傾いている場合と比較
して、偏波面保存ファイバの保存偏波面の機械的な整合
が容易となる。また、第３図（ｂ）に示される反射帰還
光線の方向が第３図（ａ）に示される入射光線の方向と
直交しているので、図示しないレンズの収差等により生
じた背景光が入射光線方向に進行することが防止され、
アイソレーションの低下のおそれがなくなる。

第１偏光分離プリズム２０に入射された反射帰還光は、
偏光分離膜２６を透過するか、あるいは反射した後に４
５°ファラデー回転子２８を透過して偏光分離膜３６で
反射して出射される。このため、反射帰還光は、反射鏡
３８に達することがなく、したがって、入射側に戻るこ
とが防止されている。

第４図は、第３図に示される光アイソレータの製造工程
の一部を説明するためのものである。本　１２　一 実施例では各光学部品を光学接着剤等を用いて一体化し
ているので、これらの全部または一部を予め一体的に形
成しておくことにより、製造工程を簡略化できる。すな
わち、例えば、三角プリズム２２’　、２４’及び偏光
分離膜２６′からなるプリズム母材２０′と磁気光学結
晶母材２８′　とを一体化しておき、これを第４図にお
いて一点鎖線で示される面で切断することにより、第１
偏光分離プリズム２０及び４５°ファラデー回転子２８
からなる複数の一体化物を得ることができる。このとき
、母材のまま各面の研磨を行なうことができるので、生
産性が向上するものである。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、順方向透過光を
、反射鏡により４５°ファラデー回転子内を往復させて
いるので、出射光の偏光面は入射光の偏光面（基準面）
に対して垂直となり、偏波面保存ファイバに対する整合
性が向上するという効果を奏する。また、入射光線方向
と出射光線力向とは互いに直交しているので、背景光の
影響によりアイソレーションが低下するおそれがなくな
るという効果もある。さらに、実施例のように、各光学
要素を一体化した場合には、研磨等の作業を同時に行な
うことができ、その結果、製造工程が簡略化されるとい
う効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図であって、光アイソレータの平
面図（ａ：順方向透過光、ｂ；逆方向反射帰還光）、 第２図は本発明の原理図であって、第１図に示される光
軸上の各点Ａ〜Ｊにおける偏光状態を説明するための図
、 第３図は本発明の実施例図であ・〕で、光アイソレータ
の斜視図（ａ；順方向透過光、ｂ；逆方向反射帰還光）
、 第４図は本発明の実施例図であって、第３図に示される
光アイソレータの母材の一部の斜視図、第５図は従来の
光アイソレータの平面図、第６図は第５図に示される光
路上の各点ａ−ｆにおける偏光状態を説明するための図
である。 ２．１０．２０・・・第１偏光分離プリズム、４．１６
．３０・・・第２偏光分離プリズム、６．１２．２８・
・・４５°ファラデー回転子、２Ｃ，４Ｇ、８．１４゜ ２６．３６・・・偏光分離膜、 １８．３８・・・反射鏡。 （ａ）　　　　（ｂ）　　　　（Ｃ） 水桶５　日月 第２ （ｄ）　　　　（ｅ）　　　　（ｆ） 久原理図 図 イタ５　来　イ列　図 第６ ｙ　　　　　　　　ｙ　　　　　　　ｙ（８，蕉の偏成
４火、態） 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入射光軸方向に、 偏光分離膜（８）を有する第１偏光分離プリズム（１０
   ）と、 ４５°ファラデー回転子（１２）と、 偏光分離膜（８）を前記光軸方向に向って４５°回転さ
   せてなる偏光分離膜（１４）を有する第２偏光分離プリ
   ズム（１６）と、 反射鏡（１８）とをこの順で配置して構成されることを
   特徴とする光アイソレータ。