CN100397145C

CN100397145C - 光隔离器及光学装置

Info

Publication number: CN100397145C
Application number: CNB2005800051322A
Authority: CN
Inventors: 今野良博; 佐佐木胜
Original assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Current assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: EP1726983A4; CN1922531A; JP4714811B2; EP1726983A1; US20070177264A1; US7446847B2; EP1726983B1; WO2005083495A1; JP2005241992A

Abstract

本发明的目的在于提供一种，能够实现安装于放大器的光隔离器的构造简单化、小型化及低廉化，同时，使PMD和PDL降低到所希望的数值程度从而谋求特性提高的光隔离器；光隔离器由两个双折射元件、45度的法拉第转子、磁体、透镜以及全反射部件构成，通过适当地设定两个双折射元件彼此的晶轴方向和法拉第转子的旋转方向，形成将入射的无偏振的光分离为正常光线和异常光线之后，由全反射部件进行全反射并出射的往返路型的光程，将两个双折射元件中任意一个的相对于元件表面法线方向的晶轴方向和元件表面法线方向厚度进行补偿。

Description

光隔离器及光学装置

技术领域

本发明涉及的是被插入(行列直插化)光通信设备、光信息处理设备等的光纤之间，与光的偏振面无关地进行动作的偏振无关型光隔离器，和具备该光隔离器的光学装置。

背景技术

利用光纤使光长距离传播的情况下、或将利用光纤传播的光分支等的情况下，在光的光量衰减时，进行利用掺铒光纤放大器(以下，记载为放大器。)等的光放大。由于这样的放大不需要将光转换为电信号，而将光直接放大，因此，上述放大器是由透镜和反射镜、滤光器等众多光学元件构成的。因此，若伴随着这些光学元件的反射产生的回程光、或来自光纤的光入、出射端部的回程光发生于放大器内部，则会发生光的谐振，从而引起放大特性的恶化。于是，为了遮断回程光而使用光隔离器。

进而，在光纤内传播的光，由于施加于光纤的外部应力和光纤弯曲的影响，偏振状态不固定。因此，插入光纤间的光隔离器，以不依靠光纤内传播光的偏振状态的偏振无关型光隔离器为佳。

作为这种偏振无关型的光隔离器，研究出设有第一、第二及第三双折射元件、和第一、第二45度法拉第转子的各光学元件，并将第一45度法拉第转子插入第一及第二双折射元件之间，将第二45度法拉第转子插入第二及第三双折射元件之间，以使该各光学元件在光程上串行排列的光隔离器。

但是，在这种构成中，因各光学元件是串行排列的，所以光隔离器光程方向上的尺寸变长，无法对应小型化的要求。另外，若要使该光隔离器与光纤进行光耦合，就必须将光纤配置于光隔离器的两端。从而，若将这样的光隔离器安装于放大器，由于因光纤具有的弯曲损耗而无法将光纤弯曲至规定的弯曲半径以下，因此，存在放大器内部的光纤的环绕面积变大，放大器的小型化变得困难的问题。进而，必须在上述光隔离器和光纤间、分别在入射侧和出射侧设置用于光耦合的透镜。因而，由于每一个光隔离器至少需要两个透镜，因此也存在构成部件变多的问题。

考虑到这样的交错排列构成的光隔离器的问题，研究出谋求削减构成部件件数及小型化的行列直插型的光隔离器(例如，参照专利文献1。)。

专利文献1：特开平06-067118号公报(第3-4页、图1)

图13及图14是用于说明这种光隔离器100的动作的侧面图；图13是说明在正向上光透过时的偏振状态及光程变化的侧面图、图14是在反向上光透过时的偏振状态及光程变化的说明图。

图13及图14的光隔离器100中，101、102为光纤，103为光纤阵列，104为双折射元件，105为1/2波长板，106为GRIN透镜，107为法拉第转子，108为反射部件，109为玻璃板，110为磁体，111～118及121～128为传播光。

光纤101及102，平行排列于玻璃板上构成光纤阵列3。在作为金红石结晶的双折射元件104的单面一半上粘贴1/2波长板105，在剩余的一半单面上粘贴与1/2波长板105具有相同板厚的玻璃板109。在光纤101和102之间进行对位，使1/2波长板105和玻璃板109之间的边界位于其间，仅使光纤102内入、出射的光透过1/2波长板105。在GRIN透镜106的端面粘贴法拉第转子107，进而在法拉第转子107上粘贴反射部件108。在法拉第转子107的外侧设有磁体110。

接着，对光隔离器100的动作进行说明。从光纤101入射的无偏振的光，通过双折射元件104分离为正常光线111和异常光线112，异常光线112的光程发生变化。正常光线111和异常光线112，在GRIN透镜106的双折射元件104侧端面转换为平行光线。透过了GRIN透镜106的光113和光114，在透过法拉第转子107时向左旋转22.5度，进而在反射部件108被反射再度透过法拉第转子107时向左旋转22.5度，合计向左旋转45度。通过反射部件108的反射，光113在光115的光程上前进，光114在光116的光程上前进。透过法拉第转子107的光115和光116，一边通过GRIN透镜106被会聚，一边入射到1/2波长板105。1/2波长板105具有，将与其光轴形成角度θ而入射的直线偏振的光作为与1/2波长板105的光轴成-θ角度的直线偏振光出射的作用。由于1/2波长板105的光轴方向设置为相对于异常光线112形成22.5度的角度，因此，光115及光116的偏振状态为，若透过1/2波长板105则偏振面进一步向左旋转45度。由于透过1/2波长板105的光入射到双折射元件104，因此作为异常光线的光117和作为正常光线的光118，在透过了双折射元件104时，其光程一致。另外，因为光117及光118通过GRIN透镜106会聚，所以其损耗为0.5dB左右地有效地耦合于光纤102。

另一方面，图14中若从光纤102入射无偏振的光，则通过双折射元件104分离为正常光线121和异常光线122，在不同的光程上前进。在透过1/2波长板105时，在其偏振面向右旋转之后，通过GRIN透镜106转换为平行光。在GRIN透镜106内传播的光123和光124，由于在经反射部件108被反射的前后，两次透过法拉第转子107，因此此时偏振面合计向左旋转45度。通过以反射部件108进行反射，光123在光125的光程上前进，光124在光126的光程上前进。另外，光125及光126，一边通过GRIN透镜106会聚一边前进。透过了玻璃板109的光，在透过双折射元件104内时，光127是作为正常光线传播的，所以进行直线传播，不会入射到光纤101。光128由于作为异常光线在双折射元件104内传播，因此光程偏移，但也不会入射到光纤101。

这样，能够获得从光纤101入射的光，耦合于光纤102，但从光纤102入射的光不会耦合于光纤101的光隔离功能。

由于通过如上述那样设置反射部件将光程形成为往返路型，因此使用1个透镜即可，相应地能够以少量部件件数构成光隔离器。进而，与上述交错排列构成的光隔离器相比，光程方向的尺寸变短，因此也能够对应小型化的要求。另外，因为是可以将光纤101、102仅配置于光隔离器100的一方的构成，所以，在安装于放大器时光纤的环绕面积减少，也能够获得有助于放大器小型化的效果。

但是，在图13及图14的构成中，因为在只有光114通过双折射元件104偏移后，光113和光114入射到GRIN透镜106，所以在光113和光114之间产生该偏移部分的光程差。因此，在入射到GRIN透镜106之前，光113和光114之间的光程差未被减少到所希望的数值程度，从而在反射部件108上的焦点位置发生偏移，反射后的传播光程在光113和光114之间不同。因此，反射后，在通过双折射板104使正常光线118和异常光线117的光程一致时，产生偏振相关损耗(PDL：Polarization Dependent Loss)，从而向出射侧光纤102的光耦合效率降低。

考虑到这样的PDL，研究出具有在透镜前段配置有多个双折射元件的光隔离功能的光学元件复合组件(例如，参照专利文献2。)。

专利文献2：特开平08-136859号公报(第11页、图8)

图15是用于说明这样的光学元件复合组件的动作的侧面图。光学元件复合组件130中，在GRIN透镜136的第一端部136a附近，从靠近端部136a的方位起依次排列有波长选择滤波器137、法拉第转子138及反射部件140，在法拉第转子138的外周部设有磁体139。另一方面，在GRIN透镜136的第二端部136b附近，从靠近端部136b的方位起依次排列有1/2波长板135、双折射元件134及多个单模光纤131、132、133。双折射元件134设有第一及第二双折射部134a、134b。第一及第二双折射部134a、134b，在其晶轴相互改变了180度方向的状态下，相对于GRIN透镜136的光轴排列于规定的方向上，例如排列在相对于光轴大致垂直相交的方向、或相对于光轴倾斜规定角度的方向上。另外，1/2波长板135仅位于光纤133的前方，配置为从光纤131及132出射的光不透过1/2波长板135。

具有从光纤131出射的任意偏振成分的波长λ1的光，通过第一双折射部134a分离为两条垂直相交偏振的光。分离后的各光，通过GRIN透镜136转换为平行光，入射到波长选择滤波器137。该光被波长选择滤波器137反射，在GRIN透镜136内反向前进，从相对于GRIN透镜136的光轴与入射位置对称的位置出射，入射到第二双折射部134b。在第二双折射部134b中，异常光线的传播方向与第一双折射部134a中的光的传播方向相反，正常光线与异常光线的光程为一致，从而入射到光纤132。

另外，由光纤132出射的波长λ2的光，通过第二双折射部134b分离为两条垂直相交的偏振光。分离后的光，通过GRIN透镜136转换为平行光，并透过波长选择滤波器137及法拉第转子138入射到反射部件140。在透过法拉第转子138时，入射光的偏振面旋转22.5度。由反射部件140反射的光，在再度透过法拉第转子138时，偏振面进一步旋转22.5度。进而，透过波长选择滤波器137及GRIN透镜136入射到1/2波长板135的光，偏振面旋转45度，入射到第二双折射部134b。此时，由于光的偏振状态从最初的通过第二双折射部134b分离为正常光线和异常光线的状态旋转90度，因此，在再度入射到第二双折射部134b时，正常光线作为异常光线在第二双折射部134b内传播，或异常光线作为正常光线在第二双折射部134b内传播。因此，在第二双折射部134b的输出端各光的光程为一致，入射到光纤133。

另一方面，反向的波长λ2的光，通过第二双折射部134b分离为正常光线和异常光线，入射到1/2波长板135。在1/2波长板135中，入射光的偏振面旋转45度，入射到GRIN透镜136。接着，通过GRIN透镜136被转换为平行光的光，通过法拉第转子138偏振面旋转22.5度，入射到反射部件140。通过反射部件140被反射的光，再度透过法拉第转子138，此时偏振面进一步旋转22.5度。其结果是，在再度入射到第二双折射部134b时，正常光线作为正常光线、而异常光线作为异常光线在第二双折射部134b内前进，因此，这些光的光程不会一致，不会入射到光纤132。

如上所述，实现使光合波功能与光隔离功能一体化的光学元件复合组件130，同时，相对于第一及第二双折射部134a、134b粘贴第三及第四双折射部134c、134d，使各晶轴方向实质上垂直相交，使光纤1和2的正常光线与异常光线的光程长相等。通过这样的构成，能够降低由正常光线和异常光线的光程差引起的损耗恶化。

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在图13及图14的光隔离器100中，由于法拉第转子107的旋转角度设定为22.5度(透过两次合计45度)，因此，在光被反射再度入射到双折射元件104时，若没有1/2波长板105，则在保持通过法拉第转子107而被旋转45度的偏振状态下，再度入射到双折射元件104。因此，因光115的偏振面与双折射元件104的晶轴不一致，所以不发生偏移，在透过了双折射元件104时，在保持光115和光116的光程不一致的状态下，仅一方的光116光耦合于光纤102。因此，导致传播光与光纤102之间耦合效率的降低。

另外，反向的光从光纤102入射的情况下，在该光再度入射到双折射元件104时，光126的偏振面与双折射元件104的晶轴不一致，因此未偏移，在此状态下的光126作为回程光入射到光纤101。因此，导致光隔离器100的消光比降低。以上的内容，也适合图15的光学元件复合组件130的表示光隔离功能的光程中。

表示如以上那样利用反射的往返路型光程的光隔离器的构成中，在往路的光程中，再度使光入射到双折射元件时，若不使异常光线的偏振面向晶轴方向对准，则无法获得所希望的光隔离特性，因此，1/2波长板是必需的光学元件。但是，由于除法拉第转子之外还必须另外准备使偏振面旋转的光学元件(1/2波长板)，因此，所使用的光学元件的种类数量比上述交错排列构成的光隔离器还要多(交错排列构成的光隔离器，具有双折射元件和法拉第转子两种元件)，从而难以说是作为削减制造工序和制造成本的有效构成。

进而，光程上存在透过1/2波长板的地方，因此，为了使往路和返路的光程差相对应，还需要玻璃板这种新的另外部件，从而也难以说是作为削减构成部件绝对数量的有效构成。

另外，图15的构成是以一个光学装置使光合波功能和光隔离功能一体化的构成，因此光程设计变得复杂化。进而，为了解除PDL而设置双折射元件4c、4d，但是，即使没有第三及第四双折射部134c、134d，也能够实现光隔离功能。也就是说，图15是，以附设从实现光隔离功能的角度来说不必须的第三及第四双折射部134c、134d的观点来进行光程设计的光学装置。因此，从安装于放大器的光隔离器的构造简单化和小型化以及低廉化这一点上，不能成为足够的参考。

本发明是鉴于上述各课题而作成的，其目的在于提供一种可以实现安装于放大器上的光隔离器的构造简单化、小型化及低廉化，同时，能够使偏振摸色散(PMD：Polarization Mode Dispersion)及PDL降低到所希望的数值程度从而谋求特性提高的光隔离器、和具备该隔离器的光学元件。

解决课题的手段

本发明权利要求1所述的发明是一种光隔离器，其特征在于，是由无偏振的光入射的第一双折射元件、及分离为正常光线和异常光线的光入射的第二双折射元件，配置于上述两个双折射元件之间、在磁饱和时具有45度旋转角度的法拉第转子，使上述法拉第转子磁饱和的磁体，使来自上述第二双折射元件的正常光线和异常光线聚光的透镜，以及通过上述透镜的聚光使正常光线和异常光线呈点对称地全反射的全反射部件构成；所说的第一双折射元件，由从光的入射侧观察时晶轴方向彼此相差90度的第一双折射板和第二双折射板组成；从正向上的光的入射侧观察时的、所说的第一双折射板的晶轴方向，以水平方向为0度，设定为45度或135度，同时，从透过上述法拉第转子后向上述第二双折射元件传播的光的入射侧观察时的、所说的法拉第转子的旋转方向，在第一双折射板的晶轴方向为45度的情况下设定为向右旋转，在135度的情况下设定为向左旋转；从光的入射侧观察时的、所说的第二双折射元件的晶轴方向，设定为相对于上述第一双折射板的晶轴方向相差45度；入射到上述第一双折射板的无偏振的光，分离为正常光线和异常光线，进而，正常光线和异常光线入射到上述法拉第转子后偏振面旋转45度，在上述被分离的光透过上述第二双折射元件时，以正常光线透过了上述第一双折射板的光以异常光线透射出来，同时，以异常光线透过了上述第一双折射板的光以正常光线透射出来，接着，正常光线和异常光线入射到上述透镜后在上述全反射部件的一点上呈点对称地被全反射；经上述全反射部件全反射的正常光线和异常光线，按上述第二双折射元件、上述法拉第转子的顺序再度入射，最后在透过上述第二双折射板时，全反射后以正常光线透过了上述第二双折射元件的光以异常光线透射出来，同时，全反射后以异常光线透过了上述第二双折射元件的光以正常光线透射出来，进而，通过透过上述第二双折射板，具有正常光线和异常光线的光程为一致的往路及返路的光程；从透过上述第二双折射元件后的上述正常光线和上述异常光线的各偏振面中心至上述全反射部件的一点之间的光程长设定为相等距离，且透过上述第二双折射元件的上述正常光线和上述异常光线入射到上述透镜；并且，所说的第二双折射元件具有，为了将在上述第一双折射元件产生的正常光线和异常光线之间的分离幅度差设定为不足0.5μm、以及偏振模色散差设定为不足0.05ps所必需的、相对于元件表面法线方向的晶轴方向及元件表面法线方向厚度。

进而，本发明权利要求2所述的发明是，特征在于所说的第一双折射元件的相对于元件表面法线方向的晶轴角度设定为47.8度，同时，所说的第二双折射元件的相对于元件表面法线方向的晶轴角度设定为59度的光隔离器。

另外，本发明权利要求3所述的发明是一种光隔离器，其特征在于，是由无偏振的光入射的第一双折射元件、及分离为正常光线和异常光线的光入射的第二双折射元件，配置于上述两个双折射元件之间、在磁饱和时具有45度旋转角度的法拉第转子，使上述法拉第转子磁饱和的磁体，使来自上述第二双折射元件的正常光线和异常光线聚光的透镜，以及通过上述透镜的聚光使正常光线和异常光线呈点对称地全反射的全反射部件构成；所说的第一双折射元件，由从光的入射侧观察时晶轴方向彼此相差180度的第一双折射板和第二双折射板组成；并且从正向上的光的入射侧观察时的、所说的第一双折射板的晶轴方向，以水平方向为0度，设定为90度，同时，从透过上述法拉第转子后向上述第二双折射元件传播的光的入射侧观察时的、所说的法拉第转子的旋转方向设定为向右旋转；所说的第二双折射元件，由从光的入射侧观察时晶轴方向彼此相差90度的第三双折射板和第四双折射板组成；并且，从正向上的光的入射侧观察时的、所说的第三双折射板的晶轴方向，以水平方向为0度，设定为135度，同时，从光的入射侧观察时的、所说的第二双折射元件的晶轴方向，设定为相对于上述第一双折射元件的晶轴方向相差45度；入射到上述第一双折射板的无偏振的光，分离为正常光线和异常光线，进而，正常光线和异常光线入射到上述法拉第转子后偏振面被旋转45度，然后在上述被分离的光透过上述第三双折射板时，以正常光线透过了上述第一双折射板的光以异常光线透射出来，同时，以异常光线透过了上述第一双折射板的光以正常光线透射出来，接着，正常光线和异常光线入射到上述透镜后在上述全反射部件的一点上呈点对称地进行全反射；经上述全反射部件全反射的正常光线和异常光线，入射到上述第四双折射板后，再度入射到上述法拉第转子，最后在透过上述第二双折射板时，以正常光线透过了上述第四双折射板的光以异常光线透射出来，同时，以异常光线透过了上述第四双折射板的光以正常光线透射出来，进而，通过透过上述第二双折射板，具有正常光线和异常光线的光程为一致的往路及返路的光程；从透过上述第三双折射板后的上述正常光线和上述异常光线的各偏振面中心至上述全反射部件的一点之间的光程长设定为相等距离，且透过上述第三双折射板的上述正常光线和上述异常光线入射到上述透镜；并且，所说的第一双折射元件具有，为了将在上述第二双折射元件产生的正常光线和异常光线之间的分离幅度差设定为不足0.5μm、以及偏振模色散差设定为不足0.05ps所必需的、相对于元件表面法线方向的晶轴方向及元件表面法线方向厚度。

进而，本发明权利要求4所述的发明是，特征在于所说的第二双折射元件的相对于元件表面法线方向的晶轴角度设定为47.8度，同时，所说的第一双折射元件的相对于元件表面法线方向的晶轴角度设定为59度的光隔离器。

进而，本发明权利要求5所述的发明是，特征在于所说的第一双折射元件的元件表面法线方向厚度，设定为超过105μm的值的光隔离器。

进而，本发明权利要求6所述的发明是，特征在于所说的透镜为GRIN透镜，同时，在透镜端面上作为上述全反射部件一体形成有全反射膜的光隔离器。

另外，本发明权利要求7所述的发明是，特征在于具备上述光隔离器，以及与该光隔离器光耦合的多个光纤的光学装置。

进而，本发明权利要求8所述的发明是，特征在于所说的光纤的光入、出射端部被倾斜地形成的光学装置。

进而，本发明权利要求9所述的发明是，特征在于所说的光纤的容许弯曲半径设定为15mm以下的光学装置。

进而，本发明权利要求10所述的发明是，特征在于所说的光纤为磁芯扩大光纤的光学装置。

发明的效果

若采用本发明涉及的光隔离器，则能够将构成光隔离器的光学元件的种类控制于仅具有双折射元件和法拉第转子、以及透镜和全反射部件。因此，可以省略现有技术下的具有往返型光程的光隔离器中所必须的1/2波长板或玻璃板这些光学元件。因而，削减了为了构成光隔离器所使用的光学元件的种类及绝对数量，从而能够实现谋求削减光隔离器制造工序及制造成本的、具有往路型光程的光隔离器构造。

进而，本发明涉及的光隔离器，仅由实现其光隔离功能所必须的光学元件构成，因此，光程设计被简单化，同时，能够实现光隔离器的构造简单化、小型化以及低廉化。另外，由于使作为在实现光隔离功能上所必须的光学元件的第一或第二双折射元件的任意一方具有PDL和PMD的降低功能，因此能够提高光隔离器的特性。

具有利用反射的往返路型光程的光隔离器中，由于光两次透过同一光学元件，因此，在一个光学元件发生的PMD和PDL变为2倍，对从上述光隔离器出射的光带来影响。但是，本发明涉及的光隔离器中，由往路光程发生的PMD和PDL，在全反射部件被全反射之前被降低，所以，能够防止该PMD和PDL给返路光程带来严重的影响。进而，由返路光程发生的PMD和PDL，通过使光透过实施了晶轴方向补偿和元件法线方向厚度补偿的第一双折射元件或第二双折射元件，也被降低。因此，可以在传播光入射到入射侧的光纤之前的阶段，将该传播光的PMD和PDL降低到所希望的数值程度。

进而，在使第一或第二双折射元件的任意一方具有降低PDL和PMD的功能时，仅通过变更第一或第二双折射元件中任意一方的晶轴角度和元件表面法线方向厚度就可以对应，优先补偿PDL和PMD中的哪一方。因此，根据光隔离器各个用途和被要求特性，能够容易地变更，所以也能够谋求扩大光隔离器的用途。

为了将对光隔离器的PDL特性带来直接影响的分离幅度差控制于最小值而优先进行了补偿的情况下，可以使两光程的光在全反射部件的大致同一点被全反射。因此，可以使伴随着全反射的、透镜内部的两光程的光的光程差几乎完全不存在。从而，能够使透镜内部的往返路型光程的两光程光之间发生的PDL降低到所希望的数值程度。

进而，在正向光程中，为了使透过第一双折射元件和第二双折射元件后的正常光线和异常光线的各偏振面的中心位置，从全反射部件上的一点开始处于等距离，而设定第一双折射元件的晶轴方向和第二双折射元件的晶轴方向、以及第一双折射元件的元件表面法线方向厚度和第二双折射元件的元件表面法线方向，因此，可以使透镜内部的正常光线和异常光线到上述一点为止的各光程长为相等的距离。因此，可以使伴随着全反射部件的全反射的、透镜内部的正常光线和异常光线的光程差几乎完全不存在，从而通过PDL的降低具有更进一步的效果。

当然，由于伴随着光为往返路型，光隔离器的光程方向的尺寸短小化，因此也能够对应光隔离器小型化的要求。另外，因为形成能够将光纤仅配置于光隔离器一方的构成，因此在将光隔离器安装于放大器时使光纤的环绕面积减小，从而也能够谋求放大器的小型化。

进而，通过形成为往返路型的光程，能够将透镜个数削减为1个，同时，伴随透镜个数的削减，也能够削减光纤和透镜的位置调整(调芯组装工序)工序。

通过使该透镜为GRIN透镜，同时，在透镜端面上将全反射膜作为上述全反射部件一体形成，能够容易地进行利用点对称反射的往返路型光程的设计，同时，能够使光隔离器的光程方向尺寸进一步短小化。

进而，在具备上述光隔离器及与该光隔离器光耦合的多个光纤的光学装置中，通过将光纤的光入、出射端部倾斜地形成，即使不将光隔离器的光学元件相对于传播光光程倾斜地设置、或不将上述光学元件加工成楔形状，也可以防止从光学元件的光入、出射面向光纤的反射回程光。

另外，光纤中，通过使用容许弯曲半径设定为15mm以下的光纤，能够降低光纤的弯曲损耗。因此，将光纤紧密地卷绕使放大器内部的光纤环绕面积减小，能够有助于放大器的小型化。

进而，通过在上述光纤中使用磁芯扩大光纤，能够抑制伴随多个光纤之间的轴偏移而产生的损耗，因此，能够在相对于光隔离器配置光纤时，使水平方向(X轴方向)和垂直方向(Y轴方向)的容限缓和。

附图的简单说明

[图1]是本发明光隔离器的第一实施形态的大概立体图。

[图2]是表示在使图1的光隔离器与多个光纤进行光耦合的光学装置中，光在正向上进行传播时的光程的侧面图。

[图3]是从光纤侧观察作为图1的光隔离器构成部件的第一双折射元件时的俯视图。

[图4]是表示光学装置中光在反向上传播时的光程的侧面图。

[图5]是图1的光隔离器中正向光的偏振状态的示意图。

[图6]是图1的光隔离器中反向光的偏振状态的示意图。

[图7]是图1的光隔离器的变形例的大概立体图。

[图8]是本发明光隔离器的第二实施形态的大概立体图。

[图9]是表示在使图8的光隔离器与多个光纤进行光耦合的光学装置中，光在正向上进行传播时的光程的侧面图。

[图10]是表示光学装置中光在反向上进行传播时的光程的侧面图。

[图11]是图8的光隔离器中正向光的偏振状态的示意图。

[图12]是图8的光隔离器中反向光的偏振状态的示意图。

[图13]是说明现有技术下的行列直插型光隔离器中透过了正向光时的偏振状态及光程变化的侧面图。

[图14]是图13的光隔离器中透过了反向光时的偏振状态及光程变化的说明图。

[图15]是用于说明具有在透镜前段配置多个双折射元件的光隔离功能的现有技术下的光学元件复合组件动作的侧面图。

符号说明

1、1′ 光隔离器

2、3 光纤

4 第一双折射元件

4a 第一双折射板

4b 第二双折射板

5、5′ 第二双折射元件

5a 第三双折射板

5b 第四双折射板

6 法拉第转子

7 透镜

8 全反射膜

11～18 光

具体实施形态

<第一实施形态>

以下，参照图1～图6对本发明的第一实施形态进行详细说明。图1是表示本发明光隔离器的第一实施形态的大概立体图；图2是表示在使图1的光隔离器与多个光纤进行光耦合的光学装置中，光在正向上进行传播时的光程的侧面图；图3是从上述光纤侧观察作为图1的光隔离器构成部件的第一双折射元件时的俯视图；图4是表示上述光学装置中光在反向上进行传播时的光程的侧面图。

如图1～图4所示，光隔离器1，由第一双折射元件4和第二双折射元件5(均为金红石晶体)、法拉第转子6、使法拉第转子6磁饱和用的未图示的磁体、透镜7以及全反射部件8构成。上述第一双折射元件4、第二双折射元件5以及法拉第转子6，均形成为平板状。进而，通过使该光隔离器1与两条光纤2及3配置为相互进行光耦合，形成光学装置。

若进一步详述，在图2及图4中，多个光纤2、3在图中Y轴方向上相隔250μm的间隔平行地排列，其光入、出射端部通过研磨加工被倾斜地形成。第一双折射元件4如图3所示，由两片双折射板(第一双折射板4a、第二双折射板4b)构成，从正向的光入射侧(来自光纤2的光的出射方向)观察时的各自的晶轴X11、X21方向，配置为彼此相差90度。从上述光入射侧观察时的第一双折射板4a的晶轴X11方向设定为，以图3的与X轴平行的水平方向为0度，从该0度起倾斜135度。因此，第二双折射板4b的晶轴X21方向设定为，从上述0度起倾斜45度，从上述135度相差90度。第一及第二双折射元件4、5的光入、出射面上，设有反射防止膜。

在将第一双折射板4a和第二双折射板4b相互粘结固定时，配置为其边界处于光纤2、3之间。进而，如从光纤2出射的光仅透过第一双折射板4a、入、出射于光纤3的光仅透过第二双折射板4b那样，考虑通过光纤2、3入、出射的光的发散之后，进行上述边界的定位。

法拉第转子6，由石榴石单晶等的具有法拉第效应的磁光学结晶形成，其厚度设定为在磁饱和时具有45度的旋转角度。该法拉第转子6配置于上述两个双折射元件4和5之间，进而，入射光偏振面的旋转方向设定为，在透过法拉第转子6后向第二双折射元件5传播的光的入射侧、也就是从光纤2侧沿着Z轴观察时，是向左旋转(逆时针方向旋转)的。

图1中，夹着法拉第转子6、与第一双折射板4a面相对地进行配置的第二双折射元件5的、从光入射侧(Z轴方向)观察时的晶轴X31方向，设定为相对于上述晶轴X11方向相差45度。作为晶轴X31方向的一个例子，有设定为相对于上述135度相差45度方向的Y轴方向，也就是以上述水平方向为0度，从该0度起倾斜90度而形成的方向。

透镜7是，其折射率如随着接近中央部(透镜7的光轴)而变大那样连续性不同的、圆筒状的梯度折射率分布式(GRIN：GRadient INdex)透镜。进而，在透镜6的一方端面上，作为全反射部件8一体形成有全反射膜(以下，记载为全反射膜8)。

以下，对如上述构成的光隔离器1及光学装置的动作进行说明。图5是光隔离器1中正向光的偏振状态的示意图；图6是光隔离器1中反向光的偏振状态的示意图。图5中的(A)～(H)分别表示图2中以虚线A～H所示的各截面的光的偏振面；图6中的(A)～(H)分别表示图4中以虚线A～H所示的各截面的光的偏振面。另外，光的偏振状态是表示从光纤2和3侧沿Z轴观察所得的传播光的偏振面。另外，偏振面的旋转为，将顺时针方向旋转记为右旋转，将逆时针方向旋转记为左旋转。透镜7内的光的动作，是将传播光中心的动作模式地描写的动作。

另外，将由光纤2或3出射并经全反射膜8全反射为止的光程定义为“往路”，另一方面，将经全反射膜8全反射并入射到光纤3或2为止的光程定义为“返路”，将这些光程总称为“往返路型光程”。另外，将由光纤2出射后向光纤3入射的一连串的光程定义为“正向光程”，另一方面，将由光纤3出射后向光纤2入射的一连串光程定义为“反向光程”。

首先从正向光程进行说明。最初，从光纤2无偏振状态的光(图5(A))入射到第一双折射板4a。该光的偏振面中，作为与晶轴X11平行的偏振面的光12成为异常光线，光12的光程如图2所示那样向斜下方偏移(图5(B))。另一方面，光11的偏振面相对于晶轴X11并不平行，因此未被偏移，作为正常光线进行直线传播。因此，上述无偏振状态的光，通过第一双折射板4a分离为光11和光12，在不同的光程上传播。法拉第转子6的旋转方向，在晶轴X11方向与上述一样为135度的情况下，设定为向左旋转。因此，入射到法拉第转子6的光11和光12的各偏振面，向左旋转约45度(图5(C))。

之后，光11和光12入射到第二双折射元件5。如上述一样，晶轴X31方向设定为相对于晶轴X11方向相差45度，该45度的相对角度差与法拉第转子6的旋转角度为同一值。因此，利用法拉第转子6向左旋转的光11的偏振面与晶轴X31方向平行。因而，若图5(C)所示偏振面的光11、12入射到第二双折射元件5，则以正常光线透过第一双折射板4a的光11此次成为异常光线，所以如图2所示那样向斜下方偏移(图5(D))。另一方面，以异常光线透过第一双折射板4a的光12的偏振面，相对于晶轴X31并不平行，因此未被偏移，作为正常光线进行直线传播。

如上所示，在光11和光12透过第一双折射板4a和第二双折射元件5时，必须设定晶轴X11方向和晶轴X31方向、以及第一双折射元件4的元件表面法线方向厚度t1和第二双折射元件5的元件表面法线方向厚度t2，以获得正常光线和异常光线双方的偏振状态。并且，在正向上，在考虑了使异常光线如图2所示那样一同向斜下方偏移的情况之后，通过设定晶轴X11方向和晶轴X31方向，能够从全反射膜8上一点f1起等距离地(中心11c与一点f1之间的距离、和中心12c与一点f1之间的距离相等的状态)设定，透过第一双折射板4a和第二双折射元件5之后的光11和光12的各偏振面中心11c、12c的位置。透过了第二双折射元件5的光11、12，接着入射到透镜7。

入射到透镜7内部的光11和光12，逐渐向全反射膜8面上的一点f1聚光，在一点f1为一致后点对称地进行全反射。如上述那样，为了使中心11c与一点f1之间的距离、和中心12c与一点f1之间的距离相等，设定晶轴X11方向和晶轴X31方向、以及第一双折射元件4的元件表面法线方向厚度t1和第二双折射元件5的元件表面法线方向厚度t2，因此，全反射后的中心11c与一点f1之间的距离、和中心12c与一点f1之间的距离也相等。全反射后由透镜7出射的光11、光12(图5(E))，再度入射到第二双折射元件5。与往路的光程相同，在第二双折射元件5内部，光11的偏振面与晶轴X31方向平行，因此光11成为异常光线，如图2所示向斜上方偏移(图5(F))。另一方的光12的偏振面，相对于晶轴X31方向并不平行，因此未被偏移，作为正常光线进行直线传播。

接着，再度入射到法拉第转子6的光11和光12的各偏振面，向左旋转约45度(图5(G))。光11和光12在往返路型光程共透过法拉第转子6两次，因此，各偏振面与从第一双折射板4a出射时的偏振状态(图5(B))相比，合计共向左旋转90度。以该偏振状态，光11和光12入射到第一双折射元件4的第二双折射板4b。

如上述那样，第二双折射板4b的晶轴X21方向，配置为相对于第一双折射板4a的晶轴X11方向相差90度，另外，在返路光程上，透过法拉第转子6后的光11和光12的各偏振面，与从第一双折射板4a出射时的偏振状态(图5(B))相比，合计共向左旋转90度。因此，在往路光程上，透过第一双折射板4a时为异常光线的光12，在返路光程上也为异常光线，所以如图2所示那样，入射到第二双折射板4b的光12向斜上方偏移(图5(H))。另一方面，光11在第二双折射板4b内部为正常光线，因此在第二双折射板4b内部进行直线传播。也就是说，经全反射膜8全反射后以正常光线透过了第二双折射元件5的光12，以异常光线透射出来，同时，经全反射膜8全反射后以异常光线透过第二双折射元件5的光11，以正常光线透射出来。通过被偏移，光11和光12在透过了第二双折射板4b时，其光程一致。因此，正常光线和异常光线为一致的原入射光的状态下的光，光耦合在光纤3。光11及光12，通过透镜7被会聚，因此插入损耗为0.5dB左右地有效地光耦合于光纤3。

接着，对反向的光程进行说明。若来自光纤3的无偏振的光被入射(图6(H))，则入射光通过第二双折射板4b，分离为作为正常光线的光13和作为异常光线的光14，光14如图4所示向斜下方偏移(图6(G))，光13和光14在不同的光程上传播。进而，在透过法拉第转子6时，各偏振面向左旋转约45度(图6(F))，之后入射到第二双折射元件5。在第二双折射元件5内部，光14的偏振面与晶轴X31方向平行，因此变为异常光线，进而如图4所示那样向斜下方偏移(图6(E))。

接着，光13和光14入射到透镜7，逐渐向全反射膜8面上的一点f1聚光，在一点f1上为一致后点对称地进行全反射，从透镜7再度入射到第二双折射元件5(图6(D))。入射到第二双折射元件5的光14作为异常光线进行传播，因此如图4所示，向斜上方偏移(图6(C))，再度入射到法拉第转子6。

入射到法拉第转子6的光13和光14的各偏振面，进一步向左旋转约45度(图6(B))。因此，从法拉第转子6第二次出射时的光13和光14的各偏振面(图6(B))，与第二双折射板4b出射时的各偏振面(图6(G))相比，形成为向左旋转90度的偏振状态。以该偏振状态，光13和光14入射到第一双折射元件4的第一双折射板4a。

如上所述，第一双折射板4a的晶轴X11方向，配置为相对于第二双折射板4b的晶轴X21方向相差90度，另外，在返路光程上，透过法拉第转子6后的光13和光14的各偏振面，与从第二双折射板4b出射时的偏振状态(图6(G))相比，合计共向左旋转90度。因此，在往路光程上，透过第二双折射板4b时为异常光线的光14，在返路光程上也为异常光线，如图4所示，进一步向斜上方偏移(图6(A))。另一方面，光13在第一双折射板4a内部为正常光线，因此在第一双折射板4a内部进行直线传播。因此，光13和光14的光程相互偏离并不一致，双方都不入射到光纤2。

如上所述，光隔离器1能够获得使从光纤2的入射光，光耦合在光纤3，而从光纤3的入射光，未光耦合在光纤2的光隔离功能。为了实现该光隔离功能，第一和第二双折射元件4和5必须是互易元件。进而，法拉第转子6必须为非互易元件。

在本实施形态中，可以将构成光隔离器1的光学元件的种类控制于仅具有双折射元件和法拉第转子、以及透镜和全反射部件。因此，可以省略在现有技术下具有往返路型光程的光隔离器中所必须的1/2波长板或玻璃板。因此，削减了为了构成光隔离器而使用的光学元件的种类和绝对数量，从而能够实现谋求削减光隔离器的制造工序和制造成本、具有往返型光程的光隔离器构造。

当然，与现有技术下具有往返路型光程的光隔离器相同，由于光程方向的尺寸短小化，因此也能够对应小型化的要求。另外，因为是能够将光纤2、3仅配置于光隔离器1一方的构成，所以在安装于放大器时使光纤的环绕面积减小，从而也能够谋求放大器的小型化。

接着，根据第一及第二双折射元件4、5各折射率的不同，对光11及光12的PMD和PDL的降低化手段进行说明。首先，将第一双折射元件4的异常光线的有效折射率nne1，以数式1进行表示。

[数式1]

nne 1 = \frac{no \cdot ne}{{({no}^{2} \cdot \sin {(θr \cdot \frac{π}{180})}^{2} + {ne}^{2} \cdot \cos {(θr \cdot \frac{π}{180})}^{2})}^{\frac{1}{2}}}

但是，no、ne分别表示正常光线折射率和异常光线折射率，no为2.453，ne为2.709。另外，由数式1也可知，nne1取决于第一或第二双折射板4a、4b的晶轴与异常光线波阵面法线方向所形成的角度θr。若将第一双折射元件4的元件表面法线厚度t1设为200μm，则将在正常光线透过具有t1程度厚度的第一双折射元件4时的、来自第一双折射板元件4元件表面法线的正常光线的分离幅度So1，以数式2进行表示。

[数式2]

So 1 = t 1 \cdot \tan (θo \cdot \frac{π}{180}) \cdot \cos (α \cdot \frac{π}{180})

在此，θo为正常光线的有效光线角度(正常光线的光线方向与上述元件表面法线所形成的角度)，以数式3进行表示。

[数式3]

θo = \frac{180}{π} \cdot \sin^{- 1} (\frac{\sin (α \cdot \frac{π}{180})}{no})

在此，α为相对于上述元件表面法线的光的入射角度，在相对于光纤2、3的光入、出射端部磁芯轴的倾斜角度设定为12度的情况下，α设定为5.5度。

另外，将在异常光线透过了具有t1程度厚度的第一双折射元件4时的、来自上述元件表面法线的异常光线的分离幅度Se1，以数式4进行表示。

[数式4]

Se 1 = t 1 \cdot \tan (θe 1 \cdot \frac{π}{180}) \cdot \cos (α \cdot \frac{π}{180})

在此，θe1为异常光线的光线方向与上述元件表面法线所形成的角度，以数式5进行表示。

[数式5]

θe1＝θ1-θec

另外，θec为异常光线与该异常光线入射的第一双折射板4a或第二双折射板4b的晶轴所形成的角度，以数式6进行表示。

[数式6]

θec = \frac{180}{π} \cdot \tan^{- 1} (\frac{{no}^{2}}{{ne}^{2}} \cdot \tan (θr \cdot \frac{π}{180}))

将上述θr以数式7进行表示。

[数式7]

θr = \frac{180}{π} \cdot \tan^{- 1} (\frac{- b + {(b^{2} - 4 \cdot a \cdot c)}^{\frac{1}{2}}}{2 \cdot a})

另外，将数式7中的系数a、b、c分别以数式8、9、10进行表示。

[数式8]

a = {no}^{2} \cdot {ne}^{2} \cdot \cos {(θ 1 \cdot \frac{π}{180})}^{2} - {no}^{2} \cdot \sin {(α \cdot \frac{π}{180})}^{2}

[数式9]

b = - 2 \cdot {no}^{2} \cdot {ne}^{2} \cdot \cos (θ 1 \cdot \frac{π}{180}) \cdot \sin (θ 1 \cdot \frac{π}{180})

[数式10]

c = {no}^{2} \cdot {ne}^{2} \cdot \sin {(θ 1 \cdot \frac{π}{180})}^{2} + \sin {(α \cdot \frac{π}{180})}^{2} \cdot - 1 \cdot {ne}^{2}

θ1表示第一双折射板4a或第二双折射板4b的各元件表面法线与晶轴之间的角度(相当于图1、图2、图4的晶轴X12、X22方向)，其中47.8度是能够将元件表面法线方向厚度t1控制于最小厚度，同时，能够使后述分离幅度Soe1为最大，因此是最合适的角度。因此，将第一双折射元件4的、相对于入射光光线方向的正常光线和异常光线的合计分离幅度Soe1，以数式11进行表示。

[数式11]

Soe1＝So1+Se1

若将上述各参数值代入进行计算，则导出Soe1为20.119μm。

进而，将异常光线波阵面法线方向与上述元件表面法线方向所形成的角度θed1，以数式12进行表示。

[数式12]

θed1＝θr-θ1

因此，将通过第一双折射元件4产生的正常光线与异常光线的光程差d1，以数式13表示。

[数式13]

d 1 = t 1 \cdot (\frac{nne 1}{\cos (θed 1 \cdot \frac{π}{180})} - \frac{no}{\cos (θo \cdot \frac{π}{180})}) \cdot \cos (α \cdot \frac{π}{180} - θed 1 \cdot \frac{π}{180})

若将上述各参数值代入数式13进行计算，则导出d1为28.031μm。进而，将由该光程差d1产生的偏振摸色散PMD1，以数式14进行表示，导出PMD1为0.094ps。v是光速，设定为v：299792458m/s。

[数式14]

PMD 1 = \frac{d 1}{v} \cdot 10^{6}

在本发明中，使在第一双折射元件4产生的光11和光12之间的PMD及PDL降低到所希望的数值程度的手段(方法)，是根据上述PMD和PDL的值，来设定第二双折射元件5的元件表面法线方向厚度t2和相对于元件表面法线方向的晶轴X32方向。由此，在使光11和光12透过第二双折射元件5时，使在第一双折射元件4产生的光11和光12之间的PMD及PDL降低到所希望的数值程度。

接着，求出用于使PMD及PDL降低到所希望的数值程度的晶轴方向补偿和元件表面法线方向厚度补偿未施加于第二双折射元件5情况下的、分离幅度Soe2和偏振模色散值PMD2。将第二双折射元件5的异常光线的有效折射率nne1，以上述数式1进行表示。

由伴随晶轴X11方向和晶轴X31方向的、第一双折射板4a和第二双折射元件5的异常光线的分离方向的不同，将第二双折射元件5的元件表面法线厚度t2设定为上述t1的1/(

)倍，约141μm。将在正常光线透过了具有该t2程度厚度的第二双折射元件5时的、来自第二双折射板元件5的元件表面法线的正常光线的偏移量So2，以数式15进行表示。

[数式15]

So 2 = t 2 \cdot \tan (θo \cdot \frac{π}{180}) \cdot \cos (α \cdot \frac{π}{180})

另外，正常光线的光线方向与上述元件表面法线所形成的角度，与上述数式3所表示的θo是相同的。进而，将相对于上述元件表面法线的光的入射角度，设定为与上述α相同的5.5度。

另外，将在异常光线透过了具有t2程度厚度的第二双折射元件5时的，来自上述元件表面法线的异常光线的分离幅度Se2，以数式16进行表示。

[数式16]

Se 2 = t 2 \cdot \tan (θe 1 \cdot \frac{π}{180}) \cdot \cos (α \cdot \frac{π}{180})

另外，异常光线的光线方向与上述元件表面法线所形成的角度，与上述数式5所表示的θe1相同。进而，异常光线与该异常光线入射的第二双折射元件5的晶轴所形成的角度，与上述数式6所表示的θec相同。第二双折射元件5的晶轴与异常光线波阵面法线方向所形成的角度，与上述数式7所表示的θr是相同的，系数a、b、c也分别与上述数式8、数式9、数式10同样地进行表示，因此省略记载。

首先为了考虑将第二双折射元件5配置在与第一双折射元件4相同的晶轴方向的情况，将第二双折射元件的元件表面法线与晶轴之间的角度(晶轴X32方向)，设定为与上述θ1相同的47.8度。因此，将第二双折射元件5的、相对于入射光光线方向的正常光线和异常光线的合计分离幅度Soe2，以数式17进行表示。

[数式17]

Soe2＝So2+Se2

若将上述各参数值代入进行计算，则导出Soe2为14.184μm。

进而，异常光线波阵面法线方向与上述元件表面法线方向所形成的角度，与上述数式12所表示的θed1相同。因此，将由第二双折射元件5产生的正常光线和异常光线的光程差d2，以数式18进行表示。

[数式18]

d 2 = t 2 \cdot (\frac{nne 1}{\cos (θed 1 \cdot \frac{π}{180})} - \frac{no}{\cos (θo \cdot \frac{π}{180})}) \cdot \cos (α \cdot \frac{π}{180} - θed 1 \cdot \frac{π}{180})

若将上述各参数值代入数式18进行计算，则导出d2为19.762μm。进而，将由该光程差d2产生的偏振模色散PMD2，以数式19进行表示，导出PMD2为0.066ps。

[数式19]

PMD 2 = \frac{d 2}{v} \cdot 10^{6}

如上所述，将第二双折射元件5的元件表面法线厚度t2，设定为上述t1的1/()倍，因此，将第二双折射元件5的目标分离幅度Soe2T，以数式20进行表示，通过Soe1为20.119μm，导出Soe2T为14.226μm。从而，导出目标分离幅度Soe2T和上述Soe2的差分(与第一双折射元件4的分离幅度差)S1为0.042μm。

[数式20]

Soe 2 T = Soe 1 \cdot \frac{1}{\sqrt{2}}

进而，将通过第一双折射元件4发生的偏振模色散PMD1与通过第二双折射元件5发生的偏振模色散PMD2的偏振模色散差PMD0，以数式21进行表示，导出PMD0为0.028ps。

[数式21]

PMD0＝PMD1-PMD2

从以上可知，在未进行第二双折射元件5的晶轴方向补偿及元件表面法线方向厚度补偿时，发生分离幅度差0.042μm、偏振模色散差0.028ps。因此，可以知道为了使第二双折射元件5的PMD2迟0.028ps而达到0.094ps附近，并且分离幅度为14.23μm，求出相对于双折射元件5的元件表面法线方向的晶轴方向和元件表面法线方向厚度即可。

接着，对通过第二双折射元件5的晶轴方向补偿和元件表面法线方向厚度补偿，将通过第一双折射元件所4发生的光11和光12之间的PMD和PDL降低到所希望的数值程度的过程进行叙述。将对实施了晶轴方向补偿和元件表面法线方向厚度补偿的第二双折射元件5的异常光线的有效折射率nne1n，以数式22进行表示。

[数式22]

nne 1 n = \frac{no \cdot ne}{{({no}^{2} \cdot \sin {(θrn \cdot \frac{π}{180})}^{2} + {ne}^{2} \cdot \cos {(θrn \cdot \frac{π}{180})}^{2})}^{\frac{1}{2}}}

但是，no、ne分别表示正常光线折射率和异常光线折射率，如从数式1也可以知道，nne1n取决于第二双折射元件5的晶轴与异常光线波阵面法线方向所形成的角度θrn。因为可以使上述第二双折射元件5的元件表面法线厚度t2变更，因此以变数tm重新表示，tm可以以整数单位在从初期值145μm至终了值165μm之间变更。将在正常光线透过了具有这样tm程度厚度的第二双折射元件5时的、来自第二双折射板元件5元件表面法线的正常光线的分离幅度So1m，以数式23进行表示。

[数式23]

So 1 m = tm \cdot \tan (θo \cdot \frac{π}{180}) \cdot \cos (α \cdot \frac{π}{180})

另外，将在异常光线透过了具有tm程度厚度的第二双折射元件5时的、来自上述元件表面法线的异常光线的分离幅度Se1(m、n)，以数式24进行表示。

[数式24]

Se 1 (m, n) = tm \cdot \tan (θe 2 n \cdot \frac{π}{180}) \cdot \cos (α \cdot \frac{π}{180})

在此，θe2n是异常光线的光线方向与上述元件表面法线所形成的角度，以数式25进行表示。

[数式25]

θe2n＝θn-θecn

另外，θecn是异常光线与第二双折射元件5的晶轴所形成的角度，以数式26进行表示。

[数式26]

θecn = \frac{180}{π} \cdot \tan^{- 1} (\frac{{no}^{2}}{{ne}^{2}} \cdot \tan (θrn \cdot \frac{π}{180}))

将θrn以数式27进行表示。

[数式27]

θrn = \frac{180}{π} \cdot \tan^{- 1} (\frac{- bn + {({bn}^{2} - 4 \cdot an \cdot cn)}^{\frac{1}{2}}}{2 \cdot an})

另外，将数式27中的系数an、bn、cn，分别以数式28、29、30进行表示。

[数式28]

an = {no}^{2} \cdot {ne}^{2} \cdot \cos {(θn \cdot \frac{π}{180})}^{2} - {no}^{2} \cdot \sin {(α \cdot \frac{π}{180})}^{2}

[数式29]

bn = - 2 \cdot {no}^{2} \cdot {ne}^{2} \cdot \cos (θn \cdot \frac{π}{180}) \cdot \sin (θn \cdot \frac{π}{180})

[数式30]

cn = {no}^{2} \cdot {ne}^{2} \cdot \sin {(θn \cdot \frac{π}{180})}^{2} + \sin {(α \cdot \frac{π}{180})}^{2} \cdot - 1 \cdot {ne}^{2}

θn是第二双折射元件5的元件表面法线与晶轴的角度变数(相当于图1、图2、图4的晶轴X32方向)，θn可以以0.1度单位在从初期值58.5至终了值60.5度之间变更。因此，将第二双折射元件5的、相对于入射光光线方向的正常光线和异常光线的合计分离幅度Soe2(m、n)，以数式31进行表示。

[数式31]

Soe2(m，n)＝So1m+Se1(m，n)

因此，将第二双折射元件5的目标分离幅度Soe2T和Soe2(m、n)的差分(与第一双折射元件4的分离幅度差)ST(m、n)，以数式32进行表示。

[数式32]

ST(m，n)＝Soe2T-Soe2(m，n)

进而，将异常光线波阵面法线方向与上述元件表面法线方向所形成的角度θed1n，以数式33进行表示。

[数式33]

θed1n＝θrn-θn

因此，将通过第二双折射元件5发生的正常光线和异常光线的光程差d2(m、n)，以数式34进行表示。

[数式34]

d 2 (m, n) = tm \cdot (\frac{nne 1 n}{\cos (θed 1 n \cdot \frac{π}{180})} - \frac{no}{\cos (θo \cdot \frac{π}{180})}) \cdot \cos (α \cdot \frac{π}{180} - θed 1 n \cdot \frac{π}{180})

进而，将由该光程差d2(m、n)产生的偏振模色散PMD2(m、n)，以数式35进行表示。

[数式35]

PMD 2 (m, n) = \frac{d 2 (m, n)}{v} \cdot 10^{6}

因而，将通过第一双折射元件4发生的偏振模色散PMD1与通过第二双折射元件5发生的偏振模色散PMD2(m、n)的偏振模色散差PMD0(m、n)，以数式36进行表示。

[数式36]

PMD0(m，n)＝PMD1-PMD2(m，n)

利用数式32和数式36，求出使第二双折射元件5的元件表面法线方向厚度tm可以变更时的分离幅度差ST(m、n)与偏振模色散差PMD0(m、n)，将该结果的一部分表示于表1。但是，相对于第二双折射元件5的元件表面法线方向的晶轴角度θn统一为59度。

[表1]

tm(μm)	ST(m，n)(μm)	PMD0(m，n)(ps)
tm(μm)	ST(m，n)(μm)	PMD0(m，n)(ps)	145	1.084	2.317·10<sup>-3</sup>
146	0.993	1.688·10<sup>-3</sup>	145	1.084	2.317·10<sup>-3</sup>
146	0.993	1.688·10<sup>-3</sup>	147	0.903	1.059·10<sup>-3</sup>
148	0.812	4.301·10<sup>-4</sup>	147	0.903	1.059·10<sup>-3</sup>
148	0.812	4.301·10<sup>-4</sup>	149	0.721	-1.988·10<sup>-4</sup>
150	0.631	-8.277·10<sup>-4</sup>	149	0.721	-1.988·10<sup>-4</sup>
150	0.631	-8.277·10<sup>-4</sup>	151	0.54	-1.457·10<sup>-3</sup>
152	0.45	-2.085·10<sup>-3</sup>	151	0.54	-1.457·10<sup>-3</sup>
152	0.45	-2.085·10<sup>-3</sup>	153	0.359	-2.714·10<sup>-3</sup>
154	0.268	-3.343·10<sup>-3</sup>	153	0.359	-2.714·10<sup>-3</sup>
154	0.268	-3.343·10<sup>-3</sup>	155	0.178	-3.972·10<sup>-3</sup>
156	0.087	-4.601·10<sup>-3</sup>	155	0.178	-3.972·10<sup>-3</sup>
156	0.087	-4.601·10<sup>-3</sup>	157	-3.623·10<sup>-3</sup>	-5.23·10<sup>-3</sup>
158	-0.094	-5.859·10<sup>-3</sup>	157	-3.623·10<sup>-3</sup>	-5.23·10<sup>-3</sup>
158	-0.094	-5.859·10<sup>-3</sup>	159	-0.185	-6.487·10<sup>-3</sup>
160	-0.276	-7.116·10<sup>-3</sup>	159	-0.185	-6.487·10<sup>-3</sup>

因为可以考虑出多种多样的各双折射元件4、5的各晶轴X12、X22、X32方向和各元件表面法线方向厚度t1、tm，以及它们的组合，所以不限于一种模式。但是，在优先使分离幅度差ST(m、n)降低的情况下，将晶轴X12、X22方向设定为上述47.8度，同时，由表1可知，将θn(晶轴X32方向)设为59度、元件表面法线方向厚度tm设为157μm为佳。通过θn为59度、元件表面法线方向厚度tm为157μm的组合，能够使分离幅度差ST(m、n)降低到最小值约0.004μm、使偏振模色散差PMD0(m、n)降低到约0.006ps。另外，以绝对值进行分离幅度差ST(m、n)及偏振模色散差PMD0(m、n)的值的大小判断。

在具有往返路型光程的光隔离器1的情况下，因为光在第一及第二双折射元件4、5中进行两次往路·返路的透过，所以即使最差，也可以使分离幅度差ST(m、n)为约0.008μm，偏振模色散差PMD0(m、n)为约0.012ps。但是，通过将上述θn设定为59度、元件表面法线方向厚度tm设定为157μm，能够形成可以使在第一双折射元件4产生的正常光线和异常光线之间的分离幅度差Soe1和偏振模色散PMD1降低到应用中所希望的数值程度(分离幅度差ST(m、n)＜0.5μm、偏振模色散差PMD0(m、n)＜0.05ps)范围内的第二双折射元件5。因此，通过第一双折射板4a产生的光11和光12之间的PMD及PDL，通过在入射到透镜7之前透过第二双折射元件5，降低到所希望的数值程度。

同样地，经全反射膜8全反射的光，通过透过第二双折射元件5和第二双折射板4b，光11和光12之间的PMD及PDL，在入射到光纤3之前，被降低到所希望的数值程度。这表示在往路光程发生的PMD和PDL在往路光程上被降低，在返路光程发生的PMD和PDL在返路光程上被降低。具有利用反射的往返路型光程的光隔离器，由于光两次透过同一光学元件，因此，由一个光学元件发生的PMD和PDL变为2倍，对从上述光隔离器出射的光带来影响。但是，利用光隔离器1，由往路光程发生的PMD和PDL，在经全反射膜8全反射之前被降低，所以，能够防止该PMD和PDL给返路光程带来严重的影响。进而，由返路光程发生的PMD和PDL，通过使光透过实施了晶轴方向补偿和元件法线方向厚度补偿的第二双折射元件5、和第二双折射板4b，也被降低。因此，从光纤2出射的光，在入射到光纤3的阶段中，该入射光的PMD和PDL被降低到所希望的数值程度。

本实施形态涉及的光隔离器1，由于仅由为了实现该光隔离功能所必须的光学元件构成，因此光程设计被简单化，同时，能够实现光隔离器1的构造简单化、小型化以及低廉化。另外，使作为在实现光隔离功能上所必须的光学元件的第二双折射元件5，具有降低PDL及PMD的功能，因此，同时也可以使光隔离器1的特性提高。

在上述中，优先使光隔离器1的分离幅度差ST(m、n)为最小，从而求出第二双折射元件5的θn和元件表面法线方向厚度tm，但是在优先使透过第一及第二双折射元件4和5后的PMD0(m、n)为最小的情况下，还有其它的解。分离幅度差ST(m、n)对于光隔离器1的PDL特性有直接影响，但是，可以通过增大传播光的射束直径进行降低。将来，在光通信环境变为40Gbps及40Gbps以上的高速通信的情况下，PMD成为问题，因此，该情况可以以优先使PMD0(m、n)为最小的解进行对应。具体地说，以将第一双折射元件4的相对于元件表面法线方向的晶轴角度θ1(晶轴X12、X22方向)设定为上述47.8度，同时，将第二双折射元件5的晶轴角度θn(晶轴X32方向)相对于元件表面法线方向设定为59度，以及将元件表面法线方向厚度tm设定为使分离幅度差ST(m、n)不足0.5μm且PMD0(m、n)为最小的152μm为佳。

如以上所述，在使第二双折射元件5具有降低PDL和PMD的功能时，仅通过变更第二双折射元件5的晶轴角度θn和元件表面法线方向厚度tm的数值就可以对应，优先补偿PDL和PMD中的哪一方。因此，根据光隔离器各个用途和被要求特性，能够容易地变更，所以，能够谋求扩大光隔离器的用途。

在正向中，两个光程的光11、光12在入射到透镜7之前，透过两片双折射元件4和5。进而，若第二双折射元件5的元件表面法线方向厚度tm设定为157μm，则光11及光12的分离幅度差ST(m、n)在从第二双折射元件5出射时(图2D的时点)被控制于最小值。由于对光隔离器1的PDL特性带来直接影响的分离幅度差ST(m、n)被控制于最小值，因此，可以使光11及光12在全反射膜8上的大致同一点被全反射。

进而如上所述，为了使透过第一双折射板4a和第二双折射元件5后的光11和光12的各偏振面中心11c、12c的各位置，从全反射膜8上的一点f1开始处于等距离(中心11c与一点f1之间的距离、和中心12c与一点f1之间的距离为相等状态)，设定晶轴X11方向和晶轴X31方向、以及元件表面法线方向厚度t1和tm(＝t2)。因此，透镜7内部的光11和光12到一点f1为止的光程长为相等的距离。因此，可以使伴随着全反射膜8的全反射的、透镜7内部的光11和光12的光程差几乎完全不存在。

以上，通过利用第二双折射元件5的晶轴角度θn和元件表面法线方向厚度tm的数值变更使分离幅度差ST(m、n)最小值化、以及利用晶轴X11方向和晶轴X31方向及元件表面法线方向厚度t1和tm(＝t2)的设定，使各偏振面中心11c、12c的位置与一点f1之间距离均等化，能够使透镜7内部的往返路型光程的光11和光12之间发生的PDL降低到所希望的数值程度。另外，透镜7中使用GRIN透镜，同时，在该透镜端面上作为全反射部件一体形成有全反射膜8，因此，能够容易进行利用点对称反射的往返路型光程的设计，同时，能够使光隔离器1的光程方向(Z轴方向)尺寸进一步短小化。

进而，如上述那样，通过使光纤2、3的光入、出射端部倾斜地形成，即使不将光学元件相对于传播光光程倾斜地设置、或不将上述光学元件加工成楔形状，也可以防止从光学元件的光入、出射面向光纤2、3的反射回程光。

另外，第一双折射元件4的元件表面法线方向厚度t1，必须设定为至少超过105μm的值。其理由是，从光纤2入射的光通过第一双折射板4a分离为正常光线和异常光线时，其分离幅度Soe1为第一双折射板4a的元件表面法线方向厚度t1的大约十分之一，进而，为了使入射到第一双折射板4a的光完全分离为正常光线和异常光线，也必须考虑光纤2的模场直径(MFD)。单模光纤情况下的磁芯直径的值为大约10.5μm，进而该10.5μm数值，在各种光纤中也是最小值的种类，因此，若考虑使来自所有种类光纤的入射光完全分离为正常光线和异常光线，则有必要使元件表面法线方向厚度t1的值超过105μm。

另外，光隔离器1及具备该光隔离器1的光学装置，根据其技术思想可以进行各种变更，当然，例如第一及第二双折射元件4、5的各晶轴X11、X12、X21、X22、X31、X32方向、和元件表面法线方向厚度t1、t2(＝tm)等，根据所要求的特性可以进行各种变更，并不限于图1～图4所示的一模式。例如，关于晶轴X11方向及晶轴X21方向的变更，也可以变更为如图7所示那样以水平方向作为0度，将晶轴X11方向设定为从0度开始倾斜45度，同时，使晶轴X21方向相对于晶轴X11方向相差90度的模式。图7的情况下，为了获得光隔离功能，法拉第转子6的旋转方向也必须对应于第一双折射元件4的晶轴X11、X21方向的变更，变更为向右旋转。

另外，也可以将光纤2、3变更为磁芯扩大光纤。通过使用磁芯扩大光纤，能够抑制伴随光纤2和3之间的轴偏移而产生的损耗，因此，能够使相对于光隔离器1配置光纤2、3时的、水平方向(X轴方向)和垂直方向(Y轴方向)的容限缓和。

另外，光纤2、3中，通过使用容许弯曲半径设定为15mm以下的光纤，能够降低光纤的弯曲损耗。因此，将光纤2、3紧密地卷绕使放大器内部的光纤环绕面积减小，能够有助于放大器的小型化。进而，透镜7以GRIN透镜为例进行了说明，但是，也可以取而代之使用非球面透镜。

<第二实施形态>

接着，参照图8～图10对本发明的第二实施形态进行说明。图8是本发明光隔离器的第二实施形态的大概立体图；图9是表示在使图8的光隔离器与多个光纤进行光耦合的光学装置中，光在正向上进行传播时的光程的侧面图；图10是表示在上述光学装置中光在反向上进行传播时的光程的侧面图。另外，与第一实施形态说明的光隔离器1及光学装置相同的地方标以相同的符号，对于重复地方的说明，省略或简化叙述。

如图8～图10所示，光隔离器1′，由第一双折射元件4和第二双折射元件5′(均为金红石晶体)、法拉第转子6、使法拉第转子6磁饱和用的未图示的磁体、透镜7以及全反射膜8构成。

第一双折射元件4如图8所示，由两片双折射板(第一双折射板4a、第二双折射板4b)构成，从正向光的入射侧(来自光纤2的光的出射方向)观察时的各晶轴X11′、X21′方向，配置为彼此相差180度。从上述光的入射侧观察时的第一双折射板4a的晶轴X11′方向设定为，以与X轴平行的水平方向作为0度，从该0度起倾斜90度。因此，第二双折射板4b的晶轴X21′方向，为了从上述90度相差180度，设定为仍从上述0度起倾斜90度。

法拉第转子6的入射光偏振面的旋转方向设定为，透过法拉第转子6后向第二双折射元件5′传播的光的入射侧、也就是从光纤2侧沿Z轴观察时为向右旋转(顺时针方向旋转)。

图1中，夹着法拉第转子6、与第一双折射板4a面相对地进行配置的第二双折射元件5′，如图8所示，也由两片双折射板(第三双折射板5a、第四双折射板5b)构成，从正向光的入射侧(来自光纤2的光的出射方向)观察时的各晶轴X31′、X41方向，配置为彼此相差90度。从上述光的入射侧(来自光纤2的光的出射方向)观察时的第三双折射板5a的晶轴X31′方向设定为，以与X轴平行的水平方向作为0度，从该0度起倾斜135度。因此，第四双折射板5b的晶轴X41方向，为了从上述135度相差90度，设定为从上述0度起倾斜45度。

进而，从光的入射侧观察时的、上述晶轴X31′、X41方向设定为，相对于上述晶轴X11′、X21′方向相差45度。

在将第一双折射板4a和第二双折射板4b、以及第三双折射板5a和第四双折射板5b相互粘结固定时，配置为其边界处于光纤2、3之间。进而，如正向的往路光程中来自光纤2的出射光仅透过第一及第三双折射板4a、5a，入、出射于光纤3的光仅透过第二及第四双折射板4b、5b那样，考虑通过光纤2、3入、出射的光的发散之后，进行上述边界的定位。

接着，对光隔离器1′及光学装置的动作进行说明。图11是光隔离器1′中正向光的偏振状态的示意图；图12是光隔离器1′中反向光的偏振状态的示意图。图11中的(A)～(H)分别表示图9中以虚线A～H所示的各截面的光的偏振面；图12中的(A)～(H)分别表示图10中以虚线A～H所示的各截面的光的偏振面。另外，光的偏振状态是表示从光纤2和3侧沿Z轴观察所得的传播光的偏振面。另外，偏振面的旋转为，将顺时针方向旋转记为右旋转，将逆时针方向旋转记为左旋转。透镜7内的光的动作，是将传播光中心的动作模式地描写的动作。

另外，在本实施形态中也将由光纤2或3出射并经全反射膜8全反射为止的光程定义为“往路”，另一方面，将经全反射膜8全反射并入射到光纤3或2为止的光程定义为“返路”，将这些光程总称为“往返路型光程”。另外，将从光纤2出射后向光纤3入射的一连串光程定义为“正向光程”，另一方面，将从光纤3出射后向光纤2入射的一连串光程定义为“反向光程”。

首先从正向光程进行说明。最初，无偏振状态的光(图11(A))从光纤2入射到第一双折射板4a。该光的偏振面中，作为与晶轴X11′平行的偏振面的光16成为异常光线，光16的光程如图9所示向斜下方偏移(图11(B))。另一方面，光15的偏振面相对于晶轴X11′并不平行，因此未被偏移，作为正常光线进行直线传播。因此，上述无偏振状态的光，通过第一双折射板4a分离为光15和光16，在不同的光程上传播。法拉第转子6的旋转方向，如上述那样设定为向右旋转，因此，入射到法拉第转子6的光15和光16的各偏振面，向右旋转约45度(图11(C))。

之后，光15和光16入射到第三双折射板5a。如上述一样，晶轴X31′方向设定为相对于晶轴X11′方向相差45度，该45度的相对角度差与法拉第转子6的旋转角度为同一值。因此，利用法拉第转子6向右旋转的光15的偏振面与晶轴X31′方向平行。因而，若图11(C)所示偏振面的光15、16入射到第三双折射板5a，则以正常光线透过了第一双折射板4a的光15此次成为异常光线，所以如图9所示向斜下方偏移(图11(D))。另一方面，以异常光线透过了第一双折射板4a的光16的偏振面，相对于晶轴X31′并不平行，因此未被偏移，作为正常光线进行直线传播。

如上所示，在光15和光16透过第一双折射板4a和第三双折射板5a时，必须设定晶轴X11′方向和晶轴X31′方向、以及第一双折射元件4的元件表面法线方向厚度t1和第二双折射元件5′的元件表面法线方向厚度t2，以获得正常光线和异常光线双方的偏振状态。并且，在正向上，在也考虑了使异常光线如图9所示那样一同向斜下方偏移的情况之后，通过设定晶轴X11′方向和晶轴X31′方向，能够在从全反射膜8上的一点f1开始等距离地(中心15c与一点f1之间的距离、和中心16c与一点f1之间的距离相等的状态)设定，透过第一双折射板4a和第三双折射板5a之后的光15和光16的各偏振面中心15c、16c的位置。透过了第三双折射板5a的光15、光16，接着入射到透镜7。

入射到透镜7内部的光15和光16，逐渐向全反射膜8面上的一点f1聚光，在一点f1为一致后点对称地进行全反射。如上述那样，为了使中心15c与一点f1之间的距离、和中心16c与一点f1之间的距离相等，设定晶轴X11′方向和晶轴X31′方向、以及第一双折射元件4的元件表面法线方向厚度t1和第二双折射元件5′的元件表面法线方向厚度t2，因此，全反射后的中心15c与一点f1之间的距离、和中心16c与一点f1之间的距离也相等。全反射后由透镜7出射了的光15、光16(图11(E))，入射到第四双折射板5b。与往路的光程不同，在第四双折射板5b内部，光16的偏振面与晶轴X41方向平行，因此，光16成为异常光线，如图2所示向斜下方偏移(图11(F))。另一方的光15的偏振面，相对于晶轴X41方向并不平行，因此未被偏移，作为正常光线进行直线传播。

接着，再度入射到法拉第转子6的光15和光16的各偏振面，向右旋转约45度(图11(G))。光15和光16以往返路型光程共透过法拉第转子6两次，因此，各偏振面与从第一双折射板4a出射时的偏振状态(图11(B))相比，合计共向右旋转90度。以该偏振状态，光15和光16入射到第一双折射元件4的第二双折射板4b。

如上所述，第二双折射板4b的晶轴X21′方向，配置为相对于第一双折射板4a的晶轴X11′方向相差180度，另外，在返路光程上，透过法拉第转子6后的光15和光16的各偏振面，与从第一双折射板4a出射时的偏振状态(图11(B))相比，合计共向右旋转90度。因此，在往路光程上，在透过第一双折射板4a时为正常光线的光15，在返路光程上为异常光线，所以如图9所示，入射到第二双折射板4b后向斜下方偏移(图11(H))。另一方面，光16在第二双折射板4b内部为正常光线，因此在第二双折射板4b内部进行直线传播。

也就是说，经全反射膜8全反射后以正常光线透过了第四双折射板5b的光15，以异常光线透射出来，同时，经全反射膜8全反射后以异常光线透过了第四双折射板5b的光16，以正常光线透射出来。通过被偏移，光15和光16在透过了第二双折射板4b时，其光程一致。因此，在正常光线和异常光线为一致的原入射光的状态下的光，光耦合在光纤3。

接着，对反向光程进行说明。若来自光纤3的无偏振的光被入射(图12(H))，则入射光通过第二双折射板4b，分离为作为正常光线的光18和作为异常光线的光17，光17如图10所示向斜上方偏移(图12(G))，光17和光18在不同的光程上传播。进而，在透过法拉第转子6时，各偏振面向右旋转约45度(图12(F))，之后入射到第四双折射板5b。在第四双折射板5b内部，光17的偏振面与晶轴X41方向平行，因此变为异常光线，进而如图10所示向斜上方偏移(图12(E))。

接着，光17和光18入射到透镜7，逐渐向全反射膜8面上的一点f1聚光，在一点f1为一致后呈点对称地进行全反射，从透镜7入射到第三双折射板5a(图12(D))。入射到第三双折射板5a的光18作为异常光线进行传播，因此，如图10所示向斜上方偏移(图12(C))，再度入射到法拉第转子6。

入射到法拉第转子6的光17和光18的各偏振面，进一步向右旋转约45度(图12(B))。因此，从法拉第转子6第二次出射时的光17和光18的各偏振面(图12(B))，与第二双折射板4b出射时的各偏振面(图12(G))相比，形成为向右旋转90度的偏振状态。以该偏振状态，光17和光18入射到第一双折射元件4的第一双折射板4a。

如上所述，第一双折射板4a的晶轴X11′方向，配置为相对于第二双折射板4b的晶轴X21′方向相差180度，另外，在返路光程上，透过法拉第转子6后的光17和光18的各偏振面，与从第二双折射板4b出射时的偏振状态(图12(G))相比，向左右合计共旋转90度。因此，在往路光程上，透过第二双折射板4b时为正常光线的光18，在返路光程上变为异常光线，如图10所示进一步向斜上方偏移(图12(A))。另一方面，光17在第一双折射板4a内部为正常光线，因此在第一双折射板4a内部进行直线传播。因此，光17和光18的光程相互偏离并不一致，双方都不入射到光纤2。

如上所述，光隔离器1′能够获得使从光纤2入射的光，光耦合在光纤3，而从光纤3入射的光，未光耦合在光纤2的光隔离功能。为了实现该光隔离功能，第一和第二双折射元件4和5′必须是互易元件。进而，法拉第转子6必须为非互易元件。

对根据第一、第三双折射板4a、5a、以及第二、第四双折射板4b、5b的各折射率的不同的、光15及光16的PMD和PDL的降低，只要利用上述数式32和数式36求出为使上述分离幅度差ST(m、n)及上述PMD0(m、n)中的哪一方为最小而优先所得的解即可，但是，在决定解时要满足应用上所希望的数值程度(分离幅度差ST(m、n)＜0.5μm，偏振模色散差PMD0(m、n)＜0.05ps)。

另外，伴随着上述晶轴X11、X21方向变更为上述晶轴X11′、X21′方向，上述晶轴X31方向变更为上述晶轴X31′、X41方向，将上述数式1～数式14及其技术思想应用于第二双折射元件5′，将上述数式15～数式36及其技术思想应用于第一双折射元件4。首先规定第三、第四双折射板5a、5b的元件表面法线方向厚度t2(200μm)及各晶轴X32′、X42方向(47.8度)，然后通过补偿求出晶轴X12、X22′方向及上述元件表面法线方向厚度t1的最合适的解即可。

进而如上述那样，为了使透过第一双折射板4a和第三双折射板5a后的光15和光16的各偏振面中心15c、16c的各位置，从全反射膜8上的一点f1开始处于等距离(中心15c与一点f1之间的距离、和中心16c与一点f1之间的距离为相等状态)，设定晶轴X11′方向和晶轴X31方向，以及元件表面法线方向厚度t1和tm(＝t2)。因此，透镜7内部的光15和光16到一点f1为止的光程长为相等的距离。因此，可以使伴随着全反射膜8的全反射的、透镜7内部的光15和光16的光程差几乎完全不存在。

以上，通过利用第一双折射元件4的晶轴X12、X22′方向和元件表面法线方向厚度t1的数值变更使分离幅度差ST(m、n)最小值化、以及利用晶轴X11′方向和晶轴X31′方向及元件表面法线方向厚度t1和tm(＝t2)的设定，使各偏振面中心15c、16c的位置与一点f1之间的距离均等化，从而能够使透镜7内部的往返路型光程的光15和光16之间发生的PDL降低到所希望的数值程度。

另外，光隔离器1′及具备该光隔离器1′的光学装置，与光隔离器1及具备该光隔离器1的光学装置具有同样的功能性的作用和效果，这是无需说明的，因此省略其记载。进而，基于第一实施形态所考虑的技术性思想的变更，当然也能够适用于光隔离器1′及具备该光隔离器1′的光学装置。

工业上的利用可能性

通过将本发明的光隔离器利用于放大器，能够防止向半导体激光光源的反射回程光。

Claims

1.一种光隔离器，其特征在于，是由

无偏振的光入射的第一双折射元件、及分离为正常光线和异常光线的光入射的第二双折射元件，

配置于上述两个双折射元件之间、在磁饱和时具有45度旋转角度的法拉第转子，

使上述法拉第转子磁饱和的磁体，

使来自上述第二双折射元件的正常光线和异常光线聚光的透镜，以及通过上述透镜的聚光使正常光线和异常光线呈点对称地全反射的全反射部件构成；

所说的第一双折射元件，由从光的入射侧观察时晶轴方向彼此相差90度的第一双折射板和第二双折射板组成；

从正向上的光的入射侧观察时的、所说的第一双折射板的晶轴方向，以水平方向为0度，设定为45度或135度，同时，

从透过上述法拉第转子后向上述第二双折射元件传播的光的入射侧观察时的、所说的法拉第转子的旋转方向，在第一双折射板的晶轴方向为45度的情况下设定为向右旋转，在135度的情况下设定为向左旋转；

从光的入射侧观察时的、所说的第二双折射元件的晶轴方向，设定为相对于上述第一双折射板的晶轴方向相差45度；

入射到上述第一双折射板的无偏振的光，分离为正常光线和异常光线，进而，正常光线和异常光线入射到上述法拉第转子后偏振面旋转45度，在上述分离的光透过上述第二双折射元件时，以正常光线透过了上述第一双折射板的光以异常光线透射出来，同时，以异常光线透过了上述第一双折射板的光以正常光线透射出来，接着，正常光线和异常光线入射到上述透镜后在上述全反射部件的一点上呈点对称地进行全反射；

经上述全反射部件全反射的正常光线和异常光线，按上述第二双折射元件、上述法拉第转子的顺序再度入射，最后在透过上述第二双折射板时，全反射后以正常光线透过了上述第二双折射元件的光以异常光线透射出来，同时，全反射后以异常光线透过了上述第二双折射元件的光以正常光线透射出来，进而，通过透过上述第二双折射板，具有正常光线和异常光线的光程为一致的往路及返路的光程；

从透过上述第二双折射元件后的上述正常光线和上述异常光线的各偏振面中心至上述全反射部件的一点之间的光程长设定为相等距离，且透过上述第二双折射元件的上述正常光线和上述异常光线入射到上述透镜；

并且所说的第二双折射元件具有，为了将在上述第一双折射元件产生的正常光线和异常光线之间的分离幅度差设定为不足0.5μm、以及偏振模色散差设定为不足0.05ps所必须的、相对于元件表面法线方向的晶轴方向及元件表面法线方向厚度。

2.如权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所说的第一双折射元件的相对于元件表面法线方向的晶轴角度设定为47.8度，同时，所说的第二双折射元件的相对于元件表面法线方向的晶轴角度设定为59度。

3.一种光隔离器，其特征在于，是由

使上述法拉第转子磁饱和的磁体，

所说的第一双折射元件，由从光的入射侧观察时晶轴方向彼此相差180度的第一双折射板和第二双折射板组成；并且

从正向上的光的入射侧观察时的、所说的第一双折射板的晶轴方向，以水平方向为0度，设定为90度，同时，

从透过上述法拉第转子后向上述第二双折射元件传播的光的入射侧观察时的、所说的法拉第转子的旋转方向，设定为向右旋转；

所说的第二双折射元件，由从光的入射侧观察时晶轴方向彼此相差90度的第三双折射板和第四双折射板组成；并且

从正向上的光的入射侧观察时的、所说的第三双折射板的晶轴方向，以水平方向为0度，设定为135度，同时，从光的入射侧观察时的、所说的第二双折射元件的晶轴方向，设定为相对于上述第一双折射元件的晶轴方向相差45度；

入射到上述第一双折射板的无偏振的光，分离为正常光线和异常光线，进而，正常光线和异常光线入射到上述法拉第转子后偏振面旋转45度，然后在上述分离的光透过上述第三双折射板时，以正常光线透过了上述第一双折射板的光以异常光线透射出来，同时，以异常光线透过了上述第一双折射板的光以正常光线透射出来，接着，正常光线和异常光线入射到上述透镜后在上述全反射部件的一点上呈点对称地进行全反射；经上述全反射部件全反射的正常光线和异常光线，入射到上述第四双折射板后，再度入射到上述法拉第转子，最后在透过上述第二双折射板时，以正常光线透过了上述第四双折射板的光以异常光线透射出来，同时，以异常光线透过了上述第四双折射板的光以正常光线透射出来，进而，通过透过上述第二双折射板，具有正常光线和异常光线的光程为一致的往路及返路的光程；

从透过上述第三双折射板后的上述正常光线和上述异常光线的各偏振面中心至上述全反射部件的一点之间的光程长被设定为相等距离，且透过上述第三双折射板的上述正常光线和上述异常光线入射到上述透镜；并且所说的第一双折射元件具有，为了将在上述第二双折射元件产生的正常光线和异常光线之间的分离幅度差设定为不足0.5μm、以及偏振模色散差设定为不足0.05ps所必须的、相对于元件表面法线方向的晶轴方向及元件表面法线方向厚度。

4.如权利要求3所述的光隔离器，其特征在于，所说的第二双折射元件的相对于元件表面法线方向的晶轴角度设定为47.8度，同时，所说的第一双折射元件的相对于元件表面法线方向的晶轴角度设定为59度。

5.如权利要求1～4中任意一项所述的光隔离器，其特征在于，所说的第一双折射元件的元件表面法线方向厚度，设定为超过105μm的值。

6.如权利要求1～5中任意一项所述的光隔离器，其特征在于，所说的透镜为GRIN透镜，同时，在透镜端面上作为上述全反射部件一体形成有全反射膜。

7.一种光学装置，其特征在于，具备如权利要求1～6中任意一项所述的光隔离器，以及与该光隔离器光耦合的多个光纤。

8.如权利要求7所述的光学装置，其特征在于，所说的光纤的光入、出射端部被倾斜地形成。

9.如权利要求7或8所述的光学装置，其特征在于，所说的光纤的容许弯曲半径设定为15mm以下。

10.如权利要求7～9中任意一项所述的光学装置，其特征在于，所说的光纤为磁芯扩大光纤。