JP2000180789A - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
- Publication number
- JP2000180789A JP2000180789A JP10354532A JP35453298A JP2000180789A JP 2000180789 A JP2000180789 A JP 2000180789A JP 10354532 A JP10354532 A JP 10354532A JP 35453298 A JP35453298 A JP 35453298A JP 2000180789 A JP2000180789 A JP 2000180789A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarizer
- optical
- optical isolator
- photonic crystal
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学的な特性を損うこと無く低価格で製造上
において量産可能な偏光子を備えた光アイソレータを提
供すること。 【解決手段】 この光アイソレータは、フォトニック結
晶から成る反射型の第１の偏光子１、光透過性平行平板
ガラス４、光の進行方向に沿った磁場Ｈが印加される平
行平板の４５度ファラデー回転子３、フォトニック結晶
から成る反射型の第２の偏光子２をこの順で平行に並べ
て接着剤等により互いに固定配備して成ると共に、全体
が入射光の光軸に対して傾いて設置されている。偏光子
１、２は、それぞれの透過偏光方向が互いに４５度の角
度を成すように設定されており、それらのフォトニック
結晶は、基板表面に形成された所定の形状に従って凹凸
形状を保持しながら堆積された高屈折率媒質及び低屈折
率媒質の多層膜から成り、大面積で光学研磨を必要とし
ない。
において量産可能な偏光子を備えた光アイソレータを提
供すること。 【解決手段】 この光アイソレータは、フォトニック結
晶から成る反射型の第１の偏光子１、光透過性平行平板
ガラス４、光の進行方向に沿った磁場Ｈが印加される平
行平板の４５度ファラデー回転子３、フォトニック結晶
から成る反射型の第２の偏光子２をこの順で平行に並べ
て接着剤等により互いに固定配備して成ると共に、全体
が入射光の光軸に対して傾いて設置されている。偏光子
１、２は、それぞれの透過偏光方向が互いに４５度の角
度を成すように設定されており、それらのフォトニック
結晶は、基板表面に形成された所定の形状に従って凹凸
形状を保持しながら堆積された高屈折率媒質及び低屈折
率媒質の多層膜から成り、大面積で光学研磨を必要とし
ない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として光通信機
器や光情報処理機器等に用いられると共に、光を一方向
にのみ透過させて逆方向には遮断する光学素子である光
アイソレータに関する。
器や光情報処理機器等に用いられると共に、光を一方向
にのみ透過させて逆方向には遮断する光学素子である光
アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の光アイソレータは、一例
として２つの偏光子と、これらの偏光子間に設けられて
磁場が印加される４５度ファラデー回転子とが光軸上に
位置合わせされて配備された構成となっている。実用化
されている既存の光アイソレータにおいて、その偏光子
の材料としては、複屈折単結晶のプリズム、金属粒子を
含むガラス、誘電体及び金属の複合多層膜等が挙げられ
る。
として２つの偏光子と、これらの偏光子間に設けられて
磁場が印加される４５度ファラデー回転子とが光軸上に
位置合わせされて配備された構成となっている。実用化
されている既存の光アイソレータにおいて、その偏光子
の材料としては、複屈折単結晶のプリズム、金属粒子を
含むガラス、誘電体及び金属の複合多層膜等が挙げられ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した既存の光アイ
ソレータの場合、その構成要素である偏光子は材料自体
が高価である上、その製造に際して切断や光学研磨等の
加工工程を要することにより製造コストを低減化するこ
とが困難となっているため、光アイソレータ全体の価格
を高める要因となっている。実際に、既存の光アイソレ
ータでは、製造コストの約５０％以上を偏光子が占める
ことがある。
ソレータの場合、その構成要素である偏光子は材料自体
が高価である上、その製造に際して切断や光学研磨等の
加工工程を要することにより製造コストを低減化するこ
とが困難となっているため、光アイソレータ全体の価格
を高める要因となっている。実際に、既存の光アイソレ
ータでは、製造コストの約５０％以上を偏光子が占める
ことがある。
【０００４】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、光学的な特性を損
うこと無く低価格で製造上において量産可能な偏光子を
備えた光アイソレータを提供することにある。
なされたもので、その技術的課題は、光学的な特性を損
うこと無く低価格で製造上において量産可能な偏光子を
備えた光アイソレータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、フォト
ニック結晶から成る反射型の第１の偏光子、光透過性平
行平板、平行平板の４５度ファラデー回転子、フォトニ
ック結晶から成る反射型の第２の偏光子をこの順で平行
に並べて固定配備して成ると共に、全体が入射光の光軸
に対して傾いて設置される光アイソレータが得られる。
ニック結晶から成る反射型の第１の偏光子、光透過性平
行平板、平行平板の４５度ファラデー回転子、フォトニ
ック結晶から成る反射型の第２の偏光子をこの順で平行
に並べて固定配備して成ると共に、全体が入射光の光軸
に対して傾いて設置される光アイソレータが得られる。
【０００６】一方、本発明によれば、フォトニック結晶
から成る反射型の第１の偏光子、４５度ファラデー回転
子、フォトニック結晶から成る反射型の第２の偏光子を
この順で並べて配備して成ると共に、該第１の偏光子及
び該第２の偏光子を非平行に配置し、且つ該４５度ファ
ラデー回転子と該第１の偏光子及び該第２の偏光子の何
れか一方とをほぼ平行に配置して成る光アイソレータが
得られる。
から成る反射型の第１の偏光子、４５度ファラデー回転
子、フォトニック結晶から成る反射型の第２の偏光子を
この順で並べて配備して成ると共に、該第１の偏光子及
び該第２の偏光子を非平行に配置し、且つ該４５度ファ
ラデー回転子と該第１の偏光子及び該第２の偏光子の何
れか一方とをほぼ平行に配置して成る光アイソレータが
得られる。
【０００７】他方、本発明によれば、上記何れかの光ア
イソレータにおいて、第１の偏光子及び第２の偏光子を
成すフォトニック結晶は、基板表面に形成された所定の
形状に従って凹凸形状を保持しながら堆積された高屈折
率媒質及び低屈折率媒質の多層膜から成る光アイソレー
タが得られる。
イソレータにおいて、第１の偏光子及び第２の偏光子を
成すフォトニック結晶は、基板表面に形成された所定の
形状に従って凹凸形状を保持しながら堆積された高屈折
率媒質及び低屈折率媒質の多層膜から成る光アイソレー
タが得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の光
アイソレータについて、図面を参照して詳細に説明す
る。
アイソレータについて、図面を参照して詳細に説明す
る。
【０００９】最初に、本発明の光アイソレータの技術的
概要を説明する。本発明の光アイソレータにおいては、
その構成要素となる偏光子にフォトニック結晶から成る
反射型のものを使用する。フォトニック結晶は、基板表
面に形成された所定の形状に従って凹凸形状を保持しな
がら堆積された高屈折率媒質及び低屈折率媒質の多層膜
から成る。こうしたフォトニック結晶から成る反射型の
偏光子を用いて４５度ファラデー回転子と組み合わせれ
ば光アイソレータを構成できる。
概要を説明する。本発明の光アイソレータにおいては、
その構成要素となる偏光子にフォトニック結晶から成る
反射型のものを使用する。フォトニック結晶は、基板表
面に形成された所定の形状に従って凹凸形状を保持しな
がら堆積された高屈折率媒質及び低屈折率媒質の多層膜
から成る。こうしたフォトニック結晶から成る反射型の
偏光子を用いて４５度ファラデー回転子と組み合わせれ
ば光アイソレータを構成できる。
【００１０】フォトニック結晶から成る偏光子の開発に
は、近年の高屈折率媒質及び低屈折率媒質から成る人工
的な周期構造体におけるフォトン（光子）の状態密度の
研究成果が関与している。即ち、互いに直交する２つの
直線偏光においてそれぞれが独立に周波数と波動ベクト
ルとの関係を持ち、バンドギャップ（フォトンの状態密
度が零となる周波数帯域）もそれぞれの偏光に固有であ
り、しかも或る周波数帯域において一方の偏光に対する
状態密度が零であり、他方の偏光に対する状態密度が零
にならない場合の周波数帯域において偏光子としての作
用が可能な周期構造体の開発である。こうした周期構造
体は、一方の偏光を反射し、他方の偏光を波動ベクトル
を保存しながら透過させる。
は、近年の高屈折率媒質及び低屈折率媒質から成る人工
的な周期構造体におけるフォトン（光子）の状態密度の
研究成果が関与している。即ち、互いに直交する２つの
直線偏光においてそれぞれが独立に周波数と波動ベクト
ルとの関係を持ち、バンドギャップ（フォトンの状態密
度が零となる周波数帯域）もそれぞれの偏光に固有であ
り、しかも或る周波数帯域において一方の偏光に対する
状態密度が零であり、他方の偏光に対する状態密度が零
にならない場合の周波数帯域において偏光子としての作
用が可能な周期構造体の開発である。こうした周期構造
体は、一方の偏光を反射し、他方の偏光を波動ベクトル
を保存しながら透過させる。
【００１１】特に、このような周期構造体としてのフォ
トニック結晶の中でも、上述したように基板表面に形成
された形状に従って凹凸形状を保持しながら堆積された
高屈折率媒質及び低屈折率媒質の多層膜から成るフォト
ニック結晶は、光アイソレータ用偏光子として優れた特
質を備えている。例えば堆積層の垂線方向を中心とする
方向から入射する入射光に対して偏光子として作用する
ため、光学研磨を必要としないという点が顕著な特質と
して挙げられる。
トニック結晶の中でも、上述したように基板表面に形成
された形状に従って凹凸形状を保持しながら堆積された
高屈折率媒質及び低屈折率媒質の多層膜から成るフォト
ニック結晶は、光アイソレータ用偏光子として優れた特
質を備えている。例えば堆積層の垂線方向を中心とする
方向から入射する入射光に対して偏光子として作用する
ため、光学研磨を必要としないという点が顕著な特質と
して挙げられる。
【００１２】しかしながら、こうしたフォトニック結晶
から成る反射型の偏光子は、透過しない光を反射させる
ので、その特長を活かすための構造として、反射光を光
アイソレータの光学系の外に導き出すように設計する必
要があり、こうした条件を充足することによって、高い
逆方向損失を持つ光アイソレータを構成することができ
る。
から成る反射型の偏光子は、透過しない光を反射させる
ので、その特長を活かすための構造として、反射光を光
アイソレータの光学系の外に導き出すように設計する必
要があり、こうした条件を充足することによって、高い
逆方向損失を持つ光アイソレータを構成することができ
る。
【００１３】図１は、本発明の一実施例に係る光アイソ
レータの基本構成を示した側面図である。この光アイソ
レータは、フォトニック結晶から成る反射型の第１の偏
光子１、光透過性平行平板ガラス４、平行平板の４５度
ファラデー回転子３、フォトニック結晶から成る反射型
の第２の偏光子２をこの順で平行に並べて接着剤等によ
り互いに固定配備して成ると共に、全体が入射光の光軸
に対して傾いて設置されている。
レータの基本構成を示した側面図である。この光アイソ
レータは、フォトニック結晶から成る反射型の第１の偏
光子１、光透過性平行平板ガラス４、平行平板の４５度
ファラデー回転子３、フォトニック結晶から成る反射型
の第２の偏光子２をこの順で平行に並べて接着剤等によ
り互いに固定配備して成ると共に、全体が入射光の光軸
に対して傾いて設置されている。
【００１４】このうち、第１の偏光子１及び第２の偏光
子２は、それぞれの透過偏光方向が互いに４５度の角度
を成すように設定されており、それらのフォトニック結
晶は、基板表面に形成された所定の形状に従って凹凸形
状を保持しながら堆積された高屈折率媒質及び低屈折率
媒質の多層膜から成り、大面積で光学研磨を必要としな
い。４５度ファラデー回転子３は、ＧｄＢｉＦｅガーネ
ット厚膜から成り、光の進行方向に沿った磁場Ｈが印加
される。
子２は、それぞれの透過偏光方向が互いに４５度の角度
を成すように設定されており、それらのフォトニック結
晶は、基板表面に形成された所定の形状に従って凹凸形
状を保持しながら堆積された高屈折率媒質及び低屈折率
媒質の多層膜から成り、大面積で光学研磨を必要としな
い。４５度ファラデー回転子３は、ＧｄＢｉＦｅガーネ
ット厚膜から成り、光の進行方向に沿った磁場Ｈが印加
される。
【００１５】図２は、この光アイソレータの順方向及び
逆方向における透過光の光路を示した側面図である。
逆方向における透過光の光路を示した側面図である。
【００１６】先ず、この光アイソレータの順方向におけ
る透過光について説明する。順方向における入射光は、
光路５に沿って第１の偏光子１に入射した後、第１の偏
光子１、平行平板ガラス４、４５度ファラデー回転子
３、及び第２の偏光子２を左側から右側へ進んで透過し
た後、第２の偏光子２から出射光として光路６に沿って
出射する。
る透過光について説明する。順方向における入射光は、
光路５に沿って第１の偏光子１に入射した後、第１の偏
光子１、平行平板ガラス４、４５度ファラデー回転子
３、及び第２の偏光子２を左側から右側へ進んで透過し
た後、第２の偏光子２から出射光として光路６に沿って
出射する。
【００１７】次に、この光アイソレータの逆方向におけ
る透過光について説明する。逆方向における入射光は、
光路６に沿って第２の偏光子２に入射した際、一方の偏
光成分が光路７の方向に沿って反射光として反射される
と共に、他方の偏光成分が第２の偏光子２を透過し、４
５度ファラデー回転子３と平行平板ガラス４とを透過し
て第１の偏光子１に至る。このとき、他方の偏光成分は
偏光方向が第１の偏光子１の透過方向から９０度回転し
ているため、入射光は第１の偏光子１で反射された後、
平行平板ガラス４と４５度ファラデー回転子３とを透過
して第２の偏光子２に至る。又、このときの他方の偏光
成分は偏光方向が第２の偏光子２の透過方向から９０度
回転しているため、入射光は第２の偏光子２で反射され
た後、４５度ファラデー回転子３と平行平板ガラス４と
を透過して第１の偏光子１に入射する。この際、入射光
は偏光方向が第１の偏光子１の透過方向に一致している
ため、第１の偏光子１を透過して光路８に沿って透過光
として出射する。この逆方向における透過光の光路８
は、順方向における入射光の光路５から平行移動したも
のとなっている。
る透過光について説明する。逆方向における入射光は、
光路６に沿って第２の偏光子２に入射した際、一方の偏
光成分が光路７の方向に沿って反射光として反射される
と共に、他方の偏光成分が第２の偏光子２を透過し、４
５度ファラデー回転子３と平行平板ガラス４とを透過し
て第１の偏光子１に至る。このとき、他方の偏光成分は
偏光方向が第１の偏光子１の透過方向から９０度回転し
ているため、入射光は第１の偏光子１で反射された後、
平行平板ガラス４と４５度ファラデー回転子３とを透過
して第２の偏光子２に至る。又、このときの他方の偏光
成分は偏光方向が第２の偏光子２の透過方向から９０度
回転しているため、入射光は第２の偏光子２で反射され
た後、４５度ファラデー回転子３と平行平板ガラス４と
を透過して第１の偏光子１に入射する。この際、入射光
は偏光方向が第１の偏光子１の透過方向に一致している
ため、第１の偏光子１を透過して光路８に沿って透過光
として出射する。この逆方向における透過光の光路８
は、順方向における入射光の光路５から平行移動したも
のとなっている。
【００１８】図３は、このような光アイソレータを使用
した光学系装置の構成を例示した側面図である。この光
学系装置は、レーザダイオード９からのレーザ光を集光
レンズ１０を通して光アイソレータ１１に入射させ、光
アイソレータ１１を通過した透過光を光ファイバ端１２
に結合させるように各部がレーザ光の光軸に合わせられ
て配備されている。
した光学系装置の構成を例示した側面図である。この光
学系装置は、レーザダイオード９からのレーザ光を集光
レンズ１０を通して光アイソレータ１１に入射させ、光
アイソレータ１１を通過した透過光を光ファイバ端１２
に結合させるように各部がレーザ光の光軸に合わせられ
て配備されている。
【００１９】この光学系装置において、光アイソレータ
１１による逆方向における透過光の光路８の順方向にお
ける入射光の光路５からの平行シフト量をｓとし、集光
レンズ１０の像倍率をｍとすれば、逆方向における透過
光はレーザダイオード９の発光部分からｓ／ｍだけ離れ
た位置に集光し、レーザダイオード９の発光部分に結合
しない。
１１による逆方向における透過光の光路８の順方向にお
ける入射光の光路５からの平行シフト量をｓとし、集光
レンズ１０の像倍率をｍとすれば、逆方向における透過
光はレーザダイオード９の発光部分からｓ／ｍだけ離れ
た位置に集光し、レーザダイオード９の発光部分に結合
しない。
【００２０】この光学系装置における各構成要素（光学
素子）を光学接着剤で貼り合わせた場合、平行シフト量
ｓは、ｔf を４５度ファラデー回転子３の厚さ、ｔg を
平行平板ガラス４の厚さ、ｎf を４５度ファラデー回転
子３の屈折率、ｎg を平行平板ガラス４の屈折率、θを
光アイソレータ１１の入射光に対する傾き角度とした場
合、近似的にｓ＝ｓｉｎθ｛３ｔf （ｎf 2 −ｓｉｎ2
θ）-1/2＋３ｔg （ｎg 2 −ｓｉｎ2 θ）-1/2−（ｔf
＋ｔg ）（１−ｓｉｎ2 θ）-1/2｝なる関係で表わすこ
とができる。
素子）を光学接着剤で貼り合わせた場合、平行シフト量
ｓは、ｔf を４５度ファラデー回転子３の厚さ、ｔg を
平行平板ガラス４の厚さ、ｎf を４５度ファラデー回転
子３の屈折率、ｎg を平行平板ガラス４の屈折率、θを
光アイソレータ１１の入射光に対する傾き角度とした場
合、近似的にｓ＝ｓｉｎθ｛３ｔf （ｎf 2 −ｓｉｎ2
θ）-1/2＋３ｔg （ｎg 2 −ｓｉｎ2 θ）-1/2−（ｔf
＋ｔg ）（１−ｓｉｎ2 θ）-1/2｝なる関係で表わすこ
とができる。
【００２１】図４は、この光学系装置の光アイソレータ
１１における傾き角度θ（ｄｅｇ）に対する平行シフト
量ｓ（μｍ）の関係を示したものである。但し、ここで
は４５度ファラデー回転子３の厚さｔf ＝４５０μｍ、
平行平板ガラス４の厚さｔg＝１ｍｍ、４５度ファラデ
ー回転子３の屈折率ｎf ＝２．３、平行平板ガラス４の
屈折率ｎg ＝１．５の場合の図となっている。
１１における傾き角度θ（ｄｅｇ）に対する平行シフト
量ｓ（μｍ）の関係を示したものである。但し、ここで
は４５度ファラデー回転子３の厚さｔf ＝４５０μｍ、
平行平板ガラス４の厚さｔg＝１ｍｍ、４５度ファラデ
ー回転子３の屈折率ｎf ＝２．３、平行平板ガラス４の
屈折率ｎg ＝１．５の場合の図となっている。
【００２２】図４からは、例えば光アイソレータ１１を
傾き角度５度で使用すると、約９５μｍの平行シフト量
ｓが得られることが判り、集光レンズ１０の像倍率を３
とすると平行シフト量ｓは上述した関係式からレーザダ
イオード９の近くで約３２μｍの変位量が得られる。こ
の変位量は、逆方向における透過光をレーザダイオード
９の発光部に結合させないため十分なものである。
傾き角度５度で使用すると、約９５μｍの平行シフト量
ｓが得られることが判り、集光レンズ１０の像倍率を３
とすると平行シフト量ｓは上述した関係式からレーザダ
イオード９の近くで約３２μｍの変位量が得られる。こ
の変位量は、逆方向における透過光をレーザダイオード
９の発光部に結合させないため十分なものである。
【００２３】以上に説明した光アイソレータ１１やそれ
を使用した光学系装置において、各光学素子を平行に設
置する方法は、光学的接着剤による直接接着や各光学素
子を保持する機構部品を用いて簡易に行うことが可能で
あり、量産に向くものとなっている。
を使用した光学系装置において、各光学素子を平行に設
置する方法は、光学的接着剤による直接接着や各光学素
子を保持する機構部品を用いて簡易に行うことが可能で
あり、量産に向くものとなっている。
【００２４】図５は、この光学系装置の光アイソレータ
１１における傾き角度を５度としたときの平行平板ガラ
ス４の厚さｔg （μｍ）に対する平行シフト量ｓ（μ
ｍ）の関係を示したものである。
１１における傾き角度を５度としたときの平行平板ガラ
ス４の厚さｔg （μｍ）に対する平行シフト量ｓ（μ
ｍ）の関係を示したものである。
【００２５】図５からは、設定可能な光アイソレータ１
１の傾き角度θに対して平行平板ガラス４の厚さｔg を
どの程度にして選択すれば良いかが判る。
１の傾き角度θに対して平行平板ガラス４の厚さｔg を
どの程度にして選択すれば良いかが判る。
【００２６】ところで、平行平板ガラス４の役割は第１
の偏光子１と第２の偏光子２との間の距離を大きくし、
平行シフト量ｓを大きくすることであるため、その材質
はガラスに限定されず、光透過性と適切な屈折率を持っ
ていれば他の材料を用いても良い。
の偏光子１と第２の偏光子２との間の距離を大きくし、
平行シフト量ｓを大きくすることであるため、その材質
はガラスに限定されず、光透過性と適切な屈折率を持っ
ていれば他の材料を用いても良い。
【００２７】図６は、本発明の実施例２に係る光アイソ
レータの基本構成を示した側面図である。この光アイソ
レータは、フォトニック結晶から成る反射型の第１の偏
光子１３、４５度ファラデー回転子１４、フォトニック
結晶から成る反射型の第２の偏光子１５をこの順で並べ
て配備して成ると共に、第１の偏光子１３及び第２の偏
光子１５を非平行に配置し、且つ４５度ファラデー回転
子１４と第１の偏光子１３及び第２の偏光子１５の何れ
か一方（ここでは第１の偏光子１３）とをほぼ平行に配
置して成っている。
レータの基本構成を示した側面図である。この光アイソ
レータは、フォトニック結晶から成る反射型の第１の偏
光子１３、４５度ファラデー回転子１４、フォトニック
結晶から成る反射型の第２の偏光子１５をこの順で並べ
て配備して成ると共に、第１の偏光子１３及び第２の偏
光子１５を非平行に配置し、且つ４５度ファラデー回転
子１４と第１の偏光子１３及び第２の偏光子１５の何れ
か一方（ここでは第１の偏光子１３）とをほぼ平行に配
置して成っている。
【００２８】このうち、第１の偏光子１３及び第２の偏
光子１５は、それぞれの透過偏光方向が互いに４５度の
角度を成すように設定され、且つ光学面が非平行に約１
度の角度で設置されており、それらのフォトニック結晶
は、基板表面に形成された所定の形状に従って凹凸形状
を保持しながら堆積された高屈折率媒質及び低屈折率媒
質の多層膜から成り、大面積で光学研磨を必要としな
い。４５度ファラデー回転子１４は、ＧｄＢｉＦｅガー
ネット厚膜から成り、光の進行方向に沿った磁場Ｈが印
加される。
光子１５は、それぞれの透過偏光方向が互いに４５度の
角度を成すように設定され、且つ光学面が非平行に約１
度の角度で設置されており、それらのフォトニック結晶
は、基板表面に形成された所定の形状に従って凹凸形状
を保持しながら堆積された高屈折率媒質及び低屈折率媒
質の多層膜から成り、大面積で光学研磨を必要としな
い。４５度ファラデー回転子１４は、ＧｄＢｉＦｅガー
ネット厚膜から成り、光の進行方向に沿った磁場Ｈが印
加される。
【００２９】図７は、この光アイソレータの順方向及び
逆方向における透過光の光路を示した側面図である。
逆方向における透過光の光路を示した側面図である。
【００３０】先ず、この光アイソレータの順方向におけ
る透過光について説明する。順方向における入射光は、
光路１６に沿って第１の偏光子１３に入射した後、第１
の偏光子１３、４５度ファラデー回転子１４、及び第２
の偏光子１５を左側から右側へ進んで透過した後、第２
の偏光子２から出射光として光路１７に沿って出射す
る。
る透過光について説明する。順方向における入射光は、
光路１６に沿って第１の偏光子１３に入射した後、第１
の偏光子１３、４５度ファラデー回転子１４、及び第２
の偏光子１５を左側から右側へ進んで透過した後、第２
の偏光子２から出射光として光路１７に沿って出射す
る。
【００３１】次に、この光アイソレータの逆方向におけ
る透過光について説明する。逆方向における入射光は、
光路１７に沿って第２の偏光子１５に入射した際、一方
の偏光成分が光路１８の方向に沿って反射光として反射
されると共に、他方の偏光成分が第２の偏光子１５及び
４５度ファラデー回転子１４を透過して第１の偏光子１
３に至る。このとき、他方の偏光成分は偏光方向が第１
の偏光子１３の透過方向から９０度回転しているため、
入射光は第１の偏光子１３で反射された後、４５度ファ
ラデー回転子１４を透過して第２の偏光子１５に至る。
又、このときの他方の偏光成分は偏光方向が第２の偏光
子１５の透過方向から９０度回転しているため、入射光
は第２の偏光子１５で反射された後、４５度ファラデー
回転子１４を透過して第１の偏光子１３に入射する。こ
の際、入射光は偏光方向が第１の偏光子１３の透過方向
に一致しているため、第１の偏光子１３を透過して光路
１９に沿って透過光として出射する。この逆方向におけ
る透過光の光路１９は、順方向における入射光の光路１
６に対して第１の偏光子１３及び第２の偏光子１５が成
す角度の２倍（約２度分）だけ傾いたものとなってい
る。
る透過光について説明する。逆方向における入射光は、
光路１７に沿って第２の偏光子１５に入射した際、一方
の偏光成分が光路１８の方向に沿って反射光として反射
されると共に、他方の偏光成分が第２の偏光子１５及び
４５度ファラデー回転子１４を透過して第１の偏光子１
３に至る。このとき、他方の偏光成分は偏光方向が第１
の偏光子１３の透過方向から９０度回転しているため、
入射光は第１の偏光子１３で反射された後、４５度ファ
ラデー回転子１４を透過して第２の偏光子１５に至る。
又、このときの他方の偏光成分は偏光方向が第２の偏光
子１５の透過方向から９０度回転しているため、入射光
は第２の偏光子１５で反射された後、４５度ファラデー
回転子１４を透過して第１の偏光子１３に入射する。こ
の際、入射光は偏光方向が第１の偏光子１３の透過方向
に一致しているため、第１の偏光子１３を透過して光路
１９に沿って透過光として出射する。この逆方向におけ
る透過光の光路１９は、順方向における入射光の光路１
６に対して第１の偏光子１３及び第２の偏光子１５が成
す角度の２倍（約２度分）だけ傾いたものとなってい
る。
【００３２】図８は、このような光アイソレータを使用
した光学系装置の構成を例示した側面図である。この光
学系装置は、レーザダイオード２０からのレーザ光を凸
レンズ２１を通して光アイソレータ２２に入射させ、光
アイソレータ２２を通過した透過光を凸レンズ２３を通
して光ファイバ端２４に結合させるように各部がレーザ
光の光軸に合わせられて配備されている。
した光学系装置の構成を例示した側面図である。この光
学系装置は、レーザダイオード２０からのレーザ光を凸
レンズ２１を通して光アイソレータ２２に入射させ、光
アイソレータ２２を通過した透過光を凸レンズ２３を通
して光ファイバ端２４に結合させるように各部がレーザ
光の光軸に合わせられて配備されている。
【００３３】この光学系装置において、光アイソレータ
２２には、ほぼ平行光束のレーザ光が入射する。逆方向
における透過光の光路１９と順方向における入射光の光
路１６とが成す角度をφとし、凸レンズ２１の焦点距離
をｆとすると、逆方向における透過光の集光点はレーザ
ダイオード２０の発光部分の中心から約ｆφだけ変位す
る。通常の光アイソレータでは順方向における透過光に
対する逆方向における透過光の角度変化が１度以上あれ
ば、高い逆方向損失が得られるため、この光学系装置の
光アイソレータ２２の場合には充分な基本機能が確保さ
れる。
２２には、ほぼ平行光束のレーザ光が入射する。逆方向
における透過光の光路１９と順方向における入射光の光
路１６とが成す角度をφとし、凸レンズ２１の焦点距離
をｆとすると、逆方向における透過光の集光点はレーザ
ダイオード２０の発光部分の中心から約ｆφだけ変位す
る。通常の光アイソレータでは順方向における透過光に
対する逆方向における透過光の角度変化が１度以上あれ
ば、高い逆方向損失が得られるため、この光学系装置の
光アイソレータ２２の場合には充分な基本機能が確保さ
れる。
【００３４】尚、図６及び図７に示した実施例２の光ア
イソレータ２２では、第１の偏光子１３及び４５度ファ
ラデー回転子１４を平行に並べて第２の偏光子１５をこ
れらに対して非平行になる配置構成を説明したが、これ
に代えて４５度ファラデー回転子１４及び第２の偏光子
１５を平行に並べて第１の偏光子１３をこれらに対して
非平行になる配置構成としても良い。
イソレータ２２では、第１の偏光子１３及び４５度ファ
ラデー回転子１４を平行に並べて第２の偏光子１５をこ
れらに対して非平行になる配置構成を説明したが、これ
に代えて４５度ファラデー回転子１４及び第２の偏光子
１５を平行に並べて第１の偏光子１３をこれらに対して
非平行になる配置構成としても良い。
【００３５】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の光アイソレ
ータによれば、従来の複屈折単結晶のプリズム、金属粒
子を含むガラス、誘電体及び金属の複合多層膜等から成
る偏光子の材料を改良してフォトニック結晶を用いた反
射型の偏光子を用いており、このフォトニック結晶は基
板表面に形成された所定の形状に従って凹凸形状を保持
しながら堆積された高屈折率媒質及び低屈折率媒質の多
層膜から成る大面積で光学研磨を必要としないものであ
るため、光学的な特性を損うこと無く製造上において低
価格で量産可能になる。結果として、既存の光アイソレ
ータと同程度の光学的な特性（挿入損失及び逆方向損
失）を有し、従来よりも簡易にして低価格に光アイソレ
ータを製造できるようになる。
ータによれば、従来の複屈折単結晶のプリズム、金属粒
子を含むガラス、誘電体及び金属の複合多層膜等から成
る偏光子の材料を改良してフォトニック結晶を用いた反
射型の偏光子を用いており、このフォトニック結晶は基
板表面に形成された所定の形状に従って凹凸形状を保持
しながら堆積された高屈折率媒質及び低屈折率媒質の多
層膜から成る大面積で光学研磨を必要としないものであ
るため、光学的な特性を損うこと無く製造上において低
価格で量産可能になる。結果として、既存の光アイソレ
ータと同程度の光学的な特性（挿入損失及び逆方向損
失）を有し、従来よりも簡易にして低価格に光アイソレ
ータを製造できるようになる。
【図１】本発明の実施例１に係る光アイソレータの基本
構成を示した側面図である。
構成を示した側面図である。
【図２】図１に示す光アイソレータの順方向及び逆方向
における透過光の光路を示した側面図である。
における透過光の光路を示した側面図である。
【図３】図１に示す光アイソレータを使用した光学系装
置の構成を例示した側面図である。
置の構成を例示した側面図である。
【図４】図３に示す光学系装置の光アイソレータにおけ
る傾き角度に対する平行シフト量の関係を示したもので
ある。
る傾き角度に対する平行シフト量の関係を示したもので
ある。
【図５】図４で説明した光学系装置の光アイソレータに
おける平行平板ガラスの厚さに対する平行シフト量の関
係を示したものである。
おける平行平板ガラスの厚さに対する平行シフト量の関
係を示したものである。
【図６】本発明の実施例２に係る光アイソレータの基本
構成を示した側面図である。
構成を示した側面図である。
【図７】図６に示す光アイソレータの順方向及び逆方向
における透過光の光路を示した側面図である。
における透過光の光路を示した側面図である。
【図８】図６に示す光アイソレータを使用した光学系装
置の構成を例示した側面図である。
置の構成を例示した側面図である。
１、１３ 第１の偏光子 ２、１５ 第２の偏光子 ３、１４ ４５度ファラデー回転子 ４ 平行平板ガラス ５〜８、１６〜１９ 光路 ９、２０ レーザダイオード １０ 集光レンズ １１、２２ 光アイソレータ １２、２４ 光ファイバ端 ２１、２３ 凸レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA05 BA08 BA43 BB03 BB42 BC14 BC25 2H099 AA01 BA02 CA11 DA05 5K002 AA07 BA02 CA12
Claims (3)
- 【請求項１】 フォトニック結晶から成る反射型の第１
の偏光子、光透過性平行平板、平行平板の４５度ファラ
デー回転子、フォトニック結晶から成る反射型の第２の
偏光子をこの順で平行に並べて固定配備して成ると共
に、全体が入射光の光軸に対して傾いて設置されること
を特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項２】 フォトニック結晶から成る反射型の第１
の偏光子、４５度ファラデー回転子、フォトニック結晶
から成る反射型の第２の偏光子をこの順で並べて配備し
て成ると共に、該第１の偏光子及び該第２の偏光子を非
平行に配置し、且つ該４５度ファラデー回転子と該第１
の偏光子及び該第２の偏光子の何れか一方とをほぼ平行
に配置して成ることを特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の光アイソレータに
おいて、前記第１の偏光子及び前記第２の偏光子を成す
前記フォトニック結晶は、基板表面に形成された所定の
形状に従って凹凸形状を保持しながら堆積された高屈折
率媒質及び低屈折率媒質の多層膜から成ることを特徴と
する光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35453298A JP4157634B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35453298A JP4157634B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 光アイソレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180789A true JP2000180789A (ja) | 2000-06-30 |
| JP4157634B2 JP4157634B2 (ja) | 2008-10-01 |
Family
ID=18438188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35453298A Expired - Fee Related JP4157634B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4157634B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1231488A2 (en) | 2001-02-09 | 2002-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device |
| WO2002086606A1 (en) * | 2001-04-23 | 2002-10-31 | Corning Incorporated | Photonic crystal optical isolator |
| US6735354B2 (en) | 2001-04-04 | 2004-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device |
| US6798960B2 (en) | 2000-06-21 | 2004-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device |
| WO2010125901A1 (en) | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Ricoh Company, Ltd. | Optical element, polarization filter, optical isolator, and optical apparatus |
| CN103430059A (zh) * | 2011-02-10 | 2013-12-04 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 基于光栅的偏振器和光学隔离器 |
-
1998
- 1998-12-14 JP JP35453298A patent/JP4157634B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6798960B2 (en) | 2000-06-21 | 2004-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device |
| EP1231488A2 (en) | 2001-02-09 | 2002-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device |
| US6813399B2 (en) | 2001-02-09 | 2004-11-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device |
| US6735354B2 (en) | 2001-04-04 | 2004-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device |
| WO2002086606A1 (en) * | 2001-04-23 | 2002-10-31 | Corning Incorporated | Photonic crystal optical isolator |
| WO2010125901A1 (en) | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Ricoh Company, Ltd. | Optical element, polarization filter, optical isolator, and optical apparatus |
| US8830585B2 (en) | 2009-04-30 | 2014-09-09 | Ricoh Company, Ltd. | Optical element, polarization filter, optical isolator, and optical apparatus |
| CN103430059A (zh) * | 2011-02-10 | 2013-12-04 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 基于光栅的偏振器和光学隔离器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4157634B2 (ja) | 2008-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5076675A (en) | Polarizing separating device and optical isolator employing the same | |
| US4641926A (en) | Polarizing element | |
| CA2056130A1 (en) | Polarization independent optical device | |
| JP2000180789A (ja) | 光アイソレータ | |
| JP3718152B2 (ja) | 可変光アッテネータ | |
| US6476967B2 (en) | Compact optical circulator with three ports | |
| JPH05313094A (ja) | 光アイソレータ | |
| JP2003172901A (ja) | 光非相反デバイス | |
| JPH0230490B2 (ja) | ||
| JP2869677B2 (ja) | 光アイソレータ | |
| JPH0357459B2 (ja) | ||
| JP2003344808A (ja) | 偏光無依存型光アイソレータ及び光サーキュレータ | |
| JP3099854B2 (ja) | 光受動部品 | |
| JP2000241763A (ja) | 光アイソレータ | |
| JP2967257B2 (ja) | 光アイソレータ | |
| JPH0830789B2 (ja) | 偏光分離合成プリズム | |
| CN113805279A (zh) | 一种具有隔离和波分复用功能的集成器件 | |
| JPH04125602A (ja) | 光導波路型偏光子 | |
| JPS59228610A (ja) | 偏光プリズム | |
| JP3049551B2 (ja) | 光アイソレータ | |
| JP2775499B2 (ja) | 光アイソレータ | |
| JPH08286150A (ja) | 光アイソレータ | |
| JP2000284225A (ja) | 光アイソレータ | |
| JPH04140709A (ja) | 光アイソレータ | |
| JP3265487B2 (ja) | 偏光無依存型光アイソレータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050415 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20061129 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20061129 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070313 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20070320 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070328 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070320 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070528 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20071129 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080624 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080714 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |