JP2001215446A - Polarization independent dispersion type optical module, optical isolator and optical circulator - Google Patents

Polarization independent dispersion type optical module, optical isolator and optical circulator

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JP2001215446A JP2000026759A JP2000026759A JP2001215446A JP 2001215446 A JP2001215446 A JP 2001215446A JP 2000026759 A JP2000026759 A JP 2000026759A JP 2000026759 A JP2000026759 A JP 2000026759A JP 2001215446 A JP2001215446 A JP 2001215446A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical isolator which is small in size, is reduced in insertion loss and is extremely small in polarization dispersion. SOLUTION: The optical module arranged with at least >=1 birefringent crystal plates between the end faces of at least >=2 fibers has the two birefringent crystal plates which are equal in each other's thicknesses and is reverse in a shift direction of a beam as the polarization dispersion compensation means of the optical module.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光計測等
に使用する光アイソレータや光サーキュレータ等の光モ
ジュール、特に偏光無依存型で無偏波分散型の光モジュ
ールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical module such as an optical isolator and an optical circulator for use in optical communication and optical measurement, and more particularly to an optical module of a polarization independent type and a polarization free type.

【0002】[0002]

【従来の技術】偏波無依存型の光アイソレータは光信号
を一方向にのみ通過させるような非相反機能をもつ光部
品であり、光ファイバ増幅器の入出力部に使用されてき
た。
2. Description of the Related Art A polarization-independent optical isolator is an optical component having a nonreciprocal function of allowing an optical signal to pass in only one direction, and has been used for an input / output unit of an optical fiber amplifier.

【0003】図6は従来の光アイソレータ30の構成を
示す図である(特公昭60−51960号)。第1の複
屈折結晶31、第1の磁気光学結晶34、第2の複屈折
結晶32、第3の複屈折結晶33の順に配置され、その
両側にレンズ35と光ファイバ36、37が配置され
る。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a conventional optical isolator 30 (Japanese Patent Publication No. 60-51960). A first birefringent crystal 31, a first magneto-optical crystal 34, a second birefringent crystal 32, and a third birefringent crystal 33 are arranged in this order, and lenses 35 and optical fibers 36 and 37 are arranged on both sides thereof. You.

【0004】複屈折結晶31、32、33は光の偏波方
向によって光を分離、合成する機能を有する。ここで、
第1の複屈折結晶31の厚みをtとすると、第2、第3
の複屈折結晶32、33の厚みは等しく、t/√2の厚
みで構成されている。
The birefringent crystals 31, 32, and 33 have a function of separating and combining light according to the polarization direction of the light. here,
Assuming that the thickness of the first birefringent crystal 31 is t, the second and third
The thicknesses of the birefringent crystals 32 and 33 are equal, and are configured with a thickness of t / √2.

【0005】また、分離、合成方向は複屈折結晶の結晶
軸の方向により決定され、第1の複屈折結晶31の結晶
軸に対し、第2の複屈折結晶32の結晶軸は45度の角
度を持つように配置され、さらに第3の複屈折結晶33
の結晶軸は第2の複屈折結晶32の結晶軸に対し90度
の角度を持つように配置されている。磁気光学結晶34
は、飽和磁界強度において所定の波長をもつ光の偏光面
を45゜回転する厚みを持ち、リング状の磁石内に部品
ホルダを介して配置される(図示せず)。
The direction of separation and synthesis is determined by the direction of the crystal axis of the birefringent crystal. The crystal axis of the second birefringent crystal 32 is at an angle of 45 degrees with respect to the crystal axis of the first birefringent crystal 31. And a third birefringent crystal 33
Is arranged so as to have an angle of 90 degrees with the crystal axis of the second birefringent crystal 32. Magneto-optical crystal 34
Has a thickness that rotates the plane of polarization of light having a predetermined wavelength at a saturation magnetic field strength by 45 °, and is disposed in a ring-shaped magnet via a component holder (not shown).

【0006】光ファイバ36あるいは37から出射した
光は、レンズ35によりほぼ等しいサイズのガウシアン
ビームのスポット半径Wで集光される。このときスポッ
ト半径Wと複屈折結晶31の厚みtは光アイソレータの
アイソレーション特性を決定し、通常、十分なアイソレ
ーションを得るように設計される。(1)式はWとtと
アイソレーションIsの関係を示す式である。
The light emitted from the optical fiber 36 or 37 is condensed by the lens 35 with a spot radius W of a Gaussian beam having substantially the same size. At this time, the spot radius W and the thickness t of the birefringent crystal 31 determine the isolation characteristics of the optical isolator, and are usually designed to obtain sufficient isolation. Equation (1) is an equation showing the relationship between W, t, and isolation Is.

【0007】 Is=−10×log(exp(−(t/10)2/W2)・・(1) (1)式からわかるように、アイソレーションIsを大
きくするためにはtを大きくするか、Wを小さくする方
法がある。一般に複屈折結晶は厚みtが大きくなるほど
コストが高くなり、また製品のサイズも大きくなり、実
装コストもかかるなど、問題がある。従ってスポット半
径Wを出来るだけ小さくすることにより高いアイソレー
ション特性を実現する方法が一般的である。
Is = −10 × log (exp (− (t / 10) 2 / W 2 ) (1) As can be seen from equation (1), t is increased in order to increase the isolation Is. Alternatively, there is a method of reducing W. In general, the birefringent crystal has a problem that the cost increases as the thickness t increases, the size of the product increases, and the mounting cost increases. A method of realizing high isolation characteristics by reducing the size is generally used.

【0008】図7、図8は従来の光アイソレータにおけ
る光路と偏波方向について示す図である。なお、図中直
線は光の偏波方向を表し、丸はビーム位置を表す。
FIGS. 7 and 8 show the optical path and the polarization direction in a conventional optical isolator. In the drawing, a straight line indicates the polarization direction of light, and a circle indicates a beam position.

【0009】まず図7を用いて光ファイバ36から入射
する順方向に進行する光について説明する。光ファイバ
36から入射した光は第1のレンズ35により集光ビー
ムとなり、第1の複屈折結晶31に入射する(A)。第
1の複屈折結晶31により光は常光と異常光に分離され
る(B)。第1の磁気光学結晶34を通過することによ
り常光、異常光の偏波方向は反時計周りに−45度回転
され第2の複屈折結晶32に入射する(C)。第2の複
屈折結晶32に入射した2本の光の内、一方は複屈折結
晶32で異常光となりシフトされる(D)。その後第3
の複屈折結晶33に入射した光は、第2の複屈折結晶3
2でシフトされなかった光は異常光となりシフトされ合
成される(E)。この合成された光が第2のレンズ35
により集光され光ファイバ37から出射する。
First, light traveling in the forward direction from the optical fiber 36 will be described with reference to FIG. The light incident from the optical fiber 36 becomes a condensed beam by the first lens 35 and enters the first birefringent crystal 31 (A). Light is separated into ordinary light and extraordinary light by the first birefringent crystal 31 (B). By passing through the first magneto-optical crystal 34, the polarization directions of the ordinary light and the extraordinary light are rotated counterclockwise by -45 degrees and are incident on the second birefringent crystal 32 (C). One of the two lights incident on the second birefringent crystal 32 becomes extraordinary light in the birefringent crystal 32 and is shifted (D). Then the third
Incident on the birefringent crystal 33 of the second
The light not shifted in step 2 becomes extraordinary light and is shifted and combined (E). The combined light is used as the second lens 35
And emitted from the optical fiber 37.

【0010】次に図8を用いて光ファイバ37から入射
した逆方向に進行する光について説明する。光ファイバ
37から入射した光は第2のレンズ35により集光ビー
ムとなり、第3の複屈折結晶33に入射する(E)。第
3の複屈折結晶33により光は常光と異常光に分離され
る(D)。第2の複屈折結晶32に入射した2本の光の
内、常光は複屈折結晶32で異常光となりシフトされる
(C)。次に第1の磁気光学結晶34を通過することに
より常光、異常光の偏波方向は時計周りに45度回転さ
れ第1の複屈折結晶31に入射する(B)。その後第1
の複屈折結晶31に入射した光の内、一方が異常光とな
りシフトされ(A)、この分離された光は第2のレンズ
35によっても合成されず、光ファイバ36から出射し
ない。
Next, the light traveling in the opposite direction, which is incident from the optical fiber 37, will be described with reference to FIG. The light incident from the optical fiber 37 is condensed by the second lens 35 and is incident on the third birefringent crystal 33 (E). The light is separated into ordinary light and extraordinary light by the third birefringent crystal 33 (D). Of the two lights incident on the second birefringent crystal 32, the ordinary light becomes extraordinary light in the birefringent crystal 32 and is shifted (C). Next, by passing through the first magneto-optical crystal 34, the polarization directions of the ordinary light and the extraordinary light are rotated clockwise by 45 degrees, and enter the first birefringent crystal 31 (B). Then the first
One of the lights incident on the birefringent crystal 31 is abnormal light and is shifted (A), and the separated light is not synthesized by the second lens 35 and is not emitted from the optical fiber 36.

【0011】以上のようなことにより、光ファイバ36
から入射した光は、その偏波状態に関係なく光ファイバ
37から出射され、光ファイバ36から入射した光は、
その偏波状態に関係なく光ファイバ37からは出射しな
いという光アイソレータの機能をもつことができる。
As described above, the optical fiber 36
Is emitted from the optical fiber 37 irrespective of its polarization state, and the light incident from the optical fiber 36 is
An optical isolator function of not emitting light from the optical fiber 37 regardless of its polarization state can be provided.

【0012】さらに上記光アイソレータの偏波分散を改
善した構成の光アイソレータも提案されている。偏波分
散とは、光モジュールを伝搬する光の群速度が偏波方向
によって変化する特性を言い、伝送される光パルスの広
がり、すなわち伝送容量を決める重要な特性である。一
般に高速、高密度の伝送システムに使用される光モジュ
ールでは、偏波分散ゼロの設計が要求される。
An optical isolator having a configuration in which the polarization dispersion of the optical isolator is improved has also been proposed. Polarization dispersion refers to a characteristic in which the group velocity of light propagating in an optical module changes depending on the polarization direction, and is an important characteristic that determines the spread of transmitted optical pulses, that is, transmission capacity. In general, an optical module used for a high-speed and high-density transmission system requires a design with zero polarization dispersion.

【0013】図6に示す光アイソレータにおいては、分
離、合成された2つの光の光路長が異なるため、偏波分
散が発生する。さらに詳しく説明すると、第2の複屈折
結晶と第3の複屈折結晶は厚みが等しく、かつ光学軸が
互いに直交しているため、これらの2つの複屈折結晶に
よって発生する偏波分散はゼロである。従って、第1の
複屈折結晶31での常光と異常光の群速度の差が偏波分
散となる。
In the optical isolator shown in FIG. 6, polarization dispersion occurs because the optical path lengths of two separated and combined lights are different. More specifically, since the second birefringent crystal and the third birefringent crystal have the same thickness and their optic axes are orthogonal to each other, the polarization dispersion generated by these two birefringent crystals is zero. is there. Therefore, the difference between the group velocities of ordinary light and extraordinary light in the first birefringent crystal 31 becomes polarization dispersion.

【0014】この分散を補償するために、分散補償用の
複屈折結晶1枚を光路上に配置する。
In order to compensate for this dispersion, a single birefringent crystal for dispersion compensation is arranged on the optical path.

【0015】図9は従来の無偏波分散型光アイソレータ
39の構成を示す図である。図6に示す光アイソレータ
に偏波分散補償用複屈折結晶38を光路上に配置した構
成で、分散補償用複屈折結晶38は他の複屈折結晶とは
異なり、光を分離、合成せず、光の偏波方向によって群
速度が異なるように配置する。具体的には、光を分離合
成する他の複屈折結晶は、光の分離角を最大にするため
に光学軸を光線入射方向(Z軸方向)に対し48度傾斜
させて構成するのに対し、偏波分散補償用複屈折結晶3
8はその光学軸を光線入射方向に対し90度の角度で、
かつ複屈折結晶31の光学軸に対して90度の角度で配
置する。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional non-polarization dispersion type optical isolator 39. As shown in FIG. 6, the polarization compensating birefringent crystal 38 is arranged on the optical path in the optical isolator shown in FIG. 6, and unlike the other birefringent crystals, the dispersion compensating birefringent crystal 38 does not separate and combine light. They are arranged so that the group velocity differs depending on the polarization direction of light. Specifically, other birefringent crystals that separate and combine light are configured such that the optical axis is inclined by 48 degrees with respect to the light incident direction (Z-axis direction) in order to maximize the light separation angle. Birefringent crystal for polarization dispersion compensation 3
8 is an optical axis at an angle of 90 degrees with respect to the light incident direction,
In addition, they are arranged at an angle of 90 degrees with respect to the optical axis of the birefringent crystal 31.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図6に示
す従来の光アイソレータ30では、常光と異常光に分
離、合成され光ファイバ37から出射されるが、その際
常光と異常光は光路長が異なり偏波分散が発生するとい
う課題があった。
However, in the conventional optical isolator 30 shown in FIG. 6, the ordinary light and the extraordinary light are separated and combined and emitted from the optical fiber 37. At this time, the ordinary light and the extraordinary light have different optical path lengths. There is a problem that polarization dispersion occurs.

【0017】また図9に示す従来の無偏波偏波分散型光
アイソレータ39では、一般に複屈折結晶においては異
常光線の入射角度によって屈折率が異なるため、集光ビ
ームに複屈折結晶を挿入すると異常光線が一点に集光し
なくなり、収差が発生する。さらにここではビーム分離
用の複屈折結晶31で発生する収差と、偏波分散補償用
複屈折結晶38で発生する収差の大きさが異なるため、
ビームが合成されて光ファイバ37に結合する際、偏波
分散は補償されるが、収差は補償されずに光モジュール
の挿入損失が増加するという課題があった。
In the conventional non-polarization polarization dispersion type optical isolator 39 shown in FIG. 9, since the birefringent crystal generally has a different refractive index depending on the incident angle of the extraordinary ray, the birefringent crystal is inserted into the condensed beam. The extraordinary ray does not converge at one point, causing aberration. Further, here, the aberration generated in the birefringent crystal 31 for beam separation is different from the aberration generated in the birefringent crystal 38 for polarization dispersion compensation.
When the beams are combined and coupled to the optical fiber 37, the polarization dispersion is compensated, but the aberration is not compensated and the insertion loss of the optical module increases.

【0018】この収差の差異の現象は、ビーム分離用の
複屈折結晶31の結晶軸が光線入射方向(Z軸方向)に
対し48度に設定されているのに対し、偏波分散補償用
複屈折結晶38の光学軸は光線入射方向(Z軸方向)に
対し90度の角度に設定されているため、同じ入射角の
異常光線に対して屈折率、屈折角が異なることによるも
のである。
The phenomenon of this difference in aberration is that the crystal axis of the birefringent crystal 31 for beam separation is set at 48 degrees with respect to the light incident direction (Z-axis direction), whereas the polarization Since the optical axis of the refraction crystal 38 is set at an angle of 90 degrees with respect to the light incident direction (Z-axis direction), the refractive index and the refraction angle are different for extraordinary rays having the same incident angle.

【0019】また集光スポット径を大きくすると、光線
の入射角は小さくなるため収差は低減し挿入損失は低く
なるが、十分なアイソレーション特性を得るためには、
複屈折結晶の厚みを厚くする必要がありコストが増大
し、さらに装置が大型化する課題があった。
When the diameter of the condensing spot is increased, the angle of incidence of the light beam is reduced, so that the aberration is reduced and the insertion loss is reduced. However, in order to obtain a sufficient isolation characteristic,
It is necessary to increase the thickness of the birefringent crystal, so that the cost increases and there is a problem that the apparatus becomes larger.

【0020】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、外形を小型化し、挿
入損失の低減された、偏波分散が無い光モジュールを提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical module having a reduced external size, a reduced insertion loss, and no polarization dispersion. .

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明はこれらの課題を
解決するためのものであり、少なくとも2以上のファイ
バの端面間に、少なくとも1以上の複屈折結晶板が配置
された光モジュールの偏波分散補償手段として、互いの
厚さが等しくかつビームのシフト方向が逆方向の2枚の
複屈折結晶板を用いたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve these problems, and it is an object of the present invention to provide an optical module in which at least one birefringent crystal plate is disposed between at least two fiber end faces. As the wave dispersion compensating means, two birefringent crystal plates having the same thickness and the opposite beam shifting directions are used.

【0022】また本発明は、少なくとも2以上のファイ
バの端面間に、入射光線中の直交する2つの偏波成分を
分離し、かつ異なる光路で入射される2つの偏波成分を
同一光路に合成する少なくとも2以上の光線分離合成手
段と、光線分離合成手段の間に配設された偏光回転手段
と、偏波分散補償手段とを備える光アイソレータにおい
て、前記偏波分散補償手段が、互いの厚さが等しくかつ
ビームのシフト方向が逆方向の2枚の複屈折結晶板から
なることを特徴とする。
Further, according to the present invention, two orthogonal polarization components in an incident light beam are separated between at least two or more fiber end faces, and two polarization components incident on different optical paths are combined into the same optical path. An optical isolator comprising at least two or more light beam separating / combining means, a polarization rotating means disposed between the light beam separating / combining means, and a polarization dispersion compensating means, wherein the polarization dispersion compensating means has a mutual thickness. It is characterized by comprising two birefringent crystal plates having the same and opposite beam shift directions.

【0023】さらに本発明は、少なくとも2以上のファ
イバの端面間に、入射光線中の直交する2つの偏波成分
を分離し、かつ異なる光路で入射される2つの偏波成分
を同一光路に合成する少なくとも2以上の光線分離合成
手段と、前記光線分離合成手段との間に配設され、入射
光線をその偏波方向に応じて異なる方向へ進行させる光
路決定手段と、光線分離合成手段と前記光路決定手段と
の間に配設された偏光回転手段と、偏波分散補償手段と
を備える光サーキュレータにおいて、前記偏波分散補償
手段が、互いの厚さが等しくかつビームのシフト方向が
逆方向の2枚の複屈折結晶板からなることを特徴とす
る。
Furthermore, the present invention separates two orthogonal polarization components in an incident light beam between at least two fiber end faces, and combines two polarization components incident on different optical paths into the same optical path. At least two or more light beam splitting / combining means, and an optical path determining means disposed between the light beam splitting / combining means for advancing an incident light beam in different directions according to the polarization direction thereof; In an optical circulator provided with a polarization rotating unit and a polarization dispersion compensating unit disposed between the optical path determining unit and the polarization dispersion compensating unit, the polarization dispersion compensating units may have the same thickness and opposite beam shift directions. Characterized by comprising two birefringent crystal plates.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の光モジュールにつ
いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical module according to the present invention will be described.

【0025】図1は本発明の光モジュールの一例である
光アイソレータ10の実施形態を示す構成図である。光
ファイバ1から出射した光線はレンズ3を透過し、第1
の複屈折結晶4、第1、第2の分散補償用複屈折結晶
5、6、磁気光学結晶7、第3、第4の複屈折結晶8、
9を透過して光ファイバ2に入射する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical isolator 10 which is an example of the optical module of the present invention. The light beam emitted from the optical fiber 1 passes through the lens 3 and
Birefringent crystal 4, first and second dispersion-compensating birefringent crystals 5, 6, magneto-optical crystal 7, third and fourth birefringent crystals 8,
9 and enters the optical fiber 2.

【0026】ここで、通常の屈折の法則に従う光線は常
光線、従わないものは異常光線と呼び、XY平面上の結
晶軸の方向に平行な偏波光線は異常光線、垂直な偏波光
線は常光線として動作し、異常光線は結晶軸の方向にシ
フトする。
Here, a ray that follows the ordinary law of refraction is called an ordinary ray, and a ray that does not obey it is called an extraordinary ray. A polarized ray parallel to the direction of the crystal axis on the XY plane is an extraordinary ray, and a perpendicular polarized ray is an extraordinary ray. Acting as an ordinary ray, the extraordinary ray shifts in the direction of the crystal axis.

【0027】複屈折結晶4、5、6、8、9に示される
矢印は結晶軸の方向を表し、すべての複屈折結晶の結晶
軸は最大のビーム分離角となるように設定されている。
光線入射方向(Z軸方向)と結晶軸のなす角をθ、異常
光線のビームシフト方向と結晶軸のなす角をφ、常光屈
折率をno、異常光屈折率をneとすると、θとφは
(2)式に示す関係にある。
The arrows shown on the birefringent crystals 4, 5, 6, 8, and 9 indicate the directions of the crystal axes, and the crystal axes of all the birefringent crystals are set to have the maximum beam separation angle.
If the angle between the light incident direction (Z-axis direction) and the crystal axis is θ, the angle between the beam shift direction of the extraordinary ray and the crystal axis is φ, the ordinary refractive index is no, and the extraordinary refractive index is ne, then θ and φ Is in the relationship shown in equation (2).

【0028】 tanφ=(no2/ne2)×tanθ ・・・(2) (2)式よりビーム分離角が最大、すなわち(θ−φ)
が最大となる結晶軸方向は決定される。例えば、ルチル
結晶の場合、no=2.45、ne=2.71であり、
(2)式よりビーム分離角(θ−φ)が最大となる結晶
軸方向θ=47.8度と計算できる。なおこの時ビーム
分離角(θ−φ)=5.7度となる。
Tan φ = (no 2 / ne 2 ) × tan θ (2) From equation (2), the beam separation angle is the maximum, that is, (θ−φ)
The crystal axis direction in which is maximized is determined. For example, in the case of a rutile crystal, no = 2.45 and ne = 2.71;
From the equation (2), it can be calculated that the crystal axis direction θ at which the beam separation angle (θ−φ) is the maximum is 47.8 degrees. At this time, the beam separation angle (θ−φ) = 5.7 degrees.

【0029】次にXY平面上での各複屈折結晶の結晶軸
方向について説明する。第1の複屈折結晶4はY軸方向
に結晶軸を有し、第1の分散補償用複屈折結晶5と第2
の分散補償用複屈折結晶6の結晶軸は、第1の複屈折結
晶4の結晶軸に対し90度ずらして配置される。かつ、
第2の分散補償用複屈折結晶6は、第1の分散補償用複
屈折結晶5をX軸を中心に180度回転させた状態の結
晶軸方向とする。このように結晶軸方向を配置すること
により、第1の分散補償用複屈折結晶5と第2の分散補
償用複屈折結晶6のビームシフト方向は逆方向となる。
Next, the crystal axis direction of each birefringent crystal on the XY plane will be described. The first birefringent crystal 4 has a crystal axis in the Y-axis direction.
The crystal axis of the dispersion-compensating birefringent crystal 6 is shifted by 90 degrees from the crystal axis of the first birefringent crystal 4. And,
The second dispersion-compensating birefringent crystal 6 has a crystal axis direction in a state where the first dispersion-compensating birefringent crystal 5 is rotated by 180 degrees about the X axis. By arranging the crystal axis directions in this manner, the beam shift directions of the first birefringent crystal for dispersion compensation 5 and the second birefringent crystal for dispersion compensation 6 are opposite.

【0030】次に第2の複屈折結晶8は第1の複屈折結
晶4の結晶軸に対し45度ずらして配置され、さらに第
3の複屈折結晶9は第2の複屈折結晶8に対し90度ず
らして配置される。このように結晶軸を配置することに
より第1の複屈折結晶4で分離されたビームは、第2、
第3の複屈折結晶8、9で合成される。
Next, the second birefringent crystal 8 is arranged so as to be shifted by 45 degrees with respect to the crystal axis of the first birefringent crystal 4, and the third birefringent crystal 9 is positioned with respect to the second birefringent crystal 8. They are shifted by 90 degrees. By arranging the crystal axes in this way, the beam separated by the first birefringent crystal 4 is converted into the second, birefringent crystal 4
The third birefringent crystals 8 and 9 are synthesized.

【0031】次に各結晶の厚みについて説明する。第1
の複屈折結晶4の厚みtとすると、第1、第2の偏波分
散補償用複屈折結晶5、6の厚みは互いに等しく、t/
2とする。第3、第4の複屈折結晶8、9の厚みは互い
に等しく、t/√2とする。また、磁気光学結晶7の厚
みは飽和磁界中において偏光が45度回転する厚みに設
定されている。
Next, the thickness of each crystal will be described. First
, The thickness of the first and second birefringent crystals for polarization dispersion compensation 5 and 6 is equal to each other, and
Let it be 2. The thicknesses of the third and fourth birefringent crystals 8 and 9 are equal to each other and are set to t / √2. In addition, the thickness of the magneto-optical crystal 7 is set to a thickness at which polarized light rotates by 45 degrees in a saturation magnetic field.

【0032】図2、図3は本発明の光アイソレータにお
ける光路と偏波方向について示す図である。なお、図中
直線は光の偏波方向を表し、丸はビーム位置を表す。
FIGS. 2 and 3 are views showing the optical path and the polarization direction in the optical isolator according to the present invention. In the drawing, a straight line indicates the polarization direction of light, and a circle indicates a beam position.

【0033】まず図2を用いて光ファイバ1から入射す
る順方向に進行する光について説明する。光ファイバ1
から入射した光は第1のレンズ3により集光ビームとな
り、第1の複屈折結晶4に入射する(A)。第1の複屈
折結晶4により光は常光と異常光に分離される(B)。
第1の偏波分散補償用複屈折結晶5では第1の複屈折結
晶4での常光が異常光となりシフトする(C)。さらに
第2の偏波分散補償用複屈折結晶6では異常光のままビ
ームはシフトするが、シフト方向は第1の偏波分散補償
用複屈折結晶と逆方向となり、ビームの位置、偏波方向
は第1の複屈折結晶4を透過した状態(B)を同じで、
常光、異常光の光路長も等しくなり、複屈折結晶4で発
生した偏波分散が補償される(D)。その後、第1の磁
気光学結晶7を通過することにより常光、異常光の偏波
方向は反時計周りに−45度回転され第2の複屈折結晶
8に入射する(E)。第2の複屈折結晶8に入射した2
本の光の内、一方は複屈折結晶8で異常光となりシフト
される(F)。第3の複屈折結晶9に入射した光は、第
3の複屈折結晶8でシフトされなかった光が異常光とな
りシフトされ2本の光は合成される(G)。この合成さ
れた光が第2のレンズ3により集光され光ファイバ2か
ら出射する。
First, the light traveling in the forward direction from the optical fiber 1 will be described with reference to FIG. Optical fiber 1
Incident on the first birefringent crystal 4 becomes a condensed beam by the first lens 3 and enters the first birefringent crystal 4 (A). The light is separated into ordinary light and extraordinary light by the first birefringent crystal 4 (B).
In the first birefringent crystal 5 for polarization dispersion compensation, ordinary light in the first birefringent crystal 4 becomes extraordinary light and shifts (C). Further, in the second polarization-dispersion compensating birefringent crystal 6, the beam is shifted as extraordinary light, but the shift direction is opposite to that of the first polarization-dispersion compensating birefringent crystal, and the beam position and the polarization direction are changed. Is the same as the state (B) transmitted through the first birefringent crystal 4,
The optical path lengths of the ordinary light and the extraordinary light become equal, and the polarization dispersion generated in the birefringent crystal 4 is compensated (D). Thereafter, by passing through the first magneto-optical crystal 7, the polarization directions of the ordinary light and the extraordinary light are rotated counterclockwise by −45 degrees, and enter the second birefringent crystal 8 (E). 2 incident on the second birefringent crystal 8
One of the lights of the book becomes extraordinary light in the birefringent crystal 8 and is shifted (F). As for the light incident on the third birefringent crystal 9, the light not shifted by the third birefringent crystal 8 becomes an extraordinary light and is shifted, and the two lights are combined (G). The combined light is condensed by the second lens 3 and emitted from the optical fiber 2.

【0034】次に図3を用いて光ファイバ2から入射し
た逆方向に進行する光について説明する。光ファイバ2
から入射した光は第2のレンズ3により集光ビームとな
り、第3の複屈折結晶9に入射する(G)。第3の複屈
折結晶9により光は常光と異常光に分離される(F)。
第2の複屈折結晶8に入射した2本の光の内、常光は複
屈折結晶8で異常光となりシフトされる(E)。次に第
1の磁気光学結晶7を通過することにより常光、異常光
の偏波方向は時計周りに45度回転され、第2の偏波分
散補償用複屈折結晶6に入射する(D)。第2の偏波分
散補償用複屈折結晶6では第2の複屈折結晶8での異常
光が異常光となりシフトする(C)。さらに第1の偏波
分散補償用複屈折結晶5では異常光のままビームはシフ
トするが、シフト方向は第2の偏波分散補償用複屈折結
晶6と逆方向となり、ビームの位置、偏波方向は第2の
偏波分散補償用複屈折結晶6に入射する状態(D)を同
じくなり第1の複屈折結晶4に入射する(B)。その後
第1の複屈折結晶4に入射した光の内、一方が異常光と
なりシフトされ(A)、この互いに分離された光は第1
のレンズ3によっても合成されず、光ファイバ1から出
射しない。
Next, referring to FIG. 3, the light traveling from the optical fiber 2 and traveling in the opposite direction will be described. Optical fiber 2
Incident on the second birefringent crystal 9 is converted into a condensed beam by the second lens 3 and is incident on the third birefringent crystal 9 (G). The light is separated into ordinary light and extraordinary light by the third birefringent crystal 9 (F).
Of the two lights that have entered the second birefringent crystal 8, ordinary light becomes extraordinary light in the birefringent crystal 8 and is shifted (E). Next, by passing through the first magneto-optical crystal 7, the polarization directions of the ordinary light and the extraordinary light are rotated clockwise by 45 degrees, and are incident on the second polarization dispersion compensating birefringent crystal 6 (D). In the second polarization-dispersion compensating birefringent crystal 6, the extraordinary light in the second birefringent crystal 8 becomes extraordinary light and shifts (C). Further, in the first polarization-dispersion compensating birefringent crystal 5, the beam is shifted as extraordinary light, but the shift direction is opposite to that of the second polarization-dispersion compensating birefringent crystal 6, so that the beam position and the polarization The direction is the same as the state (D) incident on the second polarization-dispersion compensating birefringent crystal 6, and the direction is incident on the first birefringent crystal 4 (B). After that, one of the light incident on the first birefringent crystal 4 becomes an extraordinary light and is shifted (A), and the separated light is the first light.
And is not emitted from the optical fiber 1.

【0035】以上のようなことにより光ファイバ1から
入射した光は、その偏波状態に関係なく光ファイバ2か
ら出射され、光ファイバ2から入射した光は、その偏波
状態に関係なく光ファイバ1からは出射しないという光
アイソレータの機能をもつことができる。また、分散補
償用複屈折結晶5、6を光路上に挿入することにより、
2本の分離合成される2本のビームの光路長は等しくな
り、偏波分散が補償された無偏波分散型の光アイソレー
タが実現する。
As described above, the light incident from the optical fiber 1 is emitted from the optical fiber 2 irrespective of its polarization state, and the light incident from the optical fiber 2 is irrespective of its polarization state. 1 can have the function of an optical isolator that does not emit light. Also, by inserting the birefringent crystals for dispersion compensation 5 and 6 on the optical path,
The optical path lengths of the two beams to be separated and combined become equal, and a non-polarization dispersion type optical isolator in which polarization dispersion is compensated is realized.

【0036】図4は複屈折結晶で発生する収差スポット
形状を説明する図である。なお図中の矢印は複屈折結晶
の結晶軸方向を表す。
FIG. 4 is a diagram for explaining the shape of an aberration spot generated in a birefringent crystal. The arrow in the figure indicates the direction of the crystal axis of the birefringent crystal.

【0037】図4においては偏波分散補償に関係する複
屈折結晶4、偏波分散補償用複屈折結晶5、6を集光ビ
ーム11が透過した場合の、焦点位置でのスポット形状
を(A)(B)(C)(D)に示す。(A)はカウシア
ン分布の集光ビームを表し、(B)のスポット形状はガ
ウシアン分布の集光ビーム11に複屈折結晶4のみを挿
入した場合、(C)のスポット形状は集光ビーム11に
複屈折結晶4、偏波分散補償用複屈折結晶5を挿入した
場合、(D)のスポット形状は集光ビーム11に複屈折
結晶4、偏波分散補償用複屈折結晶5および6を挿入し
た場合のスポット形状を表す。なおスポット形状は、赤
外線カメラで観察した。
In FIG. 4, the spot shape at the focal position when the condensed beam 11 passes through the birefringent crystal 4 and the birefringent crystals 5 and 6 related to polarization dispersion compensation is shown as (A). ) (B), (C) and (D). (A) shows a condensed beam having a Caussian distribution, and the spot shape of (B) shows a case where only the birefringent crystal 4 is inserted into the condensed beam 11 of a Gaussian distribution. When the birefringent crystal 4 and the polarization-dispersion compensating birefringent crystal 5 are inserted, the spot shape of (D) is such that the birefringent crystal 4 and the polarization-dispersion compensating birefringent crystals 5 and 6 are inserted into the condensed beam 11. Represents the spot shape in the case. The spot shape was observed with an infrared camera.

【0038】複屈折結晶板4に入射したガウシアンビー
ム(A)は常光と異常光に分離される。ここで異常光の
屈折率は複屈折結晶の結晶軸と光線の進行方向によって
変わるため、ビームの入射角度によって屈折方向が異な
り、そのため異常光線は1点には集光せず、X、Y、Z
軸方向に不均一な焦点を結ぶこととなる。つまり、角度
を持って集光する集光ビームの場合は、複屈折結晶4を
透過した後は、1点に集光せずに非点収差が発生し、楕
円のビーム形状となる(B)。一方常光は複屈折結晶を
進む方向によって屈折率は異ならないため、非点収差は
発生せず真円のビーム形状のままである(B)。次に偏
波分散補償用複屈折結晶5および6は、複屈折結晶4に
対して常光が異常光となり、異常光が常光となるように
結晶軸を90度ずらしてある。さらに、偏波分散補償用
複屈折結晶5と6を足し合わせた厚みは、複屈折結晶4
の厚みと等しく、その結晶軸が相対して配置されてい
る。従って、偏波分散補償用複屈折結晶5と6を透過し
た光の出射位置は、入射位置と同じくなり、また異常光
は複屈折結晶4で生じた異常光のビーム形状に対して9
0度回転した楕円形状となる(D)。
The Gaussian beam (A) incident on the birefringent crystal plate 4 is separated into ordinary light and extraordinary light. Here, since the refractive index of the extraordinary light changes depending on the crystal axis of the birefringent crystal and the traveling direction of the light beam, the refraction direction differs depending on the incident angle of the beam. Z
A non-uniform focal point is formed in the axial direction. That is, in the case of a condensed beam that is condensed at an angle, after passing through the birefringent crystal 4, astigmatism occurs without converging to one point, resulting in an elliptical beam shape (B). . On the other hand, since ordinary light does not have a different refractive index depending on the direction in which it travels through the birefringent crystal, astigmatism does not occur and the beam shape remains a perfect circle (B). Next, the birefringent crystals 5 and 6 for polarization dispersion compensation have their crystal axes shifted by 90 degrees with respect to the birefringent crystal 4 so that the ordinary light becomes extraordinary light and the extraordinary light becomes ordinary light. Further, the total thickness of the polarization-dispersion compensating birefringent crystals 5 and 6 is equal to the birefringent crystal 4.
And the crystal axes are arranged opposite to each other. Therefore, the exit position of the light transmitted through the polarization-dispersion compensating birefringent crystals 5 and 6 is the same as the incident position, and the extraordinary light is 9 times larger than the beam shape of the extraordinary light generated in the birefringent crystal 4.
It becomes an elliptical shape rotated by 0 degrees (D).

【0039】このように複屈折結晶4、偏波分散補償用
複屈折結晶5、6を透過、分離した2つのビームはそれ
ぞれ90度ずれた方向の非点収差が発生するため、この
2つのビームが合成されると互いの収差はあい消し合っ
て補償され、非点収差のないビームをなる。従って光フ
ァイバとの結合効率も向上し、挿入損失の小さい光モジ
ュールが実現する。
As described above, the two beams transmitted through and separated from the birefringent crystal 4 and the birefringent crystals 5 and 6 for compensating for polarization dispersion generate astigmatism in directions shifted by 90 degrees from each other. Are combined, the aberrations cancel each other out and are compensated for, resulting in a beam free of astigmatism. Therefore, the coupling efficiency with the optical fiber is improved, and an optical module with a small insertion loss is realized.

【0040】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
図5は本発明の光モジュールの一例である光サーキュレ
ータ20の実施形態を示す構成図である。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a configuration diagram showing an embodiment of the optical circulator 20 which is an example of the optical module of the present invention.

【0041】2本の光ファイバ12、14と1本の光フ
ァイバ13の間に集光レンズ15、16が配置されてお
り、さらに集光レンズ15と16の間に複屈折結晶と磁
気光学結晶からなる非相反部17が挿入されている。非
相反部17は非相反にビームをシフトさせる機能をもっ
ているため、光ファイバ12から出力された光は光ファ
イバ13に入力し、光ファイバ13から出力した光は光
ファイバ12には戻ることなく光ファイバ14に入力さ
れることから、3ポート光サーキュレータの機能を得る
ことができる。また光ファイバ12、14と集光レンズ
15からなる光結合系と、光ファイバ13と集光レンズ
16からなる光結合系はのスポット直径等しく構成され
る。
Condensing lenses 15 and 16 are disposed between the two optical fibers 12 and 14 and one optical fiber 13, and a birefringent crystal and a magneto-optical crystal are disposed between the condensing lenses 15 and 16. Is inserted. Since the non-reciprocal portion 17 has a function of non-reciprocally shifting the beam, the light output from the optical fiber 12 is input to the optical fiber 13, and the light output from the optical fiber 13 is returned to the optical fiber 12 without returning to the optical fiber 12. By being input to the fiber 14, the function of a three-port optical circulator can be obtained. The optical coupling system composed of the optical fibers 12 and 14 and the condenser lens 15 and the optical coupling system composed of the optical fiber 13 and the condenser lens 16 have the same spot diameter.

【0042】次に非相反部17について説明する。非相
反部17は第1、第2の複屈折結晶18、19と、2枚
の複屈折結晶を張り合わせた合成複屈折結晶21と、第
1、第2の磁気光学結晶22、25と、第1、第2の偏
波分散補償用複屈折結晶板23、24からなる。
Next, the non-reciprocal portion 17 will be described. The non-reciprocal portion 17 includes first and second birefringent crystals 18 and 19, a composite birefringent crystal 21 in which two birefringent crystals are bonded, first and second magneto-optical crystals 22 and 25, The first and second birefringent crystal plates 23 and 24 for polarization dispersion compensation are provided.

【0043】第1、第2の複屈折結晶18、19は入射
光線を常光線と異常光線に分離、合成する機能を持ち、
光線分離合成手段として機能する。合成複屈折結晶20
は異常光として入射した光線をシフトさせる機能を持
ち、光路決定手段として機能する。複屈折結晶18と複
屈折結晶板19は結晶軸を相反する方向にして配置し、
また合成複屈折結晶21は2枚の複屈折結晶の結晶軸を
相反する方向でかつ張り合わせ面と結晶軸が水平になる
ように配置している。
The first and second birefringent crystals 18 and 19 have a function of separating and combining an incident light into an ordinary light and an extraordinary light.
Functions as a beam separation / combination unit. Synthetic birefringent crystal 20
Has a function of shifting an incident light beam as extraordinary light, and functions as an optical path determining means. The birefringent crystal 18 and the birefringent crystal plate 19 are arranged with the crystal axes in opposite directions,
Further, the synthetic birefringent crystal 21 is arranged so that the crystal axes of the two birefringent crystals are opposite to each other and the bonding plane and the crystal axis are horizontal.

【0044】合成複屈折結晶21のZ軸方向の厚みをt
とすると、複屈折結晶18、19の厚みはt/√2倍の
厚みになっている。複屈折結晶18、合成複屈折結晶2
1、複屈折結晶19の間には複屈折結晶18及び19の
間には、それぞれ偏光回転方向がZ軸に対して時計回り
に45度回転する厚みの磁気光学結晶22と、偏光回転
方向がZ軸に対して反時計回りに−45度回転する厚み
の磁気光学結晶25を配置している。さらに、常光と異
常光の光路長差を補償する機能を有する偏波分散補償用
複屈折結晶23、24は、合成複屈折結晶21の後に配
置する。
The thickness of the synthetic birefringent crystal 21 in the Z-axis direction is represented by t
Then, the thickness of the birefringent crystals 18 and 19 is t / √2 times the thickness. Birefringent crystal 18, synthetic birefringent crystal 2
1. Between the birefringent crystals 19, between the birefringent crystals 18 and 19, a magneto-optical crystal 22 whose thickness is such that the polarization rotation direction rotates clockwise by 45 degrees with respect to the Z axis, and the polarization rotation direction is A magneto-optical crystal 25 having a thickness that rotates −45 degrees counterclockwise with respect to the Z axis is arranged. Further, the polarization dispersion compensating birefringent crystals 23 and 24 having a function of compensating the optical path length difference between the ordinary light and the extraordinary light are disposed after the combined birefringent crystal 21.

【0045】ここで偏波分散補償用複屈折結晶23およ
び24は、合成複屈折結晶21に対して常光が異常光と
なり、異常光が常光となるように結晶軸を90度ずらし
てある。かつ、第2の偏波分散補償用複屈折結晶24
は、第1の偏波分散補償用複屈折結晶23をX軸を中心
に180度回転させた状態の結晶軸方向とする。このよ
うに結晶軸方向を配置することにより、第1の偏波分散
補償用複屈折結晶23と第2の偏波分散補償用複屈折結
晶24のビームシフト方向は逆方向となる。さらに、偏
波分散補償用複屈折結晶23と24を足し合わせた厚み
は、合成複屈折結晶21の厚みと等しくしてある。
The polarization dispersion compensating birefringent crystals 23 and 24 have their crystal axes shifted by 90 degrees with respect to the combined birefringent crystal 21 so that ordinary light becomes extraordinary light and extraordinary light becomes ordinary light. And a second polarization dispersion compensating birefringent crystal 24.
Is the crystal axis direction in a state where the first polarization dispersion compensation birefringent crystal 23 is rotated by 180 degrees about the X axis. By arranging the crystal axis directions in this way, the first birefringent crystal 23 for polarization dispersion compensation and the second birefringent crystal 24 for polarization dispersion compensation have opposite beam shift directions. Further, the total thickness of the polarization dispersion compensating birefringent crystals 23 and 24 is equal to the thickness of the combined birefringent crystal 21.

【0046】従って、偏波分散補償用複屈折結晶23と
24を透過した光の出射位置は入射位置と変わりなく、
また合成複屈折結晶21で生じた常光と異常光の光路長
差はゼロとなり、偏波分散が補償された無偏波分散型の
光サーキュレータが実現する。
Therefore, the outgoing position of the light transmitted through the polarization-dispersion compensating birefringent crystals 23 and 24 is not different from the incident position.
Further, the optical path length difference between the ordinary light and the extraordinary light generated in the synthetic birefringent crystal 21 becomes zero, and a non-polarization dispersion type optical circulator in which polarization dispersion is compensated is realized.

【0047】以上の光サーキュレータ20によれば、偏
波分散がゼロで複屈折結晶による非点収差の発生がな
い、挿入損失の低減された光サーキュレータが実現す
る。
According to the optical circulator 20 described above, an optical circulator having zero polarization dispersion and no astigmatism caused by a birefringent crystal and having a reduced insertion loss is realized.

【0048】なお、以上説明した偏波分散補償手段は、
上記光アイソレータ、光サーキュレータの構成に限るこ
となく、2つの偏波を分離合成する機能を有する偏波コ
ンバイナ/スプリッタや、光アイソレータに励起光入射
ポートやモニタポートを複合化した複合モジュール等、
偏波分散の発生の原因となる複屈折結晶板を有する光モ
ジュールに適用することができ、上記と同様の効果を得
ることができる。
The above-described polarization dispersion compensating means includes:
Without limitation to the configuration of the optical isolators and optical circulators, a polarization combiner / splitter having a function of separating and combining two polarizations, a composite module in which an excitation light input port and a monitor port are combined with an optical isolator, and the like.
The present invention can be applied to an optical module having a birefringent crystal plate that causes polarization dispersion, and the same effects as described above can be obtained.

【0049】[0049]

【実施例】本発明の光モジュールの実施例として図5に
示した3ポート光サーキュレータの試作を行った。それ
ぞれの部品に使用した製品、構成について説明する。
EXAMPLE A three-port optical circulator shown in FIG. 5 was experimentally manufactured as an example of the optical module of the present invention. The product and configuration used for each part will be described.

【0050】光ファイバ12、13、14はスポット直
径=10μmのシングルモード光ファイバで、125μ
mピッチの2芯フェルールに光ファイバ12、14を固
定し光入出射端面に研磨加工を施したものを、1芯フェ
ルールに光ファイバ13を固定し光入出射端面に研磨加
工を施したものを用いた。集光レンズ15、16には倍
率が2倍の非球面レンズを用い、レンズと光ファイバか
らなる光結合系はスポット直=20μmの集光ビームで
構成した。
The optical fibers 12, 13, and 14 are single mode optical fibers having a spot diameter of 10 μm,
One in which the optical fibers 12 and 14 are fixed to an m-pitch two-core ferrule and the light input / output end face is polished, and one in which the optical fiber 13 is fixed to a single-core ferrule and the light input / output end face is polished. Using. As the condenser lenses 15 and 16, an aspherical lens with a magnification of 2 was used, and the optical coupling system composed of the lens and the optical fiber was composed of a condenser beam having a spot right = 20 μm.

【0051】非相反部17の各複屈折結晶18、19、
21、23,24にはルチル結晶を、磁気光学結晶2
2、25にはビスマス置換ガーネット結晶を使用した。
具体的な設計値としては、光ファイバ12と14の間隔
=125μm、光結合系の倍率=2倍とし、非相反部1
7によるビームシフト量=250μmで設計した。一般
にルチル結晶のビーム分離幅はその厚みtの1/10で
あるので、ビームシフト量=250μmを実現するため
に、ルチル結晶18、19の厚みは約1.8mm、合成
ルチル結晶21の厚みは約2.5mm、偏波分散補償用
ルチル23、24の厚みは等しく約1.25mmと設計
した。
Each birefringent crystal 18, 19,
Rutile crystal is used for 21, 23 and 24, magneto-optical crystal 2
Bismuth-substituted garnet crystals were used for Nos. 2 and 25.
As specific design values, the interval between the optical fibers 12 and 14 = 125 μm, the magnification of the optical coupling system = 2, and the non-reciprocal portion 1
7 was designed with a beam shift amount of 250 μm. In general, the beam separation width of a rutile crystal is 1/10 of its thickness t. Therefore, in order to realize a beam shift amount of 250 μm, the thickness of the rutile crystals 18 and 19 is about 1.8 mm, and the thickness of the synthetic rutile crystal 21 is The thicknesses of the polarization dispersion compensating rutiles 23 and 24 were designed to be approximately 2.5 mm and equal to each other and approximately 1.25 mm.

【0052】本実施例にて光サーキュレータを試作し評
価した結果、光ファイバ12から光ファイバ13への挿
入損失、および光ファイバ13から光ファイバ14への
挿入損失は共に0.4dB程度であり、従来の1枚構成
の偏波分散補償方式に比較して0.3dB以上の挿入損
失低減の効果があった。
As a result of trial production and evaluation of the optical circulator in this embodiment, the insertion loss from the optical fiber 12 to the optical fiber 13 and the insertion loss from the optical fiber 13 to the optical fiber 14 are both about 0.4 dB. There is an effect of reducing the insertion loss by 0.3 dB or more as compared with the conventional polarization dispersion compensation system having a single-layer structure.

【0053】また、光ファイバ13から光ファイバ12
へのアイソレーション、光ファイバ14から光ファイバ
13へのアイソレーションは共に50dB以上と、3ポ
ート光サーキュレータとして非常に良好な特性を得るこ
とができた。さらに偏波分散は0.01psとなり、一
般要求される偏波分散値<0.1psを十分に満足する
結果となった。
Further, the optical fiber 13 to the optical fiber 12
And the isolation from the optical fiber 14 to the optical fiber 13 were both 50 dB or more, and very good characteristics as a three-port optical circulator could be obtained. Further, the polarization dispersion was 0.01 ps, which was a result sufficiently satisfying the generally required polarization dispersion value <0.1 ps.

【0054】なお本実施例にて使用したレンズは非球面
レンズであるが、ボールレンズ、半球レンズ、ロッドレ
ンズ等でも同様の機能を得ることができる。また非相反
部における複屈折結晶として用いられる材料としては、
方解石、ルチル、LN結晶、イットリウムバナデイドな
どが挙げられる。結晶の厚みは、例えばルチルを使用す
る場合には、所望するビーム分離幅に対して約10倍の
厚みとなる。また磁気光学結晶にはビスマス置換ガーネ
ット結晶、YIG結晶などが用いられる。磁気光学結晶
の厚みは、入射光線の進行方向に飽和磁界を印可した場
合に、入射光線の偏光面が45度回転するように設定す
る。飽和磁界を印可する手段としては通常永久磁石、た
とえばSmCo磁石等を用いる(図示せず)。また、磁
気光学結晶に自己バイアス型のビスマス置換ガーネット
結晶などを用いた場合、磁石は不要であり、さらに小型
化が実現する。
Although the lens used in this embodiment is an aspherical lens, the same function can be obtained with a ball lens, a hemispherical lens, a rod lens, and the like. In addition, as a material used as a birefringent crystal in the non-reciprocal part,
Examples include calcite, rutile, LN crystals, yttrium vanadide, and the like. When rutile is used, for example, the thickness of the crystal is about ten times the desired beam separation width. Further, bismuth-substituted garnet crystal, YIG crystal, or the like is used as the magneto-optical crystal. The thickness of the magneto-optical crystal is set so that the polarization plane of the incident light is rotated by 45 degrees when a saturation magnetic field is applied in the traveling direction of the incident light. As a means for applying a saturation magnetic field, a permanent magnet, for example, an SmCo magnet or the like is usually used (not shown). Further, when a self-biased bismuth-substituted garnet crystal or the like is used as the magneto-optical crystal, no magnet is required, and the size can be further reduced.

【0055】[0055]

【発明の効果】以本発明によれば、少なくとも2以上の
光ファイバの端面間に少なくとも1以上の複屈折結晶板
が配置された光モジュールの偏波分散補償手段として、
互いの厚さが等しくかつビームのシフト方向が逆方向の
2枚の複屈折結晶板を備えたことによって、偏波分散を
極めて小さくするとともに、挿入損失を低減させること
ができる。
According to the present invention, as the polarization dispersion compensating means of an optical module in which at least one birefringent crystal plate is disposed between at least two optical fiber end faces,
Providing two birefringent crystal plates having the same thickness and the opposite beam shift directions enables extremely small polarization dispersion and low insertion loss.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光アイソレータの実施形態を示す構成
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical isolator of the present invention.

【図2】本発明の光アイソレータにおける光路と偏波方
向について示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an optical path and a polarization direction in the optical isolator of the present invention.

【図3】本発明の光アイソレータにおける光路と偏波方
向について示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an optical path and a polarization direction in the optical isolator of the present invention.

【図4】複屈折結晶で発生する収差スポット形状を説明
する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an aberration spot shape generated in a birefringent crystal.

【図5】本発明の光サーキュレータの実施形態を示す構
成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an embodiment of the optical circulator of the present invention.

【図6】従来の光アイソレータの構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a conventional optical isolator.

【図7】従来の光アイソレータにおける光路と偏波方向
について示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an optical path and a polarization direction in a conventional optical isolator.

【図8】従来の光アイソレータにおける光路と偏波方向
について示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an optical path and a polarization direction in a conventional optical isolator.

【図9】従来の無偏波分散型光アイソレータの構成を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional polarization-free dispersion type optical isolator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、12、13、14、36、37:光ファイバ 3、15、16、35:レンズ 4、8、9、18、19、31、32、33:複屈折結
晶 21:合成複屈折結晶 5、6、23、24、38:偏波分散補償用複屈折結晶 7、22、25、35:磁気光学結晶 11:光線 10、30、39:光アイソレータ 20:光サーキュレータ 17:非相反部
1, 2, 12, 13, 14, 36, 37: Optical fiber 3, 15, 16, 35: Lens 4, 8, 9, 18, 19, 31, 32, 33: Birefringent crystal 21: Synthetic birefringent crystal 5, 6, 23, 24, 38: Birefringent crystal for polarization dispersion compensation 7, 22, 25, 35: Magneto-optical crystal 11: Light beam 10, 30, 39: Optical isolator 20: Optical circulator 17: Non-reciprocal part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも2以上の光ファイバの端面間
に、少なくとも1以上の複屈折結晶板が配置された光モ
ジュールにおいて、互いの厚さが等しくかつビームのシ
フト方向が逆方向の2枚の複屈折結晶板を偏波分散補償
手段として備えたことを特徴とする無偏波分散型光モジ
ュール。
1. An optical module in which at least one or more birefringent crystal plates are arranged between end faces of at least two or more optical fibers, two optical fibers having equal thicknesses and opposite beam shift directions. A non-polarization dispersion type optical module comprising a birefringent crystal plate as polarization dispersion compensation means.
【請求項2】少なくとも2以上の光ファイバの端面間
に、入射光線中の直交する2つの偏波成分を分離しかつ
異なる光路で入射される2つの偏波成分を同一光路に合
成する少なくとも2以上の光線分離合成手段と、該光線
分離合成手段の間に配設された偏光回転手段と、偏波分
散補償手段とを備える光アイソレータにおいて、前記偏
波分散補償手段が、互いの厚さが等しくかつビームのシ
フト方向が逆方向の2枚の複屈折結晶板からなることを
特徴とする光アイソレータ。
2. An optical system comprising: an end face of at least two optical fibers for separating two orthogonal polarization components in an incident light beam and combining two polarization components incident on different optical paths into the same optical path; In an optical isolator including the above-described light beam separation / combination means, a polarization rotation means disposed between the light beam separation / combination means, and a polarization dispersion compensation means, the polarization dispersion compensation means has a thickness of each other. An optical isolator comprising two birefringent crystal plates having equal and opposite beam shift directions.
【請求項3】少なくとも2以上の光ファイバの端面間
に、入射光線中の直交する2つの偏波成分を分離しかつ
異なる光路で入射される2つの偏波成分を同一光路に合
成する少なくとも2以上の光線分離合成手段と、該光線
分離合成手段の間に配設され、入射光線をその偏波方向
に応じて異なる方向へ進行させる光路決定手段と、前記
光線分離合成手段と光路決定手段との間に配設された偏
光回転手段と、偏波分散補償手段とを備える光サーキュ
レータにおいて、前記偏波分散補償手段が、互いの厚さ
が等しくかつビームのシフト方向が逆方向の2枚の複屈
折結晶板からなることを特徴とする光サーキュレータ。
3. An at least two optical fiber between end faces of at least two optical fibers for separating two orthogonal polarization components in an incident light beam and combining two polarization components incident on different optical paths into the same optical path. The above-described light beam separation / combination means, an optical path determination means disposed between the light beam separation / combination means, and for making incident light travel in different directions according to the polarization direction thereof, and the light beam separation / combination means and the light path determination means In the optical circulator provided with the polarization rotating means and the polarization dispersion compensating means disposed between the two, the polarization dispersion compensating means may include two sheets having the same thickness and the opposite beam shifting directions. An optical circulator comprising a birefringent crystal plate.
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