JP2001504947A - 光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数の光ファイバ（１２，１４）から出射された複数の光ビームを同時に伝達することができる光アイソレータ。光アイソレータは、複数の光ビームを伝達するための複数（１０；７０）の光ファイバ（１２，１４；７２，７４）と、光ファイバから出射され、あるいは前記光ファイバに入射される光ビームを平行な光ビームに変換するための一対のコリメータレンズ（２０，６０）と、コリメータレンズ（２０，６０）を通過した複数の平行な光ビームを偏光させることで出射するため、および、順方向に進む全ての光ビームを光ファイバへ集光させるために、少なくとも一つのテーパ面（３２，３４；５２，５４）を有する一対の対称複屈折素子（３０，５０）と、複屈折素子に入射する光ビームを４５°だけ回転させるための、複屈折素子（３０，５０）間に挿入されたファラデー回転子（４０）と、を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 光アイソレータ 発明の背景技術 １．発明の技術分野 本発明は、概して、光を使用して定められた情報を伝送するための光伝送シス テムに関するものである。特に、本発明は、損失を生じることなく一方向に光を 伝送する一方、反対方向の光伝送は遮断する光アイソレータに関するものである 。 ２．従来技術の記載 近年、社会活動が多様化しかつ複雑化するにつれて、人対人、人対コンピュー タ、及びコンピュータ対装置等により通信される情報量が徐々に増大している。 従って、多様かつ巨大なスケールの情報を、正確に、即座に、及び遠くに伝送 するための様々な技術が、絶え間なく開発されている。このような開発された技 術の一つとして、光伝送システムが商用化されており、さらに、これは、さらに 多様な機能を有する光素子に対する必要性をもたらしている。 光伝送システムで使用する光素子の一つは、光アイソレータである。光源（例 えばレーザダイオード）を保護するために、光アイソレータは順方向の光を通す 一方で、逆方向に伝送された光を遮断する。 図１及び図２は、米国特許第4,548,478号明細書にて開示されている従来の光 アイソレータの構成を示している。 この従来の光アイソレータは、第１の光ファイバ１と第２の光ファイバ７との 間の光経路を介して入射する光を４５°だけ回転させるためのファラデー回転子 を有している。さらに、第１の複屈折素子３及び第２の複屈折素子５がファラデ ー回転子４の前後にそれぞれ配置されている。 第１の複屈折素子３及び第２の複屈折素子５は、それぞれ所定のテーパ角θを 有するテーパ面を有している。各素子の光軸は互いに４５°の角度で交差する。 さらに、光アイソレータは、第１の光ファイバ１及び第２の光ファイバ７から 出射された光を平行な光ビームに変換するための第１のコリメータレンズ２及び 第２のコリメータレンズ６を有している。 従来の光アイソレータによれば、図１に示すように、光が順方向（すなわち、 第１の複屈折素子３から第２の複屈折素子５への方向）に進む場合には、第１の 光ファイバ１から出射された光は、第１のコリメータレンズ２を通過することで 、平行な光ビームに変換される。 第１のコリメータレンズ２から伝送された平行な光ビームは、第１の複屈折素 子３に入射し、その後、常光線ｏと異常光線ｅとに分割される。これらの常光線 ｏと異常光線ｅとはファラデー回転子４により４５°だけ回転している。 その後は、互いに４５°回転した常光線ｏと異常光線ｅとは、第２の複屈折素 子５を通過し、屈折し、かつ平行な光ビームに変換される。これらの平行な光ビ ームは第２のコリメータレンズ６を介して集光され、その後第２の光ファイバ７ に入射する。 他方、図２に示すように、光が逆方向（すなわち、第２の複屈折素子５から第 １の複屈折素子３への方向）に進む場合には、第２のコリメータレンズ６から伝 送された平行な光ビームは、第２の複屈折素子５に入射し、その後、常光線ｏと 異常光線ｅとに分割される。これらの常光線ｏと異常光線ｅとは、ファラデー回 転子４により時計周りに回転している。 この際、第１の複屈折素子３の光軸と第２の複屈折素子５の光軸とが互いに交 差しているので、常光線ｏの方向は異常光線ｅの方向と直角をなし、これにより 、常光線ｏ及び異常光線ｅは、互いに反転するように第１の複屈折素子３に入射 する。 従って、第１の複屈折素子３を通過した反転された光線ｏ_eとｅ_oとは、平行な ビームになることはできないが、それぞれ第１の複屈折素子３及び第２の複屈折 素子５のテーパ角θに対応する所定角度で、第１のコリメータレンズ２を通過す る。従って、これらの反転された光線は、第１の光ファイバ１の左方向及び右方 向に、あるいは、第１の光ファイバ１の上方向及び下方向に進み、よって第１の 光ファイバ１のコアに入射することができない。 結果として、光が光アイソレータの逆方向に進む場合には、光の損失が非常に 大きくなり、よって光伝送が遮断される。 しかしながら、従来の光アイソレータによれば、第１の複屈折素子３及び第２ の複屈折素子５が唯一のテーパ面を有しているので、一つの光信号のみが各光フ ァイバ１，７を介して伝達されうる。従って、一つの光信号のみが一つの光アイ ソレータにより伝達されうる。 従って、複数の光信号を使用する波長分割多重通信分野においては、同時に各 光信号を伝達するために、複数の光アイソレータを設けねばならず、これにより 光システムのサイズ及び製造コストが増大することになる。 本発明の概要 本発明の目的は、複数の光ファイバから出射された複数の光ビームを一方向に 伝達することが可能な光アイソレータを提供することである。 上記目的を達成するために、 光ビームを伝達するための複数の光ファイバと、 前記光ファイバから出射され、あるいは前記光ファイバに入射される光ビーム を平行な光ビームに変換するための一対のコリメータレンズと、 コリメータレンズを通過した複数の平行な光ビームを偏光させることで出射す るため、および、順方向に進む全ての光ビームを前記光ファイバへ集光させるた めに、少なくとも一つのテーパ面を有する一対の対称複屈折素子と、 前記複屈折素子に入射する前記光ビームを４５°だけ回転させるための、前記 複屈折素子間に挿入されたファラデー回転子と、 を備える光アイソレータを提供する。 図面の簡単な説明 上記目的、その他の特徴点、及び本発明の有利点は、添付の図面に対応する好 ましい実施形態を記載することでさらに明らかにされよう。 図１は、光が順方向に進む場合の従来の光アイソレータの光経路を示す概略図 である。 図２は、光が逆方向に進む場合の従来の光アイソレータの光経路を示す概略図 である。 図３は、光が順方向に進む場合の本発明による光アイソレータの光経路を示す 概略図である。 図４は、光が逆方向に進む場合の本発明による光アイソレータの光経路を示す 概略図である。 図５Ａ乃至図５Ｃは、それぞれ、図３の複屈折素子の正面図、左側面図、右側 面図である。 本発明の実施形態の詳細な説明 本発明の好ましい実施形態を、図３，図４，図５Ａ乃至図５Ｃを参照して、詳 細に説明する。 図３及び図４は、本発明による光アイソレータの構成を示している。詳しくは 、図３は光が順方向に進む場合の光アイソレータの光経路を示す概略図であり、 図４は光が逆方向に進む場合の光アイソレータの光経路を示す概略図である。 本発明において、上述した従来の光アイソレータと同様の構成の記載について は省くことにする。 図３及び図４を参照すると、本発明は、いわゆるマルチアイソレータに対する ものであり、このマルチアイソレータは、アイソレータの一側に設けられた複数 の光ファイバ１２及び１４からアイソレータの他側に設けられた複数の光ファイ バ７２及び７４に出射された光信号を損失を生じることなく伝達する一方で、逆 方向には光信号の伝達を遮断するものである。 ファラデー回転子４０は第１の複屈折素子３０と第２の複屈折素子５０との間 に挿入される。 図５Ａ乃至図５Ｃに示すように、第１の複屈折素子３０及び第２の複屈折素子 ５０は、それぞれ一対のテーパ面３２，３４、あるいはテーパ面５２，５４を有 している。これらのテーパ面は、一つの面上にて水平分割線に基づいて対称に形 成され、かつ所定のテーパ角φを有している。 特に、第１の複屈折素子３０及び第２の複屈折素子５０は、これらの複屈折素 子の各テーパ面３２，３４，５２，及び５４が第１のコリメータレンズ２０及び 第２のコリメータレンズ６０にそれぞれ面するように、配置されている。 さらに、第１のコリメータレンズ２０あるいは第２のコリメータレンズ６０の 結晶軸は、時計回り（あるいは反時計回り）の４５°の角度を有している。 本発明による第１の複屈折素子３０及び第２の複屈折素子５０を有する光アイ ソレータの作動を以下で説明する。 まず、光ビームが図３に示した順方向に伝達する場合には、各光ファイバ１２ ， １４から出射された光ビームは、第１のコリメータレンズ２０を通過することに より平行な光ビームに変換される。さらに、これら平行な光ビームは、第１の複 屈折素子３０のテーパ面３２，３４（同一のテーパ角φを有している）に入射す る。 第１の複屈折素子３０に入射するこれらの平行な光ビームは、偏光により、常 光線Ｏと異常光線Ｅとに分割される。偏光された常光線と異常光線とはファラデ ー回転子４０に入射し、このファラデー回転子４０の磁気極性に応じて時計方向 あるいは反時計方向に回転する。 常光線Ｏと異常光線Ｅとは、第２の複屈折素子５０に入射し、テーパ面５２， ５４で屈折し、平行な光ビームに変換される。これらの平行な光ビームは、第２ のコリメータレンズ６０を介して常光線Ｏ及び異常光線Ｅとして維持され、その 後、そのまま各光ファイバ７２，７４に集光される。 換言すれば、第２の複屈折素子５０は、第１の複屈折素子３０に対する光の回 転方向と同じ回転方向に４５°だけ回転している。 従って、常光線Ｏは第１の複屈折素子３０及び第２の複屈折素子５０を通過し 、その後そのまま出力される。一方、異常光線Ｅは第１の複屈折素子３０及び第 ２の複屈折素子５０を通過し、その後そのまま出力される。 これに対して、光ビームが図４に示すように逆方向に伝達する場合には、光フ ァイバ７２，７４から出射された光ビームは第２のコリメータレンズ６０により 平行な光ビームに変換され、その後この平行な光ビームが第２の複屈折素子５０ のテーパ面５２，５４（同一のテーパ角φを有している）に入射する。 平行な光ビームは、第２の複屈折素子５０を介して、偏光され、かつ常光線Ｏ と異常光線Ｅとに分割される。その後、偏光された常光線と異常光線とは、ファ ラデー回転子４０の回転方向とは逆方向に４５°だけ回転される。 しかしながら、ファラデー回転子４０からの常光線Ｏと異常光線Ｅとは、第１ の複屈折素子３０のテーパ面３２，３４から平行な光ビームには変換されないが 、テーパ面３２，３４から発散光線として放射される。 とりわけ、常光線Ｏは異常光線Ｅ_oとなり、かつ異常光線Ｅは常光線Ｏ_eになる 。このため、第１のコリメータレンズ２０を通過した後に、これらの異常光線及 び 常光線は、光ファイバ１２，１４の左側及び右側に、あるいは下側及び上側に集 光される。 結果として、光ビームが逆方向に伝達された場合には、これらの光ビームは光 ファイバ１２，１４のコアに入射することができない。 上述したように、本発明によると、複数の光信号（すなわち複数の波長信号） が同一のテーパ角度からなる複数のテーパ面を有する複屈折素子を使用して一方 向に同時に伝達されうるので、光システムの製造コストを削減することができ、 かつ小型化された光アイソレータを実現することができる。 ここでは、本発明を好ましい実施形態に対応して記述してきたが、形態及び詳 細において、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、様々な変形がなさ れうることは、当業者により理解されよう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 複数の光ビームを伝達するための複数の光ファイバと、 前記光ファイバから出射され、あるいは前記光ファイバに入射される前記光ビ ームを平行な光ビームに変換するための一対のコリメータレンズと、 前記コリメータレンズを通過した前記複数の平行な光ビームを偏光させること で出射するため、および、順方向に進む全ての前記光ビームを前記光ファイバへ それぞれ集光させるために、少なくとも一つのテーパ面を有する一対の対称複屈 折素子と、 前記複屈折素子に入射する前記光ビームを４５°だけ回転させるための、前記 複屈折素子間に挿入されたファラデー回転子と、 を備えることを特徴とする光アイソレータ。 ２． 前記各複屈折素子は、複数のテーパ角をそれぞれ備える複数のテーパ面を 有しており、かつこれら複数のテーパ面は前記複屈折素子の一面に形成されてい ることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ。 ３． 前記複屈折素子の前記複数のテーパ面は同一のテーパ角度を有しているこ とを特徴とする請求項２記載の光アイソレータ。 ４． 前記複屈折素子の前記テーパ面は、それぞれ、前記一対のコリメータレン ズと対面するように配置されていることを特徴とする請求項２記載の光アイソレ ータ。 ５． 前記複屈折素子は、それぞれ、時計回りにあるいは反時計回りに４５°の 角度を有する結晶軸を備えていることを特徴とする請求項１記載の光アイソレー タ。