JP2003287713A - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストの１段型で、順方向での結合損失は
小さく、逆方向でのアイソレーション特性は良好な光ア
イソレータを提供する。 【解決手段】 光アイソレータであって、少なくとも、
第１の複屈折偏光素子と、４５°ファラデー回転子と、
第１の１／２波長板と、第２の１／２波長板と、第２の
複屈折偏光素子とがこの順序で配設されて成り、前記第
１の１／２波長板および第２の１／２波長板は、リター
デーションの波長分散を相殺しながら信号光の偏波面を
相反に合計で４５°回転させるものである光アイソレー
タ。
小さく、逆方向でのアイソレーション特性は良好な光ア
イソレータを提供する。 【解決手段】 光アイソレータであって、少なくとも、
第１の複屈折偏光素子と、４５°ファラデー回転子と、
第１の１／２波長板と、第２の１／２波長板と、第２の
複屈折偏光素子とがこの順序で配設されて成り、前記第
１の１／２波長板および第２の１／２波長板は、リター
デーションの波長分散を相殺しながら信号光の偏波面を
相反に合計で４５°回転させるものである光アイソレー
タ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
組み込まれる偏波無依存型の光アイソレータに関する。
組み込まれる偏波無依存型の光アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】光アイソレータは信号光を透過し逆方向
戻り光を遮断する光学デバイスで、光通信システム内の
複数のモジュールに搭載される。例えばＬＤの出射端近
傍に載置されて、ＬＤからの発振レーザを透過し反射戻
り光を遮り安定した信号光を連続発振するための偏光依
存型の光アイソレータや、ファイバ増幅器内で増幅され
た光が逆方向に戻ることを防止するための偏光無依存型
の光アイソレータなどがある。
戻り光を遮断する光学デバイスで、光通信システム内の
複数のモジュールに搭載される。例えばＬＤの出射端近
傍に載置されて、ＬＤからの発振レーザを透過し反射戻
り光を遮り安定した信号光を連続発振するための偏光依
存型の光アイソレータや、ファイバ増幅器内で増幅され
た光が逆方向に戻ることを防止するための偏光無依存型
の光アイソレータなどがある。
【０００３】近年、光通信システムの開発は幹線系から
メトロ系へとシフトしてきており、幹線系で従来使用さ
れていたファイバ増幅器だけでなく、半導体光増幅器の
利用機会が増大している。この場合光ファイバと半導体
光増幅器との光学結合は単レンズによってなされること
が多く、また利得性能よりもコストパフォーマンスを優
先するため、各種構成部品も汎用的でリーズナブルな価
格であることが求められている。
メトロ系へとシフトしてきており、幹線系で従来使用さ
れていたファイバ増幅器だけでなく、半導体光増幅器の
利用機会が増大している。この場合光ファイバと半導体
光増幅器との光学結合は単レンズによってなされること
が多く、また利得性能よりもコストパフォーマンスを優
先するため、各種構成部品も汎用的でリーズナブルな価
格であることが求められている。
【０００４】そこでまず単レンズ結合系で使用可能な光
アイソレータの構成としては、例えば特開昭５４−１５
９２４５号で開示されているような複屈折平板結晶と旋
光素子を用いた１段型の光アイソレータがある。図３及
び図４に示すように、この構成の光アイソレータ２０で
は、光ファイバ１４からレンズ１２を通った信号光は、
複屈折平板結晶から成る第１の複屈折偏光素子１によっ
て常光と異常光の２つの直交成分に分解される。
アイソレータの構成としては、例えば特開昭５４−１５
９２４５号で開示されているような複屈折平板結晶と旋
光素子を用いた１段型の光アイソレータがある。図３及
び図４に示すように、この構成の光アイソレータ２０で
は、光ファイバ１４からレンズ１２を通った信号光は、
複屈折平板結晶から成る第１の複屈折偏光素子１によっ
て常光と異常光の２つの直交成分に分解される。
【０００５】その後どちらの信号光成分も４５°ファラ
デー回転子２で非相反に４５°偏波面が回転し、旋光素
子である１／２波長板６で相反に４５°偏波面が回転し
て、複屈折平板結晶から成る第２の複屈折偏光素子５に
常光は異常光として、異常光は常光として入射し透過す
るように光学軸が調整されている。そのため、どちらの
信号光成分も光アイソレータ透過後には出射位置が等し
くなり、信号光が分離することはなく、レンズ１３を通
って光ファイバ１５に出射する。
デー回転子２で非相反に４５°偏波面が回転し、旋光素
子である１／２波長板６で相反に４５°偏波面が回転し
て、複屈折平板結晶から成る第２の複屈折偏光素子５に
常光は異常光として、異常光は常光として入射し透過す
るように光学軸が調整されている。そのため、どちらの
信号光成分も光アイソレータ透過後には出射位置が等し
くなり、信号光が分離することはなく、レンズ１３を通
って光ファイバ１５に出射する。
【０００６】他方、逆方向戻り光は第２の複屈折偏光素
子５透過後に常光と異常光に分離した後、１／２波長板
６と４５°ファラデー回転子２を透過すると信号光の順
方向進行時とは偏波面が９０°ずれる。そのため第１の
複屈折偏光素子１に常光は常光として、異常光は異常光
として入射し透過するので、第１の複屈折平板結晶透過
後の逆方向戻り光の信号光成分は更に分離して結合しな
くなる。このようにして光アイソレータとして機能す
る。よってこの光アイソレータを単レンズ光学結合系の
途中、すなわちファイバとレンズの間、もしくはレンズ
と半導体光増幅器の間に挿入しても信号光の焦点は分離
しないので、過剰な接合損失を発生させることなく信号
光を透過させ、逆方向戻り光は遮ることが可能となる。
子５透過後に常光と異常光に分離した後、１／２波長板
６と４５°ファラデー回転子２を透過すると信号光の順
方向進行時とは偏波面が９０°ずれる。そのため第１の
複屈折偏光素子１に常光は常光として、異常光は異常光
として入射し透過するので、第１の複屈折平板結晶透過
後の逆方向戻り光の信号光成分は更に分離して結合しな
くなる。このようにして光アイソレータとして機能す
る。よってこの光アイソレータを単レンズ光学結合系の
途中、すなわちファイバとレンズの間、もしくはレンズ
と半導体光増幅器の間に挿入しても信号光の焦点は分離
しないので、過剰な接合損失を発生させることなく信号
光を透過させ、逆方向戻り光は遮ることが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この光アイ
ソレータでは旋光素子を使用しているが、通常旋光素子
のリターデーションの波長分散や温度依存性は小さくな
く、これが光アイソレータ全体のアイソレーション特性
を劣化させる原因となっていた。そのため前記光アイソ
レータユニットを２段直列に並べて高アイソレーション
化を図るなどの対策が取られていたが、半導体光増幅器
ではアイソレーション性能もさることながら、コストパ
フォーマンスをより重視するため、２段直列に並べた構
成ではコスト高のため、対応しきれなくなっていた。そ
こで１段型でありながらアイソレーション特性が改良さ
れ、出射位置の一致した光アイソレータの開発の必要が
あった。
ソレータでは旋光素子を使用しているが、通常旋光素子
のリターデーションの波長分散や温度依存性は小さくな
く、これが光アイソレータ全体のアイソレーション特性
を劣化させる原因となっていた。そのため前記光アイソ
レータユニットを２段直列に並べて高アイソレーション
化を図るなどの対策が取られていたが、半導体光増幅器
ではアイソレーション性能もさることながら、コストパ
フォーマンスをより重視するため、２段直列に並べた構
成ではコスト高のため、対応しきれなくなっていた。そ
こで１段型でありながらアイソレーション特性が改良さ
れ、出射位置の一致した光アイソレータの開発の必要が
あった。
【０００８】本発明は、かかる問題点を解決するために
為されたものであり、低コストの１段型で、順方向での
結合損失は小さく、逆方向でのアイソレーション特性は
良好な光アイソレータを提供することを目的とする。
為されたものであり、低コストの１段型で、順方向での
結合損失は小さく、逆方向でのアイソレーション特性は
良好な光アイソレータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに為された本発明は、光アイソレータであって、少な
くとも、第１の複屈折偏光素子と、４５°ファラデー回
転子と、第１の１／２波長板と、第２の１／２波長板
と、第２の複屈折偏光素子とがこの順序で配設されて成
り、前記第１の１／２波長板および第２の１／２波長板
は、リターデーションの波長分散を相殺しながら信号光
の偏波面を相反に合計で４５°回転させるものであるこ
とを特徴とする光アイソレータである（請求項１）。
めに為された本発明は、光アイソレータであって、少な
くとも、第１の複屈折偏光素子と、４５°ファラデー回
転子と、第１の１／２波長板と、第２の１／２波長板
と、第２の複屈折偏光素子とがこの順序で配設されて成
り、前記第１の１／２波長板および第２の１／２波長板
は、リターデーションの波長分散を相殺しながら信号光
の偏波面を相反に合計で４５°回転させるものであるこ
とを特徴とする光アイソレータである（請求項１）。
【００１０】このように、本発明では、従来１枚の１／
２波長板により信号光を相反に回転させていたのを、２
枚の１／２波長板を用いて、リターデーションの波長分
散を相殺しながら信号光の偏波面を相反に合計で４５°
回転させるものとした。このような構成とすることによ
り、１／２波長板のリターデーションの波長分散は解消
されるため、低コストの１段型であっても順方向での結
合損失は小さく、逆方向でのアイソレーション特性は良
好な光アイソレータとすることができる。
２波長板により信号光を相反に回転させていたのを、２
枚の１／２波長板を用いて、リターデーションの波長分
散を相殺しながら信号光の偏波面を相反に合計で４５°
回転させるものとした。このような構成とすることによ
り、１／２波長板のリターデーションの波長分散は解消
されるため、低コストの１段型であっても順方向での結
合損失は小さく、逆方向でのアイソレーション特性は良
好な光アイソレータとすることができる。
【００１１】この場合、前記第１の複屈折偏光素子およ
び第２の複屈折偏光素子の光学軸の信号光の進行方向に
垂直な成分は互いに平行か垂直であり、かつ前記第１の
複屈折偏光素子および第２の複屈折偏光素子の光学軸と
信号光の進行方向とのなす角は０°と９０°の間にある
ことが好ましい（請求項２）。このように第１および第
２の複屈折偏光素子の光学軸が設定されていることによ
り、複屈折偏光素子の加工も容易であり、安価な光アイ
ソレータとすることができる。
び第２の複屈折偏光素子の光学軸の信号光の進行方向に
垂直な成分は互いに平行か垂直であり、かつ前記第１の
複屈折偏光素子および第２の複屈折偏光素子の光学軸と
信号光の進行方向とのなす角は０°と９０°の間にある
ことが好ましい（請求項２）。このように第１および第
２の複屈折偏光素子の光学軸が設定されていることによ
り、複屈折偏光素子の加工も容易であり、安価な光アイ
ソレータとすることができる。
【００１２】この場合、前記第１の複屈折偏光素子およ
び第２の複屈折偏光素子は互いに同一の複屈折材料から
成ることが好ましい（請求項３）。このように、第１お
よび第２の複屈折偏光素子が同一の複屈折材料から成る
ものであれば、単結晶育成工程が１種類で済み、低廉に
製造できるものとなる。
び第２の複屈折偏光素子は互いに同一の複屈折材料から
成ることが好ましい（請求項３）。このように、第１お
よび第２の複屈折偏光素子が同一の複屈折材料から成る
ものであれば、単結晶育成工程が１種類で済み、低廉に
製造できるものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、詳細に説明するが本発明はこれに限定されるもので
はない。本発明者らは、１段型でありながらアイソレー
ション特性を改良した出射位置の一致した光アイソレー
タを得るために鋭意検討を行った。その結果、２枚の１
／２波長板が配置され、この２枚の１／２波長板がリタ
ーデーションの波長分散をキャンセルさせながら信号光
の偏波面を相反に合計４５°回転させる光アイソレータ
が、上記課題を達成できることを知見し、本発明を完成
させた。
て、詳細に説明するが本発明はこれに限定されるもので
はない。本発明者らは、１段型でありながらアイソレー
ション特性を改良した出射位置の一致した光アイソレー
タを得るために鋭意検討を行った。その結果、２枚の１
／２波長板が配置され、この２枚の１／２波長板がリタ
ーデーションの波長分散をキャンセルさせながら信号光
の偏波面を相反に合計４５°回転させる光アイソレータ
が、上記課題を達成できることを知見し、本発明を完成
させた。
【００１４】特開昭５４−１５９２４５号で開示されて
いるような複屈折平板結晶と旋光素子を用いた従来の１
段型の光アイソレータでは、通常水晶製の１／２波長板
が使用される。この構成では水晶の遅相軸（光学軸）が
入射してくる偏波と±２２．５°または±６７．５°傾
斜した方向で配置されており、１／２波長板に入射して
くる信号光成分は、この遅相軸を中心としてポアンカレ
球上を半周して出射する。この時ちょうど１／２波長す
なわち１８０°回転する波長は中心波長のみで、それよ
り短波長側は１８０°以上回転し、長波長側は１８０°
までは回転せずに出射してしまう。これら短波、長波成
分は楕円偏波となり、第１の複屈折平板結晶で常光（異
常光）だった光のうち楕円化した偏波成分が第２の複屈
折平板結晶でも常光（異常光）として透過してしまうた
め、出射位置が信号光の結合位置に来ず結合損失となっ
てしまう。
いるような複屈折平板結晶と旋光素子を用いた従来の１
段型の光アイソレータでは、通常水晶製の１／２波長板
が使用される。この構成では水晶の遅相軸（光学軸）が
入射してくる偏波と±２２．５°または±６７．５°傾
斜した方向で配置されており、１／２波長板に入射して
くる信号光成分は、この遅相軸を中心としてポアンカレ
球上を半周して出射する。この時ちょうど１／２波長す
なわち１８０°回転する波長は中心波長のみで、それよ
り短波長側は１８０°以上回転し、長波長側は１８０°
までは回転せずに出射してしまう。これら短波、長波成
分は楕円偏波となり、第１の複屈折平板結晶で常光（異
常光）だった光のうち楕円化した偏波成分が第２の複屈
折平板結晶でも常光（異常光）として透過してしまうた
め、出射位置が信号光の結合位置に来ず結合損失となっ
てしまう。
【００１５】また逆方向戻り光を考えた場合は、上記の
逆の現象が起こる。すなわち第２の複屈折平板結晶で常
光（異常光）だった光のうち楕円化した偏波成分が第１
の複屈折平板結晶では異常光（常光）として透過してし
まうため、戻り光がちょうどファイバの結合位置と一致
してしまいアイソレーション特性を著しく低下させる。
逆の現象が起こる。すなわち第２の複屈折平板結晶で常
光（異常光）だった光のうち楕円化した偏波成分が第１
の複屈折平板結晶では異常光（常光）として透過してし
まうため、戻り光がちょうどファイバの結合位置と一致
してしまいアイソレーション特性を著しく低下させる。
【００１６】一方、本発明の構成の光アイソレータは上
記問題点を解決するために、２枚の１／２波長板を用い
て、１／２波長ずつ２回おり返すように旋光させてい
る。すなわち１回目の１／２波長透過後に光学軸を中心
にポアンカレ球上を１８０°+α°回転した短波長成分
は、その偏波状態から（すなわちポアンカレ球の赤道か
ら緯度方向に−α°ずれた偏波状態から）２回目の１／
２波長を透過して、この２回目の１／２波長の光学軸を
中心にポアンカレ球上を１８０°+α°回転するため、
結局−α°+１８０°+α°＝１８０°となってポアンカ
レ球の赤道上にのるため、楕円化しない。
記問題点を解決するために、２枚の１／２波長板を用い
て、１／２波長ずつ２回おり返すように旋光させてい
る。すなわち１回目の１／２波長透過後に光学軸を中心
にポアンカレ球上を１８０°+α°回転した短波長成分
は、その偏波状態から（すなわちポアンカレ球の赤道か
ら緯度方向に−α°ずれた偏波状態から）２回目の１／
２波長を透過して、この２回目の１／２波長の光学軸を
中心にポアンカレ球上を１８０°+α°回転するため、
結局−α°+１８０°+α°＝１８０°となってポアンカ
レ球の赤道上にのるため、楕円化しない。
【００１７】同様に１回目の１／２波長透過後に光学軸
を中心にポアンカレ球上を１８０°−β°回転した長波
長成分は、その偏波状態から（すなわちポアンカレ球の
赤道から緯度方向に＋β°の偏波状態から）２回目の１
／２波長を透過して、この２回目の１／２波長の光学軸
を中心にポアンカレ球上を１８０°−β°回転するた
め、結局＋β°+１８０°−β°＝１８０°となってポ
アンカレ球の赤道上にのるため、楕円化しない。
を中心にポアンカレ球上を１８０°−β°回転した長波
長成分は、その偏波状態から（すなわちポアンカレ球の
赤道から緯度方向に＋β°の偏波状態から）２回目の１
／２波長を透過して、この２回目の１／２波長の光学軸
を中心にポアンカレ球上を１８０°−β°回転するた
め、結局＋β°+１８０°−β°＝１８０°となってポ
アンカレ球の赤道上にのるため、楕円化しない。
【００１８】このようにして全波長範囲において２つの
１／２波長板透過後の偏波成分は楕円成分をもたなくな
る。よって順方向での過剰損失（結合損失）は小さく、
逆方向でのアイソレーション特性は良好な１段の光アイ
ソレータを提供することが可能となる。
１／２波長板透過後の偏波成分は楕円成分をもたなくな
る。よって順方向での過剰損失（結合損失）は小さく、
逆方向でのアイソレーション特性は良好な１段の光アイ
ソレータを提供することが可能となる。
【００１９】図１は本発明における光アイソレータの構
造の一例を示す説明図である。本発明の光アイソレータ
１０は、基台１１上に、少なくとも、第１の複屈折偏光
素子１と、４５°ファラデー回転子２と、第１の１／２
波長板３と、第２の１／２波長板４と、第２の複屈折偏
光素子５とがこの順序で配設されている。このように、
本発明の光アイソレータでは、２枚の１／２波長板を使
用したことに特徴がある。この第１の１／２波長板３と
第２の１／２波長板４は、リターデーションの波長分散
を相殺しながら信号光の偏波面を合計で４５°回転させ
ることができるように光学軸が設定されている。
造の一例を示す説明図である。本発明の光アイソレータ
１０は、基台１１上に、少なくとも、第１の複屈折偏光
素子１と、４５°ファラデー回転子２と、第１の１／２
波長板３と、第２の１／２波長板４と、第２の複屈折偏
光素子５とがこの順序で配設されている。このように、
本発明の光アイソレータでは、２枚の１／２波長板を使
用したことに特徴がある。この第１の１／２波長板３と
第２の１／２波長板４は、リターデーションの波長分散
を相殺しながら信号光の偏波面を合計で４５°回転させ
ることができるように光学軸が設定されている。
【００２０】図１に示した例では、第１の１／２波長板
３は、基台１１に接する１辺からその光学軸が３３．７
５°傾くように加工されている。また、第２の１／２波
長板４は、基台１１に接する１辺からその光学軸が１
１．２５°傾くように加工されている。このように構成
された第１の１／２波長板３および第２の１／２波長板
４を信号光が透過した後には、前述の原理によりリター
デーションの波長分散は相殺され、その偏波面は合計で
４５°回転することになる。なお、これらの１／２波長
板は水晶等より成るものとできる。
３は、基台１１に接する１辺からその光学軸が３３．７
５°傾くように加工されている。また、第２の１／２波
長板４は、基台１１に接する１辺からその光学軸が１
１．２５°傾くように加工されている。このように構成
された第１の１／２波長板３および第２の１／２波長板
４を信号光が透過した後には、前述の原理によりリター
デーションの波長分散は相殺され、その偏波面は合計で
４５°回転することになる。なお、これらの１／２波長
板は水晶等より成るものとできる。
【００２１】また、第１の複屈折偏光素子１および第２
の複屈折偏光素子５の光学軸の信号光の進行方向に垂直
な成分は互いに平行か垂直であり、かつ第１の複屈折偏
光素子１および第２の複屈折偏光素子５の光学軸と信号
光の進行方向とのなす角は０°と９０°の間にある。こ
のように、各光学軸が設定されていれば、加工等が容易
であるからである。図１の例では、両複屈折偏光素子
１，５の光学軸の信号光の進行方向に垂直な成分は互い
に平行とされており、両複屈折偏光素子１，５の光学軸
と信号光の進行方向とのなす角は４５°となっている。
の複屈折偏光素子５の光学軸の信号光の進行方向に垂直
な成分は互いに平行か垂直であり、かつ第１の複屈折偏
光素子１および第２の複屈折偏光素子５の光学軸と信号
光の進行方向とのなす角は０°と９０°の間にある。こ
のように、各光学軸が設定されていれば、加工等が容易
であるからである。図１の例では、両複屈折偏光素子
１，５の光学軸の信号光の進行方向に垂直な成分は互い
に平行とされており、両複屈折偏光素子１，５の光学軸
と信号光の進行方向とのなす角は４５°となっている。
【００２２】これらの複屈折偏光素子１，５は例えばＹ
ＶＯ４単結晶等から成るものとできる。この場合、第１
の複屈折偏光素子１および第２の複屈折偏光素子５は互
いに同一の複屈折材料から成ることが好ましい。これら
が同一の複屈折材料から成るものであれば、単結晶育成
工程が１種類で済み、低廉に加工できるものとなるから
である。また４５°ファラデー回転子２は、例えばビス
マス含有希土類鉄ガーネット単結晶等から成るものとす
ることができる。
ＶＯ４単結晶等から成るものとできる。この場合、第１
の複屈折偏光素子１および第２の複屈折偏光素子５は互
いに同一の複屈折材料から成ることが好ましい。これら
が同一の複屈折材料から成るものであれば、単結晶育成
工程が１種類で済み、低廉に加工できるものとなるから
である。また４５°ファラデー回転子２は、例えばビス
マス含有希土類鉄ガーネット単結晶等から成るものとす
ることができる。
【００２３】このような光アイソレータ１０は以下のよ
うに動作する。まず、図２に示すように、光ファイバ１
４からレンズ１２を通った信号光が第１の複屈折偏光素
子１によって常光と異常光の２つの直交成分に分解さ
れ、どちらの信号光成分も４５°ファラデー回転子２で
非相反に４５°偏波面が回転する。
うに動作する。まず、図２に示すように、光ファイバ１
４からレンズ１２を通った信号光が第１の複屈折偏光素
子１によって常光と異常光の２つの直交成分に分解さ
れ、どちらの信号光成分も４５°ファラデー回転子２で
非相反に４５°偏波面が回転する。
【００２４】次に、第１の１／２波長板３に入射した信
号光は、第１の１／２波長板３の光学軸が基台１１に接
する一辺から３３．７５°傾いているため、常光及び異
常光のいずれの信号成分も偏波面が２２．５°回転して
出射する。さらに、第２の１／２波長板４に入射した信
号光は、第２の１／２波長板４の光学軸が基台１１に接
する一辺から１１．２５°傾いているため、常光及び異
常光のいずれの信号成分も偏波面がさらに２２．５°回
転して出射する。このため、第１の１／２波長板３およ
び第２の１／２波長板４を透過した信号光の偏波面は合
計４５°回転することになる。一方、前述のように、本
発明の光アイソレータ１０は、２枚の１／２波長板３，
４を用いて、ポアンカレ球上を１／２波長ずつ２回折り
返すように旋光させるため、全波長範囲において偏波成
分は楕円成分をもたなくなる。そのため、次の第２の複
屈折偏光素子５に入射した信号光は、全て常光は異常光
として、異常光は常光として入射して透過する。この場
合、出射位置は完全に一致するため、順方向の結合損失
は小さなものとなる。
号光は、第１の１／２波長板３の光学軸が基台１１に接
する一辺から３３．７５°傾いているため、常光及び異
常光のいずれの信号成分も偏波面が２２．５°回転して
出射する。さらに、第２の１／２波長板４に入射した信
号光は、第２の１／２波長板４の光学軸が基台１１に接
する一辺から１１．２５°傾いているため、常光及び異
常光のいずれの信号成分も偏波面がさらに２２．５°回
転して出射する。このため、第１の１／２波長板３およ
び第２の１／２波長板４を透過した信号光の偏波面は合
計４５°回転することになる。一方、前述のように、本
発明の光アイソレータ１０は、２枚の１／２波長板３，
４を用いて、ポアンカレ球上を１／２波長ずつ２回折り
返すように旋光させるため、全波長範囲において偏波成
分は楕円成分をもたなくなる。そのため、次の第２の複
屈折偏光素子５に入射した信号光は、全て常光は異常光
として、異常光は常光として入射して透過する。この場
合、出射位置は完全に一致するため、順方向の結合損失
は小さなものとなる。
【００２５】他方、逆方向戻り光は第２の複屈折偏光素
子５透過後に常光と異常光に分離した後、第２の１／２
波長板４および第１の１／２波長板３により、順方向時
と同様に、リタデーションの波長分散を相殺しながら信
号光の偏波面を相反に合計４５°回転させる。この場合
も、信号光の偏波成分は楕円成分をもたなくなる。その
ため、４５°ファラデー回転子２により、非相反に４５
°回転された信号光の偏波成分は、第１の複屈折偏光素
子１により、全て常光は常光として、異常光は異常光と
して入射し透過するので、信号光成分は更に分離し、戻
り光がレンズ１２、ファイバ１４の結合位置に一致する
ことはなく、良好なアイソレーション特性を持つものと
なる。
子５透過後に常光と異常光に分離した後、第２の１／２
波長板４および第１の１／２波長板３により、順方向時
と同様に、リタデーションの波長分散を相殺しながら信
号光の偏波面を相反に合計４５°回転させる。この場合
も、信号光の偏波成分は楕円成分をもたなくなる。その
ため、４５°ファラデー回転子２により、非相反に４５
°回転された信号光の偏波成分は、第１の複屈折偏光素
子１により、全て常光は常光として、異常光は異常光と
して入射し透過するので、信号光成分は更に分離し、戻
り光がレンズ１２、ファイバ１４の結合位置に一致する
ことはなく、良好なアイソレーション特性を持つものと
なる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例を挙げて
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。 （実施例）図１に示すような光アイソレータを製造し
た。ＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ：チョクラルスキ
ー）法で育成されたＹＶＯ４単結晶から複屈折偏光素子
として１．３×１．３×０．９ｔの平板型複屈折結晶板
を２枚切り出した。ここでこの複屈折偏光素子の光学軸
は信号光の入出射面法線と４５°傾斜して加工され、そ
の光学軸の光学面への投影成分ベクトルが１．３×１．
３の１辺と平行になるように切り出した。また、この複
屈折偏光素子の信号光の入出射面には対空気の反射防止
コートを施した。
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。 （実施例）図１に示すような光アイソレータを製造し
た。ＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ：チョクラルスキ
ー）法で育成されたＹＶＯ４単結晶から複屈折偏光素子
として１．３×１．３×０．９ｔの平板型複屈折結晶板
を２枚切り出した。ここでこの複屈折偏光素子の光学軸
は信号光の入出射面法線と４５°傾斜して加工され、そ
の光学軸の光学面への投影成分ベクトルが１．３×１．
３の１辺と平行になるように切り出した。また、この複
屈折偏光素子の信号光の入出射面には対空気の反射防止
コートを施した。
【００２７】次いでＬＰＥ（Ｌｉｑｕｉｄ−Ｐｈａｓｅ
ｅｐｉｔａｘｙ：液相エピタキシー）法で育成された
ビスマス含有希土類鉄ガーネット単結晶から１．３×
１．３のファラデー回転子を切り出した。この時ファラ
デー回転子の厚みは１５５０ｎｍの波長の光の偏波方向
が透過後に４５°回転するような厚みに加工され、信号
光の入出射両面には対空気の反射防止コートを施した。
ｅｐｉｔａｘｙ：液相エピタキシー）法で育成された
ビスマス含有希土類鉄ガーネット単結晶から１．３×
１．３のファラデー回転子を切り出した。この時ファラ
デー回転子の厚みは１５５０ｎｍの波長の光の偏波方向
が透過後に４５°回転するような厚みに加工され、信号
光の入出射両面には対空気の反射防止コートを施した。
【００２８】また水晶製の０次の１／２波長板２種類を
１．３×１．３×０．０９１Ｌに加工した。ここで２種
の１／２波長板の光学軸は１．３×１．３の１辺と３
３．７５°と１１．２５°傾くように加工し、それぞれ
の信号光の入出射面には対空気の反射防止コートを施し
た。
１．３×１．３×０．０９１Ｌに加工した。ここで２種
の１／２波長板の光学軸は１．３×１．３の１辺と３
３．７５°と１１．２５°傾くように加工し、それぞれ
の信号光の入出射面には対空気の反射防止コートを施し
た。
【００２９】これらの素子を図１のように、エポキシ樹
脂製成形基台１１の上に、第１の複屈折偏光素子１、４
５°ファラデー回転子２、第１の１／２波長板３、第２
の１／２波長板４、第２の複屈折偏光素子５の順で接着
剤により固定した。最後に、このアセンブリユニットの
外側にＳｍＣｏ製円筒磁石を被せ、接着剤固定して光ア
イソレータ１０とした。
脂製成形基台１１の上に、第１の複屈折偏光素子１、４
５°ファラデー回転子２、第１の１／２波長板３、第２
の１／２波長板４、第２の複屈折偏光素子５の順で接着
剤により固定した。最後に、このアセンブリユニットの
外側にＳｍＣｏ製円筒磁石を被せ、接着剤固定して光ア
イソレータ１０とした。
【００３０】この光アイソレータのアイソレーション特
性の波長依存性を、Agilent Technology製83437A BROA
DBAND LIGHT SOURCEとAnritsu製MS9030A/MS9701C OPTI
CALSPECTRUM ANALYZERを接続したスパン１０ｍｍのコリ
メータに挿入して測定した。このとき、温度依存性を測
定するため、０℃、３５℃、７０℃の３つの温度で測定
を行った。その結果を図５に示す。逆方向のアイソレー
ションが３０ｄＢ以上の帯域幅が、０〜７０℃の温度域
全域で７０ｎｍと良好な結果であった。
性の波長依存性を、Agilent Technology製83437A BROA
DBAND LIGHT SOURCEとAnritsu製MS9030A/MS9701C OPTI
CALSPECTRUM ANALYZERを接続したスパン１０ｍｍのコリ
メータに挿入して測定した。このとき、温度依存性を測
定するため、０℃、３５℃、７０℃の３つの温度で測定
を行った。その結果を図５に示す。逆方向のアイソレー
ションが３０ｄＢ以上の帯域幅が、０〜７０℃の温度域
全域で７０ｎｍと良好な結果であった。
【００３１】（比較例）図３に示すような従来型の光ア
イソレータを製造した。実施例と同様に、複屈折偏光素
子と４５°ファラデー回転子を作製した。この比較例で
は、水晶製の０次の１／２波長板１種類のみを１．３×
１．３×０．０９１Ｌに加工した。ここで１／２波長板
の光学軸は１．３×１．３の１辺と２２．５°傾くよう
に加工し、信号光の入出射面には対空気の反射防止コー
トを施した。
イソレータを製造した。実施例と同様に、複屈折偏光素
子と４５°ファラデー回転子を作製した。この比較例で
は、水晶製の０次の１／２波長板１種類のみを１．３×
１．３×０．０９１Ｌに加工した。ここで１／２波長板
の光学軸は１．３×１．３の１辺と２２．５°傾くよう
に加工し、信号光の入出射面には対空気の反射防止コー
トを施した。
【００３２】これらの素子を図３のように、エポキシ樹
脂製成形基台１１の上に、第１の複屈折偏光素子１、４
５°ファラデー回転子２、１／２波長板６、第２の複屈
折偏光素子５の順で接着剤固定した。最後にこのアセン
ブリユニットの外側にＳｍＣｏ製円筒磁石を被せ、接着
剤固定して光アイソレータ２０とした。
脂製成形基台１１の上に、第１の複屈折偏光素子１、４
５°ファラデー回転子２、１／２波長板６、第２の複屈
折偏光素子５の順で接着剤固定した。最後にこのアセン
ブリユニットの外側にＳｍＣｏ製円筒磁石を被せ、接着
剤固定して光アイソレータ２０とした。
【００３３】この光アイソレータのアイソレーション特
性の波長依存性を、実施例と同様に、Agilent Technolo
gy製83437A BROADBAND LIGHT SOURCEとAnritsu製MS903
0A/MS9701C OPTICAL SPECTRUM ANALYZERを接続したス
パン１０ｍｍのコリメータに挿入して測定した。このと
き、温度依存性を測定するため、０℃、３５℃、７０℃
の３つの温度で測定を行った。その結果を図６に示す。
逆方向のアイソレーションが３０ｄＢ以上の帯域幅が、
０〜７０℃の温度域全域で１８ｎｍと狭く不満足な結果
であった。
性の波長依存性を、実施例と同様に、Agilent Technolo
gy製83437A BROADBAND LIGHT SOURCEとAnritsu製MS903
0A/MS9701C OPTICAL SPECTRUM ANALYZERを接続したス
パン１０ｍｍのコリメータに挿入して測定した。このと
き、温度依存性を測定するため、０℃、３５℃、７０℃
の３つの温度で測定を行った。その結果を図６に示す。
逆方向のアイソレーションが３０ｄＢ以上の帯域幅が、
０〜７０℃の温度域全域で１８ｎｍと狭く不満足な結果
であった。
【００３４】上記結果から実施例（本発明）の光アイソ
レータの方が、比較例（従来例）の光アイソレータより
もアイソレーション特性が良好であることが確認でき
た。
レータの方が、比較例（従来例）の光アイソレータより
もアイソレーション特性が良好であることが確認でき
た。
【００３５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３６】例えば、前記実施態様では平板型複屈折結
晶板としてＹＶＯ４単結晶を使用したが、ルチル等ほか
の１軸性複屈折単結晶を使用してもよく、特に限定され
るものではない。また本発明の光アイソレータは、前記
実施態様で示した１／２波長板等の光学素子以外にも、
追加のレンズ、偏光素子等の他の光学素子を組み合せて
構成することもでき、このような場合にも本発明の範囲
に含まれる。
晶板としてＹＶＯ４単結晶を使用したが、ルチル等ほか
の１軸性複屈折単結晶を使用してもよく、特に限定され
るものではない。また本発明の光アイソレータは、前記
実施態様で示した１／２波長板等の光学素子以外にも、
追加のレンズ、偏光素子等の他の光学素子を組み合せて
構成することもでき、このような場合にも本発明の範囲
に含まれる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低コストの１段型で、順方向での結合損失は小さく、逆
方向でのアイソレーション特性は良好な光アイソレータ
を提供することができる。
低コストの１段型で、順方向での結合損失は小さく、逆
方向でのアイソレーション特性は良好な光アイソレータ
を提供することができる。
【図１】本発明における光アイソレータの構造の一例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】本発明における光アイソレータの光の進行の様
子を示す説明図である。
子を示す説明図である。
【図３】従来における光アイソレータの構造の一例を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】従来における光アイソレータの光の進行の様子
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図５】実施例における光アイソレータのアイソレーシ
ョン特性を示した図である。
ョン特性を示した図である。
【図６】実施例における光アイソレータのアイソレーシ
ョン特性を示した図である。
ョン特性を示した図である。
１…第１の複屈折偏光素子、 ２…４５°ファラデー回
転子、３…第１の１／２波長板、 ４…第２の１／２波
長板、５…第２の複屈折偏光素子、 ６…１／２波長
板、１０，２０…光アイソレータ、 １１…基台、 １
２，１３…レンズ、１４，１５…光ファイバ。
転子、３…第１の１／２波長板、 ４…第２の１／２波
長板、５…第２の複屈折偏光素子、 ６…１／２波長
板、１０，２０…光アイソレータ、 １１…基台、 １
２，１３…レンズ、１４，１５…光ファイバ。
Claims (3)
- 【請求項１】 光アイソレータであって、少なくとも、
第１の複屈折偏光素子と、４５°ファラデー回転子と、
第１の１／２波長板と、第２の１／２波長板と、第２の
複屈折偏光素子とがこの順序で配設されて成り、前記第
１の１／２波長板および第２の１／２波長板は、リター
デーションの波長分散を相殺しながら信号光の偏波面を
相反に合計で４５°回転させるものであることを特徴と
する光アイソレータ。 - 【請求項２】 前記第１の複屈折偏光素子および第２の
複屈折偏光素子の光学軸の信号光の進行方向に垂直な成
分は互いに平行か垂直であり、かつ前記第１の複屈折偏
光素子および第２の複屈折偏光素子の光学軸と信号光の
進行方向とのなす角は０°と９０°の間にあることを特
徴とする請求項１に記載の光アイソレータ。 - 【請求項３】 前記第１の複屈折偏光素子および第２の
複屈折偏光素子は互いに同一の複屈折材料から成ること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光アイソ
レータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089396A JP2003287713A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 光アイソレータ |
| US10/400,766 US20030184861A1 (en) | 2002-03-27 | 2003-03-27 | Optical isolator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089396A JP2003287713A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 光アイソレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003287713A true JP2003287713A (ja) | 2003-10-10 |
Family
ID=28449512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002089396A Pending JP2003287713A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 光アイソレータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030184861A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003287713A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100481716B1 (ko) * | 2002-12-12 | 2005-04-11 | 학교법인 청석학원 | 광아이솔레이터 |
| WO2011049842A3 (en) * | 2009-10-19 | 2011-07-28 | Ipg Photonics Corporation | Assembly for monitoring power of randomly polarized light |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5017959B2 (ja) * | 2006-08-14 | 2012-09-05 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 偏光無依存型光アイソレータ及び光送受信装置 |
| CN102401947A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-04-04 | 华为技术有限公司 | 单纤器件 |
| CN102798989B (zh) * | 2012-08-30 | 2016-04-06 | 浙江奥智光电科技有限公司 | 法拉第旋光方法及装置和使用该装置的光隔离方法及装置 |
| CN103869505A (zh) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | 福州高意通讯有限公司 | 一种大口径偏振无关高功率隔离器 |
| WO2019000833A1 (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | 深圳市创鑫激光股份有限公司 | 调节隔离度的方法、光纤隔离器以及光纤激光器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5631771A (en) * | 1991-09-19 | 1997-05-20 | Lucent Technologies Inc. | Optical isolator with polarization dispersion and differential transverse deflection correction |
| US6317250B1 (en) * | 2000-09-12 | 2001-11-13 | E-Tek Dynamics, Inc. | Optical isolator using multiple core fibers |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002089396A patent/JP2003287713A/ja active Pending
-
2003
- 2003-03-27 US US10/400,766 patent/US20030184861A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100481716B1 (ko) * | 2002-12-12 | 2005-04-11 | 학교법인 청석학원 | 광아이솔레이터 |
| WO2011049842A3 (en) * | 2009-10-19 | 2011-07-28 | Ipg Photonics Corporation | Assembly for monitoring power of randomly polarized light |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030184861A1 (en) | 2003-10-02 |
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