JP2005181803A - Optical isolator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源からの出射光が各種光学素子や光ファイバーに入射される際に生じる戻り光を除去するための光アイソレータに関するものである。 The present invention relates to an optical isolator for removing return light generated when light emitted from a light source is incident on various optical elements or optical fibers.
従来、レーザー光源等の光源から出射された光は各種光学素子や光ファイバーに入射されるが、入射される光の一部は、各種光学素子や光ファイバーの端面や内部で反射されたり散乱されたりする。そして反射、散乱された光の内の一部は戻り光として前記光源に戻ろうとするが、この戻り光を防止するために光アイソレータが用いられる。このような光アイソレータは、光源と光ファイバとの間、或いは2本の光ファイバの間に、偏光子・ファラデー回転子・及び他の一方の偏光子(検光子とも云う)の各光学素子を組み合わせ、更に、ファラデー回転子の近傍に前記ファラデー回転子を飽和磁化させるためのマグネットを配設させたものである。 Conventionally, light emitted from a light source such as a laser light source is incident on various optical elements and optical fibers, but some of the incident light is reflected or scattered on the end surfaces and inside of the various optical elements and optical fibers. . A part of the reflected and scattered light tries to return to the light source as return light, and an optical isolator is used to prevent the return light. Such an optical isolator includes optical elements such as a polarizer, a Faraday rotator, and another polarizer (also referred to as an analyzer) between a light source and an optical fiber or between two optical fibers. In addition, a magnet for saturation magnetization of the Faraday rotator is disposed in the vicinity of the Faraday rotator.
具体的な偏波依存型の光アイソレータは、例えば「1段型」の場合には、2枚の偏光子のそれぞれの偏光面が相対的に光軸回りに45゜異なるように対面配置させ、それらの偏光子の間に、飽和磁場内で所定の波長に於いて入射光の偏光面を45゜回転する厚みに形成されたファラデー回転子を1枚配置させて、互いに保持固定させて成るものである。このような光アイソレータの一例として、図13に示すようなものが考案されている(特許文献1参照。)。
図13に示す光アイソレータ100の原理を説明する。光アイソレータ100に入射された光が偏光子1を透過すると、光軸に対して一定の偏光面を持つ偏光成分だけが透過し、ファラデー回転子2に入射される。次に、その偏光成分はファラデー回転子2によって偏光面の方位が45°回転させられ、偏光子3から外部に出射される。一方、光ファイバーの端面や各種光学素子等で反射、散乱された戻り光は、光アイソレータ100に再び入射し、図13に示すように偏光子3で一定の偏光面を有する偏光成分のみが透過されるが、ファラデー回転子2によってその偏光面が更に45゜回転されるため、結局偏光子1に戻ってくる光の偏光面は、偏光子3の偏光面より90゜回転しているので偏光子1によって吸収され、通過できない。このようにして光入射方向の光は通過させ、逆方向からの戻り光は除去されるのである。
The principle of the
更に、2つの偏光子1、3はそれぞれ筒状の偏光子ホルダ5、6内に取り付けられると共に、これら偏光子ホルダ5、6は筒状のマグネット4の両端面にそれぞれ接合される。ここで筒状マグネット4に対するファラデー回転子2の取付角度、偏光子1、3と偏光子ホルダ5、6の取付角度、それに筒状マグネット4と両偏光子ホルダ5、6の取付角度を工夫し、ファラデー回転子2、及び偏光子1、3が光入射方向(矢印I方向)に対して傾斜状態に配置されている。このように光入射方向に対して各光学素子を傾斜させることで、各光学素子の光学面における反射光が光源側に戻るのを防ぐようにしている。
Further, the two
しかしながら、図13の構成では、2つの偏光子1、3がそれぞれ筒状偏光子ホルダ5、6を介して筒状マグネット4の両端面に取付けられているため、全体を小型化するには限界があった。また、偏光子ホルダ5、6という別部品も必要になるため光アイソレータ100を形成するための部品点数が増加し、製造コストも高騰する原因となっていた。
However, in the configuration of FIG. 13, the two
更に、各光学素子は傾斜されて配置されるため各光入射面と各光出射面との間で光路ずれが発生し、各光学素子の光透過面における光信号透過面積(以下、クリアアパーチャと云う)の減少や、光アイソレータの入射側と出射側とで光路ずれが発生して、外部の光学部品との光結合時の位置決め作業が困難になるなどの問題点もあった。 Further, since each optical element is disposed at an inclination, an optical path shift occurs between each light incident surface and each light exit surface, and an optical signal transmission area (hereinafter referred to as a clear aperture) on the light transmission surface of each optical element. There is also a problem in that the optical path shift occurs between the incident side and the exit side of the optical isolator, and positioning work at the time of optical coupling with an external optical component becomes difficult.
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、ファラデー回転子、偏光子が光透過方向に対して傾斜状態に配置された光アイソレータの小型化と、部品点数の減少を図ることで製造コストを抑制することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to reduce the size of the optical isolator in which the Faraday rotator and the polarizer are arranged in an inclined state with respect to the light transmission direction and to reduce the number of components. This is to reduce the manufacturing cost.
更に、傾斜状態で配置された各光学素子の各光入射面と各光出射面との間で発生する光路ずれに伴うクリアアパーチャの減少、及び光アイソレータの入射側と出射側とで生ずる光路ずれを、各光学素子を取り付け収納させるだけで解消可能なマグネットを有する光アイソレータを実現することである。 Further, the clear aperture due to the optical path shift generated between each light incident surface and each light output surface of each optical element arranged in an inclined state is reduced, and the optical path shift generated between the incident side and the output side of the optical isolator. Is to realize an optical isolator having a magnet that can be eliminated simply by mounting and storing each optical element.
本発明の請求項1記載の発明は、2つの偏光子の間にファラデー回転子を配置すると共に、ファラデー回転子に磁界を印加するマグネットを配設した光アイソレータにおいて、マグネットには貫通孔が設けられ、光入射方向から見たときにファラデー回転子はその光学面が貫通孔から露出されるようにマグネット内部に収納されると共に、2つの偏光子及びファラデー回転子は平板状に構成され、更に光アイソレータの光入射側と光出射側におけるマグネット両端部には、それぞれ1つずつの偏光子をマグネット両端部から延出すること無しに収納できる凹部が形成されると共に、2つの偏光子はそれぞれ凹部内に収納され、更に、マグネットの一表面は平面状に形成されることを特徴とする光アイソレータを提供するものである。
The invention according to
更に、本発明の請求項2記載の発明は、光入射方向から見たときに1番目にマグネット内部に収納される光学素子である偏光子の屈折率がn1、厚さがt1、高さがh1、更に光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときの前記偏光子の光入射面の傾き角度がθ1と設定されると共に、前記光入射方向から見たときに2番目にマグネット内部に収納される光学素子であるファラデー回転子の屈折率がn2、厚さがt2、高さがh2、更に光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときの前記ファラデー回転子の光入射面の傾き角度がθ2と設定され、更に、前記2つの凹部は、その内側面の一面が前記光入射方向において同一線上に来るように前記マグネット両端部に形成されると共に、前記1番目の偏光子がその稜線を前記内側面の一面に当接させて、光入射側のマグネット端部に形成される凹部に収納され、前記光入射方向から見たときに3番目にマグネット内部に収納される光学素子である偏光子の屈折率がn3、厚さがt3、高さがh3、更に光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときの前記偏光子の光入射面の傾き角度がθ3と設定されるときに、前記3番目の偏光子を収納する凹部の、前記光入射方向に対する垂直方向の寸法が、
に設定されることを特徴とする光アイソレータを提供するものである。
Further, according to the second aspect of the present invention, when viewed from the light incident direction, the refractive index of the polarizer which is the first optical element housed in the magnet is n1, the thickness is t1, and the height is h1, and the inclination angle of the light incident surface of the polarizer with respect to the direction perpendicular to the light incident direction is set to θ1, and when viewed from the light incident direction, it is the second inside the magnet. The Faraday rotator, which is an optical element housed in the optical element, has a refractive index of n2, a thickness of t2, a height of h2, and a light incident on the Faraday rotator when the direction perpendicular to the light incident direction is used as a reference. The inclination angle of the surface is set to θ2, and the two concave portions are formed at both ends of the magnet so that one surface of the inner surface is on the same line in the light incident direction, and the first polarization The child makes its ridge line abut against one surface of the inner surface, and light The refractive index of the polarizer, which is an optical element that is housed in the concave portion formed at the end of the magnet on the emitting side and is thirdly housed inside the magnet when viewed from the light incident direction, is n3, the thickness is t3, A concave portion for housing the third polarizer when the inclination angle of the light incident surface of the polarizer is set to θ3 when the height is h3 and the direction perpendicular to the light incident direction is set as a reference. Of the direction perpendicular to the light incident direction is
An optical isolator characterized by being set to be provided.
更に、本発明の請求項3記載の発明は、前記光入射方向から見たときに1番目にマグネット内部に収納される光学素子である偏光子の屈折率がn1、厚さがt1と設定されると共に、前記光入射方向から見たときに2番目にマグネット内部に収納される光学素子であるファラデー回転子の屈折率がn2、厚さがt2と設定され、前記光入射方向から見たときに3番目にマグネット内部に収納される光学素子である偏光子の屈折率がn3、厚さがt3と設定され、更に、前記2つの凹部は、その内側面の一面が光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときに傾き角度θ1及びθ3を有するように前記マグネット両端部に形成されると共に、前記1番目と3番目の偏光子がその光学面を前記内側面の一面に当接させて、マグネット両端部に形成される凹部にそれぞれ収納されることで、前記1番目と3番目の偏光子の光入射面が光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときに傾き角度θ1及びθ3を有し、更に、前記ファラデー回転子が、その光入射面が光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときに傾き角度θ2となるようにマグネット内部に収納されるとき、前記2つの偏光子とファラデー回転子に入射する入射光と出射する出射光との光路ずれz1、z2、z3が、
となるように構成されたことを特徴とする光アイソレータを提供するものである。
Further, according to the third aspect of the present invention, the refractive index of the polarizer, which is the first optical element housed in the magnet when viewed from the light incident direction, is set to n1 and the thickness is set to t1. When viewed from the light incident direction, the Faraday rotator, which is the second optical element housed inside the magnet when viewed from the light incident direction, has a refractive index n2 and a thickness t2. The refractive index of the polarizer, which is the third optical element housed inside the magnet, is set to n3, and the thickness is set to t3. Formed at both ends of the magnet so as to have inclination angles θ1 and θ3 with respect to a vertical direction, and the first and third polarizers abut the optical surface of the inner surface. Let the recesses formed at both ends of the magnet By being housed, the light incident surfaces of the first and third polarizers have inclination angles θ1 and θ3 with respect to a direction perpendicular to the light incident direction, and further, the Faraday rotator Is incident on the two polarizers and the Faraday rotator when the light incident surface is housed in the magnet so that the tilt angle θ2 is set when the direction perpendicular to the light incident direction is taken as a reference. The optical path shifts z1, z2, and z3 between the light and the outgoing light are as follows:
An optical isolator characterized by the above is provided.
更に、本発明の請求項4記載の発明は、前記各光学素子を挟んで、前記マグネットの一表面と反対側のマグネット表面が取り除かれ、前記貫通孔の内周面の一部が開放されたことを特徴とする光アイソレータを提供するものである。
Furthermore, in the invention according to
更に、本発明の請求項5記載の発明は、前記各光学素子を挟んで、前記マグネットの一表面と反対側のマグネット表面から前記貫通孔にかけて、前記光入射方向に平行な溝が形成されたことを特徴とする光アイソレータを提供するものである。 Furthermore, in the invention according to claim 5 of the present invention, a groove parallel to the light incident direction is formed from the magnet surface opposite to the one surface of the magnet to the through hole with the optical elements interposed therebetween. An optical isolator characterized by the above is provided.
更に、本発明の請求項6記載の発明は、前記各光学素子を挟んで、前記マグネットの一表面と反対側のマグネット表面から前記貫通孔にかけて、前記光入射方向に非平行な溝が形成されたことを特徴とする光アイソレータを提供するものである。 Further, in the invention according to claim 6 of the present invention, a groove non-parallel to the light incident direction is formed from the magnet surface opposite to the one surface of the magnet to the through hole with the optical elements interposed therebetween. An optical isolator characterized by the above is provided.
本発明の光アイソレータに依れば、マグネットの一表面を平面状に形成したので、外部機器への実装が容易な光アイソレータを提供することが可能になる。更に、マグネットの形状及び寸法を限定することにより、光学素子をマグネット内部に取り付け収納するだけで傾斜状態で配置された各光学素子の各光入射面と各光出射面との間で発生する光路ずれに対応した最適位置に各光学素子の光透過部分を配置させることが出来る。従って、前記光路ずれに伴う各光学素子のクリアアパーチャの減少を解消することが可能となる。 According to the optical isolator of the present invention, since one surface of the magnet is formed in a planar shape, an optical isolator that can be easily mounted on an external device can be provided. Furthermore, by limiting the shape and dimensions of the magnet, an optical path generated between each light incident surface and each light output surface of each optical element disposed in an inclined state by simply mounting and storing the optical element inside the magnet. The light transmitting portion of each optical element can be arranged at the optimum position corresponding to the deviation. Accordingly, it is possible to eliminate the decrease in the clear aperture of each optical element due to the optical path deviation.
又、マグネットの形状及び寸法を更に変更することにより、光学素子をマグネット内部に収納するだけで、光アイソレータの入射側と出射側とで生じる入射光の光路ずれを解消することが可能となる。 Further, by further changing the shape and dimensions of the magnet, it is possible to eliminate the optical path shift of incident light that occurs between the incident side and the emission side of the optical isolator only by housing the optical element inside the magnet.
更にこれら光アイソレータを、マグネット内部に各光学素子を収納・固定させることで形成することにより、偏光子ホルダ等の別部品を削除して光アイソレータ全体の小型化及び製造コストの抑制を図ることが出来る。 Furthermore, by forming these optical isolators by housing and fixing each optical element inside the magnet, it is possible to reduce the size of the entire optical isolator and reduce the manufacturing cost by removing other components such as a polarizer holder. I can do it.
<第1の実施形態>
以下、本発明に係る光アイソレータの第1の実施形態について図1〜図4を参照して詳細に説明する。図1は本実施形態の光アイソレータ7の外観を示す概略斜視図であり、図2は図1の右側面図であり、図3は図1、2から1つの光学素子を取り出した拡大図であり、図4は図2の光アイソレータ7から光学素子のみを取り出した光学素子配置図である。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of an optical isolator according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 is a schematic perspective view showing the appearance of the
図1及び図2に示すように、この光アイソレータ7は、偏光子1とファラデー回転子2と偏光素子3とを光入射方向(矢印I方向)から見たときにこの順番で直列に配置してなる。従って、ファラデー回転子2は2つの偏光子1、3の間に配置される。更に、前記各光学素子を収納してファラデー回転子に飽和磁界を印加するマグネット4が配設されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, this
以下、光アイソレータ7を構成する各部品について説明する。ファラデー回転子2はLPE法により作製したBi置換希土類鉄ガーネット等の単結晶等が用いられ、光入射方向に飽和磁界が印加されている場合に、入射された光の偏光方向を光軸回りに正確に45度回転させるために、光の入射方向(矢印I方向)に対して所定の厚さを有するように構成されている。その外形は正方形の平板状に構成される。
Hereinafter, each part which comprises the
2つの偏光子1、3は、いずれも正方形の平板状に構成され平板状のガラス基板から成る。偏光子1、3は、ガラス基板に誘電体粒子を内包するタイプや、ガラス基板上に誘電体を積層させるタイプ等があり、例えばコーニング社製「商品名ポーラコア」などを用いることが出来る。偏光子3の光透過部分における偏光方向は、偏光子1の偏光方向に対して相対的に約45度異なるように、ファラデー回転子2の回転方向と同一に形成される。
The two
マグネット4は、略ブロック状に形成され、更に光アイソレータ7の光入射側と光出射側におけるマグネット両端部4a、4bには、それぞれ前記偏光子1、3を1つずつ収納可能な凹部8、9が形成される。マグネット4の一表面4cは、光アイソレータの光入射方向に対して平行となるように、平面状に形成される。又、マグネット4の中央部には光通過用の貫通孔10が設けられている。
The
凹部8、9の幅wはそれぞれ偏光子1、3の幅より若干大きく構成されると共に、その奥行き(矢印I方向における寸法)は、それぞれ凹部8、9内に偏光子1、3を収納したときに、偏光子1、3が前記両端部4a、4bから矢印I方向における前後に向かって延出すること無しに収納できる程に形成されている。貫通孔10の内径は、ファラデー回転子2の正方形状の対角線の寸法よりも大きく設定される。
The widths w of the
更に、貫通孔10を横断するように、ファラデー回転子2の厚みより若干広めの幅を有する溝11が形成される。溝11は、各光学素子を挟んでマグネットの一平面4cに対して反対側のマグネット表面4dから貫通孔10にかけて、光入射方向に対し非平行となるように形成されている。より詳説すると、光入射方向の垂直方向に対して所定の傾き角θ2を有するように斜めに形成されている。ファラデー回転子2はこの溝11からマグネット4内部へとスライドするように収納されていき、4つの頂角が貫通孔10の内周面に当接するように貫通孔10内に収納される。従って、光入射方向から見たときにファラデー回転子2はその光学面の全面が貫通孔10から露出する。
Further, a
更に、凹部8、9の内側面の一面である底面8a、9aは光入射方向の垂直方向に対して所定の傾き角θ1及びθ3を有するように斜めに形成されている。従って、底面8a、9aに偏光子1、3を面接触させて凹部8、9内に収納することにより、偏光子1、3を光入射方向に対して傾き角θ1、θ3で斜めに配置することが可能になるため、偏光子1、3の光学面で反射した光信号が光源側に戻ることを防止できる。
Furthermore, the bottom surfaces 8a and 9a, which are one of the inner surfaces of the
偏光子1、3は底面8a、9aに光学接着剤により固定される。凹部8、9内に偏光子1、3が収納される際、偏光子1、3の稜線の一つが、凹部の内側面8b、9cに当接するように固定される。図2に示すように、光入射方向から見たときに1番目にマグネット4内部に収納される光学素子である偏光子1は、その稜線の一つが下側の内側面8bに当接するように固定され、光入射方向から見たときに3番目にマグネット4内部に収納される光学素子である偏光子3は、その稜線の一つが上側の内側面9cに当接するように固定される。
The
以上のように構成された光アイソレータ7に光が入射されると、各光学素子の各光入射面は傾き角度θ1、θ2、θ3を有するように設定されているため、光入射方向に対する垂直方向を基準としたとき、光入射方向から見たときにi番目に配置される光学素子の光入射面に入射する光は、その光学素子の傾き角度をθとすると、図3に示すように光入射面の法線Nに対し入射角θで入射し、光入射面で屈折する。ここでi番目の光学素子の屈折率がni、その光学素子の厚さがtiと設定されると、スネルの法則により、入射した光と出射する光との間で
なる距離の光路ずれsが発生する。
When light is incident on the
An optical path deviation s of a distance occurs.
図4に示すように、ファラデー回転子2及び2つの偏光子1、3は、いずれも同一方向に傾けられてマグネット4に収納されているため、1番目の光学素子である偏光子1の光入射面の中央(光透過部分)に入射した光は、3番目の光学素子である偏光子の光入射面に到達する時には、1番目の偏光子1による光路ずれと、光入射方向から見たときに2番目にマグネット4内部に収納される光学素子であるファラデー回転子2による光路ずれを合わせた光路ずれ量scだけ図4の上方にシフトされる。ここで、偏光子1の屈折率をn1、厚さをt1、高さをh1、傾き角度をθ1、更にファラデー回転子2の屈折率をn2、厚さをt2、高さをh2、傾き角度をθ2と設定されると、前記光路ずれ量scは、
と表される。従って、3番目の偏光子3を1番目の偏光子1と同一高さに固定すると、前記光路ずれ量sc分だけ光入射面の中央からずれることとなる。よって、偏光子3の光入射面における光透過面積のうち、実際に光が透過するために使用される光通過使用可能面積(以後、クリアアパーチャと記す)が低減してしまう。
As shown in FIG. 4, since the
It is expressed. Accordingly, when the
そこで、偏光子3を収納する凹部9の高さ寸法、即ち光入射方向に対する垂直方向の寸法をこの光路ずれ量scを考慮した寸法に設定することにより、偏光子3をその稜線の一つを当接させてマグネット4に収納するだけで、3番目(光出射側)の偏光子3の光透過部分中央に光を入射させることが可能となる。
Therefore, by setting the height dimension of the
凹部9の垂直方向の寸法は、次のようにして求められる。最初に偏光子3の厚さをt3、高さをh3と設定し、その偏光子3が傾き角度θ3を以て収納される際に必要となる垂直方向の寸法m3を求めると、
と表される。ここで、偏光子1に対する偏光子3の光路ずれ量scを正確に導出するため、凹部8、9の内側面の一面が光入射方向において同一直線上に来るように、凹部8、9をマグネット4両端部4a、4bに形成するようにしなければならない。具体的には、側面8bと9bとを同一直線上に来るように凹部8、9を形成することが望ましい。何故なら、側面8bに偏光子1の稜線の一つが当接されて収納されており、当接された状態で偏光子1の光入射面の中央に光が入射されているためであり、側面8bと9bを基準面として、更に数6で表される光路ずれ量sc分だけ上方にシフトさせることにより、偏光子3の光入射面の中央に光を入射させることが可能になるためである。
The vertical dimension of the
It is expressed. Here, in order to accurately derive the optical path shift amount sc of the
以上から、凹部9の垂直方向の寸法hは数7の寸法に数6の光路ずれ量を足し合わせた寸法、即ち、
なる寸法に設定されることが導き出される。凹部9の垂直方向の寸法hを数8に設定することにより、偏光子3を収納する際、その稜線の一つが側面9cに当接していれば、光入射面の中央に光を入射させられていることが分かり、当接していなければ前記中央に光を入射させられていないことが判明する。この様に、稜線の一つが当接しているかしていないかという明快な判定条件を以て、偏光子3をマグネット4に収納させるだけで光路ずれ量scに対応した最適位置に偏光子3を載置させることが可能となる。
From the above, the vertical dimension h of the
It is derived that it is set to the dimension which becomes. By setting the vertical dimension h of the
更に、マグネット4の一表面を、光入射方向に対し平行な平面となるように形成したので、マグネット4を平坦な表面に容易に取り付けることが可能となる。従って、通信機器内部への光アイソレータ7の取り付けを容易なものとすることが出来る。
Furthermore, since one surface of the
なお、本実施形態はその技術的思想に基づいて種々変更可能であり、例えば溝は、ファラデー回転子の搭載の容易性を確保するという目的を保持したままで、図5〜7に示すように各光学素子を挟んでマグネット4の一平面4cと反対側のマグネット表面4dから前記貫通孔10にかけて、光入射方向に平行な形態の溝11を形成しても良い。
The present embodiment can be variously changed based on the technical idea. For example, the groove retains the purpose of ensuring the ease of mounting the Faraday rotator as shown in FIGS. A
<第2の実施形態>
以下、本発明に係る光アイソレータの第2の実施形態について、図8〜10を参照して詳細に説明する。図8は本実施形態の光アイソレータ12の外観を示す概略斜視図であり、図9は図8の右側面図であり、図10は図8の光アイソレータ12から光学素子のみを取り出した光学素子配置図である。なお、第1の実施形態で説明した光アイソレータ7と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略若しくは簡略化して記述する。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of an optical isolator according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8 is a schematic perspective view showing the appearance of the
マグネット4には貫通孔10を横断するように、ファラデー回転子2の厚みより若干広めの幅を有する溝11が形成される。溝11は、各光学素子を挟んでマグネットの一平面4cに対して反対側のマグネット表面4dから貫通孔10にかけて、光入射方向(矢印I方向)に対し非平行となるように形成されている。より詳説すると、光入射方向の垂直方向に対して所定の傾き角θ2を有するように斜めに形成されている。ファラデー回転子2はこの溝11からマグネット4内部へとスライドするように収納されていき、4つの頂角が貫通孔10の内周面に当接するように貫通孔10内に収納される。従って、ファラデー回転子2は溝11内に収納されると、その光入射面が、光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときに傾き角度θ2を有するように、マグネット4内部に収納される。
A
光アイソレータ12の光入射側と光出射側におけるマグネット両端部4a、4bには凹部8、9が形成される。更に、凹部8、9の内側面の一面である底面8a、9aは、光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときに、所定の傾き角θ1及びθ3を有するように斜めに形成されている。従って、底面8a、9aに偏光子1、3の光学面(偏光子1の場合は光出射面であり、偏光子3の場合は光入射面)を当接させて凹部8、9内に収納することにより、偏光子1、3を光入射方向に対して傾き角θ1、θ3で斜めに配置することが可能になる。
なお、θ1・θ2・θ3の傾き角はいずれも0度ではない。こうすることにより、図9及び図10に示すように、光学素子をそれぞれの傾き角θ1・θ2・θ3で斜めに配置することが可能になるので、各光学素子の光学面で反射した入射光が光源に戻ることを防止できる。 Note that the inclination angles of θ1, θ2, and θ3 are not 0 degrees. By doing so, as shown in FIGS. 9 and 10, the optical elements can be arranged obliquely at the respective inclination angles θ1, θ2, and θ3, so that the incident light reflected by the optical surface of each optical element can be obtained. Can be prevented from returning to the light source.
図10に示すように、偏光子1、及び偏光子3を同一方向に傾け、ファラデー回転子2のみ別方向に傾けた光学素子構成を有する光アイソレータ12に光が入射すると、偏光子1に入射した光は、偏光子1内を透過するときにその光路が上方向にz1だけずれ、更にファラデー回転子2を透過するときにその光路は下方向にz2だけずれる。次に偏光子3を透過するときは、光路は上方向にz3だけずれる。
As shown in FIG. 10, when light is incident on an
そして、本実施形態では、この光路ずれの合計が、
となるように前記傾き角θ1、θ2、θ3を定めれば良いのだが、次にその選定方法について説明する。
And in this embodiment, the total of this optical path deviation is
The inclination angles θ1, θ2, and θ3 may be determined so that
図3より、光学素子の光学面が入射光に垂直な方向に対して、角度θだけ傾くように配置した場合の入射光と出射光の光路のずれsを求める。同図に示すように、光学素子の屈折率をni、厚みをtiと設定すれば、入射光の光路に対する出射光の光路のずれsは、
で与えられる。従って、前記偏光子1、3とファラデー回転子2の光路ずれの合計は各光学素子の数10の合計により求められる。図10の例では、偏光子1と偏光子3による上方向の光路ずれの和と、ファラデー回転子2による下方向の光路ずれとが等しくなるように傾き角θ1、θ2、θ3を設定すれば、光路ずれが解消されることになる。今、偏光子1の屈折率がn1、厚さがt1、ファラデー回転子2の屈折率がn2、厚さがt2、偏光子3の屈折率がn3、厚さがt3と設定されると、
となるように各傾き角θ1、θ2、θ3を求めれば、光学素子に入射する入射光と、出射光との光路ずれを解消することが出来る。光学素子の厚みtiと屈折率niは、寸法の選定や光学素子材料の選定等により予め設定することが可能なので、各光学素子の傾き角θ1、θ2、θ3も一義的に求められる。
From FIG. 3, the deviation s between the optical paths of the incident light and the outgoing light when the optical surface of the optical element is arranged to be inclined by an angle θ with respect to the direction perpendicular to the incident light is obtained. As shown in the figure, when the refractive index of the optical element is set to ni and the thickness is set to ti, the deviation s of the optical path of the outgoing light with respect to the optical path of the incident light is
Given in. Therefore, the sum of the optical path shifts of the
If the respective inclination angles θ1, θ2, and θ3 are obtained so that the optical path deviation between the incident light incident on the optical element and the outgoing light can be eliminated. Since the thickness ti and the refractive index ni of the optical element can be set in advance by selecting dimensions, selecting optical element materials, or the like, the inclination angles θ1, θ2, and θ3 of the optical elements are also uniquely determined.
なお、図8〜図10に示す光アイソレータ12において、全体の光路ずれが0、つまり
数11となる傾き角θ1、θ2、θ3を一例として具体的に求めると、n1 = n3 = 1.5、n2 = 2.3、t1 = t3 = 0.2mm、t2 = 0.5mmの条件(θ1 = θ3の場合)で、
のような結果となった。ファラデー回転子2の負号は逆方向を表す。表1に示された結果に基づき、マグネット4の各光学素子を収納する凹部底面8a、9a、及び溝11を、予め各傾き角θ1、θ2、θ3に形成すれば、各光学素子をマグネットに収納するだけで光路ずれを殆ど解消することが可能となる。これにより、この光アイソレータを外部機器内部に設置する際の光路調整を容易なものとすることが出来る。更に、マグネット4の一表面を、光入射方向に対し平行な平面となるように形成したので、マグネット4を平坦な表面に容易に取り付けることが可能となる。従って、通信機器内部への光アイソレータ7の取り付けを容易なものとすることが出来る。
In addition, in the
The result was as follows. The negative sign of the
なお、本実施形態はその技術的思想に基づいて種々変更可能であり、例えばマグネット4は、収納による光路ずれの解消という目的を保持したままで、図11に示すように、光学素子を挟んで、マグネット4の一平面4cと反対側のマグネット表面4dを取り除き、貫通孔10の内周面の一部を開放するように形成しても良い。
The present embodiment can be variously changed based on the technical idea. For example, the
又、溝をファラデー回転子の搭載の容易性を確保するという目的を保持したままで、図12に示すように、光学素子を挟んで、マグネット4の一平面4cと反対側のマグネット表面4dから前記貫通孔10にかけて、光入射方向に平行な形態の溝11を形成しても良い。
Further, while maintaining the purpose of ensuring the ease of mounting the Faraday rotator, the groove is sandwiched from the
本発明の光アイソレータを光通信システム等に用いられる光通信モジュール、半導体レーザモジュール、光増幅器等のパッシブ光デバイスに利用することにより、半導体レーザ光源への反射戻り光の防止や、光増幅器内部での光の共振の発生を防止することができる。 By using the optical isolator of the present invention for passive optical devices such as optical communication modules, semiconductor laser modules, and optical amplifiers used in optical communication systems, it is possible to prevent reflected return light to the semiconductor laser light source, It is possible to prevent the occurrence of light resonance.
1、3 偏光子
2 ファラデー回転子
4 マグネット
5、6 偏光子ホルダ
7、12 光アイソレータ
8、9 凹部
10 貫通孔
11 溝
1, 3
10 Through hole
11 groove
Claims (6)
マグネットには貫通孔が設けられ、光入射方向から見たときにファラデー回転子はその光学面が貫通孔から露出されるようにマグネット内部に収納されると共に、
2つの偏光子及びファラデー回転子は平板状に構成され、更に光アイソレータの光入射側と光出射側におけるマグネット両端部には、それぞれ1つずつの偏光子をマグネット両端部から延出すること無しに収納できる凹部が形成されると共に、2つの偏光子はそれぞれ凹部内に収納され、
更に、マグネットの一表面は平面状に形成されることを特徴とする光アイソレータ。 In an optical isolator in which a Faraday rotator is disposed between two polarizers and a magnet that applies a magnetic field to the Faraday rotator is disposed.
The magnet has a through hole, and when viewed from the light incident direction, the Faraday rotator is housed inside the magnet so that its optical surface is exposed from the through hole,
The two polarizers and the Faraday rotator are configured in a flat plate shape, and one polarizer is not extended from both ends of the magnet on the light incident side and the light exit side of the optical isolator. A recess that can be stored in the two polarizers is stored in the recess,
Further, the optical isolator is characterized in that one surface of the magnet is formed in a planar shape.
前記光入射方向から見たときに2番目にマグネット内部に収納される光学素子であるファラデー回転子の屈折率がn2、厚さがt2、高さがh2、更に光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときの前記ファラデー回転子の光入射面の傾き角度がθ2と設定され、
更に、前記2つの凹部は、その内側面の一面が前記光入射方向において同一線上に来るように前記マグネット両端部に形成されると共に、
前記1番目の偏光子がその稜線を前記内側面の一面に当接させて、光入射側のマグネット端部に形成される凹部に収納され、
前記光入射方向から見たときに3番目にマグネット内部に収納される光学素子である偏光子の屈折率がn3、厚さがt3、高さがh3、更に光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときの前記偏光子の光入射面の傾き角度がθ3と設定されるときに、
前記3番目の偏光子を収納する凹部の、前記光入射方向に対する垂直方向の寸法が、
に設定されることを特徴とする光アイソレータ。 2. The optical isolator according to claim 1, wherein when viewed from the light incident direction, the polarizer, which is the first optical element housed in the magnet, has a refractive index of n1, a thickness of t1, a height of h1, and light. The tilt angle of the light incident surface of the polarizer when the direction perpendicular to the incident direction is set as a reference is set as θ1,
When viewed from the light incident direction, the Faraday rotator, which is the second optical element housed inside the magnet, has a refractive index of n2, thickness of t2, height of h2, and perpendicular to the light incident direction. The inclination angle of the light incident surface of the Faraday rotator with respect to the direction is set as θ2,
Further, the two recesses are formed at both end portions of the magnet so that one surface of the inner surface is on the same line in the light incident direction,
The first polarizer is housed in a recess formed at the end of the magnet on the light incident side, with the ridge line in contact with one surface of the inner surface.
When viewed from the light incident direction, the polarizer, which is the third optical element housed inside the magnet, has a refractive index of n3, a thickness of t3, a height of h3, and a direction perpendicular to the light incident direction. When the tilt angle of the light incident surface of the polarizer is set as θ3 with reference to
The dimension in the direction perpendicular to the light incident direction of the recess for housing the third polarizer is:
An optical isolator characterized by being set to
前記光入射方向から見たときに2番目にマグネット内部に収納される光学素子であるファラデー回転子の屈折率がn2、厚さがt2と設定され、
前記光入射方向から見たときに3番目にマグネット内部に収納される光学素子である偏光子の屈折率がn3、厚さがt3と設定され、
更に、前記2つの凹部は、その内側面の一面が光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときに傾き角度θ1及びθ3を有するように前記マグネット両端部に形成されると共に、
前記1番目と3番目の偏光子がその光学面を前記内側面の一面に当接させて、マグネット両端部に形成される凹部にそれぞれ収納されることで、前記1番目と3番目の偏光子の光入射面が光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときに傾き角度θ1及びθ3を有し、
更に、前記ファラデー回転子が、その光入射面が光入射方向に対して垂直な方向を基準としたときに傾き角度θ2となるようにマグネット内部に収納されるとき、
前記2つの偏光子とファラデー回転子に入射する入射光と出射する出射光との光路ずれz1、z2、z3が、
となるように構成されたことを特徴とする光アイソレータ。 2. The optical isolator according to claim 1, wherein when viewed from the light incident direction, the refractive index of the polarizer, which is the first optical element housed in the magnet, is set to n1, and the thickness is set to t1.
When viewed from the light incident direction, the refractive index of the Faraday rotator, which is the second optical element housed inside the magnet, is set to n2, and the thickness is set to t2.
When viewed from the light incident direction, the refractive index of the polarizer, which is the third optical element housed inside the magnet, is set to n3, and the thickness is set to t3.
Furthermore, the two recesses are formed at both ends of the magnet so that one surface of the inner surface has inclination angles θ1 and θ3 when the direction perpendicular to the light incident direction is a reference.
The first and third polarizers are respectively housed in recesses formed at both ends of the magnet with their optical surfaces abutting against one surface of the inner surface, and thus the first and third polarizers. When the light incident surface of the light has a tilt angle θ1 and θ3 with respect to a direction perpendicular to the light incident direction,
Further, when the Faraday rotator is housed in the magnet so that the light incident surface has an inclination angle θ2 when the direction perpendicular to the light incident direction is a reference,
The optical path shifts z1, z2, and z3 between the incident light entering and exiting the two polarizers and the Faraday rotator are as follows:
An optical isolator characterized by being configured as follows.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003424389A JP2005181803A (en) | 2003-12-22 | 2003-12-22 | Optical isolator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003424389A JP2005181803A (en) | 2003-12-22 | 2003-12-22 | Optical isolator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005181803A true JP2005181803A (en) | 2005-07-07 |
Family
ID=34784601
Family Applications (1)
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JP2003424389A Withdrawn JP2005181803A (en) | 2003-12-22 | 2003-12-22 | Optical isolator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005181803A (en) |
-
2003
- 2003-12-22 JP JP2003424389A patent/JP2005181803A/en not_active Withdrawn
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