JP2005227659A - Polarization-independent multicore optical isolator - Google Patents
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Description
本発明は、光通信システム,光センサシステムなどの光信号路において、光信号の逆方向の伝送を遮断(アイソレーション)するために用いられるインライン形の偏波無依存型光アイソレータ、特に、複数の光アイソレータ機能を一体化したインライン形の偏波無依存型多心光アイソレータに関するものである。 The present invention relates to an in-line polarization-independent optical isolator used for blocking (isolation) transmission of an optical signal in the reverse direction in an optical signal path of an optical communication system, an optical sensor system, etc. The present invention relates to an in-line polarization-independent type multi-fiber optical isolator that integrates the optical isolator functions.
一般に、インライン形光アイソレータは、光通信システムや光センサシステムにおいて、伝送光信号の反射光信号が光伝送装置の信号処理部へ入力されることを防止するために使用される。通常、伝送光信号の偏波状態は一定しないため、偏波無依存型の光アイソレータが必要とされている。また、光信号路が複数の光信号を伝送する場合には、複数の入出力ポートを有するアレイ形光アイソレータが使用される。 In general, an inline optical isolator is used in an optical communication system or an optical sensor system to prevent a reflected light signal of a transmitted optical signal from being input to a signal processing unit of an optical transmission apparatus. Usually, since the polarization state of the transmitted optical signal is not constant, a polarization-independent optical isolator is required. When the optical signal path transmits a plurality of optical signals, an array type optical isolator having a plurality of input / output ports is used.
従来、この種のアレイ形光アイソレータとしては、1つの偏波無依存型光アイソレータを複数集めて一体構成したものや、下記の特許文献1に開示されている偏波無依存型光アイソレータアレイがある。この偏波無依存型光アイソレータアレイは、逆方向の伝送を遮断するために、レンズを備えた多心光ファイバアレイ(FA)が入力ポート及び出力ポートに配置され、この間に、2個の複屈折結晶板(BP)と2個のファラデー回転子(FR)、及び複数の偏光板(PR)が配置されて構成されている。この構成において、入力光ファイバから順方向に入射して伝搬する入力光信号は、出力光ファイバから出射されるが、逆方向(アイソレーション方向)では、入力光ファイバ内に戻って入射されない。
しかしながら、1つの偏波無依存型光アイソレータを複数集めて一体構成した上記従来の光アイソレータアレイは、単純に光アイソレータを集める分だけ大型化する。また、特許文献1に開示されている上記従来の光アイソレータアレイは、光アイソレータ機能の数に応じて偏光板(PR)を縦に複数並べなければならないため、複数の光アイソレータで共通する機能を一体化する機能構成部品(BP),(FR)が大型化する。このため、光アイソレータアレイも大型なものとなっていた。また、入出力ポート数を増設する場合、偏光板(PR)を増設する数に応じたものに交換しなければならず、増設変更に手間を要する。
However, the conventional optical isolator array in which a plurality of polarization-independent optical isolators are integrated and configured integrally is increased in size by simply collecting the optical isolators. In addition, the conventional optical isolator array disclosed in
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、光軸が互いに平行で並列配置された,順方向の光信号を入射する入射光ファイバ及びこの入射光ファイバから入射した順方向の光信号を出射する出射光ファイバの複数の対と、結晶光学軸に対して所定方向にある光信号の異常光線に対して空間変位を作用させて順方向の光信号を常光線と異常光線とに分離する偏波分離素子と、各入射光ファイバの光軸側または各出射光ファイバの光軸側のいずれか一方に設けられ,順方向とその逆の逆方向との伝搬方向によって常光線及び異常光線の偏波方向をそれぞれ逆の回転方向に回転させる偏波面回転素子と、光信号の常光線及び異常光線の集光状態を変換する集光手段と、常光線及び異常光線の偏波方向を伝搬方向に関係なく一定の回転方向に回転させる非相反偏波面回転素子と、この非相反偏波面回転素子から出射される光信号の常光線及び異常光線を反射し,光信号を再び非相反偏波面回転素子に入射させる反射手段とがこの順に整列しており、偏波分離素子により分離された常光線及び異常光線が、偏波面回転素子によって回転される偏波方向の角度と、非相反偏波面回転素子によって回転される偏波方向の角度とが、常光線及び異常光線が入射光ファイバの光軸側部分の偏波分離素子により分離されて順方向に伝搬するときには同じ回転方向となり、出射光ファイバの光軸側部分の偏波分離素子によって常光線及び異常光線が一致する相互位置に戻る空間変位作用を受け、常光線及び異常光線が出射光ファイバの光軸側部分の偏波分離素子により分離されて逆方向に伝搬するときには逆の回転方向になって相殺され、入射光ファイバの光軸側部分の偏波分離素子によって常光線及び異常光線の相互位置が更に離される空間変位作用を受けるように、偏波分離素子,偏波面回転素子及び非相反偏波面回転素子は相互に配置され、偏波分離素子の結晶光学軸は、常光線及び異常光線の分離方向が、入射光ファイバ及び出射光ファイバの対の各光軸を含む平面に垂直で、この各光軸に平行な面内に配置されるように、配向されており、集光手段の集束中心光軸は、対の入射光ファイバ及び出射光ファイバの各光軸から等距離に配置されていると共に、集光手段の偏波面回転素子と対峙する側において、入射光ファイバの光軸側を伝搬する光信号の常光線及び異常光線、並びに入射光ファイバと対になる出射光ファイバの光軸側を伝搬する光信号の常光線及び異常光線の4つの光線の各光軸からほぼ等距離に配置されていることを特徴とする偏波無依存型多心光アイソレータを構成した。 The present invention has been made in order to solve such problems. An optical fiber having an optical axis parallel to each other and arranged in parallel, an incident optical fiber for receiving a forward optical signal, and a forward optical fiber incident from the incident optical fiber. A spatial displacement is applied to a plurality of pairs of outgoing optical fibers that emit optical signals and an extraordinary ray of the optical signal in a predetermined direction with respect to the crystal optical axis, so that the forward optical signal is converted into an ordinary ray and an extraordinary ray. And a polarization separating element that is separated into a normal beam and an optical axis side of each incident optical fiber or an optical axis side of each outgoing optical fiber, Polarization plane rotating elements that rotate the polarization directions of extraordinary rays in opposite directions, condensing means for converting the condensing state of ordinary and extraordinary rays of an optical signal, and the polarization directions of ordinary and extraordinary rays Constant rotation regardless of propagation direction Non-reciprocal polarization rotator that rotates in the direction of the light, and reflecting means that reflects the ordinary and extraordinary rays of the optical signal emitted from the non-reciprocal polarization rotator and causes the optical signal to enter the non-reciprocal polarization rotator again. Are aligned in this order, and the ordinary ray and extraordinary ray separated by the polarization separation element are rotated by the polarization direction rotation element and the polarization direction rotation element by the non-reciprocal polarization plane rotation element. The angle of the wave direction is the same rotation direction when the ordinary ray and the extraordinary ray are separated by the polarization separation element in the optical axis side portion of the incident optical fiber and propagate in the forward direction, and the angle of the optical axis side portion of the outgoing optical fiber The polarization separating element is subjected to a spatial displacement action that returns to the mutual position where the ordinary ray and extraordinary ray coincide with each other. The polarization separation element is offset so that the opposite rotation direction is canceled and the spatial separation action of the normal ray and the extraordinary ray is further separated by the polarization separation element on the optical axis side portion of the incident optical fiber. , The polarization plane rotating element and the non-reciprocal polarization plane rotating element are arranged mutually, and the crystal optical axis of the polarization separating element is such that the separation direction of the ordinary ray and the extraordinary ray is each light of the pair of the incident optical fiber and the outgoing optical fiber. It is oriented so that it is arranged in a plane perpendicular to the plane including the axis and parallel to each optical axis. An ordinary ray and an extraordinary ray of an optical signal propagating on the optical axis side of the incident optical fiber on the side facing the polarization plane rotation element of the condensing means, and the incident optical fiber Paired outgoing optical fibers A polarization-independent type multi-fiber optical isolator is provided, which is arranged at approximately the same distance from the optical axes of the four rays of the ordinary ray and the extraordinary ray of the optical signal propagating on the optical axis side.
この構成によれば、各入射光ファイバから入射される光信号は、偏波分離素子において、常光線及び異常光線が入射光ファイバ及び出射光ファイバの対の各光軸を含む平面に垂直で、これら各光軸に平行な方向に分離され、集光手段の偏波面回転素子と対峙する側において、これら常光線及び異常光線の各光軸は、集光手段の集束中心光軸とほぼ平行になると共に、集束中心光軸からほぼ等距離に位置する。また、反射手段で反射した反射光信号のこれら常光線及び異常光線も、集光手段の偏波面回転素子と対峙する側において、その各光軸が集束中心光軸とほぼ平行になると共に、集束中心光軸からほぼ等距離に位置し、偏波分離素子において、入射光ファイバ及び出射光ファイバの対の各光軸を含む平面に垂直で、これら各光軸に平行な方向で再結合する。 According to this configuration, the optical signal incident from each incident optical fiber is perpendicular to the plane including the optical axes of the pair of the incident optical fiber and the outgoing optical fiber in the polarization separating element. The optical axes of the ordinary ray and the extraordinary ray are separated from each other in a direction parallel to each optical axis, and the optical axis of the ordinary ray and the extraordinary ray is substantially parallel to the converging center optical axis of the condensing unit. And located at approximately the same distance from the focusing center optical axis. In addition, these ordinary rays and extraordinary rays of the reflected light signal reflected by the reflecting means are also focused on the side opposite to the polarization plane rotating element of the condensing means, with each optical axis being substantially parallel to the focusing center optical axis. Located at substantially the same distance from the central optical axis, the polarization beam splitting element is recombined in a direction perpendicular to the plane including the optical axes of the pair of the incident optical fiber and the outgoing optical fiber and parallel to the optical axes.
このため、複数の光アイソレータで共通する機能を発揮する、偏波分離素子,偏波面回転素子,集光手段,非相反偏波面回転素子,及び反射手段といった機能構成部品を変更することなく、入射光ファイバ及び出射光ファイバの対の数を増減させるだけで、光信号路数の調整を行うことが出来る。従って、光信号路を増設しても機能構成部品が大型化しない、しかも、光信号路の増設時に機能構成部品を交換する必要がなく、増設変更に手間がかからない偏波無依存型の光アイソレータアレイが提供される。また、対の入射光ファイバと出射光ファイバとの間において、再結合が行われる偏波分離素子まで伝搬する常光線及び異常光線の光路長に差はほぼ無く、偏波モード分散の発生はほぼ無い。従って、偏波分離素子まで常光線と異常光線とが伝搬するのに要する時間の差はほぼ無く、高速光伝送装置内にこの偏波無依存型多心光アイソレータを適用する場合、その使用個数などの制限も無い。 For this reason, it is possible to make incidents without changing functional components such as a polarization separating element, a polarization plane rotating element, a condensing unit, a non-reciprocal polarization plane rotating element, and a reflecting unit that perform a function common to a plurality of optical isolators. The number of optical signal paths can be adjusted simply by increasing or decreasing the number of pairs of optical fibers and outgoing optical fibers. Therefore, even if an optical signal path is added, the functional components do not increase in size, and there is no need to replace the functional components when adding an optical signal path. An array is provided. In addition, there is almost no difference in the optical path lengths of the ordinary ray and the extraordinary ray propagating to the polarization separation element where recombination is performed between the pair of incident optical fibers and the outgoing optical fiber, and almost no occurrence of polarization mode dispersion occurs. No. Therefore, there is almost no difference in the time required for propagation of ordinary rays and extraordinary rays to the polarization separation element, and when this polarization-independent multi-fiber optical isolator is applied in a high-speed optical transmission device, There are no restrictions.
また、本発明は、入射光ファイバ及び出射光ファイバの複数の対が光ファイバアレイとして一体化され、この光ファイバアレイの端面が、入射光ファイバ及び出射光ファイバの対の各光軸を含む平面に対して垂直で、いずれの光軸に対しても垂直に形成されており、偏波分離素子及び偏波面回転素子の各光入出力端面、並びに集光手段の偏波面回転素子に対峙する端面が、光ファイバアレイの端面にほぼ平行にされていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, a plurality of pairs of incident optical fibers and outgoing optical fibers are integrated as an optical fiber array, and an end surface of the optical fiber array includes a plane including each optical axis of the pair of incident optical fibers and outgoing optical fibers. The light input / output end faces of the polarization splitting element and the polarization plane rotating element, and the end face facing the polarization plane rotating element of the condensing means Is substantially parallel to the end face of the optical fiber array.
この構成によれば、各入射光ファイバから入射される光信号は偏波分離素子の端面に垂直に入射し、偏波分離素子によって分離された常光線及び異常光線は、偏波分離素子、偏波面回転素子の各光入出力端面及び集光手段の偏波面回転素子に対峙する端面に垂直な方向に伝搬する。また、反射手段で反射した反射信号も、集光手段の偏波面回転素子に対峙する端面、偏波面回転素子及び偏波分離素子の各光入出力端面に垂直な方向に伝搬する。 According to this configuration, the optical signal incident from each incident optical fiber is perpendicularly incident on the end face of the polarization separation element, and the ordinary ray and the extraordinary ray separated by the polarization separation element The light propagates in a direction perpendicular to each light input / output end face of the wavefront rotating element and an end face facing the polarization plane rotating element of the condensing means. Further, the reflected signal reflected by the reflecting means also propagates in the direction perpendicular to the light input / output end faces of the end face facing the polarization plane rotation element of the light collecting means, the polarization plane rotation element, and the polarization separation element.
また、本発明は、入射光ファイバ及び出射光ファイバの複数の対が光ファイバアレイとして一体化され、この光ファイバアレイの端面が、入射光ファイバ及び出射光ファイバのいずれの光軸に対しても垂直な面に対して所定角度傾けられ、集光手段の光ファイバアレイに対峙する面が、光ファイバアレイの端面とほぼ平行になるように、集光手段の集束中心光軸に垂直な面に対して所定角度傾けられ、偏波分離素子及び偏波面回転素子の各光入出力端面が、光ファイバアレイの端面の傾きにならって傾いて整列していることを特徴とする。 Further, according to the present invention, a plurality of pairs of an incident optical fiber and an outgoing optical fiber are integrated as an optical fiber array, and the end face of the optical fiber array is in any optical axis of the incident optical fiber and the outgoing optical fiber. The surface that is inclined by a predetermined angle with respect to the vertical plane and that faces the optical fiber array of the light collecting means is substantially parallel to the end surface of the optical fiber array, and is perpendicular to the converging center optical axis of the light collecting means. The optical input / output end faces of the polarization separation element and the polarization plane rotation element are inclined and aligned in accordance with the inclination of the end face of the optical fiber array.
この構成によれば、各入射光ファイバから入射された光信号及びこの入射光信号が反射手段で反射した反射光信号が、偏波分離素子,偏波面回転素子の各光入出力端面、及び集光手段の偏波面回転素子に対峙する端面で反射して生じる反射光は、元の方向に戻ることがなくなり、元の入射光ファイバ内に入射されなくなる。このため、各入射光ファイバから入射された光信号、及びこの入射光信号が反射手段で反射した反射光信号が各端面で反射して生じる反射光の影響は低減される。従って、各入射光ファイバ及び各出射光ファイバに接続される光装置へ、意図しない反射光が入力されることが少なくなり、光信号が順方向に伝搬するときに反射光が光装置のノイズにならなくなる。 According to this configuration, the optical signal incident from each incident optical fiber and the reflected optical signal obtained by reflecting the incident optical signal by the reflecting means are transmitted to the optical input / output end surfaces of the polarization separation element and the polarization plane rotating element, and to the collection. Reflected light generated by reflection at the end face facing the polarization plane rotation element of the optical means does not return to the original direction, and is not incident on the original incident optical fiber. For this reason, the influence of the reflected light generated by the reflection of the optical signal incident from each incident optical fiber and the reflected optical signal of the incident optical signal reflected by the reflecting means on each end face is reduced. Accordingly, unintended reflected light is less likely to be input to the optical device connected to each incident optical fiber and each outgoing optical fiber, and the reflected light becomes noise of the optical device when propagating in the forward direction. No longer.
また、本発明は、偏波分離素子と集光手段との間には、各入射光ファイバの光軸側を伝搬する光信号または各出射光ファイバの光軸側を伝搬する光信号の一方が通過する位置に偏波面回転素子が配置され、他方が通過する位置に非晶性光学素子が配置されていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, one of an optical signal propagating on the optical axis side of each incident optical fiber or an optical signal propagating on the optical axis side of each outgoing optical fiber is between the polarization separating element and the condensing means. A polarization plane rotation element is disposed at a position where the light passes, and an amorphous optical element is disposed at a position where the other light passes.
この構成によれば、各入射光ファイバから入射された光信号は、その常光線及び異常光線が偏波分離素子で分離された直後にその偏波方向が偏波面回転素子によって所定角度回転されるか、偏波分離素子で分離されて反射手段で反射した後にその偏波方向が偏波面回転素子によって所定角度回転される。このため、偏波面回転素子及び非晶性光学素子の位置を入れ替えても、光信号に対する作用は変わらず、これらの位置を入れ替えることが可能である。 According to this configuration, the polarization direction of the optical signal incident from each incident optical fiber is rotated by a predetermined angle by the polarization plane rotation element immediately after the ordinary ray and the extraordinary ray are separated by the polarization separation element. Alternatively, after being separated by the polarization separation element and reflected by the reflecting means, the polarization direction is rotated by a predetermined angle by the polarization plane rotation element. For this reason, even if the positions of the polarization plane rotating element and the amorphous optical element are switched, the effect on the optical signal is not changed, and these positions can be switched.
また、本発明は、集光手段と非相反偏波面回転素子との間に断熱手段が設けられていること特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that a heat insulating means is provided between the light collecting means and the non-reciprocal polarization plane rotating element.
この構成によれば、非相反偏波面回転素子の鉄成分が所定波長の光信号を吸収して熱を発生しても、この熱は、断熱手段により、非相反偏波面回転素子に隣接する集光手段に伝導されなくなる。このため、非相反偏波面回転素子とこれに隣接する集光手段との間を接着する接着剤などが、発熱の温度上昇により変質劣化して特性変化が発生する問題は生じない。 According to this configuration, even if the iron component of the nonreciprocal polarization rotator absorbs an optical signal having a predetermined wavelength and generates heat, the heat is collected by the heat insulating means adjacent to the nonreciprocal polarization rotator. It is no longer conducted to the light means. For this reason, there is no problem that the adhesive that adheres between the non-reciprocal polarization plane rotating element and the condensing means adjacent to the non-reciprocal polarization plane rotating element is deteriorated and deteriorated due to the temperature rise of the heat generation.
また、本発明は、反射手段が、非相反偏波面回転素子の集光手段に対峙する面と反対側の面に直接加工されて形成されていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the reflecting means is formed by directly processing the surface opposite to the surface facing the light converging means of the non-reciprocal polarization plane rotating element.
この構成によれば、非相反偏波面回転素子の集光手段に対峙する面と反対側の面がそのまま反射手段として機能する。このため、新たに非相反偏波面回転素子に隣接させて別体の反射手段を設ける必要が無く、偏波無依存型多心光アイソレータをコンパクトに構成することが出来る。 According to this configuration, the surface of the nonreciprocal polarization plane rotation element opposite to the surface facing the light condensing unit functions as the reflecting unit as it is. For this reason, it is not necessary to newly provide a separate reflecting means adjacent to the non-reciprocal polarization plane rotation element, and the polarization-independent type multi-core optical isolator can be configured compactly.
また、本発明は、非相反偏波面回転素子が予め磁化されていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the nonreciprocal polarization plane rotation element is magnetized in advance.
この構成によれば、非相反偏波面回転素子が有する磁界によって、非相反偏波面回転素子を通過する光信号の偏波方向を回転させることができる。このため、外部から非相反偏波面回転素子に磁界を印加する装置を設ける必要がなく、偏波無依存型多心光アイソレータをコンパクトに構成することが出来る。 According to this configuration, the polarization direction of the optical signal passing through the nonreciprocal polarization plane rotating element can be rotated by the magnetic field of the nonreciprocal polarization plane rotating element. For this reason, it is not necessary to provide a device for applying a magnetic field to the non-reciprocal polarization plane rotation element from the outside, and the polarization-independent type multi-core optical isolator can be configured compactly.
また、本発明は、光ファイバアレイが、アレイ本体に開口したキャピラリに各入射光ファイバ及び各出射光ファイバが挿入されて構成されている、または、アレイ本体に並列に加工されたV溝に各入射光ファイバ及び各出射光ファイバが載置され固定されて構成されていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the optical fiber array is configured such that each incident optical fiber and each output optical fiber are inserted into capillaries opened in the array body, or each V groove formed in parallel in the array body. An incident optical fiber and outgoing optical fibers are mounted and fixed.
この構成によれば、偏波無依存型多心光アイソレータは、光信号路を構成する複数本の光ファイバと、アレイ本体のキャピラリまたはV溝に整列させられた光ファイバを介して接続される。このため、偏波無依存型多心光アイソレータは複数本の光ファイバと容易に接続可能となる。また、心数の異なる他の光ファイバアレイと交換するだけで、容易に、入出力ポート数の異なる偏波無依存型多心光アイソレータを構成することが出来る。 According to this configuration, the polarization-independent multi-core optical isolator is connected to the plurality of optical fibers constituting the optical signal path and the optical fibers aligned with the capillaries or V grooves of the array body. . Therefore, the polarization-independent type multi-fiber optical isolator can be easily connected to a plurality of optical fibers. In addition, a polarization-independent multi-fiber optical isolator with a different number of input / output ports can be easily configured simply by exchanging with another optical fiber array with a different number of cores.
本発明による偏波無依存型多心光アイソレータによれば、上記のように、複数の光アイソレータで共通する機能を発揮する機能構成部品を変更することなく、光ファイバ対の構成を変更するだけで、光信号路数の調整が行え、小型で、光信号路の増設変更に手間がかからない偏波無依存型多心光アイソレータを提供することが出来る。 According to the polarization-independent multi-core optical isolator according to the present invention, as described above, the configuration of the optical fiber pair is only changed without changing the functional components that exhibit the functions common to the plurality of optical isolators. Therefore, it is possible to provide a polarization-independent type multi-fiber optical isolator that can adjust the number of optical signal paths, is small, and does not require time and effort to add and change optical signal paths.
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図1(a)は本発明を光ファイバ通信システムに適用した第1の実施形態よる偏波無依存型多心光アイソレータ1の平面図、同図(b)はその側面図である。偏波無依存型多心光アイソレータ1は、光ファイバアレイ2,ルチル結晶3,石英ガラス板4並びに半波長板5,集束性ロッドレンズ6,空隙7,着磁ガーネット結晶8及び全反射鏡9がこの順に配列されて構成されている。
FIG. 1A is a plan view of a polarization-independent multi-fiber
光ファイバアレイ2は、光軸が互いに平行な2対の光ファイバ10,11及び光ファイバ12,13が、同一平面上に250[μm]の等間隔に並列配置されて一体化されている。各対の一方の光ファイバ10及び12は、順方向の光信号を入射する入射光ファイバを構成しており、各対の他方の光ファイバ11及び13は、光ファイバ10及び12から入射した順方向の光信号を出射する出射光ファイバを構成している。光ファイバ10,11,12及び13の各一端10a,11a,12a及び13aは、図示しない多心または単心のフェルールで固定されており、光ファイバアレイ2を介して光ファイバからなる光信号路に接続されている。また、光ファイバ10,11,12及び13の各他端10b,11b,12b及び13bは、光ファイバアレイ2の端面2aに配置されている。この端面2aは、光ファイバ10〜13のそれぞれの光軸を含む平面に対して垂直で、いずれの光軸に対しても垂直に研磨されて形成されており、ルチル結晶3,石英ガラス板4及び半波長板5の各光入出力端面3a,3b,4a,4b,5a,5b、及び集束性ロッドレンズ6の石英ガラス板4並びに半波長板5に対峙する端面6aは、それぞれ端面2aにほぼ平行に配置されている。
In the
ルチル結晶3は、厚さ300[μm]の複屈折結晶であり、順方向から入射される光信号A及び光信号Bをそれぞれ常光線Oと異常光線Eとに分離する偏波分離素子を構成している。このルチル結晶3は、その結晶光学軸3cに平行な方向の偏波を有する光信号A及び光信号Bの常光線Oまたは異常光線Eに対して空間変位3dを作用させる。ルチル結晶3の結晶光学軸3cは、常光線O及び異常光線Eの分離方向が、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直で、光ファイバ10〜13の各光軸に平行な面内に配置されるように、配向されている。
The
ルチル結晶3と集束性ロッドレンズ6との間には、光ファイバ10及び12から入射された光信号A及び光信号Bが通過する位置に、順方向または逆方向の伝搬方向によって常光線O及び異常光線Eの偏波方向を逆に回転させる偏波面回転素子である半波長板5が配置されている。また、全反射鏡9で反射した反射光信号A及び反射光信号Bが通過する位置に、非晶性光学素子である石英ガラス板4が配置されている。石英ガラス板4は、順方向動作において、入力光ファイバ10及び12から入射された光信号A及び光信号Bのみが半波長板5を通過し、全反射鏡9から反射された反射光信号A及び反射光信号Bのみが通過するように半波長板5と並列配置されている。半波長板5の光軸は、分離されて順方向に進む常光線Oの偏波方向に対して反時計方向に22.5°の角度で配向されており、半波長板5は、光信号A及び光信号Bが同図(a)に矢示する順方向に伝搬する場合、常光線O及び異常光線Eの偏波方向をそれぞれ反時計方向に45°回転させ、光信号A及び光信号Bが後述する図3(a)に矢示する逆方向に伝搬する場合、常光線O及び異常光線Eの偏波方向をそれぞれ時計方向に45°回転させる。
Between the
集束性ロッドレンズ6は、位相差が約π/2の屈折率分布型ロッドレンズからなり、常光線O及び異常光線Eの集光状態を変換する集光手段を構成している。この集束性ロッドレンズ6は、常光線O及び異常光線Eが順方向に伝搬するときはこれらの各光線O,Eを平行光線に変換してから近接させて集光し、逆方向に伝搬するときは、端面6a側において、これらの各光線O,Eを平行光線に変換すると共に遠ざける。また、集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cは、光ファイバ10〜13の各光軸と平行であり、かつ、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直で光ファイバ10〜13の各光軸間の中心線2cを含む平面上に配置されている。また、この集束中心光軸6cは、端面6a側において、対の一方の光ファイバ10の光軸側を伝搬する常光線O及び異常光線E、並びに、対の他方の光ファイバ11の光軸側を伝搬する常光線O及び異常光線Eの4つの各光線から、ほぼ等距離の位置に配置されている。さらに、他の対の一方の光ファイバ12の光軸側を伝搬する常光線O及び異常光線E、並びに、他の対の他方の光ファイバ13の光軸側を伝搬する常光線O及び異常光線Eの4つの各光線からも、ほぼ等距離の位置に配置されている。
The converging
着磁ガーネット結晶8は、本実施形態においては予め磁化されており、常光線O及び異常光線Eの偏波方向を、その伝搬方向に関係なく、常に一定の反時計方向に22.5°だけ回転させる非相反偏波面回転素子を構成している。また、集束性ロッドレンズ6と着磁ガーネット結晶8との間には、断熱手段として約200[μm]の空隙7が設けられている。全反射鏡9は、着磁ガーネット結晶8の集束性ロッドレンズ6と対峙する面と反対側の面が蒸着加工されて形成されている。全反射鏡9は、着磁ガーネット結晶8から出射される光信号の常光線O及び異常光線Eを反射して反射光信号とし、この反射光信号を再び着磁ガーネット結晶8に入射させる反射手段を構成している。
The
次に、上記の構成において、波長1.55[μm]の光信号A及び光信号Bが偏波無依存型多心光アイソレータ1を順方向に伝搬する場合の動作について説明する。前述した図1には、光信号Aが光ファイバ10から順方向に入射されたときの光信号経路、及び光信号Bが光ファイバ12から順方向に入射されたときの光信号経路が示されている。また、図2(a)〜(i)には、図1に示すFA,FB,FC,FD,FE,FF,FG,FH,FJの各位置における光信号Aの常光線O及び異常光線Eの偏波状態と配置関係とが示されており、同図(j)〜(r)には、これら各位置における光信号Bの常光線O及び異常光線Eの偏波状態と配置関係とが示されている。図2は、図1において光ファイバアレイ2側からルチル結晶3側を見た状態で表示されており、紙面に垂直な方向が光ファイバ10〜13の各光軸方向になっている。また、同図において、水平に描かれた点線は光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面、垂直に描かれた一点鎖線は、光ファイバアレイ2の前述した中心線2cを通り、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な平面を示す。この平面は集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cを含んでいる。
Next, an operation in the case where the optical signal A and the optical signal B having a wavelength of 1.55 [μm] propagate through the polarization-independent multi-core
光ファイバ10の他端10bから順方向に入射された光信号Aは、始めにルチル結晶3の端面3aに垂直に入射される。図2(a)には、このときの光信号Aの偏波状態及び配置関係が示されており、常光線Oと異常光線Eとは直交している。前述したように、ルチル結晶3の結晶光学軸3cは光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な方向に配向されているため、光信号Aは、ルチル結晶3を通過する際に、結晶光学軸3cに平行な方向の偏波を有する異常光線Eが、結晶光学軸3cに垂直な方向の偏波を有する常光線Oから空間変位3dを受け、常光線O及び異常光線Eは、図2(b)に示すように、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に対して垂直な方向に分離される。
The optical signal A incident in the forward direction from the
分離された常光線O及び異常光線Eは半波長板5の端面5aに垂直に入射される。このとき、前述したように半波長板5の光軸は、図2(b)に示す状態の常光線Oの偏波方向に対して反時計方向に22.5°の角度で配向されているため、常光線O及び異常光線Eの偏波方向は、図2(c)に示すように、それぞれ反時計方向に45°回転される。
The separated ordinary ray O and extraordinary ray E are perpendicularly incident on the
半波長板5を通過した常光線O及び異常光線Eは、次に、集束性ロッドレンズ6の端面6aに垂直に入射される。その際、常光線O及び異常光線Eは、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に平行で集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cを含む平面を、常光線Oと異常光線Eとがほぼ等間隔に上下で挟む位置に入射される。このとき、常光線O及び異常光線Eは集束中心光軸6cからほぼ等距離の位置にある。集束性ロッドレンズ6内において常光線O及び異常光線Eは、平行光線に変換され、進むに連れて互いに近接するとともに集束中心光軸6cにも近接し、約1°の出射角でレンズ端面から出射される。このときの常光線O及び異常光線Eの状態が図2(d)に示されている。
The ordinary ray O and extraordinary ray E that have passed through the half-wave plate 5 are then incident perpendicularly on the
集束性ロッドレンズ6のレンズ端面から出射された常光線O及び異常光線Eは、次に、約200[μm]の空隙7を通過して着磁ガーネット結晶8に入射される。常光線O及び異常光線Eは、この着磁ガーネット結晶8によってその偏波方向が反時計方向に22.5°回転される。着磁ガーネット結晶8からの光信号Aは、次に、全反射鏡9によって反射されるが、この全反射鏡9上では、常光線O及び異常光線Eの位置は、図2(e)に示すように、ほぼ一致する。
The ordinary ray O and extraordinary ray E emitted from the lens end face of the converging
次に、全反射鏡9によって反射された常光線O及び異常光線Eは、再び着磁ガーネット結晶8に入射され、この着磁ガーネット結晶8によってさらに反時計方向に22.5°回転される。着磁ガーネット結晶8を往復して通過することで、各光線O,Eはそれぞれの偏波方向が反時計方向に45°回転されたことになり、半波長板5での45°の回転と合わせると、結果的に反時計方向に90°回転されたことになる。この状態が図2(f)に示されている。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E reflected by the
また、全反射鏡9での反射により、集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cを通り光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な面内では、常光線O及び異常光線Eは物理的位置が入れ替えられるが、各々の偏波状態は反射前と同じ状態を保持している。また、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に平行な面内では、常光線O及び異常光線Eは集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cを挟んで、光ファイバ10側から光ファイバ11側に空間位置が入れ替えられる。
Further, due to reflection by the
次に、着磁ガーネット結晶8から出射した常光線O及び異常光線Eは、約200[μm]の空隙7を通過して集束性ロッドレンズ6に入射される。集束性ロッドレンズ6の効果により、常光線O及び異常光線Eは平行光線に変換され、進むに連れて互いに離されるとともに集束中心光軸6cからも離される。このときの状態が図2(g)に示されている。続いて、常光線O及び異常光線Eは石英ガラス板4を通過するが、各光線の偏波方向は影響されない。このときの状態が図2(h)に示されている。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E emitted from the magnetized
次に、常光線O及び異常光線Eはルチル結晶3の端面3bに垂直に入射される。ルチル結晶3内において、常光線Oは、その偏波方向が90°回転されてルチル結晶3の結晶光学軸3cに平行な方向の偏波を有する状態になっているため、空間変位作用を受ける。しかし、異常光線Eは、その偏波方向が90°回転されてルチル結晶3の結晶光学軸3cに垂直な方向の偏波を有する状態になっているため、空間変位作用を受けずに通過する。従って、空間変位を受けた常光線Oは、図2(i)に示すように、異常光線Eと再結合する。再結合した常光線O及び異常光線Eは光ファイバ11に入射し、順方向の出力光信号として外部の光信号路へ伝送される。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E are perpendicularly incident on the
また、光ファイバ12の他端12bから順方向に入射された光信号Bは、図2(j)〜(r)に示すように、光信号Aの外側で光信号Aと同様な経路で伝搬する。つまり、光信号Bは、始めにルチル結晶3の端面3aに垂直に入射される。図2(j)には、このときの光信号Bの偏波状態及び配置関係が示されており、常光線Oと異常光線Eとは直交している。常光線O及び異常光線Eは、図2(k)に示すように、ルチル結晶3内で光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に対して垂直な方向に分離された後、図2(l)に示すように、半波長板5によりそれぞれ反時計方向に45°回転される。続いて、集束性ロッドレンズ6内に入射された常光線O及び異常光線Eは、図2(m)に示すように変換されてレンズ端面から出射される。そして、空隙7を通過してから、着磁ガーネット結晶8に入射され、偏波方向が反時計方向に22.5°回転される。続いて、常光線O及び異常光線Eは全反射鏡9により反射される。図2(n)に示すように、この全反射鏡9上では常光線O及び異常光線Eの位置はほぼ一致する。
Further, the optical signal B incident in the forward direction from the
次に、全反射鏡9によって反射された常光線O及び異常光線Eは、再び着磁ガーネット結晶8によってさらに反時計方向に22.5°回転される。この状態が図2(o)に示されている。続いて、常光線O及び異常光線Eは、空隙7を通過した後、集束性ロッドレンズ6の効果により、図2(p)に示すように変換される。この後、石英ガラス板4を通過するが各光線の偏波方向は影響されない。このときの状態が図2(q)に示されている。この後、ルチル結晶3内において、常光線Oはルチル結晶3により空間変位作用を受けるが、異常光線Eは空間変位作用を受けずに通過するため、図2(r)に示すように、常光線Oと異常光線Eとは再結合する。再結合した常光線O及び異常光線Eは光ファイバ13に入射し、順方向の出力光信号として外部の光信号路へ伝送される。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E reflected by the
次に、波長1.55[μm]の光信号A及び光信号Bが偏波無依存型多心光アイソレータ1を逆方向に伝搬する場合の動作について説明する。図3には、光信号Aが光ファイバ11から逆方向に入射されたときの光信号経路、及び光信号Bが光ファイバ13から逆方向に入射されたときの光信号経路が示されており、同図(a)は偏波無依存型多心光アイソレータ1の平面図、同図(b)はその側面図である。なお、同図において図1と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。また、図4(a)〜(i)には、図3に示すBA,BB,BC,BD,BE,BF,BG,BH,BJの各位置における光信号Aの常光線O及び異常光線Eの偏波状態と配置関係とが示されており、同図(j)〜(r)には、これら各位置における光信号Bの常光線O及び異常光線Eの偏波状態と配置関係とが示されている。図4は、上述の図2と同様に、光ファイバアレイ2側からルチル結晶3側を見た状態で表示されており、紙面に垂直な方向が光ファイバ10〜13の各光軸方向になっている。また、同図においても、水平に描かれた点線は光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面、垂直に描かれた一点鎖線は、光ファイバアレイ2の中心線2cを通り、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な平面を示す。この平面は集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cを含んでいる。
Next, an operation when the optical signal A and the optical signal B having a wavelength of 1.55 [μm] propagate through the polarization-independent multi-core
図3に示すように波長1.55[μm]の光信号Aは光ファイバ11の他端11bから逆方向に入射され、始めにルチル結晶3の端面3aに垂直に入射される。このときの状態が図4(a)に示されており、常光線Oと異常光線Eとは直交している。ルチル結晶3に入射された光信号Aは、前述したようにルチル結晶3内において、図4(b)に示すように、結晶光学軸3cに平行な方向の偏波を有する異常光線Eが、結晶光学軸3cに垂直な方向の偏波を有する常光線Oからの空間変位3dを受け、常光線Oと異常光線Eとは光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に対して垂直な方向に分離される。続いて、分離された常光線O及び異常光線Eは石英ガラス板4を通過するが、常光線O及び異常光線Eの偏波方向は影響されず、回転しない。このときの状態が図4(c)に示されている。
As shown in FIG. 3, the optical signal A having a wavelength of 1.55 [μm] is incident in the opposite direction from the
次に、石英ガラス板4から出射した常光線O及び異常光線Eは、集束性ロッドレンズ6の端面6aに垂直に入射される。その際、常光線O及び異常光線Eは、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に平行で集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cを含む平面を、ほぼ等間隔に上下で挟む位置に入射される。このとき、常光線O及び異常光線Eは、集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cからほぼ等距離の位置にある。集束性ロッドレンズ6内において常光線O及び異常光線Eは、平行光線に変換され、進むに連れて互いに近接するとともに集束中心光軸6cにも近接し、約1°の出射角でレンズ端面から出射される。このときの常光線O及び異常光線Eの状態が図4(d)に示されている。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E emitted from the
集束性ロッドレンズ6のレンズ端面から出射された常光線O及び異常光線Eは、約200[μm]の空隙7を通過して着磁ガーネット結晶8に入射される。入射された常光線O及び異常光線Eは、この着磁ガーネット結晶8によってその偏波方向が反時計方向に22.5°回転される。着磁ガーネット結晶8からの光信号Aは、次に、全反射鏡9によって反射されるが、この全反射鏡9上では常光線O及び異常光線Eの位置は、図4(e)に示すように、ほぼ一致する。全反射鏡9によって反射された常光線O及び異常光線Eは、反射光信号Aになって再び着磁ガーネット結晶8に入射され、この着磁ガーネット結晶8によってさらに反時計方向に22.5°回転される。着磁ガーネット結晶8を往復して通過することで、結果的に各光線O,Eはその偏波方向が反時計方向に45°回転されたことになる。このときの状態が図4(f)に示されている。
The ordinary ray O and the extraordinary ray E emitted from the lens end face of the converging
また、全反射鏡9での反射により、集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cを通り光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な面内では、常光線O及び異常光線Eは物理的位置が入れ替えられるが、各々の偏波状態は反射前と同じ状態を保持している。また、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に平行な面内では、常光線O及び異常光線Eは集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cを挟んで、光ファイバ11側から光ファイバ10側に空間位置が入れ替えられる。
Further, due to reflection by the
次に、着磁ガーネット結晶8から出射した常光線O及び異常光線Eは、約200[μm]の空隙7を通過して集束性ロッドレンズ6に入射される。常光線O及び異常光線Eは、集束性ロッドレンズ6の効果により平行光線に変換され、進むに連れて互いに離されるとともに集束中心光軸6cからも離される。このときの状態が図4(g)に示されている。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E emitted from the magnetized
続いて、分離された常光線O及び異常光線Eは半波長板5の端面5bに垂直に入射されるが、半波長板5は、図4(g)に示す状態の常光線Oの偏波方向に対して−22.5°の角度で光軸が配向されているため、常光線O及び異常光線Eの偏波方向は反時計方向に−45°回転される。この結果、半波長板5によって回転される偏波方向の角度−45°と、着磁ガーネット結晶8によって回転される偏波方向の角度45°とが相殺され、常光線O及び異常光線Eの偏波方向の回転角度の総和は0°になる。この状態が図4(h)に示されている。
Subsequently, the separated ordinary ray O and extraordinary ray E are perpendicularly incident on the
半波長板5を通過した常光線O及び異常光線Eは、次にルチル結晶3の端面3bに垂直に入射される。このとき、常光線Oは、ルチル結晶3の結晶光学軸3cに垂直な方向の偏波を有する状態になっているため、空間変位作用を受けずに通過する。また、異常光線Eは、ルチル結晶3の結晶光学軸3cに平行な方向の偏波を有するため、図4(i)に示すように、常光線Oから離れる空間変位作用を受ける。この結果、常光線O及び異常光線Eは再結合されず、いずれも光ファイバ10から30[μm]程度ずれるため、光ファイバ10には入射されない。このため、光信号Aについての逆方向のアイソレーションが実現される。
The ordinary ray O and extraordinary ray E that have passed through the half-wave plate 5 are then incident perpendicularly on the
また、光ファイバ13の他端13bから逆方向に入射された光信号Bは、図4(j)〜(r)に示すように、光信号Aの外側で光信号Aと同様な経路で伝搬する。つまり、光信号Bは、始めにルチル結晶3の端面3aに垂直に入射される。図4(j)には、このときの光信号Bの偏波状態及び配置関係が示されており、常光線Oと異常光線Eとは直交している。常光線O及び異常光線Eは、図4(k)に示すように、ルチル結晶3内で光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に対して垂直な方向に分離される。分離された常光線O及び異常光線Eは、図4(l)に示すように、偏波方向が回転しない状態で石英ガラス板4を通過した後、集束性ロッドレンズ6により、図4(m)に示すように変換される。続いて、常光線O及び異常光線Eは、空隙7を通過した後、着磁ガーネット結晶8により偏波方向が反時計方向に22.5°回転されてから全反射鏡9によって反射される。図4(n)に示すように、この全反射鏡9上では常光線O及び異常光線Eの位置はほぼ一致する。
Further, the optical signal B incident in the reverse direction from the
次に、全反射鏡9によって反射された常光線O及び異常光線Eは、再び着磁ガーネット結晶8によってさらに反時計方向に22.5°回転される。この状態が図4(o)に示されている。続いて、常光線O及び異常光線Eは、空隙7を通過し、集束性ロッドレンズ6の効果により、図4(p)に示すように変換される。この後、図4(q)に示すように、常光線O及び異常光線Eは半波長板5によりそれぞれ反時計方向に−45°回転される。この後、ルチル結晶3内において、常光線Oは空間変位作用を受けずに通過するが、異常光線Eはルチル結晶3により空間変位作用を受けるため、図4(r)に示すように、常光線Oと異常光線Eとは再結合されず、光ファイバ12には入射されない。このため、光信号Bについての逆方向のアイソレーションが実現される。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E reflected by the
このような本発明の第1の実施形態による偏波無依存型多心光アイソレータ1によれば、上述したように、光ファイバ10〜13から順方向に出射される光信号A及び光信号Bは、ルチル結晶3内において、常光線O及び異常光線Eが、2対の光ファイバ10,11及び光ファイバ12,13の各光軸を含む平面に垂直で、これら各光軸に平行な方向に分離される。また、集束性ロッドレンズ6の端面6aにおいて、これら常光線O及び異常光線Eの各光軸は、集束性ロッドレンズ6の集束中心光軸6cとほぼ平行になると共に、集束中心光軸6cからほぼ等距離に位置する。また、全反射鏡9で反射した反射光信号のこれら常光線O及び異常光線Eも、集束性ロッドレンズ6の端面6aにおいて、その各光軸が集束中心光軸6cとほぼ平行になると共に、集束中心光軸6cからほぼ等距離に位置し、ルチル結晶3内において、2対の光ファイバ10,11及び光ファイバ12,13の各光軸を含む平面に垂直で、これら各光軸に平行な方向で再結合する。このため、複数の光アイソレータ部分で共通する機能を発揮する、ルチル結晶3,半波長板5,集束性ロッドレンズ6,着磁ガーネット結晶8,及び全反射鏡9といった機能構成部品を変更することなく、入射光ファイバ及び出射光ファイバの対の数を増減させるだけで、光信号路数の調整を行うことが出来る。従って、光信号路を増設しても機能構成部品が大型化しない、しかも、光信号路の増設時に機能構成部品を交換する必要がなく、増設変更に手間がかからない偏波無依存型の光アイソレータアレイ1が提供される。また、一方の対の光ファイバ10と光ファイバ11との間、及び他方の対の光ファイバ12と光ファイバ13との間において、再結合が行われるルチル結晶3まで伝搬する常光線O及び異常光線Eの光路長に差はほぼ無く、偏波モード分散の発生はほぼ無い。従って、ルチル結晶3まで常光線O及び異常光線Eとが伝搬するのに要する時間の差は0.01[psec]以下となってほぼ無く、10[Gb/s]以上の高速光伝送装置内にこの偏波無依存型多心光アイソレータ1を適用する場合、その使用個数などの制限も無い。
According to the polarization independent multi-fiber
また、上記の実施形態において、半波長板5及び石英ガラス板4の位置を入れ替えても、光信号に対する作用は変わらず、これらの位置を入れ替えることが可能である。つまり、ルチル結晶3と集束性ロッドレンズ6との間に、入射した光信号A及び光信号B、または反射した反射光信号A及び反射光信号Bの一方が通過する位置に半波長板5が配置され、他方が通過する位置に石英ガラス板4が配置されていればよい。いずれの配置においても、光ファイバ10から入射された光信号A及び光ファイバ12から入射された光信号Bは、その常光線O及び異常光線Eがルチル結晶3で分離された直後にその偏波方向が半波長板5によって45°回転されるか、ルチル結晶3で分離されて全反射鏡9で反射した後に、その偏波方向が半波長板5によって45°回転される。
Further, in the above embodiment, even if the positions of the half-wave plate 5 and the
また、上記の実施形態においては、集束性ロッドレンズ6と着磁ガーネット結晶8との間に約200[μm]の空隙7が設けられているため、着磁ガーネット結晶8の鉄成分が波長0.98[μm]光を吸収して熱を発生しても、この熱は、空隙7により、着磁ガーネット結晶8に隣接する集束性ロッドレンズ6に伝導されにくくなる。このため、着磁ガーネット結晶8とこれに隣接する集束性ロッドレンズ6とを接着する接着剤などが、発熱の温度上昇により変質劣化して特性変化が発生することはない。波長0.98[μm]で100[mW]の光を24時間実際に照射したところ、照射の前後で特性変化がないことを確認した。
In the above embodiment, since the
また、上記の実施形態においては、全反射鏡9が、着磁ガーネット結晶8の集束性ロッドレンズ6に対峙する面と反対側の面が蒸着加工されて形成されているため、着磁ガーネット結晶8の集束性ロッドレンズ6に対峙する面と反対側の面がそのまま全反射鏡9として機能する。このため、新たに着磁ガーネット結晶8に隣接させて別体の反射手段を設ける必要が無くなり、偏波無依存型多心光アイソレータ1をコンパクトに構成することが出来る。
In the above embodiment, since the
また、上記の実施形態においては、着磁ガーネット結晶8が予め磁化されているため、着磁ガーネット結晶8が有する磁界によって、着磁ガーネット結晶8を通過する光信号の偏波方向を回転させることができる。このため、外部から着磁ガーネット結晶8に磁界を印加する装置を設ける必要がなくなり、偏波無依存型多心光アイソレータ1をコンパクトに構成することが出来る。
In the above embodiment, since the
次に、本発明を光ファイバ通信システムに適用した第2の実施形態による偏波無依存型多心光アイソレータ20について説明する。
Next, a polarization independent multi-fiber
図5(a)は、本実施形態による偏波無依存型多心光アイソレータ20の平面図、同図(b)はその側面図である。なお、本実施形態による偏波無依存型多心光アイソレータ20の以下の説明においては、第1の実施形態による偏波無依存型多心光アイソレータ1の各構成要素と同一または相当する構成要素には同一の符号を用いてその説明は省略する。
FIG. 5A is a plan view of the polarization-independent multi-core
偏波無依存型多心光アイソレータ20は、光ファイバアレイ22,ルチル結晶3,石英ガラス板4並びに半波長板5,集束性ロッドレンズ26,空隙7,着磁ガーネット結晶8及び全反射鏡9がこの順に配列されて構成されている。光ファイバアレイ22は、第1の実施形態と同様、光軸が互いに平行な2対の光ファイバ10,11及び光ファイバ12,13が、同一平面上に250[μm]の等間隔に並列配置されて一体化されている。
The polarization independent multi-fiber
本実施形態における偏波無依存型多心光アイソレータ20は、光ファイバアレイ22の端面22aが光ファイバ10〜13の各光軸に垂直な平面に対して8°傾けられて形成されており、ルチル結晶3,石英ガラス板4及び半波長板5の各光入出力端面3a,3b,4a,4b,5a,5bは、光ファイバアレイ22の端面22aに平行に、つまり8°傾けられて配置されている。さらに、集束性ロッドレンズ26の石英ガラス板4並びに半波長板5に対峙する端面26aは、光ファイバアレイ22の端面22aほぼ平行になるように、8°傾けられて形成されている。そして、半波長板5は、光信号A及び光信号Bが8°斜め入射した場合に光軸が合わせてある。これら以外の構成は、第1の実施形態における偏波無依存型多心光アイソレータ1と同じ構成となっている。
The polarization-independent multi-core
上記の構成において、波長1.55[μm]の光信号A及び光信号Bが偏波無依存型多心光アイソレータ20を順方向に伝搬する場合の動作について説明する。上述した図5には、光信号Aが光ファイバ10から順方向に入射されたときの光信号経路、及び光信号Bが光ファイバ12から順方向に入射されたときの光信号経路が示されている。また、図6(a)〜(i)には、図5に示すFA,FB,FC,FD,FE,FF,FG,FH,FJの各位置における光信号Aの常光線O及び異常光線Eの偏波状態と配置関係とが示されており、同図(j)〜(r)には、これら各位置における光信号Bの常光線O及び異常光線Eの偏波状態と配置関係とが示されている。同図は、前述の図2,図4と同様に、光ファイバアレイ22側からルチル結晶3側を見た状態で表示されており、紙面に垂直な方向が光ファイバ10〜13の各光軸方向になっている。また、同図においても、水平に描かれた点線は光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面、垂直に描かれた一点鎖線は、光ファイバアレイ22の中心線2cを通り、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な平面を示す。この平面は集束性ロッドレンズ26の集束中心光軸6cを含んでいる。
The operation when the optical signal A and the optical signal B having a wavelength of 1.55 [μm] propagate through the polarization-independent multi-core
図5に示すように、光ファイバ10の他端10bから順方向に入射された光信号Aは、始めにルチル結晶3の端面3aに所定角度で入射される。図6(a)には、このときの光信号Aの偏波状態及び配置関係が示されており、常光線Oと異常光線Eとは直交している。前述したように、ルチル結晶3の結晶光学軸3cは光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な方向に配向されている。このため、光信号Aは、ルチル結晶3を通過する際に、結晶光学軸3cに平行な方向の偏波を有する異常光線Eが、結晶光学軸3cに垂直な方向の偏波を有する常光線Oから空間変位3dを受け、常光線O及び異常光線Eは、図6(b)に示すように、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に対して垂直な方向に分離される。
As shown in FIG. 5, the optical signal A incident in the forward direction from the
分離された常光線O及び異常光線Eは半波長板5の端面5aに所定角度で入射される。半波長板5の光軸は、図6(b)に示す状態の常光線Oの偏波方向に対して反時計方向に22.5°の角度で配向されているため、常光線O及び異常光線Eの偏波方向は、図6(c)に示すように反時計方向に45°回転される。
The separated ordinary ray O and extraordinary ray E are incident on the
続いて、常光線O及び異常光線Eは集束性ロッドレンズ26の端面26aに入射される。その際、常光線O及び異常光線Eは、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に平行で集束性ロッドレンズ26の集束中心光軸26cを含む平面を、ほぼ等間隔に上下で挟む位置に入射される。このとき、常光線O及び異常光線Eは集束中心光軸6cからほぼ等距離の位置にある。集束性ロッドレンズ26内において常光線O及び異常光線Eは、平行光線に変換され、進むに連れて互いに近接するとともに集束中心光軸6cにも近接し、約1°の出射角でレンズ端面から出射される。このときの常光線O及び異常光線Eの状態が図6(d)に示されている。
Subsequently, the ordinary ray O and the extraordinary ray E are incident on the end face 26 a of the converging
集束性ロッドレンズ26のレンズ端面から出射された常光線O及び異常光線Eは、次に、約200[μm]の空隙7を通過して着磁ガーネット結晶8に入射される。常光線O及び異常光線Eは、この着磁ガーネット結晶8によってその偏波方向が反時計方向に22.5°回転される。着磁ガーネット結晶8からの光信号Aは、次に、全反射鏡9によって反射されるが、この全反射鏡9上では、常光線O及び異常光線Eの位置は、図6(e)に示すように、ほぼ一致する。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E emitted from the lens end face of the converging
全反射鏡9によって反射された常光線O及び異常光線Eは、再び着磁ガーネット結晶8に入射され、この着磁ガーネット結晶8によってさらに反時計方向に22.5°回転される。着磁ガーネット結晶8を往復して通過することで、各光線O,Eはそれぞれの偏波方向が反時計方向に45°回転されたことになり、半波長板5での45°の回転と合わせると、結果的に反時計方向に90°回転されたことになる。この状態が図6(f)に示されている。
The ordinary ray O and the extraordinary ray E reflected by the
また、全反射鏡9での反射により、集束性ロッドレンズ26の集束中心光軸6cを通り光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な面内では、常光線O及び異常光線Eは物理的位置が入れ替えられるが、各々の偏波状態は反射前と同じ状態を保持している。また、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に平行な面内では、常光線O及び異常光線Eは集束性ロッドレンズ26の集束中心光軸6cを挟んで、光ファイバ10側から光ファイバ11側に空間位置が入れ替えられる。
Further, due to reflection by the
次に、着磁ガーネット結晶8から出射した常光線O及び異常光線Eは、約200[μm]の空隙7を通過して集束性ロッドレンズ26に入射される。集束性ロッドレンズ26の効果により、常光線O及び異常光線Eは、平行光線に変換され、進むに連れて互いに離されるとともに集束中心光軸6cからも離される。このときの状態が図6(g)に示されている。続いて、常光線O及び異常光線Eは石英ガラス板4を通過するが、各光線の偏波方向は影響されない。このときの状態が図6(h)に示されている。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E emitted from the magnetized
次に、常光線O及び異常光線Eはルチル結晶3の端面3bに所定角度で入射される。ルチル結晶3内において、常光線Oは、その偏波方向が90°回転されてルチル結晶3の結晶光学軸3cに平行な方向の偏波を有する状態になっているため、空間変位作用を受ける。しかし、異常光線Eは、その偏波方向が90°回転されてルチル結晶3の結晶光学軸3cに垂直な方向の偏波を有する状態になっているため、空間変位作用を受けずに通過する。従って、空間変位を受けた常光線Oは、図6(i)に示すように、異常光線Eと再結合する。再結合した常光線O及び異常光線Eは光ファイバ11に入射し、順方向の出力光信号として外部の光信号路へ伝送される。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E are incident on the
また、光ファイバ12の他端12bから順方向に入射された光信号Bは、図6(j)〜(r)に示すように、光信号Aの外側で光信号Aと同様な経路で伝搬する。つまり、光信号Bは、始めにルチル結晶3の端面3aに所定角度で入射される。図6(j)には、このときの光信号Bの偏波状態及び配置関係が示されており、常光線Oと異常光線Eとは直交している。常光線O及び異常光線Eは、図6(k)に示すように、ルチル結晶3内で光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に対して垂直な方向に分離された後、図6(l)に示すように、半波長板5によりそれぞれ反時計方向に45°回転される。続いて、集束性ロッドレンズ6内に入射された常光線O及び異常光線Eは、図6(m)に示すように変換されてレンズ端面から出射される。そして、空隙7を通過してから、着磁ガーネット結晶8に入射され、偏波方向が反時計方向に22.5°回転される。続いて、常光線O及び異常光線Eは全反射鏡9により反射される。図6(n)に示すように、この全反射鏡9上では常光線O及び異常光線Eの位置はほぼ一致する。
Further, the optical signal B incident in the forward direction from the
次に、全反射鏡9によって反射された常光線O及び異常光線Eは、再び着磁ガーネット結晶8によってさらに反時計方向に22.5°回転される。この状態が図6(o)に示されている。続いて、常光線O及び異常光線Eは、空隙7を通過した後、集束性ロッドレンズ6の効果により、図6(p)に示すように変換される。この後、石英ガラス板4を通過するが各光線の偏波方向は影響されない。このときの状態が図6(q)に示されている。この後、ルチル結晶3内において、常光線Oはルチル結晶3により空間変位作用を受けるが、異常光線Eは空間変位作用を受けずに通過するため、図6(r)に示すように、常光線Oと異常光線Eとは再結合する。再結合した常光線O及び異常光線Eは光ファイバ13に入射し、順方向の出力光信号として外部の光信号路へ伝送される。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E reflected by the
次に、波長1.55[μm]の光信号A及び光信号Bが偏波無依存型多心光アイソレータ20を逆方向に伝搬する場合の動作について説明する。図7には、光信号Aが光ファイバ11から逆方向に入射されたときの光信号経路、及び光信号Bが光ファイバ13から逆方向に入射されたときの光信号経路が示されており、同図(a)は偏波無依存型多心光アイソレータ20の平面図、同図(b)はその側面図である。なお、同図において図5と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。また、図8(a)〜(i)には、図7に示すBA,BB,BC,BD,BE,BF,BG,BH,BJの各位置における光信号Aの常光線O及び異常光線Eの偏波状態と配置関係とが示されており、同図(j)〜(r)には、これら各位置における光信号Bの常光線O及び異常光線Eの偏波状態と配置関係とが示されている。図8は、前述の図2,図4,図6と同様に、光ファイバアレイ22側からルチル結晶3側を見た状態で表示されており、紙面に垂直な方向が光ファイバ10〜13の各光軸方向になっている。また、同図においても、水平に描かれた点線は光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面、垂直に描かれた一点鎖線は、光ファイバアレイ22の中心線2cを通り、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な平面を示す。この平面は集束性ロッドレンズ26の集束中心光軸6cを含んでいる。
Next, an operation when the optical signal A and the optical signal B having a wavelength of 1.55 [μm] propagate through the polarization-independent multi-core
図7に示すように波長1.55[μm]の光信号Aは光ファイバ11から逆方向に出射され、始めにルチル結晶3の端面3aに所定角度で入射される。このときの状態が図8(a)に示されており、常光線Oと異常光線Eとは直交している。ルチル結晶3に入射された光信号Aは、前述したようにルチル結晶3内において、図8(b)に示すように、結晶光学軸3cに平行な方向の偏波を有する異常光線Eが、結晶光学軸3cに垂直な方向の偏波を有する常光線Oからの空間変位を受け、常光線Oと異常光線Eとは光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に対して垂直な方向に分離される。続いて、分離された常光線O及び異常光線Eは石英ガラス板4を通過するが、常光線O及び異常光線Eの偏波方向は影響されず、回転しない。このときの状態が図8(c)に示されている。
As shown in FIG. 7, an optical signal A having a wavelength of 1.55 [μm] is emitted from the
次に、石英ガラス板4から出射した常光線O及び異常光線Eは、集束性ロッドレンズ26の端面26aに所定角度で入射される。その際、常光線O及び異常光線Eは、光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に平行で集束性ロッドレンズ26の集束中心光軸6cを含む平面を、ほぼ等間隔に上下で挟む位置に入射される。このとき、常光線O及び異常光線Eは、集束性ロッドレンズ26の集束中心光軸6cからほぼ等距離の位置にある。集束性ロッドレンズ26内において常光線O及び異常光線Eは、平行光線に変換され、進むに連れて互いに近接するとともに集束中心光軸6cにも近接し、約1°の出射角でレンズ端面から出射される。このときの常光線O及び異常光線Eの状態が図8(d)に示されている。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E emitted from the
集束性ロッドレンズ26のレンズ端面から出射された常光線O及び異常光線Eは、約200[μm]の空隙7を通過して着磁ガーネット結晶8に入射される。入射された常光線O及び異常光線Eは、この着磁ガーネット結晶8によってその偏波方向が反時計方向に22.5°回転される。着磁ガーネット結晶8からの光信号Aは、次に、全反射鏡9によって反射されるが、この全反射鏡9上では常光線O及び異常光線Eの位置は、図8(e)に示すように、ほぼ一致する。全反射鏡9によって反射された常光線O及び異常光線Eは、再び着磁ガーネット結晶8に入射され、この着磁ガーネット結晶8によってさらに反時計方向に22.5°回転される。着磁ガーネット結晶8を往復して通過することで、結果的に各光線O,Eはその偏波方向が反時計方向に45°回転されたことになる。このときの状態が図8(f)に示されている。
The ordinary ray O and the extraordinary ray E emitted from the lens end face of the converging
また、全反射鏡9での反射により、集束性ロッドレンズ26の集束中心光軸6cを通り光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に垂直な面内では、常光線O及び異常光線Eは物理的位置が入れ替えられるが、各々の偏波状態は反射前と同じ状態を保持している。また、光ファイバ10,11のそれぞれの光軸を含む平面に平行な面内では、常光線O及び異常光線Eは集束性ロッドレンズ26の集束中心光軸6cを挟んで、光ファイバ11側から光ファイバ10側に空間位置が入れ替えられる。
Further, due to reflection by the
次に、着磁ガーネット結晶8から出射した常光線O及び異常光線Eは、約200[μm]の空隙7を通過して集束性ロッドレンズ26に入射される。常光線O及び異常光線Eは、集束性ロッドレンズ26の効果により平行光線に変換され、進むに連れて互いに離されるとともに集束中心光軸6cからも離される。このときの状態が図8(g)に示されている。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E emitted from the magnetized
続いて、分離された常光線O及び異常光線Eは半波長板5の端面5bに所定角度で入射されるが、半波長板5は、図8(g)に示す状態の常光線Oの偏波方向に対して−22.5°の角度で光軸が配向されているため、常光線O及び異常光線Eの偏波方向は反時計方向に−45°回転される。この結果、半波長板5によって回転される偏波方向の角度−45°と、着磁ガーネット結晶8によって回転される偏波方向の角度45°とが相殺され、常光線O及び異常光線Eの偏波方向の回転角度の総和は0°になる。この状態が図8(h)に示されている。
Subsequently, the separated ordinary ray O and extraordinary ray E are incident on the
半波長板5を通過した常光線O及び異常光線Eは、次にルチル結晶3の端面3bに所定角度で入射される。このとき、常光線Oは、ルチル結晶3の結晶光学軸3cに垂直な方向の偏波を有する状態になっているため、空間変位作用を受けずに通過する。また、異常光線Eは、ルチル結晶3の結晶光学軸3cに平行な方向の偏波を有するため、図8(i)に示すように、常光線Oから離れる空間変位作用を受ける。この結果、常光線O及び異常光線Eは再結合されず、いずれも光ファイバ10から30[μm]程度ずれるため、光ファイバ10には入射されない。このため、光信号Aについての逆方向のアイソレーションが実現される。
The ordinary ray O and the extraordinary ray E that have passed through the half-wave plate 5 are then incident on the
また、光ファイバ13の他端13bから逆方向に入射された光信号Bは、図8(j)〜(r)に示すように、光信号Aの外側で光信号Aと同様な経路で伝搬する。つまり、光信号Bは、始めにルチル結晶3の端面3aに所定角度で入射される。図8(j)には、このときの光信号Bの偏波状態及び配置関係が示されており、常光線Oと異常光線Eとは直交している。常光線O及び異常光線Eは、図8(k)に示すように、ルチル結晶3内で光ファイバ10〜13の各光軸を含む平面に対して垂直な方向に分離される。分離された常光線O及び異常光線Eは、図8(l)に示すように、偏波方向が回転しない状態で石英ガラス板4を通過した後、集束性ロッドレンズ26により、図8(m)に示すように変換される。続いて、常光線O及び異常光線Eは、空隙7を通過した後、着磁ガーネット結晶8により偏波方向が反時計方向に22.5°回転されてから全反射鏡9によって反射される。図8(n)に示すように、この全反射鏡9上では常光線O及び異常光線Eの位置はほぼ一致する。
Further, the optical signal B incident in the reverse direction from the
次に、全反射鏡9によって反射された常光線O及び異常光線Eは、再び着磁ガーネット結晶8によってさらに反時計方向に22.5°回転される。この状態が図8(o)に示されている。続いて、常光線O及び異常光線Eは、空隙7を通過し、集束性ロッドレンズ26の効果により、図8(p)に示すように変換される。この後、図8(q)に示すように、常光線O及び異常光線Eは半波長板5によりそれぞれ反時計方向に−45°回転される。この後、ルチル結晶3内において、常光線Oは空間変位作用を受けずに通過するが、異常光線Eはルチル結晶3により空間変位作用を受けるため、図8(r)に示すように、常光線Oと異常光線Eとは再結合されず、光ファイバ12には入射されない。このため、光信号Bについての逆方向のアイソレーションが実現される。
Next, the ordinary ray O and the extraordinary ray E reflected by the
このような本発明の第2の実施形態による偏波無依存型多心光アイソレータ20においても、第1の実施形態における偏波無依存型多心光アイソレータ1と同様な作用効果が得られる。
Also in the polarization independent multi-fiber
さらに、本実施形態による偏波無依存型多心光アイソレータ20によれば、光ファイバアレイ22の端面22aが光ファイバ10〜13の各光軸に垂直な平面に対して8°傾けられており、ルチル結晶3及び半波長板5の各光入出力端面3a,3b,5a,5b、並びに集束性ロッドレンズ26の半波長板5に対峙する端面26aが、光ファイバアレイ22の端面22aにほぼ平行に配置,形成されている。このため、光ファイバ10〜13から入射された入射光信号Aや入射光信号B及びこれらが全反射鏡9で反射した反射光信号Aや反射光信号Bが、ルチル結晶3及び半波長板5の各光入出力端面3a,3b,5a,5b並びに集束性ロッドレンズ26の半波長板5に対峙する端面26aで反射して生じる反射光は、元の方向に戻ることがなくなり、出射元の各光ファイバ10〜13内に入射されなくなる。このため、光ファイバ10〜13から入射された入射光信号A,B及び全反射鏡9で反射した反射光信号A,Bが各端面3a,3b,5a,5b及び26aで反射して生じる反射光の影響は低減される。従って、光ファイバ10〜13に接続される光装置へ反射光が入力されることが少なくなり、光信号が順方向に伝搬するときに反射光が光装置のノイズにならなくなる。
Furthermore, according to the polarization-independent type multi-core
なお、上記の各実施形態においては、2対の光ファイバ10,11及び光ファイバ12,13が光ファイバアレイ2に並列配置されている場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、必要に応じて、光ファイバの対の数を選択することが出来る。
In each of the above embodiments, the case where the two pairs of
図9は、アレイ本体に開口したキャピラリ、すなわち、毛管状の穴によって入射光ファイバ10,12・・・及び出射光ファイバ11,13・・・が同一平面上で等間隔に固定された光ファイバアレイ2を、各光ファイバ10〜13の光軸に垂直な面で切断した断面図である。同図(a)は、2本の光ファイバ10,11間の中心を中心線2cとして合計2n(n≧2)本のn対の光ファイバを、n本ずつ左右に振り分けて配置した場合を示している。同図(b)は、1本の光ファイバの光軸を中心線2cとして同じく合計2n本のn対の光ファイバを、n本ずつ左右に振り分けて配置した場合を示している。光ファイバアレイ2は、アレイ本体に開口したキャピラリに各入射光ファイバ10,12・・・及び各出射光ファイバ11,13・・・が挿入されて構成されたり、または、アレイ本体に切削加工されたV溝に各入射光ファイバ10,12・・・及び各出射光ファイバ11,13・・・が載置され固定されて構成される。
9 shows an optical fiber in which the incident
この構成によれば、n対の入射光ファイバ10,12・・・及び出射光ファイバ11,13・・・間の間隔は、光ファイバアレイ2の1本の光ファイバを中心線2cとして対称に配置された2本の光ファイバ間の距離、または、光ファイバアレイ2の2本の光ファイバ10,11間の中心を中心線2cとして対称に配置された2本の光ファイバ間の距離になる。従って、偏波無依存型多心光アイソレータ1,20の使用用途や使用スペースに応じて、対の入射光ファイバ10,12・・・及び出射光ファイバ11,13・・・間の間隔を選択することが出来る。また、偏波無依存型多心光アイソレータ1,20は、光信号路を構成する複数本の光ファイバと、アレイ本体のキャピラリまたはV溝に整列させられた光ファイバを介して接続される。このため、偏波無依存型多心光アイソレータ1,20は光信号路を構成する複数本の光ファイバと容易に接続可能となる。また、光ファイバアレイ2を、心数の異なる他の光ファイバアレイと交換するだけで、容易に、信号路数の異なる偏波無依存型多心光アイソレータ1,20を構成することが出来る。
According to this configuration, the distance between the n pairs of incident
また、上記各実施形態では、一方の対の入射光ファイバ10及び出射光ファイバ11と、他方の対の入射光ファイバ12及び出射光ファイバ13とを同一平面上に並列配置した場合について説明した。しかし、これら各対の光ファイバ10〜13は必ずしも同一平面上にある必要はなく、一方の対の入射光ファイバ10及び出射光ファイバ11と、他方の対の入射光ファイバ12及び出射光ファイバ13とがそれぞれ異なる平面上に配置されていてもよい。また、各光ファイバ10〜13は必ずしも等間隔に配置されていなくてもよく、対となる入射光ファイバと出射光ファイバとが光ファイバアレイ2の中心線2cから等間隔にあればよい。
In each of the above embodiments, one pair of the incident
また、上記の各実施形態においては、光ファイバ10から出射された光信号A及び光ファイバ12から出射された光信号Bが通過する側に半波長板5を配置した場合を説明したが、前述したように、全反射鏡9で反射した反射光信号A及び反射光信号Bが通過する側に配置しても構わない。さらに、半波長板5と対にして石英ガラス板4を用いる代わりに偏波方向を回転させない媒質を用いることも可能である。
In each of the above embodiments, the case where the half-wave plate 5 is disposed on the side through which the optical signal A emitted from the
また、非相反偏波面回転素子として着磁ガーネット結晶8を使用したが、使用する光信号波長において、偏波を22.5°回転させる非相反偏波面回転素子であれば他の媒質を用いることも可能である。例えば、非相反偏波面回転素子が磁性体で覆われている構成、すなわち、着磁されていない非相反偏波面回転素子に所定の磁界を与える磁石を、素子の外部に設置することも可能である。また、集光手段として屈折率分布型の集束性ロッドレンズ6,26を用いたが、各光ファイバ10〜13から入射された光信号A及び光信号Bがルチル結晶3によって常光線Oと異常光線Eとに分離される場合、常光線O及び異常光線Eの分離方向が光ファイバ10〜13の対の各光軸を含む平面に対して直交するようにルチル結晶3の結晶光学軸3cが配向され、常光線O及び異常光線Eがそれぞれレンズの中心光軸からほぼ等距離の位置に配置されている限りにおいて、多くの異なる集光手段が使用可能である。
In addition, although the
また、上述の第2の実施形態では、光ファイバアレイ22の端面22a、並びにルチル結晶3,石英ガラス板4,半波長板5の各光入出力端面3a,3b,4a,4b,5a,5b、及び集束性ロッドレンズ26の端面26aを光ファイバ10,11,12,13の光軸に垂直な平面に対して8°傾けた場合について説明したが、3〜16°の範囲で傾けるようにしてもよい。
In the second embodiment, the
上記のいずれの場合においても、上記の各実施形態と同様な作用効果が得られる。 In any of the above cases, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.
上記の各実施形態においては、偏波無依存型多心光アイソレータを光通信システムに適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光センサシステムに適用することも可能である。このような場合においても上記の各実施形態と同様の作用効果が奏される。 In each of the above embodiments, the case where the polarization-independent type multi-fiber optical isolator is applied to an optical communication system has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to an optical sensor system. Is possible. Even in such a case, the same effects as the above-described embodiments are obtained.
1,20…偏波無依存型多心光アイソレータ
2,22…光ファイバアレイ
3…ルチル結晶
3c…結晶光学軸
4…石英ガラス板
5…半波長板
6,26…集束性ロッドレンズ
6c…集束中心光軸
7…空隙
8…着磁ガーネット結晶
9…全反射鏡
10,11,12,13…光ファイバ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記偏波分離素子により分離された前記常光線及び前記異常光線が、前記偏波面回転素子によって回転される偏波方向の角度と、前記非相反偏波面回転素子によって回転される偏波方向の角度とが、前記常光線及び前記異常光線が前記入射光ファイバの光軸側部分の前記偏波分離素子により分離されて順方向に伝搬するときには同じ回転方向となり、前記出射光ファイバの光軸側部分の前記偏波分離素子によって前記常光線及び前記異常光線が一致する相互位置に戻る空間変位作用を受け、前記常光線及び前記異常光線が前記出射光ファイバの光軸側部分の前記偏波分離素子により分離されて逆方向に伝搬するときには逆の回転方向になって相殺され、前記入射光ファイバの光軸側部分の前記偏波分離素子によって前記常光線及び前記異常光線の相互位置が更に離される空間変位作用を受けるように、前記偏波分離素子,前記偏波面回転素子及び前記非相反偏波面回転素子は相互に配置され、
前記偏波分離素子の結晶光学軸は、前記常光線及び前記異常光線の分離方向が、前記入射光ファイバ及び前記出射光ファイバの対の各光軸を含む平面に垂直で、この各光軸に平行な面内に配置されるように、配向されており、
前記集光手段の集束中心光軸は、対の入射光ファイバ及び出射光ファイバの各光軸から等距離に配置されていると共に、前記集光手段の前記偏波面回転素子と対峙する側において、前記入射光ファイバの光軸側を伝搬する光信号の前記常光線及び前記異常光線、並びに前記入射光ファイバと対になる前記出射光ファイバの光軸側を伝搬する光信号の前記常光線及び前記異常光線の4つの光線の各光軸からほぼ等距離に配置されていることを特徴とする偏波無依存型多心光アイソレータ。 A plurality of pairs of an incident optical fiber that inputs a forward optical signal and an outgoing optical fiber that emits a forward optical signal incident from the incident optical fiber, the optical axes of which are parallel and arranged in parallel, and a crystal optical axis A polarization separation element that applies a spatial displacement to an extraordinary ray of an optical signal in a predetermined direction to separate the forward optical signal into an ordinary ray and an extraordinary ray, and the light of each incident optical fiber Provided either on the axis side or on the optical axis side of each outgoing optical fiber, the polarization directions of the ordinary ray and the extraordinary ray are rotated in the reverse direction depending on the propagation direction of the forward direction and the opposite direction. A polarization plane rotating element that rotates in a direction, a condensing unit that converts a condensing state of the ordinary ray and the extraordinary ray of an optical signal, and a polarization direction of the ordinary ray and the extraordinary ray regardless of the propagation direction. Rotate in a certain direction of rotation Non-reciprocal polarization plane rotating element to be reflected, and reflecting means for reflecting the ordinary ray and the extraordinary ray of the optical signal emitted from the non-reciprocal polarization plane rotating element and causing the optical signal to enter the non-reciprocal polarization plane rotating element again Are arranged in this order,
The angle of the polarization direction rotated by the polarization plane rotation element and the angle of the polarization direction rotated by the non-reciprocal polarization plane rotation element, the ordinary ray and the extraordinary ray separated by the polarization separation element When the ordinary ray and the extraordinary ray are separated by the polarization separation element in the optical axis side portion of the incident optical fiber and propagate in the forward direction, the rotation direction is the same, and the optical axis side portion of the outgoing optical fiber The polarization separation element is subjected to a spatial displacement action of returning the ordinary ray and the extraordinary ray to a mutual position where the ordinary ray and the extraordinary ray coincide with each other, so that the ordinary ray and the extraordinary ray are in the optical axis side portion of the outgoing optical fiber When it propagates in the reverse direction after being separated by the light beam, it is reversed in the reverse rotation direction and canceled by the polarization separation element in the optical axis side portion of the incident optical fiber. To receive a spatial displacement action of mutual position of further apart, the polarization separating element, the polarization plane rotating element and said non-reciprocal polarization plane rotating element is arranged on each other,
The crystal optical axis of the polarization separation element is such that the separation direction of the ordinary ray and the extraordinary ray is perpendicular to a plane including each optical axis of the pair of the incident optical fiber and the outgoing optical fiber, Oriented to be arranged in parallel planes,
The converging center optical axis of the condensing means is disposed equidistant from each optical axis of the pair of incident optical fiber and outgoing optical fiber, and on the side facing the polarization plane rotation element of the condensing means, The ordinary ray and the extraordinary ray of the optical signal propagating on the optical axis side of the incident optical fiber, and the ordinary ray of the optical signal propagating on the optical axis side of the outgoing optical fiber paired with the incident optical fiber, and the A polarization-independent type multi-fiber optical isolator characterized by being arranged at approximately equal distances from the optical axes of the four extraordinary rays.
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