JP2008310068A - In-line optical isolator - Google Patents
In-line optical isolator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008310068A JP2008310068A JP2007158169A JP2007158169A JP2008310068A JP 2008310068 A JP2008310068 A JP 2008310068A JP 2007158169 A JP2007158169 A JP 2007158169A JP 2007158169 A JP2007158169 A JP 2007158169A JP 2008310068 A JP2008310068 A JP 2008310068A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical fiber
- optical isolator
- core
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
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、伝送光信号の反射光等の逆方向に伝送する光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等に用いられる、光の偏波方向に依存しない偏波無依存型光アイソレータで、特に、入出力端子として光ファイバを具備するインライン光アイソレータに関するものである。 The present invention prevents light transmitted in the reverse direction such as reflected light of a transmitted optical signal in an optical signal path of an optical communication system, an optical sensor system, etc., from being input to a signal processing unit of the optical transmission device, etc. The present invention relates to a polarization-independent optical isolator that is not dependent on the polarization direction of light, and particularly relates to an in-line optical isolator having an optical fiber as an input / output terminal.
インライン光アイソレータは、順方向の光信号はそのまま通過するが、逆方向の光を遮断する機能を有する光部品で、光伝送路に接続して、単独で、または、光モジュール、光装置等の中で用いられる。一般に、光伝送路中の光信号の偏波状態は一定でないため、インライン光アイソレータとしては、光学特性が光信号の偏波状態に依存しない、偏波無依存型のインライン光アイソレータが使用される。この偏波無依存型のインライン光アイソレータは、光信号を電気信号に変換せずに光信号のまま増幅する光増幅器では、増幅特性の劣化を防止するために必須の部品である。 An in-line optical isolator is an optical component that has a function of blocking the light in the forward direction while passing the optical signal in the forward direction, and is connected to the optical transmission line alone or as an optical module, optical device, etc. Used in. In general, since the polarization state of an optical signal in an optical transmission line is not constant, a polarization-independent inline optical isolator whose optical characteristics do not depend on the polarization state of the optical signal is used as the inline optical isolator. . This polarization-independent in-line optical isolator is an essential component for preventing deterioration of amplification characteristics in an optical amplifier that amplifies an optical signal as it is without converting it into an electrical signal.
近年、偏波無依存型のインライン光アイソレータの中でも、下記の特許文献1〜4に開示されているように、特性に優れ、小型で、光ファイバの取り回し範囲が大幅に削減できる反射型のインライン光アイソレータが幾つか提案されている。
In recent years, among the polarization-independent in-line optical isolators, as disclosed in the following
従来の偏波無依存型のインライン光アイソレータは、例えば、特許文献1に開示されている反射型の光アイソレータでは、同文献の第1図に示されるように、反射板を用いることにより、偏波分離素子(複屈折板)が1個で構成されるが、入出力光ファイバが両端から出ている反射型でない光アイソレータでは、複屈折板が2個必要となる。
A conventional polarization-independent in-line optical isolator is, for example, a reflection type optical isolator disclosed in
また、特許文献1〜4に開示されている反射型光アイソレータは、入出力光ファイバが両端から出ている従来のインライン光アイソレータと比較し、光ファイバコリメータが従来の2個でなく1個で済む。これは、従来のインライン光アイソレータが光ファイバコリメータを2個使用しているのに対し、反射型光アイソレータは、反射型光コリメータを1個使用しているためである。
In addition, the reflection type optical isolators disclosed in
ここで、反射型光ファイバコリメータに用いる光ファイバ入出力端を、ここでは「光ファイバアレイ」と呼ぶが、他に「(多芯)フェルール」、「(多芯)キャピラリー」、「光ファイバブロック」等とも言われる。 Here, the input / output end of the optical fiber used for the reflection type optical fiber collimator is referred to as “optical fiber array” here, but “(multi-core) ferrule”, “(multi-core) capillary”, “optical fiber block” And so on.
更に組立て工程としても、組立て工程の中心となる光軸精密位置合わせの作業回数が、反射型でない光アイソレータでは、各光コリメータの組立て時の2回と、全体の組立て時の1回との計3回必要であったが、反射型の光アイソレータでは、全体の組立て時の1回で済む。これにより、精密位置合わせ装置の占有時間が大幅に削減され、精密位置合わせ装置1台当たりの生産性が大幅に向上する。 Furthermore, as for the assembly process, the number of operations for precise alignment of the optical axis, which is the center of the assembly process, is two times when each optical collimator is assembled and one time when the entire optical collimator is assembled in a non-reflection type optical isolator. Although it was necessary three times, in the case of a reflection type optical isolator, only one time is required for assembly. Thereby, the occupation time of the precision alignment apparatus is greatly reduced, and the productivity per precision alignment apparatus is greatly improved.
これらの特徴により、反射型のインライン光アイソレータは、反射型でない従来品と比較して製品価格が大幅に低減できるという特徴を有している。 Due to these features, the reflective in-line optical isolator has a feature that the product price can be greatly reduced as compared with a conventional product that is not a reflective type.
また、従来の偏波無依存型のインライン光アイソレータには、光アイソレータコアを1個具備する1段光アイソレータと、光アイソレータコアを2個直列に具備した2段光アイソレータとがある。一般に、2段光アイソレータは1段光アイソレータと比較し、光アイソレーションの値が大きく、帯域幅も格段に広いため、広帯域光アンプ等、適用範囲が広いという利点を有する。しかし、構成素子数が増えて構造が複雑化すると共に大型化し、また、製品価格が高価になって経済性に劣るという欠点があった。 Further, conventional polarization-independent in-line optical isolators include a one-stage optical isolator having one optical isolator core and a two-stage optical isolator having two optical isolator cores in series. In general, the two-stage optical isolator has an advantage that the application range is wide, such as a broadband optical amplifier, because the optical isolation value is large and the bandwidth is remarkably wide as compared with the single-stage optical isolator. However, there are disadvantages that the number of constituent elements increases, the structure becomes complicated and the size increases, and the product price becomes expensive, resulting in poor economic efficiency.
これを解決する手段として、特許文献5に開示されているように、反射型で構成した2段光アイソレータが提案されている。この構成によれば、同文献の図13a,13bに示されるように、光アイソレータコアを構成する光学素子が2段化で共有されるため、反射型光アイソレータの小型で、かつ低価格で構成できる特徴が生かされている。
As means for solving this, as disclosed in
また、光アイソレータコアを安価に製造する方法として、大型の各光学素子を光学接着剤で積層し、それから光アイソレータコアを切り出して使用する方法が特許文献6に開示されている。
特許文献5で、図13a,13b等を用いて開示されているような従来の反射型2段光アイソレータの構造では、入出力光ファイバの整列している面と偏波分離素子により光信号が偏波分離されて分岐する各方向を含む面とがほぼ一致している。
In the structure of the conventional reflection type two-stage optical isolator as disclosed in
また、一般に市販されている光ファイバアレイにおける光ファイバの間隔は0.125mm、または0.25mmである。 In addition, the interval between optical fibers in a commercially available optical fiber array is 0.125 mm or 0.25 mm.
偏波分離素子により得られる光信号の偏波分離幅は、逆方向に伝播する光の偏波分離された後の入力光ファイバへの再結合を防ぐため、0.03mm程度必要であり、この偏波分離幅を得るための偏波分離素子の光ファイバの光軸方向の厚さは0.3mmとなる。この偏波分離素子の光学厚さは0.12mm程度になる。また、市販の相反偏波面回転素子の光学厚さは0.06mm程度である。これらの値から、光ファイバ端面と相反偏波面回転素子の光ファイバ側と反対側の端面との光学距離は、接着層の厚さの合計0.04mm程度を加えれば、0.22(=0.12+0.06+0.04)mm程度となる。よって、この距離に於ける光ファイバから出射された波長1.55μmの単一モード光の光の広がりは外径として0.11mm程度となる。この位置に2枚の相反偏波面回転素子を其々入力光ファイバ側と出力光ファイバ側とに、光の広がり全体をカバーする範囲で固定しなければならない。 The polarization separation width of the optical signal obtained by the polarization separation element needs to be about 0.03 mm in order to prevent recombination of the light propagating in the reverse direction to the input optical fiber after the polarization separation. The thickness of the optical fiber of the polarization separation element for obtaining the polarization separation width in the optical axis direction is 0.3 mm. The optical thickness of this polarization separation element is about 0.12 mm. The optical thickness of a commercially available reciprocal polarization plane rotating element is about 0.06 mm. From these values, the optical distance between the end face of the optical fiber and the end face on the opposite side of the reciprocal polarization plane rotating element is 0.22 (= 0 if the total thickness of the adhesive layer is about 0.04 mm. .12 + 0.06 + 0.04) mm. Therefore, the spread of the single mode light having a wavelength of 1.55 μm emitted from the optical fiber at this distance is about 0.11 mm as the outer diameter. At this position, two reciprocal polarization plane rotating elements must be fixed to the input optical fiber side and the output optical fiber side, respectively, within a range that covers the entire spread of light.
また、この2枚の相反偏波面回転素子の境界位置精度を0.05mm、1つの相反偏波面回転素子の側面の粗さを0.03mm程度、合わせた相反偏波面回転素子の間隔を0.03mmと仮定すると、これらの値を合算すると、0.14(=0.05+0.03×2+0.03)mmとなる。つまり、2枚の相反偏波面回転素子の境界領域の幅は0.14mm程度あると考える必要がある。 Further, the boundary position accuracy between the two reciprocal polarization plane rotation elements is 0.05 mm, the roughness of the side surface of one reciprocal polarization plane rotation element is about 0.03 mm, and the distance between the combined reciprocal polarization plane rotation elements is 0. Assuming 03 mm, the sum of these values is 0.14 (= 0.05 + 0.03 × 2 + 0.03) mm. That is, it is necessary to consider that the width of the boundary region between the two reciprocal polarization plane rotating elements is about 0.14 mm.
この値と光の広がりの値0.11mmを加えると0.25(=0.14+0.11)mmとなる。これは、光ファイバの間隔が0.25mmの光ファイバアレイを使用した場合でも、全光をこれらの相反偏波面回転素子がカバーするための余裕は殆どなくなり、これらの加工精度、組立て精度が必須となることを意味する。 Adding this value and the light spread value of 0.11 mm gives 0.25 (= 0.14 + 0.11) mm. This is because even if an optical fiber array with an optical fiber spacing of 0.25 mm is used, there is almost no room for these reciprocal polarization plane rotating elements to cover all the light, and these processing and assembly accuracy are essential. Means that
しかし、偏波分離素子による偏波分離の方向が、相反偏波面回転素子間の境界面に垂直な相反偏波面回転素子の幅の方向と一致した場合、この偏波分離幅は0.03mm程度あるので、これらの加工精度と組立て精度では光信号の広がり全てを相反偏波面回転素子がカバーすることが出来なくなる。実際の製造では、歩留まりが大幅に低下する。 However, when the direction of polarization separation by the polarization separation element coincides with the width direction of the reciprocal polarization plane rotation element perpendicular to the boundary surface between the reciprocal polarization plane rotation elements, this polarization separation width is about 0.03 mm. Therefore, with such processing accuracy and assembly accuracy, the reciprocal polarization plane rotation element cannot cover all the spread of the optical signal. In actual manufacturing, the yield is greatly reduced.
これを解決するには、従来の反射型2段光アイソレータの構造では、光ファイバアレイとして、光ファイバの間隔を0.25mmより広げた特殊な光ファイバアレイが必要になり、結果的に製造品の高価格化の要因となるので、反射型構造のメリットが充分に生かせないという欠点を有する。光ファイバの間隔を必要以上に広げることは、使用するレンズの有効径と関連し、結合効率の低下をきたすことも考えられる。また、相反偏波面回転素子の固定位置の精度や構成材料の加工精度を向上させることも製造コストの高価格化に繋がるので、適切な方法ではない。 In order to solve this, the structure of the conventional reflection type two-stage optical isolator requires a special optical fiber array in which the distance between the optical fibers is wider than 0.25 mm as an optical fiber array. Therefore, there is a drawback that the merit of the reflective structure cannot be fully utilized. Increasing the distance between the optical fibers more than necessary is related to the effective diameter of the lens used, and may cause a reduction in coupling efficiency. In addition, improving the accuracy of the fixed position of the reciprocal polarization plane rotating element and the processing accuracy of the constituent materials also lead to an increase in the manufacturing cost, which is not an appropriate method.
これらの状況により、特殊な光ファイバアレイを使用せず、加工精度と組立て精度を変えず、製品の歩留まりを落とさない方法として、偏波分離素子による偏波分離の方向が、相反偏波面回転素子間の境界面に平行な方向で、光の広がりが増加しない光アイソレータコア構造が望まれている。 Under these circumstances, as a method that does not use special optical fiber arrays, does not change the processing accuracy and assembly accuracy, and does not reduce the product yield, the polarization separation direction by the polarization separation element is the reciprocal polarization plane rotation element. There is a demand for an optical isolator core structure in which the spread of light does not increase in a direction parallel to the interface between them.
また、特許文献6では光アイソレータコアを積層する方法として、接着剤を用いる方法が開示されており、特許文献5の反射型2段光アイソレータでも接着剤を光路中に使用する方法が開示されている。
一般的に非相反偏波面回転素子は短波長側に光の吸収帯があり、例えば強度の強い波長980nm付近の光増幅器の励起光等が挿入された場合、非相反偏波面回転素子の温度が100度以上に上昇する場合がある。この場合光路中の光学素子間に、光学接着剤が存在すると、一般的に光学接着剤は高温に弱い有機系なので、その接着剤が劣化し、それが原因となって、損失が大幅に増加し、光アイソレータは機能しなくなる恐れが大きい。従って、光路中に一般的な光学接着剤を用いないで光アイソレータコアをコンパクトに組立てる方法が望まれている。 In general, a nonreciprocal polarization plane rotation element has an absorption band of light on the short wavelength side. For example, when excitation light of an optical amplifier having a strong wavelength near 980 nm is inserted, the temperature of the nonreciprocal polarization plane rotation element is It may rise to 100 degrees or more. In this case, if an optical adhesive is present between the optical elements in the optical path, the optical adhesive is generally an organic system that is weak at high temperatures, so that the adhesive deteriorates, which causes a significant increase in loss. However, the optical isolator is likely to fail. Therefore, a method for assembling an optical isolator core in a compact manner without using a general optical adhesive in the optical path is desired.
更に、特許文献6では、積層した光アイソレータコア材料を端面に垂直な方向で切り出していた。しかし、光アイソレータコアを最大限に小型化し低価格化を図る等の目的で、光アイソレータコアを入出力光ファイバの端子近傍に設置する場合、反射光の影響を効果的に抑制するため、光アイソレータコアはその軸が光ファイバアレイの斜め端面に垂直に固定されるので、このままでは、光信号の光軸に対して、光アイソレータコアの軸方向が斜めに装着されることになる、しかし、この場合、光アイソレータコアは光の広がり全体をカバーする必要があるので、光アイソレータコアの断面は光軸のズレを考慮した大きさにする必要が生じる。よって、一定の大きさの積層した光アイソレータコア材料から光アイソレータコアを切り出す場合、単純に光の広がりをカバーする断面の大きさに切り出した場合と比較し、切り出される光アイソレータコアの数が減少することになる欠点を有する。従って、光アイソレータコアの断面を最小とするための光アイソレータコアの切出し方法が望まれている。
Furthermore, in
また、反射型の2段光アイソレータの組立て構造は、例えば特許文献3の図5に示される1段光アイソレータのように、各構成材料を積層する構造が提案されている。この方法は、構造の簡素化と組立て作業の簡易化が可能であるが、適用するレンズがその端面を容易に斜めに形成できる屈折率分布型等のロッドレンズに限定され、結合効率に優れるが端面を斜めに形成し難い非球面レンズには適用できない欠点があった。更に、特許文献3のような光ファイバアレイとレンズを積層する場合、レンズの長さや焦点距離のばらつきを考慮する設計が必要となり、結果的にレンズとの間に30μm程度以上の接着層を設ける必要があった。しかし、この比較的に厚い接着層は、温度による特性変化や長期信頼性の低下等の原因になる可能性があった。従って、反射型の2段光アイソレータでは、非球面レンズに適用可能で、接着層厚さを最低限に保つための組立て構造が望まれている。
As an assembly structure of the reflection type two-stage optical isolator, for example, a structure in which respective constituent materials are stacked as in the one-stage optical isolator shown in FIG. Although this method can simplify the structure and simplify the assembling work, the lens to be applied is limited to a refractive index distribution type rod lens whose end face can be easily formed obliquely, and has excellent coupling efficiency. There is a drawback that it cannot be applied to an aspherical lens whose end face is difficult to form at an angle. Furthermore, when an optical fiber array and a lens are laminated as 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、
入射側に配された第1の光ファイバおよび出射側に配された第2の光ファイバを含み、第1の光ファイバおよび第2の光ファイバの各光軸が互いに平行に並列した光ファイバアレイと、
順方向の光信号および逆方向の光を入射側と出射側の両側で導入し、第1の光ファイバから入射する順方向の光信号を第2の光ファイバから出射させ、第2の光ファイバから入射する逆方向の光を第1の光ファイバから出射させない光アイソレータ機能を実現する光アイソレータコアと、
順方向の光信号および逆方向の光の集光状態を入射側と出射側の両側で変換する集光手段と、
この集光手段の入射側から導入される順方向の光信号を反射して出射側に導入し、集光手段の出射側から導入される逆方向の光を反射して入射側に導入し、何れも再び集光手段に導入させる反射手段と
が
この順に整列され、固定されて成る偏波無依存型のインライン光アイソレータであって、光アイソレータコアが、
第1の光ファイバの端面および第2の光ファイバの端面を含む光ファイバアレイの端面近傍に一方の光出入力面が光ファイバアレイの端面に対峙して配置されており、
入射側の部分と出射側の部分とが各々独立の光アイソレータコアとして機能し、
光アイソレータコアを構成する光学素子として第1の偏波分離素子と非相反偏波面回転素子または相反偏波面回転素子と第2の偏波分離素子とを有し、
これらの光学素子をこの順に配列された状態で保持して入射側の部分と出射側の部分とで共有し、
非相反偏波面回転素子を備える場合には、第1の偏波分離素子と非相反偏波面回転素子との間で、光アイソレータコアの入射側には第1の相反偏波面回転素子、光アイソレータコアの出射側には第2の相反偏波面回転素子を有し、
相反偏波面回転素子を備える場合には、第1の偏波分離素子と相反偏波面回転素子との間で、光アイソレータコアの入射側には第1の非相反偏波面回転素子、光アイソレータコアの出射側には第2の非相反偏波面回転素子を有し、かつ、
第1の偏波分離素子と第2の偏波分離素子による偏波分離の方向が、第1の光ファイバの光軸および第2の光ファイバの光軸を含む平面に垂直で、それぞれの光ファイバの光軸を含む面内に存在することを特徴とする。
The present invention has been made to solve such problems,
An optical fiber array including a first optical fiber arranged on the incident side and a second optical fiber arranged on the emission side, and optical axes of the first optical fiber and the second optical fiber being parallel to each other When,
The forward optical signal and the reverse light are introduced on both the incident side and the outgoing side, and the forward optical signal incident from the first optical fiber is emitted from the second optical fiber. An optical isolator core that realizes an optical isolator function that does not emit light in the reverse direction incident from the first optical fiber;
Condensing means for converting the condensing state of the light signal in the forward direction and the light in the reverse direction on both the incident side and the exit side;
Reflecting and introducing the forward light signal introduced from the incident side of the light collecting means to the outgoing side, reflecting the reverse light introduced from the outgoing side of the light collecting means to the incident side, Each of these is a polarization-independent in-line optical isolator, in which the reflecting means to be introduced again into the light collecting means are aligned and fixed in this order, and the optical isolator core includes:
One light input / output surface is disposed near the end face of the optical fiber array in the vicinity of the end face of the optical fiber array including the end face of the first optical fiber and the end face of the second optical fiber,
The incident side portion and the emission side portion each function as an independent optical isolator core,
As the optical element constituting the optical isolator core, the first polarization separation element and the nonreciprocal polarization plane rotation element or the reciprocal polarization plane rotation element and the second polarization separation element,
These optical elements are held in a state arranged in this order and shared between the incident side portion and the emission side portion,
When the non-reciprocal polarization plane rotation element is provided, the first reciprocal polarization plane rotation element and the optical isolator are disposed on the incident side of the optical isolator core between the first polarization separation element and the non-reciprocal polarization plane rotation element. On the output side of the core, there is a second reciprocal polarization plane rotation element,
When the reciprocal polarization plane rotation element is provided, the first non-reciprocal polarization plane rotation element and the optical isolator core are disposed on the incident side of the optical isolator core between the first polarization separation element and the reciprocal polarization plane rotation element. A second non-reciprocal polarization plane rotation element on the emission side of
The directions of polarization separation by the first polarization separation element and the second polarization separation element are perpendicular to the plane including the optical axis of the first optical fiber and the optical axis of the second optical fiber, and the respective lights It exists in the surface containing the optical axis of a fiber, It is characterized by the above-mentioned.
この構成によれば、光アイソレータコアが光ファイバアレイと集光手段との間に挿入され、その一方の光入出力面が光ファイバアレイの端面近傍に配置される構造であり、光ファイバアレイから出射される光信号の広がりの外径が最も小さい場所に光アイソレータコアの一方の光入出力面が挿入されているため、光アイソレータコアの断面の大きさを最小限に抑えることが可能となる。 According to this configuration, the optical isolator core is inserted between the optical fiber array and the condensing means, and one of the light input / output surfaces is disposed in the vicinity of the end face of the optical fiber array. Since one optical input / output surface of the optical isolator core is inserted in a place where the outer diameter of the spread of the emitted optical signal is the smallest, the cross-sectional size of the optical isolator core can be minimized. .
更に、この構成によれば、第1および第2の光ファイバの整列している面と偏波分離素子により光信号が偏波分離されて分岐する各方向を含む面とがほぼ垂直に位置しているため、第1および第2の相反偏波面回転素子の境界面、または第1および第2の非相反偏波面回転素子の境界面に垂直な方向で、偏波分離による光の広がりの増加がないので、特殊な光ファイバアレイを使用せず、加工精度と組立て精度を変えずに、製品の歩留まりを、従来と比較し、格段に向上させることが可能となる。 In addition, according to this configuration, the aligned surfaces of the first and second optical fibers and the surface including each direction in which the optical signal is polarized and separated by the polarization separation element are positioned substantially perpendicularly. Therefore, the spread of light by polarization separation is increased in the direction perpendicular to the boundary surface between the first and second reciprocal polarization plane rotation elements or the boundary surface between the first and second non-reciprocal polarization plane rotation elements. Therefore, the yield of products can be significantly improved compared to the conventional one without using a special optical fiber array and without changing the processing accuracy and the assembly accuracy.
また、本発明は、
光アイソレータコアを構成する複数の光学素子の光信号が通過する全ての面に対空気用無反射コーティングが施され、
これらの光学素子は、これらの対峙する面が各々の面の間に空間を保持した状態で、互いに固定されていることを特徴とする。
The present invention also provides:
Anti-reflective coating for air is applied to all surfaces through which optical signals of a plurality of optical elements constituting the optical isolator core pass,
These optical elements are characterized in that these opposing surfaces are fixed to each other with a space maintained between the respective surfaces.
この構成によれば、光路中に一般的な光学接着剤を用いないで光アイソレータコアを組立てることが可能となるため、組立て構造を変えることなく、光増幅器の励起光等が挿入された場合でも、光アイソレータが劣化することが無くなる。 According to this configuration, since it is possible to assemble the optical isolator core without using a general optical adhesive in the optical path, even when pumping light or the like of the optical amplifier is inserted without changing the assembly structure The optical isolator is not deteriorated.
また、本発明は、
光アイソレータコアを構成する複数の光学素子の光信号が通過する面のうち、少なくとも一対の互いに向き合う面は、無機光学接着剤により互いに固定され、かつ、これらの2つの面の少なくとも1つの面に無機光学接着剤に対する無反射コーティングが施されていることを特徴とする。
The present invention also provides:
Of the surfaces through which optical signals of the plurality of optical elements constituting the optical isolator core pass, at least a pair of mutually facing surfaces are fixed to each other by an inorganic optical adhesive, and at least one of these two surfaces An antireflective coating is applied to the inorganic optical adhesive.
この構成によれば、光路中に一般的な光学接着剤でなく、高温に耐える無機接着剤を使用するため、光増幅器の励起光等が挿入された場合でも、光アイソレータが劣化することが無くなる。 According to this configuration, since an inorganic adhesive that can withstand high temperatures is used in the optical path instead of a general optical adhesive, the optical isolator does not deteriorate even when excitation light or the like of the optical amplifier is inserted. .
また、本発明は、
光アイソレータコアを構成する複数の光学素子で、少なくとも一対の隣接する素子となる矩形状の各光学素子材が互いに固定されてブロック状のコアブロックとされた後に、このコアブロックが所望の大きさに切断されて複数個の前記各素子の結合体が形成されて作製され、かつ、
コアブロックは、切断される角度が、第1の光ファイバの端面および第2の光ファイバの端面を含む前記光アイソレータコアに対峙する光ファイバアレイの端面の傾斜角度に合わせられることを特徴とする。
The present invention also provides:
A plurality of optical elements constituting an optical isolator core, at least a pair of adjacent elements that are rectangular optical elements are fixed to each other to form a block-shaped core block, and then the core block has a desired size. A plurality of the above-mentioned combined devices of the respective elements are formed, and
The cutting angle of the core block is adjusted to the inclination angle of the end face of the optical fiber array facing the optical isolator core including the end face of the first optical fiber and the end face of the second optical fiber. .
この構成によれば、光アイソレータコアの少なくとも一部が、光ファイバアレイの端面と同様に傾斜する光入出力端面を有する各素子から構成され、1つのコアブロックから複数個一括して作製され、光入出力端面が斜めに切り出される場合、コアブロックの軸方向が光軸方向とほぼ一致するので、単にコア軸方向に対して垂直に切り出す場合より、更に光アイソレータコアの横断面の大きさを抑制することが可能となるため、体積の小さな同一大きさのコアブロックから切出される光アイソレータコア材料の数を最大にすることが可能となり、少ない材料で多くの光アイソレータコアを得ることができ、かつ光アイソレータの断面積を最小限に抑えることができる。 According to this configuration, at least a part of the optical isolator core is composed of each element having a light input / output end face that is inclined in the same manner as the end face of the optical fiber array, and a plurality of pieces are manufactured collectively from one core block, When the optical input / output end face is cut obliquely, the axial direction of the core block substantially coincides with the optical axis direction. This makes it possible to minimize the number of optical isolator core materials cut out from the same-sized core block with a small volume, so that many optical isolator cores can be obtained with a small amount of material. In addition, the cross-sectional area of the optical isolator can be minimized.
また、本発明は、集光手段の光ファイバアレイに対峙する端面と反対側の端面は、集光手段の焦点位置近傍に位置し、かつ、集光手段の光軸に対してほぼ垂直に配置されて、反射手段が形成されていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the end surface opposite to the end surface facing the optical fiber array of the condensing means is located in the vicinity of the focal position of the condensing means and is disposed substantially perpendicular to the optical axis of the condensing means. Thus, the reflection means is formed.
この構成によれば、集光手段の光ファイバアレイに対峙する端面と反対側の端面がそのまま反射手段として機能する。このため、集光手段に隣接させて別体の反射手段を設ける必要が無く、部品数が少なくなるとともに組立て工程の一部が簡略化されるため、光アイソレータを安価にすることが出来、更に、コンパクトに構成することが可能となる。 According to this configuration, the end face opposite to the end face facing the optical fiber array of the condensing means functions as the reflecting means as it is. For this reason, it is not necessary to provide a separate reflecting means adjacent to the light collecting means, the number of parts is reduced and a part of the assembly process is simplified, so that the optical isolator can be made inexpensive, It becomes possible to make it compact.
また、本発明は、光ファイバアレイ、または反射手段が固定された集光手段の何れか一方の側面に主ホルダの内側面が固定され、他方の端面に主ホルダの端面が固定されて成ることを特徴とする。 In the present invention, the inner surface of the main holder is fixed to one side surface of the optical fiber array or the light collecting means to which the reflecting means is fixed, and the end surface of the main holder is fixed to the other end surface. It is characterized by.
この構成によれば、光ファイバアレイと、反射手段が固定された集光手段とは、何れか一方の側面に固定された主ホルダの端面に、他方の端面が固定されることにより、一体化される。この際、主ホルダを光ファイバアレイか集光手段か何れか一方の側面に沿ってその主ホルダの軸方向、つまり、各光ファイバの光軸方向に移動させることにより、光ファイバアレイと反射手段が固定された集光手段との間における、各光ファイバの光軸方向の相対位置が調整される。また、主ホルダの端面と他方の端面とを合わせる位置を主ホルダの径方向に移動させることにより、光ファイバアレイと反射手段が固定された集光手段との間における、各光ファイバの光軸に直交する方向の相対位置が精密に調整される。 According to this configuration, the optical fiber array and the light collecting means to which the reflecting means are fixed are integrated by fixing the other end face to the end face of the main holder fixed to one of the side faces. Is done. At this time, the optical fiber array and the reflecting means are moved by moving the main holder along the side surface of either the optical fiber array or the light collecting means in the axial direction of the main holder, that is, in the optical axis direction of each optical fiber. The relative position in the optical axis direction of each optical fiber with the light collecting means to which is fixed is adjusted. Further, the optical axis of each optical fiber between the optical fiber array and the light collecting means to which the reflecting means is fixed is moved by moving the position where the end face of the main holder and the other end face are aligned in the radial direction of the main holder. The relative position in the direction orthogonal to is precisely adjusted.
このため、集光手段の焦点のバラツキ等による、光ファイバアレイと反射手段が固定された集光手段との両者間における微妙な位置ずれを、3次元方向で最適な位置に調整することが可能になる。従って、従来の光アイソレータでは、その構成素子どうしを固定させる接着剤の厚さによって各光ファイバの光軸方向の相対位置が調整されていたが、本構成の光アイソレータでは、上記のように、主ホルダを光ファイバアレイか集光手段か何れか一方の側面に沿って移動させることにより、各光ファイバの光軸方向の相対位置が調整されるので、主ホルダの端面と他方の端面とを固定させるのに必要とされる接着剤の厚さを常に最小限に抑えることができる。この結果、接着剤の硬化によって生じる位置ずれが最小になると共に、この位置ずれに起因して生じる光学特性の劣化を抑えることが可能になり、さらに、長期的な信頼性も向上する。 For this reason, it is possible to adjust a slight misalignment between the optical fiber array and the light collecting means to which the reflecting means is fixed due to variations in the focal point of the light collecting means to an optimum position in the three-dimensional direction. become. Therefore, in the conventional optical isolator, the relative position in the optical axis direction of each optical fiber was adjusted by the thickness of the adhesive that fixes the components, but in the optical isolator of this configuration, as described above, By moving the main holder along the side surface of either the optical fiber array or the light collecting means, the relative position in the optical axis direction of each optical fiber is adjusted, so that the end surface of the main holder and the other end surface are The adhesive thickness required to fix can always be kept to a minimum. As a result, the positional deviation caused by the curing of the adhesive can be minimized, the deterioration of the optical characteristics caused by the positional deviation can be suppressed, and the long-term reliability is also improved.
また、本発明は、主ホルダの少なくとも光ファイバアレイまたは集光手段のいずれか一方の側面に固定される部分に、1本以上の割りが長さ方向に形成されており、かつ、
光ファイバアレイまたは集光手段のいずれか一方の側面の少なくとも一部と主ホルダの内面の一部とが密着していることを特徴とする。
Further, in the present invention, one or more splits are formed in the length direction on a portion fixed to at least one side surface of the optical fiber array or the light collecting means of the main holder, and
It is characterized in that at least a part of one side surface of either the optical fiber array or the condensing means is in close contact with a part of the inner surface of the main holder.
この構成によれば、光ファイバアレイまたは集光手段のいずれか一方の側面の少なくとも一部と主ホルダの内面の一部とが密着しているため、光ファイバアレイまたは集光手段の外径精度と主ホルダの内径精度とを考慮し、両者が嵌合するように、両者の間の空間を大きく取る必要がなく、両者を密着させることが可能となる。 According to this configuration, since at least a part of one of the side surfaces of the optical fiber array or the condensing unit is in close contact with a part of the inner surface of the main holder, the outer diameter accuracy of the optical fiber array or the condensing unit In consideration of the inner diameter accuracy of the main holder, it is not necessary to make a large space between the two so that the two fit together, and the two can be brought into close contact with each other.
主ホルダに割りが形成されていない場合、両者を嵌合させるためには、製造誤差を考慮すれば、両者間の空間は厚さとして10μmを大幅に超えることになり、この空間を接着剤、半田などで埋める必要が生じる。従って、光ファイバアレイと集光手段の相対位置が温度等の変化により僅かにズレ、結果として光信号の挿入損失が大幅に増加する等、光学特性が不安定になる。 If no split is formed on the main holder, in order to fit both, the space between the two will greatly exceed 10 μm in consideration of manufacturing errors. It becomes necessary to fill with solder. Accordingly, the relative position between the optical fiber array and the light condensing means is slightly shifted due to a change in temperature or the like, resulting in a significant increase in optical signal insertion loss, resulting in unstable optical characteristics.
本構成によれば、両者の加工精度を変えることなく、両者を密着させ、固定することが可能になるため、温湿度等が変化しても光信号の挿入損失等の光学特性は安定し、長期信頼性が向上する。 According to this configuration, it is possible to closely fix and fix both without changing the processing accuracy of both, so that the optical characteristics such as optical signal insertion loss are stable even if the temperature and humidity change, Long-term reliability is improved.
本発明によるインライン光アイソレータによれば、上記のように、第1および第2の
相反偏波面回転素子の境界面、または第1および第2の非相反偏波面回転素子の境界面に垂直な方向では偏波分離による光の広がりの増加がないので、特殊な光ファイバアレイを使用せず、加工精度と組立て精度を変えず、従来と比較して製品の歩留まりを格段に向上させることが可能となる。
According to the inline optical isolator of the present invention, as described above, the direction perpendicular to the boundary surface of the first and second reciprocal polarization plane rotating elements or the boundary surface of the first and second non-reciprocal polarization plane rotating elements. Because there is no increase in the spread of light due to polarization separation, it is possible to dramatically improve the product yield compared to the conventional one without using special optical fiber array, changing the processing accuracy and assembly accuracy. Become.
更に、光アイソレータコアの大きさを最小にすることが可能となり、生産性が向上するので、小型で、低価格な反射型の2段光アイソレータが提供可能となる。 Furthermore, since the size of the optical isolator core can be minimized and the productivity is improved, it is possible to provide a reflection type two-stage optical isolator that is small and inexpensive.
次に、本発明によるインライン光アイソレータ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 inline optical isolator according to the present invention will be described.
図1(a)は、本実施形態によるインライン光アイソレータ1の平面図、同図(b)はその側面図である。
FIG. 1A is a plan view of the inline
インライン光アイソレータ1は、光ファイバアレイ2、光アイソレータコア3、非球面レンズ4および全反射鏡5がこの順に配列されて構成される。
The inline
光ファイバアレイ2には、第1の光ファイバを構成する入力光ファイバ6と第2の光ファイバを構成する出力光ファイバ7とが、平行に並列配置されて固定されている。また、光アイソレータコア3は、光ファイバアレイ2の端面2bにコアスペーサ8を介して、位置決めされて、固定されており、全反射鏡5はミラーホルダ10を介して非球面レンズ4に固定されている。非球面レンズ4と全反射鏡5との相対距離はこのミラーホルダ10の長さ形状により制御され、全反射鏡5の鏡面5aは非球面レンズ4のほぼ焦点に位置し、非球面レンズ4の光軸に対し垂直となる。
In the
ここで、光ファイバアレイ2の端面2bは、入出力光ファイバ6、7の光軸の垂直面に対し斜めに形成されている。また、光アイソレータコア3の各素子の端面も全て同様に斜めに形成されている。従って、インライン光アイソレータ1の中で、入出力光ファイバ6、7の光軸に対してほぼ垂直な面は、非球面レンズ4の平坦面4dと全反射鏡5の鏡面5aのみである。これらの面4d,5aは正確に平行になることは無く、非球面レンズ4の平坦面4dは非球面レンズ4の焦点付近に位置していないので各面4d,5aで光の形状が一致せず、各面4d,5aの間におけるキャビティーの形成による多重反射が悪影響を及ぼすことは無い。また、その他の全ての端面は、屈折率整合や無反射(AR)コーティング等により反射を最小限に抑えた上で、入出力光ファイバ6、7の光軸に対し十分に角度を取っているので、入射光信号が反射光と結合することは無い。これらのことより、本実施形態は内部反射が効果的に抑制された構成となり、反射によるリップルの発生がなく、反射減衰量は充分に実用的な値が得られた。
Here, the end face 2 b of the
これらの光アイソレータコア3が固定された光ファイバアレイ2と全反射鏡5が固定された非球面レンズ4とは、主ホルダ9を介して固定される。ここで、光ファイバアレイ2は、光アイソレータコア3が主ホルダ9に包含されるように、その一部が主ホルダ9の内側に挿入され、光ファイバアレイ2の外径の一部と主ホルダ9の内径の一部とが互いに密着されて固定される。他方、主ホルダ9の非球面レンズ4側端面と非球面レンズ4の鏡筒4bの光ファイバアレイ側の側面とはお互いに密着されて固定される。これらの工程により作製されたインライン光アイソレータ1は図示しないパッケージを施すことにより、信頼性を確保し、製品化される。
The
光ファイバアレイ2は、一般的に入手可能な市販品で、外径1.8[mm]の石英ガラス円筒で、その中心には、光軸が互いに平行な入力光ファイバ6および出力光ファイバ7が250[μm]の間隔で平行に配置されて、一体化されている。入力光ファイバ6と出力光ファイバ7は、光ファイバアレイ2の端面2a側において、図示しない光ファイバからなる外部の光伝送路に接続されて使用され、入力光ファイバ6から入射した光信号が他方の出力光ファイバ7から出射する構成になっている。また、入力光ファイバ6と出力光ファイバ7との各光部品側の端面は、光ファイバアレイ2の光部品側の端面2bと同一面の状態に配置されている。
The
光アイソレータコア3に対峙するこの端面2bは、入力光ファイバ6および出力光ファイバ7の各光軸を含む面との交軸を回転軸として、入力光ファイバ6と出力光ファイバ7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、光学研磨され、対空気用の無反射(AR)コーティングが施されている。この端面2bにはコアスペーサ8が接着固定される。
The end face 2b facing the
コアスペーサ8は、外形が縦0.7[mm]で横1.0[mm]の長方形状をしており、断面積が0.7×1.0[mm2]、厚さが150[μm]の硬質プラスチック板からなり、縦0.15[mm]で横0.4[mm]の長方形状をした断面積が0.15×0.4[mm2]の穴8aがその中央に形成されており、入出力光信号はこの穴8aを通過する。このコアスペーサ8を光ファイバアレイ2の端面2bに固定する場合、中央の穴8aと入出力光ファイバ6、7端面の輪郭との其々の中心が一致するように、位置合わせをして固定される。
The
また、このコアスペーサ8には、光アイソレータコア3側端面の中央に、縦0.6[mm]で横0.85[mm]の長方形状をした断面積が0.6×0.85[mm2]、深さ0.1[mm]の平坦なくぼみが形成されており、このくぼみに光アイソレータコア3が挿入され固定される構造になっている。
The
光アイソレータコア3は、縦0.5[mm]、横0.8[mm]の斜め端面を有し、この斜め端面に垂直な方向の厚さが1.2[mm]の大きさの斜方体で、斜め端面に平行な断面積が0.5×0.8[mm2]、体積が0.5×0.8×1.2[mm3]である。但し、厚さ方向は横断面に垂直なコア軸方向から8度傾きを持たせ、コア軸の方向と入出力光ファイバ6、7の光軸の方向とがほぼ一致するように、コアスペーサ8のくぼみに固定される。
The
従来の光アイソレータで用いるコアは、反射型でない通常のストレート型光アイソレータの場合、高さ1.2[mm]、幅1.2[mm]以上あるので、本実施形態の光アイソレータコア3の断面積はこれに比べて約1/3以下となり、材料費の大幅な削減が可能となっている。 The core used in the conventional optical isolator has a height of 1.2 [mm] and a width of 1.2 [mm] or more in the case of a normal straight type optical isolator that is not a reflection type. Compared to this, the cross-sectional area is about 1/3 or less, and material costs can be greatly reduced.
光アイソレータコア3は、第1の偏波分離素子を構成する第1のルチル11a、第1の相反偏波面回転素子を構成する第1の半波長板12aおよび第2の相反偏波面回転素子を構成する第2の半波長板12b、非相反偏波面回転素子を構成するガーネット13および第2の偏波分離素子を構成する第2のルチル11bから構成されている。
The
光アイソレータコア3は後で述べる工程により作製されるが、これら各素子の光入出力端面は、光ファイバアレイ2の端面2bにほぼ平行に配置されており、光アイソレータコア3の両端面3a、3bは、対空気用の無反射(AR)コーティングが施されている。
The
第1のルチル11a、ガーネット13および第2のルチル11bは、入力光ファイバ6の光軸上に位置する入射側の部分と、出力光ファイバ7の光軸上に位置する出射側の部分とからなる。また、第1の半波長板12aは入力光ファイバ6の光軸上に位置し、第2の半波長板12bは出力光ファイバ7の光軸上に位置する。光アイソレータコア3は、第1の半波長板12aと第2の半波長板12b以外は入射側と出射側とで共通の材料で形成され、入射側と出射側の2つの独立した光アイソレータコアが一体化した構造となっている。ここで、第1のルチル11aと第2のルチル11bの光入出力端面に垂直な厚さは同一で、光軸方向も同一に設定されている。また、第1のルチル11a、第2のルチル11b、第1の半波長板12aと第2の半波長板12bの光軸方向とガーネット13の磁化方向とについては、後述する偏波面回転動作の実現方法により決定される。
The first rutile 11a, the garnet 13 and the second rutile 11b are composed of an incident side portion located on the optical axis of the input
また、この場合、ガーネット13は自己磁化保持型のガーネットを使用しており、光磁気効果により非相反偏波面回転作用を動作するための外部磁場は必要としないので、永久磁石は使用しない。 In this case, the garnet 13 uses a self-magnetization retention type garnet and does not require an external magnetic field for operating the non-reciprocal polarization plane rotation action by the magneto-optical effect, so no permanent magnet is used.
上述のように、第1の半波長板12aは入射側に位置し入射側の光分布を全て包含する必要があり、第2の半波長板12bは出射側に位置し出射側の光分布を全て包含する必要がある。従って、第1の半波長板12aと第2の半波長板12bとの境界面は、入射側の光分布と出射側の光分布の中央の境界面に一致させる必要がある。
As described above, the first half-
光アイソレータコア3はコアスペーサ8のくぼみに固定されるが、これにより、光アイソレータコア3は入出力光ファイバ6、7に対してほぼ一定の位置に固定され、第1の半波長板12aと第2の半波長板12bとの境界面の位置は入出力光ファイバ6、7から出射される光信号の2つの光軸の中央線を含み、これらの2つの光軸を含む面に対して垂直となる面の位置とほぼ一致する。また、コアスペーサ8のくぼみに固定されることにより、光アイソレータコア3は、その一方の光入出力端面3aが光ファイバアレイ2の端面2bの近傍に端面2bに対峙して配置され、入力光ファイバ6から出射して広がる光信号の第1の半波長板12a内における入力光ファイバ6と反対側の端面での光分布、および出力光ファイバ7から出射して広がる光信号の第2の半波長板12b内における出力光ファイバ7と反対側の端面での光分布が、お互いに前記境界面で重ならないように設定される。つまり、2つの光ファイバ6、7から光アイソレータコア3に入射された2つの光が前記境界面で遮られる光量が何れも最小となる設計である。
The
ここで、従来、ルチルによる偏波分離方向は、特許文献5等にあるように、この境界面に対して垂直な方向で、入出力の何れか一方では、この境界面に接近する方向に分離されていた。従って、この場合、この境界面は、接近した光の分布の端部を遮る可能性が大きくなり、光学特性の劣化の要因となる。
Here, conventionally, the polarization separation direction by rutile is the direction perpendicular to this boundary surface as in
本実施形態では、ルチル11a、11bによる偏波分離の方向はこの境界面に平行な方向であるため、従来の構成のように、偏波分離された光がこの境界面に近づくことが無いので、光分布の端部を遮ることがない。また、この実施形態のように加工精度と組立て精度とで位置決めをすれば、光アイソレータコア3の位置精度は確保され、歩留まり低下は生じない。
In the present embodiment, the direction of polarization separation by the rutiles 11a and 11b is parallel to this boundary surface, and therefore, the light separated by polarization separation does not approach this boundary surface unlike the conventional configuration. , Do not block the end of the light distribution. Further, if positioning is performed with processing accuracy and assembly accuracy as in this embodiment, the positional accuracy of the
非球面レンズ4は、一般に入手可能な市販品で、外径2[mm]のレンズ部4aが光学ガラスで形成され、集光手段を構成しており、外径3[mm]のステンレス製の鏡筒4bに挿入されてなるものである。レンズ部4aも、光アイソレータコア3と同様、入力光ファイバ6の光軸上に位置する入射側の部分と、出力光ファイバ7の光軸上に位置する出射側の部分とからなり、入射側と出射側とで共通の材料で形成されている。非球面レンズ4のレンズ面4cと、その反対の端面4dとには、対空気用の無反射(AR)コーティングが施されている。端面4dはレンズ光軸に垂直に近い平面で、光ファイバアレイ2と光アイソレータコア3に対峙している。
The
全反射鏡5は、外形が縦1.2[mm]で横1.2[mm]の正方形のガラス基板からなり、このガラス基板の反射面には波長1.55[μm]帯の全反射鏡として誘電体多層膜フィルタが蒸着されて、鏡面5aが形成されている。
The
ミラーホルダ10は同じくガラス製で、内径1.2[mm]、外径3[mm]、厚さ1.57[mm]の中空円筒形状をしている。全反射鏡5はこのミラーホルダ10を介して非球面レンズ4の鏡筒4bに固定されている。この場合、全反射鏡5の鏡面5aの位置は非球面レンズ4の一方の焦点位置にほぼ等しい。
The
主ホルダ9は、正面図、側面図、背面図がそれぞれ図2(a),(b),(c)に示され、外径3[mm]、内径1.79[mm]、長さ2[mm]のステンレス製円筒で構成されている。この主ホルダ9は円周方向の3点で等間隔に、長さ方向に長さ1[mm]、幅0.2[mm]
の割り9aが形成されている。
A front view, a side view, and a rear view of the
The split 9a is formed.
主ホルダ9を用いた、光アイソレータコア3が固定された光ファイバアレイ2と全反射鏡5が固定された非球面レンズ4との位置合わせは、光信号の挿入損失等を最小限にし、光学的特性を総体的に最適化するために、図示しない精密位置合わせ装置を用いて行った。
The alignment between the
最初に、主ホルダ9の割り9aが施された端面9bの側へ光アイソレータコア3の固定された光ファイバアレイ2の部品側を挿入した。この場合、光ファイバアレイ2の外径は主ホルダ9の内径より、両者の寸法誤差を考慮しても、僅かに大きい。しかし、主ホルダ9には割り9aが入っており、主ホルダ9の材料がばね性を有しているため、小さな押圧力での挿入が可能で、しかも両者の平行度は確保され、相対位置は安定している。
First, the component side of the
この状態で、光ファイバアレイ2と全反射鏡5が固定された非球面レンズ4は精密位置合わせ装置に装着され、入力光ファイバ6から挿入されたモニター光の光強度を,出力光ファイバ7から検出し、その値が最大になる条件として、互いの相対位置を精密に調整した。
In this state, the
この場合、相対位置の調整の前に、互いに相対する、主ホルダ9の端面9cと非球面レンズ4の鏡筒端面4eとは精密位置合わせ装置上で、平行になるように相対的な角度を調整し、その後で、3軸方向の相対位置を調整した。
In this case, before adjustment of the relative position, the relative angle between the
この状態で、主ホルダ9の位置調整により、主ホルダ9の割り9aが施されていない端面9cと非球面レンズ4の鏡筒端面4eとの距離が最小となるように、光ファイバアレイ2と主ホルダ9との相対位置を調整し、光ファイバアレイ2と非球面レンズ4との相対位置が最適位置からずれていないことを再度確認した後に、光ファイバアレイ2と主ホルダ9、主ホルダ9と非球面レンズ4とは其々、接着剤を用いて固定した。この際、光ファイバアレイ2と主ホルダ9とは既に互いに密着しているが、その押圧力は小さいので、長さ方向のズレが生じないように接着剤を用いて互いに固定することが必要である。
In this state, by adjusting the position of the
この状態で、非球面レンズ4の光軸は光ファイバ6,7のそれぞれの光軸に対してほぼ平行に配置されており、光ファイバアレイ2の端面2bにおける光軸の位置は非球面レンズ4の一方の焦点位置にほぼ等しく、全反射鏡5の鏡面5aの位置は非球面レンズ4の他方の焦点位置にほぼ等しく、かつ、全反射鏡5の鏡面5aが非球面レンズ4の光軸に対してほぼ垂直に配置されている。このため、光ファイバアレイ2の端面2bでは入力光ファイバ6から出射された光信号のモードフィールド径と出力光ファイバ7に伝播された光信号のモードフィールド径がほぼ一致し、入力光ファイバ6から出射された光信号の出射角度と出力光ファイバ7への光信号の入射角度がほぼ一致するので、入力光ファイバ6から出力光ファイバ7へ伝播する光信号の伝播効率が最も良くなる。
In this state, the optical axis of the
また、主ホルダ9と非球面レンズ4との間の接着層の厚さは、厳密に測定はしていないが、顕微鏡観察からは10μm以下であったと思われる。この様なフレキシブルな構造を採用しない場合は、非球面レンズ4の焦点位置のばらつき、コアスペーサ8の長さのばらつき等を考慮すれば、この接着層の厚さは30μm程度以上になる場合を考慮する必要が生じる。
Further, although the thickness of the adhesive layer between the
これらの工程により、非球面レンズ4の焦点のばらつき等による、光アイソレータコア3が固定された光ファイバアレイ2と全反射鏡5が固定された非球面レンズ4との両者間の3次元位置の微妙なずれを、主ホルダ9と非球面レンズ4の固定位置で、最適に調整できる。従って、主ホルダ9と非球面レンズ4を固定する接着層の厚さを常に最小限に抑えることが可能となるので、接着剤の硬化による位置ずれが最小となり、これに起因する特性の劣化を抑えることが出来るほか、長期的な信頼性の向上にも貢献する。
By these steps, the three-dimensional position between the
上記の構成において、波長1.55[μm]の光信号がインライン光アイソレータ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、光信号が入力光ファイバ6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。
In the above configuration, an operation when an optical signal having a wavelength of 1.55 [μm] propagates in the forward direction through the inline
入力光ファイバ6から順方向に入射された光信号は、始めに光アイソレータコア3の入射側へ入射される。そして、この光アイソレータコア3の内部で、光アイソレータとしての動作を受けるが、順方向であるため、基本的にはそのまま光アイソレータコア3の入射側から出射され、次に非球面レンズ4に入射する。非球面レンズ4に入射した光信号は、非球面レンズ4の内部でコリメート光に変換され、全反射鏡5に達し、コリメート光のまま反射される。光信号は、反射されて非球面レンズ4から出射されるときに、集光光に変換され、光アイソレータコア3の出射側に入射する。そして、光アイソレータコア3内で再度光アイソレータとしての動作を受けた後に光アイソレータコア3の出射側から出射され、最終的に出力光ファイバ7に入射し、外部の光伝送路へ送り出される。
The optical signal incident in the forward direction from the input
図3は、光アイソレータコア3の構成と、入力光ファイバ6から光アイソレータコア3内を順方向に伝搬する光信号の各位置における偏波状態とを示している。
FIG. 3 shows the configuration of the
入力光ファイバ6から順方向に入射された光信号は、光アイソレータコア3内の入射側で、最初に、第1のルチル11aによって第1の単一偏波光14aと第2の単一偏波光14bの2つの単一偏波光に偏波分離される。第1の単一偏波光14aは常光として第1のルチル11aによって空間変位を受けないが、第2の単一偏波光14bは異常光として第1のルチル11aによって空間変位を受けるので、偏波分離されることになる。
The optical signal incident in the forward direction from the input
この偏波分離の方向は、光ファイバアレイ2の端面2bの傾斜方向と同じ方向で、図1(b)で考えれば、下方向となる。この構成によれば、第1の光ファイバ6から入射した順方向の光信号が第1の偏波分離素子11aおよび第2の偏波分離素子11bにより空間変位を受けて、2つの単一偏波光14a,14bの光軸が一致するときに生じる軸ずれを最小に抑制することが出来る。
The polarization separation direction is the same as the inclination direction of the end face 2b of the
従来は図1(a)で考えれば偏波分離の方向は左右方向であったので、次の第1の半波長板12aを通過する位置を考えれば、第2の半波長板12bとの境界面に接近する方向に偏波分離されていた。本実施形態では、偏波分離方向は全て図1(b)で上下方向なので、偏波分離された光がこの境界面に接近することは無い。
Conventionally, since the direction of polarization separation is the left-right direction when considered in FIG. 1A, considering the position passing through the next first half-
これらの2つの単一偏波光14a,14bは、次の第1の半波長板12aを通過する時に、偏波面が反時計方向に45度回転する。次に、ガーネット13を通過する時に、これらの2つの単一偏波光14a,14bの偏波面は、更に反時計方向に45度回転する。この2つの過程を経て、これらの2つの単一偏波光14a,14bの偏波面は、反時計方向に合計90度回転され、偏波方向が入れ替わることになる。ここで、第1のルチル11aと第2のルチル11bとは光軸方向が一致し、厚さも等しい。従って、第2のルチル11bに対しては、第1の単一偏波光14aが異常光となり、第2の単一偏波光14bが常光となる。このため、これらの光が第2のルチル11bを通過すると、第1の単一偏波光14aのみが、第2の単一偏波光14bが第1のルチル11aによって受けた空間変位の方向と同様の方向に空間変位を受ける。その結果、第2のルチル11bを通過した第1の単一偏波光14aと第2の単一偏波光14bとは、互いの光軸が一致し、同じ軌跡を辿る。
When these two single-polarized light beams 14a and 14b pass through the next first half-
従って、これらの光は単一の光として光アイソレータコア3の入射側から出射される。
Accordingly, these lights are emitted from the incident side of the
光アイソレータコア3の入射側から出射された光信号は、非球面レンズ4に入射し、コリメート光に変換され、全反射鏡5で反射される。全反射鏡5で反射された単一の光は、非球面レンズ4の端面4dから集光光として出射され、光アイソレータコア3の出射側に入射する。
The optical signal emitted from the incident side of the
光信号は光アイソレータコア3の出射側においても、入射側と同様な作用を受ける。つまり、光アイソレータコア3の出射側に入射した順方向の光信号は、最初に、第2のルチル11bによって、第1の単一偏波光14aと第2の単一偏波光14bの2つの単一偏波光に偏波分離される。この際、第2の単一偏波光14bは常光として第2のルチル11bによって空間変位を受けないが、第1の単一偏波光14aは異常光として第2のルチル11bによって空間変位を受ける。次に、ガーネット13を通過する時に、これらの2つの単一偏波光14a,14bの偏波面は、反時計方向に45度回転する。次に、第2の半波長板12bを通過する時に、これらの2つの単一偏波光14a,14bの偏波面は、更に反時計方向に45度回転する。この2つの過程を経て、これらの2つの単一偏波光14a,14bの偏波面は、反時計方向に合計90度回転されて、偏波方向が入れ替わることになる。従って、第1のルチル11aに対しては、第2の単一偏波光14bが異常光となり、第1の単一偏波光14aが常光となる。よって、これらの光が第1のルチル11aを通過すると、第2の単一偏波光14bのみが、第1の単一偏波光14aが第2のルチル11bによって受けた空間変位の方向と同様の方向に空間変位を受ける。その結果、第1のルチル11aを通過した第1の単一偏波光14aと第2の単一偏波光14bとは、互いの光軸が一致し、単一の光となり、同じ軌跡を辿る。この単一の光は、出力光ファイバ7に入射して、外部の光伝送路へ伝達される。
The optical signal is subjected to the same action on the exit side of the
このように、本構成では、入力光ファイバ6から入力された光信号は、2つの偏波分離素子11a、11bにより、2つの単一偏波光14a,14bへの分離と統合を、入射側と出射側とで、各々1回ずつくりかえすが、この2つの単一偏波光14a,14bの互いの光路長がほぼ等しいので、偏波モード分散の発生をほぼ無くすことが出来る。従って、第1の光ファイバ6から出射されて第2の光ファイバ7に入射するまで、常光と異常光とが伝搬するのに要する時間の差はほぼ無くなるので、高速光伝送路用等に適用が大幅に広がる。
As described above, in this configuration, the optical signal input from the input
次に、波長1.55[μm]の光がインライン光アイソレータ1を逆方向に伝搬する場合の動作について、図4を参照して説明する。
Next, an operation when light having a wavelength of 1.55 [μm] propagates in the reverse direction through the inline
図4は、光アイソレータコア3の構成と、出力光ファイバ7から光アイソレータコア3内を逆方向に伝搬する光の各位置における偏波状態とを示している。
FIG. 4 shows the configuration of the
出力光ファイバ7から入射した逆方向の光信号は、光アイソレータコア3内の出射側で、最初に、第1のルチル11aによって第1の単一偏波光14aと第2の単一偏波光14bの2つの単一偏波光に偏波分離される。この際、第1の単一偏波光14aは常光として第1のルチル11aによって空間変位を受けないが、第2の単一偏波光14bは異常光として第1のルチル11aによって空間変位を受ける。次に、第2の半波長板12bを通過する時に、これらの2つの単一偏波光14a,14bの偏波面は、時計方向に45度回転する。しかし、次に、ガーネット13を通過する時に、これらの2つの単一偏波光14a,14bの偏波面は、反時計方向に45度回転する。この2つの過程を経て、これらの2つの単一偏波光14a,14bの偏波面は、回転角が相殺されて合計の回転角は0度になり、結局、偏波面の方向は変化しない。従って、第2のルチル11bに対しては、同様に第1の単一偏波光14aが常光となり、第2の単一偏波光14bが異常光となる。よって、これらの光信号が第2のルチル11bを通過すると、第2の単一偏波光14bのみが異常光として更に空間変位を受ける。結果として、第1の単一偏波光14aと第2の単一偏波光14bは互いに分離された2つの光として光アイソレータコア3の出射側から非球面レンズ4へ入射する。
The reverse optical signal incident from the output optical fiber 7 is first output by the first rutile 11a on the output side in the
但し、第2の半波長板12bとガーネット13とによる45度の回転作用は各素子の消光比の影響を受け、更に波長や温度の変化等によって僅かなズレを生じる。従って、一般に、第1の単一偏波光14aと第2の単一偏波光14bには、順方向と同様な空間変位を受けて光軸が一致する僅かな成分(=高次成分)14c,14dが、図4に点線で示されるように残る。この僅かなズレにより生じた高次成分の存在が、従来の1段インライン光アイソレータにおいて、アイソレーションの阻害要因となり、更にアイソレーションが波長に依存して大きく変動する原因になっており、アイソレーションの低下の原因となっていた。
However, the 45-degree rotation action of the second half-
これらの3つの光は、各々別の軌跡を辿り、非球面レンズ4を介して全反射鏡5で反射された後、光アイソレータコア3の入射側に入射する。偏波分離された第1の単一偏波光14aと第2の単一偏波光14bは、光アイソレータコア3の入射側で図4に示すように、更に偏波分離されて、光アイソレータコア3の入射側から出射されるため、入力光ファイバ6に逆方向に進む光が入射することはなく、入力光ファイバ6から外部の光伝送路へ光は出射されない。
These three lights follow different trajectories, are reflected by the
また、点線で示した高次成分14c,14dも、同様に光アイソレータコア3の入射側において常光と異常光に対応する2つの単一偏波光14c,14dとして、偏波分離されて光アイソレータコア3の入射側から出射される。このため、これらの2つの単一偏波光14c,14dも入力光ファイバ6に入射することはなく、入力光ファイバ6から外部の光伝送路へ出射されず、従来の1段インライン光アイソレータより高度な逆方向のアイソレーションが実現され、2段インライン光アイソレータとして機能する。
Similarly, the higher-order components 14c and 14d indicated by the dotted lines are also polarized and separated as two single-polarized lights 14c and 14d corresponding to ordinary light and extraordinary light on the incident side of the
図5は、光アイソレータコア3を切り出すためのコアブロック15の組立て構造を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an assembly structure of the core block 15 for cutting out the
光アイソレータコア材料は同図(a)に示すようにそれぞれ短冊状の材料が用いられている。第1,第2の半波長板12a,12bとなる材料の大きさは幅0.4[mm]、長さ6[mm]で、縦断面積が0.4×6[mm2]である。また、第1,第2のルチル11a,11bとガーネット13になる材料の大きさは幅0.8[mm]、長さ6[mm]で、縦断面積が0.8×6[mm2]である。各材料の厚さは、それぞれ、第1,第2のルチル11a,11bの材料が0.3[mm]、第1,第2の半波長板12a,12bの材料が0.1[mm]、ガーネット13の材料が0.5[mm]である。
As the optical isolator core material, strip-shaped materials are used as shown in FIG. The material of the first and second half-
各々の材料は、鉛フリーの低融点(光学)ガラスを用いて同図(b)に示すように互いに接着される。接着は350℃×5分のリフローにより、気泡の混入が無いように、ガーネット13の材料と第1,第2の半波長板12a,12bの材料、ガーネット13の材料と第2のルチル11bの材料、第1,第2の半波長板12a,12bの材料と第1のルチル11aの材料の順番で、順次行った。この時、各接着工程で、それ以前の工程での接着面がずれないように、治具を用いて各素子の位置関係を保持した。この後にガーネット13を磁化した。また、各材料の一括接着も可能であるが、この場合、気泡の混入を防ぐことが肝要となる。
Each material is adhered to each other using lead-free low melting point (optical) glass as shown in FIG. Adhesion is performed by reflowing at 350 ° C. for 5 minutes so that air bubbles are not mixed, and the material of the garnet 13 and the materials of the first and second half-
なお、ガーネット13の材料の両面には、予め対低融点ガラス用の無反射(AR)コーティングを施した。第1,第2のルチル11a,11bの材料については、接着面は対低融点ガラス用のARコーティング、その反対の面は対空気用のARコーティングを施した。本実施形態では、第1,2の半波長板12a、12bの材料の両面には対低融点ガラス用のARコーティングを施していないが、これらの面での反射を更に抑えるため、これらの面にもARコーティングが必要となる場合もある。
In addition, the antireflective (AR) coating for low melting glass was previously given to both surfaces of the material of the garnet 13. Regarding the materials of the first and second rutiles 11a and 11b, the adhesive surface was subjected to an AR coating for low-melting glass, and the opposite surface was subjected to an AR coating for air. In the present embodiment, both surfaces of the materials of the first and second half-
図6は、図5に示すように組み立てたコアブロック15の切出し方法を説明する側面図である。 FIG. 6 is a side view for explaining a method of cutting out the core block 15 assembled as shown in FIG.
同図(a)に示すコアブロック15の切り出し角度を光ファイバアレイ2の端面2bの角度に合わせ、垂直から8度傾いた角度で切断して切り出すことにより、同図(b)に示すように、1つのコアブロック15から10個の光アイソレータコア3を作製した。このように複数の光アイソレータコア3を一括して作製することにより、各々の結晶軸方位合わせが容易になるので、光アイソレータ1の歩留まり向上に寄与する。また、大型の材料を用いるので、材料費が大幅に低減する利点がある。切断によってコアブロック15の両端に多少の残りが生じるが、特に問題とはならない。
The cutting angle of the core block 15 shown in FIG. 5A is matched with the angle of the end face 2b of the
上記の実施形態においては、ガーネット13の結晶の鉄成分が波長0.98[μm]の光を吸収して熱を発生しても、耐熱性の低い有機接着剤が光信号の光路上に無いため、発熱の温度上昇により接着剤が変質劣化して特性変化が従来のように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, even if the iron component of the crystal of the garnet 13 absorbs light having a wavelength of 0.98 [μm] and generates heat, there is no organic adhesive having low heat resistance on the optical path of the optical signal. Therefore, the adhesive does not deteriorate due to the temperature rise of the heat generation, and the characteristic change does not occur as in the conventional case. When light of 100 [mW] was actually irradiated for 24 hours at a wavelength of 0.98 [μm], it was confirmed that there was no change in characteristics before and after irradiation.
なお、上記の実施形態においては、非球面レンズ4と全反射鏡5は個別に用意したが、図7に示すように、非球面レンズ16と全反射鏡17は一体化することが可能である。この場合、非球面レンズ16はレンズ部16aが鏡筒6bに挿入されて構成され、レンズ部16aのレンズ面16cと反対側の端面16dには、非球面レンズ16の焦点位置近傍に位置し、かつ、非球面レンズ16の光軸に対してほぼ垂直に配置されて、全反射鏡17が形成される。
In the above-described embodiment, the
つまり、全反射鏡17が、非球面レンズ16のレンズ面16cと反対側の端面16dに蒸着されて形成されているため、非球面レンズ16のレンズ面16cと反対側の端面16dがそのまま全反射鏡17として機能する。また、非球面レンズ16のレンズ面16cは光ファイバアレイ2に対峙することになり、この面による反射光の光学特性に対する影響は更に減少する。この場合インライン光アイソレータ1の更なる小型化が可能となる。
That is, since the
また、上記の実施形態においては、非球面レンズ4の端面4c,4dに対空気のARコーティングを施し、別途ガラス基板に蒸着した全反射鏡5を用意していたのに比較し、上記の非球面レンズ16では加工工程の低減と材料の低減が実現されており、安価になる。但し、上記の非球面レンズ16の構成では非球面レンズ16として特殊仕様のレンズが必要となるので、この様な特殊仕様の非球面レンズ16が入手困難な場合や、入手可能であっても高価な場合等、この構造が適切でない場合もある。
Further, in the above embodiment, the
また、上記の実施形態の光アイソレータコア3においては、相反偏波面回転素子である半波長板を入射側と出射側で分離させ、第1のルチル11a、第1の半波長板12aと第2の半波長板12b、ガーネット13、および第2のルチル11bがこの順に配置されている場合について説明した。しかし、半波長板は分離せずに入射側と出射側で共通とし、非相反偏波面回転素子であるガーネットを入射側と出射側で分離して、第1のルチル11a、第1のガーネットと第2のガーネット、半波長板、および第2のルチル11bがこの順に配置されていても良い。
Further, in the
また、主ホルダ9はステンレス製を用いたが、その他に燐青銅や硬質プラスチック等の材料で作製しても良い。
The
また、上記の実施形態においては、主ホルダ9は円筒形としたが、光ファイバアレイ2、光アイソレータコア3、非球面レンズ4等の形状によって、主ホルダ9の形状は多少複雑化し、単純な円筒形ではなく、円筒形の径が途中で変わり段差ができた構造でも良い。また、上記の実施形態においては、主ホルダ9は一体化されたものとしたが、複数の分離されたホルダ部品が組み合わされた主ホルダの構造とすることも可能である。この場合、複数のホルダ部品の組み立て手順は適宜特定され、部品相互の位置合わせの順番は任意に決定される。例えば、光ファイバアレイ2または非球面レンズ4に分離されたホルダ部品の1つを予め固定することも可能で、その場合に、光ファイバアレイ2と非球面レンズ4との相対位置を最適にするために位置調整されるのは、分離されたホルダ部品の残りの部品となる。
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態においては、光アイソレータコア3が固定された光ファイバアレイ2の側面に主ホルダ9が固定され、全反射鏡5が固定形成された非球面レンズ4の端面4eに主ホルダ9の端面9cが固定されていた。しかし、全反射鏡5が固定形成された非球面レンズ4の側面に主ホルダ9の割り9aが形成された側が挿入されて固定され、光アイソレータコア3が固定された光ファイバアレイ2の端面2bに主ホルダ9の端面9cが固定される構成でもよい。ただし、この構成の場合、光ファイバアレイ2の端面2bは、図1(b)のように傾斜せず、入出力ファイバ6、7の各光軸に垂直である必要がある。
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態においては、偏波分離素子として、ルチルを用いたが、YVO4、ニオブ酸リチウム等の光学複屈折率材料を用いても良い。 In the above embodiment, rutile is used as the polarization separation element. However, an optical birefringence material such as YVO 4 or lithium niobate may be used.
また、上記の実施形態においては、構造の簡易化のために、非相反偏波面回転素子として自己磁化保持型のガーネット13を用いたが、自己磁化保持型でない一般のガーネットと帯磁用の永久磁石を用いてもよい。この場合、中空円筒状の永久磁石の端面から所定距離奥まった永久磁石の内部に光アイソレータコア3を固定して、光アイソレータコア3の端面と光ファイバアレイ2の端面2bとの間に隙間を設けることにより、コアスペーサ8を代用することが可能である。また、円筒状の永久磁石をガーネットの周囲の主ホルダ9の内部に固定させても良い。
In the above embodiment, the self-magnetization maintaining garnet 13 is used as the non-reciprocal polarization plane rotating element for the simplification of the structure. May be used. In this case, the
また、上記の実施形態においては、集光手段として非球面レンズ4を用いたが、屈折率分布型レンズ等の他のレンズを用いることも可能である。
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態においては、光アイソレータコア3用の各光学素子はコアブロック15の状態で低融点ガラスを用いて積層したが、光路に相当する部分に光信号を通過させる穴を切り出すコア数に応じて複数形成した厚さ100μm以下の薄膜を用いて、短冊状の各光学素子材料の間にこの薄膜を挟めて各光学素子材料を積層し、各コアに切り出すことも可能である。この場合、各光学素子の両面は対空気用の無反射コートを施す必要がある。また、この場合、薄膜の穴以外の部分には光信号が通過しないため、各光学素子と薄膜との接着に、無機光学接着剤以外の耐熱接着剤を用いることもできる。
In the above embodiment, each optical element for the
また、上記の実施形態においては、光アイソレータコア3を構成する複数の光学素子となる全ての矩形状の各光学素子材が、図5に示すように互いに固定されてコアブロック15とされた後に、このコアブロック15が図6に示すように所望の大きさに切断されて複数個の各素子の結合体が形成されて、光アイソレータコア3が作製された。しかし、光アイソレータコア3を構成する複数の光学素子で、少なくとも一対の隣接する素子となる矩形状の各光学素子材が、互いに固定されてコアブロックとされた後に、このコアブロックが所望の大きさに切断されて複数個の各素子の結合体が形成されて、光アイソレータコアが作製されても良い。この場合、コアブロックとされなかった光学素子材は、個別に切り出されて、コアブロックが切断されて切り出された各素子の結合体に、後から固定または空間を介して保持されることになる。
Further, in the above-described embodiment, after all the rectangular optical element materials to be a plurality of optical elements constituting the
また、上記の実施形態においては、光アイソレータコア3を構成する全ての各素子の互いに向き合う面は、低融点ガラス等の無機光学接着剤により互いに固定され、かつ、必要な場合には無機光学接着剤に対する無反射コーティングが施されている。しかし、光アイソレータコア3を構成する複数の光学素子の光信号が通過する面のうち、少なくとも一対の互いに向き合う面が、無機光学接着剤により互いに固定され、かつ、これらの2つの面の少なくとも1つの面に前記無機光学接着剤に対する無反射コーティングが施されていても良い。つまり、2つの面のうちの一方の面を有する素子材料の屈折率と無機光学接着剤の屈折率とがほぼ同じ場合、その一方の面には無反射コーティングを施さなくても良い。
In the above-described embodiment, the mutually facing surfaces of all the elements constituting the
また、個々の光学素子を切り出してから、積層する場合は、積層用のホルダを用意し、そのホルダ上に僅かな空間を与えながら、各光学素子を整列、固定させ、補強することにより、個々の光アイソレータコアを作製しても良い。この場合、光アイソレータコアを構成する複数の光学素子の光信号が通過する全ての面に対空気用無反射コーティングが施され、これらの光学素子は、これらの対峙する面が各々の面の間に空間を保持した状態で、互いに固定される。 In addition, in the case of stacking after cutting out individual optical elements, a holder for stacking is prepared, and each optical element is aligned, fixed, and reinforced while giving a slight space on the holder. An optical isolator core may be manufactured. In this case, an anti-reflection coating for air is applied to all surfaces through which optical signals of a plurality of optical elements constituting the optical isolator core pass, and these opposing surfaces are located between the respective surfaces. They are fixed to each other while holding the space.
このような本発明の最良の実施形態によるインライン光アイソレータ1によれば、上述したように、光アイソレータコア3の一方の光入出力端面3aが光ファイバアレイ2の端面2b近傍に端面2bに対峙して配置される構造であり、光信号の広がりの外径が最も小さい場所に光アイソレータコア3が挿入されているため、光アイソレータコア3の大きさを最小限に抑えることが可能となる。
According to such an inline
また、第1のルチル11aおよび第2のルチル11bによる偏波分離方向が、第1の半波長板12aと第2の半波長板12bの境界面に対し、ほぼ平行であるため、偏波分離によるこの境界面への光軸の接近がなく、これによる光の広がり端部とこの境界面との重なりの発生がないので、特殊な光ファイバアレイを使用せず、加工精度と組立て精度を変えず、製品の歩留まりを、従来より比較し、格段に向上させることが可能となる。
Further, since the polarization separation direction by the first rutile 11a and the second rutile 11b is substantially parallel to the boundary surface between the first half-
また、上記の実施形態においては、光アイソレータコア3を構成する各素子の互いに向き合う面は、低融点ガラス等の無機光学接着剤により互いに固定され、かつ、必要な場合には無機光学接着剤に対する無反射コーティングが施されている。従って、光増幅器の励起光等が挿入された場合でも、光アイソレータが劣化することが無くなる。
In the above-described embodiment, the mutually facing surfaces of the elements constituting the
また、上記の実施形態においては、光アイソレータコア3は、矩形状の各光学素子材が互いに固定されてコアブロック15にされた後に、このコアブロック15が所望の大きさに切断されて複数個の各素子の結合体が形成されて作製される。このため、コアブロック15が切断されて得られる各素子の結合体が複数個の光アイソレータコア3になり、1つのコアブロック15から複数個の光アイソレータコア3が一括して作製される。このため、光アイソレータコア3を構成する各素子の結晶軸方位合わせが容易になるので、組立て工程の大幅な簡易化が図れると共に、光アイソレータコア3の作製時の歩留まりが向上する。また、各素子の大型の光学素子材を用いてコアブロック15から各光アイソレータコア3を作製するので、光アイソレータコア3の材料費が大幅に低減される。
In the above-described embodiment, the
また、上記の実施形態においては、コアブロック15は、切断される角度が、光ファイバアレイ2の端面2bの傾斜角度に合わせられている。このため、光ファイバアレイ2の端面2bと同様に傾斜する光入出力端面を有する各素子から構成される光アイソレータコア3が、1つのコアブロック15から複数個一括して作製され、光アイソレータコア3の大きさを最小限にすることが可能となるので、材料費が更に低減される。
In the above embodiment, the core block 15 is cut at an angle adjusted to the inclination angle of the end face 2 b of the
本実施形態の光アイソレータ1では、上記のように、主ホルダ9を光ファイバアレイ2の側面に沿って移動させることにより、各光ファイバ6,7の光軸方向の相対位置が調整されるので、主ホルダ9の端面9cと非球面レンズ4の端面4eとを固定させるのに必要とされる接着剤の厚さを常に最小限に抑えることができる。
In the
更に、主ホルダ9の光ファイバアレイ2側には、長さ方向に割り9aが入っており、主ホルダ9の内径と光ファイバ2の外径の互いに重なり合う部分は常に密着しており、その間に接着層が介在していないので、温度等の変化による特性変化は最小限に抑えられる。この特性安定性は両者の軸中心が一致しており、これにより、各材料の温度による収縮、伸張の影響が最小限に抑えられるという形状効果も大きく寄与している。
Further, a split 9a is inserted in the length direction on the
この結果、接着剤の硬化によって生じる位置ずれが最小になると共に、この位置ずれに起因して生じる光学特性の劣化を抑えることが可能になり、さらに、長期的な信頼性も向上する。 As a result, the positional deviation caused by the curing of the adhesive can be minimized, the deterioration of the optical characteristics caused by the positional deviation can be suppressed, and the long-term reliability is also improved.
これらの結果、2段インライン光アイソレータの構造の簡易化および小型化、並びに製品価格の低価格化が光学特性を劣化させることなく図れると共に、反射型光アイソレータの特徴が充分に生かされるようになる。 As a result, the structure of the two-stage inline optical isolator can be simplified and downsized, and the product price can be reduced without deteriorating the optical characteristics, and the characteristics of the reflective optical isolator can be fully utilized. .
上記の実施形態によるインライン光アイソレータ1は、光通信システムや光センサシステムなどに適用することが可能である。このような場合においても上記の実施形態と同様の作用効果が奏される。
The in-line
1…インライン光アイソレータ
2…光ファイバアレイ
2a、2b… 光ファイバアレイ2の端面
3…光アイソレータコア
3a、3b…光アイソレータコア3の端面
4,16…非球面レンズ
4a,16a…レンズ部
4b,16b…鏡筒
4c,16c…非球面レンズ4のレンズ面
4d,16d…非球面レンズ4のレンズ面4cの反対側の端面
5,17…全反射鏡
5a…鏡面
6…入力光ファイバ
7…出力光ファイバ
8…コアスペーサ
9…主ホルダ
10…ミラーホルダ
11a…第1のルチル(第1の偏波分離素子)
11b…第2のルチル(第2の偏波分離素子)
12a…第1の半波長板(第1の相反偏波面回転素子)
12b…第2の半波長板(第2の相反偏波面回転素子)
13…ガーネット(非相反偏波面回転素子)
14a…第1の単一偏波光
14b…第2の単一偏波光
14c、14d…高次成分
15…コアブロック
DESCRIPTION OF
11b ... second rutile (second polarization separation element)
12a: first half-wave plate (first reciprocal polarization plane rotating element)
12b ... Second half-wave plate (second reciprocal polarization plane rotation element)
13 ... Garnet (non-reciprocal polarization plane rotating element)
14a ... 1st single polarized light 14b ... 2nd single polarized light 14c, 14d ... Higher order component 15 ... Core block
Claims (7)
順方向の光信号および逆方向の光を入射側と出射側の両側で導入し、前記第1の光ファイバから入射する順方向の光信号を前記第2の光ファイバから出射させ、前記第2の光ファイバから入射する逆方向の光を前記第1の光ファイバから出射させない光アイソレータ機能を実現する光アイソレータコアと、
順方向の光信号および逆方向の光の集光状態を入射側と出射側の両側で変換する集光手段と、
この集光手段の入射側から導入される順方向の光信号を反射して出射側に導入し、前記集光手段の出射側から導入される逆方向の光を反射して入射側に導入し、何れも再び前記集光手段に導入させる反射手段と
が
この順に整列され、固定されて成る偏波無依存型のインライン光アイソレータであって、
前記光アイソレータコアが、
前記第1の光ファイバの端面および前記第2の光ファイバの端面を含む前記光ファイバアレイの端面近傍に一方の光出入力面が前記光ファイバアレイの端面に対峙して配置されており、
入射側の部分と出射側の部分とが各々独立の光アイソレータコアとして機能し、
前記光アイソレータコアを構成する光学素子として第1の偏波分離素子と非相反偏波面回転素子または相反偏波面回転素子と第2の偏波分離素子とを有し、
これらの光学素子をこの順に配列された状態で保持して入射側の部分と出射側の部分とで共有し、
前記非相反偏波面回転素子を備える場合には、前記第1の偏波分離素子と前記非相反偏波面回転素子との間で、前記光アイソレータコアの入射側には第1の相反偏波面回転素子、前記光アイソレータコアの出射側には第2の相反偏波面回転素子を有し、
前記相反偏波面回転素子を備える場合には、前記第1の偏波分離素子と前記相反偏波面回転素子との間で、前記光アイソレータコアの入射側には第1の非相反偏波面回転素子、前記光アイソレータコアの出射側には第2の非相反偏波面回転素子を有し、かつ、
前記第1の偏波分離素子と前記第2の偏波分離素子による偏波分離の方向が、前記第1の光ファイバの光軸および前記第2の光ファイバの光軸を含む平面に垂直で、それぞれの光ファイバの光軸を含む面内に存在することを特徴とするインライン光アイソレータ。 Light including a first optical fiber disposed on the incident side and a second optical fiber disposed on the exit side, and optical axes of the first optical fiber and the second optical fiber being parallel to each other A fiber array,
A forward optical signal and a reverse light are introduced on both the incident side and the outgoing side, and a forward optical signal incident from the first optical fiber is emitted from the second optical fiber, and the second optical fiber is emitted. An optical isolator core that realizes an optical isolator function that does not emit light in the reverse direction from the optical fiber of the first optical fiber;
Condensing means for converting the condensing state of the light signal in the forward direction and the light in the reverse direction on both the incident side and the exit side;
The forward light signal introduced from the incident side of the condensing means is reflected and introduced to the outgoing side, and the reverse light introduced from the outgoing side of the condensing means is reflected and introduced to the incident side. These are polarization-independent in-line optical isolators in which the reflecting means to be introduced again into the light collecting means are aligned and fixed in this order,
The optical isolator core is
One light output / input surface is disposed near the end face of the optical fiber array in the vicinity of the end face of the optical fiber array including the end face of the first optical fiber and the end face of the second optical fiber,
The incident side portion and the emission side portion each function as an independent optical isolator core,
The optical element constituting the optical isolator core includes a first polarization separation element and a nonreciprocal polarization plane rotation element or a reciprocal polarization plane rotation element and a second polarization separation element,
These optical elements are held in a state arranged in this order and shared between the incident side portion and the emission side portion,
When the non-reciprocal polarization plane rotation element is provided, the first reciprocal polarization plane rotation is provided on the incident side of the optical isolator core between the first polarization separation element and the non-reciprocal polarization plane rotation element. A second reciprocal polarization plane rotation element on the output side of the element, the optical isolator core;
When the reciprocal polarization plane rotation element is provided, the first non-reciprocal polarization plane rotation element is provided between the first polarization separation element and the reciprocal polarization plane rotation element on the incident side of the optical isolator core. A second non-reciprocal polarization plane rotation element on the output side of the optical isolator core, and
The direction of polarization separation by the first polarization separation element and the second polarization separation element is perpendicular to a plane including the optical axis of the first optical fiber and the optical axis of the second optical fiber. An in-line optical isolator characterized by existing in a plane including the optical axis of each optical fiber.
これらの光学素子は、これらの対峙する面が各々の面の間に空間を保持した状態で、互いに固定されていることを特徴とする請求項1項に記載のインライン光アイソレータ。 Anti-reflective coating for air is applied to all surfaces through which optical signals of a plurality of optical elements constituting the optical isolator core pass,
2. The inline optical isolator according to claim 1, wherein the optical elements are fixed to each other in a state in which the facing surfaces hold a space between the respective surfaces.
前記コアブロックは、切断される角度が、前記第1の光ファイバの端面および前記第2の光ファイバの端面を含む前記光アイソレータコアに対峙する前記光ファイバアレイの端面の傾斜角度に合わせられることを特徴とする請求項3に記載のインライン光アイソレータ。 A plurality of optical elements constituting the optical isolator core, at least a pair of adjacent elements that are rectangular optical elements are fixed to each other to form a core block, and then the core block is cut into a desired size. A plurality of combinations of the respective elements are formed, and
The angle at which the core block is cut is adjusted to the inclination angle of the end face of the optical fiber array facing the optical isolator core including the end face of the first optical fiber and the end face of the second optical fiber. The in-line optical isolator according to claim 3.
前記光ファイバアレイまたは前記集光手段のいずれか一方の側面の少なくとも一部と前記主ホルダの内面の一部とが密着していることを特徴とする請求項6に記載のインライン光アイソレータ。
One or more splits are formed in the length direction in a portion fixed to at least one side surface of the optical fiber array or the light collecting means of the main holder, and
The in-line optical isolator according to claim 6, wherein at least a part of one side surface of either the optical fiber array or the condensing unit is in close contact with a part of the inner surface of the main holder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007158169A JP2008310068A (en) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | In-line optical isolator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007158169A JP2008310068A (en) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | In-line optical isolator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008310068A true JP2008310068A (en) | 2008-12-25 |
Family
ID=40237720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007158169A Pending JP2008310068A (en) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | In-line optical isolator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008310068A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011075826A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fdk Corp | Reflective optical device |
CN113433619A (en) * | 2021-06-11 | 2021-09-24 | 武汉联特科技股份有限公司 | Optical isolator, preparation method thereof and optical module |
WO2022250101A1 (en) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | 信越化学工業株式会社 | Q-switched structure and method for manufacturing q-switched structure |
US11990936B2 (en) | 2022-10-10 | 2024-05-21 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Reduced thickness optical isolator and method of use thereof in a laser optic system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06175069A (en) * | 1992-12-08 | 1994-06-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical isolator |
US6480331B1 (en) * | 1999-11-10 | 2002-11-12 | Avanex Corporation | Reflection-type polarization-independent optical isolator, optical isolator/amplifier/monitor, and optical system |
JP2004138944A (en) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | Optical isolator element and its manufacture method |
JP2005010518A (en) * | 2003-06-19 | 2005-01-13 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Method for manufacturing optical isolator and optical isolator |
JP2005227659A (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Osaki Electric Co Ltd | Polarization-independent multicore optical isolator |
-
2007
- 2007-06-15 JP JP2007158169A patent/JP2008310068A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06175069A (en) * | 1992-12-08 | 1994-06-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical isolator |
US6480331B1 (en) * | 1999-11-10 | 2002-11-12 | Avanex Corporation | Reflection-type polarization-independent optical isolator, optical isolator/amplifier/monitor, and optical system |
JP2004138944A (en) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | Optical isolator element and its manufacture method |
JP2005010518A (en) * | 2003-06-19 | 2005-01-13 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Method for manufacturing optical isolator and optical isolator |
JP2005227659A (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Osaki Electric Co Ltd | Polarization-independent multicore optical isolator |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011075826A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fdk Corp | Reflective optical device |
WO2022250101A1 (en) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | 信越化学工業株式会社 | Q-switched structure and method for manufacturing q-switched structure |
CN113433619A (en) * | 2021-06-11 | 2021-09-24 | 武汉联特科技股份有限公司 | Optical isolator, preparation method thereof and optical module |
CN113433619B (en) * | 2021-06-11 | 2023-09-29 | 武汉联特科技股份有限公司 | Optical isolator, preparation method thereof and optical module |
US11990936B2 (en) | 2022-10-10 | 2024-05-21 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Reduced thickness optical isolator and method of use thereof in a laser optic system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6862383B2 (en) | Arrayed optical device | |
US7426325B2 (en) | Compact, high power, fiber pigtailed faraday isolators | |
US6088153A (en) | Multi-functional optical isolator | |
US5848203A (en) | Polarization-independent optical isolator | |
EP1726983B1 (en) | Optical device comprising an optical isolator | |
JP3232290B2 (en) | Three-port optical circulator and method of manufacturing the same | |
KR20000015885A (en) | Otical isolator | |
JP2008310068A (en) | In-line optical isolator | |
JP3517657B2 (en) | Embedded optical non-reciprocal circuit device | |
WO2015100625A1 (en) | Collimator array and collimator array assembly method | |
US20230013926A1 (en) | Optical isolator with optical fibers arranged on one single side | |
JP3368209B2 (en) | Reflective optical circulator | |
JP2001044553A (en) | Fiber stub optical device and optical module using the same | |
US11796778B2 (en) | Small, high power optical isolator | |
US11768329B2 (en) | High isolation optical splitter | |
JP2003172901A (en) | Optical nonreciprocity device | |
JP2006317624A (en) | Optical circulator | |
JP2004341076A (en) | Optical isolator and laser diode module | |
CN113805279A (en) | Integrated device with isolation and wavelength division multiplexing functions | |
JPH08286150A (en) | Optical isolator | |
JP3502132B2 (en) | Optical circulator | |
CA2273538A1 (en) | Multi-functional optical isolator | |
JPH0949989A (en) | Multi core fiber optical isolator | |
JP2004157318A (en) | Polarization independent type optical isolator | |
JP2000338361A (en) | Fiber stub and optical module using it |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100309 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111019 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111115 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120116 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121106 |