JP2774467B2 - 偏波無依存型光アイソレータ装置 - Google Patents
偏波無依存型光アイソレータ装置Info
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- JP2774467B2 JP2774467B2 JP7207185A JP20718595A JP2774467B2 JP 2774467 B2 JP2774467 B2 JP 2774467B2 JP 7207185 A JP7207185 A JP 7207185A JP 20718595 A JP20718595 A JP 20718595A JP 2774467 B2 JP2774467 B2 JP 2774467B2
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
- G02B6/2746—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means comprising non-reciprocal devices, e.g. isolators, FRM, circulators, quasi-isolators
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザを用
いた光ファイバ通信や光ディスクの入出力等において、
光学系の反射戻り光を阻止するための光アイソレータに
関するものである。
いた光ファイバ通信や光ディスクの入出力等において、
光学系の反射戻り光を阻止するための光アイソレータに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザーを使用した偏波無依存型
光アイソレータが、光ファイバ通信や光ディスクの入出
力装置の光学系において、反射戻り光を阻止するために
多用されている。特にファイバ型光増幅器においては、
その出力の変動を防止するために、偏波無依存型光アイ
ソレータを取り付けることが要求されている。偏光ビー
ムスプリッタを用いた偏波無依存型光アイソレータは、
偏波方向が互いに直交した各偏波成分の各光路を、分離
あるいは結合させるごとにより、機能するようになって
いる（特公昭６０−４９２９７号、特公昭６１−５８８
０９号等）。
光アイソレータが、光ファイバ通信や光ディスクの入出
力装置の光学系において、反射戻り光を阻止するために
多用されている。特にファイバ型光増幅器においては、
その出力の変動を防止するために、偏波無依存型光アイ
ソレータを取り付けることが要求されている。偏光ビー
ムスプリッタを用いた偏波無依存型光アイソレータは、
偏波方向が互いに直交した各偏波成分の各光路を、分離
あるいは結合させるごとにより、機能するようになって
いる（特公昭６０−４９２９７号、特公昭６１−５８８
０９号等）。
【０００３】図５は、特公昭６１−５８８０９号公報で
提案されている楔型偏光ビームスプリッタを用いた偏波
無依存型光アイソレータを示す模式図である。入射側光
ファイバ２６Ａの端面に第一のレンズ２７Ａを対向さ
せ、出射側光ファイバ２６Ｂの端面に第二のレンズ２７
Ｂを対向させ、第１のレンズ２７Ａと第２のレンズ２７
Ｂとの間に、第１の楔型偏光ビームスプリッタ２８、フ
ァラデー回転子２９および第２の楔型偏光ビームスプリ
ッタ３０を、この順番で配置させる。
提案されている楔型偏光ビームスプリッタを用いた偏波
無依存型光アイソレータを示す模式図である。入射側光
ファイバ２６Ａの端面に第一のレンズ２７Ａを対向さ
せ、出射側光ファイバ２６Ｂの端面に第二のレンズ２７
Ｂを対向させ、第１のレンズ２７Ａと第２のレンズ２７
Ｂとの間に、第１の楔型偏光ビームスプリッタ２８、フ
ァラデー回転子２９および第２の楔型偏光ビームスプリ
ッタ３０を、この順番で配置させる。
【０００４】入射側光ファイバ２６Ａから、互いに直交
する２つの偏波成分が出射し、各偏波成分が第１のレン
ズ２７Ａを透過する。各偏波成分は、第１の楔型偏光ビ
ームスプリッタ２８を通過する際に、偏波により異なる
屈折を受け、２つのビーム３１Ａ、３１Ｂに分離され
る。分離された各偏波成分３１Ａ、３１Ｂは、ファラデ
ー回転子２９によって、各々偏波面の回転を受け、第２
の楔型偏光ビームスプリッタ３０によって再度角度変換
を受け、平行光になる。このとき、第２の楔型偏光ビー
ムスプリッタ３０から出射される各偏波成分は、方位は
一致するが、各偏波成分の位置はずれる。この平行光
は、第２のレンズ２７Ｂによって再び集光され、出射側
光ファイバ２６Ｂに入射する。
する２つの偏波成分が出射し、各偏波成分が第１のレン
ズ２７Ａを透過する。各偏波成分は、第１の楔型偏光ビ
ームスプリッタ２８を通過する際に、偏波により異なる
屈折を受け、２つのビーム３１Ａ、３１Ｂに分離され
る。分離された各偏波成分３１Ａ、３１Ｂは、ファラデ
ー回転子２９によって、各々偏波面の回転を受け、第２
の楔型偏光ビームスプリッタ３０によって再度角度変換
を受け、平行光になる。このとき、第２の楔型偏光ビー
ムスプリッタ３０から出射される各偏波成分は、方位は
一致するが、各偏波成分の位置はずれる。この平行光
は、第２のレンズ２７Ｂによって再び集光され、出射側
光ファイバ２６Ｂに入射する。
【０００５】一方、逆方向に伝搬する戻り光は点線で示
す。戻り光を構成する、互いに直交する各偏波成分は、
第２の楔型偏光ビームスプリッタ３０によって２つに分
かれ、分離した各偏波成分が、ファラデー回転子２９に
よって、順方向と同じ方向に、偏波面の回転を受ける。
この結果、第１の楔型偏光ビームスプリッタ２８を通過
する偏波の方位は、順方向に伝搬する偏波の方位とは９
０度異なっている。このため、順方向時の光線とは異な
り、各偏波成分は、位置と角度とにずれを生じる。各偏
波成分が第１のレンズ２７Ａを透過した後は、各偏波成
分が平行光となるが、光ファイバ２６Ａの光軸とは位置
がずれてしまうので、入射側光ファイバに結合すること
はない。
す。戻り光を構成する、互いに直交する各偏波成分は、
第２の楔型偏光ビームスプリッタ３０によって２つに分
かれ、分離した各偏波成分が、ファラデー回転子２９に
よって、順方向と同じ方向に、偏波面の回転を受ける。
この結果、第１の楔型偏光ビームスプリッタ２８を通過
する偏波の方位は、順方向に伝搬する偏波の方位とは９
０度異なっている。このため、順方向時の光線とは異な
り、各偏波成分は、位置と角度とにずれを生じる。各偏
波成分が第１のレンズ２７Ａを透過した後は、各偏波成
分が平行光となるが、光ファイバ２６Ａの光軸とは位置
がずれてしまうので、入射側光ファイバに結合すること
はない。
【０００６】図６は、特公昭６０−４９２９７号公報に
提案されている、平行平板型偏光ビームスプリッタを用
いた偏波無依存型光アイソレータを示す模式図である。
入射側光ファイバ２６Ａの端面に第一のレンズ２７Ａを
対向させ、出射側光ファイバ２６Ｂの端面に第二のレン
ズ２７Ｂを対向させる。レンズ２７Ａとレンズ２７Ｂと
の間に、第１の平行平板型偏光ビームスプリッタ３２、
ファラデー回転子３３、第２、第３の平行平板型偏光ビ
ームスプリッタ２９、３４が、この順番で配置されてい
る。
提案されている、平行平板型偏光ビームスプリッタを用
いた偏波無依存型光アイソレータを示す模式図である。
入射側光ファイバ２６Ａの端面に第一のレンズ２７Ａを
対向させ、出射側光ファイバ２６Ｂの端面に第二のレン
ズ２７Ｂを対向させる。レンズ２７Ａとレンズ２７Ｂと
の間に、第１の平行平板型偏光ビームスプリッタ３２、
ファラデー回転子３３、第２、第３の平行平板型偏光ビ
ームスプリッタ２９、３４が、この順番で配置されてい
る。
【０００７】入射側光ファイバ２６Ａから、直交する２
つの偏波成分が順方向へと出射し、第１のレンズ２７Ａ
を透過し、第１の平行平板型偏光ビームスプリッタ３２
を通過する際に２つに分離し、ファラデー回転子３３に
よって、それぞれ偏波面の回転を受ける。次いで、直交
する２つの偏波成分は、第２、第３の平行平板型偏光ビ
ームスプリッタ２９、３４によって位置の交換を受け、
再結合され、第２のレンズ２７Ｂによって再び集光さ
れ、出射側光ファイバ２６Ｂに入射する。一方、逆方向
の戻り光の直交する偏波は、上記と同様に、平行平板型
偏光ビームスプリッタ３４、２９によって２つに分離
し、順方向の光と同じ偏波面となって、ファラデー回転
子３３に入射する。そして、各偏波成分が、順方向と同
じ側に偏波面の回転を受ける。この結果、第１の平行平
板型偏光ビームスプリッタ３２を通過する偏波の方位
は、順方向のときの偏波の方位とは９０度異なるため、
順方向時の光線から見て、角度は同じであるが、位置の
ずれを生じる。この各偏波成分は、第１のレンズ２７Ａ
を通過した後は、入射側光ファイバ２６Ａに対して、角
度の大きな光線となるので、入射側光ファイバに結合す
ることはない。
つの偏波成分が順方向へと出射し、第１のレンズ２７Ａ
を透過し、第１の平行平板型偏光ビームスプリッタ３２
を通過する際に２つに分離し、ファラデー回転子３３に
よって、それぞれ偏波面の回転を受ける。次いで、直交
する２つの偏波成分は、第２、第３の平行平板型偏光ビ
ームスプリッタ２９、３４によって位置の交換を受け、
再結合され、第２のレンズ２７Ｂによって再び集光さ
れ、出射側光ファイバ２６Ｂに入射する。一方、逆方向
の戻り光の直交する偏波は、上記と同様に、平行平板型
偏光ビームスプリッタ３４、２９によって２つに分離
し、順方向の光と同じ偏波面となって、ファラデー回転
子３３に入射する。そして、各偏波成分が、順方向と同
じ側に偏波面の回転を受ける。この結果、第１の平行平
板型偏光ビームスプリッタ３２を通過する偏波の方位
は、順方向のときの偏波の方位とは９０度異なるため、
順方向時の光線から見て、角度は同じであるが、位置の
ずれを生じる。この各偏波成分は、第１のレンズ２７Ａ
を通過した後は、入射側光ファイバ２６Ａに対して、角
度の大きな光線となるので、入射側光ファイバに結合す
ることはない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の偏波無依存型光アイソレータには、次の問題があ
った。 （１）図５、図６に示したような偏波無依存型光アイソ
レータ素子を、入射側光ファイバに対して結合するため
には、入射側光ファイバから出た光を平行化する必要が
ある。また、逆方向損失を高くするため、逆方向に伝搬
してくる軸ずれ光が入射側光ファイバに再結合しないよ
うに、レンズによる位置と角度の変換が不可欠である。
また、出射側では、平行光をレンズに効率よく再結合さ
せ、損失を低くする必要がある。これらの理由から、入
射側光ファイバと光アイソレータ素子との間、出射側光
ファイバと光アイソレータ素子との間に、一対のレンズ
を設置する必要がある。
従来の偏波無依存型光アイソレータには、次の問題があ
った。 （１）図５、図６に示したような偏波無依存型光アイソ
レータ素子を、入射側光ファイバに対して結合するため
には、入射側光ファイバから出た光を平行化する必要が
ある。また、逆方向損失を高くするため、逆方向に伝搬
してくる軸ずれ光が入射側光ファイバに再結合しないよ
うに、レンズによる位置と角度の変換が不可欠である。
また、出射側では、平行光をレンズに効率よく再結合さ
せ、損失を低くする必要がある。これらの理由から、入
射側光ファイバと光アイソレータ素子との間、出射側光
ファイバと光アイソレータ素子との間に、一対のレンズ
を設置する必要がある。
【０００９】しかし、このようなレンズを含んだ光学系
の調整には、焦点距離の調整を含んだ３次元的な調整を
逐一実施する必要があり、しかもこの調整はきわめて高
精度であって、長い作業時間や熟練を必要とする。この
点を少しでも改善するため、レンズの使用を１つのみと
し、集光系を用いる例もあるが、依然として、レンズと
光ファイバーの結合という、高精度の調整工程が必要不
可欠である。
の調整には、焦点距離の調整を含んだ３次元的な調整を
逐一実施する必要があり、しかもこの調整はきわめて高
精度であって、長い作業時間や熟練を必要とする。この
点を少しでも改善するため、レンズの使用を１つのみと
し、集光系を用いる例もあるが、依然として、レンズと
光ファイバーの結合という、高精度の調整工程が必要不
可欠である。
【００１０】（２）図５においては、順方向で、２つの
偏波成分を一度分離するために利用する第一の楔型偏光
ビームスプリッタ２８が、複屈折性を有していることか
ら、常光と異常光との出射方位が異なっており、第２の
楔型偏光ビームスプリッタ３０によって、常光と異常光
との出射方位を等しくさせている。しかし、常光と異常
光との間では、第２の楔型偏光ビームスプリッタ３０に
出射する位置が異なるため、出射光の方位は同じである
が、これらの偏波成分の全体を完全に結合することは困
難である。
偏波成分を一度分離するために利用する第一の楔型偏光
ビームスプリッタ２８が、複屈折性を有していることか
ら、常光と異常光との出射方位が異なっており、第２の
楔型偏光ビームスプリッタ３０によって、常光と異常光
との出射方位を等しくさせている。しかし、常光と異常
光との間では、第２の楔型偏光ビームスプリッタ３０に
出射する位置が異なるため、出射光の方位は同じである
が、これらの偏波成分の全体を完全に結合することは困
難である。
【００１１】上記した（１）、（２）の理由から、光学
系を精度良く調整し、光を再結合させなければ、光アイ
ソレータの挿入損失が大きくなり、また偏波依存性を生
じてしまう。特に、光のスポット径が小さければ小さい
ほど、より一層高精度に光軸を合わせなければ、挿入損
失が大きくなってしまう。しかし、分離した２つの偏波
を再結合させて、光ファイバのコアに整列させる光軸調
整は、一般に多大な困難を伴うし、２つの偏波の損失が
異なってしまう。従って、従来の偏波無依存型光アイソ
レータでは、偏波依存性を小さくすることが困難であっ
た。
系を精度良く調整し、光を再結合させなければ、光アイ
ソレータの挿入損失が大きくなり、また偏波依存性を生
じてしまう。特に、光のスポット径が小さければ小さい
ほど、より一層高精度に光軸を合わせなければ、挿入損
失が大きくなってしまう。しかし、分離した２つの偏波
を再結合させて、光ファイバのコアに整列させる光軸調
整は、一般に多大な困難を伴うし、２つの偏波の損失が
異なってしまう。従って、従来の偏波無依存型光アイソ
レータでは、偏波依存性を小さくすることが困難であっ
た。
【００１２】このため、２つの偏波成分の位置のずれを
出来るだけ小さくする方法として、特開平５−２２４１
５３号公報が開示されている。しかし、入射側光ファイ
バおよびレンズからなる光学系と、光軸位置の異なる出
射光学系のレンズとを含めて、特殊な光学系（特殊で高
価なプリズムの使用など）を付加する必要があり、ま
た、高い逆方向損失を得るため、やはりレンズによる位
置と角度との変換を利用する必要があった。
出来るだけ小さくする方法として、特開平５−２２４１
５３号公報が開示されている。しかし、入射側光ファイ
バおよびレンズからなる光学系と、光軸位置の異なる出
射光学系のレンズとを含めて、特殊な光学系（特殊で高
価なプリズムの使用など）を付加する必要があり、ま
た、高い逆方向損失を得るため、やはりレンズによる位
置と角度との変換を利用する必要があった。
【００１３】（３）図６に示すような、平行平板型偏光
ビームスプリッタ３２を用いた偏波無依存型光アイソレ
ータの場合には、高い逆方向損失を達成するためには、
逆方向の出射ビーム位置を、順方向の入射位置に対して
十分に遠ざけることによって、戻り光が入射側光ファイ
バ２６Ａに再結合しないようにしなければならない。こ
のためには、平行平板型偏光ビームスプリッタ３２の分
離幅を大きくする必要がある。この具体的方法として
は、平行平板型偏光ビームスプリッタ３２のファイバ軸
方向の長さを十分にとること（特公昭６０−４９２９７
号公報）や、レンズを用いて分離幅をファイバ伝搬光Ｍ
ＦＤの０．６６倍以上とること（特開平７−４３６４０
号公報）が提案されている。
ビームスプリッタ３２を用いた偏波無依存型光アイソレ
ータの場合には、高い逆方向損失を達成するためには、
逆方向の出射ビーム位置を、順方向の入射位置に対して
十分に遠ざけることによって、戻り光が入射側光ファイ
バ２６Ａに再結合しないようにしなければならない。こ
のためには、平行平板型偏光ビームスプリッタ３２の分
離幅を大きくする必要がある。この具体的方法として
は、平行平板型偏光ビームスプリッタ３２のファイバ軸
方向の長さを十分にとること（特公昭６０−４９２９７
号公報）や、レンズを用いて分離幅をファイバ伝搬光Ｍ
ＦＤの０．６６倍以上とること（特開平７−４３６４０
号公報）が提案されている。
【００１４】（４）組立の際の利便性の観点からは、ア
イソレータ素子に対して垂直に入射を行うことが好まし
い。しかし、界面での反射光が生じ易いだけでなく、入
射側光ファイバの光軸と出射側光ファイバの光軸とが同
一ではなくなるため、ファイバ埋込型のアイソレータを
作製する場合、あらかじめ、各光ファイバの光軸を、上
記の光軸のずれ量の分だけ、ずらしておく必要があっ
た。
イソレータ素子に対して垂直に入射を行うことが好まし
い。しかし、界面での反射光が生じ易いだけでなく、入
射側光ファイバの光軸と出射側光ファイバの光軸とが同
一ではなくなるため、ファイバ埋込型のアイソレータを
作製する場合、あらかじめ、各光ファイバの光軸を、上
記の光軸のずれ量の分だけ、ずらしておく必要があっ
た。
【００１５】上記の各理由によって、偏波無依存型光ア
イソレータを、使用者に要求される特性（一般的に挿入
損失１ｄＢ以下、逆方向損失４０ｄＢ以上）を満足した
上で作製する場合、部品点数が増えたり、組立工数が大
幅に増大し、かつ大型化し、高コスト化するという問題
があった。
イソレータを、使用者に要求される特性（一般的に挿入
損失１ｄＢ以下、逆方向損失４０ｄＢ以上）を満足した
上で作製する場合、部品点数が増えたり、組立工数が大
幅に増大し、かつ大型化し、高コスト化するという問題
があった。
【００１６】本発明の課題は、偏波無依存型光アイソレ
ータにおいて、入射側光ファイバから出射した光の平行
化や出射側光ファイバへの光の再結合の効率の向上、入
射側光ファイバへの戻り光の再結合の阻止のために必要
な、レンズと光ファイバとの煩雑かつ困難な光学的結合
工程を不要とすることである。
ータにおいて、入射側光ファイバから出射した光の平行
化や出射側光ファイバへの光の再結合の効率の向上、入
射側光ファイバへの戻り光の再結合の阻止のために必要
な、レンズと光ファイバとの煩雑かつ困難な光学的結合
工程を不要とすることである。
【００１７】また、本発明の課題は、順方向で、偏光ビ
ームスプリッタで分離された常光と異常光との再結合に
伴う損失を減少させ、かつこの再結合に必要な光学的結
合工程を不要とすることである。また、本発明の課題
は、光アイソレータ装置を小型化できるようにすること
である。また、本発明の課題は、入射側光ファイバと出
射側光ファイバとの光軸のずれが生じないようにするこ
とである。
ームスプリッタで分離された常光と異常光との再結合に
伴う損失を減少させ、かつこの再結合に必要な光学的結
合工程を不要とすることである。また、本発明の課題
は、光アイソレータ装置を小型化できるようにすること
である。また、本発明の課題は、入射側光ファイバと出
射側光ファイバとの光軸のずれが生じないようにするこ
とである。
【００１８】また、本発明の課題は、偏波無依存型光ア
イソレータ装置を、挿入損失１ｄＢ以下、逆方向損失４
０ｄＢ以上の特性を満足した上で、部品点数や組み立て
工程数を少なくし、また装置を小型化することによっ
て、量産に適した光アイソレータ装置を提供することで
ある。
イソレータ装置を、挿入損失１ｄＢ以下、逆方向損失４
０ｄＢ以上の特性を満足した上で、部品点数や組み立て
工程数を少なくし、また装置を小型化することによっ
て、量産に適した光アイソレータ装置を提供することで
ある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る偏波無依存
型光アイソレータ装置は、端面のモードフィールド直径
が２０〜５０μm になるようにコア径の拡大処理が施さ
れている入射側光ファイバと、端面のモードフィールド
直径が２０〜５０μm になるようにコア径の拡大処理が
施されている出射側光ファイバと、入射側光ファイバと
出射側光ファイバとの間に設けられている光アイソレー
タ素子とを備えており、光アイソレータ素子が、入射側
光ファイバ側に位置している第一の偏光ビームスプリッ
タと、出射側光ファイバ側に位置している第二の偏光ビ
ームスプリッタと、第一の偏光ビームスプリッタと第二
の偏光ビームスプリッタとの間に設けられているファラ
デー回転子とを備えており、少なくとも前記第一の偏光
ビームスプリッタが楔型偏光ビームスプリッタであるこ
とを特徴とする。
型光アイソレータ装置は、端面のモードフィールド直径
が２０〜５０μm になるようにコア径の拡大処理が施さ
れている入射側光ファイバと、端面のモードフィールド
直径が２０〜５０μm になるようにコア径の拡大処理が
施されている出射側光ファイバと、入射側光ファイバと
出射側光ファイバとの間に設けられている光アイソレー
タ素子とを備えており、光アイソレータ素子が、入射側
光ファイバ側に位置している第一の偏光ビームスプリッ
タと、出射側光ファイバ側に位置している第二の偏光ビ
ームスプリッタと、第一の偏光ビームスプリッタと第二
の偏光ビームスプリッタとの間に設けられているファラ
デー回転子とを備えており、少なくとも前記第一の偏光
ビームスプリッタが楔型偏光ビームスプリッタであるこ
とを特徴とする。
【００２０】本発明者は、コア拡大光ファイバの特性で
ある、位置方向の組立トレランスの緩和、回折効果の緩
和による低挿入損失という特徴を最大限利用した、新規
な偏波無依存型光アイソレータ装置を製造することに成
功した。即ち、コア拡大光ファイバは、開口数が低く、
位置方向の寛容度が高い一方、角度のずれに対する許容
範囲は極めて狭いし、かつ、レンズの場合のような回折
効果による挿入損失が少ないという特性を有する。
ある、位置方向の組立トレランスの緩和、回折効果の緩
和による低挿入損失という特徴を最大限利用した、新規
な偏波無依存型光アイソレータ装置を製造することに成
功した。即ち、コア拡大光ファイバは、開口数が低く、
位置方向の寛容度が高い一方、角度のずれに対する許容
範囲は極めて狭いし、かつ、レンズの場合のような回折
効果による挿入損失が少ないという特性を有する。
【００２１】そして、入射側および出射側の光ファイバ
として、このような特性を有するコア拡大光ファイバを
使用し、光アイソレータ素子の中に楔型偏光ビームスプ
リッタを使用することで、入射側および出射側の各光フ
ァイバの間に１つもレンズを用いることなく、従来品と
比較して容易に組立可能で、同時に高い逆方向損失、低
挿入損失を備える、小型な偏波無依存型光アイソレータ
装置を提供することに成功した。
として、このような特性を有するコア拡大光ファイバを
使用し、光アイソレータ素子の中に楔型偏光ビームスプ
リッタを使用することで、入射側および出射側の各光フ
ァイバの間に１つもレンズを用いることなく、従来品と
比較して容易に組立可能で、同時に高い逆方向損失、低
挿入損失を備える、小型な偏波無依存型光アイソレータ
装置を提供することに成功した。
【００２２】このように、本発明によれば、従来の光ア
イソレータに比べて、レンズを用いないので、部品点数
が低減でき、かつ調整工程の削減によって低コスト化が
計れる。また、楔型偏光ビームスプリッタを薄くしても
高い逆方向損失を保つことができる。
イソレータに比べて、レンズを用いないので、部品点数
が低減でき、かつ調整工程の削減によって低コスト化が
計れる。また、楔型偏光ビームスプリッタを薄くしても
高い逆方向損失を保つことができる。
【００２３】上記において、コア拡大光ファイバは、K.
Shiraishi, Y. Aizawa, and S. Kawakami, 「Beam exp
anding fiber using thermal diffusion of the dopan
t」IEEE J. Lightwave Technology, 8, 1151(1990) に
記載されているものを好ましく使用できる。また、偏光
ビームスプリッタとしては、ルチル、方解石等の複屈折
性結晶、誘電体多層膜による人工複屈折性材料からなる
ものを好適に使用でき、ファラデー回転子としては、磁
性ガーネット等のベルデ定数の大きな材料からなるもの
を好適に使用できる。
Shiraishi, Y. Aizawa, and S. Kawakami, 「Beam exp
anding fiber using thermal diffusion of the dopan
t」IEEE J. Lightwave Technology, 8, 1151(1990) に
記載されているものを好ましく使用できる。また、偏光
ビームスプリッタとしては、ルチル、方解石等の複屈折
性結晶、誘電体多層膜による人工複屈折性材料からなる
ものを好適に使用でき、ファラデー回転子としては、磁
性ガーネット等のベルデ定数の大きな材料からなるもの
を好適に使用できる。
【００２４】
【発明の実施形態】好適な態様においては、第一の偏光
ビームスプリッタ、第二の偏光ビームスプリッタおよび
ファラデー回転子によって生じた、順方向の常光と異常
光との光軸のずれを補正するために、平行平板型偏光ビ
ームスプリッタからなる光軸ずれ補正素子を備えること
が好ましい。これによって、順方向の光の結合効率が、
より一層向上する。
ビームスプリッタ、第二の偏光ビームスプリッタおよび
ファラデー回転子によって生じた、順方向の常光と異常
光との光軸のずれを補正するために、平行平板型偏光ビ
ームスプリッタからなる光軸ずれ補正素子を備えること
が好ましい。これによって、順方向の光の結合効率が、
より一層向上する。
【００２５】また、好適な態様においては、第一の偏光
ビームスプリッタだけでなく、第二の偏光ビームスプリ
ッタも楔形偏光ビームスプリッタであり、第一の偏光ビ
ームスプリッタと第二の偏光ビームスプリッタとが、フ
ァラデー回転子に対して互いに点対称の位置に配置され
ている。このように一対の楔型偏光ビームスプリッタを
使用することによって、入射側光ファイバと出射側光フ
ァイバとの間の光軸のずれがなくなるので、光軸合わせ
が一層容易になる。
ビームスプリッタだけでなく、第二の偏光ビームスプリ
ッタも楔形偏光ビームスプリッタであり、第一の偏光ビ
ームスプリッタと第二の偏光ビームスプリッタとが、フ
ァラデー回転子に対して互いに点対称の位置に配置され
ている。このように一対の楔型偏光ビームスプリッタを
使用することによって、入射側光ファイバと出射側光フ
ァイバとの間の光軸のずれがなくなるので、光軸合わせ
が一層容易になる。
【００２６】更に、図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。図１（ａ）は、本発明の実施例に係る偏
波無依存型光アイソレータ装置を模式的に示す図（順方
向）であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の装置において
逆方向に光を伝搬させたときの光の進路を示すための模
式図である。入射側光ファイバの入力側端面および出射
側光ファイバの出力側端面は、図示省略してある。図１
（ａ）において、入射側光ファイバ１Ａのコア拡大部２
の端面８Ａから出射した低開口数の光は、平行平板型偏
光ビームスプリッタ５に入射角αで入射し、２つの偏波
成分９Ａ、９Ｂに分離される。２つの各偏波成分９Ａ、
９Ｂは、第一の楔型偏光ビームスプリッタ６Ａに入射す
る。この偏光ビームスプリッタが複屈折性結晶からなる
ことから、各偏波成分は、この複屈折性結晶内で各々の
屈折率に応じた屈折を受ける。異なる方位に変換を受け
た２つの偏波成分は、ファラデー回転子７によって、そ
れぞれ偏波面の回転を受ける。
細に説明する。図１（ａ）は、本発明の実施例に係る偏
波無依存型光アイソレータ装置を模式的に示す図（順方
向）であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の装置において
逆方向に光を伝搬させたときの光の進路を示すための模
式図である。入射側光ファイバの入力側端面および出射
側光ファイバの出力側端面は、図示省略してある。図１
（ａ）において、入射側光ファイバ１Ａのコア拡大部２
の端面８Ａから出射した低開口数の光は、平行平板型偏
光ビームスプリッタ５に入射角αで入射し、２つの偏波
成分９Ａ、９Ｂに分離される。２つの各偏波成分９Ａ、
９Ｂは、第一の楔型偏光ビームスプリッタ６Ａに入射す
る。この偏光ビームスプリッタが複屈折性結晶からなる
ことから、各偏波成分は、この複屈折性結晶内で各々の
屈折率に応じた屈折を受ける。異なる方位に変換を受け
た２つの偏波成分は、ファラデー回転子７によって、そ
れぞれ偏波面の回転を受ける。
【００２７】常光と異常光が入れ替わらない状態で、各
偏波成分は、第２の楔型偏光ビームスプリッタ６Ｂに入
射し、ここで各偏波成分が再結合される。再結合された
光の光軸は、出射側光ファイバ１Ｂの光軸と同一にな
り、ファイバ１Ｂの端面８Ｂに入射する。平行平板型偏
光ビームスプリッタ５の厚さ等は、入射角αと一対の楔
型偏光ビームスプリッタ６Ａ、６Ｂとによって生じる、
２つの偏波状態間の位置のずれを相殺できるように、予
め調整されている。
偏波成分は、第２の楔型偏光ビームスプリッタ６Ｂに入
射し、ここで各偏波成分が再結合される。再結合された
光の光軸は、出射側光ファイバ１Ｂの光軸と同一にな
り、ファイバ１Ｂの端面８Ｂに入射する。平行平板型偏
光ビームスプリッタ５の厚さ等は、入射角αと一対の楔
型偏光ビームスプリッタ６Ａ、６Ｂとによって生じる、
２つの偏波状態間の位置のずれを相殺できるように、予
め調整されている。
【００２８】各偏波の分離を行う楔型偏光ビームスプリ
ッタ６Ａの作用に寄与するのは、楔角θである。従っ
て、平行平板型偏光ビームスプリッタの場合とは異な
り、楔型偏光ビームスプリッタの長さを短くしても各偏
波成分の分離を確実に行うことができ、従ってアイソレ
ータ素子の長さを小さくすることができる。楔角θの値
は、特に制限されないが、１０°〜４０°のものが用い
られ、例えば２０°前後のものが好適に用いられる。こ
れによって、偏波無依存型光アイソレータ素子４Ａの全
体での挿入損失を低減させることができる。また、装置
を顕著に小型化することが可能になる。
ッタ６Ａの作用に寄与するのは、楔角θである。従っ
て、平行平板型偏光ビームスプリッタの場合とは異な
り、楔型偏光ビームスプリッタの長さを短くしても各偏
波成分の分離を確実に行うことができ、従ってアイソレ
ータ素子の長さを小さくすることができる。楔角θの値
は、特に制限されないが、１０°〜４０°のものが用い
られ、例えば２０°前後のものが好適に用いられる。こ
れによって、偏波無依存型光アイソレータ素子４Ａの全
体での挿入損失を低減させることができる。また、装置
を顕著に小型化することが可能になる。
【００２９】図１（ｂ）に示すように、出射側光ファイ
バ１Ｂの端面８Ｂから出射した低開口数の光は、第２の
楔型偏光ビームスプリッタ６Ｂによって、各々の屈折率
に応じた屈折を受ける。異なる方位に変換を受けた２つ
の偏波成分は、ファラデー回転子７によって、入射偏波
と同じ方向に偏波面の回転を受ける。従って、常光と異
常光とが入れ変わった状態で、各偏波成分が第１の楔型
偏光ビームスプリッタ６Ａに入射する。ここでは、各偏
波成分は、更に各々の屈折率に応じた屈折を受けるの
で、１つのビームにならない。しかも、平行平板型偏光
ビームスプリッタ５によって、位置のシフトをも受け
る。
バ１Ｂの端面８Ｂから出射した低開口数の光は、第２の
楔型偏光ビームスプリッタ６Ｂによって、各々の屈折率
に応じた屈折を受ける。異なる方位に変換を受けた２つ
の偏波成分は、ファラデー回転子７によって、入射偏波
と同じ方向に偏波面の回転を受ける。従って、常光と異
常光とが入れ変わった状態で、各偏波成分が第１の楔型
偏光ビームスプリッタ６Ａに入射する。ここでは、各偏
波成分は、更に各々の屈折率に応じた屈折を受けるの
で、１つのビームにならない。しかも、平行平板型偏光
ビームスプリッタ５によって、位置のシフトをも受け
る。
【００３０】コア拡大光ファイバが有する低開口数な特
性から、たとえ位置のずれが僅かであっても、逆方向光
の進行方向は光ファイバの光軸方向とは異なっているこ
とから、再結合は困難となり、逆方向の光１０Ａ、１０
Ｂは、入射側光ファイバ１Ａには入射しない。従って、
高い逆方向損失を容易に達成できる。
性から、たとえ位置のずれが僅かであっても、逆方向光
の進行方向は光ファイバの光軸方向とは異なっているこ
とから、再結合は困難となり、逆方向の光１０Ａ、１０
Ｂは、入射側光ファイバ１Ａには入射しない。従って、
高い逆方向損失を容易に達成できる。
【００３１】なお、入射側光ファイバおよび出射側光フ
ァイバにおいて、光ファイバの光軸に対し垂直な面と、
偏光ビームスプリッタの端面とがなす角αは、反射損失
を大きくとるためには、０°よりも大きくすることが好
ましいが、垂直入射（０°）であっても、挿入損失、逆
方向損失にそれほど影響を与えるものではない。また、
回折損失は挿入損失のうちの約半分を構成しており、ま
た一対の光ファイバの各端面のギャップが増大すると、
回折損失が増大する。しかし、αを５°以下とすること
によってファイバ端面間のギャップ長の過剰な増大を防
止できる。このαが前記の上限を越えると、偏波無依存
型光アイソレータ装置としての挿入損失を１ｄＢ以下に
調整することは、困難な場合がある。
ァイバにおいて、光ファイバの光軸に対し垂直な面と、
偏光ビームスプリッタの端面とがなす角αは、反射損失
を大きくとるためには、０°よりも大きくすることが好
ましいが、垂直入射（０°）であっても、挿入損失、逆
方向損失にそれほど影響を与えるものではない。また、
回折損失は挿入損失のうちの約半分を構成しており、ま
た一対の光ファイバの各端面のギャップが増大すると、
回折損失が増大する。しかし、αを５°以下とすること
によってファイバ端面間のギャップ長の過剰な増大を防
止できる。このαが前記の上限を越えると、偏波無依存
型光アイソレータ装置としての挿入損失を１ｄＢ以下に
調整することは、困難な場合がある。
【００３２】入射側および出射側の光ファイバを構成す
る、コア拡大光ファイバのモードフィールド直径（ＭＦ
Ｄ）を２０μｍ以上とすることによって、レンズなしで
の回折に起因する挿入損失を低減でき、適切な開口数化
を図って逆方向損失を向上させることができる。また、
これを５０μｍ以下とすることによって、過剰損失の増
大を防ぐことができる。ＭＦＤが２０μｍ未満である
か、５０μｍを越えると、偏波無依存型光アイソレータ
として要求される、１ｄＢ以下の挿入損失と４０ｄＢ以
上の逆方向損失とを確保することは、極めて困難であ
る。
る、コア拡大光ファイバのモードフィールド直径（ＭＦ
Ｄ）を２０μｍ以上とすることによって、レンズなしで
の回折に起因する挿入損失を低減でき、適切な開口数化
を図って逆方向損失を向上させることができる。また、
これを５０μｍ以下とすることによって、過剰損失の増
大を防ぐことができる。ＭＦＤが２０μｍ未満である
か、５０μｍを越えると、偏波無依存型光アイソレータ
として要求される、１ｄＢ以下の挿入損失と４０ｄＢ以
上の逆方向損失とを確保することは、極めて困難であ
る。
【００３３】コア拡大光ファイバにおけるコア拡大部
は、十分に長いことが好ましい。即ち、コア拡大部の屈
折率がテーパ状に分布している領域の長さが、波長の２
０００倍以上であることが好ましく、これによって過剰
損失の増大を防止することができる。
は、十分に長いことが好ましい。即ち、コア拡大部の屈
折率がテーパ状に分布している領域の長さが、波長の２
０００倍以上であることが好ましく、これによって過剰
損失の増大を防止することができる。
【００３４】図２の偏波無依存型光アイソレータ装置に
おいては、ファイバ軸ずれ補正用の平行平板型偏光ビー
ムスプリッタ５を挿入しない構成の光アイソレータ素子
４Ｂを使用した。入射側光ファイバ１Ａの端面８Ａから
出射した低開口数の光は、第一の楔型偏光ビームスプリ
ッタ６Ａに入射し、２つの偏波成分に分離する。各偏波
成分は、ファラデー回転子７によって、それぞれ偏波面
の回転を受ける。
おいては、ファイバ軸ずれ補正用の平行平板型偏光ビー
ムスプリッタ５を挿入しない構成の光アイソレータ素子
４Ｂを使用した。入射側光ファイバ１Ａの端面８Ａから
出射した低開口数の光は、第一の楔型偏光ビームスプリ
ッタ６Ａに入射し、２つの偏波成分に分離する。各偏波
成分は、ファラデー回転子７によって、それぞれ偏波面
の回転を受ける。
【００３５】常光と異常光が入れ替わらない状態で、各
偏波成分は、第２の楔型偏光ビームスプリッタ６Ｂに入
射し、ここで平行光となって出射し、そのまま出射側光
ファイバ１Ｂの端面８Ｂに入射する。前記したように、
各偏波の分離を行う楔型偏光ビームスプリッタ６Ａの作
用に寄与するのは、楔角θである。従って、アイソレー
タ素子の長さを小さくすることができる。
偏波成分は、第２の楔型偏光ビームスプリッタ６Ｂに入
射し、ここで平行光となって出射し、そのまま出射側光
ファイバ１Ｂの端面８Ｂに入射する。前記したように、
各偏波の分離を行う楔型偏光ビームスプリッタ６Ａの作
用に寄与するのは、楔角θである。従って、アイソレー
タ素子の長さを小さくすることができる。
【００３６】また、出射側においては、各偏波成分の方
位は、出射側光ファイバ１Ｂの光軸の方位と一致してお
り、このコア拡大光ファイバ１Ｂは、位置のズレに対す
るトレランスは大きい。しかも、前記したように、楔型
偏光ビームスプリッタ６Ａの幅は小さくすることがで
き、従って各偏波成分１２Ａ、１２Ｂの間隔も小さいの
で、コア拡大光ファイバ１Ｂを使用すれば、各偏波成分
の位置ずれによる挿入損失は極めて小さくすることがで
きる。
位は、出射側光ファイバ１Ｂの光軸の方位と一致してお
り、このコア拡大光ファイバ１Ｂは、位置のズレに対す
るトレランスは大きい。しかも、前記したように、楔型
偏光ビームスプリッタ６Ａの幅は小さくすることがで
き、従って各偏波成分１２Ａ、１２Ｂの間隔も小さいの
で、コア拡大光ファイバ１Ｂを使用すれば、各偏波成分
の位置ずれによる挿入損失は極めて小さくすることがで
きる。
【００３７】次いで、逆方向に進行する光について説明
する。出射側光ファイバ１Ｂから出射した低開口数の光
１３は、第２の楔型偏光ビームスプリッタ６Ｂによっ
て、各々の屈折率に応じた屈折を受ける。２つの偏波成
分は、ファラデー回転子７によって、入射偏波と同じ方
向に偏波面の回転を受ける。従って、常光と異常光とが
入れ変わった状態で、各偏波成分が第１の楔型偏光ビー
ムスプリッタ６Ａに入射する。ここでは、各偏波成分１
４Ａ、１４Ｂは、更に各々の屈折率に応じた屈折を受け
るので、１つのビームにならない。従って、逆方向の光
は、入射側光ファイバ１Ａには入射しない。
する。出射側光ファイバ１Ｂから出射した低開口数の光
１３は、第２の楔型偏光ビームスプリッタ６Ｂによっ
て、各々の屈折率に応じた屈折を受ける。２つの偏波成
分は、ファラデー回転子７によって、入射偏波と同じ方
向に偏波面の回転を受ける。従って、常光と異常光とが
入れ変わった状態で、各偏波成分が第１の楔型偏光ビー
ムスプリッタ６Ａに入射する。ここでは、各偏波成分１
４Ａ、１４Ｂは、更に各々の屈折率に応じた屈折を受け
るので、１つのビームにならない。従って、逆方向の光
は、入射側光ファイバ１Ａには入射しない。
【００３８】図３の偏波無依存型光アイソレータ装置に
おいては、楔型偏光ビームスプリッタを１個のみ備えた
素子４Ｃを使用した。入射側光ファイバ１Ａから出射し
た低開口数の光は、第一の楔型偏光ビームスプリッタ１
５に入射し、２つの偏波成分１８Ａ、１８Ｂに分離す
る。本例のように、第一の楔型偏光ビームスプリッタの
傾斜面側が入射側光ファイバ１Ａ側に位置している場合
には、αは、楔角θ＋５゜以下とすることが好ましい。
各偏波成分１８Ａ、１８Ｂは、ファラデー回転子１６に
よって、それぞれ偏波面の回転を受ける。常光と異常光
が入れ替わらない状態で、各偏波成分は、第２の平行平
板型偏光ビームスプリッタ１７に入射し、ここで平行光
となって出射し、そのまま出射側光ファイバ１Ｂに入射
する。前記したように、各偏波の分離を行う楔型偏光ビ
ームスプリッタ１５の作用に寄与するのは、楔角θであ
る。従って、アイソレータ素子の長さを小さくすること
ができる。
おいては、楔型偏光ビームスプリッタを１個のみ備えた
素子４Ｃを使用した。入射側光ファイバ１Ａから出射し
た低開口数の光は、第一の楔型偏光ビームスプリッタ１
５に入射し、２つの偏波成分１８Ａ、１８Ｂに分離す
る。本例のように、第一の楔型偏光ビームスプリッタの
傾斜面側が入射側光ファイバ１Ａ側に位置している場合
には、αは、楔角θ＋５゜以下とすることが好ましい。
各偏波成分１８Ａ、１８Ｂは、ファラデー回転子１６に
よって、それぞれ偏波面の回転を受ける。常光と異常光
が入れ替わらない状態で、各偏波成分は、第２の平行平
板型偏光ビームスプリッタ１７に入射し、ここで平行光
となって出射し、そのまま出射側光ファイバ１Ｂに入射
する。前記したように、各偏波の分離を行う楔型偏光ビ
ームスプリッタ１５の作用に寄与するのは、楔角θであ
る。従って、アイソレータ素子の長さを小さくすること
ができる。
【００３９】出射側においては、各偏波成分１８Ａ、１
８Ｂの方位は、出射側光ファイバ１Ｂの光軸の方位とほ
ぼ一致しており、このコア拡大光ファイバ１Ｂは位置の
ズレに対するトレランスは大きい。また、各偏波成分１
８Ａ、１８Ｂの間隔も小さいので、各偏波成分の位置ず
れによる挿入損失は極めて小さくすることができる。
８Ｂの方位は、出射側光ファイバ１Ｂの光軸の方位とほ
ぼ一致しており、このコア拡大光ファイバ１Ｂは位置の
ズレに対するトレランスは大きい。また、各偏波成分１
８Ａ、１８Ｂの間隔も小さいので、各偏波成分の位置ず
れによる挿入損失は極めて小さくすることができる。
【００４０】出射側光ファイバ１Ｂから出射した低開口
数の光１９は、第２の平行平板型偏光ビームスプリッタ
１７を透過し、各偏波成分は、ファラデー回転子１６に
よって、入射偏波と同じ方向に偏波面の回転を受ける。
従って、常光と異常光とが入れ変わった状態で、各偏波
成分が第１の楔型偏光ビームスプリッタ１５に入射す
る。ここでは、各偏波成分２０Ａ、２０Ｂは、更に各々
の屈折率に応じた屈折を受けるので、１つのビームにな
らない。従って、逆方向の光は、入射側光ファイバ１Ａ
には入射しない。
数の光１９は、第２の平行平板型偏光ビームスプリッタ
１７を透過し、各偏波成分は、ファラデー回転子１６に
よって、入射偏波と同じ方向に偏波面の回転を受ける。
従って、常光と異常光とが入れ変わった状態で、各偏波
成分が第１の楔型偏光ビームスプリッタ１５に入射す
る。ここでは、各偏波成分２０Ａ、２０Ｂは、更に各々
の屈折率に応じた屈折を受けるので、１つのビームにな
らない。従って、逆方向の光は、入射側光ファイバ１Ａ
には入射しない。
【００４１】図４の偏波無依存型光アイソレータ装置に
おいては、一対の楔形偏光ビームスプリッタを使用し、
一対の楔形偏光ビームスプリッタが、ファラデー回転子
の中心面に対して互いに面対称の位置に配置されている
素子４Ｄを使用した。具体的には、入射側光ファイバ１
Ａから出射した低開口数の光は、第一の楔型偏光ビーム
スプリッタ１５に入射し、２つの偏波成分２１Ａ、２１
Ｂに分離する。本例のように、第一の楔型偏光ビームス
プリッタの傾斜面側が入射側光ファイバ１Ａ側に位置し
ている場合には、αは、楔角θ＋５°以下とすることが
好ましい。各偏波成分は、ファラデー回転子１６によっ
て、それぞれ偏波面の回転を受ける。常光と異常光が入
れ替わらない状態で、各偏波成分は、第２の楔型偏光ビ
ームスプリッタ２４に入射し、ここで平行光となって出
射し、そのまま出射側光ファイバ１Ｂに入射する。
おいては、一対の楔形偏光ビームスプリッタを使用し、
一対の楔形偏光ビームスプリッタが、ファラデー回転子
の中心面に対して互いに面対称の位置に配置されている
素子４Ｄを使用した。具体的には、入射側光ファイバ１
Ａから出射した低開口数の光は、第一の楔型偏光ビーム
スプリッタ１５に入射し、２つの偏波成分２１Ａ、２１
Ｂに分離する。本例のように、第一の楔型偏光ビームス
プリッタの傾斜面側が入射側光ファイバ１Ａ側に位置し
ている場合には、αは、楔角θ＋５°以下とすることが
好ましい。各偏波成分は、ファラデー回転子１６によっ
て、それぞれ偏波面の回転を受ける。常光と異常光が入
れ替わらない状態で、各偏波成分は、第２の楔型偏光ビ
ームスプリッタ２４に入射し、ここで平行光となって出
射し、そのまま出射側光ファイバ１Ｂに入射する。
【００４２】出射側においては、各偏波成分２１Ａ、２
１Ｂの方位は、出射側光ファイバ１Ｂの光軸の方位と一
致しており、このコア拡大光ファイバ１Ｂは位置のズレ
に対するトレランスは大きい。また、各偏波成分２１
Ａ、２１Ｂの間隔も小さいので、各偏波成分の位置ずれ
による挿入損失は極めて小さくすることができる。
１Ｂの方位は、出射側光ファイバ１Ｂの光軸の方位と一
致しており、このコア拡大光ファイバ１Ｂは位置のズレ
に対するトレランスは大きい。また、各偏波成分２１
Ａ、２１Ｂの間隔も小さいので、各偏波成分の位置ずれ
による挿入損失は極めて小さくすることができる。
【００４３】出射側光ファイバ１Ｂから出射した低開口
数の光は、第２の楔型偏光ビームスプリッタ２４に入射
し、２つの偏波成分２２Ａ、２２Ｂに分離する。各偏波
成分は、ファラデー回転子１６によって、入射偏波と同
じ方向に偏波面の回転を受ける。従って、常光と異常光
とが入れ変わった状態で、各偏波成分が第１の楔型偏光
ビームスプリッタ１５に入射する。ここでは、各偏波成
分２２Ａ、２２Ｂは、入射側光ファイバ１Ａには入射せ
ず、２３Ａ、２３Ｂのように出射する。
数の光は、第２の楔型偏光ビームスプリッタ２４に入射
し、２つの偏波成分２２Ａ、２２Ｂに分離する。各偏波
成分は、ファラデー回転子１６によって、入射偏波と同
じ方向に偏波面の回転を受ける。従って、常光と異常光
とが入れ変わった状態で、各偏波成分が第１の楔型偏光
ビームスプリッタ１５に入射する。ここでは、各偏波成
分２２Ａ、２２Ｂは、入射側光ファイバ１Ａには入射せ
ず、２３Ａ、２３Ｂのように出射する。
【００４４】本発明において、楔型偏光ビームスプリッ
タに誘電体多層膜型の人工複屈折材料を用いれば、更な
る小型化が計れるという利点がある。また、入射側光フ
ァイバ、出射側光ファイバ、偏光ビームスプリッタ、フ
ァラデー回転子等の各光学部品を、光学接着剤等によっ
て互いに接着することができる。また、いわゆる集積型
の装置を製造できる。この態様においては、ビーム拡大
処理をしたコア拡大光ファイバを基板に固定し、所定の
角度に切り込みを入れ、組み上げたアイソレータ素子を
切り込みに挿入する。このような集積型の装置を採用す
れば、組立工数を一層大幅に削減できる。
タに誘電体多層膜型の人工複屈折材料を用いれば、更な
る小型化が計れるという利点がある。また、入射側光フ
ァイバ、出射側光ファイバ、偏光ビームスプリッタ、フ
ァラデー回転子等の各光学部品を、光学接着剤等によっ
て互いに接着することができる。また、いわゆる集積型
の装置を製造できる。この態様においては、ビーム拡大
処理をしたコア拡大光ファイバを基板に固定し、所定の
角度に切り込みを入れ、組み上げたアイソレータ素子を
切り込みに挿入する。このような集積型の装置を採用す
れば、組立工数を一層大幅に削減できる。
【００４５】
〔実施例１〕図１（ａ）および（ｂ）に示した装置を製
造した。楔型および平行平板型の各偏光ビームスプリッ
タの素材としてはルチルを用い、楔角θを１９°とし
た。平行平板型偏光ビームスプリッタの厚さを１７０μ
ｍとし、４５°ファラデー回転子４の素材としては磁性
ガーネット結晶を使用し、その厚さは３７５μｍとし
た。光アイソレータ素子４Ａの全体の長さを１１００μ
ｍとした。入射側および出射側の各光ファイバのＭＦＤ
を４０μｍとし、反射減衰を高めるために入射角αを
２．５°とし、入射光の波長を１．５５μｍとした。す
べての素子には、対接着剤の無反射コーティングを施
し、紫外線硬化型の接着剤で固定した。このとき、入射
側光ファイバの光軸と出射側光ファイバの光軸とは同一
とした。
造した。楔型および平行平板型の各偏光ビームスプリッ
タの素材としてはルチルを用い、楔角θを１９°とし
た。平行平板型偏光ビームスプリッタの厚さを１７０μ
ｍとし、４５°ファラデー回転子４の素材としては磁性
ガーネット結晶を使用し、その厚さは３７５μｍとし
た。光アイソレータ素子４Ａの全体の長さを１１００μ
ｍとした。入射側および出射側の各光ファイバのＭＦＤ
を４０μｍとし、反射減衰を高めるために入射角αを
２．５°とし、入射光の波長を１．５５μｍとした。す
べての素子には、対接着剤の無反射コーティングを施
し、紫外線硬化型の接着剤で固定した。このとき、入射
側光ファイバの光軸と出射側光ファイバの光軸とは同一
とした。
【００４６】このような構成で作製された偏波無依存型
光アイソレータ装置によって、レンズを用いることな
く、低い挿入損失０．３５ｄＢと、高い逆方向損失５２
ｄＢと、十分な反射減衰量６０ｄＢとの各特性が得られ
た。
光アイソレータ装置によって、レンズを用いることな
く、低い挿入損失０．３５ｄＢと、高い逆方向損失５２
ｄＢと、十分な反射減衰量６０ｄＢとの各特性が得られ
た。
【００４７】〔実施例２〕図２に示した装置を製造し
た。楔型偏光ビームスプリッタの素材としては、ルチル
を用い、楔角θを２０°とした。４５°ファラデー回転
子の素材としては、磁性ガーネット結晶を使用し、その
厚さは３７５μｍとした。アイソレータ素子の全体の長
さを６００μｍとした。コア拡大光ファイバのＭＦＤを
４０μｍとし、入射角αを０°とし、入射光の波長を
１．５５μm とした。すべての素子には、対接着剤の無
反射コーティングを施し、紫外線硬化型の接着剤で固定
した。このとき、順方向光の２つの偏波光の間の距離
は、約１６μｍであった。
た。楔型偏光ビームスプリッタの素材としては、ルチル
を用い、楔角θを２０°とした。４５°ファラデー回転
子の素材としては、磁性ガーネット結晶を使用し、その
厚さは３７５μｍとした。アイソレータ素子の全体の長
さを６００μｍとした。コア拡大光ファイバのＭＦＤを
４０μｍとし、入射角αを０°とし、入射光の波長を
１．５５μm とした。すべての素子には、対接着剤の無
反射コーティングを施し、紫外線硬化型の接着剤で固定
した。このとき、順方向光の２つの偏波光の間の距離
は、約１６μｍであった。
【００４８】偏波依存損失を極小にすべく、２つの偏光
光軸のほぼちょうど中間に出射側光ファイバを配置する
と、入射光用ファイバ軸と出射側光ファイバ軸とは約１
１μｍの位置ずれがあった。この装置は、実施例１の装
置に比べ、より部品点数が少ない。このような構成で作
製された偏波無依存型光アイソレータによって、レンズ
を用いることなく、低い挿入損失０．５ｄＢと、高い逆
方向損損失５７ｄＢとの各特性を得た。
光軸のほぼちょうど中間に出射側光ファイバを配置する
と、入射光用ファイバ軸と出射側光ファイバ軸とは約１
１μｍの位置ずれがあった。この装置は、実施例１の装
置に比べ、より部品点数が少ない。このような構成で作
製された偏波無依存型光アイソレータによって、レンズ
を用いることなく、低い挿入損失０．５ｄＢと、高い逆
方向損損失５７ｄＢとの各特性を得た。
【００４９】〔実施例３〕以上のような構成で作製され
た実施例２の偏波無依存型光アイソレータ装置におい
て、偏光ビームスプリッタとして、誘電体多層膜型の人
工複屈折材料を用いた。これは、非晶質ケイ素と酸化ケ
イ素とを、各々厚さ７０ｎｍづつ交互に２０００層まで
積層させ、複屈折性を生じさせたものである。図２の構
成で、アイソレータ素子の長さは５００μｍであった。
この構成では、挿入損失０．３ｄＢ、逆方向損失４０ｄ
Ｂ以上の特性が得られた。
た実施例２の偏波無依存型光アイソレータ装置におい
て、偏光ビームスプリッタとして、誘電体多層膜型の人
工複屈折材料を用いた。これは、非晶質ケイ素と酸化ケ
イ素とを、各々厚さ７０ｎｍづつ交互に２０００層まで
積層させ、複屈折性を生じさせたものである。図２の構
成で、アイソレータ素子の長さは５００μｍであった。
この構成では、挿入損失０．３ｄＢ、逆方向損失４０ｄ
Ｂ以上の特性が得られた。
【００５０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によって、小型で、高い逆方向損失、低挿入損失を有す
る偏波無依存型の光アイソレータを得ることができる。
また、従来の偏波無依存型光アイソレータに比べ、レン
ズを用いることがないので、部品点数が低減でき、また
複雑な調整工程の削減による低コスト化が実現する。
によって、小型で、高い逆方向損失、低挿入損失を有す
る偏波無依存型の光アイソレータを得ることができる。
また、従来の偏波無依存型光アイソレータに比べ、レン
ズを用いることがないので、部品点数が低減でき、また
複雑な調整工程の削減による低コスト化が実現する。
【図１】（ａ）は、本発明の実施例に係る偏波無依存型
光アイソレータ装置を示す模式図であり（順方向を示
す）、（ｂ）は、（ａ）の装置において逆方向に光を伝
搬させた状態を示す模式図である。
光アイソレータ装置を示す模式図であり（順方向を示
す）、（ｂ）は、（ａ）の装置において逆方向に光を伝
搬させた状態を示す模式図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る偏波無依存型光アイ
ソレータ装置を示す模式図である。
ソレータ装置を示す模式図である。
【図３】本発明の更に他の実施例に係る偏波無依存型光
アイソレータ装置を示す模式図である。
アイソレータ装置を示す模式図である。
【図４】本発明の更に他の実施例に係る偏波無依存型光
アイソレータ装置を示す模式図である。
アイソレータ装置を示す模式図である。
【図５】従来例に係る偏波無依存型光アイソレータ装置
を模式的に示す図である。
を模式的に示す図である。
【図６】従来例に係る他の光アイソレータ装置を模式的
に示す図である。
に示す図である。
１Ａ 入射側光ファイバ １Ｂ 出射側光ファイバ ２ コア拡大部 ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 光アイソレータ素子 ５ 平行平板型の偏光ビームスプリッタからなるずれ補
正素子 ６Ａ、６Ｂ、１５、２４ 楔型の偏光ビームスプリッタ ７、１６ ファラデー回転子 ８Ａ、８Ｂ 光ファイバの端面 １７ 平行平板型の偏光ビームスプリッタ
正素子 ６Ａ、６Ｂ、１５、２４ 楔型の偏光ビームスプリッタ ７、１６ ファラデー回転子 ８Ａ、８Ｂ 光ファイバの端面 １７ 平行平板型の偏光ビームスプリッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白石 和男 埼玉県北葛飾郡鷲宮町大字西大輪868 (72)発明者 下モ 真史 千葉県船橋市豊富町585番地 住友大阪 セメント株式会社 光電子事業部内 (56)参考文献 特開 平７−43640（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/28
Claims (8)
- 【請求項１】 端面のモードフィールド直径が２０〜５
０μm になるようにコア径の拡大処理が施されている入
射側光ファイバと、端面のモードフィールド直径が２０
〜５０μm になるようにコア径の拡大処理が施されてい
る出射側光ファイバと、前記入射側光ファイバと前記出
射側光ファイバとの間に設けられている光アイソレータ
素子とを備えている偏波無依存型光アイソレータ装置で
あって、前記光アイソレータ素子が、前記入射側光ファ
イバ側に位置している第一の偏光ビームスプリッタと、
前記出射側光ファイバ側に位置している第二の偏光ビー
ムスプリッタと、前記第一の偏光ビームスプリッタと前
記第二の偏光ビームスプリッタとの間に設けられている
ファラデー回転子とを備えており、少なくとも前記第一
の偏光ビームスプリッタが楔型偏光ビームスプリッタで
あることを特徴とする、偏波無依存型光アイソレータ装
置。 - 【請求項２】 前記第一の偏光ビームスプリッタ、前記
第二の偏光ビームスプリッタおよび前記ファラデー回転
子によって生じた、順方向の常光と異常光との光軸のず
れを補正するための、平行平板型偏光ビームスプリッタ
からなる光軸ずれ補正素子を備えていることを特徴とす
る、請求項１記載の偏波無依存型光アイソレータ装置。 - 【請求項３】 前記第二の偏光ビームスプリッタが楔形
偏光ビームスプリッタであり、前記第一の偏光ビームス
プリッタと前記第二の偏光ビームスプリッタとが点対称
の位置に配置されていることを特徴とする、請求項１ま
たは２記載の偏波無依存型光アイソレータ装置。 - 【請求項４】 前記第二の偏光ビームスプリッタが楔形
偏光ビームスプリッタであり、前記第一の偏光ビームス
プリッタと前記第二の偏光ビームスプリッタとが、前記
ファラデー回転子に対して互いに面対称の位置に配置さ
れていることを特徴とする、請求項１または２記載の偏
波無依存型光アイソレータ装置。 - 【請求項５】 前記入射側光ファイバおよび出射側光フ
ァイバにおいて、光ファイバの光軸に対し垂直な面と、
前記偏光ビームスプリッタの端面とのなす角αが５°以
下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一
つの請求項に記載の偏波無依存型光アイソレータ装置。 - 【請求項６】 前記第一の偏光ビームスプリッタおよび
前記第二の偏光ビームスプリッタが誘電体多層膜型の人
工複屈折性材料からなることを特徴とする、請求項１〜
５のいずれか一つの請求項に記載の偏波無依存型光アイ
ソレータ装置。 - 【請求項７】 前記第一の偏光ビームスプリッタおよび
前記第二の偏光ビームスプリッタが複屈折性結晶からな
ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請
求項に記載の偏波無依存型光アイソレータ装置。 - 【請求項８】 前記第一の偏光ビームスプリッタと前記
第二の偏光ビームスプリッタとの一方が誘電体多層膜型
の人工複屈折性材料からなり、他方が複屈折性結晶から
なることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの
請求項に記載の偏波無依存型光アイソレータ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207185A JP2774467B2 (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | 偏波無依存型光アイソレータ装置 |
| EP96923043A EP0786681A4 (en) | 1995-08-14 | 1996-07-10 | POLARIZATION INDEPENDENT OPTICAL ISOLATOR |
| PCT/JP1996/001910 WO1997007425A1 (fr) | 1995-08-14 | 1996-07-10 | Isolateur optique independant de la polarisation |
| CA002195086A CA2195086C (en) | 1995-08-14 | 1996-07-10 | Polarization-independent optical isolator |
| US08/793,227 US5848203A (en) | 1995-08-14 | 1996-07-10 | Polarization-independent optical isolator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207185A JP2774467B2 (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | 偏波無依存型光アイソレータ装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0954283A JPH0954283A (ja) | 1997-02-25 |
| JP2774467B2 true JP2774467B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=16535661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP7207185A Expired - Fee Related JP2774467B2 (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | 偏波無依存型光アイソレータ装置 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CA2229959A1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-10-07 | Jds Fitel Inc. | Optical circulator |
| DE19724255C2 (de) * | 1997-06-09 | 1999-10-21 | Siemens Matsushita Components | Transversalmodenresonatorfilter |
| US6014256A (en) * | 1997-07-18 | 2000-01-11 | Cheng; Yihao | Polarizing beam splitter/combiner |
| US6239900B1 (en) | 1997-09-19 | 2001-05-29 | Nz Applied Technologies Corp. | Reflective fiber-optic isolator |
| US6078710A (en) * | 1998-04-02 | 2000-06-20 | Oplink Communications, Inc. | Method and system for providing a multi-channel optical filter |
| US6075642A (en) * | 1998-06-18 | 2000-06-13 | Hewlett-Packard Company | Multi-port optical isolator |
| US6421176B1 (en) * | 1998-09-18 | 2002-07-16 | 3M Innovative Properties Company | Optical isolator |
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