JP2805106B2 - アクティブ光アイソレータ - Google Patents
アクティブ光アイソレータInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光アイソレータに関し、特に順方向に遮断
機能を有するアクティブ光アイソレータに関する。
機能を有するアクティブ光アイソレータに関する。
［従来の技術］ 従来から、光通信、光計測において、光非相反素子の
１つである光アイソレータは、システムを構成する一部
の素子による反射戻り光が光源に回帰することを防止
し、光源を安定化するために使用されている。また、最
近、光アイソレータは希土類ドープ光ファイバ等を用い
た光増幅においても増幅器の発振防止として用いられて
いる。
１つである光アイソレータは、システムを構成する一部
の素子による反射戻り光が光源に回帰することを防止
し、光源を安定化するために使用されている。また、最
近、光アイソレータは希土類ドープ光ファイバ等を用い
た光増幅においても増幅器の発振防止として用いられて
いる。
第７図はファラディ効果を利用した光アイソレータの
基本構成を示したものである。偏光方向を互いに45度に
配した偏光子Ｐと検光子Ａとの間に、偏光方向を45度回
転させる45度ファラデー回転子Ｆを配置している。な
お、偏光子（polarizer）と検光子（analyzer）は周知
のように同一機能であるが、この技術分野の習慣で、配
置により呼び方を区別している。
基本構成を示したものである。偏光方向を互いに45度に
配した偏光子Ｐと検光子Ａとの間に、偏光方向を45度回
転させる45度ファラデー回転子Ｆを配置している。な
お、偏光子（polarizer）と検光子（analyzer）は周知
のように同一機能であるが、この技術分野の習慣で、配
置により呼び方を区別している。
光アイソレータの動作を第８図（Ａ），（Ｂ）を用い
て説明する。図中、F1,F2は光ファイバ、L1,L2はレン
ズ、（ａ）〜（ｆ）は偏光方向を示している。直線偏光
の入力光を考えると、順方向の場合は第８図（Ａ）に示
したように、光ファイバF1からレンズL1を経由した光
は、偏光子Ｐにより特定の方向の偏光のみ透過する
（ａ）。この透過した偏光はファラデー回転子Ｆにより
偏光方向が磁界の方向に対して右ねじ方向に45度回転す
る（ｂ）。検光子Ａの偏光方向は偏光子Ｐに対してファ
ラデー回転子の回転角に合わせて45度設けられて配置し
てあるため、ファラデー回転子Ｆを通過した偏光は検光
子Ａを透過し（ｃ）、レンズL2により集光され、光ファ
イバF2に結合する。従って、順方向では原理上無損失で
光が光ファイバF2に入射する。一方、逆方向の場合は、
ランダムな偏光の光が入射した場合を考えると、第８図
（Ｂ）に示したように、光ファイバF2からレンズL2を経
由した光は、検光子Ａの偏光面選択方向の成分光である
偏光子Ｐに対して45度回転した偏光のみが透過する
（ｅ）。この透過した偏光はファラデー回転子Ｆにより
さらに磁界方向に対して45度回転される（ｆ）。従っ
て、偏光方向が偏光子Ｐに対して90度回転してずれた偏
光成分だけが偏光子Ｐに入射する。この光は偏光子Ｐを
透過しないで阻止される。このように、順方向の光は透
過し、逆方向からの光はすべて遮断されることになる。
て説明する。図中、F1,F2は光ファイバ、L1,L2はレン
ズ、（ａ）〜（ｆ）は偏光方向を示している。直線偏光
の入力光を考えると、順方向の場合は第８図（Ａ）に示
したように、光ファイバF1からレンズL1を経由した光
は、偏光子Ｐにより特定の方向の偏光のみ透過する
（ａ）。この透過した偏光はファラデー回転子Ｆにより
偏光方向が磁界の方向に対して右ねじ方向に45度回転す
る（ｂ）。検光子Ａの偏光方向は偏光子Ｐに対してファ
ラデー回転子の回転角に合わせて45度設けられて配置し
てあるため、ファラデー回転子Ｆを通過した偏光は検光
子Ａを透過し（ｃ）、レンズL2により集光され、光ファ
イバF2に結合する。従って、順方向では原理上無損失で
光が光ファイバF2に入射する。一方、逆方向の場合は、
ランダムな偏光の光が入射した場合を考えると、第８図
（Ｂ）に示したように、光ファイバF2からレンズL2を経
由した光は、検光子Ａの偏光面選択方向の成分光である
偏光子Ｐに対して45度回転した偏光のみが透過する
（ｅ）。この透過した偏光はファラデー回転子Ｆにより
さらに磁界方向に対して45度回転される（ｆ）。従っ
て、偏光方向が偏光子Ｐに対して90度回転してずれた偏
光成分だけが偏光子Ｐに入射する。この光は偏光子Ｐを
透過しないで阻止される。このように、順方向の光は透
過し、逆方向からの光はすべて遮断されることになる。
［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、光アイソレータは光増幅等のように継
続的に高パワーの光を扱う装置、あるいはシステムにお
いて必要不可欠な構成要素となっている。このとき扱う
光のパワーは、ポンプ光で100mW以上、増幅された信号
光のピークパワーは高い場合には1W以上にもなる。
続的に高パワーの光を扱う装置、あるいはシステムにお
いて必要不可欠な構成要素となっている。このとき扱う
光のパワーは、ポンプ光で100mW以上、増幅された信号
光のピークパワーは高い場合には1W以上にもなる。
従って、このような高パワーのレーザ光に対する人体
への危険防止や他の光部品への負担軽減策として、装置
やシステムの非作動中には、順方向であっても光を出さ
ない、あるいは完全に遮断する必要がある。しかしなが
ら、従来の光アイソレータは、受動阻止であり、それ自
身では順方向の光の透過、遮断の制御は不可能であっ
た。
への危険防止や他の光部品への負担軽減策として、装置
やシステムの非作動中には、順方向であっても光を出さ
ない、あるいは完全に遮断する必要がある。しかしなが
ら、従来の光アイソレータは、受動阻止であり、それ自
身では順方向の光の透過、遮断の制御は不可能であっ
た。
本発明の目的は上述の点に鑑みて、順方向の光の透
過、遮断を必要に応じて外部の信号により制御でき、い
ずれの場合も逆方向の光は遮断される、アクティブ光ア
イソレータを提供することにある。
過、遮断を必要に応じて外部の信号により制御でき、い
ずれの場合も逆方向の光は遮断される、アクティブ光ア
イソレータを提供することにある。
［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するため、本発明は、偏光子、45度
ファラデー回転子、検光子からなる光アイソレータにお
いて、偏光方向を互いに45度に配した前記偏光子と検光
子との間に、電圧切り替えにより90度旋光、非旋光を切
り替えられる旋光素子と、常光線、異常光線を分離する
複屈折結晶板とを配設したことを特徴とする。
ファラデー回転子、検光子からなる光アイソレータにお
いて、偏光方向を互いに45度に配した前記偏光子と検光
子との間に、電圧切り替えにより90度旋光、非旋光を切
り替えられる旋光素子と、常光線、異常光線を分離する
複屈折結晶板とを配設したことを特徴とする。
また、本発明はその一形態として、前記旋光素子とし
て液晶板を使用したことを特徴とする。
て液晶板を使用したことを特徴とする。
また、本発明はその他の形態として、前記旋光素子と
して電気光学結晶子を使用したことを特徴とする。
して電気光学結晶子を使用したことを特徴とする。
［作 用］ 本発明では偏光子、45度ファラデー回転子、および検
光子からなる光アイソレータにおいて、その偏光子と検
光子との間に、電圧により90度旋光、非旋光を切り替え
られる旋光素子と、常光線、異常光線を分離する複屈折
結晶板とを設けるようにしたので、電気的に順方向の光
の透過、遮断を制御でき、いずれの場合も逆方向の光を
遮断するアクティブ光アイソレータが得られる。
光子からなる光アイソレータにおいて、その偏光子と検
光子との間に、電圧により90度旋光、非旋光を切り替え
られる旋光素子と、常光線、異常光線を分離する複屈折
結晶板とを設けるようにしたので、電気的に順方向の光
の透過、遮断を制御でき、いずれの場合も逆方向の光を
遮断するアクティブ光アイソレータが得られる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１の実施例 第１図は本発明の第１の実施例のアクティブ光アイソ
レータの配置構成を示す。
レータの配置構成を示す。
本図において、Ｒは電圧により90度旋光，非旋光を切
り替えられる旋光素子で、例えばねじれネマチック（T
N）液晶板、あるいはLiNbO3等の電気光学結晶子を用い
る。Ｖは旋光素子Ｒに電圧を供給する旋光子用電圧源、
Ｓは旋光，非旋光を切替えるためのスイッチである。ま
た、Ｂは複屈折結晶板である。本実施例では、偏光子
Ｐ、旋光素子Ｒ、複屈折結晶板Ｂ、45度ファラデー回転
子Ｆ、検光子Ａの順に配置していて、旋光素子Ｒに電圧
源Ｖが接続されている。
り替えられる旋光素子で、例えばねじれネマチック（T
N）液晶板、あるいはLiNbO3等の電気光学結晶子を用い
る。Ｖは旋光素子Ｒに電圧を供給する旋光子用電圧源、
Ｓは旋光，非旋光を切替えるためのスイッチである。ま
た、Ｂは複屈折結晶板である。本実施例では、偏光子
Ｐ、旋光素子Ｒ、複屈折結晶板Ｂ、45度ファラデー回転
子Ｆ、検光子Ａの順に配置していて、旋光素子Ｒに電圧
源Ｖが接続されている。
複屈折結晶板Ｂの異常光線または常光線の偏光方向は
偏光子Ｐの透過偏光方向と一致しており、検光子Ａの透
過偏光方向は偏光子Ｐの透過偏光方向に対してファラデ
ー回転子Ｆの回転と同方向に45度回転している。また、
本実施例で用いる旋光素子Ｒは、電圧により90度旋光性
と非旋光性を切替えられる性質を持っている。これは具
体的には、ねじれ配向液晶を用いて実現できる。
偏光子Ｐの透過偏光方向と一致しており、検光子Ａの透
過偏光方向は偏光子Ｐの透過偏光方向に対してファラデ
ー回転子Ｆの回転と同方向に45度回転している。また、
本実施例で用いる旋光素子Ｒは、電圧により90度旋光性
と非旋光性を切替えられる性質を持っている。これは具
体的には、ねじれ配向液晶を用いて実現できる。
第２図（Ａ），（Ｂ）は第１図の旋向素子Ｒとして好
適なねじれ配向液晶板の旋光性を説明したものである。
図中E1,E2は透明電極、G1,G2はガラス基板、Ｍは液晶分
子、Ｖは電圧源を示す。ねじれ配向液晶は、第２図
（Ａ）に示したように、電圧を印加していない場合は、
液晶分子Ｍの長軸がガラス基板G1,G2の平面方向に平行
で液晶層の長軸方向を少しずつ回転させて、螺旋上に積
み重ねたものである。ガラス基板G1,G2に垂直に光を入
射すると光の偏光が分子のねじれに沿って回転する。ね
じれの度合や厚さ調節することにより任意の旋光性を持
たせることが可能である。即ち、オフ状態では分子配向
を90度ねじらせてある場合は、そのねじれに沿って入射
偏光面が90度回転する。一方、電圧源Ｖにより透明電極
E1,E2に電圧を印加すると、第２図（Ｂ）に示したよう
に、上記のねじれが解けて、液晶分子Ｍが電界方向に沿
って再配列してしまうため、旋光性が消失し、偏光面は
回転しなくなる。
適なねじれ配向液晶板の旋光性を説明したものである。
図中E1,E2は透明電極、G1,G2はガラス基板、Ｍは液晶分
子、Ｖは電圧源を示す。ねじれ配向液晶は、第２図
（Ａ）に示したように、電圧を印加していない場合は、
液晶分子Ｍの長軸がガラス基板G1,G2の平面方向に平行
で液晶層の長軸方向を少しずつ回転させて、螺旋上に積
み重ねたものである。ガラス基板G1,G2に垂直に光を入
射すると光の偏光が分子のねじれに沿って回転する。ね
じれの度合や厚さ調節することにより任意の旋光性を持
たせることが可能である。即ち、オフ状態では分子配向
を90度ねじらせてある場合は、そのねじれに沿って入射
偏光面が90度回転する。一方、電圧源Ｖにより透明電極
E1,E2に電圧を印加すると、第２図（Ｂ）に示したよう
に、上記のねじれが解けて、液晶分子Ｍが電界方向に沿
って再配列してしまうため、旋光性が消失し、偏光面は
回転しなくなる。
従って、このようなねじれ配向結晶を用いて、電圧オ
フ（OFF）時では90度の旋光性を有し、電圧オン（ON）
時では旋光性を持たない旋光素子Ｒを形成することがで
きる。
フ（OFF）時では90度の旋光性を有し、電圧オン（ON）
時では旋光性を持たない旋光素子Ｒを形成することがで
きる。
また、同様の効果はLiNbO3,KDP等の電気光学結晶を用
いても実現できる。第３図はこのような電気光学結晶に
よる偏光の回転を示したものである。図中E3,E4は電
極、E0は電気光学結晶,Vは電圧源、（ａ）〜（ｊ）はこ
の電気光学結晶E0を通過する偏光の偏光状態の変化を示
している。
いても実現できる。第３図はこのような電気光学結晶に
よる偏光の回転を示したものである。図中E3,E4は電
極、E0は電気光学結晶,Vは電圧源、（ａ）〜（ｊ）はこ
の電気光学結晶E0を通過する偏光の偏光状態の変化を示
している。
電圧源Ｖにより電極E3,E4間に電界をかけると、即
ち、電気光学結晶E0のＹ方向に電界を印加し、Ｚ方向に
光を入射すると、自然複屈折に加えて電界の強さに比例
した複屈折率変化が起きる。そのため、常光線と異常光
線の位相差が変化し、偏光状態が変化する。例えば、Ｘ
偏光とＹ偏光の位相差θがπ/2となるようにＹ方向に電
圧を印加すると、偏光状態は電気光学結晶E0中で第３図
（ａ）〜（ｅ）に示したように変化し、偏光方向が90度
回転した偏光が出射する（ｅ）。また、Ｘ偏光とＹ偏光
の位相差θがπとなるように電圧を印加すると、第３図
（ｆ）〜（ｊ）に示したように偏光状態が変化し、180
度回転、つまり旋光していないものと偏光と同様な状態
の偏光が出射する（ｊ）。
ち、電気光学結晶E0のＹ方向に電界を印加し、Ｚ方向に
光を入射すると、自然複屈折に加えて電界の強さに比例
した複屈折率変化が起きる。そのため、常光線と異常光
線の位相差が変化し、偏光状態が変化する。例えば、Ｘ
偏光とＹ偏光の位相差θがπ/2となるようにＹ方向に電
圧を印加すると、偏光状態は電気光学結晶E0中で第３図
（ａ）〜（ｅ）に示したように変化し、偏光方向が90度
回転した偏光が出射する（ｅ）。また、Ｘ偏光とＹ偏光
の位相差θがπとなるように電圧を印加すると、第３図
（ｆ）〜（ｊ）に示したように偏光状態が変化し、180
度回転、つまり旋光していないものと偏光と同様な状態
の偏光が出射する（ｊ）。
従って、このような電気光学結晶を用いても、本発明
実施例で必要とする旋光素子Ｒを形成することができ
る。以下、旋光素子Ｒとしてねじれ配向結晶を用いた場
合について述べる。
実施例で必要とする旋光素子Ｒを形成することができ
る。以下、旋光素子Ｒとしてねじれ配向結晶を用いた場
合について述べる。
第４図（Ａ）は第１図の構成において、旋光素子Ｒに
電圧を印加した場合の順方向の光線に対する動作を示
し、第４図（Ｂ）はその旋光素子Ｒに電圧を印加した場
合の逆方向の光線に対する動作を示し、第４図（Ｃ）は
その旋光素子Ｒに電圧を印加しない場合の順方向の光線
に対する動作を示し、および第４図（Ｄ）はその旋光素
子Ｒに電圧を印加しない場合の逆方向の光線に対する動
作を示す。ここで、偏光子Ｐ、検光子Ａのブロック内の
矢印は透過偏光の方向を、複屈折結晶板Ｂのブロック内
のＣは複屈折結晶の光学軸を示している。また、（ａ）
〜（ｇ）は通過する点における光線の偏光方向を示して
いる。
電圧を印加した場合の順方向の光線に対する動作を示
し、第４図（Ｂ）はその旋光素子Ｒに電圧を印加した場
合の逆方向の光線に対する動作を示し、第４図（Ｃ）は
その旋光素子Ｒに電圧を印加しない場合の順方向の光線
に対する動作を示し、および第４図（Ｄ）はその旋光素
子Ｒに電圧を印加しない場合の逆方向の光線に対する動
作を示す。ここで、偏光子Ｐ、検光子Ａのブロック内の
矢印は透過偏光の方向を、複屈折結晶板Ｂのブロック内
のＣは複屈折結晶の光学軸を示している。また、（ａ）
〜（ｇ）は通過する点における光線の偏光方向を示して
いる。
先ず、本発明実施例での、旋光素子Ｒに電圧を印加し
た場合の順方向の動作を第４図（Ａ）を用いて説明す
る。光ファイバF1からレンズL1を経由した光は、偏光子
Ｐにより特定の偏光のみが透過する（ａ）。この透過し
た偏光は旋光素子Ｒに入射するが、電圧源Ｖにより旋光
素子Ｒに電圧を印加してあるので、偏光は旋光しない
（ｂ）。この偏光方向は複屈折結晶板Ｂに対して異常光
線であるから、偏光は複屈折結晶板Ｂの結晶内で屈折す
るため、その出射光の光線軸は入射光と異なる。複屈折
結晶板Ｂからの出射光（ｃ）は、ファラデー回転子Ｆに
より偏光方向が45度回転する（ｄ）。検光子Ａの偏光方
向を偏光子Ｐに対してファラデー回転子Ｆの回転角に合
わせて配置してあるので、ファラデー回転子Ｆを通過し
た偏光は検光子Ａを透過し（ｅ）、レンズL2により集光
されて、光ファイバF2に結合する。
た場合の順方向の動作を第４図（Ａ）を用いて説明す
る。光ファイバF1からレンズL1を経由した光は、偏光子
Ｐにより特定の偏光のみが透過する（ａ）。この透過し
た偏光は旋光素子Ｒに入射するが、電圧源Ｖにより旋光
素子Ｒに電圧を印加してあるので、偏光は旋光しない
（ｂ）。この偏光方向は複屈折結晶板Ｂに対して異常光
線であるから、偏光は複屈折結晶板Ｂの結晶内で屈折す
るため、その出射光の光線軸は入射光と異なる。複屈折
結晶板Ｂからの出射光（ｃ）は、ファラデー回転子Ｆに
より偏光方向が45度回転する（ｄ）。検光子Ａの偏光方
向を偏光子Ｐに対してファラデー回転子Ｆの回転角に合
わせて配置してあるので、ファラデー回転子Ｆを通過し
た偏光は検光子Ａを透過し（ｅ）、レンズL2により集光
されて、光ファイバF2に結合する。
また、旋光素子Ｒに電圧を印加した場合の逆方向の場
合は、第４図（Ｂ）に示したように、光ファイバF2から
レンズL2を経由した光は、検光子Ａにより偏光子Ｐに対
して45度回転した偏光のみが透過する（ｆ）。透過した
偏光はファラデー回転子Ｆによりさらに45度回転する
（ｇ）。従って、この偏光方向は複屈折結晶板Ｂに対し
て常光線であるから、光は複屈折結晶板Ｂで屈折せずに
直進する。複屈折結晶板Ｂからの出射光（ｈ）は旋光素
子Ｒに入射しても電圧を印加してあるので偏光方向は変
化せず（ｉ）、偏光子Ｐで遮断されて光ファイバF1には
結合しない。
合は、第４図（Ｂ）に示したように、光ファイバF2から
レンズL2を経由した光は、検光子Ａにより偏光子Ｐに対
して45度回転した偏光のみが透過する（ｆ）。透過した
偏光はファラデー回転子Ｆによりさらに45度回転する
（ｇ）。従って、この偏光方向は複屈折結晶板Ｂに対し
て常光線であるから、光は複屈折結晶板Ｂで屈折せずに
直進する。複屈折結晶板Ｂからの出射光（ｈ）は旋光素
子Ｒに入射しても電圧を印加してあるので偏光方向は変
化せず（ｉ）、偏光子Ｐで遮断されて光ファイバF1には
結合しない。
一方、旋光素子Ｒに電圧を印加しない場合の順方向の
動作は、第４図（Ｃ）に示したように、光ファイバF1か
らレンズL1を経由した光は、偏光子Ｐにより特定の偏光
のみが透過する（ｊ）。この透過した偏光は旋光素子Ｒ
に入射するが、旋光素子Ｒに電圧を印加してないので偏
光は90度旋光する（ｋ）。この偏光方向は複屈折結晶板
Ｂに対して常光線であるから、光は複屈折結晶板Ｂの結
晶内で屈折せずに直進し（ｌ）、ファラデー回転子Ｆに
より偏光方向が45度回転する（ｍ）。この偏光は偏光方
向が検光子Ａの透過偏光方向と直交するため、検光子Ａ
で遮断され、光ファイバF2には結合しない。このよう
に、順方向であっても、旋光素子Ｒが印加されないとき
は、光ファイバF1からの光は途中で遮断されて光ファイ
バF2に入射しない。
動作は、第４図（Ｃ）に示したように、光ファイバF1か
らレンズL1を経由した光は、偏光子Ｐにより特定の偏光
のみが透過する（ｊ）。この透過した偏光は旋光素子Ｒ
に入射するが、旋光素子Ｒに電圧を印加してないので偏
光は90度旋光する（ｋ）。この偏光方向は複屈折結晶板
Ｂに対して常光線であるから、光は複屈折結晶板Ｂの結
晶内で屈折せずに直進し（ｌ）、ファラデー回転子Ｆに
より偏光方向が45度回転する（ｍ）。この偏光は偏光方
向が検光子Ａの透過偏光方向と直交するため、検光子Ａ
で遮断され、光ファイバF2には結合しない。このよう
に、順方向であっても、旋光素子Ｒが印加されないとき
は、光ファイバF1からの光は途中で遮断されて光ファイ
バF2に入射しない。
また、旋光素子Ｒに電圧を印加しない場合の逆方向の
場合は、第４図（Ｄ）に示したように、光ファイバF2か
らレンズL2を経由した光は、検光子Ａにより偏光子Ｐに
対して45度回転した偏光のみが透過する（ｎ）。この透
過した偏光はファラデー回転子Ｆによりさらに45度回転
する（ｏ）。従って、偏光方向が複屈折結晶板Ｂに対し
て常光線であるから、光は屈折せずに直進する（ｐ）。
複屈折結晶板Ｂからの出射光は旋光素子Ｒに入射され、
電圧印加してないため、その偏光方向は90度回転する
（ｑ）。この偏光方向は偏光子Ｐの透過偏光方向と一致
するため透過するが、光線軸が光ファイバF1の光線軸と
異なるため、光ファイバF1には結合しない。、すなわ
ち、逆方向のときでは旋光素子Ｒの電圧の印加の有無に
かかわらず、光ファイバF2からの光は光ファイバF1には
入射されない。
場合は、第４図（Ｄ）に示したように、光ファイバF2か
らレンズL2を経由した光は、検光子Ａにより偏光子Ｐに
対して45度回転した偏光のみが透過する（ｎ）。この透
過した偏光はファラデー回転子Ｆによりさらに45度回転
する（ｏ）。従って、偏光方向が複屈折結晶板Ｂに対し
て常光線であるから、光は屈折せずに直進する（ｐ）。
複屈折結晶板Ｂからの出射光は旋光素子Ｒに入射され、
電圧印加してないため、その偏光方向は90度回転する
（ｑ）。この偏光方向は偏光子Ｐの透過偏光方向と一致
するため透過するが、光線軸が光ファイバF1の光線軸と
異なるため、光ファイバF1には結合しない。、すなわ
ち、逆方向のときでは旋光素子Ｒの電圧の印加の有無に
かかわらず、光ファイバF2からの光は光ファイバF1には
入射されない。
このように、旋光素子Ｒに電圧を印加しない場合には
順方向が透過、逆方向が遮断される通常の光アイソレー
タとして作動し、さらに旋光素子Ｒに電圧を印加する場
合は順方向も、逆方向も遮断される光遮断器として作動
する。
順方向が透過、逆方向が遮断される通常の光アイソレー
タとして作動し、さらに旋光素子Ｒに電圧を印加する場
合は順方向も、逆方向も遮断される光遮断器として作動
する。
なお、以上の動作は複屈折結晶板Ｂを光軸の回りに90
度回転させて常光線と異常光線を入れ換えても可能であ
り、その一例を本図中に破線で示した。
度回転させて常光線と異常光線を入れ換えても可能であ
り、その一例を本図中に破線で示した。
第２の実施例 第５図は本発明の第２の実施例のアクティブ光アイソ
レータの配置構成を示す。
レータの配置構成を示す。
本実施例では、偏光子Ｐ、45度ファラデー回転子Ｆ、
複屈折結晶板Ｂ、旋光素子Ｒおよび検光子Ａの順で配置
していて、旋光素子Ｒに電圧源Ｖが接続されている。上
述の第１の実施例とはファラデー回転子Ｆと旋光素子Ｒ
の位置が入れ替わっている。また、複屈折結晶板Ｂの異
常光線または常光線の偏光方向は検光子Ａの透過偏光方
向と一致している。
複屈折結晶板Ｂ、旋光素子Ｒおよび検光子Ａの順で配置
していて、旋光素子Ｒに電圧源Ｖが接続されている。上
述の第１の実施例とはファラデー回転子Ｆと旋光素子Ｒ
の位置が入れ替わっている。また、複屈折結晶板Ｂの異
常光線または常光線の偏光方向は検光子Ａの透過偏光方
向と一致している。
本実施例で用いる旋光素子Ｒも第１の実施例と同様
に、電圧により90度旋光性と非旋光性を切り替えられる
性質を持っており、ねじれ配向結晶や電気光学結晶を用
いて実現できる。以下、旋光素子Ｒとしてねじれ配向結
晶を用いた場合について述べる。
に、電圧により90度旋光性と非旋光性を切り替えられる
性質を持っており、ねじれ配向結晶や電気光学結晶を用
いて実現できる。以下、旋光素子Ｒとしてねじれ配向結
晶を用いた場合について述べる。
第６図（Ａ）は第５図の構成において旋光素子Ｒに電
圧を印加した場合の順方向の光線に対する動作を示し、
第６図（Ｂ）はその旋光素子Ｒに電圧を印加した場合の
逆方向の光線に対する動作を示し、第６図（Ｃ）はその
旋光素子に電圧を印加しない場合の順方向の光線に対す
る動作を示し、第６図（Ｄ）はその旋光素子Ｒに電圧を
印加しない場合の逆方向の光線に対する動作を示す。
圧を印加した場合の順方向の光線に対する動作を示し、
第６図（Ｂ）はその旋光素子Ｒに電圧を印加した場合の
逆方向の光線に対する動作を示し、第６図（Ｃ）はその
旋光素子に電圧を印加しない場合の順方向の光線に対す
る動作を示し、第６図（Ｄ）はその旋光素子Ｒに電圧を
印加しない場合の逆方向の光線に対する動作を示す。
また、（ａ）〜（ｒ）は通過する点における光線の偏
光方向を示している。
光方向を示している。
まず、本発明実施例での、旋光素子Ｒに電圧を印加し
た場合の順方向の動作を第６図（Ａ）を用いて説明す
る。光ファイバF1からレンズL1を経由した光は、偏光子
Ｐにより45度傾いた特定の偏光のみが透過する（ａ）。
この透過した偏光はファラデー回転Ｆにより偏光方向が
45度回転し（ｂ）、複屈折結晶板Ｂに入射する。この偏
光方向は複屈折結晶板Ｂに対して異常光線であるから、
結晶内で屈折して、入射光と異なる光線軸で旋光素子Ｒ
に入射する（ｃ）。旋光素子Ｒは電圧源Ｖにより電圧を
印加してあるので、複屈折結晶板Ｂからの出射光はその
偏光方向を保持したまま旋光素子Ｒを透過する（ｄ）。
複屈折結晶板Ｂの異常光線方向と、検光子Ａの偏光方向
は一致するようにあらかじめ配置してあるため、偏光は
検光子Ａを透過し（ｅ）、レンズL2により集光されて光
ファイバF2に結合する。
た場合の順方向の動作を第６図（Ａ）を用いて説明す
る。光ファイバF1からレンズL1を経由した光は、偏光子
Ｐにより45度傾いた特定の偏光のみが透過する（ａ）。
この透過した偏光はファラデー回転Ｆにより偏光方向が
45度回転し（ｂ）、複屈折結晶板Ｂに入射する。この偏
光方向は複屈折結晶板Ｂに対して異常光線であるから、
結晶内で屈折して、入射光と異なる光線軸で旋光素子Ｒ
に入射する（ｃ）。旋光素子Ｒは電圧源Ｖにより電圧を
印加してあるので、複屈折結晶板Ｂからの出射光はその
偏光方向を保持したまま旋光素子Ｒを透過する（ｄ）。
複屈折結晶板Ｂの異常光線方向と、検光子Ａの偏光方向
は一致するようにあらかじめ配置してあるため、偏光は
検光子Ａを透過し（ｅ）、レンズL2により集光されて光
ファイバF2に結合する。
また、旋光素子Ｒに電圧を印加した場合の逆方向の場
合は、第６図（Ｂ）に示したように、光ファイバF2から
レンズL2を経由した光は、検光子Ａにより偏光子Ｐに対
して45度回転した偏光のみが透過する（ｆ）。透過した
偏光は旋光素子Ｒに入射するが電圧を印加してあるため
偏光方向を保持したまま（ｇ）、複屈折結晶板Ｂに入射
する。この偏光は複屈折結晶板Ｂに対して異常光線であ
るから、複屈折結晶板Ｂの結晶内で屈折して、入射光と
異なる光線軸でファラデー回転子Ｆに入射するが
（ｈ）、偏光方向はさらに45度回転する（ｉ）。この偏
光は偏光方向が偏光子Ｐの透過偏光方向と直交するた
め、偏光子Ｐで遮断されて、光ファイバF1には結合しな
い。
合は、第６図（Ｂ）に示したように、光ファイバF2から
レンズL2を経由した光は、検光子Ａにより偏光子Ｐに対
して45度回転した偏光のみが透過する（ｆ）。透過した
偏光は旋光素子Ｒに入射するが電圧を印加してあるため
偏光方向を保持したまま（ｇ）、複屈折結晶板Ｂに入射
する。この偏光は複屈折結晶板Ｂに対して異常光線であ
るから、複屈折結晶板Ｂの結晶内で屈折して、入射光と
異なる光線軸でファラデー回転子Ｆに入射するが
（ｈ）、偏光方向はさらに45度回転する（ｉ）。この偏
光は偏光方向が偏光子Ｐの透過偏光方向と直交するた
め、偏光子Ｐで遮断されて、光ファイバF1には結合しな
い。
一方、旋光素子Ｒに電圧を印加しない場合の順方向の
動作は、第６図（Ｃ）に示したように、光ファイバF1か
らレンズL1を経由した光は、偏光子Ｐにより特定の偏光
のみが透過する（ｊ）。この透過した偏光はファラデー
回転子Ｆにより偏光方向が45度回転する（ｋ）。この偏
光は複屈折結晶板Ｂに対して異常光線であるから、複屈
折結晶板Ｂの結晶内で屈折して入射光と異なる光線軸で
旋光素子Ｒに入射する（ｌ）。このとき旋光素子Ｒには
電圧を印加していないのでその偏光方向は90度回転する
（ｍ）。この偏光は偏光方向が検光子Ａの透過偏光方向
と直交するため、検光子Ａで遮断されて、光ファイバF2
に結合しない。
動作は、第６図（Ｃ）に示したように、光ファイバF1か
らレンズL1を経由した光は、偏光子Ｐにより特定の偏光
のみが透過する（ｊ）。この透過した偏光はファラデー
回転子Ｆにより偏光方向が45度回転する（ｋ）。この偏
光は複屈折結晶板Ｂに対して異常光線であるから、複屈
折結晶板Ｂの結晶内で屈折して入射光と異なる光線軸で
旋光素子Ｒに入射する（ｌ）。このとき旋光素子Ｒには
電圧を印加していないのでその偏光方向は90度回転する
（ｍ）。この偏光は偏光方向が検光子Ａの透過偏光方向
と直交するため、検光子Ａで遮断されて、光ファイバF2
に結合しない。
また、旋光素子Ｒに電圧を印加しない場合の逆方向の
場合は、第６図（Ｄ）に示したように、光ファイバF2か
らレンズL2を経由した光は、検光子Ａにより偏光子Ｐに
対して45度回転した偏光のみが透過する（ｎ）。この透
過した偏光は旋光素子Ｒに入射するが、このとき旋光素
子Ｒに電圧を印加していないためその偏光方向は90度回
転する（ｏ）。この偏光は複屈折結晶板Ｂに対して常光
線であるから、複屈折結晶板Ｂの結晶内で屈折せずに直
進し、ファラデー回転子Ｆに入射し、その偏光方向を45
度回転する（ｑ）。この偏光は偏光方向が偏光子Ｐの透
過偏光方向と一致するため、偏光子Ｐを透過するが、光
線軸が光ファイバF1の光線軸と異なるため、光ファイバ
F1には結合しない。
場合は、第６図（Ｄ）に示したように、光ファイバF2か
らレンズL2を経由した光は、検光子Ａにより偏光子Ｐに
対して45度回転した偏光のみが透過する（ｎ）。この透
過した偏光は旋光素子Ｒに入射するが、このとき旋光素
子Ｒに電圧を印加していないためその偏光方向は90度回
転する（ｏ）。この偏光は複屈折結晶板Ｂに対して常光
線であるから、複屈折結晶板Ｂの結晶内で屈折せずに直
進し、ファラデー回転子Ｆに入射し、その偏光方向を45
度回転する（ｑ）。この偏光は偏光方向が偏光子Ｐの透
過偏光方向と一致するため、偏光子Ｐを透過するが、光
線軸が光ファイバF1の光線軸と異なるため、光ファイバ
F1には結合しない。
このように、本実施例の場合も、第１の実施例と同様
に、旋光素子Ｒに電圧を印加しない場合には順方向が透
過、逆方向が遮断される通常の光アイソレータとして作
動し、さらに旋光素子Ｒに電圧を印加する場合は順方向
も、逆方向も遮断される光遮断器として作動する。
に、旋光素子Ｒに電圧を印加しない場合には順方向が透
過、逆方向が遮断される通常の光アイソレータとして作
動し、さらに旋光素子Ｒに電圧を印加する場合は順方向
も、逆方向も遮断される光遮断器として作動する。
なお、以上の動作は複屈折結晶板Ｂを光軸の回りに90
度回転させて常光線と異常光線を入れ換えても可能であ
り、その一例を本図中に破線で示した。
度回転させて常光線と異常光線を入れ換えても可能であ
り、その一例を本図中に破線で示した。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、偏光子、ファラ
デー回転子および検光子からなる光アイソレータに、電
気的に旋光性が変化する旋光素子と偏光分離を行う複屈
折結晶板と挿入配設するようにしたので、順方向の光の
透過、遮断を必要に応じて電気的に任意に制御すること
ができ、かついずれの場合も逆方向の光は遮断する、ア
クティブ光アイソレータを提供することができる。従っ
て、このアクティブ光アイレータを用いることにより、
光増幅のように継続的に高パワーの光を扱う装置、ある
いはシステムにおいて、反射戻り光の遮断および人体に
対する危険防止、および他の光部品への負担軽減に寄与
することができる。
デー回転子および検光子からなる光アイソレータに、電
気的に旋光性が変化する旋光素子と偏光分離を行う複屈
折結晶板と挿入配設するようにしたので、順方向の光の
透過、遮断を必要に応じて電気的に任意に制御すること
ができ、かついずれの場合も逆方向の光は遮断する、ア
クティブ光アイソレータを提供することができる。従っ
て、このアクティブ光アイレータを用いることにより、
光増幅のように継続的に高パワーの光を扱う装置、ある
いはシステムにおいて、反射戻り光の遮断および人体に
対する危険防止、および他の光部品への負担軽減に寄与
することができる。
第１図は本発明の第１の実施例のアクティブ光アイソレ
ータの構成を示す構成図、 第２図（Ａ），（Ｂ）は第１図の旋光素子Ｒとして好適
なねじれ配向液晶板の旋光性を説明する説明図、 第３図は第１図の旋光素子Ｒとして用いることができる
電気光学結晶の旋光性を説明する説明図、 第４図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第１の実施例の動作を
説明する光路図、 第５図は本発明の第２の実施例のアクティブ光アイソレ
ータの構成を示す構成図、 第６図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第２の実施例の動作を
説明する光路図、 第７図は従来技術の光アイソレータの構成を示す構成
図、 第８図（Ａ），（Ｂ）は第７図の従来技術の光アイソレ
ータの動作を説明する光路図である。 F1,F2……光ファイバ、 L1,L2……光学レンズ、 Ｐ……偏光子、 Ａ……検光子、 Ｆ……ファラデー回転子 Ｒ……旋光素子、 Ｂ……複屈折結晶板、 E1,E2……透明電極、 G1,G2……ガラス基板、 Ｍ……液晶分子、 E3,E4……電極、 E0……電気光学結晶、 Ｓ……スイッチ、 Ｖ……電圧源。
ータの構成を示す構成図、 第２図（Ａ），（Ｂ）は第１図の旋光素子Ｒとして好適
なねじれ配向液晶板の旋光性を説明する説明図、 第３図は第１図の旋光素子Ｒとして用いることができる
電気光学結晶の旋光性を説明する説明図、 第４図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第１の実施例の動作を
説明する光路図、 第５図は本発明の第２の実施例のアクティブ光アイソレ
ータの構成を示す構成図、 第６図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第２の実施例の動作を
説明する光路図、 第７図は従来技術の光アイソレータの構成を示す構成
図、 第８図（Ａ），（Ｂ）は第７図の従来技術の光アイソレ
ータの動作を説明する光路図である。 F1,F2……光ファイバ、 L1,L2……光学レンズ、 Ｐ……偏光子、 Ａ……検光子、 Ｆ……ファラデー回転子 Ｒ……旋光素子、 Ｂ……複屈折結晶板、 E1,E2……透明電極、 G1,G2……ガラス基板、 Ｍ……液晶分子、 E3,E4……電極、 E0……電気光学結晶、 Ｓ……スイッチ、 Ｖ……電圧源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 清司 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/00 - 1/141 G02B 27/28
Claims (3)
- 【請求項１】偏光子、45度ファラデー回転子、検光子か
らなる光アイソレータにおいて、 偏光方向を互いに45度に配した前記偏光子と検光子との
間に、 電圧切り替えにより90度旋光、非旋光を切り替えられる
旋光素子と、 常光線、異常光線を分離する複屈折結晶板とを配設した
ことを特徴とするアクティブ光アイソレータ。 - 【請求項２】前記旋光素子として液晶板を使用したこと
を特徴とする請求項１に記載のアクティブ光アイソレー
タ。 - 【請求項３】前記旋光素子として電気光学結晶子を使用
したことを特徴とする請求項１に記載のアクティブ光ア
イソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16997390A JP2805106B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | アクティブ光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16997390A JP2805106B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | アクティブ光アイソレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0460511A JPH0460511A (ja) | 1992-02-26 |
| JP2805106B2 true JP2805106B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=15896241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16997390A Expired - Fee Related JP2805106B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | アクティブ光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2805106B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6839169B2 (en) * | 2002-06-17 | 2005-01-04 | Agilent Technologies, Inc. | Optical apparatus and method for selectively transmitting optical signals |
| EP1396751B1 (en) * | 2002-09-03 | 2005-11-16 | Agilent Technologies, Inc. - a Delaware corporation - | Combined optical variable attenuator and isolator, and method of assembly |
| JP2006518880A (ja) * | 2003-02-21 | 2006-08-17 | エクステラス インコーポレイテッド | 液晶可変光学減衰器 |
| JP4475515B2 (ja) | 2004-09-03 | 2010-06-09 | 国立大学法人東京工業大学 | 光ダイオード |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP16997390A patent/JP2805106B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0460511A (ja) | 1992-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |