JP3228773B2 - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- JP3228773B2 JP3228773B2 JP35810791A JP35810791A JP3228773B2 JP 3228773 B2 JP3228773 B2 JP 3228773B2 JP 35810791 A JP35810791 A JP 35810791A JP 35810791 A JP35810791 A JP 35810791A JP 3228773 B2 JP3228773 B2 JP 3228773B2
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- diffraction grating
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信等に使用される光
アイソレータに関し、更に詳しくは偏波依存性のない光
アイソレータに関する。
アイソレータに関し、更に詳しくは偏波依存性のない光
アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】ファラデー回転を利用した光アイソレー
タは、磁化された状態で光の偏光方向を約４５度回転さ
せる磁気光学素子の前後に、互いに４５度の角度をなす
２つの偏光子を配置したものである。入射側の偏光子を
通過した入射光は磁気光学素子により時計方向に４５度
回転し、減衰を受けることなくそのまま出射側の偏光子
を通過するが、反射して来る戻り光は磁気光学素子によ
り反時計方向に４５度回転されるので入射側の偏光子と
は偏波面が９０度だけ違うために遮断されることにな
る。しかしながら、入射光の偏波面が種々の角度を取る
場合には入射側の偏光子の角度が一定であるため入射光
の偏波面に依存して通過損失が零から無限大まで変化す
る。
タは、磁化された状態で光の偏光方向を約４５度回転さ
せる磁気光学素子の前後に、互いに４５度の角度をなす
２つの偏光子を配置したものである。入射側の偏光子を
通過した入射光は磁気光学素子により時計方向に４５度
回転し、減衰を受けることなくそのまま出射側の偏光子
を通過するが、反射して来る戻り光は磁気光学素子によ
り反時計方向に４５度回転されるので入射側の偏光子と
は偏波面が９０度だけ違うために遮断されることにな
る。しかしながら、入射光の偏波面が種々の角度を取る
場合には入射側の偏光子の角度が一定であるため入射光
の偏波面に依存して通過損失が零から無限大まで変化す
る。
【０００３】この問題を解決するために種々の提案がさ
れている。例えば特公昭５８−２８５６１号において
は、４５度の回転を生じるファラデー回転子の前後に互
いに光学軸が同一平面内になるように２つの複屈折素子
を配置し、更にファラデー回転子の直後に４５度の旋光
素子を配置し、入射光の偏波面にかかわりなく無減衰で
出射させ、反射戻り光は入射側に配置したレンズで入射
光の軸からはずれた位置に収束させることにより遮断す
る。この光アイソレータの欠点はファラデー回転子のほ
かに、２つの複屈折結晶及び旋光性結晶を必要とするこ
とであり、またこの原理を利用するには光ビームを十分
分離するために厚い複屈折結晶板が必要になることであ
る。
れている。例えば特公昭５８−２８５６１号において
は、４５度の回転を生じるファラデー回転子の前後に互
いに光学軸が同一平面内になるように２つの複屈折素子
を配置し、更にファラデー回転子の直後に４５度の旋光
素子を配置し、入射光の偏波面にかかわりなく無減衰で
出射させ、反射戻り光は入射側に配置したレンズで入射
光の軸からはずれた位置に収束させることにより遮断す
る。この光アイソレータの欠点はファラデー回転子のほ
かに、２つの複屈折結晶及び旋光性結晶を必要とするこ
とであり、またこの原理を利用するには光ビームを十分
分離するために厚い複屈折結晶板が必要になることであ
る。
【０００４】更に特公昭６１−５８８０９号には、４５
度ファラデー回転子の前後に、光学軸が光線方向の周り
に４５度回転したくさび型の複屈折結晶を配置し、戻り
光ビームを入射光ビーム位置からずらすことにより戻り
光の遮断を行っている。しかしながら、この方の光アイ
ソレータでは厚い複屈折素子を要するだけでなく、テー
パ状に加工する必要があり、作製が困難であった。
度ファラデー回転子の前後に、光学軸が光線方向の周り
に４５度回転したくさび型の複屈折結晶を配置し、戻り
光ビームを入射光ビーム位置からずらすことにより戻り
光の遮断を行っている。しかしながら、この方の光アイ
ソレータでは厚い複屈折素子を要するだけでなく、テー
パ状に加工する必要があり、作製が困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は入射光の偏波
方向にかかわりなくすべての成分を出射させることがで
きる、構造が簡単で、極めて小型で、且つ量産性のある
光アイソレータを提供することを課題とする。
方向にかかわりなくすべての成分を出射させることがで
きる、構造が簡単で、極めて小型で、且つ量産性のある
光アイソレータを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、４５度ファラ
デー回転子の光進行方向の前後にそれぞれ少なくとも１
つの複屈折領域を有する第１及び第２の光学素子を配置
し、 前記第１の光学素子が領域１Ａと複屈折領域１Ｂを
有しており，第２の光学素子が領域２Ａと複屈折領域２
Ｂを有しており、これらの領域を 前記第１の光学素子の
領域１Ａを通過した光は前記ファラデー回転子から出射
した後は領域２Ｂを通過し、 前記第１の光学素子の領域
１Ｂを通過した光は前記ファラデー回転子から出射した
後は領域２Ａを通過するように配置し、 順方向の光につ
いては偏光によらずすべての偏光が回折されずに直進
し、逆方向の光についてはすべての偏光が回折され、元
の方向に光が戻らないようにした偏波依存性のない光ア
イソレータを提供する。
デー回転子の光進行方向の前後にそれぞれ少なくとも１
つの複屈折領域を有する第１及び第２の光学素子を配置
し、 前記第１の光学素子が領域１Ａと複屈折領域１Ｂを
有しており，第２の光学素子が領域２Ａと複屈折領域２
Ｂを有しており、これらの領域を 前記第１の光学素子の
領域１Ａを通過した光は前記ファラデー回転子から出射
した後は領域２Ｂを通過し、 前記第１の光学素子の領域
１Ｂを通過した光は前記ファラデー回転子から出射した
後は領域２Ａを通過するように配置し、 順方向の光につ
いては偏光によらずすべての偏光が回折されずに直進
し、逆方向の光についてはすべての偏光が回折され、元
の方向に光が戻らないようにした偏波依存性のない光ア
イソレータを提供する。
【０００７】図１は本発明の光アイソレータを示す原理
図である。図中３は磁気光学素子で作製された４５度フ
ァラデー回転子、１はファラデー回転子３の光入射側の
面に設けた第１の回折格子素子、及び２はファラデー回
転子３の光出射側の面に設けた第２の回折格子素子であ
る。素子１、２は同一の構造を有し、直線状または同心
状の等方性領域Ａと複屈折性領域Ｂとが等幅例えば数十
μｍ幅で交互に配置してある。このような回折格子は例
えば斜め蒸着法によるもの（特願平３−１６９０３５号
等）、微細な凹凸を格子上に形成したもの、あるいは複
屈折結晶に格子を設けたものなどが考えられる。特に前
２者はファラデー回転子の表面に直接格子を作成できる
ので極めて小型となる。
図である。図中３は磁気光学素子で作製された４５度フ
ァラデー回転子、１はファラデー回転子３の光入射側の
面に設けた第１の回折格子素子、及び２はファラデー回
転子３の光出射側の面に設けた第２の回折格子素子であ
る。素子１、２は同一の構造を有し、直線状または同心
状の等方性領域Ａと複屈折性領域Ｂとが等幅例えば数十
μｍ幅で交互に配置してある。このような回折格子は例
えば斜め蒸着法によるもの（特願平３−１６９０３５号
等）、微細な凹凸を格子上に形成したもの、あるいは複
屈折結晶に格子を設けたものなどが考えられる。特に前
２者はファラデー回転子の表面に直接格子を作成できる
ので極めて小型となる。
【０００８】図において回折格子素子１、２の膜の厚さ
をｄ、等方性領域Ａの屈折率をｎA、複屈折領域Ｂの屈
折率をｎBO（＝ｎA、主要面φBに垂直な偏光）及びnBE
（φBと平行な偏光）、波長をλとすると、一般に ｎAｄ＝ｎBOｄ＝nBE ｄ＋λ／２ （式１） の関係がある。また第１の回折格子素子１の領域Ａ、Ｂ
と第２の回折格子素子２の領域Ｂ、Ａとはそれぞれ光の
進行方向に整列している。又、図１のように回折格子１
の複屈折領域の主要面の角度φ B1 を０°、回折格子２の
複屈折領域の主要面の角度φ B2 を４５°とする。なお図
示の場合は光が素子１の面に直角に入射する場合である
が、傾斜する場合には両回折格子素子２の相互配置を変
えることによりこの関係を持たせる。
をｄ、等方性領域Ａの屈折率をｎA、複屈折領域Ｂの屈
折率をｎBO（＝ｎA、主要面φBに垂直な偏光）及びnBE
（φBと平行な偏光）、波長をλとすると、一般に ｎAｄ＝ｎBOｄ＝nBE ｄ＋λ／２ （式１） の関係がある。また第１の回折格子素子１の領域Ａ、Ｂ
と第２の回折格子素子２の領域Ｂ、Ａとはそれぞれ光の
進行方向に整列している。又、図１のように回折格子１
の複屈折領域の主要面の角度φ B1 を０°、回折格子２の
複屈折領域の主要面の角度φ B2 を４５°とする。なお図
示の場合は光が素子１の面に直角に入射する場合である
が、傾斜する場合には両回折格子素子２の相互配置を変
えることによりこの関係を持たせる。
【０００９】回折格子素子１、２を透過した際の光の位
相差が０の場合は光が直進し、光路差λ／２（位相差
π）の場合は回折される。（１）順方向の場合 １−１．偏光φ＝９０°の場合 回折格子１：領域Ａで光路長ｎA ｄ、領域ＢでｎBOｄ＝
ｎA ｄ ファラデー回転子：４５度回転してφ＝１３５°（−４
５°）になる。 回折格子２：領域ＢでｎBOｄ＝ｎA ｄ、領域ＡでｎA ｄ 回折格子１の領域ＡとＢの値を回折格子２の領域ＢとＡ
の値にそれにそれぞれ加算すると、２ｎA ｄ＝２ｎA
ｄ、すなわち光路差０（位相差０）となって光は直進す
ることがわかる。 １−２．偏光φ＝０°の場合 回折格子１：領域ＡでｎA ｄ、領域ＢでｎBEｄ ファラデー回転子：４５度回転してφ＝４５°になる。 回折格子２：領域ＢでｎBEｄ、領域ＡでｎA ｄ 回折格子１の領域ＡとＢの値を回折格子２の領域Ｂ、Ａ
の値にそれにそれぞれ加算すると、ｎA ｄ＋ｎBEｄ＝ｎ
BEｄ＋ｎA ｄ（位相差０）となって光は直進することが
わかる。
相差が０の場合は光が直進し、光路差λ／２（位相差
π）の場合は回折される。（１）順方向の場合 １−１．偏光φ＝９０°の場合 回折格子１：領域Ａで光路長ｎA ｄ、領域ＢでｎBOｄ＝
ｎA ｄ ファラデー回転子：４５度回転してφ＝１３５°（−４
５°）になる。 回折格子２：領域ＢでｎBOｄ＝ｎA ｄ、領域ＡでｎA ｄ 回折格子１の領域ＡとＢの値を回折格子２の領域ＢとＡ
の値にそれにそれぞれ加算すると、２ｎA ｄ＝２ｎA
ｄ、すなわち光路差０（位相差０）となって光は直進す
ることがわかる。 １−２．偏光φ＝０°の場合 回折格子１：領域ＡでｎA ｄ、領域ＢでｎBEｄ ファラデー回転子：４５度回転してφ＝４５°になる。 回折格子２：領域ＢでｎBEｄ、領域ＡでｎA ｄ 回折格子１の領域ＡとＢの値を回折格子２の領域Ｂ、Ａ
の値にそれにそれぞれ加算すると、ｎA ｄ＋ｎBEｄ＝ｎ
BEｄ＋ｎA ｄ（位相差０）となって光は直進することが
わかる。
【００１０】（２）逆方向の場合 ２−１．偏光φ＝−４５°の場合 回折格子２：領域ＢでｎBOｄ＝ｎA ｄ、領域ＡでｎA ｄ ファラデー回転子：４５度回転してφ＝０°になる。 回折格子１：領域ＡでｎA ｄ、領域ＢでｎBEｄ 回折格子２の領域ＢとＡの値を回折格子１の領域Ａ、Ｂ
の値にそれにそれぞれ加算すると、ｎA ｄ＋ｎA ｄ≠ｎ
A ｄ＋ｎBEｄとなり、式１から光路差λ／２（位相差
π）となって光は回折されることがわかる。 ２−２．偏光φ＝４５°の場合 回折格子２：領域ＢでｎBEｄ、領域ＡでｎA ｄ ファラデー回転子：４５度回転してφ＝９０°になる。 回折格子１：領域ＡでｎA ｄ、領域ＢでｎBoｄ＝ｎA ｄ 回折格子２の領域ＢとＡの値を回折格子１の領域ＡとＢ
の値にそれにそれぞれ加算すると、ｎA ｄ＋ｎBEｄ≠ｎ
A ｄ＋ｎA ｄとなって光路差λ／２（位相差π）となっ
て光は回折されることがわかる。
の値にそれにそれぞれ加算すると、ｎA ｄ＋ｎA ｄ≠ｎ
A ｄ＋ｎBEｄとなり、式１から光路差λ／２（位相差
π）となって光は回折されることがわかる。 ２−２．偏光φ＝４５°の場合 回折格子２：領域ＢでｎBEｄ、領域ＡでｎA ｄ ファラデー回転子：４５度回転してφ＝９０°になる。 回折格子１：領域ＡでｎA ｄ、領域ＢでｎBoｄ＝ｎA ｄ 回折格子２の領域ＢとＡの値を回折格子１の領域ＡとＢ
の値にそれにそれぞれ加算すると、ｎA ｄ＋ｎBEｄ≠ｎ
A ｄ＋ｎA ｄとなって光路差λ／２（位相差π）となっ
て光は回折されることがわかる。
【００１１】以上のように、順方向については全ての偏
光が直進し、逆方向については全ての偏光が回折され、
元の方向に戻れない。
光が直進し、逆方向については全ての偏光が回折され、
元の方向に戻れない。
【００１２】以上基本原理について説明したが、以下の
ように種々の変形が可能である。 （１）領域Ａ、Ｂともに複屈折領域として構成した場
合。例えば、領域Ａの屈折率をｎAo、ｎAE、及び領域Ｂ
の屈折率をｎBO、ｎBEとしたとき、ｎAo＝ｎBO、ｎAE＝
ｎBE、２ｎAoｄ＝２ｎAEｄ＋λ／２（式（２））とすれ
ば良い。ただし領域Ａと領域Ｂの光学軸は直交している
ものとする。なお他の変形も可能である。式（１）、
（２）を比較すれば分かるように、複屈折の大きさが限
られる場合はＡ，Ｂともに複屈折とした方がｄが薄くで
きる。 （２）領域Ａ、Ｂが単層ではなく多層で構成した場合。
なお、実際には光路差の条件と無反射条件を調整するた
めに多層化する必要がある。この場合領域ＡとＢの厚さ
は異なり得る。
ように種々の変形が可能である。 （１）領域Ａ、Ｂともに複屈折領域として構成した場
合。例えば、領域Ａの屈折率をｎAo、ｎAE、及び領域Ｂ
の屈折率をｎBO、ｎBEとしたとき、ｎAo＝ｎBO、ｎAE＝
ｎBE、２ｎAoｄ＝２ｎAEｄ＋λ／２（式（２））とすれ
ば良い。ただし領域Ａと領域Ｂの光学軸は直交している
ものとする。なお他の変形も可能である。式（１）、
（２）を比較すれば分かるように、複屈折の大きさが限
られる場合はＡ，Ｂともに複屈折とした方がｄが薄くで
きる。 （２）領域Ａ、Ｂが単層ではなく多層で構成した場合。
なお、実際には光路差の条件と無反射条件を調整するた
めに多層化する必要がある。この場合領域ＡとＢの厚さ
は異なり得る。
【００１３】
【作用効果】以上から明らかなように本発明によると、
回折格子素子をファラデー回転子の前後にまたはその表
面に設け、且つ両者の位置関係を適切に設定することに
より所期の光アイソレータが構成できる。本発明による
と、構造が簡単で、極めて小型で、且つ量産性のある光
アイソレータを提供することができる。
回折格子素子をファラデー回転子の前後にまたはその表
面に設け、且つ両者の位置関係を適切に設定することに
より所期の光アイソレータが構成できる。本発明による
と、構造が簡単で、極めて小型で、且つ量産性のある光
アイソレータを提供することができる。
【図１】 本発明に従って構成された光アイソレータの
概念図である。
概念図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−176621（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−156205（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−96103（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−55501（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−80525（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 27/28 G02B 5/18 G02B 5/30
Claims (5)
- 【請求項１】 ４５度ファラデー回転子の光進行方向の
前後にそれぞれ少なくとも１つの複屈折領域を有する第
１及び第２の光学素子を配置し、前記第１の光学素子が領域１Ａと複屈折領域１Ｂを有し
ており，第２の光学素子が領域２Ａと複屈折領域２Ｂを
有しており、これらの領域を 前記第１の光学素子の領域
１Ａを通過した光は前記ファラデー回転子から出射した
後は領域２Ｂを通過し、 前記第１の光学素子の領域１Ｂを通過した光は前記ファ
ラデー回転子から出射した後は領域２Ａを通過するよう
に配置し、 順方向の光については偏光によらずすべての偏光が回折
されずに直進し、逆方向の光についてはすべての偏光が
回折され、元の方向に光が戻らないようにした偏波依存
性のない光アイソレータ。 - 【請求項２】 前記両光学素子は回折格子であって該回
折格子が延びる方向を互いに平行とし、且つ前記格子の
両者の前記回折格子の方向に直角な方向の位置関係を設
定することにより、順方向の光については偏光によらず
すべての偏光が回折されずに直進し、逆方向の光につい
てはすべての偏光が回折され、元の方向に光が戻らない
ようにした請求項１の偏波依存性のない光アイソレー
タ。 - 【請求項３】 第１及び第２の光学素子はファラデー回
転子の面に膜状に形成したものである請求項１または２
に記載の光アイソレータ。 - 【請求項４】 前記領域１Ａと２Ａとが等方性領域であ
る請求項１に記載の光アイソレータ。 - 【請求項５】 前記領域１Ａと２Ａが複屈折領域である
請求項１に記載の光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35810791A JP3228773B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35810791A JP3228773B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 光アイソレータ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37368098A Division JP3202000B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 光アイソレータの動作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05181088A JPH05181088A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3228773B2 true JP3228773B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=18457583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35810791A Expired - Fee Related JP3228773B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3228773B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6130778A (en) * | 1997-04-17 | 2000-10-10 | Tdk Corporation | Composite optical element, optical isolator, optical circulator, optical switch and process for producing them |
| JP2001281598A (ja) | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Tdk Corp | 複合光学素子、光アイソレータ、光アッテネータとそれらの製造方法 |
| US7053988B2 (en) | 2001-05-22 | 2006-05-30 | Carl Zeiss Smt Ag. | Optically polarizing retardation arrangement, and microlithography projection exposure machine |
| DE10124803A1 (de) | 2001-05-22 | 2002-11-28 | Zeiss Carl | Polarisator und Mikrolithographie-Projektionsanlage mit Polarisator |
| US7573638B2 (en) | 2002-09-19 | 2009-08-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diffractive optical element and method of its formation |
| CN113589434A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-02 | 南京科天光电工程研究院有限公司 | 新型偏振无关的光隔离器 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP35810791A patent/JP3228773B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05181088A (ja) | 1993-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010821 |
|
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