JP3261391B2 - Polarization-independent optical isolator - Google Patents

Polarization-independent optical isolator

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JP3261391B2
JP3261391B2 JP20251093A JP20251093A JP3261391B2 JP 3261391 B2 JP3261391 B2 JP 3261391B2 JP 20251093 A JP20251093 A JP 20251093A JP 20251093 A JP20251093 A JP 20251093A JP 3261391 B2 JP3261391 B2 JP 3261391B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光結合すべき一対の光フ
ァイバの端面の間に、複屈折板を用いた偏波依存性の少
ない光アイソレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical isolator having a low polarization dependency, using a birefringent plate between end faces of a pair of optical fibers to be optically coupled.

【0002】[0002]

【従来の技術】複屈折板を用いた偏波無依存型光アイソ
レータは、偏光方向が互いに直交した偏光成分の光路を
分離あるいは結合させることにより機能するようになっ
ている(特公昭60−49297号、特開平4−146
411号等)。図1は従来の偏波無依存型光アイソレー
タを示し、光ファイバ1の端面と光ファイバ2端面との
間にレンズ3と複屈折素子4(単純に複屈折素子を含む
意味ではなく、所定の順方向結合作用と逆方向アイソレ
ーション作用を有する素子を意味する)を配置したもの
であり、光ファイバ1から順方向に入射する直交する2
つの偏光はレンズ3及び複屈折素子4を通過する際に2
つに分離された後、再び集光されて再結合され、光ファ
イバ2に入る。一方、逆方向の戻り光の直交する偏光は
複屈折素子4により2つに分かれるがレンズ1を通る時
に軸はずれ光となって光ファイバ1に戻ることはない。
2. Description of the Related Art A polarization independent optical isolator using a birefringent plate functions by separating or combining optical paths of polarization components whose polarization directions are orthogonal to each other (Japanese Patent Publication No. 60-29297). No., JP-A-4-146
411 etc.). FIG. 1 shows a conventional polarization-independent optical isolator, in which a lens 3 and a birefringent element 4 are provided between an end face of an optical fiber 1 and an end face of an optical fiber 2. (Which means an element having a forward coupling action and a reverse isolation action).
The two polarizations pass through the lens 3 and the birefringent element 4
After being separated into two, the light is collected again, recombined, and enters the optical fiber 2. On the other hand, the orthogonal polarization of the return light in the opposite direction is split into two by the birefringent element 4, but does not return to the optical fiber 1 as off-axis light when passing through the lens 1.

【0003】偏波無依存型光アイソレータを光ファイバ
の間に挿入する際には、順方向で一度分離した光を精度
良く再結合し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。光のスポット
径が小さければ小さいほどより高精度に光軸を合わさな
ければ装入損失が大きくなってしまう。分離した2つの
偏光を再結合して光ファイバのコアに整列させることは
一般に困難を伴い、2つの偏光の損失は異なる。したが
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。従来この問題を解
決するために図1のレンズ3の他にさらに1枚以上のレ
ンズを追加して挿入損失を減少していたが、その理由は
組立時の許容軸ずれ量を1レンズ系に比べて大きくする
ことができるからである。しかし、これによると部品点
数が増え、組み立て工数が増大し、大型化し、高コスト
化する。
When a polarization-independent optical isolator is inserted between optical fibers, the insertion loss of the optical isolator increases unless the light once separated in the forward direction is accurately recombined. Cause the nature. The smaller the light spot diameter, the greater the insertion loss unless the optical axis is aligned with higher precision. Recombination of the two separated polarizations into alignment with the core of the optical fiber is generally difficult, and the loss of the two polarizations is different. Therefore, it has been difficult to reduce the polarization dependence of the conventional polarization independent optical isolator. Conventionally, in order to solve this problem, one or more lenses have been added in addition to the lens 3 of FIG. 1 to reduce the insertion loss. This is because it can be made larger. However, this increases the number of parts, increases the number of assembling steps, increases the size, and increases the cost.

【0004】[0004]

【発明が解決使用とする課題】本発明は、偏波無依存型
光アイソレータにおいて、従来よりも単純な手段により
偏波無依存性を改善することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the polarization independence of a polarization independent optical isolator by a simpler means than in the prior art.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、2本の光ファ
イバの光入出射端面の間に複屈折板を含む光アイソレー
タ素子と1個のレンズを配置した偏波無依存型光アイソ
レータにいて、双方の光ファイバ端面近傍のコア径を
該端面に向けてテーパ状に拡大し、少なくとも順方向の
光出射面側の光ファイバの前記コア端面のモードフィー
ルド径MFD、直交する2つの偏光成分の分離距離を
dとした時 MFD<0.66dとしたことを特徴とする光アイソレータを提供する
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a polarization independent optical isolator in which an optical isolator element including a birefringent plate and one lens are arranged between the light input / output end faces of two optical fibers. Contact stomach, the core diameter of both the optical fiber end face neighborhood
It expands in a tapered shape toward the end face, at least in the forward direction.
Provided is an optical isolator, wherein the mode field diameter MFD of the core end face of the optical fiber on the light emitting surface side is MFD <0.66d when the separation distance between two orthogonal polarization components is d.

【0006】[0006]

【作用】この点をより詳しく説明するに、常光に対する
屈折率no 、異常光に対する屈折率ne 及び厚さtの複
屈折性平行平板に垂直に光が入射した場合、出射点での
常光と異常光と分離距離dは次式で表される。 d=(ne 2 −no 2 )t/(ne 2 +no 2 ) 一方、複屈折板を使用した光アイソレータのはその複屈
折性により逆方向から入射光の位置を光ファイバのコア
位置からずらすことにより、アイソレーション(逆進す
る光が光ファイバのコアから分離される度合いを示す)
を確保するが、アイソレーションはモードフィールド径
MFDの関数となる。 アイソレーション=17.36×d2 /(MFD)2 したがって、アイソレーションを40dB以上確保する
には、 MFD<0.66d を満足する範囲でMFDを最大値に設定すれば、逆方向
に40dB以上のアイソレーションが確保できると共
に、順方向における光ビームの直径が増大して損失を低
下し再結合される光の強度を増すことができるととも
に、光の直径が増すことにより偏波の方向依存性が抑制
され、偏波無依存型光アイソレータの性能を上げること
ができる。一般に、素子を通過した後の常光と異常光の
位置は微小にずれるが、コアを拡大すればその微小なず
れに対する損失を小さくすることができるので、結果と
して偏波依存性は抑制できる。
[Act] To illustrate this point more specifically, the refractive index n o for ordinary light, when the refractive index n e and thickness birefringent parallel plate perpendicularly light t incident for extraordinary light, the ordinary light at the exit point The extraordinary light and the separation distance d are expressed by the following equation. d = (n e 2 -n o 2) t / (n e 2 + n o 2) On the other hand, the core of the optical fiber the position of the incident light to the optical isolator using a birefringent plate from the opposite direction by its birefringence Isolation by deviating from the position (indicates the degree to which backward light is separated from the core of the optical fiber)
, But the isolation is a function of the mode field diameter MFD. Isolation = 17.36 × d 2 / (MFD) 2 Therefore, in order to ensure the isolation of 40 dB or more, if the MFD is set to the maximum value within the range satisfying the following condition, the MFD <0.66d, the reverse is 40 dB or more. Isolation, as well as increasing the diameter of the light beam in the forward direction, reducing loss and increasing the intensity of the recombined light, and increasing the diameter of the light to increase the directional dependence of polarization. Is suppressed, and the performance of the polarization independent optical isolator can be improved. In general, the positions of the ordinary light and the extraordinary light after passing through the element slightly shift, but if the core is enlarged, the loss due to the minute shift can be reduced, and as a result, the polarization dependence can be suppressed.

【0007】光ファイバ端面近傍のコア径を端面に向け
てテーパ状に拡大する技術は、特開昭63−33706
号に記載されているので、本発明でも同手法を採用し光
ファイバ端部を構成できる。なお、同公報の技術は本発
明のような偏波無依存型光アイソレータの偏波依存性を
抑制するものではなく、ファイバ端部内を伝達する光ビ
ームの径を拡大したり偏光度を調整する等により、結合
損失を低下させる技術を記載するに過ぎない。
A technique for enlarging the core diameter near the end face of an optical fiber in a tapered shape toward the end face is disclosed in JP-A-63-33706.
Therefore, the same method can be adopted in the present invention to form an optical fiber end. The technique disclosed in the publication does not suppress the polarization dependence of the polarization independent optical isolator as in the present invention, but enlarges the diameter of the light beam transmitted in the fiber end and adjusts the degree of polarization. Thus, the technique merely reduces the coupling loss.

【0008】[0008]

【実施例】図2に示すように、導波コア16、18を有
する一対の光ファイバ11、12の間に、レンズ13
と、複屈折板14、14として厚さt=0.5mmのル
チル板を2枚使用し、それらの間にガーネット膜よりな
るファラデー回転子15を挟んで接合したものとを挿入
した。複屈折板はno =2.44、ne =2.69であ
り、上に挙げた分離距離はd=(ne 2 −no 2 )t/
(ne 2 +no 22=0.0486mmであった。従
って、MFD<0.66×d=32.08μmとなる。
すなわち、モードフィールド径MFDが32.08μm
未満を満足すれば、戻り光ビームに対して40dB以下
のアイソレーションが確保できるので、この範囲でテー
パ状コア拡大部17(逆方向の入射光がある場合には拡
大部19も)の端面直径を選択すれば良い。一方、順方
向の光ビーム径は大きくなるから、分離した偏向の再結
合が増すだけでなく、光偏波依存性が減少する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 2, a lens 13 is provided between a pair of optical fibers 11 and 12 having waveguide cores 16 and 18.
The two birefringent plates 14 and 14 were joined by using two rutile plates having a thickness of t = 0.5 mm and joining them with a Faraday rotator 15 made of a garnet film therebetween. The birefringent plate is n o = 2.44, a n e = 2.69, the separation distance listed above d = (n e 2 -n o 2) t /
(N e 2 + n o 2 ) was 2 = 0.0486mm. Therefore, MFD <0.66 × d = 32.08 μm.
That is, the mode field diameter MFD is 32.08 μm
If less than 40, isolation of 40 dB or less can be ensured with respect to the return light beam. Therefore, the end face diameter of the tapered core enlarged portion 17 (and the enlarged portion 19 if there is incident light in the opposite direction) in this range. You just have to select On the other hand, since the diameter of the light beam in the forward direction is increased, not only the recombination of the separated polarization is increased, but also the dependence on the optical polarization is reduced.

【0009】[0009]

【効果】本発明によると、アイソレーションを犠牲にし
ないで順方向の光ビーム径を大きくできるから、偏波無
依存型光アイソレータの偏波依存性が減少する。
According to the present invention, the diameter of a forward light beam can be increased without sacrificing isolation, so that the polarization dependence of a polarization independent optical isolator is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の偏波無依存型光アイソレータの動作を説
明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the operation of a conventional polarization-independent optical isolator.

【図2】本発明の実施例による偏波無依存型光アイソレ
ータを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a polarization independent optical isolator according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、12 光ファイバ 13 レンズ 14 複屈折板 15 ガーネット板 16、18 コア 17、19 コア拡大部 11, 12 Optical fiber 13 Lens 14 Birefringent plate 15 Garnet plate 16, 18 Core 17, 19 Core enlarged part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−287528(JP,A) 特開 平2−116815(JP,A) 特開 昭60−213903(JP,A) 特開 平4−371911(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-287528 (JP, A) JP-A-2-116815 (JP, A) JP-A-60-213903 (JP, A) JP-A-4- 371911 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 27/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2本の光ファイバの光入出射端面の間に
複屈折板を含む光アイソレータ素子と1個のレンズを配
置した偏波無依存型光アイソレータにおいて、双方の
ファイバ端面近傍のコア径を該端面に向けてテーパ状に
拡大し、少なくとも順方向の光出射面側の光ファイバの
前記コア端面のモードフィールド径MFDを、直交する
2つの偏光成分の分離距離をdとした時 MFD<0.66d としたことを特徴とする光アイソレータ。
1. A polarization-independent optical isolator in which an optical isolator element including a birefringent plate and one lens are arranged between light input / output end faces of two optical fibers, in the vicinity of both optical fiber end faces. The core diameter is increased in a tapered shape toward the end face, and at least the mode field diameter MFD of the core end face of the optical fiber on the light emitting face side in the forward direction is set so that the separation distance between two orthogonal polarization components is increased. MFD <0.66d, where d is an optical isolator.
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