JP3317999B2 - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は偏波分散が生じにくい光
アイソレータに関する。
アイソレータに関する。
【0002】光通信又は光伝送の分野においては、レー
ザ光源に反射帰還光が戻ることを防止するために、或い
は、希土類元素がドープされた光ファイバ等からなる光
増幅器に光共振器構造が構成されることを防止するため
に、光アイソレータがよく用いられる。光アイソレータ
の順方向透過率は高く(理想的には100%)、逆方向
透過率は低い(理想的には0%)。
ザ光源に反射帰還光が戻ることを防止するために、或い
は、希土類元素がドープされた光ファイバ等からなる光
増幅器に光共振器構造が構成されることを防止するため
に、光アイソレータがよく用いられる。光アイソレータ
の順方向透過率は高く(理想的には100%)、逆方向
透過率は低い(理想的には0%)。
【0003】順方向の透過率(又は損失)が入射光の偏
光状態に依存しない光アイソレータとして、ウェッジ状
(テーパ状或いはくさび形ともいう)の複屈折結晶を用
いたものが知られている。この種の光アイソレータにお
いては、入射光の偏光状態に応じて光アイソレータを順
方向に通過するときの光路長が異なるので、原理的には
偏波分散が生じることになる。この偏波分散は1つの光
アイソレータでは極めて小さいが、光増幅中継器を多段
に接続する場合には、累積された偏波分散が信号伝送に
影響を与えることが予想され、その対策が望まれてい
る。
光状態に依存しない光アイソレータとして、ウェッジ状
(テーパ状或いはくさび形ともいう)の複屈折結晶を用
いたものが知られている。この種の光アイソレータにお
いては、入射光の偏光状態に応じて光アイソレータを順
方向に通過するときの光路長が異なるので、原理的には
偏波分散が生じることになる。この偏波分散は1つの光
アイソレータでは極めて小さいが、光増幅中継器を多段
に接続する場合には、累積された偏波分散が信号伝送に
影響を与えることが予想され、その対策が望まれてい
る。
【0004】
【従来の技術】順方向透過率が入射光の偏光状態に依存
しない光アイソレータとして、特公昭61−58809
号公報に記載されたものが公知である。この光アイソレ
ータの構成及び動作を図7により説明する。
しない光アイソレータとして、特公昭61−58809
号公報に記載されたものが公知である。この光アイソレ
ータの構成及び動作を図7により説明する。
【0005】この光アイソレータは、図7(A)に示さ
れるように、順方向の光の伝搬方向上流側にある光ファ
イバ1と、光ファイバ1から出射した光を平行光ビーム
にするレンズ2と、ウェッジ状の複屈折結晶からなる偏
光子3Aと、旋光角が45°に設定されたファラデー回
転子4と、ウェッジ状の複屈折結晶からなる偏光子3B
と、レンズ5と、光ファイバ6とを備えており、これら
の構成要素はこの順序で配置されている。
れるように、順方向の光の伝搬方向上流側にある光ファ
イバ1と、光ファイバ1から出射した光を平行光ビーム
にするレンズ2と、ウェッジ状の複屈折結晶からなる偏
光子3Aと、旋光角が45°に設定されたファラデー回
転子4と、ウェッジ状の複屈折結晶からなる偏光子3B
と、レンズ5と、光ファイバ6とを備えており、これら
の構成要素はこの順序で配置されている。
【0006】偏光子3A及び3Bは、偏光子3Aの頂部
及び底部がそれぞれ偏光子3Bの底部及び頂部に対向し
且つ対応する面が互いに平行になるように設けられてい
る。偏光子3Bの光学軸は偏光子3Aの光学軸に対して
ファラデー回転子4における旋光の方向と同じ方向に4
5°回転されている。そして、光ファイバ1からの順方
向の光がレンズ2、偏光子3A、ファラデー回転子4及
び偏光子3Bをこの順序で通過してレンズ5により焦点
を結んだときこの焦点が光ファイバ6のコア端面内に位
置するようにされ、且つ、光ファイバ6からの逆方向の
光がレンズ5、偏光子3B、ファラデー回転子4及び偏
光子3Aをこの順序で通過してレンズ2により焦点を結
んだときこの焦点が光ファイバ1のコア端面外に位置す
るようにされている。
及び底部がそれぞれ偏光子3Bの底部及び頂部に対向し
且つ対応する面が互いに平行になるように設けられてい
る。偏光子3Bの光学軸は偏光子3Aの光学軸に対して
ファラデー回転子4における旋光の方向と同じ方向に4
5°回転されている。そして、光ファイバ1からの順方
向の光がレンズ2、偏光子3A、ファラデー回転子4及
び偏光子3Bをこの順序で通過してレンズ5により焦点
を結んだときこの焦点が光ファイバ6のコア端面内に位
置するようにされ、且つ、光ファイバ6からの逆方向の
光がレンズ5、偏光子3B、ファラデー回転子4及び偏
光子3Aをこの順序で通過してレンズ2により焦点を結
んだときこの焦点が光ファイバ1のコア端面外に位置す
るようにされている。
【0007】光ファイバ1から出射してレンズ2で平行
光ビームとされた光が偏光子3Aに順方向に入射する
と、偏光成分によって偏光子3Aにおける屈折率が異な
るので、入射光は常光線及び異常光線に分かれて別方向
に屈折してファラデー回転子4に入射する。偏光子3B
の光学軸は偏光子3Aの光学軸に対してファラデー回転
子4における旋光の方向と同じ方向に45°回転されて
いるので、偏光子3Aにおける常光線及び異常光線は、
ファラデー回転子4で45°旋光されて、偏光子3Bに
おいてもそれぞれ常光線及び異常光線となる。従って、
偏光子3Bを透過した常光線及び異常光線は互いに平行
となって出射される。この常光線及び異常光線の平行光
線は、レンズ5により集束されて光ファイバ6に入射す
る。
光ビームとされた光が偏光子3Aに順方向に入射する
と、偏光成分によって偏光子3Aにおける屈折率が異な
るので、入射光は常光線及び異常光線に分かれて別方向
に屈折してファラデー回転子4に入射する。偏光子3B
の光学軸は偏光子3Aの光学軸に対してファラデー回転
子4における旋光の方向と同じ方向に45°回転されて
いるので、偏光子3Aにおける常光線及び異常光線は、
ファラデー回転子4で45°旋光されて、偏光子3Bに
おいてもそれぞれ常光線及び異常光線となる。従って、
偏光子3Bを透過した常光線及び異常光線は互いに平行
となって出射される。この常光線及び異常光線の平行光
線は、レンズ5により集束されて光ファイバ6に入射す
る。
【0008】一方、図示しない光コネクタ端面等で反射
してきた反射帰還光は、図7(B)に示すように、偏光
子3Bに入射した後、常光線及び異常光線に分かれて別
方向に屈折され、ファラデー回転子4に入射して偏光面
を45°回転させられて出射する。偏光面が45°回転
した偏光子3Bにおける常光線は、偏光子3Aにおいて
異常光線としての屈折を受ける。また、偏光面が45°
回転した偏光子3Bにおける異常光線は、偏光子3Aに
おいて常光線としての屈折を受ける。従って、偏光子3
Aから逆方向に出射する光の伝搬方向は、順方向の光の
伝搬方向とは異なる。そのため、逆方向の光をレンズ2
で光ファイバ1に絞り込むときに、この光は光ファイバ
1には結合されない。
してきた反射帰還光は、図7(B)に示すように、偏光
子3Bに入射した後、常光線及び異常光線に分かれて別
方向に屈折され、ファラデー回転子4に入射して偏光面
を45°回転させられて出射する。偏光面が45°回転
した偏光子3Bにおける常光線は、偏光子3Aにおいて
異常光線としての屈折を受ける。また、偏光面が45°
回転した偏光子3Bにおける異常光線は、偏光子3Aに
おいて常光線としての屈折を受ける。従って、偏光子3
Aから逆方向に出射する光の伝搬方向は、順方向の光の
伝搬方向とは異なる。そのため、逆方向の光をレンズ2
で光ファイバ1に絞り込むときに、この光は光ファイバ
1には結合されない。
【0009】このように、図7の構成によると、順方向
透過率が入射光の偏光状態に依存せずしかも逆方向の光
については十分な消光作用を呈する光アイソレータの機
能が達成される。
透過率が入射光の偏光状態に依存せずしかも逆方向の光
については十分な消光作用を呈する光アイソレータの機
能が達成される。
【0010】また、特公昭61−58811号公報に
は、上記の構成の光アイソレータを基本ユニットとし、
2つのユニットを直列に配置し、アイソレーションを高
くする技術が記載されている。この2つのユニットから
なる光アイソレータの構成及び動作を図8及び図9によ
り説明する。
は、上記の構成の光アイソレータを基本ユニットとし、
2つのユニットを直列に配置し、アイソレーションを高
くする技術が記載されている。この2つのユニットから
なる光アイソレータの構成及び動作を図8及び図9によ
り説明する。
【0011】この光アイソレータは、図8に示されるよ
うに、第1の複屈折テーパ板3aと第2の複屈折テーパ
板3bの間に第1の45度ファラデー回転子4aを配設
して1段目の光アイソレータユニットを構成し、第3の
複屈折テーパ板3cと第4の複屈折テーパ板3dの間に
第2の45度ファラデー回転子4bを配設して2段目の
光アイソレータユニットを構成している。この第1及び
第2の複屈折テーパ板の傾斜方向と第3及び第4の複屈
折テーパ板の傾斜方向を互いに90度ずらしたものであ
る。これに入力側の光ファイバ1a及びレンズ2aを光
学的に結合するとともに、出力側の光ファイバ1b及び
レンズ2bを結合している。
うに、第1の複屈折テーパ板3aと第2の複屈折テーパ
板3bの間に第1の45度ファラデー回転子4aを配設
して1段目の光アイソレータユニットを構成し、第3の
複屈折テーパ板3cと第4の複屈折テーパ板3dの間に
第2の45度ファラデー回転子4bを配設して2段目の
光アイソレータユニットを構成している。この第1及び
第2の複屈折テーパ板の傾斜方向と第3及び第4の複屈
折テーパ板の傾斜方向を互いに90度ずらしたものであ
る。これに入力側の光ファイバ1a及びレンズ2aを光
学的に結合するとともに、出力側の光ファイバ1b及び
レンズ2bを結合している。
【0012】この構成の光アイソレータに光ファイバ1
aからレンズ2aを介して入射した順方向の光線は図9
(A)に示されるように、1段目の光アイソレータユニ
ットを通過する間に二光線に分離され、更に2段目の光
アイソレータユニットを通過 する間にそれぞれが二光線
に分離される。その分離された四光線は平行光となって
レンズ2bによって集光され光ファイバ1bに入射す
る。また光ファイバ1bからレンズ2bを介して複屈折
テーパ版3bに入射した逆方向の光線は、図9(B)に
示した如く、2段目の光アイソレータユニットを逆に通
過する間に二光線に分離され、更に1段目の光アイソレ
ータユニットを逆に通過する間にそれぞれ二光線に分離
される。この構成によれば光アイソレータを二回通過し
ているので、ファラデー回転子の不完全等によるアイソ
レーションの劣化は小さくなる。
aからレンズ2aを介して入射した順方向の光線は図9
(A)に示されるように、1段目の光アイソレータユニ
ットを通過する間に二光線に分離され、更に2段目の光
アイソレータユニットを通過 する間にそれぞれが二光線
に分離される。その分離された四光線は平行光となって
レンズ2bによって集光され光ファイバ1bに入射す
る。また光ファイバ1bからレンズ2bを介して複屈折
テーパ版3bに入射した逆方向の光線は、図9(B)に
示した如く、2段目の光アイソレータユニットを逆に通
過する間に二光線に分離され、更に1段目の光アイソレ
ータユニットを逆に通過する間にそれぞれ二光線に分離
される。この構成によれば光アイソレータを二回通過し
ているので、ファラデー回転子の不完全等によるアイソ
レーションの劣化は小さくなる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】図7に示された光アイ
ソレータのように、光路中に複屈折結晶がある場合、複
屈折結晶内における常光線の位相速度と異常光線の位相
速度の差により偏波分散が生じる。この偏波分散は、複
屈折結晶がルチルである場合には、常光線と異常光線の
遅延時間差にして0.3ピコ秒程度に過ぎず、光アイソ
レータの通常の使用法では全く問題にはならない。
ソレータのように、光路中に複屈折結晶がある場合、複
屈折結晶内における常光線の位相速度と異常光線の位相
速度の差により偏波分散が生じる。この偏波分散は、複
屈折結晶がルチルである場合には、常光線と異常光線の
遅延時間差にして0.3ピコ秒程度に過ぎず、光アイソ
レータの通常の使用法では全く問題にはならない。
【0014】ところで、近年、Er(エルビウム)等の
希土類元素をドープした光ファイバを用いた光増幅器が
実用されつつある。この光増幅器は、1台で1つ以上
(通常は2つ)の光アイソレータを備えている。従っ
て、このような光増幅器を光中継器として用いて多段中
継を行う場合には、光アイソレータにおける偏波分散の
累積を考慮することが要求される。
希土類元素をドープした光ファイバを用いた光増幅器が
実用されつつある。この光増幅器は、1台で1つ以上
(通常は2つ)の光アイソレータを備えている。従っ
て、このような光増幅器を光中継器として用いて多段中
継を行う場合には、光アイソレータにおける偏波分散の
累積を考慮することが要求される。
【0015】例えば、光中継器を100台直列に接続す
る場合を想定すると、送信側から受信側に至る伝送路中
に挿入される光アイソレータの数は200となり、1つ
の光アイソレータにおける偏波分散が0.3ピコ秒であ
るとすれば、このシステムでは最悪の場合60ピコ秒の
偏波分散が生じることになる。60ピコ秒の偏波分散は
10Gb/sの変調に対して障害となり得るものであ
る。
る場合を想定すると、送信側から受信側に至る伝送路中
に挿入される光アイソレータの数は200となり、1つ
の光アイソレータにおける偏波分散が0.3ピコ秒であ
るとすれば、このシステムでは最悪の場合60ピコ秒の
偏波分散が生じることになる。60ピコ秒の偏波分散は
10Gb/sの変調に対して障害となり得るものであ
る。
【0016】また、図8に示す2つの光アイソレータユ
ニットを直列に配置する光アイソレータにより、アイソ
レーションの改善はできるが、偏波分散によりパルス幅
に広 がりがあること、又、図9に示されるように出射ビ
ームが4本に分離され、全体のビーム径が大きくなると
いった問題がある。
ニットを直列に配置する光アイソレータにより、アイソ
レーションの改善はできるが、偏波分散によりパルス幅
に広 がりがあること、又、図9に示されるように出射ビ
ームが4本に分離され、全体のビーム径が大きくなると
いった問題がある。
【0017】本発明の目的は、偏波分散が生じない或い
は小型の光アイソレータを提供することである。
は小型の光アイソレータを提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は本
発明の光アイソレータの第1或いは第2の構成のいずれ
かにより解決される。
発明の光アイソレータの第1或いは第2の構成のいずれ
かにより解決される。
【0019】本発明の光アイソレータの第1の構成にお
いては、ウェッジ状の複屈折結晶からなる第1の偏光子
(3A)と、施光角が45°に設定されたファラデー回
転子(4)と、ウェッジ状の複屈折結晶からなる第2の
偏光子(3C)をこの順序で配置するとともに、上記第
1及び第2の偏光子(3A,3C)は、上記ファラデー
回転子(4)を基準にして互いに面対称となるように配
置し、上記第2の偏光子(3C)の光学軸は上記第1の
偏光子(3A)の光学軸に対して上記ファラデー回転子
(4)における施光の方向と逆の方向に45°回転して
構成される。偏光子3A及び3Cはウェッジ状の複屈折
結晶からなり、偏光子3Aの頂部は偏光子3Cの頂部に
対向し、偏光子3Aの底部は偏光子3Cの底部に対向し
ている。また、偏光子3A及び3Cはファラデー回転子
4を介して設けられている。
いては、ウェッジ状の複屈折結晶からなる第1の偏光子
(3A)と、施光角が45°に設定されたファラデー回
転子(4)と、ウェッジ状の複屈折結晶からなる第2の
偏光子(3C)をこの順序で配置するとともに、上記第
1及び第2の偏光子(3A,3C)は、上記ファラデー
回転子(4)を基準にして互いに面対称となるように配
置し、上記第2の偏光子(3C)の光学軸は上記第1の
偏光子(3A)の光学軸に対して上記ファラデー回転子
(4)における施光の方向と逆の方向に45°回転して
構成される。偏光子3A及び3Cはウェッジ状の複屈折
結晶からなり、偏光子3Aの頂部は偏光子3Cの頂部に
対向し、偏光子3Aの底部は偏光子3Cの底部に対向し
ている。また、偏光子3A及び3Cはファラデー回転子
4を介して設けられている。
【0020】本発明の光アイソレータの第2の構成にお
いては、それぞれが、ウエッジ状の複屈折結晶からなる
第1及び第2の偏光子並びにこれらの間に位置する施光
角が45°に設定されたファラデー回転子(4)を有す
る偶数組の偏光ユニット(9A、9B)を同軸上に配置
し、順方向の光伝搬方向上流側に位置する奇数番目の偏
光ユニット(9A)における上記第2の偏光子(3B)
の光学軸は次の偶数番目の偏光ユニット(9B)におけ
る上記第1の偏光子(3A´)の光学軸に対して90°
回転されて構成される。
いては、それぞれが、ウエッジ状の複屈折結晶からなる
第1及び第2の偏光子並びにこれらの間に位置する施光
角が45°に設定されたファラデー回転子(4)を有す
る偶数組の偏光ユニット(9A、9B)を同軸上に配置
し、順方向の光伝搬方向上流側に位置する奇数番目の偏
光ユニット(9A)における上記第2の偏光子(3B)
の光学軸は次の偶数番目の偏光ユニット(9B)におけ
る上記第1の偏光子(3A´)の光学軸に対して90°
回転されて構成される。
【0021】
【作用】本発明の光アイソレータの第1或いは第2の構
成のいずれかによると、構成部材が特定の形態で配置さ
れるので、複屈折結晶における常光線と異常光線の伝搬
遅延時間差を相殺させて、偏波分散を効果的に抑制する
ことができる。
成のいずれかによると、構成部材が特定の形態で配置さ
れるので、複屈折結晶における常光線と異常光線の伝搬
遅延時間差を相殺させて、偏波分散を効果的に抑制する
ことができる。
【0022】
【実施例】以下本発明の実施例を詳細に説明する。
【0023】図1(A)は本発明の光アイソレータの第
1実施例を示す図であり、この実施例は前述の第1の構
成の実施例に相当している。
1実施例を示す図であり、この実施例は前述の第1の構
成の実施例に相当している。
【0024】光ファイバ1と、レンズ2と、偏光子3A
と、ファラデー回転子4と、偏光子3Cと、レンズ5
と、光ファイバ6とが順方向の光の伝搬方向上流側から
この順序で配置されている。以下の説明では、図の裏面
側から表面側に向かう方向をX軸方向とし、図の下から
上に向かう方向をY軸方向とし、図の左から右に向かう
方向をZ軸方向とする直交三次元座標系X−Y−Zを用
いる。
と、ファラデー回転子4と、偏光子3Cと、レンズ5
と、光ファイバ6とが順方向の光の伝搬方向上流側から
この順序で配置されている。以下の説明では、図の裏面
側から表面側に向かう方向をX軸方向とし、図の下から
上に向かう方向をY軸方向とし、図の左から右に向かう
方向をZ軸方向とする直交三次元座標系X−Y−Zを用
いる。
【0025】偏光子3A及び3Cはウェッジ状の複屈折
結晶からなり、偏光子3Aの頂部は偏光子3Cの頂部に
対向し、偏光子3Aの底部は偏光子3Cの底部に対向し
ている。また、偏光子3A及び3Cはファラデー回転子
4を介して設けられている。
結晶からなり、偏光子3Aの頂部は偏光子3Cの頂部に
対向し、偏光子3Aの底部は偏光子3Cの底部に対向し
ている。また、偏光子3A及び3Cはファラデー回転子
4を介して設けられている。
【0026】ファラデー回転子4は、YIG(イットリ
ウム・鉄・ガーネット)等の磁気光学結晶に所定方向に
磁界を印加して構成されており、その旋光角は45°に
設定されている。この実施例では、Z軸方向に向かって
ファラデー回転子4に入射した光は、その偏波面を時計
回りに45°回転させられてファラデー回転子4から出
射する。
ウム・鉄・ガーネット)等の磁気光学結晶に所定方向に
磁界を印加して構成されており、その旋光角は45°に
設定されている。この実施例では、Z軸方向に向かって
ファラデー回転子4に入射した光は、その偏波面を時計
回りに45°回転させられてファラデー回転子4から出
射する。
【0027】図2は、図1の偏光子3A及び3C並びに
後述する偏光子3Bとして使用することができるウェッ
ジ状の複屈折結晶の斜視図である。この複屈折結晶3は
ルチルから形成され、頂部に相当する上面31と底部に
相当する下面32は互いに平行である。また、側面33
及び34も互いに平行である。光が透過する2つの主面
35及び36がなす角θは例えば1°乃至4°程度に設
定される。主面35は上面31及び下面32並びに側面
33及び34と垂直であり、上面31と側面33は垂直
である。
後述する偏光子3Bとして使用することができるウェッ
ジ状の複屈折結晶の斜視図である。この複屈折結晶3は
ルチルから形成され、頂部に相当する上面31と底部に
相当する下面32は互いに平行である。また、側面33
及び34も互いに平行である。光が透過する2つの主面
35及び36がなす角θは例えば1°乃至4°程度に設
定される。主面35は上面31及び下面32並びに側面
33及び34と垂直であり、上面31と側面33は垂直
である。
【0028】そして、この複屈折結晶3の光学軸(C
軸)は側面33又は34に対して22.5°傾斜してい
る。このような特定な光学軸の方向が設定された複屈折
結晶を用いると、同じ製造プロセスで製造された2つの
複屈折結晶をそれぞれ図1の偏光子3A及び3Cとして
用いることができる。即ち、このような複屈折結晶を前
述のような特定の形態に配置した場合、図1の偏光子3
Aの光学軸と偏光子3Cの光学軸のなす角度が45°に
なるのである。
軸)は側面33又は34に対して22.5°傾斜してい
る。このような特定な光学軸の方向が設定された複屈折
結晶を用いると、同じ製造プロセスで製造された2つの
複屈折結晶をそれぞれ図1の偏光子3A及び3Cとして
用いることができる。即ち、このような複屈折結晶を前
述のような特定の形態に配置した場合、図1の偏光子3
Aの光学軸と偏光子3Cの光学軸のなす角度が45°に
なるのである。
【0029】図3は、図1における偏光子3A及び3C
における光学軸の説明図である。いま、偏光子3Aの光
学軸C1 と偏光子3Aの側面34がなす角をαとする
と、偏光子3Cの光学軸C2 が偏光子3Cの側面34と
なす角もαとなり、この角度は前述したように22.5
°に設定されている。このとき、光学軸C2 は光学軸C
1 をZ軸方向に向いて反時計回りに45°回転させた位
置にある。
における光学軸の説明図である。いま、偏光子3Aの光
学軸C1 と偏光子3Aの側面34がなす角をαとする
と、偏光子3Cの光学軸C2 が偏光子3Cの側面34と
なす角もαとなり、この角度は前述したように22.5
°に設定されている。このとき、光学軸C2 は光学軸C
1 をZ軸方向に向いて反時計回りに45°回転させた位
置にある。
【0030】まず、図1(A)を用いて、順方向の光の
挙動について説明する。光ファイバ1から出射してレン
ズ2により平行光ビームとされた順方向の光が偏光子3
Aに入射すると、偏光成分によって偏光子3Aでの屈折
率が異なるので、順方向の光は、常光線及び異常光線に
分かれて別方向に屈折されてファラデー回転子4に入射
する。
挙動について説明する。光ファイバ1から出射してレン
ズ2により平行光ビームとされた順方向の光が偏光子3
Aに入射すると、偏光成分によって偏光子3Aでの屈折
率が異なるので、順方向の光は、常光線及び異常光線に
分かれて別方向に屈折されてファラデー回転子4に入射
する。
【0031】複屈折結晶がルチルであり順方向の光の波
長が1.53μmである場合には、常光線に対するルチ
ルの屈折率は2.451であり、異常光線に対するルチ
ルの屈折率は2.709である。また、複屈折結晶がカ
ルサイトであり、順方向の光の波長が1.497μmで
ある場合には、常光線に対する複屈折結晶の屈折率は
1.635であり、異常光線に対する複屈折結晶の屈折
率は1.477である。
長が1.53μmである場合には、常光線に対するルチ
ルの屈折率は2.451であり、異常光線に対するルチ
ルの屈折率は2.709である。また、複屈折結晶がカ
ルサイトであり、順方向の光の波長が1.497μmで
ある場合には、常光線に対する複屈折結晶の屈折率は
1.635であり、異常光線に対する複屈折結晶の屈折
率は1.477である。
【0032】偏光子3Aにおける常光線がファラデー回
転子4によりZ軸方向に向いて時計回りに偏波面を45
°回転されると、この光は偏光子3Cにおいて異常光線
となる。一方、偏光子3Aにおける異常光線は、同じく
ファラデー回転子4で偏波面を時計回りに45°回転さ
れると、この光は偏光子3Cにおいて常光線となる。
転子4によりZ軸方向に向いて時計回りに偏波面を45
°回転されると、この光は偏光子3Cにおいて異常光線
となる。一方、偏光子3Aにおける異常光線は、同じく
ファラデー回転子4で偏波面を時計回りに45°回転さ
れると、この光は偏光子3Cにおいて常光線となる。
【0033】前者の光路は、図1(A)に実線で示すよ
うに、偏光子3Aで比較的小さく屈折されて偏光子3C
で比較的大きく屈折され、後者の光路は、破線で示すよ
うに、偏光子3Aで比較的大きく屈折され偏光子3Cで
比較的小さく屈折される。従って、偏光子3Cから出射
する偏光子3Cにおける常光線及び異常光線は、偏光子
3Aへの入射光に対して同一の偏向角で伝搬方向を変え
られ、互いに平行な状態でレンズ5に入射する。従っ
て、これらの光がレンズ5により焦点を結んだときに、
この焦点が光ファイバ6の端面内に位置するようにして
おくことによって、順方向の光を偏波状態にかかわらず
しかも高効率で光ファイバ6に結合することができる。
うに、偏光子3Aで比較的小さく屈折されて偏光子3C
で比較的大きく屈折され、後者の光路は、破線で示すよ
うに、偏光子3Aで比較的大きく屈折され偏光子3Cで
比較的小さく屈折される。従って、偏光子3Cから出射
する偏光子3Cにおける常光線及び異常光線は、偏光子
3Aへの入射光に対して同一の偏向角で伝搬方向を変え
られ、互いに平行な状態でレンズ5に入射する。従っ
て、これらの光がレンズ5により焦点を結んだときに、
この焦点が光ファイバ6の端面内に位置するようにして
おくことによって、順方向の光を偏波状態にかかわらず
しかも高効率で光ファイバ6に結合することができる。
【0034】この場合、偏光子3Aにおける常光線は偏
光子3Cにおける異常光線となり、偏光子3Aにおける
異常光線は偏光子3Cにおける常光線となるので、これ
らの間の伝搬遅延時間差は相殺され、偏波分散は殆ど生
じない。
光子3Cにおける異常光線となり、偏光子3Aにおける
異常光線は偏光子3Cにおける常光線となるので、これ
らの間の伝搬遅延時間差は相殺され、偏波分散は殆ど生
じない。
【0035】一方、図示しない光コネクタの端面等で反
射してきた反射帰還光は、図1(B)に示すように、偏
光子3Cに入射した後、常光線及び異常光線に分かれて
別方向に屈折してファラデー回転子4に入射する。ファ
ラデー回転子4では、今度は、Z軸方向と反対の方向即
ち反射帰還光の伝搬方向に向いて反時計回りに45°の
旋光を受ける。従って、偏光子3Cで比較的小さな屈折
を受けた常光線は、実線で示すように、偏光子3Aにお
いても常光線として比較的小さな屈折を受け、また、偏
光子3Cで比較的大きな屈折を受けた異常光線は、破線
で示すように、偏光子3Aでも異常光線として比較的大
きな屈折を受け、これら偏光子3Aから出射した2つの
光は互いに平行でないから、レンズ2によって光ファイ
バ1に結合しない。
射してきた反射帰還光は、図1(B)に示すように、偏
光子3Cに入射した後、常光線及び異常光線に分かれて
別方向に屈折してファラデー回転子4に入射する。ファ
ラデー回転子4では、今度は、Z軸方向と反対の方向即
ち反射帰還光の伝搬方向に向いて反時計回りに45°の
旋光を受ける。従って、偏光子3Cで比較的小さな屈折
を受けた常光線は、実線で示すように、偏光子3Aにお
いても常光線として比較的小さな屈折を受け、また、偏
光子3Cで比較的大きな屈折を受けた異常光線は、破線
で示すように、偏光子3Aでも異常光線として比較的大
きな屈折を受け、これら偏光子3Aから出射した2つの
光は互いに平行でないから、レンズ2によって光ファイ
バ1に結合しない。
【0036】このように、本実施例によると、順方向の
光に対しては偏波状態によらず常に高い透過率でしかも
偏波分散のない光アイソレータの提供が可能になる。
光に対しては偏波状態によらず常に高い透過率でしかも
偏波分散のない光アイソレータの提供が可能になる。
【0037】図1の第1実施例を実施する場合、偏光子
3A及び3Cはファラデー回転子4を介して偏光子3A
の頂部は偏光子3Cの頂部に対向し、偏光子3Aの底部
は偏光子3Cの底部に対向するよう配置した結果、光フ
ァイバ1の端面近傍の部分の幾何学的中心線と光ファイ
バ6の端面近傍の部分の幾何学的中心線とが平行にはな
らず、光アイソレータの組立作業が煩雑になることがあ
る。このような場合には、次のようにガラス等からなる
くさび板を付加的に設けるとよい。
3A及び3Cはファラデー回転子4を介して偏光子3A
の頂部は偏光子3Cの頂部に対向し、偏光子3Aの底部
は偏光子3Cの底部に対向するよう配置した結果、光フ
ァイバ1の端面近傍の部分の幾何学的中心線と光ファイ
バ6の端面近傍の部分の幾何学的中心線とが平行にはな
らず、光アイソレータの組立作業が煩雑になることがあ
る。このような場合には、次のようにガラス等からなる
くさび板を付加的に設けるとよい。
【0038】図4は、光アイソレータの製造作業性に適
した本発明の第2実施例を示す図であり、この実施例は
前述の第1の構成の他の実施例に相当している。
した本発明の第2実施例を示す図であり、この実施例は
前述の第1の構成の他の実施例に相当している。
【0039】この実施例では、偏光子3Cとレンズ5の
間にウェッジ状のガラス等の等方性結晶からなるくさび
板7を配置し、これにより偏光子3Cから出射した常光
線及び異常光線をくさび板7で同じ屈折率で屈折させ
て、くさび板7から光ファイバ6に至る光路と光ファイ
バ1から偏光子3Aに至る光路とが平行になるようにし
ている。
間にウェッジ状のガラス等の等方性結晶からなるくさび
板7を配置し、これにより偏光子3Cから出射した常光
線及び異常光線をくさび板7で同じ屈折率で屈折させ
て、くさび板7から光ファイバ6に至る光路と光ファイ
バ1から偏光子3Aに至る光路とが平行になるようにし
ている。
【0040】この構成によると、光ファイバ1の端面近
傍の部分の幾何学的中心線と光ファイバ6の端面近傍の
部分の幾何学的中心線を互いに平行にすることができる
ので、図1の第1実施例の効果に加えて、光アイソレー
タの製造作業性を改善することができるという効果が生
じる。
傍の部分の幾何学的中心線と光ファイバ6の端面近傍の
部分の幾何学的中心線を互いに平行にすることができる
ので、図1の第1実施例の効果に加えて、光アイソレー
タの製造作業性を改善することができるという効果が生
じる。
【0041】図5は本発明の第3実施例を示す図であ
り、この実施例は本発明の光アイソレータの第2の構成
の実施例に相当している。この光アイソレータは、光フ
ァイバ1と、レンズ2と、偏光ユニット9A及び9B
と、レンズ5と、光ファイバ6とを備えており、これら
の構成部材はこの順序で配置されている。
り、この実施例は本発明の光アイソレータの第2の構成
の実施例に相当している。この光アイソレータは、光フ
ァイバ1と、レンズ2と、偏光ユニット9A及び9B
と、レンズ5と、光ファイバ6とを備えており、これら
の構成部材はこの順序で配置されている。
【0042】偏光ユニット9Aは、ウェッジ状の複屈折
結晶からなる偏光子3A及び3Bとこれらの間に位置す
る旋光角が45°に設定されたファラデー回転子4とを
有している。同じく偏光ユニット9Bも、ウェッジ状の
複屈折結晶からなる偏光子3A′及び3B′とこれらの
間に位置する旋光角が45°に設定されたファラデー回
転子4′とを有している。
結晶からなる偏光子3A及び3Bとこれらの間に位置す
る旋光角が45°に設定されたファラデー回転子4とを
有している。同じく偏光ユニット9Bも、ウェッジ状の
複屈折結晶からなる偏光子3A′及び3B′とこれらの
間に位置する旋光角が45°に設定されたファラデー回
転子4′とを有している。
【0043】偏光ユニット9Aにおける偏光子3Aは、
偏光子3Aの頂部及び底部がそれぞれ偏光子3Bの底部
及び頂部に対向し且つ対応する面が互いに平行になるよ
うに設けられている。また、偏光ユニット9Bにおける
偏光子3A′は、偏光子3A′の頂部及び底部がそれぞ
れ偏光子3B′の底部及び頂部に対向し且つ対応する面
が互いに平行になるように設けられている。偏光ユニッ
ト9Aの偏光子3A及び偏光子3Bのウエッジの方向
は、偏光ユニット9Bの偏光子3A´及び偏光子3B´
のウエッジの方向を90°回転した配置構成となってい
る。
偏光子3Aの頂部及び底部がそれぞれ偏光子3Bの底部
及び頂部に対向し且つ対応する面が互いに平行になるよ
うに設けられている。また、偏光ユニット9Bにおける
偏光子3A′は、偏光子3A′の頂部及び底部がそれぞ
れ偏光子3B′の底部及び頂部に対向し且つ対応する面
が互いに平行になるように設けられている。偏光ユニッ
ト9Aの偏光子3A及び偏光子3Bのウエッジの方向
は、偏光ユニット9Bの偏光子3A´及び偏光子3B´
のウエッジの方向を90°回転した配置構成となってい
る。
【0044】偏光ユニット9Aのファラデー回転子4の
旋光角は、順方向(Z軸方向)に向かって反時計回り方
向に45°であり、偏光ユニット9Bのファラデー回転
子4′の旋光角は同方向に向かって時計回りに45°で
ある。
旋光角は、順方向(Z軸方向)に向かって反時計回り方
向に45°であり、偏光ユニット9Bのファラデー回転
子4′の旋光角は同方向に向かって時計回りに45°で
ある。
【0045】各偏光子の光学軸の相対的な関係を図6に
示す。各偏光子の光学軸がその偏光子の側面に対する角
度αはそれぞれ22.5°に設定されている。偏光子3
Bの光学軸C3は、偏光子3Aの光学軸C1に対して反時
計回り方向(ファラデー回転子4における旋光方向と同
じ方向)に45°回転されており、一方、偏光子3B´
の光学軸C3´は、偏光子3A´の光学軸C1´に対して
時計回り方向(ファラデー回転子4´における旋光方向
と同じ方向)に45°回転されている。また、偏光子3
A´の光学軸C1´は偏光子3Bの光学軸C3に対して9
0°回転されている。
示す。各偏光子の光学軸がその偏光子の側面に対する角
度αはそれぞれ22.5°に設定されている。偏光子3
Bの光学軸C3は、偏光子3Aの光学軸C1に対して反時
計回り方向(ファラデー回転子4における旋光方向と同
じ方向)に45°回転されており、一方、偏光子3B´
の光学軸C3´は、偏光子3A´の光学軸C1´に対して
時計回り方向(ファラデー回転子4´における旋光方向
と同じ方向)に45°回転されている。また、偏光子3
A´の光学軸C1´は偏光子3Bの光学軸C3に対して9
0°回転されている。
【0046】光ファイバ1から出射してレンズ2により
平行光ビームとされた光のうち偏光ユニット9Aの偏光
子3Aにおける常光線に対応する偏光成分(以下「第1
偏光成分」という。)は、ファラデー回転子4によりそ
の偏波面を反時計回り方向に45°回転され、偏光子3
Bをその常光線として透過する。この第1偏光成分は、
偏光ユニット9Bの偏光子3A′に対しては異常光線と
なり、この第1偏光成分はファラデー回転子4′で時計
回り方向に45°回転され、さらに偏光子3B′をその
異常光線として透過する。この第1偏光成分は、レンズ
5により集束されて光ファイバ6に入射する。
平行光ビームとされた光のうち偏光ユニット9Aの偏光
子3Aにおける常光線に対応する偏光成分(以下「第1
偏光成分」という。)は、ファラデー回転子4によりそ
の偏波面を反時計回り方向に45°回転され、偏光子3
Bをその常光線として透過する。この第1偏光成分は、
偏光ユニット9Bの偏光子3A′に対しては異常光線と
なり、この第1偏光成分はファラデー回転子4′で時計
回り方向に45°回転され、さらに偏光子3B′をその
異常光線として透過する。この第1偏光成分は、レンズ
5により集束されて光ファイバ6に入射する。
【0047】一方、光ファイバ1から出射してレンズ2
により平行光ビームとされた光のうち、偏光ユニット9
Aの偏光子3Aにおける異常光線に対応する偏光成分
(以下「第2偏光成分」という。)は、ファラデー回転
子4でその偏波面を反時計回り方向に45°回転され、
偏光子3Bをその異常光線として透過する。この第2偏
光成分は、偏光ユニット9Bの偏光子3A′に対しては
常光線となり、偏光子3A′を透過した第2偏光成分
は、ファラデー回転子4′でその偏波面を時計回り方向
に45°回転され、偏光子3B′をその常光線として透
過する。偏光子3B′を透過した第2偏光成分は、第1
偏光成分と同じくレンズ5により集束されて光ファイバ
6に入射する。
により平行光ビームとされた光のうち、偏光ユニット9
Aの偏光子3Aにおける異常光線に対応する偏光成分
(以下「第2偏光成分」という。)は、ファラデー回転
子4でその偏波面を反時計回り方向に45°回転され、
偏光子3Bをその異常光線として透過する。この第2偏
光成分は、偏光ユニット9Bの偏光子3A′に対しては
常光線となり、偏光子3A′を透過した第2偏光成分
は、ファラデー回転子4′でその偏波面を時計回り方向
に45°回転され、偏光子3B′をその常光線として透
過する。偏光子3B′を透過した第2偏光成分は、第1
偏光成分と同じくレンズ5により集束されて光ファイバ
6に入射する。
【0048】光ファイバ6から出射した反射帰還光は、
偏光ユニット9B及び9Aをこの順に透過するうちに、
これまでの実施例におけるのと同じように光路を分離さ
れ、レンズ2により集束されたときに光ファイバ1には
結合しない。従って、この光アイソレータは、順方向の
透過率が偏波状態に依存しない光アイソレータとして機
能する。
偏光ユニット9B及び9Aをこの順に透過するうちに、
これまでの実施例におけるのと同じように光路を分離さ
れ、レンズ2により集束されたときに光ファイバ1には
結合しない。従って、この光アイソレータは、順方向の
透過率が偏波状態に依存しない光アイソレータとして機
能する。
【0049】さて、この光アイソレータにおいては、順
方向の第1偏光成分は、偏光ユニット9Aにおいて偏光
子3A及び3Bのそれぞれの常光線に対応し、且つ、偏
光ユニット9Bにおいて偏光子3A′及び3B′のそれ
ぞれの異常光線に対応する。一方、順方向の第2偏光成
分は、偏光ユニット9Aにおいて偏光子3A及び3Bに
対しては異常光線となり、且つ、偏光ユニット9Bにお
いて偏光子3A′及び3B′に対してはそれぞれ常光線
となる。従って、光ファイバ1から出射して偏光ユニッ
ト9A及び9Bをこの順に透過した光が光ファイバ6に
入射するとき、第1及び第2偏光成分の遅延時間差は相
殺され、この光アイソレータにおいては偏波分散が生じ
ない。
方向の第1偏光成分は、偏光ユニット9Aにおいて偏光
子3A及び3Bのそれぞれの常光線に対応し、且つ、偏
光ユニット9Bにおいて偏光子3A′及び3B′のそれ
ぞれの異常光線に対応する。一方、順方向の第2偏光成
分は、偏光ユニット9Aにおいて偏光子3A及び3Bに
対しては異常光線となり、且つ、偏光ユニット9Bにお
いて偏光子3A′及び3B′に対してはそれぞれ常光線
となる。従って、光ファイバ1から出射して偏光ユニッ
ト9A及び9Bをこの順に透過した光が光ファイバ6に
入射するとき、第1及び第2偏光成分の遅延時間差は相
殺され、この光アイソレータにおいては偏波分散が生じ
ない。
【0050】このように2組の偏光ユニットを特定の形
態で配置することによって、偏波分散が生じない光アイ
ソレータの提供が可能になる。尚、本実施例では2組の
偏光ユニットを用いたが、4組以上の偶数組の偏光ユニ
ットを用いて本発明の第2の構成を実施してもよい。
態で配置することによって、偏波分散が生じない光アイ
ソレータの提供が可能になる。尚、本実施例では2組の
偏光ユニットを用いたが、4組以上の偶数組の偏光ユニ
ットを用いて本発明の第2の構成を実施してもよい。
【0051】尚、本実施例において、これまでの実施例
におけるのと同じように、側面に対して22.5°傾斜
した光学軸を有する偏光子を用いているのは、偏光ユニ
ット9A及び9Bの各々における偏光子として、同じ製
造プロセスで製造された複屈折結晶を使用することがで
きるようにするためである。
におけるのと同じように、側面に対して22.5°傾斜
した光学軸を有する偏光子を用いているのは、偏光ユニ
ット9A及び9Bの各々における偏光子として、同じ製
造プロセスで製造された複屈折結晶を使用することがで
きるようにするためである。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
偏波分散が生じない光アイソレータの提供が可能になる
という効果を奏する。本発明の光アイソレータを多段に
接続して用いた場合、従来のように偏波分散が累積する
ことがないので、信号伝送に対する悪影響が防止され
る。
偏波分散が生じない光アイソレータの提供が可能になる
という効果を奏する。本発明の光アイソレータを多段に
接続して用いた場合、従来のように偏波分散が累積する
ことがないので、信号伝送に対する悪影響が防止され
る。
【図1】本発明の第1実施例を示す光アイソレータの構
成及び動作の説明図である。
成及び動作の説明図である。
【図2】本発明の実施に使用することができる偏光子の
斜視図である。
斜視図である。
【図3】図1の光アイソレータにおける偏光子の光学軸
の説明図である。
の説明図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す光アイソレータの構
成及び動作の説明図である。
成及び動作の説明図である。
【図5】本発明の第3実施例を示す光アイソレータの構
成及び動作の説明図である。
成及び動作の説明図である。
【図6】図5の光アイソレータにおける偏光子の光学軸
の説明図である。
の説明図である。
【図7】従来技術の光アイソレータの説明図である。
【図8】光アイソレータを2段に直列に配置した従来技
術の説明図である。
術の説明図である。
【図9】図8の光アイソレータの動作を説明する図であ
る。
る。
1,6 光ファイバ 2,5 レンズ 3A,3B,3C 偏光子 4 ファラデー回転子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/28 G02F 1/09
Claims (4)
- 【請求項1】 ウェッジ状の複屈折結晶からなる第1の
偏光子(3A)と、旋光角が45°に設定されたファラデー
回転子(4)と、 ウェッジ状の複屈折結晶からなる第2の偏光子(3C)をこ
の順序で配置するとともに、 上記第1及び第2の偏光子(3A,3C)は、上記ファラデー
回転子(4)を介して該第1の偏光子の頂部は該第2の偏
光子の頂部と対向し、該第1の偏光子の底部は該第2の
偏光子の底部と対向するように配置し、 上記第2の偏光子(3C)の光学軸は上記第1の偏光子(3A)
の光学軸に対して上記ファラデー回転子(4)における施
光の方向と逆の方向に45°回転して構成されることを
特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項2】 順方向の光の伝搬方向上流側にある第1
の光ファイバ(1)と、 該第1の光ファイバ(1)から出射した光を平行光ビーム
にする第1のレンズ(2)と、 ウェッジ状の複屈折結晶からなる第1の偏光子(3A)と、 旋光角が45°に設定されたファラデー回転子(4)と、 ウェッジ状の複屈折結晶からなる第2の偏光子(3C)と、 第2のレンズ(5)と、 第2の光ファイバ(6)をこの順序で配置し、 上記第1及び第2の偏光子(3A,3C)は、上記ファラデー
回転子(4)を介して該第1の偏光子の頂部は該第2の偏
光子の頂部と対向し、該第1の偏光子の底部は該第2の
偏光子の底部と対向するように設けられ、 上記第2の偏光子(3C)の光学軸は上記第1の偏光子(3A)
の光学軸に対して上記ファラデー回転子(4)における旋
光の方向と逆の方向に45°回転されており、 上記第1の光ファイバ(1) からの順方向の光が上記第1
のレンズ(2)、上記第1の偏光子(3A)、上記ファラデー
回転子(4)及び上記第2の偏光子(3C)をこの順序で通過
して上記第2のレンズ(5)により焦点を結んだとき該焦
点は上記第2の光ファイバ(6)のコア端面内に位置し、
該第2の光ファイバ(6)からの逆方向の光が上記第2の
レンズ(5)、上記第2の偏光子(3C)、上記ファラデー回
転子(4)及び上記第1の偏光子(3A)をこの順序で通過し
て上記第1のレンズ(2)により焦点を結んだとき該焦点
は上記第1の光ファイバ(1)のコア端面外に位置するこ
とを特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項3】 上記複屈折結晶の光学軸は該結晶に光が
透過する主面以外の側面の特定の面を基準にして22.
5°傾斜しており、 上記第1及び第2の偏光子(3A,3C)は同じ製造プロセス
で製造された複屈折結晶からなることを特徴とする請求
項1又は請求項2に記載の光アイソレータ。 - 【請求項4】 上記第2の偏光子(3C)と上記第2のレン
ズ(5)の間にウェッジ状の等方性結晶からなるくさび板
(7)がさらに配置され、 上記第1及び第2の光ファイバ(1,6)の端面近傍の部分
の幾何学的中心線は互いに平行であることを特徴とする
請求項2に記載の光アイソレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17069392A JP3317999B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17069392A JP3317999B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 光アイソレータ |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002045319A Division JP3716981B2 (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 光アイソレータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0611664A JPH0611664A (ja) | 1994-01-21 |
JP3317999B2 true JP3317999B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=15909653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
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Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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