JP3457710B2 - 光ファイバ部品 - Google Patents

光ファイバ部品

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JP3457710B2 JP21148193A JP21148193A JP3457710B2 JP 3457710 B2 JP3457710 B2 JP 3457710B2 JP 21148193 A JP21148193 A JP 21148193A JP 21148193 A JP21148193 A JP 21148193A JP 3457710 B2 JP3457710 B2 JP 3457710B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】【発明の属する技術分野】 本発明は、光通信や光計測の
分野において用いられ、特に全体をファイバ型に構成し
たファイバ型光アイソレータとして用いられる光ファイ
バ部品である。 【0002】 【従来技術】半導体レーザー(レーザーダイオード:以
下LD)を光源とする光通信や光計測では、伝送経路の
途中で反射された光が光源であるLDの活性層まで戻る
と、発振波長や出力の変動を起こして正確な信号の伝送
や計測ができなくなる。この反射の原因は様々有り、単
に光ファイバや光学素子、あるいは接続される装置の各
入出射面で反射が生じるだけでなく、光ファイバの傷、
光ファイバへの応力、光ファイバの曲がりや屈折率の不
均一等の回避不可能な要因によるものもある。 【0003】従って、光源にLDを用いた伝送経路には
反射光を防ぐ手段が不可欠である。光アイソレータは、
この様なLDへの反射戻り光を防ぐデバイスである。 【0004】今まで光アイソレータとしては、バルク型
のファラデー回転子と偏光子を組み合わせたものが実用
上用いられてきた。また、光ファイバアンプや伝送路中
の任意の箇所に光アイソレータを組み込む場合は光アイ
ソレータの入出射端にレンズ、ファイバを取り付けたイ
ンライン型あるいはピグテイル型と呼ばれるものが使わ
れる。 【0005】図5はインライン型光アイソレータの従来
例で、光学軸が表面と傾くように平行平板に形成した複
屈折板6と、それぞれこの複屈折板6と同じ表面と光学
軸の傾き角を持つと共に、複屈折板6の1/√2の厚さ
を有し、複屈折板6に対して入射光線方向を軸としてそ
れぞれ45度の角度だけ回転して配置した複屈折板7お
よび複屈折板8と、複屈折板6および7の間に挿入さ
れ、偏光面の回転を45度としたファラデー回転子9か
らなっている。図中では順方向の光を実線の矢印、逆方
向の光を波線の矢印で示す。順方向の光は複屈折板6に
入射すると直交する2つの直線偏光(常光、異常光)に
分離され、平行な2本の光として直進し、ファラデー回
転子9で偏光面をそれぞれ45度回転させる。複屈折板
7では、この複屈折板7の光学軸と平行な偏光面を持つ
光を、ずらした位置から出射し、複屈折板8で一本の光
線に合成する。次に右方から来た逆方向の光は複屈折板
8を通りファラデー回転子9に入射するまでは上記説明
の逆を進むだけであるが、ファラデー回転子9で非相反
な偏光面の回転を受けるのでファラデー回転子9から出
射された光は左方から来た順方向の場合と90度異なる
偏光面を持つことになる。従って、複屈折板6に右方か
ら入射した光は図のように左方からの場合と違う位置に
出射されることになり遮断される。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ところが図5の様な構
成の光アイソレータは、高価な複屈折板を多数使用する
為安価な製品を提供することが困難である。 【0007】また、光アイソレータ内を2本の光線が通
過するため部品が大型化してしまうし、2本の光線の分
離合成、それぞれの光学素子の光学軸と光線の偏光方向
の調整が非常に困難で作製時間がかかり、コストアップ
につながってしまう。 【0008】さらに多数の光学素子に加えて光ファイバ
との結合にレンズ等の光学系を必要とするため、多くの
入出射面があり反射や散乱損失が大きい。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解決するため、光ファイバ自体に直接アイソレータ機能
を付加するものである。即ち、本発明の光ファイ バ部品
は、石英ガラスで形成され両端に2つのポートを有する
光ファイバと、ファラデー回転ガラスで形成され両端に
2つのポートを有する磁気光学ファイバとが融着延伸し
て形成され、該融着延伸部に光の進行方向に垂直な磁界
が印加されて、前記融着延伸部に非相反な分布結合が生
じるように構成してなり、前記光ファイバのポートにの
み信号伝送用ファイバが接続されて光アイソレータ機能
を有するものである。 【0010】磁界を印加した磁気光学材料の導波路で順
方向と逆方向に伝搬する光の伝搬定数が異なることは知
られている。これは非相反位相シフトと呼ばれ、そのシ
フト量は、磁界を掛けない場合の伝搬定数をβとすれ
ば、例えば順方向はβ+Δβ、逆方向はβ−Δβとあら
わすことができる。Δβの大きさは、磁気光学材料の特
性と、導波路の構造で決まる。この性質を利用すれば順
方向と逆方向で結合効率の異なる分岐結合器を構成する
ことができる。 【0011】分布結合における2つの導波層間のパワー
の移り変わりは導波層Aの伝搬定数をβa、導波層Bの
伝搬定数をβb、結合長をL、2つの導波路の結合係数
をχとして、導波層AからBへ移るパワーの割合を初期
値を1として数1のPABの如く表せる。 【0012】 【数1】 【0013】この式から伝搬定数βa とβb の両方、あ
るいはどちらか一方を変えればパワーが移り変わる距離
と移り変わる割合を変えられることがわかる。適当な磁
気光学材料で導波路の構造(厚さ、幅、長さ)を調整す
れば順方向と逆方向でこの伝搬定数を変えることが、す
なわち非相反な分布結合をさせることができ、順方向は
0%、逆方向は100%結合する分岐結合器も実現可能
になる。即ちこれは光アイソレータとなる。本発明は、
磁気光学効果によるこの非相反な導波路の結合の性質を
伝送用の光ファイバに直接付加するものである。 【0014】【発明の実施の形態】 本発明を図1を用いて説明する。
等方性材料(例えば石英ガラス)からなる光ファイバ1
に磁気光学材料(例えばファラデー回転ガラス)からな
る光ファイバ2(以下磁気光学ファイバと称する)を隣
接して整列させ、融着延伸する事により、この融着延伸
部3で2つのファイバに分布結合を生じせしめる。融着
延伸部3には外部より永久磁石、電磁石等により光の進
行方向と垂直な方向Y方向に沿った磁界を印加する。 【0015】なお、磁気光学ファイバ2はコアとクラッ
ドの両方を磁気光学材料で形成されたもの、コアが磁気
光学材料でクラッドが石英ガラス等の磁気光学材料以外
の材料で形成されたもの、あるいは磁気光学材料を単に
細径化したコアを具備しないもの等であって、このよう
に磁気光学材料を使用したファイバであれば、光ファイ
バ1との間に形成した融着延伸部3で生じる分布結合は
非相反に作用する。 【0016】次に本発明の動作を説明する。光ファイバ
1のコアを伝搬してきた光は、融着延伸部3で磁気光学
ファイバ2と分布結合を生じ光パワーのやり取りをす
る。融着延伸部3には図中Y方向に磁界を印加してある
ため磁気光学ファイバ2では順方向と逆方向で非相反な
伝搬定数差を生じる。順方向の伝搬定数はβb+Δβ
b、逆方向はβb−ΔβbでΔβbが磁界印加による磁
気光学効果に起因するものである。光ファイバ1の伝搬
定数をβaとすれば、順方向はβaの光ファイバとβb
+Δβbの光ファイバの分布結合、逆方向はβaの光フ
ァイバとβb−Δβbの光ファイバの分布結合と見なす
事が出来る。光ファイバ1のコアから磁気光学ファイバ
2のコアに移る光パワーPABを結合長Lの関数として表
したのが図2である。Fが順方向、Bが逆方向に対応す
る。この図で結合長Lcの所を見れば、順方向はほぼ0
%、逆方向はほぼ100%の結合を生じている。従って
融着延伸部3の長さをLcとすれば、順方向の光はその
まま光ファイバ1のコアを進行し、逆方向の光はほぼ1
00%磁気光学ファイバ2のコアに移ってしまうため、
光ファイバ1のコアを伝搬して逆方向に戻る事は出来な
い。即ちアイソレータを形成する事がわかる。 【0017】このようにして非常に単純な構成でファイ
バインライン型光アイソレータを作る事が出来る。光ア
イソレータ中に接続点が皆無で反射の心配がない。また
面倒な光学素子のアライメントやレンズ系も必要としな
い。 【0018】 【実施例】図1は本発明の実施例である。伝送用シング
ルモードファイバである光ファイバ1とファラデー回転
ガラスからなる磁気光学ファイバ2を融着延伸して作ら
れている。なお、磁気光学ファイバ2は全体をファラデ
ー回転ガラスで形成し、導波層であるコアを具備する。 【0019】この融着延伸部3にはポートAから入射し
た光はポートC(ポートA→ポートC)へ、ポートB→
ポートDへ、ポートC→ポートBへ、ポートD→ポート
Aヘとサーキュレータの動作をする。このまま全てのポ
ートを使えば光サーキュレータとなるが、信号伝送用の
ファイバをポートAとC、即ち光ファイバ1にのみ接続
すれば光はポートAからはポートBへ行くが、ポートC
からはポートAには戻ることができず光アイソレータと
なる。この時、磁気光学ファイバ2の終端であるポート
Bに光吸収物質を取り付ければここでの反射や散乱がな
くなり特性が向上する。信号光はコネクタ等で接続され
るが、光ファイバ1は伝送用の光ファイバと全く同じも
のであるため接続が容易で、屈折率の差により生じるフ
レネル反射も防ぐことができる。 【0020】図3は本発明の実施例の製造法の説明であ
る。はじめに(1)のように伝送用シングルモードファ
イバ1と磁気光学ファイバ2を隣接して整列させ、次に
(2)のように隣接する一部を加熱して融着し、さらに
(3)のように加熱したまま延伸を行う。なおここで延
伸する長さは、図2で示した結合長Lcを形成する長さ
である。 【0021】図4は本発明の第2の実施例で、11を励
起光源とするファイバアンプの途中に光アイソレータ4
を形成したものである。既に装置内に配置されている光
ファイバの任意の場所に磁気光学ファイバ2を隣接させ
て融着延伸することにより光アイソレータ4を形成して
いる。磁石5は融着延伸部3に磁界を印加している。 【0022】従来はインライン型光アイソレータをコネ
クタを介して取り付ける必要があったが、本発明ではそ
のような接続部が不要で光ファイバに直接アイソレータ
機能を付加できる。エルビウムドープファイバ10自体
にアイソレータ部を形成する事も可能である。光アイソ
レータを取り付けることによる接続点の増加を防ぐこと
ができ、信頼性の向上と、反射光の減少を図ることがで
きる。 【0023】 【効果】単純な構造でレンズ、偏光子等が無く、光学的
アライメントが不要になる。 【0024】部品点数が少なく、光ファイバ自体を光ア
イソレータにするため小型になる。 【0025】途中に入出射面が存在しないため、光アイ
ソレータ内部からの反射光が減少する。 【0026】任意の伝送用ファイバに直接付加できるた
め、応用性が高く、利用価値が大きい。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施例を示す光サーキュレータ
の構成図である。 【図2】非相反な分布結合を示すグラフである。 【図3】(1)(2)(3)は本発明の製造法を示す製
造工程図である。 【図4】本発明の第2の実施例を示す光ファイバアンプ
の構成図である。 【図5】インライン型アイソレータの従来例を示す図で
ある。 【符号の説明】 1:光ファイバ 2:磁気光学ファイバ 3:融着延伸部

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】石英ガラスで形成され両端に2つのポート
    を有する光ファイバと、ファラデー回転ガラスで形成さ
    両端に2つのポートを有する磁気光学ファイバとが
    着延伸して形成され、該融着延伸部に光の進行方向に垂
    直な磁界が印加されて、前記融着延伸部に非相反な分布
    結合が生じるように構成してなり、前記光ファイバのポ
    ートにのみ信号伝送用ファイバが接続されて光アイソレ
    ータ機能を有することを特徴とする光ファイバ部品
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