JP3716981B2

JP3716981B2 - Optical isolator

Info

Publication number: JP3716981B2
Application number: JP2002045319A
Authority: JP
Inventors: 暢洋福島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: JP2002323676A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【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％）。
【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。
【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。
【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。
【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４５°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。
【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３Ａ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。
【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。
【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。
【００１２】
この構成の光アイソレータに光ファイバ１ａ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００１９】
本発明の光アイソレータの第１の構成においては、ウエ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、ウエ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
本発明の他の側面によると、ウェ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旋光角が４５°に設定され該第１の偏光子の順方向の偏光成分である常光が第２の偏光子の偏光成分の常光となるように構成されたファラデー回転子を有する偶数組の偏光ユニットを同軸上に配置し、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における上記第２の偏光子の光学軸は次の偶数番目の偏光ユニットにおける上記第１の偏光子の光学軸に対して９０°回転されて成り、該奇数番目の偏光ユニットにおける上記第２の偏光子のウェッジの方向と該偶数番目の偏光ユニットにおける上記第１の偏光子のウェッジの方向が９０°回転していることを特徴とする光アイソレータが提供される。
【００２３】
本発明の更に他の側面によると順方向の光の伝搬方向上流側にある第１の光ファイバと、該第１の光ファイバから出射した光を平行光ビームにする第１のレンズと、それぞれが、ウェ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旋光角が４５°に設定されたファラデー回転子を有する偶数組の偏光ユニットと、第２のレンズと、第２の光ファイバとがこの順序で配置され、上記偏光ユニットの各々における上記第２の偏光子の光学軸は上記第１の偏光子の光学軸に対して上記ファラデー回転子における旋光の方向と同じ方向に４５°回転されており、上記第１のレンズの側から奇数番目の偏光ユニットにおける上記第２の偏光子の光学軸は次の偶数番目の偏光ユニットにおける上記第１の偏光子の光学軸に対して９０°回転されており、上記第１の光ファイバからの順方向の光が上記第１のレンズ及び上記偶数組の偏光ユニットをこの順序で通過して上記第２のレンズにより焦点を結んだとき該焦点は上記第２の光ファイバのコア端面内に位置し、該第２の光ファイバからの逆方向の光が上記第２のレンズ及び上記偶数組の偏光ユニットをこの順序で通過して上記第１のレンズ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。
【００２４】
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。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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３Ａ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。
【００３２】
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Ｃ1 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。
【００３３】
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３Ａ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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３Ｂ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３Ａ´の光学軸Ｃ₁´は偏光子３Ｂの光学軸Ｃ₃に対して９０°回転されている。
【００４９】
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３Ｂ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。
【００５０】
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９Ａ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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図９】図８の光アイソレータの動作を説明する図である。
【符号の説明】
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical isolator that hardly causes polarization dispersion.
[0002]
In the field of optical communication or optical transmission, an optical resonator structure is formed in an optical amplifier composed of an optical fiber doped with a rare earth element in order to prevent the reflected feedback light from returning to the laser light source. In order to prevent this, an optical isolator is often used. The optical isolator has a high forward transmittance (ideally 100%) and a low reverse transmittance (ideally 0%).
[0003]
2. Description of the Related Art As an optical isolator whose forward transmittance (or loss) does not depend on the polarization state of incident light, one using a wedge-shaped (also called tapered or wedge-shaped) birefringent crystal is known. In this type of optical isolator, the optical path length when passing through the optical isolator in the forward direction differs depending on the polarization state of the incident light, so that in principle, polarization dispersion occurs. This polarization dispersion is extremely small with one optical isolator. However, when optical amplification repeaters are connected in multiple stages, the accumulated polarization dispersion is expected to affect signal transmission, and countermeasures are desired. ing.
[0004]
[Prior art]
As an optical isolator whose forward transmittance does not depend on the polarization state of incident light, one described in Japanese Examined Patent Publication No. 61-58809 is known. The configuration and operation of this optical isolator will be described with reference to FIG.
[0005]
As shown in FIG. 7A, this optical isolator includes an optical fiber 1 on the upstream side in the forward light propagation direction, a lens 2 that converts light emitted from the optical fiber 1 into a parallel light beam, and a wedge. A polarizer 3A made of a birefringent crystal, a Faraday rotator 4 having an optical rotation angle set to 45 °, a polarizer 3B made of a wedge-shaped birefringent crystal, a lens 5, and an optical fiber 6. These components are arranged in this order.
[0006]
The polarizers 3A and 3B are provided such that the top and bottom of the polarizer 3A face the bottom and top of the polarizer 3B, respectively, and the corresponding surfaces are parallel to each other. The optical axis of the polarizer 3B is rotated by 45 ° in the same direction as the direction of optical rotation in the Faraday rotator 4 with respect to the optical axis of the polarizer 3A. When the forward light from the optical fiber 1 passes through the lens 2, the polarizer 3 A, the Faraday rotator 4, and the polarizer 3 B in this order and is focused by the lens 5, this focus is the core of the optical fiber 6. The light in the opposite direction from the optical fiber 6 passes through the lens 5, the polarizer 3B, the Faraday rotator 4, and the polarizer 3A in this order and is focused by the lens 2. Sometimes this focal point is located outside the core end face of the optical fiber 1.
[0007]
When the light emitted from the optical fiber 1 and converted into a parallel light beam by the lens 2 is incident on the polarizer 3A in the forward direction, the refractive index in the polarizer 3A differs depending on the polarization component. The light is split and refracted in another direction to enter the Faraday rotator 4. Since the optical axis of the polarizer 3B is rotated by 45 ° in the same direction as the optical rotation in the Faraday rotator 4 with respect to the optical axis of the polarizer 3A, the ordinary ray and the extraordinary ray in the polarizer 3A are converted into the Faraday rotator. 4 is rotated by 45 ° and becomes an ordinary ray and an extraordinary ray also in the polarizer 3B. Therefore, the ordinary ray and the extraordinary ray transmitted through the polarizer 3B are emitted in parallel with each other. The parallel rays of the ordinary ray and the extraordinary ray are converged by the lens 5 and incident on the optical fiber 6.
[0008]
On the other hand, as shown in FIG. 7B, the reflected feedback light reflected by the end face of the optical connector (not shown) is incident on the polarizer 3B, and then is divided into an ordinary ray and an extraordinary ray, and is refracted in another direction. The light is incident on the rotor 4 and the polarization plane is rotated by 45 ° to be emitted. The ordinary ray in the polarizer 3B whose polarization plane is rotated by 45 ° is refracted as an extraordinary ray in the polarizer 3A. Further, the extraordinary ray in the polarizer 3B whose polarization plane is rotated by 45 ° is refracted as an ordinary ray in the polarizer 3A. Therefore, the propagation direction of the light emitted in the reverse direction from the polarizer 3A is different from the propagation direction of the forward light. Therefore, when the light in the reverse direction is narrowed down to the optical fiber 1 by the lens 2, this light is not coupled to the optical fiber 1.
[0009]
As described above, according to the configuration shown in FIG. 7, the function of an optical isolator that achieves a sufficient extinction action for light in the reverse direction whose forward transmittance does not depend on the polarization state of incident light is achieved.
[0010]
Japanese Examined Patent Publication No. 61-58811 describes a technique in which the optical isolator having the above-described configuration is used as a basic unit and two units are arranged in series to increase isolation. The configuration and operation of the optical isolator composed of these two units will be described with reference to FIGS.
[0011]
As shown in FIG. 8, the optical isolator includes a first 45-degree Faraday rotator 4a disposed between the first birefringent taper plate 3a and the second birefringent taper plate 3b. And a second 45-degree Faraday rotator 4b is disposed between the third birefringent taper plate 3c and the fourth birefringent taper plate 3d to provide a second-stage optical isolator unit. It is composed. The inclination directions of the first and second birefringent taper plates and the inclination directions of the third and fourth birefringence taper plates are shifted from each other by 90 degrees. The optical fiber 1a and the lens 2a on the input side are optically coupled to the optical fiber 1b and the lens 2b on the output side.
[0012]
The forward light beam incident on the optical isolator having this configuration from the optical fiber 1a through the lens 2a is separated into two light beams while passing through the first-stage optical isolator unit, as shown in FIG. 9A. Further, each light is separated into two rays while passing through the second-stage optical isolator unit. The separated four light beams become parallel light and are collected by the lens 2b and enter the optical fiber 1b. Further, as shown in FIG. 9 (B), the reverse light beam incident on the birefringent tapered plate 3b from the optical fiber 1b through the lens 2b passes through the second optical isolator unit in reverse. And further separated into two light beams while passing through the first-stage optical isolator unit. According to this configuration, since the optical isolator passes twice, the degradation of isolation due to incomplete Faraday rotator or the like is reduced.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
When there is a birefringent crystal in the optical path as in the optical isolator shown in FIG. 7, polarization dispersion occurs due to the difference between the phase velocity of ordinary rays and the phase velocity of extraordinary rays in the birefringent crystal. When the birefringent crystal is rutile, this polarization dispersion is only about 0.3 picoseconds as the delay time difference between ordinary rays and extraordinary rays, and is not a problem at all in the normal use of an optical isolator. .
[0014]
Incidentally, in recent years, optical amplifiers using optical fibers doped with rare earth elements such as Er (erbium) are being put into practical use. One optical amplifier includes one or more (usually two) optical isolators. Accordingly, when performing multistage relay using such an optical amplifier as an optical repeater, it is required to consider the accumulation of polarization dispersion in the optical isolator.
[0015]
For example, assuming that 100 optical repeaters are connected in series, the number of optical isolators inserted in the transmission path from the transmission side to the reception side is 200, and the polarization dispersion in one optical isolator is 0. If it is 3 picoseconds, in this system, polarization dispersion of 60 picoseconds will occur in the worst case. The polarization dispersion of 60 picoseconds can be an obstacle to 10 Gb / s modulation.
[0016]
In addition, although the optical isolator in which the two optical isolator units shown in FIG. 8 are arranged in series can improve the isolation, the pulse width is widened by the polarization dispersion, and as shown in FIG. There is a problem that the beam is separated into four beams and the overall beam diameter is increased.
[0017]
An object of the present invention is to provide an optical isolator which does not cause polarization dispersion or is small.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The technical problem described above is solved by either the first or second configuration of the optical isolator of the present invention.
[0019]
In the first configuration of the optical isolator of the present invention, the first polarizer (3A) made of a wedge-shaped birefringent crystal, the Faraday rotator (4) whose light application angle is set to 45 °, and the wedge The second polarizer (3C) made of a birefringent crystal is arranged in this order, and the first and second polarizers (3A, 3C) are based on the Faraday rotator (4). The optical axes of the second polarizer (3C) are arranged in plane symmetry with each other, and the direction of light application in the Faraday rotator (4) with respect to the optical axis of the first polarizer (3A) And rotated 45 ° in the opposite direction.
[0020]
The polarizers 3A and 3C are made of a wedge-shaped birefringent crystal, and the top of the polarizer 3A faces the top of the polarizer 3C, and the bottom of the polarizer 3A faces the bottom of the polarizer 3C. The polarizers 3 A and 3 C are provided via the Faraday rotator 4.
[0021]
In the second configuration of the optical isolator of the present invention, each of the first and second polarizers made of a wedge-shaped birefringent crystal and the Faraday in which the light application angle located between them is set to 45 °. An even number of polarization units (9A, 9B) having a rotator (4) are coaxially arranged, and the second polarizer in the odd-numbered polarization unit (9A) located upstream in the forward light propagation direction. The optical axis (3B) is configured to be rotated by 90 ° with respect to the optical axis of the first polarizer (3A ′) in the next even-numbered polarization unit (9B).
[0022]
According to another aspect of the present invention, the first and second polarizers made of wedge-shaped birefringent crystals and the optical rotation angle between them are set to 45 °, and the forward direction of the first polarizer is set. An even number of polarization units having a Faraday rotator configured so that ordinary light that is a polarization component becomes ordinary light of the polarization component of the second polarizer are arranged coaxially and positioned upstream in the forward light propagation direction. The optical axis of the second polarizer in the odd-numbered polarization unit is rotated by 90 ° with respect to the optical axis of the first polarizer in the next even-numbered polarization unit. The optical isolator is characterized in that the direction of the wedge of the second polarizer in the above and the direction of the wedge of the first polarizer in the even-numbered polarization unit are rotated by 90 °.
[0023]
According to still another aspect of the present invention, a first optical fiber on the upstream side in the forward light propagation direction, a first lens that converts the light emitted from the first optical fiber into a parallel light beam, The first and second polarizers made of a wedge-shaped birefringent crystal, and an even number of polarization units each having a Faraday rotator with an optical rotation angle set at 45 ° between them, and a second lens And the second optical fiber are arranged in this order, and the optical axis of the second polarizer in each of the polarization units is the optical rotation of the Faraday rotator with respect to the optical axis of the first polarizer. The optical axis of the second polarizer in the odd-numbered polarization unit from the first lens side is rotated by 45 ° in the same direction as the direction of the first polarizer in the next even-numbered polarization unit. On the optical axis The forward light from the first optical fiber passes through the first lens and the even number of polarization units in this order and is focused by the second lens. In this case, the focal point is located in the core end face of the second optical fiber, and light in the reverse direction from the second optical fiber passes through the second lens and the even number of polarization units in this order. The optical isolator is characterized in that when the focal point is formed by the first lens, the focal point is located outside the core end surface of the first optical fiber.
[0024]
According to either the first or the second configuration of the optical isolator of the present invention, since the constituent members are arranged in a specific form, the difference in propagation delay time between the ordinary ray and the extraordinary ray in the birefringent crystal is canceled out. Wave dispersion can be effectively suppressed.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the present invention will be described in detail below.
[0026]
FIG. 1A is a diagram showing a first embodiment of an optical isolator according to the present invention, and this embodiment corresponds to the first embodiment described above.
[0027]
The optical fiber 1, the lens 2, the polarizer 3A, the Faraday rotator 4, the polarizer 3C, the lens 5, and the optical fiber 6 are arranged in this order from the upstream side in the forward light propagation direction. Yes. In the following description, the direction from the back side to the front side in the figure is the X-axis direction, the direction from the bottom to the top in the figure is the Y-axis direction, and the direction from the left to the right in the figure is the Z-axis direction A three-dimensional coordinate system XYZ is used.
[0028]
The polarizers 3A and 3C are made of a wedge-shaped birefringent crystal, and the top of the polarizer 3A faces the top of the polarizer 3C, and the bottom of the polarizer 3A faces the bottom of the polarizer 3C. The polarizers 3 A and 3 C are provided via the Faraday rotator 4.
[0029]
The Faraday rotator 4 is configured by applying a magnetic field in a predetermined direction to a magneto-optical crystal such as YIG (yttrium, iron, garnet), and the optical rotation angle is set to 45 °. In this embodiment, the light incident on the Faraday rotator 4 in the Z-axis direction is emitted from the Faraday rotator 4 with its polarization plane rotated 45 ° clockwise.
[0030]
FIG. 2 is a perspective view of a wedge-shaped birefringent crystal that can be used as the polarizers 3A and 3C of FIG. 1 and the polarizer 3B described later. The birefringent crystal 3 is made of rutile, and an upper surface 31 corresponding to the top and a lower surface 32 corresponding to the bottom are parallel to each other. Also, the side surfaces 33 and 34 are parallel to each other. An angle θ formed by the two main surfaces 35 and 36 through which light is transmitted is set to about 1 ° to 4 °, for example. The main surface 35 is perpendicular to the upper surface 31 and the lower surface 32 and the side surfaces 33 and 34, and the upper surface 31 and the side surface 33 are perpendicular.
[0031]
The optical axis (C axis) of the birefringent crystal 3 is inclined 22.5 ° with respect to the side surface 33 or 34. When such a birefringent crystal in which the direction of a specific optical axis is set is used, two birefringent crystals manufactured by the same manufacturing process can be used as the polarizers 3A and 3C in FIG. 1, respectively. That is, when such a birefringent crystal is arranged in a specific form as described above, the angle formed by the optical axis of the polarizer 3A and the optical axis of the polarizer 3C in FIG. 1 is 45 °.
[0032]
FIG. 3 is an explanatory diagram of optical axes in the polarizers 3A and 3C in FIG. Now, if the angle formed by the optical axis C1 of the polarizer 3A and the side surface 34 of the polarizer 3A is α, the angle formed by the optical axis C2 of the polarizer 3C and the side surface 34 of the polarizer 3C is also α, and this angle is described above. The angle is set to 22.5 °. At this time, the optical axis C2 is at a position obtained by rotating the optical axis C1 45 degrees counterclockwise in the Z-axis direction.
[0033]
First, the behavior of light in the forward direction will be described with reference to FIG. When forward light emitted from the optical fiber 1 and converted into a parallel light beam by the lens 2 is incident on the polarizer 3A, the refractive index at the polarizer 3A differs depending on the polarization component. Then, it is divided into extraordinary rays, refracted in another direction, and enters the Faraday rotator 4.
[0034]
When the birefringent crystal is rutile and the wavelength of light in the forward direction is 1.53 μm, the refractive index of rutile for ordinary light is 2.451, and the refractive index of rutile for extraordinary light is 2.709. . Further, when the birefringent crystal is calcite and the wavelength of light in the forward direction is 1.497 μm, the refractive index of the birefringent crystal with respect to ordinary light is 1.635, and the birefringent crystal with respect to extraordinary light has a refractive index of 1.635 μm. The refractive index is 1.477.
[0035]
When the ordinary ray in the polarizer 3A is rotated 45 degrees clockwise by the Faraday rotator 4 in the Z-axis direction, this light becomes an extraordinary ray in the polarizer 3C. On the other hand, when the extraordinary ray in the polarizer 3A is rotated by 45 ° in the clockwise direction with the Faraday rotator 4, the light becomes an ordinary ray in the polarizer 3C.
[0036]
As shown by a solid line in FIG. 1A, the former optical path is refracted relatively small by the polarizer 3A and relatively refracted by the polarizer 3C, and the latter optical path is shown by a broken line. Refraction is relatively large at 3A and relatively small refraction at the polarizer 3C. Therefore, the ordinary ray and the extraordinary ray emitted from the polarizer 3C are changed in propagation direction at the same deflection angle with respect to the incident light to the polarizer 3A, and enter the lens 5 in a state parallel to each other. . Therefore, when these lights are focused by the lens 5, the focal point is positioned in the end face of the optical fiber 6, so that the forward light can be made highly efficient regardless of the polarization state. The optical fiber 6 can be coupled.
[0037]
In this case, the ordinary ray in the polarizer 3A becomes an extraordinary ray in the polarizer 3C, and the extraordinary ray in the polarizer 3A becomes an ordinary ray in the polarizer 3C. Therefore, the propagation delay time difference between them is canceled, and the polarization dispersion is It hardly occurs.
[0038]
On the other hand, as shown in FIG. 1B, the reflected feedback light reflected by the end face of the optical connector (not shown) is incident on the polarizer 3C, and then is divided into ordinary rays and extraordinary rays and refracted in different directions. The light enters the Faraday rotator 4. In this case, the Faraday rotator 4 receives 45 ° of optical rotation counterclockwise in the direction opposite to the Z-axis direction, that is, in the propagation direction of the reflected feedback light. Accordingly, an ordinary ray that has received a relatively small refraction by the polarizer 3C, as indicated by a solid line, also receives a relatively small refraction as an ordinary ray in the polarizer 3A, and a relatively large refraction by the polarizer 3C. As shown by the broken line, the extraordinary ray is also refracted by the polarizer 3A as an extraordinary ray, and the two lights emitted from the polarizer 3A are not parallel to each other, and therefore are not coupled to the optical fiber 1 by the lens 2. .
[0039]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an optical isolator that always has a high transmittance and has no polarization dispersion regardless of the polarization state for forward light.
[0040]
When the first embodiment of FIG. 1 is implemented, the polarizers 3A and 3C are opposed to the top of the polarizer 3C via the Faraday rotator 4, and the bottom of the polarizer 3A is the bottom of the polarizer 3C. As a result of the arrangement so as to face the bottom, the geometric center line of the portion near the end face of the optical fiber 1 and the geometric center line of the portion near the end face of the optical fiber 6 do not become parallel, and the optical isolator is assembled. Work may be complicated. In such a case, a wedge plate made of glass or the like may be additionally provided as follows.
[0041]
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention suitable for the manufacturing workability of the optical isolator, and this embodiment corresponds to another embodiment of the first configuration described above.
[0042]
In this embodiment, a wedge plate 7 made of an isotropic crystal such as a wedge-shaped glass is disposed between the polarizer 3C and the lens 5, and thereby the ordinary ray and the extraordinary ray emitted from the polarizer 3C are guided by the wedge plate 7. Thus, the optical path from the wedge plate 7 to the optical fiber 6 and the optical path from the optical fiber 1 to the polarizer 3A are made parallel.
[0043]
According to this configuration, the geometric center line of the portion near the end face of the optical fiber 1 and the geometric center line of the portion near the end face of the optical fiber 6 can be made parallel to each other. In addition to the effect of the example, an effect that the manufacturing workability of the optical isolator can be improved is produced.
[0044]
FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, and this embodiment corresponds to an embodiment of the second configuration of the optical isolator of the present invention. This optical isolator includes an optical fiber 1, a lens 2, polarization units 9A and 9B, a lens 5, and an optical fiber 6, and these constituent members are arranged in this order.
[0045]
The polarization unit 9A includes polarizers 3A and 3B made of wedge-shaped birefringent crystals and a Faraday rotator 4 having an optical rotation angle set at 45 ° between them. Similarly, the polarization unit 9B also includes polarizers 3A ′ and 3B ′ made of wedge-shaped birefringent crystals, and a Faraday rotator 4 ′ having an optical rotation angle set at 45 ° therebetween.
[0046]
The polarizer 3A in the polarization unit 9A is provided such that the top and bottom of the polarizer 3A face the bottom and top of the polarizer 3B, respectively, and the corresponding surfaces are parallel to each other. The polarizer 3A ′ in the polarization unit 9B is provided such that the top and bottom of the polarizer 3A ′ are opposed to the bottom and top of the polarizer 3B ′ and the corresponding surfaces are parallel to each other. The directions of the wedges of the polarizer 3A and the polarizer 3B of the polarization unit 9A are arranged by rotating the directions of the wedges of the polarizer 3A ′ and the polarizer 3B ′ of the polarization unit 9B by 90 °.
[0047]
The optical rotation angle of the Faraday rotator 4 of the polarization unit 9A is 45 ° counterclockwise in the forward direction (Z-axis direction), and the optical rotation angle of the Faraday rotator 4 ′ of the polarization unit 9B is directed in the same direction. 45 degrees clockwise.
[0048]
FIG. 6 shows the relative relationship between the optical axes of the polarizers. The angle α of the optical axis of each polarizer with respect to the side surface of the polarizer is set to 22.5 °. The optical axis C ₃ of the polarizer 3B is rotated 45 ° counterclockwise (the same direction as the optical rotation direction in the Faraday rotator 4) with respect to the optical axis C ₁ of the polarizer 3A, while the polarizer 3B The optical axis C ₃ ′ of ′ is rotated by 45 ° in the clockwise direction (the same direction as the optical rotation direction in the Faraday rotator ₄ ′) with respect to the optical axis C ₁ ′ of the polarizer _{3 A} ′. Further, the optical axis C ₁ ′ of the polarizer 3A ′ is rotated by 90 ° with respect to the optical axis C ₃ of the polarizer 3B.
[0049]
Of the light emitted from the optical fiber 1 and converted into a parallel light beam by the lens 2, a polarization component (hereinafter referred to as “first polarization component”) corresponding to an ordinary ray in the polarizer 3A of the polarization unit 9A is a Faraday rotator. 4, the plane of polarization is rotated 45 ° counterclockwise, and passes through the polarizer 3B as its ordinary ray. This first polarization component becomes an extraordinary ray with respect to the polarizer 3A ′ of the polarization unit 9B, and this first polarization component is rotated 45 ° in the clockwise direction by the Faraday rotator 4 ′, and further the polarizer 3B ′. It transmits as an extraordinary ray. The first polarization component is focused by the lens 5 and enters the optical fiber 6.
[0050]
On the other hand, of the light emitted from the optical fiber 1 and converted into a parallel light beam by the lens 2, the polarization component (hereinafter referred to as “second polarization component”) corresponding to the extraordinary ray in the polarizer 3 A of the polarization unit 9 A. The polarization plane of the Faraday rotator 4 is rotated 45 ° counterclockwise, and the polarizer 3B is transmitted as an extraordinary ray. This second polarization component becomes an ordinary ray with respect to the polarizer 3A ′ of the polarization unit 9B, and the second polarization component transmitted through the polarizer 3A ′ has its polarization plane turned clockwise by the Faraday rotator 4 ′. It is rotated by 45 ° and passes through the polarizer 3B ′ as its ordinary ray. The second polarization component transmitted through the polarizer 3B ′ is focused by the lens 5 and incident on the optical fiber 6 in the same manner as the first polarization component.
[0051]
The reflected feedback light emitted from the optical fiber 6 is transmitted through the polarization units 9B and 9A in this order, and the optical path is separated and focused by the lens 2 in the same manner as in the previous embodiments. Does not bind to 1. Therefore, this optical isolator functions as an optical isolator whose forward transmittance does not depend on the polarization state.
[0052]
In this optical isolator, the first polarization component in the forward direction corresponds to the ordinary rays of the polarizers 3A and 3B in the polarization unit 9A, and each of the polarizers 3A 'and 3B' in the polarization unit 9B. Corresponds to the extraordinary ray. On the other hand, the second polarization component in the forward direction becomes an extraordinary ray for the polarizers 3A and 3B in the polarization unit 9A, and becomes an ordinary ray for the polarizers 3A 'and 3B' in the polarization unit 9B. . Therefore, when the light emitted from the optical fiber 1 and transmitted through the polarization units 9A and 9B in this order enters the optical fiber 6, the delay time difference between the first and second polarization components is canceled, and in this optical isolator, the polarization is polarized. Dispersion does not occur.
[0053]
Thus, by arranging two sets of polarization units in a specific form, it is possible to provide an optical isolator free from polarization dispersion. In the present embodiment, two sets of polarization units are used, but the second configuration of the present invention may be implemented using four or more sets of even number of polarization units.
[0054]
In this embodiment, as in the previous embodiments, the polarizer having the optical axis inclined by 22.5 ° with respect to the side surface is used in each of the polarization units 9A and 9B. This is because a birefringent crystal manufactured by the same manufacturing process can be used as the polarizer.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optical isolator free from polarization dispersion. When the optical isolators of the present invention are used connected in multiple stages, the polarization dispersion does not accumulate as in the prior art, so that adverse effects on signal transmission are prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration and operation of an optical isolator showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a polarizer that can be used to practice the present invention.
3 is an explanatory diagram of an optical axis of a polarizer in the optical isolator of FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the configuration and operation of an optical isolator showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the configuration and operation of an optical isolator showing a third embodiment of the present invention.
6 is an explanatory diagram of an optical axis of a polarizer in the optical isolator of FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional optical isolator.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the prior art in which optical isolators are arranged in series in two stages.
9 is a diagram for explaining the operation of the optical isolator of FIG. 8. FIG.
[Explanation of symbols]
1,6 Optical fiber 2,5 Lens 3A, 3B, 3C Polarizer 4 Faraday rotator

Claims

First and second polarizers made of a wedge-shaped birefringent crystal, and the optical rotation angle between them is set to 45 °, and ordinary light which is a polarization component in the forward direction of the first polarizer is the second polarizer. An even number of polarization units having a Faraday rotator configured to be ordinary light of the polarization component of the polarizer are arranged on the same axis,
The optical axis of the second polarizer in the odd-numbered polarization unit located upstream in the forward light propagation direction is rotated by 90 ° with respect to the optical axis of the first polarizer in the next even-numbered polarization unit. Consisting of
An optical isolator, wherein the direction of the wedge of the second polarizer in the odd-numbered polarization unit and the direction of the wedge of the first polarizer in the even-numbered polarization unit are rotated by 90 °.

The optical axes of the first and second polarizers in each of the polarization units are inclined by 22.5 ° with respect to a specific surface other than the main surface through which light passes through the crystal, and are manufactured by the same manufacturing process. 2. The optical isolator according to claim 1, wherein the optical isolator is made of a birefringent crystal.

The optical isolator according to claim 1, wherein two sets of the polarization units are provided.

A first lens for entering light from the first optical fiber into the optical isolator according to any one of claims 1 to 3,
An optical isolator, comprising: a second lens that inputs an output of the optical isolator into a second optical fiber.