JPH01137228A - 光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光を一方向に伝搬させる場合１ご、同じ光
路を逆方向に伝搬する光を抑制する８！能を有する光ア
イソレータに関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、光源として半導体レーザーの発生した光を光フ
ァイバーを介して伝搬させようとする場合、光フアイバ
ー内部での光の分散、屈折率の部分的不均一、接続部の
存在等によって反射光を生じ、光路を逆方向に伝搬して
光源の半導体レーザーに再び結合することがある。この
ような状態では、半導体レーザーの発振が不安定となり
発生光の雑音が増加して好ましくない。

そこで、このような場合、前記反射光を抑制するために
光フイソレータを使用することが有効である。

第４図は、従来の光アイソレータの構成例を示したもの
である。

同図において、ａ点から入射した光はレンＸ４ａで平行
光線に変換されて偏光子３ｍに入射する。偏光子３＆は
入射光から一定方向の偏波光例えば垂直偏波光だけを選
択的に通過させる。

偏光子３ａの出射光はＹ　Ｉ　Ｇ　（Ｙ　２０３１　Ｆ
　ｅｔｏ　ｚを主成分とする酸化物単結晶）等の単結晶
により構成される７Ｔラデ一回啄子２に入射し、偏波方
向が４５°回松した出射光を生じる。

通常は、７７ラデ一回転子２は、図に示すように光軸方
向に着磁された円筒型磁石１の中央に置かれ、光軸とほ
ぼ平行方向に磁化されている。

７アラデ一回転子２の出射光は、検光子３ｂに入射する
が、検光子３ｂの偏波方向は垂直方向から４５°傾いて
いる。

このため、７Ｔラデ一回転子２から入射した光は、検光
子３ｂをそのまま通過して出射し、レンｒ４ｂを経てｂ
点に収束された出力を生じる。

従って、例えばｂ点に光７Ｔイパーの端部を置けば、ａ
点から入射した光を光ファイバはに結合させることがで
きる。

一方、前述のように光ファイバー等において発生した反
射光は、ｂ点からレンズ４ｂを経て偏光子３ｂ（前回は
検光子として作用）に入射し、偏光子３ｂの偏光方向に
一致した成分光は、偏光子３ｂを通過して７７ラデ一回
転子２に入射する。

７アラデ一回転子２は、周知のように光の入射方向と７
アラデ一回転子材料の磁化方向との関係により偏光面の
回転方向が変わる。この場合の配置の座標系では入射光
の場合と同方向に４５°回転するので、７アラデ一回転
子２の出射光の偏波方向は検光子３ａ（前回は偏光子と
して作用）の可伝搬方向に対して垂直になる。

このため、偏光子３ｂからの入射光は、検光子３ａにお
いて阻止されａの側に伝搬されない。

従って、ａ点に置かれた半導体レーザーに結合する逆進
入党は阻止され、半導体レーザーにおけるＳ／Ｎの劣化
が防止される。

第５図は従来技術の概略構成図で、（、）は実際の光ア
イソレータの組立断面図、（ｂ）は側面図である。

偏光子３ｍ、検光子３ｂはそれぞれホルダー１３ａ、１
３ｂの中に保持されている。７７フデ一回転子２はホル
ダー５の中に保持されている。

さて、近年光通信がますます高密度、高速度になって行
くにともない、高速変調の光通信の研究が各所で盛んに
行なわれるようになった。

このような高速変調の光通信には、小型で高性能の光フ
イソレータが必要である。

実用上、光アイソレータに要求されることは、順方向に
光が伝搬する場合はできるだけ損失が小さく　（低挿入
損失）、かつ逆方向に光が伝搬する場合はできるだけ損
失が大軽いこと（高進方向損失）が要求されることであ
る。

特に、後者を左右する原因がいくつかある。

この中でも偏光子および検光子により直角方向に分離さ
れた光の処理の問題がある０分離された光は、理想的に
は絶対に元の光軸に平行な光路に戻ってはならない。

しかし、実際には、第６図およびｉｌＶ図に示すような
経路により再び元の光軸に平行な光路に戻る場合がある
。

すなわち、第６図は順方向に入射光６が入射した場合、
はとんどの光は出射光８として光フイソレータを通り抜
けるが、入射光６のうち偏光子３ａにより分離された光
が、偏光子ホルダー１３ａの内壁で反射し、偏波面が保
存されていると、そのまま戻り光７となり半導体レーザ
愉に戻ってくる。これは、偏光子３ａの表面に反射防止
膜を施した効果を者しく低減する。また、この戻り光が
強すぎると、光アイソレータを装架した意味そのものが
なくなる。

第７図は、逆方向から光を入射した場合の種々の光路を
示す、入射光９は偏光子３ｂを通過し、７７２デ一回転
子２を通りて検光子３ｇに入る。

この場合の光のほとんどは検光子３ａにより−分離され
、光軸と直角方向に向かう、この光は検光子ホルダー１
３ｍの内壁で反射し、再び検光子３ａに戻ってくる。こ
の光は７アラデ一回転子２を逆向きに伝搬し、偏光子３
ｂに到達する。ここでも分離されて、偏光子ホルダー１
３５の内壁で反射し、また７アラデ一回転子２を入射光
９と同じ方向に戻ってくる。この光は９０°の偏波面の
回転が生じており、検光子３ａを容易に通過できるので
、出射光１０となり半導体レーザ側に戻る。この戻り光
が大きければ、偏光子、検光子お上び７アラデ一回転子
単体の消光比をいくら向上させても光アイソレータとし
て高い逆方向損失を得ることが難しくなる。

これは、従来技術の偏光子および検光子３ａ。

３ｂは、第３図に示すように、６面とも鏡面研磨されて
おり、分離光は直線的に偏光子および検光子から外に出
るように設計されているからである。

このように、第３図のような偏光子および検光子を用い
た従来の光アイソレータは高い逆方向損失を得ることが
極めて難しかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上に述べたように、従来の光アイソレータの構造は、前
記偏光子および検光子の分離光の処理の仕方について充
分注意がなされていなかったと思われる。

本発明の目的は、この偏光子および検光子の分離光の処
理を考慮した新しい構造の光アイソレータを提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、光の進行方向に
磁化された中空の磁石の中央に配された７Ｔラデ一回転
子、該７アラデ一回転子の両側に配された偏光子および
検光子を基本構成とする光アイソレータにおいて、前記
偏光子および検光子として、不要な光ビームを光軸に対
してほぼ直角方向に分離する多面体の偏光分離素子を用
いるとともに、前記偏光分離素子の多面体のうち光軸に
対してほぼ垂直な面が鏡面研磨されており、一方、光軸
に対してほぼ平行な面のうち偏光子および検光子により
分離された光が透過する少なくとも一つの面が梨地研磨
されていることを特徴としている。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明の光アイソレータに用いられる偏光子
および検光子３ａ、３ｂの構造図である。

光軸に垂直な二つの面１１ａ、１１ｂは鏡面研磨され反
射防止膜が施されており、平行な４つの面のうち偏光子
および検光子で全反射分離された光が透過する二つの面
１２ａ１１２ｂには光学的に凹凸を持ったいわゆる梨地
研磨を施されている。

そのため、この面を通過する光は６Ｌ反射されるように
なっている。このようにすることにより、偏光子および
検光子からの分離光が第６図および第７図に示すような
光路を通る確率が者しく減少する。このことから、半導
体レーザー側への戻り光も着しく減少すると考えられる
。

第２図は、本発明の効果を定量的に示した例である。

横軸に偏光子および検光子の分離光が通る面の表面粗さ
を、縦軸に光アイソレータの逆方向損失をとったもので
ある。

この図から分かるように、表面粗さ１０００Ａ以下の従
来技術のものでは逆方向損失が２３ｄＢ前後であるが、
研磨砥粒の大きさを大きくして表面の粗さを粗くして行
くと、次第に光アイソレータの逆方向損失が上昇して行
く１表面粗さが約２μ−以上であれば、３０ｄＢ以上の
逆方向損失を安定して確保できることが分かった。

これは、偏光子および検光子からの分離光の端面が梨地
研Ｓされているため、この部分で光が乱反射され、偏光
子の外側の壁に到達する光は微少となり、元の光路に戻
る光がなくなるからである。

なお、本発明の実施例では、１段の光アイソレークにつ
いてのみ述べたが、２収光フイソレータについても梨地
処理を施した偏光子および検光子が有効であることは、
本技術に関係する技術者であれば容易に理解できるであ
ろう。

〔発明の効果〕

このように本発明の光フイソレータは、高い逆方向損失
を有しており、特徴ある光通信の重要部品として、産業
界の要求に応えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構造図、第２図は
本発明の効果を示す特性測定図、第３図〜第７図は従来
技術の構造および問題魚を説明するための概略構成図で
ある。 １　：円筒型磁石、　　２　：　ファフデー回松子、　
　　３ａ：偏光子（検光子）、　　　３ｂ：検光子（偏
光子）、’　　　　ｓ：ホルダー、１２ｍ、１２ｂ：反
射分離光透過面、　　１３ａ１１３ｂ：ホルダー 代理人　弁理士　　本　　間　　　　　崇第　７　図　
　　　　　　　　第　３　菌遊通面 第２図 ）＾辷、’ｉゴ　粗さ　（、ａｍン 悴４　閏 ｖｔ６目 第　６　図 り ！＄　７　図 １３α　　　　　　５　２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光の進行方向に磁化された中空の磁石の中央に配
   されたファラデー回転子、該フアラデー回転子の両側に
   配された偏光子および検光子を基本構成とする光アイソ
   レータにおいて、前記偏光子および検光子として、不要
   な光ビームを光軸に対してほぼ直角方向に分離する多面
   体の偏光分離素子を用いるとともに、前記偏光分離素子
   の多面体の面のうち光軸に対してほぼ垂直な面が鏡面研
   磨されており、一方、光軸に対してほぼ平行な面のうち
   少なくとも一つの面が梨地研磨されていることを特徴と
   する光アイソレータ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の光アイソレータにお
   いて、前記偏光分離素子の多面体の面のうち光軸に対し
   てほぼ垂直な鏡面研磨されている面に反射防止膜が施さ
   れていることを特徴とする光アイソレータ。