JPH02108017A - 二段式光アイソレータ - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、高速大容量光通信の基礎研究装置又は商業光
通信のシステム等に適用する光アイソレータに関わり、
特に２段式光アイソレータの性能を向上させ、構造を簡
易化した２段式光アイソレータに関する。

［従来の技術］ 近年、光ファイバーの驚異的な進歩により光ファイバー
を用いた通信装置の高速化、大容量化の研究開発及び実
用化が真剣に検討されている。これらには発光源として
スペク１−ル線幅の狭い半導体レーザが多用されている
。特に高速大容量光通信システム等に適用される高性能
な≠導体レーザは、ファイバー等からの反射光の帰還（
戻り光）により発振特性が敏感に影響を受は雑音が増加
するので、戻り光を除去するために高い逆方向損失を有
する光アイソレータが必須のものとなった。

第６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。同面においてａ点から入射した光レンズ１２ａで
平行光線に変換されて偏光子Ｐ１に入射する。偏光子Ｐ
１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Ｐ１の出射光はＹ　Ｉ　Ｇ　（Ｙ２Ｏ２，Ｆｅ２
Ｏ２を主成分とする酸化物）等の単結晶により構成され
るファラデー回転子ＦＲに入射し、偏波方向が４５°回
転した出射光を生じる。通常は、ファラデー回転子ＦＲ
は図に示すように軸方向に着磁された円筒形磁石４ａの
中央に置かれ、光路とほぼ平行方向に磁化されている。

ファラデー回転子ＦＲの出射光は検光子Ｐ２に入射する
が、検光子Ｐ２の偏波方向は垂直方向から４５°傾いて
いる。このため、ファラデー回転子ＦＲから入射した光
は、検光子Ｐ２をそのまま通過して出射し、レンズ１２
ｂを経てｂ点に収束された出力を生じる。従って、例え
ばｂ点に光ファイバーの端部を置けば、ａ点から入射し
た光を光ファイバー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１２ｂを経て偏光子Ｐ２（前回は
検光子として作用）に入射し、偏光子Ｐ２の偏光方向に
一致した成分光は偏光子Ｐ２を通過してファラデー回転
子ＦＲに入射する。ファラデー回転子ＦＲは、周知のよ
うに光の入射方向とファラデー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、ファラデー回転子ＦＲの出射光の偏波方向は検光
子Ｐ１（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、ファラデー回転子ＦＲからの
入射光は検光子Ｐ１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
る逆進入光は阻止され、半導体レーザーにおけるＳ／Ｎ
劣化が防止される。

さて、光通信は年々益々高密度、高速度になって行く。

高速変調の光通信の研究が各所で盛んに行われている。

２〜１００ｂｉｔ／ｓｅｅの高速変調光通信やコヒーレ
ント光通信では、半導体レーザを外乱（戻り光）から守
るため６０ｄＢ以上の逆方向損失を有する光アイソレー
タが必要である。これは、従来の光アイソレータを２段
使いとすることにより実現できる。　第７図は、本発明
者らが先に提案した二段式光アイソレータの構造を説明
するための図で、この図で３ａ、３ｂはファラデー回転
子、２ａ。

２ｂ、２ｃ、２ｄは偏光子、４ａ、４ｂは中空の永久磁
石、１は偏光子２ｂ、２ｃおよびファラデー回転子３ａ
、３ｂを装架する支持部材である中央ホルダー、５ａ、
５ｂは前記偏光子２ａおよび２ｄを装架し、位置合わせ
を行う回転可能な偏光子支持部材である回転ホルダーで
ある。

第７図に示すような２段の光アイソレータの場合は、フ
ァラデー回転子が２個有るので偏波面は磁束の向きによ
り元の偏波面より９０度若しくは０度回転したものが得
られる。２段式であるので、逆方向損失の大きな光アイ
ソレータとなしえる。

［発明が解決しようとする課題］ ここでの問題は、従来型二段式光アイソレーダにおいて
は、２個の磁石を突き合わせた構造となっているため光
軸合わせに著しい困難が伴なうこと、偏波面保存タイプ
の場合には、二つの磁石を同極を合わせることとなるた
めに、磁界による反発力を抑制しながら組み立てをする
ことになるため、位置決めが困難であったこと、又、フ
ァラデー回転子の位置する場所での磁界分布が光アイソ
レータの特性に著しい影響を及ぼすが、二つの磁石の発
生する磁界が重畳されたものが、最終的な磁界分布とな
るために、組み立てが完成するまで、その最終的磁界分
布がどのようなものとなるが、予想は難しく、設計上の
困難が伴なっていた。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、両端を同極、中央部を異極に着磁した中空の
磁石部材の中空部軸間部分の各々のほぼ中央にファラデ
ー回転子を配置し、光の進行方向に見て、ファラデー回
転子の両側に偏光子及び検光子を配置した二段式光アイ
ソレータ、又は、両端異極として、光の進行方向に順次
、二つのファラデー回転子を配置したものである。

ここで、光の進行方向には継目のない磁石部材を用いで
あることにより、基本構成となる二つの光アイソレータ
の光軸合わせが簡単になる。又、従来二つの磁石の間に
配置されたスペーサ（ポールピースであっても良い）が
省略でき、部品点数を減らすことが出来、組立ても簡単
となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について詳しく説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］ 第１図は本発明の２段式光アイソレータの一実施例の構
成を示したものである。即ち、厚みＬの円筒形磁石４ａ
は光の進行方向に見て両端がＮ極、中央部がＳ極となる
ように着磁されている。また、偏光子、検光子として作
用するビーム・スプリッターＰ１．．　Ｐ２．　Ｐ３’
は図のように配置される。入射及び出射側のＰＬ、　Ｐ
３’は同じ方向を即ちＯ°力方向向いている。二つのフ
ァラデー回転素子ＦＲ−１゜ＦＲ−２’　に挟さまれた
検光子Ｐ２は４５°の方向を向いている。このような構
成にすると、ａ点より入射した光はファラデー回転素子
ＦＲ−１を通過することにより偏波面が４５°回転し、
約４５°傾いた検光子Ｐ２を通過して第２のファラデー
回転素子ＦＲ−２’に入る。ここで、ＦＲ−２’　が逆
方向に磁化されているため通過する光の偏波面は逆の方
向に４５°回転する。即ち、光の偏波面はａ点より入射
した最初の光の偏波の方向に戻り、はぼＯ°力方向配置
された検光子Ｐ３’　を通過する。この方向が光アイソ
レータの順方向である。本実施例では、光が順方向を通
過する際、偏波面を変えることなく、極めて低い挿入損
失で通過させることができる。このことは従来の一段式
光アイソレータのように光アイソレータの存在を考慮し
た４５°もしくは９０°の偏波面の傾いた光学系を予め
設計する必要がなく極めて好都合である。また、中央部
をＳ極として、一体物円筒磁石としたことにより、１段
の光アイソレータの場合より、又、従来の２個円筒磁石
の同極を対向させた二段式光アイソレータよりも、ファ
ラデー回転素子に印加される磁界は強くなるという効果
がある。

一方、ｂ点から入射した光はＦＲ−２’　により逆方向
に４５°させられ、検光子Ｐ２の通過方向とは直交する
。ここで先ず３０ｄＢの逆方向損失が確保される。次に
検光子Ｐ２を漏れた光は順方向に４５°回転させられ、
検光子Ｐ１とは直交し、更に３０ｄＢ減衰する。合計６
０ｄＢ以上の減衰量が得られることになる。

［実施例２］ 実施例１と同様のものであるが、円筒磁石の中央部にお
ける偏光子を二個配置した点が相異している例の縦断面
概略図を第２図に示した。

［実施例３］ 第３図に円筒状磁石４ａの両端を異極に２極着磁し、そ
の的中空部にファラデー回転子ＦＲ−１及びＦＲ−２を
配置した例を示す。この場合には、偏波面はａからｂに
至る間に９０°回転することとなる。

この２極着磁をした円筒磁石においては、中空部におけ
る磁場が実施例１におけるものよりも、より均一なもの
となるが、磁場強度は少し弱いものとなる。

［実施例４］ 中央ホルダーとして、上部に中空部に連なる切り欠け（
開口部９）を設けたものを使用した例を第４図に示す。

第５図は、その中央ホルダーの概略斜視図である。　第
５図において、ファラデー回転子３ａ、３ｂと中央の偏
光子２ｂ、２ｃは、ファラデー回転子３ａ、３ｂおよび
偏光子２ｂ、２Ｃの幅よりやや犬なる開口部９が設けら
れた一体物の中央ホルダー１に、開口部９から挿入され
、実体顕微鏡により位置決めを行い接着剤により固定さ
れる。

ここの例では、前記の中央ホルダー１に開口部を設ける
ことにより、偏光子又はファラデー回転子を中央ホルダ
ーに挿入する際に開口部から実体顕微鏡等でお互いの位
置関係を正確に確認でき、接着剤等を用いた位置の固定
を正確に行うことができる。

さらに、この開口部の幅をファラデー回転子または偏光
子と適当なはめあいを有するものとすることにより、開
口部からそれらを挿入でき、作業性を大幅に向上するこ
とができる。

前述した、開口部を設ける利点に加えてファラデー回転
子を２つ有する本発明の光アイソレータの場合は偏光子
の数も増え、ファラデー回転子および偏光子の位置の固
定は更に正確なものが必要である。特に光軸方向に対し
てファラデー回転子及び中央の偏光子の端面が垂直にな
っているかどうかを確認できることは実際に作業を行う
場合に極めて有効なことである。この場合、ファラデー
回転子及び偏光子の横方向の幅を前記開口部の幅とのは
めあい方式を考慮してできるだけ同じにすれば、この作
業はさらに精密になる。また接着剤を流し込む場合も、
開口部より確認しながら流し込めるので作業の失敗の確
立が減少し極めて都合がよい。このことにより、お互い
の部品の位置関係の正確さを期すために設けられたファ
ラデー回転子と偏光子間に設けられたスペーサは必ずし
も必要でなくなる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の構造を用いれ
ば、組立効率の一層の改善を図りつつ、高性能な２段式
光アイソレータの特性を安定に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図及び第４図は本発明の実施例を
示した図、第５図は、本発明に用いる中央ホルダーの斜
視図、第６図は従来の技術を示した図、第７図は従来の
２段式の光アイソレータの構成を示した説明図である。 １：中央ホルダー ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ　：偏光子 ３ａ、３ｂ、：ファラデー回転子 ４：永久磁石、５ａ、５ｂ：回転ホルダー６：中空部、
９：開口部、１１：切り欠け。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光の進行方向に見て、両端を同極、中央部を異極
   に着磁した中空の磁石部材の中空部極間部分の各々のほ
   ぼ中央に配されたファラデー回転子、該ファラデー回転
   子の両側に位置する如く配された偏光子よりなる構成を
   有し、光アイソレータの基本構成を２個連結してなる二
   段式光アイソレータ。
2. （２）光の進行方向に見て、両端を異極に着磁した中空
   の磁石部材の中空部に、二個のファラデー回転子を光の
   進行方向に順次配置し、該ファラデー回転子の両側に位
   置する如く配された偏光子よりなる構成を有し、光アイ
   ソレータの基本構成を２個連結してなる二段式光アイソ
   レータ。
3. （３）２つのファラデー回転子とこれらファラデー回転
   子の間に偏光子が配置され、これらのファラデー回転子
   および偏光子は光軸線上に光路となりかつ前記ファラデ
   ー回転子及び偏光子を装架する中空部を有する１つの支
   持部材に装架されており、前記支持部材は光軸に沿った
   中空部とつながる開口部を有するものであることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の二段式光アイソレータ。
4. （４）基本構成となる２個の光アイソレータの一方の逆
   方向損失が最大となる中心波長が１．３±０．１μｍ、
   もう一方の逆方向損失が最大となる中心波長が１０５５
   ±０．１μｍにあたることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の二段式光アイソレータ。