JPH02272419A - Small-sized two-stage optical isolator - Google Patents

Small-sized two-stage optical isolator

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JPH02272419A
JPH02272419A JP9413489A JP9413489A JPH02272419A JP H02272419 A JPH02272419 A JP H02272419A JP 9413489 A JP9413489 A JP 9413489A JP 9413489 A JP9413489 A JP 9413489A JP H02272419 A JPH02272419 A JP H02272419A
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JP
Japan
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optical isolator
stage optical
light
faraday rotators
small
Prior art date
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Application number
JP9413489A
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Japanese (ja)
Inventor
Ron Makio
牧尾 論
Shigeru Takeda
茂 武田
Masahiko Sakakibara
正彦 榊原
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication of JPH02272419A publication Critical patent/JPH02272419A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent reflection on an interface and to stabilize characteristics by arranging two Faraday rotators so that when light is made incident on the forward direction of the two-stage optical isolator, the light strikes on the surface of an LPE film first and then strikes on a substrate. CONSTITUTION:The Faraday rotators 1''a and 1''b and center polarizers 2b and 2c are fixed to a united center holder 5 and arranged so that the film surface of the LPE film is on the incidence side of the optical isolator. By this arrangement, reflected light from the interface is returned again through the Faraday rotators to enter the incidence-side polarizer, but the plane of polarization is rotated by 90 deg. through the Faraday rotators and almost all rays of the light is separated by the polarizers and does not return to the incidence side. Therefore, the reflection on the interface between the substrate and LPE film can be removed extremely efficiently.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高速大容量光通信の基礎研究及びそれらの光
通信システム等に適用する小型2段光アイソレータに関
わり、特に小型2段光アイソレータの性能を向上させる
ための小型2段光アイソレータの構造に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to basic research on high-speed, large-capacity optical communications and compact two-stage optical isolators applied to such optical communication systems, and particularly relates to compact two-stage optical isolators. This invention relates to the structure of a compact two-stage optical isolator for improving the performance of.

[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
スペクトル線幅の狭い半導体レーザが多用されている。
[Background Art] In recent years, with the amazing progress of optical fibers, research and development and practical application of communication devices using optical fibers to increase speed and capacity are being seriously considered. Semiconductor lasers with narrow spectral line widths are often used as light emitting sources in these devices.

特に高速大容量光通信システム等に適用される反射光の
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
失を有する小型2段光アイソレータが必須のものとなっ
た。
In particular, the oscillation characteristics are sensitively affected by the feedback of reflected light (return light), which is applied to high-speed, large-capacity optical communication systems, etc., and the noise increases. A two-stage optical isolator has become essential.

第2図は、従来の小型2段光アイソレータの構造を説明
するための図で、同図1a、lbはファラデー回転子、
2a、2b、2c、2dは偏光子、3a、3bは中空の
永久磁石、4a、4bは前記偏光子2a、2dを固定す
るための回転ホルダー5はファラデー回転子と中央の偏
光子2b、2cを固定するための一体物の中央ホルダー
、6は2段光アイソレータ全体を固定するための外ケー
スである。
Fig. 2 is a diagram for explaining the structure of a conventional small two-stage optical isolator, in which Fig. 1a and lb are Faraday rotators,
2a, 2b, 2c, 2d are polarizers, 3a, 3b are hollow permanent magnets, 4a, 4b are rotary holders 5 for fixing the polarizers 2a, 2d, Faraday rotators and central polarizers 2b, 2c. 6 is an outer case for fixing the entire two-stage optical isolator.

第2図の二つの永久磁石3a、3bは互いに逆向きに磁
化されている。このため図面の右側から光が入射した場
合、即ち光アイソレータにとって順方向に光を通過させ
た場合、右の光アイソレータで光偏波面が45°回転し
、左の光アイソレータで一45°回転する。結果的に入
射光(A)と出射光(B)との間で偏波面の回転が見ら
れない。
The two permanent magnets 3a and 3b in FIG. 2 are magnetized in opposite directions. Therefore, when light enters from the right side of the drawing, that is, when light passes through the optical isolator in the forward direction, the optical polarization plane is rotated by 45 degrees in the right optical isolator, and rotated by 145 degrees in the left optical isolator. . As a result, no rotation of the plane of polarization is observed between the incident light (A) and the output light (B).

また別の場合として、二つの永久磁石を互いに吸引する
ように接続することも考えられる。この場合には入射光
と出射光で偏波面の回転角は906になる。
Another possibility is to connect two permanent magnets so that they are attracted to each other. In this case, the rotation angle of the plane of polarization between the incident light and the output light is 906.

ここでの問題は、第2図に示すように、従来技術の2段
光アイソレータの構造では、2個のファラデー回転子1
a、lbと4個の偏光子2a、2b、2c、2dの端面
はほぼ光軸に対してほぼ垂直となりかつそれぞれのファ
ラデー回転子及び偏光子の端面からの反射光はそのまま
半導体レーザに戻る恐れがある。これを避けるためにそ
れぞれの部品の端面には高精度の反射防止膜が施されて
いる。
The problem here is that, as shown in Figure 2, in the structure of the conventional two-stage optical isolator, two Faraday rotators 1
The end faces of a, lb and the four polarizers 2a, 2b, 2c, and 2d are almost perpendicular to the optical axis, and there is a risk that the reflected light from the end faces of each Faraday rotator and polarizer will return to the semiconductor laser as is. There is. To avoid this, a high-precision anti-reflection coating is applied to the end face of each component.

近年、2段光アイソレータの小型化を図るためにり、P
E法で作製されたBi置換型のガーネットが使用される
ようになった。この場合にも、第3図に示すように、第
2図と本質的に同じ構造が用いられる。図中において、
1″ a、  lo bはLPE法により作製された基
板付Bi置換ガーネット膜よりなるファラデー回転子で
ある。第4図は、このファラデー回転子を拡大したもの
であるが、8は基板を、9はガーネット膜を示す。この
ような光アイソレータでは基板側が光の入射側にある。
In recent years, in order to miniaturize two-stage optical isolators, P
Bi-substituted garnet produced by the E method has come into use. In this case, as shown in FIG. 3, essentially the same structure as in FIG. 2 is used. In the figure,
1'' a, lo b are Faraday rotators made of a Bi-substituted garnet film with a substrate made by the LPE method. Figure 4 shows an enlarged view of this Faraday rotator. indicates a garnet film. In such an optical isolator, the substrate side is on the light incident side.

特に最近高い逆方向損失を有する小型2段光アイソレー
タが使用されるようになり、従来の1段光アイソレータ
では目につかなかった僅かな反射がコヒーレント光通信
等の新しい光通信システムの構成には問題になるように
なった。
In particular, recently, small two-stage optical isolators with high reverse loss have come into use, and slight reflections that were not noticeable with conventional single-stage optical isolators pose a problem in the configuration of new optical communication systems such as coherent optical communication. It started to become.

これを避けるために、第5図に示すようにファラデー回
転子を光軸に対して傾けることが提案されている。この
構成を取ることにより、ファラデー回転子の入射面にお
ける反射による半導体レーザの特性劣化の効果が著しく
低減された。
In order to avoid this, it has been proposed to tilt the Faraday rotator with respect to the optical axis as shown in FIG. By adopting this configuration, the effect of deterioration of semiconductor laser characteristics due to reflection at the entrance surface of the Faraday rotator is significantly reduced.

しかし、小型化を指向しLPE膜を用いた場合。However, when LPE membrane is used with the aim of miniaturization.

新しい問題が発生する。即ち、LPE膜は常に基板の上
に成長させられるため、実際にファラデー回転子として
用いる場合、常に基板とともに使用することになる。こ
のとき、基板とLPE膜との境界面からの反射を常に避
けられないという問題がある。このためにせっかくファ
ラデー回転子の端面に高精度の反射防止膜を作製しても
全体の反射率の低減効果をそれほど期待できないという
ことになる。
A new problem arises. That is, since the LPE film is always grown on the substrate, when it is actually used as a Faraday rotator, it is always used together with the substrate. At this time, there is a problem that reflection from the interface between the substrate and the LPE film cannot always be avoided. For this reason, even if a highly accurate antireflection film is produced on the end face of the Faraday rotator, it is not possible to expect much effect in reducing the overall reflectance.

一方、前述のコヒーレント光通信のような高精度な光通
信システムでは、高い逆方向損失を有するとともに、L
PE膜と基板との界面からの内部反射を極力抑えた小型
の2段光アイソレータの出現が望まれている。
On the other hand, high-precision optical communication systems such as the coherent optical communication mentioned above have high reverse loss and L
It is desired to develop a compact two-stage optical isolator that suppresses internal reflection from the interface between the PE film and the substrate as much as possible.

しかし、これまで、第3図及び第5図の従来技術の光ア
イソレータの構造は、この点について余り注意が払われ
ていなかった。
However, to date, the prior art optical isolator structures of FIGS. 3 and 5 have not received much attention in this regard.

[発明が解決しようとする課題] 従来技術の小型2段光アイソレータにあっては、基板と
LPE膜の境界面からの反射を構造上とのように解決す
るか注意が払われていないために、高性能な小型2段光
アイソレータを安定的に実現できないという欠点があっ
た。
[Problem to be solved by the invention] In the conventional small two-stage optical isolator, no attention has been paid to solving the reflection from the interface between the substrate and the LPE film as in the structure. However, there was a drawback that it was not possible to stably realize a high-performance compact two-stage optical isolator.

即ち、従来技術の構成では高性能な2段光アイソレータ
を実現できない。
That is, a high-performance two-stage optical isolator cannot be realized with the configuration of the prior art.

本発明の目的は、上記問題点を解決して高性能な小型2
段光アイソレータを提供するものである。
It is an object of the present invention to solve the above problems and provide a high-performance compact 2
The present invention provides a stage optical isolator.

[課題を解決するための手段] 本発明の小型2段光アイソレータは2個のファラデー回
転子とこれらを別々に磁化するための2個の永久磁石よ
りなり、それぞれのファラデー回転子の両側に偏光子が
設けられている小型2段光アイソレータであって、前記
ファラデー回転子が基板を有するL P E (Liq
uid Phase Epitaxial)膜により構
成されるとともに、前記2段光アイソレータの順方向に
光を入射させた場合、前記LPE[の膜面に最初に光が
入り、次に基板に入るように前記2個のファラデー回転
子を配したことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] The compact two-stage optical isolator of the present invention consists of two Faraday rotators and two permanent magnets for separately magnetizing them, and polarized light is applied to both sides of each Faraday rotator. L P E (Liq
When light is incident in the forward direction of the two-stage optical isolator, the light first enters the film surface of the LPE, and then enters the substrate. It features a Faraday rotator.

また、前記小型2段光アイソレータは、前記2個のファ
ラデー回転素子の端面の法線が光軸に対して0. 5度
以上傾いており、かつその傾く方向が互いに同一方向で
ないことを特徴としている。
Further, in the small-sized two-stage optical isolator, the normal line of the end face of the two Faraday rotation elements is 0.0. They are characterized by being tilted at an angle of 5 degrees or more, and the directions of the tilting are not in the same direction.

[実施例] 以下実施例により本発明に付いて更に詳しく説明する。[Example] The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples.

第1図は、本発明の一実施例を説明するための構成図で
ある。第1図において、ファラデー回転子l″a、l°
′bと中央の偏光子21)、2cは、一体物の中央ホル
ダー5に固定されている。第6図はこのファラデー回転
子1’ a、1″°bの拡大図である。すなわち、従来
技術と異なり、LPE膜の膜面が光アイソレータの入射
側になるように配置されている。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining one embodiment of the present invention. In Fig. 1, Faraday rotators l″a, l°
'b and the central polarizers 21) and 2c are fixed to the integral central holder 5. FIG. 6 is an enlarged view of the Faraday rotators 1'a and 1''b. That is, unlike the prior art, the film surface of the LPE film is arranged on the incident side of the optical isolator.

さて、従来構造と比較すると、単にファラデー回転子の
配置の仕方を反射にしただけであるが、本発明の配置方
法と用いることにより、極めて効率的に基板とLPE膜
との界面からの反射を除去できるのである。即ち、この
ような配置にすることにより、界面からの反射光はファ
ラデー回転子をもう一度折り返して入射側の偏光子はい
るがこの時、偏波面はファラデー回転子により90度回
転しほとんどの光が偏光子により分離され入射側に戻ら
なくなるからである。
Now, compared to the conventional structure, the way of arranging the Faraday rotator is simply reflective, but by using the arrangement method of the present invention, reflection from the interface between the substrate and the LPE film can be extremely efficiently reduced. It can be removed. In other words, with this arrangement, the light reflected from the interface is folded back through the Faraday rotator and reaches the polarizer on the incident side, but at this time, the plane of polarization is rotated by 90 degrees by the Faraday rotator, and most of the light is This is because the light is separated by the polarizer and does not return to the incident side.

これに対して、第3図の従来構造では偏波面はほとんど
変化せずに入射側の偏光子に戻るのでそのまま偏光子を
通過して半導体レーザに到達するので、半導体レーザの
発振に悪影響を及ぼすのである。
In contrast, in the conventional structure shown in Figure 3, the plane of polarization returns to the polarizer on the incident side with almost no change, so it passes through the polarizer and reaches the semiconductor laser, which has a negative effect on the oscillation of the semiconductor laser. It is.

第7図は、本発明のもう一つの実施例である。FIG. 7 is another embodiment of the invention.

即ち、ファラデー回転子1” a、l” bは光軸にた
いして傾いており、ファラデー回転子の入射端面におけ
る反射が直接半導体レーザ側に戻らないように工夫が施
されている。また、二つのファラデー回転子1” a、
l” bの傾く方向は、光軸に対して逆向きであり、傾
くことによる光軸のずれを互いに打ち消されるように配
置されている。
That is, the Faraday rotators 1''a, l''b are tilted with respect to the optical axis, and are designed to prevent reflections at the incident end face of the Faraday rotator from directly returning to the semiconductor laser side. Also, two Faraday rotators 1” a,
The direction of inclination of l''b is opposite to the optical axis, and they are arranged so that the deviation of the optical axis due to the inclination is mutually canceled out.

表1は、従来技術の実施例と本発明の実施例を実際に半
導体レーザに負荷からの光の帰還による半導体レーザの
発振スペクトル線幅の広がりを実験した結果である。実
験波長は、1.55−である。
Table 1 shows the results of experiments on the broadening of the oscillation spectrum line width of a semiconductor laser due to the feedback of light from a load to the semiconductor laser in an example of the prior art and an example of the present invention. The experimental wavelength is 1.55-.

表1 光アイソレータの構造と半導体レーザのスペクト
ル線幅の関係 本実験結果から分かるように、本発明の光アイソレータ
を用いた半導体レーザは極めて線幅の狭い動作を行い、
かつ安定であることが分かった。
Table 1 Relationship between the optical isolator structure and the spectral linewidth of the semiconductor laser As can be seen from the results of this experiment, the semiconductor laser using the optical isolator of the present invention operates with an extremely narrow linewidth.
It was also found to be stable.

[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、コヒーレント光通信の高精度な光通信システムに利
用される高性能小型2段光アイソレータの特性を安定に
実現することができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, by using the structure of the present invention, the characteristics of a high-performance compact two-stage optical isolator used in a high-precision optical communication system for coherent optical communication can be stably realized. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示した図、第2図、第3図
、第4図および第5図は従来技術を説明するための構造
図、第6図は第1図のファラデー回転子の拡大図、第7
図は本発明の他の実施例を示した図である。 la、  lb、  l’  a、  l’  b、 
 1” a、  1” b:ファラデー回転子 2a、2b、2c、2dH偏光子、 3a、3b;永久磁石、 4a、4bH回転ホルダー、5;中央ホルダー6;外ケ
ース、8;基板、9 ; LPE膜第 図 1’a 、 l’b 第4 図 第5 手続ネfIJ正書 (自発) a b 平成 1.10.27 年  月 日 事件の表示 平成1年特許願第94 134号 発明の名称 小型2段光アイソレータ 補正をする者 事件との関係
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2, 3, 4, and 5 are structural diagrams for explaining the prior art, and FIG. 6 is a diagram showing the Faraday structure of FIG. Enlarged view of rotor, No. 7
The figure shows another embodiment of the invention. la, lb, l' a, l' b,
1"a, 1"b: Faraday rotator 2a, 2b, 2c, 2dH polarizer, 3a, 3b; permanent magnet, 4a, 4bH rotating holder, 5; central holder 6; outer case, 8; substrate, 9; LPE Membrane Figure 1'a, l'b Figure 4 Figure 5 Procedure Nef IJ official text (spontaneous) a b 1999 1.10.27 Indication of the case 1999 Patent Application No. 94 134 Name of the invention Small size Relationship with the case involving two-stage optical isolator correction

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2個のファラデー回転子とこれらを別々に磁化す
るための2個の永久磁石よりなり、それぞれのファラデ
ー回転子の両側に偏光子が設けられている2段光アイソ
レータであって、前記ファラデー回転子が基板を有する
LPE(LiquidPhaseEpitaxial)
膜により構成されるとともに、前記2段光アイソレータ
の順方向に光を入射させた場合、前記LPE膜の膜面に
最初に光が入り、次に基板に入るように前記2個のファ
ラデー回転子を配したことを特徴とする小型2段光アイ
ソレータ。
(1) A two-stage optical isolator consisting of two Faraday rotators and two permanent magnets for separately magnetizing them, and a polarizer is provided on both sides of each Faraday rotator, the above-mentioned LPE (LiquidPhase Epitaxial) in which the Faraday rotator has a substrate
The two Faraday rotators are arranged so that when light is incident in the forward direction of the two-stage optical isolator, the light first enters the film surface of the LPE film and then enters the substrate. A small two-stage optical isolator characterized by the arrangement of
(2)請求項1記載の小型2段光アイソレータにおいて
、前記2個のファラデー回転子の端面の法線が光軸に対
して0.5度以上傾いており、かつその傾く方向が互い
に同一方向でないことを特徴とする小型2段光アイソレ
ータ。
(2) In the small two-stage optical isolator according to claim 1, the normals of the end faces of the two Faraday rotators are inclined by 0.5 degrees or more with respect to the optical axis, and the directions of the inclinations are in the same direction. A small two-stage optical isolator that is characterized by:
(3)請求項1ないし2のいずれかに記載の小型2段光
アイソレータにおいて、前記2個のファラデー回転子の
間に2個の偏光子が設けられていることを特徴とする小
型2段光アイソレータ。
(3) The compact two-stage optical isolator according to any one of claims 1 to 2, characterized in that two polarizers are provided between the two Faraday rotators. Isolator.
(4)請求項1ないし2のいずれかに記載の小型2段光
アイソレータにおいて、前記2個のファラデー回転子の
間に3個以上の偏光子が設けられていることを特徴とす
る小型2段光アイソレータ。
(4) The compact two-stage optical isolator according to any one of claims 1 to 2, characterized in that three or more polarizers are provided between the two Faraday rotators. optical isolator.
(5)請求項1ないし2のいずれかに記載の小型2段光
アイソレータにおいて、前記2個のファラデー回転子の
間に60dB以上の消光を有する1個の偏光子が設けら
れていることを特徴とする小型2段光アイソレータ。
(5) The small two-stage optical isolator according to any one of claims 1 to 2, characterized in that one polarizer having an extinction of 60 dB or more is provided between the two Faraday rotators. A small two-stage optical isolator.
JP9413489A 1989-04-13 1989-04-13 Small-sized two-stage optical isolator Pending JPH02272419A (en)

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Cited By (1)

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