JPH0244310A - 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］ 本発明は半導体レーザを用いた光フアイバー通信等にお
ける光学系の反射戻り光を阻止するための偏光方向に影
響を受けない偏光無依存型光アイソレータに関する。

［従来の技術および課題］ 半導体レーザを中心とする光通信、光計測等が開発され
るにしたがって、光学システムたとえば結合レンズ、光
コネクタその他光学部品から回帰する反射戻り光によっ
てレーザ発振が誤動作する問題が生じ、反射戻り光を遮
断する各種の光アイソレータが提案された。

これらの光アイソレータは偏光子、ファラデー回転子、
検光子、ファラデー回転子を磁化するための永久磁石か
ら構成され、一般にはある偏光面にしか有効でなく、光
アイソレータの偏光方向に合致しない光が入射した場合
、透過光が大幅に損失する欠点があった。偏光方向に依
存せず全ての偏光面に対してアイソレーション効果を示
す構成として平板状？！屈折結晶や旋光性結晶単板を組
合せた三方式が提案されている。

一つは第２図に示される構造（特公昭６０−５１６９０
号公報参照）からなり、この方式では出射光の位置は入
射光線の延長線上ではなく平行移動すること、入射偏光
面は出射側では４５゛回転すること、およびファラデー
回転子５の温度変化によって入射光線軸上に回帰する光
成分が生じ消光特性の劣化を誘起する可能性が高い等々
の欠点を内在している。他方第３図に示される構成から
偏光依存性のない方式が提案されている。

すなわち１．１゛は同厚で同じ光軸傾きを有する平板状
複屈折結晶であり、７は水晶や二酸化テルル（１ｅＯ２
）等の材料を用いた偏光面を４５゛回転させるための旋
光子である。第３図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ順方向、
逆方向の光の伝搬状態を示すもので、順方向の透過光が
再び結合し、逆方向では入射光線軸上から戻り光が変位
していることが分る。この方式では前方式と異なり出射
光線は入射光線延長上で結合されるが、複屈折結晶と旋
光性結晶を用いるため水晶では旋光性が小さく長くなり
、■ｅ０２は高価で加工、研磨。

組立等が煩雑であった。またファラデー回転の温度変化
に対して直交弁が残留しやすく消光特性が劣化しやすい
欠点もあった。偏光依存性のない光アイソレータは必要
性が高いにもかかわらず、上記のような諸欠点を有する
ため実用化には生産上の多大な困難が予想されていた。

［課題を解決するための手段］ 以上の従来の課題を解決するため、本発明は４枚の平板
状複屈折結晶および２枚のファラデー回転子を組合せる
ことから高い消光特性を有する光アイソレータを実現す
るものである。すなわち第１図の原理構造から構成され
る。図面中１〜４は平板状複屈折結晶で、それぞれの厚
さは１の複屈折結晶を１とすれば１：１＃Ｔ：１／２１
／２の比となり、結晶光軸は平板面と傾きをもち、１の
複屈折結晶の光軸を基準とすると、２は１の結晶板をＸ
軸を中心に　１８０°回転した後、入射光線方向を中心
軸（２軸）として４５゛回転して配置し、３は１と同じ
配置に戻し、４は３に対してＺ＠のまわりに９０゛回転
した方向に配置する。第１図（ａ）は順方向から入射し
たー偏光例を追跡したものであり、透過後は入射光線延
長線上には戻らないが完全に偏光面は連結されている。

この性質は全ての偏光に対して作用する。−５逆方向は
第１図（ｂ）に示すように二つの直線偏光は互いに分離
し、中心線からある距離だけ出射位置が変位させること
により遮断される。中心線からの距離は複屈折結晶の厚
さに依存する。例えば第一の平板状複屈折結晶の厚さを
Ｊとし、使用する波長における常光、異常光の屈折率を
それぞれｎｏ、ｎＱとしたときの、戻り光の出射位置の
中心線からの分離距離ｄは下式で示される。

式中、θは平板表面と結晶光軸とのなす角度である。こ
の式より分離距離ｄはＪに比例していることが分る。す
なわち消光特性を向上させるには、平板状複屈折結晶の
厚さＪを大きくとれば達成できることになる。

以上は本発明における構成が従来技術とほぼ同じ光アイ
ソレーション効果を示すことを開示したものであるが、
ファラデー回転子を２枚使用している分、消光特性が高
い反面、その反対に吸収損失も高くなり欠点にもなって
いる。しかし２枚のファラデー回転子が互いに逆方向に
磁気飽和されているため、ファラデー回転子の温度変化
による特性劣化に対し影響を受けないという利点が付加
される。反射房り光が第二のファラデー回転子により４
５−α°だけ回転したとしても、第一のファラデー回転
子が逆方向に磁化しているため、第一のファラデー回転
子で４５＋α０逆旋回するため、一般的使用温度範囲で
は４５°が補正されるため消光特性は保存される。さら
に同じ原理から光源が温度変化により波長変位を生じた
ときも、互いに反対方向に磁化されたファラデー回転子
を通過することにより総合的には安定なアイソレーショ
ン特性が得られる。

［実施例１ 平板状複屈折結晶として方解石を採用し、方解石の勇開
面を平板表面として用いた。この場合光軸は平板面に対
し約４４．６°に存在する。最終光アイソレータの戻り
光を中心線上から５００虜変位させる場合、前述の式よ
り（１＝０．５１１゜θ＝４４．６°　　ｎｏ　＝　　
１．６５８．　　ｎｅ　＝＝１．４８６としたとき、第
一の複屈折結晶の厚さＪは、＝　　１３．ｓｓ したがって第１．第２．第３．第４の平板状方解石の厚
さをそれぞれＪ＋　、Ｊ２　、Ｊ３　、　Ｊ４とすると
、　　Ｊ　＋　＝　６．５ａａｗＪｚ＝３．３＃ｌ１ｌ Ｊ　３　＝　３．３ｍ Ｊ４＝　３．３ｍ となり、３　ｔｍ　Ｘ　３　ｔｅｎ　Ｘ　Ｊ　（７）　
４種類ノ平板状方解石を加工し所定の厚さの複屈折体を
作製した。

ファラデー回転子はガーネット基鈑に液相エピタキシャ
ル法により成膜したＢｉ置換型希土類鉄系ガーネットを
用いた。永久磁石は内側を一辺３ＩＩＩＲの四角形に加
工し、外径６ｊＩＩＩφ、長さ　７．５踵と５ａ１１の
２種類の形状にして、永久磁石内に方解石平板、ファラ
デー回転子を挿入し、第３゜第４の複屈折用方解石を挿
入したホルダー内に固定した。全長がホルダー面を含め
て約２０ｍ　。

外径７ｔｒｔｓφの形状となり１１ＩＩＩφのビーム径
まで有効な設計とした。作製した光アイソレータの性能
を評価するため、球レンズによりコリメートし光ファイ
バを伝送路として計測したところ、挿入損失は１．５ｄ
Ｂ、消光特性−３８ｄＢが得られた。

また温度特性を調べるため、光アイソレータはベルチェ
素子により温度制御し、Ｏ〜５０゛の温度範囲内で計測
したところ、第４図の消光特性の温度変化を確認した。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の偏光無依存性光アイソレー
タは平板状複屈折結晶を用いた温度安定な消光特性が得
られる。複屈折結晶としては方解石、ルチル等が有効で
あるが、他の複屈折結晶についても同様な効果が得られ
、利用する波長帯域によって多様な選択が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による偏光無依存型光アイソレータの原
理構造図であり、（ａ）は順方向　（ｂ）は逆方向の光
伝搬状態を示す。 第２図、第３図は従来の偏光無依存型光アイソレータの
原理構造図である。。 第４図は本発明による光アイソ°レータの消光特性の温
度変化を示す。 １：２；３：４：平板状複屈折結晶 ５；６：ファラデー回転子 ７：旋光子 図 面 特許出願人　並木精密宝石株式会社 ↑ 第 凶 温度（０Ｃ） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結晶光軸が表面に対し傾いた第一の平板状複屈折結晶、
   偏光面を４５°回転するための第一の永久磁石によって
   磁化された第一のファラデー回転子、第一の平板状複屈
   折結晶に対し１／√２の厚さを有し、またｘ軸を中心と
   して１８０°回転した後入射光線方向を軸として４５°
   回転して配置される第二の平板状複屈折結晶、第一の永
   久磁石の磁化方向と反対方向に着磁された第二の永久磁
   石によって磁化された偏光面を４５°回転するための第
   二のファラデー回転子、第一の平板状複屈折結晶に対し
   １／２の厚みを有し、また第二の平板状複屈折結晶に対
   し４５°逆回転した第三の平板状複屈折結晶、および第
   三の複屈折結晶に対し同一の厚さを有し、また９０°回
   転して配置される第四の平板状複屈折結晶により構成さ
   れることを特徴とする光アイソレータ。