JPH03239212A - 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） 本発明は光アイソレータに関し、更に詳しくは、偏波依
存性のない光アイソレータに関する。

（従来の技術） 光通信や光計測システムにおいて、信頼性の高い光通信
や高精度の光計測を行なうために、光源からの出力光の
光路中の光部品による反射光を除去することを目的とし
て光路には光アイソレータが配置される。

一般に、この光アイソレータは、ファラデー回転子と、
その前後に配置され、互いの偏波面が４５゜傾いている
２個の偏光子と、前記ファラデー回転子を飽和させるた
めの磁石とから構成されている。

順方向に進む出力光は、最初の偏光子を通過したのち、
ファラデー回転子のファラデー効果（磁気光学効果）に
よりその偏波面が４５°回転され、そのまま第２の偏光
子を通過していく。

一方、反射による戻り光、すなわち逆方向に進む反射光
は、第２の偏光子を通過してファラデー回転子に入射す
ると、その偏波面が更に４５°回転させられるため、最
初の偏光子に対してはその偏波面が９０°となるため、
この最初の偏光子を通過することができなくなる。すな
わち、反射光は除去される。

上記した構造の光アイソレータの場合、入力側に偏光子
が配置されている。そのため、入力光の偏波方向角が偏
光子の偏波面の角度と一致した場合にのみ、光アイソレ
ータは理想的な動作を行なうことになる。

逆にいえば、入力光の偏波方向角が偏光子のそれと直交
するような場合は、光アイソレータからの出力はゼロと
なり、いわゆる挿入損失は無限大になってしまう。

このようなことから、上記構造の光アイソレータにおい
ては、入力光の偏波方向角が偏光子の偏波面の角度に見
合った一定角に保持されていることが必要になる。

しかしながら、光フアイバー間に配置される光アイソレ
ータにおいては、通常、上記した条件は充足されない。

その理由は、光通信に使用される通常の光ファイバは、
偏波保持性を備えておらず、その偏波状態は、温度、風
、圧力、振動のような環境条件で経時変化するからであ
る。

本発明は、従来の光アイソレータにおける上記問題を解
決し、偏波依存性のない光アイソレータの提供を目的と
する。

（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、主
光路に２個の偏波分離・結合器が接続され、前記各偏波
分離・結合器の間には２本の分岐光路が形成され、前記
各分岐光路のそれぞれにはファラデー回転子と偏光子が
直列に配置されている光アイソレータであって、前記各
偏光子は、その通過偏光方向が互いに直交する偏光子で
あることを特徴とする光アイソレータが提供される。

本発明の光アイソレータを第１図に示した基本構成図に
基づいて説明する。

図において、Ｓｉ基板のようなアイソレータ基板１の上
には、別の光部品の光路と接続する主光路２ａ、２ｂが
配線され、これら主光路２ａ、　２ｂの間には、２本の
分岐光路３ａ、３ｂが配線されている。これらの主光路
９分岐光路は、基板１に形成されたチャネル導波路や、
基板１の上に固定された光ファイバや、更には、光の導
波が可能な単なる空間であってもよい。

主光路２ａは第１の偏波分離・結合器４ａと接続され、
ここから分岐光路３ａ、３ｂに光路が２分割されている
。また、主光路２ｂの上流にも偏波分離・結合器４ｂが
接続され、ここに前記した２本の分岐光路３ａ、３ｂが
集束されている。図中、左から右への伝播方向を順方向
とすると、偏波分離・結合器４ａは偏波分離器として、
偏波分離・結合器４ｂは偏波結合器としてそれぞれ機能
する。

ここで、偏波分離・結合器４ａ、’４ｂは、互いに直交
する２つの偏光成分を分離または結合できるものであれ
ばどのようなタイプのものであってもよく、例えば、透
過と反射を利用して機能する誘電体多層膜タイプのもの
、屈折角の差異を利用して機能する複屈折結晶タイプの
ものをあげることができる。

分岐光路３ａ、３ｂのそれぞれには、図示しない磁石に
よって４５°の偏波回転を与えるファラデー回転子５ａ
、５ｂが接続され、このファラデー回転子５ａ、５ｂと
直列に（図では下流側に）偏光子６ａ、６ｂがそれぞれ
接続されている。

ここで、偏光子６ａ、６ｂは、印加磁界の下で、それら
を通過する光波の通過偏光方向が互いに直交する光波に
なるという関係を満足する偏光子である。

このような偏光子としては、例えば、不要成分である反
射光の反射を利用する誘電体多層膜タイプのもの、また
、ラミポールのように不要成分光の吸収を利用するタイ
プのものをあげることができる。

なお、偏波分離・結合器４ａとして、前述した複屈折結
晶タイプのものを用いた場合、分離後の分岐光路３ａ、
３ｂを互いに近接して配線することができるため、第２
図で示したように、１個のファラデー回転子５を分岐光
路３ａ、３ｂに共通させる状態で接続することができる
。

（作用） 上記した第２図の光アイソレータに則して、その動作を
説明する。図において、主光路２ａ、　２ｂ、分岐光路
３ａ、３ｂはいずれもチャネル導波路であり、偏波分離
・結合器４ａ、４ｂはい−ｒｔ）ｔ、ｐ屈折結晶薄板で
あり、偏光イ・（べ］、６１−）はし・−Ｊ”　、ｌ−
１もラミポールであるノーする５ 主光路２ａから任意の偏光がノ１、射１１、′−１茫絶
“悸りから出射していく場合を一；−、＜−２、この任
意の偏光は互いに直交する？−）の佑先成分のベクトル
和で要理さねるが、今、こね苓＼仙光成分おらびＸ偏光
成分と（５、これ；、、　ｇ　７．′＋ｉ４　　偏波分
離・結合器４ａのｎ。（常光線）、ｎ、（異常光線）の
方向と一致し、まｉ：：、、　ｒｉ、　ｌＪ前、１［□
ｉ　１．、、−ｆ、チャネル導波路の屈折率と同じ屈折
率−（・ある−一する。

さて、偏波分離・結合ＷＥ５〜のべ射佐先は、第３図で
示したように、それを通過すると、Ｘ偏光成分とＸ偏光
成分とに分離さｔｌ、　、Ｂ　。

分離されたそれぞれの偏光成分は、次に、７アラデ一回
転子５によ−）で４１）０偏波回転を与えられたのち、
通過偏光方向がそれぞれＹ半４５″（またはＸ＋１３５
°）、Ｘ＋４５°に設定されている偏光子６ａ、６ｂを
通過し２て偏波分離・結合器４ｂに入射する、 今、偏波分離・結合器４ｂの結晶方向が、偏波分離・結
合器４ａのそれと１３５°回転し２ている（１・する七
１、＆ｉ波分離・結合器４１）に入射した、前記Ｙ＋・
′４５’　、Ｘ＋４５°の偏光成分は、それぞれ、偏波
公開・結合器４ｂのｎ。Ｉｎｓを感じて、偏波分離・結
合器４　ｂの通過後は、第４図で示したよう１１．２つ
の偏光成分が１つの光路に結合して出射する２、 一方、主光路２ｂに入射する反射光は、偏波分離・結合
器４ｂで、第４図における矢印の向きが逆となるように
して分離されて、分岐光路３ａ。

３ｂを逆方向に伝播する。そして、偏波分離・結合器４
ａに入射する光波は、その前段に配置されているファラ
デー回転子５を通過する過程で、Ｘ偏光成分とＸ偏光成
分が反転しているので、第５図で示したように、主光路
２ａに結合することはない。すなわち、反射光は除去さ
れる。

（実施例） 実施例１ 第２図に示したような光アイツレ−々を次のようにして
製造した。すなわち、まず、Ｓｉ基板ｌの上に火炎堆積
法によって石英薄膜を形成し、この石英薄膜内にコアを
埋込んで、主光路２ａ、　２ｂ、分岐光路３ａ、３ｂの
石英導波路を形成した。

主光路２ａ、２ｂと分岐光路３ａ、３ｂのそれぞれの分
離・結合個所には、厚みが１００μｍの方解石薄板から
成る偏波分離・結合器４ａ、４ｂを光路に対する傾斜角
が３０′となるように配置した。この方解石薄板は、Ｉ
ｌｕ　　：１．６４．　　ｎａｌ、４８であり、このｎ
６は石英の屈折卒１．４８と等しいので光波は直進でき
　ｎ。は３，２°の角度で屈折する。

また、分岐光路３ａ、３ｂに共通（２て、厚めが１９０
　μｍ、組成が（ＹｂＴｈＢ　ｉ）ａ　Ｆ　ｃｓｏ　Ｉ
ｆｆから成り、端面には石英に対する反射を抑制するた
めに無反射コーティングが施されているファラデー回転
子５を、光路に対する傾斜角１０’で配置した。

更に、ファラデー回転子５と偏波分離・結合器４ｂの間
の各分岐光路には、厚みが５０μｍのラミポールを貼り
あわせてなる偏光子６ａ、、６ｂを配置した。

この光アイソレータを、図示しない円筒状の永久磁石の
中にセットしてアイソレーションを行なったところ、偏
波依存性のない光アイソレータとして機能した。

実施例２ 第６図の平面図で示したような構造の光アイソレータを
製造した。この光アイソレータは、実施例１と同様の方
法で基板１の上に主光路２ａ、　２ｂが形成されている
その主光路に、偏波分離・結合器。

ファラデー回転子および偏光子を一体化して成る複合素
子７を、スリット８の中に光学接着剤を用いて固定した
ものである。

ここで、複合素子７は、第７図で示したように、偏波分
離・結合器としての複屈折結晶薄膜７ａ。

ファラデー回転子としての例えばＢｉ置換ＹＩＧの薄膜
７ｔ）、偏光子としてのラミポール薄膜７ｃ、。

７ｃ３．偏波分離・結合器とし、ての複屈折結晶薄膜７
ｄを、互いの接触側面で光学接着剤を用いて接着したも
のである。

第６図に示した光アイソレータにつき、実施例１と同様
にしてアイソレーションを行なったところ、偏波依存性
のない光アイソレータとして機能した。

このときの入射光の複合素子７内における光の進行状況
は第８図に示したとおりである。また、反射光の進行状
況は第９図に示したとおりである。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の光アイソレータ
は偏波に依存しない特性を備えていて、通常の光通信に
用いられている非偏波保持型の光ファイバの間に挿入す
ることができ、例えば、ファイバアンプ用光アイソレー
タとして有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光アイソレータの基本構成図、第２図
は他の例の基本構成図、第３図は入射光側の偏波分離・
結合器における入射偏光の分離を示す概略図、第４図は
出射光側の偏波分離・結合器における偏光成分の結合を
示す概略図、第５図は反射光の偏波分離・結合器におけ
る通過状態を示す概略図、第６図は別の本発明光アイソ
レータの概略平面図、第７図は複合素子の構成を示す概
略図、第８図は複合素子における光波の進行状況を示す
概略図、第９図は複合素子における反射光の進行状況を
示す概略図である。 １・・・アイソレータ基板、２ａ、２ｂ・・・主光路、
３ａ、３ｂ・・・分岐光路、４ａ、４ｂ・・・偏波分離
・結合器、５．５ａ、５ｂ・・・ファラデー回転子、６
ａ。 ６ｂ・・・偏光子、７・・・複合素子、７ａ、７ｄ・・
・複屈折結晶薄膜、７ｂ・・・ファラデー回転子薄膜、
７　Ｃ＋＋７ｃ！・・・ラミポール薄膜、８・・・スリ
ット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）主光路に２個の偏波分離・結合器が接続され、前
   記各偏波分離・結合器の間には２本の分岐光路が形成さ
   れ、前記各分岐光路のそれぞれにはファラデー回転子と
   偏光子が直列に配置されている光アイソレータであって
   、前記各偏光子は、その通過偏光方向が互いに直交する
   偏光子であることを特徴とする光アイソレータ。
2. （２）２本の分岐光路には、１個のファラデー回転子が
   共通して配置されている請求項１記載の光アイソレータ
   。