JPH03290611A - Optical isolator device - Google Patents

Optical isolator device

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JPH03290611A
JPH03290611A JP9351790A JP9351790A JPH03290611A JP H03290611 A JPH03290611 A JP H03290611A JP 9351790 A JP9351790 A JP 9351790A JP 9351790 A JP9351790 A JP 9351790A JP H03290611 A JPH03290611 A JP H03290611A
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JP
Japan
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crystal
birefringent crystal
wedge
shaped birefringent
prismatic
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Application number
JP9351790A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidehiko Takara
秀彦 高良
Masatoshi Saruwatari
猿渡 正俊
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH03290611A publication Critical patent/JPH03290611A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the insertion loss to realize high isolation by arranging two pairs of wedged birefringence crystal and 45 deg. Farady rotators on both sides of prismatic birefringence crystal and specifying the direction of inclination of each crystal face and the direction of the crystal axis. CONSTITUTION:First wedged birefringence crystal B1 and prismatic birefringence crystal P are so arranged that directions of inclination of their surfaces facing each other are equal to each other, and second wedged birefringence crystal B2 and prismatic birefringence crystal P are so arranged that directions of inclination of their surfaces facing each other are equal to each other. Directions of optical axes of first and second wedges birefringence crystal B1 and B2 are shifted from that of prismatic birefringence crystal P. In this constitution, the incident light from a fiber F1 is separated to ordinary light (o) and extraordinary light (e) by crystal B1, and they go in parallel in crystal P and are synthesized on the same axis by crystal B2 and are coupled to a fiber F2 without angular deviation with a small loss. Meanwhile, light in the opposite direction is refracted to be separated by crystal B1 and is not coupled to the fiber F1.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光通信等に用いられる光アイソレータ装置の
構成に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to the configuration of an optical isolator device used for optical communications and the like.

(従来の技術) 第2図は、くさび形複屈折結晶と45度ファラデー回転
子からなる従来の光アイソレータ装置の構成図であって
、同図の(a)は1段構成の場合を、同図の(b)は2
段構成の場合をそれぞれ示している(特公昭61−58
811号公報 参照)。また、第3図の(a)および(
b)は、1段構成の光アイソレータ装置の動作を、第4
図の(a)および(b)は2段構成の光アイソレータ装
置の動作を説明するための図である。
(Prior Art) FIG. 2 is a block diagram of a conventional optical isolator device consisting of a wedge-shaped birefringent crystal and a 45-degree Faraday rotator, and (a) in the same figure shows the case of a one-stage configuration. (b) in the diagram is 2
The cases of stage configuration are shown (Special Publication Publication 1986-58).
(See Publication No. 811). In addition, (a) and (
b) The operation of the one-stage optical isolator device is
Figures (a) and (b) are diagrams for explaining the operation of a two-stage optical isolator device.

第2図乃至第4図において、Fl、F2は光ファイバ、
Ll、L2は光学レンズ、Bl、B2゜B3.B4はく
さび形複屈折結晶、R1,R2は45度ファラデー回転
子である。さらに、第3図および第4図中(ア)、(イ
)、(つ)、(1)。
In FIGS. 2 to 4, Fl and F2 are optical fibers,
Ll, L2 are optical lenses, Bl, B2°B3. B4 is a wedge-shaped birefringent crystal, and R1 and R2 are 45 degree Faraday rotators. Furthermore, (a), (b), (tsu), and (1) in FIGS. 3 and 4.

(オ)は光軸に対して垂直な面での通過点における光線
の分布状態を、CB工〜CB4はくさび形複屈折結晶B
1〜B4の光学軸をそれぞれ示している。
(E) shows the distribution state of the light ray at the passing point in the plane perpendicular to the optical axis, and CB~CB4 shows the wedge-shaped birefringent crystal B.
The optical axes of 1 to B4 are shown, respectively.

従来の光アイソレータ装置において、1段構成の場合は
、くさび形複屈折結晶B1およびB2間に45度ファラ
デー回転子R1を配置し、かつ、くさび形複屈折結晶B
2の光学軸をくさび形複屈折結晶B1の光学軸に対して
偏光の回転と同じ方向に45度回転させて構成されてい
る。
In a conventional optical isolator device, in the case of a one-stage configuration, a 45 degree Faraday rotator R1 is arranged between wedge-shaped birefringent crystals B1 and B2, and a wedge-shaped birefringent crystal B
The optical axis of the wedge-shaped birefringent crystal B1 is rotated by 45 degrees in the same direction as the rotation of polarized light.

また、同じく2段構成の場合は、くさび形複屈折結晶B
1およびB2間に45度ファラデー回転子R1を配置し
た1段目の光アイソレータと、くさび形複屈折結晶B3
および84間に45度ファラデー回転子R2を配置した
2段目の光アイソレータとを直列に配置し、かつ、1段
目の光アイソレータのくさび形複屈折結晶の傾斜方向と
2段目の光アイソレータのくさび形複屈折結晶の傾斜方
向とを90度ずらして構成されている。
Also, in the case of the same two-stage configuration, wedge-shaped birefringent crystal B
A first-stage optical isolator with a 45-degree Faraday rotator R1 arranged between B1 and B2, and a wedge-shaped birefringent crystal B3.
and a second-stage optical isolator in which a 45-degree Faraday rotator R2 is arranged between The inclination direction of the wedge-shaped birefringent crystal is shifted by 90 degrees.

次に、上記構成による動作を第3図および第4図を用い
て説明する。
Next, the operation of the above configuration will be explained using FIG. 3 and FIG. 4.

まず、第3図に基づいて1段構成の光アイソレタ装置の
動作を説明する。
First, the operation of the one-stage optical isolator device will be explained based on FIG.

光線の伝搬方向が光ファイバF1からF2の方向(以下
、順方向という)の場合、第3図の(a)に示すように
、光ファイバF1からレンズL1を経由してくさび形複
屈折結晶B1に入射した光線が、くさび形複屈折結晶B
1を通過するとき常光線0と異常光線eとに分離され、
異なる角度で屈折する。
When the propagation direction of the light beam is from the optical fiber F1 to F2 (hereinafter referred to as the forward direction), as shown in FIG. The light beam incident on the wedge-shaped birefringent crystal B
When passing through ray 1, it is separated into ordinary ray 0 and extraordinary ray e,
refract at different angles.

次いで、45度ファラデー回転子R1により常光線、異
常光線とも偏光方向が45度回転させられた後、くさび
形複屈折結晶B2に入射する。このとき、くさび形複屈
折結晶B2の光学軸は、くさび形複屈折結晶B1の光学
軸に対して偏光の回転と同じ方向に45度回転している
ので、常光線、異常光線はくさび形複屈折結晶B2に対
しても常光線、異常光線となっている。従って、くさび
形複屈折結晶B2を透過した常光線、異常光線は、2本
の平行光線となる。
Next, the polarization directions of both the ordinary ray and the extraordinary ray are rotated by 45 degrees by the 45-degree Faraday rotator R1, and then the rays enter the wedge-shaped birefringent crystal B2. At this time, the optical axis of the wedge-shaped birefringent crystal B2 is rotated by 45 degrees with respect to the optical axis of the wedge-shaped birefringent crystal B1 in the same direction as the rotation of polarized light, so the ordinary rays and extraordinary rays are wedge-shaped birefringent crystals. The refractive crystal B2 also has an ordinary ray and an extraordinary ray. Therefore, the ordinary ray and extraordinary ray that have passed through the wedge-shaped birefringent crystal B2 become two parallel rays.

次に、これら2本の平行光線は、レンズL2によって集
光され、光ファイバF2に結合される。
These two parallel rays are then focused by lens L2 and coupled to optical fiber F2.

また、順方向とは逆方向に光線が進行する場合は、第3
図の(b)に示すように、光ファイバF2からレンズL
2を経由してくさび形複屈折結晶B2に入射した光は、
常光線0と異常光線eとに分離され、異なる角度で屈折
する。
Also, if the rays travel in the opposite direction to the forward direction, the third
As shown in (b) of the figure, from the optical fiber F2 to the lens L
The light incident on wedge-shaped birefringent crystal B2 via B2 is
It is separated into ordinary ray 0 and extraordinary ray e, which are refracted at different angles.

次いで、45度ファラデー回転子R1により常光線、異
常光線とも偏光方向が45度回転させられるが、上記し
た順方向の動作の場合と逆の方向に回転するため、くさ
び形複屈折結晶B1の光学軸に対して常光線、異常光線
が入れ替わることになる。
Next, the polarization direction of both the ordinary ray and the extraordinary ray is rotated by 45 degrees by the 45-degree Faraday rotator R1, but since the rotation is in the opposite direction to the forward operation described above, the optical direction of the wedge-shaped birefringent crystal B1 is The ordinary and extraordinary rays will be interchanged with respect to the axis.

従って、これら2光線は、くさび形複屈折結晶B1にて
さらに分離するように屈折するため、レンズL1を通し
ても光ファイバF1には結合しない。
Therefore, since these two light beams are refracted so as to be further separated by the wedge-shaped birefringent crystal B1, they are not coupled to the optical fiber F1 even though they pass through the lens L1.

次に、第4図に基づいて2段構成の光アイソレタ装置の
動作を説明する。
Next, the operation of the two-stage optical isolator device will be explained based on FIG.

順方向に光線が進行する場合は、第4図の(a)に示す
ように、光ファイバF1からレンズL1を経由してくさ
び形複屈折結晶B1に入射した光線は、くさび形複屈折
結晶B1.45度ファラデー回転子R1およびくさび形
複屈折結晶B2を透過する間に2光線に分離され、さら
に2段目の光アイソレータを通過する間にそれぞれが2
光線に分離される。
When a ray of light travels in the forward direction, the ray that enters the wedge-shaped birefringent crystal B1 from the optical fiber F1 via the lens L1, as shown in FIG. .While passing through the 45 degree Faraday rotator R1 and the wedge-shaped birefringent crystal B2, each beam is separated into two beams, and each beam is split into two beams while passing through the second stage optical isolator.
Separated into rays.

分離された4光線は平行であり、これらがレンズL2に
よって集光され、光ファイバF2に結合される。
The four separated light beams are parallel, and are focused by the lens L2 and coupled to the optical fiber F2.

また、逆方向に光線が進行する場合は、第4図の(b)
に示すように、2段目の光アイソレータを逆に通過する
間に2光線に分離され、さらに1段目の光アイソレータ
を通過する間にそれぞれが2光線に分離される。これに
より得られた4光線は、いずれも位置ずれ、角度ずれを
生じるため、光ファイバF1には結合しない。
In addition, if the rays travel in the opposite direction, (b) in Figure 4
As shown in FIG. 2, the light beam is separated into two beams while passing through the second-stage optical isolator in reverse, and each beam is further separated into two beams while passing through the first-stage optical isolator. The four light beams thus obtained are not coupled to the optical fiber F1 because they all have positional and angular deviations.

(発明か解決しようとする課題) しかしながら、従来の装置では、順方向に光線か進行す
ると、1段構成の光アイソレータ装置の場合、レンズL
2に入射するまえの光線は平行な2光線に分離されてい
るため、第3図中(つ)に示すように、光ファイバへ集
光するときに角度ずれが生じ、光ファイバL2への結合
効率が劣化する。従って、順方向の挿入損失が低くなっ
たり、偏波方向による損失の差が生じてしまうという欠
点があった。
(Problem to be solved by the invention) However, in the conventional device, when the light beam travels in the forward direction, in the case of a one-stage optical isolator device, the lens L
Since the light ray before entering L2 is separated into two parallel light beams, an angular shift occurs when the light is focused on the optical fiber, as shown in (1) in Figure 3, and the coupling to the optical fiber L2 is Efficiency deteriorates. Therefore, there are disadvantages in that the insertion loss in the forward direction is low and the loss differs depending on the polarization direction.

第5図は、平行光線をレンズLを用いて光ファイバFへ
結合する様子を示したものである。第5図に示すように
、角度ずれをθ、光ファイバのコア半径をω。、光の波
長をλとすると、結合効率ηは次式で表される。
FIG. 5 shows how parallel light rays are coupled to an optical fiber F using a lens L. As shown in FIG. 5, the angle deviation is θ, and the core radius of the optical fiber is ω. , where the wavelength of light is λ, the coupling efficiency η is expressed by the following equation.

η=exp(−ω。2π2θ2/λ2) ・・・(1)
ここで、例えば、角度ずれθを3度、光ファイバのコア
半径ω。を5amとし、光の波長λを1.55μmとし
た時、結合効率ηは上記(1)式により76%(−1,
2dB)となる。
η=exp(-ω.2π2θ2/λ2)...(1)
Here, for example, the angular deviation θ is 3 degrees and the core radius of the optical fiber is ω. When is 5 am and the wavelength λ of light is 1.55 μm, the coupling efficiency η is 76% (-1,
2dB).

2段構成の光アイソレータの場合も同様に、第4図中(
1)に示すように、4つの平行光線に分離されるため、
さらに結合効率が劣化し、順方向の挿入損失や偏波無依
存性が劣化してしまうという欠点があった。
Similarly, in the case of a two-stage optical isolator, (
As shown in 1), it is separated into four parallel rays, so
Further, there were drawbacks in that the coupling efficiency deteriorated, and the forward insertion loss and polarization independence deteriorated.

逆に、1段構成、2段構成のいずれの場合も、高い結合
効率を得るため、くさび形複屈折結晶の傾斜を緩くする
ことも考えられるが、これでは逆方向での角度ずれを大
きくとれないため、高いアイソレーションを得ることが
困難であるという欠点があった。
Conversely, in both the one-stage and two-stage configurations, in order to obtain high coupling efficiency, it is possible to make the wedge-shaped birefringent crystal less inclined, but this would require a large angular shift in the opposite direction. Therefore, there was a drawback that it was difficult to obtain high isolation.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、順方向挿入損失および偏波依存性が低く、ア
イソレーションが高い光アイソレタ装置を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical isolator device with low forward insertion loss and polarization dependence, and high isolation.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明では、くさび形複屈折
結晶およびプリズム形複屈折結晶および45度ファラデ
ー回転子よりなる光アイソレータ装置において、第1の
くさび形複屈折結晶、第1の45度ファラデー回転子、
プリズム形複屈折結晶、第2の45度ファラデー回転子
、第2のくさび形複屈折結晶を表記した順に配置し、か
つ、第1のくさび形複屈折結晶とプリズム形複屈折結晶
の対向する面の傾斜方向を等しくなるように配置すると
ともに、第2のくさび形複屈折結晶とプリズム形複屈折
結晶の対向する面の傾斜方向が等しくなるように配置し
、さらに、第1および第2のくさび形複屈折結晶とプリ
ズム形複屈折結晶の光学軸の方向を45度ずらした。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides an optical isolator device including a wedge-shaped birefringent crystal, a prism-shaped birefringent crystal, and a 45-degree Faraday rotator. Refractive crystal, first 45 degree Faraday rotator,
A prismatic birefringent crystal, a second 45-degree Faraday rotator, and a second wedge-shaped birefringent crystal are arranged in the indicated order, and the first wedge-shaped birefringent crystal and the prismatic birefringent crystal face opposing surfaces. are arranged so that the inclination directions of the second wedge-shaped birefringent crystal and the prismatic birefringent crystal are equal, and the inclination directions of the opposing surfaces of the second wedge-shaped birefringent crystal and the prism-shaped birefringent crystal are the same; The optical axes of the birefringent crystal and the birefringent prism were shifted by 45 degrees.

(作 用) 本発明によれば、第1のくさび形複屈折結晶に入射した
順方向の光線が、第1の(さび形複屈折結晶を通過する
とき、常光線と異常光線とに分離され、異なる角度で屈
折する。
(Function) According to the present invention, when a forward ray incident on the first wedge-shaped birefringent crystal passes through the first wedge-shaped birefringent crystal, it is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray. , refracted at different angles.

次いで、第1の45度ファラデー回転子により常光線、
異常光線とも偏光方向が45度回転させられた後、プリ
ズム形複屈折結晶に入射する。このとき、プリズム形複
屈折結晶の光学軸は、第1のくさび形複屈折結晶の光学
軸に対して45度ずらしているので、常光線、異常光線
はプリズム形複屈折結晶に対しても常光線、異常光線と
なっている。
Then, the first 45 degree Faraday rotator transforms the ordinary ray,
After the polarization directions of both extraordinary rays are rotated by 45 degrees, they enter the prism-shaped birefringent crystal. At this time, the optical axis of the prism-shaped birefringent crystal is shifted by 45 degrees with respect to the optical axis of the first wedge-shaped birefringent crystal, so the ordinary rays and extraordinary rays are also normal to the prism-shaped birefringent crystal. It has become a ray, an abnormal ray.

そのため、プリズム形複屈折結晶内で常光線、異常光線
は2本の平行光線となる。プリズム形複屈折結晶の出射
面は、光軸に垂直な面に対して入射面と逆方向に傾斜し
ているので、常光線、異常光線は合波する方向に屈折す
る。
Therefore, the ordinary ray and the extraordinary ray become two parallel rays within the prism-shaped birefringent crystal. Since the exit surface of the prism-shaped birefringent crystal is inclined in the opposite direction to the entrance surface with respect to the plane perpendicular to the optical axis, the ordinary ray and the extraordinary ray are refracted in the direction in which they are combined.

次に、これら2光線は、第2の45度ファラデー回転子
により45度回転させられた後、第2のくさび形複屈折
結晶に入射する。このとき、常光線、異常光線は、第2
のくさび形複屈折結晶に対しても常光線、異常光線であ
る。
These two rays are then rotated by 45 degrees by a second 45 degree Faraday rotator before entering a second wedge-shaped birefringent crystal. At this time, the ordinary ray and the extraordinary ray are the second
They are also ordinary rays and extraordinary rays for wedge-shaped birefringent crystals.

従って、常光線、異常光線は、同一軸上で合波される。Therefore, the ordinary ray and the extraordinary ray are combined on the same axis.

一方、第2のくさび形複屈折結晶に入射した逆方向に進
行する光線は、常光線と異常光線とに分離され、異なる
角度で屈折する。
On the other hand, the light rays incident on the second wedge-shaped birefringent crystal and traveling in the opposite direction are separated into ordinary rays and extraordinary rays, and are refracted at different angles.

次いで、第2の45度ファラデー回転子により常光線、
異常光線とも偏光方向が45度回転させられるが、上記
した順方向動作の場合と逆の方向に回転するため、プリ
ズム形複屈折結晶の光学軸に対して常光線、異常光線が
入れ替わることになる。
Then, a second 45 degree Faraday rotator transforms the ordinary ray,
The polarization direction of both extraordinary rays is rotated by 45 degrees, but since they are rotated in the opposite direction to the forward motion described above, the ordinary and extraordinary rays are swapped with respect to the optical axis of the prism-shaped birefringent crystal. .

従って、2つの光線は、プリズム形複屈折結晶により、
さらに分離するように屈折するため、順方向に進行する
光線を出射する光フアイバ端面等には結合しない。
Therefore, the two rays are separated by the prismatic birefringent crystal.
Since the beam is refracted so as to further separate, it does not couple to the end face of the optical fiber, etc. from which the beam traveling in the forward direction is emitted.

(実施例1) 第1A図は、本発明に係る光アイソレータ装置の第1の
実施例を示す構成図、第1B図は第1A図の動作を説明
するための図であって、第1B図の(a)は順方向に進
行する光線に対する動作を、第1B図の(b)は逆方向
に進行する光線に対する動作を説明するための図である
(Embodiment 1) FIG. 1A is a configuration diagram showing a first embodiment of the optical isolator device according to the present invention, and FIG. 1B is a diagram for explaining the operation of FIG. 1A. 1B is a diagram for explaining the operation for light rays traveling in the forward direction, and FIG. 1B (b) for explaining the operation for light rays traveling in the reverse direction.

なお、第1A図および第1B図においては、従来例を示
す第2図と同一構成部分は同一符号をもって表している
。即ち、Fl、F2は光ファイバ、Ll、R2は光学レ
ンズ、B1は第1のくさび形複屈折結晶、B2は第2の
くさび形複屈折結晶、R1は第1の45度ファラデー回
転子、R2は第2の45度ファラデー回転子、Pはプリ
ズム形複屈折結晶である。また、第1B図中、(ア)。
In addition, in FIG. 1A and FIG. 1B, the same components as those in FIG. 2 showing the conventional example are represented by the same reference numerals. That is, Fl and F2 are optical fibers, Ll and R2 are optical lenses, B1 is a first wedge-shaped birefringent crystal, B2 is a second wedge-shaped birefringent crystal, R1 is a first 45 degree Faraday rotator, and R2 is a second 45 degree Faraday rotator, and P is a prismatic birefringent crystal. Also, in Figure 1B, (a).

(イ)、(つ)、(1)、(オ)は通過点における光線
の断面分布図、CB□*  c、 l  CB□は第1
および第2のくさび形複屈折結晶Bl、B2並びにプリ
ズム形複屈折結晶Pの光学軸をそれぞれ示している。
(a), (tsu), (1), and (e) are cross-sectional distribution diagrams of rays at passing points, CB□* c, l CB□ is the first
and the optical axes of the second wedge-shaped birefringent crystals Bl, B2 and the prism-shaped birefringent crystal P, respectively.

第1A図の光アイソレータ装置は、第1のくさび形複屈
折結晶B1、第1の45度ファラデー回転子R1、プリ
ズム形複屈折結晶P、第2の45度ファラデー回転子R
2、第2のくさび形複屈折結晶B2を光線の順方向進行
に対して表記した順に配置し、かつ、第1の(さび形複
屈折結晶B1とプリズム形複屈折結晶Pの対向する面の
傾斜方向が等しく、第2のくさび形複屈折結晶B2とプ
リズム形複屈折結晶Pの対向する面の傾斜方向が等しく
なるように配置し、さらに、第1および第2のくさび形
複屈折結晶Bl、B2とプリズム形複屈折結晶Pの光学
軸の方向を45度ずらして構成されている。
The optical isolator device of FIG. 1A includes a first wedge-shaped birefringent crystal B1, a first 45-degree Faraday rotator R1, a prismatic birefringent crystal P, and a second 45-degree Faraday rotator R.
2. Arrange the second wedge-shaped birefringent crystals B2 in the order indicated with respect to forward propagation of the light beam, and The second wedge-shaped birefringent crystal B2 and the prism-shaped birefringent crystal P are arranged so that the inclination directions of the opposing surfaces are equal, and the first and second wedge-shaped birefringent crystals Bl , B2 and the optical axes of the prism-shaped birefringent crystal P are shifted by 45 degrees.

次に、上記構成による動作を第1B図を用いて説明する
Next, the operation of the above configuration will be explained using FIG. 1B.

まず、第1B図の(a)に基づいて光線が順方向に進行
する場合の動作を説明する。
First, the operation when a light beam travels in the forward direction will be explained based on (a) of FIG. 1B.

光ファイバF1からレンズL1を経由して第1のくさび
形複屈折結晶B1に入射した順方向の光線か、第1のく
さび形複屈折結晶B1を通過するとき、常光線Oと異常
光線eとに分離され、異なる角度で屈折する。
When a forward ray enters the first wedge-shaped birefringent crystal B1 from the optical fiber F1 via the lens L1, or when it passes through the first wedge-shaped birefringent crystal B1, the ordinary ray O and the extraordinary ray e are separated and refracted at different angles.

次いで、第1の45度ファラデー回転子R1により常光
線、異常光線とも偏光方向が45度回転させられた後、
プリズム形複屈折結晶Pに入射する。このとき、プリズ
ム形複屈折結晶Pの光学軸は、第1のくさび形複屈折結
晶B1の光学軸に対して偏光が回転した同一の方向に4
5度回転しているので、常光線、異常光線はプリズム形
複屈折結晶Pに対しても常光線、異常光線となっている
Next, after the polarization directions of both the ordinary ray and the extraordinary ray are rotated by 45 degrees by the first 45 degree Faraday rotator R1,
The light is incident on a prismatic birefringent crystal P. At this time, the optical axis of the prism-shaped birefringent crystal P is rotated 4 times in the same direction in which the polarized light is rotated with respect to the optical axis of the first wedge-shaped birefringent crystal B1.
Since it is rotated by 5 degrees, the ordinary rays and extraordinary rays also become ordinary rays and extraordinary rays for the prism-shaped birefringent crystal P.

そのため、プリズム形複屈折結晶P内で常光線、異常光
線は2本の平行光線となる。プリズム形複屈折結晶Pの
出射面は、光学軸に垂直な面に対して入射面と逆方向に
傾斜しているので、常光線、異常光線は合波する方向に
屈折する。
Therefore, the ordinary ray and the extraordinary ray become two parallel rays within the prism-shaped birefringent crystal P. Since the exit surface of the prism-shaped birefringent crystal P is inclined in the opposite direction to the entrance surface with respect to the plane perpendicular to the optical axis, the ordinary ray and the extraordinary ray are refracted in the direction in which they are combined.

次に、これら2光線は、第2の45度ファラデ回転子R
2により45度回転させられた後、第2のくさび形複屈
折結晶B2に入射する。このとき、第2のくさび形複屈
折結晶B2の光学軸は、第1のくさび形複屈折結晶B1
の光学軸に対して偏光の回転方向と同じ方向に45度回
転しているので、常光線、異常光線は、第2のくさび形
複屈折結晶B2に対しても常光線、異常光線である。
These two rays are then transferred to a second 45 degree Faraday rotator R
2, and then enters the second wedge-shaped birefringent crystal B2. At this time, the optical axis of the second wedge-shaped birefringent crystal B2 is the same as that of the first wedge-shaped birefringent crystal B1.
Since it is rotated by 45 degrees in the same direction as the rotation direction of polarized light with respect to the optical axis, the ordinary rays and extraordinary rays are also ordinary rays and extraordinary rays for the second wedge-shaped birefringent crystal B2.

従って、常光線、異常光線は、同一軸上で合波され、光
学レンズL2により光ファイバF2に結合される。
Therefore, the ordinary ray and the extraordinary ray are combined on the same axis and coupled to the optical fiber F2 by the optical lens L2.

このように上記構成における順方向動作では、光線の分
離による角度ずれが起きないため、結合効率の偏波依存
性がなく、かつ、光ファイバへの結合効率が高い。
In this way, in the forward direction operation in the above configuration, no angular shift occurs due to separation of the light beams, so there is no polarization dependence of the coupling efficiency, and the coupling efficiency to the optical fiber is high.

次に、第1B図の(b)に基づいて光線が逆方向に進行
する場合の動作を説明する。
Next, the operation when the light beam travels in the opposite direction will be explained based on (b) of FIG. 1B.

光ファイバF2からレンズL2を経由して第2のくさび
形複屈折結晶B2に入射した光線は、常光線0と異常光
線eとに分離され、異なる角度で屈折する。
The light ray that enters the second wedge-shaped birefringent crystal B2 from the optical fiber F2 via the lens L2 is separated into an ordinary ray 0 and an extraordinary ray e, which are refracted at different angles.

次いで、第2の45度ファラデー回転子R2により常光
線、異常光線とも偏光方向が45度回転させられるが、
上記した順方向動作の場合と逆の方向に回転するため、
プリズム形複屈折結晶Pの光学軸に対して常光線、異常
光線が入れ替わることになる。
Next, the polarization direction of both the ordinary ray and the extraordinary ray is rotated by 45 degrees by the second 45-degree Faraday rotator R2.
Because it rotates in the opposite direction to the forward motion described above,
The ordinary ray and the extraordinary ray are interchanged with respect to the optical axis of the prism-shaped birefringent crystal P.

従って、2つの光線は、プリズム形複屈折結晶Pにより
、さらに分離するように屈折するため、光ファイバF1
には結合しない。
Therefore, the two light beams are refracted to be further separated by the prismatic birefringent crystal P, so that the optical fiber F1
is not combined with

また、第2の45度ファラデー回転子R2の不完全性に
より生じた漏れ光も、第1の45度ファラデー回転子R
1および第1のくさび形複屈折結晶B1によって角度ず
れが起きるため、光ファイバF1には結合しない。
Furthermore, the leakage light caused by the imperfection of the second 45-degree Faraday rotator R2 is also transmitted to the first 45-degree Faraday rotator R2.
1 and the first wedge-shaped birefringent crystal B1 causes an angular shift, so that it is not coupled to the optical fiber F1.

以上説明したように、本実施例によれば、順方向での光
線の分離による角度ずれが起きないため、くさび形複屈
折結晶およびプリズム形複屈折結晶の傾斜を従来よりか
なり大きくとることが可能である。従って、逆方向の場
合の角度ずれが大きくなり、従来より高いアイソレーシ
ョンと良好な偏波無依存性を持つ光アイソレータ装置を
実現できる。
As explained above, according to this embodiment, since no angular shift occurs due to separation of light rays in the forward direction, it is possible to make the inclinations of the wedge-shaped birefringent crystal and the prism-shaped birefringent crystal considerably larger than conventional ones. It is. Therefore, the angular shift in the opposite direction becomes large, and an optical isolator device with higher isolation and better polarization independence than before can be realized.

また、従来装置では、2個の45度ファラデー回転子に
加えて、4個のくさび形複屈折結晶を用いたのに対して
、本実施例では2個の第1および第2のくさび形複屈折
結晶Bl、B2と1個のプリズム形複屈折結晶Pでよい
ので、構成素子が少なくてすむという利点も有する。
Furthermore, whereas the conventional device uses four wedge-shaped birefringent crystals in addition to two 45-degree Faraday rotators, this embodiment uses two first and second wedge-shaped birefringent crystals. Since only the refractive crystals Bl and B2 and one prism-shaped birefringent crystal P are required, there is an advantage that the number of constituent elements can be reduced.

(実施例2) 第6図は、本発明に係る光アイソレータ装置の第2の実
施例を示す構成図である。
(Example 2) FIG. 6 is a configuration diagram showing a second example of the optical isolator device according to the present invention.

本第2の実施例では、第6図に示すように、第1および
第2のくさび形複屈折結晶Bl、B2とプリズム形複屈
折結晶Pとの間に挿入する第1および第2の45度ファ
ラデー回転子R1,R2の入射面、出射面の傾斜方向を
、光学軸の垂直面に対して第1および第2のくさび形複
屈折結晶Bl。
In this second embodiment, as shown in FIG. The angle of inclination of the entrance and exit surfaces of the Faraday rotators R1 and R2 is set to the first and second wedge-shaped birefringent crystals Bl with respect to a plane perpendicular to the optical axis.

B2およびプリズム形複屈折結晶Pと同一方向に傾斜さ
せている。
B2 and the prismatic birefringent crystal P are tilted in the same direction.

このような構成を有する光アイソレータ装置の動作は、
前記第1の実施例と同様である。
The operation of the optical isolator device having such a configuration is as follows:
This is the same as the first embodiment.

但し、本第2の実施例の場合、前記第1および第2のく
さび形複屈折結晶Bl、B2と第1および第2の45度
ファラデー回転子R1,R2間、並びにプリズム形複屈
折結晶Pと第1および第2の45度ファラデー回転子R
1,R2間の空間を除去できるので、前記第1に実施例
の効果に加えて、よりコンパクトな光アイソレータ装置
を作製することができるという利点を有する。
However, in the case of the second embodiment, between the first and second wedge-shaped birefringent crystals Bl and B2 and the first and second 45-degree Faraday rotators R1 and R2, and between the prismatic birefringent crystal P and the first and second 45 degree Faraday rotators R
Since the space between 1 and R2 can be removed, in addition to the effect of the first embodiment, there is an advantage that a more compact optical isolator device can be manufactured.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、順方向の光線の
位置ずれおよび角度ずれを起こさないため、順方向の挿
入損失が低くて偏波依存性を持たず、高いアイソレーシ
ョンを有する光アイソレータ装置を提供することができ
る。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the forward direction insertion loss is low, there is no polarization dependence, and there is a high It is possible to provide an optical isolator device having rations.

また、構成素子が従来装置より少なくてすみ、製造が容
易で、小型化、低コスト化を実現できるという利点を有
する。
Further, it has the advantage that it requires fewer constituent elements than conventional devices, is easy to manufacture, and can realize miniaturization and cost reduction.

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

第1A図は本発明に係る光アイソレータ装置の第1の実
施例を示す構成図、第1B図は第1A図の動作を説明す
るための図、第2図は従来の光アイソレータ装置の構成
図、第3図は第2図の(a)の動作を説明するための図
、第4図は第2図の(b)の動作を説明するための図、
第5図はレンズによる平行光線の光ファイバへの結合の
様子を示す図、第6図は本発明に係る光アイソレータ装
置の第2の実施例を示す構成図である。 図中、Fl、F2・・・光ファイバ、Ll、R2・・・
光学レンズ、B1・・・第1のくさび形複屈折結晶、B
2・・・第2のくさび形複屈折結晶、R1・・・第1の
45度ファラデー回転子、R2・・・第2の45度ファ
ラデー回転子、P・・・プリズム形複屈折結晶。
FIG. 1A is a configuration diagram showing a first embodiment of the optical isolator device according to the present invention, FIG. 1B is a diagram for explaining the operation of FIG. 1A, and FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional optical isolator device. , FIG. 3 is a diagram for explaining the operation in FIG. 2 (a), FIG. 4 is a diagram for explaining the operation in FIG. 2 (b),
FIG. 5 is a diagram showing how a parallel beam is coupled to an optical fiber by a lens, and FIG. 6 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical isolator device according to the present invention. In the figure, Fl, F2... optical fiber, Ll, R2...
Optical lens, B1...first wedge-shaped birefringent crystal, B
2...Second wedge-shaped birefringent crystal, R1...First 45-degree Faraday rotator, R2...Second 45-degree Faraday rotator, P...Prismatic birefringent crystal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 くさび形複屈折結晶およびプリズム形複屈折結晶および
45度ファラデー回転子よりなる光アイソレータ装置に
おいて、 第1のくさび形複屈折結晶、第1の45度ファラデー回
転子、プリズム形複屈折結晶、第2の45度ファラデー
回転子、第2のくさび形複屈折結晶を表記した順に配置
し、 かつ、第1のくさび形複屈折結晶とプリズム形複屈折結
晶の対向する面の傾斜方向を等しくなるように配置する
とともに、第2のくさび形複屈折結晶とプリズム形複屈
折結晶の対向する面の傾斜方向が等しくなるように配置
し、 さらに、第1および第2のくさび形複屈折結晶とプリズ
ム形複屈折結晶の光学軸の方向を45度ずらした ことを特徴とする光アイソレータ装置。
[Claims] An optical isolator device comprising a wedge-shaped birefringent crystal, a prismatic birefringent crystal, and a 45-degree Faraday rotator, comprising: a first wedge-shaped birefringent crystal, a first 45-degree Faraday rotator, a prismatic-shaped birefringent crystal; The birefringent crystal, the second 45-degree Faraday rotator, and the second wedge-shaped birefringent crystal are arranged in the indicated order, and the opposing surfaces of the first wedge-shaped birefringent crystal and the prismatic birefringent crystal are tilted. The second wedge-shaped birefringent crystal and the prism-shaped birefringent crystal are arranged so that the directions of the opposing surfaces are equal to each other, and the first and second wedge-shaped birefringent crystals are An optical isolator device characterized in that the directions of the optical axes of a refractive crystal and a prism-shaped birefringent crystal are shifted by 45 degrees.
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