JPH04140709A - Optical isolator - Google Patents

Optical isolator

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Publication number
JPH04140709A
JPH04140709A JP26310590A JP26310590A JPH04140709A JP H04140709 A JPH04140709 A JP H04140709A JP 26310590 A JP26310590 A JP 26310590A JP 26310590 A JP26310590 A JP 26310590A JP H04140709 A JPH04140709 A JP H04140709A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
lens
reciprocal
birefringent
birefringent crystals
Prior art date
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Application number
JP26310590A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihisa Naganuma
典久 長沼
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04140709A publication Critical patent/JPH04140709A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the size and cost of the optical isolator by constituting the optical isolator of the nonreciprocal spherical lens alone. CONSTITUTION:The nonreciprocal spherical lens 2 is inserted and fixed to the center of a sleeve 20. Input fiber cords 24, 28 inserted and fixed with optical fibers 24a, 28a into ferrules 26, 30 are inserted into the sleeve from both sides. Both end faces of the fibers 24a, 28a are set as the focal positions of the nonreciprocal spherical lens 2. The end faces of the input optical fiber 24a and the output optical fiber 28a are subjected to diagonal polishing and the nonreflection treatment by non-reflection vapor deposited films. A permanent magnet 22 is provided in the central part of the sleeve 20 to impress a satd. magnetic field at which the YIG crystal constituting the nonreciprocal spherical lens 2 optically rotates the transmitted light by 45 deg.. The optical isolator is constituted of the nonreciprocal spherical lens 2 alone in such a manner by which the size and cost of the optical isolator are reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 概要 偏光依存性を有しない光アイソレータに関し、非相反効
果を有するレンズ系のみで構成され、小型化及び低コス
ト化を図った光アイソレータを提供することを目的とし
、 第1及び第2複屈折結晶と旋光子とからなる光アイソレ
ータにおいて、第1及び第2複屈折結晶の一面を球面に
他面を平面にそれぞれ加工するとともに、旋光子として
磁界の印加により偏光面を45゛回転する平行平板状の
磁気光学結晶板を採用し、該磁気光学結晶板の両面に互
いの光学軸に45°の角度差を持たせて配向した前記第
1及び第2複屈折結晶の平面側を、それぞれの球面の中
心が順方向透過光路の中心軸と一致するように固着して
非相反レンズを形成し、前記第1及び第2複屈折結晶の
平面が順方向透過光路の中心軸に垂直な方向から若干傾
くように、該非相反レンズを配置して構成する。
[Detailed Description of the Invention] Summary Regarding an optical isolator that does not have polarization dependence, the purpose of this invention is to provide an optical isolator that is composed only of a lens system that has a non-reciprocal effect and is downsized and cost-reduced. In an optical isolator consisting of first and second birefringent crystals and an optical rotator, one surface of the first and second birefringent crystals is processed into a spherical surface and the other surface is processed into a flat surface, and the plane of polarization is changed by applying a magnetic field as an optical rotator. A parallel flat magneto-optic crystal plate that rotates by 45° is employed, and the first and second birefringent crystals are oriented on both sides of the magneto-optic crystal plate with an angular difference of 45° between their optical axes. The flat sides of the first and second birefringent crystals are fixed such that the center of each spherical surface coincides with the central axis of the forward transmission optical path to form a non-reciprocal lens, and the plane of the first and second birefringent crystals is the center of the forward transmission optical path. The non-reciprocal lens is arranged and configured so as to be slightly inclined from the direction perpendicular to the axis.

産業上の利用分野 本発明は偏光依存性を有しない光アイソレータに関する
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to optical isolators without polarization dependence.

光ファイバを伝送路として使用する例えば光伝送システ
ムにおいては、光源から光ファイバに入射した光が光フ
アイバ同士の接続部等で反射して一部光源に戻ることが
ある。このような反射帰還光が生じると、特に光源が高
速動作をしている単導体レーザである場合に、その動作
が不安定となり、光信号にノイズが発生することになる
。二のだと、反射帰還光を除去するなとの光アイソレー
タが必要となっている。この種の光アイソレータに対し
て一般的に要求されることは、(1)消光比が高いこと
、つまり、順方向の光に対しては損失が小さく、逆方向
の光に対しては損失が大きいこと、(2)偏光依存性が
ないこと等である。
For example, in an optical transmission system that uses an optical fiber as a transmission path, a portion of light that enters the optical fiber from a light source may be reflected at a joint between the optical fibers and return to the light source. When such reflected feedback light occurs, especially when the light source is a single conductor laser operating at high speed, its operation becomes unstable and noise is generated in the optical signal. In the second case, an optical isolator is required to remove reflected feedback light. The general requirements for this type of optical isolator are (1) high extinction ratio, that is, low loss for forward direction light and low loss for reverse direction light; (2) no polarization dependence; and (2) no polarization dependence.

従来の技術 一般的な光アイソレータは、特定方向の偏光を透過する
偏光子と、永久磁石及び磁気光学結晶を用いて常に同じ
方向にファラデー回転を行う機能を有する45゛フアラ
デ一回転子と、偏光子に対してその透過偏光面を45゛
回転して配置された検光子とにより構成される。この構
成により、特定方向の偏光状態の順方向の光は透過され
るが、逆方向の光については検光子で直線偏光とされ、
この偏光は45゛フアラデ一回転子で伝搬方向に対して
順方向の光とは逆方向に旋光されるので、偏光子を透過
することができず、光アイソレータの機能が達成される
Conventional technology A typical optical isolator consists of a polarizer that transmits polarized light in a specific direction, a 45° Faraday rotator that always performs Faraday rotation in the same direction using a permanent magnet and magneto-optic crystal, and a polarizer that transmits polarized light in a specific direction. and an analyzer arranged with its transmission polarization plane rotated by 45 degrees with respect to the analyzer. With this configuration, forward light with a polarization state in a specific direction is transmitted, but light in the opposite direction is treated as linearly polarized light by the analyzer.
Since this polarized light is rotated by a 45° FARade rotator in a direction opposite to the light in the forward direction with respect to the propagation direction, it cannot be transmitted through the polarizer, and the function of an optical isolator is achieved.

しかし、この構成の光アイソレータは順方向の光に対し
ても偏光依存性を有するものとなっている。即ち、順方
向に対しても、特定の偏光面を有する偏光のみを透過さ
せ他の偏光状態の光は偏光子ではじかれており、有効に
用いられていないという問題があった。
However, the optical isolator with this configuration has polarization dependence even for light in the forward direction. That is, even in the forward direction, there is a problem in that only polarized light having a specific plane of polarization is transmitted, while light in other polarized states is rejected by the polarizer, and thus is not used effectively.

そこで、偏光依存性を改良した光アイソレータとして、
特公昭61−58809号、特公昭61−58811号
及び特開昭55−22729号、特開昭55−1130
20号に記載の技術が提案されている。前二者の特公昭
に記載された光アイソレータによると、偏光子及び検光
子として作用する2個の複屈折テーパ板と、45°ファ
ラデー回転子と、光ファイバに光ビームを結合する結合
用レンズとから光アイソレークが構成されている。
Therefore, as an optical isolator with improved polarization dependence,
JP 61-58809, JP 61-58811, JP 55-22729, JP 55-1130
The technique described in No. 20 has been proposed. According to the first two optical isolators described in Tokkosho, there are two birefringent tapered plates that act as a polarizer and an analyzer, a 45° Faraday rotator, and a coupling lens that couples a light beam to an optical fiber. An optical isolake is constructed from these.

また、後者の二つの特開昭に言己載された光アイソレー
タは、偏光子及び検光子として作用する2個の平行平板
状の複屈折板と、45°フアラデ一回転子と、1/2波
長板と、光ファイバに光ビームを結合する結合用レンズ
とから構成されている。
The optical isolators described in the latter two publications include two parallel plate-shaped birefringent plates that act as a polarizer and an analyzer, a 45° Farade single rotator, and a 1/2 It consists of a wave plate and a coupling lens that couples a light beam to an optical fiber.

発明が解決しようとする課題 しかし、上述した公告公報及び公開公報に記載された光
アイソレータは、偏光子、旋光子及び検光子から構成さ
れる非相反部の他に光ファイバ或いは発光素子との結合
用のレンズ系が必要であり、結局光フアイバ伝送路とイ
ンターフェイスできる光アイソレータとして構成すると
、かなり大型となり、コストもかかるという問題があっ
た。
Problems to be Solved by the Invention However, the optical isolators described in the above-mentioned gazettes and publications do not require coupling with optical fibers or light-emitting elements in addition to the non-reciprocal part consisting of a polarizer, optical rotator, and analyzer. A lens system is required, and if it is constructed as an optical isolator that can be interfaced with an optical fiber transmission line, it will be quite large and costly.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、非相反効果を有するレンズ系の
みで構成され、小型化及び低コスト化をはかった光アイ
ソレータを提供することである。
The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to provide an optical isolator that is composed of only a lens system having a non-reciprocal effect and is downsized and cost-reduced. It is.

課題を解決するための手段 本発明の光アイソレータでは、第1及び第2複屈折結晶
の一面を球面に他面を平面にそれぞれ加工するとともに
、旋光子として磁界の印加により偏光面を45°回転す
る平行平板状の磁気光学結晶板を採用する。そして、磁
気光学結晶板の両面に互いの光学軸に45°の角度差を
持たせて配向した第1及び第2複屈折結晶の平面側を、
それぞれの球面の中心が順方向透過光路の中心軸と一致
するように固着して非相反レンズを形成し、第1及び第
2複屈折結晶の平面が順方向透過光路の中心軸に垂直な
方向から若干傾くように、この非相反レンズを配置する
Means for Solving the Problems In the optical isolator of the present invention, one surface of the first and second birefringent crystals is processed into a spherical surface and the other surface is processed into a flat surface, and the plane of polarization is rotated by 45 degrees by applying a magnetic field as an optical rotator. A parallel flat magneto-optic crystal plate is used. Then, the flat sides of the first and second birefringent crystals, which are oriented on both sides of the magneto-optic crystal plate with an angular difference of 45° between their optical axes, are
The centers of the respective spherical surfaces are fixed so as to coincide with the central axis of the forward transmitted optical path to form a non-reciprocal lens, and the planes of the first and second birefringent crystals are perpendicular to the central axis of the forward transmitted optical path. This non-reciprocal lens is placed so that it is slightly tilted from the center.

本発明はレンズに非相反効果を持たせることにより、レ
ンズ自体をアイソレータとして機能させ、小型化及び他
の光デバイスとの一体化を容易に図れるようにしたもの
であり、その原理を第1図を用いてさらに説明する。2
は非相反球レンズであり、旋光子とじで磁界の印加によ
り偏光面を45゜回転する厚さに切り畠された平行平板
状の磁気光学結晶板4を採用する。磁気光学結晶板4は
、例えば屈折率n=2.2のYIGから形成される。
The present invention allows the lens itself to function as an isolator by imparting a non-reciprocal effect to the lens, making it easy to downsize and integrate with other optical devices.The principle is shown in Figure 1. This will be further explained using . 2
is a non-reciprocal spherical lens, which employs a magneto-optic crystal plate 4 in the shape of a parallel plate cut to a thickness that rotates the plane of polarization by 45 degrees by applying a magnetic field with a polarization rotator. The magneto-optic crystal plate 4 is made of YIG with a refractive index n=2.2, for example.

6は偏光子として作用する第1複屈折結晶であり、8は
検光子として作用する第2複屈折結晶である。
6 is a first birefringent crystal that acts as a polarizer, and 8 is a second birefringent crystal that acts as an analyzer.

第1及び第2複屈折結晶6.8は例えばルチルから形成
される。第1及び第2複屈折結晶6,8の一面は球面に
他面は平面にそれぞれ研磨加工されており、このように
研磨加工された第1及び第2複屈折結晶の球面の中心が
順方向透過光路の中心軸と一致するように、且つ互いの
光学軸の間が45°の角度差を有するように第1及び第
2複屈折結晶6,8の平面側が磁気光学結晶板4の両面
に光学接着剤で接着されて、図示のような非相反効果を
有する球レンズ2を構成する。
The first and second birefringent crystals 6.8 are made of rutile, for example. One surface of the first and second birefringent crystals 6 and 8 is polished into a spherical surface and the other surface is polished into a flat surface, and the centers of the spherical surfaces of the first and second birefringent crystals thus polished are in the forward direction. The flat sides of the first and second birefringent crystals 6 and 8 are placed on both sides of the magneto-optic crystal plate 4 so that they coincide with the central axis of the transmitted optical path and have an angular difference of 45° between their optical axes. They are glued together with an optical adhesive to form a ball lens 2 having a non-reciprocal effect as shown.

そして、この非相反球レンズ2は、第1及び第2複屈折
結晶6.8の平面が順方向透過光路の中心軸に垂直な方
向からθ、例えば1〜4°傾くようにして配置される。
The non-reciprocal spherical lens 2 is arranged such that the planes of the first and second birefringent crystals 6.8 are inclined by θ, for example 1 to 4 degrees, from the direction perpendicular to the central axis of the forward transmission optical path. .

2はBK−7等のガラスから形成された球レンズであり
、非相反球レンズ2が入力光ファイバ12に焦点を結ぶ
ように、球レンズ10が出力光ファイバ14に焦点を結
ぶような位置関係で固定される。
2 is a spherical lens made of glass such as BK-7, and the positional relationship is such that the non-reciprocal spherical lens 2 focuses on the input optical fiber 12 and the spherical lens 10 focuses on the output optical fiber 14. It is fixed at

作   用 まず順方向の動作について第1図(A)を参照して説明
する。入力光ファイバ12から出射された光が非相反球
レンズ2の第1複屈折結晶6に入射してこれを透過する
間に実線で示された常光0と破線で示された異常光eと
に分離される。この常光と異常光は磁気光学結晶板4で
例えば時計回り方向に45°その偏光面が回転されて、
第2複屈折結晶8に入射する。この第2複屈折結晶8の
光学軸は第1複屈折結晶6の光学軸に対して光線方向の
時計回りに45°回転されているので、第1複屈折結晶
6の常光・異常光は第2複屈折結晶8の常光・異常光に
それぞれ対応する。そのため、非相反球レンズ2の第2
複屈折結晶8を透過した常光と異常光は互いに平行とな
って出射され、球レンズ10により出力光ファイバ14
に結合される。
Operation First, the forward direction operation will be explained with reference to FIG. 1(A). While the light emitted from the input optical fiber 12 enters the first birefringent crystal 6 of the non-reciprocal spherical lens 2 and passes through it, it becomes an ordinary ray 0 shown by a solid line and an extraordinary ray e shown by a broken line. separated. The polarization planes of the ordinary light and the extraordinary light are rotated, for example, by 45° in the clockwise direction by the magneto-optic crystal plate 4.
The light is incident on the second birefringent crystal 8. Since the optical axis of the second birefringent crystal 8 is rotated by 45° clockwise in the direction of the light beam with respect to the optical axis of the first birefringent crystal 6, the ordinary and extraordinary rays of the first birefringent crystal 6 are 2 correspond to the ordinary light and extraordinary light of the birefringent crystal 8, respectively. Therefore, the second
The ordinary light and the extraordinary light transmitted through the birefringent crystal 8 are emitted in parallel to each other, and are sent to an output optical fiber 14 by a ball lens 10.
is combined with

次いで、逆方向の動作について第1図(B)を参照して
説明する。出力光ファイバ14から出射された反射帰還
光は球レンズ10によりコリメートされてから非相反球
レンズ2に入射する。この反射帰還光は第2複屈折結晶
8を通過する際に常光と異常光とに分かれて別方向に屈
折し、磁気光学結晶板4で反時計方向回りに45°偏光
面が回転されて出射される。偏光面が45°回転された
第2複屈折結晶8の常光は、第2複屈折結晶8の光学軸
に対して一45°ずれた光学軸を有する第1複屈折結晶
6の光学軸に対して90°回転した偏光となり、従って
第1複屈折結晶6に対して異常光としての屈折を受ける
。一方、偏光面が45゜回転した第2複屈折結晶8の異
常光は同様にして、第1複屈折結晶6に対して常光とし
ての屈折を受ける。
Next, the operation in the reverse direction will be explained with reference to FIG. 1(B). The reflected return light emitted from the output optical fiber 14 is collimated by the ball lens 10 and then enters the non-reciprocal ball lens 2. When this reflected feedback light passes through the second birefringent crystal 8, it is divided into ordinary light and extraordinary light and refracted in different directions.The plane of polarization is rotated by 45 degrees counterclockwise by the magneto-optic crystal plate 4, and the light is emitted. be done. The ordinary light of the second birefringent crystal 8 whose polarization plane has been rotated by 45 degrees is relative to the optical axis of the first birefringent crystal 6, which has an optical axis shifted by 145 degrees with respect to the optical axis of the second birefringent crystal 8. The polarized light is rotated by 90 degrees and is therefore refracted by the first birefringent crystal 6 as extraordinary light. On the other hand, the extraordinary light of the second birefringent crystal 8 whose plane of polarization has been rotated by 45 degrees is similarly refracted by the first birefringent crystal 6 as ordinary light.

即ち、第2複屈折結晶8の常光、異常光が磁気光学結晶
板4によってそれぞれ第1′OI屈折結晶6の異常光、
常光へと変換されるた約、第1複屈折結晶6からは入射
光とは異なった方向に反射帰還光が出射される。そのた
杓、この出射光は非相反球レンズ2で絞り込まれても入
力光ファイバ12のコアに結合することはなく、反射帰
還光が入力光ファイバ12に入るのが有効に防止される
That is, the ordinary light and the extraordinary light of the second birefringent crystal 8 are transformed by the magneto-optic crystal plate 4 into the extraordinary light and the extraordinary light of the first OI refractive crystal 6, respectively.
After being converted into ordinary light, reflected feedback light is emitted from the first birefringent crystal 6 in a direction different from that of the incident light. Therefore, even if this emitted light is narrowed down by the non-reciprocal spherical lens 2, it will not be coupled to the core of the input optical fiber 12, and reflected feedback light will be effectively prevented from entering the input optical fiber 12.

実  施  例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第2図は第1図で説明した非相反球レンズ2により構成
された光フアイバ伝送路とのインターフェイスが可能な
光アイソレータの実施例断面図である。スリーブ20の
中央に非相反球レンズ2が挿入固定されており、スリー
ブ20の片側からはファイバ素線24aがフェルール2
6中に挿入固定された人力ファイバコード24が挿入さ
れ、反対側からは同じくファイバ素線24aがフェルー
ル30中に挿入固定された出力ファイバコード28が挿
入され、ファイバ素線24a、28aの1面が最大光結
合効率となる非相反球レンズ2の焦点位置にくるように
して固定されている。人力ファイバ素線24aの端面及
び出力ファイバ素線28aの端面は、斜め研磨と無反射
蒸着膜による無反射処理が施されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an embodiment of an optical isolator that can be interfaced with an optical fiber transmission line constituted by the non-reciprocal spherical lens 2 described in FIG. 1. A non-reciprocal ball lens 2 is inserted and fixed in the center of the sleeve 20, and a fiber wire 24a is inserted into the ferrule 2 from one side of the sleeve 20.
The human-powered fiber cord 24 inserted and fixed into the ferrule 30 is inserted from the opposite side, and the output fiber cord 28 whose fiber wire 24a is also inserted and fixed into the ferrule 30 is inserted, and one side of the fiber wires 24a and 28a is inserted. is fixed at the focal position of the non-reciprocal spherical lens 2 where the optical coupling efficiency is maximum. The end face of the human-powered fiber wire 24a and the end face of the output fiber wire 28a are subjected to oblique polishing and anti-reflection treatment using a non-reflection vapor deposited film.

スリーブ20の中央部には永久磁石22が設けられてお
り、非相反球レンズ2を構成するYIG結晶が透過光を
45°旋光すべく飽和砿界を印加している。このように
本実施例によれば、従来レンズ系と非相反部とから構成
していた光アイソレータを、非相反球レンズ2のみで構
成することができるため、光アイソレータの小型化、低
コスト化を図ることができる。
A permanent magnet 22 is provided in the center of the sleeve 20, and a YIG crystal forming the non-reciprocal spherical lens 2 applies a saturated magnetic field to rotate the transmitted light by 45°. In this way, according to this embodiment, the optical isolator, which was conventionally composed of a lens system and a non-reciprocal part, can be composed only of the non-reciprocal spherical lens 2, thereby reducing the size and cost of the optical isolator. can be achieved.

次に第3図を参照して、非相反球レンズの他の実施例に
ついて説明する。この非相反球レンズ32は、YIC,
等の磁気光学結晶板34と、一面が球面に他面が平面に
研磨加工された第1及び第2複屈折結晶36.38と、
1/2波長板40とから構成される。第1複屈折結晶3
6はその球面の中心が順方向透過光路の中心軸と一致す
るようにその平面側で磁気光学結晶板34の一面に光学
接着剤で接着されており、磁気光学結晶板34の他面に
は1/2波長板40が同じく光学接着剤で接着されてい
る。そして、1/2波長板40上にその光学軸が第1複
屈折結晶36の光学軸の方向と一致する第2複屈折結晶
38が、その球面の中心が順方向透過光路の中心軸と一
致するようにしてその平面側で光学接着剤により接着さ
れている。
Next, referring to FIG. 3, another embodiment of the non-reciprocal spherical lens will be described. This non-reciprocal spherical lens 32 is YIC,
a magneto-optical crystal plate 34 such as, first and second birefringent crystals 36 and 38 polished so that one surface is spherical and the other surface is flat;
1/2 wavelength plate 40. First birefringent crystal 3
6 is bonded to one surface of the magneto-optic crystal plate 34 with an optical adhesive on its flat side so that the center of its spherical surface coincides with the central axis of the forward transmission optical path, and the other surface of the magneto-optic crystal plate 34 is bonded with an optical adhesive. A half-wave plate 40 is also bonded with an optical adhesive. A second birefringent crystal 38 whose optical axis coincides with the direction of the optical axis of the first birefringent crystal 36 is placed on the half-wave plate 40, and the center of its spherical surface coincides with the central axis of the forward transmission optical path. The planar side is bonded with an optical adhesive in this manner.

このように構成された非相反球レンズ32によると、図
で右方向に進行する順方向の光は、第1複屈折結晶36
で常光と異常光とに分離され、磁気光学結晶板34でそ
の偏光面が45°回転された後、さらに1/2波長板4
0によりその偏光面が45°回転され、第2複屈折結晶
38に入射する。このように偏光面が合計90°回転さ
れた第1複屈折結晶36の常光及び異常光は、第2複屈
折結晶38に対して異常光及び常光となるたt、それに
応じた屈折を受けて非相反球レンズ32の焦点位置に集
光され、図示しない出射側光ファイバに結合される。
According to the non-reciprocal spherical lens 32 configured in this way, forward light traveling rightward in the figure is directed to the first birefringent crystal 36.
The plane of polarization is rotated by 45 degrees by the magneto-optic crystal plate 34, and then the 1/2 wavelength plate 4 separates the light into ordinary light and extraordinary light.
0, its polarization plane is rotated by 45°, and the light is incident on the second birefringent crystal 38. The ordinary light and extraordinary light of the first birefringent crystal 36 whose polarization planes have been rotated by a total of 90 degrees become extraordinary light and ordinary light with respect to the second birefringent crystal 38, and are refracted accordingly. The light is focused at the focal point of the non-reciprocal spherical lens 32 and coupled to an output side optical fiber (not shown).

一方、出射側光ファイバからの反射帰還光は、第2複屈
折結晶38により常光と異常光に分離され、1/2波長
板40で一45°その偏光面が回転されるが、磁気光学
結晶板34は方向性を有しているため偏光面が+45°
逆方向に回転され、結局第1複屈折結晶36には偏光面
が回転されない状態の第2複屈折結晶38の常光及び異
常光がそのまま入射される。そのため、この常光及び異
常光は第1複屈折結晶36を通過する際に、第1複屈折
結晶の常光及び異常光としてさらに屈折を受け、非相反
球レンズ32の焦点位置に集光することはなく、この焦
点位置に配置された図示しない入射側光ファイバに結合
されることはなく、光アイソレータとして機能する。
On the other hand, the reflected feedback light from the output side optical fiber is separated into ordinary light and extraordinary light by the second birefringent crystal 38, and its polarization plane is rotated by 145 degrees by the 1/2 wavelength plate 40, but the magneto-optic crystal Since the plate 34 has directionality, the plane of polarization is +45°
After being rotated in the opposite direction, the ordinary light and the extraordinary light of the second birefringent crystal 38 whose plane of polarization is not rotated enter the first birefringent crystal 36 as they are. Therefore, when the ordinary rays and extraordinary rays pass through the first birefringent crystal 36, they are further refracted as ordinary rays and extraordinary rays of the first birefringent crystal, and are not focused on the focal position of the non-reciprocal spherical lens 32. It functions as an optical isolator without being coupled to an incident-side optical fiber (not shown) placed at this focal position.

第4図は第3図に示した非相反球レンズ32の両端を平
板状磁気光学結晶板34の平行面に直交する方向でカッ
トして構成した非相反ドラムレンズ42を示しており、
この非相反ドラムレンズ42は平板状の磁気光学結晶板
34′と、第1及び第2複屈折結晶36’、38’ と
、1/2波長板40′とから構成される。この非相反ド
ラムレンズ42の動作は、第3図に示した非相反球レン
ズ32の動作と同様なので、その説明を省略する。
FIG. 4 shows a non-reciprocal drum lens 42 constructed by cutting both ends of the non-reciprocal spherical lens 32 shown in FIG. 3 in a direction perpendicular to the parallel plane of a flat magneto-optic crystal plate 34.
This non-reciprocal drum lens 42 is composed of a flat magneto-optic crystal plate 34', first and second birefringent crystals 36' and 38', and a half-wave plate 40'. The operation of this non-reciprocal drum lens 42 is similar to the operation of the non-reciprocal ball lens 32 shown in FIG. 3, so a description thereof will be omitted.

次に第5図を参照して、本発明の他の実施例に係る非相
反ロッドレンズについて説明する。この非相反ロッドレ
ンズ44を形成するには、まず第1及び第2複屈折結晶
48.50を所定のテーパ角でテーパ状に加工する。そ
して、旋光子としてその両端が互いに平行となるように
前記テーパ角で切り落とされた偏光面を45°回転可能
な長さの水晶ガラスから形成された集束性ロッドレンズ
46を用いて、このロッドレンズの両端面に第1及び第
2テーパ状複屈折結晶48.50を、頂部と底部を互い
に逆にして且つ各々の光学軸が互いに45°の角度差を
有するようにして光学接着剤で接着する。このように構
成された非相反ロッドレンズ44の動作は第1図で説明
した非相反球レンズ2の動作と同様であり、集束性ロッ
ドレンズ46が集光機能を有するため、別途結合用のレ
ンズを設けることなく、非相反ロッドレンズ44のみで
入射側及び出射側の光フアイバ伝送路を結合することが
できる。
Next, with reference to FIG. 5, a non-reciprocal rod lens according to another embodiment of the present invention will be described. To form this non-reciprocal rod lens 44, first and second birefringent crystals 48, 50 are processed into a tapered shape at a predetermined taper angle. Then, a converging rod lens 46 made of quartz glass and having a length capable of rotating the plane of polarization cut off at the taper angle by 45 degrees so that both ends thereof are parallel to each other is used as an optical rotator. The first and second tapered birefringent crystals 48.50 are bonded to both end faces of the crystal with an optical adhesive, with the top and bottom parts reversed and their respective optical axes having an angular difference of 45° from each other. . The operation of the non-reciprocal rod lens 44 configured in this way is similar to the operation of the non-reciprocal ball lens 2 explained in FIG. The optical fiber transmission lines on the incident side and the output side can be coupled using only the non-reciprocal rod lens 44 without providing any.

次に第6図を参照して、本発明に係る非相反レンズを使
用した2投光アイソレータ内蔵光カブラについて説明す
る。52は入力ポートであり、スリーブ54の一端側か
ら非相反ドラムレンズ56を挿入固定し、他端側から光
フアイバ素線60aがフェルール62内に挿入固定され
た人力ファイバコード60を挿入固定し、非相反ドラム
レンズ56の磁気光学結晶板に飽和磁界を印加する永久
磁石58がスリーブ54に外嵌されて構成されている。
Next, with reference to FIG. 6, an optical coupler with a built-in two-projection isolator using a non-reciprocal lens according to the present invention will be described. Reference numeral 52 designates an input port, into which a non-reciprocal drum lens 56 is inserted and fixed from one end of the sleeve 54, and a human-powered fiber cord 60 having an optical fiber strand 60a inserted and fixed into a ferrule 62 is inserted and fixed from the other end. A permanent magnet 58 that applies a saturation magnetic field to the magneto-optic crystal plate of the non-reciprocal drum lens 56 is fitted onto the sleeve 54.

出力ポートロ4は、スリーブ66の一端側から非相反ド
ラムレンズ68を挿入固定し、他端側からは光フアイバ
素線72aがフェルール74内に挿入固定された出力フ
ァイバコード72を挿入固定し、非相反ドラムレンズ6
8の磁気光学結晶板に飽和磁界を印加する永久磁石70
がスリーブ66に外嵌されて構成されている。非相反ド
ラムレンズ68は非相反ドラムレンズ56に対して90
゜回転された位置でスリーブ66に挿入固定されている
In the output port 4, a non-reciprocal drum lens 68 is inserted and fixed from one end of the sleeve 66, and an output fiber cord 72, in which an optical fiber element 72a is inserted and fixed in a ferrule 74, is inserted and fixed from the other end. Reciprocal drum lens 6
A permanent magnet 70 that applies a saturation magnetic field to the magneto-optic crystal plate 8
is constructed by being fitted onto the sleeve 66. The non-reciprocal drum lens 68 is 90
It is inserted and fixed into the sleeve 66 at the rotated position.

入力ポート52と出力ポートロ4の間には、カプラ膜7
8を内蔵したモニタ光取出し用プリズム76が介装され
ており、モニタボート80はスリーブ82の一端側から
ドラムレンズ84を挿入固定し、他端側からは光フアイ
バ素線86aがフェルール88内に挿入固定されたモニ
タ用ファイバコード86が挿入固定されて構成されてい
る。
A coupler film 7 is provided between the input port 52 and the output port 4.
The monitor boat 80 has a drum lens 84 inserted and fixed from one end of the sleeve 82, and an optical fiber 86a is inserted into the ferrule 88 from the other end. A monitor fiber cord 86 is inserted and fixed.

このように入力ポート52及び出力ポートロ4にそれぞ
れ非相反ドラムレンズ56.68を組み込んだために、
本実施例の光カブラでは非常に高い消光比を得ることが
できる。さらに、入力ファイバコード60及び出力ファ
イバコード72に結合するための結合レンズを別途設け
る必要がないので、光カブラの小型化が達成可能である
。それ程高い消光比が必要でないモニタボート80には
通常のドラムレンズ84を配置して光結合を達成してい
る。
Since the non-reciprocal drum lenses 56 and 68 are incorporated into the input port 52 and the output port 4 in this way,
The optical coupler of this embodiment can obtain a very high extinction ratio. Furthermore, since there is no need to separately provide a coupling lens for coupling to the input fiber cord 60 and the output fiber cord 72, it is possible to downsize the optical coupler. A normal drum lens 84 is arranged in the monitor boat 80, which does not require such a high extinction ratio, to achieve optical coupling.

第6図は本発明の原理に基づいた非相反レンズを使用し
た光カブラについて説明したが、非相反レンズの応用は
これに限られるものではなく、合分波器、光スィッチ等
のレンズ光学系を具備した光デバイスにも適用可能であ
る。
Although FIG. 6 describes an optical coupler using a non-reciprocal lens based on the principle of the present invention, the application of the non-reciprocal lens is not limited to this, and is used in lens optical systems such as multiplexers/demultiplexers, optical switches, etc. It is also applicable to optical devices equipped with.

発明の効果 本発明は以上詳述したように、従来レンズ系と非相反部
から構成していた光アイソレータを非相反レンズのみで
構成できるため、小型化及び低コスト化を図った偏光依
存性のない光アイソレータを提供できるという効果を奏
する。また、他の機能デバイスに組み込むことにより、
その構造を大幅に簡略化することが可能である。
Effects of the Invention As described in detail above, the present invention allows an optical isolator, which was conventionally composed of a lens system and a non-reciprocal part, to be composed only of a non-reciprocal lens. This has the advantage that it is possible to provide an optical isolator that is Also, by incorporating it into other functional devices,
It is possible to significantly simplify its structure.

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

第1図は本発明の原理図、 第2図は本発明の実施例断面図、 第3図は非相反球レンズの他の実施例断面図、第4図は
非相反ドラムレンズの断面図、第5図は非相反ロッドレ
ンズの側面図、第6図は本発明の非相反レンズを使用し
た2段光アイソレータ内蔵光カプラの概略構成図である
。 2・・・非相反球レンズ、 4・・・磁気光学結晶板、 6・・・第1複屈折結晶、 8・・・第2複屈折結晶、 lO・・・球レンズ、 22.58.70・・・永久磁石、 32・・・非相反球レンズ、 40・・・1/2波長板、 42・・・非相反ドラムレンズ、 46・・・集束性ロッドレンズ。
Fig. 1 is a diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of an embodiment of the invention, Fig. 3 is a sectional view of another embodiment of a non-reciprocal spherical lens, Fig. 4 is a sectional view of a non-reciprocal drum lens, FIG. 5 is a side view of a non-reciprocal rod lens, and FIG. 6 is a schematic diagram of an optical coupler with a built-in two-stage optical isolator using the non-reciprocal lens of the present invention. 2... Non-reciprocal spherical lens, 4... Magneto-optic crystal plate, 6... First birefringent crystal, 8... Second birefringent crystal, lO... Spherical lens, 22.58.70 ...Permanent magnet, 32...Non-reciprocal ball lens, 40...1/2 wavelength plate, 42...Non-reciprocal drum lens, 46...Focusing rod lens.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1及び第2複屈折結晶と旋光子とからなる光アイ
ソレータにおいて、 第1及び第2複屈折結晶(6、8)の一面を球面に他面
を平面にそれぞれ加工するとともに、 旋光子として磁界の印加により偏光面を45°回転する
平行平板状の磁気光学結晶板(4)を採用し、 該磁気光学結晶板(4)の両面に互いの光学軸に45°
の角度差を持たせて配向した前記第1及び第2複屈折結
晶(6、8)の平面側を、それぞれの球面の中心が順方
向透過光路の中心軸と一致するように固着して非相反レ
ンズ(2)を形成し、前記第1及び第2複屈折結晶(6
、8)の平面が順方向透過光路の中心軸に垂直な方向か
ら若干傾くように、該非相反レンズ(2)を配置したこ
とを特徴とする光アイソレータ。 2、第1及び第2複屈折結晶と旋光子とからなる光アイ
ソレータにおいて、 第1及び第2複屈折結晶(36、38)の一面を球面に
他面を平面にそれぞれ加工するとともに、旋光子として
磁界の印加により偏光面を45°回転する平行平板状の
磁気光学結晶板(34)と1/2波長板(40)を組み
合わせて用い、 該磁気光学結晶板(34)の一面に1/2波長板(40
)を固着するとともにその他面に前記第1複屈折結晶(
36)の平面側を、その球面の中心が順方向透過光路の
中心軸と一致するように固着し、且つ該1/2波長板(
40)上にその光学軸が前記第1複屈折結晶(36)の
光学軸と一致するように前記第2複屈折結晶(38)の
平面側を、その球面の中心が順方向透過光路の中心軸と
一致するように固着して非相反レンズ(32)を形成し
たことを特徴とする光アイソレータ。 3、第1及び第2複屈折結晶と旋光子とからなる光アイ
ソレータにおいて、 第1及び第2複屈折結晶(48、50)を所定のテーパ
角でテーパ状に加工するとともに、 旋光子としてその両端が互いに平行となるように前記テ
ーパ角で切り落とされた偏光面を45°回転可能な長さ
のガラス製集束性ロッドレンズ(46)を用い、 該ロッドレンズ(46)の両端面に前記テーパ状第1及
び第2複屈折結晶(48、50)を、頂部と底部を互い
に逆にして且つ各々の光学軸が互いに45°の角度差を
有するように固着して非相反レンズ(44)を形成した
ことを特徴とする光アイソレータ。 4、レンズ光学系を具備した光デバイスにおいて、請求
項1〜3のいずれかに記載の非相反レンズ(2、32、
44)によりレンズ光学系を構成したことを特徴とする
光デバイス。
[Claims] 1. An optical isolator comprising first and second birefringent crystals and a polarizer, wherein one surface of the first and second birefringent crystals (6, 8) is a spherical surface and the other surface is a flat surface, respectively. At the same time, a magneto-optic crystal plate (4) in the form of a parallel plate, which rotates the plane of polarization by 45 degrees by applying a magnetic field, is used as an optical rotator. °
The plane sides of the first and second birefringent crystals (6, 8), which are oriented with an angular difference of A reciprocal lens (2) is formed, and the first and second birefringent crystals (6
, 8), wherein the non-reciprocal lens (2) is arranged so that the plane of the lens (2) is slightly inclined from the direction perpendicular to the central axis of the forward transmission optical path. 2. In an optical isolator consisting of first and second birefringent crystals and an optical rotator, one surface of the first and second birefringent crystals (36, 38) is processed into a spherical surface and the other surface is processed into a flat surface, and the optical rotator is A parallel plate-shaped magneto-optic crystal plate (34) whose polarization plane is rotated by 45 degrees by applying a magnetic field is used in combination with a 1/2 wavelength plate (40). 2 wavelength plate (40
) is fixed thereto, and the first birefringent crystal (
The flat side of the half-wave plate (36) is fixed so that the center of the spherical surface coincides with the central axis of the forward transmission optical path, and the half-wave plate (
40) On the flat side of the second birefringent crystal (38) so that its optical axis coincides with the optical axis of the first birefringent crystal (36), and the center of the spherical surface is the center of the forward transmission optical path. An optical isolator characterized in that a non-reciprocal lens (32) is formed by being fixed in alignment with an axis. 3. In an optical isolator consisting of first and second birefringent crystals and an optical rotator, the first and second birefringent crystals (48, 50) are processed into a tapered shape at a predetermined taper angle, and A focusing rod lens (46) made of glass having a length that can rotate the polarization plane by 45 degrees and cut off at the taper angle so that both ends are parallel to each other is used, and the taper is attached to both end surfaces of the rod lens (46). A non-reciprocal lens (44) is formed by fixing first and second birefringent crystals (48, 50) such that their top and bottom parts are opposite to each other and their optical axes have an angular difference of 45° from each other. An optical isolator characterized by the following: 4. In an optical device equipped with a lens optical system, the non-reciprocal lens (2, 32,
44) An optical device characterized in that a lens optical system is configured by the following.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0612975A2 (en) * 1993-02-26 1994-08-31 Beta Instrument Company Limited An eccentricity gauge
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