JPH04204712A - Optical isolator - Google Patents
Optical isolatorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば光通信や光伝送で用いる光アイソレー
タに関し、特に光フアイバー間で用いる偏光依存性の無
い光アイソレータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical isolator used, for example, in optical communication or optical transmission, and particularly relates to an optical isolator without polarization dependence used between optical fibers.
〔従来の技術]
従来、光通信や光伝送で用いる光アイソレータの例とし
て第8図や第9図に示すものがあった。[Prior Art] Conventionally, there have been examples of optical isolators used in optical communication and optical transmission as shown in FIGS. 8 and 9.
第8図及び第9図において1及び1′は光ファイバー、
2及び2′はレンズ、3,3′及び3#は複屈折偏光分
離板、4はファラデー回転子、6は%波長板(λ/2板
)である。8 and 9, 1 and 1' are optical fibers,
2 and 2' are lenses, 3, 3', and 3# are birefringent polarization separation plates, 4 is a Faraday rotator, and 6 is a % wavelength plate (λ/2 plate).
第8図において、複屈折偏光分離板3及び3′は常光線
と異常光線との分離幅が等し2いものである。In FIG. 8, the birefringent polarization separation plates 3 and 3' have the same separation width between the ordinary ray and the extraordinary ray.
まず、光ファイバー1を出射し、レンズ2でコリメート
された光が複屈折偏光分離板3を通過すると、紙面に水
平方向に偏光しまた異常光線と垂直方向に偏光した常光
線に分離される。これらの光線が、ファラデー回転子4
を通過すると各々の偏光面は一45度回転する。ここで
、偏光面の回転符号は光の進行方向に向かって時耐の針
の進む方向を十とする。次にλ/2板6で各々の偏光面
をさらに一45度回転する。結局、ファラデー回転子と
λ/2板を通過する前後で紙面に水平力向に偏光した光
線は垂直方向に偏光した光線になり、垂直方向に偏光し
た光線は水平力向に偏光した光線になる。ここで複屈折
分離板3及び3′の光学軸を一致させておくと、水平方
向に偏光した光線と垂直方向に偏光した光線は、複屈折
偏光分離板3′に対し各々異常光線と常光線になるため
2つの光線を合波することができる。従って、レンズ2
′で光ファイバー1′に結合することができ、この方向
に進む光はその偏光方向に関係なくほぼ損失なく通過す
ることができる(第8図(a))。First, light that is emitted from the optical fiber 1 and collimated by the lens 2 passes through the birefringent polarization separation plate 3, where it is separated into an extraordinary ray polarized horizontally to the plane of the paper and an ordinary ray polarized vertically. These rays are connected to the Faraday rotator 4
Each plane of polarization rotates by 145 degrees. Here, the rotation sign of the polarization plane is defined as 0 in the direction in which the hour hand moves toward the direction in which the light travels. Next, each plane of polarization is further rotated by 145 degrees using a λ/2 plate 6. In the end, before and after passing through the Faraday rotator and the λ/2 plate, a ray polarized in the horizontal direction on the paper becomes a ray polarized in the vertical direction, and a ray polarized vertically becomes a ray polarized in the horizontal direction. . If the optical axes of the birefringence separation plates 3 and 3' are made to coincide, the horizontally polarized light ray and the vertically polarized light ray will become extraordinary rays and ordinary rays, respectively, with respect to the birefringence polarization separation plate 3'. Therefore, two rays can be combined. Therefore, lens 2
' can be coupled to the optical fiber 1', and light traveling in this direction can pass through with almost no loss regardless of its polarization direction (FIG. 8(a)).
一方、この部品配置で光ファイバー1′を出射し、レン
ズ2′でコリメートされた光は、複屈折偏光分離板3′
で紙面に水平方向に偏光した異常光線と垂直方向に偏光
した常光線に分離される。On the other hand, with this component arrangement, the light emitted from the optical fiber 1' and collimated by the lens 2' is transmitted to the birefringent polarization separation plate 3'.
The beam is separated into an extraordinary ray polarized horizontally to the plane of the paper and an ordinary ray polarized vertically.
λ/2板6を通過した各りの光線は偏光面を一45度回
転する。次に、ファラデー回転子4を通過すると今度は
+45度回転する。結局、λ/2板とファラデー回転子
を通過する前後で2つの光線の偏光方向は変化しない。Each light beam passing through the λ/2 plate 6 rotates the plane of polarization by 145 degrees. Next, when it passes through the Faraday rotator 4, it is rotated by +45 degrees. After all, the polarization directions of the two light beams do not change before and after passing through the λ/2 plate and the Faraday rotator.
従って、2つの光線は複屈折偏光分離板3で合波されず
、それぞれファラデー回転子を通過する際のビーム分離
幅だけ光ファイバー1から離れた位置に出射する。2つ
のレンズで1の光ファイバーに結合することはないため
、この方向に光は通過できない(第8図(b))。Therefore, the two light beams are not combined by the birefringent polarization separation plate 3, but are emitted to a position separated from the optical fiber 1 by the beam separation width when passing through the Faraday rotator. Since the two lenses do not couple into one optical fiber, light cannot pass in this direction (Fig. 8(b)).
第9図において、複屈折偏光分離板3.3′及び3″は
常光線と異常光線の分離幅がそれぞれff: 1 :
1のものであった。In FIG. 9, the birefringent polarization separation plates 3, 3' and 3'' have a separation width of ordinary rays and extraordinary rays of ff: 1:
It was from 1.
第9図で示した方式は、第8図とその構成及び光線の偏
光状態や光の伝播路に若干の違いはあるものの、順方向
に対しては分離した互いに直行する2つの偏光を合波レ
ンズでもう一方の光ファイバーに結合させ、逆方向に対
しては分離した2つの偏光は分離したままで光ファイバ
ーには結合しないものであり、基本的には同じである。The method shown in Figure 9 has some differences from Figure 8 in its configuration, polarization state of the light beam, and light propagation path, but in the forward direction, it combines two separated polarized lights that are perpendicular to each other. They are coupled to the other optical fiber by a lens, and in the opposite direction, the two separated polarized lights remain separated and are not coupled to the optical fiber, so they are basically the same.
このようにして偏光依存性の無い光アイソレータが可能
になる。In this way, an optical isolator without polarization dependence is possible.
通常、光アイソレータの強度確保、ビームの入射位置や
使用可能なビーム径を指定するためにアパーチャーを取
り付ける必要があるが、アパーチャーを取り付けるとア
イソレーションが著しく劣化するという問題があった。Normally, it is necessary to attach an aperture to ensure the strength of the optical isolator and to specify the beam incidence position and usable beam diameter, but there is a problem that attaching an aperture significantly deteriorates the isolation.
本発明の目的は、高いアイソレーションを有する偏光依
存性の無い光アイソレータを提供することにある。An object of the present invention is to provide an optical isolator with high isolation and no polarization dependence.
この目的を達成するため本発明の光アイソレータにおい
ては、順方向のアパーチャー開口径及び逆方向側のアパ
ーチャー開口径のうちの少な(とも1つを、1個または
複数個の複屈折偏光分離板で分離した常光線と異常光線
がファラデー回転子を透過するときのビーム分離幅の3
倍以上にしたことを特徴としている。In order to achieve this objective, in the optical isolator of the present invention, one of the aperture diameters in the forward direction and the aperture diameter in the reverse direction is fixed by one or more birefringent polarization splitting plates. 3 of the beam separation width when the separated ordinary and extraordinary rays pass through the Faraday rotator
It is characterized by more than double the amount.
以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail using Examples.
第1図及び第2図において、1及び1′はシングルモー
ドファイバー、2及び2′はレンズ、3゜3′及び3″
は複屈折を利用した偏光分離板、4はファラデー回転子
、5は磁石、6はλ/2板、7及び7′はアパーチャー
である。In Figures 1 and 2, 1 and 1' are single mode fibers, 2 and 2' are lenses, and 3°3' and 3''
4 is a Faraday rotator, 5 is a magnet, 6 is a λ/2 plate, and 7 and 7' are apertures.
光ファイバーl及び1′とレンズ2及び2′はあらかじ
め平行ビームが得られるように光学調整を行っている。Optical fibers 1 and 1' and lenses 2 and 2' are optically adjusted in advance so that parallel beams can be obtained.
ビーム径は約300 pmであった。The beam diameter was approximately 300 pm.
ファラデー回転子4としては、ビスマス置換磁性ガーネ
ットを用い、サマリウムコバルト磁石5に固定した。λ
/2板6としては水晶を用いた。2組の光学調整を行っ
た光ファイバーとレンズを、それらの間に挿入する光ア
イソレータの長さだけ離して光結合させた。その間に構
成部品が調整できるホルダーを固定し、偏光分離板3、
ファラデー回転子4、λ/2板6、偏光分離板3′の順
序(第2図の構成では偏光分離板3、ファラデー回転子
4、偏光分離板3′、偏光分離板3″)で置く。レーザ
ー光源と光パワーメータを使用して透過光ii(挿入損
失及びアイソレーション)をモニターしながら、3.6
及び3′の光軸回りの調整(第2図の構成では3.3′
及び3#)及びファイバー1′とレンズ2′の光軸調整
を行った。この光アイソレータのファラデー回転子にお
けるビーム分NWAは580t1mで、アイソレーショ
ンは43dBであった。これにアパーチャーを取り付け
た。As the Faraday rotator 4, bismuth-substituted magnetic garnet was used and fixed to the samarium cobalt magnet 5. λ
/2 As the plate 6, crystal was used. Two sets of optically adjusted optical fibers and lenses were optically coupled by separating them by the length of an optical isolator inserted between them. In between, fix a holder whose components can be adjusted, polarization separation plate 3,
The Faraday rotator 4, the λ/2 plate 6, and the polarization separation plate 3' are arranged in this order (in the configuration shown in FIG. 2, the polarization separation plate 3, the Faraday rotator 4, the polarization separation plate 3', and the polarization separation plate 3''). 3.6 while monitoring the transmitted light II (insertion loss and isolation) using a laser light source and optical power meter.
and 3' adjustment around the optical axis (3.3' in the configuration shown in Figure 2)
and 3#) and the optical axes of the fiber 1' and lens 2' were adjusted. The beam portion NWA at the Faraday rotator of this optical isolator was 580 t1m, and the isolation was 43 dB. I attached an aperture to this.
実施例1の光アイソレータは、第1図に示す構造であり
、順方向側のアパーチャー開口径を0.7■、逆方向側
のアパーチャー関[」径を1.8 mとした。アイソレ
ーションは43dBであった。The optical isolator of Example 1 had the structure shown in FIG. 1, and the aperture opening diameter on the forward direction side was 0.7 m, and the aperture diameter on the reverse direction side was 1.8 m. Isolation was 43 dB.
実施例2の光アイソレータは、第2図に示す構造であり
、順方向側のアパーチャー開口径を0.7閣、逆方向側
のアパーチャー開口径を1.8mとした。アイソレーシ
ョンは43dBであった。The optical isolator of Example 2 had the structure shown in FIG. 2, and the aperture diameter on the forward direction side was 0.7 m, and the aperture diameter on the reverse direction was 1.8 m. Isolation was 43 dB.
第3図及び第4図は、それぞれ実施例1及び実施例2の
光アイソレータにおいて、逆方向から入射した光の伝播
路を示す図である。第3図において順方向のアパーチャ
ーで反射した2光線は、偏光分離板3、ファラデー回転
子4、λ/2板6、偏光分離板3′ (第4図では偏光
分離板3、ファラデー回転子4、偏光分離板3′、偏光
分離板3#)を通過し、それぞれファラデー回転子を通
過する際のビーム分離幅だけ光ファイバー1′から離れ
た位置に出射して光アイソレータから放出される。3 and 4 are diagrams showing propagation paths of light incident from opposite directions in the optical isolators of Example 1 and Example 2, respectively. In Fig. 3, the two light beams reflected by the forward aperture are the polarization splitting plate 3, Faraday rotator 4, λ/2 plate 6, polarization splitting plate 3' (in Fig. 4, the polarization splitting plate 3, Faraday rotator 4, , polarization separation plate 3', and polarization separation plate 3#), and are emitted from the optical isolator at a position separated from the optical fiber 1' by the beam separation width when passing through the Faraday rotator.
このため高アイソレーションが維持される。Therefore, high isolation is maintained.
実施例1及び実施例2のように逆方向のアパーチャー開
口径が、偏光’AM板で分離された常光線と異常光線と
がファラデー回転子を迅通ずるときの分離幅の3倍以上
の大きさである光アイソレータは、順方向側のアパーチ
ャーの種類によってビームの入射位置や使用可能なビー
ム径を任意に決定できるため好ま1.7い。As in Examples 1 and 2, the aperture opening diameter in the opposite direction is three times or more the separation width when the ordinary ray and extraordinary ray separated by the polarizing AM plate quickly pass through the Faraday rotator. An optical isolator with 1.7 is preferable because the incident position of the beam and the usable beam diameter can be arbitrarily determined depending on the type of aperture on the forward direction side.
実施例3の光アイソレータは、第2図に示す構造であり
、順方向側のアパーチャー開口径を1.81、逆方向側
のアパーチャー開口径を0.7閣とした。アイソレーシ
ョンは43dBであった。The optical isolator of Example 3 had the structure shown in FIG. 2, and the aperture opening diameter on the forward direction side was 1.81 mm, and the aperture opening diameter on the reverse direction side was 0.7 mm. Isolation was 43 dB.
第5図は、実施例3の光アイソレータにおいて、逆方向
から入射した光の伝播路を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the propagation path of light incident from the opposite direction in the optical isolator of Example 3.
偏光分離板3を出射した2光線は、そのまま光アイソレ
ータから放出される。このため高アイソレーションが維
持される。The two light beams emitted from the polarization separation plate 3 are emitted as they are from the optical isolator. Therefore, high isolation is maintained.
比較例1の光アイソレータは、第1図に示す構造であり
、順方向側および逆方向側のアパーチャー径を0.7
mとした。アイソレーションは30dBであった。The optical isolator of Comparative Example 1 has the structure shown in FIG. 1, and the aperture diameters on the forward and reverse sides are 0.7.
It was set as m. Isolation was 30dB.
比較例2の光アイソL・−夕は、第2図に示す構造であ
り、順方向側および逆方向側のアパーチャー間口径を1
.4msとと7た。アイソレーションは33dBであっ
た。The optical isolator of Comparative Example 2 has the structure shown in FIG.
.. 4ms and 7 seconds. Isolation was 33 dB.
第6図及び第7図は、それぞれ比較例1及び比較例2の
光アイソレータにおいて、逆方向から入射した光の伝播
路を示す図である。第6図において順方向側のアパーチ
ャーで反射した2光線は、偏光分離板3、ファラデー回
転子4、λ/2板6、偏光分離板3′ (第7図では偏
光分離板3、ファラデー回転子4、偏光分離板3′、偏
光分離板3″)を通過し、それぞれファラデー回転子を
通過する際のビーム分離幅だけ光ファイバー1′から離
れた位置に出射する。再び逆方向側のアパーチャーで反
射した2光線は、偏光分離板3′、λ/2板6、ファラ
デー回転子4、偏光分離板3(比較例2では偏光分離板
3″、偏光分離板3′、ファラデー回転子4、偏光分離
板3)を通過し、光ファイバー1の位置で合波される。6 and 7 are diagrams showing propagation paths of light incident from opposite directions in optical isolators of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, respectively. In Fig. 6, the two light beams reflected by the forward aperture are the polarization splitting plate 3, the Faraday rotator 4, the λ/2 plate 6, and the polarization splitting plate 3' (in Fig. 7, the polarization splitting plate 3, the Faraday rotator 4, polarization splitting plate 3', polarization splitting plate 3''), and is emitted to a position away from the optical fiber 1' by the beam separation width when passing through the Faraday rotator. It is reflected again by the aperture on the opposite side. The two light beams are separated by a polarization separation plate 3', a λ/2 plate 6, a Faraday rotator 4, a polarization separation plate 3 (in comparative example 2, a polarization separation plate 3'', a polarization separation plate 3', a Faraday rotator 4, a polarization separation plate The light beams pass through the optical fiber plate 3) and are combined at the optical fiber 1 position.
このためアイソレーションが著しく劣化する。Therefore, isolation deteriorates significantly.
これらのことから明らかなように、順方向側のアパーチ
ャー径及び逆方向側のアパーチャー径の少なくとも1つ
を、1個または複数個の複屈折偏光板で分離した常光線
と異常光線がファラデー回転子を透過するときのビーム
分離幅の3倍以Jにすることにより高いアイソレーショ
ンを有する偏光依存性の無い光アイソレータを実現する
ことが可能である。As is clear from these facts, the ordinary ray and the extraordinary ray separated by one or more birefringent polarizing plates at least one of the aperture diameter on the forward side and the aperture diameter on the reverse side are generated by a Faraday rotator. By making J at least three times the beam separation width when transmitting the beam, it is possible to realize an optical isolator with high isolation and no polarization dependence.
本発明によると、高いアイソレーションを有し、かつ低
挿入損失、小型な偏光依存性の無い光アイソレータを提
供することができるため、工業的に有用である。According to the present invention, it is possible to provide a small optical isolator having high isolation, low insertion loss, and no polarization dependence, and is therefore industrially useful.
第1図及び第2図は、本発明の光アイソレータの例を示
す構成概略図である。l及び1′はシングルモードファ
イバー、2及び2′はレンズ、3゜3′及び3″は複屈
折を利用した偏光分離板、4はファラデー回転子、5は
磁石、6はλ/2板、7及び7′はアパーチャーを示す
。
第3図、第4図、第5図、第6図及び第7図は、実施例
1、実施例2、実施例3、比較例1及び比較例2の逆方
向から入射した光の伝播路を示した概略図である。l及
び1′はシングルモードファイバー、2及び2′はレン
ズ、3,3′及び3#は複屈折を利用した偏光分離板、
4はファラデー回転子、5は磁石、6はλ/2板、7及
び7′はアパーチャーを示す。
第8図及び第9図は、従来の光アイソレータの構成概略
図及び光の偏光状態と伝播路を示した概略図であり、(
a)及び(ロ)はそれぞれ順方向及び逆方向から光が入
射した場合である。1及び1′は光ファイバー、2及び
2′はレンズ、3.3′及び3#は複屈折偏光分離板、
4はファラデー回転子、6はλ/2板を示す。1 and 2 are schematic configuration diagrams showing an example of the optical isolator of the present invention. 1 and 1' are single mode fibers, 2 and 2' are lenses, 3°3' and 3'' are polarization separation plates that utilize birefringence, 4 is a Faraday rotator, 5 is a magnet, 6 is a λ/2 plate, 7 and 7' indicate the apertures. It is a schematic diagram showing the propagation path of light incident from opposite directions.l and 1' are single mode fibers, 2 and 2' are lenses, 3, 3' and 3# are polarization splitting plates using birefringence,
4 is a Faraday rotator, 5 is a magnet, 6 is a λ/2 plate, and 7 and 7' are apertures. FIGS. 8 and 9 are schematic diagrams showing the configuration of a conventional optical isolator and the polarization state and propagation path of light.
A) and (b) are cases where light is incident from the forward direction and the reverse direction, respectively. 1 and 1' are optical fibers, 2 and 2' are lenses, 3.3' and 3# are birefringent polarization separation plates,
4 is a Faraday rotator, and 6 is a λ/2 plate.
Claims (1)
ー回転子及び2個のアパーチャーを構成部品として含む
光アイソレータにおいて、順方向側のアパーチャー開口
径及び逆方向側のアパーチャー開口径のうち少なくとも
1つを、1個または複数個の複屈折偏光分離板で分離さ
れた常光線と異常光線とがファラデー回転子を透過する
ときのビーム分離幅の3倍以上の大きさにしたことを特
徴とする光アイソレータ。(1) In an optical isolator that includes one or more birefringent polarization splitting plates, a Faraday rotator, and two apertures as components, at least one of the aperture diameter on the forward direction side and the aperture diameter on the reverse side One feature is that the beam separation width is at least three times as large as the beam separation width when the ordinary ray and extraordinary ray separated by one or more birefringent polarization separation plates are transmitted through a Faraday rotator. optical isolator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33656490A JPH04204712A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Optical isolator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP33656490A JPH04204712A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Optical isolator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04204712A true JPH04204712A (en) | 1992-07-27 |
Family
ID=18300448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33656490A Pending JPH04204712A (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Optical isolator |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH04204712A (en) |
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- 1990-11-30 JP JP33656490A patent/JPH04204712A/en active Pending
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