JPH04248503A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、戻り光による共振発振
ノイズを防止する為に使用される光アイソレータに関す
るものである。

【０００２】

【従来技術】図１０はこの種の従来の光アイソレータの
概略構造を示す図であり、同図（ａ）は該光アイソレー
タ８０に順方向の光を入射した場合の状態を示す図であ
り、同図（ｂ）は該光アイソレータ８０に逆方向の光を
入射した場合の状態を示す図である。

【０００３】まず同図（ａ）に示すように光アイソレー
タ８０に順方向の光を入射した場合、偏光子８１を通過
し直線偏光した光は、非相反光学素子として働くファラ
デー回転子８２によりその偏光面を４５°回転され、前
記偏光子８１に対してその偏光面を４５°回転して設置
された検光子８３をそのまま透過していく。

【０００４】一方同図（ｂ）に示すように戻り光が光ア
イソレータ８０に逆方向に入射する場合、検光子８３を
通過し直線偏光した光は、ファラデー回転子８２により
その偏光面が４５°回転させられ、その光の偏光面は偏
光子８１の偏光面に対して９０°回転した状態となるた
め、この偏光子８１を透過することが出来なくなる。よ
って光アイソレータが構成できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の光アイソレータ８０においては以下のような問題点が
あった。

【０００６】■光アイソレータ８０を構成する各光学素
子（主にファラデー回転子８２）には、温度，波長依存
性があり、その特性が良くない。

【０００７】■ファラデー回転子８２には磁場を加える
必要があるが、環境（例えば強電磁界の存在する場所）
によっては該磁場の状態が変化し、当初の特性が発揮で
きない場合が生ずる。

【０００８】■偏光子８１の偏光面と検光子８３の偏光
面を所定角度ずらせるように調整する作業が必要となる
。

【０００９】■その特性が入射光の偏光状態に依存して
しまう。

【００１０】■部品点数が多く、そのアライメントが難
しい。

【００１１】■光アイソレータ８０を構成する各光学素
子が高価である。

【００１２】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、偏光子，ファラデー回転子，検光子，磁石を用い
ず、レンズのみを用いて構成することにより、安定した
特性が得られ、その製造が容易でコストの低減化も図れ
る光アイソレータを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明にかかる光アイソレータは、複数のレンズを直
列に配列し、該複数のレンズはそのレンズ系が有限共役
長を持ち且つ該レンズ系の物点から出射した光の内像点
に集光する光の方が像点から出射した光の内物点に集光
する光よりも多くなるように配置し、該レンズ系の物点
付近に光源又は光ファイバーや光導波路のコア端面を配
置し、像点付近に他の光ファイバーや光導波路のコア端
面を配置するように構成した。

【００１４】

【作用】上記の如く構成すれば、物点付近に配置した光
源又は光ファイバーや光導波路のコア端面から出射した
順方向の光の殆どは、像点付近に配置した他の光ファイ
バーや光導波路のコア内に導入され、伝搬されていく。 一方像点付近に配置した他の光ファイバーや光導波路の
コア端面から出射した逆方向の光の一部は前記物点付近
に配置した光源等に集光しない。つまり順方向の光に対
して逆方向の光はその損失が大きく、これによって光ア
イソレータが構成できる。この光アイソレータはレンズ
のみで構成できる。

【００１５】

【実施例】本発明にかかる光アイソレータの構成は、光
ファイバー等のコア端面或いは光源から出射される光を
２以上のレンズを通してもう１つの光ファイバーなどの
コア端面に光を入射させるようにしたものである。ここ
で前記２以上のレンズからなるレンズ系は有限共役長を
持ち、且つ該レンズ系の物点から出射した光の内像点に
集光する光の方が像点から出射した光の内物点に集光す
る光よりも多くなるように配置したものであり、この条
件を満たせば、通常のレンズ（凹、凸レンズ）、屈折率
分布型レンズ、非球面レンズ等のどのようなレンズを用
いても良く、また独立したレンズを用いる代わりに光フ
ァイバーの先端を先球加工することによって該光ファイ
バー自体にレンズ機能を持たせるように構成しても良い
。

【００１６】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１７】〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例
を示す図である。同図に示すようにこの実施例にかかる
光アイソレータ１は、光ファイバーの途中に設けられる
光アイソレータであり、２つの球レンズ２，３によって
構成されている。ここで球レンズ２の直径は球レンズ３
の直径よりも小さく、従ってレンズの屈折率を同じもの
にした場合には、両球レンズ２，３それぞれの焦点距離
は異なっており、球レンズ２よりも球レンズ３の焦点距
離の方が長い。ここで一方の球レンズ２は一方の光ファ
イバー４の端面に対向する位置に配置され、また他方の
球レンズ３は他方の光ファイバー５の端面に対向する位
置に配置されている。ここで光ファイバー４のコア４１
と球レンズ２と球レンズ３と光ファイバー５のコア５１
は、同一光軸上に配置されている。また球レンズ２と球
レンズ３はこれら２つのレンズが構成するレンズ系が有
限共役長を持つように配置され、該レンズ系の物点付近
に前記光ファイバー４のコア４１端面の中心部が位置し
、該レンズ系の像点付近に前記光ファイバー５のコア５
１端面の中心部が位置するように配置されている。

【００１８】次にこの光アイソレータ１の動作について
説明する。ここで図２は前記光アイソレータ１に順方向
（即ち光ファイバー４から光ファイバー５方向）に光が
入射した場合を示す図である。球レンズ２，３の焦点位
置に光ファイバー４，５のコア端面を配置した場合には
、同図に示すように光ファイバー４のコア４１端面から
空間中に出射された光は、所定の開口角で広がり、球レ
ンズ２に入射し平行光となって球レンズ３に入射する。 このとき球レンズ３は球レンズ２よりも大きいので、該
平行光の全ては球レンズ３内に入射する。そして該球レ
ンズ３に入射した光は集光され、像点において集光する
が、この像点付近には光ファイバー５のコア５１端面が
配置されているので、該光はほとんど該コア５１内に導
入され、光ファイバー５中を伝搬していく。つまりコア
４１端面から出射した光のほとんど全てはコア５１内に
導入される。

【００１９】次に図３は前記光アイソレータ１に逆方向
に光が入射した場合を示す図である。同図に示すように
光ファイバー５内を伝搬してきた戻り光は、コア５１端
面から所定の開口角で広がりながら球レンズ３に入射し
、平行光となって球レンズ２に入射する。しかしながら
球レンズ２は球レンズ３よりも小さいので、該平行光の
内、同図に斜線で示す部分の平行光は球レンズ２に入射
せず、除去される。一方球レンズ２に入射した光は物点
に集光するが、この物点付近には光ファイバー４のコア
４１端面が配置されているので、この光はコア４１内に
導入される。しかしながらこの場合、コア４１内に導入
された光の全てが、コア４１内を伝搬していくのではな
い。即ち図４に示すように、光ファイバー４の最大受光
角θ（開口数ＮＡで決まる）を超える角度で物点に集光
してくる光は、たとえコア４１内に入ってもコア４１内
を伝搬できず、除去される。つまり図４に示す斜線部分
の光も除去される。以上のように順方向ではほとんど光
の損失が生じず、逆方向では大きな光の損失が生じるの
で、光アイソレータが構成できる。

【００２０】ここでこの実施例の場合、コア４１端面は
物点上ではなくてその付近に配置され、またコア５１端
面は像点上ではなくてその付近に配置されている。この
ように付近としたのは、球レンズ２，３が収差を含まな
い場合には物点と像点上の位置でよいのであるが、実際
には球レンズ２，３は収差をもっているのでそれらの位
置から多少ずれた位置に配置した方が光アイソレータと
しての特性が良くなる場合があるからである。

【００２１】〔第２実施例〕図５は本発明の第２実施例
を示す図である。同図に示すようにこの実施例にかかる
光アイソレータ１０は、前記第１実施例の場合と同様に
、焦点距離の異なる球レンズ１２，１３を同一光軸上に
直列に配置して構成されている。この光アイソレータ１
０が前記図１に示す光アイソレータ１と相違する点は、
前記光アイソレータ１の場合は２つの球レンズ２，３間
の近軸光線が平行となるように球レンズ２，３を配置し
たが、この光アイソレータ１０の場合は球レンズ１２，
１３間の近軸光線が平行とならないように球レンズ１２
，１３を配置した点である。即ち、該近軸光線が平行で
なくても、図５に示す斜線部分の戻り光は除去され、前
記第１実施例の場合と同様の効果を生ずる。

【００２２】〔第３，第４実施例〕図６，図７は本発明
の第３，第４実施例を示す図である。図６に示すように
、光アイソレータ２０を構成するレンズ２２，２３の一
方を凹レンズ２３で構成してもよい。このように構成す
れば、逆方向に進む光の内、球レンズ２２に入射する光
をより少なくすることができる。また図７に示すように
一方のレンズを省略し、その代わりに一方の光ファイバ
ー４のコア４１端面を先球状に加工し、該部分に直接レ
ンズ機能を持たせても良い。このように構成すれば、独
立したレンズが球レンズ３３のみとなり、光アイソレー
タ３０のアライメントが容易になる。

【００２３】〔第５実施例〕図８は本発明の第５実施例
を示す図である。同図に示すようにこの実施例において
は、光アイソレータ６０は焦点距離の異なる２つの凸レ
ンズ６２，６３で構成され、左側の凸レンズ６２の近傍
には開口絞り６４を配置して構成されている。このよう
に構成することにより、レンズの開口数を調節すること
ができる。

【００２４】〔第６実施例〕図９は本発明の第６実施例
を示す図である。同図に示すようにこの実施例において
は、光アイソレータ７０は２つの同一径，同一屈折率（
即ち同一焦点距離）の球レンズ７２，７３を直列に配列
することによって構成されている。但し一方の球レンズ
７２から物点（即ちコア４１端面）までの距離Ｌ１と、
他方の球レンズ７３から像点（即ちコア５１端面）まで
の距離Ｌ２を異ならせるように配置している。なおこの
場合、２つの球レンズ７２，７３間の近軸光線は平行光
とはならない。このように構成しても、上記各実施例と
同様に、逆方向の光の多くは光ファイバー４のコア４１
内に導入されず、除去される。

【００２５】以上説明したように、本発明の光アイソレ
ータは、各種のレンズの組合せが可能である。またレン
ズの数は２つに限らず、３つ以上で構成してもよい。即
ち要は複数のレンズを直列に配列し、該複数のレンズは
そのレンズ系が有限共役長を持ち且つ該レンズ系の物点
から出射した光の内像点に集光する光の方が像点から出
射した光の内物点に集光する光よりも多くなるように配
置するものであれば、どのようなレンズの組合せであっ
てもよいのである。

【００２６】なお上記各実施例における光アイソレータ
の左側の光ファイバー４の端面位置には、該光ファイバ
ー４の代わりに光源又は３次元光導波路のコア端面を配
置しても良い。一方上記光アイソレータの右側の光ファ
イバー５の端面位置には、該光ファイバー５の代わりに
３次元光導波路のコア端面を配置してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる光アイソレータによれば、以下のような優れた効果
を有する。

【００２８】■レンズのみで構成できるので、温度，波
長依存性が少なく、その特性が向上する。

【００２９】■磁場を加える必要がなく、環境（例えば
強電磁界の存在する場所）に依らず安定した当初の特性
が得られる。

【００３０】■その特性が入射光の偏光状態に依存しな
い。

【００３１】■部品点数が少なく、そのアライメントが
容易である。

【００３２】■レンズのみで構成できるので、構成部品
が少なく安価なので、コストが安くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】光アイソレータ１に順方向に光が入射した場合
を示す図である。

【図３】光アイソレータ１に逆方向に光が入射した場合
を示す図である。

【図４】球レンズ２から光ファイバー４のコア４１に逆
方向に光が入射したときの状態を示す拡大図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す図である。

【図７】本発明の第４実施例を示す図である。

【図８】本発明の第５実施例を示す図である。

【図９】本発明の第６実施例を示す図である。

【図１０】従来の光アイソレータの概略構造を示す図で
ある。

【符号の説明】

１　　光アイソレータ ２，３　　球レンズ ４，５　　光ファイバー ４１，５１　　コア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焦点距離の異なる複数のレンズを直列に配
   列し、該複数のレンズはそのレンズ系が有限共役長を持
   ち且つ該レンズ系の物点から出射した光の内像点に集光
   する光の方が像点から出射した光の内物点に集光する光
   よりも多くなるように配置し、該レンズ系の物点付近に
   光源又は光ファイバーや光導波路のコア端面を配置し、
   像点付近に他の光ファイバーや光導波路のコア端面を配
   置したことを特徴とする光アイソレータ。
2. 【請求項２】焦点距離の等しい２つのレンズを直列に配
   列し、該両レンズは両レンズのレンズ系が有限共役長を
   持つとともに、該レンズ系の物点と一方のレンズ間の距
   離が像点と他方のレンズ間の距離と異なり、且つ該レン
   ズ系の物点から出射した光の内像点に集光する光の方が
   像点から出射した光の内物点に集光する光よりも多くな
   るように配置し、該レンズ系の物点付近に光源又は光フ
   ァイバーや光導波路のコア端面を配置し、像点付近に他
   の光ファイバーや光導波路のコア端面を配置したことを
   特徴とする光アイソレータ。