JPH04324416A - Optical isolator - Google Patents
Optical isolatorInfo
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- JPH04324416A JPH04324416A JP9526691A JP9526691A JPH04324416A JP H04324416 A JPH04324416 A JP H04324416A JP 9526691 A JP9526691 A JP 9526691A JP 9526691 A JP9526691 A JP 9526691A JP H04324416 A JPH04324416 A JP H04324416A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータ、特に
入射光の偏波面を考慮することなく作動し得るようにし
た偏波無依存型光アイソレータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical isolator, and more particularly to a polarization-independent optical isolator that can operate without considering the plane of polarization of incident light.
【0002】0002
【従来の技術】図2は従来の光アイソレータの構成例を
示しているが、この光アイソレータでは、入射光は、第
一の偏光子1を通過した後にファラデー回転子2によっ
てその偏波面が45度回転せしめられ、更に該第一の偏
光子1に対して45度傾いた偏光面を有する第二の偏光
子3を通過する。一方、上記入射光とは逆方向の反射戻
り光は、第二の偏光子3に対して偏波面が一致した成分
のみが該第二の偏光子3を通過し、この後上記ファラデ
ー回転子2によってその偏波面が更に45度回転せしめ
られる。従って、ファラデー回転子2を通過したかかる
反射戻り光は、第一の偏光子1に対してその偏波面が9
0度回転していることになり、これにより、上記入射光
の入射側にまでは反射戻り光は到達することができなく
なる。このように従来の光アイソレータによれば上記逆
方向の反射戻り光が遮断され、この種の光アイソレータ
機能が発揮される。尚、図2に示した構造の光アイソレ
ータを複数段に構成することにより、更に大きなアイソ
レーション効果を得ることができる。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an example of the configuration of a conventional optical isolator. The light is rotated by a degree and further passes through a second polarizer 3 having a plane of polarization inclined at 45 degrees with respect to the first polarizer 1. On the other hand, of the reflected return light in the opposite direction to the incident light, only the component whose polarization plane matches the second polarizer 3 passes through the second polarizer 3, and then the Faraday rotator 2 The plane of polarization is further rotated by 45 degrees. Therefore, the reflected return light that has passed through the Faraday rotator 2 has a polarization plane of 9 with respect to the first polarizer 1.
This means that it has rotated by 0 degrees, and as a result, the reflected return light cannot reach the incident side of the above-mentioned incident light. In this manner, the conventional optical isolator blocks the reflected and returned light in the opposite direction, and exhibits this type of optical isolator function. Note that an even greater isolation effect can be obtained by configuring the optical isolator having the structure shown in FIG. 2 in multiple stages.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構造の従来の光アイソレータは、入射光の偏波面
の傾きに依存する特性を有しており、入射光の偏波面に
第一の偏光子1の偏光面を一致させておく必要があるた
め、特に入射光の偏波面が予め特定できないような光伝
送系においては、光アイソレータとしての機能を十分有
効に発揮させることができないという問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional optical isolator having the above-mentioned structure has a characteristic that depends on the inclination of the polarization plane of the incident light. Since it is necessary to match the polarization planes of the optical isolators 1, there is a problem that the function as an optical isolator cannot be fully demonstrated, especially in optical transmission systems where the polarization plane of the incident light cannot be determined in advance. there were.
【0004】本発明はこのような課題に鑑みて、入射光
の偏波面を全く考慮することなく使用し得る偏波無依存
型の光アイソレータを提供することを目的とする。In view of these problems, it is an object of the present invention to provide a polarization-independent optical isolator that can be used without considering the polarization plane of incident light at all.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明による光アイソレ
ータは、入射光の偏波面に依存し且つ入射光と出射光の
偏波面が互いに45度の角度をなす構造を有する光アイ
ソレータユニットの入射側に偏光分離・合成素子と偏光
回転子からなる第一の光学系を、又光アイソレータユニ
ットの出射側には偏光回転子と二枚の偏光分離・合成素
子からなる第二の光学系を夫々配設し、第一の光学系に
おいて分離された光路の偏光成分の一方の偏波面を回転
させることにより分離された双方の光路の偏光成分の偏
波面が光アイソレータユニットの入射側偏光子の偏光面
に一致するように光アイソレータユニットに入射させる
と共に、光アイソレータユニットの出射側において分離
されている各光路の偏光成分を第二の光学系によって再
び結合するようになっている。[Means for Solving the Problems] The optical isolator according to the present invention is provided on the incident side of an optical isolator unit having a structure in which the polarization plane of the incident light depends on the polarization plane of the incident light and the polarization planes of the incident light and the output light form an angle of 45 degrees to each other. A first optical system consisting of a polarization separation/synthesis element and a polarization rotator is disposed on the output side of the optical isolator unit, and a second optical system consisting of a polarization rotator and two polarization separation/synthesis elements is disposed on the output side of the optical isolator unit. By rotating the plane of polarization of one of the polarization components of the separated optical paths in the first optical system, the plane of polarization of the polarization components of both separated optical paths becomes the plane of polarization of the polarizer on the input side of the optical isolator unit. The polarized light components of the respective optical paths separated on the exit side of the optical isolator unit are recombined by a second optical system.
【0006】[0006]
【作用】本発明によれば、入射光は先ず第一の光学系の
偏光分離・合成素子によって互いに90度の角度をなす
偏光成分を有する二つの光路に分離される。そして、一
方の光路にのみ配置された偏光回転子により上記二つの
光路の偏光成分の偏波面を一致させた後に、これら双方
の光路の偏光成分に偏光面を合わせた光アイソレータユ
ニットの偏光子へ入射させる。該光アイソレータユニッ
トを通過した上記二つの偏光成分の偏波面は各々45度
回転しており、更に第二の光学系の一方の光路にのみ配
置された偏光回転子により互いに直交させた後に、二枚
の偏光分離・合成素子によりこれら二つの偏光成分は結
合される。他方、逆方向の光は第二の光学系の二枚の偏
光分離・合成素子により互いに90度の角度をなす偏光
成分を有する二つの光路に分離され、このうち一方の光
路にのみ配置された偏光回転子により偏波面が一致した
後に上記とは逆方向から光アイソレータユニットに入射
する。従って該光アイソレータユニットの作用により逆
方向の光は上記第一の光学系の入射側へは戻ることがで
きない。According to the present invention, the incident light is first separated into two optical paths having polarization components forming an angle of 90 degrees to each other by the polarization separation/synthesis element of the first optical system. Then, after matching the polarization planes of the polarization components of the two optical paths with a polarization rotator placed only in one optical path, the polarization planes of the polarization components of both of these optical paths are matched to the polarizer of the optical isolator unit. Make it incident. The polarization planes of the two polarized light components that have passed through the optical isolator unit are each rotated by 45 degrees, and after being made orthogonal to each other by a polarization rotator disposed only on one optical path of the second optical system, the two polarization planes are rotated by 45 degrees. These two polarization components are combined by two polarization separation/combination elements. On the other hand, the light in the opposite direction is separated by the two polarization separation/synthesizing elements of the second optical system into two optical paths having polarization components that are at an angle of 90 degrees to each other. After the planes of polarization are matched by the polarization rotator, the light enters the optical isolator unit from the opposite direction. Therefore, due to the action of the optical isolator unit, the light in the opposite direction cannot return to the incident side of the first optical system.
【0007】[0007]
【実施例】以下、図1に基づき図2を参照して本発明に
よる光アイソレータの一実施例を説明する。図1におい
て、4は従来例の光アイソレータ(図2)を奇数個直列
に接続してなる光アイソレータユニットであり、入射側
と出射側の偏光面は互いに45度の角度をなしている。
そして、この光アイソレータユニット4の両側に後述す
る第一の光学系と第二の光学系が配置されている。この
場合、第一の光学系が配置されている側を入射側とする
。更に、図中、5は第一の光学系中に配置された例えば
TiO2 (ルチル)複屈折板でなる偏光分離・合成素
子、6は第一の光学系中に配置された例えば二分の一波
長板でなる偏光回転子、7は第二の光学系中に配置され
た偏光回転子6と同様に構成された偏光回転子、8,9
は第二の光学系中に配置された上記偏光分離・合成素子
5と同様に構成された二枚の偏光分離・合成素子である
。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the optical isolator according to the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and FIG. 2. In FIG. 1, 4 is an optical isolator unit formed by connecting an odd number of conventional optical isolators (FIG. 2) in series, and the polarization planes on the incident side and the output side form an angle of 45 degrees with each other. A first optical system and a second optical system, which will be described later, are arranged on both sides of this optical isolator unit 4. In this case, the side where the first optical system is arranged is defined as the incident side. Furthermore, in the figure, 5 is a polarization separation/synthesizing element made of, for example, a TiO2 (rutile) birefringence plate arranged in the first optical system, and 6 is a polarization separation/synthesizing element, for example, a half wavelength arranged in the first optical system. A polarization rotator made of a plate, 7 is a polarization rotator configured similarly to the polarization rotator 6 arranged in the second optical system, 8, 9
are two polarization separation/combination elements arranged in the second optical system and configured similarly to the polarization separation/combination element 5 described above.
【0008】そして上記の場合、入射光としては半導体
レーザー光による平行光が用いられるが、先ず第一の光
学系において、入射光は偏光分離・合成素子5を通過し
て互いに直交する偏光成分を持つ光路a及び光路bに分
離される。そして、これら分離された光路の偏光成分の
うち光路aの偏光成分のみが通過し、且つその偏波面が
90度回転せしめられて光路bの偏光成分の偏波面と一
致するように偏光回転子6は配置されている。又光ユニ
ット4は、その入射側の偏光子1(図2参照)の偏光面
が該偏光子1に入射すべき光路a及び光路bの偏光成分
の各偏波面と一致するように配置されている。更に、第
二の光学系において、かかる光アイソレータユニット4
を通過した光路a及び光路bの偏光成分が結合されるよ
うに偏光回転子7及び偏光分離・合成素子8,9が配置
されている。In the above case, parallel light from a semiconductor laser beam is used as the incident light, but first, in the first optical system, the incident light passes through the polarization separation/synthesizing element 5 to separate mutually orthogonal polarization components. It is separated into optical path a and optical path b. Of the polarized light components of these separated optical paths, only the polarized light component of the light path a passes through the polarization rotator 6 so that the plane of polarization is rotated 90 degrees to match the plane of polarization of the polarized light component of the light path b. is located. Further, the optical unit 4 is arranged so that the plane of polarization of the polarizer 1 (see FIG. 2) on the incident side matches the planes of polarization of the polarization components of the optical path a and the optical path b that are to be incident on the polarizer 1. There is. Furthermore, in the second optical system, such an optical isolator unit 4
A polarization rotator 7 and polarization separation/synthesizing elements 8 and 9 are arranged so that the polarization components of optical path a and optical path b that have passed through are combined.
【0009】本発明による光アイソレータは上記のよう
に構成されているので、入射光は先ず、第一の光学系に
おいて偏光分離・合成素子5へ入射せしめられ、互いに
90度の角度をなす偏光成分を有する光路a及び光路b
に分離される。従って、偏光分離・合成素子5を通過し
た直後の光路a,bの偏波面は直交しているが、これら
の光路a,bのうち偏光回転子6が配置されている光路
aの偏光成分の偏波面だけが90度回転せしめられ、こ
れによって各々の偏光成分の偏波面は一致せしめられる
。そして更に各偏光成分は光アイソレータユニット4へ
入射され、前述した通り両光路a,bの偏光成分の偏波
面は各々45度回転する。次に第二の光学系において偏
光回転子7の配置されている光路bの偏光成分の偏波面
のみが90度回転し、光路aの偏光成分の偏波面と直角
に交叉する。このように直交した両偏光成分は、偏光分
離・合成素子8及び9によって再び結合される。Since the optical isolator according to the present invention is constructed as described above, the incident light is first made incident on the polarization separation/synthesizing element 5 in the first optical system, and the polarization components forming an angle of 90 degrees to each other are separated. Optical path a and optical path b having
separated into Therefore, the polarization planes of the optical paths a and b immediately after passing through the polarization separation/synthesizing element 5 are orthogonal, but the polarization component of the optical path a, where the polarization rotator 6 is arranged, Only the plane of polarization is rotated by 90 degrees, thereby making the planes of polarization of each polarization component coincident. Further, each polarized light component is incident on the optical isolator unit 4, and as described above, the polarization planes of the polarized light components in both optical paths a and b are rotated by 45 degrees. Next, in the second optical system, only the polarization plane of the polarization component of the optical path b, in which the polarization rotator 7 is arranged, is rotated by 90 degrees, and intersects the polarization plane of the polarization component of the optical path a at right angles. The two orthogonal polarized light components are combined again by the polarized light separation/synthesizing elements 8 and 9.
【0010】他方、第二の光学系側から入射する逆方向
の光は、先ず、偏光分離・合成素子9及び8によって互
いに90度をなす偏光成分を有する二つの光路a,bに
分離される。そして、このうちの一方の光路aの偏光成
分のみが偏光回転子7により90度回転せしめられた後
に上記の場合とは逆方向から光アイソレータユニット4
に入射する。従って、光アイソレータユニット4の作用
によりかかる逆方向の光はもはや第一の光学系の入射側
へは戻ることはできない。尚、上記実施例における光路
a及び光路bを入れ換えた場合でも上記とは同様な作用
効果が得られる。On the other hand, the light in the opposite direction entering from the second optical system side is first separated into two optical paths a and b having polarization components at 90 degrees to each other by polarization separation/synthesis elements 9 and 8. . After only the polarized light component of one of the optical paths a is rotated by 90 degrees by the polarization rotator 7, the optical isolator unit 4 is rotated from the direction opposite to that in the above case.
incident on . Therefore, due to the action of the optical isolator unit 4, such light in the opposite direction can no longer return to the incident side of the first optical system. Note that even if the optical path a and optical path b in the above embodiment are interchanged, the same effects as those described above can be obtained.
【0011】[0011]
【発明の効果】このように本発明によれば、入射光の偏
波面が予め特定できないような光伝送系であっても偏波
面を光アイソレータユニット4の入射側の偏光子(図2
参照)の偏光面に一致させることができる。そのため偏
波面の状態を考慮することなく従来用いられている光ア
イソレータユニット4を利用して光アイソレータとして
の機能を十分有効に発揮させることができ実用的効果等
の点でも優れている。又、空間ビーム光や光ファイバー
用として利用することができるのは勿論であるが、その
場合に既存の光アイソレータと簡単に置換することが可
能であり工業上極めて有用である。As described above, according to the present invention, even in an optical transmission system where the plane of polarization of incident light cannot be specified in advance, the plane of polarization can be changed to the polarizer on the incident side of the optical isolator unit 4 (see FIG. 2).
(see). Therefore, the conventionally used optical isolator unit 4 can be used to sufficiently effectively function as an optical isolator without considering the state of the polarization plane, and is excellent in terms of practical effects and the like. It goes without saying that it can be used for spatial beam light or optical fibers, and in that case it can be easily replaced with an existing optical isolator, making it extremely useful industrially.
【図1】本発明による光アイソレータの実施例の全体構
成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of an optical isolator according to the present invention.
【図2】従来の光アイソレータの全体構成図である。FIG. 2 is an overall configuration diagram of a conventional optical isolator.
1 第一の偏光子 2 ファラデー回転子 3 第二の偏光子 4 光アイソレータユニット 5 偏光分離・合成素子 6 偏光回転子 7 偏光回転子 8 偏光分離・合成素子 9 偏光分離・合成素子 1 First polarizer 2 Faraday rotator 3 Second polarizer 4 Optical isolator unit 5 Polarization separation/synthesis element 6 Polarization rotator 7 Polarization rotator 8 Polarization separation/synthesis element 9 Polarization separation/synthesis element
Claims (1)
出射光の偏波面が互いに45度の角度をなす構造を有す
る光アイソレータユニットの入射側に偏光分離・合成素
子と偏光回転子からなる第一の光学系を、又上記光アイ
ソレータユニットの出射側には偏光回転子と二枚の偏光
分離・合成素子からなる第二の光学系を夫々配設し、上
記第一の光学系において分離された光路の偏光成分の一
方の偏波面を回転させることにより分離された双方の光
路の偏光成分の偏波面が上記光アイソレータユニットの
入射側偏光子の偏光面と一致するように該光アイソレー
タユニットに光を入射させると共に、上記光アイソレー
タユニットの出射側において上記分離されている光路の
偏光成分を上記第二の光学系によって再び結合するよう
にした光アイソレータ。Claim 1: A polarization separation/synthesis element and a polarization rotator are provided on the input side of an optical isolator unit having a structure that depends on the polarization plane of the incident light and that the polarization planes of the input light and the output light make an angle of 45 degrees to each other. A first optical system consisting of a polarization rotator and two polarization separation/synthesizing elements is disposed on the output side of the optical isolator unit, and a second optical system consisting of a polarization rotator and two polarization separation/combination elements is disposed on the output side of the optical isolator unit. The optical isolator rotates one plane of polarization of the polarization components of the separated optical paths so that the plane of polarization of the polarization components of both separated optical paths coincides with the plane of polarization of the incident side polarizer of the optical isolator unit. An optical isolator that allows light to enter the unit and recombines the polarized light components of the separated optical paths on the output side of the optical isolator unit by the second optical system.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9526691A JPH04324416A (en) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Optical isolator |
CA 2058036 CA2058036C (en) | 1990-12-20 | 1991-12-18 | Optical isolator |
DE1991624955 DE69124955T2 (en) | 1990-12-20 | 1991-12-19 | Polarization-independent optical isolator |
EP19910121786 EP0492437B1 (en) | 1990-12-20 | 1991-12-19 | Polarization independent optical isolator |
US07/931,566 US5267078A (en) | 1990-12-20 | 1992-08-18 | Optical isolator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9526691A JPH04324416A (en) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Optical isolator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04324416A true JPH04324416A (en) | 1992-11-13 |
Family
ID=14132967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9526691A Pending JPH04324416A (en) | 1990-12-20 | 1991-04-25 | Optical isolator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04324416A (en) |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP9526691A patent/JPH04324416A/en active Pending
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