JPH04324417A - Optical isolator - Google Patents

Optical isolator

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Publication number
JPH04324417A
JPH04324417A JP9526791A JP9526791A JPH04324417A JP H04324417 A JPH04324417 A JP H04324417A JP 9526791 A JP9526791 A JP 9526791A JP 9526791 A JP9526791 A JP 9526791A JP H04324417 A JPH04324417 A JP H04324417A
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JP
Japan
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polarization
optical
optical isolator
polarized light
plane
Prior art date
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Pending
Application number
JP9526791A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Shiraishi
和男 白石
Hiroo Numajiri
沼尻 裕夫
Kazuhiro Nakajima
中島 和宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP19910121786 priority patent/EP0492437B1/en
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Publication of JPH04324417A publication Critical patent/JPH04324417A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the polarization nondependence type optical isolator which is usable without considering the plane of polarization of incident light at all. CONSTITUTION:An optical isolator unit 4 is so structured as to depend upon the plane of polarization of the incident light so that the planes of polarization of the incident light and projection light match each other; and a 1st optical system consisting of a polarized wave demultiplexing and multiplexing element 5 and a polarized light rotator 6 is arranged on the incidence side and a 2nd optical system consisting of a polarized light rotator 7 and a polarized light demultiplexing and multiplexing element 8 is arranged on the projection side. The polarized light rotator 6 passes only one polarized light component demultiplexed by the polarized light demultiplexing and multiplexing element 5 to rotate its plane of polarization by 90 deg. and matches its plane of polarization of the other polarized light component which is demultiplexed. The 2nd optical system passes only one of two polarized light components demultiplexed on the projection side of the isolator unit to rotate its plane of polarization by 90 deg., and couples it with the other polarized light component. The optical isolator unit 4 never allows light in the opposite direction to return to the incidence side of the 1st optical system.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【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互いに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に対してその偏光面が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せしめられ、この種光アイソレ
ータ機能が発揮される。尚、図2に示した構造のアイソ
レータを複数段で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. In this optical isolator, incident light passes through a first polarizer 1, and then a Faraday rotator 2 changes the plane of polarization to 45 degrees. The light is rotated 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 planes of polarization are rotated by 45 degrees with respect to each other. 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. As described above, the conventional optical isolator blocks the reflected and returned light in the opposite direction, and exhibits the function of this type of optical isolator. Note that an even greater isolation effect can be obtained by configuring the 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では、入射光の偏波
面に対して第一の偏光子1の偏光面を一致させておく必
要があるため、特に偏波面を特定することができない光
伝送系においては、その機能を有効に発揮させることが
できないという問題があった。そして、これは入射光の
偏波面の傾きに依存せざるを得ない構造になっているた
めである。
However, in the conventional optical isolator having the structure as described above, it is necessary to match the polarization plane of the first polarizer 1 with the polarization plane of the incident light. Particularly in optical transmission systems in which the plane of polarization cannot be specified, there is a problem in that the functions cannot be effectively demonstrated. This is because the structure has no choice but to depend on the inclination of the plane of polarization of the incident light.

【0004】本発明はかかる実情に鑑み、特に入射光の
偏波面の状態を全く考慮することなくこの種光アイソレ
ータとして適性に機能し得るようにした光アイソレータ
を提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an optical isolator that can function appropriately as this type of optical isolator without taking into account the state of the plane of polarization 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する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
の出射側には偏光回転子及び偏光分離・合成素子からな
る第二の光学系をそれぞれ配設し、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せしめると
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上記第二の光学系によって
再び結合せしめるようになっている。また、光アイソレ
ータユニットの入射側と偏光面は一致するように構成さ
れている。
[Means for Solving the Problems] The optical isolator according to the present invention includes a first optical system comprising a polarization separation/synthesis element and a polarization rotator on the incident side of an optical isolator unit having a structure dependent on the plane of polarization of incident light. Also, a second optical system consisting of a polarization rotator and a polarization separation/synthesis element is provided on the output side of the optical isolator, and one polarization component of the optical path separated in the first optical system is provided. By rotating the wavefront, the polarized components of both separated optical paths are made to enter the optical isolator unit so that their polarization planes match the polarization plane of the polarizer on the input side of the optical isolator unit, and at the output side of the optical isolator unit. The polarized light components of the separated optical paths are recombined by the second optical system. Further, the incident side of the optical isolator unit and the plane of polarization are configured to coincide.

【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
の偏光成分の偏波面を一致せしめた後に、これら双方の
光路の偏光成分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。更に第二の光学系において、上記分
離された光路のうち他方の光路にのみ配置された偏光回
転子により該他方の光路の偏光成分の偏波面が上記一方
の光路の偏光成分の偏波面と直交せしめられた後に、偏
光分離・合成素子によりこれらの二つの偏光成分が結合
せしめられる。他方、逆方向の光は第二の光学系の偏光
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、このうちの一方の光
路の偏波面のみが偏光回転素子によって90度回転せし
められ、この後これらは上記の場合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
側の入射側へは戻ることができない。
According to the present invention, incident light is first separated into two optical paths having polarization components that are at an angle of 90 degrees to each other by the polarization separation/synthesis element of the first optical system. and,
After the planes of polarization of the two polarized light components are made to coincide with each other by a polarization rotator disposed in only one optical path, the polarized light components of both of these optical paths are made to enter a combined polarizer of an optical isolator unit. Furthermore, in the second optical system, a polarization rotator disposed only in the other of the separated optical paths causes the plane of polarization of the polarized light component of the other optical path to be orthogonal to the plane of polarization of the polarized light component of the one optical path. After this, these two polarization components are combined by a polarization separation/synthesis element. On the other hand, the light in the opposite direction is separated by the polarization separation/synthesis element of the second optical system into two optical paths having polarization components at 90 degrees to each other, and only the polarization plane of one of the optical paths undergoes polarization rotation. The elements are rotated by 90 degrees, after which they enter the optical isolator unit from the opposite direction to that in the above case. 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)を二組直列に
接続して、その入射側の偏波面と出射側の偏波面とが一
致するように構成されている光アイソレータユニットで
ある。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
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
た上記偏光回転子6と同様に構成された偏光回転素子、
8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 configured by connecting two sets of conventional optical isolators (FIG. 2) in series so that the plane of polarization on the input side and the plane of polarization on the output side match. be. 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 a TiO2 (rutile) birefringent plate arranged in the first optical system, and 6 is a half-wave plate, for example, arranged in the first optical system. 7 is a polarization rotator arranged in the second optical system and configured similarly to the polarization rotator 6;
Reference numeral 8 denotes a polarization separation/combination element 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。又光ア
イソレータユニット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 and is divided into 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. In addition, the optical isolator unit 4 has a polarizer 1 (Fig. 2
reference) is arranged so that the polarization plane of the polarization component of the optical path a and the optical path b that should be incident on the polarizer 1 coincides with each polarization plane of the polarization components of the optical path a and the optical path b. Furthermore, in the second optical system, a polarization rotator 7 and a polarization separation/synthesis element 8 are arranged so that the polarization components of the optical path a and the optical path b that have passed through the optical isolator unit 4 are combined.

【0009】本発明による光アイソレータは上記のよう
に構成されているから、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
に分離せしめられる。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の偏光成分の偏光面だけが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、夫々光アイソレータ
ユニット4へ入射するが、この場合、光アイソレータユ
ニット4においては両光路a,bの偏光成分の偏波面は
入射時と同一の状態に維持される。次に第二の光学系に
おいて光路a,bのうち偏光回転子7が配置されている
光路bの偏光成分の偏波面だけが偏光回転子7によって
90度回転せしめられ、これにより、偏光分離・合成素
子8に入射する時の光路a及び光路bの偏光成分の偏波
面は直交した状態になる。そして偏光分離・合成素子に
おいて再び結合せしめられる。
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
It is separated into two parts. Therefore, the polarization planes of optical paths a and b immediately after passing through the polarization separation/synthesizing element 5 are orthogonal;
Of these optical paths a and b, only the polarization plane of the polarization component of the optical path a where the polarization rotator 6 is disposed is rotated by 90 degrees, thereby making the polarization planes of each polarization component coincide. Further, each polarized light component is incident on the optical isolator unit 4, but in this case, in the optical isolator unit 4, the planes of polarization of the polarized light components on both optical paths a and b are maintained in the same state as at the time of incidence. Next, in the second optical system, of the optical paths a and b, only the plane of polarization of the polarization component of the optical path b, in which the polarization rotator 7 is arranged, is rotated by 90 degrees by the polarization rotator 7. The planes of polarization of the polarized light components in optical path a and optical path b when they enter the combining element 8 are perpendicular to each other. Then, they are combined again in the polarization separation/synthesis element.

【0010】他方、第二の光学系から入射する逆方向の
光は、先ず、偏光分離・合成素子8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a,bに分
離され、このうちの一方の光路bの偏光成分のみが偏光
回転子7により90度回転せしめられる。このようにし
て夫々の偏波面が互いに直交した状態で光路a及び光路
bは上記の場合とは逆の方向から光アイソレータユニッ
ト4へ入射する。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
は戻ることができない。
On the other hand, the lights in opposite directions incident from the second optical system are first separated by 90 degrees from each other by the polarization separation/synthesis element 8.
The light beam is separated into two optical paths a and b having polarization components forming an angle of 100 degrees, and only the polarization component of one of the optical paths b is rotated by 90 degrees by the polarization rotator 7. In this way, the optical paths a and b enter the optical isolator unit 4 from the opposite direction to that in the above case, with their respective polarization planes perpendicular to each other. Therefore, due to the action of the optical isolator unit 4, the light in the opposite direction can no longer return to the incident side of the first optical system.

【0011】このように、光アイソレータユニット4の
両側に第一の光学系及び第二の光学系を設けたことによ
り、光アイソレータユニット4の性能を有効に発揮させ
ることができるが、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同様な作用効果が得られ
る。又、光アイソレータユニット4を2段以上の多段構
成にすることにより、アイソレーション効果をより高め
ることができる。
As described above, by providing the first optical system and the second optical system on both sides of the optical isolator unit 4, the performance of the optical isolator unit 4 can be effectively exhibited. Even when optical path a and optical path b are interchanged, the same effect as described above can be obtained. Moreover, by forming the optical isolator unit 4 into a multi-stage configuration of two or more stages, the isolation effect can be further enhanced.

【0012】0012

【発明の効果】上述したように、本発明の光アイソレー
タによれば、従来知られている通常の光アイソレータユ
ニットを利用することにより簡単に構成することができ
、しかもかかる光アイソレータユニットの機能を有効に
発揮せしめることができるため、特に光アイソレータユ
ニットを多段(偶数)構成とする事により極めて高いア
イソレーション効果を得ることができる。そして、入射
光の偏波面の状態を全く考慮しないで済むので、実用的
効果等の点でも優れている。また、所謂、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
換することができ、工業上極めて有用である等の利点が
ある。
As described above, according to the optical isolator of the present invention, it can be easily constructed by using conventionally known ordinary optical isolator units, and the functions of such optical isolator units can be improved. Therefore, an extremely high isolation effect can be obtained especially by configuring the optical isolator unit in a multi-stage (even number) configuration. Furthermore, since there is no need to consider the state of the polarization plane of the incident light at all, it is excellent in terms of practical effects and the like. In addition, it can of course be used for so-called spatial beam light and optical fibers, and in that case it has the advantage of being able to easily replace existing optical isolators and being extremely useful industrially. .

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

【図1】本発明による光アイソレータの一実施例の全体
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.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 4 Optical isolator unit 5 Polarization separation/synthesis element 6 Polarization rotator 7 Polarization rotator 8 Polarization separation/synthesis element

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  入射光の偏波面に依存する構造を有す
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
ソレータの出射側には偏光回転子及び偏光分離・合成素
子からなる第二の光学系をそれぞれ配設し、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
光子の偏光面に一致するように該光アイソレータユニッ
トに入射せしめると共に、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せしめるようにした
光アイソレータ。
Claim 1: An optical isolator unit having a structure dependent on the plane of polarization of incident light has a first optical system comprising a polarization separation/synthesizing element and a polarization rotator on the input side, and an output side of the optical isolator. A second optical system consisting of a polarization rotator and a polarization separation/synthesizing element is respectively disposed, and the polarization plane of one of the polarization components of the optical path separated in the first optical system is rotated to separate the two polarization components. The polarized light component of the optical path is made to enter the optical isolator unit such that the polarization plane of the polarized light component matches the polarization plane of the input side polarizer of the optical isolator unit, and the polarized light component of the separated optical path is made to enter the optical isolator unit on the output side of the optical isolator unit. An optical isolator in which polarized light components are recombined by the second optical system.
【請求項2】  前記光アイソレータユニットにおいて
、光アイソレータユニットの入射側と出射側の偏光面を
一致するようにした請求項1に記載の光アイソレータ。
2. The optical isolator according to claim 1, wherein in the optical isolator unit, planes of polarization on an incident side and an output side of the optical isolator unit are made to coincide with each other.
JP9526791A 1990-12-20 1991-04-25 Optical isolator Pending JPH04324417A (en)

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DE1991624955 DE69124955T2 (en) 1990-12-20 1991-12-19 Polarization-independent optical isolator
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