JPH04349421A - Optical isolator - Google Patents

Optical isolator

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JPH04349421A
JPH04349421A JP12148191A JP12148191A JPH04349421A JP H04349421 A JPH04349421 A JP H04349421A JP 12148191 A JP12148191 A JP 12148191A JP 12148191 A JP12148191 A JP 12148191A JP H04349421 A JPH04349421 A JP H04349421A
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JP
Japan
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optical fiber
optical
groove
embedded
fiber
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Pending
Application number
JP12148191A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Ishiguro
洋一 石黒
Shigeru Hirai
茂 平井
Yasuji Hattori
服部 保次
Shojiro Kawakami
彰二郎 川上
Kazuo Shiraishi
和男 白石
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 Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the angle deviation between an incidence side and a projection side optical fiber by cutting a slanting groove halfway in the optical fiber integrated with a substrate and arranging polarization beam splitters, a Faraday rotator, and a lambda/2 wavelength plate in the groove. CONSTITUTION:The groove 8 is cut slantingly halfway in the optical fiber 4 embedded in the substrate 2, the polarization beam splitters 10 and 14, Faraday rotator 16, and 1/2-wavelength plate 12 are arranged therein, and a magnet is fitted. The incidence side and projection side optical fibers are present on the same optical axis and their end surfaces are oblique to the optical axis. Therefore, light is refracted and projected slantingly from the incidence side optical fiber 4 and reaches the projection side optical fiber 4 after being made by the polarization beam splitters 10 and 14 to shift laterally by a constant quantity in parallel to the original light. For the purpose, the optical isolator is designed by adjusting the angle theta of the groove 8 to the optical axis and the thicknesses of the polarization beam splitters 10 and 14, preferably, so that the refraction angle of the optical fiber 4 and the quantity of lateral deviation by the polarization beam splitters cancel each other.

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、半導体レーザを用いた
光ファイバ通信や光ディスクの入出力等における光学系
の反射戻り光を阻止するための光アイソレータに関し、
特にファイバ型光増幅器等に取付けられて入射光の偏光
方向に影響を受けない偏光無依存型で光ファイバ埋込型
の光アイソレータに関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical isolator for preventing reflected light from an optical system in optical fiber communication using a semiconductor laser, input/output of an optical disk, etc.
In particular, the present invention relates to a polarization-independent optical isolator that is attached to a fiber-type optical amplifier or the like and is not affected by the polarization direction of incident light and is embedded in an optical fiber.

【0002】0002

【従来の技術】光ファイバ通信や光ディスクの入出力等
の主要な光源である半導体レーザでは、それに結合され
る光ファイバの端面や、光ファイバ同士の接続点、ある
いは結合レンズ,光コネクタ等の光学系からの反射戻り
光を受けると発振が不安定になり、雑音の増加や出力変
動等、動作特性が大幅に劣化することが知られている。 この反射光による半導体レーザの動作不安定性を解消し
、安定な光通信用光源を実現するために、これまでに各
種の光アイソレータが開発されている。
[Prior Art] Semiconductor lasers, which are the main light source for optical fiber communications and optical disk input/output, are used at the end faces of optical fibers coupled to them, at the connection points between optical fibers, or at optical fibers such as coupling lenses and optical connectors. It is known that oscillation becomes unstable when reflected light from the system is received, resulting in significant deterioration of operating characteristics such as increased noise and output fluctuations. Various optical isolators have been developed to eliminate the instability of semiconductor laser operation caused by this reflected light and to realize a stable light source for optical communications.

【0003】偏光子,検光子としてローション・プリズ
ムを用い、YIG(イットリウム鉄ガーネット)単結晶
やBi置換ガーネット等のファラデー回転子(ファラデ
ーローテータ)、このファラデー回転子を順方向に磁化
するためのSmCoなどの孔あき永久磁石を用いて構成
した光アイソレータが一般に広く知られているが、この
ような構成の光アイソレータは順方向(低ロスの方向)
においてもある偏光面しか透過せず、偏光子の透過方向
に合致しない光が入射した場合には通過光が大幅に減少
するという欠点があった。また、この光アイソレータを
光ファイバ間に挿入して使用すると、光ファイバ中を伝
搬する光ビームは一般に偏光面が一定でないので、通過
光量が変動してしまう。光ファイバ間に挿入する場合は
偏光依存性のない光アイソレータが望ましい。
[0003] A Rochon prism is used as a polarizer and an analyzer, and a Faraday rotator made of YIG (yttrium iron garnet) single crystal or Bi-substituted garnet is used, and an SmCo material is used to magnetize the Faraday rotator in the forward direction. Optical isolators constructed using perforated permanent magnets such as
Also, there is a drawback that only a certain plane of polarization is transmitted through the polarizer, and when light that does not match the transmission direction of the polarizer is incident, the amount of transmitted light is significantly reduced. Furthermore, when this optical isolator is used by being inserted between optical fibers, since the polarization plane of the light beam propagating through the optical fibers is generally not constant, the amount of light passing therethrough varies. When inserted between optical fibers, an optical isolator without polarization dependence is desirable.

【0004】そこで、偏光方向に依存せずに全ての偏光
面に対して順方向の損失をほとんど零とする構成として
、ローションプリズムの代わりに方解石のような平板状
複屈折結晶あるいは人工異方性媒質による常光,異常光
の分離/合成を利用した偏光無依存型の各種の光アイソ
レータが提案されている。人工異方性媒質を用いたもの
としては、例えば、白石和男氏,川上彰二郎氏「人工異
方性媒質によるファイバ埋込型アイソレータの偏光無依
存化」1990年電子情報通信学会春季全国大会C−2
90,P.4−343に記載されているように、ビーム
拡大ファイバと、3枚の誘電体多層膜偏光ビームスプリ
ッタと、1枚のBi置換希土類ガーネットのファラデー
回転子とを一列に組合せて構成した偏光無依存型で光フ
ァイバ埋込型の光アイソレータが提案されている。この
ような光ファイバ埋込型光アイソレータを用いると、レ
ンズ系を必要とせず、特にシングルモードファイバとマ
イクロレンズとを厳密に調整して構成されるファイバコ
リメータを使う必要がなくなる。そのため、従来のもの
と比較して組立が非常に楽になることが期待され、さら
に小型,安定,低損失等も期待される。
[0004] Therefore, in order to achieve a configuration in which the loss in the forward direction is almost zero for all polarization planes without depending on the polarization direction, a tabular birefringent crystal such as calcite or an artificial anisotropic crystal is used instead of the Rochon prism. Various polarization-independent optical isolators have been proposed that utilize the separation/synthesis of ordinary and extraordinary light using a medium. For example, examples using artificial anisotropic media include Kazuo Shiraishi and Shojiro Kawakami, "Polarization independence of fiber-embedded isolators using artificial anisotropic media," 1990 Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Spring National Conference C. -2
90, P. As described in 4-343, a polarization-independent system is constructed by combining a beam expanding fiber, three dielectric multilayer film polarizing beam splitters, and one Bi-substituted rare earth garnet Faraday rotator in a row. An optical fiber-embedded optical isolator has been proposed. When such an optical fiber embedded optical isolator is used, there is no need for a lens system, and in particular, there is no need to use a fiber collimator configured by strictly adjusting a single mode fiber and a microlens. Therefore, it is expected that it will be much easier to assemble compared to conventional products, and it is also expected that it will be smaller, more stable, and have lower loss.

【0005】上記のビーム拡大ファイバは、シングルモ
ード光ファイバの一端を熱処理してドーパントを拡散さ
せ、モードフィールド径を拡大したものであり、このビ
ーム拡大ファイバを2本対向させるとファイバ間の結合
損失を小さくすることができる。例えば、10μm程度
のモードフィールド径が40μm程度まで拡大され、そ
のモードフィールド径が拡大された部分の長さは数cm
である。また、上記の誘電体多層膜光ビームスプリッタ
は厚さが100nm程度のa−Si(アモルファスシリ
コン)とSiO2 との交互多層膜から成る人工異方性
媒質であり、屈折率の大きな異方性を有し、方解石やル
チルに比べて大きな偏光分離角が得られる。上記文献に
は、最適に設計されたa−SiとSiO2 との交互多
層膜から成る誘電体多層膜ビームスプリッタを使うと約
23度の偏光分離角が得られることが示されている。
[0005] The beam expanding fiber described above is a single mode optical fiber that is heat-treated at one end to diffuse the dopant and enlarge the mode field diameter. When two beam expanding fibers are placed facing each other, the coupling loss between the fibers is reduced. can be made smaller. For example, a mode field diameter of approximately 10 μm is expanded to approximately 40 μm, and the length of the portion where the mode field diameter is expanded is several cm.
It is. The dielectric multilayer optical beam splitter described above is an artificial anisotropic medium consisting of alternating multilayer films of a-Si (amorphous silicon) and SiO2 with a thickness of about 100 nm, and has a large anisotropy of refractive index. It has a large polarization separation angle compared to calcite and rutile. The above-mentioned document shows that a polarization separation angle of about 23 degrees can be obtained using an optimally designed dielectric multilayer beam splitter made of alternating multilayer films of a-Si and SiO2.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の光アイソレータでは、順方向に伝わる光は偏光ビーム
スプリッタにより入射光の光軸に対して、平行かつ一定
量横にずれて出射側ファイバに到達する。従って、入射
側の光ファイバと出射側の光ファイバは同軸上ではなく
、一定量横にずらして配置する必要がある。だが、一定
量横にずらして配置することは組立工程上かなりの困難
を伴うこととなる。また、このとき入射側光ファイバと
出射側光ファイバとの角度ずれが生じると、結合損失が
増加してしまう。特に、ビーム拡大ファイバを使用した
場合は、斜め入射光に対しての結合が極端に悪いので、
上記の角度ずれが生じると光が全く伝わらなくなってし
まうという解決すべき課題があった。
[Problem to be Solved by the Invention] However, in this type of optical isolator, the light propagating in the forward direction reaches the output fiber after being parallel to and laterally shifted by a certain amount with respect to the optical axis of the incident light due to the polarization beam splitter. do. Therefore, the optical fiber on the input side and the optical fiber on the output side need to be arranged not on the same axis but with a certain amount of horizontal displacement. However, arranging them so that they are shifted laterally by a certain amount involves considerable difficulty in the assembly process. Moreover, if an angular deviation occurs between the input side optical fiber and the output side optical fiber at this time, coupling loss will increase. In particular, when a beam expanding fiber is used, coupling to obliquely incident light is extremely poor.
There was a problem to be solved in that when the above-mentioned angular deviation occurred, light would no longer be transmitted at all.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上述の
点に鑑みて、入射側光ファイバと出射側光ファイバとの
角度ずれの発生が解消され、無調整で容易に組立可能な
偏光無依存型で光ファイバ埋込型の光アイソレータを提
供することにある。
[Means for Solving the Problems] In view of the above-mentioned points, it is an object of the present invention to provide a polarized light beam that eliminates the occurrence of angular deviation between the input side optical fiber and the output side optical fiber, and that can be easily assembled without adjustment. The object of the present invention is to provide an optical isolator that is independent and has an embedded optical fiber.

【0008】上記目的を達成するため、本発明は、一本
の光ファイバが埋め込まれている基板、該基板に埋め込
まれている前記光ファイバの中間に、該光ファイバの光
軸と所定の角度をなして斜めに該光ファイバを切断する
溝、該溝の中に挿入配置された偏光ビームスプリッタと
ファラデー回転子とλ/2波長板、および該ファラデー
回転子を磁化する磁石を具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate in which one optical fiber is embedded, and an optical fiber at a predetermined angle with respect to the optical axis of the optical fiber in the middle of the optical fiber embedded in the substrate. a groove for cutting the optical fiber obliquely, a polarizing beam splitter, a Faraday rotator, and a λ/2 wavelength plate inserted into the groove, and a magnet for magnetizing the Faraday rotator. Features.

【0009】また、本発明の好ましい一態様として、前
記溝の周囲の前記光ファイバがビーム拡大ファイバであ
ることを特徴とする。
[0009] Furthermore, a preferred aspect of the present invention is characterized in that the optical fiber around the groove is a beam expanding fiber.

【0010】また、本発明の好ましい他の形態として、
前記溝が前記光ファイバの光軸となす角度と、前記偏光
ビームスプリッタの厚さは、該光ファイバの屈折角と該
偏光ビームスプリッタによる横ずれ量が相殺されるよう
にあらかじめ設定されていることを特徴とする。
[0010] Further, as another preferred embodiment of the present invention,
The angle that the groove makes with the optical axis of the optical fiber and the thickness of the polarizing beam splitter are set in advance so that the refraction angle of the optical fiber and the amount of lateral shift caused by the polarizing beam splitter cancel each other out. Features.

【0011】また、本発明の好ましい他の形態として、
前記溝が前記光ファイバの光軸となす角度は2°〜10
°の範囲であることを特徴とする。
[0011] Further, as another preferred embodiment of the present invention,
The angle that the groove makes with the optical axis of the optical fiber is 2° to 10°.
It is characterized by a range of °.

【0012】0012

【作用】本発明の光ファイバ埋込型の光アイソレータは
、上記のように、基板に埋込まれた一本の光ファイバの
中間に光学素子を入れる溝が所定角度で斜めに切られ、
この溝の中に偏光ビームスプリッタとファラデー回転子
とλ/2波長板とを配置して構成される。このように入
射側光ファイバと出射側光ファイバは、基板に埋込まれ
て中間で溝により切断された一本の光ファイバから成る
ので、常に同一光軸上に存在することになる。また、斜
めに溝が切られているので、光ファイバの端面は光軸に
対して斜めになっている。そのため、入射側光ファイバ
からは光が屈折して斜めに出射し、この光は偏光ビーム
スプリッタでもとの光に平行で、かつ一定量横にずれて
出射側光ファイバに到達する。そのため、光ファイバの
屈折角と偏光ビームスプリッタによる横ずれ量が相殺(
キャンセル)するように、あらかじめ溝が光軸となる角
度と、偏光ビームスプリッタの厚さとを調整して設計す
れば、偏光ビームスプリッタから出射した光は入射側光
ファイバと同一光軸上にある出射側光ファイバに結合す
る。従って、所定の厚さの偏光ビームスプリッタとファ
ラデー回転子とを上記溝内に挿入することだけで、無調
整で偏光無依存型の光アイソレータを容易に組み立てる
ことができる。
[Operation] As described above, in the optical fiber embedded type optical isolator of the present invention, a groove for inserting an optical element is cut diagonally at a predetermined angle in the middle of one optical fiber embedded in a substrate.
A polarizing beam splitter, a Faraday rotator, and a λ/2 wavelength plate are arranged in this groove. In this way, the input side optical fiber and the output side optical fiber are composed of a single optical fiber embedded in the substrate and cut in the middle by a groove, so that they always exist on the same optical axis. Furthermore, since the groove is cut diagonally, the end face of the optical fiber is diagonal to the optical axis. Therefore, the light is refracted and emitted obliquely from the input side optical fiber, and this light reaches the output side optical fiber at the polarizing beam splitter parallel to the original light and laterally shifted by a certain amount. Therefore, the refraction angle of the optical fiber and the amount of lateral shift caused by the polarizing beam splitter cancel each other out (
If the angle at which the groove becomes the optical axis and the thickness of the polarizing beam splitter are adjusted in advance, the light emitted from the polarizing beam splitter will be output on the same optical axis as the input optical fiber. Coupled to side optical fiber. Therefore, a polarization-independent optical isolator can be easily assembled without adjustment simply by inserting a polarization beam splitter and a Faraday rotator with a predetermined thickness into the groove.

【0013】本発明は、また通常偏光ビームスプリッタ
2枚とファラデー回転子(F.R.)1枚、λ/2波長
板1枚の構成をとっているため、これらの光学結晶の合
計厚を薄くできる。例えば、分離幅70μmを実現する
ため偏光ビームスプリッタとしてルチル結晶を用いる場
合には、 構成1;ルチル(707μm)+F.R.(290μm
)+ルチル(500μm)+ルチル(500μm)=1
997μm 構成2;ルチル(707μm)+F.R.(290μm
)+水晶λ/2波長板(32μm)+ルチル(707μ
m)=1736μmと構成2の方が構成1に比べて26
0μmほど薄くなる。また、分離幅50μmを実現する
ため、偏光ビームスプリッタとして誘電体多層膜を使用
した場合も、 構成3;誘電体多層膜(121μm)+F.R.(29
0μm)+誘電体多層膜(86μm)+誘電体多層膜(
86μm)=583μm 構成4;誘電体多層膜(121μm)+F.R.(29
0μm)+水晶λ/2波長板(32μm)+誘電体多層
膜(121μm)=564μmと、構成4の方が構成3
に比べて20μmほど薄くすることができる。
[0013] Also, since the present invention has a configuration of two normal polarizing beam splitters, one Faraday rotator (F.R.), and one λ/2 wavelength plate, the total thickness of these optical crystals can be reduced. Can be made thinner. For example, when using rutile crystal as a polarizing beam splitter to achieve a separation width of 70 μm, configuration 1: rutile (707 μm) + F. R. (290μm
) + Rutile (500μm) + Rutile (500μm) = 1
997 μm Configuration 2; Rutile (707 μm) + F. R. (290μm
) + crystal λ/2 wavelength plate (32μm) + rutile (707μm)
m) = 1736 μm, which is 26 μm for configuration 2 compared to configuration 1.
It becomes thinner by about 0 μm. Furthermore, in order to achieve a separation width of 50 μm, even when a dielectric multilayer film is used as a polarizing beam splitter, the configuration 3: dielectric multilayer film (121 μm) + F. R. (29
0μm) + dielectric multilayer film (86μm) + dielectric multilayer film (
86 μm) = 583 μm Configuration 4: Dielectric multilayer film (121 μm) +F. R. (29
0 μm) + crystal λ/2 wavelength plate (32 μm) + dielectric multilayer film (121 μm) = 564 μm, configuration 4 is better than configuration 3.
It can be made thinner by about 20 μm compared to .

【0014】このように光学結晶の合計厚を薄くできれ
ば、ビーム拡大ファイバの拡大部のMFDをさほど大き
くしないですむので、製造上有利であるばかりでなく、
ファイバの傾きに起因するロス増に鈍感となるので、望
ましい。なお、上記波長板は必ずしもλ/2波長板であ
る必要はなく、(n+1/2)λ波長板であればよいが
、n(零を含む整数)は小さいほうが望ましい。
[0014] If the total thickness of the optical crystal can be reduced in this way, the MFD of the expanding section of the beam expanding fiber does not have to be so large, which is not only advantageous in terms of manufacturing, but also
This is desirable because it is insensitive to increased loss caused by fiber inclination. Note that the wavelength plate does not necessarily have to be a λ/2 wavelength plate, and may be an (n+1/2) λ wavelength plate, but it is preferable that n (an integer including zero) be small.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の一実施例の光アイソレータ
の概略構成を示す。本図に示すように、基板2に埋込ま
れた1本の光ファイバ4のほぼ中間に光学素子6を入れ
る溝8が所定の角度θで斜めに切られており、この溝8
の中に図2に示すように光学素子6を構成する複数の平
行平板状の偏光ビームスプリッタ10,14およびファ
ラデー回転子16と水晶λ/2波長波12とが配置され
、さらにこのファラデー回転子16を覆うように円筒状
磁石(図4の(C)参照)が組み付けられて光ファイバ
埋込偏光無依存型光アイソレータが形成される。図2に
おいて4Aは入射側光ファイバ、4Bは出射側光ファイ
バであり、2Bは上部基板である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical isolator according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, a groove 8 into which an optical element 6 is inserted is cut diagonally at a predetermined angle θ approximately in the middle of one optical fiber 4 embedded in a substrate 2.
As shown in FIG. 2, a plurality of parallel plate-shaped polarizing beam splitters 10, 14, a Faraday rotator 16, and a crystal λ/2 wavelength wave 12 constituting the optical element 6 are arranged, and furthermore, this Faraday rotator A cylindrical magnet (see FIG. 4C) is assembled to cover the optical fiber 16, thereby forming an optical fiber-embedded polarization-independent optical isolator. In FIG. 2, 4A is an optical fiber on the input side, 4B is an optical fiber on the output side, and 2B is an upper substrate.

【0017】溝8が光ファイバ4の光軸となる角度θ(
例えば2°〜10°)と偏光ビームスプリッタ10,1
4の厚さ(10,14は等しい厚さを持つ)は光ファイ
バの屈折角と偏光ビームスプリッタによる横ずれ量が相
殺されるようにあらかじめ設計される。そのため、出力
端側の偏光ビームスプリッタ14から出射した光は前述
のように入射側光ファイバ4Aと同一光軸上にある出射
側光ファイバ4Bに入射する。
Angle θ(
e.g. 2° to 10°) and a polarizing beam splitter 10,1
The thickness of 4 (10 and 14 have the same thickness) is designed in advance so that the refraction angle of the optical fiber and the amount of lateral shift caused by the polarizing beam splitter cancel each other out. Therefore, the light emitted from the polarizing beam splitter 14 on the output end side enters the output side optical fiber 4B, which is on the same optical axis as the input side optical fiber 4A, as described above.

【0018】偏光ビームスプリッタ10,14としては
、ルチル結晶や方解石板も使用可能であるが、a−Si
とSiO2 の交互多層膜のような誘電多層膜からなる
人工異方性媒質が方解石やルチルに較べて大きな偏光分
離角が得られ、素子長(厚み)を小さくできるのでより
好ましい。ファラデー回転子16としてはBi置換ガー
ネットあるいは(YbTbSi)2 Fe5 O12の
ようなRIG(希土類鉄ガーネット)が寸法を小さくで
きるので好ましいが、YIG(イットリウム鉄ガーネッ
ト単結晶)などの各種の磁気光学材料も利用できること
は勿論である。ファラデー回転子16を磁化する後述の
磁石は例えばSmCoなどの環状の孔あき永久磁石等が
利用できる。
Although rutile crystal or calcite plates can be used as the polarizing beam splitters 10 and 14, a-Si
An artificial anisotropic medium made of a dielectric multilayer film such as an alternating multilayer film of SiO2 and SiO2 is more preferable because it can obtain a larger polarization separation angle than calcite or rutile and can reduce the element length (thickness). As the Faraday rotator 16, Bi-substituted garnet or RIG (rare earth iron garnet) such as (YbTbSi)2Fe5O12 is preferable because the dimensions can be reduced, but various magneto-optical materials such as YIG (yttrium iron garnet single crystal) can also be used. Of course you can use it. As the magnet described later for magnetizing the Faraday rotator 16, an annular perforated permanent magnet such as SmCo can be used.

【0019】また、光ファイバ4として溝8が切られて
いる周囲にビーム拡大ファイバを使った場合には、入射
側ファイバ4Aと出射側ファイバ4Bが完全に同一光軸
上にあるという利点が生かせる。さらにこの場合、入射
側ファイバ4Aと出射側ファイバ4Bのモードフィール
ドは厳密に等しいという利点も生じる。
Furthermore, when a beam expanding fiber is used as the optical fiber 4 around which the groove 8 is cut, it is possible to take advantage of the fact that the input side fiber 4A and the output side fiber 4B are completely on the same optical axis. . Furthermore, in this case, there is an advantage that the mode fields of the input side fiber 4A and the output side fiber 4B are strictly equal.

【0020】次に、本発明の一実施例の製造工程を説明
する。
Next, a manufacturing process of an embodiment of the present invention will be explained.

【0021】■ビーム拡大ファイバ製造工程図3に示す
ように、まず最初にコア18がGeO2 添加SiO2
 、クラッド20がSiO2 から成り、コア径D1 
が8.5μm、クラッド径D2 が125μm、コアの
屈折率差ΔnがΔn=0.32%のシングルモードファ
イバを用意した。この初期時のモードフィールド径(直
径)は9μmであった。このシングルモードファイバを
5mとり、その中間部10cmの樹脂をはぎ、このはい
だ部分を1300℃で15時間ほど加熱した。同一条件
で作ったファイバにより、この加熱部分のモールドフィ
ールド径(MFD)は35μmであることを確認した。
■Beam expanding fiber manufacturing process As shown in FIG. 3, the core 18 is first made of GeO2 doped SiO2.
, the cladding 20 is made of SiO2, and the core diameter D1
A single mode fiber was prepared with a cladding diameter D2 of 8.5 μm, a cladding diameter D2 of 125 μm, and a core refractive index difference Δn=0.32%. The mode field diameter (diameter) at this initial stage was 9 μm. A length of 5 m of this single mode fiber was taken, and a 10 cm resin strip was removed from the middle portion of the fiber, and the stripped portion was heated at 1300° C. for about 15 hours. It was confirmed that the mold field diameter (MFD) of this heated portion was 35 μm using a fiber made under the same conditions.

【0022】■基板へのファイバの埋込と溝切り工程図
4の(A)に示すように、4mm×20mm×2tのシ
リコンチップ2Aに深さ130μmのV溝22を切り、
このV溝22内に上記の加熱処理により得られたビーム
拡大ファイバ4を埋込み、この上に4mm×20mm×
2tのシリコンチップ2Bを乗せ、樹脂等で固定した。
■Embedding the fiber in the substrate and cutting the groove As shown in FIG. 4(A), a V-groove 22 with a depth of 130 μm is cut in the silicon chip 2A measuring 4 mm x 20 mm x 2 t.
The beam expanding fiber 4 obtained by the above heat treatment is embedded in this V-groove 22, and a 4 mm x 20 mm x
A 2t silicon chip 2B was placed on it and fixed with resin or the like.

【0023】次いで、図4の(B)に示すように、シリ
コンチップ2A,2Bの中央に幅2mmの溝8を光軸に
対して5°傾けて切削した。このときの切削深さは埋込
みファイバを完全に切断する深さとした。
Next, as shown in FIG. 4B, a groove 8 having a width of 2 mm was cut at the center of the silicon chips 2A and 2B at an angle of 5° with respect to the optical axis. The cutting depth at this time was such that the embedded fiber was completely cut.

【0024】■光学素子の挿入工程 次に、図1および図2に示すように、上記溝8の中に7
07μm,707μmの厚みの2枚のルチル結晶板10
,14と、290μmの厚みのBi−GdYIG16と
32μmの厚みの水晶λ/2波長板12とを溝8の底ま
で挿入し、樹脂で固定した。このとき、Bi−GdYI
Gのファラデー回転子16は入射側の第1のルチル結晶
板10の次に配置し、λ/2波長板12はこのファラデ
ー回転子16の次に配置した。
■ Insertion process of optical element Next, as shown in FIGS. 1 and 2, insert 7 into the groove 8.
Two rutile crystal plates 10 with thicknesses of 07 μm and 707 μm
, 14, Bi-GdYIG 16 with a thickness of 290 μm, and a crystal λ/2 wavelength plate 12 with a thickness of 32 μm were inserted to the bottom of the groove 8 and fixed with resin. At this time, Bi-GdYI
The G Faraday rotator 16 was placed next to the first rutile crystal plate 10 on the incident side, and the λ/2 wavelength plate 12 was placed next to this Faraday rotator 16.

【0025】■磁石組付工程 最後に、図4の(C)に示すように、円筒形磁石24の
中に上記のチップを通し、両者を一体に固定した。
(2) Magnet assembly process Finally, as shown in FIG. 4C, the above chip was passed through the cylindrical magnet 24 and both were fixed together.

【0026】以上のようにして作成した偏光無依存型光
アイソレータの順方向結合損失は1.0dB、アイソレ
ーションは39dBであることが確認された。
It was confirmed that the polarization-independent optical isolator produced as described above had a forward coupling loss of 1.0 dB and an isolation of 39 dB.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板に埋込まれた一本の光ファイバの中間に、光学素子
を入れる溝が斜めに切られており、この溝中に偏光ビー
ムスプリッタとファラデー回転子とλ/2波長板とが配
置されている構成なので、入射側光ファイバと出射側光
ファイバとの角度ずれの発生が解消され、また偏光ビー
ムスプリッタから出射した光が入射側光ファイバと同一
光軸上にある出射側光ファイバに結合するので、無調整
で容易に組立できる効果が得られる。さらに、光学結晶
の合計厚が薄くなるため、製造上,特性上も有利である
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
A groove for placing an optical element is diagonally cut in the middle of a single optical fiber embedded in the substrate, and a polarizing beam splitter, a Faraday rotator, and a λ/2 wavelength plate are arranged in this groove. This configuration eliminates angular misalignment between the input optical fiber and the output optical fiber, and the light emitted from the polarizing beam splitter is coupled to the output optical fiber, which is on the same optical axis as the input optical fiber. Therefore, the effect of easy assembly without any adjustment can be obtained. Furthermore, since the total thickness of the optical crystal is reduced, it is advantageous in terms of manufacturing and characteristics.

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

【図1】本発明の一実施例の光アイソレータの概略構成
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an optical isolator according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の光アイソレータを上方から見た平面図で
ある。
FIG. 2 is a top plan view of the optical isolator of FIG. 1;

【図3】本発明の一実施例で用いる光ファイバの屈折率
プロファイルを示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a refractive index profile of an optical fiber used in an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例の光アイソレータの製造工程
を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a manufacturing process of an optical isolator according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,2A,2B  基板 4,4A,4B  光ファイバ 6  光学素子 8  溝 10,14  偏光ビームスプリッタ 12  λ/2波長板 16  ファラデー回転子 18  コア 20  クラッド 22  V溝 24  磁石 2, 2A, 2B board 4, 4A, 4B Optical fiber 6 Optical element 8 groove 10, 14 Polarizing beam splitter 12 λ/2 wavelength plate 16 Faraday rotator 18 core 20 Clad 22 V groove 24 Magnet

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  一本の光ファイバが埋め込まれている
基板、該基板に埋め込まれている前記光ファイバの中間
に、該光ファイバの光軸と所定の角度をなして斜めに該
光ファイバを切断する溝、該溝の中に挿入配置された偏
光ビームスプリッタとファラデー回転子とλ/2波長板
、および該ファラデー回転子を磁化する磁石を具備する
ことを特徴とする光ファイバ埋込型の光アイソレータ。
Claim: 1. A substrate in which one optical fiber is embedded, and the optical fiber is installed obliquely at a predetermined angle with the optical axis of the optical fiber between the optical fibers embedded in the substrate. An embedded optical fiber characterized by comprising a groove for cutting, a polarizing beam splitter, a Faraday rotator and a λ/2 wavelength plate inserted into the groove, and a magnet for magnetizing the Faraday rotator. optical isolator.
【請求項2】  前記溝の周囲の前記光ファイバがビー
ム拡大ファイバであることを特徴とする請求項1に記載
の光ファイバ埋込型の光アイソレータ。
2. The optical fiber-embedded optical isolator according to claim 1, wherein the optical fiber around the groove is a beam expanding fiber.
【請求項3】  前記溝が前記光ファイバの光軸となす
角度と、前記偏光ビームスプリッタの厚さは、該光ファ
イバの屈折角と該偏光ビームスプリッタによる横ずれ量
が相殺されるようにあらかじめ設定されていることを特
徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ埋込型の
光アイソレータ。
3. The angle that the groove makes with the optical axis of the optical fiber and the thickness of the polarizing beam splitter are set in advance so that the refraction angle of the optical fiber and the amount of lateral shift caused by the polarizing beam splitter cancel each other out. 3. The optical fiber-embedded optical isolator according to claim 1, wherein the optical isolator is embedded in an optical fiber.
【請求項4】  前記溝が前記光ファイバの光軸となす
角度は2°〜10°の範囲であることを特徴とする請求
項3に記載の光ファイバ埋込型の光アイソレータ。
4. The optical fiber-embedded optical isolator according to claim 3, wherein the angle between the groove and the optical axis of the optical fiber is in the range of 2° to 10°.
【請求項5】  前記偏光ビームスプリッタは誘電体多
層膜からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載の光ファイバ埋込型の光アイソレータ。
5. The optical fiber-embedded optical isolator according to claim 1, wherein the polarizing beam splitter is made of a dielectric multilayer film.
【請求項6】  前記偏光ビームスプリッタはルチル等
の複屈折率結晶からなることを特徴とする請求項1〜4
のいずれかに記載の光ファイバ埋込型の光アイソレータ
6. Claims 1 to 4, wherein the polarizing beam splitter is made of a birefringent crystal such as rutile.
The optical fiber-embedded optical isolator according to any one of the above.
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CN113641013A (en) * 2021-08-13 2021-11-12 中国科学院物理研究所 Polarization-based bidirectional isolator and device thereof

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