JPH0451214A

JPH0451214A - 光アイソレータ

Info

Publication number: JPH0451214A
Application number: JP16001790A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ota; 裕太田; Noriyuki Nakamura; 範行中村
Original assignee: Shinkosha KK
Current assignee: Shinkosha KK
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1992-02-19
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0820623B2

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】（産業上の利用分野）この発明は偏光無依存型の光アイソレータに関するもの
である。

（従来の技術）従来、偏光依存性のない光アイソレータとして、例えば
特公昭５８−２８５６１号及び同６０−４９２９７号等
種々のものが提案されている。

そこで、従来の一例を第２図を参照して説明する。光ア
イソレータは第２図（ア）に示すように同じ厚さの２枚
の複屈折結晶板９，１０．４５度のファラデー回転角を
有する磁気光学材料１１及び入射光の偏光方向と出射光
の偏光方向とが４５度だけ異なるように光軸と厚さとを
設定した旋光性結晶板１２とで構成されているものであ
り、対向する２本の光ファイバ１３．１４の間に配置さ
れる。

入射光は、光フアイバ１３側の第１の複屈折結晶板９に
よって常光と異常光とに分岐されて、その後磁気光学材
料１１を通過した光の偏光方向が光フアイバ１４側から
見て反時計方向（左回り）に４５度回転し、さらに旋光
性結晶板１２で４５度回転されて、第２の複屈折結晶板
１０に入射し、常光と異常光とが再び合成されて、両偏
光とも光ファイバ１４へ入射する。

光ファイバー１４から出た逆方向の光は、第２の複屈折
結晶板１０と旋光性結晶板１２とを通過する際には、そ
の偏光方向は順方向の光の偏光方向と変らないが、磁気
光学材料１１に入射すると、光フアイバ１４側から見て
反時計方向に４５度回転されるので、偏光方向は順方向
の光のそれとは９０度異なることになり、さらに第１の
複屈折結晶板９内に入射した常光と異常光とは分岐され
たまま合成されず、順方向の入射軸Ｏとは異なる位置に
光フアイバ１３側に出射することになる。

光ファイバ１３から光ファイバ１４へ進む順方向の点Ｐ
Ｉ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４．Ｐ５における偏光方向の変化を
第２図（イ）を参照して説明する。

なお、入射時点て垂直偏光成分Ｆ１は点線で、水平偏光
成分Ｆ２は実線で示し、成分の中心ＣＩ。

Ｃ２をドツトで、入射光の進行する中心軸Ｏを白抜きの
丸で示している。

入射光は、第１の複屈折結晶板９では垂直偏光方向の成
分Ｆ１が常光として直進し、水平偏光成分Ｆ２が異常光
として水平移動して出射するので、点Ｐ２に示すように
成分Ｆ２の中心Ｃ２か移動して、成分Ｆ１の中心ＣＩと
は位置を異にする。

第１の複屈折結晶板９を出た光の成分は、磁気光学材料
１１を通過する際に、その偏光方向を光フアイバ１４側
から見て反時計方向に４５度回転させられるので、点Ｐ
３に示すように成分Ｆ１及び成分Ｆ２が４５度傾く。

さらに点Ｐ４に示すようにこれらの光の成分は、旋光性
結晶板１２に入射して、４５度回転するので、点Ｐ２に
おける偏光方向と比較すると、９０度回転していること
になる。

そしてこれらの光の成分は、第２の複屈折結晶板１０に
入射して、成分Ｆ１が水平移動し、成分Ｆ２が直進する
ので、点Ｐ５に示すように成分Ｆ１、Ｆ２の中心ＣＩ、
Ｃ２が一致することなる。

また第２図（つ）に示すように、逆方向の光の成分Ｆｌ
ａ、Ｆ２ａは、点Ｐ５．Ｐ４．Ｐ３に示すように順方向
の光と同様に点Ｐ３まて進む。そして点Ｐ２に示すよう
に成分Ｆｌａ、Ｆ２ａは、磁気光学材料１１によって４
５度回転させられ、その後点ＰＩにおいて成分Ｐｌａと
成分Ｐ２ａは、その中心Ｃ１ａ、　　Ｃ２ａが入射軸Ｏ
から離れた所に位置する。

点Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４において、成分Ｆｌａの中心Ｃ１ａ
は中心軸Ｏ上に位置しており、このため逆方向の光が順
方向入射光の中心軸０上を第１の偏光屈折結晶板９に入
射するまで経過することになる。

（発明が解決しようとする課題）上鍔の光アイソレータにおいて、光源側光ファイバーに
は逆方向からの入射した光が戻らないようにする機能を
高めるための手段として、上記２枚の複屈折結晶板と磁
気光学材料とを１ユニツトとして、複数ユニットで組合
せることが容易に考えられる。しかしなから、単純にユ
ニット数を増加させて、増加した分たけ性能が向上して
も、それに伴なって部品点数も増え、コスト高となり、
さらには小型化ができない不都合が生じる。また戻り光
（逆方向の光）が順方向入射光の中心軸上を第１の偏光
屈折結晶板に入射するまで経過するので、性能が劣化し
やすい。

この発明の目的は、少い部品点数で性能の高い光アイソ
レータを提供することである。

（課題を解決するための手段）この発明の光アイソレータは、２つの光導波路間に設け
られている４枚の平板状の複屈折結晶と、複屈折結晶の
間にそれぞれが挿入されており、磁化によって入射光と
出射光の偏光方向がほぼ４５度だけ異なるように長さを
決めた２つの磁気光学材料とを具備するものである。逆
方向の光の成分が順方向入射光の進行する中心軸上に戻
る過程では全く位置することなく出射されるものである
。

この発明の光アイソレータは、２つの光導波路間に設け
られている４枚の平板状の複屈折結晶と、磁化によって
入射光と出射光の偏光方向がほぼ４５度だけ異なるよう
に長さを決めた２つの磁気光学材料とを具備し、厚さの
等しい２枚の平板状の複屈折結晶の間に、厚さが上記複
屈折結晶よりも厚い２枚の複屈折結晶を配置してあり、
各磁気光学材料は厚さの異なる複屈折結晶間に配置され
る。

この発明の光アイソレータは、厚さの等しい２枚の平板
状の複屈折結晶の間に、厚さが上記複屈折結晶のｆ７倍
である２枚の複屈折結晶を配置してあり、２つの磁気光
学材料はそれぞれ厚さの異なる複屈折結晶間に配置され
るものである。

（実施例）以下この発明の実施例を第１図に基いて説明する。

この発明における光アイソレータは、４枚の平板状の複
屈折結晶１．２，３．４と２つの磁気光学材料５，６と
を組合せて構成したものである。

これらの構成部材１〜６は２つの光導波路である光ファ
イバ７．８間に配置される。配置順序は、光の進行方向
（図下方向）に向けて、先ファイバ７側の第１の複屈折
結晶１から第１の磁気光学材料５、第２の複屈折結晶２
、第３の複屈折結晶３、第２の磁気光学材料６及び第４
の複屈折結晶４の順である。複屈折結晶１〜４はルチル
を用いており、第１、第４の複屈折結晶１，４は板厚ｔ
とし、第２、第３の複屈折結晶２．３は板厚、／Ｔｔと
している。

第２、第３の複屈折結晶２，３の偏光面（透過端面に垂
直で、かつ結晶光軸を含む而）は、互いに直交しており
、第１の複屈折結晶１の偏光面に対して、それぞれ４５
度回転させである。第４の複屈折結晶４の偏光面は第２
、第３の複屈折結晶２．３の偏光面に対して４５度回転
させてあり、第１の複屈折結晶１の偏光面に対しては、
９０度回転させである。

第１、第２の磁気光学材料５．６としてガーネットを使
用しており、入射光と出射光の偏光方向がほぼ４５度だ
け異なるように長さを決めている。

次に、光アイソレータの作用を説明する。

光源からの光は、まず光ファイバー７から第１の複屈折
結晶１に入射されるか、そこでは常光と異常光に分岐さ
れて、その後節１の磁気光学材料５を通過して偏光方向
が光フアイバ８側から見て時計方向（右回り）に４５度
回転し、さらに第２、第３の複屈折結晶２．３で水平移
動されて、第２の磁気光学材料６に入射して偏光方向か
４５度回転されて出射され、光フアイバ８側の第４の複
屈折結晶４内では、偏光方向が４５度回転した（第１の
複屈折結晶１からは９０度回転した）常光と異常光とに
分岐されていた光は再び合成されて、両偏光とも先ファ
イバ８へ入射する。

光ファイバ８から出た戻り（逆方向）の光は、第４の複
屈折結晶４を通過し、第４の複屈折結晶で分岐された常
光と異常光とは第２の磁気光学材料６にて４５度回転さ
せられ、第３、第２の複屈折結晶３，２を通過して水平
移動して第１の磁気光学材料５にてさらに４５度回転さ
せられ、第１の複屈折結晶１に入射するか、ここでは常
光と異常光はそれぞれが中心軸０から大きく離れた位置
を光フアイバ７側に進む。

ここて、光ファイバ７から光ファイバ８へ進む光の各点
Ｐｉ、Ｐ２．Ｐｇ、Ｐ４．．Ｐ５．Ｐ６゜Ｐ７における
偏光方向の変化を第１図（イ）に基づいて説明し、また
逆方向の光の上記各点における偏光方向の変化を同図（
つ）に基づいて説明する。なお、第２図（イ）（つ）と
対応するものについては符号を一致させている。

入射光は、点ＰＩ、Ｐ２において、垂直偏光成分Ｆｌが
常光として第１の複屈折結晶１をまっすぐ進み、水平偏
光成分Ｆ２が異常光として水平移動するので、成分Ｆ１
の中心ＣＩと成分Ｆ２の中心Ｃ２とは位置を異にする。

点Ｐ３に示すように、第１複屈折結晶１を出た光の成分
Ｆｌ、Ｆ２は、第１の磁気光学材料５において、その偏
光方向を４５度回転させられる。

点Ｐ４に示すように、第２の複数屈折結晶２に入射した
、成分Ｆ１は直進し、そして点Ｐ５に示すように、第３
の複屈折結晶３に入射した成分Ｆ２が直進し、成分Ｆ１
が水平移動する。

点Ｐ６に示すように第２の磁気光学材料６において、成
分Ｆｌ、Ｆ２はファラデー効果によりさらにその偏光方
向を４５度回転させられ、そして点Ｐ７に示すように、
第４の複屈折結晶４に入射した成分Ｆｌ及び成分Ｆ２の
中心Ｃ１，Ｃ２が一致することになる。

また光ファイバー８から逆方向に出射する光の部方向の
変化は、下記のとおりである。

点Ｐ７．Ｐ６に示すように、逆方向の光は、第４の複屈
折結晶４を通過することにより成分Ｆ２ａの中心Ｃ２ａ
が移動する。

点Ｐ５に示すように、成分Ｆｌ、Ｆ２が第２の磁気光学
材料６に入射すると、４５度回転するので、その偏光方
向は順方向の成分Ｆｌａ、Ｆ２ａのそれぞれの偏光方向
とは９０度ずつ異なることになる。

点Ｐ４に示すように第３の複屈折結晶３に入射した成分
Ｆ２ａが直進し、成分Ｆｌａが水平移動するので、成分
Ｆｌａの中心ＣＬａが移動する。

点Ｐ３に示すように第２の複屈折結晶２に入射した成分
Ｆｉａが直進し、成分Ｆ２ａが水平移動してと出射する
ので、成分Ｆ２ａの中心Ｃ２ａが移動する。

点Ｐ２に示すように成分Ｆｌａ、Ｆ２ａは、第１の磁気
光学材料５において、その偏光方向が４５度回転させら
れ、点Ｐ１に示すように、第１の複屈折結晶１内で成分
Ｆ２ａが直進し、成分Ｆｌａか水平移動するので、成分
Ｆｌａの中心Ｃ１ａが移動する。

中心軸Ｏと逆方向の光の成分Ｆｌａ、Ｆ２ａとの関係を
説明すると、点Ｐ７から点Ｐ１に至るまで、成分Ｆｌａ
、Ｆ２ａの中心Ｃｌａ、中心Ｃ２ａはいずれも中心軸Ｏ
上に位置しない。点Ｐ１においては、他の点Ｐ７〜Ｐ２
と比較して両成分Ｆｌａ、Ｆ２ａの中心Ｃ１ａ、Ｃ２ａ
と中心軸０との距離が一層大きく離れている。

°（発明の効果）以上説明したように、この発明によれば、４枚の平板状
複屈折結晶と２つの磁気光学材料とを組合せることによ
り、少い部品点数により性能が高く小型化を可能にする
光アイソレータを提供できる。また戻り光が順方向入射
光の中心軸上を経過しないので、性能が安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る説明図であって、光フアイバ８
側から見た図、第２図は従来例を示す説明図であって、光フアイバ１４
側から見た図、ある。１・・・第１の複屈折結晶、２・・・第２の複屈折結晶
、３・・・第３の複屈折結晶、４・・・第４の複屈折結
晶、５・・・第１の磁気光学材料、６・・・第２の磁気光学材料、７．８・・光導波路（光ファイバー）、Ｆｌ　、　　Ｆ
ｌａ、　　Ｆ２　、　　Ｆ２ａ−成分、Ｏ・・・中心軸
。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】１、２つの光導波路間に設けられている４枚の平板状の
複屈折結晶と、複屈折結晶の間にそれぞれが挿入されており、磁化によ
って入射光と出射光の偏光方向がほぼ４５度だけ異なる
ように長さを決めた２つの磁気光学材料とを具備しており、逆方向の光の成分が順方向入射光の進
行する中心軸上に戻る過程では全く位置することなく出
射されることを特徴とする光アイソレータ。２、２つの光導波路間に設けられている４枚の平板状の
複屈折結晶と、磁化によって入射光と出射光の偏光方向
がほぼ４５度だけ異なるように長さを決めた２つの磁気
光学材料とを具備しており、厚さの等しい２枚の平板状
の複屈折結晶の間に、厚さが上記複屈折結晶の√２倍で
ある２枚の複屈折結晶を配置してあり、各磁気光学材料は厚さの異なる複屈折結晶間に配置され
ていることを特徴とする光アイソレータ。