JPH0477713A - 偏光無依存型光アイソレータの製造方法 - Google Patents
偏光無依存型光アイソレータの製造方法Info
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- JPH0477713A JPH0477713A JP19191090A JP19191090A JPH0477713A JP H0477713 A JPH0477713 A JP H0477713A JP 19191090 A JP19191090 A JP 19191090A JP 19191090 A JP19191090 A JP 19191090A JP H0477713 A JPH0477713 A JP H0477713A
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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。
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］
本発明は半導体レーザを用いた光フアイバー通信等にお
ける光学系の反射戻り光を閉止するための偏光方向に影
響を受（ｊない偏光無依存型光アイソレータに関する。
ける光学系の反射戻り光を閉止するための偏光方向に影
響を受（ｊない偏光無依存型光アイソレータに関する。
［従来の技術］
半導体レーザを中心とする光通信、光目測等が開発され
るにしたがって、光学シズテムｔ；どえば結合レンズ、
光］ネクタその他光学部品から回帰する反射戻り光によ
ってレーザ発振が誤動作し高速、高密度信号伝送を不安
定化する問題が生じ、反射戻り光を遮断する各種の光ア
イソレータが提案された。
るにしたがって、光学シズテムｔ；どえば結合レンズ、
光］ネクタその他光学部品から回帰する反射戻り光によ
ってレーザ発振が誤動作し高速、高密度信号伝送を不安
定化する問題が生じ、反射戻り光を遮断する各種の光ア
イソレータが提案された。
これらの光アイソレータは偏光子、ファラデー回転子、
検光子、ファラデー回転子を磁化するための永久磁石か
ら構成され、一般にはある偏光面にしか有効でなく、光
アイソレータの偏光方向に合致しない光が入射した場合
、透過光が大幅に損失する欠点があった。偏光方向に依
存せず全ての偏光面に対してアイソレーション効果を示
ず構成として平板状複屈折結晶や旋光性結晶単板を組合
せた方式が提案されている。
検光子、ファラデー回転子を磁化するための永久磁石か
ら構成され、一般にはある偏光面にしか有効でなく、光
アイソレータの偏光方向に合致しない光が入射した場合
、透過光が大幅に損失する欠点があった。偏光方向に依
存せず全ての偏光面に対してアイソレーション効果を示
ず構成として平板状複屈折結晶や旋光性結晶単板を組合
せた方式が提案されている。
たとえば第２図に示される構成は平板状複屈折結晶を用
いｌ；構造（特公昭６０−５１６９０号公報参照）であ
り、また第３図に示される構成は偏光依存性のない構造
である（特公昭５８−２８５６１号公報参照）。後者に
おいては１．１゛の複屈折結晶板は同厚で１“は１に対
しＸ軸のまわりに１８０゜回転した対称構造であり、そ
れらの間にファラデー回転子２．旋光子３を配置して偏
光面を回転している。旋光子として水晶や二酸化テルル
（Ｔｅ０２）等が用いられている。第３図（ａｌｂ＞は
それぞれ順方向、逆方向の光の伝搬状態を示すもので、
順方向では出射点で再び入射光線の延長上に伝搬できる
。逆方向では最終入射点位置で入射光線軸上から戻り光
がある変位距離を有し、すなわち分離されている。しか
し第２図に示す構成では出射光の位置は入射光線の延良
線上ではなく平行移動すること、入射偏光面は出射側で
は４５゛回転すること、およびファラデー回転子２の温
度変化によって入射光線軸上に回帰する光成分が生じ消
光特性の劣化を誘起覆る可能性が高い等々の欠点を内在
しており、また第３図に示される構成では前記構成と異
なり出射光線が入射光線延長上で結合される利点がある
が、複屈折材料以外に旋光性結晶も加工し組立てなけれ
ばならず煩雑な工程が加わることになる。旋光性物質の
うち代表的なものに水晶があるが、４５゛偏光面を回転
させるには１３燗帯で旋光能が約４°／Ｍであり、４５
゛ では１１２５ｊｌｌｌ程度必要とし全体で光路長の
長いものとなり、球レンズ、屈折率分布型ＧＲＩＮレン
ズ等による他の光システムの結合が難しく、結合損失が
大きくなり実用的ではない。
いｌ；構造（特公昭６０−５１６９０号公報参照）であ
り、また第３図に示される構成は偏光依存性のない構造
である（特公昭５８−２８５６１号公報参照）。後者に
おいては１．１゛の複屈折結晶板は同厚で１“は１に対
しＸ軸のまわりに１８０゜回転した対称構造であり、そ
れらの間にファラデー回転子２．旋光子３を配置して偏
光面を回転している。旋光子として水晶や二酸化テルル
（Ｔｅ０２）等が用いられている。第３図（ａｌｂ＞は
それぞれ順方向、逆方向の光の伝搬状態を示すもので、
順方向では出射点で再び入射光線の延長上に伝搬できる
。逆方向では最終入射点位置で入射光線軸上から戻り光
がある変位距離を有し、すなわち分離されている。しか
し第２図に示す構成では出射光の位置は入射光線の延良
線上ではなく平行移動すること、入射偏光面は出射側で
は４５゛回転すること、およびファラデー回転子２の温
度変化によって入射光線軸上に回帰する光成分が生じ消
光特性の劣化を誘起覆る可能性が高い等々の欠点を内在
しており、また第３図に示される構成では前記構成と異
なり出射光線が入射光線延長上で結合される利点がある
が、複屈折材料以外に旋光性結晶も加工し組立てなけれ
ばならず煩雑な工程が加わることになる。旋光性物質の
うち代表的なものに水晶があるが、４５゛偏光面を回転
させるには１３燗帯で旋光能が約４°／Ｍであり、４５
゛ では１１２５ｊｌｌｌ程度必要とし全体で光路長の
長いものとなり、球レンズ、屈折率分布型ＧＲＩＮレン
ズ等による他の光システムの結合が難しく、結合損失が
大きくなり実用的ではない。
第４図は代表的偏光無依存型光アイソレータの構造を示
す。この構造はレンズ間に楔状の一対の複屈折結晶板４
を配し、常光線、異常光線の分離性能及び模角度を利用
し、逆方向の光線は（ｂ）に示すようにレンズに対しで
ある角度で出射され結合されないことからアイソレーシ
ョン効果を有する。また順方向の光線は（ａｌに示すよ
うに常光線、異常光線ともレンズに取込まれるため偏波
面に依存しないで全ての光が結合される。この場合校状
複屈折板４．一対のレンズ５および光フアイバ６等の光
学的結合に高度な調整技術を必要とし、かつ部品点数が
多くなる等の欠点がある。さらに第２図から第４図の設
計において、いずれもファラデー回転子の温度依存性、
波長依存性を直接消光比に反映し、狭帯域の温度、波長
範囲にしか適用できないが、もしくは大型で高価となる
がＹＩＧのような比較的温度係数の小さいファラデー回
転子材料を採用せざるを得ない。
す。この構造はレンズ間に楔状の一対の複屈折結晶板４
を配し、常光線、異常光線の分離性能及び模角度を利用
し、逆方向の光線は（ｂ）に示すようにレンズに対しで
ある角度で出射され結合されないことからアイソレーシ
ョン効果を有する。また順方向の光線は（ａｌに示すよ
うに常光線、異常光線ともレンズに取込まれるため偏波
面に依存しないで全ての光が結合される。この場合校状
複屈折板４．一対のレンズ５および光フアイバ６等の光
学的結合に高度な調整技術を必要とし、かつ部品点数が
多くなる等の欠点がある。さらに第２図から第４図の設
計において、いずれもファラデー回転子の温度依存性、
波長依存性を直接消光比に反映し、狭帯域の温度、波長
範囲にしか適用できないが、もしくは大型で高価となる
がＹＩＧのような比較的温度係数の小さいファラデー回
転子材料を採用せざるを得ない。
［発明が解決しようとする課題〕
本発明は２個の複屈折結晶板１，１° ２個のファラデ
ー回転子２．２’２分割構造で偏光方向が互いに９０″
巽なり、複屈折結晶板によって分離された常光線、異常
光線のいずれか一方の光路上に分割体のいずれか一方が
配置されるように調整された偏光板７およびファラデー
回転子を磁化するための２個の永久磁石から構成するも
のである。以下にその消光機能を説明する。
ー回転子２．２’２分割構造で偏光方向が互いに９０″
巽なり、複屈折結晶板によって分離された常光線、異常
光線のいずれか一方の光路上に分割体のいずれか一方が
配置されるように調整された偏光板７およびファラデー
回転子を磁化するための２個の永久磁石から構成するも
のである。以下にその消光機能を説明する。
第１図は本発明の基本構成図である。（ａ）は光線の順
方向を示し、左側から入射した光線の挙動を示す。光線
方向に対して結晶光軸が斜めになるよう配置された第一
の複屈折結晶板１において入射光線は常光線と異常光線
に分離する。
方向を示し、左側から入射した光線の挙動を示す。光線
方向に対して結晶光軸が斜めになるよう配置された第一
の複屈折結晶板１において入射光線は常光線と異常光線
に分離する。
分離距離は光線方向の結晶長」で決まり複屈折結晶の種
類によって異なるが、ルチルや方解石ではＪ／１０程度
である。十分な消光比を実現するには二分割になった偏
光板を透過するとき常光線と異常光線が完全に分離し、
漏洩のない距離が必要となる。分離された常光線、異常
光線は次に第一のファラデー回転子２によって４５゜回
転され偏光板７へ入射する。偏光板７の構造は第５図に
示すように、半円状Ａもしくは四角形Ｂまたは三角形Ｃ
接合形の偏光板２個をその偏光方向が互いに９０°異な
る位置にあらかじめ調整し、一体固定したものである。
類によって異なるが、ルチルや方解石ではＪ／１０程度
である。十分な消光比を実現するには二分割になった偏
光板を透過するとき常光線と異常光線が完全に分離し、
漏洩のない距離が必要となる。分離された常光線、異常
光線は次に第一のファラデー回転子２によって４５゜回
転され偏光板７へ入射する。偏光板７の構造は第５図に
示すように、半円状Ａもしくは四角形Ｂまたは三角形Ｃ
接合形の偏光板２個をその偏光方向が互いに９０°異な
る位置にあらかじめ調整し、一体固定したものである。
この場合、常光線と異常光線が互いにいずれか一方の偏
光の一致した側へ入射されれば良い。偏光板の９０°調
整は消光比に直接関係する。常光線、異常光線の偏光面
が一致したときそれぞれ最大透過を示し、第二のファラ
デー回転子２゛へ伝送され再び４５°の偏光面回転を受
【プる。
光の一致した側へ入射されれば良い。偏光板の９０°調
整は消光比に直接関係する。常光線、異常光線の偏光面
が一致したときそれぞれ最大透過を示し、第二のファラ
デー回転子２゛へ伝送され再び４５°の偏光面回転を受
【プる。
（ｃｌに示す第一および第二のファラデー回転子２およ
び２゛の磁化方向が同−向きの場合、常光線と異常光線
が反転し、常光線が異猟光線となり、異常光線が常光線
となる。したがって第二の複屈折結晶板１゛において光
線は光線軸上部側へ収束し、常光線、異常光線が再び合
体して出射される。
び２゛の磁化方向が同−向きの場合、常光線と異常光線
が反転し、常光線が異猟光線となり、異常光線が常光線
となる。したがって第二の複屈折結晶板１゛において光
線は光線軸上部側へ収束し、常光線、異常光線が再び合
体して出射される。
一方第一および第二のファラデー回転子２゜２゛の磁化
方向が対向している場合、（ａ）と同一に第二の複屈折
結晶板１゛により入射光線軸上へ収束し出射される。い
ずれの場合においても偏光面に関係なく再結合されるこ
とは明白である。ただし温度、波長特性を考慮した場合
、第一および第二のファラデー回転子２．２ の磁化の
向きを対向させ、２個のファラデー回転子間で互いに補
償し合う構成の方が広帯域温度。
方向が対向している場合、（ａ）と同一に第二の複屈折
結晶板１゛により入射光線軸上へ収束し出射される。い
ずれの場合においても偏光面に関係なく再結合されるこ
とは明白である。ただし温度、波長特性を考慮した場合
、第一および第二のファラデー回転子２．２ の磁化の
向きを対向させ、２個のファラデー回転子間で互いに補
償し合う構成の方が広帯域温度。
広帯域波長を実現できる。
次に光線の逆方向について考慮すると、（ｂ）において
第二の複屈折結晶板１゛を通過する点まで同様に戻るが
、第二のファラデー回転子を通過すると、偏光面がさら
に４５°回転するため二分割偏光板７において、異常光
線、常光線とも偏光方向が偏光素子の直線偏光に対して
両名ともクロスニコルて回帰するため、この時点で遮断
される。すなわち消光機能は二分割偏光板７によるので
、従来問題とされていた複屈折結晶板による常光線、異
常光線分離だけを用いた第２図、第３図の構成よりも高
い消光特性が期待できる。さらに、もし第二のファラデ
ー回転子２°を通過するときに楕円成分が発生し二分割
偏光板７を透過したとしても、次の第一のファラデー回
転子２によって光線軸上部側が常光線、下部側が異常光
線となるため、第一の複屈折結晶板１により順方向時と
は異なる上部側に収束し、出射されるため入射点の位置
には結合されないため、さらに消光特性を高める作用を
示す。すなわち本発明では二段構成の消光機能を有する
。加えて（ａ）の構成では前述のようにファラデー回転
子固有の温度変化、波長変化を二個のファラデー回転子
の対向磁化によって相殺するため広帯域が得られる。
第二の複屈折結晶板１゛を通過する点まで同様に戻るが
、第二のファラデー回転子を通過すると、偏光面がさら
に４５°回転するため二分割偏光板７において、異常光
線、常光線とも偏光方向が偏光素子の直線偏光に対して
両名ともクロスニコルて回帰するため、この時点で遮断
される。すなわち消光機能は二分割偏光板７によるので
、従来問題とされていた複屈折結晶板による常光線、異
常光線分離だけを用いた第２図、第３図の構成よりも高
い消光特性が期待できる。さらに、もし第二のファラデ
ー回転子２°を通過するときに楕円成分が発生し二分割
偏光板７を透過したとしても、次の第一のファラデー回
転子２によって光線軸上部側が常光線、下部側が異常光
線となるため、第一の複屈折結晶板１により順方向時と
は異なる上部側に収束し、出射されるため入射点の位置
には結合されないため、さらに消光特性を高める作用を
示す。すなわち本発明では二段構成の消光機能を有する
。加えて（ａ）の構成では前述のようにファラデー回転
子固有の温度変化、波長変化を二個のファラデー回転子
の対向磁化によって相殺するため広帯域が得られる。
次に第１図（ｅ）に示すように、第一および第二の複屈
折結晶板１１．１１’における光線軸の入出射面を角θ
傾斜させると、光線は中心線上に移動でき、かつ人出側
軸が光学系の中心線上となるので、ピグテール付き光フ
ァイバを付加するときに無調整化が可能となる。しかも
光ファイバから入射した光線が第一の複屈折結晶板１１
の入射面で反射されたとしても傾斜角θにより、元の光
ファイバへ回帰することが防止できるため、近端反射戻
り光量も大幅に低減化できる。
折結晶板１１．１１’における光線軸の入出射面を角θ
傾斜させると、光線は中心線上に移動でき、かつ人出側
軸が光学系の中心線上となるので、ピグテール付き光フ
ァイバを付加するときに無調整化が可能となる。しかも
光ファイバから入射した光線が第一の複屈折結晶板１１
の入射面で反射されたとしても傾斜角θにより、元の光
ファイバへ回帰することが防止できるため、近端反射戻
り光量も大幅に低減化できる。
［実施例］
光源は偏光板の位置（中間点）でビームウェイストを有
するファイバコリメータを用い出射点の光束が約１００
虜の１３１０ｎｍを用いた。またビームウェイスト点に
おけるビーム径は約８０源である。複屈折結晶板は光線
方向の長さ４踊の２膚角柱を用いた。この場合常光線、
異常光線の分畷巾は中心間で約４００虜であった。二分
割偏光板は四角形の偏光ガラス二枚数を重ね合わせ、あ
らかじめ偏光方向を精密にクロスニコル状態に接合した
後、ダイヤブレードダイサーで切断し、接合を取り除い
た後、重ね合わされた二枚の偏光ガラスを切断面を互い
に貼り合せ一体化した平板偏光子を形成した。この場合
、後から９０°偏光方向を調整しなくとも貼り合せるだ
けで、完全な偏光調整となる。ファラデー回転子はＢ１
＠換希土類鉄ガーネットの液相成長法（ＬＰＦ法）によ
り作製された約２００屑の厚みの厚膜を採用した。作製
した光アイソレータの空温におｌづる順方向の損失は０
７ｄＢであった。また逆方向挿入損失の温度、波長依存
性をそれぞれ第６図（ａ） 、 （ｂ）に示した。
するファイバコリメータを用い出射点の光束が約１００
虜の１３１０ｎｍを用いた。またビームウェイスト点に
おけるビーム径は約８０源である。複屈折結晶板は光線
方向の長さ４踊の２膚角柱を用いた。この場合常光線、
異常光線の分畷巾は中心間で約４００虜であった。二分
割偏光板は四角形の偏光ガラス二枚数を重ね合わせ、あ
らかじめ偏光方向を精密にクロスニコル状態に接合した
後、ダイヤブレードダイサーで切断し、接合を取り除い
た後、重ね合わされた二枚の偏光ガラスを切断面を互い
に貼り合せ一体化した平板偏光子を形成した。この場合
、後から９０°偏光方向を調整しなくとも貼り合せるだ
けで、完全な偏光調整となる。ファラデー回転子はＢ１
＠換希土類鉄ガーネットの液相成長法（ＬＰＦ法）によ
り作製された約２００屑の厚みの厚膜を採用した。作製
した光アイソレータの空温におｌづる順方向の損失は０
７ｄＢであった。また逆方向挿入損失の温度、波長依存
性をそれぞれ第６図（ａ） 、 （ｂ）に示した。
［発明の効果〕
本発明により、これまで偏光無依存型光アイソレータに
内在していたガウス分布による光線の広がりに起因した
消光比の減少を、複屈折結晶板によるビームシフトでは
なく、偏光板により異なる直線偏光成分を吸収するため
、消光比の減少を大幅に緩和できるようになった。
内在していたガウス分布による光線の広がりに起因した
消光比の減少を、複屈折結晶板によるビームシフトでは
なく、偏光板により異なる直線偏光成分を吸収するため
、消光比の減少を大幅に緩和できるようになった。
第１図は本発明の実施例を示′１′構成図である。
第２図乃至第４図は従来の光アイソレータの構成図であ
る。 第５図は本発明にお（プる二分割状偏光板の構成図であ
る。 第６図は本発明による光アイソレータの逆方向挿入損失
の温度依存性（ａ）、波長依存性（ｂ）を示す。 特許出願人 並木精密宝石株式会社 Ａ （ｆ） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
る。 第５図は本発明にお（プる二分割状偏光板の構成図であ
る。 第６図は本発明による光アイソレータの逆方向挿入損失
の温度依存性（ａ）、波長依存性（ｂ）を示す。 特許出願人 並木精密宝石株式会社 Ａ （ｆ） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
Claims (5)
- （１）結晶光軸が表面に対し傾いた第一の複屈折結晶板
、偏光面を４５゜回転するための第一のファラデー回転
子、第一の複屈折結晶板により分離した常光線と異常光
線とがそれぞれ偏光方向を９０゜異なるよう、かついず
れか一方を透過するように調整された二分割状偏光板、
第二のファラデー回転子、第一の複屈折結晶板と同一光
路長を有する第二の複屈折結晶板および第一、第二のフ
ァラデー回転子を磁化するための第一、第二の永久磁石
で構成されることを特徴とした偏光無依存型光アイソレ
ータ。 - （２）二分割状偏光板として平板状偏光ガラスを用いる
請求項（１）記載の偏光無依存型光アイソレータ。 - （３）第一と第二の永久磁石の磁化の向きが互いに逆向
きである請求項（１）記載の偏光無依存型光アイソレー
タ。 - （４）２枚の平板状偏光ガラスをクロスニコル状に重ね
合わせたまま切断し、それぞれの切断面を接合し二分割
状偏光板を形成した請求項（１）記載の偏光無依存型光
アイソレータ。 - （５）第一および第二の複屈折結晶板における光線軸の
入出射面を傾斜させた請求項（１）記載の偏光無依存型
光アイソレータ。
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| JP2191910A JP2542532B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 偏光無依存型光アイソレ―タの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2191910A JP2542532B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 偏光無依存型光アイソレ―タの製造方法 |
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| JP2542532B2 JP2542532B2 (ja) | 1996-10-09 |
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ID=16282484
Family Applications (1)
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