JPH0481812A - 光アイソレータ - Google Patents

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 本発明は、光通信、光計測および光記録において反射戻
り光の除去等に使用される光アイソレータに関する。

従来の技術 半導体レーザを光通信等の光信号伝送系の光源として用
いる場合、半導体レーザからの出射光の一部が、伝送路
あるいは伝送用光学部品の各接続部で反射し、この反射
戻り光が半導体レーザの発振特性の不安定化や雑音増加
を引き起こす原因となる。この反射戻り光が半導体レー
ザに帰還するのを防止するために、一般に光アイソレー
タが使用されている。

最初に第４図（ａ）、　（ｂ）によって、光アイソレー
タの従来例について説明する。第４図（ａ）に示すよう
に、順方向２７に進行してきた順方向入射光２８は、ま
ず偏光子３２を通過して直線偏光２９となる。続いてこ
の直線偏光２９は、飽和磁界３５中のファラデー効果を
持つ磁気光学素子３３を通過する際に、その偏光方向は
４５度回転されて直線偏光３０となる。従ってこの直線
偏光３０は、直線偏光が通過できる方向を偏光子３２と
４５度の角度に配置した検光子３４を通過でき、直線偏
光３１となる。逆に第４図（ｂ）に示すように、逆方向
３６に進行してきた逆方向入射光３７は、まず検光子３
４を通過して直線偏光３８となる。

続いてこの直線偏光３８は、飽和磁界３５中の磁気光学
素子３３を通過する際に、ファラデー効果の持つ非相反
性により、その偏光方向はさらに４５度回転されて直線
偏光３９となる。従ってこの直線偏光３９は、偏光子３
２の光の通過できる方向と直交するために、この偏光子
３２を通過できなくなる。

以上のような原理で、光アイソレータを用いることによ
って、反射戻り光が半導体レーザに帰還するのを防止す
ることができる。

なお、磁気光学素子としては、ＹＩＧ（イツトリウム・
鉄・ガーネット）、ＲＩＧ（希土類・鉄・ガーネット）
、ＢｉＲＩＧ　（ビスマス置換希土類・鉄・ガーネット
）等ガーネット構造の単結晶が一般的に用いられ、磁気
光学素子による偏光方向の回転角θは次式のように表す
ことができる。

θ＝ＶＨＬ ここで■はヴエルデ定数、Ｈは磁界の強さ、Ｌは磁気光
学素子の厚さである。材料の組成や種類を変更すること
によりヴエルデ定数を変えるか、磁気光学素子の厚みを
変えることにより、偏光方向の回転角を４５度に合せる
ことができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の構成では、信号光として無偏光
光を用いる場合、偏光子を通過できる直線偏光成分以外
の光成分は偏光子によって反射され、光強度が減衰して
しまうという課題があった。

本発明はこのような課題を解決するもので、無偏光光の
光強度を減衰させずに伝送し、かつ反射戻り光を遮断で
き、しかも小型軽量の光アイソレータを提供することを
目的とするものである。

課題を解決するための手段 この目的を達成するための本発明による第１の手段は、
入射光を直交する２つの直線偏光に分離する第１の偏光
分離素子と、第１の直線偏光の偏光方向を４５度回転さ
せる第１磁気光学素子と、４５度回転された第１の直線
偏光を通過させる方向に配置した第２の偏光分離素子と
を同一光軸上に配備し、かつ第２の直線偏光の偏光方向
を４５度回転させる第２の磁気光学素子を備え、第２の
直線偏光を第１の偏光分離素子から第２の磁気光学素子
に導く偏波面保存光ファイバーと、第２の磁気光学素子
から第２の偏光分離素子に導（偏波面保存光ファイバー
と、磁気光学素子に磁界を印加するための手段とを具備
し、第２の直線偏光が、その偏光方向が第１の直線偏光
の偏光方向と直交するように第２の偏光分離素子でほぼ
前記光軸上に反射され、第１の直線偏光と第２の直線偏
光とが合成された無偏光の出射光となるように構成した
ものである。

目的を達成するための第２の手段は、上記第１の手段に
おける第１の磁気光学素子と第２の磁気光学素子を、２
つの光軸を持つ１個の一体化された磁気光学素子で置換
し、第１の直線偏光と第２の直線偏光を、一体化された
磁気光学素子上のそれぞれ別の光軸を通過させて偏光方
向を４５度回転させるようにしたもので、その他は第１
の手段と同じに構成したものである。

作用 上記２つの手段により、無偏光入力は第１の偏光分離素
子により互いに直交する偏光方向を持つ２つの直線偏光
に分離され、それぞれ別の経路を経て磁気光学素子を通
過し、その磁気光学素子通過時に偏光方向が４５度回転
し、第２の偏光分離素子により合成されるときには、第
１の直線偏光と第２の直線偏光の偏光方向は互いに直交
した関係となっているので、合成により減衰のない無偏
光光を出射させることができる。

次に、反射戻り光は、第２の偏光分離素子により偏光方
向が互いに直光する２つの直線偏光に分離され、別の経
路を経て磁気光学素子を通って第１の偏光分離素子に至
る。２つの直線偏光は磁気光学素子を通過するとき、偏
光方向が４５度回転するが、その回転方向が順方向入射
光の場合とは偏光方向が９０度の角度を持つ方向である
ため、第２の偏光分離素子から第１の偏光分離素子へ同
一光軸上を直進する直線偏光はその偏光方向が第１の偏
光分離素子を通過できる方向ではなく直角方向に反射さ
れ光源側には現れない。偏波面保存光ファイバーを通過
した直線偏光は、磁気光学素子を通過後、第１の偏光分
離素子に接続された偏波面保存光ファイバーを通過でき
なくなる。したがって反射戻り光はこの構成の光アイソ
レータにより遮断される。

さらに第２の直線偏光を導く経路を偏光面保存光ファイ
バを用いることによって、小型で軽量の光アイソレータ
ーが実現できる。

実施例 以下本発明の実施例について、図面を参照しながらその
構成とともに動作を説明する。

（実施例１） 第１図および第２図は本発明による光アイソレータの第
１の実施例を示す構成図で、第１図は順方向入射時の偏
光方向の回転を説明する図、第２図は逆方向入射時の偏
光方向の回転を説明する図である。

まず第１図に示すように、順方向１に進行してきた無偏
光入射光２は、第１の偏光分離素子ＩＯで、光軸に沿っ
て直進する第１の直線偏光３と、直角方向に反射される
第２の直線偏光６に分離される。

第１の直線偏光３は、飽和磁界１６が印加された第１の
磁気光学素子１１を通過する際に、その偏光方向は光源
に向かって逆時計の回転方向に４５度回転されて直線偏
光４となる。従ってこの直線偏光４は、直線偏光が通過
できる方向を第１の偏光分離素子１０と４５度の角度に
配置した第２の偏光分離素子１２を通過できる。

一方、第２の直線偏光６は偏波面保存光ファイバー１４
によって直線偏光７として第２の磁気光学素子１３に導
かれる。この直線偏光７は、飽和磁界１６が印加された
第２の磁気光学素子１３を通過する際に、その偏光方向
は光源に向かって逆時計方向に４５度回転されて直線偏
光８となる。この直線偏光８は偏波面保存光ファイバー
１５によって直線偏光９として第２の偏光分離素子１２
に導かれる。この直線偏光９の偏光方向は第２の偏光分
離素子１２から反射される方向となっているため、前記
光軸の順方向に反射される。この第２の直線偏光の偏光
方向は、第１の直線偏光の偏光方向と直交しているので
、合成されて無偏光出射光５となる。このようにして、
無偏光入射光２は２方向に分離された後、再び合成され
て無偏光出射光５となるので光強度を減衰させることな
く無偏光光を通過させることができる。

逆に第２図に示すように、逆方向１７に進行してきた無
偏光入射光１８は、第２の偏光分離素子１２で、光軸に
沿って直進する第１の直線偏光１９と、直角方向に反射
される第２の直線偏光２３に分離される。

第１の直線偏光１９は、飽和磁界１６が印加された第１
の磁気光学素子１１を通過する際に、ファラデー効果の
持つ非相反性により、その偏光方向は光源に向かって逆
時計方向にさらに４５度回転されて直線偏光２０となる
。従ってこの直線偏光２０は、第１の偏光分離素子１０
の光の通過できる方向と直交するために、この第１の偏
光分離素子１０を通過できなくなり、直角方向に反射さ
れて直線偏光２１となる。

一方、第２の直線偏光２３は偏波面保存光ファイバー１
５によって直線偏光２４として第２の磁気光学素子１３
に導かれる。この直線偏光２４は、飽和磁界１６が印加
された第２の磁気光学素子１３を通過する際に、ファラ
デー効果の持つ非相反性により、その偏光方向は光源に
向かって逆時計方向にさらに４５度回転されて直線偏光
２５となる。この直線偏光２５は偏波面保存光ファイバ
ー１４の光の通過できる方向と直交するために、この偏
波面保存光ファイバー１４を通過できなくなり、戻り光
２６遮断できる。

このようにして、分離された２つの直線偏光は、ともに
第１の偏光分離素子ｌＯから光源方向へ戻ることができ
なくなり、光源への戻り光２２を遮断できる。

（実施例２） 第２の実施例について、第３図を用い、第１の実施例と
同し部分については第１図と同じ番号を付し、詳しい説
明は省略し異る点について説明する。

第３図において、４１は２つの光軸を持つ磁気光学素子
であり、第１図に例示された第１の磁気光学素子１１と
第２の磁気光学素子１３を一体化したものであり、第３
図のように構成された第２の実施例は、使用する磁気光
学素子が第１の実施例と異るだけで、その作用は全く同
しである。

発明の効果 以上の説明からも明らかなように本発明によれば、無偏
光光を減衰することなく伝達し、かつ反射戻り光を遮断
する小型で軽量の光アイソレータを提供することができ
るので、本発明の光アイソレータを用いることにより、
反射戻り光が光源に帰還するのを簡便に防止し、光源の
半導体レーザの発振特性を不安定にしたり、雑音増加を
引き起す等の反射戻り光による悪影響を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明による光アイソレ
ータの第１の実施例を示す構成図で、第１図は＋１方向
入射時の偏光方向の回転を説明する図、第２図は逆方向
入射時の偏光方向の回転を説明する図、第３図は本発明
の他の実施例の構成図、第４図（ａｌおよび（ｂ）は光
アイソレータの従来例を示す説明図である。 １０・・・・・・第１の偏光分離素子、１１・・・・・
・第１の磁気光学素子、１２・・・・・・第２の偏光分
離素子、１３・・・・・・第２の磁気光学素子、１４．
１５・・・・・・偏波面保存光ファイバー、４１・・・
・・・一体化した磁気光学素子。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名１０−　！
　Ｉの偏光分級賽子 第　２　図 ／４Ｊ５−　偏濠面碌存尤ファイハ 第 図 一本イヒしｒ−、、ｍｈ気光字１１で４第 図 ｆα） （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射光を直交する２つの直線偏光に分離する第１
   の偏光分離素子と、第１の直線偏光の偏光方向を４５度
   回転させる第１の磁気光学素子と、４５度回転された第
   １の直線偏光を通過させる方向に配置した第２の偏光分
   離素子とを同一光軸上に配置し、かつ第２の直線偏光の
   偏光方向を４５度回転させる第２の磁気光学素子を備え
   、第２の直線偏光を第１の偏光分離素子から第２の磁気
   光学素子に導く偏波面保存光ファイバーと、第２の磁気
   光学素子から第２の偏光分離素子に導く偏波保存光ファ
   イバーと、磁気光学素子に磁界を印加するための手段と
   を具備し、第２の直線偏光が、その偏光方向が第１の直
   線偏光の偏光方向と直交するように第２の偏光分離素子
   でほぼ前記光軸上に反射され、第１の直線偏光と第２の
   直線偏光とが合成された無偏光の出射光となることを特
   徴とする光アイソレータ。
2. （２）第１の磁気光学素子と第２の磁気光学素子を、２
   つの光軸を持つ１個の一体化された磁気光学素子で置換
   し、第１の直線偏光と第２の直線偏光を前記一体化され
   た磁気光学素子のそれぞれ別の光軸を通過させて偏光方
   向を４５度回転させるようにした請求項１記載の光アイ
   ソレータ。