JPH0484118A - 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ルレータに関する。

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
戻り光か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。この反射戻り光か半導体レー
ザに帰還するのを防止するために、一般に光アイソレー
タか使用されている。

最初に第４図ｆａｔ、　ｆｂｌによって、従来の光アイ
ソレータについて説明する。第４図ｔａ＋に示すように
、順方向４１に進行してきた順方向入射光４２は、まず
偏光子４６を通過して直線偏光４３となる。続いてこの
直線偏光４３は、飽和磁界４９中のファラデー効果を持
つε気光学素子４７を通過する際に、その偏光方向は４
５度回転されて直線偏光４４となる。従ってこの直線偏
光４４は、光の通過できる方向を偏光子４６と４５度の
角度に配置した検光子４８を通過でき、直線偏光４５と
なる。逆に第４図ｆｂｌに示すように、逆方向５０に進
行してきた逆方向入射光５１は、まず検光子４８を通過
して直線偏光５２となる。続いてこの直線偏光５２は、
飽和磁界４９中の磁気光学素子４７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５３となる。従ってこの
直線偏光５３は、偏光子４６の光の通過できる方向と直
交するために、この偏光子４６を通過できなくなる。

以上のような光アイソレークを用いることによって、反
射戻り光か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（イアトリウム・
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
）等カー不７）構造の単結晶か一般的に用いられ、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＝〜ｒＨＬ 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
よりつ′エルテ定数を変えるが、Ｉ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度に合わせ
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、光強度か減衰して
しまうという課題かあった。

本発明はこのような課題を解決するもので、無偏光光を
減衰させずに伝送し、かつ反射戻り光を遮断できる光ア
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に本発明の光アイソレータは、
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１の偏光分離素子から
分離された第２の直線偏光の偏光方向を第１の直線偏光
と逆方向に４５度回転させる第２の磁気光学素子とを備
え、全反射鏡または第３の偏光分離素子により、第２の
直線偏光を反射させて第２の磁気光学素子へ導き、複数
個の全反射鏡により第２の磁気光学素子を通過した第２
の直線偏光を反射屈折させて、第２の直線偏光の偏光方
向か第１の直線偏光の偏光方向と直交するように第２の
偏光分離素子へ導き、第２の偏光分離素子において、第
１の直線偏光と第２の直線偏光を合成し、合成光を出射
させるようにしたものである。

作用 以上の手段によれば、無偏光入射光は第１の偏光分離素
子によって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別個の磁気光学
素子を通過し、その磁気光学素子通過時に偏光方向か４
５度回転を受け、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
が互いに直交する２つの直線偏光に分離され、それぞれ
入射光と逆の経路を経て、それぞれ別個の磁気光学素子
を通過する。磁気光学素子では、それぞれの直線偏光は
偏光方向の回転を受けるが、直線偏光の進行方向と同一
方向に見たときの偏光方向の回転方向が、入射光の場合
と反射戻り光の場合とでは逆であるため、直進側の直線
偏光か第１の偏光分離素子に達したときには、偏光方向
か第１の偏光分離素子を通過しないて反射される方向で
あるため光源方向へ戻ることはなく、反射屈折側の直線
偏光か第１の偏光分離素子に達したときは、その偏光方
向か第１の偏光分離素子により反射される方向ではなく
通過するため、同しく光源方向へ戻ることはない。また
、第３の偏光分離素子を用いている場合には、反射屈折
側の直線偏光は、その偏光方向が、第３の偏光分離素子
を通過する方向であるため、第１の偏光分離素子にも達
することはなく、光源方向へ戻ることはない。

このように上記の手段によれば、無偏光光を殆ど減衰さ
せずに伝送し、戻り反射光を遮断する光アイソレータが
得られる。

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構成
とともにその動作を説明する。

（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、順方向に進行してきた無偏光
入射光１は、第１の偏光分離素子１６で、光軸に沿って
直進する第１の直線偏光２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２は、飽
和磁界２１か印加された第１の磁気光学素子１４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３
に４５度回転されて直線偏光４となる。従って直線偏光
か通過できる方向を第１の偏光分離素子１６と４５度の
角度に配置した第２の偏光分離素子１７を直線偏光４は
通過でき、直線偏光５となる。

一方、第２の直線偏光６は第１の全反射鏡１８で直角方
向に反射されて直線偏光７となり、第１の磁気光学素子
１４と逆方向に飽和磁界２２か印加された第２の磁気光
学素子１５を通過する際に、その偏光方向は光源に向か
って時計方向８に４５度回転されて直線偏光９となる。

この直線偏光９は、第２の全反射鏡１９て反射されて直
線偏光１０となり、さらに第３の全反射鏡２０て反射さ
れて直線偏光１１となって第２の偏光分離素子１７に導
かれる。この直線偏光１１の偏光方向は第２の偏光分離
素子１７から反射される方向となっているため、上記光
軸の順方向に反射されて直線偏光１２となる。この直線
偏光１２の偏光方向は、直線偏光５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１３となる。この
ようにして、無偏光入射光１は２方向に分離された後、
再び合成されて無偏光出射光１３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、逆方向に進行してきた無偏光
入射光２３は、第２の偏光分離素子１７で、光軸に沿っ
て直進する第１の直線偏光２４と、直角方向に反射され
る第２の直線偏光２８に分離される。第１の直線偏光２
４は、飽和磁界２１か印加された第１の磁気光学素子１
４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２５に４
５度回転されて直線偏光２６となる。従ってこの直線偏
光２６は、第１の偏光分離素子１６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１６を通
過できなくなり、直角方向に反射されて直線偏光２７と
なる。

方、第２の直線偏光２８は第３の全反射鏡２０で反射さ
れて直線偏光２９となり、さらに第２の全反射鏡１９で
反射されて直線偏光３０となって第２の磁気光学素子１
５に導かれる。この直線偏光３０は、第１の磁気光学素
子１４と逆方向に飽和磁界２２か印加された第２の磁気
光学素子１５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時計方向
３１に４５度回転されて直線偏光３２となる。この直線
偏光３２は、第１の全反射鏡１８で反射されて直線偏光
３２となり、第１の偏光分離素子１６に導かれる。この
直線偏光３３の偏光方向は第１の偏光分離素子１６を通
過できる方向と一致するため、上記光軸の光源側には反
射されず、第１の偏光分離素子１６を通過して直線偏光
３４となる。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１６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３５を遮断でき
る。

以上の説明のように、本実施例によれば、無偏光光を減
衰させずに伝送し、かつ反射戻り光を遮断できる光アイ
ソレータか得られる。

なお、本実施例では、２つの磁気光学素子に印加する磁
界の方向を逆にした例を示しているが、ヴエルテ定数を
変える方法、すなわち材料の組成や種類を変える方法に
よって、偏光方向の回転の向きを逆にすることも可能で
ある。

（実施例２） 次に本発明の第２の実施例について、図面第３図を参照
しながらその構成とともに動作を説明する。

第３図は本発明による光アイソレ−タの第２の実施例を
示す構成図で、逆方向入射時の偏光方向の回転を説明す
る図である。第１図、第２図中の第１の全反射鏡１８の
代わりに第３の偏光分離素子３６を配置しである以外は
、第１の実施例と同様である。

ます、順方向入射の場合は、第３の偏光分離素子３６か
第１図における直線偏光６を直角方向に反射するので実
施例１と同様に、光強度を減衰させることなく無偏光光
を通過させるこ吉かできる。

一方、逆方向入射の場合、第１の直線偏光２６は、実施
例１と同様に、第１の偏光分離素子１６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１６
を通過できなくなり、直角方向に反射されて直線偏光２
７となる。第２の直線偏光３０は、第２５の磁気光学素
子１５を通過後直線偏光３２となり、その偏光方向は第
３の偏光分離素子３６を通過できる方向となるため、直
進して直線偏光３７となり、第１の偏光分離素子１６−
１の戻り光３８および３９は存在しない。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１６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４０は遮断される。

以上の説明のように第２の実施例においても、無偏光光
を減衰させずに伝送し、かつ反射戻り光を遮断できる光
アイソレータか得られる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、無偏
光光を減衰することなく伝送し、かつ反射戻り光を遮断
する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、反射戻り光か
光源に帰還するのを防止し、光源の半導体レーザの発振
特性を不安定にしたり、雑音増加を引き起こす等の反射
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、第３図は本発明に
よる光アイソレータの第２の実施例を示す構成図で、逆
方向入射時の偏光方向の回転を説明する図、第４図ｔａ
＋およびｔｂｌは従来のアイソレータの原理を示す説明
図である。 １４、・・・・・第１の磁気光学素子、１５・・・・・
・第２の磁気光学素子、１６・・・・・・第１の偏光分
離素子、１７・・・・・・第２の偏光分離素子、１８・
・・・・・第１の全反射鏡、１９・・・・・・第２の全
反射鏡、２０・・・・・・第３の全反射鏡、３６・・・
・・・第３の偏光分離素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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１の偏光分離素子から
   分離された第２の直線偏光の偏光方向を第１の直線偏光
   と逆方向に４５度回転させる第２の磁気光学素子と、第
   ２の直線偏光を第２の磁気光学素子に導くための全反射
   鏡または第３の偏光分離素子と、第２の直線偏光を第２
   の磁気光学素子から第２の偏光分離素子に導くための複
   数の全反射鏡と、第１と第２の磁気光学素子に磁界を印
   加する手段とによって構成され、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の偏光分離素子に導かれ、第２の偏光分離素子に
   よって第１の直線偏光の光軸にほぼ一致するように反射
   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光アイソレータ。