JPH05188324A - 偏波無依存型光アイソレータアレイ - Google Patents
偏波無依存型光アイソレータアレイInfo
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- JPH05188324A JPH05188324A JP2467192A JP2467192A JPH05188324A JP H05188324 A JPH05188324 A JP H05188324A JP 2467192 A JP2467192 A JP 2467192A JP 2467192 A JP2467192 A JP 2467192A JP H05188324 A JPH05188324 A JP H05188324A
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- optical
- optical isolator
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
- G02B6/4208—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
- G02B6/4209—Optical features
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２芯光ファイバ線を用いる双方向光通信用，
多芯光ファイバアレイを用いた並列光通信用インライン
偏波無依存光アイソレータアレイにおいて、光ファイバ
ごとに装着していた光アイソレータをファイバアレイと
して１個とする。 【構成】 第一の複屈折結晶板、第一のファラデー回転
子、複数の直交偏波吸収型偏光子を組み合わせた偏光
板、第二のファラデー回転子および第一の複屈折結晶板
と光線進行方向に同じ厚みである第二の複屈折結晶板か
らなり、前記複数の偏光板の偏波方向を互いに直交し、
偏光板間を隙間なく配置する。
多芯光ファイバアレイを用いた並列光通信用インライン
偏波無依存光アイソレータアレイにおいて、光ファイバ
ごとに装着していた光アイソレータをファイバアレイと
して１個とする。 【構成】 第一の複屈折結晶板、第一のファラデー回転
子、複数の直交偏波吸収型偏光子を組み合わせた偏光
板、第二のファラデー回転子および第一の複屈折結晶板
と光線進行方向に同じ厚みである第二の複屈折結晶板か
らなり、前記複数の偏光板の偏波方向を互いに直交し、
偏光板間を隙間なく配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの偏光面に
影響されない偏波無依存型光アイソレータアレイで、多
分岐光通信，双方向光通信等の光回路中の反射戻り光遮
断用光学装置に関するものである。
影響されない偏波無依存型光アイソレータアレイで、多
分岐光通信，双方向光通信等の光回路中の反射戻り光遮
断用光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および課題】双方向光通信，光計測等に使
用する偏光無依存型光アイソレータとしては、図２に示
す光サーキュレータがあり、二つの偏光ビームスプリッ
タ15，16、二つの全反射ミラー17，18、ファラデー回転
子19、光学旋光子20から構成され、光線入射口として1
1，12，13，14の４ポートを有し、11ポートからの入射
光は12ポートへ出射され、12ポートからの入射光は13ポ
ートへ出射されるために11ポートには戻らない。同様に
して14ポートから入射すると11ポートへ出射され、13ポ
ートから入射すると14ポートへ出射され、この関係は光
の偏光面に関係しない。
用する偏光無依存型光アイソレータとしては、図２に示
す光サーキュレータがあり、二つの偏光ビームスプリッ
タ15，16、二つの全反射ミラー17，18、ファラデー回転
子19、光学旋光子20から構成され、光線入射口として1
1，12，13，14の４ポートを有し、11ポートからの入射
光は12ポートへ出射され、12ポートからの入射光は13ポ
ートへ出射されるために11ポートには戻らない。同様に
して14ポートから入射すると11ポートへ出射され、13ポ
ートから入射すると14ポートへ出射され、この関係は光
の偏光面に関係しない。
【０００３】これを双方向の偏光無依存型光アイソレー
タとして用いると、11→12と13→14のポートとして利用
することになるが、全体として光ファイバーケーブル中
に接続するためには、光の入出射ポートが90°づつ回転
し、接続上大きなシステムで光ファイバーの結線が複雑
になる。しかも偏光ビームスプリッタや全反射ミラー等
の高性能な誘電体多層膜を必要とし、システム全体で高
価になる。性能的な面では一体づつのファラデー回転
子，光学旋光子を含むため、温度変動や波長変動がある
場合、その楕円成分がそのまま回帰するので、消光特性
の劣化を誘起する。
タとして用いると、11→12と13→14のポートとして利用
することになるが、全体として光ファイバーケーブル中
に接続するためには、光の入出射ポートが90°づつ回転
し、接続上大きなシステムで光ファイバーの結線が複雑
になる。しかも偏光ビームスプリッタや全反射ミラー等
の高性能な誘電体多層膜を必要とし、システム全体で高
価になる。性能的な面では一体づつのファラデー回転
子，光学旋光子を含むため、温度変動や波長変動がある
場合、その楕円成分がそのまま回帰するので、消光特性
の劣化を誘起する。
【０００４】しかも回線が一対しか構成できず、光線ポ
ート位置が分離して並列構成にできない、偏光ビームス
プリッタ等を用いるためデバイス寸法を小さくできない
等の欠点があった。
ート位置が分離して並列構成にできない、偏光ビームス
プリッタ等を用いるためデバイス寸法を小さくできない
等の欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、本出願人によ
る先願の特願平2-220555号発明を発展させたものであ
り、最大の特徴はファイバアレイに光アイソレータ機能
を同期させるため、 (1)ファイバアレイの先端に集光機能を付与する。もち
ろん従来技術を用いて球レンズアレイ、屈折率分布ロッ
ドレンズアレイを作成した場合、本発明の効果は得られ
るが、ビームが太くなり光学系の寸法が大きくなる。 (2)レンズアレイの寸法周期に合わせて複合偏光板を形
成する。ただし境界部分が機械加工上から100〜200μm
必要であり、偏光板の幅と複屈折結晶板の厚みが制約さ
れる。
る先願の特願平2-220555号発明を発展させたものであ
り、最大の特徴はファイバアレイに光アイソレータ機能
を同期させるため、 (1)ファイバアレイの先端に集光機能を付与する。もち
ろん従来技術を用いて球レンズアレイ、屈折率分布ロッ
ドレンズアレイを作成した場合、本発明の効果は得られ
るが、ビームが太くなり光学系の寸法が大きくなる。 (2)レンズアレイの寸法周期に合わせて複合偏光板を形
成する。ただし境界部分が機械加工上から100〜200μm
必要であり、偏光板の幅と複屈折結晶板の厚みが制約さ
れる。
【０００６】(3)複屈折結晶板の結晶光軸の向きと複合
偏光板のアレイ化方向、すなわち常光，異常光に対する
偏光板の偏波面が一致するように形成する。 (4)二本ファイバで双方向光通信を行うとき、ファイバ
アレイを偶数のｎ本のファイバから形成するとき、複合
偏光板は(ｎ＋１)個の偏波方向が互いに直交する偏光子
片をアレイ状に配置すること。 (5)偏光子片をアレイ状に配置するとき同一平面上に隙
間なく形成することにより小型デバイスになる。 (6)構造上からファラデー回転子は短冊状に細長くな
り、飽和磁化するための永久磁石の磁界強度分布が十分
とれなければならない制約がある。
偏光板のアレイ化方向、すなわち常光，異常光に対する
偏光板の偏波面が一致するように形成する。 (4)二本ファイバで双方向光通信を行うとき、ファイバ
アレイを偶数のｎ本のファイバから形成するとき、複合
偏光板は(ｎ＋１)個の偏波方向が互いに直交する偏光子
片をアレイ状に配置すること。 (5)偏光子片をアレイ状に配置するとき同一平面上に隙
間なく形成することにより小型デバイスになる。 (6)構造上からファラデー回転子は短冊状に細長くな
り、飽和磁化するための永久磁石の磁界強度分布が十分
とれなければならない制約がある。
【０００７】これらを具体化すると、例えば４個の偏波
無依存型光アイソレータをアレイ化した場合図１のよう
な構造となり、結晶光軸が光線軸に対して傾いた第一の
複屈折結晶板BP１、偏波面を45°回転する第一のファラ
デー回転子FR１、複数の直交偏波吸収型偏光子を組み合
わせた偏光板PR、偏波面を45°回転する第二のファラデ
ー回転子FR２、および第一の複屈折結晶板と光線進行方
向に同じ厚みである第二の複屈折結晶板BP２からなり、
複数の偏光板の偏波方向が互いに直交し、偏光板間が隙
間なく配置することにより、複数本のファイバから形成
されたファイバアレイに対して、一個の光アイソレータ
を搭載するだけでよくなる。
無依存型光アイソレータをアレイ化した場合図１のよう
な構造となり、結晶光軸が光線軸に対して傾いた第一の
複屈折結晶板BP１、偏波面を45°回転する第一のファラ
デー回転子FR１、複数の直交偏波吸収型偏光子を組み合
わせた偏光板PR、偏波面を45°回転する第二のファラデ
ー回転子FR２、および第一の複屈折結晶板と光線進行方
向に同じ厚みである第二の複屈折結晶板BP２からなり、
複数の偏光板の偏波方向が互いに直交し、偏光板間が隙
間なく配置することにより、複数本のファイバから形成
されたファイバアレイに対して、一個の光アイソレータ
を搭載するだけでよくなる。
【０００８】この場合、双方向光通信用としては２対の
回線に適用できる。本発明の光アイソレータアレイで
は、隣接する光ポートは光透過，光遮断機構が互いに逆
向きとなる。例えば図１では、ファラデー回転子FR１，
FR２は同じ向きに飽和磁化した構成のとき、ポートＰ１
からポートＰ２、ポートＰ５からポートＰ６は順方向
（透過方向）の機能を示し、その隣接ファイバに対して
は、ポートＰ４からポートＰ３、およびポートＰ８から
ポートＰ７の方向が順方向として動作する。
回線に適用できる。本発明の光アイソレータアレイで
は、隣接する光ポートは光透過，光遮断機構が互いに逆
向きとなる。例えば図１では、ファラデー回転子FR１，
FR２は同じ向きに飽和磁化した構成のとき、ポートＰ１
からポートＰ２、ポートＰ５からポートＰ６は順方向
（透過方向）の機能を示し、その隣接ファイバに対して
は、ポートＰ４からポートＰ３、およびポートＰ８から
ポートＰ７の方向が順方向として動作する。
【０００９】本発明の動作を説明するため、Ｐ１−Ｐ
２、Ｐ３−Ｐ４間の光線の挙動をとりあげる。例えばＰ
１およびＰ３に図３のような偏波合成された光が伝播さ
れると、BP１により異常光が紙面上方へスプリットし常
光，異常光となるように、BP１の結晶光軸の向きを合わ
せてある場合、FR１，FR２の回転方向は、かりに時計方
向に45°回転とし、５分割された偏光板（PR１，PR２，
PR３，PR４，PR５）の透過直線偏波方向はPR１における
異常光の偏波の向きを基準（０°）にとると、PR１，PR
３，PR５は（＋45°）、PR２，PR４は（−45°）の向き
に配置されている。またBP２はBP１と同じ結晶光軸の向
きに合わせてある。
２、Ｐ３−Ｐ４間の光線の挙動をとりあげる。例えばＰ
１およびＰ３に図３のような偏波合成された光が伝播さ
れると、BP１により異常光が紙面上方へスプリットし常
光，異常光となるように、BP１の結晶光軸の向きを合わ
せてある場合、FR１，FR２の回転方向は、かりに時計方
向に45°回転とし、５分割された偏光板（PR１，PR２，
PR３，PR４，PR５）の透過直線偏波方向はPR１における
異常光の偏波の向きを基準（０°）にとると、PR１，PR
３，PR５は（＋45°）、PR２，PR４は（−45°）の向き
に配置されている。またBP２はBP１と同じ結晶光軸の向
きに合わせてある。
【００１０】Ｐ１→Ｐ２，Ｐ３→Ｐ４の光線の偏波状態
を追跡すると、ファイバレンズアレイFA，BP１，FR１，
PR，FR２，BP２を通過した光線の偏波状態をそれぞれ図
３〜に示すと、Ｐ１→Ｐ２，Ｐ４→Ｐ３は偏波にか
かわらず光線が結合し、互いに対向ポートへ伝播する
が、Ｐ２→Ｐ１，Ｐ３→Ｐ４は常光，異常光とも偏光板
で遮断され、ほとんど消光されしかも伝播途中で生じた
微小な（40dB以上）楕円成分も光線伝播軸上からはず
れ、最終的には50dB以上の消光状態を与える。また偏光
子アレイのＰ２，Ｐ４は双方向に寄与し、全体として光
アイソレータのアレイ化が実現できることがわかる。ポ
ート数を増したとき同様にして交互に反対向きの光アイ
ソレータ機構が得られる。
を追跡すると、ファイバレンズアレイFA，BP１，FR１，
PR，FR２，BP２を通過した光線の偏波状態をそれぞれ図
３〜に示すと、Ｐ１→Ｐ２，Ｐ４→Ｐ３は偏波にか
かわらず光線が結合し、互いに対向ポートへ伝播する
が、Ｐ２→Ｐ１，Ｐ３→Ｐ４は常光，異常光とも偏光板
で遮断され、ほとんど消光されしかも伝播途中で生じた
微小な（40dB以上）楕円成分も光線伝播軸上からはず
れ、最終的には50dB以上の消光状態を与える。また偏光
子アレイのＰ２，Ｐ４は双方向に寄与し、全体として光
アイソレータのアレイ化が実現できることがわかる。ポ
ート数を増したとき同様にして交互に反対向きの光アイ
ソレータ機構が得られる。
【００１１】
【実施例】表１による構成部品の光アイソレータアレイ
を作成した。
を作成した。
【表１】
【００１２】本構成の場合、球レンス゛間は約8.5mmである
が、実効光路長は約4.3mmとなる。したがって、球レン
ズの設計はレンズ面からビームウェイストまで約2.2mm
の光学結合をとれば十分である。ただしレンズはＶ溝構
造のセラミックス上に固定されるため、図１のように座
標をとればＹ軸方向と傾きやアオリ方向の角度ずれに対
して微調整がとれない欠点があり、セラミックス固定具
の寸法精度やレンズから出射する光線がＺ軸方向から反
れないように製作することが重要である。
が、実効光路長は約4.3mmとなる。したがって、球レン
ズの設計はレンズ面からビームウェイストまで約2.2mm
の光学結合をとれば十分である。ただしレンズはＶ溝構
造のセラミックス上に固定されるため、図１のように座
標をとればＹ軸方向と傾きやアオリ方向の角度ずれに対
して微調整がとれない欠点があり、セラミックス固定具
の寸法精度やレンズから出射する光線がＺ軸方向から反
れないように製作することが重要である。
【００１３】また光学部品はそれぞれ反射防止膜を施さ
なければならない。反射減衰量を抑えるため光学部品は
光線に対して２〜12°程度傾けることも重要な要素であ
る。本実施例では２個のファラデー回転子を同じ向きに
磁化したが、温度変化，波長広帯域化を考慮して磁化方
向を互いに反対に設計することも可能である。
なければならない。反射減衰量を抑えるため光学部品は
光線に対して２〜12°程度傾けることも重要な要素であ
る。本実施例では２個のファラデー回転子を同じ向きに
磁化したが、温度変化，波長広帯域化を考慮して磁化方
向を互いに反対に設計することも可能である。
【００１４】表２はその光学特性を示す。
【表２】
【００１５】設計波長は1.55μmとして作製した。消光
特性は50dB以上の数値が達成でき、実用に十分供するこ
とが確認された。なおファイバアレイによる４本のポー
ト間順方向挿入損失は−1.9±0.6dBとなり、やや変動幅
が認められた。ただしこれは、本質的な技術上の困難さ
ではなく、球レンズ端ファイバアレイの精度出しやファ
イバアレイ固定用Ｖ溝治具の寸法精度を向上させ、レン
ズ間の光結合効率を向上させることにより解決すること
ができる。
特性は50dB以上の数値が達成でき、実用に十分供するこ
とが確認された。なおファイバアレイによる４本のポー
ト間順方向挿入損失は−1.9±0.6dBとなり、やや変動幅
が認められた。ただしこれは、本質的な技術上の困難さ
ではなく、球レンズ端ファイバアレイの精度出しやファ
イバアレイ固定用Ｖ溝治具の寸法精度を向上させ、レン
ズ間の光結合効率を向上させることにより解決すること
ができる。
【００１６】偏光子アレイの製作は、あらかじめ反射防
止膜を付与した偏光ガラス板を精密切断機で切断後にそ
の切断面を研磨加工し、平板面との直角度および平滑度
を仕上げ、光学接着剤にて固定した。ただし、互いに隣
接する偏光子片の偏波性は90°ずれるように形成した。
これは、二枚の偏光ガラスを完全な消光状態になるよう
調整し、仮止めしてからそのまま切断，研磨を実施すれ
ば偏波状態90°を維持したまま作製できる。偏光子アレ
イは接着のほか、ガラス融着，メタライズ後金属片と接
合してもよい。また隣接する２面は接合しないで光学的
に密着し、他の２辺を接着等で固定する構造も可能であ
る。
止膜を付与した偏光ガラス板を精密切断機で切断後にそ
の切断面を研磨加工し、平板面との直角度および平滑度
を仕上げ、光学接着剤にて固定した。ただし、互いに隣
接する偏光子片の偏波性は90°ずれるように形成した。
これは、二枚の偏光ガラスを完全な消光状態になるよう
調整し、仮止めしてからそのまま切断，研磨を実施すれ
ば偏波状態90°を維持したまま作製できる。偏光子アレ
イは接着のほか、ガラス融着，メタライズ後金属片と接
合してもよい。また隣接する２面は接合しないで光学的
に密着し、他の２辺を接着等で固定する構造も可能であ
る。
【００１７】
【発明の効果】本発明は偏波無依存光アイソレータアレ
イを提供するものであり、２芯光ファイバ線を用いる双
方向光通信用はもちろんのこと、多芯光ファイバアレイ
を用いた並列光通信用インライン光アイソレータとして
最適であり、従来光ファイバごとに装着していた光アイ
ソレータをファイバアレイ毎に１個の光アイソレータで
済み、システムを構築する上で大幅な価格低減が期待で
き、広く産業用，民生用機器へ登用され情報通信の安定
化に寄与する。
イを提供するものであり、２芯光ファイバ線を用いる双
方向光通信用はもちろんのこと、多芯光ファイバアレイ
を用いた並列光通信用インライン光アイソレータとして
最適であり、従来光ファイバごとに装着していた光アイ
ソレータをファイバアレイ毎に１個の光アイソレータで
済み、システムを構築する上で大幅な価格低減が期待で
き、広く産業用，民生用機器へ登用され情報通信の安定
化に寄与する。
【図１】本発明の光ファイバーアレイの概略図。
【図２】従来の光サーキュレータの概略図。
【図３】本発明の光ファイバーアレイにおけるＰ１−Ｐ
２，Ｐ３−Ｐ４の光線の偏波状態図。
２，Ｐ３−Ｐ４の光線の偏波状態図。
BP 複屈折結晶板 FR ファラデー回転子 PR 直交偏波吸収型偏光子 FA ファイバレンズアレイ Ｐ ポート
Claims (3)
- 【請求項１】 結晶光軸が光線軸に対して傾いた第一の
複屈折結晶板、偏波面を45°回転する第一のファラデー
回転子、複数の直交偏波吸収型偏光子を組み合わせた偏
光板、偏波面を45°回転する第二のファラデー回転子、
および第一の複屈折結晶板と光線進行方向に同じ厚みで
ある第二の複屈折結晶板からなり、前記複数の偏光板の
偏波方向が互いに直交し、偏光板間が隙間なく配置され
ていることを特徴とする偏波無依存型光アイソレータア
レイ。 - 【請求項２】 結晶光軸が光線軸に対して傾いた第一の
複屈折結晶板、偏波面を45°回転する第一のファラデー
回転子、複数の直交偏波吸収型偏光子を組み合わせた偏
光板、偏波面を45°回転する第二のファラデー回転子、
および第一の複屈折結晶板と光線進行方向に同じ厚みで
ある第二の複屈折結晶板からなり、前記偏光板がファイ
バアレイ本数ｎとすると(ｎ＋１)個に分割され、隣接す
る偏光板の偏波方向が互いに直交し、同一平面上に隙間
なく配置されていることを特徴とする偏波無依存型光ア
イソレータアレイ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の偏波無依存型光
アイソレータアレイを中間に配置し、先端に集光機能を
有する一対のファイバーアレイを、順方向光線に対して
互いに光結合がとれて逆方向に対して遮断する位置に固
定された光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2467192A JP3206949B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 偏波無依存型光アイソレータアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2467192A JP3206949B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 偏波無依存型光アイソレータアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05188324A true JPH05188324A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3206949B2 JP3206949B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=12144605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2467192A Expired - Fee Related JP3206949B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 偏波無依存型光アイソレータアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206949B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2714740A1 (fr) * | 1994-01-03 | 1995-07-07 | Alcatel Nv | Ensemble d'isolation optique et module d'émission optique comportant cet ensemble. |
| JP2018092022A (ja) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | 信越化学工業株式会社 | 偏光無依存型光アイソレータ |
| CN111694100A (zh) * | 2019-03-13 | 2020-09-22 | 福州高意光学有限公司 | 一种偏振无关小型集成化自由空间隔离器 |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP2467192A patent/JP3206949B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2714740A1 (fr) * | 1994-01-03 | 1995-07-07 | Alcatel Nv | Ensemble d'isolation optique et module d'émission optique comportant cet ensemble. |
| JP2018092022A (ja) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | 信越化学工業株式会社 | 偏光無依存型光アイソレータ |
| CN111694100A (zh) * | 2019-03-13 | 2020-09-22 | 福州高意光学有限公司 | 一种偏振无关小型集成化自由空间隔离器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3206949B2 (ja) | 2001-09-10 |
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