JPH0534632A - Optical isolator - Google Patents

Optical isolator

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Publication number
JPH0534632A
JPH0534632A JP18971991A JP18971991A JPH0534632A JP H0534632 A JPH0534632 A JP H0534632A JP 18971991 A JP18971991 A JP 18971991A JP 18971991 A JP18971991 A JP 18971991A JP H0534632 A JPH0534632 A JP H0534632A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
optical
polarization
birefringent
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP18971991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironori Tokita
時田宏典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Sumitomo Cement Co Ltd
Original Assignee
OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Sumitomo Cement Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK, Sumitomo Cement Co Ltd filed Critical OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Priority to JP18971991A priority Critical patent/JPH0534632A/en
Publication of JPH0534632A publication Critical patent/JPH0534632A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide an optical isolator highly suited to the high degree and the large capacity of optical fibers communication, having no polarization dispersion and being little loss. CONSTITUTION:A first polarization crystal 12, a rotary polarization crystal 13, a second polarization crystal 14, a Faraday element 15, a first analyzing crystal (double refraction element) 17 are successively arranged from the light incident side and the first and the second analyzing crystals 16, 17 are characterized by being composed of a parallel plate-shaped double refraction material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光回路素子、特に、光
ファイバ−通信、光ファイバ−計測等に適する偏光無依
存型の光アイソレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical circuit element, and more particularly to a polarization-independent optical isolator suitable for optical fiber communication, optical fiber measurement and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来用いられてきた光アイソレ−タは、
その特性が入射光の偏光に依存しないようにするため
に、図1に示すような複屈折板を使用した図2に示すよ
うな構成であった。ところが、従来のこのような光アイ
ソレータでは、偏光分離手段として複屈折板を使用し、
入射光束を複屈折板により一度偏波分離し、所定の操作
を行なった後に、再度偏波合成する構成になっており、
複屈折板の常光線と異常光線の光路長の差が、0でな
く、有限な数値であるため、入射光束の偏光の変化とと
もに、アイソレータを光が通過する時間が一定でなく、
変化するという不具合があった。このことは、高度大容
量の光通信システムにおいては、システム補償し難いと
いうこともあり、特に、問題となっている。このことを
偏波分散と呼ぶ。
2. Description of the Related Art Conventionally used optical isolators are
In order to make the characteristics independent of the polarization of the incident light, the birefringent plate as shown in FIG. 1 was used and the structure was as shown in FIG. However, in such a conventional optical isolator, a birefringent plate is used as the polarization separation means,
The incident light beam is split into polarized waves by a birefringent plate, and after performing a predetermined operation, it is configured to combine polarized waves again.
Since the difference in the optical path length between the ordinary ray and the extraordinary ray of the birefringent plate is not 0 but a finite numerical value, the time during which the light passes through the isolator is not constant as the polarization of the incident light flux changes.
There was a problem that it changed. This is a particular problem because it is difficult to perform system compensation in an optical communication system of high capacity. This is called polarization dispersion.

【0003】図1に示す構成は、偏光分離手段での原理
を示し、入射光Cが入射されると、常光線と異常光線と
に分離されて、通過して、常光線Aと異常光線Bに、分
離幅dで別かれる。尚、図示の結晶中に矢印で示したも
のは、結晶の光学軸、つまり、C軸を表わす。この結晶
の厚さはtとする。通常、分離幅dは、約t/10であ
る。
The structure shown in FIG. 1 shows the principle of the polarized light separating means. When the incident light C is incident, it is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray and passes therethrough, and the ordinary ray A and the extraordinary ray B are passed. And separated by the separation width d. In addition, what is indicated by an arrow in the illustrated crystal represents the optical axis of the crystal, that is, the C axis. The thickness of this crystal is t. Usually, the separation width d is about t / 10.

【0004】また、図2に示す従来の光アイソレータで
は、に示す無偏光性(即ち、ランダム偏光)の入射光
1は、複屈折結晶2に入射し、厚さt1 の結晶2を通過
し、次に、に示す偏光性を光線となり、偏光性結晶3
を通過し、に示す偏光性を示す光線となり、次に、厚
さt2 の複屈折結晶4を通過し、に示す偏光性を示す
光線となり、厚さt3 の複屈折結晶5に入射し、再度、
合成されて、に示す偏光性を示す光線となる。各々の
厚さ、t1:t2:t3の比率は、√2:1:1である。
但し、√は平方根を示し、以下同様である。各々の光線
、、、、の偏光性は、順方向と逆方向で異な
り、図示のように、逆方向の光、即ち、外部で反射して
戻ってきた光は、偏光性が異なる。即ち、従来の光アイ
ソレータの構成においては、光路の順に沿い、順次、複
屈折結晶1つ、旋光性結晶、複屈折結晶2つが配列さ
れ、前記複屈折結晶には、平行平板状の複屈折性材料が
用いられている。
Further, in the conventional optical isolator shown in FIG. 2, an unpolarized (that is, randomly polarized) incident light 1 shown in FIG. 2 enters a birefringent crystal 2 and passes through a crystal 2 having a thickness t 1. , And then becomes a light beam with the polarization property shown in
To the birefringent crystal 4 having the thickness t 2 , and then to the birefringent crystal 5 having the thickness t 3 and incident on the birefringent crystal 5 having the thickness t 3. ,again,
The light is combined into a light beam having the polarization property shown in. The ratio of each thickness, t 1 : t 2 : t 3 , is √2: 1: 1.
However, √ indicates a square root, and so on. The polarizability of each ray is different in the forward direction and the reverse direction, and as shown in the figure, the light in the reverse direction, that is, the light reflected and returned from the outside has different polarizability. That is, in the configuration of the conventional optical isolator, one birefringent crystal, an optical rotatory crystal, and two birefringent crystals are sequentially arranged along the order of the optical path, and the birefringent crystal has a parallel plate-shaped birefringence. Material is used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するために為されたもので、特に、前記のよう
な従来の方式の欠点をなくし、偏波分散が無く、しか
も、損失が少なく、高度、大容量の光ファイバ−通信に
好適な光アイソレータを提供することを目的とする。ま
た、本発明は、平行平板の部品を使用しているため、制
作が容易で、コストを削減できる光アイソレータを提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, eliminates the drawbacks of the conventional methods as described above, has no polarization dispersion, and An object of the present invention is to provide an optical isolator suitable for high-capacity, high-capacity optical fiber communication with low loss. Another object of the present invention is to provide an optical isolator that can be manufactured easily and can reduce costs because it uses parallel plate components.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために成されたもので、光入射側から光
出射側に順次、第1の偏光結晶、旋光性結晶、第2の偏
光結晶、ファラデ−素子、第1の検光結晶及び第2の検
光結晶を配列し、そして、前記第1及び第2の検光結晶
は、平行平板状の複屈折材料で構成されていることを特
徴とする光アイソレータを提供する。また、その第1の
偏光結晶と第2の偏光結晶の厚さは同一であり、第1の
検光結晶と第2の検光結晶の厚さは、前記の偏光結晶の
厚さの√2(2の平方根)倍であるものが好適である。
更に、第1の偏光結晶の光学軸と第2の偏光結晶の光学
軸を対向させ、且つ、第1の検光結晶の光学軸と第2の
検光結晶の光学軸を対向させたものが好適である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problems, and includes a first polarizing crystal, an optical rotatory crystal, in order from a light incident side to a light emitting side. A second polarizing crystal, a Faraday element, a first analyzing crystal and a second analyzing crystal are arranged, and the first and second analyzing crystals are composed of parallel plate birefringent materials. An optical isolator is provided. Further, the first polarizing crystal and the second polarizing crystal have the same thickness, and the thickness of the first analyzing crystal and the second analyzing crystal is √2 of the thickness of the polarizing crystal. A value that is (square root of 2) times is preferable.
Further, the optical axis of the first polarizing crystal and the optical axis of the second polarizing crystal are opposed to each other, and the optical axis of the first analyzing crystal and the optical axis of the second analyzing crystal are opposed to each other. It is suitable.

【0007】図1は、一般的に、複屈折結晶に光線Cが
入射したとき、常光線Aと異常光線Bに分離距離d=約
t/10で分離される様子を模式的に示す斜視図であ
る。そして、図2は、図2に示すように、第1ポ−ト1
から入射した光は、厚さt1 の複屈折結晶2により、常
光線と異常光線に分離され、常光線は直進するが、異常
光線成分は、凡そdだけ垂直方向に移動する。そして、
常光線は、非相反の旋光性結晶3に入射し、そして、旋
光性結晶(ファラデ−素子)3では(反時計方向に45
度、偏波方向が回転され)、偏光方位が回転し、そし
て、約dだけ移動した異常光線の偏光性も45°回転さ
れる。次に、両方とも光線は、複屈折結晶4に入射す
る。そして、複屈折結晶4を出射した2つの光線とも、
複屈折結晶5に入射し、再合成されて出射される。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing how, when a ray C is incident on a birefringent crystal, it is separated into an ordinary ray A and an extraordinary ray B at a separation distance d = about t / 10. Is. Then, as shown in FIG. 2, FIG. 2 shows the first port 1
The light incident on is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray by the birefringent crystal 2 having a thickness t 1 , and the ordinary ray goes straight, but the extraordinary ray component moves in the vertical direction by about d. And
Ordinary rays are incident on the non-reciprocal optical rotatory crystal 3 and, in the optical rotatory crystal (Faraday element) 3, (counterclockwise 45
Degree, the polarization direction is rotated), the polarization direction is rotated, and the polarization of the extraordinary ray moved by about d is also rotated by 45 °. Both rays then enter the birefringent crystal 4. And, the two light rays emitted from the birefringent crystal 4 are
The light enters the birefringent crystal 5, is recombined, and is emitted.

【0008】図3は、複屈折結晶2(方解石)に光線が
入射したときの屈折率の楕円体を示し、その複屈折結晶
2の端面2a及び2bで挾まれた部分が複屈折結晶とな
る。楕円体は、各々の方位での屈折率を表わし、n
e は、Z軸方向の屈折率であり、n0 は、X軸方向の屈
折率である。そして、θは、光学軸(即ちZ軸)と端面
をなす角度であり、γは常光線と異常光線との分離角度
である。そして、Aは常光線を示し、Bは、異常光線を
示す。
FIG. 3 shows an ellipsoid of the refractive index when a light ray is incident on the birefringent crystal 2 (calcite), and the portion sandwiched by the end faces 2a and 2b of the birefringent crystal 2 becomes the birefringent crystal. . The ellipsoid represents the refractive index in each direction, and n
e is the refractive index in the Z-axis direction, and n 0 is the refractive index in the X-axis direction. Further, θ is an angle forming an end face with the optical axis (that is, the Z axis), and γ is a separation angle between an ordinary ray and an extraordinary ray. And A shows an ordinary ray and B shows an extraordinary ray.

【0009】図4は、複屈折結晶の厚さをlに置き替え
たとき、常光線と異常光線の分離幅をdとして、分離角
をγとすると、異常光線の光路の幾何学長le は、 le =l/cosγ である。このような光路差を厳密に考慮することによ
り、複屈折結晶における常光線と異常光線の光路差(分
散)が分かる。
FIG. 4 shows that when the thickness of the birefringent crystal is replaced by l, the separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray is d, and the separation angle is γ, the geometrical length l e of the optical path of the extraordinary ray is , L e = l / cos γ. By strictly considering such an optical path difference, the optical path difference (dispersion) between the ordinary ray and the extraordinary ray in the birefringent crystal can be known.

【0010】図5は、本発明の構成を示し、入射側から
光出射側に、光ビ−ム11が順次、第1の偏光結晶1
2、旋光性結晶13、第2の偏光結晶14、ファラデ−
素子15、第1の検光結晶16及び第2の検光結晶17
を透過する。そして、逆方向の光は、位置ズレして、逆
方向に進行し、位置11に戻らない。尚、結晶の壁面に
記してある矢印は、結晶の光学軸(c軸)を表わす。そ
のうち、実線は、示してある面上にあることであり、破
線は、その面上でないことを示す。
FIG. 5 shows the structure of the present invention, in which the light beam 11 is sequentially provided from the incident side to the light emitting side to form the first polarizing crystal 1.
2, optical rotatory crystal 13, second polarizing crystal 14, Faraday
Element 15, first analysis crystal 16 and second analysis crystal 17
Through. Then, the light in the opposite direction shifts in position, travels in the opposite direction, and does not return to the position 11. The arrow on the wall surface of the crystal represents the optical axis (c-axis) of the crystal. Among them, the solid line indicates that it is on the surface shown, and the broken line indicates that it is not on that surface.

【0011】即ち、順次に、図5の下半分に示すよう
に、第1ポ−ト11から入射した光は、に示すように
ランダム偏光光線で、厚さtの複屈折結晶12により、
常光線と異常光線に分離され、常光線は直進するが、異
常光線成分は、凡そdだけ垂直方向に移動する。即ち、
に示す偏光性の光線となる。そして、両方の光線は、
厚さt1 の旋光性結晶13に通過し、に示す偏光性の
光線となり、そして、更に、厚さt2 の旋光性結晶14
を通過し、に示す偏光性の光線となり、磁気光学結晶
(ファラデ−素子)15では(反時計方向に45度、偏
波方向が回転され)、偏光性が回転し、そして、異常光
線の偏光性も45°回転される。即ち、に示す偏光性
の光線となる。次に、両方の光線は、厚さt3 の複屈折
結晶16を通過し、に示す偏光性の光線となり、更に
厚さt4 の複屈折結晶17に入射し、再合成されて出射
する。出射光線もランダム偏光であり、入射光線の偏光
状態によらない。
That is, sequentially, as shown in the lower half of FIG. 5, the light incident from the first port 11 is a randomly polarized light beam as shown by, and the birefringent crystal 12 of thickness t
The ordinary ray and the extraordinary ray are separated, and the ordinary ray goes straight, but the extraordinary ray component moves in the vertical direction by about d. That is,
The polarized light is shown in. And both rays are
The light passes through the optical rotatory crystal 13 having the thickness t 1 to become a polarized light ray shown by, and further, the optical rotatory crystal 14 having the thickness t 2.
And becomes a polarized light ray indicated by, and in the magneto-optical crystal (Faraday element) 15 (45 degrees counterclockwise, the polarization direction is rotated), the polarization is rotated, and the polarization of the extraordinary ray The sex is also rotated 45 °. That is, the polarized light beam shown in Next, both of the light rays pass through the birefringent crystal 16 having the thickness t 3 to become the polarized light rays shown by, and further enter the birefringent crystal 17 having the thickness t 4 , are recombined and emitted. The outgoing ray is also randomly polarized and does not depend on the polarization state of the incoming ray.

【0012】一方、逆方向に(18から)入射した光線
は、図5の下半分の下部に示すようになる。従って、逆
方向の光線は、良く分離されて、各々の光線を分離(除
去)することができる。
On the other hand, the light rays incident in the opposite direction (from 18) are as shown in the lower half of the lower half of FIG. Therefore, the light rays in the opposite directions are well separated, and each light ray can be separated (removed).

【0013】即ち、図示の偏光結晶と旋光性結晶と複屈
折結晶12、14、16、17の厚さの比は、t1 :t
2 :t3 :t4 =1:1:√2:√2とする。尚、旋光
性結晶は、入射光偏向を90°旋光させる結晶である。
また、磁気光学結晶(15)は、45°非相反旋光させ
る結晶である。また、図5の記号Hは、磁場を示す。
That is, the thickness ratio of the illustrated polarization crystal, optical rotatory crystal and birefringent crystal 12, 14, 16 and 17 is t 1 : t.
2: t 3: t 4 = 1: 1: √2: a √2. The optical rotatory crystal is a crystal that rotates incident light by 90 °.
Further, the magneto-optical crystal (15) is a crystal which causes non-reciprocal optical rotation at 45 °. The symbol H in FIG. 5 indicates a magnetic field.

【0014】図6は、本発明の光アイソレータの上記の
ような原理を更に良く説明するために示した模式的断面
図である。即ち、本発明の光アイソレータは、光入射側
から光出射側に順次、第1の偏光結晶12、旋光性結晶
13、第2の偏光結晶14、ファラデ−素子15、第1
の複屈折結晶16及び第2の複屈折結晶17と配置され
ている。そして、入射光線11は、この発明による平行
平板状の複屈折材料中を実線矢印で示すように進行す
る。そのために点18では、同一進行波となり、経路に
よる差はなく、そして、外部で反射されてきた光線は、
破線矢印に示すように、進行し、本発明の光アイソレー
タを出射するときは、図示のように分離される。従っ
て、各々の光線を分離することができる。また、図示の
偏光結晶12、14、16、17の厚さの比は、t1
2 :t3 :t4 =1:1:√2:√2とする。
FIG. 6 is a schematic sectional view for better explaining the above-mentioned principle of the optical isolator of the present invention. That is, the optical isolator of the present invention comprises the first polarization crystal 12, the optical rotatory crystal 13, the second polarization crystal 14, the Faraday element 15, and the first polarization crystal in order from the light incident side to the light emission side.
The birefringent crystal 16 and the second birefringent crystal 17 are arranged. Then, the incident light ray 11 travels in the parallel plate-shaped birefringent material according to the present invention as indicated by a solid arrow. Therefore, at point 18, the traveling waves are the same, there is no difference due to the path, and the rays reflected from the outside are
As shown by the broken line arrow, when the light travels and exits the optical isolator of the present invention, it is separated as shown. Therefore, each light ray can be separated. Further, the thickness ratio of the illustrated polarization crystals 12, 14, 16, 17 is t 1 :
t 2 : t 3 : t 4 = 1: 1: √2: √2.

【0015】本発明の構成によると、入射光束の偏光が
変化しても、光の通過時間が変化しない、即ち、偏波分
散がないという、偏光無依存型のアイソレータが得られ
る。即ち、本発明の光アイソレータにおいては、従来技
術のアイソレータの3個の複屈折結晶のうち、常光線と
異常光線の光路長に差のある偏光結晶(第1の複屈折結
晶)の代わりに、厚みが半分の偏光結晶を2個用いて、
それらの光学軸を対向させて、配置し、更に、それらの
偏光結晶の間に、90度の旋光性結晶を配置して、複屈
折結晶の常光線と異常光線の光路長の差を0にして、ア
イソレータの入射偏光による分散を、0にした点にあ
る。
According to the structure of the present invention, it is possible to obtain a polarization-independent isolator in which the transit time of light does not change even if the polarization of the incident light flux changes, that is, there is no polarization dispersion. That is, in the optical isolator of the present invention, among the three birefringent crystals of the conventional isolator, instead of the polarizing crystal (first birefringent crystal) having a difference in the optical path length between the ordinary ray and the extraordinary ray, Using two polarizing crystals with a thickness of half,
The optical axes of the birefringent crystals are opposed to each other, and a 90-degree optical rotatory crystal is disposed between the polarizing crystals to make the difference in optical path length between the ordinary ray and the extraordinary ray of the birefringent crystal zero. Therefore, the dispersion due to the incident polarized light of the isolator is set to zero.

【0016】本発明の構成によると、光アイソレータへ
の入射光束の偏光が、変化しても、光の通過時間が変化
しない即ち、偏波分散がないという、偏光無依存型の光
アイソレータが得られる。そのために、偏光に依存しな
いで、且つ、分離、結合度の良い光アイソレータを高精
度に実現できたものである。
According to the structure of the present invention, a polarization-independent optical isolator is obtained in which the light transit time does not change even if the polarization of the incident light beam to the optical isolator changes, that is, there is no polarization dispersion. To be Therefore, an optical isolator that does not depend on polarized light and has good separation and coupling can be realized with high accuracy.

【0017】次に、図面を用いて、本発明の光アイソレ
ータを具体的に実施例により説明するが、本発明はそれ
らによって限定されるものではない。
Next, the optical isolator of the present invention will be specifically described by way of examples with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

【0018】[0018]

【実施例】図1は、複屈折板としての方解石1にランダ
ムな偏光光束を入射した時に、光束が常光線と異常光線
の直交する2つの偏光光束に分割される様子の模式的斜
視図である。このとき、2つの光束の進行方向を分離角
と称し、γとする。光アイソレータとして、複屈折結晶
を使用するならば、分離角γは、大きい程良い。方解石
においては、”劈開”を使用して、複屈折結晶を作成す
るのは通例であるが、このときの劈開の角度が、複屈折
結晶としての理想に近いので、分離角γは、劈開の角度
で決まる。
EXAMPLE FIG. 1 is a schematic perspective view showing how, when a randomly polarized light beam is incident on a calcite 1 as a birefringent plate, the light beam is divided into two polarized light beams, an ordinary ray and an extraordinary ray, which are orthogonal to each other. is there. At this time, the traveling directions of the two light fluxes are referred to as a separation angle and are denoted by γ. If a birefringent crystal is used as the optical isolator, the larger the separation angle γ, the better. In calcite, it is customary to use "cleavage" to create a birefringent crystal, but the angle of cleavage at this time is close to the ideal as a birefringent crystal, so the separation angle γ is It depends on the angle.

【0019】その劈開の角度をθとする。即ち、光学軸
と劈開面の角度θは、45°24’であり、光束は、劈
開面に対して、垂直に入射させるものとする。このと
き、方解石の複屈折性により、光束は、その結晶中
で、”常光線”と”異常光線”とに分割される。
The angle of the cleavage is represented by θ. That is, the angle θ between the optical axis and the cleavage plane is 45 ° 24 ′, and the light beam is made to enter perpendicularly to the cleavage plane. At this time, due to the birefringence of calcite, the light beam is divided into "ordinary rays" and "extraordinary rays" in the crystal.

【0020】この時の分離角γは、方解石の屈折率は、
各々、n0 =1.663とne =1.477(入射光線
の波長λ=1.55μmに対して)として、 γ=ψ−tan-1{(n0/ne)2×tanψ} (但し、ψは、θの補角であり、ψ=90°−θであ
る。)の式により求めることができる。従って、γ=
5.72°即ち、5°43’19”(入射光線の波長λ
=1.55μmに対して)となる。
The separation angle γ at this time is such that the refractive index of calcite is
As n 0 = 1.663 and n e = 1.477 (for incident light wavelength λ = 1.55 μm), γ = ψ-tan -1 {(n 0 / n e ) 2 × tan ψ} (However, ψ is the complementary angle of θ, and ψ = 90 ° −θ.). Therefore, γ =
5.72 °, or 5 ° 43'19 "(wavelength λ of incident light
= 1.55 μm).

【0021】更に、異常光線に対する屈折率は、屈折率
楕円体を成す異常光線の偏光方位の半径の長さに相当す
るものである。従って、ne’が異常光線に対する屈折
率とすると、 ne’=(n0×ne)/√(ne 2×sin2ψ+ne 2×cos2ψ) (但し、√は、その平方根を示す)従って、ne’は、
1.5502と計算される。
Further, the refractive index for extraordinary rays corresponds to the length of the radius of the polarization azimuth of the extraordinary rays forming the index ellipsoid. Therefore, if n e 'is the refractive index for extraordinary rays, then n e ' = (n 0 × n e ) / √ (n e 2 × sin 2 ψ + n e 2 × cos 2 ψ) (where √ is its square root) Therefore, n e 'is
Calculated as 1.5502.

【0022】また、方解石の厚み(即ち、光線の通過す
る長さ)を、lとしたとき、常光線の光路の空気換算長
0 は、l0 =l/n0である。一方、異常光線の光路
の空気換算長leは、le =l/n’0/cosγで与えら
れる。
When the thickness of calcite (that is, the length through which light rays pass) is l, the air-converted length l 0 of the optical path of ordinary rays is l 0 = l / n 0 . On the other hand, the air-converted length l e of the optical path of the extraordinary ray is given by l e = l / n ′ 0 / cosγ.

【0023】従って、本発明の構成について、図1、
3、4を参照して、計算すると、方解石の厚みlを1m
mとして、n0=1.633、ne=1.477とする
と、l0 =l/1.633=0.6124(mm)とな
り、le =l/n’0/cosγ=1/1.5502/0.
995=0.6483(mm)となる。従って、△l=
|l0−le|=0.0359(mm)となる。
Therefore, regarding the configuration of the present invention, FIG.
Calculated with reference to 3 and 4, calcite thickness l is 1 m
When m is n 0 = 1.633 and n e = 1.477, l 0 = 1 / 1.633 = 0.6124 (mm), and l e = 1 / n ′ 0 / cosγ = 1/1 0.5502 / 0.
It becomes 995 = 0.6483 (mm). Therefore, Δl =
| L 0 −l e | = 0.0359 (mm).

【0024】図4は、複屈折結晶即ち方解石の厚さを、
lに置き替えた場合、常光線と異常光線の分離幅をdと
して、分離角をγとすると、異常光線の光路の幾何学長
e は、 le =l/cosγ である。
FIG. 4 shows the thickness of a birefringent crystal or calcite,
When replaced by l, if the separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray is d and the separation angle is γ, the geometric length l e of the optical path of the extraordinary ray is l e = l / cosγ.

【0025】図5は、本発明の光アイソレータの構成を
概念的に示した説明図である。即ち、入射側から光出射
側に順次、第1の偏光結晶12、旋光性結晶13、第2
の偏光結晶14、ファラデ−素子15、第1の検光結晶
16及び第2の検光結晶17よりなる平行平板状の複屈
折材料で構成されている。以上の構成について、その中
での各光線の進行路を詳細に図6に示される。
FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing the structure of the optical isolator of the present invention. That is, the first polarization crystal 12, the optical rotatory crystal 13, and the second polarization crystal are sequentially arranged from the incident side to the light emitting side.
The parallel plate-shaped birefringent material including the polarizing crystal 14, the Faraday element 15, the first analysis crystal 16 and the second analysis crystal 17. With respect to the above configuration, the traveling paths of the respective light rays therein are shown in detail in FIG.

【0026】本発明の光アイソレータでは、以上説明し
たように、また、図面に示すように、光は、平行平板の
光学素子中を伝搬させる。更に、本発明の光アイソレー
タでは、構成する光学部品は、すべて、平行平面板であ
るので、組立てが非常に容易になる。例えば、使用する
各々の複屈折板は、軸出しをして平行平面に研磨して作
成すれば良く、例えば、方解石ならば、劈開面を研磨す
るだけで良い。そして、使用する旋光性結晶には、例え
ば、水晶旋光子を用い、所望の回転角を与える長さに平
行平面に研磨するだけで良い。
In the optical isolator of the present invention, as described above and as shown in the drawings, the light propagates through the parallel plate optical element. Furthermore, in the optical isolator of the present invention, all the optical components that are formed are parallel plane plates, so that assembly is very easy. For example, each of the birefringent plates to be used may be made by aligning the axes and polishing it into parallel planes. For example, in the case of calcite, only the cleaved surface may be polished. Then, as the optically active crystal to be used, for example, a quartz optical rotator may be used, and it may be simply polished into a plane parallel to a length giving a desired rotation angle.

【0027】従って、部品、結晶装置は全て平行平面板
であるために、組立てるときは、表面を合わせて光学接
着剤で貼り合わせるだけで作成できる。また、多量に作
成するときは、複屈折結晶や旋光結晶を大板のまま(サ
イズの大きいまま)、接着し、その後に、小さく切断す
る作成方法を行なうことができる。
Therefore, since the parts and the crystal device are all parallel flat plates, they can be assembled by assembling the surfaces and bonding them together with an optical adhesive. When producing a large amount, a birefringent crystal or an optical rotatory crystal can be adhered as a large plate (while having a large size), and then cut into small pieces.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光アイソ
レータにより、前記のような効果が得られた。それらを
まとめると、次のような顕著な技術的効果となる。即
ち、第1に、挿入損失が少なく、偏光依存性が無く、し
かも、偏波分散も無いという高度大容量光ファイバ−通
信に好適な光アイソレータが実現できる。
As described above, the optical isolator of the present invention has the above-mentioned effects. Summarizing them, the following remarkable technical effects are obtained. That is, firstly, it is possible to realize an optical isolator suitable for high-capacity optical fiber communication, which has a small insertion loss, has no polarization dependence, and has no polarization dispersion.

【0029】第2に、安価で、精度良く作製でき、光学
部品をすべて平行平面板とし、平行平板の部品の透過光
のみを使用するだけで、光アイソレータを構成できる。
第3に、主部品である複合偏光結晶は、同一寸法の平行
平板であるため、大板複屈折結晶を軸調整接着固定した
後、切断することで一度の調整で、多数の光アイソレー
タ素子を作製することが可能であり、光アイソレータの
作製を容易にし、また原価を削減することができる。
Secondly, the optical isolator can be constructed at low cost and with high precision, and all the optical parts are parallel plane plates, and only the transmitted light of the parallel plate parts is used.
Thirdly, since the composite polarizing crystal, which is the main component, is a parallel plate having the same size, a large number of optical isolator elements can be adjusted by one adjustment by axially adhering and fixing the large plate birefringent crystal and then cutting. The optical isolator can be manufactured easily, and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】通常の複屈折板としての方解石の光路を説明す
る模式構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an optical path of calcite as an ordinary birefringent plate.

【図2】従来の光アイソレータの技術を示す模式的構成
図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a technique of a conventional optical isolator.

【図3】本発明の光アイソレータで使用される1軸性結
晶;方解石の屈折率楕円体を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a uniaxial crystal used in the optical isolator of the present invention; an index ellipsoid of calcite.

【図4】本発明の光アイソレータで用いた常光線線と異
常光線線との光路差を計算するための説明である。
FIG. 4 is an explanation for calculating an optical path difference between an ordinary ray and an extraordinary ray used in the optical isolator of the present invention.

【図5】本発明の光アイソレータの1例の構成を示す模
式的斜視図である。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the configuration of an example of the optical isolator of the present invention.

【図6】本発明の光アイソレータの原理を説明する模式
図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the principle of the optical isolator of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 第1の偏光結晶 13 旋光性結晶 14 第2の偏光結晶 15 ファラデ−素子 16 第1の検出結晶 17 第2の検出結晶 18 反射点 12 First polarizing crystal 13 Optical rotation crystals 14 Second polarizing crystal 15 Faraday element 16 First detection crystal 17 Second detection crystal 18 reflection points

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光入射側から光出射側に順次、第1の偏
光結晶、旋光性結晶、第2の偏光結晶、ファラデ−素
子、第1の検光結晶(複屈折素子)及び第2の検光結晶
(複屈折素子)を配列し、そして、前記第1及び第2の
検光結晶は、平行平板状の複屈折材料で構成されている
ことを特徴とする光アイソレータ。
1. A first polarizing crystal, an optical rotatory crystal, a second polarizing crystal, a Faraday element, a first analyzing crystal (birefringent element) and a second polarizing crystal in order from the light incident side to the light emitting side. An optical isolator, in which analyzer crystals (birefringent elements) are arranged, and the first and second analyzer crystals are made of a parallel plate birefringent material.
【請求項2】前記の第1の偏光結晶と第2の偏光結晶の
厚さは同一であり、第1の検光結晶と第2の検光結晶の
厚さは、前記の偏光結晶の厚さの√2(2の平方根)倍
であることを特徴とする請求項1に記載の光アイソレー
タ。
2. The first polarizing crystal and the second polarizing crystal have the same thickness, and the first analyzing crystal and the second analyzing crystal have the same thickness. 2. The optical isolator according to claim 1, wherein the optical isolator is √2 (square root of 2) times.
【請求項3】第1の偏光結晶の光学軸と第2の偏光結晶
の光学軸を対向させ、且つ、第1の検光結晶の光学軸と
第2の検光結晶の光学軸を対向させたことを特徴とする
請求項1或いは2に記載の光アイソレータ。
3. The optical axis of the first polarizing crystal and the optical axis of the second polarizing crystal face each other, and the optical axis of the first analyzing crystal faces the optical axis of the second analyzing crystal. The optical isolator according to claim 1 or 2, characterized in that.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428477A (en) * 1991-06-14 1995-06-27 Tokin Corporation Optical isolator operating independent of polarization of an incident beam

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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