JPH0534636A - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- JPH0534636A JPH0534636A JP3207169A JP20716991A JPH0534636A JP H0534636 A JPH0534636 A JP H0534636A JP 3207169 A JP3207169 A JP 3207169A JP 20716991 A JP20716991 A JP 20716991A JP H0534636 A JPH0534636 A JP H0534636A
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- light
- birefringent
- birefringent element
- ray
- magneto
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F2203/06—Polarisation independent
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- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 加工手間を減らし、量産性に適した光アイソ
レータを提供する。 【構成】 光の進行方向に順次配列した平板状の第１、
第２及び第３の複屈折素子１，２，３と、第１の複屈折
素子１と第２の複屈折素子２との間に挿入された第１の
磁気光学材料４と、第２の複屈折素子と第３の複屈折素
子との間に挿入された第２の磁気光学材料５とからな
る。第１、第２及び第３の複屈折素子は、厚さの比率
が、１：１：１である。
レータを提供する。 【構成】 光の進行方向に順次配列した平板状の第１、
第２及び第３の複屈折素子１，２，３と、第１の複屈折
素子１と第２の複屈折素子２との間に挿入された第１の
磁気光学材料４と、第２の複屈折素子と第３の複屈折素
子との間に挿入された第２の磁気光学材料５とからな
る。第１、第２及び第３の複屈折素子は、厚さの比率
が、１：１：１である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、偏光無依存型の光ア
イソレータに関するものである。
イソレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、偏光無依存型の光アイソレータと
して、例えば特開昭５４−１４７０５９号公報記載のも
のが提案されている。この従来の光アイソレータは、第
１、第２及び第３の３枚の平板状の複屈折性結晶板と、
第１及び第２の複屈折性結晶板の間に挿入した４５度の
ファラデー回転角を有する回転子とからなるものが提案
されている。
して、例えば特開昭５４−１４７０５９号公報記載のも
のが提案されている。この従来の光アイソレータは、第
１、第２及び第３の３枚の平板状の複屈折性結晶板と、
第１及び第２の複屈折性結晶板の間に挿入した４５度の
ファラデー回転角を有する回転子とからなるものが提案
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来例によると、
第１、第２及び第３の複屈折性結晶板のそれぞれの厚さ
の比率は、ルート２（２の平方根 約１．４１４）：
１：１として、厚さの異なる２種類の複屈折性結晶板
（厚い第１の複屈折性結晶板と、これより薄い第２及び
第３の複屈折性結晶板の２種類）を加工する必要があ
る。このために、種類に対応した加工を行う必要が生じ
て、加工手間がかかり、量産性に欠ける問題があった。
第１、第２及び第３の複屈折性結晶板のそれぞれの厚さ
の比率は、ルート２（２の平方根 約１．４１４）：
１：１として、厚さの異なる２種類の複屈折性結晶板
（厚い第１の複屈折性結晶板と、これより薄い第２及び
第３の複屈折性結晶板の２種類）を加工する必要があ
る。このために、種類に対応した加工を行う必要が生じ
て、加工手間がかかり、量産性に欠ける問題があった。
【０００４】この発明の目的は、加工手間を減らし、量
産性に適した光アイソレータを提供することである。
産性に適した光アイソレータを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の光アイソレー
タは、少なくとも３枚の平板状の第１、第２及び第３の
複屈折素子と、磁化によって入射光と出射光の偏光方向
がほぼ４５度だけ異なるように長さを決めた磁気光学材
料とを具備しているものである。上記第１、第２及び第
３の複屈折素子は、光の進行方向に向けて順次配置され
ている。第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、第
３の複屈折素子とは、厚さの比率が、１：１：１に設定
されている。上記磁気光学材料は隣接している所定の上
記複屈折素子の間に挿入されている。
タは、少なくとも３枚の平板状の第１、第２及び第３の
複屈折素子と、磁化によって入射光と出射光の偏光方向
がほぼ４５度だけ異なるように長さを決めた磁気光学材
料とを具備しているものである。上記第１、第２及び第
３の複屈折素子は、光の進行方向に向けて順次配置され
ている。第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、第
３の複屈折素子とは、厚さの比率が、１：１：１に設定
されている。上記磁気光学材料は隣接している所定の上
記複屈折素子の間に挿入されている。
【０００６】
【作用】３枚の複屈折素子からなるものにあっては、光
が順方向（図１左から右方向）に入射する場合には、第
１の複屈折素子で分岐した常光及び異常光は、第３の複
屈折素子からは常光と異常光は１つに合成されて出射す
る。また光が逆方向から入射する場合には、第３の複屈
折素子で分岐した常光及び異常光はいずれも、磁気光学
的材料の作用で第１の複屈折素子からは入射光と異なっ
た位置から出射される。
が順方向（図１左から右方向）に入射する場合には、第
１の複屈折素子で分岐した常光及び異常光は、第３の複
屈折素子からは常光と異常光は１つに合成されて出射す
る。また光が逆方向から入射する場合には、第３の複屈
折素子で分岐した常光及び異常光はいずれも、磁気光学
的材料の作用で第１の複屈折素子からは入射光と異なっ
た位置から出射される。
【０００７】
【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して説明
する。この発明の第１実施例を図１に示す。図１におけ
る光アイソレータは、平板状の複屈折結晶からなる第
１、第２及び第３の複屈折素子１，２，３と、２つの磁
気光学材料４，５とを組合せて構成されたものである。
なお、磁気光学材料４，５については、複屈折素子１〜
３から図面上明確にするために、点描を施してある。こ
れらの構成部材１〜５は、２つの光導波路（例えば光フ
ァイバ）間に配置される。配置順序は、光の進行方向
（図１右方向）に向けて、図１左側端に位置している第
１の複屈折素子１から第１の磁気光学材料４、第２の複
屈折素子２、第２の磁気光学材料５及び第３の複屈折素
子３の順序である。
する。この発明の第１実施例を図１に示す。図１におけ
る光アイソレータは、平板状の複屈折結晶からなる第
１、第２及び第３の複屈折素子１，２，３と、２つの磁
気光学材料４，５とを組合せて構成されたものである。
なお、磁気光学材料４，５については、複屈折素子１〜
３から図面上明確にするために、点描を施してある。こ
れらの構成部材１〜５は、２つの光導波路（例えば光フ
ァイバ）間に配置される。配置順序は、光の進行方向
（図１右方向）に向けて、図１左側端に位置している第
１の複屈折素子１から第１の磁気光学材料４、第２の複
屈折素子２、第２の磁気光学材料５及び第３の複屈折素
子３の順序である。
【０００８】すべての複屈折素子１〜３にはルチルが用
いられており、第１、第２及び第３の複屈折素子の板厚
の比率は、１：１：１である。第２の複屈折素子２の偏
光面（透過端面に垂直で、かつ素子光軸を含む面）は、
第１の複屈折素子１の偏光面に対して、４５度回転させ
てある。第３の複屈折素子３の偏光面は、第２の複屈折
素子２の偏光面に対して４５度回転させてあり、第１の
複屈折素子１の偏光面に対しては、９０度回転させてあ
る。
いられており、第１、第２及び第３の複屈折素子の板厚
の比率は、１：１：１である。第２の複屈折素子２の偏
光面（透過端面に垂直で、かつ素子光軸を含む面）は、
第１の複屈折素子１の偏光面に対して、４５度回転させ
てある。第３の複屈折素子３の偏光面は、第２の複屈折
素子２の偏光面に対して４５度回転させてあり、第１の
複屈折素子１の偏光面に対しては、９０度回転させてあ
る。
【０００９】第１及び第２の磁気光学材料４，５にはそ
れぞれガーネットを使用しており、入射光と出射光の偏
光方向がほぼ４５度だけ異なるように長さを決めてい
る。
れぞれガーネットを使用しており、入射光と出射光の偏
光方向がほぼ４５度だけ異なるように長さを決めてい
る。
【００１０】次に、光アイソレータの作用を図２を参照
して説明する。なお、図２の（ア）は、光の順方向に進
む光線６の常光と異常光の動きを、図１の点Ａ〜Ｆの位
置で、光線６の出射側（図１右側）から見た図である。
（イ）は、逆方向（図１右側から左側に進む方向）に進
む光線の常光と異常光の動きを、図１の点Ａ〜Ｆの位置
で、この光線の入射側（図１右側）から見た図である。
して説明する。なお、図２の（ア）は、光の順方向に進
む光線６の常光と異常光の動きを、図１の点Ａ〜Ｆの位
置で、光線６の出射側（図１右側）から見た図である。
（イ）は、逆方向（図１右側から左側に進む方向）に進
む光線の常光と異常光の動きを、図１の点Ａ〜Ｆの位置
で、この光線の入射側（図１右側）から見た図である。
【００１１】図１に示すように順方向の光は、第１の複
屈折素子１に入射されて、常光と異常光に分岐されて
（点Ａ，Ｂ）、第１の磁気光学材料４を通過することに
より、偏光方向が出射側から見て時計方向（右回り）に
４５度回転し（点Ｃ）、第２の複屈折素子２で異常光成
分だけが平行移動されて（点Ｄ）、第２の磁気光学材料
５を通過することにより、偏光方向が４５度回転されて
（点Ｅ）、第３の複屈折素子３内では、偏光方向が４５
度回転した（第１の複屈折素子１からは９０度回転し
た）常光と異常光とに分岐されていた光は、入射光線６
と同一軸上に出射される（点Ｆ）。
屈折素子１に入射されて、常光と異常光に分岐されて
（点Ａ，Ｂ）、第１の磁気光学材料４を通過することに
より、偏光方向が出射側から見て時計方向（右回り）に
４５度回転し（点Ｃ）、第２の複屈折素子２で異常光成
分だけが平行移動されて（点Ｄ）、第２の磁気光学材料
５を通過することにより、偏光方向が４５度回転されて
（点Ｅ）、第３の複屈折素子３内では、偏光方向が４５
度回転した（第１の複屈折素子１からは９０度回転し
た）常光と異常光とに分岐されていた光は、入射光線６
と同一軸上に出射される（点Ｆ）。
【００１２】逆方向の光は、第３の複屈折素子３で常光
と異常光とに分岐され（点Ｆ，Ｅ）、常光と異常光とは
第２の磁気光学材料５にて４５度回転させられ（点
Ｄ）、第２の複屈折素子２を通過して異常光成分だけが
平行移動して第１の磁気光学材料４にてさらに４５度回
転させられ（点Ｃ，Ｂ）、第１の複屈折素子１に入射
し、異常光成分だけが平行移動する。ここで、第１の複
屈折素子からの出射光は、入射光から大きく離れた位置
に出射される（点Ａ）。
と異常光とに分岐され（点Ｆ，Ｅ）、常光と異常光とは
第２の磁気光学材料５にて４５度回転させられ（点
Ｄ）、第２の複屈折素子２を通過して異常光成分だけが
平行移動して第１の磁気光学材料４にてさらに４５度回
転させられ（点Ｃ，Ｂ）、第１の複屈折素子１に入射
し、異常光成分だけが平行移動する。ここで、第１の複
屈折素子からの出射光は、入射光から大きく離れた位置
に出射される（点Ａ）。
【００１３】複屈折結晶において、図３に示すように分
離角γ及び分離幅ｄは、軸角（結晶の光軸と光の透過端
面とのなす角）θに依存する。結晶厚をｔ、常光の屈折
率をｎ１、異常光の屈折率ｎ２とすると、分離幅ｄ、結
晶厚ｔ、軸角θ及び分離角γの関係は、（１）式及び
（２）式で表わされる。
離角γ及び分離幅ｄは、軸角（結晶の光軸と光の透過端
面とのなす角）θに依存する。結晶厚をｔ、常光の屈折
率をｎ１、異常光の屈折率ｎ２とすると、分離幅ｄ、結
晶厚ｔ、軸角θ及び分離角γの関係は、（１）式及び
（２）式で表わされる。
【００１４】上例において、第１、第２及び第３の複屈
折素子１，２，３による常光・異常光の分離幅ｄは１：
ルート２（２の平方根）：１である。ここで、常光の屈
折率ｎ１＝２．４５３、異常光の屈折率ｎ２＝２．７０
９、第２の複屈折素子の軸角θ＝４７．８°、結晶厚ｔ
＝１０ｍｍとすると、上記関係式（１）及び（２）か
ら、 分離角γ＝５．６７８°、 分離幅ｄ＝０．９９４ｍｍ である。第１及び第３の複屈折素子１，３による分離幅
は、第２の複屈折素子２の１／ルート２（２の平方根）
である。第１及び第３の複屈折素子１，３の結晶厚ｔ＝
１０ｍｍ、分離幅ｄ＝０．９９４／ルート２（２の平方
根）ｍｍとすると、 分離角γ＝４．０２°、 軸角θ＝２４．６°となる。
折素子１，２，３による常光・異常光の分離幅ｄは１：
ルート２（２の平方根）：１である。ここで、常光の屈
折率ｎ１＝２．４５３、異常光の屈折率ｎ２＝２．７０
９、第２の複屈折素子の軸角θ＝４７．８°、結晶厚ｔ
＝１０ｍｍとすると、上記関係式（１）及び（２）か
ら、 分離角γ＝５．６７８°、 分離幅ｄ＝０．９９４ｍｍ である。第１及び第３の複屈折素子１，３による分離幅
は、第２の複屈折素子２の１／ルート２（２の平方根）
である。第１及び第３の複屈折素子１，３の結晶厚ｔ＝
１０ｍｍ、分離幅ｄ＝０．９９４／ルート２（２の平方
根）ｍｍとすると、 分離角γ＝４．０２°、 軸角θ＝２４．６°となる。
【００１５】このように、複屈折素子の軸角を変えるこ
とによって分離幅を任意に変えることができ、それぞれ
の複屈折素子１，２，３の厚さを一定にすることができ
る。これによって、加工工数の大幅な削減ができる。こ
の背景には、軸角の変更が（厚さの異なる素子の加工に
対して）非常に容易であることがあげられる。
とによって分離幅を任意に変えることができ、それぞれ
の複屈折素子１，２，３の厚さを一定にすることができ
る。これによって、加工工数の大幅な削減ができる。こ
の背景には、軸角の変更が（厚さの異なる素子の加工に
対して）非常に容易であることがあげられる。
【００１６】第２実施例を図４を参照して説明する。こ
の例の光アイソレータは、平板状の複屈折結晶からなる
第１、第２及び第３複屈折素子１１，１２，１３と、第
１及び第２の複屈折素子の間に挿入した第１の磁気光学
材料１４とで構成されたものである。なお、磁気光学材
料１４については、複屈折素子１１〜１３から図面上明
確にするために、点描を施してある。これらの構成部材
１１〜１４は、２つの光導波路（例えば光ファイバ）間
に配置される。第１、第２及び第３の複屈折素子１１，
１２，１３の板厚の比率は、１：１：１である。
の例の光アイソレータは、平板状の複屈折結晶からなる
第１、第２及び第３複屈折素子１１，１２，１３と、第
１及び第２の複屈折素子の間に挿入した第１の磁気光学
材料１４とで構成されたものである。なお、磁気光学材
料１４については、複屈折素子１１〜１３から図面上明
確にするために、点描を施してある。これらの構成部材
１１〜１４は、２つの光導波路（例えば光ファイバ）間
に配置される。第１、第２及び第３の複屈折素子１１，
１２，１３の板厚の比率は、１：１：１である。
【００１７】次に、光アイソレータの作用を図５を参照
して説明する。なお、図５の（ア）は、光の順方向に進
む光線１６の常光と異常光の動きを、図４の点Ａ〜Ｅの
位置で、光線１６の出射側（図４右側）から見た図であ
る。（イ）は、逆方向（図４右側から左側に進む方向）
に進む光線の常光と異常光の動きを、図４の点Ａ〜Ｅの
位置で、この光線の入射側（図４右側）から見た図であ
る。
して説明する。なお、図５の（ア）は、光の順方向に進
む光線１６の常光と異常光の動きを、図４の点Ａ〜Ｅの
位置で、光線１６の出射側（図４右側）から見た図であ
る。（イ）は、逆方向（図４右側から左側に進む方向）
に進む光線の常光と異常光の動きを、図４の点Ａ〜Ｅの
位置で、この光線の入射側（図４右側）から見た図であ
る。
【００１８】図４に示すように順方向の光は、第１の複
屈折素子１１に入射されて、常光と異常光に分岐されて
（点Ａ，Ｂ）、第１の磁気光学材料１４を通過すること
により、偏光方向が出射側から見て時計方向（右回り）
に４５度回転し（点Ｃ）、第２の複屈折素子１２で異常
光成分だけが平行移動されて（点Ｄ）、第３の複屈折素
子１３内では、常光と異常光とに分岐されていた光が、
１つに合成されて出射される（点Ｅ）。
屈折素子１１に入射されて、常光と異常光に分岐されて
（点Ａ，Ｂ）、第１の磁気光学材料１４を通過すること
により、偏光方向が出射側から見て時計方向（右回り）
に４５度回転し（点Ｃ）、第２の複屈折素子１２で異常
光成分だけが平行移動されて（点Ｄ）、第３の複屈折素
子１３内では、常光と異常光とに分岐されていた光が、
１つに合成されて出射される（点Ｅ）。
【００１９】逆方向の光は、第３の複屈折素子１３で常
光と異常光とに分岐され（点Ｅ，Ｄ）、常光と異常光と
は第２の複屈折素子１２を通過して異常光成分だけが平
行移動して第１の磁気光学材料１４にて４５度回転させ
られ（点Ｃ，Ｂ）、第１の複屈折素子１１に入射し、異
常光成分だけが平行移動する。ここで、第１の複屈折素
子の出射光は、入射光から大きく離れた位置に出射され
る（点Ａ）。
光と異常光とに分岐され（点Ｅ，Ｄ）、常光と異常光と
は第２の複屈折素子１２を通過して異常光成分だけが平
行移動して第１の磁気光学材料１４にて４５度回転させ
られ（点Ｃ，Ｂ）、第１の複屈折素子１１に入射し、異
常光成分だけが平行移動する。ここで、第１の複屈折素
子の出射光は、入射光から大きく離れた位置に出射され
る（点Ａ）。
【００２０】第２の実施例の変形例として、磁化方向を
逆にしても、光アイソレータとして機能する。
逆にしても、光アイソレータとして機能する。
【００２１】上記各実施例において、各構成部材（例え
ば第１実施例では第１、第２、第３の複屈折素子１，
２，３と第１、第２の磁気光学材料４，５）間を密着さ
せているが、必ずしも密着したものに限定されてない。
ば第１実施例では第１、第２、第３の複屈折素子１，
２，３と第１、第２の磁気光学材料４，５）間を密着さ
せているが、必ずしも密着したものに限定されてない。
【００２２】
【発明の効果】この発明によれば、第１、第２及び第３
の複屈折素子は、その厚さが等しく設定されているの
で、複屈折素子の加工手間が従来例に比較して少なくて
すみ、量産性に適合する。
の複屈折素子は、その厚さが等しく設定されているの
で、複屈折素子の加工手間が従来例に比較して少なくて
すみ、量産性に適合する。
【図１】この発明の第１の実施例を示す構成図である。
【図２】（ア）は第１実施例における順方向に進む光線
の常光と異常光の動きを示す図であり、（イ）は逆方向
に進む光線の常光と異常光の動きを示す図である。
の常光と異常光の動きを示す図であり、（イ）は逆方向
に進む光線の常光と異常光の動きを示す図である。
【図３】複屈折素子における分離角、分離幅、軸角及び
結晶厚の関係を示すグラフである。
結晶厚の関係を示すグラフである。
【図４】この発明の第２の実施例を示す構成図である。
【図５】（ア）は第２実施例における順方向に進む光線
の常光と異常光の動きを示す図であり、（イ）は逆方向
に進む光線の常光と異常光の動きを示す図である。
の常光と異常光の動きを示す図であり、（イ）は逆方向
に進む光線の常光と異常光の動きを示す図である。
１ 第１の複屈折素子 ２ 第２の複屈折素子 ３ 第３の複屈折素子 ４ 第１の磁気光学材料 ５ 第２の磁気光学材料 １１ 第１の複屈折素子 １２ 第２の複屈折素子 １３ 第３の複屈折素子 １４ 第１の磁気光学材料
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 少なくとも３枚の平板状の第１、第２及
び第３の複屈折素子と、少なくとも１つの磁化によって
入射光と出射光の偏光方向がほぼ４５度だけ異なるよう
に長さを決めた磁気光学材料とを具備しており、 上記第１、第２及び第３の複屈折素子は、その厚さの比
率が、１：１：１であり、 上記磁気光学材料は隣接している所定の複屈折素子の間
に挿入されていることを特徴とする光アイソレータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20716991A JP3160319B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 光アイソレータ |
| US07/871,454 US5262892A (en) | 1991-07-25 | 1992-04-21 | Optical isolator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20716991A JP3160319B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 光アイソレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534636A true JPH0534636A (ja) | 1993-02-12 |
| JP3160319B2 JP3160319B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
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