JPH06242402A - ファイバ型光アイソレータ - Google Patents

ファイバ型光アイソレータ

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JPH06242402A
JPH06242402A JP5025337A JP2533793A JPH06242402A JP H06242402 A JPH06242402 A JP H06242402A JP 5025337 A JP5025337 A JP 5025337A JP 2533793 A JP2533793 A JP 2533793A JP H06242402 A JPH06242402 A JP H06242402A
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optical
optical fiber
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light
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Yasushi Sato
恭史 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、任意の伝送路間、光ファイバアンプ
に使われるインライン型光アイソレータにおいて、小
型、安価、単純な構成で生産性、汎用性の高い光アイソ
レータを提供する。 【構成】本発明は、任意の光ファイバ1のクラッド2の
一部を除去し、その部分に光ファイバコア3と平行に磁
気光学材料による付加導波層4を形成する。この付加導
波層4に外部から永久磁石、電磁石等により光の進行方
向と垂直な方向、Y方向に沿った磁界を印加することに
より付加導波層4と光ファイバコア3の間に非相反な分
布結合を生じさせ光アイソレータを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光計測の分野
において、半導体レーザーに戻る反射光を遮断する光ア
イソレータに関し、特に光ファイバアンプや任意の伝送
路間に組み込むことのできるインライン型のファイバ型
光アイソレータに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザー(レーザーダイオード、
以下LD)を光源とする光通信や光計測では、伝送経路
の途中で反射された光が光源であるLDの活性層まで戻
ると、発振波長や出力の変動を起こして正確な信号の伝
送や計測ができなくなる。この反射の原因は様々有り、
単に光ファイバや光学素子、あるいは接続される装置の
各入出射面で反射が生じるだけでなく、光ファイバの
傷、光ファイバへの応力、光ファイバの曲がりや屈折率
の不均一等の回避不可能な要因によるものもある。した
がって、光源にLDを用いた伝送経路には反射光を防ぐ
手段が不可欠である。光アイソレータは、この様なLD
への反射戻り光を防ぐデバイスである。
【0003】今まで光アイソレータとしては、バルク型
のファラデー回転子と偏光子を組み合わせたものが実用
されてきた。また、光ファイバアンプや伝送路中の任意
の箇所にアイソレータを組み込む場合はアイソレータの
入出射端にレンズ、光ファイバを取り付けたインライン
型あるいはピグテイル型と呼ばれるものが使われてい
る。
【0004】図5はインライン型光アイソレータの従来
例(特公昭60−51690)であり、光学軸が表面と
傾くように平行平板に形成した第1の複屈折板6と、そ
れぞれこの第1の複屈折板と同じ表面と光学軸の傾き角
を持つと共に、第1の複屈折板のルート2分の1の厚さ
を有し、第1の複屈折板6に対して入射光線方向を軸と
してそれぞれ45度の角度だけ回転して配置した第2の
複屈折板7および第3の複屈折板8と、第1および第2
の複屈折板間に挿入され、偏光面の回転を45度とした
ファラデー回転子9からなっている。入射光線10が第
1の複屈折板6に入射すると直交する2つの直線偏光
(常光、異常光)に分離され、平行な2本の光として直
進し、ファラデー回転子9で偏光面をそれぞれ45度回
転させる。ファラデー回転子9を出た光は、光学軸をフ
ァラデー効果による偏光面の回転方向と同じ向きに成す
ようにおかれた第2の複屈折板7に入る。この複屈折板
の光学軸と平行な偏光面を持つ光はずれた位置から出射
され、第3の複屈折板8で一本の光線に合成される。次
に右方から来た光は第3の複屈折板8を通り第2の複屈
折板7を出射されるまでは上記説明の逆を進むだけであ
るが、ファラデー回転子9で非相反な偏光面の回転を受
けるのでファラデー回転子9から出射された光は左方か
ら来た来た場合と90度異なる偏光面を持つことにな
る。したがって、第1の複屈折板6に右方から入射した
光は出射光11のように左方からの場合と違う位置に出
射されることになり遮断される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが図5の様な構
成の光アイソレータは、高価な複屈折板を多数使用する
ため安価な製品を提供することが困難であり、また、光
アイソレータ内を2本の光線が通過するため断面が大型
化してしまう。また、2本の光線の分離合成、それぞれ
の光学素子の光学軸と光線の偏光方向の調整が非常に困
難で作製時間がかかり、コストアップの原因にもなって
いる。さらに多数の光学素子による多くの入出射面があ
るため、反射や散乱損失が大きい。また、光アイソレー
タと光ファイバの結合にレンズ等の光学系を必要とし、
ここでも光パワーの損失を生じることになる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術のこ
れらの問題点を解決し、光ファイバ自体に直接光アイソ
レータ機能を付加する方法を提供することを目的とし、
等方性物質を使った光ファイバであって、この光ファイ
バのクラッドの一部を除去し、その部分に磁気光学物質
を装荷し、前記磁気光学物質の形状を調整することによ
り付加的導波層とし、光ファイバコア中の光と非相反な
分布結合を生じさせるファイバ型光アイソレータを提供
する。
【0007】すなわち、磁界を印加した磁気光学材料の
導波路で順方向と逆方向に伝搬する光の伝搬定数が異な
ることは知られている。これは非相反位相シフトと呼ば
れ、そのシフト量は、磁界を掛けない場合の伝搬定数を
βとすれば、例えば順方向はβ+Δβ、逆方向はβ−Δ
βとあらわせる。Δβの大きさは、磁気光学材料の特性
と導波路の構造で決まる。この性質を利用すれば順方向
と逆方向で結合効率の異なる分岐結合器を構成すること
ができる。
【0008】分布結合における2つの導波層間のパワー
の移り変わりは導波層Aの伝搬定数をβa、導波層Bの
伝搬定数をβb、結合長をL、2つの導波路の結合係数
をχとして、導波層AからBへ移るパワーの割合を初期
値を1として下記のPABの如く表せる。
【0009】
【数1】
【0010】この式から伝搬定数βa とβb の両方、あ
るいはどちらか一方を変えればパワーが移り変わる距離
と移り変わる割合を変える事が出来る事がわかり、適当
な磁気光学材料で導波路の構造(厚さ、幅、長さ)を調
整すれば順方向と逆方向でこの伝搬定数を変える事が出
来、順方向は0%、逆方向は100%結合する分岐結合
器も実現可能になる。すなわちこれはサーキュレータ、
およびアイソレータとなる。従来、光アイソレータは光
ファイバとは全く別の部品でコネクタやレンズ等を用い
て接続するものと考えられており、光ファイバ自体を光
アイソレータにするという発想はなかったが、磁気光学
効果によるこの非相反な導波路の結合の性質を伝送用の
光ファイバに直接付加するのが本発明である。図1を用
いて説明する。光ファイバ1のクラッド2の一部を除去
し、その部分に光ファイバコア3と平行に磁気光学材料
による導波層を形成する。これを付加導波層4と呼ぶこ
ととする。この付加導波層4には外部より永久磁石、電
磁石等により光の進行方向と垂直な方向Y方向に沿った
磁界が印加されている。
【0011】
【作用】光ファイバのコア3を伝搬してきた光は、付加
導波層4のある部分でこの付加導波層4と分布結合を生
じ光パワーのやり取りをする。付加導波層4には図中Y
方向に磁界を印加してあるため順方向と逆方向で非相反
な伝搬定数差を生じる。順方向の伝搬定数はβb+Δβ
b、逆方向はβb−Δβbで、Δβbが磁界印加による
磁気光学効果に起因するものである。光ファイバコア3
の伝搬定数をβaとすれば、順方向はβaの導波路とβ
b+Δβbの導波路の分布結合、逆方向はβaの導波路
とβb−Δβbの導波路の分布結合と見做すことが出来
る。光ファイバのコア3から付加導波層4に移る光パワ
ーPABを結合長Lの関数として表したのが図2である。
【0012】Fが順方向、Bが逆方向に対応する。この
図で結合長Lcの所を見れば、順方向はほぼ0%、逆方
向はほぼ100%の結合を生じている。したがって付加
導波層4の長さをLcとすれば、順方向の光はそのまま
光ファイバのコア3を進行し、逆方向の光はほぼ100
%付加導波層4に移ってしまうため、コア3を伝搬して
逆方向に戻ることは出来ない。即ち光アイソレータを形
成することがわかる。このようにして非常に単純な構成
でファイバインライン型光アイソレータを作ることが出
来る。光アイソレータ中に接続点が皆無で反射の心配が
ない。また面倒な光学素子のアライメントやレンズ系も
必要としない。
【0013】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の実施例であり、伝送用シングルモー
ドの光ファイバ1の一部のクラッド2を除去し、そこに
磁気光学材料による付加導波層4を形成したものでであ
る。なお付加導波層4の終端に光吸収物質5を取り付け
ればここでの反射や散乱がなくなり特性が向上する。
【0014】図3は本発明の製造方法の説明図であり、
光ファイバの断面を示してある。まず光ファイバ1の任
意の部分のクラッド部2を除去し(図(A))、電子線
ビームエッチング等で溝部12を形成する(図
(B))。この溝部12の幅W、深さT、長さ(結合
長)Lは、光ファイバコア3中の光の伝搬定数と、装荷
する磁気光学材料の特性により調節する。石英系のシン
グルモードの光ファイバに磁性ガーネット等を装荷する
場合のWとTは、おおよそ0.1μm〜0.3μm程で
ある。またLは数mm〜30mm程である。次にガーネ
ット等の磁気光学材料13を装荷する(図(C))。こ
れは従来の薄膜形成プロセスでも良いが、1μm以下の
膜でよいためディップ法等で非常に安価に形成すること
もできる。最後に溝12にのみ磁気光学材料13が残る
ように研磨等で仕上げて付加導波層4を作る(図
(D))。クラッド2の除去、磁気光学材料13の形成
および仕上げの研磨は複数の光ファイバを並列にして同
時に行うことができ、生産性も非常に高い。
【0015】図4は本発明の第2の実施例であり、光フ
ァイバアンプの途中に光アイソレータを形成したもので
ある。従来はインライン型の光アイソレータをコネクタ
を介して取り付ける必要があったが、本発明ではそのよ
うな接続部が不要で光ファイバに直接光アイソレータ機
能を付加できる。また、エルビウムドープ光ファイバ自
体に光アイソレータ部を形成することも可能である。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明の構成ならび
に方法によれば、単純な構造でレンズや偏光子等がない
ため光学的アライメントが不要になり、高価な複屈折板
を全く必要とせず、さらに磁気光学材料も1μm以下の
厚みでよいため非常に安価に製造できる。また、部品点
数が少なく、光ファイバ自体を光アイソレータにするた
め小型になる。さらに、複数のファイバを同時に加工す
ることが可能なため生産性が高く、途中に入出射面が存
在しないため反射の心配が少なく、かつ、任意の伝送用
光ファイバに直接付加できるため、応用性が高く利用価
値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す略図。
【図2】本発明の非相反な分布結合を示すグラフ。
【図3】本発明の製造方法を示す略図。
【図4】本発明の第2の実施例を示す略図。
【図5】従来のインライン型光アイソレータを示す略
図。
【符号の説明】 1 光ファイバ 2 クラッド 3コア 4 付加導波層 5 光吸収物質
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年8月31日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】等方性物質を使った光ファイバにおいて、
    前記光ファイバのクラッドの一部を除去し、その部分に
    磁気光学物質を装荷し、前記磁気光学物質の形状を調整
    することにより付加的導波層とし、光ファイバコア中の
    光と非相反な分布結合を生じさせることを特徴とするフ
    ァイバ型光アイソレータ。
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