JPH07151998A - 光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アイソレーション性能が良好で、サイズが小
さな低価格の光アイソレータを提供する。 【構成】 光アイソレータは、順方向側の複屈折結晶板
１１及び逆方向側のガラス偏光板１３から成る２個の偏
光素子とファラデー回転子１２とを備える。高価なガラ
ス偏光板を唯１個備えることにより、２個のガラス偏光
板を備える従来の光アイソレータとほぼ同程度のアイソ
レーション性能を有しながらその低価格化を可能とし、
また、光ビームスプリッタを備える従来の光アイソレー
タに比して、より良好なアイソレーション性能と、より
小さなサイズを備える。これにより、良好なアイソレー
ション性能でサイズが小さな低価格の光アイソレータを
実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータに関
し、更に詳しくは、光通信及び光伝送で用いられる偏光
依存型光アイソレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信等で使用される半導体レーザで
は、光ファイバーの接続点や光部品でレーザ光が反射し
て再び半導体レーザに戻る、いわゆる戻り光により周波
数特性の低下や雑音の増加が生じ、高品質の光伝送が困
難になることがある。このため、光を順方向にのみ通過
させ、逆方向の戻り光を遮断する光アイソレータが必要
となる。

【０００３】図２（ａ）及び（ｂ）は、代表的な光アイ
ソレータとして知られる偏光依存型アイソレータの構成
を、夫々、その順方向及び逆方向における光の偏光面方
向と共に示す模式的斜視図である。この光アイソレータ
は、中間に配設されるファラデー回転子２２と、ファラ
デー回転子２２に関し光源側に配設される偏光子２１
（順方向側偏光素子）、及び、光源と逆側に配設される
検光子（逆方向側偏光素子）２３からなる２個の偏光素
子とをその主な構成部品として備える。

【０００４】図２（ａ）に示すように、光源側から順方
向に入射する光は、一般的に偏光していないが、偏光子
２１を通過すると偏光子２１の作用により特定の偏光面
を有する直線偏光成分のみとなる。この直線偏光２４
は、ファラデー回転子２２を通過し、その偏光面が４５
度回転した後に検光子２３に入射する。偏光子２１及び
検光子２３の光軸回りの回転角度位置は、ファラデー回
転子２２を通過した直線偏光２５が検光子２３を通過す
るような角度関係に定めてあるので、偏光子２１を通過
した光はほぼ無損失で検光子２３を通過する。

【０００５】この光アイソレータを半導体レーザと一体
で使用するときには、偏光子２１の光軸回りの回転角度
位置を予め調整しておくことにより、偏光子２１を通過
できる光の偏光面方向を半導体レーザからのレーザ光の
偏光面方向に一致させておく。

【０００６】一方、図２（ｂ）に示すように、検光子２
３に逆方向から入射する戻り光２６は、検光子２３を通
過できる偏光成分のみであるから、そのまま検光子２３
を通過する。検光子２３を通過した戻り光は、ファラデ
ー回転子２２により先の回転と同じ方向に更に４５度回
転する。従って、ファラデー回転子２２を通過した戻り
光２７は、先に順方向に偏光子１を通過したレーザ光２
４とは９０度異なる偏光面を有する直線偏光となる。偏
光子２１がガラス偏光板により構成されている場合に
は、この戻り光２７は偏光子２１に吸収され、また、偏
光子２１が偏光ビームスプリッタにより構成されている
場合には、この戻り光２７は偏光子２１により直角方向
に反射されるので、何れの場合にも光源側には戻らず、
従って、高品質な光伝送を可能とする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光アイソレ
ータでは、２個の偏光素子として偏光ビームスプリッタ
又は偏光ガラスの何れかを採用している。ところが、偏
光ビームスプリッタを偏光素子として備える光アイソレ
ータでは、その光学長が長くなること、また、光の入射
角度によってはアイソレーション性能が低下すること等
の問題がある。他方、２個のガラス偏光板を偏光素子と
して備える光アイソレータはその製作費用が高価である
という問題がある。

【０００８】本発明は、上記に鑑み、光学長が短く、且
つ、入射角度によるアイソレーション性能の低下が生じ
ない低価格の光アイソレータを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の光アイソレータはその第１の視点におい
て、各１個の複屈折結晶板、ファラデー回転子及びガラ
ス偏光板から基本的に構成されることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の光アイソレータはその第２
の視点において、光源からの光の照射方向に沿って、複
屈折結晶板、ファラデー回転子及びガラス偏光板がこの
順に光軸上に配列されたことを特徴とする。

【００１１】ここで、本発明の光アイソレータにおいて
採用されるファラデー回転子は、その形状又は磁性材料
の如何を問わず、いかなるファラデー回転子も採用でき
る。

【００１２】複屈折結晶板としては、例えば、ルチル複
屈折結晶板或いは方解石複屈折結晶板が用いられる。

【００１３】

【作用】本発明の光アイソレータでは、高価なガラス偏
光板を唯１個備えるのみであるので、２個のガラス偏光
板を備える従来の光アイソレータよりも安価に製作でき
る一方、偏光ビームスプリッタを備える光アイソレータ
とは異なり、光学長が短く製作でき、且つ、レーザ光の
入射角度によりアイソレーション性能が低下することも
ない。

【００１４】

【実施例】図面を参照して本発明を更に詳しく説明す
る。図１（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の一実施態様
の光アイソレータの構成を示す模式的斜視図であり、併
せて、同図（ａ）は順方向の光について、また、同図
（ｂ）は逆方向の光について、夫々その偏光面を模式的
に示している。本実施態様の光アイソレータは、その主
な構成部品として、順方向側偏光素子を成す複屈折結晶
板１１と、ファラデー回転子１２と、逆方向側偏光素子
を成すガラス偏光板１３とを備えており、その他に、フ
ァラデー回転子１２に飽和磁界を供給する円筒磁石及び
全体を囲う外枠（図示せず）を備えている。また、図面
左下方向には光源を成す半導体レーザが、図面右上方向
末端には送信されるレーザ光を受光する受光素子が、夫
々配置される。

【００１５】図１（ａ）に示すように、半導体レーザか
らのレーザ光１４は特定の偏光面を有する偏光成分のみ
からなる。一般に、光は、複屈折結晶板を通過すると、
常光線及び異常光線から成る２つの直線偏光に分離する
が、複屈折結晶板を光軸回りに回転調節することによ
り、この複屈折結晶板を通過できる光の偏光面方向（複
屈折結晶板の方向と称する。以下、同様）を常光線又は
異常光線の偏光面方向と一致させると、レーザ光は分離
することなく通過する。この場合、図１（ａ）に示した
ように、複屈折結晶板１の方向を常光線の偏光面方向と
一致させると、レーザ光１４はそのまま直進して通過す
る。また、その方向を異常光線の偏光方向に一致させた
ときには、レーザ光１４は平行移動して通過する。

【００１６】何れの場合にも、複屈折結晶板１１の透過
光１５は、ファラデー回転子１２を通過することによ
り、その偏光面が４５度回転し、この偏光面方向にガラ
ス偏光板１３の方向を予め一致させておくことにより、
ファラデー回転子１２の透過光はほぼ無損失でガラス偏
光板１３を通過することが出来る。

【００１７】一方、図１（ｂ）に示すように、逆方向か
らこの光アイソレータに戻る戻り光１６は、ガラス偏光
板１３の方向に一致する偏光成分のみが通過する。この
偏光は、ファラデー回転子１２を通過するときにその偏
光面が更に４５度回転するので、ファラデー回転子１２
を通過した戻り光１７は、先に順方向に複屈折結晶板１
１を通過したレーザ光１５とはその偏光面が直交する関
係にある。

【００１８】このため、順方向のレーザ光１４を複屈折
結晶板１１の常光線の方向と一致させた場合には、逆方
向の戻り光１７は異常光線となって平行移動し、また、
順方向のレーザ光１４を複屈折結晶板１の異常光線の方
向と一致させた場合には、逆方向の戻り光１７は常光線
となって直進する。何れの場合にも、戻り光１７は、順
方向のレーザ光１４からは平行移動するので半導体レー
ザには直接戻らず、しかもその偏光面が半導体レーザの
偏光面とは垂直であるため、この戻り光により、半導体
レーザの周波数特性が低下し、或いは雑音が増加する等
の障害が発生することはない。

【００１９】上記実施態様の光アイソレータでは、高価
なガラス偏光板は１個で足りるので、ガラス偏光板を２
個使用する従来の光アイソレータに比して安価に製作で
きる。また、ビームスプリッタを使用する光アイソレー
タに比してその光学長が短いため、半導体レーザ等に組
み込む際には、その小型化が容易という利点もある。

【００２０】以下の如く、本発明の実施例の光アイソレ
ータ及び比較例の光アイソレータを夫々試作し、その評
価を行なった。

【００２１】実施例１ 実施例１の光アイソレータでは、順方向側偏光素子に厚
さ１mmのルチル複屈折結晶板、ファラデー回転子にビス
マス置換鉄ガーネット、逆方向側偏光素子にガラス偏光
板を採用した。サイズは、直径が３mm、全光学長が３．
２mmであった。偏波保持ファイバー、２μmのピンホー
ル、レンズ、実施例１の光アイソレータ、１０μmコア
のシングルモードファイバーをこの順に配置して光結合
させた後に、シングルモードファイバー側から波長１．
３μmの光を送り、アイソレーションを測定した。測定
されたアイソレーションは４０ｄＢであった。

【００２２】なお、アイソレーションは、光アイソレー
タの順方向挿入損失（デシベル）から逆方向挿入損失
（デシベル）を減じたものとして定義される。挿入損失
は、偏波保持ファイバー側から波長１．３μmの光を送
り、光アイソレータがあるときと、無いときの光結合損
失の差から求めた。

【００２３】実施例２ 実施例２の光アイソレータでは、順方向側偏光素子に厚
さ１mmの方解石複屈折結晶板、ファラデー回転子にビス
マス置換鉄ガーネット、逆方向側偏光素子にガラス偏光
板を採用した。サイズは同様に直径が３mm、全光学長が
３．２mmであった。実施例１と同様に配置し測定を行な
った結果、測定されたアイソレーションは４０ｄＢであ
った。

【００２４】比較例１ 比較例１の光アイソレータでは、偏光子及び検光子に２
mm角の偏光ビームスプリッタ、ファラデー回転子にビス
マス置換鉄ガーネットを採用した。サイズは、直径が５
mm、光学長が６mmであった。実施例１と同様に配置し測
定を行なった結果、測定されたアイソレーションは３５
ｄＢであった。

【００２５】比較例２ 比較例２のアイソレータでは、偏光子及び検光子にガラ
ス偏光板、ファラデー回転子にビスマス置換鉄ガーネッ
トを採用した。サイズは、直径が３mm、光学長が３mmで
あった。実施例１と同様に配置し測定を行なった結果、
測定されたアイソレーションは４４ｄＢであった。

【００２６】比較例３ 比較例３の光アイソレータでは、偏光子及び検光子に厚
さ１mmのルチル複屈折結晶板、ファラデー回転子にビス
マス置換鉄ガーネットを採用した。サイズは、直径が３
mm、光学長が３．７mmであった。実施例１と同様に配置
し測定を行なった結果、測定されたアイソレーションは
３０ｄＢであった。

【００２７】上記測定結果から、各実施例の光アイソレ
ータは、偏光子及び検光子にガラス偏光板を採用した光
アイソレータとほぼ同等のアイソレーション性能を有
し、また、偏光子及び検光子に複屈折結晶板を採用した
光アイソレータよりも優れたアイソレーション性能を有
することが確認された。

【００２８】なお、上記実施態様及び各実施例の構成は
単に例示であり、本発明の光アイソレータは、上記実施
態様及び各実施例の構成から種々の修正及び変更が可能
である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光アイソ
レータによると、偏光子及び検光子にガラス偏光板を用
いた光アイソレータと同程度のアイソレーション性能を
維持しながらも、より低価格を実現でき、また、光ビー
ムスプリッタを用いた光アイソレータに比してより良好
なアイソレーション性能を有し且つその光路長も短いこ
とから、本発明は、特性が良好でサイズが小さな低価格
の光アイソレータを供給できたという顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の一実施態様
の光アイソレータの構成を、その順方向及び逆方向の光
の偏光方向と共に示す模式的斜図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は夫々、従来の光アイソレー
タの構成を、その順方向及び逆方向の光の偏光方向と共
に示す模式的斜視図。

【符号の説明】

１１ 順方向側偏光素子（偏光子） １２ ファラデー回転子 １３ 逆方向側偏光素子（検光子） １４、１５ 順方向の光 １６、１７ 逆方向の光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各１個の複屈折結晶板、ファラデー回転
   子及びガラス偏光板から基本的に構成されることを特徴
   とする光アイソレータ。
2. 【請求項２】 光源からの光の照射方向に沿って、複屈
   折結晶板、ファラデー回転子及びガラス偏光板がこの順
   に光軸上に配列されたことを特徴とする光アイソレー
   タ。