JPH07199137A - 偏光変調器およびこれを含む光通信システム - Google Patents
偏光変調器およびこれを含む光通信システムInfo
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- JPH07199137A JPH07199137A JP6323939A JP32393994A JPH07199137A JP H07199137 A JPH07199137 A JP H07199137A JP 6323939 A JP6323939 A JP 6323939A JP 32393994 A JP32393994 A JP 32393994A JP H07199137 A JPH07199137 A JP H07199137A
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- H04B10/516—Details of coding or modulation
- H04B10/532—Polarisation modulation
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の光増幅器が直列接続された光通信シス
テムにおいて、光信号と雑音とが同じ利得を持つことを
可能にする偏光変調器を提供する。 【構成】 光信号の偏光を変調するために電気的に制御
されるファラデー回転子３０２を使用する光通信システ
ム中に設けられる変調器である。コイル３１４によりフ
ァラデー回転子材料３２０に可変磁界を印可することに
より光信号３２２の偏光の回転を制御する。ファラデー
回転子は、弱い磁界が必要なので、ビスマス鉄ガーネッ
トフィルムのような材料が使用される。誘導された磁界
強さに対する回転範囲を増加させるために、数枚のフィ
ルム３１６が積み重ねられる。反射器を使用してファラ
デー回転子を通る多数のパスができるようにし、適度の
追加の挿入損失で総合的回転を多重化することもでき
る。
テムにおいて、光信号と雑音とが同じ利得を持つことを
可能にする偏光変調器を提供する。 【構成】 光信号の偏光を変調するために電気的に制御
されるファラデー回転子３０２を使用する光通信システ
ム中に設けられる変調器である。コイル３１４によりフ
ァラデー回転子材料３２０に可変磁界を印可することに
より光信号３２２の偏光の回転を制御する。ファラデー
回転子は、弱い磁界が必要なので、ビスマス鉄ガーネッ
トフィルムのような材料が使用される。誘導された磁界
強さに対する回転範囲を増加させるために、数枚のフィ
ルム３１６が積み重ねられる。反射器を使用してファラ
デー回転子を通る多数のパスができるようにし、適度の
追加の挿入損失で総合的回転を多重化することもでき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光信号の偏光を変調す
るために光通信に使用されるファラデー回転子を含む偏
光変調器およびこれを含む光通信システムに関する。
るために光通信に使用されるファラデー回転子を含む偏
光変調器およびこれを含む光通信システムに関する。
【０００２】
【従来技術の説明】多くの光波通信システムにおいて、
信号パワーを増幅するために光電変換器および電気的再
生器／中継器を使用する従来の構成とは違う直接光増幅
器を提供することについての要望が高まっている。この
用途としては、海底の音声・データ通信システムおよび
陸上の広帯域分配システムがある。
信号パワーを増幅するために光電変換器および電気的再
生器／中継器を使用する従来の構成とは違う直接光増幅
器を提供することについての要望が高まっている。この
用途としては、海底の音声・データ通信システムおよび
陸上の広帯域分配システムがある。
【０００３】長距離送信システム中の光電再生器を光増
幅器と置き換える魅力は、ビットレートおよび送信フォ
ーマットに対して透明な「ライトパイプ」をつくる可能
性にある。さらに光増幅器の使用は、多数の中継器を必
要とせずに波長分割多重信号を運ぶことを可能にする。
長距離光波通信システムのコストは、中継器の間の光フ
ァイバ送信媒体が張られた距離と密接な関係があるの
で、この中継器の除去は意味がある。この距離が増加す
ると、一般に、システムのコストは、設置および維持の
コストとの関係で相対的に減少する。
幅器と置き換える魅力は、ビットレートおよび送信フォ
ーマットに対して透明な「ライトパイプ」をつくる可能
性にある。さらに光増幅器の使用は、多数の中継器を必
要とせずに波長分割多重信号を運ぶことを可能にする。
長距離光波通信システムのコストは、中継器の間の光フ
ァイバ送信媒体が張られた距離と密接な関係があるの
で、この中継器の除去は意味がある。この距離が増加す
ると、一般に、システムのコストは、設置および維持の
コストとの関係で相対的に減少する。
【０００４】長距離光波通信システムには、ファイバケ
ーブルに沿って一定間隔で増幅器が設けられている。各
個々の増幅器は、アナログ同軸ケーブルシステムのため
の従来の電気的増幅器と同じ方法で、供給された光信号
パワーを増幅してファイバの次のスパンに与える。「Op
tical Telecommunications II(S.E.Miller他著、Academ
ic Press1988）参照。一般に、光アイソレータが、フィ
ードバック効果を除去するために各増幅器とともに使用
される。
ーブルに沿って一定間隔で増幅器が設けられている。各
個々の増幅器は、アナログ同軸ケーブルシステムのため
の従来の電気的増幅器と同じ方法で、供給された光信号
パワーを増幅してファイバの次のスパンに与える。「Op
tical Telecommunications II(S.E.Miller他著、Academ
ic Press1988）参照。一般に、光アイソレータが、フィ
ードバック効果を除去するために各増幅器とともに使用
される。
【０００５】これらのシステムに使うために、希土類元
素をドープしたファイバ増幅器を開発するためのかなり
の努力がなされた。希土類元素ドープ光増幅ファイバ
は、低コスト性、低雑音性、比較的大きな帯域幅、およ
び最小のクロストークを有することが知られている。希
土類元素ドープファイバ増幅器を使用する場合、通常端
と端を光通信ファイバと結合され、さらに波分割マルチ
プレクサを介してレーザダイオードポンプ信号源に結合
される。希土類元素ドープファイバ中の通信信号に例え
ば９８０ｎｍ、１４８０ｎｍのような特定波長のポンプ
信号が存在することは、通信信号の光利得になる。
素をドープしたファイバ増幅器を開発するためのかなり
の努力がなされた。希土類元素ドープ光増幅ファイバ
は、低コスト性、低雑音性、比較的大きな帯域幅、およ
び最小のクロストークを有することが知られている。希
土類元素ドープファイバ増幅器を使用する場合、通常端
と端を光通信ファイバと結合され、さらに波分割マルチ
プレクサを介してレーザダイオードポンプ信号源に結合
される。希土類元素ドープファイバ中の通信信号に例え
ば９８０ｎｍ、１４８０ｎｍのような特定波長のポンプ
信号が存在することは、通信信号の光利得になる。
【０００６】ドープファイバ増幅を提供するための海底
または陸上の光通信システムには、多くの構成が存在す
る。そのような構成の１つは、米国特許第５，０４２，
０３９号に開示されている。すなわち、エルビウム・ド
ープ光ファイバが、適切な波長の「ポンピング」信号に
エルビウム・ドープ媒体を通過させることにより、通信
信号に利得を与えるために使用される。
または陸上の光通信システムには、多くの構成が存在す
る。そのような構成の１つは、米国特許第５，０４２，
０３９号に開示されている。すなわち、エルビウム・ド
ープ光ファイバが、適切な波長の「ポンピング」信号に
エルビウム・ドープ媒体を通過させることにより、通信
信号に利得を与えるために使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、直列接続され
た個々の増幅段をもつ長いスパンの光ファイバを通して
データを送信することには、色分散、偏光分散、送信フ
ァイバの非線形性、光増幅器の非線形性、および雑音の
蓄積のような困難がある。連結された光増幅器における
信号および雑音の発生は、T.Mukai et al.,S/N and Err
or Rate Performance in AlGaAs Semiconductor Laser
Preamplifier and Linear Repeater Systems,Quantum E
lectron QE-18(No.10):1560-1568(1982)において説明さ
れている。
た個々の増幅段をもつ長いスパンの光ファイバを通して
データを送信することには、色分散、偏光分散、送信フ
ァイバの非線形性、光増幅器の非線形性、および雑音の
蓄積のような困難がある。連結された光増幅器における
信号および雑音の発生は、T.Mukai et al.,S/N and Err
or Rate Performance in AlGaAs Semiconductor Laser
Preamplifier and Linear Repeater Systems,Quantum E
lectron QE-18(No.10):1560-1568(1982)において説明さ
れている。
【０００８】実際には、増幅された自然発生的な放射
（ＡＳＥ）と光増幅器から利用可能なパワーの観点にお
ける光信号との間の競争の観点において、増幅器の飽和
が考慮されなければならない。連結された光ファイバに
おいて、ホワイトノイズとして特徴づけられるＡＳＥが
連続する増幅器中で大きくなり、雑音のパワーを信号の
パワーに比べて連続的に大きくする原因となるので、こ
の問題は特に過酷になる。送信システムにおいて、全て
の偏光にある雑音の累積的利得が一般に大きく偏光され
た信号の利得より大きくなる場合、この問題は「ホール
バーニング」と呼ばれる効果により誇張される。
（ＡＳＥ）と光増幅器から利用可能なパワーの観点にお
ける光信号との間の競争の観点において、増幅器の飽和
が考慮されなければならない。連結された光ファイバに
おいて、ホワイトノイズとして特徴づけられるＡＳＥが
連続する増幅器中で大きくなり、雑音のパワーを信号の
パワーに比べて連続的に大きくする原因となるので、こ
の問題は特に過酷になる。送信システムにおいて、全て
の偏光にある雑音の累積的利得が一般に大きく偏光され
た信号の利得より大きくなる場合、この問題は「ホール
バーニング」と呼ばれる効果により誇張される。
【０００９】すなわち、光信号の偏光における励起状態
の相対的な減少があり、これは雑音と比較した信号に対
する各増幅器の利得をわずかに減少させることになる。
例えば、長距離システム中の典型的な増幅器は、約１０
〜１２ｄＢの利得を有する。このようなシステムにおい
て、雑音の利得が１０ｄＢで、信号の利得が９．９０ｄ
Ｂであり、わずかな「ホールバーニング」がある場合、
１００個の増幅器があるシステム全体では１０ｄＢ小さ
い利得の信号となる。これは、システムの性能に厳しい
影響を与える。
の相対的な減少があり、これは雑音と比較した信号に対
する各増幅器の利得をわずかに減少させることになる。
例えば、長距離システム中の典型的な増幅器は、約１０
〜１２ｄＢの利得を有する。このようなシステムにおい
て、雑音の利得が１０ｄＢで、信号の利得が９．９０ｄ
Ｂであり、わずかな「ホールバーニング」がある場合、
１００個の増幅器があるシステム全体では１０ｄＢ小さ
い利得の信号となる。これは、システムの性能に厳しい
影響を与える。
【００１０】従って、ファイバ増幅器の全ての偏光状態
を均等に使用して、直列接続された増幅器を有する長距
離光通信システムにおける累積的な偏光に依存する利得
効果を除去する光増幅器が望まれている。
を均等に使用して、直列接続された増幅器を有する長距
離光通信システムにおける累積的な偏光に依存する利得
効果を除去する光増幅器が望まれている。
【００１１】本発明は、複数の光増幅器が直列接続され
た光通信システムにおいて、光信号と雑音とが同じ利得
を持つことを可能にする偏光変調器を提供することを目
的とする。
た光通信システムにおいて、光信号と雑音とが同じ利得
を持つことを可能にする偏光変調器を提供することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、光通信システ
ムにおいて使用される変調器および周波数帯変換器に関
し、特に、光信号の偏光を変調するために光通信システ
ムにおいて電気的に制御されるファラデー回転子を使用
することを特徴とする。
ムにおいて使用される変調器および周波数帯変換器に関
し、特に、光信号の偏光を変調するために光通信システ
ムにおいて電気的に制御されるファラデー回転子を使用
することを特徴とする。
【００１３】本発明の一実施例は、ファラデー回転子を
使用する変調器である。ファラデー回転子は、可変磁界
をファラデー回転子材料に印加することにより制御され
る量によって光の偏光を回転させる。光アイソレータに
使用されるものと同様の構造のファラデー回転子が使用
される。しかし、ファラデー回転子に一般に使用される
永久磁石は、外部電気コイルと置き換えられる。ファラ
デー回転子の高周波励起を許すために、アイソレータの
ボデーはガラスまたは合成物のような非導電性、非磁性
材料と置き換えられる。さらに、ビスマス鉄ガーネット
フィルムのような小さな磁界を要求するファラデー回転
子が使用される。誘導された磁界の振幅についての回転
範囲を増加させるために、数枚のフィルムが積み重ねら
れる。
使用する変調器である。ファラデー回転子は、可変磁界
をファラデー回転子材料に印加することにより制御され
る量によって光の偏光を回転させる。光アイソレータに
使用されるものと同様の構造のファラデー回転子が使用
される。しかし、ファラデー回転子に一般に使用される
永久磁石は、外部電気コイルと置き換えられる。ファラ
デー回転子の高周波励起を許すために、アイソレータの
ボデーはガラスまたは合成物のような非導電性、非磁性
材料と置き換えられる。さらに、ビスマス鉄ガーネット
フィルムのような小さな磁界を要求するファラデー回転
子が使用される。誘導された磁界の振幅についての回転
範囲を増加させるために、数枚のフィルムが積み重ねら
れる。
【００１４】本発明の他の実施例は、ファラデー回転子
を通る多数の通路ができ、適度の追加の挿入損失で総合
的回転を多重化する構成である。このような構成は、反
射器の使用およびファイバの入出力の適切な位置決めを
含み得る。
を通る多数の通路ができ、適度の追加の挿入損失で総合
的回転を多重化する構成である。このような構成は、反
射器の使用およびファイバの入出力の適切な位置決めを
含み得る。
【００１５】光信号の偏光を変調し波長を変えるために
ファラデー回転子が使用される本発明の１つの用途は、
ファイバ増幅器である。偏光の変調は、光信号に多数の
直列接続された増幅器を備えた（海底）長距離通信シス
テムにおける累積的な偏光依存利得効果を除去すること
を可能にする。エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器に
おいてこれを達成するために要求される変調周波数は、
数十キロヘルツのレンジであり、ガーネット材料の周波
数応答能力の範囲に入っている。
ファラデー回転子が使用される本発明の１つの用途は、
ファイバ増幅器である。偏光の変調は、光信号に多数の
直列接続された増幅器を備えた（海底）長距離通信シス
テムにおける累積的な偏光依存利得効果を除去すること
を可能にする。エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器に
おいてこれを達成するために要求される変調周波数は、
数十キロヘルツのレンジであり、ガーネット材料の周波
数応答能力の範囲に入っている。
【００１６】
１．システム環境 長距離光波通信システムの構成を図１を参照して説明す
る。図１において、光波通信システム１００は、６スパ
ンの低損失光ファイバ１０５Ａ〜１０５Ｆ（集合的、一
般的には、１０５）を有している。送信器１０２は、第
１のリンク１０５Ａに送信媒体１１０、および本発明に
よる変調器１０４により光学的に結合されている。光フ
ァイバ・スパン１０５は、送信器１０２と受信器１０８
との間の長距離を実質的にカバーする。送信媒体１１０
は、好ましい実施例においては光ファイバである。しか
し、送信媒体１１０は、光通信に適した他の導波デバイ
スであってもよい。
る。図１において、光波通信システム１００は、６スパ
ンの低損失光ファイバ１０５Ａ〜１０５Ｆ（集合的、一
般的には、１０５）を有している。送信器１０２は、第
１のリンク１０５Ａに送信媒体１１０、および本発明に
よる変調器１０４により光学的に結合されている。光フ
ァイバ・スパン１０５は、送信器１０２と受信器１０８
との間の長距離を実質的にカバーする。送信媒体１１０
は、好ましい実施例においては光ファイバである。しか
し、送信媒体１１０は、光通信に適した他の導波デバイ
スであってもよい。
【００１７】各スパン１０５は、再生器を介して隣のス
パン１０５に結合されている。通信システム１００にお
いて、５個のファイバ再生器１０６Ａ〜１０６Ｅがあ
る。各再生器１０６は、典型的には１０ｍのエルビウム
・ドープ光ファイバのスパンを含む。再生器１０６は、
送信された光波信号をポンピングするために波長分割マ
ルチプレクサを通して光学的に結合されたポンプレーザ
を含む。また、再生器１０６は、そのような長距離光波
通信システムに共通な複数の単一または多段の増幅器、
アイソレータ、および他のコンポーネントを含む。な
お、光波通信システム１００は、種々の長距離光波通信
システムの一例である。
パン１０５に結合されている。通信システム１００にお
いて、５個のファイバ再生器１０６Ａ〜１０６Ｅがあ
る。各再生器１０６は、典型的には１０ｍのエルビウム
・ドープ光ファイバのスパンを含む。再生器１０６は、
送信された光波信号をポンピングするために波長分割マ
ルチプレクサを通して光学的に結合されたポンプレーザ
を含む。また、再生器１０６は、そのような長距離光波
通信システムに共通な複数の単一または多段の増幅器、
アイソレータ、および他のコンポーネントを含む。な
お、光波通信システム１００は、種々の長距離光波通信
システムの一例である。
【００１８】多数の直列接続された各光ファイバスパン
の増幅器による利得は、信号パワーと同じように雑音の
累積的利得となる。しかし、雑音は全ての偏光にあり、
典型的には光信号は単一の偏光にあるので、信号の偏光
における励起状態の相対的減少によって、雑音の累積的
利得は光信号の利得よりも大きくなり得る。
の増幅器による利得は、信号パワーと同じように雑音の
累積的利得となる。しかし、雑音は全ての偏光にあり、
典型的には光信号は単一の偏光にあるので、信号の偏光
における励起状態の相対的減少によって、雑音の累積的
利得は光信号の利得よりも大きくなり得る。
【００１９】光信号の偏光がゆっくりと変調されるか全
く変調されない場合、増幅器の利得は偏光依存のままで
ある。光信号の一時的偏光と無関係に、雑音は常により
大きな利得となる。利得の抑制、またはより正確には利
得の低下が生じることを防ぐためには、光信号は雑音と
同じ利得を持たなければならない。これは、光信号の偏
光を急速に変化させることにより達成されることがわか
った。
く変調されない場合、増幅器の利得は偏光依存のままで
ある。光信号の一時的偏光と無関係に、雑音は常により
大きな利得となる。利得の抑制、またはより正確には利
得の低下が生じることを防ぐためには、光信号は雑音と
同じ利得を持たなければならない。これは、光信号の偏
光を急速に変化させることにより達成されることがわか
った。
【００２０】電気的に制御されるファラデー回転子を使
うことにより、本発明による変調器１０４は光波通信シ
ステム１００が光信号の全ての偏光状態を均等に使用
し、直列接続された増幅器から生じる累積的偏光依存利
得効果を防止することを可能にする。この変調器１０４
の実施例は以下に説明する。
うことにより、本発明による変調器１０４は光波通信シ
ステム１００が光信号の全ての偏光状態を均等に使用
し、直列接続された増幅器から生じる累積的偏光依存利
得効果を防止することを可能にする。この変調器１０４
の実施例は以下に説明する。
【００２１】本発明は、多数の直列接続された増幅器を
使用する長い光ファイバスパンにおいて、光信号の偏光
独立利得を提供する。以下、そのような長いスパンにつ
いての実施例を説明するが、本発明はどのような数の増
幅器を使用したどのような長さのスパンにおける光信号
の偏光独立利得を達成するためにも適用できる。
使用する長い光ファイバスパンにおいて、光信号の偏光
独立利得を提供する。以下、そのような長いスパンにつ
いての実施例を説明するが、本発明はどのような数の増
幅器を使用したどのような長さのスパンにおける光信号
の偏光独立利得を達成するためにも適用できる。
【００２２】２．ファラデー回転子 典型的なファラデー回転子は磁界内に磁気ー光材料を置
くことにより構成される。磁界は、その材料を通過する
光の偏光を回転させる。その回転量は、材料のタイプ、
光の波長、磁界の強さ、および材料の雰囲気温度の関数
である。
くことにより構成される。磁界は、その材料を通過する
光の偏光を回転させる。その回転量は、材料のタイプ、
光の波長、磁界の強さ、および材料の雰囲気温度の関数
である。
【００２３】次に周知の一般的に使用されるファラデー
回転子２００の構成を図２を参照して説明する。ファラ
デー回転子２００は、軸２０４に沿って延びるファラデ
ー媒体２０２および軸対称の磁石２０６を含む。ファラ
デー媒体２０２は、ファラデー効果を示す多数の透光性
材料のいずれであってもよい。ファラデー媒体は、異な
る波長間隔について有効であるので、光信号の意図する
波長に依存する適切な材料を選択することが必要であ
る。ファラデー媒体の例として、テルビウム・ガリウム
・ガーネット（ＴＧＧ）、亜鉛セレン（ＺｎＳｅ）、テ
ルビウムドープガラス、カドミウム・マンガン・テルル
化物（ＣｄＭｎＴｅ）、およびインジウム・アンチモン
（ＩｎＳｂ）がある。
回転子２００の構成を図２を参照して説明する。ファラ
デー回転子２００は、軸２０４に沿って延びるファラデ
ー媒体２０２および軸対称の磁石２０６を含む。ファラ
デー媒体２０２は、ファラデー効果を示す多数の透光性
材料のいずれであってもよい。ファラデー媒体は、異な
る波長間隔について有効であるので、光信号の意図する
波長に依存する適切な材料を選択することが必要であ
る。ファラデー媒体の例として、テルビウム・ガリウム
・ガーネット（ＴＧＧ）、亜鉛セレン（ＺｎＳｅ）、テ
ルビウムドープガラス、カドミウム・マンガン・テルル
化物（ＣｄＭｎＴｅ）、およびインジウム・アンチモン
（ＩｎＳｂ）がある。
【００２４】ファラデー回転子２００の第１の側２０８
において光軸２０４に沿った方向から受け取られた偏光
された光エネルギーは、ファラデー媒体２０２を通して
ファラデー回転子２００の反対側の第２の側２１０に送
られる。送信された光信号の偏光面の回転角は、ファラ
デー媒体２０２の軸方向長Ｌおよび磁石２０６によって
ファラデー媒体２０２に加えられた磁界の強さに比例す
る。
において光軸２０４に沿った方向から受け取られた偏光
された光エネルギーは、ファラデー媒体２０２を通して
ファラデー回転子２００の反対側の第２の側２１０に送
られる。送信された光信号の偏光面の回転角は、ファラ
デー媒体２０２の軸方向長Ｌおよび磁石２０６によって
ファラデー媒体２０２に加えられた磁界の強さに比例す
る。
【００２５】ファラデー回転子は、光がファラデー回転
子を通過する方向と無関係に、通過する光の偏光ベクト
ルを時計まわりまたは反時計まわりに回転させる性質を
有する。例えば、ファラデー回転子が通過する光の偏光
ベクトルを時計まわりに４５゜回転させるように構成し
たとしたら、同じ光をファラデー回転子を逆方向に通過
させても最初の方向に対して光の偏光ベクトルを反時計
まわりに４５゜回転させることはない。
子を通過する方向と無関係に、通過する光の偏光ベクト
ルを時計まわりまたは反時計まわりに回転させる性質を
有する。例えば、ファラデー回転子が通過する光の偏光
ベクトルを時計まわりに４５゜回転させるように構成し
たとしたら、同じ光をファラデー回転子を逆方向に通過
させても最初の方向に対して光の偏光ベクトルを反時計
まわりに４５゜回転させることはない。
【００２６】光偏光ベクトルは時計まわり方向にさらに
４５゜回転され、出力光信号の偏光ベクトルはもとの方
向に対して直角（９０゜）になる。このファラデー回転
子の特性は、非相反性と呼ばれる。ファラデー回転子
は、一般に光アイソレータのキーコンポーネントとして
使用され、所望の絶縁を行うために光信号の偏光の回転
を与える。
４５゜回転され、出力光信号の偏光ベクトルはもとの方
向に対して直角（９０゜）になる。このファラデー回転
子の特性は、非相反性と呼ばれる。ファラデー回転子
は、一般に光アイソレータのキーコンポーネントとして
使用され、所望の絶縁を行うために光信号の偏光の回転
を与える。
【００２７】従来のファラデー回転子においては、ファ
ラデー回転の飽和を確実にして、例えば４５゜のような
特定の角度の回転に固定することが望ましい。そのよう
な条件下でファラデー回転子媒体に印加される磁界は、
飽和磁界と呼ばれ、使用されるファラデー回転子材料の
タイプの関数となる。ファラデー回転子が飽和レベル以
上に磁化された場合、回転は特定の角度に固定され、も
はや磁界依存ではなくなる。しかし、依然として、波長
および温度に依存する。
ラデー回転の飽和を確実にして、例えば４５゜のような
特定の角度の回転に固定することが望ましい。そのよう
な条件下でファラデー回転子媒体に印加される磁界は、
飽和磁界と呼ばれ、使用されるファラデー回転子材料の
タイプの関数となる。ファラデー回転子が飽和レベル以
上に磁化された場合、回転は特定の角度に固定され、も
はや磁界依存ではなくなる。しかし、依然として、波長
および温度に依存する。
【００２８】３．シングルパス変調器 次に、図３を参照して、本発明の一実施例によるファラ
デー回転子３０２を含む変調器３００の構成を説明す
る。図３において、光信号３２２は入力光ファイバ３１
０を出て、レンズ３０４に入る。本発明の好ましい実施
例においては、光信号３２２の波長は、１５２５〜１５
６５ｎｍの範囲である。しかし、後述するように、本発
明の変調器においては、どのような波長（例えば１４８
０ｎｍ）の光信号としてもよい。
デー回転子３０２を含む変調器３００の構成を説明す
る。図３において、光信号３２２は入力光ファイバ３１
０を出て、レンズ３０４に入る。本発明の好ましい実施
例においては、光信号３２２の波長は、１５２５〜１５
６５ｎｍの範囲である。しかし、後述するように、本発
明の変調器においては、どのような波長（例えば１４８
０ｎｍ）の光信号としてもよい。
【００２９】入力光ファイバ３１０および出力光ファイ
バ３１２は、低コスト、低雑音特性、比較的大きな帯域
幅、最少のクロストーク問題、およびこのシステムが使
用される波長（例えば、１５５０ｎｍ）における低挿入
損失を有するものとして知られている。入力光ファイバ
３１０は、一定の偏光の光を与えることができる。例え
ば、入力光ファイバ３１０は偏光維持ファイバまたは、
単一の周波数の光を発生するレーザのような光源であっ
てもよい。しかし、ファラデー回転子３０２を離れると
き、光信号の偏光回転は時間変化するので、出力光ファ
イバ３１２は偏光依存であってはならない。
バ３１２は、低コスト、低雑音特性、比較的大きな帯域
幅、最少のクロストーク問題、およびこのシステムが使
用される波長（例えば、１５５０ｎｍ）における低挿入
損失を有するものとして知られている。入力光ファイバ
３１０は、一定の偏光の光を与えることができる。例え
ば、入力光ファイバ３１０は偏光維持ファイバまたは、
単一の周波数の光を発生するレーザのような光源であっ
てもよい。しかし、ファラデー回転子３０２を離れると
き、光信号の偏光回転は時間変化するので、出力光ファ
イバ３１２は偏光依存であってはならない。
【００３０】光信号（光ビーム）３２２が入力光ファイ
バ３１０を離れるとき、光ファイバの公知の特性により
散乱する。この散乱した信号は、レンズ３０４により受
け取られる。レンズ３０４は光信号３２２に含まれた発
散する光線を集中させ、光線が実質的に互いに平行にな
る平行光ビームを生じる。本発明の好ましい実施例で
は、レンズ３０４は屈折率がしだいに変化するレンズで
ある。しかし、当業者であればわかるように、レンズ３
０４は、入力光ファイバ３１０から放射された発散光の
平行化を達成するものであればいかなる手段であっても
良い。例えば、レンズ３０４は、球面レンズまたは非球
面レンズであってもよい。
バ３１０を離れるとき、光ファイバの公知の特性により
散乱する。この散乱した信号は、レンズ３０４により受
け取られる。レンズ３０４は光信号３２２に含まれた発
散する光線を集中させ、光線が実質的に互いに平行にな
る平行光ビームを生じる。本発明の好ましい実施例で
は、レンズ３０４は屈折率がしだいに変化するレンズで
ある。しかし、当業者であればわかるように、レンズ３
０４は、入力光ファイバ３１０から放射された発散光の
平行化を達成するものであればいかなる手段であっても
良い。例えば、レンズ３０４は、球面レンズまたは非球
面レンズであってもよい。
【００３１】平行化された光信号３２２は、本発明によ
るファラデー回転子３０２を通過する。ファラデー回転
子３０２を通過するときに光信号３２２に生じる回転に
ついては後述する。ファラデー回転子３０２により、光
信号３２２は光軸３０６に沿って進み、レンズ３０５を
通して出力光ファイバ３１２に入る。レンズ３０５は、
レンズ３０４と同じ機能を果たし、同じ材料でつくられ
る。出力光ファイバ３１２は、入力光ファイバ３１０と
同じ形態で、同じ材料の合成物である。ファラデー回転
子３０２は、ファラデー回転子媒体３２０を含む。ファ
ラデー回転子媒体は、典型的には図２について説明した
材料でつくられる。しかし、好ましい実施例では、所定
の回転を達成するために比較的小さな磁界を必要とする
ファラデー回転子媒体３２０が使用される。小さな磁界
を必要とするファラデー回転子は、コイル中の達成可能
な交流駆動電流での高周波変調を提供する。
るファラデー回転子３０２を通過する。ファラデー回転
子３０２を通過するときに光信号３２２に生じる回転に
ついては後述する。ファラデー回転子３０２により、光
信号３２２は光軸３０６に沿って進み、レンズ３０５を
通して出力光ファイバ３１２に入る。レンズ３０５は、
レンズ３０４と同じ機能を果たし、同じ材料でつくられ
る。出力光ファイバ３１２は、入力光ファイバ３１０と
同じ形態で、同じ材料の合成物である。ファラデー回転
子３０２は、ファラデー回転子媒体３２０を含む。ファ
ラデー回転子媒体は、典型的には図２について説明した
材料でつくられる。しかし、好ましい実施例では、所定
の回転を達成するために比較的小さな磁界を必要とする
ファラデー回転子媒体３２０が使用される。小さな磁界
を必要とするファラデー回転子は、コイル中の達成可能
な交流駆動電流での高周波変調を提供する。
【００３２】さらに、ファラデー回転子媒体は異なる波
長間隔に有効であるため、意図された光エネルギー波長
に依存する適切な材料を選択することが必要である。好
ましい実施例では、ファラデー回転子媒体は、１５２５
〜１５６５ｎｍの範囲の波長に有効であるように選択さ
れる。この波長範囲において動作する光信号の高周波変
調を達成するために、ファラデー回転子媒体３２０はＡ
Ｔ＆Ｔ社から入手可能なビスマス鉄ガーネット（ＢＩ
Ｇ）の少なくとも１つの薄膜層から構成される。しか
し、弱い磁界下で所望の波長で所望のファラデー効果を
示すどのようなタイプの透光性材料も使用できる。例え
ば、ファラデー回転子媒体３２０は、イットリウム鉄ガ
ーネット（Ｙ3Ｆｅ）であってもよい。
長間隔に有効であるため、意図された光エネルギー波長
に依存する適切な材料を選択することが必要である。好
ましい実施例では、ファラデー回転子媒体は、１５２５
〜１５６５ｎｍの範囲の波長に有効であるように選択さ
れる。この波長範囲において動作する光信号の高周波変
調を達成するために、ファラデー回転子媒体３２０はＡ
Ｔ＆Ｔ社から入手可能なビスマス鉄ガーネット（ＢＩ
Ｇ）の少なくとも１つの薄膜層から構成される。しか
し、弱い磁界下で所望の波長で所望のファラデー効果を
示すどのようなタイプの透光性材料も使用できる。例え
ば、ファラデー回転子媒体３２０は、イットリウム鉄ガ
ーネット（Ｙ3Ｆｅ）であってもよい。
【００３３】ファラデー回転子媒体３２０を通る光伝達
パスの長さが長くなればなるほど、所定の磁界下で平行
化された光信号３２２に加えられる角度の回転が大きく
なる。しかし、ガーネットフィルムエレメントの厚さ
は、その製造工程により制限される。従って、本発明の
好ましい実施例においては、ファラデー回転子３０２は
順次積み重ねられた多数のガーネットフィルムからな
り、所定の大きさの誘導磁界に対する回転範囲を増加さ
せるようにしている。
パスの長さが長くなればなるほど、所定の磁界下で平行
化された光信号３２２に加えられる角度の回転が大きく
なる。しかし、ガーネットフィルムエレメントの厚さ
は、その製造工程により制限される。従って、本発明の
好ましい実施例においては、ファラデー回転子３０２は
順次積み重ねられた多数のガーネットフィルムからな
り、所定の大きさの誘導磁界に対する回転範囲を増加さ
せるようにしている。
【００３４】図３中のファラデー回転子媒体３２０は、
ケーシング３２８中に空気により隔てられた６枚のガー
ネットフィルムエレメント３１６を積み重ねたものから
なる。しかし、例えば、適切な誘電体材料または光学的
に透明な接着剤を使用してガーネットフィルムエレメン
トをサンドイッチ状にしてもよい。従って、どのような
長さのファラデー回転子媒体もつくることができる。上
述したように、光学的活性材料が長いほど、所定の磁界
について達成される偏光回転が大きくなる。しかし、フ
ァラデー回転子媒体の長さが増加するに従って、光学的
損失が増加する。
ケーシング３２８中に空気により隔てられた６枚のガー
ネットフィルムエレメント３１６を積み重ねたものから
なる。しかし、例えば、適切な誘電体材料または光学的
に透明な接着剤を使用してガーネットフィルムエレメン
トをサンドイッチ状にしてもよい。従って、どのような
長さのファラデー回転子媒体もつくることができる。上
述したように、光学的活性材料が長いほど、所定の磁界
について達成される偏光回転が大きくなる。しかし、フ
ァラデー回転子媒体の長さが増加するに従って、光学的
損失が増加する。
【００３５】本実施例によるファラデー回転子３０２に
おいては、磁界を発生させるために、従来のファラデー
回転子で使用されている永久磁石ではなく、磁化コイル
３１４が使用される。磁化コイル３１４により生成され
る磁界は、ファラデー回転子媒体３２０中の光軸３０６
と実質的に平行である。この印加される磁界は、光信号
３２２がファラデー回転子３０２中を光軸３０６に沿っ
て伝わるときの、光信号３２２の偏光の所望の回転角度
を得るために使用される。
おいては、磁界を発生させるために、従来のファラデー
回転子で使用されている永久磁石ではなく、磁化コイル
３１４が使用される。磁化コイル３１４により生成され
る磁界は、ファラデー回転子媒体３２０中の光軸３０６
と実質的に平行である。この印加される磁界は、光信号
３２２がファラデー回転子３０２中を光軸３０６に沿っ
て伝わるときの、光信号３２２の偏光の所望の回転角度
を得るために使用される。
【００３６】磁化コイル３１４は、低インピーダンス、
大電流コイルである。この特性は、高い交流駆動電圧を
必要とすることなく、磁化コイル３１４が高周波数の強
い磁界を提供することを可能にする。図３において、磁
化コイル３１４は、ガーネットフィルムエレメント３１
６からなるファラデー回転子媒体３２０のまわりに巻か
れている。図３の例においては、磁化コイル３１４の６
つの巻線がある。しかし、ガーネットフィルムエレメン
ト中に所望の磁界を誘導するために必要な巻線の数はい
くつであっても良い。コイル巻線の数が依存する要因
は、ファラデー回転子媒体のタイプ、発振器（電源）３
２６の大きさおよび効率、所望の偏光回転、変調器３０
０の全体の大きさの制限である。
大電流コイルである。この特性は、高い交流駆動電圧を
必要とすることなく、磁化コイル３１４が高周波数の強
い磁界を提供することを可能にする。図３において、磁
化コイル３１４は、ガーネットフィルムエレメント３１
６からなるファラデー回転子媒体３２０のまわりに巻か
れている。図３の例においては、磁化コイル３１４の６
つの巻線がある。しかし、ガーネットフィルムエレメン
ト中に所望の磁界を誘導するために必要な巻線の数はい
くつであっても良い。コイル巻線の数が依存する要因
は、ファラデー回転子媒体のタイプ、発振器（電源）３
２６の大きさおよび効率、所望の偏光回転、変調器３０
０の全体の大きさの制限である。
【００３７】磁化コイル３１４は、時間変化駆動電流を
生成する発振器３２６により励磁される。磁化コイル３
１４が動作する高い周波数は、ファラデー回転子媒体３
２０中に発振磁界を誘導する。磁界を誘導するために時
間変化電源を使用することにより、光信号３２２の偏光
は誘導された周波数に従って変調される。高周波偏光変
調は、ファイバ増幅器光通信システムにおける「ホール
バーニング」現象を効果的に減少させる。本発明の好ま
しい実施例によれば、発振器３２６は正弦波の駆動電流
を生成する。しかし、発振器３２６が他の波形の駆動電
流を生成するようにしてもよい。例えば、発振器３２６
が、時間とともに直線的に変化する三角波の駆動電流を
生成するようにしてもよい。
生成する発振器３２６により励磁される。磁化コイル３
１４が動作する高い周波数は、ファラデー回転子媒体３
２０中に発振磁界を誘導する。磁界を誘導するために時
間変化電源を使用することにより、光信号３２２の偏光
は誘導された周波数に従って変調される。高周波偏光変
調は、ファイバ増幅器光通信システムにおける「ホール
バーニング」現象を効果的に減少させる。本発明の好ま
しい実施例によれば、発振器３２６は正弦波の駆動電流
を生成する。しかし、発振器３２６が他の波形の駆動電
流を生成するようにしてもよい。例えば、発振器３２６
が、時間とともに直線的に変化する三角波の駆動電流を
生成するようにしてもよい。
【００３８】本発明によるファラデー回転子において、
加えられる磁界は飽和レベルより小さい。これは、ファ
ラデー回転子が飽和レベル以上で磁化された場合、回転
は特定の値に保たれ、もはや加えられる磁界に依存しな
くなるからである。従って、磁界を飽和領域よりも小さ
い値に保つことで、偏光の回転が加えられる磁界に常に
依存することを確実にする。好ましい実施例では、発振
器３２６は磁化コイル３１４を１５〜３５ｋＨｚの適切
な範囲に変調する。光信号が雑音と同じ利得をもつよう
にするためには、光信号の偏光をこの範囲中のレートで
変化させなければならないことがわかった。しかし、最
適なシステム性能が得られる周波数を決定しなければな
らない。
加えられる磁界は飽和レベルより小さい。これは、ファ
ラデー回転子が飽和レベル以上で磁化された場合、回転
は特定の値に保たれ、もはや加えられる磁界に依存しな
くなるからである。従って、磁界を飽和領域よりも小さ
い値に保つことで、偏光の回転が加えられる磁界に常に
依存することを確実にする。好ましい実施例では、発振
器３２６は磁化コイル３１４を１５〜３５ｋＨｚの適切
な範囲に変調する。光信号が雑音と同じ利得をもつよう
にするためには、光信号の偏光をこの範囲中のレートで
変化させなければならないことがわかった。しかし、最
適なシステム性能が得られる周波数を決定しなければな
らない。
【００３９】ファラデー回転子は、典型的には、ステン
レススチールまたは他の非磁性体のケーシングに納めら
れている。しかし、磁化コイル３１４を高い周波数で励
磁すると、ファラデー回転子３０２中に使用されている
すべての金属部品をＲＦ加熱することになる。従って、
ファラデー回転子３０２のケーシングまたは支持部材の
材料は、磁化コイル３２６を除いて、実質的に非金属材
料からなっている。好ましい実施例においては、ファラ
デー回転子３０２は、ガラスまたは合成物でできたケー
シング３２８を有している。しかし、望ましくない加熱
なしに、交流電流（ＡＣ）磁界を提供できるいかなる材
料であってもよい。
レススチールまたは他の非磁性体のケーシングに納めら
れている。しかし、磁化コイル３１４を高い周波数で励
磁すると、ファラデー回転子３０２中に使用されている
すべての金属部品をＲＦ加熱することになる。従って、
ファラデー回転子３０２のケーシングまたは支持部材の
材料は、磁化コイル３２６を除いて、実質的に非金属材
料からなっている。好ましい実施例においては、ファラ
デー回転子３０２は、ガラスまたは合成物でできたケー
シング３２８を有している。しかし、望ましくない加熱
なしに、交流電流（ＡＣ）磁界を提供できるいかなる材
料であってもよい。
【００４０】ケーシング３２８はレンズ３０４を設ける
ための開口部を有する。これは、平行化された光信号
（光ビーム）３２２が、レンズ３０４を離れた後ファラ
デー回転子媒体３２０を通過することを可能にする。同
様に、ケーシング３２８は、ファラデー回転子３０２の
反対側にレンズ３０５を設けるための開口部を有する。
従って、光信号（光ビーム）３２２は、入力光ファイバ
を離れ、レンズ３０４およびファラデー回転子媒体３２
０を通る。光信号（光ビーム）３２２は光軸３０６に沿
ってファラデー回転子３０２に入るので、その偏光は発
振器３２６、磁化コイル３１４、およびファラデー回転
子媒体３２０により誘導される時間変化する磁界に従っ
て変調される。光信号３２２は、レンズ３０５を通って
ファラデー回転子３０２を出ていき、出力光ファイバ３
１２に入る。図３に示すように、レンズ３０４およびレ
ンズ３０５はシングルボディーのケーシング３２６に取
り付けられている。レンズ３０４、３０５の間には空気
とファラデー回転子媒体３２０だけがある。
ための開口部を有する。これは、平行化された光信号
（光ビーム）３２２が、レンズ３０４を離れた後ファラ
デー回転子媒体３２０を通過することを可能にする。同
様に、ケーシング３２８は、ファラデー回転子３０２の
反対側にレンズ３０５を設けるための開口部を有する。
従って、光信号（光ビーム）３２２は、入力光ファイバ
を離れ、レンズ３０４およびファラデー回転子媒体３２
０を通る。光信号（光ビーム）３２２は光軸３０６に沿
ってファラデー回転子３０２に入るので、その偏光は発
振器３２６、磁化コイル３１４、およびファラデー回転
子媒体３２０により誘導される時間変化する磁界に従っ
て変調される。光信号３２２は、レンズ３０５を通って
ファラデー回転子３０２を出ていき、出力光ファイバ３
１２に入る。図３に示すように、レンズ３０４およびレ
ンズ３０５はシングルボディーのケーシング３２６に取
り付けられている。レンズ３０４、３０５の間には空気
とファラデー回転子媒体３２０だけがある。
【００４１】４．マルチパス変調器 次に図４により、本発明によるファラデー回転子３０２
を変調器４００中に使う例を説明する。変調器４００
は、出力光ファイバ３１２に入る前に光信号３２２がフ
ァラデー回転子３０２を通る２つのパスをつくることを
可能にする。図４において、光反射器４０２がファラデ
ー回転子３０２の一方の側に置かれている。入力光ファ
イバ３１０および出力光ファイバ３１２は、ファラデー
回転子３０２の他方の側に互いに近接させて配置され
る。入力光ファイバ３１０、光反射器４０２、および出
力光ファイバ３１２は、互いに傾けられており、光軸３
０６に対して傾けられていて、入力光ファイバ３１０か
ら入力された光信号３２２はファラデー回転子３０２を
ある角度で通り、光反射器４０２に突き当たって、出力
光ファイバ３１２に戻る。
を変調器４００中に使う例を説明する。変調器４００
は、出力光ファイバ３１２に入る前に光信号３２２がフ
ァラデー回転子３０２を通る２つのパスをつくることを
可能にする。図４において、光反射器４０２がファラデ
ー回転子３０２の一方の側に置かれている。入力光ファ
イバ３１０および出力光ファイバ３１２は、ファラデー
回転子３０２の他方の側に互いに近接させて配置され
る。入力光ファイバ３１０、光反射器４０２、および出
力光ファイバ３１２は、互いに傾けられており、光軸３
０６に対して傾けられていて、入力光ファイバ３１０か
ら入力された光信号３２２はファラデー回転子３０２を
ある角度で通り、光反射器４０２に突き当たって、出力
光ファイバ３１２に戻る。
【００４２】光信号３２２は光反射器４０２で反射され
て、ファラデー回転子３０２に反対方向に入る。従っ
て、光信号３２２は、入力光ファイバ３１０から光反射
器４０２へファラデー回転子３０２を通過するときに、
第１の回転を経験する。そして、光信号３２２は、光反
射器４０２から出力光ファイバ３１２へファラデー回転
子３０２を通過するときに、第２の回転を経験する。フ
ァラデー回転子３０２は非相反であるので、光信号が経
験する第２の回転は第１の回転に累積的となる。従っ
て、出力光ファイバ３１２に入る光信号は、図３の変調
器３００と比較して、光ファイバ出力における偏光回転
は２倍になる。これは、特定の回転量に対して、半分の
ファラデー回転材料を必要とするか、または必要とする
磁界が対応して小さくなる結果となる。
て、ファラデー回転子３０２に反対方向に入る。従っ
て、光信号３２２は、入力光ファイバ３１０から光反射
器４０２へファラデー回転子３０２を通過するときに、
第１の回転を経験する。そして、光信号３２２は、光反
射器４０２から出力光ファイバ３１２へファラデー回転
子３０２を通過するときに、第２の回転を経験する。フ
ァラデー回転子３０２は非相反であるので、光信号が経
験する第２の回転は第１の回転に累積的となる。従っ
て、出力光ファイバ３１２に入る光信号は、図３の変調
器３００と比較して、光ファイバ出力における偏光回転
は２倍になる。これは、特定の回転量に対して、半分の
ファラデー回転材料を必要とするか、または必要とする
磁界が対応して小さくなる結果となる。
【００４３】本発明の好ましい実施例においては、光反
射器４０２は多層誘電体ミラー、または金のような反射
材料からできたものとすることができる。しかし、光反
射器４０２として、他のタイプの平面ミラーを使用する
こともできる。ファラデー回転子３０２の同じ側に入力
光ファイバ３１０および出力光ファイバ３１２をともに
置き、ファラデー回転子３０２の他方の側に光反射器４
０２を置くようにしているので、この変調器４００の構
成はシングルエンド・デバイスと呼ばれている。
射器４０２は多層誘電体ミラー、または金のような反射
材料からできたものとすることができる。しかし、光反
射器４０２として、他のタイプの平面ミラーを使用する
こともできる。ファラデー回転子３０２の同じ側に入力
光ファイバ３１０および出力光ファイバ３１２をともに
置き、ファラデー回転子３０２の他方の側に光反射器４
０２を置くようにしているので、この変調器４００の構
成はシングルエンド・デバイスと呼ばれている。
【００４４】図４に示された構成において、変調器４０
０は、レンズ３０４をケーシング３２８に支持するため
にレンズホルダー４０４を使用する。図３中の変調器３
００において、レンズ３０４、３０５を支持するために
レンズホルダーを使用しても良い。変調器４００のさら
なる利点は、磁界をレンズホルダー組み立て部品から離
れた光軸３０６に沿ってファラデー回転子媒体３２０に
印加できることである。
０は、レンズ３０４をケーシング３２８に支持するため
にレンズホルダー４０４を使用する。図３中の変調器３
００において、レンズ３０４、３０５を支持するために
レンズホルダーを使用しても良い。変調器４００のさら
なる利点は、磁界をレンズホルダー組み立て部品から離
れた光軸３０６に沿ってファラデー回転子媒体３２０に
印加できることである。
【００４５】他の一実施例を図５により説明する。図５
において、変調器５００は、光信号３２２が出力光ファ
イバ３１２に入る前に、ファラデー回転子３０２を通過
する多くのパスを有する。変調器５００においては、入
力光ファイバ３１０、出力光ファイバ３１２が設けられ
る側と同じファラデー回転子３０２の側に設けられる第
２の光反射器５０２が使用される。変調器５００は、フ
ァラデー回転子３０２中を伝わる光信号３２２の所望量
の偏光回転を得るために、必要な反射回数を得るように
光反射器５０２が光反射器４０２に関して配置されてい
る点を除いて、変調器４００と同じように動作する。典
型的な例においては、光反射器４０２、５０２は、ファ
ラデー回転子３０２を出てレンズ３０４を通り出力光フ
ァイバ３１２に入る前に、ファラデー回転子３０２を通
る２パス、４パス、または６パスを得るように傾けられ
る。
において、変調器５００は、光信号３２２が出力光ファ
イバ３１２に入る前に、ファラデー回転子３０２を通過
する多くのパスを有する。変調器５００においては、入
力光ファイバ３１０、出力光ファイバ３１２が設けられ
る側と同じファラデー回転子３０２の側に設けられる第
２の光反射器５０２が使用される。変調器５００は、フ
ァラデー回転子３０２中を伝わる光信号３２２の所望量
の偏光回転を得るために、必要な反射回数を得るように
光反射器５０２が光反射器４０２に関して配置されてい
る点を除いて、変調器４００と同じように動作する。典
型的な例においては、光反射器４０２、５０２は、ファ
ラデー回転子３０２を出てレンズ３０４を通り出力光フ
ァイバ３１２に入る前に、ファラデー回転子３０２を通
る２パス、４パス、または６パスを得るように傾けられ
る。
【００４６】変調器５００の構成においては、光信号３
２２がファラデー回転子３０２を通るパスは４つであ
る。ファラデー回転子媒体の長さ、印加される磁界の強
さのような他のファクターは同じであるが、変調器３０
０と比較すると、光信号３２２が変調器５００中で４回
の変調または回転を経験する点が異なる。
２２がファラデー回転子３０２を通るパスは４つであ
る。ファラデー回転子媒体の長さ、印加される磁界の強
さのような他のファクターは同じであるが、変調器３０
０と比較すると、光信号３２２が変調器５００中で４回
の変調または回転を経験する点が異なる。
【００４７】以上の実施例において説明したように、所
望の偏光回転を得るために、どのようなパラメータの組
み合わせも選ぶことができる。これは、所定の磁界の強
さに対する波長範囲および回転角度に影響を与えるガー
ネットフィルムの数およびタイプの選択、所定のサイン
波入力に対して与えられる磁界の強さに影響を与えるコ
イルの数、所望の反射回数を得るための反射器の数など
を含む。
望の偏光回転を得るために、どのようなパラメータの組
み合わせも選ぶことができる。これは、所定の磁界の強
さに対する波長範囲および回転角度に影響を与えるガー
ネットフィルムの数およびタイプの選択、所定のサイン
波入力に対して与えられる磁界の強さに影響を与えるコ
イルの数、所望の反射回数を得るための反射器の数など
を含む。
【００４８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数の光増幅器が直列接続された光通信システムにおい
て、光信号と雑音とが同じ利得を持つことを可能にする
偏光変調器を提供することができる。
数の光増幅器が直列接続された光通信システムにおい
て、光信号と雑音とが同じ利得を持つことを可能にする
偏光変調器を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例による変調器が使用される光
通信システムの構成を示すブロック図。
通信システムの構成を示すブロック図。
【図２】従来技術によるファラデー回転子の構成を示す
断面図。
断面図。
【図３】本発明の一実施例によるシングルパスのファラ
デー回転子を用いた変調器の構成を示す断面図。
デー回転子を用いた変調器の構成を示す断面図。
【図４】本発明の一実施例による２つのパスを有するフ
ァラデー回転子を用いた変調器の構成を示す断面図。
ァラデー回転子を用いた変調器の構成を示す断面図。
【図５】本発明の一実施例による４つのパスを有するフ
ァラデー回転子を用いた変調器の構成を示す断面図。
ァラデー回転子を用いた変調器の構成を示す断面図。
１００ 光波通信システム １０２ 送信器 １０４ 変調器 １０５Ａ〜１０５Ｆ 光ファイバ １０６Ａ〜１０６Ｆ 光増幅器 １０８ 受信器 １１０ 光ファイバ ２００ ファラデー回転子 ２０２ ファラデー媒体 ２０４ 光軸 ２０６ 磁石 ２０８ 第１の側 ２１０ 第２の側 ３００ 変調器 ３０２ ファラデー回転子 ３０４・３０５ レンズ ３０６ 光軸 ３１０ 入力光ファイバ ３１２ 出力光ファイバ ３１４ 磁化コイル ３１６ ガーネットフィルムエレメント ３２０ ファラデー回転子媒体 ３２２ 光信号 ３２６ 発振器 ３２８ ケーシング ４００ 変調器 ４０２ 光反射器 ４０４ レンズホルダー ５００ 変調器 ５０２ 光反射器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/06 (72)発明者 ニール エイチ．ソーステン アメリカ合衆国、08833 ニュージャージ ー、レバノン、コウクスベリー ロード 608
Claims (13)
- 【請求項１】 ファラデー回転子媒体（３１６，３２
０）と、このファラデー回転子媒体を囲むケーシング
（３２８）と、前記ケーシングおよびファラデー回転子
媒体を取り巻き、前記ファラデー回転子媒体中に磁界を
生じさせるように配置された磁化コイル（３１４）とを
含み、光軸に沿って伝わる光信号の偏光の回転を磁気的
に生じさせるファラデー回転子装置と、 入力光ファイバ（３１０）から受け取り、出力光ファイ
バ（３１２）に出力する光信号を平行化する平行化手段
（３０４，３０５）とを有し、 光信号の偏光が前記磁界に従って変調されることを特徴
とする入力光ファイバから受け取った光信号の偏光を変
調する偏光変調器。 - 【請求項２】 磁化コイルに電気的に結合されていて、
前記磁化コイル中に時間変化する駆動電流を生じさせる
発振手段（３２６）をさらに有することを特徴とする請
求項１記載の偏光変調器。 - 【請求項３】 ケーシングが、実質的に非導電性、非磁
性材料からなることを特徴とする請求項１記載の偏光変
調器。 - 【請求項４】 平行化手段が、 入力光ファイバ（３１０）とファラデー回転子媒体（３
１６，３２０）との間に置かれた第１のレンズ（３０
４）と、 ファラデー回転子媒体（３１６，３２０）と出力光ファ
イバ（３１２）との間に置かれた第２のレンズ（３０
５）とからなることを特徴とする請求項１記載の偏光変
調器。 - 【請求項５】 ファラデー回転子のケーシングが第１の
側で第１のレンズを支え、前記第１の側と反対側で第２
のレンズを支え、第１の側は入力光ファイバに近接し、
第２の側は出力光ファイバに近接するようになってお
り、 光信号が、入力光ファイバから出力光ファイバに第１の
レンズ、ファラデー回転子媒体、および第２のレンズを
通して光軸に沿って伝わることを特徴とする請求項４記
載の偏光変調器。 - 【請求項６】 入力光ファイバおよび出力光ファイバが
互いに近接して配置され、かつケーシングの第１の側に
近接して配置され、 第１の側と反対側のケーシングの第２の側に近接して配
置された第１の光反射器を有し、 入力光ファイバ、第１の光反射器、および出力光ファイ
バは、光信号が入力光ファイバから第１の光反射器にフ
ァラデー回転子媒体を通して伝わり、光反射器から出力
光ファイバにファラデー回転子媒体を通して伝わるよう
に配置されていることを特徴とする請求項１記載の偏光
変調器。 - 【請求項７】 平行化手段が入出力光ファイバとファラ
デー回転子媒体との間に設けられ、 ケーシングが入力光ファイバに面する第１の側に平行化
手段を支え、第１の側と反対側の第２の側に光反射器を
支えるようにしたことを特徴とする請求項６記載の偏光
変調器。 - 【請求項８】 ケーシングの第１の側に近接して配置さ
れた第２の光反射器を有し、 入力光ファイバ、第１の光反射器、第２の光反射器、お
よび出力光ファイバは、光信号が入力光ファイバから出
力光ファイバに伝わるときに、光信号がファラデー回転
子媒体を通る複数のパスを形成するように配置されてい
ることを特徴とする請求項７記載の偏光変調器。 - 【請求項９】 第１の光ファイバと、 第２の光ファイバと、 第１の光ファイバと結合された所定の波長で動作する光
信号源と、 第２の光ファイバに沿って直列接続された複数の光増幅
器と、 第１の光ファイバと第２の光ファイバとの間に置かれ
て、前記複数の光増幅器により増幅される前に光信号の
偏光を変調する変調手段とを有することを特徴とする光
通信システム。 - 【請求項１０】 変調手段が、 ファラデー回転子媒体と、このファラデー回転子媒体を
囲むケーシングと、前記ケーシングおよびファラデー回
転子媒体を取り巻く磁化コイルとを含み、光信号の偏光
の回転を磁気的に生じさせるファラデー回転子と、 光信号がファラデー回転子媒体に入る前に、第１の光フ
ァイバから受け取った光信号を平行化する平行化手段と
を有することを特徴とする請求項９記載の光通信システ
ム。 - 【請求項１１】 磁化コイルに電気的に結合されてい
て、前記磁化コイル中に時間変化する駆動電流を生じさ
せる発振手段をさらに有することを特徴とする請求項１
０記載の光通信システム。 - 【請求項１２】 平行化手段が、 入力光ファイバとファラデー回転子媒体との間に置かれ
た第１のレンズと、 ファラデー回転子媒体と出力光ファイバとの間に置かれ
た第２のレンズとからなることを特徴とする請求項１１
記載の光通信システム。 - 【請求項１３】 ファラデー回転子のケーシングが第１
の側で第１のレンズを支え、前記第１の側と反対側で第
２のレンズを支え、第１の側は入力光ファイバに近接
し、第２の側は出力光ファイバに近接するようになって
おり、 光信号が、入力光ファイバから出力光ファイバに第１の
レンズ、ファラデー回転子媒体、および第２のレンズを
通して光軸に沿って伝わることを特徴とする請求項１２
記載の光通信システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US164505 | 1993-12-09 | ||
| US08/164,505 US5657151A (en) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Polarization scrambler/modulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07199137A true JPH07199137A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=22594793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6323939A Pending JPH07199137A (ja) | 1993-12-09 | 1994-12-02 | 偏光変調器およびこれを含む光通信システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5657151A (ja) |
| JP (1) | JPH07199137A (ja) |
| KR (1) | KR950022301A (ja) |
| GB (1) | GB2284677A (ja) |
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| US6912080B2 (en) | 2002-03-26 | 2005-06-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magneto-optic modulator and optical communication system using the same |
| US6927909B2 (en) | 2002-05-09 | 2005-08-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Integrated magneto-optical modulator with optical isolator, method of manufacturing the same and optical communication system using the same |
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