JPH07209606A

JPH07209606A - 偏波分散補償と偏向等化を有する光アイソレータ

Info

Publication number: JPH07209606A
Application number: JP6336991A
Authority: JP
Inventors: Clarence B Swan; ビー．スワンクラレンス
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc; AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1995-08-11
Also published as: US5930038A; US5631771A; EP0661578A3; EP0661578A2

Abstract

(57)【要約】【目的】偏波分散補償と偏向等化が同時に可能な光ア
イソレータを提供する。【構成】主識別器と結合ファラデー回転子を含むユニ
ットに直列配置の副識別器を有する。前記識別器の中の
一方が基準軸沿いの順方向に伝搬する適用光信号を２偏
光信号に先ず分割し次に偏波分散とトランスバース偏向
差を受け、他方の識別器がこの偏波分散を最終的に除去
する。副識別器は基準軸に対しある傾斜角を持つ厚み均
一のプレートで一方の識別器の通過時に受けたトランス
バース偏向差を他方の識別器で除去する。これにより光
アイソレータの偏波依存性損失を非常に小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏波分散補正とトラン
スバース偏向等化を有する光アイソレータに係り、特に
偏波分散補正とトランスバース偏向等化の両者を行う複
屈折補償器を有する光アイソレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】光システムにおける反射はノイズと光フ
ィードバックを生ずる場合が多く、これは種々のシステ
ム・コンポーネント（特に半導体レーザを指す）が、こ
の性能を劣化させる。したがって、これらの反射からレ
ーザや他の敏感なコンポーネントを光学的に分離する機
能はそのシステムの性能に対し重要である。磁気光学材
料におけるファラデー効果により分離機能を行うことが
できる特有の非相反デバイスが得られる。一般的に通常
の光アイソレータには、４５度ファラデー回転子があ
り、これはバイアス・マグネットに入れられ互いに４５
度の角度に配向されたペアの偏波識別手段（例えば、リ
ニア・ポーラライザ、複屈折プレート，または複屈折ウ
ェッジ）間に配置されている。偏光と回転を受けること
以外は、順方向の伝搬でこのアイソレータを通過する信
号には、この偏波識別手段とファラデー回転子により基
本的に影響を受けることはない。

【０００３】この元の信号の戻り反射、すなわちレプリ
カはこれらのレプリカが本質的にその信号ソース（例え
ば、レーザ）に戻らぬように回転される。結合ファイバ
に対する挿入ロスを少なくするためには、アイソレータ
はその入力信号の偏波状態から独立して動作する必要が
ある。偏波依存性をなくするためには、例えば、次のよ
うな配置が報告されている。エム．シラサキ（Ｍ．Ｓｈ
ｉｒａｓａｋｉ）ら、“複屈折ウェッジを使用するファ
イバ用コンパクト光アイソレータ”、Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｏｐｔｉｃｓ、第２１巻、４２９６−９９頁、（１９８
２年）である。特に、シラサキらは、このファラデー回
転子の入力と出力にペアの複屈折ウェッジを用いて入射
ビームを直交リニア偏波に分離し、これがそのアイソレ
ータを独立して伝搬する。

【０００４】このシラサキらの配置や他の市販のアイソ
レータは偏波独立ではあるが、次のような偏波分散を示
す場合が多い。それはこの複屈折材料を通る光の伝搬時
間が偏波状態（異常偏波状態対正常偏波状態）の関数で
あるという点である。特に、この複屈折材料は各偏波状
態に対し異なる屈折率を持つ。そのためにネットの分散
（つまり、偏波状態間の伝搬遅延）がそのアイソレータ
から光が出る場合に存在するが、それは通常数ピコ秒の
オーダ、場合により１ピコ秒以下の例もある。利用分野
によってはこの分散は問題となる。さらに、この偏波分
散のためにその入力光の偏波状態に変化が生ずる。特
に、この伝搬遅延の波長分散のため各スペクトル・コン
ポーネントを異なる偏波状態に移動させ非単色入射光に
疑似脱偏波を生ずる。

【０００５】これら両効果はシステム性能を損なう。シ
ステムにおいていくつかのこのようなデバイスを用いる
と、その累積結果は実質的に重大なことになる。したが
って従来、通常の光アイソレータ配置に持込まれる偏波
分散を補償または解消するような手段が要望されてい
る。ここで今取上げている種類の通常の光アイソレータ
で遭遇する他の課題に次の現象がある。それはその入力
光信号がそのアイソレータを進む場合に遭遇する第１の
偏波識別手段によりこの適用光信号すなわち入力光信号
が２偏光信号に分離されるが、その２偏光信号の各々の
トランスバース偏向である。この２偏光信号の各々がそ
のフアラデー回転子の関係付けられた、つまり結合した
偏波識別手段を通過する通過時に前述の種々の屈折率の
中のある屈折率と“遭遇”する（さらされる）と、その
偏波状態に応じこのトランスバース偏向の大きさはその
２偏光光信号の各々に対し異なり、そのために次の結果
が生ずる。

【０００６】それは、この偏波識別／回転子ユニットす
なわちこの結合体から出る偏光信号は相互平行であるが
互いに横方向に食違うトランスバース・オフセットであ
る。この偏光光信号のトランスバース偏向間の差が問題
を生ずる。実際に、例えば、この偏光光信号の両方を同
じシングル・モード光ファイバ・コアに集束するためそ
の光アイソレータの下方に適宜集束レンズを配置する
と、それらの発射に続くこれら偏光信号の相対強度は異
なる。というのは、それらはその光ファイバ入力アパー
チャに対する偏光信号位置に極めて左右されるためであ
る。以上のことから、次の課題の解決が望まれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】それは、偏波分散の補
償とトランスバース偏向の差の除去が可能な前記種類の
補償配置のデザインが所望されている。これは、長距離
中継海底システム用結合ファイバ増幅器に必要とされる
ような極めて小さい挿入損失偏波依存性を達成するのに
特に重要である。現状では、これら両課題を同時に解決
できる有効な配置は知られていない。実際、本発明以前
は、これらの現象（偏波分散またはトランスバース偏
向）の一方を取扱うために取られる手段はその他方を悪
化させてしまい、その逆も同じであるのが現状であっ
た。すなわち、本発明の目的は従来技術の欠点を除去す
ることである。特に、この種の既知デバイスの欠点を持
たない光アイソレータ・デバイスを提供することにあ
る。

【０００８】さらにまた、本発明の目的は入力光信号の
偏波に続き生ずる偏波分散とトランスバース偏向の両者
を同時に補償するため前記種類の光アイソレータ・デバ
イスを構成することである。さらにまた、本発明の目的
は、非常に小さい偏波分散と非常に小さい偏波依存性損
失を同時に与える光アイソレータ・デバイス・デザイン
を進展させることである。さらにまた、本発明の付随す
る目的は、構成が比較的単純で製造や組立てが容易で、
経済的で、しかも動作に信頼性がある前記種類のデバイ
スを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴の一つは、
下記の光分離手段を組込んだ偏波分散補償と偏向等化の
光アイソレータにある。この光分離手段には、主偏波識
別手段があり、さらにファラデー回転手段があり、これ
はそれを通り入る順方向および順方向と反対の方向に伝
搬する光を非相反の４５度偏波回転させるファラデー回
転手段であり、さらにまた副偏波識別手段がある。この
ファラデー回転手段とその主と副の偏波識別手段は、次
のような相対的な位置と配向で支持体上に配置されてい
る。基準軸に沿って光入力路セクションを伝搬する適用
光信号が先ず最初にこの主と副の偏波識別手段の中の一
方の偏波識別手段と遭遇する。それによりこの適用光信
号は相互に直交偏波状態の２偏光光信号に分割される。

【００１０】そこで、この一方の偏波識別手段を通過す
る通過時に偏波分散とトランスバース偏向を受ける相互
直交偏波状態の２偏光光信号である。さらに、前記要素
の配置はこの光分離手段によりその偏光光信号が次の状
態となるような配置である。それは、この偏光光信号が
実質的に減衰することなくこの光分離手段を順方向に通
過し、その一方でこの順方向と逆の方向に前記偏光光信
号のレプリカがその光入力路セクションに戻らぬように
配置する。本発明では、この他方の偏波識別手段は前記
２偏光光信号がこの光分離手段とその副識別手段を通過
する通過時に前記２偏光信号がトラバースするつまり横
断する光路長を実質的に等化させて偏波分散を補償する
よう配置しさらに前記基準軸に垂直な面に対し次のよう
な所定の傾斜角の配置で広がる。この所定の傾斜角とは
この他方の偏波識別手段を前記順方向で出る前記２偏光
光信号を実質的に一致させるような傾斜角である。

【００１１】以上説明した本発明は後述の事実の認識に
基づくものである。この２偏光光信号間のトランスバー
ス・オフセットを必要以上に許容できない例の場合もあ
るが、この偏光光信号のトランスバース偏向の単なる存
在それ自体はかな大きいとしても厄介なものではなく、
それがデザインの許容範囲または余裕の許容できる限界
内にある例やその光アイソレータ・デバイスの設計や製
造の際の考慮の容易な例の場合をそれに対し挙げること
ができる。本発明によりその副偏波識別手段の傾斜角の
配置のため得られたトランスバース偏向等化により生ず
る各偏光光信号の全トランスバース偏向は次のようにな
る。それはこの傾斜角に起因してそのトランスバース偏
向等化がなく個別にこの偏光光信号が受けたトランスバ
ース偏向の実質的合計である全トランスバース偏向が生
ずる。

【００１２】このトランスバース偏向全量の増加はこの
個別トランスバース偏向間の既存差の除去に対する支払
いにはそれでも安価なものである。ここでいう偏波識別
の意味は受ける側のコンポーネントがその偏波状態に基
づき識別的方法でいろいろな偏波で光に影響することで
ある。したがって、例えば、本発明の一実施態様で、こ
の入力光信号、すなわち適用光信号がそのファラデー回
転手段と関係付けられた主偏波識別手段に達すると、そ
の偏波識別（例えば、複屈折）手段はこの入力光信号を
直交偏波状態（正常と異常）に分割するように偏波選別
手段として動作し、一方ではこの副偏波識別手段がその
間のモード分散を除去しこの異なる２直交偏光光信号の
最終的トランスバース偏向を同時に等化するという点で
補償手段として動作する。

【００１３】当然のことであるが、この入力信号を適用
する順方向がこの入力光信号が最初にその副識別手段に
遭遇するように逆のものであると、この副識別手段がそ
の偏波選別手段を構成しこの入力信号を２偏光信号に分
割し、その補償機能はその主識別手段により行われる。
いずれにしても、この主偏波識別手段を構成する２複屈
折部材の光軸の配向は、そのファラデー回転手段に関係
付けられた４５度偏波回転（非相反）との組合わせで、
その順方向に伝搬する信号がその複屈折部材を通過する
通過時にこの信号の偏波状態がその同一性を保持するよ
う行われる。特に、前記組合わせによりこの正常波と異
常波がその主偏波識別手段の出力複屈折部材を出る際に
いずれの光もネットの角偏差は生じない。

【００１４】この組合わせによりその逆方向の光アイソ
レータが得られる。といううのは、このファラデー回転
手段によりその２偏波状態がこの主偏波識別手段の複屈
折部材を通過する通過時に同一性を交換するからであ
る。この結果が（正常光と異常光）の両光が角偏差を受
け、いずれの偏波状態もそのアイソレータの入力信号路
に結合しない。次に、主偏波識別手段がその副偏波識別
手段より先行する最初の所望実施態様で本発明を説明す
る。この特定の実施態様の場合本発明では次のような複
屈折プレートを挿入することにより、第２の直交偏波状
態（例えば、異常光）に対し第１の偏波状態（例えば、
正常光）の伝送（順）方向の偏波伝搬遅延（つまり、分
散）を消去する。ここで前記複屈折プレートはその信号
路に沿う所定の有効厚みＬを持ち、Ｌはこの複屈折プレ
ートを形成するのに用いた材料の関数でその異常光と正
常光間の伝搬の分散を基本的に消去するよう選択する。

【００１５】この複屈折プレートがその偏波選択部材つ
まりデバイスと同じ材料（例えば、ルチル）からできて
いる特定の場合、この有効厚みＬはその主偏波識別手段
の偏波選択複屈折部材を通る光路長に基本的に等しい。
本発明の複屈折補償プレートは、例えば、次のように配
置する。この遅れ光（例えば、異常）に対しその進み光
（正常）を遅らせ、各偏波状態に対しこのアイソレータ
を通る全伝搬時間を基本的に等化する。本発明の好都合
な特徴として、この主と副の偏波識別手段の相互の前記
配向を次のようにすることである。それは、この一方の
偏波状態でその一方の偏波識別手段を通る偏光光信号は
その他方の偏波状態でその他方の偏波識別手段を通り、
逆の場合も同様という配向である。

【００１６】さらにまた、本配置がこの偏光光信号がこ
の一方の偏波状態とその他方の偏波状態でそれぞれこの
主と副の偏波識別手段を通過する通過時にこの偏光光信
号が種々の屈折率と遭遇するような配置である場合がさ
らに好都合である。さらに、この副偏波識別手段が下記
のようにその傾斜角がこの副偏波識別手段の有効厚みに
対し決められる場合実質的に有効厚みが全体に均一であ
ることも好都合なことである。それは、この偏光光信号
がその一方の偏波識別手段を通過する通過時にそこで遭
遇する種々の屈折率に起因してこの偏光光信号が受ける
トランスバース偏向量の差をこの偏光光信号がその他方
の偏波識別手段を通過する通過時にそこで遭遇する種々
の屈折率により実質的に除去されるように好都合なこと
である。

【００１７】さらに、この傾斜角が下記の数１で表す式
で得られた値に実質的に対応する値の場合は特に好都合
である。

【数１】ただし、式中のΔｙは前記主偏波識別手段で生
ずる前記トラバース偏向量であり、ｎ0 とｎe は前記副
偏波識別手段における有効な前記屈折率であり、および
Ｌは前記副偏波識別手段の前記有効厚みであり、および
ここで小角近似法を使用する。本発明の特定の一実施態
様の配置であるが、この副偏波識別手段にそのアイソレ
ータの出力位置に置かれた複屈折プレートがある。また
は、この複屈折プレートをそのアイソレータ入力位置に
置くことも可能で、というのはそのデバイスの分離機能
に影響を及ぼさないからである。

【００１８】一般に、本発明の複屈折プレート位置の配
置で、本発明の偏波分散とトランスバース偏向等化の補
正が可能なようにこの複屈折プレートを配向する限りそ
の信号路に沿っていずれでもよく、これはその補正が次
のように事後であってもよく、それは例えば、ここに開
示の第１の実施態様のような場合でも、またはこれから
生起する現象の事前予想の場合でもよく、さらにまたこ
れら二つの場合の組合わせの場合でもよい。さらにま
た、本発明の別の利点として偏波分散の補正は、標準的
アイソレータ内の複屈折材料を通る全光路長を決め、同
じ材料と基本的に同じ厚み（さらに、適当な配向）の複
屈折プレートを通常のパッケージ内に組入れることによ
り容易に実施可能である。さらに、このトランスバース
偏向の等化もこの複屈折プレートに適切量の傾斜を正し
い意味で導入することにより（無くならないが）容易に
実施可能である。この複屈折プレートの付加とその傾斜
化がそのアイソレータの性能をかなり変えることはなく
単にその配置の全サイズが若干大きくなる位である。

【００１９】

【実施例】図１は光アイソレータ１０の例を簡単に示す
図で、これに本発明の偏波分散とトランスバース偏向の
補正手段を含む。実際の動作では、このアイソレータ１
０には永久磁石も必要であり、さらに集束要素も含ま
れ、これは図３で後述する。図１では簡単にするために
これらのコンポーネントを省略しているが、これらは本
発明のアイソレータの動作に必須とは思われないからで
ある。図１においてこのアイソレータ１０には、（例え
ば、ＹＩＧ結晶やビスマス置換ＹＩＧの）ファラデー回
転子１２があり、これはペアの複屈折デバイス１４、１
６間に介在させ配置する。図示のように、この複屈折デ
バイス１４、１６はペアの複屈折ウェッジからできてお
り、これらの光軸（Ｃ軸）は互いに４５度に配向してい
る。

【００２０】特に、この図示ウェッジ１４では、そのＣ
軸が傾斜面１８のエッジ１９に対し＋２２．５度の角度
で配向している。同様に、この図示ウェッジ１６では、
そのＣ軸が傾斜面２０のエッジ２１に対し−２２．５度
の角度で配向している。これらの特定の角度を用いる利
点はそれにより同じウェッジを使用できることである。
ただし、本発明はこのＣ軸配向に限定するものではな
く、このＣ軸は一方のウェッジでそのエッジと向きを調
整し他方のウェッジでそのエッジに４５度になるように
整合が可能である。実際に、これによりその傾斜補償要
素の設計と制作の単純化ができる。いずれか他の光軸配
向もまた考慮し取上げることができるが、ただしその２
光軸を相互に４５度に配向させるという必要条件を満足
させる場合に限る。

【００２１】このファラデー回転子１２の設計は、従来
周知のように、それを通る光信号に非相反の４５度（例
えば、反対時計回り）の回転を与えるように行われる。
ここで以下の図３に詳述するように、伝送光信号は比較
的障害なくこのアイソレータ１０を通過するが、一方で
逆の（例えば、反射された）光信号、すなわちレプリカ
は、この光信号入力路にそのアイソレータ１０により再
入力できない。前述のように、伝送光信号の２偏波状態
（異常と正常）は、その複屈折ウェッジ１４、１６を通
り伝搬する伝搬時の伝送時間が異なる。特に、この複屈
折材料（例えば、二酸化チタン）内の異常光に対する屈
折率（ｎe ）が同じ材料を通過している正常光に対する
屈折率（ｎo ）より若干大きい。ここで、この屈折率の
定義はその複屈折材料中の信号速度対自由空間中の信号
速度の比率である。

【００２２】特に、λ＝１．５μｍにおける光波で用い
るＴｉＯ2 （ルチル）ウェッジに対し、ｎe は約２．７
１であり、ｎo は約２．４５である。したがって、この
ウェッジ１４、１６を通る全光路長の関数として、この
第２の複屈折ウェッジ１６から出る異常光はその正常光
に対し遅延するが、この遅延（偏波分散と定義）は数ピ
コ秒のオーダである。本発明ではこの偏波分散を次の機
能を持つ追加複屈折デバイス２２をその光信号路沿いに
挿入することにより基本的に消去する。その機能とはこ
のアイソレータ１０から出る異常光と正常光が基本的に
同時に出るようにこの偏波状態間の遅延を調整すること
である。図１に戻り説明を続ける。本発明のこの特定実
施例の偏波分散補正は有効厚み長さＬの複屈折プレート
２２をその光信号路沿いに配置することにより行う。

【００２３】特に、この複屈折プレート２２のその複屈
折ウェッジ１６に対する配向をこの複屈折プレート２２
に入る光が偏波状態を交換するように行う。つまり上記
要求で図１の図示において、この入力信号が図の左から
右へ伝搬すると仮定すると、この複屈折プレート２２は
その第２の複屈折ウェッジ１６を出る異常光を“正常
光”として見て、その第２の複屈折ウェッジ１６を出る
正常光を“異常光”として見る。図１に示した配置に対
する場合、このプレート２２は偏波状態アイデンティテ
ィ交換が可能なように前面２４のエッジ２５に対しその
Ｃ軸が−２２／５度の角度である。そこでその第２のウ
ェッジ１６のＣ軸に対し直交になるようにこのプレート
２２のＣ軸は全部で９０度回転される。

【００２４】または、もしこのプレート２２を第１のウ
ェッジ１４の前の光信号路に挿入したとすると、このプ
レート２２のＣ軸はこの第１のウェッジ１４のＣ軸に対
し９０度の角度で配向される。ところが、これは次の条
件を考慮すればその入力光信号を右から左へこのアイソ
レータ１０を通り伝搬させる場合と光学的に等価にな
る。ただしこのファラデー回転子１０の配向時および／
または動作時、特にこの適用磁場の極性を選択する選択
時にこの意図する伝搬方向を考慮するならば前記のよう
に等価になる。そこで前記最初の場合、このプレート２
２の光軸の前記直交配向によりその第２のウェッジ１６
を出る元の正常光がこのプレート２２内で異常光として
挙動でき、したがってその元の異常光に対し遅れる。

【００２５】前述のように、この遅延によりその異常光
と正常光が同時にこのアイソレータ１０を出るようにプ
レート２２の有効厚みＬを選択する。この両複屈折ウェ
ッジ１４、１６とプレート２２に対し同じ材料（例え
ば、ＴｉＯ2 ）を用いると、このプレート２２の有効厚
みＬはその複屈折ウェッジ１４、１６を通る全光路長に
基本的に等しい。そうでない場合には、このプレート２
２の有効厚みＬはその選択した材料（例えば、方解石）
の屈折率（すなわち、ｎe とｎo ）の関数でその偏波分
散を基本的に消去するよう計算される。図１で確認可能
であるがさらに図２で明白なように、この補償プレート
２２は基準軸に垂直な面に対し角度θの広がり配置にあ
るが、この基準軸が入力光ＲI （なおまた入力光伝搬方
向に関する前記慣用に固執する）の広がり形成をきめ
る。

【００２６】この勾配すなわち傾斜があるため次のよう
にその分割された異なる偏光光がまた一緒に集められ結
合する。この異なる偏光光はその複屈折ウェッジ１４が
この入力光ＲI を分割し光アイソレータ・ユニット３０
を通過した光である。ここでこの光アイソレータ・ユニ
ット３０の構成はそのファラデー回転子１２がこのウェ
ッジ１４、１６とサンドウィッチ状結合になっている。
正常光と異常光であるＲ1 （ｏ：正常）とＲ2 （ｅ：異
常）のこの異なる偏光光は付随して異なるトランスバー
ス偏向を持ち、それはこのＲ1 （ｏ）とＲ2 （ｅ）のビ
ームの開きのダイバージェンスにより示される。それら
が光Ｒ1 （ｅ）とＲ2 （ｏ）としてこのプレート２２を
通り通過する通過時に合致する。ここで注目すべきこと
は、前記偏波交換の（すなわちＲ1 （ｏ）光はＲ1
（ｅ）光になりＲ2 （ｅ）光はＲ2 （ｏ）光になる）た
めに、この偏光光の各々がこの光アイソレータ・ユニッ
ト３０の通過時ではなくこのプレート２２の通過時に異
なる屈折率と遭遇する。

【００２７】本発明はこの事実を用いて、この偏光光が
そのプレート２２を出る退去時に出力光Ｒ0 として所望
する軸方向一致の回復結合を達成する。さらに特に図２
に示すように、このＲ1 （ｏ）光とＲ2 （ｅ）光の前記
トランスバース偏向量は異なり、このＲ1 （ｏ）光とＲ
2 （ｅ）光がそのウェッジ１４、１６を通り左から右へ
通過する通過時にこれらの光に影響を及ぼす種々の屈折
率により、ウェッジ１６から出るＲ1 （ｏ）と光Ｒ2
（ｅ）光は互いに平行で、距離Δｙだけ横方向に食違っ
ているトランスバース・オフセットがある。このＲ1 と
Ｒ2 をこのプレート２２を通る通過時（Ｒ1 （ｅ）光と
Ｒ2 （ｏ）光として）に一致させるために取除く必要が
あるのは実はこの差Δｙである。Δｙを取除くために必
要な傾斜角θ値を求めるには次のように理解する必要が
ある。

【００２８】この傾斜角はあたかもその光が右から左へ
反対方向に伝搬しているかのような場合と同じように横
方向食違いのトランスバース・オフセットΔｙとなるも
のである。このθ値は小角近似法（ｓｉｎθ＝θ）を用
い下記の数２で表す既知式から容易に求めることができ
る。

【数２】当然のことであるが、この光アイソレータ・ユニット３
０にはそのウェッジ１４、１６のみがあるのではなく、
さらにまたそのファラデー回転子１２もあってこれはそ
れぞれの空間ギャップだけこのウェッジ１４、１６から
離れている。このファラデー回転子１２および／または
その空間ギャップの存在がこの光アイソレータ１０を通
るＲ1 （ｏ）光とＲ2 （ｅ）光の光路に影響を及ぼす
が、この影響は容易に計算し求められそのプレート２２
の有効厚みＬを選択する選択時に考慮できる。

【００２９】この状況でさらに説明する必要があるの
は、この入力光ビーム軸と一致する基準軸に垂直な面に
対し傾斜角θだけ傾くこのプレート２２の傾斜に起因し
てその有効厚み長さＬはこのプレート２２の厚みに厳密
には対応しない。むしろＬはこのプレート２２を通るＲ
1 （ｅ）光とＲ2 （ｏ）光の平均光路長を表し、このプ
レート２２の実際の厚みをｃｏｓθで割った値に対応す
る。この差は無視できないが、このファラデー回転子と
その空間ギャップの影響を含め複数の因子の中の一つ
で、その光アイソレータ・アセンブリ１０の制作および
／または組立て時のその設計の最適化の際に考慮できる
ものである。さらに図２から分かることは、この傾斜角
θはＲ1 光とＲ2 光の各々に対する偏向の絶対値がその
食違いΔｙをこの傾斜なしに受ける場合に対し取除くに
したがって実質的に増加するようなものである。

【００３０】しかし、このＲ1 とＲ2 を互いにまたその
基準軸にもその偏波分散補償を損なうことなく一致させ
るような傾斜角を発見する試みはすべて不成功であっ
た。実際に、この偏波分散補償と基準軸一致回復は一方
を向上させると他方が悪化するような意味で反比例する
関係のようである。現用のものに類似のいくつかのアイ
ソレータ構成に対し、ただし補償プレート傾斜を付与し
て角度θを求め、次の構造の場合に最良の結果が得られ
た。ウェッジ１４、１６はクラウン角が３．５度で前記
空間ギャップは大きさが０．００５〃の場合で、この状
態の傾斜角θは約１２．４度であることが分かった。当
然のことであるが、この場合のみが可能というのではな
く、最も好都合な実施態様でもなく、さらに実験の追加
により本発明のアイソレータ設計の最適化が可能であ
る。

【００３１】前述の説明から分かるように、この複屈折
ウェッジ１４、１６により行われる主偏波識別手段とこ
のプレート２２からできている副偏波識別手段は、少な
くとも偏光光信号のトランスバース偏向に関する限り相
互に機能的に交換可能であり、そのためにそのいずれか
一方が入力端に配置されてその入力光を偏光し分割する
偏光分割の役割をし、それに対し他方がその次にこの横
方向に偏向された偏光光信号を一緒に集める結合の役割
をする。すなわち、このプレート２２はその入力光が左
から右へ伝搬する際にその横方向の食違いのトランスバ
ース・オフセットΔｙに対する実際の補償ならびに右か
ら左へそのアイソレータ・ユニット３０を通り伝搬する
入力光が遭遇する条件に対する予想補償を行うトランス
バース・オフセット補償要素と考えられる。

【００３２】図３はパッケージ・アイソレータ４０の例
を示す図で、これに本発明の複屈折補償プレートがあ
る。図３を参照し説明する。ファラデー回転子１２と第
１のウェッジ１４と第２のウェッジ１６を（光学的に透
明で反射防止性の材料を用いて）結合し永久磁石４２内
に配置する。この永久磁石４２はこのファラデー回転子
１２の磁気光学材料を通る通過時に偏光光の必要な４５
度回転を与えるために用いる。次にこのアセンブリを外
装４４内に取付ける。平行化ビームを形成するように用
いる入力集束装置４６（ここでもまた左から右への入力
光ビーム伝搬方向について考える）を取付け具４８内に
保持し、この取付け具４８を外装４４に取付ける。同様
に、集束ビームを形成するために用いる出力集束装置５
０を取付け具５２内に保持し、これを外装４４に取付け
る。

【００３３】本発明の偏波分散複屈折プレート２２を第
２のウェッジ１６と出力集束装置５０間に設け、このプ
レート２２は図２のように角度θで配置する。特に、こ
のプレート２２をその外装４４に取付けられた取付け具
５４内に保持する。ここで付記することは、このプレー
ト２２をその入力集束装置４６と第１の複屈折ウェッジ
１４間の光信号路に挿入することができ、これらは同じ
偏波分散補償機能ならびに予測される横方向食違いのト
ランスバース・オフセット補償機能すなわち等化機能を
行う。しかし前述のように、これはその入力光を右から
左への方向にこのアセンブリすなわちパッケージ４０を
通す場合にも同じである。さらに、前記配置はその偏波
選択要素として複屈折ウェッジを用いているが、光アイ
ソレータの設計に周知の偏波選択デバイスの適当な組合
わせ（例えば、適当な厚みの３枚の複屈折プレートの組
合わせ）を使うことも可能である。

【００３４】さらに、本発明の偏波分散補償プレートは
そこを通り伝搬する異常光と正常光の両者に比較的等し
い光路長を形成するような大きさと配向させることがで
きる。さらにまた、前記偏波選択複屈折デバイスを形成
するのに用いた材料以外の他の材料の複屈折プレートを
用いて前記と同様の結果を得ることも可能であが、この
場合はその複屈折補償プレートの長さは選択した材料の
この２光に対する屈折率の差に基づいて選択する。以上
の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術
の当業者であれば、本発明の種々の変形例が考え得る
が、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含され
る。尚、特許請求範囲に記載した参照番号は発明の容易
なる理解のためで、その技術的範囲を制限するよう解釈
されるべきではない。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の偏波分散補
償と偏向等化の同時に可能な光アイソレータにより従来
できなかった偏波依存性損失を非常に小さくでき、例え
ば、長距離中継海底システム用に有用な結合ファイバ増
幅器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により形成された偏波分散補償とトラン
スバース偏向等化の光アイソレータ・アセンブリ例を示
す斜視図である。

【図２】図１に示すアセンブリの単純化側面図で、その
通過時の異なる偏光光の挙動を誇張して示す図である。

【図３】図１に示すアセンブリを含むパッケージ光アイ
ソレータ例の軸方向断面図である。

【符号の説明】

１０光アイソレータ１２ファラデー回転子１４複屈折ウェッジ１６複屈折ウェッジ１８傾斜面１９エッジ２０傾斜面２１エッジ２２複屈折（補償）プレート２４前面２５エッジ３０光アイソレータ・ユニット４０パッケージ光アイソレータ４２永久磁石４４外装４６入力集束装置４８取付け具５０出力集束装置５２取付け具５４取付け具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏波分散補償と偏向等化を有する光アイ
ソレータ（１０）において、（Ａ）支持体と、（Ｂ）主偏波識別手段（１４、１６）および順方向およ
び順方向と逆の方向に伝搬する光を非相反で４５度偏波
回転させるファラデー回転手段（１２）を有する光分離
手段と、（Ｃ）副偏波識別手段（２２）と、（Ｄ）前記ファラデー回転手段と前記主偏波識別手段と
前記副偏波識別手段を前記支持体上に配置する配置手段
とからなり、その配置手段の配置の相対的な位置と配向
は、基準軸に沿って光入力路セクションを伝搬する適用
光信号を相互直交偏波状態の２偏光光信号に分割するよ
う前記主偏波識別手段と前記副偏波識別手段の中のいず
れか一方の偏波識別手段に前記適用光信号を最初に遭遇
させ前記一方の偏波識別手段を通過する通過時に偏波分
散とトランスバース偏向を受ける相互直交状態の２偏光
光信号とし、前記光分離手段は前記偏光光信号を順方向
に実質的に減衰することなく前記光分離手段を通過さ
せ、さらにその一方で前記順方向と逆の方向に伝搬する
前記偏光光信号のレプリカが前記光入力路セクションに
戻らぬようにし、前記主偏波識別手段と前記副偏波識別
手段の中の他方の偏波識別手段は前記２偏光光信号が前
記光分離手段と前記副偏波識別手段を通過する通過時に
前記２偏光光信号が横断するその光路長を実質的に等化
させ前記偏波分散を補償するように前記配置の相対的位
置と配向に配置し、前記副偏波識別手段を前記基準軸に垂直な面に対し所定
の傾斜角（θ）で前記支持体上に配置し、この配置する
前記所定の傾斜角を前記他方の偏波識別手段を前記順方
向で出る前記偏光光信号を実質的に一致させるよう選択
する配置にすることを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】前記主偏波識別手段と前記副偏波識別手
段の相対的配向は、前記偏光光信号が前記偏波状態の中
の一方の状態で前記一方の偏波識別手段を通過し前記偏
波状態の中の他方の状態で前記他方の偏波識別手段を通
過し、逆もまた同じ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。
【請求項３】前記偏光光信号は前記偏波状態の中の一
方の状態と他方の状態でそれぞれ前記主偏波識別手段と
前記副偏波識別手段を通過する通過時に種々の屈折率と
遭遇し、前記副偏波識別手段は有効厚みが全体を通じ実
質的に均一であり、前記偏光光信号が前記一方の偏波識
別手段を通過する通過時にそこで遭遇する前記種々の屈
折率により前記偏光光信号が受けたトランスバース偏向
量の差を前記他方の偏波識別手段を前記偏光光信号が通
過する通過時にそこで遭遇した前記種々の屈折率により
実質的に除去するよう前記副偏波識別手段の前記有効厚
みに対し前記傾斜角を決めることを特徴とする請求項２
に記載の光アイソレータ。
【請求項４】前記傾斜角値は下記の数１で表す式で得
られた値に実質的に対応する値を有し、【数１】ただし、式中のΔｙは前記主偏波識別手段で生ずる前記
トランスバース偏向量であり、ｎ0 とｎe は前記偏光光
信号に対する前記副偏波識別手段において有効な前記屈
折率であり、およびＬは前記副偏波識別手段の前記有効
厚みであることを特徴とする請求項３に記載の光アイソ
レータ。
【請求項５】前記副偏波識別手段は、複屈折要素を有
することを特徴とする請求項３に記載の光アイソレー
タ。
【請求項６】前記複屈折要素は、板状形を有すること
を特徴とする請求項５に記載の光アイソレータ。
【請求項７】前記主偏波識別手段は、（Ａ）光軸を有し前記順方向から見て前記ファラデー回
転手段の前に配置した第１の偏波識別手段と、（Ｂ）光軸を有し前記順方向から見て前記ファラデー回
転手段の後に配置した第２の偏波識別手段で、前記第２
の偏波識別手段の前記光軸は前記第１の偏波識別手段の
前記光軸に対し前記基準軸の周りに約４５度の角度で配
向する第２の偏波識別手段とを有することを特徴とする
請求項３に記載の光アイソレータ。
【請求項８】各前記第１の偏波識別手段と前記第２の
偏波識別手段は、それぞれ複屈折ウェッジを有すること
を特徴とする請求項７に記載の光アイソレータ。
【請求項９】前記主偏波識別手段と副偏波識別手段は
同じ材料からできており、および前記副偏波識別手段の
前記有効長さＬは前記主偏波識別手段を通る光路長と実
質的に等しいことを特徴とする請求項８に記載の光アイ
ソレータ。
【請求項１０】前記主偏波識別手段と前記副偏波識別
手段はＴｉＯ2 を有することを特徴とする請求項９に記
載の光アイソレータ。