JPH07209607A - 光アイソレータ - Google Patents

光アイソレータ

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JPH07209607A
JPH07209607A JP7013287A JP1328795A JPH07209607A JP H07209607 A JPH07209607 A JP H07209607A JP 7013287 A JP7013287 A JP 7013287A JP 1328795 A JP1328795 A JP 1328795A JP H07209607 A JPH07209607 A JP H07209607A
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JP
Japan
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polarization
optical
polarized light
optical signal
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Application number
JP7013287A
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English (en)
Inventor
Clarence B Swan
バーク スワン クラレンス
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Publication date
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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 
    • 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
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
    • G02B6/4208—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
    • G02B6/4209—Optical features

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実質的に偏光モード分散をもたらない光アイ
ソレータを提供する。 【構成】 本発明の光アイソレータには、一対の偏光選
択エレメントとそれと一体に整列され、従来の偏光非依
存性光アイソレータに固有な偏光モード分散をもたらす
こと無く光信号アイソレーションを実行するファラデー
旋光器とが使用される。光アイソレーションは順方向の
常光線を上記光信号を二つの常偏光状態光に分割する第
一複屈折エレメントを透過させることによって達成され
る。これら二つの常偏光状態光は上記ファラデー旋光エ
レメントから第二偏光状態光信号へ入射する際に個々の
位相状態を転換し、それらが互いに平行にその第二複屈
折エレメントから出射されるように再度第二複屈折エレ
メントによって偏向され、何らの偏光モード分散を伴わ
ずに同一の光路長を進行する。逆方向に伝搬する光信号
の両偏光状態光が上記光信号路と一致するのを回避する
ために充分な角度偏向される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、実質的に偏光モード
分散を伴わずに光アイソレーションを実行する光アイソ
レータに関する。
【０００２】
【従来の技術】光学系内での反射により、大抵の場合、
種々のシステム構成要素、特に半導体レーザの特性を劣
化させるノイズや光帰還が発生する。従って、レーザ及
び他のデリケートなコンポーネントをそれら反射から光
学的に分離する能力が本光学系の特性にとって重要な問
題である。磁気光学材料のファラデー効果は上記アイソ
レーション作用を実行することができる特異な非相反型
デバイスの構築を可能にする。
【０００３】接続された光ファイバの挿入損失を低減さ
せるには、光アイソレータは印加光信号の偏光状態とは
無関係に動作しなければならない。一般に、従来の光ア
イソレータはバイアス・マグネット中に収容され、且
つ、互いに４５゜の角度に配向された一対の偏光選択手
段（例えば、一対の複屈折プレートや複屈折光学くさ
び）の間に配置された４５゜ファラデー回転子を包含し
ている。この組み合わせによれば、二つの偏光状態光が
前記複屈折デバイスを透過するときそれらが前記ファラ
デー回転手段によって個々の位相状態を転換するように
なされるので逆方向の光アイソレーションが行われる。
【０００４】偏光依存性を排除する光アイソレータ一つ
の構成が、１９８２年に刊行された「２１応用光学（Ap
plied Optics）」誌の４２９６頁乃至４２９９頁に掲載
されているエム・シラサキ（M.Shirasaki）らの論文
「ファイバのための複屈折光学くさびを使用したコンパ
クトな光アイソレータ（Compact Optical Isolator For
Fibers Using Birefringent Wedges）」に論述されてい
る。特に、上記論文での光アイソレータには、入射光ビ
ームをその光アイソレータを通って独立して進行する互
いに直交する位相角を持つ直線性偏光に分離するように
ファラデー回転子の入力端及び出力端に設置された一対
の複屈折光学くさびが使用されている。上記光アイソレ
ータを順透過方向に透過する光信号は基本的には上記複
屈折光学くさび及びファラデー回転子には影響されない
こととなる。しかるに、逆方向では両方の偏光状態光が
角偏差を被り、その結果それら二つの偏光状態光は何れ
もその光アイソレータの入力信号光路と一致しなくな
る。
【０００５】上記論文での構成の光アイソレータや市場
で入手できる他の光アイソレータは偏光が独立であるこ
とができるが、複屈折材料を通る光線の伝搬時間がその
偏光状態光、即ち、異常偏光状態光または常偏光状態光
の関数である偏光モード分散を表わすことがある。特
に、上記複屈折材料は各偏光状態光で異なる屈折率を持
つこととなる。その結果、光線がその光アイソレータか
ら出射するとき、ピコ秒台になることがある実際の分
散、即ち両偏光状態光間の偏光遅延が存在することとな
る。
【０００６】上記正味偏光モード分散Δｔは次の式１に
よって計算される。 Δｔ ＝ (Ｌ／Ｃ)・（ｎe − ｎo） ・・・ 式１ ここでＬは二つの光学くさびの総光路長であり、Ｃは自
由空間中の光速であり、ｎoは常光線によって生じる屈
折率であり、ｎeは異常光線によって生じる屈折率であ
る。
【０００７】金紅石材料（ｎo ＝ ２．４５４であり、
ｎe ＝ ２．７１０である）を使用したＡＴ＆Ｔ社製の
標準的なタイプ２５光アイソレータやタイプ２６光アイ
ソレータでは、その正味分散は次のようになる。即ち、 Δｔ ＝ (１．３×１０-3／３×１０8)・（２．７１０ − ２．４５４） ＝ １．１ピコ秒 海底ケーブル・システムにおけるカスケード接続増幅器
のような幾つかの用途においては、この偏光モード分散
により深刻な問題が現れることがある。従って、光アイ
ソレータに一以上の補正エレメントを付加する技法を含
み、この分散を補償するためにこれまでに種々の技法が
試みられてきている。
【０００８】それにもかかわらず、この技術分野では、
実質的に偏光モード分散をもたらすことなく従って偏光
モード分散の補正を必要としない簡単で効果的な光アイ
ソレーション手段が要望されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に存
続している上記要望に対処し、実質的に偏光モード分散
をもたらさず従って補足的な偏光モード分散の補正を必
要としない光アイソレータを供することによって上記要
望を充分満たすことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の好適な実施例に
よれば、光アイソレータは、最適例では一対の金紅石
（ｒｕｔｉｌｅ；ＴiＯ2）複屈折光学くさびである二個
の偏光選択手段の間に介挿されたファラデー回転手段を
包含する。これら複屈折光学くさびは光信号を直交位相
偏光状態光、即ち常信号光と異常信号光とに分割し、そ
れらの光軸（Ｃ光軸）が上記ファラデー回転手段に関連
する非相反性の４５゜偏光回転とあいまって、本光アイ
ソレータを通って順方向に伝搬する信号の上記偏光状態
光が前記複屈折デバイスを透過するとき、それら偏光状
態光が個々の位相状態を転換するように配向される。
【００１１】
【作用】上記第二複屈折デバイスの光軸（Ｃ光軸）は、
上記第一複屈折デバイスの光軸に対して時計廻り方向に
４５゜の角度だけ回転される。上記介挿されたファラデ
ー回転子は透過された上記光信号を時計廻り方向に４５
゜の角度だけ回転させる。その結果、本光アイソレータ
を通って順方向に伝搬する信号の偏光状態光はそれらが
上記ファラデー回転子から第二複屈折デバイスへ入射す
るとき個々の位相状態を転換する。即ち第一複屈折デバ
イスから出射する上記常光線は第二複屈折デバイスから
異常光線として出射することとなり、逆の場合もまた同
様である。その結果、上記常光線及び異常光線は実質的
に偏光モード分散を伴わずに上記第二複屈折デバイスか
ら互いに平行に出射する。本発明の光アイソレータは実
際のビーム偏向をもたらすが、上記常光線及び異常光線
が平行であるので、それら常光線及び異常光線を双方と
も同時にファイバの上で合焦させることができる。この
偏向に対する補償は、この分野で周知であり本発明の構
成要素外の手段、例えば傾斜屈折率レンズを使用するこ
とによって或いは入出力ファイバとレンズの組立品を適
切に整列または偏向させることによって容易に供するこ
とができる。
【００１２】本発明の光アイソレータは、上記ファラデ
ー回転手段により上記二つの偏光状態光が上記複屈折デ
バイスを透過する際にそれらの個々の位相状態を保持す
るので、即ち、上記異常光線がそうであるように上記逆
方向の常光線が上記第二複屈折デバイスから上記ファラ
デー回転子を通って上記第一複屈折デバイスへ進む際に
その個々の位相状態を保持するので、必要な逆方向の光
アイソレーションが与えられる。その結果、逆方向の常
光線及び異常光線は、両方とも光アイソレータの信号光
路から離れる方向に異なった総角偏差を受ける。その結
果、何れの偏光状態光も上記入力信号光路とは一致しな
くなる。
【００１３】更に本発明の好適な実施例によれば、常光
線及び異常光線の光路長は、それら光線が実質的に実際
の分散を伴わずに、即ち、実質的にそれら二つの偏光状
態光の間に伝搬遅延を持つこと無く、光アイソレータか
ら出射するように等化される。
【００１４】
【実施例】図１に本発明の光アイソレータ１０の第一実
施例を簡略に示す。当該技術分野の技術者には当然理解
されているように、実際の動作においては、このような
光アイソレータ１０には別に図示の構造体の近辺に一個
または複数個のマグネットを適切に配置し、更にまた以
下で図２及び図３に関連して説明するように補正エレメ
ントを包含する必要がある。しかし、それら別の構成要
素は本発明の光アイソレータの構成の動作を理解するた
めに必要なものではなく、従って明確化のため図１中に
それらを図示することを省略している。
【００１５】図１において、光アイソレータ１０には一
対の第一複屈折偏光選択デバイス１４、第二複屈折偏光
選択デバイス１６の間に配置された、例えばイットリウ
ム・鉄・ガーネット（Yttrium Iron Garnet；以下、Ｙ
ＩＧと略記する）結晶やビスマス置換ＹＩＧ結晶で作ら
れているファラデー回転子１２が包含されている。第一
複屈折偏光選択デバイス１４，第二複屈折偏光選択デバ
イス１６は例えば金紅石やニオブ酸リチウム、方解石或
いはその他の複屈折材料で作ることができる。第一複屈
折偏光選択デバイス１４の光軸（Ｃ光軸）Ｃ14は第一複
屈折偏光選択デバイス１４のエッジ１９を基準にして角
度β1に配向される一方、第二複屈折偏光選択デバイス
１６の光軸（Ｃ光軸）Ｃ16は第一複屈折偏光選択デバイ
ス１４のエッジ２１を基準にして角度β2に配向されて
いる。第二複屈折偏光選択デバイス１６は、そのＣ光軸
Ｃ16が第一複屈折偏光選択デバイス１４のＣ光軸Ｃ14を
基準にして反時計廻り方向に４５゜だけ回転されてい
る。
【００１６】例えば図１に図示されている実施例では、
エッジ１９と２１とが互いに平行であり、且つ、本光ア
イソレータ１０が直線状、即ち第一複屈折偏光選択デバ
イス１４、第二複屈折偏光選択デバイス１６及びファラ
デー回転子１２が直線的に整列されているので、第一複
屈折偏光選択デバイス１４の光軸（Ｃ光軸）Ｃ14と第二
複屈折偏光選択デバイス１６の光軸（Ｃ光軸）Ｃ16との
間の上記開角度は、図１に示すように単にβ1とβ2との
各値を加算することによって得ることができる。従っ
て、例えば図１に示される場合のようにβ1及びβ2を両
方とも２２．５゜となるようにしたり、β1を０゜とし
β2を４５゜としたり、或いはβ1を−１０゜としβ2を
＋５５゜とすることができる。
【００１７】ファラデー回転子１２はこの技術分野で周
知なデバイスであり、このファラデー回転子１２を透過
する光信号に４５゜の非相反性の時計廻り方向の偏光回
転を与えるように選択されている。そのような偏光回転
は上記光信号の順伝搬方向を基準とする時計廻り方向に
相当する。この結果、以下で詳述するように、第一複屈
折偏光選択デバイス１４のＣ光軸Ｃ14を基準にして第二
複屈折偏光選択デバイス１６のＣ光軸Ｃ16の４５゜の反
時計廻り方向の回転がファラデー回転子１２による４５
゜の時計廻り方向回転と合同しているので、透過された
光信号は本光アイソレータ１０を通って順方向即ち透過
方向に比較的に妨害を受けずに進む一方、逆方向に伝搬
する反射光信号はそれが光アイソレータ１０の光信号路
に再入しないように充分偏向されることとなる。
【００１８】透過された光信号の二つの偏光状態光、即
ち異常偏光状態光及び常偏光状態光は、それらが各第一
複屈折偏光選択デバイス１４及び第二複屈折偏光選択デ
バイス１６を通って伝搬するとき異なる透過時間を呈す
る。上記第一複屈折偏光選択デバイス１４及び第二複屈
折偏光選択デバイス１６の材質には金紅石（即ち、二酸
化チタン結晶（ＴｉＯ2））が好ましいが、ニオブ酸リ
チウムや方解石のような他の公知な材料を使用すること
も可能である。金紅石では、異常光線に対する屈折率ｎ
eがこの同一材料を通って進行する常光線に対する屈折
率ｎoより僅か大きい。複屈折材料の屈折率は光信号の
自由空間中での光信号の速度対上記複屈折材料内での光
信号の速度の比率として定義される。波長λが１．５μ
ｍの入力光線で使用される金紅石製光学くさびでは、屈
折率ｎeがほぼ２．７１０であり、屈折率ｎoはほぼ２．
４５４である。
【００１９】上記第一偏光選択手段即ち第一複屈折偏光
選択デバイス１４はプレーナ面２２を基準としてα1の
角度で面取りされた傾斜面１８を有し、入信光信号即ち
印加された光信号を常光線とそれと関連する直交位相角
を持つ異常光線とに分離する。これら常光線及び異常光
線は第一複屈折偏光選択デバイス１４の屈折率ｎe及び
屈折率ｎoのそれぞれに従い、第一複屈折偏光選択デバ
イス１４によって異なる角の偏向を受ける。
【００２０】上記ファラデー回転子１２は第一複屈折偏
光選択デバイス１４のプレーナ面２２がファラデー回転
子１２と隣接するようにその第一複屈折偏光選択デバイ
ス１４と並置即ち隣接するように配置されている。ファ
ラデー回転子１２はそこから出射する上記常光線及び異
常光線を４５゜回転させて逆方向に進む常光線及び異常
光線が何れも上記入力信号光路とは一致しなくなるよう
に偏向するために使用される。
【００２１】上記第二偏光選択手段即ち第二複屈折偏光
選択デバイス１６はプレーナ面２３を基準としてα2の
角度で面取りされた傾斜面２０を有し、それがファラデ
ー回転子１２の次にそのファラデー回転子１２と並置即
ち隣接するように配置されている。第二複屈折偏光選択
デバイス１６は更にその第二複屈折偏光選択デバイス１
６の屈折率ｎe及び屈折率ｎoに従い光信号を偏向させ
る。第一複屈折偏光選択デバイス１４のＣ光軸Ｃ14を基
準としてファラデー回転子１２によって為された４５゜
の統合回転角を持つ第二複屈折偏光選択デバイス１６の
Ｃ光軸Ｃ16の向きにより、第一複屈折偏光選択デバイス
１４から出射する異常光線が第二複屈折偏光選択デバイ
ス１６へ入射する際に常光線として取り扱われるように
なり、且つ、第一複屈折偏光選択デバイス１４から出射
する常光線が第二複屈折偏光選択デバイス１６へ入射す
る際に異常光線として取り扱われるようになる。その結
果、その光信号の二つの偏光状態光の個々の位相状態が
転換され、従って第二複屈折偏光選択デバイス１６から
出射している順方向の常光線及び異常光線が上記入力光
信号を基準とする実際の偏向を受けるものの、実質的に
は実際の偏光モード分散を伴わず互いに平行となる。
【００２２】偏光モード分散は基本的には先に得られた
個々の位相状態が転換された異常光線及び常光線を用い
て除去され、その結果上記異常光線及び常光線が光アイ
ソレータ１０を通過するのに必要な時間が同等になる。
従って、結局上記異常光線及び常光線が第二複屈折偏光
選択デバイス１６から出射するとき、実質的に常光線を
基準とする異常光線の正味時間遅延が無くなっている。
即ち、光アイソレータ１０の入出力端間にもたらされる
偏光モード分散が実質的に無くなっている。
【００２３】本発明の光アイソレータが入射ビームをそ
の反射ビームからアイソレートする能力は数理的に実証
することができる。入射ビームが０゜の角度で光アイソ
レータ１０へ入射し、上記二つの第一複屈折偏光選択デ
バイス１４、第二複屈折偏光選択デバイス１６が同一の
材質で作成されており、且つ、隣接するアイソレータ・
エレメント同士の間のスペースが何れも１．０の屈折率
を持つ空気で満たされているものと想定すると、本発明
の光アイソレータ１０による入力光線と出力光線との間
の順方向の正味偏向角は次のようにして計算することが
できる。常光線として第一複屈折偏光選択デバイス１４
から出射しファラデー回転後第二複屈折偏光選択デバイ
ス１６へ入射する際に異常光線になる光線に関しては、
小角近似法を使用してその偏向角は次の式２のように計
算される。 Φ1 ＝ (ｎo − 1）α1 ＋ (ｎe − 1）α2 ・・・ 式２
【００２４】同様に、異常光線として第一複屈折偏光選
択デバイス１４から出射しファラデー回転後第二複屈折
偏光選択デバイス１６へ入射する際に常光線になる光線
に関しては、小角近似法を使用してその偏向角は次の式
３のように計算される。 Φ2 ＝ (ｎe − 1）α1 ＋ (ｎo − 1）α2 ・・・ 式３
【００２５】ここで上記二つの第一複屈折偏光選択デバ
イス１４、第二複屈折偏光選択デバイス１６が同一の傾
斜角を有していてα1 ＝ α2であり、第二複屈折偏光選
択デバイス１６から出射する各光線のその入力光信号を
基準とする総偏向角は次式４のように近似させることが
できる。 Φtotal ≒ （Φ1 ＝ Φ2） ≒ (ｎo ＋ ｎe − ２）α ・・・ 式４
【００２６】逆方向に伝搬される各光線に関しては、当
初の逆方向入力光線の角を０゜と想定すると、常光線と
して発し、逆方向に伝搬される光線の偏向角は、小角近
似法を使用して次式５のように計算される。 ΦRev o ＝ ２α(ｎo − 1） ・・・ 式５
【００２７】同様に、異常光線として発し、逆方向に伝
搬される光線の偏向角は、小角近似法を使用して次式６
のように計算される。 ΦRev o ＝ ２α(ｎe − 1） ・・・ 式６
【００２８】しかし、０゜の入射ビーム角に関しては、
当初の逆方向入力光線の角が０゜ではなくなり、Φ
totalになる。従って、逆方向に伝搬される常光線の偏
向角は、次式７のように計算される。 ΦRev o total ＝ ΦRev o − Φtotal ・・・ 式７ 同じく、逆方向に伝搬される異常光線の偏向角は、次式
８のように計算される。 ΦRev e total ＝ ΦRev e − Φtotal ・・・ 式８
【００２９】式４及び式５を式７へ代入し、且つ式４及
び式５を式８へ代入すると、次式９を得ることができ
る。 ΦRev o total ＝ α（ｎo − ｎe） ＝ −ΦRev e total ・・・ 式９
【００３０】定義により、ｎoはｎeと等しくないので、
ΦRev o totalとΦRev e totalの何れも零ではない。従っ
て、逆方向に伝搬される光線は何れも上記入力信号光路
とは一致しなくなる。この効果は上記各式の変数に対し
て代表的な値を選択することによって実証することがで
きる。
【００３１】入射ビーム角を０゜と想定すると、第一複
屈折偏光選択デバイス１４、第二複屈折偏光選択デバイ
ス１６が傾斜角（α1 ＝ α2 ＝ α）が３．５゜となる
ように選択し、且つ、それらを構成する材料に金紅石
（ｎeがほぼ２．７１０であり、ｎoがほぼ２．４５４で
ある）を用いるように選択して同等の構成とされた第一
複屈折偏光選択デバイス１４、第二複屈折偏光選択デバ
イス１６に関しては、入力端から出力端までの総偏向角
Φtotalはほぼ１１．０７゜になる。０゜の当初の逆方
向入力光線に関しては、常光線として発し、逆方向に伝
搬される光線の偏向角ΦRev oはほぼ１０．１８゜にな
り、且つ、異常光線として発し、逆方向に伝搬される光
線の偏向角ΦRev eはほぼ１１．９７゜になる。従って、
この例では偏向角ΦRev o total及びΦRev e totalの値が
それぞれ次のように計算される。 ΦRev o total ＝ ΦRev o − Φtotal ＝ １０．１８゜− １１．０７゜ ＝ −０．８９゜、 ΦRev e total ＝ ΦRev e − Φtotal ＝ １１．９７゜− １１．０７゜ ＝ ＋０．９０゜
【００３２】これらの角は何れも零ではないので、上記
の想定になる入射ビーム角、反射常光線及び反射異常光
線は入力信号光路とは一致しなくなる。本発明の光アイ
ソレータと共に使用される代表的な光ファイバは約０．
８μｍのコア径を持っている。そのような代表的な光フ
ァイバが使用されているとき、反射光信号の偏向角が１
゜未満であれば充分入射ビームと一致するのを防止し必
要な光アイソレーションを与えることができる。
【００３３】更に、本発明の実施例に従って構成された
光アイソレータ及び約５．５４゜の入射ビーム角を使用
することによって、偏向された常光線及び異常光線は第
二複屈折偏光選択デバイス１６から約５．５４゜の角度
で出射することとなる。従って、この分野で周知であり
本発明の構成要素外の手段である傾斜屈折率レンズを使
用することによって直列型アセンブリが可能となる。
【００３４】図２は本発明に従って構成されたパッケー
ジ光アイソレータの一例を示している。第一偏光選択手
段即ち第一複屈折偏光選択デバイス１４及び第二偏光選
択手段即ち第二複屈折偏光選択デバイス１６は、第一複
屈折偏光選択デバイス１４のプレーナ面２２及び第二複
屈折偏光選択デバイス１６のプレーナ面２３の双方がフ
ァラデー回転子１２と接するようにしてファラデー回転
子１２と並置即ち隣接している。ファラデー回転子１２
を上記二つの第一複屈折偏光選択デバイス１４、第二複
屈折偏光選択デバイス１６に接合するため、光学的に透
明で無反射性の接着剤或いはその他の材料が使用される
ことが好ましい。
【００３５】或いはそれに代えて、図１に示すように第
一偏光選択手段即ち第一複屈折偏光選択デバイス１４及
び第二偏光選択手段即ち第二複屈折偏光選択デバイス１
６が、第一複屈折偏光選択デバイス１４、第二複屈折偏
光選択デバイス１６それぞれのプレーナ面２２、２３と
ファラデー回転子１２との間にギャップ３０、３２が存
在するように装着されるか、或いは第一複屈折偏光選択
デバイス１４と第二複屈折偏光選択デバイス１６の一方
とファラデー回転子１２との間にギャップが存在するよ
うに装着される。
【００３６】或いは更にそれに代えて、図３に示すよう
に第一複屈折偏光選択デバイス１４、第二複屈折偏光選
択デバイス１６の双方が、傾斜面１８、２０がファラデ
ー回転子１２に隣接するように、且つギャップ３０、３
２が第一複屈折偏光選択デバイス１４、第二複屈折偏光
選択デバイス１６とファラデー回転子１２との間に配置
されるように、１８０゜回転されるようにすることがで
きる。
【００３７】ファラデー回転子１２と第一複屈折偏光選
択デバイス１４、第二複屈折偏光選択デバイス１６の何
れか一方または双方との間にギャップが有るときは、隣
接する面同士に光学的に透明で無反射性の材料を塗布す
ることが好ましい。図２において、第一複屈折偏光選択
デバイス１４、第二複屈折偏光選択デバイス１６及びフ
ァラデー回転子１２は、ファラデー回転子１２を包含す
る磁気光学材料に磁界を付与し、それによって上記常光
線及び異常光線に必要とされる４５゜の回転を生じさせ
るマグネット４２の内腔中に配置されている。マグネッ
ト４２は外容器即ちアウター・パッケージ４４内に固定
されている。或いはそれに代えて、ファラデー回転子１
２を微調整することができるように、マグネット４２の
位置をファラデー回転子１２を基準にして調整可能にす
ることができる。そのような調整可能なマグネットにつ
いては、ここに参考のために供される米国特許第５，１
１１，３３０号に開示されている。或いはそれに代え
て、図３に示すようにマグネット４２が、位置を固定に
するかあるいは調整可能にすることもできる二個のマグ
ネット４２ａ、４２ｂで構成されるようにすることもで
きる。
【００３８】入力端伝送エレメント４６は、第一複屈折
偏光選択デバイス１４で受光されるビームを平行化する
ために、アウター・パッケージ４４の入力端に取り付け
られているフィックスチャ４８内に適切に位置決めして
装着されている。同様に、出力端伝送エレメント５０
は、第二複屈折偏光選択デバイス１６からのビームが合
焦されるようにするために、アウター・パッケージ４４
の反対側即ち出力端に取り付けられているフィックスチ
ャ５２内に適切に位置決めして装着されている。
【００３９】パッケージ型アイソレータ４０はまた、別
にビームを合焦するエレメント或いは手段や、例えば傾
斜屈折率レンズを使用するかまたは入出力ファイバとレ
ンズの組立品を適切に整列または偏向させることによ
り、或いはそれらの双方によって実際のビーム偏向を補
正するエレメント或いは手段を組み入れることもでき
る。
【００４０】パッケージ型アイソレータ４０は直列型ア
センブリとして図示され且つ説明されているが、直列型
アセンブリ以外の構成もまた使用することができる。そ
のような実施例では、二個の第一複屈折偏光選択デバイ
ス１４、第二複屈折偏光選択デバイス１６とファラデー
回転子１２とが直線的に配置されていないが、しかしそ
の代わりにそれらのエレメントの間に一個以上の光屈折
エレメントまたは光反射エレメントが介挿される。その
結果、光信号が例えば湾曲した光路やＬ字状光路及び第
二複屈折偏光選択デバイス１６のエッジ２１と平行には
ならない第一複屈折偏光選択デバイス１４のエッジ１９
でも光信号が進行することとなる。
【００４１】本発明のこれら代替実施例では、二個の第
一複屈折偏光選択デバイス１４、第二複屈折偏光選択デ
バイス１６の必要な相対的向きは光信号がファラデー回
転子１２から出射した後第二複屈折偏光選択デバイス１
６へ入射するときに必要な偏光状態光間の転換が起きる
ように選択される。また、同様な結果を、現在好適とさ
れておりここで第一複屈折偏光選択デバイス１４、第二
複屈折偏光選択デバイス１６を形成するために開示され
ている材料以外の材料を使用することによっても得るこ
とができることが分かるであろう。そのような他の材料
が使用される場合、その材料の屈折率ｎe及びｎoに充分
な差がなければならず、且つ、確実に逆方向に伝搬され
る光線が信号光路とは一致しなくなるようにするため
に、例えば式２乃至９に見られるように各偏光選択手段
が適切な個々のくさび角α1及びα2を持たなければなら
ない。
【００４２】同様に、第一複屈折偏光選択デバイス１４
が第二複屈折偏光選択デバイス１６と異なる材料で構成
されている場合、それら第一複屈折偏光選択デバイス１
４、第二複屈折偏光選択デバイス１６の形状は、確実に
上記二つの偏光状態光の光信号が進行する各光路長が実
質的に等しくなり、その結果偏光モード分散が実質的に
除去されるようにそれらの個々の屈折率を考慮して選択
される。更に、第二複屈折偏光選択デバイス１６の光軸
は第一複屈折偏光選択デバイス１４の光軸を基準として
反時計廻り方向に４５゜だけ回転され、且つ、ファラデ
ー回転子１２が信号を時計廻り方向に４５゜回転させる
ことが開示されているが、それら回転方向は両方とも逆
方向にすることも可能である。
【００４３】
【発明の効果】本発明は、実質的に偏光モード分散をも
たらさず従って補足的な偏光モード分散の補正を必要と
しない光アイソレータを供することによって上記要望を
充分満たすことができる光アイソレータを提供すること
がことができる光か有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示によって形成された偏光分散光ア
イソレータの一例を示す図である。
【図２】本発明によるパッケージ光アイソレータの一例
を示す図である。
【図３】本発明によるパッケージ光アイソレータの別の
例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光アイソレータ １２ ファラデー回転子 １４ 第一複屈折偏光選択デバイス １６ 第二複屈折偏光選択デバイス １８ 傾斜面 １９ エッジ ２０ 傾斜面 ２１ エッジ ２２ プレーナ面 ２３ プレーナ面 ３０ ギャップ ３２ ギャップ ４０ パッケージ型アイソレータ ４２ マグネット ４２a マグネット ４２b マグネット ４４ アウター・パッケージ ４６ 入力端伝送エレメント ４８ フィックスチャ ５０ 出力端伝送エレメント ５２ フィックスチャ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）第一Ｃ光軸を持ち、印加光信号を
    第一偏光状態光信号とこの第一偏光状態光信号に対して
    直交位相角を持つ第二偏光状態光信号に分光するための
    第一偏光選択手段と、 （ｂ）前記第一偏光選択手段を透過した後、そこを順方
    向に進行しょうとする順方向光信号に第一回転方向の非
    相反性の４５゜の回転を与えるように前記第一偏光選択
    手段を基準にして配置されたファラデー回転手段と、 （ｃ）前記光信号が第二偏光選択手段を透過するときに
    前記第二偏光選択手段が前記ファラデー回転手段から前
    記順方向光信号を受光して前記光信号の前記第一偏光状
    態光信号及び前記第二偏光状態光信号を偏向するように
    前記ファラデー回転手段を基準にして配置されており、
    前記光信号の前記順方向の進行中に、前記第一偏光選択
    手段の第一Ｃ光軸を基準にして前記第一回転方向と逆方
    向の第二回転方向に４５゜の角度だけ回転された第二Ｃ
    光軸を有する第二偏光選択手段、とを包含する光アイソ
    レータにおいて、 前記第一偏光選択手段及び第二偏光選択手段が、前記第
    二偏光選択手段を通って進行する前記順方向光信号の前
    記第一偏光状態光信号及び第二偏光状態光信号の個々の
    位相状態（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を転換させ且つ実質的に
    偏光モード分散を伴わずに前記第二偏光選択手段から互
    いに平行に出射させる形状及び材料で構成されているこ
    とを特徴とする光アイソレータ。
  2. 【請求項２】 前記第一偏光状態光信号が常光線を包含
    し、前記第二偏光状態光信号が異常光線を包含すること
    を特徴とする、請求項１に記載の光アイソレータ。
  3. 【請求項３】 前記ファラデー回転手段と前記第一偏光
    選択手段とがギャップで分離されていることを特徴とす
    る、請求項１に記載の光アイソレータ。
  4. 【請求項４】 前記第一偏光選択手段の前記第一Ｃ光軸
    が前記第一偏光選択手段の第一エッジを基準にしてほぼ
    ２２．５゜の角度に配向されていることを特徴とする、
    請求項１に記載の光アイソレータ。
  5. 【請求項５】 前記第一偏光選択手段と前記第二偏光選
    択手段とが複屈折材料を包含することを特徴とする、請
    求項１に記載の光アイソレータ。
  6. 【請求項６】 前記複屈折材料がＴiＯ2であることを特
    徴とする、請求項５に記載の光アイソレータ。
  7. 【請求項７】 前記第一偏光選択手段と前記第二偏光選
    択手段とがくさび状に形成されていることを特徴とす
    る、請求項１に記載の光アイソレータ。
  8. 【請求項８】 前記第一偏光選択手段と前記第二偏光選
    択手段とが同一の形状を有することを特徴とする、請求
    項１に記載の光アイソレータ。
  9. 【請求項９】 前記第一偏光選択手段の前記第一Ｃ光軸
    が前記第一偏光選択手段の第一エッジを基準にしてほぼ
    ０゜の角度に配向されていることを特徴とする、請求項
    １に記載の光アイソレータ。
  10. 【請求項１０】 前記第一，第二または第三の偏光選択
    手段が前記ファラデー回転手段と接することを特徴とす
    る、請求項１に記載の光アイソレータ。
  11. 【請求項１１】 前記第一偏光選択手段が前記第二偏光
    選択手段を包含する材料とは異なる材料で構成されてい
    ることを特徴とする、請求項１に記載の光アイソレー
    タ。
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