JPH07318860A - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
- Publication number
- JPH07318860A JPH07318860A JP11510694A JP11510694A JPH07318860A JP H07318860 A JPH07318860 A JP H07318860A JP 11510694 A JP11510694 A JP 11510694A JP 11510694 A JP11510694 A JP 11510694A JP H07318860 A JPH07318860 A JP H07318860A
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- JP
- Japan
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- beam waist
- light
- polarization
- fiber
- optical
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Abstract
(57)【要約】
【構成】一対のファイバコリメータ１ａ、１ｂと、この
間のファイバコリメータ１ａ側から順に、偏光分離素子
２ａ、ファラデー回転子３、旋光子４、偏光分離素子２
ｂを配設し、またファラデー回転子３に磁化を印加する
永久磁石５を配設してなる光アイソレータにおいて、前
記一対のファイバコリメータ１ａ、１ｂを両者のビーム
ウエスト位置およびスポットサイズがそれぞれ一致する
ように配設し、かつ一致させたビームウエスト位置Ｂ１
に前記偏光分離素子２ａ、２ｂ、ファラデー回転子３、
旋光子４等の境界面が位置しないように配設する。 【効果】光学系の結合効率が向上され、光アイソレータ
の挿入損失を低減する事ができるだけではなく、光アイ
ソレータの各構成素子からの反射光戻りを低減でき、反
射減衰量を向上させることができる。
間のファイバコリメータ１ａ側から順に、偏光分離素子
２ａ、ファラデー回転子３、旋光子４、偏光分離素子２
ｂを配設し、またファラデー回転子３に磁化を印加する
永久磁石５を配設してなる光アイソレータにおいて、前
記一対のファイバコリメータ１ａ、１ｂを両者のビーム
ウエスト位置およびスポットサイズがそれぞれ一致する
ように配設し、かつ一致させたビームウエスト位置Ｂ１
に前記偏光分離素子２ａ、２ｂ、ファラデー回転子３、
旋光子４等の境界面が位置しないように配設する。 【効果】光学系の結合効率が向上され、光アイソレータ
の挿入損失を低減する事ができるだけではなく、光アイ
ソレータの各構成素子からの反射光戻りを低減でき、反
射減衰量を向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ及び、光フ
ァイバアンプを用いた光通信、光計測システムで使用さ
れる光アイソレータに関する。
ァイバアンプを用いた光通信、光計測システムで使用さ
れる光アイソレータに関する。
【０００２】
【従来技術】最近、Ｅｒ（エルビウム）やＰｒ（プラセ
オシウム）ドープファイバを使用した光ファイバ増幅器
が注目されているが、この場合、各光部品や接続点から
の反射戻り光によりＥｒやＰｒドープファイバ内で発振
し、それが雑音増加の原因となるため、反射戻り光を除
去する光アイソレータが必要となる。
オシウム）ドープファイバを使用した光ファイバ増幅器
が注目されているが、この場合、各光部品や接続点から
の反射戻り光によりＥｒやＰｒドープファイバ内で発振
し、それが雑音増加の原因となるため、反射戻り光を除
去する光アイソレータが必要となる。
【０００３】一般に信号光がＥｒやＰｒドープファイバ
を伝送する場合、信号光の偏光面は保存されないため、
光ファイバ増幅器には信号光の偏光方向に依存しない偏
光無依存型光アイソレータが使用される。
を伝送する場合、信号光の偏光面は保存されないため、
光ファイバ増幅器には信号光の偏光方向に依存しない偏
光無依存型光アイソレータが使用される。
【０００４】上記偏光無依存型光アイソレータは、２枚
の偏光分離素子と、この偏光分離素子間にファラデー回
転子と旋光子、そしてファラデー回転子に磁界を印加す
る磁石により構成され、ファラデー回転子の非相反性、
旋光子の相反性、さらに偏光分離素子の偏光状態が一定
でない入射光を２つの直交する偏光成分に分離、もしく
は２つの直交する偏光成分を合成する性質を利用して反
射戻り光が影響しないようにするものである。
の偏光分離素子と、この偏光分離素子間にファラデー回
転子と旋光子、そしてファラデー回転子に磁界を印加す
る磁石により構成され、ファラデー回転子の非相反性、
旋光子の相反性、さらに偏光分離素子の偏光状態が一定
でない入射光を２つの直交する偏光成分に分離、もしく
は２つの直交する偏光成分を合成する性質を利用して反
射戻り光が影響しないようにするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】なお、大容量光通信シ
ステムでは光ファイバにシングルモードファイバが使用
され、その場合の光学系の設計には波動光学を考慮する
必要がある。相対するファイバコリメータの結合におい
て、幾何光学を用いた光学系の設計ではファイバコリメ
ータからの出射光はコリメート光であるためファイバコ
リメータ間距離を変位させても結合効率は等しくなる
が、波動光学を用いた光学系の設計ではファイバコリメ
ータ間距離により結合効率が大きく左右するため、相対
するファイバコリメータは最適結合位置に設定する必要
がある。
ステムでは光ファイバにシングルモードファイバが使用
され、その場合の光学系の設計には波動光学を考慮する
必要がある。相対するファイバコリメータの結合におい
て、幾何光学を用いた光学系の設計ではファイバコリメ
ータからの出射光はコリメート光であるためファイバコ
リメータ間距離を変位させても結合効率は等しくなる
が、波動光学を用いた光学系の設計ではファイバコリメ
ータ間距離により結合効率が大きく左右するため、相対
するファイバコリメータは最適結合位置に設定する必要
がある。
【０００６】しかしながら、従来技術では光学系の設定
において波動光学を考慮し、結合効率を向上させ、ひい
ては光アイソレータの挿入損失を低減させる方法につい
て言及しているものはない。
において波動光学を考慮し、結合効率を向上させ、ひい
ては光アイソレータの挿入損失を低減させる方法につい
て言及しているものはない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題に鑑
みてなされたものであり、一対のファイバコリメータ
と、該ファイバコリメータ間に少なくとも２枚の偏光分
離素子と、前記偏光分離素子間にファラデー回転子とを
配設してなる光アイソレータにおいて、前記一対のファ
イバコリメータは両コリメータ同士のビームウエスト位
置およびスポットサイズが一致するように配設され、か
つ前記ビームウエスト位置が前記光アイソレータを構成
する前記偏光分離素子、ファラデー回転子等の素子の境
界面に位置しないように配設された光アイソレータであ
る。
みてなされたものであり、一対のファイバコリメータ
と、該ファイバコリメータ間に少なくとも２枚の偏光分
離素子と、前記偏光分離素子間にファラデー回転子とを
配設してなる光アイソレータにおいて、前記一対のファ
イバコリメータは両コリメータ同士のビームウエスト位
置およびスポットサイズが一致するように配設され、か
つ前記ビームウエスト位置が前記光アイソレータを構成
する前記偏光分離素子、ファラデー回転子等の素子の境
界面に位置しないように配設された光アイソレータであ
る。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１乃至図３は本発明の２つの実施例を示し、図に
おいて同じ部材は同じ符号で示す。
る。図１乃至図３は本発明の２つの実施例を示し、図に
おいて同じ部材は同じ符号で示す。
【０００９】図１は、本発明の第１の実施例を示し、偏
光無依存型光アイソレータを用いた場合に、反射戻り光
が影響しないことを示す図である。図１（ａ）の原理図
に示すように、本発明の光アイソレータは、一対のファ
イバコリメータ１ａ、１ｂと、このファイバコリメータ
１ａ、１ｂ間のファイバコリメータ１ａ側から順に、偏
光状態が一定でない入射光を２つの直交する偏光成分に
分離、もしくは２つの直交する偏光成分を合成する偏光
分離素子２ａ、偏光を時計回りに４５°回転させる非相
反なファラデー回転子３、偏光を反時計回りに４５°回
転させる相反な旋光子４、偏光分離素子２ｂを配設し、
またファラデー回転子３に磁化を印加する永久磁石５を
配設してなる。なお、偏光分離素子２ａ、２ｂは、光が
偏光分離素子２ａ、２ｂを通過するとき、偏光分離素子
２ａ、２ｂの光学軸方位及び入射してきた光の波動ベク
トルで張る主断面に対して、直交する偏光方向を常光成
分、平行な偏光方向は異常光成分となる。
光無依存型光アイソレータを用いた場合に、反射戻り光
が影響しないことを示す図である。図１（ａ）の原理図
に示すように、本発明の光アイソレータは、一対のファ
イバコリメータ１ａ、１ｂと、このファイバコリメータ
１ａ、１ｂ間のファイバコリメータ１ａ側から順に、偏
光状態が一定でない入射光を２つの直交する偏光成分に
分離、もしくは２つの直交する偏光成分を合成する偏光
分離素子２ａ、偏光を時計回りに４５°回転させる非相
反なファラデー回転子３、偏光を反時計回りに４５°回
転させる相反な旋光子４、偏光分離素子２ｂを配設し、
またファラデー回転子３に磁化を印加する永久磁石５を
配設してなる。なお、偏光分離素子２ａ、２ｂは、光が
偏光分離素子２ａ、２ｂを通過するとき、偏光分離素子
２ａ、２ｂの光学軸方位及び入射してきた光の波動ベク
トルで張る主断面に対して、直交する偏光方向を常光成
分、平行な偏光方向は異常光成分となる。
【００１０】図１（ｂ）は、図１（ａ）の光アイソレー
タの偏光状態を示す図である。ここで、図１（ａ）に示
すように、＋Ｙ方向（ファイバコリメータ１ａからファ
イバコリメータ１ｂの方向）を順方向、−Ｙ方向を逆方
向とし、ファイバコリメータ１ａと偏光分離素子２ａ間
を区分（Ａ）、偏光分離素子２ａとファラデー回転子３
間を区分（Ｂ）、ファラデー回転子３と旋光子４間を区
分（Ｃ）、旋光子４と偏光分離素子２ｂ間を区分
（Ｄ）、偏光分離素子２ｂとファイバコリメータ１ｂ間
を区分（Ｅ）とする。
タの偏光状態を示す図である。ここで、図１（ａ）に示
すように、＋Ｙ方向（ファイバコリメータ１ａからファ
イバコリメータ１ｂの方向）を順方向、−Ｙ方向を逆方
向とし、ファイバコリメータ１ａと偏光分離素子２ａ間
を区分（Ａ）、偏光分離素子２ａとファラデー回転子３
間を区分（Ｂ）、ファラデー回転子３と旋光子４間を区
分（Ｃ）、旋光子４と偏光分離素子２ｂ間を区分
（Ｄ）、偏光分離素子２ｂとファイバコリメータ１ｂ間
を区分（Ｅ）とする。
【００１１】図１（ｂ）に示すように、順方向にファイ
バコリメータ１ａから出射した信号光１１が偏光分離素
子素子２ａを通過するとき、異常光成分の直線偏光が変
位するために直交する２つの直線偏光（常光成分、異常
光成分）に分離され（区分（Ｂ））、ファラデー回転子
３を通過の際に該直交する２つの直線偏光の偏光面は時
計回りに４５°回転させられ（区分（Ｃ））た後、旋光
子４により直交する２つの直線偏光は反時計回りに４５
°回転させられ（区分（Ｄ））、偏光分離素子２ａを通
過したときの偏光方向と同じ偏光方向となり、偏光分離
素子２ａで分離された２つの直線偏光は偏光分離素子２
ｂで直交合成され、ファイバコリメータ１ｂへ入射する
（区分（Ｅ））。また、ファイバコリメータ１ｂからの
逆方向の戻り光１２は、偏光分離素子２ｂにより直交す
る２つの直線偏光に分離され（区分（Ｄ））、旋光子４
により直交する２つの直線偏光は順方向からみて時計回
りに４５°回転させられ（区分（Ｃ））た後、ファラデ
ー回転子３により順方向からみて時計回りに４５°回転
させられ（区分（Ｂ））て偏光分離素子２ａに入射する
が、この各成分が区分（Ｄ）と異なり、ファイバコリメ
ータ１ａから離れる方向に変位するため、合成されずに
ファイバコリメータ１ａに入射しない。これより、戻り
光１２の影響がないようにする光アイソレータとしての
機能を果たすようになる。
バコリメータ１ａから出射した信号光１１が偏光分離素
子素子２ａを通過するとき、異常光成分の直線偏光が変
位するために直交する２つの直線偏光（常光成分、異常
光成分）に分離され（区分（Ｂ））、ファラデー回転子
３を通過の際に該直交する２つの直線偏光の偏光面は時
計回りに４５°回転させられ（区分（Ｃ））た後、旋光
子４により直交する２つの直線偏光は反時計回りに４５
°回転させられ（区分（Ｄ））、偏光分離素子２ａを通
過したときの偏光方向と同じ偏光方向となり、偏光分離
素子２ａで分離された２つの直線偏光は偏光分離素子２
ｂで直交合成され、ファイバコリメータ１ｂへ入射する
（区分（Ｅ））。また、ファイバコリメータ１ｂからの
逆方向の戻り光１２は、偏光分離素子２ｂにより直交す
る２つの直線偏光に分離され（区分（Ｄ））、旋光子４
により直交する２つの直線偏光は順方向からみて時計回
りに４５°回転させられ（区分（Ｃ））た後、ファラデ
ー回転子３により順方向からみて時計回りに４５°回転
させられ（区分（Ｂ））て偏光分離素子２ａに入射する
が、この各成分が区分（Ｄ）と異なり、ファイバコリメ
ータ１ａから離れる方向に変位するため、合成されずに
ファイバコリメータ１ａに入射しない。これより、戻り
光１２の影響がないようにする光アイソレータとしての
機能を果たすようになる。
【００１２】なお、本実施例では、時計回りに４５°回
転する非相反性のファラデー回転子３、反時計回りに４
５°回転する相反性の旋光子４を用いたが、両方が逆に
回転するものでも同様に実施することができる。
転する非相反性のファラデー回転子３、反時計回りに４
５°回転する相反性の旋光子４を用いたが、両方が逆に
回転するものでも同様に実施することができる。
【００１３】図２は、本発明の第１実施例の光アイソレ
ータを用いた場合の現象図である。図示するように、フ
ァイバコリメータ１ａからの出射光はガウスビームに近
似できるため、厳密には平行光として伝搬するのではな
く、ビームウエスト位置Ｂ１までは収束し、ビームウエ
スト位置Ｂ１で最小のスポットサイズとなり、その後所
定の広がり角を持った光として伝搬する。本発明は、こ
のファイバコリメータ１ａ、１ｂ同士の結合効率は両者
のビームウエスト位置及びスポットサイズが一致したと
き最大の結合効率となるために、相対するファイバコリ
メータ１ａ、１ｂのビームウエスト位置Ｂ１、及びスポ
ットサイズが一致するように配設するようにした。
ータを用いた場合の現象図である。図示するように、フ
ァイバコリメータ１ａからの出射光はガウスビームに近
似できるため、厳密には平行光として伝搬するのではな
く、ビームウエスト位置Ｂ１までは収束し、ビームウエ
スト位置Ｂ１で最小のスポットサイズとなり、その後所
定の広がり角を持った光として伝搬する。本発明は、こ
のファイバコリメータ１ａ、１ｂ同士の結合効率は両者
のビームウエスト位置及びスポットサイズが一致したと
き最大の結合効率となるために、相対するファイバコリ
メータ１ａ、１ｂのビームウエスト位置Ｂ１、及びスポ
ットサイズが一致するように配設するようにした。
【００１４】さらに、偏光分離素子２ａ、２ｂ、ファラ
デー回転子３、旋光子４のいずれかの境界面とビームウ
エスト位置関係が一致すると、反射戻り光の影響が大き
くなってしまう。これは境界面からの反射戻り光とファ
イバコリメータ１ａからの出射光のビーム形態が一致
し、ファイバコリメータ１ａ出射位置での反射戻り光と
出射光のスポットサイズが一致してしまうためである。
これより、本発明は、ビームウエスト位置Ｂ１に偏光分
離素子２ａ、２ｂ、ファラデー回転子３、旋光子４のい
ずれかの境界面がこないように配設し、反射戻り光を低
減し、反射減衰量を向上させるようにした。
デー回転子３、旋光子４のいずれかの境界面とビームウ
エスト位置関係が一致すると、反射戻り光の影響が大き
くなってしまう。これは境界面からの反射戻り光とファ
イバコリメータ１ａからの出射光のビーム形態が一致
し、ファイバコリメータ１ａ出射位置での反射戻り光と
出射光のスポットサイズが一致してしまうためである。
これより、本発明は、ビームウエスト位置Ｂ１に偏光分
離素子２ａ、２ｂ、ファラデー回転子３、旋光子４のい
ずれかの境界面がこないように配設し、反射戻り光を低
減し、反射減衰量を向上させるようにした。
【００１５】図３は、本発明の第２の実施例を示し、他
の構成よりなる光アイソレータを用いた場合の現象図を
示す。図示するように、一対のファイバコリメータ１
ａ、１ｂと、このファイバコリメータ１ａ、１ｂ間のフ
ァイバコリメータ１ａ側から順に、偏光分離素子６ａ、
ファラデー回転子７ａ、偏光分離素子６ｂ、ファラデー
回転子７ｂ、偏光分離素子６ｃを配設し、またファラデ
ー回転子７ａ、７ｂに磁化を印加する永久磁石８ａ、８
ｂを配設してなる。
の構成よりなる光アイソレータを用いた場合の現象図を
示す。図示するように、一対のファイバコリメータ１
ａ、１ｂと、このファイバコリメータ１ａ、１ｂ間のフ
ァイバコリメータ１ａ側から順に、偏光分離素子６ａ、
ファラデー回転子７ａ、偏光分離素子６ｂ、ファラデー
回転子７ｂ、偏光分離素子６ｃを配設し、またファラデ
ー回転子７ａ、７ｂに磁化を印加する永久磁石８ａ、８
ｂを配設してなる。
【００１６】この場合も相対するファイバコリメータ１
ａ、１ｂのビームウエスト位置Ｂ２およびスポットサイ
ズが一致するように設置し、かつ相対するファイバコリ
メータ１ａ、１ｂ同士の一致したビームウエスト位置Ｂ
２以外に光アイソレータ構成素子を配置する事により、
図１、図２に示した本発明実施例と同様の効果を得る事
ができる。
ａ、１ｂのビームウエスト位置Ｂ２およびスポットサイ
ズが一致するように設置し、かつ相対するファイバコリ
メータ１ａ、１ｂ同士の一致したビームウエスト位置Ｂ
２以外に光アイソレータ構成素子を配置する事により、
図１、図２に示した本発明実施例と同様の効果を得る事
ができる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、一対のファ
イバコリメータと、該ファイバコリメータ間に少なくと
も２枚の偏光分離素子と、前記偏光分離素子間にファラ
デー回転子とを配設してなる光アイソレータにおいて、
前記一対のファイバコリメータは両コリメータ同士のビ
ームウエスト位置およびスポットサイズが一致するよう
に配設され、かつ前記ビームウエスト位置が前記光アイ
ソレータを構成する前記偏光分離素子、ファラデー回転
子等の素子の境界面に位置しないように配設された光ア
イソレータとすることにより、光学系の結合効率が向上
され、光アイソレータの挿入損失を低減する事ができる
だけではなく、光アイソレータの各構成素子からの反射
光戻りを低減でき、反射減衰量を向上させることができ
る。
イバコリメータと、該ファイバコリメータ間に少なくと
も２枚の偏光分離素子と、前記偏光分離素子間にファラ
デー回転子とを配設してなる光アイソレータにおいて、
前記一対のファイバコリメータは両コリメータ同士のビ
ームウエスト位置およびスポットサイズが一致するよう
に配設され、かつ前記ビームウエスト位置が前記光アイ
ソレータを構成する前記偏光分離素子、ファラデー回転
子等の素子の境界面に位置しないように配設された光ア
イソレータとすることにより、光学系の結合効率が向上
され、光アイソレータの挿入損失を低減する事ができる
だけではなく、光アイソレータの各構成素子からの反射
光戻りを低減でき、反射減衰量を向上させることができ
る。
【図１】（ａ）は本発明の光アイソレータの第１の実施
例を示す原理図であり、（ｂ）は（ａ）の偏光状態を示
す図である。
例を示す原理図であり、（ｂ）は（ａ）の偏光状態を示
す図である。
【図２】本発明の光アイソレータの第１の実施例を示す
現象図である。
現象図である。
【図３】本発明の光アイソレータの第２の実施例を示す
現象図である。
現象図である。
１ａ、１ｂ：ファイバコリメータ ２ａ、２ｂ、６ａ、６ｂ、６ｃ：偏光分離素子 ３、７ａ、７ｂ：ファラデー回転子 ４：旋光子 ５、８ａ、８ｂ：永久磁石 １１：信号光 １２：戻り光 Ｂ１、Ｂ２：ビームウエスト位置
Claims (1)
- 【請求項１】一対のファイバコリメータと、該ファイバ
コリメータ間に少なくとも２枚の偏光分離素子と、前記
偏光分離素子間にファラデー回転子とを配設してなる光
アイソレータにおいて、前記一対のファイバコリメータ
は両コリメータ同士のビームウエスト位置およびスポッ
トサイズが一致するように配設され、かつ前記ビームウ
エスト位置が前記光アイソレータを構成する前記偏光分
離素子、ファラデー回転子等の素子の境界面に位置しな
いように配設されたことを特徴とする光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11510694A JPH07318860A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11510694A JPH07318860A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 光アイソレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318860A true JPH07318860A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14654387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11510694A Pending JPH07318860A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07318860A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9726824B1 (en) | 2016-09-15 | 2017-08-08 | Google Inc. | Optical circuit switch collimator |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP11510694A patent/JPH07318860A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9726824B1 (en) | 2016-09-15 | 2017-08-08 | Google Inc. | Optical circuit switch collimator |
| CN107831568A (zh) * | 2016-09-15 | 2018-03-23 | 谷歌有限责任公司 | 光电路交换机准直器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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| A521 | Written amendment |
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| A02 | Decision of refusal |
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