JPH0792428A - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- JPH0792428A JPH0792428A JP25752393A JP25752393A JPH0792428A JP H0792428 A JPH0792428 A JP H0792428A JP 25752393 A JP25752393 A JP 25752393A JP 25752393 A JP25752393 A JP 25752393A JP H0792428 A JPH0792428 A JP H0792428A
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- diffraction grating
- optical isolator
- polarizers
- light
- polarization
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光アイソレータの損失の偏波依存性及び位相
の偏波分散性の両者を抑制することである。 【構成】 回折格子型偏光子を２枚使用した光アイソレ
ータを２段に配置すると共に、順方向の一方の直線偏光
に対しては、第１の光アイソレータの２枚の偏光子が回
折格子として機能し、第２の光アイソレータの２枚の偏
光子が等方性物質として機能し、直交する他方の直線偏
光に対しては、第１の光アイソレータの２枚の偏光子が
等方性物質として機能し、第２の光アイソレータの２枚
の偏光子が回折格子として機能する、ように回折格子型
偏光子を配置する。
の偏波分散性の両者を抑制することである。 【構成】 回折格子型偏光子を２枚使用した光アイソレ
ータを２段に配置すると共に、順方向の一方の直線偏光
に対しては、第１の光アイソレータの２枚の偏光子が回
折格子として機能し、第２の光アイソレータの２枚の偏
光子が等方性物質として機能し、直交する他方の直線偏
光に対しては、第１の光アイソレータの２枚の偏光子が
等方性物質として機能し、第２の光アイソレータの２枚
の偏光子が回折格子として機能する、ように回折格子型
偏光子を配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信等の使用される光
アイソレータに関し、更に詳しくは、偏波無依存性の光
アイソレータに関する。
アイソレータに関し、更に詳しくは、偏波無依存性の光
アイソレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】ファラデー回転を利用した光アイソレー
タは、磁化された状態で光の偏光方向を４５度ファラデ
ー回転させる磁気光学素子の前後に、偏光角度が互いに
４５度をなす偏光子を配置したものである。入射側の偏
光子を通過した入射光は磁気光学素子により偏波面を一
定方向に４５度回転された後、出射側の偏光子を減衰を
受けることなく通過して、光ファイバー等に入射する。
光ファイバー等で反射して来る戻り光は、磁気光学素子
により反対方向に４５度回転されるため、入射側の偏光
子に対して偏波面が９０度だけ違うことになり、遮断さ
れる。しかしながら、入射光の偏波面が種々の角度を取
る場合には入射側の偏光子の角度が一定であるために入
射光の偏波面に依存して通過損失がゼロから無限大まで
変化する。
タは、磁化された状態で光の偏光方向を４５度ファラデ
ー回転させる磁気光学素子の前後に、偏光角度が互いに
４５度をなす偏光子を配置したものである。入射側の偏
光子を通過した入射光は磁気光学素子により偏波面を一
定方向に４５度回転された後、出射側の偏光子を減衰を
受けることなく通過して、光ファイバー等に入射する。
光ファイバー等で反射して来る戻り光は、磁気光学素子
により反対方向に４５度回転されるため、入射側の偏光
子に対して偏波面が９０度だけ違うことになり、遮断さ
れる。しかしながら、入射光の偏波面が種々の角度を取
る場合には入射側の偏光子の角度が一定であるために入
射光の偏波面に依存して通過損失がゼロから無限大まで
変化する。
【０００３】この問題を解決するために、例えば特公昭
５８−２８５６１号や特公昭６１−５８８０９号等によ
り、順方向にはすべての偏光を透過させ、戻り光は軸外
れとなるように構成した偏波無依存型光アイソレータが
提案されている。しかしながら、これらの技術では、複
数の複屈折素子、複数の旋光素子、及びレンズ等を複雑
に組合わせる必要がある多数の素子と複雑な調整を必要
とする。
５８−２８５６１号や特公昭６１−５８８０９号等によ
り、順方向にはすべての偏光を透過させ、戻り光は軸外
れとなるように構成した偏波無依存型光アイソレータが
提案されている。しかしながら、これらの技術では、複
数の複屈折素子、複数の旋光素子、及びレンズ等を複雑
に組合わせる必要がある多数の素子と複雑な調整を必要
とする。
【０００４】これに対して、より単純且つ小型の光アイ
ソレータにより偏波無依存型光アイソレータを構成する
ことが本発明者等による特開昭５−１８１０８８号にお
いて提案されている。同技術ではファラデー回転子の光
進行方向の前後に光学特性の異なる２つの領域を交互に
ストライプ状に有する回折格子型偏光子を例えば斜め蒸
着法（特願平３−１６９０３５号等）により配置し、且
つ両格子を平行にし、また一方の偏光子の一方の領域を
他方の偏光子の他方の領域に対して整列させる。こうし
て、順方向の光は偏光によらず直進し、戻り光について
はすべての偏光が回折されるようにしたものである。
ソレータにより偏波無依存型光アイソレータを構成する
ことが本発明者等による特開昭５−１８１０８８号にお
いて提案されている。同技術ではファラデー回転子の光
進行方向の前後に光学特性の異なる２つの領域を交互に
ストライプ状に有する回折格子型偏光子を例えば斜め蒸
着法（特願平３−１６９０３５号等）により配置し、且
つ両格子を平行にし、また一方の偏光子の一方の領域を
他方の偏光子の他方の領域に対して整列させる。こうし
て、順方向の光は偏光によらず直進し、戻り光について
はすべての偏光が回折されるようにしたものである。
【０００５】上記の特開昭５−１８１０８８号の従来技
術の問題点を図３を参照して説明する。図示のように、
回折格子型偏光子Ｐ１と、ファラデー回転子ＦＲ１と、
回折格子型偏光子Ｐ２とを一体に構成してなるものであ
り、各偏光子は異なった光学特性の領域Ａと領域Ｂを交
互に有する。例えば一方の領域が等方性で他方の領域が
複屈折性を有するとか、或いは両者共に複屈折性を有す
るようにする。更に偏光子Ｐ１の領域Ａ、Ｂを出た光は
それぞれ領域Ｂ、Ａに入射するようになっている。ま
た、ファラデー回転子ＦＲ１は偏波面を４５度回転させ
るので偏光子Ｐ１、Ｐ２の回折偏光角度は互いに４５度
ずらして配置してあり、例えば偏光子Ｐ１は偏光角度０
°、偏光子Ｐ２は偏光角度４５°に設定してある。一方
の直線偏光に対しては、偏光子Ｐ１、Ｐ２とも等方性物
質として機能するように構成し、またこれと直交する他
方の直線偏光に対してはＰ１、Ｐ２とも回折格子として
機能するように構成してある。
術の問題点を図３を参照して説明する。図示のように、
回折格子型偏光子Ｐ１と、ファラデー回転子ＦＲ１と、
回折格子型偏光子Ｐ２とを一体に構成してなるものであ
り、各偏光子は異なった光学特性の領域Ａと領域Ｂを交
互に有する。例えば一方の領域が等方性で他方の領域が
複屈折性を有するとか、或いは両者共に複屈折性を有す
るようにする。更に偏光子Ｐ１の領域Ａ、Ｂを出た光は
それぞれ領域Ｂ、Ａに入射するようになっている。ま
た、ファラデー回転子ＦＲ１は偏波面を４５度回転させ
るので偏光子Ｐ１、Ｐ２の回折偏光角度は互いに４５度
ずらして配置してあり、例えば偏光子Ｐ１は偏光角度０
°、偏光子Ｐ２は偏光角度４５°に設定してある。一方
の直線偏光に対しては、偏光子Ｐ１、Ｐ２とも等方性物
質として機能するように構成し、またこれと直交する他
方の直線偏光に対してはＰ１、Ｐ２とも回折格子として
機能するように構成してある。
【０００６】表１を参照して順方向の光に対する上記の
光アイソレータの機能を説明すると、一方の直線偏光
（偏光角度φ＝９０°）に対しては偏光子Ｐ１、Ｐ２は
等方性であってそれぞれ位相θ1 を生じるので、Ｐ１の
領域Ａ、Ｂ間で生じる位相差は０であり、またＰ２の領
域Ｂ、Ａ間でも位相差は０となって（全体的な位相差は
２θ1 −２θ1 ＝０）光は直進する。直交する他方の直
線偏光（偏光角度φ＝０°）に対しては偏光子Ｐ１、Ｐ
２共に回折格子として作用し、Ｐ１、Ｐ２の領域Ａは位
相θ2A及び領域Ｂは位相θ2B（＝θ2A＋π）を導入する
が、偏光子Ｐ１の領域Ａ、Ｂ間で生じた位相差πと偏光
子Ｐ２の領域Ｂ、Ａ間で生じた位相差−πとが打ち消し
合って領域間の位相差は０となって（全体的な位相差は
（θ2A＋θ2B）−（θ2B＋θ2A）＝０）光は直進する。
これにより偏波無依存の光アイソレータが実現できる。
なお、逆方向戻り光が全て回折されることは言うまでも
ない。
光アイソレータの機能を説明すると、一方の直線偏光
（偏光角度φ＝９０°）に対しては偏光子Ｐ１、Ｐ２は
等方性であってそれぞれ位相θ1 を生じるので、Ｐ１の
領域Ａ、Ｂ間で生じる位相差は０であり、またＰ２の領
域Ｂ、Ａ間でも位相差は０となって（全体的な位相差は
２θ1 −２θ1 ＝０）光は直進する。直交する他方の直
線偏光（偏光角度φ＝０°）に対しては偏光子Ｐ１、Ｐ
２共に回折格子として作用し、Ｐ１、Ｐ２の領域Ａは位
相θ2A及び領域Ｂは位相θ2B（＝θ2A＋π）を導入する
が、偏光子Ｐ１の領域Ａ、Ｂ間で生じた位相差πと偏光
子Ｐ２の領域Ｂ、Ａ間で生じた位相差−πとが打ち消し
合って領域間の位相差は０となって（全体的な位相差は
（θ2A＋θ2B）−（θ2B＋θ2A）＝０）光は直進する。
これにより偏波無依存の光アイソレータが実現できる。
なお、逆方向戻り光が全て回折されることは言うまでも
ない。
【０００７】
【表１】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術では、順
方向損失の偏波依存性、及び位相の偏波分散を精密にゼ
ロにすることが困難であるという問題があった（偏波依
存性とは透過光のエネルギーが入射光の偏波方向に依存
することをいい、また、偏波分散とは透過光の位相が入
射光の偏波方向に依存することを言う）。
方向損失の偏波依存性、及び位相の偏波分散を精密にゼ
ロにすることが困難であるという問題があった（偏波依
存性とは透過光のエネルギーが入射光の偏波方向に依存
することをいい、また、偏波分散とは透過光の位相が入
射光の偏波方向に依存することを言う）。
【０００９】まず、順方向損失の偏波依存性を検討する
に、他方の直線偏光に対しては偏光子Ｐ１の領域Ａ、Ｂ
間で生じた位相差πと偏光子Ｐ２の領域Ｂ、Ａ間で生じ
た位相差−πとが完全に打ち消すのは、素子Ｐ１、ＦＲ
１、Ｐ２の厚さが０の場合である。この厚さは実際には
０でなく有限の厚さが必要であるので、一部の光は直進
せず回折してしまう。特にＦＲ１の厚さに大きく依存
し、ＦＲ１が厚くなるほど回折損失は増大するが４５度
のファラデー回転角を得るためには余り薄くできない。
一方の直線偏光はすべて直進するので両方の直線偏光の
透過損失には差が生じる。すなわち順方向損失の偏波依
存性が生じるという問題があった。
に、他方の直線偏光に対しては偏光子Ｐ１の領域Ａ、Ｂ
間で生じた位相差πと偏光子Ｐ２の領域Ｂ、Ａ間で生じ
た位相差−πとが完全に打ち消すのは、素子Ｐ１、ＦＲ
１、Ｐ２の厚さが０の場合である。この厚さは実際には
０でなく有限の厚さが必要であるので、一部の光は直進
せず回折してしまう。特にＦＲ１の厚さに大きく依存
し、ＦＲ１が厚くなるほど回折損失は増大するが４５度
のファラデー回転角を得るためには余り薄くできない。
一方の直線偏光はすべて直進するので両方の直線偏光の
透過損失には差が生じる。すなわち順方向損失の偏波依
存性が生じるという問題があった。
【００１０】次に光アイソレータ透過後の位相差につい
て検討するに、表１から分かるように一方の直線偏光
（偏光角度９０°）に対しては２θ1 の位相が導入さ
れ、直交する他方の直線偏光（偏光角度０°）に対して
は位相θ2A＋θ2Bが導入される。したがって、両直線偏
光の位相差は△θ＝θ2B＋θ2A−２θ1 となり一般に０
にすることは困難である。特に一方の領域例えばＡを等
方性領域にすると、θ1 ＝θ2Aであるから、△θ＝θ2B
−θ2A＝±πとなり原理的に位相差は０とならず偏波分
散すなわち、偏波方向に依存して位相差を生じてしま
う。現状の光通信ではこの程度の偏波分散はそれほど問
題とならないが将来の光波を利用する光技術では問題に
なる場合もあると考えられる。従って、本発明の目的は
偏波依存性及び偏波分散の両者を抑制した光アイソレー
タを提供することである。
て検討するに、表１から分かるように一方の直線偏光
（偏光角度９０°）に対しては２θ1 の位相が導入さ
れ、直交する他方の直線偏光（偏光角度０°）に対して
は位相θ2A＋θ2Bが導入される。したがって、両直線偏
光の位相差は△θ＝θ2B＋θ2A−２θ1 となり一般に０
にすることは困難である。特に一方の領域例えばＡを等
方性領域にすると、θ1 ＝θ2Aであるから、△θ＝θ2B
−θ2A＝±πとなり原理的に位相差は０とならず偏波分
散すなわち、偏波方向に依存して位相差を生じてしま
う。現状の光通信ではこの程度の偏波分散はそれほど問
題とならないが将来の光波を利用する光技術では問題に
なる場合もあると考えられる。従って、本発明の目的は
偏波依存性及び偏波分散の両者を抑制した光アイソレー
タを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の回折格
子型偏光子を２枚使用した光アイソレータを２段に配置
すると共に、順方向の一方の直線偏光に対しては、第１
の光アイソレータの２枚の偏光子が回折格子として機能
し、第２の光アイソレータの２枚の偏光子が等方性物質
として機能し、直交する他方の直線偏光に対しては、第
１の光アイソレータの２枚の偏光子が等方性物質として
機能し、第２の光アイソレータの２枚の偏光子が回折格
子として機能する、ように回折格子型偏光子を配置す
る。
子型偏光子を２枚使用した光アイソレータを２段に配置
すると共に、順方向の一方の直線偏光に対しては、第１
の光アイソレータの２枚の偏光子が回折格子として機能
し、第２の光アイソレータの２枚の偏光子が等方性物質
として機能し、直交する他方の直線偏光に対しては、第
１の光アイソレータの２枚の偏光子が等方性物質として
機能し、第２の光アイソレータの２枚の偏光子が回折格
子として機能する、ように回折格子型偏光子を配置す
る。
【００１２】図１は本発明の原理を示す斜視図である。
ここに回折格子型偏光子は例えば公知の斜め蒸着法によ
り回転角度４５°のファラデー回転子の両面にそれぞれ
形成したもの、微細な凹凸を格子上に形成したもの、あ
るいは複屈折結晶に格子を設けたものなどで実現でき
る。
ここに回折格子型偏光子は例えば公知の斜め蒸着法によ
り回転角度４５°のファラデー回転子の両面にそれぞれ
形成したもの、微細な凹凸を格子上に形成したもの、あ
るいは複屈折結晶に格子を設けたものなどで実現でき
る。
【００１３】図１において、第１の回折格子型偏光子Ｐ
１、第１のファラデー回転子ＦＲ１、第２の回折格子型
偏光子Ｐ２は１段目の光アイソレータ部分を構成し、第
３の回折格子型偏光子Ｐ３、第２のファラデー回転子Ｆ
Ｒ２、及び第４の回折格子型偏光子Ｐ４は２段目の光ア
イソレータ部分を構成し、これらの全体で本発明の光ア
イソレータを構成する。なお１段目及び２段目の光アイ
ソレータ部分は特開平５−１８１０８８号に記載された
従来技術の光アイソレータと同様に構成されている。
１、第１のファラデー回転子ＦＲ１、第２の回折格子型
偏光子Ｐ２は１段目の光アイソレータ部分を構成し、第
３の回折格子型偏光子Ｐ３、第２のファラデー回転子Ｆ
Ｒ２、及び第４の回折格子型偏光子Ｐ４は２段目の光ア
イソレータ部分を構成し、これらの全体で本発明の光ア
イソレータを構成する。なお１段目及び２段目の光アイ
ソレータ部分は特開平５−１８１０８８号に記載された
従来技術の光アイソレータと同様に構成されている。
【００１４】図２に示すように、本発明で使用する回折
格子型偏光子とは、回折偏光角度をφp としたとき、
（１）一方の直線偏光（図２では偏波面の方向Ｘp がφ
p に直交）に対しては、領域Ａ、Ｂを透過後の光の位相
差が０であり、光はそのまま直進し、（２）他方の直交
する直線偏光（図２では偏波方向Ｙp がφp に平行）に
対しては領域Ａ、Ｂを透過後の光の位相差がπ（＝１８
０°）であり、光は直進せず全部回折するように構成さ
れたものである。簡単のため、（１）の場合を「等方性
物質として機能する」と、（２）の場合を「回折格子と
して機能する」と表現する。
格子型偏光子とは、回折偏光角度をφp としたとき、
（１）一方の直線偏光（図２では偏波面の方向Ｘp がφ
p に直交）に対しては、領域Ａ、Ｂを透過後の光の位相
差が０であり、光はそのまま直進し、（２）他方の直交
する直線偏光（図２では偏波方向Ｙp がφp に平行）に
対しては領域Ａ、Ｂを透過後の光の位相差がπ（＝１８
０°）であり、光は直進せず全部回折するように構成さ
れたものである。簡単のため、（１）の場合を「等方性
物質として機能する」と、（２）の場合を「回折格子と
して機能する」と表現する。
【００１５】なお、図２では入射面と出射面に凹凸のな
い平行平板の偏光子が使用されているが、これに限定す
るものではない。例えば次の文献に記載されているもの
の任意の１つが使用できる。特開昭６３−５５５０１号
（ＬｉＮｂＯ3 単結晶を利用したもの）、特開平２−１
０３１１号（格子上に微細な凹凸を形成したもの）、特
願平３−１６９０３５号及び特願平４−１４８９５１号
（斜め蒸着によるもの）、特願平５−１１９２２６号
（複屈折材料を加工したもの）。また領域Ａ、Ｂの少な
くとも一方は複屈折領域であり、領域Ａ、Ｂとも複屈折
領域の場合もあり得る。回折格子の領域Ａ、Ｂの面積は
ほぼ等しくする必要がある。これは図２でＹpの偏光を
すべて回折させるために必要な条件である。なお、回折
格子の方向とＸp 、Ｙp の方向とは無関係である。回折
格子の方向（形状）は回折光の出射される方向を決め
る。また領域Ａ、Ｂの面積はほぼ等しくなる条件を満足
するかぎり、回折格子は平行等間隔である必要ななく、
例えば同心円状の回折格子でも良く、その他任意の格子
が可能である。
い平行平板の偏光子が使用されているが、これに限定す
るものではない。例えば次の文献に記載されているもの
の任意の１つが使用できる。特開昭６３−５５５０１号
（ＬｉＮｂＯ3 単結晶を利用したもの）、特開平２−１
０３１１号（格子上に微細な凹凸を形成したもの）、特
願平３−１６９０３５号及び特願平４−１４８９５１号
（斜め蒸着によるもの）、特願平５−１１９２２６号
（複屈折材料を加工したもの）。また領域Ａ、Ｂの少な
くとも一方は複屈折領域であり、領域Ａ、Ｂとも複屈折
領域の場合もあり得る。回折格子の領域Ａ、Ｂの面積は
ほぼ等しくする必要がある。これは図２でＹpの偏光を
すべて回折させるために必要な条件である。なお、回折
格子の方向とＸp 、Ｙp の方向とは無関係である。回折
格子の方向（形状）は回折光の出射される方向を決め
る。また領域Ａ、Ｂの面積はほぼ等しくなる条件を満足
するかぎり、回折格子は平行等間隔である必要ななく、
例えば同心円状の回折格子でも良く、その他任意の格子
が可能である。
【００１６】図１に戻って本発明を詳しく説明する。各
偏光素子Ｐ１、Ｐ２は領域Ａと領域Ｂとを交互に配置し
たものであり、Ｐ１の領域Ａを透過した光がＰ２の領域
Ｂを透過し、Ｐ１の領域Ｂを透過した光がＰ２の領域Ａ
を透過するように配置してある。偏光子Ｐ１、Ｐ２の回
折偏光角度はそれぞれφP1＝０°、φP2＝４５°であ
る。φP と直交する直線偏光の光に対しては領域Ａ、Ｂ
とも位相θ1 が生じ、φPと平行な直線偏光の光に対し
ては領域Ａでは位相θ2A、領域Ｂでは位相θ2Bが生じ
る。ここで｜θ2A−θ2B｜＝πである。同様に偏光子Ｐ
３、Ｐ４の回折偏光角度はそれぞれφP3＝１３５°、φ
P4＝１８０°（＝０°）である。φP と直交する直線偏
光の光に対しては領域Ｃ、Ｄとも位相θ1 が生じ、φP
と平行な直線偏光の光に対しては領域Ｃでは位相θ2A、
領域Ｄでは位相θ2Bが生じる。ここで｜θ2A−θ2B｜＝
πである。
偏光素子Ｐ１、Ｐ２は領域Ａと領域Ｂとを交互に配置し
たものであり、Ｐ１の領域Ａを透過した光がＰ２の領域
Ｂを透過し、Ｐ１の領域Ｂを透過した光がＰ２の領域Ａ
を透過するように配置してある。偏光子Ｐ１、Ｐ２の回
折偏光角度はそれぞれφP1＝０°、φP2＝４５°であ
る。φP と直交する直線偏光の光に対しては領域Ａ、Ｂ
とも位相θ1 が生じ、φPと平行な直線偏光の光に対し
ては領域Ａでは位相θ2A、領域Ｂでは位相θ2Bが生じ
る。ここで｜θ2A−θ2B｜＝πである。同様に偏光子Ｐ
３、Ｐ４の回折偏光角度はそれぞれφP3＝１３５°、φ
P4＝１８０°（＝０°）である。φP と直交する直線偏
光の光に対しては領域Ｃ、Ｄとも位相θ1 が生じ、φP
と平行な直線偏光の光に対しては領域Ｃでは位相θ2A、
領域Ｄでは位相θ2Bが生じる。ここで｜θ2A−θ2B｜＝
πである。
【００１７】表２に順方向の光でφ＝０°の直線偏光に
対する偏光子Ｐ１〜Ｐ４の動作を示す。１段目の光アイ
ソレータのＰ１、Ｐ２は回折格子として機能し、Ｐ１の
領域Ａ、ＦＲ１、次いでＰ２の領域Ｂを透過すると位相
の合計はθ2A＋θ2Bとなり、Ｐ１の領域Ｂ、ＦＲ１、次
いでＰ２の領域Ａを透過すると位相の合計はθ2B＋θ2A
となり、Ｐ２透過後での領域Ａ、Ｂの間の位相差は０と
なり、光は直進する。ただし前述のように一部の光は回
折するので損失が生じる。次に２段目の光アイソレータ
のＰ３、Ｐ４は等方性物質として機能して位相の合計は
いずれの光路も２θ1 となって位相差は０となり、光は
直進する。またＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位相の合計は
光路によらず２θ1 ＋θ2B＋θ2Aとなる。
対する偏光子Ｐ１〜Ｐ４の動作を示す。１段目の光アイ
ソレータのＰ１、Ｐ２は回折格子として機能し、Ｐ１の
領域Ａ、ＦＲ１、次いでＰ２の領域Ｂを透過すると位相
の合計はθ2A＋θ2Bとなり、Ｐ１の領域Ｂ、ＦＲ１、次
いでＰ２の領域Ａを透過すると位相の合計はθ2B＋θ2A
となり、Ｐ２透過後での領域Ａ、Ｂの間の位相差は０と
なり、光は直進する。ただし前述のように一部の光は回
折するので損失が生じる。次に２段目の光アイソレータ
のＰ３、Ｐ４は等方性物質として機能して位相の合計は
いずれの光路も２θ1 となって位相差は０となり、光は
直進する。またＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位相の合計は
光路によらず２θ1 ＋θ2B＋θ2Aとなる。
【００１８】
【表２】
【００１９】表３に順方向の光でφ＝９０°の直線偏光
に対する偏光子Ｐ１〜Ｐ４の動作を示す。１段目の光ア
イソレータのＰ１、Ｐ２は等方性物質として機能し、位
相の合計はいずれの光路も２θ1 となって位相差は０と
なり、光は直進する。２段目の光アイソレータのＰ３、
Ｐ４は回折格子として機能し、Ｐ３の領域Ｃ、ＦＲ２、
次いでＰ４の領域Ｄを透過すると位相の合計はθ2A＋θ
2Bとなり、Ｐ３の領域Ｄ、ＦＲ２、次いでＰ４の領域Ｃ
を透過すると位相の合計はθ2B＋θ2Aとなり、Ｐ４透過
後での領域Ｃ、Ｄの間の位相差は０となり、光は直進す
る。ただし前述のように一部の光は回折するので損失が
生じる。またＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位相の合計は光
路によらず２θ1 ＋θ2B＋θ2Aとなる。
に対する偏光子Ｐ１〜Ｐ４の動作を示す。１段目の光ア
イソレータのＰ１、Ｐ２は等方性物質として機能し、位
相の合計はいずれの光路も２θ1 となって位相差は０と
なり、光は直進する。２段目の光アイソレータのＰ３、
Ｐ４は回折格子として機能し、Ｐ３の領域Ｃ、ＦＲ２、
次いでＰ４の領域Ｄを透過すると位相の合計はθ2A＋θ
2Bとなり、Ｐ３の領域Ｄ、ＦＲ２、次いでＰ４の領域Ｃ
を透過すると位相の合計はθ2B＋θ2Aとなり、Ｐ４透過
後での領域Ｃ、Ｄの間の位相差は０となり、光は直進す
る。ただし前述のように一部の光は回折するので損失が
生じる。またＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位相の合計は光
路によらず２θ1 ＋θ2B＋θ2Aとなる。
【００２０】
【表３】
【００２１】表２、３から分かるように、φ＝０°の直
線偏光に対してＰ１、Ｐ２が回折格子として働き、光は
ほぼ直進するものの多少回折損失が生じる。しかし、φ
＝９０°の直線偏光に対してもＰ３、Ｐ４が回折格子と
して働き、多少回折損失が生じるため、損失を偏波方向
によらず一様でき、損失の偏波依存性を大幅に減じるこ
とができる。また、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位相の合
計は両偏光とも２θ1 ＋θ2B＋θ2Aとなるので、位相差
はなく、偏波分散も０にできる。
線偏光に対してＰ１、Ｐ２が回折格子として働き、光は
ほぼ直進するものの多少回折損失が生じる。しかし、φ
＝９０°の直線偏光に対してもＰ３、Ｐ４が回折格子と
して働き、多少回折損失が生じるため、損失を偏波方向
によらず一様でき、損失の偏波依存性を大幅に減じるこ
とができる。また、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位相の合
計は両偏光とも２θ1 ＋θ2B＋θ2Aとなるので、位相差
はなく、偏波分散も０にできる。
【００２２】次に逆方向の光に対する動作を表４、表５
に示す。まず偏光角度φ＝０°の直線偏光に対しては表
４から分かるように、２段目の光アイソレータのＰ４は
回折格子として働き領域Ｃで位相θ2Aを、領域Ｄで位相
差θ2Bを生じ、位相差は｜θ2A−θ2B｜＝πとなる。次
にＦＲ２により光は順方向と同じ方向に４５°のファラ
デー回転が生じるためにＰ３は等方性物質として機能し
領域Ｄ、Ｃで位相θ1を生じ、位相差は０である。従っ
て、Ｐ４、Ｐ３での位相差はπとなり全部回折する。１
段目の光アイソレータのＰ２、ＦＲ１、及びＰ１も同様
に作用して位相差はπとなり全部回折する。
に示す。まず偏光角度φ＝０°の直線偏光に対しては表
４から分かるように、２段目の光アイソレータのＰ４は
回折格子として働き領域Ｃで位相θ2Aを、領域Ｄで位相
差θ2Bを生じ、位相差は｜θ2A−θ2B｜＝πとなる。次
にＦＲ２により光は順方向と同じ方向に４５°のファラ
デー回転が生じるためにＰ３は等方性物質として機能し
領域Ｄ、Ｃで位相θ1を生じ、位相差は０である。従っ
て、Ｐ４、Ｐ３での位相差はπとなり全部回折する。１
段目の光アイソレータのＰ２、ＦＲ１、及びＰ１も同様
に作用して位相差はπとなり全部回折する。
【００２３】
【表４】
【００２４】偏光角度φ＝９０°の直線偏光に対しては
表５から分かるように、２段目の光アイソレータのＰ４
は等方性物質として機能して領域Ｄ、Ｃで位相θ1 を生
じ位相差は０である。次にＦＲ２により光は順方向と同
じ方向に４５°のファラデー回転が生じるためにＰ３は
回折格子として働き領域Ｃで位相θ2Aを、領域Ｄで位相
差θ2Bを生じ、位相差は｜θ2A−θ2B｜＝πとなり、全
部回折する。１段目の光アイソレータのＰ２、ＦＲ１、
及びＰ１も同様に作用して位相差はπとなり全部回折す
る。以上のように、１段目及び２段目の光アイソレータ
は全体的にも１つの光アイソレータとして機能すること
が分かる。なお１段目及び２段目の光アイソレータの回
折格子の方向は互いに直交させて配置することが好まし
い。これは２段目で回折した戻り光の一部が第１部分で
直進することがあるのでこれを阻止するためである。
表５から分かるように、２段目の光アイソレータのＰ４
は等方性物質として機能して領域Ｄ、Ｃで位相θ1 を生
じ位相差は０である。次にＦＲ２により光は順方向と同
じ方向に４５°のファラデー回転が生じるためにＰ３は
回折格子として働き領域Ｃで位相θ2Aを、領域Ｄで位相
差θ2Bを生じ、位相差は｜θ2A−θ2B｜＝πとなり、全
部回折する。１段目の光アイソレータのＰ２、ＦＲ１、
及びＰ１も同様に作用して位相差はπとなり全部回折す
る。以上のように、１段目及び２段目の光アイソレータ
は全体的にも１つの光アイソレータとして機能すること
が分かる。なお１段目及び２段目の光アイソレータの回
折格子の方向は互いに直交させて配置することが好まし
い。これは２段目で回折した戻り光の一部が第１部分で
直進することがあるのでこれを阻止するためである。
【００２５】
【表５】
【００２６】
【実施例】領域ＡとＣを水晶、領域ＢとＤをガラスで構
成した回折格子型偏光子を用いて本発明の光アイソレー
タを試作した。各回折格子型偏光子の構成は特願平５−
１１９２２６号に記載したものと同様である。回折格子
の領域の幅を１００μｍ，水晶の厚さを９１μｍ、ファ
ラデー回転子として厚さ３５０μｍのビスマス置換稀土
類鉄ガーネットを用いた。測定波長は１．５５μｍであ
る。１段目の光アイソレータでは順方向損失は 入射偏光φ＝０°に対しては１．０ｄＢ 入射偏光φ＝９０°に対しては０．３ｄＢ であり偏波依存性は非常に大きいが、本発明のように２
段で構成したところ、順方向損失はどちらの偏光に対し
ても約１．３ｄＢであり、偏波依存性は０．１ｄＢ以下
と大幅に低減できた。また逆方向損失は１段目のみでは
２３ｄＢであったが、本発明のように２段に構成したと
ころ３８ｄＢとなった。これは公知の効果であるが２段
にすることにより逆方向損失も改善できる。
成した回折格子型偏光子を用いて本発明の光アイソレー
タを試作した。各回折格子型偏光子の構成は特願平５−
１１９２２６号に記載したものと同様である。回折格子
の領域の幅を１００μｍ，水晶の厚さを９１μｍ、ファ
ラデー回転子として厚さ３５０μｍのビスマス置換稀土
類鉄ガーネットを用いた。測定波長は１．５５μｍであ
る。１段目の光アイソレータでは順方向損失は 入射偏光φ＝０°に対しては１．０ｄＢ 入射偏光φ＝９０°に対しては０．３ｄＢ であり偏波依存性は非常に大きいが、本発明のように２
段で構成したところ、順方向損失はどちらの偏光に対し
ても約１．３ｄＢであり、偏波依存性は０．１ｄＢ以下
と大幅に低減できた。また逆方向損失は１段目のみでは
２３ｄＢであったが、本発明のように２段に構成したと
ころ３８ｄＢとなった。これは公知の効果であるが２段
にすることにより逆方向損失も改善できる。
【００２７】
【効果】以上から、本発明の光アイソレータには順方向
に偏波依存性がなくしかも偏波分散もないことが分か
る。また１段目と２段目の光アイソレータ部分の回折格
子の方向を直交させるならば、逆方向戻り光もすべて回
折できる。
に偏波依存性がなくしかも偏波分散もないことが分か
る。また１段目と２段目の光アイソレータ部分の回折格
子の方向を直交させるならば、逆方向戻り光もすべて回
折できる。
【図１】本発明の光アイソレータの構成を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】本発明の原理を説明する図である。
【図３】従来技術の問題点を説明するための図である。
Ｐ１：第１の回折格子型偏光子 Ｐ２：第２の回折格子型偏光子 Ｐ３：第３の回折格子型偏光子 Ｐ４：第４の回折格子型偏光子 ＦＲ１：第１のファラデー回転子 ＦＲ２：第２のファラデー回転子
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の回折格子型偏光子Ｐ１、第１のフ
ァラデー回転子ＦＲ１、第２の回折格子型偏光子Ｐ２、
第３の回折格子型偏光子Ｐ３、第２のファラデー回転子
ＦＲ２、及び第４の回折格子型偏光子Ｐ４をこの順に配
置し、順方向の一方の直線偏光に対しては、第１及び第
２の回折格子型偏光子Ｐ１、Ｐ２が回折格子として、第
３及び第４の回折格子型偏光子Ｐ３、Ｐ４が等方性物質
として機能し、直交する他方の直線偏光に対しては、第
１及び第２の回折格子型偏光子Ｐ１、Ｐ２が等方性物質
として、第３及び第４の回折格子型偏光子Ｐ３、Ｐ４が
回折格子として機能するように構成した、光アイソレー
タ。 - 【請求項２】 第１の回折格子型偏光子Ｐ１の光学特性
の異なる領域Ａ、Ｂを透過した光が、第２の回折格子型
偏光子Ｐ２の領域Ｂ、Ａをそれぞれ透過するように相互
位置が設定され、第３の回折格子型偏光子Ｐ３の光学特
性の異なる領域Ｃ、Ｄを透過した光が、第４の回折格子
型偏光子Ｐ４の領域Ｄ、Ｃをそれぞれ透過するように相
互位置が設定されている請求項１の光アイソレータ。 - 【請求項３】 第１、第２の回折格子型偏光子Ｐ１、Ｐ
２の回折格子の方向と、第３、第４の回折格子型偏光子
Ｐ３、Ｐ４の回折格子の方向とが互いに直交する請求項
１または２の光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25752393A JPH0792428A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25752393A JPH0792428A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 光アイソレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792428A true JPH0792428A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17307484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25752393A Withdrawn JPH0792428A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792428A (ja) |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP25752393A patent/JPH0792428A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |