JPH08110496A - Optical circulator - Google Patents

Optical circulator

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JPH08110496A
JPH08110496A JP24537094A JP24537094A JPH08110496A JP H08110496 A JPH08110496 A JP H08110496A JP 24537094 A JP24537094 A JP 24537094A JP 24537094 A JP24537094 A JP 24537094A JP H08110496 A JPH08110496 A JP H08110496A
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birefringent crystal
flat plate
light
transmitted light
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Toshiaki Masumoto
敏昭 増本
Kazuo Yamada
一穂 山田
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Abstract

PURPOSE: To obtain an optical circulator of a structure in which the optical path difference of forward transmitted light does not exist and which is capable of decreasing the leaking light of forward exist light as compared with the optical circulator of the conventional type. CONSTITUTION: This optical circulator is composed of an optical element part consisting of first double refractive crystal flat plates 1, 2, second double refractive crystal flat plates 3, 4 and first and second 45 deg. Faraday rotators 5, 6, an incident and exit end 13 arranged on one end side of the optical element part and an exit end 15 and incident end 14 arranged on the other end side. The ratio of the separating distances of the first double refractive crystal flat plates 1, 2 and the second double refractive crystal flat plates 3, 4 is 1:√2-1 and the directions of rotation by the first and second 45 deg. Faraday rotators 5, 6 are reverse from each other.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信および光情報処
理等において、順方向および逆方向で透過光の経路を変
える光サーキュレータ、特に、少なくとも一方向の透過
光に対してはすべての偏光状態の光に対して動作する光
サーキュレータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical circulator for changing the path of transmitted light in the forward direction and the reverse direction in optical communication and optical information processing, and more particularly to all polarized light for transmitted light in at least one direction. The present invention relates to an optical circulator that operates with respect to light in a state.

【0002】[0002]

【従来の技術】光サーキュレータは、光通信システムに
おいて、1本の光フィイバを用いて双方向の通信を行な
う際の順逆双方の透過光の分離や、複数の光ファイバ間
で透過光の相互の交換を行なう素子として用いられる。
一般に、レーザ出射端に設置して逆方向の透過光を分離
するためには3端子光サーキュレータが、光ファイバ間
相互の透過光の交換のためには4端子の光サーキュレー
タが使用される。
2. Description of the Related Art In an optical communication system, an optical circulator separates both forward and backward transmitted light when performing bidirectional communication using a single optical fiber, and transmits the transmitted light between a plurality of optical fibers. Used as an element for replacement.
Generally, a three-terminal optical circulator is used to install the laser at the laser emission end to separate transmitted light in the opposite direction, and a four-terminal optical circulator is used to exchange transmitted light between optical fibers.

【0003】図6および図7に示した従来例をもとに、
従来の光サーキュレータの構成について説明する。図6
(a)は入出射端より順方向の透過光が光サーキュレー
タ内に入射した場合の該透過光の透過経路(振舞い)を
示した図である。図6は3端子型、図7は4端子型の光
サーキュレータの例である。図6(a)において、光サ
ーキュレータは、入出射端13、複屈折結晶平板21,
22,23、ファラデー回転子24、入射端14、出射
端15を具備して構成されている。図6(a)において
左側から右側への透過光の向きを順方向とすると、入出
射端13から入射した入射光IL1 は、複屈折結晶平板
21によって2種類の偏光に分離される。すなわち、入
射光IL1 は、第一の偏光成分をもつ順方向透過光25
aおよび第二の偏光成分をもつ順方向透過光25bに分
離され、ファラデー回転子24、複屈折結晶平板22、
複屈折結晶平板23を順に透過する。複屈折結晶平板2
3は、順方向透過光25a,25bを合成して、合成透
過光LL1 を出射端15へ送出する。出射端15に到達
し、出射端15から出射される。
Based on the conventional example shown in FIGS. 6 and 7,
The configuration of a conventional optical circulator will be described. Figure 6
(A) is a diagram showing a transmission path (behavior) of the transmitted light when the transmitted light in the forward direction from the entrance / exit end enters the optical circulator. FIG. 6 shows an example of a 3-terminal type optical circulator, and FIG. 7 shows an example of a 4-terminal type optical circulator. In FIG. 6A, the optical circulator comprises an input / output end 13, a birefringent crystal flat plate 21,
22 and 23, a Faraday rotator 24, an entrance end 14, and an exit end 15. When the direction of the transmitted light from the left side to the right side in FIG. 6A is the forward direction, the incident light IL 1 incident from the entrance / exit end 13 is separated by the birefringent crystal flat plate 21 into two types of polarized light. That is, the incident light IL 1 is the forward transmitted light 25 having the first polarization component.
a and a forward transmitted light 25b having a second polarization component, and is separated into a Faraday rotator 24, a birefringent crystal flat plate 22,
The light passes through the birefringent crystal flat plate 23 in order. Birefringent crystal flat plate 2
3 combines the forward direction transmitted lights 25a and 25b and sends the combined transmitted light LL 1 to the emission end 15. It reaches the emission end 15 and is emitted from the emission end 15.

【0004】一方、図6(b)は入射端より逆方向の透
過光が光サーキュレータ内に入射した場合の該透過光の
透過経路(振舞い)を示した図である。入射した入射光
IL2 は、複屈折結晶平板23によって2種類の偏光に
分類される。すなわち、入射光IL2 は、第一の偏光成
分をもつ逆方向透過光26aおよび第二の偏光成分をも
つ逆方向透過光26bに分離され、複屈折結晶平板2
2、ファラデー回転子24、複屈折結晶平板21を順に
透過する。分離した前記2種類の偏光、すなわち、逆方
向透過光26aと逆方向と透過光26bは合成されず、
最終的に入出射端13から出射されるのは、逆方向透過
光26bのみである。一方、逆方向透過光26aは図中
の×位置に達して出射することができない。なお出射端
15から逆方向に透過戻り光が入射した場合は、図6
(b)に示すように、入出射端13に達する分離光成分
は存在しないため、入射光は全く光サーキュレータを透
過することができない。
On the other hand, FIG. 6B is a diagram showing a transmission path (behavior) of the transmitted light when the transmitted light in the opposite direction from the incident end enters the optical circulator. The incident incident light IL 2 is classified into two types of polarized light by the birefringent crystal flat plate 23. That is, the incident light IL 2 is separated into the backward transmitted light 26a having the first polarization component and the backward transmitted light 26b having the second polarization component, and the birefringent crystal flat plate 2
2, the Faraday rotator 24, and the birefringent crystal flat plate 21 are sequentially transmitted. The two types of polarized light separated, that is, the backward transmitted light 26a and the backward transmitted light 26b are not combined,
Only the backward transmitted light 26b is finally emitted from the incident / emission end 13. On the other hand, the backward transmitted light 26a cannot reach the x position in the figure and be emitted. In addition, when the transmitted return light enters in the opposite direction from the exit end 15, FIG.
As shown in (b), since there is no separated light component reaching the entrance / exit end 13, incident light cannot pass through the optical circulator at all.

【0005】図7(a)に示した4端子型光サーキュレ
ータの場合も上記した3端子型光サーキュレータと同様
に、入出射端16および入出射端17からそれぞれ入射
した入射光IL3 ,IL4 は、その分離光、すなわち、
順方向透過光27a及び27b,27c及び27dが減
衰することなくそれぞれ複屈折結晶平板23で合成され
て、LL3 ,LL4 として入出射端18および入出射端
19に到達する。また図7(b)に示すように入出射端
18および入出射端19から逆方向の透過光IL5 ,I
6 が入射した場合は、各々の分離光である逆方向透過
光28aおよび逆方向透過光28dのみがそれぞれ入出
射端17および入出射端16に達する。複屈折結晶平板
23にて分離された残りの透過光、すなわち逆方向透過
光28bおよび逆方向透過光28cは、順方向側の入出
射端16,17へは達することができず、光サーキュレ
ータの途中ですなわち、図中の×位置に達して出射する
ことができない。
In the case of the four-terminal type optical circulator shown in FIG. 7 (a), similarly to the above-mentioned three-terminal type optical circulator, incident lights IL 3 and IL 4 respectively incident from the entrance / exit end 16 and the entrance / exit end 17 are incident. Is its separated light, that is,
The forward transmitted lights 27a and 27b, 27c and 27d are respectively combined in the birefringent crystal flat plate 23 without being attenuated and reach the entrance / exit end 18 and the entrance / exit end 19 as LL 3 and LL 4 . Further, as shown in FIG. 7B, transmitted light IL 5 , I 5 in the opposite direction from the entrance / exit end 18 and the entrance / exit end 19 is transmitted.
When L 6 is incident, only the backward transmitted light 28a and the backward transmitted light 28d, which are the respective separated lights, reach the entrance / exit end 17 and the entrance / exit end 16, respectively. The remaining transmitted light separated by the birefringent crystal flat plate 23, that is, the backward transmitted light 28b and the backward transmitted light 28c cannot reach the input / output ends 16 and 17 on the forward direction side, and thus the optical circulator. In the middle, that is, the X position in the figure cannot be reached and the light cannot be emitted.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の光サーキュレー
タでは、以下の2つの問題が存在している。第1の問題
は、透過する光の光路差に関するものである。図中の左
側から右側へ(順方向)の透過光は、途中の複屈折結晶
平板21にて偏波面が互いに直交する2種類の偏光成分
に分離され、そののち複屈折結晶平板23にて再び合成
される。しかしながら、合計3枚の複屈折結晶平板を透
過する際の分離2偏光の光路長は同一ではない。一般に
偏光が複屈折結晶平板を透過する際の屈折率は、その偏
光面と結晶平板の結晶軸との関係で決定される。この場
合、透過光の特定の向きの偏波成分が分離されて結晶表
面に対して斜め方向に透過し(異常光)、他方の透過光
成分は、そのままま結晶表面に対し垂直に透過する(常
光)。このとき、両者が透過する複屈折結晶平板の合計
の厚さは当然同じであるが、各結晶平板内での両者の屈
折率が異なるため、各々の偏光の透過光路長の合計は一
般には等しくはない。
The conventional optical circulator has the following two problems. The first problem relates to the optical path difference of transmitted light. The transmitted light from the left side to the right side (forward direction) in the figure is separated into two kinds of polarization components whose polarization planes are orthogonal to each other by the birefringent crystal flat plate 21 on the way, and then again by the birefringent crystal flat plate 23. Is synthesized. However, the optical path lengths of the separated two polarized lights when passing through a total of three birefringent crystal flat plates are not the same. In general, the refractive index when polarized light passes through a birefringent crystal flat plate is determined by the relationship between the plane of polarization and the crystal axis of the crystal flat plate. In this case, the polarized component of the transmitted light in a specific direction is separated and transmitted obliquely to the crystal surface (extraordinary light), and the other transmitted light component is transmitted as it is perpendicular to the crystal surface ( Tsunemitsu). At this time, the total thickness of the birefringent crystal flat plates that both transmit is naturally the same, but since the refractive indexes of the two in each crystal flat plate are different, the total transmission optical path length of each polarized light is generally equal. There is no.

【0007】複屈折結晶平板21の相対的な厚さを√2
tとすると、複屈折結晶平板22および複屈折結晶平板
23の相対的な厚さは各々tとなる。図6(a)におけ
るファラデー回転子24の分を除いた順方向透過光25
aおよび順方向透過光25bの光路長の合計は、それぞ
れnt+(√2+1)n′t、(√2+1)nt+n′
tとなり、両者の差は、√2t|n−n′|である。
The relative thickness of the birefringent crystal flat plate 21 is √2
Letting t be the relative thicknesses of the birefringent crystal flat plate 22 and the birefringent crystal flat plate 23, respectively. Forward transmitted light 25 excluding the Faraday rotator 24 in FIG.
The total optical path lengths of a and the forward transmitted light 25b are nt + (√2 + 1) n′t and (√2 + 1) nt + n ′, respectively.
t, and the difference between them is √2t | n−n ′ |.

【0008】尚、n,n′はそれぞれ複屈折結晶平板の
常光、異常光の屈折率である。
It should be noted that n and n'are the refractive indexes of the ordinary and extraordinary rays of the birefringent crystal flat plate, respectively.

【0009】n≠n′のときこの値は零にはならず、そ
の時は従来例として提示した光サーキュレータにおい
て、順方向の透過光の分離された偏光成分の光路長は互
いに一致しないことがわかる。この透過光が平行光であ
れば問題はないが、一般的な用途では入出射端13と複
屈折結晶平板21の間に集光レンズ(図示していない)
を設置し、出射端15の端面にその焦点が配されるよう
に透過光を集光する。このような場合には、この光路長
の差の存在のために透過光が光軸方向にずれた2点に集
光し、1点に集光させることができない。実際の使用上
では出射端15には光ファイバ端面の様に集光領域が非
常に狭い素子が用いられる場合が多く、この光路差によ
る集光点の不一致は透過光の減衰(挿入損失)となって
現われる。なお、通常は、上記のレンズの他にさらに複
屈折結晶平板23と出射端15および入射端13との間
にもう1枚の集光レンズを設置して用いることが多い
が、このことによって上記第1の問題に対し解決はされ
ない。又、この問題は図6に示す3端子光サーキュレー
タだけではなく、図7の4端子光サーキュレータにおい
ても発生する。
When n ≠ n ', this value does not become zero, and at that time, in the optical circulator presented as a conventional example, it is found that the optical path lengths of the polarized components separated in the forward transmitted light do not coincide with each other. . If this transmitted light is parallel light, there is no problem, but in a general application, a condenser lens (not shown) is provided between the input / output end 13 and the birefringent crystal flat plate 21.
Is installed, and the transmitted light is condensed so that the focal point is arranged on the end face of the emission end 15. In such a case, due to the difference in the optical path lengths, the transmitted light cannot be condensed at two points deviated in the optical axis direction and condensed at one point. In actual use, an element having a very narrow condensing area such as an end face of an optical fiber is often used at the emitting end 15, and the discrepancy of condensing points due to this optical path difference causes attenuation (insertion loss) of transmitted light. Appears. Usually, in addition to the above lens, another condensing lens is often installed between the birefringent crystal flat plate 23 and the exit end 15 and the entrance end 13 for use. There is no solution to the first problem. This problem occurs not only in the 3-terminal optical circulator shown in FIG. 6 but also in the 4-terminal optical circulator shown in FIG.

【0010】第2の問題は、透過する光の分離能に関す
るものである。本来図6(a)において順方向の透過光
は出射端15のみから出射され、その隣りの入射端14
からは全く出射されない。しかし実際はファラデー回転
子24を透過する間に2種の分離された2偏光はそれぞ
れが楕円偏光となってしまう。例として透過光が1.3
〜1.5μmのレーザ光で、ファラデー回転子が磁性ガ
ーネット膜およびそれを磁気飽和させるための永久磁石
からなっている場合には、その楕円率(消光比と考えて
よい)は40〜50dB程度となってしまう。従ってこ
の場合、出射端15からの出射光に比べて−40〜−5
0dBの強度の光が透過光の漏れ光として入射端14か
ら出射してしまうことになる。
The second problem relates to the ability of separating transmitted light. Originally, in FIG. 6A, the transmitted light in the forward direction is emitted only from the emitting end 15, and the incident end 14 adjacent to the emitting end 15.
Is not emitted at all. However, in reality, each of the two kinds of separated two polarized lights while passing through the Faraday rotator 24 becomes an elliptically polarized light. As an example, the transmitted light is 1.3
When the Faraday rotator is composed of a magnetic garnet film and a permanent magnet for magnetically saturating it with a laser beam of ~ 1.5 μm, its ellipticity (which may be considered as an extinction ratio) is about 40 to 50 dB. Will be. Therefore, in this case, compared with the light emitted from the light emitting end 15, −40 to −5.
The light having the intensity of 0 dB is emitted from the incident end 14 as the leaked light of the transmitted light.

【0011】以上記した従来の光サーキュレータにおけ
る第2の問題点は、図7に示した4端子型の光サーキュ
レータでも同様に生じるものである。この場合、本来入
出射端18から出射する入出射端16からの順方向透過
光の漏れ光が入出射端19から、入出射端19から出射
する入出射端17からの順方向透過光の漏れ光が入出射
端18から、それぞれ出射する。
The second problem with the conventional optical circulator described above also occurs in the four-terminal type optical circulator shown in FIG. In this case, the leak light of the forward transmitted light from the entrance / exit end 16 that originally exits from the entrance / exit end 18 leaks the forward transmitted light from the entrance / exit end 19 that exits from the entrance / exit end 19. Light is emitted from each of the entrance and exit ends 18.

【0012】以上のことから、順方向透過光の光路差が
存在せず、かつ順方向出射光の漏れ光が従来型の光サー
キュレータに比べて低減し得る構造の光サーキュレータ
の開発が望まれていた。当発明は、この問題を解決しう
る新しい光サーキュレータの構造を提案するものであ
る。
From the above, it is desired to develop an optical circulator having a structure in which there is no optical path difference of forward transmitted light and leakage light of forward outgoing light can be reduced as compared with a conventional optical circulator. It was The present invention proposes a new optical circulator structure that can solve this problem.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第1の
複屈折結晶平板2枚、第2の複屈折結晶平板2枚、並び
に第1及び第2の45°ファラデー回転子からなる光学
素子部と、該光学素子部の一端側に配置された入出射端
と、他端側に配置された出射端及び入射端とで構成さ
れ、前記第1の複屈折結晶平板と前記第2の複屈折結晶
平板の分離距離の比が1:√2−1であり、前記第1及
び前記第2の45°ファラデー回転子による回転の向き
が互いに逆向きであることを特徴とする光サーキュレー
タが得られる。
According to the present invention, an optics comprising two first birefringent crystal flat plates, two second birefringent crystal flat plates, and first and second 45 ° Faraday rotators. The first birefringent crystal flat plate and the second birefringent crystal flat plate, which are composed of an element part, an entrance / exit end arranged on one end side of the optical element part, and an exit end and an entrance end arranged on the other end side. An optical circulator characterized in that a ratio of separation distances of birefringent crystal flat plates is 1: √2-1 and rotation directions of the first and second 45 ° Faraday rotators are opposite to each other. can get.

【0014】[0014]

【作用】本発明の光サーキュレータにおいて、2枚のフ
ァラデー回転子は順方向と逆方向の透過光に対して非相
反的に作用する。各素子での回転の向きは互いに逆向き
で、その回転角はそれぞれ45°である。一方、各2枚
ずつの2種類の複屈折結晶平板は異常光線と常光線に対
する分離距離の比がそれぞれ1:√2−1(=tan
(22.5°))に定められていて、その分離方向は4
5°の整数倍となっており、順方向と逆方向の透過光に
対して相反的に作用する。これらの非相反的作用素子と
相反的作用素子とを組み合わせることで、順方向の光に
対しては、偏光に依らず同一点に出射してかつ光路長が
1種類であるように選択し、一方逆方向の光に対しては
順方向の透過光とは異なる光路をとるように構成する。
その結果、順方向の光については、入出射端からの透過
光が全て出口側の入出射端(若しくは出射端)に達する
ことになり、また逆方向に進む光は、順方向透過光の入
射口である入出射端とは異なる入出射端からその一部が
出射することになる。
In the optical circulator of the present invention, the two Faraday rotators act nonreciprocally on the forward and backward transmitted light. The rotation directions of the respective elements are opposite to each other, and the rotation angles thereof are 45 °. On the other hand, the ratio of the separation distances for the extraordinary ray and the ordinary ray for the two types of birefringent crystal flat plates of two pieces each is 1: √2-1 (= tan
(22.5 °)) and the separation direction is 4
It is an integral multiple of 5 ° and acts reciprocally on the transmitted light in the forward and reverse directions. By combining these non-reciprocal action elements and reciprocal action elements, for forward light, the light is emitted to the same point regardless of the polarization and the optical path length is selected to be one type, On the other hand, for the light in the reverse direction, an optical path different from that of the transmitted light in the forward direction is taken.
As a result, for light in the forward direction, all transmitted light from the entrance / emission end reaches the entrance / emission end (or exit end) on the exit side, and light traveling in the opposite direction is incident on the forward transmitted light. A part of the light exits from the entrance / exit end that is different from the entrance / exit end that is the mouth.

【0015】[0015]

【実施例】図1〜図5を参照して本発明に係る光サーキ
ュレータの実施例について説明する。図1は本発明の第
1の実施例における光サーキュレータを構成する光学素
子の構成を示した図である。光サーキュレータは、複屈
折結晶平板1、ファラデー回転子5、複屈折結晶平板
3、複屈折結晶平板2、ファラデー回転子6及び複屈折
結晶平板4の合計6枚の光学素子で構成されている。
尚、2種類の実施例を以下で示しているが、その光学素
子の構成は共通である。又、2枚のファラデー回転子
5,6は、永久磁石等の磁界印加手段を含んでいる。こ
こで各複屈折結晶平板1,2,3,4の下に図示された
白抜きの矢印は、順方向入射光の異常光成分を有する異
常光の分離の方向を表わしている。またファラデー回転
子5,6の下に記した曲線の矢印は、透過光のファラデ
ー回転の向きを表わしている。各複屈折結晶平板1,
2,3,4の厚さ(分離距離)の比は順方向から1:√
2−1:1:√2−1であり、それらの異常光成分の分
離の方向(白ぬき矢印)は順方向から透過方向に向って
順に垂直上方、右斜め下45°、右斜め上45°、水平
左向きである。尚、順方向とは、図1において、左から
右へ向かう方向である。さらに2枚のファラデー回転子
5,6の回転方向(実線矢印)は同じく透過方向に向っ
て順に左回りに45°、右回りに45°である。尚、各
光学素子を貫く点線矢印は順方向の透過光の向きであ
る。
Embodiments of the optical circulator according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical element that constitutes an optical circulator in the first exemplary embodiment of the present invention. The optical circulator is composed of a total of 6 optical elements including a birefringent crystal flat plate 1, a Faraday rotator 5, a birefringent crystal flat plate 3, a birefringent crystal flat plate 2, a Faraday rotator 6 and a birefringent crystal flat plate 4.
Two types of examples are shown below, but the configurations of the optical elements are common. Further, the two Faraday rotators 5 and 6 include magnetic field applying means such as a permanent magnet. Here, the outline arrows shown under each of the birefringent crystal flat plates 1, 2, 3 and 4 represent the direction of separation of the extraordinary light having the extraordinary light component of the forward incident light. The curved arrows below the Faraday rotators 5 and 6 represent the directions of Faraday rotation of transmitted light. Each birefringent crystal flat plate 1,
The ratio of the thickness (separation distance) of 2, 3, 4 is 1: √ from the forward direction.
2-1: 1: √2-1, and the direction of separation of these extraordinary light components (white arrows) is vertically upward, diagonally right downward 45 °, and diagonally right upward 45 from the forward direction toward the transmission direction. °, horizontal to the left. The forward direction is the direction from left to right in FIG. Further, the rotation directions (solid arrows) of the two Faraday rotators 5, 6 are 45 ° counterclockwise and 45 ° clockwise, respectively, in the same manner as the transmission direction. The dotted arrows passing through each optical element indicate the forward direction of transmitted light.

【0016】次に、この光学素子に透過光が入射した場
合の該透過光振舞いについて、図2を参照して説明す
る。図2(a)は順方向の透過光が入射した場合の分離
光のスポット位置に関する説明図である。なお図中の各
点は各複屈折結晶平板の面内における分離光の位置(座
標)を表わしている。
Next, the behavior of the transmitted light when the transmitted light is incident on this optical element will be described with reference to FIG. FIG. 2A is an explanatory diagram regarding the spot position of the separated light when the forward transmitted light is incident. Each point in the figure represents the position (coordinates) of the separated light within the plane of each birefringent crystal flat plate.

【0017】複屈折結晶平板1への透過光の入射点O
で、ここで分離された2偏光のうち異常光成分が点P1
へ移動する。次にファラデー回転子5を透過した後、複
屈折結晶平板3にて点P1の分離光は点P2に移動す
る。一方、残る常光成分は点Oから移動しないが、次の
複屈折結晶平板2ではこの光が異常光となるので、点O
から点P3へと移動し、ファラデー回転子6を透過した
後に、複屈折結晶平板4において点P2に移動する。こ
の間、すでに点P2に移動済の分離光成分は一貫して常
光として振舞うので、点P2からの位置の移動は生じな
い。このため、入射した光は複屈折結晶平板4において
点P2で再び合成され、分離光を減衰させずに光サーキ
ュレータを通り抜ける。
Incident point O of transmitted light on the birefringent crystal flat plate 1
Then, the extraordinary light component of the two polarized lights separated here is the point P1.
Move to. Next, after passing through the Faraday rotator 5, the separated light at the point P1 on the birefringent crystal flat plate 3 moves to the point P2. On the other hand, the remaining ordinary light component does not move from the point O, but this light becomes extraordinary light in the next birefringent crystal flat plate 2, so that the point O
To the point P3, and after passing through the Faraday rotator 6, the birefringent crystal flat plate 4 moves to the point P2. During this time, the separated light component that has already moved to the point P2 consistently behaves as ordinary light, and therefore the position does not move from the point P2. Therefore, the incident light is recombined at the point P2 in the birefringent crystal flat plate 4, and passes through the optical circulator without attenuating the separated light.

【0018】一方、図2(b)は逆方向の透過光が光サ
ーキュレータに入射した場合の説明図である。ここでは
逆方向の透過光が順方向の出射点と同じ位置である点P
2に入射した場合を例に説明する。まず複屈折結晶平板
4にて入射光は2種の偏光に分離されるが、そのうち異
常光成分は次の複屈折結晶平板2を常光として、さらに
複屈折結晶平板3を異常光として、そして最後の複屈折
結晶平板1を常光として透過するので、その位置は点P
3を経由して複屈折結晶平板1の透過後に点P4に達す
る。一方、複屈折結晶平板4にて分離された2偏光のう
ちの常光成分は、次の複屈折結晶平板2を異常光とし
て、さらに複屈折結晶平板3を常光として、そして最後
の複屈折結晶平板1を異常光として透過するので、その
位置は図中の点P5を経由して複屈折結晶平板1を透過
した後に最後は図中の点P6に達する。点P4および点
P6は順方向の透過光の入射点であるO点とはいづれも
大きく離れているので逆方向からの透過光は順方向の入
射位置には全く達することができないことがわかる。こ
れは、以下で説明する図4(b)に示された3端子光サ
ーキュレータの出射端15から出射されて、複屈折結晶
平板4で分離された2偏光の入出射端13側へ進む透過
経路において、各偏光が複屈折結晶平板4,2,3及び
1を透過する際、各平板の平面をx−y平面として、各
偏光(分離光)の位置を示したものである。従って、前
記出射端15からの透過光の常光成分の経路は、P2→
P5→P6となり、異常光成分の経路はP2→P3→P
4となる。
On the other hand, FIG. 2 (b) is an explanatory view when the transmitted light in the opposite direction is incident on the optical circulator. Here, the point P where the transmitted light in the reverse direction is at the same position as the emission point in the forward direction
The case where the light beam is incident on 2 will be described as an example. First, the incident light is separated into two types of polarized light by the birefringent crystal flat plate 4, and the extraordinary light component among them is the next birefringent crystal flat plate 2 as ordinary light, further the birefringent crystal flat plate 3 as extraordinary light, and finally. Since it passes through the birefringent crystal flat plate 1 of FIG.
After passing through the birefringent crystal flat plate 1 via 3, the point P4 is reached. On the other hand, the ordinary components of the two polarized lights separated by the birefringent crystal flat plate 4 are the next birefringent crystal flat plate 2 as extraordinary light, the birefringent crystal flat plate 3 as ordinary light, and the last birefringent crystal flat plate. Since 1 transmits as extraordinary light, its position finally reaches point P6 in the figure after passing through the birefringent crystal flat plate 1 via point P5 in the figure. Since the points P4 and P6 are far apart from the point O, which is the incident point of the transmitted light in the forward direction, it is understood that the transmitted light from the reverse direction cannot reach the incident position in the forward direction at all. This is a transmission path that is emitted from the emission end 15 of the three-terminal optical circulator shown in FIG. 4B described below and proceeds to the side of the input / output end 13 of the two polarized lights separated by the birefringent crystal flat plate 4. In Fig. 3, when each polarized light is transmitted through the birefringent crystal flat plates 4, 2, 3 and 1, the position of each polarized light (separated light) is shown with the plane of each flat plate as the xy plane. Therefore, the path of the ordinary component of the transmitted light from the emission end 15 is P2 →
P5 → P6, and the path of extraordinary light components is P2 → P3 → P
It becomes 4.

【0019】ところで、分離された順方向の2種の偏光
成分の位置の移動量の総和(点O→点P1→点P2およ
び点O→点P3→点P2)は全く同じであり、透過した
光学素子(複屈折結晶平板、ファラデー素子)それぞれ
の厚さの和も当然一致するので、2種の偏光の光路長の
総和もまた等しいことになる。よって、当特許の光学素
子の構成は前述の解決すべき問題点の趣旨に合致するも
のであると言える。又、逆方向に透過光が進む場合は、
反射戻り光の透過損失が大きくなり、高いアイソレーシ
ョンを得ることができる。
By the way, the total sum of the movement amounts of the positions of the two types of separated polarization components in the forward direction (point O → point P1 → point P2 and point O → point P3 → point P2) is exactly the same and is transmitted. Since the sum of the thicknesses of the optical elements (the birefringent crystal flat plate and the Faraday element) is naturally the same, the sum of the optical path lengths of the two types of polarized light is also the same. Therefore, it can be said that the configuration of the optical element of this patent is in accordance with the spirit of the problems to be solved. If the transmitted light travels in the opposite direction,
The transmission loss of the reflected return light becomes large, and high isolation can be obtained.

【0020】次に、具体的な透過光の動き(振舞い)に
ついて、図4および図5を参照して説明する。図4は3
端子光サーキュレータに関する例、図5は4端子光サー
キュレータに関する例である。
Next, a specific movement (behavior) of transmitted light will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 is 3
An example relating to a terminal optical circulator, and FIG. 5 is an example relating to a 4-terminal optical circulator.

【0021】図4(a)は3端子光サーキュレータの構
成光学素子に透過光が逆方向に入射した場合の該透過光
の透過経路(振舞い)を示した図である。図4(a)に
示すように入射端14及び出射端15は同じ側に配置さ
れており、出射端15はそこを透過する透過光の全ての
偏光成分をその向きによらずいずれも出射させる。入出
射端13から入射した透過光は、複屈折結晶平板1にて
2種の偏光、すなわち順方向透過光9b、順方向透過光
9aに分離した後、ファラデー回転子5、複屈折結晶平
板3、複屈折結晶平板2、ファラデー回転子6を透過
し、その後、複屈折結晶平板4において再び合成されて
出射端15より出射される。
FIG. 4A is a diagram showing the transmission path (behavior) of the transmitted light when the transmitted light is incident on the constituent optical elements of the three-terminal optical circulator in the opposite direction. As shown in FIG. 4A, the entrance end 14 and the exit end 15 are arranged on the same side, and the exit end 15 emits all the polarization components of the transmitted light passing therethrough regardless of their orientations. . The transmitted light incident from the entrance / exit end 13 is separated into two types of polarized light by the birefringent crystal flat plate 1, that is, the forward transmitted light 9b and the forward transmitted light 9a, and then the Faraday rotator 5 and the birefringent crystal flat plate 3 are separated. After passing through the birefringent crystal flat plate 2 and the Faraday rotator 6, they are combined again in the birefringent crystal flat plate 4 and emitted from the emission end 15.

【0022】図4(b)は3端子光サーキュレータの構
成光学素子には透過光が逆方向に入射した場合の該透過
光の透過経路(振舞い)を示した図である。図4(b)
において出射端15とは異なる位置にある入射端14か
ら入射した透過光は、複屈折結晶平板4にて順方向の場
合と同じく2種の偏光、すなわち逆方向透過光10aお
よび逆方向透過光10bに分離される。その後、ファラ
デー回転子6、複屈折結晶平板2、複屈折結晶平板3、
ファラデー回転子5、複屈折結晶平板1を順に透過して
入出射端13からその一方の分離光(図では逆方向透過
光10b)のみが出射し、他方の分離光(図では逆方向
透過光10a)は、最終的に図中の×位置に達し、光サ
ーキュレータ内部からは出射しない。なお入射端14の
位置は、そもそも入出射端13から透過分離光の一部が
出射する位置に定められたものなので、このことは当然
である。又、出射端15からの透過戻り光の振舞いにつ
いては、従来例として前述した光サーキュレータの場合
と同様、途中で分離された2偏光、すなわち逆偏光透過
光10cおよび逆方向透過光10jの双方は、入出射端
13に達することなく図の×印の点に達し、出射するこ
とができない。
FIG. 4B is a diagram showing the transmission path (behavior) of the transmitted light when the transmitted light is incident on the constituent optical elements of the three-terminal optical circulator in the opposite direction. Figure 4 (b)
In the same manner as in the case of the birefringent crystal flat plate 4 in the forward direction, the transmitted light incident from the incident end 14 at a position different from the emitting end 15 has two types of polarized light, that is, the backward transmitted light 10a and the backward transmitted light 10b. Is separated into After that, the Faraday rotator 6, the birefringent crystal flat plate 2, the birefringent crystal flat plate 3,
The Faraday rotator 5 and the birefringent crystal flat plate 1 are sequentially transmitted, and only one of the separated lights (reverse direction transmitted light 10b in the figure) is emitted from the entrance / exit end 13 and the other separated light (reverse direction transmitted light in the figure). 10a) finally reaches the X position in the figure and does not exit from the inside of the optical circulator. It should be noted that the position of the incident end 14 is determined at a position where a part of the transmitted / separated light is emitted from the incident / emission end 13 in the first place. Regarding the behavior of the transmitted return light from the exit end 15, as in the case of the optical circulator described above as a conventional example, the two polarized lights separated in the middle, that is, the reverse polarized light transmitted light 10c and the reverse direction transmitted light 10j are both , The point marked by X in the figure is reached without reaching the input / output end 13, and the light cannot be emitted.

【0023】図5(a)は4端子光サーキュレータに順
方向から透過した透過光の透過経路(振舞い)を示した
図である。図5(a)に示すように入出射端18,19
は、同じ側に配置されており、透過する透過光の全ての
偏光成分をその向きによらずいずれも出射させる。入出
射端16から入射した透過光は3端子光サーキュレータ
の場合と同様に、複屈折結晶平板1にて2種の偏光、す
なわち、順方向透過光11aおよび順方向透過光11b
に分離される。その後、それぞれの分離光、すなわち順
方向透過光11a,11bはファラデー回転子5、複屈
折結晶平板3、複屈折結晶平板2、ファラデー回転子6
を順に透過して、複屈折結晶平板4において再び合成さ
れて入出射端18より出射される。また入出射端17か
ら透過光が入射した場合も上記同様の過程を経て、分離
光、すなわち順方向透過光11c,11dは、入出射端
19より出射される。
FIG. 5A is a diagram showing a transmission path (behavior) of transmitted light which has been transmitted from the forward direction to the 4-terminal optical circulator. As shown in FIG. 5A, the entrance and exit ends 18, 19
Are arranged on the same side, and all the polarized components of the transmitted light that is transmitted are emitted regardless of their orientations. As in the case of the three-terminal optical circulator, the transmitted light that has entered from the input / output end 16 has two types of polarized light in the birefringent crystal flat plate 1, that is, the forward transmitted light 11a and the forward transmitted light 11b.
Is separated into After that, the respective separated lights, that is, the forward transmitted lights 11a and 11b are separated into Faraday rotator 5, birefringent crystal flat plate 3, birefringent crystal flat plate 2, and Faraday rotator 6.
Through the birefringent crystal flat plate 4 and are combined again to be emitted from the entrance / exit end 18. Also, when the transmitted light is incident from the incident / emission end 17, the separated light, that is, the forward transmitted light 11c, 11d is emitted from the incident / emission end 19 through the same process as above.

【0024】図5(b)は4端子光サーキュレータに逆
方向から入射された透過光の経路(振舞い)を示した図
である。入出射端18から入射した透過光は、複屈折結
晶平板4にて順方向の場合と同じく2種の偏光、すなわ
ち逆方向透過光12aおよび逆方向透過光12bに分離
される。その後、それぞれの分離光、すなわち逆方向透
過光12a,12bはファラデー回転子6、複屈折結晶
平板2、複屈折結晶平板3、ファラデー回転子5、複屈
折結晶平板1を順に透過して入出射端16からその一方
の分離光、すなわち逆方向透過光12bのみが出射し、
他方の分離光、すなわち逆方向透過光12aは最終的に
図中の×位置に達し、光サーキュレータ内部からは出射
しない。入出射端19から逆方向の透過光が入射した場
合も、上記同様にその一部、すなわち逆方向透過光12
cのみが入出射端17から出射され、他方の分離光、す
なわち逆方向透過光12dは光サーキュレータ内部から
は出射しない。なお、図4および図5におけるファラデ
ー回転子5,6での磁界印加の向き(矢印H)は互いに
逆向きであるが、これはファラデー回転子5とファラデ
ー回転子6におけるファラデー回転の向きが互いに逆向
きであることに対応している。尚、図4(a)における
複屈折結晶平板2から複屈折結晶平板4に至る点線矢印
は側面から見た場合、実際は重なっているが、説明上、
斜め上方から見たように図示している。図4(b)にお
ける複屈折結晶平板4から複屈折結晶平板3に至る実線
矢印は側面から見た場合、実際には重なっているが、説
明上、斜め上方から見たように図示している。図5
(a),図5(b)においても同様である。
FIG. 5B is a diagram showing the path (behavior) of the transmitted light which is incident on the 4-terminal optical circulator from the opposite direction. The transmitted light incident from the entrance / exit end 18 is separated into two types of polarized light, that is, the backward transmitted light 12a and the backward transmitted light 12b, by the birefringent crystal flat plate 4 as in the case of the forward direction. After that, the respective separated lights, that is, the backward transmitted lights 12a and 12b are transmitted through the Faraday rotator 6, the birefringent crystal flat plate 2, the birefringent crystal flat plate 3, the Faraday rotator 5, and the birefringent crystal flat plate 1 in order to enter and exit. Only one of the separated lights, that is, the backward transmitted light 12b is emitted from the end 16,
The other separated light, that is, the backward transmitted light 12a finally reaches the X position in the figure and is not emitted from the inside of the optical circulator. Even when the transmitted light in the reverse direction is incident from the incident / emission end 19, a part thereof, that is, the transmitted light in the reverse direction 12
Only c is emitted from the entrance / emission end 17, and the other separated light, that is, the backward transmitted light 12d is not emitted from the inside of the optical circulator. The directions of applying magnetic fields (arrows H) in the Faraday rotators 5 and 6 in FIGS. 4 and 5 are opposite to each other. This means that the directions of Faraday rotation in the Faraday rotator 5 and the Faraday rotator 6 are opposite to each other. It corresponds to the opposite direction. It should be noted that the dotted arrows extending from the birefringent crystal flat plate 2 to the birefringent crystal flat plate 4 in FIG. 4A actually overlap when viewed from the side, but for the sake of explanation,
It is shown as seen from diagonally above. The solid line arrows from the birefringent crystal flat plate 4 to the birefringent crystal flat plate 3 in FIG. 4B actually overlap each other when viewed from the side, but for illustration purposes, they are shown as viewed from diagonally above. . Figure 5
The same applies to (a) and FIG. 5 (b).

【0025】次に、以上説明した本発明における3端子
および4端子光サーキュレータの光学素子構成に従っ
た、実際の光サーキュレータの構成例について示す。
Next, a configuration example of an actual optical circulator according to the optical element configuration of the 3-terminal and 4-terminal optical circulator in the present invention described above will be shown.

【0026】光学素子の構成が図4(a)および図4
(b)の3端子光サーキュレータにおいて、複屈折結晶
平板としてルチル結晶、ファラデー回転子としてビスマ
ス置換磁性ガーネット膜および磁界印加手段としてのS
m−Co永久磁石を用い、各光学素子の光透過面に無反
射コートを施す。また合計3箇所の光入出射端は光ファ
イバ端面であり、透過光の結合のために光ファイバ端面
とそれに面した光学素子との間には結合レンズを配す
る。透過光の波長は順方向、逆方向共に1.55μmで
あり、ファラデー回転子による回転角は45°、複屈折
結晶平板の厚さは順方向から順に1.500mm,0.
621mm,1.500mm,0.621mmである。
厚い結晶と薄い結晶との比は1:√2−1であり、また
各結晶での光学軸方向はその光透過面の法線に対し48
°傾いていて、異常光の分離距離は最大となっている。
The structure of the optical element is shown in FIGS.
In the three-terminal optical circulator of (b), a birefringent crystal flat plate is a rutile crystal, a Faraday rotator is a bismuth-substituted magnetic garnet film, and S is a magnetic field applying means.
An m-Co permanent magnet is used to apply a non-reflective coating to the light transmitting surface of each optical element. The total of three light input / output ends are optical fiber end faces, and coupling lenses are arranged between the optical fiber end face and the optical element facing the optical fiber end face for coupling of transmitted light. The wavelength of the transmitted light is 1.55 μm in both the forward and reverse directions, the rotation angle by the Faraday rotator is 45 °, and the thickness of the birefringent crystal flat plate is 1.500 mm, 0.
It is 621 mm, 1.500 mm, and 0.621 mm.
The ratio of the thick crystal to the thin crystal is 1: √2-1, and the optical axis direction of each crystal is 48 with respect to the normal to the light transmitting surface.
It is tilted, and the separation distance of extraordinary light is maximum.

【0027】使用した各素子の光学特性は以下の通りで
ある。
The optical characteristics of each element used are as follows.

【0028】磁性ガーネット膜を用いたファラデー回転
子の特性は、ファラデー回転角が44.8°、挿入損失
が0.08dB、消光比が45dBである。
The characteristics of the Faraday rotator using the magnetic garnet film are that the Faraday rotation angle is 44.8 °, the insertion loss is 0.08 dB, and the extinction ratio is 45 dB.

【0029】ルチル結晶を用いた複屈折結晶平板の特性
は、分離常光の楕円率が50dB、挿入損失が0.05
〜0.1dBである。
The characteristics of the birefringent crystal flat plate using the rutile crystal are that the ellipticity of the separated ordinary ray is 50 dB and the insertion loss is 0.05.
Is about 0.1 dB.

【0030】これらの光学素子を用いて作成された図4
(a)および図4(b)に示される3端子光サーキュレ
ータでは、順方向の挿入損失0.9dB以下、逆方向の
光出射端15から光入射端13への透過戻り光の減衰量
50dB以上を得た。この数値は用いた磁性ガーネット
膜の消光比よりも大きく、従来のファラデー回転子を1
枚のみ用いる従来の光サーキュレータにおいては全く実
現できなかったものである。なお、光入射端14から光
入射端13への透過光(原理的にその半分が減衰する)
の挿入損失については特に測定していない。
FIG. 4 produced using these optical elements.
In the three-terminal optical circulator shown in FIGS. 4A and 4B, the insertion loss in the forward direction is 0.9 dB or less, and the attenuation amount of the transmitted return light from the light emitting end 15 in the reverse direction to the light incident end 13 is 50 dB or more. Got This value is larger than the extinction ratio of the magnetic garnet film used, and is 1 for the conventional Faraday rotator.
This cannot be realized at all in the conventional optical circulator using only one sheet. The transmitted light from the light incident end 14 to the light incident end 13 (half of which is attenuated in principle)
The insertion loss was not measured.

【0031】また同じく図5(a)および図5(b)に
示される4端子光サーキュレータでも、順方向の挿入損
失0.9dB以下、逆方向の光出射端18から光入射端
16への透過戻り光の減衰量50dB以上を得ている
る。この数値は同じく従来は全く実現できなかったもの
である。なお、光入射端18から光入射端17への透過
光(原理的にその半分が減衰する)の挿入損失について
は、測定していない。
Similarly, in the four-terminal optical circulator shown in FIGS. 5A and 5B, the insertion loss in the forward direction is 0.9 dB or less, and the light is transmitted from the light emitting end 18 to the light incident end 16 in the reverse direction. A return light attenuation of 50 dB or more is obtained. This numerical value is also something that could not be realized in the past. Note that the insertion loss of the transmitted light from the light incident end 18 to the light incident end 17 (half of which is attenuated in principle) was not measured.

【0032】また、図3には図1の場合とは異なる第2
の実施例における光サーキュレータの光学素子構成が示
されている。用いられる光学素子は、順方向(図の左
側)から複屈折結晶平板1、ファラデー回転子5、複屈
折結晶平板3、複屈折結晶平板2、ファラデー回転子
6、複屈折結晶平板4の6枚である。各複屈折結晶平板
の下に記した白抜きの矢印は、異常光成分をもつ順方向
入射光の分離の方向を表わしている。またファラデー回
転子の下に記した矢印は、各素子での透過光のファラデ
ー回転子の向きを表している。各光学素子を貫く点線矢
印は順方向の透過光の向きである。図1に示した光学素
子の構成の代わりに上記した素子構成を用いても、全く
上記同様の効果を有する光サーキュレータを構成するこ
とができる。ただし、光学素子面内での入出射端の相対
位置には若干の相違がある。
Further, FIG. 3 shows a second example different from the case of FIG.
The optical element configuration of the optical circulator in the example of FIG. The optical element to be used is a birefringent crystal flat plate 1, a Faraday rotator 5, a birefringent crystal flat plate 3, a birefringent crystal flat plate 2, a Faraday rotator 6, and a birefringent crystal flat plate 4 from the forward direction (left side of the figure). Is. The white arrow below each birefringent crystal flat plate indicates the direction of separation of the forward incident light having an extraordinary light component. The arrow below the Faraday rotator indicates the direction of the Faraday rotator of the transmitted light in each element. The dotted arrow penetrating each optical element is the direction of transmitted light in the forward direction. An optical circulator having exactly the same effect as described above can be configured by using the above-described element configuration instead of the configuration of the optical element shown in FIG. However, there are some differences in the relative positions of the entrance and exit ends within the optical element plane.

【0033】以上説明したように、本発明の第1及び第
2の実施例における光サーキュレータでは、いづれも順
方向の分離2偏光の光路長が等しく、かつ逆方向の透過
戻り光の光減衰量として50dB以上の数値が得られて
おり、これらはいずれも従来の光サーキュレータでは実
現し得なかったものである。従って、本発明の光サーキ
ュレータは、今後の光通信関連等での光サーキュレータ
が用いられる場面では、大きな貢献が期待される。本実
施例では、各複屈折結晶平板の分離距離の比は、1−√
2−1:1:√2−1及び√2−1:1:√2−1:1
の2つを示したが、1:1:√2−1:√2−1及び√
2−1:√2−1:1:1の場合でも上記同様の効果が
得られる。
As described above, in the optical circulators according to the first and second embodiments of the present invention, the optical path lengths of the split two polarized lights in the forward direction are the same, and the optical attenuation of the transmitted return light in the reverse direction is the same. As a result, a numerical value of 50 dB or more was obtained, and none of these could be realized by the conventional optical circulator. Therefore, the optical circulator of the present invention is expected to make a great contribution in the future where the optical circulator is used in optical communication and the like. In this example, the separation distance ratio of each birefringent crystal flat plate was 1-√.
2-1: 1: √2-1 and √2-1: 1: √2-1: 1
2 are shown, but 1: 1: √2-1: √2-1 and √
Even in the case of 2-1: √2-1: 1: 1, the same effect as above can be obtained.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上記した様に、特許請求の範囲の内容
に基づいて、その透過時に分離・合成される入射光の光
路長を等しくすることで、従来生じていた順方向透過光
の出射端における透過損失の原因を除去することと、ま
たその内部に2枚のファラデー回転子を用いることで反
射戻り光の透過減衰量の向上(実施例での実測値50d
B以上)を図ることができる。
As described above, based on the contents of the claims, by equalizing the optical path lengths of the incident lights separated / combined at the time of transmission, the emission of the forward transmitted light that has conventionally occurred By eliminating the cause of the transmission loss at the end and by using two Faraday rotators inside it, the transmission attenuation of the reflected return light is improved (measured value 50d in the embodiment
B or more) can be achieved.

【0035】又、この光サーキュレータの使用によっ
て、従来製品に比べて光学特性の大幅な向上を図ること
ができるのでとくに光通信等の、従来から光サーキュレ
ータを必要としていながら高性能な製品が存在しないた
めに止むなくその使用を断念していた分野において、光
サーキュレータの使用が活発化し、システム全体の特性
・信頼性の大幅な進歩が図られることが期待される。
Further, by using this optical circulator, the optical characteristics can be greatly improved as compared with the conventional product, so that there is a high performance product such as optical communication, which has conventionally required the optical circulator. Therefore, it is expected that the use of optical circulators will become active in fields where the use of optical circulators has been abandoned, and the characteristics and reliability of the entire system will be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施例における光サーキュレー
タを構成する光学素子の構成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical element that constitutes an optical circulator in a first exemplary embodiment of the present invention.

【図2】図2(a)は、左側から順方向の入射光が入射
した場合の光学素子面内での透過光の中心の位置を示し
た図であり、図2(b)は、右側から逆方向の透過光が
入射した場合について示した図である。
FIG. 2 (a) is a diagram showing a position of a center of transmitted light in an optical element plane when forward incident light is incident from the left side, and FIG. 2 (b) is a right side. It is the figure shown about the case where the transmitted light of the reverse direction enters from.

【図3】第二の実施例における光サーキュレータを構成
する光学素子の構成を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical element that constitutes an optical circulator in a second example.

【図4】図4(a)は、図1の3端子光サーキュレータ
の構成光学素子に透過光が順方向に入射した場合の該透
過光の透過経路について示した図であり、図4(b)
は、図4(a)の入射端若しくは出射端から逆方向の透
過光が入射した場合の該透過光の透過経路について示し
た図である。
4 (a) is a diagram showing a transmission path of the transmitted light when the transmitted light is incident on the constituent optical element of the three-terminal optical circulator of FIG. 1 in the forward direction, and FIG. )
FIG. 4 is a diagram showing a transmission path of transmitted light when the transmitted light in the opposite direction is incident from the incident end or the emission end of FIG.

【図5】図5(a)は、4端子光サーキュレータに順方
向から透過した透過光が入射した場合の該透過光の透過
経路(振舞い)について示した図であり、図5(b)は
図5(a)の入出射端若しくは入出射端から逆方向の透
過光が入射した場合の該透過光の透過経路について示し
た図である。
FIG. 5A is a diagram showing a transmission path (behavior) of the transmitted light when the transmitted light transmitted from the forward direction is incident on the 4-terminal optical circulator, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing a transmission path of transmitted light in the case where transmitted light in the opposite direction is incident from the incident / emission end or the incident / emission end of FIG.

【図6】図6(a)は従来の3端子光サーキュレータに
順方向の透過光が入射した場合の該透過光の透過経路に
ついて示した図であり、図6(b)は、図6(a)の入
出射端から逆方向の透過光が入射した場合の該透過光の
透過経路について示した図である。
6 (a) is a diagram showing a transmission path of transmitted light when forward transmitted light is incident on a conventional 3-terminal optical circulator, and FIG. 6 (b) is a diagram showing FIG. It is the figure which showed the permeation | transmission path | route of this transmitted light when the transmitted light of a reverse direction injects from the entrance-emission end of a).

【図7】図7(a)は従来の4端子光サーキュレータに
順方向の透過光が入射した場合の該透過光の透過経路に
ついて示した図であり、図7(b)は、図7(a)の入
出射端から逆方向の透過光が入射した場合の該透過光の
透過経路について示した図である。
FIG. 7 (a) is a diagram showing a transmission path of transmitted light when forward transmitted light is incident on a conventional 4-terminal optical circulator, and FIG. It is the figure which showed the permeation | transmission path | route of this transmitted light when the transmitted light of a reverse direction injects from the entrance-emission end of a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3,4,21,22,23 複屈折結晶平板 5,6,24 ファラデー回転子 9a,9b,11a,11b,11c,11d,25
a,25b,27a,27b,27c,27d 順方
向透過光 10a,10b,10c,10d,12a,12b,1
2c,12d,26a,26b,26c,26d,28
a,28b,28c,28d 逆方向透過光 13,16,17,18,19 入出射端 14 入射端 15 出射端
1,2,3,4,21,22,23 Birefringent crystal flat plate 5,6,24 Faraday rotator 9a, 9b, 11a, 11b, 11c, 11d, 25
a, 25b, 27a, 27b, 27c, 27d Forward transmitted light 10a, 10b, 10c, 10d, 12a, 12b, 1
2c, 12d, 26a, 26b, 26c, 26d, 28
a, 28b, 28c, 28d Reverse direction transmitted light 13, 16, 17, 18, 19 Input / output end 14 Input end 15 Output end

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の複屈折結晶平板2枚、第2の複屈
折結晶平板2枚、並びに第1及び第2の45°ファラデ
ー回転子からなる光学素子部と、該光学素子部の一端側
に配置された入出射端と、他端側に配置された出射端及
び入射端とで構成され、前記第1の複屈折結晶平板と前
記第2の複屈折結晶平板の分離距離の比が1:√2−1
であり、前記第1及び前記第2の45°ファラデー回転
子による回転の向きが互いに逆向きであることを特徴と
する光サーキュレータ。
1. An optical element section comprising two first birefringent crystal flat plates, two second birefringent crystal flat plates, and first and second 45 ° Faraday rotators, and one end of the optical element section. Side and the exit end and the entrance end arranged on the other end side, and the ratio of the separation distances of the first birefringent crystal flat plate and the second birefringent crystal flat plate is 1: √2-1
And the rotation directions of the first and second 45 ° Faraday rotators are opposite to each other.
【請求項2】 第1の複屈折結晶平板2枚、第2の複屈
折結晶平板2枚、並びに第1及び第2の45°ファラデ
ー回転子からなる光学素子部と、該光学素子部の一端側
に配置された第1及び第2の入出射端と、他端側に配置
された第3及び第4の入出射端とで構成され、前記第1
の複屈折結晶平板と前記第2の複屈折結晶平板の分離距
離の比が1:√2−1であり、前記第1及び前記第2の
45°ファラデー回転子による回転の向きが互いに逆向
きであることを特徴とする光サーキュレータ。
2. An optical element part comprising two first birefringent crystal flat plates, two second birefringent crystal flat plates, and first and second 45 ° Faraday rotators, and one end of the optical element part. The first and second entrance / exit ends arranged on the other side, and the third and fourth entrance / exit ends arranged on the other end side.
The ratio of the separation distance between the birefringent crystal flat plate and the second birefringent crystal flat plate is 1: √2-1, and the directions of rotation by the first and second 45 ° Faraday rotators are opposite to each other. An optical circulator characterized by:
【請求項3】 請求項1又は2記載の光サーキュレータ
において、前記光学素子部は、前記入出射端から前記第
1の複屈折結晶平板、前記第1の45°ファラデー回転
子、前記第2の複屈折結晶平板、前記第1の複屈折結晶
平板、前記第2の45°ファラデー回転子、前記第2の
複屈折結晶平板の順に配列されていることを特徴とする
光サーキュレータ。
3. The optical circulator according to claim 1 or 2, wherein the optical element section includes the first birefringent crystal flat plate, the first 45 ° Faraday rotator, and the second optical element section from the input / output end. An optical circulator in which a birefringent crystal flat plate, the first birefringent crystal flat plate, the second 45 ° Faraday rotator, and the second birefringent crystal flat plate are arranged in this order.
【請求項4】 請求項1又は2記載の光サーキュレータ
において、前記光学素子部は、前記入出射端から前記第
2の複屈折結晶平板、前記第1の45°ファラデー回転
子、前記第1の複屈折結晶平板、前記第2の複屈折結晶
平板、前記第2の45°ファラデー回転子、前記第1の
複屈折結晶平板の順に配列されていることを特徴とする
光サーキュレータ。
4. The optical circulator according to claim 1 or 2, wherein the optical element portion includes the second birefringent crystal flat plate, the first 45 ° Faraday rotator, and the first An optical circulator in which a birefringent crystal flat plate, the second birefringent crystal flat plate, the second 45 ° Faraday rotator, and the first birefringent crystal flat plate are arranged in this order.
【請求項5】 請求項1又は2記載の光サーキュレータ
において、前記光学素子部は、前記入出射端から前記第
1の複屈折結晶平板、前記第1の45°ファラデー回転
子、前記第1の複屈折結晶平板、前記第2の複屈折結晶
平板、前記第2の45°ファラデー回転子、前記第2の
複屈折結晶平板の順に配列されていることを特徴とする
光サーキュレータ。
5. The optical circulator according to claim 1 or 2, wherein the optical element section includes the first birefringent crystal flat plate, the first 45 ° Faraday rotator, and the first An optical circulator in which a birefringent crystal flat plate, the second birefringent crystal flat plate, the second 45 ° Faraday rotator, and the second birefringent crystal flat plate are arranged in this order.
【請求項6】 請求項1又は2記載の光サーキュレータ
において、前記光学素子部は、前記入出射端から前記第
2の複屈折結晶平板、前記第1の45°ファラデー回転
子、前記第2の複屈折結晶平板、前記第1の複屈折結晶
平板、前記第2の45°ファラデー回転子、前記第1の
複屈折結晶平板の順に配列されていることを特徴とする
光サーキュレータ。
6. The optical circulator according to claim 1 or 2, wherein the optical element section includes the second birefringent crystal flat plate, the first 45 ° Faraday rotator, and the second An optical circulator in which a birefringent crystal flat plate, the first birefringent crystal flat plate, the second 45 ° Faraday rotator, and the first birefringent crystal flat plate are arranged in this order.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0965873A2 (en) * 1998-06-18 1999-12-22 Hewlett-Packard Company Multi-port optical isolator
EP0965873A3 (en) * 1998-06-18 2004-06-16 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Multi-port optical isolator

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