JPH08184727A

JPH08184727A - 光コネクタ

Info

Publication number: JPH08184727A
Application number: JP6327299A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Furukata; 由紀子古堅
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-16

Abstract

(57)【要約】【目的】構造が簡単で、組立調整が容易で、小型で、各
光学部品の光学調整が容易で、且つ測定器、通信装置へ
の組み込み汎用性が高い偏波無依存型光アイソレータ機
能を有する光コネクタの提供を目的とする。【構成】光コネクタを構成するプラグ型光アイソレータ
１は、ハウジングＡ内にフランジ７を具備する。偏波無
依存型光アイソレータは、円筒状の磁石４内にファラデ
回転子と複屈折結晶板と１／２波長板とを一体化した光
アイソレータ用素子３を配置したものである。コア拡大
ファイバ５はフェルール５ａ、５ｂに保持されている。
プラグ型光アイソレータ１は、フランジ７の内径部の途
中に、上述の偏波無依存型光アイソレータと、その両側
にコア拡大ファイバ５を保持したフェルール５ａ、５ｂ
とが狭持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光コネクタに関し、特
に光ファイバ通信等で光ファイバ間に用いられる偏波無
依存型光アイソレータを内蔵する光コネクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザを信号光源とする光通信の
進歩にともない、数ギガヘルツを越える高速、高密度な
信号伝送が実現されている。この高速、高密度の信号伝
送に用いられる光部品の一つに、半導体レーザへの反射
戻り光を防止する目的で使用される光アイソレータがあ
る。

【０００３】光アイソレータには、特定の偏波方向の光
以外は透過させない偏波依存型の光アイソレータと、任
意の偏波方向の光を全て透過させる偏波無依存型光アイ
ソレータとがある。このうち、後者の偏波無依存型の光
アイソレータは、信号伝送系の中継光増幅器等に用いら
れ、今後大きな需要が見込まれている。

【０００４】図７は従来の代表的な偏波無依存型光アイ
ソレータ１０の構成を示し、１個のファラデ回転子と３
個の複屈折結晶板を用いた構造である。

【０００５】図７において、第１から第３の複屈折結晶
板をそれぞれ１１、１２、１３として、１１と１２の間
に置かれたファラデ回転子を１４とした。ファラデ回転
子１４にはＺ方向に平行な磁界が加えられている。複屈
折結晶板１１、１２、１３は、一軸結晶からそのＣ軸が
表面と傾くように切り出し平行平板に研磨したもので、
この平行平板に垂直に入射した光線を互いに偏波方向が
直交する２つの光に分離する。複屈折結晶板１１、１
２、１３それぞれの光透過方向の厚みは１：１／√２：
１／√２の比率とされ、かつ複屈折結晶板１３のＣ軸は
複屈折結晶板１２のＣ軸に対しＺ軸のまわりに９０°回
転した構成である。１４はビスマス置換ガーネット等で
形成されたファラデ回転子であり、光の偏波方向を非相
反に４５°回転させる。１５は光を光ファイバ１６、１
７に結合するための結合レンズである。

【０００６】また、複屈折結晶板１１より光を入射した
場合を順方向、複屈折結晶板１３より光が入射した場合
を逆方向と定め、順方向入射光線を１０ｆ、逆方向入射
光線を１０ｂとし、２つに分離される光線をそれぞれ順
方向はｆ１、ｆ２、逆方向はｂ１、ｂ２と表し、図中に
矢印で示した。

【０００７】この光アイソレータ内で光が進む様子を複
屈折結晶板１１の方向から見たのが図８（１）（２）で
あり、（１）は順方向に進む光、（２）は逆方向に進む
光の場合で、Ａ〜Ｅは図７中の各Ａ〜Ｅの位置に対応し
ている。点は光線の位置、矢印は偏波面の方向を表して
いる。偏波面の回転の方向は時計まわりを＋とする。図
７と図８を用いて光アイソレータの動作原理を説明す
る。複屈折結晶板１１のＣ軸方向が上向き（Ｙ軸方向）
であるとすると、結合レンズ１５から順方向に複屈折結
晶板１１に入射した信号光１０ｆは、互いに直交する偏
波方向の２つの光線ｆ１、ｆ２に分離される（図８
（１）−Ｂ）。これらの各偏波成分はその位置関係は保
ったままファラデ回転子１４でｆ１、ｆ２の偏波面が＋
４５°回転させられ複屈折結晶板１２に入射する（図８
（１）−Ｃ）。この複屈折結晶板１２はＣ軸方向が複屈
折結晶板１１のＣ軸に対して−４５°回転させられてお
り、そのため、光線ｆ１は異常光成分となって屈折する
が、光線ｆ２は常光成分であるからそのまま屈折せずに
透過する（図８（１）−Ｄ）。複屈折結晶板１３はその
Ｃ軸方向が複屈折結晶板１２に対して＋９０°回転させ
られている。そのため、光線ｆ２が異常光成分となって
屈折し、光線ｆ１は常光成分となってそのまま透過する
（図８（１）−Ｅ）。このように一旦２つに分離された
偏波成分はＥ点で合成され、結合レンズ１５により光フ
ァイバ１６に結合される。

【０００８】一方、逆方向の戻り光１０ｂは、点Ｃまで
順方向と同様のふるまいをするが、ファラデ回転子１４
が非相反性のため、ファラデ回転子１４に入射した光線
ｂ１、ｂ２はその偏波面が順方向から見て＋４５°回転
させられ複屈折結晶板１１に入射する（図８（２）−
Ｂ）。そのため、複屈折結晶板１１に入射した光線ｂ１
が異常光成分となって屈折し、光線ｂ２は常光成分とな
ってそのまま透過する。（図８（２）−Ａ）。このよう
に、光線ｂ１、ｂ２は順方向入射位置と異なる位置に出
射するため、光ファイバ１７に結合せず戻り光は遮断さ
れる。

【０００９】図９は、従来の偏波無依存型光アイソレー
タ２０の外観を示した図である。１８は光アイソレータ
部で図７に示す構成備品がケース内に調整、固定されて
いる。両端部はコネクタ部１９で他の伝送系の光ファイ
バが接続される。光アイソレータ部１８の大きさは例え
ばφ７ｍｍ×４５ｍｍ程度である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うに複屈折偏光板とファラデ回転子を用いた従来の偏波
無依存型光アイソレータにおいては、以下のような問題
点があった。

【００１１】（１）部品点数が多く、さらに各構成部品
を精密に光学調整しなければならないため、工数が多く
組立が煩雑であり時間がかかる。

【００１２】（２）光アイソレータ部の光ファイバの結
合を考える場合、光アイソレータ部での構成部品が多い
ため、光ファイバ間の光の伝達空間が長くなる。また、
順方向から入射した光線が入射光線軸からずれた位置に
出射するため、両端の結合レンズや光ファイバのガイド
となる位置が決まらず、光軸合わせに多大な労力を必要
とする。

【００１３】（３）他の伝送系との結合は両端のコネク
タによって行うので、測定器、通信装置内に組み込むに
は大きく場所を取る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術のこ
れらの問題点を解決することを目的として、構造が簡単
で、組立調整が容易で、小型で、各光学部品の光軸調整
が容易で、且つ測定器、通信装置への組み込み汎用性が
ある光コネクタを提供することにある。

【００１５】具体的には、光コネクタ内部のフランジも
しくはスリーブ内に１個もしくはそれ以上のファラデ回
転子と、その両側に２個もしくはそれ以上の複屈折結晶
板と、１個もしくはそれ以上の１／２波長板を密着させ
た偏波無依存型の光アイソレータ用素子を保持するもの
である。また、光アイソレータ用素子の両側にフェルー
ルに保持されたコア拡大ファイバを配置して、接続損失
を少なくし、光軸調整を容易にするものである。

【００１６】課題を解決する手段をまとめると、次の通
りである。

【００１７】（１）コア拡大ファイバが保持されるフェ
ルールを挿入して、このフェルールの位置決め保持を行
うフランジもしくはスリーブを具備する光コネクタにお
いて、前記スリーブの内部に、ファラデ回転子と複屈折
結晶板と１／２波長板が一体化された偏波無依存型の光
アイソレータ用素子が配置されることを特徴とする光コ
ネクタ。

【００１８】（２）前記光アイソレータ用素子は円筒磁
石内に配置されて、前記フランジもしくはスリーブ内部
に前記円筒磁石と共に配置されることを特徴とする
（１）に記載の光コネクタ。

【００１９】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００２０】図１は、本発明の光コネクタを構成する第
１の実施例で、プラグ型光アイソレータ１を示す断面図
である。図２は図１のプラグ型光アイソレータ１を構成
する光アイソレータ部９の断面図である。なお、各図に
おいて同一部位には同一符号を付してある。

【００２１】図１のプラグ型光アイソレータ１におい
て、Ａはハウジング、７はフランジを示し、２ａで示し
た部位は雌ネジ、２ｂで示した部位は雄ネジを形成して
いる。また、３はファラデ回転子と複屈折結晶板と１／
２波長板とが一体化された光アイソレータ用素子、４は
円筒型の磁石で内部のファラデ回転子に光軸と平行な飽
和磁界を与え、磁石４と光アイソレータ用素子３とで偏
波無依存型光アイソレータを構成して、フランジ７の内
径部で保持されている。さらに、５ａ、５ｂはコア拡大
ファイバ５を保持したフェルールで、前述のプラグ型光
アイソレータ１の片側で、６ａで示した挿入孔からフェ
ルールが挿入されたとき、その端面にフェルールが当接
されるように光軸方向に位置決め保持されている。また
フェルール５ｂも規格に一致する飛び出し長さとなるよ
うに光軸方向にその長さが決定されている。

【００２２】フェルール５ａ、５ｂはフランジ７に狭
持、接着固定されており、その外径が精度良く加工され
ている。従って、プラグ型光アイソレータ１の挿入孔６
ａに通常のコネクタプラグを接続し、５ｂをアダプタに
接続するだけで、光通信系に光アイソレータ機能を付加
することができる。

【００２３】図２は、プラグ型光アイソレータ１の光ア
イソレータ部９を示し、これは図１に示したプラグ型光
アイソレータ１のハウジングＡを除いた部分の断面図で
ある。光アイソレータ用素子３は、複屈折結晶板３１、
３２と１／２波長板３３とファラデ回転子３４とを一体
化した構成である。光アイソレータ用素子３は磁石４内
に配置されて、偏波無依存型光アイソレータとして機能
している。

【００２４】この偏波無依存型光アイソレータの光アイ
ソレータ用素子３は、大型のファラデ回転子基板、複屈
折結晶基板、１／２波長基板を用いて光学調整後、光学
接着剤で基板同士を接着し、その後磁石４の内部に挿入
できる大きさにカッティングすることにより製造できる
ので、多数の光アイソレータ用素子３を容易に作製する
ことができる。さらに１／２波長板を用いて素子厚を薄
くし、また、各素子を一体化することにより光の伝送空
間が短くなり損失が小さくなる。

【００２５】例えば、ファラデ回転子３４はビスマス置
換ガーネットを用い、複屈折結晶板３１、３２はルチル
結晶板、１／２波長板３３は水晶板を用いて一体化した
場合、光アイソレータ用素子３の実効厚さは、実用的に
７００μｍ程度にすることができる。

【００２６】コア拡大ファイバ５を保持したフェルール
５ａ、５ｂは、その光軸方向の長さはコア拡大ファイバ
５のコア拡大領域の長さＬより長く設定されている。ま
たフェルール５ａ、５ｂの両端面は研磨されて、コア拡
大領域側を対向させて光アイソレータ用素子３の両側に
配置される。

【００２７】フランジ７の内径は、磁石４及びフェルー
ル５ａ、５ｂをフランジ７内部に狭持できる大きさで、
かつフェルール５ａ、５ｂはフランジ７に接着固定する
ことが望ましい。

【００２８】上述の実施例によれば、光アイソレータ用
素子３と磁石４からなる偏波無依存型光アイソレータ、
さらにはコア拡大ファイバ５を保持したフェルール５
ａ、５ｂをフランジ７の内径部で狭持させる構成なの
で、各部品の組立調整が不要で、大幅に作製が容易にな
る。

【００２９】図３は、コア拡大ファイバ５の縦断面図
で、５１はコアを５２はクラッドを示し、拡大前のコア
直径Ｄ、拡大後のコア直径をＷとする。コア拡大ファイ
バ５の構造は、通常の光ファイバのコア径がテーパ状に
拡大され、終端部では伝送路の３倍から４倍のコア径Ｗ
を有している。コア径の拡大は光ファイバコアに含まれ
るドーパントを熱拡散して実現し、コア拡大領域の屈折
率分布は未拡大部より屈折率が小さくなる。

【００３０】コア拡大ファイバの特性計算値を図４
（ａ）（ｂ）に示す。いずれも波長＝１．５５μｍの場
合で計算している。

【００３１】図４（ａ）は、コア拡大ファイバ同士を、
ファイバ間距離Ｚ＝０μｍで拡大領域を対向させて結合
した場合の、ファイバ横ズレ距離Ｘと接続損失量の関係
を、コア拡大率１倍、２倍、３倍、４倍の場合について
計算して結果である。接続損失はコア径が大きいほど小
さくなり、ファイバ横ズレ距離Ｘのトレランス特性が向
上する。このようにコア拡大ファイバを用いれば、対向
するコア拡大ファイバの軸が多少ずれていても、ファイ
バ横ズレ距離に起因する接続損失を小さく押さえること
ができる。従って煩雑な調整工程が不必要となる。。

【００３２】図４（ｂ）は、コア拡大ファイバ同士を、
ファイバ横ズレ距離Ｘ＝０μｍで拡大領域を対向させて
結合した場合の、ファイバ間距離Ｚと接続損失量の関係
を、コア拡大率１倍、２倍、３倍、４倍の場合について
計算して結果である。接続損失はコア径が大きいほど小
さくなり、光ファイバ間距離Ｚのトレランス特性が向上
する。このようにコア拡大ファイバを用いれば、光ファ
イバ間に光アイソレータ用素子を挿入しても、光ファイ
バ間距離に起因する接続損失を小さく押さえることがで
きる。また、レンズ無しで構成されるので価格も安価と
なる。

【００３３】例えば、実効厚さ７００μｍの光アイソレ
ータ用素子とコア径Ｗ＝４０μｍのコア拡大ファイバを
使用して図２に示す光アイソレータ部９を組み立てた場
合、光アイソレータの特性としては挿入損失１．２ｄ
Ｂ、アイソレーション４０ｄＢの良好な特性が得られる
ことが計算できる。

【００３４】図５は、本発明の光コネクタを構成する第
２の実施例で、アダプタ型光アイソレータ２１を示す断
面図である。図６は図５のアダプタ型光アイソレータ２
１を構成する光アイソレータ部９１の断面図である。

【００３５】図５に記載のアダプタ型光アイソレータ２
１において、Ｂはアダプタハウジング、７１は割スリー
ブを示し、２ｂで示した部位は雄ネジを形成している。
８ａ、８ｂはコア拡大ファイバ５を保持したフェルール
で、６ａ、６ｂで示した挿入孔からフェルールが挿入さ
れたとき、その端面にフェルールが当接されるように光
軸方向に位置決め保持される。光アイソレータ部９１
の、偏波無依存型光アイソレータとコア拡大ファイバ５
については、図６の説明にて述べるが、図２に示した光
アイソレータ部９を構成する偏波無依存型光アイソレー
タ、コア拡大ファイバと実質的に同様のものである。

【００３６】図６は、上述のアダプタ型光アイソレータ
２１を構成する光アイソレータ部９１の実施例を示す断
面図で、光アイソレータ部９１は、磁石４並び光アイソ
レータ用素子３からなる偏波無依存型光アイソレータ
と、コア拡大ファイバ５を保持したフェルール８ａ、８
ｂとが割スリーブ７１内部に挿入保持されている。偏波
無依存型光アイソレータは、光アイソレータ用素子３を
円筒型の磁石４内に配置したもので、この光アイソレー
タ用素子３はファラデ回転子３４、複屈折結晶板３１、
３２、１／２波長板３３を一体化した構成である。フェ
ルール８ａ、８ｂはコア拡大ファイバ５を挿通して、コ
ア拡大領域を対向させて光アイソレータ用素子３の両側
に配置される。

【００３７】本実施例によれば、光アイソレータ用素子
３と磁石４からなる偏波無依存型光アイソレータ、さら
にはコア拡大ファイバ５を保持したフェルール８ａ、８
ｂを割りスリーブ７１の内径部で狭持、固定させる構成
なので、各部品の組立調整が不要で、大幅に作製が容易
になる。

【００３８】なお、本実施例では割りスリーブを用いた
場合を示したが、精密スリーブを用いることもでき、本
実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光コネクタ
は、フランジもしくはスリーブの内部に、予めファラデ
回転子と複屈折結晶板、１／２波長板とを一体化した偏
波無依存型の光アイソレータ用素子と、円筒型磁石と、
コア拡大ファイバを保持したフェルールとを配置する構
成としたので、小型で使い勝手が良く、偏波無依存型光
アイソレータ機能を有する光コネクタを容易に実現で
き、光ファイバ同士の接続が極めて容易になる。また、
単に小型化できるだけでなく、ホルダ等の部品を別途用
いることなく高価なファラデ回転子や複屈折結晶板をよ
り小さくカッティングして使用でき、大量に、安価に光
コネクタを提供できる。

【００４０】また、コア拡大ファイバを用い、光アイソ
レータ用素子の両端にコア拡大領域を対向させて配置す
ることにより、レンズが不要となり、アライメント特性
が向上し煩雑な微調整の手間が省ける。

【００４１】また、偏波無依存型の光アイソレータ用素
子に１／２波長板を用いることにより、光アイソレータ
用素子が薄膜化してさらに小型化できるだけでなく、こ
れによって光アイソレータ用素子を介する光の伝搬空間
が短くなり、光ファイバ間距離も短くなり接続損失をさ
らに小さくできる。また、入射光線軸上に光が出射する
構成であるため、コア拡大ファイバを保持したフェルー
ルの位置調整が不要で、フランジもしくはスリーブ内に
各部品を無調整で整列保持するだけで低損失な接続が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光コネクタを構成する第１の実施例で
プラグ型光アイソレータを示す断面図。

【図２】図１のプラグ型光アイソレータを構成する光ア
イソレータ部の断面図。

【図３】コア拡大ファイバの構成を示す縦断面図。

【図４】コア拡大ファイバの特性図。

【図５】本発明の光コネクタを構成する第２の実施例で
アダプタ型光アイソレータを示す断面図。

【図６】図５のアダプタ型光アイソレータを構成する光
アイソレータ部を示す断面図。

【図７】従来の偏波無依存型光アイソレータの構成図。

【図８】従来の偏波無依存型光アイソレータの動作原理
を説明する図で、（１）は順方向の光の伝搬状態図、
（２）は逆方向の光の伝搬状態図。

【図９】従来の偏波無依存型光アイソレータの外観図。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ：ハウジングｆ１，ｆ２，ｂ
１，ｂ２：光線１：プラグ型光アイソレータ２ａ：雌ネジ
２ｂ：雄ネジ３：光アイソレータ用素子４：円筒型磁石５：コア拡大ファイバ５ａ，５ｂ，８
ａ，８ｂ：フェルール６ａ，６ｂ：挿入孔７：フランジ９，１８，９１：光アイソレータ部１０，２０：偏波無依存型光アイソレータ１１，１２，１３：複屈折結晶板１４，３４：ファ
ラデ回転子１５：結合レンズ１６，１７：光フ
ァイバ１９：コネクタ部２１：アダプタ型
光アイソレータ３１，３２：複屈折結晶板３３：１／２波長板５１：コア５２：クラッド７１：割スリーブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア拡大ファイバが保持されるフェルール
と、前記フェルールを挿入してその位置決め保持を行う
フランジもしくはスリーブを具備する光コネクタにおい
て、前記フランジもしくはスリーブの内部に、１または
それ以上のファラデ回転子と２またはそれ以上の複屈折
結晶板と１またはそれ以上の１／２波長板が一体化され
た偏波無依存型の光アイソレータ用素子が配置されるこ
とを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】前記光アイソレータ用素子は円筒磁石内に
配置されて、前記フランジもしくはスリーブの内部に前
記円筒磁石と共に配置されることを特徴とする請求項１
記載の光コネクタ。