JPH0933860A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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、測定器や通信装置への組
み込み汎用性が高く、かつ波長選択機能を備えた光コネ
クタを提供する。 【解決手段】光コネクタは、円筒状の磁石４内にファラ
デ回転子３４と、複屈折結晶板３１、３２と、１／２波
長板３３と、波長フィルタ３８とを一体化した光アイソ
レータ用素子３を配設し、この円筒状の磁石４内をスリ
ーブ２の内部に配設した。これにより、スリーブ２内部
では、フェルール５ａ、５ｂに保持された２つのコア拡
大ファイバ５の間に光アイソレータ用素子３が配設され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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８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８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１０内で光が進む様子
を順方向から見たのが図９（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４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。

【０００８】図８と図９を用いて光アイソレータ１０の
動作原理を説明する。

【０００９】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９（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９（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９（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９（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。

【００１０】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９（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９（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。

【００１１】図１０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４に示す構成備品がケース内に調整、固定され
ている。両端部は光ファイバ１６、１７を介したコネク
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×４５ｍ
ｍ程度である。

【００１２】

【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。

【００１３】（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。

【００１４】（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。

【００１５】（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、測定器や通信装置内に組み込むに
は大きく場所を取る。

【００１６】（４）光ファイバ増幅器の出射側に用いる
場合には、別途狭帯域の波長フィルタが必要になるた
め、光ファイバ増幅器の構成が複雑になる。

【００１７】

【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、測定器や通信装置内への組み込み汎用性があ
り、且つ光ファイバ増幅器において必要となる波長フィ
ルタ機能を内蔵した偏波無依存型光アイソレータを内蔵
させた光コネクタを提供することである。

【００１８】具体的には、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またはそれ以上の波長フィ
ルタとを密着させた偏波無依存型の光アイソレータ用素
子を配設するものである。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
設して、接続損失を少なくし、光軸調整を容易にするも
のである。

【００１９】課題を解決する手段をまとめると、次の通
りである。

【００２０】（１）コア拡大ファイバが保持される２つ
のフェルールを両端から挿入して、このフェルールの位
置決め保持を行うスリーブを具備し、このスリーブの内
部に、ファラデ回転子と複屈折結晶板と波長フィルタが
一体化された偏波無依存型光アイソレータ素子を配設し
た波長選択機能を備えた光コネクタ。

【００２１】（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、前記スリーブ内部に前記円筒磁石と
共に配設される波長選択機能を備えた光コネクタ。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態例を説明する。

【００２３】図１は、光コネクタであるインライン型光
アイソレータを示す断面図である。図１のインライン型
光アイソレータ１において、２はスリーブ、3 は光アイ
ソレータ用素子、４は円筒型磁石、５ａと５ｂはフェル
ール、５はコア拡大ファイバを示している。

【００２４】光アイソレータ用素子３は、ファラデ回転
子３４と複屈折結晶板３１、３２と１／２波長板３３と
波長フィルタ３８が一体化されてなる。この光アイソレ
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、狭帯域波長フィルタを用いて
光学調整後、光学接着剤で基板同士を接着して一体化
し、その後円筒型磁石４の内部に挿入できる大きさにカ
ッティングして製造できるので、多数の光アイソレータ
用素子３を同時にしかも容易に製作することができる。

【００２５】なお、１／２波長板３３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っている。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。また、ルチル結晶および水晶板は、いずれも
ここでいう複屈折結晶板に含まれるものとする。

【００２６】円筒型磁石４は、内部のファラデ回転子３
４に光軸と平行な飽和磁界を与え、円筒型磁石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
構成するようにする。この光アイソレータ用素子３と円
筒型磁石４は、スリーブ２の内径部で保持されている。

【００２７】５ａ、５ｂはコア拡大ファイバを保持した
フェルールで、スリーブ２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。

【００２８】このようにして製造されたインライン型光
アイソレータ１は、φ４ｍｍ×３０ｍｍと小さくでき、
従来の偏波無依存型光アイソレータよりも小型にするこ
とが可能である。

【００２９】図示していないが、コア拡大ファイバ５の
両端部は、ピッグテールとなっており、通常光アイソレ
ータを接続する際に使用される。図２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、拡大前のコア直径を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】ここで、コア拡大ファイバの特性計算値を
図３（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３（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抑えることが
できる。従って煩雑な調整工程が不必要となる。。

【００３２】図３（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
計算した結果である。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抑えることができ
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
ータ用素子と拡大コア径Ｗ＝４０μｍのコア拡大ファイ
バ５を使用して図１に示す光アイソレータ用素子３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
１．２ｄＢ、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】

【実施例】本発明の他の実施例を以下に示す。

【００３５】（１）図４はプラグ型光アイソレータ１’
を示す断面図である。図５は図４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。

【００３６】図４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波長板と狭帯域波長フィルタとが一体化された光アイ
ソレータ用素子、４は円筒型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る。

【００３７】円筒型磁石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
拡大ファイバを保持したフェルールで、プラグ型光アイ
ソレータ１’の片端の挿入孔６ａからフェルールが挿入
されたとき、そのフェルールの端面にフェルール５ａ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。

【００３８】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
６ａに通常のコネクタプラグを接続し、フェルール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。

【００３９】図５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４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と狭帯域
波長フィルタ３８とを一体化した構成である。この光ア
イソレータ用素子３は円筒型磁石４内に配置されて、偏
波無依存型の光アイソレータとして機能している。

【００４０】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（図２参照）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。

【００４１】フランジ７の内径は、円筒型磁石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。

【００４２】（２）図６はアダプタ型光アイソレータ２
１を示す断面図である。図７は図６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の断面図
である。

【００４３】図６のアダプタ型光アイソレータ２１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、２ｃ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を保持したフェルールで、６
ａ、６ｂで示した挿入孔からフェルールが挿入されたと
き、そのフェルールの端面にフェルール６ａ、６ｂ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。
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については、以下の図７の説明にて
述べるが、図５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。

【００４４】図７は、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を示す断面図で、光アイ
ソレータ部９１は、円筒型磁石４および光アイソレータ
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、８ｂ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、狭帯域波長フィルタ３８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。

【００４５】本実施例によれば、光アイソレータ用素子
３と円筒型磁石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を保持したフェルールを
フランジの内径部で狭持、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。

【００４６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の光コネク
タは、スリーブの内部に、あらかじめファラデ回転子と
複屈折結晶板と波長フィルタ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を配置する構成としたの
で、小型で使い勝手が良く、同時に波長フィルタ機能を
も実現する。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、安価に本発明の光アイソレータを提供でき
る。

【００４７】特に、波長フィルタを光アイソレータ用素
子として一体化することにより、光ファイバ増幅器など
に用いる場合には、別途波長フィルタを使用することな
く不要なＡＳＥ光を除去することができるため、簡略な
部品構成で光ファイバ増幅器を高性能に製造することが
可能になる。

【００４８】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。

【００４９】また、偏波無依存型の光アイソレータ用素
子を接着一体化することにより、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、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】本発明による光アイソレータを示す断面図。

【図２】コア拡大ファイバの構成を示す縦断面図。

【図３】（ａ）（ｂ）はコア拡大ファイバの特性図。

【図４】本発明によるプラグ型光アイソレータを示す断
面図。

【図５】図４の光アイソレータ部の断面図。

【図６】本発明によるアダプタ型光アイソレータを示す
断面図。

【図７】図５の光アイソレータ部の断面図。

【図８】従来の偏波無依存型光アイソレータの構成図。

【図９】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１０】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】

１：インライン型光アイソレータ １’：プラグ型光アイソレータ ２：スリーブ ２ａ：雌ネジ ２ｂ、２ｃ：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、８ａ、８ｂ：フェルール ６ａ、６ｂ：挿入孔 ７：フランジ ９、１８、９１：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、３１、３２：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 ２１：アダプタ型光アイソレータ ３３：１／２波長板 ３８：波長フィルタ ５１：コア ５２：クラッド ７１：割スリーブ Ａ：ハウジング Ｂ：アダプタハウジング ｆ１，ｆ２，ｂ１，ｂ２：光線 １０ｆ：順方向入射光 １０ｂ：逆方向入射光 Ｄ、Ｗ：直径

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コア拡大ファイバが保持される２つのフェ
   ルールと、該２つのフェルールを両端から挿入してその
   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またはそれ以上の波
   長フィルタとが一体化された偏波無依存型の光アイソレ
   ータ用素子が配設されることを特徴とする光アイソレー
   タ。
2. 【請求項２】前記光アイソレータ用素子は円筒磁石内に
   配設されて、前記フランジもしくはスリーブの内部に前
   記円筒磁石と光アイソレータ用素子とを配設されること
   を特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。