JPH1020248A

JPH1020248A - 光アイソレータ

Info

Publication number: JPH1020248A
Application number: JP17030496A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Abe; 真一阿部; Masanori Koshiba; 正則小柴
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のような偏光子が不要であり、しかも光
ファイバどうしの光軸調整等が不要で、かつ生産性が良
好であるとともに、光ファイバに形成させる磁気光学膜
の厚さに要求される制約がほとんどない画期的な偏光無
依存性の光アイソレータを提供すること。【解決手段】光ファイバ１に光ファイバ１の光軸に交
わる溝を形成するとともに、該溝内に、特定モードの光
を透過させる第１方向性結合器部７と、第１方向性結合
器部７からの光の偏光方向を所定角度に回転させる偏光
回転部８と、偏光回転部８からの光のうち特定モードの
光を透過させる第２方向性結合器部９とを、各々光ファ
イバ１の光軸に沿って並設させた光アイソレータＳ１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光アイソレータに関
し、特に偏光無依存性のインライン型光アイソレータレ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、光アイソレータと
してファラデー回転子とこのファラデー回転子を挟むよ
うに配置された二つの偏光子とにより構成されたものが
一般的に知られている。

【０００３】また、図８に示すように、光ファイバ５１
のクラッド部５３の一部を除去し、この除去領域に磁気
光学膜５４を装荷させることによって、光ファイバ５１
に磁気光学効果を生じさせ、伝送用ファイバそのものを
光アイソレータＪ１としたものが提案されている（例え
ば、特開平７−１０４２２７号公報等を参照）。

【０００４】しかしながら、ファラデー回転子と二つの
偏光子とにより構成されたタイプの光アイソレータの場
合、偏光子間の角度調整や例えば一方の光ファイバとこ
れに結合させる他方の光ファイバとの間の光軸調整が必
要であったり、光ファイバと偏光子、偏光子とファラデ
ー回転子等を貼り合わせるなどの工程が必要であるの
で、工程が煩雑で生産性が非常に悪く問題であった。

【０００５】また、光ファイバのコア部とクラッド部に
形成した磁気光学膜との分布結合を利用するタイプの光
アイソレータ場合、光ファイバのコア部と磁気光学膜と
の屈折率が大きく異なるために、磁気光学膜の厚さに要
求される精度が厳しいという制約があった。

【０００６】そこで、本発明は従来のような偏光子が不
要であり、しかも光ファイバどうしの光軸調整等が不要
で、かつ生産性が良好であるとともに、光ファイバに形
成させる磁気光学膜の厚さに要求される制約がほとんど
ない画期的な偏光無依存性の光アイソレータを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、本発明の光アイソレータは、光ファイバに該光フ
ァイバの光軸に交わる溝を形成するとともに、該溝内
に、特定モードの光を透過させる第１方向性結合器部
と、該第１方向性結合器部からの光の偏光方向を所定角
度に回転させる偏光回転部と、該偏光回転部からの光の
うち特定モードの光を透過させる第２方向性結合器部と
を、各々光ファイバの光軸に沿って並設させたことを特
徴とする。

【０００８】また、第１方向性結合器部、第２方向性結
合器部、及び／又は偏光回転部は、光ファイバに設けた
溝内に少なくとも磁気光学層及び誘電体層を順次積層さ
せることによって形成されていることを特徴とする。

【０００９】ここで、誘電体層が磁気光学層とほぼ等し
い屈折率を有する複数の層構造を成すようにするとよ
い。なお、磁気光学層と誘電体層とは、磁気光学層上に
誘電体層を積層させる構造であっても、誘電体層上に磁
気光学層を積層させる構造であってもよい。また、磁気
光学層に接するバッファ層を設けることにより、特定モ
ードの光の透過率を調整可能することが容易となる。ま
た、光ファイバのコア部に直接結合していない導波路が
外側となるように、光ファイバを湾曲させるようにして
もよい。また、光ファイバの光軸の垂直面に対して光フ
ァイバに形成させる溝の側面を傾斜させることにより、
反射戻り光を低減させるようにしてもよい。なお、この
光アイソレータは光ファイバのコア部に磁気光学層又は
誘電体層があれば光アイソレータの機能を発揮する。

【００１０】また、本発明の光アイソレータを多数製造
する方法として、複数の光ファイバを互いに平行に並べ
て、各々の光ファイバの光軸に交わる溝を形成する工程
と、これら各々の光ファイバに形成させた各溝内に、少
なくとも磁気光学層及び誘電体層を順次積層して、特定
モードの光を透過させる第１方向性結合器部、偏光方向
を所定角度に回転させる偏光回転部、及び特定モードの
光を透過させる第２方向性結合器部を光軸に沿って並設
させる工程とを含ませることにより、複数の光アイソレ
ータを容易かつ迅速に製造することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。図１に示すように、光
アイソレータＳ１は、径が100 〜150 μm 程度の光ファ
イバ１（図中、１ａはクラッド部であり、１ｂはコア部
である。）の光伝搬方向（又は光軸）に交わる方向に機
械研磨やエッチング等により溝加工を施し、この溝部１
ｃに、バッファ層２、磁気光学層３、磁気光学層３より
わずかに小さな屈折率を有する第１誘電体層４、磁気光
学層３と略等しい屈折率を有する第２誘電体層５、及び
第１誘電体層と同一材質の第３誘電体層６を気相成膜法
（スパッタ法，蒸着法等を含む）や液相成膜法（ディッ
プコート，ＬＰＥ（Liquid-Phase Epitaxial growth)等
を含む）などにより順次積層して、特定モードの光を透
過させるための結合長Ｌｃを有する第１方向性結合器部
７、及び第２方向性結合器部９を成している。また、こ
れら第１及び第２の方向性結合器部７，９に挟まれた位
置には偏光方向を所定角度（９０°）に回転させる長さ
Ｌｐを有する偏光回転部８が設けられており、この偏光
回転部８はバッファ層２、磁気光学層３、第１誘電体層
４が積層されている。なお、バッファ層２，磁気光学層
３，及び第１誘電体層４，第２の誘電体層５のそれぞれ
の厚さは数〜十数μm 程度であるが、光ファイバ１のコ
ア部１ｂには少なくとも磁気光学層又は誘電体層が積層
されていればよく、バッファ層は必ずしも必要ではな
い。

【００１２】また、図示されているように、第１及び第
２の方向性結合器部７，８には紙面に対して垂直方向
に、偏光回転部９には紙面に対して平行に直流磁界を印
加するべく、磁石等の磁界発生手段を光ファイバの周り
に設けている。なお、Ｈ１〜Ｈ３はそれぞれ磁界の方向
を示している。

【００１３】ここで、光ファイバ１は、石英等で構成さ
れるのが一般的であり、バッファ層２（光ファイバ１側
から磁気光学層３に不純物が拡散しないようにする目的
と、光が磁気光学層３と第２誘電体層５とを往復する周
期を合わすための目的を兼ね備えている）は各種周知の
誘電体材料等で構成され、磁気光学層３はＹＩＧ（Ｂｉ
添加ＹＩＧ，Ｃｅ添加ＹＩＧ，ＹＩＧ微粒子分散媒質）
や金属ドープガラス（金属微粒子分散媒質）等で構成さ
れる。

【００１４】また、図３に示すように、第１及び第２方
向性結合器部７，９において、第１誘電体層４（厚さＤ
の領域）は、磁気光学層３（厚さＴｍの領域）より屈折
率が小さく且つ比屈折率差が±２％以内の誘電体材料で
構成される。第２誘電体層５（厚さＴｏの領域）は、磁
気光学層３と同様な材料で一部の構成元素が異なるよう
な材料等で構成され、磁気光学層３と比屈折率差が±２
％以内とする。第３誘電体層６は第２誘電体層５より小
さな屈折率を有する誘電体材料で構成される。そして、
第１〜第３誘電体層４〜６，磁気光学層３はコア部１ｂ
より屈折率の大きな材料で構成される。

【００１５】第２誘電体層５の膜厚Ｔｏは、光ファイバ
１との結合効率が最大となるように設定される。また、
コア部１ｂに直接結合していない導波路コアである磁気
光学層３の膜厚Ｔｍは直接結合している導波路と実効屈
折率が一致するように設定される。また、導波路間隔Ｄ
を調整して、偶モード及び奇モードのビートが透過方向
では１周期，遮断方向ではｍ−（ｎ／２）周期（ｍ，ｎ
＝１，２，３，・・・）となるように結合長Ｌｃを決定
する。またはバッファ層２の膜厚Ｔｂを調整する必要が
ある。

【００１６】次に、溝部１ｃの好適な形成方法について
説明する。図２に示すように、この溝部１ｃの側面が光
軸に垂直な面に対して斜めに形成されることで、光ファ
イバを反射光が導波せず、反射戻り光が低減される。こ
こで、光軸に垂直な面からの傾斜角θのより好適な角度
は５〜１０°前後である。

【００１７】また、特に図２のごとくに溝部１ｃの側面
を互いに非平行とすることにより、側面間の多重反射を
低減している。この側面間の多重反射は側面単独の反射
を強調し、且つ入射光パルスのパルス幅を広げる作用が
あるので、これを低減することは非常に重要である。

【００１８】図１において、溝部１ｃの端面ｆ１→端面
ｆ２の方向（図中右方向）を光の透過方向とすれば、端
面ｆ１→端面ｆ２の方向では光が遮断される。以下に、
この様子について説明する。端面ｆ１→端面ｆ２の方向
で光が透過する場合、ＴＥモードは第１方向性結合器部
７を透過した後、偏光回転部８で偏光方向が９０°回転
するのでＴＭモードとなり、このＴＭモードは第２方向
性結合器部９を透過する。一方、ＴＭモードは第１方向
性結合器部７を透過した後、偏光回転部８で偏光方向が
９０°回転するのでＴＥモードとなり、このＴＥモード
は第２方向性結合器部９を透過する。

【００１９】端面ｆ１→端面ｆ２の方向で光が遮断され
る場合、ＴＥモードは第２方向性結合器部９を透過した
後、偏光回転部８で偏光方向が９０°回転するのでＴＭ
モードとなり、このＴＭモードは第１方向性結合器部７
で遮断される。一方、ＴＭモードは第２方向性結合器部
９で遮断される。

【００２０】次に、光アイソレータの他の形態について
説明する。、図４に示すように、方向性結合器部を形成
させる箇所は光ファイバ１のコア部１ｂを越えクラッド
部１ａに達するまで溝加工を施し、また偏光回転部を形
成させる箇所はコア部１ｂまでの溝加工を施し、その
後、各溝に対して各種の薄膜形成方法で各層を積層す
る。すなわち、第１方向性結合器部１７，１８において
は、溝の底部からバッファ層１２，磁気光学層１３，第
１誘電体層１４，第２誘電体層１５，第３誘電体層１６
を順次積層し、偏光回転部１８においては、バッファ層
１２，磁気光学層１３，第３誘電体層１６を順次積層す
る。さらに、第１及び第２方向性結合器部１７，１９、
及び偏光回転部１８の周囲には磁石を配置させて光アイ
ソレータＳ２を完成させる。

【００２１】このようにすることによって、ファイバの
加工工程は増えるが、第１及び第２方向性結合器部１
７，１９と偏光回転部１８とが離れているので、そうで
ない場合と比べて成膜工程が簡便となる。なお、第１及
び第２方向性結合器部１７，１９と偏光回転部１８と
は、偏光の変化が生じないように近接させておく必要が
ある。

【００２２】次に、光アイソレータＳ２の作動について
説明する。第１方向性結合器部１７→第２方向性結合器
部１９の方向が透過方向であると仮定すると、第２方向
性結合器部１９→第１方向性結合器部１７の光は、ＴＭ
モードの場合、第２方向性結合器部１９で遮断される。
また、ＴＥモードの場合は、偏光回転部１８でＴＭモー
ドに変えられ第１方向性結合器部１７で遮断することに
なる。

【００２３】次に、他の変形例について説明する。図６
は図５に示した光アイソレータＳ２の溝部における積層
方向に光ファイバ１の両端を湾曲させたものであり、図
７はコア部まで溝加工を施し、次いで磁気光学層や誘電
体層を積層させた光アイソレータＳ３を、積層方向とは
逆方向に光ファイバ１の両端を湾曲させて、光を有効に
光ファイバ１の外側に放射させて、光がコア部１ｂにで
きるだけ戻らないようにさせたものである。

【００２４】すなわち、光アイソレータの遮断方向で
は、第１及び第２方向性結合器部におけるコア部１ｂに
直接結合していない導波路（光アイソレータＳ２では磁
気光学層、光アイソレータＳ３では誘電体層）の端面か
らクラッド部１ａへＴＭ偏光が出射するが、その光がコ
ア部に戻らないように、コア部１ｂに直接結合していな
い導波路が湾曲の外側になるように、光ファイバ１を湾
曲させることにより、クラッド部１ａを伝搬する光を光
ファイバ１の外へ有効に放射させるようにしているので
ある。

【００２５】次に、光アイソレータの多数を同時的に一
斉に作製する方法について説明する。すなわち、まず複
数の光ファイバを互いに平行に並べて、各々の光ファイ
バの光軸に交わる溝を形成させる。

【００２６】次いで、これら各光ファイバに形成させた
各溝に、特定モードの光を透過させる第１方向性結合器
部、偏光方向を所定角度に回転させる偏光回転部、及び
特定モードの光を透過させる第２方向性結合器部を光軸
に沿って並設させるべく、各種周知の薄膜形成方法等に
より、磁気光学層及び誘電体層を順次積層することによ
り形成させる。ここで、各光ファイバに形成させる溝は
１つでも複数でもよい。これにより、複数の光アイソレ
ータを一斉に容易にかつ迅速に製造することが可能にな
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明の光アイソ
レータによれば、光ファイバの溝加工及び方向性結合器
部や偏光回転部を作製するための成膜工程だけで済み、
従来の例えば光アイソレータの構成要素としての偏光子
は不要となる上、光軸の位置調整や光ファイバの他の部
材との貼り合わせ等も不要となる。

【００２８】また、本発明の光アイソレータは、多数の
光ファイバの溝加工、方向性結合器部、及び偏光回転部
を作製するための成膜工程を、光ファイバを複数並べて
行うことにより、同一の光アイソレータの大量生産を容
易かつ迅速に行うことができる。

【００２９】また、本発明によれば、磁石を除けばファ
イバ程度の非常に小型の光アイソレータを提供できる。

【００３０】さらに、光ファイバに形成させた溝におけ
る端面反射は、直接結合している導波路コアの膜厚を調
節して結合効率を向上させること、溝の側面を傾斜させ
ることや溝の側面間を非平行とすることで極力低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態を説明する光ファイバ
の長さ方向の断面図。

【図２】光ファイバの溝加工を説明する光ファイバの長
さ方向の断面図。

【図３】方向性結合器部の各層の屈折率の分布を示す
図。

【図４】本発明に係る他の溝加工を説明する光ファイバ
の長さ方向の断面図。

【図５】本発明に係る他の実施形態を説明する光ファイ
バの長さ方向の断面図。

【図６】湾曲ファイバの具体例を示す光ファイバの長さ
方向の断面図。

【図７】湾曲ファイバの具体例を示す光ファイバの長さ
方向の断面図。

【図８】従来の光アイソレータの一例を説明する斜視
図。

【符号の説明】

１・・・光ファイバ１ａ・・・クラッド部１ｂ・・・コア部１ｃ・・・溝部２，１２・・・バッファ層３，１３・・・磁気光学層４，１４・・・第１誘電体層５，１５・・・第２誘電体層６，１６・・・第３誘電体層７，１７・・・第１方向性結合器部８，１８・・・偏光回転部９，１９・・・第２方向性結合器部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３・・・光アイソレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバに該光ファイバの光軸に交わ
る溝を形成するとともに、該溝内に、特定モードの光を
透過させる第１方向性結合器部と、該第１方向性結合器
部からの光の偏光方向を所定角度に回転させる偏光回転
部と、該偏光回転部からの光のうち特定モードの光を透
過させる第２方向性結合器部とを、各々光ファイバの光
軸に沿って並設させたことを特徴とする光アイソレー
タ。
【請求項２】前記第１方向性結合器部、第２方向性結
合器部、及び／又は偏光回転部は、前記光ファイバに設
けた溝内に少なくとも磁気光学層及び誘電体層を順次積
層させることによって形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の光アイソレータ。