JPH11142789A - Optical non-reciprocal circuit device and optical switch using same - Google Patents

Optical non-reciprocal circuit device and optical switch using same

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Publication number
JPH11142789A
JPH11142789A JP30741397A JP30741397A JPH11142789A JP H11142789 A JPH11142789 A JP H11142789A JP 30741397 A JP30741397 A JP 30741397A JP 30741397 A JP30741397 A JP 30741397A JP H11142789 A JPH11142789 A JP H11142789A
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JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
magnetic field
circuit device
rotator
Prior art date
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Application number
JP30741397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Honma
洋 本間
Masayuki Kimura
昌行 木村
Takuya Kawamura
卓也 川村
Kenichi Shiraki
健一 白木
Toshihiro Shintaku
敏宏 新宅
Makoto Shimokozono
真 下小園
Akiyuki Tate
彰之 館
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Tokin Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Tokin Corp
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Publication date
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Publication of JPH11142789A publication Critical patent/JPH11142789A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To unnecessitate the optical adjustment of an optical element and to provide an inexpensive optical isolator by providing an optical waveguide and a lens element on both sides so as to interpose the optical element in which an azimuth rotator is arranged before/after plural specific Faraday rotators. SOLUTION: Faraday rotators 3, 4 made of magnetic garnet arranged in the direction intersecting the propagating direction of light have a characteristic in which a polarizing surfaces are rotated in the mutually reverse directions and with the same magnitude to the light transmitted through in the same direction by means of applied magnetic field in the same direction. The azimuth rotators 5, 6 made of a rotatory material are arranged either before and after or before or after the respective Faraday rotators 3, 4 in the propagating direction of light. Moreover, the optical waveguide and the lens elements 1, 2 are provided on both sides of the azimuth rotators 5, 6. External magnetic field is impressed to the Faraday rotators 5, 6 by a magnet 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,光アイソレータ及
び主に光通信分野で光信号の整理に用いられる光サーキ
ュレータ等の光非相反回路装置及びそれを用いた光スイ
ッチに関し,光通信分野で用いられる光受動部品である
光アイソレータ及び光信号の整理に用いられる光サーキ
ュレータ及び1:2光スイッチ,2:2光スイッチ等の
光スイッチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical isolator and an optical non-reciprocal circuit device such as an optical circulator mainly used for organizing optical signals in the optical communication field and an optical switch using the same. The present invention relates to an optical isolator as an optical passive component, an optical circulator used for organizing optical signals, and an optical switch such as a 1: 2 optical switch and a 2: 2 optical switch.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信システムにおいては,近年光信号
を電気信号に置き換えることなく光信号のままで直接増
幅を行う,光ファイバ増幅器の使用が検討されている。
この場合,増幅器内に特定の長さのEr添加光ファイバ
を設置し,そこに増幅する信号光と励起光とを透過させ
て増幅光を得る。この光ファイバ増幅器には,順方向の
透過光のみを低損失で透過させかつ逆方向の戻り光を遮
断する,光アイソレータの使用が不可欠となつている。
2. Description of the Related Art In an optical communication system, use of an optical fiber amplifier for directly amplifying an optical signal as it is without replacing the optical signal with an electric signal has been studied in recent years.
In this case, an Er-doped optical fiber having a specific length is provided in the amplifier, and the amplified signal light and pumping light are transmitted therethrough to obtain amplified light. For this optical fiber amplifier, it is essential to use an optical isolator that transmits only the transmitted light in the forward direction with low loss and blocks the return light in the reverse direction.

【0003】光アイソレータには,順方向の透過光のう
ち特定の偏光成分のみを透過させる偏光依存型と,透過
光の全成分を透過する偏光無依存型とがある。光通信シ
ステムでは両方の光アイソレータが使われるが,偏光依
存型は光通信用レーザーの直近,偏光無依存型は信号光
が透過する光ファイバの中間へと使い分けられることが
多い。
[0003] Optical isolators include a polarization-dependent type that transmits only a specific polarization component of the transmitted light in the forward direction, and a polarization-independent type that transmits all components of the transmitted light. Although both optical isolators are used in an optical communication system, the polarization-dependent type is often used in the vicinity of an optical communication laser, and the polarization-independent type is often used in the middle of an optical fiber through which signal light passes.

【0004】このうち構成が比較的複雑な偏光無依存型
光アイソレータについては,従来より複屈折平行平板を
用いるタイプ(特開昭54−159245号公報,参
照),テーパ状の複屈折板を用いるタイプ(特公昭61
−58809号公報,参照)などいくつかの構造が提案
されてきた。
Among them, a polarization-independent optical isolator having a relatively complicated structure is of a type using a birefringent parallel flat plate (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-159245) and a tapered birefringent plate. Type (Sho 61
Some structures have been proposed.

【0005】図6は新宅らによって最近に提案された
(1997 春電子情報通信学会総合大会 C−3−9
8,第283頁,新構造の偏波無依存光アイソレータ,
参照)偏光無依存型光アイソレータの例を示す図であ
る。図6に示すように,従来技術による光アイソレータ
は,1つのファラデー回転子59,2つの1/2波長板
57,58,および2つのレンズ機構54,55を有し
ており,かつ両端に光ファイバ52,53が配置されて
いる。この従来技術による光アイソレータでは,光を2
つの経路に分割するが,2種の分離光は同じ偏光成分を
それぞれ同量だけ含み,光ファイバ52からの順方向透
過光の場合,出射側レンズ透過後に図の光ファイバ53
端面にて再び合成される。この場合,合成される2分離
光は同一偏光面をもち,かつ同位相となり,互いに強め
合う関係になっているので,入射光と同じ光強度の透過
光が得られる。
FIG. 6 is a diagram proposed recently by Shintaku et al. (C-3-9, 1997 IEICE General Conference).
8, page 283, polarization independent optical isolator with new structure,
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a polarization independent optical isolator. As shown in FIG. 6, the optical isolator according to the related art has one Faraday rotator 59, two half-wave plates 57 and 58, and two lens mechanisms 54 and 55, and optical devices at both ends. Fibers 52 and 53 are arranged. In this prior art optical isolator, the light
The two types of separated light contain the same amount of the same polarization component, respectively, and in the case of forward transmitted light from the optical fiber 52, the optical fiber 53 shown in FIG.
Combined again at the end face. In this case, the two separated lights to be combined have the same polarization plane and the same phase, and are in a mutually reinforcing relationship, so that transmitted light having the same light intensity as the incident light can be obtained.

【0006】逆に光ファイバ53から入射した光は2つ
の経路に分割され,各々の経路の光学素子を透過した後
に互いに同一の偏光面を持ち,互いに180゜位相のず
れた関係になるため,光ファイバと結合せず光ファイバ
に光が透過することはない。以上から,この光デバイス
が光アイソレータとして機能することがわかる。
Conversely, the light incident from the optical fiber 53 is split into two paths, which have the same polarization plane after passing through the optical element of each path and have a 180 ° phase shift relationship with each other. No light is transmitted through the optical fiber without being coupled to the optical fiber. From the above, it can be seen that this optical device functions as an optical isolator.

【0007】なお,2枚のレンズ54及び55間のファ
ラデー回転子59,1/2波長板57及び58を透過す
る際の光は平行光であることが最も望ましい。
The light transmitted through the Faraday rotator 59 and the half-wave plates 57 and 58 between the two lenses 54 and 55 is most preferably parallel light.

【0008】一方,光通信システムにおいては,光ファ
イバ増幅器の使用が盛んになるに従い,そこに必須で用
いられる光部品である光サーキュレータの需要が増大し
ている。
On the other hand, in an optical communication system, as the use of an optical fiber amplifier becomes active, the demand for an optical circulator, which is an optical component used in the optical fiber amplifier, is increasing.

【0009】現在は電気信号に一度変換する従来の方式
が光ファイバ増幅器を用いる方法に置き換えられつつあ
り,これが進めば大容量の光通信が可能な波長多重通信
の実現がより容易になると考えられている。波長多重通
信のシステムでは,狭帯域光フィルタと光サーキュレー
タとを組み合わせた構造を多量に必要とすると考えられ
ており,光サーキュレータは今後の光通信システムの実
現において,需要の非常に大きな光デバイスの1つと考
えられている。
At present, the conventional method of once converting an electric signal into an electric signal is being replaced by a method using an optical fiber amplifier, and if this method is advanced, it is considered that the realization of wavelength multiplexing communication capable of large-capacity optical communication will be easier. ing. It is considered that a wavelength multiplexing communication system requires a large amount of a structure combining a narrow band optical filter and an optical circulator, and the optical circulator is expected to be used for an optical device that is in great demand in the future optical communication system. It is considered one.

【0010】ところで,光サーキュレータには偏光依存
型と偏光無依存型の2種類の構造がある。このうち透過
光の光サーキュレータ内での減衰が小さい偏光無依存型
では,光学素子透過時の反射・散乱や損失などによる避
けられない減衰以外には損失は発生しない。
Incidentally, there are two types of optical circulators, a polarization dependent type and a polarization independent type. Among them, in the polarization-independent type, in which the transmitted light is attenuated in the optical circulator, no loss occurs except for the inevitable attenuation due to reflection, scattering, loss, and the like when passing through the optical element.

【0011】図7は従来技術による偏光無依存の光サー
キュレータを示す要部断面図である。図7において,例
えば,ポートI´からの入射光は3dBカプラ62に
て,入射光と同位相の光と入射光に対して90゜位相の
遅れた光の2つに分割される。分割された2つの光は強
度が同一で,各々入射光に対して1/2になる。3dB
カプラ62で分割された光は,各々別の光学素子(1/
2波長板68とフアラデー回転子71,フアラデー回転
子70と1/2波長板69)を透過し,その後,再度3
dB光カプラ63にて結合する。その際,3dB光カプ
ラ63のポートの一方には,各々180゜位相の異なる
光が入射し,他方には同位相の光が入射する。このため
一方には光が透過せず,他方には元の入射光と同じ強度
を持つ光が透過する。
FIG. 7 is a sectional view of a main part showing a polarization independent optical circulator according to the prior art. In FIG. 7, for example, the incident light from the port I ′ is split by the 3 dB coupler 62 into two lights, one having the same phase as the incident light and the other having a 90 ° phase delay with respect to the incident light. The two divided light beams have the same intensity, and are each halved with respect to the incident light. 3dB
The lights split by the coupler 62 are separated by different optical elements (1/1 /
Through the two-wavelength plate 68 and the Faraday rotator 71, and the Faraday rotator 70 and the half-wavelength plate 69), and
Coupled by the dB optical coupler 63. At this time, light having a phase difference of 180 ° is incident on one of the ports of the 3 dB optical coupler 63, and light having the same phase is incident on the other port. Therefore, light does not transmit to one side and light having the same intensity as the original incident light transmits to the other side.

【0012】図7のポートI´から順方向(紙面の左側
から右側の向き)透過光として入射した光(地点F)
は,図7の左側の3dB光カプラ62によって,まず2
つに分離される(地点G)。この場合,図中の下側の経
路に分離された透過光は,真っ直ぐに進んだ透過光に比
べ位相が90゜遅れることになる。次に,図7中の上側
の経路に分離された透過光は,1/2波長板68により
位相が変化する。この従来技術では,1/2波長板68
の光学軸の向きは順方向側から見て−22.5゜の方向
としており,それに応じて位相が変化する。次に,光は
ファラデー回転子71である磁性ガーネットを透過し,
磁性ガーネットへの印加磁界の向きを順方向の光透過方
向と定めているため,各々の位相が右向きに45゜(4
5゜遅れる)回転する(地点H)。
Light incident from the port I 'in FIG. 7 as forward light (from left to right on the paper) as transmitted light (point F)
First, the 3 dB optical coupler 62 on the left side of FIG.
(Point G). In this case, the transmitted light separated into the lower path in the figure has a phase delayed by 90 ° from the transmitted light that has proceeded straight. Next, the phase of the transmitted light separated into the upper path in FIG. 7 is changed by the half-wave plate 68. In this prior art, a half-wave plate 68 is used.
Has a direction of -22.5 ° when viewed from the forward direction, and the phase changes accordingly. Next, the light passes through the magnetic garnet, which is the Faraday rotator 71,
Since the direction of the magnetic field applied to the magnetic garnet is defined as the light transmission direction in the forward direction, each phase is shifted rightward by 45 ° (4
Turn 5 ° (delayed) (point H).

【0013】その後,次に図中の下側の経路に分離され
た透過光は,ファラデー回転子70である磁性ガーネッ
トを透過し,磁性ガーネットへの印加磁界の向きを順方
向の光透過方向と定めているため,各々の位相が右向き
に45゜(45゜遅れる)回転する。1/2波長板69
により位相が変化する。この従来技術では,1/2波長
板69の光学軸の向きは順方向側から見て+22.5゜
の方向としており,それに応じて位相が変化する(地点
H)。最後に上下の経路の分離光は,それぞれ独立に図
の右側の3dB光カプラ63に入射する。この透過時に
各分離光はそれぞれ相手側の経路に位相差が一90゜の
光をさらに分離し,それらを合成した透過光が図7のポ
ートII´及びポートIV´から夫々出射することになる。
ここで,ポートIV´に達した2分離光は互いに逆位相の
光であるために打ち消し合い,実際には何も出射される
ことはない。一方ポートII´に達した2分離光は互いに
同位相の光であるために合成され,光サーキュレータの
出射光となる。光サーキュレータ内部での避けられない
減衰を除くと,この出射光の強度はポートI´への入射
光と同じである。ただしポートI´への入射光とポート
IV´からの出射光との位相は等しくない。両者の位相は
裏返しの関係となっており,例えば,入射光が右回りの
円偏光であったならば出射光は左回りの円偏光となって
いる。
Thereafter, the transmitted light separated into the lower path in the figure passes through the magnetic garnet, which is the Faraday rotator 70, and the direction of the magnetic field applied to the magnetic garnet is changed to the forward light transmission direction. Therefore, each phase rotates rightward by 45 ° (lagged by 45 °). 1/2 wave plate 69
Changes the phase. In this conventional technique, the direction of the optical axis of the half-wave plate 69 is + 22.5 ° when viewed from the forward direction, and the phase changes accordingly (point H). Finally, the separated lights of the upper and lower paths independently enter the 3 dB optical coupler 63 on the right side of the figure. At the time of transmission, each separated light further separates the light having a phase difference of 190 ° into the path on the other side, and the transmitted light obtained by combining them is emitted from the ports II ′ and IV ′ in FIG. .
Here, the two separated lights that have reached the port IV 'cancel each other out because they are lights having phases opposite to each other, and nothing is actually emitted. On the other hand, the two separated lights that have reached the port II 'are lights having the same phase as each other, so that they are combined and become light emitted from the optical circulator. Except for the unavoidable attenuation inside the optical circulator, the intensity of this outgoing light is the same as the light incident on port I '. However, the incident light to port I 'and the port
The phase with the light emitted from IV 'is not equal. The phases of the two are inverted, for example, if the incident light is right-handed circularly polarized light, the outgoing light is left-handed circularly polarized light.

【0014】同様に図7のポートII´から入射した透過
光はポートIII ´から,ポートIII´から入射した透過
光はポートIV´から,ポートIV´から入射した透過光は
ポートI´からそれぞれ出射するが,それぞれの出射光
の強度は光サーキュレータ内部での避けられない減衰を
除くと,それぞれの入射光の強度に等しい。また各入射
光と出射光の位相が裏返しの関係となっている点も同じ
である。
Similarly, transmitted light from port II 'in FIG. 7 is transmitted from port III', transmitted light from port III 'is transmitted from port IV', and transmitted light from port IV 'is transmitted from port I'. Outgoing, the intensity of each outgoing light is equal to the intensity of each incoming light, except for the unavoidable attenuation inside the optical circulator. The same is true for the phase of each of the incident light and the outgoing light being inverted.

【0015】このような4端子光サーキュレータにおい
て,磁性ガーネットへの磁界印加手段を磁界印加の向き
が可変な構造とすれば2:2光スイッチとなる。
In such a four-terminal optical circulator, if the means for applying a magnetic field to the magnetic garnet has a structure in which the direction of application of the magnetic field is variable, the switch becomes a 2: 2 optical switch.

【0016】磁界印加の向きを可変とするには,例え
ば,磁性ガーネットの上面に半硬質磁性材料のようなヒ
スレリシスの小さな磁性体のヨーク状の構造を置き,そ
の一部にコイルを巻いて電流を流せばよい。電流の向き
を逆にすれば,磁性ガーネットに加えられる磁界の向き
も逆になる。この磁界の強度が磁性ガーネットを磁気飽
和させるに十分な大きさであれば,このデバイスは光ス
イッチとして動作する。
In order to make the direction of application of the magnetic field variable, for example, a yoke-like structure made of a magnetic material having a small hysteresis, such as a semi-hard magnetic material, is placed on the upper surface of a magnetic garnet, and a coil is wound around a part of the yoke. It is good to flow. Reversing the direction of the current also reverses the direction of the magnetic field applied to the magnetic garnet. If the strength of the magnetic field is large enough to magnetically saturate the magnetic garnet, the device operates as an optical switch.

【0017】一般的な光サーキュレータの構成では,フ
アラデー回転子に加える磁界印加の向きを変えることで
透過光が出射するポートを変更することができるため,
容易に光スイッチの構成をとることができる。
In a general optical circulator configuration, the port through which transmitted light is emitted can be changed by changing the direction of application of a magnetic field applied to the Faraday rotator.
The configuration of the optical switch can be easily taken.

【0018】図7の従来技術による光サーキュレータの
磁界印加手段の部分を永久磁石のような磁界の向きが固
定されたデバイスから,電磁石のような磁界印加の向き
の変更可能なデバィスとする。磁界印加の向きを逆にす
ればポートI´→ポートII´の透過光の経路をボートI
´→ポートIV´と変更することができる。このように,
光サーキュレータの磁界印加手段以外のデバイス構成を
ほぼそのまま用いて,光スイッチを実現することが可能
である。
The portion of the magnetic field applying means of the optical circulator according to the prior art shown in FIG. 7 is a device such as an electromagnet, which can change the direction of the applied magnetic field, from a device having a fixed magnetic field, such as a permanent magnet. If the direction of application of the magnetic field is reversed, the path of the transmitted light from port I 'to port II'
'→ Port IV' can be changed. in this way,
It is possible to realize an optical switch by using the device configuration other than the magnetic field applying means of the optical circulator almost as it is.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る光アイソレータでは,組み立て時の精密な位置合わせ
が難しいために,光学特性の優れた光アイソレータを製
造することが困難である。その理由について以下に説明
する。
In the above-mentioned optical isolator according to the prior art, it is difficult to manufacture an optical isolator having excellent optical characteristics because it is difficult to perform precise alignment during assembly. The reason will be described below.

【0020】従来技術による光アイソレータにおいて
は,1/2波長板を用いるため光軸調整が必須であり,
光アイソレータの作製の自動化,高精度化は困難であ
る。1/2波長板にはslow軸と呼ぶ光軸があり,1
/2波長板を透過した光の偏光面は,1/2波長板を透
過する前の偏光面の角度をθとし,slow軸の角度を
αとすると,2α−θとなる。
In an optical isolator according to the prior art, since a half-wave plate is used, optical axis adjustment is indispensable.
It is difficult to automate the production of optical isolators and to increase the precision. The half-wave plate has an optical axis called a slow axis.
The polarization plane of the light transmitted through the half-wave plate is 2α−θ, where θ is the angle of the polarization plane before transmission through the half-wave plate, and α is the angle of the slow axis.

【0021】従来技術による光アイソレータでは,光の
経路が2分割され,その経路に各々1つ以上の1/2波
長板を用いるため,その二つの経路の1/2波長板のs
low軸の角度が異なる場合,二つの経路を通った光が
正確な位相差をもたなくなり,挿入損失の増大,アイソ
レーション特性の悪化,光の透過しないはずのポートへ
の光の漏れなどが生じる。これを避けるため,高精度な
光軸調整が必要で,光アイソレータの低価格化,集積化
のために,光軸調整の不要な光アイソレータが,従来か
ら求められてきた。
In the optical isolator according to the prior art, the light path is divided into two, and each path uses one or more half-wave plates.
If the angle of the low axis is different, the light passing through the two paths will not have an accurate phase difference, increasing insertion loss, deteriorating isolation characteristics, and leaking light to ports where light should not pass. Occurs. In order to avoid this, high-precision optical axis adjustment is required, and an optical isolator that does not require optical axis adjustment has been sought for cost reduction and integration of the optical isolator.

【0022】一方,従来技術による光サーキュレータに
おいても従来技術による光アイソレータと同様な理由
で,1/2波長板を用いるため光軸調整が必須であり,
光サーキュレータの作製の自動化,高精度化は困難であ
る。そのため,従来技術による光アイソレータと同様
に,高精度な光軸調整が必要で,光サーキュレータの低
価格化,集積化のために,光軸調整の不要な光サーキュ
レータが,従来から求められてきた。
On the other hand, in the optical circulator according to the prior art, for the same reason as the optical isolator according to the prior art, the use of a half-wave plate requires adjustment of the optical axis.
It is difficult to automate the production of optical circulators and increase the precision. Therefore, as with the optical isolators according to the prior art, high-precision optical axis adjustment is required, and optical circulators that do not require optical axis adjustment have been sought for cost reduction and integration of optical circulators. .

【0023】そこで,本発明の一技術的課題は,偏光分
離素子を用いない,光学素子の光軸調整の不要な,偏光
無依存の光アイソレータ及び偏光無依存の光サーキュレ
ータ等の光非相反回路装置を提供することにある。
Accordingly, one technical object of the present invention is to provide a non-reciprocal optical circuit such as a polarization independent optical isolator and a polarization independent optical circulator that does not use a polarization splitting element and does not require optical axis adjustment of an optical element. It is to provide a device.

【0024】また,本発明の他の技術的課題は,前記光
非相反回路装置を用いた偏光無依存の光スイッチを提供
することにある。
Another technical object of the present invention is to provide a polarization-independent optical switch using the optical non-reciprocal circuit device.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明によれば,光の進
行方向に対して交差する方向に配設され,同一方向に透
過する光に対して,互いに逆方向に偏光面が回転するす
る特性を持つ少なくとも2つのファラデー回転子と,前
記光の進行方向に対して前記2つのファラデー回転子の
各々に対して,その前後またはその前または後ろのいず
れかに配置された少なくとも各1つの旋光性を有する物
質からなる旋光子とを備えた各第1種の光学素子と,前
記第1種の光学素子の両側に設けられた光導波路及びレ
ンズ機能を有するレンズ素子と,前記ファラデー回転子
に外部磁界を印加するための外部磁界印加手段と有する
ことを特徴とする光非相反回路装置が得られる。
According to the present invention, the polarization planes are arranged in a direction intersecting the traveling direction of light, and the planes of polarization rotate in opposite directions with respect to light transmitted in the same direction. At least two Faraday rotators having characteristics, and at least one optical rotation arranged before, after, before or after each of the two Faraday rotators with respect to the traveling direction of the light A first type of optical element having an optical rotator made of a material having a property, an optical waveguide provided on both sides of the first type of optical element, a lens element having a lens function, and a Faraday rotator. An optical nonreciprocal circuit device characterized by having an external magnetic field applying means for applying an external magnetic field is obtained.

【0026】また,本発明によれば,前記光非相反回路
装置において,前記磁界印加手段は,並列に設置され,
互いに逆方向に着磁された一対からなり,前記磁界印加
手段の近傍に前記ファラデー回転子及び前記旋光子から
なる前記第1種の光学素子を1組づつ配設した構造を有
することを特徴とする光非相反回路装置が得られる。
According to the present invention, in the optical nonreciprocal circuit device, the magnetic field applying means is installed in parallel,
It has a structure in which a pair of the first type optical elements comprising the Faraday rotator and the optical rotator are provided in the vicinity of the magnetic field applying means, each pair being magnetized in opposite directions to each other. Optical non-reciprocal circuit device is obtained.

【0027】また,本発明によれば,前記光非相反回路
装置において,前記フアラデー回転子は,前記外部磁界
印加手段による一方向の印加磁界により,互いに逆方向
に偏光面を回転させるものを用いたことを特徴とする光
非相反回路装置が得られる。
According to the present invention, in the optical non-reciprocal circuit device, the Faraday rotator rotates the planes of polarization in opposite directions by an applied magnetic field in one direction by the external magnetic field applying means. Thus, an optical non-reciprocal circuit device is obtained.

【0028】また,本発明によれば,前記いずれかの光
非相反回路装置において,前記ファラデー回転子および
前記旋光子からなる前記第1種の光学素子の各組を夫々
独立に光の進行方向に対して傾斜させたことを特徴とす
る光非相反回路装置が得られる。
According to the present invention, in any one of the optical non-reciprocal circuit devices, each set of the first type optical element including the Faraday rotator and the optical rotator is independently driven in a light traveling direction. An optical non-reciprocal circuit device characterized by being inclined with respect to.

【0029】また,本発明によれば,前記いずれかの光
非相反回路装置を用いた光アイソレータであって,前記
光導波路が,光合分岐器を有しており,これにより光の
経路が2分割され,一方の経路を透過する光は,一つの
組の前記第1種の光学素子を透過し,他方の経路を透過
する光は,もう一の組の前記第1種の光学素子を透過す
るように,光の経路が配設されていることを特徴とする
光アイソレータが得られる。
Further, according to the present invention, there is provided an optical isolator using any one of the optical non-reciprocal circuit devices, wherein the optical waveguide has an optical coupler, whereby the optical path is reduced to two. Light that is split and transmitted through one path is transmitted through one set of the first type optical elements, and light transmitted through the other path is transmitted through another set of the first type optical elements. As a result, an optical isolator characterized by providing a light path is provided.

【0030】また,本発明によれば,前記いずれかの光
非相反回路装置を用いた光アイソレータであって,前記
光導波路及び前記レンズ素子の代わりに,前記光導波路
とレンズ機能を持つレンズ素子とを一体化した第2種の
光学素子を用いたことを特徴とする光アイソレータが得
られる。
According to the present invention, there is provided an optical isolator using any one of the optical non-reciprocal circuit devices, wherein the optical waveguide and the lens element have a lens function instead of the optical waveguide and the lens element. An optical isolator characterized by using a second type of optical element that integrates

【0031】また,本発明によれば,前記いずれかの光
非相反回路装置を用いた光サーキュレータであって,前
記光導波路が,3dB光カプラを有しており,これによ
り光の経路が2分割され,一方の経路を透過する光は前
記一方の旋光子を透過し,他方の経路を透過する光は前
記もう一方の旋光子を透過するように,光の経路が配設
されていることを特徴とする光サーキュレータが得られ
る。
Further, according to the present invention, there is provided an optical circulator using any one of the optical non-reciprocal circuit devices, wherein the optical waveguide has a 3 dB optical coupler, whereby the optical path is reduced to two. A light path is provided so that light that is split and transmits through one path transmits through the one optical rotator, and light that transmits through the other path transmits through the other optical rotator. An optical circulator characterized by the following is obtained.

【0032】また,本発明によれば,前記光サーキュレ
ータにおいて,前記光導波路及びレンズ機能を持つ前記
レンズ素子に替わって,光導波路とレンズ機能を持つレ
ンズ素子とを一体化した第2種の光学素子を用いること
を特徴とする光サーキュレータが得られる。
Further, according to the present invention, in the optical circulator, a second type of optical element in which an optical waveguide and a lens element having a lens function are integrated in place of the optical waveguide and the lens element having a lens function. An optical circulator characterized by using an element is obtained.

【0033】また,本発明によれば,前記光サーキュレ
ータにおいて,前記光導波路とレンズ機能を持つ前記レ
ンズ素子を一体化した光学素子としてPLC構造を有す
る光導波路により構成されてい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, the optical circulator is characterized in that the optical circulator is constituted by an optical waveguide having a PLC structure as an optical element in which the optical waveguide and the lens element having a lens function are integrated. An optical circulator is obtained.

【0034】また,本発明によれば,前記いずれかの光
非相反回路装置を用いたことを特徴とする光スイッチが
得られる。
According to the present invention, there is provided an optical switch characterized by using any one of the above optical non-reciprocal circuit devices.

【0035】また,本発明によれば,前記いずれかの光
サーキュレータを用いたことを特徴とする光スイッチが
得られる。
According to the present invention, there is provided an optical switch characterized by using any one of the above-described optical circulators.

【0036】さらに,本発明によれば,前記いずれかの
光スイッチにおいて,前記磁界印加手段として磁場の方
向を,逆転させる機構を有する事により,磁界の反転に
より出力ポートを切り替える機能を有することを特徴と
する光スイッチが得られる。
Further, according to the present invention, in any of the above optical switches, a function of switching the output port by reversing the magnetic field is provided by having a mechanism for reversing the direction of the magnetic field as the magnetic field applying means. An optical switch characterized as above is obtained.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0038】(第1の実施の形態)図1(a)は本発明
の第1の実施の形態による非相反回路装置としての光ア
イソレータの要部を示す平面図,図1(b)は側面図,
図1(c)は斜視図で,図1(c)においては,磁界印
加手段は除去されている。
(First Embodiment) FIG. 1A is a plan view showing a main part of an optical isolator as a non-reciprocal circuit device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. Figure,
FIG. 1C is a perspective view. In FIG. 1C, the magnetic field applying means is removed.

【0039】図1(a)を参照すると,同一方向の印加
磁界により互いに逆方向で同じ大きさで偏光面の回転を
生じる磁性ガーネットからなるファラデー回転子3,4
を用いている。第1種の光学素子は,ファラデー回転子
3及び旋光子5,及びファラデー回転子4及び旋光子6
の各組から構成されている。また,光導波路構造とレン
ズ機能を一体化した第2種の光学素子としてTECファ
イバ1,2を用いている。
Referring to FIG. 1 (a), Faraday rotators 3 and 4 made of magnetic garnets which rotate the polarization plane in the same direction in the opposite directions by the applied magnetic field in the same direction.
Is used. The first type of optical element is a Faraday rotator 3 and a rotator 5, and a Faraday rotator 4 and a rotator 6
It consists of each set. In addition, TEC fibers 1 and 2 are used as a second type of optical element in which the optical waveguide structure and the lens function are integrated.

【0040】第1の実施の形態では,磁界印加手段とし
て用いたマグネット7が1個で構成が簡素になり,小型
化に適する。
In the first embodiment, the structure is simplified by using one magnet 7 used as the magnetic field applying means, which is suitable for miniaturization.

【0041】波長1.3μm用光アイソレータの場合,
光の透過方向に平行な同一方向の磁界に対して,一対の
フアラデー回転子3,4の(TbBi)3 Fe5 12
晶と(GdBi)3 (FeGaAl)5 12結晶は偏光
の回転方向は互いに逆で,45゜回転するために要する
厚さは,どちらも約370μmである。旋光子5,6と
しては,光透過方向でファラデー回転子3,4とは,偏
光面が逆回転する長さ12mmの右及び左水晶旋光子各
1個を用いた。
In the case of a 1.3 μm wavelength optical isolator,
For a magnetic field in the same direction parallel to the light transmission direction, the (TbBi) 3 Fe 5 O 12 crystal and the (GdBi) 3 (FeGaAl) 5 O 12 crystal of the pair of Faraday rotators 3 and 4 rotate in the polarization direction. Are opposite to each other, and the thickness required to rotate 45 ° is about 370 μm in both cases. As the optical rotators 5, 6, right and left quartz optical rotators each having a length of 12 mm and having a polarization plane reversely rotated were used as the Faraday rotators 3, 4 in the light transmission direction.

【0042】図1(b)は図1(a)を横方向から見た
図で,光学素子であるフアラデー回転子3,4と,旋光
子5,6とを光の入射方向に対して傾けた事により,素
子表面での反射戻り光の防止に非常に高い効果が得ら
れ,特性改善につながる。
FIG. 1B is a side view of FIG. 1A, in which the Faraday rotators 3 and 4 as optical elements and the optical rotators 5 and 6 are tilted with respect to the light incident direction. As a result, a very high effect can be obtained in preventing reflected return light on the element surface, leading to an improvement in characteristics.

【0043】図1(c)は図1(a)の光学素子である
ファラデー回転子3,4,及び旋光子5,6をガラス基
板8上に形成した溝9の上に埋め込み,光導波路を同じ
くガラス基板8上に形成したV字型の溝9に埋め込んだ
変形例を示している。この構造はTEC構造を有する光
導波路を用いる際に非常に有効で,作製の精度の向上と
簡便化を図ることができる。TEC構造を有する光導波
路を用いることで部品点数の削減,それによる小型化,
高精度化が実現できる。
FIG. 1 (c) shows a Faraday rotator 3, 4, and an optical rotator 5, 6 which are optical elements of FIG. 1 (a) embedded in a groove 9 formed on a glass substrate 8 to form an optical waveguide. Similarly, a modified example is shown in which a V-shaped groove 9 formed on a glass substrate 8 is embedded. This structure is very effective when using an optical waveguide having a TEC structure, and can improve the manufacturing accuracy and simplify the manufacturing. By using an optical waveguide having a TEC structure, the number of parts can be reduced, thereby reducing the size.
High accuracy can be realized.

【0044】この実施の形態で用いられたTECファイ
バの他に,第2種の光学素子としては,先球付き光導波
路,PLC構造を有する光導波路などがあり,図1
(c)に示したTEC構造を有する光導波路に替えてこ
れらの光学素子を用いても同様の効果が得られる。
In addition to the TEC fiber used in this embodiment, examples of the second type of optical element include an optical waveguide with a spherical head and an optical waveguide having a PLC structure.
Similar effects can be obtained by using these optical elements instead of the optical waveguide having the TEC structure shown in FIG.

【0045】以上を用いた本発明の第1の実施の形態に
よる光アイソレータの特性は,挿入損失1.0dB,ア
イソレーション40dB程度となる。
The characteristics of the optical isolator according to the first embodiment of the present invention as described above have an insertion loss of about 1.0 dB and an isolation of about 40 dB.

【0046】次に,本発明の第1の実施の形態による光
アイソレータの動作について説明する。
Next, the operation of the optical isolator according to the first embodiment of the present invention will be described.

【0047】図1(a)を参照すると,ファラデー回転
子3は,偏光面を右回りに向きに45゜回転させるよう
に設定してある。同じくファラデー回転子4は,ファラ
デー回転子3と逆方向に45゜偏光面を回転させるよう
に設定してある。また,旋光子5,6は,旋光結晶から
なり,旋光子5は図中の左側から入射した光に対して
は,左回りに45゜偏光面を回転させるように設定し,
旋光子6は図中の左側から入射した光に対しては,右回
りに45゜偏光面を回転させるように設定してある。
Referring to FIG. 1A, the Faraday rotator 3 is set so that the plane of polarization is rotated clockwise by 45 °. Similarly, the Faraday rotator 4 is set to rotate the plane of polarization by 45 ° in a direction opposite to that of the Faraday rotator 3. The optical rotators 5 and 6 are made of an optical rotation crystal, and the optical rotator 5 is set to rotate the polarization plane by 45 ° counterclockwise with respect to the light incident from the left side in the figure.
The optical rotator 6 is set so as to rotate the plane of polarization by 45 ° clockwise with respect to light incident from the left side in the figure.

【0048】また,光導波路1から光学素子3,4に入
射する光は,その光の径のほぼ中央部で光学素子3,4
で分割される。その後,磁性ガーネット3に入射した光
は,偏光面を右回りに45゜回転し,その後旋光子5で
左回りに45゜回転する。磁性ガーネット4に入射した
光は磁性ガーネット4で左回りに45゜,旋光子6で右
回りに45゜偏光面を回転させる。
The light incident on the optical elements 3 and 4 from the optical waveguide 1 is substantially at the center of the diameter of the optical elements 3 and 4.
Divided by Thereafter, the light incident on the magnetic garnet 3 rotates the plane of polarization by 45 ° clockwise, and then rotates 45 ° counterclockwise by the rotator 5. The light incident on the magnetic garnet 4 rotates the polarization plane 45 ° counterclockwise by the magnetic garnet 4 and 45 ° clockwise by the rotator 6.

【0049】よって,図中の上段を透過した光と下段を
透過した光は同一偏光面,同位相を持つため光導波路2
に結合し透過する。
Therefore, since the light transmitted through the upper stage and the light transmitted through the lower stage in the drawing have the same polarization plane and the same phase,
And is transmitted through.

【0050】逆に光導波路2から入射した光は,図1
(a)中の上の経路では,旋光子5で右回りに45゜,
ファラデー回転子3で右回りに45゜偏光面が回転す
る。また図中の下の経路では旋光子6で左回りに45
゜,磁性ガーネットで左回りに45゜偏光面が回転す
る。よって,図中の上の段を透過した光と下の段を透過
した光は偏光面は同一であるが,位相が互いに逆とな
り,光導波路と結合しない。以上から光アイソレータと
して動作する事がわかる。
On the contrary, the light incident from the optical waveguide 2 is shown in FIG.
In the upper path in (a), the rotator 5 rotates clockwise by 45 °,
The Faraday rotator 3 rotates the plane of polarization by 45 ° clockwise. In the lower path in the figure, the rotator 6 rotates 45
(4) The magnetic garnet rotates the plane of polarization 45 ° counterclockwise. Therefore, although the light transmitted through the upper stage and the light transmitted through the lower stage in the figure have the same polarization plane, their phases are opposite to each other and are not coupled to the optical waveguide. From the above, it can be seen that the optical isolator operates.

【0051】ここで,本発明の第1の実施の形態におい
て,旋光現象は入射光の偏光状態に依存しないためにこ
の光アイソレータの光学素子は,光の進行方向に対して
ファラデー回転子と旋光子のどちらが先に来るかは問題
にならず,以下に示す関係を素子が満たすことが条件と
なる。
Here, in the first embodiment of the present invention, since the optical rotation phenomenon does not depend on the polarization state of the incident light, the optical element of this optical isolator has a Faraday rotator and an optical rotation in the traveling direction of light. It does not matter which of the children comes first, and the condition is that the element satisfy the following relationship.

【0052】旋光子は,相反素子でありファラデー回転
子は,非相反素子である。光アイソレータとして動作す
るには,一方から入射した光が二つの経路に分離し,1
つ以上の旋光結晶からなる旋光子とファラデー回転子を
透過した後に,互いに同一偏光面と同位相をもち,その
逆から入射した光が旋光結晶と,ファラデー回転子を透
過した後に,同一偏光面で互いに逆位相を持つことが必
要になる。その条件をもとに旋光子とファラデー回転子
に求められる偏光面の回転角を求める。偏光面の回転角
をθとする。
The optical rotator is a reciprocal element and the Faraday rotator is a non-reciprocal element. To operate as an optical isolator, light incident from one side is split into two paths,
After passing through an optical rotator and a Faraday rotator consisting of one or more optical rotation crystals, they have the same polarization plane and the same phase as each other, and light incident from the opposite direction passes through the optical rotation crystal and the Faraday rotator and then has the same polarization plane. Need to have opposite phases to each other. Based on the conditions, the rotation angle of the polarization plane required for the optical rotator and the Faraday rotator is obtained. The rotation angle of the polarization plane is θ.

【0053】求められる条件は順方向で2つの経路を透
過した光の位相が等しいことである。
The required condition is that the phases of the lights transmitted through the two paths in the forward direction are equal.

【0054】[0054]

【数1】 同じく逆方向に2つの経路を透過した光の位相に±π+
2nπの差がある事が条件となる。但しnは整数を表
す。
(Equation 1) Similarly, the phase of light transmitted through two paths in opposite directions is ± π +
The condition is that there is a difference of 2nπ. Here, n represents an integer.

【0055】[0055]

【数2】 旋光子は,相反素子であり,ファラデー回転子は非相反
素子であるため上記数1式及び数2式のようになる。こ
の関係から数1式+数2式より,次の数3式が導かれ
る。
(Equation 2) The optical rotator is a reciprocal element, and the Faraday rotator is a non-reciprocal element. From this relationship, the following equation (3) is derived from equation (1) and equation (2).

【0056】[0056]

【数3】 偏光面の回転の角度の絶対値がπを越えるほどの厚さの
結晶を用意するのはあまり現実的ではないので,簡単の
ためn=0を考える。その場合,次の数4式のようにな
る。
(Equation 3) Since it is not very practical to prepare a crystal having a thickness such that the absolute value of the angle of rotation of the polarization plane exceeds π, n = 0 is considered for simplicity. In that case, the following equation 4 is obtained.

【0057】[0057]

【数4】 上記数4式から,ファラデー回転子が2枚必要である事
が判明する。θF1とθF2の絶対値を等しくすると,次の
数5式とするのが適当である。
(Equation 4) From the above equation 4, it is clear that two Faraday rotators are required. If the absolute values of θ F1 and θ F2 are equal, the following equation (5) is appropriate.

【0058】[0058]

【数5】 数3式を数1式または数2式に代入すると結果として,
次の数6式のようにすることが適当であると判明する。
(Equation 5) Substituting Equation 3 into Equation 1 or Equation 2 results in
It turns out that the following equation (6) is appropriate.

【0059】[0059]

【数6】 (Equation 6)

【0060】(第2の実施の形態)図2は本発明の第2
の実施の形態による光非相反回路装置としての光アイソ
レータを示す平面断面図である。図2に示すように,フ
ァラデー回転子16,17として同一組成の磁性ガーネ
ットを用いて,磁界印加手段として用いるマグネットと
してマグネット20及び20´の2つを使用したもので
ある。ファラデー回転子16,17に,印加される磁界
の方向は互いに逆である。第1種の光学素子は,夫々フ
ァラデー回転子16及び旋光子18の組み合わせ,ファ
ラデー回転子17及び旋光子19の組み合わせからな
る。この第2の実施の形態において,光合分波器10,
11を用いて光を同じ強度で2分割してから,第1種の
光学素子であるファラデー回転子16及び旋光子18と
第1種の光学素子であるファラデー回転子17及び旋光
子19に入射することが適当といえる。
(Second Embodiment) FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan sectional view showing an optical isolator as an optical non-reciprocal circuit device according to the embodiment. As shown in FIG. 2, magnetic garnets having the same composition are used as the Faraday rotators 16 and 17, and two magnets 20 and 20 'are used as magnets used as magnetic field applying means. The directions of the magnetic fields applied to the Faraday rotators 16 and 17 are opposite to each other. The first type of optical element includes a combination of a Faraday rotator 16 and a rotator 18 and a combination of a Faraday rotator 17 and a rotator 19, respectively. In the second embodiment, the optical multiplexer / demultiplexer 10,
11, the light is split into two at the same intensity, and then incident on the Faraday rotator 16 and the optical rotator 18 as the first type optical element and the Faraday rotator 17 and the optical rotator 19 as the first type optical element. It is appropriate to do so.

【0061】1.3μm用の光アイソレータでは,ファ
ラデー回転子16,17として370μm厚の(TbB
i)3 Fe5 12結晶板2枚,及び旋光子18,19と
して12mmの右及び左水晶旋光子を各1個づつ使用し
て,挿入損失0.8dB,アイソレーション特性40d
Bの結果を得た。また,第1の実施の形態では,光の中
心が光学素子の境界部を透過して,挿入損失を生じてい
たがこれによりほぼ完全に解決される。
In the optical isolator for 1.3 μm, the Faraday rotators 16 and 17 have a thickness of 370 μm (TbB).
i) Using two 3 Fe 5 O 12 crystal plates and one 12 mm right and left crystal rotator as the rotators 18 and 19, each having an insertion loss of 0.8 dB and an isolation characteristic of 40 d.
The result of B was obtained. In the first embodiment, the center of the light passes through the boundary of the optical element, causing insertion loss. However, this can be solved almost completely.

【0062】(第3の実施の形態)図3(a)及び
(b)は本発明の第3の実施の形態による光非相反回路
装置としての光サーキュレータを示す図であり,図3
(a)は,光学素子や光導波路の構成を上方向から見た
場合について示した図,図3(b)は,この光学素子部
分を透過光の光路に対し斜め置きした構成の場合の光サ
ーキュレータを横方向から見た図であり,図3(a)の
構成をガラス基板の上に実現したもである。
(Third Embodiment) FIGS. 3A and 3B show an optical circulator as an optical nonreciprocal circuit device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a diagram showing the configuration of the optical element and the optical waveguide when viewed from above, and FIG. 3B is a diagram showing the light in a configuration in which the optical element portion is placed obliquely with respect to the optical path of the transmitted light. FIG. 4 is a view of the circulator viewed from the lateral direction, in which the configuration of FIG. 3A is realized on a glass substrate.

【0063】図3(a)及び(b)に示す光サーキュレ
ータは,4端子光サーキュレータと呼ばれるものであ
る。この基板材料としては,ガラスの他Si等が適す
る。ここで,第2種の光学素子として,TEC構造を有
する光導波路23,24,25,26を用いているが,
ここにTEC構造を有する光導波路を用いると光サーキ
ュレータの部品点数を削減する事ができるとともに,高
精度化,低損失化が実現できる。
The optical circulator shown in FIGS. 3A and 3B is called a four-terminal optical circulator. As the substrate material, glass or Si is suitable in addition to glass. Here, the optical waveguides 23, 24, 25, and 26 having the TEC structure are used as the second type optical element.
If an optical waveguide having a TEC structure is used here, the number of components of the optical circulator can be reduced, and high precision and low loss can be realized.

【0064】第3の実施の形態による光サーキュレータ
は,波長1.3μm用光サーキュレータのもので,用い
られている旋光子29,30は,12mm厚の右及び左
水晶旋光子で,ファラデー回転子27,28として用い
られている磁性ガーネットは370μm厚の(TbB
i)3 Fe5 12結晶である。これらを組み合わせるに
は,第1種の光学素子である旋光子とファラデー回転子
との各組を接着剤で張り合わせるか,半田等で接合する
ことが適当である。
The optical circulator according to the third embodiment is an optical circulator for a wavelength of 1.3 μm. The optical rotators 29 and 30 used are 12 mm thick right and left quartz optical rotators, and a Faraday rotator. The magnetic garnet used as 27, 28 has a thickness of 370 μm (TbB
i) 3 Fe 5 O 12 crystal. In order to combine them, it is appropriate to bond each set of the optical rotator and the Faraday rotator, which are the first type of optical element, with an adhesive or to join them with solder or the like.

【0065】以上で作製された光サーキュレータは,各
入出力ポートで挿入損失0.8dB,アイソレーション
特性40dBを実現する。
The optical circulator manufactured as described above achieves an insertion loss of 0.8 dB and an isolation characteristic of 40 dB at each input / output port.

【0066】次,図3を用いて本発明の第3の実施の形
態による4端子型光サーキュレータの動作について説明
する。図3をもとに各ボートI〜IVら透過光が入射した
場合の透過光の偏光面と位相について述べる。図3のポ
ートIから順方向(紙面の左側から右側の向き)透過光
として入射した光(地点A)は,3dB光カプラ21に
よってまず2つに分離される(地点B)。この場合,図
中の下側の経路に分離された透過光は,真っ直ぐに進ん
だ透過光に比べ位相が90゜遅れることになる。次に,
図中の上側の経路に分離された透過光は,磁性ガーネッ
トからなるファラデー回転子27を透過し,ファラデー
回転子27ヘの印加磁界の向きを順方向の光透過方向と
定めているため,各々の偏光面が右向きに45゜(45
゜遅れる)回転する(地点C)。次に,旋光子29によ
り偏光面が変化する。
Next, the operation of the four-terminal optical circulator according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The polarization plane and phase of the transmitted light when the transmitted light from each of the boats I to IV is incident will be described with reference to FIG. The light (point A) incident as transmitted light from the port I in FIG. 3 in the forward direction (from left to right on the paper) is first split into two by the 3 dB optical coupler 21 (point B). In this case, the transmitted light separated into the lower path in the figure has a phase delayed by 90 ° from the transmitted light that has proceeded straight. next,
The transmitted light separated into the upper path in the figure passes through the Faraday rotator 27 made of magnetic garnet, and the direction of the magnetic field applied to the Faraday rotator 27 is defined as the forward light transmission direction. The polarization plane of 45 ° (45
゜ They turn (delay) (point C). Next, the polarization plane is changed by the optical rotator 29.

【0067】第3の実施の形態においては,旋光子29
の旋光の角度は光の進行方向が順方向では−45゜とし
ており,それに応じて偏光面が変化する(地点D)。
In the third embodiment, the rotator 29
The angle of rotation of the light is −45 ° when the light travels in the forward direction, and the polarization plane changes accordingly (point D).

【0068】次に,図中の下側の経路に分離された透過
光は,磁性ガーネットからなるファラデー回転子28を
透過し,下段のファラデー回転子28への印加磁界の向
きを順方向の光透過方向と定めているため,各々の偏光
面が右向きに−45゜(−45゜遅れる)回転する。次
に,旋光子30により位相が変化する。
Next, the transmitted light split into the lower path in the figure passes through the Faraday rotator 28 made of magnetic garnet, and the direction of the magnetic field applied to the lower Faraday rotator 28 is changed to the forward light. Since the transmission direction is determined, each polarization plane rotates rightward by −45 ° (lagged by −45 °). Next, the phase is changed by the optical rotator 30.

【0069】第3の実施の形態において,下段の旋光子
30の旋光の角度は,光の進行方向が順方向では45゜
としており,第3の実施の形態においては,旋光子の旋
光の角度は45゜としており,それに応じて位相が変化
する(地点E)。
In the third embodiment, the angle of rotation of the lower optical rotator 30 is 45 ° in the forward direction of light, and in the third embodiment, the angle of rotation of the optical rotator is Is 45 °, and the phase changes accordingly (point E).

【0070】最後に上下の経路の分離光はそれぞれ独立
に図の右側の3dB光カプラ22に入射する。この透過
時に各分離光はそれぞれ相手側の経路に位相差が−90
゜の光をさらに分離し,それらを合成した透過光が図の
ポートII,ポートIVら出射することになる。ここで,ポ
ートIVに達した2分離光は互いに逆位相の光であるため
に打ち消し合い,実際には何も出射されることはない。
Finally, the separated lights of the upper and lower paths independently enter the 3 dB optical coupler 22 on the right side of the figure. At the time of transmission, each separated light has a phase difference of -90 on the path of the other party.
The light of ゜ is further separated, and the transmitted light obtained by combining them is emitted from port II and port IV in the figure. Here, the two separated lights reaching the port IV cancel each other out because they are lights having phases opposite to each other, and nothing is actually emitted.

【0071】一方ポートIIに達した2分離光は互いに同
位相の光であるために合成され,光サーキュレータの出
射光となる。光サーキュレータ内部での避けられない減
衰を除くとこの出射光の強度はポートIへの入射光と同
じである。ただしポートIへの入射光とポートIVからの
出射光との位相は等しくない。両者の位相は裏返しの関
係となっており,例えば入射光が右回りの円偏光であっ
たならば出射光は左回りの円偏光となっている。
On the other hand, the two separated lights reaching the port II are lights which have the same phase with each other and are combined to become light emitted from the optical circulator. Except for the unavoidable attenuation inside the optical circulator, the intensity of this outgoing light is the same as the light incident on port I. However, the phases of the light incident on the port I and the light emitted from the port IV are not equal. The phases of the two are inverted, for example, if the incident light is right-handed circularly polarized light, the outgoing light is left-handed circularly polarized light.

【0072】同様に図のポートIIから入射した透過光は
ポートIII から,ポートIII から入射した透過光はポー
トIVから,ポートIVから入射した透過光はポートIから
それぞれ出射するが,それぞれの出射光の強度は光サー
キュレータ内部での避けられない減衰を除くと,それぞ
れの入射光の強度に等しい。また各入射光と出射光の位
相が裏返しの関係となつている点も同じである。
Similarly, the transmitted light entering from port II in the figure exits from port III, the transmitted light entering from port III exits from port IV, and the transmitted light entering from port IV exits from port I, respectively. The intensity of the emitted light is equal to the intensity of each incident light, except for the unavoidable attenuation inside the optical circulator. The same is true for the case where the phases of the incident light and the outgoing light are reversed.

【0073】なお,旋光現象は入射光の偏光状態に依存
しないために,この光サーキュレータの光学素子部は光
の進行方向に対して,フアラデー回転子と旋光結晶板の
どちらが先に来るかは問題ではなく,以下に示す関係を
素子が満たすことが条件となる。
Since the optical rotatory phenomenon does not depend on the polarization state of the incident light, the optical element portion of this optical circulator has a problem as to which of the Faraday rotator and the optical rotatory crystal plate comes first in the light traveling direction. Instead, the condition is that the elements satisfy the following relationship.

【0074】ここで,偏光面の回転角をθとする。簡単
のためにファラデー回転子,旋光子ともに図中上段を添
え字1下段を添え字2として,またファラデー回転子の
添え字をFとする。求められる条件は順方向で2つの経
路を透過した光の位相が等しいことである。即ち,次の
数7式に示される。
Here, it is assumed that the rotation angle of the polarization plane is θ. For the sake of simplicity, both the Faraday rotator and the optical rotator in the figure have the suffix 1 at the top and the suffix 2 at the bottom, and the suffix F for the Faraday rotator. The required condition is that the phases of the light transmitted through the two paths in the forward direction are equal. That is, it is shown in the following equation (7).

【0075】[0075]

【数7】 同じく逆方向に2つの経路を透過した光の位相に±π+
2nπの差がある事が条件となる。但しnは整数を表
す。
(Equation 7) Similarly, the phase of light transmitted through two paths in opposite directions is ± π +
The condition is that there is a difference of 2nπ. Here, n represents an integer.

【0076】[0076]

【数8】 旋光結晶板は,相反素子であり,フアラデー回転子は非
相反素子であるため,上記数7式及び数8式のようにな
る。この関係から,数7式+数8式より次の数9式が成
り立つ。
(Equation 8) The optical rotation crystal plate is a reciprocal element, and the Faraday rotator is a non-reciprocal element. From this relationship, the following Expression 9 is established from Expression 7 and Expression 8.

【0077】[0077]

【数9】 偏光面の回転の角度の絶対値がπを越えるほどの厚さの
結晶を用意するのは,あまり現実的ではないので,簡単
のためn=0を考える。その場合,次の数10式が成り
立つ。
(Equation 9) It is not very practical to prepare a crystal having a thickness such that the absolute value of the angle of rotation of the polarization plane exceeds π, so n = 0 is considered for simplicity. In that case, the following equation 10 is established.

【0078】[0078]

【数10】 これよりファラデー回転子が2枚必要である事が判明す
る。θF1とθF2の絶対値を等しくすると次の数11式の
ようにすることが適当である。
(Equation 10) This proves that two Faraday rotators are required. When the absolute values of θ F1 and θ F2 are made equal, it is appropriate to make the following equation (11).

【0079】[0079]

【数11】 また,数9式を数7式又は数8式に代入すると結果とし
て,数12式とすることが適当と判明する。
[Equation 11] In addition, when Equation 9 is substituted into Equation 7 or Equation 8, it becomes clear that Equation 12 is appropriate as a result.

【0080】[0080]

【数12】 このような4端子光サーキュレータにおいて,磁性ガー
ネットからなるファラデー回転子への磁界印加手段を磁
界印加の向きが可変な構造とすれば2:2光スイッチと
なる。
(Equation 12) In such a four-terminal optical circulator, if the magnetic field applying means to the Faraday rotator made of a magnetic garnet has a structure in which the direction of the applied magnetic field is variable, it becomes a 2: 2 optical switch.

【0081】磁界印加の向きを可変とするには,例え
ば,磁性ガーネットからなるファラデー回転子の上面に
半硬質磁性材料のようなヒステリシスの小さな磁性体の
ヨーク状の構造を置き,その一部にコイルを巻いて電流
を流せばよい。電流の向きを逆にすれば,ファラデー回
転子に加えられる磁界の向きも逆になる。この磁界の強
度がファラデー回転子の磁性ガーネットを磁気飽和させ
るに十分な大きさであれば,このデバイスは光スイッチ
として動作する。
To make the direction of application of the magnetic field variable, for example, a yoke-like structure made of a magnetic material having a small hysteresis such as a semi-hard magnetic material is placed on the upper surface of a Faraday rotator made of a magnetic garnet and a part thereof. What is necessary is just to wind a coil and to apply an electric current. Reversing the direction of the current also reverses the direction of the magnetic field applied to the Faraday rotator. If the strength of the magnetic field is large enough to magnetically saturate the magnetic garnet of the Faraday rotator, the device operates as an optical switch.

【0082】具体的な動作は,図3に示す光サーキュレ
ータの磁界印加手段を,上記の磁気回路またはファラデ
ー回転子の偏光面の回転角が45゜になる強度の磁界を
発生するコイルなどに変更して,磁界の方向を逆転させ
ると,ポートIからポートIIではなく,ポートIからポ
ートIVとなる様な動作である。
The specific operation is as follows. The magnetic field applying means of the optical circulator shown in FIG. 3 is changed to the above-mentioned magnetic circuit or a coil for generating a magnetic field having a strength at which the rotation angle of the polarization plane of the Faraday rotator is 45 °. Then, when the direction of the magnetic field is reversed, the operation is not port I to port II but from port I to port IV.

【0083】(第4の実施の形態)図4(a)及び
(b)は本発明の第4の実施の形態による光非相反回路
装置としての光サーキュレータを示す平面図及び側面図
である。図4(a)及び(b)において,同一方向の磁
界のもとで,お互いに逆方向に光の偏光面を回転させる
ファラデー回転子35,36を使用して,磁界印加手段
19として永久磁石マグネットを1つとしたものに加え
て,3dBカプラの機能を持つPLC構造を持つ光導波
路34を用いた光サーキュレータである。第1種の光学
素子として,ファラデー回転子35及び旋光子37との
組合せ,及びファラデー回転子36及び旋光子38との
組合せを用いている。
(Fourth Embodiment) FIGS. 4A and 4B are a plan view and a side view showing an optical circulator as an optical non-reciprocal circuit device according to a fourth embodiment of the present invention. 4 (a) and 4 (b), a Faraday rotator 35, 36 for rotating the polarization plane of light in the opposite direction under a magnetic field in the same direction is used. An optical circulator using an optical waveguide 34 having a PLC structure having a function of a 3 dB coupler, in addition to one having a single magnet. As the first type of optical element, a combination with the Faraday rotator 35 and the optical rotator 37 and a combination with the Faraday rotator 36 and the optical rotator 38 are used.

【0084】波長1.3μm用光サーキュレータの場
合,光の透過方向に平行な同一方向の磁界に対して,フ
ァラデー回転子35,36の(TbBi)3 Fe5 12
結晶と(GdBi)3 (FeGaAl)5 12結晶は,
偏光の回転方向は互いに逆で,45゜回転するために要
する厚さは,実施の形態の場合,どちらもほぼ370μ
mである。旋光子37,38としては光透過方向でファ
ラデー回転子35,36とは偏光面が逆回転する長さ1
2mmの右及び左水晶旋光子各1個を用いた。
In the case of an optical circulator for a wavelength of 1.3 μm, the (TbBi) 3 Fe 5 O 12 of the Faraday rotators 35 and 36 is applied to a magnetic field in the same direction parallel to the light transmission direction.
The crystal and the (GdBi) 3 (FeGaAl) 5 O 12 crystal
The rotation directions of the polarized light are opposite to each other, and the thickness required for 45 ° rotation is approximately 370 μm in the case of the embodiment.
m. Each of the optical rotators 37 and 38 has a length 1 in which the polarization plane is reversely rotated with respect to the Faraday rotators 35 and 36 in the light transmission direction.
One 2 mm right and left crystal rotator was used.

【0085】PLC構造を有する光導波路は図4からわ
かるように1:2の3dB光カプラ33と同等の光学的
振舞いを示す素子である。3dB光カプラ33をPLC
構造を有する光導波路に置き換えると光デバイスの外形
の小型化を図ることができるという利点がある。
The optical waveguide having the PLC structure is an element which shows the same optical behavior as the 1: 2 3 dB optical coupler 33 as can be seen from FIG. PLC with 3dB optical coupler 33
Replacing with an optical waveguide having a structure has the advantage that the outer shape of the optical device can be reduced in size.

【0086】第4の実施の形態によるサーキュレータの
動作は,第3の実施の形態のポートIVに終端処理を施し
たものと同等であり,構成が単純化された事で,調整が
簡略化され特性の向上,低コスト化が可能となる。
The operation of the circulator according to the fourth embodiment is the same as that of the third embodiment in which the port IV is terminated, and the adjustment is simplified because the configuration is simplified. The characteristics can be improved and the cost can be reduced.

【0087】以上から作製された本発明の第4の実施の
形態による光サーキュレータの特性は,1.3μmにお
いて各ポートで挿入損失0.9dB,アイソレーション
特性40dBを実現する。この例ではバルク構成を示し
たが,光導波路への適用にも有効である。
As for the characteristics of the optical circulator according to the fourth embodiment of the present invention, the insertion loss is 0.9 dB at each port and the isolation characteristic is 40 dB at 1.3 μm. Although the bulk configuration is shown in this example, it is also effective for application to an optical waveguide.

【0088】(第5の実施の形態)図5は本発明の第5
の実施の形態による光スイッチを示す斜視図である。図
5に示す光スイッチは,2:2光スイッチと呼ばれるも
ので,磁界印加手段としてヨーク形状の半硬質磁性材料
40を用いた場合を示している。ここで2:2光サーキ
ュレータのポートIVに終端処理を行えば,容易に1:2
光サーキュレータとなる。図5の2:2光スイッチの光
学素子や光導波路の構成の構成は第3の実施の形態を示
す図3の構成と同一であるため,その図は割愛する。
(Fifth Embodiment) FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention.
It is a perspective view which shows the optical switch by embodiment. The optical switch shown in FIG. 5 is called a 2: 2 optical switch, and shows a case where a yoke-shaped semi-hard magnetic material 40 is used as a magnetic field applying means. Here, if termination processing is performed on the port IV of the 2: 2 optical circulator, it is easy to make 1: 2
It becomes an optical circulator. The configuration of the configuration of the optical element and the optical waveguide of the 2: 2 optical switch in FIG. 5 is the same as the configuration in FIG. 3 showing the third embodiment, so that the drawing is omitted.

【0089】図5に記した該光学素子への磁界印加手段
であるヨーク形状の半硬質磁性材料40は,ヒステリシ
スの小さな磁性材料であり,その一部にコイルを形成
し,適切な強さの電流を流すことによって,ヨーク形状
に沿った磁界を形成することができる。この磁界の強度
が,ファラデー回転子の磁性ガーネットの磁気飽和に十
分な大きさであれば,その内部の透過光の位相を45゜
回転させることができる。
The yoke-shaped semi-hard magnetic material 40 shown in FIG. 5, which is a means for applying a magnetic field to the optical element, is a magnetic material having a small hysteresis. By flowing a current, a magnetic field along the shape of the yoke can be formed. If the intensity of this magnetic field is large enough for the magnetic saturation of the magnetic garnet of the Faraday rotator, the phase of the transmitted light inside it can be rotated by 45 °.

【0090】また,コイル41ヘの電流の向きを変える
と磁気飽和の向きも逆になり,透過光の位相の45゜回
転の向きも逆になる。これにより,光スイッチを透過す
る光の出力端を切り替える動作が可能になる。
When the direction of the current to the coil 41 is changed, the direction of the magnetic saturation is also reversed, and the direction of the 45 ° rotation of the phase of the transmitted light is also reversed. As a result, an operation of switching the output end of the light transmitted through the optical switch becomes possible.

【0091】光学素子の構成は,第3の実施の形態に記
載の光サーキュレータと同一であるため,1.3μm用
の光スイッチの特性は,挿入損失0.9dB,アイソレ
ーシヨン40dBとなる。なお,この光スイッチにおい
て磁界印加手段はコイルのみで構成する事も十分可能で
あるが,常時電流供給が必要になるため,光スイッチの
温度上昇が問題になる。
Since the configuration of the optical element is the same as that of the optical circulator described in the third embodiment, the characteristics of the 1.3 μm optical switch have an insertion loss of 0.9 dB and an isolation of 40 dB. In this optical switch, the magnetic field applying means can be composed of only a coil. However, since current supply is always required, the temperature rise of the optical switch becomes a problem.

【0092】ここで,図3では,光デバイス内部で透過
光を導く手段としてTEC構造を有する光導波路を用い
る場合について例示したものであるが,この光導波路は
TEC構造を有する光導波路のほかに先球レンズ付き光
導波路,非球面レンズと光ファイバの組み合わせ,また
はその他の光導波路構造であっても,その透過光を低損
失で導きうる構成ならば差し支えない。ただし旋光結晶
板からなる旋光子および磁性ガーネットからなるファラ
デー回転子を透過する光学素子の領域には,導波路構造
を設けることができず,またこれら光学素子と導波路構
造との結合損失を抑えるために透過光は平行光,若しく
はそれに準じた光でなくてはならないため,この結合個
所には,何らかのレンズ構造を光導波路側に設ける必要
がある。
Here, FIG. 3 shows an example in which an optical waveguide having a TEC structure is used as a means for guiding transmitted light inside the optical device. This optical waveguide is not limited to an optical waveguide having a TEC structure. An optical waveguide with a spherical lens, a combination of an aspherical lens and an optical fiber, or another optical waveguide structure may be used as long as it can guide the transmitted light with low loss. However, a waveguide structure cannot be provided in a region of an optical element that transmits an optical rotator made of an optical rotation crystal plate and a Faraday rotator made of a magnetic garnet, and the coupling loss between these optical elements and the waveguide structure is suppressed. Therefore, the transmitted light must be parallel light or light equivalent thereto, and therefore, at this coupling point, it is necessary to provide some kind of lens structure on the optical waveguide side.

【0093】図3〜図5に示す各実施の形態による光サ
ーキュレータ,光スイッチ内部において,各図中の上下
2系統の光導波構造の光学的な光路長が,2個の3dB
光カプラの間の領域においてそれぞれ等しいか,または
透過光の波長の逓倍であることが要求される。透過光の
位相はその進行と共に変化してしまうので,もしこの関
係が満たされていなければ本実施例の光デバイスは光サ
ーキュレータ,光スイッチとしての機能を有することに
ならない。
In each of the optical circulators and optical switches according to the embodiments shown in FIGS. 3 to 5, the optical path lengths of the two upper and lower optical waveguide structures in each figure are two 3 dB.
In the region between the optical couplers, it is required to be equal or to be a multiple of the wavelength of the transmitted light. Since the phase of the transmitted light changes with its progress, if this relationship is not satisfied, the optical device of this embodiment will not function as an optical circulator or an optical switch.

【0094】なお,光学素子表面に対し透過光が垂直に
入出射する場合には,光学素子表面での反射光が戻り光
となってもとの導波路に入り込んでしまい,光デバイス
としての機能を阻害することがある。これを防止するた
めには各光学素子を傾けて設置する方法が有効である。
ファラデー回転子や旋光結晶板を用いる光デバイスの楊
合,その傾き角度は4゜〜8゜であることが多い。上記
光デバイスの場合,図3(b)に示すように該光学素子
を上下方向,または左右方向のいずれかの向きに傾けて
設置すればよい。
When the transmitted light enters and exits the optical element surface perpendicularly, the reflected light on the optical element surface returns to the original waveguide and returns to the original waveguide, and the function as an optical device is obtained. May be inhibited. In order to prevent this, it is effective to install each optical element at an angle.
An optical device using a Faraday rotator or an optical rotation crystal plate often has a tilt angle of 4 ° to 8 °. In the case of the above-mentioned optical device, the optical element may be installed to be tilted either vertically or horizontally as shown in FIG.

【0095】[0095]

【発明の効果】以上説明した通り,本発明により,光学
素子の光軸調整の必要のない光アイソレータが作製で
き,光アイソレータの低価格化が実現される。
As described above, according to the present invention, an optical isolator that does not require optical axis adjustment of an optical element can be manufactured, and the cost of the optical isolator can be reduced.

【0096】また,本発明によれば,光通信システムに
おいて構成デバイスとして用いられる光サーキュレー
タ,および光スイッチにおいて,そのコストダウン,小
型化,集積化を達成することができる。
Further, according to the present invention, in an optical circulator and an optical switch used as constituent devices in an optical communication system, cost reduction, miniaturization and integration can be achieved.

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

【図1】(a)は本発明の第1の実施の形態による光非
相反回路装置としての光アイソレータを示す平面図であ
る。(b)は(a)の光アイソレータの側面図である。
(c)は(a)の光アイソレータの斜視図である。
FIG. 1A is a plan view showing an optical isolator as an optical non-reciprocal circuit device according to a first embodiment of the present invention. (B) is a side view of the optical isolator of (a).
(C) is a perspective view of the optical isolator of (a).

【図2】本発明の第2の実施の形態による光非相反回路
装置としての光アイソレータを示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an optical isolator as an optical non-reciprocal circuit device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】(a)は本発明の第3の実施の形態による光非
相反回路装置としての光サーキュレータを示す平面図で
ある。(b)は(a)の光サーキュレータの側面図であ
る。
FIG. 3A is a plan view showing an optical circulator as an optical nonreciprocal circuit device according to a third embodiment of the present invention. (B) is a side view of the optical circulator of (a).

【図4】(a)は本発明の第4の実施の形態による光非
相反回路装置としての光サーキュレータを示す平面図で
ある。(b)は(a)の光サーキュレータの側面図であ
る。
FIG. 4A is a plan view showing an optical circulator as an optical nonreciprocal circuit device according to a fourth embodiment of the present invention. (B) is a side view of the optical circulator of (a).

【図5】本発明の第5の実施の形態による光スイッチを
示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an optical switch according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】従来技術による光アイソレータを示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an optical isolator according to the related art.

【図7】従来技術による光サーキュレータを示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing an optical circulator according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 光導波路(TEC構造を有する) 3,4 ファラデー回転子 5,6 旋光子 7 マグネット 8 基板 9 V字型溝 10,11 光合分波器 12,13,14,15 光導波路(TEC構造) 16,17 ファラデー回転子 18,19 旋光子 20,20´ マグネット 21,22 3dB光カプラ 23,24,25,26 光導波路(TEC構造) 27,28 ファラデー回転子 29,30 旋光子 31,32 マグネット 33 3dB光カプラ 34 光導波路(PLC構造) 35,36 ファラデー回転子 39 磁界印加手段 40 半硬質磁性材料 41 コイル 42 基板 52,53 光ファイバ 54,55 レンズ 57,58 1/2波長板 59 ファラデー回転子 60 マグネット 62,63 3dB光カプラ 64,65 レンズ 68,69 1/2波長板 70,71 ファラデー回転子 72 マグネット 1, 2 Optical waveguide (having TEC structure) 3, 4 Faraday rotator 5, 6 Rotator 7 Magnet 8 Substrate 9 V-shaped groove 10, 11 Optical multiplexer / demultiplexer 12, 13, 14, 15 Optical waveguide (TEC structure) ) 16,17 Faraday rotator 18,19 Rotator 20,20 'Magnet 21,22 3dB optical coupler 23,24,25,26 Optical waveguide (TEC structure) 27,28 Faraday rotator 29,30 Rotator 31,32 Magnet 33 3 dB optical coupler 34 Optical waveguide (PLC structure) 35, 36 Faraday rotator 39 Magnetic field applying means 40 Semi-hard magnetic material 41 Coil 42 Substrate 52, 53 Optical fiber 54, 55 Lens 57, 58 1/2 wavelength plate 59 Faraday Rotor 60 Magnet 62, 63 3 dB optical coupler 64, 65 Lens 68, 69 1/2 Elongated plate 70, 71 Faraday rotator 72 Magnet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 卓也 宮城県仙台市太白区郡山六丁目7番1号 株式会社トーキン内 (72)発明者 白木 健一 宮城県仙台市太白区郡山六丁目7番1号 株式会社トーキン内 (72)発明者 新宅 敏宏 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 下小園 真 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 館 彰之 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takuya Kawamura 6-7-1, Koriyama, Taishiro-ku, Sendai, Miyagi Prefecture Tokin Co., Ltd. (72) Inventor Kenichi Shiraki 6-7-1, Koriyama, Tashiro-ku, Sendai, Miyagi Prefecture No. Tokinnai Co., Ltd. (72) Inventor Toshihiro Shinke 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Co., Ltd. Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Akiyuki Tate Inventor Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光の進行方向に対して交差する方向に配
設され,同一方向に透過する光に対して,互いに逆方向
に偏光面が回転するする特性を持つ少なくとも2つのフ
ァラデー回転子と,前記光の進行方向に対して前記ファ
ラデー回転子の各々に対して,その前後またはその前ま
たは後ろのいずれかに配置された少なくとも各1つの旋
光性を有する物質からなる旋光子とを備えた各組の第1
種の光学素子と,前記第1種の光学素子の各組を挟み込
むように両側に設けられた光導波路及びレンズ機能を有
するレンズ素子と,前記ファラデー回転子に外部磁界を
印加するための外部磁界印加手段と有することを特徴と
する光非相反回路装置。
1. At least two Faraday rotators disposed in a direction intersecting with a traveling direction of light and having a characteristic that polarization planes rotate in opposite directions to light transmitted in the same direction. An optical rotator made of at least one optically rotatory substance disposed in front of or behind or before or behind each of the Faraday rotators with respect to the traveling direction of the light. First of each set
Type optical element, an optical waveguide and a lens element having a lens function provided on both sides so as to sandwich each set of the first type optical element, and an external magnetic field for applying an external magnetic field to the Faraday rotator An optical non-reciprocal circuit device comprising an application unit.
【請求項2】 請求項1記載の光非相反回路装置におい
て,前記磁界印加手段は,並列に設置され,互いに逆方
向に着磁された一対からなり,前記磁界印加手段の近傍
に前記ファラデー回転子及び前記旋光子からなる第1種
の光学素子を1組づつ配設した構造を有することを特徴
とする光非相反回路装置。
2. The optical non-reciprocal circuit device according to claim 1, wherein said magnetic field applying means comprises a pair arranged in parallel and magnetized in opposite directions to each other, and said Faraday rotation is provided near said magnetic field applying means. An optical non-reciprocal circuit device having a structure in which one set of a first type optical element composed of a polarizer and the optical rotator is provided.
【請求項3】 請求項1記載の光非相反回路装置におい
て,前記フアラデー回転子は,前記外部磁界印加手段に
よる一方向の印加磁界により,互いに逆方向に偏光面を
回転させるものを用いたことを特徴とする光非相反回路
装置。
3. The optical non-reciprocal circuit device according to claim 1, wherein the Faraday rotator rotates polarization planes in opposite directions by a magnetic field applied in one direction by the external magnetic field applying means. An optical non-reciprocal circuit device comprising:
【請求項4】 請求項1乃至3の内のいずれかに記載の
光非相反回路装置において,前記ファラデー回転子及び
前記旋光子からなる前記第1種の光学素子の各組を夫々
独立に光の進行方向に対して傾斜させたことを特徴とす
る光非相反回路装置。
4. The optical non-reciprocal circuit device according to claim 1, wherein each set of the first type optical element comprising the Faraday rotator and the optical rotator is independently light-controlled. An optical non-reciprocal circuit device, wherein the optical non-reciprocal circuit device is inclined with respect to the traveling direction of the light.
【請求項5】 請求項1乃至4の内のいずれかに記載の
光非相反回路装置を用いた光アイソレータであって,前
記光導波路が光合分岐器を有しており,これにより光の
経路が2分割され,一方の経路を透過する光は,一つの
組の第1種の光学素子を透過し,他方の経路を透過する
光は,もう一方の組の第1種の光学素子を透過するよう
に,光の経路が配設されていることを特徴とする光アイ
ソレータ。
5. An optical isolator using the optical non-reciprocal circuit device according to claim 1, wherein the optical waveguide has an optical splitter, whereby an optical path is provided. Is divided into two, and light transmitted through one path transmits through one set of first-type optical elements, and light transmitted through the other path transmits through another set of first-type optical elements. An optical isolator characterized in that a light path is provided so as to perform the above operation.
【請求項6】 請求項1乃至4の内のいずれかに記載の
光非相反回路装置を用いた光アイソレータであって,前
記光導波路及び前記レンズ素子の代わりに,前記光導波
路とレンズ機能を持つレンズ素子とを一体化した第2種
の光学素子を用いたことを特徴とする光アイソレータ。
6. An optical isolator using the optical non-reciprocal circuit device according to claim 1, wherein the optical waveguide and the lens element are replaced with the optical waveguide and the lens function. An optical isolator characterized by using a second type of optical element in which a lens element is integrated.
【請求項7】 請求項1乃至4の内のいずれかに記載の
光非相反回路装置を用いた光サーキュレータであって,
前記光導波路が,3dB光カプラを有しており,これに
より光の経路が2分割され,一方の経路を透過する光は
前記一方の旋光子を透過し,他方の経路を透過する光は
前記もう一方の旋光子を透過するように,光の経路が配
設されていることを特徴とする光サーキュレータ。
7. An optical circulator using the optical non-reciprocal circuit device according to claim 1.
The optical waveguide has a 3 dB optical coupler, whereby a light path is divided into two, and light transmitted through one path is transmitted through the one optical rotator, and light transmitted through the other path is divided by the optical path. An optical circulator, wherein a light path is provided so as to transmit the other optical rotator.
【請求項8】 請求項7記載の光サーキュレータにおい
て,前記光導波路及びレンズ機能を持つ前記レンズ素子
に替わって,前記光導波路とレンズ機能を持つレンズ素
子とを一体化した第2種の光学素子を用いることを特徴
とする光サーキュレータ。
8. An optical circulator according to claim 7, wherein said optical waveguide and a lens element having a lens function are integrated with each other, instead of said optical waveguide and said lens element having a lens function. An optical circulator characterized by using:
【請求項9】 請求項8記載の光サーキュレータにおい
て,前記光導波路とレンズ機能を持つ前記レンズ素子を
一体化した第2種の光学素子としてPLC構造を有する
光導波路により構成されていることを特徴とする光サー
キュレータ。
9. The optical circulator according to claim 8, wherein the optical waveguide is formed of an optical waveguide having a PLC structure as a second type of optical element in which the optical waveguide and the lens element having a lens function are integrated. Optical circulator.
【請求項10】 請求項1乃至4の内のいずれかに記載
の光非相反回路装置を用いたことを特徴とする光スイッ
チ。
10. An optical switch using the optical non-reciprocal circuit device according to claim 1. Description:
【請求項11】 請求項7乃至9の内のいずれかに記載
の光サーキュレータを用いたことを特徴とする光スイッ
チ。
11. An optical switch using the optical circulator according to any one of claims 7 to 9.
【請求項12】 請求項10又は11記載の光スイッチ
において,前記磁界印加手段として磁場の方向を,逆転
させる機構を有する事により,磁界の反転により出力ポ
ートを切り替える機能を有することを特徴とする光スイ
ッチ。
12. The optical switch according to claim 10, wherein the magnetic field applying means has a function of reversing the direction of the magnetic field, thereby having a function of switching an output port by reversing the magnetic field. Light switch.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006309123A (en) * 2005-02-24 2006-11-09 Kyocera Corp Faraday rotator mirror and method for fabricating the same

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