JPH11202261A - 光アイソレータ - Google Patents

光アイソレータ

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JPH11202261A
JPH11202261A JP1346898A JP1346898A JPH11202261A JP H11202261 A JPH11202261 A JP H11202261A JP 1346898 A JP1346898 A JP 1346898A JP 1346898 A JP1346898 A JP 1346898A JP H11202261 A JPH11202261 A JP H11202261A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical isolator
light
optical
wave plate
wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP1346898A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Ikari
真憲 碇
Toshihiko Riyuuou
俊彦 流王
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.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication of JPH11202261A publication Critical patent/JPH11202261A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ファラデー回転子の一面の一部分に第1
の1/2波長板が重ね合わされ、該ファラデー回転子の
別な面であって第1の1/2波長板が重ね合わされてい
ない部分に第2の1/2波長板が重ね合わされた偏波無
依存型光アイソレータにおいて、前記第1及び第2それ
ぞれの1/2波長板の平行光を半分に仕切る直線辺相互
の光の入射方向から鉛直に見た場合の重なりの精度がビ
ームが当っている範囲において±5μm以下としたこと
を特徴とする光アイソレータ。 【効果】 本発明のキャンセル型の偏波無依存型光アイ
ソレータは、特に逆方向挿入損失が高いものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏波無依存型光ア
イソレータに係り、特に特別な補償板等を設けずとも、
偏波分散や信号光の分離が起こらない新しいタイプの偏
波無依存型光アイソレータに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光アイ
ソレータは周知の通り、順方向の信号光は透過し、逆方
向への反射戻り光は阻止する機能を有する非可逆光デバ
イスである。この内、希土類元素がドープされた光ファ
イバー等からなる光増幅器に、光共振器構造が構成され
ることを防止するために用いられる、光の偏光状態に依
存しないタイプの偏波無依存型の光アイソレータに関し
ては、これまで色々なタイプが提案されており、例えば
特公昭61−58809号公報に示すような、いわゆる
楔型光アイソレータもその1つで、1対の複屈折板と1
つの45°ファラデー回転子とで光アイソレータ機能部
が構成でき、光アイソレータの構成部品点数を少なくす
ることが可能となり、これによりコストダウンの促進が
進んだ。
【0003】しかし、上記楔型光アイソレータの場合、
僅かな常光と異常光との分離や、偏波分散等が見られる
ため、特開平5−297321号公報、特開平6−11
664号公報、特表平8−505961号公報で示され
ているように、補償板と呼ばれる複屈折板を組み合わせ
て、これら常光、異常光の分離や偏波分散を解消しよう
としている。しかし、補償板を入れるとコストが嵩むた
め、いずれの光アイソレータもなお改良の余地があり、
今一歩といったところであった。
【0004】最近になり、高価な複屈折結晶板を必要と
しない、新しい構造の偏波無依存型光アイソレータが提
案された(1997年電子情報通信学会総合大会 C−
3−98)。この光アイソレータの構成を図1に示す。
【0005】この光アイソレータは、順方向の光が伝搬
してくる第1の光ファイバー1と、該第1の光ファイバ
ー1から出射した光を平行光にする第1のレンズ2と、
該平行光の半分のみを透過させる第1の1/2波長板3
と、全ての平行光を透過させる45°ファラデー回転子
4と、前記第1の1/2波長板3を透過させなかった残
り半分の平行光を透過させる第2の1/2波長板5と、
第2のレンズ6と、第2の光ファイバー7とがこの順で
配置され、前記第1及び第2の1/2波長板3,5は平
行光を半分に仕切るための少なくとも1つの直線辺3
a,5aを有しており、該2枚の1/2波長板3,5の
遅相軸角度が45°又は135°ずれているものであ
る。
【0006】このように、上記光アイソレータは、シン
グルモード光ファイバーから出射した光をレンズでコリ
メートし半分に分け、それぞれの光を45°ファラデー
回転子と1/2波長板に上側と下側で順番を変えて透過
させる。ここで、光が図1において右に進む方向をz
軸、z軸に垂直な面内で図1の紙面に垂直な方向をx
軸、水平な方向をy軸とすると、x軸からの1/2波長
板の遅相軸角度を上側は22.5°、下側は−22.5
°にする。この時、前進波と後進波の電界分布と偏光状
態は、x偏光入射を実線、y偏光入射を波線で示した場
合、図2の(a)と(b)にそれぞれ示すように、左側
の光ファイバーから出射した偶対称の電界分布を持つ光
は、右側のレンズで集光されても元の偶対称となり、右
側の光ファイバーに結合する。また、逆方向に進む右側
の光ファイバーから出射した光の電界分布は、始め偶対
称であったものが、光学機能部を通過することにより、
上半分と下半分ではx偏光、y偏光とも逆の偏光となる
ため、レンズで集光された電界分布は奇対称となり、左
側のシングルモード光ファイバーには結合しない。従っ
て、このように偏波無依存型の光アイソレータとなるも
のである。なお、図2において、60〜70及び80〜
90は偏波面方向を示す。
【0007】しかし、上記タイプの光アイソレータは、
光学面の中央に1/2波長板の境界端面が位置するた
め、光学特性、特に消光性能に影響を与えることがあ
り、この点の解決が望まれた。
【0008】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記要望に応えるため鋭意検討を行った結
果、2枚の1/2波長板の直線辺相互の光の入射方向か
ら鉛直に見た場合の重なりの精度がビームが当っている
範囲において±5μm以下、望ましくは±1.5μm
(なお、+は重なっている幅、−は離れている幅を示
す)とすることにより、消光性能の優れた偏波無依存型
光アイソレータが得られることを知見した。またこの場
合、上記2枚の1/2波長板で分離される上記平行光
の、スポットサイズの縦横比が異なっており、平行光を
半分に仕切る1/2波長板の直線辺に平行になるように
前記楕円スポットの短軸をとり、垂直になるように長軸
をとった時の該スポットサイズの縦横比が3倍以上にな
るように、平行光を制御することにより、消光性能を更
に向上させることができることを見出したものである。
【0009】従って、本発明は、ファラデー回転子の一
面の一部分に第1の1/2波長板が重ね合わされ、該フ
ァラデー回転子の別な面であって第1の1/2波長板が
重ね合わされていない部分に第2の1/2波長板が重ね
合わされた偏波無依存型光アイソレータにおいて、前記
第1及び第2それぞれの1/2波長板の平行光を半分に
仕切る直線辺相互の光の入射方向から鉛直に見た場合の
重なりの精度がビームが当っている範囲において±5μ
m以下、望ましくは±1.5μm以下としたことを特徴
とする光アイソレータを提供するもので、これにより消
光性能に優れた光アイソレータが得られる。
【0010】更に、本発明は、上記光アイソレータにお
いて、第1及び第2の1/2波長板で分離される平行光
が、短軸が1/2波長板の平行光を半分に仕切るための
直線辺に平行、長軸が垂直となる楕円スポットを形成
し、該楕円スポットサイズの縦横比が3倍以上となるよ
うに制御された光アイソレータを提供する。これによれ
ば、第1の構成の光アイソレータの消光性能を更に向上
させることができる。
【0011】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の光アイソレータは、例えば図1に示したような
構成を有するもので、順方向の光が伝搬してくる第1の
光ファイバーと、該第1の光ファイバーから出射した光
を平行光にする第1のレンズと、該平行光の半分のみを
透過させる第1の1/2波長板と、全ての平行光を透過
させる45°ファラデー回転子と、前記第1の1/2波
長板を透過させなかった残り半分の平行光を透過させる
第2の1/2波長板と、第2のレンズと、第2の光ファ
イバーとがこの順で配置され、前記第1及び第2の1/
2波長板は平行光を半分に仕切るための少なくとも1つ
の直線辺を有しており、該2枚の1/2波長板の遅相軸
角度が45°又は135°ずれてなる光アイソレータで
ある。この光アイソレータの基本原理は、前記のよう
に、シングルモード光ファイバーから出射した光をレン
ズでコリメートしその光を上下半分に分け、それぞれの
光を45°ファラデー回転子と1/2波長板に上側と下
側で順番を変えて透過させることにより、前進波と後進
波のそれぞれの電界分布を、元々と同じ偶対称、元々と
異なる奇対称にすることができる。そのため、レンズで
集光された光は、前進波の場合にはシングルモード光フ
ァイバーに結合するが、後進波の場合にはシングルモー
ド光ファイバーに結合しないキャンセル型の偏波無依存
型光アイソレータとなるものである。
【0012】ここで、本発明においては、図3に示すよ
うに、上記第1及び第2の1/2波長板3,5の直線辺
3a,5a相互の重なりXが、ビームが当っている範囲
において±5μm以下、好ましくは±1.5μm以下と
するものである。また、図4に示したように、かかる構
成において、平行光Lのスポット形状を楕円状とし、こ
の場合、この楕円の短軸pを上記直線辺3aと平行な方
向、長軸qを直線辺3aと垂直な方向とし、かつq/p
を3倍以上とすることが好適である。
【0013】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。
【0014】〔実施例1〕信越化学工業(株)製Bi置
換希土類鉄ガーネット膜から対空気の反射防止膜を施し
た1.6mm角の45°ファラデー回転子を切り出した
もの1つと、(株)サイマレック製の対空気の反射防止
膜を施した水晶1/2波長板を1.6×0.8mmで遅
相軸角度+22.5°に加工したもの1組と、1.6×
1.6×0.05mmで光学面1.5mmφのSUSス
ペーサー1組とを、図3のように信越化学工業(株)製
の熱硬化型シリコーン樹脂8で固定して、更に信越化学
工業(株)製のSmCo磁石を内径2.3mmφ、外径
4mmφ、厚さ2mmに加工した筒体の中に挿入し、前
記シリコーン樹脂で固定して光アイソレータ機能部と
し、これを1セットとして、幾つかの光アイソレータ機
能部のセットを、2枚の1/2波長板の光学面を仕切っ
ている端面の重なり量が少しずつ異なるように作製し、
それぞれの光アイソレータ機能部の2枚の1/2波長板
をこの波長板が光学面を仕切っている端面に平行な方向
から見た場合の、両側の端面の重なり精度を光学顕微鏡
で観察し、重なっている場合をプラス、離れている場合
をマイナスで読み取り、実際に光を入射させる部分にお
ける1/2波長板の重なり量を計算してから、300μ
mφの平行光を作る1対のコリメータの中央部にセット
し、それぞれのコリメータに繋がっているシングルモー
ド光ファイバーを光スイッチに接続し、この光スイッチ
の反対側の端子対の一方は1.55μm波長の光源に、
他方はパワーメーターに接続して光学特性の測定系を作
製し、これらの光アイソレータ機能部の逆方向挿入損失
を測定した。なお、平行光は円形光とした。
【0015】その結果を図6に示す。図6の結果より、
波長板のずれ量がプラスであってもマイナスであっても
ほとんど変わらず、ずれ量が大きくなる程逆方向挿入損
失が低下している。特に25dB以上を確保しようとす
ると、2枚の波長板のずれ量を±5μm以下にする必要
があり、35dB以上を確保しようとした場合には、±
1.5μm以下にする必要のあることがわかった。
【0016】〔実施例2〕信越化学工業(株)製Bi置
換希土類鉄ガーネット膜から対空気の反射防止膜を施し
た1.6mm角の45°ファラデー回転子を切り出した
もの1つと、(株)サイマレック製の対空気の反射防止
膜を施した水晶1/2波長板を1.6×0.8mmで遅
相軸角度+22.5°に加工したもの1組と、1.6×
1.6×0.05mmで光学面1.5mmφのSUSス
ペーサー1組とを、図3のように信越化学工業(株)製
の熱硬化型シリコーン樹脂8で固定して、更に信越化学
工業(株)製のSmCo磁石を内径2.3mmφ、外径
4mmφ、厚さ2mmに加工した筒体の中に挿入し、前
記シリコーン樹脂で固定して光アイソレータ機能部と
し、これを1セットとして、幾つかの光アイソレータ機
能部のセットを2枚の1/2波長板の光学面を仕切って
いる端面の重なり量が少しずつ異なるように作製し、そ
れぞれの光アイソレータ機能部の2枚の1/2波長板を
この波長板が光学面を仕切っている端面に平行な方向か
ら見た場合の両側の端面の重なり精度を光学顕微鏡で観
察し、重なっている場合をプラス、離れている場合をマ
イナスで読み取り、実際に光を入射させる部分における
1/2波長板の重なり量を計算してから、縦450μm
横150μm(縦横比3倍)、同じく縦600μm横1
50μm(縦横比4倍)の楕円光を作るよう作製した1
対のコリメータの中央部にセットし、それぞれのコリメ
ータに繋がっているシングルモード光ファイバーを光ス
イッチに接続し、この光スイッチの反対側の端子対の一
方は1.55μm波長の光源に、他方はパワーメーター
に接続して光学特性の測定系を作製し、これらの光アイ
ソレータ機能部の逆方向挿入損失を測定した。
【0017】その結果を図7に示す。図7の結果より、
実施例1に比べ波長板のずれ量が大きくなっても、逆方
向挿入損失の急激な低下が見られず、非常に広い範囲で
消光性能が維持されている。25dB以上を確保するた
めには、縦横比3倍の光で±15μm以下、縦横比4倍
の光の場合はそれ以上のずれ幅が保証でき、35dB以
上を確保したい場合でも、±4μm以下の制御ですむた
め、より実用的となる。
【0018】
【発明の効果】本発明のキャンセル型の偏波無依存型光
アイソレータは、特に逆方向挿入損失が高いものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光アイソレータの構成の説明図であ
る。
【図2】同光アイソレータの電界分布の説明で、(a)
は前進波、(b)は後進波である。
【図3】直線辺の重なり状態の説明図で、(a)はプラ
ス、(b)はマイナスの状態である。
【図4】スポットサイズの説明図である。
【図5】光アイソレータの部分拡大斜視図である。
【図6】波長板のずれ(重なり)量と逆方向挿入損失と
の関係を示すグラフである。
【図7】スポットサイズを変えた場合における波長板の
ずれ(重なり)量と逆方向挿入損失との関係を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 光ファイバー 2 レンズ 3 第1の1/2波長板 3a 直線辺 4 ファラデー回転子 5 第2の1/2波長板 5a 直線辺 6 レンズ 7 光ファイバー 8 スペーサー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファラデー回転子の一面の一部分に第1
    の1/2波長板が重ね合わされ、該ファラデー回転子の
    別な面であって第1の1/2波長板が重ね合わされてい
    ない部分に第2の1/2波長板が重ね合わされた偏波無
    依存型光アイソレータにおいて、前記第1及び第2それ
    ぞれの1/2波長板の平行光を半分に仕切る直線辺相互
    の光の入射方向から鉛直に見た場合の重なりの精度がビ
    ームが当っている範囲において±5μm以下としたこと
    を特徴とする光アイソレータ。
  2. 【請求項2】 上記重なりの精度が±1.5μm以下で
    ある請求項1記載の光アイソレータ。
  3. 【請求項3】 第1及び第2の1/2波長板で分離され
    る平行光が、短軸が1/2波長板の平行光を半分に仕切
    るための直線辺に平行、長軸が垂直となる楕円スポット
    を形成し、該楕円スポットサイズの縦横比が3倍以上と
    なるように制御された請求項1又は2記載の光アイソレ
    ータ。
JP1346898A 1998-01-07 1998-01-07 光アイソレータ Pending JPH11202261A (ja)

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JP1346898A JPH11202261A (ja) 1998-01-07 1998-01-07 光アイソレータ

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