JPS5814820A - 光学磁性体円柱と光フアイバで構成した光波サ−キユレ−タ - Google Patents
光学磁性体円柱と光フアイバで構成した光波サ−キユレ−タInfo
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- JPS5814820A JPS5814820A JP11404781A JP11404781A JPS5814820A JP S5814820 A JPS5814820 A JP S5814820A JP 11404781 A JP11404781 A JP 11404781A JP 11404781 A JP11404781 A JP 11404781A JP S5814820 A JPS5814820 A JP S5814820A
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- circulator
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/095—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure
- G02F1/0955—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は赤外光ファイバ線路を用いた光通信に必要な
元ファイバ結合光波サーキュレータに関する。
元ファイバ結合光波サーキュレータに関する。
光通信では波長１が１．０ミクロンから１．６ミクロン
の範囲に低損失な伝送域をもつ光ファイバに上記範囲に
含まれるレーザ光線を伝送して大容量で長距離の通信が
実現できるとみら扛ている。この光通信を実現するにあ
たり、様々な回路部品が必要であるが、なかでも双方向
通信を完全に機能させるために、光波サーキュレータが
不可欠である。
の範囲に低損失な伝送域をもつ光ファイバに上記範囲に
含まれるレーザ光線を伝送して大容量で長距離の通信が
実現できるとみら扛ている。この光通信を実現するにあ
たり、様々な回路部品が必要であるが、なかでも双方向
通信を完全に機能させるために、光波サーキュレータが
不可欠である。
サーキュレータは一本の伝送線路を互いに反対方向に伝
わる送信用と受信用の２信号波を分離する働きがある。
わる送信用と受信用の２信号波を分離する働きがある。
そしてサーキュレータを応用することにより反射波など
の妨害波の除去ができるので、光波の発生、増巾、変調
、復調を円滑に行うことができる。しかし、現在のとこ
ろ、実用に耐える光波サーキュレータは実現されていな
い。
の妨害波の除去ができるので、光波の発生、増巾、変調
、復調を円滑に行うことができる。しかし、現在のとこ
ろ、実用に耐える光波サーキュレータは実現されていな
い。
この発明の光波サーキュレータは一反射端面を持つ光学
磁性体円柱と光ファイバの３本及至数本を他の一端面内
に対称的に接続し結合させて構成される。光学磁性体に
は偏倚用直流磁場下に比較的に大きな磁気光学的異方性
を持つ単結晶材が用いられる。磁気光学的異方性を示す
磁気光学的非等方性分離因子はテンソル誘電率の対角要
素εと非対角要素ηの比η／εを用いるが、この値は、
マイクロ波帯での強磁性体が示すテンソル透磁率からえ
るφの値に比して格段に小さい。そこで、こｎを利用す
るときには、波長よりも充分長い伝送距離をとり１反射
波と入射波との合成波が望ましいパターンをつくるよう
に端面を光学磁性体円柱上に選定し、光ファイバを結合
する。円柱内には多くの伝送波モードが励振される。伝
送波モードを大別して表面近くに主エネルギの分布する
表面波モ４ドと中心部分に主要な分布を持つ体積波モー
ドになる。本発明では、特に円柱内の伝送波モードの中
で、体８を波モードとの結合を強くし、表面波モードと
の結合を弱くするために、結合光ファイバを光学磁性体
円柱の一端断面内で行い、光ファイバに単一モード伝送
を行う光ファイバを用いる。これにより、多重モード伝
送用光ファイバを用いた場合よシも光学磁性体円柱内の
伝送波モード数を少なくでき、サーキュレータ動作の安
定化と広帯域化がＪｔＩ］侍できる。
磁性体円柱と光ファイバの３本及至数本を他の一端面内
に対称的に接続し結合させて構成される。光学磁性体に
は偏倚用直流磁場下に比較的に大きな磁気光学的異方性
を持つ単結晶材が用いられる。磁気光学的異方性を示す
磁気光学的非等方性分離因子はテンソル誘電率の対角要
素εと非対角要素ηの比η／εを用いるが、この値は、
マイクロ波帯での強磁性体が示すテンソル透磁率からえ
るφの値に比して格段に小さい。そこで、こｎを利用す
るときには、波長よりも充分長い伝送距離をとり１反射
波と入射波との合成波が望ましいパターンをつくるよう
に端面を光学磁性体円柱上に選定し、光ファイバを結合
する。円柱内には多くの伝送波モードが励振される。伝
送波モードを大別して表面近くに主エネルギの分布する
表面波モ４ドと中心部分に主要な分布を持つ体積波モー
ドになる。本発明では、特に円柱内の伝送波モードの中
で、体８を波モードとの結合を強くし、表面波モードと
の結合を弱くするために、結合光ファイバを光学磁性体
円柱の一端断面内で行い、光ファイバに単一モード伝送
を行う光ファイバを用いる。これにより、多重モード伝
送用光ファイバを用いた場合よシも光学磁性体円柱内の
伝送波モード数を少なくでき、サーキュレータ動作の安
定化と広帯域化がＪｔＩ］侍できる。
光ファイバ′ｆｆ：光学磁性体円柱に結合する方法には
構造が繊細になるので、機械工作や組立、またその調整
に便利なものが望まれる。このような見地から先に出願
した特願昭５４−８１１８０号「ファラデイ効果を応用
した進行波結合形光波およびミリ波サーキュレータ」の
結合方法によるよシも、結合光ファイバを光学磁性体円
柱の一端断面内に、かつ中心軸に対して回転対称形に配
設して結合する方法が有利である。こうすることにより
体積波モードとの結合を強める構成ができて、表面波を
用いる方法よりも動作に利用されない無効な光波電力を
減少させて、単一モード伝送用光ファイバに適合する高
能率な光波サーキュレータが実現できる。この発明の光
波サーキュレータの構造および構成上の特徴についてつ
ぎのようなことが貰える。
構造が繊細になるので、機械工作や組立、またその調整
に便利なものが望まれる。このような見地から先に出願
した特願昭５４−８１１８０号「ファラデイ効果を応用
した進行波結合形光波およびミリ波サーキュレータ」の
結合方法によるよシも、結合光ファイバを光学磁性体円
柱の一端断面内に、かつ中心軸に対して回転対称形に配
設して結合する方法が有利である。こうすることにより
体積波モードとの結合を強める構成ができて、表面波を
用いる方法よりも動作に利用されない無効な光波電力を
減少させて、単一モード伝送用光ファイバに適合する高
能率な光波サーキュレータが実現できる。この発明の光
波サーキュレータの構造および構成上の特徴についてつ
ぎのようなことが貰える。
１、光学磁性体円柱内にできる伝送波の中の表面波モー
ドよりも体積波モードを利用するのでζマイクロ波の波
動理論的なサーキュレータの動作理論を光学磁性体円柱
断面内で応用できる。
ドよりも体積波モードを利用するのでζマイクロ波の波
動理論的なサーキュレータの動作理論を光学磁性体円柱
断面内で応用できる。
そのため構造的に偏光依存性のないものとなる。
２、結合光ファイバを直接接触させるために、素子数が
少なく、製作と調整上で便利である。
少なく、製作と調整上で便利である。
３、上記（１）に述べた動作理論を支えるために、微細
な光学磁性体円柱を作り、使用することが必要である。
な光学磁性体円柱を作り、使用することが必要である。
以下、この発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
第１図（ａ）、（ｂ）はこの発明の基本構成を示すもの
である。
である。
光学磁性体円柱１０は光フアイバ通信に用いる１、１か
ら１．６ミクロンの赤外光波領域で透過率の高−鉄イッ
トリウムガーネットの単結晶材（以下ＹＩＧと記す）を
加工したもので、端面１３や外周面１３′は鏡面研磨し
て特に端面１３には反射膜を付したものである。このＹ
ＩＧ円柱の他端の断面１４は１３と同様に鏡面研磨した
もので、この面上に回転対称に設けた開口１１．１１’
、１１″は第１図（ｂ）に示したように光ファイバ１２
．１２’、１２”に結合する。端面１３の光ファイバと
の接触面以外の部分や円周面は適当にコーティングを施
して漏洩光波を防ぐ。
ら１．６ミクロンの赤外光波領域で透過率の高−鉄イッ
トリウムガーネットの単結晶材（以下ＹＩＧと記す）を
加工したもので、端面１３や外周面１３′は鏡面研磨し
て特に端面１３には反射膜を付したものである。このＹ
ＩＧ円柱の他端の断面１４は１３と同様に鏡面研磨した
もので、この面上に回転対称に設けた開口１１．１１’
、１１″は第１図（ｂ）に示したように光ファイバ１２
．１２’、１２”に結合する。端面１３の光ファイバと
の接触面以外の部分や円周面は適当にコーティングを施
して漏洩光波を防ぐ。
入射信号光波はファイバ結合面を通してＹＩＧ円柱内に
入射して、ＹＩＧ円柱内に左右廻転成分を持つ軸方向伝
送波を励振する。ＹＩＧ円柱の端面内に光ファイバと結
合するためＫＹＩＧ円柱内伝送波は表面に近い領域にで
きる表面波よシも円柱内全体に広く分布した体積波の成
分を多く含む。
入射して、ＹＩＧ円柱内に左右廻転成分を持つ軸方向伝
送波を励振する。ＹＩＧ円柱の端面内に光ファイバと結
合するためＫＹＩＧ円柱内伝送波は表面に近い領域にで
きる表面波よシも円柱内全体に広く分布した体積波の成
分を多く含む。
この伝送波は端面１３．１４の間を１往復または複数回
往復して、その間に左右回転波成分は端面１４上に合成
波を形成する。最低次の合成波は８字形の双極形、をな
す。ＹＩＧ円柱に偏倚直流磁場が軸に平行に与えら扛る
と、双極形合成波は破線から実線方向に廻転する。その
結果、光フアイバ１２０入射光波は開口１１′を通って
光ファイバ１２′に出力し、矢印方向のサーキュレータ
動作が実現される。同様の動作が光ファイバ１２′→１
２”、１２”→１２に順次実現できる。
往復して、その間に左右回転波成分は端面１４上に合成
波を形成する。最低次の合成波は８字形の双極形、をな
す。ＹＩＧ円柱に偏倚直流磁場が軸に平行に与えら扛る
と、双極形合成波は破線から実線方向に廻転する。その
結果、光フアイバ１２０入射光波は開口１１′を通って
光ファイバ１２′に出力し、矢印方向のサーキュレータ
動作が実現される。同様の動作が光ファイバ１２′→１
２”、１２”→１２に順次実現できる。
このサーキュレータ動作を実現するのに必要な合成波の
断面内パターンは双極形に限定されず、４重極のものを
含めてもいくつかあり、サーキュレータ動作にそれぞれ
利用できて、多周波数動作が可能である。これに影響す
る構造因子はＹＩＧ円柱の長さと半径、偏倚磁場強度、
光ファイバとＹＩＧ円柱との断面比と結合用開口の位置
、光波波長である。サーキュレータ動作を高能率、安定
なものにするためには、ＹＩＧ円柱の寸法を主として光
ファイバのそれに比較して近い値の適切なものとなるよ
うに選定しなければならない。
断面内パターンは双極形に限定されず、４重極のものを
含めてもいくつかあり、サーキュレータ動作にそれぞれ
利用できて、多周波数動作が可能である。これに影響す
る構造因子はＹＩＧ円柱の長さと半径、偏倚磁場強度、
光ファイバとＹＩＧ円柱との断面比と結合用開口の位置
、光波波長である。サーキュレータ動作を高能率、安定
なものにするためには、ＹＩＧ円柱の寸法を主として光
ファイバのそれに比較して近い値の適切なものとなるよ
うに選定しなければならない。
光ファイバとＹＩＧ円柱との結合は困難な技術の一つで
ある。これをある程度容易にする方法は第２図に示すよ
うに、ＹＩＧ円柱の開口１１．１１’、１１”と光ファ
イバ１２．１２’、１２’の間に連接用の円柱レンズ１
６．１６’、１６”を介在させるものである。こｎによ
シ、広がった断面内の合成波を繊細な光ファイバに効率
よく結合できるので、特性の改善がえられる。
ある。これをある程度容易にする方法は第２図に示すよ
うに、ＹＩＧ円柱の開口１１．１１’、１１”と光ファ
イバ１２．１２’、１２’の間に連接用の円柱レンズ１
６．１６’、１６”を介在させるものである。こｎによ
シ、広がった断面内の合成波を繊細な光ファイバに効率
よく結合できるので、特性の改善がえられる。
本発明の光波サーキュレータについて、３本の光ファイ
バを用いた場合の例について以上説明したように、この
発明によれば、光学磁性体円柱内の体積波モードの伝送
波を用いて、構造的に小形で、素子数の少い構成をと９
、高能率で安定な光波サーキュレータを実現でき、単一
モード光ファイバ線路を用いた光通信に適合した特性お
よび形態をもつ光波サーキュレータを提供できる。上記
の考えは４本以上の光ファイバを用いる場合にも応用で
きる。
バを用いた場合の例について以上説明したように、この
発明によれば、光学磁性体円柱内の体積波モードの伝送
波を用いて、構造的に小形で、素子数の少い構成をと９
、高能率で安定な光波サーキュレータを実現でき、単一
モード光ファイバ線路を用いた光通信に適合した特性お
よび形態をもつ光波サーキュレータを提供できる。上記
の考えは４本以上の光ファイバを用いる場合にも応用で
きる。
第１図（ａ）、（ｂ）はこの発明の光波サーキュレータ
の構造と簡単な動作を説明するために示した図で、第１
図（ａ）は側面図で、第１図（ｂ）は軸方向からみた一
断面図で、偏倚磁場がある場合とない場合に分けて結合
した光ファイバ１１がＹＩＧ円柱内につくる伝送波の断
面角左右回転波の最低次の合成波パターンを示す物理像
を描いたもの。第２図は第１図に示した構成で、ＹＩＧ
円柱と光ファイバの間に円柱レンズを介在させた構成図
。 １０・・・光学磁性体円柱、１１．１１′、１１″・・
・結合光ファイバ、１２１反射端而１ｌ２′・・・側面
、１３・−・鏡面研磨面、１４．１４′、１４″・・・
円柱レンズ、１５・・・有接接着材。 （９）
の構造と簡単な動作を説明するために示した図で、第１
図（ａ）は側面図で、第１図（ｂ）は軸方向からみた一
断面図で、偏倚磁場がある場合とない場合に分けて結合
した光ファイバ１１がＹＩＧ円柱内につくる伝送波の断
面角左右回転波の最低次の合成波パターンを示す物理像
を描いたもの。第２図は第１図に示した構成で、ＹＩＧ
円柱と光ファイバの間に円柱レンズを介在させた構成図
。 １０・・・光学磁性体円柱、１１．１１′、１１″・・
・結合光ファイバ、１２１反射端而１ｌ２′・・・側面
、１３・−・鏡面研磨面、１４．１４′、１４″・・・
円柱レンズ、１５・・・有接接着材。 （９）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 α）軸方向に与えられた偏倚用磁場下において光学的異
方性を示す光学磁性体円柱の一端面に少なくとも３つの
開口を形成するとともに該開口を除く前記光学磁性体円
柱の表面′ｆｃ遮光材で被覆し、前記開口に信号光波を
伝送する光ファイバを結合したことを特徴とする光波サ
ーキュレータ。 （２）前記光ファイバと開口との結合はシリンダレンズ
を開して行わ扛る特許請求の範囲第（１１項記載の光波
サーキュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11404781A JPS5814820A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | 光学磁性体円柱と光フアイバで構成した光波サ−キユレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11404781A JPS5814820A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | 光学磁性体円柱と光フアイバで構成した光波サ−キユレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814820A true JPS5814820A (ja) | 1983-01-27 |
| JPH049287B2 JPH049287B2 (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=14627697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11404781A Granted JPS5814820A (ja) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | 光学磁性体円柱と光フアイバで構成した光波サ−キユレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814820A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0874263A1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-10-28 | Jds Fitel Inc. | Optical circulator |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54146643A (en) * | 1978-05-08 | 1979-11-16 | Mitsubishi Electric Corp | Photo-circuit element |
| JPS565522A (en) * | 1979-06-27 | 1981-01-21 | Tsukasa Nagao | Progressive wave coupling type light wave and millimeter wave circulator applying faraday effect |
-
1981
- 1981-07-21 JP JP11404781A patent/JPS5814820A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54146643A (en) * | 1978-05-08 | 1979-11-16 | Mitsubishi Electric Corp | Photo-circuit element |
| JPS565522A (en) * | 1979-06-27 | 1981-01-21 | Tsukasa Nagao | Progressive wave coupling type light wave and millimeter wave circulator applying faraday effect |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0874263A1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-10-28 | Jds Fitel Inc. | Optical circulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH049287B2 (ja) | 1992-02-19 |
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