JPS58207022A - 光アイソレ−タ - Google Patents
光アイソレ−タInfo
- Publication number
- JPS58207022A JPS58207022A JP9063482A JP9063482A JPS58207022A JP S58207022 A JPS58207022 A JP S58207022A JP 9063482 A JP9063482 A JP 9063482A JP 9063482 A JP9063482 A JP 9063482A JP S58207022 A JPS58207022 A JP S58207022A
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- JP
- Japan
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- fiber
- permanent magnet
- optical
- polarizer
- optical isolator
- Prior art date
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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】
本発明は、レーザ光源への帰還光を除去するための光ア
イソレータに関する。
イソレータに関する。
従来、光通信分野等で用いられてきた光アイソレータは
、大きなベルデ定数を有する光学的に均一なファラデー
媒質、例えば鉛カラスやＹＩＧ（イツトリウム・アイア
ン・カーネット） 等を＆場の強い堤状の永久磁石で囲
い、ファラデー媒質内部の直線偏光面の回転角度が４５
°になるようあらかじめ磁場の強大とファラデー媒質の
光路長を設定し、ファラデー媒質の両端に所定の方位の
偏光子を配置して構成してきた。しη）シ、従来のファ
ラデー媒質が非常に高価であるため、アイソレータは、
必要性が高いにもかかわらずその１及が阻まれてきた。
、大きなベルデ定数を有する光学的に均一なファラデー
媒質、例えば鉛カラスやＹＩＧ（イツトリウム・アイア
ン・カーネット） 等を＆場の強い堤状の永久磁石で囲
い、ファラデー媒質内部の直線偏光面の回転角度が４５
°になるようあらかじめ磁場の強大とファラデー媒質の
光路長を設定し、ファラデー媒質の両端に所定の方位の
偏光子を配置して構成してきた。しη）シ、従来のファ
ラデー媒質が非常に高価であるため、アイソレータは、
必要性が高いにもかかわらずその１及が阻まれてきた。
これに対し、安価なファラデー媒質として光ファイハヲ
ｉｌｌ用したものがめる０しかし、これは、光ファイバ
に坐緑をコイル状に巻きつけた構造であるため、均−ｒ
＝＆縁−を得るのか狙しくまた導線に電流を流すため発
熱する欠点があった。
ｉｌｌ用したものがめる０しかし、これは、光ファイバ
に坐緑をコイル状に巻きつけた構造であるため、均−ｒ
＝＆縁−を得るのか狙しくまた導線に電流を流すため発
熱する欠点があった。
本発明の目的は、上記欠点を改善し、安価で信頼度の高
い実用的光アイソレータを提供することにある。
い実用的光アイソレータを提供することにある。
本殆明の元アイソレータは、ファラデーＳ質として円偏
光保存ファイバを用い、負通孔を具備し負通孔の中＋ｕ
ｌｋｉｌｉこ平行な方向にイ市化された永久セυ石ｊこ
、４！Ｊｕのファラデー回転角か倚られる長ざ分たりＱ
ＰＪ ’ｍ元保仔ファイバをトロイタルフィル状に巻
きつけ、該円ｕ＋４光保存ファ・「バの両端に偏光子を
所定の方位に同けて配置した開成となっている。
光保存ファイバを用い、負通孔を具備し負通孔の中＋ｕ
ｌｋｉｌｉこ平行な方向にイ市化された永久セυ石ｊこ
、４！Ｊｕのファラデー回転角か倚られる長ざ分たりＱ
ＰＪ ’ｍ元保仔ファイバをトロイタルフィル状に巻
きつけ、該円ｕ＋４光保存ファ・「バの両端に偏光子を
所定の方位に同けて配置した開成となっている。
本発明の特長は、元ファイバをファラデーに負に用いて
アイソレータを構成することにより、低価格化を実現で
きるうえに、信斬嵐が高く、寸法や基本性能も従来のア
イソレータよりも優れた実用性の極めて高い元アイソし
・−夕を提供できる点にある。
アイソレータを構成することにより、低価格化を実現で
きるうえに、信斬嵐が高く、寸法や基本性能も従来のア
イソレータよりも優れた実用性の極めて高い元アイソし
・−夕を提供できる点にある。
以下図面を用い”（２Ｆ−４明の具体的実施例を詳細に
説明する。
説明する。
第１図は、本発明の一実施例の構成図である。
環状の永久磁石１に内偵光保肴ファイバ２がトロイダル
コイル状に巻きつりられている。Ｃの状聰に詔ける光フ
アイバ内の磁場Ｈによる偏光面の回転角ｅは、光フアイ
バ内の光の仏殿方向をＺｌその単位ベクトルを択、 光
ファイバのベルデ定数をダとして１１１１積分 ６ｍ ／ ｄｚ ηＨ１−１１１４’１１１で与えられ
ることが知られている。本発明では、光ファイバを環状
の永久磁石の囲りに第１図のごとく一定方向に巻きつけ
ているので、上記（１）式の積分は、−周当りの積分値
δθと、巻き数Ｎの積になる。第２図は、永久磁石１の
断面図で、磁力艙２１、および上記の一周分に和尚する
積分路２２を一緒に示しである。上記のδθへの￥１与
は、磁力線と元ファイバ（積分路）がほぼ平行なＣＲ磁
石内部磁石外部とから生ずるが、それらの符号は逆であ
り、しかや、以下で述べるごとく大きさか異る。
コイル状に巻きつりられている。Ｃの状聰に詔ける光フ
アイバ内の磁場Ｈによる偏光面の回転角ｅは、光フアイ
バ内の光の仏殿方向をＺｌその単位ベクトルを択、 光
ファイバのベルデ定数をダとして１１１１積分 ６ｍ ／ ｄｚ ηＨ１−１１１４’１１１で与えられ
ることが知られている。本発明では、光ファイバを環状
の永久磁石の囲りに第１図のごとく一定方向に巻きつけ
ているので、上記（１）式の積分は、−周当りの積分値
δθと、巻き数Ｎの積になる。第２図は、永久磁石１の
断面図で、磁力艙２１、および上記の一周分に和尚する
積分路２２を一緒に示しである。上記のδθへの￥１与
は、磁力線と元ファイバ（積分路）がほぼ平行なＣＲ磁
石内部磁石外部とから生ずるが、それらの符号は逆であ
り、しかや、以下で述べるごとく大きさか異る。
本発明のごとく環状の永久磁石を用いると、磁石内部の
磁場が外部よりも】桁前後は強いため、符号の逆な磁石
外部の機分値が、磁石内部の積分値に比べほとんど無視
できる。このため、有意のファラデー回転を一周当りで
生ぜしめうる。
磁場が外部よりも】桁前後は強いため、符号の逆な磁石
外部の機分値が、磁石内部の積分値に比べほとんど無視
できる。このため、有意のファラデー回転を一周当りで
生ぜしめうる。
これに対し、永久磁石として棒状のものを用いると、ａ
ｍの強直が空間的に対称のため、磁力線にはｉ沿いなが
ら元ファイバを巻くと、−周当りのｈ分が前記の２つの
項の打ち消し合いにより、はとんどなくなる。このため
、有意のファラデー回転を生せしめることができない。
ｍの強直が空間的に対称のため、磁力線にはｉ沿いなが
ら元ファイバを巻くと、−周当りのｈ分が前記の２つの
項の打ち消し合いにより、はとんどなくなる。このため
、有意のファラデー回転を生せしめることができない。
以上から、光ファイバのととくηが一般に小さな媒質を
ファラデー媒質１ζ用いても、巻き数Ｎを増やすことに
より、容易に光アイソレータを構成できることがわかる
。
ファラデー媒質１ζ用いても、巻き数Ｎを増やすことに
より、容易に光アイソレータを構成できることがわかる
。
具体的にファイバの材料として最も一般的な熔融石英（
８ｉ０寧）を用いる場合、ベルデ定数は波長１．３μｍ
に怠いて約ｏ、ｏ １７ （分／ ｃｍ ’ ｅガウス
）と小さい。しかし永久磁石として希土類を含むＳｍ１
ＩＣｏ系のごとき高磁力の材料を用いると、磁石内部の
磁場は容易に１０ ”カラスに遅するので、約３ｍの光
ファイバを永久磁石に巻きつけることにより容易に６と
して４５°か得られる。この長さは、−周当り３鑵とし
ても、Ｎとしてたかだか１００回程度巻くだけで実現可
能な数値であり、本発明によりコンパクトで低価格なフ
ァラデー回転素子が光フ″°アイバを用いて実現できる
ことがわかるＯ 光アイソレータはこの環状永久磁石に巻きうけた光ファ
イバの両端に第１図のごとき偏光子３゜４を、ファラデ
ー回転角４５°のときの順方向の透過率が最大になる方
位に配置して構成される。
８ｉ０寧）を用いる場合、ベルデ定数は波長１．３μｍ
に怠いて約ｏ、ｏ １７ （分／ ｃｍ ’ ｅガウス
）と小さい。しかし永久磁石として希土類を含むＳｍ１
ＩＣｏ系のごとき高磁力の材料を用いると、磁石内部の
磁場は容易に１０ ”カラスに遅するので、約３ｍの光
ファイバを永久磁石に巻きつけることにより容易に６と
して４５°か得られる。この長さは、−周当り３鑵とし
ても、Ｎとしてたかだか１００回程度巻くだけで実現可
能な数値であり、本発明によりコンパクトで低価格なフ
ァラデー回転素子が光フ″°アイバを用いて実現できる
ことがわかるＯ 光アイソレータはこの環状永久磁石に巻きうけた光ファ
イバの両端に第１図のごとき偏光子３゜４を、ファラデ
ー回転角４５°のときの順方向の透過率が最大になる方
位に配置して構成される。
し
こフして入射側の偏光子３を透過する直線偏光の入射光
１１は、円偏光保存ファイバ２の中で永久磁石ｌの磁場
による４５°の偏光面の回転を受け、出射側の偏光子４
を透過して出射光１２となるｏ一方逆進して入射した直
線偏光は、通覧のアイソレータの場合と同様、入射端の
偏光子３を透過できない偏光面に回転され、別の光路１
４へ除去される。
１１は、円偏光保存ファイバ２の中で永久磁石ｌの磁場
による４５°の偏光面の回転を受け、出射側の偏光子４
を透過して出射光１２となるｏ一方逆進して入射した直
線偏光は、通覧のアイソレータの場合と同様、入射端の
偏光子３を透過できない偏光面に回転され、別の光路１
４へ除去される。
次に本発明の前述した特長のひとつである特性の高信頼
直性につき説明する０通常の等方的な光ファイバを永久
磁石に巻きつけた場合には、この光ファ、イバ内部に曲
けや引っ張りによる複雑な複屈折を生じる。そのため直
線偏光で光ファイバ内Ｃζ入射した光は、前記のファラ
デー効果による偏光面の回転に加え、このような複屈折
による複雑な偏光変化を受けるため、通常の等方的な光
ファイバを用いては事実上本発明の目的とする元アイソ
レータを構成できない０これに対し、本発明のごとく、
光ファイバとして円偏光保存ファイバを用いると、元フ
ァイバ内にあらかじめつくられた大きな異方性のために
、上記の曲げや引っ張りによる複屈折は事実上無視でき
る。この結果、磁場がない場合に、外部からの機械的擾
乱等の有無にもよらず、よく知られているごとく直膨偏
光の偏波面が光ファイバを伝搬中に回転し、直線偏光状
態が安定に保たれ、一定の偏光方向で入射した光は、一
定の偏光方向の直線偏光で出射端から出射される。この
ような偏光特性は円偏光がこの光フアイバ内での基準モ
ードであることによる。この特性は、磁場が印加された
場合のファラデー回転の基準モードが円偏光であるとい
う特性と共通である。この結果、この円偏光保存ファイ
バを用いることにより、曲げや引っ張りゃ外部擾乱の存
在下でも安定に直線偏光状態が保たれつつ、ファラデー
回転を生じうることがわかる。この点が不発明による信
頼度の高い動作をもたらす〇一方、曲け、引っ張りゃ外
部擾乱による偏光変化を単に防止するのみの目的ならば
、直線偏光を基準モードとする偏光保存ファイバを用い
つるが、その場合にはファラデー回転による偏光ｍＪの
回転を生じると、光フアイバ内の複屈折性により直線偏
光状態を保゛てず、光アイソレータとして機能しなくな
る。
直性につき説明する０通常の等方的な光ファイバを永久
磁石に巻きつけた場合には、この光ファ、イバ内部に曲
けや引っ張りによる複雑な複屈折を生じる。そのため直
線偏光で光ファイバ内Ｃζ入射した光は、前記のファラ
デー効果による偏光面の回転に加え、このような複屈折
による複雑な偏光変化を受けるため、通常の等方的な光
ファイバを用いては事実上本発明の目的とする元アイソ
レータを構成できない０これに対し、本発明のごとく、
光ファイバとして円偏光保存ファイバを用いると、元フ
ァイバ内にあらかじめつくられた大きな異方性のために
、上記の曲げや引っ張りによる複屈折は事実上無視でき
る。この結果、磁場がない場合に、外部からの機械的擾
乱等の有無にもよらず、よく知られているごとく直膨偏
光の偏波面が光ファイバを伝搬中に回転し、直線偏光状
態が安定に保たれ、一定の偏光方向で入射した光は、一
定の偏光方向の直線偏光で出射端から出射される。この
ような偏光特性は円偏光がこの光フアイバ内での基準モ
ードであることによる。この特性は、磁場が印加された
場合のファラデー回転の基準モードが円偏光であるとい
う特性と共通である。この結果、この円偏光保存ファイ
バを用いることにより、曲げや引っ張りゃ外部擾乱の存
在下でも安定に直線偏光状態が保たれつつ、ファラデー
回転を生じうることがわかる。この点が不発明による信
頼度の高い動作をもたらす〇一方、曲け、引っ張りゃ外
部擾乱による偏光変化を単に防止するのみの目的ならば
、直線偏光を基準モードとする偏光保存ファイバを用い
つるが、その場合にはファラデー回転による偏光ｍＪの
回転を生じると、光フアイバ内の複屈折性により直線偏
光状態を保゛てず、光アイソレータとして機能しなくな
る。
このように、内儀光保存ファイバを用いる場合にのみ実
用的な光アイソレータを光ファイバを用いて構成できる
ことが判る。
用的な光アイソレータを光ファイバを用いて構成できる
ことが判る。
本発明の実施例としては、第１の実施例以外にも別の構
成が考えられる。例えば、第１図の偏光子３．４は方解
石のごときバルク材からなる曽、光子ではなく、導波路
構造を有する偏光子であってもよい。むしろその方が寸
法や他の光学素子との接続の点で有利である。
成が考えられる。例えば、第１図の偏光子３．４は方解
石のごときバルク材からなる曽、光子ではなく、導波路
構造を有する偏光子であってもよい。むしろその方が寸
法や他の光学素子との接続の点で有利である。
第３図のごとき円偏光保存ファイバ２のクラッドの一部
に、コア部分５には遅しない切断面６によりつくられた
欠除部分５を設けると、その部分が偏光子の役割をはた
すことが知られ、ている〇このためこのような欠除部分
をＡ’＋Ｊ記の永久磁石に巻きつけた円偏光保存ファイ
バのｌ１ｔｌ１１４に、（−１ＩｉＩＴ面の向きを配慮
して設けることにより、前記の導波路４シの偏光子を有
する元アイソレータが構成できる。偏光子として他の平
面回路型の導波路型偏光子をも用いつるのは自明のこと
である。
に、コア部分５には遅しない切断面６によりつくられた
欠除部分５を設けると、その部分が偏光子の役割をはた
すことが知られ、ている〇このためこのような欠除部分
をＡ’＋Ｊ記の永久磁石に巻きつけた円偏光保存ファイ
バのｌ１ｔｌ１１４に、（−１ＩｉＩＴ面の向きを配慮
して設けることにより、前記の導波路４シの偏光子を有
する元アイソレータが構成できる。偏光子として他の平
面回路型の導波路型偏光子をも用いつるのは自明のこと
である。
本発明に用いる光ファイバはシリカに限定されるもので
はない。ファラデー効果を有する材料でファイバ化が可
能なものは原理的に用いつる。鉛カラスや希土朔を不純
物に含むカラスはこの点で有望な材料といえ、その場合
光ファイバの必要長は大幅に短縮される〇 また、環状の永久磁石の具体的形状は円形に限定される
ものではす＜、角形や楕円形でもよい。
はない。ファラデー効果を有する材料でファイバ化が可
能なものは原理的に用いつる。鉛カラスや希土朔を不純
物に含むカラスはこの点で有望な材料といえ、その場合
光ファイバの必要長は大幅に短縮される〇 また、環状の永久磁石の具体的形状は円形に限定される
ものではす＜、角形や楕円形でもよい。
才た、むしろ筒状に近い形状の永久磁石を用いてもよい
。
。
第１図は不発明の一笑施例の構成を示す斜視図である。
１・・・・・・・・・永久磁石、 ２・・・・・・円
偏光保存ファイバ、３・・・・・・・・・入射端の偏光
子、 ４・・・・・・出射亀の偏光子、１１・・・・
・・入射光、１２・・・・・・出射光、１４・・・・・
・別の党略。 第２−は永久磁石の肋間ν１である。 ２１・・・・・・Ｂ力線、２２°°・・・・槓分路第３
図はファイバ型の偏光子の構成図である。 ５・・・・・・コア部分、 ６・・・・・・切断面。 第１図 第 ２ 図 ！ 第３図
偏光保存ファイバ、３・・・・・・・・・入射端の偏光
子、 ４・・・・・・出射亀の偏光子、１１・・・・
・・入射光、１２・・・・・・出射光、１４・・・・・
・別の党略。 第２−は永久磁石の肋間ν１である。 ２１・・・・・・Ｂ力線、２２°°・・・・槓分路第３
図はファイバ型の偏光子の構成図である。 ５・・・・・・コア部分、 ６・・・・・・切断面。 第１図 第 ２ 図 ！ 第３図
Claims (1)
- 負通孔を具備し、この負通孔の中心軸に平行な方向に磁
化されている永久磁石に、円偏光保有ファイバを、４５
度のファラデー回転角か得られる長さ分だけトロイダル
コイル状に巻きつけ、６該円俵光保存ファイバの両端に
偏光子を所定の方向に向けて配置したことを特徴とする
光アイソレータＯ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9063482A JPS58207022A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 光アイソレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9063482A JPS58207022A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 光アイソレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58207022A true JPS58207022A (ja) | 1983-12-02 |
| JPH0412457B2 JPH0412457B2 (ja) | 1992-03-04 |
Family
ID=14003917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9063482A Granted JPS58207022A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 光アイソレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58207022A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61151610A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-10 | Showa Koki Seizo Kk | 偏光回転装置 |
-
1982
- 1982-05-28 JP JP9063482A patent/JPS58207022A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61151610A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-10 | Showa Koki Seizo Kk | 偏光回転装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0412457B2 (ja) | 1992-03-04 |
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