JPS60222818A - 光アイソレ−タ - Google Patents

光アイソレ−タ

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JPS60222818A
JPS60222818A JP7946284A JP7946284A JPS60222818A JP S60222818 A JPS60222818 A JP S60222818A JP 7946284 A JP7946284 A JP 7946284A JP 7946284 A JP7946284 A JP 7946284A JP S60222818 A JPS60222818 A JP S60222818A
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JP
Japan
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polarizer
light
plane
polarization
isolation
Prior art date
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Pending
Application number
JP7946284A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuhiro Fukushima
暢洋 福島
Hiroki Nakajima
啓幾 中島
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60222818A publication Critical patent/JPS60222818A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明は、光アイソレータの改良に関する。特に、光ア
イソレータのアイソレーションを連続的に変化させるこ
とができ、その光アイソレータのアイソレーションの測
定が容易になされうるようになす改良に関する。
(2)技術の背景 光アイソレータとは、特定の偏光または偏光の集合を、
一方向には通過を許すが、その逆の方向には通過を許さ
ない光学装置をいう。そして、特に、半導体レーザダイ
オード等と光ファイバとの間に配設されて、反射戻り光
が半導体発光素子に入射することを防止して、モートを
安定化する等の目的に使用される。
光アイソレータは特定の条件において光の逆行性を否定
する光学装置であるから、ファラデー効果(ファラデー
効果とは、直線偏光が磁場方向に物質中を通過するとき
偏光面が回転する現象をいう)にもとつく偏光面回転の
非M丁逆性等を利用して実現しうる。
従来技術においては、第1図にその概念的構成を示すよ
うに、ニコルプリズム、ポラロイド板等よりなりそれら
の偏光面が特定の角度相互に異なるように配設されてい
るポラライザ3の組とイア、ットリウム鉄ガーネット等
を材料とするファラデー効果物質4との組み合わせをも
って構成され、特定の偏光に対して光アイソレーション
機能を有する光アイソレータと、第2図にその概念的構
成を示すように、複屈折テーパ板3°の組とイツトリウ
ム鉄ガーネット等を材料とするファラデー効果物質4と
の組み合わせをもって構成され、偏光依存性の除去され
た光アイソレータとがある。図において、1は光ファイ
バ等の光源または光伝播媒体であり、2はレンズ系等で
ある。第1図を参照して光アイソレータの機能を説明す
ると、光源等1から射出して第1のレンズ系2を通過し
た光のうち、特定の偏光のみが第1のポラライザ3を通
過してファラデー効果物質4に入射する。この入射した
偏光は特定の角度(例えば45°)偏光面が回転させら
れて射出して第2のポラライザ3に入射する。ここで、
この偏光が通過しうる方向(第1のポラライザと45°
偏光面が異なる方向)に第2のポラライザ3の偏光面を
選定しておけば、上記の偏光は第2のポラライザ3を通
過して第2のレンズ系2を介して第2の光伝播媒体lに
入射しうる。次に、光が上記の経路を逆方向に通過する
場合を考えると、第2のポラライザ3を通過した光はフ
ァラデー効果物質4中で特定の角度(例えば45°)偏
光面が回転させられるが、この回転方向は、ポラライザ
等と異なり光の通過方向の如何によらず一定方向である
から、結果的に光の逆行性が否定されることになる。換
言すれば、光が一方向に通過する場合右方向に45°偏
光面が回転すると仮定すると、光が逆方向に通過する場
合は左方向に45°偏光面が回転することとなる。その
ため、上記の系において、逆方向にファラデー効果物質
4を通過した光の偏光面は、上記の一方向に入射した光
の偏光面すなわち第1のポラライザ3の偏光面とは80
°偏光面か相違することになる°。
そのため、ファラデー効果物質4を逆方向に通過した光
は第1のポラライザ3を通過することができず、光アイ
ソレーション機能が発生する。
(3)従来技術と問題点 たぐ、光アイソレータは微妙な調整を必要とするはかり
か、未成熟な技術であるから、アイソレーション機能(
一方向に通過する光の強さと逆方向に通過する光の強さ
との比をもって表わし、以下アイソレーションという。
)は無限大ではなく30〜45dB程度である。
ところで、アイソレータは、上記のとおり、外部共振器
型レーザタイオード等において、その戻り光を減少して
その動作を安定化する目的に使用されるが、そのために
要求されるアイソレーションを定量的に測定する手段が
なく、このアイソレーションの定量的測定を可能とする
ため、アイソレーションの連続的調整が可能な光アイソ
レータの開発が望まれていた。
(4)発明の目的 本発明の目的は、この要請にこたえることにあり、アイ
ソレーションの連続的調整がBf能でありその測定か容
易になされることを可能とする光アイソレータを提供す
ることにある。
(5)発明の構成 本出願は、二つの異なる発明を包含し、その第1の発明
は、第1のポラライザまたは複屈折テーパ板と、これと
対接して配設されるファラデー効果物質と、これと対接
して配設され前記第1のポラライザまたは複屈折テーパ
板と特定の位置関係を保つように配設される第2のポラ
ライザまたは複屈折テーパ板とを有し、これらを貫通し
て光軸が形成されてなる光アイソレータにおいて、前記
ファラデー効果物質と前記第2のポラライザまたは複屈
折テーパ板との間に前記光軸に直交し前記光軸を中心と
して回転of能に配設された波長板を有することを特徴
とする光アイソレータにあり、その第2の発明は、第1
のポラライザまたは複屈折テーパ板と、これと対接して
配設されるファラデー効果物質と、これと対接して配設
され+iQ記第1のポラライザまたは複屈折テーパ板と
特定゛の位置関係を保つように配設される第2のポララ
イザまたは複屈折テーパ板とをイ]し、これらを貫通し
て光軸か形成されてなる光アイソレータ、において、+
iij記ファラフアラデー効果物質第2のポラライザま
たは複屈折テーパ板との間に前記光軸に直交して配設さ
れた電気光学素子と該電気光学素子に給電する口f変電
圧直流電源とを有することを特徴とする光アイソレータ
にある。
+114発明とも、上記せるファラデー効果を利用した
光アイソレータを構成するファラデー効果物質と、これ
と対接して設けられるポラライザまたは複屈折テーパ板
との間に、偏光面の角度なり偏光の状態(例えばlf′
i線偏光、円偏光、楕円偏光等)なりを正確に連続的に
制御しうる部材、すなわち、(a)光軸を中心として回
転可能に配設された波長板、または、(b)電気光学素
子(ポッケルスセル、カーセル等)を配設しておき、偏
光面の角度なり偏光の状態なりを連続的に制御すれは、
アイソレーションを連続的に変化させることができると
の自然法則を利用したものである。
か覧る構成の光アイソレータにおいて、前者(波長板を
使用した場合)にあっては波長板を僅かに回転し、後者
(ポッケルスセル、カーセル等の電気光学素子を使用し
た場合)にあっては電圧を変化して電気光学素子の屈折
率を変化させ結果的に偏光面を変化しながら、同一の入
射光に対し、戻り光の強さを複数回測定し、上記の変化
(波長板の回転、偏光面の変化)にともなって発生する
はずである光強度の変化を使用して簡単な演算し実行す
れば、当該光アイソレータのアイソレーションを容易に
測定することができる。
(6)発明の実施例 以下、図面を参照しつへ、本出願に係る発明のそれぞれ
の実施例に係る光アイソレータをさらに説明する。
第3図参照 図において、 II、12は第1、第2の光源または光
ファイ/へ等の光伝播媒体であり、21.22は第1、
第2のレンズ系であり、31.32は第1.第2のポラ
ライザであり、第2のポラライザ32の、偏光面は第1
のポラライザ31の偏光面とは、例えば右廻りに45°
ずれている。4はイツトリウム鉄ガーネット等のファラ
デー効果物質であり、5は入/2波長板である。これら
はすべて、光軸をなす直線上に配設されており、入/2
波長板は光軸を中心として回転0f能とされている。
か−る構造の光アイソレータにおいて、入/2波長板の
連軸または連軸の方向を、ファラデー効果物質4の出射
光の偏光面と一致する回転位置に選択しておき、第1の
光源11から光を入射させると、その光は第1のレンズ
系21を通過した後、第1のポラライザ31に入用する
が、その光のうち、第1のポラライザ31の偏光面と同
一の偏光面を有する偏光のみが、第1のポラライザ31
を通過してファラデー効果物質4に入射する。この偏光
の偏光面は、ファラデー効果物質4の中で、特定の方向
(この例においては右廻り)に45°回転させられて射
出する。ところで、この第1の試行工程においては、入
/2波長板5の連軸または連軸の方向がファラデー効果
物質4の出射光の偏光面と一致する方向に選択されてい
るので、入/2波長板5の中では何の変化も発生せず出
射して、第2のポラライザ32に入射する。ところで、
この第2のポラライザ32の偏光面は第1のポラライザ
31の偏光面とは45°ずれているから、第1のポララ
イザ31を通過した後ファラデー効果物質4中で45゜
特定の方向(この例においては右廻りに)偏光面が回転
している上記の入射光は、損失を受けることなくそのま
へ射出して、第2のレンズ系21を経由して第2の光フ
ァイバ12に入射する。
ところか、λ/2波長板5の連軸または連軸をファラデ
ー効果物質4の出射光の偏光面から例えば右廻りにθず
らせておいた。とすると、この入/2波長板5を通過し
た偏光の偏光面は右廻りに20回転する。この偏光の偏
光面は第2のポラライザ32の偏光面とは2θずれてい
るから、第2のポラライザ32を通過する際に1−co
s”2θの損失を生ずる。例えばθを10と仮定すると
、0.1%の損失を生ずる。しかし、この0.1%とい
う損失は小さいので事実上無視しうる。 次に、入/2
波長板5の遠軸または運輸がファラデー効果物質4の出
射光の偏光面から例えば右廻りにθずらせである場合、
第2の光源12から光を入射させた場合を考える。第2
のポラライザ32を通過し入/2波長板5に入射した偏
光は、その偏光面か、この度は、左廻りに(前回の偏光
面の回転方向と同一の方向)同一の角度すなわち20回
転するので、この第2の光源12から入射した光がこう
むる損失は1−sin22θとなり、例えば0を1°と
仮定すると、アイソレーションを無限大(入/2波長板
の遠軸または運輸がファラデー効果物質4の出射光の偏
光面と一致している場合のアイソレーション)から29
dBに悪くすることになる。この29dBは極めて大き
く、識別指標として十分に機能しうる。
さらに上記のθを連続的に変化させた場合は上記のアイ
ソレーションを連続的に変化することができる。
結果的に、順方向(本例においては、図の左から右に向
う方向)の透過損失には殆ど影響を与えることなくアイ
ソレーションを大幅に変化させることができる。
そのため、上記のθを変化させて複数の試行を実行すれ
ば、被試験アイソレータのアイソレーションを連続的に
、かつ、定量的に測定することができる。
上記の実施例にあっては、入/2波長板を使用したので
、このλ/2波長板中で偏光面が回転することとなるが
、もし、λ/4波長板を使用すれば、直線偏光が楕円偏
光に変化することになり、その結果発生する順方向の透
過損失を表わす式とアイソレーションの変化を表わす式
は上記と相違するが、いづれにせよ順方向の透過損失と
アイソレーションの変化は当初から特定的に予想しうる
から、入/4波長板の場合であっても、θを連続的に変
化することによりアイソレーションを連続的に変化させ
うろことはもちろん、上記と同様に、θを変化させて複
数回の試行を実行することにより被試験アイソレータの
アイツレ−シーンを定量的に測定することもできる。
第4図参照 図において、11.12は第1、第2の光源または光フ
ァイバ等の光伝播媒体であり、21..22は第1、第
2のレンズ系であり、31.32は第1、第2のポララ
イザであり、第2のポラライザ32の′偏光面ば第1の
ポラライザ31の偏光面とは、例えば右廻りに45°ず
れている。4はイツトリウム鉄カーネット等のファラデ
ー効果物質であり、6はLiNb0 等を材料とするポ
ッケルスセルである。これらはすへて光軸をなす直線上
に配設されている。7は電源であり、ポッケルスセル6
に可変的電圧を印加して可変的電場を与える。
か\る構成の光アイソレータにおいて、ポッケルスセル
6に電圧を印加しない状態で、第1の光源11から光を
入射させると、その光は第1のレンズ系21を通過した
後、第1のポラライザ31に入射するが、その光のうち
、第1のポラライザ31の偏光面と同一の偏光面を有す
る偏光のみが、第1のポラライザ31を通過してファラ
デー効果物質4に入射する。この偏光の偏光面は、ファ
ラデー効果物質4の中で、特定の方向(この例において
は右廻り)に45°回転させられて射出する。ところで
ポッケルスセル6に電圧が印加されていないから、ポッ
ケルスセル6に入射した光は伺ら影響を受けずに通過す
る。ところで、この第2のポラライザ32の偏光面は第
1のポラライザ31の偏光面とは45°ずれているから
、第1のポラライザ31を通過した後ファラデー効果物
質4中で45°特定の方向(この例においては右廻りに
)偏光面が回転している上記の入射光は、損失を受ける
ことなくそのまへ射出して、第2のレンズ系22を経由
して光ファイバ12に入射する。ところが、ポッケルス
セル6に電圧を印加した状態で第1の光源11から光を
入射させると、第1のポラライザ31を通過した偏光は
、ポッケルスセル6に印加されている電場に比例して決
定される位相差(γとする)を与えられる。この偏光は
第2のポラライザ32の偏光面とは上記の位相差(ポッ
ケルスセル6に印加されている電場によって決定される
位相差γ)ずれているから、第2のポラライザ32を通
過する際定すると、 0.2%の損失を生ずる。しかし
、この 0.2%という損失は小さいので事実上無視し
うる。
ポッケルスセル6に電圧が印加されている状態において
、第2の光源12から光を入射させると、第2のポララ
イザ32を通過レポツケルスセル6に入射した偏光は、
その偏光面が、この度は、左廻りに(前回の偏光面の回
転方向と同一の方向)同一・の角度すなわちγ回転する
ので、この第2の光となり、例えばγを5°と仮定する
とアイソレーションを無限大(ポッケルスセル6に電圧
か印加されていない状態でのアイソレーション)から2
7dBに悪くすることになる。この27dBは極めて大
きく、識別指標として十分に機能しうる。
さらに、ポッケルスセル6に印加される電圧を連続的に
変化させて上記のγを連続的に変化させた場合は上記の
アイソレーションを連続的に変化することができる。
結果的に、順方向(本例においては、図の左から右に向
う方向)の透過損失には殆ど影響を与えることなくアイ
ソレーションを大幅に変化させることができる。
そのため、ポッケルスセル6に印加される電圧を変化さ
せて上記のγを変化させて複数の試行を実行すれば、被
試験アイソレータのアイソレーションを連続的に、かつ
、定量的に測定することができる。
上記の実施例にあっては、ポッケルスセルを使用したが
、カーセル等の他の電気光学素子を使用しても、同様の
結果が得られる。たダ順方向の透過損失を表わす式とア
イソレーションの変化を表わす式とが上記と相違する場
合があるだけである。順方向の透過損失とアイソレーシ
ョンの変化は当初から特定的に予想しうるから、カーセ
ル等の他の電気光学素子の場合であっても印加電圧を連
続的に変化することによりアイソレーションを連続的に
変化させうることはもちろん、上記と同様に、印加電圧
を変化させて複数回の試行を実行することにより被試験
アイソレータのアイソ1/−シヨンを定量的に測定する
こともできる。
(7)発明の詳細 な説明せるとおり、本発明によればアイソレーションの
連続的調整が可能でありその測定が容易になされること
をBf能とする光アイソレータを提供することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に係る光アイソレータ(ポラライザを
使用したもの)の概念的構成図であり、第2図は従来技
術に係る光アイソレータ(複屈折テーパ板を使用したも
の)の概略構成図である。 第3図は本出願の第1の発明に係る、アイソレーション
が可調整の光アイソレータ(波長板を使用せるもの)の
概念的構成図であり、第4図は本出願の第2の発明に係
る、アイソレーションか口f調整の光アイソレータ(ポ
ッケルスセルを使用せるもの)の概念的構成図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1のポラライザまたは複屈折テーパ板と、これ
    と対接して配設されるファラデー効果物質と、これと対
    接して配設され前記第1のポラライザまたは複屈折テー
    パ板と特定の位置関係を保つように配設される第2のポ
    ラライザまたは複屈折テーパ板とを有し、これらを貫通
    して光軸が形成されてなる光アイソレータにおいて、前
    記ファラデー効果物質と前記第2のポラライザまたは複
    屈折テーパ板との間に前記光軸に直交し前記光軸を中心
    として回転b(能に配設された波長板を有することを特
    徴とする光アイソレータ。
  2. (2)第1のポラライザまたは複屈折テーパ板と、これ
    と対接して配設されるファラデー効果物質と、これと対
    接して配設され前記第1のポラライザまたは複屈折テー
    パ板と特定の位置関係を保つように配設される第2のポ
    ラライザまたは複屈折テーパ板とを有し、これらを貫通
    して光軸か形成されてなる光アイソレータにおいて、前
    記ファラデー効果物質と前記第2のポラライザまたは複
    屈折テーパ板との間に前記光軸に直交して配設された電
    気光学素子と該電気光学素子に給電する可変電圧直流電
    源とを有することを特徴とする光アイソレータ。
JP7946284A 1984-04-20 1984-04-20 光アイソレ−タ Pending JPS60222818A (ja)

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