JPS60238813A - 光アイソレ−タ - Google Patents

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】 発明の技術分野 本発明は出力光と入力光とを分離するための光アイソレ
ータに係り、特に反射帰還光を抑制して特性を向上する
とともに小形化した光アイソレータに関するものである
。

従来技術と問題点 光アイソレータは例えば光フアイバ通信において、出力
光と入力光とを分離する必要がある場合等に広く用いら
れているものである。

従来の光アイソレータとしては、各要素の人出射面が人
出射光に対して垂直になっているものが多く用いられて
いる。このように人出射光に対して垂直な面を有する場
合、これらの面に対して無反射コーティングを施しても
残留反射を完全に除去することは困難なため、光アイソ
レータ自身の反射帰還光が存在し、その影響によって例
えば光源であるレーザの動作に悪影響を及ぼす等の問題
がある。また光学系の組立が容易で実用上多用されてい
る平行ビーム系で光アイソレータを構成しようとすると
、通常の偏光子は光路長が長いため形状が大型化すると
いう問題があった。

第１図は、従来の光アイソレータの構成を示したもので
ある。同図において、（ａ）は順方向に光を通過させた
場合を□示し、山）は逆方向に光を通過させた場合を示
している。またＰＩ、Ｐ２は例えばグラントムプソンプ
リズムのような偏光プリズム、ＦＲは例えばＹＩＧ　（
ガーネット）等の磁気光学材料からなるファラデー回転
子である。

第１図Ｔａ）において、光源からの光は水平偏向光と垂
直偏向光とからなる平行光となって、偏光プリズムＰ１
に入射される。偏光プリズムＰ１は入力光のうち、一方
の偏向光例えば垂直偏向光のみを通過させ、他の偏向光
すなわち水平偏向光は光路外に屈折させて除去する。出
射された垂直偏向光はファラデー回転子ＦＲに入射され
るが、ファラデー回転子ＦＲには光軸方向に磁場Ｈが加
えられており、これによってその出射光は入射光に比べ
て偏波面が４５°回転する。ファラデー回転子ＦＲの出
射光は偏光プリズムＰ２に入射するが、偏光プリズムＰ
２は偏光プリズムＰ１に対してファラデー回転子ＦＲに
おける偏波面回転と同方向に４５°傾けて設けられてお
り、従って入射光はそのまま偏向プリズムＰ２を通過し
て出射される。

）　一方逆方向に平１テ光力′入射された場合器よ・第
１図（ｂ）に示すごとく偏光プリズムＰ２に入射した光
のうちその偏波面と一致する、４５°傾いた偏向光のみ
が偏光プリズムＰ２を通過し、もう一方の偏向光は光路
外に屈折されて除去される。この出射光はファラデー回
転子ＦＲに入射されるが、ファラデー回転子ＰＲには光
軸方向に磁場Ｈが加えられているため、その出射光は第
１図（ａｌの場合と同じ方向に４５°回転して、水平偏
向光となって偏光プリズムＰ１に入射する。偏光プリズ
ムＰ１は前述のように垂直偏向光のみを通過させる向き
に設けられており、従って偏光プリズムＰ１から出射光
を生じない。

このように第１図の光アイソレータによれば、光源から
出射される光を一方方向に通過させることができるが、
逆方向には光を通過させることができず、従って出射光
と入射光とを分離することができる。

第１図の光アイソレータは不要光を光路外に屈折除去す
る構造上全長が長くなるだけでなく、偏光プリズムＰＩ
、Ｐ２およびファラデー回転子ＦＲのそれぞれの入射面
、出射面が光軸に対して垂直であり、そのためこれらの
面には通常無反射コーティングが施されるが、それでも
反射帰還光を完全に抑制することは困難であり、これに
よって光源である半導体レーザの動作に干渉を生じる等
、その影響を避けることができない。

第２図は従来の光アイソレータの他の構成を示したもの
である。同図において、１１．１２は方解石からなる偏
光子、１３．　１４はセルフォックレンズ、１５はＹＩ
Ｇからなるファラデー回転子、１６．　１７は磁石であ
る。

第２図に示された光アイソレータに平行でない光を入射
したとき、方解石等からなる偏光子１１では例えば垂直
偏向光はそのまま通過させ、他の偏波光は屈折させる。

偏光子１１の出射光はセルフォックレンズ１３を経てＣ
軸に一致する偏波光はそのままファラデー回転子１５に
入射するが、他の偏向光は光路外に除去される。ファラ
デー回転子１５には磁石１６．１７によって光軸方向に
磁場Ｈが加えられているため、入射光はその偏波面が４
５°回転して出射する。ファラデー回転子１５の出射光
はセルフォックレンズ１４を経て偏光子１２に入射し、
セルフォックレンズ１４の出射光は偏光子１２を通過し
て出射される。

一方逆方向に平行でない光が入射された場合は、偏光子
１２に入射した光のうち４５°傾いた偏波光のみが偏光
子１２およびセルフォックレンズ１４を通過し、他の偏
波光は光路外に屈折して除去される。

この出射光はファラデー回転子１５に入射されるが、フ
ァラデー回転子１５には光軸方向に磁場Ｈが加えられて
いるため、その出射光は偏波面が第２図（ａｌの場合と
同じ方向に４５°回転して、偏光子１１に入射する。偏
光子１１の偏波面は前述のように入射光に対して垂直方
向であり、従って偏光子１１から出射光を生じない。

このように第２図に示された光アイソレータによっても
、入射光と出射光の分離を行うことができる。第２図の
光アイソレータは第１図の光アイソレータより小形化さ
れるが、非平行ビーム系のためファラデー回転子１５の
両側にセルフォックレンズをそれぞれ必要とし、全長が
それほど短くならないだけでなく、偏光子１１．　１２
およびファラデー回転子１５の入射面、出射面は光軸に
対して垂直であり、やはり反射帰還光の影響を受けるこ
とを免れない。また非平行ビーム系のため組立が容易で
ない。

発明の目的 本発明はこのような従来技術の問題点を解決しようとす
るものであって、その目的は、反射帰還光の影響を避け
ることができ、かつ小父であって組立が容易な光アイソ
レークを提供することにある。

発明の構成 本発明の光アイソレータは第１の偏光子と、ファラデー
回転子と、第１の偏光子と光学軸を互いに４５°傾けた
第２の偏光子とを光軸上に順次配置してなる光アイソレ
ータにおいて、ファラデー回転子をその光軸と交わる面
が光軸に対して伸いた斜柱状をなすようにするとともに
、第１および第２の偏光子を入出射面が光軸に対して傾
くようにしかつそれぞれのファラデー回転子と対向する
面がファラデー回転子の面と平行になるようにしたもの
である。

発明の実施例 第３図は本発明の光アイソレータの一実施例の構成を示
している。同図において、ＰＩ、Ｐ２は例えばルチルか
らなる偏光プリズム、ＦＲは例えばＹＩＧ等の磁気光学
材料からなるファラデー回転子、２１．２２は空気層を
形成するためのスペーサ、２３、２４は光ビーム、２５
．２６は磁石である。

第３図において、偏光プリズムＰ１とファラデー回転子
ＦＲとの間およびファラデー回転子ＦＲと偏光プリズム
Ｐ２との間は、それぞれスペーサ２１．２２によって平
行した微小間隙を隔てるごとく構略されている。偏光プ
リズムＰ１とＰ２とは形状は同じであるが、偏光プリズ
ムＰ１は偏光プリズムＰ２に対して、そのＣ軸が４５°
傾けて設けられている。また偏光プリズムＰ１．ファラ
デー回転子ＦＲ１偏光プリズムＰ２のそれぞれの入出射
面は、光路に対しである傾きを持つように構成されてい
る。

第４図は本発明の光アイソレータの動作原理を示す説明
図である。同図において（ａ）は順方向に光を通過させ
た場合を示し、０））は逆方向に光を通過させた場合を
示している。

第４図（ａ）において、入射した常光成分０と異常光成
分ｅとからなる光は、偏光プリズムＰ１を通過すること
によって常光成分と異常光成分とで異なる角度に屈折し
て、ファラデー回転朶ＦＲに入射する。ファラデー回転
子ＦＲには磁石２１　、２２によって水平方向に磁場Ｈ
が加えられており、これによって入射光は４５°回転し
て偏光プリズムＰ２に入射する。偏光プリズムＰ２のＣ
軸は偏光プリズムＰ１のそれに対して４５°伸けて設け
られており、ファラデー回転子ＦＲの出射光は偏光プリ
ズムＰ２を通過し、入射光と平行に出射する。

この場合の出射光における常光成分０と異常光成分ｅと
は、図示のように互いに直交する関係を保ったまま４５
“回転している。

一方逆方向に常光成分０と異常光成分ｅとからなる光が
入射された場合は、第４図（ｂｌに示すごとく偏光プリ
ズムＰ２を通過することによって、常光成分と異常光成
分とで異なる角度に屈折して、ファラデー回転子ＦＲ・
に入射する。入射光はファラデー回転子において異なる
方向に出射する。この出射角は偏光プリズムの角度によ
って異なるが、例えば図示のように常光は下方に１０．
６’傾いてへの方向に出射され、異常光は上方に１３．
７’傾いてＢの方向に出射する。従って例えば常光のみ
を入射したときはＢ方向には出射光が存在せず、異常光
のみを入射したときはＡ方向には出射光が存在しない。

従って第３図に示された構成によって、光アイソレータ
としての動作を行わせることができることが明らかであ
る。

なお第３図の光アイソレータにおいて、偏光プリズムＰ
１とファラデー回転子ＦＲとの間、およびファラデー回
転子ＦＲと偏光プリズムＰ２との間に、それぞれスペー
サ２１．２２によって空気層等からなる平行した微小間
隙を設けたのは、空気層に接する偏光プリズムとファラ
デー回転子の面に無反射コーティングを施すことによっ
て、偏光プリズムとファラデー回転子との境界における
反射損失を軽減するためである。

本発明の光アイソレータにおいては、光学系を構成する
偏光プリズムおよびファラデー回転子の入出射面に垂直
面がないので、反射帰還光の影響を避けることができ、
また偏光プリズムの入射面が傾いているので、逆方向の
偏光角を大きくとることができる。さらに本発明の光ア
イソレータを直接レーザダイオードに結合するようにす
れば、偏光プリズム内において不要偏波光を屈折除去す
る必要がないので、偏光プリズムを短くすることができ
、従って光アイソレータの小便化を図るこトカできる。

例えば第２図に示された光アイソレータは比較的小型で
あるが全長約１８ｍであるのに対して、第３図に示され
た本発明のアイソレータではその全長は約５劾であって
、著しく小製化される。

なお第３図に示された実施例の変形として、２個の偏光
プリズムの光学軸を±２２．５°ずっずらせたものを用
いるようにしてもよく、これによって第３図の実施例と
全く同様の効果を得ることができる。この構成によれば
２個の偏光プリズムは形状、光学軸方向ともに同じなの
で、偏光プリズムとしては１種類用意すればよく、構成
が簡単になる。

また第３図に示された実施例において空気層等からなる
スペーサ２１．２２を設けないで、偏光プリズムとファ
ラデー回転子との間に適当な屈折率と厚さとを有する膜
を挾んで、偏光プリズムとファラデー回転子とを密着さ
せたときに、境界面で反射率が小さくなるようにしても
よい。

第５図は本発明の光アイソレータの一応用例を示し、半
導体レーザと本発明の光アイソレータとを組合せた光フ
アイバ用送信装置３０を示している。

同図において３１は光源である半導体レーザであって、
その発生した光はレンズ３２を経て本発明の光アイソレ
ータ３３に入射する。光アイソレータ３３の出射光゛は
レンズ３４を経て光ファイバ３５に結合されて、送信さ
れる。第５図の光フアイバ用送信装置３０では、半導体
レーザ３１からの光は光ファイバ３５に伝送されるが、
光ファイバ３５がらの反射帰還光は半導体レーザ３１に
加わらないため、半導体レーザ３１は反射帰還光の干渉
に基づく動作不安定を生じることがない。

発明の詳細 な説明したように本発明の光アイソレータによれば、反
射帰還光の影響を避けることができ、かつ小便であって
組立が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光アイソレータの構成を示す図、第２図
は従来の光アイソレータの他の構成を示す図、第３図は
本発明の光アイソレータの一実施例の構成を示す図、第
４図は本発明の光アイソレータの動作原理を示す説明図
、第５図は本発明の光アイソレークの一応用例を示す図
である。 １１、　１２−・−偏光子、１３．　１４−セルフォッ
クレンズ、１５−　ファラデー回転子、１６・−磁石、
２１．２２−スペーサ、２３．２４−・−光ビーム、２
５．２６−・磁石、３ｏ−光フアイバ用送信装置、３１
−・半導体レーザ、３２−　レンズ、３３−光アイソレ
ータ３３．３４−　レンズ、３５−・・光ファイバ、Ｐ
Ｉ、Ｐ２−・−偏光プリズム、Ｆ　Ｒ−ファラデー回転
子 特許出願人　富士通株式会社 代理人　弁理士　玉蟲久五部　（外１名）第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の偏光子と、ファラデー回転子と、第１の偏光子と
   光学軸を互いに４５°伸けた第２の偏光子とを光軸上に
   順次配置してなる光アイソレータにおいて、前記ファラ
   デー回転子をその先軸と交わる面が光軸に対して傾いた
   斜柱状をなすようにするとともに、前記第１および第２
   の偏光子を入山射面が光軸に対して傾くようにしかつそ
   れぞれのファラデー回転子と対向する面がファラデー回
   転子の面と平行になるようにしたことを特徴とする光ア
   イソレータ。