JPS6030734Y2 - High reverse loss compact optical isolator - Google Patents

High reverse loss compact optical isolator

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JPS6030734Y2
JPS6030734Y2 JP1979030752U JP3075279U JPS6030734Y2 JP S6030734 Y2 JPS6030734 Y2 JP S6030734Y2 JP 1979030752 U JP1979030752 U JP 1979030752U JP 3075279 U JP3075279 U JP 3075279U JP S6030734 Y2 JPS6030734 Y2 JP S6030734Y2
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JP
Japan
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angle
degrees
polarizing element
faraday rotator
optical isolator
Prior art date
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Application number
JP1979030752U
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Japanese (ja)
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JPS55130321U (en
Inventor
雅文 関
重時 杉元
Original Assignee
日本電気株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光波領域での光アイソレータ、特に光フアイバ
通信用に適した高逆方向損失で小形な光アイソレータに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical isolator in the light wave region, and particularly to a compact optical isolator with high reverse loss suitable for optical fiber communication.

最近、光フアイバ通信の実用化が各所で進みつつあり、
光フアイバ通信システムを高性能にしたり、その機能を
拡大したりするために種々の光回路が必要にあっている
Recently, the practical application of optical fiber communication is progressing in various places.
Various optical circuits are needed to improve the performance and expand the functionality of optical fiber communication systems.

光アイソレータもこの様な光回路の1つであり、例えば
レーザ発振器から出射した光ビームが反射により戻って
きた場合にもとの発振器に入射することのない様にして
、その発振器の安定性・信頼性を向上させるために使用
される。
An optical isolator is one such optical circuit. For example, when a light beam emitted from a laser oscillator returns due to reflection, it prevents it from entering the original oscillator, thereby improving the stability and stability of the oscillator. Used to improve reliability.

従来の光アイソレータは、互いに方位角が45角をなす
2つの偏光性素子の間に、光ビームに45角の飾光を与
えるファラデー回転子を配置したものであった。
A conventional optical isolator has a Faraday rotator that provides a 45-angle decoration to a light beam between two polarizing elements whose azimuth angles are 45 angles to each other.

これまで光アイソレータは種々報告されているが、ガリ
ウム・アルミニウム・ヒ素(GaAIAs)系の半導体
レーザ発振波長域である0、8μm帯では、小形のもの
はきわめて少なかった。
Although various optical isolators have been reported so far, there have been very few small ones in the 0.8 μm band, which is the oscillation wavelength range of gallium aluminum arsenide (GaAIAs) semiconductor lasers.

光アイソレータの寸法を決める主要因は、ファラデー回
転子に磁場を印加する磁石であるから、磁石を小形にで
きれば、小形な光アイソレータを実現できることになる
The main factor that determines the dimensions of an optical isolator is the magnet that applies the magnetic field to the Faraday rotator, so if the magnet can be made smaller, a smaller optical isolator can be realized.

しかし、単に光アイソレータの磁石を小さくすると、フ
ァラデー回転子に印加される磁場が不十分になり、その
中を通過する光ビームの飾光角が45角より小さくなる
ので、順方向損失が増え逆方向損失が低下するという好
ましくない結果が生じる欠点があった。
However, if the magnet of the optical isolator is simply made smaller, the magnetic field applied to the Faraday rotator will be insufficient, and the illumination angle of the light beam passing through it will become smaller than 45 degrees, resulting in increased forward loss and converse This had the disadvantage of having the undesirable result of reduced directional loss.

本考案の目的は、小形で逆方向損失の高い光アイソレー
タを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an optical isolator that is small and has high reverse loss.

本考案によれば、第1の偏光性素子と、該第1の偏光性
素子の次に配置され通過光ビームに0度より太きく45
度より小さい角度の飾光を与えるファラデー回転子と、
該ファラデー回転子の次に該第1の偏光性素子の方位角
に対して方位角がほぼ前記の角度の余角をなすように配
置された第2の偏光性素子と、該通過光ビームに前記の
角度の飾光を与えるのに必要な磁場を該ファラデー回転
子に印加する磁場発生手段とからなる高逆方向損失小形
光アイソレータが得られる。
According to the present invention, there is provided a first polarizing element, which is disposed next to the first polarizing element, and is arranged at a angle of 45 degrees thicker than 0 degrees to the passing light beam.
a Faraday rotator that provides decorative illumination with an angle smaller than degrees;
Next to the Faraday rotator, a second polarizing element is arranged such that the azimuth angle is substantially complementary to the above angle with respect to the azimuth angle of the first polarizing element; A small optical isolator with a high reverse direction loss is obtained, comprising a magnetic field generating means for applying a magnetic field necessary to provide the decorative light at the angle described above to the Faraday rotator.

なお、偏光性素子とは、任意の入射光から直線偏光成分
を取り出す機能を有する光学素子の総称であり、偏光板
や、内部で光ビームと光学軸が0度又は90度以外の角
度をなす様な複屈折結晶や偏光プリズム(口ジョンプリ
ズム等)や誘電体多層蒸着膜を用いる偏光ビームスプリ
ッタ等が含まれる。
Note that a polarizing element is a general term for an optical element that has the function of extracting a linearly polarized component from any incident light, and includes a polarizing plate and an optical element whose internal optical axis and optical axis form an angle other than 0 degrees or 90 degrees. These include birefringent crystals, polarizing prisms (such as a mirror prism), and polarizing beam splitters using dielectric multilayer deposits.

本考案においては、ファラデー回転子での通過光ビーム
の飾光角を通過の光アイソレータとは異り45度未満の
角度にしているので、ファラデー回転子に磁場を印加す
る磁石もそれだけ小さくてすむことになる。
In the present invention, the decoration angle of the light beam passing through the Faraday rotator is set to an angle of less than 45 degrees, unlike the passing optical isolator, so the magnet that applies the magnetic field to the Faraday rotator can also be smaller. It turns out.

例えば飾光角を35度にした場合の磁石の大きさは、飾
光角を45度にした通常の場合と比べ、20%程度小さ
くすることができる。
For example, the size of the magnet when the decorative light angle is set to 35 degrees can be reduced by about 20% compared to the normal case where the decorative light angle is set to 45 degrees.

いま、ファラデー回転子を出射する光ビームに与えられ
る飾光角を角度θとすると、第2の偏光性素子の方位角
が角度θの余角即ち(90−θ)度だけ第1の偏光性素
子の方位角より回転した角度にあるので、第2の偏光性
素子の方位角とそこに入射する光ビームの偏光方向とは
(90−20)度だけずれていることになるが、これに
帰因する順方向損失の増加はわずかである。
Now, if the decorative light angle given to the light beam exiting the Faraday rotator is angle θ, then the azimuth angle of the second polarizing element changes by the complementary angle of angle θ, that is, by (90-θ) degrees, the first polarizing element Since the angle is rotated from the azimuth of the element, the azimuth of the second polarizing element and the polarization direction of the light beam incident thereon are deviated by (90-20) degrees. The resulting increase in forward loss is small.

例えば飾光角θが35度のとき、順方向損失の増加は、
0.5dB程度である。
For example, when the decoration angle θ is 35 degrees, the increase in forward loss is
It is about 0.5 dB.

さて、本考案の光アイソレータに逆方向(第2の偏光性
素子の側)から光ビームが入射した場合、第2の偏光性
素子で取り出された直線偏光のみがファラデー回転子を
通過して第1の偏光性素子に入射するが、そのときの偏
光方向は、はじめの直線偏光の方位角が(90−θ)度
であってファラデー回転子でθ度施光するから第1の偏
光性素子の方位角に対して90度をなし、通常の場合(
ファラデー回転子での飾光角が45度の場合)と同様に
高い逆方向損失の光回路となる。
Now, when a light beam enters the optical isolator of the present invention from the opposite direction (the side of the second polarizing element), only the linearly polarized light extracted by the second polarizing element passes through the Faraday rotator. However, the polarization direction at that time is that the initial azimuth angle of the linearly polarized light is (90-θ) degrees, and the Faraday rotator applies the light to the first polarizing element. is 90 degrees to the azimuth of, and in the normal case (
This results in an optical circuit with high reverse direction loss, similar to that in the case where the decorative light angle at the Faraday rotator is 45 degrees).

この飾光角θを小さくするほど磁石の小形化がはかれる
が、それにつれて順方向損失が増加するので、磁石の寸
法は許容される順方向損失から定められることになる。
The smaller the decoration angle θ is, the smaller the magnet is, but the forward loss increases accordingly, so the dimensions of the magnet are determined based on the allowable forward loss.

次に本考案を図面を用いて詳細に説明する。Next, the present invention will be explained in detail using the drawings.

図は本考案の1実施例の断面図である。The figure is a sectional view of one embodiment of the present invention.

この実施例は、小形化がなかなか因難な波長0.8μm
帯の光アイソレータである。
This example has a wavelength of 0.8 μm, which is difficult to miniaturize.
It is a band optical isolator.

第1のレンズ作用素子4と第1の偏光性素子1とファラ
デー回転子2と第2の偏光性素子3と第2のレンズ作用
素子5がこの順序に互いに光学接着剤で第1図の様に接
着固定されている。
The first lens acting element 4, the first polarizing element 1, the Faraday rotator 2, the second polarizing element 3, and the second lens acting element 5 are attached to each other in this order with an optical adhesive as shown in FIG. It is fixed with adhesive.

磁石6は内部にファラデー回転子3を配置した貫通孔を
有する角形の希土類永久磁石であり、貫通孔の方向に着
磁されている。
The magnet 6 is a rectangular rare earth permanent magnet having a through hole in which the Faraday rotator 3 is disposed, and is magnetized in the direction of the through hole.

第1、第2のレンズ作用素子4,5は集束性光伝送体を
約1ピツチの長さに切って得られるロッドレンズであり
、一方の端面上の一点から広がる光を他方の端面からほ
ぼ平行な光ビームとして出射する機能をもつ(なお、1
ピツチとは集束性光伝送体の中を進む光ビームの蛇行周
期のことである)。
The first and second lens acting elements 4 and 5 are rod lenses obtained by cutting a converging light transmitter into a length of about 1 pitch, and the light spreading from a point on one end surface is transmitted from the other end surface to approximately 1 pitch. It has the function of emitting as a parallel light beam (note that 1
(Pitch is the meandering period of a light beam traveling through a focusing light transmitter).

第1のレンズ作用素子4の入射面には、光アイソレータ
自体の反射を少なくするために反射防止膜41が形成さ
れている。
An antireflection film 41 is formed on the entrance surface of the first lens effecting element 4 in order to reduce reflection of the optical isolator itself.

ファラデー回転子2は、希土類イオンを含む常磁性ガラ
スであり、両側にある2つのやや斜めに傾いた面に第1
、第2の反射膜23.24を有し、第1の面21から垂
直に入射した光ビームは、第1、第2の反射膜23.2
4で計4回反射されて、第2の面22から垂直に出射す
る。
The Faraday rotator 2 is made of paramagnetic glass containing rare earth ions, and has two slightly oblique surfaces on both sides.
, a second reflective film 23.24, and the light beam incident perpendicularly from the first surface 21 passes through the first and second reflective films 23.2.
4 and is reflected a total of four times and exits from the second surface 22 perpendicularly.

第1、第2の偏光性素子1゜3は方解石製のロションプ
リズムである。
The first and second polarizing elements 1.3 are Rochon prisms made of calcite.

以上の構成は、実願昭53−76885に記載された関
、植木の1永久磁石を用いた光アイソレータ、とほとん
ど同一であるので、くわしくはそれを参照されたい。
The above configuration is almost the same as the optical isolator using one permanent magnet by Seki and Ueki described in Utility Model Application No. 76885/1985, so please refer to that for details.

ただ、異なっている点は、この実施例では第1の偏光性
素子1と第2の偏光性素子3の方位角の差が45度では
なく、はぼ35度であり10度だけ小さいこと、および
光ビームの反射の回数が2回多いことである。
However, the difference is that in this embodiment, the difference in azimuth between the first polarizing element 1 and the second polarizing element 3 is not 45 degrees, but approximately 35 degrees, which is only 10 degrees smaller. and the number of reflections of the light beam is two more.

磁石6の大きさは、ファラデー回転子2での飾光角を3
5度にしたことにより、その飾光角を45度にする通常
の場合よりも約20%小さくなっている。
The size of the magnet 6 is such that the decorative light angle at the Faraday rotator 2 is 3
By setting the angle to 5 degrees, the decoration angle is approximately 20% smaller than the usual case of 45 degrees.

なお、その飾光角をさらに小さくすれば、磁石6の大き
さは、さらに小さくできる。
Note that if the decorative light angle is further reduced, the size of the magnet 6 can be further reduced.

この実施例では、ファラデー回転子2での光ビームの飾
光角が35度であって、第2の偏光性素子の方位角が5
5度であるから、この両者の角度のいずれによる透過損
失が生じるが、その量はわずかに0.5dB程度にすぎ
ない。
In this example, the illuminating angle of the light beam at the Faraday rotator 2 is 35 degrees, and the azimuth angle of the second polarizing element is 5 degrees.
Since the angle is 5 degrees, transmission loss occurs due to either of these angles, but the amount is only about 0.5 dB.

一方、逆方向から入射する光ビームは、第2の偏光性素
子3で偏光方向が55度の直線偏光のみが取出され、フ
ァラデー回転子2でほぼ35度の旅先を与えるので、第
1の偏光性素子1に入射するときは、その方位角に対し
てほぼ90度の方向に偏光している直線偏光性素子1に
よりほぼ完全に順方向入射光ビームとは異なる角度に出
射される。
On the other hand, for the light beam incident from the opposite direction, only linearly polarized light with a polarization direction of 55 degrees is extracted by the second polarizing element 3, and is given a destination of approximately 35 degrees by the Faraday rotator 2, so that the first polarized light is When the light beam is incident on the forward incident light beam, the linearly polarizing element 1 polarizes the light in a direction approximately 90 degrees with respect to its azimuth angle, and the light beam is almost completely emitted at an angle different from that of the forward incident light beam.

本考案の高逆方向損失小形光アイソレータには、以上の
実施例の他にいろいろな変形が考えられる。
In addition to the embodiments described above, various modifications can be made to the high reverse loss small optical isolator of the present invention.

この実施例では、ファラデー回転子2での飾光角を35
度としたが、これに限るこことなく45度より小さな角
度であれば他の角度でもよく、その角度は許容される順
方向損失値から定めることができる。
In this example, the illumination angle at the Faraday rotator 2 is set to 35
degrees, but the present invention is not limited to this, and any other angle smaller than 45 degrees may be used, and the angle can be determined based on the allowable forward loss value.

この実施例では、光学部品(偏光性素子、ファラデー回
転子等)が互いに光学接着剤で接着固定されていたが、
これに限ることなく通常の古典学系の構成による光アイ
ソレータに対しても、本考案が適用できることは言うま
でもない。
In this example, the optical components (polarizing element, Faraday rotator, etc.) were adhesively fixed to each other with optical adhesive.
Needless to say, the present invention is not limited to this, and can also be applied to optical isolators having a conventional classical configuration.

また、第1、第2の偏光性素子1,3はaジョンプリズ
ム以外の光学素子であってもよい。
Further, the first and second polarizing elements 1 and 3 may be optical elements other than the a-joon prism.

また光ビームがファラデー回転子2の中を通過する回数
が何回の場合でも、本考案の考え方は適用することがで
きる。
Furthermore, the concept of the present invention can be applied no matter how many times the light beam passes through the Faraday rotator 2.

また、ファラデー回転子2に必要な磁場を印加するため
に磁石6を使用したが、他の形状の永久磁石もしくは電
磁石であってもよい。
Further, although the magnet 6 is used to apply the necessary magnetic field to the Faraday rotator 2, other shapes of permanent magnets or electromagnets may be used.

また、この実施例から第1、第2のレンズ作用素子4,
5を取り除き、平行光ビーム人出射用の小形光アイソレ
ータとすることもできる。
In addition, from this embodiment, the first and second lens action elements 4,
5 can be removed to create a compact optical isolator for emitting a parallel light beam.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は、本考案の1実施例の断面図である。 図において、1,3は偏光性素子、2はファラデー回転
子、21.22は面、23.24は反射膜、4,5はレ
ンズ作用素子、41は反射防止膜、6は磁石である。
The figure is a sectional view of one embodiment of the present invention. In the figure, 1 and 3 are polarizing elements, 2 is a Faraday rotator, 21 and 22 are surfaces, 23 and 24 are reflective films, 4 and 5 are lens acting elements, 41 is an antireflection film, and 6 is a magnet.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 第1の偏光性素子と、該第1の偏光性素子の次に配置さ
れ通過光ビームに0度より太きく45度より小さい角度
の飾光を与えるファラデー回転子と、該ファラデー回転
子の次に該第1の偏光性素子の方位角に対して方位角が
ほぼ前記の角度の余角をなすように配置された第2の偏
光性素子と、該通過光ビームに前記の角度の飾光を与え
るのに必要な磁場を該ファラデー回転子に印加する磁場
発生手段とからなる高逆方向損失小形光アイソレータ。
a first polarizing element, a Faraday rotator disposed next to the first polarizing element and providing illumination with an angle larger than 0 degrees and smaller than 45 degrees to the passing light beam; a second polarizing element disposed such that its azimuth is substantially complementary to the angle described above with respect to the azimuth angle of the first polarizing element; and magnetic field generating means for applying a magnetic field necessary to provide the Faraday rotator with a high reverse direction loss.
JP1979030752U 1979-03-09 1979-03-09 High reverse loss compact optical isolator Expired JPS6030734Y2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1979030752U JPS6030734Y2 (en) 1979-03-09 1979-03-09 High reverse loss compact optical isolator

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Publication Number Publication Date
JPS55130321U JPS55130321U (en) 1980-09-13
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3420601A (en) * 1965-06-24 1969-01-07 American Optical Corp Materials and structures for optical faraday rotation devices
JPS4977645A (en) * 1972-11-27 1974-07-26

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3420601A (en) * 1965-06-24 1969-01-07 American Optical Corp Materials and structures for optical faraday rotation devices
JPS4977645A (en) * 1972-11-27 1974-07-26

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JPS55130321U (en) 1980-09-13

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