JPS6151299B2 - - Google Patents
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- JPS6151299B2 JPS6151299B2 JP57109912A JP10991282A JPS6151299B2 JP S6151299 B2 JPS6151299 B2 JP S6151299B2 JP 57109912 A JP57109912 A JP 57109912A JP 10991282 A JP10991282 A JP 10991282A JP S6151299 B2 JPS6151299 B2 JP S6151299B2
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- Japan
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- optical
- light
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- rotator
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 37
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Classifications
-
- 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
- G02F1/093—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 used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の技術分野
本発明者は光アイソレータに関するものであり
特に波長依存性を減少せしめた改良された光アイ
ソレータに関するものである。
特に波長依存性を減少せしめた改良された光アイ
ソレータに関するものである。
(2) 従来技術と問題点
本発明者は先に順方向に対して100％透過すべ
く２つのテーパー状の複屈折物質板を偏光分離合
成素子に用いる光アイソレータを提案し、更に
又、上述の偏光分離合成素子間に配置される45゜
フアラデー回転子に近接して1/2波長板による旋
光子を配設し、光を順方向に透過せしめる光アイ
ソレータを提案した。しかしながらこれらのアイ
ソレータでは約２％以上の波長のずれがあると、
逆方向からの光が除去されずに透過するという光
アイソレータのアイソレーシヨンの劣化を招いて
いた。
く２つのテーパー状の複屈折物質板を偏光分離合
成素子に用いる光アイソレータを提案し、更に
又、上述の偏光分離合成素子間に配置される45゜
フアラデー回転子に近接して1/2波長板による旋
光子を配設し、光を順方向に透過せしめる光アイ
ソレータを提案した。しかしながらこれらのアイ
ソレータでは約２％以上の波長のずれがあると、
逆方向からの光が除去されずに透過するという光
アイソレータのアイソレーシヨンの劣化を招いて
いた。
(3) 発明の目的
上記欠点を鑑み本発明の第１の目的は逆方向損
失の波長依存性を減少せしめた光アイソレータを
提供することである。
失の波長依存性を減少せしめた光アイソレータを
提供することである。
本発明の他の目的は小さな旋光子を用いること
が可能な光アイソレータを提供することである。
が可能な光アイソレータを提供することである。
(4) 発明の構成
本発明の目的はテーパー状の複屑折物質板から
なる第１の偏光分離素子、旋光子、45゜フアラデ
ー回転子そして更にテーパー状の複屈折物質板か
らなる第２の偏光合成素子をこの順序に含む光ア
イソレータにおいて前記旋光子が２枚の位相差板
を組み合わせた旋光子であり、且つ該旋光子の旋
光角の波長依存性が45゜フアラデー回転子の波長
依存性と同じで、且つ該45゜フアラデー回転子の
波長依存性を打ち消すようにして作用せしめたこ
とを特徴とする光アイソレータによつて達成する
ことが出来る。
なる第１の偏光分離素子、旋光子、45゜フアラデ
ー回転子そして更にテーパー状の複屈折物質板か
らなる第２の偏光合成素子をこの順序に含む光ア
イソレータにおいて前記旋光子が２枚の位相差板
を組み合わせた旋光子であり、且つ該旋光子の旋
光角の波長依存性が45゜フアラデー回転子の波長
依存性と同じで、且つ該45゜フアラデー回転子の
波長依存性を打ち消すようにして作用せしめたこ
とを特徴とする光アイソレータによつて達成する
ことが出来る。
(5) 発明の実施例
第１図及び第２図は本発明に係る光アイソレー
タを示す概略図であり特に第１図は順方向の光の
透過状態を示し、第２図は逆方向の光の透過状態
を示したものである。
タを示す概略図であり特に第１図は順方向の光の
透過状態を示し、第２図は逆方向の光の透過状態
を示したものである。
第１図に示すように45゜フアラデー回転子５の
左側にテーパー状の第１の複屈折物質（偏光分離
素子）３、そして本願特有の２枚の位相差板を組
み合わせた旋光子４を配設し、右側にテーパー状
の第２の複屈折物質（偏光合成素子）６が配設さ
れている。テーパー状の光の進行方向にほゞ垂直
な方向に光学軸を有する第１の偏光分離素子に光
を順方向（第１図において左から右）に入射させ
ると偏光によつて屈折率が異なるので常光及び異
常光と別れて別方向に屈折した旋光子４に入射、
透過され、更に45゜フアラデー回転子５に入射さ
れる。テーパー状の光の進行方向にほゞ垂直な方
向に光学軸を有する第２の偏光合成素子６の光学
軸はテーパー状の第１の偏光分離素子３の光学軸
に対して光線方向の廻りに45゜回転したものを用
いているので45゜フアラデー回転子５を透過して
出射された、偏光面が45゜回転された常光及び異
常光は偏光合成素子６の光学軸に対し、各々常光
及び異常光に対応する。従つて第１の偏光分離素
子３により生ずる常光と異常光の角度分離が第２
の偏光合成素子６によりキヤンセルされるため、
偏光合成素子６を透過した常光と異常光に互いに
平行となつて出射され共にレンズ７で光フアイバ
８に集束する。一方逆方向（第２図において右か
ら左）への光線はテーパー状の偏光分離素子６に
入射した後常光と異常光に別れて別方向に屈折
し、角度分離が行われ45゜フアラデー回転子５に
入射し、偏光面が45゜回転させられて出射され
る。フアラデー回転子から出射された偏光面が
各々45゜回転された常光と異常光は旋光子４に入
射される。
左側にテーパー状の第１の複屈折物質（偏光分離
素子）３、そして本願特有の２枚の位相差板を組
み合わせた旋光子４を配設し、右側にテーパー状
の第２の複屈折物質（偏光合成素子）６が配設さ
れている。テーパー状の光の進行方向にほゞ垂直
な方向に光学軸を有する第１の偏光分離素子に光
を順方向（第１図において左から右）に入射させ
ると偏光によつて屈折率が異なるので常光及び異
常光と別れて別方向に屈折した旋光子４に入射、
透過され、更に45゜フアラデー回転子５に入射さ
れる。テーパー状の光の進行方向にほゞ垂直な方
向に光学軸を有する第２の偏光合成素子６の光学
軸はテーパー状の第１の偏光分離素子３の光学軸
に対して光線方向の廻りに45゜回転したものを用
いているので45゜フアラデー回転子５を透過して
出射された、偏光面が45゜回転された常光及び異
常光は偏光合成素子６の光学軸に対し、各々常光
及び異常光に対応する。従つて第１の偏光分離素
子３により生ずる常光と異常光の角度分離が第２
の偏光合成素子６によりキヤンセルされるため、
偏光合成素子６を透過した常光と異常光に互いに
平行となつて出射され共にレンズ７で光フアイバ
８に集束する。一方逆方向（第２図において右か
ら左）への光線はテーパー状の偏光分離素子６に
入射した後常光と異常光に別れて別方向に屈折
し、角度分離が行われ45゜フアラデー回転子５に
入射し、偏光面が45゜回転させられて出射され
る。フアラデー回転子から出射された偏光面が
各々45゜回転された常光と異常光は旋光子４に入
射される。
偏光合成素子６の光学軸は偏光分離素子３の光
学軸に対し45゜回軸しており、45゜フアラデー回
転子５で同方向に45゜回転されるので、フアラデ
ー回転子５から出射された常光及び異常光は各々
偏光分離素子３の光学軸に対し、各々異常光及び
常光に該当する。
学軸に対し45゜回軸しており、45゜フアラデー回
転子５で同方向に45゜回転されるので、フアラデ
ー回転子５から出射された常光及び異常光は各々
偏光分離素子３の光学軸に対し、各々異常光及び
常光に該当する。
この場合ある波長λで入射されるものがΔλの
波長のずれがあるとフアラデー回転角θFの波長
依存ΔθFが生ずるが、このΔθF／Δλに等しい
Δθ／Δλの値を有し、且つフアラデー回転子と
は逆向きに作用する旋光子４を用いる。このよう
な旋光子によつて、フアラデー回転子において波
長の変化によつて生じたフアラデー回転角度のず
れが補償される。旋光子４を出射した異常光は第
１の偏光合成の光学軸に対し90゜回転した偏光と
なり常光及び異常光は第１の偏光分離素子３の光
学軸に対し各々90゜回軸された偏光となり、各々
異常光及び常光に該当し、各々異常光及び常光と
しての屈折を受ける。
波長のずれがあるとフアラデー回転角θFの波長
依存ΔθFが生ずるが、このΔθF／Δλに等しい
Δθ／Δλの値を有し、且つフアラデー回転子と
は逆向きに作用する旋光子４を用いる。このよう
な旋光子によつて、フアラデー回転子において波
長の変化によつて生じたフアラデー回転角度のず
れが補償される。旋光子４を出射した異常光は第
１の偏光合成の光学軸に対し90゜回転した偏光と
なり常光及び異常光は第１の偏光分離素子３の光
学軸に対し各々90゜回軸された偏光となり、各々
異常光及び常光に該当し、各々異常光及び常光と
しての屈折を受ける。
従つて第２の偏光合成素子６により生ずる常光
と異常光の角度分離が第１の偏光分離素子３によ
つてキヤンセルされず角度分離が助長される。
と異常光の角度分離が第１の偏光分離素子３によ
つてキヤンセルされず角度分離が助長される。
一方偏光面が６の常光（波線で示す）は同様に
して第１の偏光合成素子３に対して異常光として
の屈折を受ける。このためにレンズ２によつてフ
アイバに絞り込む時に逆方向光はフアイバ１に入
らない。
して第１の偏光合成素子３に対して異常光として
の屈折を受ける。このためにレンズ２によつてフ
アイバに絞り込む時に逆方向光はフアイバ１に入
らない。
該旋光子４は小さくさせるために２枚の組合せ
位相板にしたもので、材質は水晶等の複屈折物質
板でよくその厚みは30〜100μｍ直径は３〜５mm
でよい。その一例として、1/2波長板と1/4波長板
の組み合わせがあり、直線偏光を1/2波長板で旋
光した後、1/4波長板の主軸をその偏光方向とす
ることによつてΔλによる楕円偏光化を旋光角の
変化に変換することができる。
位相板にしたもので、材質は水晶等の複屈折物質
板でよくその厚みは30〜100μｍ直径は３〜５mm
でよい。その一例として、1/2波長板と1/4波長板
の組み合わせがあり、直線偏光を1/2波長板で旋
光した後、1/4波長板の主軸をその偏光方向とす
ることによつてΔλによる楕円偏光化を旋光角の
変化に変換することができる。
以下、第３図〜第８図を参照して、本発明の具
体的例につき説明する。
体的例につき説明する。
第３Ａ図、第３Ｂ図は水晶の1/2波長板と1/4波
長板の２枚の位相差板を組合せた旋光子４を示
す。
長板の２枚の位相差板を組合せた旋光子４を示
す。
図で１５ａは水晶よりなる1/2波長板、１５ｂ
は水晶よりなる1/4波長板、１３は光の進行方
向、P0は直線偏光の方向、１６は1/2波長板、1/4
波長板に対する入射直線偏光P0の方向を示し、Ｃ
は1/2波長板、1/4波長板の光学軸を示す。
は水晶よりなる1/4波長板、１３は光の進行方
向、P0は直線偏光の方向、１６は1/2波長板、1/4
波長板に対する入射直線偏光P0の方向を示し、Ｃ
は1/2波長板、1/4波長板の光学軸を示す。
即ち、第３Ａ図は1/2波長板が1/4波長板より光
の入射側に設置された場合、第３Ｂ図は1/4波長
板１５ｂが1/2波長板１５ａより光の入射側に設
置された場合の例を示す。
の入射側に設置された場合、第３Ｂ図は1/4波長
板１５ｂが1/2波長板１５ａより光の入射側に設
置された場合の例を示す。
第３Ａ図では1/2波長板１５ａの光学軸Ｃが入
射する直線偏光P0に対し1/2θ回転した方向に設
定され、1/4波長板１５の光学軸ＣがP0に対しθ
回転した方向に設定される。
射する直線偏光P0に対し1/2θ回転した方向に設
定され、1/4波長板１５の光学軸ＣがP0に対しθ
回転した方向に設定される。
第３Ｂ図では1/4波長板１５ｂの光学軸Ｃが入
射する直線偏光P0と一致する方向に設定され、1/
２波長板１５ａの光学軸Ｃが入射する直線偏光P0
に対しθ／２回転した方向に設定される。
射する直線偏光P0と一致する方向に設定され、1/
２波長板１５ａの光学軸Ｃが入射する直線偏光P0
に対しθ／２回転した方向に設定される。
第４図は1/2波長板と1/4波長板の２枚の位相差
板を組合せた旋光子４の機能を説明するポアンカ
レ球による説明図である。ポアンカレ球で、直線
偏光は赤道上の点で示され、円偏光は両極で示さ
れ、ダ円偏光はそれ以外の球面上の点で示され
る。又ポアンカレ球において直線偏光のなす角は
実際の２倍の角度で示される。例えば直線偏光P0
と1/2波長板の光学軸Ｃの方向のなす角は第３Ａ
図ではθ／２であるが、第４図では∠P0OHが該
当しθと表示される。入射直線偏光P0はθ／２回
転した角度の方向に光軸Ｃを有する1/2波長板に
より、矢印の如くＨを軸としてP0Q方向に直線偏
光の方向を回転する。入射直線偏光が波長分布を
有する場合、1/2波長板透過後P1で示される曲線
上に分布する。しかる後Ｑ方向に光学軸を有する
1/4波長板１５ｂによりＱを軸として90゜回転さ
れる。
板を組合せた旋光子４の機能を説明するポアンカ
レ球による説明図である。ポアンカレ球で、直線
偏光は赤道上の点で示され、円偏光は両極で示さ
れ、ダ円偏光はそれ以外の球面上の点で示され
る。又ポアンカレ球において直線偏光のなす角は
実際の２倍の角度で示される。例えば直線偏光P0
と1/2波長板の光学軸Ｃの方向のなす角は第３Ａ
図ではθ／２であるが、第４図では∠P0OHが該
当しθと表示される。入射直線偏光P0はθ／２回
転した角度の方向に光軸Ｃを有する1/2波長板に
より、矢印の如くＨを軸としてP0Q方向に直線偏
光の方向を回転する。入射直線偏光が波長分布を
有する場合、1/2波長板透過後P1で示される曲線
上に分布する。しかる後Ｑ方向に光学軸を有する
1/4波長板１５ｂによりＱを軸として90゜回転さ
れる。
入射直線偏光が波長分布を有する場合、P2で示
される曲線上に分布する。
される曲線上に分布する。
第５Ａ図はフアラデー回転子１２の光入射側に
1/2波長板１５ａと1/4波長板１５ｂの２枚の位相
差板をこの順序に組合せた旋光子を設置する例を
示し、光が順方向に伝播する場合、第５Ｂ図は光
が逆方向に伝播する場合に対応する。第５Ｃ図は
フアラデー回転子１２の光出射側に1/4波長板１
５ｂと1/2波長板１５ａの２枚の位相差板をこの
順序に組合せた旋光子を設置する例を示す。
1/2波長板１５ａと1/4波長板１５ｂの２枚の位相
差板をこの順序に組合せた旋光子を設置する例を
示し、光が順方向に伝播する場合、第５Ｂ図は光
が逆方向に伝播する場合に対応する。第５Ｃ図は
フアラデー回転子１２の光出射側に1/4波長板１
５ｂと1/2波長板１５ａの２枚の位相差板をこの
順序に組合せた旋光子を設置する例を示す。
第４図で、波長依存性によるP2上の分布は、フ
アラデー回転子１２の波長依存性による分布を補
償（キヤンセル）するようにする。従つて、旋光
子、フアラデー回転子を通過した後には、入射す
る直線偏光が波長分布を有していた場合にも、波
長依存性が補償される。
アラデー回転子１２の波長依存性による分布を補
償（キヤンセル）するようにする。従つて、旋光
子、フアラデー回転子を通過した後には、入射す
る直線偏光が波長分布を有していた場合にも、波
長依存性が補償される。
第６図は本発明による順方向と逆方向のアイソ
レーシヨン特性を示す図であり、波長1.3〜1.5μ
ｍの光に対し、高いアイソレーシヨン特性を示
す。
レーシヨン特性を示す図であり、波長1.3〜1.5μ
ｍの光に対し、高いアイソレーシヨン特性を示
す。
比較例として、第７Ａ図、第７Ｂ図に示す。従
来の光アイソレータのアイソレーシヨン特性を第
８図に示す。
来の光アイソレータのアイソレーシヨン特性を第
８図に示す。
第８図は1.3μｍを最大として、アイソレーシ
ヨン特性が波長依存性を示す。第８図はフアラデ
ー回転子の中心設定波長を1.3μｍとして設計し
たものである。
ヨン特性が波長依存性を示す。第８図はフアラデ
ー回転子の中心設定波長を1.3μｍとして設計し
たものである。
なお、本発明の別の実施例として示した第５Ｃ
図のフアラデー回転子の光出射側に1/4波長板１
５ｂと1/2波長板１５ａの２枚の位相差板をこの
順序に組合せた旋光子の機能については、第４図
により同様説明される。
図のフアラデー回転子の光出射側に1/4波長板１
５ｂと1/2波長板１５ａの２枚の位相差板をこの
順序に組合せた旋光子の機能については、第４図
により同様説明される。
フアラデー回転子１２から出射された直線偏光
は、波長依存性を有し、P2上に分布する。P2は1/
４波長板１５ｂによりＱを軸として90゜回転さ
れ、P1上に分布される。次いで、Ｈを軸として、
矢印と逆方向にP0と180゜回転され、P0の直線偏
光となる。
は、波長依存性を有し、P2上に分布する。P2は1/
４波長板１５ｂによりＱを軸として90゜回転さ
れ、P1上に分布される。次いで、Ｈを軸として、
矢印と逆方向にP0と180゜回転され、P0の直線偏
光となる。
従つて波長依存性によらず、所定角度直線偏光
は回転される。
は回転される。
(6) 発明の効果
以上の説明から明らかなように45゜フアラデー
回転子の波長依存性と同じ波長依存性を有する２
枚の位相差板を組み合わせた旋光子を用いること
によつて逆方向損失の波長依存性を減少させ且つ
小型化せしめた光アイソレータを得ることが出来
る。
回転子の波長依存性と同じ波長依存性を有する２
枚の位相差板を組み合わせた旋光子を用いること
によつて逆方向損失の波長依存性を減少させ且つ
小型化せしめた光アイソレータを得ることが出来
る。
第１図及び第２図は本発明を説明するための概
略図、第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図は本発明の２
枚の位相差板を組合せた旋光子を説明する図、第
５Ａ図、第５Ｂ図は本発明の光アイソレータを示
す図、第５Ｃ図は本発明の他の構成による光アイ
ソレータを示す図、第６図は本発明の光アイソレ
ータの特性を示す図、第７Ａ図、第７Ｂ図は従来
の光アイソレータを示す図、第８図は従来の光ア
イソレータの特性を示図である。 １，８……フアイバ、２，７……レンズ、３，
６……テーパー状偏光分成素子、４……旋光子、
５……45゜フアラデー回転子。
略図、第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図は本発明の２
枚の位相差板を組合せた旋光子を説明する図、第
５Ａ図、第５Ｂ図は本発明の光アイソレータを示
す図、第５Ｃ図は本発明の他の構成による光アイ
ソレータを示す図、第６図は本発明の光アイソレ
ータの特性を示す図、第７Ａ図、第７Ｂ図は従来
の光アイソレータを示す図、第８図は従来の光ア
イソレータの特性を示図である。 １，８……フアイバ、２，７……レンズ、３，
６……テーパー状偏光分成素子、４……旋光子、
５……45゜フアラデー回転子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ テーパー状の複屈折物質板からなる第１の偏
光分離素子、旋光子、45゜フアラデー回転子そし
て更にテーパー状の複屈折物質板からなる第２の
偏光合成素子をこの順序に含む光アイソレータに
おいて； 前記旋光子が1/2波長板と1/4波長板の２枚の位
相差板を組み合わせた旋光子であり、上記1/4波
長板の主軸は、上記1/2波長板で旋光された直線
偏光の偏光方向に設定されており、且つ該旋光子
の旋光角の波長依存性が45゜フアラデー回転子の
波長依存性と同じで、且つ該45゜フアラデー回転
子の波長依存性を打ち消すようにして作用せしめ
たことを特徴とする光アイソレータ。 ２ 上記1/2波長板及び1/4波長板の厚みがそれぞ
れ30〜100μｍである特許請求の範囲第１項記載
の光アイソレータ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10991282A JPS592016A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 光アイソレ−タ |
| CA000430872A CA1253726A (en) | 1982-06-28 | 1983-06-21 | Polarization rotation compensator and optical isolator using the same |
| DE8383303738T DE3381840D1 (de) | 1982-06-28 | 1983-06-28 | Polarisationsoptischer drehkompensator und optischer isolator mit einem solchen kompensator. |
| EP83303738A EP0098730B1 (en) | 1982-06-28 | 1983-06-28 | Polarization rotation compensator and optical isolator using the same |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10991282A JPS592016A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 光アイソレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS592016A JPS592016A (ja) | 1984-01-07 |
| JPS6151299B2 true JPS6151299B2 (ja) | 1986-11-08 |
Family
ID=14522293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10991282A Granted JPS592016A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 光アイソレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS592016A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5478153A (en) * | 1977-12-05 | 1979-06-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light isolator |
| JPS57100410A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-22 | Fujitsu Ltd | Optical isolator |
-
1982
- 1982-06-28 JP JP10991282A patent/JPS592016A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5478153A (en) * | 1977-12-05 | 1979-06-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light isolator |
| JPS57100410A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-22 | Fujitsu Ltd | Optical isolator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS592016A (ja) | 1984-01-07 |
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