JPS6230609B2 - - Google Patents

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JPS6230609B2
JPS6230609B2 JP58128937A JP12893783A JPS6230609B2 JP S6230609 B2 JPS6230609 B2 JP S6230609B2 JP 58128937 A JP58128937 A JP 58128937A JP 12893783 A JP12893783 A JP 12893783A JP S6230609 B2 JPS6230609 B2 JP S6230609B2
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JP
Japan
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optical
light
optical isolator
degrees
inclined surface
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JP58128937A
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JPS6021023A (ja
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Takayuki Nakano
Hidetoshi Iwamura
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FDK Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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FDK Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Priority to FR8411193A priority patent/FR2549246B1/fr
Priority to GB08417899A priority patent/GB2143337B/en
Priority to NL8402233A priority patent/NL192407C/nl
Priority to DE19843426138 priority patent/DE3426138C2/de
Publication of JPS6021023A publication Critical patent/JPS6021023A/ja
Publication of JPS6230609B2 publication Critical patent/JPS6230609B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
    • G02B6/4208Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
    • G02B6/4209Optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/09Devices 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
    • G02F1/093Devices 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光アイソレータの改良に関し、更に
詳しくは、磁気光学効果を呈する素子自身に偏光
子としての機能をもたせることによつて、外部に
偏光子を配置しなくても済むように工夫した光ア
イソレータ素子に関するものである。
周知のように、光アイソレータは、一方向のみ
に光を伝送し、それとは逆の方向には伝送しない
ような非可逆性を有する二端子素子であり、例え
ば光通信システムで送信側の装置が受信側からの
反射光による干渉を受けないようにする場合など
に用いられるものである。
光発振器として、特に、半導体レーザーを用い
た場合には、その発振領域内に外部で反射して戻
つてきたレーザー光が入ると発振状態が乱され、
その結果、半導体レーザーの発振波形が歪み、波
長や出力が不安定となり、雑音が増大するという
問題が生じる。そのため、半導体レーザーを用い
た光通信システムでは、半導体レーザーと光フア
イバーとの間に光アイソレータが組込まれる。
従来から使用されている光アイソレータは、フ
アラデー回転素子を使用したもので、第1図A,
Bに示すように、光軸Xにそつて順次配設された
第1の偏光子1と、フアラデー回転素子2と、第
2の偏光子3とを組合せたものである。さて、同
図Aに示すように、半導体レーザー4からの光が
光フアイバー5へ向かう場合(これを順方向とい
う)について考えると、半導体レーザー4からの
光L1は第1の偏光子1を通ることによつて直線
偏光L2となり、次いでフアラデー回転素子2に
おいて外部磁界Hの作用により、入射した直線偏
光L2は、その偏光面が進行方向に向かつて例え
ば時計方向に45度回転した直線偏光L3となり、
その直線偏光L3をそのまま通過させるように光
軸に関し45度回転させて配置した第2の偏光子3
を通つて光フアイバー5に入射する。これに対し
て、同図Bに示すような逆方向の場合(例えば光
フアイバー5の端面で反射した光が半導体レーザ
ー4の方へ戻ろうとする場合)には、反射光L4
は第2の偏光子3をそのまま通過するが、フアラ
デー回転素子2によつて、今度は反時計方向に45
度回転するため得られた直線偏光L5は前述の入
射時における直線偏光L2と比べたとき偏光面が
90度回転しており、そのため第1の偏光子1によ
つて光の通過が阻止され半導体レーザー4には戻
らないのである。かくして、上記のような構成と
することによつて、光アイソレータとして有効に
機能させることができる。
しかしながら、上記のような構成の光アイソレ
ータにおいては、フアラデー回転素子の前後にそ
れぞれ偏光子を配置する必要があり、光アイソレ
ータが大型化するという欠点があつた。特に、半
導体レーザーを用いた光通信システムにおいて用
いられる光アイソレータは、極めて高性能のもの
が要求され、組込まれる偏光子は、一般に、天然
の方解石結晶を用いてプリズム状に作られたもの
であり、このため例えば一個当り数十万円という
ような非常に高価なものであるので、二個の偏光
子を必要とする光アイソレータは半導体レーザー
よりも遥かに高価なものとなつてしまい、光通信
システムを様々な分野で広く発展させていくうえ
で非常に大きな問題であつた。
本発明は、上記のような従来技術の実情に鑑み
なされたもので、その目的は、磁気光学材料から
なる素子のみで光アイソレータ機能を呈し、その
外部には偏光子を全く設置する必要がないように
し、それによつて装置の小型化並びに軽量化を図
ることができ、また大幅な低廉化を図ることがで
きるような光アイソレータ素子を提供することに
ある。
上記の目的を達成すべく案出された本発明は、
磁気光学材料の表面機能を巧みに応用し、磁気光
学材料からなる素子自身が偏光子としての機能を
も具備するように工夫したもので、両端面にブリ
ユースター角の余角に切断された傾斜面を有し、
その傾斜面で偏光作用を生じるように構成されて
いる。
従つて本発明では磁気光学素子の傾斜した端面
に関しては、そこでの反射による光の光軸方向へ
の逆行が生じないから、傾斜面には無反射コート
を施す必要がなくなり製作し易くなるし、光軸方
向への光の逆行によるアイソレーシヨン特性の劣
化を防止できる。
以下、図面に基づき本発明について詳述する。
第2図は本発明の一実施例を模式的に示す説明図
であり、Aは光が順方向に(半導体レーザー側か
ら光フアイバー側へ)進む場合、Bは光が逆方向
に進む場合をそれぞれ示している。同図に示され
ているように、本発明に係る光アイソレータ素子
10は、磁気光学効果を呈する材料(例えばイツ
トリウム−鉄−ガーネツト単結晶)からなり、そ
の一方の端面は、軸方向に対し材料の屈折率に依
存するブリユースター角φの余角(即ち90度−
φ)に切断した第1の傾斜面12で、他方の端面
も同様に軸方向に対してブリユースター角φの余
角となるよう切断した第2の傾斜面13である
が、前記第1の傾斜面12と第2の傾斜面13と
は光軸に関し相対的に45゜フアラデー回転方向に
回転させたとき面方位が合致する関係にあり、外
部磁界Hの作用により入射した光の偏光面を光軸
に関し45度回転させうる光路長LPをもつ素子で
ある。前記両端面は綺麗に研磨しておく必要があ
るが、従来のものと異なり特に無反射コートを施
す必要はない。
この様な構成の光アイソレータ素子の動作は次
の如くである。第2図の場合、光アイソレータ素
子10の第1の傾射面12が半導体レーザー4の
方を向くよう配置されている。先ず、同図Aに示
すように、半導体レーザー4から放射される光L
10は、光アイソレータ素子10の第1の傾斜面
12に対しブリユースター角φで入射する。この
とき、入射面(入射光線の伝播方向と入射点に立
てた傾斜面12の法線とを含む面)内で偏光して
いる成分は全てブリユースター角φの余角をなし
て屈折し、入射面とは垂直に偏光している成分は
その大部分が反射されてしまうことになる。つま
り、ブリユースター角φの余角に切断した端面1
2は偏光子としての機能を果たし、入射面内で偏
光している成分のみを光アイソレータ素子10の
内部に導き入れるのである。第1の傾斜面12で
屈折して光アイソレータ素子10の内部に導入さ
れた光は、外部磁界Hの作用によつてその偏光面
が例えば光軸Xに関し時計方向に回転する。その
とき前述の如く、第1の傾斜面12の入射点から
第2の傾斜面13迄の長さが、入射した光の偏光
面を45度回転させる長さに設定されているので、
第2の傾斜面13の出射点に達した光は、その進
行方向に対して時計方向に45度回転した偏光面を
もつ直線偏光となる。前述の如く、第2の傾斜面
13は、光軸に関し第1の傾斜面12の面方位を
45゜フアラデー回転方向に回転させた面方位を有
するブリユスター角の余角に設定されているの
で、前記第2の傾斜面13の出射点に達した光
は、そのまま通過して光フアイバー5に達する。
光フアイバー5は、通常石英ガラスからなり、
極めて細いものであるから、その端面に無反射コ
ーテイングを施すことが不可能で、そのため通常
約4%程度の光が端面で反射するとされている。
このため、光フアイバー5の端面で反射した光L
12は、同図Bに示すように、半導体レーザー4
の方に向かつて逆行することになる。この反射光
は光アイソレータ素子10の第2の傾斜面13に
入射し、屈折して光アイソレータ素子10の内部
に入る。そして光アイソレータ素子10の内部に
おいて、外部磁界Hの作用を受けて、光軸に対し
今度はその偏光面が反時計回りに回転することに
なる。偏光面が45度回転して第1の傾斜面12に
達した直線偏光は、第2図Aの場合と比較したと
き丁度90度回転しており、このため前記第1の傾
斜面12で反射して反射光L13となる。かくし
て光フアイバー5で反射した戻り光は光アイソレ
ータ素子10の第1の傾斜面12で反射されるた
め半導体レーザー4の方には殆んど戻らなくな
る。このようにして、上記のような特定構造の磁
気光学材料により、光アイソレータ素子を構成す
ることが出来るのである。
なお、第2図において、黒丸並びに小さな矢印
は偏光方向を模式的に示すものであり、黒丸は入
射面と垂直な偏波を示し、光軸に垂直な小矢印は
入射面内での偏波を、傾いた小矢印は入射面から
傾いた偏波をそれぞれ示している。
ところで、磁気光学材料におけるフアラデー回
転角(゜/cm)は、光の波長の関数であり、しか
も本発明では光アイソレータ素子の端面が傾斜し
ているので光軸の入射位置をずらすことによつて
光の波長が変化した場合でも偏光面を45度回転さ
せることができる。このことはある決つた形状の
光アイソレータ素子を、別の波長の光アイソレー
タに応用することが出来ることを意味し、広帯域
化でき、また部品点数を低減できる点においても
極めて有効である。
またこのような構成にすると、磁気光学素子1
0を通るレーザ光の一部が傾斜面12,13で反
射されても光軸方向には逆行せず分離されるか
ら、アイソレーシヨン特性の劣化を防止できる。
従つて傾斜面12,13には無反射コートを施さ
なくてもよい。
上記実施例は、光アイソレータ素子の第2の傾
斜面の面方位を第1の傾斜面の面方位に対して光
軸に関し相対的に45度フアラデー回転方向に回転
させた構造の例であるが、第3図に示すように、
相対的に225度フアラデー回転方向に回転させた
構造としてもよい。その場合の光アイソレータと
しての動作は第2図の場合と同様であるので、対
応する部分には同一符号を付し、それらについて
の記載は省略する。
ところで、最近の半導体レーザーは、かなり偏
光度の良い直線偏光を出力し、この直線偏光に対
して垂直な偏光の戻り光は、さほど半導体レーザ
ーに影響を与えないと言われている。従つて、光
アイソレータにおける光入射側の偏光子はさほど
消光比の良好なものでなくてよい。この様な点を
考慮すれば、レーザーが磁気光学材料の傾斜面に
入射してそこで偏光させるようにした構成は、性
能も低下させることなく極めて良好な結果がもた
らされる。
本発明は、上記のように構成した光アイソレー
タ素子であるから、高価な偏光子は全く不要とな
り、非常に安価に製作できるし、また構造も極め
て簡単で小型化、軽量化に適し、更には磁気光学
材料の端面は傾斜面であるので無反射コートが不
要でありアイソレーシヨン特性も良好で製作しや
すいなど数々の優れた効果を奏しうるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図A,Bは従来技術の説明図、第2図A,
Bは本発明に係る光アイソレータ素子の一実施例
を示す説明図、第3図は他の実施例を示す説明図
である。 1……第1の偏光子、2……フアラデー回転素
子、3……第2の偏光子、4……半導体レーザ
ー、5……光フアイバー、10……光アイソレー
タ素子、12……第1の傾斜面、13……第2の
傾斜面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 両端面はともにブリユースター角の余角に切
    断した傾斜面であるが、両傾斜面は光軸に関し相
    対的に45度もしくは225度フアラデー回転方向に
    回転させたとき面方位が合致する関係を有し、外
    部磁場の作用により偏光面を45度回転させうる光
    路長をもつ磁気光学材料からなることを特徴とす
    る光アイソレータ素子。
JP12893783A 1983-07-15 1983-07-15 光アイソレ−タ素子 Granted JPS6021023A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12893783A JPS6021023A (ja) 1983-07-15 1983-07-15 光アイソレ−タ素子
FR8411193A FR2549246B1 (fr) 1983-07-15 1984-07-13 Isolateur optique
GB08417899A GB2143337B (en) 1983-07-15 1984-07-13 Optical isolator
NL8402233A NL192407C (nl) 1983-07-15 1984-07-13 Optische isolator.
DE19843426138 DE3426138C2 (de) 1983-07-15 1984-07-16 Optische Einwegleitung

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JP12893783A JPS6021023A (ja) 1983-07-15 1983-07-15 光アイソレ−タ素子

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JPS6021023A JPS6021023A (ja) 1985-02-02
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102230994A (zh) * 2011-06-29 2011-11-02 武汉电信器件有限公司 法拉第磁光隔离器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5670519A (en) * 1979-11-15 1981-06-12 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Light isolator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5670519A (en) * 1979-11-15 1981-06-12 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Light isolator

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JPS6021023A (ja) 1985-02-02

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