JPS63205636A

JPS63205636A - 光アイソレ−タ

Info

Publication number: JPS63205636A
Application number: JP3895487A
Authority: JP
Inventors: Fumio Wada; 和田　史生
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1988-08-25

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】概　　　要複屈折板により分離された入射光を該複屈折板と平行に
配置される反射鏡で反射させて往復させ、当該往復光路
上に磁気光学結晶（２２，５度旋光）を配置し、往復光
路のうちのどちらか一方の光路上に補償板（例えば１／
２波長板、４５度偏光面回転）を配置してなる光アイソ
レータにあっては、従来品と比較して構成部品数が減少
し、また複屈折板の結晶軸の高精度な調整作業等が不要
となり、小型化及び低コスト化が実現される。

産業上の利用分野本発明は、複屈折板を用いて構成される帰還光分離型光
アイソレータの構造に関するものである。

一般に、光ファイバを伝送路とする光通信システムにお
いては、時系列の電気信号で変調された半導体レーザの
出力光を光ファイバの入射端に入射させ、出射端に設け
られた受光素子で受光してもとの電気信号を復元するよ
うにしている。光フフィバに入射された光の一部が光フ
アイバ同士の接続部等から反射帰還光として半導体レー
ザの発光部に戻ると、半導体レーザの動作が不安定とな
り伝送品質が劣化することがある。特に近年活発に研究
がなされているコヒーレント光通信では、半導体レーザ
の不安定動作は致命的な欠陥となる。

このため、光を順方向にだけ通過させることのできる光
アイソレータが必要となっている。

従来の技術従来、光アイソレータとしては、例えば複屈折性の光学
結晶板（複屈折板）を偏光分離・合成用として２枚用い
、これらの複屈折板間において、順方向の透過光と逆方
向の反射帰還光とで異なる偏光の制御を行なうようにし
たものが実用化されている。第３図はこの光アイソレー
タの構成の一例を示すものであり、同構成に加えて、（
ａ）には順方向透過光の経路、（ｂ）には逆方向反射帰
還光の経路が示されている。

２はその出射端に図示しないレンズを有する光源側光フ
ァイバ、３は概略紙面上に矢印方向の結晶軸（主軸に一
致するもの、以下同様）３ａを有する車軸結晶からなる
複屈折板、４は所定の磁界Ｈを印加されて透過光を順方
向に向かって時計回りに４５度旋光する磁気光学結晶、
５は透過光の偏光面を透過光進行方向に向かって時計回
りに４５度回転させる１／２波長板、６は複屈折板３と
同様に形成され結晶軸３ａと同方向を向いた結晶軸６ａ
を有する複屈折板、７はその入射端に図示しない集光レ
ンズを有する伝送路側光ファイバをそれぞれ示す。

光源側光ファイバ２から複屈折板３に入射された光線の
うち、紙面に垂直な偏光面を有する偏光成分（複屈折板
３の常光線成分二双下ＲＯという）は、直進して磁気光
学結晶４により４５度旋光され、更に１／２波長板５に
よりその偏光面を４５度回転され、つまり合計で偏光面
が９０度回転した状態で複屈折板６に入射されて、今度
は複屈折板６の異常光線として進行方向を所定角度曲げ
られた後に、点６ｂから入射光と平行に出射される。

光源側光ファイバ２から複屈折板３に入射された光線の
うち、紙面に平行な偏光面を有・する偏光成分（複屈折
板３の異常光線成分：以下ＲＥとい・う）は、複屈折板
３内で進行方向を所定角度曲げられてＲＯと平行に複屈
折板３の異なる位置から出□射され、ＲＯと同様にその
偏光面・を９０度回転され□て、今・度は複屈折板６の
常光線として複屈折板６内を直進して、点６ｂから出射
される。・そして、これらの各成分ＲＯ，ＲＥは、同一
光路で伝送路側光ファイバ７に結合される。　　　　　
、　・このように複屈折板３．６間に介挿された磁気光
学結晶４及び１／２波長板５は、順方向の光については
共にその偏光面を４５度回転させるので、入射光、の偏
光面は合計９０度回１・□転することになるが、逆方向
の光について、は、１／２波長板・５ばパ偏光面を、進
行方向（逆方向、）に向かって時計回・・りに４５度回
転させるものの、磁・気□光学結晶４は同方向に向かっ
て反時計回り・に・４・５度回転させるので：、両光学
要素５．４を透過した光は、実質的にはもとの偏光状態
が保存されている、つまり偏光面□が全く回転していな
いことになる。

このため、伝送路側光ファイバ７から複屈折板６に入射
された逆方向反射帰還光のうち、紙面に垂直な偏光面を
有する偏光成分（複屈折板６の常光線成分二双下ＬＯと
いう）は、直進してそのままの偏光状態で複屈折板３に
その常光線として入射され、更に直進して複屈折板３か
ら出射される。

逆・方向反射帰還光のうち、紙面に平行な偏光面を有す
る偏光成分′（複屈折板６の異常光線成分二以下ＬＥと
いう）は、複屈折板６内で進行方向を所定角度曲げられ
てＬＯと平行に複屈折板６の異なる位、Ｗｌから出射さ
れ、更に複屈折板３でその異常光線として同様に所定角
度曲げられて、ＬＯの出射位置と更に離間した位置から
ＬＯと平行に出射される。従って、光源側光ファイバ２
からの順方向の光を伝送路側光ファイバ７に導くような
上記光学的結合構造であれば、逆方向反射帰還光は複屈
折板３から２つの偏光成分に分離されて出射され、図示
しない光源に戻ることが防止され゛る。

が　′しようとする口このような機能を有する光アイソレータにおいては、一
旦複屈折板３で分離した順方向の光線を、複屈折板６で
複屈折板３内と回転対称な光路をもって再び単一の光線
に戻しているので、両夜屈折板３．６の厚み、対応する
面同士の平行度、及び結晶軸方向が厳密に一致するよう
に両夜屈折板３゜６を製造・配置しないと、分離した光
線を単一の光線に戻すことができず、伝送路側光ファイ
バ７への結合効率が低下することになる。

複屈折板３．６の前記製造・配置条件のうち、対応する
面同士の平行度に関しては、平行ビーム化したＨｅ−Ｈ
ｅレーザの当該面における反射ビームを利用する等して
比較的簡単に精度良く設定することができるが、結晶軸
方向の一致性に関しては、結晶軸を目視により確認する
ことができないのでＸ線回折像等を用いて結晶軸方向を
確認する必要があり、この作業は極めて煩雑であると共
に必ずしも良好な精度が得られない。また、複屈折板３
゜６をこれらの平行度を保ちながら研磨して両者の厚み
を揃える際にも繁雑な作業が要求される。従って、実用
的な挿入損失特性の光アイソレータを提供しようとする
と、複屈折板の製造コストが上昇してしまうという問題
がある。更に、複屈折板の一般的な材質であるルチル（
Ｔ　ｉ　Ｏ２単結晶）や磁気光学結晶（例えばＹＩＧ）
は極めて高価であるというのが実情である。

本発明はこれらの事情に鑑みて創作されたもので、その
目的は、従来品と比較して構成部品数が少なく、また繁
雑な調整作業が不要な小型化及び低コスト化に適した光
アイソレータを提供することにある。

問題点を　決するための手段上述した従来技術の問題点は、以下にその構造を示す光
アイソレータにより解決される。

人出射面を平行研磨された複屈折板と反射鏡とを、複屈
折板により分離された入射光が反射鏡で反射して往復す
るように平行に配置する。

当該往復光路上には、所定強度の磁界を印加されて透過
光の偏光面を透過光の進行方向にかかわらず所定方向に
２２．５度回転させる磁気光学結晶を配置する。

該往復光路のうちの一方の光路上には、透過光の偏光面
を透過光進行方向に向かって同一方向に４５度回転させ
る補償板を配置する。

作　　　用磁気光学結晶に入射された光は、その進行方向にかかわ
らず偏光面を所定方向に２２．５度回転されるので、磁
気光学結晶を透過し反射鏡で反射されさらに磁気光学結
晶を透過した光の偏光面は、前記所定方向に合計で４５
度回転されることになる。これに対し補償板に入射され
た光の偏光面は、その進行方向に向って同一方向に４５
度回転される。このため複屈折板で分離され複屈折板と
反射鏡間を往復する順方向の光（光源からの光）の偏光
面が、磁気光学結晶と補償板とにより打消されるように
、つまり回転しないようにしておけば、逆方向の光（反
射帰還光）の偏光面は、補償板及び磁気光学結晶により
合計で９０度回転することになる。このため順方向の入
射光線が複屈折板から単一光路で出射されるようにして
おくことにより、この出射光路上から入射された逆方向
の光を、順方向の入射光線と分離して複屈折板から出射
させることができる。

複屈折板を平行に研磨すると共に、複屈折板及び反射鏡
を平行に配置しているのは、順方向に入射された光が良
好に単一ビームとして出射されるようにするためである
。

実　　施　　例以下本発明の望ましい実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明を適用して構成される光アイソレータを
示すものであり、同構成に加えて、（ａ）には順方向透
過光の経路、（ｂ）には逆方向反射帰還光の光路が示さ
れている。１０は概略紙面上に矢印方向の結晶軸１０ａ
を有する複屈折板であり、例えばルチル（Ｔ　ｉＯ２単
結晶）からなる。複屈折板１０の一対の対向面１０ｂ、
１０ｃは平行研磨されている。１１は複屈折板１０と平
行な全反射面１１ａを有する反射鏡である。９はその出
射端に図示しないレンズを有する光源側光ファイバであ
り、出射光が例えば数置の入射角をもって複屈折板１０
に入射されるように配置されている。

１４はその入射端に図示しない集光用レンズを有する伝
送路側光ファイバである。

複屈折板１０と反射鏡１１問には所定位置に磁気光学結
晶１２及び補償板１３が配置されている。

磁気光学結晶１２は所定の磁界Ｈ１を印加されて、透過
光の偏光面を透過光の進行方向にかかわらず図中右から
左方向（以下し方向という、また左から右方向をＲ方向
という）に向って反時計回りに２２．５度回転するよう
にその光学長さが設定されている。補償板１３としては
例え′ば１／２波長板を用いることができ、この場合に
は透過光の偏光面が透過光進行方向に向って反時計回り
に４５度回転するようにその厚み及び結晶方位が設定さ
れる。補償板１３としては上記の他に自然旋光性を有す
る旋光子も使用可能である。

いま光源側光ファイバ９から順方向の光を複屈折板１０
に入射させると、この光は複屈折板１０の複屈折性によ
り紙面に垂直な偏光面を有する直線偏光成分（以下Ｓ波
成分という）と紙面に平行な偏光面を有する直線偏光成
分（以下Ｐ波成分という）とに分離されて出射される。

この分離光は磁気光学結晶１２により偏光面を左方向に
向って反時計回りに２２．５度回転された後に、反ｍ１
１１により全反射し、さらに磁気光学結晶１２により偏
光面をＲ方向に向って２２．５度回転されて合計で同方
向に向って時計回りに４５度回転されて出射される。こ
の分離光はさらに補償板１３により偏光面をＲ方向に向
って反時計回りに４５度回転されてもとの偏光状態に戻
るので、複屈折板１０により合成されて複屈折板上の点
１０ｄから単一ビームとして出射される。このためこの
出射光を伝送路側光ファイバ１４に良好に結合すること
ができる。

一方、伝送路□側光ファイバ１４の図示しない出射端等
で反射してきた反射帰還光は、″第１図ｔ”ｔ＋　＞に
示すように、複屈折板１０によりＰ波成分及びＳ波成分
に分離されて順方向の場合とほぼ同様の光路を経て複屈
折板１０と反射ａｉｉとの間を往復する。このとき各成
分の偏光面は、補償板及び□磁気光学結晶１２により９
０度回転される。すなわち複屈折板１０から出射された
反射帰還光め分離光ば、補償板１３により通行方向に向
って反時□計回りに４５度回転され、反射鏡１１を介し
て一気光学結晶１２を往復する間に、同方向に４５度回
転され合計で９０度回転されて複屈折板１０に再び入射
する。順方向とほぼ同一の光路で複屈折板１０に入射し
た分離光は、順方向Ｓ波成分に対応した光路にＰ波成分
が、順方向Ｐ波成分に対応した光路にＳ波成分が−きて
いるので、これらの各成分は複屈折板１０内において順
方向と異なる屈折を受けてさらに分離されて□複屈折板
１０上の点□１０ｅ、１０ｆ’から出射される。このた
めこの出射光が光源側光ファイバ９に結合されることは
なく、反射帰還光は良好にカットされることになる。

一般に磁気光学結晶の旋光角は、印加する磁界及び結晶
材質が同一であれば透過光路長に比例するものである。

本発明の光アイソレータにあっては磁気光学結晶の旋光
角を２２．５度に設定しているので、従来品（４５度）
゛と比較して光路長は半分になりその結東磁気光学結晶
を作成するのに必要な材料が概略半減するものである。

また複屈折板についても、従来品において２枚使用され
ていたものが１枚で済むので、必要とされる材料が半減
するものである。さらに従来品においては２枚の複屈折
板の厚み、対応する面同志の平行度及び結晶軸方向を精
醜良く一致させる必要があったが、本発明の構造によれ
ば複屈折板の入出射面の平行度及び複屈折板と反射鏡と
の平行度さ−え満足しでいれば光アイソレータとして良
好に機能するので、結晶軸方向□の測定等の繁雑な作業
が不要となる。

第２図は本発明の他の実施例を示すものである。

この実施例では装置をざらに小型化するために、独立し
た部材として反射鏡を配置するのではなく、反射鏡を公
知の薄膜形成技術により磁気光学結晶１２と一体的に設
けている。即ち同図に１１′で示されるように、磁気光
学結晶１２の複屈折板１０と反対側の面に、例えば金属
膜及び誘電体多層膜等の全反射膜を蒸着等により形成し
てなる。このとき光源側光ファイバ９から伝送路側光フ
ァイバ１４への結合効率を良好ならしめるために、全反
射膜１１は磁気光学結晶１２の入射面１２ａ及び複屈折
板１０と平行になるようにすることが望ましい。なお第
１図に示されるように反射［１１が独立して配置されて
いる場合には、磁気光学結晶１２は入出射面の平行度さ
せ達成されていれば、反射鏡１１及び複屈折板１０と必
ずしも厳密に平行配置されている必要はない。

以上説明した２つの実施例においては、複屈折板１０に
より分離された順方向の光が反射鏡１１あるいは全反射
膜１１′で反射した後の光路上に補償板１３を配置して
いるが、本発明はこの構成に限定されずに、例えば補償
板１３を、複屈折板１０で分離された順方向の光が反射
鏡１１あるいは全反射膜１１′で反射される前の光路に
配置されていても良い。

発明の効果以上詳述したように本発明の構造によれば、反射鏡を用
いて磁気光学結晶の旋光角を従来品と比べて半分にする
と共に、１枚の複屈折板を入射側及び出射側に兼用させ
ているので、複屈折板については必要部品数が減少し、
磁気光学結晶については必要とする材料が半減し、さら
に複屈折板の結晶軸の高精度な調整作業等が不要となり
、小型化及び低コスト化が達成されるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の望ましい実施例を示す光アイソレータ
の構成図（（ａ）順方向透過光、（ｂ）逆方向反射帰還
光）、第２図は、本発明の他の望ましい実施例を示す光アイソ
レータの構成図、第３図は従来の光アイソレータの構成図（（ａ）順方向
透過光、（ｂ）逆方向反射帰還光）である。２．９・・・光源側光ファイバ、３．６．１０・・・複屈折板、４．１２・・・磁気光学結晶、５．１３・・・補償板、７．１４・・・伝送路側光ファイバ、１１・・・反射鏡、１１′・・・全反射膜。Ａ＼哄５明０イ七−σつ　歩こ先イ列「］第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入出射面を平行研磨された複屈折板（１０）と反
射鏡（１１）とを、複屈折板（１０）により分離された
入射光が反射鏡（１１）で反射して往復するように平行
に配置し、当該往復光路上には、所定強度の磁界を印加されて透過
光の偏光面を２２．５度回転させる磁気光学結晶（１２
）を配置し、該往復光路のうちの一方の光路上には、透過光の偏光面
を透過光進行方向に向かって同一方向に４５度回転させ
る補償板（１３）を配置してなることを特徴とする光ア
イソレータ。
（２）前記反射鏡（１１）が前記磁気光学結晶（１２）
と一体的に膜状に形成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光アイソレータ。