KR100481716B1 - Light isolator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반사형 반사형 광유전성 액정장치를 이용한 방향가변형 광아이솔레이터에 관한 것으로 구체적으로는 아이솔레이션 방향을 고속으로 가변할 수 있는 반사형 강유전성 액정장치를 이용한 방향가변형 광아이솔레이터에 관한 것으로 그 구성은 광아이솔레이터 시스템에 있어서, 2개의 포트를 갖춘 광입력부와, 제 1광입력부 및 제 2광입력부에 각각 대응되는 복굴절 크리스탈과, 상기 복굴절 크리스탈에 대응되는 스페이서 및 페러데이 회전자와, 상기 스페이서 및 페러데이어 회전자에 대응하는 렌즈와, 상기 렌즈에 대응하는 반사형 강유전성 액정장치를 포함하여 이루어진다. 따라서,반사형 강유전성 액정장치를 이용하여 광아이솔레이터의 아이솔레이션의 방향을 고속으로 가변시킴으로써 한 개의 회선으로 양방향 통신이 가능할 뿐만 아니라 광통신 시스템에 있어서 역방향으로 진행하는 불필요한 반사광을 차단하여 광신호의 잡음을 제거할 수 있는 효과를 나타낸다.The present invention relates to a tunable optical isolator using a reflective reflective photoelectric liquid crystal device, and more particularly to a tunable optical isolator using a reflective ferroelectric liquid crystal device capable of changing the isolation direction at high speed. An isolator system comprising: an optical input having two ports, a birefringent crystal corresponding to each of the first and second optical inputs, a spacer and a Faraday rotator corresponding to the birefringent crystal, and the spacer and faraday rotation And a lens corresponding to the former, and a reflective ferroelectric liquid crystal device corresponding to the lens. Therefore, by using a reflective ferroelectric liquid crystal device to change the direction of isolation of the optical isolator at high speed, bidirectional communication is possible in one line, and in the optical communication system, the unwanted reflection light traveling in the reverse direction is blocked to remove the noise of the optical signal. It shows the effect that can be done.
Description
본 발명은 반사형 강유전성 액정장치를 이용한 방향가변형 광아이솔레이터에 관한 것으로 구체적으로는 아이솔레이션 방향을 고속으로 가변할 수 있는 반사형 강유전성 액정장치를 이용한 방향가변형 광아이솔레이터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a directional photonic isolator using a reflective ferroelectric liquid crystal device, and more particularly, to a directional photoelectric isolator using a reflective ferroelectric liquid crystal device capable of changing the isolation direction at high speed.
종래 광아이솔레이터의 경우에는 아이솔레이션 방향이 한 방향으로 고정되어 있었다. 따라서, 상기 광아이솔레이터를 양방향 통신에 이용하는 경우에는 두개의 회선을 이용하여 통신을 하는 것이 일반적이었다. 따라서, 상기와 같은 구성으로 시스템을 구축하는 경우에는 회선수의 증가로 인해 시스템 자체가 증대되는 문제점과 그로 인한 제작비용이 증대되는 문제점이 있었다. 또한, 종래 아이솔레이터의 경우에 역방향으로 진행하는 불필요한 반사광이 발생되기 때문에 광통신 시스템을 구축하는데 있어서 문제점이 있었다. 또한, 종래 아이솔레이터의 경우에 역방향으로 진행하는 불필요한 반사광이 발생되기 때문에 광통신 시스템을 구축하는데 있어서 문제점이 있었다.In the conventional optical isolator, the isolation direction is fixed in one direction. Therefore, when the optical isolator is used for bidirectional communication, it is common to use two lines for communication. Therefore, in the case of constructing the system with the above configuration, there is a problem in that the system itself is increased due to the increase in the number of circuits and the production cost is increased. In addition, in the case of the conventional isolator there is a problem in constructing an optical communication system because unnecessary reflected light traveling in the reverse direction is generated. In addition, in the case of the conventional isolator there is a problem in constructing an optical communication system because unnecessary reflected light traveling in the reverse direction is generated.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로 반사형 강유전성 액정장치를 이용하여 광아이솔레이터를 구성함으로써, 광통신 시스템에에 있어서 역방향으로 진행하는 불필요한 반사광을 차단하여 광신호의 잡음을 제거하는 역할을 수행하고 그 아이솔레이션 방향을 외부에서 전기적인 신호로써 가변이 가능하도록 하여 한 개의 회선으로 양방향 통신이 가능하게 함으로써 회선수를 줄일 수 있으며 그에 따른 추가비용을 저감시킬 수 있는 반사형 강유전성 액정장치를 이용한 방향가변형 광아이솔레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problem, and to form an optical isolator using a reflective ferroelectric liquid crystal device to remove noise of an optical signal by blocking unnecessary reflected light traveling in the reverse direction in an optical communication system. By using the reflection type ferroelectric liquid crystal device which can reduce the number of lines and the additional cost accordingly by enabling the bidirectional communication with one line by enabling the isolation direction to be changed as an electric signal from the outside. It is an object of the present invention to provide a variable orientation optical isolator.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 첨부된 도면을 참조해서 이후 구체적으로 기술한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described concretely with reference to attached drawing.
도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 반사형 강유전성 액정장치(FLC)를 이용한 방향가변형 광아이솔레이터의 구성도이다.1 is a block diagram of a directional variable optical isolator using a reflective ferroelectric liquid crystal device (FLC) according to the present invention.
도시된 바와 같이, 광아이솔레이터는 두개의 포트를 갖춘 제 1 및 제 2광입력부와, 제 1광입력부 및 제 2광입력부에 각각 대응되는 복굴절 크리스탈(4)과, 상기 복굴절 크리스탈(4)에 대응되는 스페이서(5) 및 페러데이 회전자(6)와, 상기 스페이서(5) 및 페러데이어 회전자(6)에 대응하는 렌즈(7)와, 상기 렌즈(7)에 대응하는 반사형 강유전성 액정장치(8)가 유기적으로 연결되어 있다.As shown, the optical isolator corresponds to the birefringent crystal 4 and the birefringent crystal 4 respectively corresponding to the first and second optical inputs having two ports, the first and second optical inputs, respectively. A spacer 5 and a Faraday rotor 6, a lens 7 corresponding to the spacer 5 and a Faraday rotor 6, and a reflective ferroelectric liquid crystal device corresponding to the lens 7 ( 8) are organically linked.
상기 제 1, 제 2광입력부는 광섬유(1-a, 1-b)와 페룰(2-a, 2-b) 및 콜리메이터 렌즈(3-a, 3-b)로 이루어져 있으며, 상기 광섬유(1-a, 1-b)는 빛을 장치 내로 유도하는 것이며, 상기 페룰(2-a, 2-b)은 광섬유(1-a, 1-b)를 장치와 고정시키기 위한 것이다. 상기 콜리메이터 렌즈(3-a, 3-b)는 상기 광섬유(1-a, 1-b)를 통해서 전달된 빛을 복굴절 크리스탈(4)에 집광시키기 위한 것이다. 상기 복굴절 크리스탈(4)은 상기 콜리메이터 렌즈(3-a, 3-b)를 통해서 전달된 빛을 정상광선과 이상광선으로 분리하여 스페이서(5) 및 페러데이 회전자(6)로 전달한다. 상기 스페이서(5)는 상기 콜리메이터 렌즈(3-a, 3-b)를 통해서 전달된 빛을 그대로 통과시키는 기능을 하며, 상기 페러데이 회전자(6)는 입력된 빛에 대한 편광방향을 변화를 유도하는 기능을 한다. 상기 스페이서(5) 또는 페러데이 회전자(6)를 통과한 빛은 렌즈(7)를 통해서 반사형 강유전성 액정장치(8)에 입사되게 된다. 상기 반사형 강유전성 액정장치(8)는 입사된 광(정상광선 및 이상광선)에 대해서 상기 강유전성 액정장치(8)(이하 FLC라고 칭한다)의 "온", "오프" 동작에 따라서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 45°로 회전시키기는 기능을 한다.The first and second light input units include optical fibers 1-a and 1-b, ferrules 2-a and 2-b, and collimator lenses 3-a and 3-b. -a, 1-b are for inducing light into the device, and the ferrules 2-a, 2-b are for fixing the optical fibers 1-a, 1-b with the device. The collimator lenses 3-a and 3-b are for condensing the light transmitted through the optical fibers 1-a and 1-b to the birefringent crystal 4. The birefringent crystal 4 separates the light transmitted through the collimator lenses 3-a and 3-b into normal light and abnormal light and transmits the light to the spacer 5 and the Faraday rotor 6. The spacer 5 functions to pass the light transmitted through the collimator lenses 3-a and 3-b as it is, and the Faraday rotor 6 induces a change in the polarization direction with respect to the input light. Function. Light passing through the spacer 5 or the Faraday rotor 6 is incident on the reflective ferroelectric liquid crystal device 8 through the lens 7. The reflective ferroelectric liquid crystal device 8 is clockwise or anticlockwise according to the "on" and "off" operations of the ferroelectric liquid crystal device 8 (hereinafter referred to as FLC) with respect to incident light (normal light and abnormal light). It rotates clockwise 45 °.
이후, 도 2 내지 도 5를 참조해서 상기 반사형 강유전성 액정장치(8)의 "온", "오프" 동작에 따른 광아이솔레이터의 기능에 대해서 설명한다.Next, the functions of the optical isolator according to the "on" and "off" operations of the reflective ferroelectric liquid crystal device 8 will be described with reference to FIGS.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 FLC를 "오프" 상태에서 빠른축을 수직축에 대하여 시계방향으로 22.5°기울어지도록 설치한다. As shown in Fig. 2 and Fig. 3, the FLC is installed to be tilted 22.5 ° clockwise with respect to the vertical axis in the "off" state.
도 2를 참조해서 FLC가 오프 상태에서 포트 1에서 포트 2로 진행하는 순방향에 대하여 알아본다. 포트 1로 입사된 비편광의 광선은 페룰(2-a)과 콜리메이터 렌즈(3-a)를 지나 복굴절 크리스탈(4)로 입사된다. 상기 복굴절 크리스탈(4)을 지나면서 도시된 바와 같이 정상광선과 이상광선으로 분리된다. 정상광선은 정상적인 굴절의 법칙을 따르는 빛을 의미하고, 이상광선은 비정상적인 굴절을 하는 빛을 의미한다. 분리된 정상광선과 이상광선은 스페이서(5)를 지나 렌즈(7)를 거치면서 오프 상태에 있는 FLC(8)에 입사된다. 입사된 광선은 λ/2 플레이트(Plate)의 역할을 하는 FLC(8)에 의하여 정상광선은 수직축에 대하여 반시계방향으로 45°회전하고 이상광선은 수직축에 대하여 시계방향으로 45°회전한다. 이 각각의 광선들은 페러데이 회전자(6)를 지나면서 시계방향으로 45°회전되어 원래의 편광방향과 반대의 편광방향을 갖게 된다. 즉, 복굴절 크리스탈(8)에서 정상광선으로 분리되었던 광선은 FLC(8)와 페러데이 회전자(6)를 지나면서 이상광선과 같은 편광상태가 되고, 이상광선 또한 FLC(8)와 페러데이 회전자(6)를 지나면서 정상광선과 같은 편광 방향을 갖게 된다. 이 광선들은 복굴절 크리스탈(4)을 지나면서 다시 합쳐져 포트 2로 출력이 된다. 도면에서 광경로 위에 원과 직선으로 표시된 기호는 편광방향을 나타내는 것으로 직선의 방향이 편광 방향을 나타낸다. Referring to FIG. 2, the forward direction from port 1 to port 2 when the FLC is off will be described. Non-polarized light rays incident on port 1 enter the birefringent crystal 4 through the ferrule 2-a and the collimator lens 3-a. Passing through the birefringent crystal 4, it is separated into normal light and abnormal light as shown. Normal light refers to light following the law of normal refraction, and abnormal light refers to light with abnormal refraction. The separated normal and abnormal rays are incident on the FLC 8 in the off state while passing through the spacer 5 and passing through the lens 7. The incident light beam is rotated 45 ° counterclockwise with respect to the vertical axis and the abnormal light is rotated 45 ° clockwise with respect to the vertical axis by FLC 8 serving as a λ / 2 plate. Each of these rays is rotated 45 ° clockwise through the Faraday rotor 6 to have a polarization direction opposite to the original polarization direction. That is, the light beams separated by the normal light beams from the birefringent crystal 8 pass through the FLC 8 and the Faraday rotator 6, and are in the same polarized state as the abnormal light beams, and the abnormal light is also the FLC 8 and Faraday rotator ( Passing 6) has the same polarization direction as normal light. These rays pass through the birefringent crystal (4) and recombine and output to port 2. In the drawing, the symbols indicated by circles and straight lines on the optical path indicate the polarization direction, and the direction of the straight line indicates the polarization direction.
다음으로 도 3을 참조해서 FLC가 오프 상태에서 포트 2에서 포트 1로 진행하는 역방향에 대하여 알아본다. 포트 2로 입사한 비편광의 광선은 페룰(2-b)과 콜리메이터 렌즈(3-b)를 지나 복굴절 크리스탈(4)로 입사된다. 이 복굴절 크리스탈을 지나면서 도시된 바와 같이 정상광선과 이상광선으로 분리되고, 각각의 광선들은 페러데이 회전자(6)를 지나면서 시계방향으로 45°회전되어 정상광선은 수직축에 대하여 반시계방향으로 45°회전하고 이상광선은 수직축에 대하여 시계방향으로 45°회전한다. 상기 광선들은 렌즈(7)를 거치면서 오프 상태에 있는 FLC(8)에 입사된다. 입사된 광선은 λ/2 Plate의 역할을 하는 FLC(8)에 의하여 원래의 편광방향과 같은 편광방향을 갖게 된다. 즉 복굴절 크리스탈(8)에서 정상광선으로 분리되었던 광선은 페러데이 회전자(6)와 FLC(8)를 지나면서 다시 원래의 정상광선으로 되고 이상광선 또한 원래의 이상광선과 같은 편광 방향을 갖게 된다. 이 광선들은 복굴절 크리스탈(4)을 지나면서 다시 합쳐지지 못한다. 즉, 포트 2에서 포트 1로 진행하는 광선은 포트1로 출력되지 못한다.Next, referring to FIG. 3, the reverse direction from port 2 to port 1 in the FLC off state will be described. Non-polarized light rays incident on port 2 enter the birefringent crystal 4 through the ferrule 2-b and the collimator lens 3-b. Passing through this birefringent crystal, it is separated into normal rays and abnormal rays as shown, and each ray is rotated 45 ° clockwise through the Faraday rotor 6 so that the normal rays are rotated 45 degrees counterclockwise with respect to the vertical axis. ° rotate and the abnormal rays rotate 45 ° clockwise about the vertical axis. The light rays are incident on the FLC 8 which is in the off state while passing through the lens 7. The incident light beam has the same polarization direction as the original polarization direction by the FLC 8 serving as the λ / 2 plate. That is, the light beams separated by the normal light beams from the birefringent crystal 8 pass through the Faraday rotor 6 and the FLC 8 to become the original normal light beams, and the abnormal light beams have the same polarization direction as the original abnormal light beams. These rays pass through the birefringent crystal 4 and do not merge again. That is, light traveling from port 2 to port 1 is not output to port 1.
다음으로 도 4를 참조해서 FLC(8)가 온 상태일 때 즉, 빠른축이 시계방향으로 45°회전되어 수평축에 대하여 반시계 방향으로 22.5°로 기울어진 상태에서 포트 1에서 포트 2로 진행하는 순방향에 대하여 알아본다.Next, when the FLC 8 is turned on with reference to FIG. 4, that is, when the fast axis is rotated 45 ° clockwise and inclined at 22.5 ° counterclockwise with respect to the horizontal axis, the port 1 is moved from port 1 to port 2. Learn about the forward direction.
포트 1로 입사된 비편광의 광선은 페룰(2-a)과 콜리메이터 렌즈(3-a)를 지나 복굴절 크리스탈(4)로 입사된다. 이 복굴절 크리스탈(4)을 지나면서 도시된 바와 같이 정상광선과 이상광선으로 분리되고 스페이서(5)를 지나 렌즈(7)를 거치면서 온 상태에 있는 FLC(8)에 입사된다. 입사된 광선은 λ/2 Plate의 역할을 하는 FLC(8)에 의하여 정상광선은 수직축에 대하여 시계방향으로 45°회전하고 이상광선은 수직축에 대하여 반시계방향으로 45°회전한다. 이 각각의 광선들은 렌즈(7)를 거쳐 페러데이 회전자(6)를 지나면서 시계방향으로 45°회전되어 원래의 편광방향과 반대의 편광방향을 갖게 된다. 즉 복굴절 크리스탈에서 정상광선으로 분리되었던 광선은 FLC와 페러데이 회전자를 지나면서 다시 원래의 정상광선으로 되고 이상광선 또한 원래의 이상광선과 같은 편광 방향을 갖게 된다. 이 광선들은 복굴절 크리스탈(4)을 지나면서 다시 합쳐지지 못하여 포트 2로 출력되지 못한다.Non-polarized light rays incident on port 1 enter the birefringent crystal 4 through the ferrule 2-a and the collimator lens 3-a. Passing through this birefringent crystal 4, it is separated into normal light and abnormal light as shown, and enters the FLC 8 in an on state while passing through the lens 7 through the spacer 5. The incident light beam is rotated 45 ° clockwise with respect to the vertical axis and the abnormal light beam is rotated 45 ° counterclockwise with respect to the vertical axis by FLC (8) serving as λ / 2 plate. Each of these rays is rotated 45 ° clockwise through the lens 7 and past the Faraday rotor 6 to have a polarization direction opposite to the original polarization direction. In other words, the light rays separated from the birefringent crystal into normal light become original normal light through the FLC and Faraday rotors, and the abnormal light has the same polarization direction as the original abnormal light. These rays pass through the birefringent crystal (4) and cannot be recombined and output to port 2.
다음으로 도 5를 참조해서 FLC(8)가 온 상태에서 포트 2에서 포트 1로 진행하는 역방향에 대해서 알아 본다. 포트 2로 입사한 비편광의 광선은 페룰(2-b)과 콜리메이터 렌즈(3-b)를 지나 복굴절 크리스탈(4)로 입사된다. 이 복굴절 크리스탈(4)을 지나면서 도시된 바와 같이 정상광선과 이상광선으로 분리되고, 각각의 광선들은 페러데이 회전자(6)를 지나면서 시계방향으로 45°회전되어 정상광선은 수직축에 대하여 반시계방향으로 45°, 이상광선은 수직축에 대하여 시계방향으로 45°방향으로 편광된다. 이 광선들은 렌즈(7)를 거치면서 온 상태에 있는 FLC(8)에 입사된다. 입사된 광선은 λ/2 플레이트(Plate)의 역할을 하는 FLC(8)에 의하여 원래의 편광방향과 같은 편광방향을 갖게 된다. 즉, 복굴절 크리스탈(4)에서 정상광선으로 분리되었던 광선은 페러데이 회전자(6)와 FLC(8)를 지나면서 이상광선과 같은 편광상태가 되고 이상광선 또한 FLC(8)와 페러데이 회전자(6)를 지나면서 정상광선과 같은 편광 방향을 갖게 된다. 이 광선들은 복굴절 크리스탈(4)을 지나면서 다시 합쳐져 포트 1로 출력된다.Next, referring to FIG. 5, the reverse direction from port 2 to port 1 while the FLC 8 is on will be described. Non-polarized light rays incident on port 2 enter the birefringent crystal 4 through the ferrule 2-b and the collimator lens 3-b. Passing through this birefringent crystal 4, it is separated into normal light and abnormal light as shown, and each light beam is rotated 45 ° clockwise through the Faraday rotor 6 so that the normal light is counterclockwise about the vertical axis. 45 ° in the direction and the extraneous light is polarized in the 45 ° direction clockwise with respect to the vertical axis. These light rays are incident on the FLC 8 which is in the on state while passing through the lens 7. The incident light beam has the same polarization direction as the original polarization direction by the FLC 8 serving as the λ / 2 plate. That is, the light rays separated by the normal light from the birefringent crystal 4 pass through the Faraday rotor 6 and the FLC 8 and become in the same polarized state as the abnormal light, and the abnormal light is also the FLC 8 and the Faraday rotor 6 ), It has the same polarization direction as normal light. These rays pass through the birefringent crystal 4 and are then combined and output to port 1.
본 발명에 의하면 반사형 강유전성 액정장치를 이용하여 광아이솔레이터의 아이솔레이션의 방향을 고속으로 가변시킴으로써 한 개의 회선으로 양방향 통신이 가능할 뿐만 아니라 광통신 시스템에 있어서 역방향으로 진행하는 불필요한 반사광을 차단하여 광신호의 잡음을 제거할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, by using a reflective ferroelectric liquid crystal device, the direction of isolation of the optical isolator is changed at high speed, and bidirectional communication is possible in one line. There is an advantage that can be removed.
도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 반사형 강유전성 액정장치(FLC)를 이용한 방향가변형 광아이솔레이터의 구성도이다.1 is a block diagram of a directional variable optical isolator using a reflective ferroelectric liquid crystal device (FLC) according to the present invention.
도 2는 반사형 강유전성 액정장치가 오프 상태에서 포트 1에서 포트 2로 진행할 때의 광경로와 편광방향의 변화를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a change in the optical path and the polarization direction when the reflective ferroelectric liquid crystal device proceeds from the port 1 to the port 2 in the off state.
도 3은 반사형 강유전성 액정장치가 오프 상태에서 포트 2에서 포트 1로 진행할 때의 광경로와 편광방향의 변화를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a change in the optical path and the polarization direction when the reflective ferroelectric liquid crystal device proceeds from the port 2 to the port 1 in the off state.
도 4는 반사형 강유전성 액정장치가 온 상태에서 포트 1에서 포트 2로 진행할 때의 광경로와 편광방향의 변화를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a change in the optical path and the polarization direction when the reflective ferroelectric liquid crystal device is turned on from port 1 to port 2 in the on state.
도 5는 반사형 강유전성 액정장치가 온 상태에서 포트 2에서 포트 1로 진행할 때의 광경로와 편광방향의 변화를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a view showing a change in optical path and polarization direction when the reflective ferroelectric liquid crystal device is turned on from port 2 to port 1 in the on state.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawing
1-a,1-b. 광섬유 2-a,2-b.페룰1-a, 1-b. Optical fiber 2-a, 2-b.ferrule
3-a,3-b. 콜리메이터렌즈 4. 복굴절 크리스탈3-a, 3-b. Collimator Lens 4. Birefringence Crystal
5. 스페이서 6. 페러데이 회전자5. Spacer 6. Faraday Rotator
7. 렌즈 8. 반사형 강유전성 액정장치7. Lens 8. Reflective ferroelectric liquid crystal device
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2002
- 2002-12-12 KR KR10-2002-0079190A patent/KR100481716B1/en not_active IP Right Cessation
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