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JP2000131645A - Optical isolator, optical circulator, and optical amplifier using the same - Google Patents

Optical isolator, optical circulator, and optical amplifier using the same

Info

Publication number
JP2000131645A
JP2000131645A JP30303898A JP30303898A JP2000131645A JP 2000131645 A JP2000131645 A JP 2000131645A JP 30303898 A JP30303898 A JP 30303898A JP 30303898 A JP30303898 A JP 30303898A JP 2000131645 A JP2000131645 A JP 2000131645A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
polarization
wavelength
optical
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30303898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Kani
淳一 可児
Yasushi Inoue
恭 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP30303898A priority Critical patent/JP2000131645A/en
Publication of JP2000131645A publication Critical patent/JP2000131645A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光アイソレータ自身に、ある波長の光が順方
向のみに伝搬し、他のある波長の光が逆方向のみに伝搬
する機能を、バイパスを設けない構成で実現し、光を波
長により順方向または逆方向に伝搬させる光アイソレー
タを提供する。 【解決手段】 順方向に伝搬する波長1の光は、偏光子
91によって0゜偏光に切り取られ、45゜ファラデー
回転子92を順方向に通過することで、45゜偏光とな
る。次に、波長1の光は、複屈折媒体93を通過した後
において45゜偏光のままであり、従って、45゜の偏
光子94をほぼ完全に透過する。一方、順方向に伝搬す
る波長2の光は、偏光子91によって0゜偏光に切り取
られ、45゜ファラデー回転子92を順方向に通過する
ことで、45゜偏光となる。さらに、波長2の光は、複
屈折媒体93を通過することで、135゜偏光となり、
45゜の偏光子94によってほぼ完全に遮断される。
(57) [Problem] To realize a function in which light of a certain wavelength propagates only in the forward direction and light of another certain wavelength propagates only in the reverse direction to the optical isolator itself without using a bypass. And an optical isolator for propagating light in a forward or backward direction depending on a wavelength. SOLUTION: Light of wavelength 1 propagating in the forward direction is cut into 0 ° polarized light by a polarizer 91 and passes through a 45 ° Faraday rotator 92 in the forward direction to become 45 ° polarized light. Next, the light of wavelength 1 remains 45 ° polarized light after passing through the birefringent medium 93, and is therefore almost completely transmitted through the 45 ° polarizer 94. On the other hand, the light of wavelength 2 propagating in the forward direction is cut into 0 ° polarization by the polarizer 91, and passes through the 45 ° Faraday rotator 92 in the forward direction to become 45 ° polarization. Further, the light of wavelength 2 passes through the birefringent medium 93 and becomes 135 ° polarized light.
It is almost completely blocked by the 45 ° polarizer 94.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等における
構成部品として用いられる光アイソレータ及び光増幅器
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical isolator and an optical amplifier used as components in optical communication and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光アイソレータは一方向に進む光のみを
通過させ、逆方向の光を遮断する光回路である。光アイ
ソレータは、たとえば、図9および図10に示したよう
に、45度ファラデー回転子11、偏光子12および偏
光子13から構成される。図9は順方向に伝搬する光の
様子を、図10は逆方向に伝搬する光の様子を示した概
念図である。
2. Description of the Related Art An optical isolator is an optical circuit that passes only light traveling in one direction and blocks light traveling in the other direction. The optical isolator includes, for example, a 45-degree Faraday rotator 11, a polarizer 12, and a polarizer 13, as shown in FIGS. FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a state of light propagating in a forward direction, and FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a state of light propagating in a backward direction.

【0003】ファラデー回転子は、光非相反素子であ
り、ファラデー回転子の中を光が進む際には、光の進行
とともに偏波面が進行方向に向かって、いつも同じ回転
方向に回る。したがって、互いに逆の方向に進行する光
の偏波面は互いに逆方向に回転するため、45度ファラ
デー回転子を偏光子と組み合わせ図9および図10のよ
うに構成することで、光アイソレータの機能を得ること
ができる。
A Faraday rotator is an optical non-reciprocal element. When light travels through the Faraday rotator, the polarization plane rotates in the traveling direction as the light travels, and always rotates in the same rotation direction. Therefore, since the polarization planes of light traveling in opposite directions rotate in opposite directions, the function of the optical isolator is achieved by combining the 45-degree Faraday rotator with the polarizer as shown in FIGS. 9 and 10. Obtainable.

【0004】図9および図10の構成では、入射光の偏
波によって通過損が著しく変化することが間題となる
が、これを回避する構成として、たとえば、図11およ
び図12の構成が用いられている。以下、図11および
図12の構成が光アイソレータの機能を持つことを詳細
に説明する。
In the configurations shown in FIGS. 9 and 10, there is a problem that the transmission loss significantly changes due to the polarization of the incident light. As a configuration for avoiding this, for example, the configurations shown in FIGS. 11 and 12 are used. Have been. Hereinafter, the fact that the configurations in FIGS. 11 and 12 have the function of an optical isolator will be described in detail.

【0005】図11および図12において、入力ファイ
バ31からレンズ32を通して平行ビームとして入力さ
れた光は、複屈折プリズム33に入射され、0゜偏光成
分と90゜偏光成分に分けられる。0゜偏光成分は、偏
波回転子34を通過することで、45゜偏光となり、さ
らに、45゜ファラデー回転子35を順方向に通過する
ことで、0゜偏光に戻され、複屈折プリズム36によっ
て平行ビームに戻される。
In FIGS. 11 and 12, light input as a parallel beam from an input fiber 31 through a lens 32 is incident on a birefringent prism 33 and is divided into a 0 ° polarization component and a 90 ° polarization component. The 0 ° polarization component is converted to 45 ° polarization by passing through the polarization rotator 34, and further returned to 0 ° polarization by passing through the 45 ° Faraday rotator 35 in the forward direction. Back to a parallel beam.

【0006】90゜偏光成分は、偏波回転子34を通過
した後には、135゜偏光となり、さらに、45゜ファ
ラデー回転子35を磁界の向きと逆方向に通過すること
で、90゜偏光に戻され、複屈折プリズム36によって
平行ビームに戻される。レンズ37は、平行ビームを出
力ファイバに結合するように配置され、従って、入力フ
ァイバ31から入力された光は、ほぼ完全に出力ファイ
バ28に結合する。一方、出力ファイバ38から入力さ
れたの光は、レンズ37を通して複屈折プリズム38に
平行ビームとして入射され、0゜偏光成分と90゜偏光
成分に分けられる。
After passing through the polarization rotator 34, the 90 ° polarization component becomes 135 ° polarization, and further passes through the 45 ° Faraday rotator 35 in a direction opposite to the direction of the magnetic field, thereby becoming 90 ° polarization. It is returned to the parallel beam by the birefringent prism 36. Lens 37 is arranged to couple the collimated beam to the output fiber, so that light input from input fiber 31 couples almost completely to output fiber 28. On the other hand, the light input from the output fiber 38 enters the birefringent prism 38 as a parallel beam through the lens 37, and is split into a 0 ° polarization component and a 90 ° polarization component.

【0007】0゜偏光成分は、45゜ファラデー回転子
25を磁界の向きに通過することで45゜偏光となり、
次に、偏波回転子34を通過することで、90゜偏光と
なるため、複屈折プリズム33を通過しても平行ビーム
に戻されない。
[0007] The 0-degree polarized light component becomes 45-degree polarized light by passing through the 45-degree Faraday rotator 25 in the direction of the magnetic field.
Next, since the light passes through the polarization rotator 34 and becomes 90 ° polarized light, it does not return to a parallel beam even after passing through the birefringent prism 33.

【0008】90゜偏光成分は、45゜ファラデー回転
子35を磁界の向きに通過することで135゜偏光とな
り、次に偏波回転子34を通過することで、180゜偏
光となるため、複屈折プリズム33を通過しても平行ビ
ームに戻されない。レンズ32は、平行ビームが入力フ
ァイバに結合するように配置されているので、出力ファ
イバ38から入力された光は、ほとんど入力ファイバ3
1には結合されない。以上の理由により、図11および
図12の構成は偏波無依存光アイソレータの機能を持
つ。
The 90 ° polarized light component becomes 135 ° polarized light by passing through the 45 ° Faraday rotator 35 in the direction of the magnetic field, and then becomes 180 ° polarized light by passing through the polarization rotator 34. Even after passing through the refracting prism 33, it is not returned to a parallel beam. Since the lens 32 is arranged so that the parallel beam is coupled to the input fiber, almost all of the light input from the output fiber 38 is transmitted to the input fiber 3.
Not joined to 1. For the above reasons, the configurations of FIGS. 11 and 12 have a function of a polarization independent optical isolator.

【0009】また、上に述べてきた偏波無依存型光アイ
ソレータの別の構成例として、たとえば、図13および
図14の構成がある。この構成例では、光をその偏波状
態によって分離・結合する手段として、偏波ビームスプ
リッタ51および52を用いている。
Further, as another configuration example of the above-mentioned polarization independent optical isolator, there is a configuration shown in FIGS. 13 and 14, for example. In this configuration example, polarization beam splitters 51 and 52 are used as means for separating and combining light according to its polarization state.

【0010】45゜ファラデー回転子53、および、偏
波回転子54は、図11および図12に示した構成と同
様に機能するため、この構成は、図11および図12に
示した構成と同様に、偏波無依存型光アイソレータの機
能を持つ。加えてこの構成では、逆方向に伝搬する光
は、別のポートに結合させることができるため、この構
成は、光サーキュレータの機能を持つ。
Since the 45 ° Faraday rotator 53 and the polarization rotator 54 function in the same manner as the configuration shown in FIGS. 11 and 12, this configuration is similar to the configuration shown in FIGS. 11 and 12. In addition, it has the function of a polarization independent optical isolator. In addition, in this configuration, the counterpropagating light can be coupled to another port, so this configuration has the function of an optical circulator.

【0011】以上に述べてきた光アイソレータは、たと
えば、光ファイバ増幅器において、増幅ファイバを適当
な比をもって2つに分割し、その中間に配置すること
で、当該増幅器を構成する部品またはそれらの接続点等
による2つ以上の反射点が、多重反射、または発振を引
き起こし、増幅特性を劣化させることを避けるために使
用されてきた。
In the optical isolator described above, for example, in an optical fiber amplifier, an amplifier fiber is divided into two parts at an appropriate ratio, and the two parts are arranged in the middle, so that the parts constituting the amplifier or their connections are connected. Two or more reflection points, such as points, have been used to avoid multiple reflections or oscillations and degrade the amplification characteristics.

【0012】さらに、同光ファイバ増幅器において、光
アイソレータによって、信号光と逆方向に伝搬する後方
レイリー散乱光を遮断することで、雑音指数を低減でき
ることも、文献(P.B.Hansen et a
1.,EllectronicsLetters,3
2,pp.2164−2165(1996))に指摘さ
れている。
Further, in the same optical fiber amplifier, the noise figure can be reduced by blocking the backward Rayleigh scattered light propagating in the opposite direction to the signal light by the optical isolator, as described in P.B. Hansen et al.
1. , Electronics Letters, 3
2, pp. 2164-2165 (1996)).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記光ファイバ増幅器
のなかでもファイバラマン増幅器においては、励起光を
信号光と逆方向に伝搬させることで、励起光の強度雑音
の信号光への転写が最小限に抑えられることが知られて
いる(文献 P. B. Hansen eta1.,
Ellectronics Letters,32,p
p.2164−2165(1996))。
Among the above optical fiber amplifiers, in the fiber Raman amplifier, the transfer of the pump noise to the signal light is minimized by transmitting the pump light in the opposite direction to the signal light. (Publications P. B. Hansen et al.,
Ellectronics Letters, 32, p
p. 2164-2165 (1996)).

【0014】また、同じく励起光を信号光と逆方向に伝
搬させることで、波長多重信号光を増幅する際の相互利
得変調によるクロストークを低減できることが知られて
いる。しかしながら、このファイバラマン増幅器におい
て、前述の効果を得るために光アイソレータを増幅媒体
の中間に配置すると、逆方向に伝搬する励起光が遮断さ
れてしまうという問題があった。
It is also known that crosstalk caused by mutual gain modulation when amplifying wavelength-division multiplexed signal light can be reduced by propagating the pump light in the opposite direction to the signal light. However, in this fiber Raman amplifier, if the optical isolator is arranged in the middle of the amplification medium in order to obtain the above-mentioned effect, there is a problem that the pump light propagating in the opposite direction is cut off.

【0015】この問題を解決するために、波長分割多重
フィルタ71と光アイソレータ72を図15のように構
成し、逆方向に伝搬する励起光が光アイソレータをバイ
パスする構成が考えられている(文献P.B.Hans
en et al.,E11ectronics Le
tters,32,pp.2164−2165(199
6))。
In order to solve this problem, a configuration has been considered in which the wavelength division multiplexing filter 71 and the optical isolator 72 are configured as shown in FIG. 15, and the pump light propagating in the opposite direction bypasses the optical isolator. P.B.Hans
en et al. , E11electronics Le
ters, 32, pp. 2164-2165 (199
6)).

【0016】本発明は、光アイソレータ自身に、ある波
長の光が順方向のみに伝搬し、ほかのある波長の光が逆
方向のみに伝搬する機能をもたせることで、図16に示
すようにバイパスを設けない構成で、光を波長により順
方向または逆方向に伝搬させる光アイソレータを提供す
ることをその目的とする。
The present invention provides the optical isolator itself with a function of propagating light of a certain wavelength only in the forward direction and propagating light of another certain wavelength only in the reverse direction, as shown in FIG. It is an object of the present invention to provide an optical isolator that propagates light in a forward direction or a backward direction according to a wavelength by using a configuration in which no light is provided.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、少なくとも、前段において偏波状態に応じて光を遮
断または光の方路を決定する、偏光子、複屈折プリズム
または偏波ビームスプリッタのいずれかの第1の光素子
と、ファラデー回転子と、後段において偏波状態に応じ
て光を選択または結合する、偏光子、複屈折プリズムま
たは偏波ビームスプリッタのいずれかの第2の光素子と
から構成される光アイソレータにおいて、前記光アイソ
レータの光路における前記第1の光素子と前記第2の光
素子との間に、n及びmを任意の整数として、波長1の
光に対してその偏波をn×360゜、波長2の光に対し
てその偏波をm×360゜+90゜、それぞれ回転させ
る特性をもつ複屈折媒体を配置することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a polarizer, a birefringent prism, or a polarized beam, which blocks or determines the path of light at least in a preceding stage according to a polarization state. A first optical element of any of the splitters, a Faraday rotator, and a second stage of any of a polarizer, a birefringent prism, or a polarization beam splitter for selecting or combining light according to a polarization state in a subsequent stage. In an optical isolator including an optical element, n and m are arbitrary integers between the first optical element and the second optical element in an optical path of the optical isolator, A birefringent medium having the characteristics of rotating the polarized light by n × 360 ° and the polarized light by m × 360 ° + 90 ° with respect to the light of wavelength 2 is provided.

【0018】請求項2記載の発明は、少なくとも、前段
において偏波状態に応じて光を分離する第1の複屈折プ
リズムと、ファラデー回転子と、偏波回転子と、後段に
おいて偏波状態に応じて光を結合する第2の複屈折プリ
ズムとから構成される光サーキュレータにおいて、前記
光サーキュレータの光路における前記第1の複屈折プリ
ズムと前記第2の複屈折プリズムとの間に、n及びmを
任意の整数として、波長1の光に対してその偏波をn×
360゜、波長2の光に対してその偏波をm×360゜
+90゜、それぞれ回転させる特性をもつ複屈折媒体を
配置することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, at least a first birefringent prism that separates light in accordance with a polarization state in a preceding stage, a Faraday rotator, a polarization rotator, and a polarization state in a subsequent stage. An optical circulator comprising a second birefringent prism that couples light according to the first and second birefringent prisms in the optical path of the optical circulator. Is an arbitrary integer, and the polarization of the light of wavelength 1 is n ×
It is characterized in that a birefringent medium having a characteristic of rotating the polarization of light of 360 ° and wavelength 2 by m × 360 ° + 90 ° is disposed.

【0019】請求項3記載の発明は、励起光源と利得フ
ァイバとから構成される光増幅器において、請求項1に
記載の光アイソレータを利得ファイバの中間に挿入する
ことで、信号光および信号光波長の雑音光を順方向のみ
に伝搬させ、かつ、励起光を逆方向のみに伝搬させるこ
とを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical amplifier comprising a pumping light source and a gain fiber, wherein the optical isolator according to the first aspect is inserted in the middle of the gain fiber, so that the signal light and the signal light wavelength are increased. The noise light is propagated only in the forward direction, and the pump light is propagated only in the reverse direction.

【0020】請求項4記載の発明は、励起光源と利得フ
ァイバとから構成され、信号光が利得ファイバを順方向
に、励起光が利得ファイバを逆方向に伝搬するファイバ
ラマン増幅器において、請求項1に記載の光アイソレー
タを利得ファイバの中間に挿入することで、信号光およ
び信号光波長の雑音光を順方向のみに伝搬させ、かつ、
励起光を逆方向のみに伝搬させることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fiber Raman amplifier comprising a pump light source and a gain fiber, wherein signal light propagates in the gain fiber in a forward direction and pump light propagates in the gain fiber in a reverse direction. By inserting the optical isolator described in the middle of the gain fiber, signal light and noise light of the signal light wavelength propagate only in the forward direction, and,
It is characterized in that the excitation light propagates only in the reverse direction.

【0021】請求項5記載の発明は、励起光源と利得フ
ァイバとから構成され、信号光が利得ファイバを順方向
に、励起光が利得ファイバを逆方向に伝搬するファイバ
ラマン増幅器において、請求項2に記載の光サーキュレ
ータを利得ファイバの中間に挿入することで、信号光お
よび信号光波長の雑音光を順方向のみに伝搬させ、か
つ、励起光を逆方向のみに伝搬させることを特徴とする
ファイバラマン増幅器。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fiber Raman amplifier comprising a pump light source and a gain fiber, wherein signal light propagates in the gain fiber in a forward direction and pump light propagates in the gain fiber in a reverse direction. By inserting the optical circulator described in the above in the middle of the gain fiber, the signal light and the noise light of the signal light wavelength propagate only in the forward direction, and the pump light propagates only in the reverse direction. Raman amplifier.

【0022】請求項6記載の発明は、前記光アイソレー
タが、前記波長1の光に対して最小の損失および最大の
アイソレーションが得られるように設計されており、前
記波長2の光が若干の損失増加及びアイソレーションの
劣化を許容することを特徴とする請求項1に記載の光ア
イソレータ。
According to a sixth aspect of the present invention, the optical isolator is designed such that a minimum loss and a maximum isolation can be obtained with respect to the light having the wavelength 1, and the light having the wavelength 2 has a small amount. The optical isolator according to claim 1, wherein an increase in loss and a deterioration in isolation are allowed.

【0023】本発明は、光アイソレータの光路におけ
る、前段において偏波状態に応じて光を遮断または光の
方路を決定する、偏光子、複屈折プリズムまたは偏波ビ
ームスプリッタのいずれかの第1の光素子と、後段にお
いて偏波状態に応じて光を選択または結合する、偏光
子、複屈折プリズムまたは偏波ビームスプリッタのいず
れかの第2の光素子との間に、n、mを任意の整数とし
て、波長1の光(順方向にのみ伝搬させたい光)に対し
て偏波がn×360゜、波長2の光(逆方向にのみ伝搬
させたい光)に対して偏波がm×360+90゜、それ
ぞれ回転する特性を持つ複屈折媒体を配置する。前記構
成とした光アイソレータを用いることで、波長1の光を
順方向のみに伝搬させ、波長2の光を逆方向に伝搬させ
ることが可能となる。
According to the present invention, there is provided a light path of an optical isolator, wherein a light is blocked or a path of light is determined at a preceding stage in accordance with a polarization state of a first one of a polarizer, a birefringent prism and a polarization beam splitter. N and m are arbitrary between a second optical element of a polarizer, a birefringent prism, or a polarization beam splitter that selects or combines light according to a polarization state in a subsequent stage. The polarization is n × 360 ° for light of wavelength 1 (light to be propagated only in the forward direction) and m is for light of wavelength 2 (light to be propagated only in the backward direction). × 360 + 90 °, and a birefringent medium having a rotating characteristic is arranged. By using the optical isolator configured as described above, it becomes possible to propagate light of wavelength 1 only in the forward direction and propagate light of wavelength 2 in the reverse direction.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。 (第1の実施形態)図1および図2は、本発明の第1の
実施形態を説明する光アイソレータの概念図である。図
における波長1の光及び波長2の光と示された丸印の中
の軸の傾きは、それぞれ波長1の光、波長2の光の偏光
の角度を示している(以下の他の図も同様)。この実施
形態においては、光アイソレータは、45゜ファラデー
回転子92と、0゜の偏光子94および45゜の偏光子
94、及び波長1の光に対して偏波がn×360゜に、
波長2の光に対して偏波がn×360゜+90゜に、そ
れぞれ回転する特性をもつ複屈折媒体93から構成され
ているものとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 are conceptual diagrams of an optical isolator for explaining a first embodiment of the present invention. In the figure, the inclination of the axes in the circles indicated as the light of wavelength 1 and the light of wavelength 2 indicate the polarization angles of the light of wavelength 1 and the light of wavelength 2, respectively. Similar). In this embodiment, the optical isolator has a 45 ° Faraday rotator 92, a 0 ° polarizer 94 and a 45 ° polarizer 94, and a polarization of n × 360 ° for light of wavelength 1,
It is assumed that the birefringent medium 93 has a characteristic that the polarization of the light of wavelength 2 is n × 360 ° + 90 ° and the polarization is rotated.

【0025】まず、順方向に伝搬する波長1、波長2の
光の様子を図1を用いて説明する。図1に示すように、
順方向に伝搬する波長1の光は、偏光子91によって0
゜偏光に切り取られ、45゜ファラデー回転子92を順
方向に通過することで、45゜偏光となる。次に、波長
1の光は、複屈折媒体93を通過した後において45゜
偏光のままであり、従って、45゜の偏光子94をほぼ
完全に透過する。
First, the state of light having wavelengths 1 and 2 propagating in the forward direction will be described with reference to FIG. As shown in FIG.
The light of wavelength 1 propagating in the forward direction is changed to 0 by the polarizer 91.
It is cut into {polarized light and passes through the 45 ° Faraday rotator 92 in the forward direction, so that it becomes 45 ° polarized light. Next, the light of wavelength 1 remains 45 ° polarized light after passing through the birefringent medium 93, and is therefore almost completely transmitted through the 45 ° polarizer 94.

【0026】一方、順方向に伝搬する波長2の光は、偏
光子91によって0゜偏光に切り取られ、45゜ファラ
デー回転子92を順方向に通過することで、45゜偏光
となる。さらに、波長2の光は、複屈折媒体93を通過
することで、135゜偏光となり、45゜の偏光子94
によってほぼ完全に遮断される。
On the other hand, the light of the wavelength 2 propagating in the forward direction is cut into 0 ° polarized light by the polarizer 91 and passes through the 45 ° Faraday rotator 92 in the forward direction to become 45 ° polarized light. Further, the light of wavelength 2 passes through the birefringent medium 93 and becomes 135 ° polarized light, and becomes a 45 ° polarizer 94.
Almost completely shut off.

【0027】次に、逆方向に伝搬する波長1、波長2の
光の様子を図2を用いて説明する。図2に示したよう
に、逆方向に伝搬する波長1の光は、偏光子94によっ
て45゜偏光に切り取られ、複屈折媒体93を通過した
後には、45゜偏光となり、さらに、45゜ファラデー
回転子92を逆方向に通過することで、90゜偏光とな
り、45゜の0゜偏光子91によってほぼ完全に遮断さ
れる。
Next, the state of light of wavelengths 1 and 2 propagating in the backward direction will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the light of wavelength 1 propagating in the opposite direction is cut into 45 ° polarization by the polarizer 94, becomes 45 ° polarization after passing through the birefringent medium 93, and further becomes 45 ° Faraday. When the light passes through the rotator 92 in the reverse direction, it becomes 90 ° polarized light, and is almost completely cut off by the 45 ° 0 ° polarizer 91.

【0028】一方、逆方向に伝搬する波長2の光は、備
光子94によって45゜偏光に切り取られ、複屈折媒体
93を通過することで、135゜偏光となり、さらに、
45゜ファラデー回転子92を逆方向に通過すること
で、180゜偏光(=0゜偏光)となり、0゜偏光子9
1をほぼ完全に透過する。
On the other hand, the light of wavelength 2 propagating in the opposite direction is cut into 45 ° polarized light by the luminaire 94 and passes through the birefringent medium 93 to become 135 ° polarized light.
When the light passes through the 45 ° Faraday rotator 92 in the opposite direction, it becomes 180 ° polarized light (= 0 ° polarized light), and the 0 ° polarizer 9
1 is transmitted almost completely.

【0029】ここで、複屈折媒体に所定の厚さLを持た
せることで、波長1の光に対して偏波がn×360゜、
波長2の光に対して偏波がm×360゜+90゜、それ
ぞれ回転する特性を得ることができる。その理由を以下
に説明する。複屈折媒体の厚さをL、同媒体の常光線屈
折率をn0、同媒体の異常光線屈折率をneとする。
Here, by making the birefringent medium have a predetermined thickness L, the polarization of the light of wavelength 1 is n × 360 °,
With respect to the light having the wavelength 2, the polarization can be obtained by rotating the polarization by m × 360 ° + 90 °, respectively. The reason will be described below. The thickness of the birefringent medium is L, the ordinary light refractive index of the medium is n0, and the extraordinary light refractive index of the medium is ne.

【0030】同複屈折媒体を、例えば、0゜直線偏波の
入射光は常光線、90゜直線偏波の入射光は異常光線と
なるように配置した上で、45゜直線偏波の波長λの光
を同媒体に入射すると、同媒体の厚さLに関して (ne−n0)2πL/λ=2πn(nは整数) の関係が成立するとき、入射光の偏波は回転せず、 (ne−n0)2πL/λ=2πn+π(nは整数) が成立するとき、入射光の偏波は90゜回転する。
The birefringent medium is arranged so that, for example, the incident light of 0 ° linear polarization is an ordinary ray and the incident light of 90 ° linear polarization is an extraordinary ray. When light of λ is incident on the same medium, when the relationship of (ne−n0) 2πL / λ = 2πn (n is an integer) holds with respect to the thickness L of the medium, the polarization of the incident light does not rotate, and ne−n0) 2πL / λ = 2πn + π (n is an integer), the polarization of the incident light rotates by 90 °.

【0031】このことから、図1および図2中の波長1
をλ1、波長2をλ2として、 (ne−n0)2πL/λ1=2πn(nは整数) (ne−n0)2πL/λ2=2πm+π(mは整数) を満たすように上記複屈折媒体の厚さLを決めること
で、波長1の光に対して偏波がn×360゜、波長2の
光に対して偏波がn×360゜+90゜、それぞれ回転
する特性をもつ複屈折媒体93を得ることができること
がわかる。
From this, the wavelength 1 shown in FIGS.
Λ1 and wavelength 2 as λ2, the thickness of the birefringent medium is such that (ne−n0) 2πL / λ1 = 2πn (n is an integer) (ne−n0) 2πL / λ2 = 2πm + π (m is an integer) By determining L, a birefringent medium 93 having the characteristics of rotating the light of wavelength 1 at n × 360 ° and the light of wavelength 2 at n × 360 ° + 90 °, respectively, is obtained. We can see that we can do it.

【0032】上記複屈折媒体93には、たとえば、水晶
を用いることができる。水晶のneは1.55、n0は
1.54であるため、たとえば、波長1を1520n
m、波長2を1420nmとしたとき、厚さ約80μm
の水晶を上記特性の複屈折媒体として利用できることが
わかる。上記複屈折媒体93は、必ずしも図9および図
2に示した場所ではなく、偏光子91と偏光子94の間
のいずれの位置に配置してもよい。
For the birefringent medium 93, for example, quartz can be used. Since ne of crystal is 1.55 and n0 is 1.54, for example, wavelength 1 is set to 1520n.
m, when the wavelength 2 is 1420 nm, the thickness is about 80 μm.
It can be understood that the crystal of No. can be used as a birefringent medium having the above characteristics. The birefringent medium 93 may be arranged at any position between the polarizer 91 and the polarizer 94, not necessarily at the place shown in FIGS.

【0033】(第2の実施形態)図3および図4は、本
発明の第2の実施形態を説明する光アイソレータの概念
図である。この実施形態においては、光アイソレータ
は、入力ファイバ111、レンズ112、複屈折プリズ
ム113、45゜偏波回転子114、波長1の光に対し
て偏波がn×360゜、波長2の光に対して偏波がn×
360゜+90゜、それぞれ回転する特性をもつ複屈折
媒体115、45゜ファラデー回転子116、複屈折プ
リズム117、レンズ118、および、出力ファイバ1
19から構成されているものとする。
(Second Embodiment) FIGS. 3 and 4 are conceptual diagrams of an optical isolator for explaining a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the optical isolator comprises an input fiber 111, a lens 112, a birefringent prism 113, a 45 ° polarization rotator 114, and a light having a wavelength of n × 360 ° and a wavelength of 2 for light of wavelength 1. On the other hand, the polarization is n ×
360 ° + 90 °, birefringent medium 115 having a rotating characteristic, 45 ° Faraday rotator 116, birefringent prism 117, lens 118, and output fiber 1
19 is assumed.

【0034】まず図3を用いて順方向に伝搬する波長
1、波長2の光の様子を説明する。図3に示したよう
に、入力ファイバ111から入力された波長1の光は、
レンズ112を通して、複屈折プリズム113に平行ビ
ームとして入射され、0゜偏光成分と90゜偏光成分に
分けられる。
First, the state of light of wavelengths 1 and 2 propagating in the forward direction will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the light of wavelength 1 input from the input fiber 111 is
The light enters the birefringent prism 113 through the lens 112 as a parallel beam, and is split into a 0 ° polarization component and a 90 ° polarization component.

【0035】0゜偏光成分は、45゜偏波回転子114
を通過することで45゜偏光となり、次に複屈折媒体1
15を通るが45゜偏光のままであり、さらに、45゜
ファラデー回転子116を順方向に通過することで、0
゜偏光に戻され、複屈折プリズム117によって平行ビ
ームに戻される。
The 0-degree polarization component is converted to a 45-degree polarization rotator 114.
, And becomes 45 ° polarized light, and then the birefringent medium 1
15, but remains at 45 ° polarization, and further passes through the 45 ° Faraday rotator 116 in the forward direction to obtain 0 °.
The light is returned to the polarized light and returned to the parallel beam by the birefringent prism 117.

【0036】90゜偏光成分は、45゜偏波回転子11
4を通過することで45゜偏光となり、次に複屈折媒体
115を通るが45゜偏光のままである。さらに、90
゜偏光成分は、45゜ファラデー回転子116を磁界の
向きと逆方向に通過することで、90゜偏光に戻され、
複屈折プリズム117によって平行ビームに戻される。
また、レンズ118は、平行ビームを出力ファイバ1
19に結合するように配置されている。従って、入力フ
ァイバ111から入力された波長1の光は、ほぼ完全に
出力ファイバ119に結合する。
The 90 ° polarization component is converted to the 45 ° polarization rotator 11.
4 then becomes 45 ° polarized light and then passes through the birefringent medium 115 but remains at 45 ° polarized light. In addition, 90
The {polarized light component is returned to 90 ° polarized light by passing through the 45 ° Faraday rotator 116 in a direction opposite to the direction of the magnetic field,
The beam is returned to a parallel beam by the birefringent prism 117.
The lens 118 outputs the parallel beam to the output fiber 1.
19. Therefore, the light of wavelength 1 input from the input fiber 111 is almost completely coupled to the output fiber 119.

【0037】一方、入力ファイバ111から入力された
波長2の光は、レンズ112を通して、複屈折プリズム
113に平行ビームとして入射され、0゜偏光成分と9
0゜偏光成分に分けられる。
On the other hand, the light of wavelength 2 input from the input fiber 111 passes through the lens 112 and is incident on the birefringent prism 113 as a parallel beam.
It is divided into 0 ° polarization components.

【0038】0゜偏光成分は、45゜偏波回転子114
を通過することで45゜偏光となり、かつ、複屈折媒体
115を通ることで135゜偏光となる。さらに、0゜
偏光成分は、45゜ファラデー回転子116を磁界の向
きと逆方向に通過することで、90゜偏光となるため、
複屈折プリズム117によって平行ビームには戻されな
い。
The 0 ° polarization component is converted to 45 ° polarization rotator 114.
, And becomes 135 ° by passing through the birefringent medium 115. Further, the 0 ° polarized light component becomes 90 ° polarized light by passing through the 45 ° Faraday rotator 116 in a direction opposite to the direction of the magnetic field.
It is not converted back to a parallel beam by the birefringent prism 117.

【0039】90゜偏光成分は、45゜偏波回転子11
4を通過することで135゜偏光となり、かつ、複屈折
媒体115を通ることで225゜偏光となる。さらに、
90゜偏光成分は、45゜ファラデー回転子116を磁
界の向きと逆方向に通過することで180゜偏光(=0
゜偏光)となるため、屈折プリズム117によって平行
ビームには戻されない。また、レンズ118は、平行ビ
ームを出力ファイバに結合するように配置されている。
従って、入力ファイバ111から入力された波長2の光
は、ほとんど出力ファイバ99には結合されない。
The 90 ° polarization component is converted to the 45 ° polarization rotator 11.
4 and 135 degree polarization, and 225 degree polarization by passing through the birefringent medium 115. further,
The 90-degree polarized light component passes through the 45-degree Faraday rotator 116 in the direction opposite to the direction of the magnetic field to produce 180-degree polarized light (= 0).
(゜ polarized light), and is not returned to a parallel beam by the refraction prism 117. Also, lens 118 is arranged to couple the parallel beam to the output fiber.
Therefore, the light of wavelength 2 input from the input fiber 111 is hardly coupled to the output fiber 99.

【0040】次に図4を用いて逆方向に伝搬する波長
1、波長2の光の様子を説明する。図4に示したよう
に、出力ファイバ119から入力された波長1の光は、
レンズ118を通して、複屈折プリズム117に平行ビ
ームとして入射され、0゜偏光成分と90゜偏光成分に
分けられる。
Next, the state of light of wavelengths 1 and 2 that propagate in the opposite direction will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the light of wavelength 1 input from the output fiber 119 is
The light enters the birefringent prism 117 as a parallel beam through the lens 118, and is split into a 0 ° polarization component and a 90 ° polarization component.

【0041】0゜偏光成分は、45゜ファラデー回転子
116を磁界の向きに通過することで45゜偏光とな
る。そして、0゜偏光成分は、複屈折媒体115を通過
するが、゜45゜偏光のままである。次に、0゜偏光成
分は、45゜偏波回転子114を通過することで90゜
偏光となるため、複屈折プリズム113を通過しても平
行ビームに戻されない。
The 0 ° polarization component is converted into 45 ° polarization by passing through the 45 ° Faraday rotator 116 in the direction of the magnetic field. Then, the 0-degree polarized light component passes through the birefringent medium 115, but remains at the {45} -polarized light. Next, since the 0 ° polarization component becomes 90 ° polarization by passing through the 45 ° polarization rotator 114, it does not return to a parallel beam even after passing through the birefringent prism 113.

【0042】90゜偏光成分は、45゜ファラデ一回転
子116を磁界の向きに通過することで135゜偏光と
なる。そして、90゜偏光成分は、複屈折媒体115を
通過するが135゜偏光のままである。次に、90゜偏
光成分は、45゜偏波回転子114を通過することで1
80゜偏光となるため、複屈折プリズム113を通過し
ても平行ビームに戻されない。また、レンズ112は、
平行ビームが入力ファイバに結合するように配置されて
いる。従って、出力ファイバ119から入力された波長
1の光は、ほとんど入力ファイバ111には結合されな
い。
The 90 ° polarized light component becomes 135 ° polarized light by passing through the 45 ° Faraday rotator 116 in the direction of the magnetic field. The 90 ° polarization component then passes through the birefringent medium 115 but remains at 135 ° polarization. Next, the 90-degree polarization component passes through the 45-degree polarization rotator 114 so that
Since the light is 80 ° polarized light, it does not return to a parallel beam even after passing through the birefringent prism 113. Also, the lens 112
A parallel beam is arranged to couple to the input fiber. Accordingly, the light of wavelength 1 input from the output fiber 119 is hardly coupled to the input fiber 111.

【0043】一方、出力ファイバ119から入力された
波長2の光は、レンズ118を通して、複屈折プリズム
117に平行ビームとして入射され、0゜偏光成分と9
0゜偏光成分に分けられる。
On the other hand, the light of wavelength 2 input from the output fiber 119 passes through the lens 118 and is incident on the birefringent prism 117 as a parallel beam.
It is divided into 0 ° polarization components.

【0044】0゜偏光成分は、45゜ファラデー回転子
116を磁界の向きに通過することで45゜偏光とな
り、次に複屈折媒体115を通ることで135゜偏光と
なる。そして、0゜偏光成分は、45゜偏波回転子11
4を通過することで180゜偏光(=0゜偏光)となる
ため、複屈折プリズム114によって平行ビームに戻さ
れる。
The 0 ° polarized light component becomes 45 ° polarized light by passing through the 45 ° Faraday rotator 116 in the direction of the magnetic field, and then becomes 135 ° polarized light by passing through the birefringent medium 115. Then, the 0 ° polarization component is converted to the 45 ° polarization rotator 11.
4, it becomes 180 ° polarized light (= 0 ° polarized light), and is returned to a parallel beam by the birefringent prism 114.

【0045】90゜偏光成分は、45゜ファラデー回転
子96を磁界の向きに通過することで135゜偏光とな
る。そして、90゜偏光成分は、複屈折媒体115を通
ることで225゜偏光となる。次に、90゜偏光成分
は、45゜偏波回転子114を通過することで270゜
偏光(=90゜ 偏光)となるため、複屈折プリズム1
13によって平行ビームに戻される。また、レンズ11
2は、平行ビームが入力ファイバに結合するように配置
されている。従って、出力ファイバ118から入力され
た波長2の光は、ほぼ完全に入力ファイバ111に結合
される。
The 90 ° polarization component becomes 135 ° polarization by passing through the 45 ° Faraday rotator 96 in the direction of the magnetic field. Then, the 90 ° polarized light component becomes 225 ° polarized light by passing through the birefringent medium 115. Next, the 90 ° polarized light component passes through the 45 ° polarization rotator 114 to become 270 ° polarized light (= 90 ° polarized light).
13 returns to a parallel beam. Also, the lens 11
2 is arranged so that the parallel beam couples into the input fiber. Therefore, the light of wavelength 2 input from the output fiber 118 is almost completely coupled to the input fiber 111.

【0046】上記複屈折媒体115には、第一の実施例
と同じく、たとえば、波長1を1520nm、波長2を
1420nmとしたとき、厚さ約80μmの水晶を用い
ることができる。上記複屈折媒体115は、必ずしも図
3および図4に示した場所ではなく、複屈折プリズム1
13と複屈折プリズム117の間のいずれの位置に配置
してもよい。
As in the first embodiment, when the wavelength 1 is 1520 nm and the wavelength 2 is 1420 nm, quartz having a thickness of about 80 μm can be used as the birefringent medium 115. The birefringent medium 115 is not necessarily at the place shown in FIGS.
13 and the birefringent prism 117.

【0047】(第3の実施形態)図5および図6は、本
発明の第3の実施形態を説明する光サーキュレータの概
念図である。この実施形態は、本発明を光サーキュレー
タに適用した例である。この実施形態においては、光サ
ーキュレータは、偏波ビームスプリッタ131、45゜
ファラデー回転子132および133、波長1の光に対
して偏波がn×360゜に、波長2の光に対して偏波が
n×360゜+90゜に、それぞれ回転する特性をもつ
複屈折媒体134および135、45゜偏波回転子13
6および137、偏波ビームスプリッタ138から構成
されているものとする。
(Third Embodiment) FIGS. 5 and 6 are conceptual diagrams of an optical circulator for explaining a third embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an optical circulator. In this embodiment, the optical circulator comprises a polarization beam splitter 131, 45 ° Faraday rotators 132 and 133, the polarization of which is n × 360 ° for the light of wavelength 1, and the polarization for the light of wavelength 2. Are n × 360 ° + 90 °, and birefringent media 134 and 135, 45 ° polarization rotator 13
6 and 137, and a polarization beam splitter 138.

【0048】まず、図5を用いて、ポート1から入射し
た光の様子を説明する。図5に示したように、ポート1
から入力された波長1の光は、偏波ビームスプリッタ1
31によって、0゜偏光成分と90゜偏光成分に分けら
れる。
First, the state of light incident from the port 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG.
The light of wavelength 1 input from the polarization beam splitter 1
According to 31, the light is divided into a 0 ° polarization component and a 90 ° polarization component.

【0049】90゜偏光成分は、偏波ビームスプリッタ
131を透過し、45゜ファラデー回転子132を磁界
の向きに通過することで135゜偏光となる。そして、
90゜偏光成分は、複屈折媒体134を通るが135゜
偏光のままである。次に、90゜偏光成分は、45゜偏
波回転子136を通過することで、180゜(=0゜)
偏光となる。そして、90゜偏光成分は、反射手段 H
1で反射した後、偏波ビームスプリッタ138で反射す
るため、ポート2に出射する。
The 90 ° polarized light component passes through the polarization beam splitter 131 and passes through the 45 ° Faraday rotator 132 in the direction of the magnetic field to become 135 ° polarized light. And
The 90 ° polarization component passes through the birefringent medium 134 but remains at 135 ° polarization. Next, the 90-degree polarization component passes through the 45-degree polarization rotator 136 to obtain 180-degree (= 0)
It becomes polarized light. The 90 ° polarized light component is reflected by the reflecting means H
After being reflected at 1, the light is reflected by the polarization beam splitter 138, so that the light is emitted to the port 2.

【0050】0゜偏光成分は、偏波ビームスプリッタ1
31で反射した後、反射手段H2で反射した後、45゜
ファラデー回転子133を磁界の向きに通過することで
45゜偏光となる。そして、0゜偏光成分は、複屈折媒
体135を通るが45゜偏光のままである。次に、0゜
偏光成分は、45゜偏波回転子137を通過することに
より90゜偏光となり、偏波ビームスプリッタ138を
透過するため、ポート2に出射する。従って、ポート1
から入力された波長1の光は、ほぼ完全にポート2から
出射する。
The 0 ° polarization component is converted to the polarization beam splitter 1
After being reflected at 31, and then reflected by the reflecting means H2, the light passes through the 45 ° Faraday rotator 133 in the direction of the magnetic field, and becomes 45 ° polarized light. Then, the 0 ° polarization component passes through the birefringent medium 135, but remains at 45 ° polarization. Next, the 0 ° polarization component becomes 90 ° polarization by passing through the 45 ° polarization rotator 137, and passes through the polarization beam splitter 138 and exits to the port 2. Therefore, port 1
The light of wavelength 1 input from the port is almost completely emitted from the port 2.

【0051】一方、ポート1から入力された波長2の光
は、偏波ビームスプリッタ131によって、0゜偏光成
分と90゜偏光成分に分けられる。
On the other hand, the light of wavelength 2 input from the port 1 is split by the polarization beam splitter 131 into a 0 ° polarization component and a 90 ° polarization component.

【0052】90゜偏光成分は、偏波ビームスプリッタ
131を透過し、45゜ファラデー回転子132を磁界
の向きに通過することで135゜偏光となる。そして、
90゜偏光成分は、複屈折媒体134を通ることで22
5゜偏光となる。次に、90゜偏光成分は、45゜偏波
回転子136を通過することで、270゜(=90゜)
偏光となる。そして、90゜偏光成分は、反射手段H1
で反射した後、偏波ビームスプリッタ138を透過する
ため、ポート4に出射する。
The 90 ° polarized light component passes through the polarization beam splitter 131 and passes through the 45 ° Faraday rotator 132 in the direction of the magnetic field to become 135 ° polarized light. And
The 90 ° polarization component passes through the birefringent medium 134 to
It becomes 5 ° polarized light. Next, the 90 ° polarization component passes through the 45 ° polarization rotator 136 to be 270 ° (= 90 °).
It becomes polarized light. Then, the 90 ° polarized light component is reflected by the reflection means H1.
After being reflected by the polarization beam splitter 138, the light is emitted to the port 4 for transmission.

【0053】0゜偏光成分は、偏波ビームスプリッタ1
31で反射した後、反射手段H2で反射した後、45゜
ファラデー回転子133を磁界の向きに通過することで
45゜偏光となる。そして、0゜偏光成分は、複屈折媒
体135を通ることで135゜偏光となる。次に、0゜
偏光成分は、45゜偏波回転子137を通過することに
より180゜(=0゜)偏光となり、偏波ビームスプリ
ッタ138で反射するため、ポート4に出射する。従っ
て、ポート1から入力された波長2の光は、ほぼ完全に
ポート4から出射する。
The 0 ° polarization component is converted to the polarized beam splitter 1
After being reflected at 31, and then reflected by the reflecting means H2, the light passes through the 45 ° Faraday rotator 133 in the direction of the magnetic field, and becomes 45 ° polarized light. Then, the 0 ° polarization component becomes 135 ° polarization by passing through the birefringent medium 135. Next, the 0 ° polarization component is converted into 180 ° (= 0 °) polarization by passing through the 45 ° polarization rotator 137, and is reflected by the polarization beam splitter 138, and is output to the port 4. Therefore, the light of wavelength 2 input from port 1 exits port 4 almost completely.

【0054】次に、図6を用いて、ポート2から入射し
た光の様子を説明する。図6に示したように、ポート2
から入力された波長1の光は、偏波ビームスプリッタ1
38によって、0゜偏光成分と90゜偏光成分に分けら
れる。
Next, the state of light incident from the port 2 will be described with reference to FIG. As shown in FIG.
The light of wavelength 1 input from the polarization beam splitter 1
According to 38, the light is separated into a 0 ° polarization component and a 90 ° polarization component.

【0055】90゜偏光成分は、偏波ビームスプリッタ
138を透過し、45゜偏波回転子137を通過するこ
とで、135゜偏光となる。そして、90゜偏光成分
は、複屈折媒体135を通るが135゜偏光のままであ
る。次に、90゜偏光成分は、45゜ファラデー回転子
133を磁界の向きと逆向きに通過することで、90゜
偏光に戻される。そして、90゜偏光成分は、反射手段
H2で反射した後、偏波ビームスプリッタ131を透過
するため、ポート3に出射する。
The 90 ° polarized light component passes through the polarization beam splitter 138 and passes through the 45 ° polarization rotator 137 to become 135 ° polarized light. The 90 ° polarization component then passes through the birefringent medium 135 but remains at 135 ° polarization. Next, the 90 ° polarized light component is returned to 90 ° polarized light by passing through the 45 ° Faraday rotator 133 in a direction opposite to the direction of the magnetic field. Then, the 90 ° polarized light component is reflected by the reflection means H2, and then passes through the polarization beam splitter 131, and thus is output to the port 3.

【0056】0゜偏光成分は、偏波ビームスプリッタ1
38で反射した後、反射手段H1で反射し、45゜偏波
回転子136を通過することで、45゜偏光となる。そ
して、0゜偏光成分は、複屈折媒体134を通るが45
゜偏光のままである。次に、0゜偏光成分は、45゜フ
ァラデー回転子132を磁界の向きと逆向きに通過する
ことで、0゜偏光に戻され、偏波ビームスプリッタ13
1で反射するため、ポート3に出射する。
The 0-degree polarized light component is output from the polarization beam splitter 1.
After being reflected at 38, the light is reflected by the reflection means H1 and passes through the 45 ° polarization rotator 136 to be 45 ° polarized light. Then, the 0 ° polarization component passes through the birefringent medium 134,
゜ The polarization remains. Next, the 0 ° polarization component is returned to 0 ° polarization by passing through the 45 ° Faraday rotator 132 in a direction opposite to the direction of the magnetic field, and the polarization beam splitter 13
The light exits from port 3 because it is reflected at 1.

【0057】一方、ポート2から入力された波長2の光
は、偏波ビームスプリッタ138によって、0゜偏光成
分と90゜偏光成分に分けられる。
On the other hand, the light of wavelength 2 input from the port 2 is split by the polarization beam splitter 138 into a 0 ° polarization component and a 90 ° polarization component.

【0058】90゜偏光成分は、偏波ビームスプリッタ
138を透過し、45゜偏波回転子137を通過するこ
とで、135゜偏光となる。そして、90゜偏光成分
は、複屈折媒体135を通ることで225゜偏光とな
る。次に、90゜偏光成分は、45゜ファラデー回転子
133を磁界の向きと逆向きに通過することで、180
゜(0゜)偏光に戻される。そして、90゜偏光成分
は、反射手段H2で反射した後、偏波ビームスプリッタ
131で反射するため、ポート1に出射する。
The 90 ° polarized light component passes through the polarization beam splitter 138 and passes through the 45 ° polarization rotator 137 to become 135 ° polarized light. Then, the 90 ° polarized light component becomes 225 ° polarized light by passing through the birefringent medium 135. Next, the 90 ° polarized light component passes through the 45 ° Faraday rotator 133 in a direction opposite to the direction of the magnetic field, and thereby becomes 180 °.
Returned to {(0}) polarization. Then, the 90 ° polarized light component is reflected by the reflection means H2 and then reflected by the polarization beam splitter 131, so that it is output to the port 1.

【0059】0゜偏光成分は、偏波ビームスプリッタ1
38で反射した後、反射手段H1で反射し、45゜偏波
回転子136を通過することで、45゜偏光となる。そ
して、0゜偏光成分は、複屈折媒体134を通ることで
135゜偏光となる。次に、0゜偏光成分は、45゜フ
ァラデー回転子132を磁界の向きと逆向きに通過する
ことで、90゜偏光に戻され、偏波ビームスプリッタ1
31を透過するため、ポート1に出射する。
The 0 ° polarization component is converted to the polarization beam splitter 1
After being reflected at 38, the light is reflected by the reflection means H1 and passes through the 45 ° polarization rotator 136 to be 45 ° polarized light. Then, the 0 ° polarized light component becomes 135 ° polarized light by passing through the birefringent medium 134. Next, the 0 ° polarization component is returned to 90 ° polarization by passing through the 45 ° Faraday rotator 132 in a direction opposite to the direction of the magnetic field, and the polarization beam splitter 1
The light is emitted to port 1 for transmission through 31.

【0060】以下同様に考えてゆくと、本構成の光サー
キュレータは、図8に示したように、波長1の光に対し
て、ポート1→ポート2→ボート3→ポート4→ポート
1の方向にサーキュレータの機能を持ち、一方、波長2
の光に対して、ポート1→ポート4→ポート3→ポート
2→ポート1の方向にサーキユレータの機能を持つこと
が分かる。
When the same is considered below, the optical circulator of the present configuration is arranged as shown in FIG. 8 in the direction of port 1 → port 2 → boat 3 → port 4 → port 1 for the light of wavelength 1. Has a circulator function, while the wavelength 2
It can be seen that the light has a circulator function in the direction of port 1 → port 4 → port 3 → port 2 → port 1.

【0061】(第4の実施形態)図7は、本発明の第4
の実施形態を説明する光ファイバ増幅器の概念図であ
る。第4の実施形態は、第1の実施形態から第3の実施
形態において説明した請求項1または請求項2に記載の
光アイソレータを用いて構成される、光ファイバラマン
増幅器に関する実施形態である。
(Fourth Embodiment) FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.
It is a key map of an optical fiber amplifier explaining an embodiment. The fourth embodiment is an embodiment relating to an optical fiber Raman amplifier configured using the optical isolator according to claim 1 or 2 described in the first to third embodiments.

【0062】本実施形態の光ファイバラマン増幅器は、
図7に示したように、増幅ファイバ151、励起光源1
52、励起光合波手段153、および、光アイソレータ
154から構成される。ここで該光サーキュレータ15
4は、信号光および励起光の波長に応じて、信号光を順
方向のみに伝搬させ、励起光を逆方向にのみ伝搬させる
ように設計されている(すなわち、波長1は順方向にの
み伝搬し、波長2は逆方向に伝搬する)。
The optical fiber Raman amplifier of this embodiment is
As shown in FIG. 7, the amplification fiber 151, the excitation light source 1
52, an excitation light multiplexing means 153, and an optical isolator 154. Here, the optical circulator 15
4 is designed so that the signal light propagates only in the forward direction and the pump light propagates only in the reverse direction according to the wavelengths of the signal light and the pump light (that is, the wavelength 1 propagates only in the forward direction). Wavelength 2 propagates in the opposite direction).

【0063】この光ファイバ増幅器においては、図7中
に示したように、信号光は順方向のみに伝搬し、励起光
は逆方向のみに伝搬する。逆方向に伝搬する信号光波長
の反射光、後方レイリー散乱光は上記光アイソレータに
よって遮断される。また、順方向に伝搬する励起光波長
の反射光、後方レイリー散乱光は上記光アイソレータに
よって遮断される。光サーキュレータ154は、特に、
励起光に対してほとんど損失を与えず、信号光に対して
は多少の損失を与えるように設計されてもよい。
In this optical fiber amplifier, as shown in FIG. 7, the signal light propagates only in the forward direction, and the pump light propagates only in the reverse direction. The reflected light of the signal light wavelength and backward Rayleigh scattered light propagating in the opposite direction are blocked by the optical isolator. Also, the reflected light of the excitation light wavelength and the backward Rayleigh scattered light propagating in the forward direction are blocked by the optical isolator. Optical circulator 154, in particular,
It may be designed so as to cause little loss to the pump light and some loss to the signal light.

【0064】以上、本発明の一実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。
As described above, one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and a design change or the like may be made without departing from the gist of the present invention. The present invention is also included in the present invention.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光アイ
ソレータに波長依存性のある偏波回転子を追加すること
で、波長1の光は順方向のみに、波長2の光は逆方向の
みに、伝搬させる機能を持たせることが可能となる効果
がある。この結果、例えば、前述のファイバラマン増幅
器において、信号光および励起光の波長に応じて、信号
光を順方向のみに伝搬させ、励起光を逆方向にのみ伝搬
させるように、増幅ファイバの中間に光アイソレータを
挿入できるため、逆方向に伝搬する励起光が遮断される
ことなく、有効に利用できる。
As described above, according to the present invention, by adding a polarization rotator having wavelength dependency to an optical isolator, light of wavelength 1 is emitted only in the forward direction and light of wavelength 2 is emitted in the reverse direction. Only in this case, there is an effect that it is possible to have a function of propagating. As a result, for example, in the above-described fiber Raman amplifier, the signal light is propagated only in the forward direction and the pump light is propagated only in the reverse direction according to the wavelengths of the signal light and the pumping light. Since the optical isolator can be inserted, the pump light propagating in the opposite direction can be effectively used without being blocked.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 波長1の光を順方向のみに伝搬させ、波長2
の光を逆方向に伝搬させる光アイソレータの第1の実施
形態の構成とそれを順方向に伝搬する光の様子を示した
図である。
FIG. 1 shows that light of wavelength 1 is propagated only in the forward direction,
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of an optical isolator that propagates the light in the backward direction, and how the light propagates in the forward direction.

【図2】 波長1の光を順方向のみに伝搬させ、波長2
の光を逆方向に伝搬させる光アイソレータの第1の実施
形態の構成とそれを逆方向に伝搬する光の様子を示した
図である。
FIG. 2 shows that light of wavelength 1 is propagated only in the forward direction,
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a first embodiment of an optical isolator that propagates the light in the opposite direction and a state of light propagating in the opposite direction.

【図3】 波長1の光を順方向のみに伝搬させ、波長2
の光を逆方向に伝搬させる第2の実施形態の光アイソレ
ータの構成とそれを順方向に伝搬する光の様子を示した
図である。
FIG. 3 shows that light of wavelength 1 is propagated only in the forward direction,
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an optical isolator according to a second embodiment for transmitting light in the backward direction and a state of light propagating in the forward direction.

【図4】 波長1の光を順方向のみに伝搬させ、波長2
の光を逆方向に伝搬させる第2の実施形態の光アイソレ
ータの構成とそれを逆方向に伝搬する光の様子を示した
図である。
FIG. 4 shows a case where light of wavelength 1 is propagated only in the forward direction,
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an optical isolator according to a second embodiment for transmitting light in the opposite direction and the state of light propagating in the opposite direction.

【図5】 波長1の光をポート1→2→3→4→1の方
向に透過させ、波長2の光をポート1→4→3→2→1
の方向に透過させる光サーキュレータの一構成例と、ポ
ート1から入射した光の様子を示した図である。
FIG. 5: Transmit light of wavelength 1 in the direction of ports 1 → 2 → 3 → 4 → 1 and transmit light of wavelength 2 to ports 1 → 4 → 3 → 2 → 1
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an optical circulator that transmits light in the direction of FIG.

【図6】 波長1の光をポート1→2→3→4→1の方
向に透過させ、波長2の光をポート1→4→3→2→1
の方向に透過させる光サーキュレータの一構成例と、ポ
ート2から入射した光の様子を示した図である。
FIG. 6 transmits light of wavelength 1 in the direction of ports 1 → 2 → 3 → 4 → 1, and transmits light of wavelength 2 to ports 1 → 4 → 3 → 2 → 1.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an optical circulator that transmits light in the direction of FIG.

【図7】 波長1の光を順方向のみに伝搬させ、波長2
の光を逆方向に伝搬させる光アイソレータを利用した光
ファイバ増幅器の一構成例を示す図である。
FIG. 7 shows that light of wavelength 1 is propagated only in the forward direction,
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an optical fiber amplifier using an optical isolator that propagates the light of the opposite direction.

【図8】 波長1の光をポート1→2→3→4→1の方
向に透過させ、波長2の光をポート1→4→3→2→1
の方向に透過させる光サーキュレータを説明した図であ
る。
FIG. 8: Transmit light of wavelength 1 in the direction of port 1 → 2 → 3 → 4 → 1 and transmit light of wavelength 2 to port 1 → 4 → 3 → 2 → 1
FIG. 4 is a diagram illustrating an optical circulator that transmits light in the direction of FIG.

【図9】 光アイソレータの構成とそれを順方向に伝搬
する光の様子を示した概念図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a configuration of an optical isolator and a state of light propagating therethrough in a forward direction.

【図10】 光アイソレータの構成とそれを逆方向に伝
搬する光の様子を示した概念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a configuration of an optical isolator and a state of light propagating in the opposite direction.

【図11】 偏波無依存型光アイソレータの構成とそれ
を順方向に伝搬する光の様子を示した図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a polarization independent optical isolator and a state of light propagating in the forward direction.

【図12】 偏波無依存型光アイソレータの構成とそれ
を逆方向に伝搬する光の様子を示した図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a polarization independent optical isolator and a state of light propagating in the opposite direction.

【図13】 偏波無依存型光アイソレータの他の構成と
それを逆方向に伝搬する光の様子を示した図である。
FIG. 13 is a diagram showing another configuration of the polarization independent optical isolator and a state of light propagating in the opposite direction.

【図14】 偏波無依存型光アイソレータの他の構成と
それを逆方向に伝搬する光の様子を示した図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating another configuration of the polarization independent optical isolator and a state of light propagating in the opposite direction.

【図15】 波長1の光を順方向のみに伝搬させ、波長
2の光を逆方向に伝搬させる一方法を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating one method for propagating light of wavelength 1 only in the forward direction and propagating light of wavelength 2 in the reverse direction.

【図16】 波長1の光を順方向のみに伝搬させ、波長
2の光を逆方向に伝搬させる光アイソレータの概念を示
す図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating the concept of an optical isolator that propagates light of wavelength 1 only in the forward direction and propagates light of wavelength 2 in the reverse direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 45゜ファラデー回転子 12 0゜偏光子 13 45゜偏光子 31 入力ファイバ 32 レンズ 33 複屈折プリズム 34 複屈折媒体 35 45゜ファラデー回転子 36 複屈折プリズム 37 レンズ 38 出力ファイバ 51 偏波ビームスプリッタ 52 偏波ビームスプリッタ 53 45゜ファラデー回転子 54 45゜偏波回転子 71 波長分割多重フィルタ 72 光アイソレータ 91 0゜偏光子 92 45゜ファラデー回転子 93 45゜偏波回転子 94 45゜偏光子 111 入力ファイバ 112 レンズ 113 複屈折プリズム 114 45゜偏波回転子 115 複屈折媒体 116 45゜ファラデー回転子 117 複屈折プリズム 118 レンズ 119 出力ファイバ 131 偏波ビームスプリッタ 132 45゜ファラデー回転子 133 45゜ファラデー回転子 134 複屈折媒体 135 複屈折媒体 136 45゜偏波回転子 137 45゜偏波回転子 138 偏波ビームスプリッタ 151 増幅ファイバ 152 励起光源 153 励起光合波手段 154 光アイソレータ Reference Signs List 11 45 ° Faraday rotator 120 ° polarizer 13 45 ° polarizer 31 Input fiber 32 lens 33 Birefringent prism 34 Birefringent medium 35 45 ° Faraday rotator 36 Birefringent prism 37 Lens 38 Output fiber 51 Polarization beam splitter 52 Polarization beam splitter 53 45 ° Faraday rotator 54 45 ° polarization rotator 71 Wavelength division multiplexing filter 72 Optical isolator 91 0 ° polarizer 92 45 ° Faraday rotator 93 45 ° polarization rotator 94 45 ° polarizer 111 input Fiber 112 lens 113 birefringent prism 114 45 ° polarization rotator 115 birefringent medium 116 45 ° Faraday rotator 117 birefringent prism 118 lens 119 output fiber 131 polarization beam splitter 132 45 45 ° Faraday rotator 133 5 ° Faraday rotator 134 birefringent medium 135 birefringent medium 136 45 ° polarization rotator 137 45 ° polarization rotator 138 polarization beam splitter 151 amplifying fiber 152 the pumping light source 153 pumping light multiplexing means 154 optical isolator

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも、 前段において偏波状態に応じて光を遮断または光の方路
を決定する、偏光子、複屈折プリズムまたは偏波ビーム
スプリッタのいずれかの第1の光素子と、 ファラデー回転子と、 後段において偏波状態に応じて光を選択または結合す
る、偏光子、複屈折プリズムまたは偏波ビームスプリッ
タのいずれかの第2の光素子とから構成される光アイソ
レータにおいて、 前記光アイソレータの光路における前記第1の光素子と
前記第2の光素子との間に、 n及びmを任意の整数として、波長1の光に対してその
偏波をn×360゜、波長2の光に対してその偏波をm
×360゜+90゜、それぞれ回転させる特性をもつ複
屈折媒体を配置することを特徴とする光アイソレータ。
At least a first optical element of a polarizer, a birefringent prism, or a polarization beam splitter that blocks light or determines a path of light in a preceding stage according to a polarization state, An optical isolator comprising: a rotator; and a second optical element of a polarizer, a birefringent prism, or a polarization beam splitter that selects or combines light in a subsequent stage according to a polarization state. Between the first optical element and the second optical element in the optical path of the isolator, where n and m are arbitrary integers, the polarization of the light of wavelength 1 is n × 360 ° and the wavelength of light of wavelength 2 is The polarization of the light is m
An optical isolator characterized by arranging a birefringent medium having a characteristic of rotating by 360 ° + 90 °.
【請求項2】 少なくとも、 前段において偏波状態に応じて光を分離する第1の複屈
折プリズムと、ファラデー回転子と、偏波回転子と、 後段において偏波状態に応じて光を結合する第2の複屈
折プリズムとから構成される光サーキュレータにおい
て、前記光サーキュレータの光路における前記第1の複
屈折プリズムと前記第2の複屈折プリズムとの間に、 n及びmを任意の整数として、波長1の光に対してその
偏波をn×360゜、波長2の光に対してその偏波をm
×360゜+90゜、それぞれ回転させる特性をもつ複
屈折媒体を配置することを特徴とする光サーキュレー
タ。
At least a first birefringent prism that separates light according to a polarization state at a previous stage, a Faraday rotator, a polarization rotator, and a light combiner according to a polarization state at a subsequent stage. In an optical circulator comprising a second birefringent prism, between the first birefringent prism and the second birefringent prism in the optical path of the optical circulator, n and m are arbitrary integers, The polarization of the light of wavelength 1 is n × 360 °, and the polarization of the light of wavelength 2 is m
An optical circulator characterized by disposing a birefringent medium having a characteristic of rotating by 360 ° + 90 °.
【請求項3】 励起光源と利得ファイバとから構成され
る光増幅器において、 請求項1に記載の光アイソレータを利得ファイバの中間
に挿入することで、信号光および信号光波長の雑音光を
順方向のみに伝搬させ、かつ、励起光を逆方向のみに伝
搬させることを特徴とする光増幅器。
3. An optical amplifier comprising a pumping light source and a gain fiber, wherein the optical isolator according to claim 1 is inserted in the middle of the gain fiber to forward signal light and noise light of the signal light wavelength in the forward direction. An optical amplifier characterized in that the light propagates only in the opposite direction and the pump light propagates only in the opposite direction.
【請求項4】 励起光源と利得ファイバとから構成さ
れ、信号光が利得ファイバを順方向に、励起光が利得フ
ァイバを逆方向に伝搬するファイバラマン増幅器におい
て、 請求項1に記載の光アイソレータを利得ファイバの中間
に挿入することで、信号光および信号光波長の雑音光を
順方向のみに伝搬させ、かつ、励起光を逆方向のみに伝
搬させることを特徴とするファイバラマン増幅器。
4. A fiber Raman amplifier comprising a pump light source and a gain fiber, wherein signal light propagates in the gain fiber in the forward direction and pump light propagates in the gain fiber in the reverse direction. A fiber Raman amplifier, which is inserted in the middle of a gain fiber so that signal light and noise light of a signal light wavelength propagate only in the forward direction and pump light propagates only in the reverse direction.
【請求項5】 励起光源と利得ファイバとから構成さ
れ、信号光が利得ファイバを順方向に、励起光が利得フ
ァイバを逆方向に伝搬するファイバラマン増幅器におい
て、 請求項2に記載の光サーキュレータを利得ファイバの中
間に挿入することで、信号光および信号光波長の雑音光
を順方向のみに伝搬させ、かつ、励起光を逆方向のみに
伝搬させることを特徴とするファイバラマン増幅器。
5. A fiber Raman amplifier comprising a pumping light source and a gain fiber, wherein signal light propagates in the gain fiber in the forward direction and pump light propagates in the gain fiber in the reverse direction, wherein the optical circulator according to claim 2 is provided. A fiber Raman amplifier, which is inserted in the middle of a gain fiber so that signal light and noise light of a signal light wavelength propagate only in the forward direction and pump light propagates only in the reverse direction.
【請求項6】 前記光アイソレータが前記波長1の光に
対して最小の損失及び最大のアイソレーションが得られ
るように設計されており、前記波長2の光が若干の損失
増加及びアイソレーションの劣化を許容することを特徴
とする請求項1に記載の光アイソレータ。
6. The optical isolator is designed such that a minimum loss and a maximum isolation are obtained with respect to the wavelength 1 light, and the wavelength 2 light slightly increases loss and degrades isolation. The optical isolator according to claim 1, wherein
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002122786A (en) * 2000-06-28 2002-04-26 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Scanning microscope and confocal scanning microscope with circulator
KR100378677B1 (en) * 2000-08-04 2003-03-31 한국과학기술원 Non-reciprocal optical wavelength filter apparatus

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