JPH0990281A

JPH0990281A - 偏光無依存型光アイソレータ

Info

Publication number: JPH0990281A
Application number: JP27345095A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kimura; 昌行木村
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】温度や光波長等の変化、及びファラデー素子
の特性にばらつきがあっても、アイソレーション特性
が、ほとんど低下せず、更に、偏光モード分散が小さ
く、優れた特性を有する光アイソレータを供すること。【解決手段】光の透過方向への順に配置された第１の
複屈折素子Ｂ₁、第１のファラデー素子Ｆ₁、第２の複屈
折素子Ｂ₂、第２のファラデー素子Ｆ₂、第３の複屈折素
子Ｂ₃、第３のファラデー素子Ｆ₃、及び第４の複屈折素
子Ｂ₄からなり、前記第１と第２の複屈折素子の偏光分
離方向が透過光に垂直な面内で互いに約４５度傾いてお
り、前記第１と第２の複屈折素子の偏光分離の比が１／
２^1/2であり、前記第３と第４の複屈折素子の偏光分離
方向が透過光に垂直な面内で互いに約４５度傾いてお
り、前記第３と、第４の複屈折素子の偏光分離距離の比
が１／２^1/2であり、かつ、前記第１と第２と第３のフ
ァラデー素子による透過光の偏光方向の回転角度が約４
５度であるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光を用い
た放送波伝送、及び光による計測等において、光源とな
るレーザから発射された光波が、種々の原因で光源に戻
ることを防ぐために用いる光アイソレータに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような目的に用いられる光ア
イソレータは、ファラデー素子として、１枚あるいは２
枚使用する場合が多く、更に、大きな偏光モード分散が
存在するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の光アイソレータ
においては、温度変化によるファラデー素子の特性変
化、光源として用いるレーザの発振波長のばらつき、及
びファラデー素子の特性のばらつきによって、光アイソ
レータの特性であるアイソレーションが低下してしまう
問題がある。又、光アイソレータ中で分離する光の直交
する２偏光成分の光路長が異なることから、偏光モード
分散が大きいという問題がある。

【０００４】本発明の課題は、温度や光波長等の変化、
及びファラデー素子の特性のばらつきによって、光アイ
ソレータのアイソレーションが、ほとんど低下せず、更
に、偏光モード分散性が小さい、優れた光アイソレータ
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、光の透
過方向への順に配置された第１の複屈折素子、第１のフ
ァラデー素子、第２の複屈折素子、第２のファラデー素
子、第３の複屈折素子、第３のファラデー素子、及び第
４の複屈折素子からなり、前記第１と第２の複屈折素子
の偏光分離方向が透過光に垂直な面内で互いに約４５度
傾いており、前記第１と第２の複屈折素子の偏光分離の
比が実質的に１／２^1/2であり、前記第３と第４の複屈
折素子の偏光分離方向が透過光に垂直な面内で互いに約
４５度傾いており、前記第３と、第４の複屈折素子の偏
光分離距離の比が実質的に１／２^1/2であり、かつ、前
記第１と第２と第３のファラデー素子による透過光の偏
光方向の回転角度が約４５度であることを特徴とする光
アイソレータが得られる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、従来の課題を解決する
手段として、３個のファラデー素子と４個の複屈折素子
を以下に述べる実施例のごとく組み合わせ、かつ、光ア
イソレータ中で分離する光の直交する２偏光成分の光路
長が同じになるように設計している。このようにして、
温度変化やレーザ発振波長の変化にかかわらず、光アイ
ソレータのアイソレーション特性の変化が認められず、
更に、順方向に透過する光に対して偏光モード分散が小
さい、優れた光アイソレータを提供するものである。

【０００７】以下に、本発明の具体的な実施の形態を実
施例により説明する。

【０００８】（実施例）図１は、本発明の一実施例を示
す斜視図である。図１において、矢印Ａ₁で示される方
向は、光アイソレータの光透過方向（以下、順方向とい
う）であり、矢印Ａ₂で示す方向は、光アイソレータの
光透過阻止方向（以下、逆方向という）である。符号Ｂ
₁，Ｂ₂，Ｂ₃，Ｂ₄は、ルチル単結晶を素材とする複屈折
素子である。符号Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃は、テルビウムビスマ
ス鉄ガーネット単結晶を素材とするファラデー素子であ
る。

【０００９】複屈折素子Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃，Ｂ₄は、すべて
結晶軸と素子の面とが、ほぼ４８度の角度をなしてお
り、複屈折素子Ｂ₁，Ｂ₃の板の厚さは１ｍｍであり、か
つ、複屈折素子Ｂ₂，Ｂ₄の厚さは１.４１ｍｍである。

【００１０】前記複屈折素子Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃，Ｂ₄の偏光
分離方向と距離は、図２に示す矢印方向である。図２
（ａ）は、順方向の透過光の場合で、複屈折素子Ｂ₁で
は、時計の短針の３時の方向で、距離は１００μｍであ
り、複屈折素子Ｂ₂では、時計の短針の１０時３０分の
方向で、距離は１４１μｍであり、複屈折素子Ｂ₃で
は、時計の短針の９時の方向で、距離は１００μｍであ
り、複屈折素子Ｂ₄では、時計の短針の１０時３０分の
方向で、距離は１４１μｍである。

【００１１】図２（ｂ）は、逆方向の透過光の場合で、
偏光分離距離は順方向と同じで、分離方向は逆となる。

【００１２】ファラデー素子Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃は、波長１.
５５μｍの光に対して、その偏光方向が４５度回転する
ように、ファラデー素子Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃の周囲に配置さ
れた永久磁石によって飽和磁化されている。その回転方
向は、順方向から見て、図２において矢印で示す方向で
あって、ファラデー素子Ｆ₁，Ｆ₂は、時計回りの方向、
ファラデー素子Ｆ₃では、反時計回りに回転する方向を
とる。

【００１３】図３及び図４に、順方向及び逆方向への透
過する光の偏光分離状況を示す。

【００１４】図３に示すように、複屈折素子Ｂ₁に関し
て、順方向入射側の位置を１とし、複屈折素子Ｂ₁とフ
ァラデー素子Ｆ₁の間の位置を２とし、ファラデー素子
Ｆ₁と複屈折素子Ｂ₂の間の位置を３として、複屈折素子
Ｂ₂とファラデー素子Ｆ₂の間の位置を４とし、ファラデ
ー素子Ｆ₂と複屈折素子Ｂ₃の間の位置を５とし、複屈折
素子Ｂ₃とファラデー素子Ｆ₃の間の位置を６とし、ファ
ラデー素子Ｆ₃と複屈折素子Ｂ₄の間の位置を７とし、か
つ、複屈折素子Ｂ₄に関して、順方向出射側の位置を８
として示す。

【００１５】次に、順方向を透過する光の各位置１〜８
における順方向から見た偏光状況を図４（ａ）に示す。

【００１６】まず、１の位置では、順方向の一点から入
射する光は、無偏光であって、２方向に直交した偏光成
分として表される。２の位置では、複屈折素子Ｂ₁によ
って、水平方向の偏光成分（ルチル結晶の異常光成分）
は、水平方向に１００μｍ移動し、垂直方向の偏光成分
（ルチル結晶の常光成分）は、元の位置に留まってい
る。３の位置では、ファラデー素子Ｆ₁によって、偏光
成分は、いずれも時計回りに４５度回転している。４の
位置では、複屈折素子Ｂ₂によって、水平方向より時計
回りに４５度傾いた偏光成分のみ時計の短針の１０時３
０分の方向に１４１μｍ移動する。５の位置では、ファ
ラデー素子Ｆ₂によって、偏光成分は、いずれも時計回
りに４５度回転している。６の位置では、複屈折素子Ｂ
₃によって、水平方向成分のみ、時計の短針９時の方向
に１００μｍ移動する。７の位置では、ファラデー素子
Ｆ₃によって、いずれの偏光成分も、反時計回りに４５
度回転している。８の位置では、複屈折素子Ｂ₄によっ
て、水平方向より反時計回りに４５度傾いた偏光成分の
みが、時計の短針１時３０分の方向に１４１μｍ移動
し、直交するもう一方の偏光成分の光と一致する。以上
の結果、順方向を透過する光は、偏光成分に分離するこ
となく、光アイソレータの素子中を通過する。

【００１７】次に、逆方向を透過する光の各位置１〜８
における順方向から見た偏光状況を図４（ｂ）に示す。

【００１８】まず、８の位置では、逆方向の一点から入
射する光は、無偏光であって、２方向に直交した偏光成
分として表される。７の位置では、複屈折素子Ｂ₄によ
って、水平方向より反時計回りに４５度傾いた偏光成分
のみが、時計の短針の７時３０分の方向に１４１μｍ移
動している。６の位置では、ファラデー素子Ｆ₃によっ
て、いずれの偏光成分も反時計回りに４５度回転してい
る。５の位置では、複屈折素子Ｂ₃によって、水平方向
偏光成分のみ、時計の短針の３時の方向に１００μｍ移
動している。４の位置では、ファラデー素子Ｆ₂によっ
て、いずれの偏光成分も時計回りに４５度回転してい
る。３の位置では、複屈折素子Ｂ₂によって、水平方向
より時計回りに４５度傾いた偏光成分のみが、時計の短
針の４時３０分の方向に１４１μｍ移動する。２の位置
では、ファラデー素子Ｆ₁によって、偏光成分は、いず
れも時計回りに４５度回転している。１の位置では、複
屈折素子Ｂ₁によって、水平方向成分のみ、時計の短針
の９時の方向に１００μｍ移動している。以上の結果、
逆方向を透過する光は、光アイソレータの素子を通過す
ると、偏光成分に分離し、図４（ａ）の１の位置に戻る
ことはない。

【００１９】図５に、本発明のアイソレータの構成を示
す。光アイソレータ１４の素子の両側に、ＰＣコネクタ
ー付シングルモードファイバ１１、ＧＲＩＮレンズ１２
を配置し、ＧＲＩＮレンズによって、シングルモードフ
ァイバ１１より出射した波長１.５５μｍのレーザ光
は、直径約６０μｍに絞られており、この絞られた位置
１３と光アイソレータ１４の中央とが、ほぼ一致するよ
うに配列する。シングルモードファイバ１１のレンズ側
端面、及びＧＲＩＮレンズ１２、光アイソレータ１４を
構成する各複屈折素子、各ファラデー素子には、波長
１.５５μｍの光に対する無反射コート膜が施されてい
る。

【００２０】以上のようにして構成された光アイソレー
タに対して、発振波長１.５５μｍの半導体レーザの光
をシングルモードファイバ１１より光アイソレータの素
子の順方向に透過させた。光アイソレータの温度を０℃
〜６０℃と変化させた場合、ファラデー素子を１枚使用
した場合、アイソレーションが５０ｄＢより２０ｄＢに
劣化し、２枚使用した場合、５０ｄＢより４０ｄＢ程度
に劣化するのに比較して、３枚のファラデー素子を使用
した場合は、アイソレーションは５０ｄＢの値の変化は
認められていない。又、３枚のファラデー素子を使用し
た光アイソレータの場合、発振レーザ波長を１.５１〜
１.５９μｍの範囲で変化させても、アイソレーション
の値に変化は認められなかった。更に、順方向に透過す
る光に対して、偏光モード分散（ＰＭＤ）を応用光電
（株）製ＰＭＤ測定器で測定した結果、本発明による場
合、０.０５ピコ秒以下であった。これは、光アイソレ
ータ中を透過する光の直交する偏光成分の水平方向成分
と垂直方向成分が、光アイソレータ中での光路長が同じ
になるように設計されているためである。これに比較し
て、市販の直交する２偏光成分の光アイソレータ中での
光路長が異なる光アイソレータでは、偏光モード分散が
３ピコ秒であった。

【００２１】

【発明の効果】本発明の光アイソレータは、温度や光波
長等の変化、及びファラデー素子の特性のばらつきによ
っても、アイソレーション特性が、ほとんど低下せず、
更に、光アイソレータ中で分離する光の直交する２偏光
成分の光路長が同じであることから、偏光モード分散が
小さく、優れた特性を持つことを特徴とする光アイソレ
ータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光アイソレータにおける複屈折素子と
ファラデー素子の配列の説明図。

【図２】本発明の光アイソレータにおける複屈折素子と
ファラデー素子の偏光分離及び偏光回転の説明図。

【図３】本発明の光アイソレータを構成する複屈折素子
及びファラデー素子の各々の機能を説明するための位置
の番号づけの説明図。

【図４】図３で記した各番号位置における順方向、及び
逆方向透過光の偏光分離及び偏光回転の説明図。

【図５】本発明の光アイソレータの構成の説明図。

【符号の説明】

１１シングルモードファイバ１２ＧＲＩＮレンズ１４光アイソレータＡ₁ 光透過方向（順方向）を示す矢印Ａ₂ 光透過阻止方向（逆方向）を示す矢印Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃，Ｂ₄ 複屈折素子Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃ ファラデー素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光の透過方向への順に配置された第１の
複屈折素子、第１のファラデー素子、第２の複屈折素
子、第２のファラデー素子、第３の複屈折素子、第３の
ファラデー素子、及び第４の複屈折素子からなり、前記
第１と第２の複屈折素子の偏光分離方向が透過光に垂直
な面内で互いに約４５度傾いており、前記第１と第２の
複屈折素子の偏光分離の比が実質的に１／２^1/2であ
り、前記第３と第４の複屈折素子の偏光分離方向が透過
光に垂直な面内で互いに約４５度傾いており、前記第３
と、第４の複屈折素子の偏光分離距離の比が実質的に１
／２^1/2であり、かつ、前記第１と第２と第３のファラ
デー素子による透過光の偏光方向の回転角度が約４５度
であることを特徴とする光アイソレータ。