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JP2000241760A - Optical circulator - Google Patents

Optical circulator

Info

Publication number
JP2000241760A
JP2000241760A JP11040251A JP4025199A JP2000241760A JP 2000241760 A JP2000241760 A JP 2000241760A JP 11040251 A JP11040251 A JP 11040251A JP 4025199 A JP4025199 A JP 4025199A JP 2000241760 A JP2000241760 A JP 2000241760A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
birefringent crystal
birefringent
reciprocal
optical
crystal
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.)
Withdrawn
Application number
JP11040251A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Honma
洋 本間
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.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin 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 Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP11040251A priority Critical patent/JP2000241760A/en
Publication of JP2000241760A publication Critical patent/JP2000241760A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive optical circulator in which the optical device part can be easily produced in a small size. SOLUTION: This circulator consists of a combination of at least a birefringence device and parallel plate optical devices including nonreciprocal polarization plane rotators 7, 8, and has a plurality of ports for entering and outgoing light. The circulator is produced by successively disposing along the propagation direction of light, a birefringent crystal 1 as a birefringence device, nonreciprocal polarization plane rotator 7, birefringent crystal 2, a pair of birefringent crystals 3, 4 as a birefringence device which is divided into two halves with respect to the propagation direction of light and then joined into a single element with the separation direction of polarized light opposite to each other, birefringent crystal 5, nonreciprocal polarization plane rotor 8, and birefringent crystal 6.

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】本発明は光サーキュレータに
関し、特に、主として光通信分野において光信号の経路
の整理を行うために用いられる光受動部品としての光サ
ーキュレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical circulator, and more particularly, to an optical circulator as an optical passive component mainly used for arranging optical signal paths in the optical communication field.

【0002】[0002]

【従来の技術】光サーキュレータでは、従来より、少な
くとも複屈折素子、非相反性偏光面回転子、および相反
性偏光面回転子などの平行平板の光学素子を組み合わせ
て構成される光学素子部(光受動部品)が使用されてい
る。この種の従来公知の光サーキュレータとしては、例
えば、日本国特許第2539563号に開示されたもの
がある。
2. Description of the Related Art In an optical circulator, an optical element section (optical element) constituted by combining at least parallel plate optical elements such as a birefringent element, a non-reciprocal polarizing plane rotator, and a reciprocal polarizing plane rotator has conventionally been used. Passive components) are used. As this kind of conventionally known optical circulator, there is, for example, one disclosed in Japanese Patent No. 2539563.

【0003】この従来例の光サーキュレータは、相反性
偏光面回転子として1/2波長板を用いている。そし
て、光進行方向に対して2分割され、互いの相対的な光
軸の角度が45°の関係を持ち、複屈折結晶で分離され
た互いに垂直な偏光面を持つ光を別々の1/2波長板に
入射し、その偏光面を揃えて複屈折結晶で分離された2
つの光を同じ方向に移動させるとともに、互いの相対的
な光軸の角度が45°の関係を持ち、複屈折結晶で分離
された互いに垂直な偏光面を持つ光を別々の1/2波長
板に入射し、その偏光面を互いに垂直にし、複屈折素子
である複屈折結晶で再度合成するという動作原理が用い
られている。
This conventional optical circulator uses a half-wave plate as a reciprocal polarization plane rotator. The light is divided into two with respect to the light traveling direction, the relative optical axis angles are in a relationship of 45 °, and lights having polarization planes perpendicular to each other separated by a birefringent crystal are separated into 1 / Incident on the wave plate, the polarization planes of which are aligned and separated by a birefringent crystal.
Two light beams are moved in the same direction, and the angles of the optical axes relative to each other are 45 °, and light beams having mutually perpendicular polarization planes separated by a birefringent crystal are separated into separate half-wave plates. , The polarization planes thereof are made perpendicular to each other, and recombined with a birefringent crystal that is a birefringent element.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の光サーキ
ュレータでは、光進行方向に2分割以上に分割された構
成部材を少なくとも2つ用いる必要がある。なお、この
ような構成部材は主として水晶の1/2波長板が用いら
れている。しかしながら、このような構成では、分割さ
れた境目が大きくずれた場合、境目にビームが当たり損
失を招く恐れがある。これを避けるために、複屈折結晶
を厚くすることが必要になり、小型化および低価格化を
図ることが困難であった。
In the above-described conventional optical circulator, it is necessary to use at least two structural members that are divided into two or more in the light traveling direction. It should be noted that a 1 / wavelength plate of quartz is mainly used for such a component. However, in such a configuration, when the divided boundary largely shifts, a beam may hit the boundary and cause a loss. In order to avoid this, it is necessary to increase the thickness of the birefringent crystal, and it has been difficult to reduce the size and cost.

【0005】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、光学素子部の作製
が容易で小型化を図ることができ、また特性に優れた低
価格な光サーキュレータを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and the technical problem thereof is that an optical element portion can be easily manufactured, the size can be reduced, and a low-priced material having excellent characteristics can be obtained. It is to provide a simple optical circulator.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも複屈折素子および非相反性偏光面回転素子を含む平
行平板の光学素子を組み合わせてなり、複数の光入出射
ポートを持つ光サーキュレータにおいて、前記光入出射
ポートの1つから見て一方向とする光進行方向に対し
て、前記複屈折素子としての第1の複屈折結晶、前記非
相反性偏光面回転素子としての第1の非相反性偏光面回
転子、前記複屈折素子としての第2の複屈折結晶、前記
光進行方向に対して2分割されると共に互いに偏光分離
方向が逆向き(つまり、「反対方向」、以下同じ)とな
るように一対で接合された前記複屈折素子としての第3
および第4の複屈折結晶、前記複屈折素子としての第5
の複屈折結晶、前記非相反性偏光面回転素子としての第
2の非相反性偏光面回転子、前記複屈折素子としての第
6の複屈折結晶を、順次配備してなることを特徴とする
光サーキュレータが得られる。
According to the present invention, there is provided an optical circulator having at least a plurality of light input / output ports by combining at least a parallel plate optical element including a birefringent element and a non-reciprocal polarization plane rotating element. A first birefringent crystal as the birefringent element and a first non-reciprocal polarization plane rotating element as a non-reciprocal polarization plane rotating element with respect to a light traveling direction which is one direction viewed from one of the light input / output ports. A reciprocal polarization plane rotator, a second birefringent crystal as the birefringent element, divided into two parts with respect to the light traveling direction, and the polarization separation directions are opposite to each other (that is, "opposite direction", the same applies hereinafter). The third as the birefringent element joined in a pair so that
And a fourth birefringent crystal, a fifth birefringent element as the birefringent element.
, A second non-reciprocal polarization plane rotator as the non-reciprocal polarization plane rotator, and a sixth birefringence crystal as the birefringence element are sequentially provided. An optical circulator is obtained.

【0007】前記第2の複屈折結晶と前記第3の複屈折
結晶が略同じ面積および幅の光学面を有してもよい。
[0007] The second birefringent crystal and the third birefringent crystal may have optical surfaces having substantially the same area and width.

【0008】前記第1の複屈折結晶と前記第6の複屈折
結晶との厚さが略同じであり、前記第2の複屈折結晶と
前記第5の複屈折結晶との厚さが略同じであり、前記第
3の複屈折結晶と前記第4の複屈折結晶の厚さが略同じ
であり、前記第1の複屈折結晶の厚さ:前記第2の複屈
折結晶の厚さ:前記第3の複屈折結晶の厚さが略√
(2):1:2の比率であってもよい。
The first birefringent crystal and the sixth birefringent crystal have substantially the same thickness, and the second birefringent crystal and the fifth birefringent crystal have substantially the same thickness. Wherein the thickness of the third birefringent crystal and the thickness of the fourth birefringent crystal are substantially the same, and the thickness of the first birefringent crystal: the thickness of the second birefringent crystal: The thickness of the third birefringent crystal is approximately √
(2) The ratio may be 1: 2.

【0009】前記第1から第4の複屈折結晶がすべて同
じ材質からなってもよい。
[0009] The first to fourth birefringent crystals may be all made of the same material.

【0010】前記第1の非相反性偏光面回転子と前記第
2の非相反性偏光面回転子における偏光面の回転方向が
逆向きであり、前記第1の複屈折結晶と前記第6の複屈
折結晶の偏光分離方向が略90°異なる向きであり、前
記第2の複屈折結晶と前記第5の複屈折結晶の偏光分離
方向が互いに逆向きであり、前記第1の複屈折結晶と前
記第4の複屈折結晶の偏光分離方向が略45°異なる向
きであってもよい。
In the first non-reciprocal polarization plane rotator and the second non-reciprocal polarization plane rotator, the directions of rotation of the polarization planes are opposite to each other, and the first birefringent crystal and the sixth birefringent crystal are not rotated. The polarization separation directions of the birefringent crystals are directions different from each other by about 90 °, the polarization separation directions of the second birefringent crystal and the fifth birefringent crystal are opposite to each other, and the first birefringent crystal and The polarization splitting directions of the fourth birefringent crystal may be different from each other by approximately 45 °.

【0011】前記第1の非相反性偏光面回転子に印加さ
れる磁界の方向と前記第2の非相反性偏光面回転子に印
加される磁界の方向が逆であってもよい。
[0011] The direction of the magnetic field applied to the first non-reciprocal polarization plane rotator may be opposite to the direction of the magnetic field applied to the second non-reciprocal polarization plane rotator.

【0012】磁界印加手段として穴の開いた永久磁石を
用い、前記第1の非相反性偏光面回転子または前記第2
の非相反性偏光面回転子の一方が前記永久磁石の穴の内
部磁界によって磁界が印加され、他方が前記永久磁石の
外部磁界によって磁界が印加されてもよい。
A permanent magnet having a hole is used as the magnetic field applying means, and the first non-reciprocal polarization plane rotator or the second
One of the non-reciprocal polarization plane rotators may be applied with a magnetic field by an internal magnetic field in the hole of the permanent magnet, and the other may be applied with a magnetic field by an external magnetic field of the permanent magnet.

【0013】前記第1および第2の非相反性偏光面回転
子の少なくとも一方がファラデー回転子であってもよ
い。
[0013] At least one of the first and second non-reciprocal polarization plane rotators may be a Faraday rotator.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の光サーキュレー
タの実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the optical circulator of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0015】まず、図1から図3を用いて、本発明の一
実施形態の光サーキュレータを説明する。すなわち、図
1は、この光サーキュレータの基本構成および簡易な機
能を示した斜視図である。この光サーキュレータは、複
屈折素子および非相反性偏光面回転素子を含む平行平板
の光学素子を組み合わせて構成される光学素子部を有し
てなるものであり、複数、より一般的には3以上の光入
出射ポートを持っている。
First, an optical circulator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. That is, FIG. 1 is a perspective view showing the basic configuration and simple functions of this optical circulator. This optical circulator has an optical element portion configured by combining parallel plate optical elements including a birefringent element and a non-reciprocal polarization plane rotating element, and has a plurality of, more generally three or more, optical elements. Light input / output ports.

【0016】具体的には、この光サーキュレータは、複
屈折結晶1、非相反性偏光面回転素子としての非相反性
偏光面回転子7、複屈折素子としての複屈折結晶2、光
入出射ポートの1つから見て一方向とする光進行方向に
対して2分割されると共に互いに偏光分離方向が逆向き
となるように一対で接合された複屈折素子としての複屈
折結晶3および4、複屈折素子としての複屈折結晶5、
非相反性偏光面回転素子としての非相反性偏光面回転子
8、および複屈折素子としての複屈折結晶6を、この順
に配備して構成されている。ここで、複屈折結晶1側に
奇数番目の光入出射ポートがあり、複屈折結晶6側に偶
数番目の光入出射ポートがある。
Specifically, the optical circulator includes a birefringent crystal 1, a non-reciprocal polarizing plane rotator 7 as a non-reciprocal polarizing plane rotating element, a birefringent crystal 2 as a birefringent element, a light input / output port. Birefringent crystals 3 and 4 as birefringent elements, which are divided into two parts with respect to a light traveling direction, which is one direction viewed from one, and are joined in pairs so that the polarization separation directions are opposite to each other. Birefringent crystal 5 as a refractive element,
A non-reciprocal polarizing plane rotator 8 as a non-reciprocal polarizing plane rotator and a birefringent crystal 6 as a birefringent element are arranged in this order. The birefringent crystal 1 has odd-numbered light input / output ports, and the birefringent crystal 6 has even-numbered light input / output ports.

【0017】複屈折結晶1〜6は、いずれもルチル単結
晶の平行平板からなり、矢印で示されるような磁界Hと
略平行な方向に進行する光の偏光分離方向を有してい
る。つまり、この矢印は、奇数番目の光入出射ポートか
ら見たい異常光の分離方向を示している。また、複屈折
結晶3と4は、例えばオプティカルコンタクトを用いて
2つのルチル単結晶間を接合し固定して構成される。な
お、複屈折結晶1〜6は、ウォークオフ結晶とも称さ
れ、また偏光分離方向はウォークオフ方向とも称され
る。
Each of the birefringent crystals 1 to 6 is a parallel plate of rutile single crystal, and has a polarization separation direction of light traveling in a direction substantially parallel to the magnetic field H as indicated by an arrow. That is, this arrow indicates the direction of separation of extraordinary light that is desired to be viewed from the odd-numbered light input / output ports. The birefringent crystals 3 and 4 are formed by joining and fixing two rutile single crystals using, for example, an optical contact. The birefringent crystals 1 to 6 are also called walk-off crystals, and the polarization separation direction is also called a walk-off direction.

【0018】複屈折結晶1〜6はすべて、同一の複屈折
結晶よりな構成される。また複屈折結晶1、2、5、6
は略同じ面積の光学面を持っており、複屈折結晶2と3
は略同じ面積の光学面を持っている。複屈折結晶1と6
の厚さは例えば910μmであり、複屈折結晶2と5の
厚さは例えば643μmであり、また複屈折結晶3と4
の厚さは例えば1286μmである。そして、複屈折結
晶1および6の厚さと、複屈折結晶2と5の厚さと、複
屈折結晶3および4の厚さの比率は、√(2):1:2
となっている。
The birefringent crystals 1 to 6 are all made of the same birefringent crystal. Birefringent crystal 1, 2, 5, 6
Have optical surfaces of approximately the same area and have birefringent crystals 2 and 3
Have optical surfaces of approximately the same area. Birefringent crystals 1 and 6
The thickness of the birefringent crystals 2 and 5 is, for example, 643 μm, and the thickness of the birefringent crystals 3 and 4 is, for example, 910 μm.
Is, for example, 1286 μm. The ratio of the thickness of the birefringent crystals 1 and 6, the thickness of the birefringent crystals 2 and 5, and the thickness of the birefringent crystals 3 and 4 is √ (2): 1: 2
It has become.

【0019】非相反性偏光面回転子7、8は、それぞれ
ファラデー回転子、より具体的にはビスマス置換ガドリ
ニウム鉄ガーネットから構成され、図中の矢印はファラ
デー回転の向きを示している。より具体的には、これら
の非相反性偏光面回転子7、8は45°偏光面をそれぞ
れ逆向きに回転させるものである。また、相反性偏光面
回転子9は、水晶1/2波長板から構成される。
The non-reciprocal polarization plane rotators 7 and 8 are each composed of a Faraday rotator, more specifically, a bismuth-substituted gadolinium iron garnet, and the arrow in the figure indicates the direction of Faraday rotation. More specifically, these non-reciprocal polarization plane rotators 7 and 8 rotate the polarization planes by 45 ° in opposite directions. The reciprocal polarization plane rotator 9 is composed of a quartz half-wave plate.

【0020】図2(a)に、各光学素子における、奇数
番目の光入出射ポートから見た異常光ないし異常光成分
の分離方向とファラデー回転の向きを纏めて示した。ま
た、図2(b)〜(d)は、この光サーキュレータの偏
光面および光の挙動を示したものである。すなわち、各
光学素子における透過前後の偏光成分の光学面内での位
置と偏光状態を示したものである。より具体的には、図
2(b)は第1の光入出射ポート9から第2の光入出射
ポート10へ光が進行する場合を、図2(c)は第2の
光入出射ポート10から第3の光入出射ポート11へ光
が進行する場合を、図2(c)は第3の光入出射ポート
11から第4の光入出射ポート12へ光が進行する場合
を、それぞれ表している。
FIG. 2A collectively shows the direction of the separation of the extraordinary light or the extraordinary light component and the direction of the Faraday rotation as viewed from the odd-numbered light input / output ports in each optical element. FIGS. 2B to 2D show the polarization plane and the behavior of light of the optical circulator. That is, it shows the position in the optical plane and the polarization state of the polarization component before and after transmission in each optical element. More specifically, FIG. 2B shows a case where light travels from the first light input / output port 9 to the second light input / output port 10, and FIG. FIG. 2C shows a case where light travels from the third light input / output port 11 to the fourth light input / output port 12, and FIG. 2C shows a case where light travels from the third light input / output port 11 to the fourth light input / output port 12. Represents.

【0021】図2(b)は図2(d)から、どの偏光成
分も1点、つまり同一箇所に出射していることは明らか
である。よって、各光学素子の厚さ精度がよければ、P
DL(Polarization Dependent Loss )が発生しないこ
と、および光学面のサイズが許す限りにおいて、光入出
射ポートの数をどのようにも設定できることが理解でき
る。
FIG. 2B clearly shows that all the polarized light components are emitted from one point, that is, the same place, from FIG. 2D. Therefore, if the thickness accuracy of each optical element is good, P
It can be understood that DL (Polarization Dependent Loss) does not occur and the number of light input / output ports can be set in any way as long as the size of the optical surface allows.

【0022】図3(a)から図3(c)は、奇数番面の
光入出射ポート側から見た、偏光成分の動きを示す図で
ある。実線で示した矢印は、複屈折結晶1における異常
光成分を表す。また、点線の矢印は、複屈折結晶1にお
ける常光成分を表す。同図から、奇数番目の光入出射ポ
ートから偶数番目の光入出射ポートへの場合は、複屈折
結晶1における異常光成分は複屈折結晶3を透過し、同
じく常光成分は複屈折結晶4を透過し、よってこれら成
分はそれぞれ別の複屈折結晶を透過するが、各成分が各
々の経路の光学素子を透過して光入出射ポートに至るま
での光路長は等しいことが判る。つまり、どのポート間
においても、いかなる偏光成分も、透過して光路長が等
しく、原理的には偏波分散が生じないことがわかる。
FIGS. 3A to 3C are diagrams showing the movement of the polarization component as viewed from the light input / output port side of the odd-numbered surface. Arrows shown by solid lines represent extraordinary light components in the birefringent crystal 1. The dotted arrows indicate the ordinary light components in the birefringent crystal 1. From the figure, when the light enters and exits from the odd-numbered light input / output ports to the even-numbered light input / output ports, the extraordinary light component in the birefringent crystal 1 passes through the birefringent crystal 3, and the ordinary light component passes through the birefringent crystal 4. It can be seen that the components transmit through the birefringent crystal, and therefore, the components have the same optical path length from the optical element in each path to the light input / output port. In other words, it can be seen that any polarization component is transmitted between the ports and has the same optical path length, and no polarization dispersion occurs in principle.

【0023】さらに、光入出射ポート間における光の進
行は、簡単に表すと、ポート1→ポート2→ポート3→
ポート4→…のようになる。この実施形態における光サ
ーキュレータに使用される光学結晶は、消光比は複屈折
結晶(ルチル単結晶)が55dB、非相反性偏光面回転
子(ビスマス置換ガドリウム鉄ガーネット)が45dB
である。
Further, the light traveling between the light input / output ports can be simply expressed as follows: port 1 → port 2 → port 3 →
Port 4 → ... The optical crystal used in the optical circulator in this embodiment has an extinction ratio of 55 dB for a birefringent crystal (rutile single crystal) and 45 dB for a nonreciprocal polarization plane rotator (bismuth-substituted gadolinium iron garnet).
It is.

【0024】また、相反性偏光面回転子つまり水晶波長
板のような消光比が劣る素子を使用しないことから、フ
ァラデー回転子を2枚使用した2段構成の光アイソレー
タと同様に、中心波長において55dB以上のアイソレ
ーション特性を得ることができる。また、非相反性偏光
面回転子(ファラデー回転子)であるビスマス置換ガド
リウム鉄ガーネットの厚さを多少ずらし、ファラデー回
転角が、ある波長で44.5°と45.5°のようにす
れば、中心波長のアイソレーションは多少劣化するが、
より広帯域でアイソレータとして動作するようになる。
Further, since an element having a low extinction ratio, such as a reciprocal polarizing plane rotator, ie, a quartz wave plate, is not used, like the two-stage optical isolator using two Faraday rotators, the center wavelength is not changed. An isolation characteristic of 55 dB or more can be obtained. Also, if the thickness of the bismuth-substituted gadolinium iron garnet, which is a non-reciprocal polarization plane rotator (Faraday rotator), is slightly shifted so that the Faraday rotation angle becomes 44.5 ° and 45.5 ° at a certain wavelength. , The isolation of the center wavelength is slightly degraded,
It operates as an isolator in a wider band.

【0025】図4に別の実施形態の光サーキュレータを
示した。すなわち、この光サーキュレータは、上記実施
形態の光学素子を有機接着剤により固定して光学結晶ス
タック部13を構成し、この光学結晶スタック部13の
周囲、より具体的には、非相反性偏光面回転子7の周囲
に、SmCo製の円筒状の永久磁石14を配置してなる
ものである。
FIG. 4 shows an optical circulator according to another embodiment. That is, the optical circulator forms the optical crystal stack 13 by fixing the optical element of the above embodiment with an organic adhesive, and more specifically, around the optical crystal stack 13, more specifically, the non-reciprocal polarization plane. A cylindrical permanent magnet 14 made of SmCo is arranged around the rotor 7.

【0026】この永久磁石14は、中央部に穴が開いた
ものである。そして、非相反性偏光面回転子7には永久
磁石14の穴の内部磁界によって磁界が印加され、ま
た、非相反性偏光面回転子8には永久磁石14の外部磁
界によって磁界が印加される。この結果、非相反性偏光
面回転子8には非相反性偏光面回転子7とは逆向きの磁
界が印加される。
The permanent magnet 14 has a hole in the center. Then, a magnetic field is applied to the non-reciprocal polarization plane rotator 7 by the internal magnetic field of the hole of the permanent magnet 14, and a magnetic field is applied to the non-reciprocal polarization plane rotator 8 by the external magnetic field of the permanent magnet 14. . As a result, a magnetic field having a direction opposite to that of the non-reciprocal polarization plane rotator 7 is applied to the non-reciprocal polarization plane rotator 8.

【0027】ここで、非相反性回転子(ファラデー回転
子)7および8が飽和するのに必要な印加磁界は約40
0Oeであり、よって、SmCo磁石からなる永久磁石
14を用いることで、円筒外部における円筒の中心軸線
上の磁界、つまり上記外部磁界でも十分飽和する。ま
た、この外部磁界は、円筒内部の磁界つまり上記の内部
磁界とは逆向きであることから、非相反性回転子7と8
におけるファラデー回転の向きは逆向きとなる。このた
め、この永久磁石14を用いた図4の構成によれば、図
1の実施形態の動作を容易に実現することができる。
Here, the applied magnetic field required to saturate the nonreciprocal rotators (Faraday rotators) 7 and 8 is about 40
0 Oe. Therefore, by using the permanent magnet 14 made of the SmCo magnet, the magnetic field on the center axis of the cylinder outside the cylinder, that is, the external magnetic field is sufficiently saturated. Also, since this external magnetic field is opposite to the magnetic field inside the cylinder, that is, the above-mentioned internal magnetic field, the non-reciprocal rotors 7 and 8
The direction of the Faraday rotation at is opposite. Therefore, according to the configuration of FIG. 4 using the permanent magnet 14, the operation of the embodiment of FIG. 1 can be easily realized.

【0028】なお、上記の光学結晶スタック部15の周
囲に、SmCoなどで作られた、着磁方向が逆である2
つの穴の開いた永久磁石を配置し、一方の永久磁石は非
相反性偏光面回転子7の外周に、他方の永久磁石は非相
反性偏光面回転子8の外周にそれぞれ配置する構成とす
ることもできる。これにより、非相反性偏光面回転子7
に印加される磁界の方向と、非相反性偏光面回転子8に
印加される磁界の方向とを逆向きとすることができる。
Around the optical crystal stack 15, made of SmCo or the like, the magnetization directions are opposite.
A permanent magnet with three holes is arranged, and one permanent magnet is arranged on the outer periphery of the non-reciprocal polarization plane rotator 7 and the other permanent magnet is arranged on the outer periphery of the non-reciprocal polarization plane rotator 8. You can also. Thereby, the non-reciprocal polarization plane rotator 7
And the direction of the magnetic field applied to the non-reciprocal polarization plane rotator 8 can be reversed.

【0029】図5に示した各実施形態の光サーキュレー
タは、図4に示された光学結晶スタック13および永久
磁石14にレンズ15および光ファイバを加えて構成さ
れるものである。ここで、光学スタック部13の光学面
は光進行方向に対して4度程度傾けてある。また、光フ
ァイバとしては、例えば、TECファイバが使用され
る。
The optical circulator of each embodiment shown in FIG. 5 is configured by adding a lens 15 and an optical fiber to the optical crystal stack 13 and the permanent magnet 14 shown in FIG. Here, the optical surface of the optical stack unit 13 is inclined about 4 degrees with respect to the light traveling direction. As the optical fiber, for example, a TEC fiber is used.

【0030】すなわち、図5の実施形態の光サーキュレ
ータは、一方の光学面側に1枚のレンズ15と1芯のT
EC光ファイバ16を設け、また他方の光学面側に2芯
のTECファイバ17を設けて構成される。この実施形
態は3ポートの光サーキュレータとして動作する。ここ
で、本発明の実施形態においては、光学面が分割された
構造が1つだけであり、またこの構造は光学結晶スタッ
ク部13の中心付近にあることから、分割面に光がぶつ
かるおそれがない。
That is, the optical circulator of the embodiment shown in FIG. 5 has one lens 15 and one core T on one optical surface side.
An EC optical fiber 16 is provided, and a two-core TEC fiber 17 is provided on the other optical surface side. This embodiment operates as a three-port optical circulator. Here, in the embodiment of the present invention, there is only one structure in which the optical surface is divided, and since this structure is near the center of the optical crystal stack portion 13, light may hit the divided surface. Absent.

【0031】なお、上記の図5の構成にレンズ、光学結
晶スタックおよびマグネットなどを収容するホルダを加
えれば、完成品としての光サーキュレータを構成するこ
とができる。
By adding a holder for accommodating a lens, an optical crystal stack, a magnet, and the like to the configuration shown in FIG. 5, an optical circulator as a completed product can be formed.

【0032】また、図6の実施形態の光サーキュレータ
は、両方の光学面側にそれぞれレンズ18、19および
2芯のTECファイバ20、21を配置して構成される
ものである。この実施形態の光サーキュレータは、4ポ
ートの光サーキュレータとして動作する。
The optical circulator of the embodiment shown in FIG. 6 has lenses 18 and 19 and two-core TEC fibers 20 and 21 arranged on both optical surfaces, respectively. The optical circulator of this embodiment operates as a four-port optical circulator.

【0033】なお、上記の図7および図8の構成にレン
ズ、光学結晶スタックおよびマグネットなどを収容する
ホルダを加えれば、完成品としての光サーキュレータを
構成することができる。
By adding a holder for accommodating a lens, an optical crystal stack, a magnet, and the like to the configuration shown in FIGS. 7 and 8, an optical circulator as a completed product can be formed.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、本発明の光サーキュレー
タによれば、第1の複屈折結晶、第1の非相反性偏光面
回転子、第2の複屈折結晶、光進行方向に対して2分割
されると共に互いに偏光分離方向が逆向きとなるように
一対で接合された第3および第4の複屈折結晶、第5の
複屈折結晶、第2の非相反性偏光面回転子、第6の複屈
折結晶を順次配備する構成としたので、光サーキュレー
タにおける光学素子の作製が容易で小型化を図ることが
でき、また、特性に優れ、低価格な光サーキュレータを
実現することができる。
As described above, according to the optical circulator of the present invention, the first birefringent crystal, the first non-reciprocal polarizing plane rotator, the second birefringent crystal, A third and fourth birefringent crystal, a fifth birefringent crystal, a second non-reciprocal polarizing plane rotator, and a second non-reciprocal polarizing plane rotator that are divided into two and joined in pairs so that the polarization separation directions are opposite to each other. Since the birefringent crystals are arranged sequentially, the optical element in the optical circulator can be easily manufactured and downsized, and an optical circulator having excellent characteristics and low cost can be realized.

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

【図1】本発明の光サーキュレータの実施形態の基本構
成並びに簡易な機能を示した斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration and simple functions of an optical circulator according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は図1の光サーキュレータにおける光学
結晶の配置と奇数番目のポートから入射した異常光成分
の偏光分離方向、ファラデー回転、C軸の向きを表す説
明図、(b)は第1の光入出射ポートから第2の光入出
射ポートへ光が進行する場合における奇数番目のポート
側から見た各光学結晶透過前後の偏光成分の光学面内で
の位置と偏光状態を示した説明図、(c)は第2の光入
出射ポートから第3の光入出射ポートへ光が進行する場
合における奇数番目のポート側から見た各光学結晶透過
前後の偏光成分の光学面内での位置と偏光状態を示した
説明図、(d)は第3の光入出射ポートから第4の光入
出射ポートへ光が進行する場合における各光学結晶透過
前後の偏光成分の光学面内での位置と偏光状態を示した
説明図である。
2A is an explanatory diagram showing the arrangement of optical crystals in the optical circulator of FIG. 1 and the polarization separation direction, Faraday rotation, and C-axis direction of an extraordinary light component incident from an odd-numbered port, and FIG. FIG. 6 shows the positions and polarization states of polarization components in the optical plane before and after transmission through each optical crystal viewed from the odd-numbered port side when light travels from the first light input / output port to the second light input / output port. (C) is an optical plane of polarization components before and after transmission through each optical crystal viewed from the odd-numbered port side when light travels from the second light input / output port to the third light input / output port. FIG. 4D is an explanatory view showing the position and the polarization state in (a), (d) is an optical plane of polarization components before and after transmission through each optical crystal when light travels from the third light input / output port to the fourth light input / output port. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the position and the polarization state in FIG.

【図3】(a)、(b)、(c)はそれぞれ、奇数番目
の光入出射ポート側から見た偏光成分の動きを示す説明
図である。
FIGS. 3A, 3B, and 3C are explanatory diagrams each showing the movement of a polarization component viewed from an odd-numbered light input / output port side.

【図4】(a)および(b)はそれぞれ本発明の他の実
施形態の光サーキュレータを示した断面図である。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views each showing an optical circulator according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明のその他の実施形態の光サーキュレータ
を示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an optical circulator according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の別の実施形態の光サーキュレータを示
した説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an optical circulator according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 複屈折結晶 2 複屈折結晶 3 複屈折結晶 4 複屈折結晶 5 複屈折結晶 6 複屈折結晶 7 非相反性偏光面回転子 8 非相反性偏光面回転子 9 第1の光入出射ポート 10 第2の光入出射ポート 11 第3の光入出射ポート 12 第4の光入出射ポート 13 光学結晶スタック 14 永久磁石 15 レンズ 16 TECファイバ 17 TECファイバ 18 レンズ 19 レンズ 20 TECファイバ 21 TECファイバ Reference Signs List 1 birefringent crystal 2 birefringent crystal 3 birefringent crystal 4 birefringent crystal 5 birefringent crystal 6 birefringent crystal 7 non-reciprocal polarization plane rotator 8 non-reciprocal polarization plane rotator 9 first light input / output port 10 2 light input / output port 11 third light input / output port 12 4th light input / output port 13 optical crystal stack 14 permanent magnet 15 lens 16 TEC fiber 17 TEC fiber 18 lens 19 lens 20 TEC fiber 21 TEC fiber

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも複屈折素子および非相反性偏
光面回転素子を含む平行平板の光学素子を組み合わせて
なり、複数の光入出射ポートを持つ光サーキュレータに
おいて、 前記光入出射ポートの1つから見て一方向とする光進行
方向に対して、前記複屈折素子としての第1の複屈折結
晶、前記非相反性偏光面回転素子としての第1の非相反
性偏光面回転子、前記複屈折素子としての第2の複屈折
結晶、前記光進行方向に対して2分割されると共に互い
に偏光分離方向が逆向きとなるように一対で接合された
前記複屈折素子としての第3および第4の複屈折結晶、
前記複屈折素子としての第5の複屈折結晶、前記非相反
性偏光面回転素子としての第2の非相反性偏光面回転
子、前記複屈折素子としての第6の複屈折結晶を、順次
配備してなることを特徴とする光サーキュレータ。
1. An optical circulator comprising a combination of at least a birefringent element and a parallel plate optical element including a non-reciprocal polarization plane rotating element and having a plurality of light input / output ports, wherein: A first birefringent crystal as the birefringent element, a first non-reciprocal polarizing plane rotator as the non-reciprocal polarizing plane rotator, and A second birefringent crystal as an element, a third and a fourth birefringent element as the birefringent element divided into two with respect to the light traveling direction and joined in pairs so that the polarization separation directions are opposite to each other; Birefringent crystal,
A fifth birefringent crystal as the birefringent element, a second non-reciprocal polarizing plane rotator as the non-reciprocal polarizing plane rotator, and a sixth birefringent crystal as the birefringent element are sequentially provided. An optical circulator characterized in that:
【請求項2】 前記第2の複屈折結晶と前記第3の複屈
折結晶が略同じ面積および幅の光学面を有してなること
を特徴とする請求項1記載の光サーキュレータ。
2. The optical circulator according to claim 1, wherein said second birefringent crystal and said third birefringent crystal have optical surfaces having substantially the same area and width.
【請求項3】 前記第1の複屈折結晶と前記第6の複屈
折結晶との厚さが略同じであり、前記第2の複屈折結晶
と前記第5の複屈折結晶との厚さが略同じであり、前記
第3の複屈折結晶と前記第4の複屈折結晶の厚さが略同
じであり、前記第1の複屈折結晶の厚さ:前記第2の複
屈折結晶の厚さ:前記第3の複屈折結晶の厚さが略√
(2):1:2の比率であることを特徴とする請求項1
または2記載の光サーキュレータ。
3. The thickness of the first birefringent crystal and the sixth birefringent crystal is substantially the same, and the thickness of the second birefringent crystal and the fifth birefringent crystal is The thicknesses of the third birefringent crystal and the fourth birefringent crystal are substantially the same, and the thickness of the first birefringent crystal: the thickness of the second birefringent crystal : The thickness of the third birefringent crystal is approximately √
(2) The ratio is 1: 2.
Or the optical circulator according to 2 above.
【請求項4】 前記第1から第4の複屈折結晶がすべて
同じ材質からなることを特徴とする請求項1から3のい
ずれかに記載の光サーキュレータ。
4. The optical circulator according to claim 1, wherein all of the first to fourth birefringent crystals are made of the same material.
【請求項5】 前記第1の非相反性偏光面回転子と前記
第2の非相反性偏光面回転子における偏光面の回転方向
が逆向きであり、 前記第1の複屈折結晶と前記第6の複屈折結晶の偏光分
離方向が略90°異なる向きであり、 前記第2の複屈折結晶と前記第5の複屈折結晶の偏光分
離方向が互いに逆向きであり、 前記第1の複屈折結晶と前記第4の複屈折結晶の偏光分
離方向が略45°異なる向きであることを特徴とする請
求項1から4のいずれかに記載の光サーキュレータ。
5. The rotation direction of the polarization plane of the first non-reciprocal polarization plane rotator and the rotation direction of the polarization plane of the second non-reciprocal polarization plane rotator, and the first birefringent crystal and the second birefringent crystal. The birefringent crystal of No. 6 has a polarization separation direction different by about 90 °, and the polarization separation directions of the second birefringent crystal and the fifth birefringent crystal are opposite to each other. The optical circulator according to any one of claims 1 to 4, wherein the polarization separation directions of the crystal and the fourth birefringent crystal are different from each other by approximately 45 °.
【請求項6】 前記第1の非相反性偏光面回転子に印加
される磁界の方向と前記第2の非相反性偏光面回転子に
印加される磁界の方向が逆であることを特徴とする請求
項1から5のいずれかに記載の光サーキュレータ。
6. The direction of a magnetic field applied to the first non-reciprocal polarization plane rotator is opposite to the direction of a magnetic field applied to the second non-reciprocal polarization plane rotator. The optical circulator according to any one of claims 1 to 5, wherein
【請求項7】 磁界印加手段として穴の開いた永久磁石
を用い、前記第1の非相反性偏光面回転子または前記第
2の非相反性偏光面回転子の一方が前記永久磁石の穴の
内部磁界によって磁界が印加され、他方が前記永久磁石
の外部磁界によって磁界が印加されることを特徴とする
請求項1から6のいずれかに記載の光サーキュレータ。
7. A permanent magnet having a hole as a magnetic field applying means, and one of the first non-reciprocal polarization plane rotator or the second non-reciprocal polarization plane rotator is formed of a hole of the permanent magnet. The optical circulator according to any one of claims 1 to 6, wherein a magnetic field is applied by an internal magnetic field, and the other is applied by an external magnetic field of the permanent magnet.
【請求項8】 前記第1および第2の非相反性偏光面回
転子の少なくとも一方がファラデー回転子であることを
特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の光サーキ
ュレータ。
8. The optical circulator according to claim 1, wherein at least one of said first and second non-reciprocal polarization plane rotators is a Faraday rotator.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6600148B2 (en) * 2000-03-14 2003-07-29 Anritsu Corporation Polarization mode dispersion measuring method and polarization mode dispersion measuring system

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