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JP3492736B2 - 光アイソレータ - Google Patents

光アイソレータ

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Publication number
JP3492736B2
JP3492736B2 JP27892693A JP27892693A JP3492736B2 JP 3492736 B2 JP3492736 B2 JP 3492736B2 JP 27892693 A JP27892693 A JP 27892693A JP 27892693 A JP27892693 A JP 27892693A JP 3492736 B2 JP3492736 B2 JP 3492736B2
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JP
Japan
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light
optical fiber
optical
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birefringent plate
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JP27892693A
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JPH07110459A (ja
Inventor
信治 岩塚
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光アイソレータに関し、
特に複屈折結晶による偏光分離素子を利用した偏波無依
存型の光アイソレータに関する。
【0002】
【従来の技術】光アイソレータは、通常、偏光子、レン
ズ、ファラデー回転子、複屈折素子、1/2波長板等の
個々のバルクの光学素子を組み合わせて構成されるた
め、部品点数が多く且つ大型となると共に、素子の相互
関係の調整が複雑になるなどの問題がある。これに対し
て導波路または光ファイバに直接光アイソレータを組み
込んで光アイソレータを小型化することが提案されてい
る。
【0003】特公平3−22962号公報には、1本の
光ファイバを一か所以上で切断してそこに誘電体金属多
層膜偏光子、ファラデー回転子板等を直接挿入一体化す
ることによりファイバ一体型の光アイソレータが記載さ
れている。本発明でもこの技術を利用するが、同公報の
ものは偏波依存性である。
【0004】特開平3−171103、特開平3−19
6115号等には、光導波路に偏光分離素子を挿入して
入射光の偏光を2分離して2本の導波路に導き、これら
2本の導波路に挿入されたファアラデー回転子及び1/
2波長板に導き、次いで合成用の偏光分離素子により偏
光を合成するようにした偏波無依存光アイソレータが記
載されている。しかし、この装置では偏光分離用及び合
成用の偏光分離素子の製作が困難である。
【0005】特開平4−307512号及び特開平4−
349421号には1本の光ファイバを基板に埋め込
み、光ファイバを斜めに切断するスリットを基板に形成
してそこに光アイソレータ素子(3枚のビームスプリッ
タとファラデー回転子、或いは2枚のビームスプリッタ
と1/2波長板とファラデー回転子)が埋め込まれた偏
波無依存光アイソレータが記載されている。光ファイバ
の端面の角度と光アイソレータ素子中の各素子の厚さ等
は、ファイバ傾斜端面から出た光の傾きが各素子により
相殺され、光が見かけ上光ファイバを直進するように定
められると共に、斜め切断のため各素子の端面で反射し
た光が入射側に戻らないようになっている。この技術で
は無調整で容易に組み込み可能な光アイソレータが提供
できるが、光アイソレータ素子がすべて一体化されてい
るために全厚が厚くなり、回折損失が大きくなる欠点が
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】特開平4−30751
2号及び特開平4−349421号に記載された技術で
は、損失が大きくなる欠点がある。
【0007】
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、平行に配置さ
れた第1の直線状光導波路と第2の直線状光導波路と
を、または、平行に配置された第1の直線状光ファイバ
と第2の直線状光ファイバとを有し、前記2本の平行な
直線状光導波路、または、2本の光ファイバの途中に、
順に、第1の複屈折板、1/2波長板とファラデー回転
子を組み合わせた素子、及び第2の複屈折板を、前記直
線状光導波路、または、前記光ファイバの光軸に対して
斜めに配置し、順方向から第1の直線状光導波路または
第1の光ファイバに入射した光は、前記第1の複屈折板
を光が通過する際には、異常光が第1の直線状光導波路
または第1の光ファイバを直進し、常光が軸ずれして第
2の直線状光導波路または第2の光ファイバに進み、第
2の複屈折板を光が通過する際には、異常光が直進し、
常光が軸ずれして、すべての光が第2の直線状光導波路
または第2の光ファイバに進むように構成され、逆方向
から第2の直線状光導波路または第2の光ファイバに入
射した光は、前記第2の複屈折板を光が通過する際に
は、異常光が第2の直線状光導波路または第2の光ファ
イバを直進し、常光が軸ずれして第1の直線状光導波路
または第1の光ファイバに進み、第1の複屈折板を光が
通過する際には、異常光が直進し、常光が軸ずれして、
全ての光が第1の直線状光導波路または第1の光ファイ
バの光軸を外れた方向に進むように構成されていること
を特徴とする偏波無依存光アイソレータが提供される。
特に好ましくは、上記において、屈折率が1.45であ
る前記光ファイバと、ルチル平行平板である前記第1の
複屈折板及び前記第2の複屈折板と、Bi置換ガーネッ
トであるファラデー回転子と、を含み、前記複屈折板の
C軸を前記第1の複屈折板及び前記第2の複屈折板の入
射面に対して45度の角度に配置する。この構成による
と、順方向の光の回折損失が減少し、無調整で容易に組
立が可能であり、また複屈折板と1/2波長板とファラ
デー回転子の面で反射する光は導波路または光ファイバ
からはずれた方向に向かい入射方向に戻らないので反射
減衰量が大きくなる利点が得られる。
【0009】
【作用】図1を参照して本発明の基本原理を説明する。
コア3、4をそれぞれ有する光ファイバ1、2は近接し
て平行に配置されている。光ファイバ1、2は別々の3
か所で切断されて溝部が形成され、それらの溝部に第1
の複屈折板5、1/2波長板6、これに密着した回転角
度45°のファラデー回転子7、及び第2の複屈折板8
が挿入されている。複屈折板5、8は、入射した光のう
ち常光が直進し異常光が軸はずれとなって別の光ファイ
バへ出射するように構成される。この代わりに、以下の
実施例に示すように、入射した光のうち異常光が直進
し、常光が軸はずれとなって他方の光ファイバに出射す
るように構成されてもよい。この場合には複屈折板5、
8の入射面は条件を満足するような角度に傾斜させる必
要がある。1/2波長板6、ファラデー回転子7は接着
一体化されており複屈折板5と常光もしくは異常光で透
過した順方向の光に対しては、偏波面が90度回転し、
複屈折板8を常光もしくは異常光で透過した逆方向の光
に対しては偏波面が回転しないように構成されてる。
【0010】本発明の光アイソレータの作用を説明する
と、図1(a)のように、順方向の光に対しては、光フ
ァイバ1から入射した光は第1の複屈折板5で2つに分
かれ、例えば常光は直進して光ファイバ1を進み1/2
波長板6及びファラデー回転子7を透過し偏波面が90
度回転し、異常光となった光は第2の複屈折板8で軸ず
れを起こして光ファイバ2に出射する。一方、第1の複
屈折板5を出射した異常光は光ファイバ2を進み1/2
波長板6及びファラデー回転子7を透過し偏波面が90
度回転し、常光となった光は第2の複屈折板8を直進し
て光ファイバ2に出射する。このように、本発明による
と偏波無依存の光アイソレータが得られる。また、2つ
の偏光の光路差は0であるので位相の偏波分散がない。
【0011】図1(b)のように、逆方向の光に対して
は、光ファイバ2からの戻り光は第2の複屈折板8で2
つに分かれ、常光は直進して光ファイバ2を進み、ファ
ラデー回転子7及び1/2波長板6を透過しても常光で
あり、第2の複屈折板8を経て光ファイバ2を直進す
る。一方、第2の複屈折板8を出射した異常光は光ファ
イバ2を進みファラデー回転子7及び1/2波長板6を
透過しても異常光のままであるから、第1の複屈折板5
で軸ずれを起こして、光ファイバ1には出射しない。
【0012】次に、本発明の光アイソレータが低損失で
ある理由を説明する。導波路または光ファイバに溝部を
形成した際に生じる回折損失L(単位dB)は、溝幅d
が大きくないときの近似式として
【数1】L=0.11λ22 /w4 (式1) で表される。λは光の波長、wは導波路または光ファイ
バの実効スポットサイズまたは光ファイバのスポットサ
イズ(半径)、dは実効的な溝幅であり、溝幅を挿入さ
れる物質の屈折率で割った値である。特開平4−307
512号及び特開平4−349421号に示された従来
例では、第1の複屈折板、1/2波長板、ファラデー回
転子、第2の複屈折板を一体化しているため、式1で示
されるdが大きくなり、損失が増大してしまう。これに
対して、本発明では2本の光ファイバまたは導波路を使
用すると共に素子を別々に挿入しているために損失を低
減できる。例えば、第1の複屈折板、第2の複屈折板を
それぞれ厚さ850μmのルチル板とし、ファラデー回
転子を厚さ350μmののBi置換ガーネット、1/2
波長板を厚さ92μmの水晶板、w=20μm、λ=
1.55μmの場合、上記の従来例では損失L=1.4
dBとなるが、本発明では損失がL=0.5dBと大幅
に低減できる。
【0013】
【実施例】
実施例1 図2は本発明の好ましい実施例を示す。この例が図1と
違う点は光ファイバ1、2に斜めの溝部が形成され、そ
れらの溝部に第1の複屈折板15、1/2波長板16、
これに密着した回転角度45°のファラデー回転子1
7、及び第2の複屈折板18が挿入されている点であ
る。ここで複屈折板15、18を異常光が直進するよう
に斜め角度が設定されている。この時常光は軸ずれを生
じて他方の光ファイバに入射する。また、複屈折板が傾
斜しているために、複屈折板の面からの反射光は入射側
の光ファイバに戻ることはないので、反射減衰量を大き
くすることができる。今一例として、光ファイバの屈折
率を1.45とし、複屈折板としてルチル平行平板を使
用し、C軸をルチル板の入出射面に対して45度の角度
に配置し、常光の屈折率2.44、異常光の屈折率2.
69とすると、入射角12.3°のとき図2のように異
常光が直進する。
【0014】実施例2 図3は図2に示した実施例1の光ファイバの代わりに、
薄膜技術を利用して基板20に平行な光導波路1、2を
作り込み、これらの導波路を斜めに切断する溝部を3か
所に設け、それらの溝部に実施例1と同様な関係を満足
するような厚さの第1の複屈折板15、1/2波長板1
6、これに密着した回転角度45°のファラデー回転子
17、及び第2の複屈折板18を挿入する。この例の光
アイソレータは実施例1と同様に機能する。
【0015】実施例1、2の光アイソレータの動作にお
いて、光ファイバ1または光導波路1に入射した順方向
の光のうち異常光は第1の複屈折板15を直進し、次い
で1/2波長板16、ファラデー回転子17を経て常光
になり、最後に第2の複屈折板18で軸ずれして光ファ
イバ2または導波路2に出射する。一方、光ファイバ1
または導波路1に入射した順方向の光のうち常光は第1
の複屈折板15で軸ずれして光ファイバ2または光導波
路2に導かれ、次いで1/2波長板16、ファラデー回
転子17を経て異常光になり、最後に第2の複屈折板1
8を直進し、光ファイバ2または光導波路2に出射す
る。複屈折板の各面は導波路または光ファイバに対して
傾斜しているからこれらの面での反射光は入射側の光フ
ァイバ1または導波路1に戻ることはない。逆方向の光
に対しては、光ファイバ2からの戻り光は第2の複屈折
板18で2つに分かれ、異常光は直進して光ファイバ2
を進み、ファラデー回転子7及び1/2波長板6を透過
しても異常光であり、第1の複屈折板15を経て光ファ
イバ2または導波路2を直進する。一方、第2の複屈折
板8で軸はずれとなった常光は光ファイバ1または導波
路1を進み1/2波長板6及びファラデー回転子7を透
過しても常光のままであるから、第1の複屈折板15で
軸ずれを起こして、光ファイバ1または導波路1には出
射しない。
【0016】
【効果】本発明によると光ファイバまたは光導波路と一
体化した無調整で容易に組み立て可能な偏波無依存の光
アイソレータが得られる。また、本発明では2本のファ
イバまたは2つの光導波路を使用し、更に、別々の溝部
に別々の素子を挿入するので光の回折損失が少ない。そ
の上、2つの偏波の光路差は0であるので位相の偏波分
散が少ない。更に、素子を斜めに配置することにより反
射減衰量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明する図である。
【図2】本発明の第1の実施例による光アイソレータを
示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例による光アイソレータを
示す図である。
【符号の説明】
1、2:導波路(光ファイバまたは光導波路) 5、15:第1の複屈折板 6、16:1/2波長板 7、17:ファラデー回転子 8、18:第2の複屈折板 20:基板
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/28 G02B 6/12 JSTPuls(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平行に配置された第1の直線状光導波路
    と第2の直線状光導波路とを、または、平行に配置され
    た第1の直線状光ファイバと第2の直線状光ファイバと
    を有し、 前記2本の平行な直線状光導波路、または、2本の光フ
    ァイバの途中に、順に第1の複屈折板、1/2波長板と
    ファラデー回転子を組み合わせた素子、及び第2の複屈
    折板を、前記直線状光導波路、または、前記光ファイバ
    の光軸に対して斜めに配置し、 順方向から第1の直線状光導波路または第1の光ファイ
    バに入射した光は、前記第1の複屈折板を光が通過する
    際には、異常光が第1の直線状光導波路または第1の光
    ファイバを直進し、常光が軸ずれして第2の直線状光導
    波路または第2の光ファイバに進み、第2の複屈折板を
    光が通過する際には、異常光が直進し、常光が軸ずれし
    て、すべての光が第2の直線状光導波路または第2の光
    ファイバに進むように構成され、 逆方向から第2の直線状光導波路または第2の光ファイ
    バに入射した光は、前記第2の複屈折板を光が通過する
    際には、異常光が第2の直線状光導波路または第2の光
    ファイバを直進し、常光が軸ずれして第1の直線状光導
    波路または第1の光ファイバに進み、第1の複屈折板を
    光が通過する際には、異常光が直進し、常光が軸ずれし
    て、全ての光が第1の直線状光導波路または第1の光フ
    ァイバの光軸を外れた方向に進むように構成されている
    ことを特徴とする偏波無依存光アイソレータ。
  2. 【請求項2】 屈折率が1.45である前記光ファイバ
    と、 ルチル平行平板である前記第1の複屈折板及び前記第2
    の複屈折板と、 Bi置換ガーネットであるファラデー回転子と、を含
    み、 前記複屈折板のC軸を前記第1の複屈折板及び前記第2
    の複屈折板の入射面に対して45度の角度に配置したこ
    とを特徴とする請求項1の光アイソレータ。
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JPH07110459A JPH07110459A (ja) 1995-04-25
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