JPH0566362A - 偏光無依存型光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構造が簡単で高価な光学部品を使用せず安価で
容易に製造できる偏光無依存型光アイソレータを提供す
ること。 【構成】２本の偏波面保存ファイバ１１，１５の側面同
士を結合して偏波面保存ファイバ１１の入射端から入射
した入射光の直交する２つの直線偏光成分を２本の偏波
面保存ファイバ１１，１５の出射側に分離するファイバ
カップラ型偏光ビームスプリッタ１０，１０′を２組具
備する。ファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ１０
の２つの出射側端面と、ファイバカップラ型偏光ビーム
スプリッタ１０′の２つの入射側端面を、偏光依存型光
アイソレータ３０を介して対向する。偏波面保存ファイ
バ１５の出射側端面を９０°回転する。ファイバカップ
ラ型偏光ビームスプリッタ１０′の２つの入射側端面の
偏波軸方向をファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ
１０の２つの出射側端面の偏波軸方向に対してそれぞれ
４５°回転した方向に設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信等の分野におい
て戻り光を遮断するために用いる光アイソレータに関
し、特に偏光無依存型光アイソレータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来、光
アイソレータには、各種の構造のものが提案され利用さ
れている。図６乃至図８はこれらの光アイソレータの内
の代表例を示す図である。

【０００３】まず図６に示す光アイソレータ７０は偏光
依存型光アイソレータである。この光アイソレータ７０
は光の偏波面を４５°回転する厚みのファラデー回転子
７１の両側に第１と第２の偏光子７２，７３を配置し、
これらを円筒状の磁石７４内に収納した構造を有してい
る。なおこれら２枚の偏光子７２，７３の透過偏光方向
は、相対的に回転方向に４５°ずれた角度となるように
設置されている。なおこれら偏光子７２，７３として
は、吸収型偏光子や偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）が
用いられる。

【０００４】そしてこの光アイソレータ７０に同図に示
す矢印方向から入射光を入射すると、まず所定の直線偏
光が第１の偏光子７２を通過する。次に該直線偏光は、
ファラデー回転子７１によってその偏光面の角度が４５
°回転させられ、第２の偏光子７３をそのままほぼ１０
０％の割合で透過していく。

【０００５】一方逆方向から入射してくる戻り光は、そ
の偏光の方向が完全にランダムでも、所定の直線偏光の
みが第２の偏光子７３を透過する。そしてファラデー回
転子７１に入ったこの直線偏光はその偏光面の角度を４
５°（全体として９０°）回転するため、第１の偏光子
７２の透過偏光方向とは直交することとなる。このため
該直線偏光は第１の偏光子７２を透過できず、戻り光は
遮断される。

【０００６】この種の偏光依存型光アイソレータ７０の
利点は、構成が単純で組立・位置合わせが比較的容易な
点にある。一方欠点は、第１の偏光子７２の透過偏光方
向以外の偏光成分が減衰してしまう点である。従って入
射光は第１の偏光子７２と偏光方向が平行な直線偏光で
あることが最も望ましい。従ってこの種の光アイソレー
タは、２５dB程度の直線偏光を出射するレーザダイオー
ド（ＬＤ）と組み合わせてＬＤモジュールとして用いら
れることが最も多い。

【０００７】一方一般に光ファイバ内を伝搬する光の偏
光状態は、光ファイバに加わる曲げ、圧力、温度等によ
り変化してしまう。このため光ファイバから出射された
光をこの光アイソレータ７０に入射させることは都合が
悪い。つまり光アイソレータ７０に入射する光の偏光方
向が変化することにより、光アイソレータ７０を透過す
る光の減衰量が変化し、パワー変動が生じてしまうから
である。

【０００８】つまり光ファイバの伝送路間にインライン
として光アイソレータを用いるには、前述のように偏光
依存性があってはならない。そのために使われるのが以
下に説明する偏光無依存型光アイソレータである。偏光
無依存型光アイソレータには図７に示すタイプと図８に
示すタイプとがある。

【０００９】図７に示す偏光無依存型の光アイソレータ
８０は、第１の複屈折偏光板８２とファラデー回転子８
１と1/2波長板８４と第２の複屈折偏光板８３をこの順
番に配設しこれらを磁石８５内に収納して構成されてい
る。

【００１０】この光アイソレータ８０においては、同図
（ａ）に示すように、まず第１の複屈折偏光板８２に入
った入射光は、常光（直線偏光）とそれに直交する異常
光（直線偏光）に別れ、常光は直進し異常光はある角度
で斜めに進む。そしてこれら２つの光は、別々にファラ
デー回転子８１に入射してその偏光面を４５°回転した
後に、1/2波長板８４で異常光のみ屈折させられ、第２
の複屈折偏光板８３で合成され出射される。

【００１１】一方逆方向に戻ってくる戻り光は、同図
（ｂ）に示すように、第２の複屈折偏光板８３で２つの
直交する直線偏光が分離され、1/2波長板８４を通って
ファラデー回転子８１に入射する。ファラデー回転子８
１は非相反なため、第１の複屈折偏光板８２に入射する
２つの直線偏光（常光と異常光）の位置は、入射光の場
合とは逆（各々の偏光面が９０°回転したため）になっ
ており、２つの光は集光せず、逆にさらに分離されるよ
うに複屈折される。つまりこれらの戻り光は入射光の光
源方向には向かわない。

【００１２】図８に示す偏光無依存型の光アイソレータ
９０は、図６に示す偏光依存型の光アイソレータ７０と
同一構造のアイソレータ部９１の両側に、それぞれ1/2
波長板９４，９５と、第１と第２の複屈折偏光板９２，
９３を配設して構成されている。

【００１３】この光アイソレータ９０においては、同図
に示すように、まず第１の複屈折偏光板９２に入った入
射光は、２つの直交する直線偏光に分離された後、片方
の直線偏光は1/2波長板９４で９０°回転され、結局同
じ方向の２つの直線偏光がアイソレータ部９０に入射
し、いずれもその偏光面を４５°回転された後に該光ア
イソレータ部９０を出射し、片方の直線偏光は1/2波長
板９５で９０°回転され、しかる後に直交する両直線偏
光は第２の複屈折偏光板９３で合成され出射される。一
方逆方向に戻ってくる戻り光は、アイソレータ部９１で
遮断され除去される。

【００１４】この光アイソレータ９０は上記図７に示す
光アイソレータ８０に比較して部品点数は増加してしま
うが、その組立が比較的容易である。

【００１５】上記図７，図８に示す偏光無依存型の光ア
イソレータ８０，９０においては、どのような偏光が入
射しても安定して動作するという利点がある。

【００１６】一方これらの偏光無依存型の光アイソレー
タ８０，９０においては、以下のような欠点があった。

【００１７】高価な複屈折偏光板を用いるため、光ア
イソレータが高価になる。

【００１８】直線偏光の分離・合成をするには、複屈
折偏光板の厚み，結晶軸に対する切削面の角度等のアラ
イメントを高精度にする必要があり、手間がかかり、こ
れによっても光アイソレータが高価になる。

【００１９】２つの直線偏光を分離した状態でファラ
デー回転子等の光学素子内を通過させるため、２つの直
線偏光が重ならないような充分な面積の光学素子が必要
となり、このため光アイソレータが大型化してしまう。

【００２０】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、構造が簡単で高価な光
学部品を使用しないで安価に容易に製造できる偏光無依
存型光アイソレータを提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、２本の偏波面保存ファイバ１１，１５の側
面同士を結合することによって一方の偏波面保存ファイ
バ１１の入射端から入射した入射光の直交する２つの直
線偏光成分をそれぞれ２本の偏波面保存ファイバ１１，
１５の出射側に分離するファイバカップラ型偏光ビーム
スプリッタ１０，１０′を２組具備し、一方のファイバ
カップラ型偏光ビームスプリッタ１０の偏波面保存ファ
イバ１５の出射端は光軸回りに９０°回転して設置し、
一方のファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ１０の
２つの出射側端面と、他方のファイバカップラ型偏光ビ
ームスプリッタ１０′の２つの入射側端面を、それぞれ
偏光依存型光アイソレータ３０を介して対向させ、前記
他方のファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ１０′
の２つの入射側端面のそれぞれの偏波軸方向を対向する
前記一方のファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ１
０の２つの出射側端面のそれぞれの偏波軸方向に対して
４５°回転した方向に設置して偏光無依存型光アイソレ
ータを構成した。

【００２２】

【作用】第１のファイバカップラ型偏光ビームスプリッ
タ１０の偏波面保存ファイバ１１の入射側から入射する
入射光は、結合部で直交する２つの直線偏光成分に分離
されて、それぞれ偏波面保存ファイバ１１，１５の出射
側端面から出射される。このとき偏波面保存ファイバ１
５の出射側端面は９０°ひねられているので、両偏光成
分はその偏光方向が一致した状態で偏光依存型光アイソ
レータ３０に入射する。偏光依存型光アイソレータ３０
を通過した２つの直線偏光は、再びそれぞれ第２のファ
イバカップラ型偏光ビームスプリッタ１０′の偏波面保
存ファイバ１１′，１５′の入射側端面から入射され、
両直線偏光は結合部で直交状態で合成された後に、偏波
面保存ファイバ１１′の出射側から出射される。

【００２３】一方第２のファイバカップラ型偏光ビーム
スプリッタ１０′の偏波面保存ファイバ１１′の出射側
から入射する戻り光は、その結合部において２つの直交
する直線偏光に分離された後に、それぞれ偏光依存型光
アイソレータ３０に入射するが、偏光依存型光アイソレ
ータ３０はいかなる偏光状態の戻り光も遮断する。この
ため戻り光は、偏波面保存ファイバ１１の入射側には戻
らない。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図３は本発明に用いるファイバカップラ
型偏光ビームスプリッタ１０を示す図であり、同図
（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ側断
面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ側断面図、同図
（ｄ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ側断面図である。

【００２５】同図に示すように、このファイバカップラ
型偏光ビームスプリッタ１０は、２本の偏波面保存ファ
イバ１１，１５の側面同士を融着延伸して構成されてい
る。ここで偏波面保存ファイバ１１，１５は、いずれも
クラッド１２，１６内にコア１３，１７と応力付与部１
４，１８を設けて構成されており、偏波面を一定に保持
したままで光を伝送することができるものである。また
このとき同図（ｃ）に示すように、２本の偏波面保存フ
ァイバ１１，１５の融着延伸部においては、両者のＸ偏
波軸が平行に、Ｙ偏波軸が同一直線上に並ぶように結合
されている。

【００２６】そしてこのファイバカップラ型偏光ビーム
スプリッタ１０の偏波面保存ファイバ１１，１５の結合
状態（融着延伸状態）は、図４（ａ）に示すように、一
方の偏波面保存ファイバ１１の入射側端面から直交する
２つの直線偏光を有する入射光を入射すると、偏波面保
存ファイバ１１の出射側端面から一方の直線偏光が１０
０％出射し、他方の偏波面保存ファイバ１５の出射側端
面から他方の直線偏光が１００％出射するように調整さ
れている。このような動作をするように結合すると、以
下の動作もすることとなる。

【００２７】即ち、図４（ｂ）に示すように、偏波面保
存ファイバ１１，１５の出射側端面から、それぞれ同図
（ａ）で出射した直線偏光と同一方向の直線偏光を入射
すると、これらの直線偏光は結合して、偏波面保存ファ
イバ１１の入射側端面から１００％出射するように動作
する。

【００２８】一方図４（ｃ）に示すように、偏波面保存
ファイバ１１，１５の出射側端面から、それぞれ同図
（ａ）で出射した直線偏光と９０°異なる方向の直線偏
光を入射すると、これらの直線偏光は結合して、偏波面
保存ファイバ１５の入射側端面から１００％出射するよ
うに動作する。

【００２９】図１は本発明の１実施例にかかる偏光無依
存型の光アイソレータを示す図である。同図に示すよう
にこの光アイソレータは、２本のファイバカップラ型偏
光ビームスプリッタ１０，１０′の間に偏光依存型光ア
イソレータ３０を挿入して構成されている。ここでこの
偏光依存型光アイソレータ３０としては、図６に示す構
造のものを用いる。またこの光アイソレータにおいて
は、第１のファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ１
０の偏波面保存ファイバ１５の出射側端面を９０°ひね
るとともに、第２のファイバカップラ型偏光ビームスプ
リッタ１０′の偏波面保存ファイバ１１′，１５′の入
射側端面をそれぞれ４５°，１３５°ひねっている。こ
れによって、第２のファイバカップラ型偏光ビームスプ
リッタ１０′の２つの入射側端面のそれぞれのＸ，Ｙ偏
波軸方向は、対向する第１のファイバカップラ型偏光ビ
ームスプリッタ１０の２つの出射側端面のＸ，Ｙ偏波軸
方向に対してそれぞれ４５°回転した方向に設置される
こととなる。

【００３０】次にこの光アイソレータの動作を説明す
る。第１のファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ１
０の偏波面保存ファイバ１１の入射側端面から入射した
入射光は、その直交成分が分離されてそれぞれ偏波面保
存ファイバ１１，１５の出射側端面から出射する。この
とき偏波面保存ファイバ１５の出射側端面は９０°ひね
られているので、両偏光成分はその偏光方向が一致した
状態で偏光依存型光アイソレータ３０に入射する（偏光
方向が一致していないと偏光依存型光アイソレータ３０
内の偏光子を通過できない）。

【００３１】偏光依存型光アイソレータ３０を通過した
両直線偏光は、第２のファイバカップラ型偏光ビームス
プリッタ１０′の両偏波面保存ファイバ１１′，１５′
の入射側端面から入射し、結合部で直交するように合成
された後、偏波面保存ファイバ１１′の出射側端面のみ
から出射していく。

【００３２】図２はこの光アイソレータへの戻り光の動
作を説明するための図である。同図に示すように、第２
のファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ１０′の偏
波面保存ファイバ１１′の出射側端面から入射した戻り
光は、その結合部において２つの直交する直線偏光に分
離された後にそれぞれ４５°，１３５°ひねられて、そ
れぞれ偏光依存型光アイソレータ３０に入射するが、こ
れら直線偏光は偏光依存型光アイソレータ３０内のファ
ラデー回転子によってさらにその偏光面を４５°回転さ
れるため、該偏光依存型光アイソレータ３０内の２つ目
の偏光子を通過できず、これによって該戻り光は除去さ
れることとなる。

【００３３】図５は本発明に用いる他の構造にかかるフ
ァイバカップラ型偏光ビームスプリッタ４０を示す図で
あり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の
Ｄ−Ｄ側断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ側断
面図、同図（ｄ）は同図（ａ）のＦ−Ｆ側断面図であ
る。

【００３４】同図（ａ）に示すように、このファイバカ
ップラ型偏光ビームスプリッタ４０の場合は、２本の偏
波面保存ファイバ４１，４５の側面をそれぞれ所定長さ
研磨して該研磨面同士を接着固定せしめて構成されてい
る。ここでこの接着固定部においては、同図（ｃ）に示
すように、両偏波面保存ファイバ４１，４５の楕円形状
の応力付与部４４，４８の長軸が垂直となるように接続
されている。

【００３５】このファイバカップラ型偏光ビームスプリ
ッタ４０においても、前記図１に示すファイバカップラ
型偏光ビームスプリッタ１０と同様の機能を発揮するの
で、このファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ４０
を用いても本発明にかかる偏光無依存型光アイソレータ
が構成できる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる偏光無依存型光アイソレータによれば、以下のよう
な優れた効果を有する。 高価な複屈折偏光板を使用しなくても偏光無依存型の
光アイソレータが構成できるため、該光アイソレータが
安価に製造でき、しかもその取扱が容易となる。

【００３７】偏波面保存ファイバをひねるだけで偏光
面の方向を自由に変えられるため、1/2 波長板が不要と
なり、この点からも光アイソレータを安価に製造でき
る。

【００３８】複屈折偏光板を用いた場合は、複屈折偏
光板の厚み，結晶軸に対する切削面の角度等のアライメ
ントを高精度にする必要があるが、本発明の場合は該複
屈折偏光板を用いないので、このようなアライメント上
の面倒な制約がなくなる。これによって光アイソレータ
の組立が容易且つ安価となる。

【００３９】ファイバインライン型（光ファイバと光
ファイバの間で使用する型）として最適な偏光無依存型
光アイソレータが構成できる。また偏光依存型の光アイ
ソレータの両側にファイバカップラ型偏光ビームスプリ
ッタを配設するだけで、容易に偏光無依存型光アイソレ
ータが構成できる。

【００４０】偏波面保存ファイバ中で直線偏光の分離
結合や偏光方向の制御が行なえるため、光の空間伝搬部
が従来の偏光無依存型の光アイソレータの場合よりも少
なくなり、光アイソレータとしての安定度が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例にかかる偏光無依存型の光ア
イソレータを示す図である。

【図２】図１に示す光アイソレータへの戻り光の動作を
説明するための図である。

【図３】本発明に用いるファイバカップラ型偏光ビーム
スプリッタ１０を示す図である。

【図４】ファイバカップラ型偏光ビームスプリッタ１０
の動作を説明するための図である。

【図５】他の構造にかかるファイバカップラ型偏光ビー
ムスプリッタ４０を示す図である。

【図６】従来の偏光依存型の光アイソレータ７０を示す
図である。

【図７】従来の偏光無依存型の光アイソレータ８０を示
す図である。

【図８】従来の偏光無依存型の光アイソレータ９０を示
す図である。

【符号の説明】

１０，１０′ ファイバカップラ型偏光ビームスプリッ
タ １１，１５ 偏波面保存ファイバ ３０ 偏光依存型光アイソレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２本の偏波面保存ファイバの側面同士を結
   合することによって一方の偏波面保存ファイバの入射端
   から入射した入射光の直交する２つの直線偏光成分をそ
   れぞれ２本の偏波面保存ファイバの出射側に分離するフ
   ァイバカップラ型偏光ビームスプリッタを２組具備し、 一方のファイバカップラ型偏光ビームスプリッタの出射
   側端面を回転してその２つの出力側端面の偏波軸方向を
   一致させ、他方のファイバカップラ型偏光ビームスプリ
   ッタの２つの入射側端面を前記一方のファイバカップラ
   型偏光ビームスプリッタの偏光軸を一致させた２つの出
   射側端面にそれぞれ偏光依存型光アイソレータを介して
   対向させ、前記他方のファイバカップラ型偏光ビームス
   プリッタの２つの入射側端面のそれぞれの偏波軸方向
   は、対向する前記一方のファイバカップラ型偏光ビーム
   スプリッタの２つの出射側端面の偏波軸方向に対して４
   ５°回転した方向に設置されていることを特徴とする偏
   光無依存型光アイソレータ。