(57)【要約】光アイソレータ【課題】複数の入・出射部を有する多芯構造の光アイソレータを提供する。【解決手段】複数の光ファイバ１１ａが配列された入射部１１と、第１のレンズ１２と、第１の複屈折結晶１３と、ファラデー回転子１４と、第２の複屈折結晶１５と、第２のレンズ１６と、複数の光ファイバ１７ａが配列された出射部１７が順に配置されて構成され、入射部１１に配列された複数の光ファイバ１１ａは第１のレンズ１２を共有し、出射部１７に配列された複数の光ファイバ１７ａは第２のレンズ１６を共有する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバが配列された入射部と、第１のレンズと、第１の複屈折結晶と、ファラデー回転子と、第２の複屈折結晶と、第２のレンズと、複数の光ファイバが配列された出射部を順に配置して構成され、入射部に配列された複数の光ファイバは第１のレンズを共有し、出射部に配列された複数の光ファイバは第２のレンズを共有することを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】
前記入射部の端面は、レンズの主平面に対しテーパ面が成形され、第１の複屈折結晶は、入射面が入射部の端面と平行ではないテーパ面が成形されていることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光受動部品として、主に光通信分野で戻り光の防止に用いられる光アイソレータの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信システムにおいては、光信号を電気信号に変換せず、光信号のまま直接増幅する装置である光増幅器や、わずかに波長の異なる数十種の光信号を１本の光ファイバに同時に伝送する光多重通信技術が実用化され、より大容量、低減衰率のシステムが実現しつつある。
【０００３】
このような光通信システムにおいては、光合波器、光分波器、光アイソレータ、光サーキュレータなどの光デバイスが大量に必要とされることが特徴である。
【０００４】
従来の光アイソレータは、図５に示すように、複数の光ファイバがフェルールに配列された入射部１１１と、複数のレンズがアレイ化された第１のアレイレンズ１１２と、第１の複屈折結晶１１３と、磁石１１４ａが配置されたファラデー回転子１１４と、第２の複屈折結晶１１５と、複数のレンズがアレイ化された第２のアレイレンズ１１６と、複数の光ファイバがフェルールに配列された出射部１１７が順に配置されて構成されている。なお、この従来の光アイソレータは、特開２００１−４２２６５号に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような構成の光アイソレータでは、複数の光ファイバに対応するアレイレンズの調芯作業が困難であり、結合損失が大きくなるという恐れがある。また、複屈折結晶の入射面が光軸に対して垂直であるため、リターンロスが発生する等の問題がある。
【０００６】
従って、本発明は、調芯が容易で結合損失が低く、しかも、リターンロスの影響が少なく，アイソレーションの特性に優れた多芯型の光アイソレータを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の光ファイバが配列された入射部と、第１のレンズと、第１の複屈折結晶と、ファラデー回転子と、第２の複屈折結晶と、第２のレンズと、複数の光ファイバが配列された出射部を順に配置して構成され、入射部に配列された複数の光ファイバは第１のレンズを共有し、出射部に配列された複数の光ファイバは第２のレンズを共有するものである。
【０００８】
このため、入射部および出射部に配列された複数本の光ファイバは、第１のレンズおよび第２のレンズを共有するため、調芯作業が容易であり、結合損失を小さくすることができる。
【０００９】
また、本発明は、前記入射部の端面にはレンズの主平面に対しテーパ面が成形され、第１の複屈折結晶の入射面には入射部の端面と平行ではないテーパ面が成形されている。
【００１０】
このため、複屈折結晶で発生する戻り光が入射部側に戻ることがなく、リターンロスの影響を低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１（ａ）、図１（ｂ）は、本発明の原理を示す上面図と側面図であり、複数の光ファイバ１１ａがフェルール１１ｂに収納された入射部１１と、第１のレンズ１２と、第１の複屈折結晶１３と、磁石１４ａが配置されたファラデー回転子１４と、第２の複屈折結晶１５と、第２のレンズ１６と、入射部１１と同様に複数の光ファイバ１７ａがフェルール１７ｂに収納された出射部１７の各光デバイスを、入射部１１側から出射部１７側に順に配置した構成となっている。
【００１３】
入射部１１、出射部１７は、エンジニアプラスチックからなる樹脂製のフェルール１１ｂ、１７ｂに複数の光ファイバ１１ａ、１７ａが収納された構造となっている。なお、フェルール１１ｂ、１７ｂ材質は、樹脂製に限らず、ジルコニア、ガラス等を使用しても良い。ただし、樹脂製の場合は、インジェクション成型、金型成型が可能であり、大量生産可能でコストダウンとなり、また光ファイバを挿入する貫通穴を改めて成形する必要がないため精度良く光ファイバを挿入する穴を成型することが可能である。
【００１４】
また、入射部１１および出射部１７の端面は、第１のレンズ１２および第２のレンズ１６の主平面１２ａ、１６ａに対してテーパ面が形成されている。このテーパ角度θは、図１（ｂ）に示すように、レンズ１２、１６の主平面１２ａ、１６ａに対し約６°〜１０°であり、８°が最も好ましい。この理由は、テーパ角度θが８°の場合、リターンロスの影響とＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｌｏｓｓ）の影響が最も少なくなるからである。
【００１５】
さらに、図１（ａ）に示すように、第１の複屈折結晶１３の入射部１１側の入射面、および第２の複屈折結晶１５の出射部１７側の出射面には、第１のレンズ１２の主平面、もしくは第２のレンズ１６の主平面に対してテーパ面が形成されている。このテーパ面は、いずれもアイソレーション効果を向上させるために成形されたものである。テーパ角度αは、約５°〜２０°程度で、入射部１１の端面のテーパ角θおよび出射部１７の端面の角度θと平行にならなければ５°〜２０°の範囲で特に限定されない。
【００１６】
次に光アイソレータ内の伝播光路について、図２を参照して説明する。
図２において、入射部１１の各々の光ファイバ１１ａ内をそれぞれ伝播されてきた光が、各光ファイバ１１ａの端面から出射される。入射部１１から出射された光は、次に第１のレンズ１２に入射され、第１のレンズ１２の光軸を透過する光は、そのまま伝播されるが、レンズ１２の光軸からずれた位置を透過する光は屈折される。なお、第１のレンズ１２は、非球面レンズを用い、入射部１１に配列された複数の光ファイバ１１ａからの出射光を透過させることが出来る大きさのものである。
【００１７】
第１のレンズ１２によって透過された光は、第１の複屈折結晶１３を透過した後、ファラデー回転子１４に入射して、その偏光面の向きを４５度回転させられる。偏光面の向きを回転させられた光は、同じ向きの偏光のみを透過させるよう設定されている第２の複屈折結晶１５を透過した後に、第２のレンズ１６に入射して、集束され、出射部１７の光ファイバ１７ａの各端面にそれぞれ集光される。第２のレンズ１６は、第１のレンズ１２と同様のものを用いる。
【００１８】
一方、図２において、光アイソレータ内に逆方向戻り光が入射した場合の振舞いは以下の通りとなる。まず、出射部１７を構成する各々の光ファイバ１７ａを、それぞれ独立した戻り光が伝播し、次に第２のレンズ１６に入射する。第２のレンズ１６において、戻り光は各々透過もしくは屈折される。その後、戻り光は、第２の複屈折結晶１５を透過した後、ファラデー回転子１４に入射して、その偏光面の向きを、順方向光の場合とは逆向きに４５度回転させられる。その後、戻り光は第１の複屈折結晶１３に達するが、この戻り光の偏光面の向きと第１の複屈折結晶１３を透過できる偏光面の向きとが、互いに直交する向きとなっているため、第１の複屈折結晶１３を透過できずに遮断され、戻り光は入射部１１側に透過することができないことになる。
【００１９】
また、これら光アイソレータの光学特性は、ファラデー回転子１４による回転角、第１の複屈折結晶１３及び第２の複屈折結晶１５による偏光の向きのなす角が、各光アイソレータ素子において同一であることから、１つの光アイソレータ素子について光学調整を行うのみで全ての光アイソレータ素子について調整を行えることになる。また、入射部１１、出射部１７および第１、第２のレンズ１２、１６の位置合わせについても、入射部１１とレンズ１２の光学調整、また出射部１７とレンズ１６の光学調整を行うのみで、全ての光アイソレータ素子について調整を行った場合と同じ結果を得ることができる。つまり、入射部１１、出射部１７が多芯構造でも容易に調芯作業を行うことができる。
【００２０】
以上示したように、本構成においては、入射部１１の複数の光ファイバ１１ａから第１のレンズ１２を介して、独立した複数の光をまとめて第１の複屈折結晶１３およびファラデー回転子１４に入射させ、ファラデー回転子１４から出射した光が第２の複屈折結晶１５を透過し、第２のレンズ１６を経て、出射部１７の光ファイバ１７ａにそれぞれ独立に入射するために、複数の信号経路での戻り光防止を１つの光アイソレータにて行うことができる。
【００２１】
従って、光合波装置や光分波装置など光通信システムに必要な光装置内に必要とされる多数の光アイソレータの機能を、光アイソレータ１台または数台で置き換えることが可能となる。また、光アイソレータ素子の各々について独立に光学調整を行う必要もない。以上のことから、光アイソレータの使用により、各光装置の小型化や、試験調整コストの低減を図ることができる。
【００２２】
以下、本発明の光アイソレータの実施例を具体的に説明する。
【００２３】
図２は、本発明の一実施例を示す構成図で、光アイソレータ全体の構成を示す図である。
【００２４】
図２において、入射部１１は、光ファイバ１１ａがフェルール１１ｂに２本配列されたものである。２本の光ファイバ１１ａは、そのファイバコア同志のピッチ間が約１２７μｍで配列されている。第１のレンズ１２は、図１の第１のレンズ１２に相当する素子で、非球面レンズをホルダ（図示しない）に設置し、入射部１１と同様、基板上に配置されたものである。このレンズ１２は、入射部１１から出射される拡散光を平行光に変換しながら透過させる。レンズ１２の光軸を透過する光はそのまま透過するが、光軸以外を透過する光は、各々屈折される。
【００２５】
図２の第１の複屈折結晶１３はＬＮ結晶（ニオブ酸リチウム）であり、またファラデー回転子１４は、永久磁石１４ａとガーネット１４ｂとにより構成されている。永久磁石１４ａが発生させる磁界は、ガーネット１４ｂが、その全域で磁気飽和しうる強度分布を有するものである。なお、複屈折結晶１３は、ＹＶＯ４、ＴｉＯ２を使用してもよい。
【００２６】
また、図２に示す第２の複屈折結晶１５は、第１の複屈折結晶１３と同等の結晶である。ファラデー回転子１４を透過した順方向の各光が遮られないために、第２の複屈折結晶１５の偏光面の向きは、第１の複屈折結晶１３の偏光面の向きからファラデー回転子１４のファラデー回転角に相当する４５度だけ、偏光面の向きが異なるよう配置されている。
【００２７】
また、第２のレンズ１６は、第１のレンズ１２と同様の構造で、出射部１７に配列された光ファイバ１７ａの端面に集光させるための素子である。出射部１７は、入射部１１と同様、光ファイバがフェルールに２本配列されたものとなっている。
【００２８】
次に、図３に基づき、本発明の他実施例について説明する。
【００２９】
図３は、図２に示した光アイソレータの変形例であり、入射部１１と出射部１７に光ファイバ１１ａ、１７ａをそれぞれ３本づつ配置させたもので、他の構成は図２のものと同一である。図２、図３では、フェルール１１ｂ、１７ｂに光ファイバ１１ａ、１７ａを２本、３本配列させた例を示したが、本発明の構造によれば、さらに多くの光ファイバを配列させることができる。また、配列させる光ファイバの数が増加しても、レンズ１２、１６の構造、数を変化させる必要はないため、設計変更も容易である。
【００３０】
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、入射部１１、出射部１７に配列する光ファイバ１１ａ、１７ａを３本もしくは４本配列させる場合のフェルール１１ｂ、１７ｂの構成図である。フェルール１１ｂ、１７ｂのどの位置に、光ファイバ挿入穴１１ｃ、１７ｃを形成しても良いが、ファイバ挿入穴１１ｃと光ファイバ挿入穴１７ｃは、フェルール１１ｂ、１７ｂの中心として対称に位置するように形成することが好ましい。
【００３１】
例えば、図４（ａ）に示すように、フェルール１１ｂに光ファイバ挿入穴１１ｃが形成されている場合、フェルール１７ｂは、図４（ｂ）に示すように光ファイバ挿入穴１７ｃを形成する。光ファイバ挿入穴１１ｃのうち、フェルール１１ｂの中心より紙面上で上側に位置している光ファイバ挿入穴１１ｃに対応するフェルール１７ｂの光ファイバ挿入穴１７ｃは、フェルール１７ｂの中心より紙面上で下側に位置している光ファイバ挿入穴１７ｃとなる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、複数の光ファイバを一つのフェルールに収納し、複数の光ファイバは一つのレンズを共有することにより、戻り光の遮断の作用を１台の光アイソレータのみで行うことが可能であり、さらに調芯作業が容易となる。また、入射部の端面にはテーパ面が形成されているため、優れたアイソレーション効果が得られる。
【００３３】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の光アイソレータの構成を示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図である。
【図２】本発明の光アイソレータの一実施例に関し、光路を示す構成図である。
【図３】本発明の光アイソレータの他実施例に関し、光路を示す構成図である。
【図４】図４（ａ）は、フェルールの光ファイバ挿入穴を示す構成図、図４（ｂ）は図４（ａ）に対向するフェルールのファイバ挿入穴を示す構成図、図４（ｃ）は図４（ａ）のファイバ挿入穴の他構造を示す構成図である。
【図５】従来の光アイソレータの一構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０　　光アイソレータ
１１　　入射部
１１ａ、１７ａ　　光ファイバ
１２　　第１のレンズ
１２ａ、１６ａ　　レンズの主平面
１３　　第１の複屈折結晶
１４　　ファラデー回転子
１５　　第２の複屈折結晶
１６　　第２のレンズ
１７　　出射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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