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技術 光アイソレータ

出願人 住友金属鉱山株式会社
発明者 野口憲一沼尻裕夫
出願日 1992年11月20日 (27年7ヶ月経過) 出願番号 1992-312044
公開日 1994年6月7日 (26年0ヶ月経過) 公開番号 1994-160771
状態 未査定
技術分野 その他の光学系・装置、光の干渉・色の制御 その他の光学系・装置、色の干渉・色の制御
主要キーワード 円筒型磁石 混合部材 通過面 光軸線 密度情報 高アイソレーション LD光源 光吸収物質
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この項目の情報は公開日時点(1994年6月7日)のものです。
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図面 (5)

目的

偏光分離素子接着剤との界面での反射をなくしてアイソレーションを増加させ、かつ半導体レーザ劣化させることのない偏光子を備えた光アイソレータを提供する。

構成

光軸1−2線上にファラデー回転子3を配置し、ファラデー回転子3の前後に偏光子を配備してなる光アイソレータAにおいて、偏光子には、光軸9に対してほぼ直角方向に不要な光ブームを分離する多面体の偏光分離素子4a,4bを用いると共に、偏光分離素子4a,4b の多面体の光軸が通過する面11a,11b,21a,21b には鏡面研磨を施し、それ以外の全部の面には、偏光分離素子との間の屈折率の差が±0.2 となるように接着剤あるいは顔料と光を吸収する物質との混合部材を塗布したことを特徴とする。

概要

背景

半導体レーザ(LD)を信号源とする光通信等における高速、高密度情報伝送技術の発展に伴って、LD光源の単一モード化、狭線幅化が促進されるなど優れた発光源が開発されてきたが、半導体レーザは光ファイバ等からの反射戻り光に対しても敏感であり、雑音信号を発生しやすい欠点がある。

従って、半導体レーザの直前に反射戻り光を遮断する光アイソレータを配置するのが一般的であるが、その光アイソレータの性能向上が望まれており、特に高アイソレーション要望が強い。

光アイソレータには、不要な光偏光成分を除去するために偏光分離素子が用いられるが、偏光分離素子で分離された光が、偏光分離素子と空気との界面で反射したり、偏光分離素子を保持するホルダ等で反射し、反射戻り光となってLDに戻るので、光アイソレータの本来の機能を果たせなくなる等の問題があった。

この問題を解決するために、既に幾つかの試みが成されてきている。例えば、特開平2−111917号公報には、偏光分離素子の光軸が通過する面以外の全部の面に黒色顔料を塗布して光を吸収したり、或いは偏光分離素子の分離光が透過する面を梨地研磨する事によって分離光を散乱させる提案がされているが、偏光分離素子と黒色顔料との屈折率違うために、その界面で反射が起こり、そのため光が直接LDに戻るなどの問題があり、光アイソレータのアイソレーションも30dBと好ましくなかった。

概要

偏光分離素子と接着剤との界面での反射をなくしてアイソレーションを増加させ、かつ半導体レーザを劣化させることのない偏光子を備えた光アイソレータを提供する。

光軸1−2線上にファラデー回転子3を配置し、ファラデー回転子3の前後に偏光子を配備してなる光アイソレータAにおいて、偏光子には、光軸9に対してほぼ直角方向に不要な光ブームを分離する多面体の偏光分離素子4a,4bを用いると共に、偏光分離素子4a,4b の多面体の光軸が通過する面11a,11b,21a,21b には鏡面研磨を施し、それ以外の全部の面には、偏光分離素子との間の屈折率の差が±0.2 となるように接着剤あるいは顔料と光を吸収する物質との混合部材を塗布したことを特徴とする。

目的

本発明は、偏光分離素子との間の屈折率の差を整合した接着剤を用いることにより、偏光分離素子と接着剤との界面での反射をなくしてアイソレーションを増加させ、かつ半導体レーザを劣化させることのない偏光子を備えた光アイソレータを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

光軸線上にファラデー回転子を配置し、前記ファラデー回転子の両側に偏光子配備してなる光アイソレータにおいて、前記偏光子には、光軸に対してほぼ直角方向に不要な光ビームを分離する多面体偏光分離素子を用いると共に、前記偏光分離素子の多面体の光軸が通過する面には鏡面研磨を施し、前記以外の全部の面には、偏光分離素子との間の屈折率の差が±0.2 となるように接着剤あるいは顔料と光を吸収する物質との混合部材を塗布したことを特徴とする光アイソレータ。

技術分野

0001

本発明は、半導体レーザを用いた光ファイバ通信等における反射戻り光遮断する機能を有する光アイソレータに関する。

背景技術

0002

半導体レーザ(LD)を信号源とする光通信等における高速、高密度情報伝送技術の発展に伴って、LD光源の単一モード化、狭線幅化が促進されるなど優れた発光源が開発されてきたが、半導体レーザは光ファイバ等からの反射戻り光に対しても敏感であり、雑音信号を発生しやすい欠点がある。

0003

従って、半導体レーザの直前に反射戻り光を遮断する光アイソレータを配置するのが一般的であるが、その光アイソレータの性能向上が望まれており、特に高アイソレーション要望が強い。

0004

光アイソレータには、不要な光偏光成分を除去するために偏光分離素子が用いられるが、偏光分離素子で分離された光が、偏光分離素子と空気との界面で反射したり、偏光分離素子を保持するホルダ等で反射し、反射戻り光となってLDに戻るので、光アイソレータの本来の機能を果たせなくなる等の問題があった。

0005

この問題を解決するために、既に幾つかの試みが成されてきている。例えば、特開平2−111917号公報には、偏光分離素子の光軸が通過する面以外の全部の面に黒色顔料を塗布して光を吸収したり、或いは偏光分離素子の分離光が透過する面を梨地研磨する事によって分離光を散乱させる提案がされているが、偏光分離素子と黒色顔料との屈折率違うために、その界面で反射が起こり、そのため光が直接LDに戻るなどの問題があり、光アイソレータのアイソレーションも30dBと好ましくなかった。

発明が解決しようとする課題

0006

従来の光アイソレータの構成とその光路図3及び図4に示す。光アイソレータAは、光軸線1−2上にファラデー回転子3が配置され、ファラデー回転子3の両側に第1、第2の偏光子4a,4b が配置されている。この偏光子4a,4b は光の分離・合成を司るものである。図3は、LD側からアイソレータAに入射光1が順方向に入射した場合を示す。

0007

図示するように殆どの光は、第1の偏光子4aを透過してファラデー回転子3によってその偏波面が45°回転せしめられ、更に、第1の偏光子4aに対して45°傾いた偏波面を有する第2の偏光子4bを通過して出射光2として光アイソレータAを通過するが、入射光1のうち偏光子4aによって分離された光の偏波面が、偏光子4aと黒色顔料5との界面5aで反射した光の偏波面と同じであって、反射前後で変化しない場合(偏波面が保存されている状態)には、そのまま反射戻り光6となりLD側に戻ってくる。これは偏光子4aの表面に反射防止膜を施した効果を著しく低減させる。尚、7は円筒型磁石である。

0008

図4は、光アイソレータの逆方向から反射光8が入射した場合の種々の光路を示す。反射光8は第2の偏光子4bに対して、偏波面が一致した成分のみが第2の偏光子4bを通過し、ファラデー回転子3で偏波面が更に45°回転せしめられる。

0009

従って、ファラデー回転子3を通過した反射光8は、第1の偏光子4aに対してその偏波面が90°回転していることになり、このため入射光側には到達することが出来なくなる筈である。

0010

ところが、実際には、ファラデー回転子3を通過した光は偏光子4aに入る。この場合の光は、殆ど偏光子4aによって分離され、光軸と直角方向に向かって第1の偏光子4aと黒色顔料5との界面5aで反射して反射戻り光6となり、直接LD側に戻る。これは偏光子4aと黒色顔料5の屈折率が違うために生ずる界面5aでの反射によるものである。

0011

更に一部の光は、第1の偏光子4aで反射し再び第2の偏光子4bで反射して、再度第1の偏光子4aで直角に反射してから反射戻り光6となってLD側に向かう。

0012

このように、従来の光アイソレータでは逆方向の反射戻り光が遮断せしめられる原理であるが、実際には、入射光に対する第1の偏光子4aの偏波面を一致させておく必要があったり、偏波面を特定できない光伝送系においては、光アイソレータの機能が有効に発揮されないと云う問題もあった。

0013

また、単に、偏光子の分離光が透過する面が梨地研磨されているだけでは、その面で光が反射して、反射光が直接LD側に入射するためである。

0014

本発明は、偏光分離素子との間の屈折率の差を整合した接着剤を用いることにより、偏光分離素子と接着剤との界面での反射をなくしてアイソレーションを増加させ、かつ半導体レーザを劣化させることのない偏光子を備えた光アイソレータを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0015

本発明は、光軸線上にファラデー回転子を配置し、このファラデー回転子の両側に偏光子を配備してなる光アイソレータにおいて、前記偏光子には、光軸に対してほぼ直角方向に不要な光ビームを分離する多面体の偏光分離素子を用いると共に、偏光分離素子の多面体の光軸が通過する面には鏡面研磨を施し、それ以外の全部の面には、偏光分離素子との間の屈折率の差が±0.2 となるように接着剤あるいは顔料と光を吸収する物質との混合部材を塗布したことを特徴とする。

0016

偏光分離素子に用いられる硝子材質SF11(日本光学製No. )である。表1に、接着剤に分離光を吸収する物質を配合したものと、SF11との界面での反射率を示す。

0017

表1において、分離光吸収物質を配置させない場合のSF11と空気との反射率は7%である。また、屈折率1.47と1.54の接着剤を用いた時のSF11との界面での反射率はそれぞれO.8 %と0.3 %であった。このように、SF11と接着剤の屈折率が整合されると、その界面での反射が著しく減少してくることが判る。

0018

偏光子の六面のうち、光軸に垂直な二つの面は鏡面研磨されており、光軸に平行な他の四面の全部の面に分離光を吸収する物質が配置されているので、ここで分離された分離光の殆どが吸収されるため、偏光子からの分離光のうちLD側に戻る光が著しく減少する。

0019

以下、図1に基づき本発明による光アイソレータの実施例を説明する。図1(a),(b)は、それぞれ光アイソレータに偏光子4a,4b として用いた偏光ビームスプリッタを示す。11a,11b,21a,21b は光軸に垂直な面、即ち光軸が通過する面、12a,12b,22a,22b は分離光が通過する面、そして13a,13b,23a,23bは光吸収物質である。偏光子4a,4b には接着剤とグラファイトを混合した屈折率1.54の物質を光軸と平行なそれぞれの四面12a,12b,22a,22b,13a,13b,23a,23b の全面に塗布してある。

0020

図2において、Aはアイソレータ、1は入射光、2は出射光である。光軸1−2線上の中央部には、ホルダ3aを介してファラデー回転子3が設けられており、ファラデー回転子3の両側には前述の加工された偏光子4a,4b (図では左右に)と円筒型磁石7(図では上下に)がそれぞれホルダ7a,7b を介して配置されている。このファラデー回転子3は (YbTbBi)3Fe5O12 単結晶を用いたものである。このように構成した光アイソレータAのアイソレーションは40dBであった。

0021

次に、第2実施例として、第1実施例と同様に偏光子4a,4b の面のうち光軸と平行な四面12a,12b,13a,13b 及び22a,22b,23a,23b の全面に接着剤とグラファイトを混合した屈折率1.47の物質を塗布した。この場合、この光アイソレータAのアイソレーションは37dBであった。

0022

このようにして、偏光ビームスプリッタとの間の屈折率の差が±0.2 の接着剤とグラファイトを混合した物質を分離光吸収剤として用いることにより、アイソレーション40dBの光アイソレータを得ることができる。

発明の効果

0023

上述のように本発明によれば、主要性能のアイソレーションが非常に高く、半導体レーザの性能を維持するために十分なものであり、産業界の要望に応えられ得るものである。

図面の簡単な説明

0024

図1(a)は本発明による光アイソレータの第1の偏光子の斜視図である。(b)は本発明による光アイソレータの第2の偏光子の斜視図である。
図2本発明による光アイソレータの構成図である。
図3従来の光アイソレータの光路図である。
図4従来の光アイソレータの別の光路図である。

--

0025

1入射光
2出射光
3ファラデー回転子
4a,4b偏光子
5顔料
5a 界面
6反射戻り光
7円筒型磁石
8反射光
A光アイソレータ
11a,11b,21a,21b光軸通過面
12a,12b,22a,22b分離光の通過面
13a,13b,23a,23b光吸収物質塗布面

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