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公開番号2025040336
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023147203
出願日2023-09-11
発明の名称光アイソレータ
出願人湖北工業株式会社
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所
主分類G02B 27/28 20060101AFI20250314BHJP(光学)
要約【課題】光アイソレータを小型化する。
【解決手段】光アイソレータ10は、第1光ファイバ20と、第1レンズ30と、第1及び第2アイソレータユニット40、50と、第2レンズ60と、第2光ファイバ70を備え、これらの部材は順方向にこの順に所定の軸線に沿って配置されている。第1アイソレータユニットは、第1複屈折板42と、これより順方向後段の第2複屈折板46を含み、第2アイソレータユニットは、第3複屈折板52と、これより順方向後段の第4複屈折板56を含む。第1乃至第4複屈折板は、順方向に進行する光線の入射面又は出射面を構成する傾斜面42a,46a、52a,56aをそれぞれ有する。第1光ファイバの斜研磨方向と第1複屈折板の傾斜方向とは180°を成しており、第2光ファイバの斜研磨方向と第4複屈折板の傾斜方向とは180°を成しており、第2及び第3複屈折板の傾斜方向は互いに直交している。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
１又は複数の第１コアを備え、その第１端面が斜研磨されている第１光ファイバと、第１光軸を有する第１レンズと、第１アイソレータユニットと、第２アイソレータユニットと、第２光軸を有する第２レンズと、１又は複数の第２コアを備え、その第２端面が斜研磨されている第２光ファイバと、を備え、これらが順方向においてこの順に所定の軸線に沿って配置されている光アイソレータであって、
前記第１レンズは、前記第１光ファイバの前記第１コアから出射される任意の偏光状態にある１又は複数の光線をコリメートし、
前記第１アイソレータユニットは、第１複屈折板と、その順方向後段に位置している第２複屈折板と、前記第１及び第２複屈折板の間に設けられた第１ファラデー回転子と、を含み、
前記第２アイソレータユニットは、第３複屈折板と、その順方向後段に位置している第４複屈折板と、前記第３及び第４複屈折板の間に設けられた第２ファラデー回転子と、を含み、
前記第２レンズは、前記第１及び第２アイソレータユニットを透過した前記光線が前記第２光ファイバの対応する前記第２コアに入射するように前記光線を収束させ、
前記第１乃至第４複屈折板のそれぞれは、四角柱形状を呈し、その中心軸は前記軸線と直交しており、且つ、前記軸線に対して傾斜している法線を有する傾斜面を有しており、
前記第１及び第３複屈折板の前記傾斜面は、前記順方向に進行する光線の入射面をそれぞれ構成しており、前記第２及び第４複屈折板の前記傾斜面は、前記順方向に進行する光線の出射面をそれぞれ構成しており、
前記第１乃至第４複屈折板のそれぞれは、前記傾斜面と接続されており且つ前記中心軸と平行である一対の対向面を有しており、前記一対の対向面のうち軸線方向における辺の長さが短いほうの面である幅狭面から前記長さが長い方の面である幅広面に向かう方向を前記傾斜面の傾斜方向と規定すると、前記第１及び第２複屈折板の傾斜方向は１８０°を成すとともに前記第３及び第４複屈折板の傾斜方向は１８０°を成しており、
前記第１及び第２光ファイバの前記第１及び第２端面をそれぞれ正面視した場合において、対応する前記第１及び第２レンズからそれぞれ最も離間している位置である遠位端から対応する前記第１及び第２レンズにそれぞれ最も近接している位置である近位端に向かう方向を斜研磨方向と規定すると、
前記第１光ファイバの斜研磨方向と前記第１複屈折板の傾斜方向は１８０°を成しており、
前記第２光ファイバの斜研磨方向と前記第４複屈折板の傾斜方向は１８０°を成しており、
前記第２複屈折板の傾斜方向と前記第３複屈折板の傾斜方向は互いに直交している、
光アイソレータ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の光アイソレータにおいて、
前記第１光ファイバは、複数の前記第１コアを備えるマルチコア光ファイバ、又は、１つの前記第１コアを備える複数本のシングルコア光ファイバが束ねられたバンドル光ファイバであり、
前記第１光ファイバの前記第１端面の正面視において、前記複数の第１コアは、前記複数の第１コアの中心に関して点対称に配置されており、
前記第１端面上の前記中心は、前記第１レンズの焦点上に位置しており、
前記第１コアから出射される光線の光路を平均化した平均光路を進行する光線を平均光線と規定すると、
前記第１及び第２複屈折板の各傾斜面のテーパ角は、前記第１アイソレータユニット内における前記平均光線の正味の屈折量が、前記第１レンズから出射された前記平均光線の前記第１光軸からのシフト量と等しくなるような値に設定されている、
光アイソレータ。
【請求項３】
請求項２に記載の光アイソレータにおいて、
前記第１光軸は、前記軸線上に位置している、
光アイソレータ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光アイソレータにおいて、
前記第１光ファイバは、複数の前記第１コアを備えるマルチコア光ファイバ、又は、１つの前記第１コアを備える複数本のシングルコア光ファイバが束ねられたバンドル光ファイバであり、
前記第２光ファイバは、複数の前記第２コアを備えるマルチコア光ファイバ、又は、１つの前記第２コアを備える複数本のシングルコア光ファイバが束ねられたバンドル光ファイバであり、
前記第２光ファイバの前記第２端面の正面視において、前記複数の第２コアは、前記複数の第２コアの中心に関して点対称に配置されており、
前記第２端面上の前記中心は、前記第２レンズの焦点上に位置しており、
前記第１コアから出射される光線の光路を平均化した平均光路を進行する光線を平均光線と規定すると、
前記平均光線は、前記第２アイソレータユニット内を前記第３及び第４複屈折板の傾斜方向と平行な方向である屈折方向に屈折し、
前記第３及び第４複屈折板の各傾斜面のテーパ角は、前記第２アイソレータユニット内における前記平均光線の正味の屈折量が、前記第２レンズに入射する前記平均光線の前記第２光軸からの前記屈折方向におけるシフト量と等しくなるような値に設定されている、
光アイソレータ。
【請求項５】
請求項４に記載の光アイソレータにおいて、
前記第２光軸は、前記軸線上に位置している、
光アイソレータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アイソレータに関する。特に、偏光無依存型の光アイソレータに関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
光ファイバ１本当たりの伝送容量を増大させ、１ビット当たりのコストを低減する目的で、マルチコア光ファイバを用いた空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）技術が適用された光伝送システムに関する研究開発が進められている。この光伝送システムには光アイソレータが不可欠である。光アイソレータは、光線を順方向にのみ通過させる光学部品である。例えば、特許文献１には、一対の複屈折板と、その間に設けられたファラデー回転子と、を含むアイソレータユニットが２個直列に配置されたアイソレータユニット群を備える光アイソレータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第２７４７７７５号
【発明の概要】
【０００４】
一般に、光アイソレータの寸法は小さい方が望ましい。しかしながら、例えばマルチコア光ファイバ用の光アイソレータにおいては、戻り光によるクロストークの増大を抑制するためにその寸法を大型化せざるを得ないという問題があり、この問題は、コア数が増加するほど顕著であった。このため、マルチコア光ファイバ用の光アイソレータを小型化することは特に困難であった。これまでは光アイソレータの光学特性を向上させることに重点が置かれており、寸法の小型化については十分な検討がなされておらず、改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、光アイソレータを小型化することが可能な技術を提案することにある。
【０００６】
本発明の光アイソレータ（１０）は、
１又は複数の第１コア（Ｃ１乃至Ｃ４）を備え、その第１端面（２０ａ）が斜研磨されている第１光ファイバ（２０）と、第１レンズ（３０）と、第１アイソレータユニット（４０）と、第２アイソレータユニット（５０）と、第２レンズ（６０）と、１又は複数の第２コア（Ｃ１乃至Ｃ４）を備え、その第２端面（７０ａ）が斜研磨されている第２光ファイバ（７０）と、を備え、これらが順方向においてこの順に所定の軸線（Ａ）に沿って配置されている。
前記第１レンズ（３０）は、前記第１光ファイバ（２０）の前記第１コア（Ｃ１乃至Ｃ４）から出射される任意の偏光状態にある１又は複数の光線をコリメートし、
前記第１アイソレータユニット（４０）は、第１複屈折板（４２）と、その順方向後段に位置している第２複屈折板（４６）と、前記第１及び第２複屈折板の間に設けられた第１ファラデー回転子（４４）と、を含み、
前記第２アイソレータユニット（５０）は、第３複屈折板（５２）と、その順方向後段に位置している第４複屈折板（５６）と、前記第３及び第４複屈折板の間に設けられた第２ファラデー回転子（５４）と、を含み、
前記第２レンズ（６０）は、前記第１及び第２アイソレータユニット（４０、５０）を透過した前記光線が前記第２光ファイバ（７０）の対応する前記第２コア（Ｃ１乃至Ｃ４）に入射するように前記光線を収束させ、
前記第１乃至第４複屈折板（４２，４６、５２，５６）のそれぞれは、四角柱形状を呈し、その中心軸は前記軸線（Ａ）と直交しており、且つ、前記軸線（Ａ）に対して傾斜している法線を有する傾斜面（４２ａ，４６ａ、５２ａ，５６ａ）を有しており、
前記第１及び第３複屈折板（４２、５２）の前記傾斜面（４２ａ、５２ａ）は、前記順方向に進行する光線の入射面をそれぞれ構成しており、前記第２及び第４複屈折板（４６、５６）の前記傾斜面（４６ａ、５６ａ）は、前記順方向に進行する光線の出射面をそれぞれ構成しており、
前記第１乃至第４複屈折板（４２，４６、５２，５６）のそれぞれは、前記傾斜面と接続されており且つ前記中心軸と平行である一対の対向面（４２ｃ，４２ｄ、４６ｃ，４６ｄ、５２ｃ，５２ｄ、５６ｃ，５６ｄ）を有しており、前記一対の対向面のうち軸線方向における辺の長さが短いほうの面である幅狭面（４２ｃ、４６ｃ、５２ｃ、５６ｃ）から前記長さが長い方の面である幅広面（４２ｄ、４６ｄ、５２ｄ、５６ｄ）に向かう方向を前記傾斜面の傾斜方向と規定すると、前記第１及び第２複屈折板（４２，４６）の傾斜方向は１８０°を成すとともに前記第３及び第４複屈折板（５２，５６）の傾斜方向は１８０°を成しており、
前記第１及び第２光ファイバ（２０、７０）の前記第１及び第２端面（２０ａ、７０ａ）をそれぞれ正面視した場合において、対応する前記第１及び第２レンズ（３０、６０）からそれぞれ最も離間している位置である遠位端から対応する前記第１及び第２レンズ（３０、６０）にそれぞれ最も近接している位置である近位端に向かう方向を斜研磨方向と規定すると、
前記第１光ファイバ（２０）の斜研磨方向と前記第１複屈折板（４２）の傾斜方向は１８０°を成しており、
前記第２光ファイバ（７０）の斜研磨方向と前記第４複屈折板（５６）の傾斜方向は１８０°を成しており、前記第２複屈折板（４６）の傾斜方向と前記第３複屈折板（５２）の傾斜方向は互いに直交している。
【０００７】
本発明によれば、光アイソレータを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態に係る光アイソレータの側面図である。
図１Ａの光アイソレータの平面図である。
入力側のマルチコア光ファイバの端面の正面図である。
出力側のマルチコア光ファイバの端面の正面図である。
１つ目の比較例としての光アイソレータの側面図であり、出力側のマルチコア光ファイバの斜研磨方向及び出力側コリメータの軸線からのシフト量を示す図である。
図４Ａの光アイソレータの平面図である。
２つ目の比較例としての光アイソレータの側面図であり、出力側のマルチコア光ファイバの斜研磨方向及び出力側コリメータの軸線からのシフト量を示す図である。
図５Ａの光アイソレータの平面図である。
３つ目の比較例としての光アイソレータの側面図であり、出力側のマルチコア光ファイバの斜研磨方向及び出力側コリメータの軸線からのシフト量を示す図である。
図６Ａの光アイソレータの平面図である。
順方向後段のアイソレータユニットの前段の複屈折板の傾斜方向に対する出力側のマルチコア光ファイバの斜研磨方向の角度θと出力側のマルチコア光ファイバの軸線からの変位量Δｄとの関係を規定したグラフである。
光アイソレータの前段部分の側面図であり、平均光路を示す図である。
光アイソレータの後段部分の平面図であり、平均光路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る光アイソレータ１０について説明する。光アイソレータ１０は、偏光無依存型、即ち、入射光線の偏光状態に関わらず挿入損失が変化しないタイプの光アイソレータである。図１Ａは光アイソレータ１０の側面図であり、図１Ｂは光アイソレータ１０の平面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、光アイソレータ１０は、マルチコア光ファイバ２０と、レンズ３０と、アイソレータユニット群Ｇと、レンズ６０と、マルチコア光ファイバ７０と、を備える（以下、マルチコア光ファイバを「ＭＣＦ」とも称する。）。これらの部材は、軸線Ａに沿って上記の順に配置されている。光アイソレータ１０には、直交座標系が設定されている。ｚ軸は、ＭＣＦ２０からＭＣＦ７０に向かう方向が正方向となるように軸線Ａと平行に延びている。ｙ軸は、ｚ軸と直交しており、図１Ａにおいて紙面上方向が正方向となるように延びている。ｘ軸は、ｙ軸及びｚ軸と直交しており、図１Ｂにおいて紙面上方向が正方向となるように延びている。
【００１０】
本明細書では、＋ｚ軸方向を光アイソレータ１０の順方向と規定し、－ｚ軸方向を光アイソレータ１０の逆方向と規定している。このため、ＭＣＦ２０は入力側のマルチコア光ファイバとして機能し、ＭＣＦ７０は出力側のマルチコア光ファイバとして機能する。
図１Ａ及び図１Ｂでは、入力側のＭＣＦ２０から出射された光線（厳密には、後述するコアＣ１からの出射光線）の順方向における光路を示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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