【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光コネクタに関し、特
に光ファイバ通信等で光ファイバ間に用いられる偏波無
依存型光アイソレータを内蔵する光コネクタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical connector, and more particularly to an optical connector incorporating a polarization independent optical isolator used between optical fibers in optical fiber communication and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体レーザを信号光源とする光通信の
進歩にともない、数ギガヘルツを越える高速、高密度な
信号伝送が実現されている。この高速、高密度の信号伝
送に用いられる光部品の１つに、半導体レーザへの反射
戻り光を防止する目的で使用される光アイソレータがあ
る。2. Description of the Related Art With the progress of optical communication using a semiconductor laser as a signal light source, high-speed and high-density signal transmission exceeding several gigahertz has been realized. One of the optical components used for this high-speed, high-density signal transmission is an optical isolator used for the purpose of preventing reflected light returning to the semiconductor laser.
【０００３】光アイソレータには、特定の偏波方向の光
以外は透過させない偏波依存型の光アイソレータと、任
意の偏波方向の光を全て透過させる偏波無依存型光アイ
ソレータとがある。このうち、後者の偏波無依存型の光
アイソレータは、信号伝送系の中継光増幅器等に用いら
れ、今後大きな需要が見込まれている。The optical isolators include a polarization-dependent optical isolator that transmits only light of a specific polarization direction and a polarization-independent optical isolator that transmits light of any polarization direction. Of these, the latter polarization-independent optical isolator is used for relay optical amplifiers in signal transmission systems, and is expected to be in great demand in the future.
【０００４】図８は従来の代表的な偏波無依存型光アイ
ソレータ１０の構成を示し、１個のファラデ回転子と３
個の複屈折結晶板を用いた構造である。FIG. 8 shows the structure of a typical conventional polarization-independent optical isolator 10, which includes one Faraday rotator and three Faraday rotators.
This is a structure using individual birefringent crystal plates.
【０００５】図８において、３つの複屈折結晶板をそれ
ぞれ１１、１２、１３として、その複屈折結晶板１１と
１２の間に置かれたファラデ回転子を１４とした。ファ
ラデ回転子１４にはＺ方向に平行な磁界が加えられてい
る。複屈折結晶板１１、１２、１３は、一軸結晶からそ
のＣ軸が表面と傾くように切り出し平行平板に研磨した
もので、この平行平板に垂直に入射した光線を互いに偏
波方向が直交する２つの光に分離する。複屈折結晶板１
１、１２、１３それぞれの光透過方向の厚みは１：１／
√２：１／√２の比率とされ、かつ複屈折結晶板１３の
Ｃ軸は複屈折結晶板１２のＣ軸に対しＺ軸まわりに９０
°回転した構成である。１４はビスマス置換ガーネット
等で形成されたファラデ回転子であり、光の偏波方向を
４５°回転させる。１５は光を光ファイバ１６に結合す
るための結合レンズである。In FIG. 8, three birefringent crystal plates are designated as 11, 12, and 13, respectively, and a Faraday rotator placed between the birefringent crystal plates 11 and 12 is designated as 14. A magnetic field parallel to the Z direction is applied to the Faraday rotator 14. The birefringent crystal plates 11, 12 and 13 are cut out from a uniaxial crystal so that their C axes are inclined with respect to the surface and polished into parallel plates. Light rays that are vertically incident on the parallel plates have their polarization directions orthogonal to each other. Split into two lights. Birefringent crystal plate 1
The thickness of each of 1, 12, and 13 in the light transmission direction is 1: 1 /
The ratio is √2: 1 / √2, and the C axis of the birefringent crystal plate 13 is 90 around the Z axis with respect to the C axis of the birefringent crystal plate 12.
It is a rotated structure. Reference numeral 14 is a Faraday rotator formed of bismuth-substituted garnet or the like, which rotates the polarization direction of light by 45 °. Reference numeral 15 is a coupling lens for coupling light to the optical fiber 16.
【０００６】また、複屈折結晶板１１より光を入射した
場合を順方向、複屈折結晶板１３より光が入射した場合
を逆方向と定め、順方向入射光線を１０ｆ、逆方向入射
光線を１０ｂとし、２つに分離される光線をそれぞれ順
方向はｆ１、ｆ２、逆方向はｂ１、ｂ２と表し、図中に
矢印で示した。The case where light is incident from the birefringent crystal plate 11 is defined as the forward direction, and the case where light is incident from the birefringent crystal plate 13 is defined as the reverse direction. The forward incident light beam is 10f and the backward incident light beam is 10b. The rays that are separated into two are represented by f1 and f2 in the forward direction and b1 and b2 in the opposite direction, respectively, and are indicated by arrows in the figure.
【０００７】この光アイソレータ内で光が進む様子を複
屈折結晶板１１の方向から見たのが図９（１）（２）で
あり、（１）は順方向に進む光、（２）は逆方向に進む
光の場合で、Ａ〜Ｅは図８中の各Ａ〜Ｅの位置に対応し
ている。点は光線の位置、矢印は偏波面の方向を表して
いる。偏波面の回転の方向は時計回りを＋とする。FIGS. 9 (1) and 9 (2) show how light travels in this optical isolator from the direction of the birefringent crystal plate 11, where (1) is light traveling in the forward direction and (2) is In the case of light traveling in the opposite direction, A to E correspond to the positions of A to E in FIG. The points indicate the positions of light rays, and the arrows indicate the direction of the plane of polarization. The direction of rotation of the plane of polarization is + in the clockwise direction.
【０００８】図８と図９を用いてアイソレータの動作原
理を説明する。The operating principle of the isolator will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
【０００９】複屈折結晶板１１のＣ軸方向が上向き（Ｙ
軸方向）であるとすると、結合レンズ１５から順方向に
複屈折結晶板１１に入射した信号光１０ｆは、互いに直
交する偏波方向の２つの光線ｆ１、ｆ２に分離される
（図９（１）−Ｂ）。これらの各偏波成分はその位置関
係は保ったままファラデ回転子１４でｆ１、ｆ２の偏波
面が−４５°回転させられ複屈折結晶板１２に入射する
（図９（１）−Ｃ）。The C-axis direction of the birefringent crystal plate 11 is upward (Y
Signal light 10f incident on the birefringent crystal plate 11 in the forward direction from the coupling lens 15 is split into two light beams f1 and f2 in polarization directions orthogonal to each other (FIG. 9 (1)). ) -B). The polarization planes of f1 and f2 are rotated by −45 ° by the Faraday rotator 14 and the respective polarization components are incident on the birefringent crystal plate 12 (FIG. 9 (1) -C).
【００１０】この複屈折結晶板１２はＣ軸方向が複屈折
結晶板１１のＣ軸に対して−４５°回転させられてお
り、そのため、光線ｆ２は異常光成分となって屈折する
が、光線ｆ１は常光成分であるからそのまま屈折せずに
透過する（図９（１）−Ｄ）。複屈折結晶板１３はその
Ｃ軸方向が複屈折結晶板１２に対して＋９０°回転させ
られている。そのため、光線ｆ１が異常光成分となって
屈折し、光線ｆ２は常光成分となってそのまま透過する
（図９（１）−Ｅ）。このように一旦２つ分離された偏
波成分はＥ点で合成され、結合レンズ１５により光ファ
イバ１６に結合される。The C-axis direction of the birefringent crystal plate 12 is rotated by −45 ° with respect to the C-axis of the birefringent crystal plate 11, so that the light ray f2 becomes an extraordinary light component and is refracted. Since f1 is an ordinary light component, it is transmitted as it is without refracting (FIG. 9 (1) -D). The birefringent crystal plate 13 has its C-axis direction rotated by + 90 ° with respect to the birefringent crystal plate 12. Therefore, the light ray f1 becomes an extraordinary light component and is refracted, and the light ray f2 becomes an ordinary light component and is transmitted as it is (FIG. 9 (1) -E). In this way, the polarization components once separated into two are combined at the point E, and are combined with the optical fiber 16 by the combining lens 15.
【００１１】一方逆方向の戻り光１０ｂは、点Ｃまで順
方向と同様のふるまいをするが、ファラデ回転子の非相
反性により、ファラデ回転子１４に入射した光線ｂ１、
ｂ２はその偏波面が−４５°回転させられ複屈折結晶板
１１に入射する（図９（２）−Ｂ）。そのため、複屈折
結晶板１１に入射した光線ｂ１が異常光成分となって屈
折し、光線ｂ２は常光成分となってそのまま透過する。
（図９（２）−Ａ）。このように、光線ｂ１、ｂ２は順
方向入射位置と異なる位置に出射するため、光ファイバ
１７に結合せず戻り光は遮断される。On the other hand, the return light 10b in the reverse direction behaves in the same way as the forward direction up to the point C, but due to the non-reciprocity of the Faraday rotator, the light beam b1, which is incident on the Faraday rotator 14,
The polarization plane of b2 is rotated by −45 ° and enters the birefringent crystal plate 11 (FIG. 9 (2) -B). Therefore, the light ray b1 incident on the birefringent crystal plate 11 is refracted as an extraordinary light component, and the light ray b2 is transmitted as it is as an ordinary light component.
(FIG. 9 (2) -A). As described above, since the light beams b1 and b2 are emitted to the position different from the forward incident position, they are not coupled to the optical fiber 17 and the return light is blocked.
【００１２】図１０は従来の偏波無依存型光アイソレー
タ２０の外観を示した図である。１８は光アイソレータ
部で図８に示す構成備品がケース内に調整、固定されて
いる。両端部はコネクタ部１９で他の伝送系の光ファイ
バと偏波無依存型光アイソレータ２０が接続される。光
アイソレータ部１８の大きさは例えばφ７ｍｍ×４５ｍ
ｍ程度である。FIG. 10 is a view showing the appearance of a conventional polarization-independent optical isolator 20. Reference numeral 18 denotes an optical isolator, in which the components shown in FIG. 8 are adjusted and fixed in the case. At both ends, a polarization independent optical isolator 20 is connected to an optical fiber of another transmission system by connector portions 19. The size of the optical isolator portion 18 is, for example, φ7 mm × 45 m
m.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うに複屈折偏光板とファラデ回転子を用いた従来の偏波
無依存型光アイソレータにおいては、以下のような欠点
があった。However, the conventional polarization-independent optical isolator using the birefringent polarizing plate and the Faraday rotator as described above has the following drawbacks.
【００１４】（１）部品点数が多く、さらに各構成部品
を精密に光学調整しなければならないため、工数が多く
組立が煩雑であり時間がかかる。(1) Since the number of parts is large and each component must be precisely optically adjusted, the number of steps is large, the assembly is complicated, and the time is long.
【００１５】（２）光アイソレータ部の光ファイバの結
合を考える場合、光アイソレータ部での構成部品が多い
ため、光ファイバ間の光の伝達空間が長くなる。また、
順方向から入射した光線が入射光線軸からずれた位置に
出射するため、両端の結合レンズや光ファイバのガイド
となる位置が決まらず、光軸合わせに多大な労力を必要
とする。(2) Considering the coupling of the optical fibers in the optical isolator section, the number of components in the optical isolator section is large, so that the light transmission space between the optical fibers becomes long. Also,
Since the light ray incident from the forward direction is emitted at a position deviated from the incident light ray axis, the positions of the coupling lenses at both ends and the guides of the optical fiber are not determined, and a great deal of labor is required for optical axis alignment.
【００１６】（３）他の伝送系との結合は両端のコネク
タによって行うので、測定器、通信装置内に組み込みに
は大きく場所を取る。(3) Since the connection with other transmission systems is performed by the connectors at both ends, a large space is required for incorporation into the measuring instrument and the communication device.
【００１７】（４）各光学素子が光ファイバに対して垂
直に設置されているので、各光学素子からの反射光が光
ファイバに戻り、反射減衰量特性が低下する。(4) Since each optical element is installed perpendicularly to the optical fiber, the reflected light from each optical element returns to the optical fiber, and the return loss characteristic deteriorates.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】課題を解決する手段は次
の通りである。Means for solving the problems Means for solving the problems are as follows.
【００１９】（１）コア拡大ファイバが保持されるフェ
ルールを挿入して、このフェルールの位置決め保持を行
うフランジもしくはスリーブを具備する光コネクタにお
いて、スリーブの内部に、ファラデ回転子と複屈折結晶
板とが一体化された偏波無依存型の光アイソレータ用素
子を配置する。(1) In an optical connector including a flange or a sleeve for inserting and holding a ferrule holding a core-expanded fiber, the ferrule rotator and a birefringent crystal plate are provided inside the sleeve. A polarization-independent optical isolator element integrated with the above is arranged.
【００２０】（２）光アイソレータ用素子の各素子であ
るファラデ回転子と複屈折結晶板とは、周面が入射光線
軸と平行でかつ光の入出射面が入射光線軸に対して傾斜
させた状態で円筒磁石内に配置し、フランジもしくはス
リーブ内部に円筒磁石と共に配置する。(2) The Faraday rotator and the birefringent crystal plate, which are the respective elements of the optical isolator element, have their peripheral surfaces parallel to the incident light ray axis and their light incident and outgoing surfaces inclined with respect to the incident light ray axis. It is placed inside the cylindrical magnet in the state of being set, and is placed inside the flange or the sleeve together with the cylindrical magnet.
【００２１】[0021]
【作用】本発明は、偏波無依存型光アイソレータを光フ
ァイバ間に接続することにより、構造が簡単で、組立調
整が容易で、小型で、各光学部品の光軸調整が容易で、
反射減衰量特性が向上し、且つ測定器、通信装置への組
み込み汎用性があるものとなる。According to the present invention, by connecting the polarization-independent optical isolator between the optical fibers, the structure is simple, the assembly and adjustment are easy, the size is small, and the optical axis adjustment of each optical component is easy.
The return loss characteristic is improved, and it is versatile to be incorporated in a measuring instrument or a communication device.
【００２２】また、光アイソレータ用素子の両側にフェ
ルールに保持されたコア拡大ファイバを配置することに
より、接続損失を少なくし、光軸調整を容易にする。By disposing the core-expanded fibers held by the ferrules on both sides of the optical isolator element, the connection loss is reduced and the optical axis adjustment is facilitated.
【００２３】さらに、光アイソレータ用素子の光の入出
射面を入射光線軸に対して傾斜させて円筒磁石内に配置
することにより、低損失な接続がより容易となり、反射
減衰量特性がより向上するものとなる。Further, by arranging the light incident / exiting surface of the optical isolator element in the cylindrical magnet so as to be inclined with respect to the incident ray axis, connection with low loss becomes easier and reflection attenuation amount characteristics are further improved. It will be done.
【００２４】[0024]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】図１は本発明の光コネクタを構成する第一
の実施例で、プラグ型光アイソレータ１を示す断面図で
ある。図２は図１のプラグ型光アイソレータ１を構成す
る光アイソレータ部９の断面図である。なお各図におい
て同一部位には同一符号を付してある。FIG. 1 is a sectional view showing a plug type optical isolator 1 which is a first embodiment constituting an optical connector of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical isolator section 9 that constitutes the plug type optical isolator 1 of FIG. In each figure, the same parts are designated by the same reference numerals.
【００２６】図１に記載のプラグ型光アイソレータ１に
おいて、Ａはハウジング、７はフランジを示し、２ａで
示した部位は雌ネジ、２ｂで示した部位は雄ネジを形成
している。また３はファラデ回転子と複屈折結晶板とが
一体化された光アイソレータ用素子、４は円筒型の磁石
で内部のファラデ回転子に飽和磁界を与え、磁石４と光
アイソレータ用素子３とで偏波無依存型光アイソレータ
を構成して、フランジ７の内径部で保持されている。さ
らに、５ａ、５ｂはコア拡大ファイバを保持したフェル
ールで、前述のプラグ型光アイソレータ１の片側で、６
ａで示した挿入孔から他のフェルールが挿入されたと
き、その端面にフェルール５ａが当接されるように光軸
方向に位置決め保持されている。またフェルール５ｂも
規格に一致する飛び出し長さとなるように光軸方向にそ
の長さが決定されている。In the plug type optical isolator 1 shown in FIG. 1, A is a housing, 7 is a flange, 2a is a female screw, and 2b is a male screw. Further, 3 is an optical isolator element in which a Faraday rotator and a birefringent crystal plate are integrated, 4 is a cylindrical magnet, which gives a saturation magnetic field to the internal Faraday rotator, and the magnet 4 and the optical isolator element 3 are combined. It constitutes a polarization independent optical isolator and is held by the inner diameter portion of the flange 7. Further, 5a and 5b are ferrules holding a core expanding fiber, and are provided on one side of the plug type optical isolator 1 described above,
The ferrule 5a is positioned and held in the optical axis direction so that the ferrule 5a comes into contact with the end face of the other ferrule when the other ferrule is inserted through the insertion hole indicated by a. The length of the ferrule 5b is also determined in the optical axis direction so that the ferrule 5b has a protruding length that conforms to the standard.
【００２７】フェルール５ａ、５ｂはフランジ７に狭
持、接着固定されており、その外径が精度良く加工され
ている。従って、プラグ型光アイソレータ１の挿入孔６
ａに通常のコネクタプラグを接続し、フェルール５ｂを
アダプタに接続するだけで、光通信系に光アイソレータ
機能を付加することができる。The ferrules 5a and 5b are sandwiched and fixed to the flange 7 by adhesion, and their outer diameters are machined with high precision. Therefore, the insertion hole 6 of the plug type optical isolator 1
The optical isolator function can be added to the optical communication system by simply connecting the ordinary connector plug to a and connecting the ferrule 5b to the adapter.
【００２８】図２はプラグ型光アイソレータの光アイソ
レータ部９を示し、これは図１に示したプラグ型光アイ
ソレータ１のハウジングＡを除いた部分の断面図であ
る。光アイソレータ用素子３は複屈折結晶板３１、３
２、３３とファラデ回転子３４を一体化した構成で、各
素子（複屈折結晶板３１、３２、３３、ファラデ回転子
３４）は周面が入射光線軸と平行でかつ光の入出射面を
入射光線軸に対して傾斜させた状態で磁石４内に配置さ
れており、偏波無依存型の光アイソレータとして機能し
ている。FIG. 2 shows an optical isolator portion 9 of the plug type optical isolator, which is a sectional view of the plug type optical isolator 1 shown in FIG. The optical isolator element 3 includes the birefringent crystal plates 31 and 3.
2, 33 and the Faraday rotator 34 are integrated, and each element (the birefringent crystal plates 31, 32, 33, and the Faraday rotator 34) has a peripheral surface parallel to the incident ray axis and a light entrance / exit surface. It is disposed inside the magnet 4 in a state of being inclined with respect to the incident ray axis, and functions as a polarization-independent optical isolator.
【００２９】コア拡大ファイバ５を保持したフェルール
５ａ、５ｂは、その光軸方向の長さはコア拡大ファイバ
５のコア拡大領域の長さＬ（図４参照）より長く設定さ
れている。またフェルール５ａ、５ｂの両端面は研磨さ
れて、コア拡大領域側を対向させて光アイソレータ用素
子３の両側に配置される。The lengths of the ferrules 5a and 5b holding the core expanding fiber 5 in the optical axis direction are set longer than the length L of the core expanding region of the core expanding fiber 5 (see FIG. 4). Both end faces of the ferrules 5a and 5b are polished and arranged on both sides of the optical isolator element 3 with their core expansion regions facing each other.
【００３０】フランジ７の内径は、磁石４及びフェルー
ル５ａ、５ｂをフランジ７内部に狭持できる大きさで、
かつフェルール５ａ、５ｂはフランジ７に接着固定する
ことが望ましい。本実施例によれば、光アイソレータ用
素子３と磁石４からなる偏波無依存型光アイソレータ、
さらにはコア拡大ファイバ５を保持したフェルール５
ａ、５ｂを、フランジ７の内径部で狭持させる構成なの
で、各部品の組立調整が不要で、大幅に作製が容易にな
る。The inner diameter of the flange 7 is large enough to hold the magnet 4 and the ferrules 5a and 5b inside the flange 7,
In addition, it is desirable that the ferrules 5a and 5b be fixedly adhered to the flange 7. According to this embodiment, a polarization-independent optical isolator including the optical isolator element 3 and the magnet 4 is provided.
Furthermore, the ferrule 5 holding the core expansion fiber 5
Since a and 5b are sandwiched by the inner diameter portion of the flange 7, it is not necessary to assemble and adjust each component, and the production is greatly facilitated.
【００３１】次に偏波無依存型光アイソレータの動作原
理について図３を用いて説明する。光アイソレータ用素
子３での光の通過状態を示す概念図が図３（ａ）で、偏
波無依存型光アイソレータ内で順方向に光が進む様子を
複屈折結晶板３１の方向から見たのが図３（ｂ）で、Ａ
〜Ｅは図３（ａ）中の各Ａ〜Ｅの位置に対応している。
点は光線の位置、矢印は偏波面の方向を表している。ま
た、複屈折結晶板３１、３２、３３それぞれの厚みは
１：１／√２：１／√２の比率とされ、光アイソレータ
動作をするように各光学素子は光軸調整後一体化されて
いる。さらに、一体化された光アイソレータ用素子３は
入射光線軸Ｚに垂直な面（Ｙ軸と平行な面）からθ度傾
斜して設置されている。Next, the operation principle of the polarization independent optical isolator will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a conceptual diagram showing a light passing state in the optical isolator element 3, and a state in which light travels in the forward direction in the polarization independent optical isolator is seen from the direction of the birefringent crystal plate 31. In Fig. 3 (b), A
To E correspond to the positions of A to E in FIG.
The points indicate the positions of light rays, and the arrows indicate the direction of the plane of polarization. The thickness of each of the birefringent crystal plates 31, 32, and 33 is set to a ratio of 1: 1 / √2: 1 / √2, and each optical element is integrated after the optical axis adjustment so as to operate as an optical isolator. There is. Further, the integrated optical isolator element 3 is installed at an angle of θ degrees from a plane perpendicular to the incident ray axis Z (plane parallel to the Y axis).
【００３２】複屈折結晶板３１に入射した光の位置をＸ
Ｙ座標軸の原点（０，０）として、複屈折結晶板３１の
偏光分離幅をａとすると、光アイソレータ用の各光学素
子の光の入出射面を入射光線軸に対して傾斜設置されて
いない従来の場合図９に示すように位置Ｅでビームの位
置は原点からずれる。この位置Ｅにおけるビームの位置
は（０，ａ／√２）で、原点からＳ＝ａ／√２出射光線
がずれている。そこで、このズレＳを補正するために光
アイソレータ用素子を傾斜させる。傾斜の方向は原点と
ずれビーム位置を結ぶ直線に直角に交わる直線を軸とし
て傾斜させる。傾斜角θは、複屈折結晶板３１、ファラ
デ回転子３４の厚みをそれぞれＬ１、Ｌ２とすると数１
で表される。The position of the light incident on the birefringent crystal plate 31 is X.
Assuming that the origin (0, 0) of the Y coordinate axis is the polarization separation width of the birefringent crystal plate 31, the light incident / exiting surface of each optical element for the optical isolator is not inclined with respect to the incident ray axis. In the conventional case, the beam position is displaced from the origin at the position E as shown in FIG. The position of the beam at this position E is (0, a / √2), and the S = a / √2 emitted light beam is displaced from the origin. Therefore, in order to correct the deviation S, the optical isolator element is tilted. The tilt direction is tilted about a straight line that intersects the straight line connecting the origin and the shifted beam position at a right angle. The tilt angle θ is given by Equation 1 when the thicknesses of the birefringent crystal plate 31 and the Faraday rotator 34 are L1 and L2, respectively.
It is represented by.
【００３３】[0033]
【数１】[Equation 1]
【００３４】ｎは複屈折結晶板の屈折率、ｎｆはファラ
デ回転子の屈折率である。N is the refractive index of the birefringent crystal plate, and nf is the refractive index of the Faraday rotator.
【００３５】例えば、複屈折結晶板にルチル結晶板、フ
ァラデ回転子にビスマス置換ガーネットを用いて、Ｌ１
＝７００μｍ、Ｌ２＝４００μｍ、ｎ＝２．６、ｎｆ＝
２．３の光アイソレータ用素子を用いた場合、傾斜角θ
＝３．４ｄｅｇとすることで、図３（ｂ）に示すよう
に、出射ビームは原点に出射することになる。For example, using a rutile crystal plate as the birefringent crystal plate and a bismuth-substituted garnet as the Faraday rotator, L1
= 700 μm, L2 = 400 μm, n = 2.6, nf =
When the optical isolator element of 2.3 is used, the tilt angle θ
= 3.4 deg., The output beam is output to the origin as shown in FIG.
【００３６】この偏波無依存型の光アイソレータの光ア
イソレータ用素子３は、大型のファラデ回転子基板、複
屈折結晶基板を用いて光学調整後、光学接着剤で基板同
士を接着し、その後磁石４の内部に挿入できる大きさに
カッティングすることにより製造できるので、多数の光
アイソレータ用素子３を容易に作製することができる。
また、予め所定の方向に傾斜角θ傾けてカッティングを
行うことにより、磁石４の内径に沿って光アイソレータ
用素子３を設置するだけで、煩雑な角度調整無しに光ア
イソレータ素子３を傾斜設置することができる。さら
に、各素子を一体化することにより光の伝送空間が短く
なり損失が小さくなる。例えば、ファラデ回転子３４は
ビスマス置換ガーネットを用い、複屈折結晶板はルチル
結晶板を用いて一体化した場合、光アイソレータ用素子
３の実効厚さは、実用的に７００μｍ程度にすることが
できる。The optical isolator element 3 of this polarization-independent optical isolator is optically adjusted using a large Faraday rotator substrate and a birefringent crystal substrate, and then the substrates are adhered to each other with an optical adhesive, followed by a magnet. Since it can be manufactured by cutting into a size that can be inserted into the inside of 4, the large number of optical isolator elements 3 can be easily manufactured.
Further, by performing cutting with a tilt angle θ in a predetermined direction in advance, only the optical isolator element 3 is installed along the inner diameter of the magnet 4, and the optical isolator element 3 is installed obliquely without complicated angle adjustment. be able to. Furthermore, by integrating each element, the light transmission space is shortened and the loss is reduced. For example, when the Faraday rotator 34 is made of bismuth-substituted garnet and the birefringent crystal plate is made of a rutile crystal plate, the optical isolator element 3 can practically have an effective thickness of about 700 μm. .
【００３７】図４はコア拡大ファイバ５の縦断面図で、
５１はコアを５２はクラッドを示し、拡大前のコア直径
Ｄ、拡大後のコア直径をＷとする。コア拡大ファイバ５
の構造は、通常の光ファイバのコア径がテーパ状に拡大
され、終端部では伝送路の３倍から４倍のコア径Ｗを有
している。コア径の拡大は光ファイバコアに含まれるド
ーパントを熱拡散して実現し、コア拡大領域の屈折率分
布は未拡大部より屈折率が小さくなる。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the expanded core fiber 5.
Reference numeral 51 denotes a core and 52 denotes a clad, and a core diameter D before expansion and a core diameter after expansion are W. Core expansion fiber 5
In this structure, the core diameter of an ordinary optical fiber is expanded in a taper shape, and the terminal end has a core diameter W which is 3 to 4 times that of the transmission line. The expansion of the core diameter is realized by thermally diffusing the dopant contained in the optical fiber core, and the refractive index distribution in the core expansion region has a smaller refractive index than the unexpanded part.
【００３８】コア拡大ファイバの特性計算値を図５
（ａ）（ｂ）に示す。いずれも波長＝１．５５μｍの場
合で計算している。FIG. 5 shows the calculated values of the characteristics of the expanded core fiber.
Shown in (a) and (b). In all cases, the calculation is performed when the wavelength is 1.55 μm.
【００３９】図５（ａ）はコア拡大ファイバ同士を、フ
ァイバ間距離Ｚ＝０μｍで拡大領域を対向させて結合し
た場合の、ファイバ横ズレ距離Ｘと接続損失量の関係
を、コア拡大率１倍、２倍、３倍、４倍の場合について
計算して結果である。接続損失はコア径が大きいほど小
さくなり、ファイバ横ズレ距離Ｘのトレランス特性が向
上する。このようにコア拡大ファイバを用いれば、対向
するコア拡大ファイバの軸が多少ずれていても、ファイ
バ横ズレ距離に起因する接続損失を小さく押さえること
ができる。従って煩雑な調整工程が不必要となる。FIG. 5A shows the relationship between the fiber lateral displacement distance X and the splice loss amount when the core expanding fibers are coupled with the expanding regions facing each other at the fiber distance Z = 0 μm. The results are calculated for the cases of double, double, triple and quadruple. The connection loss decreases as the core diameter increases, and the tolerance characteristic of the fiber lateral displacement distance X improves. By using the core expanding fiber as described above, even if the axes of the core expanding fibers facing each other are slightly deviated, the connection loss due to the fiber lateral displacement distance can be suppressed small. Therefore, a complicated adjustment process becomes unnecessary.
【００４０】図５（ｂ）はコア拡大ファイバ同士を、フ
ァイバ横ズレ距離Ｘ＝０μｍで拡大領域を対向させて結
合した場合の、ファイバ間距離Ｚと接続損失量の関係
を、コア拡大率１倍、２倍、３倍、４倍の場合について
計算して結果である。接続損失はコア径が大きいほど小
さくなり、光ファイバ間距離Ｚのトレランス特性が向上
する。このようにコア拡大ファイバを用いれば、光ファ
イバ間に光アイソレータ用素子を挿入しても、光ファイ
バ間距離に起因する接続損失を小さく押さえることがで
きる。また、レンズ無しで構成されるので価格も安価と
なる。FIG. 5 (b) shows the relationship between the fiber-to-fiber distance Z and the splice loss when the core expansion fibers are coupled with the fiber lateral displacement distance X = 0 μm so that the expansion regions face each other. The results are calculated for the cases of double, double, triple and quadruple. The connection loss decreases as the core diameter increases, and the tolerance characteristic of the optical fiber distance Z improves. By using the core-expanded fiber in this way, even if the optical isolator element is inserted between the optical fibers, the connection loss due to the distance between the optical fibers can be suppressed small. In addition, the price is low because it is configured without a lens.
【００４１】例えば、実効厚さ７００μｍの光アイソレ
ータ用素子と拡大コア径Ｗ＝４０μｍのコア拡大ファイ
バ５を使用して図２に示す光アイソレータ部９を組み立
てた場合、光アイソレータの特性としては挿入損失１．
２ｄＢ、アイソレーション４０ｄＢの良好な特性が得ら
れることが計算できる。For example, when the optical isolator section 9 shown in FIG. 2 is assembled using the optical isolator element having an effective thickness of 700 μm and the core expanding fiber 5 having the expanded core diameter W = 40 μm, the optical isolator is inserted as a characteristic. Loss 1.
It can be calculated that good characteristics of 2 dB and isolation of 40 dB can be obtained.
【００４２】図６は本発明の光コネクタを構成する第２
の実施例で、アダプタ型光アイソレータ２１を示す断面
図である。FIG. 6 shows a second part of the optical connector of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing an adapter type optical isolator 21 in the embodiment of FIG.
【００４３】図６に示すアダプタ型光アイソレータ２１
において、Ｂはアダプタハウジング、７１は割スリーブ
を示し、２ｂで示した部位は雄ネジを形成している。８
ａ、８ｂはコア拡大ファイバを保持したフェルールで、
６ａ、６ｂで示した挿入孔からフェルールが挿入された
とき、その端面にフェルールが当接されるように光軸方
向に位置決め保持されている。The adapter type optical isolator 21 shown in FIG.
In the figure, B is an adapter housing, 71 is a split sleeve, and the portion 2b is formed with a male screw. 8
a and 8b are ferrules holding a core expansion fiber,
When the ferrule is inserted through the insertion holes indicated by 6a and 6b, the ferrule is positioned and held in the optical axis direction so that the ferrule comes into contact with the end face of the ferrule.
【００４４】光アイソレータ部９１の、偏波無依存型光
アイソレータとコア拡大ファイバについては、図２に示
した光アイソレータ部９を構成する偏波無依存型光アイ
ソレータ、コア拡大ファイバ５と実質的に同様のもので
ある。The polarization-independent optical isolator and the core expanding fiber of the optical isolator section 91 are substantially the same as the polarization-independent optical isolator and the core expanding fiber 5 constituting the optical isolator section 9 shown in FIG. Is similar to.
【００４５】図７は上述のアダプタ型光アイソレータ２
１を構成する光アイソレータ部９１を示す断面図で、光
アイソレータ部９１は、磁石４並び光アイソレータ用素
子３からなる偏波無依存型光アイソレータと、コア拡大
ファイバ５を保持したフェルール８ａ、８ｂとが割スリ
ーブ７１内部に挿入保持されている。偏波無依存型光ア
イソレータは、光アイソレータ用素子３の各素子（複屈
折結晶板３１、３２、３３、ファラデ回転子３４）の光
の入出射面を入射光線軸に対して傾斜させて円筒型の磁
石４内に配置し、各素子を一体化した構成である。傾斜
方向及び傾斜角は図３に示した内容と同様である。FIG. 7 shows the adapter type optical isolator 2 described above.
1 is a cross-sectional view showing an optical isolator section 91 constituting the optical isolator section 91, which is a polarization-independent optical isolator consisting of a magnet 4 and an optical isolator element 3 and ferrules 8a and 8b holding a core expanding fiber 5. FIG. And are inserted and held inside the split sleeve 71. The polarization-independent optical isolator is a cylinder in which the light entrance and exit surfaces of each element (the birefringent crystal plates 31, 32, 33, and Faraday rotator 34) of the optical isolator element 3 are inclined with respect to the incident ray axis. It is arranged in the magnet 4 of the mold and each element is integrated. The inclination direction and the inclination angle are the same as those shown in FIG.
【００４６】フェルール８ａ、８ｂはコア拡大ファイバ
５を挿通して、コア拡大領域を対向させて光アイソレー
タ用素子３の両側に配置される。The ferrules 8a and 8b are inserted through the core expansion fiber 5 and are arranged on both sides of the optical isolator element 3 with the core expansion regions facing each other.
【００４７】本実施例によれば、光アイソレータ用素子
３と磁石４からなる偏波無依存型光アイソレータ、さら
にはコア拡大ファイバを保持したフェルールを割スリー
ブの内径部で狭持、固定させる構成なので、各部品の組
立調整が不要で、大幅に作製が容易になる。According to this embodiment, the polarization independent optical isolator comprising the optical isolator element 3 and the magnet 4, and the ferrule holding the core expanding fiber are held and fixed by the inner diameter of the split sleeve. Therefore, it is not necessary to assemble and adjust each part, and the production is greatly facilitated.
【００４８】[0048]
【発明の効果】以上、説明したように本発明の光コネク
タは、フランジもしくはスリーブの内部に、予めファラ
デ回転子と複屈折結晶板とを一体化した偏波無依存型の
光アイソレータ用素子と、円筒型磁石と、コア拡大ファ
イバを保持したフェルールを配置する構成としたので、
小型で使い勝手が良く、偏波無依存型光アイソレータ機
能を有する光コネクタを容易に実現でき、光ファイバ同
士の接続が極めて容易になる。また、単に小型化できる
だけでなく、ホルダ等の部品を別途用いることなく高価
なファラデ回転子や複屈折結晶板をより小さくカッティ
ングして使用でき、大量に、安価に本発明の光コネクタ
を提供できる。As described above, the optical connector of the present invention comprises a polarization independent optical isolator element in which a Faraday rotator and a birefringent crystal plate are integrated in advance inside a flange or a sleeve. Since the cylindrical magnet and the ferrule holding the core expanding fiber are arranged,
A compact and easy-to-use optical connector having a polarization-independent optical isolator function can be easily realized, and connection between optical fibers becomes extremely easy. Further, not only can it be miniaturized, but an expensive Faraday rotator or birefringent crystal plate can be cut into smaller pieces without separately using parts such as a holder, and the optical connector of the present invention can be provided in large quantities at low cost. .
【００４９】また、コア拡大ファイバを用い、光アイソ
レータ用素子の両端に、コア拡大領域を対向させて配置
することにより、レンズが不要となり、アライメント特
性が向上し煩雑な微調整の手間が省ける。Further, by using the core expansion fiber and disposing the core expansion regions at both ends of the optical isolator element so as to face each other, no lens is required, the alignment characteristic is improved, and troublesome fine adjustment work is omitted.
【００５０】また、偏波無依存型の光アイソレータ用素
子の出射光線が入射光線軸上に一致するように、ファラ
デ回転子と複屈折結晶板の光の入出射面を入射光線軸に
対して傾斜させて円筒磁石内に配置した構成であるた
め、コア拡大ファイバを保持したフェルールの位置調整
が不要で、フランジもしくはスリーブ内に各部品を無調
整で整列保持するだけで低損失な接続が実現できる。さ
らに、光アイソレータ用素子端面からの反射戻り光が光
ファイバへ入射しない構成で有るため、反射減衰量特性
が向上する。Further, the light input / output surfaces of the Faraday rotator and the birefringent crystal plate with respect to the incident light axis are arranged so that the output light rays of the polarization independent optical isolator element coincide with the incident light axis. Since the structure is tilted and placed inside the cylindrical magnet, there is no need to adjust the position of the ferrule that holds the core expansion fiber, and low loss connection can be achieved simply by aligning and holding each component within the flange or sleeve without adjustment. it can. Further, since the reflected return light from the end face of the optical isolator element does not enter the optical fiber, the return loss characteristic is improved.
【図１】本発明の光コネクタを構成する第一の実施例で
プラグ型光アイソレータを示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a plug type optical isolator in a first embodiment constituting an optical connector of the present invention.
【図２】図１のプラグ型光アイソレータを構成する光ア
イソレータ部の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical isolator section that constitutes the plug type optical isolator of FIG.
【図３】図２の光アイソレータ部の順方向の光の動作原
理を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of light in the forward direction of the optical isolator unit in FIG.
【図４】コア拡大ファイバの構成を示す縦断面図。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a core expansion fiber.
【図５】（ａ）（ｂ）はコア拡大ファイバの特性図。5A and 5B are characteristic diagrams of a core-expanded fiber.
【図６】本発明の光コネクタを構成する第二の実施例で
アダプタ型光アイソレータを示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an adapter type optical isolator in a second embodiment constituting the optical connector of the present invention.
【図７】図５のアダプタ型光アイソレータを構成する光
アイソレータ部を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an optical isolator section that constitutes the adapter type optical isolator of FIG.
【図８】従来の偏波無依存型光アイソレータの構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional polarization independent optical isolator.
【図９】従来の偏波無依存型光アイソレータの動作原理
を説明する図で、（１）は順方向の光の伝搬状態図、
（２）は逆方向の光の伝搬状態図。FIG. 9 is a diagram for explaining the operation principle of a conventional polarization-independent optical isolator, in which (1) is a forward light propagation state diagram;
(2) is a propagation state diagram of light in the opposite direction.
【図１０】従来の偏波無依存型光アイソレータの外観
図。FIG. 10 is an external view of a conventional polarization-independent optical isolator.
Ａ，Ｂ：ハウジング ｆ１，ｆ２，ｂ
１，ｂ２：光線 １：プラグ型光アイソレータ ２ａ：雌ネジ ２
ｂ：雄ネジ ３：光アイソレータ用素子 ４：円筒型磁石 ５：コア拡大ファイバ ５ａ，５ｂ，８ａ，
８ｂ：フェルール ６ａ，６ｂ：挿入孔 ７：フランジ ９，９１，１８：光アイソレータ部 １０，２０：偏波無依存型光アイソレータ １１，１２，１３：複屈折結晶板 １４，３４ ：ファ
ラデ回転子 １５：結合レンズ １６，１７：光ファ
イバ １９：コネクタ部 ２１：アダプタ型光
アイソレータ ３１，３２，３３：複屈折結晶板 ５１：コア ５２：クラッド ７１：割スリーブA, B: housing f1, f2, b
1, b2: light ray 1: plug type optical isolator 2a: female screw 2
b: Male screw 3: Optical isolator element 4: Cylindrical magnet 5: Core expanding fiber 5a, 5b, 8a,
8b: Ferrule 6a, 6b: Insertion hole 7: Flange 9, 91, 18: Optical isolator part 10, 20: Polarization independent optical isolator 11, 12, 13: Birefringent crystal plate 14, 34: Farade rotator 15 : Coupling lens 16, 17: Optical fiber 19: Connector 21: Adapter type optical isolator 31, 32, 33: Birefringent crystal plate 51: Core 52: Clad 71: Split sleeve
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