Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2006276507A - Faraday rotation mirror - Google Patents

Faraday rotation mirror Download PDF

Info

Publication number
JP2006276507A
JP2006276507A JP2005096348A JP2005096348A JP2006276507A JP 2006276507 A JP2006276507 A JP 2006276507A JP 2005096348 A JP2005096348 A JP 2005096348A JP 2005096348 A JP2005096348 A JP 2005096348A JP 2006276507 A JP2006276507 A JP 2006276507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber
faraday
faraday rotator
mirror
total reflection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005096348A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yusuke Takei
裕介 武井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2005096348A priority Critical patent/JP2006276507A/en
Publication of JP2006276507A publication Critical patent/JP2006276507A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Faraday rotation mirror which is small and also which is excellent in work efficiency/mass-productivity/reliability and also which is excellent in coupling efficiency without processing a Faraday rotator intricately as a means for making the unwanted return light of reflected light small. <P>SOLUTION: The Faraday rotation mirror is provided in which at least three types of fibers: a single mode fiber, a graded index fiber; and a core-less fiber, and a Faraday rotator, and a total reflection mirror are arrange sequentially and consecutive three types of fibers are mounted in the through hole of a ferrule. The Faraday rotation mirror is characterized in that the one side end face of the ferrule has at least each of a face vertical and a face inclined to the optical axis, and the principal plane of the flat board-shaped Faraday rotator is mounted on and in contact with the inclined face and at least a part of the principal plane of the total reflection mirror is mounted on the vertical face so as to become vertical to the optical axis. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ファイバセンサシステムあるいは光増幅システム等に用いられ、これらのシステムを安定して動作させるために用いる光受動部品のファラデー回転ミラーに関するものである。   The present invention relates to a Faraday rotating mirror of an optical passive component that is used in an optical fiber sensor system or an optical amplification system and used to stably operate these systems.

光ファイバセンサは、系の経路が主として光ファイバで構成され、検知要素を光ファイバの光路のいずれかに持つもので、検知要素は測定したい量によって何らかの光学的な特性の変化を受けるものである。例えば、シングルモードファイバを検知要素として用いる場合には、振動、圧力、温度、電界、磁界、音波等の外力を検知する事ができ、これらの外力による光ファイバの光路長の変化を光ファイバ干渉計によって検出する。   In the optical fiber sensor, the path of the system is mainly composed of an optical fiber, and has a sensing element in one of the optical paths of the optical fiber. The sensing element undergoes some change in optical characteristics depending on the amount to be measured. . For example, when a single mode fiber is used as a sensing element, it can detect external forces such as vibration, pressure, temperature, electric field, magnetic field, and sound wave, and the change in the optical path length of the optical fiber due to these external forces can be detected by optical fiber interference. Detect by meter.

しかし、このような光ファイバセンサにおいては、光ファイバ中の複屈折による光の偏波状態の偶発的な変化により、出力干渉縞のゆらぎ、信号の消滅が発生することが問題となる。   However, in such an optical fiber sensor, there is a problem that output interference fringes fluctuate and signals disappear due to an accidental change in the polarization state of light due to birefringence in the optical fiber.

このような問題に対し、非特許文献1では光ファイバ干渉計の一部にファラデー回転ミラーを使用することが提案されている。このファラデー回転ミラーは、光ファイバ中の複屈折により発生する偏波状態の変動を除去し、任意の入力偏波状態を保存することができる。   In order to deal with such a problem, Non-Patent Document 1 proposes to use a Faraday rotating mirror as a part of the optical fiber interferometer. This Faraday rotating mirror removes fluctuations in the polarization state caused by birefringence in the optical fiber, and can preserve an arbitrary input polarization state.

ところでファラデー回転ミラーは、光ファイバ干渉計の検知要素となるシングルモードファイバや光ファイバカプラとともに実装されるが、光ファイバの外径φ0.25mm(保護被覆部を含む)、光ファイバカプラの外径φ2〜3mmに対し、ファラデー回転ミラーはφ5mmと大きく、装置の大型化の原因となっている。これは、ファラデー回転ミラーの構成部品である結合用レンズ径が2mm程度と大きいことに起因しており、他の構成部品と接合するための金具等を含めると、こうした大きさになってしまう。   By the way, the Faraday rotating mirror is mounted together with a single mode fiber or an optical fiber coupler which is a detection element of the optical fiber interferometer. The outer diameter of the optical fiber is 0.25 mm (including the protective coating), and the outer diameter of the optical fiber coupler. In contrast to φ2-3 mm, the Faraday rotating mirror is as large as φ5 mm, which increases the size of the apparatus. This is because the diameter of the coupling lens, which is a component of the Faraday rotating mirror, is as large as about 2 mm. If a metal fitting for joining with other components is included, the size becomes such a size.

このような問題に対し、特許文献1ではコア拡大ファイバを結合用レンズの代わりに用いることでファラデー回転ミラー小型化を提案している。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 proposes miniaturization of a Faraday rotating mirror by using a core expansion fiber instead of a coupling lens.

図4(a)は、特許文献1のファラデー回転ミラー11を示す概略断面図である。   FIG. 4A is a schematic cross-sectional view showing the Faraday rotation mirror 11 of Patent Document 1. As shown in FIG.

ファラデー回転ミラー11は、コア拡大ファイバ13、ファラデー回転子15、全反射ミラー膜16、磁石17、光学接着剤18よりなる。   The Faraday rotation mirror 11 includes a core expansion fiber 13, a Faraday rotator 15, a total reflection mirror film 16, a magnet 17, and an optical adhesive 18.

磁石17は、円筒型の磁石で内部のファラデー回転子15に光軸と平行な飽和磁界を与える。   The magnet 17 is a cylindrical magnet that gives a saturation magnetic field parallel to the optical axis to the internal Faraday rotator 15.

図4(b)は、コア拡大ファイバ13の断面図である。外形は一般的な光ファイバと同様に0.125mm(保護被覆部含まず)である。コア拡大ファイバ13は、コア13aとクラッド13bよりなり、一般的なシングルモードファイバを局所的に加熱して作れられる。コア13aにドープされたGe等を熱拡散させることでコア部を拡大させる。   FIG. 4B is a cross-sectional view of the core expansion fiber 13. The outer shape is 0.125 mm (not including the protective coating) as in a general optical fiber. The core expansion fiber 13 includes a core 13a and a clad 13b, and is made by locally heating a general single mode fiber. The core portion is enlarged by thermally diffusing Ge or the like doped in the core 13a.

コア拡大ファイバ13からの放射ビームの発散角はコア径が大きくなるほど小さくなり、平行光に近づいていく。コア径が小さく発散角が大きいと、反射光はコア拡大ファイバ13に結合し難くなる。ここではコア径を3〜4倍に拡大することで結合効率の低下を抑制している。   The divergence angle of the radiation beam from the core expansion fiber 13 decreases as the core diameter increases and approaches the parallel light. When the core diameter is small and the divergence angle is large, the reflected light is difficult to be coupled to the core expansion fiber 13. Here, the decrease in the coupling efficiency is suppressed by increasing the core diameter by 3 to 4 times.

ただし、コア拡大ファイバ13の端面から全反射ミラー膜16までの距離が長くなるほど放射ビームは発散し、結合効率の低下を招くため、ファラデー回転子15はコア拡大ファイバ13に密着させるとともに、全反射ミラー膜16をファラデー回転子15に直接形成させている。   However, as the distance from the end face of the core expansion fiber 13 to the total reflection mirror film 16 becomes longer, the radiation beam diverges and the coupling efficiency is lowered. Therefore, the Faraday rotator 15 is brought into close contact with the core expansion fiber 13 and totally reflected. The mirror film 16 is directly formed on the Faraday rotator 15.

ファラデー回転子15は、ビスマス置換ガーネット等で形成されており、磁石17によって光軸方向に平行な方向にガーネットの飽和磁界強度以上の磁界が加えられている。また、その厚みは入射した光の偏波方向を45°回転させるように調整されている。また、ビスマス置換ガーネットは屈折率が2.3と高く、端面で不要反射光が発生するため、発生防止のため反射防止膜が施されている。さらに不要反射光をコア拡大ファイバ13に再結合させないように、コア拡大ファイバ13側の面は光軸の垂直軸に対し傾斜され加工されている。もう一方面は多層誘電体からなる全反射ミラー膜16が一面に直接形成されており、光軸に垂直になるように加工されている。このため、ファラデー回転子15の断面形状は台形型になっている。また全反射ミラー膜16は、光の損失が小さく、99%以上の反射率を有する。   The Faraday rotator 15 is formed of bismuth-substituted garnet or the like, and a magnetic field greater than the saturation magnetic field strength of the garnet is applied by a magnet 17 in a direction parallel to the optical axis direction. The thickness is adjusted to rotate the polarization direction of incident light by 45 °. Further, the bismuth-substituted garnet has a high refractive index of 2.3, and unnecessary reflected light is generated at the end face. Therefore, an antireflection film is applied to prevent the generation. Further, the surface on the side of the core expansion fiber 13 is inclined and processed with respect to the vertical axis of the optical axis so that unnecessary reflected light is not recombined with the core expansion fiber 13. On the other side, a total reflection mirror film 16 made of a multilayer dielectric is directly formed on one side and processed so as to be perpendicular to the optical axis. For this reason, the cross-sectional shape of the Faraday rotator 15 is a trapezoidal shape. The total reflection mirror film 16 has a small loss of light and has a reflectance of 99% or more.

図5は、コア拡大ファイバ13の方向から見た、ファラデー回転ミラー11内の光の偏波の状態を説明する図である。以下、図5を用いて、ファラデー回転ミラー11の動作原理について説明する。なお、便宜上、コア拡大ファイバ13から出射した光を入射光とし、全反射ミラー膜16で反射された光を反射光と呼び、入射光方向を順方向と呼び、反射光方向を逆方向と呼ぶ。また、入射偏波方向を一直線偏波としたが、本説明はこれに限ることなく、任意の偏波方向にも適応される。   FIG. 5 is a diagram for explaining the state of polarization of light in the Faraday rotation mirror 11 as viewed from the direction of the core expansion fiber 13. Hereinafter, the operating principle of the Faraday rotating mirror 11 will be described with reference to FIG. For convenience, the light emitted from the core expansion fiber 13 is referred to as incident light, the light reflected by the total reflection mirror film 16 is referred to as reflected light, the incident light direction is referred to as the forward direction, and the reflected light direction is referred to as the reverse direction. . Further, although the incident polarization direction is a linear polarization, this description is not limited to this, and the present invention can be applied to any polarization direction.

まず、コア拡大ファイバ13から出射した入射光(図5−a)は、ファラデー回転子15を透過し、その偏波方向が順方向から見て時計回りに45°回転させられる(図5−b)。その後、全反射ミラー膜16で反射された反射光は、再び逆方向からファラデー回転子15に入射する(図5−c)。ファラデー回転子15を逆方向に透過した反射光はさらにその偏波方向を順方向から見て時計回りに45°回転させられ、コア拡大ファイバ13に入射する(図5−d)。   First, incident light (FIG. 5-a) emitted from the core expansion fiber 13 is transmitted through the Faraday rotator 15, and its polarization direction is rotated 45 ° clockwise as viewed from the forward direction (FIG. 5-b). ). Thereafter, the reflected light reflected by the total reflection mirror film 16 again enters the Faraday rotator 15 from the opposite direction (FIG. 5-c). The reflected light transmitted through the Faraday rotator 15 in the reverse direction is further rotated 45 ° clockwise when the polarization direction is seen from the forward direction, and enters the core expansion fiber 13 (FIG. 5D).

その結果、ファラデー回転ミラー11の反射光は、入射光に対して直交する偏波方向となり、入射光が受けたのとちょうど逆の複屈折を受けるため、任意の入力偏波状態に対して出力偏波状態はそれと直交する状態に安定化される。   As a result, the reflected light of the Faraday rotating mirror 11 has a polarization direction orthogonal to the incident light and receives birefringence opposite to that received by the incident light. The polarization state is stabilized in a state orthogonal thereto.

図4、図5に示すようなファラデー回転ミラー11は、光ファイバセンサシステムの他、光ファイバ増幅システムにも応用されている。光ファイバ増幅システムは、一般にエルビウムをドープしたシングルモードファイバを数10〜数100m用いているために、光ファイバ中の複屈折により偏波状態が変化するという問題、さらには長距離光ファイバ通信システムで信号波形劣化をもたらす偏波モード分散という問題があるが、ファラデー回転ミラー11を用いることによりそれらが補償され、安定した出力を得ることができる。また、光ファイバセンサシステムと同様に光ファイバやカプラと共に実装されるため、装置の小型化に有効である。
Electronics Letter 14th March 1991 vol27 No6 特許第3602891号
The Faraday rotating mirror 11 as shown in FIGS. 4 and 5 is applied to an optical fiber amplification system as well as an optical fiber sensor system. Since the optical fiber amplification system generally uses several tens to several hundreds meters of a single mode fiber doped with erbium, there is a problem that the polarization state changes due to birefringence in the optical fiber, and further, a long-distance optical fiber communication system. However, there is a problem of polarization mode dispersion that causes signal waveform deterioration. However, by using the Faraday rotating mirror 11, these can be compensated for and a stable output can be obtained. Moreover, since it is mounted together with an optical fiber and a coupler in the same manner as the optical fiber sensor system, it is effective for downsizing the apparatus.
Electronics Letter 14th March 1991 vol27 No6 Japanese Patent No. 3602891

しかしながら、コア拡大ファイバ13の作製にはシングルモードファイバのコア径を3〜4倍に拡大するため、1000数百℃の温度で数時間から数十時間の加熱が必要であり、作業性が悪く、製作時間の短縮は改善されていない。また高温、長時間の熱処理による信頼性の低下が懸念される。   However, since the core diameter of the single-mode fiber is increased 3 to 4 times for the production of the core expansion fiber 13, it requires heating for several hours to several tens of hours at a temperature of several hundreds of degrees Celsius, resulting in poor workability. Shortening production time has not been improved. In addition, there is a concern that reliability may be lowered by heat treatment for a long time at a high temperature.

さらに不要反射光の戻り光を抑制し、かつ結合効率を低下させないため、ファラデー回転子を台形状にして、コア拡大ファイバ13と全反射ミラー膜16との距離を最小にする必要があるが、ファラデー回転子を台形状にするために、形状加工した後、個々に研磨加工や全反射ミラー膜や反射防止膜を形成する必要があり、作業性が悪く、量産に適していない。   Furthermore, in order to suppress the return light of unnecessary reflected light and not reduce the coupling efficiency, it is necessary to make the Faraday rotator trapezoidal and minimize the distance between the core expansion fiber 13 and the total reflection mirror film 16, In order to make the Faraday rotator into a trapezoidal shape, it is necessary to form a polishing process, a total reflection mirror film or an antireflection film individually after the shape processing, and the workability is poor and is not suitable for mass production.

本発明はこれらの課題を解決するためのものであり、シングルモードファイバと、グレーデッドインデックスファイバと、コアレスファイバと、平板状のファラデー回転子と、平板状の全反射ミラーとが順次配置され、前記グレーデッドインデックスファイバとシングルモードファイバ及びコアレスファイバとを、対向する端面同士を当接させた状態で、フェルールに設けた貫通孔内に配置したファラデー回転ミラーにおいて、前記フェルールは、ファラデー回転子側の片側端面もしくは外周面に、光軸と交わり、且つ該光軸と直交する面に対して傾斜した傾斜面と、前記光軸に対して垂直に交わる垂直面とを有しており、前記傾斜面に前記ファラデー回転子を密着させた上、前記全反射ミラーの少なくとも一部を前記垂直面と略平行に配置したことを特徴とする。   The present invention is for solving these problems, a single mode fiber, a graded index fiber, a coreless fiber, a flat Faraday rotator, and a flat total reflection mirror are sequentially arranged, In the Faraday rotating mirror disposed in the through-hole provided in the ferrule with the graded index fiber, the single mode fiber, and the coreless fiber being in contact with each other, the ferrule is on the Faraday rotator side. The one side end surface or the outer peripheral surface of the optical system has an inclined surface that intersects the optical axis and is inclined with respect to a surface orthogonal to the optical axis, and a vertical surface that intersects perpendicularly with respect to the optical axis. The Faraday rotator is brought into close contact with a surface, and at least a part of the total reflection mirror is arranged substantially parallel to the vertical surface. Characterized in that was.

さらに前記傾斜面と、前記垂直面とのなす角度が1.5°〜8°に設定されていることを特徴とする。   Furthermore, an angle formed by the inclined surface and the vertical surface is set to 1.5 ° to 8 °.

さらに前記ファラデー回転子と、前記全反射ミラーとの間に前記光ファイバと実質的に同一の屈折率を有した樹脂もしくはガラスが充填されていることを特徴とする。   Further, a resin or glass having substantially the same refractive index as that of the optical fiber is filled between the Faraday rotator and the total reflection mirror.

以上、本発明によれば、シングルモードファイバと、グレーデッドインデックスファイバと、コアレスファイバと、平板状のファラデー回転子と、平板状の全反射ミラーとが順次配置され、前記グレーデッドインデックスファイバとシングルモードファイバ及びコアレスファイバとを、対向する端面同士を当接させた状態で、フェルールに設けた貫通孔内に配置したファラデー回転ミラーにおいて、前記フェルールは、ファラデー回転子側の片側端面もしくは外周面に、光軸と交わり、且つ該光軸と直交する面に対して傾斜した傾斜面と、前記光軸に対して垂直に交わる垂直面とを有しており、前記傾斜面に前記ファラデー回転子を密着させた上、前記全反射ミラーの少なくとも一部を前記垂直面と略平行に配置したことを特徴とすることで、従来技術に対し特性を劣化させることなく、小型形状を維持しつつ、光ファイバを高温で長時間加熱する必要がなく、作業性・量産性・信頼性に優れ、かつ不要反射戻り光を小さくするための手段として、ファラデー回転子を複雑に加工する必要のないファラデー回転ミラーを提案できる。   As described above, according to the present invention, a single mode fiber, a graded index fiber, a coreless fiber, a flat Faraday rotator, and a flat total reflection mirror are sequentially disposed, and the graded index fiber and the single In the Faraday rotating mirror arranged in the through hole provided in the ferrule with the mode fibers and the coreless fiber in contact with each other, the ferrule is placed on one end surface or the outer peripheral surface on the Faraday rotator side. An inclined surface that intersects with the optical axis and is inclined with respect to a surface orthogonal to the optical axis, and a vertical surface that intersects perpendicularly with respect to the optical axis, and the Faraday rotator is disposed on the inclined surface. In addition, it is characterized in that at least a part of the total reflection mirror is disposed substantially parallel to the vertical surface after being in close contact with each other. The optical fiber does not need to be heated at a high temperature for a long time without degrading characteristics compared to the conventional technology, and it is excellent in workability, mass productivity, reliability, and unnecessary reflected return light is reduced. As a means for this, a Faraday rotating mirror that does not require complicated processing of the Faraday rotator can be proposed.

以下に実施例として、本発明によるファラデー回転ミラーについて説明する。   As an example, a Faraday rotating mirror according to the present invention will be described below.

図1(a)は本発明のファラデー回転ミラーの概略構成を示す側面断面図である。   Fig.1 (a) is side sectional drawing which shows schematic structure of the Faraday rotation mirror of this invention.

図1(b)は本発明のファラデー回転ミラーの概略構成を示す俯瞰断面図である。   FIG. 1B is an overhead cross-sectional view showing a schematic configuration of the Faraday rotation mirror of the present invention.

図示するとおりファラデー回転ミラー1は、ファラデー回転ミラー1は、シングルモードファイバ2、グレーデッドインデックスファイバ3、コアレスファイバ4、ファラデー回転子5、全反射ミラー6、磁石7、フェルール9よりなる。   As shown in the figure, the Faraday rotating mirror 1 includes a single mode fiber 2, a graded index fiber 3, a coreless fiber 4, a Faraday rotator 5, a total reflection mirror 6, a magnet 7, and a ferrule 9.

磁石7は、円筒型の磁石で内部のファラデー回転子5に光軸10と平行な飽和磁界を与える。   The magnet 7 is a cylindrical magnet and gives a saturation magnetic field parallel to the optical axis 10 to the internal Faraday rotator 5.

ファラデー回転子5は、ビスマス置換ガーネット結晶等が用いられ、その厚さは入射光の偏波方向が45°回転するように調整されている。また、ビスマス置換ガーネットは屈折率が2.3と高く、端面で不要反射光が発生するため、発生防止のため反射防止膜が施されている。このファラデー回転子5は平板状であり、大判の平板を研磨加工した後、反射防止膜を施し、その後ダイシングカット等により裁断することで得られる。大判は10mm角以上であるのに対し、ファラデー回転子5は1mm角以下であり、一つの大判で100個以上の素子を得られ、従来のファラデー回転子15と比較して、作業性、量産性に優れる。   As the Faraday rotator 5, a bismuth-substituted garnet crystal or the like is used, and the thickness thereof is adjusted so that the polarization direction of incident light rotates by 45 °. Further, the bismuth-substituted garnet has a high refractive index of 2.3, and unnecessary reflected light is generated at the end face. Therefore, an antireflection film is applied to prevent the generation. The Faraday rotator 5 has a flat plate shape, and can be obtained by polishing a large flat plate, applying an antireflection film, and then cutting it with a dicing cut or the like. The large Faraday rotator 5 is 10 mm square or larger, while the Faraday rotator 5 is 1 mm square or smaller, and 100 or more elements can be obtained in one large size. Compared with the conventional Faraday rotator 15, workability and mass production Excellent in properties.

全反射ミラー6は、多層誘電体からなり、ガラス体の一面に形成されている。この多層誘電体からなる全反射ミラー6は、光の損失が小さく、99%以上の反射率を有する。   The total reflection mirror 6 is made of a multilayer dielectric and is formed on one surface of a glass body. The total reflection mirror 6 made of this multilayer dielectric has a small light loss and a reflectivity of 99% or more.

図1(c)は、グレーデッドインデックスファイバ3の断面図である。グレーデッドインデックスファイバ3は、コア3aとクラッド3bとよりなり、図示するように、コア3aは中心部で最大となり、外周部に向かい屈折率が段階的(または連続的)に低下する屈折率分布を持っている。   FIG. 1C is a cross-sectional view of the graded index fiber 3. The graded index fiber 3 includes a core 3a and a clad 3b. As shown in the figure, the core 3a has a maximum at the center, and a refractive index distribution in which the refractive index decreases stepwise (or continuously) toward the outer periphery. have.

図1(d)はグレーデッドインデックスファイバ3を透過する光線をイメージした図である。   FIG. 1 (d) is a diagram in which light rays transmitted through the graded index fiber 3 are imaged.

図1(c)に示したような屈折率分布を有するため、グレーデッドインデックスファイバ3を透過する光線は周期的に屈曲して伝播する。適当な長さに切断することで平行光や集束光に対応できるレンズとして機能する。   Since it has a refractive index distribution as shown in FIG. 1C, the light beam transmitted through the graded index fiber 3 is periodically bent and propagated. By cutting to an appropriate length, it functions as a lens that can cope with parallel light and focused light.

こうしたグレーデッドインデックスファイバ3の基本的構造は光通信に用いられる、マルチモードファイバに用いられるが、外径の太い母材を作製し、母材を引き延ばすことで大量に生産することが可能であり、特許文献1に示す、コア拡大ファイバ13に比較して極めて生産性が高い特徴がある。   The basic structure of such graded index fiber 3 is used for multimode fibers used in optical communications, but it can be produced in large quantities by producing a base material with a large outer diameter and stretching the base material. Compared with the core expansion fiber 13 shown in Patent Document 1, there is a feature of extremely high productivity.

コアレスファイバ4は光学的な結合距離を調製するもので屈折率分布を持たない均質な光ファイバである。このコアレスファイバ4とグレーデッドインデックスファイバ3を、それぞれを適当長に切断し、接続することでファイバのみで構成された結合光学系を設計することができる。   The coreless fiber 4 adjusts the optical coupling distance and is a homogeneous optical fiber having no refractive index distribution. By cutting the coreless fiber 4 and the graded index fiber 3 into appropriate lengths and connecting them, a coupling optical system composed of only the fibers can be designed.

フェルール9aは円筒形状をしており、円筒中心に貫通孔が施されている。一般に光通信市場の光ファイバを接続させるコネクタに用いられておりジルコニアやアルミナといったセラミックスからなっている。貫通孔は光ファイバを固定させるためにあるが、特にシングルモードファイバ用のフェルールの貫通孔と光ファイバのクリアランスが1μm以下であり、高精度であり、本発明のファイバのみで構成された結合光学系の固定具として望ましい。   The ferrule 9a has a cylindrical shape, and has a through hole at the center of the cylinder. Generally used for connectors for connecting optical fibers in the optical communication market and made of ceramics such as zirconia and alumina. The through-hole is for fixing the optical fiber, but the clearance between the through-hole of the ferrule for the single mode fiber and the optical fiber is 1 μm or less, and it is highly accurate, and the coupling optical system composed only of the fiber of the present invention Desirable as a system fixture.

図1(a)、(b)に示す通りフェルール9aは片側端面が2つの平面を持つように加工されている。図1(b)に示す通り、コアレスファイバ4側の平面は光軸10に対して、傾斜して加工されており、光学接着剤等でファラデー回転子5が密着され実装されている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the ferrule 9a is processed so that one end face has two planes. As shown in FIG. 1 (b), the plane on the coreless fiber 4 side is processed to be inclined with respect to the optical axis 10, and the Faraday rotator 5 is in close contact with and mounted by an optical adhesive or the like.

端面には全反射ミラー6が光学接着剤等で光軸10に垂直になるように実装される。   The total reflection mirror 6 is mounted on the end face so as to be perpendicular to the optical axis 10 with an optical adhesive or the like.

ここで垂直とは上記光学接着剤で最適化された傾きに調整可能な範囲のものを全て含む。   Here, the term “perpendicular” includes all the ranges that can be adjusted to the inclination optimized by the optical adhesive.

図3はフェルール9aの貫通孔の垂直軸に対するフェルール加工角度とファラデー回転ミラー11の反射減衰量を示す図である。反射減衰量は全反射ミラー6から反射量のシングルモードファイバ2に再結合する量に対する、ファラデー回転子5で発生する不要反射量のシングルモードファイバ2に再結合する量の比を示す量である。   FIG. 3 is a diagram showing the ferrule processing angle with respect to the vertical axis of the through hole of the ferrule 9a and the return loss of the Faraday rotating mirror 11. The reflection attenuation amount is an amount indicating the ratio of the amount recombined to the single mode fiber 2 having the unnecessary reflection amount generated in the Faraday rotator 5 to the amount recombined from the total reflection mirror 6 to the single mode fiber 2 having the reflection amount. .

図3に示すようにフェルール加工角度が大きくなると反射減衰量が大きくなることが分かる。これは不要反射量は変わらないがシングルモードファイバ2に再結合する効率が低下するためである。なお加工角度0°で反射減衰量が−27dBとなっているが、これはファラデー回転子5に施した反射防止膜による効果である。   As shown in FIG. 3, it can be seen that the return loss increases as the ferrule processing angle increases. This is because the amount of unnecessary reflection does not change, but the efficiency of recombining with the single mode fiber 2 is reduced. Note that the return loss is −27 dB at a processing angle of 0 °, which is the effect of the antireflection film applied to the Faraday rotator 5.

図2(a)、(b)は本発明の別な実施形態を示す俯瞰断面図である。フェルールの形状は異なるが図1と同様にファラデー回転子5は傾斜面に全反射ミラー6は光軸10に垂直に実装される。   2A and 2B are overhead sectional views showing another embodiment of the present invention. Although the shape of the ferrule is different, the Faraday rotator 5 is mounted on the inclined surface and the total reflection mirror 6 is mounted perpendicular to the optical axis 10 as in FIG.

図3に示すように反射減衰量はフェルール加工角度が1.5°以上になると−30dB以下(1/1000の光量)となり、極めて小さい値となる。1.5°未満では−30dB以上となり、十分な反射減衰量ではない。また8°以上となるとファラデー回転子5に入射する角度が大きくなり、ファラデー回転子5を透過する光量が減少し、反射光量が減少し始まり問題となる。   As shown in FIG. 3, when the ferrule processing angle becomes 1.5 ° or more, the return loss becomes −30 dB or less (1/1000 light quantity), which is a very small value. If it is less than 1.5 °, it will be −30 dB or more, which is not a sufficient return loss. When the angle is 8 ° or more, the angle of incidence on the Faraday rotator 5 increases, the amount of light transmitted through the Faraday rotator 5 decreases, and the amount of reflected light begins to decrease, which causes a problem.

ところで全反射ミラー6は光軸に対して垂直に実装することで結合を最大にすることができるが、ファラデー回転子5の前後の屈折率が異なると、ファラデー回転子5から全反射ミラー6に進行する光の光軸10は屈折を生じ、実装面に対し、わずかな傾斜を生じる。例えばファラデー回転子5が3°傾斜され、光ファイバの屈折率が1.5の場合、空気層は1であり、スネルの法則に基づき光軸10の傾斜は1.5°となる。このため、全反射ミラー6を実装する際、調芯に時間を生じてしまう。光ファイバと屈折率の整合が取れた、樹脂やガラス体をファラデー回転子5と全反射ミラー6の間に充填すれば、こうした問題は生じず、フェルール9の端面はほぼ光軸10に対し垂直になり調芯が容易になる。   By the way, the total reflection mirror 6 can be maximized by being mounted perpendicularly to the optical axis. However, if the refractive index before and after the Faraday rotator 5 is different, the Faraday rotator 5 changes to the total reflection mirror 6. The optical axis 10 of the traveling light is refracted and slightly inclined with respect to the mounting surface. For example, when the Faraday rotator 5 is tilted by 3 ° and the refractive index of the optical fiber is 1.5, the air layer is 1, and the tilt of the optical axis 10 is 1.5 ° based on Snell's law. For this reason, when the total reflection mirror 6 is mounted, time is required for alignment. If a resin or glass body whose refractive index matches that of the optical fiber is filled between the Faraday rotator 5 and the total reflection mirror 6, such a problem does not occur, and the end face of the ferrule 9 is substantially perpendicular to the optical axis 10. And alignment becomes easy.

以上、本実施例に示したファラデー回転ミラー1に依れば、外径が小さく、量産性に優れ、信頼性の高いグレーデッドインデックスファイバ3を結合用レンズに用いており、さらに作業性、量産性の優れた平板状のファラデー回転子5を用いても、優れた反射減衰量を示すことが可能であり、小型で、かつ作業性・量産性・信頼性に優れ、反射減衰量、結合効率に優れたファラデー回転ミラーを提案できる。   As described above, according to the Faraday rotating mirror 1 shown in the present embodiment, the graded index fiber 3 having a small outer diameter, excellent mass productivity, and high reliability is used for the coupling lens. Even if the flat Faraday rotator 5 with excellent performance is used, it is possible to show excellent return loss, small size, excellent workability, mass productivity and reliability, return loss, coupling efficiency Can propose a Faraday rotating mirror excellent in

本発明の実施例として図1に示したファラデー回転ミラー1の試作を行った。各部品と構成について以下に説明する。   As an example of the present invention, a Faraday rotating mirror 1 shown in FIG. 1 was prototyped. Each component and configuration will be described below.

ファラデー回転子5は、1550nmで入射光の偏波方向が45°回転するように調整された厚さ約400μmのものを用い、端面には不要反射防止のため反射防止膜が施されている。全反射ミラー6は、ガラス体に多層誘電体を形成しており、反射率99%以上のものを用い、ともに10mm角の大判状のものを0.8mm角に裁断加工して得た。   The Faraday rotator 5 has a thickness of about 400 μm adjusted so that the polarization direction of incident light is rotated by 45 ° at 1550 nm, and an antireflection film is applied to the end face to prevent unnecessary reflection. The total reflection mirror 6 was formed by forming a multilayer dielectric on a glass body, and having a reflectivity of 99% or more, both of which were obtained by cutting a large 10 mm square into 0.8 mm square.

磁石7は、外径は2.5mmφの円筒型の磁石で内部のファラデー回転子5に光軸10と平行な飽和磁界を与えた。   The magnet 7 was a cylindrical magnet having an outer diameter of 2.5 mmφ and applied a saturated magnetic field parallel to the optical axis 10 to the internal Faraday rotator 5.

シングルモードファイバ2は1550nm用のシングルモードファイバを用いた。グレーデッドインデックスファイバ3は比屈折率差1.5%のもの約0.5mm用いた。コアレスファイバ4は石英母材と同じ屈折率を持つものを用い、ファイバ長は約0.4mm用いた。   The single mode fiber 2 was a single mode fiber for 1550 nm. The graded index fiber 3 having a relative refractive index difference of 1.5% and a thickness of about 0.5 mm was used. The coreless fiber 4 has the same refractive index as that of the quartz base material, and the fiber length is about 0.4 mm.

フェルール9aは側面の加工はされていない円筒型のジルコニア製のものを用いた。   As the ferrule 9a, a cylindrical zirconia made of no side surface was used.

これらファイバを外径調芯による融着により接続を行った。融着接続したファイバをフェルール9aに接着剤で実装した。この後、ダインシングソーでフェルールを図1に示すとおり加工した。加工角度は5°で行った。   These fibers were connected by fusion using an outer diameter alignment. The fusion spliced fiber was mounted on the ferrule 9a with an adhesive. Thereafter, the ferrule was processed with a dicing saw as shown in FIG. The processing angle was 5 °.

その後加工したフェルール9aの端面にファラデー回転子5を光学接着剤で密着させて接続し、紫外線を照射して固定した。さらに全反射ミラー6を光学接着剤で接着させた。接着剤を硬化する前に調芯を行い、挿入損失が0.7dB(反射率85%)以下になるようにし、最適位置で紫外線を照射し硬化させた。反射減衰量は−62dBとなり、従来技術と同等となった。

Figure 2006276507
After that, the Faraday rotator 5 was connected to the end face of the processed ferrule 9a with an optical adhesive, and fixed by irradiating with ultraviolet rays. Further, the total reflection mirror 6 was adhered with an optical adhesive. Before the adhesive was cured, alignment was performed so that the insertion loss was 0.7 dB (reflectance 85%) or less, and ultraviolet rays were irradiated and cured at the optimum position. The return loss was -62 dB, which was equivalent to the conventional technology.
Figure 2006276507

以上の実施例に従って、工程時間の概算を見積もり、表1に示す通り、量産性に優れており本発明の有効性を確認した。   According to the above examples, the rough estimation of the process time was estimated, and as shown in Table 1, the mass productivity was excellent, and the effectiveness of the present invention was confirmed.

同様に図2に示す、構成のファラデー回転子を作製し同等な特性となった。またファラデー回転子5と全反射ミラー6の間に、屈折率1.5の光学樹脂を充填させることで全反射ミラーの調芯時間は約1/3に低減し、さらに本発明の有効性を確認できた。   Similarly, a Faraday rotator having the configuration shown in FIG. In addition, by filling an optical resin having a refractive index of 1.5 between the Faraday rotator 5 and the total reflection mirror 6, the alignment time of the total reflection mirror is reduced to about 1/3, and the effectiveness of the present invention is further improved. It could be confirmed.

本発明のファラデー回転ミラーの概略構成であり、(a)は側面断面図、(b)は俯瞰断面図、(c)はGIファイバの屈折率分布を示す模式図、(d)はGIファイバ内部における蛇行周期の模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is schematic structure of the Faraday rotation mirror of this invention, (a) is side surface sectional drawing, (b) is overhead sectional drawing, (c) is a schematic diagram which shows refractive index distribution of GI fiber, (d) is inside GI fiber It is a schematic diagram of the meandering period. 本発明の別のファラデー回転ミラーの実施形態であり、(a)は側面断面図、(b)は俯瞰断面図である。It is embodiment of another Faraday rotation mirror of this invention, (a) is side sectional drawing, (b) is an overhead sectional drawing. フェルールの加工角度とファラデー回転ミラーの反射減衰量を示すグラフである。It is a graph which shows the processing angle of a ferrule and the return loss amount of a Faraday rotation mirror. 特許文献1のファラデー回転ミラーであり、(a)はファラデー回転ミラーの概略断面図、(b)はコア拡大ファイバ単体の概略断面図である。FIG. 2 is a Faraday rotation mirror of Patent Document 1, wherein (a) is a schematic cross-sectional view of a Faraday rotation mirror, and (b) is a schematic cross-sectional view of a core expansion fiber alone. ファラデー回転ミラー内の光の偏波の状態を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the polarization state of the light in a Faraday rotation mirror.

符号の説明Explanation of symbols

1、11、101、111:ファラデー回転ミラー
2 :シングルモードファイバ
3 :グレーデッドインデックスファイバ
3a :コア
3b :クラッド
4 :コアレスファイバ
5、15 :ファラデー回転子
6、16 :全反射ミラー
7、17 :磁石
8 :光学接着剤
9a、9b、9c:フェルール
13 :コア拡大ファイバ
18 :光学接着剤
1, 11, 101, 111: Faraday rotating mirror 2: Single mode fiber 3: Graded index fiber 3a: Core 3b: Cladding 4: Coreless fiber 5, 15: Faraday rotators 6, 16: Total reflection mirrors 7, 17: Magnet 8: Optical adhesives 9a, 9b, 9c: Ferrule 13: Core expansion fiber 18: Optical adhesive

Claims (3)

シングルモードファイバと、グレーデッドインデックスファイバと、コアレスファイバと、平板状のファラデー回転子と、平板状の全反射ミラーとが順次配置され、前記グレーデッドインデックスファイバとシングルモードファイバ及びコアレスファイバとを、対向する端面同士を当接させた状態で、フェルールに設けた貫通孔内に配置したファラデー回転ミラーにおいて、前記フェルールは、ファラデー回転子側の片側端面もしくは外周面に、光軸と交わり、且つ該光軸と直交する面に対して傾斜した傾斜面と、前記光軸に対して垂直に交わる垂直面とを有しており、前記傾斜面に前記ファラデー回転子を密着させた上、前記全反射ミラーの少なくとも一部を前記垂直面と略平行に配置したことを特徴とするファラデー回転ミラー。 A single mode fiber, a graded index fiber, a coreless fiber, a flat Faraday rotator, and a flat total reflection mirror are sequentially arranged, and the graded index fiber, the single mode fiber, and the coreless fiber, In the Faraday rotating mirror disposed in the through hole provided in the ferrule with the facing end surfaces in contact with each other, the ferrule intersects the optical axis on one end surface or outer peripheral surface on the Faraday rotator side, and the An inclined surface that is inclined with respect to a surface orthogonal to the optical axis, and a vertical surface that intersects perpendicularly with respect to the optical axis, the Faraday rotator being in close contact with the inclined surface, and the total reflection A Faraday rotating mirror, wherein at least a part of the mirror is arranged substantially parallel to the vertical plane. 前記傾斜面と、前記垂直面とのなす角度が1.5°〜8°に設定されていることを特徴とする請求項1に記載のファラデー回転ミラー。 The Faraday rotating mirror according to claim 1, wherein an angle formed by the inclined surface and the vertical surface is set to 1.5 ° to 8 °. 前記ファラデー回転子と、前記全反射ミラーとの間に前記光ファイバと実質的に同一の屈折率を有した樹脂もしくはガラスが充填されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のファラデー回転ミラー。 The resin or glass having substantially the same refractive index as that of the optical fiber is filled between the Faraday rotator and the total reflection mirror. Faraday rotating mirror.
JP2005096348A 2005-03-29 2005-03-29 Faraday rotation mirror Pending JP2006276507A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005096348A JP2006276507A (en) 2005-03-29 2005-03-29 Faraday rotation mirror

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005096348A JP2006276507A (en) 2005-03-29 2005-03-29 Faraday rotation mirror

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006276507A true JP2006276507A (en) 2006-10-12

Family

ID=37211329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005096348A Pending JP2006276507A (en) 2005-03-29 2005-03-29 Faraday rotation mirror

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006276507A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009042521A (en) * 2007-08-09 2009-02-26 Fdk Corp Reflective variable optical attenuator
KR20230046162A (en) * 2021-09-29 2023-04-05 한국광기술원 Fiber-based Faraday Rotating Mirror and Optical Fiber Current Sensing System Using the Same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009042521A (en) * 2007-08-09 2009-02-26 Fdk Corp Reflective variable optical attenuator
KR20230046162A (en) * 2021-09-29 2023-04-05 한국광기술원 Fiber-based Faraday Rotating Mirror and Optical Fiber Current Sensing System Using the Same
KR102591296B1 (en) 2021-09-29 2023-10-19 한국광기술원 Fiber-based Faraday Rotating Mirror and Optical Fiber Current Sensing System Using the Same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3852709B2 (en) Optical power monitor and manufacturing method thereof
WO2006090846A1 (en) Faraday rotator mirror and method for fabricating same
JP2006208710A (en) Optical isolator element, its manufacturing method, and fiber with optical isolator
JP4446596B2 (en) Manufacturing method of optical module
JP2006276507A (en) Faraday rotation mirror
JP6427072B2 (en) Optical fiber block
JP2004037812A (en) Embedded type optical irreversible circuit device
US10495820B1 (en) Method and apparatus for low-profile fiber-coupling to photonic chips
JP2007058147A (en) Optical isolator
JP6540310B2 (en) Fiber optic terminal
JP2001194623A (en) Fiber stub type optical device and optical module using same
JP4836534B2 (en) Faraday rotating mirror manufacturing method
JP2002148492A (en) Optical module
JP2001044553A (en) Fiber stub optical device and optical module using the same
JP4764654B2 (en) Optical module
JP4227558B2 (en) Inline type optical component and method for manufacturing the same
WO2013140687A1 (en) Alignment method and method for manufacturing semiconductor laser module
JP2006276506A (en) Faraday rotation mirror
JP4915583B2 (en) Faraday rotating mirror
JP2006276737A (en) Catoptric system
JP4446614B2 (en) Optical device and optical module
JP2007226182A (en) Optical fiber holding component with optical isolator, and light receptacle and optical module using the same
JP2008003189A (en) Optical fiber integrated optical isolator
JP2007271676A (en) Fiber type optical path, fiber type component and optical module
JP4794298B2 (en) Faraday rotating mirror manufacturing method