JP2000111840A - Polarizing beam splitter and optical communication method - Google Patents

Polarizing beam splitter and optical communication method

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JP2000111840A
JP2000111840A JP10282694A JP28269498A JP2000111840A JP 2000111840 A JP2000111840 A JP 2000111840A JP 10282694 A JP10282694 A JP 10282694A JP 28269498 A JP28269498 A JP 28269498A JP 2000111840 A JP2000111840 A JP 2000111840A
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JP
Japan
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propagation mode
grating
beam splitter
polarized
optical fiber
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JP10282694A
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Japanese (ja)
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Michiko Harumoto
道子 春本
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber type polarizing beam splitter excellent in a polarization separation degree. SOLUTION: This polarizing beam splitter is composed of an optical fiber 1b which is connected with a 3-terminal optical circulator 5 and its input/output terminal 2b and has double refraction ability forming a grating 4, and the grating 4 has such characteristic as it reflects one of the two directionally and orthogonally polarized components of the light inputted from an input terminal 2a and terminals the other polarized component, and as result, it separates the two directionally and orthogonally polarized components of the light inputted from the terminal 2a and outputs them from the input/output terminal 2b and an output terminal 2c.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、1個の端子から入
力された光信号の直交する2方向の偏波成分を分離して
其々異なった端子に出力する機能を有する偏波ビームス
プリッタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization beam splitter having a function of separating two orthogonal polarization components of an optical signal input from one terminal and outputting the separated components to different terminals. .

【0002】[0002]

【従来の技術】ビームスプリッタは、入力光を分離して
2個の端子に出力する機能を有しており、より詳細に
は、入力光を所定の光強度の比に分離して出力する機能
を有する光強度分離型のビームスプリッタ、異なる2波
長の成分を含む入力光を波長毎に分離して出力する機能
を有する波長分離型のビームスプリッタ、入力光を直交
する2方向の偏波成分(X方向の偏波成分及びY方向の
偏波成分)に分離して出力する機能を有する偏波分離型
のビームスプリッタがある。偏波分離型のビームスプリ
ッタは通常偏波ビームスプリッタと称されている。
2. Description of the Related Art A beam splitter has a function of separating input light and outputting the separated light to two terminals, and more specifically, a function of separating input light into a predetermined light intensity ratio and outputting the separated light. , A wavelength splitting beam splitter having a function of separating input light containing two different wavelength components for each wavelength and outputting the separated light, a polarization component in two directions orthogonal to the input light ( There is a polarization separation type beam splitter that has a function of separating and outputting a polarization component in the X direction and a polarization component in the Y direction. The polarization splitting type beam splitter is usually called a polarization beam splitter.

【0003】偏波ビームスプリッタは通常、X方向の偏
波成分とY方向の偏波成分が混在した光が入力される1
個の入力端子、X方向の偏波成分とY方向の偏波成分を
分離して出力する2個の出力端子の合計3端子を有して
いる。これらの入力端子及び出力端子に光ファイバが結
線可能な光ファイバ型の偏波ビームスプリッタは、光フ
ァイバを用いた波長多重通信網を構成する部品として、
或いは光ファイバセンサを構成する部品として重要であ
る。光ファイバ型の偏波ビームスプリッタとしては、特
開平6―59154号公報に示された構成のものが知ら
れている。この公報に示された光ファイバ型の偏波ビー
ムスプリッタは、図7に示すように2本の定偏波光ファ
イバ62、63をバーナーで加熱して溶融一体化したも
のであり、それぞれの定偏波光ファイバは信号伝送部で
あるコア62a、63aを挟んで対向する位置にそれぞ
れ一対の応力付与部62b、63bを有している。
[0003] A polarization beam splitter normally receives light having a mixture of an X-direction polarization component and a Y-direction polarization component.
There are a total of three input terminals and two output terminals for separating and outputting the polarization component in the X direction and the polarization component in the Y direction. An optical fiber type polarization beam splitter capable of connecting optical fibers to these input terminals and output terminals is a component constituting a wavelength division multiplexing communication network using optical fibers,
Alternatively, it is important as a component of an optical fiber sensor. As an optical fiber type polarization beam splitter, one having a configuration shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-59154 is known. The optical fiber type polarization beam splitter disclosed in this publication is obtained by heating and melting and integrating two constant polarization optical fibers 62 and 63 with a burner as shown in FIG. The wave optical fiber has a pair of stress applying portions 62b and 63b at positions facing each other with the cores 62a and 63a serving as signal transmission portions therebetween.

【0004】応力付与部62b、63bの存在により定
偏波光ファイバ62、63のX方向とY方向に印加され
る応力が異なることとなり、コア62aとコア63aを
構成する材料の有する光弾性効果により、X方向に偏波
した伝播モードとY方向に偏波した伝播モードの実効屈
折率差が異なる。その結果、X方向に偏波した伝播モー
ドとY方向に偏波した伝播モードの伝播速度に差異を生
じ、X方向に偏波した伝播モードとY方向に偏波した伝
播モードで定偏波光ファイバ62、63間のモード結合
量に差を生じる。前記モード結合量が溶融一体化部67
の形状に依存することを利用し、2本の定偏波光ファイ
バを溶融一体化した際、その溶融一体化部67の断面形
状、具体的には、アスペクト比(図7のb/a)を制御
することにより定偏波光ファイバ62のファイバ端66
から入射した光信号のうちX方向に偏波した伝播モード
の成分を定偏波光ファイバ62のファイバ端64から、
Y方向に偏波した伝播モードの成分を定偏波光ファイバ
63のファイバ端65から出力することが出来る。
Due to the presence of the stress applying portions 62b and 63b, the stresses applied to the constant polarization optical fibers 62 and 63 in the X direction and the Y direction are different, and the photoelastic effect of the material forming the core 62a and the core 63a causes , The effective refractive index difference between the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction is different. As a result, a difference occurs in the propagation speed between the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction, and a constant polarization optical fiber is generated in the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction. A difference occurs in the amount of mode coupling between 62 and 63. The mode coupling amount is equal to the fusion unit 67.
When the two constant polarization optical fibers are fused and integrated, the cross-sectional shape of the fused integrated part 67, specifically, the aspect ratio (b / a in FIG. 7) is used. By controlling, the fiber end 66 of the polarization maintaining optical fiber 62 is controlled.
The component of the propagation mode polarized in the X direction of the optical signal incident from the
The propagation mode component polarized in the Y direction can be output from the fiber end 65 of the constant polarization optical fiber 63.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記定偏波光ファイバ
溶融一体化型の偏波ビームスプリッタにおいては、理想
的には定偏波光ファイバ62のファイバ端64からはY
方向に偏波した伝播モードの成分は出力されない。しか
し、実際上は偏波ビームスプリッタ製造条件のばらつ
き、即ち、定偏波光ファイバ62と定偏波ファイバ63
を溶融一体化する際の溶融一体化部67の断面形状のば
らつきにより定偏波光ファイバ62のファイバ端64か
らもY方向に偏波した伝播モードの成分が検出される。
また定偏波光ファイバ63のファイバ端65からはY方
向に偏波した伝播モードの成分だけでなくX方向に偏波
した伝播モードの成分が検出される。
In the polarization beam splitter of the fixed polarization optical fiber fusion-integrated type, ideally, the Y from the fiber end 64 of the constant polarization optical fiber 62 is Y.
The component of the propagation mode polarized in the direction is not output. However, in practice, variations in the manufacturing conditions of the polarization beam splitter, that is, the constant polarization optical fiber 62 and the constant polarization fiber 63
The component of the propagation mode polarized in the Y direction is also detected from the fiber end 64 of the constant-polarization optical fiber 62 due to the variation in the cross-sectional shape of the fusion-integration section 67 when the fusion-integration is performed.
From the fiber end 65 of the constant polarization optical fiber 63, not only the component of the propagation mode polarized in the Y direction but also the component of the propagation mode polarized in the X direction are detected.

【0006】定偏波光ファイバ62のファイバ端66よ
り入力されるX方向に偏波した伝播モードとY方向に偏
波した伝播モードの成分が等しい場合、ファイバ端64
から出力されるX方向に偏波した伝播モードの成分をP
x、ファイバ端64から出力されるY方向に偏波した伝
播モードの成分をPyとすると、ファイバ端64におけ
る偏波分離度は10×log{Px/Py}で定義され
る。この値が大きい程偏波ビームスプリッタとしての特
性は良好となるが、溶融一体化部の断面形状のばらつ
き、とりわけアスペクト比の最適値からのずれにより偏
波分離度が劣化することが前記特開平6―59154号
公報に示されている。
When the components of the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction input from the fiber end 66 of the constant polarization optical fiber 62 are equal, the fiber end 64 is
The component of the propagation mode polarized in the X direction output from
Assuming that x is the propagation mode component polarized in the Y direction output from the fiber end 64, Py is the degree of polarization separation at the fiber end 64 defined as 10 × log {Px / Py}. The larger the value, the better the characteristics as a polarization beam splitter, but the dispersion of the cross-sectional shape of the fusion-integrated portion, especially the polarization separation degree is degraded due to the deviation of the aspect ratio from the optimum value, is disclosed in No. 6,59,154.

【0007】また、定偏波光ファイバ溶融一体化型の偏
波ビームスプリッタでは、定偏波光ファイバ62のコア
62aを挟む一対の応力付与部62bが形成する直線の
方向と、定偏波光ファイバ63のコア63aを挟む一対
の応力付与部63bが形成する直線の方向とが一致して
いないと、定偏波光ファイバ62と定偏波光ファイバ6
3のX方向に偏波した伝播モード及びY方向に偏波した
伝播モードの軸が一致しなくなるので偏波分離度の劣化
を招く。
In the polarization beam splitter of the fixed polarization optical fiber fusion type, the direction of a straight line formed by a pair of stress applying portions 62b sandwiching the core 62a of the constant polarization optical fiber 62, If the directions of the straight lines formed by the pair of stress applying portions 63b sandwiching the core 63a do not match, the constant polarization optical fiber 62 and the constant polarization optical fiber 6
3, the axes of the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction do not coincide with each other, so that the degree of polarization separation deteriorates.

【0008】更に、定偏波光ファイバ溶融一体化型の偏
波ビームスプリッタでは、当然ながら、ファイバ端6
4、65からの光出力は、溶融一体化の加工条件の設定
によりX方向に偏波した伝播モードの成分、又はY方向
に偏波した伝播モードの成分に固定されることとなり、
必要により適時、ファイバ端64からX方向に偏波した
伝播モードの成分又はY方向に偏波した伝播モードの成
分を出力すること、即ち、偏波ビームスプリッタに偏波
光信号の切替機能をもたせることは出来ない。
Further, in the polarization beam splitter of the fixed polarization optical fiber fusion-integrated type, the fiber
The light output from 4, 65 is fixed to the component of the propagation mode polarized in the X direction or the component of the propagation mode polarized in the Y direction by setting the processing conditions for fusion and integration,
Output the propagation mode component polarized in the X direction or the propagation mode component polarized in the Y direction from the fiber end 64 as necessary, that is, to provide the polarization beam splitter with a function of switching the polarization optical signal. Can not.

【0009】本発明はかかる不具合点を改善し、定偏波
光ファイバ溶融一体化型の偏波ビームスプリッタに比較
して、偏波分離度を改善した偏波ビームスプリッタを提
供するとともにその出力の偏波状態を可変とし、偏波ビ
ームスプリッタに波長多重通信網や光ファイバセンサを
構成するのに必須の部品である偏波光信号の合波分波
器、切替器の機能をもたせたものである。
The present invention solves the above-mentioned problems and provides a polarization beam splitter having an improved degree of polarization separation as compared with a polarization beam splitter of a fixed polarization optical fiber fusion-integrated type. The wave state is variable, and the polarization beam splitter has a function of a multiplexer / demultiplexer and a switch of a polarization optical signal, which are essential components for configuring a wavelength division multiplexing communication network and an optical fiber sensor.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る偏波ビーム
スプリッタは、入力端子、入出力兼用端子、出力端子の
3端子を備え、入力端子から入力された光信号を入出力
兼用端子に出力するとともに入出力兼用端子から入力さ
れた光信号を出力端子に出力する3端子光サーキュレー
タと、前記3端子光サーキュレータの入出力兼用端子に
接続され、そのコアに長手方向にグレーティングを形成
した複屈折性を有する光ファイバから構成され、複屈折
性を有する光ファイバのX方向に偏波した伝播モードと
Y方向に偏波した伝播モードで実効屈折率が異なるこ
と、従って前記複屈折性を有する光ファイバに形成され
たグレーティングの反射波長がX方向に偏波した伝播モ
ードとY方向に偏波した伝播モードで異なることを利用
するものである。
A polarization beam splitter according to the present invention has three terminals, an input terminal, an input / output terminal, and an output terminal, and outputs an optical signal input from the input terminal to the input / output terminal. A three-terminal optical circulator for outputting an optical signal input from the input / output terminal to an output terminal, and a birefringence connected to the input / output terminal of the three-terminal optical circulator and having a grating formed in the core in the longitudinal direction. The effective refractive index differs between the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction of the optical fiber having birefringence. This is based on the fact that the reflection wavelength of a grating formed on a fiber is different between a propagation mode polarized in the X direction and a propagation mode polarized in the Y direction.

【0011】複屈折性を有する光ファイバに形成された
グレーティングが同一の周期の屈折率変化を数千層形成
したブラッググレーティングの場合、グレーティングの
屈折率変化の周期(ピッチ)をΛ、グレーティングが形
成されている光ファイバのコアの実効屈折率をNeffと
すると、グレーティングの反射光の中心波長(ブラッグ
波長)λbは2ΛNeffで与えられる。ブラッググレーテ
ィングはブラッグ波長近傍で急峻な反射特性を有し、ブ
ラッグ波長から外れた光信号は透過する特性を有する。
In the case where the grating formed on the optical fiber having birefringence is a Bragg grating in which several thousand layers of refractive index changes having the same period are formed, the period (pitch) of the refractive index change of the grating is Δ, and the grating is formed. Assuming that the effective refractive index of the core of the optical fiber is Neff, the center wavelength (Bragg wavelength) λb of the reflected light of the grating is given by 2ΛNeff. The Bragg grating has a sharp reflection characteristic near the Bragg wavelength, and has a characteristic of transmitting an optical signal deviating from the Bragg wavelength.

【0012】本発明では、グレーティングが複屈折性を
有する光ファイバに形成されているため、Neffが当該
複屈折性を有する光ファイバのコアを伝播する2方向の
偏波成分、即ちX方向に偏波した伝播モードとY方向に
偏波した伝播モードで異なる。その結果、X方向に偏波
した伝播モードに対応する実効屈折率をNeff-x、Y方
向に偏波した伝播モードに対応する実効屈折率をNeff-
yとすると、ブラッググレーティングにより反射される
光の中心波長は、X方向に偏波した伝播モードに対して
2ΛNeff-x、Y方向に偏波した伝播モードに対して2
ΛNeff-yとなる。即ち、X方向に偏波した伝播モード
とY方向に偏波した伝播モードで、ブラッググレーティ
ングにより反射される光の中心波長が2Λ(Neff-x―
Neff-y)だけ異なる。
In the present invention, since the grating is formed on the birefringent optical fiber, Neff is a polarization component in two directions propagating through the core of the birefringent optical fiber, that is, polarized in the X direction. The wave propagation mode differs from the propagation mode polarized in the Y direction. As a result, the effective refractive index corresponding to the propagation mode polarized in the X direction is Neff-x, and the effective refractive index corresponding to the propagation mode polarized in the Y direction is Neff-.
Assuming y, the center wavelength of the light reflected by the Bragg grating is 2ΛNeff-x for the propagation mode polarized in the X direction, and 22Neff-x for the propagation mode polarized in the Y direction.
ΛNeff-y. That is, in the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction, the central wavelength of the light reflected by the Bragg grating is 2Λ (Neff-x−
Neff-y).

【0013】従って、ブラッググレーティングが特定の
波長のX方向に偏波した伝播モードのみを反射するよう
に設計、製造されている場合は、当該波長のY方向に偏
波した伝播モードは当該ブラッググレーティングを透過
し出力されること、及び、当該ブラッググレーティング
で反射されたX方向に偏波した伝播モードは、3端子光
サーキュレータに再度入力され、当該ブラッググレーテ
ィングを形成した光ファイバが接続された端子とは異な
る端子から出力されることにより、異なった端子からそ
れぞれX方向に偏波した伝播モードとY方向に偏波した
伝播モードを分離して取り出すこと、即ち偏波ビームス
プリツタの機能を実現するものである。
Therefore, when the Bragg grating is designed and manufactured so as to reflect only the propagation mode of the specific wavelength polarized in the X direction, the propagation mode polarized in the Y direction of the wavelength is the Bragg grating. Is transmitted and output, and the propagation mode polarized in the X direction reflected by the Bragg grating is input again to the three-terminal optical circulator and connected to the terminal to which the optical fiber forming the Bragg grating is connected. Are output from different terminals to separate and extract a propagation mode polarized in the X direction and a propagation mode polarized in the Y direction, respectively, from different terminals, that is, realize a function of a polarization beam splitter. Things.

【0014】ファイバコアに形成されたブラッググレー
ティングは、ブラッグ波長の近傍では通常99.99%
以上の反射率を得ることが可能で、且つその反射スペク
トルの半値幅は0.5nm程度と急峻であり、ブラッグ
波長近傍を除く波長範囲では、ほぼ100%の透過率と
なる。他方、X方向に偏波した伝播モードに対応する実
効屈折率(Neff-x)とY方向に偏波した伝播モードに
対応する実効屈折率(Neff-y)との差が1%の場合で
あってブラッグ波長が1.5μmの場合、X方向に偏波
した伝播モードとY方向に偏波した伝播モードでブラッ
グ波長が15nm異なり、この値は前記ブラッググレー
ティングの反射スペクトルの半値幅に比較して十分に大
きな値である。従って、X方向の偏波成分に対してブラ
ッグ波長となる光信号を光サーキュレータに接続したブ
ラッググレーティングに入射した場合は、X方向に偏波
した伝播モードは全反射されるが、Y方向に偏波した伝
播モードは当該ブラッググレーティングで全透過するこ
ととなり、偏波分離度に優れた偏波ビームスプリッタの
機能を実現することが可能となる。
A Bragg grating formed on a fiber core usually has a frequency of 99.99% near the Bragg wavelength.
The above-mentioned reflectance can be obtained, and the half width of the reflection spectrum is as steep as about 0.5 nm. In the wavelength range excluding the vicinity of the Bragg wavelength, the transmittance is almost 100%. On the other hand, when the difference between the effective refractive index (Neff-x) corresponding to the propagation mode polarized in the X direction and the effective refractive index (Neff-y) corresponding to the propagation mode polarized in the Y direction is 1%. If the Bragg wavelength is 1.5 μm, the Bragg wavelength differs by 15 nm between the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction. This value is compared with the half-width of the reflection spectrum of the Bragg grating. Is a sufficiently large value. Therefore, when an optical signal having a Bragg wavelength with respect to the polarization component in the X direction is incident on a Bragg grating connected to an optical circulator, the propagation mode polarized in the X direction is totally reflected, but is polarized in the Y direction. The waved propagation mode is totally transmitted by the Bragg grating, and a function of a polarization beam splitter having excellent polarization separation can be realized.

【0015】また、本発明に係る偏波ビームスプリッタ
は、前記偏波ビームスプリッタを構成する複屈折性を有
するファイバのグレーティング形成部に張力を印加する
こと、グレーティング周辺の温度を可変とすること等に
より、前記グレーティングの屈折率変化の周期(ピッ
チ)を変化させ、グレーティングの反射波長を可変とす
ることによりグレーティングを形成した複屈折性を有す
る光ファイバを接続した端子からの出力光及び当該グレ
ーティングにより反射された光信号を出力する端子から
の出力光の偏波状態の相互切替を可能とする偏波ビーム
スプリッタを提供する。
Further, in the polarization beam splitter according to the present invention, a tension is applied to a grating forming portion of a birefringent fiber constituting the polarization beam splitter, and the temperature around the grating is made variable. By changing the period (pitch) of the change in the refractive index of the grating and making the reflection wavelength of the grating variable, the output light from the terminal connected to the optical fiber having birefringence forming the grating, and the grating Provided is a polarization beam splitter capable of mutually switching polarization states of output light from a terminal that outputs a reflected optical signal.

【0016】即ち、前記ブラッググレーティングを伸縮
してそのピッチΛをΛNeff-x/Neff-yに変えることに
より、当初X方向に偏波した伝播モードを反射しY方向
に偏波した伝播モードを透過していたブラッググレーテ
ィングはY方向に偏波した伝播モードを反射し、X方向
に偏波した伝播モードを透過することとなる。ブラッグ
グレーティングを形成した複屈折性を有する光ファイバ
は光サーキュレータに接続されているので、ブラッググ
レーティングの前記ピッチの変化によりX方向に偏波し
た伝播モードの出力端子と、Y方向に偏波した伝播モー
ド出力端子が交換されることとなる。即ち、偏波光信号
の切替器の機能が実現される。
That is, by changing the pitch Λ to ΛNeff-x / Neff-y by expanding and contracting the Bragg grating, the propagation mode initially polarized in the X direction is reflected and the propagation mode polarized in the Y direction is transmitted. The Bragg grating reflects the propagation mode polarized in the Y direction and transmits the propagation mode polarized in the X direction. Since the optical fiber having the birefringence forming the Bragg grating is connected to the optical circulator, the output terminal of the propagation mode polarized in the X direction due to the change in the pitch of the Bragg grating and the propagation terminal polarized in the Y direction. The mode output terminal will be replaced. That is, the function of the switch of the polarized light signal is realized.

【0017】以上述べた機能の実現により、本発明に係
る偏波ビームスプリッタにそれぞれ光ファイバを接続
し、前記偏波ビームスプリッタを光通信網を構成する部
品として利用することにより、X方向に偏波した伝播モ
ードとY方向に偏波した伝播モードの合波分波、切替の
機能が実現される。
By realizing the above-described functions, optical fibers are connected to the polarization beam splitter according to the present invention, respectively, and the polarization beam splitter is used as a component of an optical communication network. The function of multiplexing / demultiplexing and switching between the wave propagation mode and the propagation mode polarized in the Y direction is realized.

【0018】偏波ビームスプリッタは、ブラッググレー
ティングを複屈折性を有する光ファイバに形成すること
により実現出来るが、ブラッググレーティングの反射波
長帯幅が狭いので、複数の波長を用いて異なる光信号を
伝送する波長多重通信において、複数の波長の信号光を
一括してX方向に偏波した伝播モードとY方向に偏波し
た伝播モードに分離することは出来ない。この場合は、
ブラッググレーティングに代えグレーティングのピッチ
を長手方向に連続して変化させたチャープドグレーティ
ングを形成し、グレーティングの反射波長帯幅を拡大す
ることにより、前記波長多重通信における複数の波長の
信号光をX方向に偏波した伝播モードとY方向に偏波し
た伝播モードに一括して分離することが可能となる。
A polarization beam splitter can be realized by forming a Bragg grating on an optical fiber having birefringence. However, since the Bragg grating has a narrow reflection wavelength band, different optical signals are transmitted using a plurality of wavelengths. In wavelength-division multiplexing communication, signal light of a plurality of wavelengths cannot be collectively separated into a propagation mode polarized in the X direction and a propagation mode polarized in the Y direction. in this case,
By forming a chirped grating in which the pitch of the grating is continuously changed in the longitudinal direction instead of the Bragg grating, and by expanding the reflection wavelength bandwidth of the grating, the signal light of a plurality of wavelengths in the wavelength multiplex communication can be changed in the X direction. It is possible to collectively separate the propagation mode polarized in the Y direction and the propagation mode polarized in the Y direction.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1は本発明にかかる偏波ビーム
スプリッタの構成を示す図であって、入力端子2a、入
出力兼用端子2b、出力端子2cを有する3端子光サー
キュレータ5と、3端子光サーキュレータ5の入出力兼
用端子2bに接続された複屈折性を有する光ファイバ1
bから構成される。複屈折性を有する光ファイバ1b
は、定偏波光ファイバであり、そのコアにはグレーティ
ング4が形成されている。3端子光サーキュレータ5の
入力端子2a、出力端子2cには、光ファイバを用いて
偏波ビームスプリッタへの入出力を行うため、光ファイ
バ1a、1cが接続されている。但し、本発明にかかる
偏波ビームスプリッタにおいて空間伝播光を入力端子2
aの入力光として用いる場合は光ファイバ1aは不要で
ある。また出力端子2cからの出力光を空間伝播光とし
て取出す場合は、光ファイバ1cは不要である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a polarization beam splitter according to the present invention. The three-terminal optical circulator 5 has an input terminal 2a, an input / output terminal 2b, and an output terminal 2c. Birefringent optical fiber 1 connected to input / output terminal 2b of terminal optical circulator 5
b. Optical fiber 1b having birefringence
Is a constant polarization optical fiber, and a grating 4 is formed in the core thereof. Optical fibers 1a and 1c are connected to an input terminal 2a and an output terminal 2c of the three-terminal optical circulator 5 in order to input / output to / from a polarization beam splitter using an optical fiber. However, in the polarization beam splitter according to the present invention, the spatially propagating light is
When the optical fiber 1a is used as the input light, the optical fiber 1a is unnecessary. When the output light from the output terminal 2c is extracted as spatially propagated light, the optical fiber 1c is unnecessary.

【0020】複屈折性を有する光ファイバ1bとして、
X方向に偏波した伝播モードの実効屈折率とY方向に偏
波した伝播モードの実効屈折率との差であるモード複屈
折(Neff-x―Neff-y)が2×10-2の定偏波光ファイ
バを使用し、そのコア領域にはグレーティング4として
周期Λが534.1nmから538.3nm迄一様に変
化しているチャープドグレーティングを形成した。グレ
ーティング長は20mmである。
As the birefringent optical fiber 1b,
The mode birefringence (Neff-x-Neff-y), which is the difference between the effective refractive index of the propagation mode polarized in the X direction and the effective refractive index of the propagation mode polarized in the Y direction, is 2 × 10 -2 . A polarized optical fiber was used, and a chirped grating whose period Λ was uniformly changed from 534.1 nm to 538.3 nm was formed as a grating 4 in the core region thereof. The grating length is 20 mm.

【0021】チャープドグレーティングの単体の透過特
性を図2に示す。図2(A)は、X方向に偏波した伝播
モードに対するチャープドグレーティングの透過反射特
性の波長依存性を表した図であり、図2(B)は、Y方
向に偏波した伝播モードの透過反射特性の波長依存性を
表した図である。図2(A)、図2(B)の縦軸は、チ
ャープドグレーティングの透過率、反射率をデシベルで
表示している。
FIG. 2 shows the transmission characteristics of the chirped grating alone. FIG. 2A is a diagram showing the wavelength dependence of the transmission / reflection characteristics of the chirped grating with respect to the propagation mode polarized in the X direction. FIG. 2B is a diagram showing the propagation mode of the propagation mode polarized in the Y direction. FIG. 4 is a diagram illustrating wavelength dependence of transmission / reflection characteristics. The vertical axes of FIGS. 2A and 2B show the transmittance and the reflectance of the chirped grating in decibels.

【0022】図2(A)の結果より、X方向に偏波した
伝播モードに対して波長1550nmから1560nm
の範囲で−40dB以下の透過特性、即ち、他の損失要
素の寄与がないとすると99.99%以上の反射率が得
られている。一方前記チャープドグレーティングのY方
向に偏波した伝播モードに対しては、図2(B)に示す
ように波長1572nmから1583nmの範囲で−4
0dB以下の透過特性、即ち他の損失要素の寄与がない
とすると99.99%以上の反射率が得られており、ま
た波長1550nmから1560nmの範囲ではー25
dB以下の反射特性、即ち他の損失要素の寄与がないと
すると99%以上の透過率を得ている。
FIG. 2A shows that the propagation mode polarized in the X direction has a wavelength of 1550 nm to 1560 nm.
, A transmission characteristic of -40 dB or less, that is, a reflectance of 99.99% or more is obtained if there is no contribution of other loss elements. On the other hand, with respect to the propagation mode polarized in the Y direction of the chirped grating, as shown in FIG. 2B, -4 in the wavelength range of 1572 nm to 1583 nm.
If the transmission characteristic is 0 dB or less, that is, if there is no contribution from other loss elements, a reflectance of 99.99% or more is obtained, and -25 in the wavelength range of 1550 nm to 1560 nm.
If the reflection characteristics are not more than dB, that is, if there is no contribution from other loss elements, a transmittance of 99% or more is obtained.

【0023】図3はグレーティング4として前記チャー
プドグレーティングを形成した複屈折性を有する光ファ
イバ1bを3端子光サーキュレータ5の入出力兼用端子
2bに接続した図1の偏波ビームスプリッタの特性を示
す。3端子光サーキュレータの入力端子2a、出力端子
2cには、それぞれ光ファイバ1a、1cを接続した。
光ファイバ1aの開放端3aから波長可変レーザの出力
光を入射し、複屈折性を有する光ファイバ1bの開放端
3b、光ファイバ1cの開放端3cの出力光からX方向
に偏波した伝播モードの成分とY方向に偏波した伝播モ
ードの成分を求めた。波長範囲は1550nmから15
60nmである。
FIG. 3 shows the characteristics of the polarization beam splitter of FIG. 1 in which the birefringent optical fiber 1b on which the chirped grating is formed as the grating 4 is connected to the input / output terminal 2b of the three-terminal optical circulator 5. . Optical fibers 1a and 1c were connected to the input terminal 2a and the output terminal 2c of the three-terminal optical circulator, respectively.
A propagation mode in which the output light of the wavelength tunable laser is incident from the open end 3a of the optical fiber 1a and is polarized in the X direction from the output light of the open end 3b of the birefringent optical fiber 1b and the open end 3c of the optical fiber 1c. And the component of the propagation mode polarized in the Y direction were determined. Wavelength range from 1550nm to 15
60 nm.

【0024】図3(A)は開放端3aからX方向に偏波
した伝播モードを入力した場合の開放端3cの出力を基
準にした開放端3bの出力を表示している。一方図3
(B)は、開放端3aからY方向に偏波した伝播モード
を入力した場合の開放端3bの出力を基準にした開放端
3cの出力を表示している。X方向に偏波した伝播モー
ドに対する消去比は、開放端3cのX方向に偏波した伝
播モードの出力成分をPx(c)、開放端3bのX方向
に偏波した伝播モードの出力成分をPx(b)とする
と、10×log{Px(b)/Px(c)}で与えら
れるので、X方向に偏波した伝播モードの成分について
の消去比としてー40dB以下の値が得られている。同
様にY方向に偏波した伝播モードの成分については、―
25dB以下の消去比が得られた。開放端3aから入力
したのX方向に偏波した伝播モードとY方向に偏波した
伝播モードの成分が等しいので、前記偏波分離度で表示
すると、開放端3bにおいて、40dB以上の偏波分離
度が、開放端3cにおいて、25dB以上の偏波分離度
が得られている。
FIG. 3A shows the output of the open end 3b based on the output of the open end 3c when a propagation mode polarized in the X direction is input from the open end 3a. On the other hand, FIG.
(B) shows the output of the open end 3c based on the output of the open end 3b when the propagation mode polarized in the Y direction is input from the open end 3a. The extinction ratio with respect to the propagation mode polarized in the X direction is obtained by dividing the output component of the propagation mode polarized in the X direction at the open end 3c by Px (c) and the output component of the propagation mode polarized by the open end 3b in the X direction. Since Px (b) is given by 10 × log {Px (b) / Px (c)}, a value of −40 dB or less is obtained as the erasure ratio for the component of the propagation mode polarized in the X direction. I have. Similarly, for the component of the propagation mode polarized in the Y direction,
An erase ratio of 25 dB or less was obtained. Since the components of the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction input from the open end 3a are equal to each other, when expressed by the degree of polarization separation, at the open end 3b, the polarization separation of 40 dB or more is obtained. The degree of polarization separation of 25 dB or more is obtained at the open end 3c.

【0025】波長多重通信においては、例えば0.8n
m間隔に信号光の波長を設定し、複数の波長の信号を1
本のシングルモード光ファイバで伝送することが行われ
るが、図2の特性を有するチャープトドグレーティング
をグレーティング4として用いた図1の偏波ビームスプ
リッタにより、1550nmから1560nmの範囲に
ある10波程度の波長多重光信号の直交するX方向に偏
波した伝播モードとY方向に偏波した伝播モードの分離
を一括して行うことが出来る。
In wavelength division multiplexing communication, for example, 0.8n
The wavelength of the signal light is set at m intervals,
The transmission is carried out using a single mode optical fiber, but about 10 waves in the range of 1550 nm to 1560 nm are obtained by the polarization beam splitter of FIG. 1 using a chirped grating having the characteristics of FIG. It is possible to collectively separate the propagation mode polarized in the orthogonal X direction and the propagation mode polarized in the Y direction of the wavelength multiplexed optical signal.

【0026】以上は、チャープドグレーティングを図1
のグレーティング4として用いた場合であるが、偏波ビ
ームスプリッタへの入力信号光の波長が波長多重通信で
用いる特定の1波長の場合にX方向に偏波した伝播モー
ドの成分とY方向に偏波した伝播モードの成分を分離す
る場合は、反射波長帯幅の狭いブラッググレーティング
をチャープドグレーティングに代えて使用することが出
来る。
FIG. 1 shows a chirped grating.
When the wavelength of the input signal light to the polarization beam splitter is a specific wavelength used in the wavelength division multiplexing communication, the component of the propagation mode polarized in the X direction and the polarization in the Y direction are used. When separating the wave propagation mode component, a Bragg grating having a narrow reflection wavelength bandwidth can be used in place of the chirped grating.

【0027】図4は、図1の偏波ビームスプリッタを構
成するグレーティング4としてグレーティング長4m
m、Λが534.1nmのブラッググレーティングを形
成した場合の測定結果を示す図であって、形成されたブ
ラッググレーティングのブラッグ波長は、X方向に偏波
した伝播モードに対して1550.1nm、Y方向に偏
波した伝播モードに対して1572nmとなっている。
測定波長範囲は、1549.6nmから1550.6n
mである。他の測定条件は、図3の測定結果を得た場合
の測定条件と同一である。
FIG. 4 shows a grating 4 having a grating length of 4 m as a grating 4 constituting the polarization beam splitter of FIG.
It is a figure which shows the measurement result at the time of forming a Bragg grating whose m and (psi) are 534.1 nm, and the Bragg wavelength of the formed Bragg grating is 1550.1 nm with respect to the propagation mode polarized in the X direction, Y It is 1572 nm for the propagation mode polarized in the direction.
The measurement wavelength range is 1549.6 nm to 1550.6 n.
m. Other measurement conditions are the same as the measurement conditions when the measurement result of FIG. 3 is obtained.

【0028】図4(A)は、X方向に偏波した伝播モー
ドの成分を開放端3aから入力した場合の、開放端3c
の出力を基準に開放端3bの出力を表示している。一方
図4(B)は、Y方向に偏波した伝播モードの成分を開
放端3aから入力した場合について、開放端3bの出力
を基準に開放端3cの出力を表示している。、図4
(A)より、X方向に偏波した伝播モードの消去比とし
てー40dB以下の値が得られていることが判る。また
図4(B)より、Y方向に偏波した伝播モードの消去比
としてー30dB以下の値が得られていることが判る。
開放端3aから入力したX方向に偏波した伝播モードと
Y方向に偏波した伝播モードの成分が等しいので、開放
端3bの偏波分離度として、40dB以上の値が、開放
端3cの偏波分離度として、30dB以上の値が得られ
ている。
FIG. 4A shows an open end 3c when a propagation mode component polarized in the X direction is input from the open end 3a.
The output of the open end 3b is displayed based on the output of the open end 3b. On the other hand, FIG. 4B shows the output of the open end 3c based on the output of the open end 3b when the component of the propagation mode polarized in the Y direction is input from the open end 3a. , FIG.
From (A), it can be seen that a value of -40 dB or less is obtained as the erasure ratio of the propagation mode polarized in the X direction. Also, from FIG. 4B, it can be seen that a value of −30 dB or less is obtained as the erasure ratio of the propagation mode polarized in the Y direction.
Since the components of the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction input from the open end 3a are equal to each other, the polarization separation degree of the open end 3b is 40 dB or more. A value of 30 dB or more is obtained as the degree of wave separation.

【0029】通常波長多重通信に用いるDFBレーザの
出力波長の半値幅は0.4nm程度であるので、波長多
重通信において特定の波長の光信号をX方向に偏波した
伝播モードの成分とY方向に偏波した伝播モードの成分
に分離する目的からは、ブラッググレーティングを用い
ることが可能である。
Since the half-width of the output wavelength of a DFB laser used for wavelength-division multiplexing communication is about 0.4 nm, the propagation mode component obtained by polarizing an optical signal of a specific wavelength in the X-direction and the Y-direction in wavelength-division multiplexing communication. A Bragg grating can be used for the purpose of separating into a component of a propagation mode polarized in a negative direction.

【0030】チャープドグレーティング、ブラッググレ
ーティングは、通常光ファイバの被覆を除去した後位相
格子等により生成した紫外干渉光を光ファイバのコアに
照射することにより形成する。被覆を除去した状態で
は、光ファイバの機械強度は十分でないので、グレーテ
ィング形成後光ファイバの当該個所をUV樹脂等で再被覆
することが行われる。再被覆した光ファイバの引っ張り
強度は、グレーティングを形成した20mm程度の区間
においては、通常2kg以上となる。
The chirped grating and the Bragg grating are usually formed by removing the coating of the optical fiber and irradiating the core of the optical fiber with ultraviolet interference light generated by a phase grating or the like. In a state where the coating is removed, the mechanical strength of the optical fiber is not sufficient. Therefore, after forming the grating, the relevant portion of the optical fiber is re-coated with a UV resin or the like. The tensile strength of the recoated optical fiber is usually 2 kg or more in the section of about 20 mm where the grating is formed.

【0031】図1の偏波ビームスプリッタにおいて、複
屈折性を有する光ファイバ1bの再被覆したグレーティ
ング形成部分の一方の端部6aを固定し、他方の端部6
bを手動マニュピュレータにより移動する可動ステージ
に複屈折性を有する光ファイバ1bのたるみを除去した
状態で固定する。その後手動マニュピュレータを操作
し、当該複屈折性を有する光ファイバ1bに張力を印加
することにより、グレーティングのピッチΛを増加さ
せ、透過波長帯を長波長側にシフトすることが可能であ
る。
In the polarization beam splitter shown in FIG. 1, one end 6a of the re-coated grating forming portion of the birefringent optical fiber 1b is fixed, and the other end 6a.
b is fixed to a movable stage moved by a manual manipulator in a state where the slack of the optical fiber 1b having birefringence is removed. Thereafter, by operating a manual manipulator and applying tension to the birefringent optical fiber 1b, the pitch Λ of the grating can be increased and the transmission wavelength band can be shifted to the longer wavelength side.

【0032】上記動作を確認する為、モード複屈折率7
×10-3の定偏波光ファイバにチャープドグレーティン
グを作成した。チャープドグレーティングのピッチは5
34.5nmから536.2nm迄一様に変化してお
り、そのグレーティング長は20mmである。このグレ
ーティングの透過反射特性をグレーティングを形成した
定偏波光ファイバに張力を印加しない状態で測定した。
結果を図5に示す。図5(A)は、X方向に偏波した伝
播モードの透過反射特性を測定波長の関数としてデシベ
ルで表示したものである。図5(B)は、Y方向に偏波
した伝播モードの透過反射特性を測定波長の関数として
デシベルで表示したものである。
To confirm the above operation, a mode birefringence of 7
A chirped grating was formed on a × 10 −3 constant polarization optical fiber. Chirped grating pitch is 5
It changes uniformly from 34.5 nm to 536.2 nm, and its grating length is 20 mm. The transmission and reflection characteristics of the grating were measured without applying tension to the constant polarization optical fiber on which the grating was formed.
FIG. 5 shows the results. FIG. 5A shows the transmission / reflection characteristics of the propagation mode polarized in the X direction in decibels as a function of the measurement wavelength. FIG. 5B shows the transmission / reflection characteristics of the propagation mode polarized in the Y direction in decibels as a function of the measurement wavelength.

【0033】前記チャープドグレーティングを形成した
定偏波光ファイバに400gの張力を印加した際のX方
向に偏波した伝播モードの透過反射特性を図6(A)
に、Y方向に偏波した伝播モードの透過反射特性を図6
(B)に示す。X方向に偏波した伝播モードに関して
も、Y方向に偏波した伝播モードに関しても張力の印加
によりチャープドグレーティングの反射波長帯が長波長
側にシフトしていることが判る。波長1559nmの信
号光を用いる場合は、張力を印加しない状態では、X方
向に偏波した伝播モードに関しては全透過、Y方向に偏
波した伝播モードに関しては全反射の特性を示すが、張
力を400g印加した状態では、X方向に偏波した伝播
モードに関しては全反射、Y方向に偏波した伝播モード
に関しては全透過の特性を示すこととなり、このチャー
プドグレーティングを図1のグレーティング4として用
いることにより、張力の印加により当該波長の光信号の
X方向に偏波した伝播モードとY方向に偏波した伝播モ
ードの切替機能が実現出来ることとなる。
FIG. 6A shows the transmission and reflection characteristics of the propagation mode polarized in the X direction when a tension of 400 g is applied to the constant polarization optical fiber having the chirped grating.
FIG. 6 shows the transmission and reflection characteristics of the propagation mode polarized in the Y direction.
It is shown in (B). Regarding the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction, it is understood that the reflection wavelength band of the chirped grating is shifted to the longer wavelength side by the application of tension. In the case where a signal light having a wavelength of 1559 nm is used, when no tension is applied, the transmission mode polarized in the X direction exhibits total transmission characteristics, and the propagation mode polarized in the Y direction exhibits total reflection characteristics. When 400 g is applied, the propagation mode polarized in the X direction shows total reflection characteristics and the propagation mode polarized in the Y direction shows total transmission characteristics. This chirped grating is used as the grating 4 in FIG. As a result, the function of switching between the propagation mode in which the optical signal of the wavelength is polarized in the X direction and the propagation mode in which the optical signal is polarized in the Y direction can be realized by applying the tension.

【0034】尚、グレーティングの反射波長帯を可変と
するには、そのピッチ又は変調屈折率を変化させればよ
く、ファイバグレーティング形成部に張力を印加してそ
のピッチを可変とする以外にファイバグレーティングが
収容された環境温度を変化させる方法を採ることも可能
である。
In order to make the reflection wavelength band of the grating variable, the pitch or modulation refractive index may be changed. In addition to applying tension to the fiber grating forming portion to make the pitch variable, the fiber grating is made variable. It is also possible to adopt a method of changing the environmental temperature in which the is stored.

【0035】以上の実施例では、図1の複屈折性を有す
る光ファイバとして、定偏波光ファイバを用いたが、グ
レーティングをそのコア断面形状が長方形である導波路
に形成した場合も、導波路の長軸方向と短軸方向で実効
屈折率が異なることとなるので、導波路の長軸方向をX
方向、短軸方向をY方向とするとX方向に偏波した伝播
モードとY方向に偏波した伝播モードで実効屈折率即ち
反射波長が異なることとなり、偏波光ファイバのコアに
グレーティングを形成した場合と同様の効果を得ること
が可能である。
In the above embodiment, a constant polarization optical fiber is used as the birefringent optical fiber shown in FIG. 1. However, even when the grating is formed in a waveguide whose core cross section is rectangular, the waveguide may be used. Since the effective refractive index differs between the major axis direction and the minor axis direction of the waveguide, the major axis direction of the waveguide is defined as X
When the direction and the minor axis direction are Y direction, the effective refractive index, that is, the reflection wavelength is different between the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction, and a grating is formed in the core of the polarized optical fiber. It is possible to obtain the same effect as described above.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上述べたように、所定の複屈折性を有
する光ファイバにグレーティングを形成することによ
り、X方向に偏波した伝播モードとY方向に偏波した伝
播モードで実効屈折率を違え、所定の波長帯において、
X方向に偏波した伝播モードのみを反射し、Y方向に偏
波した伝播モードは透過する機能を達成することが出来
る。尚、グレーティングを形成した複屈折性を有する光
ファイバをその長手方向を軸として、入出力兼用端子2
bに対して相対的に90度回転し固定すると、Y方向に
偏波した伝播モードのみを反射し、X方向に偏波した伝
播モードを透過することが出来ることは言うまでもな
い。
As described above, by forming a grating on an optical fiber having a predetermined birefringence, the effective refractive index can be reduced between the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction. No, in a given wavelength band,
A function of reflecting only the propagation mode polarized in the X direction and transmitting the propagation mode polarized in the Y direction can be achieved. A birefringent optical fiber having a grating formed thereon is used as an input / output terminal 2 with its longitudinal direction as an axis.
When rotated and fixed at 90 degrees relative to b, it goes without saying that only the propagation mode polarized in the Y direction can be reflected and the propagation mode polarized in the X direction can be transmitted.

【0037】前記グレーティングを形成した複屈折性を
有する光ファイバを3端子サーキュレータの入出力兼用
端子に接続し、光サーキュレータの入射端子からX方向
に偏波した伝播モードの成分とY方向に偏波した伝播モ
ードの成分の混在した光信号を入射する。3端子光サー
キュレータへのグレーティングを形成した複屈折性を有
する光ファイバの取付け方向角を適切に選択することに
より、3端子光サーキュレータの入出力兼用端子からY
方向に偏波した伝播モードの成分、出力端子からX方向
に偏波した伝播モードの成分を取り出すことが可能とな
り偏波ビームスプリッタの機能が実現される。
The optical fiber having the birefringence formed with the grating is connected to the input / output terminal of the three-terminal circulator, and the component of the propagation mode polarized in the X direction from the input terminal of the optical circulator and the polarization in the Y direction. An optical signal mixed with the propagation mode component is incident. By properly selecting the mounting direction angle of the birefringent optical fiber having the grating formed on the three-terminal optical circulator, the input / output terminal of the three-terminal optical circulator can be changed to Y.
The component of the propagation mode polarized in the direction and the component of the propagation mode polarized in the X direction can be extracted from the output terminal, and the function of the polarization beam splitter is realized.

【0038】グレーティングは、変調屈折率や層数を増
加することにより、その透過率をー40dB以下(反射
率で99.99%以上)とすることが可能であり、また
グレーティングを直列につなげることにより反射率の向
上を図ることが可能である。更に、グレーティングの変
調屈折率をグレーティングの長手方向に変化させるアポ
ダイズの方法を用いることにより、グレーティングの反
射波長帯以外の波長帯の反射光を低減することも可能で
あり、その結果偏波ビームスプリッタの偏波分離度乃至
消去比を飛躍的に向上させることが可能となる。
By increasing the modulation refractive index and the number of layers, the transmittance of the grating can be reduced to -40 dB or less (99.99% or more in reflectance), and the gratings can be connected in series. Thereby, the reflectance can be improved. Further, by using the apodizing method of changing the modulation refractive index of the grating in the longitudinal direction of the grating, it is also possible to reduce reflected light in wavelength bands other than the reflection wavelength band of the grating, and as a result, the polarization beam splitter Can be dramatically improved.

【0039】波長多重通信や光ファイバセンサにおい
て、X方向偏波成分と、Y方向偏波成分にそれぞれ独立
の情報をのせて伝送を行う場合は、X方向に偏波した伝
播モードの成分とY方向に偏波した伝播モードの成分の
合波、分波を十分の消去比をもって行う素子が必要とな
るが、本発明に係る偏波ビームスプリッタはこの目的に
対して好適である。一方従来の定偏波光ファイバ溶融一
体化型の偏波ビームスプリッタにおいては、消去比をー
20dB以下とすることは実際上困難であり、波長多重
通信や光ファイバセンサの合波、分波素子として用いた
場合は、S/Nの劣化を招き不適である。
In wavelength-division multiplexing communication and optical fiber sensors, when transmission is performed with independent information placed on the X-direction polarization component and the Y-direction polarization component, the propagation mode component polarized in the X direction and Y component An element for combining and demultiplexing the components of the propagation mode polarized in the direction with a sufficient erasure ratio is required. The polarization beam splitter according to the present invention is suitable for this purpose. On the other hand, it is practically difficult to reduce the erasing ratio to -20 dB or less in a conventional polarization-polarized optical fiber fusion-integrated polarization beam splitter. If it is used, the S / N is deteriorated, which is not suitable.

【0040】また、波長多重通信において、使用する複
数の波長信号のうち特定の波長信号のX方向に偏波した
伝播モードとY方向に偏波した伝播モードの分離は、反
射波長帯幅の狭いブラッググレーティングで達成できる
が、波長多重通信における複数の波長の信号光を一括し
て、X方向に偏波した伝播モードとY方向に偏波した伝
播モードに分離する場合においては、グレーティングの
反射波長帯幅の拡大が必要となり、チャープドグレーテ
ィングを使用することが好適である。例えば、波長多重
通信において、隣接する波長の光信号間のコヒーレント
クロストークを除去する目的から隣接する波長チャネル
の偏波方向を直交させる、即ち偶数チャネルの光信号と
してX方向に偏波した伝播モードを用い、奇数チャネル
の光信号としてY方向に偏波した伝播モードを用いる手
法が採られる場合において、X方向に偏波した伝播モー
ドとY方向に偏波した伝播モードを一括して合波、分波
するのにチャープドグレーティングを使用した本発明に
係る偏波ビームスプリッタを用いることが好適である。
In wavelength division multiplexing communication, the separation between the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction of a specific wavelength signal among a plurality of wavelength signals used is narrow in the reflection wavelength bandwidth. This can be achieved by a Bragg grating, but in the case where signal lights of a plurality of wavelengths in wavelength division multiplexing communication are collectively separated into a propagation mode polarized in the X direction and a propagation mode polarized in the Y direction, the reflection wavelength of the grating It is necessary to increase the band width, and it is preferable to use a chirped grating. For example, in wavelength division multiplexing communication, a propagation mode in which the polarization directions of adjacent wavelength channels are made orthogonal to each other for the purpose of removing coherent crosstalk between optical signals of adjacent wavelengths, that is, an optical signal of an even channel is polarized in the X direction. In the case where a method of using a propagation mode polarized in the Y direction as the optical signal of the odd-numbered channel is adopted, the propagation mode polarized in the X direction and the propagation mode polarized in the Y direction are multiplexed together. It is preferable to use the polarization beam splitter according to the present invention that uses a chirped grating for demultiplexing.

【0041】また、本発明に係る偏波ビームスプリッタ
は、光ファイバセンサの合波分波機能を実現する部品と
しても適している。例えば、回転速度を高精度で検出す
る定偏波光ファイバを用いた光ファイバ型のジャイロス
コープでは、回転速度の高精度検出の目的から高消去比
の偏波ビームスプリッタが必要とされるが、本発明に係
る偏波ビームスプリッタは、この用途に好適である。
The polarization beam splitter according to the present invention is also suitable as a component for realizing the multiplexing / demultiplexing function of an optical fiber sensor. For example, an optical fiber type gyroscope using a constant polarization optical fiber that detects rotation speed with high accuracy requires a polarization beam splitter with a high erasure ratio for the purpose of detecting rotation speed with high accuracy. The polarization beam splitter according to the invention is suitable for this use.

【0042】更に、本発明に係る偏波ビームスプリッタ
の複屈折性を有する光ファイバのグレーティング形成部
分に張力を印加し、グレーティングのピッチを可変とす
ることによりその反射波長を変え、当初X方向に偏波し
た伝播モードの成分を反射し、Y方向に偏波した伝播モ
ードの成分を透過していたグレーティングの特性を、X
方向に偏波した伝播モードの成分を透過し、Y方向に偏
波した伝播モードの成分を反射する特性に適時切替える
こと、即ち偏波光信号の切替の機能を実現することが出
来る。この偏波光信号の切替機能の実現により、X方向
またはY方向に偏波した伝播モードのそれぞれに通信信
号を載せて伝送する波長多重通信において、光信号の切
替器の機能が実現される。
Further, a tension is applied to the grating forming portion of the birefringent optical fiber of the polarization beam splitter according to the present invention, and the pitch of the grating is changed to change its reflection wavelength, and the reflection wavelength is initially changed in the X direction. The characteristics of the grating, which reflected the polarized propagation mode component and transmitted the Y-polarized propagation mode component, are represented by X
It is possible to realize a function of transmitting the component of the propagation mode polarized in the direction and reflecting the component of the propagation mode polarized in the Y direction as appropriate, that is, a function of switching the polarization optical signal. By realizing the function of switching the polarization optical signal, the function of the optical signal switch is realized in the wavelength division multiplexing communication in which the communication signal is carried in each of the propagation modes polarized in the X direction and the Y direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の偏波ビームスプリッタの実施例を説明
する構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an embodiment of a polarization beam splitter according to the present invention.

【図2】本発明に用いたチャープドグレーティングの特
性を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating characteristics of a chirped grating used in the present invention.

【図3】チャープドグレーティングを用いた偏波ビーム
スプリッタの偏波分離度を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a polarization separation degree of a polarization beam splitter using a chirped grating.

【図4】ブラツググレーティングを用いた偏波ビームス
プリッタの偏波分離度を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a polarization separation degree of a polarization beam splitter using a Bragg grating.

【図5】本発明に用いるチャープドグレーティングの特
性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing characteristics of a chirped grating used in the present invention.

【図6】チャープドグレーティングに張力を印加した状
態の特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing characteristics in a state where tension is applied to a chirped grating.

【図7】従来技術による偏波ビームスプリッタを説明す
る図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a polarization beam splitter according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1c:光ファイバ 1b:複屈折性を有する光ファイバ 2a:入力端子 2b:入出力兼用端子 2c:出力端子 3a、3b、3c:開放端 4:グレーティング 5:3端子光サーキュレータ 6a、6b:グレーティング形成部分の端部 62、63:定偏波光ファイバ 62a、63a:コア 62b、63b:応力付与部 64、65、66:ファイバ端 67:溶融一体化部 1a, 1c: Optical fiber 1b: Optical fiber having birefringence 2a: Input terminal 2b: I / O terminal 2c: Output terminal 3a, 3b, 3c: Open end 4: Grating 5: Three terminal optical circulator 6a, 6b: Ends of grating forming portion 62, 63: constant polarization optical fiber 62a, 63a: core 62b, 63b: stress applying portion 64, 65, 66: fiber end 67: fusion united portion

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3端子光サーキュレータと、前記3端子
光サーキュレータの入出力兼用端子に接続され、そのコ
アに長手方向にグレーティングを形成した複屈折性を有
する光導波路からなる偏波ビームスプリッタ
1. A polarization beam splitter comprising a three-terminal optical circulator and a birefringent optical waveguide connected to an input / output terminal of the three-terminal optical circulator and having a core formed with a grating in a longitudinal direction.
【請求項2】 前記光導波路が光ファイバであることを
特徴とする請求項1記載の偏波ビームスプリッタ
2. The polarization beam splitter according to claim 1, wherein said optical waveguide is an optical fiber.
【請求項3】 前記複屈折性を有する光ファイバに形成
したグレーティングの反射波長を可変とすることを特徴
とする請求項2記載の偏波ビームスプリッタ
3. The polarization beam splitter according to claim 2, wherein a reflection wavelength of a grating formed on the birefringent optical fiber is variable.
【請求項4】 複屈折性を有する光ファイバのグレーテ
ィングを形成した部分を伸縮させることにより、前記グ
レーティングの反射波長を可変とすることを特徴とする
請求項3記載の偏波ビームスプリッタ
4. The polarization beam splitter according to claim 3, wherein a reflection wavelength of the grating is made variable by expanding and contracting a portion of the optical fiber having birefringence where the grating is formed.
【請求項5】 請求項1に記載した偏波ビームスプリッ
タを偏波光信号の合波分波器として使用することを特徴
とする光通信方法
5. An optical communication method, wherein the polarization beam splitter according to claim 1 is used as a multiplexer / demultiplexer for polarized optical signals.
【請求項6】 請求項3に記載した偏波ビームスプリッ
タを偏波光信号の切替器として使用することを特徴とす
る光通信方法
6. An optical communication method, wherein the polarization beam splitter according to claim 3 is used as a polarization optical signal switch.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100383584C (en) * 2005-10-21 2008-04-23 中国科学院上海光学精密机械研究所 Fiber grating millimeter wave converter and preparation method thereof

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