JP2000206461A - 光サ―キュレ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光進行方向に対して分割される構成部分を極
力少なくして薄い複屈折結晶を適用し得る小型で低価な
光サーキュレータを提供すること。 【解決手段】 この光サーキュレータは、平行平板の光
学素子を組み合わせて成り、３つ以上の光入出射ポート
の１つから見て一方向とする光進行方向に対して互いに
偏光分離方向がほぼ垂直である複屈折素子としての複屈
折結晶１、２と、光進行方向に依存しない少なくとも１
枚から成る非相反性偏光面回転素子７と、光進行方向に
依存する少なくとも１枚から成る相反性偏光面回転素子
９と、光進行方向に対して２分割されて成る複屈折結晶
３、４と、光進行方向に依存しない少なくとも１枚から
成ると共に、互いに偏光分離方向が反対となるように一
対で接合された非相反性偏光面回転素子８と、光進行方
向に対して互いに偏光分離方向がほぼ垂直である複屈折
結晶５、６とをこの順に配備して成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として光通信分
野で光信号の経路の整理に用いられる光受動部品である
光サーキュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光サーキュレータでは、
少なくとも複屈折素子、非相反性偏光面回転子、及び相
反性偏光面回転子を含む平行平板の光学素子を組み合わ
せた構成のものが使用されている。

【０００３】例えば日本国特許番号第２５３９５６３号
に記載された光サーキュレータの場合、相反性偏光面回
転子として１／２波長板を用いており、その動作原理
は、光進行方向に対して２分割され、互いの相対的な光
軸の角度が４５度の関係を持ち、複屈折結晶で分離され
た互いに垂直な偏光面を持つ光を別々の１／２波長板に
入射し、その偏光面を揃えて複屈折結晶で分離された２
つの光を同じ方向に移動させ、更に、互いの相対的な光
軸の角度が４５度の関係を持ち、複屈折結晶で分離され
た互いに垂直な偏光面を持つ光を別々の１／２波長板に
入射し、その偏光面を互いに垂直にし、再度複屈折結晶
で合成するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した光サーキュレ
ータの場合、光進行方向に２分割以上に分割された構成
部分を少なくとも２つ必要としており、分割された境目
が大きくずれると境目にビームが当たって損失を起こす
恐れがあるため、これを回避するためには複屈折結晶を
厚くしなければならないが、こうした構成では光サーキ
ュレータ全体の小型化や低価格化の具現にとって大きな
障害となるという問題がある。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、光進行方向に対し
て分割される構成部分を極力少なくして薄い複屈折結晶
の適用、並びに全体の小型化や低価格化を具現し得る光
サーキュレータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも複屈折素子、非相反性偏光面回転子、及び相反性偏
光面回転子を含む平行平板の光学素子を組み合わせて成
ると共に、３つ以上の光入出射ポートを持つ光サーキュ
レータにおいて、光入出射ポートの１つから見て一方向
とする光進行方向に対して互いに偏光分離方向がほぼ垂
直である複屈折素子としての第１の複屈折結晶、並びに
第２の複屈折結晶と、光進行方向に依存しない少なくと
も１枚から成る非相反性偏光面回転子としての第１の非
相反性偏光面回転素子と、光進行方向に依存する少なく
とも１枚から成る相反性偏光面回転子としての第１の相
反性偏光面回転素子と、光進行方向に対して２分割され
て成ると共に、互いに偏光分離方向が反対方向となるよ
うに一対で接合された複屈折素子としての第３の複屈折
結晶と、光進行方向に依存しない少なくとも１枚から成
る非相反性偏光面回転子としての第２の非相反性偏光面
回転素子と、光進行方向に対して互いに偏光分離方向が
ほぼ垂直である複屈折素子としての第４の複屈折結晶、
並びに第５の複屈折結晶とをこの順に配備して成る光サ
ーキュレータが得られる。この光サーキュレータにおい
て、第１の相反性偏光面回転素子及び第３の複屈折結晶
の間か、或いは該第３の複屈折結晶及び第２の非相反性
偏光面回転素子の間の何れか一方に偏波分散を補償する
ための偏波分散補償板を配備したことは好ましい。

【０００７】一方、本発明によれば、少なくとも複屈折
素子、非相反性偏光面回転子、及び相反性偏光面回転子
を含む平行平板の光学素子を組み合わせて成ると共に、
３つ以上の光入出射ポートを持つ光サーキュレータにお
いて、光入出射ポートの１つ以上から見て一方向とする
光進行方向に対して互いに偏光分離方向がほぼ垂直であ
る複屈折素子としての第１の複屈折結晶、並びに第２の
複屈折結晶と、光進行方向に依存する少なくとも１枚か
ら成る相反性偏光面回転子としての第１の相反性偏光面
回転素子と、光進行方向に依存しない少なくとも１枚か
ら成る非相反性偏光面回転子としての第１の非相反性偏
光面回転素子と、光進行方向に対して２分割されて成る
と共に、互いに偏光分離方向が反対方向となるように一
対で接合された複屈折素子としての第３の複屈折結晶
と、光進行方向に依存しない少なくとも１枚から成る非
相反性偏光面回転子としての第２の非相反性偏光面回転
素子と、光進行方向に対して互いに偏光分離方向がほぼ
垂直である複屈折素子としての第４の複屈折結晶、並び
に第５の複屈折結晶とをこの順に配備して成る光サーキ
ュレータが得られる。この光サーキュレータにおいて、
第１の非相反性偏光面回転素子及び第３の複屈折結晶の
間か、或いは該第３の複屈折結晶及び第２の非相反性偏
光面回転素子の間の何れか一方に偏波分散を補償するた
めの偏波分散補償板を配備したことは好ましい。

【０００８】他方、本発明によれば、上記何れか一つの
光サーキュレータにおいて、光入出射ポートの少なくと
も１つ以上のものの近傍に全反射ミラーから成るプリズ
ムを配備した光サーキュレータが得られる。

【０００９】又、本発明によれば、上記何れか一つの光
サーキュレータにおいて、第１の複屈折結晶、第２の複
屈折結晶、及び第３の複屈折結晶は何れも同じ所定の厚
さであり、第４の複屈折結晶及び第５の複屈折結晶の厚
さは所定の厚さのほぼ２^-1/2倍である光サーキュレータ
が得られる。

【００１０】更に、本発明によれば、上記何れか一つの
光サーキュレータにおいて、第３の複屈折結晶は、オプ
ティカルコンタクトを用いて２つのルチル単結晶間を固
定して成る光サーキュレータが得られる。

【００１１】加えて、本発明によれば、上記何れか一つ
の光サーキュレータにおいて、第１の非相反性偏光面回
転素子及び第２の非相反性偏光面回転素子はファラデー
回転子であり、第１の相反性偏光面回転素子は１／２波
長板、３／２波長板、５／２波長板、旋光子の何れか一
つであり、且つ該ファラデー回転子と該１／２波長板又
は該旋光子にあっては、光進行方向の一方向における隣
り合うもの同士を透過した所定の波長光による入射光の
偏光面がほぼ保存されると共に、該一方向と逆な逆方向
における所定の波長光による入射光の偏光面がほぼ９０
度回転する関係を有する光サーキュレータが得られる。
この光サーキュレータにおいて、ファラデー回転子は硬
磁性ガーネットを着磁して成ることは好ましい。

【００１２】又、本発明によれば、上記何れか一つの光
サーキュレータにおいて、光入出射ポートに少なくとも
１つの光入出射光ファイバを結合した光サーキュレータ
が得られる。この光サーキュレータにおいて、光入出射
光ファイバはＴＥＣファイバや多心型光ファイバである
ことは好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に幾つかの実施例を挙げ、本
発明の光サーキュレータについて、図面を参照して詳細
に説明する。

【００１４】図１は、本発明の実施例１に係る光サーキ
ュレータの基本構成並びに簡易な機能を示した斜視図で
ある。この光サーキュレータは、複屈折素子、非相反性
偏光面回転子、及び相反性偏光面回転子を含む平行平板
の光学素子を組み合わせて成ると共に、３つ以上の光入
出射ポートを持つもので、光入出射ポートの１つから見
て一方向とする光進行方向に対して互いに偏光分離方向
がほぼ垂直である複屈折素子としての第１の複屈折結晶
１、並びに第２の複屈折結晶２と、光進行方向に依存し
ない少なくとも１枚から成る非相反性偏光面回転子とし
ての第１の非相反性偏光面回転素子７と、光進行方向に
依存する少なくとも１枚から成る相反性偏光面回転子と
しての第１の相反性偏光面回転素子９と、光進行方向に
対して２分割されて成ると共に、互いに偏光分離方向が
反対方向となるように一対で接合された複屈折素子とし
ての第３の複屈折結晶３、４と、光進行方向に依存しな
い少なくとも１枚から成る非相反性偏光面回転子として
の第２の非相反性偏光面回転素子８と、光進行方向に対
して互いに偏光分離方向がほぼ垂直である複屈折素子と
しての第４の複屈折結晶５、並びに第５の複屈折結晶６
とをこの順に配備して構成されている。

【００１５】このうち、各複屈折結晶１〜６は何れもル
チル単結晶から成り、矢印で示されるような磁界Ｈとほ
ぼ平行な方向に進行する光の偏光分離方向を有し、更に
第３の複屈折結晶３、４はオプティカルコンタクトを用
いて２つのルチル単結晶間を固定して成っている。第１
の複屈折結晶１、第２の複屈折結晶２、及び第３の複屈
折結晶３、４は何れも同じ１ｍｍの厚さであり、第４の
複屈折結晶５及び第５の複屈折結晶６の厚さは１ｍｍの
ほぼ２^-1/2倍となっている。尚、第１の複屈折結晶１及
び第２の複屈折結晶２と、第４の複屈折結晶５及び第５
の複屈折結晶６とは、互いに順番の入れ替えが可能であ
る。第１の非相反性偏光面回転素子７及び第２の非相反
性偏光面回転素子８は、４５度偏光面を回転させると共
に、ファラデー回転子から成り、第１の相反性偏光面回
転素子９は第１の複屈折結晶１の偏光分離方向に対して
−２２．５度のｃ軸角度を持った水晶１／２波長板から
成る。

【００１６】この光サーキュレータの場合、光入出射ポ
ートの少なくとも１つ以上のものの近傍に全反射ミラー
から成るプリズムを配備したり、或いは光入出射ポート
に少なくとも１つのＴＥＣファイバや多心型光ファイバ
等の光入出射光ファイバを結合して構成される。

【００１７】図２は、この光サーキュレータの偏光面並
びに光の挙動を示したものである。ここで、光進行方向
の一方向における隣り合うもの同士となるファラデー回
転子による第１の非相反性偏光面回転素子７と１／２波
長板による第１の相反性偏光面回転素子９とを透過した
所定の波長光による入射光は、磁界Ｈとほぼ平行な方向
に進行する光の偏光分離方向において入射偏光の方向を
そのまま保持し、その逆方向に進行する所定の波長光に
よる入射光は入射偏光の方向を９０度回転させている。
尚、第１の相反性偏光面回転素子９には１／２波長板の
他、３／２波長板、５／２波長板、旋光子の何れか一つ
を適用することができるが、旋光子を用いた場合にも同
等に動作する。

【００１８】図３は、この光サーキュレータの第１の複
屈折結晶１側から見た幾つかの光の挙動を示したもの
で、同図（ａ）は一つのポートＰ１における入射光に関
するもの、同図（ｂ）は他のポートＰ２における入射光
に関するもの、同図（ｃ）は別のポートＰ３における入
射光に関するものである。

【００１９】先ず、図３（ａ）を参照すれば、ポートＰ
１からの入射光は、複屈折結晶１における異常光成分が
その分離距離に相当する光路長だけ異常光成分に対して
多くなった光路長を経てポートＰ２から出射することが
判る。又、図３（ｂ）を参照すればポートＰ２からの入
射光は、複屈折結晶１における異常光成分がその分離距
離に相当する光路長だけ異常光成分に対して少なくなっ
た光路長を経てポートＰ３から出射することが判る。更
に、図３（ｃ）を参照すればポートＰ３からの入射光
は、ポートＰ１からポートＰ２に進行する場合と同じ振
る舞いをしてポートＰ４から出射することが判る。

【００２０】従って、図３（ａ）〜（ｃ）からは、この
光サーキュレータの場合には偏光分散が生じることが判
るが、こうした偏波分散は第３の複屈折結晶３、４の前
後の何れか一つの箇所、即ち、第１の相反性偏光面回転
素子９及び第３の複屈折結晶３、４の間か、或いは第３
の複屈折結晶３、４及び第２の非相反性偏光面回転素子
８の間の何れか一方に偏波分散を補償するための偏波分
散補償板を挿入すれば解消することができる。

【００２１】因みに、このような光サーキュレータは、
一般に第１の非相反性偏光面回転素子７及び第２の非相
反性偏光面回転素子８として用いられるファラデー回転
子に印加される磁界Ｈを逆転させれば光スイッチとして
動作する。

【００２２】図４は、本発明の実施例２に係る光サーキ
ュレータの基本構成並びに簡易な機能を示した斜視図で
ある。この光サーキュレータは、基本構成をほぼ実施例
１の場合と同じくしており、光入出射ポートの１つから
見て一方向とする光進行方向に対して互いに偏光分離方
向がほぼ垂直である複屈折素子としての第１の複屈折結
晶１１、並びに第２の複屈折結晶１２と、光進行方向に
依存しない少なくとも１枚から成る非相反性偏光面回転
子としての第１の非相反性偏光面回転素子１７と、光進
行方向に依存する少なくとも１枚から成る相反性偏光面
回転子としての第１の相反性偏光面回転素子１９と、光
進行方向に対して２分割されて成ると共に、互いに偏光
分離方向が反対方向となるように一対で接合された複屈
折素子としての第３の複屈折結晶１３、１４と、偏波分
散を補償するための偏波分散補償板２０と、光進行方向
に依存しない少なくとも１枚から成る非相反性偏光面回
転子としての第２の非相反性偏光面回転素子１８と、光
進行方向に対して互いに偏光分離方向がほぼ垂直である
複屈折素子としての第４の複屈折結晶１５、並びに第５
の複屈折結晶１６とをこの順に配備して構成されてい
る。

【００２３】このうち、各複屈折結晶１１〜１６は何れ
もルチル単結晶から成り、矢印で示されるような磁界Ｈ
とほぼ平行な方向に進行する光の偏光分離方向を有し、
更に第３の複屈折結晶１３、１４はオプティカルコンタ
クトを用いて２つのルチル単結晶間を固定して成ってい
る。第１の複屈折結晶１１、第２の複屈折結晶１２、及
び第３の複屈折結晶１３、１４は何れも同じ１ｍｍの厚
さであり、第４の複屈折結晶１５及び第５の複屈折結晶
１６の厚さは１ｍｍのほぼ２^-1/2倍となっている。尚、
ここでも第１の複屈折結晶１１及び第２の複屈折結晶１
２と、第４の複屈折結晶１５及び第５の複屈折結晶１６
とは、互いに順番の入れ替えが可能である。第１の非相
反性偏光面回転素子１７及び第２の非相反性偏光面回転
素子１８は、４５度偏光面を回転させると共に、ビスマ
ス置換ガドリニウム鉄ガーネットによるファラデー回転
子から成り、第１の相反性偏光面回転素子９は第１の複
屈折結晶１の偏光分離方向に対して−２２．５度のｃ軸
角度を持った水晶１／２波長板から成る。偏波分散補償
板２０はルチル単結晶から成る。

【００２４】因みに、ビスマス置換ガドリニウム鉄ガー
ネットは、ビスマス置換テルビニウム鉄ガーネット等が
持つ１５８０ｎｍ付近での吸収端が無く、１３００ｎｍ
帯から２０００ｎｍ帯まで広い波長範囲で使用できるの
で、最近盛んになっている波長多重通信での適用が有効
であると言える。

【００２５】この光サーキュレータの場合も、光入出射
ポートの少なくとも１つ以上のものの近傍に全反射ミラ
ーから成るプリズムを配備したり、或いは光入出射ポー
トに少なくとも１つのＴＥＣファイバや多心型光ファイ
バ等の光入出射光ファイバを結合して構成される。

【００２６】図５は、この光サーキュレータを製品用に
組み立てた場合の各光学素子とマグネット２２との配置
構成を示したもので、同図（ａ）は短手方向における一
方向からの要部を抜粋した側面図に関するもの、同図
（ｂ）は長手方向における一方向からの側面図に関する
もの、同図（ｃ）は長手方向における他方向からの側面
図に関するものである。

【００２７】この光サーキュレータの場合、各光学素子
とマグネット２２との間には熱膨張係数差による応力を
緩和するためにアルミナ製スペーサ２３を挟む構成とし
ている。一般に、ファラデー回転子に印加される磁界Ｈ
は、ファラデー回転子内を実際に光が透過する位置にあ
って均一であることが望ましいので、ファラデー回転子
をマグネット２２のほぼ中心に位置させ、又マグネット
２２の大きさはファラデー回転子間距離の３倍以上とす
ることが望ましいので、例えば構成を図示のような格好
とする。ファラデー回転子にビスマス置換ガドリニウム
鉄ガーネットを用いた場合、外部から磁界Ｈを印加する
ことが必要であるため、マグネット２２にはサマリュー
ムコバルトＳｍＣｏ系のものを用いることが磁界強度、
長期信頼性の面から有利である。

【００２８】このような構成の光サーキュレータは、中
心波長における挿入損失が何れの光入出射ポートにおい
ても０．５ｄＢ以下、アイソレーションは５０ｄＢ以上
となる。又、何れの偏光成分も同じ出射位置になると共
に、偏波分散補償板２０の効果によって何れの偏光成分
の光路長も等しくなるため、ＰＤＬは原理的に発生しな
い。更に、所謂４５度偏光面を回転させるファラデー回
転子を２枚使用する２段構成であるため、これら２枚の
ファラデー回転子の中心波長を互いにずらすことによ
り、一層広い波長範囲で高いアイソレーションを得られ
る。

【００２９】図６は、本発明の実施例３に係る光サーキ
ュレータの基本構成並びに簡易な機能を示した斜視図で
ある。この光サーキュレータは実施例１の構成のものに
おいて、第１の非相反性偏光面回転素子７と第１の相反
性偏光面回転素子９との配置は反対にして細部を変更し
たもので、光入出射ポートの１つから見て一方向とする
光進行方向に対して互いに偏光分離方向がほぼ垂直であ
る複屈折素子としての第１の複屈折結晶２４、並びに第
２の複屈折結晶２５と、光進行方向に依存する少なくと
も１枚から成る相反性偏光面回転子としての第１の相反
性偏光面回転素子３２と、光進行方向に依存しない少な
くとも１枚から成る非相反性偏光面回転子としての第１
の非相反性偏光面回転素子３０と、偏波分散を補償する
ための偏波分散補償板３３と、光進行方向に対して２分
割されて成ると共に、互いに偏光分離方向が反対方向と
なるように一対で接合された複屈折素子としての第３の
複屈折結晶２６、２７と、光進行方向に依存しない少な
くとも１枚から成る非相反性偏光面回転子としての第２
の非相反性偏光面回転素子３１と、光進行方向に対して
互いに偏光分離方向がほぼ垂直である複屈折素子として
の第４の複屈折結晶２８、並びに第５の複屈折結晶２９
とをこの順に配備して構成されている。

【００３０】このうち、各複屈折結晶２４〜２９は何れ
もルチル単結晶から成り、矢印で示されるような磁界Ｈ
とほぼ平行な方向に進行する光の偏光分離方向を有し、
更に第３の複屈折結晶２６、２７はオプティカルコンタ
クトを用いて２つのルチル単結晶間を固定して成ってい
る。第１の複屈折結晶２４、第２の複屈折結晶２５、及
び第３の複屈折結晶２６、２７は何れも同じ１ｍｍの厚
さであり、第４の複屈折結晶２８及び第５の複屈折結晶
２９の厚さは１ｍｍのほぼ２^-1/2倍となっている。尚、
ここでも第１の複屈折結晶２４及び第２の複屈折結晶２
５と、第４の複屈折結晶２８及び第５の複屈折結晶２９
とは、互いに順番の入れ替えが可能である。第１の非相
反性偏光面回転素子３０及び第２の非相反性偏光面回転
素子３１は、４５度偏光面を回転させると共に、硬磁性
ガーネットＥｕ_0.9 Ｈｏ_1.1 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ_4.2 Ｇａ_0.8
Ｏ₁₂を着磁したファラデー回転子から成り、第１の相反
性偏光面回転素子３２は第１の複屈折結晶２４の偏光分
離方向に対して２２．５度のｃ軸角度を持った水晶１／
２波長板から成る。偏波分散補償板３３はルチル単結晶
から成る。

【００３１】即ち、この光サーキュレータの場合、実施
例１のものと比べて配置換えされた第１の相反性偏光面
回転素子３２及び第１の非相反性偏光面回転素子３０以
外の光学素子の配置をそのままにして一方向とする光進
行方向を光入出射ポートの１つ以上から見たものとし、
第１の非相反性偏光面回転素子３０及び第３の複屈折結
晶２６、２７の間に偏波分散補償板３３を配備して偏波
分散を補償するように構成しているが、この偏波分散補
償板３３は第３の複屈折結晶２６、２７及び第２の非相
反性偏光面回転素子３１の間に配備するようにしても良
い。

【００３２】先の実施例１で示したように、光進行方向
の一方向における隣り合うもの同士となるファラデー回
転子による第１の非相反性偏光面回転素子７と１／２波
長板による第１の相反性偏光面回転素子９との組み合わ
せを透過した所定の波長光による入射光は、磁界Ｈとほ
ぼ平行な方向に進行する光の偏光分離方向において入射
偏光の方向をそのまま保持し、その逆方向に進行する所
定の波長光による入射光は入射偏光の方向を９０度回転
させるように働くが、これはファラデー回転子と波長板
の順序を逆にしても同じ動作をする。但し、上述したよ
うに第１の相反性偏光面回転素子３２として用いる水晶
１／２波長板のｃ軸の角度は２２．５度に変更する必要
がある。

【００３３】ところで、実施例２の光サーキュレータの
場合、光入出射ポートを任意に増やすことができるが、
光学素子数は３ポートの光サーキュレータと１０ポート
の光サーキュレータとで変わらないものの、光学素子自
体が大きくなってしまうし、ファラデー回転子として用
いるビスマス置換ガドリニウム鉄ガーネットが外部から
の磁界Ｈの印加を要するため、多くの光入出射ポートを
持つ構成ではマグネット２２も大きくなってしまうが、
実施例３の光サーキュレータの場合、第１の非相反性偏
光面回転素子３０及び第２の非相反性偏光面回転素子３
１として用いるファラデー回転子に角形ヒステリシスカ
ーブを持つ硬磁性ガーネットを着磁しており、一度磁化
された角形ヒステリシスカーブを持つ磁性ガーネットは
外部からの磁界Ｈを除いた後も約３５０Ｏｅの磁化を保
つため、マグネット２２が不用になる。

【００３４】尚、この光サーキュレータの場合も、光入
出射ポートの少なくとも１つ以上のものの近傍に全反射
ミラーから成るプリズムを配備したり、或いは光入出射
ポートに少なくとも１つのＴＥＣファイバや多心型光フ
ァイバ等の光入出射光ファイバを結合して構成される。

【００３５】図７は、本発明の実施例１に係る光サーキ
ュレータに備えられる第３の複屈折結晶３、４を製造す
る場合の工程を順番に示した斜視図であり、同図（ａ）
はオプティカルコンタクト工程に関するもの、同図
（ｂ）は切断前期工程に関するもの、同図（ｃ）は研磨
工程に関するもの、同図（ｄ）はＡＲコート工程に関す
るもの、同図（ｅ）は切断後期工程に関するものであ
る。

【００３６】ここでは、各工程によって第３の複屈折結
晶３、４間の接合に接着剤を使用せずに一体化固定する
もので、先ず、図７（ａ）を参照すれば、オプティカル
コンタクト工程で１１ｍｍ×１１ｍｍの２枚のルチル単
結晶平行平板素材板３４、３５間をオプティカルコンタ
クトで固定してルチル単結晶平行平板母材板３６を得
る。このとき、ルチル単結晶平行平板母材板３６におけ
るオプティカルコンタクトの隙間は１μｍ程度となる。
この後、図７（ｂ）に示される切断前期工程でルチル単
結晶平行平板母材板３６を点線で示されるように縦横に
切断してルチル単結晶平行平板切断片３７を得る。

【００３７】次に、図７（ｃ）に示される研磨工程でル
チル単結晶平行平板切断片３７の切断面を研磨してルチ
ル単結晶平行平板研磨片３８を得た後、図７（ｄ）に示
されるＡＲコート工程でルチル単結晶平行平板研磨片３
８にＡＲコートを施してルチル単結晶平行平板片３９を
得る。

【００３８】最後に図７（ｅ）に示される切断後期工程
でルチル単結晶平行平板片３９を所定の大きさに切断し
て第３の複屈折結晶３、４に相当するルチル単結晶平行
平板４０を得る。

【００３９】図８は、実施例２の光サーキュレータを中
間製品化して各光学素子を凹型金属ケース４１に挿入し
た様子を示したもので、同図（ａ）は長手方向における
一方向からの側面図に関するもの、同図（ｂ）は長手方
向における他方向からの側面図に関するものである。

【００４０】ここでは、全ての光学素子を縦２ｍｍ×横
１ｍｍに切断し、第３の複屈折結晶１３、１４を図７
（ａ）〜（ｅ）で説明した各工程を経て同様に作製して
接合状態で縦２ｍｍ×横１ｍｍの寸法となるようにした
上で透磁率の低い材質又はマグネットから成る凹型金属
ケース４１内に収納している。凹型金属ケース４１には
各光学素子を差し込むための複数の溝が形成されてお
り、これらの溝に各光学素子を挿入した後、金錫半田又
はガラス半田で固定する。

【００４１】ところで、実施例２の光サーキュレータで
は第１の相反性偏光面回転素子１９として水晶１／２波
長板を用いたが、その厚さが波長１．５５μｍ用の場
合、０．０９２ｍｍと非常に小さくなってここでは使用
し難くなるので、こうした場合には３／２波長板や５／
２波長板を使用することが有効になる。

【００４２】このように、構成上で各光学素子の接合に
接着剤を使用せずに、金錫半田又はガラス半田で固定す
れば、耐環境性能に優れ、経時変化も少なく、しかも光
透過面内に接着剤が存在しないために耐光損傷性能にも
優れる。

【００４３】但し、この光サーキュレータの場合、各光
学素子を大きな板素材で貼り合わせて大量に作製するこ
とが不可能であるため、価格は必然的に実施例２に係る
図５（ａ）〜（ｃ）により説明した作製法と比べて高く
なるが、どの作製方法を用いれば良いかは光サーキュレ
ータの使用目的に応じて選択される。

【００４４】図９は、こうした中間製品を製品化するた
めにプリズム４３〜４６及びマグネット２２の配設を要
して外装ケース４２に装填した様子を示したもので、同
図（ａ）は長手方向における一方向からの側面図に関す
るもの、同図（ｂ）は長手方向における他方向からの側
面図に関するものである。

【００４５】即ち、ここでは外部ホルダを兼ねる外装ケ
ース４２に対して、図５（ａ）〜（ｃ）で説明したよう
なスペーサ２３を介在させたマグネット２２を配設した
上、光サーキュレータの各光学素子全体の前後の位置に
全反射ミラーから成るプリズム４３〜４６を配設した構
成となっている。尚、ここでのマグネット２２にはサマ
リュームコバルトＳｍＣｏを用いるものとする。

【００４６】こうして製品化された構成では、光入出射
ポートとなるファイバコリメータの間隔を広げることが
でき、ファイバコリメータの取り付けが容易になる。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光サー
キュレータによれば、複屈折素子、非相反性偏光面回転
子、及び相反性偏光面回転子の組み合わせによって構成
される構成部材のうち、光進行方向に対して分割される
構成部分を複屈折素子としての第３の複屈折結晶とし、
これを偏光分離方向が互いに反対方向となるように２つ
の複屈折結晶を一対で接合した構成とすることで最小限
の１つにしているので、薄い複屈折結晶を適用できるよ
うになり、各光学素子の作製が容易で光学特性に優れた
小型な構成として低価格に提供できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る光サーキュレータの基
本構成並びに簡易な機能を示した斜視図である。

【図２】図１に示す光サーキュレータの偏光面並びに光
の挙動を示したものである。

【図３】図１に示す光サーキュレータの第１の複屈折結
晶側から見た幾つかの光の挙動を示したもので、（ａ）
は一つのポートにおける入射光に関するもの、（ｂ）は
他のポートにおける入射光に関するもの、（ｃ）は別の
ポートにおける入射光に関するものである。

【図４】本発明の実施例２に係る光サーキュレータの基
本構成並びに簡易な機能を示した斜視図である。

【図５】図４に示す光サーキュレータを製品用に組み立
てた場合の各光学素子とマグネットとの配置構成を示し
たもので、（ａ）は短手方向における一方向からの要部
を抜粋した側面図に関するもの、（ｂ）は長手方向にお
ける一方向からの側面図に関するもの、（ｃ）は長手方
向における他方向からの側面図に関するものである。

【図６】本発明の実施例３に係る光サーキュレータの基
本構成並びに簡易な機能を示した斜視図である。

【図７】図１に示す光サーキュレータに備えられる第３
の複屈折結晶を製造する場合の工程を順番に示した斜視
図であり、（ａ）はオプティカルコンタクト工程に関す
るもの、（ｂ）は切断前期工程に関するもの、（ｃ）は
研磨工程に関するもの、（ｄ）はＡＲコート工程に関す
るもの、（ｅ）は切断後期工程に関するものである。

【図８】図４に示す光サーキュレータを中間製品化する
ために各光学素子を凹型金属ケースに挿入した様子を示
したもので、（ａ）は長手方向における一方向からの側
面図に関するもの、（ｂ）は長手方向における他方向か
らの側面図に関するものである。

【図９】図８に示す中間製品を製品化するためにプリズ
ム及びマグネットの配設を要して外装ケースに装填した
様子を示したもので、（ａ）は長手方向における一方向
からの側面図に関するもの、（ｂ）は長手方向における
他方向からの側面図に関するものである。

【符号の説明】

１〜６、１１〜１６、２４〜２９ 複屈折結晶 ７、８、１７、１８、３０、３１ 非相反性偏光面回転
素子 ９、１９、３２ 相反性偏光面回転素子 ２０、３３ 偏波分散補償板 ２２ マグネット ２３ スペーサ ３４、３５ ルチル単結晶平行平板素材板 ３６ ルチル単結晶平行平板母材板 ３７ ルチル単結晶平行平板切断片 ３８ ルチル単結晶平行平板研磨片 ３９ ルチル単結晶平行平板片 ４０ ルチル単結晶平行平板 ４１ 凹型金属ケース ４２ 外装ケース ４３〜４６ プリズム Ｈ 磁界 Ｐ１〜Ｐ４ ポート

フロントページの続き (72)発明者 増本 敏昭 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 Ｆターム(参考） 2H099 AA01 BA06 CA05 DA05

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも複屈折素子、非相反性偏光面
   回転子、及び相反性偏光面回転子を含む平行平板の光学
   素子を組み合わせて成ると共に、３つ以上の光入出射ポ
   ートを持つ光サーキュレータにおいて、前記光入出射ポ
   ートの１つから見て一方向とする光進行方向に対して互
   いに偏光分離方向がほぼ垂直である前記複屈折素子とし
   ての第１の複屈折結晶、並びに第２の複屈折結晶と、前
   記光進行方向に依存しない少なくとも１枚から成る前記
   非相反性偏光面回転子としての第１の非相反性偏光面回
   転素子と、前記光進行方向に依存する少なくとも１枚か
   ら成る前記相反性偏光面回転子としての第１の相反性偏
   光面回転素子と、前記光進行方向に対して２分割される
   と共に、互いに偏光分離方向が反対方向となるように一
   対で接合された前記複屈折素子としての第３の複屈折結
   晶と、前記光進行方向に依存しない少なくとも１枚から
   成る前記非相反性偏光面回転子としての第２の非相反性
   偏光面回転素子と、前記光進行方向に対して互いに偏光
   分離方向がほぼ垂直である前記複屈折素子としての第４
   の複屈折結晶、並びに第５の複屈折結晶とをこの順に配
   備して成ることを特徴とする光サーキュレータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光サーキュレータにおい
   て、前記第１の相反性偏光面回転素子及び前記第３の複
   屈折結晶の間か、或いは該第３の複屈折結晶及び前記第
   ２の非相反性偏光面回転素子の間の何れか一方に偏波分
   散を補償するための偏波分散補償板を配備したことを特
   徴とする光サーキュレータ。
3. 【請求項３】 少なくとも複屈折素子、非相反性偏光面
   回転子、及び相反性偏光面回転子を含む平行平板の光学
   素子を組み合わせて成ると共に、３つ以上の光入出射ポ
   ートを持つ光サーキュレータにおいて、前記光入出射ポ
   ートの１つ以上から見て一方向とする光進行方向に対し
   て互いに偏光分離方向がほぼ垂直である前記複屈折素子
   としての第１の複屈折結晶、並びに第２の複屈折結晶
   と、前記光進行方向に依存する少なくとも１枚から成る
   前記相反性偏光面回転子としての第１の相反性偏光面回
   転素子と、前記光進行方向に依存しない少なくとも１枚
   から成る前記非相反性偏光面回転子としての第１の非相
   反性偏光面回転素子と、前記光進行方向に対して２分割
   されて成ると共に、互いに偏光分離方向が反対方向とな
   るように一対で接合された前記複屈折素子としての第３
   の複屈折結晶と、前記光進行方向に依存しない少なくと
   も１枚から成る前記非相反性偏光面回転子としての第２
   の非相反性偏光面回転素子と、前記光進行方向に対して
   互いに偏光分離方向がほぼ垂直である前記複屈折素子と
   しての第４の複屈折結晶、並びに第５の複屈折結晶とを
   この順に配備して成ることを特徴とする光サーキュレー
   タ。
4. 【請求項４】 請求項３記載の光サーキュレータにおい
   て、前記第１の非相反性偏光面回転素子及び前記第３の
   複屈折結晶の間か、或いは該第３の複屈折結晶及び前記
   第２の非相反性偏光面回転素子の間の何れか一方に偏波
   分散を補償するための偏波分散補償板を配備したことを
   特徴とする光サーキュレータ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか一つに記載の光サ
   ーキュレータにおいて、前記光入出射ポートの少なくと
   も１つ以上のものの近傍に全反射ミラーから成るプリズ
   ムを配備したことを特徴とする光サーキュレータ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れか一つに記載の光サ
   ーキュレータにおいて、前記第１の複屈折結晶、前記第
   ２の複屈折結晶、及び前記第３の複屈折結晶は何れも同
   じ所定の厚さであり、前記第４の複屈折結晶及び前記第
   ５の複屈折結晶の厚さは前記所定の厚さのほぼ２^-1/2倍
   であることを特徴とする光サーキュレータ。
7. 【請求項７】 請求項１〜６の何れか一つに記載の光サ
   ーキュレータにおいて、前記第３の複屈折結晶は、オプ
   ティカルコンタクトを用いて２つのルチル単結晶間を固
   定して成ることを特徴とする光サーキュレータ。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れか一つに記載の光サ
   ーキュレータにおいて、前記第１の非相反性偏光面回転
   素子及び前記第２の非相反性偏光面回転素子はファラデ
   ー回転子であり、前記第１の相反性偏光面回転素子は１
   ／２波長板、３／２波長板、５／２波長板、旋光子の何
   れか一つであり、且つ該ファラデー回転子と該１／２波
   長板又は該旋光子にあっては、前記光進行方向の一方向
   における隣り合うもの同士を透過した所定の波長光によ
   る入射光の偏光面がほぼ保存されると共に、該一方向と
   逆な逆方向における所定の波長光による入射光の偏光面
   がほぼ９０度回転する関係を有することを特徴とする光
   サーキュレータ。
9. 【請求項９】 請求項８記載の光サーキュレータにおい
   て、前記ファラデー回転子は、硬磁性ガーネットを着磁
   して成るものであることを特徴とする光サーキュレー
   タ。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９の何れか一つに記載の光
    サーキュレータにおいて、前記光入出射ポートに少なく
    とも１つの光入出射光ファイバを結合したことを特徴と
    する光サーキュレータ。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の光サーキュレータに
    おいて、前記光入出射光ファイバはＴＥＣファイバであ
    ることを特徴とする光サーキュレータ。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の光サーキュレータに
    おいて、前記光入出射光ファイバは多心型光ファイバで
    あることを特徴とする光サーキュレータ。