JP2000284227A

JP2000284227A - 光サーキュレータ及び光スイッチ

Info

Publication number: JP2000284227A
Application number: JP11086222A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Honma; 洋本間; Toshiaki Masumoto; 敏昭増本; Haruhiko Tsuchiya; 治彦土屋; Takashi Sato; 尚佐藤; Shojiro Kawakami; 彰二郎川上
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数の少ない構成により，従来の光サー
キュレータ同程度の光学特性を有するにもかかわらず，
従来より低価格の光サーキュレータとそれを用いた光ス
イッチとを提供すること。【解決手段】３ポート又は４ポートを備えた偏光無依
存型光サーキュレータであって、反射型の第１及び第２
の偏光子１，２と，前記第１及び第２の偏光子１，２間
の光路上に配置された少なくとも１枚の４５゜ファラデ
ー回転子５と、前記第１の偏光子１及び前記ファラデー
回転子５のいずれか一方からの出射光を全反射して他方
に入射させる第１の全反射ミラー３と、前記第２の偏光
子２及び前記ファラデー回転子５のいずれか一方からの
出射光を全反射して他方に入射させる第２の全反射ミラ
ー４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器、光情
報処理機器等に用いられ、光を特定の方向にのみ透過さ
せる素子である光サーキュレータ及び光スイッチに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、よく使用されている偏光無依存型
光サーキュレータのなかで、代表的な構造として，古賀
氏発明で特許権者が日本電信電話株式会社の特許第２，
５３９５６３号公報（以下、従来技術１と呼ぶ）に開示
された光サーキュレータがある。

【０００３】従来技術１による光サーキュレータは、偏
光ビームスプリッタ、反射ミラー、４５゜ファラデー回
転子、相反的４５゜偏光面回転子により構成されるタイ
プである。

【０００４】図１４は従来の技術１に開示された光サー
キュレータを示す図である。図１４において，第１のポ
ート５０，第２のポート５１が互いの光入出射方向が平
行になるように配置され、これらの光入出射方向とは夫
々直交し且つ互いに平行となるような光入出射方向を備
えた第３のポート５２、第４のポート５３が設けられて
いる。第１のポート５０及び第２のポート５１との間に
は、４５゜ファラデー回転子５８、相反的４５゜偏光面
回転子５９が設けられている。第１のポート５０からの
光入出射方向において、４５゜ファラデー回転子５８、
相反的４５゜偏光面回転子５９の前後には、偏光ビーム
スプリッタ５４及び反射ミラー５７が設けられている。
また、第２のポート５１からの光入出射方向において、
相反的４５゜偏光面回転子５９、４５゜ファラデー回転
子５８の前後には、偏光ビームスプリッタ５３及び反射
ミラー５６が設けられている。そして，第３のポート５
２、の入出射方向において、偏光ビームスプリッタ５４
及び反射ミラー５６が位置するように配置され、第４の
ポート５３の入出射方向において、偏光ビームスプリッ
タ５５及び反射ミラー５７が位置するように配置されて
いる。

【０００５】このような構成で、従来技術１によるサー
キュレータは、４ポート型偏光無依存光サーキュレータ
として作用する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし，従来技術１に
おいて用いられる偏光ピームスプリッタは、性能とコス
トの両面において、充分なものがない。

【０００７】例えば，誘電体多層膜を使用した場合は、
反射光の消光比が十分でなく、また、複屈折単結晶のプ
リズムを使用した場合には材料が高価であり，高精度の
研磨が必要である。

【０００８】さらに、相反的４５゜偏光面回転子に１／
２波長板を使用する場合には，その作製に高精度の研磨
を必要とする。

【０００９】従って、従来技術１による光サーキュレー
タでは、高価なものとなるという欠点がある。

【００１０】そこで、本発明の技術的課題は、部品点数
の少ない構成により，従来の光サーキュレータ同程度の
光学特性を有するにもかかわらず，従来より低価格の光
サーキュレータとそれを用いた光スイッチとを提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、３ポー
ト又は４ポートを備えた偏光無依存型光サーキュレータ
であって、反射型の第１及び第２の偏光子と，前記第１
及び第２の偏光子間の光路上に配置された少なくとも１
枚の４５゜ファラデー回転子と、前記第１の偏光子及び
前記ファラデー回転子のいずれか一方からの出射光を全
反射して他方に入射させる第１の全反射ミラーと、前記
第２の偏光子及び前記ファラデー回転子のいずれか一方
からの出射光を全反射して他方に入射させる第２の全反
射ミラーとを備えていることを特徴とする光サーキュレ
ータが得られる。

【００１２】また、本発明によれば、前記光サーキュレ
ータにおいて、前記反射型の第１及び第２の偏光子が，
フォトニック結晶からなることを特徴とする光サーキュ
レータが得られる。

【００１３】また、本発明によれば、前記いずれかの光
サーキュレータにおいて，前記第１及び第２の偏光子と
前記第１及び第２の全反射ミラーとの入出射面が実質的
に互いに平行であって、且つ光進行方向と前記第１及び
第２の偏光子及び前記第１及び第２の全反射ミラーの入
射面の間の角度が０〜９０゜の範囲内であることを特徴
とする光サーキュレータが得られる。

【００１４】また、本発明によれば、前記いずれかの光
サーキュレータにおいて，前記反射型の第１及び第２の
偏光子の透過偏光方向が、互いにほぼ４５゜の角度をも
つことを特徴とする光サーキュレータが得られる。

【００１５】また、本発明によれば、前記いずれかの光
サーキュレータにおいて、更に、少なくとも１枚の透明
な等方性物質からなる板を具備することを特徴とする光
サーキュレータが得られる。

【００１６】また、本発明によれば、前記光サーキュレ
ータにおいて、反射型の偏光子，透明な等方性物質から
なる板、４５゜ファラデー回転子、透明な等方性物質か
らなる板、及び全反射ミラーが順に一体化された光学ス
タック２つを組み合わせたものから実質的になることを
特徴とする光サーキュレータが得られる。

【００１７】また、本発明によれば、前記いずれかの光
サーキュレータにおいて、前記ファラデー回転子が成長
磁気異方性を無くす為の熱処理を施されたものであるこ
とを特徴とする光サーキュレータが得られる。

【００１８】また、本発明によれば、前記いずれかの光
サーキュレータにおいて、前記ファラデー回転子が硬磁
性ガーネット厚膜からなることを特徴とする光サーキュ
レータが得られる。

【００１９】また、本発明によれば、前記いずれかの光
サーキュレータにおいて、光学部品からの少なくとも１
つの光入出射端の外に、更に、レンズと光導波路を配設
したことを特徴とする光サーキュレータが得られる。

【００２０】また、本発明によれば、前記いずれかの光
サーキュレータにおいて，光学部品からのいずれかの光
入出射端の後に，更に、レンズとレーザダイオードまた
はレーザダイオード，レンズとフォトダイオードまたは
フォトダイオードを配設したことを特徴とする光サーキ
ュレータが得られる。

【００２１】また、本発明によれば、前記光サーキュレ
ータにおいて、３ポートのうち１つの光入出射ポートに
レンズと光ファイバまたは光ファイバが配設され．別の
１つの光入出射ポートにフォトダイオードが配設され、
さらに別の光入出射ポートにレンズとレーザダイオード
またはレーザダイオードが配設されていることを特徴と
する光サーキュレータが得られる。

【００２２】また、本発明によれば、前記いずれかの光
サーキュレータにおいて、更に、光学部品からの少なく
とも１つの光入出射端の外に、波長選択フィルタを配設
したことを特徴とする光サーキュレータが得られる。

【００２３】また、本発明によれば、前記いずれかの光
サーキュレータを用いたことを特徴とする光スイッチが
得られる。

【００２４】また、本発明によれば、前記光サーキュレ
ータを用い、前記ファラデー回転子に対する磁界印加手
段として、半硬質磁性材料製ヨークに具備された電流装
置への印加電流の向きを切り替える手段を更に具備する
ことによって、ファラデー回転子の磁化を反転させるこ
とを含め、変化させるように構成した１×２又は２×２
光スイッチからなることを特徴とする光スイッチが得ら
れる。

【００２５】また、本発明によれば、前記光サーキュレ
ータを用い、前記ファラデー回転子に対する磁界印加手
段として，軟磁性フェライトに具備された電流装置への
印加電流の向きを切り替える手段を、更に具備すること
によってファラデー回転子の磁化を反転させることを含
め，変化させるように構成した１×２又は２×２光スイ
ッチからなることを特徴とする光スイッチが得られる。

【００２６】また、本発明によれば、前記いずれか載の
光スイッチにおいて、光学部品からの少なくとも１つの
光入出射端の外に、更に、レンズと光導波路を配設した
ことを特徴とする光スイッチが得られる。

【００２７】また、本発明によれば、前記いずれかの光
スイッチにおいて，光学部品からのいずれかの光入出射
端の後に，更に、レンズとレーザダイオードまたはレー
ザダイオード，レンズとフォトダイオードまたはフォト
ダイオードを配設したことを特徴とする光スイッチが得
られる。

【００２８】また、本発明によれば、前記光スイッチに
おいて、３ポートのうち１つの光入出射ポートにレンズ
と光ファイバまたは光ファイバが配設され．別の１つの
光入出射ポートにフォトダイオードが配設され、さらに
別の光入出射ポートにレンズとレーザダイオードまたは
レーザダイオードが配設されていることを特徴とする光
スイッチが得られる。

【００２９】さらに、本発明によれば、前記いずれかの
光スイッチにおいて、光学部品からの少なくとも１つの
光入出射端の外に、波長選択フィルタを配設したことを
特徴とする光スイッチが得られる。

【００３０】

【発明の実施の形態】ここで，本発明の実施の形態を述
べる前に本発明の原理について、説明する。

【００３１】まず，本発明の光アイソレータに使用した
フォトニック結晶から成る偏光子について説明する。

【００３２】近年、高屈折率媒質と低屈折率媒質から成
る人工的な周期構造体における、フォトンの状態密度が
研究されている。互いに直交する２つの直線偏光におい
て、それぞれが独立に周波数と波動ベクトルの関係を持
っている。バンドギャッブ、すなわち、フォトンの状態
密度が零となる周波数帯域も、それぞれの偏光に固有で
ある。ある周波数帯域において、一方の偏光に対する状
態密度が零であり、他方の偏光に対する状態密度が零に
ならない場合がある。この周波数帯域においては、偏光
子としての作用が可能である。すなわち，この周期構造
体は一方の偏光を反射し．他方の偏光を波動ベクトルを
保存しながら透過させる．特に，フォトニック結晶から
なる偏光子のなかでも、基板表面に形成された凹凸形状
を保存しながら堆積させた高屈折率媒質と低屈折率媒質
の多層膜から成るフォトニック結晶は光サーキュレータ
用の偏光子として、優れた特質を備えている。

【００３３】第１にＳｉＯ₂とａ−Ｓｉ：Ｈによるフォ
トニック結晶偏光分離素子は，通信波長帯で損失が無い
ため，光サーキュレータ用として用いた場合、どの偏光
成分も全て利用可能である。

【００３４】第２に消光比が４０ｄＢ以上であり、２５
ｄＢ程度が一般的なＰＢＳに比べて，はるかにアイソレ
ーション特性に優れた光サーキュレータが実現できる。

【００３５】第３にＰＢＳが垂直方向に偏光成分を分離
するのに対して、フォトニック結晶は、ほぼ任意の方向
に偏光成分を分離する偏光分離素子が設計できる。尚、
フォトニック結晶からなる偏光分離素子の構造、特性、
作製方法の詳細は、特願平１０−２５７４２６号（発明
者：川上彰二郎、大寺康夫、川島貴之、出願人：川上彰
二郎、発明の名称：偏光子とその作製方法）に記した通
りである。

【００３６】本発明の光サーキュレータ、光スイッチ
は、フォトニック結晶から成る反射型の偏光子を構成要
素として含み、その偏光子の特長を生かすための構造を
具備している。

【００３７】次に、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。尚、本発明の実施の形態で用いた偏
光子は，直交する２偏光の一方を透過させ，他方を反射
させるために．偏光分離素子として用いることができ
る。さらに、非相反素子を透過した２偏光を合波するこ
ともできる。その結果、偏光無依存型光サーキュレータ
の動作を可能にする。また、多くの光サーキュレータと
同じく本発明の光サーキュレータも、印加する磁界の向
きを逆転させることで光スイッチとして動作する。

【００３８】（第１の実施の形態）本発明における第１
の実施の形態を図１乃至図５を用いて説明する。

【００３９】図１乃至４は本発明の第１の実施の形態に
よる光サーキュレータの構成及び各ポート間の光の進行
を示す図である。図５（ａ）及び（ｂ）は図１乃至図４
の第１及び第２の偏光子１、２における透過偏光方向と
反射偏光方向を示す図である。

【００４０】図１乃至５を参照して、ファラデー回転子
５を介して、ファラデー回転子５の入出射面に沿って、
間隔を置いて第１のポート８と第２のポート９が対向し
て設けられている。

【００４１】第１のポート８からの入出射方向の直線上
に、第１の偏光子１、ファラデー回転子５、第２のミラ
ー４の順で配置され、一方、第２のポート９からの入出
射方向の直線上に、第２の偏光子２、ファラデー回転子
５、第１のミラー３の順に配置されている。

【００４２】第１の偏光子１は入射光線に対して、角度
θだけ傾けてセットされている。同様に、第２の偏光子
２、第１のミラー３、及び第２のミラー４は、第１の偏
光子１に平行にセットされている。

【００４３】第１の偏光子１と第２の偏光子２は、フォ
トニック結晶からなり、偏光分離素子として作用する。

【００４４】次に、第１のポート８から第２のポート９
にいたる経路における、光の偏光方向の変化とそれに伴
う進行方向の変化について、図１を参照して説明する。

【００４５】第１の偏光子１の透過偏光方向は、入射面
から左ネジの向きに２２．５゜だけ回転している。一
方、反射偏光方向は入射面から、右ネジの向きに６７．
５゜だけ回転している。ところで，第１の偏光子１は、
入射光線に対してθだけ傾けてセットされているため，
入射光線の方向から見た，偏光子の透過偏光方向と反射
偏光方向のなす角度は１８０゜−２ｔａｎ^-1（ｃｏｓ
θ）であって，９０゜より大きい。しかし，その差によ
ってもたらされるロスは，θ＝１０゜のときに，０．０
０１ｄＢ程度であり、大きくない。偏光子１で反射され
た光は、さらにミラー３により反射され、光路６に平行
に進む。

【００４６】次に、４５゜ファラデー回転子５により、
偏光面の回転を受けた後，第２の偏光子２に入射する。

【００４７】図５に示すように、この偏光子の透過偏光
方向は、入射面から右ネジの方向に２２．５゜回転した
方向に設定されているので、その光を透過させる。他
方、第１の偏光子１を透過した光は、４５゜ファラデー
回転子５によって偏光面の回転を受けた後、ミラー４に
より反射され、第２の偏光子２に入射するが、光の偏光
方向が第２の偏光子２の反射偏光方向に一致しているの
で、反射される。

【００４８】よって、どの偏波成分も光路７を経てポー
ト９に至る。ところで、２つのミラーと２つ偏光子は互
いに平行に設定されており、第１の偏光子１と第１の反
射ミラー３の間の距離と第２の反射ミラー４と第２の偏
光子の間の距離が等しく、さらに第１の反射ミラー３と
第２の偏光子２の間の距離と第１の偏光子１と第２の反
射ミラー４の間の距離が等しく設定されているので、第
１の偏光子１によって分離された光は第２の偏光子２に
よって合波される。

【００４９】一方、これらの２つ光路長は、等しいの
で、偏波分散は原理的に零である。

【００５０】次に、図２を用いて、第２のポート９から
第３のポート１１に至る経路の光の偏光方向の変化とそ
れに伴う進行方向の変化について説明する。

【００５１】４５゜ファラデー回転子５による偏光面の
回転方向が磁化の方向にのみ依存することと，図５
（ａ），（ｂ）に示す第１及び第２の偏光子の透過偏光
方向と反射偏光方向の関係から、偏光子２で反射された
光は偏光子１で反射され、他方、偏光子２を透過した光
は偏光子１を透過することがわかる。その結果、いずれ
の偏光成分も光路１０を通過して第３のポート１１に至
る。さらに、それらの偏光成分に対する光路長を等しい
ことは、第１のポート８から第２のポート９に至る光路
と同様である。

【００５２】次に、図３を用いて、第３のポート１１か
ら第４のポート１３に至る経路の光の偏光方向の変化と
それに伴う進行方向の変化について説明する。

【００５３】４５゜フアラデー回転子５による偏光面の
回転方向が磁化の方向にのみ依存することと、図５
（ａ），（ｂ）に示す第１およぴ第２の偏光子の透過偏
光方向と反射偏光方向の関係から、偏光子１で反射され
た光は偏光子２を透過し、他方、偏光子１を透過した光
は偏光子２で反射することがわかる。その結果、いずれ
の偏光成分も光路１２を通過して第４のポート１３に至
る。さらに、それらの偏光成分に対する光路長を等しい
ことは，第１から第２のポートに至る光路と同様であ
る。

【００５４】次に、図４を用いて，第４のポート１３か
ら第１のポート８に至る経路の光の偏光方向の変化とそ
れに伴う進行方向の変化について説明する。

【００５５】４５゜ファラデー回転子５による偏光面の
回転方向が磁化の方向にのみ依存することと、図５
（ａ）及び（ｂ）に示す第１およぴ第２の偏光子の透過
偏光方向と反射偏光方向の関係から，偏光子２で反射さ
れた光は偏光子１で反射し、他方、偏光子２を透過した
光は偏光子１を透過することがわかる。その結果、いず
れの偏光成分も光路６を通過して第１のポート８に至
る。さらに、それらの偏光成分に対する光路長が等しい
ことは、第１から第２のポートに至る光路と同様であ
る。

【００５６】以上のポート間の光の進行をまとめると、
第１のポート→第２のポート→第３のポート→第４のポ
ート→第１のポートとなる。このようにして、偏波分散
が零である４ポート型偏光無依存光サーキュレータを構
成することができた。

【００５７】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態では、光サーキュレータの製造方法について、主
に説明する。

【００５８】図６から図８は本発明の第２の実施の形態
による光サーキュレータの製造方法を示す図である。図
６において、ガラス板１４、フォトニック結晶偏光子１
５、ガラス板１６、ビスマス置換希土類鉄ガーネット１
７、ガラス板１８、及び誘電体全反射ミラー１９がこの
順で重ね合わされ接着されている。これを角度を持って
破線でしめすように切断し、その切断面２０を研磨す
る。

【００５９】第２の実施の形態においては、対称になっ
ているので、研磨された光学スタック２１を２つ貼り合
わせることで、図４の構成を持つ光学スタック２２がで
きあがる。

【００６０】なお、この構成の動作は図１の構成の動作
と同じである。

【００６１】本実施の形態に用いるファラデー回転子
は，入射光に対してフォトニック結晶やミラーと同じ傾
きをもつ。その結果、熱処理を施こしていないビスマス
置換希土類鉄ガーネットはθ＝１０゜の時、θ＝０゜の
場合に比べて１０ｄＢ程度消光比が劣化するが、１１２
０℃、４時間の加熱処理を施したビスマス置換希土類鉄
ガーネット１６は、前記の様な条件においても，殆ど消
光比の劣化はおこさない。そのため本実施の形態におい
ては、成長磁気異方性を除去するための熱処理は必須で
ある。

【００６２】（第３の実施の形態）図９は本発明の第３
の実施の形態による光サーキュレータを模式的に示す図
である。図９に示す光サーキュレータは、光受送信装置
に応用されている。

【００６３】光学スタック部分２２は、第２の実施の形
態によるものと同様であり、３ポート光サーキュレータ
として使用している。

【００６４】３ポート光サーキュレータの光入射ポート
２４にはレーザーダイオード２７とレンズ２８が配置さ
れ、光出射ポート２５にはフォトダイオード２９が配置
されている。また、入出射ポート２６は、回線と接続す
るためレンズ３０と光ファイバ３１を取り付ける。

【００６５】本発明の第３の実施の形態によれば，上り
光、下り光ともに損失が少なく、レーザダイオードへの
入射光が無いため、ノイズの少なく、かつ高感度の光受
送信装置を低価格で作製することができる。

【００６６】（第４の実施の形態）図１０は本発明の第
４の実施の形態による光サーキュレータの適用例を示す
図である。

【００６７】図１０を参照すると、波長１．３１μｍの
信号光と波長１．５５μｍの信号を，同一の光ファイバ
を使って伝送する際に使用する。光学スタック２２に
は、ダイ２乃至第４の実施の形態と同様のものを使用
し、３ポート光サーキュレータの光入出射ポート３３に
は、１．３１μｍ帯の光を選択する波長選択フィルタ３
４，レンズ３５と２芯フェルール３６付き光ファイバを
取り付ける。その他の構成は、第４の実施の形態の構成
と同様である。この構成は波長１．３１μｍに対して
は、第３の実施の形態と同様な振る舞いをする。

【００６８】しかしながら、１．５５μｍの波長に対し
ては、２本の光ファイバの一方３７が基幹線と接続され
るとして、コアからの出力光は１．３１μｍと１．５５
μｍの波長の信号を含むものとして、この光はレンズを
透過し，波長選択フィルタ３４に入射し．１．５５μｍ
の光は反射される。その後レンズを経て、２本の光ファ
イバのもう一方３８に入射し、１．５５μｍ用のフォト
ダイオードに入射する。

【００６９】これにより、ＰＬＣ（Planar Light Wave
Circuit ）光導波路を用いたＯＮＵ（Opitical Network
Unit)の代替えの構成ができあがる。

【００７０】但し、本実施の形態では、ＰＬＣ光導波路
を用いたＯＮＵと異なり、上り光、下り光ともに原理的
には損失が無く、レーザダイオードへの戻り光によるノ
イズも生じないので高品質の伝送が可能になる。

【００７１】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態では、光スイッチについて説明する。

【００７２】図１１及び図１２は本発明の第５の実施の
形態による光スイッチの構成を示す図である。図１３は
図１１及び図１２の光スイッチの動作説明に供せられる
図である。

【００７３】図１１及び図１２を参照して、光スイッチ
は、光学素子に磁界印加手段が設けられた構成である。
光学素子としては、第２の実施の形態による光学スタッ
ク２２を用いる。また磁界印加手段として、ＦｅＣｒＣ
ｏマグネット４０に巻いたコイル４１からの電流印加に
よって、磁界の向きを逆転させることが可能なものを用
いる。

【００７４】次に、図３を参照して、第１の実施の形態
において，ファラデー回転子のファラデー回転の向きを
逆転させた場合の，ポート間の光の進行について述べ，
光スイッチの動作を説明する。

【００７５】第１のポート４２から第４のポート４３に
至る経路における光の偏光方向の変化とそれに伴う進行
方向の変化について説明する。第１の偏光子４４で反射
された光は、さらに第１のミラー４６により反射され、
光路４９を進む。

【００７６】次に、ファラデー回転子５（図１乃至４参
照）と逆方向に偏光面を回転させる４５゜ファラデー回
転子４８により、偏光面の回転を受けた後、第２の偏光
子４５に入射する。この偏光子４５の透過偏光方向は、
図５に示すように入射面に平行に設定されているので、
その光を反射させる。他方、第１の偏光子１を透過した
光は、ファラデー回転子５と逆方向に偏光面を回転させ
る４５゜ファラデー回転子４８によって偏光面の回転を
受けた後、第２のミラー４７により反射され，第２の偏
光子４５に入射するが、光の偏光方向が第２の偏光子４
５の透過偏光方向に一致しているので、光路４９に沿っ
て透過する。

【００７７】以上の様に，第１の実施の形態では、第１
のポートから第２のポートに進行したものが、第５の実
施の形態においては、ファラデー回転子の回転方向を逆
転させることで出射ポートが第４のボートに変更され
た。他のポートについても同様で、進行をまとめると第
１のポート→第４のポート→第３のポート→第２のポー
ト→第１のポートとなる。

【００７８】また光路長の偏波分散については，どのポ
ート間の光の進行経路についても零であることは、第１
の実施の形態のサーキュレータの場合と同様である。

【００７９】このようにして、偏波分散が零で、ある４
ポート型偏光無依存光スイッチを構成することができ
た。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、フォトニック結晶を用いた反射型の偏光子は、薄膜
型で大面積が可能であり、この偏光子を偏光分離素子と
して使用することにより、低価格の偏光無依存型光サー
キュレータを実現することができる。

【００８１】また、本発明によれば、この光サーキュレ
ータの構成に磁場印加逆転手段を設けることにようっ
て、同様に低価格の光スイッチを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による光サーキュレ
ータの構成を示すとともに、第１のポートから第２のポ
ートへの光の進行の説明に供せられる図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による光サーキュレ
ータの第２のポートから第３のポートへの光の進行の説
明に供せられる図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態による光サーキュレ
ータの第３のポートから第４のポートへの光の進行の説
明に供せられる図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態による光サーキュレ
ータの第４のポートから第１のポートへの光の進行の説
明に供せられる図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は第１及び第２の偏光子の透
過偏光方向と反射偏光方向を夫々示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態による光サーキュレ
ータの製造方法の説明に供せられる図であり、光学部品
の接着を示している。

【図７】図６の光学部品の切断，研磨した物を示す図で
ある。

【図８】本発明の第２の実施の形態による光サーキュレ
ータの光学素子部分を示す図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態による光サーキュレ
ータの適用例を示す図で、光サーキュレータにレーザダ
イオード、フォトダイオード、光ファイバ、及びレンズ
を組み合わせた構成を示している。

【図１０】本発明の第４の実施の形態による光サーキュ
レータの適用例を示す図で、光サーキュレータとレーザ
ダイオード、フォトダイオード、光ファイバ、波長選択
フィルタ、レンズを組み合わせた構成を示している。

【図１１】本発明の第５の実施の形態による光スイッチ
を示す平面図で、光学素子部と磁界印加手段との組み合
わせを示している。

【図１２】図１１の光スイッチの正面図である。

【図１３】図１１及び図１２に示した光スイッチの動作
の説明に供せられる図であり、第１のポートから第４の
ポートへの光の進行を示している。

【図１４】従来技術１によるの偏光無依存型光サーキュ
レータの概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１第１の偏光子２第２の偏光子３第１の反射ミラー４第２の反射ミラー５４５゜ファラデー回転子６第１のポートと第１の偏光子の間の光路７第２のポートと第２の偏光子の間の光路８第１のポート９第２のポート１０第３のポートと第１の偏光子の間の光路１１第３のポート１２第４のポートと第２の偏光子の間の光路１３第４のポー卜１４ガラス板１５フォトニック結晶偏光子１６ガラス板１７ビスマス置換希土類鉄ガーネット１８ガラス板１９誘電体全反射ミラー２０切断面を示す破線２１研磨された光学スタック２２光学スタック２４光入出射ポート２５光出射ポート２６光入射ポート２７レーザダイオード２８レンズ２９フォトグイオード３０レンズ３１光ファイバ３４波長選択フィルタ３５レンズ３６２芯フエルール３７光フアイバ３８光ファイバ４０ＦｅＣｒＣｏマグネット４１コイル４２第１の光入出射ポート４３第４の光入出射ポート４４第１のフォトニック結晶による偏光子４５第２のフォトニック結晶による偏光子４６第１のミラー４７第２のミラー４８逆方向に偏光面を回転させる４５゜ファラデー
回転子４９第４のポートと第２の偏光子の間の光路５０第１のポート５１第２のポート５２第３のポート５３第４のポート５４偏光ビームスプリッタ５５偏光ビームスプリッタ５６反射ミラー５７反射ミラー５８４５゜ファラデー回転子５９相反的４５゜偏光面回転子

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者土屋治彦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 (72)発明者佐藤尚宮城県仙台市青葉区荒巻神明町25−６コーポラス神明202号 (72)発明者川上彰二郎宮城県仙台市若林区土樋236番地愛宕橋マンションファラオＣ−09 Ｆターム(参考） 2H049 BA05 BA08 BA42 BA45 BB03 BB62 BB63 BC01 BC25 2H099 AA01 BA06 CA17 DA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３ポート又は４ポートを備えた偏光無依
存型光サーキュレータであって、反射型の第１及び第２
の偏光子と，前記第１及び第２の偏光子間の光路上に配
置された少なくとも１枚の４５゜ファラデー回転子と、
前記第１の偏光子及び前記ファラデー回転子のいずれか
一方からの出射光を全反射して他方に入射させる第１の
全反射ミラーと、前記第２の偏光子及び前記ファラデー
回転子のいずれか一方からの出射光を全反射して他方に
入射させる第２の全反射ミラーとを備えていることを特
徴とする光サーキュレータ。
【請求項２】請求項１記載の光サーキュレータにおい
て、前記反射型の第１及び第２の偏光子が，フォトニッ
ク結晶からなることを特徴とする光サーキュレータ。
【請求項３】請求項１又は２記載の光サーキュレータ
において，前記第１及び第２の偏光子と前記第１及び第
２の全反射ミラーとの入出射面が実質的に互いに平行で
あって、且つ光進行方向と前記第１及び第２の偏光子及
び前記第１及び第２の全反射ミラーの入射面の間の角度
が０〜９０゜の範囲内であることを特徴とする光サーキ
ュレータ。
【請求項４】請求項１乃至３の内のいずれかに記載の
光サーキュレータにおいて，前記反射型の第１及び第２
の偏光子の透過偏光方向が、互いにほぼ４５゜の角度を
もつことを特徴とする光サーキュレータ。
【請求項５】請求項１乃至４の内のいずれかに記載の
光サーキュレータにおいて、更に、少なくとも１枚の透
明な等方性物質からなる板を具備することを特徴とする
光サーキュレータ。
【請求項６】請求項５記載の光サーキュレータにおい
て、反射型の偏光子，透明な等方性物質からなる板、４
５゜ファラデー回転子、透明な等方性物質からなる板、
及び全反射ミラーが順に一体化された光学スタック２つ
を組み合わせたものから実質的になることを特徴とする
光サーキュレータ。
【請求項７】請求項１乃至６の内のいずれかに記載の
光サーキュレータにおいて、前記ファラデー回転子が成
長磁気異方性を無くす為の熱処理を施されたものである
ことを特徴とする光サーキュレータ。
【請求項８】請求項１乃至７の内のいずれかに記載の
光サーキュレータにおいて、前記ファラデー回転子が硬
磁性ガーネット厚膜からなることを特徴とする光サーキ
ュレータ。
【請求項９】請求項１乃至８の内のいずれかに記載の
光サーキュレータにおいて、光学部品からの少なくとも
１つの光入出射端の外に、更に、レンズと光導波路を配
設したことを特徴とする光サーキュレータ。
【請求項１０】請求項１乃至９の内のいずれかに記載
の光サーキュレータにおいて，光学部品からのいずれか
の光入出射端の後に，更に、レンズとレーザダイオード
またはレーザダイオード，レンズとフォトダイオードま
たはフォトダイオードを配設したことを特徴とする光サ
ーキュレータ。
【請求項１１】請求項１０記載の光サーキュレータに
おいて、３ポートのうち１つの光入出射ポートにレンズ
と光ファイバまたは光ファイバが配設され．別の１つの
光入出射ポートにフォトダイオードが配設され、さらに
別の光入出射ポートにレンズとレーザダイオードまたは
レーザダイオードが配設されていることを特徴とする光
サーキュレータ。
【請求項１２】請求項１乃至１１の内のいずれかに記
載の光サーキュレータにおいて、更に、光学部品からの
少なくとも１つの光入出射端の外に、波長選択フィルタ
を配設したことを特徴とする光サーキュレータ。
【請求項１３】請求項１乃至１２内のいずれかに記載
の光サーキュレータを用いたことを特徴とする光スイッ
チ。
【請求項１４】請求項７記載の光サーキュレータを用
い、前記ファラデー回転子に対する磁界印加手段とし
て、半硬質磁性材料製ヨークに具備された電流装置への
印加電流の向きを切り替える手段を更に具備することに
よって、ファラデー回転子の磁化を反転させることを含
め、変化させるように構成した１×２又は２×２光スイ
ッチからなることを特徴とする光スイッチ。
【請求項１５】請求項８記載の光サーキュレータを用
い、前記ファラデー回転子に対する磁界印加手段とし
て，軟磁性フェライトに具備された電流装置への印加電
流の向きを切り替える手段を、更に具備することによっ
てファラデー回転子の磁化を反転させることを含め，変
化させるように構成した１×２又は２×２光スイッチか
らなることを特徴とする光スイッチ。
【請求項１６】請求項１４又は１５の内のいずれかに
記載の光スイッチにおいて、光学部品からの少なくとも
１つの光入出射端の外に、更に、レンズと光導波路を配
設したことを特徴とする光スイッチ。
【請求項１７】請求項１４乃至１６の内のいずれかに
記載の光スイッチにおいて，光学部品からのいずれかの
光入出射端の後に，更に、レンズとレーザダイオードま
たはレーザダイオード，レンズとフォトダイオードまた
はフォトダイオードを配設したことを特徴とする光スイ
ッチ。
【請求項１８】請求項１７記載の光スイッチにおい
て、３ポートのうち１つの光入出射ポートにレンズと光
ファイバまたは光ファイバが配設され．別の１つの光入
出射ポートにフォトダイオードが配設され、さらに別の
光入出射ポートにレンズとレーザダイオードまたはレー
ザダイオードが配設されていることを特徴とする光スイ
ッチ。
【請求項１９】請求項１４乃至１８の内のいずれかに
記載の光スイッチにおいて、光学部品からの少なくとも
１つの光入出射端の外に、波長選択フィルタを配設した
ことを特徴とする光スイッチ。