JP2001242420A - Four-port optical circulator and four-port optical switch - Google Patents

Four-port optical circulator and four-port optical switch

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JP2001242420A
JP2001242420A JP2000051319A JP2000051319A JP2001242420A JP 2001242420 A JP2001242420 A JP 2001242420A JP 2000051319 A JP2000051319 A JP 2000051319A JP 2000051319 A JP2000051319 A JP 2000051319A JP 2001242420 A JP2001242420 A JP 2001242420A
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JP
Japan
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port
optical path
optical
light beam
light
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Pending
Application number
JP2000051319A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Wada
秀亮 和田
Shohei Abe
昇平 阿部
Tomokazu Imura
智和 井村
Tsugio Tokumasu
次雄 徳増
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.)
FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small four-ports optical circulator improved in optical coupling efficiency at a low cost. SOLUTION: A first birefringent plate 11, the first polarized wave rotating device (18, 19a, 19b), an optical path shifting device 30, the second polarized wave rotating device (19c, 19d, 20), and the second birefringent plate 12 are disposed in the order in a forward direction in an optical path. The first and second polarized wave rotating devices include one 45-degree Faraday rotor and a half-wave plate. In the optical path shifting device 30, first birefringent plate pair (13, 14) laminating the tow birefringent plates in a direction intersecting the optical path, and the second birefringent plate pair (15, 16) are disposed to face opposite along the optical path, and a prism 17 is inserted and disposed between the first birefringent plate pair and the second birefringent plate pair.

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、光ファイバ通信シ
ステムなどの構成要素となる光サーキュレータおよび光
スイッチに関し、特に、4本の光ファイバの間に介在し
て複数系統の光を合波したり分波して、光ビームの入出
力方向を規制したり入出力ポートを切り替えたりするの
に使用される4ポート光サーキュレータ及び4ポート光
スイッチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical circulator and an optical switch which are components of an optical fiber communication system and the like, and more particularly to a method of multiplexing a plurality of systems of light by interposing between four optical fibers. The present invention relates to a four-port optical circulator and a four-port optical switch that are used to regulate the input / output direction of a light beam or to switch an input / output port by demultiplexing.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1(A)〜(E)に特開平5−610
01号公報に開示された4ポート光サーキュレータ(以
下、光サーキュレータ)を従来例として示した。(A)
はXYZ3次元直交座標系における各光学素子の配置を
斜視図として示しており、(B)は各ポート〜の配
設位置を示している。(C)〜(E)は、この光学系に
使用される1/2波長板の光学軸方向を示している。な
お、以下の記述において、光学系を透過する光ビームの
進行方向や電界成分の振動方向(偏波面)の回転方向を
規定するために、原点からZ軸方向に進行する方向を順
方向とし、原点からZ軸方向を見て時計回りを+(右回
り)、反時計回りを−(左回り)としている。
2. Description of the Related Art FIGS.
The four-port optical circulator (hereinafter referred to as an optical circulator) disclosed in Japanese Patent Publication No. 01-001 is shown as a conventional example. (A)
Shows a perspective view of the arrangement of each optical element in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, and (B) shows an arrangement position of each port to. (C) to (E) show the optical axis direction of the half-wave plate used in this optical system. In the following description, in order to define the traveling direction of a light beam passing through an optical system and the rotation direction of the vibration direction (polarization plane) of an electric field component, the direction traveling in the Z-axis direction from the origin is defined as a forward direction. When viewed in the Z-axis direction from the origin, clockwise is defined as + (clockwise), and counterclockwise is defined as-(counterclockwise).

【0003】この従来例によれば、複屈折板1〜4がZ
軸方向に沿って配設され、複屈折板1と4はZX面内に
光学軸(遅軸あるいは速軸)を有し、複屈折板2と3は
YZ面内に光学軸を有している。そして、隣り合う各複
屈折板1〜4間には非相反回転子として使用される45
度ファラデー回転子5a〜5cが介在している。ファラ
デー回転子5a〜5cは入射した光ビームの偏波面をそ
の進行方向によらず+45度回転して出射するようにな
っている。さらに、各複屈折板1〜4間には1つあるい
は複数の相反回転子からなる相反回転子群(6a〜6
d、6e、6f〜6i)が介在している。この図では相
反回転子として1/2波長板を採用した場合を想定し、
各1/2波長板の光学軸を適宜に設定している。周知の
通り、1/2波長板は入射した光ビームの偏波面を光学
軸に対して対称となる方向に回転させる動作を行う。
According to this conventional example, the birefringent plates 1-4 are Z
The birefringent plates 1 and 4 have an optical axis (slow axis or fast axis) in the ZX plane, and the birefringent plates 2 and 3 have an optical axis in the YZ plane. I have. A 45 is used between the adjacent birefringent plates 1 to 4 as a non-reciprocal rotator.
The Faraday rotators 5a to 5c are interposed. The Faraday rotators 5a to 5c rotate the plane of polarization of the incident light beam by +45 degrees irrespective of the traveling direction and emit the light beam. Further, a reciprocal rotator group (6a to 6a) including one or a plurality of reciprocal rotators is provided between the birefringent plates 1 to 4.
d, 6e and 6f to 6i) are interposed. In this figure, it is assumed that a half-wave plate is adopted as a reciprocal rotator,
The optical axis of each half-wave plate is set appropriately. As is well known, the half-wave plate performs an operation of rotating the plane of polarization of the incident light beam in a direction symmetric with respect to the optical axis.

【0004】この例において、複屈折板1と4は、ポー
トから入射した光ビームをその電界成分の振動方向(偏
波面)が互いに直交する2つの光ビーム(以下、偏波直
交ビーム対)として出射するとともに、偏波直交ビーム
対を入射して1つの光ビームとして結合させてポートか
ら出射する。また、複屈折板2と3、およびこれらの複
屈折板間に介在する1/2波長板6eと45度ファラデ
ー回転子5bとで構成される光学系は、偏波面が互いに
平行2つの光ビーム(以下、偏波平行ビーム対)を入射
し、その2つの光ビームの入射方向に応じて直進させた
り光路をシフトさせて出射する光路シフト器7として動
作する。この例では偏波平行ビーム対における2つの光
ビームの偏波面がZX面あるいはYZ面に平行であると
き、光ビームは順方向では直進し、逆方向ではY軸方向
にシフトして出射するようになっている。
In this example, the birefringent plates 1 and 4 convert a light beam incident from a port into two light beams whose polarization directions (polarization planes) of electric field components are orthogonal to each other (hereinafter referred to as a polarization orthogonal beam pair). At the same time, the polarization orthogonal beam pair is incident, combined as one light beam, and exits from the port. The optical system composed of the birefringent plates 2 and 3 and the half-wave plate 6e and the 45-degree Faraday rotator 5b interposed between these birefringent plates has two light beams whose polarization planes are parallel to each other. (Hereinafter referred to as a "polarized parallel beam pair"), and operates as an optical path shifter 7 for directing the light beam or shifting the optical path and emitting the light beam according to the incident directions of the two light beams. In this example, when the polarization planes of the two light beams in the parallel polarization beam pair are parallel to the ZX plane or the YZ plane, the light beams travel straight in the forward direction and shift out in the Y-axis direction in the reverse direction. It has become.

【0005】複屈折板1と2との間、および複屈折板3
と4との間とに介在する相反回転子群は、4つの1/2
波長板をポート〜を通るZ軸に平行な直線上に介在
するように配置した構成となっている(C)(E)。そ
れによって、複屈折板1と4との間を透過する2つの光
ビームはこれら4つの1/2波長板のいずれかを個別に
透過するようになっている。
Between the birefringent plates 1 and 2 and between the birefringent plates 3
The reciprocal rotators intervening between and 4 are four 4
The configuration is such that the wave plates are arranged on a straight line parallel to the Z axis passing through the ports (C) and (E). Thereby, the two light beams transmitted between the birefringent plates 1 and 4 individually transmit through any of these four half-wave plates.

【0006】以上の光学系によって、光サーキュレータ
はポート→→→→の光路方向に従って光ビー
ムを入出力する。図2(A1)〜(A3)、(B1)〜
(B3)にその光路図を示した。(A1)〜(A3)
は、ポートからに至る光路(実線)と、ポートか
らに至る光路(破線)とを示している。(B1)〜
(B3)は、ポートからに至る光路(実線)とポー
トからに至る光路(破線)とを示している。また、
(A1)(B1)はYZ面から見た光路であり、(A
3)(B3)はXY面から見た光路である。(A2)
(B2)は光ビームをXY面に投射したときに、原点O
側から見た偏波面を示している。
With the above optical system, the optical circulator inputs and outputs a light beam according to the optical path direction of the port →→→→. 2 (A1) to (A3), (B1) to
(B3) shows the optical path diagram. (A1) to (A3)
Indicates an optical path from the port (solid line) and an optical path from the port (dashed line). (B1)-
(B3) shows an optical path (solid line) from the port and an optical path (dashed line) from the port. Also,
(A1) and (B1) are optical paths viewed from the YZ plane.
3) (B3) is an optical path viewed from the XY plane. (A2)
(B2) shows the origin O when the light beam is projected on the XY plane.
The polarization plane viewed from the side is shown.

【0007】なお、上記光サーキュレータの光学系にお
いて45度ファラデー回転子に代えて可変ファラデー回
転子とし、Z軸方向に印加する磁界の方向に従って偏波
面の回転角を+45度と−45度とに適宜に切り替える
ことで、ポート(ポート)から入射した光ビームを
ポートとポート(ポートとポート)とに切り替
えて出力したり、ポート(ポート)から入射した光
をポートとポート(ポートとポート)とに切り
替えて出力する4ポート光スイッチ(以下、光スイッ
チ)とすることができる。
In the optical system of the optical circulator, a variable Faraday rotator is used instead of the 45-degree Faraday rotator, and the rotation angles of the polarization plane are set to +45 degrees and -45 degrees according to the direction of the magnetic field applied in the Z-axis direction. By appropriately switching, the light beam incident from the port (port) is switched between the port and the port (port and port) and output, or the light incident from the port (port) is output to the port and the port (port and port). And a four-port optical switch (hereinafter referred to as an optical switch) for switching and outputting.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、複屈
折板1と2および複屈折板3と4との間に1/2波長板
を4つ介在させている。これら4つの1/2波長板はの
光学軸は、入射した光ビームの偏波面を正確に右回りあ
るいは左回りに45゜回転させるように設定されていな
くてはならない。もし、この光学軸が少しでもずれてい
ると、光路の途中に存在する偏波直交ビーム対あるいは
偏波平行ビーム対における2つの光ビームが正確に直交
状態あるいは平行状態にならず、入射した光ビームと出
射する光ビームとの光強度の比(光結合効率)に大きな
損失が生じてしまう。すなわち、互いに直交する2つの
光ビームが複屈折板1に逆方向にあるいは複屈折板4に
順方向に入射し、常光として直進する光ビームと異常光
として屈折する光ビームとがその出射面側で結合する際
に、複屈折板の光学軸と常光あるいは異常光に相当する
光ビームの偏波面とが正確に直交あるいは平行になら
ず、入射した光ビームの一部が異常光あるいは常光とし
て分離してしまう。
In the above conventional example, four half-wave plates are interposed between the birefringent plates 1 and 2 and between the birefringent plates 3 and 4. The optical axes of these four half-wave plates must be set so that the plane of polarization of the incident light beam is exactly rotated clockwise or counterclockwise by 45 °. If this optical axis is slightly deviated, the two light beams in the polarization orthogonal beam pair or the polarization parallel beam pair existing in the middle of the optical path will not be exactly orthogonal or parallel, and the incident light A large loss occurs in the ratio of the light intensity of the light beam to the light beam to be emitted (light coupling efficiency). That is, two light beams orthogonal to each other are incident on the birefringent plate 1 in the reverse direction or the birefringent plate 4 in the forward direction, and a light beam that travels straight as ordinary light and a light beam that refracts as extraordinary light are emitted on the exit surface side. When the light is coupled by the optical axis, the optical axis of the birefringent plate and the polarization plane of the light beam corresponding to ordinary light or extraordinary light are not exactly orthogonal or parallel, and a part of the incident light beam is separated as extraordinary light or ordinary light. Resulting in.

【0009】この従来の光サーキュレータや光スイッチ
では、光路に合計9つもの1/2波長板が介在してい
る。そのため、光ビームの偏波面を正確に制御すること
が困難になり、光結合効率が劣化するという問題があ
る。さらに、従来の光サーキュレータはファラデー回転
子を3つも使用している。周知の通り、ファラデー回転
子は永久磁石あるいは電磁石による磁界をYFe
12(YIG)などの磁気光学結晶に印加し、この磁界
方向に進行する光の偏波面を回転させる素子である。し
たがって、このファラデー回転子を3つ使用した従来の
光サーキュレータや光スイッチは低価格化に加え、小型
化も極めて困難となる。もちろん、多数の1/2波長板
を使用することによる部品点数の増加やこの1/2波長
板の光学軸や配置を正確に設定するための製造コストの
増加という問題も存在し、従来の光サーキュレータや光
スイッチは、本質的に低価格化と小型化が困難な構成で
あると言わざるを得ない。
In this conventional optical circulator or optical switch, as many as nine half-wave plates are interposed in the optical path. Therefore, it is difficult to accurately control the polarization plane of the light beam, and there is a problem that the optical coupling efficiency is deteriorated. Further, the conventional optical circulator uses three Faraday rotators. As is well known, the Faraday rotator applies a magnetic field generated by a permanent magnet or an electromagnet to Y 3 Fe 5 O.
12 (YIG) is an element applied to a magneto-optical crystal to rotate the plane of polarization of light traveling in the direction of the magnetic field. Therefore, conventional optical circulators and optical switches using three Faraday rotators are extremely difficult to reduce in size in addition to reducing the cost. Of course, there are problems such as an increase in the number of parts due to the use of a large number of half-wave plates and an increase in manufacturing costs for accurately setting the optical axis and arrangement of the half-wave plates. The circulator and the optical switch have a configuration that is essentially difficult to reduce in price and reduce in size.

【0010】そこで本発明は、1/2波長板を含めた部
品点数を減らし、光結合効率を向上させるとともに、低
価格化や小型化をも達成した4ポート光サーキュレータ
および4ポート光スイッチを提供することを目的として
いる。
Accordingly, the present invention provides a four-port optical circulator and a four-port optical switch in which the number of parts including the half-wave plate is reduced, the optical coupling efficiency is improved, and the cost and size are reduced. It is intended to be.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、光路を順
方向に辿って第1複屈折板、第1偏波回転器、光路シフ
ト器、第2偏波回転器、第2複屈折板が順番に配設され
てなる光学系と当該光学系に光ビームを入出射する第1
〜第4ポートとを備えて第1ポート→第2ポート→第3
ポート→第4ポート→第1ポートの光路方向に従って光
ビームを入出力4ポート光サーキュレータであって、前
記第1複屈折板は、第1ポートおよび第3ポートから光
ビームを順方向に入射して電界振動成分が互いに直交す
る2本の光ビームからなる偏波直交ビーム対を第1位置
および第3位置から出射するとともに逆方向から偏波直
交ビーム対を前記第1位置および前記第3位置から入射
して1つの光ビームに合波して前記第1ポートおよび第
3ポートへ出射し、前記第2複屈折板は、第2ポートお
よび第4ポートから光ビームを逆方向に入射して前記偏
波直交ビーム対を第2位置および第4位置から出射する
とともに順方向から前記偏波直交ビーム対を前記第2位
置および前記第4位置から入射して1つの光ビームに合
波して前記第2ポートおよび第4ポートへ出射し、前記
第1および第2偏波回転器は、1つの45度ファラデー
回転子と1/2波長板とを含んで構成されて、電界振動
成分が互いに平行な2本の光ビームからなる偏波平行ビ
ーム対を入射して前記偏波直交ビーム対にして出射する
とともに前記偏波直交ビーム対を前記偏波平行ビーム対
にして出射し、前記光路シフト器は、2つの複屈折板を
光路に交差する方向に積層してなる第1複屈折板対と第
2複屈折板対とを光路に沿って対向配置するとともに当
該第1複屈折板対と第2複屈折板対との間にプリズムを
挿入配置してなり、順方向あるいは逆方向に入射する電
界振動成分が互いに平行な2本の光ビームからなる偏波
平行ビーム対を当該成分の振動方向に応じて前記プリズ
ムが介在する光路と介在しない光路とを選択的に透過さ
せて入射した前記偏波平行ビーム対を直進に相当する位
置から出射させたり、前記第1位置と前記第3位置ある
いは前記第2位置と前記第4位置との間の距離分だけ光
路をシフトさせて出射することとしている。
According to a first aspect of the present invention, a first birefringent plate, a first polarization rotator, an optical path shifter, a second polarization rotator, and a second birefringence are traced along the optical path in a forward direction. An optical system in which the plates are arranged in order, and a first optical system for inputting and outputting a light beam to and from the optical system
1st port → 2nd port → 3rd port
A 4-port optical circulator for inputting / outputting a light beam in accordance with an optical path direction from a port to a fourth port to a first port, wherein the first birefringent plate receives the light beam from the first port and the third port in a forward direction. A polarization orthogonal beam pair composed of two light beams whose electric field vibration components are orthogonal to each other is emitted from the first position and the third position, and the polarization orthogonal beam pair is inverted from the first direction and the third position. From the first port and the third port after being multiplexed into one light beam, and the second birefringent plate receives the light beam from the second port and the fourth port in the opposite direction. The polarization orthogonal beam pair is emitted from the second position and the fourth position, and the polarization orthogonal beam pair is incident from the second position and the fourth position from the forward direction and multiplexed into one light beam. The second port And the first and second polarization rotators are configured to include one 45-degree Faraday rotator and a half-wave plate, so that electric field vibration components are parallel to each other. The polarization parallel beam pair consisting of the light beam is incident and emitted as the polarization orthogonal beam pair, and the polarization orthogonal beam pair is emitted as the polarization parallel beam pair, and the optical path shifter is A first birefringent plate pair and a second birefringent plate pair formed by laminating two birefringent plates in a direction intersecting the optical path are arranged to face each other along the optical path, and the first birefringent plate pair and the second birefringent plate pair A prism is inserted between the refraction plate pair, and a polarized parallel beam pair consisting of two light beams whose electric field vibration components incident in the forward or reverse direction are parallel to each other according to the vibration direction of the component. Optical path with and without the prism Is selectively transmitted, and the incident polarized parallel beam pair is emitted from a position corresponding to straight traveling, or a distance between the first position and the third position or between the second position and the fourth position. The light is shifted by an amount corresponding to the light to be emitted.

【0012】また第2の発明は、第1の発明に記載の4
ポート光サーキュレータにおいて、前記45度ファラデ
ー回転子を可変ファラデー回転子に置換した光学系を備
える光スイッチであって、前記可変ファラデー回転子が
入射した光ビームの電界振動方向を所定方向に+45度
あるいは−45度回転させて出射する動作に応じて、前
記第1、第2、第3、第4の各ポートから入射する光ビ
ームをそれぞれ前記第2あるいは第4ポート、前記第3
あるいは第1ポート、前記第4あるいは第2ポート、前
記第1あるいは第3ポートに切り替えて出射する4ポー
ト光スイッチとした。
[0012] The second invention is directed to the fourth invention according to the first invention.
An optical switch having an optical system in which the 45-degree Faraday rotator is replaced with a variable Faraday rotator in the port optical circulator, wherein the electric field oscillation direction of the light beam incident on the variable Faraday rotator is +45 degrees or a predetermined direction. According to the operation of rotating the light beam by −45 degrees, the light beam incident from each of the first, second, third, and fourth ports is changed to the second or fourth port, and the third light beam, respectively.
Alternatively, a four-port optical switch that switches and emits light to the first port, the fourth or second port, or the first or third port.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】===光学系=== 図3(A)〜(C)は本発明の実施例における4ポート
光サーキュレータの光学系を示している。(A)はXY
Z3次元直交座標系における各光学素子の配置を斜視図
として示しており、(B)はこの光学系に使用される1
/2波長板の配置関係と光学軸方向とを示している。ま
た(C)はポートの配置図を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS === Optical System === FIGS. 3A to 3C show an optical system of a four-port optical circulator according to an embodiment of the present invention. (A) is XY
FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement of each optical element in a Z three-dimensional orthogonal coordinate system. FIG.
The arrangement relationship of the half-wave plate and the optical axis direction are shown. (C) shows a layout of ports.

【0014】本実施例の光サーキュレータにおいて、各
ポート間の配置関係や光ビームの入・出射関係は図1に
例示した従来の光サーキュレータと同様である。しか
し、本実施例では、光路シフト器30の構成が従来と大
きく異なる。また、光路に沿って光路シフト器30の前
後に配設される1/2波長板が従来の4つから2つとな
っている点も異なる。(A)(B)。
In the optical circulator of this embodiment, the positional relationship between the ports and the input / output relationship of the light beam are the same as those of the conventional optical circulator illustrated in FIG. However, in the present embodiment, the configuration of the optical path shifter 30 is significantly different from the conventional one. Another difference is that the number of half-wave plates disposed before and after the optical path shifter 30 along the optical path is two instead of the conventional four. (A) (B).

【0015】複屈折板11は、ポートあるいはポート
から順方向に入射した光ビームを偏波直交ビーム対と
して出射するとともに、この出射状態と同じ偏波面をも
つ偏波直交ビーム対をこの出射位置から逆方向に入射し
て1つの光ビームに結合してポートあるいはポート
に出射する。同様に複屈折板12も、ポートあるいは
ポートから逆方向に入射した光ビームを偏波直交ビー
ム対として出射するとともに、その出射状態と同じ偏波
直交ビーム対をその出射位置から順方向に入射してポー
トあるいはポートに出射する。
The birefringent plate 11 emits a port or a light beam incident in a forward direction from the port as a polarization orthogonal beam pair, and outputs a polarization orthogonal beam pair having the same polarization plane as this emission state from this emission position. The light enters in the opposite direction, is combined into one light beam, and is emitted to the port or the port. Similarly, the birefringent plate 12 also emits a port or a light beam incident in the opposite direction from the port as a polarization orthogonal beam pair, and also forwards a polarization orthogonal beam pair having the same emission state from its emission position in a forward direction. Out to the port or port.

【0016】光路シフト器30は、2つの複屈折板13
と14および15と16とをY軸方向に重ねて配置して
形成した2つの複屈折板対21および22をZ軸に沿っ
て対向配置するとともに、これら複屈折板対21と22
との間に正角柱状のプリズム17を介在させている。複
屈折板13〜16の光学軸はYZ面に平行であり、か
つ、それぞれの複屈折板対が含む2つの複屈折板13と
14、および15と16の光学軸はそれぞれZX面に対
して対称となっている。また、2つの複屈折板対21と
22において、互いに対向する複屈折板13と15およ
び複屈折板14と16の光学軸は、XY面に平行な面に
対して対称となっている。正角柱状のプリズム17は、
その斜面に光ビームがZ軸方向に沿って入射すると、そ
の光路のX座標を維持したままY軸方向にシフトして対
向する面からZ軸に沿って出射する。そしてプリズム1
7は、各ポート〜を通りZ軸に平行な4本の直線を
想定すると、その4本の直線のいずれの線上にも介在し
ないように配設されている。
The optical path shifter 30 includes two birefringent plates 13
, 14 and 15 and 16 are superposed in the Y-axis direction, and two pairs of birefringent plates 21 and 22 are arranged to face each other along the Z-axis.
And a prism 17 in the form of a regular prism is interposed therebetween. The optical axes of the birefringent plates 13 to 16 are parallel to the YZ plane, and the optical axes of the two birefringent plates 13 and 14 and 15 and 16 included in each birefringent plate pair are respectively relative to the ZX plane. It is symmetric. In the two birefringent plate pairs 21 and 22, the optical axes of the birefringent plates 13 and 15 and the birefringent plates 14 and 16 facing each other are symmetric with respect to a plane parallel to the XY plane. The regular prism prism 17 is
When the light beam enters the slope along the Z-axis direction, the light beam shifts in the Y-axis direction while maintaining the X coordinate of the optical path, and exits along the Z-axis from the opposing surface. And prism 1
Numeral 7 is disposed so as not to intervene on any of the four straight lines assuming four straight lines parallel to the Z-axis passing through each port 1 to.

【0017】また、複屈折板11と光路シフト器30と
の間にはファラデー回転子18が挿入され、複屈折板1
2と光路シフト器30との間にはファラデー回転子20
が挿入されている。ファラデー回転子18および20は
入射した光ビームの偏波面をその進行方向によらず+4
5度回転して出射するようになっている。さらに、ファ
ラデー回転子18と光路シフト器30との間には2枚の
1/2波長板19aと19bが、ファラデー回転子20
と光路シフト器30との間には2枚の1/2波長板19
cと19dがそれぞれ挿入される。1/2波長板19a
と19bおよび19cと19dは、YZ面に対して対称
に配置されるとともに、その光学軸も対称でX軸に対し
て22.5度傾くように設定されている。この例では、
X軸を−22.5度回転させた方向に1/2波長板19
aの光学軸を設定している。
A Faraday rotator 18 is inserted between the birefringent plate 11 and the optical path shifter 30, and the birefringent plate 1
Faraday rotator 20 between optical path shifter 2 and optical path shifter 30
Is inserted. The Faraday rotators 18 and 20 change the plane of polarization of the incident light beam by +4 regardless of the traveling direction.
The light is emitted after being rotated by 5 degrees. Further, between the Faraday rotator 18 and the optical path shifter 30, two half-wave plates 19a and 19b are provided.
Between the optical path shifter 30 and two half-wave plates 19
c and 19d are inserted respectively. 1/2 wave plate 19a
19b and 19c and 19d are arranged symmetrically with respect to the YZ plane, and their optical axes are also symmetrical and set to be inclined by 22.5 degrees with respect to the X axis. In this example,
波長 wavelength plate 19 in the direction rotated by 22.5 degrees of X axis
The optical axis of a is set.

【0018】===光ビームの光路=== 図4は本実施例の光学系を採用した光サーキュレータに
おける光ビームの光路を示しており、この図の(A1)
〜(A3)(B1)〜(B3)は図2の表現と同様であ
る。(A1)〜(A3)はポートに入射した光ビーム
がポートから出射するまでの光路を示しており、(B
1)〜(B3)はポートからポートに至る光路を示
している。
=== Optical Path of Light Beam === FIG. 4 shows an optical path of a light beam in an optical circulator employing the optical system of the present embodiment.
(A3), (B1), and (B3) are the same as those in FIG. (A1) to (A3) show optical paths until the light beam that has entered the port exits from the port.
1) to (B3) show optical paths from port to port.

【0019】<ポート→ポート>ポートから複屈
折板11に入射した光ビームP1aは、常光光路を通っ
て出射してY軸方向に振動する光ビームP11と異常光
光路を通って出射してX軸方向に振動する光ビームP1
2とに分離する。光ビームP11とP12とがともにフ
ァラデー回転子18を透過するとともに、個別に1/2
波長板19aと19bとを透過すると、X軸方向に振動
する2つの光ビームからなる偏波平行ビーム対になる。
この偏波平行ビーム対が光路シフト器30の複屈折板1
3に順方向に入射する。
<Port → Port> The light beam P1a incident on the birefringent plate 11 from the port exits through the ordinary optical path and exits through the extraordinary optical path and the light beam P11 oscillating in the Y-axis direction. Light beam P1 oscillating in the axial direction
2. The light beams P11 and P12 both pass through the Faraday rotator 18 and are individually halved.
When transmitted through the wave plates 19a and 19b, a polarized parallel beam pair consisting of two light beams vibrating in the X-axis direction is formed.
This pair of parallel polarized beams is the birefringent plate 1 of the optical path shifter 30.
3 is incident in the forward direction.

【0020】光路シフト器30は、X軸方向に振動する
光ビームが入射すると、その光ビームを複屈折板13〜
16における常光光路とプリズム17が介在しない光路
とを通す。すなわち、複屈折板13に順方向に入射した
2つの光ビームはこの複屈折板13の常光光路を通って
出射する。プリズム17は、この直進する光路上に介在
しないように配設されているため、2つの光ビームはそ
のまま複屈折板15に順方向に入射する。この複屈折板
15もX軸方向に振動する光ビームを常光として入射す
るので、光路シフト器30に順方向に入射した偏波平行
ビーム対は光路をシフトさせずに光路シフト器30から
出射する。
When a light beam oscillating in the X-axis direction is incident, the optical path shifter 30 converts the light beam into the birefringent plates 13 to 13.
The light passes through the ordinary light path at 16 and the light path without the prism 17 interposed. That is, the two light beams that have entered the birefringent plate 13 in the forward direction exit through the ordinary light path of the birefringent plate 13. Since the prism 17 is arranged so as not to be interposed on the optical path that goes straight, the two light beams directly enter the birefringent plate 15 in the forward direction. Since the birefringent plate 15 also receives the light beam oscillating in the X-axis direction as ordinary light, the polarized parallel beam pair incident on the optical path shifter 30 in the forward direction exits from the optical path shifter 30 without shifting the optical path. .

【0021】光路シフト器30から順方向に出射した偏
波平行ビーム対における2つの光ビームは個別に1/2
波長板19cと19dとを透過し、ともに45度ファラ
デー回転子20を透過してX軸方向とY軸方向にそれぞ
れ振動する2つの光ビームからなる偏波直交ビーム対に
なる。この偏波直交ビーム対が複屈折板12に順方向か
ら入射してX軸方向に振動する光が異常光光路を通って
直進してくるY軸方向に振動する光ビームと結合して1
つの光ビームになる。この結合位置に対応してポート
を配設することで、光ビームP2aがポートから出射
する。
The two light beams in the polarized parallel beam pair emitted from the optical path shifter 30 in the forward direction are individually 1 /.
It passes through the wave plates 19c and 19d, passes through the 45-degree Faraday rotator 20, and becomes a polarization orthogonal beam pair consisting of two light beams vibrating in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. This polarized orthogonal beam pair is incident on the birefringent plate 12 from the forward direction, and the light oscillating in the X-axis direction is combined with the light beam oscillating in the Y-axis direction that travels straight through the extraordinary optical path and becomes 1
Light beams. By arranging the port corresponding to this coupling position, the light beam P2a is emitted from the port.

【0022】<ポート→ポート>一方、ポートか
ら複屈折板12に光ビームP2bが逆方向に入射する
と、偏波直交ビーム対P21、P22として出射し、こ
のビーム対における2つの光ビームがともにファラデー
回転子20を透過するとともに、個別に1/2波長板1
9cと19dとを透過して光ビームの振動方向がY軸方
向となる偏波平行ビーム対として光路シフト器30の複
屈折板15に逆方向に入射する。
<Port → Port> On the other hand, when the light beam P2b is incident on the birefringent plate 12 from the port in the opposite direction, it is emitted as a pair of polarized orthogonal beams P21 and P22, and both light beams in this beam pair are Faraday While transmitting through the rotator 20, the 波長 wavelength plate 1
The light beam passes through 9c and 19d and is incident on the birefringent plate 15 of the optical path shifter 30 in the opposite direction as a polarized parallel beam pair in which the light beam oscillates in the Y-axis direction.

【0023】光路シフト器30は、Y軸方向に振動する
光ビームが入射すると、その光ビームを複屈折板13〜
16における異常光光路とプリズム17が介在する光路
とを通し、入射位置に対してY軸方向にシフトした位置
から出射する。すなわち、Y軸方向に振動する光ビーム
が複屈折板15に異常光として逆方向に入射し、Y軸方
向に所定の距離だけシフトして出射する。この出射位置
から逆方向に進行する光ビームの光路上にはプリズム1
7が介在し、プリズム17がこの光ビームをさらにY軸
方向にシフトさせて出射する。そして、この出射位置か
ら逆方向に進行する光ビームの光路上には複屈折板14
がある。光路シフト器30に逆方向に入射した光ビーム
の振動方向はこの時点までY軸方向に維持されており、
複屈折板14は、この光ビームを異常光光路を通してさ
らに光路をシフトさせて逆方向に出射する。
When a light beam oscillating in the Y-axis direction enters, the optical path shifter 30 converts the light beam into the birefringent plates 13 to 13.
The light passes through the extraordinary light path at 16 and the light path interposed by the prism 17, and is emitted from a position shifted in the Y-axis direction with respect to the incident position. That is, the light beam oscillating in the Y-axis direction is incident on the birefringent plate 15 in the opposite direction as extraordinary light, and is emitted after being shifted by a predetermined distance in the Y-axis direction. A prism 1 is placed on the optical path of the light beam traveling in the opposite direction from this emission position.
7, the prism 17 emits this light beam while further shifting it in the Y-axis direction. The birefringent plate 14 is placed on the optical path of the light beam traveling in the opposite direction from this emission position.
There is. The vibration direction of the light beam incident on the optical path shifter 30 in the opposite direction is maintained in the Y-axis direction up to this point.
The birefringent plate 14 emits this light beam in the opposite direction while further shifting the light path through the extraordinary light path.

【0024】光路シフト器30において、複屈折板1
5、プリズム17、複屈折板14の光学特性は、Y軸方
向に振動する光ビームを入射すると、それぞれに所定の
距離だけY軸方向に光路をシフトさせて出射するととも
に、それらの距離の合計がポートを通るZ軸に平行な
直線とポートを通るZ軸に平行な直線との距離に等し
くなるように、かつ、そのシフト方向がポートからポ
ートに向かう方向となるように設定されている。
In the optical path shifter 30, the birefringent plate 1
The optical characteristics of the prism 17, the prism 17 and the birefringent plate 14 are such that, when a light beam oscillating in the Y-axis direction is incident, the light path is shifted by a predetermined distance in the Y-axis direction and emitted, and the sum of those distances is calculated. Are set to be equal to the distance between a straight line parallel to the Z-axis passing through the port and a straight line parallel to the Z-axis passing through the port, and the shift direction is set to be a direction from the port toward the port.

【0025】光路シフト器30から逆方向に出射した偏
波平行ビーム対は45度ファラデー回転子18を透過
し、このビーム対の各光ビームは個別に1/2波長板1
9aと19bとを透過して偏波直交ビーム対になる。こ
のビーム対が複屈折板11から逆方向に入射してその出
射面で結合してポートから1つの光ビームP3aとし
て出射する。
The polarized parallel beam pairs emitted in the opposite direction from the optical path shifter 30 pass through the 45-degree Faraday rotator 18 and each light beam of this beam pair is individually
9a and 19b are transmitted to form a polarization orthogonal beam pair. The beam pair is incident on the birefringent plate 11 in the opposite direction, is coupled at the exit surface, and exits from the port as one light beam P3a.

【0026】<ポート→およびポート→>図5
にポートから入射した光ビームP3bがポートから
光ビームP4aとして出射する光路(A1)〜(A3)
と、ポートから入射した光ビームP4bがポートか
ら光ビームP1bとして出射する光路(B1)〜(B
3)とを示した。この図の表現も図2や図4と同様であ
る。
<Port → and Port →> FIG.
The optical paths (A1) to (A3) in which the light beam P3b incident from the port exits as a light beam P4a from the port.
And optical paths (B1) to (B1) in which the light beam P4b incident from the port exits from the port as the light beam P1b.
3). The representation in this figure is the same as in FIG. 2 and FIG.

【0027】ポートに入射した光ビームP3bは、ポ
ートからポートに至る光路をXY面に対称にした経
路を通って光ビームP4aがポートより出射する。ま
た、ポートに入射した光ビームP4bは、ポートか
らポートに至る光路をXY面に対称にした経路を通っ
て光ビームP1bがポートより出射する。すなわち、
ポートからポートに至る光路は、光路シフト器30
を複屈折板14、プリズム17、複屈折板16の順に通
る経路を含み、ポートからポートに至る光路は、光
路シフト器30を複屈折板16、複屈折板13の順に通
る経路を含む。
The light beam P3b incident on the port emits a light beam P4a from the port through a path whose optical path from the port to the port is symmetric with respect to the XY plane. Further, the light beam P4b incident on the port emits the light beam P1b from the port through a path in which the optical path from the port to the port is symmetric with respect to the XY plane. That is,
The optical path from port to port is an optical path shifter 30.
, A path passing through the birefringent plate 14, the prism 17, and the birefringent plate 16 in this order, and an optical path from the port to the port includes a path passing through the optical path shifter 30 in the order of the birefringent plate 16 and the birefringent plate 13.

【0028】===補足・その他の実施例=== <その他の光学系>上記実施例と実質的に等価な光学系
の一例を図6(A)(B)に示した。(A)は光路シフ
ト器の光学構成とその動作をYZ面投射図として示して
いる。(B)は各ポート〜の配置関係をXY面投射
図として示している。上記実施例の光路シフト器30に
対し、この光路シフト器30bでは、複屈折板13〜1
6をそれぞれ複屈折板13b〜16bに置換した光学系
となっており、その複屈折板13b〜16bにおける各
光学軸方向は複屈折板13〜16における各光学軸に対
してZX面で対称となっている。それによって、この光
路シフト器30bに常光として入射した光ビームは図中
で実線で示したプリズム17が介在する光路を通り、光
路シフト器30bに入射する前後で光路がシフトする。
一方、異常光として入射した光ビームは図中で破線で示
したプリズム17が介在しない光路を通り、光路シフト
器30bに入射する前後で光路がシフトしない(A)。
=== Supplement / Other Embodiments === <Other Optical System> FIGS. 6A and 6B show an example of an optical system substantially equivalent to the above embodiment. (A) shows the optical configuration of the optical path shifter and its operation as a YZ plane projection diagram. (B) shows an arrangement relationship among the ports (1) to (3) as an XY plane projection diagram. In contrast to the optical path shifter 30 of the above embodiment, this optical path shifter 30b has birefringent plates 13-1.
6 are replaced by birefringent plates 13b to 16b, respectively, and the optical axis directions of the birefringent plates 13b to 16b are symmetric with respect to the optical axes of the birefringent plates 13 to 16 on the ZX plane. Has become. As a result, the light beam that has entered the optical path shifter 30b as ordinary light passes through the optical path interposed by the prism 17 indicated by the solid line in the figure, and the optical path shifts before and after the light beam enters the optical path shifter 30b.
On the other hand, the light beam incident as the extraordinary light passes through the optical path shown by the broken line in the drawing without the prism 17, and the optical path does not shift before and after entering the optical path shifter 30b (A).

【0029】また、各ポート〜は、ポート間お
よびポート間の距離とプリズムがシフトさせる光路
間の距離とが等しくなるように配設されており、上記実
施例における各ポートの配置と比較してX軸寄りにな
り、同じ面に配設される2つのポート間の距離が短くな
っている(B)。
Further, the ports are arranged such that the distance between the ports and the distance between the ports and the distance between the optical paths shifted by the prism are equal to each other. The position is closer to the X axis, and the distance between the two ports arranged on the same surface is shorter (B).

【0030】<4ポート光スイッチ>上記実施例におい
て、ファラデー回転子を可変ファラデー回転子に置換し
た光学系を構成することで光サーキュレータを光スイッ
チとすることができる。ファァラデー回転子は、光の進
行方向に平行(Z軸方向)に印加する磁界の向きを電磁
石によって正逆方向に切り替えることで偏波面の回転方
向を±45度に可変設定できる。+45度に設定したと
きにはポートからの光ビームが上記光サーキュレータ
と同様の光路を辿ってポートに出射し、−45度に設
定するとポートからの光ビームはポートに出射され
る。
<4 Port Optical Switch> In the above embodiment, the optical circulator can be an optical switch by configuring an optical system in which the Faraday rotator is replaced with a variable Faraday rotator. The Faraday rotator can variably set the direction of rotation of the polarization plane to ± 45 degrees by switching the direction of a magnetic field applied in parallel (Z-axis direction) to the traveling direction of light by using an electromagnet. When set to +45 degrees, the light beam from the port follows the same optical path as the optical circulator and exits to the port, and when set to -45 degrees, the light beam from the port exits to the port.

【0031】また、ポートからの光ビームの出射ポー
トが切り替わる動作に連動して、ポートから入射した
光ビームは、ファラデー回転子の回転方向を+45度に
設定すると、上記光サーキュレータと同様の光路を辿っ
てポートに出射し、−45度に設定するとポートに
出射する。図7にファラデー回転子を可変ファラデー回
転子としたときの光学系における光路を示した。この図
ではと磁界方向を上記光サーキュレータと逆方向として
偏波面の回転方向を−45度に設定したときのたときの
光路を示している。(A1)〜(A3)はポートから
入射した光ビームP1aがポートより光ビームP4c
として出射する光路を示しており、(B1)〜(B3)
はポート2から入射した光ビームP2aがポートより
光ビームP1cとして出射する光路を示した。
When the direction of rotation of the Faraday rotator is set to +45 degrees, the light beam incident from the port in conjunction with the operation of switching the output port of the light beam from the port changes the optical path similar to that of the optical circulator. The light is emitted to the port by tracing, and is emitted to the port when the angle is set to -45 degrees. FIG. 7 shows an optical path in the optical system when the Faraday rotator is a variable Faraday rotator. This figure shows the optical path when the direction of the magnetic field is opposite to that of the optical circulator and the direction of rotation of the polarization plane is set to -45 degrees. (A1) to (A3) show that the light beam P1a incident from the port is a light beam P4c from the port.
(B1) to (B3).
Indicates an optical path in which the light beam P2a incident from the port 2 is emitted from the port as the light beam P1c.

【0032】<補足>上記実施例では光ビームはZ軸に
沿って進行し、各光学素子における光ビームの入出射面
はこの光ビームに直交している。周知の通り、複屈折板
の光ビーム入出射面は必ずしも光ビームに直交している
必要はない。例えば、図8に示すようにXY面に対して
交差する面を入出射面としてもよい。この場合、ポート
から入射した光ビームは常光光路と異常光光路に対応す
るそれぞれの屈折率に従って所定角度で屈折する。この
例では、入射位置に対して左右に分離する2つの光ビー
ムが出射することになる。
<Supplement> In the above embodiment, the light beam travels along the Z axis, and the light beam entrance / exit surface of each optical element is orthogonal to this light beam. As is well known, the light beam input / output surface of the birefringent plate need not necessarily be orthogonal to the light beam. For example, as shown in FIG. 8, a plane intersecting the XY plane may be set as the input / output plane. In this case, the light beam incident from the port is refracted at a predetermined angle according to the respective refractive indexes corresponding to the ordinary light path and the extraordinary light path. In this example, two light beams separated to the left and right with respect to the incident position are emitted.

【0033】[0033]

【発明の効果】4ポート光サーキュレータにおいて、光
路シフト器の光学構成を工夫することで従来9つ必要だ
った1/2波長板を4つにすることができる。さらに、
従来3つ必要だったファラデー回転子を2つにすること
もできる。そのため、結合効率を向上させるとともに、
4ポート光サーキュレータの小型化と低コスト化が達成
できる。ファラデー回転子を可変ファラデー回転子とす
れば小型で高性能な4ポート光スイッチを低コストで実
現することができる。
In the four-port optical circulator, by devising the optical configuration of the optical path shifter, it is possible to reduce the number of half-wave plates required from nine conventionally to four. further,
Conventionally, three Faraday rotators, which were required three, can be replaced with two. Therefore, while improving the coupling efficiency,
The size and cost of the four-port optical circulator can be reduced. If the Faraday rotator is a variable Faraday rotator, a small, high-performance four-port optical switch can be realized at low cost.

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

【図1】従来の4ポート光サーキュレータの一例を光学
系の概略構成図として示している。(A)はXYZ直交
座標空間における光学系全体の斜視図、(B)はXY面
におけるポートの配置図、(C)〜(E)はXY面にお
ける1/2波長板の光学配置図をそれぞれ示している。
FIG. 1 shows an example of a conventional four-port optical circulator as a schematic configuration diagram of an optical system. (A) is a perspective view of the entire optical system in the XYZ rectangular coordinate space, (B) is a layout view of ports on the XY plane, and (C) to (E) are optical layout views of a half-wave plate on the XY plane. Is shown.

【図2】上記従来例の光学系を通過する光ビームの経路
図を示している。(A1)〜(A3)はポートからポ
ートへ至る光路およびポートからポートへ至る光
路を示し、(B1)〜(B3)はポートからポート
へ至る光路およびポートからポートへ至る光路とを
示している。(A1)(B1)はYZ面投射図、(A
2)(B2)はXY面投射図、(A3)(B3)はZX
面投射図をそれぞれ示している。
FIG. 2 shows a path diagram of a light beam passing through the optical system of the conventional example. (A1) to (A3) show an optical path from the port to the port and an optical path from the port to the port, and (B1) to (B3) show an optical path from the port to the port and an optical path from the port to the port. . (A1) and (B1) are YZ plane projection diagrams, and (A1)
2) (B2) is XY plane projection, (A3) (B3) is ZX
Each shows a plane projection view.

【図3】本発明の実施例における4ポート光サーキュレ
ータを光学系の概略構成図として示している。(A)は
XYZ直交座標空間における光学系全体の斜視図、
(B)はXY面における1/2波長板の光学配置図、
(C)はXY面におけるポートの配置図をそれぞれ示し
ている。
FIG. 3 shows a four-port optical circulator according to an embodiment of the present invention as a schematic configuration diagram of an optical system. (A) is a perspective view of the entire optical system in the XYZ rectangular coordinate space,
(B) is an optical arrangement diagram of a half-wave plate on the XY plane,
(C) shows the layout of ports on the XY plane.

【図4】上記実施例の光学系を通過する光ビームの経路
図を示している。(A1)〜(A3)はポートからポ
ートへ至る光路を示し、(B1)〜(B3)はポート
からポートへ至る光路を示している。(A1)(B
1)はYZ面投射図、(A2)(B2)はXY面投射
図、(A3)(B3)はZX面投射図をそれぞれ示して
いる。
FIG. 4 shows a path diagram of a light beam passing through the optical system of the above embodiment. (A1) to (A3) show the optical path from the port to the port, and (B1) to (B3) show the optical path from the port to the port. (A1) (B
1) is a YZ plane projection view, (A2) and (B2) are XY plane projection views, and (A3) and (B3) are ZX plane projection views.

【図5】上記実施例の光学系を通過する光ビームの経路
図を示している。(A1)〜(A3)はポートからポ
ートへ至る光路を示し、(B1)〜(B3)はポート
からポートへ至る光路を示している。(A1)(B
1)はYZ面投射図、(A2)(B2)はXY面投射
図、(A3)(B3)はZX面投射図をそれぞれ示して
いる。
FIG. 5 shows a path diagram of a light beam passing through the optical system of the embodiment. (A1) to (A3) show the optical path from the port to the port, and (B1) to (B3) show the optical path from the port to the port. (A1) (B
1) is a YZ plane projection view, (A2) and (B2) are XY plane projection views, and (A3) and (B3) are ZX plane projection views.

【図6】本発明の4ポート光サーキュレータにおけるそ
の他の実施例の構成図を示している。(A)は光路シフ
ト器のYZ面における光学構成図であり、(B)はXY
面におけるポートの配置図を示している。
FIG. 6 is a configuration diagram of another embodiment of the four-port optical circulator of the present invention. (A) is an optical configuration diagram on the YZ plane of the optical path shifter, (B) is XY
FIG. 4 shows a layout of ports on a plane.

【図7】本発明の実施例における4ポート光スイッチの
光学系を通過する光ビームの経路図を示している。(A
1)〜(A3)はポートからポートへ至る光路を示
し、(B1)〜(B3)はポートからポートへ至る
光路を示している。(A1)(B1)はYZ面投射図、
(A2)(B2)はXY面投射図、(A3)(B3)は
ZX面投射図をそれぞれ示している。
FIG. 7 shows a path diagram of a light beam passing through the optical system of the four-port optical switch according to the embodiment of the present invention. (A
1) to (A3) show the optical path from the port to the port, and (B1) to (B3) show the optical path from the port to the port. (A1) and (B1) are YZ plane projection diagrams,
(A2) and (B2) show XY plane projection diagrams, and (A3) and (B3) show ZX plane projection diagrams, respectively.

【図8】本発明におけるその他の実施例として、上記複
屈折板における光ビームの入・出射面が光路と直交して
いない例を複屈折板の配置図として示した。(A)はそ
のXYZ直交座標空間における斜視図であり、(B)は
XY面における配置図である。
FIG. 8 shows, as another embodiment of the present invention, an arrangement diagram of a birefringent plate in which the light beam input / output surfaces of the birefringent plate are not orthogonal to the optical path. (A) is a perspective view in the XYZ orthogonal coordinate space, (B) is an arrangement view in the XY plane.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜4、11〜16 13b〜16b複屈折板 5a〜5c、18、20 ファラデー回転子 6a〜6i、19a〜19d 1/2波長板 17 プリズム 7、30、30b 光路シフト器 1-4, 11-16 13b-16b Birefringent plate 5a-5c, 18, 20 Faraday rotator 6a-6i, 19a-19d 1/2 wavelength plate 17 Prism 7, 30, 30b Optical path shifter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井村 智和 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 徳増 次雄 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 Fターム(参考) 2H041 AA14 AA17 AB30 AC04 AZ01 AZ05 AZ08 2H099 AA01 BA06 CA08 CA11 DA00 5K002 AA07 BA05 BA61 FA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tomokazu Imura 5-36-11 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Inside Fuji Electric Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Tsugio Tokumas 5-36-11 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo F-term in Fuji Electric Chemical Co., Ltd. (reference) 2H041 AA14 AA17 AB30 AC04 AZ01 AZ05 AZ08 2H099 AA01 BA06 CA08 CA11 DA00 5K002 AA07 BA05 BA61 FA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光路を順方向に辿って第1複屈折板、第
1偏波回転器、光路シフト器、第2偏波回転器、第2複
屈折板が順番に配設されてなる光学系と当該光学系に光
ビームを入出射する第1〜第4ポートとを備えて第1ポ
ート→第2ポート→第3ポート→第4ポート→第1ポー
トの光路方向に従って光ビームを入出力する4ポート光
サーキュレータであって、 前記第1複屈折板は、第1ポートおよび第3ポートから
光ビームを順方向に入射して電界振動成分が互いに直交
する2本の光ビームからなる偏波直交ビーム対を第1位
置および第3位置から出射するとともに逆方向から偏波
直交ビーム対を前記第1位置および前記第3位置から入
射して1つの光ビームに合波して前記第1ポートおよび
第3ポートへ出射し、 前記第2複屈折板は、第2ポートおよび第4ポートから
光ビームを逆方向に入射して前記偏波直交ビーム対を第
2位置および第4位置から出射するとともに順方向から
前記偏波直交ビーム対を前記第2位置および前記第4位
置から入射して1つの光ビームに合波して前記第2ポー
トおよび第4ポートへ出射し、 前記第1および第2偏波回転器は、1つの45度ファラ
デー回転子と1/2波長板とを含んで構成されて、電界
振動成分が互いに平行な2本の光ビームからなる偏波平
行ビーム対を入射して前記偏波直交ビーム対にして出射
するとともに前記偏波直交ビーム対を前記偏波平行ビー
ム対にして出射し、 前記光路シフト器は、2つの複屈折板を光路に交差する
方向に積層してなる第1複屈折板対と第2複屈折板対と
を光路に沿って対向配置するとともに当該第1複屈折板
対と第2複屈折板対との間にプリズムを挿入配置してな
り、順方向あるいは逆方向に入射する電界振動成分が互
いに平行な2本の光ビームからなる偏波平行ビーム対を
当該成分の振動方向に応じて前記プリズムが介在する光
路と介在しない光路とを選択的に透過させて入射した前
記偏波平行ビーム対を直進に相当する位置から出射させ
たり、前記第1位置と前記第3位置あるいは前記第2位
置と前記第4位置との間の距離分だけ光路をシフトさせ
て出射することを特徴とする4ポート光サーキュレー
タ。
1. An optical system in which a first birefringent plate, a first polarization rotator, an optical path shifter, a second polarization rotator, and a second birefringent plate are sequentially arranged along an optical path in a forward direction. A system and first to fourth ports for inputting and outputting a light beam to and from the optical system are provided, and a light beam is input / output according to the optical path direction of a first port → second port → third port → fourth port → first port. The first birefringent plate, wherein the first birefringent plate is a polarized wave comprising two light beams in which a light beam is incident in a forward direction from a first port and a third port and electric field vibration components are orthogonal to each other. An orthogonal beam pair is emitted from the first position and the third position, and a polarized orthogonal beam pair is incident from the first position and the third position from the opposite direction and multiplexed into one light beam to be combined with the first port. And a third port, and the second birefringent plate is A light beam is incident from the port and the fourth port in the reverse direction, the polarization orthogonal beam pair is emitted from the second position and the fourth position, and the polarization orthogonal beam pair is forwardly transmitted from the second position and the fourth position. The light enters from four positions, is combined into one light beam, and is emitted to the second port and the fourth port. The first and second polarization rotators each include one 45-degree Faraday rotator and a half. A polarization parallel beam pair composed of two light beams whose electric field vibration components are parallel to each other, and the polarization parallel beam pair is emitted as the polarization orthogonal beam pair and the polarization orthogonal beam pair. Are output as the polarized parallel beam pair, and the optical path shifter includes a first birefringent plate pair and a second birefringent plate pair formed by stacking two birefringent plates in a direction intersecting the optical path. Along with the first A prism is inserted between the birefringent plate pair and the second birefringent plate pair, and a polarized parallel beam pair consisting of two light beams whose electric field vibration components incident in the forward or reverse direction are parallel to each other. Depending on the vibration direction of the component, the prism parallel beam is selectively transmitted through the optical path interposed and the optical path not interposed, and the incident polarized parallel beam pair is emitted from a position corresponding to straight traveling, or the first position. A four-port optical circulator for shifting an optical path by an amount corresponding to a distance between the first position and the third position or the distance between the second position and the fourth position.
【請求項2】 請求項1に記載の4ポート光サーキュレ
ータにおいて、前記45度ファラデー回転子を可変ファ
ラデー回転子に置換した光学系を備える光スイッチであ
って、前記可変ファラデー回転子が入射した光ビームの
電界振動方向を所定方向に+45度あるいは−45度回
転させて出射する動作に応じて、前記第1、第2、第
3、第4の各ポートから入射する光ビームをそれぞれ前
記第2あるいは第4ポート、前記第3あるいは第1ポー
ト、前記第4あるいは第2ポート、前記第1あるいは第
3ポートに切り替えて出射することを特徴とする4ポー
ト光スイッチ。
2. The four-port optical circulator according to claim 1, further comprising an optical system in which the 45-degree Faraday rotator is replaced with a variable Faraday rotator, wherein light incident on the variable Faraday rotator is incident. In response to the operation of rotating the electric field oscillation direction of the beam by +45 degrees or -45 degrees in a predetermined direction and emitting the light beam, the light beams incident from the first, second, third, and fourth ports are respectively transmitted to the second port. Alternatively, the four-port optical switch switches and emits light to a fourth port, the third or first port, the fourth or second port, or the first or third port.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002029473A1 (en) * 2000-10-03 2002-04-11 Fdk Corporation Optical circulator and optical switch
US9332325B2 (en) 2013-11-12 2016-05-03 Kohoku Kogyo Co., Ltd. Optical switch

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US7050232B2 (en) 2000-10-03 2006-05-23 Fdk Corporation Optical circulator and optical switch
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