JP2004226599A - 偏光分離合成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】特性，サイズの点で優れた４ポート型偏光分離合成装置を提供する。
【解決手段】２台の２芯コリメータと，２芯コリメータを構成するコリメートレンズの焦点位置に配置された垂直入射または入射角が１５度以下で動作しうる反射型偏光分離素子，および２芯コリメータを構成する光ファイバと反射型偏光分離素子の間におのおの配備される４５度ファラデー回転子，および２芯コリメータを構成する平行に並んだ光ファイバのうち一方が偏波保持ファイバを用いる。
【選択図】 図１
【解決手段】２台の２芯コリメータと，２芯コリメータを構成するコリメートレンズの焦点位置に配置された垂直入射または入射角が１５度以下で動作しうる反射型偏光分離素子，および２芯コリメータを構成する光ファイバと反射型偏光分離素子の間におのおの配備される４５度ファラデー回転子，および２芯コリメータを構成する平行に並んだ光ファイバのうち一方が偏波保持ファイバを用いる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号処理の方法の一つである偏波ダイバーシティーに用いる４ポート型偏波分離合成装置の構造に関する．
【０００２】
【従来の技術】
ニオブ酸リチウム基板などを用いた光導波路デバイスは偏光依存性が大きく，その偏光依存性を回避するために偏光分離した上で各偏光成分を光導波路デバイスで処理した上で偏光再合成を行うことが多い．その際もっとも簡便な方法は図６に示すような構成である（従来例１とする）．また導波路点数を抑制するために図の様に光サーキュレータと偏光分離合成装置，偏波保持光ファイバと１台の機能性光導波路を組み合わせることがある（以下従来例２とする。特許文献１参照）．
【０００３】
【特許文献１】
アメリカ合衆国特許第５８０９１８４号
【特許文献２】
日本国特許第３２８８９７６号
【特許文献３】
アメリカ合衆国特許第６１１１６９７号
【特許文献４】
公開特許広報 特開平７−２８１１２８
【非特許文献１】
Ｍｉｃｈａｅｌ Ｆ． Ｗｅｂｅｒ ｅｔ ａｌ，Ｇｉａｎｔ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ Ｏｐｔｉｃｓ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍｉｒｒｏｓ， ＳＣＩＥＮＣＥ ｖｏｌ．２８７，２０００，ｐｐ２４５１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例１は機能性導波路部品間の特性の違い，偏光成分間の光路長差が問題になる．また前記従来例２は従来例１の様な問題は生じないものの，高価な光サーキュレータや原理的に損失の生じる光ファイバカプラを必要とする．さらに光サーキュレータと偏光分離合成装置を独立に作製し光ファイバで接続する場合は光ファイバの最小曲げ半径の関係から装置が大型化するなどの問題がある．
【０００５】
本発明は、斯かる実情に鑑み、偏波ダイバージェンス用途に適した特性、サイズの点で優れた４ポート型偏波分離合成装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ここで従来例２における光サーキュレータ７０２と偏光分離合成装置７０３の組み合わせの果たす役割は，ランダムな偏光が入射する第１ポートと，第１ポートから入射した光のうち一方の偏光成分が射出する第２ａポートと，第１ポートから入射した光のうち第２ａポートから射出する成分と直交する偏光成分が射出する第２ｂポートと，第２ａおよび第２ｂポートから射出する光の偏光方向をを保存する偏波保持ファイバと，第２ａポートおよび第２ｂポートから入射した光を射出する第３ポートを有するデバイスがあれば代替えできる．
【０００７】
具体的には対向した配置する２台の２芯コリメータと，２芯コリメータを構成するコリメートレンズの焦点位置に配置された反射型偏光分離素子，および２芯コリメータを構成する光ファイバと反射型偏光分離素子の間におのおの配備される４５度ファラデー回転子，および２芯コリメータを構成する平行に並んだ光ファイバのうち一方が偏波保持ファイバであれば上記デバイスを構成できる．
【０００８】
また前記反射型偏光分離素子としては垂直入射で動作しうる偏光分離素子，特に２次元フォトニック結晶偏光分離素子が望ましい．
【０００９】
さらに信号品質の劣化を防止するため２芯コリメータを構成するコリメートレンズと光ファイバの間にウォークオフ偏光子を挿入することも有効である．
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１ａは分散シフトファイバ１０１，ＰＡＮＤＡファイバ１０２，コリメートレンズ１０３，４５度ファラデー回転子１０４，フォトニック結晶偏光分離素子１０５，４５度ファラデー回転子１０６，コリメートレンズ１０７，ＰＡＮＤＡファイバ１０８，分散シフトファイバ１０９からなる偏光分離合成装置の構成を示す図である．
【００１３】
フォトニック結晶偏光分離素子１０５はコリメートレンズ１０３およびコリメートレンズ１０７の双方の焦点位置に配置されている．ここで図１ａ中ではフォトニック結晶偏光分離素子１０５が無視できない厚さを有しているように記述されているが，実際は４〜５μｍ程度であるためその厚さの影響は無視できる．
【００１４】
図１ｂは図１ａ記載の偏光分離合成装置におけるポート１から入射した光に対する動作を示す図である．本来ランダムな偏光状態で入射するがここでは簡単のため円偏光が入射する場合を記述している．ポート１をなす分散シフトファイバ１０１から射出したビームはコリメートレンズ１０３で平行ビームに変換され，ファラデー回転子１０４で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子１０５に入射する．フォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するＴＥ偏波成分は反射し，その後ファラデー回転子１０４で偏光方向が４５度回転し，ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ１０２に結合する．一方フォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するＴＭ偏波成分はフォトニック結晶偏光分離素子１０５を透過して，その後ファラデー回転子１０６で偏光方向が４５度回転し，ポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ１０８に結合する．
【００１５】
図１ｃはポート２ａおよびポート２ｂから入射した光に対する動作を示す図である．ここでＰＡＮＤＡファイバ１０２およびＰＡＮＤＡファイバ１０８から図１ｂにおいて射出した光と同じ偏光成分が入射する．
【００１６】
ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ１０２から射出したビームはコリメートレンズ１０３で平行ビームに変換され，ファラデー回転子１０４で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子１０５に入射する．フォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するＴＭ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子１０５を透過し，その後ファラデー回転子１０６で偏光方向が４５度回転し，ポート３をなす分散シフトファイバ１０９に結合する．
【００１７】
またポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ１０８から射出したビームはコリメートレンズ１０７で平行ビームに変換され，ファラデー回転１０６で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子１０５に入射する．このときフォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するＴＥ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子１０５で反射し，その後ファラデー回転子１０６で偏光方向が４５度回転し，ポート３をなす分散シフトファイバ１０９に結合する．
【００１８】
ここでポート２ａおよびポート２ｂに入出射する偏光方向は同じとしたが，例えば図２の様な偏波ダイバージェンス光線路において接続に用いられる光ファイバ２０３および光ファイバ２０５が偏波保持ファイバであれば相反性の要請により入出射する偏光方向は同じになるため、図１の構成で偏波ダイバージェンス光線路として動作することがわかる．なおＰＡＮＤＡファイバの両端で偏光方向が異なるよう記述されているが，これはＰＡＮＤＡファイバの引き回しで対応する．
【００１９】
図１記載の構成を図２のような構成の偏波ダイバージェンス光線路に用いた場合、図２ａの経路と図２ｂの経路は、光路長および経路の損失などが原理的に一致するため、偏波ダイバーシティーを行うことによる偏波モード分散や偏波依存損失が発生しない
【００２０】
以下、本実施例で用いられる部材について説明する．フォトニック結晶偏光分離素子１０５は，合成石英基板上にサブミクロンの溝を加工しその上にＳｉＯ２，アモルファスシリコンなど屈折率差の大きな物質をを交互に積層することで，２次元周期構造体としたもので，たとえば特許文献２の偏光分離素子である．２次元フォトニック結晶偏光分離素子は垂直入射での偏光分離が可能で，また入射角が±１０ｄｅｇ程度までであれば，消光比４０ｄＢが得られる優れた偏光分離素子である．透過損失は０．０５ｄＢ程度で反射損失はほぼゼロであるため，透過光と反射光の間に損失差が生じ，ＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ）の原因となる．ただしこの問題はフォトニック結晶偏光分離素子１０５を透過損失と等量の損失が生じる程度傾け、結合損失を意図的に生じさせることで相殺できる．
【００２１】
分散シフトファイバ１０１とＰＡＮＤＡファイバ１０２のコア中心間隔（以下ピッチ）は２５０μｍでフォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するビーム入射角度は前記のＰＤＬの相殺を行わない場合は約１．８度である．同じく分散シフトファイバ１０９とＰＡＮＤＡファイバ１０８のコア中心間隔（以下ピッチ）は２５０μｍである．
【００２２】
４５度ファラデー回転子１０４および４５度ファラデー回転子１０６はビスマス置換ガドリニウム鉄ガーネットで，厚さは約５００μｍで波長１５５０ｎｍに対して最適化されている．このファラデー回転子を用いたＣバンドおよびＬバンド共用の偏光合成分離装置のファラデー回転角の波長依存性による波長依存性損失は０．０５ｄＢで収まる．コリメートレンズ１０３およびコリメートレンズ１０７は焦点距離４ｍｍの非球面コリメートレンズであり，各光ファイバ間の結合損失は０．２ｄＢ以下になる．
【００２３】
また本実施例では２次元フォトニック結晶偏光分離素子を用いた例に関して説明したが，垂直入射またはたとえば１０度以内の入射角で偏光分離素子として作用する偏光分離素子であるならば，本実施形態と等価の構成を実現しうることは当業者には容易に推測可能であろう．たとえば３次元フォトニック結晶であってもＴＥ偏波に対してフォトニックバンドギャップが存在しかつＴＭ偏波に対して伝搬バンドが存在する波長においては偏光分離素子として作用する。またたとえば特許文献３ （または非特許文献１） のような複屈折材料からなる多層膜が反射型偏光分離素子となることが知られているが，本発明はこのような反射型偏光分離素子を用いても実現可能である．
【００２４】
（実施例２）
【００２５】
本発明の第２の実施例を図３を用いて説明する．図３ａは分散シフトファイバ３０１，ＰＡＮＤＡファイバ３０２，ルチルウォークオフ偏光子３０３，ルチルウォークオフ偏光子３０４，ルチル結晶光路長差補償板３０５，コリメートレンズ３０６，４５度ファラデー回転子３０７，フォトニック結晶偏光分離素子３０８，４５度ファラデー回転子３０９，コリメートレンズ３１０，ルチル結晶光路長差補償板３１１，ルチルウォークオフ偏光子３１２，ルチルウォークオフ偏光子３１３，ＰＡＮＤＡファイバ３１４，分散シフトファイバ３１５からなる偏光分離合成装置の構成を示す図である．
【００２６】
一般に偏光プリズム，フォトニック結晶偏光分離素子等の反射型偏光分離素子は反射光の偏光度（以下、ｄＢ単位で表す場合もある）が透過偏光の偏光度に比較して悪いという問題がある．そのため反射型偏光分離素子透過光と反射型偏光分離素子反射光に含まれる偏光度劣化成分間（主たる成分と直交する電界振動方向をもつ）で干渉が生じる場合がある．
【００２７】
一方よく知られた偏光分離素子の一種である複屈折結晶によるウォークオフ偏光子は，分離された常光，異常光ともに偏光度が大きく，たとえばルチル結晶の場合はともに５５ｄＢ以上を得られるため，実施例１にルチルウォークオフ偏光子を適切に加えれば，干渉を防止することで信号品質向上が実現できる．
【００２８】
以下で偏光分離合成装置としての動作を説明する．
【００２９】
図３ｂは図３ａ記載の偏光分離合成装置におけるポート１から入射した光に対する動作を示す図である．分散シフトファイバ３０１から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子３０３で偏光分離され，ルチル結晶光路長差補償板３０５を経てコリメートレンズ３０６で両偏光成分ともに平行ビームに変換され，４５度ファラデー回転子３０７を経てフォトニック結晶偏光分離素子３０８の同一の点に入射する．フォトニック結晶偏光分離素子３０８に対するＴＥ偏波成分は反射し，その後ファラデー回転子３０７で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ３０６，ルチル結晶光路長差補償板３０５を経て，ルチルウォークオフ偏光子３０４でビームシフトし，ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ３０２に結合する．
【００３０】
一方フォトニック結晶偏光分離素子３０８に対するＴＭ偏波成分はフォトニック結晶偏光分離素子３０８を透過して，その後ファラデー回転子３０９で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ３１０，ルチル結晶光路長差補償板３１１を経て，ルチルウォークオフ偏光子３１２内を直進した後，ポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ３１４に結合する．
【００３１】
図３ｃはポート２ａおよびポート２ｂから入射した光に対する動作を示す図である．ここでＰＡＮＤＡファイバ３０２およびＰＡＮＤＡファイバ３１４から図３ｂにおいて射出した光と同じ偏光成分が入射する．
【００３２】
ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ３０２から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子３０４でビームシフトし，ルチル結晶光路長差補償板３０５を経て，コリメートレンズ３０６で平行ビームに変換され，ファラデー回転子３０７で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子３０８に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子３０８に対するＴＭ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子３０８を透過し，その後ファラデー回転子３０９で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ３１０，ルチル結晶光路長差補償板３１１を経て，ルチルウォークオフ偏光子３１３内でビームシフトした後，ポート３をなす分散シフトファイバ３１５に結合する．
【００３３】
またポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ３１４から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子３１２内を直進し，ルチル結晶光路長差補償板３１１を経て，コリメートレンズ３１０で平行ビームに変換され，ファラデー回転子３０９で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子３０８に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子３０８に対するＴＥ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子３０８で反射し，その後ファラデー回転子３０９で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ３１０，ルチル結晶光路長差補償板３１１を経て，ルチルウォークオフ偏光子３１３内を直進した後，ポート３をなす分散シフトファイバ３１５に結合する．
【００３４】
本実施例におけるルチルウォークオフ偏光子はすべて厚さ２００μｍでウォークオフ量は約２０μｍである．またルチル結晶光路長差補償板３０５はルチルウォークオフ偏光子３０３およびルチルウォークオフ偏光子３０４によって生じる偏光成分間の光路長差を補償するもので，偏光成分間の光路長差を複屈折結晶平板で補償する方法については特許文献４として知られている．ルチル結晶光路長差補償板３１１とルチルウォークオフ偏光子３１２およびルチルウォークオフ偏光子３１３の関係も同じである．
【００３５】
（実施例３）
【００３６】
本発明の第３の実施例を図４を用いて説明する．図４ａは分散シフトファイバ４０１，ＰＡＮＤＡファイバ４０２，ルチルウォークオフ偏光子４０３，ルチル結晶光路長差補償板４０４，コリメートレンズ４０５，４５度ファラデー回転子４０６，フォトニック結晶偏光分離素子４０７，４５度ファラデー回転子４０８，コリメートレンズ４０９，ルチル結晶光路長差補償板４１０，ルチルウォークオフ偏光子４１１，ＰＡＮＤＡファイバ４１２，分散シフトファイバ４１３からなる偏光分離合成装置の構成を示す図である．
【００３７】
実施例２記載の偏光分離合成装置はウォークオフ偏光子を４枚必要とし，各々のウォークオフ方向，偏光分離量を正確に調整する必要があり，部材費および組み立て費用の点で不利である．本実施例はウォークオフ偏光子を２枚に抑えることでコスト低減できる実施例である．
【００３８】
以下で偏光分離合成装置としての動作を説明する．
【００３９】
図４ｂは図４ａ記載の偏光分離合成装置におけるポート１をなす分散シフトファイバ４０１から射出したビームに対する動作を示す図である．分散シフトファイバ４０１から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子４０３で偏光分離され，ルチル結晶光路長差補償板４０４を経てコリメートレンズ４０５で両偏光成分ともに平行ビームに変換され，４５度ファラデー回転子４０６を経てフォトニック結晶偏光分離素子４０７の同一の点に入射する．フォトニック結晶偏光分離素子４０７に対するＴＥ偏波成分は反射し，その後ファラデー回転子４０６で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ４０５，ルチル結晶光路長差補償板４０４を経て，ルチルウォークオフ偏光子４０３中を直進し，ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ４０１に結合する．
【００４０】
一方フォトニック結晶偏光分離素子４０７に対するＴＭ偏波成分はフォトニック結晶偏光分離素子４０７を透過して，その後ファラデー回転子４０８で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ４０９，ルチル結晶光路長差補償板４１０を経て，ルチルウォークオフ偏光子４１１内を直進した後，ポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ４１２に結合する．
【００４１】
図４ｃはポート２ａおよびポート２ｂから入射した光に対する動作を示す図である．ここでＰＡＮＤＡファイバ４０２およびＰＡＮＤＡファイバ４１２から図４ｂにおいて射出した光と同じ偏光成分が入射する．
【００４２】
ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ４０２から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子４０３を直進し，ルチル結晶光路長差補償板４０４を経て，コリメートレンズ４０５で平行ビームに変換され，ファラデー回転子４０６で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子４０７に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子４０７に対するＴＭ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子４０７を透過し，その後ファラデー回転子４０８で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ４０９，ルチル結晶光路長差補償板４１０を経て，ルチルウォークオフ偏光子４１１内を直進した後，ポート３をなす分散シフトファイバ４１３に結合する．
【００４３】
またポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ４１２から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子４１１内を直進し，ルチル結晶光路長差補償板４１０を経て，コリメートレンズ４０９で平行ビームに変換され，ファラデー回転子４０８で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子４０７に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子４０７に対するＴＥ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子４０７で反射し，その後ファラデー回転子４０８で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ４０９，ルチル結晶光路長差補償板４１０を経て，ルチルウォークオフ偏光子４１１内でビームシフトした後，ポート３をなす分散シフトファイバ４１３に結合する．
【００４４】
なおルチルウォークオフ偏光子４０３およびルチルウォークオフ偏光子４１１は厚さ２００μｍである．
【００４５】
（実施例４）
【００４６】
本発明の第４の実施例を図５を用いて説明する．図５ａは分散シフトファイバ５０１，ＰＡＮＤＡファイバ５０２，ガラス板５０３，４５度ファラデー回転子５０４，コリメートレンズ５０５，フォトニック結晶偏光分離素子５０６，コリメートレンズ５０７，４５度ファラデー回転子５０８，ガラス板５０９，ＰＡＮＤＡファイバ５１０，分散シフトファイバ５１１からなる偏光分離合成装置の構成を示す図である．
【００４７】
実施例１では分散シフトファイバ１０１とフォトニック結晶偏光分離素子１０５間の光経路中にファラデー回転子を透過するが，動作原理上必要なわけではなく組み立ての簡便性のためにとられた構成である．しかしながらファラデー回転子は例えばルチル結晶などと違い信号波長において無視できない損失が存在するため，より低損失を要求される場合はＰＡＮＤＡファイバ１０２とフォトニック結晶偏光分離素子１０５間の光経路のみにファラデー回転子を配備すべきである．本実施例はコリメートレンズ５０５とＰＡＮＤＡファイバ間５０２にファラデー回転子５０４を配置することで，ＰＡＮＤＡファイバ５０２とフォトニック結晶偏光分離素子５０６間の光経路のみにファラデー回転子を配備できることを示す実施例である．
【００４８】
図５ｂは図５ａ記載の偏光分離合成装置におけるポート１から入射した光に対する動作を示す図である．ポート１をなす分散シフトファイバ５０１から射出したビームはガラス板５０３を透過した後，コリメートレンズ５０５で平行ビームに変換され，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に対するＴＥ偏波成分は反射しコリメートレンズ５０５を経て，ファラデー回転子５０４で偏光方向が４５度回転し，ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ５０２に結合する．一方フォトニック結晶偏光分離素子５０６に対するＴＭ偏波成分はフォトニック結晶偏光分離素子５０６を透過しコリメートレンズ５０７を経て，ファラデー回転子５０８で偏光方向が４５度回転し，ポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ５１０に結合する．
【００４９】
図５ｃはポート２ａおよびポート２ｂから入射した光に対する動作を示す図である．ここでＰＡＮＤＡファイバ５０２およびＰＡＮＤＡファイバ５１０から図５ｂにおいて射出した光と同じ偏光成分が入射する．
【００５０】
ＰＡＮＤＡファイバ５０２から射出したビームはファラデー回転子５０４で４５度偏光方向が回転し，コリメートレンズ５０５で平行ビームに変換され，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に対するＴＭ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子５０６を透過し，その後コリメートレンズ５０７，ガラス板５０９を透過し，ポート３をなす分散シフトファイバ５１１に結合する．
【００５１】
またＰＡＮＤＡファイバ５１０から射出したビームはファラデー回転子５０８で４５度偏光方向が回転し，コリメートレンズ５０７で平行ビームに変換され，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に対するＴＥ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子５０６で反射し，その後コリメートレンズ５０７，ガラス板５０９を透過し，ポート３をなす分散シフトファイバ５１１に結合する．
【００５２】
ここで，ガラス板５０３はＰＡＮＤＡファイバ５０２とコリメートレンズ５０５間の光路長と分散シフトファイバ５０１とコリメートレンズ５０２間の光路長をおなじくするために設ける．ガラス板５０９もＰＡＮＤＡファイバ５１０および分散シフトファイバ５１１とコリメートレンズ５０７に対して同様の作用をなす．
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜４記載の偏光分離合成装置によれば、偏波ダイバージェンス用途に適した特性に優れ、簡単な構成の４ポート型偏光分離合成装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１記載の偏光合成分離装置を示す図
【図２】図１を用いた偏波ダイバージェンス装置の概略図
【図３】実施例２記載の偏光分離合成装置を示す図
【図４】実施例３記載の偏光分離合成装置を示す図
【図５】実施例４記載の偏光分離合成装置を示す図
【図６】従来例１を示す図
【図７】従来例２を示す図
【符号の説明】
１０１ 分散シフトファイバ
１０２ ＰＡＮＤＡファイバ
１０３ コリメートレンズ
１０４ ４５度ファラデー回転子
１０５ フォトニック結晶偏光分離素子
１０６ ４５度ファラデー回転子
１０７ コリメートレンズ
１０８ ＰＡＮＤＡファイバ
１０９ 分散シフトファイバ
２０１ 光ファイバ
２０２ 図１記載の偏光分離合成装置
２０３ ＰＡＮＤＡファイバ
２０４ 導波路デバイス
２０５ ＰＡＮＤＡファイバ
２０６ 光ファイバ
３０１ 分散シフトファイバ
３０２ ＰＡＮＤＡファイバ
３０３ ルチルウォークオフ偏光子
３０４ ルチルウォークオフ偏光子
３０５ ルチル結晶光路長差補償板
３０６ コリメートレンズ
３０７ ４５度ファラデー回転子
３０８ フォトニック結晶偏光分離素子
３０９ ４５度ファラデー回転子
３１０ コリメートレンズ
３１１ ルチル結晶光路長差補償板
３１２ ルチルウォークオフ偏光子
３１３ ルチルウォークオフ偏光子
３１４ ＰＡＮＤＡファイバ
３１５ 分散シフトファイバ
４０１ 分散シフトファイバ
４０２ ＰＡＮＤＡファイバ
４０３ ルチルウォークオフ偏光子
４０４ ルチル結晶光路長差補償板
４０５ コリメートレンズ
４０６ ４５度ファラデー回転子
４０７ フォトニック結晶偏光分離素子
４０８ ４５度ファラデー回転子
４０９ コリメートレンズ
４１０ ルチル結晶光路長差補償板
４１１ ルチルウォークオフ偏光子
４１２ ＰＡＮＤＡファイバ
４１３ 分散シフトファイバ
５０１ 分散シフトファイバ
５０２ ＰＡＮＤＡファイバ
５０３ ガラス板
５０４ ４５度ファラデー回転子
５０５ コリメートレンズ
５０６ フォトニック結晶偏光分離素子
５０７ コリメートレンズ
５０８ ４５度ファラデー回転子
５０９ ガラス板
５１０ ＰＡＮＤＡファイバ
５１１ 分散シフトファイバ
６０１ 光ファイバ
６０２ 偏光分離装置
６０３ 導波路デバイス
６０４ 導波路デバイス
６０５ 偏光合成装置
６０６ 光ファイバ
７０１ 光ファイバ
７０２ 光サーキュレータ
７０３ 偏光分離合成装置
７０４ 導波路デバイス
７０５ 光ファイバ
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号処理の方法の一つである偏波ダイバーシティーに用いる４ポート型偏波分離合成装置の構造に関する．
【０００２】
【従来の技術】
ニオブ酸リチウム基板などを用いた光導波路デバイスは偏光依存性が大きく，その偏光依存性を回避するために偏光分離した上で各偏光成分を光導波路デバイスで処理した上で偏光再合成を行うことが多い．その際もっとも簡便な方法は図６に示すような構成である（従来例１とする）．また導波路点数を抑制するために図の様に光サーキュレータと偏光分離合成装置，偏波保持光ファイバと１台の機能性光導波路を組み合わせることがある（以下従来例２とする。特許文献１参照）．
【０００３】
【特許文献１】
アメリカ合衆国特許第５８０９１８４号
【特許文献２】
日本国特許第３２８８９７６号
【特許文献３】
アメリカ合衆国特許第６１１１６９７号
【特許文献４】
公開特許広報 特開平７−２８１１２８
【非特許文献１】
Ｍｉｃｈａｅｌ Ｆ． Ｗｅｂｅｒ ｅｔ ａｌ，Ｇｉａｎｔ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ Ｏｐｔｉｃｓ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍｉｒｒｏｓ， ＳＣＩＥＮＣＥ ｖｏｌ．２８７，２０００，ｐｐ２４５１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例１は機能性導波路部品間の特性の違い，偏光成分間の光路長差が問題になる．また前記従来例２は従来例１の様な問題は生じないものの，高価な光サーキュレータや原理的に損失の生じる光ファイバカプラを必要とする．さらに光サーキュレータと偏光分離合成装置を独立に作製し光ファイバで接続する場合は光ファイバの最小曲げ半径の関係から装置が大型化するなどの問題がある．
【０００５】
本発明は、斯かる実情に鑑み、偏波ダイバージェンス用途に適した特性、サイズの点で優れた４ポート型偏波分離合成装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ここで従来例２における光サーキュレータ７０２と偏光分離合成装置７０３の組み合わせの果たす役割は，ランダムな偏光が入射する第１ポートと，第１ポートから入射した光のうち一方の偏光成分が射出する第２ａポートと，第１ポートから入射した光のうち第２ａポートから射出する成分と直交する偏光成分が射出する第２ｂポートと，第２ａおよび第２ｂポートから射出する光の偏光方向をを保存する偏波保持ファイバと，第２ａポートおよび第２ｂポートから入射した光を射出する第３ポートを有するデバイスがあれば代替えできる．
【０００７】
具体的には対向した配置する２台の２芯コリメータと，２芯コリメータを構成するコリメートレンズの焦点位置に配置された反射型偏光分離素子，および２芯コリメータを構成する光ファイバと反射型偏光分離素子の間におのおの配備される４５度ファラデー回転子，および２芯コリメータを構成する平行に並んだ光ファイバのうち一方が偏波保持ファイバであれば上記デバイスを構成できる．
【０００８】
また前記反射型偏光分離素子としては垂直入射で動作しうる偏光分離素子，特に２次元フォトニック結晶偏光分離素子が望ましい．
【０００９】
さらに信号品質の劣化を防止するため２芯コリメータを構成するコリメートレンズと光ファイバの間にウォークオフ偏光子を挿入することも有効である．
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１ａは分散シフトファイバ１０１，ＰＡＮＤＡファイバ１０２，コリメートレンズ１０３，４５度ファラデー回転子１０４，フォトニック結晶偏光分離素子１０５，４５度ファラデー回転子１０６，コリメートレンズ１０７，ＰＡＮＤＡファイバ１０８，分散シフトファイバ１０９からなる偏光分離合成装置の構成を示す図である．
【００１３】
フォトニック結晶偏光分離素子１０５はコリメートレンズ１０３およびコリメートレンズ１０７の双方の焦点位置に配置されている．ここで図１ａ中ではフォトニック結晶偏光分離素子１０５が無視できない厚さを有しているように記述されているが，実際は４〜５μｍ程度であるためその厚さの影響は無視できる．
【００１４】
図１ｂは図１ａ記載の偏光分離合成装置におけるポート１から入射した光に対する動作を示す図である．本来ランダムな偏光状態で入射するがここでは簡単のため円偏光が入射する場合を記述している．ポート１をなす分散シフトファイバ１０１から射出したビームはコリメートレンズ１０３で平行ビームに変換され，ファラデー回転子１０４で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子１０５に入射する．フォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するＴＥ偏波成分は反射し，その後ファラデー回転子１０４で偏光方向が４５度回転し，ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ１０２に結合する．一方フォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するＴＭ偏波成分はフォトニック結晶偏光分離素子１０５を透過して，その後ファラデー回転子１０６で偏光方向が４５度回転し，ポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ１０８に結合する．
【００１５】
図１ｃはポート２ａおよびポート２ｂから入射した光に対する動作を示す図である．ここでＰＡＮＤＡファイバ１０２およびＰＡＮＤＡファイバ１０８から図１ｂにおいて射出した光と同じ偏光成分が入射する．
【００１６】
ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ１０２から射出したビームはコリメートレンズ１０３で平行ビームに変換され，ファラデー回転子１０４で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子１０５に入射する．フォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するＴＭ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子１０５を透過し，その後ファラデー回転子１０６で偏光方向が４５度回転し，ポート３をなす分散シフトファイバ１０９に結合する．
【００１７】
またポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ１０８から射出したビームはコリメートレンズ１０７で平行ビームに変換され，ファラデー回転１０６で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子１０５に入射する．このときフォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するＴＥ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子１０５で反射し，その後ファラデー回転子１０６で偏光方向が４５度回転し，ポート３をなす分散シフトファイバ１０９に結合する．
【００１８】
ここでポート２ａおよびポート２ｂに入出射する偏光方向は同じとしたが，例えば図２の様な偏波ダイバージェンス光線路において接続に用いられる光ファイバ２０３および光ファイバ２０５が偏波保持ファイバであれば相反性の要請により入出射する偏光方向は同じになるため、図１の構成で偏波ダイバージェンス光線路として動作することがわかる．なおＰＡＮＤＡファイバの両端で偏光方向が異なるよう記述されているが，これはＰＡＮＤＡファイバの引き回しで対応する．
【００１９】
図１記載の構成を図２のような構成の偏波ダイバージェンス光線路に用いた場合、図２ａの経路と図２ｂの経路は、光路長および経路の損失などが原理的に一致するため、偏波ダイバーシティーを行うことによる偏波モード分散や偏波依存損失が発生しない
【００２０】
以下、本実施例で用いられる部材について説明する．フォトニック結晶偏光分離素子１０５は，合成石英基板上にサブミクロンの溝を加工しその上にＳｉＯ２，アモルファスシリコンなど屈折率差の大きな物質をを交互に積層することで，２次元周期構造体としたもので，たとえば特許文献２の偏光分離素子である．２次元フォトニック結晶偏光分離素子は垂直入射での偏光分離が可能で，また入射角が±１０ｄｅｇ程度までであれば，消光比４０ｄＢが得られる優れた偏光分離素子である．透過損失は０．０５ｄＢ程度で反射損失はほぼゼロであるため，透過光と反射光の間に損失差が生じ，ＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ）の原因となる．ただしこの問題はフォトニック結晶偏光分離素子１０５を透過損失と等量の損失が生じる程度傾け、結合損失を意図的に生じさせることで相殺できる．
【００２１】
分散シフトファイバ１０１とＰＡＮＤＡファイバ１０２のコア中心間隔（以下ピッチ）は２５０μｍでフォトニック結晶偏光分離素子１０５に対するビーム入射角度は前記のＰＤＬの相殺を行わない場合は約１．８度である．同じく分散シフトファイバ１０９とＰＡＮＤＡファイバ１０８のコア中心間隔（以下ピッチ）は２５０μｍである．
【００２２】
４５度ファラデー回転子１０４および４５度ファラデー回転子１０６はビスマス置換ガドリニウム鉄ガーネットで，厚さは約５００μｍで波長１５５０ｎｍに対して最適化されている．このファラデー回転子を用いたＣバンドおよびＬバンド共用の偏光合成分離装置のファラデー回転角の波長依存性による波長依存性損失は０．０５ｄＢで収まる．コリメートレンズ１０３およびコリメートレンズ１０７は焦点距離４ｍｍの非球面コリメートレンズであり，各光ファイバ間の結合損失は０．２ｄＢ以下になる．
【００２３】
また本実施例では２次元フォトニック結晶偏光分離素子を用いた例に関して説明したが，垂直入射またはたとえば１０度以内の入射角で偏光分離素子として作用する偏光分離素子であるならば，本実施形態と等価の構成を実現しうることは当業者には容易に推測可能であろう．たとえば３次元フォトニック結晶であってもＴＥ偏波に対してフォトニックバンドギャップが存在しかつＴＭ偏波に対して伝搬バンドが存在する波長においては偏光分離素子として作用する。またたとえば特許文献３ （または非特許文献１） のような複屈折材料からなる多層膜が反射型偏光分離素子となることが知られているが，本発明はこのような反射型偏光分離素子を用いても実現可能である．
【００２４】
（実施例２）
【００２５】
本発明の第２の実施例を図３を用いて説明する．図３ａは分散シフトファイバ３０１，ＰＡＮＤＡファイバ３０２，ルチルウォークオフ偏光子３０３，ルチルウォークオフ偏光子３０４，ルチル結晶光路長差補償板３０５，コリメートレンズ３０６，４５度ファラデー回転子３０７，フォトニック結晶偏光分離素子３０８，４５度ファラデー回転子３０９，コリメートレンズ３１０，ルチル結晶光路長差補償板３１１，ルチルウォークオフ偏光子３１２，ルチルウォークオフ偏光子３１３，ＰＡＮＤＡファイバ３１４，分散シフトファイバ３１５からなる偏光分離合成装置の構成を示す図である．
【００２６】
一般に偏光プリズム，フォトニック結晶偏光分離素子等の反射型偏光分離素子は反射光の偏光度（以下、ｄＢ単位で表す場合もある）が透過偏光の偏光度に比較して悪いという問題がある．そのため反射型偏光分離素子透過光と反射型偏光分離素子反射光に含まれる偏光度劣化成分間（主たる成分と直交する電界振動方向をもつ）で干渉が生じる場合がある．
【００２７】
一方よく知られた偏光分離素子の一種である複屈折結晶によるウォークオフ偏光子は，分離された常光，異常光ともに偏光度が大きく，たとえばルチル結晶の場合はともに５５ｄＢ以上を得られるため，実施例１にルチルウォークオフ偏光子を適切に加えれば，干渉を防止することで信号品質向上が実現できる．
【００２８】
以下で偏光分離合成装置としての動作を説明する．
【００２９】
図３ｂは図３ａ記載の偏光分離合成装置におけるポート１から入射した光に対する動作を示す図である．分散シフトファイバ３０１から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子３０３で偏光分離され，ルチル結晶光路長差補償板３０５を経てコリメートレンズ３０６で両偏光成分ともに平行ビームに変換され，４５度ファラデー回転子３０７を経てフォトニック結晶偏光分離素子３０８の同一の点に入射する．フォトニック結晶偏光分離素子３０８に対するＴＥ偏波成分は反射し，その後ファラデー回転子３０７で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ３０６，ルチル結晶光路長差補償板３０５を経て，ルチルウォークオフ偏光子３０４でビームシフトし，ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ３０２に結合する．
【００３０】
一方フォトニック結晶偏光分離素子３０８に対するＴＭ偏波成分はフォトニック結晶偏光分離素子３０８を透過して，その後ファラデー回転子３０９で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ３１０，ルチル結晶光路長差補償板３１１を経て，ルチルウォークオフ偏光子３１２内を直進した後，ポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ３１４に結合する．
【００３１】
図３ｃはポート２ａおよびポート２ｂから入射した光に対する動作を示す図である．ここでＰＡＮＤＡファイバ３０２およびＰＡＮＤＡファイバ３１４から図３ｂにおいて射出した光と同じ偏光成分が入射する．
【００３２】
ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ３０２から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子３０４でビームシフトし，ルチル結晶光路長差補償板３０５を経て，コリメートレンズ３０６で平行ビームに変換され，ファラデー回転子３０７で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子３０８に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子３０８に対するＴＭ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子３０８を透過し，その後ファラデー回転子３０９で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ３１０，ルチル結晶光路長差補償板３１１を経て，ルチルウォークオフ偏光子３１３内でビームシフトした後，ポート３をなす分散シフトファイバ３１５に結合する．
【００３３】
またポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ３１４から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子３１２内を直進し，ルチル結晶光路長差補償板３１１を経て，コリメートレンズ３１０で平行ビームに変換され，ファラデー回転子３０９で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子３０８に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子３０８に対するＴＥ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子３０８で反射し，その後ファラデー回転子３０９で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ３１０，ルチル結晶光路長差補償板３１１を経て，ルチルウォークオフ偏光子３１３内を直進した後，ポート３をなす分散シフトファイバ３１５に結合する．
【００３４】
本実施例におけるルチルウォークオフ偏光子はすべて厚さ２００μｍでウォークオフ量は約２０μｍである．またルチル結晶光路長差補償板３０５はルチルウォークオフ偏光子３０３およびルチルウォークオフ偏光子３０４によって生じる偏光成分間の光路長差を補償するもので，偏光成分間の光路長差を複屈折結晶平板で補償する方法については特許文献４として知られている．ルチル結晶光路長差補償板３１１とルチルウォークオフ偏光子３１２およびルチルウォークオフ偏光子３１３の関係も同じである．
【００３５】
（実施例３）
【００３６】
本発明の第３の実施例を図４を用いて説明する．図４ａは分散シフトファイバ４０１，ＰＡＮＤＡファイバ４０２，ルチルウォークオフ偏光子４０３，ルチル結晶光路長差補償板４０４，コリメートレンズ４０５，４５度ファラデー回転子４０６，フォトニック結晶偏光分離素子４０７，４５度ファラデー回転子４０８，コリメートレンズ４０９，ルチル結晶光路長差補償板４１０，ルチルウォークオフ偏光子４１１，ＰＡＮＤＡファイバ４１２，分散シフトファイバ４１３からなる偏光分離合成装置の構成を示す図である．
【００３７】
実施例２記載の偏光分離合成装置はウォークオフ偏光子を４枚必要とし，各々のウォークオフ方向，偏光分離量を正確に調整する必要があり，部材費および組み立て費用の点で不利である．本実施例はウォークオフ偏光子を２枚に抑えることでコスト低減できる実施例である．
【００３８】
以下で偏光分離合成装置としての動作を説明する．
【００３９】
図４ｂは図４ａ記載の偏光分離合成装置におけるポート１をなす分散シフトファイバ４０１から射出したビームに対する動作を示す図である．分散シフトファイバ４０１から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子４０３で偏光分離され，ルチル結晶光路長差補償板４０４を経てコリメートレンズ４０５で両偏光成分ともに平行ビームに変換され，４５度ファラデー回転子４０６を経てフォトニック結晶偏光分離素子４０７の同一の点に入射する．フォトニック結晶偏光分離素子４０７に対するＴＥ偏波成分は反射し，その後ファラデー回転子４０６で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ４０５，ルチル結晶光路長差補償板４０４を経て，ルチルウォークオフ偏光子４０３中を直進し，ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ４０１に結合する．
【００４０】
一方フォトニック結晶偏光分離素子４０７に対するＴＭ偏波成分はフォトニック結晶偏光分離素子４０７を透過して，その後ファラデー回転子４０８で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ４０９，ルチル結晶光路長差補償板４１０を経て，ルチルウォークオフ偏光子４１１内を直進した後，ポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ４１２に結合する．
【００４１】
図４ｃはポート２ａおよびポート２ｂから入射した光に対する動作を示す図である．ここでＰＡＮＤＡファイバ４０２およびＰＡＮＤＡファイバ４１２から図４ｂにおいて射出した光と同じ偏光成分が入射する．
【００４２】
ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ４０２から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子４０３を直進し，ルチル結晶光路長差補償板４０４を経て，コリメートレンズ４０５で平行ビームに変換され，ファラデー回転子４０６で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子４０７に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子４０７に対するＴＭ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子４０７を透過し，その後ファラデー回転子４０８で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ４０９，ルチル結晶光路長差補償板４１０を経て，ルチルウォークオフ偏光子４１１内を直進した後，ポート３をなす分散シフトファイバ４１３に結合する．
【００４３】
またポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ４１２から射出したビームはルチルウォークオフ偏光子４１１内を直進し，ルチル結晶光路長差補償板４１０を経て，コリメートレンズ４０９で平行ビームに変換され，ファラデー回転子４０８で４５度偏光方向が回転し，フォトニック結晶偏光分離素子４０７に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子４０７に対するＴＥ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子４０７で反射し，その後ファラデー回転子４０８で偏光方向が４５度回転し，コリメートレンズ４０９，ルチル結晶光路長差補償板４１０を経て，ルチルウォークオフ偏光子４１１内でビームシフトした後，ポート３をなす分散シフトファイバ４１３に結合する．
【００４４】
なおルチルウォークオフ偏光子４０３およびルチルウォークオフ偏光子４１１は厚さ２００μｍである．
【００４５】
（実施例４）
【００４６】
本発明の第４の実施例を図５を用いて説明する．図５ａは分散シフトファイバ５０１，ＰＡＮＤＡファイバ５０２，ガラス板５０３，４５度ファラデー回転子５０４，コリメートレンズ５０５，フォトニック結晶偏光分離素子５０６，コリメートレンズ５０７，４５度ファラデー回転子５０８，ガラス板５０９，ＰＡＮＤＡファイバ５１０，分散シフトファイバ５１１からなる偏光分離合成装置の構成を示す図である．
【００４７】
実施例１では分散シフトファイバ１０１とフォトニック結晶偏光分離素子１０５間の光経路中にファラデー回転子を透過するが，動作原理上必要なわけではなく組み立ての簡便性のためにとられた構成である．しかしながらファラデー回転子は例えばルチル結晶などと違い信号波長において無視できない損失が存在するため，より低損失を要求される場合はＰＡＮＤＡファイバ１０２とフォトニック結晶偏光分離素子１０５間の光経路のみにファラデー回転子を配備すべきである．本実施例はコリメートレンズ５０５とＰＡＮＤＡファイバ間５０２にファラデー回転子５０４を配置することで，ＰＡＮＤＡファイバ５０２とフォトニック結晶偏光分離素子５０６間の光経路のみにファラデー回転子を配備できることを示す実施例である．
【００４８】
図５ｂは図５ａ記載の偏光分離合成装置におけるポート１から入射した光に対する動作を示す図である．ポート１をなす分散シフトファイバ５０１から射出したビームはガラス板５０３を透過した後，コリメートレンズ５０５で平行ビームに変換され，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に対するＴＥ偏波成分は反射しコリメートレンズ５０５を経て，ファラデー回転子５０４で偏光方向が４５度回転し，ポート２ａをなすＰＡＮＤＡファイバ５０２に結合する．一方フォトニック結晶偏光分離素子５０６に対するＴＭ偏波成分はフォトニック結晶偏光分離素子５０６を透過しコリメートレンズ５０７を経て，ファラデー回転子５０８で偏光方向が４５度回転し，ポート２ｂをなすＰＡＮＤＡファイバ５１０に結合する．
【００４９】
図５ｃはポート２ａおよびポート２ｂから入射した光に対する動作を示す図である．ここでＰＡＮＤＡファイバ５０２およびＰＡＮＤＡファイバ５１０から図５ｂにおいて射出した光と同じ偏光成分が入射する．
【００５０】
ＰＡＮＤＡファイバ５０２から射出したビームはファラデー回転子５０４で４５度偏光方向が回転し，コリメートレンズ５０５で平行ビームに変換され，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に対するＴＭ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子５０６を透過し，その後コリメートレンズ５０７，ガラス板５０９を透過し，ポート３をなす分散シフトファイバ５１１に結合する．
【００５１】
またＰＡＮＤＡファイバ５１０から射出したビームはファラデー回転子５０８で４５度偏光方向が回転し，コリメートレンズ５０７で平行ビームに変換され，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に入射するが，フォトニック結晶偏光分離素子５０６に対するＴＥ偏波となるためフォトニック結晶偏光分離素子５０６で反射し，その後コリメートレンズ５０７，ガラス板５０９を透過し，ポート３をなす分散シフトファイバ５１１に結合する．
【００５２】
ここで，ガラス板５０３はＰＡＮＤＡファイバ５０２とコリメートレンズ５０５間の光路長と分散シフトファイバ５０１とコリメートレンズ５０２間の光路長をおなじくするために設ける．ガラス板５０９もＰＡＮＤＡファイバ５１０および分散シフトファイバ５１１とコリメートレンズ５０７に対して同様の作用をなす．
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜４記載の偏光分離合成装置によれば、偏波ダイバージェンス用途に適した特性に優れ、簡単な構成の４ポート型偏光分離合成装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１記載の偏光合成分離装置を示す図
【図２】図１を用いた偏波ダイバージェンス装置の概略図
【図３】実施例２記載の偏光分離合成装置を示す図
【図４】実施例３記載の偏光分離合成装置を示す図
【図５】実施例４記載の偏光分離合成装置を示す図
【図６】従来例１を示す図
【図７】従来例２を示す図
【符号の説明】
１０１ 分散シフトファイバ
１０２ ＰＡＮＤＡファイバ
１０３ コリメートレンズ
１０４ ４５度ファラデー回転子
１０５ フォトニック結晶偏光分離素子
１０６ ４５度ファラデー回転子
１０７ コリメートレンズ
１０８ ＰＡＮＤＡファイバ
１０９ 分散シフトファイバ
２０１ 光ファイバ
２０２ 図１記載の偏光分離合成装置
２０３ ＰＡＮＤＡファイバ
２０４ 導波路デバイス
２０５ ＰＡＮＤＡファイバ
２０６ 光ファイバ
３０１ 分散シフトファイバ
３０２ ＰＡＮＤＡファイバ
３０３ ルチルウォークオフ偏光子
３０４ ルチルウォークオフ偏光子
３０５ ルチル結晶光路長差補償板
３０６ コリメートレンズ
３０７ ４５度ファラデー回転子
３０８ フォトニック結晶偏光分離素子
３０９ ４５度ファラデー回転子
３１０ コリメートレンズ
３１１ ルチル結晶光路長差補償板
３１２ ルチルウォークオフ偏光子
３１３ ルチルウォークオフ偏光子
３１４ ＰＡＮＤＡファイバ
３１５ 分散シフトファイバ
４０１ 分散シフトファイバ
４０２ ＰＡＮＤＡファイバ
４０３ ルチルウォークオフ偏光子
４０４ ルチル結晶光路長差補償板
４０５ コリメートレンズ
４０６ ４５度ファラデー回転子
４０７ フォトニック結晶偏光分離素子
４０８ ４５度ファラデー回転子
４０９ コリメートレンズ
４１０ ルチル結晶光路長差補償板
４１１ ルチルウォークオフ偏光子
４１２ ＰＡＮＤＡファイバ
４１３ 分散シフトファイバ
５０１ 分散シフトファイバ
５０２ ＰＡＮＤＡファイバ
５０３ ガラス板
５０４ ４５度ファラデー回転子
５０５ コリメートレンズ
５０６ フォトニック結晶偏光分離素子
５０７ コリメートレンズ
５０８ ４５度ファラデー回転子
５０９ ガラス板
５１０ ＰＡＮＤＡファイバ
５１１ 分散シフトファイバ
６０１ 光ファイバ
６０２ 偏光分離装置
６０３ 導波路デバイス
６０４ 導波路デバイス
６０５ 偏光合成装置
６０６ 光ファイバ
７０１ 光ファイバ
７０２ 光サーキュレータ
７０３ 偏光分離合成装置
７０４ 導波路デバイス
７０５ 光ファイバ
Claims (4)
- ランダムな偏光の光を射出する第１ポートと，第１ポートから射出した光のうち一方の偏光成分が入射する第２ａポートと，第１ポートから射出した光のうち第２ａポートに入射する成分と直交する偏光成分が入射する第２ｂポートと，第２ａポートから射出する光のうち第１ポートから第２ａポートに入射する光の偏光方向と同一の偏光方向成分ならびに第２ｂポートから射出する光のうち第１ポートから第２ｂポートに入射する光の偏光方向と同一の偏光方向成分が入射する第３ポートを有し、かつ第２ａおよび第２ｂポートが偏波保持ファイバからなり，第１ポートと第３ポートが光ファイバからなり、第１ポートと第２ポートａまたは第１ポートと第２ポートｂから射出する光の方向が互いにほぼ平行であり、かつ第３ポートと第２ａポートまたは第３ポートと第２ポートｂから射出する光の方向が互いにほぼ平行であることを特徴とする偏光分離合成装置。
- 請求項１記載の偏光分離合成装置であって，対向する２つの２芯コリメータと，垂直入射または入射角が１５度以下で動作しうる反射型偏光分離素子，および各２芯コリメータと反射型偏光分離素子の間に４５度ファラデー回転子を配備し，かつ前記２芯コリメータが平行に並んだ２本の光ファイバとコリメートレンズからなり，かつ前記平行に並んだ２本の光ファイバのうちの一方が偏波保持ファイバであり，かつ前記反射型偏光分離素子が前記２芯コリメータを構成するコリメートレンズ機構双方の焦点位置に配置され，かつ前記４５度ファラデー回転子が前記２芯コリメータを構成する光導波路と前記反射型偏光分離素子の間に配備されることを特徴とする偏光分離合成装置
- 請求項２記載の偏光分離合成装置における２芯コリメータをなす２本の光ファイバとコリメートレンズの間にウォークオフ偏光子および複屈折結晶光路長差補償板が配備されることを特徴とする偏光分離合成装置
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載の偏光分離合成装置において，前記反射型偏光分離素子が２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶または複屈折ポリマー多層膜からなることを特徴とする偏光分離合成装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003013192A JP2004226599A (ja) | 2003-01-22 | 2003-01-22 | 偏光分離合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003013192A JP2004226599A (ja) | 2003-01-22 | 2003-01-22 | 偏光分離合成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004226599A true JP2004226599A (ja) | 2004-08-12 |
Family
ID=32901589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003013192A Pending JP2004226599A (ja) | 2003-01-22 | 2003-01-22 | 偏光分離合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2004226599A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009003389A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 光ファイバ結合装置 |
| JP2014503081A (ja) * | 2010-12-21 | 2014-02-06 | オーエフエス ファイテル，エルエルシー | マルチコアコリメータ |
| WO2019164894A1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-08-29 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Polarization preserving bidirectional optical element |
| CN112799187A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-05-14 | 武汉恩达通科技有限公司 | 一种四端口环形器及光模块 |
-
2003
- 2003-01-22 JP JP2003013192A patent/JP2004226599A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015232717A (ja) * | 2010-12-21 | 2015-12-24 | オーエフエス ファイテル，エルエルシー | マルチコアコリメータ |
| WO2019164894A1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-08-29 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Polarization preserving bidirectional optical element |
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