JP2019179198A - Optical circulator and laser device - Google Patents

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Abstract

To provide a downsizable optical circulator and a laser device.SOLUTION: Provided is an optical circulator 1 comprising: a first port 31, a second port 32 and a third port 33 which light from the outside enters; a first beam displacer 11, a second beam displacer 12 and a third beam displacer 13 constituted by birefringent crystal; and a Faraday rotator 21 and a polarization rotator 22 arranged between the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12. The light entering from the first port 31 is emitted from the second port 32 after passing through the first beam displacer 11, the Faraday rotator 21, the polarization rotator 22 and the second beam displacer 12, the light entering from the second port 32 is emitted from the third port 33 after passing through the second beam displacer 12, the Faraday rotator 21, the polarization rotator 22, the first beam displacer 11 and the third beam displacer 13.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光サーキュレータ及びレーザ装置に関し、特に、小型化され得る光サーキュレータ及び当該光サーキュレータを備えるレーザ装置に関する。   The present invention relates to an optical circulator and a laser device, and more particularly to an optical circulator that can be miniaturized and a laser device including the optical circulator.

光サーキュレータは、光通信や光計測などの分野において用いられている。光サーキュレータは、一般的に3つまたは4つのポートを有する素子である。例えば、3つのポートを有する光サーキュレータでは、一般的に、第1ポートから入射した光が第2ポートから射出され、第2ポートから入射した光が第3ポートから射出されるように構成される。また、4つのポートを有する光サーキュレータでは、一般的に、第1ポートから入射した光が第2ポートから射出され、第2ポートから入射した光が第3ポートから射出され、第3ポートから入射した光が第4ポートから射出され、第4ポートから入射した光が第1ポートから射出されるように構成される。   Optical circulators are used in fields such as optical communication and optical measurement. An optical circulator is generally an element having three or four ports. For example, an optical circulator having three ports is generally configured such that light incident from the first port is emitted from the second port and light incident from the second port is emitted from the third port. . In an optical circulator having four ports, generally, light incident from the first port is emitted from the second port, light incident from the second port is emitted from the third port, and incident from the third port. The emitted light is emitted from the fourth port, and the light incident from the fourth port is emitted from the first port.

下記特許文献1には、従来の光サーキュレータの例が記載されている。この光サーキュレータは、一対のキューブ型の偏光ビームスプリッタと、これらのキューブ型の偏光ビームスプリッタの間に配置されるファラデー回転子及び1/2波長板と、全反射ミラーとによって構成される。   In the following Patent Document 1, an example of a conventional optical circulator is described. This optical circulator includes a pair of cube-type polarizing beam splitters, a Faraday rotator and a half-wave plate disposed between these cube-type polarizing beam splitters, and a total reflection mirror.

特開2002−31780号公報JP 2002-31780 A

上記特許文献1に記載の従来の光サーキュレータでは、キューブ型の偏光ビームスプリッタが用いられる。しかし、キューブ型の偏光ビームスプリッタは、一般的に接着剤によって貼り合わせられた2つのプリズムによって構成されており、当該接着剤がキューブ型の偏光ビームスプリッタに入射した光を吸収して発熱する場合がある。   In the conventional optical circulator described in Patent Document 1, a cube-type polarization beam splitter is used. However, a cube-type polarization beam splitter is generally composed of two prisms bonded together with an adhesive, and the adhesive absorbs light incident on the cube-type polarization beam splitter and generates heat. There is.

一方、接着剤を用いずに2つのプリズムを密着させてキューブ型の偏光ビームスプリッタを作製する場合は、キューブ型の偏光ビームスプリッタの機械的強度が低くなる傾向がある。このような接着剤を用いずに作製されるキューブ型の偏光ビームスプリッタにおいて、機械的強度を確保するためには、ある程度の大きさの2つのプリズムを密着させることが好ましい。しかし、偏光ビームスプリッタが大きくなれば、高価なファラデー回転子等も大きくする必要があり、光サーキュレータ自体が大型化する傾向がある。また、接着剤を用いずに作製されるキューブ型の偏光ビームスプリッタを小型化する場合は、上記のようにある程度の大きさの2つのプリズムを密着させた後にそれらのプリズムの周囲を削って小さくする必要がある。しかし、キューブ型の偏光ビームスプリッタの周囲を削ると、2つのプリズムの接合面のうち外周部が互いに剥がれ易い傾向がある。したがって、当該接合面において光が透過または反射するための領域を確保しつつキューブ型の偏光ビームスプリッタを小型化することが困難である。このように、従来の光サーキュレータを小型化することは困難である。   On the other hand, when a cube-type polarizing beam splitter is manufactured by closely attaching two prisms without using an adhesive, the mechanical strength of the cube-type polarizing beam splitter tends to be low. In a cube-type polarizing beam splitter manufactured without using such an adhesive, it is preferable that two prisms having a certain size are brought into close contact with each other in order to ensure mechanical strength. However, as the polarizing beam splitter becomes larger, the expensive Faraday rotator or the like needs to be enlarged, and the optical circulator itself tends to increase in size. In addition, when downsizing a cube-type polarizing beam splitter manufactured without using an adhesive, the two prisms of a certain size are brought into close contact with each other as described above, and then the periphery of those prisms is shaved to make it smaller. There is a need to. However, if the periphery of the cube-type polarizing beam splitter is scraped, the outer peripheral portions of the joint surfaces of the two prisms tend to peel off from each other. Therefore, it is difficult to reduce the size of the cube-type polarizing beam splitter while securing a region for transmitting or reflecting light on the joint surface. Thus, it is difficult to reduce the size of a conventional optical circulator.

そこで、本発明は、小型化され得る光サーキュレータ及びレーザ装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an optical circulator and a laser device that can be miniaturized.

上記課題を解決するための本発明の光サーキュレータは、外部からの光が入射する第1ポートと、前記第1ポートからの光が入射する複屈折結晶によって構成される第1ビームディスプレーサと、前記第1ビームディスプレーサの前記第1ポート側とは反対側に配置される複屈折結晶によって構成される第2ビームディスプレーサと、前記第1ビームディスプレーサ及び前記第2ビームディスプレーサの間に配置されるファラデー回転子及び偏光ローテータと、前記第2ビームディスプレーサの前記第1ビームディスプレーサ側とは反対側に設けられる第2ポートと、前記第1ビームディスプレーサの前記第2ビームディスプレーサ側とは反対側に配置される複屈折結晶によって構成される第3ビームディスプレーサと、前記第3ビームディスプレーサの前記第1ビームディスプレーサ側とは反対側に設けられる第3ポートと、を備え、前記第1ポートから前記第1ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、前記ファラデー回転子及び前記偏光ローテータにおいて偏光方向が回転され、互いに少なくとも一部重なるように前記第2ビームディスプレーサにおいて屈折して前記第2ポートから射出され、前記第2ポートから前記第2ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、前記偏光ローテータ及び前記ファラデー回転子において偏光方向が回転され、前記第1ビームディスプレーサにおいて互いに更に引き離され、互いに少なくとも一部重なるように前記第3ビームディスプレーサにおいて屈折して前記第3ポートから射出されることを特徴とする。   An optical circulator according to the present invention for solving the above-described problems includes a first port through which light from the outside is incident, a first beam displacer configured by a birefringent crystal into which light from the first port is incident, A second beam displacer constituted by a birefringent crystal disposed on the opposite side of the first beam displacer from the first port side, and a Faraday rotation disposed between the first beam displacer and the second beam displacer. And a second port provided on the opposite side of the second beam displacer from the first beam displacer side, and on the opposite side of the first beam displacer from the second beam displacer side. A third beam displacer constituted by a birefringent crystal; and the third beam displacer. A third port provided on the opposite side of the placer from the first beam displacer side, wherein each polarized light incident on the first beam displacer from the first port is separated from the Faraday rotator and The polarization direction is rotated in the polarization rotator, is refracted in the second beam displacer so as to be at least partially overlapped with each other, is emitted from the second port, is incident on the second beam displacer from the second port, and is separated from each other. The polarized light is rotated in the polarization rotator and the Faraday rotator, further separated from each other in the first beam displacer, and refracted in the third beam displacer so as to at least partially overlap each other. Injection from 3 ports Characterized in that it is.

上記光サーキュレータは、キューブ型の偏光ビームスプリッタを用いる必要がなく、複屈折結晶によって構成されるビームディスプレーサを用いている。このようなビームディスプレーサは小型化が容易であり、ビームディスプレーサの大きさに合わせてファラデー回転子等も小型化され得る。よって、上記光サーキュレータは、小型化され得る。さらに、上記光サーキュレータが備えるそれぞれのビームディスプレーサは接着剤を用いずに構成され得るため、それぞれのビームディスプレーサに入射する光による発熱が抑制され得る。よって、上記光サーキュレータは、高出力の光にも対応し得る。   The optical circulator does not need to use a cube-type polarizing beam splitter, and uses a beam displacer constituted by a birefringent crystal. Such a beam displacer can be easily downsized, and the Faraday rotator and the like can be downsized according to the size of the beam displacer. Therefore, the optical circulator can be miniaturized. Furthermore, since each beam displacer provided in the optical circulator can be configured without using an adhesive, heat generation by light incident on each beam displacer can be suppressed. Therefore, the optical circulator can cope with high-power light.

また、前記第2ポートから前記第2ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光が前記第1ビームディスプレーサを透過したときの互いの距離が、当該それぞれの偏光が前記第3ビームディスプレーサを透過したときに近付けられる距離と実質的に等しいことが好ましい。   In addition, when the polarized lights that are incident on the second beam displacer from the second port and are separated from each other pass through the first beam displacer, the distance between the polarized lights is transmitted through the third beam displacer. Is preferably substantially equal to the distance approached.

第2ビームディスプレーサ及び第1ビームディスプレーサにおいて互いに引き離される偏光同士の距離と、それらの偏光同士が第3ビームディスプレーサにおいて互いに近付けられる距離とが等しいことによって、それらの偏光同士が第3ビームディスプレーサにおいて互いに重ねられ易くなる。よって、第3ポートから出射する光のビーム径が小さくされ、第3ポートから光が出射し易くなり得る。   Since the distance between the polarized lights separated from each other in the second beam displacer and the first beam displacer is equal to the distance in which the polarized lights are brought close to each other in the third beam displacer, the polarized lights are mutually separated in the third beam displacer. It becomes easy to overlap. Therefore, the beam diameter of the light emitted from the third port can be reduced, and the light can be easily emitted from the third port.

前記第1ビームディスプレーサの光学軸と前記第2ビームディスプレーサの光学軸とが平行であり、前記第3ビームディスプレーサの光学軸と前記第1ビームディスプレーサの光学軸とは、前記第1ビームディスプレーサと前記第3ビームディスプレーサとの中間の平面に対して対称であることが好ましい。   The optical axis of the first beam displacer and the optical axis of the second beam displacer are parallel, and the optical axis of the third beam displacer and the optical axis of the first beam displacer are the first beam displacer and the optical axis of the first beam displacer. It is preferable to be symmetric with respect to a plane intermediate with the third beam displacer.

ビームディスプレーサを伝搬するそれぞれの偏光同士の距離の変化は、当該ビームディスプレーサの光学軸の向きに依存し得る。上記のようにそれぞれのビームディスプレーサの光学軸の向きが設定されることによって、第2ポートから入射して第2ビームディスプレーサ及び第1ビームディスプレーサにおいて互いに離されるそれぞれの偏光同士の距離と、第3ビームディスプレーサにおいてそれらの偏光同士が互いに近付けられる距離とを同じにし易くなる。よって、第2ポートから入射して第2ビームディスプレーサ及び第1ビームディスプレーサにおいて互いに引き離されるそれぞれの偏光が、第3ビームディスプレーサにおいて互いに重ねられ易くなる。したがって、第3ポートから出射する光のビーム径が小さくされ、第3ポートから光が出射し易くなり得る。   The change in the distance between the respective polarizations propagating through the beam displacer can depend on the orientation of the optical axis of the beam displacer. By setting the orientation of the optical axis of each beam displacer as described above, the distance between the respective polarized light beams incident from the second port and separated from each other in the second beam displacer and the first beam displacer, and the third In the beam displacer, it becomes easy to make the distance at which these polarized lights come close to each other. Accordingly, the respective polarized lights incident from the second port and separated from each other in the second beam displacer and the first beam displacer are easily superimposed on each other in the third beam displacer. Therefore, the beam diameter of the light emitted from the third port can be reduced, and the light can be easily emitted from the third port.

また、前記第1ビームディスプレーサの厚さと前記第2ビームディスプレーサの厚さとの合計が、前記第3ビームディスプレーサの厚さと実質的に等しいことが好ましい。   The total of the thickness of the first beam displacer and the thickness of the second beam displacer is preferably substantially equal to the thickness of the third beam displacer.

ビームディスプレーサを伝搬するそれぞれの偏光同士の距離の変化は、当該ビームディスプレーサの厚さにも依存し得る。上記のようにそれぞれのビームディスプレーサの厚さが選択されることによって、第2ポートから入射して第2ビームディスプレーサ及び第1ビームディスプレーサにおいて互いに離されるそれぞれの偏光同士の距離と、第3ビームディスプレーサにおいてそれらの偏光同士が互いに近付けられる距離とを同じにし易くなる。よって、第2ポートから入射して第2ビームディスプレーサ及び第1ビームディスプレーサにおいて互いに引き離されるそれぞれの偏光が、第3ビームディスプレーサにおいて互いに重ねられ易くなる。したがって、第3ポートから出射する光のビーム径が小さくされ、第3ポートから光が出射し易くなり得る。   The change in distance between the respective polarizations propagating through the beam displacer can also depend on the thickness of the beam displacer. By selecting the thickness of each beam displacer as described above, the distance between the polarized lights incident from the second port and separated from each other in the second beam displacer and the first beam displacer, and the third beam displacer. In this case, it becomes easy to make the distance at which these polarized lights come close to each other. Accordingly, the respective polarized lights incident from the second port and separated from each other in the second beam displacer and the first beam displacer are easily superimposed on each other in the third beam displacer. Therefore, the beam diameter of the light emitted from the third port can be reduced, and the light can be easily emitted from the third port.

また、前記第1ビームディスプレーサの厚さと前記第2ビームディスプレーサの厚さとが実質的に等しいことが好ましい。   The thickness of the first beam displacer is preferably substantially equal to the thickness of the second beam displacer.

第1ポートから入射して第1ビームディスプレーサにおいて互いに離されるそれぞれの偏光同士の距離と、第2ビームディスプレーサにおいてそれらの偏光同士が互いに近付けられる距離とを同じにし易くなる。よって、第1ポートから入射して第1ビームディスプレーサにおいて互いに引き離されるそれぞれの偏光が、第2ビームディスプレーサにおいて互いに重ねられ易くなる。また、このように第1ビームディスプレーサ及び第2ビームディスプレーサの厚さが選択されることによって、第1ビームディスプレーサと第2ビームディスプレーサとが同様のビームディスプレーサによって構成され得る。そのため、光サーキュレータの構成が簡易に成り得る。さらに、上記のように第1ビームディスプレーサの厚さと第2ビームディスプレーサの厚さとの合計が第3ビームディスプレーサの厚さと同じにされる場合は、第1ビームディスプレーサを構成するビームディスプレーサと同様のビームディスプレーサを2つ用いて第3ビームディスプレーサが構成され得る。すなわち、第1ビームディスプレーサ、第2ビームディスプレーサ、及び第3ビームディスプレーサが全て同様のビームディスプレーサによって構成され得る。従って、光サーキュレータの構成がより簡易に成り得る。ただし、第1ビームディスプレーサの厚さと第2ビームディスプレーサの厚さとの合計が第3ビームディスプレーサの厚さと同じにされる場合であっても、第3ビームディスプレーサが1つのビームディスプレーサで構成されてもよい。この場合、上記のように2つのビームディスプレーサによって第3ビームディスプレーサが構成される場合に比べて用いるビームディスプレーサの数を少なくすることができる。   It becomes easy to make the distance between the polarized lights incident from the first port and separated from each other in the first beam displacer equal to the distance between the polarized lights approaching each other in the second beam displacer. Therefore, the respective polarized lights incident from the first port and separated from each other in the first beam displacer are easily superimposed on each other in the second beam displacer. In addition, by selecting the thicknesses of the first beam displacer and the second beam displacer in this way, the first beam displacer and the second beam displacer can be configured by the same beam displacer. Therefore, the configuration of the optical circulator can be simplified. Furthermore, when the sum of the thickness of the first beam displacer and the thickness of the second beam displacer is the same as the thickness of the third beam displacer as described above, the same beam as the beam displacer constituting the first beam displacer. A third beam displacer can be constructed using two displacers. That is, the first beam displacer, the second beam displacer, and the third beam displacer can all be configured by the same beam displacer. Therefore, the configuration of the optical circulator can be simplified. However, even if the sum of the thickness of the first beam displacer and the thickness of the second beam displacer is the same as the thickness of the third beam displacer, the third beam displacer may be composed of one beam displacer. Good. In this case, the number of beam displacers to be used can be reduced as compared with the case where the third beam displacer is configured by two beam displacers as described above.

また、前記第1ポート、前記第2ポート、及び前記第3ポートの少なくとも1つがミラーを有することが好ましい。   In addition, it is preferable that at least one of the first port, the second port, and the third port has a mirror.

ミラーが用いられることによって、光を所望の位置に誘導し易くなり、光サーキュレータの設計自由度が向上し得る。   By using the mirror, it becomes easy to guide light to a desired position, and the degree of freedom in designing the optical circulator can be improved.

また、前記ミラーは、前記第1ビームディスプレーサ、前記第2ビームディスプレーサ、及び前記第3ビームディスプレーサの少なくとも1つと互いに隣り合って設けられ、前記ミラーは、前記ミラーと互いに隣り合うビームディスプレーサを透過する少なくとも2つの偏光の光路の間に配置されることが好ましい。   The mirror is provided adjacent to at least one of the first beam displacer, the second beam displacer, and the third beam displacer, and the mirror transmits the beam displacer adjacent to the mirror. It is preferably arranged between at least two polarized light paths.

このようにミラーが配置されることによって、光サーキュレータ内に形成される余分なスペースを活かすことができ、光サーキュレータがより小型化され得る。   By arranging the mirror in this way, an extra space formed in the optical circulator can be utilized, and the optical circulator can be further downsized.

また、前記第2ビームディスプレーサの前記第1ビームディスプレーサ側とは反対側に配置される複屈折結晶によって構成される第4ビームディスプレーサと、前記第4ビームディスプレーサの前記第2ビームディスプレーサ側とは反対側に設けられる第4ポートと、を更に備え、前記第4ポートから前記第4ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、前記第2ビームディスプレーサに入射して互いに近付けられ、前記ファラデー回転子及び前記偏光ローテータにおいて偏光方向が回転され、前記第1ビームディスプレーサにおいて互いに少なくとも一部重なるように屈折して前記第1ポートから射出されることが好ましい。   Further, the fourth beam displacer constituted by a birefringent crystal disposed on the opposite side of the second beam displacer from the first beam displacer side is opposite to the second beam displacer side of the fourth beam displacer. A fourth port provided on the side, wherein each polarized light incident on the fourth beam displacer from the fourth port is separated from each other by entering the second beam displacer, and the Faraday It is preferable that the polarization direction is rotated in the rotator and the polarization rotator, and the first beam displacer is refracted so as to at least partially overlap with each other and is emitted from the first port.

光サーキュレータがこのような第4ポート及び第4ビームディスプレーサを備えることによって、第4ポートから入射する光が第1ポートから射出される4ポート型の光サーキュレータが得られる。   When the optical circulator includes the fourth port and the fourth beam displacer, a 4-port optical circulator in which light incident from the fourth port is emitted from the first port is obtained.

また、上記第4ポート及び第4ビームディスプレーサを備える光サーキュレータにおいて、前記第3ポートから前記第3ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、前記第1ビームディスプレーサに入射して互いに近付けられ、前記ファラデー回転子及び前記偏光ローテータにおいて偏光方向が回転され、前記第2ビームディスプレーサにおいて互いに更に引き離され、前記第4ビームディスプレーサにおいて互いに少なくとも一部重なるように屈折して前記第4ポートから射出されることが好ましい。   Further, in the optical circulator including the fourth port and the fourth beam displacer, the respective polarized lights incident on the third beam displacer from the third port and separated from each other enter the first beam displacer and approach each other. The direction of polarization is rotated in the Faraday rotator and the polarization rotator, further separated from each other in the second beam displacer, and refracted so as to at least partially overlap with each other in the fourth beam displacer and emitted from the fourth port. It is preferred that

このように光サーキュレータが構成されることによって、第3ポートから入射する光が第4ポートから射出される4ポート型の光サーキュレータが得られる。   By configuring the optical circulator in this manner, a 4-port optical circulator in which light incident from the third port is emitted from the fourth port is obtained.

また、前記第4ポートから前記第4ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光が前記第4ビームディスプレーサを透過したときの互いの距離は、当該それぞれの偏光が前記第2ビームディスプレーサを透過したときに互いに近付けられる距離と、当該それぞれの偏光が前記第1ビームディスプレーサを透過したときに互いに近付けられる距離との合計に実質的に等しいことが好ましい。   In addition, when the polarized lights that are incident on the fourth beam displacer from the fourth port and are separated from each other pass through the fourth beam displacer, the distances between the polarized lights are transmitted through the second beam displacer. It is preferable that the distances that are close to each other when the first polarized light is transmitted through the first beam displacer are substantially equal to the sum of the distances that are close to each other.

第4ビームディスプレーサにおいて互いに引き離される偏光同士の距離と、それらの偏光同士が第2ビームディスプレーサ及び第1ビームディスプレーサにおいて互いに近付けられる距離とが等しいことによって、それらの偏光同士が互いに重ねられ易くなる。よって、第1ポートから出射する光のビーム径が小さくされ、第1ポートから光が出射し易くなり得る。   Since the distance between the polarized lights separated from each other in the fourth beam displacer is equal to the distance between the polarized lights approaching each other in the second beam displacer and the first beam displacer, the polarized lights are easily overlapped with each other. Therefore, the beam diameter of the light emitted from the first port can be reduced, and the light can be easily emitted from the first port.

また、前記第4ビームディスプレーサの光学軸は、前記第3ビームディスプレーサの光学軸と平行であることが好ましい。   The optical axis of the fourth beam displacer is preferably parallel to the optical axis of the third beam displacer.

第3ポートから入射して第3ビームディスプレーサにおいて互いに引き離されるそれぞれの偏光は、ファラデー回転子及び偏光ローテータを透過して第4ビームディスプレーサに達する。そのため、第3ビームディスプレーサにおいて常光であった偏光は第4ビームディスプレーサにおいて異常光となり、第3ビームディスプレーサにおいて異常光であった偏光は第4ビームディスプレーサにおいて常光となり得る。すなわち、第3ビームディスプレーサにおいて互いに引き離される偏光は、第4ビームディスプレーサにおいて互いに近付けられる。また、上記の通り、ビームディスプレーサを伝搬するそれぞれの偏光同士の距離の変化は、当該ビームディスプレーサの光学軸の向きに依存し得る。第3ビームディスプレーサの光学軸と第4ビームディスプレーサの光学軸とが互いに平行であることによって、第3ビームディスプレーサにおいて互いに離されるそれぞれの偏光同士の距離と、第4ビームディスプレーサにおいてそれらの偏光同士が互いに近付けられる距離とを同じにし易くなる。よって、第3ポートから入射して第3ビームディスプレーサにおいて互いに引き離されるそれぞれの偏光が、第4ビームディスプレーサにおいて互いに重ねられ易くなる。したがって、第4ポートから出射する光のビーム径が小さくされ、第4ポートから光が出射し易くなり得る。   Each polarized light incident from the third port and separated from each other in the third beam displacer passes through the Faraday rotator and the polarization rotator and reaches the fourth beam displacer. Therefore, the polarized light that was ordinary light in the third beam displacer can be abnormal light in the fourth beam displacer, and the polarized light that was abnormal light in the third beam displacer can be ordinary light in the fourth beam displacer. That is, the polarized lights that are separated from each other in the third beam displacer are brought close to each other in the fourth beam displacer. Further, as described above, the change in the distance between the polarized lights propagating through the beam displacer can depend on the direction of the optical axis of the beam displacer. Since the optical axis of the third beam displacer and the optical axis of the fourth beam displacer are parallel to each other, the distance between the polarized lights separated from each other in the third beam displacer and the polarizations in the fourth beam displacer are It becomes easy to make the distances close to each other the same. Accordingly, the polarized lights incident from the third port and separated from each other in the third beam displacer are easily superimposed on each other in the fourth beam displacer. Therefore, the beam diameter of the light emitted from the fourth port can be reduced, and the light can be easily emitted from the fourth port.

また、前記第1ビームディスプレーサの厚さと前記第2ビームディスプレーサの厚さとの合計が、前記第4ビームディスプレーサの厚さと実質的に等しいことが好ましい。   The total of the thickness of the first beam displacer and the thickness of the second beam displacer may be substantially equal to the thickness of the fourth beam displacer.

上記のように、ビームディスプレーサを伝搬するそれぞれの偏光同士の距離の変化は、当該ビームディスプレーサの厚さに依存し得る。そのため、上記のように第1ビームディスプレーサ、第2ビームディスプレーサ及び第4ビームディスプレーサの厚さが選択されることによって、第4ポートから入射して第4ビームディスプレーサにおいて互いに引き離されるそれぞれの偏光が、第2ビームディスプレーサ及び第1ビームディスプレーサを透過して互いに重ねられ易くなる。   As described above, the change in the distance between each polarized light propagating through the beam displacer can depend on the thickness of the beam displacer. Therefore, by selecting the thicknesses of the first beam displacer, the second beam displacer, and the fourth beam displacer as described above, the respective polarized lights incident from the fourth port and separated from each other in the fourth beam displacer are The second beam displacer and the first beam displacer can be easily overlapped with each other.

また、前記第4ポートがミラーを有することが好ましい。   The fourth port preferably has a mirror.

ミラーが用いられることによって、光を所望の位置に誘導し易くなり、光サーキュレータの設計自由度が向上し得る。   By using the mirror, it becomes easy to guide light to a desired position, and the degree of freedom in designing the optical circulator can be improved.

また、前記ミラーは、前記第4ビームディスプレーサに隣り合って設けられ、前記第4ビームディスプレーサを透過する少なくとも2つの偏光の光路の間に配置されることが好ましい。   The mirror is preferably provided adjacent to the fourth beam displacer and disposed between at least two polarized light paths that pass through the fourth beam displacer.

このようにミラーが配置されることによって、光サーキュレータ内に形成される余分なスペースを活かすことができ、光サーキュレータがより小型化され得る。   By arranging the mirror in this way, an extra space formed in the optical circulator can be utilized, and the optical circulator can be further downsized.

また、上記課題を解決するための本発明のレーザ装置は、上記の第1から第3ポートを有する何れかの光サーキュレータと、前記光サーキュレータの前記第1ポートに入射する光を出射する信号光源と、前記第2ポートから出射する光を増幅し、増幅された当該光の少なくとも一部を前記第2ポートに入射する第1アンプと、を備え、前記光サーキュレータは、前記第1ポートから入射する光を前記第2ポートから出射し、前記第2ポートから入射する光を前記第3ポートから出射することを特徴とする。   In addition, a laser apparatus of the present invention for solving the above-described problems includes any one of the above-described first to third optical circulators and a signal light source that emits light incident on the first port of the optical circulator. And a first amplifier that amplifies the light emitted from the second port and enters at least a part of the amplified light into the second port, and the optical circulator is incident from the first port. The emitted light is emitted from the second port, and the light incident from the second port is emitted from the third port.

このように、第1から第3ポートを有する上記本発明の光サーキュレータは、レーザ装置に適用され得る。なお、信号光とは、信号を含む光に限定されない。   Thus, the optical circulator of the present invention having the first to third ports can be applied to a laser device. The signal light is not limited to light including a signal.

また、上記課題を解決するための本発明のレーザ装置は、上記第1から第4ポートを有する光サーキュレータと、前記光サーキュレータの前記第1ポートに入射する光を出射する信号光源と、前記第2ポートから出射する光を増幅し、増幅された当該光の少なくとも一部を前記第2ポート側に反射する第1アンプと、前記第3ポートから出射する光を増幅し、増幅された当該光の少なくとも一部を前記第3ポート側に反射する第2アンプと、を備え、前記光サーキュレータは、前記第1ポートから入射する光を前記第2ポートから出射し、前記第2ポートから入射する光を前記第3ポートから出射し、前記第3ポートから入射する光を前記第4ポートから出射することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a laser apparatus comprising: an optical circulator having the first to fourth ports; a signal light source that emits light incident on the first port of the optical circulator; A first amplifier that amplifies the light emitted from the two ports and reflects at least part of the amplified light to the second port side; amplifies the light emitted from the third port; and the amplified light A second amplifier that reflects at least a part of the light to the third port side, and the optical circulator emits light incident from the first port from the second port and enters from the second port Light is emitted from the third port, and light incident from the third port is emitted from the fourth port.

このように、第1から第4ポートを有する上記本発明の光サーキュレータは、レーザ装置に適用され得る。   Thus, the optical circulator of the present invention having the first to fourth ports can be applied to a laser device.

以上のように、本発明によれば、小型化され得る光サーキュレータ及びレーザ装置が提供される。   As described above, according to the present invention, an optical circulator and a laser device that can be miniaturized are provided.

本発明の第1実施形態のレーザ装置の構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a configuration of a laser device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の光サーキュレータにおける光学素子の配置と、第1ポートから入射する光の光路と、を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the optical element in the optical circulator of 1st Embodiment of this invention, and the optical path of the light which injects from a 1st port. 図2に示す光サーキュレータの第2ポートから入射する光の光路を示す図であるIt is a figure which shows the optical path of the light which injects from the 2nd port of the optical circulator shown in FIG. 図2に示す光サーキュレータの第3ポートから入射する光の光路を示す図であるIt is a figure which shows the optical path of the light which injects from the 3rd port of the optical circulator shown in FIG. 本発明の第2実施形態のレーザ装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the laser apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の光サーキュレータにおける光学素子の配置と、第1ポートから入射する光の光路と、を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the optical element in the optical circulator of 2nd Embodiment of this invention, and the optical path of the light which injects from a 1st port. 図6に示す光サーキュレータの第2ポートから入射する光の光路を示す図であるIt is a figure which shows the optical path of the light which injects from the 2nd port of the optical circulator shown in FIG. 図6に示す光サーキュレータの第3ポートから入射する光の光路を示す図であるIt is a figure which shows the optical path of the light which injects from the 3rd port of the optical circulator shown in FIG. 図6に示す光サーキュレータの第4ポートから入射する光の光路を示す図であるIt is a figure which shows the optical path of the light which injects from the 4th port of the optical circulator shown in FIG.

以下、本発明に係る光サーキュレータの実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of an optical circulator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態のレーザ装置の構成を概略的に示す図である。図1に示す本実施形態のレーザ装置100は、信号光源MO、第1実施形態の光サーキュレータ1、及び第1アンプAM1を主な構成要素として備える。また、第1アンプAM1は、第1コリメートレンズ3、光増幅用ガラス体4、ミラー5、第2コリメートレンズ6、励起光源7を主な構成要素として備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a laser apparatus according to a first embodiment of the present invention. A laser apparatus 100 of the present embodiment shown in FIG. 1 includes a signal light source MO, the optical circulator 1 of the first embodiment, and a first amplifier AM1 as main components. The first amplifier AM1 includes a first collimating lens 3, an optical amplification glass body 4, a mirror 5, a second collimating lens 6, and an excitation light source 7 as main components.

信号光源MOは、光サーキュレータ1に入射する光を出射する光源である。信号光源MOは、後述する光サーキュレータ1の第1ポート31に入射する信号光を出射する。信号光源MOは、例えば、レーザダイオードやファイバレーザ等からなる。信号光源MOには信号光ファイバ51の一端が接続される。信号光源MOから出射する信号光は、信号光ファイバ51の一端から他端まで主に信号光ファイバ51のコアを伝搬する。   The signal light source MO is a light source that emits light incident on the optical circulator 1. The signal light source MO emits signal light that enters the first port 31 of the optical circulator 1 described later. The signal light source MO is made of, for example, a laser diode or a fiber laser. One end of a signal optical fiber 51 is connected to the signal light source MO. The signal light emitted from the signal light source MO propagates mainly through the core of the signal optical fiber 51 from one end of the signal optical fiber 51 to the other end.

上記のように信号光ファイバ51の一端には信号光源MOが接続され、信号光ファイバ51の他端には光サーキュレータ1が接続される。   As described above, the signal light source MO is connected to one end of the signal optical fiber 51, and the optical circulator 1 is connected to the other end of the signal optical fiber 51.

図2は、本発明の第1実施形態の光サーキュレータにおける光学素子の配置を示す図である。図2に示すように、本実施形態の光サーキュレータ1は、筐体10、第1ビームディスプレーサ11、第2ビームディスプレーサ12、第3ビームディスプレーサ13、ファラデー回転子21、偏光ローテータ22、第1ポート31、第2ポート32、第3ポート33を主な構成要素として備える。   FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of optical elements in the optical circulator according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the optical circulator 1 of the present embodiment includes a housing 10, a first beam displacer 11, a second beam displacer 12, a third beam displacer 13, a Faraday rotator 21, a polarization rotator 22, and a first port. 31, a second port 32, and a third port 33 are provided as main components.

第1ポート31は、光サーキュレータ1の外部から第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射する光を導く部位である。本実施形態の第1ポート31は、筐体10に形成される第1開口31hと第1ミラー31mとを有する。第1開口31hには、例えば不図示の光ファイバが接続される。本実施形態の第1ミラー31mは全反射ミラーであり、第1開口31hから筐体10内に入射する光は、第1ミラー31mによって全反射され、第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射する。   The first port 31 is a part that guides light incident on one surface of the first beam displacer 11 from the outside of the optical circulator 1. The first port 31 of the present embodiment has a first opening 31h formed in the housing 10 and a first mirror 31m. For example, an optical fiber (not shown) is connected to the first opening 31h. The first mirror 31m of the present embodiment is a total reflection mirror, and light that enters the housing 10 from the first opening 31h is totally reflected by the first mirror 31m and is incident on one surface of the first beam displacer 11. To do.

第1ビームディスプレーサ11は、第1ポート31からの光が一方の面に入射するように配置されており、平行平板型の複屈折結晶によって構成される。したがって、第1ポート31から第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射する光は、スネルの法則に従う常光であるS偏光と、スネルの法則に従わない異常光であるP偏光と、に分けられる。本実施形態の第1ビームディスプレーサ11では、第1ポート31からの光は第1ビームディスプレーサ11の一方の面に対して垂直に入射する。第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射する光が第1ビームディスプレーサ11において分離されて生じるそれぞれの偏光は、第1ビームディスプレーサ11に入射する光の進行方向に平行になって第1ビームディスプレーサ11の他方の面から出射する。   The first beam displacer 11 is arranged so that light from the first port 31 is incident on one surface, and is constituted by a parallel plate type birefringent crystal. Therefore, light incident on one surface of the first beam displacer 11 from the first port 31 is divided into S-polarized light that is ordinary light that follows Snell's law and P-polarized light that is abnormal light that does not follow Snell's law. . In the first beam displacer 11 of the present embodiment, light from the first port 31 is incident on one surface of the first beam displacer 11 perpendicularly. Each polarized light generated by the light incident on one surface of the first beam displacer 11 being separated in the first beam displacer 11 is parallel to the traveling direction of the light incident on the first beam displacer 11 and becomes the first beam displacer. 11 is emitted from the other surface.

また、本実施形態の第1ビームディスプレーサ11の光学軸OA1は、非偏光が第1ポート31から第1ビームディスプレーサ11の一方の面に垂直に入射した場合に異常光が常光から最大限に分離し得る角度に設定される。また、常光が伝搬する方向における本実施形態の第1ビームディスプレーサ11の厚さは、非偏光が第1ポート31から第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射した場合に常光と異常光とが十分に離間して第1ビームディスプレーサ11の他方の面から出射し得る厚さに設定される。例えば、本実施形態の第1ビームディスプレーサ11の厚さは、非偏光が第1ポート31から第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射した場合に常光と異常光との距離がそれらのビーム径の2倍以上となって第1ビームディスプレーサ11の他方の面から出射し得る厚さに設定される。第1ビームディスプレーサ11の光学軸OA1の向き及び第1ビームディスプレーサ11の厚さの一方または両方が調整されることによって、第1ビームディスプレーサ11において常光と異常光との距離が調整され得る。   Further, the optical axis OA1 of the first beam displacer 11 of the present embodiment is such that extraordinary light is separated from ordinary light to the maximum when non-polarized light enters the first surface of the first beam displacer 11 perpendicularly from the first port 31. Is set to a possible angle. In addition, the thickness of the first beam displacer 11 of the present embodiment in the direction in which ordinary light propagates is such that ordinary light and extraordinary light are emitted when non-polarized light is incident on one surface of the first beam displacer 11 from the first port 31. It is set to a thickness that can be emitted from the other surface of the first beam displacer 11 with a sufficient separation. For example, the thickness of the first beam displacer 11 according to the present embodiment is such that when non-polarized light is incident on one surface of the first beam displacer 11 from the first port 31, the distance between ordinary light and extraordinary light is their beam diameter. Is set to a thickness that can be emitted from the other surface of the first beam displacer 11. By adjusting one or both of the orientation of the optical axis OA1 of the first beam displacer 11 and the thickness of the first beam displacer 11, the distance between the ordinary light and the abnormal light can be adjusted in the first beam displacer 11.

ファラデー回転子21は、第1ビームディスプレーサ11及び第2ビームディスプレーサ12の間に配置されている。第1ビームディスプレーサ11側から本実施形態のファラデー回転子21に入射する光は、当該光の進行方向に沿って見て偏光方向が時計回りに45度回転して第2ビームディスプレーサ12側に出射する。一方、第2ビームディスプレーサ12側から本実施形態のファラデー回転子21に入射する光は、当該光の進行方向に沿って見て偏光方向が反時計回りに45度回転して第1ビームディスプレーサ11側に出射する。   The Faraday rotator 21 is disposed between the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12. The light incident on the Faraday rotator 21 of the present embodiment from the first beam displacer 11 side is emitted to the second beam displacer 12 side with the polarization direction rotated 45 degrees clockwise as viewed along the traveling direction of the light. To do. On the other hand, the light incident on the Faraday rotator 21 of the present embodiment from the second beam displacer 12 side is rotated 45 degrees counterclockwise when viewed along the traveling direction of the light, and the first beam displacer 11 is rotated. To the side.

このようなファラデー回転子21を構成する材料としては、例えば、テルビウム・ガリウム・ガーネット型単結晶(TGG:TbGa12)、テルビウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶(TAG:TbAl12)、テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶(TSAG:TbScAl12)、テルビウム・スカンジウム・ルテチウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶(TSLAG:Tb(Sc,Lu)Al12)などが挙げられる。 Examples of the material constituting the Faraday rotator 21 include terbium gallium garnet single crystal (TGG: Tb 3 Ga 5 O 12 ), terbium aluminum garnet single crystal (TAG: Tb 3 Al 5). O 12 ), terbium, scandium, aluminum, garnet type single crystal (TSAG: Tb 3 Sc 2 Al 3 O 12 ), terbium, scandium, lutetium, aluminum, garnet type single crystal (TSLAG: Tb 3 (Sc, Lu) 2 Al 3 O 12 ) and the like.

なお、ファラデー回転子21の周囲には不図示の磁気印加部が設けられており、ファラデー回転子21の第1ビームディスプレーサ11側をN極、第2ビームディスプレーサ12側をS極とした磁界が与えられる。当該磁気印加部によって形成される磁界に基づいてファラデー回転子21が光の偏光方向を上記のように回転させる。磁気印加部としては、例えば、ネオジム磁石などの磁石が挙げられる。   A magnetic application unit (not shown) is provided around the Faraday rotator 21, and a magnetic field having the first beam displacer 11 side of the Faraday rotator 21 as the N pole and the second beam displacer 12 side as the S pole is provided. Given. The Faraday rotator 21 rotates the polarization direction of the light as described above based on the magnetic field formed by the magnetic application unit. As a magnetic application part, magnets, such as a neodymium magnet, are mentioned, for example.

偏光ローテータ22は、第1ビームディスプレーサ11及び第2ビームディスプレーサ12の間に配置される。本実施形態の偏光ローテータ22は、第1ビームディスプレーサ11及び第2ビームディスプレーサ12の間において、ファラデー回転子21よりも第2ビームディスプレーサ12側に配置される。第1ビームディスプレーサ11側から本実施形態の偏光ローテータ22に入射する光は、当該光の進行方向に沿って見て偏光方向が時計回りに45度回転して第2ビームディスプレーサ12側に出射する。一方、第2ビームディスプレーサ12側から本実施形態の偏光ローテータ22に入射する光は、当該光の進行方向に沿って見て偏光方向が時計回りに45度回転して第1ビームディスプレーサ11側に出射する。したがって、本実施形態の偏光ローテータ22は、第1ビームディスプレーサ11側から入射する光の偏光方向をファラデー回転子21における回転方向と同一方向に45度回転させて出射する。一方、本実施形態の偏光ローテータ22は、第2ビームディスプレーサ12側から入射する光の偏光方向をファラデー回転子21における回転方向と逆方向に45度回転させて出射する。このような本実施形態の偏光ローテータ22として、例えば1/2波長板や水晶偏光軸ローテータが用いられる。   The polarization rotator 22 is disposed between the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12. The polarization rotator 22 of this embodiment is disposed between the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12 on the second beam displacer 12 side with respect to the Faraday rotator 21. The light that enters the polarization rotator 22 of the present embodiment from the first beam displacer 11 side is emitted 45 degrees clockwise as viewed along the traveling direction of the light and the second beam displacer 12 side. . On the other hand, the light incident on the polarization rotator 22 of the present embodiment from the second beam displacer 12 side rotates 45 degrees clockwise as viewed in the traveling direction of the light and moves to the first beam displacer 11 side. Exit. Therefore, the polarization rotator 22 of the present embodiment emits the polarization direction of the light incident from the first beam displacer 11 side by rotating 45 degrees in the same direction as the rotation direction of the Faraday rotator 21. On the other hand, the polarization rotator 22 of the present embodiment emits the polarization direction of light incident from the second beam displacer 12 side by rotating it 45 degrees in the direction opposite to the rotation direction of the Faraday rotator 21. As such a polarization rotator 22 of this embodiment, for example, a half-wave plate or a quartz polarization axis rotator is used.

第2ビームディスプレーサ12は、第1ビームディスプレーサ11の第1ポート31側とは反対側に配置されており、平行平板型の複屈折結晶によって構成される。本実施形態の第2ビームディスプレーサ12は、第1ビームディスプレーサ11と同様の構成であり、第1ビームディスプレーサ11と平行に配置される。すなわち、本実施形態の第2ビームディスプレーサ12の光学軸OA2は、第1ビームディスプレーサ11の光学軸OA1と平行であり、本実施形態の第2ビームディスプレーサ12の厚さは第1ビームディスプレーサ11の厚さと同じである。第2ビームディスプレーサ12の光学軸OA2の向き及び第2ビームディスプレーサ12の厚さの一方または両方が調整されることによって、第2ビームディスプレーサ12において常光と異常光との距離が調整され得る。   The second beam displacer 12 is disposed on the opposite side of the first beam displacer 11 from the first port 31 side, and is composed of a parallel plate type birefringent crystal. The second beam displacer 12 of the present embodiment has the same configuration as the first beam displacer 11 and is arranged in parallel with the first beam displacer 11. That is, the optical axis OA2 of the second beam displacer 12 of this embodiment is parallel to the optical axis OA1 of the first beam displacer 11, and the thickness of the second beam displacer 12 of this embodiment is the same as that of the first beam displacer 11. Same as thickness. By adjusting one or both of the orientation of the optical axis OA2 of the second beam displacer 12 and the thickness of the second beam displacer 12, the distance between the ordinary light and the abnormal light can be adjusted in the second beam displacer 12.

第2ポート32は、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側に設けられる。本実施形態の第2ポート32は、筐体10に形成される開口である。第2ポート32には、光ファイバ52の一端が接続される。   The second port 32 is provided on the opposite side of the second beam displacer 12 from the first beam displacer 11 side. The second port 32 of the present embodiment is an opening formed in the housing 10. One end of an optical fiber 52 is connected to the second port 32.

第3ビームディスプレーサ13は、第1ビームディスプレーサ11の第2ビームディスプレーサ12側とは反対側に配置されており、平行平板型の複屈折結晶によって構成される。本実施形態の第3ビームディスプレーサ13は、第1ビームディスプレーサ11と平行に配置される。また、本実施形態の第3ビームディスプレーサ13の光学軸OA3と第1ビームディスプレーサ11の光学軸OA1とは、第1ビームディスプレーサ11と第3ビームディスプレーサ13との中間の平面に対して対称である。また、本実施形態の第3ビームディスプレーサ13の厚さは第1ビームディスプレーサ11の厚さの2倍である。第3ビームディスプレーサ13の光学軸OA3の向き及び第3ビームディスプレーサ13の厚さの一方または両方が調整されることによって、第3ビームディスプレーサ13において常光と異常光との距離が調整され得る。   The third beam displacer 13 is disposed on the opposite side of the first beam displacer 11 from the second beam displacer 12 side, and is constituted by a parallel plate type birefringent crystal. The third beam displacer 13 of this embodiment is disposed in parallel with the first beam displacer 11. In addition, the optical axis OA3 of the third beam displacer 13 and the optical axis OA1 of the first beam displacer 11 of this embodiment are symmetric with respect to an intermediate plane between the first beam displacer 11 and the third beam displacer 13. . Further, the thickness of the third beam displacer 13 of this embodiment is twice the thickness of the first beam displacer 11. By adjusting one or both of the direction of the optical axis OA3 of the third beam displacer 13 and the thickness of the third beam displacer 13, the distance between the ordinary light and the abnormal light can be adjusted in the third beam displacer 13.

第3ポート33は、第3ビームディスプレーサ13の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側に設けられる。本実施形態の第3ポート33は、筐体10に形成される開口である。第3ポート33には、デリバリファイバ53の一端が接続される。   The third port 33 is provided on the opposite side of the third beam displacer 13 from the first beam displacer 11 side. The third port 33 of this embodiment is an opening formed in the housing 10. One end of a delivery fiber 53 is connected to the third port 33.

図1に示す第1コリメートレンズ3は、光ファイバ52の他端と光増幅用ガラス体4の一方の端面との間に配置される。光ファイバ52の他端から出射する光は、第1コリメートレンズ3によってコリメートされ、光増幅用ガラス体4の一方の端面に入射する。すなわち、信号光源MOから出射される信号光は、第1ポート31から光サーキュレータ2に入射して第2ポート32から出射し、光ファイバ52及び第1コリメートレンズ3を介して光増幅用ガラス体4の一方の端面に入射する。   The first collimating lens 3 shown in FIG. 1 is disposed between the other end of the optical fiber 52 and one end face of the optical amplification glass body 4. Light emitted from the other end of the optical fiber 52 is collimated by the first collimating lens 3 and enters one end face of the glass body 4 for light amplification. That is, the signal light emitted from the signal light source MO enters the optical circulator 2 from the first port 31 and exits from the second port 32, and passes through the optical fiber 52 and the first collimating lens 3 to obtain an optical amplification glass body. 4 is incident on one end face.

光増幅用ガラス体4には、励起光源7から出射される励起光により励起されるイッテルビウム(Yb)等の活性元素が添加されている。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ybの他にツリウム(Tm)、セリウム(Ce)、ネオジウム(Nd)、ユーロピウム(Eu)、エルビウム(Er)等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス(Bi)等を挙げることができる。   An active element such as ytterbium (Yb) that is excited by the excitation light emitted from the excitation light source 7 is added to the glass body 4 for light amplification. Examples of such active elements include rare earth elements, and examples of rare earth elements include thulium (Tm), cerium (Ce), neodymium (Nd), europium (Eu), and erbium (Er) in addition to Yb. Can be mentioned. Furthermore, bismuth (Bi) etc. can be mentioned as an active element other than a rare earth element.

本実施形態の光増幅用ガラス体4は、上記活性元素が添加された石英からなる円柱状のガラスロッドを含む。なお、本実施形態の光増幅用ガラス体4は、当該ガラスロッドの外周面の保護等を目的として、ガラスロッドの外周面を囲うガラスロッドより屈折率が低い樹脂または石英から成る被覆層を有していても良い。当該被覆層を構成する樹脂としては例えば紫外線硬化樹脂が挙げられ、当該被覆層を構成する石英としては例えばガラスロッドよりも屈折率が低くなるように屈折率を低下させるフッ素(F)等のドーパントが添加された石英が挙げられる。   The glass body 4 for optical amplification of this embodiment includes a cylindrical glass rod made of quartz to which the active element is added. The glass body for light amplification 4 of this embodiment has a coating layer made of resin or quartz having a lower refractive index than the glass rod surrounding the outer peripheral surface of the glass rod for the purpose of protecting the outer peripheral surface of the glass rod. You may do it. Examples of the resin constituting the coating layer include an ultraviolet curable resin, and the quartz constituting the coating layer includes, for example, a dopant such as fluorine (F) that lowers the refractive index so that the refractive index is lower than that of the glass rod. And quartz to which is added.

励起光源7は、ミラー5の光増幅用ガラス体4側とは反対側に設けられ、励起光を出射する。本実施形態の励起光源7は、複数のレーザダイオード71から構成される。本実施形態では、レーザダイオード71は、例えば、GaAs系半導体を材料としたファブリペロー型半導体レーザであり中心波長が915nmの励起光を出射する。また、励起光源7のそれぞれのレーザダイオード71は励起光ファイバ72に接続されており、レーザダイオード71から出射する励起光は励起光ファイバ72を伝搬する。   The excitation light source 7 is provided on the side opposite to the optical amplification glass body 4 side of the mirror 5 and emits excitation light. The excitation light source 7 of this embodiment is composed of a plurality of laser diodes 71. In the present embodiment, the laser diode 71 is, for example, a Fabry-Perot type semiconductor laser made of a GaAs semiconductor, and emits excitation light having a center wavelength of 915 nm. Each laser diode 71 of the pumping light source 7 is connected to the pumping optical fiber 72, and pumping light emitted from the laser diode 71 propagates through the pumping optical fiber 72.

それぞれの励起光ファイバ72は、一端がレーザダイオード71に接続され、他端が光コンバイナ73の一端に接続される。また、光コンバイナ73の他端には光ファイバ54が接続される。したがって、励起光源7から出射される励起光は、励起光ファイバ72及び光コンバイナ73を介して光ファイバ54の一端に入射する。   Each pumping optical fiber 72 has one end connected to the laser diode 71 and the other end connected to one end of the optical combiner 73. An optical fiber 54 is connected to the other end of the optical combiner 73. Accordingly, the excitation light emitted from the excitation light source 7 enters one end of the optical fiber 54 via the excitation optical fiber 72 and the optical combiner 73.

第2コリメートレンズ6は、光ファイバ54の他端とミラー5との間に配置される。光ファイバ54の他端から出射する励起光は、第2コリメートレンズ6によってコリメートされ、ミラー5に入射する。   The second collimating lens 6 is disposed between the other end of the optical fiber 54 and the mirror 5. The excitation light emitted from the other end of the optical fiber 54 is collimated by the second collimating lens 6 and enters the mirror 5.

ミラー5は、光増幅用ガラス体4の第2ポート32側とは反対側において、光増幅用ガラス体4と励起光源7との間に設けられる。ミラー5は、励起光源7から出射される励起光の少なくとも一部を光増幅用ガラス体4側に透過する。すなわち、ミラー5は、光ファイバ54の他端から出射される励起光の少なくとも一部を光増幅用ガラス体4側に透過する。また、ミラー5は、光増幅用ガラス体4で増幅された信号光の少なくとも一部を光増幅用ガラス体4側に反射する。このように、ミラー5は所定の波長の光を反射するとともに他の所定の波長の光を透過する。このような本実施形態のミラー5は、例えば誘電体多層膜からなる。   The mirror 5 is provided between the optical amplification glass body 4 and the excitation light source 7 on the side opposite to the second port 32 side of the optical amplification glass body 4. The mirror 5 transmits at least part of the excitation light emitted from the excitation light source 7 to the glass body 4 for light amplification. That is, the mirror 5 transmits at least part of the excitation light emitted from the other end of the optical fiber 54 to the optical amplification glass body 4 side. The mirror 5 reflects at least a part of the signal light amplified by the optical amplification glass body 4 to the optical amplification glass body 4 side. Thus, the mirror 5 reflects light of a predetermined wavelength and transmits light of another predetermined wavelength. Such a mirror 5 of this embodiment is made of, for example, a dielectric multilayer film.

次に、本実施形態のレーザ装置100の動作について説明する。   Next, the operation of the laser apparatus 100 of this embodiment will be described.

まず、励起光源7のそれぞれのレーザダイオード71から励起光が出射される。この励起光は励起光ファイバ72及び光コンバイナ73を介して、光ファイバ54のコアの一端に入射して、主に光ファイバ54のコアを伝搬する。光ファイバ54のコアの他端から出射する励起光は、第2コリメートレンズ6にコリメートされ、ミラー5を透過して光増幅用ガラス体4に入射し、光増幅用ガラス体4を伝搬する。光増幅用ガラス体4を伝搬する励起光は、光増幅用ガラス体4に添加されている活性元素を励起する。   First, excitation light is emitted from each laser diode 71 of the excitation light source 7. This excitation light is incident on one end of the core of the optical fiber 54 via the excitation optical fiber 72 and the optical combiner 73 and propagates mainly through the core of the optical fiber 54. Excitation light emitted from the other end of the core of the optical fiber 54 is collimated by the second collimating lens 6, passes through the mirror 5, enters the optical amplification glass body 4, and propagates through the optical amplification glass body 4. The excitation light propagating through the optical amplification glass body 4 excites the active elements added to the optical amplification glass body 4.

一方、信号光源MOからは信号光が出射される。この信号光は、信号光ファイバ51を介して第1ポート31から光サーキュレータ1に入射する。   On the other hand, signal light is emitted from the signal light source MO. This signal light enters the optical circulator 1 from the first port 31 through the signal optical fiber 51.

図2には、第1ポート31から光サーキュレータ1内に入射する光の進路が矢印で示されている。なお、図2及び以下の図において、S偏光の進路は一点鎖線で示され、P偏光の進路は破線で示される。また、図2及び以下の図において、光の偏光方向が円で囲った矢印で示される。ただし、理解の容易のため、偏光方向について、紙面垂直方向を左右方向に置き換えて示している。   In FIG. 2, the path of light that enters the optical circulator 1 from the first port 31 is indicated by an arrow. In FIG. 2 and the following figures, the path of S-polarized light is indicated by a one-dot chain line, and the path of P-polarized light is indicated by a broken line. Further, in FIG. 2 and the following drawings, the polarization direction of light is indicated by an arrow surrounded by a circle. However, for ease of understanding, the polarization direction is shown by replacing the direction perpendicular to the paper with the left-right direction.

図2に示すように、第1ポート31から光サーキュレータ1内に入射する光は、第1開口31hから光サーキュレータ1内に入射した後、第1ミラー31mによって全反射され、第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射する。第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射した光は、第1ビームディスプレーサ11において、互いに垂直な偏光の常光であるS偏光と異常光であるP偏光とに分けられる。第1ポート31からの光は第1ビームディスプレーサ11の一方の面に対して垂直に入射し、常光は第1ビームディスプレーサ11内を直進して透過し、第1ビームディスプレーサ11の他方の面から出射する。一方、異常光は、第1ビームディスプレーサ11内において常光から離れる方向に進んで透過し、進行方向が常光と平行になるように第1ビームディスプレーサ11の他方の面から出射する。したがって、これら常光と異常光とは、互いの距離d1が概ね一定のまま第2ビームディスプレーサ12まで伝搬する。   As shown in FIG. 2, the light that enters the optical circulator 1 from the first port 31 enters the optical circulator 1 from the first opening 31 h, and is then totally reflected by the first mirror 31 m, so that the first beam displacer 11. Is incident on one of the surfaces. The light incident on one surface of the first beam displacer 11 is divided into S-polarized light, which is normal light polarized perpendicular to the first beam displacer 11, and P-polarized light, which is abnormal light. Light from the first port 31 enters perpendicularly to one surface of the first beam displacer 11, and ordinary light passes straight through the first beam displacer 11 and passes through the other surface of the first beam displacer 11. Exit. On the other hand, the abnormal light travels in the direction away from the ordinary light in the first beam displacer 11 and is transmitted, and is emitted from the other surface of the first beam displacer 11 so that the traveling direction is parallel to the ordinary light. Therefore, these ordinary light and extraordinary light propagate to the second beam displacer 12 with the mutual distance d1 being substantially constant.

第1ビームディスプレーサ11を透過したそれぞれの偏光は、ファラデー回転子21に入射する。ファラデー回転子21では、上記のように偏光の偏光方向が当該偏光の進行方向に沿って見て時計回りに45°回転する。また、ファラデー回転子21を透過したそれぞれの偏光は、偏光ローテータ22に入射する。偏光ローテータ22では、偏光の偏光方向が上記のように更に当該偏光の進行方向に沿って見て時計回りに45°回転する。したがって、第1ビームディスプレーサ11においてS偏光であった偏光は、ファラデー回転子21及び偏光ローテータ22を透過することで偏光方向が90°回転し、P偏光となって第2ビームディスプレーサ12に入射する。また、第1ビームディスプレーサ11においてP偏光であった偏光は、ファラデー回転子21及び偏光ローテータ22を透過することで偏光方向が90°回転し、S偏光となって第2ビームディスプレーサ12に入射する。   Each polarized light transmitted through the first beam displacer 11 enters the Faraday rotator 21. In the Faraday rotator 21, as described above, the polarization direction of the polarized light rotates 45 degrees clockwise as viewed along the traveling direction of the polarized light. Each polarized light transmitted through the Faraday rotator 21 enters the polarization rotator 22. In the polarization rotator 22, the polarization direction of the polarized light further rotates 45 ° clockwise as seen along the traveling direction of the polarized light as described above. Accordingly, the polarized light that has been S-polarized light in the first beam displacer 11 is transmitted through the Faraday rotator 21 and the polarization rotator 22 so that the polarization direction is rotated by 90 ° and becomes P-polarized light and enters the second beam displacer 12. . Further, the polarized light that was P-polarized light in the first beam displacer 11 is transmitted through the Faraday rotator 21 and the polarization rotator 22 so that the polarization direction is rotated by 90 ° and becomes S-polarized light and enters the second beam displacer 12. .

第2ビームディスプレーサ12は、上記のように第1ビームディスプレーサ11と同様の構成であり、第1ビームディスプレーサ11に対して平行に配置される。したがって、第1ビームディスプレーサ11において異常光であった偏光は、上記のようにファラデー回転子21及び偏光ローテータ22において偏光方向が回転されることによって、第2ビームディスプレーサ12では常光となって直進して透過する。また、第1ビームディスプレーサ11で常光であった偏光は、上記のようにファラデー回転子21及び偏光ローテータ22において偏光方向が回転されることによって、第2ビームディスプレーサ12では異常光となって第1ビームディスプレーサ11における異常光と同様に屈折して透過する。その結果、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側の面に入射するそれぞれの偏光は、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側の面において重なって出射する。   The second beam displacer 12 has the same configuration as the first beam displacer 11 as described above, and is arranged in parallel to the first beam displacer 11. Therefore, the polarized light that was abnormal light in the first beam displacer 11 is rotated as the normal light in the second beam displacer 12 by rotating the polarization direction in the Faraday rotator 21 and the polarization rotator 22 as described above. Through. Further, the polarized light that was ordinary light in the first beam displacer 11 is changed into the abnormal light in the second beam displacer 12 by rotating the polarization direction in the Faraday rotator 21 and the polarization rotator 22 as described above. Like the extraordinary light in the beam displacer 11, it is refracted and transmitted. As a result, each polarized light incident on the surface of the second beam displacer 12 on the side of the first beam displacer 11 is overlapped and emitted on the surface of the second beam displacer 12 opposite to the side of the first beam displacer 11.

第2ビームディスプレーサ12を透過して互いに重なったそれぞれの偏光は、第2ポート32から光サーキュレータ1の外に出射する。以上のように、第1ポート31から光サーキュレータ1内に入射する光は、第2ポート32から光サーキュレータ1の外に出射する。   The respective polarized lights that have passed through the second beam displacer 12 and overlapped with each other are emitted from the second port 32 to the outside of the optical circulator 1. As described above, the light that enters the optical circulator 1 from the first port 31 is emitted from the second port 32 to the outside of the optical circulator 1.

第2ポート32から射出する信号光は、光ファイバ52の一端から入射して他端から出射し、第1コリメートレンズ3によってコリメートされて光増幅用ガラス体4の一方の端面に入射する。光増幅用ガラス体4の一方の端面に入射する信号光は、光増幅用ガラス体4を他方の端面まで伝搬し、上記のように励起状態とされた活性元素の誘導放出により増幅される。このように光増幅用ガラス体4において増幅された信号光は、光増幅用ガラス体4の他方の端面から出射してミラー5によって光増幅用ガラス体4側に反射され、再び光増幅用ガラス体4の他方の端面から光増幅用ガラス体4に入射する。そして、上記のように増幅された信号光は光増幅用ガラス体4において更に増幅され、光増幅用ガラス体4の一方の端面から出射する。このように、第1アンプAM1は、第2ポート32から出射する光を増幅し、増幅された当該光の少なくとも一部を第2ポート32側に反射する。   The signal light emitted from the second port 32 enters from one end of the optical fiber 52 and exits from the other end, collimated by the first collimating lens 3, and enters one end face of the glass body 4 for light amplification. The signal light incident on one end face of the optical amplifying glass body 4 propagates through the optical amplifying glass body 4 to the other end face, and is amplified by stimulated emission of the active element in the excited state as described above. The signal light amplified in the optical amplification glass body 4 in this way is emitted from the other end face of the optical amplification glass body 4 and reflected by the mirror 5 toward the optical amplification glass body 4, and again the optical amplification glass. The light amplifying glass body 4 enters from the other end face of the body 4. Then, the signal light amplified as described above is further amplified in the optical amplification glass body 4 and emitted from one end face of the optical amplification glass body 4. As described above, the first amplifier AM1 amplifies the light emitted from the second port 32 and reflects at least a part of the amplified light to the second port 32 side.

上記のように光増幅用ガラス体4で増幅されて光増幅用ガラス体4の一方の端面から出射する信号光は、第1コリメートレンズ3及び光ファイバ52を介して第2ポート32から光サーキュレータ1に入射する。   As described above, the signal light amplified by the optical amplification glass body 4 and emitted from one end face of the optical amplification glass body 4 is transmitted from the second port 32 through the first collimator lens 3 and the optical fiber 52. 1 is incident.

図3は、図2と同様に本実施形態の光サーキュレータ1における光学素子の配置を示し、第2ポート32から光サーキュレータ1内に入射する光の光路を矢印で示している。   FIG. 3 shows the arrangement of the optical elements in the optical circulator 1 of the present embodiment as in FIG. 2, and the optical path of the light that enters the optical circulator 1 from the second port 32 is indicated by an arrow.

図3に示すように、第2ポート32から光サーキュレータ1内に入射する光は、第2ポート32から光サーキュレータ1内に入射した後、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側の面に入射する。このように第2ビームディスプレーサ12に入射する光は、第2ビームディスプレーサ12において常光であるS偏光と異常光であるP偏光とに分けられる。第2ポート32からの光は第2ビームディスプレーサ12の表面に対して垂直に入射し、常光は第2ビームディスプレーサ12内を直進して透過し、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側の面から出射する。一方、異常光は、第2ビームディスプレーサ12内において常光から離れる方向に進んで透過し、進行方向が常光と平行になるように第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側の面から出射する。したがって、これら常光と異常光とは、互いの距離d2が概ね一定のまま第1ビームディスプレーサ11まで伝搬する。なお、上記のように本実施形態の第1ビームディスプレーサ11と第2ビームディスプレーサ12とは同様の構成であり、この距離d2は上記距離d1と同じである。   As shown in FIG. 3, the light that enters the optical circulator 1 from the second port 32 enters the optical circulator 1 from the second port 32, and then the first beam displacer 11 side of the second beam displacer 12. Incident on the opposite surface. In this way, the light incident on the second beam displacer 12 is divided into S-polarized light that is ordinary light and P-polarized light that is abnormal light in the second beam displacer 12. Light from the second port 32 is incident perpendicularly to the surface of the second beam displacer 12, and ordinary light passes straight through the second beam displacer 12 and is transmitted to the first beam displacer 11 side of the second beam displacer 12. The light is emitted from the surface. On the other hand, the abnormal light travels in the direction away from the ordinary light in the second beam displacer 12 and is transmitted, and is emitted from the surface of the second beam displacer 12 on the first beam displacer 11 side so that the traveling direction is parallel to the ordinary light. . Accordingly, the ordinary light and the extraordinary light propagate to the first beam displacer 11 with the mutual distance d2 being substantially constant. As described above, the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12 of the present embodiment have the same configuration, and the distance d2 is the same as the distance d1.

第2ビームディスプレーサ12を透過したそれぞれの偏光は、偏光ローテータ22に入射する。偏光ローテータ22では、上記のように偏光の偏光方向が当該偏光の進行方向に沿って見て時計回りに45°回転する。また、偏光ローテータ22を透過したそれぞれの偏光は、ファラデー回転子21に入射する。ファラデー回転子21では、偏光の偏光方向が上記のように当該偏光の進行方向に沿って見て反時計回りに45°回転する。したがって、第2ビームディスプレーサ12においてS偏光であった偏光は、偏光ローテータ22及びファラデー回転子21を透過することで偏光方向が元に戻ってS偏光となって第1ビームディスプレーサ11に入射する。また、第2ビームディスプレーサ12においてP偏光であった偏光も、偏光ローテータ22及びファラデー回転子21を透過することで偏光方向が元に戻ってP偏光となって第1ビームディスプレーサ11に入射する。   Each polarized light transmitted through the second beam displacer 12 enters the polarization rotator 22. In the polarization rotator 22, as described above, the polarization direction of the polarized light rotates 45 ° clockwise as viewed along the direction of travel of the polarized light. Each polarized light transmitted through the polarization rotator 22 enters the Faraday rotator 21. In the Faraday rotator 21, the polarization direction of the polarized light rotates 45 ° counterclockwise when viewed along the traveling direction of the polarized light as described above. Accordingly, the polarized light that has been S-polarized light in the second beam displacer 12 passes through the polarization rotator 22 and the Faraday rotator 21, and thus returns to the original polarization direction to become S-polarized light and enters the first beam displacer 11. Also, the polarized light that was P-polarized light in the second beam displacer 12 is transmitted through the polarization rotator 22 and the Faraday rotator 21, so that the polarization direction returns to the original state and becomes P-polarized light and enters the first beam displacer 11.

第1ビームディスプレーサ11は、上記のように第2ビームディスプレーサ12と同様の構成であり、第2ビームディスプレーサ12に対して平行に配置される。したがって、第2ビームディスプレーサ12において常光であった光は第1ビームディスプレーサ11においても常光となって直進して透過する。また、第2ビームディスプレーサ12において異常光であった光は、第1ビームディスプレーサ11でも異常光となって第2ビームディスプレーサ12における異常光と同様に屈折して透過する。その結果、第1ビームディスプレーサ11の第2ビームディスプレーサ12側の面に入射するそれぞれの偏光は、第1ビームディスプレーサ11の第2ビームディスプレーサ12側とは反対側の面において、入射時よりも互いの距離d3が大きくなって出射する。なお、上記のように本実施形態の第1ビームディスプレーサ11と第2ビームディスプレーサ12とは同様の構成であるため、この距離d3は上記距離d2の2倍になる。   The first beam displacer 11 has the same configuration as the second beam displacer 12 as described above, and is arranged in parallel to the second beam displacer 12. Therefore, the light that was ordinary light in the second beam displacer 12 is also transmitted to the first beam displacer 11 as ordinary light. In addition, the light that was abnormal light in the second beam displacer 12 becomes the abnormal light in the first beam displacer 11 and is refracted and transmitted in the same manner as the abnormal light in the second beam displacer 12. As a result, the polarized light incident on the surface of the first beam displacer 11 on the second beam displacer 12 side is mutually different on the surface opposite to the second beam displacer 12 side of the first beam displacer 11 than when incident. The distance d3 is increased and emitted. Since the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12 of the present embodiment have the same configuration as described above, the distance d3 is twice the distance d2.

第1ビームディスプレーサ11を透過したそれぞれの偏光は、互いの距離d3が概ね一定のまま第3ビームディスプレーサ13まで伝搬し、第3ビームディスプレーサ13の第1ビームディスプレーサ11側の面に入射する。上記のように、本実施形態の第3ビームディスプレーサ13の光学軸OA3と第1ビームディスプレーサ11の光学軸OA1とは、第1ビームディスプレーサ11と第3ビームディスプレーサ13との中間の平面に対して対称である。そのため、第3ビームディスプレーサ13における異常光の伝搬方向と第1ビームディスプレーサ11における異常光の伝搬方向とは、第1ビームディスプレーサ11と第3ビームディスプレーサ13との中間の平面に対して対称である。従って、第3ビームディスプレーサ13の第1ビームディスプレーサ11側の面に入射する異常光は、常光に近付く方向に屈折して第3ビームディスプレーサ13を透過する。また、本実施形態の第3ビームディスプレーサ13の厚さは第1ビームディスプレーサ11の厚さの2倍である。従って、常光と異常光とが第3ビームディスプレーサ13を伝搬する間に互いに近付く距離は、第1ビームディスプレーサ11及び第2ビームディスプレーサ12において離れた距離d3に等しくなる。その結果、第3ビームディスプレーサ13の第1ビームディスプレーサ11側の面に入射するそれぞれの偏光は、第3ビームディスプレーサ13の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側の面において重なって出射する。   The respective polarized light beams transmitted through the first beam displacer 11 propagate to the third beam displacer 13 with the mutual distance d3 being substantially constant, and enter the surface of the third beam displacer 13 on the first beam displacer 11 side. As described above, the optical axis OA3 of the third beam displacer 13 and the optical axis OA1 of the first beam displacer 11 of the present embodiment are relative to a plane intermediate between the first beam displacer 11 and the third beam displacer 13. Symmetric. Therefore, the propagation direction of extraordinary light in the third beam displacer 13 and the propagation direction of extraordinary light in the first beam displacer 11 are symmetric with respect to an intermediate plane between the first beam displacer 11 and the third beam displacer 13. . Accordingly, the extraordinary light incident on the surface of the third beam displacer 13 on the first beam displacer 11 side is refracted in a direction approaching the ordinary light and passes through the third beam displacer 13. Further, the thickness of the third beam displacer 13 of this embodiment is twice the thickness of the first beam displacer 11. Accordingly, the distance that the ordinary light and the extraordinary light approach each other while propagating through the third beam displacer 13 is equal to the distance d3 that is separated in the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12. As a result, each polarized light incident on the surface of the third beam displacer 13 on the first beam displacer 11 side overlaps on the surface of the third beam displacer 13 opposite to the first beam displacer 11 side.

第3ビームディスプレーサ13を透過して互いに重なったそれぞれの偏光は、第3ポート33から光サーキュレータ1の外に出射する。以上のように、第2ポート32から光サーキュレータ1内に入射する光は、第3ポート33から光サーキュレータ1の外に出射する。   The respective polarized lights that have passed through the third beam displacer 13 and overlapped with each other are emitted from the third port 33 to the outside of the optical circulator 1. As described above, light that enters the optical circulator 1 from the second port 32 is emitted from the third port 33 to the outside of the optical circulator 1.

第3ポート33から出射する光は、デリバリファイバ53の一端に入射し、デリバリファイバ53の他端から出射して加工対象物等に照射される。   The light emitted from the third port 33 is incident on one end of the delivery fiber 53, is emitted from the other end of the delivery fiber 53, and is irradiated on the workpiece or the like.

なお、加工対象物の表面等に反射されてデリバリファイバ53に戻ってくる戻り光の一部は、第3ポート33から光サーキュレータ1に入射する場合がある。   A part of the return light that is reflected by the surface of the object to be processed and returns to the delivery fiber 53 may enter the optical circulator 1 from the third port 33.

図4は、図2と同様に本実施形態の光サーキュレータ1における光学素子の配置を示し、第3ポート33から光サーキュレータ1内に入射する光の光路を矢印で示している。   FIG. 4 shows the arrangement of the optical elements in the optical circulator 1 of the present embodiment as in FIG. 2, and the optical path of the light incident from the third port 33 into the optical circulator 1 is indicated by an arrow.

図4に示すように、第3ポート33から光サーキュレータ1内に入射する光は、第3ポート33から光サーキュレータ1内に入射した後、第3ビームディスプレーサ13の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側の面に入射する。このように第3ビームディスプレーサ13に入射した光は、第3ビームディスプレーサ13において常光であるS偏光と異常光であるP偏光とに分けられる。第3ポート33からの光は第3ビームディスプレーサ13の表面に対して垂直に入射し、常光は第3ビームディスプレーサ13内を直進して透過し、第3ビームディスプレーサ13の第1ビームディスプレーサ11側の面から出射する。一方、異常光は、第3ビームディスプレーサ13内において常光から離れる方向に進んで透過し、進行方向が常光と平行になるように第3ビームディスプレーサ13の第1ビームディスプレーサ11側の面から出射する。   As shown in FIG. 4, the light that enters the optical circulator 1 from the third port 33 enters the optical circulator 1 from the third port 33, and then the first beam displacer 11 side of the third beam displacer 13. Incident on the opposite surface. In this way, the light incident on the third beam displacer 13 is divided into S-polarized light that is ordinary light and P-polarized light that is abnormal light in the third beam displacer 13. The light from the third port 33 is incident perpendicularly to the surface of the third beam displacer 13, and the ordinary light travels straight through the third beam displacer 13, and the first beam displacer 11 side of the third beam displacer 13. The light is emitted from the surface. On the other hand, the abnormal light travels in the direction away from the normal light in the third beam displacer 13 and is transmitted, and is emitted from the surface of the third beam displacer 13 on the first beam displacer 11 side so that the traveling direction is parallel to the normal light. .

第3ビームディスプレーサ13を透過したそれぞれの偏光は、互いの距離d4が概ね一定のまま第1ビームディスプレーサ11まで伝搬し、第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射する。上記のように、本実施形態の第3ビームディスプレーサ13の光学軸OA3と第1ビームディスプレーサ11の光学軸OA1とは、第1ビームディスプレーサ11と第3ビームディスプレーサ13との中間の平面に対して対称である。そのため、第3ビームディスプレーサ13における異常光の伝搬方向と第1ビームディスプレーサ11における異常光の伝搬方向とは、第1ビームディスプレーサ11と第3ビームディスプレーサ13との中間の平面に対して対称である。従って、第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射する異常光は、常光に近付く方向に屈折して第1ビームディスプレーサ11を透過する。また、本実施形態の第1ビームディスプレーサ11の厚さは第3ビームディスプレーサ13の厚さの1/2である。従って、異常光と常光とが第1ビームディスプレーサ11を伝搬する間に互いに近付く距離は、第3ビームディスプレーサ13において離れた距離d4の半分である。その結果、第1ビームディスプレーサ11の一方の面に入射するそれぞれの偏光は、距離d4の半分である距離d5だけ互いに離れたまま第1ビームディスプレーサ11の他方の面から出射する。   The respective polarized light beams transmitted through the third beam displacer 13 propagate to the first beam displacer 11 with the mutual distance d4 being substantially constant, and enter one surface of the first beam displacer 11. As described above, the optical axis OA3 of the third beam displacer 13 and the optical axis OA1 of the first beam displacer 11 of the present embodiment are relative to a plane intermediate between the first beam displacer 11 and the third beam displacer 13. Symmetric. Therefore, the propagation direction of extraordinary light in the third beam displacer 13 and the propagation direction of extraordinary light in the first beam displacer 11 are symmetric with respect to an intermediate plane between the first beam displacer 11 and the third beam displacer 13. . Therefore, the extraordinary light incident on one surface of the first beam displacer 11 is refracted in the direction approaching the ordinary light and passes through the first beam displacer 11. Further, the thickness of the first beam displacer 11 of this embodiment is ½ of the thickness of the third beam displacer 13. Therefore, the distance at which the extraordinary light and the ordinary light approach each other while propagating through the first beam displacer 11 is half of the distance d4 away from the third beam displacer 13. As a result, each polarized light incident on one surface of the first beam displacer 11 is emitted from the other surface of the first beam displacer 11 while being separated from each other by a distance d5 which is half of the distance d4.

第1ビームディスプレーサ11を透過したそれぞれの偏光は、ファラデー回転子21に入射する。ファラデー回転子21では、上記のように偏光の偏光方向が当該偏光の進行方向に沿って見て時計回りに45°回転する。また、ファラデー回転子21を透過したそれぞれの偏光は、偏光ローテータ22に入射する。偏光ローテータ22では、偏光の偏光方向が上記のように更に当該偏光の進行方向に沿って見て時計回りに45°回転する。したがって、第1ビームディスプレーサ11においてS偏光であった偏光は、ファラデー回転子21及び偏光ローテータ22を透過することで偏光方向が90°回転し、P偏光となって第2ビームディスプレーサ12に入射する。また、第1ビームディスプレーサ11においてP偏光であった偏光は、ファラデー回転子21及び偏光ローテータ22を透過することで偏光方向が90°回転し、S偏光となって第2ビームディスプレーサ12に入射する。   Each polarized light transmitted through the first beam displacer 11 enters the Faraday rotator 21. In the Faraday rotator 21, as described above, the polarization direction of the polarized light rotates 45 degrees clockwise as viewed along the traveling direction of the polarized light. Each polarized light transmitted through the Faraday rotator 21 enters the polarization rotator 22. In the polarization rotator 22, the polarization direction of the polarized light further rotates 45 ° clockwise as seen along the traveling direction of the polarized light as described above. Accordingly, the polarized light that has been S-polarized light in the first beam displacer 11 is transmitted through the Faraday rotator 21 and the polarization rotator 22 so that the polarization direction is rotated by 90 ° and becomes P-polarized light and enters the second beam displacer 12. . Further, the polarized light that was P-polarized light in the first beam displacer 11 is transmitted through the Faraday rotator 21 and the polarization rotator 22 so that the polarization direction is rotated by 90 ° and becomes S-polarized light and enters the second beam displacer 12. .

第2ビームディスプレーサ12は、上記のように第1ビームディスプレーサ11と同様の構成であり、第1ビームディスプレーサ11に対して平行に配置される。したがって、第1ビームディスプレーサ11において異常光であった光は、第2ビームディスプレーサ12において常光となって直進して透過する。また、第1ビームディスプレーサ11で常光であった光は、第2ビームディスプレーサ12では異常光となって第1ビームディスプレーサ11における異常光と同様に屈折して透過する。その結果、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側の面に入射するそれぞれの偏光は、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側の面において互いの距離がより大きくなって出射する。第2ビームディスプレーサ12を透過した後のそれぞれの偏光の互いの距離d6は、上記距離d4と同じである。   The second beam displacer 12 has the same configuration as the first beam displacer 11 as described above, and is arranged in parallel to the first beam displacer 11. Therefore, the light that was abnormal light in the first beam displacer 11 goes straight through the second beam displacer 12 and is transmitted. In addition, the light that has been normal light in the first beam displacer 11 becomes abnormal light in the second beam displacer 12 and is refracted and transmitted in the same manner as the abnormal light in the first beam displacer 11. As a result, each polarized light incident on the surface of the second beam displacer 12 on the first beam displacer 11 side has a larger distance from each other on the surface of the second beam displacer 12 opposite to the first beam displacer 11 side. And then exit. The distance d6 between the polarized lights after passing through the second beam displacer 12 is the same as the distance d4.

互いに離れて第2ビームディスプレーサ12を透過したそれぞれの偏光は、第2ポート32へ到達せずに筐体10の内面に照射される。なお、筐体10の内面のうちこのようにして偏光が照射される部位には、光吸収部材が配置されることが好ましい。以上のように、第3ポート33から光サーキュレータ1内に入射した光は、光サーキュレータ1の外に出射することが抑制される。したがって、戻り光が第3ポート33から光サーキュレータ1内に入射したとしても、当該戻り光が信号光源MOや励起光源7に達することが抑制され得る。   The polarized light beams that have passed through the second beam displacer 12 away from each other are irradiated on the inner surface of the housing 10 without reaching the second port 32. In addition, it is preferable that a light-absorbing member is disposed on a portion of the inner surface of the housing 10 that is irradiated with polarized light in this way. As described above, the light that enters the optical circulator 1 from the third port 33 is suppressed from being emitted outside the optical circulator 1. Therefore, even if the return light enters the optical circulator 1 from the third port 33, the return light can be suppressed from reaching the signal light source MO and the excitation light source 7.

以上の説明のように、本実施形態の光サーキュレータ1は、外部からの光が入射する第1ポート31、第2ポート32及び第3ポート33と、複屈折結晶によって構成される第1ビームディスプレーサ11、第2ビームディスプレーサ12及び第3ビームディスプレーサ13と、第1ビームディスプレーサ11及び第2ビームディスプレーサ12の間に配置されるファラデー回転子21及び偏光ローテータ22と、を備える。また、第1ポート31から第1ビームディスプレーサ11に入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、ファラデー回転子21及び偏光ローテータ22において偏光方向が回転されて第2ビームディスプレーサ12において互いに重なるように屈折し、第2ポート32から出射する。さらに、第2ポート32から第2ビームディスプレーサ12に入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、偏光ローテータ22及びファラデー回転子21において偏光方向が回転されて第1ビームディスプレーサ11において互いに更に引き離され、第3ビームディスプレーサ13において互いに重なるように屈折し、第3ポート33から出射する。   As described above, the optical circulator 1 of the present embodiment includes the first beam displacer configured by the first port 31, the second port 32, and the third port 33 into which light from the outside is incident and the birefringent crystal. 11, a second beam displacer 12 and a third beam displacer 13, and a Faraday rotator 21 and a polarization rotator 22 disposed between the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12. In addition, the polarized light beams incident on the first beam displacer 11 from the first port 31 and separated from each other are refracted so that their polarization directions are rotated by the Faraday rotator 21 and the polarization rotator 22 and overlap each other in the second beam displacer 12. Then, the light is emitted from the second port 32. Further, the polarized light beams incident on the second beam displacer 12 through the second port 32 and separated from each other are further separated from each other in the first beam displacer 11 by rotating the polarization direction in the polarization rotator 22 and the Faraday rotator 21. The light beams are refracted so as to overlap each other in the third beam displacer 13 and are emitted from the third port 33.

このように、本実施形態の光サーキュレータ1では、第1ポート31から入射する光が第2ポート32から出射し、第2ポート32から入射する光が第3ポート33から出射する。また、本実施形態の光サーキュレータ1は、キューブ型の偏光ビームスプリッタを用いる必要がなく、複屈折結晶によって構成されるビームディスプレーサを用いている。このようなビームディスプレーサは小型化が容易であり、ビームディスプレーサの大きさに合わせてファラデー回転子21等も小型化され得る。よって、本実施形態の光サーキュレータ1は、製造コストが抑制され得るとともに小型化され得る。さらに、本実施形態の光サーキュレータ1が備えるそれぞれのビームディスプレーサは接着剤を用いずに構成され得るため、それぞれのビームディスプレーサに入射する光による発熱が抑制され得る。よって、本実施形態の光サーキュレータ1が備えるそれぞれのビームディスプレーサは、高出力の光にも対応し得る。なお、高出力の光とは、例えば、平均出力パワーもしくはエネルギーが300W以上の光である。このように光サーキュレータ1が備えるそれぞれのビームディスプレーサが高出力の光に対応し得ることによって、光サーキュレータ1は、例えば、レーザ装置100から出射するレーザ光のピークパワーが2kW以上、好ましくは7kW以上である場合にも適用され得る。したがって、光サーキュレータ1は、光をレーザ装置の外部に出力する加工用レーザ装置に適用され得る。また、例えばレーザ装置100が外部に出射するレーザ光の波長は単一波長とされる。   As described above, in the optical circulator 1 of the present embodiment, light incident from the first port 31 is emitted from the second port 32, and light incident from the second port 32 is emitted from the third port 33. Further, the optical circulator 1 of this embodiment does not need to use a cube-type polarization beam splitter, and uses a beam displacer constituted by a birefringent crystal. Such a beam displacer can be easily miniaturized, and the Faraday rotator 21 and the like can be miniaturized according to the size of the beam displacer. Therefore, the optical circulator 1 of the present embodiment can be reduced in size while the manufacturing cost can be suppressed. Furthermore, since each beam displacer provided in the optical circulator 1 of the present embodiment can be configured without using an adhesive, heat generation by light incident on each beam displacer can be suppressed. Therefore, each beam displacer provided in the optical circulator 1 of the present embodiment can cope with high output light. The high output light is, for example, light having an average output power or energy of 300 W or more. As described above, each beam displacer included in the optical circulator 1 can cope with high output light, so that the optical circulator 1 has, for example, a peak power of laser light emitted from the laser device 100 of 2 kW or more, preferably 7 kW or more. It can also be applied to Therefore, the optical circulator 1 can be applied to a processing laser device that outputs light to the outside of the laser device. For example, the wavelength of the laser beam emitted from the laser apparatus 100 to the outside is a single wavelength.

また、本実施形態の光サーキュレータ1が備えるそれぞれのビームディスプレーサが上記のように高出力の光に対応することによって、それぞれのビームディスプレーサに入射する光のパワー密度を高めて当該光のビーム径を小さくすることができる。ビームディスプレーサに入射する光のビーム径が小さい程、当該ビームディスプレーサにおいて互いに分離される偏光同士の距離は小さくてよくなる。例えば、図4に示すように第3ポート33から光サーキュレータ1に入射する光が第2ポート32から光サーキュレータ1の外に出射することを抑制するためには、距離d6が第2ビームディスプレーサ12を透過するそれぞれの偏光のビーム径に対して十分に大きいことが好ましい。距離d6を十分に大きくするためには、距離d4,d5がそれぞれのビームディスプレーサを透過する偏光のビーム径に対して十分に大きいことが好ましい。距離d5は、例えば、第1ビームディスプレーサ11を透過する偏光のビーム径の2倍以上であることが好ましい。このように、偏光同士の好ましい距離は、偏光のビーム径に依存する。よって、偏光のビーム径が小さい程、偏光同士の距離d4,d5,d6は小さくてよくなり、ビームディスプレーサは小さくてよくなる。光サーキュレータ1が備えるそれぞれのビームディスプレーサが小型化されることによって、光サーキュレータ1がより小型化され得る。   Further, each beam displacer provided in the optical circulator 1 of the present embodiment corresponds to high output light as described above, thereby increasing the power density of light incident on each beam displacer and reducing the beam diameter of the light. Can be small. The smaller the beam diameter of the light incident on the beam displacer, the smaller the distance between the polarized light beams separated from each other in the beam displacer. For example, as shown in FIG. 4, in order to prevent light incident on the optical circulator 1 from the third port 33 from being emitted from the second port 32 to the outside of the optical circulator 1, the distance d6 is set to the second beam displacer 12. It is preferable that it is sufficiently large with respect to the beam diameter of each polarized light that passes through the beam. In order to make the distance d6 sufficiently large, it is preferable that the distances d4 and d5 are sufficiently large with respect to the beam diameter of the polarized light transmitted through each beam displacer. The distance d5 is preferably, for example, not less than twice the beam diameter of the polarized light transmitted through the first beam displacer 11. Thus, the preferred distance between the polarized light depends on the beam diameter of the polarized light. Therefore, the smaller the beam diameter of the polarized light, the smaller the distances d4, d5, d6 between the polarized light, and the smaller the beam displacer. By reducing the size of each beam displacer included in the optical circulator 1, the optical circulator 1 can be further reduced in size.

また、本実施形態の光サーキュレータ1では、第1ビームディスプレーサ11の厚さと第2ビームディスプレーサ12の厚さとの合計が、第3ビームディスプレーサ13の厚さと等しい。ビームディスプレーサを伝搬するそれぞれの偏光同士の距離の変化は、当該ビームディスプレーサの厚さに依存し得る。上記のようにそれぞれのビームディスプレーサの厚さが選択されることによって、第2ポート32から入射して第2ビームディスプレーサ12及び第1ビームディスプレーサ11において互いに離されるそれぞれの偏光同士の距離と、第3ビームディスプレーサ13においてそれらの偏光同士が互いに近付けられる距離とを同じにし易くなる。よって、第2ポート32から入射して第2ビームディスプレーサ12及び第1ビームディスプレーサ11において互いに引き離されるそれぞれの偏光が、第3ビームディスプレーサ13において互いに重ねられ易くなる。   Further, in the optical circulator 1 of the present embodiment, the total thickness of the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12 is equal to the thickness of the third beam displacer 13. The change in the distance between the respective polarizations propagating through the beam displacer can depend on the thickness of the beam displacer. By selecting the thicknesses of the respective beam displacers as described above, the distance between the polarized lights incident from the second port 32 and separated from each other in the second beam displacer 12 and the first beam displacer 11, and the first In the three-beam displacer 13, it becomes easy to make the distance at which these polarized lights come close to each other. Therefore, the respective polarized lights incident from the second port 32 and separated from each other in the second beam displacer 12 and the first beam displacer 11 are easily superimposed on each other in the third beam displacer 13.

また、本実施形態の光サーキュレータ1では、第2ポート32から第2ビームディスプレーサ12に入射して互いに分けられるそれぞれの偏光が第1ビームディスプレーサ11を透過したときの互いの距離d3が、当該それぞれの偏光が第3ビームディスプレーサ13を透過したときに互いに近付けられる距離と等しい。第2ビームディスプレーサ12及び第1ビームディスプレーサ11において互いに引き離される偏光同士の距離d3とそれらの偏光同士が第3ビームディスプレーサ13において互いに近付けられる距離が等しいことによって、それらの偏光同士が第3ビームディスプレーサ13において互いに重ねられ易くなる。したがって、第3ポート33から出射する光のビーム径が小さくされ、第3ポート33から光が出射し易くなり得る。   Further, in the optical circulator 1 of the present embodiment, the respective distances d3 when the polarized lights that are incident on the second beam displacer 12 from the second port 32 and are separated from each other are transmitted through the first beam displacer 11, respectively. Are equal to the distance that can be brought close to each other when transmitted through the third beam displacer 13. The distance d3 between the polarized lights separated from each other in the second beam displacer 12 and the first beam displacer 11 and the distance in which the polarized lights are brought close to each other in the third beam displacer 13 are equal to each other. 13 are easily overlapped with each other. Therefore, the beam diameter of the light emitted from the third port 33 can be reduced, and the light can be easily emitted from the third port 33.

また、本実施形態の光サーキュレータ1では、第1ビームディスプレーサ11の厚さと第2ビームディスプレーサ12の厚さとが等しい。そのため、第1ポート31から入射して第1ビームディスプレーサ11において互いに離されるそれぞれの偏光同士の距離と、第2ビームディスプレーサ12においてそれらの偏光同士が互いに近付けられる距離とを同じにし易くなる。よって、第1ポート31から入射して第1ビームディスプレーサ11において互いに引き離されるそれぞれの偏光が、第2ビームディスプレーサ12において互いに重ねられ易くなる。また、このように第1ビームディスプレーサ11及び第2ビームディスプレーサ12の厚さが選択されることによって、第1ビームディスプレーサ11と第2ビームディスプレーサ12とが同様のビームディスプレーサによって構成され得る。そのため、光サーキュレータ1の構成が簡易に成り得る。さらに、上記のように第1ビームディスプレーサ11の厚さと第2ビームディスプレーサ12の厚さとの合計が第3ビームディスプレーサ13の厚さと同じにされる場合は、第1ビームディスプレーサ11を構成するビームディスプレーサと同様のビームディスプレーサを2つ用いて第3ビームディスプレーサ13が構成され得る。すなわち、第1ビームディスプレーサ11、第2ビームディスプレーサ12、及び第3ビームディスプレーサ13が全て同様のビームディスプレーサによって構成され得る。従って、光サーキュレータ1の構成がより簡易に成り得る。ただし、第1ビームディスプレーサ11の厚さと第2ビームディスプレーサ12の厚さとの合計が第3ビームディスプレーサ13の厚さと同じにされる場合であっても、第3ビームディスプレーサ13が1つのビームディスプレーサで構成されてもよい。この場合は、上記のように2つのビームディスプレーサによって第3ビームディスプレーサ13が構成される場合に比べて用いるビームディスプレーサの数を少なくすることができる。   Further, in the optical circulator 1 of the present embodiment, the thickness of the first beam displacer 11 and the thickness of the second beam displacer 12 are equal. Therefore, it becomes easy to make the distance between the polarized lights incident from the first port 31 and separated from each other in the first beam displacer 11 equal to the distance in which the polarized lights are brought close to each other in the second beam displacer 12. Therefore, the respective polarized lights incident from the first port 31 and separated from each other in the first beam displacer 11 are easily superimposed on each other in the second beam displacer 12. Further, by selecting the thicknesses of the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12 in this way, the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12 can be configured by the same beam displacer. Therefore, the configuration of the optical circulator 1 can be simplified. Furthermore, when the sum of the thickness of the first beam displacer 11 and the thickness of the second beam displacer 12 is the same as the thickness of the third beam displacer 13 as described above, the beam displacer constituting the first beam displacer 11 is used. The third beam displacer 13 can be configured by using two beam displacers similar to those in FIG. That is, the first beam displacer 11, the second beam displacer 12, and the third beam displacer 13 can all be constituted by the same beam displacer. Therefore, the configuration of the optical circulator 1 can be simplified. However, even if the sum of the thickness of the first beam displacer 11 and the thickness of the second beam displacer 12 is the same as the thickness of the third beam displacer 13, the third beam displacer 13 is a single beam displacer. It may be configured. In this case, the number of beam displacers to be used can be reduced as compared with the case where the third beam displacer 13 is configured by two beam displacers as described above.

また、本実施形態の光サーキュレータ1では、第1ポート31が第1ミラー31mを有する。このように第1ポート31、第2ポート32、及び第3ポート33の少なくとも1つがミラーを有することによって、光を所望の位置に誘導し易くなり、光サーキュレータ1の設計自由度が向上し得る。   In the optical circulator 1 of the present embodiment, the first port 31 has the first mirror 31m. As described above, since at least one of the first port 31, the second port 32, and the third port 33 has the mirror, the light can be easily guided to a desired position, and the design flexibility of the optical circulator 1 can be improved. .

また、第1ミラー31mは、第1ビームディスプレーサ11と互いに隣り合うように設けられ、第1ビームディスプレーサ11を互いに離間して透過するそれぞれの偏光の光路で挟まれる位置に配置される。このように、いずれかのポートが有するミラーは、いずれかのビームディスプレーサと互いに隣り合って設けられ、当該ミラーと互いに隣り合うビームディスプレーサを互いに離間して透過するそれぞれの偏光の光路で挟まれる位置に配置されることが好ましい。このようにミラーが配置されることによって、光サーキュレータ1内に形成される余分なスペースを活かすことができ、光サーキュレータ1がより小型化され得る。   The first mirror 31m is provided so as to be adjacent to the first beam displacer 11, and is disposed at a position sandwiched between the optical paths of the respective polarized light beams that are transmitted away from the first beam displacer 11. In this way, the mirror of any one of the ports is provided adjacent to any one of the beam displacers, and is sandwiched between the optical paths of the respective polarized light beams that are separated from each other and pass through the adjacent beam displacer. It is preferable to arrange | position. By arranging the mirror in this way, an extra space formed in the optical circulator 1 can be utilized, and the optical circulator 1 can be further downsized.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about the component which is the same as that of 1st Embodiment, or equivalent, except the case where it demonstrates especially, the same referential mark is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図5は、本発明の第2実施形態のレーザ装置の構成を概略的に示す図である。図5に示す本実施形態のレーザ装置200は、信号光源MO、第2実施形態の光サーキュレータ2、第1アンプAM1、第2アンプAM2を主な構成要素として備える。光サーキュレータ2は、後述するように上記第1実施形態の光サーキュレータ1と構成が異なる。また、第2アンプAM2は、配置以外は第1アンプAM1と同様の構成とされる。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a laser apparatus according to the second embodiment of the present invention. The laser device 200 of this embodiment shown in FIG. 5 includes a signal light source MO, the optical circulator 2 of the second embodiment, a first amplifier AM1, and a second amplifier AM2 as main components. The optical circulator 2 is different in configuration from the optical circulator 1 of the first embodiment as described later. The second amplifier AM2 has the same configuration as the first amplifier AM1 except for the arrangement.

図6は、本発明の第2実施形態の光サーキュレータにおける光学素子の配置を示す図である。図6に示すように、本実施形態の光サーキュレータ2は、第4ビームディスプレーサ14及び第4ポート34を更に備え、第2ポート32が第2ミラー32mと第2開口32hとを有する点において、第1実施形態の光サーキュレータ1と異なる。   FIG. 6 is a diagram showing an arrangement of optical elements in the optical circulator according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the optical circulator 2 of this embodiment further includes a fourth beam displacer 14 and a fourth port 34, and the second port 32 has a second mirror 32m and a second opening 32h. Different from the optical circulator 1 of the first embodiment.

第4ビームディスプレーサ14は、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側に配置されており、平行平板型の複屈折結晶によって構成される。本実施形態の第4ビームディスプレーサ14は、第3ビームディスプレーサ13と同様の構成であり、第3ビームディスプレーサ13と平行に配置される。すなわち、本実施形態の第4ビームディスプレーサ14の光学軸OA4は、第3ビームディスプレーサ13の光学軸OA3と平行であり、本実施形態の第4ビームディスプレーサ14の厚さは第3ビームディスプレーサ13の厚さと同じである。すなわち、第1ビームディスプレーサ11の厚さと第2ビームディスプレーサ12の厚さとの合計が、第4ビームディスプレーサ14の厚さと等しい。このような第4ビームディスプレーサ14の光学軸OA4及び第4ビームディスプレーサ14の厚さの一方または両方が調整されることによって、第4ビームディスプレーサ14において常光と異常光との距離が調整され得る。   The fourth beam displacer 14 is disposed on the opposite side of the second beam displacer 12 from the first beam displacer 11 side, and is constituted by a parallel plate type birefringent crystal. The fourth beam displacer 14 of the present embodiment has the same configuration as the third beam displacer 13 and is arranged in parallel with the third beam displacer 13. That is, the optical axis OA4 of the fourth beam displacer 14 of this embodiment is parallel to the optical axis OA3 of the third beam displacer 13, and the thickness of the fourth beam displacer 14 of this embodiment is the same as that of the third beam displacer 13. Same as thickness. That is, the sum of the thickness of the first beam displacer 11 and the thickness of the second beam displacer 12 is equal to the thickness of the fourth beam displacer 14. By adjusting one or both of the optical axis OA4 of the fourth beam displacer 14 and the thickness of the fourth beam displacer 14, the distance between the ordinary light and the abnormal light can be adjusted in the fourth beam displacer 14.

第4ポート34は、第4ビームディスプレーサ14の第2ビームディスプレーサ12側とは反対側に設けられる。本実施形態の第4ポート34は、筐体10に形成される開口である。第4ポート34には、デリバリファイバ53の一端が接続される。   The fourth port 34 is provided on the side opposite to the second beam displacer 12 side of the fourth beam displacer 14. The fourth port 34 of the present embodiment is an opening formed in the housing 10. One end of a delivery fiber 53 is connected to the fourth port 34.

本実施形態の第2ポート32は、筐体10に形成される第2開口32hと第2ミラー32mとを有する。第2開口32hには、光ファイバ52の一端が接続される。本実施形態の第2ミラー32mは全反射ミラーであり、第2開口32hから筐体10内に入射する光は、第2ミラー32mによって全反射され、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側の面に入射する。   The second port 32 of the present embodiment has a second opening 32h formed in the housing 10 and a second mirror 32m. One end of the optical fiber 52 is connected to the second opening 32h. The second mirror 32m of the present embodiment is a total reflection mirror, and light that enters the housing 10 from the second opening 32h is totally reflected by the second mirror 32m, and the first beam displacer 11 of the second beam displacer 12 is reflected. Incident on the surface opposite to the side.

また、本実施形態の第3ポート33には、光ファイバ55の一端が接続される。光ファイバ55は、光ファイバ52と同様の構造の光ファイバである。   In addition, one end of the optical fiber 55 is connected to the third port 33 of the present embodiment. The optical fiber 55 is an optical fiber having the same structure as the optical fiber 52.

次に、本実施形態のレーザ装置200の動作について説明する。   Next, the operation of the laser device 200 of this embodiment will be described.

まず、上記第1実施形態のレーザ装置100と同様に、第1アンプAM1の励起光源7のそれぞれのレーザダイオード71から励起光が出射され、当該励起光は、第1アンプAM1の光増幅用ガラス体4を伝搬して当該光増幅用ガラス体4に添加されている活性元素を励起する。また、第2アンプAM2の励起光源7のそれぞれのレーザダイオード71からも励起光が出射され、当該励起光は、第2アンプAM2の光増幅用ガラス体4を伝搬して当該光増幅用ガラス体4に添加されている活性元素を励起する。   First, similarly to the laser device 100 of the first embodiment, excitation light is emitted from the respective laser diodes 71 of the excitation light source 7 of the first amplifier AM1, and the excitation light is light amplification glass of the first amplifier AM1. It propagates through the body 4 to excite the active element added to the light amplification glass body 4. In addition, excitation light is also emitted from the respective laser diodes 71 of the excitation light source 7 of the second amplifier AM2, and the excitation light propagates through the optical amplification glass body 4 of the second amplifier AM2 and the optical amplification glass body. The active element added to 4 is excited.

一方、信号光源MOからは信号光が出射され、当該信号光は、信号光ファイバ51を介して第1ポート31から光サーキュレータ1に入射する。   On the other hand, signal light is emitted from the signal light source MO, and the signal light enters the optical circulator 1 from the first port 31 through the signal optical fiber 51.

図6は、光サーキュレータ2において第1ポート31から光サーキュレータ2内に入射する光の光路を矢印で示している。   FIG. 6 shows an optical path of light that enters the optical circulator 2 from the first port 31 in the optical circulator 2 with an arrow.

図6に示すように、第1ポート31から光サーキュレータ2内に入射する光の進路は、第2ビームディスプレーサ12を透過するまでは上記第1実施形態の光サーキュレータ1と同様である。第2ビームディスプレーサ12を透過して互いに重なったそれぞれの偏光は、第2ミラー32mによって全反射され、第2開口32hから光サーキュレータ2の外に出射する。以上のように、第1ポート31から光サーキュレータ1内に入射する光は、第2ポート32から光サーキュレータ2の外に出射する。   As shown in FIG. 6, the path of light entering the optical circulator 2 from the first port 31 is the same as that of the optical circulator 1 of the first embodiment until it passes through the second beam displacer 12. The respective polarized lights that have passed through the second beam displacer 12 and overlapped with each other are totally reflected by the second mirror 32m and are emitted from the second opening 32h to the outside of the optical circulator 2. As described above, the light that enters the optical circulator 1 from the first port 31 is emitted from the second port 32 to the outside of the optical circulator 2.

第2ポート32から射出する信号光は、上記第1実施形態のレーザ装置100と同様に、光増幅用ガラス体4を伝搬して増幅され、第2ポート32から再び光サーキュレータ2に入射する。   Similarly to the laser device 100 of the first embodiment, the signal light emitted from the second port 32 propagates through the optical amplifying glass body 4 and is amplified, and enters the optical circulator 2 again from the second port 32.

図7は、図6と同様に本実施形態の光サーキュレータ2における光学素子の配置を示し、第2ポート32から光サーキュレータ2内に入射する光の光路を矢印で示している。   FIG. 7 shows the arrangement of the optical elements in the optical circulator 2 of the present embodiment as in FIG. 6, and the optical path of light that enters the optical circulator 2 from the second port 32 is indicated by an arrow.

図7に示すように、第2ポート32から光サーキュレータ2内に入射する光は、第2開口32hから光サーキュレータ2内に入射した後、第2ミラー32mによって全反射され、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側の面に入射する。その後の光の進路は、上記第1実施形態の光サーキュレータ1において第2ポート32からの光が第2ビームディスプレーサ12に入射した後と同様である。以上のように、第2ポート32から光サーキュレータ2内に入射する光は、第3ポート33から光サーキュレータ2の外に出射する。   As shown in FIG. 7, the light that enters the optical circulator 2 from the second port 32 enters the optical circulator 2 through the second opening 32 h, and then is totally reflected by the second mirror 32 m, and the second beam displacer 12. Is incident on the surface opposite to the first beam displacer 11 side. The subsequent light path is the same as that after the light from the second port 32 enters the second beam displacer 12 in the optical circulator 1 of the first embodiment. As described above, the light that enters the optical circulator 2 from the second port 32 is emitted from the third port 33 to the outside of the optical circulator 2.

第3ポート33から射出する光は、光ファイバ55の一端から入射して他端から出射し、第2アンプAM2に入射する。第2アンプAM2は、第1アンプAM1と同様に、入射する光を増幅し、増幅された当該光の少なくとも一部を当該光が入射した側に反射する。すなわち、第2アンプAM2は、第3ポート33から出射する光を増幅し、増幅された当該光の少なくとも一部を第3ポート33側に反射する。このように第2アンプAM2で反射された光は、第3ポート33から再び光サーキュレータ2に入射する。   Light emitted from the third port 33 enters from one end of the optical fiber 55, exits from the other end, and enters the second amplifier AM2. Similar to the first amplifier AM1, the second amplifier AM2 amplifies the incident light and reflects at least a part of the amplified light to the incident side. That is, the second amplifier AM2 amplifies the light emitted from the third port 33, and reflects at least a part of the amplified light to the third port 33 side. Thus, the light reflected by the second amplifier AM2 enters the optical circulator 2 again from the third port 33.

図8は、図6と同様に本実施形態の光サーキュレータ2における光学素子の配置を示し、第3ポート33から光サーキュレータ2内に入射する光の光路を矢印で示している。   FIG. 8 shows the arrangement of the optical elements in the optical circulator 2 of the present embodiment as in FIG. 6, and the optical path of the light that enters the optical circulator 2 from the third port 33 is indicated by an arrow.

図8に示すように、第3ポート33から光サーキュレータ2内に入射する光の進路は、第2ビームディスプレーサ12を透過するまでは上記第1実施形態の光サーキュレータ1と同様である。第2ビームディスプレーサ12を透過したそれぞれの偏光は、互いの距離d6が概ね一定のまま第4ビームディスプレーサ14まで伝搬し、第4ビームディスプレーサ14の第2ビームディスプレーサ12側の面に入射する。また、第4ビームディスプレーサ14は、上記のように第3ビームディスプレーサ13と同様の構成であり、第3ビームディスプレーサ13に対して平行に配置される。したがって、第3ビームディスプレーサ13において異常光であった光は、第4ビームディスプレーサ14において常光となって直進して透過する。また、第3ビームディスプレーサ13で常光であった光は、第4ビームディスプレーサ14では異常光となって第3ビームディスプレーサ13における異常光と同様に屈折して透過する。その結果、第4ビームディスプレーサ14の一方の面に入射するそれぞれの偏光は、第4ビームディスプレーサ14の他方の面において重なって出射する。   As shown in FIG. 8, the path of light entering the optical circulator 2 from the third port 33 is the same as that of the optical circulator 1 of the first embodiment until it passes through the second beam displacer 12. Each polarized light transmitted through the second beam displacer 12 propagates to the fourth beam displacer 14 with the mutual distance d6 being substantially constant, and enters the surface of the fourth beam displacer 14 on the second beam displacer 12 side. The fourth beam displacer 14 has the same configuration as the third beam displacer 13 as described above, and is arranged in parallel to the third beam displacer 13. Therefore, the light that was abnormal light in the third beam displacer 13 becomes normal light in the fourth beam displacer 14 and passes straight. In addition, the light that has been ordinary light in the third beam displacer 13 becomes abnormal light in the fourth beam displacer 14 and is refracted and transmitted in the same manner as the abnormal light in the third beam displacer 13. As a result, each polarized light incident on one surface of the fourth beam displacer 14 overlaps on the other surface of the fourth beam displacer 14 and is emitted.

第4ビームディスプレーサ14を透過して互いに重なったそれぞれの偏光は、第4ポート34から光サーキュレータ2の外に出射する。以上のように、第3ポート33から光サーキュレータ2内に入射する光は、第4ポート34から光サーキュレータ2の外に出射する。   The respective polarized lights that have passed through the fourth beam displacer 14 and overlapped with each other are emitted from the fourth port 34 to the outside of the optical circulator 2. As described above, the light that enters the optical circulator 2 from the third port 33 is emitted from the fourth port 34 to the outside of the optical circulator 2.

第4ポート34から出射する光は、デリバリファイバ53の一端に入射し、デリバリファイバ53の他端から出射して加工対象物等に照射される。   The light emitted from the fourth port 34 is incident on one end of the delivery fiber 53, is emitted from the other end of the delivery fiber 53, and is irradiated on the workpiece or the like.

なお、加工対象物の表面等に反射されてデリバリファイバ53に戻ってくる戻り光の一部は、第4ポート34から光サーキュレータ2に入射する場合がある。   Note that part of the return light that is reflected by the surface of the object to be processed and returns to the delivery fiber 53 may enter the optical circulator 2 from the fourth port 34.

図9は、図6と同様に本実施形態の光サーキュレータ2における光学素子の配置を示し、第4ポート34から光サーキュレータ2内に入射する光の光路を矢印で示している。   FIG. 9 shows the arrangement of the optical elements in the optical circulator 2 of the present embodiment as in FIG. 6, and the optical path of light that enters the optical circulator 2 from the fourth port 34 is indicated by arrows.

図9に示すように、第4ポート34から光サーキュレータ2内に入射する光は、第4ポート34から光サーキュレータ2内に入射した後、第4ビームディスプレーサ14の第2ビームディスプレーサ12側とは反対側の面に入射する。このように第4ビームディスプレーサ14に入射した光は、第4ビームディスプレーサ14において常光であるS偏光と異常光であるP偏光とに分けられる。第4ポート34からの光は第4ビームディスプレーサ14の第2ビームディスプレーサ12側とは反対側の面に対して垂直に入射し、常光は第4ビームディスプレーサ14内を直進して透過し、第4ビームディスプレーサ14の第2ビームディスプレーサ12側の面から出射する。一方、異常光は、第4ビームディスプレーサ14内において常光から離れる方向に進んで透過し、進行方向が常光と平行になるように第4ビームディスプレーサ14の第2ビームディスプレーサ12側の面から出射する。   As shown in FIG. 9, the light that enters the optical circulator 2 from the fourth port 34 enters the optical circulator 2 from the fourth port 34, and then is the second beam displacer 12 side of the fourth beam displacer 14. Incident on the opposite surface. Thus, the light incident on the fourth beam displacer 14 is divided into S-polarized light that is ordinary light and P-polarized light that is abnormal light in the fourth beam displacer 14. Light from the fourth port 34 enters perpendicularly to the surface of the fourth beam displacer 14 opposite to the second beam displacer 12 side, and ordinary light passes straight through the fourth beam displacer 14 and passes through the fourth beam displacer 14. The light is emitted from the surface of the 4-beam displacer 14 on the second beam displacer 12 side. On the other hand, the abnormal light travels in the direction away from the ordinary light in the fourth beam displacer 14 and is transmitted, and is emitted from the surface of the fourth beam displacer 14 on the second beam displacer 12 side so that the traveling direction is parallel to the ordinary light. .

第4ビームディスプレーサ14を透過したそれぞれの偏光は、互いの距離d7が概ね一定のまま第2ビームディスプレーサ12まで伝搬し、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側の面に入射する。本実施形態の第2ビームディスプレーサ12の光学軸OA2と第4ビームディスプレーサ14の光学軸OA4とは、第2ビームディスプレーサ12と第4ビームディスプレーサ14との中間の平面に対して対称である。そのため、第2ビームディスプレーサ12における異常光の伝搬方向と第4ビームディスプレーサ14における異常光の伝搬方向とは、第2ビームディスプレーサ12と第4ビームディスプレーサ14との中間の平面に対して対称である。従って、第4ビームディスプレーサ14側から第2ビームディスプレーサ12に入射する異常光は、常光に近付く方向に屈折して第2ビームディスプレーサ12を透過する。また、本実施形態の第2ビームディスプレーサ12の厚さは第4ビームディスプレーサ14の厚さの1/2である。従って、異常光と常光とが第2ビームディスプレーサ12を伝搬する間に互いに近付く距離は、第4ビームディスプレーサ14においてそれぞれの偏光が互いに離れた距離d7の半分である。その結果、第2ビームディスプレーサ12の第1ビームディスプレーサ11側とは反対側の面に入射するそれぞれの偏光は、距離d7の半分である距離d8だけ互いに離れたまま第1ビームディスプレーサ11側の面から出射する。   Each polarized light transmitted through the fourth beam displacer 14 propagates to the second beam displacer 12 with the mutual distance d7 being substantially constant, and on the surface of the second beam displacer 12 opposite to the first beam displacer 11 side. Incident. The optical axis OA2 of the second beam displacer 12 and the optical axis OA4 of the fourth beam displacer 14 of this embodiment are symmetric with respect to a plane intermediate between the second beam displacer 12 and the fourth beam displacer 14. Therefore, the propagation direction of extraordinary light in the second beam displacer 12 and the propagation direction of extraordinary light in the fourth beam displacer 14 are symmetric with respect to an intermediate plane between the second beam displacer 12 and the fourth beam displacer 14. . Therefore, the abnormal light incident on the second beam displacer 12 from the fourth beam displacer 14 side is refracted in a direction approaching the ordinary light and passes through the second beam displacer 12. Further, the thickness of the second beam displacer 12 of the present embodiment is ½ of the thickness of the fourth beam displacer 14. Accordingly, the distance at which the extraordinary light and the ordinary light approach each other while propagating through the second beam displacer 12 is half of the distance d7 at which the respective polarized lights are separated from each other in the fourth beam displacer 14. As a result, the polarized light incident on the surface opposite to the first beam displacer 11 side of the second beam displacer 12 is separated from each other by a distance d8 which is half the distance d7, and is a surface on the first beam displacer 11 side. Emanates from.

第2ビームディスプレーサ12を透過したそれぞれの偏光は、偏光ローテータ22に入射する。偏光ローテータ22では、上記のように偏光の偏光方向が当該偏光の進行方向に沿って見て時計回りに45°回転する。また、偏光ローテータ22を透過したそれぞれの偏光は、ファラデー回転子21に入射する。ファラデー回転子21では、上記のように偏光の偏光方向が当該偏光の進行方向に沿って見て反時計回りに45°回転する。したがって、第2ビームディスプレーサ12においてS偏光であった偏光は、偏光ローテータ22及びファラデー回転子21を透過することで偏光方向が元に戻ってS偏光となって第1ビームディスプレーサ11に入射する。また、第2ビームディスプレーサ12においてP偏光であった偏光も、偏光ローテータ22及びファラデー回転子21を透過することで偏光方向が元に戻ってP偏光となって第1ビームディスプレーサ11に入射する。   Each polarized light transmitted through the second beam displacer 12 enters the polarization rotator 22. In the polarization rotator 22, as described above, the polarization direction of the polarized light rotates 45 ° clockwise as viewed along the direction of travel of the polarized light. Each polarized light transmitted through the polarization rotator 22 enters the Faraday rotator 21. In the Faraday rotator 21, as described above, the polarization direction of the polarized light rotates 45 ° counterclockwise when viewed along the traveling direction of the polarized light. Accordingly, the polarized light that has been S-polarized light in the second beam displacer 12 passes through the polarization rotator 22 and the Faraday rotator 21, and thus returns to the original polarization direction to become S-polarized light and enters the first beam displacer 11. Also, the polarized light that was P-polarized light in the second beam displacer 12 is transmitted through the polarization rotator 22 and the Faraday rotator 21, so that the polarization direction returns to the original state and becomes P-polarized light and enters the first beam displacer 11.

第1ビームディスプレーサ11は、上記のように第2ビームディスプレーサ12と同様の構成であり、第2ビームディスプレーサ12に対して平行に配置される。したがって、第2ビームディスプレーサ12において常光であった光は第1ビームディスプレーサ11においても常光となって直進して透過する。また、第2ビームディスプレーサ12で異常光であった光は、第1ビームディスプレーサ11でも異常光となって第2ビームディスプレーサ12における異常光と同様に屈折して透過する。その結果、第1ビームディスプレーサ11の第2ビームディスプレーサ12側の面に入射するそれぞれの偏光は、第1ビームディスプレーサ11の第2ビームディスプレーサ12側とは反対側の面において、入射時よりも互いの距離が小さくなって出射する。なお、本実施形態の第1ビームディスプレーサ11の厚さと第2ビームディスプレーサ12の厚さとの合計は、第4ビームディスプレーサ14の厚さと同じである。そのため、第4ビームディスプレーサ14においてそれぞれの偏光が離れた距離d7と、第2ビームディスプレーサ12を伝搬する間にそれぞれの偏光が互いに近付く距離及び第1ビームディスプレーサ11を伝搬する間にそれぞれの偏光が互いに近付く距離の合計は同じである。従って、第1ビームディスプレーサ11の第2ビームディスプレーサ12側の面に入射するそれぞれの偏光は、第1ビームディスプレーサ11の第2ビームディスプレーサ12側とは反対側の面において重なって出射する。   The first beam displacer 11 has the same configuration as the second beam displacer 12 as described above, and is arranged in parallel to the second beam displacer 12. Therefore, the light that was ordinary light in the second beam displacer 12 is also transmitted to the first beam displacer 11 as ordinary light. Further, the light that is abnormal light in the second beam displacer 12 becomes refracted light in the first beam displacer 11 and is refracted and transmitted in the same manner as the abnormal light in the second beam displacer 12. As a result, the polarized light incident on the surface of the first beam displacer 11 on the second beam displacer 12 side is mutually different on the surface opposite to the second beam displacer 12 side of the first beam displacer 11 than when incident. The distance becomes smaller and emitted. Note that the total thickness of the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12 in this embodiment is the same as the thickness of the fourth beam displacer 14. Therefore, in the fourth beam displacer 14, the distance d 7 where the respective polarizations are separated from each other, the distance where the respective polarizations approach each other while propagating through the second beam displacer 12, and the respective polarizations while propagating through the first beam displacer 11. The sum of the distances approaching each other is the same. Accordingly, each polarized light incident on the surface of the first beam displacer 11 on the second beam displacer 12 side is overlapped and emitted on the surface of the first beam displacer 11 opposite to the second beam displacer 12 side.

第1ビームディスプレーサ11を透過して互いに重なったそれぞれの偏光は、第1ミラー31mで全反射され、第1開口31hから光サーキュレータ2の外に出射する。以上のように、第4ポート34から光サーキュレータ2内に入射する光は、第1ポート31から光サーキュレータ2の外に出射する。   The respective polarized lights that have passed through the first beam displacer 11 and overlapped with each other are totally reflected by the first mirror 31m, and are emitted from the first opening 31h to the outside of the optical circulator 2. As described above, light that enters the optical circulator 2 from the fourth port 34 is emitted from the first port 31 to the outside of the optical circulator 2.

上記のように第1ポート31から光サーキュレータ2の外に出射する光が信号光源MOに入射することを抑制する観点から、信号光源MOと光サーキュレータ2の第1ポート31との間には、不図示のアイソレータを配置することが好ましい。   From the viewpoint of suppressing the light emitted from the first port 31 to the outside of the optical circulator 2 from entering the signal light source MO as described above, between the signal light source MO and the first port 31 of the optical circulator 2, It is preferable to arrange an isolator (not shown).

以上の説明のように、本実施形態のレーザ装置200では、信号光源MOが出射する信号光は、第1アンプAM1の光増幅用ガラス体4において増幅された後に第2アンプAM2の光増幅用ガラス体4において更に増幅される。   As described above, in the laser apparatus 200 of the present embodiment, the signal light emitted from the signal light source MO is amplified in the optical amplification glass body 4 of the first amplifier AM1, and then is used for optical amplification of the second amplifier AM2. It is further amplified in the glass body 4.

また、本実施形態の光サーキュレータ2は、外部からの光が入射する第4ポート34と、第4ポート34から光サーキュレータ2内に入射した光が入射する複屈折結晶によって構成される第4ビームディスプレーサ14と、を備える。また、本実施形態の光サーキュレータ2では、第4ポート34から第4ビームディスプレーサ14に入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、第2ビームディスプレーサ12に入射して互いに近付けられ、ファラデー回転子21及び偏光ローテータ22において偏光方向が回転され、第1ビームディスプレーサ11において互いに重なるように屈折して第1ポート31から射出される。光サーキュレータ2が上記のような第4ポート34及び第4ビームディスプレーサ14を備えることによって、第4ポート34から入射する光が第1ポート31から射出される4ポート型の光サーキュレータ2が得られる。   Further, the optical circulator 2 of the present embodiment includes a fourth beam 34 constituted by a fourth port 34 through which light from the outside is incident and a birefringent crystal through which light incident from the fourth port 34 into the optical circulator 2 is incident. A displacer 14. Further, in the optical circulator 2 of the present embodiment, the respective polarized lights that are incident on the fourth beam displacer 14 from the fourth port 34 and are separated from each other are incident on the second beam displacer 12 and brought close to each other, and the Faraday rotator 21. The polarization direction is rotated by the polarization rotator 22, and the first beam displacer 11 is refracted so as to overlap with each other and is emitted from the first port 31. By providing the optical circulator 2 with the fourth port 34 and the fourth beam displacer 14 as described above, a 4-port optical circulator 2 in which light incident from the fourth port 34 is emitted from the first port 31 is obtained. .

また、本実施形態の光サーキュレータ2において、第3ポート33から第3ビームディスプレーサ13に入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、第1ビームディスプレーサ11に入射して互いに近付けられ、ファラデー回転子21及び偏光ローテータ22において偏光方向が回転され、第2ビームディスプレーサ12において互いに更に引き離され、第4ビームディスプレーサ14において互いに少なくとも一部重なるように屈折して第4ポート34から射出される。このように光サーキュレータ2が構成されることによって、上記のように、第3ポート33から入射する光が第4ポート34から射出される4ポート型の光サーキュレータ2が得られる。   Further, in the optical circulator 2 of the present embodiment, the respective polarized lights that are incident on the third beam displacer 13 from the third port 33 and are separated from each other are incident on the first beam displacer 11 to be close to each other, and the Faraday rotator 21. The polarization direction is rotated in the polarization rotator 22, further separated from each other in the second beam displacer 12, and refracted so as to at least partially overlap with each other in the fourth beam displacer 14, and emitted from the fourth port 34. By configuring the optical circulator 2 in this way, the 4-port optical circulator 2 in which the light incident from the third port 33 is emitted from the fourth port 34 is obtained as described above.

また、本実施形態の光サーキュレータ2では、第4ポート34から第4ビームディスプレーサ14に入射して互いに分けられるそれぞれの偏光が第4ビームディスプレーサ14を透過したときの互いの距離d7は、当該それぞれの偏光が第2ビームディスプレーサ12を透過したときに互いに近付けられる距離と、当該それぞれの偏光が第1ビームディスプレーサ11を透過したときに互いに近付けられる距離との合計に等しい。第4ビームディスプレーサ14において互いに引き離される偏光同士の距離d7と、それらの偏光同士が第2ビームディスプレーサ12及び第1ビームディスプレーサ11において互いに近付けられる距離とが等しいことによって、それらの偏光同士が互いに重ねられ易くなる。よって、第1ポート31から出射する光のビーム径が小さくされ、第1ポート31から光が出射し易くなり得る。   Further, in the optical circulator 2 of the present embodiment, the respective distances d7 when the respective polarized lights incident on the fourth beam displacer 14 from the fourth port 34 and transmitted through the fourth beam displacer 14 are transmitted through the fourth beam displacer 14, respectively. Are equal to the sum of the distances that are close to each other when transmitted through the second beam displacer 12 and the distances that are approached to each other when the respective polarized light is transmitted through the first beam displacer 11. The distance d7 between the polarized lights separated from each other in the fourth beam displacer 14 is equal to the distance in which the polarized lights are brought close to each other in the second beam displacer 12 and the first beam displacer 11, so that the polarized lights overlap each other. It becomes easy to be done. Therefore, the beam diameter of the light emitted from the first port 31 can be reduced, and the light can be easily emitted from the first port 31.

また、本実施形態の光サーキュレータ2では、第1ビームディスプレーサ11の厚さと第2ビームディスプレーサ12の厚さとの合計が、第4ビームディスプレーサ14の厚さと等しい。上記のように、ビームディスプレーサを伝搬するそれぞれの偏光同士の距離の変化は、当該ビームディスプレーサの厚さに依存し得る。そのため、上記のように第1ビームディスプレーサ11、第2ビームディスプレーサ12及び第4ビームディスプレーサ14の厚さが選択されることによって、第4ポート34から入射して第4ビームディスプレーサ14において互いに引き離されるそれぞれの偏光が、第2ビームディスプレーサ12及び第1ビームディスプレーサ11を透過して互いに重ねられ易くなる。   Further, in the optical circulator 2 of the present embodiment, the sum of the thickness of the first beam displacer 11 and the thickness of the second beam displacer 12 is equal to the thickness of the fourth beam displacer 14. As described above, the change in the distance between each polarized light propagating through the beam displacer can depend on the thickness of the beam displacer. Therefore, by selecting the thicknesses of the first beam displacer 11, the second beam displacer 12 and the fourth beam displacer 14 as described above, they are incident from the fourth port 34 and are separated from each other in the fourth beam displacer 14. The respective polarized lights are easily transmitted through the second beam displacer 12 and the first beam displacer 11 and overlap each other.

以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。   Although the present invention has been described above by taking the embodiments as examples, the present invention is not limited to these embodiments.

例えば、第1ビームディスプレーサ11、第2ビームディスプレーサ12、第3ビームディスプレーサ13及び第4ビームディスプレーサ14のそれぞれの光学軸の向き及び厚さは、上記第1実施形態及び第2実施形態の説明において例示した形態に限定されない。例えば、上記第1実施形態において、第1ポート31から第1ビームディスプレーサ11に入射して互いに分けられるそれぞれの偏光が第2ビームディスプレーサ12において互いに少なくとも一部重なる範囲において、第1ビームディスプレーサ11及び第2ビームディスプレーサ12の光学軸の向き及び厚さが適宜調整され得る。また、第3ビームディスプレーサ13の光学軸の向き及び厚さは、第2ポート32から第2ビームディスプレーサ12に入射して互いに分けられて第1ビームディスプレーサ11において互いに更に引き離されるそれぞれの偏光が第3ビームディスプレーサ13において互いに少なくとも一部重なる範囲で適宜調整され得る。また、上記第2実施形態において、第4ビームディスプレーサ14の光学軸の向き及び厚さは、第4ポート34から第4ビームディスプレーサ14に入射して互いに分けられるそれぞれの偏光が第2ビームディスプレーサ12及び第1ビームディスプレーサ11を透過して互いに少なくとも一部重なる範囲で適宜調整され得る。   For example, the directions and thicknesses of the optical axes of the first beam displacer 11, the second beam displacer 12, the third beam displacer 13, and the fourth beam displacer 14 will be described in the description of the first and second embodiments. It is not limited to the illustrated form. For example, in the first embodiment, the first beam displacer 11 and the first beam displacer 11 and the second beam displacer 12 in a range where the respective polarized lights incident on the first beam displacer 11 and separated from each other at least partially overlap each other in the first port 31. The direction and thickness of the optical axis of the second beam displacer 12 can be adjusted as appropriate. Further, the direction and thickness of the optical axis of the third beam displacer 13 are separated from each other by being incident on the second beam displacer 12 from the second port 32, and the respective polarized lights that are further separated from each other in the first beam displacer 11. The three-beam displacer 13 can be appropriately adjusted within a range at least partially overlapping each other. In the second embodiment, the direction and thickness of the optical axis of the fourth beam displacer 14 is such that the respective polarized lights incident on the fourth beam displacer 14 from the fourth port 34 and separated from each other are the second beam displacer 12. The first beam displacer 11 can be adjusted as appropriate within a range where the first beam displacer 11 and at least partially overlap each other.

また、上記実施形態では、それぞれのビームディスプレーサが平行平板型の複屈折結晶によって構成される例を挙げて説明した。しかし、それぞれのビームディスプレーサの形状はこれに限定されない。例えば、それぞれのビームディスプレーサの断面形状は、楔形等の入射面と出射面とが互いに非平行な形状であってもよく、長方形以外の平行四辺形であってもよい。   Further, in the above-described embodiment, an example in which each beam displacer is configured by a parallel plate type birefringent crystal has been described. However, the shape of each beam displacer is not limited to this. For example, the cross-sectional shape of each beam displacer may be a wedge-shaped entrance surface and an exit surface that are not parallel to each other, or may be a parallelogram other than a rectangle.

また、上記実施形態では、それぞれのビームディスプレーサに入射する光は当該ビームディスプレーサの表面に対して垂直に入射する例を挙げて説明した。しかし、それぞれのビームディスプレーサの表面に対して非垂直に光が入射してもよい。例えば、ビームディスプレーサから出射する光の反射を抑制する等の観点から、敢えて所定の角度でビームディスプレーサに光が入射するように、それぞれのビームディスプレーサの形状または配置が上記実施形態と異なっていてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the light incident on each beam displacer has been described by taking an example in which the light is incident perpendicular to the surface of the beam displacer. However, light may be incident non-perpendicularly on the surface of each beam displacer. For example, from the viewpoint of suppressing reflection of light emitted from the beam displacer, even if the shape or arrangement of each beam displacer is different from the above embodiment so that light is incident on the beam displacer at a predetermined angle. Good.

また、ミラーの位置は特に限定されない。したがって、第1ポート31、第2ポート32、第3ポート33及び第4ポート34のいずれのポートがミラーを有していてもよい。ただし、ミラーが設けられる場合、ミラーは、第1ビームディスプレーサ11、第2ビームディスプレーサ12、第3ビームディスプレーサ13及び第4ビームディスプレーサ14の少なくとも1つと互いに隣り合って設けられることが好ましい。また、ミラーは、当該ミラーと互いに隣り合うビームディスプレーサを透過する少なくとも2つの偏光の光路の間に配置されることが好ましい。なお、ミラーは設けられなくてもよい。ポートがミラーを有しない場合、ポートに光ファイバ等を設け、当該光ファイバによってビームディスプレーサまで光が導かれてもよい。例えば、第1ポート31が第1ミラー31mを有しない場合、信号光源MOが出射する光を第1開口31hから第1ビームディスプレーサ11の一方の面まで導く光ファイバを第1ポート31が有することが好ましい。この場合、第1開口31hから入射する光は当該光ファイバを伝搬して第1ビームディスプレーサ11の一方の面まで導かれる。   Further, the position of the mirror is not particularly limited. Therefore, any of the first port 31, the second port 32, the third port 33, and the fourth port 34 may have a mirror. However, when a mirror is provided, the mirror is preferably provided adjacent to at least one of the first beam displacer 11, the second beam displacer 12, the third beam displacer 13, and the fourth beam displacer 14. The mirror is preferably disposed between at least two polarized light paths that pass through the beam displacer adjacent to the mirror. Note that the mirror may not be provided. When the port does not have a mirror, an optical fiber or the like may be provided in the port, and light may be guided to the beam displacer by the optical fiber. For example, when the first port 31 does not have the first mirror 31m, the first port 31 has an optical fiber that guides the light emitted from the signal light source MO from the first opening 31h to one surface of the first beam displacer 11. Is preferred. In this case, light incident from the first opening 31 h propagates through the optical fiber and is guided to one surface of the first beam displacer 11.

また、上記実施形態では、光サーキュレータのポートが有するミラーが全反射ミラーである例を挙げて説明した。しかし、光サーキュレータのポートがミラーを有する場合、当該ミラーは、入射する光の一部を反射すると共に他の一部を透過する部分反射ミラーであってもよい。例えば、光サーキュレータのポートが有するミラーは、入射した光を0.1%程度透過する部分反射ミラーとされる。このように光サーキュレータのポートが部分反射ミラーを有する場合、当該部分反射ミラーを透過する光を観測することによって、光サーキュレータに入射する光のパワーを間接的に観測することができる。例えば上記第1実施形態の第1ミラー31mが部分反射ミラーとされる場合、第1開口31hから光サーキュレータ1入射した光の一部は、第1ミラー31mを透過する。このように第1ミラー31mを透過した光は、第1ミラー31mを挟んで第1開口31hとは反対側の筐体10の内面に導波される。このようにして第1ミラー31mを透過した光が達する位置に、受光面を持つフォトダイオードなどを配置することによって、第1開口31hから光サーキュレータ1に入射する光のパワーを間接的に観測することができる。   In the above embodiment, an example in which the mirror included in the port of the optical circulator is a total reflection mirror has been described. However, when the port of the optical circulator has a mirror, the mirror may be a partially reflecting mirror that reflects a part of the incident light and transmits the other part. For example, the mirror included in the port of the optical circulator is a partially reflecting mirror that transmits incident light by about 0.1%. Thus, when the port of the optical circulator has a partial reflection mirror, the power of the light incident on the optical circulator can be indirectly observed by observing the light transmitted through the partial reflection mirror. For example, when the first mirror 31m of the first embodiment is a partial reflection mirror, part of the light incident on the optical circulator 1 from the first opening 31h is transmitted through the first mirror 31m. Thus, the light transmitted through the first mirror 31m is guided to the inner surface of the casing 10 opposite to the first opening 31h with the first mirror 31m interposed therebetween. Thus, by arranging a photodiode or the like having a light receiving surface at a position where the light transmitted through the first mirror 31m reaches, the power of light incident on the optical circulator 1 from the first opening 31h is indirectly observed. be able to.

また、上記実施形態では、励起光が信号光とは反対側から光増幅用ガラス体4に入射する例を挙げて説明した。しかし、励起光が信号光と同じ側から光増幅用ガラス体4に入射するように励起光源が構成されてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the excitation light entered and demonstrated the example which injects into the glass body 4 for optical amplification from the opposite side to signal light. However, the excitation light source may be configured such that the excitation light enters the optical amplification glass body 4 from the same side as the signal light.

また、上記実施形態では、第1アンプAM1と第2アンプAM2とが同様の構成である例を挙げて説明したが、第1アンプAM1と第2アンプAM2とは互いに異なる構成であってもよい。また、上記実施形態では、第1アンプAM1及び第2アンプAM2がミラー5で信号光が反射される構成で説明したが、反射型でなくともよい。   In the above-described embodiment, the first amplifier AM1 and the second amplifier AM2 have been described with examples having the same configuration. However, the first amplifier AM1 and the second amplifier AM2 may have different configurations. . In the above-described embodiment, the first amplifier AM1 and the second amplifier AM2 have been described as having the configuration in which the signal light is reflected by the mirror 5. However, the first amplifier AM1 and the second amplifier AM2 may not be of the reflective type.

なお、本発明の光サーキュレータは、上記実施形態で示した使用例に限定されず、例えば反射光モニタ、発振波長ロック、ガイド光合波などにも用いられる。また、本発明の光サーキュレータがレーザ装置に用いられる場合、当該レーザ装置は、MOPA型のファイバレーザ装置に限定されず、例えばCW(連続発振)型やCO(炭酸ガス)レーザ、YAGレーザ等の他のレーザ装置であってもよい。 Note that the optical circulator of the present invention is not limited to the use examples shown in the above-described embodiment, and is also used for, for example, a reflected light monitor, oscillation wavelength lock, guide light multiplexing, and the like. Further, when the optical circulator of the present invention is used in a laser device, the laser device is not limited to a MOPA type fiber laser device. For example, a CW (continuous oscillation) type, CO 2 (carbon dioxide) laser, YAG laser, etc. Other laser devices may be used.

以上説明したように、本発明によれば、小型化され得る光サーキュレータが提供され、高出力用途のファイバレーザ装置、光通信、光計測などの分野において用いられる。   As described above, according to the present invention, an optical circulator that can be miniaturized is provided, and used in fields such as a fiber laser device, optical communication, and optical measurement for high output.

1,2・・・光サーキュレータ
10・・・筐体
11・・・第1ビームディスプレーサ
12・・・第2ビームディスプレーサ
13・・・第3ビームディスプレーサ
14・・・第4ビームディスプレーサ
21・・・ファラデー回転子
22・・・偏光ローテータ
31・・・第1ポート
31h・・・第1開口
31m・・・第1ミラー
32・・・第2ポート
32h・・・第2開口
32m・・・第2ミラー
33・・・第3ポート
34・・・第4ポート
100,200・・・レーザ装置
MO・・・信号光源
AM1・・・第1アンプ
AM2・・・第2アンプ

1, 2 ... Optical circulator 10 ... Housing 11 ... First beam displacer 12 ... Second beam displacer 13 ... Third beam displacer 14 ... Fourth beam displacer 21 ... Faraday rotator 22 ... polarization rotator 31 ... first port 31h ... first opening 31m ... first mirror 32 ... second port 32h ... second opening 32m ... second Mirror 33 ... third port 34 ... fourth port 100, 200 ... laser device MO ... signal light source AM1 ... first amplifier AM2 ... second amplifier

Claims (16)

外部からの光が入射する第1ポートと、
前記第1ポートからの光が入射する複屈折結晶によって構成される第1ビームディスプレーサと、
前記第1ビームディスプレーサの前記第1ポート側とは反対側に配置される複屈折結晶によって構成される第2ビームディスプレーサと、
前記第1ビームディスプレーサ及び前記第2ビームディスプレーサの間に配置されるファラデー回転子及び偏光ローテータと、
前記第2ビームディスプレーサの前記第1ビームディスプレーサ側とは反対側に設けられる第2ポートと、
前記第1ビームディスプレーサの前記第2ビームディスプレーサ側とは反対側に配置される複屈折結晶によって構成される第3ビームディスプレーサと、
前記第3ビームディスプレーサの前記第1ビームディスプレーサ側とは反対側に設けられる第3ポートと、
を備え、
前記第1ポートから前記第1ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、前記ファラデー回転子及び前記偏光ローテータにおいて偏光方向が回転され、互いに少なくとも一部重なるように前記第2ビームディスプレーサにおいて屈折して前記第2ポートから射出され、
前記第2ポートから前記第2ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、前記偏光ローテータ及び前記ファラデー回転子において偏光方向が回転され、前記第1ビームディスプレーサにおいて互いに更に引き離され、互いに少なくとも一部重なるように前記第3ビームディスプレーサにおいて屈折して前記第3ポートから射出される
ことを特徴とする光サーキュレータ。
A first port through which light from the outside is incident;
A first beam displacer constituted by a birefringent crystal into which light from the first port is incident;
A second beam displacer constituted by a birefringent crystal disposed on the side opposite to the first port side of the first beam displacer;
A Faraday rotator and a polarization rotator disposed between the first beam displacer and the second beam displacer;
A second port provided on the opposite side of the second beam displacer from the first beam displacer side;
A third beam displacer constituted by a birefringent crystal disposed on the opposite side of the first beam displacer from the second beam displacer side;
A third port provided on the opposite side of the third beam displacer from the first beam displacer side;
With
In the second beam displacer, the polarized light beams incident on the first beam displacer from the first port and separated from each other are rotated in polarization directions in the Faraday rotator and the polarization rotator and at least partially overlap each other. Refracted and emitted from the second port;
The polarized light beams incident on the second beam displacer from the second port and separated from each other are rotated in the polarization direction in the polarization rotator and the Faraday rotator, and are further separated from each other in the first beam displacer. An optical circulator characterized by being refracted in the third beam displacer so as to partially overlap and being emitted from the third port.
前記第2ポートから前記第2ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光が前記第1ビームディスプレーサを透過したときの互いの距離が、当該それぞれの偏光が前記第3ビームディスプレーサを透過したときに互いに近付けられる距離と実質的に等しい
ことを特徴とする請求項1に記載の光サーキュレータ。
When the polarized lights that are incident on the second beam displacer from the second port and are separated from each other are transmitted through the first beam displacer, the distance between the polarized lights is transmitted through the third beam displacer. The optical circulator according to claim 1, wherein the optical circulator is substantially equal to a distance approaching each other.
前記第1ビームディスプレーサの光学軸と前記第2ビームディスプレーサの光学軸とが平行であり、
前記第3ビームディスプレーサの光学軸と前記第1ビームディスプレーサの光学軸とは、前記第1ビームディスプレーサと前記第3ビームディスプレーサとの中間の平面に対して対称である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光サーキュレータ。
The optical axis of the first beam displacer and the optical axis of the second beam displacer are parallel,
The optical axis of the third beam displacer and the optical axis of the first beam displacer are symmetric with respect to an intermediate plane between the first beam displacer and the third beam displacer. Or the optical circulator of 2.
前記第1ビームディスプレーサの厚さと前記第2ビームディスプレーサの厚さとの合計が、前記第3ビームディスプレーサの厚さと実質的に等しい
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光サーキュレータ。
The thickness of the said 1st beam displacer and the thickness of the said 2nd beam displacer are substantially equal to the thickness of the said 3rd beam displacer, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Optical circulator.
前記第1ビームディスプレーサの厚さと前記第2ビームディスプレーサの厚さとが互いに実質的に等しい
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光サーキュレータ。
The optical circulator according to claim 1, wherein a thickness of the first beam displacer and a thickness of the second beam displacer are substantially equal to each other.
前記第1ポート、前記第2ポート及び前記第3ポートの少なくとも1つがミラーを有する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光サーキュレータ。
The optical circulator according to claim 1, wherein at least one of the first port, the second port, and the third port has a mirror.
前記ミラーは、前記第1ビームディスプレーサ、前記第2ビームディスプレーサ、及び前記第3ビームディスプレーサの少なくとも1つと互いに隣り合って設けられ、
前記ミラーは、前記ミラーと互いに隣り合うビームディスプレーサを透過する少なくとも2つの偏光の光路の間に配置される
ことを特徴とする請求項6に記載の光サーキュレータ。
The mirror is provided adjacent to at least one of the first beam displacer, the second beam displacer, and the third beam displacer;
The optical circulator according to claim 6, wherein the mirror is disposed between at least two polarized light paths that pass through the beam displacer adjacent to the mirror.
前記第2ビームディスプレーサの前記第1ビームディスプレーサ側とは反対側に配置される複屈折結晶によって構成される第4ビームディスプレーサと、
前記第4ビームディスプレーサの前記第2ビームディスプレーサ側とは反対側に設けられる第4ポートと、
を更に備え、
前記第4ポートから前記第4ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、前記第2ビームディスプレーサに入射して互いに近付けられ、前記ファラデー回転子及び前記偏光ローテータにおいて偏光方向が回転され、前記第1ビームディスプレーサにおいて互いに少なくとも一部重なるように屈折して前記第1ポートから射出される
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光サーキュレータ。
A fourth beam displacer constituted by a birefringent crystal disposed on the opposite side of the second beam displacer from the first beam displacer side;
A fourth port provided on the opposite side of the fourth beam displacer from the second beam displacer side;
Further comprising
Each polarized light incident on the fourth beam displacer from the fourth port and separated from each other is incident on the second beam displacer and brought close to each other, and the polarization direction is rotated in the Faraday rotator and the polarization rotator, The optical circulator according to any one of claims 1 to 6, wherein the first beam displacer is refracted so as to at least partially overlap each other and is emitted from the first port.
前記第3ポートから前記第3ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光は、前記第1ビームディスプレーサに入射して互いに近付けられ、前記ファラデー回転子及び前記偏光ローテータにおいて偏光方向が回転され、前記第2ビームディスプレーサにおいて互いに更に引き離され、前記第4ビームディスプレーサにおいて互いに少なくとも一部重なるように屈折して前記第4ポートから射出される
ことを特徴とする請求項8に記載の光サーキュレータ。
The respective polarized light incident on the third beam displacer from the third port and separated from each other is incident on the first beam displacer and brought close to each other, and the polarization direction is rotated in the Faraday rotator and the polarization rotator, 9. The optical circulator according to claim 8, wherein the optical circulators are further separated from each other in the second beam displacer, refracted so as to at least partially overlap each other in the fourth beam displacer, and emitted from the fourth port.
前記第4ポートから前記第4ビームディスプレーサに入射して互いに分けられるそれぞれの偏光が前記第4ビームディスプレーサを透過したときの互いの距離は、当該それぞれの偏光が前記第2ビームディスプレーサを透過したときに互いに近付けられる距離と、当該それぞれの偏光が前記第1ビームディスプレーサを透過したときに互いに近付けられる距離との合計に実質的に等しい
ことを特徴とする請求項8または9に記載の光サーキュレータ。
When the polarized lights that are incident on the fourth beam displacer from the fourth port and are separated from each other pass through the fourth beam displacer, the distances between the polarized lights are transmitted through the second beam displacer. 10. An optical circulator as claimed in claim 8 or 9, characterized in that it is substantially equal to the sum of the distances close to each other and the distances close to each other when the respective polarized light passes through the first beam displacer.
前記第4ビームディスプレーサの光学軸は、前記第3ビームディスプレーサの光学軸と平行である
ことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の光サーキュレータ。
The optical circulator according to any one of claims 8 to 10, wherein an optical axis of the fourth beam displacer is parallel to an optical axis of the third beam displacer.
前記第1ビームディスプレーサの厚さと前記第2ビームディスプレーサの厚さとの合計が、前記第4ビームディスプレーサの厚さと実質的に等しい
ことを特徴とする請求項8から11のいずれか1項に記載の光サーキュレータ。
The thickness of the first beam displacer and the thickness of the second beam displacer are substantially equal to the thickness of the fourth beam displacer. Optical circulator.
前記第4ポートがミラーを有する
ことを特徴とする請求項8から12のいずれか1項に記載の光サーキュレータ。
The optical circulator according to any one of claims 8 to 12, wherein the fourth port includes a mirror.
前記ミラーは、前記第4ビームディスプレーサに隣り合って設けられ、前記第4ビームディスプレーサを透過する少なくとも2つの偏光の光路の間に配置される
ことを特徴とする請求項13に記載の光サーキュレータ。
The optical circulator according to claim 13, wherein the mirror is provided adjacent to the fourth beam displacer and is disposed between at least two polarized light paths that pass through the fourth beam displacer.
請求項1から7のいずれか1項に記載の光サーキュレータと、
前記光サーキュレータの前記第1ポートに入射する光を出射する信号光源と、
前記第2ポートから出射する光を増幅し、増幅された当該光の少なくとも一部を前記第2ポートに入射する第1アンプと、
を備え、
前記光サーキュレータは、前記第1ポートから入射する光を前記第2ポートから出射し、前記第2ポートから入射する光を前記第3ポートから出射する
ことを特徴とするレーザ装置。
An optical circulator according to any one of claims 1 to 7,
A signal light source that emits light incident on the first port of the optical circulator;
A first amplifier that amplifies the light emitted from the second port and injects at least part of the amplified light into the second port;
With
The laser apparatus, wherein the optical circulator emits light incident from the first port from the second port and emits light incident from the second port from the third port.
請求項8から14のいずれか1項に記載の光サーキュレータと、
前記光サーキュレータの前記第1ポートに入射する光を出射する信号光源と、
前記第2ポートから出射する光を増幅し、増幅された当該光の少なくとも一部を前記第2ポート側に反射する第1アンプと、
前記第3ポートから出射する光を増幅し、増幅された当該光の少なくとも一部を前記第3ポート側に反射する第2アンプと、
を備え、
前記光サーキュレータは、前記第1ポートから入射する光を前記第2ポートから出射し、前記第2ポートから入射する光を前記第3ポートから出射し、前記第3ポートから入射する光を前記第4ポートから出射する
ことを特徴とするレーザ装置。
The optical circulator according to any one of claims 8 to 14,
A signal light source that emits light incident on the first port of the optical circulator;
A first amplifier that amplifies light emitted from the second port and reflects at least part of the amplified light to the second port side;
A second amplifier that amplifies the light emitted from the third port and reflects at least a part of the amplified light to the third port side;
With
The optical circulator emits light incident from the first port from the second port, emits light incident from the second port from the third port, and transmits light incident from the third port to the first port. A laser device that emits light from four ports.
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