JP2647488B2 - 偏波カプラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 概要 偏波面が互いに直交する光を合成する偏波カプラに関
し、 モニタ光の光量を容易に変更することができるととも
に、小型の偏波カプラを提供することを目的とし、 偏波面が互いに直交する直線偏光を合成して同一光軸
上に出射するとともに、該２つの直線偏光の一部をモニ
タ光として取り出すようにした偏波カプラにおいて、同
一方向に異なる光軸で入射した２つの入射光のうち、一
方の入射光についての常光成分と他方の入射光について
の異常光成分を同一光軸上に出射するとともに、前記一
方の入射光についての異常光成分をその側面で全反射さ
せて、前記他方の入射光についての常光成分の光軸近傍
に出射するように構成した複屈折手段を設け、該複屈折
手段の光入射側に、直線偏光の偏波面を所定の角度だけ
回転させる手段、又は1/4波長板を設けて構成する。

産業上の利用分野 本発明は偏波面が互いに直交する光を合成する偏波カ
プラに関し、特にモニタリング機能を有する偏波カプラ
に関する。

高信頼の光通信システムを構築するために送信側の光
源を二重化しようとする場合には、予めいずれの光源に
ついても出射光が光伝送路に結合されるようにしてお
き、システムの稼働開始当初は一方の光源のみを使用
し、その光源が故障したときに他方の光源に切り換えて
使用し、システムダウンを未然に防止するようにしてい
る。偏波カプラは、この種の高信頼なシステムにおい
て、２つの光源からの出射光を共通の光伝送路に結合す
るために使用される。ところで、送信側光源について
は、例えばその経時劣化を監視するために、出射光の一
部を分岐してモニタリングしておく必要があり、このよ
うなモニタリング機能を具備した偏波カプラが使用され
ている。

従来の技術 第４図は従来の偏波カプラの構成図である。21は誘電
体多層膜等からなる偏光分離（合成）膜21aを有する偏
波結合プリズムであり、このようなプリズムを用いるこ
とによって、偏波面が互いに直交する入射光を同一光軸
上に出射することができる。即ち、偏波面（電場ペクト
ルの振動面、以下同様）が偏光分離膜21aへの入射面と
平行となるように設定された定偏波ファイバ22からの出
射光（Ｐ波）は、レンズ27により平行光にされたのち、
偏光分離膜21aを透過し、偏波面が偏光分離膜21aへの入
射面と垂直となるように設定された定偏波ファイバ23か
らの出射光（Ｓ波）は、レンズ28により平行光にされた
のち、偏光分離膜21aで反射して、これらの透過光及び
反射光が同一光軸上に出射されるものである。

24は同一光軸上に出射された偏波結合プリズム21の出
射光からモニタ光を取り出すための分岐プリズムであ
り、この分岐プリズム24は、誘電体と金属とを交互に積
層してなる無偏光カプラ膜24aを具備して構成されてい
る。分岐プリズム24に入射した光のうち無偏光カプラ膜
24aを透過した光は、レンズ30により集光されてシング
ルモード光ファイバ25に導かれ、分岐プリズム24に入射
した光のうち無偏光カプラ膜24aで反射した光は、レン
ズ29により集光されて受光器（フォトダイオード）26に
導かれ、出力光レベルの監視、フィードバック制御等に
使用されるようになっている。

発明が解決しようとする課題 このように、従来の偏波カプラは、２つの定偏波ファ
イバからの出射光の合成には偏光分離膜をを具備した偏
波結合プリズムを、モニタ光取り出しのための分岐には
無偏光カプラ膜を具備した分岐プリズムを用いて構成し
ている。しかし、これらのプリズムは比較的に大型であ
るとともに、その構成上レンズを設ける必要があること
などから、装置が大型化するという問題があった。

また、シングルモード光ファイバに入射せしめる合成
光とモニタ光との分岐比率は無偏光カプラ膜の特性によ
って一様に決まり変更が難しいという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、モニタ光の光量を容易に変更
することができるとともに、小型の偏波カプラを提供す
ることである。

課題を解決するための手段 第１図は本発明の原理を説明するための図である。偏
波面が互いに直交する直線偏光１、２を同一光軸上に出
射するとともに、該２つの直線偏光１、２の一部をモニ
タ光として取り出すために使用される偏波カプラを複屈
折手段３と、偏波面回転手段４とから構成する。前記複
屈折手段３は、同一方向に異なる光軸で入射した２つの
入射光１、２のうち、一方の入射光１についての常光成
分1aと他方の入射光２についての異常光成分2bを同一光
軸上に出射するとともに、前記一方の入射光１について
の異常光成分1bをその側面3a又は側面に設けた金属膜に
より反射又は全反射させて、前記他方の入射光２につい
ての常光成分2aの光軸近傍に出射するように構成してあ
る。そして、偏波面回転手段４は前記複屈折手段３の光
入射側に設けられ、入射される直線偏光１、２の偏波面
を所定の角度だけ回転せしめるものであり、例えば、1/
2波長板やファラデー回転子を用いて構成してある。

また、前記の偏波面回転手段４に替えて、直線偏光を
楕円（円）偏光に変換せしめる1/4波長板５を設けて構
成してもよい。

作用 第２図は本発明の作用を説明するための図である。例
えば、一方の入射光１が全て常光成分となるように、及
び他方の入射光２が全て異常光成分となるように入射光
１、２の偏波面方向を設定し、複屈折手段３に入射する
と、一方の入射光１は常光成分1aのみであるから直進
し、他方の入射光２は異常光成分2bのみであるからその
光路が曲げられる。２つの入射光１、２の光軸間距離Ａ
及び複屈折率差（複屈折手段の材質及び結晶方位により
決まるものであり、常光成分の屈折率と異常光成分の屈
折率との差）に応じて複屈折手段３の厚さＢを調整し
て、一方の入射光１と、他方の入射光２とが出射側で同
一光軸上にくるようにし、２つの入射光１、２の合成を
なしている。

また、前記の入射光１、２の偏波面を光軸周りに回転
して複屈折手段３に入射すれば、その回転角度に応じ
て、それぞれの入射光１、２について常光成分と、異常
光成分に分割せしめることができるから、モニタ光取り
出しのためには、一方の入射光１の異常光成分1bと、他
方の入射光２の常光成分2aが互いに近傍に出射するよう
にすればよい。よって、入射光１の異常光成分1bを複屈
折手段３の側面3aで全反射せしめるようにし、入射光１
と該側面3aとの距離Ｃを調整して、一方の入射光１につ
いての異常光成分1bと、他方の入射光２についての常光
成分2aとが概略同一光軸上にくるようにし、モニタ光を
取り出すようにしている。

そして、本発明においてはさらに、第１図に示されて
いるように、複屈折手段３の光入射側に1/2波長板やフ
ァラデー回転子等の偏波面回転手段４を設けて構成して
いるから、1/2波長板を用いた場合には1/2波長板をその
光軸周りに所定の角度だけ回転せしめることにより、入
射光の常光成分と異常光成分の分岐比率を調整すること
ができ、モニタのために必要な光量を容易に変更するこ
とができる。またファラデー回転子のように印加磁界に
応じて入射光の偏波面を自在に回転することができる偏
波面回転手段を用いて構成した場合には、各部材の位置
関係を変更することなく、印加磁界を調整することによ
り、モニタ光の光量を自在に変更することができる。

また、偏波面回転手段４に替えて1/4波長板５を用い
て構成し、複屈折手段３への入射光を円偏光とすれば、
出射すべき合成光とモニタ光の比率を1:1にすることが
でき、さらに1/4波長板５を複屈折手段３に対してその
光軸周りに回転することにより、複屈折手段３への入射
光は楕円偏光となり、合成光とモニタ光の分岐比率を変
更することが可能である。

実 施 例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
ることにする。

第３図は本発明を適用してなる偏波カプラの構成図で
ある。11及び12はその光軸が互いに平行となるように設
けられた定偏波ファイバであり、これらの定偏波ファイ
バ11、12からは互いにその偏波面が直交する直線偏光1
5、16が出射される。定偏波ファイバ11、12の光出射側
には、1/2波長板13が設けられ、さらに1/2波長板13の光
出射側には複屈折結晶14が設けられている。1/2波長板1
3は入射光15、16に対してその偏波面を所定の角度回転
するような位置関係で設けられており、その角度は複屈
折結晶14内で入射光15についての常光成分と異常光成分
の比率が例えば9:1になるように設定されている。

複屈折結晶14は、同一方向に異なる光軸で入射した２
つの入射光15、16のうち、一方の入射光15についての常
光成分15aと他方の入射光16についての異常光成分16bを
同一光軸上に出射するとともに、前記一方の入射光15に
ついての異常光成分15bをその側面14aで全反射せしめ
て、前記他方の入射光16についての常光成分16aと概略
同一光軸上に出射するように構成されたものであり、例
えばルチル等から形成されている。

17は合成された光を伝送するシングルモード光ファイ
バであり、18はモニタ光を受光するためのフォトダイオ
ードである。

然して、定偏波ファイバ11、12から出射された偏波面
が互いに直交する直線偏光15、16は、それぞれ1/2波長
板13に入射され、その偏波面がその光軸を中心として所
定の角度だけ回転されたのち、複屈折結晶14に入射され
る。この入射光は1/2波長板13による回転角に応じた比
率で分岐し、それぞれ常光成分15a、16a、及び異常光成
分15b、16bに分けられる。そして、複屈折結晶14の光出
射側で、入射光15についての常光成分15aと入射光16に
ついての異常光成分16bが合成され、この合成光がシン
グルモード光ファイバ17に入射される。入射光15につい
ての異常光成分15bは複屈折結晶14の側面14aで全反射さ
れて、入射光16についての常光成分16aとその光軸が概
略一致せしめられ、この合成光がモニタ光としてフォト
ダイオード18に入射され、出力レベルの監視、フィード
バック制御等に使用されるようになっている。

本実施例においては、シングルモード光ファイバ17に
入射する合成光（以下単に合成光ともいう）とモニタ光
との分岐比率は9:1となっているが、1/2波長板13をその
光軸周りに回転せしめることにより、この分岐比率は自
在に変更することができる。

そして、1/2波長板13や複屈折結晶14は非常に薄いも
のであるので、定偏波ファイバ11、12の端部とシングル
モード光ファイバ17、フォトダイオード18の端部間の距
離が短く、これにより従来のようにレンズを設ける必要
もないので、装置を大幅に小型化することができる。

また、シングルモード光ファイバ17に入射する合成光
とモニタ光との分岐比率は、従来の如く無偏光カプラ膜
の特性によって一様に決まるものでなく、1/2波長板を
その光軸周りに回転せしめることにより、任意の比率に
設定することが可能である。

尚、本実施例においては、合成光とモニタ光の分岐比
率を変更するために1/2波長板を用いた場合を説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばフ
ァラデー回転子等を用いて構成すれば、該ファラデー回
転子への印加磁界を調整することにより、合成光とモニ
タ光との比率を自在に変更せしめることが可能である。
さらに、これら1/2波長板あるいはファラデー回転子に
替えて1/4波長板を採用して、複屈折結晶への入射光を
例えば円偏光とすれば、合成光とモニタ光との比率を1:
1にすることができ、1/4波長板をその光軸周りに回転す
ることによりその出射光は楕円偏光となるから、1/2波
長板同様に合成光とモニタ光の分岐比率を変更すること
が可能である。

発明の効果 本発明は以上詳述したように構成したので、２つの直
線偏光の合成と、その監視等に用いるモニタ光の分岐を
複屈折手段により同時になすことができ、その構成が簡
単であるから、装置を小型化することができるととも
に、1/2波長板等を具備して構成しているから、合成光
とモニタ光の分岐比率の変更を容易になすことができる
ようになるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理の説明図、 第２図は本発明の作用の説明図、 第３図は本発明の一実施例図、 第４図は従来技術の構成図である。 １、２……入射光、 1a、2a……常光成分、 1b、2b……異常光成分、 ３……複屈折手段、 3a……側面、 ４……偏波面回転手段、 ５……1/4波長板。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偏波面が互いに直交する直線偏光を合成し
   て同一光軸上に出射するとともに、該２つの直線偏光の
   一部をモニタ光として取り出すようにした偏波カプラに
   おいて、 同一方向に異なる光軸で入射した２つの入射光（1,2）
   のうち、一方の入射光（１）についての常光成分（1a）
   と他方の入射光（２）についての異常光成分（2b）を同
   一光軸上に出射するとともに、前記一方の入射光（１）
   についての異常光成分（1b）をその側面（3a）で全反射
   させて、前記他方の入射光（２）についての常光成分
   （2a）の光軸近傍に出射するように構成した複屈折手段
   （３）を設け、 該複屈折手段（３）の光入射側に、直線偏光の偏波面を
   所定の角度だけ回転させる手段（４）を設けてなること
   を特徴とする偏波カプラ。
2. 【請求項２】偏波面が互いに直交する直線偏光を合成し
   て同一光軸上に出射するとともに、該２つの直線偏光の
   一部をモニタ光として取り出すようにした偏波カプラに
   おいて、 同一方向に異なる光軸で入射した２つの入射光（1,2）
   のうち、一方の入射光（１）についての常光成分（1a）
   と他方の入射光（２）についての異常光成分（2b）を同
   一光軸上に出射するとともに、前記一方の入射光（１）
   についての異常光成分（1b）をその側面（3a）で全反射
   させて、前記他方の入射光（２）についての常光成分
   （2a）の光軸近傍に出射するように構成した複屈折手段
   （３）を設け、 該複屈折手段（３）の光入射側に1/4波長板（５）を設
   けてなることを特徴とする偏波カプラ。