JP2977926B2 - 光サ−キュレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光回路素子、特に、光
ファイバ−通信、光ファイバ−計測等に適する偏光無依
存型の光分岐、結合器として機能する光サ−キュレ−タ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来用いられてきた光分岐・結合器は、
図１で示すような構成のものである。例えば、図１の偏
光無依存型の光サ−キュレ−タは、偏光分離素子、反射
ミラ−、磁気光学素子、旋光性結晶、反射ミラ−、偏光
分離素子の順に光学部分を配置して、偏光に依存しない
ように構成している。ところが、従来のこのような光サ
−キュレ−タでは、偏光分離素子、偏光ビ−ムスプリッ
タ−の特性が良くない点や、反射ミラ−の角度合わせの
精度が、角度にして数秒のオ−ダ−であり、非常に高い
精度に合わせ込まなければならない等の理由から、実用
にはならなかった。

【０００３】更に、図１の構成は、特開昭５６−１３７
３２７号に開示されるように、偏光分離プリズム（偏光
ビ−ムスプリッタ−）１９、２０、ＹＩＧを用いた磁気
光学結晶板（ファラデ−素子）２１、旋光性結晶２２、
反射ミラ−２３、２４などを用いて、光ファイバ−１１
〜１４と結合し、入力光の偏光に無依存となるような構
成としたものであるが、この方式では、入出力部に偏光
分離プリズム１９、２０を使用しているためクロスト−
クが良くないという点、製作上光学軸合わせが困難であ
るという点、更に、磁気光学結晶板（ファラデ−素子）
２１の回転角度誤差が直接光サ−キュレ−タの性能悪化
に大きく影響を及ぼすという欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するために為されたもので、特に、光ファイバ
通信等に適する光分岐、結合器として機能する光サ−キ
ュレ−タを提供することを目的とする。即ち、本発明
は、前記のような従来の方式の欠点をなくし、偏光分離
素子、反射ミラ−を使用していないために、挿入損失が
少なく、偏光依存性が無く、特に、双方向通信などに適
した光分岐、結合器を提供することを目的とする。更
に、本発明は、クロスト−クを大幅に低減できる光サ−
キュレ−タを提供することを目的とする。また、本発明
は、制作が容易で、コストを削減できる光サ−キュレ−
タを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために成されたもので、第１、第２、第
３、第４の４個のポ−トを有し、第１ポ−トから入射し
た光は、該第２ポ−トから出射し、該第２ポ−トから入
射した光は、該第３ポ−トから出射し、該第３ポ−トか
ら入射した光は、第４ポ−トから出射し、該第４ポ−ト
から入射した光は、該第１ポ−トから出射する非相反性
を有し、更に偏光無依存性と循環性の機能を有し、該第
１ポ−トから該第２ポ−トに向かう方向に沿い、順次、
複合偏光素子２組、ファラデ−回転素子（磁気光学結
晶）、旋光性結晶、複合偏光素子２組を配列し、前記フ
ァラデ−回転素子に対応して永久磁石を配して；前記複
合偏光素子の各々は、一対の少なくとも、光の通過方向
の長さが同一の複屈折結晶の平行平板を各光学軸が反対
向きになるように配置或いは貼り合わせたもので、各複
合偏光素子の長さは、ほぼ同じであり；前記の４個の複
合偏光素子を、該第１ポ−トから該第２ポ−トに向かう
順に、第１〜第４の複合偏光素子とすると、第２の複合
偏光素子は、第１の複合偏光素子に対して、その平行平
板の方向が９０度回転されて配置され、第３の複合偏光
素子は、第２の複合偏光素子に対して、その平行平板の
方向が同じに配置され、第４の複合偏光素子は、第３の
複合偏光素子に対して、その平行平板の方向が９０度回
転されて配置され、且つ、第１の複合偏光素子の平行平
板方向に対向するように配置され；また、前記の第１の
複合偏光子の対の一方の第１複屈折性結晶に、第１ポ−
トが付いており、他の一方の第２複屈折性結晶には、第
３ポ−トが付いて配置し、また、前記第４複合偏光子の
対の一方の第７複屈折性結晶には、第２ポ−トが付いて
おり、他の一方の第８複屈折性結晶には、第４ポ−トが
付いて配置したことを特徴とする光サ−キュレ−タを提
供する。また、光学軸が、該第１、第２ポ−トの表面と
傾くように、平行平板とした第１の複屈折性結晶が好適
である。そして、磁気光学結晶としては、４５度の偏光
回転作用を有する非相反性磁気光学結晶が好適である。
また、各ポ−トと光ファイバ−との結合には、レンズを
用いると好適である。また、４本の光ファイバ−の内１
本の光ファイバ−の出射コネクタの端面には、使用する
波長に対する反射ミラ−を有し、３ポ−トの循環性にで
きる。

【０００６】

【作用】本発明の構成によると、偏光分離素子や反射ミ
ラ−を使用せず、第１ポ−トから第２ポ−トに向かう方
向に沿い、順次、複合偏光素子２組、ファラデ−回転素
子（磁気光学結晶板）、旋光性結晶、複合偏光素子２組
が配列され、前記ファラデ−回転子に対応して配置され
た永久磁石を有し、前記複合偏光素子には、平行平板状
の複屈折性材料が用いられ、前記の複合偏光素子４個の
長さは全部同一であるものである。

【０００７】本発明の構成によると、光サ−キュレ−タ
を、光学部品をすべて平行平面板とし、即ち、特性の良
い複屈折結晶の大板を用い、簡単に組立てでき、更に、
磁気光学結晶板（ファラデ−素子）と旋光結晶を用い
る。組立てで精度誤差が、性能悪化の影響を少なくなる
ように、複屈折結晶と旋光性結晶とを組合わせ点に依存
するものである。そのために、偏光に依存しないで、且
つ、分離、結合度の良い光分離、結合器を高精度に実現
できたものである。

【０００８】図２に示すように、第１ポ−ト、第２ポ
−ト、第３ポ−ト、第４ポ−トの４個のポ−トを
有し、各ポ−トは入出力ポ−トとして機能する。第１ポ
−トから入射した光Ｉは、該第２ポ−トから出射す
るが、該第２ポ−トから入射した光ＩＩは、該第３ポ
−トから出射し、そして、第３ポ−トから入射した
光は、該第４ポ−トから出射するが、該第４ポ−トか
ら入射した光は、該第１ポ−トから出射する各々非相
反性を有する。

【０００９】本発明の光サ−キュレ−タでは、光は、平
行平板の光学素子中を伝搬させる。通常、複屈折結晶
は、１：１０００００以上の消光比、即ち、常光と異常
光との分岐比が非常に高く、そのため、全体と４個の複
屈折結晶中を通過するが、本発明の光サ−キュレ−タの
構成では、全体として、クロスト−クは、磁気光学結晶
板（ファラデ−素子）以外は波長特性が小さいので、使
用波長が変化しても、使用上問題にならない。クロスト
−クの悪化はほとんど無い。

【００１０】次に、図面を用いて、本発明の光サ−キュ
レ−タを具体的に実施例により説明するが、本発明はそ
れらによって限定されるものではない。

【００１１】

【実施例１】図２の（ａ）は、本発明の光サ−キュレ−
タを上から見た模式的平面図である。図２の（ｂ）は、
同じものを側面から見た模式的正面図である。即ち、第
１ポ−ト、第２ポ−ト、第３ポ−ト、第４ポ−ト
の４個のポ−トを有し、各ポ−トは入出力ポ−トとし
て機能する。第１ポ−トから入射した光Ａは、該第２
ポ−トから出射するが、該第２ポ−トから入射した
光Ｂは、該第３ポ−トから出射し、そして、第３ポ−
トから入射した光Ｃは、該第４ポ−トから出射する
が、該第４ポ−トから入射した光Ｄは、該第１ポ−ト
から出射する各々非相反性を有する。

【００１２】光サ−キュレ−タは、１対の平行平板複屈
折結晶を有する複合偏光素子を４組（２１〜２４）備
え、複合偏光素子２２と２３との間には、磁気光学結晶
４と旋光結晶３が配置され、更に磁気光学結晶４には永
久磁石５が配されている。複合偏光素子２１〜２４は、
各々、光学軸方向が正反対の平行平板複屈折結晶（例え
ば、１１と１２）の対を貼り合わせたもので、各々は同
一の長さ（ｌとする）となっている。各複屈折結晶（１
１〜１８）は、図３の（ａ）に示すような結晶である。
その結晶は図示のようにランダム偏光の光を常光と異常
光の２つの直交する偏光光束に分割する。

【００１３】利用する磁気光学結晶板（ファラデ−素
子）４は、図３（ｂ）に示すように、偏波光の偏光方向
が、＋４５°回転［或いは−４５°］回転するものを使
用する。旋光性結晶３は、図３の（ｃ）に示すように、
偏波方位が２２．５°の１／２波長板若しくは＋４５°
回転の旋光子を使用する。

【００１４】図２に示すように、第１ポ−トから入射
した光は、厚さｌの複屈折結晶１１により、常光と異常
光に分離され、常光は直進するが、異常光成分は、凡そ
ｌ／１０だけ垂直方向に移動する。そして、常光は、複
屈折結晶１３に入射し、それは、複屈折結晶１３に対し
て、異常光として、水平方向にｌ／１０だけ移動して、
旋光結晶４に入射する。複屈折結晶１１を出射した異常
光は、複屈折結晶１４に入射し、複屈折結晶１４に対し
て常光として、直進し、旋光結晶４に入射する。旋光結
晶４に入射した偏波光は、反時計方向に４５度、偏波方
向が回転され、磁気光学素子３に入射する。磁気光学素
子３に入射した偏波光は、第１ポ−トから見て時計回り
に４５度、その偏波方位が回転され、複屈折結晶１５、
１６に各々入射する。複屈折結晶１５に入射した光は、
その結晶の異常光として水平方向にほぼｌ／１０だけ移
動し、複屈折結晶１６に入射した光は、その結晶の常光
として直進する。このように、複屈折結晶１５、１６を
通過した各々の光は、共に複屈折結晶１７に入射して、
再び偏波合成され、第２ポ−トから出射される。

【００１５】即ち、第２ポ−トへの経路では、複屈折
結晶（方解石）１１により、２つの直交する常光光束と
異常光とに分割され、常光Ａ１は、同図における上段
を、異常光Ａ２は、下段を伝搬する。光束Ａ１は、複屈
折結晶板１３により、図示のように、水平移動され、図
２（ａ）の上側を通り、磁気光学結晶４に入射し、旋光
結晶３を通過し、複屈折結晶１６に入射し、更に水平移
動され、下側にもどり、複屈折結晶１７に入射する。光
束Ａ２は、複屈折結晶１４に入射し、そこを直進し、図
２（ａ）では、下側から磁気光学結晶４に入射し、旋光
結晶３を通り、複屈折結晶１６を直進し、複屈折結晶１
７に入射して、そこで、光束Ａ２とＡ２は偏光合成さ
れ、第２ポ−トから出射される。

【００１６】次に、第２ポ−トから入射した光は、複
屈折結晶１７により所定偏波成分に分離され、複屈折結
晶１５及び１６に入射し、所定の平行移動を受け、旋光
結晶３に入射する。旋光結晶３に入射した偏波光は、第
１ポ−トから見て時計回りに４５度、各々の偏波方位が
回転され、磁気光学結晶４に入射する。磁気光学結晶４
に入射した偏波光は、各々時計回りに４５度、各々の偏
波方位が回転されて、複屈折結晶１３、１４に入射す
る。複屈折結晶１３に入射した光は常光として直進し、
複屈折結晶１４に入射した光は異常光としてほぼｌ／１
０だけ水平移動い、共に、複屈折結晶１２に入射し、再
び、偏波合成され、第３ポ−トから出射されることに
なる。

【００１７】次に、第３ポ−トから入射した光は、複
屈折結晶１２により偏波分離されるが、複屈折結晶１２
の光学軸が複屈折結晶１１のそれと反対方向になってい
るために、第１ポ−トから入射した光とは、常光と異
常光の関係が正反対になっているため、第４ポ−トよ
り出射されることになる。その他の機構は、第１ポ−ト
から光が入射した時と同様である。最後に、第４ポ−ト
から入射した光は、複屈折結晶１８によって偏波分離
されるが、複屈折結晶１８の光学軸が、複屈折結晶１７
のそれとは正反対になっているために、第１ポ−トか
ら出射されることになる。その他の機構は、第２ポ−ト
から光が入射したときと同様である。

【００１８】本発明の光サ−キュレ−タでは、以上説明
したように、また、図面に示すように、光は、平行平板
の光学素子中を伝搬させる。通常、複屈折結晶は、１：
１０００００以上の消光比、即ち、常光と異常光との分
岐比を有するものである。従って、本発明の光サ−キュ
レ−タの構成では、全体として、クロスト−クは、磁気
光学結晶板（ファラデ−素子）以外は波長特性が小さい
ので、使用波長が変化しても、使用上問題にならない。
クロスト−クの悪化はほとんど無い。

【００１９】更に、光学部品は、すべて、平行平面板で
あるので、組立てが非常に容易になる。例えば、使用す
る各々の複屈折板は、軸出しをして平行平面に研磨して
作成すれば良く、例えば、方解石ならば、劈開面を研磨
するだけで良い。そして、使用する旋光性結晶には、例
えば、水晶旋光子を用い、所望の回転角を与える長さに
平行平面に研磨するだけで良い。従って、部品、素子は
全て平行平面板であるために、組立てるときは、表面を
合わせて光学接着剤で貼り合わせるだけで作成できる。
また、多量に作成するときは、複屈折結晶や旋光結晶を
大板のまま（サイズの大きいまま）、接着し、その後
に、小さく切断する作成方法を行なうことができる。

【００２０】図４は、本発明の光サ−キュレ−タを用い
て、双方向通信に用いた応用例である。即ち、図４の
（ａ）は、本発明の光サ−キュレ−タを利用したＯＴＤ
Ｒ（Optical Time Domain Reflectometer）を示す。即
ち、レ−ザＬＤを出射した光束は、本発明の光サ−キュ
レ−タ１と被測定光ファイバ−６５を介して、対象物に
当り、反射してくる光束（後方散乱光）７１を受けて、
本発明の光サ−キュレ−タ１を介して、その光を、検出
器ＰＤに入れて、測定する。即ち、対象物に破断点があ
ると、それは、反射点になり、ＯＴＤＲにより、反射が
あるかどうか、つまり、破断点がシステムにあるかどう
かを計測し、その反射光が受光されるまでの時間を測定
することにより破断点の位置を検出する。

【００２１】図４（ｂ）は、本発明の光サ−キュレ−タ
と、合・分波器などの光学部品とを組合わせて、波長多
重伝送装置に用いた例である。図示のように、本発明の
光サ−キュレ−タ１と、光分波器７３と光合成器７２か
ら構成され、波長識別性のすぐれた多重伝送装置を作成
できる。、波長λ1,λ2,λ3,を含有する光を、半導体レ
−ザ７６、光アイソレ−タ７５から出力して、本発明の
光サ−キュレ−タ１を通して、光ファイバ−６６を介し
て、伝送路に出力して、そして、各々波長λ4,λ5,λ6
を有する光を、本発明の光サ−キュレ−タ１を通して、
光分波器７２と受光ダイオ−ド７４に入力することがで
きる。

【００２２】即ち、この方式では、狭帯域に波長多重さ
れた信号光について、各信号光を識別して扱うに有効で
ある。このような目的を達成することは、従来の技術で
は、ほとんど不可能であるか、可能であっても、かなり
高コストになってしまう。これに対して、以上のよう
に、本発明の光サ−キュレ−タは、組立ての容易さによ
り、コスト安に構成し、作製することができる。

【００２３】

【実施例２】本発明の４ポ−トの光サ−キュレ−タに変
形として、１つのポ−ト（第４ポ−ト）のコネクタ−端
面に反射体８を付けた構成のものを図５に示す。その反
射体は蒸着による誘電体反射膜である。即ち、図５の構
成の本発明の光サ−キュレ−タ１において、第１ポ−ト
から入射した光は第２ポ−トから出射し、第２ポ−トか
ら入射した光は第３ポ−トから出射する。そして、第３
ポ−トから入射した光は第４ポ−トに伝搬するが、その
端部において光反射体８があるため、光は出射されずに
再び光サ−キュレ−タ１に戻り、戻った光は、第４ポ−
トから光が入射した場合と同じように、第１ポ−トから
出射されることとなる。従って、４ポ−トの光サ−キュ
レ−タのうち、１つポ−トを潰して、３ポ−トの光サ−
キュレ−タとすることができる。尚、反射体８は端面に
直接形成しても良いし、あらかじめ作成しておいて後か
ら端面に貼り付けても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光サ−キ
ュレ−タにより、前記のような効果が得られた。それら
をまとめると、次のような顕著な技術的効果となる。即
ち、第１に、光ファイバ通信等に適する光分岐、結合器
として機能する光サ−キュレ−タを提供し、挿入損失が
少なく、偏光依存性が無く、特に、双方向通信などに適
した光分岐、結合器を提供した。

【００２５】第２に、安価で、精度良く作製でき、光学
部品をすべて平行平面板とし、平行平板の部品の透過光
のみを使用するだけで、光サ−キュレ−タを構成でき、
従来の構成と比べ、クロスト−クを大幅に改善できる。
第３に、主部品である複合偏光素子は、同一寸法の平行
平板であるため、大板複屈折結晶を軸調整接着固定した
後、切断することで一度の調整で、多数の光サ−キュレ
−タ素子を作製することが可能であり、光サ−キュレ−
タの作製を容易にし、また原価を削減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光サ−キュレ−タの例をで示す模式構成
図である。

【図２】本発明の光サ−キュレ−タの構成を示す模式的
構成図である。

【図３】本発明の光サ−キュレ−タに用いる各光学部品
を示す説明図である。

【図４】本発明の光サ−キュレ−タを用いた応用例を示
す構成図である。

【図５】本発明の光サ−キュレ−タの他の例の構成を示
す模式的構成図である。

【図６】本発明の光サ−キュレ−タの構成を示す模式的
斜視図である。

【符号の説明】

３ 磁気光学結晶板（フ
ァラデ−素子） ４ 旋光結晶 １１〜１８ 複屈折結晶板 ２１〜２４ 複合偏光素子 ５１〜５４ レンズ ６１〜６９ 光ファイバ− 、、、 各ポ−ト

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１、第２、第３、第４の４個のポ−ト
   を有し、第１ポ−トから入射した光は、該第２ポ−トか
   ら出射し、該第２ポ−トから入射した光は、該第３ポ−
   トから出射し、該第３ポ−トから入射した光は、第４ポ
   −トから出射し、該第４ポ−トから入射した光は、該第
   １ポ−トから出射する非相反性を有し、更に偏光無依存
   性と循環性の機能を有し、 該第１ポ−トから該第２ポ−トに向かう方向に沿い、順
   次、複合偏光素子２組、ファラデ−回転素子（磁気光学
   結晶）、旋光性結晶、複合偏光素子２組を配列し、前記
   ファラデ−回転素子に対応して永久磁石を配して、 前記複合偏光素子の各々は、一対の少なくとも、光の通
   過方向の長さが同一の複屈折結晶の平行平板を各光学軸
   が反対向きになるように配置或いは貼り合わせたもの
   で、各複合偏光素子の長さは、ほぼ同じであり、 前記の４個の複合偏光素子を、該第１ポ−トから該第２
   ポ−トに向かう順に、第１〜第４の複合偏光素子とする
   と、第２の複合偏光素子は、第１の複合偏光素子に対し
   て、その平行平板の方向が９０度回転されて配置され、
   第３の複合偏光素子は、第２の複合偏光素子に対して、
   その平行平板の方向が同じに配置され、第４の複合偏光
   素子は、第３の複合偏光素子に対して、その平行平板の
   方向が９０度回転されて配置され、且つ、第１の複合偏
   光素子の平行平板方向に対向するように配置され、 また、前記の第１の複合偏光子の対の一方の第１複屈折
   性結晶に、第１ポ−トが付いており、他の一方の第２複
   屈折性結晶には、第３ポ−トが付いて配置し、また、前
   記第２複合偏光子の対の一方の第３複屈折性結晶には、
   第２ポ−トが付いており、他の一方の第４複屈折性結晶
   には、第４ポ−トが付いて配置したことを特徴とする光
   サ−キュレ−タ。
2. 【請求項２】光学軸が、該第１、第２ポ−トの表面と傾
   くように、平行平板とした第１の複屈折性結晶である請
   求項１に記載の光サ−キュレ−タ。
3. 【請求項３】請求項１に記載の光サ−キュレ−タにおい
   て、磁気光学結晶としては、４５度の偏光回転作用を有
   する非相反性磁気光学結晶を用いたことを特徴とする請
   求項１に記載の光サ−キュレ−タ。
4. 【請求項４】請求項１或いは２に記載の光サ−キュレ−
   タにおいて、各ポ−トと光ファイバ−との結合には、レ
   ンズを用いたことを特徴とする請求項１に記載の光サ−
   キュレ−タ。
5. 【請求項５】請求項１或いは２或いは３に記載の光サ−
   キュレ−タにおいて、４本の光ファイバ−の内１本の光
   ファイバ−の出射コネクタの端面には、使用する波長に
   対する反射ミラ−を有することを特徴とする請求項１に
   記載の光サ−キュレ−タ。