JP2980179B2 - 光学サーキュレータ - Google Patents
光学サーキュレータInfo
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- JP2980179B2 JP2980179B2 JP9507049A JP50704997A JP2980179B2 JP 2980179 B2 JP2980179 B2 JP 2980179B2 JP 9507049 A JP9507049 A JP 9507049A JP 50704997 A JP50704997 A JP 50704997A JP 2980179 B2 JP2980179 B2 JP 2980179B2
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- port
- orthogonal
- beams
- optical circulator
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
- G02B6/2746—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means comprising non-reciprocal devices, e.g. isolators, FRM, circulators, quasi-isolators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
Description
【発明の詳細な説明】 発明分野 本発明は光通信で使用する光学サーキュレータに関連
する。
する。
発明の背景 現行の一方向光ファイバ通信のビット積載量を２倍に
するためには、光学サーキュレータを使用してそれを実
現している。光学サーキュレータは、全二重通信を一本
の光ファイバリンク上で行う受動非可逆装置である。従
って２本のファイバ上で動作する代表的な光ファイバ通
信リンクは、各リンク端部に光学サーキュレータを設置
することにより、迅速且つ経済的に２方向単一ファイバ
通信リンクへと変換することができる。
するためには、光学サーキュレータを使用してそれを実
現している。光学サーキュレータは、全二重通信を一本
の光ファイバリンク上で行う受動非可逆装置である。従
って２本のファイバ上で動作する代表的な光ファイバ通
信リンクは、各リンク端部に光学サーキュレータを設置
することにより、迅速且つ経済的に２方向単一ファイバ
通信リンクへと変換することができる。
伝統的な3dBカップラよりはるかに大きな光学サーキ
ュレータの主たる利点の一つは、損失の不利を非常に小
さく抑えることができる点にある。3dBカップラをファ
イバリンクの各端部に取り付けた場合、最低でも6dBの
挿入損失が発生する。検出限界付近で動作する接続部に
於いては、この追加的な6dB損失により２方向通信を実
行不能とする。
ュレータの主たる利点の一つは、損失の不利を非常に小
さく抑えることができる点にある。3dBカップラをファ
イバリンクの各端部に取り付けた場合、最低でも6dBの
挿入損失が発生する。検出限界付近で動作する接続部に
於いては、この追加的な6dB損失により２方向通信を実
行不能とする。
真の光学サーキュレータに於ける挿入損失および漏話
は、装置が単純であることまた経費が安いことと同様に
重要な要素である。挿入損失とは、光学サーキュレータ
内部に発射された光と装置から出てくる電力との間の電
力差である。また挿入損失の大きな原因は、光の吸収と
結合損失にある。
は、装置が単純であることまた経費が安いことと同様に
重要な要素である。挿入損失とは、光学サーキュレータ
内部に発射された光と装置から出てくる電力との間の電
力差である。また挿入損失の大きな原因は、光の吸収と
結合損失にある。
光学サーキュレータに関する先行技術としては、Kuwa
haraに発行された米国特許第4,650,289号、Emkeyに発行
された米国特許第4,464,022号、Schmittらに発行された
米国特許第4,859,014号がある。但しこれらの参照文献
に於いて説明されている通りに作製した光学サーキュレ
ータについては、その挿入損失および／または漏話が非
常に高いか、或いは非常に複雑で高価なものとなってい
る。このため現在の光学サーキュレータよりも挿入損失
や漏話が小さく、より単純な構造の光学サーキュレータ
が必要となっている。
haraに発行された米国特許第4,650,289号、Emkeyに発行
された米国特許第4,464,022号、Schmittらに発行された
米国特許第4,859,014号がある。但しこれらの参照文献
に於いて説明されている通りに作製した光学サーキュレ
ータについては、その挿入損失および／または漏話が非
常に高いか、或いは非常に複雑で高価なものとなってい
る。このため現在の光学サーキュレータよりも挿入損失
や漏話が小さく、より単純な構造の光学サーキュレータ
が必要となっている。
本発明により構造の単純さおよび挿入損失や漏話が先
行技術の光学サーキュレータより小さくなっている一つ
の要因は、複屈折水晶や偏光分離キューブを有する折り
曲げ構造を使用していることにある。
行技術の光学サーキュレータより小さくなっている一つ
の要因は、複屈折水晶や偏光分離キューブを有する折り
曲げ構造を使用していることにある。
偏光回転子等のその他のエレメントと接触状態にある
複屈折水晶を使用しているより最近の先行技術光学サー
キュレータとしては、1993年４月20日に発行されたKoga
名義の米国特許第5,204,771号がある。この発明ではそ
れが目的とする機能を十分に発揮するように思われる
が、Kogaの構造では本発明の折り曲げ構造よりも大型の
装置となっている。Kogaの構造には別の意味に於いても
制限がある。例えばどのポートを逆方向に循環できるか
について限界がある。Kogaの装置ではポート数が４カ所
の装置に於いて逆方向の制御を可能としているが、ポー
ト数が３カ所の装置の場合、ポート３からポート１への
逆方向信号伝達が用意されていないかまたは不可能とな
っている。
複屈折水晶を使用しているより最近の先行技術光学サー
キュレータとしては、1993年４月20日に発行されたKoga
名義の米国特許第5,204,771号がある。この発明ではそ
れが目的とする機能を十分に発揮するように思われる
が、Kogaの構造では本発明の折り曲げ構造よりも大型の
装置となっている。Kogaの構造には別の意味に於いても
制限がある。例えばどのポートを逆方向に循環できるか
について限界がある。Kogaの装置ではポート数が４カ所
の装置に於いて逆方向の制御を可能としているが、ポー
ト数が３カ所の装置の場合、ポート３からポート１への
逆方向信号伝達が用意されていないかまたは不可能とな
っている。
更により最近に発行された1995年11月28日付けのChen
gらを名義人とする米国特許第5,471,340号では、その装
置はKogaの構造よりも単純な構造となっているが、必要
とされる複屈折水晶のサイズが大きいために製造コスト
が非常に高価となっている。またこの装置の場合、十分
に循環機能を実行することができないと言う制限もあ
る。
gらを名義人とする米国特許第5,471,340号では、その装
置はKogaの構造よりも単純な構造となっているが、必要
とされる複屈折水晶のサイズが大きいために製造コスト
が非常に高価となっている。またこの装置の場合、十分
に循環機能を実行することができないと言う制限もあ
る。
このため既知の先行技術装置に於ける多くの限界を克
服することが、本発明の目的である。
服することが、本発明の目的である。
また折り曲げ構造のコンパクトな光学サーキュレータ
を供給することも、もう一つの発明の目的である。
を供給することも、もう一つの発明の目的である。
発明の概要 本発明に従い以下を構成要素とする、入射口および出
射口からの光を循環的に伝達するためのマルチポートサ
ーキュレータ。
射口からの光を循環的に伝達するためのマルチポートサ
ーキュレータ。
投入ビームを直交偏光性を有する２本のビームに分け
ると共に、直交偏光性を有する２本のビームを１本のビ
ームに結合するための分割および結合手段；少なくとも
ビームのｓ−偏光およびｐ−偏光の一つのみを実質的に
反射する手段から構成される、ビームの偏光方向により
ビームを実質的にその反対方向に導入するための折り曲
げ手段；および 当該第１分割結合手段と当該偏光依存形ビーム折り曲げ
手段との間に設定されている、互いに平行な二つの直交
ベクトルまたは互いに直交する二つの平行偏光ベクトル
を成立させるための偏光回転手段。
ると共に、直交偏光性を有する２本のビームを１本のビ
ームに結合するための分割および結合手段；少なくとも
ビームのｓ−偏光およびｐ−偏光の一つのみを実質的に
反射する手段から構成される、ビームの偏光方向により
ビームを実質的にその反対方向に導入するための折り曲
げ手段；および 当該第１分割結合手段と当該偏光依存形ビーム折り曲げ
手段との間に設定されている、互いに平行な二つの直交
ベクトルまたは互いに直交する二つの平行偏光ベクトル
を成立させるための偏光回転手段。
また本発明の別の局面に従い以下を構成要素とする、
入射口および出射口からの光を循環的に伝達するための
マルチポートサーキュレータ。
入射口および出射口からの光を循環的に伝達するための
マルチポートサーキュレータ。
投入ビームを直交偏光性を有する２本のビームに分け
ると共に、直交偏光性を有する２本のビームを１本のビ
ームに結合するための第１分割結合手段；投入ビームを
直交偏光性を有する２本のビームに分けると共に、直交
偏光性を有する２本のビームを１本のビームに結合する
ための第２分割結合手段；ビームの偏光方向によりビー
ムを実質的にその反対方向に導入するための偏光依存形
ビーム折り曲げ手段；当該第１分割結合手段と当該ビー
ム折り曲げ手段との間に配置されている、互いに平行な
二つの直交ベクトルまたは互いに直交する二つの平行偏
光ベクトルを成立させるための第１偏光回転手段；およ
び当該第２分割結合手段と当該ビーム折り曲げ手段との
間に配置されている、互いに平行な二つの直交ベクトル
または互いに直交する二つの平行偏光ベクトルを成立さ
せるための第２偏光回転手段。
ると共に、直交偏光性を有する２本のビームを１本のビ
ームに結合するための第１分割結合手段；投入ビームを
直交偏光性を有する２本のビームに分けると共に、直交
偏光性を有する２本のビームを１本のビームに結合する
ための第２分割結合手段；ビームの偏光方向によりビー
ムを実質的にその反対方向に導入するための偏光依存形
ビーム折り曲げ手段；当該第１分割結合手段と当該ビー
ム折り曲げ手段との間に配置されている、互いに平行な
二つの直交ベクトルまたは互いに直交する二つの平行偏
光ベクトルを成立させるための第１偏光回転手段；およ
び当該第２分割結合手段と当該ビーム折り曲げ手段との
間に配置されている、互いに平行な二つの直交ベクトル
または互いに直交する二つの平行偏光ベクトルを成立さ
せるための第２偏光回転手段。
図面の簡単な説明 ここで発明の実施態様を以下の図面と共に説明するこ
とにする。
とにする。
第１図は、本発明の第１実施態様に従った光学サーキ
ュレータの概要図である。
ュレータの概要図である。
第1a図は、ポート１からポート２へと送られる第１図
の装置の異なるインターフェースに於ける光の状態を示
す概略図である。
の装置の異なるインターフェースに於ける光の状態を示
す概略図である。
第1b図は、ポート２からポート３へと送られる第１図
の装置の異なるインターフェースに於ける光の状態を示
す概略図である。
の装置の異なるインターフェースに於ける光の状態を示
す概略図である。
第1c図は、光学サーキュレータの別の実施態様に従っ
た概要図である。
た概要図である。
第1d図は第1c図で示されている光学サーキュレータに
類似する別の実施態様の光学サーキュレータの概要図で
あるが、この実施態様では水晶板の向きが各もう一方の
ポートグループに於いて転換されている。
類似する別の実施態様の光学サーキュレータの概要図で
あるが、この実施態様では水晶板の向きが各もう一方の
ポートグループに於いて転換されている。
第２図および第３図は、本発明に従った別の実施態様
の光学サーキュレータの概要図である。
の光学サーキュレータの概要図である。
第3a図は第1a図および第1b図と同様の概略図である
が、第３図で示されているサーキュレータの動作状態を
示す図である。
が、第３図で示されているサーキュレータの動作状態を
示す図である。
第４図、第５図および第６図は、本発明に従った光学
サーキュレータの別の実施態様である。
サーキュレータの別の実施態様である。
第5a図および第5b図は第1a図および第1b図と同様の概
略図であるが、第５図で示されているサーキュレータの
動作状態を示す図である。
略図であるが、第５図で示されているサーキュレータの
動作状態を示す図である。
詳細説明 ここで第１図を参照するが、第１図では第１〜第３の
投入送出ポート8a〜8cを有する光学サーキュレータが示
されている。この実施態様ではY.I.G水晶またはBi追加
薄膜水晶を使用しているファラデー回転素子形式の複屈
折水晶板10が、第１投入送出ポート8aおよび第２投入送
出ポート8bと非可逆回転手段13aとの間に配置されてい
る。Bi追加薄膜水晶の構成としては、例えば（YbTbBi）
3Fe5O12と（GdBi）３（GeAlGa）5O12の組合せまたはY.
I.GとY3xBixFe5O12との組合せを含む。
投入送出ポート8a〜8cを有する光学サーキュレータが示
されている。この実施態様ではY.I.G水晶またはBi追加
薄膜水晶を使用しているファラデー回転素子形式の複屈
折水晶板10が、第１投入送出ポート8aおよび第２投入送
出ポート8bと非可逆回転手段13aとの間に配置されてい
る。Bi追加薄膜水晶の構成としては、例えば（YbTbBi）
3Fe5O12と（GdBi）３（GeAlGa）5O12の組合せまたはY.
I.GとY3xBixFe5O12との組合せを含む。
方解石、ルチルまたはYVO4複屈折水晶を屈折水晶板10
として使用するのが好ましい。また波長板形式の可逆性
回転手段12aおよび12bが水晶板10に隣接して設定されて
いる。このほか偏光ビーム分離器14を組み合わせた鏡ま
たは直角プリズム13形式のビーム折り曲げ手段が、第３
ポートと回転手段13aとの間に配置されている。第３ポ
ート8cは複屈折水晶板30に連結されており、非可逆およ
び可逆回転手段32と34が水晶板30とビーム折り曲げ手段
13および14との間に配置されている。
として使用するのが好ましい。また波長板形式の可逆性
回転手段12aおよび12bが水晶板10に隣接して設定されて
いる。このほか偏光ビーム分離器14を組み合わせた鏡ま
たは直角プリズム13形式のビーム折り曲げ手段が、第３
ポートと回転手段13aとの間に配置されている。第３ポ
ート8cは複屈折水晶板30に連結されており、非可逆およ
び可逆回転手段32と34が水晶板30とビーム折り曲げ手段
13および14との間に配置されている。
次に動作中に於いては第１ポート8aに入った光は、そ
の後入射出射ポート１側から仕向先である第２ポート8b
までの通路上の各光学素子に入射し出射する。第1a図に
はZ10、Z12a、Z12b、Z13、Z14の状態と同時に、端面10
〜端面14を示す。右下の小文字「Ｆ」および「Ｒ」は、
第１図で示されている光学素子の正面および表面に対応
する。入射出射ポート１から注入される光はZ10F状態に
あり、第１屈折水晶板10によりL11光とL12光に分離され
た後Z10R状態になる。互いに直角をなすL11光およびL12
光の電界振動は、L11光とL12光が可逆波長板12aを通過
するため同一方向に進む。この時の偏光状態はZ12aRに
示すとおりである。また13aにより45度回転させられたL
11とL12は、Z13aRで示されているとおり垂直配向となっ
ている。ビーム折り曲げ手段13および14は、その偏光状
態を保持しているZ13/14に於いてL11光およびL12光の方
向を反転させる。次にZ13aFおよびZ12bFの各13a回転子
と12b回転子により、ビームを結合用複屈折水晶に対し
て直交となるように回転させZ10Fで示されている状態と
する。8bから8cに向かってポート２からポー３まで光が
伝達されたときに同様の事象が発生するが、偏光ビーム
分離器が水平方向に偏光された光（Z13aR状態）をZ32と
Z34の状態で各回転子32と34a、34bまで通過させて、Z30
の複屈折水晶30により結合させる。
の後入射出射ポート１側から仕向先である第２ポート8b
までの通路上の各光学素子に入射し出射する。第1a図に
はZ10、Z12a、Z12b、Z13、Z14の状態と同時に、端面10
〜端面14を示す。右下の小文字「Ｆ」および「Ｒ」は、
第１図で示されている光学素子の正面および表面に対応
する。入射出射ポート１から注入される光はZ10F状態に
あり、第１屈折水晶板10によりL11光とL12光に分離され
た後Z10R状態になる。互いに直角をなすL11光およびL12
光の電界振動は、L11光とL12光が可逆波長板12aを通過
するため同一方向に進む。この時の偏光状態はZ12aRに
示すとおりである。また13aにより45度回転させられたL
11とL12は、Z13aRで示されているとおり垂直配向となっ
ている。ビーム折り曲げ手段13および14は、その偏光状
態を保持しているZ13/14に於いてL11光およびL12光の方
向を反転させる。次にZ13aFおよびZ12bFの各13a回転子
と12b回転子により、ビームを結合用複屈折水晶に対し
て直交となるように回転させZ10Fで示されている状態と
する。8bから8cに向かってポート２からポー３まで光が
伝達されたときに同様の事象が発生するが、偏光ビーム
分離器が水平方向に偏光された光（Z13aR状態）をZ32と
Z34の状態で各回転子32と34a、34bまで通過させて、Z30
の複屈折水晶30により結合させる。
ここで第1c図に移る。第1c図では別の配置が示されて
いるが、小さめの複屈折水晶板10aおよび10bが第１図で
示されている単一で大型の複屈折板10と置き換えられて
いる。また10aおよび10bに続いて追加水晶板10c、10
d.....10jが互いに並列状態で設定されており、Ｎポー
ト光学サーキュレータを提供している。都合の良いこと
には、これにより大型で高価な複屈折水晶を用意する必
要性が排除される。光はプリズム13、15、16.....22に
より各ポートから次のポートまで指向される。複屈折水
晶板10a〜10jに隣接して、可逆回転手段12a〜12jが波長
板形式で取り付けられている。また非可逆回転手段13a
〜13jが、各々回転手段12a〜12jと隣接状態で設置され
ている。
いるが、小さめの複屈折水晶板10aおよび10bが第１図で
示されている単一で大型の複屈折板10と置き換えられて
いる。また10aおよび10bに続いて追加水晶板10c、10
d.....10jが互いに並列状態で設定されており、Ｎポー
ト光学サーキュレータを提供している。都合の良いこと
には、これにより大型で高価な複屈折水晶を用意する必
要性が排除される。光はプリズム13、15、16.....22に
より各ポートから次のポートまで指向される。複屈折水
晶板10a〜10jに隣接して、可逆回転手段12a〜12jが波長
板形式で取り付けられている。また非可逆回転手段13a
〜13jが、各々回転手段12a〜12jと隣接状態で設置され
ている。
第1d図に別の実施態様を示すが、ここではプリズム形
式のビーム折り曲げ手段13および14が、第1c図で示され
ているこれらの手段とは別の配向となっている。この配
置の場合ポート１、ポート２、ポート５が装置の第一位
側にあるが、第1c図に於いてはポート１、ポート２、ポ
ート４が提示されている装置の第一位側にある。
式のビーム折り曲げ手段13および14が、第1c図で示され
ているこれらの手段とは別の配向となっている。この配
置の場合ポート１、ポート２、ポート５が装置の第一位
側にあるが、第1c図に於いてはポート１、ポート２、ポ
ート４が提示されている装置の第一位側にある。
第２図、第３図、第４図、第５図および第６図では、
完全折り曲げ構造を有する本発明による別の実施態様が
示されている。折り曲げ構造を使用することにより装置
の製造に必要となるエレメント数が少なくなり、これに
より装置の製作費用が実質的に軽減されるほか、都合が
良いことには、全てのポートが装置の一方の側に配置さ
れることになる。
完全折り曲げ構造を有する本発明による別の実施態様が
示されている。折り曲げ構造を使用することにより装置
の製造に必要となるエレメント数が少なくなり、これに
より装置の製作費用が実質的に軽減されるほか、都合が
良いことには、全てのポートが装置の一方の側に配置さ
れることになる。
第２図および第３図で示されている光学サーキュレー
タには、第１〜第３の投入送出ポート8a〜8cが装備され
ている。また複屈折水晶板10が第１投入送出ポート8aと
第２投入送出ポート8bの間に配置されており、8aから光
は水晶板10を通って波長板形状の可逆回転手段12aに入
る。次に光は非可逆回転子13aに入り、偏光ビーム分離
器16を通過してから第２ビーム分離器18を通る。これら
二つのビーム分離器16および18はビームを折り曲げたあ
と、ビームを第２ポートに向かって実質的に反対方向へ
導入するための手段として機能する。次にビームは13a
と第２回転子12bを通り、第２ポート8bへ複屈折水晶板1
0により結合される。第２ポート8bから第３ポート8cに
移動する光は同様の方法で伝達されるが、第３図の90度
回転鏡20aおよび第２図の20bがビーム分離器18の端面部
に取り付けられており、偏光された光を第３のビーム分
離器22に向ける。18、20a（20b）および22が共同でビー
ムの折り曲げを行い、第３のビーム分離器22から第３ポ
ート8cへと反対方向へとビームを案内する。そのあとビ
ームは13aと第３の回転子12cを通り、ポート8cへ水晶板
10により結合される。
タには、第１〜第３の投入送出ポート8a〜8cが装備され
ている。また複屈折水晶板10が第１投入送出ポート8aと
第２投入送出ポート8bの間に配置されており、8aから光
は水晶板10を通って波長板形状の可逆回転手段12aに入
る。次に光は非可逆回転子13aに入り、偏光ビーム分離
器16を通過してから第２ビーム分離器18を通る。これら
二つのビーム分離器16および18はビームを折り曲げたあ
と、ビームを第２ポートに向かって実質的に反対方向へ
導入するための手段として機能する。次にビームは13a
と第２回転子12bを通り、第２ポート8bへ複屈折水晶板1
0により結合される。第２ポート8bから第３ポート8cに
移動する光は同様の方法で伝達されるが、第３図の90度
回転鏡20aおよび第２図の20bがビーム分離器18の端面部
に取り付けられており、偏光された光を第３のビーム分
離器22に向ける。18、20a（20b）および22が共同でビー
ムの折り曲げを行い、第３のビーム分離器22から第３ポ
ート8cへと反対方向へとビームを案内する。そのあとビ
ームは13aと第３の回転子12cを通り、ポート8cへ水晶板
10により結合される。
次に第２図、第３図と動作時の状態を示す第3a図、第
3b図を参照する。第１ポート8aに入った光は、その後入
射出射ポート１側から仕向先である第２ポート8bまでの
通路上の各光学素子に入射し出射する。第3a図にはZ1
0、Z12a、12b、Z13a、Z16およびZ18の状態と同時に、端
面10〜端面18を示す。右下の小文字「Ｆ」および「Ｒ」
は、第２図、第３図で示されている光学素子の正面およ
び背面に対応する。入射出射ポート１から注入される光
はZ10F状態にあり、第１屈折水晶板10によりL11光とL12
光に分離された後Z10R状態にある。互いに直角をなすL1
1光およびL12光の電界振動は、L11光とL12光が可逆波長
板12aを通過するため同一方向に進む。この時の偏光状
態はZ12aRに示すとおりである。また13aにより45度回転
させられたL11とL12は、Z13aRで示されているとおり垂
直配向となっている。ビーム折り曲げ手段16および18
は、その偏光状態を保持しているZ16/18に於いてL11光
およびL12光の方向を反転させる。次にビームはZ13aFお
よびZ12bFの各13a回転子と12b回転子により、Z10F状態
で示される結合用複屈折水晶に対して直交するビームと
なる。8bから8cに向かってポート２からポート３まで光
が伝達されたときに同様の事象が発生するが、偏光ビー
ム分離器18が水平方向に偏光された光を鏡20aまたは20b
（第３図または第２図）まで通過させ、ビーム分離器22
および回転子13aおよび12cを通る通路に従いL11とL12を
8cのポータ３へ反射させ、水晶板10により結合させる。
3b図を参照する。第１ポート8aに入った光は、その後入
射出射ポート１側から仕向先である第２ポート8bまでの
通路上の各光学素子に入射し出射する。第3a図にはZ1
0、Z12a、12b、Z13a、Z16およびZ18の状態と同時に、端
面10〜端面18を示す。右下の小文字「Ｆ」および「Ｒ」
は、第２図、第３図で示されている光学素子の正面およ
び背面に対応する。入射出射ポート１から注入される光
はZ10F状態にあり、第１屈折水晶板10によりL11光とL12
光に分離された後Z10R状態にある。互いに直角をなすL1
1光およびL12光の電界振動は、L11光とL12光が可逆波長
板12aを通過するため同一方向に進む。この時の偏光状
態はZ12aRに示すとおりである。また13aにより45度回転
させられたL11とL12は、Z13aRで示されているとおり垂
直配向となっている。ビーム折り曲げ手段16および18
は、その偏光状態を保持しているZ16/18に於いてL11光
およびL12光の方向を反転させる。次にビームはZ13aFお
よびZ12bFの各13a回転子と12b回転子により、Z10F状態
で示される結合用複屈折水晶に対して直交するビームと
なる。8bから8cに向かってポート２からポート３まで光
が伝達されたときに同様の事象が発生するが、偏光ビー
ム分離器18が水平方向に偏光された光を鏡20aまたは20b
（第３図または第２図）まで通過させ、ビーム分離器22
および回転子13aおよび12cを通る通路に従いL11とL12を
8cのポータ３へ反射させ、水晶板10により結合させる。
勿論第２図および第３図で示されている装置の場合、
ポート１やポート２またはポート３と同様の方法で折り
曲げられる複数の別のポートを設定し得る構造であるた
め、第３のポートの下に第４のポートというようにポー
トを追加することができる。その他第２図および第３図
で示されている方法と同じ方法で実質的に機能する様々
な実施態様については、第４図および第５図にて見るこ
とができる。第４図では、第２図および第３図のポート
１とポート３に隣接する２台のビーム分離器が、鏡また
は直角プリズムに置き換えられている。この置き換えに
より、ポート３に発射された光がポート１に循環反射さ
れる完全３ポートサーキュレータが提供される。第５図
の装置には更に多くの光学素子が取り付けられている。
例えば単一の水晶板10を使用する代わりに、10a、10b、
10cの３枚の板が使われている。第3a図や第3b図と異な
り、第5c図および第5d図では投入ポートが送出ポートと
異なる水晶板面にあるため、光路長のバランスを取るほ
か偏光モードの分散を実質的に最小限としている。
ポート１やポート２またはポート３と同様の方法で折り
曲げられる複数の別のポートを設定し得る構造であるた
め、第３のポートの下に第４のポートというようにポー
トを追加することができる。その他第２図および第３図
で示されている方法と同じ方法で実質的に機能する様々
な実施態様については、第４図および第５図にて見るこ
とができる。第４図では、第２図および第３図のポート
１とポート３に隣接する２台のビーム分離器が、鏡また
は直角プリズムに置き換えられている。この置き換えに
より、ポート３に発射された光がポート１に循環反射さ
れる完全３ポートサーキュレータが提供される。第５図
の装置には更に多くの光学素子が取り付けられている。
例えば単一の水晶板10を使用する代わりに、10a、10b、
10cの３枚の板が使われている。第3a図や第3b図と異な
り、第5c図および第5d図では投入ポートが送出ポートと
異なる水晶板面にあるため、光路長のバランスを取るほ
か偏光モードの分散を実質的に最小限としている。
ここで第5a図に移る。第5a図には第５図と似通った別
の実施態様が示されているが、第5a図の実施態様では単
一ファラデー回転子13bのみが取り付けられているた
め、第５図のサーキュレータよりもアイソレーション能
力が劣る１段階サーキュレータとなっている。第5b図に
も更に本発明による別の実施態様を示しているが、この
実施態様では第５図の装置とは配置が異なるビーム分離
手段16a〜16dが取り付けられている。
の実施態様が示されているが、第5a図の実施態様では単
一ファラデー回転子13bのみが取り付けられているた
め、第５図のサーキュレータよりもアイソレーション能
力が劣る１段階サーキュレータとなっている。第5b図に
も更に本発明による別の実施態様を示しているが、この
実施態様では第５図の装置とは配置が異なるビーム分離
手段16a〜16dが取り付けられている。
第６図には、第５図の実施態様に基づくＮポート折り
曲げ光学サーキュレータの別の取り合わせが示されてお
り、全てのＮポートが装置の同一側に配置されている。
勿論この実施態様ではプリズム16、18、22.....Nと組み
合わされている鏡形式の屈折面20b〜20N-1が、装置の折
り曲げ手段としてその役割を果たしている。
曲げ光学サーキュレータの別の取り合わせが示されてお
り、全てのＮポートが装置の同一側に配置されている。
勿論この実施態様ではプリズム16、18、22.....Nと組み
合わされている鏡形式の屈折面20b〜20N-1が、装置の折
り曲げ手段としてその役割を果たしている。
本発明によるサーキュレータの様々な実施態様によ
り、先行技術を越える数多くの利点が説明されている。
これらの実施態様は高価なコンポーネントをあまり必要
としないため、その構築費は多くの先行技術のサーキュ
レータより安価となる。
り、先行技術を越える数多くの利点が説明されている。
これらの実施態様は高価なコンポーネントをあまり必要
としないため、その構築費は多くの先行技術のサーキュ
レータより安価となる。
Claims (11)
- 【請求項１】入射口および出射口からの光を循環的に伝
達するためのマルチポート光学サーキュレータで、投入
ポート内に発射された投入ビームを直交偏光性を有する
２本のビームに分けると共に、直交偏光性を有する２本
のビームを別のポートで１本のビームに結合するための
分割結合手段と；ビーム折り曲げ手段と；互いに平行な
二つの直交ベクトルまたは互いに直交する二つの平行偏
光ベクトルを成立させるための、前記分割結合手段と前
記ビーム折り曲げ手段との間に配置されている偏光回転
手段と；を有し、ビーム折り曲げ手段は少なくともビー
ムのｓ−偏光およびｐ−偏光の一つのみを実質的に反射
する構成と成し、前記ビーム折り曲げ手段は入射口から
第一方向に於いて伝達されている２本のビームを受光す
るために光学的に連結されているが、ビームの偏光方向
によりその２本のビームを出射口に向けて第一方向と実
質的に反対方向へ案内する目的に於いて設定されている
と言う特性を有するマルチポート光学サーキュレータ。 - 【請求項２】クレーム１で定義されているマルチポート
光学サーキュレータで、ビーム折り曲げ手段に少なくと
も偏光依存形部分反射体が含まれているマルチポート光
学サーキュレータ。 - 【請求項３】入射口および出射口からの光を循環的に伝
達するためのマルチポート光学サーキュレータで、投入
ポート内に発射された投入ビームを直交偏光性を有する
２本のビームに分けると共に、直交偏光性を有する２本
のビームを別のポートで１本のビームに結合するための
第１分割結合手段と；投入ポート内に発射された投入ビ
ームを直交偏光性を有する２本のビームに分けると共
に、直交偏光性を有する２本のビームを別のポートで１
本のビームに結合するための第２分割結合手段と；ビー
ム折り曲げ手段と；互いに平行な二つの直交ベクトルま
たは互いに直交する二つの平行偏光ベクトルを成立させ
るための、前記第１分割結合手段と前記ビーム折り曲げ
手段との間に配置されている第１偏光回転手段と；互い
に平行な二つの直交ベクトルまたは互いに直交する二つ
の平行偏光ベクトルを成立させるための、前記第２分割
結合手段と前記ビーム折り曲げ手段との間に配置されて
いる第２偏光回転手段と；を有し、前記ビーム折り曲げ
手段は偏光依存形の手段であり、また前記第１分割結合
手段により分割され、第一方向に於いてそこに入射され
る２本のビームを、ビームの偏光方向によりその第一方
向とは実質的に反対方向に案内するための手段となって
いるという特性を有するマルチポート光学サーキュレー
タ。 - 【請求項４】クレーム３で定義されているマルチポート
光学サーキュレータで、少なくとも偏光依存形部分反射
体をビーム折り曲げ手段の構成要素とするマルチポート
光学サーキュレータ。 - 【請求項５】クレーム１で定義されているマルチポート
光学サーキュレータで、複屈折結晶板を、投入ビームを
直交偏光性を有する２本のビームに分けると共に、直交
偏光性を有する２本のビームを１本のビームに結合する
ための分割結合手段の構成要素とするマルチポート光学
サーキュレータ。 - 【請求項６】クレーム１で定義されているマルチポート
光学サーキュレータで、互いに隣接する状態で配置され
ている複数の複屈折水晶板を、投入ビームを直交偏光性
を有する２本のビームに分けると共に、直交偏光性を有
する２本のビームを１本のビームに結合するための分割
結合手段の構成要素とするマルチポート光学サーキュレ
ータ。 - 【請求項７】クレーム６で定義されているマルチポート
光学サーキュレータで、折り曲げ構造とするための反射
手段を含むマルチポート光学サーキュレータ。 - 【請求項８】クレーム１で定義されているマルチポート
光学サーキュレータで、分割結合手段とビーム折り曲げ
手段との間に配置されている可逆回転手段および非可逆
回転手段を、偏光回転手段の構成要素とするマルチポー
ト光学サーキュレータ。 - 【請求項９】複数の隣接状態で連続するモジュールを構
成要素とするマルチポート光学サーキュレータで、各モ
ジュールがマルチポートの一つを提供するほか、各モジ
ュールが、投入ビームを直交偏光性を有する２本のビー
ムに分けると共に、直交偏光性を有する２本のビームを
１本のビームに結合するための分割結合手段を構成し、
ビーム折り曲げ手段と；互いに平行な二つの直交ベクト
ルまたは互いに直交する二つの平行偏光ベクトルを成立
させるための、前記分割結合手段と前記ビーム折り曲げ
手段との間に配置されている偏光回転手段と；を有し、
ビーム折り曲げ手段は少なくともビームのｓ−偏光およ
びｐ−偏光の一つのみを実質的に反射する手段から構成
されて、ビームの偏光方向に依存して第一方向に於いて
そこに入射されているビームを、その第一方向とは実質
的に反対方向に導入するための偏光依存形手段となって
いる特性を有するマルチポート光学サーキュレータ。 - 【請求項１０】クレーム９で定義されているマルチポー
ト光学サーキュレータで、全てのマルチポートが装置の
同一側に配置されているマルチポート光学サーキュレー
タ。 - 【請求項１１】クレーム９で定義されているマルチポー
ト光学サーキュレータで、少なくとも分割結合手段とビ
ーム折り曲げ手段との間に配置された可逆および非可逆
回転手段が、サーキュレータに含まれているマルチポー
ト光学サーキュレータ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US155695P | 1995-07-27 | 1995-07-27 | |
| US60/001,556 | 1995-07-27 | ||
| PCT/CA1996/000500 WO1997005518A1 (en) | 1995-07-27 | 1996-07-24 | Optical circulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10510636A JPH10510636A (ja) | 1998-10-13 |
| JP2980179B2 true JP2980179B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=21696663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9507049A Expired - Lifetime JP2980179B2 (ja) | 1995-07-27 | 1996-07-24 | 光学サーキュレータ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5878176A (ja) |
| EP (1) | EP0840902B1 (ja) |
| JP (1) | JP2980179B2 (ja) |
| AU (1) | AU6410796A (ja) |
| DE (1) | DE69618204T2 (ja) |
| WO (1) | WO1997005518A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4079228B2 (ja) * | 1996-12-12 | 2008-04-23 | 富士通株式会社 | 光サーキュレータの機能を有する光デバイス |
| US6438278B1 (en) * | 1998-02-12 | 2002-08-20 | Telelight Communication Inc. | Fiber optical circulator |
| US6310989B1 (en) * | 1998-02-23 | 2001-10-30 | Zhimin Liu | Fiber optical circulator |
| US6154581A (en) * | 1998-10-27 | 2000-11-28 | Adc Telecommunications, Inc. | Multiple port, fiber optic circulator |
| US6246807B1 (en) | 1999-04-06 | 2001-06-12 | Adc Telecommunications, Inc. | Optical circulator |
| US6407861B1 (en) | 1999-04-06 | 2002-06-18 | Adc Telecommunications, Inc. | Adjustable optical circulator |
| US6236506B1 (en) * | 1999-09-23 | 2001-05-22 | Avanex Corporation | Reflection-type optical circulation utilizing a lens and birefringent plates |
| US6853488B1 (en) | 1999-09-23 | 2005-02-08 | Avanex Corporation | Reflection-type optical circulator utilizing a lens and birefringent plates |
| US6560015B1 (en) * | 1999-09-23 | 2003-05-06 | Avanex Corporation | High-isolation dense wavelength division multiplexer utilizing birefringent plates and a non-linear interferometer |
| US6337770B1 (en) * | 1999-12-31 | 2002-01-08 | Jds Uniphase Corporation | Single-pass folded interleaver/deinterleavers |
| TW440712B (en) * | 2000-06-07 | 2001-06-16 | Ind Tech Res Inst | Optical circulator |
| US6366402B1 (en) * | 2000-12-01 | 2002-04-02 | Bay Photonics, Inc. | Method and system for providing an in-line optical circulator |
| TW496971B (en) | 2001-02-09 | 2002-08-01 | Ind Tech Res Inst | Reflective type optical circulator |
| US6747797B2 (en) * | 2001-07-05 | 2004-06-08 | Oplink Communications, Inc. | Loop optical circulator |
| US9535097B2 (en) | 2012-07-19 | 2017-01-03 | Gridview Optical Solutions, Llc. | Electro-optic current sensor with high dynamic range and accuracy |
| US9146358B2 (en) * | 2013-07-16 | 2015-09-29 | Gridview Optical Solutions, Llc | Collimator holder for electro-optical sensor |
| US20200183087A1 (en) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | O-Net Communications (Usa) Inc. | Compact optical circulator |
| CN113126210A (zh) * | 2020-01-16 | 2021-07-16 | 福州高意通讯有限公司 | 一种单边出纤光隔离器 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55121215U (ja) * | 1979-02-21 | 1980-08-28 | ||
| US4464022A (en) * | 1982-09-28 | 1984-08-07 | At&T Bell Laboratories | Optical circulator |
| US4661699A (en) * | 1983-03-28 | 1987-04-28 | T. R. Whitney Corporation | Scanning beam control system and method with bi-directional reference scale |
| US4653921A (en) * | 1985-09-09 | 1987-03-31 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Real-time radial shear interferometer |
| DE3720929A1 (de) * | 1987-06-25 | 1989-01-05 | Philips Patentverwaltung | Nichtreziprokes optisches bauelement, insbesondere zur verwendung als isolator oder zirkulator |
| US4786126A (en) * | 1987-11-25 | 1988-11-22 | Holotek, Ltd. | Hologon scanner system |
| US5097351A (en) * | 1990-08-06 | 1992-03-17 | Holotek, Ltd. | Simultaneous multibeam scanning system |
| DE69121176T2 (de) * | 1990-12-17 | 1997-01-09 | Nippon Telegraph & Telephone | Optischer Zirkulator |
| US5155606A (en) * | 1991-12-06 | 1992-10-13 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Glint suppression technique |
| US5471340A (en) * | 1994-01-07 | 1995-11-28 | Jds Fitel Inc. | Reflective optical non-reciprocal devices |
-
1996
- 1996-07-24 DE DE69618204T patent/DE69618204T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-24 EP EP96923799A patent/EP0840902B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-24 JP JP9507049A patent/JP2980179B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-24 WO PCT/CA1996/000500 patent/WO1997005518A1/en active IP Right Grant
- 1996-07-24 AU AU64107/96A patent/AU6410796A/en not_active Abandoned
-
1997
- 1997-08-25 US US08/917,102 patent/US5878176A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPH10510636A (ja) | 1998-10-13 |
| WO1997005518A1 (en) | 1997-02-13 |
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| DE69618204T2 (de) | 2002-07-25 |
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