JP3141212B2 - Optical circulator - Google Patents

Optical circulator

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JP3141212B2
JP3141212B2 JP04088838A JP8883892A JP3141212B2 JP 3141212 B2 JP3141212 B2 JP 3141212B2 JP 04088838 A JP04088838 A JP 04088838A JP 8883892 A JP8883892 A JP 8883892A JP 3141212 B2 JP3141212 B2 JP 3141212B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光通信、光計測などの分
野において使用される光サーキュレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical circulator used in fields such as optical communication and optical measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、4端子の光サーキュレータは、光
通信の分野において、主として光信号の分離および合成
のための回路素子として利用されている。図7はこのよ
うな従来の4端子光サーキュレータの構成を概略的に示
す上面図である。一般に、4端子光サーキュレータは筐
体101の側面にa、b、cおよびdの4個の入出力端
子を備えている。このような光サーキュレータにおいて
は、たとえば第1の入出力端子aに入射した光は全て第
3の入出力端子cに出力され、他の入出力端子には出力
されない。また、第3の入出力端子cに入力された光は
全て第2の入出力端子bに出力され、他の入出力端子に
は出力されない。
2. Description of the Related Art Conventionally, a four-terminal optical circulator has been used mainly in the field of optical communication as a circuit element for separating and synthesizing optical signals. FIG. 7 is a top view schematically showing the configuration of such a conventional four-terminal optical circulator. In general, a four-terminal optical circulator has four input / output terminals a, b, c, and d on the side surface of the housing 101. In such an optical circulator, for example, all light incident on the first input / output terminal a is output to the third input / output terminal c, and is not output to other input / output terminals. In addition, all light input to the third input / output terminal c is output to the second input / output terminal b, and is not output to other input / output terminals.

【0003】同様に、第2の入出力端子bに入力された
光は全て第4の入出力端子dに出力され、その他の入出
力端子には出力されない。そして、第4の入出力端子d
に入力された光は全て第1の入出力端子aに出力され、
その他の入出力端子には出力されない。
Similarly, all light input to the second input / output terminal b is output to the fourth input / output terminal d, and is not output to the other input / output terminals. And a fourth input / output terminal d
Are all output to the first input / output terminal a,
It is not output to other input / output terminals.

【0004】4端子光サーキュレータを構成する方法の
一つとして、非相反素子であるファラデー回転子が用い
られる場合がある。非相反素子は、外部磁界の存在下に
おいて光の進行方向に応じて偏光面の方向を回転させる
ことができる光学素子でその回転角が45°である時、
45°旋光板との組み合わせにより、順方向では偏光面
の回転角を90°、逆方向では0°とすることができ
る。
As one of the methods for forming a four-terminal optical circulator, there is a case where a Faraday rotator which is a non-reciprocal element is used. The non-reciprocal element is an optical element that can rotate the direction of the polarization plane according to the traveling direction of light in the presence of an external magnetic field, and its rotation angle is 45 °,
In combination with the 45 ° optical rotation plate, the rotation angle of the polarization plane can be 90 ° in the forward direction and 0 ° in the reverse direction.

【0005】図8乃至図12にはこのようなファラデー
回転子と45°旋光板との組み合わせを利用した従来の
4端子光サーキュレータの具体的な構造および動作を示
す図である。図8(a)は4端子光サーキュレータの光
学素子部分の斜視図、図8(b)は光サーキュレータの
各構成要素を分解して示す上面図である。図示するよう
に、ファラデー回転子71と45°旋光板72とは相互
に接触配置されている。ファラデー回転子71の45°
旋光板72とは反対側の面には第1の偏光分離プリズム
73および第1の全反射プリズム74が接合配置されて
いる。他方、45°旋光板72のファラデー回転子71
とは反対側の面には第2の偏光分離プリズム75および
第2の全反射プリズム76が接合配置されている。ファ
ラデー回転子71に印加するための外部磁界は図では省
略されているが磁界印加手段により矢印77で示される
方向に発生される。
FIGS. 8 to 12 show a specific structure and operation of a conventional four-terminal optical circulator using a combination of such a Faraday rotator and a 45 ° optical rotation plate. FIG. 8A is a perspective view of an optical element portion of a four-terminal optical circulator, and FIG. 8B is an exploded top view showing components of the optical circulator. As shown, the Faraday rotator 71 and the 45 ° optical rotation plate 72 are arranged in contact with each other. 45 ° of Faraday rotator 71
A first polarization splitting prism 73 and a first total reflection prism 74 are joined and arranged on the surface opposite to the optical rotation plate 72. On the other hand, the Faraday rotator 71 of the 45 ° optical rotation plate 72
A second polarization splitting prism 75 and a second total reflection prism 76 are joined and disposed on the surface on the opposite side. An external magnetic field to be applied to the Faraday rotator 71 is generated in a direction indicated by an arrow 77 by a magnetic field applying unit, although not shown in the figure.

【0006】第1の入出力端子aは、第1の偏光分離プ
リズム73の一面に光を水平方向に入力させるように配
置されている。第2の入出力端子bは、第1の偏光分離
プリズム73の隣接する面に光を垂直方向に入力させる
ように配置されている。第3の入出力端子cは、第2の
偏光分離プリズム75の一面から光を水平方向に入出力
させるように配置され、また第4の入出力端子dは、第
2の偏光分離プリズム75の隣接する面に光を垂直方向
に入力させるようにそれぞれ配置されている。図8中の
矢印が付された実線78はそれぞれ入出力光が通過する
光軸を示す。
[0006] The first input / output terminal a is arranged so as to input light in one direction to one surface of the first polarization splitting prism 73. The second input / output terminal b is arranged so as to allow light to enter the adjacent surface of the first polarization splitting prism 73 in the vertical direction. The third input / output terminal c is arranged so as to input and output light from one surface of the second polarization separation prism 75 in the horizontal direction, and the fourth input / output terminal d is connected to the second polarization separation prism 75. They are arranged so that light is input to adjacent surfaces in the vertical direction. A solid line 78 with an arrow in FIG. 8 indicates an optical axis through which input and output light passes.

【0007】図9、図10は図8に示す従来の4端子光
サーキュレータの動作を示す上面図で、図9は入力光が
第1の入出力端子aから入射される場合を示し、図10
は入力光が第3の入出力端子cから入射される場合を示
している。第1の入出力端子aから入射される場合は図
9に示すように、入力光81は第1の偏光分離プリズム
73の一面に水平方向に入射する。ここで、入力光81
は紙面に平行な水平偏光成分と、紙面に垂直な垂直偏光
成分を含んでおり、図では前者を縦方向の直線82で、
また後者を丸印83で表示している。
9 and 10 are top views showing the operation of the conventional four-terminal optical circulator shown in FIG. 8, and FIG. 9 shows a case where input light is incident from a first input / output terminal a.
Indicates a case where input light is incident from the third input / output terminal c. When incident from the first input / output terminal a, as shown in FIG. 9, the input light 81 is incident on one surface of the first polarization splitting prism 73 in the horizontal direction. Here, the input light 81
Contains a horizontal polarization component parallel to the paper surface and a vertical polarization component perpendicular to the paper surface. In the drawing, the former is represented by a vertical straight line 82,
The latter is indicated by a circle 83.

【0008】入力光81は第1の偏光分離プリズム73
により、底面に対して水平偏光成分のみを有する水平偏
光84と垂直成分のみを有する垂直偏光85に分離され
る。水平偏光84は入力光81と同一方向に進行してフ
ァラデー回転子71および45°旋光板72を通過し
て、その通過中に偏光面が90°回転されて垂直偏光8
4´となり、第2の全反射プリズム76および第2の偏
光分離プリズム75に入射される。他方、垂直偏光85
は、第1の偏光分離プリズム73により入力光81に対
して90°の方向に曲げられ、第1の全反射プリズム7
4でさらに90°その方向が曲げられ入力光81と平行
な方向に進行する。垂直偏光85は、水平偏光84と同
様に、ファラデー回転子71および45°旋光板72を
通過してその間に偏光面が90°回転されて水平偏光8
5´として第2の偏光分離プリズム75に入射される。
垂直偏光84´および水平偏光85´は、第2の偏光分
離プリズム75において合成されて両偏光成分を有する
出力光86として、第3の入出力端子cから送り出され
る。
The input light 81 is supplied to a first polarization splitting prism 73.
As a result, the light is separated into horizontal polarized light 84 having only a horizontal polarized component and vertical polarized light 85 having only a vertical component with respect to the bottom surface. The horizontal polarized light 84 travels in the same direction as the input light 81 and passes through the Faraday rotator 71 and the 45 ° optical rotation plate 72, during which the polarization plane is rotated 90 ° and the vertical polarized light 8 is rotated.
4 ′, and enters the second total reflection prism 76 and the second polarization separation prism 75. On the other hand, vertical polarization 85
Is bent in the direction of 90 ° with respect to the input light 81 by the first polarization separation prism 73, and the first total reflection prism 7
At 4, the direction is further bent by 90 ° and the light travels in a direction parallel to the input light 81. Like the horizontal polarized light 84, the vertically polarized light 85 passes through the Faraday rotator 71 and the 45 ° optical rotation plate 72, during which the polarization plane is rotated by 90 ° and the horizontal polarized light 8 is rotated.
The light enters the second polarization splitting prism 75 as 5 ′.
The vertically polarized light 84 ′ and the horizontally polarized light 85 ′ are combined in the second polarization splitting prism 75 and sent out from the third input / output terminal c as output light 86 having both polarized components.

【0009】入力光が第3の入出力端子cから入射され
る場合は図10に示すように、入力光81は第3の入出
力端子cから第2の偏光分離プリズム75の一面に水平
方向に入射する。入力光81は第2の偏光分離プリズム
75により、水平偏光84と垂直偏光85に分離され
る。水平偏光84は入力光81と同一方向に進行して4
5°旋光板72およびファラデー回転子71を通過す
る。しかし、その間においては偏光面の回転角度はゼロ
であるため、水平偏光84として、第1の全反射プリズ
ム74を介して第1の偏光分離プリズム73に入射され
る。
When the input light is incident from the third input / output terminal c, as shown in FIG. 10, the input light 81 is transmitted from the third input / output terminal c to one surface of the second polarization splitting prism 75 in the horizontal direction. Incident on. The input light 81 is split into a horizontally polarized light 84 and a vertically polarized light 85 by the second polarization splitting prism 75. The horizontal polarized light 84 travels in the same direction as the input light 81 and
The light passes through the 5 ° optical rotation plate 72 and the Faraday rotator 71. However, during that time, the rotation angle of the polarization plane is zero, so that the light enters the first polarization splitting prism 73 via the first total reflection prism 74 as horizontal polarized light 84.

【0010】他方、垂直偏光85は、第2の全反射プリ
ズム76で90°その方向が曲げられ入力光81と平行
な方向に進行する。垂直偏光85は、水平偏光84と同
様に、45°旋光板72およびファラデー回転子71を
通過するが、その間に偏光面は回転することなく垂直偏
光85として、第1の偏光分離プリズム73に入射され
る。水平偏光84および垂直偏光85は、第1の偏光分
離プリズム73において合成されて両偏光成分を有する
出力光86として、第2の入出力端子bから送り出され
る。このように、順方向と逆方向の入射光は、非相反素
子であるファラデー回転子の存在により、偏光面の方向
が非可逆的に変化され、これによって4端子光サーキュ
レータ内で異なる経路をたどることになる。
On the other hand, the direction of the vertically polarized light 85 is bent by 90 ° by the second total reflection prism 76 and travels in a direction parallel to the input light 81. Like the horizontally polarized light 84, the vertically polarized light 85 passes through the 45 ° optical rotation plate 72 and the Faraday rotator 71, but the polarization plane enters the first polarization splitting prism 73 as the vertically polarized light 85 without being rotated. Is done. The horizontally polarized light 84 and the vertically polarized light 85 are combined in the first polarization splitting prism 73 and sent out from the second input / output terminal b as output light 86 having both polarized components. As described above, the direction of the plane of polarization of the incident light in the forward and reverse directions is irreversibly changed by the presence of the Faraday rotator, which is a non-reciprocal element, and thus follows different paths in the four-terminal optical circulator. Will be.

【0011】図11は入力光が第2の入出力端子bから
入射され、第4の入出力端子dに出力される場合を示
し、また図12は入力光が第4の入出力端子dから入射
され、第1の入出力端子aに出力されるる場合をそれぞ
れ示している。これらの場合も図9、図10の場合とほ
ぼ同様な動作により光が伝送されるため、対応部分には
同一符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
FIG. 11 shows a case where input light enters from the second input / output terminal b and is output to the fourth input / output terminal d. FIG. 12 shows a case where input light enters from the fourth input / output terminal d. Each case is shown in which the light is incident and output to the first input / output terminal a. In these cases, since light is transmitted by substantially the same operation as in FIGS. 9 and 10, corresponding parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の4端
子光サーキュレータにおいては、ファラデー回転子およ
び45°旋光板の両側に、偏光分離プリズムおよび全反
射プリズムを配列するため、その組み立てには非常に多
くの工数を要するという問題があった。すなわち、各光
学素子相互の位置合わせは、外部磁界を印加した状態で
光学素子に測定用のレーザ光を照射し、各光学素子の光
学特性を光パワーメータなどにより測定しながら各プリ
ズムを少しずつ動かして位置合わせを行い、最後に接着
固定を行う。この様な微妙な操作は、光サーキュレータ
の組み立て時に毎回4通りの光透過方法に対して行う必
要があるため、組み立て工数の増加を招き、製品の歩留
まり向上にも限界があった。
In such a conventional four-terminal optical circulator, since a polarization separating prism and a total reflection prism are arranged on both sides of a Faraday rotator and a 45 ° optical rotation plate, it is very difficult to assemble the same. There is a problem that many man-hours are required. In other words, each optical element is aligned with each other by irradiating a laser beam for measurement to the optical element with an external magnetic field applied and measuring the optical characteristics of each optical element with an optical power meter, etc. It is moved and aligned, and finally the adhesive is fixed. Such a delicate operation needs to be performed for each of the four light transmission methods at the time of assembling the optical circulator, which increases the number of assembling steps and limits the improvement of the product yield.

【0013】従って本発明は、上記従来の光サーキュレ
ータの組み立て時の問題点を解決した新しい構造の4端
子光サーキュレータを提供することを目的とするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a four-terminal optical circulator having a new structure which solves the above-mentioned problems in assembling the conventional optical circulator.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第1の
複屈折平行平板、第2の複屈折平行平板、入射光の偏光
面を45°回転させるファラデー回転子、45°旋光
板、第3の複屈折平行平板、および第4の複屈折平行平
板をこの順番に接合してなる接合体と、この接合体の前
記ファラデー回転子に前記角度のファラデー回転を生じ
させるために磁界を印加するように設けられた磁界印加
手段と、前記第1および第2の複屈折平行平板の端面に
対向し互いに離間された位置に設けられた第1および第
2の入出力ポートと、前記第3および第4の複屈折平行
平板の端面に対向し互いに離間された位置に設けられた
第3および第4の入出力ポートとを備え、前記第1の複
屈折平行平板は前記第2の複屈折平行平板に対して光の
入射面を小さくして、前記第1の入出力ポートからの入
射光は前記第1の複屈折平行平板を介することなく前記
第2の複屈折平行平板の端面に直接入射し、前記第2の
入出力ポートからの入射光は前記第1の複屈折平行平板
の端面に入射した後、この第1の複屈折平行平板により
分離された一方の偏光光がこの第1の複屈折平行平板の
一面で全反射して前記第2の複屈折平行平板に入射する
とともに、この第2の複屈折平行平板の一面で全反射し
て、前記ファラデー回転子に入射するように構成され、
前記第4の複屈折平行平板は前記第3の複屈折平行平板
に対して光の入射面を小さくして、前記第3の入出力ポ
ートからの入射光は前記第4の複屈折平行平板を介する
ことなく前記第3の複屈折平行平板の端面に直接入射
し、前記第4の入出力ポートからの入射光は前記第4の
複屈折平行平板の端面に入射した後、この第4の複屈折
平行平板により分離された一方の偏光光がこの第4の複
屈折平行平板の一面で全反射して前記第3の複屈折平行
平板に入射するとともに、この第3の複屈折平行平板の
一面で全反射して、前記45°旋光板に入射するように
構成されたことを特徴とする光サーキュレータが提供さ
れる。
According to the present invention, a first birefringent parallel plate, a second birefringent parallel plate, a Faraday rotator for rotating a plane of polarization of incident light by 45 °, a 45 ° optical rotation plate, A joined body in which a third birefringent parallel plate and a fourth birefringent parallel plate are joined in this order, and a magnetic field is applied to the Faraday rotator of the joined body to cause the Faraday rotation of the angle. A first and a second input / output port provided at positions separated from each other and opposite to end faces of the first and second birefringent parallel plates; And third and fourth input / output ports provided at positions spaced apart from each other and opposite to the end surface of the fourth birefringent parallel plate, wherein the first birefringent parallel plate is provided with the second birefringent plate. Make the light incident surface smaller than the parallel plate, The incident light from the first input / output port directly enters the end surface of the second birefringent parallel plate without passing through the first birefringent parallel plate, and the incident light from the second input / output port. After being incident on the end face of the first birefringent parallel plate, one of the polarized lights separated by the first birefringent parallel plate is totally reflected by one surface of the first birefringent parallel plate, and And the second birefringent parallel plate is configured to be totally reflected on one surface of the second birefringent parallel plate and to be incident on the Faraday rotator.
The fourth birefringent parallel plate makes the light incident surface smaller than that of the third birefringent parallel plate, and the incident light from the third input / output port passes through the fourth birefringent parallel plate. The light is directly incident on the end face of the third birefringent parallel plate without passing through, and the incident light from the fourth input / output port is incident on the end face of the fourth birefringent parallel plate. One of the polarized lights separated by the refraction parallel plate is totally reflected by one surface of the fourth birefringence parallel plate and is incident on the third birefringence parallel plate, and one surface of the third birefringence parallel plate. The optical circulator is configured to be totally reflected by the optical circulator and to enter the 45 ° optical rotation plate.

【0015】また、本発明の光サーキュレータにおいて
は、前記第1の複屈折平行平板はその光入射面が前記第
2の複屈折平行平板の光入射面に対して下側のほぼ2分
の1を占めるように配置されており、前記第1の複屈折
平行平板はその下面において前記分離された一方の偏光
光が全反射し、前記第2の複屈折平行平板はその上面に
おいて全反射するように構成され、また、前記第4の複
屈折平行平板はその光入射面が前記第3の複屈折平行平
板の光入射面に対して上側のほぼ2分の1を占めるよう
に配置されており、前記第4の複屈折平行平板はその上
面において前記分離された一方の偏光光が全反射し、前
記第3の複屈折平行平板はその下面において全反射する
ように構成されている。
Further, in the optical circulator of the present invention, the first birefringent parallel plate has a light incident surface substantially half of a lower side with respect to the light incident surface of the second birefringent parallel plate. The first birefringent parallel plate is arranged such that the separated one polarized light is totally reflected on the lower surface thereof, and the second birefringent parallel plate is totally reflected on the upper surface thereof. And the fourth birefringent parallel plate is arranged such that its light incident surface occupies approximately one half of the upper side with respect to the light incident surface of the third birefringent parallel plate. The fourth birefringent parallel plate is configured such that the separated one polarized light is totally reflected on its upper surface, and the third birefringent parallel plate is totally reflected on its lower surface.

【0016】さらに本発明によれば、前記第1乃至第4
の複屈折平行平板の上面あるいは下面は平滑面であり、
必要な場合は更に反射膜を形成することにより全反射が
生ずるように構成されている。
Further, according to the present invention, the first to fourth embodiments
The upper or lower surface of the birefringent parallel plate is a smooth surface,
If necessary, a reflective film is further formed to generate total reflection.

【0017】なお、前記第1の複屈折平行平板と前記第
2の複屈折平行平板、及び前記第3の複屈折平行平板と
前記第4の複屈折平行平板はそれぞれ、あらかじめ一体
的に形成されても良い。
The first birefringent parallel plate and the second birefringent parallel plate, and the third birefringent parallel plate and the fourth birefringent parallel plate are each integrally formed in advance. May be.

【0018】[0018]

【実施例】以下に図面を用いて本発明の一実施例を説明
する。図1(a)は本発明の4端子光サーキュレータの
斜視図、図1(b)は図1(a)に示した光サーキュレ
ータの各構成要素を分解して示す斜視図である。ファラ
デー回転子11と45°旋光板12とは相互に隣接配置
されている。ファラデー回転子11の45°旋光板12
とは反対側の面には第1の複屈折平行平板13および第
2の複屈折平行平板14が順次接触配置されている。他
方、45°旋光板12のファラデー回転子11とは反対
側の面には第3の複屈折平行平板15および第2の複屈
折平行平板16が順次接触配置されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a perspective view of a four-terminal optical circulator of the present invention, and FIG. 1B is an exploded perspective view showing components of the optical circulator shown in FIG. 1A. The Faraday rotator 11 and the 45 ° optical rotation plate 12 are arranged adjacent to each other. 45 ° optical rotation plate 12 of Faraday rotator 11
A first birefringent parallel flat plate 13 and a second birefringent parallel flat plate 14 are sequentially arranged in contact with each other on the surface on the opposite side. On the other hand, a third birefringent parallel flat plate 15 and a second birefringent parallel flat plate 16 are sequentially contacted and arranged on the surface of the 45 ° optical rotation plate 12 opposite to the Faraday rotator 11.

【0019】ファラデー回転子11に印加するための外
部磁界は、図示しない磁界印加手段により矢印17で示
される方向に発生される。前記第1の複屈折平行平板1
3は前記第2の複屈折平行平板14に対して光の入射端
面18を小さくして、前記第1の入出力端子aからの入
射光は前記第1の複屈折平行平板13を介することなく
前記第2の複屈折平行平板14の端面19に直接入射す
るように構成されている。第1の複屈折平行平板13の
下面には全反射面20が形成されている。このため、第
2の入出力端子bからの入射光は前記第1の複屈折平行
平板13の端面18に入射した後、この第1の複屈折平
行平板13により分離された一方の偏光成分である水平
偏光がこの第1の複屈折平行平板13の下面で全反射し
て前記第2の複屈折平行平板14に入射する。
An external magnetic field to be applied to the Faraday rotator 11 is generated in a direction indicated by an arrow 17 by magnetic field applying means (not shown). The first birefringent parallel plate 1
3 makes the light incident end face 18 smaller than that of the second birefringent parallel plate 14 so that the incident light from the first input / output terminal a does not pass through the first birefringent parallel plate 13. The second birefringent parallel plate 14 is configured so as to be directly incident on the end face 19 thereof. On the lower surface of the first birefringent parallel plate 13, a total reflection surface 20 is formed. For this reason, the incident light from the second input / output terminal b is incident on the end face 18 of the first birefringent parallel plate 13, and then is reflected by one of the polarization components separated by the first birefringent parallel plate 13. A certain horizontal polarized light is totally reflected on the lower surface of the first birefringent parallel plate 13 and is incident on the second birefringent parallel plate 14.

【0020】この第2の複屈折平行平板14の上面にも
全反射面21が形成されており、前記第1の複屈折平行
平板13の下面で全反射して第2の複屈折平行平板14
に入射した水平偏光が全反射面21で全反射して、前記
ファラデー回転子に入射するように構成されている。前
記第4の複屈折平行平板16も同様に、前記第3の複屈
折平行平板15に対して光の入射端面23を小さくし
て、前記第3の入出力端子cからの入射光は前記第4の
複屈折平行平板16を介することなく第3の複屈折平行
平板15の端面22に直接入射するように構成されてい
る。
A total reflection surface 21 is also formed on the upper surface of the second birefringent parallel flat plate 14. The total reflection surface 21 is totally reflected by the lower surface of the first birefringent parallel flat plate 13, and the second birefringent parallel flat plate 14 is formed.
Is totally reflected by the total reflection surface 21 and is incident on the Faraday rotator. Similarly, the fourth birefringent parallel plate 16 has a light incident end face 23 smaller than that of the third birefringent parallel plate 15 so that the incident light from the third input / output terminal c is The third birefringent parallel plate 15 is configured to directly enter the end face 22 without passing through the fourth birefringent parallel plate 16.

【0021】第4の複屈折平行平板16の上面には全反
射面24が形成されている。このため、第4の入出力端
子dからの入射光は前記第4の複屈折平行平板16の端
面23に入射した後、この第4の複屈折平行平板16に
より分離された水平偏光がその上面24で全反射して前
記第3の複屈折平行平板に入射する。この第3の複屈折
平行平板15の下面にも全反射面25が形成されてお
り、前記第4の複屈折平行平板16の上面で全反射して
第3の複屈折平行平板15に入射した水平偏光が全反射
面25で全反射して、前記45°旋光板12に入射する
ように構成されている。これらの第1乃至第4の複屈折
平行平板の上面あるいは下面の全反射面は複屈折平行平
板の側面を研磨して平滑面を形成するか、あるいは側面
上に反射膜、反射薄板を形成することにより全反射が生
ずるように構成されている。
A total reflection surface 24 is formed on the upper surface of the fourth birefringent parallel plate 16. For this reason, the incident light from the fourth input / output terminal d is incident on the end face 23 of the fourth birefringent parallel plate 16 and then the horizontal polarized light separated by the fourth birefringent parallel plate 16 is applied to the upper surface thereof. The light is totally reflected at 24 and enters the third birefringent parallel plate. A total reflection surface 25 is also formed on the lower surface of the third birefringent parallel plate 15, and is totally reflected on the upper surface of the fourth birefringent parallel plate 16 and enters the third birefringent parallel plate 15. The horizontal polarization is totally reflected by the total reflection surface 25 and is incident on the 45 ° optical rotation plate 12. As for the total reflection surface on the upper surface or the lower surface of the first to fourth birefringent parallel plates, the side surface of the birefringent parallel plate is polished to form a smooth surface, or a reflection film or a reflection thin plate is formed on the side surface. Thus, it is configured that total reflection occurs.

【0022】なお、図1(b)中の両方向矢印26は第
1乃至第4の複屈折平行平板の結晶軸の方向を示してい
る。また本発明の実施例ではファラデー回転子11とし
ては磁性ガーネット膜を、45°旋光板12としてSi
2 単結晶板を、そして第1乃至第4の複屈折平行平板
13、14、15、16としてルチル偏光板をそれぞれ
用いた。ルチル偏光板は複屈折結晶である酸化チタン
(TiO2)単結晶をその結晶軸に対して約43°をな
す平面に沿って切り出したものである。このように切り
出した結晶は、結晶軸を含む面とそれに垂直な面では光
の屈折率が異なるため、この性質を利用して入射光を互
いに直交する偏光面を有する水平偏光および垂直偏光に
分離することができる。
The double-headed arrow 26 in FIG. 1B indicates the direction of the crystal axis of the first to fourth birefringent parallel flat plates. In the embodiment of the present invention, a magnetic garnet film is used as the Faraday rotator 11, and a 45 ° optical rotation plate 12 is made of Si.
An O 2 single crystal plate was used, and rutile polarizing plates were used as the first to fourth birefringent parallel flat plates 13, 14, 15, and 16, respectively. The rutile polarizing plate is obtained by cutting a titanium oxide (TiO 2) single crystal, which is a birefringent crystal, along a plane that forms an angle of about 43 ° with respect to the crystal axis. Since the crystal thus cut out has a different refractive index of light between the plane including the crystal axis and the plane perpendicular to the crystal axis, this property is used to separate the incident light into horizontal polarized light and vertical polarized light having polarization planes orthogonal to each other. can do.

【0023】図2乃至図5はそれぞれ図1に示す本発明
の4端子光サーキュレータの動作を示す図で、各図の
(a)は上面図であり、(b)は図(a)の破線A、
B、C、D、Eで示す切断面において端子aからc方向
に各素子を見た場合の光束の位置および偏光面の方向を
示している。図2(a)は入力光が第1の入出力端子a
から入射される場合を示し、入力光31は第2の複屈折
平行平板14の端面19に水平方向に入射する。ここ
で、入力光31は紙面に平行な水平成分32と、紙面に
垂直な垂直成分33を含んでいるが、第2の複屈折平行
平板14により、水平偏光34と垂直偏光35に分離さ
れる。
FIGS. 2 to 5 are views showing the operation of the four-terminal optical circulator of the present invention shown in FIG. 1, in which (a) is a top view and (b) is a broken line in FIG. A,
The position of the light flux and the direction of the polarization plane when each element is viewed from the terminal a to the direction c on the cut planes indicated by B, C, D, and E are shown. FIG. 2A shows that the input light is transmitted to the first input / output terminal a.
, And the input light 31 is horizontally incident on the end face 19 of the second birefringent parallel plate 14. Here, the input light 31 includes a horizontal component 32 parallel to the paper surface and a vertical component 33 perpendicular to the paper surface. The input light 31 is separated into a horizontal polarized light 34 and a vertical polarized light 35 by the second birefringent parallel plate 14. .

【0024】垂直偏光35は入力光31と同一方向に進
行してファラデー回転子11および45°旋光板12を
通過し、その通過中に図2(a)の矢印38、37で示
すように、偏光面が90°回転されて水平偏光35´と
なり、第3の複屈折平行平板15に入射する。他方、水
平偏光34は、第2の複屈折平行平板14により入力光
31に対して水平面内で所定の角度方向に偏光分離さ
れ、対向する端面で再び屈折されて入力光31と平行な
方向に進行する。この水平偏光34は、垂直偏光35と
同様に、ファラデー回転子11および45°旋光板12
を通過して偏光面が90°回転されて垂直偏光34´と
なり、第3の複屈折平行平板15に入射する。前記水平
偏光35´は第3の複屈折平行平板15において入力光
31方向に対して水平面内で所定の角度方向に偏光分離
され、対向端面において垂直偏光34´と合成されて両
成分を有する出力光36として、第3の入出力端子cか
ら送り出される。
The vertically polarized light 35 travels in the same direction as the input light 31 and passes through the Faraday rotator 11 and the 45 ° optical rotation plate 12, and during the passage, as shown by arrows 38 and 37 in FIG. The plane of polarization is rotated by 90 ° to become horizontally polarized light 35 ′, and enters the third birefringent parallel plate 15. On the other hand, the horizontal polarized light 34 is polarized and separated by the second birefringent parallel plate 14 in a predetermined angle direction in the horizontal plane with respect to the input light 31, and is refracted again by the opposite end face to be parallel to the input light 31. proceed. The horizontal polarized light 34, like the vertical polarized light 35, is composed of the Faraday rotator 11 and the 45 ° optical rotation plate 12.
, The polarization plane is rotated by 90 ° to become vertically polarized light 34 ′, and enters the third birefringent parallel plate 15. The horizontal polarized light 35 ′ is polarized and separated in the third birefringent parallel plate 15 in a predetermined angle direction in the horizontal plane with respect to the input light 31 direction, and is combined with the vertical polarized light 34 ′ at the opposite end face, and has an output having both components. The light 36 is sent out from the third input / output terminal c.

【0025】図3(a)は、入力光31が第3の入出力
端子cから入力される場合を示している。図に示すよう
に、入力光31は第3の入出力端子cから第3の複屈折
平行平板15の端面22に入射する。入力光31は第3
の複屈折平行平板15により、水平偏光34と垂直偏光
35に分離される。垂直偏光35は入力光31と同一方
向に進行して45°旋光板12およびファラデー回転子
11を通過して、その間に偏光面は回転されることなく
垂直偏光35として、第2の複屈折平行平板14に入射
する。
FIG. 3A shows a case where the input light 31 is inputted from the third input / output terminal c. As shown in the figure, the input light 31 enters the end face 22 of the third birefringent parallel plate 15 from the third input / output terminal c. The input light 31 is the third
Are split into horizontal polarized light 34 and vertical polarized light 35 by the birefringent parallel plate 15. The vertically polarized light 35 travels in the same direction as the input light 31 and passes through the 45 ° optical rotation plate 12 and the Faraday rotator 11, during which the plane of polarization is not rotated and is converted into the vertically polarized light 35 as the second birefringent parallel light. The light enters the flat plate 14.

【0026】すなわち、第3の複屈折平行平板15によ
り分離された垂直偏光35(図3(b)のD)は、45
°旋光板12により図3(b)のCの矢印37で示され
る回転方向にその偏光面が45°回転されるが、ファラ
デー回転子11において図3(b)のBに矢印38で示
されるように逆方向に回転され垂直偏光35として第2
の複屈折平行平板14に供給される。他方水平偏光34
は、第3の複屈折平行平板15において入力光31に対
して水平面内で所定の角度方向に偏光分離され、対向端
面において再び入力光31と平行な方向に進行する。水
平偏光34は、垂直偏光35と同様に、45°旋光板1
2およびファラデー回転子11を通過するが、その間に
偏光面は回転されず水平偏光34として、第2の複屈折
平行平板14に供給される。
That is, the vertically polarized light 35 (D in FIG. 3B) separated by the third birefringent parallel plate 15 becomes 45
The polarization plane is rotated by 45 ° in the rotation direction indicated by the arrow 37 of C in FIG. 3B by the optical rotation plate 12, and the Faraday rotator 11 is indicated by the arrow 38 in B of FIG. Is rotated in the opposite direction as described above and the second polarization
Is supplied to the birefringent parallel flat plate 14. On the other hand, horizontal polarized light 34
Is polarized and separated in the horizontal plane by a predetermined angle direction with respect to the input light 31 in the third birefringent parallel flat plate 15, and travels again in a direction parallel to the input light 31 at the opposite end face. The horizontal polarized light 34 is, similarly to the vertically polarized light 35, a 45 ° optical rotation plate 1.
2 and the Faraday rotator 11, but the polarization plane is not rotated during that time and is supplied to the second birefringent parallel plate 14 as horizontal polarized light 34.

【0027】第2の複屈折平行平板14に入射した水平
偏光34は、屈折率の差により水平面内で所定の角度方
向に屈折進行し、第2の複屈折平行平板14の上面の全
反射面21により反射され、第1の複屈折平行平板13
内に直進する。水平偏光34の反射角は光サーキュレー
タの設計上非常に大きい(複屈折平行平板としてルチル
偏光板を用いる場合、屈折率は約5.7°であるため、
屈折角は約84.3°となる)ため、通常は第2の複屈
折平行平板14の上面を鏡面加工することにより全反射
を行うことができる。しかし、必要な場合には反射面に
金属被膜を被着して反射面としてもよい。第1の複屈折
平行平板13内で直進した水平偏光34は第1の複屈折
平行平板13の下面の全反射面20により再び反射さ
れ、第2の複屈折平行平板14を介して第1の複屈折平
行平板13内に供給された垂直偏光35と平行になりこ
れと合成され、両偏光成分を有する出力光36として、
第2の入出力端子bに出力される。
The horizontally polarized light 34 incident on the second birefringent parallel plate 14 refracts and proceeds in a predetermined angle direction in a horizontal plane due to the difference in the refractive index, and the total reflection surface on the upper surface of the second birefringent parallel plate 14. And the first birefringent parallel plate 13
Go straight in. The reflection angle of the horizontally polarized light 34 is very large in the design of the optical circulator (when a rutile polarizing plate is used as a birefringent parallel plate, the refractive index is about 5.7 °,
Since the refraction angle is about 84.3 °), total reflection can normally be performed by mirror-finishing the upper surface of the second birefringent parallel plate 14. However, if necessary, a metal film may be applied to the reflection surface to form a reflection surface. The horizontal polarized light 34 traveling straight in the first birefringent parallel flat plate 13 is reflected again by the total reflection surface 20 on the lower surface of the first birefringent parallel flat plate 13, and passes through the second birefringent parallel flat plate 14. It becomes parallel to the vertical polarized light 35 supplied into the birefringent parallel plate 13 and is synthesized therewith, as output light 36 having both polarized components.
Output to the second input / output terminal b.

【0028】図4(a)は入力光が第2の入出力端子b
から入射される場合を示す。入力光31は第1の複屈折
平行平板13の端面18に水平方向に入射する。ここ
で、入力光31は水平偏光34と垂直偏光35に分離さ
れる。垂直偏光35は入力光31と同一方向に進行して
第2の複屈折平行平板14を介してファラデー回転子1
1および45°旋光板12を通過し、その通過中に図4
(b)に示すように、偏光面が90°回転されて水平偏
光35´となり、第3の複屈折平行平板15に入射す
る。
FIG. 4A shows that the input light is supplied to the second input / output terminal b.
FIG. The input light 31 enters the end face 18 of the first birefringent parallel plate 13 in the horizontal direction. Here, the input light 31 is split into a horizontally polarized light 34 and a vertically polarized light 35. The vertically polarized light 35 travels in the same direction as the input light 31 and travels through the second birefringent parallel plate 14 to the Faraday rotator 1.
4 through the 1 and 45 ° optical rotatory plates 12 during the passage.
As shown in (b), the polarization plane is rotated by 90 ° to become horizontal polarized light 35 ′, and enters the third birefringent parallel plate 15.

【0029】他方、水平偏光34は、水平面内で所定の
角度方向に屈折進行し、第1の複屈折平行平板13の下
面の全反射面20により反射され、第2の複屈折平行平
板14内に直進する。第2の複屈折平行平板14内で直
進した水平偏光34は第2の複屈折平行平板14の上面
の全反射面21により再び反射され、他端面から屈折出
力され、垂直偏光35と平行方向にファラデー回転子1
1および45°旋光板12を通過する。この間に図4
(b)に示すように、偏光面が90°回転されて垂直偏
光34´となり、第3の複屈折平行平板15に入射す
る。この垂直偏光34´は第3の複屈折平行平板15内
を直進し、さらに第4の複屈折平行平板16内を直進す
る。
On the other hand, the horizontal polarized light 34 refracts and proceeds in a predetermined angle direction in the horizontal plane, is reflected by the total reflection surface 20 on the lower surface of the first birefringent parallel plate 13, and is reflected in the second birefringent parallel plate 14. Go straight to. The horizontally polarized light 34 traveling straight in the second birefringent parallel plate 14 is reflected again by the total reflection surface 21 on the upper surface of the second birefringent parallel plate 14, is refracted and output from the other end surface, and is parallel to the vertically polarized light 35. Faraday rotator 1
The light passes through the 1 and 45 ° optical rotation plates 12. During this time, FIG.
As shown in (b), the plane of polarization is rotated by 90 ° to become vertically polarized light 34 ′, and is incident on the third birefringent parallel plate 15. The vertically polarized light 34 ′ travels straight through the third birefringent parallel plate 15, and further travels straight inside the fourth birefringent parallel plate 16.

【0030】一方、第3の複屈折平行平板15に入射し
た水平偏光35´は屈折されて第3の複屈折平行平板1
5を水平面内で所定角度方向に進行し、第3の複屈折平
行平板15の下面の全反射面25により反射され、第4
の複屈折平行平板16内に直進する。第4の複屈折平行
平板16内で直進した垂直偏光34´は第4の複屈折平
行平板16の上面の全反射面24により再び反射され、
他端面から屈折出力される。この屈折出力された垂直偏
光34´は第3の複屈折平行平板15を介して第4の複
屈折平行平板16内に供給された水平偏光35´と平行
になりこれと合成され、両偏光成分を有する出力光36
として、第4の入出力端子dに出力される。
On the other hand, the horizontally polarized light 35 'incident on the third birefringent parallel flat plate 15 is refracted and
5 travels in the horizontal plane at a predetermined angle direction, is reflected by the total reflection surface 25 on the lower surface of the third birefringent parallel plate 15, and
Into the birefringent parallel flat plate 16. The vertically polarized light 34 ′ that has traveled straight in the fourth birefringent parallel plate 16 is reflected again by the total reflection surface 24 on the upper surface of the fourth birefringent parallel plate 16,
The light is refracted from the other end face. The refracted and output vertical polarized light 34 ′ becomes parallel to the horizontal polarized light 35 ′ supplied into the fourth birefringent parallel flat plate 16 via the third birefringent parallel flat plate 15, and is synthesized therewith. Output light 36 having
Is output to the fourth input / output terminal d.

【0031】図5(a)は、入力光31が第4の入出力
端子dから入力される場合を示している。図に示すよう
に、入力光31は第4の入出力端子dから第4の複屈折
平行平板16の端面23に入射する。入力光31は第4
の複屈折平行平板16により、水平偏光34と垂直偏光
35に分離される。垂直偏光35は入力光31と同一方
向に進行して45°旋光板12およびファラデー回転子
11を通過して、その間に偏光面は回転されることなく
垂直偏光35として、第2の複屈折平行平板14に入射
する。すなわち、第2の複屈折平行平板16により分離
された垂直偏光35(図3(b)のD)は、45°旋光
板12により図3(b)のCに矢印37で示される回転
方向にその偏光面が45°回転されるが、ファラデー回
転子11において図3(b)のBに矢印38で示される
ように逆方向に回転され垂直偏光35として第2の複屈
折平行平板14に供給される。
FIG. 5A shows a case where the input light 31 is input from the fourth input / output terminal d. As shown in the figure, the input light 31 enters the end face 23 of the fourth birefringent parallel plate 16 from the fourth input / output terminal d. The input light 31 is the fourth
Is split into horizontal polarized light 34 and vertical polarized light 35 by the birefringent parallel plate 16. The vertically polarized light 35 travels in the same direction as the input light 31 and passes through the 45 ° optical rotation plate 12 and the Faraday rotator 11, during which the plane of polarization is not rotated and is converted into the vertically polarized light 35 as the second birefringent parallel light. The light enters the flat plate 14. That is, the vertically polarized light 35 (D in FIG. 3B) separated by the second birefringent parallel plate 16 is rotated by the 45 ° optical rotation plate 12 in the rotation direction indicated by the arrow 37 in C of FIG. Although its polarization plane is rotated by 45 °, it is rotated in the Faraday rotator 11 in the opposite direction as shown by the arrow 38 in FIG. 3B and supplied to the second birefringent parallel plate 14 as vertical polarized light 35. Is done.

【0032】他方、水平偏光34は、第4の複屈折平行
平板16において入力光31に対して水平面内で所定の
角度方向に進行し、第4の複屈折平行平板16の上面の
全反射面24により反射され、第3の複屈折平行平板1
5内に直進する。第3の複屈折平行平板13内で直進し
た水平偏光34は第3の複屈折平行平板15の下面の全
反射面25により再び反射され、第3の複屈折平行平板
15から垂直偏光35と平行方向になって出力される。
On the other hand, the horizontal polarized light 34 travels in the fourth birefringent parallel plate 16 in a predetermined angle direction in the horizontal plane with respect to the input light 31, and a total reflection surface on the upper surface of the fourth birefringent parallel plate 16. 24, the third birefringent parallel plate 1
Go straight into 5. The horizontal polarized light 34 traveling straight in the third birefringent parallel plate 13 is reflected again by the total reflection surface 25 on the lower surface of the third birefringent parallel plate 15, and is parallel to the vertical polarized light 35 from the third birefringent parallel plate 15. Direction is output.

【0033】この水平偏光34は、垂直偏光35と同様
に、45°旋光板12およびファラデー回転子11を通
過するが、その間に偏光面は回転されず水平偏光34と
して、第2の複屈折平行平板14に供給される。第2の
複屈折平行平板14に入射した水平偏光34は、屈折率
の差により水平面内で所定の角度方向に屈折進行し、第
2の複屈折平行平板14に供給され直進する垂直偏光3
5と合成され、両偏光成分を有する出力光36として、
第2の複屈折平行平板14の端面19から第1の入出力
端子aに出力される。
The horizontal polarized light 34 passes through the 45 ° optical rotation plate 12 and the Faraday rotator 11 in the same manner as the vertical polarized light 35, but the plane of polarization is not rotated during that time, and becomes the horizontal polarized light 34 as a second birefringent parallel light. It is supplied to the flat plate 14. The horizontal polarized light 34 incident on the second birefringent parallel plate 14 refracts and proceeds in a predetermined angle direction in a horizontal plane due to a difference in refractive index, and is supplied to the second birefringent parallel plate 14 and travels straight.
5, and as output light 36 having both polarization components,
The signal is output from the end face 19 of the second birefringent parallel plate 14 to the first input / output terminal a.

【0034】以上のような構造を有する本発明の4端子
光サーキュレータの製造方法について図6を参照して説
明する。4端子光サーキュレータを構成する光学素子に
対して同一の厚さを有するが、数倍乃至数100倍の表
面積を有する大型板状のファラデー回転子11´および
45°旋光板12´が積層配置され、さらにその上下に
は第2の複屈折平行平板14´および第3の複屈折平行
平板15´が積層配置されている。
A method for manufacturing the four-terminal optical circulator of the present invention having the above-described structure will be described with reference to FIG. A large plate-like Faraday rotator 11 'and a 45 ° optical rotation plate 12' having the same thickness as the optical element constituting the four-terminal optical circulator but having a surface area several times to several hundred times are laminated and arranged. Further, a second birefringent parallel flat plate 14 'and a third birefringent parallel flat plate 15' are stacked and arranged above and below.

【0035】ファラデー回転子11´は磁性ガーネット
膜で構成され、このファラデー回転子11´を磁気飽和
させるため、リング状永久磁石61が上記の積層体62
を囲うように配置されている。第2の複屈折平行平板1
4´および第3の複屈折平行平板15´は同一のルチル
偏光板を分割したものが用いられ、これにより両者の光
学的特性を一致させることができる。
The Faraday rotator 11 'is made of a magnetic garnet film. To magnetically saturate the Faraday rotator 11', the ring-shaped permanent magnet 61 is
It is arranged so that it surrounds. Second birefringent parallel flat plate 1
The 4 'and the third birefringent parallel flat plate 15' are obtained by dividing the same rutile polarizing plate, whereby the optical characteristics of the two can be matched.

【0036】積層体62には、これを透過するように測
定用のレーザー光などの光学調整用透過光63を照射
し、この透過光量を測定しつつ、ファラデー回転子11
´、45°旋光板12´、第2の複屈折平行平板14´
および第3の複屈折平行平板15´を矢印64方向に回
転し、相互の角度位置が調整される。このように各積層
板は相互の位置関係が調整された後、相互に接着固定さ
れる。この際、接着面にて光の散乱、反射が生じないよ
うに光学素子表面にはあらかじめARコーティングを施
す等の措置が必要である。このように接着固定された大
型積層体62は、図6(b)に示されるように、縦横マ
トリクス状のカット面65により切断される。
The laminated body 62 is irradiated with transmitted light 63 for optical adjustment such as a laser beam for measurement so as to transmit the laminated body 62, and while measuring the amount of transmitted light, the Faraday rotator 11
', 45 ° optical rotation plate 12', second birefringent parallel plate 14 '
And the third birefringent parallel flat plate 15 ′ is rotated in the direction of the arrow 64 to adjust the mutual angular position. After the relative positions of the laminated boards are adjusted in this way, they are bonded and fixed to each other. At this time, measures such as applying an AR coating on the surface of the optical element in advance are required so that light scattering and reflection do not occur on the bonding surface. As shown in FIG. 6B, the large-sized laminate 62 bonded and fixed as described above is cut by a cut surface 65 in a vertical and horizontal matrix.

【0037】このように切断された個々の積層体66に
より、4端子光サーキュレータ本体が形成される。この
後、積層体66の必要な側面に研磨加工あるいは反射膜
の蒸着により全反射面を形成する。これらの積層体66
の両端部には、図示しないが上記とは別に製造された第
1および第4の複屈折平行平板を光学調整用透過光の存
在下で位置合わせした後、接着固定する。また、第1乃
至第4の入出力端子a、b、cおよびdが設けられ、さ
らに外部磁界印加手段が設けられる。
The four-terminal optical circulator main body is formed by the individual laminated bodies 66 cut in this manner. Thereafter, a total reflection surface is formed on the required side surface of the laminate 66 by polishing or vapor deposition of a reflection film. These laminates 66
The first and fourth birefringent parallel flat plates (not shown) manufactured separately from the above are aligned in the presence of transmitted light for optical adjustment, and then adhesively fixed. Further, first to fourth input / output terminals a, b, c and d are provided, and an external magnetic field applying means is further provided.

【0038】ところで、第1および第2の複屈折平行平
板13、14相互の接着面では透過光の反射、散乱ある
いは屈折が生じないように、第1および第2の複屈折平
行平板13、14と同一の屈折率を有する接着剤を用い
て接着するか、第1および第2の複屈折平行平板13、
14の接着面双方に対し、使用する接着剤に対応したA
Rコーティングを施すなどの対策を講ずる必要がある。
By the way, the first and second birefringent parallel flat plates 13, 14 are so arranged that the reflection, scattering or refraction of transmitted light does not occur on the bonding surface between the first and second birefringent parallel flat plates 13, 14. Bonding using an adhesive having the same refractive index as that of the first and second birefringent parallel plates 13,
A corresponding to the adhesive to be used for both of the 14 adhesive surfaces
It is necessary to take measures such as applying R coating.

【0039】このことは第3および第4の複屈折平行平
板15、16の間でも同様に必要である。このような対
策の他の手段は、第1および第2の複屈折平行平板1
3、14あるいは第3および第4の複屈折平行平板1
5、16を最初から一体に形成することである。すなわ
ち、片面に段差を設けたカギ型の複屈折平行平板を用い
ることにより上記の問題を解決することができる。この
場合、図6に示すような製造方法を全面的に適用するこ
とは構造上困難であるが、大型板状のファラデー回転子
11´および45°旋光板12´のみからなる積層体あ
るいはこれに、第2の複屈折平行平板14´および第3
の複屈折平行平板15´のうちのいずれか一方を加えた
積層体に対しては図6に示すような製造方法を利用でき
る。この場合には、図6(b)に示すように切り出され
た積層体の一方または両方の端面にカギ型の複屈折平行
平板を光学調整用透過光の存在下で位置合わせした後、
接着固定すればよい。
This is also necessary between the third and fourth birefringent parallel flat plates 15 and 16. Other means of such a measure are the first and second birefringent parallel flat plates 1.
3, 14 or third and fourth birefringent parallel flat plates 1
5 and 16 are integrally formed from the beginning. That is, the above problem can be solved by using a key-type birefringent parallel flat plate having a step on one surface. In this case, it is structurally difficult to apply the manufacturing method as shown in FIG. 6 as a whole, but it is difficult to apply the manufacturing method as shown in FIG. , The second birefringent parallel plate 14 ′ and the third
The manufacturing method as shown in FIG. 6 can be used for a laminate to which either one of the birefringent parallel flat plates 15 ′ is added. In this case, as shown in FIG. 6B, after a key-shaped birefringent parallel flat plate is positioned on one or both end surfaces of the cut-out laminate in the presence of transmitted light for optical adjustment,
What is necessary is just to adhere and fix.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
サーキュレータを全て板状の光学素子を積層接着するこ
とにより構成できるので、従来の光サーキュレータに比
較してその組み立て工程が極めて容易になる。さらに、
本発明の光サーキュレータはその構造上量産に適してお
り、本発明の製造方法を用いることにより、特性が揃っ
た光サーキュレータを歩留まりよく製造することができ
る。
As described above, according to the present invention, since the optical circulator can be constructed by laminating and bonding all plate-shaped optical elements, the assembling process is extremely easy as compared with the conventional optical circulator. Become. further,
The optical circulator of the present invention is suitable for mass production because of its structure, and by using the manufacturing method of the present invention, an optical circulator having uniform characteristics can be manufactured with high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を説明する図で、図1(a)
は本発明の4端子光サーキュレータの斜視図、図1
(b)は同図(a)に示した光サーキュレータの各構成
要素を分解して示す上面図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and FIG.
1 is a perspective view of a four-terminal optical circulator of the present invention, FIG.
FIG. 2B is an exploded top view showing components of the optical circulator shown in FIG.

【図2】図1に示す本発明の4端子光サーキュレータの
動作を示す図で、(a)は入力光が第1の入出力端子a
から入射される場合を示し、(b)は入力光の偏光面の
変化を示している。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the operation of the four-terminal optical circulator of the present invention shown in FIG. 1, wherein FIG.
And (b) shows a change in the polarization plane of the input light.

【図3】図1に示す本発明の4端子光サーキュレータの
動作を示す図で、(a)は入力光が第3の入出力端子c
から入射される場合を示し、(b)は入力光の偏光面の
変化を示している。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the operation of the four-terminal optical circulator of the present invention shown in FIG. 1, wherein FIG.
And (b) shows a change in the polarization plane of the input light.

【図4】図1に示す本発明の4端子光サーキュレータの
動作を示す図で、(a)は入力光が第2の入出力端子b
から入射される場合を示し、(b)は入力光の偏光面の
変化を示している。
4A and 4B are diagrams showing the operation of the four-terminal optical circulator of the present invention shown in FIG. 1, wherein FIG.
And (b) shows a change in the polarization plane of the input light.

【図5】図1に示す本発明の4端子光サーキュレータの
動作を示す図で、(a)は入力光が第4の入出力端子d
から入射される場合を示し、(b)は入力光の偏光面の
変化を示している。
5A and 5B are diagrams showing the operation of the four-terminal optical circulator of the present invention shown in FIG. 1, wherein FIG.
And (b) shows a change in the polarization plane of the input light.

【図6】本発明の4端子光サーキュレータの製造方法を
説明するための図で、(a)は大型積層板からなる積層
体の形成工程を示す斜視図、(b)は切断工程を示す斜
視図である。
6A and 6B are views for explaining a method for manufacturing a four-terminal optical circulator of the present invention, wherein FIG. 6A is a perspective view showing a step of forming a laminate made of a large laminated plate, and FIG. 6B is a perspective view showing a cutting step. FIG.

【図7】従来公知の4端子光サーキュレータの構成を示
す上面図である。
FIG. 7 is a top view showing a configuration of a conventionally known four-terminal optical circulator.

【図8】従来公知の4端子光サーキュレータの構成を示
す概略構造図で、(a)は斜視図、(b)は光サーキュ
レータを構成する光学素子を分解して示す上面図であ
る。
8A and 8B are schematic structural views showing the configuration of a conventionally known four-terminal optical circulator, in which FIG. 8A is a perspective view, and FIG. 8B is an exploded top view showing an optical element constituting the optical circulator.

【図9】図8に示す従来の4端子光サーキュレータの動
作を示す上面図で、入力光が第1の入出力端子aから入
射される場合を示す。
FIG. 9 is a top view showing the operation of the conventional four-terminal optical circulator shown in FIG. 8, showing a case where input light is incident from a first input / output terminal a.

【図10】図8に示す従来の4端子光サーキュレータの
動作を示す上面図で、入力光が第3の入出力端子cから
入射される場合を示している。
FIG. 10 is a top view showing the operation of the conventional four-terminal optical circulator shown in FIG. 8, showing a case where input light is incident from a third input / output terminal c.

【図11】図8に示す本発明の4端子光サーキュレータ
の動作を示す上面図で、入力光が第2の入出力端子bか
ら入射される場合を示す。
11 is a top view showing the operation of the four-terminal optical circulator of the present invention shown in FIG. 8, showing a case where input light is incident from a second input / output terminal b.

【図12】図8に示す本発明の4端子光サーキュレータ
の動作を示す上面図で、入力光が第4の入出力端子dか
ら入射される場合を示している。
FIG. 12 is a top view showing the operation of the four-terminal optical circulator of the present invention shown in FIG. 8, showing a case where input light is incident from a fourth input / output terminal d.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ファラデー回転子 12 45°旋光板 13〜16 第1〜第4の複屈折平行平板 a〜d 第1〜第4の入出力端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Faraday rotator 12 45 degree optical rotation plate 13-16 1st-4th birefringent parallel flat plate a-d 1st-4th input / output terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−61001(JP,A) 特開 平5−34633(JP,A) 特開 平5−19207(JP,A) 特開 昭55−103519(JP,A) 1991年電子情報通信学会秋季大会講演 論文集,Pt.4(1991年9月)p.4 −127 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-61001 (JP, A) JP-A-5-34633 (JP, A) JP-A-5-19207 (JP, A) 103519 (JP, A) Proceedings of the 1991 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Pt. 4 (September 1991) p. 4-127 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 27/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の複屈折平行平板、第2の複屈折平
行平板、入射光の偏光面を45°回転させるファラデー
回転子、45°旋光板、第3の複屈折平行平板、および
第4の複屈折平行平板をこの順番に接合してなる接合体
と、この接合体の前記ファラデー回転子にファラデー回
転を生じさせるための磁界を印加するように設けられた
磁界印加手段と、前記第1および第2の複屈折平行平板
の端面に対向し互いに離間された位置に設けられた第1
および第2の入出力ポートと、前記第3および第4の複
屈折平行平板の端面に対向し互いに離間された位置に設
けられた第3および第4の入出力ポートとを備え、前記
第1の複屈折平行平板は前記第2の複屈折平行平板に対
して光の入射面を小さくして、前記第1の入出力ポート
からの入射光は前記第1の複屈折平行平板を介すること
なく前記第2の複屈折平行平板の端面に直接入射し、前
記第2の入出力ポートからの入射光は前記第1の複屈折
平行平板の端面に入射した後、この第1の複屈折平行平
板により分離された一方の偏光光がこの第1の複屈折平
行平板の一面で全反射して前記第2の複屈折平行平板に
入射するとともに、この第2の複屈折平行平板の一面で
全反射して、前記ファラデー回転子に入射するように構
成され、前記第4の複屈折平行平板は前記第3の複屈折
平行平板に対して光の入射面を小さくして、前記第3の
入出力ポートからの入射光は前記第4の複屈折平行平板
を介することなく前記第3の複屈折平行平板の端面に直
接入射し、前記第4の入出力ポートからの入射光は前記
第4の複屈折平行平板の端面に入射した後、この第4の
複屈折平行平板により分離された一方の偏光光がこの第
4の複屈折平行平板の一面で全反射して前記第3の複屈
折平行平板に入射するとともに、この第3の複屈折平行
平板の一面で全反射して、前記45°旋光板に入射する
ように構成されたことを特徴とする光サーキュレータ。
A first birefringent parallel plate, a second birefringent parallel plate, a Faraday rotator for rotating the plane of polarization of incident light by 45 °, a 45 ° optical rotation plate, a third birefringent parallel plate, and a second birefringent parallel plate. And a magnetic field applying means provided to apply a magnetic field for causing Faraday rotation to the Faraday rotator of the bonded body. The first and second birefringent parallel plates have first and second birefringent plates provided at positions separated from each other and opposed to end surfaces thereof.
And a second input / output port, and third and fourth input / output ports provided at positions spaced apart from each other and opposite to the end faces of the third and fourth birefringent parallel flat plates. The birefringent parallel plate has a light incident surface smaller than that of the second birefringent parallel plate, and the incident light from the first input / output port does not pass through the first birefringent parallel plate. The light is directly incident on the end face of the second birefringent parallel plate, and the incident light from the second input / output port is incident on the end face of the first birefringent parallel plate. Is totally reflected on one surface of the first birefringent parallel plate and is incident on the second birefringent parallel plate, and is totally reflected on one surface of the second birefringent parallel plate. And incident on the Faraday rotator. The birefringent parallel plate makes the light incident surface smaller than that of the third birefringent parallel plate, and the incident light from the third input / output port does not pass through the fourth birefringent parallel plate. The light is directly incident on the end face of the third birefringent parallel plate, and the incident light from the fourth input / output port is incident on the end face of the fourth birefringent parallel plate. One of the separated polarized lights is totally reflected on one surface of the fourth birefringent parallel plate and is incident on the third birefringent parallel plate, and is also totally reflected on one surface of the third birefringent parallel plate. An optical circulator configured to be incident on the 45 ° optical rotation plate.
【請求項2】 前記第1の複屈折平行平板はその光入射
面が前記第2の複屈折平行平板の光入射面に対して下側
のほぼ2分の1を占めるように配置されており、前記第
1の複屈折平行平板はその下面において前記分離された
一方の偏光光が全反射し、前記第2の複屈折平行平板は
その上面において全反射するように構成され、また、前
記第4の複屈折平行平板はその光入射面が前記第3の複
屈折平行平板の光入射面に対して上側のほぼ2分の1を
占めるように配置されており、前記第4の複屈折平行平
板はその上面において前記分離された一方の偏光光が全
反射し、前記第3の複屈折平行平板はその下面において
全反射するように構成されていることを特徴とする請求
項1記載の光サーキュレータ。
2. The first birefringent parallel plate is arranged such that its light incident surface occupies approximately one half of the lower side with respect to the light incident surface of the second birefringent parallel plate. The first birefringent parallel plate is configured such that the separated one polarized light is totally reflected on a lower surface thereof, and the second birefringent parallel plate is totally reflected on an upper surface thereof; The fourth birefringent parallel plate is disposed such that its light incident surface occupies approximately one half of the upper side with respect to the light incident surface of the third birefringent parallel plate. 2. The light according to claim 1, wherein the flat plate is configured such that the one polarized light beam is totally reflected on an upper surface thereof, and the third birefringent parallel flat plate is totally reflected on a lower surface thereof. Circulator.
【請求項3】 前記第1乃至第4の複屈折平行平板の上
面あるいは下面は平滑面あるいは反射膜が形成されこれ
により全反射が生ずるように構成されていることを特徴
とする請求項2記載の光サーキュレータ。
3. An apparatus according to claim 2, wherein said first to fourth birefringent parallel flat plates have a smooth surface or a reflection film formed on an upper surface or a lower surface thereof so that total reflection occurs. Light circulator.
【請求項4】 前記第1の複屈折平行平板と前記第2の
複屈折平行平板、及び前記第3の複屈折平行平板と前記
第4の複屈折平行平板をそれぞれ、あらかじめ一体的に
形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載の光サーキュレータ。
4. The first birefringent parallel flat plate and the second birefringent parallel flat plate, and the third birefringent parallel flat plate and the fourth birefringent parallel flat plate are integrally formed in advance. The optical circulator according to claim 1, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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1991年電子情報通信学会秋季大会講演論文集,Pt.4(1991年9月)p.4−127

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