JP3232290B2 - ３ポート光学サーキュレータ及びその製造方法 - Google Patents

３ポート光学サーキュレータ及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型光学部品に関
し、特に、３ポート光学サーキュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを介して伝導される光信号に
基づいた通信ネットワークの柔軟性は、光学サーキュレ
ータのような光ファイバ互換の光学部品が利用可能であ
ることによって、大幅に増大する。光学サーキュレータ
によって、１つの光ファイバから別の光ファイバに光信
号の経路指定を行い、反射光が光源に戻るのを阻止する
ことが可能になる。
【０００３】従来の光学サーキュレータは、個別の光学
要素から製作される。結果として、こうした光学部品
は、かさばるし、高価になる。こうした光学部品の製造
コストのかなりの部分は、こうした部品の要素が、物理
的に大きく、互いに対して個別に精度の高いアライメン
トをとる必要があるために生じる。例えば、富士電気化
学（日本、東京所在）によって刊行された最近のカタロ
グには、光ファイバ・コネクタを除いて、寸法が４３×
３０×８ｍｍである型名ＹＣ−１２５Ａの３ポート光学
サーキュレータが示されている。これらの部品のサイズ
が大きいために、光ファイバ・スイッチング・システム
を構築可能な密度が制限を受ける。
【０００４】High-Isolation Polarization-Insensitiv
e Optical Circulator for Advanced Optical Communic
ation,10 J.LIGHTWAVE TECHNOLOGY,1210-1217（1992年
９月）には、M. Koga及びT. Matsumoto によって、複屈
折結晶、ファラデ回転子、及び光学的能動回転子に基づ
く光学サーキュレータが解説されている。しかし、Koga
及びMatsumoto の光学サーキュレータの場合、入力ポー
ト間の横方向間隔が精確に規定されていないので、光学
サーキュレータによって、各光ビームが、約１．２ｍｍ
だけ互いに横方向で間隔をあけた、直交偏光成分に分割
される。このため、厚さが約１２ｍｍの複屈折結晶の利
用が必要になる。また、Koga及びMatsumoto の光学サー
キュレータでは、偏光成分の偏光方向を回転させるため
に、厚さが約１５．８ｍｍの光学的能動回転子が利用さ
れている。これらの大形部品によって、Koga及びMatsum
oto の光学サーキュレータは、物理的に大きくなり、小
型寸法及び低コストが重要な用途における利用には適合
しなくなる。
【０００５】本出願の譲受人に譲渡された米国特許出願
第08/707,559号には、本発明者によって、複屈折ウォー
ク・オフ結晶に基づいた、光学サーキュレータを含むい
くつかの異なる光学部品が開示されている。この特許出
願に開示される光学部品の要素の長さ寸法は、従来の光
学部品の要素の１／１０未満であり、この結果、これら
の光学部品は、従来の光学部品に比べて大幅に小さくな
り、コストが低下した。
【０００６】本発明者の先行出願に開示される光学サー
キュレータの場合、ＰＯＲＴ１で受光されて、ＰＯＲＴ
１’に伝送される光ビームの割合は、ｃｏｓ2△θFに比
例し、ＰＯＲＴ２で受光されて、ＰＯＲＴ１’に伝送さ
れる光ビームの割合、すなわち、ＰＯＲＴ２とＰＯＲＴ
１’間のクロストークは、ｓｉｎ2△θFに比例する。こ
こで、△θF は、第１のＩ／Ｏポートの対向したウォー
ク・オフ結晶対のウォーク・オフ方向と、第２のＩ／Ｏ
ポートの対向したウォーク・オフ結晶対のウォーク・オ
フ方向との間における回転アライメント誤差である。高
い伝送係数及び低いクロストークを達成するためには、
第１のＩ／Ｏポートと第２のＩ／Ｏポートの間の正確な
回転アライメントが必要になる。これによって、こうし
た光学サーキュレータの製造コストが増大する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバを介して伝
導される光信号に基づく通信ネットワークの柔軟性をさ
らに高めるためには、光ファイバ・スイッチング・シス
テムを構築可能である密度を高めると共に、こうしたス
イッチング・システムに用いられる光学部品のコストを
大幅に削減させることが望ましい。
【０００８】従って、本発明の目的は、３ポート光学サ
ーキュレータにおいて、先行技術の本発明者による光学
サーキュレータよりもサイズを大幅に小さくし、製造コ
ストを低減するだけでなく、製造アライメント誤差の許
容範囲を更に広くすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１の
入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートと、該第１のＩ／Ｏポート
に対して相補性の第２のＩ／Ｏポートと、第１のＩ／Ｏ
ポートと第２のＩ／Ｏポートの間に配置された第２のウ
ォーク・オフ結晶とからなる、小型３ポート光学サーキ
ュレータが得られる。第１のＩ／Ｏポートは、ある分離
方向において、ある分離距離だけ互いに横方向に離隔し
た２つの平行光ビームを受光する。第１のＩ／Ｏポート
には、光学軸に沿って順に配列された、第１のウォーク
・オフ結晶と分割偏光回転子が含まれている。第１のウ
ォーク・オフ結晶は、光ビームを受光するように配置さ
れており、分離方向に対して垂直な第１のウォーク・オ
フ方向を有する。分割偏光回転子は、第１のウォーク・
オフ結晶に隣接して取り付けられており、正の片側部分
と負の片側部分を備えている。分割偏光回転子の配置
は、第１のウォーク・オフ結晶によって偏向される光ビ
ームの偏光成分が、正の片側部分と負の片側部分のうち
の一方を通過し、第１のウォーク・オフ結晶によって偏
向されない偏光成分が、正の片側部分と負の片側部分の
うちの他方を通過するようになされる。第２のウォーク
・オフ結晶は、第１のウォーク・オフ方向に対して垂直
な第２のウォーク・オフ方向を有し、分離距離に等しい
ウォーク・オフ距離を有する。
【００１０】第１のＩ／Ｏポートには、さらに、２つの
光ビームの間の分離方向及び分離距離を規定する光結合
アセンブリを含めることが可能である。
【００１１】光結合アセンブリには、毛細管、及び該毛
細管のボア内に並べて固定された２つの光ファイバが含
まれる。毛細管の端部は、ボアに対して垂直に配設さ
れ、分割偏光回転子から遠隔の第１のウォーク・オフ結
晶の表面に取り付けられている。２つの光ファイバは、
毛細管のボア内に並べて固定されている。光ファイバ
は、それぞれ、ボアの直径の１／２の直径を備えてい
る。
【００１２】分割偏光回転子には、光学軸に沿ってどち
らかの順で配列された、対向した二分の一波長板の対
と、４５゜ファラデ回転子が含まれる。対向した二分の
一波長板の対には、光ビームの分離方向と略平行に配設
された取り付けラインにおいて、互いに取り付けられた
正の二分の一波長板と負の二分の一波長板が含まれる。
第１のウォーク・オフ結晶には、光学軸に沿って順に配
設された、第１のウォーク・オフ結晶要素と、第２のウ
ォーク・オフ結晶要素と、４５゜二分の一波長板が含ま
れる。第１のウォーク・オフ結晶要素と第２のウォーク
・オフ結晶要素のウォーク・オフ方向は、互いに逆であ
る。第１のウォーク・オフ結晶要素と第２のウォーク・
オフ結晶要素は、総計すると第１のウォーク・オフ結晶
のウォークオフ距離になる、略等しいウォーク・オフ距
離を有する。４５゜二分の一波長板は、第１のウォーク
・オフ結晶要素と第２のウォーク・オフ結晶要素の間に
配置されている。
【００１３】また、本発明によれば、第１のＩ／Ｏポー
トと、第２のＩ／Ｏポートと、該Ｉ／Ｏポート間に配置
され、第２のウォーク・オフ結晶と呼ばれるウォーク・
オフ結晶とからなる、小型３ポート光学サーキュレータ
も得られる。第１のＩ／Ｏポートには、光学軸に沿って
順に配設された、光結合素子と、第１のウォーク・オフ
結晶と、第１の分割偏光回転子とが含まれる。光結合素
子は、２つの光ビーム間の横方向の分離距離及び分離方
向を規定し、横方向ビーム拡散がわずかな光ビームを投
射する。第１のウォーク・オフ結晶は、光結合素子から
の光ビームを受光するように配置されており、光ビーム
間の分離方向に対して垂直な第１のウォーク・オフ方向
を有する。第１のウォーク・オフ結晶は、光ビームのそ
れぞれを、第１のウォーク・オフ方向において互いから
横方向に間隔のあいた直交偏光成分と平行偏光成分に分
割する。
【００１４】第１の分割偏光回転子は、第１のウォーク
・オフ結晶からの偏光成分を平行化して、４つの偏光成
分の全ての偏光方向が、分離方向に対して平行になるよ
うにアライメントをとる。第１の分割偏光回転子は、さ
らに、当初は平行な偏光成分が、第１のウォーク・オフ
結晶から第１の分割偏光回転子を通過する偏光成分とは
逆の方向に第１の分割偏光回転子を通過する時、前記当
初平行な偏光成分を互いに垂直に設定する。
【００１５】第２のウォーク・オフ結晶は、分離方向に
対して平行なウォーク・オフ方向と、横方向分離距離に
略等しいウォーク・オフ距離を有する。
【００１６】第２のＩ／Ｏポートには、光学軸に沿って
順に配列された、第２の分割偏光回転子と、第３のウォ
ーク・オフ結晶とが含まれる。第２の分割偏光回転子
は、第２のウォーク・オフ結晶からの偏光成分の状態を
互いに垂直に設定する。これによって、（ａ）直交偏光
成分か、又は（ｂ）平行偏光成分の偏光方向が、第１の
ウォーク・オフ方向と平行になるようにアライメントが
とられる。第２の分割偏光回転子は、さらに、当初は垂
直な偏光成分が、第２のウォーク・オフ結晶からの偏光
成分とは逆の方向に第２の分割偏光回転子を通過する
時、前記当初垂直な偏光成分を平行化する。この結果、
４つの偏光成分の全ての偏光方向が、分離方向に対し垂
直なるようにアライメントがとられる。
【００１７】第３のウォーク・オフ結晶は、第２の分割
偏光回転子からの偏光成分を受光するように配置されて
おり、直交偏光成分の１つと垂直偏光成分の１つを結合
して、出力光ビームを形成するよう動作する。第３のウ
ォーク・オフ結晶は、第１のウォーク・オフ方向に対し
て平行な第３のウォーク・オフ方向を有する。
【００１８】最後に、本発明によれば、小型光学サーキ
ュレータを製造する方法が得られる。該方法では、ウォ
ーク・オフ結晶ブロックと、波長板対ブロックと、ファ
ラデ回転子ブロックと、垂直なウォーク・オフ結晶ブロ
ックとが設けられる。これらブロックは、それぞれ、対
向する研磨表面を備える。波長板対ブロックは、取り付
けラインも備える。ウォーク・オフ結晶ブロック、波長
板対ブロック、ファラデ回転子ブロック、及び垂直ウォ
ーク・オフ結晶ブロックは、その研磨表面を近接並置
し、接着剤の薄膜を近接並置した各研磨表面の間に設け
ることで、互いに積み重ねられて、部品ブロックが形成
される。該部品ブロックは、分割ラインに対して垂直な
少なくとも１つの方向に配向される多数の分割ラインに
沿って分割されて、多数のＩ／Ｏポート・アセンブリが
形成される。
【００１９】波長板対ブロックは、細長い正の二分の一
波長板ブロックと、細長い負の二分の一波長板ブロック
を設けることによって得られる。各二分の一波長板ブロ
ックは、研磨された側部表面、上部表面、及び下部表面
を備える。正の二分の一波長板の軸は、その研磨された
側部表面に対して＋２２．５゜の角度をなし、負の二分
の一波長板の軸は、その研磨された側部表面に対して−
２２．５゜の角度をなしている。二分の一波長板ブロッ
クは、それぞれ、長さ方向において半分に分割されて、
２つの正の二分の一波長板の片側部分と、２つの負の二
分の一波長板の片側部分が得られる。二分の一波長板の
片側部分は、それぞれ、粗い側部表面の反対側に研磨さ
れた側部表面を備える。正の二分の一波長板の片側部分
は、それぞれ、二分の一波長板の片側部分の研磨された
側部表面を近接並置することで、負の二分の一波長板の
片側部分の一方に取り付けられる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１及び２には、本発明による小
型で、偏光とは無関係な３ポート光学サーキュレータの
第１の実施態様１００に関する一般構成の側面図及び平
面図が示されている。光学部品１００には、２つの小型
相補性入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート１０２及び１１２が
含まれており、それらの間に、垂直ウォーク・オフ結晶
１４５とレンズ１０９が配置されている。垂直ウォーク
・オフ結晶は、光学軸に対して順方向に光学サーキュレ
ータを通過する光を横方向に変位させるが、逆方向に光
学サーキュレータを通過する光は横方向に変位させな
い。
【００２１】以下の説明において、第１のＩ／Ｏポート
１０２から第２のＩ／Ｏポート１１２へと、光学サーキ
ュレータ１００を通過する光は、「順方向に通過する」
と言う。第２のＩ／Ｏポートから第１のＩ／Ｏポートへ
と、光学サーキュレータ１００を通過する光は、「逆方
向に通過する」と言う。
【００２２】レンズ１０９の光学軸は、光学サーキュレ
ータ１００の光学軸１４４を規定する。ＰＯＲＴ２は、
それを介して光学サーキュレータが光ビームＹを受光
し、ＰＯＲＴ３は、それを介して光学サーキュレータが
光ビームＺを受光するが、それらＰＯＲＴ２及びＰＯＲ
Ｔ３は、光学軸上に配置される。ＰＯＲＴ１は、それを
介して光学サーキュレータが光ビームＸを受光するが、
該ＰＯＲＴ１は、図３に示す横方向軸１５８の方向にお
いて、光学軸から横方向に約２００μｍ未満だけ変位し
ている。
【００２３】順方向の場合、光学サーキュレータ１００
は、それぞれ、ＰＯＲＴ１及びＰＯＲＴ２を介して２つ
の入力光ビームＸ及びＹを受光し、光ビームＸをＰＯＲ
Ｔ３に伝送し、光ビームＹをＰＯＲＴ３から横方向に変
位した位置に伝送する。逆方向の場合、光学サーキュレ
ータは、ＰＯＲＴ３を介して入力光ビームＺを受光し、
光ビームＺをＰＯＲＴ２に伝送する。
【００２４】順方向の場合、入力ポートとして動作する
第１のＩ／Ｏポート１０２は、光ビームＸ及びＹの平行
偏光成分を、これら光ビームの直交偏光成分から分離
し、それぞれ、光ビームＸ及びＹの光学軸１６０及び１
６２から変位した２つの新たな空間位置に平行成分を伝
送し、垂直ウォーク・オフ結晶１４５のウォーク・オフ
方向とアライメントがとれるように、偏光成分の偏光方
向を互いに垂直に設定する。垂直ウォーク・オフ結晶に
よって、両光ビームの両偏光成分が、光学軸１４４に対
して横方向に変位する。これによって、ＰＯＲＴ１を介
して受光した光ビームＸの偏光成分と、ＰＯＲＴ３の光
学軸１６４とのアライメントがとれ、ＰＯＲＴ２を介し
て受光した光ビームＹが、ＰＯＲＴ３の光学軸から横方
向に変位したポイントまで変位する。第２のＩ／Ｏポー
ト１１２は、第１のＩ／Ｏポートに対する相補性の出力
ポートとして動作し、光ビームＸ及びＹの平行偏光成分
及び直交偏光成分の偏光方向を互いに垂直に設定して、
光ビームＸの偏光成分がＰＯＲＴ３の位置で重なり合う
ようにする。第２のＩ／Ｏポートは又、光ビームＹの偏
光成分についても重なり合うようにするが、これは、Ｐ
ＯＲＴ３の位置から横方向に変位したポイントにおいて
である。結果として、光ビームＹから導出される光ビー
ムは、ＰＯＲＴ３には入射しない。
【００２５】逆方向の場合、入力ポートとして動作する
第２のＩ／Ｏポート１１２は、平行偏光成分を光ビーム
Ｚの直交偏光成分から分離し、光学軸１４４から変位し
た新たな空間位置へと平行成分を横方向に変位させ、垂
直ウォーク・オフ結晶１４５のウォーク・オフ方向に対
して垂直にアライメントがとれるように、偏光成分の偏
光方向を互いに平行に設定する。偏光成分は、横方向に
変位することなく、垂直ウォーク・オフ結晶を通過す
る。第１のＩ／Ｏポート１０２は、第２のＩ／Ｏポート
に対する相補性の出力ポートとして動作し、光ビームＺ
の平行偏光成分及び直交偏光成分の偏光方向を互いに垂
直に設定して、光ビームＺの偏光成分が重なって、１つ
の光ビームを形成するようにする。偏光成分は、垂直ウ
ォーク・オフ結晶によって横方向に変位しないので、第
１のＩ／Ｏポートによって、光ビームＺの偏光成分は、
ＰＯＲＴ２の位置で重ね合わせられる。ＰＯＲＴ３位置
の外側で第２のＩ／Ｏポートに入る光はいずれも、光学
サーキュレータ１００によって伝送されるが、ＰＯＲＴ
２位置の外側の位置から第１のＩ／Ｏを出て行く。例え
ば、第２のＩ／Ｏポートの位置から光学サーキュレータ
に入る光は、その位置で光ビームＹが第２のＩ／Ｏポー
トを出るが、その入射光は、ＰＯＲＴ２からＰＯＲＴ１
と同じだけ、ただし、ＰＯＲＴ２のＰＯＲＴ１とは反対
の側へ、横方向に変位したポイントに伝送される。
【００２６】次に、それぞれ、図３、４、５、及び６に
示された正面、側面、平面、及び分解等角図を参照し
て、光学サーキュレータの第１の実施態様１００の第１
のＩ／Ｏポート１０２について詳述する。図６には、ウ
ォーク・オフ結晶１２０Ａと、対向した二分の一波長板
の対１４１Ａと、ファラデ回転子１４３Ａが光軸に沿っ
て分解されており、二分の一波長板１３６Ａ及び１３８
Ａが、取り付けライン１３４Ａから離れて分解されてい
る。
【００２７】第２のＩ／Ｏポート１１２は、第１のＩ／
Ｏポートと同様であり、以下でさらに詳述する。下記の
説明において、第１のＩ／Ｏポートと第２のＩ／Ｏポー
トの対応する要素は、第１のＩ／Ｏポートの要素である
ことを示すために文字「Ａ」を付加し、第２のＩ／Ｏポ
ートの要素であることを示すために文字「Ｂ」を付加し
て、同じ符号で表示される。本開示では、両方のＩ／Ｏ
ポートの同じ要素については、付加文字のない適合する
符号を用いて表示される。
【００２８】第１のＩ／Ｏポート１０２は、光が光学サ
ーキュレータ１００を透過する順方向に光学軸１４４に
沿って配列された、ウォーク・オフ結晶１２０Ａと、分
割偏光回転子１２２Ａとから構成される。ウォーク・オ
フ結晶は、第１の面１２４Ａと、該第１の面に対向する
第２の面１２６Ａを備える。該第１の面及び第２の面
は、ウォーク・オフ結晶の主表面であることが望まし
い。第１の面１２４Ａは又、第１のＩ／Ｏポートの第１
の面とも呼ばれる。分割偏光回転子は、光が光学サーキ
ュレータを透過する順方向に光学軸に沿って順に配列さ
れた、対向する二分の一波長板の対１４１Ａと、ファラ
デ回転子１４３Ａとから構成される。ファラデ回転子１
４３Ａの第１の面１９４Ａは、対向する二分の一波長板
対１４１Ａの第２の面１３２Ａに取り付けるのが望まし
い。ファラデ回転子の第２の面１９６Ａは又、第１のＩ
／Ｏポート１０２の第２の面とも呼ばれる。
【００２９】対向する二分の一波長板対１４１Ａは、第
１の面１３０Ａと、該第１の面に対向する第２の面１３
２Ａを備える。該第１の面及び第２の面は、対向した二
分の一波長板対の主表面であることが望ましい。対向し
た二分の一波長板対は、取り付けライン１３４Ａにおい
て互いに取り付けられた、正の二分の一波長板１３６Ａ
と負の二分の一波長板１３８Ａから構成される。光が光
学サーキュレータ１００を透過する順方向において、負
の二分の一波長板１３８Ａは、正の二分の一波長板１３
６Ａに対して、ウォーク・オフ結晶１２０Ａのウォーク
・オフ方向１２８Ａに配置される。例えば、ウォーク・
オフ方向が右の場合、負の二分の一波長板は、正の二分
の一波長板の右側に配置される。
【００３０】この開示において、分割偏光回転子１２２
の正の二分の一波長板１３６を通過する光は、「分割偏
光回転子の正の片側部分を通過する」と言い、負の二分
の一波長板１３８を通過する光は、「分割偏光回転子の
負の片側部分を通過する」と言うことにする。ファラデ
回転子１４３を通過する前に、二分の一波長板１３６と
１３８のいずれかを通過する光は、「分割偏光回転子１
２２を順方向に通過する」と言い、いずれかの二分の一
波長板を通過する前に、ファラデ回転子を通過する光
は、「分割偏光回転子を逆方向に通過する」と言うこと
にする。
【００３１】次に、分割偏光回転子１２２Ａ及び１２２
Ｂの作用については、分割偏光回転子１２２Ａの作用を
述べて説明する。というのは、分割偏光回転子１２２Ｂ
の作用は、１２２Ａと同じなためである。さらに詳細に
後述するが、分割偏光回転子１２２Ａがそれを通過する
光の偏光方向を０°だけ回転させるか、又は９０°だけ
回転させるかは、光が正の二分の一波長板１３６Ａを通
過するか、又は負の二分の一波長板１３８Ａを通過する
かによって、及び、光が分割偏光回転子を順方向に通過
するか、又は逆方向に通過するかによって決まる。
【００３２】分割偏光回転子１２２Ａのファラデ回転子
１４３Ａに加えられる磁界（不図示）の方向の選定は、
ファラデ回転子によって、光学サーキュレータ１００及
び分割偏光回転子１２２Ａを順方向に通過する光の偏光
方向が、光の進行方向に対して時計廻り方向に４５゜回
転するようになされる。ファラデ回転子は、非相反素子
であるので、それによって、光学サーキュレータ及び分
割偏光回転子１２２Ａを逆方向に通過する光の偏光方向
が、光の進行方向に対して反時計廻り方向に４５゜回転
する。
【００３３】対向した二分の一波長板対１４１Ａの場
合、正の二分の一波長板１３６Ａは、取り付けライン１
３４Ａに対してプラス２２．５゜になるようにアライメ
ントのとられた、ライン１４０Ａで示される光学軸を有
し、負の二分の一波長板１３８Ａは、該取り付けライン
に対してマイナス２２．５゜になるようにアライメント
のとられた、ライン１４２Ａで示される光学軸を有す
る。よって順方向の場合に、正の二分の一波長板によ
り、実効的に、取り付けラインに対して平行または垂直
な偏光成分が、光の進行方向に対して反時計廻り方向に
４５゜回転する。これは、図８（左半分）と図９を比較
すると明らかである。図７〜１５及び１６〜２４につい
ては、以下でさらに詳述する。負の二分の一波長板によ
り、実効的に、取り付けラインに対して平行または垂直
な偏光成分が、光の進行方向に対して時計廻り方向に４
５゜回転する。これは、図８（右半分）と図９を比較す
ると明らかである。
【００３４】二分の一波長板１３６Ａ及び１３８Ａは、
相反素子である。従って、逆方向の場合、正の二分の一
波長板１３６Ａにより、実効的に、取り付けライン１３
４Ａに対して±４５゜でアライメントのとられた偏光成
分が、光の進行方向に対して反時計廻り方向に４５゜回
転する。この結果、取り付けライン１３４Ａに対して、
それぞれ、垂直または平行になるように偏光成分のアラ
イメントがもう一度とられることになる。これは、図２
２（右半分）と図２３を比較すると明らかである。負の
二分の一波長板１３８Ａにより、取り付けラインに対し
て±４５゜でアライメントのとられた偏光成分が、光の
進行方向に対して時計廻り方向に４５゜回転する。この
結果、取り付けラインに対して、平行または垂直になる
ように偏光成分のアライメントがもう一度とられること
になる。これは、図２２（左半分）と図２３を比較する
と明らかである。
【００３５】分割偏光回転子１２２Ａによって、対向し
た二分の一波長板対１４１Ａの上記効果と、ファラデ回
転子１４３Ａの上記効果が組み合わせられる。分割偏光
回転子の正の片側部分を順方向に通過する場合、当初取
り付けライン１３４Ａに対して平行または垂直をなすよ
うにアライメントのとられた偏光成分は、偏光方向が不
変のままである。偏光方向は、まず、正の二分の一波長
板１３６Ａによって反時計廻り方向に４５゜回転し、次
に、ファラデ回転子によって時計廻り方向に４５゜回転
する。これは、図８（左半分）、９、及び１０において
明らかである。分割偏光回転子１２２Ａの負の片側部分
を順方向に通過する場合、当初取り付けライン１３４Ａ
に対して平行または垂直をなすようにアライメントのと
られた偏光成分は、偏光方向が９０゜回転する。偏光方
向は、まず、負の二分の一波長板１３８Ａによって時計
廻り方向に４５゜回転し、次に、ファラデ回転子によっ
て時計廻り方向に４５゜回転する。これは、図８（右半
分）、９、及び１０において明らかである。このよう
に、当初垂直な２つの偏光成分が、分割偏光回転子１２
２Ａの２つの片側部分を順方向に通過すると、偏光成分
の一方の偏光方向は９０゜回転するが、もう一方の偏光
方向は回転しないので、これら偏光成分の偏光方向が互
いに平行をなすようにアライメントがとれる。
【００３６】分割偏光回転子１２２Ａの正の片側部分を
逆方向に通過する場合、当初取り付けライン１３４Ａに
対して平行または垂直をなすようにアライメントのとら
れた偏光成分は、偏光方向が９０゜回転する。偏光方向
は、まず、ファラデ回転子によって反時計廻り方向に４
５゜回転し、次に、正の二分の一波長板１３６Ａによっ
て反時計廻り方向に４５゜回転する。これは、図２１、
２２（右半分）、及び２３において明らかである。最後
に、分割偏光回転子１２２Ａの負の片側部分を逆方向に
通過する場合、当初取り付けライン１３４Ａに対して平
行または垂直をなすようにアライメントのとられた偏光
成分は、偏光方向が変化しない。偏光方向は、まず、フ
ァラデ回転子によって反時計廻り方向に４５゜回転し、
次に、負の二分の一波長板１３８によって時計廻り方向
に４５゜回転する。これは、図２１、２２（左半分）、
及び２３において明らかである。このように、当初平行
な２つの偏光成分が分割偏光回転子１２２Ａの２つの片
側部分を逆方向に通過すると、偏光成分の一方の偏光方
向は９０゜回転するが、もう一方の偏光方向は回転しな
いので、これら偏光成分の偏光方向が互いに垂直をなす
ようにアライメントがとれる。
【００３７】分割偏光回転子の作用は、次の表のように
要約することができる。
【００３８】
【表１】
【００３９】第１のＩ／Ｏポート１０２を形成するた
め、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び分割偏光回転子１
２２Ａが、ウォーク・オフ結晶の第２の面１２６Ａと、
対向した二分の一波長板対１４１Ａの第１の面１３０Ａ
とが接触するようにして、互いに取り付けられる。ウォ
ーク・オフ結晶及び分割偏光回転子は、ウォーク・オフ
結晶のウォーク・オフ方向１２８Ａが、対向したウォー
ク・オフ対を構成する二分の一波長板１３６Ａと１３８
Ａの間で、取り付けライン１３４Ａに対して垂直になる
ように回転配向される。
【００４０】第１のＩ／Ｏポート１０２において、対向
した二分の一波長板対１４１Ａは、ウォーク・オフ結晶
１２０Ａ及びファラデ回転子１４３Ａに対して横方向に
オフセットしている。オフセット方向は、ウォーク・オ
フ結晶のウォーク・オフ方向１２８Ａである。オフセッ
ト距離は、取り付けライン１３４Ａが、ウォーク・オフ
結晶のウォーク・オフ距離の約１／２だけ、光ビームＸ
及びＹの軸１６０及び１６２からオフセットするような
距離である。この結果、光学軸１４４が光ビームＹの軸
１６２と一致する光学サーキュレータ１００の第１の実
施態様の場合、分割偏光回転子１２２Ａの取り付けライ
ン１３４Ａは、上述のウォーク・オフ距離の約１／２だ
け光学軸１４４から横方向にオフセットする。
【００４１】図１、２、及び５には、各ウォーク・オフ
結晶のウォーク・オフ方向が、光学サーキュレータ１０
０を順方向に通る光に関するウォーク・オフ方向を示す
矢印によって表示されている。例えば、図２及び５の場
合、順方向に進む光に関するウォーク・オフ結晶１２０
Ａのウォーク・オフ方向は、矢印１２８Ａで示すように
左から右である。しかし、光学サーキュレータ１００を
逆方向に通る光は、ウォーク・オフ結晶１２８Ａによっ
て、光の進行方向に見て、矢印によって表示される方向
と逆の方向に偏向させられる。同様の取り決めは、本発
明による光学サーキュレータの構造を示す図２６、２
９、３０、４９、５０、５２、５３、６６、６７でも用
いられる。本発明による光学サーキュレータの動作を示
す図７〜１５、１６〜２４、３１〜３９、４０〜４８、
５４〜５７、５８〜６５、及び７７〜８６の場合、矢印
は、ウォーク・オフ結晶が光を偏向させる実際の方向を
示している。
【００４２】図３〜６を参照して、対向した二分の一波
長板対１４１Ａについて詳述する。該対向した二分の一
波長板対は、正の二分の一波長板１３６Ａと負の二分の
一波長板１３８Ａから構成される。二分の一波長板１３
６Ａ及び１３８Ａは各々、それぞれ、第１の面１４６Ａ
及び１４８Ａと、それぞれ、第１の面と平行な第２の面
１５０Ａ及び１５２Ａを備える。該第１及び第２の面
は、二分の一波長板の主面であることが望ましい。第１
の面１４６Ａ及び１４８Ａは、ひとまとめで、対向した
二分の一波長板対の第１の面１３０Ａを構成する。第２
の面１５０Ａ及び１５２Ａは、ひとまとめで、対向した
二分の一波長板対の第２の面１３２Ａを構成する。二分
の一波長板１３６Ａ及び１３８Ａの各々は又、それぞ
れ、その第１の面及び第２の面に対して垂直な、取り付
け面１５４Ａ及び１５６Ａも備える。二分の一波長板は
互いに、それぞれの取り付け面１５４Ａ及び１５６Ａ
が、取り付けライン１３４Ａにおいて互いに接触するよ
うに、取り付けられる。正の二分の一波長板１３６Ａの
光学軸は、ライン１４０Ａで示され、その取り付け面１
５４Ａ及び取り付けライン１３４Ａに対してプラス２
２．５゜をなすようにアライメントがとられる。負の二
分の一波長板１３８Ａの光学軸は、ライン１４２Ａで示
され、その取り付け面１５６Ａ及び取り付けライン１３
４Ａに対してマイナス２２．５゜をなすようにアライメ
ントがとられる。
【００４３】ウォーク・オフ結晶１２０Ａ、１２０Ｂ、
及び１４５の材料は、ルチル（二酸化チタン−Ｔｉ
Ｏ2）またはバナジン酸イットリウム（ＹＶＯ4）とする
ことができる。望ましい材料は、ルチルである。ルチル
の屈折率は、ＹＶＯ4 より大きいので、所定のウォーク
・オフ距離に関して光路長がより短い。光路長が短くな
ると、結果として、偏光成分がウォーク・オフ結晶を通
過する際に、偏光成分の横方向拡散が小さくなる。
【００４４】ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び１２０Ｂ
の必要とされるウォーク・オフ距離、従って、これらウ
ォーク・オフ結晶の厚さは、光ビームＸ、Ｙ、及びＺの
偏光成分が第１と第２のＩ／Ｏポート１０２及び１１２
を通過する際に、それら偏光成分の横方向拡散によって
決まる。ウォーク・オフ結晶は、その最大横方向拡散時
における偏光成分が、対向した二分の一波長板対１２２
を構成する二分の一波長板１３６と１３８の間で取り付
けライン１３４と交差しないように、平行偏光成分と直
交偏光成分を横方向に分離させなければならない。偏光
成分に取り付けラインと交差するものがあれば、取り付
けラインにおける回折効果、及び偏光成分間の相互作用
によって、光学サーキュレータの性能が著しく損なわれ
ることになる。
【００４５】実際の実施例の場合、Ｉ／Ｏポート１０２
または１１２の第２の面における偏光成分の最大臨界半
径が約４０μｍであったが、その場合、ウォーク・オフ
結晶１２０Ａ及び１２０Ｂは、ルチルであり、厚さは約
１．２５ｍｍであった。この結果、ウォーク・オフ距離
は約１２５μｍになった。同様のウォーク・オフ距離
は、ＹＶＯ4 を用いても得られる。こうしたウォーク・
オフ距離によって、偏光成分の一方が取り付けラインに
交差し、回折効果が生じるまでに、取り付けライン１３
４の横方向位置に関して、約±２０μｍの公差が得られ
る。
【００４６】ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び１２０Ｂ
の他の寸法は、厳密ではない。実際の実施態様では、ウ
ォーク・オフ結晶１２０Ａ及び１２０Ｂは、長さ及び幅
が約１ｍｍであった。対向した二分の一波長板対１４１
の寸法も同様であった。対向した二分の一波長板対を構
成する二分の一波長板は、ゼロ次水晶片であった。
【００４７】第２のＩ／Ｏポート１１２は、光学サーキ
ュレータ１００を順方向に通る光が、最初に分割偏光回
転子を通過するように、光学軸上に配列されたウォーク
・オフ結晶１２０Ｂ及び分割偏光回転子１２２Ｂから構
成される。分割偏光回転子において、ファラデ回転子１
４３Ｂ及び対向した二分の一波長板対１４１Ｂは、光学
サーキュレータを順方向に通る光が、最初にファラデ回
転子を通過するように配列されている。対向した二分の
一波長板対１４１Ｂは、ウォーク・オフ結晶のウォーク
・オフ距離の約１／２だけ、ウォーク・オフ結晶１２０
Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂとは逆の方向に、光学
軸１４４から横方向へ変位している。
【００４８】光学サーキュレータの第１の実施態様１０
０を順方向に通る光に関して、ウォーク・オフ結晶１２
０Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂは、第１のＩ／Ｏポ
ート１０２におけるウォーク・オフ結晶１２０Ａのウォ
ーク・オフ方向１２８Ａと同じであり、対向した二分の
一波長板対１４１Ｂの正の二分の一波長板１３６Ｂは、
光学軸に対して、第１のＩ／Ｏポートにおける対向した
二分の一波長板対１４１Ａの正の二分の一波長板１３６
Ａと同じ側にあり、ファラデ回転子１４３の回転方向
は、両方のＩ／Ｏポートとも同じである。
【００４９】光学サーキュレータ１００を順方向に通過
する光は、第２のＩ／Ｏポートの分割偏光回転子１２２
Ｂを分割偏光回転子の逆方向に通過するので、分割偏光
回転子の正と負の片側部分が、それぞれ、それを通過す
る偏光成分の偏光方向を９０゜及び０゜だけ回転させ
る。別様の場合、第２のＩ／Ｏポートは、第１のＩ／Ｏ
ポートと同じであり、従って、更なる説明は行わない。
【００５０】光学サーキュレータ１００を順方向に通過
する光が、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂを通過する前
に、第２のＩ／Ｏポート１１２の分割偏光回転子１２２
Ｂを通過できるようにするため、第２のＩ／Ｏポート
は、光学軸１４４に対して垂直な軸まわりを第１のＩ／
Ｏポートに対し１８０゜だけ回転させられる。次に、第
１のＩ／Ｏポート１０２と第２のＩ／Ｏポート１１２
は、第１のＩ／Ｏポートの第２の面１９６Ａが、第２の
Ｉ／Ｏポートの第２の面１９６Ｂに向かい合うようにし
て、光学軸１４４上に取り付けられる。垂直ウォーク・
オフ結晶１４５とレンズ１０９は、第１のＩ／Ｏポート
１０２と第２のＩ／Ｏポート１１２の間で、光学軸上に
配置される。
【００５１】Ｉ／Ｏポート１０２及び１１２を取り付け
る場合、光学軸に対して垂直な光学サーキュレータの要
素の寸法が、ウォーク・オフ結晶のウォーク・オフ距離
と同等でない限り、ウォーク・オフ結晶１２０のウォー
ク・オフ方向１２８に対して垂直な方向における光学軸
１４４に対するＩ／Ｏポートの位置は厳密ではない。し
かし、ウォーク・オフ結晶１２０のウォーク・オフ方向
１２８で、各Ｉ／Ｏポートのアライメントをとり、二分
の一波長板１３６と１３８の間の取り付けライン１３４
が、ウォーク・オフ結晶１２０のウォーク・オフ距離の
約１／２だけ、ウォーク・オフ方向において光学軸から
オフセットするようにすべきである。これによって、ウ
ォーク・オフ結晶によって分離される直交偏光成分と平
行偏光成分を、取り付けラインからほぼ等しく離隔させ
ることが保証される。最後に、第１と第２のＩ／Ｏポー
トを回転させてアライメントをとることによって、ウォ
ーク・オフ結晶１２０Ａのウォーク・オフ方向１２８Ａ
と、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オフ方向
１２８Ｂが、小さな角度公差内で互いに平行になり、ま
た、両方のウォーク・オフ方向が、光ビームＸ及びＹの
軸１６０と１６２の間に延びる横方向軸１５８（図３に
示す）に対して垂直になる。
【００５２】垂直ウォーク・オフ結晶１４５は、小さな
角度公差内で、そのウォーク・オフ方向１６６が横方向
軸１５８に対して平行になるように、アライメントがと
られる。これによって、垂直ウォーク・オフ結晶１４５
のウォーク・オフ方向が、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ
及び１２０Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ａ及び１２８
Ｂに対して垂直になる。垂直ウォーク・オフ結晶１４５
は、横方向軸１５８の長さに等しい、すなわち、光ビー
ムＸとＹ間の横方向間隔に等しいウォーク・オフ距離を
有する。
【００５３】最後に、レンズ１０９は、垂直ウォーク・
オフ結晶１４５と第２のＩ／Ｏポート１１２の間に配置
される。図面に示す屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズが
望ましい。というのは、かかるレンズは、光学サーキュ
レータ１００の他の要素と一体化するのが最も容易なた
めである。代替案として、他のタイプの収束レンズを利
用することも可能である。レンズ１０９は、光学サーキ
ュレータ１００を通過する際に発散する偏光成分を再収
束させる。レンズの焦点距離及びＩ／Ｏポートの第１の
面からのその間隔の選定は、レンズが、第１のＩ／Ｏポ
ート１０２の第１の面１２４Ａのイメージを、第２のＩ
／Ｏポート１１２の第１の面１２４Ｂに形成するよう
に、及びその逆に形成するようになされる。
【００５４】光学サーキュレータ１００は、光ビーム
Ｘ、Ｙ、及びＺに対して配列されるが、それは、光ビー
ムＸ及びＹが、第１のＩ／Ｏポート１０２の第１の面１
２４Ａに垂直に当たり、光ビームＺが、第２のＩ／Ｏポ
ート１１２の第１の面１２４Ｂに垂直に当たるように配
列される。光学サーキュレータ１００は又、光ビームＹ
及びＺの軸１６２及び１６４が、それぞれ、光学軸１４
４と一致するようにも配列される。上述のように、光学
サーキュレータは、光ビームＸ及びＹに対して回転配向
されるが、それは、横方向軸１５８が、それぞれ、ウォ
ーク・オフ結晶１２０Ａ及び１２０Ｂのウォーク・オフ
方向１２８Ａ及び１２８Ｂと垂直になるように回転配向
される。
【００５５】さらに詳細に後述するように、小型光学サ
ーキュレータ１００の製造コストは、従来の光学サーキ
ュレータの製造に比べて大幅に低減される。この理由と
しては、光学サーキュレータ１００が、物理的に小さく
することができ、一括（バッチ）処理を利用して製造で
きるためである。光学サーキュレータは、ウォーク・オ
フ結晶１２０Ａ、１４５、及び１２０Ｂにより与えられ
るウォーク・オフ距離を最短化することによって物理的
に小さくなる。これによって、厚さ、従って、ウォーク
・オフ結晶の他の寸法が低減される。ウォーク・オフ距
離は、光ビームＸとＹ間の間隔をできるだけ短くするこ
とによって最短化される。これに必要なのは、光ビーム
が互いに、また、取り付けライン１３４Ａ及び１３４Ｂ
に対して正確に配置されることと、光ビームの横方向拡
散を最小限に抑えることである。さらに、順方向におけ
る伝送損失を最小限に抑えるため、垂直ウォーク・オフ
結晶１４５のウォーク・オフ距離に対して、光ビーム間
の間隔も正確に規定しなければならない。
【００５６】図２５〜２８には、修正したＩ／Ｏポート
の実施態様が示されており、この場合、光ビームＸ及び
Ｙの方向、及びそれらの間の間隔は、Ｉ／Ｏポート自体
によって規定される。光ビームＸ及びＹは、光ファイバ
を利用してＩ／Ｏポートに結合されるが、該光ファイバ
の光学軸は正確に平行であり、互いに精確な間隔をあけ
て配置され、また該光ファイバは、Ｉ／Ｏポートの要素
に対して空間的に回転させて位置決めされる。
【００５７】次に、図１〜６に示す光学サーキュレータ
１００における第１のＩ／Ｏポート１０２に代用可能で
ある、修正型のＩ／Ｏポート１０８について、図２５〜
２８を参照して説明する。第１のＩ／Ｏポート１０２の
要素に対応する、修正型Ｉ／Ｏポート１０８の要素は、
同じ符号を用いて示されるので、ここでは詳述しない。
【００５８】修正型Ｉ／Ｏポート１０８は、光学サーキ
ュレータ１００における第２のＩ／Ｏポート１１２に代
用可能なようにも、容易に適応できる。第２のＩ／Ｏポ
ートとして用いる場合、修正型Ｉ／Ｏポート１０８は、
１つの能動光ファイバ、すなわち、軸上の光ファイバ１
０６だけしか必要としない。この理由としては、第２の
Ｉ／Ｏポートは、ＰＯＲＴ３しか備えないのに対して、
第１のＩ／Ｏポートは、ＰＯＲＴ１及びＰＯＲＴ２を備
えるためである。軸外れの光ファイバ１０４は、最小限
の長さとすることが可能である。代替例として、修正型
Ｉ／Ｏポート１０８を第２のＩ／Ｏポートとして用いる
場合、１本のスクラップ光ファイバ、または、軸上の光
ファイバ１０６と同じ外径を有する１本のガラス・ロッ
ドを、軸外れの光ファイバとして用いることも可能であ
る。
【００５９】修正型Ｉ／Ｏポート１０８には、Ｉ／Ｏポ
ート１０２の場合のように、ウォーク・オフ結晶１２０
Ａと、偏光回転子１２２Ａとが含まれる。さらに、第１
のＩ／Ｏポートには、互いに精確に規定された距離及び
配向で、それぞれ、光ファイバ１０４Ａ及び１０６Ａを
介して伝送される光ビームＸ及びＹを位置決めする、光
結合アセンブリ１１０Ａが含まれる。該光結合アセンブ
リは又、光学軸１４４に対して、また、対向した二分の
一波長板対１４１Ａを構成する二分の一波長板１３６Ａ
と１３８Ａの間の取り付けライン１３４Ａに対して、光
ビームＸ及びＹを精確に規定した空間及び回転関係で位
置決めする。
【００６０】光ファイバ１０４Ａ及び１０６Ａは共に、
熱拡散及び拡張型コア（ＴＥＣ）の単一モード光ファイ
バであり、毛細管１１８Ａのボア１１６Ａ内に収容され
ている。光ファイバ１０４Ａについては、図２８を参照
して詳述する。光ファイバ１０６Ａは同じであり、説明
はしないことにする。光ファイバ１０４Ａは、ＴＥＣ光
ファイバであり、この場合、ファイバのコア１０５Ａ
は、ファイバ長の大部分にわたってほぼ一定の直径を有
する。光ファイバの一定した直径部分のうちのわずかな
部分が、符号１０７Ａで示されている。ウォーク・オフ
結晶１２０Ａに接する光ファイバの端部１１３Ａに隣接
した拡張領域１１１Ａにおいて、コアの直径は、漸次拡
張して、ファイバの端部１１３Ａで最大直径に達する。
コアの拡張率は通常、３〜５の範囲にあり、拡張領域の
長さは通常、４〜６ｍｍの範囲にある。
【００６１】ＴＥＣ光ファイバ１０４Ａの拡張コア１０
５Ａによって、ファイバの端部１１３Ａから放出される
光は、その横方向に拡散する角度が、従来の光ファイバ
に比較して縮小される。光の拡散角の縮小は、拡張率に
ほぼ等しい。ＴＥＣ光ファイバにより放出される光ビー
ムの横方向拡散が低減されることによって、２つの隣接
するＴＥＣ光ファイバの中心間の間隔を大幅に低減する
ことが可能になる。望ましい実施態様の場合、該間隔
は、光ファイバの外径に相当する距離まで低減される。
これによって、例えば、図２５に示すように、光ファイ
バの外部表面が互いに接触させられる。このように光フ
ァイバ間の間隔を一層小さくすると、偏光成分が対向し
た二分の一波長板対１４１Ａを通過する際に、光ファイ
バによって放出される光ビームの偏光成分の臨界半径
が、光ファイバと取り付けライン１３４Ａの間のアライ
メントに関して、数十ミクロンの公差を許容するのに十
分小さくなる。これによって、光ファイバの一方により
放出される光ビームの偏光成分が取り付けライン１３４
Ａと交差する前に、横方向軸１５８と取り付けラインと
のアライメントが数十ミクロン外れるように取り付ける
ことが可能になる。上述のように、光ビーム間の間隔を
最小限に抑えることによって、光学サーキュレータのサ
イズ及びコストを大幅に低減することが可能になる。
【００６２】ＴＥＣ光ファイバ１０４Ａによって放出さ
れる光ビームの横方向拡散が小さいと、光ファイバによ
って放出される光を、第２のＩ／Ｏポートにおける光フ
ァイバ１０４Ａに対応する光ファイバ（不図示）の端部
に収束させる必要がなくなる可能性が生じる。しかし、
本発明のＴＥＣ光ファイバによって得られる横方向ビー
ム拡散がわずかなものであっても、光を収束させない
と、大幅な強度損失が生じる。従って、修正型Ｉ／Ｏポ
ート１０８を用いる場合であっても、レンズ１０９を利
用して光ビームを収束させることが望ましい。レンズに
よって、光ファイバ１０４Ａのコア端部のイメージが、
第２のＩ／Ｏポートの対応する光ファイバ（不図示）の
コア端部に形成され、また、第２のＩ／Ｏポートの対応
する光ファイバのコアのイメージが、第１のＩ／Ｏポー
トの光ファイバ１０６Ａの端部に形成される。
【００６３】望ましい実施例の場合、光ファイバ１０４
Ａ及び１０６Ａは各々、１２５μｍの外径を有し、一定
直径領域１０７Ａのモードフィールド直径が、約１０μ
ｍであり、コアの最大モードフィールド直径が、約４０
μｍであり、コアがその一定直径から最大直径まで拡張
する長さが、約５ｍｍである。この構成の場合、各偏光
成分の全幅半値の半径は、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ
の第１の面１２４Ａにおける約２０μｍから、対向した
二分の一波長板対１４１Ａの第２の面１３２Ａにおける
約２５μｍまで増大する。これによって、偏光成分の最
大半径と取り付けライン１３４Ａの間に十分な公差が維
持される。光結合アセンブリの中心を取り付けライン上
にとると、各偏光成分の中心は、取り付けラインから約
６２μｍの位置になる。
【００６４】修正型Ｉ／Ｏポート１０８に結合された２
つの光ファイバ１０４Ａ及び１０６Ａは、毛細管１１８
Ａのボア１１６Ａ内に取り付けられる。ボア１１６Ａの
直径は、光ファイバ１０４Ａと１０６Ａの外径の和より
数ミクロン大きい。光ファイバの外径に対してこうした
直径の関係をなすボアによって、光ファイバは収容さ
れ、互いに平行になるように正確に位置決めされる。既
知で正確に規定した外径を有する光ファイバを、既知で
正確に規定した直径を有する毛細管のボアに挿入するこ
とによって、光ファイバの光学軸１６０及び１６２が互
いに正確に平行になるようにアライメントがとられ、光
ファイバの光学軸間の距離が精確に規定される。望まし
い実施例の場合、毛細管１１８Ａは、外径が１ｍｍで、
長さが１０ｍｍであり、そのボアは、直径が２５４μｍ
である。ボアの直径は、光ファイバ１０４Ａと１０６Ａ
の外径の和よりも４ミクロン大きい。
【００６５】光結合アセンブリ１１０Ａは、光ファイバ
１０６Ａの光学軸１６２の中心が光学軸１４４Ａ上にく
るようにして、ウォーク・オフ結晶１２０Ａの第１の面
１２４Ａに取り付けられる。これによって、取り付けラ
イン１３４Ａに対する光ビームＸ及びＹのアライメント
がとられ、その結果、光ビームの直交偏光成分及び平行
偏光成分が、取り付けライン１３４Ａに対して対称に配
設される対向した二分の一波長板対１４１Ａに入射す
る。
【００６６】光結合アセンブリ１１０Ａは、ウォーク・
オフ結晶１２０Ａの第１の面１２４Ａに取り付けられる
ため、回転配向されて、それぞれ、光ファイバ１０４Ａ
及び１０６Ａの光学軸１６０及び１６２を相互接続する
横方向軸１５８（図２７）が、ウォーク・オフ結晶１２
０Ａのウォーク・オフ方向１２８Ａに対して垂直にな
る。光結合アセンブリの回転アライメントは、能動的に
実施されるのが望ましい。両方の光ファイバが照射さ
れ、Ｉ／Ｏポートの第２の面１９６Ａを出る４つの偏光
成分の位置が、適切な倍率を用いてチェックされる。光
結合アセンブリは、４つの偏光成分が完全な矩形を形成
するまで、ウォーク・オフ結晶に対して回転させられ
る。
【００６７】次に、図７〜１５及び１６〜２４を参照し
て、光学サーキュレータ１００の動作について説明す
る。光学サーキュレータの動作は、図１〜６に示すＩ／
Ｏポート１０２及び１１２を用いるか、又はＩ／Ｏポー
ト１０８と同様の修正型Ｉ／Ｏポートを用いるかに関係
なく、同じである。
【００６８】図７〜１５及び１６〜２４には、図１の切
断ライン２Ａ−２Ａ〜２Ｉ−２Ｉ及び３Ａ−３Ａ〜３Ｉ
−３Ｉで示す、光学サーキュレータ１００の各種ポイン
トにおける光ビームＸ、Ｙ、Ｚ、及びＳの偏光成分が示
されている。図７〜１５には、光ビームＸ及びＹが順方
向に光学サーキュレータを通過する場合の、光学サーキ
ュレータにおける指示ポイントでの偏光成分が示されて
いる。図１６〜２４には、光ビームＺ及びスプリアス光
ビームＳが逆方向に光学サーキュレータを通過する場合
の、光学サーキュレータにおける指示ポイントでの偏光
成分が示されている。組をなす両方の図とも、光が光学
サーキュレータ通過する方向に見た図である。
【００６９】図７には、第１のＩ／Ｏポート１０２Ａ、
すなわち、ウォーク・オフ結晶１２０Ａの第１の面１２
４Ａに入射する際の、光ビームＸ及びＹが示されてい
る。光ビームＸは、図示のように、長く太い線で示され
た直交偏光成分Ｏ１と、短く太い線で示された平行偏光
成分Ｐ１を有する。光ビームＹは、図示のように、長く
細い線で示された直交偏光成分Ｏ２と、短く細い線で示
された平行偏光成分Ｐ２を有する。直交偏光成分Ｏ１及
びＯ２は、第１のＩ／Ｏポートのウォーク・オフ結晶１
２０Ａのウォーク・オフ方向１２８Ａに対して垂直な、
光ビームＸ及びＹの偏光成分である。平行偏光成分Ｐ１
及びＰ２は、ウォーク・オフ方向１２８Ａに対して平行
な、光ビームＸ及びＹの偏光成分である。
【００７０】ウォーク・オフ結晶１２０Ａにおいて、光
ビームＹの軸１６２が、光学軸１４４と一致するのに対
して、光ビームＸの軸１６０は、ウォーク・オフ結晶の
ウォーク・オフ方向１２８Ａに対して垂直な方向に、光
学軸から横方向へ変位している。直交偏光成分Ｏ１及び
Ｏ２は、ウォーク・オフ結晶１２０Ａのウォーク・オフ
方向１２８Ａに対して垂直であるので、偏向を生じるこ
となく、ウォーク・オフ結晶を通過する。一方、平行偏
光成分Ｐ１及びＰ２は、ウォーク・オフ結晶のウォーク
・オフ方向に対して平行である。ウォーク・オフ結晶
は、従って、平行偏光成分をそのウォーク・オフ方向に
偏向させる。図８には、ウォーク・オフ結晶１２０Ａか
ら分割偏光回転子１２２Ａに入射する際の、偏光成分が
示されている。
【００７１】分割偏光回転子１２２Ａにおいて、平行偏
光成分Ｐ１及びＰ２は、それぞれ、光学軸１４４の右に
変位した位置１７０及び１７２に位置決めされる。位置
１７０及び１７２は、それぞれ、直交偏光成分Ｏ１及び
Ｏ２の位置１６０及び１６２に対して、ウォーク・オフ
結晶１２０Ａのウォーク・オフ方向１２８Ａにウォーク
・オフ結晶のウォーク・オフ距離だけ変位している。上
述のように、分割偏光回転子１２２Ａは、光学軸１４４
から、ウォーク・オフ結晶１２０Ａのウォーク・オフ方
向１２８Ａに、ウォーク・オフ結晶のウォーク・オフ距
離の約１／２だけ横方向に変位している。従って、取り
付けライン１３４Ａに対して対称に配設されたポイント
において、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２は、分割偏光回転
子１２２Ａの正の片側部分に入射し、また平行偏光成分
Ｐ１及びＰ２は、分割偏光回転子１２２Ａの負の片側部
分に入射する。
【００７２】直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向が、
分割偏光回転子１２２Ａの正の片側部分を通過する偏光
成分によって変化することはない。平行偏光成分Ｐ１及
びＰ２の偏光方向は、分割偏光回転子の負の片側部分を
通過する偏光成分によって９０゜回転する。図１０に
は、分割偏光回転子１２２Ａから垂直ウォーク・オフ結
晶１４５に入射する際の、偏光成分が示されている。図
９には、対向した二分の一波長板１４１Ａからファラデ
回転子１４３Ａに入射する際の、偏光成分が示されてい
る。
【００７３】平行偏光成分Ｐ１及びＰ２のみの偏光方向
を回転させる分割偏光回転子１２２Ａによって、４つの
偏光成分全ての偏光方向が、垂直ウォーク・オフ結晶１
４５のウォーク・オフ方向１６６に対して平行に設定さ
れる。垂直ウォーク・オフ結晶は、横方向軸１５８（図
３）に沿った光ビームＸとＹ間の間隔に等しいそのウォ
ーク・オフ距離だけ、そのウォーク・オフ方向に偏光成
分のそれぞれを変位させる。従って、垂直ウォーク・オ
フ結晶は、光ビームＸの直交偏光成分Ｏ１を、光ビーム
Ｙの軸１６２に対応する位置まで横方向に変位させる。
垂直ウォーク・オフ結晶は又、光ビームＸの平行偏光成
分Ｐ１を、変位位置１７２まで横方向に変位させる。最
後に、垂直ウォーク・オフ結晶は、光ビームＹの直交偏
光成分Ｏ２及び平行偏光成分Ｐ２を、それぞれ、変位位
置１７４及び１７６まで変位させる。変位位置１７４
は、横方向軸１５８（図３参照）の延長部分にあり、軸
１６２から、垂直ウォーク・オフ結晶１４５のウォーク
・オフ距離だけ変位している。変位位置１７６は、軸１
６２から、ウォーク・オフ結晶１４５及び１２０Ａの組
み合わせられたウォーク・オフ距離だけ変位している。
垂直ウォーク・オフ結晶によって、偏光成分の偏光方向
が変化することはない。図１１には、垂直ウォーク・オ
フ結晶からレンズ１０９に入射する際の偏光成分が示さ
れている。
【００７４】レンズ１０９によって、光学軸１４４に対
する偏光成分Ｏ１、Ｐ１、Ｏ２、及びＰ２の位置が逆に
なる。直交偏光成分Ｏ１は光学軸上にあるので、レンズ
は、この偏光成分の位置を変化させないままにする。Ｐ
ＯＲＴ３の軸１６４は光学軸と一致するので、レンズ
は、直交偏光成分Ｏ１とＰＯＲＴ３のアライメントがと
れたままにする。レンズは、光学軸に対する直交偏光成
分Ｏ２の位置を逆にして、光ビームＸの軸１６０に対応
する位置につけ、光学軸に対する平行偏光成分Ｐ１及び
Ｐ２と光ビームＸ及びＹの位置を、それぞれ逆にして、
変位位置１７８及び１８０につける。変位位置１７８
は、光学軸１４４から、ウォーク・オフ結晶１２０Ａの
ウォーク・オフ方向とは反対方向に、このウォーク・オ
フ結晶のウォーク・オフ距離だけ変位している。変位位
置１８０は、光学軸１４４から、ウォーク・オフ結晶１
２０Ａ及び１４５の組み合わせウォーク・オフ方向とは
反対方向に、これらのウォーク・オフ結晶の組み合わせ
ウォーク・オフ距離だけ変位している。
【００７５】図１２には、垂直ウォーク・オフ結晶１４
５から第２のＩ／Ｏポート１１２に入射する際の偏光成
分が示されている。該偏光成分は、ウォーク・オフ結晶
１２０Ｂのウォーク・オフ方向とは反対方向に光学軸か
ら横方向にオフセットした、対向した二分の一波長板対
１２２Ｂに入射する。これによって、直交偏光成分Ｏ１
及びＯ２と分割偏光回転子１２２Ｂの負の片側部分との
アライメントがとれ、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２と分割
偏光回転子の正の片側部分とのアライメントがとれる。
直交偏光成分及び平行偏光成分は、対向した二分の一波
長板対１４１Ｂの取り付けライン１３４Ｂに対して対称
に配設される。
【００７６】光学サーキュレータ１００を順方向に通過
する偏光成分は、第２のＩ／Ｏポートの分割偏光回転子
１２２Ｂを分割偏光回転子の逆方向に通過する。従っ
て、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向が、分割偏光
回転子１２２Ｂの負の片側部分を通過する偏光成分によ
って変化することはない。平行偏光成分Ｐ１及びＰ２の
偏光方向は、分割偏光回転子の正の片側部分を通過する
偏光成分によって９０゜回転させられる。
【００７７】図１４には、分割偏光回転子１２２Ｂから
ウォーク・オフ結晶１２０Ｂに入射する際の偏光成分が
示されている。平行偏光成分Ｐ１及びＰ２の偏光方向を
回転させる分割偏光回転子によって、平行偏光成分の偏
光方向が、それぞれの直交偏光成分Ｏ１及びＯ２に対し
て垂直に設定され、平行偏光成分が、ウォーク・オフ結
晶１２０Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂに対して平行
になるようにアライメントがとられる。図１３には、フ
ァラデ回転子１４３Ｂから対向した二分の一波長板対１
４１Ｂに入射する際の偏光成分が示されている。
【００７８】ウォーク・オフ結晶１２０Ｂによって、平
行偏光成分Ｐ１及びＰ２が、そのウォーク・オフ方向１
２８Ｂにそのウォーク・オフ距離だけ偏向される。ウォ
ーク・オフ結晶は、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２を偏向さ
せずに通過させる。ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォ
ーク・オフ距離によって、光ビームＸの平行偏光成分Ｐ
１が、ＰＯＲＴ３の軸１６４の位置において、光ビーム
Ｘの直交偏光成分Ｏ１に重なり合い、光ビームＹの平行
偏光成分Ｐ２が、ＰＯＲＴ３から横方向に変位した軸１
６０の位置において、光ビームＹの平行偏光成分Ｏ２に
重なり合う。このように、ＰＯＲＴ１を介して光学サー
キュレータに入射する光ビームＸだけが、ＰＯＲＴ３に
伝送される。ＰＯＲＴ２を介して光学サーキュレータに
入射する光ビームＹは、ＰＯＲＴ３から横方向に変位し
たポイントに伝送されるので、ＰＯＲＴ３には入射しな
い。
【００７９】望ましい実施態様の場合、平行偏光成分Ｐ
１及びＰ２は、ウォーク・オフ結晶１２８Ａのウォーク
・オフ距離に等しい距離だけ、それぞれ、直交偏光成分
Ｏ１及びＯ２から横方向に変位したウォーク・オフ結晶
１２８Ｂに入射する。それぞれの偏光成分は、ウォーク
・オフ結晶１２８Ｂのウォーク・オフ距離をウォーク・
オフ結晶１２８Ａのウォーク・オフ距離に等しくするこ
とによって、重ね合わせられる。
【００８０】次に、図１６〜２４を参照して、逆方向に
おける光学サーキュレータ１００の動作について説明す
る。これらの図には、図１の切断ライン３Ａ−３Ａ〜３
Ｉ−３Ｉで示す、光学サーキュレータ１００の各種ポイ
ントにおける光ビームＺとスプリアス光ビームＳの偏光
成分が示されている。これらの図は全て、光が光学サー
キュレータを通過する方向に見たものである。スプリア
ス光ビームＳは、第１のＩ／ＯポートのＰＯＲＴ１の軸
１６０とアライメントがとれた光学サーキュレータの第
２のＩ／Ｏポート１１２に、すなわち、光ビームＹが順
方向に光学サーキュレータから出射する第２のＩ／Ｏポ
ートのその位置に入射する。
【００８１】図１６には、第２のＩ／Ｏポート１１２に
入射する際の光ビームＺ及びＳが示されている。光ビー
ムＺは、ＰＯＲＴ３から、すなわち、軸１６４に沿って
第２のＩ／Ｏポートに入射し、図示のように、長く太い
線で示された直交偏光成分Ｏ１と、短く太い線で示され
た平行偏光成分Ｐ１を有する。スプリアス光ビームは、
軸１６０に沿って第２のＩ／Ｏポートに入射し、図示の
ように、長く細い線で示された直交偏光成分Ｏ２と、短
く細い線で示された平行偏光成分Ｐ２を有する。
【００８２】ウォーク・オフ結晶１２０Ｂにおいて、直
交偏光成分Ｏ１及びＯ２は、ウォーク・オフ結晶１２０
Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂに対して垂直であるの
で、偏向せずに、そのウォーク・オフ結晶を通過する。
平行偏向成分Ｐ１及びＰ２は、ウォーク・オフ結晶のウ
ォーク・オフ方向に対して平行であるので、ウォーク・
オフ結晶によって偏向される。図１７には、ウォーク・
オフ結晶１２０Ｂから分割偏光回転子１２２Ｂに入射す
る際の偏光成分が示されている。
【００８３】平行偏光成分Ｐ１及びＰ２は、それぞれ、
分割偏光回転子１２２Ｂに入射する際、光学軸１４４の
右に変位した位置１７２及び１７０に位置決めされる。
位置１７２及び１７０は、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の
位置１６４及び１６０に対して、ウォーク・オフ結晶１
２０Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂにウォーク・オフ
結晶のウォーク・オフ距離だけ変位している。上述のよ
うに、対向した二分の一波長板対１４１Ｂは、光学軸１
４４から、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オ
フ方向１２８Ｂに、ウォーク・オフ結晶のウォーク・オ
フ距離の約１／２だけ横方向に変位している。この結
果、対向した二分の一波長板対１４１Ｂの取り付けライ
ン１３４Ｂに対して対称に配設された位置において、直
交偏光成分は、分割偏光回転子の負の片側部分に入射
し、平行偏光成分は、分割偏光回転子の正の片側部分に
入射する。
【００８４】逆方向に光学サーキュレータ１００を通過
する偏光成分は、分割偏光回転子の順方向に、第２のＩ
／Ｏポートの分割偏光回転子１２２Ｂを通過する。従っ
て、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２の偏光方向が、分割偏光
回転子の正の片側部分を通過するこれらの偏光成分によ
って変化することはない。直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の
偏光方向は、分割偏光回転子の負の片側部分を通過する
これらの偏光成分によって９０゜回転させられる。
【００８５】図１９には、第２のＩ／Ｏポート１１２か
らレンズ１０９に入射する際の偏光成分が示されてい
る。直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向を回転させる
分割偏光回転子１２２Ｂによって、４つの偏光成分全て
の偏光方向が、垂直ウォーク・オフ結晶１４５のウォー
ク・オフ方向１６６に対して垂直に設定される。図１８
には、対向した二分の一波長板対１４１Ｂからファラデ
回転子１４３Ｂに入射する際の偏光成分が示されてい
る。
【００８６】レンズ１０９によって、光学軸１４４に対
する偏光成分Ｏ１、Ｐ１、Ｏ２、及びＰ２の位置が逆に
なる。光ビームＺの直交偏光成分Ｏ１は、光学軸１４４
上にあるので、レンズは、この偏光成分の位置を変化さ
せないままにする。ＰＯＲＴ２の軸１６２は、光学軸と
一致するので、レンズは、この偏光成分とＰＯＲＴ２の
アライメントがとれたままにする。レンズは、直交偏光
成分Ｏ２と、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２の位置を、それ
ぞれ、逆にして、変位位置１８２と、１８４、及び１８
６につける。図２０には、レンズから垂直ウォーク・オ
フ結晶１４５に入射する際の偏光成分が示されている。
【００８７】４つの偏光成分Ｏ１、Ｐ１、Ｏ２、及びＰ
２の全ての偏光方向が、垂直ウォーク・オフ結晶１４５
のウォーク・オフ方向１６６に対して垂直であるため、
４つの偏光成分の全てが、その位置及び偏光方向を変え
ることなく、垂直ウォーク・オフ結晶を通過する。図２
１には、垂直ウォーク・オフ結晶から第１のＩ／Ｏポー
ト１０２に入射する際の偏光成分が示されている。
【００８８】直交偏光成分及び平行偏光成分は、それぞ
れ、分割偏光回転子１２２Ａの正の片側部分及び負の片
側部分とアライメントがとられて、取り付けライン１３
４Ａに対して対称に配設された、第１のＩ／Ｏポート１
０２に入射する。光学サーキュレータ１００を逆方向に
通過する偏光成分は、分割偏光回転子の逆方向に、第１
のＩ／Ｏポート１０２の分割偏光回転子１２２Ａを通過
する。従って、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向
が、分割偏光回転子の正の片側部分を通過する偏光成分
によって９０゜回転させられる。平行偏光成分Ｐ１及び
Ｐ２の偏光方向は、分割偏光回転子１２２Ａの負の片側
部分を通過する偏光成分によって変化することはない。
【００８９】図２３には、分割偏光回転子１２２Ａから
ウォーク・オフ結晶１２０Ａに入射する際の偏光成分が
示されている。直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向を
回転させる分割偏光回転子によって、直交偏光成分の偏
光方向が、それぞれの平行偏光成分Ｐ１及びＰ２に対し
て垂直に設定される。平行偏光成分は、ウォーク・オフ
結晶１２０Ａのウォーク・オフ方向１２８Ａに対して平
行のままである。図２２には、ファラデ回転子１４３Ａ
から対向した二分の一波長板対１４１Ａに入射する際の
偏光成分が示されている。
【００９０】ウォーク・オフ結晶１２０Ａによって、平
行偏光成分Ｐ１及びＰ２が、そのウォーク・オフ方向１
２８Ａにそのウォーク・オフ距離だけ偏向し、直交偏光
成分Ｏ１及びＯ２は偏向せずに通過する。ウォーク・オ
フ結晶１２０Ａと１２０Ｂのウォーク・オフ距離の関係
は、光ビームＺの平行偏光成分Ｐ１が、軸１６２の位
置、すなわちＰＯＲＴ２において、光ビームＺの直交偏
光成分Ｏ１に重ね合わされ、光ビームＳの平行偏光成分
Ｐ２が、変位位置１８２において、光ビームＳの直交偏
光成分Ｏ２に重ね合わされる、というような関係にあ
る。変位位置１８２は、ＰＯＲＴ１及びＰＯＲＴ２の両
方から横方向に変位しているので、ＰＯＲＴ３を介して
光学サーキュレータに入射する光ビームＺだけが、ＰＯ
ＲＴ２に伝送される。光ビームＹの出射位置に対応する
位置において、光学サーキュレータに順方向に入射する
スプリアス光ビームＳは、ＰＯＲＴ１にもＰＯＲＴ２に
も伝送されない。
【００９１】光が光学サーキュレータ１００を順方向に
通過する際、光学サーキュレータは、理想的には、ＰＯ
ＲＴ３に、光ビームＸを１００％伝送すべきであり、光
ビームＹを０％伝送つまり伝送しない、すなわち、光学
サーキュレータは、１の伝送係数と、ゼロのクロストー
クを有すべきである。しかし、実際の光学サーキュレー
タの伝送係数及びクロストークは、Ｉ／Ｏポートの部品
誤差により、また、Ｉ／Ｏポートと垂直ウォーク・オフ
結晶１４５との間の角度ミスアライメントにより劣化す
る。伝送係数及びクロストークの劣化は、ウォーク・オ
フ結晶１２０Ａ及び１２０Ｂのウォーク・オフ方向が、
垂直ウォーク・オフ結晶１４５のウォーク・オフ方向に
対して正確に垂直でないことと、分割偏光回転子１２２
Ａ及び１２２Ｂが、偏光成分の偏光方向を正確に０゜又
は９０゜回転させないことによる。
【００９２】順方向の場合、第１のＩ／Ｏポート１０２
における上記誤差によって、偏光成分Ｏ１、Ｐ１、Ｏ
２、及びＰ２のうち１つ以上の偏光成分の偏光方向と、
垂直ウォーク・オフ結晶１４５のウォーク・オフ方向１
６６とのアライメントが、非ゼロ角度△θ1 でとられ
る。偏光成分の方向とウォーク・オフ方向１６６との間
の非ゼロ角度△θ1 によって、結果として、偏光成分は
ウォーク・オフ方向に対して垂直なある成分を有するこ
とになる。この成分は、偏光成分の誤差成分と呼ぶこと
にするが、この誤差成分は、垂直ウォーク・オフ結晶に
よって偏向されることはない。この誤差成分の振幅は、
ｓｉｎ2△θ1に比例する。光ビームＸの偏光成分Ｏ１及
びＰ１の偏光方向と、垂直ウォーク・オフ結晶１４５の
ウォーク・オフ方向１６６との間の非ゼロ角度によっ
て、光ビームＸに関する光学サーキュレータ１００の伝
送係数が劣化する。この劣化は、ｃｏｓ2△θ1に比例す
る。
【００９３】垂直ウォーク・オフ結晶１４５によって、
光ビームＸの偏光成分Ｏ１及びＰ１の誤差成分が、それ
ぞれ、位置１６０及び１７０から位置１６２及び１７２
に偏向することはない。従って、光ビームＸの一部、す
なわち誤差成分は、そこから光ビームＸがＰＯＲＴ３に
伝送される位置１６２及び１７２に偏向しない。従っ
て、ＰＯＲＴ３における光ビームＸの強度が低減する。
【００９４】光ビームＹの偏光成分Ｏ２及びＰ２の偏光
方向と、垂直ウォーク・オフ結晶１４５のウォーク・オ
フ方向１６６との間の非ゼロ角度によって、光学サーキ
ュレータ１００のクロストークも劣化する。垂直ウォー
ク・オフ結晶によって、光ビームＹの偏光成分の誤差成
分が、それぞれ、位置１６２及び１７２から位置１７４
及び１７６に偏向することはない。代わりに、誤差成分
は、位置１６２及び１７２に留まり、位置１６０及び１
７０から偏向した光ビームＸの偏光成分と混合される。
従って、垂直ウォーク・オフ結晶１４５から第２のＩ／
Ｏポートに入射する光ビームＸの偏光成分には、光ビー
ムＹの誤差成分が含まれる。
【００９５】第１のＩ／Ｏポート１０２における誤差に
よって、垂直ウォーク・オフ結晶１４５から第２のＩ／
Ｏポート１１２に入射する光ビームＸの偏光成分の伝送
係数が低下し、クロストークが増大する。しかし、光ビ
ームＸに関する光学サーキュレータ１００の伝送係数及
びクロストークは、第１のＩ／Ｏポートの伝送係数及び
クロストークだけによって決まるわけではない。第２の
Ｉ／Ｏポート１１２では、垂直ウォーク・オフ結晶の出
力における伝送係数及びクロストークに比較すると、光
学サーキュレータ１００の伝送係数はわずかに低下し、
クロストークは低減する。
【００９６】第２のＩ／Ｏポート１１２では、光ビーム
Ｘにおける光ビームＹの誤差成分Ｅ02及びＥP2の減衰に
よって、垂直ウォーク・オフ結晶１４５の出力における
クロストークが低減される。第２のＩ／Ｏポートの分割
偏光回転子１２２Ｂが、それぞれ、光ビームＸの偏光成
分Ｏ１及びＰ１の偏光方向を回転させる際に、偏光成分
Ｏ１及びＰ１における誤差成分ＥO2及びＥP2も回転させ
る。この結果、誤差成分は、それぞれ、ウォーク・オフ
結晶１２０Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂと、平行及
び垂直にアライメントがとられる。ウォーク・オフ結晶
１２０Ｂは、偏光成分Ｐ１を偏向させ、それにより、Ｐ
１とＰＯＲＴ３のアライメントがとられる。しかし、ウ
ォーク・オフ結晶は誤差成分ＥP2を偏向させないので、
誤差成分ＥP2はＰＯＲＴ３に入射しない。ウォーク・オ
フ結晶１２０Ｂは、直交偏光成分Ｏ１を偏向させずに通
過させ、それにより、直交偏光成分とＰＯＲＴ３とのア
ライメントが保たれる。しかし、ウォーク・オフ結晶
は、誤差成分ＥO2をＰＯＲＴ３から離して偏向させるの
で、誤差成分ＥO2は、ＰＯＲＴ３に入射しない。
【００９７】光ビームＸの誤差成分の偏光方向を同様に
回転させることによって、第２のＩ／Ｏポート１１２に
おいて、光ビームＸに関する伝送係数が変化する。
【００９８】光学サーキュレータ１００の実際の実施例
の場合、第２のＩ／Ｏポート１１２での成分は、第１の
Ｉ／Ｏポート１０２の対応する成分と同じタイプの誤差
を被る。従って、直交及び平行偏光成分中の誤差成分
が、それぞれ、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク
・オフ方向１２８Ｂに対して正確に平行及び垂直になら
ない限り、第２のＩ／Ｏポートは、各偏光成分における
誤差成分の一部をＰＯＲＴ３に伝送することになる。Ｐ
ＯＲＴ３に伝送される誤差成分の割合は、誤差成分の偏
光方向と、ウォーク・オフ方向１２８Ｂに対して平行又
は垂直な方向との間の角度△θ2 によって決まる。
【００９９】光学サーキュレータ１００の全伝送係数、
すなわち、ＰＯＲＴ３に伝送される光ビームＸの割合
は、ＩXｃｏｓ2△θ1ｃｏｓ2△θ2で与えられ、ここ
で、ＩXは光ビームＸの強度である。光学サーキュレー
タ１００のクロストーク、すなわち、ＰＯＲＴ３に伝送
される光ビームＹの割合は、ＩYｓｉｎ2△θ1ｓｉｎ2△
θ2で与えられ、ここで、ＩY は光ビームＹの強度であ
る。第２のＩ／Ｏポートによるクロストークを更に減衰
させると、偏光成分と、垂直ウォーク・オフ結晶１４５
及びウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オフ方向
との間の相当な角度アライメント誤差にもかかわらず、
許容可能なクロストーク性能が得られる。例えば、△θ
1及び△θ2が±２゜の範囲内である場合、クロストーク
は−６０ｄＢ未満になり、△θ1及び△θ2が±５゜の範
囲内である場合、クロストークは−４０ｄＢ未満にな
る。
【０１００】逆方向における光ビームＺに関する光学サ
ーキュレータ１００の伝送係数、及び、スプリアス光ビ
ームＳからＰＯＲＴ２へのクロストークは、同様に、角
度ミスアライメント△θ1及び△θ2によって決まる。
【０１０１】直ぐ上で説明した光学サーキュレータの第
１の実施態様１００の場合、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２
だけが、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び１２０Ｂによ
って偏向させられる。直交偏光成分Ｏ１及びＯ２は、偏
向せずに、これらのウォーク・オフ結晶を通過する。こ
の結果、光ビームＸ、Ｙ、及びＺの偏光成分間に光路長
の差が生じることになる。光ビームの変調率が、その偏
光成分間における光路長の差によって性能を劣化させる
ほど十分に高い場合には、第１のＩ／Ｏポート１０２ま
たは１０８と第２のＩ／Ｏポート１１２の一方または両
方に、複屈折結晶（不図示）を含めることが可能であ
る。複屈折結晶は、ウォーク・オフ結晶１２０と分割偏
光回転子１２２の間に配置するのが望ましい。複屈折結
晶の配向は、その高い方の屈折率方向がウォーク・オフ
方向１２８に対し垂直にアライメントがとれるようにな
される。ウォーク・オフ結晶１２０の厚さがａで、その
屈折率差が△ｎ1 であり、複屈折率結晶の屈折率差が△
ｎ2 であるとした場合、複屈折率結晶の厚さは、ａ△ｎ
1／△ｎ2とすべきである。
【０１０２】図２９及び３０には、本発明による光学サ
ーキュレータの第２の実施態様２００が示されており、
図３１〜３９（順方向）及び図４０〜４８（逆方向）に
は、その動作が示されている。第２の実施例２００の場
合、光ビームＸ、Ｙ、及びＺの直交偏光成分及び平行偏
光成分は、等しい光路長を有する。光学サーキュレータ
の第２の実施態様において、第１の実施態様と同じ要素
は、同じ符号を用いて示されているので、これ以上の説
明はしない。同様の要素は、１００だけ増した同じ符号
を用いて示されている。
【０１０３】光学サーキュレータ２００において、垂直
ウォーク・オフ結晶１４５及びレンズ１０９は、それぞ
れ、第１の実施態様１００の垂直ウォーク・オフ結晶及
びレンズと同じである。第１のＩ／Ｏポート２０８に
は、ウォーク・オフ結晶１２０Ａと分割偏光回転子２２
２Ａとが含まれており、光結合アセンブリ１１０Ａが含
まれているのが望ましい。第１のＩ／Ｏポート２０８
は、光結合アセンブリが、横方向軸１５８（図３）に対
して垂直な方向に横方向にオフセットしている点で、図
２５〜２８を参照して上記した第１のＩ／Ｏポート１０
８とは異なっている。この結果、ＰＯＲＴ１及びＰＯＲ
Ｔ２は、レンズ１０９によって規定される光学軸１４４
から横方向にオフセットする。光結合アセンブリは、光
学軸から、ウォーク・オフ結晶１２０Ａのウォーク・オ
フ方向１２８Ａとは反対方向に、ウォーク・オフ結晶の
ウォーク・オフ距離の約１／２だけオフセットする。光
ビームを第１のＩ／Ｏポートの要素の中心に位置決めす
るため、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び分割偏光回転
子２２２Ａは、光学軸１４４に中心がくるのが望まし
い。
【０１０４】第２のＩ／Ｏポート２１８は、第１のＩ／
Ｏポート２０８と構造的に同様である。光結合アセンブ
リ１１０Ｂが、横方向へオフセットしているので、ＰＯ
ＲＴ３は、光学軸１４４から、ウォーク・オフ結晶１２
０Ｂのウォーク・オフ方向に、ウォーク・オフ結晶のウ
ォーク・オフ距離の約１／２だけオフセットする。ウォ
ーク・オフ結晶１２０Ｂ及び分割偏光回転子２２２Ｂ
は、光学軸上に中心がくるのが望ましい。分割偏光回転
子２２２Ｂは、分割偏光回転子２２２Ａと同様である。
【０１０５】光学サーキュレータの第２の実施態様２０
０を順方向に通過する光に関して、第２のＩ／Ｏポート
２１８のウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オフ
方向１２８Ｂは、第１のＩ／Ｏポート２０８のウォーク
・オフ結晶１２０Ａのウォーク・オフ方向１２８Ａとは
反対であり、対向した二分の一波長板対１４１Ｂの正の
二分の一波長板１３６Ａは、第１のＩ／Ｏポートの対向
した二分の一波長板対１４１Ａの正の二分の一波長板１
３６Ｂとは、光学軸に対して反対側にあり、ファラデ回
転子１４３の回転方向は、両方のＩ／Ｏポートとも同じ
である。
【０１０６】光ビームＸとＹの間の横方向間隔が別様で
正確に規定されるならば、Ｉ／Ｏポート２０８及び２１
８から、光結合アセンブリ１１０Ａ及び１１０Ｂを省略
することが可能であり、光ビームＸ、Ｙ、及びＺは、上
述のように、許容可能なほどわずかに横方向へ拡散す
る。
【０１０７】垂直ウォーク・オフ結晶１４５は、やは
り、光学軸１４４上に中心がくるのが望ましい。
【０１０８】図３１〜３９には、ＰＯＲＴ１からＰＯＲ
Ｔ３へと順方向に通過する光ビームＸ及びＹへの、光学
サーキュレータ２００の作用が、図７〜１５と同じ取り
決めを用いて示されている。図３１〜３５には、光ビー
ムＸ及びＹの偏光成分に対する第１のＩ／Ｏポート２０
８及び垂直ウォーク・オフ結晶１４５の動作が示されて
いる。この動作は、図７〜１１を参照して上記した動作
と同じであるため、ここでは再度説明しない。ＰＯＲＴ
１及びＰＯＲＴ２の光学軸１４４から横方向へのオフセ
ットによって、光学サーキュレータのこの部分の動作が
変化することはなく、軸１６０及び１６２の位置と、光
学軸１４４に対する変位位置１７０及び１７２とが変化
する。
【０１０９】レンズ１０９によって、光学軸１４４に対
する偏光成分Ｏ１、Ｐ１、Ｏ２、及びＰ２の位置が逆に
なる。光ビームＸの直交偏光成分Ｏ１及び平行偏光成分
Ｐ１は、それぞれ、光学軸に対して対称にとられた位置
１６２及び１７２に配置されたレンズに入射するので、
図３５及び３６を比較することによって明らかになるよ
うに、レンズによって、光学軸に対する光ビームＸの偏
光成分の位置が交換される。従って、光ビームＸの直交
偏光成分Ｏ１及び平行偏光成分Ｐ１は、レンズから出射
し、それぞれ、変位位置１７２及び１６２において第２
のＩ／Ｏポート２１８に入射する。これらの位置は、図
３４に示すように、光ビームＹの偏光成分が垂直ウォー
ク・オフ結晶１４５に入射した位置である。変位位置１
６２は、ＰＯＲＴ３の軸１６４に対応する。
【０１１０】またレンズ１０９によって、光学軸１４４
に対する光ビームＹの直交偏光成分Ｏ２及び平行偏光成
分Ｐ２の位置が逆になる。従って、やはり、図３６に示
すように、直交偏光成分Ｏ２及び平行偏光成分Ｐ２は、
それぞれ、レンズから出射して、位置１７０及び１６０
において第２のＩ／Ｏポート２１８に入射する。これら
の位置は、図３４に示すように、光ビームＸの偏光成分
が垂直ウォーク・オフ結晶１４５に入射した位置であ
る。
【０１１１】偏光成分がレンズ１０９から第２のＩ／Ｏ
ポート２１８に入射する際に、直交偏光成分Ｏ１及びＯ
２は、分割偏光回転子２２２Ｂの正の片側部分とアライ
メントがとられ、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２は、分割偏
光回転子の負の片側部分とアライメントがとられる。直
交偏光成分及び平行偏光成分は、図３６に示すように、
対向した二分の一波長板対１４１Ｂの取り付けライン１
３４Ｂに対して対称に配置されている。
【０１１２】光学サーキュレータ２００を順方向に通過
する偏光成分は、第２のＩ／Ｏポート２１８の分割偏光
回転子２２２Ｂを分割偏光回転子の逆方向に通過する。
従って、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向は、分割
偏光回転子２２２Ｂの正の片側部分を通過する偏光成分
によって９０゜回転させられる。平行偏光成分Ｐ１及び
Ｐ２の偏光方向は、分割偏光回転子の負の片側部分を通
過する偏光成分によって変化することはない。図３８に
は、分割偏光回転子２２２Ｂからウォーク・オフ結晶１
２０Ｂに入射する際の偏光成分が示されている。直交偏
光成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向を回転させる分割偏光回
転子によって、直交偏光成分の偏光方向が、それぞれ、
平行偏光成分Ｐ１及びＰ２に対して垂直に設定されて、
直交偏光成分が、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォー
ク・オフ方向１２８Ｂに対して平行にアライメントがと
られる。図３７には、ファラデ回転子１４３Ｂから対向
した二分の一波長板対１４１Ｂに入射する際の偏光成分
が示されている。
【０１１３】ウォーク・オフ結晶１２０Ｂは、直交偏光
成分Ｏ１及びＯ２を、そのウォーク・オフ方向１２８Ｂ
にそのウォーク・オフ距離だけ偏向させる。該ウォーク
・オフ結晶は、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２を偏向せずに
通過させる。ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・
オフ距離は、光ビームＸの直交偏光成分Ｏ１が、ＰＯＲ
Ｔ３の軸１６４の位置において、光ビームＸの平行偏光
成分Ｐ１に重なり合う、というような距離である。ま
た、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オフ距離
は、光ビームＹの直交偏光成分Ｏ２が、ＰＯＲＴ３から
横方向に変位した軸１６０の位置において、光ビームＹ
の平行偏光成分Ｐ２に重なり合う、というような距離で
ある。
【０１１４】図３０には、光学サーキュレータ２００を
通過する際における、光ビームＹの直交偏光成分Ｏ１及
び平行偏光成分Ｐ１の光路が示されている。直交偏光成
分は、破線１８６で示され、平行偏光成分は、鎖線１８
８で示されている。第１のＩ／Ｏポート２０８における
ウォーク・オフ結晶１２０Ａによって偏向するのは、平
行偏光成分だけであるのに対して、第２のＩ／Ｏポート
２１８におけるウォーク・オフ結晶１２０Ｂによって偏
向するのは、直交偏光成分だけである。この結果、偏光
成分間における光路長の差がゼロになる。
【０１１５】図４０〜４８には、逆方向における光学サ
ーキュレータ２００の動作が示されている。これらの図
には、図２９の切断ライン７Ａ−７Ａ〜７Ｉ−７Ｉで示
される、光学サーキュレータ２００の各種ポイントにお
ける光ビームＺの偏光成分Ｏ１及びＰ１と、スプリアス
光ビームＳの偏光成分Ｏ２及びＰ２とが示されている。
これらの図は全て、光が光学サーキュレータを通過する
方向に見たものである。スプリアス光ビームＳは、順方
向での光ビームＹの出射ポイントにおいて、光学サーキ
ュレータの第２のＩ／Ｏポートに入射する。
【０１１６】光ビームＺ及びＳは、それぞれ、ＰＯＲＴ
３の軸に対応する位置１６４と、位置１６０とにおい
て、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂに入射する。ウォーク
・オフ結晶１２０Ｂは、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２を、
そのウォーク・オフ方向１２８Ｂの方向に偏向させる。
これによって、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２と、分割偏光
回転子２２２Ｂの正の片側部分とのアライメントがとら
れ、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２と、分割偏光回転子２２
２Ｂの負の片側部分とのアライメントがとられる。光学
サーキュレータ２００を逆方向に通過する偏光成分は、
第２のＩ／Ｏポート２０８の分割偏光回転子２２２Ｂを
分割偏光回転子の順方向に通過する。従って、図４１及
び４３を比較することによって明らかなように、分割偏
光回転子は、平行偏光成分の偏光方向ではなく、直交偏
光成分の偏光方向を９０゜回転させる。
【０１１７】レンズ１０９によって、光学軸１４４に対
する偏光成分の位置が逆になる。結果として、偏光成分
Ｏ１、Ｐ１、Ｏ２、及びＰ２が、それぞれ、位置１７
２、１６２、１７６、及び１７４において、垂直ウォー
ク・オフ結晶１４５に入射し、それらの偏光方向は、ウ
ォーク・オフ方向１６６に対して垂直になる。第１のＩ
／ＯポートにおけるＰＯＲＴ２の位置１６２は、第２の
Ｉ／ＯポートにおけるＰＯＲＴ３の軸１６４に対応す
る。これが、図４４に示されている。図４５に示すよう
に、垂直ウォーク・オフ結晶１４５によって回転または
偏向させられる偏光成分はない。
【０１１８】第１のＩ／Ｏポート２０８において、直交
偏光成分Ｏ１及びＯ２は、分割偏光回転子２２２Ｂの負
の片側部分とアライメントがとられ、平行偏光成分は、
分割偏光回転子の正の片側部分とアライメントがとられ
る。光学サーキュレータ２００を逆方向に通過する偏光
成分は、分割偏光回転子２２２Ａを分割偏光回転子の逆
方向に通過する。従って、分割偏光回転子は、直交偏光
成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向ではなく、平行偏光成分Ｐ
１及びＰ２の偏光方向を９０゜回転させる。これによっ
て、平行偏光成分の偏光方向が、それぞれ、直交偏光成
分の偏光方向に対して垂直に設定される。直交偏光成分
は、ウォーク・オフ結晶１２０Ａのウォーク・オフ方向
１２８Ａに対して平行なままである。
【０１１９】図４７には、分割偏光回転子２２２Ａから
ウォーク・オフ結晶１２０Ａに入射する際の偏光成分が
示されている。図４６には、ファラデ回転子１４３Ａか
ら対向した二分の一波長板対１４１Ａに入射する際の偏
光成分が示されている。
【０１２０】ウォーク・オフ結晶１２０Ａによって、直
交偏光成分Ｏ１及びＯ２は、そのウォーク・オフ方向１
２８Ａの方向にそのウォーク・オフ距離だけ偏向され、
平行偏光成分Ｐ１及びＰ２は偏向せずに通過させる。こ
れによって、図４８に示すように、軸１６２の位置、す
なわち、ＰＯＲＴ２において、光ビームＺの直交偏光成
分Ｏ１が、光ビームＺの平行偏光成分Ｐ１に重なり合
う。これによって、また、ＰＯＲＴ１とＰＯＲＴ２の両
方から横方向に変位した変位位置１７４において、光ビ
ームＳの直交偏光成分Ｏ２が、光ビームＳの平行偏光成
分Ｐ２に重なり合う。従って、ＰＯＲＴ３を介して光学
サーキュレータに入射する光ビームＺだけが、ＰＯＲＴ
２に伝送される。スプリアス光ビームＳは、ＰＯＲＴ１
にもＰＯＲＴ２にも伝送されない。
【０１２１】ＰＯＲＴ１、ＰＯＲＴ２、及びＰＯＲＴ３
と光学軸１４４との間の横方向オフセットは、レンズ１
０９が低非点収差レンズであることを必要とする。レン
ズ１０９の非点収差を軽減するための最も単純な方法
は、レンズの焦点距離を延長することである。これに
は、レンズと第１及び第２のＩ／Ｏポート２０８及び２
１８の第１の面との間の間隔を広げることが必要にな
り、これによって、光学サーキュレータ２００の物理的
サイズが増大される。
【０１２２】図４９〜５１、５２、及び５３には、ゼロ
光路長差光学サーキュレータに関する２つの代替実施態
様が示されている。これらの図において、図１及び２９
に示す実施態様に対応する要素は、同じ符号を用いて示
されている。図４９〜５１に示す実施態様３００と、図
５２及び５３に示す実施態様４００において、第１のＩ
／Ｏポート２０８及び垂直ウォーク・オフ結晶１４５
は、図２９に示す対応する要素と同じであり、ここでは
再度説明しない。
【０１２３】両方の実施態様３００及び４００におい
て、第２のＩ／Ｏポート３１８及び４１２は、図１及び
２に示す第２のＩ／Ｏポート１１２と同様であるが、そ
れと異なる点として、ＰＯＲＴ３の光学軸１６４が光学
軸１４４からオフセットしている点と、第２のＩ／Ｏポ
ート３１８が光結合アセンブリ１１０Ｂを含んでいる点
がある。このオフセットは、ウォーク・オフ結晶１２０
Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂであり、オフセット距
離は、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オフ距
離の約１／２である。この結果、ＰＯＲＴ３は、光学軸
に対して、ＰＯＲＴ１及びＰＯＲＴ２とは反対側に位置
することになる。また、第２のＩ／Ｏポート３１８及び
４１２が、第２のＩ／Ｏポート１１２と異なる点とし
て、第２のＩ／Ｏポート２１８の場合ように、対向した
二分の一波長板対２２２Ｂの中心が光学軸１４４上にく
るのが望ましいという点がある。
【０１２４】実施態様３００及び４００には、両方と
も、レンズ１０９がない。
【０１２５】図４９〜５１に示す実施態様３００の場
合、垂直ウォーク・オフ結晶１４５は、第２のＩ／Ｏポ
ート３１８から離隔されており、４素子収束マイクロレ
ンズ・アレイ３０１が、垂直ウォーク・オフ結晶の第２
の面１９０に隣接して配置されている。代替例として、
垂直ウォーク・オフ結晶は、第１のＩ／Ｏポート３０２
から離隔して、マイクロレンズ・アレイは、垂直ウォー
ク・オフ結晶の第１の面１９２に隣接して配置すること
も可能である。隣接したレンズ３０３及び３０５と３０
３及び３０７との光学軸間の間隔が２５０μｍであるマ
イクロレンズ・アレイが、日本板硝子から入手可能であ
る。Ｉ／Ｏポートは、光学軸１６０と１６２の間の間隔
を２倍にし、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び１２０Ｂ
のウォーク・オフ距離を２倍にするように、簡単に修正
可能である。この変更によって、偏光成分が垂直ウォー
ク・オフ結晶から出射する際に、マイクロレンズ・アレ
イにおける４つのレンズ３０３、３０５、３０７、及び
３０９の各々の中心が、偏光成分Ｏ１、Ｐ１、Ｏ２、及
びＰ２の１つの軸上にくる。マイクロレンズ・アレイに
おけるレンズの焦点距離の選定と、ウォーク・オフ結晶
１２０Ａの第１の面１２４Ａとウォーク・オフ結晶１２
０Ｂの第１の面１２４Ｂとの間隔の選定は、マイクロレ
ンズが、ＰＯＲＴ１のイメージをＰＯＲＴ３に形成し、
ＰＯＲＴ３のイメージをＰＯＲＴ２に形成するようにな
される。
【０１２６】図５２及び５３に示す実施態様の場合、垂
直ウォーク・オフ結晶１４５は、第１のＩ／Ｏポート２
０８と第２のＩ／Ｏポート４１２の両方に接触させて取
り付けられるので、第１のＩ／Ｏポート２０８、第２の
Ｉ／Ｏポート３１８、及び垂直ウォーク・オフ結晶１４
５は、全体として、モノリシック・ブロックを形成す
る。収束レンズ４１１が、その光学軸とＰＯＲＴ３の光
学軸１６４とのアライメントがとれるように、すなわ
ち、その光学軸が光学軸１４４から横方向にオフセット
するようにして、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂの第１の
面１２４Ｂに隣接して配置される。図５２及び５３に示
す従来の両凸レンズは、レンズ４１１として利用可能で
あるが、円筒状屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズが望ま
しい。というのは、この型式のレンズの方が、本発明の
実施態様に取り付けるのに容易なためである。他の適切
な型式のレンズ、例えば球面レンズを代替として用いる
ことも可能である。
【０１２７】収束レンズ４１１によって、ＰＯＲＴ３か
ら出射する光は、光ファイバ４１５の端部４１３に収束
し、光ファイバの端部から出射する光は、ＰＯＲＴ２に
収束する。光ファイバ４１５は、単一モード・ファイバ
が望ましい。レンズの焦点距離の選定、ウォーク・オフ
結晶１２０Ｂの第１の面１２４Ｂとレンズとの間の間隔
の選定、及びレンズと光ファイバ４１５の間の間隔の選
定は、レンズが、ＰＯＲＴ１のイメージを光ファイバの
端部４１３に形成し、光ファイバのコア４１７のイメー
ジをＰＯＲＴ２に形成するようになされる。
【０１２８】図１、２９、及び４９に示す実施態様の場
合、光ビームＸ及びＹの偏光成分は、ＰＯＲＴ１及びＰ
ＯＲＴ２から光学サーキュレータを通過する際に発散す
る。しかし、偏光成分は、第２のＩ／Ｏポートにおける
対向した二分の一波長板対１４１Ｂを通過する前に、光
学サーキュレータにおいて途中で、レンズ１０９または
レンズ・アレイ３０１によって再収束される。同様に、
光ビームＺの偏光成分は、ＰＯＲＴ３から光学サーキュ
レータを通過する際に発散するが、対向した二分の一波
長板対１４１Ａを通過する前に、再収束される。しか
し、図５２及び５３に示す実施態様の場合、偏光成分
は、ＰＯＲＴ１から光学サーキュレータを通過する際に
発散するが、対向した二分の一波長板対１４１Ｂに達す
る前には再収束しない。従って、この実施態様の場合、
偏光成分が、対向した二分の一波長板対１４１Ｂの取り
付けライン１３４Ｂと交差するのを防止するため、より
念入りな予防措置を講じる必要がある。こうした予防措
置には、光学サーキュレータに入射する際の偏光成分の
発散角をさらに小さくすること、取り付けライン１３４
Ｂと光学軸１４４間のオフセットに対する許容公差を小
さくすること、及び、ウォーク・オフ結晶１２０Ａと１
２０Ｂのウォーク・オフ距離を延長することが含まれ
る。
【０１２９】次に、図７〜１５と同じ取り決めを用い
た、図３１〜３４、５４〜５７、及び５８〜６５を参照
して、図４９、５０、５２、及び５３に示す実施態様の
動作について説明する。順方向の場合、光ビームＸ及び
Ｙの偏光成分への、第１のＩ／Ｏポート２０８及び垂直
ウォーク・オフ結晶１４５の作用は、図７〜１１を参照
して上記した作用、及び図３１〜３５に示す作用と同じ
であるので、ここでは再度説明しない。
【０１３０】図５４〜５７には、実施態様３００及び４
００の第２のＩ／Ｏポート３１８及び４１２の動作が示
されている。図５４には、垂直ウォーク・オフ結晶１４
５から第２のＩ／Ｏポートに入射する際の偏光成分Ｏ
１、Ｐ１、Ｏ２、及びＰ２が示されている。直交偏光成
分Ｏ１は、ＰＯＲＴ２の光学軸に対応する位置１６４に
おいて、分割偏光回転子２２２Ｂの正の片側部分に入射
する。平行偏光成分Ｐ１は、ＰＯＲＴ３の光学軸に対応
する位置１６４において、分割偏光回転子の負の片側部
分に入射する。偏光成分Ｏ２及びＰ２は、それぞれ、変
位位置１７４及び１７６において、それぞれ、分割偏光
回転子の正の片側部分及び負の片側部分に入射する。対
向した二分の一波長板対１２２Ｂは、その中心が光学軸
上にくる。従って、直交偏光成分と平行偏光成分は、対
向した二分の一波長板対１４１Ｂの取り付けライン１３
４Ｂに対して対称に配置される。
【０１３１】光学サーキュレータ３００及び４００を順
方向に通過する偏光成分は、分割偏光回転子２２２Ｂを
分割偏光回転子の逆方向に通過する。従って、直交偏光
成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向は、分割偏光回転子の正の
片側部分を通過する偏光成分によって９０゜回転させら
れる。平行偏光成分Ｐ１及びＰ２の偏光方向は、分割偏
光回転子の負の片側部分を通過するこれらの偏光成分に
よって不変のままである。
【０１３２】図５６には、分割偏光回転子２２２Ｂから
ウォーク・オフ結晶１２０Ｂに入射する際の偏光成分が
示されている。直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の偏光方向を
回転させる分割偏光回転子によって、直交偏光成分の偏
光方向が、それぞれ、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２の偏光
方向に対して垂直に設定されて、直交偏光成分が、ウォ
ーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂ
に対して平行にアライメントがとられる。図５５には、
分割偏光回転子２２２Ｂにおけるファラデ回転子１４３
Ｂから対向した二分の一波長板対１４１Ｂに入射する際
の偏光成分が示されている。
【０１３３】ウォーク・オフ結晶１２０Ｂは、直交偏光
成分Ｏ１及びＯ２を、そのウォーク・オフ方向１２８Ｂ
にそのウォーク・オフ距離だけ偏向させる。ウォーク・
オフ結晶は、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２を偏向せずに通
過させる。ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オ
フ距離は、光ビームＸの直交偏光成分Ｏ１が、軸１６４
の位置、すなわちＰＯＲＴ３において、光ビームＸの平
行偏光成分Ｐ１に重なり合い、また光ビームＹの直交偏
光成分Ｏ２が、ＰＯＲＴ３から横方向に変位した位置１
７６において、光ビームＹの平行偏光成分Ｐ２に重なり
合う、というような距離である。これが図５７に示され
ている。従って、光ビームＸだけがＰＯＲＴ３に伝送さ
れる。光ビームＹは、ＰＯＲＴ３から横方向にオフセッ
トしたポイントに伝送されるので、光ビームＹからＰＯ
ＲＴ３に入射する光はない。
【０１３４】図５８〜６５には、逆方向に通過する光へ
の実施態様３００及び４００の作用が示されている。こ
れらの図には、図４９及び図５２の切断ライン１１Ａ−
１１Ａ〜１１Ｈ−１１Ｈで示される、光学サーキュレー
タ３００及び４００の各種ポイントにおいて、光ビーム
Ｚの偏光成分Ｏ１及びＰ１と、スプリアス光ビームＳの
偏光成分Ｏ２及びＰ２とが示されている。これらの図は
全て、光が光学サーキュレータを通過する方向に見たも
のである。スプリアス光ビームＳは、順方向における光
ビームＹの出射ポイントに対応する変位位置１７６にお
いて、光学サーキュレータの第２のＩ／Ｏポートに入射
する。
【０１３５】逆方向の場合、ウォーク・オフ結晶１２０
Ｂは、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２を、そのウォーク・オ
フ方向１２８Ｂに偏向させる。これによって、平行偏光
成分と、分割偏光回転子２２２Ｂの正の片側部分とのア
ライメントがとられ、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２と、分
割偏光回転子の負の片側部分とのアライメントがとられ
る。光学サーキュレータ３００及び４００を逆方向に通
過する偏光成分は、それぞれ、第２のＩ／Ｏポート２１
８及び４１２の分割偏光回転子２２２Ｂを分割偏光回転
子の順方向に通過する。従って、図５９と６１を比較す
れば明らかなように、分割偏光回転子によって、直交偏
光成分の偏光方向は９０゜回転されるが、平行偏光成分
の偏光方向は回転しない。図６０には、対向した二分の
一波長板対１４１Ｂからファラデ回転子１４３Ｂに入射
する際の偏光成分が示されている。
【０１３６】偏光成分は、それらの偏光方向がウォーク
・オフ方向１６６に対して垂直になるようにして、垂直
ウォーク・オフ結晶１４５に入射する。これが、図６１
に示されている。垂直ウォーク・オフ結晶によって回転
又は偏向される偏光成分はない。
【０１３７】垂直ウォーク・オフ結晶１４５の通過後、
直交偏光成分Ｏ１及びＯ２は、第１のＩ／Ｏポート２０
８の分割偏光回転子２２２Ａの負の片側部分とアライメ
ントがとられ、平行偏光成分は、分割偏光回転子の正の
片側部分とアライメントがとられる。光学サーキュレー
タ３００及び４００を逆方向に通過する偏光成分は、分
割偏光回転子２２２Ａを分割偏光回転子の逆方向に通過
する。従って、分割偏光回転子によって、平行偏光成分
の偏光方向は９０゜回転するが、直交偏光成分の偏光方
向は回転しない。これによって、平行偏光成分Ｐ１及び
Ｐ２の偏光方向が、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２の偏光方
向に対して垂直に設定される。直交偏光成分の偏光方向
は、図６４に示すように、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂ
のウォーク・オフ方向１２８Ｂに対して平行のままであ
る。
【０１３８】ウォーク・オフ結晶１２８Ｂによって、直
交偏光成分Ｏ１及びＯ２は、そのウォーク・オフ方向１
２８Ｂにそのウォーク・オフ距離だけ偏向させられ、平
行偏光成分Ｐ１及びＰ２は偏向せずに通過する。光ビー
ムＺの直交偏光成分Ｏ１は、図６５に示すように、軸１
６２の位置、すなわちＰＯＲＴ２において、光ビームＺ
の平行偏光成分Ｐ１に重なり合う。また、光ビームＳの
直交偏光成分Ｏ２は、変位位置１７４に対応する位置に
おいて、光ビームＳの平行偏光成分Ｐ２に重なり合う。
変位位置１７４は、ＰＯＲＴ１及びＰＯＲＴ２の両方か
ら横方向に変位している。従って、ＰＯＲＴ３を介して
光学サーキュレータに入射する光ビームＺだけが、ＰＯ
ＲＴ２に伝送される。スプリアス光ビームＳは、ＰＯＲ
Ｔ１にもＰＯＲＴ２にも伝送されない。
【０１３９】図６６及び６７には、本発明による光学サ
ーキュレータの完全に対称な実施態様５００が示されて
いる。実施態様５００の場合、光ビームＸ、Ｙ、及びＺ
の直交偏光成分と平行偏光成分は、等しい光路長を有
し、ＰＯＲＴ２及びＰＯＲＴ３は、光学軸１４４上に配
置されている。図２９及び３０に示す実施態様２００と
同じである、実施態様５００の要素は、同じ符号を用い
て示されており、ここでは更に説明しない。
【０１４０】光学サーキュレータ５００において、垂直
ウォーク・オフ結晶１４５及びレンズ１０９は、それぞ
れ、図２９及び３０に示す実施態様２００の垂直ウォー
ク・オフ結晶及びレンズと同じである。図４９及び５
０、及び図５２及び５３に示すレンズ構成を代替として
利用できる。第１のＩ／Ｏポート５０８は、複合ウォー
ク・オフ結晶５２０Ａがウォーク・オフ結晶１２０Ａの
代用であるという点で、第１のＩ／Ｏポート２０８とは
異なっている。複合ウォーク・オフ結晶５２０Ａは、光
伝送の順方向において、光学軸１４４に沿って順に配列
される、ウォーク・オフ結晶要素５２１Ａと、４５゜二
分の一波長板５２３Ａと、ウォーク・オフ結晶要素５２
５Ａから構成される。ウォーク・オフ結晶要素５２１Ａ
と５２５Ａは、等しい厚さ、従って、等しいウォーク・
オフ距離を有することが望ましい。ウォーク・オフ結晶
要素５２１Ａと５２５Ａのウォーク・オフ距離の合計
は、直交偏光成分と平行偏光成分との間の所望の横方向
分離距離に等しい。例えば、ウォーク・オフ結晶１２０
Ａの厚さが１．２５ｍｍであった、図２９及び３０を参
照して上記した実施態様２００に対応する実施態様の場
合、ウォーク・オフ結晶要素５２１Ａ及び５２５Ａの厚
さは、０．６１２ｍｍであった。この構成によって、偏
光成分間の横方向分離距離が、実施態様２００における
ウォーク・オフ結晶１２０Ａの場合と同じになる。
【０１４１】ウォーク・オフ結晶要素５２１Ａ及び５２
５Ａは、それらのウォーク・オフ方向が互いに逆にな
り、ＰＯＲＴ１及びＰＯＲＴ２（図３参照）の光学軸１
６０と１６２の間に延びる横方向軸１５８に対して垂直
になるように取り付けられる。ウォーク・オフ結晶要素
５２１Ａのウォーク・オフ方向５２７Ａは、分割偏光回
転子２２２Ａにおける正の二分の一波長板１３６Ａに向
けられる。ウォーク・オフ結晶要素５２５Ａのウォーク
・オフ方向５２９Ａは、分割偏光回転子２２２Ａにおけ
る負の二分の一波長板１３８Ａに向けられる。
【０１４２】第１のＩ／Ｏポート５０８が更に、第１の
Ｉ／Ｏポート２０８Ａと異なる点として、正の二分の一
波長板１３６Ａが、光の伝送の順方向に対して、光学軸
１４４の右側に好適に配置されるという点がある。代替
例として、正の二分の一波長板を光学軸の左にすると、
この場合、ウォーク・オフ結晶要素５２１Ａ及び５２５
Ａのウォーク・オフ方向が逆になるので、ウォーク・オ
フ結晶要素５２１Ａのウォーク・オフ方向５２７Ａは、
やはり、正の二分の一波長板１３６Ａに向けられ、ウォ
ーク・オフ結晶要素５２５Ａのウォーク・オフ方向５２
９Ａは、やはり負の二分の一波長板１３８Ａに向けられ
る。
【０１４３】第２のＩ／Ｏポート５１８は、第１のＩ／
Ｏポート５０８と同様である。光学サーキュレータの実
施態様５００を順方向に通過する光に関して、ウォーク
・オフ結晶５２１Ｂのウォーク・オフ方向５２７Ｂは、
第１のＩ／Ｏポートのウォーク・オフ結晶５２１Ａのウ
ォーク・オフ方向５２７Ａと同じであり、ウォーク・オ
フ結晶５２５Ｂのウォーク・オフ方向５２９Ｂは、ウォ
ーク・オフ結晶５２５Ａのウォーク・オフ方向５２９Ａ
と同じであり、対向した二分の一波長板対１４１Ｂの正
の二分の一波長板１３６Ｂは、第１のＩ／Ｏポートの対
向した二分の一波長板対１４１Ａの正の二分の一波長板
１３６Ａと、光学軸に対して同じ側にあり、ファラデ回
転子１４３の回転方向は、両Ｉ／Ｏポートとも同じであ
る。
【０１４４】図６８〜７６には、図７〜１５と同じ取り
決めを用いて、ＰＯＲＴ１からＰＯＲＴ３へと順方向に
通る光ビームＸ及びＹへの光学サーキュレータ５００の
作用が示されている。
【０１４５】光ビームＸ及びＹは、それぞれ、ＰＯＲＴ
１に対応する軸１６０に沿って、及びＰＯＲＴ２に対応
する軸１６２に沿って、第１のＩ／Ｏポート５０８に入
射する。軸１６２は、光学軸１４４に一致する。これが
図６８に示されている。ウォーク・オフ結晶要素５２１
Ａによって、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２は、図６９に示
すように、それぞれ、変位位置５３１及び５３３まで、
そのウォーク・オフ方向５２７Ａにそのウォーク・オフ
距離だけ偏向される。
【０１４６】偏光成分は、４５゜二分の一波長板５２３
Ａに入射する。該二分の一波長板は、図７０に示すよう
に、偏光成分の各々の偏光方向を９０゜回転させる。こ
れによって、ウォーク・オフ結晶５２５Ａのウォーク・
オフ方向５２９Ａに対して、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２
は垂直にアライメントがとられ、直交偏光成分Ｏ１及び
Ｏ２は平行にアライメントがとられる。
【０１４７】ウォーク・オフ結晶要素５２５Ａによっ
て、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２は、それぞれ、変位位置
５３５及び５３７まで、そのウォーク・オフ方向５２９
Ａにそのウォーク・オフ距離だけ偏向される。ウォーク
・オフ結晶要素５２５Ａのウォーク・オフ距離は、ウォ
ーク・オフ結晶要素５２１Ａのウォーク・オフ距離に等
しく、ウォーク・オフ結晶要素５２５Ａのウォーク・オ
フ方向は、ウォーク・オフ結晶要素５２１Ａのウォーク
・オフ方向と逆のため、ウォーク・オフ結晶要素５２５
Ａによって、直交偏光成分は、平行偏光成分の偏向に等
しい距離だけ、逆方向に偏向される。この結果、平行偏
光成分及び直後編交成分は、図７１に示すように、分割
偏光回転子２２２Ａの一部を形成する対向した二分の一
波長板対５４１Ａの取り付けライン１３４Ａに対して対
称に配置される。
【０１４８】平行偏光成分Ｐ１及びＰ２は、分割偏光回
転子２２２Ａの正の片側部分を通過するので、それらの
偏光方向は不変のままである。直交偏光成分Ｏ１及びＯ
２は、分割偏光回転子２２２Ａの負の片側部分を通過す
るので、それらの偏光方向は９０゜回転する。結果とし
て、偏光成分は、それらの偏光方向が垂直ウォーク・オ
フ結晶１４５のウォーク・オフ方向１６６に対して平行
になるように、このウォーク・オフ結晶に入射する。光
学軸１４４に対する偏光成分Ｐ１、Ｐ２、Ｏ１、及びＯ
２の位置５３１、５３３、５３５、及び５３７は、それ
ぞれ、図３４に示す実施態様２００における同じ偏光成
分の位置１７０、１７２、１６０、及び１６２に対応す
る。
【０１４９】実施態様５００における垂直ウォーク・オ
フ結晶１４５、レンズ１０９、及び分割偏光回転子２２
２Ｂは、図２９及び３０に示す実施態様２００の対応す
る要素と同じであり、偏光成分は、実施態様２００の垂
直ウォーク・オフ結晶に入射する場合と光学軸に対して
同じ位置において、実施態様５００の垂直ウォーク・オ
フ結晶１４５に入射するので、実施態様５００における
垂直ウォーク・オフ結晶１４５、レンズ１０９、及び分
割偏光回転子２２２Ｂの動作は、図３５〜３７を参照し
て説明した動作と同じであり、ここでは再度説明しな
い。
【０１５０】図７３には、第２のＩ／Ｏポート５１８に
おける分割偏光回転子２２２Ｂから複合ウォーク・オフ
結晶５２０Ｂに入射する際の偏光成分が示されている。
ウォーク・オフ結晶要素５２５Ｂのウォーク・オフ方向
５２９Ｂに対して、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２は垂直で
あり、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２は平行である。直交偏
光成分Ｏ１及びＯ２は、それぞれ、位置１７２及び１７
０に位置決めされ、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２は、それ
ぞれ、位置５３７及び５３５に位置決めされる。
【０１５１】ウォーク・オフ結晶要素５２５Ｂによっ
て、直交偏光成分は、そのウォーク・オフ方向５２９Ｂ
にそのウォーク・オフ距離だけ偏向される。これによっ
て、直交偏光成分Ｏ１は、ＰＯＲＴ３の軸１６４に位置
決めされる。軸１６４は、本実施態様における光学軸に
一致する。また、これによって、直交偏光成分Ｏ２は、
図７４に示すように、位置１６０に位置決めされる。
【０１５２】偏光成分は、ウォーク・オフ結晶５２５Ｂ
から４５゜二分の一波長板５２３Ｂに入射する。該二分
の一波長板は、図７５に示すように、各偏光成分の偏光
方向を９０゜回転させる。これによって、ウォーク・オ
フ結晶要素５２１Ｂのウォーク・オフ方向５２７Ｂに対
して、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２は垂直にアライメント
がとられ、平行偏光成分Ｐ１及びＰ２は平行にアライメ
ントがとられる。
【０１５３】ウォーク・オフ結晶要素５２１Ｂは、平行
偏光成分Ｐ１及びＰ２を、そのウォーク・オフ方向５２
７Ｂにそのウォーク・オフ距離だけ偏向させる。該ウォ
ーク・オフ結晶要素は、直交偏光成分Ｏ１及びＯ２を偏
向せずに通過させる。ウォーク・オフ結晶要素５２１Ｂ
と５２５Ｂのウォーク・オフ距離の合計は、光ビームＸ
の平行偏光成分Ｐ１が、軸１６４の位置、すなわちＰＯ
ＲＴ３において、光ビームＸの直交偏光成分Ｏ１に重な
り合い、光ビームＹの平行偏光成分Ｐ２が、ＰＯＲＴ３
から横方向に変位した軸１６０の位置において、光ビー
ムＹの直交偏光成分Ｏ２に重なり合う、というような距
離である。従って、ＰＯＲＴ１を介して光学サーキュレ
ータに入射する光ビームＸだけが、ＰＯＲＴ３に伝送さ
れる。
【０１５４】図７７〜８６には、ＰＯＲＴ３からＰＯＲ
Ｔ２へと逆方向に通過する光への光学サーキュレータ５
００の作用が示されている。光学サーキュレータ５００
の要素の動作については、これまでに十分な理解が得ら
れているはずなので、これらの図については別個に説明
しない。
【０１５５】図８８〜９１には、本発明による光学サー
キュレータの製造プロセスが示されている。本開示に記
載の光学サーキュレータを構成する、ウォーク・オフ結
晶、二分の一波長板、及びファラデ回転子のサイズが小
さいということは、光学サーキュレータを個別に組み立
てるのに、時間と費用がかかると思われるであろう。し
かしながら、光学サーキュレータの単純な構造によっ
て、簡単かつ安価に、光学サーキュレータをバッチ製造
することが可能となる。
【０１５６】まず、図８７を参照して、本発明による光
学サーキュレータの製造に用いられる波長板対ブロック
の本発明による製造方法について、説明することにす
る。正方形または矩形の断面を有する細長い二分の一波
長板ブロックの市販品が入手可能である。これらの二分
の一波長板ブロックは、面を研磨し、面を互いに正確に
平行または垂直にし、また面を、二分の一波長板ブロッ
クの光学軸に対して規定の角度で正確に配向することで
利用可能になる。しかし、コストを削減するために、二
分の一波長板ブロックの端部は研磨の必要がないので、
研磨しない。非研磨表面が、図８７全体にわたって陰影
で示されている。
【０１５７】実際の実施例の場合、図８７の（Ａ）に示
すように、２つの二分の一波長板ブロック７０１Ａ及び
７０１Ｂとして、それぞれ、約幅１ｍｍ、厚さ１ｍｍ、
及び長さ１０ｍｍのものを用いた。下記の説明におい
て、二分の一波長板ブロック７０１Ａ及び７０１Ｂの対
応する要素は、それぞれ、文字ＡまたはＢを付加した同
じ符号で示される。二分の一波長板ブロック７０１Ａ及
び７０１Ｂのうちの１つの要素、又は該二分の一波長板
ブロック自体を参照する符号に、文字が付加されていな
い場合、その符号は、両方の二分の一波長板を参照する
ものと理解されたい。
【０１５８】各二分の一波長板ブロック７０１Ａ及び７
０１Ｂは、研磨側部表面７１３と、該研磨側部表面７１
３に対向する研磨側部表面７１４を備える。各二分の一
波長板ブロックは又、研磨側部表面７１３及び７１４に
対して垂直な研磨上部表面７３２と、該研磨上部表面に
対向する研磨下部表面７３３も備える。
【０１５９】二分の一波長板ブロック７０１Ａは、その
光学軸７３１Ａが研磨側部表面７１３Ａに対して−２
２．５゜に配向され、二分の一波長板ブロック７０１Ｂ
は、その光学軸７３１Ｂが研磨側部表面７１３Ｂに対し
て＋２２．５゜に配向されている。
【０１６０】二分の一波長板ブロック７０１Ａは、第１
の分割工程において、ライン７０３Ａに沿って長さ方向
に分割される。これによって、（Ｂ）に示す２つの二分
の一波長板片側部分７０５Ａ及び７０７Ａが得られる。
二分の一波長板ブロックは、好ましくは、鋸引きによっ
て分割されるが、劈開といった、二分の一波長板ブロッ
クを分割するのに適した他の方法を用いることも可能で
ある。二分の一波長板の片側部分７０５Ａ及び７０７Ａ
は各々、分割工程の結果として、それぞれ、粗表面７０
９Ａ及び７１１Ａを備えている。二分の一波長板７０１
Ｂも同様に分割されて、それぞれ、粗表面７０９Ｂ及び
７１１Ｂを備えた二分の一波長板の片側部分７０５Ｂ及
び７０７Ｂが得られる。
【０１６１】（Ｂ）に示すように、二分の一波長板ブロ
ック７０１Ａを分割することによって得られる二分の一
波長板片側部分の光学軸７１５Ａ及び７１７Ａは、互い
に平行であり、二分の一波長板ブロック７０１Ｂを分割
することによって得られる二分の一波長板片側部分の光
学軸７１５Ｂ及び７１７Ｂは、互いに平行であるが、光
学軸７１５Ａ及び７１７Ａに対して４５゜の角度をなし
ている。
【０１６２】図３及び６を少し参照すると、対向した二
分の一波長板対１２２は、その軸が取り付けライン１３
４に対して＋２２．５゜に配向された、１つの正の二分
の一波長板１３６と、その軸が取り付けラインに対して
−２２．５゜に配向された、１つの負の二分の一波長板
１３８とから構成される。偏光成分は、二分の一波長板
１３６と１３８の間の取り付けラインから数十ミクロン
以内において、対向した二分の一波長板対１４１を通過
する。取り付けラインにおける偏光成分の回折を低減す
るために、二分の一波長板が互いに接合する取り付け面
１５４及び１５６は、平滑で、研磨されていることが望
ましい。
【０１６３】追加の研磨を必要とせずに、それぞれ、平
滑な取り付け表面で互いに取り付けられた１つの正の二
分の一波長板と１つの負の二分の一波長板から構成され
る、対向した二分の一波長板対を製造するために、第１
の波長板対ブロック７２３−１が、二分の一波長板の片
側部分７０５Ａ及び７０７Ｂから製造され、第２の波長
板対ブロック７２３−２が、二分の一波長板の片側部分
７０５Ｂ及び７０７Ａから製造される。第１の波長板対
ブロック７２３−１を製造するために、二分の一波長板
の片側部分７０７Ｂは、（Ｃ）に示すように、二分の一
波長板の片側部分７０７Ｂの研磨表面７１３Ｂが二分の
一波長板の片側部分７０５Ａの研磨表面７１４Ａに近接
並置されるようにして、二分の一波長板の片側部分７０
５Ａに隣接して配置される。第２の波長板対ブロック７
２３−２を製造するために、二分の一波長板の片側部分
７０７Ａは、二分の一波長板の片側部分７０７Ａの研磨
表面７１３Ａが二分の一波長板の片側部分７０５Ｂの研
磨表面７１４Ｂに近接並置されるようにして、二分の一
波長板の片側部分７０５Ｂに隣接して配置される。ここ
で留意点として、第２の波長板対ブロック７２３−２の
場合、「Ｂ」の二分の一波長板の片側部分が、「Ａ」の
二分の一波長板の片側部分の前に位置するが、第１の波
長板対ブロック７２３−１の場合、「Ｂ」の二分の一波
長板の片側部分が、「Ａ」の二分の一波長板の片側部分
の後に位置している、という点がある。
【０１６４】第１の波長板対ブロック７２３−１を形成
するために、対をなす二分の一波長板の片側部分７０５
Ａ及び７０７Ｂの対向する研磨表面の一方、例えば、研
磨表面７１３Ｂが、適切な接着剤の薄い層でコーティン
グされる。対向する平滑な表面を互いに接触させて、接
着剤を硬化させる。光学的に透明なエポキシまたはＵＶ
硬化エポキシが望ましい接着剤である。該接着剤の層
は、第１の波長板対ブロック７２３−１を構成する二分
の一波長板の両片側部分を固定する。完成した第１の波
長板対ブロック７２３−１が、（Ｄ）に示されている。
第２の波長板対ブロック７２３−２も同様に形成され
る。
【０１６５】第１と第２の波長板対ブロック７２３−１
及び７２３−２は、それぞれ、研磨下部表面７４３−１
及び７４３−２と、それぞれ、研磨上部表面７４４−１
及び７４４−２を備える。各研磨上部表面は、二分の一
波長板ブロック７０１Ａ及び７０１Ｂの研磨上部表面７
３２Ａ及び７３２Ｂの片側から構成され、各研磨下部表
面は、二分の一波長板ブロック７０１Ａ及び７０１Ｂの
研磨下部表面７３３Ａ及び７３３Ｂの片側から構成され
る。
【０１６６】上記プロセスによって、正の二分の一波長
板の片側部分７０５Ｂ及び７０７Ｂが、研磨表面７１３
Ｂ／７１４Ａと７１３Ａ／７１４Ｂの間の取り付けライ
ンの両側に位置する、２つの波長板対ブロック７２３−
１及び７２３−２が製造される。必要であれば、矢印７
１９で示すように、波長板対ブロックの一方、例えば、
第２の波長板対ブロック７２３−２を、軸７１８まわり
で１８０゜回転させて、取り付けラインの同じ側に正の
二分の一波長板の両片側部分を位置決めすることが可能
である。
【０１６７】次に、図８８〜９１を参照して、比較的大
きい光学部品から構成される単一部品ブロックから、複
数の小型Ｉ／Ｏポート・アセンブリを製造する本発明に
よる方法を説明する。各Ｉ／Ｏポート・アセンブリに
は、垂直ウォーク・オフ結晶が取り付けられる第１のＩ
／Ｏポートが含まれている。次に、Ｉ／Ｏポート・アセ
ンブリを互いに取り付けて、本発明による光学サーキュ
レータを形成することができる。
【０１６８】図８８には、部品ブロック７８１の部品が
示されている。これらの部品には、ウォーク・オフ結晶
ブロック７５１、波長板対ブロック７２３−１、ファラ
デ回転子ブロック７７１、及び垂直ウォーク・オフ結晶
ブロック７６１がある。
【０１６９】ウォーク・オフ結晶ブロック７５１及び７
６１は、正方形または矩形の断面を有した、ルチル（二
酸化チタン）またはバナジン酸イットリウムからなる市
販の細長いブロックである。これらのウォーク・オフ結
晶ブロックの面は、研磨され、互いに正確に平行または
垂直をなし、結晶のウォーク・オフ方向に対して正確に
平行または垂直にアライメントがとられる。しかし、コ
ストを削減するために、結晶ブロックの両端部及び側部
の１つは、研磨する必要はない。非研磨表面は、図８８
〜９１全体を通じて陰影で示されている。
【０１７０】ウォーク・オフ結晶ブロック７５１は、研
磨上部表面７５３と、該研磨上部表面７５３に対向する
研磨下部表面７５４を備える。ウォーク・オフ結晶ブロ
ックは又、研磨上部表面７５３及び研磨下部表面７５４
に対して垂直で、それらを相互接続する研磨側部表面７
５５も備える。該研磨側部表面は、基準面の働きをす
る。研磨側部表面７５５に対向する側部表面７５６は、
研磨する必要がない。上部表面と下部表面の間のウォー
ク・オフ結晶ブロック７５１の厚さの選択は、光ビーム
Ｘ、Ｙ、及びＺの直交偏光成分と平行偏光成分の間に、
必要なウォーク・オフ距離が得られるようになされる。
ウォーク・オフ結晶ブロック７５１のウォーク・オフ方
向７２８は、基準表面７５５に対して平行である。実際
の実施例では、ウォーク・オフ結晶ブロック７５１を、
約幅１ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍ、及び長さ１０ｍｍとし
た。
【０１７１】第１の波長板対ブロック７２３−１につい
ては、上記の通りである。
【０１７２】ファラデ回転子ブロック７７１は、必要な
厚さの水晶からなる細長いブロックである。ファラデ回
転子ブロック７７１は、研磨上部表面７７３と、該研磨
上部表面７７３に対向する研磨下部表面７７４を備え
る。該ファラデ回転子ブロックは又、研磨上部表面７７
３及び研磨下部表面７７４に対して垂直で、それらを相
互接続する研磨側部表面７７５も備える。該研磨側部表
面は、基準面の働きをする。研磨側部表面７７５に対向
する側部表面７７６は、研磨する必要がない。
【０１７３】垂直ウォーク・オフ結晶ブロック７６１
は、研磨上部表面７６３と、該研磨上部表面７６３に対
向する研磨下部表面７６４を備える。該垂直ウォーク・
オフ結晶ブロックは又、研磨上部表面７６３及び研磨下
部表面７６４に対して垂直で、それらを相互接続する研
磨側部表面７６５も備える。該研磨側部表面は、基準面
の働きをする。研磨側部表面７６５に対向する側部表面
７６６は、研磨する必要がない。垂直ウォーク・オフ結
晶ブロック７６１の厚さの選択は、光ビームＸ及びＹの
光学軸１６０と１６２の間の間隔に正確に一致するウォ
ーク・オフ距離が得られるようになされる。垂直ウォー
ク・オフ結晶ブロック７６１のウォーク・オフ方向７６
８は、基準面７６５に対して垂直である。実際の実施例
では、垂直ウォーク・オフ結晶ブロック７６１を、約幅
１ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍ、及び長さ１０ｍｍとした。
【０１７４】部品ブロック７８１は、ウォーク・オフ結
晶ブロック７５１の上部表面７５３に、ＵＶ硬化エポキ
シのような適切な接着剤のコーティングを施し、第１の
波長板対ブロック７２３−１の下部表面７４４がウォー
ク・オフ結晶ブロック７５１の上部表面７５３に接触す
るようにして、ウォーク・オフ結晶ブロック７５１に第
１の波長板対ブロック７２３−１を積み重ねることによ
って形成される。適切な直角コーナ・ジグ（不図示）を
用いて、ブロックの端部と基準面のアライメントをとる
のが望ましい。該ジグは、図１〜６に示す実施態様１０
０を製造する方法を用いる場合、ウォーク・オフ結晶ブ
ロック７５１及びファラデ回転子ブロック７７６に対し
て、横方向に波長板対ブロック７２３をオフセットさせ
るような形状が付けられる。
【０１７５】部品ブロック７８１の構築は、スタックの
最上部ブロックの上部表面（例えば、７４３）に、適切
な接着剤のコーティングを施し、次のブロック、例えば
７７１を、その下部表面、例えば７７３がスタックの上
部表面に接触するようにして、スタックに追加すること
によって続行される。このプロセスは、全てのブロック
が部品ブロックに追加されるまで繰り返される。必要で
あれば、接着剤が硬化するまで、ブロックのスタックに
圧力が加えられる。図８９には、完成した部品ブロック
７８１が示されている。
【０１７６】部品ブロック７８１は、分割工程におい
て、複数のＩ／Ｏポート・アセンブリに分割される。部
品ブロック７８１は、図９０に破線で示す分割ライン７
２５に沿って幅方向に、部品ブロックを分割することに
よって、個別のＩ／Ｏポート・アセンブリに分割され
る。望ましい実施例の場合、分割ラインは、約１ｍｍの
間隔があいている。部品ブロックは、鋸引きによって分
割するのが望ましいが、劈開といった、他の適切な分割
方法を用いることも可能である。
【０１７７】図９１には、部品ブロック７８１の分割に
よって生じる５つのＩ／Ｏポート・アセンブリ７９１Ａ
〜７９１Ｅが示されている。これら５つのＩ／Ｏポート
・アセンブリは、上記長さが１０ｍｍの部品ブロックか
ら得られた１０個のＩ／Ｏポート・アセンブリを代表し
ている。Ｉ／Ｏポート・アセンブリ７９１Ａの要素は、
図２９及び３０と同じ符号を用いて示されている。
【０１７８】部品ブロック７８１を構成するブロックの
アライメントをとり、互いに取り付ける工程に関連した
製造コストは、部品ブロックの分割によって得られるＩ
／Ｏポート・アセンブリの数で割られる。これによっ
て、各Ｉ／Ｏポート・アセンブリのアライメント及び組
立コストが削減される。部品ブロックが長くなると、ス
ケールメリットが大きくなる。ウォーク・オフ結晶ブロ
ックとファラデ回転子ブロックの間に複数の波長板対ブ
ロックを並べて配置し、２回の垂直分割工程によって分
割された、より長く幅広いウォーク・オフ結晶ブロック
及びファラデ回転子ブロックを用いて部品ブロックを形
成すると、スケールメリットが一層大きくなる。
【０１７９】図９１から明らかなように、光は、元々、
部品ブロック７８１を構成するそれぞれのブロックの平
滑な研磨表面の一部であった、近接並置された平滑な研
磨表面を通って、各Ｉ／Ｏポート・アセンブリのウォー
ク・オフ結晶、対向した二分の一波長板対、ファラデ回
転子、及び垂直ウォーク・オフ結晶を通過する。個々の
Ｉ／Ｏポートの表面は研磨を必要としない。
【０１８０】第２のＩ／Ｏポート１１２のバッチは、直
ぐ上で説明した第１のＩ／Ｏポートと同様にして製造さ
れるが、例外として、第２のＩ／Ｏポートには、それら
に取り付けられる垂直ウォーク・オフ結晶１４５がな
い、という点がある。
【０１８１】上述の方法は、図６６及び６７に示すＩ／
Ｏポート５０８及び５１８の製造にも容易に適応させる
ことができる。
【０１８２】上述の実施態様に関して多数の変更が可能
である。例えば、各実施態様において、光学サーキュレ
ータを順方向に通過する光は、ファラデ回転子１４３Ａ
を通過する前に、第１のＩ／Ｏポート１０２の対向した
二分の一波長板対１４１Ａを通過する。しかし、隣接ウ
ォーク・オフ結晶１２０Ａのウォーク・オフ方向１２８
Ａにしかるべく調整を施せば、対向した二分の一波長板
対とファラデ回転子の位置を入れ換えることが可能であ
る。さらに、第２のＩ／Ｏポート１１２において対向し
た二分の一波長板対１４１Ｂとファラデ回転子１４３Ｂ
の位置を入れ換えることによって、光学サーキュレータ
を順方向に通過する光が、ファラデ回転子を通過する前
に、対向した二分の一波長板対を通過するようにするこ
とも可能である。やはり、これには、ウォーク・オフ結
晶１２０Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂをしかるべく
調整することが必要になる。
【０１８３】図２９及び３０に示す実施態様２００の場
合、ＰＯＲＴ１〜ＰＯＲＴ３の全てのポートが、光学軸
１４４から横方向に変位している。しかし、ＰＯＲＴ２
を光学軸上に配置することも可能であり、この場合、Ｐ
ＯＲＴ３は、ウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・
オフ距離だけ、光学軸から横方向に変位させられる。
【０１８４】図１〜６に示す実施態様１００の場合、対
向した二分の一波長板対１４１は、光学軸に対して横方
向に変位している。しかし、対向した二分の一波長板対
を光学軸上に配置し、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び
１２０Ｂのウォーク・オフ距離の約１／２だけ、ＰＯＲ
Ｔ１〜ＰＯＲＴ３を光学軸から横方向に変位させること
によって、光学サーキュレータの構成を単純化すること
が可能である。
【０１８５】本開示に記載の実施態様の場合、ファラデ
回転子は、図示では、光学サーキュレータを順方向に通
過する偏光成分の偏光方向を時計廻り方向に回転させ
る。しかし、代わりに、偏光成分の偏光方向を反時計廻
り方向に回転させるファラデ回転子を用いることも可能
である。
【０１８６】垂直ウォーク・オフ結晶１４５は、図示で
は、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び１２０Ｂと同じウ
ォーク・オフ距離を有している。しかし、垂直ウォーク
・オフ結晶１４５は、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び
１２０Ｂとは異なるウォーク・オフ距離を有することも
可能である。例えば、垂直ウォーク・オフ結晶は、偏光
成分を取り付けライン１３４から分離させるのにそれほ
ど偏向させる必要がないので、垂直ウォーク・オフ結晶
のウォーク・オフ距離は、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ
及び１２０Ｂのウォーク・オフ距離より短くすることも
可能である。
【０１８７】ウォーク・オフ結晶１２０Ａ及び１２０Ｂ
は、図示では、等しいウォーク・オフ距離を有してい
る。しかし、第１と第２のＩ／Ｏポート間にレンズが挿
入される実施態様において、ウォーク・オフ結晶が、等
しいウォーク・オフ距離を有する場合は、レンズが、Ｐ
ＯＲＴ１とサイズの等しいＰＯＲＴ３でＰＯＲＴ１のイ
メージを形成し、ＰＯＲＴ３とサイズの等しいＰＯＲＴ
２でＰＯＲＴ３のイメージを形成する場合だけである。
レンズによってイメージ・サイズを拡大または縮小する
場合には、相対的ウォーク・オフ距離をしかるべく調整
しなければならない。
【０１８８】本開示には、本発明の例証となる実施態様
について詳述されているが、本発明は、まさに記載の実
施態様に制限されるものではなく、特許請求の範囲によ
って規定される本発明の範囲内において、各種の修正を
施すことが可能である。
【０１８９】
【発明の効果】本発明は上述のように、ＴＥＣ光ファイ
バ１０４Ａの拡張コア１０５Ａによって、ファイバの端
部１１３Ａから放出される光は、その横方向に拡散する
角度が、従来の光ファイバに比較して縮小される。光の
拡散角の縮小は、拡張率にほぼ等しい。ＴＥＣ光ファイ
バにより放出される光ビームの横方向拡散が低減される
ことによって、２つの隣接するＴＥＣ光ファイバの中心
間の間隔を大幅に低減することが可能になる。望ましい
実施態様の場合、該間隔は、光ファイバの外径に相当す
る距離まで低減される。これによって、光ファイバの外
部表面が互いに接触させられる。このように光ファイバ
間の間隔を一層小さくすると、偏光成分が対向した二分
の一波長板対１４１Ａを通過する際に、光ファイバによ
って放出される光ビームの偏光成分の臨界半径が、光フ
ァイバと取り付けライン１３４Ａの間のアライメントに
関して、数十ミクロンの公差を許容するのに十分小さく
なる。これによって、光ファイバの一方により放出され
る光ビームの偏光成分が取り付けライン１３４Ａと交差
する前に、横方向軸１５８と取り付けラインとのアライ
メントが数十ミクロン外れるように取り付けることが可
能になる。従って、光ビーム間の間隔を最小限に抑える
ことによって、光学サーキュレータのサイズ及びコスト
を大幅に低減することが可能になった。
【０１９０】また、光ビーム間の間隔を最小限に抑える
ことにより、ウォーク・オフ結晶１２０Ａ、１４５、及
び１２０Ｂにより与えられるウォーク・オフ距離が最短
化されて、ウォーク・オフ結晶の厚さ、従って光学サー
キュレータの物理的寸法を低減することが可能となり、
バッチ処理を用いて光学サーキュレータを製造すること
が可能となる。これによって、小型光学サーキュレータ
１００の製造コストは、従来の光学サーキュレータの製
造に比べて大幅に低減される。
【０１９１】更に、部品ブロック７８１を構成するブロ
ックのアライメントをとり、互いに取り付ける工程に関
連した製造コストは、部品ブロックの分割によって得ら
れるＩ／Ｏポート・アセンブリの数で割られる。これに
よって、各Ｉ／Ｏポート・アセンブリのアライメント及
び組立コストが削減される。部品ブロックが長くなる
と、スケールメリットが大きくなる。ウォーク・オフ結
晶ブロックとファラデ回転子ブロックの間に複数の波長
板対ブロックを並べて配置し、２回の垂直分割工程によ
って分割された、より長く幅広いウォーク・オフ結晶ブ
ロック及びファラデ回転子ブロックを用いて部品ブロッ
クを形成すると、スケールメリットが一層大きくなる。
【０１９２】また、第２のＩ／Ｏポート１１２では、光
ビームＸにおける光ビームＹの誤差成分Ｅ02及びＥP2の
減衰によって、垂直ウォーク・オフ結晶１４５の出力に
おけるクロストークが低減される。第２のＩ／Ｏポート
の分割偏光回転子１２２Ｂが、それぞれ、光ビームＸの
偏光成分Ｏ１及びＰ１の偏光方向を回転させる際に、偏
光成分Ｏ１及びＰ１における誤差成分ＥO2及びＥP2も回
転させる。この結果、誤差成分は、それぞれ、ウォーク
・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オフ方向１２８Ｂと、
平行及び垂直にアライメントがとられる。ウォーク・オ
フ結晶１２０Ｂは、偏光成分Ｐ１を偏向させ、それによ
り、Ｐ１とＰＯＲＴ３のアライメントがとられる。しか
し、ウォーク・オフ結晶は誤差成分ＥP2を偏向させない
ので、誤差成分ＥP2はＰＯＲＴ３に入射しない。ウォー
ク・オフ結晶１２０Ｂは、直交偏光成分Ｏ１を偏向させ
ずに通過させ、それにより、直交偏光成分とＰＯＲＴ３
とのアライメントが保たれる。しかし、ウォーク・オフ
結晶は、誤差成分ＥO2をＰＯＲＴ３から離して偏向させ
るので、誤差成分ＥO2は、ＰＯＲＴ３に入射しない。従
って、第２のＩ／Ｏポートによるクロストークを更に減
衰させることによって、偏光成分と垂直ウォーク・オフ
結晶１４５のウォーク・オフ方向との間、及び偏光成分
とウォーク・オフ結晶１２０Ｂのウォーク・オフ方向と
の間に、相当な角度アライメント誤差があるにもかかわ
らず、許容可能なクロストーク性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学サーキュレータの第１の実施
態様の側面図である。
【図２】本発明による光学サーキュレータの第１の実施
態様の平面図である。
【図３】本発明による光学サーキュレータの第１の実施
態様の第１のＩ／Ｏポートの正面図である。
【図４】本発明による光学サーキュレータの第１の実施
態様の第１のＩ／Ｏポートの側面図である。
【図５】本発明による光学サーキュレータの第１の実施
態様の第１のＩ／Ｏポートの平面図である。
【図６】本発明による光学サーキュレータの第１の実施
態様の第１のＩ／Ｏポートの分解等角図である。
【図７】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図８】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図９】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１０】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１１】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１２】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１３】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１４】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１５】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１６】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１７】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１８】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図１９】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図２０】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図２１】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図２２】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図２３】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図２４】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第１の実施態様
の作用を示す図である。
【図２５】本発明による光学サーキュレータの第１の実
施態様の代替例としての第１のＩ／Ｏポートの平面図で
ある。
【図２６】本発明による光学サーキュレータの第１の実
施態様の代替例としての第１のＩ／Ｏポートの側面図で
ある。
【図２７】本発明による光学サーキュレータの第１の実
施態様の代替例としての第１のＩ／Ｏポートの正面図で
ある。
【図２８】図２５−図２７に示す代替案としての第１の
Ｉ／Ｏポートに用いられるＴＥＣ光ファイバをさらに詳
細に示す側面図である。
【図２９】本発明による光学サーキュレータの第２の実
施態様の側面図である。
【図３０】本発明による光学サーキュレータの第２の実
施態様の平面図である。
【図３１】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図３２】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図３３】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図３４】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図３５】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図３６】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図３７】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図３８】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図３９】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４０】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４１】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４２】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４３】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４４】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４５】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４６】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４７】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４８】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第２の実施態様
の作用を示す図である。
【図４９】偏光成分間の光路長の差がゼロである、本発
明による光学サーキュレータの第３の実施態様の側面図
である。
【図５０】偏光成分間の光路長の差がゼロである、本発
明による光学サーキュレータの第３の実施態様の平面図
である。
【図５１】偏光成分間の光路長の差がゼロである、本発
明による光学サーキュレータの第３の実施態様の正面図
である。
【図５２】偏光成分間の光路長の差がゼロである、本発
明による光学サーキュレータの第４の実施態様の側面図
である。
【図５３】偏光成分間の光路長の差がゼロである、本発
明による光学サーキュレータの第４の実施態様の平面図
である。
【図５４】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の第２のＩ／Ｏポートの作用を示す図である。
【図５５】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の第２のＩ／Ｏポートの作用を示す図である。
【図５６】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の第２のＩ／Ｏポートの作用を示す図である。
【図５７】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の第２のＩ／Ｏポートの作用を示す図である。
【図５８】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の作用を示す図である。
【図５９】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の作用を示す図である。
【図６０】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の作用を示す図である。
【図６１】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の作用を示す図である。
【図６２】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の作用を示す図である。
【図６３】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の作用を示す図である。
【図６４】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の作用を示す図である。
【図６５】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第３及び第４の
実施態様の作用を示す図である。
【図６６】本発明による光学サーキュレータの完全に対
称的な第５の実施態様の側面図である。
【図６７】本発明による光学サーキュレータの完全に対
称的な第５の実施態様の平面図である。
【図６８】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図６９】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７０】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７１】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７２】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７３】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７４】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７５】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７６】光学サーキュレータを順方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７７】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７８】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図７９】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図８０】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図８１】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図８２】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図８３】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図８４】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図８５】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図８６】光学サーキュレータを逆方向に通過する光へ
の、本発明による光学サーキュレータの第５の実施態様
の作用を示す図である。
【図８７】本発明による光学サーキュレータの製造にお
いて用いられる、本発明による波長板対ブロックの製造
方法を示す図である。
【図８８】比較的大きい光学部品から構成される単一の
光学部品ブロックから、多数の小型Ｉ／Ｏポートを製造
する、本発明による方法を示す図である。
【図８９】比較的大きい光学部品から構成される単一の
光学部品ブロックから、多数の小型Ｉ／Ｏポートを製造
する、本発明による方法を示す図である。
【図９０】比較的大きい光学部品から構成される単一の
光学部品ブロックから、多数の小型Ｉ／Ｏポートを製造
する、本発明による方法を示す図である。
【図９１】比較的大きい光学部品から構成される単一の
光学部品ブロックから、多数の小型Ｉ／Ｏポートを製造
する、本発明による方法を示す図である。
【符号の説明】
１００ 光学サーキュレータ １０２ 第１のＩ／Ｏポート １０９ レンズ １１２ 第２のＩ／Ｏポート １２０ 第１のウォーク・オフ結晶 １２２ 分割偏光回転子 １２８ ウォーク・オフ方向 １３４ 取り付けライン １３６ 正の二分の一波長板 １３８ 負の二分の一波長板 １４１ 二分の一波長板対 １４３ ファラデ回転子 １４４ 光学軸 １４５ 垂直ウォーク・オフ結晶（第２のウォーク
・オフ結晶） １６６ 第２のウォーク・オフ方向 ７８１ 部品ブロック ７９１ Ｉ／Ｏポート・アセンブリ Ｘ 光ビーム Ｙ 光ビーム Ｚ 光ビーム Ｏ１ 直交偏光成分 Ｏ２ 直交偏光成分 Ｐ１ 平行偏光成分 Ｐ２ 平行偏光成分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎ ｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 27/28

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 小型の３ポート光学サーキュレータにお
    いて、 (1) 順に配列している以下の要素を備える第１の入力／
    出力（Ｉ／Ｏ）ポートであって、 a)光結合アセンブリと、 この光結合アセンブリが、 ボアと端部を備える毛細管と、前記端部が前記ボアに対
    して垂直をなし、前記ボアがある直径を有することと、 前記毛細管のボア内に並べて固定された２つの光ファイ
    バと、この光ファイバがそれぞれ前記ボアの直径の１／
    ２の直径を有し、かつコアを含み、この光ファイバのコ
    アがある分離方向に、ある分離距離だけ互いから分離さ
    れていることと、を含み、 b)前記光結合アセンブリに隣接し、前記分離方向に対し
    て垂直な第１のウォーク・オフ方向を有する、第１のウ
    ォーク・オフ結晶と、 c)該第１のウォーク・オフ結晶に隣接し、正の片側部分
    と負の片側部分を備え、前記第１のウォーク・オフ結晶
    により偏向される光ビームの偏光成分が、前記第１のウ
    ォーク・オフ結晶により偏向されない偏光成分とは異な
    る、前記正の片側部分と負の片側部分のうちの一方を通
    過するように配置されている分割偏光回転子と、前記端
    部が、前記分割偏光回転子から遠隔の前記第１のウォー
    ク・オフ結晶の表面に取り付けられていることと、 を備える、第１のＩ／Ｏポートと、 (2) 該第１のＩ／Ｏポートに対して相補性の第２のＩ／
    Ｏポートと、 (3) 第１のＩ／Ｏポートと第２のＩ／Ｏポートの間に配
    置され、第１のウォーク・オフ方向に対して垂直な第２
    のウォーク・オフ方向と、前記分離距離に等しいウォー
    ク・オフ距離とを有する、第２のウォーク・オフ結晶
    と、 からなることを特徴とする光学サーキュレータ。
  2. 【請求項２】 その光学軸が前記２つの光ファイバのう
    ちの一方と軸の方向で整列するレンズをさらに含む、請
    求項１記載の光学サーキュレータ。
  3. 【請求項３】 前記第１のウォーク・オフ結晶が第１の
    ウォーク・オフを距離を有し、 その光学軸が、前記第１のウォーク・オフ距離の１／２
    の距離だけ前記２つの光ファイバから横方向にオフセッ
    トしているレンズをさらに含む、請求項１記載の光学サ
    ーキュレータ。
  4. 【請求項４】 小型の３ポート光学サーキュレータにお
    いて、 (1) ある分離方向に、ある分離距離だけ互いから横方向
    に分離された２つの平行な光ビームを受光し、順に配列
    されている以下の要素を備える第１の入力／出力（Ｉ／
    Ｏ）ポートであって、 a)前記光ビームを受光するように配置され、前記分離方
    向に対して垂直な第１のウォーク・オフ方向と第１のウ
    ォーク・オフ距離を有する第１のウォーク・オフ結晶
    と、この第１のウォーク・オフ結晶が、 第１のウォーク・オフ結晶要素と、 第２のウォーク・オフ結晶要素と、前記第１のウォーク
    ・オフ結晶要素及びこの第２のウォーク・オフ結晶要素
    が、前記第１のウォーク・オフ方向と平行で反対方向の
    ウォーク・オフ方向を有し、また合計すると前記第１の
    ウォーク・オフ距離になる等しいウォーク・オフ距離を
    有することと、 前記第１のウォーク・オフ結晶要素と前記第２のウォー
    ク・オフ結晶要素との間に配置された４５゜二分の一波
    長板とを、順に配列されてなることと、 b)この第１のウォーク・オフ結晶に隣接し、正の片側部
    分と負の片側部分を備え、この第１のウォーク・オフ結
    晶により偏向される光ビームの偏光成分が、この第１の
    ウォーク・オフ結晶により偏向されない偏光成分とは異
    なる、前記正の片側部分と負の片側部分のうちの一方を
    通過するように配置されている、分割偏光回転子と、を
    備える第１のＩ／Ｏポートと、 (2) この第１のＩ／Ｏポートに対して相補性の第２のＩ
    ／Ｏポートと、 (3) 前記第１のＩ／Ｏポートと前記第２のＩ／Ｏポート
    の間に配置され、前記第１のウォーク・オフ方向に対し
    て垂直な第２のウォーク・オフ方向と、前記分離距離に
    等しいウォーク・オフ距離とを有する、第２のウォーク
    ・オフ結晶と、 からなることを特徴とする光学サーキュレータ。
  5. 【請求項５】 前記第１のＩ／Ｏポートが更に、前記２
    つの光ビームの間の前記分離方向及び分離距離を規定す
    る光結合アセンブリを含み、この光結合アセンブリが、 ボアと端部を備える毛細管と、この端部が、該ボアに対
    して垂直をなし、前記分割偏光回転子から遠隔の前記第
    １のウォーク・オフ結晶の１つの表面に取り付けられ、
    前記ボアがある直径を有することと、 前記毛細管のボア内に並べて固定されている２つの光フ
    ァイバと、この２つの光ファイバのそれぞれが前記ボア
    の直径の１／２の直径を有することと、 を含むことを特徴とする、請求項４に記載の光学サーキ
    ュレータ。
  6. 【請求項６】 前記２つの光ファイバが、２００μｍ未
    満の外径を有する、熱拡散及び拡張コア型単一モード光
    ファイバであることを特徴とする、請求項１、２、３、
    ５のいずれか１項記載の光学サーキュレータ。
  7. 【請求項７】 更に前記第２のウォーク・オフ結晶と、
    前記第１のＩ／Ｏポート及び第２のＩ／Ｏポートのうち
    の一方との間に配置されているレンズを含むことを特徴
    とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の光学サー
    キュレータ。
  8. 【請求項８】 前記分割偏光回転子が、 前記分離方向と平行に配設された取り付けラインにおい
    て互いに取り付けられている正の二分の一波長板と負の
    二分の一波長板からなる、対向した二分の一波長板対
    と、 ４５゜ファラデ回転子と、 を順に配列されてなることを特徴とする、請求項１〜７
    のいずれか１項に記載の光学サーキュレータ。
  9. 【請求項９】 前記第１のＩ／Ｏポートにおいて、前記
    第１のウォーク・オフ方向が、前記分割偏光回転子の前
    記正の片側部分と負の片側部分のうちの一方に向かい、 前記第２のＩ／Ｏポートが、 正の片側部分と負の片側部分を備えた追加の分割偏光回
    転子と、 第３のウォーク・オフ方向を有する第３のウォーク・オ
    フ結晶とを順に配列されてなり、この第３のウォーク・
    オフ方向が、前記第１のウォーク・オフ方向が前記分割
    偏光回転子の正の片側部分に向かう場合、前記追加の分
    割偏光回転子の正の片側部分に向かい、また前記第１の
    ウォーク・オフ方向が前記分割偏光回転子の負の片側部
    分に向かう場合、前記追加の分割偏光回転子の負の片側
    部分に向かうことを特徴とする、請求項１〜８のいずれ
    か１項に記載の光学サーキュレータ。
  10. 【請求項１０】 前記第２のＩ／Ｏポートが更に、前記
    第３のウォーク・オフ結晶に後続する追加の光結合アセ
    ンブリを含むことを特徴とする、請求項９に記載の光学
    サーキュレータ。
  11. 【請求項１１】 前記第２のＩ／Ｏポートが更に、 コアを備える光ファイバと、さらにその光学軸が前記光
    ファイバと平行であり、かつ前記第３のウォーク・オフ
    結晶と前記光ファイバの間に配置されて、前記光ファイ
    バのコアに前記第３のウォーク・オフ結晶の一部のイメ
    ージを形成するレンズとを含むことを特徴とする、請求
    項９又は１０に記載の光学サーキュレータ。
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