JP3349730B2 - デポラライザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば直線偏光の入
射光を無偏光に近い光に変換して出射するデポラライザ
等に利用できる光の直交偏波光間に大きな遅延を与える
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、光の直交偏波光間に遅延を与え
る方法として偏波保持ファイバ（複屈折ファイバ）の二
つの主軸方向の偏波光の速度分散を利用する方法があっ
た。前記方法は例えば光ファイバデポラライザに用いら
れている。光ファイバデポラライザは直線偏光の入射光
を無偏波光に近い光に変換して出射するもので、光の可
干渉性を無くして偏波依存性の雑音を低減するためのも
のである。前記方法を用いた光ファイバデポラライザは
図６に示すように、長さが１対２以上の２本の偏波保持
ファイバ２１、２２の主軸方向を互いに４５°傾けて接
続したものである。このとき、短い方の偏波保持ファイ
バ２１は両主軸方向の偏波がこの偏波保持ファイバ２１
中で入射光のコヒーレント長以上の光路差を持つような
長さが必要とされる。例えば、入射光のコヒーレント長
が１ｍ、偏波保持ファイバの偏波モード分散が０．３３
〜２ｎｓ／ｋｍ（モード複屈折率：１×１０^-4〜６×１
０^-4）であると、短い方の偏波保持ファイバ２１は１０
〜１．７ｋｍ以上必要となり、光ファイバデポラライザ
全体では３０〜５ｋｍ以上必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前項で述べたように、
偏波保持ファイバの両偏波の伝搬速度差を利用する場
合、その速度差は微小であるため、コヒーレント長によ
っては、偏波保持ファイバが事実上実現不可能な長さと
なる。また、実現可能な長さであったとしても大変な長
さが必要となる。例えば、精密干渉計測等に利用される
ような１ＭＨｚのスペクトル線幅をもつ光波（コヒーレ
ント長は単純に計算すれば１５０ｍになる）をデポララ
イズするためには、偏波モード分散を前述のものと同じ
０．３３〜２ｎｓ／ｋｍ（モード複屈折率：１×１０^-4
〜６×１０^-4）とすると、光ファイバデポラライザ全体
で４５００〜７５０ｋｍの偏波保持ファイバが必要とな
る。因みに、短い方の偏波保持ファイバが必要な長さは
式（１）で求められる。 Ｌ_f ≧ｌ_c ／Ｂ ……………（１） ここで、Ｌ_f は短い方の偏波保持ファイバの長さ、ｌ_c
はコヒーレント長、Ｂは偏波保持ファイバのモード複屈
折率である。デポラライザ全体ではＬ_f ×３の長さが必
要である。そして、長い偏波保持ファイバを使用するこ
とは、偏波保持ファイバによる光パワーの損失とクロス
トークの影響を大きく受けることになる。更に、装置が
大型化するという問題もある。

【０００４】この発明の目的は、前述の問題を解決し、
従来に比べ格段に短い偏波保持ファイバを用いれば済
む、光の直交偏波光間に遅延を与える方法とその方法を
用いた光の直交偏波光間に遅延を与える装置を提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載のバデポラライザは、第１の入射面
（６ａ）、第２の入射面（６ｄ）、第１の出射面（６
ｂ）および第２の出射面（６ｃ）を有し、該第１の入射
面に入射された光を第１の偏波成分（ｐ ₁ ）と該第１の
偏波成分に直交する第２の偏波成分（ｓ ₁ ）とに分離し
て該第１の偏波成分を透過して前記第１の出射面から出
射し、前記第２の偏波成分を前記第２の出射面から出射
し、前記第２の入射面に入射された光が前記第１の偏波
成分と同じ偏波成分であれば透過して前記第２の出射面
から出射し、前記第２の偏波成分と同じ偏波成分であれ
ば反射して前記第１の出射面から出射する第１の偏光ビ
ームスプリッタ（６）と、前記第２の出射面と前記第２
の入射面とを光の偏波面が一致する偏波主軸方向、また
は９０°変化する偏波主軸方向のいずれか一方の偏波主
軸方向となるように接続する第１の偏波保持ファイバ
（２）と、第３の入射面（７ａ）、第４の入射面（７
ｄ）、第３の出射面（７ｂ）および第４の出射面（７
ｃ）を有し、該第３の入射面に入射された光を第３の偏
波成分（ｐ ₂ ）と該第３の偏波成分に直交する第４の偏
波成分（ｓ ₂ ）とに分離して該第３の偏波成分を透過し
て前記第３の出射面から出射し、前記第４の偏波成分を
反射して前記第４の出射面から出射し、前記第４の入射
面に入射された光が前記第３の偏波成分と同じ偏波成分
であれば透過して前記第４の出射面から出射し、前記第
４の偏波成分と同じ偏波成分であれば反射して前記第３
の出射面から出射する第２の偏光ビームスプリッタ
（７）にして、前記第３の入射面に入射される光の前記
第１の偏波成分の偏波面の方向と前記第２の偏光ビーム
スプリッタとの関係が、前記第１の出射面から出射され
た光の前記第１の偏波成分の偏波面の方向と前記第１の
偏光ビームスプリッタとの関係と比較して、前記光の光
軸の回りに４５°回転するように配置されている前記第
２の偏光ビームスプリッタ（７）と、前記第４の出射面
と前記第４の入射面とを光の偏波面が一致する偏波主軸
方向、または９０°変化する偏波主軸方向のいずれか一
方の偏波主軸方向となるように接続する第２の偏波保持
ファイバ（８）とを備えており、前記第１の偏波保持フ
ァイバと前記第２の偏波保持ファイバが、前記第２の偏
波成分の前記第１の偏波成分に対する遅延時間値と前記
第４の偏波成分の前記第３の偏波成 分に対する遅延時間
値とが１：２以上の関係となるような長さとなってい
る。

【０００６】請求項２記載のデポラサイザは、第１の入
射面（１０ａ）、第２の入射面（１０ｄ）、第１の出射
面（１０ｂ）および第２の出射面（１０ｃ）を有し、該
第１の入射面に入射された光を第１の偏波成分（ｐ ₁ ）
と該第１の偏波成分に直交する第２の偏波成分（ｓ ₁ ）
とに分離して該第１の偏波成分を透過して前記第１の出
射面から出射し、前記第２の偏波成分を前記第２の出射
面から出射し、前記第２の入射面に入射された光が前記
第１の偏波成分と同じ偏波成分であれば透過して前記第
２の出射面から出射し、前記第２の偏波成分と同じ偏波
成分であれば反射して前記第１の出射面から出射する第
１の偏光ビームスプリッタ（１０）と、前記第２の出射
面と前記第２の入射面とを光の偏波面が一致する偏波主
軸方向、または９０°変化する偏波主軸方向のいずれか
一方の偏波主軸方向となるように接続する第１の偏波保
持ファイバ（２）と、第３の入射面（１０ｅ）、第４の
入射面（１０ｈ）、第３の出射面（１０ｆ）および第４
の出射面（１０ｇ）を有し、該第３の入射面に入射され
た光を第３の偏波成分（ｐ ₂ ）と該第３の偏波成分に直
交する第４の偏波成分（ｓ ₂ ）とに分離して該第３の偏
波成分を透過して前記第３の出射面から出射し、前記第
４の偏波成分を反射して前記第４の出射面から出射し、
前記第４の入射面に入射された光が前記第３の偏波成分
と同じ偏波成分であれば透過して前記第４の出射面から
出射し、前記第４の偏波成分と同じ偏波成分であれば反
射して前記第３の出射面から出射する第２の偏光ビーム
スプリッタ（７）と、前記第４の出射面と前記第４の入
射面とを光の偏波面が一致する偏波主軸方向、または９
０°変化する偏波主軸方向のいずれか一方の偏波主軸方
向となるように接続する第２の偏波保持ファイバ（８）
と、前記第１の出射部と前記第３の入射部とを光の偏波
面が４５°変化する偏波主軸方向となるように接続する
第３の偏波保持ファイバ（１１）とを備えており、前記
第１の偏波保持ファイバと前記第２の偏波保持ファイバ
が、前記第２の偏波成分の前記第１の偏波成分に対する
遅延時間値と前記第４の偏波成分の前記第３の偏波成分
に対する遅延時間値とが１：２以上の関係となるような
長さとなっている。請求項３記載のデポラサイザは、請
求項２記載のデポラライザにおいて、前記第１の偏光ビ
ームスプリッタおよび第２の偏光ビームスプリッタが単
一の偏光ビー ムスプリッタで構成され、該単一の偏光ビ
ームスプリッタの領域を分割して使用することとしてい
る。

【０００７】

【作用】この発明の方法及び装置によれば、光は互いに
直交する２つの偏波光に分離され、一方の偏波光の偏波
面と他方の偏波光の偏波面とは直交関係を保持されつつ
一方の偏波光が他方の偏波光に対して所定時間遅延させ
られた後、他方の偏波光に対して所定時間遅延した一方
の偏波光と他方の偏波光とは合波される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２はこの発明の第１の実施例を示す概略構成図
である。第１の実施例の装置は、互いに直交する偏波光
成分（以後、それぞれｓ波、ｐ波という）をもつ入射光
を入射するためのシングルモードファイバ４が結合用の
コリメートレンズ５を介して偏光ビームスプリッタ６に
結合されている。該偏光ビームスプリッタ６はその第１
の面６ａから光が入射すると、ｐ波は透過して第２の面
６ｂから出射し、ｓ波は反射して第３の面６ｃから出射
し、該第３の面６ｃに対向する第４の面６ｄからｓ波を
入射すると反射して前記第２の面６ｂに出射する。

【０００９】前記偏光ビームスプリッタ６の第１の面６
ａへの入射光中のｓ波を反射して出射する位置、即ち、
第３の面６ｃに結合用のコリメートレンズ５を介して偏
波保持ファイバ２の一端が結合され、該偏波保持ファイ
バ２の他端が第４の面６ｄに結合用のコリメートレンズ
５を介して結合されている。偏光ビームスプリッタ６と
偏波保持ファイバ２とは、ｓ波が第３の面６ｃから出射
するときと第４の面６ｄに入射するときとで偏光ビーム
スプリッタ６に対して該ｓ波の偏波面が変化しないよう
な偏波主軸方向で結合されている。そして、第２の面６
ｂには出射用のシングルモードファイバ９が結合用のコ
リメートレンズ５を介して結合されている。第１の実施
例では、偏光ビームスプリッタ６が前記分離装置１と合
波手段３とを兼ねている。以下、第２〜４実施例の偏光
ビームスプリッタも同様である。

【００１０】次に、第１の実施例の動作を説明する。入
射用のシングルモードファイバ４から入射した光は、偏
光ビームスプリッタ６でｓ波とｐ波に分離される、即
ち、ｓ波は反射して第３の面６ｃから出射し、ｐ波は透
過して第２の面６ｂから出射する。第３の面６ｃから出
射したｓ波は偏波保持ファイバ２中を伝搬することでｐ
波に対して遅延させられ、第４の面６ｄから再び前記偏
光ビームスプリッタ６に入射し、再び反射して第２の面
６ｂから出射する。このとき、該ｓ波の第１の面６ａへ
の入射より偏波保持ファイバ２での遅延時間分だけ遅れ
て第１の面６ａに入射したｐ波と合波される。従って、
合波して第２の面６ｂから出射し、出射用のシングルモ
ードファイバ９からとりだされる光は、ｓ波がｐ波より
所定時間遅延している。

【００１１】図３はこの発明の第２の実施例を示す概略
構成図である。第２の実施例の装置は、互いに直交する
偏波光成分をもつ入射光を入射するためのシングルモー
ドファイバ４が結合用のコリメートレンズ５を介して偏
光ビームスプリッタ６に結合されている。該偏光ビーム
スプリッタ６はその第１の面６ａから光が入射すると、
ｐ波は透過して第２の面６ｂから出射し、ｓ波は反射し
て第３の面６ｃから出射し、該第３の面６ｃに対向する
第４の面６ｄからｓ波を入射すると反射して前記第２の
面６ｂから出射し、第４の面６ｄからｐ波を入射すると
透過して前記第３の面６ｃから出射する。

【００１２】前記偏光ビームスプリッタ６の第１の面６
ａへの入射光中のｓ波を反射して出射する位置、即ち、
第３の面６ｃに結合用のコリメートレンズ５を介して偏
波保持ファイバ２の一端が結合され、該偏波保持ファイ
バ２の他端が第４の面６ｄに結合用のコリメートレンズ
５を介して結合されている。偏光ビームスプリッタ６と
偏波保持ファイバ２とは、ｓ波が第３の面６ｃから出射
するときと第４の面６ｄに入射するときとで偏光ビーム
スプリッタ６に対して該ｓ波の偏波面が９０°変化する
ような偏波主軸方向で結合されている。そして、第２の
面６ｂには出射用のシングルモードファイバ９が結合用
のコリメートレンズ５を介して結合されている。

【００１３】次に、第２の実施例の動作を説明する。入
射用のシングルモードファイバ４から入射した光は、偏
光ビームスプリッタ６でｓ波とｐ波に分離される、即
ち、ｓ波は反射して第３の面６ｃから出射し、ｐ波は透
過して第２の面６ｂから出射する。第３の面６ｃから出
射したｓ波は偏波保持ファイバ２中を伝搬することでｐ
波に対して遅延させられ、第４の面６ｄから再び前記偏
光ビームスプリッタ６に入射する。このとき、該ｓ波の
偏波面は偏光ビームスプリッタ６に対して９０°変化し
ているので（つまり、偏光ビームスプリッタ６に対して
ｐ波と同じ偏波面をもっているので）、第４の面６ｄか
ら入射した前記ｓ波は一度は偏光ビームスプリッタ６を
透過して第３の面６ｃから再び出射する。第３の面６ｃ
から再び出射したｓ波は、二度目に第４の面６ｄから入
射するときはその偏波面は偏光ビームスプリッタ６に対
して９０°×２だけ変化しているので（つまり、偏光ビ
ームスプリッタ６に対して第１の面６ａに入射したとき
のｓ波と同じ偏波面に戻っているので）、反射して第２
の面６ｂから出射する。このとき、該ｓ波の第１の面６
ａへの入射より偏波保持ファイバ２での遅延時間分だけ
遅れて第１の面６ａに入射したｐ波と合波される。

【００１４】従って、合波して第２の面６ｂから出射
し、出射用のシングルモードファイバ９からとりだされ
る光は、ｓ波がｐ波より所定時間遅延している。第２の
実施例では偏光ビームスプリッタ６と偏波保持ファイバ
２とをｓ波の偏波面が９０°変化するような偏波主軸方
向で結合しているので、ｓ波は偏波保持ファイバ２内を
２回伝搬することになる。従って、第１の実施例と同じ
遅延時間を得るのに偏波保持ファイバの長さは１／２で
済む。

【００１５】図４はこの発明の第３の実施例を示す概略
構成図である。第３の実施例は、従来の技術の項で採り
上げた光ファイバデポラライザにこの発明を適用したも
のである。第３の実施例の装置は、第２の実施例の装置
の偏光ビームスプリッタ６の第２の面６ｂに結合したコ
リメートレンズ５及び出射用のシングルモードファイバ
９を取り除いた構成のものと、第２の実施例の装置の偏
光ビームスプリッタ６の第１の面６ａに結合したコリメ
ートレンズ５及び入射用のシングルモードファイバ４を
取り除いた構成のものとを前記第２の面６ｂと第１の面
６ａとを合わせるように、入射用及び出射用のシングル
モードファイバ４，９間の光軸の回りに４５°回転して
配置したものである。

【００１６】詳述すれば、互いに直交する偏波光成分を
もつ入射光を入射するためのシングルモードファイバ４
が結合用のコリメートレンズ５を介して第一の偏光ビー
ムスプリッタ６に結合されている。該第一の偏光ビーム
スプリッタ６はその第１の面６ａから光が入射すると、
ｐ波は透過して第２の面６ｂから出射し、ｓ波は反射し
て第３の面６ｃから出射し、該第３の面６ｃに対向する
第４の面６ｄからｓ波を入射すると反射して前記第２の
面６ｂから出射し、第４の面６ｄからｐ波を入射すると
透過して前記第３の面６ｃから出射する。

【００１７】前記第一の偏光ビームスプリッタ６の第１
の面６ａへの入射光中のｓ波を反射して出射する位置、
即ち、第３の面６ｃに結合用のコリメートレンズ５を介
して第一の偏波保持ファイバ２の一端が結合され、該第
一の偏波保持ファイバ２の他端が第４の面６ｄに結合用
のコリメートレンズ５を介して結合されている。第一の
偏光ビームスプリッタ６と第一の偏波保持ファイバ２と
は、ｓ波が第３の面６ｃから出射するときと第４の面６
ｄに入射するときとで第一の偏光ビームスプリッタ６に
対して該ｓ波の偏波面が９０°変化するような偏波主軸
方向で結合されている。

【００１８】そして、第一の偏光ビームスプリッタ６の
第２の面６ｂには第二の偏光ビームスプリッタ７の第１
の面７ａが合わせられており、両偏光ビームスプリッタ
６，７は入射用のシングルモードファイバ４と出射用の
シングルモードファイバ９間の光軸に対して４５°回転
した位置関係で配置されている。第二の偏光ビームスプ
リッタ７のｓ波及びｐ波に対する作用は第一の偏光ビー
ムスプリッタ６と同じである。前記第二の偏光ビームス
プリッタ７の第１の面７ａへの入射光中のｓ波を反射し
て出射する位置、即ち、第３の面７ｃに結合用のコリメ
ートレンズ５を介して第二の偏波保持ファイバ８の一端
が結合され、該第二の偏波保持ファイバ８の他端が第４
の面７ｄに結合用のコリメートレンズ５を介して結合さ
れている。第二の偏光ビームスプリッタ７と第二の偏波
保持ファイバ８とは、ｓ波が第３の面７ｃから出射する
ときと第４の面７ｄに入射するときとで第二の偏光ビー
ムスプリッタ７に対して該ｓ波の偏波面が９０°変化す
るような偏波主軸方向で結合されている。そして、第２
の面７ｂには出射用のシングルモードファイバ９が結合
用のコリメートレンズ５を介して結合されている。第一
の偏波保持ファイバ２の長さと第二の偏波保持ファイバ
８の長さの比は１対２であり、第二の偏波保持ファイバ
８の長さは入射光のコヒーレント長をこの偏波保持ファ
イバ８の実効屈折率で割った長さ以上である。

【００１９】次に、第３の実施例の動作を説明する。第
３の実施例の装置の前半部分、即ち、入射用のシングル
モードファイバ４から第一の偏光ビームスプリッタ６の
第２の面６ｂまで、及び後半部分、即ち、第二の偏光ビ
ームスプリッタ７の第１の面７ａから出射用のシングル
モードファイバ９までの動作はそれぞれ第２の実施例の
動作と同じである。但し、第二の偏波保持ファイバ８の
長さが第一の偏波保持ファイバ２の長さの２倍であるの
で、後半部分では前半部分の２倍の光路長差が得られ
る。前半部分及び後半部分の入射光に対する作用は、そ
れぞれ前述した従来の光ファイバデポラライザの短い方
の偏波保持ファイバ２１及び長い方の偏波保持ファイバ
２２の作用に相当する。

【００２０】動作を詳述すれば、入射用のシングルモー
ドファイバ４から入射した光は、第一の偏光ビームスプ
リッタ６でｓ₁ 波とｐ₁ 波に分離される、即ち、ｓ₁ 波
は反射して第３の面６ｃから出射し、ｐ₁ 波は透過して
第２の面６ｂから出射する。第３の面６ｃから出射した
ｓ₁ 波は第一の偏波保持ファイバ２中を伝搬することで
ｐ₁ 波に対して遅延させられ、第４の面６ｄから再び前
記第一の偏光ビームスプリッタ６に入射する。このと
き、該ｓ₁ 波の偏波面は第一の偏光ビームスプリッタ６
に対して９０°変化しているので（つまり、第一の偏光
ビームスプリッタ６に対してｐ₁ 波と同じ偏波面をもっ
ているので）、第４の面６ｄから入射した前記ｓ₁ 波は
一度は第一の偏光ビームスプリッタ６を透過して第３の
面６ｃから再び出射する。第３の面６ｃから再び出射し
たｓ₁ 波は、二度目に第４の面６ｄから入射するときは
その偏波面は第一の偏光ビームスプリッタ６に対して９
０°×２だけ変化しているので（つまり、第一の偏光ビ
ームスプリッタ６に対して第１の面６ａに入射したとき
のｓ₁ 波と同じ偏波面に戻っているので）、反射して第
２の面６ｂから出射する。このとき、該ｓ₁ 波の第１の
面６ａへの入射より第一の偏波保持ファイバ２での遅延
時間分だけ遅れて第１の面６ａに入射したｐ₁波と合波
される。

【００２１】合波して第一の偏光ビームスプリッタ６の
第２の面６ｂから出射し、第二の偏光ビームスプリッタ
７の第１の面７ａに入射した光は、第二の偏光ビームス
プリッタ７でｓ₂ 波とｐ₂ 波に分離される、即ち、ｓ₂
波は反射して第３の面７ｃから出射し、ｐ₂ 波は透過し
て第２の面７ｂから出射する。第３の面７ｃから出射し
たｓ₂ 波は第二の偏波保持ファイバ８中を伝搬すること
でｐ₂ 波に対して遅延させられ、第４の面７ｄから再び
前記第二の偏光ビームスプリッタ７に入射する。このと
き、該ｓ₂ 波の偏波面は第二の偏光ビームスプリッタ７
に対して９０°変化しているので（つまり、第二の偏光
ビームスプリッタ７に対してｐ₂ 波と同じ偏波面をもっ
ているので）、第４の面７ｄから入射した前記ｓ₂ 波は
一度は第二の偏光ビームスプリッタ７を透過して第３の
面７ｃから再び出射する。第３の面７ｃから再び出射し
たｓ₂ 波は、二度目に第４の面７ｄから入射するときは
その偏波面は第二の偏光ビームスプリッタ７に対して９
０°×２だけ変化しているので（つまり、第二の偏光ビ
ームスプリッタ７に対して第１の面７ａに入射したとき
のｓ₂ 波と同じ偏波面に戻っているので）、反射して第
２の面７ｂから出射する。このとき、該ｓ₂ 波の第１の
面７ａへの入射より第二の偏波保持ファイバ８での遅延
時間分だけ遅れて第１の面７ａに入射したｐ₂ 波と合波
される。

【００２２】従来の技術の項で述べたように、従来の方
法で１ＭＨｚのスペクトル線幅をもつ光波（コヒーレン
ト長は単純に計算すれば１５０ｍになる）をデポラライ
ズするためには数１００ｋｍ〜数１０００ｋｍの偏波保
持ファイバが必要であるが、第３の実施例のデポラライ
ザを用いれば、偏波保持ファイバの実効屈折率を１．４
５とすると、高々１６０ｍで済む。因みに、短い方の偏
波保持ファイバの必要な長さは式（２）で求められる。 Ｌ_f ≧ｌ_c ／ｎ_e ……………（２） ここで、Ｌ_f は短い方の偏波保持ファイバの長さ、ｌ_c
はコヒーレント長、ｎ_e は偏波保持ファイバの実効屈折
率である。第３の実施例のデポラライザ全体で必要な偏
波保持ファイバの長さはＬ_f ×３÷２である。（÷２と
なるのは、第一及び第二の偏波保持ファイバ２、８をｓ
波がそれぞれ２回伝搬するようにしているからであ
る。） 第３の実施例のデポラライザを用いれば、従来技術では
偏波保持ファイバの長さが障害となって実現が困難であ
った光のデポラライズも可能となる。

【００２３】図５はこの発明の第４の実施例を示す概略
構成図である。第４の実施例は、第３の実施例と同じく
デポラライザにこの発明を適用したものである。第３の
実施例の装置では、偏光ビームスプリッタを２個使用し
ているが、第４の実施例の装置では１個にして領域を分
け２個分の働きをさせている。説明のために、第３の実
施例の第一の偏光ビームスプリッタ６の第１の面６ａ、
第２の面６ｂ、第３の面６ｃ、第４の面６ｄに相当する
面をそれぞれ第１１の面１０ａ、第１２の面１０ｂ、第
１３の面１０ｃ、第１４の面１０ｄとし、第二の偏光ビ
ームスプリッタ７の第１の面７ａ、第２の面７ｂ、第３
の面７ｃ、第４の面７ｄに相当する面をそれぞれ第２１
の面１０ｅ、第２２の面１０ｆ、第２３の面１０ｇ、第
２４の面１０ｈとする。

【００２４】第３の実施例の装置では、第一の偏光ビー
ムスプリッタ６の第２の面６ｂと第二の偏光ビームスプ
リッタ７の第１の面７ａを入射用及び出射用シングルモ
ードファイバ４，９間の光軸の回りに４５°回転して配
置したが、第４の実施例の装置では、偏光ビームスプリ
ッタを１個とし、偏光ビームスプリッタ１０の第１２の
面１０ｂから出射した光を第三の偏波保持ファイバ１１
で前記偏光ビームスプリッタ１０の第２１の面１０ｅに
入射するようにしている。そのとき、前記第三の偏波保
持ファイバ１１を光の偏波面が４５°回転して偏光ビー
ムスプリッタ１０に入射するように結合している。

【００２５】詳述すれば、互いに直交する偏波光成分を
もつ入射光を入射するためのシングルモードファイバ４
が結合用のコリメートレンズ５を介して偏光ビームスプ
リッタ１０の第１１の面１０ａに結合されている。該偏
光ビームスプリッタ１０はその第１１の面１０ａから光
が入射すると、ｐ波は透過して第１２の面１０ｂから出
射し、ｓ波は反射して第１３の面１０ｃから出射し、該
第１３の面１０ｃに対向する第１４の面１０ｄからｓ波
を入射すると反射して前記第１２の面１０ｂから出射
し、第１４の面１０ｄからｐ波を入射すると透過して前
記第１３の面１０ｃから出射する。また、その第２１の
面１０ｅから光が入射すると、ｐ波は透過して第２２の
面１０ｆから出射し、ｓ波は反射して第２３の面１０ｇ
から出射し、該第２３の面１０ｇに対向する第２４の面
１０ｈからｓ波を入射すると反射して前記第２２の面１
０ｆから出射し、第２４の面１０ｈからｐ波を入射する
と透過して前記第２３の面１０ｇから出射する。

【００２６】前記偏光ビームスプリッタ１０の第１１の
面１０ａへの入射光中のｓ波を反射して出射する位置、
即ち、第１３の面１０ｃに結合用のコリメートレンズ５
を介して第一の偏波保持ファイバ２の一端が結合され、
該第一の偏波保持ファイバ２の他端が第１４の面１０ｄ
に結合用のコリメートレンズ５を介して結合されてい
る。偏光ビームスプリッタ１０と第一の偏波保持ファイ
バ２とは、ｓ波が第１３の面１０ｃから出射するときと
第１４の面１０ｄに入射するときとで、該偏光ビームス
プリッタ１０に対して該ｓ波の偏波面が９０°変化する
ような偏波主軸方向で結合されている。

【００２７】そして、偏光ビームスプリッタ１０の第１
２の面１０ｂには結合用のコリメートレンズ５を介して
第三の偏波保持ファイバ１１の一端が結合され、該第三
の偏波保持ファイバ１１の他端が第２１の面１０ｅに結
合用のコリメートレンズ５を介して結合されている。偏
光ビームスプリッタ１０と第三の偏波保持ファイバ１１
とは、偏波光が第１２の面１０ｂから出射するときと第
２１の面１０ｅに入射するときとで、該偏光ビームスプ
リッタ１０に対して該偏波光の偏波面が４５°変化する
ような偏波主軸方向で結合されている。

【００２８】前記偏光ビームスプリッタ１０の第２１の
面１０ｅ入射光中のｓ波を反射して出射する位置、即
ち、第２３の面１０ｇに結合用のコリメートレンズ５を
介して第二の偏波保持ファイバ８の一端が結合され、該
第二の偏波保持ファイバ８の他端が第２４の面１０ｈに
結合用のコリメートレンズ５を介して結合されている。
偏光ビームスプリッタ１０と第二の偏波保持ファイバ８
とは、ｓ波が第２３の面１０ｇから出射するときと第２
４の面１０ｈに入射するときとで偏光ビームスプリッタ
１０に対して該ｓ波の偏波面が９０°変化するような偏
波主軸方向で結合されている。そして、第２２の面１０
ｆには出射用のシングルモードファイバ９が結合用のコ
リメートレンズ５を介して結合されている。第一の偏波
保持ファイバ２の長さと第二の偏波保持ファイバ８の長
さの比は１対２であり、第二の偏波保持ファイバ８の長
さは入射光のコヒーレント長をこの偏波保持ファイバの
実効屈折率で割った長さ以上である。

【００２９】次に、第４の実施例の動作を説明する。第
４の実施例の装置の前半部分、即ち、入射用のシングル
モードファイバ４から偏光ビームスプリッタ１０の第１
２の面１０ｂまで、及び後半部分、即ち、偏光ビームス
プリッタ１０の第２１の面１０ｅから出射用のシングル
モードファイバ９までの動作はそれぞれ第２の実施例の
動作と同じである。但し、第二の偏波保持ファイバ８の
長さが第一の偏波保持ファイバ２の長さの２倍であるの
で、後半部分では前半部分の２倍の光路長差が得られ
る。前述のように、偏光ビームスプリッタ１０と第三の
偏波保持ファイバ１１とは、偏波光が第１２の面１０ｂ
から出射するときと第２１の面１０ｅに入射するときと
で、該偏光ビームスプリッタ１０に対して該偏波光の偏
波面が４５°変化するような偏波主軸方向で結合されて
いるので、全体としては入射光に対して第３の実施例と
同じ作用をする。

【００３０】動作を詳述すれば、入射用のシングルモー
ドファイバ４から入射した光は、偏光ビームスプリッタ
１０でｓ₁ 波とｐ₁ 波に分離される、即ち、ｓ₁ 波は反
射して第１３の面１０ｃから出射し、ｐ₁ 波は透過して
第１２の面１０ｂから出射する。第１３の面１０ｃから
出射したｓ₁ 波は第一の偏波保持ファイバ２中を伝搬す
ることでｐ₁ 波に対して遅延させられ、第１４の面１０
ｄから再び前記偏光ビームスプリッタ１０に入射する。
このとき、該ｓ₁ 波の偏波面は偏光ビームスプリッタ１
０に対して９０°変化しているので（つまり、偏光ビー
ムスプリッタ１０に対してｐ₁ 波と同じ偏波面をもって
いるので）、第１４の面１０ｄから入射した前記ｓ₁ 波
は一度は偏光ビームスプリッタ１０を透過して第１３の
面１０ｃから再び出射する。第１３の面１０ｃから再び
出射したｓ₁ 波は、二度目に第１４の面１０ｄから入射
するときはその偏波面は偏光ビームスプリッタ１０に対
して９０°×２だけ変化しているので（つまり、偏光ビ
ームスプリッタ１０に対して第１１の面１０ａに入射し
たときのｓ₁ 波と同じ偏波面に戻っているので）、反射
して第１２の面１０ｂから出射する。このとき、該ｓ₁
波の第１１の面１０ａへの入射より第一の偏波保持ファ
イバ２での遅延時間分だけ遅れて第１１の面１０ａに入
射したｐ₁ 波と合波される。

【００３１】該合波されて第１２の面１０ｂから出射し
た光は第三の偏波保持ファイバ１１内を伝搬して第２１
の面１０ｅに入射する。このとき、該光の偏波面は４５
°回転する。第２１の面１０ｅから入射した光は、偏光
ビームスプリッタ１０でｓ₂波とｐ₂ 波に分離される。
即ち、ｓ₂ 波は反射して第２３の面１０ｇから出射し、
ｐ₂ 波は透過して第２２の面１０ｆから出射する。第２
３の面１０ｇから出射したｓ₂ 波は第二の偏波保持ファ
イバ８中を伝搬することでｐ₂ 波に対して遅延させら
れ、第２４の面１０ｈから再び前記偏光ビームスプリッ
タ１０に入射する。このとき、該ｓ₂ 波の偏波面は偏光
ビームスプリッタ１０に対して９０°変化しているので
（つまり、偏光ビームスプリッタ１０に対してｐ₂ 波と
同じ偏波面をもっているので）、第２４の面１０ｈから
入射した前記ｓ₂ 波は一度は偏光ビームスプリッタ１０
を透過して第２３の面１０ｇから再び出射する。第２３
の面１０ｇから再び出射したｓ₂ 波は、二度目に第２４
の面１０ｈから入射するときはその偏波面は偏光ビーム
スプリッタ１０に対して９０°×２だけ変化しているの
で（つまり、偏光ビームスプリッタ１０に対して第２１
の面１０ｅに入射したときのｓ₂ 波と同じ偏波面に戻っ
ているので）、反射して第２２の面１０ｆから出射す
る。このとき、該ｓ₂ 波の第２１の面１０ｅへの入射よ
り第二の偏波保持ファイバ８での遅延時間分だけ遅れて
第２１の面１０ｅに入射したｐ₂ 波と合波される。

【００３２】

【発明の効果】この発明の光の直交偏波光間に大きな遅
延を与える方法および装置は、従来のような、偏波保持
ファイバのもつ性質を利用した、直交する２つの偏波光
間の微小な伝搬速度差の積み重ねではなく、光を互いに
直交する２つの偏波光に分離し、両偏波光間に光路長差
をもたせて相対的に一方の偏波光を遅延させた後合波す
ることとしたから、これによって、従来に比べ必要とす
る偏波保持ファイバを著しく短いものとすることができ
る。偏波保持ファイバが短くて済むので、偏波保持ファ
イバによる損失やクロストークの影響も小さくでき、ま
た、装置を小型化することができる。更に、この発明を
デポラライザに適用すれば、従来技術では偏波保持ファ
イバの長さが障害となって実現が困難であったコヒーレ
ント長の長い光のデポラライズも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本構成を示す図。

【図２】この発明の第１の実施例を示す概略構成図。

【図３】この発明の第２の実施例を示す概略構成図。

【図４】この発明の第３の実施例を示す概略構成図。

【図５】この発明の第４の実施例を示す概略構成図。

【図６】従来の方法を用いた光ファイバデポラライザを
示す概略構成図。

【符号の説明】

１ 分離装置 ２ 導波路（偏波保持ファイバ） ３ 合波手段 ４ 入射用のシングルモードファイバ ５ コリメートレンズ ６ 分離装置と合波手段とを兼ねた（第一の）偏光ビー
ムスプリッタ ７ 分離装置と合波手段とを兼ねた第二の偏光ビームス
プリッタ ８ 第二の偏波保持ファイバ ９ 出射用のシングルモードファイバ １０ 分離装置と合波手段とを兼ねた偏光ビームスプリ
ッタ １１ 第三の偏波保持ファイバ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−210414（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−51243（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−313095（ＪＰ，Ａ) Ｋ．ＴＡＫＡＤＡ，ｅｔ．ｅｌ．，Ｎ ｅｗ Ｆｉｂｅｒ−Ｏｐｔｉｃ Ｄｅｐ ｏｌａｒｉｚｅｒ，ＪＯＵＲＮＡＬ Ｏ Ｆ ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯ ＬＯＧＹ，1986年２月28日，ＶＯＬ．Ｌ Ｔ−４，ＮＯ．２，ｐｐ．213−219 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 27/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の入射面（６ａ）、第２の入射面（６
   ｄ）、第１の出射面（６ｂ）および第２の出 射面
   （６ｃ）を有し、該第１の入射面に入射された光を第１
   の偏波成分（ｐ ₁ ）と該第 １の偏波成分に直交する
   第２の偏波成分（ｓ ₁ ）とに分離して該第１の偏波成分
   を透過 して前記第１の出射面から出射し、前記第２
   の偏波成分を前記第２の出射面から出射し 、前記第
   ２の入射面に入射された光が前記第１の偏波成分と同じ
   偏波成分であれば透過 して前記第２の出射面から出
   射し、前記第２の偏波成分と同じ偏波成分であれば反射
   し て前記第１の出射面から出射する第１の偏光ビー
   ムスプリッタ（６）と、 前記第２の出射面と前記第２の入射面とを光の偏波面が
   一致する偏波主軸方向、または ９０°変化する偏波
   主軸方向のいずれか一方の偏波主軸方向となるように接
   続する第１ の偏波保持ファイバ（２）と、 第３の入射面（７ａ）、第４の入射面（７ｄ）、第３の
   出射面（７ｂ）および第４の出 射面（７ｃ）を有
   し、該第３の入射面に入射された光を第３の偏波成分
   （ｐ ₂ ）と該第 ３の偏波成分に直交する第４の偏波
   成分（ｓ ₂ ）とに分離して該第３の偏波成分を透過
   して前記第３の出射面から出射し、前記第４の偏波成分
   を反射して前記第４の出射面か ら出射し、前記第４
   の入射面に入射された光が前記第３の偏波成分と同じ偏
   波成分であ れば透過して前記第４の出射面から出射
   し、前記第４の偏波成分と同じ偏波成分であれ ば反
   射して前記第３の出射面から出射する第２の偏光ビーム
   スプリッタ（７）にして、 前記第３の入射面に入射される光の前記第１の偏波成分
   の偏波面の方向と前記第２の偏 光ビームスプリッタ
   との関係が、前記第１の出射面から出射された光の前記
   第１の偏波 成分の偏波面の方向と前記第１の偏光ビ
   ームスプリッタとの関係と比較して、前記光の 光軸
   の回りに４５°回転するように配置されている前記第２
   の偏光ビームスプリッタ（ ７）と、 前記第４の出射面と前記第４の入射面とを光の偏波面が
   一致する偏波主軸方向、または ９０°変化する偏波
   主軸方向のいずれか一方の偏波主軸方向となるように接
   続する第２ の偏波保持ファイバ（８）と を備えてお
   り、 前記第１の偏波保持ファイバと前記第２の偏波保持ファ
   イバが、前記第２の偏波成分の 前記第１の偏波成分
   に対する遅延時間値と前記第４の偏波成分の前記第３の
   偏波成分に 対する遅延時間値とが１：２以上の関係
   となるような長さとなっていることを特徴とす るデ
   ポラライザ。
2. 【請求項２】第１の入射面（１０ａ）、第２の入射面
   （１０ｄ）、第１の出射面（１０ｂ）および第２の出射
   面（１０ｃ）を有し、該第１の入射面に入射された光を
   第１の偏波成分（ｐ₁）と該第１の偏波成分に直交する
   第２の偏波成分（ｓ₁）とに分離して該第１の偏波成分
   を透過して前記第１の出射面から出射し、前記第２の偏
   波成分を前記第２の出射面から出射し、前記第２の入射
   面に入射された光が前記第１の偏波成分と同じ偏波成分
   であれば透過して前記第２の出射面から出射し、前記第
   ２の偏波成分と同じ偏波成分であれば反射して前記第１
   の出射面から出射する第１の偏光ビームスプリッタ（１
   ０）と、 前記第２の出射面と前記第２の入射面とを光の偏波面が
   一致する偏波主軸方向、または９０°変化する偏波主軸
   方向のいずれか一方の偏波主軸方向となるように接続す
   る第１の偏波保持ファイバ（２）と、 第３の入射面（１０ｅ）、第４の入射面（１０ｈ）、第
   ３の出射面（１０ｆ）および第４の出射面（１０ｇ）を
   有し、該第３の入射面に入射された光を第３の偏波成分
   （ｐ₂）と該第３の偏波成分に直交する第４の偏波成分
   （ｓ₂）とに分離して該第３の偏波成分を透過して前記
   第３の出射面から出射し、前記第４の偏波成分を反射し
   て前記第４の出射面から出射し、前記第４の入射面に入
   射された光が前記第３の偏波成分と同じ偏波成分であれ
   ば透過して前記第４の出射面から出射し、前記第４の偏
   波成分と同じ偏波成分であれば反射して前記第３の出射
   面から出射する第２の偏光ビームスプリッタ（１０）
   と、 前記第４の出射面と前記第４の入射面とを光の偏波面が
   一致する偏波主軸方向、または９０°変化する偏波主軸
   方向のいずれか一方の偏波主軸方向となるように接続す
   る第２の偏波保持ファイバ（８）と、 前記第１の出射面と前記第３の入射面とを光の偏波面が
   ４５°変化する偏波主軸方向となるように接続する第３
   の偏波保持ファイバ（１１）とを備えており、 前記第１の偏波保持ファイバと前記第２の偏波保持ファ
   イバが、前記第２の偏波成分の前記第１の偏波成分に対
   する遅延時間値と前記第４の偏波成分の前記第３の偏波
   成分に対する遅延時間値とが１：２以上の関係となるよ
   うな長さとなっていることを特徴とするデポラライザ。
3. 【請求項３】前記第１の偏光ビームスプリッタおよび第
   ２の偏光ビームスプリッタは単一の偏光ビー ムスプ
   リッタで構成され、該単一の偏光ビームスプリッタの領
   域を分割して使用するこ とを特徴とする請求項２に
   記載のデポラライザ。