JP6291364B2 - 偏波制御素子 - Google Patents
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Description
Ex=E0xcos(az−ωt) (式1)
Ey=E0ycos(az−ωt+ε) (式2)
S1=E0x 2−E0y 2 (式3)
S2=2E0xE0ycosε (式4)
S3=2E0xE0ysinε (式5)
図4は、参考例に係る安定子の構成を示す。図4には、入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部402と、センシング・電流発生部402に接続され、センシング・電流発生部402に発生した電流に比例した磁場を発生させる磁場発生部403と、センシング・電流発生部402及び磁場発生部403が表面又は内部に設けられた媒質401と、を備えた安定子400が示されている。
E0y 2=(S0−S1)/2=(1−S1)/2 (式7)
(式7)より、発生する偏波面回転量θは、以下の(式8)で示される。
θ(S1)=k(1−S1)/2 (式8)
(式8)より、垂直直線偏波であるS1=−1に近いほど大きな偏波面回転を発生させ、水平直線偏波であるS1=1に近いほど小さな偏波面回転を発生させることがわかる。偏波面回転は、ポアンカレ球のS3を軸とした回転軌道で表される。
図8を用いて、本発明の実施例1に係る偏波制御素子について説明する。図8には、入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部802、センシング・電流発生部802に接続され、センシング・電流発生部802に発生した電流に比例した磁場を発生させる磁場発生部803、並びにセンシング・電流発生部802及び磁場発生部803が表面又は内部に設けられた媒質801を含む複数の安定子からなる安定子群と、媒質801の内部あるいは近傍に設けられた磁場発生部803で生じる磁場と逆方向の磁場を発生させる逆方向磁場発生部804と、を備えた偏波制御素子800が示されている。
図10を用いて、本発明の実施例2に係る偏波制御素子について説明する。図10に示すように、実施例2に係る偏波制御素子1000では、逆方向磁場発生部1020としてコイルを用いており、コイルの内部に安定子群1010が設けられている。
図11を用いて、本発明の実施例3に係る偏波制御素子について説明する。実施例3に係る偏波制御素子では、安定子及び逆方向磁場発生部について、金属線から成る金属スプリットリング共振器(SRR:Split Ring Resonator)を用いている。図11には、立体リングを用いた安定子1102と、逆方向磁場発生部1103とが媒質1101に設けられた偏波制御素子1100が示されている。図11では、簡略化のため、1つの安定子1102及び逆方向磁場発生部1103によって構成された偏波制御素子1100が示されているが、実際には複数の安定子1102及び逆方向磁場発生部1103を電磁波の進行方向に並べることによって偏波制御素子1100が構成されている。
図12を用いて、本発明の実施例4に係る偏波制御素子について説明する。実施例3に係る偏波制御素子では、逆方向磁場発生部として立体リングを用いたが、実施例4に係る偏波制御素子では、逆方向磁場発生部としてPDを用いる。図12には、PDを用いた安定子1202と、PDを用いた逆方向磁場発生部1203とが媒質1201に設けられた偏波制御素子1200が示されている。図12では、簡略化のため、1つの安定子1202及び逆方向磁場発生部1203によって構成された偏波制御素子1200が示されているが、実際には複数の安定子1202及び逆方向磁場発生部1203を電磁波の進行方向に並べることによって偏波制御素子1200が構成されている。
図13を用いて、本発明の実施例5に係る偏波制御素子について説明する。図13に示す実施例5に係る偏波制御素子1300では、金属SRR1303及び整流機構1304を含む立体リングを用いた安定子1301が進行方向と同一方向の磁場1340を発生し、磁場発生部1305及びセンシング・電流発生部1306を含むPDを用いた逆方向磁場発生部1302が進行方向と逆方向の磁場1350をそれぞれ発生するようにそれぞれ構成されている。ここで、センシング・電流発生部1306が発生する逆方向磁場を一定とするため、センシング・電流発生部1306には偏光子が設けられていない。図13では、簡略化のため、1つの安定子1301及び逆方向磁場発生部1302によって構成された偏波制御素子1300が示されているが、実際には複数の安定子1301及び逆方向磁場発生部1302を電磁波の進行方向に並べることによって偏波制御素子1300が構成されている。
上記実施例1〜5では、本発明に係る偏波制御素子に直線偏波が入射する場合を説明してきたが、本発明に係る偏波制御素子に一定の位相差を有する楕円偏波が入射する場合を図14に示されるポアンカレ球を用いて説明する。
金属細線 101
ファラデー回転子 200
偏波制御素子 800、900、1000、1100、1200、1300
媒質 401、501、801、1101、1201
センシング・電流発生部 402、502、802、1205、1207、1306
磁場発生部 403、503、803、1204、1206、1305
光電変換素子 505
安定子群 600、910、1010
逆方向磁場発生部 804、920、921、1020、1103、1203、1302
安定子 400、500、1102、1202、1301
金属SRR 1104、1105、1107、1108、1303
整流機構 1106、1109、1304
Claims (5)
- 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
を含む複数の安定子と、
前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
前記逆方向磁場発生部は、一対の永久磁石から構成され、当該一対の永久磁石は電磁波の進行方向に並んで配置された前記複数の安定子から成る安定子群を挟むように電磁波の進行方向に配置されていることを特徴とする偏波制御素子。 - 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
を含む複数の安定子と、
前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
前記逆方向磁場発生部は、円筒形状の永久磁石から構成され、当該永久磁石は円筒形状の内部に電磁波の進行方向に並んで配置された前記複数の安定子から成る安定子群を含むよう配置されていることを特徴とする偏波制御素子。 - 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
を含む複数の安定子と、
前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
前記逆方向磁場発生部は、電圧が印加されるコイルから構成され、当該コイルは内部に電磁波の進行方向に並んで配置された前記複数の安定子から成る安定子群を含むよう配置されていることを特徴とする偏波制御素子。 - 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
を含む複数の安定子と、
前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
前記センシング・電流発生部は、第1の平面上の第1の領域を囲む第1の配線を含み、
前記磁場発生部は、前記第1の平面に略直交する第2の平面上の第2の領域を囲む第2の配線を含み、
前記偏波制御素子は、前記第1の平面と前記第2の平面との交線の近傍に配置され、前記第1の配線と前記第2の配線とが1つのループを形成するように前記第1の配線と前記第2の配線とを接続し、前記電磁波が前記第1の領域に入射したことに起因して前記第1の配線に誘起される電流を前記第2の配線において一方向に流すための第1の整流機構をさらに備え、
前記逆方向磁場発生部は、
前記第1の平面及び前記第2の平面に略直交する第3の平面上の第3の領域を囲む第3の配線と、
前記第2の平面に略平行な第4の平面上の第4の領域を囲む第4の配線と、
前記第3の平面と前記第4の平面との交線の近傍に配置され、前記第3の配線と前記第4の配線とが1つのループを形成するように前記第3の配線と前記第4の配線とを接続し、前記電磁波が前記第3の領域に入射したことに起因して前記第3の配線に誘起される電流を前記第4の配線において一方向に流すための第2の整流機構と、
を含み、
前記第2の整流機構は、前記逆方向磁場を発生するように前記第2の配線で流れる電流と逆方向の電流を前記第4の配線に流すことを特徴とする偏波制御素子。 - 入射した電磁波の偏波に応じて発生する電流を変化させるセンシング・電流発生部であって、光電変換素子の電磁波が入射する側の面を偏光子で覆って構成したセンシング・電流発生部と、
前記センシング・電流発生部に接続され、前記センシング・電流発生部で発生した電流に比例した磁場を発生する磁場発生部と、
前記センシング・電流発生部及び前記磁場発生部が表面又は内部に設けられた媒質と、
を含む複数の安定子と、
前記磁場発生部が発生する磁場と逆向きの逆方向磁場を発生する逆方向磁場発生部と、を備え、
前記複数の安定子は、電磁波の進行方向に並んで配置されており、
前記磁場発生部は、前記媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられたループ状の導体で構成された偏波制御素子において、
前記センシング・電流発生部は、第1の平面上の第1の領域を囲む第1の配線を含み、
前記磁場発生部は、前記第1の平面に略直交する第2の平面上の第2の領域を囲む第2の配線を含み、
前記偏波制御素子は、前記第1の平面と前記第2の平面との交線の近傍に配置され、前記第1の配線と前記第2の配線とが1つのループを形成するように前記第1の配線と前記第2の配線とを接続し、前記電磁波が前記第1の領域に入射したことに起因して前記第1の配線に誘起される電流を前記第2の配線において一方向に流すための整流機構をさらに備え、
前記逆方向磁場発生部は、
第2の媒質と、
前記第2の媒質の表面又は内部に設けられたフォトダイオードと、
前記第2の媒質の表面又は内部に設けられ、前記フォトダイオードに接続され、前記フォトダイオードで発生した電流に比例した前記逆方向磁場を発生する導体リングと、
を備え、
前記導体リングは、前記第2の媒質の表面又は内部において前記電磁波の進行方向に垂直な平面上に設けられていることを特徴とする偏波制御素子。
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