JPH042934B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は偏光依存性を改良した位相差強度変換
素子に関する。

位相差強度変換素子は機能的には位相差変調素
子（例えば偏光面回転をおこすフアラデー回転子
や楕円偏光化をおこす電気光学素子など）による
位相差を透過光強度に変換する部品として用いら
れる。

従来その為の方法として第１図の毎う偏光子
２、検光子２′用いる。構成法は例えば電気光学
素子の場合、外部からの動作に応じ偏光面の直交
する２成分に対し位相差を与える機能の位相差変
調素子３を置き、その前後に偏光子２、検光子
２′を置き、しかも偏光子２、検光子２′をそれぞ
れ使用目的に応じた設定角度におくことによりな
される。

すなわち、光フアイバ１から出射された光を第
１のレンズイで平行ビームにした後平行光５を偏
光子２により、特定方向の直線偏光成分のみを透
過させ、他は反射除去する。偏光子２を透過した
直線偏光は位相差変調素子３により楕円化され出
射される。この光のうち、検光子２′の主軸方向
の直線偏光成分のみが検光子２′を透過し、第２
のレンズロにより集束され光フアイバ４に入射す
るように配置する。

従つて位相差変調素子３によつて受ける偏光面
回転角がθ（もしくはθ＋2/π）の成分のみが光
フアイバ４に入る時には偏光面回転角がθ＋2/π
（もしくはθ）の成分は検光子２′で反射され光フ
アイバ４には入らない。このようにして偏光面回
転がθ（もしくはθ＋2/π）の成分を通過するよ
うな位差差強度変換素子となる。

しかしながら上記位相差強度変換素子は入射用
光フアイバ１から入力した光に対して偏光依存性
を有するもとなつている。即ち入射光線に対して
特定の偏光に対してしか偏光子２を透過させず残
りの光は捨てられており、有効に用いられていな
かつた。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、入
射光に対して100％有効に使用できる位相素強度
変換素子を提供するものである。

即ち本発明は入射用光フアイバと、該入射用光
フアイバから出射された光を平行ビームとする第
１のレンズと、テーパー状の複屈折物質板よりな
り第１の偏光分離素子と、偏光面変換素子と、テ
ーパー状の複屈折物質板よりなる第２の偏光分離
素子と、該第２の偏光分離素子から出射される平
行光を受光用光フアイバに集束する第２のレンズ
と、受光用光フアイバとがこの順序に光軸上に設
置された光変調器であつて、上記第１の偏光分離
素子及び上記第２の偏光分離素子が同一の複屈折
物質よりなり、そのテーパー角が同一で、且つ、
該第１の偏光分離素子の頂部とは底部は各々該第
２の偏光分離素子の底部と頂部に対向し対応する
面が互いに平行に設置され、該第１の偏光分離素
子の光学軸と該第２の偏光分離素子の光学軸は該
光軸に略垂直な互いに略平行な面上に存在し、且
つ、互いに0°（もしくは90°）の角をなして配置さ
れており、該テーパー角は、平行光が該第１の偏
光分離素子、上記偏光面変換素子、該第２の偏光
分離素子を通過後、該偏光面変換素子による偏光
面回転角が90°（もしくは0°）の場合、該第２の偏
光分離素子を通過した光ビームと上記第２のレン
ズの光軸のなす分離角φがtanφ＞ａ／ｆ（ｆは第
２のレンズの焦点距離、ａは受光用光フアイバの
コア径）を満すテーパー角であり、入射用光フア
イバからの光は第２のレンズで焦点を結んだ時、
該偏光面変換素子による偏光面回転角が0°（もし
くは90°）の場合に光が受光用光フアイバに集束
され、該偏光面回転角が90°（もしくは0°）の場合
には受光用光フアイバ端面のフアイバ軸より受光
用光フアイバのコア径以上離れた点に集光するよ
うに光を偏向する光変調器を提供するものであ
る。

以下本発明の実施例を第２図に示すテーバー状
の複屈折物質板を偏光分離素子及び偏光合成素子
として用いた光変調器を参照して詳細に説明す
る。

第２図で１は入射用光フアイバ、イは第１のレ
ンズ、１１はテーバー状の複屈折物質板から成る
偏光分離素子、１２は偏光面変換素子、１１′は
テーバー状の複屈折物質から成り偏光分離素子１
１と光学軸を一定角度0°（もしくは90°）ずらして
切出し、しかも同一の物質の場合にはテーバー角
の等しい偏光合成素子、ロは第２のレンズ、４は
受光用光フアイバ、１３，１３′，１４，１４′は
光線である。なお、偏光分離素子１１、偏光合成
素子１１′の光学軸は各々入射光線もしくはレン
ズの光軸に対し略垂直な互いに略平行な面上に存
在し、且つ、互いに0°（もしくは90°）の角をなし
て配置されて設置される。尚、第２図に示される
テーパー状の複屈折板よりなる偏光分離素子１
１，１１′の断面が台形状の上底部（短辺側）を
偏光分離素子の頂部、台形状の下底部（長辺側）
を偏光分離素子の底部として表す。

まず偏光分離素子１１で角度分離された常光線
ｏ及び異常光線ｅに位相差変調素子１２によつて
偏光面回転角0°（もしくは90°）が加えられた時に
は偏光合成素子１１′によつて角度分離が打消さ
れて平行光１３，１４となり、第２のレンズロで
集光した場合0°（もしくは90°）の偏光面回転を与
えられた常光ｏおよびｅを共に受光用光フアイバ
４に集光する。このことは第３図ａに模式的に示
される。

次に偏光分離素子１１で角度分離された常光線
ｏ及び異常光線ｅに位相差変調素子１２によつて
偏光面回転角90°（もしくは0°）が加えられた時に
は偏光面回転角90°（もしくは0°）加えられた常光
線ｏは偏光合成素子１１′において異常光線とし
てふるまい、他方偏光面回転角が90°（もしくは
0°）加えられた異常光線ｅは偏光合成素子１１′
において常光線としてふるまい第２図の１３′，
１４′に示される如く偏光合成素子１１′によつて
角度分離が増大される。従つて第２のレンズロで
集光した場合90°（もしくは0°）の偏光面回転を与
えられた常光及び異常光をそれぞれ集光位置が受
光用光フアイバ４の端面の光フアイバ軸よりフア
イバコア径以上離れるように常光と異常光に角度
分離を与える。このことは第３図ｂに模式的に示
される。

即ちレンズの焦点距離をｆ、光フアイバのコア
径をａとすると偏光分離素子１１と偏光合成素子
１１′での分離角は等しく（例えば両者を同一
の物質で作る場合にはテーバー角が等しく）その
値は tan＞ａ／ｆ である。

電気光学結晶を用いた場合について具体的に説
明する。偏光分離素子１１、偏光合成素子１１′
を光が透過するときに常光ｏと異常光ｅとで屈折
角度が異なるため偏光分離が行える。複屈折物質
から成る第１のテーパー状の偏光分離素子１１に
光を入射させると、偏光によつて屈折率が違なる
ので、常光と異常光とに分れて別方向に屈折し位
相差変調素子としての電気光学素子に入射する。

電気光学結晶としては光の波長にもよるが
ZnTe、GaAs等を用いることができる。これの
結晶軸を直線偏光した入射光の偏波方向に対して
適切に設定しておくと、入射光を直交する二成分
に分解した各成分は入射面では同位相であるが、
結晶中では印加電圧により定まり偏波方向によつ
て異なる屈折率を各々受けながら出射光となる。
電気光学効果によつて屈折率が大きくなる軸の方
向に偏波面を持つ成分は遅く進み、屈折率が小さ
くなる軸の方向に偏波面を持つ成分は速く進む。
この結果、結晶を出射したあとの両成分間には、
印加電圧によつて比例して位相差が生じ、これを
合成した光は一般に楕円偏光になつている。

位相差変調素子としての電気光学素子１２によ
りそれぞれ位相差を受け楕円化した常光及び異常
光は複屈折物質からなる１１と光学軸を一定角度
ずらして切出しテーパー角の等しい第２のテーパ
ー状の偏光合成素子１１′に入射される。第２の
テーパー状の偏光合成素子１１′の光学軸はその
軸と電気光学素子の主軸のなす角度が電気光学素
子の主軸と第１のテーパー状の偏光分離素子１１
の光学軸がなす角度に等しくかつ45°であるよう
に、光線方向のまわりに回転したものを用いてい
るので、常光・異常光に対し電気光学素子により
偏光面回転を受けない成分は第２のテーパー状の
偏光合成素子１１′の内部での常光、異常光にそ
れぞれ対応するため偏光合成素子１１′を透過し
た常光と異常光は互いに平行光線１３，１４とな
つて出射される。この常光、異常光の平行光線を
レンズロで光フアイバ４に集束できる。

一方常光・異常光に対し電気光学素子により
90°の偏光面回転を受けた成分は第２のテーパー
状の偏光合成素子１１′に入射した後、それぞれ
異常光、常光となるため、屈折透過光１３′，１
４′は分離角がさらに増大し、第２のレンズで集
光しても受光用光フアイバ４には入らない。

なお受光用光フアイバ４をパワーメーターに接
続しておけば、パワーメーターには印加電圧に応
じた光出力が検出される。

以上の説明から明らかな如く、光フアイバから
の光をレンズで平行ビームにして偏光面変換素子
を通す場合に、光線を偏光分離してその進行方向
を少し変えることができる偏光分離素子として、
テーパー状の複屈折物質を使い、しかも光学軸方
向を選ぶことにより偏光面が相互に直交する任意
の方向の偏光を分離できるようにすることにより
小型で偏光依存性のない位相差強度変換素子を実
現することができる。なお複屈折板、偏光面変換
素子を少し傾けることにより、それらの面での反
射光が元に戻るのを防ぐことができる。

偏光面変換素子としてフアラデー回転子、磁性
ガラス等の磁気光学素子を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の位相差強度変換素子を説明する
図、第２図は本発明の位相差強度変換素子を説明
する図、第３図は本発明の動作を説明する図であ
る。 １，４：光フアイバ、１１：テーパー状偏光分
離素子、１１′：１１と光学軸を一定角度ずらし
て切出し、しかもテーパー角の等しいテーパー状
偏光分離素子、１２：偏光面変換素子、イ，ロ：
レンズ、１３，１３′，１４，１４′：光線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入射用光フアイバと、 該入射用光フアイバから出射された光を平行ビ
   ームとする第１のレンズと、 テーパー状の複屈折物質板よりなる第１の偏光
   分離素子と、 偏光面変換素子と、 テーパー状の複屈折物質板よりなる第２の偏光
   分離素子と、 該第２の偏光分離素子から出射される平行光を
   受光用光フアイバに集束する第２のレンズと、 受光用光フアイバとがこの順序に光軸上に設置
   された光変調器であつて、 上記第１の偏光分離素子及び上記第２の偏光分
   離素子が同一の複屈折物質よりなり、そのテーパ
   ー角が同一で、且つ、該第１の偏光分離素子の頂
   部と底部は各々該第２の偏光分離素子の底部と頂
   部に対向し対応する面が互いに平行に設置され、
   該第１の偏光分離素子の光学軸と該第２の偏光分
   離素子の光学軸は該光軸に略垂直な互いに略平行
   な面上に存在し、且つ、互いに0°（もしくは90°）
   の角をなして配置されており、 該テーパー角は、平行光が該第１の偏光分離素
   子、上記偏光面変換素子、該第２の偏光分離素子
   を通過後、該偏光面変換素子による偏光面回転角
   が90°（もしくは0°）の場合、該第２の偏光分離素
   子を通過した光ビームと上記第２のレンズの光軸
   のなす分離角φが tanφ＞ａ／ｆ（ｆは第２のレンズの焦点距離、
   ａは受光用光フアイバのコア径）を満すテーパー
   角であり、 入射用光フアイバからの光は第２のレンズで焦
   点を結んだ時、該偏光面変換素子による偏光面回
   転角が0°（もしくは90°）の場合に光が受光用光フ
   アイバに集束され、該偏光面回転角が90°（もしく
   は0°）の場合に受光用光フアイバ端面のフアイバ
   軸より受光用光フアイバのコア径以上離れた点に
   集光するように光を偏向することを特徴とする光
   変調器。 ２ 上記偏光面変換素子が電気光学素子であり、
   上記第１の偏光分離素子の光学軸と該電気光学素
   子の主軸とのなす角度及び該電気光学素子の主軸
   と上記第２の偏光分離素子の光学軸のなす角度が
   等しく45°であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光変調器。 ３ 上記偏光面変換素子が磁気光学素子である特
   許請求の範囲第１項記載の光変調器。