JPH0451013A - Optical circulator - Google Patents
Optical circulatorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用会費〉
本発明は低損失で高アイソレージ璽ンの偏光無依存光サ
ーキュレータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Usage Fees> The present invention relates to a polarization-independent optical circulator with low loss and high isolation.
〈従来の技術〉
第5図に、従来の偏光無依存光サーキュレータの代表的
な構成を示す。<Prior Art> FIG. 5 shows a typical configuration of a conventional polarization-independent optical circulator.
第5図のものは4端子の光サーキュレータであり、4本
の光ファイバ1−1〜1−4と、4つのレンズ2−1〜
2−4と、各1つのファラデー素子3及び旋光素子4と
、各2つの偏光ビームスプリッタ5−1.5−2及び直
角プリズム6−1.6−2とからなる。The one in Fig. 5 is a four-terminal optical circulator, with four optical fibers 1-1 to 1-4 and four lenses 2-1 to 1-4.
2-4, one each of Faraday element 3 and optical rotation element 4, two each of polarizing beam splitters 5-1.5-2 and right-angle prisms 6-1.6-2.
第5図の従来の光サーキュレータでは、いずれかの光フ
ァイバ1−i(i=1〜4)からレンズ2− iを通し
て無偏光が一方の偏光ビームスプリッタ5−1又は5−
2に入射し、ここで電界の振動面が互いに直交する2つ
の直線観光ビームに分離される。これら2つの直線a光
ビームは、ファラデー素子3と旋光素子4を通過するこ
とによってそれぞれ振動面を0度又は90度回転させら
れた後、他方の偏光ビームスプリッタ5−2又は5−1
で合波され、所定の光ファイバ1−j(j=1〜4、]
≠i)から出射される。In the conventional optical circulator shown in FIG. 5, unpolarized light is transmitted from one of the optical fibers 1-i (i=1 to 4) through the lens 2-i to one polarizing beam splitter 5-1 or 5-.
2, where the oscillation plane of the electric field is separated into two straight sight beams that are orthogonal to each other. These two straight a-light beams pass through the Faraday element 3 and the optical rotation element 4 to rotate their vibration planes by 0 degrees or 90 degrees, respectively, and then pass through the other polarizing beam splitter 5-2 or 5-1.
and is multiplexed into a predetermined optical fiber 1-j (j=1 to 4, ]
≠i).
ところで、上述の従来の偏光無依存光サーキュレータで
は、成る光ファイバ1−1からの入力光が所定の光ファ
イバ1−jへ結合する光路と、他の光ファイバ1− k
(k=1〜4、k≠11に≠J)からの入力光が所定
の光ファイバ1−1に結合する光路とが重なっている。By the way, in the above-mentioned conventional polarization-independent optical circulator, there is an optical path in which the input light from the optical fiber 1-1 is coupled to a predetermined optical fiber 1-j, and another optical fiber 1-k.
(k=1 to 4, k≠11 to ≠J) overlaps with the optical path in which input light is coupled to a predetermined optical fiber 1-1.
そのため、ファラデー素子3や旋光素子4での振動面の
回転角精度が十分ではない場合、又は偏光ビームスプリ
ッタ5−1.5−2の消光比が十分ではない場合、所定
のアイソレージ曹ンを得ることができないという不都合
があった。Therefore, if the rotational angle accuracy of the vibration plane in the Faraday element 3 or the optical rotation element 4 is not sufficient, or if the extinction ratio of the polarizing beam splitter 5-1.5-2 is not sufficient, a predetermined isolation can be obtained. The problem was that I couldn't do it.
特に、偏光ビームスプリッタ5−1.5−2はそれぞれ
の偏光ビームスプリッタで生じる不要偏光成分が加わる
ように配置されているので、偏光ビームスプリッタ5−
1又は5−2の消光比以上のアイソレージシンは達成で
きない。In particular, the polarizing beam splitters 5-1 and 5-2 are arranged so that unnecessary polarization components generated in each polarizing beam splitter are added to the polarizing beam splitters 5-1 and 5-2.
Isolation ratios greater than 1 or 5-2 cannot be achieved.
この問題を改善するため、第5図の構成中、レンズ2−
1.2−3と偏光ビームスプリッタ5−1との間、レン
ズ2−2.2−4と偏光ビームスプリッタ5−2との間
に、複屈折結晶板(図示省略)を付加した光サーキュレ
ータが提案されている(特願平1−156018号「偏
光無依存光回路」)。In order to improve this problem, in the configuration shown in FIG.
1.2-3 and the polarizing beam splitter 5-1, and between the lens 2-2.2-4 and the polarizing beam splitter 5-2, an optical circulator with a birefringent crystal plate (not shown) is provided. It has been proposed (Japanese Patent Application No. 1-156018 ``Polarization-independent optical circuit'').
この光サーキュレータでは、成る光ファイバ1−i(i
=1〜4)からの無偏光は、消光比の大きい複屈折結晶
板で電界の振動面が互いに直交する2つの直線観光ビー
ムに予め分離された後、偏光ビームスプリッタ5−1又
は5−2に入射する。従って、偏光ビームスプリッタ5
−1又は5−2の消光比に応じて発生する不要偏光ビー
ムの光路は、他の光ファイバ1−k(k=1〜4、k、
4i)から入射されて光ファイバ1− iに結合する信
号光ビームの光路とは重ならない。この結果、被屈折結
晶板を付加した光サーキュレータでは、そのアイソレー
ジ窮ンは偏光ビームスプリッタ5−1又は5−2の消光
比にあまり依存しない。In this optical circulator, an optical fiber 1-i (i
= 1 to 4) is pre-separated by a birefringent crystal plate with a large extinction ratio into two linear sight beams whose electric field vibration planes are orthogonal to each other, and then sent to a polarizing beam splitter 5-1 or 5-2. incident on . Therefore, the polarizing beam splitter 5
The optical path of the unnecessary polarized beam generated according to the extinction ratio of −1 or 5-2 is connected to another optical fiber 1-k (k=1 to 4, k,
4i) and is coupled to the optical fiber 1-i. As a result, in the optical circulator with the refracted crystal plate added, its isolation constraint does not depend much on the extinction ratio of the polarizing beam splitter 5-1 or 5-2.
しかし、被屈折結晶板を付加した光サーキユレータにお
いても、基本的には第5図の構成なので、各端子から放
射される信号光ビームが全て、同一のファラデー素子3
及び旋光素子4を通過することになり、アイソレージ奮
ンがファラデー素子3や旋光素子4の振動面の回転誤差
に大きく依存するという間I[は改善されていない。However, even in an optical circulator with a refracted crystal plate added, since the configuration is basically as shown in FIG.
and the optically active element 4, and while the isolation greatly depends on the rotation error of the vibration plane of the Faraday element 3 and the optically active element 4, I[ has not been improved.
〈発明が解法しようとする課題〉
本発明の目的は、ファラデー素子や旋光素子の振動面の
回転角精度や、偏光ビームスプリッタの消光比のアイソ
レージロンに及ぼす影響が小さい光サーキュレータの構
造を提供し、これにより低損失で高アイソレージWンの
偏光無依存光サーキュレータを実現することにある。<Problems to be Solved by the Invention> The purpose of the present invention is to provide a structure of an optical circulator that has a small influence on the rotational angle precision of the vibration plane of a Faraday element or an optical rotation element, and on the isolation ratio of the extinction ratio of a polarizing beam splitter. The object of this invention is to realize a polarization-independent optical circulator with low loss and high isolation.
く課題を解決するための手段〉
本発明による偏光無依存光サーキュレータの構成は、
光サーキュレータ端子の数がNを自然数として2(N+
1)個ある光サーキュレータにおいて、
N+1枚の偏光分離膜が等角度をなして交わる偏光ビー
ムスプリッタと、
光ファイバと、この光ファイバに結合したレンズと、こ
のレンズに結合した偏光分離素子と、直線偏光の方位を
+45度回転する第1の旋光素子及び第1の旋光素子に
並列に配置され直線偏光の方位を一45度回転する第2
の旋光素子と、直線偏光の方位を+45度回転し、偏光
分離素子に第1及び第2の旋光素子を挾んで、あるいは
第1及び第2の旋光素子に挾まれて結合したファラデー
素子とを有し、光ファイバから入力される無偏光を上記
偏光ビームスプリッタのpli光の状態の2つの直線偏
光ビームとして偏光ビームスプリッタに出力し、偏光ビ
ームスプリッタから入力されるS偏光の状態の2つの直
線偏光ビームを合波して出力するN+1個のA群の光サ
ーキュレータ端子と、
光ファイバと、この光ファイバに結合したレンズと、こ
のレンズに結合した偏光分離素子と、直&II偏光の方
位を+45度回転する第1の旋光素子及び第1の旋光素
子に並列に配置され直線偏光の方位を一45度回転する
第2の旋光素子と、直線偏光の方位を+45度回転し、
偏光分離素子に第1及び第2の旋光素子を挾んで、ある
いは第1及び第2の旋光素子に挾まれて結合したファラ
デー素子とを有し、光ファイバから入力される無偏光を
上記偏光ビームスプリッタのS偏光の状態の2つの!!
1111光ビームとして偏光ビームスプリッタに出力し
、偏光ビームスプリッタから入力されるp偏光の状態の
2つの直線偏光ビームを合波して出力するN+1個のB
群の光サーキュレータ端子とを具備し、
A群、B群の光サーキュレータ端子と上記偏光ビームス
プリッタとの配置関係が、A群の各光サーキュレータ端
子にはB群の別々の1つの光サーキュレータ端子からの
光が上記偏光ビームスプリッタの2つの偏光分離膜で反
射して結合し、B群の各光サーキュレータ端子にはA群
の別々の1つの光サーキュレータからの光が偏光ビーム
スプリッタの2つの偏光分離膜を透過して結合すること
を特徴とするものである。Means for Solving the Problems> The configuration of the polarization-independent optical circulator according to the present invention is such that the number of optical circulator terminals is 2 (N+
1) In each optical circulator, there is a polarization beam splitter in which N+1 polarization separation films intersect at equal angles, an optical fiber, a lens coupled to this optical fiber, a polarization separation element coupled to this lens, and a straight line. A first optical rotation element that rotates the direction of polarized light by +45 degrees, and a second optical rotation element that is arranged in parallel with the first optical rotation element and rotates the direction of linearly polarized light by 145 degrees.
and a Faraday element which rotates the direction of linearly polarized light by +45 degrees and is coupled to a polarization separation element by sandwiching the first and second optical rotation elements or by sandwiching the first and second optical rotation elements. The unpolarized light input from the optical fiber is output to the polarizing beam splitter as two linearly polarized beams in the pli state of the polarizing beam splitter, and the unpolarized light input from the polarizing beam splitter is outputted as two linearly polarized beams in the S polarized state. N+1 optical circulator terminals of group A that combine and output polarized beams, an optical fiber, a lens coupled to this optical fiber, a polarization separation element coupled to this lens, and a direction of direct & II polarized light of +45 a first optical rotation element that rotates by 145 degrees; a second optical rotation element that is arranged in parallel with the first optical rotation element and rotates the orientation of linearly polarized light by 145 degrees;
The polarization separation element has a first and second optical rotation element sandwiched therebetween, or a Faraday element coupled between the first and second optical rotation elements, and converts the unpolarized light input from the optical fiber into the polarized beam. Two states of S polarization of the splitter! !
N+1 B beams are output as 1111 light beams to a polarizing beam splitter, and two linearly polarized beams in the p-polarized state inputted from the polarizing beam splitter are combined and output.
and optical circulator terminals of the group A and B, and the arrangement relationship between the optical circulator terminals of the groups A and B and the polarization beam splitter is such that each optical circulator terminal of the group A is connected to a separate optical circulator terminal of the group B. The light from one separate optical circulator in group A is reflected and combined by the two polarization separation films of the polarization beam splitter, and the light from one separate optical circulator in group A is connected to the two polarization separation films of the polarization beam splitter at each optical circulator terminal in group B. It is characterized by its ability to bind through membranes.
く作 用〉
従来の偏光無依存光サーキュレータでは、前述の如く各
端子から放射される信号光ビームが全て、同一のファラ
デー素子及び旋光素子を通過する構成となっている。し
かも偏光ビームスプリッタが光サーキュレータの偏光無
依存化のためと、光ビームの出力方向を決めるための2
つの機能に共用されていた。Function> In the conventional polarization-independent optical circulator, as described above, all the signal light beams emitted from each terminal pass through the same Faraday element and optical rotation element. Moreover, the polarizing beam splitter is used to make the optical circulator polarization independent and to determine the output direction of the optical beam.
shared by two functions.
これに対して本発明の光サーキュレータでは、各端子毎
にファラデー素子と旋光素子と偏光無依存化のための偏
光分離素子とがあり、また各偏光分離素子とは別に光ビ
ームの出力方向を決める偏光ビームスプリッタがある。In contrast, in the optical circulator of the present invention, each terminal has a Faraday element, an optical rotation element, and a polarization separation element for making polarization independent, and the output direction of the light beam is determined separately from each polarization separation element. There is a polarizing beam splitter.
そして、漏洩がある光路に治って偏光ビームスプリッタ
の偏光分離膜が縦続配置され、漏洩光を次々と除去する
。Then, the polarization separation films of the polarization beam splitter are arranged in series in the optical path where the leakage occurs, and the leakage light is removed one after another.
従って、ファラデー素子や旋光素子の振動面の回転角精
度や偏光ビームスプリッタの消光比が光サーキュレータ
のアイソレージロンに及ぼす影響が減り、低損失且つ高
アイソレ−シリンが実現する。Therefore, the influence of the rotation angle accuracy of the vibration plane of the Faraday element or the optical rotation element and the extinction ratio of the polarizing beam splitter on the isolation of the optical circulator is reduced, and low loss and high isolation are achieved.
く実 施 例〉
第1図を参照して本発明の一実施例である4端子偏光無
依存光サーキュレータを説明する。Embodiment> A four-terminal polarization-independent optical circulator, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG.
第1図において、偏光ビームスプリッタ12は2枚の偏
光分離膜が等角度(90度)をなして1つの直線上で交
差しているものであり、この直線で仕切られる4枚の偏
光分離膜片にそれぞれ対向するように4つの光サーキュ
レータ端子15−i(i=1〜4)を配置しである。In FIG. 1, the polarization beam splitter 12 has two polarization separation films that intersect on a straight line at equal angles (90 degrees), and four polarization separation films separated by this straight line. Four optical circulator terminals 15-i (i=1 to 4) are arranged so as to face each of the pieces.
各光サーキュレータ端子15−1は、光ファイバ7−
iと、レンズ8− iと、第1の旋光素子9− iと、
第2の旋光素子10− iと、ファラデー素子11−1
と、偏光ビームスプリッタ13−1と、直角プリズム1
4−1とから構成しである。但し、偏光ビームスプリッ
タ13−1と直角プリズム14−1の組合せが偏光無依
存化の偏光分離素子を形成している。Each optical circulator terminal 15-1 connects the optical fiber 7-
i, a lens 8-i, a first optical rotation element 9-i,
Second optical rotation element 10-i and Faraday element 11-1
, polarizing beam splitter 13-1, and right angle prism 1
4-1. However, the combination of the polarization beam splitter 13-1 and the right-angle prism 14-1 forms a polarization-independent polarization separation element.
第1の各旋光素子9− iはこれを通過する直l!帽光
の方位(電界の振動面)を+45度回転する第2の各旋
光素子10−1はこれを通過する直線偏光の方位を一4
5度回転するものとし、各端子15−1にて第1、第2
両旋光素子9− iと10−iを並列に配置しである。Each of the first optical rotation elements 9-i passes through it! Each of the second optical rotation elements 10-1, which rotates the direction of the cap light (vibration plane of the electric field) by +45 degrees, rotates the direction of the linearly polarized light passing through it by +45 degrees.
It shall be rotated by 5 degrees, and the first and second
Both optical rotation elements 9-i and 10-i are arranged in parallel.
また、ファラデー素子11−1は、光ファイバ? −i
から偏光ビームスプリッタ12に進行する直線偏光につ
いてはこれを一45度回転し、偏光ビームスプリッタ1
2から光ファイバ7− iに進行する直線偏光について
はこれを+45度回転するものとしている。Also, is the Faraday element 11-1 an optical fiber? -i
For the linearly polarized light traveling from the polarizing beam splitter 12 to the polarizing beam splitter 12, it is rotated by 145 degrees and
The linearly polarized light traveling from 2 to the optical fiber 7-i is rotated by +45 degrees.
なお、偏光方向の回転は光の進行方向を基準に考えてお
り、回転角の正負については、回転が逆方向であること
だけに意味がある。Note that the rotation of the polarization direction is considered based on the direction in which the light travels, and the sign of the rotation angle is meaningful only if the rotation is in the opposite direction.
各光サーキュレータ端子15−1では、光ファイバ7−
1と、レンズ8− iと、偏光分離素子(偏光ビームス
プリッタ13−1と直角プリズム14− i )と、並
列配置した第1、第2の旋光素子9−i、10−iと、
ファラデー素子11− iとをこの順で配置しである。At each optical circulator terminal 15-1, the optical fiber 7-
1, a lens 8-i, a polarization separation element (polarization beam splitter 13-1 and a right-angle prism 14-i), and first and second optical rotation elements 9-i and 10-i arranged in parallel,
Faraday elements 11-i are arranged in this order.
(旋光素子とファラデー素子の順序は逆でも良い。)
また、4つの光サーキュレータ端子のうち、2つの端子
15−1,15−3と他の2つの端子15−2,15−
4とては第1.第2の旋光素子の配置が異なり、前者の
2つの端子15−1.15−3では偏光ビームスプリッ
タ13−1.13−3側に第1の旋光素子9−1゜9−
3を、直角プリズム14−1.14−3側に第2の旋光
素子10−1.10−3を配置し、後者の2つの端子1
5−2,15−4では偏光ビームスプリッタ13−2.
13−4側に第2の旋光素子10−2.10−4を、直
角プリズム14−2.14−43に第1の旋光素子9−
2.9−4を配置しである。(The order of the optical rotation element and the Faraday element may be reversed.) Also, among the four optical circulator terminals, two terminals 15-1, 15-3 and the other two terminals 15-2, 15-
4 is the first. The arrangement of the second optical rotation element is different, with the former two terminals 15-1.15-3 having the first optical rotation element 9-1°9- on the polarization beam splitter 13-1.13-3 side.
3, the second optical rotation element 10-1.10-3 is arranged on the right angle prism 14-1.14-3 side, and the latter two terminals 1
5-2, 15-4, polarizing beam splitter 13-2.
The second optical rotation element 10-2, 10-4 is placed on the 13-4 side, and the first optical rotation element 9- is placed on the right angle prism 14-2, 14-43.
2.9-4 is placed.
これにより、2つの光サーキュレータ端子15−1.1
5−3では偏光ビームスプリッタ12にp偏光状態の2
つの直1lllli光ビームを出力し、また偏光ビーム
スプリッタ12がら入力される81M光状態の2つの直
線偏光ビームを合波する。また、他の2つの光サーキ二
レータ端子15−2,15−4では逆に、偏光ビームス
プリッタ12にs偏光状態の直線偏光ビームを出力し、
また偏光ビームスプリッタ12から入力されるplH光
状態の2つの直線偏光ビームを合波することになる。This allows two optical circulator terminals 15-1.1
5-3, the polarization beam splitter 12 has a polarization state of 2
It outputs two linearly polarized light beams, and also combines two linearly polarized light beams in the 81M optical state inputted from the polarization beam splitter 12. In addition, the other two optical circulator terminals 15-2 and 15-4 conversely output a linearly polarized beam in the s-polarized state to the polarizing beam splitter 12,
Also, two linearly polarized beams in the plH optical state inputted from the polarizing beam splitter 12 are combined.
更に、2つの光サーキュレータ端子15−1と15〜2
を偏光ビームスプリッタ12を挾んで正対させ、他の2
つの光サーキュレータ端子15−3と15−4も偏光ビ
ームスプリッタ12を挾んで正対させてあね、別の組合
せの2つの光サーキュレータ15−1と15−4を偏光
ビームスプリッタ12の同じ一辺に配置し、他の2つの
光サーキュレータユ5−2と15−3も偏光ビームスプ
リッタ12の他の一辺に配置しである。Furthermore, two optical circulator terminals 15-1 and 15-2
sandwich the polarizing beam splitter 12 and face it directly, and the other two
The two optical circulator terminals 15-3 and 15-4 are also placed directly opposite each other with the polarizing beam splitter 12 in between, and two optical circulator terminals 15-1 and 15-4 of another combination are placed on the same side of the polarizing beam splitter 12. The other two optical circulator units 5-2 and 15-3 are also arranged on the other side of the polarizing beam splitter 12.
この配置により、4つの光サーキュレータ端子15−1
〜15−4のうち、端子15−Jには端子15−4から
の光が偏光ビームスプリッタ12の2つの偏光分離膜で
反射して結合し、端子15−2には端子15−1からの
光が偏光ビームスプリッタ12の2つの偏光分離膜を透
過して結合し、端子15−3には端子15−2からの光
が偏光ビームスプリッタ12で反射して結合し、端子工
5−4には端子15−3からの光が偏光ビームスプリッ
タ12を透過して結合するようになる。With this arrangement, four optical circulator terminals 15-1
~15-4, the light from the terminal 15-4 is reflected and combined by the two polarization separation films of the polarizing beam splitter 12 to the terminal 15-J, and the light from the terminal 15-1 is transmitted to the terminal 15-2. The light passes through the two polarization separation films of the polarizing beam splitter 12 and is combined, and the light from the terminal 15-2 is reflected by the polarizing beam splitter 12 and combined into the terminal 15-3, and is transmitted to the terminal 5-4. The light from the terminal 15-3 passes through the polarizing beam splitter 12 and is combined.
次に、光サーキュレータとしての動作を説明する。Next, the operation as an optical circulator will be explained.
(1) 114子15−1に外部から信号光が入射す
る場合:
光ファイt< 7−1から放射された光は、レンズ8−
1で平行光ビームにされ、偏光ビームスプリッタ13−
1によって電界の振動面が第1図の紙面に平行な直線偏
光(直線偏光ビームAと呼ぶ)と、同紙面に垂直な直線
偏光(直線調光ビームBと呼ぶ)とに分離される。(1) When signal light enters the lens 15-1 from the outside: When the optical fiber t< 7-1, the light emitted from the lens 8-1
1 into a parallel light beam, and a polarizing beam splitter 13-
1, the vibration plane of the electric field is separated into linearly polarized light parallel to the plane of FIG. 1 (referred to as linearly polarized beam A) and linearly polarized light perpendicular to the plane of FIG. 1 (referred to as linear dimming beam B).
まず、直線偏光ビームAは偏光ビームスプリッタ13−
1を通過した後、旋光素子9−1(+45度回転)とフ
ァラデー素子1l−1(−45度回転)とを通過して偏
光ビームスプリッタ12に入射するので、結局、偏光方
位の回転はない。First, the linearly polarized beam A is polarized by the polarizing beam splitter 13-
1, it passes through the optical rotation element 9-1 (rotated by +45 degrees) and the Faraday element 1l-1 (rotated by -45 degrees) and enters the polarization beam splitter 12, so there is no rotation of the polarization direction after all. .
一方、直線偏光ビームBは偏光ビームスプリッタ13−
1と直角プリズム14−1で反射した後、旋光素子1O
−1(−45度回転)とファラデー素子1l−1(−4
5度回転)とを通過するので、結局、偏光方位が90度
回転して偏光ビームスプリッタ12に入射する。On the other hand, the linearly polarized beam B is polarized by the polarizing beam splitter 13-
1 and the right angle prism 14-1, the optical rotation element 1O
-1 (-45 degree rotation) and Faraday element 1l-1 (-4
5 degree rotation), the polarization direction is rotated by 90 degrees and the light beam enters the polarization beam splitter 12.
即ち、端子15−1では直線偏光ビーム人、、直線偏光
ビームBともに、p偏光で偏光ビームスプリッタ12に
入射するので、この偏光ビームスプリッタ12を通過し
、隣りの端子15−2のファラデー素子11−2に達す
る。That is, at the terminal 15-1, both the linearly polarized beam B and the linearly polarized beam B enter the polarizing beam splitter 12 as p-polarized light, so they pass through the polarizing beam splitter 12 and enter the Faraday element 11 at the adjacent terminal 15-2. -2 is reached.
そして、直線偏光ビームAは、端子15−2のファラデ
ー素子1l−2(+45度回転)と旋光素子1O−2(
−45度回転)を通過しても偏光方位の回転がなく、p
偏光の状態で偏光ビームスプリッタ13−2に入射する
。Then, the linearly polarized beam A is transmitted between the Faraday element 1l-2 (rotated by +45 degrees) at the terminal 15-2 and the optical rotation element 1O-2 (
-45 degree rotation), there is no rotation of the polarization direction, and p
The light enters the polarization beam splitter 13-2 in a polarized state.
一方、直線偏光ビームBは、端子15−2内で、ファラ
デー素子1l−2(+45度回転)と旋光素子9−2(
+45度回転)とを通過して偏光方位が90度回転し、
次いで直角プリズム14−2で反射し、S偏光の状態で
偏光ビームスプリッタ13−2に入射する。On the other hand, the linearly polarized beam B is transmitted to the Faraday element 1l-2 (rotated by +45 degrees) and the optical rotation element 9-2 (
+45 degrees rotation), the polarization direction is rotated 90 degrees,
The light is then reflected by the right-angle prism 14-2 and enters the polarizing beam splitter 13-2 in an S-polarized state.
従って、直線IIi光ビームAと直lIl[偏光ビーム
Bは、偏光ビームスプリッタ13−2で合波され、レン
ズ8−2で集束されて光ファイバ7−2に結合する。Therefore, the straight IIi light beam A and the straight IIi polarized beam B are combined by the polarizing beam splitter 13-2, focused by the lens 8-2, and coupled to the optical fiber 7-2.
(2)端子15−2に外部から信号光が入射する場合:
光ファイバ7−2から放射された光は、レンズ8−2で
平行光ビームにされ、偏光ビームスプリッタ13−2に
よって電界の振動面が紙面に平行な直線偏光(直線偏光
ビームCと呼ぶ)と、垂直な直線偏光(直線偏光ビーム
Dと呼ぶ)とに分離される。(2) When signal light enters the terminal 15-2 from the outside: The light emitted from the optical fiber 7-2 is made into a parallel light beam by the lens 8-2, and the electric field is oscillated by the polarizing beam splitter 13-2. The light is separated into linearly polarized light whose surface is parallel to the paper (referred to as linearly polarized beam C) and linearly polarized light whose surface is perpendicular (referred to as linearly polarized beam D).
まず、直線偏光ビームCは偏光ビームスプリッタ13−
2を通過した後、旋光素子1O−2(−45度回転)と
ファラデー素子1l−2(−45度回転)とを通過し、
結局、偏光方向を90度回転して偏光ビームスプリッタ
12に入射する。First, the linearly polarized beam C is polarized by the polarizing beam splitter 13-
2, passes through the optical rotation element 1O-2 (rotated by -45 degrees) and the Faraday element 1l-2 (rotated by -45 degrees),
Eventually, the polarization direction is rotated by 90 degrees and the light beam enters the polarization beam splitter 12.
一方、直線偏光ビームDは偏光ビームスプリッタ13−
2と直角プリズム14−2で反射した後、旋光素子9−
2f+45度回転)とファラデー素子(−45度回転)
とを通過して偏光ビームスプリッタ12に入射するので
、結局、偏光方位の回転はない。On the other hand, the linearly polarized beam D is transmitted through the polarizing beam splitter 13-
2 and the right angle prism 14-2, the optical rotation element 9-
2f+45 degree rotation) and Faraday element (-45 degree rotation)
Since the light passes through and enters the polarization beam splitter 12, there is no rotation of the polarization direction after all.
即ち、端子15−2ではM線傷光ビームCX[v!i偏
光ビームDともに、S偏光で偏光ビームスプリッタ12
に入射するので、この偏光ビームスプリッタ12で反射
し、隣りの端子15−3のファラデー素子11−3に達
する。That is, at the terminal 15-2, the M-ray scratch light beam CX[v! Both the i-polarized beam D is S-polarized and the polarized beam splitter 12
The light is reflected by the polarizing beam splitter 12 and reaches the Faraday element 11-3 at the adjacent terminal 15-3.
そして、直線偏光ビームCば、端子15−3のファラデ
ー素子1l−3(+45度回転)と旋光素子9−3(+
45度回転)を通過して偏光方位が90度回転し、pl
!光の状態で偏光ビームスプリッタ13−3に入射する
。Then, the linearly polarized beam C is connected to the Faraday element 1l-3 (+45 degree rotation) at the terminal 15-3 and the optical rotation element 9-3 (+45 degree rotation).
45 degrees rotation), the polarization direction is rotated 90 degrees, and pl
! The light enters the polarizing beam splitter 13-3 in the state of light.
一方、直線偏光ビームDは、ファラデー素子1l−3(
+45度回転)と旋光素子1O−3(−45度回転)を
通過するので偏光方位の回転がな(、直角プリズム14
−3で反射した後、541i光の状態で偏光ビームスプ
リッタ13−3に入射する。On the other hand, the linearly polarized beam D is transmitted through the Faraday element 1l-3 (
+45 degree rotation) and optical rotation element 1O-3 (-45 degree rotation), so there is no rotation of polarization direction (, right angle prism 14
After being reflected at -3, the light enters the polarizing beam splitter 13-3 in the state of 541i light.
従って、直線偏光ビームCと直S偏光ビームDは、偏光
ビームスプリッタ13−3で合波され、レンズ8−3で
集束されて光ファイバ7−3に結合する。Therefore, the linearly polarized beam C and the orthogonal S-polarized beam D are combined by the polarizing beam splitter 13-3, focused by the lens 8-3, and coupled to the optical fiber 7-3.
(3)端子15−3に外部から信号光が入射する場合:
光ファイバ7−3から放射された光については、前項(
1)で説明した端子15−1の光ファイバ7−1から入
射した光と同様に考えることにより、端子15−4の光
ファイバ7−4に結合する。(3) When signal light enters the terminal 15-3 from the outside: For the light emitted from the optical fiber 7-3, see the previous section (
Considering the same way as the light incident from the optical fiber 7-1 of the terminal 15-1 explained in 1), it is coupled to the optical fiber 7-4 of the terminal 15-4.
(4)端子15−4に外部から信号光が入射する場合:
光ファイバ7−4から入射された光については、前項(
2)で説明した端子15−2の光ファイバ7−2から入
射した光と同様1こ考えることにより、端子15−1の
光ファイバ7−1に結合する。(4) When signal light enters the terminal 15-4 from the outside: For the light that enters the optical fiber 7-4, see the previous section (
Similar to the light incident from the optical fiber 7-2 of the terminal 15-2 described in 2), by considering the same, the light is coupled to the optical fiber 7-1 of the terminal 15-1.
従って、4つの光サーキュレータ端子の間で、端子1s
−1→端子15−2、端子15−2→端子15−3、端
子15−3→端子15−4、端子15−4→端子15−
1と光が結合する光サーキュレータの動作が行われる。Therefore, between the four optical circulator terminals, the terminal 1s
-1 → terminal 15-2, terminal 15-2 → terminal 15-3, terminal 15-3 → terminal 15-4, terminal 15-4 → terminal 15-
An operation of an optical circulator is performed in which light is coupled to the light source.
次に、高アイソレーションの達成について説明する。こ
こては、端子15−1から端子15−4への光の漏洩を
例にして、定性的な説明をする。また、光漏波は理解の
容易のため2つに分けて考える。Next, achieving high isolation will be explained. Here, a qualitative explanation will be given using the leakage of light from the terminal 15-1 to the terminal 15-4 as an example. In addition, for ease of understanding, optical leakage will be divided into two parts.
即ち、偏光ビームスプリッタ12に入射する光は、p偏
光だけでなく、偏光ビームスプリッタ13−1の消光比
や、旋光素子9−1、旋光素子10−1及びファラデー
素子11−1それぞれの偏光方位回転角の誤差に関係し
た量のS偏光が含まれる。That is, the light incident on the polarization beam splitter 12 is not only p-polarized, but also depends on the extinction ratio of the polarization beam splitter 13-1 and the polarization directions of the optical rotation element 9-1, the optical rotation element 10-1, and the Faraday element 11-1. An amount of S-polarization is included that is related to the rotation angle error.
まず、光量の大きいpli光のうち、ファラデー素子1
1−4に入射するの1よ偏光ビームスプリッタ12の漏
洩分であり、端子15−4の構成が端子15−2の構成
と同じであるので、漏洩したp偏光は光ファイバ7−4
に結合する。First, among the pli light with a large amount of light, the Faraday element 1
1-4 is the leakage of the polarization beam splitter 12, and since the configuration of the terminal 15-4 is the same as the configuration of the terminal 15-2, the leaked p-polarized light is transmitted to the optical fiber 7-4.
join to.
しかしながら、端子15−1のファラデー素子11−1
から端子15−4のファラデー素子11−4へ至るp偏
光の、偏光ビームスプリッタ12での漏洩では、通常の
偏光ビームスプリッタを2段縦続接続した偏光フィルタ
と同等の減衰を受けているので、第5図に示した従来構
成の光サーキュレータに比べて、p偏光の漏洩によるア
イソレーションの劣化は大幅に改善される。However, the Faraday element 11-1 of the terminal 15-1
The leakage of p-polarized light from the polarization beam splitter 12 to the Faraday element 11-4 at the terminal 15-4 is attenuated in the same way as a polarization filter consisting of two stages of ordinary polarization beam splitters connected in cascade. Compared to the conventional optical circulator shown in FIG. 5, deterioration of isolation due to leakage of p-polarized light is significantly improved.
一方、ファラデー素子11−1からS偏光で偏光ビーム
スプリッタ12に入射した成分の大部分は、偏光ビーム
スプリッタ12で反射してファラデー素子11−4に入
射する。On the other hand, most of the S-polarized light that enters the polarizing beam splitter 12 from the Faraday element 11-1 is reflected by the polarizing beam splitter 12 and enters the Faraday element 11-4.
このS偏光のうち、ファラデー素子1l−4(+45度
回転)と旋光素子1O−4(−45度回転)を通過した
光は、偏光方位が回転しないので、偏光ビームスプリッ
タ13−4で大部分が反射される。また、ファラデー素
子1l−4(−+−45度回転)と旋光素子9−4(+
45度回転)を通過した光(よ、偏光方位が90度回転
するので、大部分が偏光ビームスプリッタ13−4を通
過する。Of this S-polarized light, the light that has passed through the Faraday element 1l-4 (rotated by +45 degrees) and the optical rotation element 1O-4 (rotated by -45 degrees) has its polarization direction not rotated, so most of it is sent to the polarizing beam splitter 13-4. is reflected. Furthermore, Faraday element 1l-4 (rotated by -+-45 degrees) and optical rotation element 9-4 (+
Since the polarization direction is rotated by 90 degrees, most of the light passes through the polarizing beam splitter 13-4.
従って、ファラデー素子11−1からS偏光で偏光ビー
ムスプリッタ12に入射する光による漏洩については、
偏光ビームスブリッタ12に入射する光量が従来の光サ
ーキュレータの漏洩量程度に微少光量であること、そし
て、光ファイバ7−4に結合するのは偏光ビームスプリ
ッタ13−4でフィルタされるので、微少光量のうちの
更に微少量であることから、従来の光サーキュレータに
比べて、S偏光の漏洩によるアイソレーションの劣化も
大幅に改善される。Therefore, regarding the leakage caused by the S-polarized light incident on the polarization beam splitter 12 from the Faraday element 11-1,
The amount of light incident on the polarizing beam splitter 12 is as small as the leakage amount of a conventional optical circulator, and the amount of light coupled to the optical fiber 7-4 is filtered by the polarizing beam splitter 13-4, so the amount of light is very small. Since the amount of S-polarized light is even smaller, deterioration in isolation due to leakage of S-polarized light is also significantly improved compared to conventional optical circulators.
以上のように、光ファイバ7−1から光ファイバ7−4
へのアイソレージ嘗ンは、ファラデー素子11−1と1
1−4、旋光素子9−1と9−4、あるいは旋光素子1
0−1と10−4における振動面の回転角精度が従来と
同程度であっても、また偏光ビームスプリッタ12.1
3−1及び13−4の消光比が従来と同程度であっても
、大幅に改善されろ。As described above, from the optical fiber 7-1 to the optical fiber 7-4
The isolation to the Faraday elements 11-1 and 1
1-4, optical rotation elements 9-1 and 9-4, or optical rotation element 1
Even if the rotational angle accuracy of the vibration plane at 0-1 and 10-4 is on the same level as the conventional one, the polarizing beam splitter 12.1
Even if the extinction ratios of 3-1 and 13-4 are at the same level as the conventional ones, they are significantly improved.
更に、ファラデー素子1.1−2、旋光素子9−2と1
0−2、直角プリズム14−2、偏光ビームスプリッタ
13−2などの間の接合面における反射を十分に小さく
しておけば、光ファイバ7−1から放射された光が光フ
ァイバ7−3の方向に進行しないことは明らかである。Furthermore, Faraday element 1.1-2, optical rotation elements 9-2 and 1
0-2, the right angle prism 14-2, the polarizing beam splitter 13-2, etc., the light emitted from the optical fiber 7-1 can be transmitted to the optical fiber 7-3. It is clear that there is no progress in this direction.
これと同様にして、光ファイバ7−2から放射された光
が光ファイバ7−1と7−4に結合せず、光ファイバ7
−3から放射された光が光ファイバ7−1と7−2に結
合せず、また、光ファイバ7−4から放射された光が光
ファイバ7−2と7−3に結合しないことは、容易に理
解できる。従って、本発明の光サーキュレータでは高ア
イソレージ璽ンが達成できる。Similarly, the light emitted from the optical fiber 7-2 is not coupled to the optical fibers 7-1 and 7-4, and the light emitted from the optical fiber 7-2 is not coupled to the optical fibers 7-1 and 7-4.
The fact that the light emitted from -3 is not coupled to the optical fibers 7-1 and 7-2, and the light emitted from the optical fiber 7-4 is not coupled to the optical fibers 7-2 and 7-3, Easy to understand. Therefore, the optical circulator of the present invention can achieve high isolation.
なお、各光サーキュレータ端子15−1における旋光素
子9− iと旋光素子10−1の位置を第1図の実施例
と上下逆にすれば、光の結合が上記の説明とは逆回りの
サーキュレータとなる。また、偏光ビームスプリッタ1
3−1と直角プリズム14−1の組合わせは、サバール
板などの他の偏光分離素子を用いても同等の機能を得る
ことができる。Note that if the positions of the optical rotation element 9-i and the optical rotation element 10-1 in each optical circulator terminal 15-1 are reversed from the embodiment shown in FIG. becomes. In addition, polarizing beam splitter 1
3-1 and the right-angle prism 14-1, the same function can be obtained even if other polarization separation elements such as a Savart plate are used.
第2図と第3図は本発明の別の実施例の上面図と側面図
であって、図中の符号は第1図に示した実施例と同じも
のを示している。第1図と第2図、第3図との比較から
判るように、本実施例では、光サーキュレータ端子15
−iを90度回転している。このことによって、光サー
キュレータ端子15−1と光サーキュレータ端子15−
4間、あるいは、光サーキュレータ端子15−2と光サ
ーキュレータ端子15−3間の間隔を狭めることができ
、偏光ビームスプリッタ12の辺も短くできるので、光
ファイバ7−1と光ファイバ?−j(i≠J)間の光路
長を短くできる。2 and 3 are a top view and a side view of another embodiment of the present invention, and the reference numerals in the figures indicate the same elements as in the embodiment shown in FIG. 1. As can be seen from a comparison between FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3, in this embodiment, the optical circulator terminal 15
-i is rotated 90 degrees. By this, the optical circulator terminal 15-1 and the optical circulator terminal 15-
4 or between the optical circulator terminal 15-2 and the optical circulator terminal 15-3, and the sides of the polarizing beam splitter 12 can be shortened, the distance between the optical fiber 7-1 and the optical fiber 7-1 can be reduced. -j (i≠J) can be shortened.
なお、第2図、第3図に示した実施例では偏光ビームス
プリッタ13−1が第1図の実施例に対し90度回転し
ているので、第1図の実施例と同じ動作、即ち端子15
−1→端子15−2、端子15−2→端子15−3、端
子15−3呻端子)5−4、端子15−4→端子15−
1の光サーキュレータの動作を得るため、旋光素子9−
1と旋光素子10−1の位置を第1図の実施例とは入換
えている。In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the polarizing beam splitter 13-1 is rotated 90 degrees with respect to the embodiment shown in FIG. 1, so the operation is the same as in the embodiment shown in FIG. 15
-1→terminal 15-2, terminal 15-2→terminal 15-3, terminal 15-3 terminal) 5-4, terminal 15-4→terminal 15-
In order to obtain the operation of the optical circulator 1, the optical rotation element 9-
1 and the optical rotation element 10-1 are interchanged with those in the embodiment shown in FIG.
旋光素子9− iと旋光素子10−1の位置を第1図の
実施例と同じにすれば、光の結合が第1図で説明したの
とは逆回りの光サーキュレータとなることは明らかであ
る。If the positions of the optical rotation element 9-i and the optical rotation element 10-1 are made the same as in the embodiment shown in FIG. 1, it is clear that the optical coupling becomes an optical circulator in the opposite direction to that explained in FIG. be.
第4図は本発明の更に別の実施例として、6端子の慣光
無依存光サーキュレータを示す。FIG. 4 shows a six-terminal light-independent optical circulator as yet another embodiment of the present invention.
第4図において、偏光ビームスプリッタ16は3枚の偏
光分離膜が等角度(60度)をなして1つの直線上で交
差しているものであり、この直線で仕切られる6枚の偏
光分li!膜片にそれぞれ対向して、6つの光サーキュ
レータ端子15− i (i = 1〜6)を配置し
である。In FIG. 4, the polarization beam splitter 16 has three polarization separation films that intersect on one straight line at equal angles (60 degrees), and the polarization beam splitter 16 of the six films separated by this straight line ! Six optical circulator terminals 15-i (i = 1 to 6) are arranged facing each membrane piece.
各光サーキュレータ端子15−1は、第1図及び第2図
、第3図の各*施例と同様、光ファイバ7−iと、レン
ズ8−1と、第1の旋光素子9− iと、第2の旋光素
子10− iと、ファラデー素子11−1と、偏光ビー
ムスプリッタ13−iと、直角プリズム14−1とから
構成しである。Each optical circulator terminal 15-1 has an optical fiber 7-i, a lens 8-1, a first optical rotation element 9-i, and the like in each of the embodiments shown in FIGS. 1, 2, and 3. , a second optical rotation element 10-i, a Faraday element 11-1, a polarizing beam splitter 13-i, and a right-angle prism 14-1.
光サーキュレータの動作及び高アイソレージ璽ンの原理
は第1図の実施例と同じであり、本実施例においても、
光サーキュレータ端子15−1.15−3.15−5か
らそれぞれ放射される2つの直線偏光ビームがp偏光状
態であり、光サーキュレータ端子15−2.15−4、
l5−6からそれぞれ放射される2つの直線偏光ビーム
がS偏光状態であるとすると、端子15−1→端子15
−2、端子15−2→端子15−3、端子15−3→端
子15−4、端子15−4→端子15−5、端子15−
5→端子15−6、端子15−6→端子15−1の光サ
ーキュレータとなることは明らかである。また、光サー
キュレータ端子15−1から放射される直線偏光ビーム
が上記とは逆の偏光状態であれば、光の結合が上記とは
逆回恒の光サーキュレータとなることも明らかである。The operation of the optical circulator and the principle of the high isolation ring are the same as in the embodiment shown in FIG. 1, and in this embodiment as well,
The two linearly polarized beams respectively emitted from the optical circulator terminals 15-1.15-3.15-5 are in the p-polarized state, and the optical circulator terminals 15-2.15-4,
Assuming that the two linearly polarized beams respectively emitted from l5-6 are in the S polarization state, terminal 15-1→terminal 15
-2, terminal 15-2 → terminal 15-3, terminal 15-3 → terminal 15-4, terminal 15-4 → terminal 15-5, terminal 15-
5→terminal 15-6 and terminal 15-6→terminal 15-1 as an optical circulator. It is also clear that if the linearly polarized beam emitted from the optical circulator terminal 15-1 is in a polarization state opposite to that described above, the optical circulator becomes an optical circulator in which the coupling of light is polarized in the opposite manner to that described above.
第4図の実施例のように本発明を適用すれば、従来例と
は異なり、4端子以上の光サーキュレータも低損失且つ
高アイソレージ褒ンで実現できる。If the present invention is applied as in the embodiment shown in FIG. 4, an optical circulator with four or more terminals can be realized with low loss and high isolation, unlike the conventional example.
要するに、光が入出力される端子の数がNを自然数とし
て2(N+1)個である偏光無依存光サーキュレータの
場合は、
(al (N + 1 )枚の偏光分離膜が等角度を
なして1つのMlsで交わる偏光ビームスプリッタ(1
2,16)と、
(bl 光ファイバ(7)、レンズ(8)、偏光分離
素子(13,14)、直線偏光の方位を±45度回転す
る旋光素子(9)、これと並列に配置した直線偏光の方
位を一45度回転する旋光素子(10)、直線偏光の方
位を±45度回転するファラデー素子(11)で構成さ
れ、光ファイバ(7)から入力される無偏光を上記偏光
ビームスプリッタ(12゜16)のp偏光の状態の2つ
の直線偏光ビームとして出力しあるいは、上記偏光ビー
ムスプリッタ (12,16)から入力されるS偏光の
状態の2つの直線偏光ビームを光ファイバ(7)に合波
して出力するA群の(N+1)個の光サーキュレータ端
子(15−1゜15−3.15−5 ・15−2N+
1)と、(C1光ファイバ(7) レンズ(8) 、
Ii光分離素子(13,14) 、直線偏光の方位を±
45度回転する旋光素子(9)、これと並列に配置した
直線偏光の方位を一45度回転する旋光素子(10)
、直線偏光の方位を±45度回転するファラデー素子(
11)で構成され、光ファイバ(7)から入力されろ無
偏光を上記偏光ビームスプリッタ (12゜16)の5
IliB光の状態の2つの直線偏光ビームとして出力し
、あるいは、上記偏光ビームスプリッタ (12,16
)から入力されるp偏光の状態の2つの直線偏光ビーム
を光ファイバ(7)に合波して出力するB群の(N+1
)個の光サーキ、L、−タ端子(15−2,15−4,
15−6・・15−2 (N+1) )とで光サーキュ
レータを構成する。In short, in the case of a polarization-independent optical circulator in which the number of terminals through which light is input and output is 2 (N + 1), where N is a natural number, (al (N + 1) polarization separation films are arranged at equal angles). Polarizing beam splitter (1
2, 16), (bl Optical fiber (7), lens (8), polarization separation element (13, 14), optical rotation element (9) that rotates the direction of linearly polarized light by ±45 degrees, arranged in parallel with this It consists of an optical rotation element (10) that rotates the direction of linearly polarized light by 145 degrees, and a Faraday element (11) that rotates the direction of linearly polarized light by ±45 degrees, and converts the unpolarized light input from the optical fiber (7) into the polarized beam. The splitter (12° 16) outputs two linearly polarized beams in the p-polarized state, or the two linearly polarized beams in the s-polarized state inputted from the polarizing beam splitter (12, 16) are sent to the optical fiber (7). ) of (N+1) optical circulator terminals (15-1°15-3.15-5 ・15-2N+
1) and (C1 optical fiber (7) lens (8),
Ii optical separation element (13, 14), the direction of linearly polarized light is ±
An optical rotation element (9) that rotates by 45 degrees, and an optical rotation element (10) that rotates the direction of linearly polarized light by 145 degrees, which is arranged in parallel with this element.
, a Faraday element (
11), which inputs unpolarized light from the optical fiber (7) to the polarizing beam splitter (12°16).
output as two linearly polarized beams in the state of IliB light, or use the polarizing beam splitter (12, 16
) of group B which combines two linearly polarized beams in the p-polarized state input from the optical fiber (7) and outputs it.
) optical circuit, L, -ta terminals (15-2, 15-4,
15-6...15-2 (N+1)) constitute an optical circulator.
そして、偏光ビームスプリッタ(12,16)、A群の
光サーキュレータ端子(15−1,15−3。Then, polarizing beam splitters (12, 16) and optical circulator terminals (15-1, 15-3) of group A.
15−5・・・)及びB群の光サーキュレータ端子(1
5−2,15−4,15−6・・・)、これらの間の位
置関係としては、
(dl B群中の1番目の光サーキュレータ端子(1
5−2)は、A群中の1番目の光サーキユレータ端子(
15−1)からの光が偏光ビームスプリッタ(12,1
6)の2つの偏光分離膜を透過して結合する位置に配置
し、
(ej A群中の2番目の光サーキュレータ端子(1
5−3)は、B群中の1番目の光サーキユレータ端子(
15−2)からの光が偏光ビームスプリッタ(12,1
6)の2つの偏光分離膜で反射して結合する位置に配冒
し、
ifl B群中の2番目の光サーキュレータ端子(1
5−4)は、A群中の2番目の光サーキユレータ端子(
15−3)からの光が偏光ビームスプリッタ(12,1
6)の2つの偏光分離膜で透過して結合する位置に配置
し、
億) 以下順に、A群中の光サーキュレータ端子の光が
偏光ビームスプリッタを透過してB群中の光サーキュレ
ータ端子へ結合し、B群中の光サーキュレータ端子の光
が偏光ビームスプリッタ(12,16)の2つの偏光分
離膜で反射してA群中の光サーキユレータ端子へ結合す
るように配置し、
((転)最後に、A群中の1番目の光サーキュレータ端
子(15−1)は、B群中の第(N−1−1)番目の光
サーキュレータ端子(15−2(N+1))からの光が
偏光ビームスプリッタ(12,16)の2つの偏光分離
膜て反射して結合する位置に配置する。15-5...) and group B optical circulator terminal (1
5-2, 15-4, 15-6...), the positional relationship between them is (dl 1st optical circulator terminal in B group (1
5-2) is the first optical circulator terminal in group A (
The light from the polarizing beam splitter (12, 1)
6) at the position where the two polarization separation films are transmitted and combined, and (ej) the second optical circulator terminal in group A (1
5-3) is the first optical circulator terminal in group B (
The light from the polarizing beam splitter (12, 1
6) at the position where it is reflected and combined by the two polarization separation films, and the second optical circulator terminal (1) in the ifl B group.
5-4) is the second optical circulator terminal in group A (
The light from the polarizing beam splitter (12, 1
The light from the optical circulator terminal in group A passes through the polarizing beam splitter and is coupled to the optical circulator terminal in group B in the following order: The arrangement is such that the light from the optical circulator terminal in group B is reflected by the two polarization separation films of the polarizing beam splitter (12, 16) and coupled to the optical circulator terminal in group A. In this case, the first optical circulator terminal (15-1) in group A converts the light from the (N-1-1)th optical circulator terminal (15-2 (N+1)) in group B into a polarized beam. The two polarization separation films of the splitter (12, 16) are arranged at positions where the light is reflected and combined.
但し、光サーキュレータ端子(15−i )内での各端
子の配置は、
+il 光ファイーバ(7−i ) 、レンズ(8−
i )、偏光分離素子(13−i、 14−i) 、並
列の旋光素子(9i、1O−1)、ファラデー素子(1
1−λ)の順でも、
(jl 光ファイバ(7−i ) 、レンズ(8−i
)偏光分離素子(ユ3−j、14−i)、ファラデー
素子(11−i)、並列の旋光素子(9−i、10i)
の順でも良い。However, the arrangement of each terminal within the optical circulator terminal (15-i) is as follows: +il optical fiber (7-i), lens (8-i)
i), polarization separation element (13-i, 14-i), parallel optical rotation element (9i, 1O-1), Faraday element (1
1-λ), (jl optical fiber (7-i), lens (8-i
) Polarization separation element (U3-j, 14-i), Faraday element (11-i), parallel optical rotation element (9-i, 10i)
It may be in this order.
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明では、光サーキュレータの
各端子ごとにファラデー素子および旋光素子を有する構
成であり、また、偏光無依存化のための偏光ビームスプ
リッタと光ビームの出力方向を決めるための偏光ビーム
スプリッタとを分離しであることにより、ファラデー素
子や旋光素子の振動面の回転角精度や偏光ビームスプリ
ッタの消光比がそのアイソレージ算ンに及ぼす影響を従
来の光サーキュレータの場合より低減することができる
。この結果、低損失かつ高アイソレーションの偏光無依
存光サーキュレータが実現できるという効果がある。ま
た、4端子以上の光サーキュレータが実現できるという
効果もある。<Effects of the Invention> As explained above, in the present invention, each terminal of the optical circulator has a Faraday element and an optical rotation element, and also has a polarization beam splitter and an optical beam output for polarization independence. By separating the polarizing beam splitter and the polarizing beam splitter for determining the direction, it is possible to reduce the influence of the rotation angle accuracy of the vibration plane of the Faraday element or optical rotation element and the extinction ratio of the polarizing beam splitter on the isolation calculation of the conventional optical circulator. This can be reduced in some cases. As a result, a polarization-independent optical circulator with low loss and high isolation can be realized. Another advantage is that an optical circulator with four or more terminals can be realized.
第1図は本発明の偏光無依存光サーキュレータの実施例
を示す図、第2図は本発明の偏光無依存光サーキュレー
タの別の実施例を示す上面図、第3図は第2図の側面図
、第4図は本発明存光サーキュレータの構成例を示す図
である。
は旋光素子、10−iは旋光素子、11−1はファラデ
ー素子、12は偏光ビームスプリッタ、13−1は偏光
ビームスプリッタ、14−iは直角プリズム、15−i
は光サーキュレータ端子、16は偏光ビームスプリッタ
。
第2図
実施例
(上面図)
第3図
実施例
(側面図)
第4図
実施例Fig. 1 is a diagram showing an embodiment of the polarization-independent optical circulator of the present invention, Fig. 2 is a top view showing another embodiment of the polarization-independent optical circulator of the invention, and Fig. 3 is a side view of Fig. 2. 4 are diagrams showing an example of the configuration of the optical circulator of the present invention. is an optical rotation element, 10-i is an optical rotation element, 11-1 is a Faraday element, 12 is a polarizing beam splitter, 13-1 is a polarizing beam splitter, 14-i is a right angle prism, 15-i
is an optical circulator terminal, and 16 is a polarizing beam splitter. Figure 2 Example (top view) Figure 3 Example (side view) Figure 4 Example
Claims (1)
1)個ある光サーキュレータにおいて、N+1枚の偏光
分離膜が等角度をなして交わる偏光ビームスプリッタと
、 光ファイバと、この光ファイバに結合したレンズと、こ
のレンズに結合した偏光分離素子と、直線偏光の方位を
+45度回転する第1の旋光素子及び第1の旋光素子に
並列に配置され直線偏光の方位を−45度回転する第2
の旋光素子と、直線偏光の方位を±45度回転し、偏光
分離素子に第1及び第2の旋光素子を挾んで、あるいは
第1及び第2の旋光素子に挾まれて結合したファラデー
素子とを有し、光ファイバから入力される無偏光を上記
偏光ビームスプリッタのp偏光の状態の2つの直線偏光
ビームとして偏光ビームスプリッタに出力し、偏光ビー
ムスプリッタから入力されるs偏光の状態の2つの直線
偏光ビームを合波して出力するN+1個のA群の光サー
キュレータ端子と、 光ファイバと、この光ファイバに結合したレンズと、こ
のレンズに結合した偏光分離素子と、直線偏光の方位を
+45度回転する第1の旋光素子及び第1の旋光素子に
並列に配置され直線偏光の方位を−45度回転する第2
の旋光素子と、直線偏光の方位を±45度回転し、偏光
分離素子に第1及び第2の旋光素子を挾んで、あるいは
第1及び第2の旋光素子に挾まれて結合したファラデー
素子とを有し、光ファイバから入力される無偏光を上記
偏光ビームスプリッタのs偏光の状態の2つの直線偏光
ビームとして偏光ビームスプリッタに出力し、偏光ビー
ムスプリッタから入力されるp偏光の状態の2つの直線
偏光ビームを合波して出力するN+1個のB群の光サー
キュレータ端子とを具備し、 A群、B群の光サーキュレータ端子と上記偏光ビームス
プリッタとの配置関係が、A群の各光サーキュレータ端
子にはB群の別々の1つの光サーキュレータ端子からの
光が上記偏光ビームスプリッタの2つの偏光分離膜で反
射して結合し、B群の各光サーキュレータ端子にはA群
の別々の1つの光サーキュレータからの光が偏光ビーム
スプリッタの2つの偏光分離膜を透過して結合すること を特徴とする光サーキュレータ。[Claims] The number of optical circulator terminals is 2 (N+
1) In each optical circulator, there is a polarization beam splitter in which N+1 polarization separation films intersect at equal angles, an optical fiber, a lens coupled to this optical fiber, a polarization separation element coupled to this lens, and a straight line. A first optical rotation element that rotates the direction of polarized light by +45 degrees, and a second optical rotation element that is arranged in parallel with the first optical rotation element and rotates the direction of linearly polarized light by -45 degrees.
and a Faraday element which rotates the direction of linearly polarized light by ±45 degrees and is coupled to a polarization separation element by sandwiching the first and second optical rotation elements or by sandwiching the first and second optical rotation elements. The unpolarized light input from the optical fiber is output to the polarizing beam splitter as two linearly polarized beams in the p-polarized state of the polarizing beam splitter, and the two linearly polarized beams in the s-polarized state input from the polarizing beam splitter are A group of N+1 optical circulator terminals that combine and output linearly polarized beams, an optical fiber, a lens coupled to this optical fiber, a polarization separation element coupled to this lens, and a direction of linearly polarized light set to +45. a first optical rotation element that rotates by 45 degrees, and a second optical rotation element that rotates the direction of linearly polarized light by -45 degrees, which is arranged in parallel to the first optical rotation element.
and a Faraday element which rotates the direction of linearly polarized light by ±45 degrees and is coupled to a polarization separation element by sandwiching the first and second optical rotation elements or by sandwiching the first and second optical rotation elements. The unpolarized light input from the optical fiber is outputted to the polarizing beam splitter as two linearly polarized beams in the s-polarized state of the polarizing beam splitter, and the unpolarized light input from the polarizing beam splitter is outputted as two linearly polarized beams in the p-polarized state. It is equipped with N+1 optical circulator terminals of group B that combine and output linearly polarized beams, and the arrangement relationship between the optical circulator terminals of groups A and B and the polarization beam splitter is different from that of each optical circulator in group A. The light from one separate optical circulator terminal of group B is reflected and combined by the two polarization separation films of the polarizing beam splitter, and the light from one separate optical circulator terminal of group B is connected to each optical circulator terminal of group B. An optical circulator characterized in that light from the optical circulator is transmitted through two polarization separation films of a polarization beam splitter and combined.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15772390A JPH0451013A (en) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Optical circulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15772390A JPH0451013A (en) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Optical circulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0451013A true JPH0451013A (en) | 1992-02-19 |
Family
ID=15655963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15772390A Pending JPH0451013A (en) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Optical circulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0451013A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5381250A (en) * | 1992-11-06 | 1995-01-10 | Displaytech, Inc. | Electro-optical switch with 4 port modules with electro-optic polarization rotators |
US5999313A (en) * | 1996-12-12 | 1999-12-07 | Fujitsu Limited | Optical device having function of optical circulator |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP15772390A patent/JPH0451013A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5381250A (en) * | 1992-11-06 | 1995-01-10 | Displaytech, Inc. | Electro-optical switch with 4 port modules with electro-optic polarization rotators |
US5999313A (en) * | 1996-12-12 | 1999-12-07 | Fujitsu Limited | Optical device having function of optical circulator |
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