JPH0534634A - Optical circulator - Google Patents

Optical circulator

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JPH0534634A
JPH0534634A JP19445391A JP19445391A JPH0534634A JP H0534634 A JPH0534634 A JP H0534634A JP 19445391 A JP19445391 A JP 19445391A JP 19445391 A JP19445391 A JP 19445391A JP H0534634 A JPH0534634 A JP H0534634A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
axis
port
reciprocal
incident
Prior art date
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Pending
Application number
JP19445391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masabumi Koga
正文 古賀
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0534634A publication Critical patent/JPH0534634A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain high isolation and also to further more facilitate the optical connection between each port and an optical waveguide. CONSTITUTION:This circulator is provided with first and second double refractive crystal plates 5, 6 being arranged by keeping a specified space along the advancing direction of light beams, a reciprocal rotor 8 and a non-reciprocal rotor 7 being inserted between the first and second double refractive crystal plates 5, 6 and the reciprocal rotor 8 and the non-reciprocal rotor 7 being rotated an electric field vibration plane of the light beams by the equal angle is provided and also the directions of each crystal axis of the first and second double refractive crystal plates 5, 6 are characterized by being coincided mutually.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光通信に用いられる
光サーキュレータに係り、特に、偏波保持型の光サーキ
ュレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical circulator used for optical communication, and more particularly to a polarization maintaining type optical circulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12は、従来における偏波保持型の光
サーキュレータの構成を示す斜視図である。この種の光
サーキュレータは、同図に示すように、入射光の電界振
動面を45度回転させて出射させるファラデー回転子1
と、該ファラデー回転子1の入射面2aおよび反射面2
bに各々対向して配置された2個の直方体状の偏光プリ
ズム3,4とから構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 12 is a perspective view showing the structure of a conventional polarization-maintaining optical circulator. This type of optical circulator includes a Faraday rotator 1 that rotates an electric field oscillation surface of incident light by 45 degrees and emits the incident light, as shown in FIG.
And the incident surface 2a and the reflecting surface 2 of the Faraday rotator 1.
It is composed of two rectangular parallelepiped polarizing prisms 3 and 4 arranged so as to face b.

【0003】上記偏向プリズム3,4は、光軸(同図Z
軸)の回りに互いに45度傾けて配置されている。以下
の説明を容易にするために、ここで、偏向プリズム3の
所定の頂点で互いに直交する3つの稜線がそれぞれX
軸、Y軸、Z軸に平行であるようなXYZ座標系を考え
る。上記偏向プリズム3の一の面(X−Z面に平行な平
面)は第1のポートP1として、他の一の面(X−Y面
に平行な平面)は第3のポートP3として、さらに、偏
光プリズム4の一の面(X−Y面に直交し、かつX−Z
面と45度で交差する平面)は第2のポートP2とし
て、他の一の面(X−Y面に平行な平面)は第4のポー
トP4として、それぞれ用いられる。
The deflecting prisms 3 and 4 have an optical axis (Z in the figure).
About the axis) and are inclined to each other by 45 degrees. In order to facilitate the following description, here, three ridge lines orthogonal to each other at predetermined apexes of the deflecting prism 3 are respectively denoted by X.
Consider an XYZ coordinate system that is parallel to the axes, the Y axis, and the Z axis. One surface (a plane parallel to the XZ plane) of the deflecting prism 3 serves as a first port P1, and the other surface (a plane parallel to the XY plane) serves as a third port P3. , One surface of the polarization prism 4 (orthogonal to the XY plane, and X-Z
The plane intersecting the plane at 45 degrees is used as the second port P2, and the other plane (the plane parallel to the XY plane) is used as the fourth port P4.

【0004】上記従来の構成において、偏光プリズム3
の第1のポートP1よりX軸方向に振動する直線偏光L
i1を入射させると、偏光プリズム4の第2のポートP
2からZ軸の回りにY軸を45度回転させた方向に振動
する直線偏光Lo1が出射される。また偏向プリズム4
の第2のポートP2よりZ軸の回りにY軸を45度回転
させた方向に振動する直線偏光Li2を入射させると、
偏光プリズム3の第3のポートP3からY軸方向に振動
する直線偏光Lo2が出射される。
In the above conventional structure, the polarization prism 3
Linearly polarized light L vibrating in the X-axis direction from the first port P1 of
When i1 is incident, the second port P of the polarization prism 4
The linearly polarized light Lo1 oscillated from 2 around the Z axis in the direction in which the Y axis is rotated by 45 degrees is emitted. In addition, the deflection prism 4
When linearly polarized light Li2 oscillating in the direction in which the Y axis is rotated 45 degrees around the Z axis is incident from the second port P2 of
Linearly polarized light Lo2 oscillating in the Y-axis direction is emitted from the third port P3 of the polarization prism 3.

【0005】さらに、偏光プリズム3の第3のポートP
3よりY軸方向に振動する直線偏光Li3を入射させれ
ば、偏光プリズム4の第4のポートP4からZ軸の回り
にY軸を45度回転させた方向に振動する直線偏光Lo
3が出射される。なおさらに、偏光プリズム4の第4の
ポートP4よりZ軸の回りにY軸を45度回転させた方
向に振動する直線偏光Li4を入射せしめれば、第1の
ポートP1よりX軸方向に振動する直線偏光Lo4が射
出される。
Further, the third port P of the polarization prism 3
If linearly polarized light Li3 vibrating in the Y-axis direction from 3 is made incident, linearly polarized light Lo vibrating in the direction in which the Y-axis is rotated 45 degrees around the Z-axis from the fourth port P4 of the polarizing prism 4 will be described.
3 is emitted. Furthermore, if linearly polarized light Li4 vibrating in the direction in which the Y-axis is rotated by 45 degrees around the Z-axis is made incident from the fourth port P4 of the polarizing prism 4, it vibrates in the X-axis direction from the first port P1. The linearly polarized light Lo4 is emitted.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光サ
ーキュレータにあっては、偏光プリズム(偏光ビーム・
スプリッタ)3、4を基本構成要素としているために、
偏光プリズム3,4により反射されるべきS波成分の中
に透過すべきP波成分が漏れ込む量(以下、アイソレー
ションと称する)を−30dB以下に抑えることが技術
的に困難であった。 このため、アイソレーションを大
きくできないという欠点があった。
By the way, in the conventional optical circulator, the polarization prism (polarization beam
Since splitters 3 and 4 are the basic components,
It was technically difficult to suppress the amount of leakage of the P wave component to be transmitted into the S wave component to be reflected by the polarization prisms 3 and 4 (hereinafter referred to as isolation) to −30 dB or less. Therefore, there is a drawback that the isolation cannot be increased.

【0007】また、上記各入出力ポートP1,P2,P
3,P4及び光導波路間の光結合に高度な技術を要する
という欠点もあった。一般に、光導波路、特に単一モー
ド導波路と光との結合では光の伝搬方向と光導波路にお
ける伝搬方向との角度誤差が結合効率に大きく影響す
る。したがって、従来の構成のように、反射によって光
の進行方向を変えると、それだけ角度誤差が生じ安い。
それゆえ、結合効率の劣化が起きやすく、劣化を抑える
にはそれだけ高度な技術を要するという問題があった。
Further, the above-mentioned input / output ports P1, P2, P
There is also a drawback that sophisticated technology is required for optical coupling between 3, P4 and the optical waveguide. Generally, in the coupling of an optical waveguide, particularly a single-mode waveguide with light, an angular error between the propagation direction of light and the propagation direction in the optical waveguide greatly affects the coupling efficiency. Therefore, if the traveling direction of light is changed by reflection as in the conventional configuration, the angle error is less likely to occur.
Therefore, there is a problem that the coupling efficiency is likely to be deteriorated, and that a higher level of technology is required to suppress the deterioration.

【0008】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、高いアイソレーションを得ることができると共
に、光導波路との光学結合を容易かつ高効率で達成す
ることができる光サーキュレータを提供することを目的
としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an optical circulator capable of obtaining high isolation and easily and optically coupling with an optical waveguide. It is an object.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、光線の進行方向に沿って所定の
間隔を保って配置された第1及び第2の複屈折性結晶板
と、上記第1及び第2の複屈折性結晶板の間に挿入さ
れ、上記光線の電界振動面を同じ角度だけ回転させる相
反性回転子及び非相反性回転子とを備え、かつ上記第1
及び第2の複屈折性結晶板の各結晶軸の方向が互いに一
致してなることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 provides a first and a second birefringent crystal arranged at a predetermined interval along the traveling direction of a light beam. A plate and a reciprocal rotator and a non-reciprocal rotator that are inserted between the first and second birefringent crystal plates and rotate the electric field oscillation surface of the light beam by the same angle.
And the directions of the respective crystal axes of the second birefringent crystal plate are aligned with each other.

【0010】また、請求項2の発明は、光線の進行方向
に沿って所定の間隔を保って配置された第1及び第2の
複屈折性結晶板と、上記第1及び第2の複屈折性結晶板
の間に挿入され、上記光線の電界振動面を所定の角度だ
け回転させる非相反性回転子とを備え、上記第1及び第
2の複屈折性結晶板の各結晶軸の方向が上記所定の角度
だけ互いに異にしてなることを特徴としている。
Further, in the invention of claim 2, the first and second birefringent crystal plates are arranged at a predetermined interval along the traveling direction of the light beam, and the first and second birefringent crystals. A non-reciprocal rotator that is inserted between the crystalline plates to rotate the electric field oscillation plane of the light beam by a predetermined angle, and the direction of each crystal axis of the first and second birefringent crystal plates is the predetermined direction. The feature is that they are different from each other by the angle.

【0011】[0011]

【作用】この発明の構成によれば、高いアイソレーショ
ンを得ることができると共に、各ポート及び光導波路間
の光結合を一段と容易にすることができる。
According to the structure of the present invention, high isolation can be obtained, and the optical coupling between each port and the optical waveguide can be further facilitated.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。 (第1実施例)図1は、この発明の第1実施例である光
サーキュレータの構成を示す図である。この例の光サー
キュレータは、光線の進行方向に沿って所定の間隔をお
いて配置された2枚の複屈折性結晶板5,6、非相反性
45度回転子7及び相反性45度回転子8から構成され
ている。上記複屈折性結晶板5の側には、光線入出射ポ
ートPort1,Port3が、複屈折性結晶板6の側には、光
線入出射ポートPort2,Port4がそれぞれ2箇所設けら
れている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a view showing the arrangement of an optical circulator according to the first embodiment of the present invention. The optical circulator of this example includes two birefringent crystal plates 5 and 6 arranged at a predetermined interval along the traveling direction of a light beam, a non-reciprocal 45-degree rotator 7 and a reciprocal 45-degree rotator. It is composed of 8. The birefringent crystal plate 5 is provided with light incident / exiting ports Port1 and Port3, and the birefringent crystal plate 6 is provided with two light incident / exiting ports Port2 and Port4.

【0013】ここで、図上の左右の方向をZ軸(左から
右へ向かう方向をZ軸の正方向)、上下の方向をY軸
(下から上へ向かう方向をY軸の正方向)とするカーテ
シアン座標系を用いて記述する。上記複屈折性結晶板5
は、当該結晶板5内を常光線λoはZ軸に平行に伝搬す
るように、異常光線λeはY軸の正方向へ移動しつつZ
軸の正方向へ伝搬するように、その結晶軸の向きを選定
して配置されている。
Here, the left and right directions in the figure are the Z axis (the direction from left to right is the positive direction of the Z axis), and the up and down directions are the Y axis (the direction from bottom to top is the positive direction of the Y axis). It is described using the Cartesian coordinate system. The birefringent crystal plate 5
Means that the extraordinary ray λe moves in the positive direction of the Y axis while the ordinary ray λo propagates in the crystal plate 5 parallel to the Z axis.
The orientation of the crystal axis is selected so as to propagate in the positive direction of the axis.

【0014】また、複屈折性結晶板6は、当該結晶板6
内を常光線λoはZ軸方向に伝搬するように、異常光線
λeはY軸の負方向へ移動しつつZ軸の正方向へ伝搬す
るように、その結晶軸の向きを選定して配置されてい
る。非相反性45度回転子7及び相反性45度回転子8
は、光がZ軸の正方向へ伝搬するとき、伝搬していく方
向を眺めて、これらの回転子7,8による偏波面の回転
方向が時計回りとなるように配置されている。このよう
に配置すれば、光がZ軸の負方向へ伝搬するとき、上記
と同じ方向から眺めると、非相反性45度回転子7内で
は時計回りに、相反性45度回転子8内では反時計回り
に振動面が回転することになる。
Further, the birefringent crystal plate 6 is the crystal plate 6 concerned.
The orientation of the crystal axis is selected so that the ordinary ray λo propagates in the Z axis direction and the extraordinary ray λe propagates in the Z axis positive direction while moving in the Y axis negative direction. ing. Non-reciprocal 45 degree rotor 7 and reciprocal 45 degree rotor 8
Is arranged so that when light propagates in the positive direction of the Z-axis, the direction of rotation of the plane of polarization by these rotors 7 and 8 is clockwise, looking at the direction of propagation. With this arrangement, when light propagates in the negative direction of the Z-axis, when viewed from the same direction as above, clockwise in the non-reciprocal 45-degree rotor 7 and in the reciprocal 45-degree rotor 8. The vibrating surface rotates counterclockwise.

【0015】上記複屈折性結晶板5,6としては、方解
石やルチル結晶が好適である。また、非相反性45度回
転子7にはY.I.G結晶やビスマス置換型Y.I.G
結晶を用いたファラデー回転子が、相反性45度回転子
8には、水晶旋光子、1/2波長板や液晶が好適に用い
られる。
As the birefringent crystal plates 5 and 6, calcite and rutile crystals are suitable. Further, the non-reciprocal 45-degree rotor 7 has a Y.V. I. G crystals and bismuth substitution type Y. I. G
A Faraday rotator using a crystal and a reciprocal 45 ° rotator 8 are preferably made of a crystal rotator, a half-wave plate, or a liquid crystal.

【0016】次に、図2ないし図5を参照して、上記構
成の光サーキュレータの動作について説明する。これら
の図において、符号Z1〜Z5は空間位置を表し、それ
ぞれ図1に示すZ1〜Z5の空間位置に対応する。ま
ず、図2は光線入出射ポートPort1(Z1)から光線入
出射ポートPort2(Z5)へ向かう光路上の各空間位置
(Z1〜Z5)における光の偏波状態を入射側から観測
した図である。
Next, the operation of the optical circulator having the above configuration will be described with reference to FIGS. In these figures, symbols Z1 to Z5 represent spatial positions, and correspond to the spatial positions Z1 to Z5 shown in FIG. 1, respectively. First, FIG. 2 is a diagram in which the polarization state of light at each spatial position (Z1 to Z5) on the optical path from the light incident / exit port Port1 (Z1) to the light incident / exit port Port2 (Z5) is observed from the incident side. .

【0017】同図に示すように、光線入出射ポートPort
1(Z1)から、電界ベクトルがX軸に平行に振動する
光線を垂直入射させると、この光線は、振動方向を変え
ずに、複屈折性結晶板5内を常光線λoとして直進する
(Z2)。複屈折性結晶板5を通過した光線は、非相反
性45度回転子7によって45度回転させられ(Z
3)、続いて、相反性45度回転子8によって45度回
転させられる。結局、非相反性45度回転子7及び相反
性45度回転子8によって電界振動方向が当初の向きか
ら90度回転させられるので(Z4)、複屈性折結晶板
6に入射する光線は、異常光線λeとして、複屈性折結
晶板6内をY軸負方向へ移動しつつZ軸の正方向へ伝搬
し、光線入出射ポートPort2(Z5)から射出される。
As shown in the figure, the light beam entrance / exit port Port
From 1 (Z1), when a light ray whose electric field vector oscillates parallel to the X axis is vertically incident, this light ray travels straight in the birefringent crystal plate 5 as an ordinary ray λo without changing the vibration direction (Z2). ). The light beam that has passed through the birefringent crystal plate 5 is rotated by 45 degrees by the non-reciprocal 45-degree rotator 7 (Z
3) Then, it is rotated by 45 degrees by the reciprocal 45 degree rotor 8. After all, since the electric field vibration direction is rotated 90 degrees from the initial direction by the non-reciprocal 45-degree rotator 7 and the reciprocal 45-degree rotator 8 (Z4), the light beam incident on the birefringent folded crystal plate 6 is The extraordinary ray λe propagates in the positive direction of the Z axis while moving in the negative direction of the Y axis in the birefringent folded crystal plate 6, and is emitted from the ray entrance / exit port Port2 (Z5).

【0018】次に、図3を参照して、光線入出射ポート
Port2(Z5)から光線入出射ポートPort3(Z1)へ
向かう光路(Z軸負方向伝搬光)について動作を説明す
る。図3は、各空間位置における光線の偏光状態を出射
側から観測した図である。光線入出射ポートPort2(Z
5)から光を入射させる場合には、入射光の電界振動方
向がY軸に平行になるように設定すると、今度は、複屈
性折結晶板6内を異常光線λeとしてY軸正方向へ移動
しつつZ軸負方向へ伝搬する(Z4)。複屈折性結晶板
6を通過した光線は、相反性45度回転子8によって反
時計回りに45度回転させられるが(Z3)、次の非相
反性45度回転子7によって時計回りに45度回転させ
られるので、結局、非相反性45度回転子7を通過する
際(Z2)には電界振動方向は変化しない。電界振動方
向が変化していないので、光は複屈性折結晶板5内も異
常光線λeとしてY軸負方向へ移動しつつ伝搬し、光線
入出射ポートPort3から出射される。
Next, referring to FIG. 3, the light beam entrance / exit port
The operation of the optical path (Z-axis negative direction propagating light) traveling from the port 2 (Z5) to the light incident / exit port Port3 (Z1) will be described. FIG. 3 is a diagram in which the polarization state of the light beam at each spatial position is observed from the emission side. Beam entrance / exit port Port2 (Z
5) When the light is made incident from the above, if the electric field vibration direction of the incident light is set to be parallel to the Y-axis, the inside of the birefringent folded crystal plate 6 will be an extraordinary ray λe in the positive direction of the Y-axis. It propagates in the negative Z-axis direction while moving (Z4). The light beam that has passed through the birefringent crystal plate 6 is rotated counterclockwise by 45 degrees by the reciprocal 45 degree rotator 8 (Z3), but is rotated by 45 degrees clockwise by the next non-reciprocal 45 degree rotator 7. Since it is rotated, the electric field vibration direction does not change after passing through the non-reciprocal 45-degree rotor 7 (Z2). Since the electric field oscillation direction has not changed, the light also propagates in the birefringent folded crystal plate 5 as an extraordinary ray λe while moving in the negative direction of the Y-axis, and is emitted from the ray entrance / exit port Port3.

【0019】次に、図4を参照して、光線入出射ポート
Port3(Z1)から光線入出射ポートPort4(Z5)へ
向かう光路(Z軸正方向伝搬光)について動作を説明す
る。図4は、各空間位置における光線の偏光状態を入射
側から観測した図である。光線入出射ポートPort3(Z
1)から光を入射させる場合も、入射光の電界振動方向
がY軸に平行になるように設定すると、複屈性折結晶板
5内を異常光線λeとしてY軸正方向へ移動しつつZ軸
正方向へ伝搬する(Z2)。複屈折性結晶板5を通過し
た光線は、図2の場合と同様の作用により、非相反性4
5度回転子7及び相反性45度回転子8によって電界振
動方向が当初の向きから90度回転させられるので(Z
4)、複屈性折結晶板6に入射する光線は、常光線λo
として、複屈性折結晶板6内をZ軸に沿って伝搬し、光
線入出射ポートPort4(Z5)から射出される。
Next, referring to FIG. 4, a light beam entrance / exit port
The operation of the optical path (Z-axis positive direction propagating light) from the port 3 (Z1) to the light incident / exit port Port4 (Z5) will be described. FIG. 4 is a diagram in which the polarization state of the light beam at each spatial position is observed from the incident side. Beam entrance / exit port Port3 (Z
Even when the light is incident from 1), if the electric field oscillation direction of the incident light is set to be parallel to the Y-axis, the Z-axis is moved in the positive direction of the Y-axis as an extraordinary ray λe in the birefringent folded crystal plate 5. Propagate in the positive axial direction (Z2). The light rays that have passed through the birefringent crystal plate 5 have the non-reciprocity of 4 due to the same action as in FIG.
Since the electric field oscillation direction is rotated by 90 degrees from the initial direction by the 5 degree rotor 7 and the reciprocal 45 degree rotor 8, (Z
4), the ray incident on the birefringent folded crystal plate 6 is the ordinary ray λo
Is propagated in the birefringent folded crystal plate 6 along the Z axis and is emitted from the light incident / exiting port Port4 (Z5).

【0020】次に、図5を参照して、光線入出射ポート
Port4(Z5)から光線入出射ポートPort1(Z1)へ
向かう光路(Z軸負方向伝搬光)について動作を説明す
る。図5は、各空間位置における光線の偏光状態を出射
側から観測した図である。光線入出射ポートPort4(Z
5)から光を入射させる場合には、入射光の電界振動方
向がX軸に平行になるように設定すると、複屈性折結晶
板6内を常光線λoとしてZ軸負方向へ伝搬する(Z
4)。複屈折性結晶板6を通過した光線は、図3の場合
と同様の作用により、非相反性45度回転子7を通過す
る際(Z2)には電界振動方向は変化しない。それゆ
え、光は複屈性折結晶板5内を常光線λoとしてZ軸に
沿って伝搬し、光線入出射ポートPort1(Z1)から出
射される。
Next, referring to FIG. 5, a light beam entering / exiting port
The operation of the optical path (light propagating in the Z-axis negative direction) from the port 4 (Z5) to the light incident / exit port Port1 (Z1) will be described. FIG. 5 is a diagram in which the polarization state of the light beam at each spatial position is observed from the emission side. Beam entrance / exit port Port4 (Z
When light is incident from 5), if the electric field vibration direction of the incident light is set to be parallel to the X axis, it propagates in the birefringent folded crystal plate 6 as the ordinary ray λo in the negative direction of the Z axis ( Z
4). The light ray passing through the birefringent crystal plate 6 does not change the electric field vibration direction when passing through the non-reciprocal 45-degree rotor 7 (Z2) by the same action as in the case of FIG. Therefore, the light propagates in the birefringent folded crystal plate 5 as the ordinary ray λo along the Z axis and is emitted from the ray entrance / exit port Port1 (Z1).

【0021】以上説明した動作において、光線入出射ポ
ートPort1と光線入出射ポートPort3間および光線
入出射ポートPort2と光線入出射ポートPort4間の
アイソレーションは、複屈性折結晶板5,6(たとえ
ば、方解石)による常光線と異常光線の分離幅と両者の
消光比に依存している。分離幅は、たとえば長い方解石
を用いることで広くできる。消光比は方解石では50d
B以上が確保できる。特に歪の少ない結晶では60dB
以上を示すものもある。したがって、50dB以上の高
いアイソレーションを実現できる。
In the above-described operation, the isolation between the light incident / exiting port Port1 and the light incident / exiting port Port3 and the isolation between the light incident / exiting port Port2 and the light incident / exiting port Port4 are the birefringent folded crystal plates 5, 6 (for example, , Calcite) and the separation width of ordinary and extraordinary rays and the extinction ratio of both. The separation width can be widened, for example, by using long calcite. Extinction ratio is 50d for calcite
B or more can be secured. 60 dB for crystals with less distortion
Some show the above. Therefore, high isolation of 50 dB or more can be realized.

【0022】また、各光線入出射ポートPort1〜Port4
から出射される光の伝搬方向はすべて平行であって、こ
の例ではZ軸に平行である。方解石中を異常光線として
伝搬する光の場合、エネルギーの伝搬方向を示すポイン
ティングベクトルの方向はZ軸に平行ではないが、波面
法線ベクトルの方向はZ軸に平行であって、屈折率が楕
円体をしているために空気中へ出射されるときポインテ
ィングベクトルの方向もZ軸に平行となる。このように
各ポートから出射される光の伝搬方向はすべて平行であ
るので、Z軸に平行な基準線にもとづいて光導波路との
結合を行うことができる。したがって、光導波路への光
の結合を容易に、かつ低損失で行うことができる。
In addition, each of the light incident / exiting ports Port1 to Port4
The propagation directions of the light emitted from are all parallel, and in this example, parallel to the Z axis. In the case of light propagating as an extraordinary ray in calcite, the direction of the pointing vector indicating the direction of energy propagation is not parallel to the Z axis, but the direction of the wavefront normal vector is parallel to the Z axis and the refractive index is elliptical. The pointing vector is also parallel to the Z axis when it is emitted into the air due to its body. In this way, since the propagation directions of the light emitted from the respective ports are all parallel, it is possible to couple with the optical waveguide based on the reference line parallel to the Z axis. Therefore, it is possible to easily couple light to the optical waveguide with low loss.

【0023】なお、非相反45度回転子7か相反45度
回転子8のいずれかの回転方向を反転させることによっ
て、光線入出射ポートPort2と光線入出射ポートPort4
の位置を入れ換えることもできる。
By reversing the rotation direction of either the non-reciprocal 45-degree rotator 7 or the reciprocal 45-degree rotator 8, the light ray entrance / exit port Port2 and the light ray entrance / exit port Port4.
You can switch the positions of.

【0024】(変形例)図6は、上記実施例の変形例で
ある光サーキュレータの構成を示す図である。この変形
例に係る光サーキュレータが上記実施例に係る光サーキ
ュレータと大きく異なるところは、光線入出射ポートPo
rt1,Port2,Port3,Port4にそれぞれレンズL1,
L2,L3,L4と偏波保持型光ファイバPF1,PF
2,PF3,PF4とを共軸的に設けた点である。
(Modification) FIG. 6 is a view showing the arrangement of an optical circulator which is a modification of the above embodiment. The optical circulator according to this modification is largely different from the optical circulator according to the above-mentioned embodiment in that the light incident / exit port Po
Lenses L1 and rt1, Port2, Port3 and Port4 respectively
L2, L3, L4 and polarization maintaining optical fibers PF1, PF
2, PF3 and PF4 are provided coaxially.

【0025】(第2実施例)図7はこの発明の第2の実
施例である光サーキュレータの構成を示す図である。こ
の例の光サーキュレータが第1実施例のそれ(図1)と
異なるところは、この例においては、相反性45度回転
子8を除去して構成した点、及び複屈折性結晶板6の結
晶軸を光学系の光軸に対して45度回転させて配置させ
た点である。
(Second Embodiment) FIG. 7 is a view showing the arrangement of an optical circulator according to the second embodiment of the present invention. The optical circulator of this example differs from that of the first embodiment (FIG. 1) in that in this example, the reciprocal 45-degree rotator 8 is removed and the crystal of the birefringent crystal plate 6 is used. The point is that the axis is rotated by 45 degrees with respect to the optical axis of the optical system.

【0026】以下、図8ないし図11を参照して、この
例の光サーキュレータの動作について説明する。これら
の図において、符号Z1〜Z4は空間位置を表し、それ
ぞれ図7に示すZ1〜Z4の空間位置に対応する。ま
ず、図8を参照して、光線入出射ポートport1から光線
入出射ポートPort2へ向かう光路(Z軸正方向伝搬光)
について動作を説明する。図8は、各空間位置における
光線の偏光状態を入射側から観測した図である。同図に
示すように、光線入出射ポートPort1(Z1)から、電
界ベクトルがX軸に平行に振動する光線を垂直入射させ
ると、この光線は、振動方向を変えずに、複屈折性結晶
板5内を常光線λoとして直進する(Z2)。複屈折性
結晶板5を通過した光線は、非相反性45度回転子7に
よって時計回りに45度回転させられる(Z3)。この
振動方向は、複屈折性結晶板6内で常光線λoとなる方
向であるので、非相反性45度回転子7を通過した光線
は、複屈折性結晶板6内をZ軸の正方向へ伝搬し、光線
入出射ポートPort2(Z4)から出射される。
The operation of the optical circulator of this example will be described below with reference to FIGS. In these figures, symbols Z1 to Z4 represent spatial positions, and correspond to the spatial positions Z1 to Z4 shown in FIG. 7, respectively. First, referring to FIG. 8, an optical path from the light incident / exiting port port1 to the light incident / exiting port Port2 (Z-axis positive direction propagating light).
The operation will be described. FIG. 8 is a diagram in which the polarization state of the light beam at each spatial position is observed from the incident side. As shown in the figure, when a light beam whose electric field vector vibrates parallel to the X axis is vertically incident from the light incident / exit port Port1 (Z1), this light beam does not change its vibrating direction and the birefringent crystal plate It travels straight as an ordinary ray λo in 5 (Z2). The light ray that has passed through the birefringent crystal plate 5 is rotated 45 degrees clockwise by the non-reciprocal 45-degree rotator 7 (Z3). This vibration direction is a direction that becomes the ordinary ray λo in the birefringent crystal plate 6, so that the light ray that has passed through the non-reciprocal 45-degree rotator 7 passes through the birefringent crystal plate 6 in the positive direction of the Z axis. And is emitted from the light incident / exiting port Port2 (Z4).

【0027】次に、図9を参照して、光線入出射ポート
Port2から光線入出射ポートPort3へ向かう光路(Z軸
負方向伝搬光)について動作を説明する。図9は、各空
間位置における光線の偏光状態を出射側から観測した図
である。光線入出射ポートPort2(Z4)から光を入射
させる場合、入射光の電界振動方向がY軸から反時計方
向へ45度傾いた方向になるように設定すると、複屈折
性結晶板6内を常光線λoとしてZ軸負方向へ伝搬する
(Z3)。複屈折性結晶板6を通過した光線は、非相反
性45度回転子7によって時計回りに45度回転させら
れるので、Y軸方向に振動する光が非相反性45度回転
子7から射出される。Y軸方向に振動するこの射出光
は、複屈折性結晶板5内では異常光線λeとしてY軸負
方向へ移動しつつ伝搬し、光線入出射ポートPort3(Z
1)から出射される。
Next, referring to FIG. 9, a light beam entrance / exit port.
The operation of the optical path (Z-axis negative direction propagating light) traveling from Port 2 to the light incident / exiting port Port 3 will be described. FIG. 9 is a diagram in which the polarization state of light rays at each spatial position is observed from the emission side. When entering light from the light incident / exiting port Port2 (Z4), if the electric field oscillation direction of the incident light is set to be inclined by 45 degrees counterclockwise from the Y axis, the inside of the birefringent crystal plate 6 will be kept constant. The light ray λo propagates in the negative direction of the Z axis (Z3). The light beam that has passed through the birefringent crystal plate 6 is rotated 45 degrees clockwise by the non-reciprocal 45-degree rotator 7, so that the light vibrating in the Y-axis direction is emitted from the non-reciprocal 45-degree rotator 7. It The emitted light vibrating in the Y-axis direction propagates in the birefringent crystal plate 5 as an extraordinary ray λe while moving in the negative direction of the Y-axis, and the ray entrance / exit port Port3 (Z
It is emitted from 1).

【0028】次に、図10を参照して、光線入出射ポー
トPort3から光線入出射ポートPort4へ向かう光路(Z
軸正方向伝搬光)について動作を説明する。図10は、
各空間位置における光線の偏光状態を出射側から観測し
た図である。光線入出射ポートPort3(Z1)から光を
入射させる場合、入射光の電界振動方向がY軸に平行と
なるように設定する。振動面をこのように設定された光
は、複屈折性結晶板5内を異常光線λeとして伝搬す
る。そして、非相反性45度回転子7の作用によって、
光の振動方向がY軸から時計回りに45度回転させられ
る(Z3)。この射出光は、複屈折性結晶板6内では異
常光線λeとして、Y軸負方向へ移動しつつZ軸正方向
へ伝搬し、光線入出射ポートPort4から出射される(Z
4)。
Next, referring to FIG. 10, a light path (Z) from the light incident / exiting port Port3 to the light incident / exiting port Port4.
The operation will be described with respect to the axial positive direction propagation light). Figure 10
It is the figure which observed the polarization state of the light beam in each space position from the emission side. When light is incident from the light incident / exit port Port3 (Z1), the electric field oscillation direction of the incident light is set to be parallel to the Y axis. The light whose vibrating surface is set in this way propagates in the birefringent crystal plate 5 as an extraordinary ray λe. And, by the action of the non-reciprocal 45-degree rotor 7,
The vibration direction of light is rotated 45 degrees clockwise from the Y axis (Z3). This emitted light propagates in the Z axis positive direction while moving in the Y axis negative direction as an extraordinary ray λe in the birefringent crystal plate 6, and is emitted from the ray input / output port Port4 (Z
4).

【0029】次に、図11を参照して、光線入出射ポー
トPort4から光線入出射ポートPort1へ向かう光路(Z
軸負方向伝搬光)について動作を説明する。図11は、
各空間的位置における光線の偏光状態を出射側から観測
した図である。光線入出射ポートPort4から光を入射さ
せる場合、入射光の電界振動方向がY軸から45度時計
回りに傾いた方向になるように設定すると、複屈折性結
晶板6内を異常光線λeとしてZ軸負方向へ伝搬する
(Z3)。複屈折性結晶板6を通過した光線は、非相反
性45度回転子7によって時計回りに45度回転させら
れるので、X軸方向に振動する光が非相反性45度回転
子7から射出される(Z2)。X軸方向に振動するこの
射出光は、複屈折性結晶板5内では常光線λoとしてZ
軸に沿って負方向へ伝搬し、光線入出射ポートPort1
(Z1)から出射される。
Next, referring to FIG. 11, an optical path (Z) from the light incident / exiting port Port4 to the light incident / exiting port Port1.
The operation will be described with respect to the negative axial propagation light). FIG. 11 shows
It is the figure which observed the polarization state of the light beam in each spatial position from the emission side. When light is incident from the light incident / exiting port Port4, if the electric field oscillation direction of the incident light is set to be inclined by 45 degrees clockwise from the Y-axis, the inside of the birefringent crystal plate 6 will be regarded as an extraordinary ray λe. Propagate in the negative direction of the axis (Z3). The light beam that has passed through the birefringent crystal plate 6 is rotated 45 degrees clockwise by the non-reciprocal 45-degree rotator 7, so that the light oscillating in the X-axis direction is emitted from the non-reciprocal 45-degree rotator 7. (Z2). This emitted light oscillating in the X-axis direction is Z as an ordinary ray λo in the birefringent crystal plate 5.
Propagate in the negative direction along the axis, and the ray input / output port Port1
It is emitted from (Z1).

【0030】なお、この例において、光線入出射ポート
Port2−4間のY軸方向に対する分離幅を光線入出射ポ
ートPort1−3間の分離幅と等しくするには、複屈折性
結晶板6の長さを複屈折性結晶板5の21/2倍にとれば
良い。
In this example, the light beam entering / exiting port
In order to make the separation width between the ports 2-4 in the Y-axis direction equal to the separation width between the light incident / exiting ports Port 1-3, the length of the birefringent crystal plate 6 should be 2 1/2 of that of the birefringent crystal plate 5. It should be doubled.

【0031】上記構成によれば、第1実施例と同様の効
果を得ることができる。また、相反性回転子が不要であ
るため、第1実施例に比べて少ない部品点数で光サーキ
ュレータを構成することができる。
According to the above structure, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, since the reciprocal rotator is unnecessary, the optical circulator can be constructed with a smaller number of parts as compared with the first embodiment.

【0032】また、変形実施例として各ポートに偏波保
持光導波路を設けることも可能である。この場合、各ポ
ートからの出射光はすべてZ軸に平行であるので光導波
路との光の結合系を容易に実装できる。
As a modified example, it is possible to provide a polarization maintaining optical waveguide at each port. In this case, since all the light emitted from each port is parallel to the Z axis, a light coupling system with the optical waveguide can be easily mounted.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高いアイソレーションを得ることができると共に、
各ポート及び光導波路間の光結合を一段と容易にするこ
とができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain high isolation and
Optical coupling between each port and the optical waveguide can be further facilitated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1実施例である光サーキュレータ
の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical circulator that is a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例の動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図3】同実施例の動作を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図4】同実施例の動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図5】同実施例の動作を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図6】同実施例の変形例である光サーキュレータの構
成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical circulator that is a modified example of the same embodiment.

【図7】この発明の第2の実施例である光サーキュレー
タの構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an optical circulator that is a second embodiment of the present invention.

【図8】同実施例の動作を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図9】同実施例の動作を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図10】同実施例の動作を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図11】同実施例の動作を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図12】従来における偏波保持型の光サーキュレータ
の構成を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a configuration of a conventional polarization-maintaining optical circulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 複屈折性結晶板(第1の複屈折性結晶板) 6 複屈折性結晶板(第2の複屈折性結晶板) 7 非相反性45度回転子(非相反性回転子) 8 相反性45度回転子(相反性回転子) Port1 光線入出射ポート Port2 光線入出射ポート Port3 光線入出射ポート Port4 光線入出射ポート λo 常光線(光線) λe 異常光線(光線) 5 Birefringent crystal plate (first birefringent crystal plate) 6 Birefringent crystal plate (second birefringent crystal plate) 7 Non-reciprocal 45 degree rotor (non-reciprocal rotor) 8 Reciprocal 45 degree rotor (reciprocal rotor) Port1 Light input / output port Port2 Light input / output port Port3 Light input / output port Port4 Light input / output port λo ordinary ray (ray) λe extraordinary ray (ray)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光線の進行方向に沿って所定の間隔を保
って配置された第1及び第2の複屈折性結晶板と、 前記第1及び第2の複屈折性結晶板の間に挿入され、前
記光線の電界振動面を同じ角度だけ回転させる相反性回
転子及び非相反性回転子とを備え、 かつ前記第1及び第2の複屈折性結晶板の各結晶軸の方
向が互いに一致してなることを特徴とする光サーキュレ
ータ。
1. A first birefringent crystal plate and a second birefringent crystal plate, which are arranged at a predetermined interval along a traveling direction of a light beam, and are inserted between the first and second birefringent crystal plates, A reciprocal rotator and a non-reciprocal rotator for rotating the electric field oscillation plane of the light beam by the same angle, and the directions of the respective crystal axes of the first and second birefringent crystal plates coincide with each other. An optical circulator characterized in that
【請求項2】 光線の進行方向に沿って所定の間隔を保
って配置された第1及び第2の複屈折性結晶板と、 前記第1及び第2の複屈折性結晶板の間に挿入され、前
記光線の電界振動面を所定の角度だけ回転させる非相反
性回転子とを備え、 前記第1及び第2の複屈折性結晶板の各結晶軸の方向が
前記所定の角度だけ互いに異にしてなることを特徴とす
る光サーキュレータ。
2. A first and a second birefringent crystal plate, which are arranged at a predetermined interval along a traveling direction of a light beam, and are inserted between the first and the second birefringent crystal plates, A non-reciprocal rotator that rotates the electric field vibration surface of the light beam by a predetermined angle, and the directions of the crystal axes of the first and second birefringent crystal plates are different from each other by the predetermined angle. An optical circulator characterized in that
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