JPH0588112A - Optical nonreciprocal circuit - Google Patents

Optical nonreciprocal circuit

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Publication number
JPH0588112A
JPH0588112A JP3251593A JP25159391A JPH0588112A JP H0588112 A JPH0588112 A JP H0588112A JP 3251593 A JP3251593 A JP 3251593A JP 25159391 A JP25159391 A JP 25159391A JP H0588112 A JPH0588112 A JP H0588112A
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JP
Japan
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light
polarization
reciprocal
separating
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP3251593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Aizawa
茂樹 相澤
Masabumi Koga
正文 古賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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 JPH0588112A publication Critical patent/JPH0588112A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To constitute thin means which multiplex and demultiplex originary light and extraordinary light and to provide the optical nonreciprocal circuit which is made compact in overall size. CONSTITUTION:The 1st, 2nd, and 3rd polarized light demultiplexing and multiplexing means 21, 22, and 23 are composed of couples of birefringent diffraction gratings 21a and 21b, 22a and 22b, and 23a and 23b which are arranged in parallel and equal in diffraction angle and then the respective demultiplexing and multiplexing means 21-23 are shortened in length in the traveling direction of light to make the size of the whole circuit small.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は複数の入出力ポートを有
する光非相反回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical nonreciprocal circuit having a plurality of input / output ports.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の光非相反回路としては、
例えば古賀、松本 著「サーキュレータとして使用可能
な偏波依存性のない高アイソレーション光非相反回路」
(電子情報通信学会光通信システム研究会、OCS91−
9 、91年5月)に記載されたものがある。
2. Description of the Related Art As a conventional optical nonreciprocal circuit of this type,
For example, Koga and Matsumoto, "High-isolation optical nonreciprocal circuit with no polarization dependence that can be used as a circulator"
(The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Optical Communication System Study Group, OCS91-
9, May 1991).

【0003】図2は前述した従来の光非相反回路を示す
もので、図中、1,2,3は複屈折結晶板、4,5は水
晶右回り45度回転子、6,7は水晶左回り45度回転
子、8,9はファラデー45度回転子、11,12,1
3,14は光入出力ポートである。
FIG. 2 shows the above-mentioned conventional optical nonreciprocal circuit. In the figure, 1, 2 and 3 are birefringent crystal plates, 4 and 5 are quartz clockwise 45 ° rotators, and 6 and 7 are quartz. Counterclockwise 45 degree rotator, 8, 9 are Faraday 45 degree rotators, 11, 12, 1
Reference numerals 3 and 14 are optical input / output ports.

【0004】図3は図2の回路において光入出力ポート
11から光が入力された場合の動作を示すもので、同図
(a) は図2の回路を上方より見た時の光の進行のよう
す、また、同図(b) は同図(a) 中の各位置Z0〜Z7 に
おける光の偏光方向及び位置を光入出力ポート11側か
ら見たようすを示すものである。以下、これに従って説
明する。
FIG. 3 shows the operation when light is input from the optical input / output port 11 in the circuit of FIG.
2 (a) shows the progress of light when the circuit of FIG. 2 is viewed from above, and FIG. 2 (b) shows the polarization direction and position of light at each position Z0 to Z7 in FIG. 2 (a). This is a view as seen from the input / output port 11 side. Hereinafter, description will be made according to this.

【0005】光入出力ポート11から入力された光L1
(位置Z0 )は複屈折結晶板1により常光成分L11及
び異常光成分L12に分離される(位置Z1 )。該常光
成分L11及び異常光成分L12はそれぞれ水晶右回り
45度回転子4及び水晶左回り45度回転子6を通過
し、その偏光方向が回転され(位置Z2 )、さらにファ
ラデー45度回転子8を通過し、その偏光方向が回転さ
れる(位置Z3 )。これらの光成分L11及びL12は
複屈折結晶板2に対して常光として作用するように設定
されているので、直進する(位置Z4 )。また、該光成
分L11及びL12はそれぞれ水晶左回り45度回転子
7及び水晶右回り45度回転子5を通過し、その偏光方
向が回転され(位置Z5 )、さらにまた、ファラデー4
5度回転子9を通過し、その偏光方向が回転される(位
置Z6 )。従って、該光成分L11及びL12はともに
複屈折結晶板1の通過後(位置Z1 )に対して、偏光方
向が90度回転しており、互いに偏光が直交している。
これらの光成分L11及びL12は複屈折結晶板3に対
し、それぞれ異常光及び常光として作用するので、合成
され(位置Z7 )、光L1´として光入出力ポート12
から出力される。
Light L1 input from the light input / output port 11
The (position Z0) is separated into the ordinary light component L11 and the extraordinary light component L12 by the birefringent crystal plate 1 (position Z1). The ordinary light component L11 and the extraordinary light component L12 pass through the crystal clockwise 45-degree rotator 4 and the crystal counterclockwise 45-degree rotator 6, respectively, and their polarization directions are rotated (position Z2), and further the Faraday 45-degree rotator 8 is provided. Through which the polarization direction is rotated (position Z3). Since these light components L11 and L12 are set so as to act as ordinary light on the birefringent crystal plate 2, they travel straight (position Z4). The light components L11 and L12 pass through the crystal counterclockwise 45-degree rotator 7 and the crystal clockwise 45-degree rotator 5, respectively, and their polarization directions are rotated (position Z5).
After passing through the rotator 5 degrees, its polarization direction is rotated (position Z6). Therefore, the light components L11 and L12 both have their polarization directions rotated by 90 degrees with respect to those after passing through the birefringent crystal plate 1 (position Z1), and their polarizations are orthogonal to each other.
These light components L11 and L12 act on the birefringent crystal plate 3 as extraordinary light and ordinary light, respectively, so that they are combined (position Z7) and the light input / output port 12 as light L1 '.
Is output from.

【0006】次に、図2の回路において光入出力ポート
12から光が入力された場合について、図3と同様な図
4を用いて説明する。但し、同図(b) における光の偏光
方向及び位置も光入出力ポート11側から見たようすを
示すものとする。
Next, a case where light is input from the light input / output port 12 in the circuit of FIG. 2 will be described with reference to FIG. 4 similar to FIG. However, the polarization direction and position of the light in FIG. 6B are also shown as viewed from the light input / output port 11 side.

【0007】光入出力ポート12から入力された光L2
(位置Z7 )は複屈折結晶板3により常光成分L21及
び異常光成分L22に分離される(位置Z6 )。該常光
成分L21及び異常光成分L22はファラデー45度回
転子9を通過し、その偏光方向が回転され(位置Z5
)、さらにそれぞれ水晶右回り45度回転子5及び水
晶左回り45度回転子6を通過し、その偏光方向が回転
される(位置Z4 )。これらの光成分L21及びL22
は複屈折結晶板2に対して異常光として作用し、且つ該
複屈折結晶板2は異常光を下方(図2における−Y方
向)に移動するように設定されているので、該光成分L
21及びL22はともに下方に移動される(位置Z3
)。また、該光成分L21及びL22はファラデー4
5度回転子8を通過し、その偏光方向が回転され(位置
Z2 )、さらにそれぞれ水晶左回り45度回転子6及び
水晶右回り45度回転子4を通過し、その偏光方向が回
転される(位置Z1 )。これらの光成分L21及びL2
2は複屈折結晶板1を通過する際、それぞれ異常光及び
常光として作用するので、合成され(位置Z0 )、光L
2´として光入出力ポート13から出力される。
Light L2 input from the optical input / output port 12
The (position Z7) is separated into the ordinary light component L21 and the extraordinary light component L22 by the birefringent crystal plate 3 (position Z6). The ordinary light component L21 and the extraordinary light component L22 pass through the Faraday 45-degree rotator 9 and their polarization directions are rotated (position Z5
), And further passes through the crystal clockwise 45 ° rotator 5 and the crystal counterclockwise 45 ° rotator 6, respectively, and their polarization directions are rotated (position Z4). These light components L21 and L22
Acts on the birefringent crystal plate 2 as extraordinary light, and the birefringent crystal plate 2 is set so as to move the extraordinary light downward (-Y direction in FIG. 2).
21 and L22 are both moved downward (position Z3
). Further, the light components L21 and L22 are Faraday 4
After passing through the 5 ° rotator 8, its polarization direction is rotated (position Z2), and further passes through the crystal counterclockwise 45 ° rotator 6 and the crystal clockwise 45 ° rotator 4, respectively, and its polarization direction is rotated. (Position Z1). These light components L21 and L2
When the light beams 2 pass through the birefringent crystal plate 1, they act as extraordinary light and ordinary light, respectively, so that they are combined (position Z0) and the light L
2'is output from the optical input / output port 13.

【0008】また、光入出力ポート13から入力された
光は光入出力ポート11に入力された光と同様にして、
最終的には光入出力ポート14から出力される。
The light input from the optical input / output port 13 is the same as the light input to the optical input / output port 11,
Finally, the light is output from the optical input / output port 14.

【0009】このように前記構成によれば、光入出力ポ
ート11より入力した光は光入出力ポート12より出力
され、光入出力ポート12より入力した光は光入出力ポ
ート13より出力され、……という非相反動作を行うこ
とができる。
According to the above configuration, the light input from the light input / output port 11 is output from the light input / output port 12, and the light input from the light input / output port 12 is output from the light input / output port 13. The non-reciprocal motion of ... can be performed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
光非相反回路では複屈折結晶板を用いて常光及び異常光
を分離・合成しているが、その2つのビームが重ならな
いようにするためには複屈折結晶板の長さをかなり長く
しなければならず、全体のサイズが大きくなってしまう
という問題点があった。具体的には、方解石を複屈折結
晶板として用い、ビームの直径を400μmとした場
合、その3倍の分離幅である1.2mmを得るためには
15mmの長さの方解石が必要であった。
In the conventional optical nonreciprocal circuit described above, birefringent crystal plates are used to separate and combine ordinary and extraordinary light, but to prevent the two beams from overlapping. However, the length of the birefringent crystal plate has to be considerably long, and there is a problem that the overall size becomes large. Specifically, when calcite is used as a birefringent crystal plate and the diameter of the beam is 400 μm, calcite having a length of 15 mm is required to obtain a separation width of 1.2 mm, which is three times that of the beam. ..

【0011】本発明は前述した従来の欠点に鑑み、常光
及び異常光を分離・合成する手段を薄く構成でき、全体
のサイズをコンパクトになし得る光非相反回路を提供す
ることを目的とする。
In view of the above-mentioned conventional drawbacks, it is an object of the present invention to provide an optical nonreciprocal circuit in which means for separating / combining ordinary light and extraordinary light can be made thin and the overall size can be made compact.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、請求項1として、常光を直進させ、異常光
を所定の角度だけ回折するように設定され、所定の間隔
を隔てて互いに対向するように配置された2つの複屈折
回折格子から構成される偏光分離合成手段を光の進行方
向に沿って3つ配置し、第1及び第2の偏光分離合成手
段の間に光の電界振動方向を同じ角度だけ回転させる相
反性、非相反性の第1群の回転子を挿入し、第2及び第
3の偏光分離合成手段の間にも第1群の回転子と同様の
機能を有する第2群の回転子を挿入し、第2の偏光分離
合成手段の常光と異常光とを分離する方向が第1及び第
3の偏光分離合成手段の分離する方向とは異なり、第1
及び第3の偏光分離合成手段の分離する方向を一致する
よう設定し、第1の偏光分離合成手段により分離された
常光及び異常光の電界振動方向が第2の偏光分離合成手
段の入力端面において一致するように、前記第1群の相
反性、非相反性の回転子の回転方向を設定し、前記第2
の偏光分離合成手段の出力端面において一致している2
つの光の偏光面が第3の偏光分離合成手段の入力端面に
おいて直交するように、前記第2群の相反性、非相反性
の回転子の回転方向を設定した光非相反回路、また、請
求項2として、光の進行方向に沿って3つの偏光分離合
成手段を配置し、第1及び第2の偏光分離合成手段の間
に光の電界振動方向を同じ角度だけ回転させる相反性、
非相反性の第1群の回転子を挿入し、第2及び第3の偏
光分離合成手段の間にも第1群の回転子と同様の機能を
有する第2群の回転子を挿入し、前記第2の偏光分離合
成手段の前後に第1及び第2の光回折手段を配置し、第
2の偏光分離合成手段の常光と異常光とを分離する方向
が第1及び第3の偏光分離合成手段の分離する方向とは
異なり、第1及び第3の偏光分離合成手段の分離する方
向を一致するよう設定し、第1の偏光分離合成手段によ
り分離された常光及び異常光の電界振動方向が第2の偏
光分離合成手段の入力端面において一致するように、前
記第1群の相反性、非相反性の回転子の回転方向を設定
し、前記第2の偏光分離合成手段の出力端面において一
致している2つの光の偏光面が第3の偏光分離合成手段
の入力端面において直交するように、前記第2群の相反
性、非相反性の回転子の回転方向を設定し、前記第1の
光回折手段は第1の偏光分離合成手段により所定の角度
に回折された光を回折される前の角度に回折するように
設定し、第2の光回折手段は第3の偏光分離合成手段に
より所定の角度で回折された光を回折される前の角度に
回折するように設定した光非相反回路を提案する。
In order to achieve the above object, the present invention as claimed in claim 1 is set so that an ordinary ray travels straight and an extraordinary ray is diffracted by a predetermined angle, and is separated from each other by a predetermined interval. Three polarization splitting / combining means composed of two birefringent diffraction gratings arranged so as to face each other are arranged along the traveling direction of light, and an electric field of light is placed between the first and second polarization splitting / combining means. A reciprocal and non-reciprocal first group rotor that rotates the vibration direction by the same angle is inserted, and a function similar to that of the first group rotor is provided between the second and third polarization separation / combination means. The direction of separating the ordinary light and the extraordinary light of the second polarization separation / combination means is different from the directions of separation of the first and third polarization separation / combination means by inserting the second group of rotators.
And the separation directions of the third polarization separation / combination means are set to coincide with each other, and the electric field oscillation directions of the ordinary light and the extraordinary light separated by the first polarization separation / combination means are at the input end face of the second polarization separation / combination means. The rotation directions of the reciprocal and non-reciprocal rotors of the first group are set so that they coincide with each other, and
The output end surfaces of the polarized light separating / combining means of
An optical nonreciprocal circuit in which the rotation directions of the reciprocal and nonreciprocal rotators of the second group are set such that the polarization planes of the two lights are orthogonal to each other at the input end face of the third polarization separation / combination means. Item 2, reciprocity in which three polarization separation / combination means are arranged along the traveling direction of light, and the electric field oscillation direction of light is rotated by the same angle between the first and second polarization separation / combination means,
The non-reciprocal first group rotor is inserted, and the second group rotor having the same function as the first group rotor is also inserted between the second and third polarization separation / combination means. First and second light diffracting means are arranged before and after the second polarization separating / combining means, and the first and third polarization separating directions of the second polarization separating / combining means for separating the ordinary light and the extraordinary light are arranged. Different from the separating direction of the combining means, the separating directions of the first and third polarized light separating / combining means are set to coincide with each other, and the electric field oscillation directions of the ordinary light and the extraordinary light separated by the first polarized light separating / combining means are set. The rotation directions of the reciprocal and non-reciprocal rotors of the first group are set so that the two coincide with each other at the input end surface of the second polarization separation / combination means, and at the output end surface of the second polarization separation / combination means. The two planes of polarization of coincidence are located at the input end face of the third polarization splitting / combining means. The rotation directions of the reciprocal and non-reciprocal rotors of the second group are set so as to be orthogonal to each other, and the first light diffracting means diffracts the light diffracted at a predetermined angle by the first polarization separation / combination means. Is set to diffract to the angle before being diffracted, and the second light diffracting means diffracts the light diffracted at the predetermined angle by the third polarization separation / combination means to the angle before diffracting. We propose a set optical nonreciprocal circuit.

【0013】[0013]

【作用】本発明の請求項1によれば、常光を直進させ、
異常光を所定の角度だけ回折するように設定され、所定
の間隔を隔てて互いに対向するように配置された2つの
複屈折回折格子から構成される第1、第2及び第3の偏
光分離合成手段を設けたため、各偏光分離合成手段の光
の進行方向に対する長さを短くできる。また、請求項2
によれば、第1又は第3の偏光分離合成手段で分離した
常光及び異常光を第2の偏光分離合成手段の前後に設け
た光回折手段により平行とし或いは合成させるようにな
したため、該第1及び第3の偏光分離合成手段に常光及
び異常光を平行に分離し或いは合成するだけの光の進行
方向の長さを必要としない。
According to claim 1 of the present invention, the ordinary light is caused to go straight,
First, second and third polarization separation / combination composed of two birefringent diffraction gratings set to diffract extraordinary light by a predetermined angle and arranged to face each other with a predetermined distance therebetween. Since the means is provided, the length of each polarization separation / combination means in the traveling direction of light can be shortened. In addition, claim 2
According to the method, the ordinary light and the extraordinary light separated by the first or third polarized light separating / combining means are made parallel or combined by the light diffracting means provided before and after the second polarized light separating / combining means. The first and third polarized light separating / combining means do not need a length in the traveling direction of light for separating or combining ordinary light and extraordinary light in parallel.

【0014】[0014]

【実施例】図1は本発明の光非相反回路の第1の実施例
を示すもので、図中、21は第1の偏光分離合成手段、
22は第2の偏光分離合成手段、23は第3の偏光分離
合成手段、24は第1及び第2の偏光分離合成手段21
及び22の間に挿入された第1群の回転子、25は第2
及び第3の偏光分離合成手段22及び23の間に挿入さ
れた第2群の回転子、31,32,33,34は光入出
力ポートである。
1 shows a first embodiment of an optical nonreciprocal circuit of the present invention, in which 21 is a first polarization separation / combination means,
Reference numeral 22 is a second polarization separation / combination means, 23 is a third polarization separation / combination means, and 24 is a first and second polarization separation / combination means 21.
And the first group of rotors inserted between 22 and 25 is the second
And the second group of rotors 31, 32, 33, 34 inserted between the third polarization separation / combination means 22 and 23 are light input / output ports.

【0015】第1、第2及び第3の偏光分離合成手段2
1、22及び23は、それぞれ2枚の平行に配置された
回折角度が等しい複屈折回折格子21a,21b、22
a,22b及び23a,23bから構成されており、常
光及び異常光を分離し且つ該常光及び異常光の関係を平
行に保つことができ、また、常光及び異常光を合成する
ことができる。
First, second and third polarized light separating / combining means 2
Reference numerals 1, 22 and 23 denote two birefringent diffraction gratings 21a, 21b and 22 arranged in parallel and having equal diffraction angles.
a, 22b and 23a, 23b, it is possible to separate ordinary light and extraordinary light and keep the relationship between the ordinary light and extraordinary light parallel, and to combine ordinary light and extraordinary light.

【0016】第1群の回転子24は、光の電界振動方向
を45度だけ回転させる相反性の回転子、即ち第1の相
反性右回り45度回転子(以下、第1相反性右回転子と
称す。)24a及び第1の相反性左回り45度回転子
(以下、第1相反性左回転子と称す。)24bと、同じ
く光の電界振動方向を45度だけ回転させる非相反性の
回転子、即ち第1の非相反性45度回転子(以下、第1
非相反性回転子と称す。)24cとから構成されてい
る。
The first group of rotors 24 is a reciprocal rotor for rotating the electric field oscillation direction of light by 45 degrees, that is, a first reciprocal clockwise 45 degree rotor (hereinafter referred to as "first reciprocal right rotation"). 24a and a first reciprocal counterclockwise 45-degree rotator (hereinafter referred to as a first reciprocal left rotator) 24b, and a non-reciprocal that similarly rotates the electric field oscillation direction of light by 45 degrees. Rotor, that is, the first non-reciprocal 45 degree rotor (hereinafter referred to as the first
It is called a non-reciprocal rotor. ) 24c.

【0017】第2群の回転子25は第1群の回転子24
と同様に、第2の相反性左回り45度回転子(以下、第
2相反性左回転子と称す。)25a及び第2の相反性右
回り45度回転子(以下、第2相反性右回転子と称
す。)25bと、第2の非相反性45度回転子(以下、
第2非相反性回転子と称す。)25cとから構成されて
いる。
The rotor 25 of the second group is the rotor 24 of the first group.
Similarly, the second reciprocal counterclockwise 45-degree rotor (hereinafter referred to as the second reciprocal left rotor) 25a and the second reciprocal right-handed 45-degree rotor (hereinafter, the second reciprocal right rotor). 25b and a second non-reciprocal 45 degree rotor (hereinafter, referred to as a rotor).
This is called the second non-reciprocal rotor. ) 25c.

【0018】前述した相反性回転子としては水晶等の施
光子が、また、非相反性回転子としてはYIG結晶、G
BIG薄膜結晶を用いたファラデー回転子が用いられ
る。
The above-mentioned reciprocal rotator is an optical element such as quartz, and the non-reciprocal rotator is a YIG crystal or G.
A Faraday rotator using a BIG thin film crystal is used.

【0019】前記第1、第2及び第3の偏光分離合成手
段21、22及び23における常光と異常光とを分離す
る方向は、第2の偏光分離合成手段22の分離する方向
が第1及び第3の偏光分離合成手段21及び23の分離
する方向とは異なり、第1及び第3の偏光分離合成手段
21及び23の分離する方向が一致するように設定され
ている。また、第1の偏光分離合成手段21により分離
された2つの光成分の電界振動方向が該第1の偏光分離
合成手段21側から見た第2の偏光分離合成手段22の
入力端面において互いに一致するように第1相反性右回
転子24a、第1相反性左回転子24b及び第1非相反
性回転子24cのそれぞれの回転方向が設定されてい
る。また、第1の偏光分離合成手段21側から見た第2
の偏光分離合成手段22の出力端面で一致している2つ
の光成分の偏光方向が同じく第1の偏光分離合成手段2
1側から見た第3の偏光分離合成手段23の入力端面に
おいて互いに直交するように第2相反性左回転子25
a、第2相反性右回転子25b及び第2非相反性回転子
25cのそれぞれの回転方向が設定されている。
The first, second and third polarization separation / combination means 21, 22 and 23 separate the ordinary and extraordinary rays in the first and second directions. Unlike the separating directions of the third polarized light separating / combining means 21 and 23, the separating directions of the first and third polarized light separating / combining means 21 and 23 are set to coincide with each other. In addition, the electric field oscillation directions of the two light components separated by the first polarization separation / combination means 21 coincide with each other at the input end surface of the second polarization separation / combination means 22 as viewed from the first polarization separation / combination means 21 side. Thus, the respective rotation directions of the first reciprocal right rotor 24a, the first reciprocal left rotor 24b, and the first non-reciprocal rotor 24c are set. In addition, the second viewed from the side of the first polarized light separating and combining means 21.
The polarization directions of the two light components that match at the output end face of the polarization separation / combination means 22 of the first polarization separation / combination means 2 are the same.
The second reciprocal left rotator 25 is arranged so as to be orthogonal to each other at the input end face of the third polarized light separating / combining means 23 viewed from the 1 side.
The rotation directions of a, the second reciprocal right rotor 25b, and the second non-reciprocal rotor 25c are set.

【0020】光入出力ポート31,33は複屈折回折格
子21aに設けられ、また、光入出力ポート32,34
は複屈折回折格子23bに設けられている。
The light input / output ports 31 and 33 are provided in the birefringence diffraction grating 21a, and the light input / output ports 32 and 34 are provided.
Is provided on the birefringent diffraction grating 23b.

【0021】図5は図1の回路において光入出力ポート
31から光が入力された場合の動作を示すもので、同図
(a) は図1の回路を上方より見た時の光の進行のよう
す、また、同図(b) は同図(a) 中の各位置Z0〜Z7 に
おける光の偏光方向及び位置を光入出力ポート31側か
ら見たようすを示すものである。以下、これに従って説
明する。
FIG. 5 shows the operation when light is input from the optical input / output port 31 in the circuit of FIG.
(a) shows how the light travels when the circuit of FIG. 1 is viewed from above, and (b) shows the polarization direction and position of light at each position Z0 to Z7 in (a). This is a view as seen from the input / output port 31 side. Hereinafter, description will be made according to this.

【0022】光入出力ポート31から入力された光L3
(位置Z0 )は第1の偏光分離合成手段21によりX−
Z平面上で常光成分L31及び異常光成分L32に分離
される(位置Z1 )。第1の偏光分離合成手段21にお
いて、複屈折回折格子21aにより常光成分は直進し、
異常光成分は角度αだけ傾いた方向に回折され、さらに
複屈折回折格子21bにより異常光成分が角度−αだけ
回折され、常光成分と平行に分離されて出力される。光
成分L31が第1の偏光分離合成手段21に対して常光
であり、光成分L32が異常光であり、各々の偏光方向
はそれぞれY軸及びX軸方向に振動する直交状態となっ
ている。
Light L3 input from the optical input / output port 31
(Position Z0) is X- by the first polarization separation / combination means 21.
It is separated into an ordinary light component L31 and an extraordinary light component L32 on the Z plane (position Z1). In the first polarization splitting / combining means 21, the ordinary light component goes straight by the birefringence diffraction grating 21a,
The extraordinary light component is diffracted in a direction inclined by the angle α, and the extraordinary light component is diffracted by the angle −α by the birefringence diffraction grating 21b, and is separated in parallel with the ordinary light component and output. The light component L31 is an ordinary light with respect to the first polarization separation / combination means 21, the light component L32 is an extraordinary light, and the respective polarization directions are orthogonal to vibrate in the Y-axis and the X-axis directions, respectively.

【0023】互いに直交している光成分L31及びL3
2の電界の振動方向は、それぞれ第1相反性右回転子2
4a及び第1相反性左回転子24bを通過することによ
り、互いに同じ方向になる(位置Z2 )。ここで、第1
相反性右回転子24aは光成分L31を入力方向から見
て右回り方向に、第1相反性左回転子24bは光成分L
32を入力方向からみて左回り方向に回転している。次
に、第1非相反性回転子24cが光成分L31及びL3
2をさらに右回りに45度回転させることで、これらの
光成分L31及びL32の電界の振動方向はX軸方向と
なる(位置Z3)。この結果、光成分L31は90度回
転し、光成分L32は回転しないことになる。
Light components L31 and L3 orthogonal to each other
The vibration directions of the electric field of 2 are respectively the first reciprocal right rotor 2
4a and the first reciprocal left rotor 24b pass through the same direction (position Z2). Where the first
The reciprocal right rotator 24a is in the clockwise direction when the light component L31 is viewed from the input direction, and the first reciprocal left rotator 24b is the light component L.
32 is rotating counterclockwise when viewed from the input direction. Next, the first non-reciprocal rotator 24c causes the light components L31 and L3.
By rotating 2 further clockwise by 45 degrees, the vibration direction of the electric field of these light components L31 and L32 becomes the X-axis direction (position Z3). As a result, the light component L31 rotates 90 degrees, and the light component L32 does not rotate.

【0024】第2の偏光分離合成手段22はX軸方向に
振動している2つの光成分L31及びL32が常光とな
るように配置されるため、該光成分L31及びL32は
第2の偏光分離合成手段22をそのまま通過し(位置Z
4 )、第2群の回転子25に入力されることになる。こ
の場合、光成分L31は第2相反性左回転子25aによ
り左回りに45度回転され(位置Z5 )、第2非相反性
回転子25cにより右回りに45度回転され(位置Z6
)、結果として偏光方向の回転が相殺されて偏光方向
が回転しないことになるが、光成分L32は第2相反性
右回転子25bにより右回りに45度回転され(位置Z
5 )、第2非相反性回転子25cにより右回りに45度
回転され(位置Z6 )、結果として偏光方向が90度回
転することになる。従って、光入出力ポート31側から
見た第3の偏光分離合成手段23の入力端面において2
つの光成分L31及びL32の振動方向は直交する。
Since the second polarized light separating / combining means 22 is arranged so that the two light components L31 and L32 vibrating in the X-axis direction become ordinary light, the light components L31 and L32 are second polarized light separating light. Passes through the synthesizing means 22 as it is (position Z
4) and is input to the rotor 25 of the second group. In this case, the light component L31 is rotated counterclockwise by 45 degrees by the second reciprocal left rotor 25a (position Z5), and is rotated clockwise by 45 degrees by the second non-reciprocal rotor 25c (position Z6).
As a result, the rotation of the polarization direction is canceled out and the polarization direction is not rotated, but the light component L32 is rotated clockwise by 45 degrees by the second reciprocal right rotator 25b (position Z).
5) Then, the second non-reciprocal rotator 25c rotates it 45 degrees clockwise (position Z6), and as a result, the polarization direction rotates 90 degrees. Therefore, 2 at the input end face of the third polarization separation / combination means 23 when viewed from the side of the light input / output port 31.
The vibration directions of the one light component L31 and L32 are orthogonal to each other.

【0025】2つの光成分L31及びL32は第3の偏
光分離合成手段23に対して、光成分L31が異常光と
なり、光成分L32が常光となるので、空間的に一致し
て合成され(位置Z7 )、光L3´として光入出力ポー
ト32から出力され、Z軸方向に伝搬していくことにな
る。
The two light components L31 and L32 are spatially matched and combined with the third polarization separation / combination means 23 because the light component L31 becomes extraordinary light and the light component L32 becomes ordinary light. Z7) and light L3 'are output from the light input / output port 32 and propagate in the Z-axis direction.

【0026】次に、図1の回路において光入出力ポート
32から光が入力された場合について、図5と同様な図
6を用いて説明する。但し、同図(b) における光の偏光
方向及び位置も光入出力ポート31側から見たようすを
示すものとする。
Next, the case where light is input from the light input / output port 32 in the circuit of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 6 similar to FIG. However, the polarization direction and position of the light in FIG. 7B are also shown as viewed from the light input / output port 31 side.

【0027】光入出力ポート32から入力された光L4
(位置Z7 )は第3の偏光分離手段23によりX−Z平
面上で光成分L41及びL42に分離される(位置Z6
)。ここで、光成分L41が第3の偏光分離合成手段
23に対して常光であり、光成分L42が異常光であ
り、各々の偏光方向は互いに直交状態となっている。
Light L4 input from the light input / output port 32
The (position Z7) is separated into the light components L41 and L42 on the XZ plane by the third polarization separation means 23 (position Z6).
). Here, the light component L41 is the ordinary light with respect to the third polarization separation / combination means 23, the light component L42 is the extraordinary light, and the respective polarization directions are orthogonal to each other.

【0028】前記2つの光成分L41及びL42は第2
群の回転子25を通過することになる。光成分L41は
第2非相反性回転子25cにより右回りに45度回転さ
れ(位置Z5 )、第2相反性右回転子25bにより左回
りに45度回転され(位置Z4 )、結果として偏光方向
の回転が相殺されて偏光方向が回転しないことになる。
また、光成分L42は第2非相反性回転子25cにより
右回りに45度回転され(位置Z5 )、第2相反性左回
転子25aより右回りに45度回転され(位置Z4 )、
結果として偏光方向が90度回転することになる。従っ
て、光入出力ポート31側から見た第2の偏光分離合成
手段22の出力端面では図5の場合とは異なり、2つの
光成分L41及びL42の電界はY軸方向に振動するこ
とになる。この方向は第2の偏光分離合成手段22に対
して異常光となるため、該光成分L41及びL42は第
2の偏光分離合成手段22を通過するに伴い、下方(図
1における−Y方向)に移動することになる(位置Z3
)。
The two light components L41 and L42 are the second
It will pass through the rotor 25 of the group. The light component L41 is rotated 45 degrees clockwise (position Z5) by the second non-reciprocal rotator 25c, and is rotated 45 degrees counterclockwise (position Z4) by the second reciprocal right rotator 25b, resulting in the polarization direction. The rotations of are canceled out, and the polarization direction does not rotate.
The light component L42 is rotated clockwise by 45 degrees by the second non-reciprocal rotator 25c (position Z5) and rotated clockwise by 45 degrees by the second reciprocal left rotator 25a (position Z4).
As a result, the polarization direction is rotated by 90 degrees. Therefore, unlike the case of FIG. 5, the electric field of the two light components L41 and L42 oscillates in the Y-axis direction at the output end face of the second polarization separation / combination means 22 as viewed from the light input / output port 31 side. .. This direction becomes extraordinary light with respect to the second polarization separation / combination means 22, so that the light components L41 and L42 are downward (-Y direction in FIG. 1) as they pass through the second polarization separation / combination means 22. Will be moved to (position Z3
).

【0029】下方に移動した2つの光成分L41及びL
42は第1群の回転子24を通過すると、図5の場合の
偏波作用とは逆の作用を受ける。この場合、光成分L4
1は第1非相反性回転子24cにより右回りに45度回
転され(位置Z2 )、第1相反性左回転子24bにより
右回りに45度回転され(位置Z1 )、結果として偏光
方向が90度回転することになる。また、光成分L42
は第1非相反性回転子24cにより右回りに45度回転
され(位置Z2 )、第1相反性右回転子24aにより左
回りに45度回転され(位置Z1 )、結果として偏光方
向の回転が相殺されて偏光方向が回転しないことにな
る。
Two light components L41 and L moved downward
When 42 passes through the rotor 24 of the first group, it receives an action opposite to the polarization action in the case of FIG. In this case, the light component L4
1 is rotated 45 degrees clockwise (position Z2) by the first non-reciprocal rotator 24c and rotated 45 degrees clockwise (position Z1) by the first reciprocal left rotator 24b, resulting in a polarization direction of 90. It will rotate once. Also, the light component L42
Is rotated 45 degrees clockwise (position Z2) by the first non-reciprocal rotator 24c, and is rotated 45 degrees counterclockwise (position Z1) by the first reciprocal right rotator 24a, resulting in rotation of the polarization direction. They are canceled out and the polarization direction does not rotate.

【0030】これらの光成分L41及びL42の光入出
力ポート31側から見た第1の偏光分離合成手段21の
入力端面における偏光方向は図5の場合と同様であり、
該第1の偏光分離合成手段21を通過する際、それぞれ
異常光及び常光として作用するので、合成される(位置
Z0 )が、光路の位置が異なるため、光入出力ポート3
1から出力されず、光L4´として光入出力ポート33
から出力されることになる。
The polarization directions of the light components L41 and L42 at the input end face of the first polarization splitting / combining means 21 as viewed from the side of the light input / output port 31 are the same as those in FIG.
When passing through the first polarized light separating / combining means 21, they act as extraordinary light and ordinary light, respectively, so that they are combined (position Z0), but since the positions of the optical paths are different, the light input / output port 3
1 is not output from the optical input / output port 33 as the light L4 ′.
Will be output from.

【0031】このように本実施例によれば、光入出力ポ
ート31から入力された光L3は光入出力ポート32か
ら光L3´として出力され、光入出力ポート32から入
力された光L4は光入出力ポート31から出力されずに
光入出力ポート33から光L4´として出力されるとい
う非相反動作を実現することができる。
As described above, according to this embodiment, the light L3 input from the light input / output port 31 is output as the light L3 ′ from the light input / output port 32, and the light L4 input from the light input / output port 32 is It is possible to realize a non-reciprocal operation in which the light L4 ′ is output from the light input / output port 33 without being output from the light input / output port 31.

【0032】ここで、偏光分離合成手段を構成する複屈
折回折格子について説明する。複屈折回折格子の1つと
して、矩形断面構造を有する薄い回折格子がある。この
回折格子においては、常光及び異常光が通過する際の位
相差をそれぞれ「0」及び「π」となるように設定する
ことにより、常光は全て透過し、異常光は回折されるこ
とになる。また、これ以外の複屈折回折格子として、周
期が1/2以下の構造を有する構造複屈折形回折格子が
ある。
Here, the birefringent diffraction grating which constitutes the polarization splitting / combining means will be described. As one of the birefringent diffraction gratings, there is a thin diffraction grating having a rectangular cross section structure. In this diffraction grating, the ordinary light and the extraordinary light are set to have a phase difference of “0” and “π”, respectively, so that all the ordinary light is transmitted and the extraordinary light is diffracted. .. Further, as another birefringent diffraction grating, there is a structural birefringent diffraction grating having a structure with a period of 1/2 or less.

【0033】これらの複屈折回折格子により、異常光の
回折角度が例えば、30度であった時の大きさを従来の
複屈折結晶板を用いた場合と比較する。従来の場合、ビ
ーム径400μmの光を1.2mm分離するために必要
な長さは15mmであった。2枚の複屈折回折格子でビ
ームを1.2mm分離するためには、回折格子の厚さを
それぞれ1mmとかなり大きめに見積もったとしても回
折角度が30度であれば4mmしか必要なくなり、光非
相反回路としてのサイズを小型化できる。
With these birefringent diffraction gratings, the size when the diffraction angle of extraordinary light is, for example, 30 degrees is compared with the case where a conventional birefringent crystal plate is used. In the conventional case, the length required to separate 1.2 mm of light having a beam diameter of 400 μm was 15 mm. In order to separate the beams by 1.2 mm with two birefringent diffraction gratings, even if the diffraction grating thicknesses are estimated to be 1 mm, if the diffraction angle is 30 degrees, only 4 mm is needed, and The size of the reciprocal circuit can be reduced.

【0034】図7は第1の実施例の変形例を示すもの
で、ここでは光入出力ポートを具体化した例を示す。即
ち、図中、41,42はそれぞれ複屈折回折格子21a
の光入出力ポート31,33に対応した位置に設けられ
たレンズ、43,44はそれぞれ複屈折回折格子23b
の光入出力ポート32,34に対応した位置に設けられ
たレンズであり、また、45,46,47,48はそれ
ぞれ前記レンズ41,42,43,44に同軸的に設け
られた光ファイバである。前記レンズ41及び光ファイ
バ45は光入出力ポート31を構成し、また、レンズ4
2及び光ファイバ46は光入出力ポート33を構成し、
また、レンズ43及び光ファイバ47は光入出力ポート
32を構成し、また、レンズ44及び光ファイバ48は
光入出力ポート34を構成する。なお、その他の構成は
第1の実施例と同様である。
FIG. 7 shows a modification of the first embodiment, in which a concrete example of the optical input / output port is shown. That is, in the figure, 41 and 42 are birefringent diffraction gratings 21a, respectively.
Of the lenses provided at the positions corresponding to the light input / output ports 31 and 33 of the birefringence diffraction grating 23b.
Is a lens provided at a position corresponding to the optical input / output ports 32 and 34, and 45, 46, 47 and 48 are optical fibers provided coaxially with the lenses 41, 42, 43 and 44, respectively. is there. The lens 41 and the optical fiber 45 constitute the light input / output port 31, and the lens 4
2 and the optical fiber 46 constitute the optical input / output port 33,
The lens 43 and the optical fiber 47 form the light input / output port 32, and the lens 44 and the optical fiber 48 form the light input / output port 34. The other structure is the same as that of the first embodiment.

【0035】この光非相反回路においても第1の実施例
と同様の作用・効果、即ち、光ファイバ45から入力さ
れた光は光ファイバ47から出力され、光ファイバ47
から入力された光は光ファイバ46から出力されるとい
う非相反動作を実現することができる。
Also in this optical nonreciprocal circuit, the same operation and effect as in the first embodiment, that is, the light input from the optical fiber 45 is output from the optical fiber 47, and the optical fiber 47 is output.
The non-reciprocal operation in which the light input from the optical fiber is output from the optical fiber 46 can be realized.

【0036】なお、光ファイバ45〜48は光のエネル
ギーを閉じ込めて伝搬可能な光導波路に置き換えること
もでき、これらの光ファイバのモードはシングルモード
もしくはマルチモードのいずれも良い。
The optical fibers 45 to 48 may be replaced with optical waveguides capable of confining and propagating light energy, and the modes of these optical fibers may be single mode or multimode.

【0037】図8は本発明の光非相反回路の第2の実施
例を示すもので、本実施例と第1の実施例とが異なる点
は、第1及び第3の偏光分離合成手段がそれぞれ1つの
複屈折回折格子51及び52のみにより構成されてお
り、常光及び異常光を分離合成することはできるが、分
離された2つの光は互いに平行でないこと、さらに第2
の偏光分離合成手段22が第1及び第2の無偏光回折手
段53及び54の間に挿入されていることである。
FIG. 8 shows a second embodiment of the optical nonreciprocal circuit of the present invention. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the first and third polarization separation / combination means are different from each other. Each of them is composed of only one birefringent diffraction grating 51 and 52, and ordinary light and extraordinary light can be separated and combined, but the two separated lights are not parallel to each other.
The polarized light separating / combining means 22 is inserted between the first and second non-polarizing diffracting means 53 and 54.

【0038】第1及び第2の無偏光回折手段53及び5
4は、光の偏光状態に関係なく光を所定の角度で回折す
ることができる回折格子機能を有する。
First and second non-polarization diffracting means 53 and 5
Reference numeral 4 has a diffraction grating function capable of diffracting light at a predetermined angle regardless of the polarization state of the light.

【0039】図9は図8の回路において光入出力ポート
31から光が入力された場合の動作を示すもので、同図
(a) は図8の回路を上方より見た時の光の進行のよう
す、また、同図(b) は同図(a) 中の各位置Z0〜Z7 に
おける光の偏光方向及び位置を光入出力ポート31側か
ら見たようすを示すものである。以下、これに従って説
明する。
FIG. 9 shows the operation when light is input from the optical input / output port 31 in the circuit of FIG.
8 (a) shows the progress of light when the circuit of FIG. 8 is viewed from above, and FIG. 8 (b) shows the polarization direction and position of light at each position Z0 to Z7 in FIG. 8 (a). This is a view as seen from the input / output port 31 side. Hereinafter, description will be made according to this.

【0040】光入出力ポート31から入力された光L5
(位置Z0 )は第1の偏光分離合成手段、即ち複屈折回
折格子51によりX−Z平面上で光成分L51及びL5
2に分離される。ここで、光成分L51は直進する常光
成分であり、また、光成分L52は角度αだけ傾いた方
向に回折される異常光成分であり、各々の偏光方向はそ
れぞれY軸及びX軸方向に振動する直交状態となってい
る(位置Z1 )。
Light L5 input from the light input / output port 31
(Position Z0) is the first polarization splitting / combining means, that is, the birefringent diffraction grating 51, and the light components L51 and L5 on the XZ plane.
It is separated into two. Here, the light component L51 is an ordinary light component that travels straight, and the light component L52 is an extraordinary light component that is diffracted in a direction inclined by an angle α, and each polarization direction vibrates in the Y-axis and X-axis directions, respectively. Are in an orthogonal state (position Z1).

【0041】互いに直交している光成分L51及びL5
2の電界の振動方向は、それぞれ第1相反性右回転子2
4a及び第1相反性左回転子24bを通過することによ
り、互いに同じ方向になる(位置Z2 )。ここで、第1
相反性右回転子24aは光成分L51を入力方向から見
て右回り方向に、第1相反性左回転子24bは光成分L
52を入力方向から見て左回り方向に回転している。次
に、第1非相反性回転子24cが光成分L51及びL5
2をさらに右回りに45度回転させることで、これらの
光成分L51及びL52の電界の振動方向はX軸方向と
なる(位置Z3)。この結果、光成分L51は90度回
転し、光成分L52は回転しないことになる。
Light components L51 and L5 orthogonal to each other
The vibration directions of the electric field of 2 are respectively the first reciprocal right rotor 2
4a and the first reciprocal left rotor 24b pass through the same direction (position Z2). Where the first
The reciprocal right rotator 24a is in the clockwise direction when the light component L51 is viewed from the input direction, and the first reciprocal left rotator 24b is the light component L.
52 is rotating counterclockwise as viewed from the input direction. Next, the first non-reciprocal rotator 24c causes the light components L51 and L5.
By rotating 2 further clockwise by 45 degrees, the vibration direction of the electric field of these light components L51 and L52 becomes the X-axis direction (position Z3). As a result, the light component L51 rotates 90 degrees, and the light component L52 does not rotate.

【0042】第2の偏光分離合成手段22を通過する前
に、光成分L52は無偏光回折手段53により回折さ
れ、光成分L51と平行してZ軸方向に進むことにな
る。第2の偏光分離合成手段22はX軸方向に振動して
いる2つの光成分L51及びL52が常光線となるよう
に配置されるため、該光成分L51及びL52は第2の
偏光分離合成手段22をそのまま通過し、また、光成分
L51は第2の無偏光回折手段54により回折を受ける
ため、該光成分L51及びL52は第2群の回転子25
に入力されることになる(位置Z4 )。この場合、光成
分L51は第2相反性左回転子25aにより左回りに4
5度回転され(位置Z5)、第2非相反性回転子25c
により右回りに45度回転され(位置Z6 )、結果とし
て偏光方向の回転が相殺されて偏光方向が回転しないこ
とになるが、光成分L52は第2相反性右回転子25b
により右回りに45度回転され(位置Z5 )、第2非相
反性回転子25cにより右回りに45度回転され(位置
Z6 )、結果として偏光方向が90度回転することにな
る。従って、光入出力ポート31側から見た第3の偏光
分離合成手段、即ち複屈折回折格子52の入力端面にお
いて2つの光成分L51及びL52の振動方向は直交す
る。
Before passing through the second polarization splitting / combining means 22, the light component L52 is diffracted by the non-polarization diffracting means 53 and travels in the Z-axis direction in parallel with the light component L51. The second polarized light separation / combination means 22 is arranged so that the two light components L51 and L52 oscillating in the X-axis direction become ordinary rays, so that the light components L51 and L52 are the second polarized light separation / combination means. 22 is passed through as it is, and the light component L51 is diffracted by the second non-polarization diffracting means 54, so that the light components L51 and L52 are the second group of the rotor 25.
Will be input to (position Z4). In this case, the light component L51 is rotated counterclockwise by the second reciprocal left rotator 25a.
Rotated 5 degrees (position Z5), second non-reciprocal rotor 25c
Is rotated 45 degrees clockwise (position Z6), and as a result, the rotation of the polarization direction is canceled and the polarization direction is not rotated, but the light component L52 is generated by the second reciprocal right rotator 25b.
Is rotated 45 degrees clockwise (position Z5) by the second non-reciprocal rotator 25c, and rotated 45 degrees clockwise (position Z6) by the second non-reciprocal rotator 25c. As a result, the polarization direction is rotated 90 degrees. Therefore, the oscillation directions of the two light components L51 and L52 are orthogonal to each other on the third polarization separation / combination means viewed from the light input / output port 31 side, that is, on the input end face of the birefringence diffraction grating 52.

【0043】2つの光成分L51及びL52は複屈折回
折格子52の入力端面において位置が一致し、且つ、光
成分L51が異常光となり、光成分L52が常光となる
ので、光成分L51が回折を受け、光成分L52と合成
され(位置Z7)、光L5´として光入出力ポート32
から出力されることになる。
The positions of the two light components L51 and L52 coincide with each other on the input end face of the birefringent diffraction grating 52, and the light component L51 becomes extraordinary light, and the light component L52 becomes ordinary light, so that the light component L51 diffracts. The light is received, combined with the light component L52 (position Z7), and converted into the light input / output port 32 as light L5 '.
Will be output from.

【0044】次に、図8の回路において光入出力ポート
32から光が入力された場合について、図9と同様な図
10を用いて説明する。但し、同図(b) における光の偏
光方向及び位置も光入出力ポート31側から見たようす
を示すものとする。
Next, a case where light is input from the light input / output port 32 in the circuit of FIG. 8 will be described with reference to FIG. 10 similar to FIG. However, the polarization direction and position of the light in FIG. 7B are also shown as viewed from the light input / output port 31 side.

【0045】光入出力ポート32から入力された光L6
(位置Z7 )は第3の偏光分離手段、即ち複屈折回折格
子52によりX−Z平面上で光成分L61及びL62に
分離される(位置Z6 )。ここで、光成分L61が複屈
折回折格子52に対して常光であり、光成分L62が異
常光であり、これら2つの光成分は角度的に分離され、
また、各々の偏光方向は互いに直交状態となっている。
Optical L6 input from the optical input / output port 32
(Position Z7) is separated into light components L61 and L62 on the XZ plane by the third polarization separating means, that is, the birefringent diffraction grating 52 (position Z6). Here, the light component L61 is the ordinary light with respect to the birefringent diffraction grating 52, the light component L62 is the extraordinary light, and these two light components are angularly separated,
Moreover, the respective polarization directions are orthogonal to each other.

【0046】前記2つの光成分L61及びL62は第2
群の回転子25を通過することになる。光成分L61は
第2非相反性回転子25cにより右回りに45度回転さ
れ(位置Z5 )、第2相反性右回転子25bにより左回
りに45度回転され(位置Z4 )、結果として偏光方向
の回転が相殺されて偏光方向が回転しないことになる。
また、光成分L62は第2非相反性回転子25cにより
右回りに45度回転され(位置Z5 )、第2相反性左回
転子25aより右回りに45度回転され(位置Z4 )、
結果として偏光方向が90度回転することになる。ま
た、光成分L62は第2の無偏光回折手段54により回
折を受け、光成分L61と平行に−Z軸方向に進むこと
になる。従って、光入出力ポート31側から見た第2の
偏光分離合成手段22の出力端面では図9の場合とは異
なり、2つの光成分L61及びL62の電界はY軸方向
に振動することになる。この方向は第2の偏光分離合成
手段22に対して異常光となるため、該光成分L61及
びL62は第2の偏光分離合成手段22を通過するに伴
い、下方(図8における−Y方向)に移動することにな
る(位置Z3 )。また、第2の偏光分離合成手段22を
通過後、光成分L61は第1の無偏光回折手段53によ
り回折を受ける。
The two light components L61 and L62 are the second
It will pass through the rotor 25 of the group. The light component L61 is rotated 45 degrees clockwise (position Z5) by the second non-reciprocal rotator 25c, and is rotated 45 degrees counterclockwise (position Z4) by the second reciprocal right rotator 25b, resulting in the polarization direction. The rotations of are canceled out, and the polarization direction does not rotate.
The light component L62 is rotated clockwise by 45 degrees by the second non-reciprocal rotator 25c (position Z5) and rotated by 45 degrees clockwise by the second reciprocal left rotator 25a (position Z4).
As a result, the polarization direction is rotated by 90 degrees. The light component L62 is diffracted by the second non-polarizing diffracting means 54 and travels in parallel to the light component L61 in the -Z axis direction. Therefore, unlike the case of FIG. 9, the electric field of the two light components L61 and L62 oscillates in the Y-axis direction at the output end face of the second polarization separation / combination means 22 as viewed from the light input / output port 31 side. .. Since this direction becomes extraordinary light with respect to the second polarization separation / combination means 22, the light components L61 and L62 pass downward through the second polarization separation / combination means 22 (-Y direction in FIG. 8). Will be moved to (position Z3). After passing through the second polarized light separating / combining means 22, the light component L61 is diffracted by the first non-polarizing diffracting means 53.

【0047】下方に移動した2つの光成分L61及びL
62は第1群の回転子24を通過すると、図9の場合の
偏波作用とは逆の作用を受ける。この場合、光成分L6
1は第1非相反性回転子24cにより右回りに45度回
転され(位置Z2 )、第1相反性左回転子24bにより
右回りに45度回転され(位置Z1 )、結果として偏光
方向が90度回転することになる。また、光成分L62
は第1非相反性回転子24cにより右回りに45度回転
され(位置Z2 )、第1相反性右回転子24aにより左
回りに45度回転され(位置Z1 )、結果として偏光方
向の回転が相殺されて偏光方向が回転しないことにな
る。
Two light components L61 and L moved downward
When 62 passes through the rotor 24 of the first group, it receives an action opposite to the polarization action in the case of FIG. In this case, the light component L6
1 is rotated 45 degrees clockwise (position Z2) by the first non-reciprocal rotator 24c and rotated 45 degrees clockwise (position Z1) by the first reciprocal left rotator 24b, resulting in a polarization direction of 90. It will rotate once. Also, the light component L62
Is rotated 45 degrees clockwise (position Z2) by the first non-reciprocal rotator 24c, and is rotated 45 degrees counterclockwise (position Z1) by the first reciprocal right rotator 24a, resulting in rotation of the polarization direction. They are canceled out and the polarization direction does not rotate.

【0048】これらの光成分L61及びL62の光入出
力ポート31側から見た第1の偏光分離合成手段、即ち
複屈折回折格子51の入力端面における偏光方向は図9
の場合と同様であり、該複屈折回折格子51を通過する
際、それぞれ異常光及び常光として作用するので、合成
される(位置Z0 )が、光路の位置が異なるため、光入
出力ポート31から出力されず、光L6´として光入出
力ポート33から出力されることになる。
The direction of polarization of these light components L61 and L62 at the first polarization separation / combination means viewed from the light input / output port 31 side, that is, at the input end face of the birefringent diffraction grating 51 is shown in FIG.
This is similar to the case of (1), and when passing through the birefringent diffraction grating 51, they act as extraordinary light and ordinary light, respectively, so that they are combined (position Z0), but since the position of the optical path is different, Instead of being output, the light L6 'is output from the light input / output port 33.

【0049】このように本実施例においても、光入出力
ポート31から入力された光L5は光入出力ポート32
から光L5´として出力され、光入出力ポート32から
入力された光L6は光入出力ポート31から出力されず
に光入出力ポート33から光L6´として出力されると
いう非相反動作を実現することができる。
As described above, also in this embodiment, the light L5 input from the optical input / output port 31 is input to the optical input / output port 32.
From the optical input / output port 31 is output as the optical L5 ′ and is output from the optical input / output port 33 as the optical L6 ′, which is a non-reciprocal operation. be able to.

【0050】また、本実施例によれば、第1及び第2の
無偏光回折手段53及び54を設けたことにより、第1
及び第3の偏光分離合成手段をそれぞれ1枚の複屈折回
折格子51及び52のみとすることができ、第1の実施
例に比べてさらにサイズを小さくできる。
According to this embodiment, the first and second non-polarizing diffracting means 53 and 54 are provided, so that the first
The third and third polarization splitting / combining means can be composed of only one birefringent diffraction grating 51 and 52, respectively, and the size can be further reduced as compared with the first embodiment.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の請求項1によれば、第1、第2
及び第3の偏光分離合成手段を、常光を直進させ、異常
光を所定の角度だけ回折するように設定され、所定の間
隔を隔てて互いに対向するように配置された2つの複屈
折回折格子で構成したため、各偏光分離合成手段の光の
進行方向に対する長さを短くでき、これによって、光非
相反回路としてのサイズを小さくできる。
According to the first aspect of the present invention, the first and second aspects are provided.
And the third polarization splitting / combining means is constituted by two birefringent diffraction gratings which are set so as to make the ordinary light go straight and diffract the extraordinary light by a predetermined angle, and are arranged so as to face each other at a predetermined distance. Since it is configured, the length of each polarization separation / combination means with respect to the traveling direction of light can be shortened, whereby the size of the optical nonreciprocal circuit can be reduced.

【0052】また、本発明の請求項2によれば、第2の
偏光分離合成手段の前後に光回折手段を設けたため、第
1及び第3の偏光分離合成手段に常光及び異常光を平行
に分離し又は合成するだけの光の進行方向の長さを必要
とせず、従って、光非相反回路としてのサイズを小さく
できる。
According to the second aspect of the present invention, since the light diffracting means is provided before and after the second polarization separating / combining means, the ordinary light and the extraordinary light are parallel to the first and third polarization separating / combining means. It is not necessary to have a length in the traveling direction of light that is only separated or combined, and therefore, the size of the optical nonreciprocal circuit can be reduced.

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

【図1】本発明の光非相反回路の第1の実施例を示す構
成図
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an optical nonreciprocal circuit of the present invention.

【図2】従来の光非相反回路の一例を示す構成図FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a conventional optical nonreciprocal circuit.

【図3】図2の回路において光入出力ポート11から光
が入力された場合の動作を示す説明図
3 is an explanatory diagram showing an operation when light is input from the light input / output port 11 in the circuit of FIG.

【図4】図2の回路において光入出力ポート12から光
が入力された場合の動作を示す説明図
4 is an explanatory diagram showing an operation when light is input from the light input / output port 12 in the circuit of FIG.

【図5】図1の回路において光入出力ポート31から光
が入力された場合の動作を示す説明図
5 is an explanatory diagram showing an operation when light is input from a light input / output port 31 in the circuit of FIG.

【図6】図1の回路において光入出力ポート32から光
が入力された場合の動作を示す説明図
6 is an explanatory diagram showing an operation when light is input from a light input / output port 32 in the circuit of FIG.

【図7】本発明の光非相反回路の第1の実施例の変形例
を示す構成図
FIG. 7 is a configuration diagram showing a modification of the first embodiment of the optical nonreciprocal circuit of the present invention.

【図8】本発明の光非相反回路の第2の実施例を示す構
成図
FIG. 8 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical nonreciprocal circuit of the present invention.

【図9】図8の回路において光入出力ポート31から光
が入力された場合の動作を示す説明図
9 is an explanatory diagram showing an operation when light is input from the light input / output port 31 in the circuit of FIG.

【図10】図8の回路において光入出力ポート32から
光が入力された場合の動作を示す説明図
10 is an explanatory diagram showing an operation when light is input from the light input / output port 32 in the circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,22,23…偏光分離合成手段、21a,21
b,22a,22b,23a,23b,51,52…複
屈折回折格子、24,25…回転子、24a,25b…
相反性右回転子、24b,25a…相反性左回転子、2
4c,25c…非相反性回転子、31,32,33,3
4…光入出力ポート、53,54…無偏光回折手段。
21, 22, 23 ... Polarization separating / combining means, 21a, 21
b, 22a, 22b, 23a, 23b, 51, 52 ... Birefringence diffraction grating, 24, 25 ... Rotor, 24a, 25b ...
Reciprocal right rotor, 24b, 25a ... Reciprocal left rotor, 2
4c, 25c ... Non-reciprocal rotor, 31, 32, 33, 3
4 ... Optical input / output port, 53, 54 ... Non-polarization diffracting means.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 常光を直進させ、異常光を所定の角度だ
け回折するように設定され、所定の間隔を隔てて互いに
対向するように配置された2つの複屈折回折格子から構
成される偏光分離合成手段を光の進行方向に沿って3つ
配置し、 第1及び第2の偏光分離合成手段の間に光の電界振動方
向を同じ角度だけ回転させる相反性、非相反性の第1群
の回転子を挿入し、 第2及び第3の偏光分離合成手段の間にも第1群の回転
子と同様の機能を有する第2群の回転子を挿入し、 第2の偏光分離合成手段の常光と異常光とを分離する方
向が第1及び第3の偏光分離合成手段の分離する方向と
は異なり、第1及び第3の偏光分離合成手段の分離する
方向を一致するよう設定し、 第1の偏光分離合成手段により分離された常光及び異常
光の電界振動方向が第2の偏光分離合成手段の入力端面
において一致するように、前記第1群の相反性、非相反
性の回転子の回転方向を設定し、 前記第2の偏光分離合成手段の出力端面において一致し
ている2つの光の偏光面が第3の偏光分離合成手段の入
力端面において直交するように、前記第2群の相反性、
非相反性の回転子の回転方向を設定したことを特徴とす
る光非相反回路。
1. A polarization splitting device comprising two birefringent diffraction gratings which are set so as to make an ordinary ray travel straight and diffract an extraordinary ray at a predetermined angle and are arranged to face each other with a predetermined spacing. Three synthesizing means are arranged along the traveling direction of light, and the reciprocal and non-reciprocal first group of the first and second polarized light separating and synthesizing means rotate the electric field oscillation direction of light by the same angle. A rotator is inserted, and a second group rotator having the same function as the rotator of the first group is inserted between the second and third polarization separation / combination means. The direction in which the ordinary light and the extraordinary light are separated is different from the direction in which the first and third polarized light separating / combining means separate, and the separating directions of the first and third polarized light separating / combining means are set to coincide with each other. Direction of electric field oscillation of ordinary and extraordinary light separated by the polarization separation / combination means 1 The rotation directions of the reciprocal and non-reciprocal rotators of the first group are set so that the input end faces of the second polarization splitting / combining means are coincident with each other, and the rotation directions of the reciprocal and non-reciprocal rotors of the first group are set at the output end face of the second polarization splitting / combining device. The reciprocity of the second group so that the polarization planes of the two light beams are orthogonal to each other at the input end surface of the third polarization separation / combination means.
An optical nonreciprocal circuit characterized by setting the rotation direction of a nonreciprocal rotor.
【請求項2】 光の進行方向に沿って3つの偏光分離合
成手段を配置し、 第1及び第2の偏光分離合成手段の間に光の電界振動方
向を同じ角度だけ回転させる相反性、非相反性の第1群
の回転子を挿入し、 第2及び第3の偏光分離合成手段の間にも第1群の回転
子と同様の機能を有する第2群の回転子を挿入し、 前記第2の偏光分離合成手段の前後に第1及び第2の光
回折手段を配置し、 第2の偏光分離合成手段の常光と異常光とを分離する方
向が第1及び第3の偏光分離合成手段の分離する方向と
は異なり、第1及び第3の偏光分離合成手段の分離する
方向を一致するよう設定し、 第1の偏光分離合成手段により分離された常光及び異常
光の電界振動方向が第2の偏光分離合成手段の入力端面
において一致するように、前記第1群の相反性、非相反
性の回転子の回転方向を設定し、 前記第2の偏光分離合成手段の出力端面において一致し
ている2つの光の偏光面が第3の偏光分離合成手段の入
力端面において直交するように、前記第2群の相反性、
非相反性の回転子の回転方向を設定し、 前記第1の光回折手段は第1の偏光分離合成手段により
所定の角度に回折された光を回折される前の角度に回折
するように設定し、 第2の光回折手段は第3の偏光分離合成手段により所定
の角度で回折された光を回折される前の角度に回折する
ように設定したことを特徴とする光非相反回路。
2. Reciprocity, in which three polarization splitting / combining means are arranged along the traveling direction of light, and the electric field oscillation direction of light is rotated by the same angle between the first and second polarization splitting / combining means. The reciprocal first group rotor is inserted, and the second group rotor having the same function as the first group rotor is also inserted between the second and third polarization separation / combination means. The first and second light diffracting means are arranged before and after the second polarization separating / combining means, and the first and third polarization separating / combining directions in which the ordinary light and the extraordinary light of the second polarization separating / combining means are separated from each other. Different from the separating direction of the means, the separating directions of the first and third polarized light separating / combining means are set to coincide with each other, and the electric field oscillation directions of the ordinary light and the extraordinary light separated by the first polarized light separating / combining means are set. Reciprocity of the first group so that the input end faces of the second polarization splitting / combining means coincide with each other. , The rotation direction of the non-reciprocal rotator is set, and the polarization planes of the two lights that coincide with each other at the output end face of the second polarization separation / combination means are orthogonal to each other at the input end face of the third polarization separation / combination means. Thus, the reciprocity of the second group,
The rotation direction of the non-reciprocal rotor is set, and the first light diffracting unit is set to diffract the light diffracted by the first polarization splitting / combining unit to a predetermined angle before being diffracted. Then, the second light diffracting means is set so as to diffract the light diffracted at a predetermined angle by the third polarization separation / combination means to the angle before being diffracted.
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WO2002029473A1 (en) * 2000-10-03 2002-04-11 Fdk Corporation Optical circulator and optical switch

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002029473A1 (en) * 2000-10-03 2002-04-11 Fdk Corporation Optical circulator and optical switch
US7050232B2 (en) 2000-10-03 2006-05-23 Fdk Corporation Optical circulator and optical switch

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