JPH06281886A - 光アイソレータ及び光アイソレータを用いた光学装置 - Google Patents
光アイソレータ及び光アイソレータを用いた光学装置Info
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- JPH06281886A JPH06281886A JP6803393A JP6803393A JPH06281886A JP H06281886 A JPH06281886 A JP H06281886A JP 6803393 A JP6803393 A JP 6803393A JP 6803393 A JP6803393 A JP 6803393A JP H06281886 A JPH06281886 A JP H06281886A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光アイソレータを構成する光学部品の諸特性
を、所定の入射角範囲においてほぼ一定とし、光アイソ
レータを使用する光学装置の小型化、低コスト化を図
る。 【構成】 PBS1とλ/4板2とから構成される光ア
イソレータにおいて、PBS1の反射率特性を入射角3
5度乃至55度の範囲においてほぼ一定とする。この結
果、光アイソレータに発散光、斜めに入射するコリメー
ト光などを入射しても使用可能となる。
を、所定の入射角範囲においてほぼ一定とし、光アイソ
レータを使用する光学装置の小型化、低コスト化を図
る。 【構成】 PBS1とλ/4板2とから構成される光ア
イソレータにおいて、PBS1の反射率特性を入射角3
5度乃至55度の範囲においてほぼ一定とする。この結
果、光アイソレータに発散光、斜めに入射するコリメー
ト光などを入射しても使用可能となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非相反的伝搬機能を有
する光アイソレータと、前記アイソレータを用いた光学
機器に関する。
する光アイソレータと、前記アイソレータを用いた光学
機器に関する。
【0002】
【従来の技術】図17及び図18は光学素子としての1
/4波長板(以下λ/4板)と偏光ビームスプリッタ
(以下PBS)とで構成されるアイソレータの一例の原
理を示す。図17において、図示しない光源(以下L
D)からPBS1へ入射する光(電界成分)は、x方向
成分が通過し、y方向成分は反射する。LDを出た光は
直線偏光しており、この偏光方向がx方向になっている
と、PBS1への入射光は100%通過する。また光の
進行方向zに垂直なx方向に偏光方向をもつ直線偏光を
λ/4板2に入射させると、図18に示すλ/4板2の
結晶の光軸X方向に偏光面を持つ常光線と、これに直交
するy方向に偏光面を持つ異常光線との間に位相差π/
2(λ/4に相当)を生ずる。ここで、結晶の光軸xと
入射光線とを含む面、すなわち主断面に対して方位角4
5度で光が入射するようにすると、いい換えると、光軸
Xをx軸に対して45度傾けてλ/4板を配置すると、
λ/4板からの出力は円偏光となる。
/4波長板(以下λ/4板)と偏光ビームスプリッタ
(以下PBS)とで構成されるアイソレータの一例の原
理を示す。図17において、図示しない光源(以下L
D)からPBS1へ入射する光(電界成分)は、x方向
成分が通過し、y方向成分は反射する。LDを出た光は
直線偏光しており、この偏光方向がx方向になっている
と、PBS1への入射光は100%通過する。また光の
進行方向zに垂直なx方向に偏光方向をもつ直線偏光を
λ/4板2に入射させると、図18に示すλ/4板2の
結晶の光軸X方向に偏光面を持つ常光線と、これに直交
するy方向に偏光面を持つ異常光線との間に位相差π/
2(λ/4に相当)を生ずる。ここで、結晶の光軸xと
入射光線とを含む面、すなわち主断面に対して方位角4
5度で光が入射するようにすると、いい換えると、光軸
Xをx軸に対して45度傾けてλ/4板を配置すると、
λ/4板からの出力は円偏光となる。
【0003】この円偏光となった光束がディスク3で反
射し再びλ/4板を通過すると、y軸方向に偏光した光
束となるので、PBS1に再入射した光は反射されてx
方向へ進む。
射し再びλ/4板を通過すると、y軸方向に偏光した光
束となるので、PBS1に再入射した光は反射されてx
方向へ進む。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の光アイソレータにおいては、光
アイソレータを構成するλ/4板2などの光学素子に入
射する光の入射角は厳しく限定され、結果として光アイ
ソレータへの光の入射角も厳しく限定されていた。
ように構成された従来の光アイソレータにおいては、光
アイソレータを構成するλ/4板2などの光学素子に入
射する光の入射角は厳しく限定され、結果として光アイ
ソレータへの光の入射角も厳しく限定されていた。
【0005】このため光アイソレータを構成する各光学
素子の位置や光アイソレータへ入射させる光の入射角の
それぞれの精度を高精度にしなければならないという問
題があった。また、光アイソレータへ入射する光が非平
行光の場合はアイソレートが不可能であった。
素子の位置や光アイソレータへ入射させる光の入射角の
それぞれの精度を高精度にしなければならないという問
題があった。また、光アイソレータへ入射する光が非平
行光の場合はアイソレートが不可能であった。
【0006】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、光アイソレータを構成する各光学素子の位置精
度及び光アイソレータへ入射させる光の入射角のそれぞ
れの精度を緩和し、入射光が非平行光の場合も使用する
ことができる、小型で安価な光アイソレータを提供する
ことを目的とする。
もので、光アイソレータを構成する各光学素子の位置精
度及び光アイソレータへ入射させる光の入射角のそれぞ
れの精度を緩和し、入射光が非平行光の場合も使用する
ことができる、小型で安価な光アイソレータを提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の光アイ
ソレータは、発散光、もしくは収束光が入射する光アイ
ソレータ、あるいはある入射角で平行光が入射する光ア
イソレータにおいて、前記光アイソレータは第1の偏光
ビームスプリッタとしてのPBS1を有し、前記PBS
1は、光分離面における所定の入射角範囲の光に対し
て、光を分離する際の反射率、もしくは透過率のばらつ
きが10%の範囲内である光分離膜を形成していること
を特徴とする。
ソレータは、発散光、もしくは収束光が入射する光アイ
ソレータ、あるいはある入射角で平行光が入射する光ア
イソレータにおいて、前記光アイソレータは第1の偏光
ビームスプリッタとしてのPBS1を有し、前記PBS
1は、光分離面における所定の入射角範囲の光に対し
て、光を分離する際の反射率、もしくは透過率のばらつ
きが10%の範囲内である光分離膜を形成していること
を特徴とする。
【0008】請求項2に記載の光アイソレータは、PB
S1と、直線偏光の光を円偏光の光に変換する光学素子
とを有し、前記光アイソレータには直線偏光の光を入射
させ、前記光アイソレータ中のPBS1を透過または反
射した直線偏光の光を前記光学素子によって円偏光に変
換して光アイソレータより出射し、所定の媒体としての
ディスク3を経て光アイソレータに戻ってきた円偏光の
光を前記光学素子により前記直線偏光の光とは垂直な偏
光方向の直線偏光の光に変換し、PBS1により、前記
光アイソレータへ入射した光源からの光の光軸とは異な
る方向へと光を分離し、アイソレートすることを特徴と
する。
S1と、直線偏光の光を円偏光の光に変換する光学素子
とを有し、前記光アイソレータには直線偏光の光を入射
させ、前記光アイソレータ中のPBS1を透過または反
射した直線偏光の光を前記光学素子によって円偏光に変
換して光アイソレータより出射し、所定の媒体としての
ディスク3を経て光アイソレータに戻ってきた円偏光の
光を前記光学素子により前記直線偏光の光とは垂直な偏
光方向の直線偏光の光に変換し、PBS1により、前記
光アイソレータへ入射した光源からの光の光軸とは異な
る方向へと光を分離し、アイソレートすることを特徴と
する。
【0009】請求項3に記載の光アイソレータは、前記
光学素子はλ/4板2であることを特徴とする。
光学素子はλ/4板2であることを特徴とする。
【0010】請求項4に記載の光アイソレータは、前記
光学素子は反射ミラー4であり、所定の入射角範囲の光
に対して、光を反射する際の反射率が95%以上である
ことを特徴とする。
光学素子は反射ミラー4であり、所定の入射角範囲の光
に対して、光を反射する際の反射率が95%以上である
ことを特徴とする。
【0011】請求項5に記載の光アイソレータは、前記
光学素子は第2のPBS5、6であり、所定の入射角範
囲の光に対して、光を分離する際の反射率、もしくは透
過率のばらつきが10%の範囲内であることを特徴とす
る。
光学素子は第2のPBS5、6であり、所定の入射角範
囲の光に対して、光を分離する際の反射率、もしくは透
過率のばらつきが10%の範囲内であることを特徴とす
る。
【0012】請求項6に記載の光アイソレータは、前記
光学素子を通過することにより発生する互いに垂直な偏
光成分の間の位相差は所定の入射角範囲の光において、
90度±5度の範囲であることを特徴とする。
光学素子を通過することにより発生する互いに垂直な偏
光成分の間の位相差は所定の入射角範囲の光において、
90度±5度の範囲であることを特徴とする。
【0013】請求項7に記載の光アイソレータは、前記
光学素子を反射して戻ってきた光をPBS1により、前
記光アイソレータへ入射した光源からの光の光軸とは異
なる方向へと光を分離し、アイソレートすることを特徴
とする。
光学素子を反射して戻ってきた光をPBS1により、前
記光アイソレータへ入射した光源からの光の光軸とは異
なる方向へと光を分離し、アイソレートすることを特徴
とする。
【0014】請求項8に記載の光アイソレータは、第2
のPBS5、6は第1の透明部材と第2の透明部材を張
り合わせた構造のものであって、前記第1の透明部材の
張り合わせ面には光分離面を構成する光分離膜7が形成
され、光分離膜7が形成された前記第1の透明部材の張
り合わせ面と前記第2の透明部材の張り合わせ面とを接
着剤層8を介して張り合わせた構造のものであり、第2
のPBS5、6は、前記第1の透明部材を第2のPBS
5、6がディスク3を介して戻ってきた光を第1のPB
S1へと反射する側に向けて配置することを特徴とす
る。
のPBS5、6は第1の透明部材と第2の透明部材を張
り合わせた構造のものであって、前記第1の透明部材の
張り合わせ面には光分離面を構成する光分離膜7が形成
され、光分離膜7が形成された前記第1の透明部材の張
り合わせ面と前記第2の透明部材の張り合わせ面とを接
着剤層8を介して張り合わせた構造のものであり、第2
のPBS5、6は、前記第1の透明部材を第2のPBS
5、6がディスク3を介して戻ってきた光を第1のPB
S1へと反射する側に向けて配置することを特徴とす
る。
【0015】請求項9に記載の光アイソレータは、第1
のPBS1と前記光学素子との間にレンズ9を有するこ
とを特徴とする。
のPBS1と前記光学素子との間にレンズ9を有するこ
とを特徴とする。
【0016】請求項10に記載の光アイソレータは、レ
ンズ9はコリメートレンズであることを特徴とする。
ンズ9はコリメートレンズであることを特徴とする。
【0017】請求項11に記載の光アイソレータは、2
つのPBS1、10によりファラデー回転子11をはさ
む構成であり、ファラデー回転子11のファラデー効果
を利用してアイソレートすることを特徴とする。
つのPBS1、10によりファラデー回転子11をはさ
む構成であり、ファラデー回転子11のファラデー効果
を利用してアイソレートすることを特徴とする。
【0018】請求項12に記載の光アイソレータは、第
1のPBS1の反射率もしくは透過率は、前記光アイソ
レータへの戻り光の偏光方向の光に対し、ほぼ100%
前記光アイソレータへの順方向の光の光軸とは異なる方
向に光を分離することを特徴とする。請求項13に記載
の光アイソレータは、前記入射角範囲は5度以上である
ことを特徴とする。
1のPBS1の反射率もしくは透過率は、前記光アイソ
レータへの戻り光の偏光方向の光に対し、ほぼ100%
前記光アイソレータへの順方向の光の光軸とは異なる方
向に光を分離することを特徴とする。請求項13に記載
の光アイソレータは、前記入射角範囲は5度以上である
ことを特徴とする。
【0019】請求項14に記載の光アイソレータは、第
1のPBS1もしくは前記光学素子は、±10nmの波
長変動に対しても各請求項記載の特徴を有することを特
徴とする。
1のPBS1もしくは前記光学素子は、±10nmの波
長変動に対しても各請求項記載の特徴を有することを特
徴とする。
【0020】請求項15に記載の光アイソレータは、第
1のPBS1の光分離面は、5層以上の誘電体多層膜と
しての偏光膜22からなっていることを特徴とする。
1のPBS1の光分離面は、5層以上の誘電体多層膜と
しての偏光膜22からなっていることを特徴とする。
【0021】請求項16に記載の光アイソレータは、第
1のPBS1の光分離面は、金属膜23を含む5層以上
の偏光膜22からなっていることを特徴とする。
1のPBS1の光分離面は、金属膜23を含む5層以上
の偏光膜22からなっていることを特徴とする。
【0022】請求項17に記載の光アイソレータは、偏
光膜22は、少なくとも4種以上の材料からなっている
ことを特徴とする。
光膜22は、少なくとも4種以上の材料からなっている
ことを特徴とする。
【0023】請求項18に記載の光アイソレータは、偏
光膜22は、光学的膜厚が極めて薄い層22eを少なく
とも1層以上含んでいることを特徴とする。
光膜22は、光学的膜厚が極めて薄い層22eを少なく
とも1層以上含んでいることを特徴とする。
【0024】請求項19に記載の光アイソレータは、前
記光学的膜厚が極めて薄い層22eは、その光学的膜厚
が波長の1/10以下であることを特徴とする。
記光学的膜厚が極めて薄い層22eは、その光学的膜厚
が波長の1/10以下であることを特徴とする。
【0025】請求項20に記載の光アイソレータは、偏
光膜22は、HfもしくはHfの酸化物を主成分とする
層を少なくとも1層以上含んでいることを特徴とする。
光膜22は、HfもしくはHfの酸化物を主成分とする
層を少なくとも1層以上含んでいることを特徴とする。
【0026】請求項21に記載の光アイソレータは、偏
光膜22は、ZrもしくはZrの酸化物を主成分とする
層を少なくとも1層以上含んでいることを特徴とする。
光膜22は、ZrもしくはZrの酸化物を主成分とする
層を少なくとも1層以上含んでいることを特徴とする。
【0027】請求項22に記載の前記光アイソレータを
用いた光学装置は、投受光装置であることを特徴とす
る。
用いた光学装置は、投受光装置であることを特徴とす
る。
【0028】請求項23に記載の前記光アイソレータを
用いた光学装置は、光学的情報記録再生装置であること
を特徴とする。
用いた光学装置は、光学的情報記録再生装置であること
を特徴とする。
【0029】請求項24に記載の前記光アイソレータを
用いた光学装置は、光伝送システムであることを特徴と
する。
用いた光学装置は、光伝送システムであることを特徴と
する。
【0030】請求項25に記載の前記光アイソレータを
用いた光学装置は、光ファイバ通信システムであること
を特徴とする。
用いた光学装置は、光ファイバ通信システムであること
を特徴とする。
【0031】
【作用】本発明の光アイソレータ及び光アイソレータを
用いた光学装置においては、光アイソレータを構成する
PBS1が光分離面における所定の入射角範囲の光に対
して、光を分離する際の反射率もしくは透過率のばらつ
きが10%の範囲である光分離膜7を形成したので、入
射する光として非平行光を使用することができ、入射さ
せる光の入射角精度をゆるくすることができる。この結
果、この光アイソレータを用いた光学装置を小型化し、
コストの低減を図ることができる。
用いた光学装置においては、光アイソレータを構成する
PBS1が光分離面における所定の入射角範囲の光に対
して、光を分離する際の反射率もしくは透過率のばらつ
きが10%の範囲である光分離膜7を形成したので、入
射する光として非平行光を使用することができ、入射さ
せる光の入射角精度をゆるくすることができる。この結
果、この光アイソレータを用いた光学装置を小型化し、
コストの低減を図ることができる。
【0032】
【実施例】以下、本発明の光アイソレータの実施例を図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【0033】図1乃至図16に本発明の第1乃至第11
の実施例の構成を示す。これらの図において、図17に
示す従来例の部分と対応する部分には同一の符号を付し
てあり、その説明は適宜省略する。
の実施例の構成を示す。これらの図において、図17に
示す従来例の部分と対応する部分には同一の符号を付し
てあり、その説明は適宜省略する。
【0034】図1に示す第1の実施例では、PBS1と
λ/4板2とにより構成される光アイソレータにおい
て、PBS1の反射率特性を図2に示すようにした。す
なわち、入射角が35度乃至55度の範囲において、S
偏光方向の光となっている戻り光の反射率Rsがほぼ一
定となり、入射角無依存の特性を示す。従ってこの入射
角範囲における光に対しては、斜め入射に対するλ/4
板2の影響は小さいため、アイソレートすることが可能
となる。
λ/4板2とにより構成される光アイソレータにおい
て、PBS1の反射率特性を図2に示すようにした。す
なわち、入射角が35度乃至55度の範囲において、S
偏光方向の光となっている戻り光の反射率Rsがほぼ一
定となり、入射角無依存の特性を示す。従ってこの入射
角範囲における光に対しては、斜め入射に対するλ/4
板2の影響は小さいため、アイソレートすることが可能
となる。
【0035】この結果、PBS1のプリズム材質の屈折
率を考慮しなければ、図1(a)に示すような拡がり角
20度の発散光、(b)に示すような入射角35度乃至
55度の斜めに入射するコリメート光、(c)に示すよ
うな本来の位置より±10度傾けて配置されたPBS1
に入射するコリメート光、(d)に示すような拡がり角
が比較的小さく斜めに入射する発散光に対しても、それ
ぞれPBS1としての機能をもたせることができる。
率を考慮しなければ、図1(a)に示すような拡がり角
20度の発散光、(b)に示すような入射角35度乃至
55度の斜めに入射するコリメート光、(c)に示すよ
うな本来の位置より±10度傾けて配置されたPBS1
に入射するコリメート光、(d)に示すような拡がり角
が比較的小さく斜めに入射する発散光に対しても、それ
ぞれPBS1としての機能をもたせることができる。
【0036】図3に示す第2の実施例では、光学素子と
して反射ミラー4を用い、反射ミラー4を入射する光の
偏光面に対して傾けて配置した。反射ミラー4は所定の
入射角範囲の光に対して、光を反射する際の反射率が9
5%以上であり、発生する位相差も入射角に依存せず、
ほぼ90度とした。この結果、反射ミラー4に入射する
直線偏光の光を、損失が少なくほぼ円偏光の光とするこ
とができる。
して反射ミラー4を用い、反射ミラー4を入射する光の
偏光面に対して傾けて配置した。反射ミラー4は所定の
入射角範囲の光に対して、光を反射する際の反射率が9
5%以上であり、発生する位相差も入射角に依存せず、
ほぼ90度とした。この結果、反射ミラー4に入射する
直線偏光の光を、損失が少なくほぼ円偏光の光とするこ
とができる。
【0037】図4に示す第3の実施例では、光学素子と
して第2のPBS5を用い、このPBS5を第1のPB
S1に対して傾けて配置したものである。このPBS5
により第1のPBS1を出射した直線偏光の光を円偏光
の光として出射することができる。
して第2のPBS5を用い、このPBS5を第1のPB
S1に対して傾けて配置したものである。このPBS5
により第1のPBS1を出射した直線偏光の光を円偏光
の光として出射することができる。
【0038】図5及び図6に示す第4の実施例では、光
学素子としてプリズム型の第2のPBS6を用い、PB
S6を構成する2個のプリズムを光分離膜7を介して接
着剤8で接着した。そして戻り光が接着剤8の層を介さ
ずに光分離膜7により反射することにより、直線偏光と
円偏光との変換を行うことができる。
学素子としてプリズム型の第2のPBS6を用い、PB
S6を構成する2個のプリズムを光分離膜7を介して接
着剤8で接着した。そして戻り光が接着剤8の層を介さ
ずに光分離膜7により反射することにより、直線偏光と
円偏光との変換を行うことができる。
【0039】すなわち、図7に示すAの入射方向の光
は、接着剤8の層を通って光分離膜7で反射するが、B
の入射方向の光は接着剤8の層を通さずに光分離膜7の
みによって反射する。このときAの入射方向では光の入
射から反射の過程で接着剤8の層を通るため、図8
(a)に示すようにBS6によって生ずる位相差の入射
角の角度依存性が非常に大きい。特にこの角度依存性は
接着剤8の層の厚さに大きく関係しているが、この層の
厚さの制御は非常に困難であるため、位相差の制御は不
可能である。
は、接着剤8の層を通って光分離膜7で反射するが、B
の入射方向の光は接着剤8の層を通さずに光分離膜7の
みによって反射する。このときAの入射方向では光の入
射から反射の過程で接着剤8の層を通るため、図8
(a)に示すようにBS6によって生ずる位相差の入射
角の角度依存性が非常に大きい。特にこの角度依存性は
接着剤8の層の厚さに大きく関係しているが、この層の
厚さの制御は非常に困難であるため、位相差の制御は不
可能である。
【0040】一方、Bの入射方向では光が接着剤8の層
を通らないため、位相差の制御が比較的容易であり、図
8(b)に示すように入射角に依存せずにほぼ90度の
位相差を持たせることが可能である。
を通らないため、位相差の制御が比較的容易であり、図
8(b)に示すように入射角に依存せずにほぼ90度の
位相差を持たせることが可能である。
【0041】図9に示す第5の実施例では、PBS1と
λ/4板2との間にレンズ9を入れて、λ/4板2へ入
射する光の入射角をできるだけ小さくした。この結果直
線偏光と円偏光との変換を正確に行うことができる。ま
た、レンズ9をコリメートレンズとすれば、λ/4板2
に入射する光の入射角は一定となるので、PBS1に入
射したどの入射角の光も、λ/4板2により円偏光の光
とすることができる。
λ/4板2との間にレンズ9を入れて、λ/4板2へ入
射する光の入射角をできるだけ小さくした。この結果直
線偏光と円偏光との変換を正確に行うことができる。ま
た、レンズ9をコリメートレンズとすれば、λ/4板2
に入射する光の入射角は一定となるので、PBS1に入
射したどの入射角の光も、λ/4板2により円偏光の光
とすることができる。
【0042】図10に示す第6の実施例では、偏光子と
してのPBS1と検光子としてのPBS10との間にフ
ァラデー回転子11を設け、PBS1またはPBS10
の光分離膜をある入射角範囲において角度無依存とし
た。この結果、発散光や斜め入射のコリメート光に対し
ても、ほぼ同等にアイソレートすることができる。
してのPBS1と検光子としてのPBS10との間にフ
ァラデー回転子11を設け、PBS1またはPBS10
の光分離膜をある入射角範囲において角度無依存とし
た。この結果、発散光や斜め入射のコリメート光に対し
ても、ほぼ同等にアイソレートすることができる。
【0043】図11に示す第7の実施例は、図10に示
す偏光子としてのPBS1により光源からの光のP成分
のみ透過し、戻り光が再びPBS1に至るときには、フ
ァラデー回転子11の作用によりPBS1に対しS偏光
方向の光となっているため、S偏光方向の成分に対し1
00%反射する光分離面をPBS1に設けたものであ
る。このようにすれば光源への戻り光を少なくすること
ができる。この入射角と反射率との関係の特性を図12
に示す。
す偏光子としてのPBS1により光源からの光のP成分
のみ透過し、戻り光が再びPBS1に至るときには、フ
ァラデー回転子11の作用によりPBS1に対しS偏光
方向の光となっているため、S偏光方向の成分に対し1
00%反射する光分離面をPBS1に設けたものであ
る。このようにすれば光源への戻り光を少なくすること
ができる。この入射角と反射率との関係の特性を図12
に示す。
【0044】図13及び図14に示す第8の実施例は、
透明部材で形成された基板21上に偏光膜または反射膜
22が誘電体の多層膜で構成されているとき、この誘電
体膜を保護するために、基板21から最も離れた層に金
属薄膜23を積層させたものである。金属薄膜23上に
は接着剤層24を介して対向する透明基板25が接着さ
れている。この構成によると、金属薄膜23により、誘
電体膜が接着剤層24中の水分や大気中の水蒸気などに
対して、光学特性が不安定になることを防止できる。
透明部材で形成された基板21上に偏光膜または反射膜
22が誘電体の多層膜で構成されているとき、この誘電
体膜を保護するために、基板21から最も離れた層に金
属薄膜23を積層させたものである。金属薄膜23上に
は接着剤層24を介して対向する透明基板25が接着さ
れている。この構成によると、金属薄膜23により、誘
電体膜が接着剤層24中の水分や大気中の水蒸気などに
対して、光学特性が不安定になることを防止できる。
【0045】図15及び図16に示す第9の実施例は、
図13及び図14に示す偏光膜22の設計、製作例であ
り、多層膜はHfO2層22a、Al2O3層22b、T
iO2層22c、MgF2層22dの4種類の層で構成さ
れている。この実施例では通常紫外域以外の波長用とし
ては使用されないHfO2またはHfを使用している
が、ZrO2またはZrを使用してもよい。
図13及び図14に示す偏光膜22の設計、製作例であ
り、多層膜はHfO2層22a、Al2O3層22b、T
iO2層22c、MgF2層22dの4種類の層で構成さ
れている。この実施例では通常紫外域以外の波長用とし
ては使用されないHfO2またはHfを使用している
が、ZrO2またはZrを使用してもよい。
【0046】多層膜の構成としては、HfO2層22a
を基板21から最も離れた層に積層し、多層膜中には図
15に示すように、光学的膜厚をλ/10以下にした極
めて薄い層22eを含んでいる。ここで光学的膜厚は、
膜の屈折率をn、膜中で光が進む距離をdとしたとき、
ndで表せる。さらに基板21にはPbO、SiO2を
主成分とするSF系ガラスを用いており、基板21と接
するTiO2層22cでは、TiO2と基板21中のPb
とが混ざりあっている。
を基板21から最も離れた層に積層し、多層膜中には図
15に示すように、光学的膜厚をλ/10以下にした極
めて薄い層22eを含んでいる。ここで光学的膜厚は、
膜の屈折率をn、膜中で光が進む距離をdとしたとき、
ndで表せる。さらに基板21にはPbO、SiO2を
主成分とするSF系ガラスを用いており、基板21と接
するTiO2層22cでは、TiO2と基板21中のPb
とが混ざりあっている。
【0047】図16に示す偏光膜22は13層で構成さ
れており、それぞれの層のおおよその幾何学的膜厚は、
基板21側から順に、110nm、170nm、80n
m、80nm、300nm、80nm、110nm、1
80nm、130nm、190nm、80nm、130
nm、20nm、90nmである。また2つの基板2
1、24を偏光膜22を介して接着剤層23で接着する
とき、接着剤は100度C以上の環境においても物理的
及び光学的特性の変化を生じないものを使用することに
より、耐環境性に優れたものが得られる。
れており、それぞれの層のおおよその幾何学的膜厚は、
基板21側から順に、110nm、170nm、80n
m、80nm、300nm、80nm、110nm、1
80nm、130nm、190nm、80nm、130
nm、20nm、90nmである。また2つの基板2
1、24を偏光膜22を介して接着剤層23で接着する
とき、接着剤は100度C以上の環境においても物理的
及び光学的特性の変化を生じないものを使用することに
より、耐環境性に優れたものが得られる。
【0048】上記各実施例で示した光アイソレータは投
受光装置、光学的情報記録再生装置、光伝送システム、
光ファイバ通信システムなどの光学装置に用いられる。
受光装置、光学的情報記録再生装置、光伝送システム、
光ファイバ通信システムなどの光学装置に用いられる。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光アイソ
レータ及び光アイソレータを用いた光学装置によれば、
光アイソレータを構成する光学部品の諸特性を、所定の
入射角範囲においてほぼ一定としたので、入射する光と
して非平行光を使用することができ、光源からの光をコ
リメートして光アイソレータに入射させるレンズが不要
となる。また入射させる光の入射角精度をゆるくするこ
とができる。この結果、光アイソレータを用いた光学装
置を小型化し、コストの低減を図ることができる。
レータ及び光アイソレータを用いた光学装置によれば、
光アイソレータを構成する光学部品の諸特性を、所定の
入射角範囲においてほぼ一定としたので、入射する光と
して非平行光を使用することができ、光源からの光をコ
リメートして光アイソレータに入射させるレンズが不要
となる。また入射させる光の入射角精度をゆるくするこ
とができる。この結果、光アイソレータを用いた光学装
置を小型化し、コストの低減を図ることができる。
【図1】本発明の光アイソレータの第1の実施例の構成
と入射光の入射角の例を示す説明図である。
と入射光の入射角の例を示す説明図である。
【図2】本発明の第1の実施例による光アイソレータの
入射角と反射率との関係を示す線図である。
入射角と反射率との関係を示す線図である。
【図3】本発明の第2の実施例の構成を示す説明図であ
る。
る。
【図4】本発明の第3の実施例の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図5】本発明の第4の実施例の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図6】図5のPBSの構成を示す説明図である。
【図7】図6のPBSの反射先の経路を示す説明図であ
る。
る。
【図8】本発明の第4の実施例による光アイソレータの
入射角と位相差との関係を示す線図である。
入射角と位相差との関係を示す線図である。
【図9】本発明の第5の実施例の構成を示す説明図であ
る。
る。
【図10】本発明の第6の実施例の構成を示す説明図で
ある。
ある。
【図11】本発明の第7の実施例の構成を示す説明図で
ある。
ある。
【図12】図11に示す第7の実施例の入射光の角度と
反射率との関係を示す線図である。
反射率との関係を示す線図である。
【図13】本発明の第8の実施例の構成の一例を示す要
部断面図である。
部断面図である。
【図14】本発明の第8の実施例の構成の他の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図15】本発明の第9の実施例の偏光膜の構成の一例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図16】本発明の第9の実施例の偏光膜の構成の他の
一例を示す説明図である。
一例を示す説明図である。
【図17】光アイソレータの原理を示す説明図である。
【図18】図17のλ/4板の結晶の光軸と入射光との
関係を示す説明図である。
関係を示す説明図である。
1 PBS(第1の偏光ビームスプリッタ) 2 λ/4板(光学素子) 3 ディスク(媒体) 4 反射ミラー(光学素子) 5、6 第2のPBS(光学素子) 7 光分離膜 8、24 接着剤層 9 レンズ 10 検光子(偏光ビームスプリッタ) 11 ファラデー回転子 22 偏光膜(誘電体多層膜) 22e 薄層 23 金属薄膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年3月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【図3】
【図4】
【図6】
【図1】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図17】
【図18】
【図15】
【図16】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清本 浩伸 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内
Claims (25)
- 【請求項1】 発散光、もしくは収束光が入射する光ア
イソレータ、あるいはある入射角で平行光が入射する光
アイソレータにおいて、 前記光アイソレータは第1の偏光ビームスプリッタを有
し、前記第1の偏光ビームスプリッタは、光分離面にお
ける所定の入射角範囲の光に対して、光を分離する際の
反射率、もしくは透過率のばらつきが10%の範囲内で
ある光分離膜を形成していることを特徴とする光アイソ
レータ。 - 【請求項2】 前記光アイソレータは前記第1の偏光ビ
ームスプリッタと、 直線偏光の光を円偏光の光に変換する光学素子とを有
し、前記光アイソレータには直線偏光の光を入射させ、
前記光アイソレータ中の前記第1の偏光ビームスプリッ
タを透過または反射した直線偏光の光を前記光学素子に
よって円偏光に変換して光アイソレータより出射し、所
定の媒体を経て光アイソレータに戻ってきた円偏光の光
を前記光学素子により前記直線偏光の光とは垂直な偏光
方向の直線偏光の光に変換し、前記第1の偏光ビームス
プリッタにより、前記光アイソレータへ入射した光源か
らの光の光軸とは異なる方向へと光を分離し、アイソレ
ートすることを特徴とする請求項1に記載の光アイソレ
ータ。 - 【請求項3】 前記光学素子はλ/4波長板であること
を特徴とする請求項2に記載の光アイソレータ。 - 【請求項4】 前記光学素子は反射ミラーであり、所定
の入射角範囲の光に対して、光を反射する際の反射率が
95%以上であることを特徴とする請求項2に記載の光
アイソレータ。 - 【請求項5】 前記光学素子は第2の偏光ビームスプリ
ッタであり、所定の入射角範囲の光に対して、光を分離
する際の反射率、もしくは透過率のばらつきが10%の
範囲内であることを特徴とする請求項2に記載の光アイ
ソレータ。 - 【請求項6】 前記光学素子を通過することにより発生
する互いに垂直な偏光成分の間の位相差は所定の入射角
範囲の光において、90度±5度の範囲であることを特
徴とする請求項2乃至5いずれかに記載の光アイソレー
タ。 - 【請求項7】 前記光アイソレータは、前記光学素子を
反射して戻ってきた光を前記第1の偏光ビームスプリッ
タにより、前記光アイソレータへ入射した光源からの光
の光軸とは異なる方向へと光を分離し、アイソレートす
ることを特徴とする請求項2、4、5、6いずれかに記
載の光アイソレータ。 - 【請求項8】 前記第2の偏光ビームスプリッタは第1
の透明部材と第2の透明部材を張り合わせた構造のもの
であって、前記第1の透明部材の張り合わせ面には光分
離面を構成する光分離膜が形成され、前記光分離膜が形
成された前記第1の透明部材の張り合わせ面と前記第2
の透明部材の張り合わせ面とを接着剤層を介して張り合
わせた構造のものであり、 前記第2の偏光ビームスプリッタは、前記第1の透明部
材を第2の偏光ビームスプリッタが所定の媒体を介して
戻ってきた光を前記第1の偏光ビームスプリッタへと反
射する側に向けて配置することを特徴とする請求項7に
記載の光アイソレータ。 - 【請求項9】 前記第1の偏光ビームスプリッタと前記
光学素子との間にレンズを有することを特徴とする請求
項2乃至8いずれかに記載の光アイソレータ。 - 【請求項10】 前記レンズはコリメートレンズである
ことを特徴とする請求項9に記載の光アイソレータ。 - 【請求項11】 前記光アイソレータは2つのビームス
プリッタによりファラデー回転子はさむ構成であり、前
記ファラデー回転子のファラデー効果を利用してアイソ
レートし、前記2つのビームスプリッタのうち少なくと
も1つは前記第1の偏光ビームスプリッタであることを
特徴とする請求項1に記載の光アイソレータ。 - 【請求項12】 前記第1の偏光ビームスプリッタの反
射率もしくは透過率は、前記光アイソレータへの戻り光
の偏光方向の光に対し、ほぼ100%前記光アイソレー
タへの順方向の光の光軸とは異なる方向に光を分離する
ことを特徴とする請求項1乃至11いずれかに記載の光
アイソレータ。 - 【請求項13】 前記入射角範囲は5度以上であること
を特徴とする請求項1乃至12いずれかに記載の光アイ
ソレータ。 - 【請求項14】 前記第1の偏光ビームスプリッタ、も
しくは前記光学素子は、±10nmの波長変動に対して
も各請求項記載の特徴を有することを特徴とする請求項
1乃至13いずれかに記載の光アイソレータ。 - 【請求項15】 前記偏光ビームスプリッタの光分離面
は、5層以上の誘電体多層膜からなっていることを特徴
とする請求項1乃至14いずれかに記載の光アイソレー
タ。 - 【請求項16】 前記偏光ビームスプリッタの光分離面
は、金属膜を含む5層以上の誘電体多層膜からなってい
ることを特徴とする請求項1乃至15いずれかに記載の
光アイソレータ。 - 【請求項17】 前記多層膜は、少なくとも4種以上の
材料からなっていることを特徴とする請求項1乃至16
いずれかに記載の光アイソレータ。 - 【請求項18】 前記多層膜は、光学的膜厚が極めて薄
い層を少なくとも1層以上含んでいることを特徴とする
請求項1乃至17いずれかに記載の光アイソレータ。 - 【請求項19】 前記光学的膜厚が極めて薄い層は、そ
の光学的膜厚が波長の1/10以下であることを特徴と
する請求項18に記載の光アイソレータ。 - 【請求項20】 前記多層膜は、HfもしくはHfの酸
化物を主成分とする層を少なくとも1層以上含んでいる
ことを特徴とする請求項1乃至19いずれかに記載の光
アイソレータ。 - 【請求項21】 前記多層膜は、ZrもしくはZrの酸
化物を主成分とする層を少なくとも1層以上含んでいる
ことを特徴とする請求項1乃至20いずれかに記載の光
アイソレータ。 - 【請求項22】 前記光アイソレータを用いた光学装置
は、投受光装置であることを特徴とする光学装置。 - 【請求項23】 前記光アイソレータを用いた光学装置
は、光学的情報記録再生装置であることを特徴とする光
学装置。 - 【請求項24】 前記光アイソレータを用いた光学装置
は、光伝送システムであることを特徴とする光学装置。 - 【請求項25】 前記光アイソレータを用いた光学装置
は、光ファイバ通信システムであることを特徴とする光
学装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6803393A JPH06281886A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 光アイソレータ及び光アイソレータを用いた光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6803393A JPH06281886A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 光アイソレータ及び光アイソレータを用いた光学装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06281886A true JPH06281886A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=13362089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6803393A Withdrawn JPH06281886A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 光アイソレータ及び光アイソレータを用いた光学装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06281886A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6859315B2 (en) | 2001-06-29 | 2005-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Polarization beam splitter and method of producing the same |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP6803393A patent/JPH06281886A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6859315B2 (en) | 2001-06-29 | 2005-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Polarization beam splitter and method of producing the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000530 |