JPH0643323A

JPH0643323A - 誘電体異方性膜を有する一体型光学素子

Info

Publication number: JPH0643323A
Application number: JP21659892A
Authority: JP
Inventors: Shinji Iwatsuka; 信治岩塚; Naoki Hanajima; 直樹花島; Masaaki Kobayashi; 正明小林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1994-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】偏光素子の部品点数を減じ、組み立て及び調
整を容易にし、小型化を達成することを目的とする。【構成】偏光子等の光学材料の一面に、所定の角度か
ら斜め蒸着による誘電体異方性膜を蒸着した、複合機能
を有する光学素子。例えば、光学材料は、複屈折結晶
板、磁気光学素子、電気光学素子、複合偏光プリズム等
より選択され、斜め蒸着による誘電体偏光膜は１／２波
長板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学素子に関し、特に光
アイソレータ、その他の光学部品に使用するに適した複
合機能を有する一体型の光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】偏波無依存型光アイソレータ等の複雑な
偏光装置では多数の光学素子を組み合わせて使用する必
要がある。例えば特公昭５８−２８５６１号に示されて
いるような偏波無依存型光アイソレータは、図３に示し
たように光ファイバまたは光源８と光ファイバ９との間
に、集光レンズ１０は別として、複屈折結晶１１、磁気
光学材料１３、異方性結晶１４、及び複屈折結晶１２を
順に配置したものであり、光ファイバまたは光源８を出
た光は実質的にどの偏波成分も減衰を受けることなく光
アイソレータを通り抜け、一方光ファイバ９から反射し
て来る戻り光はどの偏波成分もすべて軸はずれとなって
光ファイバまたは光源８には戻ってこない。このように
するには、磁気光学材料１３がほぼ４５度のファラデー
回転を生じ、異方性結晶１４が１／２板であることが必
要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように光アイソ
レータその他の偏光装置は多数の光学素子を必要とする
ので、それらの支持体への取り付けのための部品点数が
多くなり、またそれらの部品の相対位置や相対角度を調
整する必要があり、構造が複雑となって小型化が困難と
なるだけでなく、組立が複雑となる。したがって、本発
明の目的は、小型で組立が簡単な偏光素子及びそれを使
用した光学部品を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、偏光子の一面
に、他の機能を有する光学膜を蒸着した、複合機能を有
する偏光素子である。このような偏光素子は、偏光子の
一面に、所定の角度から斜め蒸着による誘電体異方性膜
を蒸着することにより実現できる。ここに光学膜を蒸着
すべき偏光子としては、複屈折結晶板、複合偏光プリズ
ムなどがあり、また蒸着すべき誘電体異方性膜は斜め蒸
着による１／２波長板がある。

【０００５】斜め蒸着を行うことにより１／２波長板を
製造する方法は例えば特開昭５９−４９５０８号、特開
昭６３−１３２２０３号等に記載されているので詳細は
それらの文献を参照されたい。簡単に述べると、五酸化
タンタル、二酸化チタン、酸化ケイ素、その他の誘電体
材料を基板に斜め方向から蒸着すると、蒸着粒子の成長
に異方性を生じて蒸気の入射方向と基板の法線とを含む
平面が蒸着膜に交差する方向（図１のｙ方向）には小さ
い屈折率を生じ、この平面に垂直な方向（図１のｘ方
向）には大きい屈折率を生じる。そのため斜め蒸着膜は
光の振動方向により異なった位相速度を有するのでこれ
らの方向の直線偏光間で光路差を有する複屈折板、すな
わち波長板となり、斜め蒸着膜の厚さを調整することに
より１／２波長板等を構成できる。図３の場合には、波
長板は１／２波長板である。本発明の実施例ではこの方
法を利用する。

【０００６】本発明の偏光素子を使用すると、偏光子と
異方性膜の光学的な関係が予め調整されていると共に、
一体化しているので、これを使用して光部品を組立てる
際に作業が単純化されると共に、支持部品の点数が減る
ことにより光部品が小型化する。本発明が適用できる光
部品としては、光アイソレータ、光サーキュレータ、光
スイッチ、光増幅器、光磁界センサ等がある。

【０００７】以下に本発明の実施例を説明する。実施例１この例は先に述べた図３の偏波無依存型光アイソレータ
の複屈折結晶板１２と１／２波長板である異方性結晶板
１４を一体化する場合について記載する。図１及び図２
には複屈折結晶板１２の法線方向に対して約７０度前後
の方向に五酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）、酸化チタン
（ＴｉＯ₂ ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）等の誘電体を収
容したるつぼ２０を配置し、電子銃２４から電子ビーム
を入射させて誘電体を溶融し、その蒸気を複屈折結晶板
１２の表面角度θを約７０度で入射させ蒸着させる。蒸
着角度と蒸着膜の厚さを調整することにより、所望の１
／２波長板の作用をする誘電体蒸着膜１４が得られる。
その際に、図３に示すよに複屈折結晶板１２のＣ軸をそ
の表面に射影したときになす角度が２２．５度または６
７．５度の方向に選択すると、複屈折結晶板１２と蒸着
膜１４の適正な関係が得られる。これにより、複屈折板
の本来の機能に加えて偏波面を４５度回転させる機能が
付加される。このように、部品点数が減少し、小型化が
達成でき、組立時の調整が不要となる。なお、反射を低
減するために複屈折結晶板１２と蒸着膜１４の間もしく
は斜め蒸着膜１４の表面に無反射の条件を満足するよう
誘電体膜を蒸着するのが好ましい。なお、この実施例の
方法は、図３の磁気光学材料（ファラデー回転子）１３
と異方性結晶板１４を一体化する場合にも適用できる。
その場合、１３と１４の相互の角度を調整する必要はな
いが、偏光子との角度関係を調整する必要がある。

【０００８】実施例２図４を参照して光サーキュレータの例を説明する。光サ
ーキュレータは、二つの複合偏光プリズム３０、３２
と、それらの間に挿入された磁気光学素子（ファラデー
素子）３４と、ファラデー素子を磁化するための永久磁
石と、１／２波長板３８よりなる。ポート１に入射しし
た光はポート２に出射し、ポート２に入射しした光はポ
ート３から出射し、ポート３に入射した光はポート４か
ら出射する。これは、ファラデー素子３４と１／２波長
板３８のそれぞれの回転角４５度が光に入射方向によっ
て打ち消し合う場合と、重畳して９０度になる場合が生
じるからである。１／２波長板３８は、実施例１と同様
にして斜め蒸着により、複合偏光プリズム３２の表面に
斜め蒸着により形成されている。なお、その際に複合偏
光プリズム３２の偏光角度と蒸着方向とを所定の角度に
設定する必要があることはもちろんである。このように
して一旦角度を設定したら、組立の際に１／２波長板と
偏光プリズムの角度調整が不要になるという利点が得ら
れる。また部品点数の低減と小型化が達成できる。なお
別法として、１／２波長板を構成する斜め蒸着膜は、複
合偏光プリズム３２の表面の代わりにファラデー素子３
４の表面に形成しても良い。この場合には、相互の角度
を調整する必要はないが、後で複合偏光プリズムとの角
度関係を調整する必要がある。

【０００９】実施例３図４を参照して光スイッチの例を説明する。構成は同図
において永久磁石３６の代わりにコイルにより可変磁界
を印加する。磁界の向きを反転してファラデー回転子の
回転角度４５度の正負により出射ポートを切り替える。
この例でも同様な利点が得られる。このようにして一旦
角度を設定したら、組立の際に１／２波長板と偏光プリ
ズムの角度調整が不要になるという利点が得られる。ま
た部品点数の低減と小型化が達成できる。

【００１０】実施例４図５を参照して偏光制御光スイッチの例を説明する。こ
の例も実施例３の光スイッチと構造はほとんど変わらな
いが、制御素子として電気光学素子（ＰＬＺＴ偏光回転
板）が使用される点で違う。すなわち、偏光制御光スイ
ッチは、二つの複合偏光プリズム４０、４２と、それら
の間に挿入された電気光学素子（ＰＬＺＴ偏光回転板）
４８と、複合偏光プリズム４０、４２と電気光学素子４
８との間に配置された１／２波長板４４、４６よりな
る。ポート１に入射した光は、制御電圧４９を加えるこ
とにより電気光学素子の回転角９０度の有無により出射
ポートをポート２または４に切り替える。１／２波長板
４４、４６は、複合偏光プリズム４２、４４の表面に斜
め蒸着により形成されている。なお、その際に複合偏光
プリズム４２、４４の偏光角度と蒸着方向とを所定の角
度に設定する必要があることはもちろんである。このよ
うにして一旦角度を設定したら、組立の際に１／２波長
板と偏光プリズムの角度調整が不要になるという利点が
得られる。また部品点数の低減と小型化が達成できる。
なお、１／２波長板を構成する斜め蒸着膜は、複合偏光
プリズムの表面の代わりに電気光学素子４８の表面に形
成しても良いが、相互の角度を調整する必要はない。し
かし、この場合には後で複合偏光プリズムとの角度関係
を調整する必要がある。

【００１１】実施例５図６を参照して光増幅器の例を説明する。図の半導体レ
ーザチップ５７により光増幅を行うが、これを光ファイ
バ５０、５１に結合するには、レンズ５４、５６、光ア
イソレータ５２、及びフィルタ付き光アイソレータ５３
を使用する。光アイソレータやフィルタは光ファイバ端
面の反射や自然放出光による雑音を低減するために必要
である。本実施例では、フィルタ付き光アイソレータ５
３の構造を特徴とする。すなわち、図７に示したよう
に、光ファイバ５０、５１の端部に図３に示した原理の
偏波無依存性アイソレータ５２及び５３を固定する。例
えば、アイソレータ５３は複屈折板５９、１／２波長板
６０、ファラデー回転子６１、及び複屈折板６２よりな
り、このうち複屈折板５９の表面には１／２波長板６０
が斜め蒸着により一体に形成されている。このように、
１／２波長板６０を斜め蒸着膜により構成すると光アイ
ソレータ全体を非常に薄くできると共に、複屈折板との
角度調整が不要となり組立が容易になる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、偏光子
等の光学材料の表面に斜め蒸着による１／２波長板を形
成したため、部品点数が減少し、小型化が達成され、組
立が容易になる。特に、偏光子の表面に斜め蒸着による
１／２波長板を形成することにより、組立の際に１／２
波長板と偏光子の角度調整が不要になるという利点が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合偏光素子を製造する斜め蒸着法を
示す図である。

【図２】図１において複屈折結晶板に対する斜め蒸着方
向を示す図である。

【図３】従来の偏波無依存型光アイソレータを示す斜視
図である。

【図４】実施例による光サーキュレータを示す図であ
る。

【図５】実施例による偏光制御光スイッチを示す図であ
る。

【図６】実施例による光増幅器と結合手段を示す図であ
る。

【図７】図６の光アイソレータ部分の拡大図である。

【符号の説明】８、９光ファイバ１０集光レンズ１１、１２複屈折結晶１３磁気光学材料１４異方性結晶２０るつぼ２２誘電体３０、３２複合偏光プリズム３４ファラデー素子３６永久磁石３８１／２波長板４０、４２複合偏光プリズム４４、４６１／２波長板４８偏光回転板４９制御電圧５０、５１光ファイバ５２、５３光アイソレータ５４、５６レンズ５７半導体レーザチップ５９複屈折板６０１／２波長板６１ファラデー回転子６２複屈折板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏光子の一面に、所定の角度から斜め蒸
着による誘電体異方性膜を蒸着した、複合機能を有する
一体型光学素子。
【請求項２】偏光子は複屈折結晶板、及び複合偏光プ
リズムより選択され、斜め蒸着による誘電体異方性膜は
１／２波長板である請求項１に記載の一体型光学素子。
【請求項３】磁気光学材料板の一面に、斜め蒸着によ
る誘電体異方性膜を蒸着した、複合機能を有する一体型
光学素子。
【請求項４】電気光学材料板の一面に、斜め蒸着によ
る誘電体異方性膜を蒸着した、複合機能を有する一体型
光学素子。