JPH06510140A - 電磁放射用偏光減極器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電磁放射用偏光減極器 発明の背景 光フアイバー機器、特に単一モードファイバーを備えた光フアイバー機器に共通 に使用される光源の多くは、高偏光光を発生する。

これは特にレーザーでも事実である。しかし、多くの場合、非偏光光も要望され ている。例えば、いくつかの光検出システムは、検出される光の偏光に部分的に 依存した感度を有する。一方、１９８９年７月１７日に出願され、共通に穣受さ れた米国特許出願第３８１．０３８号に開示されているような偏光光ファイバー が、偏光光源とともに使用されるならば、光ファイバーから放射される光の量は 、光ファイバーの複屈折軸に関係して入射する光の偏光の配向に関係する。従っ て、偏光光ファイバーを利用するシステムから発生する光強度の測定てはこのよ うな配向を考慮しなければならない。しかし、もし偏光光ファイバーに入射する 光か非偏光であれば、このような配向は要因とはならない。

従来の偏光減極システムを認識するために、非偏光光は偏光か不足した光ではな い、ということを理解しなければならない。むしろ、瞬間的な偏光状態か極端に 急速に変化し、その結果いずれか１つの偏光状態に対する選択かできない光であ る。非偏光光を効率的に発生させるために従来から使用されていた方法の１つと して、偏光光ビームを複数のサブブームにす離し、その後、偏光状態の種々のパ ターンが検出器の表面を横切って発生するように、分離されたサブビームを再結 合する。これは比較的大きな領域を横切って空間的な平均を含むので、一般に、 単一モード光ファイバーにとっては有用てはない。

第２のアプローチは、空間的な平均よりむしろ時間的な平均を提供する。これは 、光が使用検出器の応答時間よりも大きな割合で進行する光ファイバーの複屈折 を変化させることによりなされる。一方、このようなアプローチは光ファイバー にとって明らかに有用であり、能動的なシステムの複雑さが要求される。受動的 な偏光減極器は適切である。

米国特許第４．９６８．１１２号（Ｌｏｖｅｌｙ他）は、リチウムニオブ酸塩の 導波管を利用する。この導波管は、異なる偏光状態を持つ光に関連して１つの偏 光状態を持つ光を減衰させる。この導波管は、２つの状態の位相干渉性（コヒー レント）を破壊するのに充分な減衰となる長さに選択される。このシステムの問 題は、もし光源のコヒーレント時間か長いと、必要な導波管は極端に長くなって しまうことである。

発明の要約 本発明によれば、偏光減極器は光フアイバー結合器を利用する。

光フアイバー結合器は第１及び第２の入力ファイバーと、第１及び第２の出力フ ァイバーと、結合部とを有する。第２出カフアイバーと第２人カフアイバーは、 第２出カフアイバーから発生する光が再循環ループを形成するように第２人カフ アイバーに入射されるように位置される。光の偏光状態を修正する手段は再循環 ループ内に設けられる。

他の状態では、第１の光ファイバーに沿って進行する光は、２つのサブビームに 分離される。一方のサブビームは第１の光ファイバーに残り、他方のサブビーム は再循環ループに入る。再循環ループ内における光の偏光状態は変化し、光は、 分離が起こった位置より前の位置にて第１の光ファイバーに再挿入される。

図面の簡単な説明 図１は本発明による偏光減極器であり、図２は、本発明で使用する光フアイバー 内を進行する光の偏光状態を修正する装置を示す。

好適な実施例の詳細な説明 本発明によれば、光フアイバー結合器ｌＯは入力光ファイバー１２と１４、及び 出力光ファイバー１６と１８を含む。これらは結合部２２て出会う。偏光光の光 源２４からの光は入力ファイバー１２に入射される。光は偏光光の光源２４から 直接的に結合されるか、若しくは他の光ファイバーを経て結合される。結合部２ ２において、光は出力ファイバー１６と１８に分離される。出力ファイバー１８ は、ループ２８を形成するように接合器２６により入力ファイバー１４に接続さ れる。従って、ループ２８内を循環する光は結合部２２に再入射し、さらにファ イバー１６と１８に再度分配される。

接合器２６は溶融接合を含む単一モード光ファイバーにて共通に使用されるもの でよい。一方、接合器は絶対的に必要ではない。実験的には入力ファイバー１４ と出力ファイバー１８の端部は接合器なして互いに結合された。鍵となる特徴は 、出力ファイバー１８を進行する光か入力ファイバー１４に入射されることであ る。しかし、接合器の使用は結合効率を改善し、その結果、偏光減極器の性能を 改善する。

所望の偏光効果を得るために、偏光状態を変えるいくつかのシステムかループ２ ８に提供される。好適な実施例では、光フアイバー結合器１０として偏光保持結 合器を使用してなされる。本発明にて作用する偏光保持結合器は共通に請受され た米国特許第４．９０６．０６８号に開示されている。偏光保持結合器の光ファ イバーは複屈折なので、それらは、何が「速い」及び［遅い］軸として知られて いるかを示している。これらは、ファイバーがより低いか高い屈折率を示してい る軸に一致する。接合器２６は、出力ファイバー１８の速い軸が入力ファイバー １４の速い軸と共に非ゼロ角を作るように配置される。勿論これは、出力ファイ バー１８の遅い軸は入力ファイバー１４の遅い軸と共に同じ非ゼロ角を作ること を意味する。何れの非ゼロ角が、少なくとも理論的には、作用することができる けれども、４５度以下の角度は、一般的に、光を完全に偏光減極するために混合 して充分な偏光を提供することができない。一般に、４５乃至９０度の範囲の角 度が適切である。９０度の角度は数学的に従って設計的に最も容易な角度である 。

ループ２８のファイバーの長さは適切には光源のコヒーレント長さよりも長い。

一方、これは要求されず、入力ファイバー１２及び１４から結合器に入る光の位 相角の関係は、接合角と、出力ファイバー１６と１８に結合された結合部２２と を通る光の割合と、完全な偏光減極か要求されるループ２８内の光ファイバーに 影響を与える。もしループの長さが光源のコヒーレント長さよりも長い時は、位 相角への依存は除去される。従って、通常、ループ２８は光源のコヒーレント長 さよりも長いことが好ましい。

従来の多くの光フアイバー結合器において、一般的な要求は、結合比かｌ　■、 即ち、結合器２２を経て進む光の半分が、出力ファイバー１６と１８の各々に結 合されることである。これは本発明の偏光減極器の必要な要望ではない。通常、 出力ファイバー１６から発生した光は、結合比が１．１であれば、完全に偏光減 極されないことが実験的に示されている。要求される正確な結合比は、特に接合 角及び接合効率を含む要因の変化により決定される。一般に、結合比２１は良好 な結果を生じる。しかし、いくつかの環境では結合比は９　ｌと高く、これか望 ましいとされる。これらの各々において、光のより大きな部分が再循環ループ２ ８内で結合される。

光ファイバーｌＯに対して、所望の結合比を決定するために、下記の式か使用さ れる。

この式において、Ｐは光の偏光の程度であり、Ｃは、出力ファイバー１８に送ら れる結合５部２２を経て通過する光の部分である。この式はループ２８の長さが 光源のコヒーレント長さよりも長いとすると簡素化される。出力ファイバー１８ の速い軸が入力ファイバー１４の速い軸に垂直であり、光学的な損失はループ２ ８及び接合部１６において省略することかできる。その値が完全に非偏光光に対 応するゼロの偏光の程度を式を解くことは、出力ファイバー１８が結合部２２を 通過する光の３分の２を受信することである。これは適切な結合比２　ｌに対応 する。このような仮定からの逸脱は、通常、計算を複雑にし、出力ファイバー１ ８に結合されるべき所望の光の部分を増大する。このような計算に基づき結合部 を選択するときに、結合比はしばしば高い波長依存かあり、結合器は使用される べき波長の光で試験されるへきであることに注目する必要かある。

本発明の他の実施例どして、光フアイバー結合部１０は偏光保持結合器であるこ とを必要としない。これは以下の点て有利である。

即ち、偏光保持結合器か、通常ては標準のファイバーよりも高価な偏光保持光フ ァイバーの使用を要求し、かつ、互いに溶融された２つのファイバーの速い及び 遅い軸か整列されることを確保するように、製造中の注意を要求するからである 。代わりに、ループ２８は異なる偏光遷移装置を内部に有している。

非偏光保持光フアイバー結合器を利用する本発明の実施例において作用する偏光 遷移装置は、図２に示されており、さらに、より詳しくは、Ｈ，Ｃ，Ｌｅｆｅｖ ｒｅによる”Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｒｅ　Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ　Ｗ ａｖｅＤｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　Ｐｏ１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌ ｅｒｓ、”　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｌｅｔｔｅｒｓ。

Ｖｏｌ、Ｉ６．　Ｎｏ、２０．７７８　（１９８０）に記載されている。この偏 光遷移装置は、しばしば、３−リターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）として知られてい る。この装置では、光ファイバー３０は第１のスプール３２で１回巻かれており 、第２のスプール３４により２回巻かれており、さらに第３のスプール３６によ り１回巻かれている。これらのスプールは、互いにループにより作られた応力誘 導の複屈折の軸の配向が、所望の量の偏光遷移を提供するまで、互いに捩られる 。本発明では、これは出力ファイバー１６により放射される光の偏光が最小のと きに発生すると見られている。要求される捩じりの量は、ループのサイズ、如何 にきつく巻かれているか、及びファイバー自身の特性とともに使用される光の波 長、に依存する。図２の装置はループ２８の如何なる場所、即ち、出力ファイバ ー１８、入力ファイバー１４、又は両者の一部分、に提供することができる。

国際調査報告 ＡＮＨＡＮ３　ＡＮＮＥｉ：Ｘ　ＡＮＮＥＥＸｉＥ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．電磁放射用偏光減極器であって、 第１及び第２の入力ファイバーと、第１及び第２の出力ファイバーと、結合部を 有する光ファイバー結合器であって、前記の全てのファイバーは前記結合部にて 結合され、前記第１の入力ファイバーはシステム入力を担い、前記第１の出力フ ァイバーはシステム出力を担い、前記第２の入力ファイバーと第２の出力ファイ バーは、前記第２の出力ファイバーに存在する光が、再循環ループを形成するよ うに前記第２の入力ファイバーに入射する如く配置される光ファイバー待合器と 、 前記再循環ループにおいて光の偏光状態を変化させる手段と、を具備する偏光減 極器。
2. ２．前記結合器は、複屈折光ファイバーで作られかつ該光ファイバーの各々は互 いに関係する複屈折軸を有する偏光保持光ファイバーである請求の範囲第１項に 記載の偏光減極器。
3. ３．前記光の偏光状態を変化させる手段は、非ゼロ角における前記第２の出力光 ファイバーの複屈折軸を、前記第２の入力ファイバーの複屈折軸に配置すること により構成される請求の範囲第２項に記載の偏光減極器。
4. ４．前記非ゼロ角は４５度乃至９０度の範囲である請求の範囲第３項に記載の偏 光減極器。
5. ５．前記非ゼロ角は９０度である請求の範囲第４項に記載の偏光減極器。
6. ６．コヒーレント長さを有する偏光光の光源をさらに備え、前記光源は前記第１ の入力ファイバーに光を入射できるように配置され、かつ前記再循環ループは前 記コヒーレント長さよりも長くなっている請求の範囲第１項に記載の偏光減極器 。
7. ７．前記偏光状態を修正する修正する手段は、３−リターダを具備する請求の範 囲第１項に記載の偏光減極器。
8. ８．前記第２の出力ファイバー及び第２の入力ファイバーは光ファイバー接合に より接続される請求の範囲第１項に記載の偏光減極器。
9. ９．前記結合部を通過する光の少なくとも３分の２が、前記第２の出力ファイバ ーを通過する請求の範囲第１項に記載の偏光減極器。
10. １０．偏光状態を有し、第１の光ファイバーを進行する光ビームを偏光減極ずる 方法であって、 前記光ビームを第１及び第２のサブビームに分離し、サブビームの各々は、前記 光ビームの前記偏光状態を保持し、前記第１のサブビームは前記第１の光ファイ バー内で継続し、かつ前記第２のサブビームは再循環ループに入射され、前記分 離は前記光ファイバーに沿って第１の位置で起こり、 前記第２のサブビームの前記偏光状態を修正し、前記第２のサブビームを、前記 光ビームが前記第１の位置に到達する以前に通過する位置において、前記第１の 光ファイバーに再入射する、 光ビームを偏光減極ずる方法。