JPH0651244A

JPH0651244A - 偏波多重装置

Info

Publication number: JPH0651244A
Application number: JP21971392A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Imura; 智和井村; Akihiro Masuda; 昭宏増田; Tsugio Tokumasu; 次雄徳増; Ikuo Maeda; 育生前田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】隣接ポート間の間隔を広げられるため組立調
整及び固定も容易で、高出力レーザ光に対応できる。【構成】第１及び第２の楔状複屈折プリズム１０，１
２を互いに傾斜面が外向きで、厚肉部と薄肉部とが相対
向するように組み合わせている。それら楔状複屈折プリ
ズム組合体の片側に第１及び第２の入射ポートＰ₁，Ｐ
₂が位置し、それら入射ポートに楔状複屈折プリズムに
対してそれぞれ常光、異常光で入射させる偏波保存ファ
イバ１５，１６と、そのファイバからの入射光を平行光
にするレンズ１７，１８とを配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、楔状複屈折プリズムを
用いる偏波多重装置に関するものである。更に詳しく述
べると、２個の楔状複屈折プリズムを、互いに傾斜面が
外向きで、厚肉部と薄肉部とが相対向し、且つ両楔状複
屈折プリズムは傾きのない面内にある光学軸が互いに９
０度をなすように組み合わせた偏波多重装置に関するも
のである。この偏波多重装置は、光通信等の分野、特に
ファイバ増幅の励起光など、高出力レーザの偏波多重に
有用である。

【０００２】

【従来の技術】近年、遠距離通信（例えば海底ケーブル
通信など）において、ファイバ増幅が検討されている。
ファイバ増幅は、信号光に異なる波長の励起光を加え
て、これを光の放出を起こす特殊な元素（例えばエルビ
ウム）を添加した光ファイバに入射すると、ファイバ内
で信号光を誘導増幅する現象を利用するものである。こ
のように、量子的な誘導放出により光を直接に増幅する
から、少ない部品点数で簡単な構造の中継器を実現可能
であり、信頼性・経済性の点で注目されている。

【０００３】このファイバ増幅に用いる励起光は、比較
的高出力のレーザ光が必要であり、用途に応じて数十mW
〜百mW程度のものが要求される。光ファイバを励起する
のにレーザの出力以上の励起光が必要となる場合には、
偏波多重装置により２本の偏波であるレーザ光を一本に
重ねて励起光のパワーを増大させる。

【０００４】従来の代表的な偏波多重装置としては、図
３に示すように、偏光ビームスプリッタを用いた構造の
ものがある。まず図３のＡに示す偏波多重装置は、偏光
ビームスプリッタ２２と、偏波保存ファイバ２４，２５
とを有する構造である。偏光ビームスプリッタ２２は、
一方の三角形プリズム２０の底面に誘電体多層膜２３を
形成し、それを光学接着剤で他方の三角形プリズム２１
の底面で挟むように接合している。偏波保存ファイバ２
４，２５は先端にそれぞれに入射光が平行光となるよう
にレンズ２７，２８を設けている。偏波保存ファイバ２
４から偏光ビームスプリッタ２２へ入射したＰ偏光が誘
電体多層膜２３を透過し、偏波保存ファイバ２５から入
射したＳ偏光が誘電体多層膜２３で反射し、透過したＰ
偏光と反射したＳ偏光が一本の偏波多重光となって出射
するように各部品を配置する。

【０００５】また他の例を図３のＢに示す。前記技術と
は異なり、この偏波多重装置の偏光ビームスプリッタ３
２は、直角三角形プリズム３０と平行四辺形プリズム３
１との間に形成した誘電体多層膜３３を介して光学接着
剤で接合し、平行四辺形プリズム３１の前記誘電体多層
膜３３に対向する面に全反射面３４を設けた構造をして
いる。この偏波多重装置は、偏波保存ファイバ２４から
偏光ビームスプリッタ３２へ入射したＰ偏光が誘電体多
層膜３３を透過し、偏波保存ファイバ２５から入射した
Ｓ偏光が全反射面３４及び誘電体多層膜３３で反射し、
Ｐ偏光とＳ偏光が一本の偏波多重光となって出射するよ
うに構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】偏光ビームスプリッタ
の誘電体多層膜は、高屈折率と低屈折率の誘電体膜を交
互に蒸着し形成する。各膜の厚さは2000〜3000Å程度で
あり、これが20〜40層程度形成される。

【０００７】特に励起光に高出力レーザ光を用いる場合
には、誘電体多層膜や光学接着剤が熱的ダメージを受け
易く、またレーザ光の強誘電界が誘電体膜に印加される
ことによる損傷を生じ易い。即ち、誘電体多層膜は各層
間で誘電体の剥離・拡散等が発生することによって特性
が劣化し、一方光学接着剤も熱による劣化・剥離等を発
生し、甚だしい場合には接着剤が焼けて使用不能になる
虞もある。

【０００８】上記の偏光ビームスプリッタの欠点を解消
するため、誘電体多層膜や光学接着剤を用いない楔状複
屈折プリズムを使用することが考えられる。楔状複屈折
プリズムを一つ用いることによって、偏光方向が互いに
直交した２本の光線の偏光を１本の偏波多重光として出
射させることは、理論的に可能である。ところがプリズ
ムの頂角が小さいと、２本の光線の入射角度の差が小さ
いため、ポートの固定や光軸調整が容易ではない。仮に
ポートの固定スペースを得ようとすると、２つの入射ポ
ートと楔状複屈折プリズムとの距離を大きくする必要が
生じ、装置の大型化をもたらす。また入射角度差を大き
くしようとすると、プリズムの頂角を大きくする必要が
生じ、入射角も大きくなる。入射角が大きくなると、入
射面での光の反射率が増大するため、偏波多重光の出力
が低下する。たとえＡＲ（反射防止膜）コートを施して
も、入射角が４５度を越えると反射率が急激に増大する
ため、偏波多重光の出力低下を抑えることができない。
このように装置の大型化と偏波多重光の出力低下といっ
た相反する欠点があり、実用化しえない。

【０００９】本発明の目的は、隣接ポート間の間隔を広
げられるため組立調整及び固定も容易で、高出力レーザ
光に対応した偏波多重装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１及び第２
の楔状複屈折プリズムを、互いに傾斜面が外向きで、厚
肉部と薄肉部とが相対向し、且つ両楔状複屈折プリズム
は傾きのない面内にある光学軸が互いに９０度をなすよ
うに組み合わせた偏波多重装置である。それら楔状複屈
折プリズム組合体の片側に位置する第１及び第２の入射
ポートには、楔状複屈折プリズムに対してそれぞれ常
光、異常光で入射させる偏波保存ファイバと、そのファ
イバからの入射光を平行光にするレンズとを配置する。
そして前記楔状複屈折プリズム組合体の反対側から一本
に重なった出射光を得る。

【００１１】２個の楔状複屈折プリズムの光学軸は、楔
形面に垂直な方向にｙ軸、傾きの無い面内で該ｙ軸に垂
直な方向にｘ軸をとったときに、ｘ軸方向に対して４５
度傾いて設定されているのが好ましい。これによって両
楔状複屈折プリズムを同一構造とすることができる。

【００１２】

【作用】第１の楔状複屈折プリズムでは、第１の入射ポ
ートからの入射光は異常光として、第２の入射ポートか
らの入射光は常光として屈折し、第２の楔状複屈折プリ
ズムに向かう。第１の楔状複屈折プリズムと第２の楔状
複屈折プリズムの光学軸は９０度ずれているので、第２
の楔状複屈折プリズムでは常光は異常光に、異常光は常
光に変換され屈折する。こうして、常光と異常光の２本
の偏波光は間隔が狭まり、一本の偏波多重光として第２
の楔状複屈折プリズムから出射する。

【００１３】

【実施例】図１は本発明に係る偏波多重装置の一実施例
を示す断面図である。この偏波多重装置は、第１及び第
２の楔状複屈折プリズム１０，１２を互いに傾斜面が外
向きで、厚肉部と薄肉部とが相対向するように組み合わ
せている。そして、それら楔状複屈折プリズム組合体の
片側に第１及び第２の入射ポートＰ₁，Ｐ₂が位置し、
それら入射ポートに楔状複屈折プリズムに対してそれぞ
れ常光、異常光で入射させる偏波保存ファイバ１５，１
６と、そのファイバからの入射光を平行光にするレンズ
１７，１８とを配置する。ここで楔状複屈折プリズム１
０，１２は例えばルチル単結晶からなり、レンズ１７，
１８は例えば球状レンズである。

【００１４】両楔状複屈折プリズム１０，１２の各光学
軸の関係を図２に示す。両楔状複屈折プリズム１０，１
２の光学軸は、傾きのない面内にあり、楔形面に垂直な
方向にｙ軸、傾きの無い面内で該ｙ軸に垂直な方向にｘ
軸をとったとき、ｘ軸方向に対して例えば反時計回りに
４５度傾いた位置にある。両楔状複屈折プリズム１０，
１２は、それぞれ厚肉部と薄肉部とが傾きのない面を背
中合わせに相対向するように配置されているから、両楔
状複屈折プリズム１０，１２の光学軸は互いに９０度ず
れている。

【００１５】第１及び第２の入射ポートの光路調整は次
のようにする。まず前述の楔形複屈折プリズム組合体に
異常光及び常光の２本の光線を平行に入射すると、出射
光は平行にならず、逆に互いに離れていく方向に出射さ
れる。この性質を利用して、第１の入射ポートＰ₁は第
１の楔状複屈折プリズム１０の厚肉部側に、第２の入射
ポートＰ₂は第１の楔状複屈折プリズム１０の薄肉部側
に、２本の光線の間隔が狭まるように、あらかじめ角度
を付けて設置する。そして各ポートから入射する偏光が
一本の偏波多重光となって出射されるように、各ポート
の設置角度を調整する。

【００１６】この偏波多重装置の動作は次の通りであ
る。第１の楔状複屈折プリズム１０では、第１の入射ポ
ートＰ₁からの入射光は異常光（図１において破線で表
す）として、第２の入射ポートＰ₂からの入射光は常光
（図１において実線で表す）として屈折し、光線の間隔
が狭まり、第２の楔状複屈折プリズム１２に達する。第
１の楔状複屈折プリズム１０と第２の楔状複屈折プリズ
ム１２の光学軸は９０度ずれているので、第２の楔状複
屈折プリズム１２では常光は異常光に、異常光は常光に
変換され屈折する。こうして常光と異常光の間隔は更に
狭まり、一本の偏波多重光として出射する。

【００１７】楔状複屈折プリズムの頂角αに対して、両
入射ポートＰ₁，Ｐ₂とｚ軸とのなす角度θ，ψの関係
を求めた。角度θは第１の入射ポートＰ₁とｚ軸とのな
す角度であり、角度ψは第２の入射ポートＰ₂とｚ軸と
のなす角度である。両楔状複屈折プリズム１０，１２の
任意にとった頂角と偏波多重光を出射するときのθ，ψ
の計算結果を表１に示す。各頂角の値に対して、θ，ψ
は１０度以下の値を示している。即ち、楔状複屈折プリ
ズムの入射面に対する入射角が４０度以下であり、ＡＲ
コートによって入射面での反射は極僅かにできるので、
偏波多重光の出力低下が抑えられる。また、各入射ポー
トは、間隔が開いていく方向に角度をつけているので、
組立調整や固定が容易となる。

【表１】

【００１８】本発明は、このような構成のみに限定され
るものではない。前記実施例のように、第１と第２の楔
状複屈折プリズムが同一構造であると製作しやすいが、
互いの頂角が異なっていても構わない。光軸調整で十分
対応可能である。また、光線が逆ルートを通り、偏波多
重光が２本の偏波に分離される偏波分離装置としても使
用可能である。

【００１９】

【発明の効果】本発明の偏波多重装置は、誘電体多層膜
や光学接着剤等を使用していないので高出力レーザ光を
使用する際に、特性上の劣化を起こすことがない。また
２個の楔状複屈折プリズムを厚肉部と薄肉部とが相対向
するように組み合わせた構成であり、両ポート間隔を広
げられ、ポート間のなす角度を大きくできるため組立調
整及び固定を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る偏波多重装置の一実施例を示す説
明図。

【図２】それに用いる楔状複屈折プリズムの説明図。

【図３】従来の偏波多重装置を示す説明図。

【符号の説明】

１０楔状複屈折プリズム１２楔状複屈折プリズム１５偏波保存ファイバ１６偏波保存ファイバ１７レンズ１８レンズＰ₁ 第１の入射ポートＰ₂ 第２の入射ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田育生東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の楔状複屈折プリズムを、
互いに傾斜面が外向きで、厚肉部と薄肉部とが相対向
し、且つ両楔状複屈折プリズムは傾きのない面内にある
光学軸が互いに９０度をなすように組み合わせ、それら
楔状複屈折プリズム組合体の片側に位置する第１及び第
２の入射ポートに、楔状複屈折プリズムに対してそれぞ
れ常光、異常光で入射させる偏波保存ファイバと、その
ファイバからの入射光を平行光にするレンズとを配置
し、前記楔状複屈折プリズム組合体の反対側から一本に
重なった出射光を得る偏波多重装置。
【請求項２】２個の楔状複屈折プリズムは同一構造で
あって、その光学軸は、楔形面に垂直な方向にｙ軸、傾
きの無い面内で該ｙ軸に垂直な方向にｘ軸をとったとき
に、ｘ軸方向に対して４５度傾いて設定されている請求
項１記載の偏波多重装置。