JPH0756118A - Optical variable delay line - Google Patents

Optical variable delay line

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JPH0756118A
JPH0756118A JP20236293A JP20236293A JPH0756118A JP H0756118 A JPH0756118 A JP H0756118A JP 20236293 A JP20236293 A JP 20236293A JP 20236293 A JP20236293 A JP 20236293A JP H0756118 A JPH0756118 A JP H0756118A
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JP
Japan
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polarization
light
birefringent plate
point
optical
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Application number
JP20236293A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayasu Yamaguchi
正泰 山口
Kenichi Yukimatsu
健一 行松
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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 JPH0756118A publication Critical patent/JPH0756118A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To facilitate the size reduction of the optical variable delay line, which delays a light signal and can have its delay time varied and set and to adjust the delay time over a wide variation range with high precision and accuracy. CONSTITUTION:This delay line is equipped with an input/output separating means 50 which separates an input light signal and an output light signal and a birefringent plate 11 which makes a light signal, made incident through the input/output separating means 50, travel straight or obliquely according to its polarized light direction and projects it on the input/output separating means 50 finally. Further, the delay line is equipped with polarized light rotating and reflecting means 20 and 30 which are arranged on both the surfaces of the birefringent plate 11 and reflect a light signal traveling out of the top surface of the birefringent plate 11 to the inside and also rotate their planes of polarization by a specific angle to make the light signal straight and obliquely by turns in the birefringent plate and a reflecting means 40 which moves together with the polarized light rotating and reflecting means 20 and 30 and reflect the light signal traveling out of the top surface of the birefringent plate 11 to the inside and send the light signal, traveling straight or obliquely in the birefringent plate 11, to the same optical path.

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、光信号を遅延させる光
遅延線において、遅延時間を可変設定することができる
光可変遅延線に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical delay line capable of variably setting a delay time in an optical delay line for delaying an optical signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速信号を処理する電気回路では、異な
る信号間の位相を調整するために、信号の伝搬遅延時間
を調整する可変遅延線が用いられている。光回路におい
ても、高速光信号を処理する場合には、信号間の伝搬遅
延時間を調整する同様の光可変遅延線が必要である。
2. Description of the Related Art In an electric circuit for processing a high speed signal, a variable delay line for adjusting a propagation delay time of a signal is used in order to adjust a phase between different signals. In the case of processing a high-speed optical signal also in an optical circuit, a similar variable optical delay line for adjusting the propagation delay time between signals is required.

【0003】光信号の伝搬遅延時間を調整するには、光
信号が伝搬する光路の長さである光路長を直接的または
間接的に変化させる必要がある。たとえば、光ファイバ
を伝送媒体とする場合では、直接的な方法としては長さ
の異なる光ファイバを光スイッチで切り換えて遅延量を
変化させる方法がある。また、間接的な方法としては光
ファイバに力学的,電磁気的,熱的その他の外力を加
え、光ファイバの伝搬定数を変化させることにより遅延
量を調整する方法がある。
In order to adjust the propagation delay time of an optical signal, it is necessary to directly or indirectly change the optical path length, which is the length of the optical path through which the optical signal propagates. For example, when an optical fiber is used as a transmission medium, a direct method is to switch optical fibers having different lengths with an optical switch to change the delay amount. Further, as an indirect method, there is a method in which a mechanical, electromagnetic, thermal, or other external force is applied to the optical fiber to change the propagation constant of the optical fiber to adjust the delay amount.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、直接的な方法
では、光ファイバの長さをセンチメートル以下の精度で
調整することは容易でないので、数十ピコ秒程度の高精
度かつ高確度の遅延時間調整ができなかった。さらに、
光ファイバと組み合わせて用いる光スイッチは、現時点
で入手可能で安定性が高くかつ低損失な切り換え機構は
機械式のものに限られるので、小型化を図る上で限界が
あった。
However, since it is not easy to adjust the length of the optical fiber with an accuracy of a centimeter or less by the direct method, it is possible to obtain a delay with high accuracy and high accuracy of about several tens of picoseconds. I couldn't adjust the time. further,
The optical switch used in combination with the optical fiber has a limit in terms of downsizing because the switching mechanism which is available at the present time and has high stability and low loss is limited to the mechanical type.

【0005】一方、間接的な方法では、光ファイバの外
力に対する伝搬定数の変化率が小さいので、ピコ秒以下
の高精度の遅延時間調整は可能であるものの、逆に数百
ピコ秒オーダの時間領域における遅延時間調整が困難で
あった。
On the other hand, in the indirect method, since the rate of change of the propagation constant with respect to the external force of the optical fiber is small, it is possible to adjust the delay time with high accuracy of picoseconds or less, but conversely, a time of the order of several hundred picoseconds is required. It was difficult to adjust the delay time in the area.

【0006】本発明は、小型化が容易であり、高精度,
高確度かつ広い可変範囲で遅延時間を調整することがで
きる光可変遅延線を提供することを目的とする。
The present invention is easy to miniaturize, has high accuracy,
An object of the present invention is to provide an optical variable delay line capable of adjusting a delay time with high accuracy and a wide variable range.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、光信号の伝搬遅延時間を調整する光可変遅延線にお
いて、入力光信号と出力光信号を分離する入出力分離手
段と、入出力分離手段を介して入射された光信号をその
偏光方向に応じて直進あるいは斜行させ、最後に入出力
分離手段に出射する複屈折板と、複屈折板の両面に配置
され、複屈折板の表面から外に向かう光信号をその内部
に向かって反射し、かつその偏光面を所定の角度だけ回
転させ、複屈折板内を交互に直進および斜行させる偏光
回転反射手段と、偏光回転反射手段とともに移動し、複
屈折板の表面から外に向かう光信号をその内部に向かっ
て反射し、複屈折板を直進あるいは斜行してきた光信号
を同じ光路に折り返す反射手段とを備える。
According to a first aspect of the present invention, in an optical variable delay line for adjusting a propagation delay time of an optical signal, an input / output separating means for separating an input optical signal and an output optical signal, and an input / output separating means are provided. The birefringent plate is arranged on both sides of the birefringent plate and the birefringent plate which makes the optical signal incident through the output separating means go straight or skew according to the polarization direction and finally emits to the input / output separating means. Polarization rotation reflection means for reflecting an optical signal going out from the surface of the inside toward the inside, rotating its polarization plane by a predetermined angle and alternately going straight and obliquely inside the birefringent plate, and polarization rotation reflection. And a reflecting means for moving an optical signal traveling from the surface of the birefringent plate toward the outside and reflecting the optical signal toward the inside thereof, and for returning an optical signal traveling straight or obliquely through the birefringent plate to the same optical path.

【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の光可変遅延線において、個々に偏光回転特性の制御が
可能な複数の偏光制御素子を有し、偏光回転反射手段お
よび反射手段として機能する偏光制御素子を任意に設定
する構成である。
According to a second aspect of the invention, in the variable optical delay line according to the first aspect, there is provided a plurality of polarization control elements capable of individually controlling the polarization rotation characteristics, and the polarization rotation reflection means and the reflection means. This is a configuration in which the polarization control element that functions as is arbitrarily set.

【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1または
請求項2に記載の光可変遅延線において、光信号を直交
する2つの偏光成分に分離して複屈折板に入射し、各偏
光成分ごとに分かれた光路を折り返してきた光の遅延量
を調整して合波する光路長調整手段を備える。
According to a third aspect of the present invention, in the variable optical delay line according to the first or second aspect, an optical signal is separated into two polarization components orthogonal to each other and is incident on a birefringent plate, and each polarization component is polarized. An optical path length adjusting means for adjusting the delay amount of the light returning from the optical path divided for each component and multiplexing the light is provided.

【0010】請求項4に記載の発明は、光信号の伝搬遅
延時間を調整する光可変遅延線において、入射された光
信号をその偏光方向に応じて直進あるいは斜行させる2
枚の複屈折板と、2枚の複屈折板を一体としたときの両
面に配置され、複屈折板の表面から外に向かう光信号を
その内部に向かって反射し、かつその偏光面を所定の角
度だけ回転させ、複屈折板内を交互に直進および斜行さ
せる偏光回転反射手段と、2枚の複屈折板の間に配置さ
れ、所定の位置で通過する光信号の偏光面を所定の角度
だけ回転させる偏光制御素子とを備える。
According to a fourth aspect of the present invention, in an optical variable delay line that adjusts the propagation delay time of an optical signal, the incident optical signal is made to go straight or oblique according to its polarization direction.
The two birefringent plates and the two birefringent plates, which are integrated, are arranged on both sides to reflect an optical signal from the surface of the birefringent plate to the outside toward the inside and to set its polarization plane to a predetermined value. And a polarized light rotating / reflecting means for rotating the birefringent plate alternately to advance straight and obliquely, and a polarization plane of an optical signal passing at a predetermined position, which is arranged between the two birefringent plates, by a predetermined angle. And a polarization control element for rotating.

【0011】請求項5に記載の発明は、請求項1ないし
請求項4のいずれかに記載の光可変遅延線において、複
屈折板の少なくとも一方の面の光路上に、入出射する光
を集光するレンズを配置する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the variable optical delay line according to any one of the first to fourth aspects, the light entering and exiting is collected on the optical path of at least one surface of the birefringent plate. Place a illuminating lens.

【0012】[0012]

【作用】まず、図21を参照し、本発明の光可変遅延線
の基本構成要素である複屈折板の機能について説明す
る。
First, the function of the birefringent plate which is a basic constituent element of the variable optical delay line of the present invention will be described with reference to FIG.

【0013】図21において、複屈折板11に垂直に入
射された光ビームは、その偏光方向(または偏光面)に
応じて複屈折板中を直進あるいは斜行する。たとえば、
(1)に示すように、紙面に垂直な電界振動方向をもつ入
力光1は、常光線(屈折の法則に従う光線)として複屈
折板11内を直進する。また、(2) に示すように、紙面
および複屈折板入射面に平行な電界振動方向をもつ入力
光1は、異常光線(屈折の法則に従わない光線)として
複屈折板11内をその光軸15に沿って斜行する。した
がって、複屈折板11に入射する光ビームの偏光方向を
制御することにより、複屈折板11内の光路を直進また
は斜行のいずれかに選択できる。なお、複屈折板11に
入射する光ビームが両偏光成分を有する楕円偏光その他
の場合には、各偏光方向の光がそれぞれの光路を分離し
て進む。
In FIG. 21, a light beam vertically incident on the birefringent plate 11 goes straight or obliquely through the birefringent plate according to its polarization direction (or polarization plane). For example,
As shown in (1), the input light 1 having an electric field oscillation direction perpendicular to the paper surface goes straight through the birefringent plate 11 as an ordinary ray (a ray that follows the law of refraction). Further, as shown in (2), the input light 1 having an electric field oscillation direction parallel to the paper surface and the plane of incidence of the birefringent plate passes through the birefringent plate 11 as an extraordinary ray (a ray that does not follow the law of refraction). It runs obliquely along the axis 15. Therefore, by controlling the polarization direction of the light beam incident on the birefringent plate 11, the optical path in the birefringent plate 11 can be selected to be either straight or oblique. When the light beam incident on the birefringent plate 11 is elliptically polarized light having both polarization components or the like, light in each polarization direction travels by separating each optical path.

【0014】次に、図22を参照し、複屈折板と偏光回
転反射手段とによる光の伝達機構について説明する。図
22において、複屈折板11の両面に、光を反射しかつ
偏光面を90度回転させる偏光回転反射手段20,30を
設けることにより、複屈折板11の一端から入射した光
を任意の場所に導く光の伝達機構が実現できる。
Next, with reference to FIG. 22, a light transmission mechanism by the birefringent plate and the polarization rotation reflection means will be described. In FIG. 22, by providing polarization rotation reflecting means 20 and 30 for reflecting light and rotating the polarization plane by 90 degrees on both sides of the birefringent plate 11, the light incident from one end of the birefringent plate 11 can be placed at any place. It is possible to realize a light transmission mechanism that guides light to.

【0015】(1) は、複屈折板11のA点から複屈折板
11内で常光線となる直線偏光の入力光1を入射した場
合を示す。入力光1は、複屈折板11内を直進して他面
のB点に達する。そこで、光は偏光回転反射手段20に
より反射して複屈折板11内に戻されると同時に90度偏
光面の回転を受け、異常光線に変換される。その結果、
光は複屈折板11内を斜行してC点に達する。図では便
宜的に、常光線の光路を実線で示し、異常光線の光路を
破線で示す。次に、光は偏光回転反射手段30により反
射して複屈折板11内に戻されると同時に90度偏光面の
回転を受け、再び常光線になる。その結果、光は複屈折
板11内を直進してD点に向かう。以下同様にして、光
は順次複屈折板11の両面で反射されながら紙面の右方
向に進んで行き、最後に偏光回転反射手段のないE点か
ら出力光2として複屈折板11の外へ出射される。この
ようにして、A点からE点への光の伝達機構が実現でき
る。
(1) shows the case where the linearly polarized input light 1 which becomes an ordinary ray in the birefringent plate 11 enters from the point A of the birefringent plate 11. The input light 1 goes straight through the birefringent plate 11 and reaches point B on the other surface. Then, the light is reflected by the polarization rotation reflection means 20 and returned to the inside of the birefringent plate 11, and at the same time, the polarization plane is rotated by 90 degrees and converted into an extraordinary ray. as a result,
The light obliquely travels in the birefringent plate 11 and reaches the point C. In the figure, for convenience, the optical path of the ordinary ray is shown by a solid line, and the optical path of the extraordinary ray is shown by a broken line. Next, the light is reflected by the polarization rotating / reflecting means 30 and returned to the inside of the birefringent plate 11, and at the same time, the plane of polarization is rotated by 90 degrees, and becomes an ordinary ray again. As a result, the light goes straight through the birefringent plate 11 toward the point D. In the same manner, the light travels to the right of the paper while being sequentially reflected on both sides of the birefringent plate 11, and finally exits from the birefringent plate 11 as the output light 2 from point E where there is no polarization rotation reflection means. To be done. In this way, a mechanism for transmitting light from the point A to the point E can be realized.

【0016】(2) は、複屈折板11のA点から複屈折板
11内で異常光線となる直線偏光の入力光1を入射した
場合を示す。a点,b点,c点,d点,e点は、それぞ
れA点,B点,C点,D点,E点に対応する。すなわ
ち、常光線と異常光線の順番が入れ代わるだけで、光は
順次複屈折板11の両面で反射されながら紙面の左方向
に進んで行き、最後に偏光回転反射手段のないe点から
出力光2として出射される。
(2) shows the case where the linearly polarized input light 1 which becomes an extraordinary ray in the birefringent plate 11 enters from the point A of the birefringent plate 11. Point a, point b, point c, point d, point e correspond to point A, point B, point C, point D, and point E, respectively. That is, only by changing the order of the ordinary ray and the extraordinary ray, the light sequentially proceeds on the left side of the paper while being reflected by both surfaces of the birefringent plate 11, and finally the output light 2 from the point e where there is no polarization rotation reflection means. Is emitted as.

【0017】次に、以上の基本構成要素を用いて構成さ
れる本発明の光可変遅延線の基本原理について説明す
る。図1は、請求項1または請求項2に記載の光可変遅
延線の基本構成を示す。複屈折板11と偏光回転反射手
段20,30とによる光の伝達機構において、複屈折板
11の所定位置に偏光面を回転させずに(偏光面の回転
角度0度で)反射させる反射手段40を配置し、この反
射手段40の位置を移動することにより遅延量を変化さ
せる機構である。なお、反射手段40は、偏光面の回転
角度を 180度の整数倍で反射させるものでもよい。
Next, the basic principle of the variable optical delay line of the present invention constructed by using the above basic components will be described. FIG. 1 shows a basic configuration of the variable optical delay line according to claim 1 or 2. In the light transmission mechanism including the birefringent plate 11 and the polarization rotation reflection means 20 and 30, the reflection means 40 that reflects the polarization plane to the predetermined position of the birefringence plate 11 without rotating the polarization plane (at the rotation angle of the polarization plane of 0 degree). Is arranged and the position of the reflection means 40 is moved to change the delay amount. The reflection means 40 may be one that reflects the rotation angle of the polarization plane at an integral multiple of 180 degrees.

【0018】(1) は、複屈折板11のA点から複屈折板
11内で常光線となる直線偏光の入力光1を入射した場
合を示す。入力光1は、偏光回転反射手段20,30の
B点,C点,D点で順次偏光面の回転を受けながら反射
し、E点に異常光線となって到達する。このE点に反射
手段40を配置すると異常光線のまま反射されるので、
反射前と同じ光路を逆方向に進んでD点に戻る。以下同
様に、D点,C点,B点で順次偏光面の回転を受けなが
ら反射し、A点から出力光2として複屈折板11の外へ
出射される。入出力分離手段50は、入力光1と出力光
2とを分離する。このように、E点に反射手段40を配
置することによりE点が光の折り返し点となる。なお、
他の位置に反射手段40を配置してもそこが光の折り返
し点となる。
(1) shows the case where the linearly polarized input light 1, which becomes an ordinary ray in the birefringent plate 11, enters from the point A of the birefringent plate 11. The input light 1 is reflected while sequentially rotating the plane of polarization at points B, C, and D of the polarized light rotating / reflecting means 20, 30 and reaches the point E as an extraordinary ray. If the reflection means 40 is arranged at this E point, the extraordinary ray is reflected,
The optical path is the same as that before reflection and goes in the opposite direction to return to point D. Similarly, at points D, C, and B, the polarization plane is sequentially rotated and reflected, and the output light 2 is emitted from point A to the outside of the birefringent plate 11. The input / output separating means 50 separates the input light 1 and the output light 2. In this way, by arranging the reflection means 40 at the point E, the point E becomes the turning point of light. In addition,
Even if the reflecting means 40 is arranged at another position, it becomes a turning point of light.

【0019】ところで、入力光1に対する出力光2の遅
延時間は、光の折り返し点となる反射手段40までの光
路長で決まるので、反射手段40の位置を移動させるこ
とにより遅延時間を離散的に変化させることができる。
たとえば、E点で折り返した場合と、D点に反射手段4
0を配置してD点で折り返した場合とでは、D−E間を
往復する光の所要時間が遅延時間の差となる。
By the way, the delay time of the output light 2 with respect to the input light 1 is determined by the optical path length up to the reflecting means 40 which is the turning point of the light. Therefore, the delay time is discretely changed by moving the position of the reflecting means 40. Can be changed.
For example, the reflection means 4 is provided at the point E and at the point D.
In the case where 0 is arranged and the light is turned back at the point D, the time required for the light to travel back and forth between D and E is the difference in delay time.

【0020】(2) は、複屈折板11のa点から複屈折板
11内で異常光線となる直線偏光の入力光1を入射した
場合を示す。a点,b点,c点,d点,e点は、それぞ
れA点,B点,C点,D点,E点に対応する。なお、反
射手段40が配置されるe点では常光線のまま反射され
る点が (1)の場合と異なる。
(2) shows the case where the linearly polarized input light 1 which becomes an extraordinary ray in the birefringent plate 11 enters from the point a of the birefringent plate 11. Point a, point b, point c, point d, point e correspond to point A, point B, point C, point D, and point E, respectively. The point e at which the reflection means 40 is arranged is different from the case (1) in that it is reflected as an ordinary ray.

【0021】図2は、請求項1または請求項2に記載の
光可変遅延線において、入力光1の偏光状態に依存しな
い光可変遅延線の基本構成を示す。すなわち、入力光1
が両偏光成分を有する楕円偏光その他の場合に対応する
ものである。
FIG. 2 shows a basic configuration of an optical variable delay line that does not depend on the polarization state of the input light 1 in the optical variable delay line according to claim 1 or 2. That is, the input light 1
Corresponds to elliptically polarized light having both polarization components and other cases.

【0022】本基本構成は、図1(1),(2) に示す各偏光
方向に対応する光可変遅延線を合体したものである。A
(a)点から複屈折板11に入力光1を入射すると、各
偏光成分の光がそれぞれ左右に分かれて進む。ここで、
例えばE点およびe点に反射手段40を配置すればE点
およびe点で折り返してA点に戻り、合波されて出力光
2として出射される。入出力分離手段50は、入力光1
と出力光2とを分離する。なお、E点およびe点の各反
射手段40までの光路長は同じであるので、そのまま合
波しても支障はない。この反射手段40の位置を左右対
称に移動することにより、入力光1の偏光状態に依存せ
ずに遅延時間を離散的に変化させることができる。
This basic configuration is a combination of the variable optical delay lines corresponding to the respective polarization directions shown in FIGS. 1 (1) and 1 (2). A
When the input light 1 is made incident on the birefringent plate 11 from the point (a), the light of each polarization component is divided into right and left and proceeds. here,
For example, if the reflecting means 40 is arranged at the points E and e, the light is turned back at the points E and e, returns to the point A, and is combined and emitted as the output light 2. The input / output separation unit 50 is configured to receive the input light 1
And the output light 2 are separated. Since the optical path lengths to the reflecting means 40 at the points E and e are the same, there is no problem even if they are combined as they are. By moving the position of the reflection means 40 symmetrically, the delay time can be discretely changed without depending on the polarization state of the input light 1.

【0023】ただし、例えばD点およびd点に反射手段
40を配置した場合には、A−B−C−Dとa−b−c
−dの光路長が相違する。これは、直進する光と斜行す
る光の数の違いによる。したがって、A点に戻ってきた
光は各偏光方向ごとに遅延時間が相違することになり、
そのまま合波して出力光2とするわけにはいかない。
However, for example, when the reflecting means 40 is arranged at the points D and d, ABCD and abc are provided.
The optical path lengths of -d are different. This is due to the difference in the number of light that goes straight and light that travels obliquely. Therefore, the light returning to the point A has a different delay time for each polarization direction,
The output light 2 cannot be combined as it is.

【0024】そこで、反射手段40を入力光1の入射位
置と反対側(偏光回転反射手段20側)に配置する場合
には、各偏光方向に分離して折り返してきた光の位相を
調整して合波する必要がある。すなわち、光路長を調整
する手段が必要となる。請求項3に対応するその基本構
成を図3に示す。
Therefore, when the reflecting means 40 is arranged on the side opposite to the incident position of the input light 1 (on the side of the polarization rotation reflecting means 20), the phase of the light that has been separated and returned in each polarization direction is adjusted. Need to combine. That is, a means for adjusting the optical path length is required. The basic configuration corresponding to claim 3 is shown in FIG.

【0025】光路長を調整する手段は、複屈折板11と
同じ厚さの複屈折板61と、光の偏光面を90度回転して
通過させる1/2波長板62とにより構成される。入力
光1は、複屈折板61のα点に入射され、直交する2つ
の偏光成分に応じて斜行する異常光線と直進する常光線
に分かれて進む。さらに、1/2波長板62でそれぞれ
90度偏光面の回転を受け、それぞれA点およびa点から
複屈折板11に入射される。ここで、例えばD点および
d点に反射手段40を配置すれば、各偏光方向の光はD
点およびd点で折り返してA点およびa点に戻る。そし
て、1/2波長板62でそれぞれ90度偏光面の回転を受
けることにより、複屈折板61ではA点に戻った光は斜
行し、a点に戻った光は直進し、α点で合波されて出力
光2として出射される。このとき、各偏光方向に対応す
る光路長は一致する。入出力分離手段50は、入力光1
と出力光2とを分離する。
The means for adjusting the optical path length is composed of a birefringent plate 61 having the same thickness as the birefringent plate 11 and a ½ wavelength plate 62 for rotating the polarization plane of light by 90 ° and passing it. The input light 1 is incident on the point α of the birefringent plate 61, and is divided into an extraordinary ray that obliquely travels and an ordinary ray that travels straight according to two orthogonal polarization components. Furthermore, with the half-wave plate 62,
The polarization plane is rotated by 90 degrees, and is incident on the birefringent plate 11 from points A and a, respectively. Here, for example, if the reflecting means 40 is arranged at the points D and d, the light in each polarization direction is D
The process returns to the points A and a at the points d and d. Then, due to the rotation of the plane of polarization of 90 degrees by the half-wave plate 62, the light returning to the point A in the birefringent plate 61 skews, the light returning to the point a goes straight, and at the point α. The light is combined and emitted as output light 2. At this time, the optical path lengths corresponding to the respective polarization directions match. The input / output separation unit 50 is configured to receive the input light 1
And the output light 2 are separated.

【0026】このように、反射手段40を入力光1の入
射位置と反対側(偏光回転反射手段20側)に配置して
も、複屈折板61および1/2波長板62による光路長
を調整する手段を用いることにより、入力光1の偏光状
態に依存しない光可変遅延線を実現することができる。
As described above, even if the reflection means 40 is arranged on the side opposite to the incident position of the input light 1 (on the side of the polarization rotation reflection means 20), the optical path length by the birefringence plate 61 and the half-wave plate 62 is adjusted. By using this means, it is possible to realize an optical variable delay line that does not depend on the polarization state of the input light 1.

【0027】図4は、請求項4に記載の光可変遅延線の
基本構成を示す。2枚の複屈折板11,12の間の一部
に、光の偏光面を90度回転して通過させる偏光回転手段
70を挟み、複屈折板11,12の外面に光を反射しか
つ偏光面を90度回転させる偏光回転反射手段20,30
を設け、偏光回転手段70の位置を移動することにより
遅延量を変化させる機構である。
FIG. 4 shows the basic configuration of the variable optical delay line according to the fourth aspect. A polarization rotation means 70 for rotating the polarization plane of light by 90 degrees and passing it is sandwiched between a part of the two birefringence plates 11 and 12, and the light is reflected on the outer surfaces of the birefringence plates 11 and 12 and polarized. Polarization rotation reflection means 20 and 30 for rotating the surface by 90 degrees
And a mechanism for changing the amount of delay by moving the position of the polarization rotation means 70.

【0028】(1) は、複屈折板12のA点から複屈折板
12内で常光線となる直線偏光の入力光1を入射した場
合を示す。入力光1は、複屈折板12内を直進し、さら
にP点から複屈折板11内を直進してB点に達する。そ
こで、光は偏光回転反射手段20により反射して複屈折
板11内に戻されると同時に90度偏光面の回転を受け、
異常光線に変換される。その結果、光は複屈折板11内
を斜行し、さらにQ点から複屈折板12内を斜行してE
点に達する。次に、光は偏光回転反射手段30により反
射して複屈折板12内に戻されると同時に90度偏光面の
回転を受け、再び常光線になる。その結果、光は複屈折
板12内を直進し、R点に配置された偏光回転手段70
に入射され、90度偏光面の回転を受けて異常光線に変換
される。したがって、偏光回転手段70を通過した光
は、複屈折板11内を斜行してD点に達する。以下同様
に、D点,C点,b点で順次偏光面の回転を受けながら
反射し、a点から出力光2として複屈折板12の外へ出
射される。
(1) shows the case where the linearly polarized input light 1 which becomes an ordinary ray in the birefringent plate 12 enters from the point A of the birefringent plate 12. The input light 1 goes straight in the birefringent plate 12, and further goes straight from the point P in the birefringent plate 11 to reach the point B. Then, the light is reflected by the polarization rotation reflection means 20 and returned to the inside of the birefringent plate 11, and at the same time, the polarization plane is rotated by 90 degrees,
Converted to extraordinary rays. As a result, the light obliquely travels in the birefringent plate 11, and further obliquely travels in the birefringent plate 12 from the point Q.
Reach the point. Next, the light is reflected by the polarization rotating / reflecting means 30 and returned to the inside of the birefringent plate 12, and at the same time, the plane of polarization is rotated by 90 degrees and becomes an ordinary ray again. As a result, the light travels straight in the birefringent plate 12 and the polarization rotation means 70 arranged at the point R.
Is incident on and is converted into an extraordinary ray by the rotation of the plane of polarization of 90 degrees. Therefore, the light that has passed through the polarization rotation means 70 obliquely travels inside the birefringent plate 11 and reaches the point D. Similarly, at points D, C, and b, the polarization plane is sequentially rotated and reflected, and the output light 2 is emitted from the point a to the outside of the birefringent plate 12.

【0029】(2) は、複屈折板12のA点から複屈折板
12内で異常光線となる直線偏光の入力光1を入射した
場合を示す。入力光1は、複屈折板12内を斜行し、さ
らにp点から複屈折板11内を直進してd点に達する。
そこで、光は偏光回転反射手段20により反射して複屈
折板11内に戻されると同時に90度偏光面の回転を受
け、常光線に変換される。その結果、光は複屈折板11
内を直進し、さらにq点から複屈折板12内を直進して
c点に達する。次に、光は偏光回転反射手段30により
反射して複屈折板12内に戻されると同時に90度偏光面
の回転を受け、再び異常光線になる。その結果、光は複
屈折板12内を直進し、r点に配置された偏光回転手段
70に入射され、90度偏光面の回転を受けて常光線に変
換される。したがって、偏光回転手段70を通過した光
は、複屈折板11内を直進してf点に達する。以下同様
に、f点,a点,b点で順次偏光面の回転を受けながら
反射し、C点から出力光2として複屈折板12の外へ出
射される。
(2) shows the case where the linearly polarized input light 1 which becomes an extraordinary ray in the birefringent plate 12 enters from the point A of the birefringent plate 12. The input light 1 obliquely travels in the birefringent plate 12, and further travels straight in the birefringent plate 11 from the point p to reach the point d.
Then, the light is reflected by the polarization rotation reflection means 20 and returned to the inside of the birefringent plate 11, and at the same time, the light is rotated by 90 degrees on the plane of polarization and converted into an ordinary ray. As a result, the light is reflected by the birefringent plate 11.
Go straight inside, and from point q, go straight inside the birefringent plate 12 to reach point c. Next, the light is reflected by the polarization rotation reflecting means 30 and returned to the inside of the birefringent plate 12, and at the same time, the plane of polarization is rotated by 90 degrees, and again becomes an extraordinary ray. As a result, the light travels straight in the birefringent plate 12, enters the polarization rotating means 70 arranged at the point r, is rotated by 90 degrees of the plane of polarization, and is converted into an ordinary ray. Therefore, the light that has passed through the polarization rotation means 70 travels straight in the birefringent plate 11 and reaches point f. Similarly, the light is reflected while being sequentially rotated by the polarization planes at the points f, a, and b, and is emitted from the point C as the output light 2 to the outside of the birefringent plate 12.

【0030】このように、R,r点に偏光回転手段70
を配置することによりR,r点が光の折り返し点とな
り、その位置が遅延時間を決定する。また、他のP,p
点、Q,q点,その他の位置に偏光回転手段70を配置
してもそこが光の折り返し点となり、その位置に応じて
遅延時間を離散的に変化させることができる。
In this way, the polarization rotation means 70 is applied to the R and r points.
By arranging, the R and r points become the turnaround points of light, and the position determines the delay time. In addition, other P, p
Even if the polarization rotation means 70 is arranged at a point, a point Q, a point q, or another position, it becomes a light turning point, and the delay time can be discretely changed according to the position.

【0031】なお、本構成は、往路と復路の各光路が相
違するところが特徴である。したがって、入力光1と出
力光2を分離する入出力分離手段は不要である。また、
b点の位置から偏光回転反射手段20を取り除くことに
より、b点を出力光2の出射点とすることもできる。
The feature of this structure is that the optical paths of the forward path and the return path are different. Therefore, the input / output separating means for separating the input light 1 and the output light 2 is unnecessary. Also,
By removing the polarized light rotating and reflecting means 20 from the position of the point b, the point b can be used as the emission point of the output light 2.

【0032】図5は、請求項4に記載の光可変遅延線に
おいて、入力光1の偏光状態に依存しない光可変遅延線
の基本構成を示す。なお、これは図4(1),(2) に示す各
偏光方向に対応する光可変遅延線を合体したものであ
る。A点から複屈折板12に入力光1を入射すると、各
偏光成分の光がそれぞれ左右に分かれて進む。ここで、
例えばR点およびr点に偏光回転手段70を配置すれば
R点およびr点で折り返してb点に到達し、合波されて
出力光2として出射される。なお、A→P→B→Q→E
→R→D→Q→C→P→bの光路長と、A→p→d→q
→c→r→f→q→a→p→bの光路長は同じであるの
で、そのまま合波しても支障はない。この偏光回転手段
70の位置を左右対称に移動することにより、入力光1
の偏光状態に依存せずに遅延時間を離散的に変化させる
ことができる。
FIG. 5 shows a basic configuration of the variable optical delay line that does not depend on the polarization state of the input light 1 in the variable optical delay line according to the fourth aspect. This is a combination of the variable optical delay lines corresponding to the respective polarization directions shown in FIGS. 4 (1) and 4 (2). When the input light 1 is made incident on the birefringent plate 12 from the point A, the light of each polarization component is divided into right and left and proceeds. here,
For example, if the polarization rotating means 70 is arranged at the R point and the r point, the light is turned back at the R point and the r point, reaches the b point, is combined, and is emitted as the output light 2. In addition, A → P → B → Q → E
→ R → D → Q → C → P → b optical path length and A → p → d → q
Since the optical path lengths of → c → r → f → q → a → p → b are the same, there is no problem even if they are combined as they are. By shifting the position of the polarization rotating means 70 symmetrically, the input light 1
It is possible to discretely change the delay time without depending on the polarization state of.

【0033】ところで、以上示した方法により光可変遅
延線を構成した場合には、光信号の遅延時間(A点を出
発しA点に戻るまでの所要時間,α点を出発しα点に戻
るまでの所要時間,A点を出発しb点に到達するまでの
所要時間)は、折り返し点までの往復の光路長と、複屈
折板11,12,61、偏光回転反射手段20,30、
反射手段40,1/2波長板62,偏光回転手段70中
の各光の伝搬速度で決まる。また、遅延時間を可変とし
た場合の遅延のステップは、主に複屈折板11,12,
61の厚みによって決まる。したがって、複屈折板1
1,12,61の厚みを薄くすれば、遅延ステップを数
ピコ秒から数十ピコ秒オーダと短くすることが可能であ
る。さらに、複屈折板11,12の横方向の長さ(また
は面積)を大きくして遅延ステップ数を増やせば、可変
範囲を数十ピコ秒から数百ピコ秒以上と長くすることが
可能である。また、複屈折板その他の光学部品の加工精
度および組立精度を数十マイクロメータ以下とすること
は容易であるので、ピコ秒以下の遅延時間の設定確度を
容易に得ることができる。
By the way, when the optical variable delay line is constructed by the above-described method, the delay time of the optical signal (the required time from the point A to the point A, the point α and the point α) is returned. (Required time from the point A to the point b) is the reciprocal optical path length to the turning point, the birefringent plates 11, 12, 61, the polarization rotation reflection means 20, 30,
It is determined by the propagation speed of each light in the reflection means 40, the half-wave plate 62, and the polarization rotation means 70. When the delay time is variable, the delay steps are mainly the birefringent plates 11, 12,
It depends on the thickness of 61. Therefore, the birefringent plate 1
By reducing the thickness of 1, 12, 61, the delay step can be shortened to the order of several picoseconds to tens of picoseconds. Furthermore, by increasing the lateral length (or area) of the birefringent plates 11 and 12 and increasing the number of delay steps, it is possible to extend the variable range from several tens of picoseconds to several hundreds of picoseconds or more. . Further, since it is easy to set the processing accuracy and the assembly accuracy of the birefringent plate and other optical parts to several tens of micrometers or less, it is possible to easily obtain the setting accuracy of the delay time of picoseconds or less.

【0034】[0034]

【実施例】図6は、請求項1に記載の光可変遅延線の実
施例構成を示す。本実施例は図1に示す基本構成に対応
するものであり、まず各部の対応関係について説明す
る。入力光1,出力光2,複屈折板11はそのまま対応
する。1/4波長板21および反射膜22は偏光回転反
射手段20に対応し、1/4波長板31および反射膜3
2は偏光回転反射手段30に対応する。等方性透明媒質
41および反射膜22は反射手段40に対応する。な
お、1/4波長板21,反射膜22および等方性透明媒
質41は一体で左右方向に移動可能な構成になってい
る。偏光ビームスプリッタ51およびファラデー回転子
52は入出力分離手段50に対応する。
EXAMPLE FIG. 6 shows an example configuration of the variable optical delay line according to the first aspect. The present embodiment corresponds to the basic configuration shown in FIG. 1, and first, the correspondence relationship between the respective parts will be described. The input light 1, the output light 2, and the birefringent plate 11 correspond as they are. The quarter-wave plate 21 and the reflection film 22 correspond to the polarization rotation reflection means 20, and the quarter-wave plate 31 and the reflection film 3 are provided.
Reference numeral 2 corresponds to the polarization rotation reflection means 30. The isotropic transparent medium 41 and the reflecting film 22 correspond to the reflecting means 40. The quarter-wave plate 21, the reflection film 22, and the isotropic transparent medium 41 are integrally movable in the left-right direction. The polarization beam splitter 51 and the Faraday rotator 52 correspond to the input / output separating means 50.

【0035】A〜Hは複屈折板11の表面における光の
入出射点、B′〜H′は、反射膜22,32上における
光の反射点である。Xは入力光1の入射点、Yは出力光
2の出射点である。実線で示す光路81は常光線の光路
であり、破線で示す光路82は異常光線の光路である。
実線矢印83は複屈折板11内の往路の光伝搬方向を示
し、破線矢印84は複屈折板11内の復路の光伝搬方向
を示す。
Reference numerals A to H denote light incident and exit points on the surface of the birefringent plate 11, and reference numerals B'to H'represent light reflection points on the reflection films 22 and 32. X is the incident point of the input light 1, and Y is the outgoing point of the output light 2. The optical path 81 shown by a solid line is an optical path of an ordinary ray, and the optical path 82 shown by a broken line is an optical path of an extraordinary ray.
A solid arrow 83 indicates a forward light propagation direction in the birefringent plate 11, and a broken arrow 84 indicates a backward light propagation direction in the birefringent plate 11.

【0036】ここで、図6(2) を参照して偏光ビームス
プリッタ51およびファラデー回転子52の機能につい
て説明する。p偏光の入力光1は、偏光ビームスプリッ
タ51を通過してファラデー回転子52に入射する。光
は、ファラデー回転子52により、その偏光面が45度回
転して複屈折板11に入射される。したがって、複屈折
板11のA点では入射光の偏光面が紙面に垂直な方向と
なり、常光線として複屈折板11内を直進する。
The functions of the polarization beam splitter 51 and the Faraday rotator 52 will be described with reference to FIG. 6 (2). The p-polarized input light 1 passes through the polarization beam splitter 51 and enters the Faraday rotator 52. The light is incident on the birefringent plate 11 with its plane of polarization rotated by 45 degrees by the Faraday rotator 52. Therefore, at point A of the birefringent plate 11, the plane of polarization of the incident light is in the direction perpendicular to the plane of the paper, and goes straight through the birefringent plate 11 as an ordinary ray.

【0037】一方、A点から出射される光はファラデー
回転子52を通過し、偏光ビームスプリッタ51に入射
する。A点の出射光は常光線であり、紙面に垂直な偏光
面を有するので、ファラデー回転子52でその偏光面を
45度回転させることにより、入力光1に対して90度回転
した偏光面をもつs偏光になる。このs偏光の出力光2
は、偏光ビームスプリッタ51の反射面で反射して入力
光1から分離される。
On the other hand, the light emitted from the point A passes through the Faraday rotator 52 and enters the polarization beam splitter 51. The emitted light at point A is an ordinary ray and has a plane of polarization perpendicular to the plane of the paper, so that the plane of polarization is changed by the Faraday rotator 52.
By rotating it by 45 degrees, it becomes s-polarized light having a polarization plane rotated by 90 degrees with respect to the input light 1. This s-polarized output light 2
Is reflected by the reflection surface of the polarization beam splitter 51 and is separated from the input light 1.

【0038】次に、複屈折板11のA点に入射された光
の進路について説明する。入射光(常光線)は、複屈折
板11内を直進してB点に達し、さらに1/4波長板2
1を通過して反射膜22のB′点で反射し、再び1/4
波長板21を通過してB点に戻る。このとき、光は1/
4波長板21を往復するので、その偏光面が90度回転す
る。その結果、常光線は異常光線に変換され、複屈折板
11に再び入射した光は複屈折板11内を斜行してC点
に達する。C点では、1/4波長板31および反射膜3
2で偏光面の90度回転を受けて反射され、再び常光線に
なる。その結果、光は複屈折板11内を直進してD点に
向かう。以下同様にして、光は複屈折板11の両面で偏
光面が90度回転して常光線と異常光線の2つの状態を交
互に取りながら、D→E→F→G→Hとジグザグに進行
する。
Next, the path of the light incident on the point A of the birefringent plate 11 will be described. Incident light (ordinary ray) travels straight through the birefringent plate 11 to reach point B, and is further passed through the quarter-wave plate 2
1 and then reflected at the point B ′ of the reflection film 22 and again 1/4.
It passes through the wave plate 21 and returns to point B. At this time, the light is 1 /
Since it reciprocates through the four-wave plate 21, its plane of polarization rotates 90 degrees. As a result, the ordinary ray is converted into an extraordinary ray, and the light incident on the birefringent plate 11 obliquely travels inside the birefringent plate 11 and reaches the point C. At point C, the quarter wave plate 31 and the reflection film 3
At 2, the plane of polarization is rotated by 90 degrees and is reflected, then becomes an ordinary ray again. As a result, the light goes straight through the birefringent plate 11 toward the point D. Similarly, the light travels zigzag in the order of D → E → F → G → H while alternating the two states of the ordinary ray and the extraordinary ray by rotating the planes of polarization 90 degrees on both sides of the birefringent plate 11. To do.

【0039】H点に到達した常光線は、等方性透明媒質
41を通過して反射膜22のH′点で反射し、再び等方
性透明媒質41を通過してH点に戻る。このとき、光の
偏光面は回転しないので、常光線のまま再びH点から複
屈折板11に入射する。その結果、光は複屈折板11中
を直進してG点に戻る。以下同様に、光はG→F→E→
D→C→Bと進み、A点に戻って常光線として出射され
る。したがって、光は、反射膜22の反射点H′を折り
返し点として往復したことになる。
The ordinary ray reaching the point H passes through the isotropic transparent medium 41, is reflected at the point H ′ of the reflection film 22, passes through the isotropic transparent medium 41 again, and returns to the point H. At this time, the plane of polarization of the light does not rotate, so that the ordinary light enters the birefringent plate 11 again from the point H. As a result, the light goes straight through the birefringent plate 11 and returns to the point G. Similarly, light is G → F → E →
It proceeds from D → C → B, returns to point A, and is emitted as an ordinary ray. Therefore, the light reciprocates with the reflection point H ′ of the reflection film 22 as the turning point.

【0040】いま、光信号が偏光ビームスプリッタ51
のX点に入射してから、Y点から出射されるまでの所要
時間を本遅延線による遅延時間tとする。この遅延時間
tを変化させるには、折り返し点に位置する等方性透明
媒質41を複屈折板11の表面に沿って移動させればよ
い。これにより、X−Y間の光路長が変化し、遅延時間
が変わる。なお、このときの遅延時間の変化量は、反射
膜22,32間の往復の伝搬時間を単位として離散的な
ものとなる。たとえば、等方性透明媒質41をD点の位
置に移動させると、光の折り返し点は反射膜22の反射
点D′となり、D′−H′間の往復伝搬時間分だけ遅延
時間は短くなる。
Now, the optical signal is the polarization beam splitter 51.
The time required from the point X to the point Y to be emitted from the point Y is defined as the delay time t of the delay line. In order to change the delay time t, the isotropic transparent medium 41 located at the turning point may be moved along the surface of the birefringent plate 11. As a result, the optical path length between X and Y changes, and the delay time changes. The amount of change in the delay time at this time is discrete with the round-trip propagation time between the reflection films 22 and 32 as a unit. For example, when the isotropic transparent medium 41 is moved to the position of point D, the turning point of light becomes the reflection point D'of the reflection film 22, and the delay time becomes shorter by the round-trip propagation time between D'-H '. .

【0041】ここで、遅延時間tは、X→A→Yの伝搬
時間をt0 、A→B′→Aの伝搬時間をt1 、隣接する
2点間(例えばB′−D′間)の往復伝搬時間(単位遅
延時間)をΔt、B点を原点としたときの遅延ステップ
数(例えばF点では2)をnとすると、 t=t0+t1+Δt×n …(1) と表すことができる。なお、単位遅延時間Δtは、主に
複屈折板11の厚みに依存する。いま、複屈折板11と
して厚さ5mmの方解石を用い、1/4波長板21,3
1として厚さ 100μmの水晶を用いると、単位遅延時間
Δtは約 100ピコ秒となる。
Here, the delay time t is the propagation time of X → A → Y is t 0 , the propagation time of A → B ′ → A is t 1 , and it is between two adjacent points (for example, between B ′ and D ′). The round-trip propagation time (unit delay time) is Δt, and the number of delay steps when the point B is the origin (for example, 2 at point F) is n, then t = t 0 + t 1 + Δt × n (1) be able to. The unit delay time Δt mainly depends on the thickness of the birefringent plate 11. Now, as the birefringent plate 11, a calcite having a thickness of 5 mm is used, and the quarter-wave plates 21 and 3 are used.
When a crystal having a thickness of 100 μm is used as 1, the unit delay time Δt is about 100 picoseconds.

【0042】また、本実施例における複屈折板11とし
ては方解石に限らず、同様の複屈折性を有する材料で必
要な条件を満たすものであればよい。1/4波長板2
1,31としては水晶に限らず、波長板となりうる材料
で必要な条件を満たすものであればよい。反射膜22,
32としては、通常光学部品で用いられている金属薄膜
や誘電体多層膜が利用できる。また、偏光ビームスプリ
ッタ51およびファラデー回転子52としては、光学部
品として一般に用いられているものを利用できる。な
お、ファラデー回転子52とは磁気光学回転子であり、
実際には光路に平行な磁界を与える磁石が必要である
が、図では簡単のために省略している。
Further, the birefringent plate 11 in the present embodiment is not limited to calcite and may be any material having the same birefringence and satisfying the necessary conditions. 1/4 wave plate 2
The materials 1, 31 are not limited to quartz, and any material that can serve as a wave plate may be used as long as it satisfies the necessary conditions. Reflective film 22,
As 32, a metal thin film or a dielectric multilayer film that is usually used in optical components can be used. As the polarization beam splitter 51 and the Faraday rotator 52, those generally used as optical components can be used. The Faraday rotator 52 is a magneto-optical rotator,
In reality, a magnet that gives a magnetic field parallel to the optical path is required, but it is omitted in the figure for simplicity.

【0043】図7は、請求項2に記載の光可変遅延線の
第一実施例の構成を示す。図6に示す実施例では、1/
4波長板21,反射膜22および等方性透明媒質41を
一体で左右方向に移動して遅延時間を可変させる構成に
なっている。本実施例では、その1/4波長板21およ
び等方性透明媒質41に代えて、個々に偏光回転特性を
制御できる複数の偏光制御素子23をアレイ状に配列
し、各偏光制御素子23の状態を制御することを特徴と
する。したがって、アレイ化した複数の偏光制御素子2
3と反射膜22が、偏光回転反射手段20および反射手
段40に対応する。その他の構成は、図6に示す実施例
と同様である。
FIG. 7 shows the configuration of a first embodiment of the variable optical delay line according to the second aspect. In the embodiment shown in FIG. 6, 1 /
The four-wave plate 21, the reflection film 22, and the isotropic transparent medium 41 are integrally moved in the left-right direction to change the delay time. In the present embodiment, instead of the quarter-wave plate 21 and the isotropic transparent medium 41, a plurality of polarization control elements 23 capable of individually controlling polarization rotation characteristics are arranged in an array, and each polarization control element 23 It is characterized by controlling the state. Therefore, the plurality of polarization control elements 2 arrayed
3 and the reflection film 22 correspond to the polarization rotation reflection means 20 and the reflection means 40. Other configurations are similar to those of the embodiment shown in FIG.

【0044】ここで、図8を参照して偏光制御素子23
の構成および機能について説明する。偏光制御素子23
は、(1) に示すように、液晶24およびスペーサ25を
透明電極26さらに等方性透明媒質27で挟んだ構造で
ある。また、(2) に示すように、液晶24と一方の透明
電極26との間に反射膜28を挿入すれば、反射膜22
の代用となる。すなわち、(2) に示す偏光制御素子23
を用いた場合には、偏光回転反射手段20および反射手
段40として反射膜22が不要となる。なお、反射膜2
8と対になる電極は通常のものでよく、さらに金属膜そ
の他を用いて両機能を共用させることもできる。
Here, referring to FIG. 8, the polarization control element 23
The configuration and function of will be described. Polarization control element 23
Is a structure in which the liquid crystal 24 and the spacer 25 are sandwiched by the transparent electrode 26 and the isotropic transparent medium 27 as shown in (1). Further, as shown in (2), if a reflective film 28 is inserted between the liquid crystal 24 and one transparent electrode 26, the reflective film 22
Is a substitute for. That is, the polarization control element 23 shown in (2)
In the case of using, the reflection film 22 is not necessary as the polarized light rotating / reflecting means 20 and the reflecting means 40. The reflective film 2
The electrode paired with 8 may be a normal electrode, and both functions can be shared by using a metal film or the like.

【0045】このような液晶セル(例えばツイステッド
ネマチック(TN)液晶セル)は、透明電極26に印加
する電圧と極性により液晶24の複屈折性が変化する。
したがって、液晶層の厚さを設計することにより、印加
電圧V1 に対しては1/4波長板として機能させ、印加
電圧V2 に対しては等方性透明媒質と等価にすることが
できる。すなわち、偏光制御素子23に入射される光が
液晶24を往復するときに、印加電圧をV1 とすると偏
光面が90度回転し、印加電圧をV2 とすると偏光面が回
転せずに出射される。なお、液晶24に代わる材料とし
て、例えば誘電体結晶やPLZTその他の透明セラミッ
クスを用いてもよい。
In such a liquid crystal cell (for example, a twisted nematic (TN) liquid crystal cell), the birefringence of the liquid crystal 24 changes depending on the voltage and polarity applied to the transparent electrode 26.
Therefore, by designing the thickness of the liquid crystal layer, it can function as a quarter-wave plate for the applied voltage V 1 and can be made equivalent to an isotropic transparent medium for the applied voltage V 2 . . That is, when the light incident on the polarization control element 23 travels back and forth through the liquid crystal 24, the polarization plane is rotated by 90 degrees when the applied voltage is V 1 , and the polarization plane is not rotated when the applied voltage is V 2. To be done. It should be noted that as a material replacing the liquid crystal 24, for example, a dielectric crystal, PLZT or other transparent ceramics may be used.

【0046】このような偏光制御素子23を複数個配列
し、光の折り返し点とする位置(本実施例ではH点)の
偏光制御素子23の印加電圧をV2 に制御し、他の偏光
制御素子23の印加電圧をV1 に制御することにより、
図6に示す実施例と同様の光可変遅延線を実現すること
ができる。
A plurality of such polarization control elements 23 are arranged, and the applied voltage of the polarization control element 23 at the position (point H in the present embodiment) which is the light turning point is controlled to V 2 and other polarization control is performed. By controlling the applied voltage of the element 23 to V 1 ,
An optical variable delay line similar to that of the embodiment shown in FIG. 6 can be realized.

【0047】また、複屈折板11の下面に配置される1
/4波長板31についても、同様の偏光制御素子23を
アレイ状に配置したものに替えることにより、光の折り
返し点を複屈折板11の両面のいずれにでも設定するこ
とができる。その構成例(請求項2に記載の光可変遅延
線の第二実施例)を図9に示す。なお、本実施例では、
光の折り返し点をG点とし、その位置の偏光制御素子3
3の印加電圧をV2 に制御し、他の偏光制御素子23,
33の印加電圧をV1 に制御する。
Further, 1 arranged on the lower surface of the birefringent plate 11
Also for the / 4 wavelength plate 31, by changing the same polarization control elements 23 arranged in an array, the turning point of light can be set on either side of the birefringent plate 11. FIG. 9 shows a configuration example thereof (a second embodiment of the variable optical delay line according to claim 2). In this example,
The turning point of light is set to point G, and the polarization control element 3 at that position is set.
The applied voltage of 3 is controlled to V 2 , and the other polarization control elements 23,
The applied voltage of 33 is controlled to V 1 .

【0048】このように、複屈折板11の下面に光の折
り返し点を設定することにより、図2に示すような入力
光1の偏光状態に依存しない光可変遅延線を構成するこ
とができる。詳しくは第三実施例として後述する。
As described above, by setting the turning point of light on the lower surface of the birefringent plate 11, it is possible to construct an optical variable delay line which does not depend on the polarization state of the input light 1 as shown in FIG. Details will be described later as a third embodiment.

【0049】さらに、複屈折板11の上面または下面に
光の折り返し点を設定することにより、遅延のステップ
を約半分にすることができる。すなわち、単位遅延時間
Δtは、上記の実施例では隣接する2点間(例えばB′
−D′間)の往復伝搬時間であったが、本実施例では対
向する2点間(例えばB′−C′間)の往復伝搬時間と
なる。なお、図では、常光線が直進する光路と、異常光
線が斜行する光路の分離角を強調して描いているため
に、例えばB′−C′間とC′−D′間の光路長差が大
きくなっている。しかし、実際には複屈折板11として
分離角が約6度と最も大きい方解石を用いたとしても、
その差は1%未満になる。したがって、遅延のステップ
はほぼ均等に半分となる。
Further, by setting a light turning point on the upper surface or the lower surface of the birefringent plate 11, the delay step can be halved. That is, the unit delay time Δt is determined by the unit delay time Δt between two adjacent points (for example, B ′ in the above embodiment).
Although the round trip propagation time is between -D ', the round trip propagation time is between two opposing points (for example, between B'and C') in this embodiment. In the figure, since the separation angle between the optical path where the ordinary ray travels straight and the optical path where the extraordinary ray travels is emphasized, the optical path length between B'-C 'and C'-D' is emphasized. The difference is increasing. However, actually, even if calcite having the largest separation angle of about 6 degrees is used as the birefringent plate 11,
The difference is less than 1%. Therefore, the delay steps are halved almost equally.

【0050】図10は、請求項2に記載の光可変遅延線
の第三実施例の構成を示す。本実施例は、図2に示す基
本構成に対応し、入力光1の偏光状態に依存しない光可
変遅延線の実施例である。すなわち、任意の方向の直線
偏光,楕円偏光,無偏光,偏光状態の変動する光にも適
用することができる。
FIG. 10 shows the configuration of a third embodiment of the variable optical delay line according to the second aspect. This embodiment corresponds to the basic configuration shown in FIG. 2 and is an embodiment of the variable optical delay line that does not depend on the polarization state of the input light 1. That is, it can be applied to linearly polarized light in any direction, elliptically polarized light, non-polarized light, and light whose polarization state changes.

【0051】複屈折板11のA点に入射された光の進路
について説明する。なお、本実施例では、光の折り返し
点をG点,g点とし、その位置の偏光制御素子33の印
加電圧をV2 に制御し、他の偏光制御素子23,33の
印加電圧をV1 に制御する。A(a)点から複屈折板1
1に入力光1を入射すると、各偏光成分の光がそれぞれ
左右に分かれて進む。すなわち、常光線はA→B′→
C′→D′→E′→F′→G′→F′→E′→D′→
C′→B′→Aと折り返す。異常光線はa→b′→c′
→d′→e′→f′→g′→f′→e′→d′→c′→
b′→aと折り返す。ここで、G点およびg点までの往
復光路長は同じになるので、A(a)点でそのまま合波
することができる。なお、光の折り返し点とする位置の
偏光制御素子33の印加電圧をV2 に制御し、他の偏光
制御素子23,33の印加電圧をV1に制御することに
より、折り返し点に応じた遅延時間の光可変遅延線を実
現することができる。
The path of the light incident on the point A of the birefringent plate 11 will be described. In the present embodiment, the light turning point is set to G and g, the applied voltage of the polarization control element 33 at that position is controlled to V 2 , and the applied voltage of the other polarization control elements 23 and 33 is V 1. To control. Birefringent plate 1 from point A (a)
When the input light 1 is incident on 1, the light of each polarization component is split left and right and proceeds. That is, the ordinary ray is A → B ′ →
C '→ D' → E '→ F' → G '→ F' → E '→ D' →
Fold back as C '→ B' → A. Extraordinary ray is a → b ′ → c ′
→ d '→ e' → f '→ g' → f '→ e' → d '→ c' →
Turn back b '→ a. Here, since the round-trip optical path lengths to the G point and the g point are the same, it is possible to perform the multiplexing as it is at the A (a) point. By controlling the applied voltage of the polarization control element 33 at the position where the light turns back to V 2 and the applied voltage of the other polarization control elements 23 and 33 to V 1 , the delay corresponding to the turning point is delayed. An optically variable delay line of time can be realized.

【0052】また、本実施例に用いる入出力分離手段5
0は、偏光依存性のないものが必要であり、例えばハー
フミラーが使用できる。ただし、その場合には3dBの原
理的損失が生じる。そのような損失を防ぐためには、図
11に示す公知のサーキュレータ回路を用いればよい。
Further, the input / output separating means 5 used in this embodiment
0 is required to have no polarization dependence, and for example, a half mirror can be used. However, in that case, a theoretical loss of 3 dB occurs. To prevent such a loss, a known circulator circuit shown in FIG. 11 may be used.

【0053】X点からサーキュレータ回路に入射された
任意の偏光面をもつ入力光1は、偏光ビームスプリッタ
511 で直交する2つの偏光成分(p偏光とs偏光)に
分離され、それぞれ独立に偏光面を45度回転させるファ
ラデー回転子52および1/2波長板55を通過する。
ここで、それぞれの偏光成分は偏光面が合わせて90度回
転し、p偏光成分はs偏光に、s偏光成分はp偏光に変
換される。これらの光は再び偏光ビームスプリッタ51
2 で合波され、複屈折板11のA点に入射される。な
お、561 ,562 は、直角プリズムである。
Input light 1 having an arbitrary plane of polarization, which is incident on the circulator circuit from point X, is split into two polarization components (p-polarized light and s-polarized light) orthogonal to each other by a polarization beam splitter 51 1 and polarized independently. It passes through a Faraday rotator 52 that rotates the surface by 45 degrees and a half-wave plate 55.
Here, the polarization planes of the respective polarization components are rotated together by 90 degrees, the p-polarization component is converted into s-polarization, and the s-polarization component is converted into p-polarization. These lights are returned to the polarization beam splitter 51 again.
They are combined at 2 , and are incident on point A of the birefringent plate 11. Incidentally, 56 1 and 56 2 are right-angle prisms.

【0054】一方、複屈折板11のA点から出射された
任意の偏光面をもつ光は、偏光ビームスプリッタ511
で直交する2つの偏光成分(p偏光とs偏光)に分離
し、それぞれ独立に偏光面を45度回転させる1/2波長
板55およびファラデー回転子52を通過させる。この
とき、ファラデー回転子52では進行方向に対して往路
と同方向に偏光面が45度回転するが、1/2波長板55
では進行方向に対して往路と逆方向に偏光面が45度回転
する。したがって、1/2波長板55およびファラデー
回転子52を通過することにより偏光回転が打ち消さ
れ、結果としてp偏光成分はp偏光のまま、s偏光成分
はs偏光のまま偏光ビームスプリッタ511で合波さ
れ、Y点から出力光2として出射される。なお、図では
復路の偏光成分は、往路と区別するためにそれぞれ
p′,s′と表記する。
On the other hand, the light emitted from the point A of the birefringent plate 11 and having an arbitrary polarization plane is polarized beam splitter 51 1
Are separated into two polarization components (p-polarized light and s-polarized light) orthogonal to each other, and are independently passed through a ½ wavelength plate 55 and a Faraday rotator 52 that rotate the polarization plane by 45 degrees. At this time, in the Faraday rotator 52, the polarization plane rotates 45 degrees in the same direction as the forward path with respect to the traveling direction, but the half-wave plate 55
Then, the polarization plane rotates 45 degrees in the direction opposite to the forward direction with respect to the traveling direction. Therefore, the polarization rotation is canceled by passing through the half-wave plate 55 and the Faraday rotator 52, and as a result, the p-polarized component remains as p-polarized light and the s-polarized component remains as s-polarized light by the polarization beam splitter 51 1 . It is waved and emitted as output light 2 from point Y. In the figure, the polarization components of the return path are denoted by p'and s' to distinguish them from the outward path.

【0055】図12は、請求項3に記載の光可変遅延線
の第一実施例の構成を示す。本実施例は、入力光1の偏
光状態に依存しない光可変遅延線の実施例であるが、光
の折り返し点を複屈折板11の上面(本実施例ではH点
およびh点)に設定する場合に対応する。
FIG. 12 shows the configuration of the first embodiment of the variable optical delay line according to the third aspect. The present embodiment is an embodiment of the variable optical delay line that does not depend on the polarization state of the input light 1, but the light turning point is set on the upper surface of the birefringent plate 11 (in this embodiment, H point and h point). Corresponding to the case.

【0056】本実施例は、入出力分離手段50を通過し
た入力光1を複屈折板11と同じ厚さの複屈折板61
と、偏光面を90度回転して通過させる1/2波長板62
とを介して複屈折板11のA点およびa点に入射させる
ことを特徴とする。複屈折板61のα点に入射された任
意の偏光面をもつ入力光1は、直交する2つの偏光成分
に応じて斜行する異常光線と直進する常光線に分かれて
進む。さらに、1/2波長板62でそれぞれ90度偏光面
の回転を受けることにより、異常光線は常光線に変換さ
れてA点から複屈折板11に入射され、常光線は異常光
線に変換されてa点から複屈折板11に入射される。以
下同様に、H点およびh点まで進んだ光は折り返してA
点およびa点に戻る。A点およびa点から出射された常
光線および異常光線は、それぞれ1/2波長板62で90
度偏光面の回転を受けることにより、常光線は異常光線
となり、異常光線は常光線となって複屈折板61に入射
される。したがって、複屈折板61ではA点に戻った光
は斜行し、a点に戻った光は直進し、α点で合波されて
入出力分離手段50に入射される。なお、入出力分離手
段50としては、図11に示す公知のサーキュレータ回
路を用いることができる。
In this embodiment, the input light 1 that has passed through the input / output separating means 50 has a birefringent plate 61 having the same thickness as the birefringent plate 11.
And a half-wave plate 62 that rotates the polarization plane by 90 degrees and passes it.
The light is made incident on the points A and a of the birefringent plate 11 via and. The input light 1 having an arbitrary plane of polarization incident on the point α of the birefringent plate 61 is divided into an extraordinary ray that obliquely travels and an ordinary ray that travels straight according to two orthogonal polarization components. Further, each of the half-wave plates 62 is rotated by 90 degrees in the plane of polarization, so that the extraordinary ray is converted into an ordinary ray and is incident on the birefringent plate 11 from the point A, and the ordinary ray is converted into an extraordinary ray. The light enters the birefringent plate 11 from the point a. Similarly, the light traveling to the H point and the h point is turned back to A
Go back to point and point a. The ordinary and extraordinary rays emitted from points A and a are 90
The ordinary ray becomes an extraordinary ray by the rotation of the plane of polarization, and the extraordinary ray becomes an ordinary ray and is incident on the birefringent plate 61. Therefore, in the birefringent plate 61, the light returning to the point A skews, the light returning to the point a goes straight, is combined at the point α, and is incident on the input / output separating means 50. A known circulator circuit shown in FIG. 11 can be used as the input / output separating means 50.

【0057】このように、複屈折板61および1/2波
長板62を介在することにより、X−A−Bの光路長
と、X−a−bの光路長を等しくでき、常光線と異常光
線に対する遅延時間を一致させることができる。なお、
光可変遅延線としてのその他の構成および機能は、上述
した実施例と同様である。
As described above, by interposing the birefringent plate 61 and the half-wave plate 62, the optical path length of X-A-B and the optical path length of X-a-b can be made equal, and an ordinary ray and an abnormal ray can be obtained. The delay times for the rays can be matched. In addition,
Other configurations and functions of the variable optical delay line are similar to those of the above-described embodiment.

【0058】また、本実施例の構成では、複屈折板61
の向きを上下方向を軸として90度回転させることによ
り、A〜Hの光路とa〜hの光路を奥行き方向に重ねる
ことができる。
In the structure of this embodiment, the birefringent plate 61 is used.
The optical path of A to H and the optical path of a to h can be overlapped with each other in the depth direction by rotating the direction of 90 degrees about the vertical direction as an axis.

【0059】図13は、請求項3に記載の光可変遅延線
の第二実施例の構成を示す。本実施例の特徴は、図12
に示す第一実施例における入出力分離手段50の構成を
変えたところにある。以下、図14を参照して、本実施
例に用いる入出力分離手段50の構成および動作につい
て説明する。なお、図14において、(1) は平面図、
(2) は正面図、(3) は側面図である。
FIG. 13 shows the configuration of the second embodiment of the variable optical delay line according to the third aspect. The feature of this embodiment is that FIG.
The configuration of the input / output separating means 50 in the first embodiment shown in is changed. The configuration and operation of the input / output separating means 50 used in this embodiment will be described below with reference to FIG. In addition, in FIG. 14, (1) is a plan view,
(2) is a front view and (3) is a side view.

【0060】X点から入射された任意の偏光面をもつ入
力光1は、複屈折板571 でp偏光(常光線)とs偏光
(異常光線)に分離され、複屈折板571 に対して直角
に配置された複屈折板572 に入射される。したがっ
て、複屈折板572 の中では、p偏光は異常光線として
斜行し、s偏光は常光線として直進する。このp偏光
は、分割1/2波長板581 の波長板部分(ハッチング
部分)で偏光面が90度回転してs偏光に変換される。ま
た、s偏光は、分割1/2波長板581 の等方性透明媒
質(ハッチングのない部分)をs偏光のまま通過する。
両s偏光は、偏光ビームスプリッタ511 ,512 を介
してファラデー回転子52を通過し、それぞれ偏光面が
45度回転したs′偏光となる。さらに、両s′偏光は分
割1/2波長板582 に入射し、一方は波長板部分(ハ
ッチング部分)を通過して偏光面が90度回転し、p偏光
を45度回転させたp′偏光となってW点から出射され
る。他方は等方性透明媒質(ハッチングのない部分)を
通過してs′偏光のままV点から出射される。W点およ
びV点から出射されたp′偏光およびs′偏光は、複屈
折板61でそれぞれ異常光線および常光線として斜行お
よび直進する。
[0060] Input light 1 with arbitrary polarization plane incident from point X, is separated into p-polarized light by the birefringent plate 57 1 (ordinary ray) and s-polarized light (extraordinary ray), with respect to the birefringent plate 57 1 And is incident on the birefringent plate 57 2 arranged at a right angle. Therefore, in the birefringent plate 57 2 , the p-polarized light obliquely travels as an extraordinary ray and the s-polarized light travels straight as an ordinary ray. The p-polarized light is converted into s-polarized light by rotating the plane of polarization by 90 degrees at the wave plate portion (hatched portion) of the split 1/2 wave plate 58 1 . Further, the s-polarized light passes through the isotropic transparent medium (the portion without hatching) of the split half-wave plate 58 1 as it is as the s-polarized light.
Both s-polarized light pass through the Faraday rotator 52 via the polarization beam splitters 51 1 and 51 2 , and their polarization planes are
It becomes s'polarized light rotated by 45 degrees. Furthermore, both s 'polarized light is incident on split half-wave plate 58 2, one wavelength plate portion polarization plane through the (hatched portion) is rotated 90 degrees, p where the p-polarized light is rotated 45 degrees' It becomes polarized light and is emitted from point W. The other passes through the isotropic transparent medium (portion without hatching) and is emitted from point V as it is as s'-polarized light. The p'-polarized light and the s'-polarized light emitted from the point W and the point V are oblique and straight as an extraordinary ray and an ordinary ray in the birefringent plate 61, respectively.

【0061】一方、複屈折板61のW点およびV点から
出射された各偏光面をもつ光は分割1/2波長板582
に入射し、s′偏光はそのまま通過し、p′偏光はs′
偏光に偏光されて通過してファラデー回転子52に入射
される。ファラデー回転子52では、それぞれの偏光面
が45度回転するので共にp偏光となり、偏光ビームスプ
リッタ512 を通過する。さらに、これらは分割1/2
波長板583 を通過し、複屈折板572 ,571 を介し
て合波され、Y点から出力光2として出射される。
On the other hand, the light having the respective polarization planes emitted from the point W and the point V of the birefringent plate 61 is divided into half-wave plates 58 2
Incident on s ', the s'-polarized light passes through as it is, and the p'-polarized light is s'.
It is polarized into polarized light, passes through and is incident on the Faraday rotator 52. In the Faraday rotator 52, the respective polarization planes are rotated by 45 degrees, so that they both become p-polarized light and pass through the polarization beam splitter 51 2 . Furthermore, these are divided into 1/2
The light passes through the wave plate 58 3, is combined through the birefringent plates 57 2 and 57 1, and is emitted from the point Y as the output light 2.

【0062】図15は、請求項4に記載の光可変遅延線
の第一実施例の構成を示す。本実施例は図4に示す基本
構成に対応するものであり、まず各部の対応関係につい
て説明する。入力光1、出力光2、複屈折板11,12
はそのまま対応する。1/4波長板21および反射膜2
2は偏光回転反射手段20に対応し、1/4波長板31
および反射膜32は偏光回転反射手段30に対応する。
複屈折板11,12の間にアレイ状に配置される複数の
偏光制御素子71は偏光回転手段70に対応する。な
お、その一端には等方性透明媒質72が配置される。
FIG. 15 shows the configuration of the first embodiment of the variable optical delay line according to the fourth aspect. The present embodiment corresponds to the basic configuration shown in FIG. 4, and first, the correspondence relationship between the respective parts will be described. Input light 1, output light 2, birefringent plates 11, 12
Corresponds as it is. Quarter wave plate 21 and reflective film 2
Reference numeral 2 corresponds to the polarization rotating / reflecting means 20, and a quarter wavelength plate 31
The reflection film 32 corresponds to the polarization rotation reflection means 30.
A plurality of polarization control elements 71 arranged in an array between the birefringent plates 11 and 12 correspond to the polarization rotating means 70. An isotropic transparent medium 72 is arranged at one end thereof.

【0063】A〜G,a,bは、複屈折板11,12の
表面における光の入出射点、B′〜G′,b′は、反射
膜22,32上における光の反射点、P〜Sは、偏光制
御素子71への光の入出射点である。Xは入力光1の入
射点、Yは出力光2の出射点である。実線で示す光路8
1は常光線の光路であり、破線で示す光路82は異常光
線の光路である。
A to G, a and b are incident and outgoing points of light on the surfaces of the birefringent plates 11 and 12, B'to G 'and b'are reflected points of light on the reflecting films 22 and 32, and P. Symbols S to S are points of entry and exit of light to and from the polarization control element 71. X is the incident point of the input light 1, and Y is the outgoing point of the output light 2. Optical path 8 shown by the solid line
Reference numeral 1 is an optical path of an ordinary ray, and optical path 82 shown by a broken line is an optical path of an extraordinary ray.

【0064】ここで、図16を参照して偏光制御素子7
1の構成および機能について説明する。偏光制御素子7
1は、液晶73およびスペーサ74を透明電極75さら
に等方性透明媒質76で挟んだ構造である。このような
液晶セル(例えばTN(ツイステッドネマチック)液晶
セル,スーパーTN液晶セル,強誘電性液晶セル)は、
透明電極75に印加する電圧と極性により液晶73の複
屈折性が変化する。したがって、液晶層の厚さを設計す
ることにより、印加電圧V1 (電圧ゼロ)に対しては1
/2波長板として機能させ、印加電圧V2 (数ボルト程
度の交流電圧)に対しては等方性透明媒質と等価にする
ことができる。すなわち、偏光制御素子71を通過する
光は、印加電圧をV1 とすると偏光面が90度回転し、印
加電圧をV2 とすると偏光面が回転しない。液晶73に
代わる材料として、例えば誘電体結晶やPLZTその他
の透明セラミックスを用いてもよい。
Here, referring to FIG. 16, the polarization control element 7
The configuration and function of No. 1 will be described. Polarization control element 7
1 has a structure in which the liquid crystal 73 and the spacer 74 are sandwiched between a transparent electrode 75 and an isotropic transparent medium 76. Such a liquid crystal cell (eg, TN (twisted nematic) liquid crystal cell, super TN liquid crystal cell, ferroelectric liquid crystal cell) is
The birefringence of the liquid crystal 73 changes depending on the voltage and polarity applied to the transparent electrode 75. Therefore, by designing the thickness of the liquid crystal layer, 1 is applied to the applied voltage V 1 (voltage zero).
It can function as a 1/2 wave plate and can be made equivalent to an isotropic transparent medium with respect to the applied voltage V 2 (AC voltage of about several volts). That is, in the light passing through the polarization control element 71, the polarization plane rotates 90 degrees when the applied voltage is V 1 , and the polarization plane does not rotate when the applied voltage is V 2 . As a material replacing the liquid crystal 73, for example, a dielectric crystal, PLZT or other transparent ceramics may be used.

【0065】このような偏光制御素子71を複数個配列
し、光の折り返し点とする位置の偏光制御素子71の印
加電圧をV1 に制御し、他の偏光制御素子71の印加電
圧をV2 に制御する。なお、等方性透明媒質72は、偏
光状態を変えずに光を通過させるためのものであり、ガ
ラスのような等方性透明材料の他に、偏光制御素子71
に電圧V2 を定常的に印加させてもよい。以下、複屈折
板12のX(A)点に入射された光の進路について説明
する。なお、S点の偏光制御素子71の印加電圧をV1
とし、他の偏光制御素子71の印加電圧をV2 とする。
入射光(常光線)は、複屈折板12内を直進してP点の
偏光制御素子71を通過し、さらに複屈折板11内を直
進してB点から1/4波長板21に入射する。1/4波
長板21と反射膜22は、図6に示す実施例と同様に偏
光回転反射手段20を構成しており、入射した光は偏光
面が90度回転して反射する。その結果、常光線は異常光
線に変換され、複屈折板12に再び入射した光は複屈折
板11内を斜行してQ点の偏光制御素子71を通過し、
さらに複屈折板12内を斜行してC点から1/4波長板
31に入射する。1/4波長板31と反射膜32も、図
6に示す実施例と同様に偏光回転反射手段30を構成し
ており、入射した光は偏光面が90度回転して反射し、再
び常光線になる。その結果、光は複屈折板12内を直進
してR点に向かう。以下同様にして、光は複屈折板1
1,12の両面で偏光面が90度回転して常光線と異常光
線の2つの状態を交互に取りながら、R→F′→Sと進
行する。
A plurality of such polarization control elements 71 are arranged, the applied voltage of the polarization control element 71 at the position where the light is turned back is controlled to V 1 , and the applied voltage of the other polarization control elements 71 is V 2. To control. The isotropic transparent medium 72 is for allowing light to pass through without changing the polarization state, and in addition to the isotropic transparent material such as glass, the polarization control element 71.
The voltage V 2 may be constantly applied to. Hereinafter, the path of light incident on the point X (A) of the birefringent plate 12 will be described. The voltage applied to the polarization control element 71 at the point S is V 1
And the voltage applied to the other polarization control element 71 is V 2 .
The incident light (ordinary ray) travels straight in the birefringent plate 12 and passes through the polarization control element 71 at the point P, then further travels straight in the birefringent plate 11 and enters the quarter-wave plate 21 from the point B. . The quarter-wave plate 21 and the reflection film 22 constitute the polarization rotating / reflecting means 20 as in the embodiment shown in FIG. 6, and the incident light is reflected by rotating the polarization plane by 90 degrees. As a result, the ordinary ray is converted into an extraordinary ray, and the light incident on the birefringent plate 12 obliquely travels through the birefringent plate 11 and passes through the polarization control element 71 at the point Q.
Further, the light passes obliquely through the birefringent plate 12 and enters the quarter-wave plate 31 from the point C. The quarter-wave plate 31 and the reflection film 32 also constitute the polarization rotating / reflecting means 30 in the same manner as the embodiment shown in FIG. 6, and the incident light is reflected with its polarization plane rotated by 90 degrees, and again the ordinary ray. become. As a result, the light goes straight through the birefringent plate 12 toward the point R. In the same manner, the light is reflected by the birefringent plate 1
The polarization planes are rotated by 90 degrees on both surfaces of 1 and 12, and the two states of ordinary ray and extraordinary ray are alternately taken, and the process proceeds as R → F ′ → S.

【0066】S点に到達した異常光線は、1/2波長板
として機能するS点の偏光制御素子71で偏光面が90度
回転する。したがって、S点の偏光制御素子71を通過
した光は、複屈折板12内を直進してG点に向かう。し
たがって、それ以降は、R→D′→Q→C′→P→b′
→p→aと進み、Y点から出射される。したがって、光
は、S点の偏光制御素子71で折り返したことになる。
The extraordinary ray reaching point S has its polarization plane rotated 90 degrees by the polarization control element 71 at point S, which functions as a half-wave plate. Therefore, the light that has passed through the polarization control element 71 at the point S travels straight inside the birefringent plate 12 toward the point G. Therefore, after that, R → D ′ → Q → C ′ → P → b ′
→ p → a, and the light is emitted from point Y. Therefore, the light is reflected by the polarization control element 71 at the point S.

【0067】いま、光信号がX点に入射してからY点に
出射されるまでの遅延時間を変化させるには、折り返し
点とする偏光制御素子71の印加電圧をV1 として1/
2波長板として機能させればよい。これにより、X−Y
間の光路長が変化し、遅延時間が変わる。なお、その遅
延時間tは、(1) 式で与えられる。ただし、t0 は0と
し、t1 はA→P→b′→p→a(Y)の伝搬時間と
し、単位遅延時間Δtは隣接する偏光制御素子間(例え
ばP−Q間)の周回時間(P→B′→Q→C′→P)と
し、遅延ステップ数nはP点を原点とする(例えばS点
では3)。
Now, in order to change the delay time from when the optical signal enters the point X to when it exits the point Y, the applied voltage of the polarization control element 71 at the turning point is set to V 1
It only has to function as a two-wave plate. This allows XY
The optical path length between them changes, and the delay time changes. The delay time t is given by equation (1). However, t 0 is 0, t 1 is the propagation time of A → P → b ′ → p → a (Y), and the unit delay time Δt is the round-trip time between adjacent polarization control elements (for example, between P and Q). (P-> B '->Q->C'-> P), and the delay step number n has the origin at the point P (for example, 3 at the point S).

【0068】なお、b点の位置から1/4波長板21と
反射膜22を取り除くことにより、b点を出力光2の出
射点Yとすることもできる。その場合には、(1) 式にお
いてt1 はA→P→b(Y)の伝搬時間とする。
The point b can be set as the emission point Y of the output light 2 by removing the quarter-wave plate 21 and the reflection film 22 from the point b. In that case, in the equation (1), t 1 is the propagation time of A → P → b (Y).

【0069】図17は、請求項4に記載の光可変遅延線
の第二実施例の構成を示す。本実施例は、図5に示す基
本構成に対応し、入力光1の偏光状態に依存しない光可
変遅延線の実施例である。なお、本実施例は、S点,s
点の偏光制御素子71の印加電圧をV1 とし、他の偏光
制御素子71の印加電圧をV2 としてS点,s点を折り
返し点とする。
FIG. 17 shows the configuration of the second embodiment of the variable optical delay line according to the fourth aspect. This embodiment corresponds to the basic configuration shown in FIG. 5 and is an embodiment of an optical variable delay line that does not depend on the polarization state of the input light 1. In this embodiment, the S point, s
The voltage applied to the polarization control element 71 at that point is V 1 , the voltage applied to the other polarization control element 71 is V 2 , and the points S and s are turn points.

【0070】X(A)点から複屈折板12に入力光1を
入射すると、各偏光成分の光がそれぞれ左右に分かれて
進み、上述したようにS点およびs点で折り返してb
(Y)点に到達し、合波されて出力光2として出射され
る。なお、A−P−B−Q−E−R−D−Q−C−P−
bの光路長と、A−p−d−q−c−r−f−q−a−
p−bの光路長は同じになる。この折り返し点となる偏
光制御素子71の位置を左右対称に移動することによ
り、入力光1の偏光状態に依存せずに遅延時間を離散的
に変化させることができる。
When the input light 1 is made incident on the birefringent plate 12 from the point X (A), the lights of the respective polarization components are divided into left and right and proceed, and as described above, they are folded back at the points S and s to b.
The light reaches the point (Y), is combined, and is emitted as output light 2. In addition, A-P-B-Q-E-R-D-Q-C-P-
b optical path length and Ap-d-q-c-r-f-q-a-
The optical path length of p-b is the same. By moving the position of the polarization control element 71 serving as the turning point symmetrically, the delay time can be discretely changed without depending on the polarization state of the input light 1.

【0071】図18は、請求項4に記載の光可変遅延線
の第三実施例の構成を示す。なお、図において、(1) は
正面図、(2) は底面図、(3) は側面図である。本実施例
の特徴とするところは、図17に示す光可変遅延線を奥
行き方向に十分な厚さをもたせ、複数の入出力をもつ光
可変遅延線を実現したものである。図に示すように、複
数(8チャネル)の入力光1に対して空間的に平行に光
路が形成される構成になっている。
FIG. 18 shows the configuration of the third embodiment of the variable optical delay line according to the fourth aspect. In the figure, (1) is a front view, (2) is a bottom view, and (3) is a side view. A feature of this embodiment is that the optical variable delay line shown in FIG. 17 has a sufficient thickness in the depth direction to realize an optical variable delay line having a plurality of inputs and outputs. As shown in the figure, the optical path is spatially parallel to a plurality (8 channels) of input light 1.

【0072】なお、偏光制御素子71を奥行き方向にチ
ャネル数分延ばせば、各チャネルに同量の遅延時間を与
える並列型光可変遅延線を構成することができる。ま
た、偏光制御素子71を二次元アレイ状に配列してそれ
ぞれを独立に制御すれば、各チャネルごとに異なる遅延
時間を設定できる並列型光可変遅延線を構成することが
できる。また、上述した各実施例構成においても、それ
ぞれ奥行き方向に複数のチャネルを並べることにより、
同様の並列型光可変遅延線を構成することができる。
By extending the polarization control element 71 by the number of channels in the depth direction, it is possible to construct a parallel type optical variable delay line that gives the same amount of delay time to each channel. Further, by arranging the polarization control elements 71 in a two-dimensional array and controlling each independently, it is possible to configure a parallel optical variable delay line in which a different delay time can be set for each channel. Also, in each of the configurations of the above-described embodiments, by arranging a plurality of channels in the depth direction,
A similar parallel variable optical delay line can be constructed.

【0073】図19は、請求項5に記載の光可変遅延線
の実施例構成を示す。なお、本実施例は、図17に示す
光可変遅延線に適用したものであるが、上述した各実施
例構成においても同様に適用できる。
FIG. 19 shows the configuration of an embodiment of the variable optical delay line according to the fifth aspect. Although the present embodiment is applied to the variable optical delay line shown in FIG. 17, it can be similarly applied to the configurations of the above-described embodiments.

【0074】本実施例の特徴は、複屈折板11,12の
上面および下面に、光ビームの広がりを抑えるレンズ9
1をアレイ状に配置するところにある。上述した実施例
では、入力光1として光ビームを仮定していた。しか
し、遅延時間のステップを小さくするために偏光制御素
子71の寸法を小さくしてゆくと、それに連れて光ビー
ムの直径も小さくなり、回折現象による光ビームの広が
りが無視できなくなる。光ビームの広がりは、損失を増
大させるとともに、隣接偏光制御素子へのクロストーク
となる。このクロストークとは、遅延線の場合には不必
要な遅延時間をもつ光信号が本来必要な遅延時間をもつ
光信号に重畳されることである。したがって、本実施例
に示すように、レンズ91を用いて光ビームの広がりを
抑える構成が必要となる。
The feature of this embodiment is that the lens 9 for suppressing the spread of the light beam is provided on the upper and lower surfaces of the birefringent plates 11 and 12.
1 are arranged in an array. In the above-described embodiments, the light beam is assumed as the input light 1. However, when the dimension of the polarization control element 71 is reduced in order to reduce the delay time step, the diameter of the light beam also decreases, and the spread of the light beam due to the diffraction phenomenon cannot be ignored. The spread of the light beam increases the loss and causes crosstalk to the adjacent polarization control element. In the case of a delay line, this crosstalk means that an optical signal having an unnecessary delay time is superimposed on an optical signal having an originally necessary delay time. Therefore, as shown in this embodiment, it is necessary to use the lens 91 to suppress the spread of the light beam.

【0075】本実施例の光可変遅延線としての機能は、
上述したものと全く同じである。したがって、ここでは
レンズ91の機能のみについて、図20を参照して説明
する。レンズ91は、各偏光制御素子71の位置と対応
する位置に配置される。入力光1は、単一モード光ファ
イバ出射光のように、ほぼ点光源として見なせるもので
あり、X点のレンズ91により光ビーム92に変換され
る。以下、光ビーム92は対面のレンズ91により集光
され、反射膜22,32上にスポットを結ぶと同時に反
射され、再び光ビームとなって複屈折板中を伝搬する。
このように、レンズ91で集光を繰り返しながら光ビー
ム92を伝搬させることにより、レンズ91のない場合
に比べて回折による光ビームの広がりを抑えることがで
きる。その結果、偏光制御素子71の間隔を狭め、遅延
時間ステップを短くすることができる。
The function of the optical variable delay line of this embodiment is as follows.
It is exactly the same as described above. Therefore, here, only the function of the lens 91 will be described with reference to FIG. The lens 91 is arranged at a position corresponding to the position of each polarization control element 71. The input light 1 can be regarded almost as a point light source like the light emitted from the single mode optical fiber, and is converted into a light beam 92 by the lens 91 at the X point. After that, the light beam 92 is condensed by the facing lens 91, forms a spot on the reflection films 22 and 32 and is reflected at the same time, and becomes a light beam again and propagates through the birefringent plate.
In this way, by propagating the light beam 92 while repeating the condensing by the lens 91, it is possible to suppress the spread of the light beam due to diffraction as compared with the case where the lens 91 is not provided. As a result, the interval between the polarization control elements 71 can be narrowed and the delay time step can be shortened.

【0076】なお、本実施例において、レンズ91は1
/4波長板21,31と反射膜22,32の間に配置し
てもよい。また、その場合には、反射膜22,32とレ
ンズ91との間隔調整のために隙間またはスペーサを挿
入してもよい。また、本実施例では、アレイ状のレンズ
91を両面に配置しているが、光ビームの広がりが顕著
でない場合には、その一面だけに配置するか、適当に間
引いてもよい。
In this embodiment, the lens 91 is 1
It may be arranged between the quarter wave plates 21 and 31 and the reflection films 22 and 32. In that case, a gap or a spacer may be inserted to adjust the gap between the reflection films 22 and 32 and the lens 91. Further, in the present embodiment, the array-shaped lenses 91 are arranged on both sides, but when the spread of the light beam is not remarkable, they may be arranged on only one side or appropriately thinned out.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、光ファイ
バによる遅延線に比べて、小型化が容易であり、高精
度,高確度かつ広い可変範囲で遅延時間を調整すること
ができる。また、入力光の偏光状態に依存しない光可変
遅延線を容易に構成することができる。
As described above, according to the present invention, the size of the delay line can be easily reduced as compared with the delay line using the optical fiber, and the delay time can be adjusted with high accuracy and high accuracy and in a wide variable range. In addition, the variable optical delay line that does not depend on the polarization state of the input light can be easily configured.

【0078】また、光可変遅延線の並列化が容易であ
る。すなわち、各チャネルに対して一括して同量の遅延
を与える構成や、チャネルごとに独立に遅延時間を設定
する構成を可能であり、小型かつ高密度な光可変遅延線
を実現することができる。
Further, the optical variable delay line can be easily parallelized. That is, it is possible to provide a configuration in which the same amount of delay is collectively applied to each channel or a configuration in which the delay time is independently set for each channel, and it is possible to realize a compact and high-density optical variable delay line. .

【0079】さらに、光可変遅延線内の光ビームの広が
りを抑えることにより、単位遅延時間(遅延ステップ)
の短縮、全遅延時間の延長、クロストークや損失の低減
が可能となる。
Furthermore, the unit delay time (delay step) is achieved by suppressing the spread of the light beam in the variable optical delay line.
Can be shortened, the total delay time can be extended, and crosstalk and loss can be reduced.

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

【図1】請求項1または請求項2に記載の光可変遅延線
の基本構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an optical variable delay line according to claim 1 or 2.

【図2】請求項1または請求項2に記載の光可変遅延線
において、入力光1の偏光状態に依存しない光可変遅延
線の基本構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of an optical variable delay line that does not depend on a polarization state of input light 1 in the optical variable delay line according to claim 1 or 2.

【図3】請求項3に記載の光可変遅延線の基本構成を示
す図。
FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of the variable optical delay line according to claim 3;

【図4】請求項4に記載の光可変遅延線の基本構成を示
す図。
FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of the variable optical delay line according to claim 4;

【図5】請求項4に記載の光可変遅延線において、入力
光1の偏光状態に依存しない光可変遅延線の基本構成を
示す図。
5 is a diagram showing a basic configuration of an optical variable delay line that does not depend on a polarization state of input light 1 in the optical variable delay line according to claim 4. FIG.

【図6】請求項1に記載の光可変遅延線の実施例構成を
示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the variable optical delay line according to claim 1;

【図7】請求項2に記載の光可変遅延線の第一実施例の
構成を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the variable optical delay line according to claim 2;

【図8】偏光制御素子23の構成を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a polarization control element 23.

【図9】請求項2に記載の光可変遅延線の第二実施例の
構成を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the variable optical delay line according to claim 2;

【図10】請求項2に記載の光可変遅延線の第三実施例
の構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the variable optical delay line according to claim 2;

【図11】入出力分離手段50として用いる公知のサー
キュレータ回路の構成を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a known circulator circuit used as an input / output separating means 50.

【図12】請求項3に記載の光可変遅延線の第一実施例
の構成を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the variable optical delay line according to claim 3;

【図13】請求項3に記載の光可変遅延線の第二実施例
の構成を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the variable optical delay line according to claim 3;

【図14】入出力分離手段50の他の構成を示す図。FIG. 14 is a diagram showing another configuration of the input / output separating means 50.

【図15】請求項4に記載の光可変遅延線の第一実施例
の構成を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the variable optical delay line according to claim 4;

【図16】偏光制御素子71の構成を示す図。16 is a diagram showing the configuration of a polarization control element 71. FIG.

【図17】請求項4に記載の光可変遅延線の第二実施例
の構成を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the variable optical delay line according to claim 4;

【図18】請求項4に記載の光可変遅延線の第三実施例
の構成を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the variable optical delay line according to claim 4;

【図19】請求項5に記載の光可変遅延線の実施例構成
を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the variable optical delay line according to claim 5;

【図20】請求項5に記載の光可変遅延線におけるレン
ズ91の機能を説明する図。
FIG. 20 is a diagram illustrating the function of the lens 91 in the variable optical delay line according to claim 5;

【図21】本発明の光可変遅延線の基本構成要素である
複屈折板の機能を説明する図。
FIG. 21 is a view for explaining the function of a birefringent plate which is a basic constituent element of the variable optical delay line of the present invention.

【図22】複屈折板と偏光回転反射手段とによる光の伝
達機構を説明する図。
FIG. 22 is a view for explaining a light transmission mechanism by a birefringent plate and a polarization rotation reflection means.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12,61 複屈折板 20,30 偏光回転反射手段 21,31 1/4波長板 22,32 反射膜 23,33 偏光制御素子 40 反射手段 41 等方性透明媒質 50 入出力分離手段 51 偏光ビームスプリッタ 52 ファラデー回転子 62 1/2波長板 70 偏光回転手段 71 偏光制御素子 11, 12, 61 Birefringent plate 20, 30 Polarization rotation reflection means 21, 31 1/4 wavelength plate 22, 32 Reflection film 23, 33 Polarization control element 40 Reflection means 41 Isotropic transparent medium 50 Input / output separation means 51 Polarization Beam splitter 52 Faraday rotator 62 1/2 wavelength plate 70 Polarization rotating means 71 Polarization control element

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光信号の伝搬遅延時間を調整する光可変
遅延線において、 入力光信号と出力光信号を分離する入出力分離手段と、 前記入出力分離手段を介して入射された光信号をその偏
光方向に応じて直進あるいは斜行させ、最後に前記入出
力分離手段に出射する複屈折板と、 前記複屈折板の両面に配置され、前記複屈折板の表面か
ら外に向かう光信号をその内部に向かって反射し、かつ
その偏光面を所定の角度だけ回転させ、前記複屈折板内
を交互に直進および斜行させる偏光回転反射手段と、 前記偏光回転反射手段とともに移動し、前記複屈折板の
表面から外に向かう光信号をその内部に向かって反射
し、前記複屈折板を直進あるいは斜行してきた光信号を
同じ光路に折り返す反射手段とを備えたことを特徴とす
る光可変遅延線。
1. An optical variable delay line for adjusting a propagation delay time of an optical signal, wherein an input / output separating means for separating an input optical signal and an output optical signal, and an optical signal incident through the input / output separating means are provided. A birefringent plate that goes straight or obliquely according to the polarization direction and is finally output to the input / output separating unit, and an optical signal that is arranged on both sides of the birefringent plate and goes out from the surface of the birefringent plate. A polarization rotation reflection means for reflecting the light toward the inside and rotating the polarization plane by a predetermined angle alternately to advance straight and obliquely in the birefringence plate, and to move together with the polarization rotation reflection means, An optical variable device comprising: a reflecting means for reflecting an optical signal going outward from the surface of the refracting plate toward the inside thereof, and returning an optical signal traveling straight or obliquely through the birefringent plate to the same optical path. Delay line.
【請求項2】 請求項1に記載の光可変遅延線におい
て、 個々に偏光回転特性の制御が可能な複数の偏光制御素子
を有し、偏光回転反射手段および反射手段として機能す
る偏光制御素子を任意に設定する構成であることを特徴
とする光可変遅延線。
2. The variable optical delay line according to claim 1, further comprising a plurality of polarization control elements capable of individually controlling polarization rotation characteristics, and a polarization control element functioning as a polarization rotation reflection means and a reflection means. An optical variable delay line, which is configured to be set arbitrarily.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の光可変
遅延線において、 光信号を直交する2つの偏光成分に分離して複屈折板に
入射し、各偏光成分ごとに分かれた光路を折り返してき
た光の遅延量を調整して合波する光路長調整手段を備え
たことを特徴とする光可変遅延線。
3. The variable optical delay line according to claim 1 or 2, wherein an optical signal is separated into two polarization components orthogonal to each other and is incident on a birefringent plate, and an optical path separated for each polarization component is formed. An optical variable delay line comprising an optical path length adjusting means for adjusting a delay amount of light that has returned and combining them.
【請求項4】 光信号の伝搬遅延時間を調整する光可変
遅延線において、 入射された光信号をその偏光方向に応じて直進あるいは
斜行させる2枚の複屈折板と、 前記2枚の複屈折板を一体としたときの両面に配置さ
れ、前記複屈折板の表面から外に向かう光信号をその内
部に向かって反射し、かつその偏光面を所定の角度だけ
回転させ、前記複屈折板内を交互に直進および斜行させ
る偏光回転反射手段と、 前記2枚の複屈折板の間に配置され、所定の位置で通過
する光信号の偏光面を所定の角度だけ回転させる偏光制
御素子とを備えたことを特徴とする光可変遅延線。
4. An optical variable delay line for adjusting the propagation delay time of an optical signal, comprising two birefringent plates for advancing or skewing an incident optical signal according to its polarization direction, and the two birefringent plates. The birefringent plate is arranged on both sides of the birefringent plate when integrated, reflects an optical signal going outward from the surface of the birefringent plate toward the inside, and rotates its polarization plane by a predetermined angle. A polarization rotation reflection means for alternately going straight and obliquely inside, and a polarization control element arranged between the two birefringent plates for rotating a polarization plane of an optical signal passing at a predetermined position by a predetermined angle. A variable optical delay line characterized in that
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載の光可変遅延線において、 複屈折板の少なくとも一方の面の光路上に、入出射する
光を集光するレンズを配置したことを特徴とする光可変
遅延線。
5. The variable optical delay line according to any one of claims 1 to 4, wherein a lens that collects incoming and outgoing light is arranged on the optical path of at least one surface of the birefringent plate. Optical variable delay line characterized by.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014096510A (en) * 2012-11-12 2014-05-22 Mitsubishi Electric Corp Optical amplifier
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