JPH08278472A - Optical variable delay line - Google Patents

Optical variable delay line

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JPH08278472A
JPH08278472A JP7081522A JP8152295A JPH08278472A JP H08278472 A JPH08278472 A JP H08278472A JP 7081522 A JP7081522 A JP 7081522A JP 8152295 A JP8152295 A JP 8152295A JP H08278472 A JPH08278472 A JP H08278472A
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JP
Japan
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polarization
light
optical
input
delay line
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JP7081522A
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Japanese (ja)
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Masayasu Yamaguchi
正泰 山口
Katsuhiko Hirabayashi
克彦 平林
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a small-sized optical variable delay line with high precision, high sureness and a wide variable range. CONSTITUTION: Input light 1 is made incident on a polarization rotating means 20 after passing through an input/output separation means 10. The polarization rotating means 20 rotates a polarization plane of incident light by 0 or 90 degrees according to a control signal to emit it to a birefringence plate 30. And so on, the polarization plane of the incident light is controlled by respective polarization rotating means when the incident light passes through successively like the polarization rotating plane 21 →the birefringence plate 31 →the polarization rotating plate 22 →the birefringence plate 32 → the polarization rotating plate 23 → the birefringence plate 33. Then, this light signal is reflected by a mirror 40, and is made incident on the input/output separation means 10 again by following the same optical path as the forward path to be emitted from the position different from the incident position of the input light 1 as output light 2.

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
遅延線に係わり、特に、遅延時間を変えられる光可変遅
延線に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical delay line for delaying an optical signal, and more particularly to an optical variable delay line whose delay time can be changed.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速信号を扱う電気回路においては、異
なる信号間で位相調整を行うために、信号の伝搬遅延時
間を変化させる可変遅延線が用いられている。光回路に
おいても、高速光信号を扱う場合には、信号間の伝搬遅
延時間の調整を行うために、同様な光可変遅延線が必要
である。光信号の伝搬遅延時間を調整するためには、光
路長(光信号が伝搬する光路の長さ)を直接的または間
接的に変化させる必要がある。例えば、光ファイバを伝
送媒体とする場合、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
バに外力(力学的、電磁気的、熱的)を加えて、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。
2. Description of the Related Art In an electric circuit handling a high speed signal, a variable delay line for changing the propagation delay time of the signal is used in order to adjust the phase between different signals. In the case of handling a high-speed optical signal also in an optical circuit, a similar optical variable delay line is necessary to adjust the propagation delay time between signals. In order to adjust the propagation delay time of the optical signal, it is necessary to directly or indirectly change the optical path length (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. As an indirect method, there is a method of applying an external force (mechanical, electromagnetic, thermal) to the optical fiber to change the propagation constant of the optical fiber to adjust the delay amount.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、直接的な方法
の場合、センチメートル以下の精度で光ファイバの長さ
を調整することは容易ではないため、高精度かつ高確度
(数十ピコ秒以下)の遅延時間調整ができないという問
題があった。さらに、機械式のスイッチ(現時点で入手
可能で安定性が高く、かつ、低損失な光スイッチは機械
式光スイッチに限られる)と光ファイバの組み合わせで
の小型化には限界がある。一方、間接的な方法の場合、
光ファイバの外力に対する伝搬定数の変化率が小さいた
め、高精度(ピコ秒以下)の遅延時間調整は可能である
ものの、数十ピコ秒オーダの時間領域における遅延時間
調整が容易でないという問題があった。
However, in the case of the direct method, it is not easy to adjust the length of the optical fiber with an accuracy of a centimeter or less, and therefore, it is highly accurate and highly accurate (several tens of picoseconds or less). ), There was a problem that the delay time could not be adjusted. Further, there is a limit to miniaturization by combining a mechanical switch (currently available, stable and low loss optical switches are limited to mechanical optical switches) and an optical fiber. 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 (picoseconds or less), but there is a problem that it is not easy to adjust the delay time in the time domain of the order of several tens of picoseconds. It was

【0004】本発明の目的は、上記問題点を克服し、小
型、高精度、高確度、かつ広い可変範囲を有する光可変
遅延線を提供することにある。
An object of the present invention is to overcome the above problems and provide an optical variable delay line having a small size, high accuracy, high accuracy, and a wide variable range.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明では、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、前記入出力分離手段を
介して入射された直線偏光の光信号の偏光面を所定の角
度だけ回転させる偏光回転手段と、前記偏光回転手段を
通過した光信号の伝達媒体となる複屈折板と、前記複屈
折板を通過した光信号を反射するミラーとを備え、前記
偏光回転手段における偏光面の回転角度を制御すること
により前記複屈折板内での光信号の伝搬遅延時間を制御
した。
In order to achieve the above object, according to the invention of claim 1, in an optical variable delay line for adjusting a propagation delay time of an optical signal, an input optical signal and an output optical signal are separated. It serves as an output separation means, a polarization rotation means for rotating the polarization plane of the linearly polarized optical signal incident through the input / output separation means by a predetermined angle, and a transmission medium for the optical signal passed through the polarization rotation means. A birefringent plate and a mirror that reflects an optical signal that has passed through the birefringent plate, and the propagation delay time of the optical signal in the birefringent plate by controlling the rotation angle of the polarization plane in the polarization rotating means. Controlled.

【0006】また、請求項2記載の発明では、請求項1
に記載の光可変遅延線において、前記偏光回転手段と前
記複屈折板を複数個備えた。また、請求項3記載の発明
では、請求項2に記載の光可変遅延線において、前記複
数の複屈折板間の厚さの比を2のべき乗とした。
According to the invention described in claim 2,
The variable optical delay line described in (1) includes a plurality of the polarization rotating means and the plurality of birefringent plates. In the invention according to claim 3, in the variable optical delay line according to claim 2, the thickness ratio between the plurality of birefringent plates is a power of 2.

【0007】また、請求項4記載の発明では、請求項1
乃至3に記載の光可変遅延線において、任意の偏光を持
つ1つの光信号を直交する2つの偏光成分に分離し、ま
たは直交する2つの偏光成分を合成して1つの光信号を
生成する偏光分離/合成手段と、前記偏光分離/合成手
段の一方の偏光成分の偏光面を90度回転させる波長板
とを備えた。
In the invention according to claim 4, the invention according to claim 1
In the variable optical delay line according to any one of 1 to 3, a polarization that splits one optical signal having an arbitrary polarization into two orthogonal polarization components or combines two orthogonal polarization components to generate one optical signal. The separating / combining means and the wave plate for rotating the polarization plane of one polarization component of the polarization separating / combining means by 90 degrees are provided.

【0008】また、請求項5記載の発明では、請求項1
乃至4に記載の光可変遅延線において、前記入出力分離
手段と前記ミラーを取り除き、代わりに出力光を合成す
るためのレンズを備えた。また、請求項6記載の発明で
は、請求項1乃至4に記載の光可変遅延線において、前
記入出力分離手段と前記ミラーとを取り除いたすべての
構成要素群を第一の構成要素群とし、さらに第一の構成
要素群と同一の構成の第二の構成要素群を備え、第一の
構成要素群に対して第二の構成要素群を光軸に対して逆
方向に配置した。
According to the invention of claim 5, claim 1
In the variable optical delay line according to any one of 4 to 4, the input / output separating means and the mirror are removed, and a lens for combining output light is provided instead. According to a sixth aspect of the invention, in the variable optical delay line according to the first to fourth aspects, all the constituent element groups excluding the input / output separating means and the mirror are defined as a first constituent element group, Furthermore, a second component group having the same configuration as the first component group was provided, and the second component group was arranged in the opposite direction to the optical axis with respect to the first component group.

【0009】[0009]

【作用】請求項1記載の光可変遅延線は、直線偏光の入
力光は入出力分離手段を通過後、偏光回転手段によって
光の偏光面を0または90度回転させられ、それぞれ複
屈折板内を直進または斜行し、ミラーで反射された後、
再び前記偏光回転手段を逆方向に通過して入出力分離手
段において、入射した位置とは別の位置から出射され
る。このため、上記偏光回転手段により入射光の偏光面
の回転角度を制御することで前記複屈折板内での光信号
の伝搬遅延時間を制御することができ、また、その遅延
時間は複屈折板の厚さによって決定することができるの
で、上記複屈折板の厚さや加工精度によって、高精度で
極短時間の遅延時間を容易に得ることができる。
In the variable optical delay line according to the present invention, the linearly polarized input light passes through the input / output separation means, and then the polarization plane of the light is rotated by 0 or 90 degrees. Go straight or diagonally and after being reflected by the mirror,
It again passes through the polarization rotating means in the opposite direction and is emitted from the input / output separation means from a position different from the incident position. Therefore, it is possible to control the propagation delay time of the optical signal in the birefringent plate by controlling the rotation angle of the plane of polarization of the incident light by the polarization rotating means, and the delay time is the birefringent plate. Since it can be determined by the thickness of the birefringent plate, it is possible to easily obtain a highly accurate and extremely short delay time depending on the thickness and processing accuracy of the birefringent plate.

【0010】請求項2記載の光可変遅延線は、請求項1
記載の光可変遅延線において上記複屈折板を複数備えて
いるので、各複屈折板で偏光面の回転角度を制御するこ
とにより、遅延時間を可変させることができる。請求項
3記載の光可変遅延線は、請求項2記載の光可変遅延線
において上記複数の複屈折板の厚さの比が2のべき乗で
あるため2n種類の遅延時間が制御可能となり、また、
遅延時間を2進数で表すことができる。
An optical variable delay line according to a second aspect is the first aspect.
Since the optical variable delay line described above includes a plurality of the birefringent plates, the delay time can be varied by controlling the rotation angle of the polarization plane with each birefringent plate. In the variable optical delay line according to claim 3, since the ratio of the thicknesses of the plurality of birefringent plates is a power of 2 in the variable optical delay line according to claim 2, 2 n kinds of delay times can be controlled, Also,
The delay time can be represented by a binary number.

【0011】請求項4記載の光可変遅延線は、請求項1
乃至3のいずれか1つ記載の光可変遅延線において、任
意の偏光を持つ光信号を直交する2つの偏光成分に分離
し、該分離した偏光成分の内、一方の偏光面を波長板に
よって90度回転させた後、光可変遅延線に入射される
ので、任意の偏光の光を遅延させ、かつ、該遅延時間の
制御が可能となり、より一層実用的な光可変遅延線を構
成できる。
An optical variable delay line according to a fourth aspect is the first aspect.
In the variable optical delay line according to any one of 1 to 3, an optical signal having arbitrary polarization is separated into two orthogonal polarization components, and one of the separated polarization components is polarized by a wave plate. Since the light is incident on the variable optical delay line after being rotated by a certain degree, it is possible to delay light of arbitrary polarization and control the delay time, so that a more practical variable optical delay line can be configured.

【0012】請求項5記載の光可変遅延線は、請求項1
乃至4のいずれか1つ記載の光可変遅延線において、ミ
ラーの代わりに集光レンズを備え、該集光レンズによっ
て上記光可変遅延線の出力光を合成しているので、該レ
ンズの焦点位置に出力端子となる光ファイバの短面を配
置することにより、該光可変遅延線の出力光を光ファイ
バに直接入射することができる。
An optical variable delay line according to a fifth aspect of the present invention is the optical variable delay line of the first aspect.
In the variable optical delay line according to any one of 1 to 4, a condensing lens is provided instead of the mirror, and the condensing lens synthesizes the output light of the optical variable delay line. By arranging the short surface of the optical fiber to be the output terminal, the output light of the variable optical delay line can be directly incident on the optical fiber.

【0013】請求項6記載の光可変遅延線は、請求項1
乃至4のいずれか1つ記載の光可変遅延線において、ミ
ラーを用いて構成していた往復の光路を、該ミラーの代
わりに、偏光分離手段と偏光回転手段と複屈折板からな
る光信号の往路の構成要素と同一の構成要素を光軸に対
して逆方向に配置しているので、上記ミラーの代わりに
配置した構成要素内の光路は、上記往路の構成要素と完
全に対称となり、これにより、一方向の光路で入射光の
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。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an optical variable delay line according to the first aspect.
In the variable optical delay line according to any one of 1 to 4, the round-trip optical path formed by using a mirror is replaced by a polarization separating means, a polarization rotating means, and a birefringent plate, instead of the mirror. Since the same component as the outward component is arranged in the opposite direction to the optical axis, the optical path in the component arranged instead of the mirror is completely symmetrical with the forward component, Thus, the variable optical delay line that does not depend on the polarization state of the incident light in the optical path in one direction can be configured.

【0014】[0014]

【実施例】まず、図10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。図10において、複屈折板100の長手方向に対し
て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。
例えば、(a)に示すように、紙面に垂直な電界振動方
向をもつ入力光ビーム101は、常光線(屈折の法則に
従う光線)として、複屈折板100内で直進する。
First, the function of a 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. In FIG. 10, a light beam incident perpendicularly to the longitudinal direction of the birefringent plate 100 goes straight or obliquely through the birefringent plate according to the polarization direction (or polarization plane) thereof.
For example, as shown in (a), an input light beam 101 having an electric field oscillation direction perpendicular to the paper surface goes straight in the birefringent plate 100 as an ordinary ray (a ray that follows the law of refraction).

【0015】また、(b)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ビーム
101は、異常光線(屈折の法則に従わない光線)とし
て、複屈折板100内をその光軸に対して特定の角度で
斜行する。したがって、複屈折板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
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。
Further, as shown in (b), the input light beam 101 having an electric field oscillation direction parallel to the plane of the paper and the plane of incidence of the birefringent plate is an extraordinary ray (a ray which does not follow the law of refraction) and is a birefringent plate. The inside of 100 is skewed at a specific angle with respect to the optical axis. Therefore, by controlling the polarization direction of the light beam incident on the birefringent plate, the optical path in the birefringent plate can be selected to be either straight or oblique. When the light beam incident on the birefringent plate is elliptically polarized light having both polarization components, or the like, light in each polarization direction travels by separating each optical path.

【0016】次に、図11を参照し、偏光回転手段、複
屈折板、及びミラーからなる光可変遅延線の原理につい
て説明する。図11において、複屈折板の片面に、入射
光ビームの偏光面を0度または90度回転させる偏光回
転手段を設け、対向する他面に光ビームを全反射するミ
ラーを設けることにより、光の伝搬遅延時間を変化させ
る光可変遅延線が実現できる。
Next, with reference to FIG. 11, the principle of the variable optical delay line composed of the polarization rotating means, the birefringent plate and the mirror will be described. In FIG. 11, the polarization rotating means for rotating the polarization plane of the incident light beam by 0 degree or 90 degrees is provided on one surface of the birefringent plate, and the mirror for totally reflecting the light beam is provided on the other surface opposite to the polarization rotating means. An optical variable delay line that changes the propagation delay time can be realized.

【0017】すなわち、偏光回転手段に入射した直線偏
光(同図では電界の振動方向が紙面に垂直と仮定)の入
力光ビームは、偏光回転手段によりその偏光面が0度ま
たは90度回転される。その結果、光ビームが偏光回転
手段を通過し、複屈折板に入射した際に、常光線(偏光
回転手段による偏光回転角度が0度の場合)または異常
光線(偏光回転角度が90度の場合)となる。上述のよ
うに複屈折板内において、常光線は直進し、異常光線は
斜行する。
That is, an input light beam of linearly polarized light (in which the oscillation direction of the electric field is assumed to be perpendicular to the paper surface in the figure) incident on the polarization rotating means has its polarization plane rotated by 0 ° or 90 ° by the polarization rotating means. . As a result, when the light beam passes through the polarization rotation means and is incident on the birefringent plate, an ordinary ray (when the polarization rotation angle by the polarization rotation means is 0 degree) or an extraordinary ray (when the polarization rotation angle is 90 degrees) ). As described above, the ordinary ray goes straight and the extraordinary ray goes obliquely in the birefringent plate.

【0018】さらに、ミラーにより光ビームは全反射さ
れ、複屈折板内を同図中、左方向に逆行する。その際
に、常光線の場合でも異常光線の場合でも反射前のそれ
ぞれの光路と同一の光路を逆行する。そして、再び、偏
光回転手段を逆方向に通過し、左方向に出力される。そ
の際に、偏光回転手段により、その偏光面は入射時の偏
光面に戻される。すなわち、複屈折板内の常光線は、0
度の偏光回転を受け、異常光線は90度の偏光回転を受
ける。その結果、いずれの場合にも出力光ビームの電界
の振動方向は、入力時と同じく紙面に垂直となる。
Further, the light beam is totally reflected by the mirror and goes backward in the birefringent plate in the left direction in FIG. At that time, in the case of an ordinary ray and the case of an extraordinary ray, the same optical paths as the respective optical paths before reflection are reversed. Then, it again passes through the polarization rotation means in the opposite direction and is output in the left direction. At that time, the polarization rotation means returns the polarization plane to the polarization plane at the time of incidence. That is, the ordinary ray in the birefringent plate is 0
The extraordinary ray undergoes a 90 degree polarization rotation. As a result, in any case, the oscillation direction of the electric field of the output light beam is perpendicular to the paper surface as at the time of input.

【0019】偏光回転手段に光ビーム(光信号)が入射
してから、ミラーで反射され、再び、偏光回転手段を通
過して外部に出射するまでの上記のような系を考えると
き、その系を光信号が通過するのに要する時間は、偏光
回転手段による偏光面の回転角度に依存する。すなわ
ち、上述のように複屈折板内では、光の伝搬速度は偏光
面に依存する。例えば、方解石による複屈折板の場合に
は常光線の屈折率の方が異常光線に対する屈折率より大
きいために、伝搬速度は常光線の方が異常光線より遅
い。
When considering a system as described above, in which a light beam (optical signal) is incident on the polarization rotating means, is reflected by a mirror, and passes through the polarization rotating means again and is emitted to the outside, the system is considered. The time required for an optical signal to pass through depends on the rotation angle of the polarization plane by the polarization rotation means. That is, as described above, in the birefringent plate, the propagation speed of light depends on the plane of polarization. For example, in the case of a birefringent plate made of calcite, the ordinary ray has a higher refractive index than the extraordinary ray, so that the propagation speed of the ordinary ray is slower than that of the extraordinary ray.

【0020】図11では異常光線は複屈折板内を斜行す
るため、常光線より伝搬距離が長く見えるが、実際には
両光線のなす角度は約6度(方解石の結晶からの複屈折
板の切り出し方によって0度から約6度の間の角度をと
る)と小さく、両光線の光路長はほぼ等しいと見なせ
る。したがって、この系内を光信号が通過する場合の所
要時間(伝搬遅延時間)は、常光線で通過する場合の方
が、異常光線で通過する場合よりも長くなる。すなわ
ち、偏光回転手段により偏光面の回転角度を制御するこ
と(常光線とするか異常光線とするかの選択)により、
光信号の伝搬遅延時間を制御することができることにな
る。このようにして、図11は伝搬遅延時間を2段階に
切り替え可能な光可変遅延線として機能する。
In FIG. 11, the extraordinary ray travels longer than the ordinary ray because the extraordinary ray obliquely travels in the birefringent plate, but in reality, the angle formed by both rays is about 6 degrees (the birefringent plate from the calcite crystal. The angle is between 0 and about 6 degrees depending on how to cut out), which is small, and the optical path lengths of both rays can be considered to be almost equal. Therefore, the time required for an optical signal to pass through this system (propagation delay time) is longer when it passes as an ordinary ray than when it passes as an extraordinary ray. That is, by controlling the rotation angle of the plane of polarization by the polarization rotation means (selection between ordinary rays and extraordinary rays),
It is possible to control the propagation delay time of the optical signal. In this way, FIG. 11 functions as an optical variable delay line capable of switching the propagation delay time in two steps.

【0021】さらに、図12に示すように複数の偏光回
転手段と複屈折板を交互に並べ、各偏光回転手段の偏光
回転角度をそれぞれ独立に制御することにより、伝搬遅
延時間を多段階に切り替え可能な光可変遅延線も構成で
きる。上記の方法で光可変遅延線を構成した場合、遅延
のステップは、主に複屈折板の厚さによって決まる。し
たがって、複屈折板の厚さを薄くすれば、遅延ステップ
を数十フェムト秒(1フェムト秒は10-15秒)から数
百フェムトオーダと短くすることも可能であるし、図1
2の構成で複屈折板と偏光回転手段の段階を多くして遅
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も可能である。
Further, as shown in FIG. 12, a plurality of polarization rotating means and birefringent plates are alternately arranged, and the polarization rotation angle of each polarization rotating means is independently controlled, whereby the propagation delay time is switched in multiple stages. Possible optical variable delay lines can also be constructed. When the variable optical delay line is constructed by the above method, the delay step is mainly determined by the thickness of the birefringent plate. Therefore, if the thickness of the birefringent plate is reduced, it is possible to shorten the delay step from several tens femtoseconds (1 femtosecond is 10 −15 seconds) to several hundreds femtoorders.
If the number of delay steps is increased by increasing the number of stages of the birefringent plate and the polarization rotation means in the configuration of 2, it is possible to extend the variable range to several tens of picoseconds to several hundreds of picoseconds or more.

【0022】例えば、常光線と異常光線の分離角が約6
度で厚さ1mmの方解石複屈折板を用いた場合、波長
1.55μmの光信号に対する遅延ステップは、約0.
56ピコ秒(ピコ秒は10-12秒)となり、厚さが10
mmの場合には、約5.6ピコ秒となる。したがって、
段数を10段とすれば、6〜60ピコ秒程度の可変範囲
が得られる。また、複屈折板等の光学部品の加工精度、
組み立て精度を数十μm以下とすることは容易であるた
め0.03ピコ秒以下の遅延時間の設定確度が容易に得
られる。
For example, the separation angle between the ordinary ray and the extraordinary ray is about 6
When a calcite birefringent plate with a thickness of 1 mm in degrees is used, the delay step for an optical signal with a wavelength of 1.55 μm is about 0.
56 picoseconds (picoseconds are 10 -12 seconds) with a thickness of 10
In the case of mm, it is about 5.6 picoseconds. Therefore,
If the number of stages is 10, then a variable range of about 6 to 60 picoseconds can be obtained. Also, the processing accuracy of optical components such as birefringence plate,
Since it is easy to set the assembly accuracy to several tens of μm or less, the setting accuracy of the delay time of 0.03 picoseconds or less can be easily obtained.

【0023】以下、図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。 [第1実施例]図1は、請求項1及び2に記載の光可変
遅延線の実施例の構成図である。まず、各部の対応関係
について説明する。1は入力光、2は出力光、3は光信
号の光路を示す線、10は入出力分離手段、20〜23
は偏光回転手段、30〜33は複屈折板、40はミラ
ー、301〜335は各複屈折板の右端における光の入
出力位置、破線は常光線または異常光線についての設定
可能な光路、太い実線は光路の例である。また、実線矢
印は往路の光ビーム伝搬方向を示す矢印、破線矢印は復
路の光ビーム伝搬方向を示す矢印、黒丸は紙面に垂直な
光の電界振動方向(常光線)、両側に矢のある矢印は紙
面に平行な光の電界方向(異常光線)を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the variable optical delay line according to the first and second aspects. First, the correspondence relationship between the respective parts will be described. Reference numeral 1 is input light, 2 is output light, 3 is a line showing an optical path of an optical signal, 10 is input / output separating means, and 20 to 23.
Is a polarization rotating means, 30 to 33 are birefringent plates, 40 is a mirror, 301 to 335 are light input / output positions at the right end of each birefringent plate, broken lines are settable optical paths for ordinary rays or extraordinary rays, and thick solid lines. Is an example of the optical path. In addition, the solid line arrow indicates the forward light beam propagation direction, the broken line arrow indicates the backward light beam propagation direction, the black circle indicates the electric field vibration direction of the light (normal ray) perpendicular to the paper surface, and the arrows with arrows on both sides. Indicates the electric field direction (extraordinary ray) of light parallel to the paper surface.

【0024】次に同図において、光の進路を追いながら
各構成部品の機能を説明する。直線偏光の入力光1は、
入出力分離手段を通過後、紙面に垂直な偏光面を持つ直
線偏光として偏光回転手段20に入射する。偏光回転手
段20は、制御信号に従って入射した光の偏光面を0度
または90度回転する作用を持つ。すなわち、偏光面の
回転角度が0度のときは偏光回転手段20の出力光の偏
光面は入力時と同じで電界の振動方向は紙面に垂直(複
屈折板内では常光線)であり、90度の場合には出力光
の偏光面は入力光に対して垂直となり電界の振動方向は
紙面に平行(異常光線)になる。
Next, the function of each component will be described with reference to FIG. Input light 1 of linearly polarized light is
After passing through the input / output separating means, it enters the polarization rotating means 20 as linearly polarized light having a polarization plane perpendicular to the paper surface. The polarization rotation means 20 has the function of rotating the polarization plane of the incident light by 0 degree or 90 degrees in accordance with the control signal. That is, when the rotation angle of the polarization plane is 0 degree, the polarization plane of the output light of the polarization rotation means 20 is the same as that at the input, and the vibration direction of the electric field is perpendicular to the paper surface (ordinary ray in the birefringent plate). In the case of degrees, the polarization plane of the output light is perpendicular to the input light, and the vibration direction of the electric field is parallel to the paper surface (extraordinary ray).

【0025】偏光回転手段20を通過した光は複屈折板
30に入射し、その内部を右方向に伝搬する。その際
に、電界振動方向が紙面に垂直な光(常光線)は光路3
01に沿って直進し、電界振動方向が紙面に平行な光
(異常光線)は光路302に沿って斜行する。これらの
光は次に偏光回転手段21に入射し、それにより偏光面
が0度または90度回転する。その際に、偏光面の回転
角度が0度の場合には、常光線であった光は常光線のま
まで、また異常光線であった光は異常光線のままで出力
される。
The light that has passed through the polarization rotation means 20 enters the birefringent plate 30 and propagates rightward inside the birefringent plate 30. At that time, the light (ordinary ray) whose electric field vibration direction is perpendicular to the paper surface is transmitted through the optical path 3
The light (extreme ray) whose electric field vibration direction is parallel to the plane of the drawing travels straight along 01 and travels obliquely along the optical path 302. These lights then enter the polarization rotation means 21, which causes the plane of polarization to rotate by 0 or 90 degrees. At that time, when the rotation angle of the plane of polarization is 0 degree, the light which is an ordinary ray is output as an ordinary ray and the light which is an extraordinary ray is output as an extraordinary ray.

【0026】しかし、90度の場合には常光線であった
光は異常光線に、また異常光線であった光は常光線に変
換される。次に、位置301から複屈折板31に入射し
た光は、その光が常光線であるか異常光線であるかによ
り、位置311または312から出射する。一方、位置
302から複屈折板31に入射した光は、その光が常光
線であるか異常光線であるかにより、位置311または
312から出射する。以下同様に、光は偏光回転手段2
2、複屈折板32、偏光回転手段23、複屈折板33を
通過し、偏光回転手段22,23による偏光面回転の角
度に応じて、光は複屈折板33の右端では位置331〜
335のいずれかに達する。
However, in the case of 90 degrees, the ordinary ray is converted into an extraordinary ray, and the extraordinary ray is converted into an ordinary ray. Next, the light that has entered the birefringent plate 31 from the position 301 exits from the position 311 or 312 depending on whether the light is an ordinary ray or an extraordinary ray. On the other hand, the light incident on the birefringent plate 31 from the position 302 is emitted from the position 311 or 312 depending on whether the light is an ordinary ray or an extraordinary ray. Similarly, the light is converted into the polarization rotation means 2
2. The light passes through the birefringent plate 32, the polarization rotation means 23, and the birefringence plate 33, and the light is transmitted from the positions 331 to 331 at the right end of the birefringence plate 33 in accordance with the angle of polarization plane rotation by the polarization rotation means 22 and 23.
Reach any of 335.

【0027】さらに、光はミラー40により全反射さ
れ、以降は図中左方向に進む。その際、光は複屈折板3
3から偏光回転手段20に至るまで、ミラー40による
全反射前の往路と全く同一の光路を辿って左方向に進
み、光路3に達する。そして、入出力分離手段10によ
り入力光1の入射位置とは別の位置から出力光2として
出射する。
Further, the light is totally reflected by the mirror 40, and thereafter proceeds to the left in the figure. At that time, the light is birefringent plate 3
From 3 to the polarization rotation means 20, the optical path exactly the same as the outward path before total reflection by the mirror 40 is followed to the left, and reaches the optical path 3. Then, the input / output separation unit 10 emits the output light 2 from a position different from the incident position of the input light 1.

【0028】以上のように、偏光回転手段20〜23に
よる偏光面の回転角度を制御することにより、複屈折板
30〜33内部での光の偏光面を変え、常光線または異
常光線とする。これにより、入出力分離手段に光を入力
してから出力するまでに所要伝搬時間(遅延時間)を変
化させることができる。これは、複屈折板内部での光の
伝搬速度が常光線の場合と異常光線の場合で異なるため
である。例えば、方解石複屈折板の場合には、常光線に
対する屈折率の方が、異常光線に対する屈折率よりも大
きいために、常光線の方が異常光線よりも伝搬速度が遅
い。
As described above, by controlling the rotation angle of the plane of polarization by the polarization rotating means 20-23, the plane of polarization of the light inside the birefringent plates 30-33 is changed to be an ordinary ray or an extraordinary ray. As a result, the required propagation time (delay time) can be changed from the input of light to the input / output separation means to the output thereof. This is because the propagation velocity of light inside the birefringent plate differs depending on whether it is an ordinary ray or an extraordinary ray. For example, in the case of a calcite birefringent plate, since the refractive index for an ordinary ray is larger than the refractive index for an extraordinary ray, the ordinary ray has a lower propagation speed than the extraordinary ray.

【0029】したがって、すべての光路を異常光線で通
過する場合よりも常光線で通過する場合の方が、伝搬遅
延時間は大きくなる。常光線と異常光線の光路が混じっ
ている場合には、どちらか一方だけの場合の中間の遅延
時間となる。複屈折板30〜33の厚さがすべて等しい
場合には、遅延ステップ△tは一定であり、図1のよう
に偏光回転手段と複屈折板とが4組ある4段構成の場合
には、t0,t0+△t,t0+2△t,t0+3△t,t
0+4△tの5種類の遅延時間をとることができる。同
様にn段(nは正の整数)の構成では、n+1種類の遅
延時間をとることができる。
Therefore, the propagation delay time becomes longer when the ordinary ray passes through all the optical paths than when the ordinary ray passes. When the optical paths of the ordinary ray and the extraordinary ray are mixed, the intermediate delay time occurs when only one of them is used. When the thicknesses of the birefringent plates 30 to 33 are all the same, the delay step Δt is constant. As shown in FIG. 1, in the case of a four-stage structure having four polarization rotation means and birefringent plates, t 0 , t 0 + Δt, t 0 + 2Δt, t 0 + 3Δt, t
Five types of delay times of 0 + 4Δt can be taken. Similarly, in a structure of n stages (n is a positive integer), n + 1 types of delay times can be taken.

【0030】このとき、遅延時間tは、 t=t0+k△t {kは整数、k=0〜n} (1) で表される。単位遅延時間△tは、複屈折板の厚さdを
変えることにより変化する、今、複屈折板としてd=1
0mmの方解石を用い、偏光回転手段として後述する液
晶によるものを用いると、波長が1.55μmのとき遅
延時間ステップ△tは約5.6ピコ秒(方解石を往復で
通過するときの常光線と異常光線の伝搬時間差)とな
る。
At this time, the delay time t is represented by t = t 0 + kΔt {k is an integer, k = 0 to n} (1). The unit delay time Δt changes by changing the thickness d of the birefringent plate. Now, as a birefringent plate, d = 1.
When a calciner of 0 mm is used and a liquid crystal which will be described later is used as the polarization rotating means, the delay time step Δt is about 5.6 picoseconds when the wavelength is 1.55 μm The propagation time difference of the extraordinary ray).

【0031】なお、本実施例における複屈折板30〜3
3としては方解石に限らず、同様な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どのようなもので
も利用できる。
Incidentally, the birefringent plates 30 to 3 in this embodiment.
No. 3 is not limited to calcite, and any material having similar birefringence and satisfying the necessary conditions can be used.

【0032】また、本実施例においては、説明を容易に
するために複屈折板内において常光線と異常光線が一定
の分離角度を持って空間的に分離して異なる光路を進む
ことを前提に説明してきた。しかし、本発明の本質は、
必ずしも常光線と異常光線が異なる光路を進むことにあ
るのではなく、常光線と異常光線の伝搬速度が異なるこ
とにある。したがって、複屈折板としては、分離角度が
最大になるように結晶の光軸に対して特定の角度で切り
出したものを使用する必要はなく、光軸に対する切り出
し角度を変えて分離角度を小さくしてもよい(0度でも
よい)。このことは、以下の実施例においても同様であ
る。
Further, in the present embodiment, on the premise that the ordinary ray and the extraordinary ray are spatially separated at a constant separation angle and travel in different optical paths in the birefringent plate, for ease of explanation. I've explained. However, the essence of the invention is
It does not necessarily mean that the ordinary ray and the extraordinary ray travel in different optical paths, but the propagation speeds of the ordinary ray and the extraordinary ray are different. Therefore, it is not necessary to use a birefringent plate cut at a specific angle with respect to the optical axis of the crystal so as to maximize the separation angle. May be (may be 0 degrees). This also applies to the following examples.

【0033】[第2実施例]図2は、請求項3に記載の
光可変遅延線の実施例の構成図である。まず、各部の対
応関係について説明する。1は入力光、2は出力光、3
は光信号の光路を示す線、10は入出力分離手段、20
〜22は偏光回転手段、30〜32は複屈折板、40は
ミラー、301〜327は各複屈折板の右端における光
の入出力位置、破線は常光線または異常光線についての
設定可能な光路、太い実線は光路の例である。
[Second Embodiment] FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the variable optical delay line according to the present invention. First, the correspondence relationship between the respective parts will be described. 1 is input light, 2 is output light, 3
Is a line showing the optical path of an optical signal, 10 is an input / output separating means, 20
22 to 22 are polarization rotation means, 30 to 32 are birefringent plates, 40 is a mirror, 301 to 327 are light input / output positions at the right end of each birefringent plate, broken lines are settable optical paths for ordinary rays and extraordinary rays, The thick solid line is an example of the optical path.

【0034】また、実線矢印は往路の光ビーム伝搬方向
を示す矢印、破線矢印は復路の光ビーム伝搬方向を示す
矢印、黒丸は紙面に垂直な光の電界振動方向(常光
線)、両側に矢のある矢印は紙面に平行な光の電界方向
(異常光線)を示す。本実施例の構成は、複屈折板30
〜32の厚さが段ごとに異なること、さらに詳しくは複
屈折板間の厚さの比が2のべき乗であることを除けば図
1の構成と全く同じである。したがって、光可変遅延線
内における光の伝搬についての説明は省略する。
The solid arrow indicates the forward light beam propagation direction, the broken arrow indicates the backward light beam propagation direction, the black circles indicate the electric field vibration direction (normal ray) of the light perpendicular to the paper surface, and the arrows on both sides. The arrow with indicates the electric field direction (extraordinary ray) of light parallel to the paper surface. The configuration of the present embodiment has a birefringent plate 30.
It is exactly the same as the configuration of FIG. 1 except that the thicknesses of .about.32 differ from step to step, and more specifically, the thickness ratio between the birefringent plates is a power of 2. Therefore, the description of the propagation of light in the variable optical delay line is omitted.

【0035】複屈折板間の厚さの比を2のべき乗とする
ことにより、新たに生じる特徴について次に述べる。図
1の構成ではn段構成の光可変遅延線により得られる遅
延時間の種類は,n+1種類であるのに対して、図2の
構成では2n種類と増加することが特徴である。すなわ
ち、各段における遅延時間は、その段を光が常光線で通
過するか異常光線で通過するかという2つの状態で表せ
るため、複屈折板の厚さの比が2のべき乗のとき全体の
遅延時間は、2進数で表せる。例えば、3段構成の場
合、複屈折板の厚さの比は4:2:1であり、遅延時間
の種類は8通りとなる。この場合の最小遅延ステップ
は、最も薄い複屈折板の厚さで決まる。
The characteristics newly generated by setting the thickness ratio between the birefringent plates to a power of 2 will be described below. In the configuration of FIG. 1, the number of types of delay time obtained by the n-stage variable optical delay line is n + 1 types, whereas in the configuration of FIG. 2, the number is 2 n types. That is, the delay time in each stage can be expressed in two states, that is, whether the light passes through the stage as an ordinary ray or an extraordinary ray, and therefore, when the thickness ratio of the birefringent plate is a power of 2, the delay time of the whole is The delay time can be represented by a binary number. For example, in the case of a three-stage structure, the thickness ratio of the birefringent plate is 4: 2: 1 and the delay time has eight types. The minimum delay step in this case is determined by the thickness of the thinnest birefringent plate.

【0036】[第3実施例]図3は、請求項4に記載の
光可変遅延線の実施例の構成図である。まず、各部の対
応関係について説明する。1は入力光、2は出力光、1
1は入出力分離手段、20〜22は偏光回転手段、30
〜32は複屈折板、40はミラー、50は偏光分離/合
成手段、60は1/2波長板、301〜327と30
1’〜327’は各複屈折板右端における光の入出力位
置、501と501’はそれぞれ偏光分離/合成手段5
0の右端における常光線と異常光線の入出力位置、破線
は常光線または異常光線についての設定可能な光路、太
い実線は光路の例である。
[Third Embodiment] FIG. 3 is a block diagram of an optical variable delay line according to a fourth embodiment of the present invention. First, the correspondence relationship between the respective parts will be described. 1 is input light, 2 is output light, 1
Reference numeral 1 is an input / output separating means, 20 to 22 are polarization rotating means, and 30
˜32 is a birefringent plate, 40 is a mirror, 50 is a polarized light separating / combining means, 60 is a ½ wavelength plate, and 301 to 327 and 30.
Reference numerals 1'-327 'denote light input / output positions at the right end of each birefringent plate, and 501 and 501' denote polarization splitting / combining means 5, respectively.
Input and output positions of the ordinary ray and the extraordinary ray at the right end of 0, the broken line is an optical path that can be set for the ordinary ray or the extraordinary ray, and the thick solid line is an example of the optical path.

【0037】また、実線矢印は往路の光ビーム伝搬方向
を示す矢印、破線矢印は復路の光ビーム伝搬方向を示す
矢印、黒丸は紙面に垂直な光の電界振動方向(常光
線)、両側に矢のある矢印は紙面に平行な光の電界方向
(異常光線)を示す。本実施例の構成は、図2の構成に
偏光分離/合成手段50と1/2波長板60を加えたも
のである。図2の構成では入力光1として直線偏光の光
だけしか許されないが、図3の構成にすることにより、
任意の偏光の光を入力光1とすることができるようにな
る。これにより、一層実用的な光可変遅延線を構成でき
る点が本実施例の特徴である。
The solid arrow indicates the forward light beam propagation direction, the broken arrow indicates the backward light beam propagation direction, the black circles indicate the electric field vibration direction (normal ray) of the light perpendicular to the paper surface, and the arrows on both sides. The arrow with indicates the electric field direction (extraordinary ray) of light parallel to the paper surface. The configuration of the present embodiment is obtained by adding the polarized light separating / combining means 50 and the ½ wavelength plate 60 to the configuration of FIG. Although only linearly polarized light is allowed as the input light 1 in the configuration of FIG. 2, the configuration of FIG.
The light of arbitrary polarization can be used as the input light 1. This is a feature of this embodiment in that a more practical variable optical delay line can be constructed.

【0038】次に、図3により、その動作を説明する。
任意偏光の入力光1は、入出力分離手段11を通過する
と、偏光分離/合成手段50に入射する。偏光分離/合
成手段50を通過すると、入力光は互いに直交する2つ
の偏光成分(上側が紙面に垂直な電界振動方向をもつ
光、下側が紙面に平行な振動方向をもつ光)に分離され
る。これらの内、下側の成分は、偏光分離/合成手段5
0直後に位置する1/2波長板60を通過するので、そ
の偏光面は90度回転し、電界振動方向が紙面に垂直に
変わる(上側と同じ偏光になる)。
Next, the operation will be described with reference to FIG.
When the input light 1 of arbitrary polarization passes through the input / output separating means 11, it enters the polarization separating / combining means 50. After passing through the polarization splitting / combining means 50, the input light is split into two polarization components orthogonal to each other (light having an electric field oscillation direction perpendicular to the paper surface, light having an oscillation direction parallel to the paper surface on the lower side). . Of these, the lower component is the polarized light separating / combining means 5
Since the light passes through the half-wave plate 60 located immediately after 0, its plane of polarization is rotated by 90 degrees, and the electric field vibration direction changes perpendicularly to the plane of the paper (the same polarization as the upper side).

【0039】これら2つの光は、偏光回転手段20から
ミラー40までの光可変遅延線本体部分に全く対等に左
方から偏光回転手段20から入射し、それぞれ独立に右
方向に進みミラー40で反射され、今度は左方に進み再
び偏光回転手段20から左方に出射する。(この光可変
遅延線本体部分の動作は、図2の構成と全く等価である
ので説明を省略する。)
These two lights are incident on the variable optical delay line main body portion from the polarization rotating means 20 to the mirror 40 from the polarization rotating means 20 from the left side in a completely equal manner, and are independently propagated to the right direction and reflected by the mirror 40. This time, the light travels to the left, and again exits from the polarization rotating means 20 to the left. (The operation of this optical variable delay line main body is completely equivalent to the configuration of FIG. 2, and therefore its explanation is omitted.)

【0040】さらに、上側の光はそのまま偏光分離/合
成手段50に入射し、下側の光は1/2波長板60によ
り偏光面が90度回転して紙面に平行な電界振動方向を
もつ光になった後に偏光分離/合成手段50に入射す
る。偏光分離/合成手段50を通過後、これらは合成さ
れて1つの光となり入出力分離手段11により、入力光
1と分離されて、出力光2として左方に出射する。
Further, the upper light is incident on the polarization separating / combining means 50 as it is, and the lower light is the light having the electric field oscillation direction parallel to the paper surface by rotating the polarization plane 90 degrees by the ½ wavelength plate 60. After that, the light enters the polarized light separating / combining means 50. After passing through the polarized light separating / combining means 50, these are combined into one light, which is separated from the input light 1 by the input / output separating means 11 and emitted to the left as the output light 2.

【0041】次に、入力光1が入出力分離手段11に左
方から入射してから、出力光2となって左方に出力され
るまでの所要時間(伝搬遅延時間)について説明する。
本実施例では、任意偏光の光は、偏光分離/合成手段5
0により互いに直交する偏光成分に分離され、それらは
全く同じ光路長をもつ光可変遅延線本体部分(偏光回転
手段20からミラー40まで)を通過し、再び偏光分離
/合成手段50により合成される。このため、二つの偏
光成分の伝搬遅延時間は全く等しく、出力光2の偏光状
態は入力光1の偏光状態と等しくなる(両偏光成分間の
位相差が入力時と出力時で等しいため)。すなわち、偏
光状態に依存しない光可変遅延線が構成できることにな
る。
Next, the required time (propagation delay time) from the input light 1 entering the input / output separating means 11 from the left to the output light 2 being output to the left will be described.
In this embodiment, the light of arbitrary polarization is polarized / separated by the polarization separation / combination means 5.
The polarized light components are orthogonally separated by 0, pass through the optical variable delay line body portion (from the polarization rotation means 20 to the mirror 40) having exactly the same optical path length, and are again synthesized by the polarization splitting / synthesizing means 50. . Therefore, the propagation delay times of the two polarization components are exactly the same, and the polarization state of the output light 2 is the same as the polarization state of the input light 1 (because the phase difference between both polarization components is the same at the time of input and at the time of output). That is, an optical variable delay line that does not depend on the polarization state can be configured.

【0042】[第4実施例]図4は、請求項5に記載の
光可変遅延線の実施例の構成図である。まず、各部の対
応関係について説明する。1は入力光、2は出力光、2
0〜23は偏光回転手段、30〜32は複屈折板、51
は偏光分離手段、52は偏光合成手段、60,61は1
/2波長板、70はレンズ、301〜314と301’
〜314’は各複屈折板の右端における光の入出力位
置、511と511’はそれぞれ偏光分離手段51の右
端における常光線と異常光線の出力位置、破線は常光線
または異常光線についての設定可能な光路、太い実線は
光路の例である。また、実線矢印は光ビーム伝搬方向を
示す矢印、黒丸は紙面に垂直な光の電界振動方向(常光
線)、両側に矢のある矢印は紙面に平行な光の電界方向
(異常光線)を示す。
[Fourth Embodiment] FIG. 4 is a block diagram of an optical variable delay line according to a fifth embodiment of the present invention. First, the correspondence relationship between the respective parts will be described. 1 is input light, 2 is output light, 2
0 to 23 are polarization rotation means, 30 to 32 are birefringent plates, 51
Is a polarization separating means, 52 is a polarization combining means, and 60 and 61 are 1
/ 2 wave plate, 70 is a lens, 301-314 and 301 '
˜314 ′ is the light input / output position at the right end of each birefringent plate, 511 and 511 ′ are the output positions of the ordinary ray and the extraordinary ray at the right end of the polarization separation means 51, and the broken line can be set for the ordinary ray or the extraordinary ray. The optical path and the thick solid line are examples of the optical path. The solid arrows indicate the light beam propagation direction, the black circles indicate the electric field oscillation direction of the light perpendicular to the paper surface (ordinary ray), and the arrows with arrows on both sides indicate the electric field direction of the light parallel to the paper surface (extraordinary ray). .

【0043】本実施例の構成は、図3の構成から入出力
分離手段とミラーを取り除き、代わりに出力側で偏光を
常光線に直すための偏光回転手段23、一方の偏光を異
常光線に変換するための1/2波長板61、2つの偏光
を合成する偏光合成手段52、及び出力光を集めるため
のレンズ70を加えたものである。第1〜第3実施例で
は、入力光は左方から入力し、ミラーにより光の進行方
向を180度変えて出力光も左方へ取り出すのに対し
て、本実施例では、左方から入力した入力光をレンズ7
0を介して右方に取り出す。
The configuration of the present embodiment is such that the input / output separating means and the mirror are removed from the configuration of FIG. 3, and instead the polarization rotating means 23 for converting the polarized light into an ordinary ray on the output side, one polarization is converted into an extraordinary ray. A half-wave plate 61, a polarization combining means 52 for combining two polarized lights, and a lens 70 for collecting output light are added. In the first to third embodiments, the input light is input from the left side, the traveling direction of the light is changed by 180 degrees by the mirror, and the output light is also extracted to the left side, whereas in the present embodiment, the input light is input from the left side. The input light is
Take out to the right through 0.

【0044】入力光1は、偏光分離手段51(構成は図
3における偏光分離/合成手段と等しい)により2つの
互いに直交する偏光成分に分離される。それらの偏光成
分の内、紙面に垂直な電界振動方向をもつ光はそのまま
光可変遅延線の本体部分(光制御素子20から複屈折板
32まで)に入射する。他方の紙面に平行な電界振動方
向をもつ光は、1/2波長板60により偏光面が90度
回転して電界振動方向が紙面に垂直となって光可変遅延
線の本体部分に入射する。
The input light 1 is split into two mutually orthogonal polarization components by the polarization splitting means 51 (the construction is the same as the polarization splitting / combining means in FIG. 3). Of these polarization components, light having an electric field oscillation direction perpendicular to the paper surface is directly incident on the main body of the variable optical delay line (from the light control element 20 to the birefringent plate 32). The light having the electric field vibration direction parallel to the other paper surface is incident on the main body portion of the variable optical delay line with the polarization plane rotated 90 degrees by the half-wave plate 60 and the electric field vibration direction being perpendicular to the paper surface.

【0045】光可変遅延線の本体部分の動作は、図3に
おいて光が偏光回転手段20に入射してからミラー40
に達するまでの動作と等しく、それぞれの光が等しい遅
延を受けて複屈折板32から右方向に出射する。複屈折
板32からの2つの出射光の偏光は互いに等しく、常光
線または異常光線である。偏光回転手段23は、これら
2つの光が常に常光線となって出力されるように偏光面
を回転する。すなわち、その入力がともに常光線の時は
偏光面を0度回転し、入力が異常光線の時には偏光面を
90度回転する。
The operation of the main body of the variable optical delay line is as follows. In FIG.
The light is emitted to the right from the birefringent plate 32 with the same delay as the operation up to. The two lights emitted from the birefringent plate 32 have the same polarization and are ordinary rays or extraordinary rays. The polarization rotation means 23 rotates the polarization plane so that these two lights are always output as ordinary rays. That is, when both inputs are ordinary rays, the plane of polarization is rotated by 0 degrees, and when the input is extraordinary rays, the plane of polarization is rotated by 90 degrees.

【0046】さらに、偏光回転手段23からの2つの出
射光の内、下側の光はそのまま偏光合成手段52(構成
は図3における偏光分離/合成手段と等しい)に入射す
るが、同図中、上側の光は1/2波長板61により偏光
面が90度回転して電界振動方向が紙面に平行になって
偏光合成手段52に入射する。偏光合成手段52の右端
において2つの光は合成されて1つの光となって出射す
る。偏光合成手段52を出射する際に、光はどの位置か
ら出射する場合でも同じ角度で出射する。このため、凸
レンズであるレンズ70を通過した後、光はその焦点に
集光される。したがって、レンズ70の焦点位置に出力
端子となる光ファイバの端面を配置すれば、出力光2を
光ファイバに入射することができる。このようにして、
本実施例によっても偏光状態に依存しない光可変遅延線
が構成できることになる。
Further, of the two outgoing lights from the polarization rotating means 23, the lower light is directly incident on the polarization combining means 52 (the construction is the same as the polarization separating / combining means in FIG. 3), but in the figure. The polarization plane of the upper light is rotated 90 degrees by the ½ wavelength plate 61, the electric field oscillation direction becomes parallel to the paper surface, and enters the polarization combining means 52. At the right end of the polarized light combining means 52, the two lights are combined and emitted as one light. When the light is emitted from the polarization beam combiner 52, the light is emitted at the same angle regardless of the position from which the light is emitted. Therefore, after passing through the lens 70 which is a convex lens, the light is condensed at the focal point. Therefore, by arranging the end face of the optical fiber serving as the output terminal at the focal position of the lens 70, the output light 2 can be incident on the optical fiber. In this way,
This embodiment also makes it possible to construct an optical variable delay line that does not depend on the polarization state.

【0047】[第5実施例]図5は、請求項6に記載の
光可変遅延線の実施例の構成図である。まず、各部の対
応関係について説明する。1は入力光、2は出力光、2
0〜25は偏光回転手段、30〜35は複屈折板、51
は偏光分離手段、52は偏光合成手段、60,61は1
/2波長板、301〜351と301’〜351’は各
複屈折板の右端における光の入出力位置、511と51
1’はそれぞれ偏光分離手段51の右端における常光線
と異常光線の出力位置、521と521’はそれぞれ偏
光合成手段52の左端における常光線と異常光線の入力
位置、破線は常光線または異常光線についての設定可能
な光路、太い実線は光路の例である。また、実線矢印は
光ビーム伝搬方向を示す矢印、黒丸は紙面に垂直な光の
電界振動方向(常光線)、両側に矢のある矢印は紙面に
平行な光の電界方向(異常光線)を示す。
[Fifth Embodiment] FIG. 5 is a block diagram of an optical variable delay line according to a sixth embodiment of the present invention. First, the correspondence relationship between the respective parts will be described. 1 is input light, 2 is output light, 2
0 to 25 are polarization rotation means, 30 to 35 are birefringent plates, 51
Is a polarization separating means, 52 is a polarization combining means, and 60 and 61 are 1
The half wave plates 301 to 351 and 301 'to 351' are light input / output positions 511 and 51 at the right end of each birefringent plate.
1'is the output positions of the ordinary ray and the extraordinary ray at the right end of the polarization separating means 51, 521 and 521 'are the input positions of the ordinary ray and the extraordinary ray at the left end of the polarization combining means 52, respectively, and the broken line is the ordinary ray or the extraordinary ray. The light path that can be set, and the thick solid line is an example of the light path. The solid arrows indicate the light beam propagation direction, the black circles indicate the electric field oscillation direction of the light perpendicular to the paper surface (ordinary ray), and the arrows with arrows on both sides indicate the electric field direction of the light parallel to the paper surface (extraordinary ray). .

【0048】本実施例の構成は、図3の構成から入出力
分離手段とミラーを取り除き、光可変遅延線の本体部分
(偏光回転手段と複屈折板で構成される構成要素群)を
もう1組(ただし光軸に対して180度回転したもの)
と1/2波長板61と偏光合成手段52を加えたもので
ある。なお、図5では、図を簡略化するために2組の構
成要素群中の偏光回転手段または複屈折板の段数は2段
ずつに減らして描いてある。
In the structure of this embodiment, the input / output separating means and the mirror are removed from the structure shown in FIG. 3, and the main part of the variable optical delay line (a group of constituent elements composed of the polarization rotating means and the birefringent plate) is added. Set (however, rotated 180 degrees with respect to the optical axis)
A half wave plate 61 and a polarized light combining means 52 are added. Note that in FIG. 5, the number of stages of the polarization rotation means or the birefringent plate in the two sets of constituent elements is reduced to two in order to simplify the drawing.

【0049】本実施例において、入力光1が偏光分離手
段51に入射して第1構成要素群(偏光回転手段20か
ら複屈折板31)の右端に達するまでの動作は、図3に
おいて光がミラーに達するまでの動作と全く等価であ
る。また、複屈折板34から偏光回転手段25で構成さ
れる第2の構成要素群は第1の構成要素群に対して、複
屈折板31と34の境界線に対して線対称に配置してあ
るので、第1,第2の構成要素群間でそれぞれ対称な位
置にある偏光回転手段の偏光回転角が等しければ(偏光
回転手段20と25による偏光面の回転角が等しく、か
つ偏光回転手段21と24の偏光面の回転角が等し
い)、第2の構成要素群内での光路は第1の構成要素群
内での光路と完全に対称になる。
In this embodiment, the operation until the input light 1 enters the polarization separation means 51 and reaches the right end of the first component group (polarization rotation means 20 to the birefringence plate 31) is as shown in FIG. It is completely equivalent to the operation up to the mirror. Further, the second component group composed of the birefringent plate 34 to the polarization rotation means 25 is arranged line-symmetrically with respect to the boundary line between the birefringent plates 31 and 34 with respect to the first component group. Therefore, if the polarization rotation angles of the polarization rotation means at the symmetrical positions between the first and second constituent element groups are equal (the rotation angles of the polarization planes by the polarization rotation means 20 and 25 are equal, and the polarization rotation means is the same). The rotation angles of the planes of polarization of 21 and 24 are equal), and the optical path in the second component group is completely symmetrical to the optical path in the first component group.

【0050】さらに、偏光分離系(偏光分離手段51と
1/2波長板60からなる)と同じ構造で向きが逆向き
の偏光合成系(偏光合成手段52と1/2波長板61か
らなる)により第2の構成要素群からの2つの出射光は
合成されて出力光2として右方に出力される。すなわ
ち、図3においてミラーを用いて構成していた往復の光
路を、図5ではミラーの代わりに往路と同じ構成の構成
要素群と偏光合成系を対称に配置することにより一方向
の光路として、偏光状態に依存しない光可変遅延線を構
成している。(機能的には第3実施例と全く等価であ
る。)
Further, a polarization combining system (comprising the polarization combining means 52 and the half-wave plate 61) having the same structure as the polarization separation system (comprising the polarization separating means 51 and the half-wave plate 60) but oriented in the opposite direction. Thus, the two emitted lights from the second component group are combined and output to the right as output light 2. That is, in FIG. 5, the round-trip optical path formed by using a mirror is replaced with a mirror in FIG. An optical variable delay line that does not depend on the polarization state is configured. (Functionally, it is completely equivalent to the third embodiment.)

【0051】なお、本実施例の特別な場合として、複屈
折板における常光線と異常光線の分離角度が0度の場合
(光軸を含む面で切り出した結晶を用いた場合)には、
第1構成要素群(偏光回転手段20から複屈折板31)
の出射光は、すべて同じ光路を辿るので、第2の構成要
素群(複屈折板34から偏光回転手段25)は省略でき
る。ただし、遅延ステップは半分になる。
As a special case of the present embodiment, when the separation angle between the ordinary ray and the extraordinary ray in the birefringent plate is 0 degree (when a crystal cut out in a plane including the optical axis is used),
First component group (polarization rotating means 20 to birefringent plate 31)
Since all the emitted light of 1) follows the same optical path, the second component group (the birefringent plate 34 to the polarization rotation means 25) can be omitted. However, the delay step is halved.

【0052】次に第1〜第5実施例の構成要素である偏
光分離/合成手段、偏光回転手段、入出力分離手段の具
体的構成例について説明する。偏光分離/合成手段は、
具体的には図6のような構成で実現できる。図6におい
て、1,5,6は入力光、2,7,8は出力光、36,
37は複屈折板、62は1/2波長板、361,36
1’は複屈折板36の右端における光の入出力位置であ
る。
Next, a concrete configuration example of the polarization separating / combining means, the polarization rotating means, and the input / output separating means which are the constituent elements of the first to fifth embodiments will be described. Polarization separation / combination means
Specifically, it can be realized by the configuration as shown in FIG. In FIG. 6, 1, 5, 6 are input lights, 2, 7, 8 are output lights, 36,
37 is a birefringent plate, 62 is a half-wave plate, 361, 36
Reference numeral 1'denotes an input / output position of light at the right end of the birefringent plate 36.

【0053】図6(a)は、左方より、任意偏光の入力
光1が入射した場合の偏光分離動作を示している。入力
光1は、複屈折板36内で互いに直交する偏光成分(常
光線と異常光線)に分離され、異常光線は斜行し、常光
線は直進する。そして、異常光線は位置361から、常
光線は位置361’からそれぞれ1/2波長板62に入
射する。1/2波長板62を通過した光の偏光面は90
度回転するため、常光線は異常光線に、また異常光線は
常光線に変換される。その結果、複屈折板37内では、
位置361から来た光は常光線として直進し、また位置
361’からきた光は異常光線として斜行する。そし
て、それらは複屈折板37右端から右方向に出射する。
FIG. 6A shows the polarization splitting operation when the input light 1 of arbitrary polarization is incident from the left side. The input light 1 is separated into polarization components (ordinary ray and extraordinary ray) orthogonal to each other in the birefringent plate 36, the extraordinary ray obliquely travels, and the ordinary ray advances straight. Then, the extraordinary ray enters the ½ wavelength plate 62 from the position 361, and the ordinary ray enters the ½ wavelength plate 62 from the position 361 ′. The polarization plane of the light passing through the half-wave plate 62 is 90
The ordinary ray is converted into an extraordinary ray and the extraordinary ray is converted into an ordinary ray because of the rotation. As a result, in the birefringent plate 37,
The light coming from the position 361 goes straight as an ordinary ray, and the light coming from the position 361 ′ skews as an extraordinary ray. Then, they are emitted rightward from the right end of the birefringent plate 37.

【0054】なお、複屈折板36内で分離された2つの
直交する偏光成分の内、同図中、上側の成分は複屈折板
36内では異常光線、複屈折板37内では常光線として
進み、下側の成分は複屈折板36内では常光線、複屈折
板内37では異常光線として進む。このとき、複屈折板
36と37の厚さは等しいため、上側成分と下側成分の
光学的な光路長は等しい。したがって、上側成分と下側
成分が複屈折板36に入射してから複屈折板37を出射
するまでの伝搬遅延時間は等しくなる。
Of the two orthogonal polarization components separated in the birefringence plate 36, the upper component in the figure advances as an extraordinary ray in the birefringence plate 36 and an ordinary ray in the birefringence plate 37. , The lower component proceeds as an ordinary ray in the birefringent plate 36 and as an extraordinary ray in the birefringent plate 37. At this time, since the birefringent plates 36 and 37 have the same thickness, the optical path lengths of the upper component and the lower component are equal. Therefore, the propagation delay time from when the upper component and the lower component are incident on the birefringent plate 36 to when they are emitted from the birefringent plate 37 is equal.

【0055】図6(b)は、左方より、互いに直交する
偏光面をもつ2つの入力光5と6が入射した場合の偏光
合成動作を示している。紙面に垂直な電界振動方向をも
つ入力光5は、複屈折板37内では常光線であるため直
進し、紙面に平行な電界振動方向をもつ入力光6は、複
屈折板37内では異常光線であるため斜行する。それら
の偏光面は、1/2波長板62を通過した際に90度回
転するため、常光線は異常光線に、また異常光線は常光
線に変換される。その結果、複屈折板36内では、位置
361から入射した光は異常光線として斜行し、また位
置361’から入射した光は常光線として直進する。そ
して、それらは複屈折板36の左端で合成され、任意の
偏光をもつ出力光2として左方に出射する。このよう
に、図6の構成は、偏光成分の分離/合成の手段として
機能する。
FIG. 6B shows a polarization combining operation when two input lights 5 and 6 having polarization planes orthogonal to each other are incident from the left side. The input light 5 having an electric field oscillation direction perpendicular to the paper surface is an ordinary ray in the birefringent plate 37 and therefore goes straight, and the input light 6 having an electric field oscillation direction parallel to the paper surface is an extraordinary ray in the birefringent plate 37. Because it is, it skews. Since their polarization planes rotate 90 degrees when passing through the half-wave plate 62, ordinary rays are converted into extraordinary rays and extraordinary rays are converted into ordinary rays. As a result, in the birefringent plate 36, the light incident from the position 361 skews as an extraordinary ray, and the light incident from the position 361 ′ goes straight as an ordinary ray. Then, they are combined at the left end of the birefringent plate 36 and emitted to the left as the output light 2 having an arbitrary polarization. In this way, the configuration of FIG. 6 functions as a means for separating / combining the polarization components.

【0056】また、偏光分離/合成手段は、図7のよう
な構成でも実現できる(ただし、図では合成動作は分離
動作と全く逆の動作であるので省略してある)。図7に
おいて、1は入力光、7,8は出力光、36,37は複
屈折板、361,361’は複屈折板36の右端におけ
る光の入出力位置である。371,371’は複屈折板
37の右端における光の入出力位置である。図7
(a),(b)は、それぞれ偏光分離/合成手段の側面
図と平面図である。
The polarized light separating / combining means can also be realized by the configuration shown in FIG. 7 (however, in the figure, the combining operation is completely opposite to the separating operation, so that it is omitted). In FIG. 7, 1 is input light, 7 and 8 are output light, 36 and 37 are birefringent plates, and 361 and 361 ′ are light input / output positions at the right end of the birefringent plate 36. Reference numerals 371 and 371 ′ are light input / output positions at the right end of the birefringent plate 37. Figure 7
(A), (b) is a side view and a plan view of a polarization splitting / combining means, respectively.

【0057】図7(a),(b)では、左方より任意偏
光の入力光1が入射した場合の偏光分離動作を示してい
る。この構成では、分離された常光線と異常光線の光路
を含む平面が複屈折板36と37とで直角となるように
配置してある。図7(b)に示すように、入力光1は複
屈折板36内で互いに直交する偏光成分(常光線と異常
光線)に分離され、異常光線は斜行し、常光線は直進す
る。そして、常光線は位置361から、異常光線は位置
361’からそれぞれ複屈折板37に入射する。複屈折
板37内では、同図(a)に示すように位置361から
来た光は異常光線として斜行し、また位置361’から
きた光は常光線として直進する。そして、それらは複屈
折板37右端から右方向に出射する。
FIGS. 7A and 7B show the polarization splitting operation when the input light 1 of arbitrary polarization is incident from the left side. In this configuration, the planes including the optical paths of the separated ordinary ray and extraordinary ray are arranged so that the birefringent plates 36 and 37 are at a right angle. As shown in FIG. 7B, the input light 1 is separated into polarization components (ordinary ray and extraordinary ray) orthogonal to each other in the birefringent plate 36, the extraordinary ray obliquely passes, and the ordinary ray advances straight. Then, the ordinary ray and the extraordinary ray enter the birefringent plate 37 from the position 361 and the position 361 ′, respectively. In the birefringent plate 37, the light coming from the position 361 skews as an extraordinary ray, and the light coming from the position 361 ′ goes straight as an ordinary ray, as shown in FIG. Then, they are emitted rightward from the right end of the birefringent plate 37.

【0058】なお、複屈折板36内で分離された2つの
直交する偏光成分の内、常光線は複屈折板37内で異常
光線として進み、異常光線は複屈折板内37で常光線と
して進む。このとき、複屈折板36と37の厚さは等し
いため、分離された2つの成分の光学的な光路長は等し
い。したがって、2つの偏光成分が複屈折板36に入射
してから複屈折板37を出射するまでの伝搬遅延時間は
等しくなる。ここで、合成動作は分離動作と全く逆の動
作であり、入力光と出力光を入れ替えて、光の進路を逆
方向に考えればよい。このように図7の構成もまた、偏
光成分の分離/合成の手段として機能する。
Of the two orthogonal polarization components separated in the birefringent plate 36, the ordinary ray advances as an extraordinary ray in the birefringent plate 37 and the extraordinary ray advances as an ordinary ray in the birefringent plate 37. . At this time, since the birefringent plates 36 and 37 have the same thickness, the optical paths of the two separated components are equal to each other. Therefore, the propagation delay times from the two polarization components entering the birefringent plate 36 to the exit from the birefringent plate 37 are equal. Here, the synthesizing operation is an operation that is completely opposite to the separating operation, and it suffices to replace the input light with the output light and consider the light path in the opposite direction. Thus, the configuration of FIG. 7 also functions as a means for separating / combining the polarization components.

【0059】偏光回転手段は、外部から加える制御信号
(例えば電界や磁界)に従い、その偏光回転角度を変化
させるもの(0度または90度)である。具体例とし
て、図8のような液晶を用いた偏光回転手段を考える。
同図において、80は液晶、81,82は透明電極、8
3,84は等方性透明媒質、85,86はスペーサであ
る。図のような構造で適当な配向処理を施した液晶セル
(例えばツイステッドネマチック液晶{TN液晶}セ
ル)は、透明電極81,82間に加える電圧により、偏
光回転角度が変化する。
The polarization rotation means changes the polarization rotation angle (0 degree or 90 degrees) according to a control signal (eg, electric field or magnetic field) applied from the outside. As a specific example, consider a polarization rotating means using a liquid crystal as shown in FIG.
In the figure, 80 is a liquid crystal, 81 and 82 are transparent electrodes, 8
3 and 84 are isotropic transparent media, and 85 and 86 are spacers. In a liquid crystal cell (for example, a twisted nematic liquid crystal {TN liquid crystal} cell) having a structure shown in the figure and subjected to an appropriate alignment treatment, the polarization rotation angle changes depending on the voltage applied between the transparent electrodes 81 and 82.

【0060】すなわち、光が左方または右方から液晶セ
ルを1回通過する際に、印加電圧がV1(電圧ゼロ)の
とき偏光が90度回転し(1/2波長板と等価)、V2
(数ボルト程度の交流電圧)のときは偏光回転が起こら
ない(偏光回転角:0度)。また、ツイステッドネマチ
ック液晶以外の他の種類の液晶(例えばスーパーツイス
テッドネマチック液晶や強誘電性液晶)を用いても偏光
回転手段を構成できる。さらに、液晶以外の材料(例え
ば誘電体結晶やPLZT等の透明セラミックス)を用い
ても偏光回転手段を構成することは可能である。なお、
等方性透明媒質83,84は、ガラスのような等方性透
明材料が使用できる。
That is, when light passes through the liquid crystal cell once from the left or right, when the applied voltage is V1 (zero voltage), the polarization is rotated by 90 degrees (equivalent to a ½ wavelength plate), and V2
At the time of (AC voltage of about several volts), polarization rotation does not occur (polarization rotation angle: 0 degree). Further, the polarization rotating means can be configured by using a liquid crystal other than the twisted nematic liquid crystal (for example, a super twisted nematic liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal). Further, the polarization rotating means can be configured by using a material other than liquid crystal (for example, a dielectric crystal or a transparent ceramic such as PLZT). In addition,
The isotropic transparent media 83 and 84 can be made of an isotropic transparent material such as glass.

【0061】入出力分離手段としては、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。そのような損失を除くためには、図9に示すような
公知のサーキュレータ回路を用いればよい。このサーキ
ュレータにおいては、X点から入射した任意の偏光面を
もつ入力光1を、偏光ビームスプリッタ91により直交
する2つの偏光成分(p偏光とs偏光)に分離し、それ
ぞれ独立にファラデー回転子95と1/2波長板96を
通過させる。
As the input / output separating means, one having no polarization dependency is required, and for example, a half mirror can be used. However, in that case, a theoretical loss of 3 dB occurs. To remove such a loss, a known circulator circuit as shown in FIG. 9 may be used. In this circulator, an input light 1 having an arbitrary polarization plane incident from a point X is split into two polarization components (p-polarized light and s-polarized light) orthogonal to each other by a polarization beam splitter 91, and the Faraday rotators 95 are independently separated from each other. And the half wave plate 96.

【0062】ファラデー回転子95(偏光面を45度回
転)と1/2波長板96(偏光面を45度回転)を通過
する際に、それぞれの偏光成分は90度(45度+45
度)偏光面が回転し、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。さらに、これらを偏光ビーム
スプリッタ92により再び合成し、Z点から光可変遅延
線の本体部分へ向けて出力する。
When passing through the Faraday rotator 95 (rotating the polarization plane by 45 degrees) and the ½ wavelength plate 96 (rotating the polarization plane by 45 degrees), the respective polarization components are 90 degrees (45 degrees + 45 degrees).
The polarization plane rotates, and the p-polarized component is converted into s-polarized light and the s-polarized component is converted into p-polarized light. Further, these are combined again by the polarization beam splitter 92 and output from the point Z toward the main body of the variable optical delay line.

【0063】逆に、光可変遅延線の本体部分から戻って
きた光は、Z点からサーキュレータに入射し、偏光ビー
ムスプリッタ92に入射した光は、p偏光とs偏光に分
離され、1/2波長板96とファラデー回転子95を通
過する。このとき、ファラデー回転子95では、進行方
向に対して往路と同方向に45度偏光面が回転するのに
対して、1/2波長板96では、進行方向に対して往路
と逆方向に45度偏光面が回転する。
On the contrary, the light returning from the main body of the variable optical delay line enters the circulator from the Z point, and the light entering the polarization beam splitter 92 is split into p-polarized light and s-polarized light, It passes through the wave plate 96 and the Faraday rotator 95. At this time, in the Faraday rotator 95, the polarization plane rotates 45 degrees in the same direction as the forward path with respect to the traveling direction, whereas in the ½ wavelength plate 96, the polarization plane rotates 45 degrees in the reverse direction with respect to the traveling direction. The plane of polarization rotates.

【0064】このため、ファラデー回転子と1/2波長
板による偏光回転が打ち消されて、結果としてp偏光は
p偏光のまま、s偏光はs偏光のまま(ここでは往路と
復路の光を区別するために、復路の偏光成分はp’,
s’と表記した)偏光ビームスプリッタ91に入射し、
合成されてY点から出射する。このようにして、偏光状
態に依存しない入出力分離手段が構成できる。なお、フ
ァラデー回転子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。
For this reason, the polarization rotation due to the Faraday rotator and the half-wave plate is canceled, and as a result, the p-polarized light remains p-polarized light and the s-polarized light remains s-polarized light (here, the forward light and the backward light are distinguished from each other. In order to achieve
incident on a polarizing beam splitter 91 (denoted as s ′),
The combined light is emitted from the point Y. In this way, the input / output separating means independent of the polarization state can be constructed. The Faraday rotator is a magneto-optical rotator, and actually requires a magnet that gives a magnetic field parallel to the optical path, but it is omitted in the figure for simplicity.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型、高精度、高確度かつ可変領域の広い光可変遅延線
が実現できる。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,
It is possible to realize an optical variable delay line that is compact, highly accurate, highly accurate, and has 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.

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

【図1】 本発明の第1実施例における光可変遅延線の
構成を説明するための説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical variable delay line according to a first exemplary embodiment of the present invention.

【図2】 同第2実施例における光可変遅延線の構成を
説明するための説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a configuration of an optical variable delay line in the second embodiment.

【図3】 同第3実施例における光可変遅延線の構成を
説明するための説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a configuration of an optical variable delay line in the third embodiment.

【図4】 同第4実施例における光可変遅延線の構成を
説明するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical variable delay line according to the fourth embodiment.

【図5】 同第5実施例における光可変遅延線の構成を
説明するための説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical variable delay line according to the fifth embodiment.

【図6】 本発明の第1乃至第5実施例における偏光分
離合成手段の具体的な構成を説明するための説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration of polarized light separating / combining means in the first to fifth embodiments of the present invention.

【図7】 同第1乃至第5実施例における偏光分離合成
手段の他の具体的な構成を説明するための説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining another specific configuration of the polarization splitting / combining means in the first to fifth embodiments.

【図8】 同第1乃至第5実施例における偏光回転手段
の具体的な構成を説明するための説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration of the polarization rotating means in the first to fifth embodiments.

【図9】 同第1乃至第5実施例における入出力分離手
段として用いる公知のサーキュレータの構成を説明する
ための説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a known circulator used as an input / output separating means in the first to fifth embodiments.

【図10】 光可変遅延線の基本構成要素の構成を説明
するための説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a configuration of basic components of the variable optical delay line.

【図11】 光可変遅延線の動作原理を説明するための
説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the operation principle of the variable optical delay line.

【図12】 複数段からなる光可変遅延線の構成を説明
するための説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical variable delay line including a plurality of stages.

【符号の説明】 1,5,6……入力光、2,7,8……出力光、3……
光路、10,11……入出力分離手段、20〜25……
偏光回転手段、30〜37……複屈折板、40……ミラ
ー、50……偏光分離/合成手段、51……偏光分離手
段、52……偏光合成手段、60〜62……1/2波長
板、70……レンズ、80……液晶、81,82……透
明電極、83,84……等方性透明媒質、85,86…
…スペーサ、90……遅延線への入/出力光、91,9
2……偏光ビームスプリッタ、93,94……直角プリ
ズム、95……ファラデー回転子、96……1/2波長
板、97……光ビームの進路、100……複屈折板、1
01……光ビーム、102……電界の振動方向、103
……光軸
[Explanation of symbols] 1, 5, 6 ... Input light, 2, 7, 8 ... Output light, 3 ...
Optical path 10,11 ... Input / output separation means 20-25 ...
Polarization rotating means, 30-37 ... Birefringent plate, 40 ... Mirror, 50 ... Polarization separating / combining means, 51 ... Polarization separating means, 52 ... Polarization combining means, 60-62 ... 1/2 wavelength Plate, 70 ... lens, 80 ... liquid crystal, 81, 82 ... transparent electrode, 83, 84 ... isotropic transparent medium, 85, 86 ...
... Spacer, 90 ... Input / output light to delay line, 91, 9
2 ... Polarizing beam splitter, 93, 94 ... Right angle prism, 95 ... Faraday rotator, 96 ... 1/2 wave plate, 97 ... Light beam path, 100 ... Birefringent plate, 1
01 ... light beam, 102 ... electric field vibration direction, 103
……optical axis

Claims (6)

【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直線偏光の光信
号の偏光面を所定の角度だけ回転させる偏光回転手段
と、 前記偏光回転手段を通過した光信号の伝達媒体となる複
屈折板と、 前記複屈折板を通過した光信号を反射するミラーとを備
え、 前記偏光回転手段における偏光面の回転角度を制御する
ことにより前記複屈折板内での光信号の伝搬遅延時間を
制御する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 a linearly polarized light incident through the input / output separating means. Polarization rotating means for rotating the polarization plane of the optical signal by a predetermined angle, a birefringent plate serving as a transmission medium for the optical signal passed through the polarization rotating means, and a mirror for reflecting the optical signal passed through the birefringent plate. An optical variable delay line, comprising: controlling a rotation angle of a polarization plane in the polarization rotating means to control a propagation delay time of an optical signal in the birefringent plate.
【請求項2】 前記偏光回転手段と前記複屈折板をそれ
ぞれ複数個備えることを特徴とする請求項1記載の光可
変遅延線。
2. The variable optical delay line according to claim 1, wherein each of the polarization rotating means and the birefringent plate is provided in plural.
【請求項3】 前記複数の複屈折板間の厚さの比が2の
べき乗であることを特徴とする請求項2記載の光可変遅
延線。
3. The variable optical delay line according to claim 2, wherein the thickness ratio between the plurality of birefringent plates is a power of two.
【請求項4】 任意の偏光を持つ1つの光信号を直交す
る2つの偏光成分に分離し、または直交する2つの偏光
成分を合成して1つの光信号を生成する偏光分離/合成
手段と、前記偏光分離/合成手段の一方の偏光成分の偏
光面を90度回転させる波長板とを備えることを特徴と
する請求項1乃至3に記載の光可変遅延線。
4. A polarization separating / combining means for separating one optical signal having an arbitrary polarization into two orthogonal polarization components or combining two orthogonal polarization components to generate one optical signal. 4. The variable optical delay line according to claim 1, further comprising: a wavelength plate that rotates a polarization plane of one polarization component of the polarization splitting / combining means by 90 degrees.
【請求項5】 前記入出力分離手段と前記ミラーを取り
除き、代わりに出力光を合成するためのレンズを備える
ことを特徴とする請求項1乃至4に記載の光可変遅延
線。
5. The variable optical delay line according to claim 1, wherein the input / output separating means and the mirror are removed, and a lens for synthesizing output light is provided instead.
【請求項6】 前記入出力分離手段と前記ミラーとを取
り除いたすべての構成要素群を第一の構成要素群とし、
さらに第一の構成要素群と同一の構成の第二の構成要素
群を備え、第一の構成要素群に対して第二の構成要素群
を光軸に対して逆方向に配置することを特徴とする請求
項1乃至4に記載の光可変遅延線。
6. A first constituent element group is all constituent element groups excluding the input / output separating means and the mirror,
Further, a second component group having the same configuration as the first component group is provided, and the second component group is arranged in the direction opposite to the optical axis with respect to the first component group. The variable optical delay line according to any one of claims 1 to 4.
JP7081522A 1995-04-06 1995-04-06 Optical variable delay line Pending JPH08278472A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017122582A (en) * 2016-01-04 2017-07-13 富士電機株式会社 Spectroscopic instrument and spectroscopy

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JP2017122582A (en) * 2016-01-04 2017-07-13 富士電機株式会社 Spectroscopic instrument and spectroscopy

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