JPH0894969A - 光サーキュレータおよび光の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏波分散を抑えるとともに、アイソレーショ
ンを高めることができる光サーキュレータを提供する。 【構成】 このサーキュレータは、第１〜第８の複屈折
材料（２１−１〜２１−８）と、ファラデ回転子（１９
−１〜１９−３）と、１／２波長板（２０）と、偏光保
証板（Ｈ１，Ｈ２）とを具備している。ファイバ（Ｆ１
〜Ｆ４）から入力された光は、高いアイソレーションを
有して目的のファイバに結合するとともに、どのファイ
バ（Ｆ１〜Ｆ４）からの光の入力に対しても信号光の偏
波分散を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを用いた光
通信等に用いられる光サーキュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】光サーキュレータは、光ファイバ等の光
導波ガイドが接続されて双方向通信やデータリンク等に
使用されている。

【０００３】このような光サーキュレータは、特公昭６
０−２９８８７号公報、特開平４−３４８１３号公報、
特開平５−２１５９９０号公報に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の光サーキュレータにおいてはアイソレーションが十
分でない。本願発明は、これらの発明に立脚しつつもさ
らに高いアイソレーションが得られる光サーキュレータ
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題に鑑みてなされたものであり、第１ポートから入力さ
れた第１光を第２ポートに出力し、第２ポートから入力
された第２光を第３ポートに出力し、第３ポートから入
力された第３光を第４ポートに出力し、第４ポートから
入力された第４光を第１ポートに出力する光サーキュレ
ータを対象とするものであり、入射した光のうち常光線
は直進させ、異常光線は屈折させて出射する第１、第
２、第３、第４、第５、第６、第７および第８の複屈折
材料と、入射した２つの偏光に位相差を与えて出射する
第１および第２の偏光補償板と、入射した偏光の方位を
±４５度回転して出射する第１、第２および第３の非相
反旋光素子と、入射した偏光の方位を４５度回転して出
射する相反旋光素子と、入射した常光線は反射し、異常
光線は透過する第１面およびこれらの光線のうちの一方
を反射して他方の光線とほぼ平行に出射する第１反射面
を有する第１の偏光ビームスプリッタと、入射した常光
線は反射し、異常光線は透過する第２面およびこれらの
光線のうちの一方を反射して他方の光線とほぼ平行に出
射する第１反射面を有する第２の偏光ビームスプリッタ
とを備える。

【０００６】第１の偏光ビームスプリッタ、第５の複屈
折材料および第１の非相反旋光素子は、第１ポートから
入射された第１光が前記第５の複屈折材料を透過するこ
とにより常光線と異常光線とに空間的に分離された後、
これらの常光線と異常光線とが共に第１の偏光ビームス
プリッタの第１面の表面側から入射して第１の非相反旋
光素子に入射されるように配置される。

【０００７】第７の複屈折材料は、第３ポートから入射
された第３光がこの第７の複屈折材料を透過することに
より常光線と異常光線とに空間的に分離された後、これ
らの常光線と異常光線とが共に第１の偏光ビームスプリ
ッタの第１面の裏面側から入射して第１の非相反旋光素
子に入射されるように配置される。

【０００８】第２の偏光ビームスプリッタ、第６の複屈
折材料および第２の非相反旋光素子は、第２ポートから
入射された第２光が第６の複屈折材料を透過することに
より常光線と異常光線とに空間的に分離された後、これ
らの常光線と異常光線とが共に第２の偏光ビームスプリ
ッタの第２面の裏面側から入射して第２の非相反旋光素
子に入射されるように配置される。

【０００９】第８の複屈折材料は、第４ポートから入射
された第４光がこの第８の複屈折材料を透過することに
より常光線と異常光線とに空間的に分離された後、これ
らの常光線と異常光線とが共に第２の偏光ビームスプリ
ッタの第２面の表面側から入射して第２の非相反旋光素
子に入射されるように配置され、第３の非相反旋光素子
は、第１の非相反旋光素子と第２の非相反旋光素子との
間を伝搬する光の経路上に配置され、相反旋光素子は、
第３の非相反旋光素子と第２の非相反旋光素子との間を
伝搬する光の経路上に配置される。

【００１０】第１の複屈折材料は、第１の非相反旋光素
子と第３の非相反旋光素子との間であって、第５の複屈
折材料および第１の非相反旋光素子を介してこの第１の
複屈折材料に入射される第１光のうちの一方の偏光の伝
搬経路上であり、且つ、この第１の複屈折材料の固有偏
光の方位が第１光のうちの一方の偏光の方位にほぼ一致
するように配置される。

【００１１】第２の複屈折材料は、第１の非相反旋光素
子と第３の非相反旋光素子との間であって、第５の複屈
折材料および第１の非相反旋光素子を介してこの第２の
複屈折材料に入射される第１光のうちの他方の偏光の伝
搬経路上であり、且つ、この第２の複屈折材料の固有偏
光の方位が第１光のうちの他方の偏光の方位にほぼ一致
するように配置される。

【００１２】第４の複屈折材料は、第２の非相反旋光素
子と第３の非相反旋光素子との間であって、第８の複屈
折材料を介してこの第３の複屈折材料に入射される第４
光のうちの一方の偏光、および、第１光のうちの他方の
偏光の伝搬経路上であり、且つ、この第４の複屈折材料
の固有偏光の方位が第４光のうちの一方の偏光の方位、
および、第１光のうちの一方の偏光の方位にほぼ一致す
るように配置される。

【００１３】第３の複屈折材料は、第２の非相反旋光素
子と第３の非相反旋光素子との間であって、第８の複屈
折材料を介してこの第３の複屈折材料に入射される第４
光のうちの他方の偏光、および、第１光のうちの一方の
偏光の伝搬経路上であり、且つ、この第３の複屈折材料
の固有偏光の方位が第４光のうちの他方の偏光の方位、
および、第１光のうちの他方の偏光の方位にほぼ一致す
るように配置される。

【００１４】第１の偏光補償板は、第１の偏光ビームス
プリッタと第１および第２の複屈折材料との間に配置さ
れ、第２の偏光補償板は、第２の偏光ビームスプリッタ
と第３および第４の複屈折材料との間に配置される。

【００１５】この第１乃至第８の複屈折材料は、同一材
料からなる平板であり、第１乃至第４の複屈折材料それ
ぞれの厚みと第５乃至第８の複屈折材料のそれぞれの厚
みとの比を√２対１とすれば各ポートからは完全に位相
の揃った光が出力される。

【００１６】また、本発明は、第１または第３のポート
から入力された第１または第３光を空間的に常光線と異
常光線とに分離したのち、これらの常光線および異常光
線の偏光面を第１非相反旋光素子、第３非相反旋光素
子、相反旋光素子、第２非相反旋光素子を順次通過させ
てた後、合波し、それぞれを第２、第４のポートに出力
するとともに、第２、第４のポートから入力された第２
または第３光を空間的に常光線と異常光線とに分離した
のち、これらの常光線および異常光線の偏光面を第２非
相反旋光素子、相反旋光素子、第３非相反旋光素子、第
１非相反旋光素子を順次通過させてた後、合波し、それ
ぞれを第３、第１のポートに出力する光の制御方法を対
象とするものであり、第１または第３光を空間的に常光
線と異常光線とに分離した後、および、第２または第４
光を空間的に常光線と異常光線とに分離した後に複屈折
材料中におけるこれら常光線と異常光線との伝搬速度の
差を利用して、この空間的な分離によるこれらの常光線
と異常光線との光路差を補正することにより、第１乃至
第４ポートへ出力される光の偏波分散を抑えることを特
徴とする。

【００１７】すなわち、このような光の制御方法は光サ
ーキュレータにおいては、（Ａ）第１ポートから入力さ
れた第１光を常光線と異常光線とに分離する第１の手段
と、（Ｂ）第２ポートから入力された第２光を常光線と
異常光線とに分離する第２の手段と、（Ｃ）第１ポート
から入力された常光線および異常光線に第１の変換を施
してそれぞれを常光線および異常光線として第２手段を
介して第２ポートに出力するとともに、第２ポートから
入力された常光線および異常光線に第２の変換を施して
それぞれを異常光線および常光線として第１手段を介し
て第３ポートに出力する第３の手段と、（Ｄ）第１の手
段と前記第３の手段との間を伝搬する光の経路上に配置
され、透過する常光線と異常光線とに位相差または光路
差を与える第４の手段と、（Ｅ）第２の手段と第３の手
段との間を伝搬する光の経路上に配置され、透過する常
光線と異常光線とに位相差または光路差を与える第５の
手段とを備えることにより実現することができる。

【００１８】詳説すれば、前記の第１の手段（Ｄ１，２
１−５，２１−７）を通過することにより、常光線と異
常光線との間には位相差（φ）または光路差が生じる。
また、第１光は第２手段（Ｄ２，２１−６，２１−８）
を通過する際に常光線と異常光線との間には位相差
（φ）または光路差が生じる。これにより第１光は第３
の手段（１９−１〜３，２０，２１−１〜４）により第
１の変換を施されて常光線（Ｊ）（第１ビーム）は常光
線（Ｊ）に、異常光線（Ｉ）（第２ビーム）は異常光線
（Ｉ）に変換されているので、第１および第２の手段を
通過することにより第１光の常光線と異常光線との間
（第１ビームと第２ビームとの間）に生じた位相差は２
φである。第１の手段と第３の手段との間に配置された
第４の手段（Ｈ１）において、第１ビームと第２ビーム
との間に−φの位相差を与え、第２の手段と第３の手段
との間に配置された第５の手段（Ｈ２）において、第１
ビームと第２ビームとの間に−φの位相差を与えれば、
第１ビームと第２ビームとの間の位相差は２φ＋（−２
φ）＝０となる。

【００１９】一方、第２光は、第３の手段により第２の
変換を施されて常光線（Ｊ）（第３ビーム）は異常光線
（Ｉ）に、異常光線（Ｉ）（第４ビーム）は常光線
（Ｊ）に変換されているので、第１および第２の手段を
通過することにより第１光の第３ビームと第４ビームと
の間に生じる位相差はφ＋（−φ）＝０である。また、
第１光においては第４および第５の手段においては第１
ビームと第２ビームとの間に−２φの位相差が与えられ
たが、第２光においては第３ビームと第４ビームとは偏
光状態が反転（常光線を異常光線にし、常光線を異常光
線にすることを反転とよぶこととする）されているの
で、これらの第４および第５の手段の双方を通過した光
には位相差は生じない。すなわち、第１の手段と第３の
手段との間に配置された第４の手段（Ｈ１）において
は、第３ビームと第４ビームとの間には−φの位相差が
与えられるが、第２の手段と第３の手段との間に配置さ
れた第５の手段（Ｈ２）においては、第３ビームと第４
ビームとの間にφの位相差を与えられるので、第３ビー
ムと第４ビームとの間の位相差も２φ＋（−２φ）＝０
となる。

【００２０】なお、第３の手段においてこれらのビーム
間に位相差が生じるようであれば、第４および第５の手
段においてはこの位相差分も考慮しておく。すなわち、
第４および第５の手段の一方で補償する位相差φは第１
の手段で生じた位相差と第３の手段で生じた位相差の半
分との和もしくは第２の手段で生じた位相差と第３の手
段で生じた位相差の半分との和である必要があるが、第
３の手段で生じた位相差が要求される偏波分散に対して
無視できるようであればこの位相差を考慮する必要はな
い。

【００２１】

【作用】本発明の光サーキュレータによれば、例えば、
化合物半導体レーザから出射された１．３μｍまたは
１．５５μｍの波長を有するコヒーレントな直線偏光を
第１〜第４の各ポートから入射させる。第１〜第４の各
ポートから入射されたこれらの光は高いアイソレーショ
ンを有してそれぞれ第２、第３、第４および第１のポー
トに出力される。以下、第１ポートからこの光（第１
光）が入力された場合の光サーキュレータ内における光
の伝搬について説明する。

【００２２】第１ポートから入射された第１光は、ま
ず、第５の複屈折材料を透過する。第５の複屈折材料は
入射した光を空間的に常光線と異常光線とに分離して出
射する。これらの常光線と異常光線とは共に第１の偏光
ビームスプリッタの第１面の表面側から入射する。第１
面は例えば常光線と異常光線との透過選択性を有する偏
光分離膜などから構成することができる。

【００２３】第１の偏光ビームスプリッタを透過した光
は、第１の非相反旋光素子に入射される。ここで非相反
旋光素子とは例えばファラデ回転子のことである。第１
の非相反旋光素子は、入射したこれら光の偏波面をほぼ
＋４５度回転（偏光の方位を４５度回転）させて出射す
る。出射されたこれらの＋４５度回転常光線および＋４
５回転異常光線はそれぞれ第２の複屈折材料および第１
の複屈折材料に入射する。＋４５度回転常光線および＋
４５回転異常光は第１および第２の複屈折材料に対する
異常光であるので、これらの光は偏波面に沿った方向に
ウォークオフされて出射される。そして、第２および第
１の複屈折材料から出射された光は第３の非相反旋光素
子に入射されその偏波面が４５度回転されて出射され、
さらにこれらの光が相反旋光素子を透過することにより
さらに４５度回転させられる。ここで、相反旋光素子と
は例えばルチル結晶などから構成される１／２波長板の
ことである。したがって、これらの第３の非相反旋光素
子および相反旋光素子の組からなる非相反旋光素子を透
過することにより、各偏光の偏波面は９０度回転させら
れたことになる。

【００２４】この９０度回転させれらた光は、ともに第
４および第３の複屈折材料に対する異常光であるので、
これらの光は第４および第３の複屈折材料を透過するこ
とによりウォークオフされて出射され、第２の非相反旋
光素子に入射される。第２の非相反旋光素子に入射され
た光はその偏光の方位がほぼ４５度回転させられて出射
される。これらの第２の非相反旋光素子から出射された
光は第２の偏光ビームスプリッタに入射される。第２の
偏光ビームスプリッタは常光線を反射するとともに異常
光線を透過させる第２面を有しているので、この第２面
に平行な全反射ミラーなどの第２反射面によりこれらの
光のうちの一方の進行方向を変えれば、これらの光は平
行光線として第６の複屈折材料に入射される。第６の複
屈折材料では入射した異常光線と常光線とを合波して第
２ポート方向へ出射する。したがって、第１ポートから
入射した光は第２ポートに結合する。また、本発明の光
サーキュレータは第１および第２の偏光補償板を備えて
いるので、例えば、第１光が通過するべき第５および第
６の複屈折材料において生じた分離された２つの光の位
相差を補償して第２ポートに結合される光の偏波分散を
抑制することができる。

【００２５】また、第３ポートから入射された第３光も
第７の複屈折材料を透過することにより前記第１光の伝
搬と同様に常光線と異常光線とに空間的に分離された
後、これらの常光線と異常光線とが共に第１の偏光ビー
ムスプリッタの第１面の裏面側から入射される。これら
の光は第１の非相反旋光素子に入射され、第１光と同様
にその偏波面が４５度回転させられた後、第１および第
２の複屈折材料、第３の非相反旋光素子、相反旋光素
子、第３および第４の複屈折材料並びに第２の非相反旋
光素子を通過して第２の偏光ビームスプリッタに入射さ
れる。第２の偏光ビームスプリッタに入射された第３光
は第１光と伝搬の方向がほぼ同様であって分離された第
３光のビームの偏波面が第１光とは逆なので、第２の偏
光ビームスプリッタにおいて例えば常光線が第２反射面
で反射されるとともに第３光のうちの常光線が第２面で
反射されて異常光線がこれを透過することによりこれら
の光は第８の複屈折材料を介して第２ポートとは異なっ
た位置に配置された第４ポートに結合する。

【００２６】また、第２ポートから入射された第２光
は、第６の複屈折材料を透過することにより常光線と異
常光線とに空間的に分離された後、これらの常光線と異
常光線とが共に前記第２の偏光ビームスプリッタの第２
面の裏面側から入射して第２の非相反旋光素子に入射さ
れる。第２のビームスプリッタの第２面は入射した常光
線は反射し、異常光線は透過するので、これらの光はそ
の進行方向が変更され、これらの光は第２の非相反旋光
素子に入力される。第２の非相反旋光素子は常光線およ
び異常光線の偏波面を−４５度回転させて出力する。こ
れらの−４５度回転常光線および−４５度回転異常光線
はそれぞれこれらの光を常光とする第４および第３の複
屈折材料に入射され、ウォークオフすることなく相反旋
光素子および第３の非相反旋光素子に入力される。

【００２７】これらの−４５度回転常光線および−４５
度回転異常光線は、相反旋光素子および第３の非相反旋
光素子を順に透過するので、これらの相反旋光素子およ
び第３の非相反旋光素子を透過することにより結果的に
はこれらの光の偏波面は回転させられない。つづいてこ
れらの−４５度回転常光線および−４５度回転異常光線
は、それぞれこれらの光を異常光とする第２および第１
の複屈折材料に入射するので、これらの光はウォークオ
フされて第１の非相反旋光素子に入力される。そして、
これらの光は第１の非相反旋光素子においてその偏波面
が−４５度回転させられて第１の偏光ビームスプリッタ
に入力される。第１の偏光ビームスプリッタからはこれ
らの光が平行光として出力され、これらの光は第７の複
屈折材料を透過することにより合成されて第３ポートに
結合される。

【００２８】第２光と同様に、第４ポートから入射され
た第４光は、第８の複屈折材料を透過することにより常
光線と異常光線とに空間的に分離された後、これらの常
光線と異常光線とが共に第２の偏光ビームスプリッタの
第２面の表面側から入射して第２の非相反旋光素子に入
射される。これらの光は偏波面が４５度回転させられた
後、第３および第４の複屈折材料を透過することにより
ウォークオフされ、しかる後、相反旋光素子および第３
の非相反旋光素子を順に透過して第１および第２の複屈
折材料に入射される。これらの第１および第２の複屈折
材料に入射された光は常光なのでウォークオフされるこ
となく第１の非相反旋光素子に入力され、その偏波面が
−４５度回転させられて第１の偏光ビームスプリッタに
入力される。そして、これらの光は第１の偏光ビームス
プリッタを透過することにより第２光と同様にして第５
の複屈折材料により合波されて第１ポートに結合する。

【００２９】ここで、本発明では１つの相反旋光素子を
用いて光サーキュレータを構成しているので光に入力さ
れる光の波長依存性を抑制することができる。また、第
１および第２の偏光補償板を用いることにより、４つの
ポートすべてからの光の位相を補償して出力される光の
偏波分散を抑えることができる。さらに、ウォークオフ
偏光ビームなどの第１〜第４の複屈折材料を用いること
により目的外のポートに結合する光の量を低減すること
ができ、高いアイソレーションを達成することができ
る。第１乃至第４の複屈折材料それぞれの厚みと第５乃
至第８の複屈折材料のそれぞれの厚みとの比を√２対１
とすれば、各ポートから入力された光を効率良く他の各
ポートに結合させることができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る光サーキュレ
ータについて説明する。本願発明を説明するに先立っ
て、まず、特公昭６０−２９８８７号公報に記載された
光サーキュレータについて説明しよう。

【００３１】図１は、同公報の第３図に開示された光サ
ーキュレータを示す図である。

【００３２】この光サーキュレータは、２つの偏光スプ
リッタＥ１およびＥ２、これらの偏光スプリッタＥ１と
Ｅ２との間に配置された４５度ファラデ回転子（旋光
子）Ａ、および光学活性旋光子Ｂを備えており、各構成
部品は図示の如く配置されている。

【００３３】偏光スプリッタＥ１は、偏光スプリッタＤ
１とそのポートＱ４に対して４５度の傾きを有して配置
された全反射鏡（ミラー）Ｍ１とから構成されている。
偏光スプリッタＥ２は、偏光スプリッタＤ２とそのポー
トＱ２４に対して４５度の傾きを有して配置された全反
射鏡（ミラー）Ｍ２とから構成されている。

【００３４】４５度ファラデ回転子（旋光子）Ａは、こ
のファラデ回転子Ａを磁界に設置することにより、偏光
スプリッタＥ１または偏光スプリッタＥ２より直線偏光
が入射された場合にその偏光面（偏波面）を＋４５度回
転させて出射する機能を有する。なお、この従来技術に
おいては回転の方向は光の進行方向によらず時計回りの
方向（第１の方向）を正とし、反時計回りの方向（第２
の方向）を負とするものとする。すなわち、同図では偏
光スプリッタＥ１側から見た時計回りの方向を正の方向
とし、これと逆の方向を負の方向とする。

【００３５】光学活性旋光子Ｂは、偏光スプリッタＥ１
側より直線偏光が入射された場合にこの偏光面を＋４５
度回転させ、偏光スプリッタＥ２側から直線偏光が入射
された場合にはこの偏波面を−４５度回転させる機能を
有する。

【００３６】入射した光Ｌ１の直線偏光成分Ｐ偏波およ
びＳ偏波が偏光スプリッタＥ１のポートＱ５側から偏光
スプリッタＤ１に入射した場合には、これらＰ偏波およ
びＳ偏波は空間的に分離される。ファラデ回転子Ａを通
過したＰ偏波の偏波面は＋４５度回転させられ（この偏
波をＰ（＋４５）偏波と記載する）、光学活性旋光子Ｂ
を通過したＰ（＋４５度）偏波は、その偏波面をさらに
＋４５度回転させられる（この偏波をＰ（＋９０度）偏
波＝Ｓ偏波と記載する）。一方、ファラデ回転子Ａを通
過したＳ偏波の偏波面は＋４５度回転させられ（この偏
波をＳ（＋４５）偏波と記載する）、光学活性旋光子Ｂ
を通過したＳ（＋４５度）偏波は、その偏波面をさらに
＋４５度回転させられる（この偏波をＳ（＋９０度）偏
波＝Ｐ偏波と記載する）。

【００３７】したがって、これらのＳ偏波およびＰ偏波
は偏光スプリッタＤ２において合波され、偏光スプリッ
タＥ２のポートＱ６から光Ｌ１´として出射される。こ
のように、第１のポート（Ｑ５）から入射した光は第２
のポート（Ｑ６）から出射され、これと同様の原理の基
づいて、第２のポート（Ｑ６）から入射した光は第３の
ポート（Ｑ７）から出射され、第３のポート（Ｑ７）か
ら入射した光は第４のポート（Ｑ８）から出射され、第
４のポート（Ｑ８）から入射した光は第１のポート（Ｑ
５）から出射される。

【００３８】ところが、このサーキュレータでは、３０
ｄＢ程度の光アイソレーションしか得られない（図２３
の参照）。すなわち、理想的には第１のポート（Ｑ
５）に入射した光の全てが第２のポート（Ｑ６）から出
射されるはずであるが、実際には、この光は第４のポー
ト（Ｑ８）に結合してしまう。これは、偏光スプリッタ
Ｅ１，Ｅ２における偏光分離の不完全性並びにファラデ
回転子Ａおよび光学活性旋光子（１／２波長板）Ｂにお
ける偏波面の回転誤差に起因している。

【００３９】そこで、高い光のアイソレーションを得る
ために、特開平５−２１５９９０号公報に開示された光
サーキュレータが発明されている。

【００４０】図２は同公報の図２を記載した図であり、
この光サーキュレータは、所定間隔をおいて対向配置さ
れた第１および第２の偏向ビームスプリッタ１，２、こ
れらの第１、第２の偏向ビームスプリッタ１，２と入出
力ポートＰ１〜Ｐ４との間に位置する複屈折性素子７ａ
〜７ｄ、偏光ビームスプリッタ１と偏光ビームスプリッ
タ２との間に配置された３組のファラデー回転子９ａ〜
９ｃと１／２波長板１０ａ〜１０ｃの組み合わせ９１０
ａ〜９１０ｃ、並びに、第１の偏向ビームスプリッタ１
と組む合わせ９１０ａとの間、組む合わせ９１０ａと〜
組み合わせ９１０ｂとの間、組み合わせ９１０ｂと〜組
み合わせ９１０ｃとの間および組む合わせ９１０ｃと〜
第２の偏向ビームスプリッタ２組との間に配置された複
屈折素子８ａ〜８ｄを備えている。また、組み合わせ９
１０ｂを構成するファラデー回転子９ｂと１／２波長板
１０ｂの順序は、他の組み合わせ９１０ａおよび９１０
ｃにおける順序と逆になっている。

【００４１】そして、この光サーキュレータにおいて
も、第１のポートＰ１から偏光ビームスプリッタ１に入
射した光のうち常光線Ｏは偏光分離膜５によって反射さ
れ、異常光線Ｅは透過する。偏光分離の不完全性等によ
って偏光分離膜５を透過した常光線Ｏは偏光分離膜６に
おいて反射されるが、これは同図の点線で示す経路をた
どり第４のポートＰ４には結合しない。また、この構成
の光サーキュレータでは、第１のポート１から入射した
光のうち偏波面の回転の不完全性に起因して同図中の実
線の経路を通らない光が第４のポート４に結合すること
がない。すなわち、ポートに入射される光の経路を適切
にその光の性質によって異ならせれれば、好ましくない
光は所望外のポートに結合しないことになる。

【００４２】このような観点から、特開平４−３４８３
１３号公報にはウォークオフ偏光ビームスプリッタを用
いた光サーキュレータが発明されている。図３は、同公
報の第１図を記載した図である。この光サーキュレータ
は所定の間隔を隔てて第１のペンタプリズム１８−１お
よび第２のペンタプリズム１８−２が配置されるととも
に、これらのペンタプリズム１８−１と１８−２との間
に第１、第２および第３のファラデー回転子１９−１，
１９−２，１９−３、第１、第２、第３および第４の複
屈折性素子２１−１，２１−２，２１−３，２１−４、
並びに１／２波長板２０が配置された光サーキュレータ
が記載されている。この発明においても一対の相反転旋
光素子（１／２波長板）２０と非反転旋光素子（ファラ
デー回転子）１９−３とを加えることにより、高い光の
アイソレーションを得ることができる。

【００４３】ところが、これらの公報に開示された発明
においては幾つかの問題点がある。すなわち、特開昭５
−２１５９９０においては、そのアイソレーションを高
める構成とするため、１／２波長板が３組以上も配置さ
れているので、その部品の急俊な波長依存性のため、出
射されるべき本来のポート以外のポートにもれる光量に
ついての波長依存性も比較的急俊になってしまう。波長
によって光の通り道は変化するので、伝送する光信号の
波長によっては好ましくない光が本来のポート以外のポ
ートに入射することになる。しかしながら、このような
波長依存の急俊性を緩和するためには１／２波長を除け
ばよいことになるが、これらの複数の１／２波長板はそ
の発明の原理上、この光サーキュレータから除くことが
できない。 このため、特開平４−３４８３１３号公報
に開示された発明は１／２波長板一枚のみを用いて光サ
ーキュレータを構成している。ところが、このような光
学的な構成を用いた場合、この発明の構成上、第１のペ
ンタプリズムによって分離された２つの光は第２のペン
タプリズムに到達するまでに種々の光学結晶を経由する
が、２つの光はビームスプリッタで分離されて別の経路
を進行するので、これら２つの光の光路長が異なってし
まう。この光路長のずれによって、例えば、第１のポー
トから第２のポートに進行する光信号の各偏光成分に光
路長差による時間のずれ（偏波分散）が発生し、高ビッ
トレートの光信号の伝送を行う場合には、この光信号が
正確に伝達されなくなってしまう。

【００４４】本発明は、上記の従来技術に立脚しつつ、
これらの光サーキュレータの利点および問題点を慎重に
勘案することによりなされたものであり、飛躍的に高ビ
ットレートの光信号の伝送を行うことができる光サーキ
ュレータを提供するものである。

【００４５】上記の偏波分散の問題は、その光学的な設
計に対象性を要する光サーキュレータにおいては容易に
は解決しない。すなわち、４つのポートを有する光サー
キュレータにおいては、そのうちの１ポートから２ポー
トへ向かう光の偏波分散が低減できたとしても、残りの
３方向すべての偏波分散が解消できる保証はどこにもな
いからである。本発明の光サーキュレータは、従来技術
の利点を最大限に生かしつつこれらの偏波分散の問題を
も解決した。

【００４６】図４は、本発明の一実施例に係る光サーキ
ュレータの構成図である。なお、同図並びに以下の図お
よび説明中において、各要素が、特開平４−３４８３１
３号公報の図１に記載された、すなわち、本願の図３に
記載された要素と同一である場合には、説明の重複を避
けるために、これと同一の符号を用いることとする。

【００４７】なお、図５は図４に示した光サーキュレー
タを、特に、シリコン基板ＳＩ上に実装した光サーキュ
レータ基板ＣＩであり、図６は、このシリコン基板ＳＩ
上に実装した光サーキュレータＣＩを円筒形の磁石で取
り囲むとともに特別なパッケージ内に収納した光サーキ
ュレータ装置である。

【００４８】（光サーキュレータの構成）まず、光サー
キュレータの構成について説明する。

【００４９】本実施例の光サーキュレータは、第１光フ
ァイバ（第１ポートＦ１）、第２光ファイバ（第２ポー
トＦ２）、第３光ファイバ（第３ポートＦ３）、第４光
ファイバ（第４ポートＦ４）から入力された光を、それ
ぞれ第２光ファイバ（Ｆ２），第３光ファイバ（Ｆ
３）、第４光ファイバ（Ｆ４）、第１光ファイバ（Ｆ
１）に出力する装置である。すなわち、本実施例の光サ
ーキュレータは、第１ポート（Ｆ１）から入力された第
１光を第２ポート（Ｆ２）に出力し、第２ポート（Ｆ
２）から入力された第２光を第３ポート（Ｆ３）に出力
し、第３ポート（Ｆ３）から入力された第３光を第４ポ
ート（Ｆ４）に出力し、第４ポート（Ｆ４）から入力さ
れた第４光を第１ポート（Ｆ１）に出力する光サーキュ
レータである。

【００５０】図４には、第１ファイバ（Ｆ１）から入力
された光が第２光ファイバ（Ｆ２）に結合するまでの光
の進行経路も示してある。以下、光の通過する経路を辿
りながら、本サーキュレータの構成について説明する。
なお、符号（１９−１〜１９−３）で示される部材は、
ファラデ回転素子（非相反旋光素子）であり、符号（２
０）で示される部材は１／２波長板（相反旋光素子）で
あり、符号（２１−１〜２１−４）で示される部材は複
屈折性平板（ウォークオフ偏光ビームスプリッタ）であ
る。

【００５１】本実施例の光サーキュレータは、入射した
光のうち常光線は直進させ、異常光線は屈折させて出射
する第１〜第８の複屈折材料（２１−１）〜（２１−
８）と、入射した２つの偏光に位相差を与えて出射する
第１および第２の偏光補償板（Ｈ１），（Ｈ２）と、入
射した偏光の方位を±４５度回転して出射する第１、第
２および第３の非相反旋光素子（１９−１，１９−２，
１９−３）と、入射した偏光の方位を４５度回転して出
射する相反旋光素子（２０）と、入射した常光線は反射
し、異常光線は透過する第１面（１１１２）を有する第
１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）と、入射した常光線
は反射し、異常光線は透過する第２面（２１２２）を有
する第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）とを備えてい
る。

【００５２】第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）は、
図示の如く、断面が菱形のプリズム（Ｄ１１）と断面が
直角三角形のプリズム（Ｄ１２）とを組み合わせて構成
されている。また、第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ
２）は、図示の如く、断面が菱形のプリズム（Ｄ２１）
と断面が直角三角形のプリズム（Ｄ２２）とを組み合わ
せて構成されている。

【００５３】そして、第１〜第３の非相反旋光素子（１
９−１，１９−２，１９−３）は、ＧｄＢｉ系のガーネ
ットから構成されるファラデ回転子であり、ファラデ回
転子はこの光サーキュレータの外周に非相反旋光素子
（１９−１，１９−２，１９−３）を囲むように配置さ
れた円筒形磁石ＭＧからの磁界を受けることにより、こ
の回転子を透過する直線偏光の偏波面を回転させること
ができる。なお、以下の説明において偏光面の回転方向
は、光の進行方向に対して方位角が時計回りに回転する
方向を正方向とし、反時計回りに回転する方向を負方向
とする。

【００５４】相反旋光素子（２０）は、水晶で構成され
る１／２波長板であり、入射した光の偏波（偏光）面を
４５度回転させる。第１〜第８の複屈折材料（２１−
１）〜（２１−８）はルチル結晶平板である。

【００５５】第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）、第
５の複屈折材料（２１−５）および第１の非相反旋光素
子（１９−１）は、第１ポート（Ｆ１）から入射された
第１光が第５の複屈折材料（２１−５）を透過すること
により常光線と異常光線とに空間的に分離された後、こ
れらの常光線と異常光線とが共に第１の偏光ビームスプ
リッタ（Ｄ１）の第１面（１１１２）の表面側から入射
して第１の非相反旋光素子（１９−１）に入射されるよ
うに配置される。

【００５６】第７の複屈折材料（２１−７）は、第３ポ
ートから入射された第３光がこの第７の複屈折材料を透
過することにより常光線と異常光線とに空間的に分離さ
れた後、これらの常光線と異常光線とが共に第１の偏光
ビームスプリッタの第１面（１１１２）偏光分離膜の裏
面側から入射して第１の非相反旋光素子に入射されるよ
うに配置される。

【００５７】第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）、第
６の複屈折材料（２１−６）および第２の非相反旋光素
子（１９−２）は、第２ポート（Ｆ２）から入射された
第２光が第６の複屈折材料（２１−６）を透過すること
により常光線と異常光線とに空間的に分離された後、こ
れらの常光線と異常光線とが共に第２の偏光ビームスプ
リッタ（Ｄ２）の第２面（２１２２）偏光分離膜の裏面
側から入射して第２の非相反旋光素子（１９−２）に入
射されるように配置される。

【００５８】第８の複屈折材料（２１−８）は、第４ポ
ート（Ｆ４）から入射された第４光がこの第８の複屈折
材料（２１−８）を透過することにより常光線と異常光
線とに空間的に分離された後、これらの常光線と異常光
線とが共に第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）の第２
面（２１２２）の表面側から入射して第２の非相反旋光
素子（Ｄ２）に入射されるように配置される。

【００５９】第３の非相反旋光素子（１９−３）は、第
１の非相反旋光素子（１９−１）と第２の非相反旋光素
子（１９−２）との間を伝搬する光の経路上に配置さ
れ、相反旋光素子（２０）は、第３の非相反旋光素子
（１９−３）と第２の非相反旋光素子（１９−２）との
間を伝搬する光の経路上に配置される。第１の偏光補償
板（Ｈ１）は、ルチル偏光子であり、第１の偏光ビーム
スプリッタ（Ｄ１）と第１および第２の複屈折材料（２
１−１．２１−２）との間であって、さらに詳細には、
第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）と第１の非相反旋
光素子（１９−１）との間に配置されている。そして、
この第１の偏光補償板（Ｈ１）は、入射する直線偏光
（常光線、異常光線）の偏波面および進行方向が変化し
ないように、その光学軸がこの直線偏光に進行方向に垂
直となるように配置されている。

【００６０】本実施例の光サーキュレータは、第１〜第
４の複屈折材料（２１−１〜２１−４）を備えており、
これらはウォークオフ偏光ビームスプリッタである。第
１の複屈折材料（２１−１）は、第１の非相反旋光素子
（１９−１）と第３の非相反旋光素子（１９−３）との
間に配置されている。また、この第１の複屈折材料（２
１−１）は、第５の複屈折材料（２１−５）および第１
の非相反旋光素子（１９−１）を介してこの第１の複屈
折材料（２１−１）に入射される第１光のうちの一方の
偏光（異常光線の方位角を４５度回転した光）の伝搬経
路上に配置されている。さらに、第１の複屈折材料（２
１−１）は、この第１の複屈折材料（２１−１）の固有
偏光の方位角がこの第１光のうちの一方の偏光の方位
（異常光線の方位角を４５度回転した光の方位）にほぼ
一致するように配置されている。

【００６１】第２の複屈折材料（２１−２）は、第１の
非相反旋光素子（１９−１）と第３の非相反旋光素子
（１９−３）との間に配置されている。また、この第２
の複屈折材料（２１−２）は、第５の複屈折材料（２１
−５）および第１の非相反旋光素子（１９−１）を介し
てこの第２の複屈折材料（２１−２）に入射される第１
光のうちの他方の偏光（常光線の方位角を４５度回転し
た光）の伝搬経路上に配置されている。さらに、第２の
複屈折材料（２１−２）は、第２の複屈折材料（２１−
２）の固有偏光の方位が第１光のうちの他方の偏光の方
位（常光線の方位角を４５度回転した光の方位）にほぼ
一致するように配置されている。なお、第１のウォーク
オフ偏光ビームスプリッタ（２１−１）および第２のウ
ォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−２）は等しい
ウォークオフを有しており、これらの固有偏光の方位は
第１の非相反旋光素子（１９−１）或るいは第２の非相
反旋光素子（１９−２）から出力される直線偏光の方位
とほぼ一致している。また、第１のウォークオフ偏光ビ
ームスプリッタ（２１−１）の常光の方位と第２のウォ
ークオフ偏光ビームスプリッ（２１−２）タの常光の方
位は互いに直交している。

【００６２】第４の複屈折材料（１９−４）は、第２の
非相反旋光素子（１９−２）と第３の非相反旋光素子
（１９−３）との間、さらに詳細には、第２の非相反旋
光素子（１９−２）と相反旋光素子（２０）との間に配
置されている。第４の複屈折材料（１９−４）は、第８
の複屈折材料（２１−８）を介してこの第３の複屈折材
料（１９−３）に入射される第４光のうちの一方の偏光
（異常光線の方位角を４５度回転した光）および第１光
のうちの他方の偏光（常光線の方位角を４５度回転した
光ビーム）の伝搬経路上に配置されている。また、第４
の複屈折材料（１９−４）は、この第４の複屈折材料
（２１−４）の固有偏光の方位が第４光のうちの一方の
偏光の方位（異常光線の方位角を４５度回転した光の方
位）および第１光のうちの一方の偏光の方位（異常光線
の方位角を４５度回転した光の方位）にほぼ一致するよ
うに配置される。

【００６３】第３の複屈折材料（２１−３）は、第２の
非相反旋光素子（１９−２）と第３の非相反旋光素子
（１９−３）との間に配置される。また、この第３の複
屈折材料（２１−３）は、第８の複屈折材料（２１−
８）を介してこの第３の複屈折材料（２１−３）に入射
される第４光のうちの他方の偏光（常光線の方位角を４
５度回転した光）および第１光のうちの一方の偏光（異
常光線の方位角を４５度回転した光ビーム）の伝搬経路
上に配置されている。さらに、第３の複屈折材料（２１
−３）は、この第３の複屈折材料の固有偏光の方位が第
４光のうちの他方の偏光の方位（常光線の方位角を４５
度回転した光の方位）および第１光のうちの他方の偏光
の方位（常光線の方位角を４５度回転した光の方位）に
ほぼ一致するように配置される。なお、第３のウォーク
オフ偏光ビームスプリッタ（２１−３）および第４のウ
ォークオフ偏光ビーム（２１−４）は等しいウォークオ
フを有しており、これらの固有偏光の方位は第１の非相
反旋光素子（１９−１）或るいは第２の非相反旋光素子
（１９−２）から出力される直線偏光の方位とほぼ一致
している。また、第３のウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−３）の常光の方位と第４のウォークオフ偏
光ビームスプリッタ（２１−４）の常光の方位は互いに
直交している。

【００６４】第２の偏光補償板（Ｈ２）は、ルチル偏光
子であり、第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）と第３
および第４の複屈折材料（２１−３．２１−４）との間
であって、さらに詳細には、第２の偏光ビームスプリッ
タ（Ｄ２）と第２の非相反旋光素子（１９−２）との間
に配置されている。そして、この第２の偏光補償板（Ｈ
２）は、入射する直線偏光（常光線、異常光線）の偏波
面および進行方向が変化しないように、その光学軸がこ
の直線偏光に進行方向に垂直となるように配置されてい
る。

【００６５】なお、第１〜第８の複屈折材料（２１−１
〜２１−８）は同一材料からなる平板であり、また、第
１〜第４の複屈折材料（２１−１〜２１−４）それぞれ
の厚みを２の平方根（√２）とすると、第５〜第８の複
屈折材料（２１−５〜２１−８）のそれぞれの厚みは１
とすることとが望ましく，各ポート（Ｆ１〜Ｆ４）から
は完全に位相の揃った光が出力される。

【００６６】また、第５の複屈折材料（２１−５）とフ
ァイバ（Ｆ１）との間、第６の複屈折材料（２１−６）
とファイバ（Ｆ２）との間、第７の複屈折材料（２１−
７）とファイバ（Ｆ３）との間、および第８の複屈折材
料（２１−８）とファイバ（Ｆ４）との間には、それぞ
れ、球レンズ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）がそれぞれ配
置されている。なお、球レンズ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ
４）は、ＢＫ−７球である。ファイバ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ
３，Ｆ４）から、それぞれの球レンズ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３，Ｌ４）に入射した光は、平行光線にされて第５の複
屈折材料（２１−５）に出射される。

【００６７】このような光サーキュレータは、それぞれ
の光学部品を、例えば、図５に示すようなシリコン基板
ＳＩ上に実装することができる。光サーキュレータを実
装した光サーキュレータ基板ＣＩは、通常の（００１）
Ｓｉウエハをダイシングによって矩形に切断した後、エ
ッチングによって各光学部品を固定するための穴を形成
し、同図に示すように、これらの穴に各光学部品（１９
−１〜１９−３，２１−１〜２１−８，Ｈ１，Ｈ２，２
０，Ｄ１，Ｄ２，Ｌ１〜Ｌ３）を嵌め込んで固定する。
例えば、第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）は穴（Ｄ
１´）に嵌め込んで固定する。この穴（Ｄ１´）による
一光学部品たる偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）の固定が
十分でないときは、この穴（Ｄ１´）内にエポキシ樹脂
や液晶ポリマーなどの樹脂を流し込んで固定すればよ
い。このような樹脂としては、熱硬化性の樹脂であって
もよいし、紫外線等を照射することによって硬化する光
硬化性の樹脂であってもよい。

【００６８】同図の光学部品の形成されている面ＳＦ
は、シリコン基板ＳＩを構成するシリコン結晶の（００
１）面である。したがって、この面ＳＦに垂直な２面で
あって、それぞれが直交する２面は（１００）面と（０
１０）面である。シリコン基板ＳＩは矩形（方形）であ
るが、この矩形を形成する４辺は（１００）面と（０１
０）面に平行であり、（１００）面と（０１０）面は、
シリコンウエハの劈解製を利用して形成される（００
１）シリコンウエハの劈解面である。

【００６９】本発明は、次世代の光通信に対応しておこ
なわれる高ビートレートの光信号を伝送する際の偏波分
散の影響までを考慮してなされた光サーキュレータであ
る。したがって、このような高精度の光サーキュレータ
を構成する各光学部品には高精度の位置決めが要求され
る。単結晶シリコンは、シリコン原子が碁盤の目のよう
に格子状に並んだものであり、この結晶の配列秩序を利
用すれば高精度な位置決めを行うことができる。

【００７０】光ファイバ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）
は、シリコン基板を（００１）表面からエッチングする
ことにより形成されたＶ溝（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）
にそれぞれ固定される。Ｖ溝（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ
４）の深さ方向のＶの字は、シリコン基板のエッチング
の選択性を利用して形成することができる。しかも、こ
のＶ溝（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）の長手方向は、結晶
の［００１］方向または［０１０］方向であり、結晶の
劈解性を利用してダイシングにより形成された面がこれ
らの方向に平行であるので、この劈解面である（１０
０）面および（０１０）面を基準としてＶ溝（Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３，Ｖ４）を形成すればよい。また、各光学部品
を固定するための穴もシリコン結晶の方位を利用して高
い精度で加工することができる。なお、（１１１）シリ
コンウエハも（００１）シリコンウエハと同様にサーキ
ュレータの固定基板に用いることができる。ここで、パ
ッケージＰＫは、遮光性部材から構成されており、この
パッケージＰＫ外部からの外乱光が内部に侵入しないよ
うにしてある。特に、この遮光性部材たるパッケージＰ
Ｋは、この光サーキュレータに入射される信号光の波長
よりも短波長の光を遮光する遮光性部材から構成されて
いる。

【００７１】この光サーキュレータ基板（ＣＩ）は、例
えば、図６に示すようなパッケージに収納することとし
てもよい。この光サーキュレータ装置は、図示の如く、
パッケージ（ＰＫ）内に収納された光サーキュレータ基
板（ＣＩ）、パッケージ（ＰＫ）の内壁に形成された円
筒形磁石固定用の穴（ＰＫ３）に嵌め込まれた円筒形磁
石（ＭＧ）、光サーキュレータ基板ＣＩを固定するため
の固定部材ＰＫ１，ＰＫ２、および、それぞれのファイ
バ（Ｆ１〜Ｆ４）を固定するための円筒形の部材（Ｆ１
´〜Ｆ４´）を備えている。ファイバ（Ｆ１〜Ｆ４）
は、円筒形であって中空の部材（Ｆ１´〜Ｆ４´）の貫
通孔内に接着剤によって固定することとしてもよいし、
また、ファイバ（Ｆ１〜Ｆ４）の外周に部材（Ｆ１´〜
Ｆ４´）の内壁面と嵌まり合う形状の部材を固定し、部
材（Ｆ１´〜Ｆ４´）にこの嵌まり合う形状の部材を嵌
め合わせて固定することとしてもよい。

【００７２】なお、本実施例の最も最適な配置を図７に
示す。同図に記載の単位はｍｍである。図示のようにス
ケーリングを決めることによりこのサーキュレータは最
も効果的に機能する。なお、このサーキュレータを構成
する各光学部品の端面には反射防止膜を形成することが
望ましく、これにより、さらに高いアイソレーションを
得ることができる。

【００７３】（光サーキュレータの動作）次に、このサ
ーキュレータの動作について説明する。

【００７４】まず、図４および図８を参照しつつ、この
サーキュレータの第１ポート（Ｆ１）から第１光を入力
した場合について説明する。第１ポート（Ｆ１）から入
力された光は、まず、第５の複屈折材料（２１−５）を
透過することによって常光線と異常光線に分離される。
次に、これらの光は第１のビームスプリッタ（Ｄ１）に
入力される。第１のビームスプリッタ（Ｄ１）には、こ
れらの光の入射方向に対してほぼ４５度の角度を有して
配置された偏光分離膜（１１１２）が配置されているの
で、異常光線（Ｉ）は偏光分離膜（１１１２）および第
１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）を透過して第１の偏
光補償板（Ｈ１）に入射する。一方、常光線（Ｊ）は、
偏光分離膜（１１１２）で反射されてその進行方向が図
４の紙面に平行な平面内で−９０度曲げられ、この偏光
分離膜（１１１２）に平行な第１の偏光ビームスプリッ
タ（Ｄ１）の面（Ｍ１）で反射されてその進行方向がさ
らに＋９０度曲げられて第１の偏光補償板（Ｈ１）に入
射する。図８は、これらの常光線（Ｊ）および異常光線
（Ｉ）が偏光補償板（Ｈ１）に入射してから偏光補償板
（Ｈ２）から出射するまでのこれらの偏光の状態を斜示
にて示す説明図であり、偏波面の方向は同図中の一点鎖
線に囲まれることで形成される仮想平面中に丸に−印で
示してある。また、同図中の＋印は、図４のＰＰ線分上
の点を示している。なお、以下の図１０、図１２、図１
４、図１６、図１８、図２０および図２２も図８と同様
の表現形式を用いて偏光の状態を記載するものとする。

【００７５】図４および図８において、第１の偏光補償
板（Ｈ１）は、その入射面がこれに入射する常光線
（Ｊ）および異常光線（Ｉ）の進行方向に垂直になるよ
うに配置されており、光学軸は光の進行方向に対して垂
直であるのでこれらの常光線（Ｊ）および異常光線
（Ｉ）は、その進行方向を変えずに位相差が与えられて
ファラデ回転子（１９−１）に平行に入力される。

【００７６】この非相反旋光素子たるファラデ回転子
（１９−１）は、この材料内を進行する偏波面を＋４５
度回転させてこれらの（＋４５回転常光線：Ｊ´）およ
び（＋４５度回転異常光線：Ｉ´）を平行に出力する。

【００７７】平行に出力された＋４５度回転常光線（Ｊ
´）および＋４５度回転異常光線（Ｉ´）は、それぞれ
第２の複屈折材料たる第２ウォークオフ偏光ビームスプ
リッタ（２１−２）および第１の複屈折材料たる第１ウ
ォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−１）に入力さ
れる。

【００７８】これらの＋４５度回転常光線（Ｊ´）およ
び＋４５度回転異常光線（Ｉ´）は、それぞれこれらの
ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−２）および
（２１−１）に対する異常光であるので、＋４５度回転
常光線（Ｊ´）および＋４５度回転異常光線（Ｉ´）
は、それぞれ第２ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−２）および第１ウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−１）を通過することにより、その偏波の方
位の方向へそって距離ｄだけウォークオフされる。すな
わち、図４の紙面の裏から表に向かう方向を基準となる
０度方向とし、光の進行方向に対して時計回りの回転を
正方向とすれば、＋４５度回転常光線（Ｊ´）は＋４５
度の方向（図８の右下方向）へ距離ｄだけウォークオフ
され、＋４５度回転異常光線（Ｉ´）は−４５度の方向
（図８の右上方向）へ距離ｄだけウォークオフされる。

【００７９】第２ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−２）および第１ウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−１）を通過した＋４５度回転常光線（Ｊ
´）および＋４５度回転異常光線（Ｉ´）は、第３の非
相反旋光素子たる第３ファラデ回転子（１９−３）に入
力される。したがって、＋４５度回転常光線（Ｊ´）お
よび＋４５度回転異常光線（Ｉ´）は、第３ファラデ回
転子（１９−３）を透過することによってその偏波面が
＋４５度回転させられて、＋４５度回転常光線（Ｊ´）
は異常光線（Ｉ）（＋９０度回転常光線）として、＋４
５度回転異常光線（Ｉ´）は常光線（Ｊ）（＋９０度回
転異常光線）として第３ファラデ回転子（１９−３）か
ら平行に出力される。

【００８０】次に、第３ファラデ回転子（１９−３）を
透過したこれらの光は、相反旋光素子たる１／２波長板
（２０）に平行に入力される。したがって、第３ファラ
デ回転子（１９−３）から出力された異常光線（Ｉ）
は、その偏波面が＋４５度回転させられて＋４５度回転
異常光線（Ｉ´）となり、第３ファラデ回転子（１９−
３）から出力された常光線（Ｊ）は、その偏波面が＋４
５度回転させられて＋４５度回転常光線（Ｊ´）となっ
て１／２波長板（２０）から出力される。

【００８１】これらの＋４５度回転異常光線（Ｉ´）お
よび＋４５度回転常光線（Ｊ´）は、それぞれ、第４の
複屈折材料たる第４ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−４）および第３の複屈折材料たる第３ウォーク
オフ偏光ビーム（２１−３）に平行に入力される。これ
らの＋４５度回転異常光線（Ｉ´）および＋４５度回転
常光線（Ｊ´）は、それぞれこれらのウォークオフ偏光
ビームスプリッタ（２１−４）および（２１−３）に対
する異常光であるので、＋４５度回転異常光線（Ｉ´）
および＋４５度回転常光線（Ｊ´）は、それぞれ第４ウ
ォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−４）および第
３ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−３）を通
過することにより、その偏波の方位の方向へそって距離
ｄだけウォークオフされる。すなわち、＋４５度回転異
常光線（Ｉ´）は−４５度の方向（図８の右上方向）へ
距離ｄだけウォークオフされ、＋４５度回転常光線（Ｊ
´）は＋４５度の方向（図８の右下方向）へ距離ｄだけ
ウォークオフされる。

【００８２】さらに、これらの第４ウォークオフ偏光ビ
ームスプリッタ（２１−４）および第３ウォークオフ偏
光ビーム（２１−３）からそれぞれ出力された＋４５度
回転異常光線（Ｉ´）および＋４５度回転常光線（Ｊ
´）は、第２の非相反旋光素子たる第２ファラデ回転子
（１９−２）に入力される。したがって、ウォークオフ
偏光ビームスプリッタ（２１−４，２１−３）からそれ
ぞれ出力された＋４５度回転異常光線（Ｉ´）は、その
偏波面が＋４５度回転させられて常光線（Ｊ）となり、
第２ファラデ回転子（１９−２）から出力された＋４５
度回転常光線（Ｊ´）は、その偏波面が＋４５度回転さ
せられて異常光線（Ｉ）となってファラデ回転子（１９
−２）から平行に出力される。

【００８３】次に、これらの光（Ｊ，Ｉ）は、第２の偏
光補償板（Ｈ２）に平行に入力される。第２の偏光補償
板（Ｈ２）は、その入射面がこれに入射する常光線
（Ｊ）および異常光線（Ｉ）の進行方向に垂直になるよ
うに配置されており、光学軸は光の進行方向に対して垂
直であるのでこれらの常光線（Ｊ）および異常光線
（Ｉ）は、その進行方向を変えずに位相差が与えられて
第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）に平行に入力され
る。

【００８４】第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）に入
力された常光線（Ｊ）は、この常光線（Ｊ）の入射方向
に対して４５度の傾きをもって第２の偏光ビームスプリ
ッタ（Ｄ２）内に配置された第２の偏光分離膜（２１２
２）で反射され、その進行方向が図４の紙面を含む平面
内において−９０度回転させられて第２の偏光ビームス
プリッタ（Ｄ２）から出力される。一方、第２の偏光ビ
ームスプリッタ（Ｄ２）に入力された異常光線（Ｉ）
は、この異常光線（Ｉ）の入射方向に対して４５度の傾
きをもった第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）の面
（Ｍ２）で反射され、その進行方向が図４の紙面を含む
平面内において−９０度回転させられ、面（Ｍ２）と平
行に配置された偏光分離膜（２１２２）を透過して第２
の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）から出力される。

【００８５】これらの第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ
２）から出力された常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）
は、平板状の第６の複屈折材料（２１−６）に入力さ
れ、この第６の複屈折材料（２１−６）内において合波
されて第６の複屈折材料（２１−６）から出力される。
第６の複屈折材料（２１−６）から出力された光は、球
レンズ（Ｌ２）を透過することによりファイバ（Ｆ２）
の端面に集束されてファイバ（Ｆ２）内に入力される。

【００８６】ここで、第５の複屈折材料（２１−５）お
よび第６の複屈折材料（２１−６）において生じた分離
された光同士の位相差は、第１および第２の複屈折材料
（Ｈ１，Ｈ２）で補償しているので、第１ポート（Ｆ
１）から入力された第１光は、偏波分散を起こすことな
く第２ポート（Ｆ２）に入力される。次に、図９および
図１０を参照しつつ、このサーキュレータの第３ポート
（Ｆ３）から第３光を入力した場合の動作について説明
する。第３ポート（Ｆ３）から入力された光は、まず、
第７の複屈折材料（２１−７）を透過することによって
常光線（Ｊ）と異常光線（Ｉ）に分離される。次に、こ
れらの光は第１のビームスプリッタ（Ｄ１）に入力され
る。

【００８７】第１のビームスプリッタ（Ｄ１）には、こ
れらの光の入射方向に対してほぼ４５度の角度を有して
配置された偏光分離膜（１１１２）が配置されているの
で、異常光線（Ｉ）は偏光分離膜（１１１２）を透過す
るとともにこの偏光分離膜（１１１２）に平行な第１の
偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）の面（Ｍ１）で反射され
てその進行方向が図９の紙面に平行な平面内で＋９０度
曲げられて第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）を透過
して第１の偏光補償板（Ｈ１）に入射する。一方、常光
線（Ｊ）は、偏光分離膜（１１１２）で反射されてその
進行方向が図９の紙面に平行な平面内で＋９０度曲げら
れ、第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）を透過して第
１の偏光補償板（Ｈ１）に入射する。

【００８８】図１０は、これらの常光線（Ｊ）および異
常光線（Ｉ）が偏光補償板（Ｈ１）に入射してから偏光
補償板（Ｈ２）から出射するまでのこれらの偏光の状態
を斜示にて示す説明図である。図９および図１０におい
て、第１の偏光補償板（Ｈ１）は、その入射面がこれに
入射する常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）の進行方向
に垂直になるように配置されており、光学軸は光の進行
方向に対して垂直であるのでこれらの異常光線（Ｉ）お
よび常光線（Ｊ）は、その進行方向を変えずに位相差が
与えられて第１のファラデ回転子（１９−１）に平行に
入力される。

【００８９】このファラデ回転子（１９−１）は、この
材料内を進行する偏波面を＋４５度回転させ、これらの
異常光線（Ｉ）および常光線（Ｊ）はその進行方向を変
えずにそれぞれ（＋４５度回転異常光線：Ｉ´）および
（＋４５度回転常光線：Ｊ´）としてファラデ回転子
（１９−１）から平行に出力され、それぞれ第２ウォー
クオフ偏光ビームスプリッタ（２１−２）および第１の
複屈折材料たる第１ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−１）に入力される。

【００９０】これらの＋４５度回転異常光線（Ｉ´）お
よび＋４５度回転常光線（Ｊ´）は、それぞれこれらの
ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−２）および
（２１−１）に対する常光であるので、＋４５度回転異
常光線（Ｉ´）および＋４５度回転常光線（Ｊ´）は、
それぞれ第２ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１
−２）および第１ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−１）を通過することにより、ウォークオフする
ことなくこれらのウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−２，２１−１）から出力される。

【００９１】第２ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−２）および第１ウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−１）を通過した＋４５度回転異常光線（Ｉ
´）および＋４５度回転常光線（Ｊ´）は、第３ファラ
デ回転子（１９−３）に平行に入力される。したがっ
て、＋４５度回転異常光線（Ｉ´）および＋４５度回転
常光線（Ｊ´）は、第３ファラデ回転子（１９−３）を
透過することによってその偏波面が＋４５度回転させら
れて、＋４５度回転異常光線（Ｉ´）は常光線（Ｊ）と
して、＋４５度回転常光線（Ｊ´）は異常光線（Ｉ）と
して第３ファラデ回転子（１９−３）から平行に出力さ
れる。

【００９２】次に、第３ファラデ回転子（１９−３）を
透過したこれらの光は、１／２波長板（２０）に平行に
入力される。したがって、第３ファラデ回転子（１９−
３）から出力された常光線（Ｊ）は、その偏波面が＋４
５度回転させられて＋４５度回転常光線（Ｊ´）とな
り、第３ファラデ回転子（１９−３）から出力された異
常光線（Ｉ）は、その偏波面が＋４５度回転させられて
＋４５度回転異常光線（Ｉ´）となって１／２波長板
（２０）から平行に出力される。

【００９３】これらの＋４５度回転常光線（Ｊ´）およ
び＋４５度回転異常光線（Ｉ´）は、それぞれ、第４ウ
ォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−４）および第
３の複屈折材料たる第３ウォークオフ偏光ビーム（２１
−３）に平行に入力される。これらの＋４５度回転常光
線（Ｊ´）および＋４５度回転異常光線（Ｉ´）は、そ
れぞれこれらのウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２
１−４）および（２１−３）に対する常光であるので、
＋４５度回転常光線（Ｊ´）および＋４５度回転異常光
線（Ｉ´）は、それぞれ第４ウォークオフ偏光ビームス
プリッタ（２１−４）および第３ウォークオフ偏光ビー
ムスプリッタ（２１−３）を通過することにより、ウォ
ークオフされずにこれらのウォークオフ偏光ビームスプ
リッタ（２１−４，２１−３）から平行に出力される。

【００９４】さらに、これらの第４ウォークオフ偏光ビ
ームスプリッタ（２１−４）および第３ウォークオフ偏
光ビーム（２１−３）からそれぞれ出力された＋４５度
回転常光線（Ｊ´）および＋４５度回転異常光線（Ｉ
´）は、第２ファラデ回転子（１９−２）に入力され
る。したがって、ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−４）から出力された＋４５度回転常光線（Ｊ
´）は、その偏波面が＋４５度回転させられて異常光線
（Ｉ）となり、ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２
１−３）から出力された＋４５度回転異常光線（Ｉ´）
は、その偏波面が＋４５度回転させられて常光線（Ｊ）
となってファラデ回転子（１９−２）から平行に出力さ
れる。

【００９５】次に、これらの光（Ｉ，Ｊ）は、第２の偏
光補償板（Ｈ２）に平行に入力される。第２の偏光補償
板（Ｈ２）は、その入射面がこれに入射する異常光線
（Ｉ）および常光線（Ｊ）の進行方向に垂直になるよう
に配置されており、光学軸は光の進行方向に対して垂直
であるので、これらの異常光線（Ｉ）および常光線
（Ｊ）は、その進行方向を変えずに位相差が与えられて
第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）に平行に入力され
る。

【００９６】第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）に入
力された異常光線（Ｊ）は、この常光線（Ｊ）の入射方
向に対して４５度の傾きをもって第２の偏光ビームスプ
リッタ（Ｄ２）内に配置された第２の偏光分離膜（２１
２２）を透過して第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）
から出力される。一方、第２の偏光ビームスプリッタ
（Ｄ２）に入力された常光線（Ｊ）は、この常光線
（Ｊ）の入射方向に対して４５度の傾きをもった第２の
偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）の面（Ｍ２）で反射さ
れ、その進行方向が図９の紙面を含む平面内において−
９０度回転させられ、しかる後、面（Ｍ２）と平行に配
置された偏光分離膜（２１２２）で反射されて第２の偏
光ビームスプリッタ（Ｄ２）から異常光線（Ｉ）と平行
に出力される。

【００９７】これらの第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ
２）から出力された常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）
は、平板状の第８の複屈折材料（２１−８）に入力さ
れ、この第６の複屈折材料（２１−６）内において合波
されて第８の複屈折材料（２１−８）から出力される。
第８の複屈折材料（２１−８）から出力された光は、球
レンズ（Ｌ４）を透過することによりファイバ（Ｆ４）
の端面に集束されてこのファイバ（Ｆ４）に入力され
る。

【００９８】ここで、第７の複屈折材料（２１−７）お
よび第８の複屈折材料（２１−８）において生じた分離
された光（Ｉ，Ｊ）同士の位相差は、第１および第２の
偏光補償板（Ｈ１，Ｈ２）で補償しているので、第３ポ
ート（Ｆ３）から入力された第３光は、偏波分散を起こ
すことなく第４ポート（Ｆ４）に入力される。

【００９９】次に、図１１および図１２を参照しつつ、
このサーキュレータの第２ポート（Ｆ２）から第２光を
入力した場合の動作について説明する。第２ポート（Ｆ
２）から入力された光は、まず、第６の複屈折材料（２
１−６）を透過することによって常光線（Ｊ）と異常光
線（Ｉ）に分離される。次に、これらの光は第２のビー
ムスプリッタ（Ｄ２）に入力される。

【０１００】第２のビームスプリッタ（Ｄ２）には、こ
れらの光の入射方向に対してほぼ４５度の角度を有して
配置された偏光分離膜（２１２２）が配置されているの
で、異常光線（Ｉ）は偏光分離膜（２１２２）を透過す
るとともにこの偏光分離膜（２１２２）に平行な第２の
偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）の面（Ｍ２）で反射され
てその進行方向が図１１の紙面に平行な平面内で＋９０
度曲げられて第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）を透
過して第２の偏光補償板（Ｈ２）に入射する。

【０１０１】一方、常光線（Ｊ）は、偏光分離膜（２１
２２）で反射されてその進行方向が図１１の紙面に平行
な平面内で＋９０度曲げられ、第２の偏光ビームスプリ
ッタ（Ｄ２）を透過して第２の偏光補償板（Ｈ２）に入
射する。

【０１０２】図１２は、これらの常光線（Ｊ）および異
常光線（Ｉ）が偏光補償板（Ｈ１）に入射してから偏光
補償板（Ｈ２）から出射するまでのこれらの偏光の状態
を斜示にて示す説明図である。図１１および図１２にお
いて、第２の偏光補償板（Ｈ２）は、その入射面がこれ
に入射する常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）の進行方
向に垂直になるように配置されており、光学軸は光の進
行方向に対して垂直であるのでこれらの異常光線（Ｉ）
および常光線（Ｊ）は、その進行方向を変えずに位相差
が与えられて第２のファラデ回転子（１９−２）に平行
に入力される。

【０１０３】このファラデ回転子（１９−２）は、この
材料内を進行する偏波面を−４５度回転させ、これらの
異常光線（Ｉ）および常光線（Ｊ）はその進行方向を変
えずにそれぞれ（−４５度回転異常光線：Ｉ´）および
（−４５度回転常光線：Ｊ´）としてファラデ回転子
（１９−２）から平行に出力され、それぞれ第３ウォー
クオフ偏光ビームスプリッタ（２１−３）および第４ウ
ォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−４）に入力さ
れる。

【０１０４】これらの−４５度回転異常光線（Ｉ´）お
よび−４５度回転常光線（Ｊ´）は、それぞれこれらの
ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−３）および
（２１−４）に対する常光であるので、−４５度回転異
常光線（Ｉ´）および−４５度回転常光線（Ｊ´）は、
それぞれ第２ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１
−２）および第１ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−１）を通過することにより、ウォークオフする
ことなくこれらのウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−３，２１−４）から出力される。

【０１０５】第３ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−３）および第４ウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−４）を通過した−４５度回転異常光線（Ｉ
´）および−４５度回転常光線（Ｊ´）は、１／２波長
板（２０）に平行に入力される。したがって、−４５度
回転異常光線（Ｉ´）および−４５度回転常光線（Ｊ
´）は、１／２波長板（２０）を透過することによって
その偏波面が＋４５度回転させられて、−４５度回転異
常光線（Ｉ´）は異常光線（Ｉ）として、−４５度回転
常光線（Ｊ´）は常光線（Ｊ）として１／２波長板（２
０）から平行に出力される。

【０１０６】次に、１／２波長板（２０）を透過したこ
れらの光は、第３ファラデ回転子（１９−３）に平行に
入力される。したがって、これらの異常光線（Ｉ）およ
び常光線（Ｊ）は、第３ファラデ回転子（１９−３）を
透過することによってその偏波面が−４５度回転させら
れて、異常光線（Ｉ）は−４５度回転異常光線（Ｉ´）
として、常光線（Ｊ）は−４５度回転常光線（Ｊ´）と
して第３ファラデ回転子（１９−３）から平行に出力さ
れる。すなわち、第２ファラデ回転子（１９−２）から
出力された各偏光は、相反旋光素子（２０）と非相反旋
光素子（１９−３）の組（２２）をこの順に通過するこ
とにより、結果的にその偏波面が回転されなかったこと
になる。

【０１０７】これらの−４５度回転異常光線（Ｉ´）お
よび−４５度回転常光線（Ｊ´）は、それぞれ、第１ウ
ォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−１）および第
２ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−２）に平
行に入力される。これらの−４５度回転異常光線（Ｉ
´）および−４５度回転常光線（Ｊ´）は、それぞれこ
れらのウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−１）
および（２１−２）に対する異常光であるので、−４５
度回転異常光線（Ｉ´）および−４５度回転常光線（Ｊ
´）は、それぞれ第１ウォークオフ偏光ビームスプリッ
タ（２１−１）および第２ウォークオフ偏光ビームスプ
リッタ（２１−２）を通過することにより、その偏波の
方位の方向へそって距離ｄだけウォークオフされる。す
なわち、図１１の紙面の裏から表に向かう方向を基準と
なる０度方向とし、光の進行方向に対して時計回りの回
転を正方向とすれば、−４５度回転異常光線（Ｉ´）は
−１３５度の方向（図１２の左下方向）へ距離ｄだけウ
ォークオフされ、−４５度回転常光線（Ｊ´）は＋１３
５度の方向（図１２の左上方向）へ距離ｄだけウォーク
オフされ、ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−
１，２１−２）から平行に出力される。

【０１０８】さらに、これらの第１ウォークオフ偏光ビ
ームスプリッタ（２１−１）および第２ウォークオフ偏
光ビーム（２１−２）からそれぞれ出力された−４５度
回転異常光線（Ｉ´）および−４５度回転常光線（Ｊ
´）は、第１ファラデ回転子（１９−１）に平行に入力
される。したがって、ウォークオフ偏光ビームスプリッ
タ（２１−１）から出力された−４５度回転異常光線
（Ｉ´）は、その偏波面が−４５度回転させられて常光
線（Ｊ）となり、ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−２）から出力された−４５度回転常光線（Ｊ
´）は、その偏波面が−４５度回転させられて異常光線
（Ｉ）となって第１ファラデ回転子（１９−１）から平
行に出力される。

【０１０９】次に、これらの光（Ｊ，Ｉ）は、第１の偏
光補償板（Ｈ１）に平行に入力される。第１の偏光補償
板（Ｈ１）は、その入射面がこれに入射する異常光線
（Ｉ）および常光線（Ｊ）の進行方向に垂直になるよう
に配置されており、光学軸は光の進行方向に対して垂直
であるのでこれらの常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）
は、その進行方向を変えずに位相差が与えられて第１の
偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）に平行に入力される。

【０１１０】第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）に入
力された常光線（Ｊ）は、この常光線（Ｊ）の入射方向
に対して４５度の傾きをもって第１の偏光ビームスプリ
ッタ（Ｄ１）内に配置された第１の偏光分離膜（１１１
２）で反射され、その進行方向が図１１の紙面を含む平
面内において−９０度回転させられて第１の偏光ビーム
スプリッタ（Ｄ１）から出力される。一方、第１の偏光
ビームスプリッタ（Ｄ１）に入力された異常光線（Ｉ）
は、この異常光線（Ｉ）の入射方向に対して４５度の傾
きをもった第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）の面
（Ｍ１）で全反射され、その進行方向が図１１の紙面を
含む平面内において−９０度回転させられ、面（Ｍ１）
と平行に配置された偏光分離膜（１１１２）を透過して
第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）から出力される。

【０１１１】これらの第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ
１）から出力された常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）
は、平板状の第７の複屈折材料（２１−７）に入力さ
れ、この第７の複屈折材料（２１−７）内において合波
されて第７の複屈折材料（２１−７）から出力される。
第７の複屈折材料（２１−７）から出力された光は、球
レンズ（Ｌ３）を透過することによりファイバ（Ｆ３）
の端面に集束されてファイバ（Ｆ３）内に入力される。

【０１１２】ここで、第６の複屈折材料（２１−６）お
よび第７の複屈折材料（２１−７）において生じた分離
された光（Ｉ，Ｊ）同士の位相差は、第１および第２の
複屈折材料（Ｈ１，Ｈ２）で補償しているので、第２ポ
ート（Ｆ２）から入力された第２光は、偏波分散を起こ
すことなく第３ポート（Ｆ３）に入力される。

【０１１３】次に、図１３および図１４を参照しつつ、
このサーキュレータの第４ポート（Ｆ４）から第４光を
入力した場合の動作について説明する。第４ポート（Ｆ
４）から入力された光は、まず、第８の複屈折材料（２
１−８）を透過することによって常光線（Ｊ）と異常光
線（Ｉ）に分離される。次に、これらの光は第２偏光の
ビームスプリッタ（Ｄ２）に入力される。

【０１１４】第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）に
は、これらの光の入射方向に対してほぼ４５度の角度を
有して配置された偏光分離膜（２１２２）が配置されて
いるので、異常光線（Ｉ）は偏光分離膜（２１２２）を
透過して第２の偏光補償板（Ｈ２）に出力される。

【０１１５】一方、常光線（Ｊ）は、偏光分離膜（２１
２２）で反射されてその進行方向が図１３の紙面に平行
な平面内で−９０度曲げられ、偏光分離膜（２１２２）
に平行な第２の偏光ビームスプリッタ（Ｄ２）の面（Ｍ
２）で反射されてその進行方向が図１３の紙面に平行な
平面内で＋９０度曲げられた後、第２の偏光ビームスプ
リッタ（Ｄ２）を透過して第２の偏光補償板（Ｈ２）に
入射する。

【０１１６】図１４は、これらの常光線（Ｊ）および異
常光線（Ｉ）が偏光補償板（Ｈ１）に入射してから偏光
補償板（Ｈ２）から出射するまでのこれらの偏光の状態
を斜示にて示す説明図である。図１３および図１４にお
いて、第２の偏光補償板（Ｈ２）は、その入射面がこれ
に入射する常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）の進行方
向に垂直になるように配置されており、光学軸は光の進
行方向に対して垂直であるのでこれらの異常光線（Ｉ）
および常光線（Ｊ）は、その進行方向を変えずに位相差
が与えられて第２のファラデ回転子（１９−２）に平行
に入力される。

【０１１７】この第２ファラデ回転子（１９−２）はこ
の材料内を進行する偏波面を−４５度回転させ、これら
の常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）は、その進行方向
を変えずにそれぞれ（−４５度回転常光線：Ｊ´）およ
び（−４５度回転異常光線：Ｉ´）としてファラデ回転
子（１９−２）から平行に出力され、それぞれ第３ウォ
ークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−３）および第４
ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−４）に入力
される。

【０１１８】これらの−４５度回転常光線（Ｊ´）およ
び−４５度回転異常光線（Ｉ´）は、それぞれこれらの
ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−３）および
（２１−４）に対する異常光であるので、−４５度回転
常光線（Ｊ´）および−４５度回転異常光線（Ｉ´）
は、それぞれ第３ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−３）および第４ウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−４）を通過することにより、その偏波の方
位の方向へそって距離ｄだけウォークオフされる。すな
わち、図１３の紙面の裏から表に向かう方向を基準とな
る０度方向とし、光の進行方向に対して時計回りの回転
を正方向とすれば、−４５度回転常光線（Ｊ´）は＋１
３５度の方向（図１４の左上方向）へ距離ｄだけウォー
クオフされ、−４５度回転異常光線（Ｉ´）は−１３５
度の方向（図１４の左下方向）へ距離ｄだけウォークオ
フされる。

【０１１９】第３ウォークオフ偏光ビームスプリッタ
（２１−３）および第４ウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−４）を通過した−４５度回転常光線（Ｊ
´）および−４５度回転異常光線（Ｉ´）は、１／２波
長板（２０）に平行に入力される。したがって、−４５
度回転常光線（Ｊ´）および−４５度回転異常光線（Ｉ
´）は、１／２波長板（２０）を透過することによって
その偏波面が＋４５度回転させられて、−４５度回転常
光線（Ｊ´）は常光線（Ｊ）として、−４５度回転異常
光線（Ｉ´）は異常光線（Ｉ）として１／２波長板（２
０）から平行に出力される。

【０１２０】次に、１／２波長板（２０）を透過したこ
れらの光は、第３ファラデ回転子（１９−３）に平行に
入力される。したがって、これらの常光線（Ｊ）および
異常光線（Ｉ）は、第３ファラデ回転子（１９−３）を
透過することによってその偏波面が−４５度回転させら
れて、常光線（Ｊ）は−４５度回転常光線（Ｊ´）とし
て、異常光線（Ｉ）は−４５度回転異常光線（Ｉ´）と
して第３ファラデ回転子（１９−３）から平行に出力さ
れる。すなわち、第２ファラデ回転子（１９−２）から
出力された各偏光は、相反旋光素子（２０）と非相反旋
光素子（１９−３）の組（２２）をこの順に通過するこ
とにより、結果的にその偏波面が回転されなかったこと
になる。

【０１２１】これらの−４５度回転常光線（Ｊ´）およ
び−４５度回転異常光線（Ｉ´）は、それぞれ、第１ウ
ォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−１）および第
２ウォークオフ偏光ビーム（２１−２）に平行に入力さ
れる。これらの−４５度回転常光線（Ｊ´）および−４
５度回転異常光線（Ｉ´）は、それぞれこれらのウォー
クオフ偏光ビームスプリッタ（２１−１）および（２１
−２）に対する常光であるので、−４５度回転常光線
（Ｊ´）および−４５度回転異常光線（Ｉ´）は、それ
ぞれ第１ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−
１）および第２ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２
１−２）を通過することにより、ウォークオフすること
なくこれらのウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１
−１，２１−２）から出力される。

【０１２２】さらに、これらの第１ウォークオフ偏光ビ
ームスプリッタ（２１−１）および第２ウォークオフ偏
光ビーム（２１−２）からそれぞれ出力された−４５度
回転常光線（Ｊ´）および−４５度回転異常光線（Ｉ
´）は、第１ファラデ回転子（１９−１）に平行に入力
される。したがって、ウォークオフ偏光ビームスプリッ
タ（２１−１）から出力された−４５度回転常光線（Ｊ
´）は、その偏波面が−４５度回転させられて常光線
（Ｊ）となり、ウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２
１−２）から出力された−４５度回転異常光線（Ｉ´）
は、その偏波面が−４５度回転させられて常光線（Ｊ）
となって第１ファラデ回転子（１９−１）から平行に出
力される。

【０１２３】次に、これらの光（Ｉ，Ｊ）は、第１の偏
光補償板（Ｈ１）に平行に入力される。第１の偏光補償
板（Ｈ１）は、その入射面がこれに入射する異常光線
（Ｉ）および常光線（Ｊ）の進行方向に垂直になるよう
に配置されており、光学軸は光の進行方向に対して垂直
であるのでこれらの常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）
は、その進行方向を変えずに位相差が与えられて第１の
偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）に平行に入力される。

【０１２４】第１のビームスプリッタ（Ｄ１）には、こ
れらの光の入射方向に対してほぼ４５度の角度を有して
配置された偏光分離膜（２１１１）が配置されているの
で、第１のビームスプリッタ（Ｄ１）に入力された異常
光線（Ｉ）は偏光分離膜（２１２２）を透過して第５の
複屈折材料（２１−５）に入力される。

【０１２５】一方、第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ
１）に入力された常光線（Ｊ）は、この常光線（Ｊ）の
入射方向に対して４５度の傾きをもった第１の偏光ビー
ムスプリッタ（Ｄ１）の面（Ｍ１）で全反射され、その
進行方向が図１３の紙面を含む平面内において−９０度
回転させられ、面（Ｍ１）と平行に配置された偏光分離
膜（１１１２）で反射されてその進行方向が図１３の紙
面を含む平面内において＋９０度回転させられて第１の
偏光ビームスプリッタ（Ｄ１）から出力される。

【０１２６】これらの第１の偏光ビームスプリッタ（Ｄ
１）から出力された常光線（Ｊ）および異常光線（Ｉ）
は、平板状の第５の複屈折材料（２１−５）に入力さ
れ、この第５の複屈折材料（２１−５）内において合波
されて第５の複屈折材料（２１−５）から出力される。
第５の複屈折材料（２１−５）から出力された光は、球
レンズ（Ｌ１）を透過することによりファイバ（Ｆ１）
の端面に集束されてファイバ（Ｆ１）内に入力される。

【０１２７】ここで、第８の複屈折材料（２１−８）お
よび第５の複屈折材料（２１−５）において生じた分離
された光（Ｉ，Ｊ）同士の位相差は、第１および第２の
複屈折材料（Ｈ１，Ｈ２）で補償しているので、第４ポ
ート（Ｆ４）から入力された第４光は、偏波分散を起こ
すことなく第１ポート（Ｆ１）に入力される。すなわ
ち、本実施例では、第１または第３のポート（Ｆ１，Ｆ
３）から入力された第１または第３光を空間的に常光線
と異常光線とに分離したのち、これらの常光線および異
常光線の偏光面を第１非相反旋光素子（１９−１）、第
３非相反旋光素子（１９−３）、相反旋光素子（２
０）、第２非相反旋光素子（１９−２）を順次を通過さ
せてた後、合波し、それぞれを第２、第４のポート（Ｆ
２，Ｆ４）に出力するとともに、第２、第４のポート
（Ｆ２，Ｆ４）から入力された第２または第３光を空間
的に常光線と異常光線とに分離したのち、これらの常光
線および異常光線の偏光面を第２非相反旋光素子（１９
−２）、相反旋光素子（２０）、第３非相反旋光素子
（１９−３）、第１非相反旋光素子（１９−１）を順次
を通過させてた後、合波し、それぞれを第３、第１のポ
ート（Ｆ３，Ｆ１）に出力する光の制御をした。ここ
で、第１または第３光を空間的に常光線と異常光線とに
分離した後、および、第２または第４光を空間的に常光
線と異常光線とに分離した後に複屈折材料（Ｈ１，Ｈ
２）中におけるこれら常光線と異常光線との伝搬速度の
差を利用して、この空間的な分離によるこれらの常光線
と異常光線との光路差を補正することにより、第１乃至
第４ポートへ出力される光の偏波分散を抑えることがで
きる。

【０１２８】すなわち、第１光は、第５の複屈折材料
（２１−５）を透過することによって第１ビーム（Ｊ）
と第２ビーム（Ｉ）とに分離されるが、これにより第２
ビーム（Ｉ）の位相が第１ビーム（Ｊ）よりも＋φ度だ
け進んだとする（１：２＝０度：＋φ度）。この後、こ
れらのビームは第１偏光補償板（Ｈ１）を透過すること
により、第１ビーム（Ｊ）の位相が第２ビーム（Ｉ）よ
りも＋φだけ進む（１：２＝＋φ度：＋φ度）。この
後、これらのビームは第２偏光補償板（Ｈ２）を透過す
ることにより、第１ビーム（Ｊ）の位相が第２ビーム
（Ｉ）よりも＋φだけ進む（１：２＝＋２φ度：＋φ
度）。さらに、これらのビームが第６の複屈折材料（２
１−６）を透過することによって第２ビーム（Ｉ）の位
相が第１ビーム（Ｊ）よりも＋φ度だけ進み（１：２＝
＋２φ度：＋２φ度）、第２ファイバ（Ｆ２）に入射さ
れる光の偏波分散を抑制することができる。

【０１２９】また、第３光も、第７の複屈折材料（２１
−７）を透過することによって第１ビーム（Ｊ）と第２
ビーム（Ｉ）とに分離されるが、これにより第２ビーム
（Ｉ）の位相が第１ビーム（Ｊ）よりも＋φ度だけ進ん
だとする（１：２＝０度：＋φ度）。この後、これらの
ビームは第１偏光補償板（Ｈ１）を透過することによ
り、第１ビーム（Ｊ）の位相が第２ビーム（Ｉ）よりも
＋φだけ進む（１：２＝＋φ度：＋φ度）。この後、こ
れらのビームは第２偏光補償板（Ｈ２）を透過すること
により、第１ビーム（Ｊ）の位相が第２ビーム（Ｉ）よ
りも＋φだけ進む（１：２＝＋２φ度：＋φ度）。さら
に、これらのビームが第８の複屈折材料（２１−８）を
透過することによって第２ビーム（Ｉ）の位相が第１ビ
ーム（Ｊ）よりも＋φ度だけ進み（１：２＝＋２φ度：
＋２φ度）、第４ファイバ（Ｆ４）に入射される光の偏
波分散を抑制することができる。

【０１３０】第２光は、第６の複屈折材料（２１−６）
を透過することによって第１ビーム（Ｊ）と第２ビーム
（Ｉ）とに分離されるが、これにより第２ビーム（Ｉ）
の位相が第１ビーム（Ｊ）よりも＋φ度だけ進む（１：
２＝０度：＋φ度）。この後、これらのビームは第２偏
光補償板（Ｈ２）を透過することにより、第１ビーム
（Ｊ）の位相が第２ビーム（Ｉ）よりも＋φだけ進む
（１：２＝＋φ度：＋φ度）。この後、これらのビーム
は第１偏光補償板（Ｈ１）を透過することにより、第２
ビーム（Ｊ）の位相が第１ビーム（Ｉ）よりも＋φだけ
進む（１：２＝＋φ度：＋２φ度）。さらに、これらの
ビームが第７の複屈折材料（２１−７）を透過すること
によって第１ビーム（Ｉ）の位相が第２ビーム（Ｊ）よ
りも＋φ度だけ進み（１：２＝＋２φ度：＋２φ度）、
第３ファイバ（Ｆ３）に入射される光の偏波分散を抑制
することができる。

【０１３１】第４光は、第８の複屈折材料（２１−８）
を透過することによって第１ビーム（Ｊ）と第２ビーム
（Ｉ）とに分離されるが、これにより第２ビーム（Ｉ）
の位相が第１ビーム（Ｊ）よりも＋φ度だけ進む（１：
２＝０度：＋φ度）。この後、これらのビームは第２偏
光補償板（Ｈ２）を透過することにより、第１ビーム
（Ｊ）の位相が第２ビーム（Ｉ）よりも＋φだけ進む
（１：２＝＋φ度：＋φ度）。この後、これらのビーム
は第１偏光補償板（Ｈ１）を透過することにより、第２
ビーム（Ｊ）の位相が第１ビーム（Ｉ）よりも＋φだけ
進む（１：２＝＋φ度：＋２φ度）。さらに、これらの
ビームが第５の複屈折材料（２１−５）を透過すること
によって第１ビーム（Ｉ）の位相が第２ビーム（Ｊ）よ
りも＋φ度だけ進み（１：２＝＋２φ度：＋２φ度）、
第１ファイバ（Ｆ１）に入射される光の偏波分散を抑制
することができる。

【０１３２】次に、この光サーキュレータ内を伝搬する
偏光がこの光サーキュレータを構成する光部品の不完全
性に起因して所望の伝搬をしない場合について図１５〜
図２２を用いて説明する。

【０１３３】まず、第１光を第１ポート（Ｆ１）から入
力した場合の光の伝搬について説明する。

【０１３４】図１５および図１６は、それぞれ前述の図
４および図８に対応しており、これらは第１ポート（Ｆ
１）から入力された光が第２ポートへ出力されるまでの
ようすを説明するための図である。第１ポート（Ｆ１）
から入力された光が相反旋光素子（２０）に入力される
までの光の伝搬の仕方は、図４および図８で説明した通
りである。ここで相反旋光素子（２０）を透過した＋４
５度回転異常光線（Ｉ´）および＋４５度回転常光線
（Ｊ´）中に光部品の不完全性等に起因してそれぞれ＋
４５度回転常光線（Ｊ´：ＥＸＴＲＡ）および＋４５度
回転異常光線（Ｉ´：ＥＸＴＲＡ）が含まれていたとす
る。すると、これらの＋４５度回転常光線（Ｊ´：ＥＸ
ＴＲＡ）および＋４５度回転異常光線（Ｉ´：ＥＸＴＲ
Ａ）は、それぞれ第４のウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−４）および第３のウォークオフ偏光ビーム
スプリッタ（２１−３）に対する常光であるので、第４
のウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−４）およ
び第３のウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−
３）によってウォークオフされることなくこれを透過す
る。なお、図１５において、これらの光（ＥＸＴＲＡ）
の進行経路は一点鎖線で示すこととする。

【０１３５】これらの光（ＥＸＴＲＡ）は第２ファラデ
回転子（１９−２）に入力されることによりその偏波面
が＋４５度回転させられて出力され、第２の偏光補償板
（Ｈ２）に入力される。

【０１３６】これらの光（ＥＸＴＲＡ）は第２の偏光補
償板（Ｈ２）によってもその進行方向が変化させられな
いので、この進行方向を保持したまま第２の偏光ビーム
スプリッタ（Ｄ２）に入力される。もちろん、実線で示
す所望の光は前述のように第２ポート（Ｆ２）に入力さ
れるが、これらの望まない光（ＥＸＴＲＡ）は、図の一
点鎖線で示す如く、異常光線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）は偏光
分離膜（２１２２）を透過し、常光線（Ｊ：ＥＸＴＲ
Ａ）は面（Ｍ２）および偏光分離膜（２１２２）で反射
されて第８の複屈折材料（２１−８）に入力される。こ
こで望まない異常光線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）は、この第８
の複屈折材料（２１−８）で屈折させられ、以て、異常
光線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）および常光線（Ｊ：ＥＸＴＲ
Ａ）はレンズ（Ｌ４）の側方を通過するので、これら望
まない光が第４ポート（Ｆ４）に結合することはない。

【０１３７】次に、第３光を第３ポート（Ｆ３）から入
力した場合の光の伝搬について説明する。

【０１３８】図１７および図１８は、それぞれ前述の図
９および図１０に対応しており、これらは第３ポート
（Ｆ３）から入力された光が第４ポート（Ｆ４）へ出力
されるまでのようすを説明するための図である。第３ポ
ート（Ｆ３）から入力された光が相反旋光素子（２０）
に入力されるまでの光の伝搬の仕方は図９および図１０
で説明した通りである。ここで，相反旋光素子（２０）
を透過した＋４５度回転常光線（Ｊ´）および＋４５度
回転異常光線（Ｉ´）中に光部品の不完全性等に起因し
てそれぞれ＋４５度回転異常光線（Ｉ´：ＥＸＴＲＡ）
および＋４５度回転常光線（Ｊ´：ＥＸＴＲＡ）が含ま
れていたとする。すると，これらの＋４５度回転異常光
線（Ｉ´：ＥＸＴＲＡ）および＋４５度回転常光線（Ｊ
´：ＥＸＴＲＡ）は、それぞれ第４のウォークオフ偏光
ビームスプリッタ（２１−４）および第３のウォークオ
フ偏光ビームスプリッタ（２１−３）に対する異常光で
あるので、＋４５度回転異常光線（Ｉ´：ＥＸＴＲＡ）
は、第４のウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−
４）によって−４５度方向（図１８の右上方向）に距離
ｄだけウォークオフされ、＋４５度回転常光線（Ｊ´：
ＥＸＴＲＡ）は、第３のウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−３）によって＋４５度方向（図１８の右下
方向）に距離ｄだけウォークオフされる。なお、図１７
において、これらの光（ＥＸＴＲＡ）の進行経路は一点
鎖線で示すこととする。

【０１３９】これらの光（ＥＸＴＲＡ）は、第２ファラ
デ回転子（１９−２）に入力されることによりその偏波
面が＋４５度回転させられて出力され、第２の偏光補償
板（Ｈ２）に入力される。

【０１４０】これらの光（ＥＸＴＲＡ）は第２の偏光補
償板（Ｈ２）によってもその進行方向が変化させられな
いので、この進行方向を保持したまま第２の偏光ビーム
スプリッタ（Ｄ２）に入力される。もちろん、所望の光
は前述のように第４ポート（Ｆ４）に入力されるが、こ
れらの望まない光（ＥＸＴＲＡ）は、図の一点鎖線で示
す如く、異常光線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）は面（Ｍ２）で反
射された後、偏光分離膜（２１２２）を透過し、常光線
（Ｊ：ＥＸＴＲＡ）は偏光分離膜（２１２２）で反射さ
れて第６の複屈折材料（２１−６）に入力される。ここ
で望まない異常光線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）は、この第６の
複屈折材料（２１−６）で屈折させられ、以て、異常光
線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）および常光線（Ｊ：ＥＸＴＲＡ）
はレンズ（Ｌ２）の側方を通過するので、これら望まな
い光が第２ポート（Ｆ２）に結合することはない。

【０１４１】次に、第２光を第２ポート（Ｆ２）から入
力した場合の光の伝搬について説明する。

【０１４２】図１９および図２０は、それぞれ前述の図
１１および図１２に対応しており、これらは第２ポート
（Ｆ２）から入力された光が第３ポート（Ｆ３）へ出力
されるまでのようすを説明するための図である。第２ポ
ート（Ｆ２）から入力された光が相反旋光素子（２０）
に入力されるまでの光の伝搬の仕方は図１１および図１
２で説明した通りである。ここで、相反旋光素子（２
０）を透過した後に第３の非相反旋光素子を透過した−
４５度回転異常光線（Ｉ´）および−４５度回転常光線
（Ｊ´）中に光部品の不完全性等に起因してそれぞれ−
４５度回転常光線（Ｊ´：ＥＸＴＲＡ）および−４５度
回転異常光線（Ｉ´：ＥＸＴＲＡ）が含まれていたとす
る。すると，これらの−４５度回転常光線（Ｊ´：ＥＸ
ＴＲＡ）および−４５度回転異常光線（Ｉ´：ＥＸＴＲ
Ａ）は、それぞれ第１のウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−１）および第２のウォークオフ偏光ビーム
スプリッタ（２１−２）に対する常光であるので、−４
５度回転常光線（Ｊ´：ＥＸＴＲＡ）および−４５度回
転異常光線（Ｉ´：ＥＸＴＲＡ）は、ウォークオフ偏光
ビームスプリッタ（２１−１，２１−２）によってウォ
ークオフされることなく、これらのウォークオフ偏光ビ
ームスプリッタ（２１−１，２１−２）内を透過する。
なお、図１９において、これらの光（ＥＸＴＲＡ）の進
行経路は一点鎖線で示すこととする。

【０１４３】これらの光（ＥＸＴＲＡ）は、第１ファラ
デ回転子（１９−１）に入力されることによりその偏波
面が−４５度回転させられて出力され、第１の偏光補償
板（Ｈ１）に入力される。

【０１４４】これらの光（ＥＸＴＲＡ）は第１の偏光補
償板（Ｈ１）によってもその進行方向が変化させられな
いので、この進行方向を保持したまま第１の偏光ビーム
スプリッタ（Ｄ１）に入力される。もちろん、所望の光
は前述のように第３ポート（Ｆ３）に入力されるが、こ
れらの望まない光（ＥＸＴＲＡ）は、図の一点鎖線で示
す如く、異常光線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）は、偏光分離膜
（１１１２）を透過し、常光線（Ｊ：ＥＸＴＲＡ）は面
（Ｍ１）で反射された後、偏光分離膜（１１１２）で反
射されて第５の複屈折材料（２１−５）に入力される。
ここで望まない異常光線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）および常光
線（Ｊ：ＥＸＴＲＡ）は、この第５の複屈折材料（２１
−６）で合成させらるが、この合成された光はレンズ
（Ｌ１）の上方（図１９の紙面の裏から表の方向を上方
向とする）を通過するので、これら望まない光が第１ポ
ート（Ｆ１）に結合することはない。

【０１４５】最後に、第４光を第４ポート（Ｆ４）から
入力した場合の光の伝搬について説明する。

【０１４６】図２１および図２２は、それぞれ前述の図
１３および図１４に対応しており、これらは第４ポート
（Ｆ４）から入力された光が第１ポート（Ｆ１）へ出力
されるまでのようすを説明するための図である。第４ポ
ート（Ｆ４）から入力された光が相反旋光素子（２０）
に入力されるまでの光の伝搬の仕方は図１３および図１
４で説明した通りである。ここで、相反旋光素子（２
０）を透過した後に第３の非相反旋光素子を透過した−
４５度回転常光線（Ｊ´）および−４５度回転異常光線
（Ｉ´）中に光部品の不完全性等に起因してそれぞれ−
４５度回転異常光線（Ｉ´：ＥＸＴＲＡ）および−４５
度回転常光線（Ｊ´：ＥＸＴＲＡ）が含まれていたとす
る。すると，これらの−４５度回転異常光線（Ｉ´：Ｅ
ＸＴＲＡ）および−４５度回転常光線（Ｊ´：ＥＸＴＲ
Ａ）は、それぞれ第１のウォークオフ偏光ビームスプリ
ッタ（２１−１）および第２のウォークオフ偏光ビーム
スプリッタ（２１−２）に対する異常光であるので、−
４５度回転異常光線（Ｉ´：ＥＸＴＲＡ）は、第１のウ
ォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−１）によって
＋４５度方向（図２２の右上方向）に距離ｄだけウォー
クオフされ、−４５度回転常光線（Ｊ´：ＥＸＴＲＡ）
は、第２のウォークオフ偏光ビームスプリッタ（２１−
２）によって−４５度方向（図２２の右下方向）に距離
ｄだけウォークオフされる。なお、図２１において、こ
れらの光（ＥＸＴＲＡ）の進行経路は一点鎖線で示すこ
ととする。

【０１４７】これらの光（ＥＸＴＲＡ）は、第１ファラ
デ回転子（１９−１）に入力されることによりその偏波
面が−４５度回転させられて出力され、第１の偏光補償
板（Ｈ１）に入力される。

【０１４８】これらの光（ＥＸＴＲＡ）は、第１の偏光
補償板（Ｈ１）によってもその進行方向が変化させられ
ないので、この進行方向を保持したまま第１の偏光ビー
ムスプリッタ（Ｄ１）に入力される。もちろん、所望の
光は前述のように第１ポート（Ｆ１）に入力されるが、
これらの望まない光（ＥＸＴＲＡ）は、図の一点鎖線で
示す如く、異常光線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）は、面（Ｍ１）
で反射された後、偏光分離膜（１１１２）を透過し、常
光線（Ｊ：ＥＸＴＲＡ）は、偏光分離膜（１１１２）で
反射されて第７の複屈折材料（２１−７）に入力され
る。

【０１４９】ここで、望まない異常光線（Ｉ：ＥＸＴＲ
Ａ）は、この第７の複屈折材料（２１−７）で屈折させ
られ、以て、異常光線（Ｉ：ＥＸＴＲＡ）および常光線
（Ｊ：ＥＸＴＲＡ）はレンズ（Ｌ３）の側方を通過する
ので、これら望まない光が第３ポート（Ｆ３）に結合す
ることはない。

【０１５０】図２３は、本実施例の光サーキュレータに
よるアイソレーション（ｄＢ）の波長（ｎｍ）に対する
依存性（実線）、特公昭６０−４９８８７号公報に記載
の光サーキュレータのアイソレーションの波長依存性の
数値計算結果（点線）および特開平５−２１５９９０に
記載の光サーキュレータのアイソレーションの波長依存
性の数値計算結果（一点鎖線）を示すググラフである。
なお、本実施例の光サーキュレータの各々の光学部品の
表面には反射防止用コートを施してある。同図から明ら
かなように、この光サーキュレータは挿入損失はおよそ
１．５ｄＢであり、アイソレーションは７０ｄＢ以上が
得られ、偏波分散は０．１ｐｓ未満であった（信号光の
波長：１５５０ｎｍ）。このように本実施例の光サーキ
ュレータを用いれば、非常に高い光のアイソレーション
（出力／もれ出力）を得ることができる。

【０１５１】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、１つの相
反旋光素子を用いて光サーキュレータを構成しているの
で光に入力される光の波長依存性を抑制することがで
き、アイソレーションを高めると同時に広い波長域の光
信号を伝送することができる。

【０１５２】また、第１および第２の偏光補償板を組み
となる第１および第２の偏光補償板の間に配置すること
により、４つのポートすべてからの光の位相を補償して
出力される光の偏波分散を抑えることができ、したがっ
て、高ビットレートの光信号を伝送することができる。
さらに、ウォークオフ偏光ビームスプリッタなどの第１
〜第４の複屈折材料を用いることにより目的外のポート
に結合する光の量を低減することができるとともに、第
１乃至第４の複屈折材料それぞれの厚みと第５乃至第８
の複屈折材料のそれぞれの厚みとの比を√２対１とすれ
ば、各ポートから入力された光を効率良く他の各ポート
に結合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光サーキュレータの構造を示す図であ
る。

【図２】従来の光サーキュレータの構造を示す図であ
る。

【図３】従来の光サーキュレータの構造を示す図であ
る。

【図４】本発明の一実施例に係る光サーキュレータの構
造を示す図である。なお、同図では第１ポートから光を
入力した場合の光の伝搬経路を示してある。

【図５】図４に示した光サーキュレータをシリコン基板
上に実装して構成された光サーキュレータ基板の斜示図
である。

【図６】図５に示した光サーキュレータ基板をパッケー
ジ内に収納して構成された光サーキュレータ装置を一部
破断して示す斜示図である。

【図７】本発明の一実施例に係る光サーキュレータの構
造を示す図である。なお、同図中のスケールの単位はｍ
ｍである。

【図８】実施例に係る光サーキュレータにおける光の伝
搬のようすを説明するための斜示図である。

【図９】実施例に係る光サーキュレータの第３ポートか
ら光を入力した場合の光の伝搬経路を説明するための光
サーキュレータの構造図である。

【図１０】図９に示した光サーキュレータにおける光の
伝搬のようすを説明するための斜示図である。

【図１１】実施例に係る光サーキュレータの第２ポート
から光を入力した場合の光の伝搬経路を説明するための
光サーキュレータの構造図である。

【図１２】図１１に示した光サーキュレータにおける光
の伝搬のようすを説明するための斜示図である。

【図１３】実施例に係る光サーキュレータの第４ポート
から光を入力した場合の光の伝搬経路を説明するための
光サーキュレータの構造図である。

【図１４】図１３に示した光サーキュレータにおける光
の伝搬のようすを説明するための斜示図である。

【図１５】実施例に係る光サーキュレータの第１ポート
から光を入力した場合であってこの光サーキュレータ内
を伝搬する偏光がずれた場合の光の伝搬経路を説明する
ための光サーキュレータの構造図である。

【図１６】図１５に示した光サーキュレータにおける光
の伝搬のようすを説明するための斜示図である。

【図１７】実施例に係る光サーキュレータの第３ポート
から光を入力した場合であってこの光サーキュレータ内
を伝搬する偏光がずれた場合の光の伝搬経路を説明する
ための光サーキュレータの構造図である。

【図１８】図１７に示した光サーキュレータにおける光
の伝搬のようすを説明するための斜示図である。

【図１９】実施例に係る光サーキュレータの第２ポート
から光を入力した場合であってこの光サーキュレータ内
を伝搬する偏光がずれた場合の光の伝搬経路を説明する
ための光サーキュレータの構造図である。

【図２０】図１９に示した光サーキュレータにおける光
の伝搬のようすを説明するための斜示図である。

【図２１】実施例に係る光サーキュレータの第４ポート
から光を入力した場合であってこの光サーキュレータ内
を伝搬する偏光がずれた場合の光の伝搬経路を説明する
ための光サーキュレータの構造図である。

【図２２】図２１に示した光サーキュレータにおける光
の伝搬のようすを説明するための斜示図である。

【図２３】本実施例の光サーキュレータによるアイソレ
ーション（ｄＢ）の波長（ｎｍ）に対する依存性（実
線）、特公昭６０−４９８８７号公報に記載の光サーキ
ュレータのアイソレーションの波長依存性の数値計算結
果（点線）および特開平５−２１５９９０に記載の光サ
ーキュレータのアイソレーションの波長依存性の数値計
算結果（一点鎖線）を示すグラフである。

【符号の説明】

１９−１，１９−２，１９−３…ファラデ回転素子、Ｈ
１，Ｈ２…偏光補償板、２１−１〜２１−８…複屈折性
平板、Ｌ１〜Ｌ４…レンズ、Ｄ１，Ｄ２…偏光ビームス
プリッタ、２０…１／２波長板、Ｆ１〜Ｆ４…光ファイ
バ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１ポートから入力された第１光を第２
   ポートに出力し、前記第２ポートから入力された第２光
   を第３ポートに出力し、前記第３ポートから入力された
   第３光を第４ポートに出力し、前記第４ポートから入力
   された第４光を前記第１ポートに出力する光サーキュレ
   ータにおいて、 入射した光のうち常光線は直進させ、異常光線は屈折さ
   せて出射する第１、第２、第３、第４、第５、第６、第
   ７および第８の複屈折材料と、 入射した２つの偏光に位相差を与えて出射する第１およ
   び第２の偏光補償板と、 入射した偏光の方位を±４５
   度回転して出射する第１、第２および第３の非相反旋光
   素子と、 入射した偏光の方位を４５度回転して出射する相反旋光
   素子と、 入射した常光線は反射し、異常光線は透過する第１面お
   よびこれらの光線のうちの一方を反射して他方の光線と
   ほぼ平行に出射する第１反射面を有する第１の偏光ビー
   ムスプリッタと、 入射した常光線は反射し、異常光線は透過する第２面お
   よびこれらの光線のうちの一方を反射して他方の光線と
   ほぼ平行に出射する第２反射面を有する第２の偏光ビー
   ムスプリッタと、を備え、 前記第１の偏光ビームスプリッタ、前記第５の複屈折材
   料および前記第１の非相反旋光素子は、前記第１ポート
   から入射された前記第１光が前記第５の複屈折材料を透
   過することにより常光線と異常光線とに空間的に分離さ
   れた後、これらの常光線と異常光線とが共に前記第１の
   偏光ビームスプリッタの前記第１面の表面側から入射し
   て前記第１の非相反旋光素子に入射されるように配置さ
   れ、 前記第７の複屈折材料は、前記第３ポートから入射され
   た前記第３光がこの第７の複屈折材料を透過することに
   より常光線と異常光線とに空間的に分離された後、これ
   らの常光線と異常光線とが共に前記第１の偏光ビームス
   プリッタの前記第１面の裏面側から入射して前記第１の
   非相反旋光素子に入射されるように配置され、 前記第２の偏光ビームスプリッタ、前記第６の複屈折材
   料および前記第２の非相反旋光素子は、前記第２ポート
   から入射された前記第２光が前記第６の複屈折材料を透
   過することにより常光線と異常光線とに空間的に分離さ
   れた後、これらの常光線と異常光線とが共に前記第２の
   偏光ビームスプリッタの前記第２面の裏面側から入射し
   て前記第２の非相反旋光素子に入射されるように配置さ
   れ、 前記第８の複屈折材料は、前記第４ポートから入射され
   た前記第４光がこの第８の複屈折材料を透過することに
   より常光線と異常光線とに空間的に分離された後、これ
   らの常光線と異常光線とが共に前記第２の偏光ビームス
   プリッタの前記第２面の表面側から入射して前記第２の
   非相反旋光素子に入射されるように配置され、 前記第３の非相反旋光素子は、前記第１の非相反旋光素
   子と前記第２の非相反旋光素子との間を伝搬する光の経
   路上に配置され、 前記相反旋光素子は、前記第３の非相反旋光素子と前記
   第２の非相反旋光素子との間を伝搬する光の経路上に配
   置され、 前記第１の複屈折材料は、前記第１の非相反旋光素子と
   前記第３の非相反旋光素子との間であって、前記第５の
   複屈折材料および前記第１の非相反旋光素子を介してこ
   の第１の複屈折材料に入射される前記第１光のうちの一
   方の偏光の伝搬経路上であり、且つ、この第１の複屈折
   材料の固有偏光の方位が前記第１光のうちの前記一方の
   偏光の方位にほぼ一致するように配置され、 前記第２の複屈折材料は、前記第１の非相反旋光素子と
   前記第３の非相反旋光素子との間であって、前記第５の
   複屈折材料および前記第１の非相反旋光素子を介してこ
   の第２の複屈折材料に入射される前記第１光のうちの他
   方の偏光の伝搬経路上であり、且つ、この第２の複屈折
   材料の固有偏光の方位が前記第１光のうちの前記他方の
   偏光の方位にほぼ一致するように配置され、 前記第４の複屈折材料は、前記第２の非相反旋光素子と
   前記第３の非相反旋光素子との間であって、前記第８の
   複屈折材料を介してこの第３の複屈折材料に入射される
   前記第４光のうちの一方の偏光、および、前記第１光の
   うちの前記他方の偏光の伝搬経路上であり、且つ、この
   第４の複屈折材料の固有偏光の方位が前記第４光のうち
   の一方の偏光の方位、および、前記第１光のうちの前記
   一方の偏光の方位にほぼ一致するように配置され、 前記第３の複屈折材料は、前記第２の非相反旋光素子と
   前記第３の非相反旋光素子との間であって、前記第８の
   複屈折材料を介してこの第３の複屈折材料に入射される
   前記第４光のうちの他方の偏光、および、前記第１光の
   うちの前記一方の偏光の伝搬経路上であり、且つ、この
   第３の複屈折材料の固有偏光の方位が前記第４光のうち
   の他方の偏光の方位、および、前記第１光のうちの前記
   他方の偏光の方位にほぼ一致するように配置され、 前記第１の偏光補償板は、前記第１の偏光ビームスプリ
   ッタと前記第１および第２の複屈折材料との間に配置さ
   れ、 前記第２の偏光補償板は、前記第２の偏光ビームスプリ
   ッタと前記第３および第４の複屈折材料との間に配置さ
   れる、ことを特徴とする光サーキュレータ。
2. 【請求項２】 前記第１乃至第８の複屈折材料は、同一
   材料からなる平板であり、前記第１乃至第４の複屈折材
   料それぞれの厚みと前記第５乃至第８の複屈折材料のそ
   れぞれの厚みとの比を√２対１とすることを特徴とする
   請求項１に記載の光サーキュレータ。
3. 【請求項３】 第１または第３のポートから入力された
   第１または第３光を空間的に常光線と異常光線とに分離
   したのち、これらの常光線および異常光線の偏光面を第
   １非相反旋光素子、第３非相反旋光素子、相反旋光素
   子、第２非相反旋光素子を順次通過させてた後、合波
   し、それぞれを第２、第４のポートに出力するととも
   に、第２、第４のポートから入力された第２または第３
   光を空間的に常光線と異常光線とに分離したのち、これ
   らの常光線および異常光線の偏光面を前記第２非相反旋
   光素子、前記相反旋光素子、前記第３非相反旋光素子、
   前記第１非相反旋光素子を順次通過させてた後、合波
   し、それぞれを第３、第１のポートに出力する光の制御
   方法において、 前記第１または第３光を空間的に常光線と異常光線とに
   分離した後、および、前記第２または前記第４光を空間
   的に常光線と異常光線とに分離した後に複屈折材料中に
   おけるこれら常光線と異常光線との伝搬速度の差を利用
   して、この空間的な分離によるこれらの常光線と異常光
   線との光路差を補正することにより、第１乃至第４ポー
   トへ出力される光の偏波分散を抑えることを特徴とする
   光の制御方法。
4. 【請求項４】 光サーキュレータにおいて、 第１ポートから入力された第１光を常光線と異常光線と
   に分離する第１の手段と、 第２ポートから入力された第２光を常光線と異常光線と
   に分離する第２の手段と、 前記第１ポートから入力された常光線および異常光線に
   第１の変換を施してそれぞれを常光線および異常光線と
   して前記第２手段を介して前記第２ポートに出力すると
   ともに、前記第２ポートから入力された常光線および異
   常光線に第２の変換を施してそれぞれを異常光線および
   常光線として前記第１手段を介して第３ポートに出力す
   る第３の手段と、 前記第１の手段と前記第３の手段との間を伝搬する光の
   経路上に配置され、透過する常光線と異常光線とに位相
   差または光路差を与える第４の手段と、 前記第２の手段と前記第３の手段との間を伝搬する光の
   経路上に配置され、透過する常光線と異常光線とに位相
   差または光路差を与える第５の手段と、を備えることを
   特徴とする光サーキュレータ。