JPH10186278A - 光サーキュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度の加工が必要な偏光プリズムを用いず
に、光サーキュレータを実現する。 【解決手段】 第２ポートＰ２および第３ポートＰ３間
に第１結晶１０、第２結晶１２、第３結晶１４および第
４結晶１６を具えている。これら１軸性複屈折結晶には
同一のものを用いており、所定の方向に結晶軸を配向さ
せてある。第１結晶１０および第２結晶１２間には偏光
回転子として旋光器１８を具え、第２結晶１２および第
３結晶１４間に第１ポートＰ１からの光を入射させるた
めの平行シフトプリズム２８を具えている。プリズム２
８は、微小な反射面ｂを有し、第２結晶１２から出射し
た光がこの反射面を避けて通過できるように設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバ伝送
方式において有用な光機能部品であ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、あるポートに入射
させた光を、これとは別の特定のポートから出射させる
機能を有しており、３ポート以上のポートを具えた受動
非相反部品である。光サーキュレータは、光ファイバ伝
送や光計測等で多用されている。従来この種の光サーキ
ュレータとして、例えば文献「特開平４−３６６８０
６」に開示されている４ポートを具えた光サーキュレー
タがある。この４ポート型光サーキュレータは、２個の
偏光ビームスプリッタと、これら偏光ビームスプリッタ
の間に設けられたファラデ回転子および１／２波長板と
を具えた構成である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た４ポート型光サーキュレータは、以下に記載するよう
に、いくつかの問題点を有しているものであった。

【０００４】 先ず、上述の偏光ビームスプリッタ
は、任意の入射光をＰ偏光およびＳ偏光に分離させるた
めに必要であるが、これは、偏光分離膜を具えたプリズ
ムと全反射面を具えたプリズムとを、これら偏光分離膜
および全反射面を接着剤により接合させて形成する。こ
れら偏光分離膜および全反射面の間には、高い平行性が
要求される。この平行性が悪いと、偏光分離膜や全反射
面においてＰ偏光あるいはＳ偏光が所定の方向にそれぞ
れ透過または反射されなくなり、各ポートに出射するＰ
偏光およびＳ偏光の間の結合が不充分になる。このこと
は、各ポート間における光結合の損失を増大させる原因
になる。この平行性の欠落を要因とする種々の不都合
は、各光ポートの位置調整を行っても本質的に解消する
ことができない。従って、低損失のサーキュレータを製
作しようとすると、偏光ビームスプリッタに高精度の加
工が要求されるので、非常に高価な装置になる欠点があ
る。

【０００５】 また、偏光ビームスプリッタは、上述
したように人工的に製作されるものであるため、その特
性にバラツキが発生する。さらに、方解石等の１軸性複
屈折結晶に比較してＰ偏光とＳ偏光との分離度が劣るた
め、サーキュレータとしてのアイソレーション特性が劣
るといった欠点を有している。

【０００６】 また、偏光ビームスプリッタは、上述
したように、その内部に接着剤が介在しており、光がそ
の部分を透過または反射するようになっている。従っ
て、長期間にわたる環境の変化や、大入力の光パワーの
通過により、接着剤の光学特性が変質し、サーキュレー
タの光学特性を劣化させてしまうといった懸念がある。
よって、信頼性の面でも問題がある。

【０００７】 また、上述の光サーキュレータは、対
向させた２つの偏光ビームスプリッタの間で２本の光ビ
ームの受渡しを行い、その２本の光ビームを、これらビ
ームスプリッタ間に設けたファラデ回転子および１／２
波長板に通過させる構成となっている。偏光ビームスプ
リッタから出射する２つの光ビームの間隔は、偏光ビー
ムスプリッタ自体の寸法により決まる。しかるに、ビー
ムスプリッタのような偏光プリズムの寸法は、一般的
に、微小に加工することができず、加工できるとしても
非常に高価になってしまい、また、微小であるほど加工
精度は悪くなる。従って、偏光ビームスプリッタを微小
に形成することができないので、光ビームの間隔を狭め
ることもできず、これら光ビームを通過させるために
は、ファラデ回転子および１／２波長板として大型のも
のが必要である。そして、大型のファラデ回転子は非常
に高価である。よって、装置全体が大型化し、また、高
価になってしまうといった問題がある。

【０００８】従って、従来より、上記〜で説明した
問題が生じることのない構成の光サーキュレータの出現
が望まれていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の光サ
ーキュレータによれば、３個のポートを具えた光サーキ
ュレータにおいて、１軸性複屈折結晶の第１、第２、第
３および第４結晶を、第２ポートおよび第３ポート間に
具えており、前記第１および第２結晶の結晶軸が第１方
向に揃えられ、前記第３および第４結晶の結晶軸が第２
方向に揃えられていて、前記第１および第２方向は光路
軸に垂直な面に関して互いに対称となるように配向され
ており、前記第１および第２結晶の間に、順方向に通過
させた光の偏光面を９０°回転させた状態になし、逆方
向に通過させた光の偏光面を非回転の状態に維持する旋
光器を具えており、前記第２結晶の前記旋光器とは反対
の側に、第１ポートから入射させた光を前記第２ポート
に向けて全反射させるための反射面を有した反射プリズ
ムを具え、この反射面は、前記第２ポートから入射した
光が前記第２結晶中で常光線および異常光線に分離され
たとき、この結晶から出射される２つの光ビームの間に
位置するように設けられており、前記第４結晶を、前記
反射プリズムの前記第２結晶とは反対の側に設けられた
前記第３結晶と前記第３ポートとの間に具えていること
を特徴とする。

【００１０】このように構成すると、第１ポートから入
射した光は、反射プリズムにより偏向し、第２結晶、旋
光器および第１結晶を通過して第２ポートから出射す
る。また、第２ポートから入射した光は、第１結晶、旋
光器、第２結晶、第３結晶および第４結晶を通過して第
３ポートから出射する。この際、第１結晶、旋光器およ
び第２結晶の作用により、第２結晶から出射する光は偏
光分離されており、２つのビームは、ちょうど、反射面
を避けて反射プリズムを通過するので第１ポートの側に
は反射されない。また、第３ポートから入射した光は、
旋光器の作用のため、第１結晶からは、第２ポートから
外れた位置に光が出射する。

【００１１】このように、偏光プリズムの代りに複屈折
の光学特性を有した１軸性複屈折結晶を用いており、こ
の結晶の光学特性そのものを利用している。従って、高
精度の加工等を必要とせずに、高い精度でもって偏光分
離あるいは偏光合成が行える。また、１軸性複屈折結晶
の光通過面には、全く接着剤を介在させていないので、
信頼性の観点から光学特性の面でも問題がない。さら
に、１軸性複屈折結晶の偏光分離幅は、光路軸と結晶軸
のなす角度を適当にすれば、光が通過する結晶の長さの
およそ１０分の１にすることができる。長さ１０ｍｍ程
度の結晶を用いれば、分離幅は１ｍｍ程度にできるの
で、旋光器として大型の光学素子を用いる必要がない。

【００１２】上述した前記第１、第２、第３および第４
結晶としては、それぞれ方解石を用いることができる。
あるいは、前記第１、第２、第３および第４結晶をそれ
ぞれルチルとしても良い。

【００１３】また、この発明の光サーキュレータの好適
な構成例によれば、前記反射プリズムは、前記常光線が
この反射プリズム内を通過できる位置に設けられている
のが良い。このように構成すると、常光線と異常光線と
の間の伝搬遅延時間を補償することができる。また、好
ましくは、前記反射プリズムを、前記第１ポートから入
射した光を直角方向に偏向させて前記反射面に入射させ
る平行シフトプリズムとするのが良い。

【００１４】次に、この発明の光サーキュレータの好適
な構成例によれば、前記旋光器は、ファラデ回転子と、
１／２波長板とからなるのが良い。ファラデ回転子は、
ファラデ効果を利用した偏光面回転装置であり、非相反
回転子である。また、１／２波長板は、互いに直交する
直線偏光の間にπ（１８０°）の位相差を与える光学素
子であり、相反回転子である。そして、前記ファラデ回
転子は、内部に通過させた光の偏光面を４５°回転さ
せ、前記１／２波長板は、当該偏光面を同方向に４５°
回転させることができるので、上述した旋光器を構成す
ることができる。

【００１５】また、この発明の光サーキュレータの好適
な構成例によれば、前記第１、第２、第３および第４結
晶の光が通過する両端面が、平行研磨されているのが良
い。このように、複屈折結晶の両端面を平行に研磨して
あるので、両端面から出射する光ビームを互いに平行の
状態にすることができる。

【００１６】また、この発明の光サーキュレータの好適
な構成例によれば、前記反射プリズムの前記第２結晶と
は反対の側に折返しプリズムを設けて、この第２結晶か
ら出射した光をこの折返しプリズムを通過させて前記第
３結晶に入射させるように構成してあるのが良い。この
ように構成すると、全ポートを同じ向きに配置させるこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この実施の
形態につき説明する。尚、図は、この実施の形態の構
成、大きさおよび配置関係が理解できる程度に概略的に
示してあり、また、以下に記載する数値条件等は単なる
一例に過ぎず、従って、この発明は、この実施の形態に
何ら限定されることがない。

【００１８】［第１の実施の形態］図１は、第１の実施
の形態の構成を示すブロック図である。この実施の形態
の光サーキュレータの構成要素は、主として、第１結晶
１０、第２結晶１２、第３結晶１４および第４結晶１６
と、旋光器１８と、平行シフトプリズム２８とである。
以下、各構成要素につき説明する。

【００１９】この実施の形態の光サーキュレータは、素
子外部からの光入射と素子内部からの光出射を行うポー
トとして、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２および第３
ポートＰ３を具えた３ポート型光サーキュレータであ
る。そして、上述の第２および第３ポートＰ２およびＰ
３間に、１軸性複屈折結晶の第１結晶１０、第２結晶１
２、第３結晶１４および第４結晶１６を具えている。こ
の例では、第２ポートＰ２、第１結晶１０、第２結晶１
２、第３結晶１４、第４結晶１６および第３ポートＰ３
は１つの直線上にあり、この直線を光路軸と称してい
る。また、第１ポートＰ１は、この光路軸から外れた位
置にある。

【００２０】図１の各結晶１０、１２、１４および１６
内には、各々の結晶軸方向を両矢印で示してある。図１
において、第１結晶１０および第２結晶１２の結晶軸
は、紙面に平行であり、光路軸と大略４５°の角度をな
す方向（第１方向と称する。）に共に揃えられている。
また、図１において、第３結晶１４および第４結晶１６
の結晶軸は、紙面に平行であり、光路軸と大略４５°の
角度をなす方向（第２方向と称する。）に共に揃えられ
ている。但し、第１および第２方向従ってそれぞれの結
晶軸は、光路軸に垂直な面に関して互いに対称となるよ
うに配向されているものとする。すなわち、上述の面に
関し、第１および第２方向従ってそれぞれの結晶軸は、
反転対称の関係にある。

【００２１】この実施の形態では、第１、第２、第３お
よび第４結晶１０、１２、１４および１６として方解石
を用いている。各結晶は同一の方解石であり、サイズや
結晶軸方向は同一のものである。また、各結晶の光が入
射あるいは出射する両端面は、互いに平行になるように
研磨されているので、これら端面から出射する光線は、
入射する光線と平行である。

【００２２】そして、この光サーキュレータは、これら
第１結晶１０および第２結晶１２の間に、順方向に通過
させた光の偏光面を９０°回転させた状態になし、およ
び逆方向に通過させた光の偏光面を非回転の状態に維持
する旋光器１８を具えている。この実施の形態では、旋
光器１８として、ファラデ回転子２０と、１／２波長板
２２とを組み合わせて用いている。尚、ファラデ回転子
２０は、磁気光学結晶２４と、主として光路軸方向に所
定の磁場を印加するために、光路軸を取り囲むように結
晶２４の外周に配設された永久磁石２６とをもって構成
される。図１においては、永久磁石２６を、紙面に平行
であり光路軸を含む面で切って取った切り口の断面で示
す。

【００２３】そして、この光サーキュレータは、第２結
晶１２の旋光器１８とは反対の側に、第１ポートＰ１か
ら入射させた光を第２ポートＰ２に向けて全反射させる
ための反射面が設けられた反射プリズムを具えている。
この例では、反射プリズムとして平行シフトプリズム２
８を用いている。前述した第１ポートＰ１は、第３ポー
トＰ３から入射する光と同じ向きに光が入射するように
設けられていて、平行シフトプリズム２８は、この第１
ポートＰ１から入射した光を直角方向に偏向させるため
の反射面（図１のａ面）を具えている。図１において、
この反射面ａは、紙面に垂直であり光路軸から４５°傾
いた面である。上述の反射面（図１のｂ面）は反射面ａ
と平行な面であり、従って、この反射面ａにより反射さ
れた光は第２ポートＰ２側に全反射される。

【００２４】また、反射面ｂは、反射面ａに比べて小さ
なサイズの面にしてある。そのサイズは、第２ポートＰ
２から入射した光が第２結晶１２中で常光線および異常
光線に分離されたとき、この結晶１２から出射される２
つの光ビームの間に反射面ｂが位置するように設けられ
ている。従って、第２ポートＰ２側から入射する光が、
この反射面ｂに反射されないように構成されている。

【００２５】各結晶１０、１２、１４、１６は、それぞ
れ１軸性複屈折結晶であるので、これら結晶中に入射し
た光は、結晶内で異常光線と常光線とに分離される。従
って、結晶を通過した光は、２本の光ビームとなって出
射する。これら光ビームの間隔すなわち偏光分離幅をΔ
とすると、後述するように、第２ポートＰ２側から入射
して第２結晶１２から出射する２つの光ビームは互いに
平行であり、これら光ビームは距離２Δだけ離間してい
る。そして、第１ポートＰ１から入射する光は、これら
光ビームの実質的に真ん中となる位置、すなわち、これ
ら光ビームの両者から距離Δだけ離間した位置を通過す
る。図１において紙面に平行であり光路軸に垂直な方向
の反射面ｂのサイズは、この２Δという範囲内に納まる
サイズとなっている。上述したように、この値Δは１ｍ
ｍ程度の大きさである。

【００２６】また、平行シフトプリズム２８は、上述し
た常光線が、第２結晶１２中から出射した後に、反射プ
リズム内を通過するような位置に設けられている。そし
て、上述の異常光線に対しては、プリズムから外れた位
置を通過するように、平行シフトプリズム２８が設けら
れている。前述した２つの光ビームの内、第１ポートＰ
１に近い側の光ビームが常光線に相当し、もう一方の光
ビームが異常光線に相当している。そして、常光線は反
射面ｂを避けて上側部分すなわちプリズム２８内を通過
し、異常光線は同じく反射面ｂを避けて下側部分すなわ
ちプリズム２８外を通過する。このようにプリズム２８
を設けると、常光線と異常光線とが異なる屈折率の媒体
内を伝播するようになり、異常光線に比べて大きな伝搬
遅延が常光線に対して与えられる。この伝搬遅延の大き
さは、プリズム２８の光路軸方向の厚さにより定まる。
もともと、異常光線は、常光線に対して伝搬遅延を有し
ているものであるから、プリズム２８の厚さを適当に設
定することにより、プリズム２８が常光線に対して与え
る伝搬遅延を、常光線および異常光線間の伝搬遅延差を
解消させるように調整することができる。従って、サー
キュレータのＰＭＤ（Polarization Mode Dispersion）
特性が向上する。尚、プリズム２８の材質はＢＫ７であ
る。

【００２７】そして、この光サーキュレータは、第３結
晶１４および第３ポートＰ３の間に、上述した第４結晶
１６を具えている。

【００２８】尚、各結晶１０、１２、１４および１６
は、方解石に限らずに、それぞれルチルとしても良い。
尚、ルチルの場合には、異常光線が変移する方向が方解
石と異なっているが、その点だけ考慮すれば、サーキュ
レータ動作原理は全く同様にできる。また、各ポートＰ
１、Ｐ２およびＰ３の間の光結合を好適に行うため、各
ポートＰ１、Ｐ２およびＰ３にそれぞれレンズＬ１、Ｌ
２およびＬ３を設け、各ポートＰ１、Ｐ２およびＰ３か
ら入射する光が、それぞれレンズＬ１、Ｌ２およびＬ３
により集光されるように構成してある。

【００２９】次に、この光サーキュレータの動作につき
説明する。図２は、この説明に供するブロック図であ
る。図２には、光サーキュレータに入射した光の経路を
実線で示してあり、所定の位置における光の偏向状態を
図中下側のボックスの中に示してある。このボックスは
３区画に分割されており、図２の紙面内に平行で光路軸
に垂直な方向の位置を、図中の上下と対応させて、上側
から順次に上・中・下の位置の区画として形成してあ
る。そして、各区画内にその位置に対応した光線の偏光
状態を示してある。サーキュレータ内に各ポートから入
射する光の偏光は、図２において、紙面に平行な偏光面
を有する直線偏光（以下、縦偏光と称する。）と紙面に
垂直な偏光面を有する直線偏光（以下、横偏光と称す
る。）とを含んでいるので、これら互いに直交する直線
偏光に注目して各位置における光の偏光状態を表すこと
にする。ボックスの各区画内には、縦棒で縦偏光を示
し、横棒で横偏光を示す。また、例えば縦偏光の偏光面
が４５°回転したときには、その回転方向も考慮して、
縦棒から４５°傾いた線分で偏光状態を示すことにす
る。

【００３０】＜ポートＰ１からポートＰ２への光経路＞
図２（Ａ）に、第１ポートＰ１から光を入射させたとき
の光経路を示す。第１ポートＰ１から入射した光は、先
ず、平行シフトプリズム２８に入射し、反射面ａにて全
反射して直角方向に偏向され、プリズム内を経由して反
射面ｂに到達する。そして、光は、反射面ｂにて全反射
して直角方向に偏向され、第２結晶１２の端面中央部に
入射する。このときの光の偏光状態は、縦偏光と横偏光
が合波されている状態であり、図２（Ａ）におけるボッ
クスＢ１中央の区画に十字状に示されている。

【００３１】第２結晶１２に入射した光は、各偏光に応
じて常光線と異常光線とに分離され、互いに平行な光ビ
ームとなって結晶内から出射する。第２結晶１２の結晶
軸方向は、図１に示した通りであるから、常光線（横偏
光）は変移を受けずに直進し、異常光線（縦偏光）だけ
が図中上側に向けて変移を受ける（位置がずれる）。第
２結晶１２から出射したときの偏光状態をボックスＢ２
に示す。

【００３２】第２結晶１２から出射した光は、続いて、
ファラデ回転子２０に入射する。このファラデ回転子２
０により、各偏光は正方向に４５°の回転を受ける（図
２（Ａ）のＢ３）。

【００３３】次に、ファラデ回転子２０から出射した光
は、１／２波長板２２に入射する。この１／２波長板２
２により、各偏光の偏光面は正方向に４５°回転され
る。従って、１／２波長板２２から出射した光の偏光面
は、ファラデ回転子２０に入射する前に比べて、正方向
に９０°の回転を受けている（図２（Ａ）のＢ４）。

【００３４】次に、１／２波長板２２から出射した光
は、第１結晶１０に入射する。第１結晶１０の結晶軸は
第２結晶１２の結晶軸と同じ方向にしてあるから、第１
結晶１０に入射する縦偏光は先程と同様の位置変移効果
を受ける。従って、第１結晶１０から出射するときに
は、分離していた異常光線および常光線が合波して、両
偏光が重なった状態で第２ポートＰ２へ入射する（図２
（Ａ）のＢ５）。尚、第１結晶１０からは、プリズム２
８の反射面ｂにおける反射点に比べて高い位置から光が
出射する。

【００３５】以上説明したように、第１ポートＰ１から
出射した光は第２ポートＰ２へ到達する。この伝搬経路
において、注目した両偏光は同一の作用を受けるので、
いずれの偏光の間にも光伝搬遅延差が発生しない。

【００３６】＜ポートＰ２からポートＰ３への光経路＞
次に、図２（Ｂ）を参照して、第２ポートＰ２から光が
サーキュレータ内に入射したときの光経路を説明する。
図２（Ｂ）は、第２ポートＰ２から光を入射させたとき
の光経路を示す。第２ポートＰ２から出射した光の偏光
状態を、図２（Ｂ）のボックスＢ１に示す。

【００３７】次に、第２ポートＰ２から出射して第１結
晶１０に入射した光は、この結晶１０により前述した偏
光分離を受ける（図２（Ｂ）のＢ２）。

【００３８】続いて、第１結晶１０から出射した各偏光
は、１／２波長板２２に入射し、逆方向に４５°の回転
を受ける（図２（Ｂ）のＢ３）。しかしながら、続いて
各偏光が入射する非相反素子であるファラデ回転子２０
において、両偏光は正方向に４５°の回転を受けるの
で、１／２波長板２２に入射する前と同様の偏光状態に
戻る（図２（Ｂ）のＢ４）。

【００３９】従って、第２結晶１２にあっては、第１ポ
ートＰ１から第２ポートＰ２へ伝播する場合とは異なる
位置変移効果を受け、今度は別の経路を辿るようにな
る。すなわち、ファラデ回転子２０から出射し、第２結
晶１２へ入射する横偏光は直進し、縦偏光は図中下側へ
変移する（図２（Ｂ）のＢ５）。このように、両偏光は
さらに分離した状態になって第２結晶１２から出射す
る。そして、上述したように、第２結晶１２から出射し
た２本の光ビームはプリズム２８の反射面ｂを避けて通
過する。一方の光ビーム（図中上側の光線）はプリズム
２８内を通過し、他方の光ビーム（図中下側の光線）は
プリズム２８の外部を通過する。

【００４０】次に、第２結晶１２から出射した光は、プ
リズム２８を通過し、互いに平行の状態を保ったまま第
３結晶１４に入射し（図２（Ｂ）のＢ６）、続いて第４
結晶１６に入射する（図２（Ｂ）のＢ７）。第３結晶１
４および第４結晶１６の結晶軸の向きは、先の第１結晶
１０および第２結晶１２の結晶軸の向きと逆にしてある
ため、プリズム２８の下面を通過させた縦偏光を図中上
側に変移させることができ、第４結晶１６から出射する
ときには、プリズム２８内を通過させた横偏光と合波さ
せることができる。このようにして、第２ポートＰ２か
ら入射させた光を損失させることなく第３ポート３へ出
射させることができ、しかも、第１ポートＰ１に光が出
射することがない。

【００４１】尚、第３ポートＰ３からサーキュレータ内
に入射した光は、ファラデ回転子２０により正方向に４
５°の偏光回転を受けるため、第１結晶１０において、
第２ポートＰ２から第３ポートＰ３への光経路と異なる
経路を辿ることになる。この場合には、分離された光ビ
ームを合波させることができないし、第１結晶から出射
する各偏光は第２ポートＰ２が設けられている高さと異
なる位置に出射するため、第２ポートＰ２へ到達するこ
とができない。従って、第３ポートＰ３から第２ポート
Ｐ２へは光を伝播させることができない。

【００４２】以上説明したように、第１ポートＰ１から
第２ポートＰ２への光の伝搬と、第２ポートＰ２から第
３ポートＰ３への光の伝搬とだけが可能である。よっ
て、光サーキュレータが実現できる。この実施の形態の
光サーキュレータの特性結果を図３の表に示してある。
図３の表には、挿入損失、挿入損失の偏光依存性、アイ
ソレーションおよび反射減衰量の各実測値を、対象ポー
トごとに示してある。尚、測定には、波長１５５０ｎｍ
の光を用いている。

【００４３】先ず、挿入損失について見ると、第１ポー
ト（ポート１）Ｐ１から第２ポート（ポート２）Ｐ２へ
の経路については０．５５ｄＢである。また、第２ポー
トＰ２から第３ポート（ポート３）Ｐ３への経路につい
ては０．６８ｄＢである。通常のサーキュレータに対し
てこの値は０．８〜１．０ｄＢ程度であるので、損失が
抑えられていることが分かる。

【００４４】次に、挿入損失の偏光依存性を見ると、第
１ポートＰ１から第２ポートＰ２への経路については
０．０１ｄＢである。また、第２ポートＰ２から第３ポ
ートＰ３への経路については０．０３ｄＢである。従来
は０．１ｄＢ程度であったので、この点も改善されてい
ることが分かる。

【００４５】また、アイソレーション特性について見る
と、第２ポートＰ２から第１ポートＰ１への経路につい
ては３７ｄＢ、第３ポートＰ３から第２ポートＰ２への
経路については３５ｄＢ、第１ポートＰ１から第３ポー
トＰ３への経路については６８ｄＢである。従来２５ｄ
Ｂ程度のアイソレーションしか得られていなかったか
ら、アイソレーションも増大していることが理解され
る。

【００４６】また、反射減衰量について見ると、第１ポ
ートＰ１については６２ｄＢ、第２ポートＰ２について
は６９ｄＢ、第３ポートＰ３については６８ｄＢであ
る。従来は５０ｄＢ程度であるから、反射減衰量も大き
くなっている。

【００４７】以上説明したように、この実施の形態の光
サーキュレータによれば、偏光分離素子として１軸性複
屈折結晶である方解石を用いるため、高精度の偏光分離
および偏光合成が行える。また、方解石の両端面の平行
研磨以外には高精度の加工を必要としないので、組立が
容易である（一般的に、平行研磨は、容易に、かつ、安
価に行える。）。また、組立再現性も高いから、組立コ
ストを安くすることができる。そして、光が通過する面
には接着剤を用いていないから、光学特性を劣化させる
ことがない。さらに、大型のファラデ回転子あるいは波
長板が要らないので、部品コストを低減させることがで
きる。また、上述したように、ＰＭＤも抑制することが
できるため、高性能の光サーキュレータが実現できる。

【００４８】［第２の実施の形態］図４は、第２の実施
の形態の構成を示すブロック図である。第２の実施の形
態の光サーキュレータは、第１の実施の形態の構成を、
第３結晶１４および平行シフトプリズム２８間において
折り返した構成となっている。すなわち、プリズム２８
の第２結晶１２とは反対の側に折返しプリズム３０を設
けて、この第２結晶１２から出射した光を折返しプリズ
ム３０を通過させて第３結晶１４に入射させるように構
成してある。

【００４９】図２に示すように、折返しプリズム３０
は、第２結晶から出射した光が図中下側に直角方向に偏
向させるための第１反射面と、この反射面で反射された
光を再び第２ポートＰ２側に向けて直角方向に偏向させ
るための第２反射面とを有している。そして、第２反射
面で反射された光が、第３結晶１４および第４結晶１６
を経て第３ポートＰ３へ伝搬させるように構成されてい
る。従って、この構成例では、第２ポートＰ２と第３ポ
ートＰ３とは同じ側にある。

【００５０】また、平行シフトプリズム２８の反射面ａ
を、反射面ｂと直交する方向に変えることにより、第１
ポートＰ１も、第２ポートＰ２および第３ポートＰ３と
同じ側に配設させることができる。このように、この構
成例は、すべてのポートが同じ側に設けられている。従
って、このサーキュレータモジュールを、他の基板等に
取り付けるときには、ファイバを同方向に出すことがで
きるので、デッドスペースを無くすことが可能である。
このように、この構成例によれば、モジュールとして実
装がしやすいといった利点がある。

【００５１】

【発明の効果】この発明の光サーキュレータによれば、
偏光プリズムの代りに複屈折の光学特性を有した１軸性
複屈折結晶を用いた構成であり、この結晶の光学特性そ
のものを利用している。従って、高精度の加工等を必要
とせずに、高い精度でもって偏光分離あるいは偏光合成
が行える。よって、偏光分離および偏光合成を容易にか
つ高精度に行うことができるので、極めて低挿入損失の
サーキュレータを安定に実現することができる。

【００５２】また、１軸性複屈折結晶の光通過面には、
全く接着剤を介在させる必要がない。従って、偏光分離
素子としての信頼性が高い。

【００５３】また、１軸性複屈折結晶の偏光分離幅は、
光が通過する結晶の長さのおよそ１０分の１である。長
さ１０ｍｍ程度の結晶を用いれば、分離幅は１ｍｍ程度
にできるので、旋光器として大型の光学素子を用いる必
要がない。よって、部品コストが低減し、装置全体の小
型化も図れる。

【００５４】また、この発明の光サーキュレータの好適
な構成例によれば、前記反射プリズムは、前記常光線が
この反射プリズム内を通過するように設けられているの
で、常光線と異常光線との間の伝搬遅延時間を補償する
ことができる。従って、伝搬遅延時間が発生しない光サ
ーキュレータが構成できる。

【００５５】また、この発明の光サーキュレータの好適
な構成例によれば、前記第１、第２、第３および第４結
晶の光が通過する両端面が平行研磨されているので、各
両端面からは、偏光分離された光ビームが互いに高精度
の平行状態で出射される。従って、偏光分離された光を
偏光合成するとき、極めて低損失に合成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の光サーキュレータの構成を
示す図である。

【図２】光サーキュレータ内の光経路を示す図である。

【図３】光サーキュレータの特性結果を示す図である。

【図４】第２の実施の形態の光サーキュレータの構成を
示す図である。

【符号の説明】

１０：第１結晶 １２：第２結晶 １４：第３結晶 １６：第４結晶 １８：旋光器 ２０：ファラデ回転子 ２２：１／２波長板 ２４：磁気光学結晶 ２６：永久磁石 ２８：平行シフトプリズム ３０：折返しプリズム

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３個のポートを具えた光サーキュレータ
   において、 １軸性複屈折結晶の第１、第２、第３および第４結晶
   を、第２ポートおよび第３ポート間に具えており、 前記第１および第２結晶の結晶軸が第１方向に揃えら
   れ、前記第３および第４結晶の結晶軸が第２方向に揃え
   られていて、前記第１および第２方向は光路軸に垂直な
   面に関して互いに対称となるように配向されており、 前記第１および第２結晶の間に、順方向に通過させた光
   の偏光面を９０°回転させた状態になし、逆方向に通過
   させた光の偏光面を非回転の状態に維持する旋光器を具
   えており、 前記第２結晶の前記旋光器とは反対の側に、第１ポート
   から入射させた光を前記第２ポートに向けて全反射させ
   るための反射面を有した反射プリズムを具え、 該反射面は、前記第２ポートから入射した光が前記第２
   結晶中で常光線および異常光線に分離されたとき、該結
   晶から出射される２つの光ビームの間に位置するように
   設けられており、 前記第４結晶を、前記反射プリズムの前記第２結晶とは
   反対の側に設けられた前記第３結晶と前記第３ポートと
   の間に具えていることを特徴とする光サーキュレータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光サーキュレータにお
   いて、 前記反射プリズムは、前記常光線が該反射プリズム内を
   通過できる位置に設けられていることを特徴とする光サ
   ーキュレータ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光サーキュレータにお
   いて、 前記反射プリズムを、前記第１ポートから入射した光を
   直角方向に偏向させて前記反射面に入射させる平行シフ
   トプリズムとしたことを特徴とする光サーキュレータ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の光サーキュレータにお
   いて、 前記旋光器は、ファラデ回転子と、１／２波長板とから
   なることを特徴とする光サーキュレータ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の光サーキュレータにお
   いて、 前記ファラデ回転子は、内部に通過させた光の偏光面を
   ４５°回転させ、前記１／２波長板は、当該偏光面を同
   方向に４５°回転させることを特徴とする光サーキュレ
   ータ。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の光サーキュレータにお
   いて、 前記第１、第２、第３および第４結晶の光が通過する両
   端面が、平行研磨されていることを特徴とする光サーキ
   ュレータ。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の光サーキュレータにお
   いて、 前記第１、第２、第３および第４結晶をそれぞれ方解石
   としたことを特徴とする光サーキュレータ。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の光サーキュレータにお
   いて、 前記第１、第２、第３および第４結晶をそれぞれルチル
   としたことを特徴とする光サーキュレータ。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の光サーキュレータにお
   いて、 前記反射プリズムの前記第２結晶とは反対の側に折返し
   プリズムを設けて、該第２結晶から出射した光を該折返
   しプリズムを通過させて前記第３結晶に入射させるよう
   に構成してあることを特徴とする光サーキュレータ。