JPH11264954A - 光サーキュレータ及び光スイッチ - Google Patents
光サーキュレータ及び光スイッチInfo
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- JPH11264954A JPH11264954A JP8491198A JP8491198A JPH11264954A JP H11264954 A JPH11264954 A JP H11264954A JP 8491198 A JP8491198 A JP 8491198A JP 8491198 A JP8491198 A JP 8491198A JP H11264954 A JPH11264954 A JP H11264954A
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- lens
- port
- optical
- birefringent
- optical path
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置全体の細径化・小型化、部品点数の削
減、更には組立工数の削減を図ることができるようにす
る。 【解決手段】 偏波分離合成機能を有する第１の複屈折
素子１０と、光路シフト機能を有する第２の複屈折素子
１２と、偏波分離合成機能を有する第３の複屈折素子１
４とを間隔をあけて一列に配列し、それら複屈折素子間
にそれぞれファラデー素子１６，２２と１／２波長板１
８，２０との組を挿入し、両端にそれぞれ入出射部２
４，２６を設け、ファラデー素子に固定磁界を印加して
４５度ファラデー回転子とする。一端の入出射部は、２
芯フェルール３４と、共通のレンズ３６と、該レンズか
らの斜めの出射光を平行ビームにすると共に平行ビーム
をレンズへの斜めの入射光にする光路補正素子３８によ
り２ポート構成とし、他端の入出射部は１ポート構成も
しくは上記と同様の２ポート構成とする。
減、更には組立工数の削減を図ることができるようにす
る。 【解決手段】 偏波分離合成機能を有する第１の複屈折
素子１０と、光路シフト機能を有する第２の複屈折素子
１２と、偏波分離合成機能を有する第３の複屈折素子１
４とを間隔をあけて一列に配列し、それら複屈折素子間
にそれぞれファラデー素子１６，２２と１／２波長板１
８，２０との組を挿入し、両端にそれぞれ入出射部２
４，２６を設け、ファラデー素子に固定磁界を印加して
４５度ファラデー回転子とする。一端の入出射部は、２
芯フェルール３４と、共通のレンズ３６と、該レンズか
らの斜めの出射光を平行ビームにすると共に平行ビーム
をレンズへの斜めの入射光にする光路補正素子３８によ
り２ポート構成とし、他端の入出射部は１ポート構成も
しくは上記と同様の２ポート構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光計測な
どの分野において、伝送路を通る光を分離するための光
サーキュレータ、あるいは光路切換えを行うための光ス
イッチに関し、更に詳しく述べると、光サーキュレータ
本体部分の同じ端部に位置する二つのポートを２芯フェ
ルールを用いて構成することにより、小型化・細径化を
図った光サーキュレータ及び光スイッチに関するもので
ある。
どの分野において、伝送路を通る光を分離するための光
サーキュレータ、あるいは光路切換えを行うための光ス
イッチに関し、更に詳しく述べると、光サーキュレータ
本体部分の同じ端部に位置する二つのポートを２芯フェ
ルールを用いて構成することにより、小型化・細径化を
図った光サーキュレータ及び光スイッチに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】光サーキュレータは、ポートからの入
射光をポートへ出射し、ポートからの入射光をポー
トへ出射するというように、あるポートからの光を特
定の他のポートのみに出射する光分離機能を有する光デ
バイスである。また光スイッチは、例えばポートから
の入射光をポートか又はポートのいずれか一方へ出
射し、あるいはポートか又はポートのいずれか一方
からの入射光をポートに出射するというような光路切
換え機能を有する光デバイスである。通常、光サーキュ
レータは、永久磁石による固定磁界を印加する４５度フ
ァラデー回転子を用い、偏光面を４５度回転させること
によって光線の非相反性を実現し、光スイッチは、電磁
石により印加磁界が変化するファラデー回転子を用い、
出射光の偏光面が９０度切り換わるように制御して光路
の切換えを実現しているが、基本的な本体部分の構成は
ほぼ同様と考えてよい。そのため、以下、主として光サ
ーキュレータを例にとって説明する。
射光をポートへ出射し、ポートからの入射光をポー
トへ出射するというように、あるポートからの光を特
定の他のポートのみに出射する光分離機能を有する光デ
バイスである。また光スイッチは、例えばポートから
の入射光をポートか又はポートのいずれか一方へ出
射し、あるいはポートか又はポートのいずれか一方
からの入射光をポートに出射するというような光路切
換え機能を有する光デバイスである。通常、光サーキュ
レータは、永久磁石による固定磁界を印加する４５度フ
ァラデー回転子を用い、偏光面を４５度回転させること
によって光線の非相反性を実現し、光スイッチは、電磁
石により印加磁界が変化するファラデー回転子を用い、
出射光の偏光面が９０度切り換わるように制御して光路
の切換えを実現しているが、基本的な本体部分の構成は
ほぼ同様と考えてよい。そのため、以下、主として光サ
ーキュレータを例にとって説明する。
【０００３】従来、様々な構成の光サーキュレータが開
発されている。その一例として、３個の複屈折素子を間
隔をあけて一列に配列し、それら複屈折素子の間にそれ
ぞれファラデー素子と１／２波長板との組を挿入し、両
端にそれぞれ入出射部を設ける構成がある（特開平５−
６１００１号公報参照）。前記ファラデー素子には永久
磁石によって固定磁界を印加し、偏光面が４５度回転す
る４５度ファラデー回転子とする。これによって一端の
ポートからの出射光は反対端のポートに、ポート
からの出射光は反対端のポートに、更に必要があれば
ポートからの出射光を反対端のポートに結合させる
３ポートあるいは４ポートをもつ光サーキュレータが構
成できる。各ポートは、それぞれファイバとレンズとの
組み合わせからなる。
発されている。その一例として、３個の複屈折素子を間
隔をあけて一列に配列し、それら複屈折素子の間にそれ
ぞれファラデー素子と１／２波長板との組を挿入し、両
端にそれぞれ入出射部を設ける構成がある（特開平５−
６１００１号公報参照）。前記ファラデー素子には永久
磁石によって固定磁界を印加し、偏光面が４５度回転す
る４５度ファラデー回転子とする。これによって一端の
ポートからの出射光は反対端のポートに、ポート
からの出射光は反対端のポートに、更に必要があれば
ポートからの出射光を反対端のポートに結合させる
３ポートあるいは４ポートをもつ光サーキュレータが構
成できる。各ポートは、それぞれファイバとレンズとの
組み合わせからなる。
【０００４】現在、実用に供されている光サーキュレー
タは、大部分が３ポート型である。一般の双方向伝送シ
ステムや反射光計測システムにおいては、発光素子を接
続するポート、伝送用ファイバあるいは被測定試料を接
続するポート、受光素子を接続するポートの３つのポー
トがあれば十分な場合が多いからである。
タは、大部分が３ポート型である。一般の双方向伝送シ
ステムや反射光計測システムにおいては、発光素子を接
続するポート、伝送用ファイバあるいは被測定試料を接
続するポート、受光素子を接続するポートの３つのポー
トがあれば十分な場合が多いからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来複
数のポートをもつ光デバイスでは、各ポートは１本のフ
ァイバにそれぞれ対応してレンズが組み合わされて構成
されていた。つまり、各ファイバ毎に個別のレンズを組
み合わせることによってコリメート結合をとっていた。
そのため、ファイバ同士の間隔として、レンズ径に見合
う距離が必要であり、必然的に光デバイス本体側の各光
学素子を大きくしなければならず、光デバイスの小型化
並びに低廉化の大きな障害になっていた。
数のポートをもつ光デバイスでは、各ポートは１本のフ
ァイバにそれぞれ対応してレンズが組み合わされて構成
されていた。つまり、各ファイバ毎に個別のレンズを組
み合わせることによってコリメート結合をとっていた。
そのため、ファイバ同士の間隔として、レンズ径に見合
う距離が必要であり、必然的に光デバイス本体側の各光
学素子を大きくしなければならず、光デバイスの小型化
並びに低廉化の大きな障害になっていた。
【０００６】そこで２芯のフェルールを用いて、各ファ
イバからの出射光を共通の１個のレンズでコリメートす
ることを考えたが、コリメート光はレンズから傾きをも
って出射するため平行ビームにならず、光デバイス本体
にうまく結合できない。また複屈折素子として楔形複屈
折プリズムを用いてポート間隔を広げる技術も提案され
ているが（特開平６−２７４１４号公報参照）、ファイ
バとレンズを斜めに配置する必要があり、その分、隣接
ファイバ間隔が広がるため、更なる細径化を妨げる要因
となる。
イバからの出射光を共通の１個のレンズでコリメートす
ることを考えたが、コリメート光はレンズから傾きをも
って出射するため平行ビームにならず、光デバイス本体
にうまく結合できない。また複屈折素子として楔形複屈
折プリズムを用いてポート間隔を広げる技術も提案され
ているが（特開平６−２７４１４号公報参照）、ファイ
バとレンズを斜めに配置する必要があり、その分、隣接
ファイバ間隔が広がるため、更なる細径化を妨げる要因
となる。
【０００７】本発明の目的は、装置全体の細径化・小型
化、部品点数の削減、更には組立工数の削減を図ること
ができる光サーキュレータあるいは光スイッチを提供す
ることである。
化、部品点数の削減、更には組立工数の削減を図ること
ができる光サーキュレータあるいは光スイッチを提供す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、偏波分離合成
機能を有する第１の複屈折素子と、光路シフト機能を有
する第２の複屈折素子と、偏波分離合成機能を有する第
３の複屈折素子とを、その順序で間隔をあけて一列に配
列し、それら複屈折素子間にそれぞれファラデー素子と
１／２波長板との組を挿入し、両端にそれぞれ入出射部
を設け、前記ファラデー素子に固定磁界を印加して４５
度ファラデー回転子とする光サーキュレータを前提とす
るものである。ここで典型的な例としては、一端の入出
射部は、２本のファイバを１個のフェルールに収める２
芯フェルールと、それら２本のファイバに対して共通の
レンズと、該レンズからの斜めの出射光を平行ビームに
すると共に平行ビームをレンズへの斜めの入射光にする
光路補正素子により２ポート構成とし、他端の入出射部
は単芯フェルールとレンズとにより１ポート構成とした
３ポート型光サーキュレータがある。
機能を有する第１の複屈折素子と、光路シフト機能を有
する第２の複屈折素子と、偏波分離合成機能を有する第
３の複屈折素子とを、その順序で間隔をあけて一列に配
列し、それら複屈折素子間にそれぞれファラデー素子と
１／２波長板との組を挿入し、両端にそれぞれ入出射部
を設け、前記ファラデー素子に固定磁界を印加して４５
度ファラデー回転子とする光サーキュレータを前提とす
るものである。ここで典型的な例としては、一端の入出
射部は、２本のファイバを１個のフェルールに収める２
芯フェルールと、それら２本のファイバに対して共通の
レンズと、該レンズからの斜めの出射光を平行ビームに
すると共に平行ビームをレンズへの斜めの入射光にする
光路補正素子により２ポート構成とし、他端の入出射部
は単芯フェルールとレンズとにより１ポート構成とした
３ポート型光サーキュレータがある。
【０００９】ここで用いる光路補正素子は、例えば平行
ビームに対してそれぞれ傾斜した面を持つプリズムであ
ってよい。所定の頂角の２個の楔形のプリズムを対称的
に組み合わせた構造にすると、製造し易く好ましい。２
本のファイバを１個のフェルールに収めた２芯フェルー
ルからの出射光は、光軸は互いに平行に、それぞれ広が
りをもって出射する。それがレンズを通過すると、中心
からのオフセットに対応した角度が生じて斜め方向に出
射する。光路補正素子は、この傾いたビームを平行にす
るように機能する。これによって、隣接する２本のファ
イバ間をビーム径の３倍程度にまで小さくできるので、
光デバイスの細径化・小型化が可能となるばかりでな
く、光軸調整が極めて容易になる。
ビームに対してそれぞれ傾斜した面を持つプリズムであ
ってよい。所定の頂角の２個の楔形のプリズムを対称的
に組み合わせた構造にすると、製造し易く好ましい。２
本のファイバを１個のフェルールに収めた２芯フェルー
ルからの出射光は、光軸は互いに平行に、それぞれ広が
りをもって出射する。それがレンズを通過すると、中心
からのオフセットに対応した角度が生じて斜め方向に出
射する。光路補正素子は、この傾いたビームを平行にす
るように機能する。これによって、隣接する２本のファ
イバ間をビーム径の３倍程度にまで小さくできるので、
光デバイスの細径化・小型化が可能となるばかりでな
く、光軸調整が極めて容易になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明としては、４ポート付き３
ポート型の光サーキュレータもある。その場合は、両端
の入出射部を、それぞれ２本のファイバを１個のフェル
ールに収める２芯フェルールと、それら２本のファイバ
に対して共通のレンズと、該レンズからの斜めの出射光
を平行ビームにすると共に平行ビームをレンズへの斜め
の入射光にする光路補正素子とによって２ポート構成と
する。
ポート型の光サーキュレータもある。その場合は、両端
の入出射部を、それぞれ２本のファイバを１個のフェル
ールに収める２芯フェルールと、それら２本のファイバ
に対して共通のレンズと、該レンズからの斜めの出射光
を平行ビームにすると共に平行ビームをレンズへの斜め
の入射光にする光路補正素子とによって２ポート構成と
する。
【００１１】更に本発明としては、光サーキュレータの
他、光スイッチもある。即ち、前記３ポート型光アイソ
レータと同様の構成において、ファラデー回転子とし
て、ファラデー素子に電磁石によって印加磁界を変化さ
せてファラデー回転角を４５度と−４５度に切り換える
ようにし、出射部と入射部のいずれか一方は、２本のフ
ァイバを１個のフェルールに収める２芯フェルールと、
それら２本のファイバに対して共通のレンズと、該レン
ズからの斜めの出射光を平行ビームにするか又は平行ビ
ームをレンズへの斜めの入射光にする光路補正素子とか
ら構成し、反対端の入射部もしくは出射部は単芯フェル
ールとレンズとから構成することで２×１型又は１×２
型の光スイッチが得られる。
他、光スイッチもある。即ち、前記３ポート型光アイソ
レータと同様の構成において、ファラデー回転子とし
て、ファラデー素子に電磁石によって印加磁界を変化さ
せてファラデー回転角を４５度と−４５度に切り換える
ようにし、出射部と入射部のいずれか一方は、２本のフ
ァイバを１個のフェルールに収める２芯フェルールと、
それら２本のファイバに対して共通のレンズと、該レン
ズからの斜めの出射光を平行ビームにするか又は平行ビ
ームをレンズへの斜めの入射光にする光路補正素子とか
ら構成し、反対端の入射部もしくは出射部は単芯フェル
ールとレンズとから構成することで２×１型又は１×２
型の光スイッチが得られる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明に係る３ポート型光サーキュレ
ータの一実施例を示す構成図であり、図２はその光サー
キュレータ本体部分の動作説明図、図３は本発明の特徴
である入出射部の説明図である。
ータの一実施例を示す構成図であり、図２はその光サー
キュレータ本体部分の動作説明図、図３は本発明の特徴
である入出射部の説明図である。
【００１３】まず光サーキュレータ本体部分の構成につ
いて説明する。第１の複屈折素子１０と第２の複屈折素
子１２と第３の複屈折素子１４を間隔をあけて一列に配
置する。そして、第１の複屈折素子１０と第２の複屈折
素子１２の間に第１のファラデー素子１６と第１の１／
２波長板１８を挿入し、第２の複屈折素子１２と第３の
複屈折素子１４の間に第２の１／２波長板２０と第２の
ファラデー素子２２を挿入する。ここでは各複屈折素子
１０，１２，１４はルチルからなり、両端面が互いに平
行な形状であり、それらの光学軸は光軸との角度が４５
度である。第１の複屈折素子１０と第２の複屈折素子１
２の光学軸は紙面内では垂直な関係にあり、第２の複屈
折素子１２と第３の複屈折素子１４の光学軸も紙面内で
は垂直な関係にある。両側の第１の複屈折素子１０と第
３の複屈折素子１４は偏波分離合成機能をもち、中央の
第２の複屈折素子１２は光路シフト機能をもつ。第１及
び第２の１／２波長板１８，２０の光学軸は紙面内水平
軸から±２２．５度の方向に設定している。また第１及
び第２のファラデー素子１６，２２による各ファラデー
回転子は、ファラデー素子に永久磁石によって外部磁界
を印加する構成であり、図面左手側のポートから見て偏
光面が左回り４５度となるように設定している。なお図
面を簡略化するため、永久磁石については図示していな
い。そして、このような光サーキュレータ本体部分の両
端にそれぞれ入出射部２４，２６が位置する。
いて説明する。第１の複屈折素子１０と第２の複屈折素
子１２と第３の複屈折素子１４を間隔をあけて一列に配
置する。そして、第１の複屈折素子１０と第２の複屈折
素子１２の間に第１のファラデー素子１６と第１の１／
２波長板１８を挿入し、第２の複屈折素子１２と第３の
複屈折素子１４の間に第２の１／２波長板２０と第２の
ファラデー素子２２を挿入する。ここでは各複屈折素子
１０，１２，１４はルチルからなり、両端面が互いに平
行な形状であり、それらの光学軸は光軸との角度が４５
度である。第１の複屈折素子１０と第２の複屈折素子１
２の光学軸は紙面内では垂直な関係にあり、第２の複屈
折素子１２と第３の複屈折素子１４の光学軸も紙面内で
は垂直な関係にある。両側の第１の複屈折素子１０と第
３の複屈折素子１４は偏波分離合成機能をもち、中央の
第２の複屈折素子１２は光路シフト機能をもつ。第１及
び第２の１／２波長板１８，２０の光学軸は紙面内水平
軸から±２２．５度の方向に設定している。また第１及
び第２のファラデー素子１６，２２による各ファラデー
回転子は、ファラデー素子に永久磁石によって外部磁界
を印加する構成であり、図面左手側のポートから見て偏
光面が左回り４５度となるように設定している。なお図
面を簡略化するため、永久磁石については図示していな
い。そして、このような光サーキュレータ本体部分の両
端にそれぞれ入出射部２４，２６が位置する。
【００１４】次に図２により光サーキュレータ本体部分
の動作について説明する。なお、各矩形部分はそれぞれ
の光学素子の出射面を表している。
の動作について説明する。なお、各矩形部分はそれぞれ
の光学素子の出射面を表している。
【００１５】図２のＡは、入出射部２４の一方のポート
であるポートから入出射部２６のポートへ光が伝送
される状態を示している。ポートからの光は第１の複
屈折素子１０で常光と異常光に分離され、第１のファラ
デー回転子１６及び第１の１／２波長板１８を通過す
る。その際、常光は偏光面が９０度回転するが、異常光
は偏光面が元の状態に戻るため結果的に回転しない。第
２の複屈折素子１２に対しては常光になるので、光は光
路シフトせずにそのまま直進する。第２の１／２波長板
２０及び第２のファラデー回転子２２を通過した時に
は、一方は偏光面が回転せず、他方は偏光面が９０度回
転する。そして、第３の複屈折素子１６で常光と異常光
が合成されて１本の光線となり、ポートに出射する。
このように、ポートからの出射光はポートに結合す
る。
であるポートから入出射部２６のポートへ光が伝送
される状態を示している。ポートからの光は第１の複
屈折素子１０で常光と異常光に分離され、第１のファラ
デー回転子１６及び第１の１／２波長板１８を通過す
る。その際、常光は偏光面が９０度回転するが、異常光
は偏光面が元の状態に戻るため結果的に回転しない。第
２の複屈折素子１２に対しては常光になるので、光は光
路シフトせずにそのまま直進する。第２の１／２波長板
２０及び第２のファラデー回転子２２を通過した時に
は、一方は偏光面が回転せず、他方は偏光面が９０度回
転する。そして、第３の複屈折素子１６で常光と異常光
が合成されて１本の光線となり、ポートに出射する。
このように、ポートからの出射光はポートに結合す
る。
【００１６】図２のＢは、入出射部２６のポートから
入出射部２４の他方のポートであるポートへ光が伝送
される状態を示している。ポートからの光は第３の複
屈折素子１４で常光と異常光に分離され、第２のファラ
デー回転子２２及び第２の１／２波長板２０を通過す
る。その際、異常光は偏光面が９０度回転するが、常光
は偏光面が元の状態に戻るため結果的に回転しない。第
２の複屈折素子１２に対しては異常光になるので、光は
光路シフトして進む。第１の１／２波長板１８及び第１
のファラデー回転子１６を通過した時には、一方は偏光
面が回転せず、他方は偏光面が９０度回転する。そし
て、第１の複屈折素子１０で常光と異常光が合成されて
１本の光線となり、ポートに出射する。このように、
ポートからの出射光はポートに結合し、ポートに
は戻らない。
入出射部２４の他方のポートであるポートへ光が伝送
される状態を示している。ポートからの光は第３の複
屈折素子１４で常光と異常光に分離され、第２のファラ
デー回転子２２及び第２の１／２波長板２０を通過す
る。その際、異常光は偏光面が９０度回転するが、常光
は偏光面が元の状態に戻るため結果的に回転しない。第
２の複屈折素子１２に対しては異常光になるので、光は
光路シフトして進む。第１の１／２波長板１８及び第１
のファラデー回転子１６を通過した時には、一方は偏光
面が回転せず、他方は偏光面が９０度回転する。そし
て、第１の複屈折素子１０で常光と異常光が合成されて
１本の光線となり、ポートに出射する。このように、
ポートからの出射光はポートに結合し、ポートに
は戻らない。
【００１７】さて本発明では、光サーキュレータ本体部
分の一端の入出射部２４は、２本のファイバ３０，３２
を１個のフェルールに収めた２芯フェルール３４と、そ
れら２本のファイバに対して共通の１個のレンズ３６
と、該レンズ３６からの斜めの出射光を平行ビームにす
ると共に逆方向の平行ビームをレンズ３６への斜めの入
射光にする光路補正素子３８とでポートとポートの
２ポート構成とする。また他端の入出射部２６は、１本
のファイバ４０を収めた単芯フェルール４２と１個のレ
ンズ４４とでポートとした１ポート構成とする。ここ
で光路補正素子３８は、平行ビームに対してそれぞれ傾
斜した面を持つプリズムからなる。
分の一端の入出射部２４は、２本のファイバ３０，３２
を１個のフェルールに収めた２芯フェルール３４と、そ
れら２本のファイバに対して共通の１個のレンズ３６
と、該レンズ３６からの斜めの出射光を平行ビームにす
ると共に逆方向の平行ビームをレンズ３６への斜めの入
射光にする光路補正素子３８とでポートとポートの
２ポート構成とする。また他端の入出射部２６は、１本
のファイバ４０を収めた単芯フェルール４２と１個のレ
ンズ４４とでポートとした１ポート構成とする。ここ
で光路補正素子３８は、平行ビームに対してそれぞれ傾
斜した面を持つプリズムからなる。
【００１８】図３に示すように、２本のファイバ３０，
３２を収めた２芯フェルール３４（２芯の間隔をｘとす
る）からの出射光は、光軸は互いに平行に、それぞれ広
がりをもって出射する。レンズ３６を通過すると、中心
からのオフセットに対応した角度が生じる。レンズ３６
の焦点距離をｆとすると、この角度αは、レンズの中心
軸に対してそれぞれα＝ tan-1（ｘ／ｆ）である。プリ
ズムは、この斜めの光を光軸に平行なビームにする機能
を果たす。５角形もしくは３角形の一体構造のプリズム
でもよいが、図３のように楔形プリズムを２個対称的に
配置した方が製作し易く又精度も高くできるため好まし
い。両楔形プリズムの頂角Ａは、屈折率をｎとすると、 Ａ＝ sin-1（ｎ・sin(Ａ− sin-1(sinα／ｎ)) の関係が成り立つときに０度（平行ビーム）となる。例
えば、プリズムに屈折率１．５の材料（例えばＢＫ７
材、波長１．５５μｍ）を用いたとすると、頂角Ａ≒２
・αのときに光軸が平行となる。またレンズ３６と光路
補正素子３８との距離は、ビーム間隔ｄがビームウエス
ト径（現在、通常約５０μｍ）の６倍程度となるように
設定しておけば、隣接ポートへの漏れ光は−５０ｄＢ以
下となることが期待できる。
３２を収めた２芯フェルール３４（２芯の間隔をｘとす
る）からの出射光は、光軸は互いに平行に、それぞれ広
がりをもって出射する。レンズ３６を通過すると、中心
からのオフセットに対応した角度が生じる。レンズ３６
の焦点距離をｆとすると、この角度αは、レンズの中心
軸に対してそれぞれα＝ tan-1（ｘ／ｆ）である。プリ
ズムは、この斜めの光を光軸に平行なビームにする機能
を果たす。５角形もしくは３角形の一体構造のプリズム
でもよいが、図３のように楔形プリズムを２個対称的に
配置した方が製作し易く又精度も高くできるため好まし
い。両楔形プリズムの頂角Ａは、屈折率をｎとすると、 Ａ＝ sin-1（ｎ・sin(Ａ− sin-1(sinα／ｎ)) の関係が成り立つときに０度（平行ビーム）となる。例
えば、プリズムに屈折率１．５の材料（例えばＢＫ７
材、波長１．５５μｍ）を用いたとすると、頂角Ａ≒２
・αのときに光軸が平行となる。またレンズ３６と光路
補正素子３８との距離は、ビーム間隔ｄがビームウエス
ト径（現在、通常約５０μｍ）の６倍程度となるように
設定しておけば、隣接ポートへの漏れ光は−５０ｄＢ以
下となることが期待できる。
【００１９】この２芯フェルール３４、共通の単一レン
ズ３６、光路補正素子３８の組み合わせを前記の光サー
キュレータ本体部分に適用して図１のような構成とする
と、２ポート（ポートとポート）を同時に調整でき
るし、各光学素子は、ビーム径の６倍程度の距離に対応
した有効径、厚さで済むため、著しい小型化が可能とな
る。例えば前記のように、複屈折素子としてルチルを用
い、その光学軸が４５度光軸から傾けられているとする
と、複屈折素子の厚さ（光軸方向の長さ）の１／１０程
度の光路シフト量が得られる。この光路シフト量も、ビ
ームウエスト径の６倍程度あればよいので、ビームウエ
スト径を５０μｍとすれば、複屈折素子は３mm程度の厚
さで、１．５mm角程度の有効径があればよいことにな
る。このことから分かるように、従来技術に比べて大幅
な（体積比で１／１０程度の）小型化が図れることにな
る。
ズ３６、光路補正素子３８の組み合わせを前記の光サー
キュレータ本体部分に適用して図１のような構成とする
と、２ポート（ポートとポート）を同時に調整でき
るし、各光学素子は、ビーム径の６倍程度の距離に対応
した有効径、厚さで済むため、著しい小型化が可能とな
る。例えば前記のように、複屈折素子としてルチルを用
い、その光学軸が４５度光軸から傾けられているとする
と、複屈折素子の厚さ（光軸方向の長さ）の１／１０程
度の光路シフト量が得られる。この光路シフト量も、ビ
ームウエスト径の６倍程度あればよいので、ビームウエ
スト径を５０μｍとすれば、複屈折素子は３mm程度の厚
さで、１．５mm角程度の有効径があればよいことにな
る。このことから分かるように、従来技術に比べて大幅
な（体積比で１／１０程度の）小型化が図れることにな
る。
【００２０】図４は本発明に係る光サーキュレータの他
の実施例を示している。これは４ポート付き３ポート型
光サーキュレータの例である。光サーキュレータ本体部
分の構成は図１の場合と同様なので、対応する部材に同
一符号を付し、それらについての説明は省略する。この
実施例では両端に２芯フェルールを有する入出射部４
６，４８を設ける。一方の入出射部４６は、ぞれ２本の
ファイバ５０，５２を１個のフェルールに収めた２芯フ
ェルール５４と、それら２本のファイバに対して共通の
１個のレンズ５６と、該レンズからの斜めの出射光を平
行ビームにすると共に平行ビームをレンズへの斜めの入
射光にする光路補正素子５８とからなる。他方の入出射
部４８も、それぞれ２本のファイバ６０，６２を１個の
フェルールに収めた２芯フェルール６４と、それら２本
のファイバに対して共通の１個のレンズ６６と、該レン
ズからの斜めの出射光を平行ビームにすると共に平行ビ
ームをレンズへの斜めの入射光にする光路補正素子６８
とからなる。両光路補正素子５８，６８は図３に示すも
のと同様であってよく、それぞれ２個の楔形プリズムを
対称的に組み合わせることで構成できる。
の実施例を示している。これは４ポート付き３ポート型
光サーキュレータの例である。光サーキュレータ本体部
分の構成は図１の場合と同様なので、対応する部材に同
一符号を付し、それらについての説明は省略する。この
実施例では両端に２芯フェルールを有する入出射部４
６，４８を設ける。一方の入出射部４６は、ぞれ２本の
ファイバ５０，５２を１個のフェルールに収めた２芯フ
ェルール５４と、それら２本のファイバに対して共通の
１個のレンズ５６と、該レンズからの斜めの出射光を平
行ビームにすると共に平行ビームをレンズへの斜めの入
射光にする光路補正素子５８とからなる。他方の入出射
部４８も、それぞれ２本のファイバ６０，６２を１個の
フェルールに収めた２芯フェルール６４と、それら２本
のファイバに対して共通の１個のレンズ６６と、該レン
ズからの斜めの出射光を平行ビームにすると共に平行ビ
ームをレンズへの斜めの入射光にする光路補正素子６８
とからなる。両光路補正素子５８，６８は図３に示すも
のと同様であってよく、それぞれ２個の楔形プリズムを
対称的に組み合わせることで構成できる。
【００２１】一方の入出射部４６がポートとポート
となり、他方の入出射部４８がポートとポートとな
る。光サーキュレータとしての動作原理は、基本的には
図２で説明したのと同様であり、ポートからの出射光
はポートに結合し、ポートからの出射光はポート
に結合し、ポートからの出射光はポートに結合す
る。但し、ポートからの出射光はポートには戻ら
ず、そのため本明細書では４ポート付き３ポート型光サ
ーキュレータと表現している。
となり、他方の入出射部４８がポートとポートとな
る。光サーキュレータとしての動作原理は、基本的には
図２で説明したのと同様であり、ポートからの出射光
はポートに結合し、ポートからの出射光はポート
に結合し、ポートからの出射光はポートに結合す
る。但し、ポートからの出射光はポートには戻ら
ず、そのため本明細書では４ポート付き３ポート型光サ
ーキュレータと表現している。
【００２２】本発明は、上記のような光サーキュレータ
の他、光スイッチにも適用できる。その場合の基本構成
は図１と同様であってよい。但し、２個のファラデー回
転子は、ファラデー素子に電磁石によって外部磁界を印
加するものとし、外部磁界の向き（電磁石への駆動電流
の向き）を制御することで印加磁界をファラデー回転角
４５度と−４５度に切り換えることができるようにす
る。そして一方に出射部を、他方に入射部を設置する。
これによって、電磁石による切り換え動作に対応して、
例えばポート又はポートのいずれか一方からの出射
光をポートに結合する２×１型（２入力×１出力型）
の光スイッチ、あるいはポートからの出射光をポート
又はポートのいずれか一方に結合する１×２型（１
入力×２出力型）の光スイッチが実現できる。
の他、光スイッチにも適用できる。その場合の基本構成
は図１と同様であってよい。但し、２個のファラデー回
転子は、ファラデー素子に電磁石によって外部磁界を印
加するものとし、外部磁界の向き（電磁石への駆動電流
の向き）を制御することで印加磁界をファラデー回転角
４５度と−４５度に切り換えることができるようにす
る。そして一方に出射部を、他方に入射部を設置する。
これによって、電磁石による切り換え動作に対応して、
例えばポート又はポートのいずれか一方からの出射
光をポートに結合する２×１型（２入力×１出力型）
の光スイッチ、あるいはポートからの出射光をポート
又はポートのいずれか一方に結合する１×２型（１
入力×２出力型）の光スイッチが実現できる。
【００２３】
【発明の効果】本発明は上記のように、２芯フェルール
を使用して２つのポートに対して共通のレンズを組み合
わせ、光路補正素子によって平行なビームにするように
構成したことより、部品点数が少なくて済むばかりでな
く、同時に２ポート分の組み立てが行えるために組み立
て工数の削減を図ることができる。また、ビーム間隔を
非常に狭くできるために、使用する光学素子の光軸方向
の長さ寸法及び光軸に垂直な方向の断面積が小さくてよ
く、光サーキュレータや光スイッチの著しい小型化、細
径化が可能となる。更に、複屈折素子を用いた１．５段
型の構成となるため、高アイソレーションが実現でき
る。
を使用して２つのポートに対して共通のレンズを組み合
わせ、光路補正素子によって平行なビームにするように
構成したことより、部品点数が少なくて済むばかりでな
く、同時に２ポート分の組み立てが行えるために組み立
て工数の削減を図ることができる。また、ビーム間隔を
非常に狭くできるために、使用する光学素子の光軸方向
の長さ寸法及び光軸に垂直な方向の断面積が小さくてよ
く、光サーキュレータや光スイッチの著しい小型化、細
径化が可能となる。更に、複屈折素子を用いた１．５段
型の構成となるため、高アイソレーションが実現でき
る。
【図１】本発明に係る３ポート光サーキュレータの一実
施例を示す構成図。
施例を示す構成図。
【図２】その光サーキュレータ本体部分の動作説明図。
【図３】２芯フェルールを用いた入出射部の説明図。
【図４】本発明に係る４ポート付き３ポート型光サーキ
ュレータの一実施例を示す構成図。
ュレータの一実施例を示す構成図。
１０ 第１の複屈折素子 １２ 第２の複屈折素子 １４ 第３の複屈折素子 １６ 第１のファラデー素子 １８ 第１の１／２波長板 ２０ 第２の１／２波長板 ２２ 第１のファラデー素子 ２４，２６ 入出射部 ３０，３２ ファイバ ３４ ２芯フェルール ３６ レンズ ３８ 光路補正素子 ４０ ファイバ ４２ レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳増 次雄 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 偏波分離合成機能を有する第１の複屈折
素子と、光路シフト機能を有する第２の複屈折素子と、
偏波分離合成機能を有する第３の複屈折素子とを間隔を
あけて一列に配列し、それら複屈折素子間にそれぞれフ
ァラデー素子と１／２波長板との組を挿入し、両端にそ
れぞれ入出射部を設け、前記ファラデー素子に固定磁界
を印加して４５度ファラデー回転子とする３ポート型光
サーキュレータにおいて、 一端の入出射部は、２本のファイバを１個のフェルール
に収める２芯フェルールと、それら２本のファイバに対
して共通のレンズと、該レンズからの斜めの出射光を平
行ビームにすると共に平行ビームをレンズへの斜めの入
射光にする光路補正素子による２ポート構成とし、他端
の入出射部は単芯フェルールとレンズによる１ポート構
成としたことを特徴とする光サーキュレータ。 - 【請求項２】 偏波分離合成機能を有する第１の複屈折
素子と、光路シフト機能を有する第２の複屈折素子と、
偏波分離合成機能を有する第３の複屈折素子とを間隔を
あけて一列に配列し、それら複屈折素子間にそれぞれフ
ァラデー素子と１／２波長板との組を挿入し、両端にそ
れぞれ入出射部を設け、前記ファラデー素子に固定磁界
を印加して４５度ファラデー回転子とする３ポート型光
サーキュレータにおいて、 両端の入出射部は、それぞれ２本のファイバを１個のフ
ェルールに収める２芯フェルールと、それら２本のファ
イバに対して共通のレンズと、該レンズからの斜めの出
射光を平行ビームにすると共に平行ビームをレンズへの
斜めの入射光にする光路補正素子によって２ポート構成
となっていることを特徴とする４ポート付き３ポート型
の光サーキュレータ。 - 【請求項３】光路補正素子が、平行ビームに対してそれ
ぞれ傾斜した面を持つプリズムからなる請求項１又は２
記載の光サーキュレータ。 - 【請求項４】光路補正素子が、２個の楔形プリズムを対
称配置した構造である請求項３記載の光サーキュレー
タ。 - 【請求項５】 偏波分離合成機能を有する第１の複屈折
素子と、光路シフト機能を有する第２の複屈折素子と、
偏波分離合成機能を有する第３の複屈折素子とを間隔を
あけて一列に配列し、それら複屈折素子間にそれぞれフ
ァラデー素子と１／２波長板との組を挿入し、一端に入
射部を、他端に出射部を設け、前記ファラデー素子への
印加磁界を可変してファラデー回転角を４５度と−４５
度に切り換える２×１型又は１×２型の光スイッチであ
って、 出射部と入射部のいずれか一方は、２本のファイバを１
個のフェルールに収める２芯フェルールと、それら２本
のファイバに対して共通のレンズと、該レンズからの斜
めの出射光を平行ビームにするか又は平行ビームをレン
ズへの斜めの入射光にする光路補正素子とによる２ポー
ト構成とし、反対端の入射部もしくは出射部は単芯フェ
ルールと１個のレンズとによる１ポート構成としたこと
を特徴とする光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08491198A JP3649899B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08491198A JP3649899B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11264954A true JPH11264954A (ja) | 1999-09-28 |
| JP3649899B2 JP3649899B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=13843921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08491198A Expired - Fee Related JP3649899B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3649899B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000049450A3 (en) * | 1999-02-22 | 2001-02-22 | Sigma Optics Inc | Optical circulator |
| JP2003204118A (ja) * | 2000-12-15 | 2003-07-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光合成モジュール及びその製造方法、半導体レーザモジュール及びその製造方法並びに光増幅器 |
| WO2004003652A1 (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-08 | Fujitsu Limited | 反射型可変光偏向器及びそれを用いた光デバイス |
| US6826323B2 (en) | 2001-03-09 | 2004-11-30 | The Furukawa Electric Co. Ltd. | Optical circulator |
| JP2011215381A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 光路切替装置および光信号の光路切替方法 |
-
1998
- 1998-03-16 JP JP08491198A patent/JP3649899B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000049450A3 (en) * | 1999-02-22 | 2001-02-22 | Sigma Optics Inc | Optical circulator |
| JP2003204118A (ja) * | 2000-12-15 | 2003-07-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光合成モジュール及びその製造方法、半導体レーザモジュール及びその製造方法並びに光増幅器 |
| US6826323B2 (en) | 2001-03-09 | 2004-11-30 | The Furukawa Electric Co. Ltd. | Optical circulator |
| WO2004003652A1 (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-08 | Fujitsu Limited | 反射型可変光偏向器及びそれを用いた光デバイス |
| US7280718B2 (en) | 2002-06-28 | 2007-10-09 | Fujitsu Limited | Reflective adjustable optical deflector and optical device employing the same |
| JP2011215381A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 光路切替装置および光信号の光路切替方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3649899B2 (ja) | 2005-05-18 |
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