JPS58152208A - 無反射偏光子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は毘絶縁体用の無反射偏光子特に光伝送路によ
る光通信においてフィードバック作用のない光絶縁体に
対する無反射偏光子に関するものである。

光通信技術において、接続、亀裂等の妨害個所のために
光束が発信部のレーザーダイオードに向って後方反射さ
れるのを口止するため、光絶縁体と呼ばれている非可逆
光素子が必要である。実験の結果によれば送信光エネル
ギーと後方反射された尤エネｌレギーの間に４０　ｄＢ
のレベル差があってもレーザー放出の安定性が乱される
ことが認められる。

レーザーダイオードができるだけフィードバック作用を
受けることなく機能を行なうためには光絶縁体の口止作
用が充分高くなければならない。

このような光絶縁体の一例は４５°で交互Ｉ７た二つの
偏光子の間に置かれたファラデー回転子である。

この種の光絶縁体に要求される高い咀正能力がらレーザ
ーダイオードに対向する１ｓ光子は第一に後方反射を行
なわないこと、第二に高い偏光度を持つことが要求され
る。

光絶縁体の入力側の偏光子にこの種の偏光子を使用する
ことは既に提案されている。この種の偏光子は偏光によ
る光分割素子として誘電多重層によって分離された二つ
のプリズムから構成される。

この発明の目的は光線が通過する際に光ビームの゛ド行
移動がほとんどなく又非領収差もほとんどない偏光子を
礎供することである。

この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として挙げたｑ
４戎とすることによって達成′！れる。

この発明による偏光子は光線がブルースター角をもって
入射面に当るよう（二元路内Ｃ装置かれる。

この場合プリズムは照反射ｉ生の偏光子として作用し、
入射光は入射面内でｆｆ１）ｔされ、プリズムを出た光
束はプリズムに入射する前と同じ方向に伝搬−ｒる。同
時にプリズム内で起る全反射により光線はプリズムＣ二
人射したときと同じ高さでプリズムから船出され、その
際無非点収差性が保持される。

特に有効でありかつ簡単な実施例ではプリズムが特許請
求の範囲第２項に特徴として挙げた形聾とな一〕ている
。

有利な実施形態の一つにおいてはプリズムが公知のダブ
・プリズムとなっている。

光線が偏光子を通過する際平行移動も非点収差も引起す
ことがなければ偏光子を光ｌ１ｊＮとファラデー回転子
に灼して簡単に位置を調節することができ、光絶縁体の
後でガラスファイバとの光結合を改善することができる
。

偏光間が低くてもよい応用分野に対しては全反射性でブ
ルースター条件による角度定数を持つ個別プリズムを使
用することができる。これにより偏光子は特に廉価とな
る。

高い偏光度が必要でありこのような個別プリズムでは満
足できない場合には、この発明による偏光子を特許請求
の範囲第４項に記載した構成とする。ここで使用される
誘這多重鳴は偏光度を著しく高くする。

偏光性の多重層を持つ偏光子のその他の実施形標は特許
請求の範囲第５項以五に記載されている。

この発明の二種類の実施例を図面について説明する。

第１図に示したフィードバック作用のない偏光子は側面
１１と１２および底面を持つダブ・プリズム１で構成さ
れる。両側面１１．１２は底面１３に灼して角（９０°
−〇）でその中央に向って傾斜している。側面の一方例
えば１１は屈折性の入射面となり他方の１２は屈折性の
射出面となる。

ダブ・プリズムｌはよく知られているように入射面１１
の法線に対して角θで（従って底面１３に平行に）入射
した光線２を底面に向って屈折しそこから射出面１２の
方向に反射し、この面で屈折して入射方向に平行に進行
させる。

底面１３から測った光線２の入射点の高さｈが。

底面においての反射点Ｔが底面の長さの二等分点になる
ように選定されていると光線の射出点は入射点と等しい
高さとなる。このことは入射光線と射出光線の間に平行
移動がなく、非点収差を伴っていないことを意味してい
る。

）Ｙ：Ｗが平行移動も非点収差もない正しい高さで入射
するようにするため入射面１１又は入射面１１と射出面
１２の双方を入射点の高さｈに対応する個所に条帯形の
窓を持つマスク１０（又は１ｏとｌθ′）で覆うと効果
的である。この窓の幅は例えばレーザー光ビームの直径
に対応して選ぶ。

入射面と射出面の底面に対する傾斜角（９０’−θ）は
光線２の入射角θがブルースター角となるように選ぶ。

これによって光＠２に含まれている入射面（第１図の画
面）内で振動する直線偏光光（ｐ光）が入射面において
無反射で曲折する。

上記の特性を持つプリズムは次の式によって計算される
。

Ｌ　−Ｈ（１／１ａｎ（９０°−〇）＋１／ｌａｎβＩ
）θ−ａｒｃ　ｔａｎ　ｎｐ β′−〇−αｐ 、　　ｈｉ　　。

αｐ−ａｒｃ　ｓｌｎ　（−ｓｔｎθ）ｎｐ ここでＬはプリズムの長さ、Ｈはプリズムの高さ。

ｎ、はプリズム材料の屈折率−ｎｌはプリズムの周囲に
あって入射面１１と射出面１２に接している媒質の屈折
率である。

プリズムが石英ガラス（ｎ　ｐ　鋤１−４６　）であり
周囲の媒質が空気（ｎｉ−１）であると入射面１１で屈
折した光線２は入射角９０°−β’−６７，４°で底面
１３に当る。この角はこの場合の全反射角４１．８゜よ
り大きい。プリズムの高さが２１ｍであるとプリズム長
りは［、−６ｍとなる。入射点の高さはｈ　−Ｈ／２　
　に選ぶ。

プリズムが対称形状であるから射出面１２でもブルース
ター条件が満たされ、入射面において直線偏光されてい
る光線２は後方反射することなくプリズムから射出され
る。入射光と射出光の間に平行移動がないから残りの光
学素子の位置合せが面出となる。

圓光度の高い無フィードバック偏光子は誘電多重１１！
の使用、特に第２図に示すようにダブ・プリズムとそれ
に埋め込まれた多重層との組合せによ−）て実現される
。この実施例ではｍ４多重層２１がダブ・プリズム１の
射出面にとりつけられている。

この多重＠２′の上に第２のダブ・プリズム１′が接着
剤で接着されている。このプリズムの屈折率はダブ・プ
リズム１の屈折率に対応する。

誘電多重層２Ｉは低屈折率層と高屈折率層が交互に重り
合ったものである。層材料は低屈折率層の屈折率がプリ
ズムの屈折率にほぼ等しく、高屈折率−の屈折率は、プ
リズムの入射面にブルースター角で入射する光線が高屈
折率層の屈折率とプリズムの屈折率あるいは低屈折率層
の屈折率によって決められるブルースター角に対応する
角度で高屈折率層に当る値を持つように選ぶ。

高屈折率層の厚さと低屈折率層の厚さはこ几らの層の光
学厚さが入射光の波長の１／４に等しくなるように選ぶ
。この種の多重層の計算公式は公知であるからここでは
省略する（　０．ｔｉｋ　３８Ｔ　１９７３）１８７ペ
ージ、。ドイツ連邦共和国特許出願公開第３１３７４４
２号明細書参Ｍ）。

第２図の偏光子の誘電多重層２では光線がいくらか平行
移動し僅かの非点収差性がある。これらの置を１３層か
ら成る多重１−に対して平均波長λ。

〒ｓ　ｏ　ｏ　ｎｍにおいて計算して見ると、接着１醋
の厚さを５μｍとして入射光線と射出光線の間の平行移
動はｄ−２，５ｐｓ、非点収差はｄａ−１，４μ鶏とな
る。これらの値は極めて小さく、多モード光ファイバ区
間に挿入される偏光子の装作に際して考繻するビ・要は
ない。またプリズムＩと１′を互にずらしてＳくことに
よりこれらの罐を小さくしあるいは打消すことができる
。プリズムのずらし方は第２図シー誇張して破線で示し
である。

第２図の偏光子は極めて高い圓光闇を示す。低い扇光度
だけが要求される場合には多重層のない個々のドープ・
プリズムｆｆ１ｌち４１図に示したものを使用すること
ができる。入射面において入射平面に垂直に！補光した
光の減垂度はそれぞれ約１５チである。

第１図のダブ・プリズムがレーザー光に灼してブルース
ター角を保つ薄い平行平面板と偏光性において同等であ
ることは容易シー理解される。しかし啜的に詳細に検討
するとこのような平行東面吸は非点収差が無視できない
ことと平行移動が大きいこととの二つの欠点があること
は明瞭である。

この目的に対して厚さ１５０μ鶏、屈折率１．４６の重
版の石英板を採用すると平行移動はｄ　−Ｑ、　５關と
なり非点収差はｄ、−６６μ隅となる。これらの質は余
り小さいものではなく無視することはできない。

互にブルースター角で傾斜した二枚の平行平面仮により
平行移動ｄと非点収差を打消すことができることはよく
知られているが、この装置は位置合せの点で不便である
。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はそれぞれこの発明に互（二異る実施例
を示すもので、ｌと１′はドープ・プリズム、１１と１
１’は入射面、１２と１２’は射出面。 ２′は誘電多重層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ！）　少くとも一つの全反射プリズムから成り。 このプリズムはブルースター角に対応する入射角（θ、
   ）をもってプリズムの入射面に当ってプリズム内を進む
   光線が入射面における屈折角（α）にほぼ等しい角（β
   ）をもってプリズムの射出面に当るように作られている
   ことを特徴とする光伝送路によってフィードバック作用
   のない光通信を行なうための光絶縁体用のプリズム形無
   反射偏光子。 ２）入射面と射出面がプリズムの安くとも一つの全反射
   面に対して９０°からブルースター角を引いた値に対応
   する角度で傾斜していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の偏光子。 ３）　プリズムがダブ・プリズムであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の偏光子。 ４）Ｑ４出面又は射出面と入射面の双方に低屈折率と高
   屈折率の１歯が交互に束なり合っている誘電多重層が設
   けられ、低屈折率層の屈折率はプリズムの屈折率にほぼ
   対応し、高屈折率ＩＩの屈折率は、プリズムの入射面又
   はプリズムに対して隊列側の多重層外側面りの低屈折率
   層にブルースター角で当る光線が高屈折率層の屈折率と
   プリズムの屈折率又は低屈折率層の屈折率で決まる角度
   で高屈折率層に当るように選定されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項の一つに記載の偏
   光子。 ５）プリズムに対して反対側の多重軸の少くとも外側層
   が低屈折率層であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の偏光子。 ６）　多重層のプリズムに対して反射の側に全反射性で
   ありブルースター条件の角度定数を持つ第ニブリズムが
   設けられ、その入射面が多重−に境を接し、その屈折率
   はほぼプリズムの屈折率に対応していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項又は第５項記載の偏光子。 ７）第一と第二のプリズムが共にダブ・プリズムである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の偏光子。 ８）第ニブリズム又は第ニブリズムと第一プリズムの双
   方がプリズムの屈折率にほぼ対応する牲折率を待つ接着
   剤によって多重層と結合されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第７項の一つに記載の偏光子。 ９）　光線が入射する偏光子の屈折性入射面と場合によ
   っては偏光子の射出面が光線を透過させないマスクで１
   われ、このマスクに入射光線の位置又は射出光線の位置
   に窓が作られていることを特徴とする特許請求の頓囲第
   １項乃至第８項の一つに記載の偏光子。