JPS5848018A - 光回路装置 - 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、たとえば、光フアイバ通信における光分波
器や光合波器に適用される光回路装置に関するものであ
る。

従来この種の装置として第１図に示すものかあつた。

同図において（１）　、　（２）　、　（３）は元ファ
イバ％　（４）　、（５）、（６）はレンズ、（７）は
偏光子、（８）は光学異方性を有する位相差板、（９）
は偏光ビームスプリッタである。

つぎに動作について説明する。

光学的異方性を示す物質、すなわち複屈折性を有する物
質は、その結晶主軸によって屈折率が異なる。

屈折率楕円体は１値が主屈折率ｎＸ　、　ｎＹ　、　ｎ
Ｚの楕円体で表わされる。

たとえば、−軸結晶、正方晶系、三万晶系および六方晶
系に属する結晶がこれにあたシ、ｎｏ　＝　ｎｘ＝ｎＹ
　、　ｎｅ　−ｎＺである。ｎｏは常光線屈折率、ｎｅ
は異常光線屈折率と呼ばれる。

屈折率楕円体の主軸をＸ　、　Ｙ　、　Ｚ、この結晶の
Ｙ軸方向の厚さをｄとする。Ｙ軸方向に伝搬する光は、
Ｘ軸方向に振動する光と２軸方向に振動する光とに分解
されるから、Ｘ軸方向に振動している光に対する屈折率
はｎｘｌしたがって、厚さｄの結晶板を通過するに要す
る時間はｔ）（＝　ｎｘｄ　／　Ｃである。ここでＣは
真空中の光速。同様に２軸方向に振動している元の通過
所要時間はｔｚ　＝　ｎｚｄ　／　Ｃである。したがっ
て、光の角周波数をＷとすると位相差はΔφ＝ｗ　（ｔ
ｘ−ｔｚ）となる。これにｗ＝２πｃ　／　ｌｏを代入
すると結晶板を通過した光の位相差Δφはつぎのように
与えられる。

２π Δφ＝（ｎｘ−ｎｚ）ｄ　　・・・・・・（２）ス０ ここで、−軸結晶の場合はｎＸ＝ｎｏ　、　ｎＹ−ｎθ
である、Δφ−πとなるように調整したものはス／２板
と呼ばれ、入射直線偏光の振動面がこの結晶板のＸ軸お
よびＸ軸と４５度の角度をなす場合、振動面が９０度回
転した直線偏光が出力光として得られ、Δφ＝２πとす
ると振動面は１８０度回転した直線偏光となる。

ところで、屈折率は波長依存性をもつので、波長ス１．
λ２のＸ軸、Ｘ軸の屈折率をそれぞれｎＸ、　。

ｎＺｌ、　ｎｘ、　、　ｎＺｌと表わすことにすると、
位相差Δφ１．Δφ２はつぎのようになる。

２π Δφ、＝　　−（ｎｘ、−ｎｚ、）　ｄλ。

・・・・・・（３） ２π Δφ、＝　　−（ｎｘ２−ｎｘ２）　ｄλ宜 そこで、 ２π ２７ｒ　（２ｎ　　１　）　＝　　　　（ｎＸｔ　ｎＺ
＋）　ｄλ１ ・・・（４） ２π π（２ｎ　　ｌ　）　＝　　　　（ｎＸ２　”Ｚ２）　
ｄλ。

ただし、ｎ＝ｉ　＊　２・・・、ｍ＝１．２、・・・で
ある。

（４）式を同時に満足するように厚さｄを選ぶと、同一
の直線側その振動面を持つλ１．ス２の元をＸ軸および
Ｘ軸と４５度の角度をなすように入射させれば、λｌと
λ鵞の出力光は互いに垂直になる。

ここで、第１図について説明する。（４）式を満すよう
に結晶の厚さｄを選んでやると、左方から来たλｌ、λ
２の波長の光はまず偏光子（７）で同一の直線偏光成分
の光のみが取シ出され、光学異方軸を持つ位相差板（８
）に導かれる。入射直線偏光の振動面はＸ軸およびＸ軸
と４５度の角度をなすように置かれている。ここで、位
相差板（８）の屈折率の波長依存性によってλｌとλ３
の波長の元の振動面は互いに直交した形で取シ出される
。

つぎに偏光ビームスプリッタ（９）に通すことによシ、
λ１とλ、の波長の光を分離することができる。

光フアイバ通信用の光分波器として利用する場合、光フ
ァイバと結合するためにこの前後にレンズ（４）　、　
（５）　、　（６）を配した形になる。

従来の光回路装置は以上のように構成されているので、
通常光ファイバ（１）を伝搬している無偏光な光に対し
ては偏光子（７）のため原理的に３ｄＢの挿入損失は避
けられないという欠点があった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、偏光子のかわシに偏向ビームスプ
リッタのような偏光分離素子を使用することによシ、無
偏光な光に対しても原理的な損失が生じない光回路装置
を提供することを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第２図はこの発明に係る光回路装置を適用した光分波器
を示し、第１図と同一部所には同一符号を付して説明を
省略する。同図において、αＱは偏向ビームスプリッタ
、αカ、■は反射鏡であシ、偏向ビームスプリッタα０
が第１の偏向分離素子を、偏向ビームスプリッタ（９）
が第２の偏光分離素子を構成している。

つぎに、この発明の動作について説明する。

光ファイバ（１）から出九波長Ｘ、とλ雪の混合した光
をレンズ（４）で平行光線に変換し、偏光ビームスプリ
ッタＱＯによシ入射面に平行な偏光をもつＰ偏光と、垂
直な偏光を持つＳ偏光に分離させると、Ｐ偏光は透過し
、Ｓ偏光は反射され９０度向きを変えて出射される。

Ｓ偏光は反射鏡αυによって９０度偏向され、互い垂直
な偏光を持つ２つの平行光線に変換される（それぞれの
光線に波長λｌ、χ■の光がのっている）。

ついで、位相差板（８）に入射されるが、波長λｌの光
に対してはス板、波長ス２の光に対してはλ／２板とし
て働くので、波長λ１の光の直線偏光の振動方向は変ら
ず、波長λ宜の光の直線偏光の振動方向のみが９０度回
転させられる。２つの光線のうち一方の光は反射鏡■に
よ９９０度偏向され、２つの光線は偏光ビームスプリッ
タ（９）に入射される。

波長λｌの光は位相差板（８）によって偏光面が変わら
ないので、偏光ビームスプリッタαＱでＰ偏光１日偏光
に相当した光は偏光ビームスプリッタ（９）に対しても
、それぞれＰ＠ｉ元、Ｓ偏光に相当するため、元ファイ
バ（１）の延長線上に出射され、レンズ（５）によって
光ファイバ（２）Ｋ結合伝搬される。

波長′Ａ２の光は位相差板（８）によって偏光面が垂直
に変換されるので、偏光ビームスプリッタ（１ＧでＰ偏
光３臼偏元に相当した光は偏光ビームスプリッタ（９）
に対してＳ偏光、Ｐ偏光に相当することになシ、元ファ
イバ（１）に対して垂直な方向に取り出されレンズ（６
）によって元ファイバ（３）に結合伝搬される。したが
って、原理的な損失のない光分波器としての機能を持つ
ことがわかる。

第３図は他の実施例を示し、偏光ビームスプリッタ（９
）と反射鏡■の位置関係を変えたもので、このような構
成でも上記実施例のものと同様の効果が期待される。

上記各実施例では、第１および第２の偏光分離素子ＱＧ
　、　（９）誘電体多層膜を使った偏光ビームスプリッ
タを使用したが、光学異方性を持つ方解石等から作られ
る偏光プリズムでも同様の効果を奏する。

なお、上記実施例ではレンズ（４）〜（６）として通常
の光学レンズを使用したが屈折率分布型レンズを使用し
てもよい。

また、上記実施例では光分波器として使用する場合につ
いて述べたが、逆に光合波器として使用できることは言
うまでもない。

以上のように、この発明によれば、位相差板の入射側お
よび出射側にそれぞれ第１および第２の偏光分離素子を
配置することによシ、無偏光な光に対しても低損失なも
のが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の光回路装置を示す斜視図、第２図はこの
発明の一実施例による光回路装置を示す斜視図、第３図
はこの発明の他の実施例を示す斜・　視図でおる〇 （１）　、　（２）　、　（３）・・・光ファイバ、（
４）　、　（５）　、　（６）・・・レンズ、（８）・
・・位相差板、（９）・・・第２の偏光分離素子、α１
・・・第１の偏光分離素子、α◇、■・・・反射鏡。 なお、図中、同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 代理人　葛野信−（外１名） 手続補正書（自発） ２０発明の名称 光回路装置 ３、補正をする者 （１） ６、補正の対象 明１ｖＩＢ書の「発明の詳細な説明」の欄。 ６、補正の内容 Ａ５明細書 （１）明細書をつぎのとおり訂正する。 （２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、第１の光ファイバから出た光を互に直交する２
   つの直線偏光に分離する第１の偏光分離素子と、２つの
   直線偏光のそれぞれの波長λｌに対しては１波長板、波
   長λ鵞に対しては２分の１波長板として働く位相差板と
   、上記位相差板を透過した光を偏向させる反射板と、反
   射板からの光が入射される第２の偏光分離素子と、上記
   第２の偏光分離素子からの出側光をＭ２および第３の元
   ファイバに結合するようにこれら両党ファイバの各先端
   部に配置されたコリメート用もしくは集光用のレンズと
   を具備した光回路装置。