JPS5961815A - 光偏波分離・合成システム - Google Patents

光偏波分離・合成システム

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JPS5961815A
JPS5961815A JP57172016A JP17201682A JPS5961815A JP S5961815 A JPS5961815 A JP S5961815A JP 57172016 A JP57172016 A JP 57172016A JP 17201682 A JP17201682 A JP 17201682A JP S5961815 A JPS5961815 A JP S5961815A
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JP
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light
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prism
optical fiber
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JP57172016A
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Shigefumi Masuda
増田 重史
Akira Okamoto
明 岡本
Takeo Iwama
岩間 武夫
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/27Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2753Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
    • G02B6/2773Polarisation splitting or combining
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/27Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2706Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means as bulk elements, i.e. free space arrangements external to a light guide, e.g. polarising beam splitters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/32Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 発明の技術分野 本発明は光を偏波成分ごとに分離し、または逆の合成を
行うシステムに関し、特にローションプリズムを利用し
て入出力光ファイバの間で光の偏波分離・合成を行う光
偏波分離・合成システムに関するものである。
従来技術と問題点 入力光を互いに垂直な振動方向を有する2つの偏波すな
わち雷光と異常光とに分離するための手段として、ロー
ションプリズムが従来から使用されている。第1図は従
来のローションプリズムにおける入力光の偏波分離を説
明したものである。
同図において1は複屈折物質からなるローションプリズ
ムを示し、接合面2を境として第1の部分3は光軸が紙
面に平行になるように作られ、第2の部分4は光軸が紙
面に垂直になるように作られている。いま円偏光または
ランダム偏光からなる入力光5がローションプリズム1
に入射すると、振動方向が紙面に平行である異常光(図
中ヱで示す)は6で示す如く直進するが、振動方向が紙
面に垂直である常光(図中Oで示す)は7で示す如くそ
の進路を曲げられて、入射方向とある角度θをなす方向
に出射する。このようにして入力光の偏波分離が行われ
る。また逆に円偏波をそれぞれ6.7の方向から入力す
れば、5の方向に合成光がjηられる。
しかしながらこのようなローションプリズムを利用して
、入出力光ファイバの間で光の偏波分離・合成を行うこ
とは、必ずしも適切ではない。すなわち第1図に示すご
とく光ファイバ8から入力光5を入射した場合、異常光
出力光6はその断面が光ファイバ8と同じ円形であって
、光ファイバ9に効率よ(結合することができるが、常
光出力光7ばその断面が橢円形となり従って光ファイバ
10に効率よく結合することができず、この場合結合効
率を上げようとすれば特別の光ファイバが必要となって
好ましくない。
さらに従来の場合、ローションプリズム1および光ファ
イバ8. 9.10の端面ば光路に対して垂直になるよ
うに構成されており、そのため入射光に対して反射を生
じ反射光が光源に戻って干渉を生じる。このようなリタ
ーンロスは通富1面あたり一14dB程度であり、無反
射コーティングを施しても一25dB程度まで改善され
るにすぎず、光路上における反射面の数が多くなればこ
れに応じてさらに悪化する。従って従来のローションプ
リズムを用いた光偏波分離・合成システムではリターン
ロスを十分小さくすることができなかった。
また通常用いられる光ファイバの断面は円形であり、そ
のためマイクロベンデングやコア境界面の凹凸に基づい
て異なる偏波成分がファイバ内で発生ずることを避けら
れない。このような異なる偏波成分はリターンロスの大
きい反射面があったとき反射して戻る光によって生じて
クロストークとなるが、従来のシステムではリターンロ
スが大きいため、クロストークロスも十分小さくするこ
とができなかった。
一方光ファイバを保持する手段としてシリコン基板上に
エツチングによって形成した一定方向のV字形溝を利用
する方法は周知であるが、第1図に示された従来のシス
テムでは、入力光に対して再出力光を平行にすることが
できないため、光ファイバの保持にシリコン基板のV字
形溝を利用することができず、そのため装置構成が複雑
となり大型化することを避けられなかった。
このように従来のローションプリズムを用いた光偏波分
離・合成システムは必ずしも十分理想的な動作を行うこ
とができなかった。
発明の目的 本発明はこのような従来技術の欠点を解決しようとする
ものであって、その目的は、低損失で入出力光ファイバ
間で光の偏波分離・結合を行うことができ、かつこの際
におけるリターンロスおよびクロストークロスを十分小
さくすることができるだけでなく、装置の構成が単純で
かつ小型化にも適した光偏波分離・合成システムを提供
することにある。
発明の実施例 第2図は本発明の光偏波分離・合成システムの一実施例
の構成を示す図である。同図において11は両端面12
.13に傾角α1を有するローションプリズム、14は
ローションプリズム11の機械軸、15゜16はそれぞ
れ焦点距離Fの球レンズ、17は傾角θpを有する入力
光ファイバ、18.19はそれぞれ傾角θp、−θpの
出力光ファイバである。なお光ファイバ17.18.1
9は入出力光のコヒーレンシーを維持しクロストークロ
スを減少するため、シングルモード光ファイバとするこ
とが望ましい。
いまローションプリズム11の端面12に光が入射する
と、出射光はローションプリズム11内の等側光分岐点
Mから機械軸14に対してそれぞれ分離角δをもって異
常光と常光とに分離して出射する。
この際の分離角δば、ローションプリズム11を構成す
る複屈折物質の異常光に対する屈折率を14とし、常光
に対する屈折率を00  とすると、次式の関係によっ
て定まることが知られている。
但しδ−L虹−n6  (φ+α1)+2βy′lα八
ここでn、Lは空気の屈折率 φはローションプリズムにおける接合面と機械軸とのな
す角 βはローションプリズムに対する入射角いま光ファイバ
17を機械軸14に平行に配置したとき、光ファイバ1
7から出射角θ0をもって出射した光が、機械軸14上
に中心を有する球レンズ15を経て入射角βをもってロ
ーションプリズム11の端面12に入射するものとし、
このときの球レンズ中心Oと入射点との距離を1.とす
ると、次の関係が成立する。
β−F(tanθo +h)/I I   −(2)但
しここでhは光ファイバ17の光軸と機械軸14の距離
である。
次に球レンズ16をその中心0′が等側光分岐点Mから
I、の距離になるように配置し、ローションプリズム1
1の端面13からそれぞれ出射角βをもって出射した異
常光と雷光とが、それぞれ球レンズ16を経て、機械軸
14に平行にかつ球レンズ16の中心O′からそれぞれ
等しい距離x2に配置された光ファイバ18.19にそ
れぞれ入射角θrをもって入射するようにするものとす
ると、次の関係が成立する。
なおここで等側光分岐点Mは機械軸14からある距離だ
け離れた点に生じるため、球レンズ16の中心0′ も
機械軸14から同し距離だけ離して配置する必要がある
いま次の各条件が成立するものとするとx2=土h  
           −(4)θ0−θr     
       ・−(5)(3)式から入射角θrは次
のようになる。
θ r=(夏 +    F)  h/F 2    
     −−  (6)従って逆に(6)式の関係を
満たすようにθr。
1、、F、hを定めることによって、(4)式および(
5)式の関係が成立する。これは入出力光ファイバおよ
び両球レンズが、ローションプリズムに対して対称に配
置されることを示すものである。
またこの場合角θ0.θrは傾角θpとの関係において
、次式によって定められる。
θO=θr = stn  (n(/ n64sinθ
p)−θp・−(7) ここでn。は光ファイバのコア部の屈折率、ncLは空
気の屈折率である。
このように本発明の光偏波分離・合成システムでは、第
2図に示す如くローションプリズムと入出力光ファイバ
およびこれらを結合するレンズとを配置して、ローショ
ンプリズムの傾角α1.入力光ファイバの出射角θ0.
出力光ファイバ′の入射角θrおよび両レンズの焦点距
%lIFの間に上述のように(1)、  (6)、  
(7)の各式が成立するように配置しているので、入力
端の光ファイバからある出射角をもって出射した光は、
異′、θ′光と雷光とに分離してそれぞれ出射角と等し
い入射角をもって出力側の両光ファイバに入射するので
、入力側及び出力側の光フィバに同一の光ファイバを使
用したときの、入出力光ファイバ間の結合効率が最良の
状態に保たれる。
さらに本発明のシステムでは入力光ファイバの出射端面
、ローションプリズムの入出射端面、および出力光ファ
、イバの入射端面がすべである傾角を有するだけでなく
、結合用球レンズに対する人出射光も中心を通らず、従
って光路上に光路に対して垂直になる面が存在しない。
そのためリターンロスが大幅に改善されるだけでなく、
これに伴ってクロストークロスも改善される。
なおこの場合のリターンロスおよびクロストークロスは
、一般に次式によって求められるものである。
L =  LOLog (exp (−(yc (11
’f /λ力)−cs)(8)式でωは光の周波数、T
は入出射面の傾角、λは光の波長である。ここで 1゛z2θp             −(9)とし
たときの損失しはリターンロスを示し、T−3θ0+2
0p         −(10)としたときの損失し
はクロストークロスを示している。
なお本発明のシステムはその構成からも明らかなように
可逆的に動作可能なものであって、光ファイバ18.1
9からそれぞれ異常光と常光とを入力することによって
、光ファイバ17にこれらの混合した円偏光またはラン
ダム偏光を得ることができる。
発明の詳細 な説明したように本発明の光偏波分離・合成システムに
よれば、光の偏波分離・合成を行うローシコンプリズム
に対し、人出射光ファイバおよびこれらをローションプ
リズムに対してそれぞれ結合する両レンズが対称性を保
って配置されているので、入出力光ファイバ間の結合を
最良の状態に保つことができるとともに、ローションプ
リズムおよび入出力光ファイバならびに結合用の両レン
ズにおいて光路上に光路に対して垂直な反射面が存在し
ないため、リターンロスおよずクロストークロスを十分
大きくすることができる。また本発明のシステムではシ
リコン基板にエツチングによって設けられたV字1形溝
を利用して入出力光ファイバを保持することができるの
で、構造が単純であって小型化が容易にできる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のローションプリズムを用いた光偏波骨8
1合成システムの構成を示す図、第2図は本発明の光偏
波分離・合成システムの一実施例の構成を示す図である
。 ■−・ローションプリズム、2−t1面、3−・ローシ
ョンプリズムlの第1の部分、4−ローションプリズム
1の第2の部分、5−・入力光、6−異常光の出力光、
7−常光の出力光、8−人力光ファイバ、9.10−出
力光ファイバ、11−・ローションプリズム、12.1
3−  ローションプリズム11の端面、工4− ロー
ションプリズム11の機械軸、15.16・・・球レン
ズ、17−人力光ファイバ、18.19−・−出力光フ
ァイバ 特許出願人 富士通株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 入出射端面に同一の傾角α皿を有するローションプリズ
    ムと、光軸が該ローションプリズムの機械軸と平行でか
    つ該機械軸から距4hに配置された出射端面に傾角θp
    を有する入力光ファイバと、該入力光ファイバと前記ロ
    ーションプリズムの中間にあってローションプリズムの
    機械軸上ローションプリズムの入射端面から距離1目に
    中心を有する焦点比1i111Fの第1のレンズと、前
    記ローションプリズムの等価光分岐点を通る機械軸に平
    行な軸からそれぞれ距離りに配置された入射端面にそれ
    ぞれ傾角θp、−θpを有する2本の出力光ファイバと
    、該両光ファイバと前記ローションプリズムの中間にあ
    って前記ローシコンプリズムの機械軸と平行で等価光分
    岐点から距11111+の軸上に中心を有する焦点比!
    Fの第2のレンズとを具え、前記ローションプリズムの
    傾角α1.入力光ファイバの出射角θ0.出力光ファイ
    バの入射角θrおよび両レンズの焦点距離Fが θ0=θr = 5in−’(nc/ n、Sinθp
    )−θpθ0=θr= (I H−F) h/FL但し
    neは異常光に対するローションプリズムの屈折率 n、は常光に対するローションプリズムの屈折率 δはローションプリズムにおける異常光および常光に対
    する分離角 n、は入出力光ファイバコア部の屈折率n工は空気の屈
    折率 の関係によって定められることを特徴とする光偏波分離
    ・合成システム。
JP57172016A 1982-09-28 1982-09-30 光偏波分離・合成システム Granted JPS5961815A (ja)

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JP57172016A JPS5961815A (ja) 1982-09-30 1982-09-30 光偏波分離・合成システム
CA000437093A CA1238970A (en) 1982-09-28 1983-09-20 Fiber-optic gyro
EP83305763A EP0107373B1 (en) 1982-09-28 1983-09-27 Fibre optic gyroscope
DE8383305763T DE3382205D1 (de) 1982-09-28 1983-09-27 Kreisel mit optischem faden.
KR8304554A KR870001832B1 (en) 1982-09-28 1983-09-28 Fiber-optic gyro

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JPS5961815A true JPS5961815A (ja) 1984-04-09
JPS6151302B2 JPS6151302B2 (ja) 1986-11-08

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ID=15933958

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Cited By (2)

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