JPS6051690B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば光ファイバー通信における光アイソレ
ータあるいは光変調器としての機能を持つ光学装置の改
良に関するものである。

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図において、１は偏光子、２はファラデー効果を持つ物
質により作られた板、３は検光子、４は左方から来た光
、５は光の進行軸、６は右方から来た光である。次に動
作について説明する。

一般に磁界中におかれた物質を通過する光の偏光面は、
角度φだけ回転する。φ■ＲＨＬｃｏｓθ （１） ここにＨは磁界の強さ、Ｌは光路長、θは光線と磁界の
なす角、Ｒはヴエルテ（Ｖｅｒｄｅｔ）定数とよばれ、
ファラデー（Ｆａｒａｄａｙ）効果の大きさを示す定数
である。

ファラデー効果の特徴は、物質中に光を往復させた場合
ファラデー効果による偏光面の回転は光の進行方向に対
して反対方向に生ずるので、往路で生ずる回転と復路で
生ずる回転とがたし合わせり、片道の２倍となることで
ある。

そこで第１図に返つて説明するとファラデー効果を持つ
物質により作られた板２による偏光面による回転を４５
度”になるようにすると、左方から来た光４を偏光子１
によつて偏光子１と同一方向の偏光成分のみが透過され
る。次に結晶体２によつて例えば光の進行方向に向つて
左に４５度偏光面が回転される。この偏光面に合わせて
検光子３の偏光方向を合わせ・て置くとこの光は、この
検光子３をほぼ損失なく通過することができる。逆に右
方から来た光６は検光子３によつて検光子３と同一偏光
成分のみが透過される。次に結晶体２によつて偏光面は
光の進行方向に向つて今度は右に４５度回転される。こ
の偏光面は偏光子１の偏光面と垂直であるので、偏光子
１を通過することができない。従つて左方から来た光は
右へ通過することができるが、右方から来た光は左へ通
過することができず光アイソレータ作用を持たすことが
できる。従来の光学装置は以上のように構成されている
ので、光ファイバ中を伝搬している光のように無偏光な
光に対しては偏光子によつて５０％（３ｄＢ）の損失は
さけることができないという欠点があつた。

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、光ファイバ中を伝搬している光の
ようにほぼ無偏光な光に対してもほとんど損失すること
なく、光アイソレータ等の機械を持つ光学装置を提供す
ることを目的としている。

以下この発明の一実施例を第２図について説明する。

第２図において、１０は入射光線、１１は複屈折性結晶
板、例えば一軸結晶からその光軸が表面と傾くように切
り出し平行平板に研摩したもので、一本の光線をこの結
晶板表面に垂直に入射させると、結晶内では互に垂直な
振動面を持つた２本の光線に分かれ、一本は直進し（常
光線）、他の一本は斜めに進む（異常光線）、なおこれ
らの光は結晶板通過後は平行な２本の光線として伝搬す
る。１２はＹＩＧ等で形成されたファラデー効−果を持
つ物質により作られた板、１３は入射光線方向１０を軸
とし複屈折性結晶板１１と４５度の角度を為すように配
置した複屈折性結晶板１１と同じ表面と光軸との傾き角
をもつ複屈折性結晶板、１４は入射光線方向１０を軸と
し複屈折性結晶板．１１と−４５度を為すように配置し
た複屈折性結晶板１１と同じ表面と磁界との傾きをもつ
複屈折性結晶板、１５はこれらの複屈折性結晶板１１，
１３，１４の光軸、Ａ−Ｄは上記各結晶板１１〜１４の
それぞれの出射面で、この出射面Ａ−Ｄでの・光の位置
と偏光方向を第３図に示す。

第４図は光の進む様子を側面からみたものである。次に
動作について説明する。第２図において、左方から来た
無偏光な光１０は第３図に示されるように複屈折性結晶
板１１の結晶内で互いに垂直な偏光を持つ光に分離され
る。

次にファラデー効果をもつ物質により作られた板１２に
よつてこれらの光は偏光面を４５度回転させられる。こ
こでは板１２には偏光面が４５度回転させられるように
（１）式に従つて磁界が加えられている。板１２を出た
光は、複屈折性結晶板１３に入る。この結晶板１３の光
軸は光線１０を軸として複屈折性結晶板１１の光軸を４
５度フアラデーノ効果による偏光面の回転方向と同じ向
きになすように置かれている。従つてこの結晶板１３の
光軸と平行な偏光方向を持つ光の方がこの結晶内で斜め
に進む。

そこで、複屈折性結晶板１１の厚さｔ１とこの複・屈折
結晶板１３の厚さＴ２との関係をｔ１／Ｔ２＝ｖΣとす
ることにより、結晶板１１を出た２本の光の位置を底辺
とする４５度の二等辺三角形の頂点の位置に結晶板１３
を出た光の一方が来る。

複屈折性結晶板１４はその光軸と、複屈折性結晶板１３
の・光軸と９０度為すように置かれ、その厚さちはＴ２
＝ちである。この結晶板１４の光軸と平行な偏光方向を
持つ光がこの結晶内で斜めに進むから、この結晶板１４
を出たところで二つの光は再び一本の光線に合成される
。次に右方から来た光について考えると、複屈折性結晶
板１４，１３に関しては上記説明の逆の方向に進むだけ
であるがファラデー効果を持つ物質により作られた板１
２を通過した場合は光の進行方向によらず同一方向に４
５度回転するので、複屈折性結晶板１１のＡ面では左方
から来た光１０と偏光方向が垂直になるので複屈折性結
晶板１１を通過後は、光線１０の入射位置とは違つた位
置に出射する。

以上の説明から明らかなように、この光学装置を使えば
左の方から入射する無偏光な光と、右の方から入射する
無偏光な光とを完全に分離することができ、光アイソレ
ータとしての機能を持つていることがわかる。

特に光ファイバのようにほぼ無偏光な光のアイソレータ
として有効である。

また外部の磁界を変化させることによりファラデ効果に
よる偏光面の回転角を制御することにより光変調器とし
てを使用できる。

さらに発光素子や光ファイバ等と結合する場合には複屈
折性結晶板１１，１４の入射光にレンズを設ければよい
。第５図は複屈折性結晶板１１，１４の前にそれぞれレ
ンズ１８を配設し、発光素子１６、受光素子１７および
光ファイバ１９と結合し、上記一本の光ファイバ１９を
利用して双方向通信を行なうようにしたものである。な
お発光および受光素子１６，１７とレンズ１８との間に
光ファイバを配設してもよい。以上のようにこの発明に
よれば複数個の複屈折性結晶板の間にファラデ効果を持
つ結晶板を挿入する簡単な構成によつて、ほぼ無変調な
光に対しても、ほとんど損失のない光アイソレータや光
変調器機能を持つ光学装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の光学装置を示す斜視図、第２図はこの発
明の一実施例を示す斜視図、第３図および第４図はこの
発明の動作を説明する説明図、第５図はこの発明の他の
実施例を示す構成図である。 図において、１１，１３，１４は複屈折性結晶板、１２
はファラデ効果を持つ結晶板である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光軸が表面と傾くように平行平板に形成した第１の
   複屈折性結晶板と；それぞれ第１の複屈折性結晶板と同
   じ表面と光軸との傾き角を持つとともに、それぞれ第１
   の複屈折性結晶板の１／√２の厚さを有し、第１の複屈
   折性結晶板に対して入射光線方向を軸としてそれぞれ４
   ５度の角度だけ回転して配置した第２および第３の複屈
   折性結晶板と；第１および第２の複屈折性結晶板間に挿
   入され、偏光面の回転を４５度としたファラデー効果を
   持つ物質により作られた板と；を備えていることを特徴
   とする光学装置。 ２ 第１の複屈折性結晶板と第３の複屈折性結晶板は他
   の光学系を結合するレンズを有していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光学装置。 ３ ファラデー効果を持つ物質により作られた板は加え
   られる磁界の変化により偏光面の回転量が制御されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲等１項記載の光学装置。