JPS6148693B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入射光を空間的に異なる２つの光路に
分岐する光分岐回路に関し、特に電気的又は機械
的に分岐する光量の割合を制御することが可能な
能動的光分岐回路に関する。

光フアイバや半導体レーザの性能の向上に伴つ
て光通信装置の実用化が進められている。このよ
うな光通信装置では、１つの入射光を２つの光フ
アイバに分岐する光分岐回路が必要とされる。ま
た、操作により２つの光フアイバ間の光量比即ち
分岐比を制御できるような能動的な光分岐回路が
望まれている。さらに、その分岐比の高速制御が
可能な光分岐回路が必要とされる場合も多い。

従来の能動的な光分岐回路の１つに反射率が部
分的に異なる半透過ミラーと機械的な移動機構を
用いたものがある。しかし、このようなミラーの
移動を用いたものは速度が遅く、挿入損失も大き
くなり易い。従来の光分岐回路のもう１つの例
は、複屈折性プリズム等の偏光分離器と位相板を
用い、入射光を２つの互いに直交する偏光成分に
分割して入射光を分岐するものである。上記の光
分岐回路では、位相板の代りに偏光状態の電気的
制御が可能な光変調器を用いて高速な光分岐回路
を得ることができるが、しかし入射光が直線偏光
でなければならないという欠点がある。通常、光
フアイバを通過した光は無偏光であるので上記光
分岐回路を使うためには入射側に偏光子を入れる
必要がある。このときは、入射光のエネルギー半
分が損失となつてしまう。

本発明の目的は入射光の偏光状態に依存せず、
挿入損失が小さい能動的光分岐回路を提供し、さ
らに挿入損失が小さく、入射光の偏光状態に依存
せずに、高速で分岐比の制御が可能な能動的光分
岐回路を提供することにある。

本発明によれば、平行な入射及び出射面をもつ
第１、第２、第３の複屈折性物質を光透過方向に
順次配置し、前記第１及び第２の複屈折性物質の
間に透過光の偏光状態を変換する偏光変換器を設
置し、前記第２及び第３の複屈折性物質の間に光
路を変換する素子を設置することによつて入射光
の偏光状態に依存しない挿入損失の小さい能動的
光分岐回路が得られる。さらに、上記の偏光変換
器として、結晶の屈折率楕円体の主軸の回転を生
じさせる電気光学効果を示す結晶上に光透過方向
に周期構造をもつ電極を設置した光変調器を用い
ることによつて高速な分岐比の制御が可能な能動
的光分岐回路が得られる。

以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明による能動的光分岐回路の一実
施例の平面図である。第１図において、光軸が
YZ面内のＹ軸又はＺ軸と一致しない方向にあり
入出射面がXZ面に平行な複屈折性物質である方
解石１，２，３が光透過方向（Ｙ方向）に順次配
置されている。ここで方解石１と２はＹ方向の長
さが等しく光軸はＺ軸に関して対称である。方解
石３は方解石１と同じ向きの光軸をもち、Ｙ方向
の長さは方解石１の２倍である。方解石１と２の
間には偏光変換器として半波長板４が置かれてい
る。また方解石２と３の間には光路を変換するた
めの小さなミラー５が設置されている。以下に本
実施例の動作を説明する。先ず、半波長板４の光
軸がＸ軸又はＺ軸に一致しているものとする。入
射光１１は方解石１に入射すると、Ｚ方向の直線
偏光１３とＸ方向の直線偏光１２に分離される。
このとき方解石１を出射する直線偏光１２と１３
は平行であり、その間の距離は方解石１の光軸の
方向とＹ方向の長さに比例する。上記の２つの直
線偏光１２と１３は半波長板４を通過しても偏光
状態は保存され方解石２によつて合成され入射光
１１と同じ偏光状態の光波１４となる。光波１４
はミラー５によつて光路を曲げられる。次に、半
波長板４の光軸がＺ軸と45゜の角度をなすものと
する。このとき入射光１１は前記の場合と同様に
方解石１によりＺ方向の直線偏光１３とＸ方向の
偏光状態１２に分離されるが、それらは半波長板
４によつてそれぞれ直交する直線偏光に変換され
る。すなわち、半波長板４を通過することによつ
てＺ方向の直線偏光１３はＸ方向の直線偏光に、
Ｘ方向の直線偏光１２はＺ方向の直線偏光に変換
される。半波長板４を通過した直線偏光１２と１
３は方解石２によつてその間の距離が２倍とな
る。方解石２を通過したＸ方向の直線偏光１６と
Ｚ方向の直線偏光１５はミラー５の両側を通過
し、方解石３によつて合成され光波１７となつて
出射する。このときは光波１４は存在しない。半
波長板４の主軸がＺ軸とθ（０゜＜θ＜45゜）を
なすときは入射光の一部が光波１４となり残りが
光波１７となる。すなわち、本実施例においては
半波長板４を回転することにより光波１４と光波
１７の光量比即ち分岐比を変えることができる。
また、原理的には入射光１１の偏光状態によらず
光エネルギーの損失はない。

なお本実施例においてミラー５の代りに光フア
イバを用いてもよい。すなわち、第１図のミラー
５の位置に微小レンズと光フアイバの端面を設置
することにより光波１４の光路を曲げることがで
きる。

本発明において、偏光変換器として電気光学効
果を利用した光変調器を用いることにより高速に
分岐比るの制御が可能な能動的光分岐回路が得ら
れる。

次に第２の実施例について説明する。この第２
の実施例では前の半波長板の代りに電気光学効果
を示す光変調器を用いている点を除いては第１の
実施例と同じである。第２の実施例に用いた光変
調器の具体例について以下説明する。

第２図は本発明の第２の実施例に偏光変換器と
して用いた光変調器の一例を示す斜視図であり、
タンタル酸リチウム結晶の電気光学定数τを用
い、光透過方向に周期的に電界を印加して入射直
線偏光を直交する偏光面をもつ偏光に変換する電
気光学光変調器を示す。

第２図において、Ｘ軸方向に偏光した入射光２
１は、Ｙ軸方向に光を透過するように形成したタ
ンタル酸リチウム結晶２２に入射し、該結晶上に
設けたインターデイジタル電極２３に信号発生器
３６により電圧を印加することによりＺ軸方向に
偏光した出射光２４に変換される。上記の変換量
は印加電圧の大きさによつてきまる。

一方、Ｚ軸方向に偏光した入射光２５は電圧を
印加することによりＸ軸方向に偏光した出射光２
６となる。

本発明の第２の実施例に偏光変換器として使用
した他の光変調器の例としては、Li／Ta＞１の
組成をもち、かつ結晶中のいずれかで常光に対す
る屈折率と異常に対する屈折率の差が10^-4以下、
望ましくはほとんど０であるようなタンタル酸リ
チウム結晶のＸ軸又はＹ軸方向に光を透過せし
め、Ｚ軸方向に垂直な電界を印加する手段を備え
た電気光学光変調器がある。

上述の２つの電気光学光変調器を本発明の偏光
変換器して用いることにより信号発生器からの電
気的な制御により高速に分岐比の切換えを行なう
ことができ、特に電圧を選ぶことにより完全に２
つの光路を切換えることが可能な能動的光分岐回
路が得られる。

上述の２つの電気光学光変調器は、低電力で動
作し、消光比が高く、安定であるので本発明に用
いるのに適している。

本発明においては、上述の２つの電気光学光変
調器だけでなく、入射光の偏光面を電気的に90゜
回転せしめる機能をもつ他の光変調器を用いるこ
ともできる。

第３の実施例は、偏光変換器に液晶を用いたも
のである。偏光変換器以外は第１の実施例と同じ
である。この第３の実施例に用いた偏光変換器の
料を第３図に示す。

第３図は本発明の第３の実施例に使用した偏光
変換器の他の一例を示す。電界を印加することに
より分子配向が変化し、入射光の偏光面の回転を
生じせしめるようなネマチツク液晶１が内側に透
明電極を設置したガラス基板３２と３３の間には
さまれている。ネマチツク液晶材は種々のものが
あるが本実施例では市販のビフエニル系Np材E7
（PDH社製）を用いた。電源３４が上記の電極に
接続されている。本実施例において、互いに直交
する偏光面をもつ２つの直線偏光３５，３６は電
源３４により電圧が印加されたとき偏光状態が変
化して出射する。本実施例の偏光変換器を用いた
能動的光分岐回路の特長は非常に低電力で分岐比
の制御が可能なことである。

以上述べたように本発明によれば入射光の偏光
状態に依存しない挿入損失の小さい能動的光分岐
回路が得られ、かつ、高速に分岐比の制御が可能
な能動的光分岐回路が得られる。

なお、本発明に用いる偏光変換器は複屈折性物
質上述の実施例に限定されるものではない。例え
ば偏光変換器として磁気光学効果を用いた光変調
器を用いることができる。この磁気光学効果を利
用した光変調の１例としては磁気光学材料、例え
ばYIG結晶の外側にコイルを設置したものがあ
る。この光変調器はコイルに電流を流すと、YIG
結晶を透過した光はコイルの磁場によるフアラデ
ー効果によつて偏光面が回転する。複屈折性物質
としてはルチル結晶、水晶等を用いることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による能動的光分岐回路の一実
施例を示す平面図、第２図、第３図は本発明に用
いることができる偏光変換器の実施例を示す図で
ある。図において、１，２，３は複屈折性物質、
４は偏光変換器、５は光路を変換するためのミラ
ーである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに平行な入射面と出射面をもつ第１、第
   ２、第３の複屈折性物質を光透過方向に順次配置
   し、前記第１及び第２の複屈折性物質の間に透過
   光の偏光状態を変換する偏光変換器を設置し、前
   記第２及び第３の複屈折性物質の間に光路を変換
   する素子を設置したことを特徴とする能動的光分
   岐回路。