JPS62217217A - 偏波面変換装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、能動型偏波変換装置、特に伝送用光ファイバ
からの情報光品偏波状態を制御するのに好適な能動型偏
波変換装置に関するものである。

（従来の技術） 単一軸モードで発振する半導体レーザと単一モード光フ
ァイバを用いた光通信システムや光計測システムが実用
化されつつある。この光通信システムでは、情報光を伝
送する光フアイバ自身に複屈折性がある場合や、光ファ
イバに圧力が作用したり温度変化が与えられると光ファ
イバからの出射光が任意の楕円偏波になってしまい、こ
の偏波状態の変化した情報光をそのまま光通信機に結合
すると、雑音が増加しシステム上大きな不都合が生じて
しまう。

従来、伝送用光ファイバからの出射光の偏波状態を制御
するものとして情報光を伝送する光ファイバに偏波保存
ファイバを用いる方式や、光ファイバのコアに応力複屈
折を発生させて単一偏波励振を維持する方式がある。ま
た、電気光学結晶を用いたり、ひねりファイバ型偏波制
御素子を用いる方法も提案されている。更に、位相補償
板をモータに連結し、位相差に応じて位相補償板を回転
させて偏波状態を制御する方式も提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した偏波保存ファイバを用いて伝送する方法や、フ
ァイバに生ずる応力複屈折を利用する方法では、情報光
の偏波状態を一定の状態に維持したまま情報光を伝送す
るのが困難であり安定性において難点がある。また、位
相補償板を回転させて制御する方法では、位相補償板を
プーリ等の種々の連結装置を介してモータに連結する構
成としているため応答速度に難点があるだけでなく位相
補償板の位置決め精度が劣り高精度に位相制御しに（い
不具合が生じている。更に制御できる偏波面の回転角に
限界があるため、補償板を広い回転角に亘って回転させ
るような場合十分に応答しにくい欠点があった。

従って、本発明の目的は上述した欠点を除去し、偏波面
を広い回転角に亘って制御できると共に、高速でしかも
高精度にアクセスできる偏波変換装置を提供するもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明による偏波面変換装置は、偏波面を変換すべき偏
波の光軸と直交するＸ−Ｙ軸平面内で光軸を中心にして
回転可能に配置した第１及び第２のλ／４板と、第１の
λ／４板を通過した偏波のＸ成分及びＹ成分をそれぞれ
検出する第１の検出手段と、第２のλ／４板を通過した
偏波の前記Ｘ−Ｙ軸に対して４５°傾いた座標軸成分を
それぞれ検出する第２の検出手段と、前記第１検出手段
からの検出信号に基いて第１のλ／４板を回転駆動する
第１駆動手段と、前記第２検出手段からの検出信号に基
いて第２のλ／４板を回転駆動する第２駆動手段とを具
えることを特徴とするものである。

（作　用） このように、偏波面の状態を表わすものとして、偏波の
Ｘ成分及びＹ成分と、Ｘ軸及びＹ軸と４５゜の角度だけ
傾いた方向の２個の成分を検出し、これらの成分に基い
て２個のλ／４板を回転駆動する構成としているので、
フィードバックループを形成でき、装置の簡単化及び応
答速度を向上させることができる。

（実施例） 第１図は本発明による能動型位相変換装置を具える光通
信システムの一実施例の構成を示す線図であり、第２図
Ａ−Ｅは情報光の偏波面の状態を示す線図である。単一
軸モード半導体レーザ１から情報光を放射し、この情報
光をレンズ系２を介して単一モードファイバ２に入射さ
せる。半導体レーザ１から発した情報光は第２図Ａに示
すようにその進行方向（Ｘ軸方向）と直交する面内のＸ
軸方向に振動する直線偏光とする。光フアイバ３内を伝
播する情報光は、光フアイバ３自身が有する複屈折性や
、光ファイバ３に作用する圧力、温度変化によって偏波
面が変動し、その出射端では第２図Ｂに示す任意の楕円
偏光となり、レンズ系４を経て偏波面変換装置５に入射
する。偏波面変換装置５に入射した情報光は、第１位相
器６により第２図Ｃに示す任意の方向に振動する直線偏
光に変換される。この第１位相器６はステッピングモー
タ７とその中空回転軸内に装着したλ／４板８とを以て
構成され、後述する制御信号作成回路からの制御信号に
よりステッピングモータ７の回転軸を所定の角度だけ回
転させ、この回転に伴ないλ／４板８をその結晶軸が入
射する楕円偏光の主軸と一致するまで回転させて楕円偏
光を直線偏光に変換する。直線偏光に変換された情報光
はハーフミラ−９を透過して第２の位相器１０に入射し
て第２図りに示す円偏光に変換される。この第２の位相
器１０も第１の位相器６と同様に、中空回転軸を有する
ステッピングモータ１１と中空回転軸内に装着したλ／
４板１２とを以て構成し、ステッピングモータ１１の回
転によりλ／４板１２の結晶軸を入射する直線偏光の主
軸に対して４５°の角度なす位置まで回転させて任意の
直線偏光を円偏光に変換する。円偏光の情報光はハーフ
ミラ−１３を透過し、結晶軸がＸ軸に対して４５°の角
度だけ傾けて配置したλ／４板１４に入射し、第２図Ｅ
に示すＸ軸方向に振動する直線偏光に変換され光受信機
１５に入射する。このようにステッピングモータの中空
回転軸内にλ／４板を装着してステッピングモータの回
転軸の回転によりλ／４板を直接回転させれば、連結部
材による駆動誤差を除去でき、高速でしかも高精度に偏
波面を変換することができる。

次に、偏波面の駆動制御について説明する。第１位相器
６を通過しハーフミラ−９で反射した情報光を結晶軸が
Ｘ軸及びＹ軸と一致するように配置したλ／４板１６を
経てＸ軸に対して４５°の角度傾けたロツションプリズ
ム１７に入射させ、Ｘ軸に対して４５°傾いた座標系に
対するＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離し、光検出器１
８及び１９によってそれぞれ検出する。検出したＰ偏光
成分とＳ偏光成分との差信号を形成し、この差信号に基
いてＰ偏光成分とＳ偏光成分とが等し２くなるように第
１位相器６のλ／４板８を回転させる。この場合の情報
信号の偏波面の変化の状態を第３図Δを参照しながら説
明する。第１位相器６のλ／４板８に符号ａで示ず任意
の楕円偏光が入射した場合、λ／４板８の結晶軸をこの
楕円偏光の主軸と一致させると符号すで示す直線偏光に
変換される。この直線偏光すが、結晶軸がＸ輔及びＹ軸
と一致したλ／４板１６を通過すると符号Ｃで示す楕円
偏光に変換される。この楕円偏光Ｃは主軸がＸ軸及びＹ
軸と一致しており、Ｘ軸に対して４５°傾けた座標軸に
対するＰ偏光成分及びＳ偏光成分が等しくなる。

従って、２個の光検出器１８及び１９の出力が等しくな
るように第１位相器６に装着したλ／４板８を回転させ
れば、第１位相器６に入射した任意の楕円偏光が直線偏
光に変換されることになる。次に、この直線偏光した情
報光を第２位相器１０及びハーフミラ−１２を経てＸ軸
と一致して配置したロッションプリズム２０に入射させ
Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分に分離して光検出器２１及び
２２によりそれぞれ検出する。そして、検出したＰ偏光
成分及びＳ偏光成分との差信号を形成し、この差信号に
基いてＰ偏光成分及びＳ偏光成分とが等しくなるように
第２位相器１０のλ／４板１２を回転させる。この場合
の情報光の偏波面の変化の状態を第３図Ｂに示す。符号
ａで示す直線偏光がλ／４板１２に入射し、λ／４板１
２の結晶軸が入射した直線偏光ａの主軸に対して４５°
の角度をなずようにλ／４板１２を回転させれば符号す
で示す円偏光に変換され、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とが
互いに等しくなる。従って、２個の光検出器２１及び２
２の出力が互いに等しくなるよう第２位相器１０のλ／
４板１２を回転すれば任意の直線偏光を円偏光に変換す
ることができる。

第４図は第１位相器への制御信号を作成するための制御
信号作成回路の一例の構成を示す回路図である。２個の
光検出器１８及び１９で検出した光電出力信号は、増幅
器３０．３１及び３２．３３でそれぞれ二段増幅された
後、差動増幅器３４に供給され差信号を作成する。作成
した差信号の一部を絶対値回路３４及び３５で正符号化
した後、アナログ量をデジタル量に変換する電圧−周波
数変換器３６により制御信号を形成しステッピングモー
タ７に供給する。

一方、前記差信号の一部を回転制御器３７に供給して正
逆回転の制御信号を作成してステッピングモータ７に供
給する。尚、第２位相器１０への制御信号作成回路は、
第１位相器への制御信号作成回路とほぼ同一であるため
詳細な説明は省略する。このように、情報光の偏波状態
を検出する偏波状態検出部と、検出した偏波状態に基い
て制御信号を作成する電子回路と、制御信号に基いて情
報光の偏波状態を変換する偏波変換部とから構成される
フィードバックループを形成すれば応答速度の速い偏波
変換装置を得ることができる。

第５図は本発明による偏波変換装置の変形例の構成を示
す線図である。第１図で用いた部材との同一の部材には
同一符号を付して説明する。本例では偏波状態検出部４
０を偏波面変換部４１の後段に設けた例を示す。この場
合には第１位相器６の制御信号を形成するための検出段
のλ／４板１６をＸ軸に対して４５°の角度傾けて配置
すると共にロツションプリズム１７をＸ軸に一致させ、
更に第２位相器１０の制御信号を形成するための検出段
のロッションプリズム２０をＸ軸に対して４５°だけ傾
けて配置する。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
種々の変形が可能である。例えば、上述した実施例では
Ｘ軸に一致して配置したロッションプリズム及びＸ軸に
対して４５°の角度傾けて配置したロツションプリズム
のＰ偏光成分とＳ偏光成分とが互いに等しくなるように
第１及び第２位相器を駆動する構成としたが、各ロッシ
ョンプリズムからのＰ偏光成分とＳ偏光成分とに基いて
位相器を回転すべき回転角を算出し、算出した回転角だ
け各位相器を駆動する構成とすることもできる。

また、上述した実施例ではＰ偏光成分とＳ偏光成分とを
分離する手段としてロツションプリズムを用いたが、ウ
ォラストンプリズム等の他の分離手段も用いることがで
きる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、偏波面を変換すべ
き偏波の光軸と直交するＸ−Ｙ平面内で光軸を中心にし
て回転可能に配置した２個のλ／４板を用い、偏波面の
状態に応じてλ／４板を回転させて偏波面を変換する構
成としているから、装置の簡単化を図ることができると
共に、応答速度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による偏波変換装置を具える光通信シス
テムの一例の構成を示す線図、第２図は各工程における
偏波状態を示す線図、第３図Ａ及びＢは偏波面の変化状
態を示す線図、第４図は制御信号作成回路の一例の構成
を示す線図、 第５図は本発明による偏波面変換装置の変形例の構成を
示す線図である。 １・半導体レーザ　　　２，４　　レンズ系３　光ファ
イバ　　　　６．１０・位相器７．１１　　ステッピン
グモーフ ８、１２．１４．１６・　λ／４板　９，１３　　ハー
フミラ−１５光受信機 １７、２０　　・ロッションプリズム １８、１９．２１．２２・光検出器 時　許　出　願　人　　富山工業高等専門学校長代理人
弁理士　杉　村　暁　秀、： 七

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、偏波面を変換すべき偏波の光軸と直交するＸ−Ｙ軸
   平面内で光軸を中心にして回転可能に配置した第１及び
   第２のλ／４板と、第１のλ／４板を通過した偏波のＸ
   成分及びＹ成分をそれぞれ検出する第１の検出手段と、
   第２のλ／４板を通過した偏波の前記Ｘ−Ｙ軸に対して
   ４５°傾いた座標軸成分をそれぞれ検出する第２の検出
   手段と、前記第１検出手段からの検出信号に基いて第１
   のλ／４板を回転駆動する第１駆動手段と、前記第２検
   出手段からの検出信号に基いて第２のλ／４板を回転駆
   動する第２駆動手段とを具えることを特徴とする偏波面
   変換装置。 ２、前記第１及び第２の駆動手段を、中空回転軸を有す
   るステッピングモータを以て構成し、これらステッピン
   グモータの中空回転軸内に第１及び第２のλ／４板を装
   着したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の偏
   波面変換装置。