JPS6343120A

JPS6343120A - 光デバイス

Info

Publication number: JPS6343120A
Application number: JP18723386A
Authority: JP
Inventors: Fumio Wada; 和田　史生
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-08-09
Filing date: 1986-08-09
Publication date: 1988-02-24
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0738049B2

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】〔概要〕平行したｉ二平面で、対角線方向に対向する半面の一方
に、偏光分離膜を他方に全反射膜をそれぞれ形成した平
行ガラス板と、複屈折板とを所望に組合せることにより
、直交する二方向の光路中に挿入して偏光分離度が高く
、且つ製造容易な光デバイスを提供する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、偏光分離膜を備えた光デバイスの改良に関す
る。

偏波光をＳ波（入射光の電界が入射面に垂直の偏波）と
、Ｐ波（入射光の電界が入射面に平行の偏波）とに分離
するという、偏光分離膜を備えた光デバイスは、互いに
直交する二方向の光通信伝送路に広く使用されている。

一方、ガラス板に屈折率の異なる光学膜を所定の膜厚で
、交互に積層した偏光分離膜は、入射角を選択すると、
Ｐ波は総て透過し、Ｓ波は大部分が反射し、少ない一部
が透過するという、偏光分離性を有する。

このような光デバイスには、製造が容易であること、偏
光分離度の高いことが要望されている。

〔従来の技術〕

第４図の＋ａ＋、　（ｂｌはそれぞれ従来の光デバイス
の光路図、第５図の（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ従来の
他の光デバイスの光路図、第６図は従来例を適用した装
置の光路図である。

第４図において、光デバイスは平行六面体ガラス板ＩＡ
の平行した二平面の一方の面の全面に、偏光分離膜３が
形成され、直角プリズム２が、その斜辺面が偏光分離膜
３の表面に密着して、平行六面体ガラス板ＩＡに固着さ
れている。

いま、第４図（ａ）のように、光路１０より偏光分離膜
３に４５度傾斜した面に直交するように、偏波光を平行
六面体ガラス板ｌ＾に入射させると、大部分のＳ波（図
では紙面に垂直な偏波・で示す）は、偏光分離膜３で反
射し、偏光分離膜３に平行する面に投射され、この面で
反射して、光路１０に並進した点線で示す光路１２より
出射する。

Ｐ波（図では紙面に平行な偏波↓で示す）は、偏光分離
膜３を透過して直進し、直角プリズム２を通過して、実
線で示す光路１１より出射する。

なお、光路１１よりは、偏光分離膜３を透過した一部の
Ｓ波が出射する。

また、第４図（ｂ）のように、光路１０に直交する光路
２０より直角プリズム２を透して、偏光分離膜３に偏波
光を入射させると、Ｐ波は偏光分離膜３を透過して直進
し、偏光分離膜３に平行する面に投射され、この面で反
射して、光路１２に並進（光路１０と光路２０とが偏光
分離膜３上で交叉する場合は、光路１２に一致する。）
した実線で示す光路２１より出射する。

なお、光路２１よりは、偏光分離膜３を透過した一部の
Ｓ波が出射する。

偏光分離膜３に投射された偏光波の大部分のＳ波は、偏
光分離膜３で反射して、直角プリズム２の他の面から、
光路２１に並進（光路１０と光路２０とが偏光分離膜３
上で交叉する場合は、光路１１に一致する。）した点線
で示す光路２２より出射する。

第５図に示す光デバイスは、平行ガラス板）の平行した
二平面の、対角線方向に対向するほぼ半面の一方に偏光
分離膜３が形成され、他方に全反射膜４が形成され、直
角プリズム２が、その斜辺面が偏光分離膜３に密着して
、平行ガラス板１に固着されている。また、直角プリズ
ム５が、その斜辺面が全反射膜４に密着して、平行ガラ
ス板１に固着されている。

いま、第５図（ａ）のように、光路ｌＯより全反射膜４
に隣接する面から直角プリズム５に偏波光を入射させる
と、直角プリズム５の他の面で反射して、平行ガラス板
１に入り、偏光分離膜３に４５度の入射角で入射する。

この際、大部分のＳ波は、偏光分離膜３で反射し、全反
射膜４に投射され、全反射膜４で反射して、直角プリズ
ム２に入り、光路１０とは９０度の方向の点線で示す光
路１２より出射する。

偏光分離膜３に投射された偏光波のＰ波は、偏光分離膜
３を透過して直進し、直角プリズム２に入り、光路１２
に並進した実線で示す光路１１より出射する。

また、第５図（ｂ）のように、光路１０に逆行する光路
２０より直角プリズム２に偏波光を入射させると、直角
プリズム２を透して、偏光分離膜３に入射する。

この際、Ｐ波は偏光分離膜３を透過して直進し、全反射
膜４で反射して直角プリズム２の他の面から、光路１２
に並進（光路１０と光路２０とが偏光分離膜３上で交叉
する場合は光路１２に一致する。）した実線で示す光路
２１より出射する。

一方、大部分のＳ波は、偏光分離膜３で反射して、直角
プリズム２の他の面から、光路２１に並進（光路１０と
光路２０とが偏光分離膜３上で交叉する場合は、光路１
１に一致する。）した点線で示す光路２２より出射する
。

第６図は、第４図に示した一対の光デバイスを前段、後
段に直列に並設して、後段の光デハイスは、偏波切換手
段１５を介して、前段の光デバイスに対称に配設した装
置である。

第１の伝送路６より偏光波（光信号）を、光路１０に投
入し、また第２の伝送路７より偏光波（光信号）を光路
２０に投入する。そして、それぞれ装置の出射路側（後
段の光デバイス）には、光路１１に対して第３の伝送路
８を、光路２１に対して第４の伝送路９がそれぞれ光結
合するように構成しである。

なお、光路１０と光路２０とは、偏光分離膜３で交叉す
るものとする。

ここで偏波切換手段１５は、例えば磁気光学効果を利用
したスイッチであって、磁気光学結晶板（例えばＹ　Ｉ
　Ｇ−イツトリウム・鉄・ガーネット）よりなり、付与
する磁界の方向を変えることにより、Ｓ波をＰ波に、Ｐ
波をＳ波に変換する機能を有する。

第１の伝送路６の出射光は、前段の偏光分離膜３てＳ波
とＰ波に分１坩されて、それぞれ光路１２゜光路１１を
進み、偏波切換手段１５を経て、後段の光デバイスに入
射する。

そして、光路１２と光路１１とは、後段の光デバイスの
偏光分離膜３で交叉し、一体となる。

即ち、光路１２を進んだＳ波は、偏光分離膜３で反射し
て第３の伝送路８に入射し、光路１１を進んだＰ波は、
偏光分離膜３を透過して、第３の伝送路８に入射する。

第２の伝送路７の出射光は、前段の偏光分離膜３でＳ波
とＰ波に分離されてそれぞれ光路２２（光路１１に同じ
）、光路２ｆｆ　（光路１２に同じ）を進み、偏波切換
手段１５を経て、後段の光デバイスに入射する。

そして、光路２２と光路２１とは、後段の光デバイスの
偏光分離膜３で交叉し、一体となる。

即ち、光路２２を進んだＳ波は、偏光分離膜３で反射し
て第４の伝送路９に入射し、光路２１を進んだＰ波は、
偏光分離ｌｌｌＸ３を透過して、第４の伝送路９に入射
する。

このような状態で、偏波切換手段１５を作動させ、Ｐ波
をＳ波に、Ｓ波をＰ波にそれぞれ切換えると、光路１１
を進んだ光路工０よりのＰ波は、偏波切換手段１５によ
りＳ波となり、後段の偏光分離膜３で反射して第４の伝
送路９に入射する。また光路１２を進んだＳ波はＰ波に
なり、偏光分離膜３を透過して第４の伝送路９に入射す
る。

一方、光路２１を進んだ光路２０よりのＰ波は、偏波切
換手段１５によりＳ波となり、後段の偏光分離膜３で反
射して第３の伝送路８に入射する。また光路２２を進ん
だＳ波はＰ波になり、偏光分離膜３を透過して第４の伝
送路９に入射する。

上述のように、第６図に示した装置は、偏波切換手段１
５を操作することにより、第１の伝送路６を第４の伝送
路９に、第２の伝送路７を第３の伝送路８にそれぞれ切
換えることができるという、スイッチ機能を有する装置
である。

尚、第５国に示した光デバイスを、組合せることにより
、説明は省略するが、上述のような切換えスイッチ機能
を有する装置とすることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来例の光デバイ゛スは、平行六面体
ガラス板ＬＡに直角プリズム２を、或いは、平行ガラス
板１に直角プリズム２と直角プ゛ノズム５をそれぞれ固
着することが必要で、直角プリズムの接着作業を必要と
し、且つ出射光の平行精度を高くするためには、接着し
た状態で受光面と出射面との角度を所定に高精度にしな
ければならず、コスト高であるという問題点がある。

また、偏光分離膜３は、もともとＰ波とＳ波を完全に分
離する機能がなくて、Ｓ波の一部がＰ波の光路に混在し
ている。

このことに起因して、例えば第６図のような装置に組込
むと、第３の伝送路８に第２の伝送路７のＳ波の一部が
、第４の伝送路９に第１の伝送路６のＳ波の一部がそれ
ぞれ混入し、漏話するという問題点がある。

また、偏波切換手段１５を単にオン、オフの機能を有す
るスイッチとした場合には、Ｐ波とともにＳ波の一部が
混在していることに起因して、オフ状態でも、この一部
のＳ波の光パワーを、オフとすることができない。即ち
、消光比が低いという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来の問題点を解決するため本発明は、第１図のよ
うに、平行した二平面を有し、対角線方向に対向するほ
ぼ半面の一方に偏光分離膜３が、他方に全反射膜４が、
それぞれ形成された平行ガラス板１と、平行ガラス板１
の光路１２（光路２１）、光路１１（光路２２）の出射
路側に配設した複屈折板３０と、平行ガラス板１と複屈
折板３０との間で、一方の光路光路１２（光路２１）中
に、偏波面を９０度回転させる１７２波長板３５を配設
したものである。

また、第３図のように、１／２波長板３５を配設せずし
て、複屈折板３０Ａを光路１２（光路２１）の出射路側
に、複屈折板３〇八とは結晶軸が異なる方向を有する複
屈折板３０Ｂを光路１１（光路２２）の出射路側に配設
したものである。

〔作用〕

上記本発明の手段によれば、第１図（ａｌのように、光
路１０より平行ガラス板１に入射した偏波光は、偏光分
離膜３で分離され、大部分のＳ波は偏光分離膜３で反射
して光路１２に進み、さらに全反射膜４で反射して１７
２波長板３５に入射する。そして、１７２波長板３５に
よりＰ波に変換され、複屈折板３０に常光として入射し
光路１２を直進する。

一方、Ｐ波と一部のＳ波は、偏光分離膜３を透過して光
路１１に進み、複屈折板３０に入射する。そして、Ｐ波
は常光として光路１１を直進する。しかし、Ｓ波は異常
光として複屈折板３０に入射するので、屈折して光路１
１に平行ずれした光路Ｌ１ｍを進む。即ち、Ｐ波とＳ波
とは完全に分離される。

また、第１図（ｂ）のように、光路２０より平行ガラス
板１に入射した偏波光は、偏光分離膜３で分離され、大
部分のＳ波は反射して光路２２に進み、複屈折板３０に
異常光として入射し、屈折して光路１１ｍと同一光路の
光路２２を進む。

一方、Ｐ波と一部のＳ波は、偏光分離膜３を透過して、
光路２１に進み全反射膜４で反射して１７２波長板３５
に入射する。そして１７２波長板３５によりソレソれＳ
波、Ｐ波に変換される。この結果、Ｓ波に変換したＰ波
は、複屈折板３０に異常光として入射し、屈折して光路
２１に進み、１７２波長板３５によりＰ波に変換したＳ
波は、複屈折板３０に常光として入射し、光路１２と同
一光路の光路２１ｍを直進する。即ち、Ｓ波とＰ波に完
全に分離する。

したがって、出射側において、光路１１及び光路２１に
伝送路を光結合させると、漏話する恐れがない。また、
光路１１．光路２１に、それぞれ偏波切換手段を設けて
、オン、オフのスイッチを機能を持たせると、消光比の
高いスイッチとすることができる。

上述のように、本発明の光デバイスは、平行ガラス板１
に、４５度傾斜させて複屈折板３０．及び１７２波長板
３５を配設するだけであるので、調整作業を殆ど必要と
せず、低コストである。

また、第３図の光デバイスは、第１図の示したものと同
一段能を有する。即ち、光路１０よりの偏波光のうち、
偏光分離膜３を透過した一部のＳ波は、複屈折板３０Ｂ
によりＰ波と分離され、光路１１ｍを進み、光路２０よ
りの偏波光のうち、偏光分離膜３を透過した一部のＳ波
は、複屈折板３０ＡによりＰ波と分離され、光路２１ｍ
を進む。

〔実施例〕

以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。な
お、企図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第１図の（ａｌ、　（ｂｌはそれぞれ本発明の一実施例
の光デバイスの光路図、第２図は本発明の光デバイスを
適用した装置の光路図、第３図の（ａｔ、　ｆｂｌはそ
れぞれ本発明の他の実施例の光デバイスの光路図である
。

第１図において、平行ガラス仮１の平行した二平面の、
対角線方向に対向するほぼ半面の一方に偏光分離膜３が
形成され、他方に全反射膜４が形成されている。

複屈折板３０（例えば方解石、ルチル等）は、砧　゛晶
軸が受光面に対して４５度傾斜している。そして、複屈
折板３０は平行ガラス仮１の偏光分離膜３側に配設され
、受光面が平行ガラス板１の出射面に対して４５度傾斜
している。

平行ガラス板１と複屈折板３０の間には、複屈折板３０
に平行に、偏波面を９０度回転させる１７２波長板３５
が配設されている。この１７２波長板３５の長さは、複
屈折板３０の長さのほぼ半分で、全反射膜４で反射され
る光路、即ち図の光路１２，２１上に配設しである。

このような光デバイスが　光路１０よりの偏波光のＰ波
が光路１１に、大部分のＳ波が光路１２に、一部のＳ波
が光路１１ｍに分離され、また光路２０よりの偏波光の
Ｐ波が光路２１に、大部分のＳ波が光路光路２２に、一
部のＳ波が光路２１ｍに分離されることは、前述の通り
である。

第２図は、第１図に示した一対の光デバイスを前段３後
段に直列に並設して、後段の光デバイスは、並列に配設
した偏波切換手段１５Ａ、　１５Ｂを介して、前段の光
デバイスに対称に配設した装置である。

第１の伝送路６より偏波光（光信号）を、光路１０に投
入し、また第２の伝送路７より偏波光（光信号）を、光
路２０に投入する。そして、それぞれ装置の出射路側（
後段の光デバイス）には、光路１１に対して第３の伝送
路８を、光路２１に対して第４の伝送路９がそれぞれ光
結合するように構成しである。

なお、光路１０と光路２０とは、前段の光デバイスの偏
光分離膜３で交叉するものとする。

ここで、偏波切換手段１５Ａ、　１５Ｂはそれぞれ光路
１１．２１上に配設された、例えば磁気光学効果を利用
したスイッチであって、磁気光学結晶板（例えばＹＩＧ
−・イツトリウム・鉄・ガーネット）よりなり、付与す
る磁界の方向を変えることにより、Ｓ波をＰ波に、Ｐ波
をＳ波に変換する機能を有する。

第１の伝送路６の出射光は、前段の偏光分離膜３でＳ波
とＰ波に分離され、それぞれ光路１２（図示の光路２１
ｍ　）　、光路１１を進み、また、偏光分離膜３を透過
した一部のＳ波は、光路１１ｍに進む。

そして、Ｐ波は偏波切換手段１５Ａを経て、Ｓ波は偏波
切換手段１５Ｂを経て後段の光デバイスに入射する。

光路１１を進んだＰ波は、１７２波長板３５によりＳ波
に変換され、全反射膜４で反射して、偏光分離膜３に入
射し、偏光分離膜３で反射して、第３の伝送路８に入射
する。

また、第２の伝送路７の出射光は、前段の偏光分離膜３
でＳ波とＰ波に分離されて、それぞれ光路Ｕ（図示の光
路１１ｍ　）　、光路２１を進み、また、偏光分離膜３
を透過した一部のＳ波は、光路２１ｒ＠に進む。この際
光路２１を進んだＰ波は前段の光デバイスの１７２波長
板３５によりＳ波に変換されて偏波切換手段１５Ｂを経
て後段の光デバイスに進む。

そして、光路２１を進んだＳ波に変換されたＰ波は、偏
光分離膜３でで反射して、第４の伝送路９に入射する。

なお、光路１１ｍ、光路〃を進んだ偏波は、後段の光デ
バイスの偏光分離膜３を透過して光路２１に平行に進む
が、光路２１とはずれているので、第４の伝送路９に入
射しない。また光路２１ｍ１光路１２を進んだ偏波は、
後段の光デバイスの偏光分離膜３を透過して光路１１に
平行に進むが、光路１１とはずれているので、第３の伝
送路８に入射しない。

このような状態で、偏波切換手段１５Ａ　、１５Ｂをそ
れぞれ作動させ光路１１のＰ波をＳ波に、光路２１のＳ
波をＰ波にそれぞれ切換えると、光路１１を進んだ偏波
は光路１１１Ｉ＋を進んで、第３の伝送路８は勿論のこ
と第４の伝送路９にも入射しない。また、光路２１を進
んだ偏波は光路２１ｍを進んで、第４の伝送路９は勿論
のこと第３の伝送路８にも入射しない。

即ち漏話することがなく、且つ消光比が極めて高い。

第３図において、平行ガラス板１の偏光分離膜３側に、
出射面に４５度傾斜して、並列に複屈折板３０Ａ、３０
Ｂが配設されている。

複屈折板３０＾は光路１１　（光路２２と同じ）上に、
複屈折板３０Ｂは光路２１（光路１２と同じ）上にそれ
ぞれ配設され、その結晶軸は、光路に４５度傾斜し、且
つ傾斜方向が異なる。

したがって、光路１０より平行ガラス板１に入射した偏
波光は、第３図（ａ）のように、偏光分離膜３で分離さ
れ、大部分のＳ波は偏光分離膜３で反射して光路１２に
進み、さらに全反射膜４で反射して複屈折板３０Ｂに入
射する。そして、複屈折板３０Ｂに異常光として入射し
屈折して光路１２を進む。

一方、Ｐ波と一部のＳ波は、偏光分離膜３を透過して光
路１１に進み、複屈折板３〇八に入射する。

そして、Ｐ波は異常光として入射し、屈折して光路１１
を進む。しかし、Ｓ波は常光として複屈折板３０Ａ入射
するので、直進して光路１１ｍを進む。

即ち、Ｐ波とＳ波とは完全に分離される。

また、光路２０より平行ガラス板１に入射した偏波光は
、第３図（ｂ）のように、偏光分離膜３で分離され、大
部分のＳ波は反射して光路２２に進み、複屈折板３〇八
に常光として入射し、直進して光路２２（光路１１ｍに
同じ）を進む。

一方、Ｐ波と一部のＳ波は、偏光分離膜３を透過して、
光路２１に進み全反射膜４で反射して、複屈折板３０Ｂ
に入射する。そしてＰ波は常光として複屈折板３０Ｂに
入射して、直進して光路２１を進む。

しかし、Ｓ波は異常光として複屈折板３０Ｂに入射する
ので、屈折して光路２１ｍ（光路１２に同じ）を進む。

即ち、Ｓ波とＰ波に完全に分離する。

上述の光デバイスを、第２図と同様に組合せると、漏話
することがなく、且つ消光比が極めて高いことは勿論で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、偏波光をＰ波とＳ波に完
全に分離することができ、通信伝送路に挿入して漏話が
なく、且つ消光比が高く、さらにまた低コストである等
、実用上で優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例
の光路図、第２図は本発明を適用した装置の光路図、第３図の（ａ
ｌ、　（ｂｌはそれぞれ本発明の他の実施例光路図、第４図の（ａｌ、　（ｂｌは従来例の光路図、第５図の
ｆａｎ、　（ｂ）は従来の他の例の光路図、第６図は従
来例を適用した装置の光路図である。図において、１は平行ガラス板、　　　　３は偏光分離膜、４は全反
射膜、　　　　　　６は第１の伝送路、７は第２の伝送
路、　　　８は第３の伝送路、９は第４の伝送路、３０、３ＯＡ、　３０Ｂは複屈折板、３５は１７２波長板をそれぞれ示す。第２１２］（σ）（鱒木全明め化０突茫◇・Ｊｑ兄路図第３図（ａ）（す１）（Ｊミイク・ｌｄ７　、を昆　Ｐつ昂４図

Claims

【特許請求の範囲】１、平行した二平面を有し、対角線方向に対向するほぼ
半面の一方に偏光分離膜（３）が、他方に全反射膜（４
）が、それぞれ形成された平行ガラス板（１）と、該平行ガラス板（１）の入・出射路のいずれか一方の光
路に、配設される複屈折板（３０）とを備えたことを特
徴とする光デバイス。２、前記平行ガラス板（１）と前記複屈折板（３０）の
間の選択した光路中に、１／２波長板（３５）が配設さ
れたことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の
光デバイス。