WO2004074923A1 - 反射型光デバイス - Google Patents

反射型光デバイス Download PDF

Info

Publication number
WO2004074923A1
WO2004074923A1 PCT/JP2004/001816 JP2004001816W WO2004074923A1 WO 2004074923 A1 WO2004074923 A1 WO 2004074923A1 JP 2004001816 W JP2004001816 W JP 2004001816W WO 2004074923 A1 WO2004074923 A1 WO 2004074923A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical path
polarization
optical
light
reflection
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/001816
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroaki Ono
Shohei Abe
Hideo Takeshita
Shusuke Wada
Mototsugu Goto
Yuko Ota
Original Assignee
Fdk Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fdk Corporation filed Critical Fdk Corporation
Publication of WO2004074923A1 publication Critical patent/WO2004074923A1/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/17—Multi-pass arrangements, i.e. arrangements to pass light a plurality of times through the same element, e.g. by using an enhancement cavity

Definitions

  • the present invention relates to a reflection type optical device that controls the polarization direction using a Faraday rotator and controls the optical path shift using birefringent means, and realizes an optical switch function using a ⁇ 45 degree variable Faraday rotator.
  • the present invention relates to a reflection type optical device in which an optical circuit function is realized by a Faraday rotator having a fixed angle of 45 degrees. Background technology
  • an optical device such as an optical switch for switching an optical path or an optical device for controlling an optical path.
  • An optical switch is an optical device that has an optical path switching function of outputting input light from an input port to any one of selected output ports, and is a 1 ⁇ 2 type (1 input / 2 output) Is the most basic form.
  • the optical circuit has a function to cyclically control the optical path, such as outputting the input light from the first port to the second port and outputting the input light from the second port to the third port. It is an optical device, and the three-port type is the most basic form.
  • optical elements for optical communication it is important for optical devices for optical communication that they are polarization-independent, have good compatibility with optical fibers, and have high reliability.
  • An optical element group that combines and arranges various optical elements such as a birefringent crystal that controls the optical path according to the plane of polarization and a Faraday rotator that controls the rotation angle of the plane of polarization can satisfy such requirements.
  • this type of optical device generally had a structure in which light was input from one end of the optical element group, traveled in one direction through the optical element group, and output from the other end (so-called transmission type). .
  • the group and the reflection means are combined so that the light input from one end travels through the optical element group and reaches the mirror, and the light reflected by the mirror goes back through the optical element group and is output from one end.
  • a reflective optical device that switches and controls the optical path while light travels back and forth between the optical element groups has been developed.
  • a birefringent crystal, a 45-degree Faraday rotator, a 1Z two-wave plate, and a birefringent crystal are arranged in a line, and furthermore, at one end of the line.
  • a reflection type optical circuit in which an input / output section is provided and a polarization rotator and a reflector are disposed at the other end.
  • Such a reflective optical device has the advantage that it can provide the necessary functions while light travels back and forth between the optical element groups, so that the number of components can be reduced and the length in the optical axis direction can be significantly reduced.
  • conventional reflective optical devices have limited functions and their applications are limited.
  • the reflection type optical circuit of the configuration disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-39590 certainly has a circulator function but is an incomplete circulation type.
  • the input light from the first port is output to the second port
  • the input light from the second port is output to the third port
  • the input light from the third port is Cannot output to 1 port.
  • the input light from the last port cannot be output to the first port.
  • a switch function can be obtained if the Faraday rotator is replaced by a variable magnetic field application method from a fixed magnetic field application method to a variable Faraday rotator using the structure of the above-mentioned reflective optical circulator. However, it is 1 X 2 type (1 input, 2 outputs) or 2 X 1 type (2 inputs, 1 output), and 2 X 2 type (2 inputs, 2 outputs) cannot be obtained. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a reflective optical device having a 2 ⁇ 2 optical switch function. It is another object of the present invention to provide a reflection type optical device exhibiting a complete circulation type 4-port optical circuit. Still another object of the present invention is to provide a reflective optical device that has a small number of components, high operation reliability, can be inexpensive, and can be miniaturized.
  • the present invention separates light in the same optical path whose polarization directions are orthogonal to each other and separates light in different optical paths.
  • phase shifter rotates the polarization direction of light in another part of the optical path by 90 degrees between the first optical path control birefringent means and the second optical path control birefringent means.
  • Each of the phase shifters is input, and four or more light beams are input to the input / output unit located on the opposite side to the polarization rotation reflection unit or the optical path changing reflection unit.
  • Fibers are arranged, and the polarization rotation means comprises a combination of a ⁇ 45 degree variable Faraday rotator and a pair of half-wave plates, and exhibits an optical switching function by switching the polarization direction. -S>.
  • the present invention also provides a polarization-separation-combining birefringent means for separating lights in the same optical path having orthogonal polarization directions and combining lights in different optical paths, and parallelizing the polarization directions of light in different optical paths from orthogonal.
  • a polarization rotation means for converting from a parallel to an orthogonal relationship
  • first and second birefringence means for controlling the optical path according to the polarization direction
  • Polarization rotation reflecting means for reflecting the light by changing the optical path of the reciprocating light path and reflecting light path changing reflection means are arranged along the optical axis in that order, and the polarization rotating means and the first light path controlling means are arranged.
  • a second linear phase shifter that rotates the polarization direction of the light of another part of the optical path by 90 degrees is inserted between the means, respectively, and the polarization Four or more optical fibers are arranged in the input / output section located on the opposite side of the reflection means or the optical path changing reflection means, and the polarization rotation means includes a 45 degree fixed Faraday rotator and a pair of 1Z.
  • This is a reflection type optical device that is composed of a combination of two wavelength plates and has an optical circulator function.
  • the reflection-type optical device is typically a 2 ⁇ 2 (2-input / 2-output) optical switch using four filters, or a 4-port full-circulation optical circuit. It will work as evening.
  • the polarization rotation reflection means has, for example, a configuration including a combination of a reciprocating 90-degree polarization rotator including a 1Z 4-wavelength plate or a 45-degree fixed Faraday rotator and a plane reflector.
  • the optical path changing reflecting means is composed of, for example, a V-shaped reflector that switches the optical path by two-stage reflection. In this case, the V-shaped reflector is installed so that the V-shaped reflection surface is parallel to the direction of separation by the birefringent means for polarization separation / synthesis.
  • the birefringence means for polarization separation / combination includes a birefringent crystal for polarization separation / combination and a birefringent crystal for polarization dispersion compensation.
  • the polarization rotation reflection means may be a reciprocating 90-degree polarization rotator consisting of a 1Z 4-wave plate or a 45-degree fixed Faraday rotator, and a V-shaped reflector that switches the optical path by two-stage reflection.
  • the V-shaped reflector is installed so that the V-shaped reflecting surface is orthogonal to the direction of separation by the birefringent means for polarization separation / synthesis.
  • the optical path changing / reflecting means it is also possible to use a pyramidal reflector which switches the optical path of the reciprocating path by two-stage reflection and switches the ordinary optical path and the extraordinary optical path in the reciprocating path.
  • the ordinary light and the extraordinary light can be switched by reflection, so that the polarization dispersion can be compensated. Therefore, it is not necessary to use a combination of a plurality of birefringent crystals as described above for the birefringence means for polarization separation / synthesis, and the configuration is further simplified.
  • the input / output section includes four optical fibers, a four-core ferrule, a coupling lens common to each optical path, and light obliquely emitted from the coupling lens parallel to the optical axis and parallel to the optical axis.
  • the optical path compensating element is configured to convert the light into light obliquely incident on the coupling lens.
  • the input / output unit may be constituted by a fiber array in which four optical fibers are juxtaposed, and a collimating lens array in which lens elements are arranged corresponding to the respective fiber arrays.
  • the V-shaped reflector may have a configuration in which a reflection film is formed on the inner surface of the V-groove, or a configuration in which a reflection film is formed on the outer surface of the triangular prism prism.
  • the pyramid-shaped reflector may have a configuration in which a reflection film is formed on the inner surface of a square pyramid-shaped (piramid) hole, or a configuration in which a reflection film is formed on the outer surface of a quadrangular pyramid prism. In any case, the reflecting surface must be at a certain angle. The shape may be changed slightly except for the reflection surface.
  • an electromagnet is used to apply a variable magnetic field that switches the direction of Faraday rotation to the ⁇ 45 degree variable Faraday rotator.
  • a semi-hard magnetic material is used for the magnetic yoke, the magnetized state is maintained even when the power is stopped, so that power can be saved.
  • a two-stage optical path shift mechanism of first and second optical path control birefringence means is incorporated, and by controlling the optical path shift of the reciprocating path, light input from a specific port is transmitted to a desired port. They are combined.
  • FIG. 1A and 1B are explanatory views showing one embodiment of the reflection type optical switch according to the present invention, and FIG. 1A shows an arrangement structure of elements and a polarization state at each position.
  • FIG. 1B shows the optical path.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of the input / output unit.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing another example of the input / output unit.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing another example of the birefringent means for polarization separation / combination having a polarization dispersion compensation function.
  • FIG. 5A and 5B are explanatory views showing another embodiment of the reflection type optical switch according to the present invention.
  • FIG. 5A shows the arrangement structure of the elements and the polarization state at each position.
  • FIG. 5B shows the optical path.
  • FIG. 6A and 6B are explanatory views showing still another embodiment of the reflection type optical switch according to the present invention, and FIG. 6A shows an arrangement structure of elements and a polarization state at each position. FIG. 6B shows the optical path.
  • FIG. 7A and 7B are explanatory views showing still another embodiment of the reflection type optical switch according to the present invention.
  • FIG. 7A shows the arrangement structure of the elements and the polarization state at each position.
  • FIG. 7B shows the optical path.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing one embodiment of the reflection type optical modulator according to the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing another embodiment of the reflection type optical modulator according to the present invention. It is a figure You.
  • FIG. 10 is an explanatory view showing still another embodiment of the reflection type optical modulator according to the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing still another embodiment of the reflection type optical circuit according to the present invention.
  • FIG. 1A and 1B are explanatory views showing one embodiment of the reflection type optical switch according to the present invention.
  • FIG. 1A shows the arrangement structure of the elements and the polarization state at each position
  • FIG. 1B shows the optical path.
  • the main body of the optical switch includes a birefringent means 10 for polarization separation / synthesis, a polarization rotating means 12, a first linear phase shifter 14, a first birefringent means for optical path control 16, and a second
  • the linear phase shifter 18, the second optical path control birefringent means 20, and the polarization rotation reflecting means 22 are arranged in this order along the optical axis.
  • the arrangement direction (optical axis) of the elements is taken as the z-axis, and two axes orthogonal to the z-axis are taken as the X-axis (horizontal axis) and the y-axis (vertical axis), respectively.
  • the X direction is referred to as the right direction
  • the y direction is referred to as the upward direction with reference to the traveling direction of light on the outward path.
  • the optical path is the first, second,. Called.
  • the direction of rotation of the polarization is defined as the + side in the counterclockwise direction with respect to the z direction (the traveling direction of light in the outward path).
  • the birefringent means 10 for polarization separation / synthesis separates light in the same optical path having orthogonal polarization directions into ordinary light and extraordinary light, and combines ordinary light and extraordinary light in different optical paths, and has an optical axis of X z It consists of a birefringent crystal 24 inclined in the plane from the z-axis.
  • the next combined birefringent crystal 25 is for compensating for the polarization dispersion generated in the birefringent crystal 24, and the optical axis is set parallel to the y-axis. Are replaced to correct the optical path length.
  • the polarization rotation means 12 is for converting the polarization direction of light in different optical paths from orthogonal to parallel or from parallel to orthogonal, and is divided into left and right by a ⁇ 45 degree variable Faraday rotator 26. It consists of a combination of a pair of 1Z2 wave plates 27a and 27b.
  • the ⁇ 45 degree variable Faraday rotator 26 is made of a magneto-optical crystal (for example, Bi-substituted rare earth iron garnet LPE film).
  • the Faraday element is provided with an electromagnet for applying a magnetic field to the Faraday element from the outside, and the Faraday rotation angle can be switched to +45 degrees or 145 degrees by switching the direction of a current supplied to the electromagnetic stone. .
  • the left one-wavelength plate 27a has its optic axis tilted +22.5 degrees with respect to the X-axis in the xy plane, and the right one-wavelength plate 27b has its optic axis in the xy plane with the x-axis. It is a combination that is tilted by 12.5 degrees.
  • the first linear phase shifter 14 is a 1Z2 wave plate 14 a, 14 b disposed in the second-stage optical path and the fourth-stage optical path (both optical axes are tilted +45 degrees with respect to the x-axis in the xy plane). ), And rotates the polarization directions of the light in the second and fourth optical paths by 90 degrees.
  • the first optical path control birefringent means 16 controls the optical path shift according to the polarization direction, and is made of a birefringent crystal whose optical axis is inclined in the yz plane from the z axis.
  • the second linear phase shifter 18 is provided with a half-wave plate 18a, 18b (both in the xy plane and with respect to the x axis in the xy plane) arranged in the first and fifth optical paths. Tilts +45 degrees), and rotates the polarization directions of the light in the first and fifth steps by 90 degrees.
  • the second optical path controlling birefringent means 20 is the same as the first optical path controlling birefringent means 16 and controls the optical path shift according to the polarization direction, and the optical axis is in the yz plane and the z axis. It consists of a birefringent crystal tilted from.
  • the polarization rotation reflection means 22 reflects the light by rotating the plane of polarization 90 degrees back and forth, and is composed of a combination of a quarter-wave plate 28 and a plane reflector 29 (fixed at 45 degrees instead of a quarter-wave plate). It is also possible to use a Faraday rotator).
  • the quarter-wave plate 28 has a function of converting linearly polarized light into rotationally polarized light, or converting rotationally polarized light into linearly polarized light.
  • the operation of the reflection type optical switch is as follows. First, the conduction current to the electromagnet is controlled so that the 45 ° variable Faraday-rotor 26 generates + 45 ° Faraday rotation on the polarization plane.
  • the 12-wave plate has a property of converting the plane of polarization of input light into a direction symmetric with respect to the optical axis.
  • Both lights bypass the first linear phase shifter 14 and become extraordinary light in the first optical path control birefringent means 16, so that they are refracted upward (+ y direction) and shifted to the fourth optical path.
  • the second linear phase shifter 18 also bypasses and the second optical path controlling birefringent means 20 also becomes extraordinary light, so that it is refracted upward (+ y direction) and shifted to the fifth optical path. Then, the light is circularly polarized by the quarter-wave plate 28 and reaches the plane reflector 29.
  • the light reflected by the plane reflector 29 remains circularly polarized, but returns to linearly polarized light by passing through the 1/4 wavelength plate 28 again.
  • the polarization directions of both lights are parallel to the X axis. Both of these lights are ordinary lights with respect to the second optical path controlling birefringent means 20, so that the light paths do not shift and go straight.
  • the second linear phase shifter 18 (12-wavelength plate 18 b)
  • the polarization direction becomes parallel to the y-axis, and becomes abnormal light in the first birefringent means 16 for optical path control. Therefore, it is refracted downward (one y direction) and shifted to the fourth optical path.
  • Both lights pass through the first linear phase shifter 14 (1/2 wavelength plate 14 b), so that the polarization direction becomes parallel to the X axis.
  • the polarization direction of the light rotates +45 degrees, and the light in the right optical path rotates by 45 degrees. Therefore, the polarization directions of the two lights are parallel to orthogonal. Then, each of them is rotated by +45 degrees by the ⁇ 45 degree variable Faraday rotator 26.
  • the ordinary light goes straight through the birefringent means for polarization separation / combination 10 (birefringent crystal 24), and the extraordinary light is combined by being refracted in the X direction.
  • the light input in the + z direction from the second input port (1 2) on the left side of the second stage is polarized by the polarization splitting / combining birefringent means 10 (birefringent crystal 24), ordinary light goes straight, and extraordinary light is refracted.
  • + Light is split in the X direction and polarization dispersion is compensated.
  • the polarization direction rotates +45 degrees, and the polarization directions of both lights are orthogonal to parallel (parallel to the y-axis) by a pair of left and right half-wave plates 27a and 27b.
  • Both lights pass through the first linear phase shifter 14 (12-wavelength plate 14 3), the polarization direction becomes parallel to the X axis, and the first light path controlling birefringent means 16 becomes ordinary light. Go straight.
  • the second linear phase shifter 18 is bypassed, and the second light path controlling birefringent means 20 also becomes ordinary light. Go straight for it. Then, the light passes through the 1Z4 wavelength plate 28, becomes circularly polarized light, and reaches the plane reflector 29.
  • the light reflected by the plane reflector 29 remains circularly polarized, but returns to linearly polarized light by passing through the 1/4 wavelength plate 28 again.
  • the polarization direction is parallel to the y-axis.
  • Both of these lights are extraordinary lights with respect to the second optical path controlling birefringent means 20, so that they are refracted in the y direction and the optical path is shifted to the first stage.
  • Both lights pass through the second linear phase shifter 18 (half-wave plate 18a) so that their polarization directions are parallel to the X axis, and are ordinary light in the first optical path control birefringent means 16. Therefore, go straight and bypass the first linear phase shifter 14.
  • Both lights are 12-wavelength plates 27a and 27b, the light in the left optical path is rotated +45 degrees, the light in the right optical path is rotated -45 degrees, and the variable Faraday rotator 26 is +45 degrees, respectively. I do. Therefore, the two lights have a polarization direction that is parallel to orthogonal. Then, the two lights are combined by birefringence means 10 (birefringent crystal 24) for polarization separation / combination, and ordinary light goes straight, and extraordinary light is combined by refraction in the 1X direction. Join the boat (0 2).
  • the reflected light remains circularly polarized, but returns to linearly polarized light by passing through the 1Z4 wave plate 28 again.
  • the polarization directions of both lights are parallel to the y-axis. Since these two lights are extraordinary lights with respect to the second optical path controlling birefringent means 20, they are refracted in the y direction and shifted to the second optical path. Next, the second linear phase shifter 18 is bypassed, and the first optical path control is performed. Since the extraordinary light is also generated by the controlling birefringent means 16, the light is refracted downward (one y direction) and is shifted to the first-stage optical path.
  • the ordinary light goes straight through the birefringent means 10 for polarization separation / combination, and the extraordinary light is combined by refraction in the 1X direction, and is coupled to the second output port ( ⁇ 2) on the left side of the first stage. .
  • the light input in the + z direction from the second input port (1 2) on the left side of the second stage is polarized light, ordinary light travels straight through the birefringent means 10 for combining, and extraordinary light is refracted and emitted in the + x direction. Separation and polarization dispersion are compensated.
  • the polarization direction rotates by 45 degrees, and the polarization directions of both lights are orthogonal to parallel (parallel to the X axis) by a pair of left and right 1/2 wave plates 27a and 27b.
  • Both lights pass through the first linear phase shifter 14 (12-wavelength plate 14a), the polarization direction becomes parallel to the y-axis, and the first light path controlling birefringent means 16 becomes extraordinary light. Therefore, it is refracted upward (+ y direction) and shifts to the third optical path.
  • the second linear phase shifter 18 is bypassed, and the second optical path controlling birefringent means 20 also becomes extraordinary light, so that it is refracted upward (+ y direction) and shifted to the fourth optical path. Then, the light is circularly polarized by the 14-wavelength plate 28, reaches the plane reflector 29, and is reflected.
  • the reflected light remains circularly polarized, but returns to linearly polarized light after passing through the regenerating quarter-wave plate.
  • the polarization direction is parallel to the X axis.
  • Both of these lights are ordinary lights with respect to the second optical path control birefringent means 20, so they proceed straight as they are. Since both lights bypass the second linear phase shifter 18 and are also ordinary lights in the first optical path control birefringent means 16, they go straight through the fourth-stage optical path as they are, and the first linear phase shifter 14 (1 / By passing through the two-wave plate 14 b), the polarization direction becomes parallel to the y-axis.
  • Both lights are / wavelength plates 27 a and 27 b, the light in the left optical path is rotated by +45 degrees, the light in the right optical path is rotated by 45 degrees, and the ⁇ 45 degree variable Faraday rotator 26 is each 45 degrees Rotate.
  • the ordinary light travels straight through the birefringent means 10 for polarization separation / combination, and the extraordinary light is combined by refraction in the X direction, and is coupled to the first output port (01) on the left side of the fourth stage. .
  • the light enters from the first input port (II) on the left side of the third stage.
  • the light is emitted from the first output port (0 1) on the left side of the fourth stage, and the light incident from the second input port (1 2) on the left side of the second stage is output to the second output port ( ⁇ 2) on the left side of the first stage. From the surface.
  • the Faraday rotation angle to 144 degrees, light incident from the first input port (II) on the left side of the third stage can be transmitted to the second output port ( ⁇ 2) on the left side of the first stage.
  • FIGS. 1A and 1B Examples of the input / output unit are shown in FIGS. As can be seen from FIGS. 1A and 1B, the incident and exit positions in the reflection type optical switch main body are arranged at equal intervals in the left optical path. Therefore, a configuration in which four optical fibers 30 are arranged in a line can be handled.
  • a four-core ferrule 31 a coupling lens 32 having a common light focusing property for each optical path, and light emitted obliquely from the coupling lens 32 parallel to the optical axis.
  • an optical path correction element 34 that converts light parallel to the optical axis into light obliquely incident on the coupling lens 32.
  • the optical path correction element 34 has a structure in which four wedge-shaped prisms 34 a,..., 34 d are symmetrically arranged and coupled with respect to the optical axis.
  • the two inner prisms 34b and 34c and the two outer prisms 34a and 34d have the same shape, and one surface through which light enters and exits is perpendicular to the optical axis.
  • the other surface is inclined with respect to the optical axis (the inclination of the inner prism is steeper than that of the outer prism).
  • the inclination of the inner prism is steeper than that of the outer prism.
  • the example shown in FIG. 3 includes a fiber array 36 in which four optical fibers 30 are arranged, and a collimator array 38 in which four lens elements 37 are arranged corresponding to each optical fiber. .
  • the birefringent means for polarization separation / combination is composed of a birefringent crystal for polarization separation / combination and a birefringent crystal for polarization dispersion compensation, as shown in FIG.
  • the birefringent crystal for polarization separation / synthesis is divided into two (birefringent crystal 40a and birefringent crystal 40b), A structure in which a half-wave plate 41 is inserted between them may be used.
  • one birefringent crystal 40a is set so that the optical axis is in the Xz plane and inclined in a certain direction (for example, + side) with respect to the z axis
  • the other birefringent crystal 40b Is set so that the optical axis is in the xz plane and tilted in the opposite direction (therefore,-side) with respect to the z axis.
  • the 12-wavelength plate 41 is set so that the optical axis is in the xy plane and is tilted 45 degrees with respect to the x-axis. Be replaced.
  • the ordinary light component that went straight in the birefringent crystal 40a in the first half becomes an extraordinary light component in the birefringent crystal 40b in the second half, refracted and separated in the X direction, and the birefringent crystal in the first half.
  • the extraordinary light component refracted in the + y direction is separated in the latter half of the birefringent crystal 40b because it becomes an ordinary light component and travels straight, and polarization dispersion can be compensated.
  • FIGS. 5A and 5B show another embodiment of the reflection type optical switch main body. Since the basic configuration is similar to FIGS. 1A and 1B, the same reference numerals are given to members that may be the same for simplicity of description, and differences will be mainly described.
  • the birefringent crystal for polarization separation / synthesis 24 is used as the birefringence means for polarization separation / synthesis.
  • As the reflector of the polarization rotation reflection means 42 a V-shaped reflector 43 that switches the optical path by two-stage reflection is used.
  • the V-shaped reflector 43 has a 45-degree inclined V-groove surface as a reflection surface, and is installed in such a direction that the V-groove is parallel to the y-axis.
  • the operation of the reflection type optical switch body of this embodiment is almost the same as the example of FIGS. 1A and 1B except for the reflection part.
  • the light in the left optical path becomes light in the right optical path by two-stage reflection on both sides of the V-groove, and the light in the right optical path similarly becomes light in the left optical path by two-step reflection on both sides of the V-groove. It becomes.
  • the ordinary light and the extraordinary light are exchanged between the forward path and the return path of the birefringent crystal 24 for polarization separation / synthesis. Therefore, the polarization dispersion can be substantially compensated without incorporating the polarization dispersion compensation birefringent crystal 25 as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • FIGS. 6A and 6B show still another embodiment of the reflection type optical switch body. Since the basic configuration is similar to FIGS. 1A and 1B, the same reference numerals are given to members that may be the same for simplicity of description, and differences will be mainly described.
  • a V-shaped reflector 44 that switches the optical path by two-stage reflection is used as the optical path changing / reflecting means. In this case, there is no need to rotate the polarization, so a 14-wave plate (or a 45-degree fixed Faraday rotator) is not required.
  • the V-shaped reflector 44 has a 45-degree inclined V-groove surface as a reflecting surface. In this case, unlike FIGS.
  • the V-groove is parallel to the X axis. Install in the direction as shown below.
  • the light in the second-stage optical path becomes light in the fifth-stage optical path by two-stage reflection on both sides of the V-groove, and conversely, the light in the fifth-stage optical path becomes the light in the second-stage optical path.
  • the light in the third optical path becomes light in the fourth optical path due to two-step reflection on both sides of the V-groove, and the light in the fourth optical path becomes light in the third optical path.
  • the polarization splitting / combining birefringent means 10 has a structure capable of compensating the polarization dispersion.
  • the Faraday rotation angle to +45 degrees by the ⁇ 45-degree variable Faraday rotator 26
  • the light entering from the first input port (II) on the third-stage left side is changed to the first-stage left side.
  • the light emitted from the first output port (O l) of the second stage and the light incident from the second input port (1 2) on the left side of the second stage exits from the second output port (O 2) on the left side of the fourth stage.
  • the Faraday rotation angle to 145 degrees, the light incident from the first input port (II) on the left side of the third stage exits from the second output port (O2) on the left side of the fourth stage.
  • this embodiment can also realize a 2 ⁇ 2 (two-input, two-output) reflective optical switch.
  • FIGS. 7A and 7B show still another embodiment of the reflection type optical switch main body. Since the basic configuration is similar to FIGS. 6A and 6B, the same reference numerals are given to members that may be the same for simplicity of description, and differences will be mainly described.
  • the polarization splitting / combining birefringent crystal 24 is used as the polarization splitting / combining birefringent means. No birefringent crystal for polarization dispersion compensation is required.
  • a quadrangular pyramid-shaped reflector 46 having a reflecting surface concaved in a pyramid shape (pyramid shape) for switching the optical path by two-stage reflection and exchanging the ordinary optical path and the extraordinary optical path in the round trip path is used. Used.
  • This pyramid-shaped reflector 46 is surrounded by four 45-degree inclined surfaces, and is disposed in such a direction that the diagonal of the opening coincides with the X axis and the y axis. Note that the pyramid-shaped reflector does not need to have an integral structure, but may have a structure in which a plurality of pieces are combined and joined.
  • the light in the second-stage left optical path becomes light in the fifth-stage right optical path by two-stage reflection, and conversely, the light in the fifth-stage left optical path becomes light in the second-stage right optical path.
  • the light in the third-stage left optical path becomes the light in the fourth-stage right optical path due to the two-stage reflection, and the light in the fourth-stage left optical path becomes the light in the third-stage right optical path.
  • light in the right optical path becomes light in the left optical path. In this way, the left and right optical paths are switched at the same time as the upper and lower optical paths are switched.
  • the ordinary light and the extraordinary light are exchanged between the forward path and the return path of the birefringent crystal for polarization separation / combination 24, and the birefringent crystal for polarization dispersion compensation is practically used.
  • the polarization dispersion can be compensated.
  • the Faraday rotator 26 controls the Faraday rotation angle to +45 degrees by means of a variable Faraday rotator 26, so that the light incident from the first input port (II) on the left side of the third stage is transmitted to the first stage.
  • the Faraday rotation angle to 145 degrees
  • the light incident from the first input port (II) on the third stage left exits from the second output boat (02) on the fourth stage left
  • Light incident from the second input port (12) on the left side of the second stage exits from the first output port (O1) on the left side of the first stage. Therefore, although the direction of the Faraday rotation or the positional relationship of the ports is different, this embodiment can also realize a 2 ⁇ 2 (2-input / 2-output) reflective optical switch.
  • the input / output unit shown in FIGS. 2 and 3 can also be applied to the reflection type optical switch body shown in FIGS. 5A to 7B.
  • the birefringence means for polarization separation / combination having the polarization dispersion compensation function shown in FIG. 4 can also be applied to the reflection type optical switch body shown in FIGS. 6A and 6B.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing one embodiment of the reflection type optical circuit according to the present invention, showing the arrangement structure of the elements and the polarization state at each position.
  • the main body of the optical circuit is a birefringent means for polarization separation and synthesis.
  • the birefringence means 60 and the polarization rotation reflection means 62 are arranged along the optical axis in that order.
  • the element arrangement direction (optical axis) is set to the z-axis, and two axes orthogonal to the z-axis are set to the X-axis (horizontal axis) and the y-axis (vertical axis), respectively.
  • the X direction is the right direction
  • the y direction is the upper direction
  • the light paths are referred to as the first, second,. .
  • the direction of rotation of the polarization is defined as the + side when viewed in the z direction (the traveling direction of light in the outward path).
  • the birefringence means 50 for polarization separation / synthesis separates light in the same optical path having orthogonal polarization directions into ordinary light and extraordinary light, and combines ordinary light and extraordinary light in different optical paths, and has an optical axis of X z It consists of a birefringent crystal 64 inclined in the plane from the z-axis. The next combined birefringent crystal 65 is for compensating for polarization dispersion.
  • the optical axis is set parallel to the y-axis, and the optical path length is corrected by switching between ordinary and extraordinary light. ing.
  • the polarization rotation means 52 converts the direction of polarization of light in different optical paths from orthogonal to parallel or from parallel to orthogonal, and is divided into left and right with a 45 degree fixed Faraday rotator 66. It consists of a combination of a pair of 1Z2 wave plates 67a and 67b.
  • the 45-degree fixed Faraday rotator 66 has a structure including a Faraday element made of a magneto-optical crystal and a permanent magnet that applies an external magnetic field to the Faraday element.
  • the left half-wave plate 67a has its optic axis tilted +22.5 degrees with respect to the x-axis in the xy plane, and the right half-wave plate 67b has its optic axis in the xy plane. Combined to incline by 12.5 degrees to X axis.
  • the first linear phase shifter 54 is composed of a 1Z 2 wavelength plate 54a, 54b disposed on the second optical path and the fourth optical path (both optical axes are relative to the X axis in the xy plane). +45 degrees), and rotates the polarization direction of the light in the second and fourth optical paths by 90 degrees.
  • the first optical path controlling birefringent means 56 controls the optical path shift according to the polarization direction, and is made of a birefringent crystal whose optical axis is inclined from the z axis in the yz plane.
  • the second linear phase shifter 58 is a half-wave plate 58a, 58b disposed on the first-stage optical path and the fifth-stage optical path (both optical axes are in the xy plane with respect to the x-axis). + 45 degrees tilted), and rotates the polarization direction of the light in the first and fifth optical paths by 90 degrees. I do.
  • the second optical path controlling birefringent means 60 is the same as the first optical path controlling birefringent means 56, and controls the optical path shift according to the polarization direction.
  • the optical axis is in the yz plane and the z axis. It consists of a birefringent crystal that is tilted from.
  • the polarization rotating / reflecting means 62 rotates the plane of polarization 90 degrees in a reciprocating manner, and is composed of a combination of a 1Z4 wavelength plate 68 and a plane reflector 69. May be).
  • the quarter-wave plate 68 converts linearly polarized light into rotationally polarized light or rotationally polarized light into linearly polarized light. As a result, the optical device has an optical synchronization function.
  • this reflection type optical circuit is as follows.
  • the 45-degree fixed Faraday rotator 66 rotates the polarization direction by 45 degrees counterclockwise.
  • the half-wave plate has a property of converting the plane of polarization of input light into a direction symmetric with respect to the optical axis.
  • Both lights bypass the first linear phase shifter 54 and become extraordinary light in the first optical path control birefringent means 56, so that they are refracted upward (+ y direction) and shifted to the fourth-stage optical path.
  • the second linear phase shifter 58 is also bypassed, and becomes extraordinary light even in the second optical path control birefringent means 60, so that it is refracted upward (+ y direction) and shifted to the fifth optical path. Then, the light is circularly polarized by the 1/4 wavelength plate 68 and reaches the plane reflector 69.
  • the light reflected by the plane reflector 69 remains circularly polarized, but returns to linearly polarized light by passing through the quarter-wave plate 68 again.
  • the polarization directions of both lights are parallel to the X axis. Both of these lights are ordinary lights with respect to the second optical path controlling birefringent means 60, so that the light paths do not shift and go straight.
  • the second linear phase shifter 58 (1Z2 wavelength plate 58b)
  • the polarization direction becomes parallel to the y-axis
  • the first optical path controlling birefringent means 56 becomes extraordinary light. Refracted in the direction (one y-direction) and shifted to the 4th optical path.
  • the two lights pass through the first linear phase shifter 54 (12-wave plate 543), so that the polarization directions are parallel to the X-axis, and the 1- and 2-wave plates 67a and 67b convert the light in the left optical path.
  • Polarization The direction rotates +45 degrees, and the light in the right optical path rotates one 45 degrees. Therefore, the two lights have a polarization direction that is parallel to orthogonal. And it rotates + 45 degrees by 45 degree fixed Faraday rotator 66.
  • the ordinary light goes straight through the birefringent means 50 (birefringent crystal 64) for polarization separation / combination, and the extraordinary light is combined by refraction in the -X direction.
  • the second linear phase shifter 58 is bypassed, and the second optical path controlling birefringent means 60 also travels straight because it becomes ordinary light. Then, the light is circularly polarized by the quarter-wave plate 68 and reaches the plane reflector 69.
  • the reflected light from the plane reflector 69 remains circularly polarized, but returns to linearly polarized light after passing through the re-use 4-wave plate 68.
  • the polarization direction is parallel to the y-axis.
  • These two lights are extraordinary lights with respect to the second optical path controlling birefringent means 60, so that they are refracted in the y direction and the optical path is shifted to the third stage.
  • Both lights bypass the second linear phase shifter 58 and are also extraordinary lights in the first optical path control birefringent means 56, so that they are refracted in the y direction and the optical path is shifted to the second stage.
  • the two lights are rotated by +45 degrees in the left optical path by the half-wave plates 67 a and 67 b, and the light in the right optical path is rotated by 45 degrees to have an orthogonal relationship.
  • the Faraday rotator is rotated +45 degrees by 45 degrees fixed Faraday rotator.
  • the two lights are combined by the polarization splitting / combining birefringent means 50, the ordinary light goes straight, and the extraordinary light is refracted in the -X direction and combined to the third port (P 3) on the left side of the second stage.
  • the light input in the + z direction from the third port (P 3) on the left side of the second stage is polarized by the birefringent means for polarization separation / combination, and the ordinary light goes straight, and the extraordinary light is refracted and separated in the + x direction. Then, the polarization dispersion is compensated.
  • the 45-degree fixed Faraday rotator 66 rotates the polarization direction by +45 degrees, and the pair of left and right 12-wavelength plates 67a and 67b make the polarization directions of both lights from orthogonal to parallel (y-axis and (Parallel).
  • Both lights are the first linear phase shifter 5 4 (1 (G) After passing through the two-wavelength plate 5 4 a), the polarization direction becomes parallel to the x-axis, and the first birefringent means 56 for optical path control becomes ordinary light, so it goes straight as it is, and the second linear phase shifter 5 8 is bypassed, and the second birefringent means 60 for controlling the optical path is also ordinary light, so it goes straight on. Then, the light is circularly polarized by the quarter-wave plate 68 and reaches the plane reflector 69.
  • the light reflected by the plane reflector 69 remains circularly polarized, but returns to linearly polarized light by passing through the 1/4 wavelength plate 68 again.
  • the polarization directions of both lights are parallel to the y-axis. Both of these lights are extraordinary lights with respect to the second optical path control birefringent means 60, so they are refracted in the y direction and shifted to the first optical path.
  • the light passes through the second linear phase shifter 58 (1/2 wavelength plate 58a), and the polarization direction becomes parallel to the X axis. Go straight ahead.
  • the ordinary light goes straight through the birefringent means 50 for polarization separation / combination, and the extraordinary light is combined by refraction in the 1X direction, and is coupled to the fourth port (P4) on the left side of the first step. .
  • Both lights bypass the first linear phase shifter 54, and become the extraordinary light in the first birefringent means 56 for optical path control, so that they are refracted upward (+ y direction) and shifted to the second optical path.
  • the second linear phase shifter 58 is bypassed, and even the second optical path control birefringent means 60 becomes extraordinary light, so that it is bent upward (+ y direction) and shifted to the third optical path. Then, the light is circularly polarized by the quarter-wave plate 68 and reaches the plane reflector 69.
  • the reflected light from the plane reflector 69 remains circularly polarized, but returns to linearly polarized light by passing through the 14-wave plate 68 again. However, the polarization direction is parallel to the X axis. Both of these lights are ordinary lights to the second optical path controlling birefringent means 60, and thus go straight on. Both lights bypass the second linear phase shifter 58, and the first optical path control birefringence The means 56 also travels straight because it is ordinary light, and also bypasses the first linear phase shifter 54. The two lights are rotated by +45 degrees on the left and right optical paths by the left and right 1- and 2-wavelength plates 67a and 67b, and the light on the right optical path is rotated by 45 degrees and is orthogonal.
  • the ordinary light goes straight through the birefringence means 50 for polarization separation and synthesis, and the extraordinary light is combined by refraction in the 1X direction.
  • the light entering from the first port (P 1) on the left side of the third stage exits from the second port (P 2) on the left side of the fourth stage, and the second port (P 2) on the left side of the fourth stage ) Is emitted from the third port (P 3) on the left side of the second stage.
  • Light incident from the third port (P3) on the left side of the second stage exits from the fourth port (P4) on the left side of the first stage, and enters from the fourth port (P4) on the left side of the first stage
  • Light is emitted from the first port (P 1) on the left side of the third stage. Therefore, it is possible to realize a four-port complete circulation type reflective optical circuit.
  • the input / output unit may have the same configuration as that of FIGS. 2 and 3 described above.
  • the polarization splitting / combining birefringent means may also have a structure in which a polarization splitting / combining birefringent crystal is divided into two and a half-wave plate is inserted between them.
  • FIG. 9 shows another embodiment of the main body of the reflection type optical circuit. Since the basic configuration is similar to that of FIG. 8, for the sake of simplicity, the same members will be denoted by the same reference numerals, and differences will be mainly described. In this embodiment, only the polarization splitting / combining birefringent crystal 64 is used as the polarization splitting / combining birefringent means, and the polarization dispersion compensating birefringent crystal is not required.
  • a V-shaped reflector 83 that switches the optical path by two-stage reflection is used.
  • the V-shaped reflector 83 has a 45-degree inclined V-groove surface as a reflection surface, and is installed in such a direction that the V-groove is parallel to the y-axis.
  • the operation of the reflection type optical circuit of this embodiment is almost the same as the example of FIG. 8 except for the reflection part.
  • the light in the left optical path becomes the light in the right optical path by two-stage reflection on both sides of the V-groove, and the light in the right optical path is also reflected in the two-stage reflection on both sides of the V-groove. It becomes light on the left optical path.
  • birefringence coupling for polarization separation / combination is achieved.
  • the ordinary light and the extraordinary light are exchanged between the outgoing path and the return path at Crystal 64. Therefore, the polarization dispersion can be substantially compensated without using the birefringent crystal 65 for polarization dispersion compensation as shown in FIG.
  • FIG. 10 shows still another embodiment of the reflection type optical circuit. Since the basic configuration is similar to that of FIG. 8, the same members are denoted by the same reference numerals for simplification of the description, and mainly the differences will be described.
  • an optical path changing / reflecting means is used instead of the polarization rotating / reflecting means 62 of FIG. 8, and as the optical path changing / reflecting means, a V-shaped reflector 84 which switches the optical path by two-stage reflection is used. Used. No 1Z4 waveplate (or 45-degree fixed Faraday rotator) is required to keep the polarization from rotating.
  • This V-shaped reflector 84 has a 45-degree inclined V-groove surface serving as a reflection surface.In this case, unlike FIG. 9, the V-groove is installed in a direction parallel to the X-axis. Is done.
  • the light in the second-stage optical path becomes the light in the fifth-stage optical path due to the two-stage reflection on both sides of the V-groove, and conversely, the light in the fifth-stage optical path is the light in the second-stage optical path. It becomes.
  • the light in the third optical path becomes light in the fourth optical path due to two-step reflection on both sides of the V-groove, and the light in the fourth optical path becomes light in the third optical path.
  • the light entering from the first port (P 1) on the left side of the third stage exits from the second port (P 2) on the left side of the first stage, and from the second port (P 2) on the left side of the first stage.
  • the incident light exits from the third port (P3) on the left side of the second stage.
  • Light incident from the third port (P 3) on the left side of the second stage exits from the fourth port (P 4) on the left side of the fourth stage, and enters from the fourth port (P 4) on the left side of the fourth stage.
  • Light is emitted from the first port (P 1) on the left side of the third stage. Therefore, although the positional relationship of the ports is different, it is possible to realize a four-port complete circulation type reflective optical circuit.
  • FIG. 11 shows still another embodiment of the reflection type optical circuit. Since the basic configuration is similar to that of FIG. 10, for simplicity of description, the same members are given the same reference numerals, and mainly the differences will be described.
  • the birefringent crystal for polarization separation / combination 64 is used as the birefringence means for polarization separation / combination.
  • No birefringent crystal for polarization dispersion compensation is required. Therefore, two-stage light path changing reflection means The optical path is switched by the reflection of the floor, and the ordinary optical path and the extraordinary optical path are switched in the round-trip path.
  • a quadrangular pyramid-shaped (pyramid-shaped) reflector 56 is used. No quarter wave plate (or 45 degree fixed Faraday rotator) is required.
  • the pyramid-shaped reflector 86 is surrounded by four 45-degree inclined surfaces, and these inclined surfaces serve as reflection surfaces, and are installed so that the diagonal of the opening coincides with the X axis and the y axis.
  • the pyramid-shaped reflector does not need to be an integral structure, and may be a structure in which a plurality of pieces are combined and joined.
  • the light in the second-stage left optical path becomes the light in the fifth-stage right optical path due to the two-stage reflection on the facing surface, and conversely, the light in the fifth-stage left optical path becomes the second-stage right optical path.
  • the light in the third-stage left optical path becomes light in the fourth-stage right optical path due to two-stage reflection at the opposing surface, and conversely, the light in the fourth-stage left optical path becomes light in the third-stage right optical path.
  • light in the right optical path becomes light in the left optical path. In this way, the left and right optical paths are switched at the same time as the upper and lower optical paths are switched.
  • the ordinary light and the extraordinary light are exchanged between the forward path and the return path in the polarization splitting / combining birefringent crystal 64, and the birefringent crystal for polarization dispersion compensation is substantially used.
  • the polarization dispersion can be compensated.
  • the birefringence means for polarization separation / combination having the polarization dispersion compensation function shown in FIG. 4 is applicable to the reflection type optical switch body shown in FIG. Industrial applicability
  • the present invention is a reflective optical device configured as described above, and reciprocates along an optical axis. Unlike the transmission type, which has input and output parts at both ends, the number of parts can be reduced, and only one birefringent crystal for polarization separation / synthesis is required. And can be miniaturized. Another advantage is that the device can be easily handled because the optical fiber exits only in the minus direction.
  • a 2 ⁇ 2 type (2 inputs / 2 outputs) can be realized.
  • the operation reliability is extremely high because it is a magneto-optical system and has no moving parts.
  • a 4-port complete circulation type can be realized.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本発明の課題は、部品点数が少なく、動作の信頼性が高く、安価に小型化でき、２×２型の光スイッチ機能、又は完全な循環型の４ポート光サーキュレータ機能を呈する反射型光デバイスを得ることである。かような課題を解決するため、本発明においては、偏波分離合成用複屈折手段（１０）と、偏波回転手段（１２）と、第１及び第２の光路制御用複屈折手段（１６，２０）と、偏波回転反射手段（２２）又は光路変更反射手段とを、その順序で光軸に沿って配列する。偏波回転手段と第１の光路制御用複屈折手段の間、及び第１の光路制御用複屈折手段と第２の光路制御用複屈折手段の間に、第１及び第２の直線位相子（１４，１８）が挿入される。偏波回転反射手段とは反対側には４本以上の光ファイバが配列される入出射部が位置する。偏波回転手段は±４５度可変ファラデー回転子（２６）と左右一対の１／２波長板（２７ａ，２７ｂ）からなり、偏波方向の切り換えで光スイッチ機能を呈する。

Description

明 細 書 反射型光デバイス 技 術 分 野
本発明は、 ファラデー回転子を用いて偏光方向を制御すると共に複屈折手段を 用いて光路シフトを制御する反射型の光デパイスに関し、 ± 4 5度可変ファラデ —回転子によって光スィツチ機能を実現したり、 あるいは 4 5度固定ファラデー 回転子によって光サーキユレ一タ機能を実現するようにした反射型光デバイスに 関するものである。 背 景 技 術
光通信システムあるいは光計測システムなどにおいては、 光路の切り換えを行 うための光スィッチや光路を制御するための光サ一キユレ一夕などの光デバイス が組み込まれている。 光スィッチは、 入力ポートからの入力光を、 出力ポートの 選択された任意の一つに出力するというような光路切り換え機能を有する光デバ イスであり、 1 X 2型 ( 1入力 · 2出力) が最も基本的な形態である。 光サーキ ユレ一夕は、 第 1ポートからの入力光を第 2ポートへ出力し 第 2ポートからの 入力光を第 3ポートに出力するというように光路を循環的に制御する機能を有す る光デパイスであり、 3ポート型が最も基本的な形態である。
特に光通信用の光デバイスとしては、 偏波無依存であること、 光ファイバとの 整合性が良好なこと、 信頼性が高いことなどが肝要である。 そのような要求を満 たしうるものとして、 例えば偏波面に応じて光路を制御する複屈折結晶と偏波面 の回転角を制御するファラデー回転子などの各種光素子を組み合わせ配列した光 素子群によって必要な光機能部を実現する構成がある。
この種の光デバイスでは、 かっては光素子群の一端側から光が入力し、 光素子 群を一方向に進行して、 他端側から出力する構造 （言わば透過型） が一般的であ つた。 しかし近年、 光デバイスの小型化などの観点から、 配列されている光素子 群と反射手段 （ミラー） を組み合わせ、 一端側から入力する光が光素子群を進行 してミラ一に達し、 該ミラ一で反射した光が光素子群を逆行して一端側から出力 するようにし、 光が光素子群を往復する間、 光路の切り換えや制御を行う反射型 の光デパイスが開発されている。 例えば特開 2 0 0 0 - 3 9 5 9 0号公報には、 複屈折結晶、 4 5度ファラデー回転子、 1 Z 2波長板、 複屈折結晶を一列に配列 し、 更にその列の一端に入出射部を設け、 他端に偏波回転素子と反射体を配置し た反射型光サ一キユレ一夕が開示されている。
このような反射型の光デバイスは、 光が光素子群を往復する間に必要な機能を もたせることができるため、 部品点数を削減でき、 光軸方向の長さを大幅に短縮 できる利点を有する。 しかし、 従来の反射型光デバイスは機能面で制約があり用 途が限られている。
前記特開 2 0 0 0— 3 9 5 9 0号公報で開示されている構成の反射型光サーキ ユレ一夕は、 確かにサ一キュレ一タ機能を呈するものの不完全な循環型である。 例えば 3ボー卜型の場合、 第 1ポートからの入力光は第 2ボートに出力し、 第 2 ポートからの入力光は第 3ポートに出力するが、 第 3ボ一トからの入力光は第 1 ポートには出力できない。 4ポート以上の形式の場合でも、 最終ポートからの入 力光は第 1ポートには出力できない。
上記の反射型光サーキュレー夕の構造を利用し、 ファラデー回転子を固定磁界 印加方式から可変磁界印加方式に置き換えて ± 4 5度可変ファラデー回転子にす ると、 スィッチ機能が得られる。 しかし、 1 X 2型 （1入力 · 2出力） 又は 2 X 1型 ( 2入力 ' 1出力) であり、 2 X 2型 ( 2入力 ' 2出力) は得られない。 発 明 の 開 示
本発明の目的は、 2 X 2型の光スィツチ機能を呈する反射型光デバイスを提供 することである。 本発明の他の目的は、 完全な循環型の 4ポート光サーキユレ一 夕機能を呈する反射型光デバイスを提供することである。 本発明の更に他の目的 は、 部品点数が少なく、 動作の信頼性が高く、 安価にでき、 小型化できる反射型 光デバイスを提供することである。
本発明は、 偏波方向が直交関係にある同じ光路の光を分離し異なる光路の光を 合成する偏波分離合成用複屈折手段と、 異なる光路の光の偏波方向を直交から平 行又は平行から直交の関係に変換する偏波回転手段と、 偏波方向に応じて光路シ フトを制御する第 1及び第 2の光路制御用複屈折手段と、 偏波面を往復で 9 0度 回転させて反射する偏波回転反射手段又は往復の光路を変更して反射する光路変 更反射手段とを、 その順序で光軸に沿って配列し、 偏波回転手段と第 1の光路制 御用複屈折手段の間に一部の光路の光の偏波方向を 9 0度回転する第 1の直線位 相子が、 また第 1の光路制御用複屈折手段と第 2の光路制御用複屈折手段の間に 他の一部の光路の光の偏波方向を 9 0度回転する第 2の直線位相子がそれぞれ揷 入され、 偏波回転反射手段又は光路変更反射手段とは反対側に位置する入出射部 には 4本以上の光ファイバが配列されており、 前記偏波回転手段は、 ± 4 5度可 変ファラデー回転子と一対の 1 / 2波長板の組み合わせからなり、 偏波方向を切 り換えることで光スィッチ機能を呈することを特徴とする反射型光デバイスであ -s>。
また本発明は、 偏波方向が直交関係にある同じ光路の光を分離し異なる光路の 光を合成する偏波分離合成用複屈折手段と、 異なる光路の光の偏波方向を直交か ら平行又は平行から直交の関係に変換する偏波回転手段と、 偏波方向に応じて光 路シフトを制御する第 1及び第 2の光路制御用複屈折手段と、 偏波面を往復で 9 0度回転させて反射する偏波回転反射手段又は往復の光路を変更して反射する光 路変更反射手段とを、 その順序で光軸に沿って配列し、 偏波回転手段と第 1の光 路制御用複屈折手段の間に一部の光路の光の偏波方向を 9 0度回転する第 1の直 線位相子が、 また第 1の光路制御用複屈折手段と第 2の光路制御用複屈折手段の 間に他の一部の光路の光の偏波方向を 9 0度回転する第 2の直線位相子がそれぞ れ揷入され、 偏波回転反射手段又は光路変更反射手段とは反対側に位置する入出 射部には 4本以上の光ファイバが配列されており、 前記偏波回転手段は、 4 5度 固定ファラデー回転子と一対の 1 Z 2波長板の組み合わせからなり、 光サ一キュ レ一タ機能を呈することを特徵とする反射型光デバイスである。
これらの構成によって本発明に係る反射型光デバイスは、 典型的には 4本のフ アイパを用いた 2 X 2型 （2入力 · 2出力） 光スィツチ、 あるいは 4ポート完全 循環型の光サーキユレ一夕として動作することになる。 偏波回転反射手段は、 例えば 1 Z 4波長板又は 4 5度固定ファラデー回転子か らなる往復 9 0度偏波回転子と、 平面反射体の組み合わせからなる構成とする。 光路変更反射手段は、 例えば 2段階の反射で光路を切り換える V型反射体からな る。 この場合、 V型反射体は、 V型反射面が偏波分離合成用複屈折手段による分 離方向と平行な向きに設置する。
偏波分離合成用複屈折手段は、 偏波分離合成用複屈折結晶と偏波分散補償用複 屈折結晶とからなり、 偏波分離合成用複屈折結晶による偏波分散を偏波分散補償 用複屈折結晶で補償する構成、 あるいは偏波分離合成用複屈折結晶を 2分割し、 それらの間に 1 / 2波長板を揷入して常光 ·異常光を入れ換えることにより偏波 分散を補償する構造とする。
偏波回転反射手段としては、 1 Z 4波長板又は 4 5度固定ファラデー回転子か らなる往復 9 0度偏波回転子と、 2段階の反射で光路を切り換える V型反射体で あってもよい。 この場合、 V型反射体は、 V型反射面が偏波分離合成用複屈折手 段による分離方向と直交する向きに設置する。 更に光路変更反射手段としては、 2段階の反射で往復路の光路を切り換えると共に往復路で常光光路と異常光光路 を入れ換える方錐状反射体を用いることもできる。 これらの構成によれば、 反射 によって常光と異常光を入れ換えることができるために偏波分散を補償できる。 従って、 偏波分離合成用複屈折手段に上記のような複数の複屈折結晶を組み合わ せを用いる必要が無くなり、 構成がより一層簡素化される。
入出射部は、 4本の光ファイバと、 4芯フエルールと、 各光路に共通の結合用 レンズと、 該結合用レンズからの斜め方向の出射光を光軸に平行に、 光軸に平行 な光を結合用レンズへの斜め方向の入射光にする光路補正素子からなる構成とす る。 あるいは、 入出射部は、 4本の光ファイバを並設したファイバアレイと、 各 ファイバアレイにそれぞれ対応してレンズ素子を配列したコリメ一夕レンズァレ ィとで構成してもよい。
なお V型反射体は、 V溝の内面に反射膜を形成した構成でもよいし、 三角柱プ リズムの外面に反射膜を形成した構成でもよい。 方錐状反射体も、 四角錐状 （ピ ラミツド形状） の穴の内面に反射膜を形成した構成でもよいし、 四角錐プリズム の外面に反射膜を形成した構成でもよい。 いずれにしても、 反射面が所定の角度 と向きを有していればよく、 反射面以外の多少の形状変更は自由である。
光スィッチとして機能させる光デパイスの場合、 ± 4 5度可変ファラデー回転 子にはファラデー回転の方向を切り換える可変磁界を印加するために電磁石を使 用する。 その磁気ヨークに半硬質磁性材料を用いると、 通電を停止しても磁化状 態が自己保持されるため、 省電力化を図ることができる。
本発明では、 第 1及び第 2の光路制御用複屈折手段という 2段階の光路シフト 機構を組み込み、 往復路の光路シフトを制御することで、 特定のポー卜から入力 する光を所望のポートに結合させているのである。 図面 の簡単な説 明
図 1 A及び図 1 Bは、 本発明に係る反射型光スィツチの一実施例を示す説明図 であって、 図 1 Aは素子の配列構造と各位置での偏波状態を示しており、 図 1 B はその光路を示している。
図 2は、 入出力部の一例を示す説明図である。
図 3は、 入出力部の他の例を示す説明図である。
図 4は、 偏波分散補償機能を有する偏波分離合成用複屈折手段の他の例を示す 説明図である。
図 5 A及ぴ図 5 Bは 本発明に係る反射型光スィツチの他の実施例を示す説明 図であって、 図 5 Aは素子の配列構造と各位置での偏波状態を示しており、 図 5 Bはその光路を示している。
図 6 A及び図 6 Bは、 本発明に係る反射型光スィツチの更に他の実施例を示す 説明図であって、 図 6 Aは素子の配列構造と各位置での偏波状態を示しており、 図 6 Bはその光路を示している。
図 7 A及び図 7 Bは、 本発明に係る反射型光スィツチの更に他の実施例を示す 説明図であって、 図 7 Aは素子の配列構造と各位置での偏波状態を示しており、 図 7 Bはその光路を示している。
図 8は、 本発明に係る反射型光サ一キユレ一夕の一実施例を示す説明図である 図 9は、 本発明に係る反射型光サ一キユレ一夕の他の実施例を示す説明図であ る。
図 1 0は、 本発明に係る反射型光サ一キユレ一夕の更に他の実施例を示す説明 図である。
図 1 1は、 本発明に係る反射型光サーキユレ一夕の更に他の実施例を示す説明 図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1 A及び図 1 Bは本発明に係る反射型光スィツチの一実施例を示す説明図で ある。 図 1 Aは素子の配列構造と各位置での偏波状態を示しており、 図 1 Bはそ の光路を示している。 光スィッチ本体は、 偏波分離合成用複屈折手段 1 0と、 偏 波回転手段 1 2と、 第 1の直線位相子 1 4と、 第 1の光路制御用複屈折手段 1 6 と、 第 2の直線位相子 1 8と、 第 2の光路制御用複屈折手段 2 0と、 偏波回転反 射手段 2 2とを、 その順序で光軸に沿つて配列した構成である。 説明を分かり易 くするため、 素子の配列方向 （光軸） を z軸とし、 該 z軸に直交する 2軸をそれ ぞれ X軸 （横軸） 、 y軸 （縦軸） とする座標軸を設定する。 また便宜的に、 往路 における光の進行方向を基準として、 X方向を右方向、 y方向を上方向と言い、 光路については下から順に 1段目、 2段目、 ···、 5段目と称する。 また偏波の回 転方向は、 z方向 （往路における光の進行方向） を基準として反時計回りを +側 とする。
光は光軸に平行に入出射する。 偏波分離合成用複屈折手段 1 0は、 偏波方向が 直交関係にある同じ光路の光を常光 ·異常光に分離し異なる光路の常光 ·異常光 を合成するもので、 光学軸が X z面内で z軸から傾いている複屈折結晶 2 4から なる。 なお、 組み合わされている次の複屈折結晶 2 5は、 複屈折結晶 2 4で生じ る偏波分散を補償するためのものであり、 光学軸が y軸に平行に設定され、 常光 ·異常光が入れ替わることで光路長を補正している。 偏波回転手段 1 2は、 異な る光路の光の偏波方向を直交から平行又は平行から直交の関係に変換するもので あり、 ± 4 5度可変ファラデー回転子 2 6と左右分割されている一対の 1 Z 2波 長板 2 7 a , 2 7 bの組み合わせからなる。 ± 4 5度可変ファラデー回転子 2 6 は、 磁気光学結晶 （例えば B i置換希土類鉄ガーネット L P E膜） からなるファ ラデー素子と該ファラデー素子に外部から磁界を印加する電磁石を備え、 該電磁 石への通電電流の向きを切り換えることでファラデー回転角を + 45度又は一 4 5度に切り換えることができる構造である。 左側の 1ノ 2波長板 27 aは光学軸 が X y面内で X軸に対して + 22. 5度傾き、 右側の 1 2波長板 27 bは光学 軸が X y面内で X軸に対して一 22. 5度傾くように組み合わせたものである。 第 1の直線位相子 14は、 2段目光路と 4段目光路に配置された 1Z2波長板 1 4 a, 14 b (いずれも光学軸は x y面内で x軸に対して + 45度傾いている） からなり、 2段目光路と 4段目光路の光の偏波方向を 90度回転する。 第 1の光 路制御用複屈折手段 16は、 偏波方向に応じて光路シフトを制御するもので、 光 学軸が y z面内で z軸から傾いている複屈折結晶からなる。 第 2の直線位相子 1 8は、 1段目光路と 5段目光路に配置された 1/2波長板 18 a， 18 b (いず れも光学軸は X y面内で X軸に対して + 45度傾いている） からなり、 1段目光 路と 5段目光路の光の偏波方向を 90度回転する。 第 2の光路制御用複屈折手段 20は、 第 1の光路制御用複屈折手段 1 6と同じもので 偏波方向に応じて光路 シフトを制御するもので、 光学軸が y z面内で z軸から傾いている複屈折結晶か らなる。 偏波回転反射手段 22は、 偏波面を往復で 90度回転させて反射するも ので、 1 / 4波長板 28と平面反射体 29の組み合わせからなる ( 1 /4波長板 に代えて 45度固定ファラデー回転子を用いることも可能である） 。 1/4波長 板 28は、 直線偏光を回転偏光に、 あるいは回転偏光を直線偏光に変換する機能 を有する。 偏波回転手段 1 2における ±45度可変ファラデー回転子 26により 偏波方向を +45度又は— 45度に切り換えることによって、 この光デバイスは 光スィツチ機能を呈する。
この反射型光スィツチの動作は次の通りである。 まず、 土 45度可変ファラデ —回転子 26で偏波面に +45度ファラデー回転が生じるように、 電磁石への通 電電流を制御するものとする。
3段目左側の第 1入力ポート （I I) から + z方向に入力する光は、 偏波分離 合成用複屈折手段 10 (複屈折結晶 24) で常光は直進し、 異常光は屈折して + X方向に光分離すると共に複屈折結晶 25で偏波分散が補償される。 ±45度可 変ファラデー回転子 26では偏波方向が +45度回転し、 左右一対の 1Z2波長 板 27 a， 27 bで両光の偏波方向が直交から平行 （y軸と平行） の関係に変換 される。 1 2波長板は、 入力光の偏波面を光学軸に対して対称な方向に変換す る性質を備えているからである。 両光は第 1の直線位相子 14をバイパスし、 第 1の光路制御用複屈折手段 1 6では異常光となるので上方向 （+y方向） に屈折 して 4段目光路にシフトする。 第 2の直線位相子 18もパイパスし、 第 2の光路 制御用複屈折手段 20でも異常光となるので上方向 （+y方向） に屈折して 5段 目光路にシフトする。 そして 1/4波長板 28で円偏波になり、 平面反射体 29 に達する。
平面反射体 29による反射光は円偏波のままであるが、 再び 1ノ 4波長板 28 を通過することで直線偏光に戻る。 しかし両光の偏波方向は X軸と平行となる。 これら両光は、 第 2の光路制御用複屈折手段 20に対しては常光であるので光路 はシフトせず、 そのまま直進する。 次に第 2の直線位相子 18 (1 2波長板1 8 b) を通過することで偏波方向が y軸と平行になり、 第 1の光路制御用複屈折 手段 1 6では異常光となるので下方向 (一 y方向) に屈折して 4段目光路にシフ トする。 両光は第 1の直線位相子 14 (1/2波長板 14 b) を通過することで 偏波方向が X軸と平行になり、 1ズ2波長板27 &, 27 bで左側光路の光の偏 波方向は + 45度回転し、 右側光路の光は一 45度回転する。 そのため、 両光は 偏波方向が平行から直交の関係となる。 そして ±45度可変ファラデー回転子 2 6でそれぞれ +45度回転する。 両光は偏波分離合成用複屈折手段 1 0 (複屈折 結晶 24) で常光は直進し、 異常光は一 X方向に屈折することで合成され、 4段 目左側の第 1出力ポート （O l) に結合する。
2段目左側の第 2入力ポート ( 1 2) から + z方向に入力する光は、 偏波分離 合成用複屈折手段 10 (複屈折結晶 24) で常光は直進し、 異常光は屈折して + X方向に光分離するとともに偏波分散が補償される。 ±45度可変ファラデー回 転子 26では偏波方向が +45度回転し、 左右一対の 1/2波長板 27 a , 27 bで両光の偏波方向が直交から平行 （y軸と平行） の関係に変換される。 両光は 第 1の直線位相子 14 ( 1 2波長板1 4 3) を通過して偏波方向が X軸と平行 になり、 第 1の光路制御用複屈折手段 1 6では常光となるため直進する。 第 2の 直線位相子 18をバイパスし、 第 2の光路制御用複屈折手段 20でも常光となる ため直進する。 そして 1Z4波長板 28を通過することで円偏波になり、 平面反 射体 29に達する。
平面反射体 29による反射光は円偏波のままであるが、 再び 1ノ4波長板 28 を通過することで直線偏光に戻る。 しかし、 偏波方向は y軸と平行となる。 これ ら両光は、 第 2の光路制御用複屈折手段 20に対しては異常光であるので一 y方 向に屈折して光路は 1段目にシフトする。 両光は第 2の直線位相子 18 (1/2 波長板 18 a) を通過することで偏波方向が X軸と平行になり、 第 1の光路制御 用複屈折手段 1 6では常光であるため直進し、 第 1の直線位相子 14をバイパス する。 両光は、 1 2波長板 27 a， 27 bで左側光路の光は + 45度回転し、 右側光路の光は— 45度回転し、 ±45度可変ファラデー回転子 26でそれぞれ + 45度回転する。 そのため、 両光は偏波方向が平行から直交の関係となる。 そ して両光は偏波分離合成用複屈折手段 1 0 (複屈折結晶 24) で常光は直進し、 異常光は一 X方向に屈折することで合成され、 1段目左側の第 2出力ボート （0 2) に結合する。
次に、 ±45度可変ファラデー回転子 26で偏波面に— 45度ファラデー回転 が生じるように、 電磁石への通電電流を制御するものとする。
3段目左側の第 1入力ポート （ I I) から + z方向に入力する光は、 偏波分離 合成用複屈折手段 1 0で常光は直進し、 異常光は屈折して +x方向に光分離する とともに偏波分散が補償される。 ±45度可変ファラデー回転子 26では偏波方 向が一 45度回転し、 左右一対の 1/2波長板 27 a, 27 bで両光の偏波方向 が直交から平行 （X軸と平行） の関係に変換される。 両光は第 1の直線位相子 1 4をバイパスし、 第 1の光路制御用複屈折手段 16では常光となるので直進し、 第 2の直線位相子 1 8もパイパスし、 第 2の光路制御用複屈折手段 20でも常光 となるのでそのまま 3段目光路を直進する。 そして 1/4波長板 28で円偏波に なり、 平面反射体 29に達し反射する。
反射光は円偏波のままであるが、 再び 1Z4波長板 28を通過することで直線 偏光に戻る。 しかし、 両光の偏波方向は y軸と平行となる。 これら両光は、 第 2 の光路制御用複屈折手段 20に対しては異常光であるので一 y方向に屈折して 2 段目光路にシフトする。 次に第 2の直線位相子 18をパイパスし、 第 1の光路制 御用複屈折手段 16でも異常光となるので下方向 （一 y方向） に屈折して 1段目 光路にシフトする。 両光は第 1の直線位相子 14をバイパスし、 1ノ 2波長板 2 7 a, 27 bで左側光路の光は +45度回転し、 右側光路の光は一 45度回転す る。 そして ±45度可変ファラデー回転子 26でそれぞれ一 45度回転する。 両 光は偏波分離合成用複屈折手段 1 0で常光は直進し、 異常光は一 X方向に屈折す ることで合成され、 1段目左側の第 2出力ポート （〇2) に結合する。
2段目左側の第 2入力ポート （ 1 2) から + z方向に入力する光は、 偏波分離 合成用複屈折手段 1 0で常光は直進し、 異常光は屈折して +x方向に光分離する とともに偏波分散が補償される。 ±45度可変ファラデー回転子 26では偏波方 向が一 45度回転し、 左右一対の 1 / 2波長板 27 a, 27 bで両光の偏波方向 が直交から平行 （X軸と平行） の関係に変換される。 両光は第 1の直線位相子 1 4 (1 2波長板 14 a) を通過して偏波方向が y軸と平行になり、 第 1の光路 制御用複屈折手段 1 6では異常光となるため上方向 （+y方向） に屈折して 3段 目光路にシフトする。 第 2の直線位相子 18をパイパスし、 第 2の光路制御用複 屈折手段 20でも異常光となるため上方向 (+y方向） に屈折して 4段目光路に シフトする。 そして 1 4波長板 28で円偏波になり、 平面反射体 29に達し反 射する。
反射光は円偏波のままであるが、 再ぴ 1/4波長板 28を通過することで直線 偏光に戻る。 しかし、 偏波方向は X軸と平行となる。 これら両光は、 第 2の光路 制御用複屈折手段 20に対しては常光であるのでそのまま直進する。 両光は第 2 の直線位相子 18をバイパスし、 第 1の光路制御用複屈折手段 1 6でも常光であ るためそのまま 4段目光路を直進し、 第 1の直線位相子 14 (1/2波長板 14 b) を通過することで偏波方向が y軸と平行になる。 両光は、 1 / 2波長板 27 a, 27 bで左側光路の光は + 45度回転し、 右側光路の光は一 45度回転し、 ±45度可変ファラデー回転子 26でそれぞれ一 45度回転する。 そして両光は 偏波分離合成用複屈折手段 1 0で常光は直進し、 異常光は一 X方向に屈折するこ とで合成され、 4段目左側の第 1出力ポート （01) に結合する。
つまり、 ±45度可変ファラデー回転子 26によりファラデー回転角を +45 度に制御することによって、 3段目左側の第 1入力ポート （ I I) から入射する 光を 4段目左側の第 1出力ポート （0 1 ) から出射させ、 2段目左側の第 2入力 ポート （ 1 2 ) から入射する光を 1段目左側の第 2出力ポート （〇2 ) から出射 させることができる。 また、 ファラデー回転角を一 4 5度に制御することによつ て、 3段目左側の第 1入力ポート （I I ) から入射する光を 1段目左側の第 2出 力ポート （〇2 ) から出射させ、 2段目左側の第 2入力ポート （ 1 2 ) から入射 する光を 4段目左側の第 1出力ポート （〇1 ) から出射させることができる。 こ のようにして、 2 X 2型 （2入力 · 2出力） の反射型光スィッチが実現できる。 入出射部の例を図 2及び図 3に示す。 図 1 A及び図 1 Bから分かるように、 反 射型光スィッチ本体における入出射位置は、 左側光路に等間隔で並んでいる。 従 つて、 4本の光ファイバ 3 0を一列に配列した構成で対応できる。
図 2に示す例は、 4芯フエルール 3 1と、 各光路に共通の光集束性の結合用レ ンズ 3 2と、 該結合用レンズ 3 2からの斜め方向の出射光を光軸に平行に、 光軸 に平行な光を結合用レンズ 3 2への斜め方向の入射光にする光路補正素子 3 4か らなる。 ここで光路補正素子 3 4は、 4個の楔形プリズム 3 4 a， ··· , 3 4 dを 光軸に関して対称配置し結合した構造である。 内側プリズム 3 4 b， 3 4 cの 2 個と外側プリズム 3 4 a， 3 4 dの 2個はそれぞれ同一形状であり、 光が入出射 する一方の面は光軸に対して垂直であるが 他方の面は光軸に対して傾いている (傾斜は内側プリズムの方が外側プリズムよりも急である） 。 勿論、 一体で精度 よく加工できればそれでもよいし、 内側の 2個を一体化し、 外側と組み合わせた 3ピース構成でもよい。
図 3に示す例は、 4本の光ファイバ 3 0を配列したファイバアレイ 3 6と、 各 光フアイバにそれぞれ対応して 4個のレンズ素子 3 7を配列したコリメ一タレン ズアレイ 3 8とからなる。
これらによって 4本の光ファイバ 3 0を一列に配列した入出射部を構成し、 そ れを、 例えば図 1 A及び図 1 Bに示す反射型光スィッチ本体の平面反射体 2 9と は反対側のポートの位置に設置すればよいことになる。
また図 1 A及び図 1 Bの例では、 偏波分離合成用複屈折手段が、 偏波分離合成 用複屈折結晶と偏波分散補償用複屈折結晶とからなるが、 図 4に示すように、 偏 波分離合成用複屈折結晶を 2分割し （複屈折結晶 4 0 aと複屈折結晶 4 0 b ) 、 それらの間に 1 / 2波長板 4 1を挿入した構造としてもよい。 ここで一方の複屈 折結晶 4 0 aは、 光学軸が X z面内にあって z軸に対してある向き （例えば +側 ) に傾いている設定とし、 他方の複屈折結晶 4 0 bは、 光学軸が x z面内にあつ て z軸に対して反対の向き （従って—側） に傾いている設定とする。 また、 1 2波長板 4 1は、 光学軸が X y面内にあって X軸に対して 4 5度傾いている設定 として通過光の偏波方向を 9 0度回転させ、 常光 ·異常光が入れ替わるようにす る。 すると、 前半分の複屈折結晶 4 0 aにおいて直進した常光成分が後半分の複 屈折結晶 4 0 bでは異常光成分となって一 X方向に屈折して分離し、 また前半分 の複屈折結晶 4 0 aにおいて + y方向に屈折した異常光成分は後半分の複屈折結 晶 4 0 bでは常光成分となって直進するため分離することになり、 偏波分散を補 偾することができる。
図 5 A及び図 5 Bは、 反射型光スィッチ本体の他の実施例を示している。 基本 的な構成は図 1 A及び図 1 Bと類似しているので、 説明を簡略化するため、 同一 であってよい部材には同一符号を付し、 主に相違点について説明する。 この実施 例では、 偏波分離合成用複屈折手段として偏波分離合成用複屈折結晶 2 4のみを 用いる。 偏波回転反射手段 4 2の反射体としては、 2段階の反射で光路を切り換 える V型反射体 4 3を用いる。 この V型反射体 4 3は、 4 5度傾斜の V溝面が反 射面となっているもので、 その V溝が y軸に平行となる向きに設置する。
この実施例の反射型光スィツチ本体の動作は、 反射の部分を除けば図 1 A及び 図 1 Bの例と殆ど同様である。 V型反射体 4 3では、 左側光路の光は V溝の両面 における 2段階の反射で右側光路の光となり、 右側光路の光は同様に V溝の両面 における 2段階の反射で左側光路の光となる。 これによつて、 偏波分離合成用複 屈折結晶 2 4での往路と復路で常光 ·異常光の入れ替えが行われることになる。 従って、 図 1 A及び図 1 Bのような偏波分散補償用複屈折結晶 2 5を組み込まな くても実質的に偏波分散を補償することができる。
図 6 A及び図 6 Bは、 反射型光スイッチ本体の更に他の実施例を示している。 基本的な構成は図 1 A及び図 1 Bと類似しているので、 説明を簡略化するため、 同一であってよい部材には同一符号を付し、 主に相違点について説明する。 この 実施例では、 図 1 A及び図 1 Bの偏波回転反射手段 2 2の代わりに光路変更反射 手段を用いており、 その光路変更反射手段として 2段階の反射で光路を切り換え る V型反射体 44を用いている。 この場合、 偏波を回転させる必要がないため 1 4波長板 （あるいは 45度固定ファラデー回転子） は不要である。 この V型反 射体 44は、 45度傾斜の V溝面が反射面となっているものであるが、 この場合 には図 5 A及び図 5 Bとは異なり、 V溝が X軸に平行となる向きに設置する。 この V型反射体 44では、 2段目光路の光は V溝の両面での 2段階の反射で 5 段目光路の光となり、 逆に 5段目光路の光は 2段目光路の光となる。 また 3段目 光路の光は V溝の両面での 2段階の反射で 4段目光路の光となり、 逆に 4段目光 路の光は 3段目光路の光となる。 しかし、 ここでは左右の光路の入れ替えは生じ ない。 従って、 図 1A及び図 1Bと同様、 偏波分離合成用複屈折手段 10として 、 偏波分散を補償できる構造とするのが好ましい。
この構成では、 ±45度可変ファラデー回転子 26によりファラデー回転角を + 45度に制御することによって、 3段目左側の第 1入力ポ一卜 ( I I) から入 射する光は 1段目左側の第 1出力ポート （O l) から出射し、 2段目左側の第 2 入力ポー卜 (1 2) から入射する光は 4段目左側の第 2出力ボート (O 2) から 出射する。 また、 ファラデー回転角を一 45度に制御することによって、 3段目 左側の第 1入力ポート （ I I) から入射する光は 4段目左側の第 2出力ポート （ O 2) から出射し、 2段目左側の第 2入力ポート ( 1 2) から入射する光は 1段 目左側の第 1出力ポー卜 (O 1) から出射する。 従って、 ファラデー回転の方向 もしくはポートの位置関係は異なるが、 この実施例でも 2 X 2型 (2入力 · 2出 力） の反射型光スィツチを実現できる。
図 7 A及び図 7 Bは、 反射型光スィツチ本体の更に他の実施例を示している。 基本的な構成は図 6A及び図 6Bと類似しているので、 説明を簡略化するため、 同一であってよい部材には同一符号を付し、 主に相違点について説明する。 この 実施例では、 偏波分離合成用複屈折手段として偏波分離合成用複屈折結晶 24の みを用いている。 偏波分散補償用複屈折結晶は不要である。 光路変更反射手段と しては、 2段階の反射で光路を切り換えると共に往復路で常光光路と異常光光路 を入れ換える四角錐状 （ピラミッド形状） に凹陥した反射面をもつ方錐状反射体 46を用いる。 この場合、 偏波を回転させる必要がないため、 1Z4波長板 （あ るいは 4 5度固定ファラデー回転子） は不要である。 この方錐状反射体 4 6は、 4面の 4 5度傾斜面で囲まれ、 開口の対角線が X軸及び y軸に一致する向きに設 置する。 なお、 方錐状反射体は一体構造である必要はなく、 複数のピースを組み 合わせ接合した構造でもよい。
この方錐状反射体 4 6では、 2段目左側光路の光は 2段階の反射で 5段目右側 光路の光となり、 逆に 5段目左側光路の光は 2段目右側光路の光となる。 また 3 段目左側光路の光は 2段階の反射で 4段目右側光路の光となり、 逆に 4段目左側 光路の光は 3段目右側光路の光となる。 同様に、 右側光路の光は左側光路の光と なる。 このように、 上下の光路の入れ替えと同時に左右の光路の入れ替えも生じ る。 これによつて、 偏波分離合成用複屈折結晶 2 4での往路と復路で常光 ·異常 光の入れ替えが行われることになり、 偏波分散補償用複屈折結晶を用いなくても 実質的に偏波分散を補償することができるのである。
この構成では、 土 4 5度可変ファラデー回転子 2 6によりファラデー回転角を + 4 5度に制御することによって、 3段目左側の第 1入力ポート （I I ) から入 射する光は 1段目左側の第 1出力ポート （O l ) から出射し、 2段目左側の第 2 入力ポー卜 ( 1 2 ) から入射する光は 4段目左側の第 2出力ポート ( O 2 ) から 出射する。 また、 ファラデー回転角を一 4 5度に制御することによって、 3段目 左側の第 1入力ポート （ I I ) から入射する光は 4段目左側の第 2出力ボート （ 0 2 ) から出射し、 2段目左側の第 2入力ポー卜 ( 1 2 ) から入射する光は 1段 目左側の第 1出力ポート ( O 1 ) から出射する。 従って、 ファラデー回転の方向 もしくはポートの位置関係は異なるが、 この実施例でも 2 X 2型 ( 2入力 ' 2出 力） の反射型光スィツチを実現できる。
図 2及び図 3に示す入出射部は、 図 5 A〜図 7 Bに示す反射型光スィツチ本体 にも適用できることは言うまでもない。 図 4に示す偏波分散補償機能を有する偏 波分離合成用複屈折手段は、 図 6 A及び図 6 Bに示す反射型光スィッチ本体にも 適用できる。
次に反射型光サーキユレ一夕について説明する。 図 8は本発明に係る反射型光 サーキユレ一夕の一実施例を示す説明図であり、 素子の配列構造と各位置での偏 波状態を示している。 光サーキユレ一夕本体は、 偏波分離合成用複屈折手段 5 0 と、 偏波回転手段 5 2と、 第 1の直線位相子 5 4と、 第 1の光路制御用複屈折手 段 5 6と、 第 2の直線位相子 5 8と、 第 2の光路制御用複屈折手段 6 0と、 偏波 回転反射手段 6 2とを、 その順序で光軸に沿って配列した構成である。 説明を分 かり易くするため、 ここでも素子の配列方向 （光軸） を z軸とし、 該 z軸に直交 する 2軸をそれぞれ X軸 （横軸） 、 y軸 （縦軸） とする座標軸を設定する。 また 便宜的に、 往路における光の進行方向を基準として、 X方向を右方向、 y方向を 上方向とし、 光路は下から順に 1段目、 2段目、 ···、 5段目と称する。 また偏波 の回転方向は、 z方向 （往路における光の進行方向） をみて反時計回りを +側と する。
光は光軸に平行に入出射する。 偏波分離合成用複屈折手段 5 0は、 偏波方向が 直交関係にある同じ光路の光を常光 ·異常光に分離し異なる光路の常光 ·異常光 を合成するもので、 光学軸が X z面内で z軸から傾いている複屈折結晶 6 4から なる。 なお、 組み合わされている次の複屈折結晶 6 5は偏波分散を補償するため のものであり、 光学軸が y軸に平行に設定され、 常光 ·異常光が入れ替わること で光路長を補正している。 偏波回転手段 5 2は、 異なる光路の光の偏波方向を直 交から平行又は平行から直交の関係に変換するものであり、 4 5度固定ファラデ 一回転子 6 6と左右分割されている一対の 1 Z 2波長板 6 7 a , 6 7 bの組み合 わせからなる。 4 5度固定ファラデー回転子 6 6は、 磁気光学結晶からなるファ ラデー素子と該フ 7ラデ一素子に外部磁界を印加する永久磁石を備えた構造であ る。 左側の 1 / 2波長板 6 7 aは光学軸が X y面内で X軸に対して + 2 2 . 5度 傾き、 右側の 1 2波長板 6 7 bは光学軸が X y面内で X軸に対して一 2 2 . 5 度傾くように組み合わされている。 第 1の直線位相子 5 4は、 2段目光路と 4段 目光路に配置された 1 Z 2波長板 5 4 a， 5 4 b (いずれも光学軸は x y面内で X軸に対して + 4 5度傾いている） からなり、 2段目光路と 4段目光路の光の偏 波方向を 9 0度回転する。 第 1の光路制御用複屈折手段 5 6は、 偏波方向に応じ て光路シフトを制御するもので、 光学軸が y z面内で z軸から傾いている複屈折 結晶からなる。 第 2の直線位相子 5 8は、 1段目光路と 5段目光路に配置された 1 / 2波長板 5 8 a， 5 8 b (いずれも光学軸は x y面内で x軸に対して + 4 5 度傾いている） からなり、 1段目光路と 5段目光路の光の偏波方向を 9 0度回転 する。 第 2の光路制御用複屈折手段 60は、 第 1の光路制御用複屈折手段 56と 同じもので、 偏波方向に応じて光路シフトを制御するもので、 光学軸が y z面内 で z軸から傾いている複屈折結晶からなる。 偏波回転反射手段 62は、 偏波面を 往復で 90度回転させるもので、 1Z4波長板 68と平面反射体 69の組み合わ せからなる （ 1 4波長板に代えて 45度固定ファラデー回転子を用いてもよい ) 。 1/4波長板 68は、 直線偏光を回転偏光に、 あるいは回転偏光を直線偏光 に変換するものである。 これによつて、 この光デバイスは光サ一キユレ一夕機能 を呈する。
この反射型光サ一キユレ一夕の動作は次の通りである。 45度固定ファラデー 回転子 66は、 ここでは偏波方向を反時計方向に 45度回転させるものとする。
3段目左側の第 1ポート (P 1) から + z方向に入力する光は、 偏波分離合成 用複屈折手段 50 (複屈折結晶 64) で常光は直進し、 異常光は屈折して +x方 向に光分離するとともに偏波分散が補償される。 45度固定ファラデー回転子 6 6では偏波方向が + 45度回転し、 左右一対の 1/2波長板 67 a， 67 bで両 光の偏波方向が直交から平行 (y軸と平行) の関係に変換される。 1/2波長板 は、 入力光の偏波面を光学軸に対して対称な方向に変換する性質を備えているか らである。 両光は第 1の直線位相子 54をパイパスし、 第 1の光路制御用複屈折 手段 56では異常光となるので上方向 （+y方向） に屈折し 4段目光路にシフト する。 第 2の直線位相子 58もバイパスし、 第 2の光路制御用複屈折手段 60で も異常光となるので上方向 (+ y方向) に屈折し 5段目光路にシフトする。 そし て 1ノ 4波長板 68で円偏波になり、 平面反射体 69に達する。
平面反射体 69による反射光は円偏波のままであるが、 再び 1/4波長板 68 を通過することで直線偏光に戻る。 しかし両光の偏波方向は X軸と平行となる。 これら両光は、 第 2の光路制御用複屈折手段 60に対しては常光であるので光路 はシフトせず、 そのまま直進する。 次に第 2の直線位相子 58 (1Z2波長板 5 8 b) を通過することで偏波方向が y軸と平行になり、 第 1の光路制御用複屈折 手段 56では異常光となるので下方向 （一 y方向） に屈折し 4段目光路にシフト する。 両光は第 1の直線位相子 54 (1 2波長板54 3) を通過することで偏 波方向が X軸と平行になり、 1ノ 2波長板 67 a, 67 bで左側光路の光の偏波 方向は + 4 5度回転し、 右側光路の光は一 4 5度回転する。 そのため、 両光は偏 波方向が平行から直交の関係となる。 そして 4 5度固定ファラデー回転子 6 6で それぞれ + 4 5度回転する。 両光は偏波分離合成用複屈折手段 5 0 (複屈折結晶 6 4 ) で常光は直進し、 異常光は— X方向に屈折することで合成され、 4段目左 側の第 2ポート （P 2 ) に結合する。
4段目左側の第 2ポート （P 2 ) から + z方向に入力する光は、 偏波分離合成 用複屈折手段 5 0で常光は直進し、 異常光は屈折して + x方向に光分離するとと もに偏波分散が補償される。 4 5度固定ファラデー回転子 6 6では偏波方向が + 4 5度回転し、 左右一対の 1 / 2波長板 6 7 a， 6 7 bで両光の偏波方向が直交 から平行 （y軸と平行） の関係に変換される。 両光は第 1の直線位相子 5 4 ( 1 ノ 2波長板 5 4 b ) を通過して偏波方向が X軸と平行になり、 第 1の光路制御用 複屈折手段 5 6では常光となるため直進する。 第 2の直線位相子 5 8をバイパス し、 第 2の光路制御用複屈折手段 6 0でも常光となるため直進する。 そして 1 / 4波長板 6 8で円偏波になり、 平面反射体 6 9に達する。
平面反射体 6 9からの反射光は円偏波のままであるが、 再ぴ1ズ4波長板6 8 を通過することで直線偏光に戻る。 しかし、 偏波方向は y軸と平行となる。 これ ら両光は、 第 2の光路制御用複屈折手段 6 0に対しては異常光であるので一 y方 向に屈折して光路は 3段目にシフトする。 両光は第 2の直線位相子 5 8をバイパ スし、 第 1の光路制御用複屈折手段 5 6でも異常光であるため— y方向に屈折し て光路は 2段目にシフトする。 両光は、 1 / 2波長板 6 7 a， 6 7 bで左側光路 の光の偏波方向は + 4 5度回転し、 右側光路の光は一 4 5度回転して直交の関係 となり、 4 5度固定ファラデー回転子 6 6でそれぞれ + 4 5度回転する。 そして 両光は偏波分離合成用複屈折手段 5 0で常光は直進し、 異常光は— X方向に屈折 することで合成され、 2段目左側の第 3ポート （P 3 ) に結合する。
2段目左側の第 3ポート （P 3 ) から + z方向に入力する光は、 偏波分離合成 用複屈折手段 5 0で常光は直進し、 異常光は屈折して + x方向に光分離するとと もに偏波分散が補償される。 4 5度固定ファラデー回転子 6 6では偏波方向が + 4 5度回転し、 左右一対の 1 2波長板 6 7 a， 6 7 bで両光の偏波方向が直交 から平行 （y軸と平行） の関係に変換される。 両光は第 1の直線位相子 5 4 ( 1 ノ 2波長板 5 4 a ) を通過して偏波方向が x軸と平行になり、 第 1の光路制御用 複屈折手段 5 6では常光となるのでそのまま直進し、 第 2の直線位相子 5 8をバ ィパスし、 第 2の光路制御用複屈折手段 6 0でも常光となるのでそのまま直進す る。 そして 1 / 4波長板 6 8で円偏波になり、 平面反射体 6 9に達する。
平面反射体 6 9による反射光は円偏波のままであるが、 再び 1ノ4波長板 6 8 を通過することで直線偏光に戻る。 しかし両光の偏波方向は y軸と平行となる。 これら両光は、 第 2の光路制御用複屈折手段 6 0に対しては異常光であるので— y方向に屈折し 1段目光路にシフトする。 次に第 2の直線位相子 5 8 ( 1 / 2波 長板 5 8 a ) を通過して偏波方向が X軸と平行になり、 第 1の光路制御用複屈折 手段 5 6では常光となるので直進する。 両光は第 1の直線位相子 5 4をバイパス し、 左右の 1 / 2波長板 6 7 a， 6 7 bで左側光路の光の偏波方向は + 4 5度回 転し、 右側光路の光は一 4 5度回転して直交関係に戻る。 そして 4 5度固定ファ ラデー回転子 6 6でそれぞれ + 4 5度回転する。 両光は偏波分離合成用複屈折手 段 5 0で常光は直進し、 異常光は一 X方向に屈折することで合成され、 1段目左 側の第 4ポート （P 4 ) に結合する。
1段目左側の第 4ポート （P 4 ) から + z方向に入力する光は、 偏波分離合成 用複屈折手段 5 0で常光は直進し、 異常光は屈折して + x方向に光分離するとと もに偏波分散が補償される。 4 5度固定ファラデー回転子 6 6では偏波方向が + 4 5度回転し、 左右一対の 1 Z 2波長板 6 7 a， 6 7 bで両光の偏波方向が直交 から平行 ( y軸と平行) の関係に変換される。 両光は第 1の直線位相子 5 4をバ ィパスし、 第 1の光路制御用複屈折手段 5 6では異常光となるため上方向 （+ y 方向） に屈折し 2段目光路にシフトする。 第 2の直線位相子 5 8をバイパスし、 第 2の光路制御用複屈折手段 6 0でも異常光となるため上方向 （+ y方向） に屈 折して 3段目光路にシフトする。 そして 1 / 4波長板 6 8で円偏波になり、 平面 反射体 6 9に達する。
平面反射体 6 9からの反射光は円偏波のままであるが、 再び 1 4波長板 6 8 を通過することで直線偏光に戻る。 しかし、 偏波方向は X軸と平行となる。 これ ら両光は、 第 2の光路制御用複屈折手段 6 0に対しては常光であるのでそのまま 直進する。 両光は第 2の直線位相子 5 8をバイパスし、 第 1の光路制御用複屈折 手段 5 6でも常光であるため直進し、 第 1の直線位相子 5 4もバイパスする。 両 光は、 左右の 1ノ 2波長板 6 7 a , 6 7 bで左側光路の光の偏波方向は + 4 5度 回転し、 右側光路の光は一 4 5度回転して直交の関係となり、 4 5度固定ファラ デ一回転子 6 6でそれぞれ + 4 5度回転する。 そして両光は偏波分離合成用複屈 折手段 5 0で常光は直進し、 異常光は一 X方向に屈折することで合成され、 3段 目左側の第 1ポ一ト （P 1 ) に結合する。
このようにして、 3段目左側の第 1ポート （P 1 ) から入射する光は 4段目左 側の第 2ポート （P 2 ) から出射し、 4段目左側の第 2ポート （P 2 ) から入射 する光は 2段目左側の第 3ポート （P 3 ) から出射する。 2段目左側の第 3ポ一 ト ( P 3 ) から入射する光は 1段目左側の第 4ポート ( P 4 ) から出射し、 1段 目左側の第 4ポート （P 4 ) から入射する光は 3段目左側の第 1ポート （P 1 ) から出射する。 従って、 4ポート完全循環型の反射型光サーキユレ一夕が実現で さる。
第 1ボートから第 4ポートは、 順序は別にして、 1列に等間隔で並んでいる状 態となるから、 入出射部は、 前述した図 2及び図 3と同様の構成であってよい。 偏波分離合成用複屈折手段も、 図 4に示すように、 偏波分離合成用複屈折結晶を 2分割し、 それらの間に 1 / 2波長板を揷入した構造としてもよい。
図 9は、 反射型光サーキユレ一夕本体の他の実施例を示している。 基本的な構 成は図 8と類似しているので、 説明を簡略化するため、 同一であってよい部材に は同一符号を付し、 主に相違点について説明する。 この実施例では、 偏波分離合 成用複屈折手段として偏波分離合成用複屈折結晶 6 4のみを用い、 偏波分散補償 用複屈折結晶は不要である。 偏波回転反射手段 8 2の反射体として、 2段階の反 射で光路を切り換える V型反射体 8 3を用いる。 この V型反射体 8 3は、 4 5度 傾斜の V溝面が反射面となっているもので、 V溝が y軸に平行となる向きに設置 する。
この実施例の反射型光サーキユレ一夕本体の動作は、 反射の部分を除けば図 8 の例と殆ど同様である。 V型反射体 8 3では、 左側光路の光は V溝の両面におけ る 2段階の反射で右側光路の光となり、 右側光路の光は同様に V溝の両面におけ る 2段階の反射で左側光路の光となる。 これによつて、 偏波分離合成用複屈折結 晶 6 4での往路と復路で常光 ·異常光の入れ替えが行われることになる。 従って 、 図 8のような偏波分散補償用複屈折結晶 6 5を用いなくても実質的に偏波分散 を補償することができる。
図 1 0は、 反射型光サーキユレ一夕本体の更に他の実施例を示している。 基本 的な構成は図 8と類似しているので、 説明を簡略化するため、 同一であってよい 部材には同一符号を付し、 主に相違点について説明する。 この実施例では、 図 8 の偏波回転反射手段 6 2の代わりに光路変更反射手段を用いており、 その光路変 更反射手段として、 2段階の反射で光路を切り換える V型反射体 8 4を用いてい る。 偏波を回転させないため 1 Z 4波長板 （あるいは 4 5度固定ファラデー回転 子） は不要である。 この V型反射体 8 4は、 4 5度傾斜の V溝面が反射面となつ ているものであるが、 この場合には図 9と異なり、 V溝が X軸に平行となる向き に設置される。
この V型反射体 8 4では、 2段目光路の光は V溝の両面での 2段階の反射で 5 段目光路の光となり、 逆に 5段目光路の光は 2段目光路の光となる。 また 3段目 光路の光は V溝の両面での 2段階の反射で 4段目光路の光となり、 逆に 4段目光 路の光は 3段目光路の光となる。 しかし、 ここでは左右の光路の入れ替えは生じ ない。
この構成では、 3段目左側の第 1ポート （P 1 ) から入射する光は 1段目左側 の第 2ポート （P 2 ) から出射し、 1段目左側の第 2ポート （P 2 ) から入射す る光は 2段目左側の第 3ポート ( P 3 ) から出射する。 また、 2段目左側の第 3 ポート ( P 3 ) から入射する光は 4段目左側の第 4ポート ( P 4 ) から出射し、 4段目左側の第 4ポート （P 4 ) から入射する光は 3段目左側の第 1ポート （P 1 ) から出射する。 従って、 ポートの位置関係は異なるが、 4ポート完全循環型 の反射型光サーキユレ一夕が実現できる。
図 1 1は、 反射型光サーキユレ一夕本体の更に他の実施例を示している。 基本 的な構成は図 1 0と類似しているので、 説明を簡略化するため、 同一であってよ い部材には,同一符号を付し、 主に相違点について説明する。 この実施例では、 偏 波分離合成用複屈折手段として偏波分離合成用複屈折結晶 6 4のみを用いる。 偏 波分散補償用複屈折結晶は不要である。 そのため光路変更反射手段として、 2段 階の反射で光路を切り換えると共に往復路で常光光路と異常光光路を入れ換える 四角錐状 （ピラミッド形状） に凹陥した反射面をもつ方錐状反射体 8 6を用いて いる。 1 / 4波長板 （あるいは 4 5度固定ファラデー回転子） は不要である。 こ の方錐状反射体 8 6は、 4面の 4 5度傾斜面で囲まれ、 それら傾斜面が反射面と なり、 開口の対角線が X軸及び y軸に一致する向きに設置する。 なお、 方錐状反 射体は一体構造である必要はなく、 複数のピースを組み合わせ接合した構造でも よい。
この方錐状反射体 8 6では、 2段目左側光路の光は対向面での 2段階の反射で 5段目右側光路の光となり、 逆に 5段目左側光路の光は 2段目右側光路の光とな る。 また 3段目左側光路の光は対向面での 2段階の反射で 4段目右側光路の光と なり、 逆に 4段目左側光路の光は 3段目右側光路の光となる。 同様に、 右側光路 の光は左側光路の光となる。 このように上下の光路の入れ替えと同時に左右の光 路の入れ替えも生じる。 これによつて、 偏波分離合成用複屈折結晶 6 4での往路 と復路で常光 ·異常光の入れ替えが行われることになり、 偏波分散補償用複屈折 結晶を用いなくても実質的に偏波分散を補償することができるのである。
この構成でも、 3段目左側の第 1ポート （P 1 ) から入射する光は 1段目左側 の第 2ポート ( P 2 ) から出射し、 1段目左側の第 2ポート ( P 2 ) から入射す る光は 2段目左側の第 3ボート （P 3 ) から出射する。 また、 2段目左側の第 3 ポート ( P 3 ) から入射する光は 4段目左側の第 4ポ一卜 ( P 4 ) から出射し、 4段目左側の第 4ポート （P 4 ) から入射する光は 3段目左側の第 1ポート （P 1 ) から出射する。 従って、 4ポート完全循環型の反射型光サ一キユレ一夕が実 現できる。
図 2及び図 3に示す入出射部は、 図 9〜図 1 1に示す反射型光サーキュレー夕 本体にも適用できることは言うまでもない。 図 4に示す偏波分散補償機能を有す る偏波分離合成用複屈折手段は、 図 1 0に示す反射型光スィッチ本体にも適用で さる。 産業上 の利用 可能性
本発明は上記のように構成した反射型光デバイスであり、 光軸に沿つて往復す る光路を利用しているため、 入出射部が両端に存在する透過型と異なり、 基本的 には偏波分離合成用の複屈折結晶が 1個で済むなど部品点数を少なくでき安価に 作製できるし小型化できる。 また光ファイバがー方向のみに出るために、 デバイ スの取り扱いが容易となる利点もある。
本発明によれば、 反射型光スィッチの場合には、 2 X 2型 （2入力 · 2出力） が実現できる。 磁気光学方式であり可動部を持たないために、 動作の信頼性は極 めて高い。 また反射型光サーキユレ一夕の場合には、 4ポート完全循環型が実現 できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 偏波方向が直交関係にある同じ光路の光を分離し異なる光路の光を合成する 偏波分離合成用複屈折手段と、 異なる光路の光の偏波方向を直交から平行又は平 行から直交の関係に変換すると共に偏波方向を制御する偏波回転手段と、 偏波方 向に応じて光路シフトを制御する第 1及び第 2の光路制御用複屈折手段と、 偏波 面を往復で 9 0度回転させて反射する偏波回転反射手段又は往復の光路を変更し て反射する光路変更反射手段とを、 その順序で光軸に沿つて配列し、
偏波回転手段と第 1の光路制御用複屈折手段の間に一部の光路の光の偏波方向 を 9 0度回転する第 1の直線位相子が、 また第 1の光路制御用複屈折手段と第 2 の光路制御用複屈折手段の間に他の一部の光路の光の偏波方向を 9 0度回転する 第 2の直線位相子がそれぞれ揷入され、
偏波回転反射手段又は光路変更反射手段とは反対側に位置する入出射部には 4 本以上の光ファイバが配列されており、
前記偏波回転手段は、 ± 4 5度可変ファラデー回転子と一対の 1 / 2波長板の 組み合わせからなり、 偏波方向を切り換えることで光スィツチ機能を呈すること を特徴とする反射型光デバイス。
2 . 偏波回転反射手段が、 1 / 4波長板又は 4 5度固定ファラデー回転子と、 平 面反射体の組み合わせからなる請求項 1記載の反射型光デバイス。
3 . 光路変更反射手段が、 2段階の反射で光路を切り換える V型反射体からなり 、 その V型反射面が偏波分離合成用複屈折手段による分離方向と平行な向きで設 置されている請求項 1記載の反射型光デバイス。
4 . 偏波分離合成用複屈折手段が、 偏波分離合成用複屈折結晶と偏波分散補償用 複屈折結晶からなり、 偏波分離合成用複屈折結晶による偏波分散を偏波分散補償 用複屈折結晶で補償するようにした請求項 1記載の反射型光デバイス。
5 . 偏波分離合成用複屈折手段が、 偏波分離合成用複屈折結晶を 2分割し、 それ らの間に 1 2波長板を挿入して常光 ·異常光を入れ換えることにより偏波分散 補償した構造である請求項 1記載の反射型光デバイス。
6 . 偏波回転反射手段が、 1ノ 4波長板又は 4 5度固定ファラデー回転子と、 2 段階の反射で光路を切り換える V型反射体からなり、 その V型反射が偏波分離合 成用複屈折手段による分離方向と直交する向きで設置されている請求項 1記載の 反射型光デバイス。
7 . 光路変更反射手段が、 2段階の反射で往復路の光路を切り換えると共に往復 路で常光光路と異常光光路を入れ換える方錐状反射体からなる請求項 1記載の反 射型光デバイス。 8 . 入出射部が、 4本の光ファイバと、 4芯フエルールと、 各光路に共通の結合 用レンズと、 該結合用レンズからの斜め方向の出射光を光軸に平行に、 光軸に平 行な光を結合用レンズへの斜め方向の入射光にする光路補正素子からなる請求項
1記載の反射型光デバイス。 9 . 入出射部が、 4本の光ファイバを並設したファイバアレイと、 各光ファイバ にそれぞれ対応してレンズ素子を配列したコリメータレンズアレイとからなる請 求項 1記載の反射型光デバイス。
1 0 . 偏波方向が直交関係にある同じ光路の光を分離し異なる光路の光を合成す る偏波分離合成用複屈折手段と、 異なる光路の光の偏波方向を直交から平行又は 平行から直交の関係に変換する偏波回転手段と、 偏波方向に応じて光路シフトを 制御する第 1及び第 2の光路制御用複屈折手段と、 偏波面を往復で 9 0度回転さ せて反射する偏波回転反射手段又は往復の光路を変更して反射する光路変更反射 手段とを、 その順序で光軸に沿って配列し、 偏波回転手段と第 1の光路制御用複屈折手段の間に一部の光路の光の偏波方向 を 9 0度回転する第 1の直線位相子が、 また第 1の光路制御用複屈折手段と第 2 の光路制御用複屈折手段の間に他の一部の光路の光の偏波方向を 9 0度回転する 第 2の直線位相子がそれぞれ挿入され、
偏波回転反射手段又は光路変更反射手段とは反対側に位置する入出射部には 4 本以上の光ファィバが配列されており、
前記偏波回転手段は、 4 5度固定ファラデー回転子と一対の 1 Z 2波長板の組 み合わせからなり、 光サ一キユレ一夕機能を呈することを特徴とする反射型光デ パイス。
1 1 . 偏波回転反射手段が、 1 / 4波長板又は 4 5度固定ファラデー回転子と、 平面反射体の組み合わせからなる請求項 1 0記載の反射型光デバイス。
1 2 . 光路変更反射手段が、 2段階の反射で光路を切り換える V型反射体からな り、 その V型反射面が偏波分離合成用複屈折手段による分離方向と平行な向きで 設置されている請求項 1 0記載の反射型光デバイス。
1 3 . 偏波分離合成用複屈折手段が、 偏波分離合成用複屈折結晶と偏波分散補償 用複屈折結晶からなり、 偏波分離合成用複屈折結晶による偏波分散を偏波分散補 債'用複屈折結晶で補償するようにした請求項 1 0記載の反射型光デバイス。
1 4 . 偏波分離合成用複屈折手段が、 偏波分離合成用複屈折結晶を 2分割し、 そ れらの間に 1 2波長板を挿入して常光 ·異常光を入れ換えることにより偏波分 散補償した構造である請求項 1 0記載の反射型光デバイス。
1 5 . 偏波回転反射手段が、 1 / 4波長板又は 4 5度固定ファラデー回転子と、 2段階の反射で光路を切り換える V型反射体からなり、 その V型反射が偏波分離 合成用複屈折手段による分離方向と直交する向きで設置されている請求項 1 0記 載の反射型光デバイス。
1 6 . 光路変更反射手段が、 2段階の反射で往復路の光路を切り換えると共に往 復路で常光光路と異常光光路を入れ換える方錐状反射体からなる請求項 1 0記載 の反射型光デバイス。
1 7 . 入出射部が、 4本の光ファイバと、 4芯フエルールと、 各光路に共通の結 合用レンズと、 該結合用レンズからの斜め方向の出射光を光軸に平行に、 光軸に 平行な光を結合用レンズへの斜め方向の入射光にする光路補正素子からなる請求 項 1 0記載の反射型光デバイス。
1 8 . 入出射部が、 4本の光ファイバを並設したファイバアレイと、 各光フアイ バにそれぞれ対応してレンズ素子を配列したコリメ一夕レンズアレイとからなる 請求項 1 0記載の反射型光デバイス。
PCT/JP2004/001816 2003-02-20 2004-02-18 反射型光デバイス WO2004074923A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003043261A JP2004264368A (ja) 2003-02-20 2003-02-20 反射型光デバイス
JP2003-043261 2003-02-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004074923A1 true WO2004074923A1 (ja) 2004-09-02

Family

ID=32905391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/001816 WO2004074923A1 (ja) 2003-02-20 2004-02-18 反射型光デバイス

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2004264368A (ja)
WO (1) WO2004074923A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103176278A (zh) * 2013-03-08 2013-06-26 华中科技大学 一种反射式相干接收机光混合器
RU2733107C1 (ru) * 2019-11-28 2020-09-29 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Способ и устройство увеличения длины оптического пути

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4656513B2 (ja) * 2005-08-22 2011-03-23 Ｆｄｋ株式会社 反射型光デバイス
WO2007102579A1 (ja) * 2006-03-09 2007-09-13 Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha 反射型光サーキュレータ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000039590A (ja) * 1998-07-23 2000-02-08 Fuji Elelctrochem Co Ltd 反射型光サーキュレータ
WO2000025173A1 (en) * 1998-10-27 2000-05-04 Adc Telecommunications, Inc. Multiple port, fiber optic circulator
US20020186914A1 (en) * 2001-06-08 2002-12-12 Li Jim W. Four-port bidirectional optical circulator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000039590A (ja) * 1998-07-23 2000-02-08 Fuji Elelctrochem Co Ltd 反射型光サーキュレータ
WO2000025173A1 (en) * 1998-10-27 2000-05-04 Adc Telecommunications, Inc. Multiple port, fiber optic circulator
US20020186914A1 (en) * 2001-06-08 2002-12-12 Li Jim W. Four-port bidirectional optical circulator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103176278A (zh) * 2013-03-08 2013-06-26 华中科技大学 一种反射式相干接收机光混合器
RU2733107C1 (ru) * 2019-11-28 2020-09-29 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Способ и устройство увеличения длины оптического пути

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004264368A (ja) 2004-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5768005A (en) Multi-stage optical isolator
US5982539A (en) Optical device
US6154581A (en) Multiple port, fiber optic circulator
JP2002268013A (ja) 光サーキュレータ
EP0848278B1 (en) Optical circulator
JPH1062720A (ja) 光結合モジュール
US6944363B2 (en) Miniature magneto-optic fiber optical switch
WO2004074923A1 (ja) 反射型光デバイス
US20030007244A1 (en) Loop optical circulator
JP3368209B2 (ja) 反射型光サーキュレータ
US20050111785A1 (en) Multi-port optical switches
JP4656513B2 (ja) 反射型光デバイス
JP2004334169A (ja) ビーム合波素子、ビーム合波方法、ビーム分離素子、ビーム分離方法及び励起光出力装置
WO2003079109A1 (fr) Commutateur optique a reflexion
US20020191284A1 (en) Optical circulator
JP4382344B2 (ja) 反射型可変磁気光学デバイス
JP4360599B2 (ja) 偏波依存型光デバイス
US6288826B1 (en) Multi-stage optical isolator
US20030048529A1 (en) Optical circulator
JP3981100B2 (ja) 反射型光部品
US20030030905A1 (en) Polarized wave coupling optical isolator
JPH06324289A (ja) 偏光ビームスプリッタとこれを用いた光サーキュレータ及び光スイッチ
JP2003302604A (ja) 磁気光学式光スイッチ
JP3375286B2 (ja) 光サーキュレータ
CA2214008C (en) Multi-stage optical isolator

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase