JP3375287B2 - 循環型光サーキュレータ及び光スイッチ - Google Patents
循環型光サーキュレータ及び光スイッチInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光計測な
どの分野において、伝送路を通る光を分離するための光
サーキュレータ、あるいは光路切り換えを行うための光
スイッチに関するものである。更に詳しく述べると本発
明は、２個の複屈折素子の間に４５度ファラデー回転子
と１／２波長板を挿入して１列に配列し、その一端に２
芯フェルールを有する入出射部を設けた２組のユニット
を、対称的に対向配置し、その対向している中間部で中
央の光路を除くように両側に、あるいは中央の光路のみ
に１／２波長板を挿入し、小型化・細径化と高性能化を
図った循環型光サーキュレータ及び２×２型光スイッチ
に関するものである。
どの分野において、伝送路を通る光を分離するための光
サーキュレータ、あるいは光路切り換えを行うための光
スイッチに関するものである。更に詳しく述べると本発
明は、２個の複屈折素子の間に４５度ファラデー回転子
と１／２波長板を挿入して１列に配列し、その一端に２
芯フェルールを有する入出射部を設けた２組のユニット
を、対称的に対向配置し、その対向している中間部で中
央の光路を除くように両側に、あるいは中央の光路のみ
に１／２波長板を挿入し、小型化・細径化と高性能化を
図った循環型光サーキュレータ及び２×２型光スイッチ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光サーキュレータは、ポートからの入
射光をポートへ出射し、ポートからの入射光をポー
トへ出射するというように、あるポートからの光を特
定の他のポートのみに出射する光分離機能を有する光デ
バイスである。また光スイッチは、例えばポートから
の入射光をポートか又はポートのいずれか一方へ出
射し、ポートからの入射光をポートか又はポート
のいずれか一方へ出射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る。通常、光サーキュレータ
は、永久磁石により固定磁界を印加する４５度ファラデ
ー回転子を用い、偏波面を４５度回転させることで光線
の非相反性を実現し、光スイッチは、電磁石により印加
磁界が変化するファラデー回転子を用い、出射光の偏波
面が９０度切り換わるように制御して光路の切り換えを
実現しているが、基本的な本体部分の構成はほぼ同様と
考えてよい。そのため、以下、主として光サーキュレー
タを例にとって説明する。
射光をポートへ出射し、ポートからの入射光をポー
トへ出射するというように、あるポートからの光を特
定の他のポートのみに出射する光分離機能を有する光デ
バイスである。また光スイッチは、例えばポートから
の入射光をポートか又はポートのいずれか一方へ出
射し、ポートからの入射光をポートか又はポート
のいずれか一方へ出射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る。通常、光サーキュレータ
は、永久磁石により固定磁界を印加する４５度ファラデ
ー回転子を用い、偏波面を４５度回転させることで光線
の非相反性を実現し、光スイッチは、電磁石により印加
磁界が変化するファラデー回転子を用い、出射光の偏波
面が９０度切り換わるように制御して光路の切り換えを
実現しているが、基本的な本体部分の構成はほぼ同様と
考えてよい。そのため、以下、主として光サーキュレー
タを例にとって説明する。
【０００３】従来、様々な構成の光サーキュレータが開
発されている。その一例として、３個の複屈折素子を間
隔をあけて一列に配列し、それら複屈折素子の間にそれ
ぞれファラデー素子と１／２波長板との組を挿入し、両
端にそれぞれ入出射部を設ける構成がある（特開平５−
６１００１号公報参照）。前記ファラデー素子には永久
磁石によって固定磁界を印加し、偏波面が４５度回転す
る４５度ファラデー回転子とする。これによって一端の
ポートからの出射光は反対端のポートに、ポート
からの出射光は反対端のポートに、更に必要があれば
ポートからの出射光を反対端のポートに結合させる
光サーキュレータが構成できる。ここで各ポートは、そ
れぞれファイバとレンズとの組み合わせからなる。
発されている。その一例として、３個の複屈折素子を間
隔をあけて一列に配列し、それら複屈折素子の間にそれ
ぞれファラデー素子と１／２波長板との組を挿入し、両
端にそれぞれ入出射部を設ける構成がある（特開平５−
６１００１号公報参照）。前記ファラデー素子には永久
磁石によって固定磁界を印加し、偏波面が４５度回転す
る４５度ファラデー回転子とする。これによって一端の
ポートからの出射光は反対端のポートに、ポート
からの出射光は反対端のポートに、更に必要があれば
ポートからの出射光を反対端のポートに結合させる
光サーキュレータが構成できる。ここで各ポートは、そ
れぞれファイバとレンズとの組み合わせからなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来複
数のポートを持つ光デバイスでは、各ポートは１本のフ
ァイバに対応してそれぞれレンズが組み合わされて構成
されていた。つまり、各ファイバ毎に個別のレンズを組
み合わせることによってコリメート結合をとっていた。
そのため、ファイバ同士の間隔として、レンズ径に見合
う距離が必要であり、必然的に小型化並びに低廉化の大
きな障害になっていた。
数のポートを持つ光デバイスでは、各ポートは１本のフ
ァイバに対応してそれぞれレンズが組み合わされて構成
されていた。つまり、各ファイバ毎に個別のレンズを組
み合わせることによってコリメート結合をとっていた。
そのため、ファイバ同士の間隔として、レンズ径に見合
う距離が必要であり、必然的に小型化並びに低廉化の大
きな障害になっていた。
【０００５】そこで２芯のフェルールを用いて、各ファ
イバからの出射光を共通の１個のレンズでコリメートす
ることを考えたが、コリメート光はレンズから傾きをも
って出射するため平行ビームにならず、光デバイス本体
にうまく結合できない。また複屈折素子として楔形複屈
折プリズムを用いてポート間隔を広げる技術も提案され
ているが（特開平６−２７４１４号公報）、ファイバと
レンズを斜めに配置する必要があり、その分、隣接ファ
イバ間隔が広がるため、更なる細径化を妨げる要因とな
る。
イバからの出射光を共通の１個のレンズでコリメートす
ることを考えたが、コリメート光はレンズから傾きをも
って出射するため平行ビームにならず、光デバイス本体
にうまく結合できない。また複屈折素子として楔形複屈
折プリズムを用いてポート間隔を広げる技術も提案され
ているが（特開平６−２７４１４号公報）、ファイバと
レンズを斜めに配置する必要があり、その分、隣接ファ
イバ間隔が広がるため、更なる細径化を妨げる要因とな
る。
【０００６】本発明の目的は、装置全体の細径化、使用
する光学素子の小型化、組立工数の削減、それらによる
低廉化を図ることができ、高アイソレーションを実現で
きる循環型の光サーキュレータを提供することである。
本発明の他の目的は、同様に装置全体の細径化、使用す
る光学素子の小型化、組立工数の削減、それらによる低
廉化を図ることができる２×２型の光スイッチを提供す
ることである。
する光学素子の小型化、組立工数の削減、それらによる
低廉化を図ることができ、高アイソレーションを実現で
きる循環型の光サーキュレータを提供することである。
本発明の他の目的は、同様に装置全体の細径化、使用す
る光学素子の小型化、組立工数の削減、それらによる低
廉化を図ることができる２×２型の光スイッチを提供す
ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る循環型光サ
ーキュレータは、偏波分離合成機能を有する複屈折素子
と４５度ファラデー回転子と１／２波長板と光路シフト
機能を有する複屈折素子とを、その順序で一列に配列
し、その列の偏波分離合成機能を有する複屈折素子側の
端部に、２芯フェルールと共通のファイバ結合レンズと
光路補正素子からなる入出射部を配置し、これらの組み
合わせからなるユニットを２組、入出射部が両端に位置
するように一列に対向配置した構成を有する。そして、
両方のユニットが対向している中間部に、２個の光路シ
フト用の複屈折素子の光学軸が互いに平行であれば、中
央の光路を除くように両側に１／２波長板を挿入する。
あるいは２個の光路シフト用の複屈折素子の光学軸が垂
直な関係であれば、中央の光路のみに１／２波長板を挿
入する。
ーキュレータは、偏波分離合成機能を有する複屈折素子
と４５度ファラデー回転子と１／２波長板と光路シフト
機能を有する複屈折素子とを、その順序で一列に配列
し、その列の偏波分離合成機能を有する複屈折素子側の
端部に、２芯フェルールと共通のファイバ結合レンズと
光路補正素子からなる入出射部を配置し、これらの組み
合わせからなるユニットを２組、入出射部が両端に位置
するように一列に対向配置した構成を有する。そして、
両方のユニットが対向している中間部に、２個の光路シ
フト用の複屈折素子の光学軸が互いに平行であれば、中
央の光路を除くように両側に１／２波長板を挿入する。
あるいは２個の光路シフト用の複屈折素子の光学軸が垂
直な関係であれば、中央の光路のみに１／２波長板を挿
入する。
【０００８】この構成では、光路シフト機能を有する複
屈折素子を２段にして、例えば、中央のビームはそのま
ま通過させ、両側のビームの偏波面を１／２波長板で９
０度回転させる。これによって、ポート→ポート→
ポート→ポート→ポートと光が伝搬するように光
路設定をすることができる。
屈折素子を２段にして、例えば、中央のビームはそのま
ま通過させ、両側のビームの偏波面を１／２波長板で９
０度回転させる。これによって、ポート→ポート→
ポート→ポート→ポートと光が伝搬するように光
路設定をすることができる。
【０００９】ここで用いる光路補正素子は、例えば平行
ビームに対してそれぞれ傾斜した面を持つプリズムであ
ってよい。所定の頂角の２個の楔形のプリズムを対称的
に組み合わせた構造にすると、製造し易く好ましい。２
本のファイバを１個のフェルールに収めた２芯フェルー
ルからの出射光は、光軸は互いに平行に、それぞれ広が
りをもって出射する。それがレンズを通過すると、中心
からのオフセットに対応した角度が生じて斜め方向に出
射する。光路補正素子は、この傾いたビームを平行にす
るように機能する。これによって、隣接する２本のファ
イバ間をビーム径の３倍程度にまで小さくできるので、
光デバイスの細径化・小型化が可能となるばかりでな
く、光軸調整が極めて容易になる。
ビームに対してそれぞれ傾斜した面を持つプリズムであ
ってよい。所定の頂角の２個の楔形のプリズムを対称的
に組み合わせた構造にすると、製造し易く好ましい。２
本のファイバを１個のフェルールに収めた２芯フェルー
ルからの出射光は、光軸は互いに平行に、それぞれ広が
りをもって出射する。それがレンズを通過すると、中心
からのオフセットに対応した角度が生じて斜め方向に出
射する。光路補正素子は、この傾いたビームを平行にす
るように機能する。これによって、隣接する２本のファ
イバ間をビーム径の３倍程度にまで小さくできるので、
光デバイスの細径化・小型化が可能となるばかりでな
く、光軸調整が極めて容易になる。
【００１０】
【発明の実施の態様】本発明において、両ユニットの光
路シフト機能を有する複屈折素子を同一長さとしてもよ
いが、一方の複屈折素子の長さを他方の複屈折素子の長
さの２倍に設定すると、４つのポートに対して光ビーム
が別々の光路を通るように設定できるため、その間の光
学軸方向のトレランスが増大し、高アイソレーションが
得やすくなる。
路シフト機能を有する複屈折素子を同一長さとしてもよ
いが、一方の複屈折素子の長さを他方の複屈折素子の長
さの２倍に設定すると、４つのポートに対して光ビーム
が別々の光路を通るように設定できるため、その間の光
学軸方向のトレランスが増大し、高アイソレーションが
得やすくなる。
【００１１】光サーキュレータの場合、各ファラデー回
転子は、ファラデー素子に永久磁石によって磁界を印加
する構造とするのがよい。
転子は、ファラデー素子に永久磁石によって磁界を印加
する構造とするのがよい。
【００１２】更に本発明としては、循環型光サーキュレ
ータの他、２×２型の光スイッチもある。光スイッチの
場合、前記循環型光サーキュレータと同様の構成におい
て、各ファラデー回転子として、ファラデー素子に電磁
石によって印加磁界を可変してファラデー回転角を４５
度と−４５度に切り換えるような構成とする。
ータの他、２×２型の光スイッチもある。光スイッチの
場合、前記循環型光サーキュレータと同様の構成におい
て、各ファラデー回転子として、ファラデー素子に電磁
石によって印加磁界を可変してファラデー回転角を４５
度と−４５度に切り換えるような構成とする。
【００１３】
【実施例】図１は本発明に係る循環型光サーキュレータ
の一実施例を示す全体構成図である。第１の複屈折素子
１０と４５度ファラデー回転子１２と１／２波長板１４
と第２の複屈折素子１６とを、その順序で一列に配列す
る。その列の第１の複屈折素子側の端部に２芯フェルー
ル１８と共通のレンズ２０と光路補正素子２２からなる
第１の入出射部２４を配置する。その列の第２の複屈折
素子側の端部に、中央の光路を除くように両側に１／２
波長板２６を設ける。更に、第３の複屈折素子３０と１
／２波長板３２と４５度ファラデー回転子３４と第４の
複屈折素子３６を、その順序で一列に配列し、その列の
第４の複屈折素子側の端部に光路補正素子３８とレンズ
４０と２芯フェルール４２からなる第２の入出射部４４
を設ける。
の一実施例を示す全体構成図である。第１の複屈折素子
１０と４５度ファラデー回転子１２と１／２波長板１４
と第２の複屈折素子１６とを、その順序で一列に配列す
る。その列の第１の複屈折素子側の端部に２芯フェルー
ル１８と共通のレンズ２０と光路補正素子２２からなる
第１の入出射部２４を配置する。その列の第２の複屈折
素子側の端部に、中央の光路を除くように両側に１／２
波長板２６を設ける。更に、第３の複屈折素子３０と１
／２波長板３２と４５度ファラデー回転子３４と第４の
複屈折素子３６を、その順序で一列に配列し、その列の
第４の複屈折素子側の端部に光路補正素子３８とレンズ
４０と２芯フェルール４２からなる第２の入出射部４４
を設ける。
【００１４】図１において、図面左手側をポート及び
とし、右手側をポート及びとする。各複屈折素子
１０，１６，３０，３６はルチルからなり、両端面が互
いに平行な形状であって、それらの光学軸と光軸との角
度は４５度である。第１の複屈折素子１０と第２の複屈
折素子１６の光学軸は光軸に沿って見たとき（後述する
図３の紙面内で）垂直な関係にあり、第３の複屈折素子
３０と第４の複屈折素子３６の光学軸も光軸に沿って見
たとき垂直な関係にある。そして、第２の複屈折素子１
６と第３の複屈折素子３０の光学軸は互いに平行な関係
になっている。中間部の１／２波長板２６の光学軸は光
軸に沿って見たとき水平軸から４５度の方向で、その他
の１／２波長板１４，３２は±２２．５度の方向に設定
する。またファラデー回転子１２，３４は、ポート及
び側から見て左回り４５度に設定する。
とし、右手側をポート及びとする。各複屈折素子
１０，１６，３０，３６はルチルからなり、両端面が互
いに平行な形状であって、それらの光学軸と光軸との角
度は４５度である。第１の複屈折素子１０と第２の複屈
折素子１６の光学軸は光軸に沿って見たとき（後述する
図３の紙面内で）垂直な関係にあり、第３の複屈折素子
３０と第４の複屈折素子３６の光学軸も光軸に沿って見
たとき垂直な関係にある。そして、第２の複屈折素子１
６と第３の複屈折素子３０の光学軸は互いに平行な関係
になっている。中間部の１／２波長板２６の光学軸は光
軸に沿って見たとき水平軸から４５度の方向で、その他
の１／２波長板１４，３２は±２２．５度の方向に設定
する。またファラデー回転子１２，３４は、ポート及
び側から見て左回り４５度に設定する。
【００１５】第１の入出射部２４の構成と動作を図２に
示す（第２の入出射部４４の構成も同様であるため、そ
れについての説明は省略する）。２本のファイバ５０を
収めた２芯フェルール１８（２芯の間隔をｘとする）か
らの出射光は、光軸は互いに平行に、それぞれ広がりを
もって出射する。レンズ２０を通過すると、中心からの
オフセットに対応した角度が生じる。レンズ２０の焦点
距離をｆとすると、この角度αは、レンズの中心軸に対
してそれぞれα＝ tan-1（ｘ／ｆ）である。光路補正素
子（プリズム）５０は、この斜めの光を光軸に平行なビ
ームにする機能を果たす。５角形もしくは３角形の一体
構造のプリズムでもよいが、図２のように楔形プリズム
を２個対称的に配置した方が製作し易く又精度も高くで
きるため好ましい。両楔形プリズムの頂角Ａは、屈折率
をｎとすると、 Ａ＝ sin-1（ｎ・sin(Ａ− sin-1（ sinα／ｎ）） の関係が成り立つときに出射光は０度（平行ビーム）と
なる。例えば、プリズムに屈折率１．５の材料（例えば
ＢＫ７材、波長１．５５μｍ）を用いたとすると、頂角
Ａ≒２・αのときに光軸が平行となる。またレンズ２０
と光路補正素子２２との距離は、ビーム間隔ｄがビーム
ウエスト径（現在、通常約５０μｍ）の６倍程度となる
ように設定しておけば、隣接ポートへの漏れ光は−５０
ｄＢ以下となることが期待できる。
示す（第２の入出射部４４の構成も同様であるため、そ
れについての説明は省略する）。２本のファイバ５０を
収めた２芯フェルール１８（２芯の間隔をｘとする）か
らの出射光は、光軸は互いに平行に、それぞれ広がりを
もって出射する。レンズ２０を通過すると、中心からの
オフセットに対応した角度が生じる。レンズ２０の焦点
距離をｆとすると、この角度αは、レンズの中心軸に対
してそれぞれα＝ tan-1（ｘ／ｆ）である。光路補正素
子（プリズム）５０は、この斜めの光を光軸に平行なビ
ームにする機能を果たす。５角形もしくは３角形の一体
構造のプリズムでもよいが、図２のように楔形プリズム
を２個対称的に配置した方が製作し易く又精度も高くで
きるため好ましい。両楔形プリズムの頂角Ａは、屈折率
をｎとすると、 Ａ＝ sin-1（ｎ・sin(Ａ− sin-1（ sinα／ｎ）） の関係が成り立つときに出射光は０度（平行ビーム）と
なる。例えば、プリズムに屈折率１．５の材料（例えば
ＢＫ７材、波長１．５５μｍ）を用いたとすると、頂角
Ａ≒２・αのときに光軸が平行となる。またレンズ２０
と光路補正素子２２との距離は、ビーム間隔ｄがビーム
ウエスト径（現在、通常約５０μｍ）の６倍程度となる
ように設定しておけば、隣接ポートへの漏れ光は−５０
ｄＢ以下となることが期待できる。
【００１６】このような入出射部２４，４４を光サーキ
ュレータ本体部分に適用して図１のような構成とする
と、２ポート（ポートと、ポートと）を同時に
調整できるし、各光学素子は、ビーム径の６倍程度の距
離に対応した有効径、厚さで済むため、著しい小型化が
可能となる。例えば、複屈折素子としてルチルを用い、
その光学軸が４５度光軸から傾けられているとすると、
複屈折素子の厚さ（光軸方向の長さ）の１／１０程度の
光路シフト量が得られる。この光路シフト量も、ビーム
ウエスト径の６倍程度あればよいので、ビームウエスト
径を５０μｍとすれば、複屈折素子は３mm程度の厚さ
で、１．５mm角程度の有効径があればよいことになる。
このことから分かるように、従来技術に比べて大幅な
（体積比で１／１０程度の）小型化が図れることにな
る。
ュレータ本体部分に適用して図１のような構成とする
と、２ポート（ポートと、ポートと）を同時に
調整できるし、各光学素子は、ビーム径の６倍程度の距
離に対応した有効径、厚さで済むため、著しい小型化が
可能となる。例えば、複屈折素子としてルチルを用い、
その光学軸が４５度光軸から傾けられているとすると、
複屈折素子の厚さ（光軸方向の長さ）の１／１０程度の
光路シフト量が得られる。この光路シフト量も、ビーム
ウエスト径の６倍程度あればよいので、ビームウエスト
径を５０μｍとすれば、複屈折素子は３mm程度の厚さ
で、１．５mm角程度の有効径があればよいことになる。
このことから分かるように、従来技術に比べて大幅な
（体積比で１／１０程度の）小型化が図れることにな
る。
【００１７】次に本実施例の循環型光サーキュレータの
動作について図１及び図３により説明する。なお図３に
おいて、各矩形部分はそれぞれの光学素子の出射面を表
している。
動作について図１及び図３により説明する。なお図３に
おいて、各矩形部分はそれぞれの光学素子の出射面を表
している。
【００１８】（ポート→ポート）第１の入出射部２
４の一方のポートであるポートから出射した光は、レ
ンズ２０及び光路補正素子（プリズム）２２を通過し、
第１の複屈折素子（ルチル）１０で常光と異常光に分離
され、ファラデー回転子（ＦＲ）１２及び１／２波長板
（ＨＷＰ）１４を通過する。その際、常光は偏波面が９
０度回転するが、異常光は偏波面が元の状態に戻るため
結果的に回転しない。第２の複屈折素子（ルチル）１６
に対しては常光になるので、光路はシフトせずにそのま
ま直進し、中間部に位置する１／２波長板（ＨＷＰ）２
６を通過して偏波面が９０度回転する。第３の複屈折素
子（ルチル）３０では異常光になっているので、光学軸
の方向に光路シフトして、１／２波長板（ＨＷＰ）３２
及びファラデー回転子（ＦＲ）３４を経て、一方は偏波
面が回転せず、他方は偏波面が９０度回転する。第４の
複屈折素子（ルチル）３６では、異常光のみ光路シフト
して、１本のビームになって他方の入出射部４４の光路
補正素子（プリズム）３８を通過し、レンズ４０を経て
ポートに結合する。
４の一方のポートであるポートから出射した光は、レ
ンズ２０及び光路補正素子（プリズム）２２を通過し、
第１の複屈折素子（ルチル）１０で常光と異常光に分離
され、ファラデー回転子（ＦＲ）１２及び１／２波長板
（ＨＷＰ）１４を通過する。その際、常光は偏波面が９
０度回転するが、異常光は偏波面が元の状態に戻るため
結果的に回転しない。第２の複屈折素子（ルチル）１６
に対しては常光になるので、光路はシフトせずにそのま
ま直進し、中間部に位置する１／２波長板（ＨＷＰ）２
６を通過して偏波面が９０度回転する。第３の複屈折素
子（ルチル）３０では異常光になっているので、光学軸
の方向に光路シフトして、１／２波長板（ＨＷＰ）３２
及びファラデー回転子（ＦＲ）３４を経て、一方は偏波
面が回転せず、他方は偏波面が９０度回転する。第４の
複屈折素子（ルチル）３６では、異常光のみ光路シフト
して、１本のビームになって他方の入出射部４４の光路
補正素子（プリズム）３８を通過し、レンズ４０を経て
ポートに結合する。
【００１９】（ポート→ポート）第２の入出射部４
４のポートから出射した光は、レンズ４０及び光路補
正素子（プリズム）３８を通過し、第４の複屈折素子
（ルチル）３６で常光と異常光に分離され、ファラデー
回転子（ＦＲ）３４及び１／２波長板（ＨＷＰ）３２を
通過する。その際、常光は偏波面が９０度回転するが、
異常光は偏波面が元の状態に戻るため結果的に回転しな
い。第３の複屈折素子（ルチル）３０に対しては常光に
なるので、光路はシフトせずにそのまま直進する。この
中央光路には中間部に１／２波長板が無いため、そのま
ま第２の複屈折素子（ルチル）１６に入射する。第２の
複屈折素子（ルチル）１６でも常光になっているので、
光路はシフトせず、１／２波長板（ＨＷＰ）１４及びフ
ァラデー回転子（ＦＲ）１２を経て、一方は偏波面が回
転せず、他方は偏波面が９０度回転する。第１の複屈折
素子（ルチル）１０では、常光と異常光が合成されて、
１本のビームになって第１の入出射部２４の光路補正素
子（プリズム）２２を通過し、レンズ２０を経てポート
に結合する。
４のポートから出射した光は、レンズ４０及び光路補
正素子（プリズム）３８を通過し、第４の複屈折素子
（ルチル）３６で常光と異常光に分離され、ファラデー
回転子（ＦＲ）３４及び１／２波長板（ＨＷＰ）３２を
通過する。その際、常光は偏波面が９０度回転するが、
異常光は偏波面が元の状態に戻るため結果的に回転しな
い。第３の複屈折素子（ルチル）３０に対しては常光に
なるので、光路はシフトせずにそのまま直進する。この
中央光路には中間部に１／２波長板が無いため、そのま
ま第２の複屈折素子（ルチル）１６に入射する。第２の
複屈折素子（ルチル）１６でも常光になっているので、
光路はシフトせず、１／２波長板（ＨＷＰ）１４及びフ
ァラデー回転子（ＦＲ）１２を経て、一方は偏波面が回
転せず、他方は偏波面が９０度回転する。第１の複屈折
素子（ルチル）１０では、常光と異常光が合成されて、
１本のビームになって第１の入出射部２４の光路補正素
子（プリズム）２２を通過し、レンズ２０を経てポート
に結合する。
【００２０】（ポート→ポート）第１の入出射部２
４のポートから出射した光は、レンズ２０及び光路補
正素子（プリズム）２２を通過し、第１の複屈折素子
（ルチル）１０で常光と異常光に分離され、ファラデー
回転子（ＦＲ）１２及び１／２波長板（ＨＷＰ）１４を
通過する。その際、異常光は偏波面が９０度回転する
が、常光は偏波面が元の状態に戻るため結果的に回転し
ない。第２の複屈折素子（ルチル）１６に対しては異常
光になるので、光学軸方向に光路シフトし、中間部に位
置する１／２波長板（ＨＷＰ）２６を通過して偏波面が
９０度回転する。第３の複屈折素子（ルチル）３０では
常光になっているので、光路はシフトせず、１／２波長
板（ＨＷＰ）３２及びファラデー回転子（ＦＲ）３４を
経て、一方は偏波面が回転せず、他方は偏波面が９０度
回転する。第４の複屈折素子（ルチル）３６では、異常
光のみ光路シフトして、１本のビームになって第２の入
出射部４４の光路補正素子（プリズム）３８を通過し、
レンズ４０を経てポートに結合する。
４のポートから出射した光は、レンズ２０及び光路補
正素子（プリズム）２２を通過し、第１の複屈折素子
（ルチル）１０で常光と異常光に分離され、ファラデー
回転子（ＦＲ）１２及び１／２波長板（ＨＷＰ）１４を
通過する。その際、異常光は偏波面が９０度回転する
が、常光は偏波面が元の状態に戻るため結果的に回転し
ない。第２の複屈折素子（ルチル）１６に対しては異常
光になるので、光学軸方向に光路シフトし、中間部に位
置する１／２波長板（ＨＷＰ）２６を通過して偏波面が
９０度回転する。第３の複屈折素子（ルチル）３０では
常光になっているので、光路はシフトせず、１／２波長
板（ＨＷＰ）３２及びファラデー回転子（ＦＲ）３４を
経て、一方は偏波面が回転せず、他方は偏波面が９０度
回転する。第４の複屈折素子（ルチル）３６では、異常
光のみ光路シフトして、１本のビームになって第２の入
出射部４４の光路補正素子（プリズム）３８を通過し、
レンズ４０を経てポートに結合する。
【００２１】（ポート→ポート）第２の入出射部４
４のポートから出射した光は、レンズ４０及び光路補
正素子（プリズム）３８を通過し、第４の複屈折素子
（ルチル）３６で常光と異常光に分離され、ファラデー
回転子（ＦＲ）３４及び１／２波長板（ＨＷＰ）３２を
通過する。その際、異常光は偏波面が９０度回転する
が、常光は偏波面が元の状態に戻るため結果的に回転し
ない。第３の複屈折素子（ルチル）３０に対しては異常
光になるので、光路は光学軸方向にシフトする。この中
央光路には中間部に１／２波長板が無いため、そのまま
第２の複屈折素子（ルチル）１６に入射する。第２の複
屈折素子（ルチル）１６では異常光になっているので、
光学軸方向に光路シフトし、１／２波長板（ＨＷＰ）１
４及びファラデー回転子（ＦＲ）１２を経て、一方は偏
波面が回転せず、他方は偏波面が９０度回転する。第１
の複屈折素子（ルチル）１０では、常光と異常光が合成
されて、１本のビームになって第１の入出射部２４の光
路補正素子（プリズム）２２を通過し、レンズ２０を経
てポートに結合する。
４のポートから出射した光は、レンズ４０及び光路補
正素子（プリズム）３８を通過し、第４の複屈折素子
（ルチル）３６で常光と異常光に分離され、ファラデー
回転子（ＦＲ）３４及び１／２波長板（ＨＷＰ）３２を
通過する。その際、異常光は偏波面が９０度回転する
が、常光は偏波面が元の状態に戻るため結果的に回転し
ない。第３の複屈折素子（ルチル）３０に対しては異常
光になるので、光路は光学軸方向にシフトする。この中
央光路には中間部に１／２波長板が無いため、そのまま
第２の複屈折素子（ルチル）１６に入射する。第２の複
屈折素子（ルチル）１６では異常光になっているので、
光学軸方向に光路シフトし、１／２波長板（ＨＷＰ）１
４及びファラデー回転子（ＦＲ）１２を経て、一方は偏
波面が回転せず、他方は偏波面が９０度回転する。第１
の複屈折素子（ルチル）１０では、常光と異常光が合成
されて、１本のビームになって第１の入出射部２４の光
路補正素子（プリズム）２２を通過し、レンズ２０を経
てポートに結合する。
【００２２】このようにして、ポート→ポート→ポ
ート→ポート→ポートというように光路制御がで
きる循環型の光サーキュレータが得られる。なお、両ユ
ニットの偏波分離合成機能を有する複屈折素子（第１の
複屈折素子１０と第４の複屈折素子３６）において、常
光と異常光の関係が反転しているので、両者の光路長は
等しく、偏波分散は生じない。
ート→ポート→ポートというように光路制御がで
きる循環型の光サーキュレータが得られる。なお、両ユ
ニットの偏波分離合成機能を有する複屈折素子（第１の
複屈折素子１０と第４の複屈折素子３６）において、常
光と異常光の関係が反転しているので、両者の光路長は
等しく、偏波分散は生じない。
【００２３】図１に示す実施例においては、第２の複屈
折素子１６と第３の複屈折素子３０の光学軸は互いに平
行にし、中間部の１／２波長板２６は中央の光路を除く
ように両側に組み込んでいる。しかし、第２の複屈折素
子と第３の複屈折素子の光学軸を垂直となる関係にし
て、中間部の１／２波長板を中央の光路のみに組み込ん
でも、同様に循環型の光サーキュレータが得られる。
折素子１６と第３の複屈折素子３０の光学軸は互いに平
行にし、中間部の１／２波長板２６は中央の光路を除く
ように両側に組み込んでいる。しかし、第２の複屈折素
子と第３の複屈折素子の光学軸を垂直となる関係にし
て、中間部の１／２波長板を中央の光路のみに組み込ん
でも、同様に循環型の光サーキュレータが得られる。
【００２４】図４は本発明に係る循環型光サーキュレー
タの他の実施例を示す全体構成図であり、図５はその光
サーキュレータの動作説明図である。なお図５において
も、各矩形部分はそれぞれの光学素子の出射面を表して
いる。
タの他の実施例を示す全体構成図であり、図５はその光
サーキュレータの動作説明図である。なお図５において
も、各矩形部分はそれぞれの光学素子の出射面を表して
いる。
【００２５】光サーキュレータの基本的な構成は、図１
に示すものと同様なので、説明を簡略化するため、対応
する部分には同一符号を付す。基本的な動作も図３に示
すものと同様であり、４ポートの循環型光サーキュレー
タとして動作する。この実施例が前記図１に示す実施例
と顕著に相違する点は、光路シフト機能を有する複屈折
素子の一方（ここでは第２の複屈折素子１６）を他方の
複屈折素子（ここでは第３の複屈折素子３０）の長さの
２倍に設定している点である。このようにすると、図５
に示すように、第２の複屈折素子１６を通過する異常光
の光路シフト量が２倍になり、４つのポートに対して光
ビームが４つの別々の光路を通るように光路設定ができ
る。そのため、それらの間の光学軸方向のトレランスが
増大し、高アイソレーションが得られ易い。つまり、第
２の複屈折素子１６と第３の複屈折素子３０との光学軸
のずれ（光軸中心のねじれの関係）が生じても、漏れ光
成分が直接ポートに結合することがないので、高アイソ
レーションが得られる。
に示すものと同様なので、説明を簡略化するため、対応
する部分には同一符号を付す。基本的な動作も図３に示
すものと同様であり、４ポートの循環型光サーキュレー
タとして動作する。この実施例が前記図１に示す実施例
と顕著に相違する点は、光路シフト機能を有する複屈折
素子の一方（ここでは第２の複屈折素子１６）を他方の
複屈折素子（ここでは第３の複屈折素子３０）の長さの
２倍に設定している点である。このようにすると、図５
に示すように、第２の複屈折素子１６を通過する異常光
の光路シフト量が２倍になり、４つのポートに対して光
ビームが４つの別々の光路を通るように光路設定ができ
る。そのため、それらの間の光学軸方向のトレランスが
増大し、高アイソレーションが得られ易い。つまり、第
２の複屈折素子１６と第３の複屈折素子３０との光学軸
のずれ（光軸中心のねじれの関係）が生じても、漏れ光
成分が直接ポートに結合することがないので、高アイソ
レーションが得られる。
【００２６】本発明は、上記のような光サーキュレータ
の他、光スイッチにも適用できる。その場合の基本構成
は図１あるいは図４に示すものと同様であってよい。但
し、２個のファラデー回転子は、ファラデー素子に電磁
石によって外部磁界を印加するものとし、外部磁界の向
き（電磁石への駆動電流の向き）を制御することで印加
磁界をファラデー回転角４５度と−４５度に切り換える
ことができるようにする。そして例えば第１の入出射部
を入射部に、第２の入出射部を出射部とする。これによ
って、電磁石による切り換え動作に対応して、例えばポ
ートからの出射光がポート又はポートのいずれか
に結合し、あるいはポートからの出射光がポート又
はポートのいずれかに結合する２×２型（２入力×２
出力型）の光スイッチが実現できる。
の他、光スイッチにも適用できる。その場合の基本構成
は図１あるいは図４に示すものと同様であってよい。但
し、２個のファラデー回転子は、ファラデー素子に電磁
石によって外部磁界を印加するものとし、外部磁界の向
き（電磁石への駆動電流の向き）を制御することで印加
磁界をファラデー回転角４５度と−４５度に切り換える
ことができるようにする。そして例えば第１の入出射部
を入射部に、第２の入出射部を出射部とする。これによ
って、電磁石による切り換え動作に対応して、例えばポ
ートからの出射光がポート又はポートのいずれか
に結合し、あるいはポートからの出射光がポート又
はポートのいずれかに結合する２×２型（２入力×２
出力型）の光スイッチが実現できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は上記のように、２芯フェルール
を使用して２つのポートに対して共通のレンズを組み合
わせ、光路補正素子によって平行なビームにするように
構成したことにより、部品点数が少なくて済むばかりで
なく、同時に２ポート分の組み立てが行えるために組み
立て工数の削減を図ることができる。また、ビーム間隔
を非常に狭くできるために、使用する光学素子の光軸方
向の長さ寸法及び光軸に垂直な方向の断面積が小さくて
よく、光サーキュレータや光スイッチの著しい小型化、
細径化が可能となる。更に、複屈折素子を用いた２段型
の構成となるために、高アイソレーションが実現でき
る。
を使用して２つのポートに対して共通のレンズを組み合
わせ、光路補正素子によって平行なビームにするように
構成したことにより、部品点数が少なくて済むばかりで
なく、同時に２ポート分の組み立てが行えるために組み
立て工数の削減を図ることができる。また、ビーム間隔
を非常に狭くできるために、使用する光学素子の光軸方
向の長さ寸法及び光軸に垂直な方向の断面積が小さくて
よく、光サーキュレータや光スイッチの著しい小型化、
細径化が可能となる。更に、複屈折素子を用いた２段型
の構成となるために、高アイソレーションが実現でき
る。
【００２８】特に、光路シフト機能を有する２個の複屈
折素子のうちの一方の長さを他方の長さの２倍に設定す
ると、４つのポートに対して光ビームが４つの別々の光
路を通るように設定できるために、より一層良好な特性
を持つアイソレーションを実現できる。
折素子のうちの一方の長さを他方の長さの２倍に設定す
ると、４つのポートに対して光ビームが４つの別々の光
路を通るように設定できるために、より一層良好な特性
を持つアイソレーションを実現できる。
【図１】本発明に係る循環型光サーキュレータの一実施
例を示す全体構成図。
例を示す全体構成図。
【図２】その入出射部の説明図。
【図３】図１に示す光サーキュレータの動作説明図。
【図４】本発明に係る循環型光サーキュレータの他の実
施例を示す全体構成図。
施例を示す全体構成図。
【図５】図４に示す光サーキュレータの動作説明図。
１０ 第１の複屈折素子
１２ ４５度ファラデー回転子
１４ １／２波長板
１６ 第２の複屈折素子
１８ ２芯フェルール
２０ レンズ
２２ 光路補正素子
２４ 第１の入出射部
２６ １／２波長板
３０ 第３の複屈折素子
３２ ４５度ファラデー回転子
３４ １／２波長板
３６ 第４の複屈折素子
３８ ２芯フェルール
４０ レンズ
４２ 光路補正素子
４４ 第２の入出射部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 徳増 次雄
東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電
気化学株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−61001（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 27/28
Claims (6)
- 【請求項１】 偏波分離合成機能を有する複屈折素子と
４５度ファラデー回転子と１／２波長板と光路シフト機
能を有する複屈折素子とを、その順序で一列に配列し、
その列の偏波分離構成機能を有する複屈折素子側の端部
に、２芯フェルールと共通のファイバ結合レンズと光路
補正素子からなる入出射部を配置し、これらの組み合わ
せからなるユニットを２組、入出射部が両端に位置する
ように一列に対向配置し、その対向している中間部で中
央の光路を除くように両側に１／２波長板を挿入したこ
とを特徴とする循環型光サーキュレータ。 - 【請求項２】 偏波分離合成機能を有する複屈折素子と
４５度ファラデー回転子と１／２波長板と光路シフト機
能を有する複屈折素子とを、その順序で一列に配列し、
その列の偏波分離合成機能を有する複屈折素子側の端部
に、２芯フェルールと共通のファイバ結合レンズと光路
補正素子からなる入出射部を配置し、これらの組み合わ
せからなるユニットを２組、入出射部が両端に位置する
ように一列に対向配置し、その対向している中間部で中
央の光路のみに１／２波長板を挿入したことを特徴とす
る循環型光サーキュレータ。 - 【請求項３】 両ユニットの光路シフト機能を有する複
屈折素子のうちの一方の複屈折素子が、他方の複屈折素
子の２倍の長さに設定されている請求項１又は２記載の
循環型光サーキュレータ。 - 【請求項４】 各ファラデー回転子は、ファラデー素子
に永久磁石によって磁界を印加する構造である請求項１
乃至３のいずれかに記載の循環型光サーキュレータ。 - 【請求項５】 偏波分離合成機能を有する複屈折素子と
４５度ファラデー回転子と１／２波長板と光路シフト機
能を有する複屈折素子とを、その順序で一列に配列し、
その列の偏波分離合成機能を有する複屈折素子側の端部
に、２芯フェルールと共通のファイバ結合レンズと光路
補正素子からなる入出射部を配置し、これらの組み合わ
せからなるユニットを２組、入出射部が両端に位置する
ように一列に対向配置し、その対向している中間部で中
央の光路を除くように両側に１／２波長板を挿入し、各
ファラデー回転子は、電磁石によりファラデー素子への
印加磁界を可変してファラデー回転角を４５度と−４５
度に切り換える構造とした２×２型の光スイッチ。 - 【請求項６】 偏波分離合成機能を有する複屈折素子と
４５度ファラデー回転子と１／２波長板と光路シフト機
能を有する複屈折素子とを、その順序で一列に配列し、
その列の偏波分離合成機能を有する複屈折素子側の端部
に、２芯フェルールと共通のファイバ結合レンズと光路
補正素子からなる入出射部を配置し、これらの組み合わ
せからなるユニットを２組、入出射部が両端に位置する
ように一列に対向配置し、その対向している中間部で中
央の光路のみに１／２波長板を挿入し、各ファラデー回
転子は、電磁石によりファラデー素子への印加磁界を可
変してファラデー回転角を４５度と−４５度に切り換え
る構造とした２×２型の光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26276698A JP3375287B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 循環型光サーキュレータ及び光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26276698A JP3375287B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 循環型光サーキュレータ及び光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000089164A JP2000089164A (ja) | 2000-03-31 |
| JP3375287B2 true JP3375287B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=17380300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26276698A Expired - Lifetime JP3375287B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 循環型光サーキュレータ及び光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3375287B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107670A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-10 | Fdk Corp | 光サーキュレータ及び光スイッチ |
-
1998
- 1998-09-17 JP JP26276698A patent/JP3375287B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000089164A (ja) | 2000-03-31 |
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