JPH01205121A - 光分波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高度な加工部品を必要とせず、しかも小型で
低損失な多波長の光分波器に関するものである。

（従来の技術） 従来、偏光多重を応用した光分波器において、複屈折性
や旋光性の分散を利用して多重構成光の偏光方向を直交
させた後、複屈折素子や偏光ビームスプリッタなどの偏
光分離素子を用いてこれを分離する構成のものがある。

（発明が解決しようとする課題） 従来の技術では、波長多重された直線偏光の偏光方向を
直交させた後、固有偏光のある偏光分離素子によって、
各波長の光に分離するので、原理的に、２波の分波しか
行なえない。また、従来技術の光分波器を従属接続して
多波長化したとしても、第１段目の分波では、波長多重
光を２つのグループに群分波するので、それぞれのグル
ープに含まれる光の偏光方向は平行でなければならず、
これから、波長配置に制限が生じ、−船釣には等間隔の
波長配置とならざるを得ないといった問題がある。

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決する
と共に高度な加工部品を必要とせずしかも小型で低損失
な多波長の光分波器を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、入力される波長多重
光を波長が異なる各構成光ごとに分離して出力する光分
波器において、波長多重された各構成光をその偏光方向
が同一の直線偏光にする偏光子と、該偏光子により直線
偏光された各構成光の偏光方向をそれぞれ波長の違いに
対応して異なる角度回転する旋光子と、該旋光子により
回転され入射する直線偏光の偏光方向によって異なる位
置から出射する二軸光学結晶とから構成したことを特徴
とする。

（作用） 本発明では、波長多重光を偏光子を通過させることによ
って、その偏光方向が同一の直線偏光になり、該直線偏
光された各構成光を旋光子を通過させることによって、
各構成光の偏光方向がそれぞれ波長の違いに対応して異
なる角度回転し、最後に、各人なる角度だけ回転した各
構成光は二輪光学結晶を通過することによってその偏光
方向によって異なる位置から出射し各構成光に分離する
。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示す３波分波の場合の
光分波器の構成図であり、１は入力光ファイバ、２−１
〜２−３は出力光ファイバ、３はコリメート用レンズ、
４−１〜４−３は集束用レンズ、５は偏光子、６は旋光
子、７は二軸光学結晶である。また、Ｘ＊　　ｙｒ　　
ｚは仮に定めた直交系の座標軸を示し、Ａ、Ｂは、それ
ぞれ旋光子６の光の入射面、出射面を、Ｃは二軸光学結
晶７の光の出射面を示す。

入力光ファイバ１はコリメート用レンズ３と光軸を一致
させて、その端面がコリメート用レンズ３の焦点に位置
するように設定している。同様に、出力光ファイバ２−
１〜２−３は、それぞれ、集束用レンズ４−１〜４−３
と光軸を一致させ、その端面が集束用レンズ４−１〜４
−３の焦点に位置するように設定されている。偏光子５
は、Ｘ軸方向に振動する光を通過するようにしである。

また、二軸光学結晶７は、その主光軸に垂直な面が表面
となるよう厚さｄで切り出し、その一つの表面Ｃ側には
、軸出しされた出力光ファイバ２−１〜２−３と集束用
レンズ４−１〜４−３が直径ａの円周上にそれぞれ光軸
が位置するように配置されている。円の直径ａと二軸光
学結晶７の厚さｄは、二軸光学結晶７の屈折率をｎｌ、
ｎ２．ｎ３とした時、 ａ２−ｄ２１　（ｎ２　／ｎｌ　）２−１１（１−（ｎ
２　／ｎ３　）　２　） を満足するように決められている。ただし、ｎｌ＜ｎ２
　＜ｎ３とした。

さて、入力光ファイバ１から放射された波長λ１．λ２
．λ３の波長多重光はコリメート用レンズ３で平行光束
に変換され、偏光子５を通過することによって、Ｘ軸方
向に振動する直線偏光となる。この直線偏光は旋光子６
を通過するが、この通過直線偏光の偏光方向は、旋光子
６の旋光能の分散のため、波長に応じて、それぞれ異な
る。

ここでは、波長λｌ、λ２．λ３の光の旋光子６を通過
した後の偏光方向をＸ軸を基準として反時計回りにａＰ
ｌった角度で示し、それぞれθ１．θ２゜θ３とする。

第２図は、波長λ１．λ２．λ３の光の旋光子６を通過
する前後、すなわち、面Ａ。

Ｂでの偏光方向を模式的に示した図である。旋光子６を
通過した光は、次に、二軸光学結晶７に入射する。上述
のように、二軸光学結晶７が主光軸に垂直な面で切断さ
れ、光がこの面に垂直に入射するものとすると、二軸光
学結晶７の内部円錐屈折の性質から、通過直線偏光の偏
光方向に対応して、面Ｃでは、直径ａの円周上の異なる
点がら光が出射する。ここで、直径ａの円の中心を０１
光が二軸光学結晶７を直進した時の円周上の点をＤとし
て、偏光方向θの直線偏光が出射する位置を直線ＯＤを
基準として反時計回りに測った角度αで表わすと、 α−ｗ２θ の関係から、波長λｌ、λ２．λ３の光は、それぞれ、
中心０１直径ａの円周上のαｌ−２θ１１α２−２θ２
、α３−２θ３の位置がら出射する。

この面Ｃからの、波長λ１．λ２．λ３の光の出射の様
子を模式的に示したのが第３図である。したがって、角
度α１の位置に軸出しされた集束用レンズ４−ｉと出力
光ファイバ２−ｉを設定しておけば、波長λｌの光は、
それぞれ、集束用レンズ４−１で集束されて出力光ファ
イバ２−１に結合することとなり、分波が行なわれる。

以上の説明では３波の分波の場合について説明したが、
旋光子６による通過光の波長に対応する偏光方向の回転
はアナログ的であり、さらに、二軸光学結晶７による上
記の波長により異なる偏光方向を位置の違いに変換する
機能もアナログ的であるので、波長多重数がさらに多数
の場合についても同様に、本発明の光分波器が適用でき
ることは明らかであろう。

なお、これまでの説明では、入力光ファイバ１は通常の
光ファイバを仮定してきた。このため、入力光ファイバ
１から放射される光は無偏光であると考えられ、偏光子
５を通過することにより３ｄＢの損失が生じる。入力光
ファイバ１として偏光保持ファイバを使用すれば、その
放射光を直線偏光にできるので、偏光子５を省略できる
と共に、上記の３ｄＢの損失もなくすことができる。

次に、第４図に本発明の別の実施例で波長多重数が３波
の場合の構成を示す。本構成では、入力光ファイバ１が
通常の光ファイバであっても、過剰損失３ｄＢを生じな
い。第４図で、８は偏光ビームスプリッタ、９はミラー
、１ｏ−１〜１ｏ−３は光ファイバ、１１−１〜１１−
３は接続光ファイバ、１２−１〜１２−３は集束用レン
ズ、１３−１〜１３−３は集束用レンズ、１４−１〜１
４−３はコリメート用レンズ、１５−１〜１５−３はコ
リメート用レンズ、１６は偏光ビームスプリッタであり
、符号１．２−１〜２−３．３．４−１〜４−３．６．
７は第２図と同じものを示している。接続光ファイバ１
ｏ−１〜１０−３．１１−１〜１１−３は、偏光保持光
ファイバを用いる必要がある。またｘ、ｙ、ｚは仮に定
めた直交系の座標軸を示している。

第１図の実施例と同様に、入力光ファイバ１とコリメー
ト用レンズ３、あるいは、接続光ファイバ１０−１〜１
０−３と集束用レンズ１２−１〜１２−３、コリメート
用レンズ１４−１〜１４−３、接続光ファイバ１１−１
〜１１−３と集束用レンズ１３−１〜１Ｂ−３、コリメ
ート用レンズ１５−１〜１５−３は、それぞれ、光軸が
一つの直線上に乗るように設定されている。また、集束
用レンズ１２−１〜１２−３と接続光ファイバ１０−１
〜１０−３の系、あるいは、集束用レンズ１３−１〜１
３−３と接続光ファイバ１１−１〜１１−３の系は、そ
れぞれ、二軸光学結晶７の片側の表面側で直径ａの円周
上に設定されている。

入力光ファイバ１から放射された波長がλ１゜λ２．λ
３の波長多重光はレンズ３で平行光束に変換され、偏光
ビームスプリッタ８で、ｙ軸方向に振動する直線偏光と
Ｘ軸方向に振動する直線偏光に分けられる。ｙ軸方向に
振動する直線偏光は偏光ビームスプリッタ８を透過し、
旋光子６に入射する。一方、Ｘ軸方向に振動する直線偏
光は偏光ビームスプリッタ８で反射され、ミラー９でさ
らに反射されたあと、ｙ軸方向に振動する直線偏光とは
位置を違えて旋光子６に入射する。ここで、旋光子６は
、波長λｌ、λ２．λ３の光に対して、その偏光方向を
、それぞれ、第１図の説明で示したのと同じ角度だけ回
転するものとすると、偏光ビームスプリッタ８を透過し
て旋光子６に入射した波長λｌ、λ２．λ３の光の偏光
方向は旋光子６の出射点で、それぞれπ／２＋θ１１π
／２十θ２、π／２＋θ３となる。同様に、偏光ビーム
スプリッタ８、ミラー９で反射して旋光子６に入射した
波長λ１．λ２．λ３の光の偏光方向は、旋光子６の出
射点で、それぞれ、θｌ、θ２゜θ３となる。これらの
光はさらに二軸光学結晶７に入射して内部円錐屈折され
る。したがって、第１図の説明と同様に、偏光ビームス
プリッタ８を透過して旋光子６に入射した光、あるいは
偏光ビームスプリッタ８、ミラー９で反射して旋光子６
に入射した光は、直径ａの円周上の異なる点がら二軸光
学結晶７を出射する。ここで、偏光ビームスプリッタ８
を透過して旋光子６に入射した光について考える。この
場合の直径ａの円の中心をＰ１光が二軸光学結晶７を直
進した時の円周上の点をＥとして、光が出射する位置を
直線ＰＥを基準として反時計回りに測った角度で表すと
、波長λ１゜λ２．λ３の光に対して、それぞれ、π＋
２θ１゜π＋２θ２．π＋２θ３となる。したがって、
集束用レンズ１２−１〜１２−３と接続光ファイバ１０
−１〜１０−３の系を第５図（ａ）のように設定してお
けば、波長λｌの光は集束用レンズ１２−１で集束され
、接続光ファイバ１０−１に結合する。つぎに、偏光ビ
ームスプリッタ８、ミラー９で反射して旋光子６に入射
した光について考える。この場合の直径ａの円の中心を
Ｑ１光が二軸光学結晶７を直進したときの円周上の点を
Ｆとして、光が出射する位置を直線ＱＦを基準として反
時計回りに測った角度で表すと、波長λ１．λ２゜λ３
の光に対して、それぞれ２θ１，２θ２，２θ３となる
。したがって、集束用レンズ１３−１〜１３−３の接続
光ファイバ１１−１〜１１−３の系を第５図　（ｂ）の
ように設定しておけば、波長λＩの光は集束用レンズ１
３−１で集束され、接続光ファイバ１１−１に結合する
。

接続光ファイバ１０−１、あるいは、接続光ファイバ１
１−１に結合した波長λ１の光は、接続光ファイバ１０
−１．１１−１によって導波されて、コリメート用レン
ズ１４−１、あるいは、コリメート用レンズ１５−１か
ら平行光束となって放射される。この時、集束用レンズ
１２−１側からコリメート用レンズ１４−１側へ接続光
ファイバ１０−１で伝達される光は直線偏光が保たれ、
コリメート用レンズ１４−１側ではその偏光方向がＸ軸
方向で放射されるものとする。同様に、集束用レンズ１
３−■側からコリメート用レンズ１５−１側へ接続光フ
ァイバ１１−Ｉで伝達される光は直線偏光が保たれ、コ
リメート用レンズ１５−■側ではその偏光方向がＸ軸方
向で放射されるものとする。したがって、コリメート用
レンズ１４−１．あるいは、コリメート用レンズ１５−
１から平行光束として放射される波長λｌの光は偏光ビ
ームスプリッタ１６で合波され、集束用レンズ４−１で
集束されて出力光ファイバ２−１に結合する。

以上説明したように、本実施例では、入力光ファイバ１
から放射した光は、偏光ビームスプリッタ８で偏光方向
が直交する２つの直線偏光に分割されるが、波長λｌの
光はいずれも同一の出力光ファイバ２−１に結合するの
で、第１図の実施例で述べたような、無偏光の入力光を
直線偏光に変換することによって生じる挿入損失の増加
はない。

また、偏光ビームスプリッタ８で分割されたＸ軸方向に
振動する光が接続光ファイバ１０−１に、あるいは、Ｘ
軸方向に振動する光が接続光ファイバ１１−１に分波さ
れろ過程は、第１図の実施例と全く同じであるので、波
長多重数がＮ波の光分波器に拡張できることは明らかで
あろう。

第１図の実施例、あるいは、第４図の実施例で用いてい
る直線偏光の偏光方向を回転する旋光子６は、二酸化テ
ルルや水晶などの光学活性結晶が適当である。場合によ
っては、磁気光学効果も利用できる。また、光を直交す
る２つの偏光に分離したり、あるいは逆に、これらを合
波したりするのに用いている偏光ビームスプリッタ８、
偏光ビームスプリッタ１６は複屈折結晶や、これを用い
たウオラストン・プリズムやロション・プリズム、サバ
ール板などを用いても同様な効果が期待できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では、波長多重構成光の波
長窓じて直線偏光の偏光方向を所定の方向に向けたあと
、二軸光学結晶を用いて、偏光方向の違いを出力位置の
変化に変えて分波を行なうものであり、二軸光学結晶に
は定まった固有偏光がなく、その主光軸方向から入射さ
れた直線偏光は、その偏光の方位にしたがって異なる方
向へ進行し、異なった点から出射する。このため入射し
た異なる波長のＮ波の光は旋光子の分散により。

その偏光方向は波長により異なるＮ方向となり、各波長
の光は二軸光学結晶から別々の点から出力されることに
なり、Ｎ波の光分波器となる。従って、本発明では、高
度な加工部品を特別に用いないでも、小型で低損失な多
波長の光分波器を実現できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例で３波分波の場合の構成
を示す図、第２図は第１図に示した実施例の旋光子入射
面、出射面での各波長の光の偏光方向を示す模式図、第
３図は第１図に示した実施例の二軸光学結晶出射面での
各波長の光の出射位置を示す模式図、第４図は本発明の
別の実施例で３波分波の場合の構成図、第５図は第４図
に示した実施例の接続光ファイバの配置図である。 １・・・入力光ファイバ、２・・・出力光ファイバ、３
・・・コリメート用レンズ、４・・・集束用レンズ、５
・・・偏光子、６・・・旋光子、７・・・二軸光学結晶
、８・・・偏光ビームスプリッタ、９・・・ミラー、１
０・・・接続光ファイバ、１１・・・接続光ファイバ、
１２・・・集束用レンズ、３・・・集束用レンズ、１４
・・・コリメート用レンズ、１５・・・コリメート用レ
ンズ、１６・・・偏光ビームスプリッタ。 特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力される波長多重光を波長が異なる各構成光ごとに
   分離して出力する光分波器において、波長多重された各
   構成光をその偏光方向が同一の直線偏光にする偏光子と
   、該偏光子により直線偏光された各構成光の偏光方向を
   それぞれ波長の違いに対応して異なる角度回転する旋光
   子と、該旋光子により回転され入射する直線偏光の偏光
   方向によって異なる位置から出射する二軸光学結晶とか
   ら構成したことを特徴とする光分波器。