JPH03208006A - 偏光制御装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、偏光状態が未知な入射光を偏光状態が既知
な任意の偏光に変換する偏光制御装置についてのもので
ある。

［従来の技術コ 次に、従来技術による偏光装置の構戒を第２図により説
明する。

第２図のｌと２は位相補償器、４はビームスプリッタ，
工ｌは入射光、１２は出力光、１３はモ二夕光、２ｌは
ビームスプリツタ、２２はウオラストンプリズム、２３
と２４は光検出器，２５は制御部、２６は１／４波長板
、２７はウオラストンプリズム、２８と２９は光検出器
、３０は制御部である。

入射光上工は、位相補償器上・２を通過した後に、ビー
ムスプリッタ４で出力光１２とモニタ光１３に分離され
る。

泣相補償器工・２には、電気光学結晶に電圧を加えると
生ずる複屈折や、ガラスなどに応力を加えると生ずる複
屈折などを利用することができる。

モニタ光１３は、モニタ光１４・１５に分離される。

モニタ光１４は、ウォラストンプリズム２２で直交した
偏光成分に分離され、光検出器２３・２４および制御部
２５で直交偏光戒分のパワー差を検出して位相補償器１
を制御する。

モニタ光１５は、↓／４波長板２６を通過し、ウォラス
トンプリズム２７で２つの直交した偏光戒分に分離され
、光検出器２８・２９および制御部３０で直交偏光或分
のパワー差を検出して位相補償器２を制御する。

２つの位相補償器１・２の主軸方向は、互いに４５゜傾
けて配置される。

２つのウオラストンプリズム２２・２７の主軸方向も互
いに４５゜傾けて配置され、ウオラストンプリズム２２
の主軸方向は、１／４波長板２６の主軸方向と一致して
配置される。

光検出器２３・２４の出力は制御部２５に入り、その出
力差がｒＯＪになるようにする。

すなわち、モニタ光ｌ４の直交偏光或分の差が「０」に
なるように位相補償器１を制御する。

これにより、入射光１ｌの偏光主軸の方向をウオラスト
ンプリズム２７の主軸方向と一致させることができる。

光検出器２８・２９の出力は制御部３０に入り、その出
力差がｒＯＪになるように位相補償器２を制御する。

これにより、入射光１１が直線偏光に制御される。

［発明が解決しようとする課題］ 第２図の従来技術では、検出系の構或によって、それぞ
れのモニタ光の直交偏光戊分の出力差を「０」とするよ
うな制御に限られるので、出力光の偏光状態が直線偏光
に限定される。

また、検出系に他の構成を用いたとしても、２つの位相
補償器では、入射偏光の直交偏光成分に対する位相差の
制御に限られるので、偏光の状態を連続的に変えること
はできないという問題かある。

この発明は、偏光状態を制御する系として、２個の位相
補償器と１個の偏光回転器を採用し、偏光状態を検出す
る系として、２つの位相補償器の主軸方向と重ならない
ように、その透過軸方向が配置された検光子と、検光子
で透過した光を受光する光検出器を採用して、偏光状態
を直線偏光、楕円偏光および円偏光の任意の偏光にする
ことができ、また、その偏光主軸方位角を任意に調整す
ることができ、かつ、それらの偏光状態を連続的に変化
させることができる偏光制御装置の提供を目的とする。

［ｔｌＤを解決するための手段］ この目的を達成するために、この発明では、入射光１１
に対して位相差を与える第１の位相補償器上と、第１の
位相補償器１を通過した入射光１１に対して第１の位相
補償Ｄ１と４５″違う方向に位相差を与える第２の位相
補償器２と、第２の位相補償器２を通過した入射光１工
の偏光面を回転させる偏光回転器３と、偏光回転器３を
通過した入射光１１を出力光１２とモニタ光ｌ３に分離
するビームスプリッタ４と、第↓の位相補償器１と第２
の位相補償器２の主軸方向に対して透過軸方向が重なら
ない位置に配置され、第１の位相補償器１、第２の位相
補償器２および偏光回転器３による偏光制御状態を光量
に変換する検光子５と、検光子５を通過したモニタ光１
３を検出する光検出器６と、光検出器６の出力を入力と
し、第１の位相補償器１、第２の位相補償器２および偏
光回転器３を制御する制御部７とを備える。

次に、この発明による偏光制御装置の構戒を第１図によ
り説明する。

第１図の１と２は位相補償器、３は偏光回転器、４はビ
ームスプリツタ、５は検光子、６は光検出器、７は制御
部である。

［作用］ 次に、第１図の位相補償器１・２、検光子５の配置を第
３図により説明する。

第３図は、位相補償器１の複屈折軸方向をＸ軸方向にと
り、位相補償器２の複屈折軸方向を位相補償器１に対し
て−４５゜にとり、検光子５の透過軸方向をＸ軸方向に
対してα０にとった場合を示したものである。

ただし、位相補償器２の複屈折軸方向は、位相補償器１
の複屈折軸方向に対して＋４５″でもよい。

また、検光子５の透過軸方向α０が位相補償器１または
位相補償器２の複屈折軸方向と重なった場合には、複屈
折軸方向が重なっている位相補償器の位相補償量が変化
しても、検光子５を透過する光量が変化しないので、検
光子５の透過軸方向α゜と位相補償器工・２の複屈折軸
方向は、重ならないようにする必要がある。

位相補償器１・２の後部には、磁界の大きさで偏光主軸
方位角を自由に回転できるファラデー回転子などの偏光
回転器３を配置することにより、任意の入射偏光を既知
の任意の偏光に連続的に変換することができる。

次に、任意の入射偏光を既知の任意の偏光に連続的に変
換する過程を第４図と第５図により説明する。

第４図の下側に表示されたＰ−Ｑ−Ｒは、それぞれ第５
図の上側に表示されたＰ−Ｑ−Ｒで連絡される。

任意の偏光をもつ入射光１ｌは、位相補償器１の制御で
、Ｘ軸上またはＹ軸上に偏光主軸方位角をもつ偏光に変
換される。

このとき、入射光１１の偏光主軸方位角がＸ軸上または
Ｙ軸上と違う場合には、入射光１ｌと偏光の形は違うが
偏光主軸方位角はＸ軸上またはＹ軸上になるように位相
補償器上で制御される。

位相補償器ｌで偏光主軸方位角をＸ軸上またはＹ軸上に
制御された入射光１１は、位相補償器２で偏光主軸方位
角がＸ軸上またはＹ軸上の任意の偏光に変換される。

したがって、位相補償器１・２でＸ軸上またはＹ軸上に
偏光主軸方位角をもつ特定の偏光に変換した後に、偏光
回転器３で偏光を回転させることにより、偏光主軸方位
角が連続的に変化する偏光を取り出すことができる。

また，偏光回転器３の偏光回転角を特定の角度で固定し
て、位相補償器２で偏光の形を変化させることにより、
偏光の形が連続的に変化する偏光を取り出すこともでき
る。

なお、位相補償器２と偏光回転器３を連続的に制御する
ことにより、偏光の形と偏光主軸方位角が連続的に変化
する偏光に制御することもできる。

［実施例］ 次に、検光子５の透過軸方向を２５゜として、第１図の
位相補償器工・２と偏光回転器３の動作を第６図から第
１０図により説明する。

第６図は、入射光１１が任意の楕円偏光の場合の例であ
る。

第７図は、位相補償器１で入射光１ｌの位相差を変えた
ときの偏光主軸方位角をＸ軸上またはＹ軸上に重なるよ
うに制御した偏光状態を示し、第８図は、位相補償器１
での制御過程における検光子５を透過した後のモニタ光
１３の光量の変化を示す図である。

入射光１１の偏光主軸方位角をＸ軸上またはＹ軸上に重
ねるには、はじめに位相補償器２で与える位相差をゼロ
、偏光回転器３で与える回転角をゼロとし、検光子５を
通過したモニタ光工３の光量を光検出器６で受光し、光
量が最大となるような位相差δＭＡＸまたは最小となる
ような位相差δＭＩＮを与えるように、制御部７で位相
補償器１を制御する。

このとき、入射光１１の偏光状態は、光検出器６の受光
量が最大の場合は第９図のような直線偏光となり、最小
の場合は第１０図のような直線偏光となる。

次に、光検出器６の受光量が最大の場合、いいかえると
、偏光状態が第９図のような直線偏光の場合には位相補
償器１で与える位相差を（δＭＡＸ一π／２）にする。

また、最小の場合には、位相補償器１で与える位相差を
（δＭＩＮ＋π／２）とすることにより、第７図のよう
に偏光主軸方位角がＸ軸上またはＹ軸上に重なった右回
りの楕円偏光が得られる。

ただし、光検出器６の出力が最大のときに与える位相差
を（δＭＡＸ＋π／２）、最小のときに与える位相差を
（δＭＩＮ−π／２）として、偏光主軸方位角がＸ軸上
またはＹ軸上に重なった左回りの楕円偏光としてもよい
。

第７図のように制御された入射光１１に、位相補償器２
でＸ軸に対して＋４５゜　または−４５゜方向に位相差
を与え、光検出器６で検出される光量が最大となったと
き、入射光１１の偏光状態はＸ軸方向直線偏光となる。

なお、位相補償器２を光検出器６で検出される光量が最
小になるように制御して、入射光１１をＹ軸方向直線偏
光にしてもよい。

さらに、Ｘ軸方向直線偏光に制御された状態から、−４
５゜方向に配置された位相補償器２の位相補償量を減少
させていくと、直線偏光から右回り楕円偏光の状態にな
って、右回り円偏光が得られる。

位相補償量を増加させていくと、直線偏光から左回り楕
円偏光の状態になって、左回り円偏光が連続的に得られ
る。

また、位相補償器２で偏光主軸方位角をＸ軸上またはＹ
軸上に制御された偏光を、偏光回転器３で偏光主軸方位
角を回転させることにより、偏光主軸方位角だけが違う
偏光を連続的に得ることができる。

なお、位相補償器１・２にファイバの光弾性効果を用い
、偏光回転器３にファイバのファラデー効果を利用した
素子を用いることができる。また、ビームスプリッタ４
にファイバカプラを用い、検光子５にファイバ偏光子を
用いても同じ動作をさせることができる。

［発明の効果］ この発明によれば、任意の入射偏光に対して、位相補償
器で偏光主軸方位角が一定な直線偏光、楕円偏光および
円偏光に変換することができ、かつ、位相補償器の後部
に配置した偏光回転器で偏光主軸方位角を任意に調整で
きるので、偏光の状態が既知な任意の偏光を取り出すこ
とができ、かつ，連続的に変化する偏光を取り出すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

ｗ１図はこの発明による偏光制御装置の構成図、第２図
は従来技術による偏光制御装置の構戒図、第３図は第１
図の位相補償器１・２および検光子５の配置説明図、第
４図・第５図は任意の入射光１１を既知の任意の偏光に
連続的に変換する過程の説明図、第６図から第１０図は
検光子５の透過軸方向を２５゜にした場合の第１図の位
相補償器ｌ・２および偏光回転器３の動作説明図である
。 １・・・・・・位相補償器、２・・・・・・位相補償器
、３・・・・・・偏光回転器、４・・・・・・ビームス
プリツタ、５・・・・・・検光子、６・・・・・・光検
出器、７・・・・・・制御部、１１・・・・・・入射光
、１２・・・・・・出力光、１３・・・・・・モニタ光
、ｌ４・１５・・・・・・モニタ光、２１・・・・・・
ビームスプリツタ、２２・・・・・・ウォラストンプリ
ズム、２３・２４・・・・・・光検出器、２５・・・・
・・制御部、２６・・・・・・１／４波長板、２７・・
・・・・ウォラストンプリズム、２８　・ ２９・・・・・・光検出器、 ３０・・・・・・制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入射光（１１）に対して位相差を与える第１の位相補償
   器（１）と、 第１の位相償償器（１）を通過した入射光（１１）に対
   して第１の位相補償器（１）と４５゜違う方向に位相差
   を与える第２の位相補償器（２）と、第２の位相補償器
   （２）を通過した入射光（１１）の偏光面を回転させる
   偏光回転器（３）と、偏光回転器（３）を通過した入射
   光（１１）を出力光（１２）とモニタ光（１３）に分離
   するビームスプリッタ（４）と、 第１の位相補償器（１）と第２の位相補償器（２）との
   主軸方向に対して透過軸方向が重ならない角度で配置さ
   れ、第１の位相補償器（１）、第２の位相補償器（２）
   および偏光回転器（３）による偏光制御状態を光量に変
   換する検光子（５）と、検光子（５）を通過したモニタ
   光（１３）を検出する光検出器（６）と、 光検出器（６）の出力を入力とし、第１の位相補償器（
   １）、第２の位相補償器（２）および偏光回転器（３）
   を制御する制御部（７）とを備えることを特徴とする偏
   光制御装置。