JPH0529882B2 - - Google Patents
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- JPH0529882B2 JPH0529882B2 JP18995489A JP18995489A JPH0529882B2 JP H0529882 B2 JPH0529882 B2 JP H0529882B2 JP 18995489 A JP18995489 A JP 18995489A JP 18995489 A JP18995489 A JP 18995489A JP H0529882 B2 JPH0529882 B2 JP H0529882B2
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- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 13
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
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Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、光アイソレータ等の光部品に適用さ
れるグラントムソンプリズムに関する。
れるグラントムソンプリズムに関する。
（従来の技術）
光通信システムにおいて、レーザ光源からの光
を利用し各種情報を光フアイバを経由して所望の
通信先に送信することが行われている。この場合
送信されたレーザ光が何らかの原因で外部から反
射されて戻つてきてレーザ光源に入射されると、
レーザ光源の発振が不安になるので、通信に支承
を来たすようになる。このためレーザ光源に対す
る反射光の入射を防止して、安定なレーザ発振が
行われるように光アイソレータが用いられてい
る。
を利用し各種情報を光フアイバを経由して所望の
通信先に送信することが行われている。この場合
送信されたレーザ光が何らかの原因で外部から反
射されて戻つてきてレーザ光源に入射されると、
レーザ光源の発振が不安になるので、通信に支承
を来たすようになる。このためレーザ光源に対す
る反射光の入射を防止して、安定なレーザ発振が
行われるように光アイソレータが用いられてい
る。
第６図はこのような光アイソレータの一例を示
すもので、１，２はプリズムから成る第１及び第
２の偏光子、３は両者間に配置されたフアラデー
回転子、４，５は第１及び第２の偏光子１，２を
支持する偏光子ホルダ、６は永久磁石である。
すもので、１，２はプリズムから成る第１及び第
２の偏光子、３は両者間に配置されたフアラデー
回転子、４，５は第１及び第２の偏光子１，２を
支持する偏光子ホルダ、６は永久磁石である。
このような構造によればレーザ光源から順方向
に第１の偏光子１に光が入射されると、この入射
光は破線の光軸Ｌに対して一定の偏光面を持つ光
成分だけが通過され、それに垂直な偏波面を持つ
成分は通過されない。反射光が逆方向に第２の偏
光子２に入射されたときも同様にある一定の偏波
面を持つ光成分のみが通過される。これら第１及
び第２の偏光子１，２を各々順方向に及び逆方向
に通過した光はフアラデー回転子３によつて偏光
面の方位が45゜回転するが、この回転方向は光の
進行方向に対して非可逆であるから、順方向と逆
方向ではフアラデー回転子３を出た光の偏光面は
90゜異なることになる。このため第１及び第２の
偏光子１，２において逆方向からの光は入射方向
には戻らずに、偏光子によつてプリズムの斜面に
おいて反射される。これにより順方向の偏光成分
のみが光フアイバーに集光され、逆方向では両方
の偏光成分とも入射方向に戻らないようになつて
反射光の影響を防止することができる。
に第１の偏光子１に光が入射されると、この入射
光は破線の光軸Ｌに対して一定の偏光面を持つ光
成分だけが通過され、それに垂直な偏波面を持つ
成分は通過されない。反射光が逆方向に第２の偏
光子２に入射されたときも同様にある一定の偏波
面を持つ光成分のみが通過される。これら第１及
び第２の偏光子１，２を各々順方向に及び逆方向
に通過した光はフアラデー回転子３によつて偏光
面の方位が45゜回転するが、この回転方向は光の
進行方向に対して非可逆であるから、順方向と逆
方向ではフアラデー回転子３を出た光の偏光面は
90゜異なることになる。このため第１及び第２の
偏光子１，２において逆方向からの光は入射方向
には戻らずに、偏光子によつてプリズムの斜面に
おいて反射される。これにより順方向の偏光成分
のみが光フアイバーに集光され、逆方向では両方
の偏光成分とも入射方向に戻らないようになつて
反射光の影響を防止することができる。
このような光アイソレータにおいて、入射され
た光のうち特定の偏光面を持つ光だけを通過させ
るように作用する第１又は第２の偏光子１，２と
しては、第４図に示すようなグラントムソンプリ
ズムが多く採用されている。このグラントムソン
プリズム１０は例えばルチル単結晶から成る第１
のプリズム片１０ａと第２のプリズム片１０ｂと
が接着層１１によつて一体化されて形成されてい
る。ルチル単結晶は複屈折率が0.29と大きくて水
溶性がなく、また酸、アルカリに強くて化学的に
安定である等プリズム材料として優れた条件を備
えている。第１及び第２のプリズム片１０ａ，１
０ｂは例えば波長1.3μｍに対しては常光の屈折率
nO＝2.44、異常光の屈折率nE＝2.69を有し、一方
接着層１１は1.4乃至1.6の屈折率を有している。
なお第１及び第２のプリズム片１０ａ，１０ｂの
頂角θtは30゜乃至40゜に設定されている。
た光のうち特定の偏光面を持つ光だけを通過させ
るように作用する第１又は第２の偏光子１，２と
しては、第４図に示すようなグラントムソンプリ
ズムが多く採用されている。このグラントムソン
プリズム１０は例えばルチル単結晶から成る第１
のプリズム片１０ａと第２のプリズム片１０ｂと
が接着層１１によつて一体化されて形成されてい
る。ルチル単結晶は複屈折率が0.29と大きくて水
溶性がなく、また酸、アルカリに強くて化学的に
安定である等プリズム材料として優れた条件を備
えている。第１及び第２のプリズム片１０ａ，１
０ｂは例えば波長1.3μｍに対しては常光の屈折率
nO＝2.44、異常光の屈折率nE＝2.69を有し、一方
接着層１１は1.4乃至1.6の屈折率を有している。
なお第１及び第２のプリズム片１０ａ，１０ｂの
頂角θtは30゜乃至40゜に設定されている。
さてグラントムソンプリズムの動作原理につい
て説明する。
て説明する。
以下ではルチル単結晶のようにnO＜nEの場合を
考えるが、方解石のようにnO＞nEの場合でも常光
と異常光の役割が逆転するだけで原理は同じであ
る。
考えるが、方解石のようにnO＞nEの場合でも常光
と異常光の役割が逆転するだけで原理は同じであ
る。
一般に屈折率が大きい媒質から小さい媒質へ光
が入射する場合、入射角度がある値以上になると
全反射する。
が入射する場合、入射角度がある値以上になると
全反射する。
第４図のグラントムソンプリズムにおいて第１
のプリズム片１０ａから接着層１１へ光がθinの
角度で入射する場合 異常光が全反射する条件は sinθin＞na／nE ……(1) 常光が全反射する条件は sinθin＞na／nO ……(2) である。
のプリズム片１０ａから接着層１１へ光がθinの
角度で入射する場合 異常光が全反射する条件は sinθin＞na／nE ……(1) 常光が全反射する条件は sinθin＞na／nO ……(2) である。
但しθin：接着層の法線ｌと光軸Ｌとのなす角
度。
度。
na：接着層の屈折率。
nO：常光に対する屈折率。
nE：異常光に対する屈折率。
nO＜nEの場合、異常光は全反射するが、常光は
全反射しない入射角度が存在し、このような角度
で光を入射させると偏光子として動作する。式で
表わすと sin-1（na／nE）＜θin＜sin-1（na／nO） ……(3) の範囲である。
全反射しない入射角度が存在し、このような角度
で光を入射させると偏光子として動作する。式で
表わすと sin-1（na／nE）＜θin＜sin-1（na／nO） ……(3) の範囲である。
次に空気とプリズム片１０ａとの境界における
光の入射角度θinOとθinとの関係は第１図のよう
にθinOを定義すれば、 θin＝θt＋sin-1（sinθinO／nP） で示される。
光の入射角度θinOとθinとの関係は第１図のよう
にθinOを定義すれば、 θin＝θt＋sin-1（sinθinO／nP） で示される。
但しθt：プリズムの頂角、
nP：プリズムの屈折率、
であるから、θinOに対する動作角度範囲は
sin-1｛nEsin（sin-1（na／nE）−θt）｝＜θinO＜sin
-1｛nOsin（sin-1（na／nO）−θt）｝……(4) となる。
-1｛nOsin（sin-1（na／nO）−θt）｝……(4) となる。
例えばルチル単結晶に対して波長1.3μｍを入射
するとnO＝2.44、nE＝2.69であり、接着層として
屈折率na＝1.54のものを使用すると、θinに対す
る動作入射角度範囲は34.9゜＜θin＜39.1であり頂
角をθt＝37゜に設定すると−5.6゜＜θinO＜5.2゜でま
た
頂角θt＝34゜に設定すると、2.5゜＜θinO＜12.6゜で
動
作することになる。
するとnO＝2.44、nE＝2.69であり、接着層として
屈折率na＝1.54のものを使用すると、θinに対す
る動作入射角度範囲は34.9゜＜θin＜39.1であり頂
角をθt＝37゜に設定すると−5.6゜＜θinO＜5.2゜でま
た
頂角θt＝34゜に設定すると、2.5゜＜θinO＜12.6゜で
動
作することになる。
もちろん、通常はグラントムソンプリズムに垂
直に光が入射した場合、すなわちθinO＝0゜で偏光
子として動作させるようにθtを決めるのが普通で
あるが、光アイソレータ等の場合プリズムでの反
射光が元に戻らないようにプリズムを斜めに配置
させることがあり配置角度に応じて適切な頂角θt
を決める必要がある。
直に光が入射した場合、すなわちθinO＝0゜で偏光
子として動作させるようにθtを決めるのが普通で
あるが、光アイソレータ等の場合プリズムでの反
射光が元に戻らないようにプリズムを斜めに配置
させることがあり配置角度に応じて適切な頂角θt
を決める必要がある。
また、波長によつてnO，nEは変化するため使用
波長に応じて設計する必要もある。
波長に応じて設計する必要もある。
これによつてグラントムソンプリズム１０を偏
光子として用いることにより、入射された光のう
ち特定の偏光面を持つ光のみを通過させることが
できる。
光子として用いることにより、入射された光のう
ち特定の偏光面を持つ光のみを通過させることが
できる。
なおこのようなグラントムソンプリズムを偏光
子として用いる場合は、通常40dB以上の消光比
が必要とされている。
子として用いる場合は、通常40dB以上の消光比
が必要とされている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで従来のグラントムソンプリズムでは、
接着層の厚さによつて全反射の条件が変化してく
るので消光比特性が不安定になるという問題があ
る。すなわち異常光を全反射させる条件として従
来接着層の厚さは無関係とされていたが、本発明
者等の実験によつて接着層の厚さに応じて全反射
の条件が異なつてくるのが確かめられた。例えば
第５図のように第４図に比べて厚さの小さな接着
層１１を形成した場合、本来なら接着層１１を透
過しないはずの異常光が透過する現象が見られこ
の異常光は完全には全反射しないことが確かめら
れた。このため異常光が完全には消光せず消光比
が劣化してくることになる。
接着層の厚さによつて全反射の条件が変化してく
るので消光比特性が不安定になるという問題があ
る。すなわち異常光を全反射させる条件として従
来接着層の厚さは無関係とされていたが、本発明
者等の実験によつて接着層の厚さに応じて全反射
の条件が異なつてくるのが確かめられた。例えば
第５図のように第４図に比べて厚さの小さな接着
層１１を形成した場合、本来なら接着層１１を透
過しないはずの異常光が透過する現象が見られこ
の異常光は完全には全反射しないことが確かめら
れた。このため異常光が完全には消光せず消光比
が劣化してくることになる。
本発明は以上のような問題に対処してなされた
もので、安定した消光比特性が得られるグラント
ムソンプリズムを提供することを目的とするもの
である。
もので、安定した消光比特性が得られるグラント
ムソンプリズムを提供することを目的とするもの
である。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために本発明は、直角三角
形状の断面を有する２つのプリズム片の斜辺を接
着層によつて一体に接着して成るグラントムソン
プリズムにおいて、前記接着層の膜厚ｄを次式 但し、λ：用いられる光の波長、 n1：用いられるプリズム片の結晶の常光に対する
屈折率と異常光に対する屈折率のうち大きい方
の値、 na：接着層の屈折率、 θin：接着面の法線と光軸とのなす角度、 を満足するように設定したことを特徴とするもの
である。
形状の断面を有する２つのプリズム片の斜辺を接
着層によつて一体に接着して成るグラントムソン
プリズムにおいて、前記接着層の膜厚ｄを次式 但し、λ：用いられる光の波長、 n1：用いられるプリズム片の結晶の常光に対する
屈折率と異常光に対する屈折率のうち大きい方
の値、 na：接着層の屈折率、 θin：接着面の法線と光軸とのなす角度、 を満足するように設定したことを特徴とするもの
である。
（作用）
前記式を満足するように接着層の膜厚を設定す
ることにより、異常光をほぼ完全に全反射させる
ことができるので消光比特性を安定にすることが
できる。従つてこのようなグラントムソンプリズ
ムを偏光プリズムとして用いて光アイソレータ等
に適用することにより、信頼度の高い光部品を得
ることができる。
ることにより、異常光をほぼ完全に全反射させる
ことができるので消光比特性を安定にすることが
できる。従つてこのようなグラントムソンプリズ
ムを偏光プリズムとして用いて光アイソレータ等
に適用することにより、信頼度の高い光部品を得
ることができる。
（実施例）
以下図面を参照して本発明実施例を説明する。
第１図は本発明のグラントムソンプリズムの実
施例を示す断面図で、１０ａ，１０ｂは各々ルチ
ル単結晶から成る直角三角形状の断面を有する第
１のプリズム片及び第２のプリズム片で共に34゜
の頂角θtを有している。１１は接着層で各プリズ
ム片１０ａ，１０ｂの斜辺を接着して一体化する
ことによりグラントムソンプリズム１０を形成し
ている。この接着層１１の膜厚ｄは後述のように
して設定される。すなわち消光比を安定にする値
となるように設定され、この値はマツクスウエル
の方程式を解くことにより決定することができ
る。
施例を示す断面図で、１０ａ，１０ｂは各々ルチ
ル単結晶から成る直角三角形状の断面を有する第
１のプリズム片及び第２のプリズム片で共に34゜
の頂角θtを有している。１１は接着層で各プリズ
ム片１０ａ，１０ｂの斜辺を接着して一体化する
ことによりグラントムソンプリズム１０を形成し
ている。この接着層１１の膜厚ｄは後述のように
して設定される。すなわち消光比を安定にする値
となるように設定され、この値はマツクスウエル
の方程式を解くことにより決定することができ
る。
簡単に説明すると接着層１１を伝搬する光によ
つて生ずる入射電界Ein、出射電界Eoutが次式で
示されるように減衰することを利用して決定され
る。
つて生ずる入射電界Ein、出射電界Eoutが次式で
示されるように減衰することを利用して決定され
る。
ここでydは光がしみ込む深さで、次式のよう
に示される。
に示される。
但し、λ：用いられる光の波長、
n1：用いられるプリズムの常光に対する屈折率nO
と異常光に対する屈折率nEのうち大きい方の
値、 na：接着層の屈折率、 θin：接着面の法線ｌと光軸Ｌとのなす角度。
と異常光に対する屈折率nEのうち大きい方の
値、 na：接着層の屈折率、 θin：接着面の法線ｌと光軸Ｌとのなす角度。
また消光比は前記(5)式を次のように二乗するこ
とによつて見積ることができる。
とによつて見積ることができる。
通常偏光プリズムとし用いるには40dB以上の
消光比が必要とされるので、この条件を考慮する
と(7)式は次式のように示される。
消光比が必要とされるので、この条件を考慮する
と(7)式は次式のように示される。
これによつて、ｄ＞4.6×ydが得られｄは次式
のように設定される、 第２図は計算結果の一例を示す特性図で、ルチ
ルプリズム、波長1.31μｍ、nO＝2.44、nE＝2.69、
na＝1.54、θt＝34゜の場合である。縦軸は消光比
〔dB〕、横軸は入射角度θinO〔゜〕を示し、膜厚ｄ
をパラメータにとつて示してある。消光比を広い
入射角度範囲で40dB以上とるためには膜厚ｄを
大きく形成する方が有利である。
のように設定される、 第２図は計算結果の一例を示す特性図で、ルチ
ルプリズム、波長1.31μｍ、nO＝2.44、nE＝2.69、
na＝1.54、θt＝34゜の場合である。縦軸は消光比
〔dB〕、横軸は入射角度θinO〔゜〕を示し、膜厚ｄ
をパラメータにとつて示してある。消光比を広い
入射角度範囲で40dB以上とるためには膜厚ｄを
大きく形成する方が有利である。
例えばθinO＝4゜で40dB以上の消光比を得るには
接着層１１の膜厚ｄが3μｍ以上必要である。(9)
式で計算するとθinO＝4゜、θt＝34゜の場合、θin＝
35.5゜であり、λ＝1.31μｍ、n1＝2.69、na＝1.54を
代入してｄ＞3.7μｍとなる。なお第２図、第３図
はマツクスウエルの方程式を精密に解いて得られ
たもので、簡略な(9)式とは若干値が異なるものの
大差はないことを確認している。
接着層１１の膜厚ｄが3μｍ以上必要である。(9)
式で計算するとθinO＝4゜、θt＝34゜の場合、θin＝
35.5゜であり、λ＝1.31μｍ、n1＝2.69、na＝1.54を
代入してｄ＞3.7μｍとなる。なお第２図、第３図
はマツクスウエルの方程式を精密に解いて得られ
たもので、簡略な(9)式とは若干値が異なるものの
大差はないことを確認している。
このように本実施例によれば、第１及び第２の
プリズム片１０ａ，１０ｂを接着層１１によつて
一体に接着する場合、前記式(9)に基いて接着層１
１の膜厚ｄを設定するようにすれば、消光比を偏
光プリズムとして実用上差支えない40dB以上を
安定に確保することができる。従つて本実施例の
ようなグラントムソンプリズムを光アイソレータ
等の偏光プリズムとして用いることにより、信頼
度の高い光部品を得ることができる。
プリズム片１０ａ，１０ｂを接着層１１によつて
一体に接着する場合、前記式(9)に基いて接着層１
１の膜厚ｄを設定するようにすれば、消光比を偏
光プリズムとして実用上差支えない40dB以上を
安定に確保することができる。従つて本実施例の
ようなグラントムソンプリズムを光アイソレータ
等の偏光プリズムとして用いることにより、信頼
度の高い光部品を得ることができる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれは、各プリズム
片を一体に接着する接着層の膜厚を所定の関係を
満足するように設定したので、安定な消光比特性
を得ることができる。
片を一体に接着する接着層の膜厚を所定の関係を
満足するように設定したので、安定な消光比特性
を得ることができる。
第１図は本発明のグラントムソンプリズムの実
施例を示す断面図、第２図及び第３図は本実施例
によつて得られた特性図、第４図及び第５図は従
来プリズムを示す断面図、第６図はグラントムソ
ンプリズムが適用された光アイソレータの断面図
である。 １０……グラントムソンプリズム、１０ａ……
第１のプリズム片、１０ｂ……第２のプリズム
片、１１……接着層、ｄ……接着層の膜厚、nE…
…異常光に対する屈折率、nO……常光に対する屈
折率、na……接着層に対する屈折率。
施例を示す断面図、第２図及び第３図は本実施例
によつて得られた特性図、第４図及び第５図は従
来プリズムを示す断面図、第６図はグラントムソ
ンプリズムが適用された光アイソレータの断面図
である。 １０……グラントムソンプリズム、１０ａ……
第１のプリズム片、１０ｂ……第２のプリズム
片、１１……接着層、ｄ……接着層の膜厚、nE…
…異常光に対する屈折率、nO……常光に対する屈
折率、na……接着層に対する屈折率。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直角三角形状の断面を有する２つのプリズム
片の斜辺を接着層によつて一体に接着して成るグ
ラントムソンプリズムにおいて、前記接着層の膜
厚ｄを次式 但し、λ：用いられる光の波長、 n1：用いられるプリズム片の結晶の常光に対する
屈折率と異常光に対する屈折率のうち大きい方
の値、 na：接着層の屈折率、 θin：接着面の法線と光軸とのなす角度、 を満足するように設定したことを特徴とするグラ
ントムソンプリズム。 ２ ２つのプリズム片がルチル単結晶から成る請
求項１記載のグラントムソンプリズム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18995489A JPH0354507A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | グラントムソンプリズム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18995489A JPH0354507A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | グラントムソンプリズム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0354507A JPH0354507A (ja) | 1991-03-08 |
| JPH0529882B2 true JPH0529882B2 (ja) | 1993-05-06 |
Family
ID=16249977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18995489A Granted JPH0354507A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | グラントムソンプリズム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0354507A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10444525B1 (en) | 2017-03-20 | 2019-10-15 | John L. Baker | Methods for producing an optical wedge or prism assembly |
-
1989
- 1989-07-21 JP JP18995489A patent/JPH0354507A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0354507A (ja) | 1991-03-08 |
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| JPH0514251B2 (ja) | ||
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