JPH09292212A - 楔状複屈折板の光学軸角度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 楔状複屈折板の光学軸を高精度に測定する方
法がなく、部品精度管理が行えなかった。 【解決手段】 光の透過方向に平行な基準面６６と、透
過方向に直交して光学軸が面内に存する端面６２と、端
面６２に対して所定角度傾斜して対面する傾斜面６４と
を有する楔状複屈折板６における基準面６６と光学軸と
のなす角度θを測定するにあたって、測定台２２上に複
屈折板６をその基準面６６を合わせて載置して、回転式
偏光板２８により偏光した光を透過させ、その透過後の
常光又は異常光のみの透過光量を測定し、この透過光量
が最小値となる偏光板２８の回転位置を、端面６２側か
らと傾斜面６４側からとの２方向よりそれぞれ求め、両
回転位置の角度差αから基準面６６と光学軸とのなす角
度θ［＝（π−α）／２］を算出して測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏波無依存型光ア
イソレータなどの光学デバイスに用いられる楔状複屈折
板の光学軸方向を測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は偏波無依存型光アイソレータの概
略構成とその動作原理とを説明するための斜視図であ
る。同図（ａ），（ｂ）のそれぞれに示すように、偏波
無依存型光アイソレータ２はファラデー回転子４を挟ん
で一対の同形状の楔状複屈折板６を対称に配置し、さら
にその前後に一対のレンズ８を配置して光ファイバー１
０に結合させている。

【０００３】ここで、上記ファラデー回転子４による偏
光面回転角は４５度とされ、その前後の一対の楔状複屈
折板６は前方の第１複屈折板６ａの光学軸方向に対して
後方の第２複屈折板６ｂの光学軸方向が上記ファラデー
回転子４による偏光面回転角に対応されて４５度ずらさ
れ、かつ第１，第２複屈折板６ａ，６ｂは楔状の傾斜面
同士を外側にして平行に対称配置されている。なお、楔
状複屈折板６は光の透過方向に垂直な端面６２と、この
端面６２に対して所定角度傾斜して対面する傾斜面６４
とを有し、光学軸は上記端面６２の面内に存する。

【０００４】そして、このように構成される偏波無依存
型光アイソレータ２では、同図（ａ）に示すように、前
方の光ファイバー１０ａからの順方向の光は第１レンズ
８ａで平行光線にされて第１複屈折板６ａに入射され、
この第１複屈折板６ａを透過した光は常光と異常光とに
分離される。そして、この分離された常光と異常光とは
さらにファラデー回転子４によって各々偏光面が４５度
回転されて、後方の第２複屈折板６ｂに入射される。

【０００５】このとき、第２複屈折板６ｂは第１複屈折
板との関係において、その光学軸方向がファラデー回転
子４による偏光面の回転角度に合わされて４５度ずらさ
れており、かつ傾斜面同士を平行にして対称配置されて
いるから、この第２複屈折板６ｂを透過する際の常光と
異常光との関係は、第１複屈折板６ａを透過したときと
変わらず、このため第２複屈折板６ｂを透過した常光と
異常光は平行光線に戻されて後方の第２レンズ８ｂに入
射する。よって当該常光と異常光は後方の光ファイバー
１０ｂに集光されて順方向に伝播されていく。

【０００６】一方、同図（ｂ）に示すように、後方の光
ファイバー１０ｂからの逆方向の反射戻り光は、第２レ
ンズ８ｂで平行光線にされてから第２複屈折板６ｂで常
光と異常光とに分離され、さらにファラデー回転子４で
偏光面が４５度回転されたのち、第１複屈折板６ａに入
射される。

【０００７】ところが、この逆方向の場合には、第１複
屈折板６ａの光学軸は第２複屈折板６ｂの光学軸に対し
てファラデー回転子４による回転方向と逆回転方向に４
５度ずれていることになるので、第２複屈折板６ｂを透
過したときに分離された常光と異常光は、当該第１複屈
折板６ａを透過する際においてはそれらの関係が逆転す
ることになる。

【０００８】従って、この第１複屈折板６ａを透過して
も反射戻り光の常光と異常光とは平行光線には戻らず、
よって当該常光と異常光は第１レンズ８ａによって前方
の光ファイバー１０ａに集光されることがなく、これ
故、反射戻り光の逆方向への伝播が阻止される。

【０００９】ところで、この偏波無依存型光アイソレー
タ２は上述の動作原理から明らかなように、一対の楔状
複屈折板６ａ，６ｂはその傾斜面角度を同一にするとと
もに平行に配置し、かつ光学軸の角度方向を相互に４５
度ずらすことが必要であり、しかもこれらの精度はきわ
めて精密に設定しなければならない。

【００１０】このため、上記一対の楔状複屈折板６ａ，
６ｂは、ルチル（ＴｉＯ₂ ）等の光学材料のブロック素
材からの切り出しから研磨による傾斜面６４の形成まで
を一貫して同一の工程で同時加工し、その後に２つの複
屈折板６ａ，６ｂに切断分離して作製しており、一対に
組み合わせる２つの楔状複屈折板６ａ，６ｂは必ずペア
で同時に作製することにより加工精度の誤差レベルまで
形状が等しくなるようにしている。

【００１１】また、このようにペアで作製した一対の楔
状複屈折板６ａ，６ｂは、図６に拡大表示するように、
ファラデー回転子４の前後にそれぞれの傾斜面６４を外
側にしてかつ平行度を精密にして対称に配置するが、そ
の際には平行度だけでなく光学軸＜００１＞の方向も正
確に４５度ずらさなければならない。

【００１２】ここで、上述のように一対の楔状複屈折板
６ａ，６ｂは同一のブロック素材からペアで切り出され
て加工形成されるので、光学軸＜００１＞が存する端面
６２の周囲に直角に形成したある共通の周側面を基準面
６６とすれば、この基準面６６に対する光学軸＜００１
＞の方向つまり角度θは等しく、この一対の楔形複屈折
板６ａ，６ｂをその各傾斜面６４を平行にして対称配置
すれば両光学軸＜００１＞のなす角度、即ち光学軸＜０
０１＞相互のずれ角度は２θになる。よって、ずれ角度
を４５度にするには上記基準面６６からの光学軸角度θ
を２２．５度にすれば良い。

【００１３】従って、以上のことから、従来より上記一
対の楔状複屈折板６ａ，６ｂは図７に示すようにして作
製している。即ち、先ず光学材料のブロック素材１２の
光学軸＜００１＞をＸ線回析により測定し、この光学軸
＜００１＞を面内に内包する平行な２面と、この２面に
直交するとともに光学軸＜００１＞に対して２２．５度
の角度をなす平行な２面とで囲まれる角柱状体１４を切
り出す。次に、光学軸＜００１＞を内包する平行な２面
のうちの一方を研磨して所定角度傾斜させ、傾斜面６４
を形成する。爾後、上記４面に直交する面で切断して、
２つの同形状の楔状複屈折板６ａ，６ｂを得ている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記偏波無
依存型光アイソレータ２の性能を規定値以上に満足させ
るためには、楔状複屈折板６ａ，６ｂの光学軸の方向は
基準面に対して２２．５度±１０分程度の加工精度内に
納める必要がある。しかしながら、楔状複屈折板６にま
で加工し終わった後では、あまりにも小さすぎてその光
学軸＜００１＞の測定はＸ線回析によっても正確に行う
ことができず、また従来では正確に当該光学軸＜００１
＞の測定を行う術も他に無く、よって楔状複屈折板６は
その寸法精度管理が行えず、部品としての合否判定をす
ることが実質的にできなかった。

【００１５】従って、楔状複屈折板６は加工途中のブロ
ック素材１２段階でのＸ線回析による光学軸測定に依存
して、以後の加工精度を可及的に高めることによって便
宜的にその部品の寸法精度を保証せざるを得ず、偏波無
依存型光アイソレータ２として組立の完了した完成品の
性能試験で合否判定するしかなかった。

【００１６】このため、部品として光学軸角度が不良で
あっても、無駄に組立をおこなっており、その結果、歩
留まりを低下させて、コストの低減を阻害する要因にも
なっていた。

【００１７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、楔形複屈折板における基
準面と光学軸とのなす角度を正確に測定することがで
き、もって部品としての合否判定を容易に行い得る楔状
複屈折板の光学軸角度測定方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る楔状複屈折板の光学軸角度測定方法で
は、光の透過方向に平行な基準面６６と、該透過方向に
直交して光学軸＜００１＞が面内に存する端面６２と、
該端面６２に対して所定角度傾斜して対面する傾斜面６
４とを有する楔状複屈折板６における該基準面６６と該
光学軸＜００１＞とのなす角度θを測定するに際し、測
定台２２上に該複屈折板６をその基準面６６を合わせて
載置し、該載置した複屈折板６に回転式偏光板２８で偏
光した光を透過させて、該透過後の常光又は異常光のみ
の透過光量を測定し、該透過光量が最小値となる該偏光
板２８の回転位置を、該端面６２側からと該傾斜面６４
側からとの双方で求め、該両回転位置の角度差αから該
基準面６６と該光学軸＜００１＞とのなす角度を測定す
ることを特徴とする。

【００１９】ここで、上記常光又は異常光のみの透過光
量が最小値となる回転式偏光板２８の回転位置は光学軸
＜００１＞方向を正確に計測して示すものであり、端面
６２側から見た場合の光学軸＜００１＞方向と傾斜面６
４側から見た場合の光学軸＜００１＞方向とは当然のこ
とであるが基準面６６に対して逆方向に同一角度θだけ
回転した位置となる。従って、この２方向から見た場合
の各光学軸＜００１＞方向の回転位置をそれぞれ求め
て、それらの角度差αを得れば、この角度差αは基準面
６６と光学軸＜００１＞とがなす角度θの２倍をπから
差し引いたものであるから、当該角度θは（π−α）／
２となり、容易に算出できる。また、２方向から測定し
て得られるそれぞれの光学軸方向つまり回転位置は、実
質的に光学軸＜００１＞を直接計測するものであるか
ら、それらの角度差αはきわめて高精度に計測でき、よ
って角度θも高精度に測定できる。このため、信頼度の
高い部品精度管理が可能となり、部品の合否判定を適切
に行えるようになる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る楔状複屈折板
の光学軸角度測定方法について、添付図面に基づき詳細
に説明する。

【００２１】図１は本発明に係る測定方法を実施するに
あたって用いる測定系の概略構成を示す図である。同図
に示すように、測定系２０は被測定物である楔状複屈折
板６を載せる測定台２２と、この測定台２２上に載置し
た楔状複屈折板６に向けて平行光線を照射して透過させ
る照射器２４及びその光源２６、測定台２２と照射器２
４との間に配置されて照射される平行光線を任意な角度
の偏波面に偏光可能な回転式偏光板２８、並びにこの回
転式偏光板２８の回転角度を測定する角度測定手段３
０、そして楔状複屈折板６を透過した後の透過光量を計
測するディテクター３２及びその電源３４とからなる。

【００２２】また、楔状複屈折板６は上述の従来技術で
説明したように、光の透過方向に直角で光学軸＜００１
＞を内包する端面６２と、この端面６２に対して所定角
度傾斜して対面する傾斜面６４及び上記端面６２に直交
して光の透過方向に平行な基準面６６とを有し、具体的
には直方体の一面を傾斜面に形成した楔状をなす。

【００２３】ところで、この楔状複屈折板６の基準面６
６に対する光学軸＜００１＞方向、つまり基準面６６と
光学軸＜００１＞とのなす角度θを測定するには、図１
及び図２に示すように、先ず、楔状複屈折板６を測定台
２２上に基準面６６を合わせて載置し、かつこの楔状複
屈折板６の端面６２あるいは傾斜面６４を照射器２４に
向けて（図２（ａ）参照）、照射器２４から平行光線を
照射して透過させる。そして、楔状複屈折板６で分離さ
れた常光又は異常光のいずれか一方の光軸上にディテク
ター３２の位置を合わせ、透過後の透過光量を測定す
る。なお、本図示例では常光の光軸上にディテクター３
２を配置して、常光のみの透過光量を測定するようにし
ており、また、光学軸＜００１＞を内包する端面６２側
から見た場合の光学軸＜００１＞方向を先に求めるべ
く、当該端面６２側を照射器２４側に向けている。

【００２４】次に、回転式偏光板２８を回転させて上記
透過光量の測定値が最小値となる回転位置を探して光学
軸＜００１＞方向を求め、当該光学軸＜００１＞方向が
求められたなら、このときの回転式偏光板２８の回転位
置を角度測定開始点とし、角度測定手段３０のスケール
をリセットする。

【００２５】次いで、載置する楔形複屈折板６の基準面
６６はそのままにして当該楔状複屈折板６を１８０度回
転させて傾斜面６４側を照射器２４に向け（図２（ｂ）
参照）、当該傾斜面６４側から見た場合の光学軸＜００
１＞方向を上述したのと同様にして求める。そして、こ
のときの回転式偏光板２８の回転角度を角度測定器３０
で読みとれば、端面６２側から見た場合の光学軸＜００
１＞の角度方向でスケールが予めリセットしてあるか
ら、その読みとり値がそのまま２方向からの見た場合の
各光学軸＜００１＞方向の角度差αになる。そして、こ
うして求められる角度差αは、いわば２つの光学軸＜０
０１＞間の角度を直接的に計測するのに実質的に等しい
から、その測定精度はきわめて高いものとなる。

【００２６】また、上記角度差αは基準面６６と光学軸
＜００１＞とがなす角度θの２倍をπから差し引いたも
のであるから、当該角度θは（π−α）／２であり、容
易に算出して測定でき、しかも高精度な測定値が得られ
る。

【００２７】なお、角度差αを求めるにあたっては、角
度測定手段３０のスケール初期値を任意にしておいて、
それぞれの方向からの光学軸＜００１＞方向を探し当て
たときの回転位置のスケール表示値をそのまま読みとっ
て、それらの読みとり値の差から角度差αを求めても良
い。このようにして算出しても、任意に設定した初期値
は減算するときに消失するので何等影響はない。つま
り、各光学軸＜００１＞の方向を回転式偏光板２８を回
転させて探し当てるにあたって、角度測定手段３０のス
ケールは初期設定する必要がない。また、楔状複屈折板
６の基準面６６としては傾斜面の周囲４面のいずれをも
選択し得る。

【００２８】また、偏波無依存型光アイソレータに組み
込む一対の楔状複屈折板６ａ，６ｂの光学軸方向を測定
する場合には、一方の楔状複屈折板６ａは図２に示すよ
うに、楔状の台形断面において幅広となる長辺側の周側
面を基準面６６として測定し、他方の楔状複屈折板６ｂ
は図３に示すように楔状の台形断面において幅狭となる
短辺側の周側面を基準面６６として測定するようにして
も良い。このように、基準面を分けて測定した場合にお
いて、一対の両楔状複屈折板６ａ，６ｂの光学軸＜００
１＞方向がともに許容寸法精度内（具体例としては２
２．５度±１０分）に入って、部品として合格判定が下
されていれば、偏波無依存型光アイソレータを組み立て
るときに、当該一対の楔状複屈折板６ａ，６ｂは組立治
具台３６の基準面３６ａ上に載置するだけで光学軸方向
を相互に４５度ずらすことができ、光学軸調整が不要に
なる。

【００２９】

【発明の効果】以上、発明の実施の形態で詳細に説明し
たように、本発明に係る楔形複屈折板の光学軸角度測定
方法によれば、常光又は異常光のみの透過光量が最小値
となる回転式偏光板の回転位置から光学軸方向を正確に
探し出して、端面側から見た場合の光学軸方向と傾斜面
側から見た場合の光学軸方向との角度差αを計測でき、
この２方向から見た場合の光学軸方向の角度差αは、基
準面と光学軸とがなす角度θの２倍をπから差し引いた
もので、当該角度θは（π−α）／２であるから、求め
た角度差αから角度θを容易に算出して測定できる。

【００３０】また、２方向から測定して得られるそれぞ
れの光学軸方向の回転位置は、実質的に光学軸を直接計
測するものであるから、それらの角度差αはきわめて高
精度に計測でき、よって角度θも高精度に測定できる。

【００３１】このため、信頼度の高い部品精度管理が可
能となり、部品の合否判定を適切に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る測定方法を実施するにあたって用
いる測定系の概略構成を示す図である。

【図２】測定台上に基準面を合わせて載置した楔状複屈
折板を示すもので、同図（ａ）は端面側から測定する場
合を示し、（ｉ）はその側面図、（ii）はその正面図、
同図（ｂ）は傾斜面側から測定する場合を示し、（ｉ）
はその側面図、（ii）はその正面図である。

【図３】同上、測定台上に異なる基準面を合わせて載置
した楔状複屈折板を示すもので、同図（ａ）は端面側か
ら測定する場合を示し、（ｉ）はその側面図、（ii）は
その正面図、同図（ｂ）は傾斜面側から測定する場合を
示し、（ｉ）はその側面図、（ii）はその正面図であ
る。

【図４】組立治具台上で偏波無依存型光アイソレータを
組み付ける状態を示す図である。

【図５】偏波無依存型光アイソレータの概略構成とその
動作原理とを説明するための斜視図である。

【図６】偏波無依存型光アイソレータの要部を拡大して
示す斜視図である。

【図７】偏波無依存型光アイソレータに用いる楔状複屈
折板の形成手順を説明する図である。

【符号の説明】

６ 楔状複屈折板 ２２ 測定台 ２８ 回転式偏光板 ６２ 端面 ６４ 傾斜面 ６６ 基準面 ＜００１＞ 光学軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の透過方向に平行な基準面６６と、該
   透過方向に直交して光学軸＜００１＞が面内に存する端
   面６２と、該端面６２に対して所定角度傾斜して対面す
   る傾斜面６４とを有する楔状複屈折板６における該基準
   面６６と該光学軸＜００１＞とのなす角度θを測定する
   に際して、測定台２２上に該複屈折板６をその基準面６
   ６を合わせて載置し、該載置した複屈折板６に回転式偏
   光板２８により偏光した光を透過させて、該透過後の常
   光又は異常光のみの透過光量を測定し、該透過光量が最
   小値となる該偏光板２８の回転位置を、該端面６２側か
   らと該傾斜面６４側からとの双方で求め、該両回転位置
   の角度差αから該基準面６６と該光学軸＜００１＞との
   なす角度θを測定することを特徴とする楔状複屈折板の
   光学軸角度測定方法。