JPS5845004B2 - 光サ−キユレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第１のポートに対する入射光に基き、第２の
ポートから出射光が得られ、また、第２のポートに対す
る入射光に基き、第３のポートから出射光が得られ、さ
らに、第３のポートに対する入射光に基き、第４のポー
トから出射光が得られ、なおさらに、第４のポートに対
する入射光に基き、第１のポートから出射光が得られる
、という光サーキユレータ機能が得られる光サーキュレ
ータの改良に関する。

このような光サーキュレータとして、従来、第１図を伴
なって以下述べる構成を有するものが提案されている。

所定の磁界を厚さ方向に受けることによって、入射光の
偏光方向と出射光のそれとの角が、略々４５°で得られ
る磁気光学効果板１を有する。

また、磁気光学効果板１の相対向する面２ａ及び２ｂに
それぞれ対向して配された、偏光プリズム３及び４を有
する。

しかして、いま、磁気光学効果板１の厚さ方向をＺ軸方
向、そのＺ軸方向と直行する面をＸ−Ｙ平面、Ｘ−Ｙ平
面上の互いに直行して延長している方向をそれぞれＸ軸
方向及びＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直行する面
をそれぞれＹ−Ｚ平面及びＸ−Ｚ平面とするとき、偏光
プリズム３のＸ−Ｚ平面と平行な面５を第１のポートＰ
１として、その第１のポートＰ１からＸ軸方向の直線偏
光Ｌ１を、入射光として、入射させた場合、これに基き
、偏光プリズム４のＸ−Ｚ平面に対してＸ−Ｙ平面上で
略々４５°だけ回転している面と平行な面６を第２のポ
ー１−Ｐ２として、その第２のポートＰ２から、Ｙ軸方
向に対して４５°傾斜している方向の直線偏光Ｌ１’が
、出射光として、得られるように構成されている。

また、第２のポートＰ２から、Ｙ軸方向に対して４５°
傾斜している方向の直線偏光Ｌ２を、入射光として入射
させた場合、これに基き、偏光プリズム３のＸ−Ｙ平面
と平行な面７を第３のポートＰ３として、その第３のポ
ー）−Ｐ３から、Ｙ軸方向の直線偏光Ｌ２’が、出射光
として、得られるように構成されている。

さらに、第３のポートＰ３から、Ｙ軸方向の直線偏光Ｌ
３を、入射光として、入射させた場合、これに基き、偏
光プリズム４のＸ−Ｙ平面と平行な面を第４のポートＰ
４として、その第４のポートＰ４から、Ｙ軸方向に対し
て４５°傾斜している方向の直線偏光Ｌ ３’が、出射
光として、得られるように構成されている。

なおさらに、第４のポートＰ４から、Ｙ軸方向に対して
４５°傾斜している方向の直線偏光Ｌ４を、入射光とし
て、入射させた場合、これに基き、第１のポートから、
Ｘ軸方向の直線偏光Ｌ４’が、出射光として、得られる
ように構成されている。

以上が、従来提案されている光サーキュレータの構成で
ある。

しかしながら、このような従来の光サーキュレータの場
合、第１のポートＰ１に対する入射光が、Ｘ軸方向の直
線偏光成分を有しない限り、第２のポー・トＰ２には、
出射光が得られない。

また、第２のポートＰ２に対する入射光が、Ｙ軸方向と
４５°傾斜している方向の直線偏光成分を有しない限り
、第３のポー）Ｐ３には、出射光が得られない。

さらに、第３のポー１−Ｐ３に対する入射光が、Ｙ軸方
向の直線偏光成分を有しない限り、第４のポートＰ４に
は、出射光が得られない。

なおさらに、第４のポー）Ｐ４に対する入射光が、Ｙ軸
方向に対して４５°傾斜している方向の直線偏光成分を
有しない限り、第１のポートＰ１には、出射光が得られ
ない。

このため、第１図で上述した従来の光サーキュレータの
場合、第１のポートＰ１に対する入射光が、Ｘ軸方向の
直線偏光成分及びこれと直交する方向の直線偏光成分を
有している場合、第２のポートから得られる出射光が、
入射光に対して大きな損失を伴なって得られる。

また、第２のポー１−Ｐ２に対する入射光が、Ｙ軸方向
と４５°傾斜している方向の直線偏光成分及びこれと直
行する方向の直線偏光成分を有している場合、第３のポ
ートＰ３から得られる出射光が、入射光に対して大きな
損失を伴なって得られる。

さらに、第３のポー１−Ｐ３に対する入射光が、Ｙ軸方
向の直線偏光成分及びこれと直交する方向の直線偏光成
分を有している場合、第４のポートＰ４から得られる出
射光が、入射光に対して大きな損失を伴なって得られる
。

なおさらに、第４のポー１−Ｐ４に対する入射光が、Ｙ
軸方向に対して４５°だり傾斜している直線偏光成分及
びこれと直交する直線偏光成分を有している場合、第１
のポートＰ１から得られる出射光が、入射光に対して大
きな損失を伴なって得られる。

従って、第１図で上述した従来の光サーキュレータの場
合、光ファイバのような光導波路から、多重モードの光
が得られるものとし、そして、その光を、上述した入射
光とした場合、その入射光に基く出射光が、入射光に対
して大きな損失を伴なって得られる、という欠点を有し
ていた。

よってζ本発明は、上述した欠点のない、新規な光サー
キュレータを提案せんとするもので、以下図面を伴なっ
て本発明の実施例を詳述するところから明らかとなるで
あろう。

第２図は、本発明による光サーキュレータの一例を示し
、以下述べる構成を有する。

すなわち、所定の磁界Ｈを厚さ方向に受けることによっ
て、入射光の偏光方向と出射光のそれとの角が、略々４
５°で得られる磁気光学効果板１１と、これに対向して
配された、入射光の偏光方向と出射光のそれとの角が、
同様に、略々４５°で得られる旋光性乃至異方性結晶板
１２とを含む光学系１３を有する。

また、光学系１３を挾んで対向して配された、第１及び
第２の偏光プリズム１５及び１６を有する。

この場合、第１及び第２の偏光プリズム１５及び１６の
それぞれは、次のように構成されている。

すなわち、第３図とともに参照して明らかなように、第
１、第２、第３および第４の光入出射面Ｐ１ 、Ｐ２．
Ｐ３及びＰ４を有し、第１の光入出射面Ｐ１に、それと
直交する方向から、矢印で示されている第１の偏光方向
を有する直線偏光Ｌ１１を、入射光として、入射させた
場合、それが、第２の光入出射面Ｐ２から、出力光Ｌ１
１′として得られ、また、第１の偏光方向と直交する丸
印で示されている第２の偏光方向を有する直線偏光Ｌ１
２を、入射光として、入射させた場合、それが、第４の
光入出射面Ｐ４から、出力光Ｌ１２′として、得られる
ように構成されている。

また、第２の光入出射面Ｐ２に、それと直交する方向か
ら、第１の偏光方向を有する直線偏光Ｌ２１を、入射光
として、入射させた場合、それが、第１の光入出射面Ｐ
１から、出射光Ｌ２１′として、得られ、また、第２の
偏光方向を有する直線偏光Ｌ２２を、入射光として、入
射させた場合、それが、第３の光入出射面Ｐ３、から出
射光Ｌ２２’として、得られる構成を有する。

さらに、第３の光入出射面Ｐ３に、それと直交する方向
から、第１の偏光方向を有する直線偏光Ｌ３１を、入射
光として、入射させた場合、それが、第４の光入出射面
Ｐ４から、出射光Ｌ３１′として得られ、また、第２の
偏光方向を有する直線偏光Ｌ３２を、入射光として、入
射せしめた場合、それが、第２の光入出射面Ｐ２から、
出射光Ｌ３２′として、得られるように構成されている
。

なおさらに、第４の光入出射面Ｐ４に、それと直交する
方向から、第１の偏光方向を有する直線偏光Ｌ４１を、
入射光として、入射させた場合、それが、第３の光入出
射面Ｐ３から、出射光Ｌ４１′として、得られ、また、
第２の偏光方向を有する直線偏光Ｌ４２を、入射光とし
て、入射させた場合、それが、第１の光入出射面Ｐ１か
ら、出射光Ｌ４２′として得られるように構成されてい
る。

上述したように構成されている第１及び第２の偏光プリ
ズム１５及び１６のそれぞれとしては、台形柱状であっ
て、その長さ方向またはそれと直交する方向に光学軸を
有する２つの結晶体が、断面でみたそれらの底面を、接
着剤層を用いて接着することによって、一体化されてい
る構成を有する、グラン・トムソンプリズムを適用し得
る。

また、上述した台形柱状の２つの結晶体が、断面でみた
それらの底面を空気層を介して対向して配されている構
成を有する、グラン・テーラプリズムも適用し得る。

なお、図においては、第１及び第２の偏光プリズム１５
及び１６のそれぞれとして、グラン・トムソンプリズム
を適用した場合を示し、１７ａ及び１７ｂは、その上述
した台形柱状の結晶体、１８は接着剤層をそれぞれ示す
。

また、上述した第１の偏光プリズム１５が、その第２及
び第４の光入出射面Ｐ２及びＰ４を、光学系１３と対向
させている光学系１３との相対位置間に配されている。

また、第２の偏光プリズム１６が、その第１及び第３の
光入出射面Ｐ１及びＰ３を、光学系１３と対向させてい
る、光学系１３との相対位置関係に、配されている。

一方、光学系１３において、その磁気光学効果板１１及
び旋光性乃至異方性結晶板１２間の光学路内に、図でみ
て上方及び下方から臨むように、反射鏡２１及び２２が
配されている。

そして、いま、第１の偏光プリズム１５の第２及び第４
の光入出射面Ｐ２及びＰ４から、それぞれそれら第２及
び第４の光入出射面Ｐ２及びＰ４と直交する方向に、直
線偏光が出射されるものとするとき、それらが、それぞ
れ光学系１３の磁気光学効果板１１を、互に異なる方向
に、斜めに、横切って通り、次で、それぞれ反射鏡２１
及び２２で反射され、そして、それぞれ旋光性乃至異方
性結晶板１２を、互に異なる方向に、斜めに横切って通
り、そして、それぞれ第２の偏光プリズム１６の第１及
び第３の光入出射面Ｐ１及びＰ３に、それぞれそれら第
１及び第３の光入出射面Ｐ１及びＰ３と直交する方向に
、第１の偏光プリズム１５の第２及び第４の光入出射面
Ｐ２及びＰ４からそれぞれ出射する直線偏光と同じ偏光
方向を有する直線偏光として、入射するように構成され
ている。

また、第２の偏光プリズム１６の第１及び第３の光入出
射面Ｐ１及びＰ３から、それぞれそれら第１及び第３の
光入出射面Ｐ１及びＰ３と直交する方向に、直線偏光が
出射されるものとすれば、それらがそれぞれ光学系１３
の旋光性乃至異方性結晶板１２を、互に異なる方向に、
斜めに、横切って通り、次で、それぞれ反射鏡２１及び
２２で反射され、そして、それぞれ磁気光学効果板１１
を、互に異なる方向に、斜めに横切って通り、そして、
それぞれ第１の偏光プリズム１５の第２及び第４の光入
出射面Ｐ２及びＰ４に、それぞれそれら第２及び第４の
光入出射面Ｐ２及びＰ４と直交する方向に、第２の偏光
プリズム１５の第１及び第３の光入出射面Ｐ１及びＰ３
からそれぞれ出射する直線偏光に対して９０°回転して
いる偏光方向を有する直線偏光として、入射するように
構成されている。

以上が、本発明による光サーキュレータの一例構成であ
る。

このような本発明による光サーキュレータの構成によれ
ば、以下述べる作用効果が得られる。

すなわち、光学系１３が、磁気光学効果板１１及び旋光
性乃至異方性結晶板１２を含んで構成され、また、第１
及び第２の偏光プリズム１５及び１６が、第３図で上述
した構成を有する。

そして、光学系１３と、第１及び第２の偏光プリズム１
５及び１６との相対的位置関係が、上述したように、第
１の偏光プリズム１５の第２及び第４の光入出射面Ｐ２
及びＰ４から、それぞれ直線偏光が出射される場合、そ
れら直線偏光に基き、それらとそれぞれ同じ偏光方向の
、直線偏光が、それぞれ第２の偏光プリズム１６の第１
及び第３の光入出射面Ｐ１及びＰ３に入射し、また、第
２の偏光プリズム１６の第１及び第３の光入出射面Ｐ１
及びＰ３から、それぞれ直線偏光が出射される場合、そ
れら直線偏光に基き、それらに対して９００回転してい
る偏光方向の直線偏光が、それぞれ第１の偏光プリズム
１５の第２及び第４の光入出射面Ｐ２及びＰ４に入射す
るように定められている。

このため、第４図：第５図；第６図；及び第７図に示す
ように、それぞれ第１の偏光プリズム１５の第１の光入
出射面Ｐ１を第１のポートＱ１；第２の偏光プリズム１
６の第２の光入出射面Ｐ２を第２のポートＱ２ ；第１
の偏光プリズム１５の第３の光入出射面Ｐ３を第３のポ
ー１−Ｑ３ ；及び第２の偏光プリズム１６の第４の光
入出射面Ｐ４を第４のポー１−Ｑ４として、これら第１
、第２、第３及び第４のポートＱ１；Ｑ２；Ｑ３；及び
Ｑ４に、それぞれ偏光方向が互に直交関係を有する２つ
の直線偏光成分を有する光を、入射光Ｌ１；Ｌ２；Ｌ３
；及びＬ４として、入射させれば、それら入射光Ｌｌ；
Ｌ２；Ｌ３；及びＬ４が、それぞれ第４図；第５図、第
６図；及び第７図に示すように、それらのそれぞれの、
２つの直線偏光成分をして、光学系１３を分離して通る
が、第２；第３；第４；及び第１のポートで、それぞれ
偏光方向が、互に直交関係を有する２つの直線偏光成分
を有する出射光Ｌ １’ ； Ｌ ２’ ； Ｌ ３’
；及びＬ ４’として、得られる。

よって、第２図で上述した本発明による光ＩＪ−キュレ
ータの一例によれば、第１の偏光プリズム１５の第１及
び第３の光入出射面Ｐ１及びＰ３をそれぞれ第１及び第
３のポートＱ１及びＱ３とし、また、第２の偏光プリズ
ム１６の第２及び第４の光入出射面Ｐ２及びＰ４をそれ
ぞれ第２及び第４のポートＱ２及びＱ４とし、第１、第
２、第３及び第４のポートＱ１．Ｑ２．Ｑ３及びＱ４に
対するそれぞれの入射光Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３及びＬ４に基
き、それぞれ第２、第３、第４及び第１のポートＱ２
、Ｑ３ 、Ｑ４及びＱｌで出射光Ｌ１’、Ｌ２’。

Ｌ ３’及びＬ ４’が得られるという、第１図で前述
した従来の光サーキュレータとしての機能が得られる。

しかしながら、この場合、光ファイバのような光導波路
から、多重モードの光が得られるものとし、そして、そ
の光を、上述した第１、第２、第３及び第４のポートＱ
１．Ｑ２．Ｑ３及びＱ４に対するそれぞれの入射光Ｌ１
．Ｌ２．Ｌ３及びＬ４としても、それら入射光Ｌ１．Ｌ
２．Ｌ３及びＬ４に基く第２、第３、第４及び第１のポ
ートＱ２，０３．Ｑ４及びＱｌで得られる出射光Ｌ２′
。

Ｌ ３’ 、 Ｌ ４’及びＬ１’が、それぞれ入射光
Ｌ１゜Ｌ２ 、Ｌ３及びＬ４に対して、第１図で前述し
た従来の光サーキュレータの場合のように大きな損失を
伴なって得られることがない、という犬なる特徴を有す
る。

なお、上述においては、本発明の一例を示したに留まり
、図示せざるも、例えば、第２図で上述した構成におい
て、その光学系１３における磁気光学効果板１１を、図
でみて上下２分した態様の２つの磁気光学効果板とし、
また、旋光性乃至異方性結晶板１２も、同様に、図でみ
て上下２分した態様の２つの旋光性乃至異方性結晶板と
した構成とすることもできる。

また、このようにした構成において、その２つの磁気光
学効果板中の例えば下側のそれと、２つの旋光性乃至異
方性結晶板中の下側のそれとを、位置的に入替えた構成
とすることもできる。

さらに、第２図で上述した構成において、その光学系１
３を構成している旋光性乃至異方性結晶板１２を、光学
系１３の第２の偏光プリズム１６側の位置から、光学系
１３の第１の偏光プリズム１５側の位置に移して、磁気
光学効果板１１と対接させ、従って磁気光学効果板１１
及び旋光性乃至異方性結晶板１２が、ともに光学系１３
の第１の偏光プリズム１５側の位置に配されている構成
とすることもでき、また、逆に、磁気光学効果板１１を
、光学系１３の第１の偏光プリズム１５側の位置から、
光学系１３の第２の偏光プリズム１６側の位置に移して
、旋光性乃至異方性結晶板１２と対接させ、従って、磁
気光学効果板１１及び旋光性乃至異方性結晶板１２が、
ともに光学系１３の第２の偏光プリズム１６側の位置に
配されている構成とすることもできる。

さらにある場合は、反射鏡２１及び２２の何れか一方を
省略し、しかしながら、反射鏡２１及び２２を設けたこ
との効果が失われないように、磁気光学効果板１１及び
旋光性乃至異方性１２の何れか一方または双方の位置、
第１及び第２の偏光プリズム１５及び１６の何れか一方
または双方の位置などを、適当に選定した構成とするこ
ともできる。

また、光学系１３において、その磁気光学効果板１１及
び旋光性乃至異方性結晶板１２を、それらの板面と直角
に光が入射または出射するように構成とすることもでき
る。

その他、本発明の精神を脱することなしに、種種の変型
、変更をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の光サーキュレータを示す路線的系統図
である。 第２図は１本発明による光サーキュレータの一例を示す
路線的系統図である。 第３図Ａ−Ｄは、本発明に適用される偏光プリズムの構
成を示す図である。 第４図、第５図、第６図及び第７図は、それぞれ本発明
による光サーキュレータの説明に供する路線図である。 １１・・・・・・磁気光学効果板、１２・・・・・・旋
光性乃至異方性結晶板、１３・・・・・・光学系、１５
．１６・・・・・・偏光プリズム、Ｐ１〜Ｐ４・・・・
・・光入出射面、２１゜２２・・・・・・反射鏡、Ｑ１
〜Ｑ４・・・・・・ポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の磁界を厚さ方向に受けることによって、入射
   光の偏光方向と出射光のそれとの角が、略々４５°で得
   られる磁気光学効果板と、 該磁気光学効果板と対向して配された入射光の偏光方向
   と出射光のそれとの角が、略々４５°で得られる旋光性
   乃至異方性結晶板とを含む光学系と、該光学系を挾んで
   相対向して配された第１及び第２の偏光プリズムとを具
   備し、 上記第１及び第２の偏光プリズムのそれぞれは、第１、
   第２、第３及び第４の光入出射面を有し、該第１の光入
   出射面に、第１の偏光方向を有する直線偏光を入射光と
   して入射せしめた場合、それが、上記第２の光入出射面
   から、出射光として得られ、上記第１の偏光方向と直交
   する第２の偏光方向を有する直線偏光を入射光として入
   射せしめた場合、それが、上記第４の入出射面から、出
   射光として得られる。 上記第２の光入出射面に、上記第１の偏光方向を有する
   直線偏光を入射光として入射せしめた場合、それが、上
   記第１の光入出射面から、出射光として得られ、上記第
   ２の偏光方向を有する直線偏光を入射光として入射せし
   めた場合、それが、上記第３の光入出射面から、出射光
   として得られ、上記第３の光入出射面に、上記第１の偏
   光方向を有する直線偏光を入射光として入射せしめた場
   合、それが、上記第４の光入出射面から、出射光として
   得られ、上記第２の偏光方向を有する直線偏光を入射光
   として入射せしめた場合、それが、上記第２の光入出射
   面から、出射光として得られ、上記第４の光入出射面に
   、上記第１の偏光方向を有する直線偏光を入射光として
   入射せしめた場合、それが、上記第３の光入出射面から
   、出射光として得られ、上記第２の偏光方向を有する直
   線偏光を入射光として入射せしめた場合、それが、上記
   第１の光入出射面から、出射光として得られる構成を有
   し、 上記第１の偏光プリズムの第２及び第４の光入出射面及
   び上記第２の偏光プリズムの第１及び第３の光入出射面
   が、それぞれ上記光学系と対向し、上記第１の偏光プリ
   ズムの第１及び第３の光入出射面と、上記第２の偏光プ
   リズムの第２及び第４の光入出射面との間に、上記第１
   の偏光プリズムの第１及び第３の光入出射面からそれぞ
   れ入射される光を、それぞれ上記第２の偏光プリズムの
   第２及び第４の光入出射面から出射させ、且つ上記第２
   の偏光プリズムの第２及び第４の光入出射面からそれぞ
   れ入射される光を、それぞれ上記第１の偏光プリズムの
   第３及び第１の光入出射面から出射させる反射手段が配
   され、 上記第１の偏光プリズムの第１及び第３の光入出射面を
   それぞれ第１及び第３のポート、上記第２の偏光プリズ
   ムの第２及び第４の光入出射面をそれぞれ第２及び第４
   のポートとするとき、上記第１、第２、第３および第４
   のポートに対する入射光に基き、上記第２、第３、第４
   及び第１のポートから、出射光が得られることを特徴と
   する光サーキュレータ。