JP2003121807A - 可変偏光面回転子およびそれを用いた光デバイス - Google Patents
可変偏光面回転子およびそれを用いた光デバイスInfo
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Abstract
小型で低コストの可変偏光面回転子およびそれを用いた
光デバイスを提供する。 【解決手段】本発明の可変偏光面回転子1は、入力光線
の偏光方向に対して同一の方向または90度傾いた方向
の光学軸を有し、その光学軸に平行な偏光成分と垂直な
偏光成分との間に90度の位相差を与えるλ/4板3
と、λ/4板3の光学軸に対して±45度傾いた光学軸
を有し、その光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分
との間に可変の位相差を与える位相差可変素子2と、位
相差可変素子2の可変の位相差を調整する位相差調整部
4と、を備え、入力光線が位相差可変素子2を透過して
楕円偏光または円偏光にされた後にλ/4板3を透過し
て直線偏光にされることによって、入力光線の偏光面が
位相差可変素子2で与えられる位相差に応じた角度で回
転されるものである。
Description
を回転させる可変偏光面回転子に関し、特に、直線偏光
の偏光面を任意の角度で回転させるのに好適な可変偏光
面回転子およびそれを用いた光デバイスに関する。
ば、磁気光学結晶に印加する磁場を変化させることによ
り、入力光線の偏光面を回転させる磁気光学効果を応用
した可変ファラデー回転子などが知られている。図22
は、従来の可変ファラデー回転子の構成例を示したもの
である。図22において、従来の可変ファラデー回転子
100は、コリメートレンズ102を有する入力光ファ
イバ101とコリメートレンズ104を有する出力光フ
ァイバ103との間の光軸上に配置され、入力側のコリ
メートレンズ102から出射される入力光線の偏光面を
所要の角度だけ回転させて出力側のコリメートレンズ1
04に送るものである。この可変ファラデー回転子10
0は、ここでは例えば、ファラデー素子(磁気光学結
晶)110と、それに90度異なる2方向から磁界を印
加する永久磁石111および電磁石112とを組み合わ
せた構成を有するものとする。このような具体的な構成
において、ファラデー素子110の磁化方向は永久磁石
111による一定磁界と電磁石112による可変磁界と
の合成磁界の方向を向き、その合成磁界は磁化が飽和す
るのに十分な強さに設定されている。このため、ファラ
デー素子110の磁化ベクトルは、その大きさが一定で
方向だけが変化するようになる。従って、光線の進行方
向と平行な磁化成分は、合成磁界の方向すなわち電磁石
112による可変磁界の大きさに応じて変化することに
なり、この光線の進行方向と平行な磁化成分によって決
まるファラデー回転角が、電磁石112による磁界の大
きさに応じて変化するようになる。
例えば、液晶を利用した構成も知られている。この液晶
を用いた従来の可変偏光面回転子は、液晶セルに印加す
る電場を変化させることにより、入力光線の偏光面を回
転させるものである。上記のようなファラデー素子や液
晶等を利用した従来の可変偏光面回転子は、例えば、可
変光減衰器や光スイッチ、光アイソレータ、光フィルタ
などの各種光デバイスに使用されている。具体的には、
可変ファラデー回転子を用いた可変光減衰器が、例えば
特開平6−51255号公報等に開示されており、可変
ファラデー回転子を用いた光フィルタ(利得等化器)
が、例えば特開平11−271700号公報等に記載さ
れている。また、液晶を利用した可変光減衰器若しくは
光スイッチについては、例えば特開2001−1347
7号公報や特開平11−52339号公報、特開平7−
261140号公報、特開昭61−285427号公
報、実開昭57−100723号公報、特表平8−50
5960号公報、特表平8−505961号公報等に開
示されている。さらに、前記の特表平8−505961
号公報には液晶を利用した光アイソレータも記載されて
いる。
偏光面回転子による偏光面の回転制御に基づいて、透過
光の減衰量の調整や光路の切り替え、透過(損失)波長
特性の制御などの実現が図られている。
ような従来の可変偏光面回転子については、磁気光学効
果を利用した可変ファラデー回転子の場合、磁場を可変
にする必要があるため電磁石を用いなければならずサイ
ズが大きくなってしまうと共に、比較的高価なファラデ
ー素子を使用するため高コストになってしまうという問
題がある。
合には、入力光線の偏光面の回転角を2つの状態(例え
ば、無回転の状態と特定の角度まで回転させた状態な
ど)のいずれかに2者択一的に変化させることは容易で
あるが、その中間の状態に偏光面の回転角を制御するこ
とが難しいという問題がある。前述した特開2001−
13477号公報等においては、2つの45°ツイスト
ネマチック液晶を直列に配置することによって中間の状
態を制御し易くする技術が提案されているが、この場
合、2つのツイストネマチック液晶に対する制御を偏光
面の回転角に応じて切り替えて行う必要があるため、制
御が複雑になってしまうという欠点がある。
たもので、偏光面の回転角を容易に制御することができ
る小型で低コストの可変偏光面回転子およびそれを用い
た光デバイスを提供することを目的とする。
め、本発明にかかる可変偏光面回転子は、直線偏光の偏
光面を回転するための構成として、位相板と、位相差可
変素子と、位相差調整部とを備える。位相板は、入力光
線の偏光方向に対して同一の方向または90度傾いた方
向の光学軸を有し、透過する光線に対して、その光学軸
に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間に90度の位
相差を与える。位相差可変素子は、位相板の光学軸に対
して±45度傾いた光学軸を有し、透過する光線に対し
て、その光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との
間に可変の位相差を与える。位相差調整部は、位相差可
変素子の可変の位相差を調整する。そして、この可変偏
光面回転子は、入力光線が位相差可変素子を透過して楕
円偏光または円偏光にされた後に位相板を透過して直線
偏光にされることによって、入力光線の偏光面が位相差
可変素子で与えられる位相差に応じた角度で回転される
構成としたものである。
位相差可変素子と位相板の組み合わせにより偏光面の回
転制御ができるようになるため、従来のファラデー回転
子等に比べて小型化および低コスト化を図ることが可能
になると共に、位相差可変素子で与えられる位相差を調
整することによって偏光面の回転角を任意に設定するこ
とができるため、回転角の制御も容易に行うことが可能
になる。
は、入力光路から出射される入力光線が、位相差可変素
子および位相板を順に透過して出力光路に入射される透
過型の構成としてもよい。また、他の態様としては、光
を反射する反射板を備え、入力光路から出射される入力
光線が、位相板および位相差可変素子を順に透過し、反
射板で反射され、位相差可変素子および位相板を順に再
度透過して出力光路に入射される反射型の構成としても
よい。
として、位相板に代えて第2位相差可変素子と第2位相
差調整部とを設けるようにしてもよい。第2位相差可変
素子は、入力光線の偏光方向に対して同一の方向または
90度傾いた方向の光学軸を有し、透過する光線に対し
て、その光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との
間に可変の位相差を与える。第2位相差調整部は、第2
位相差可変素子の可変の位相差が入力光線の波長に応じ
て90度となるように調整するものである。
れば、入力光線の波長帯域がある程度の幅を持つような
場合でも、第2位相差可変素子および第2位相差調整部
により波長に応じて90度の位相差を確実に与えること
ができるようになる。上述したような本発明にかかる可
変偏光面回転子は、可変光減衰器や光スイッチ、光フィ
ルタ等の各種光デバイスにおいて、直線偏光の偏光面を
任意の角度で回転させるための光学要素として使用する
ことが可能である。
に基づいて説明する。図1は、本発明にかかる可変偏光
面回転子の第1実施形態を示す構成図である。図1にお
いて、本可変偏光面回転子1は、例えば、位相差可変素
子2と、位相板としての1/4波長板(以下、λ/4板
とする)3と、位相差調整部4とを備えて構成される。
この可変偏光面回転子1は、コリメートレンズ12を有
する入力光ファイバ10(入力光路)とコリメートレン
ズ13を有する出力光ファイバ14(出力光路)との間
の光軸上に配置され、入力側のレンズ12から出射され
る直線偏光の入力光線が位相差可変素子2およびλ/4
板3にこの順に入射されて偏光面が回転され、λ/4板
3を透過した直線偏光が出力側のレンズ13に送られ
る。
イバ10および出力光ファイバ14の端部に設けられる
フェルールである。また、ここでは、レンズ12と位相
差可変素子2の間の点をP1とし、位相差可変素子2と
λ/4板3の間の点をP2とし、λ/4板3とレンズ1
3の間の点をP3とする。位相差可変素子2およびλ/
4板3の各光学軸の関係は、図2の上段に示すように、
λ/4板3の光学軸3a(複屈折結晶のC軸(遅軸)に
該当する)が入力光線の偏光方向に対して同一方向とな
るように設定され、そのλ/4板3の光学軸3aに対し
て、位相差可変素子2の光学軸2aが+45度または−
45度傾くように設定される。または、図2の下段に示
すように、λ/4板3の光学軸3aが入力光線の偏光方
向に対して90度傾いた方向となるように設定され、そ
のλ/4板3の光学軸3aに対して、位相差可変素子2
の光学軸2aが+45度または−45度傾くように設定
される。上記のような図2に示した各関係において、入
力側のレンズ12から出射され位相差可変素子2に与え
られる直線偏光の偏光方向は、位相差可変素子2の光学
軸2aに対して±45度傾いた方向となる。
て、その光学軸2aに平行な偏光成分と垂直な偏光成分
との間に可変の位相差αを与えることが可能であり、こ
の可変の位相差αは位相差調整部4によって任意の値に
調整されるものとする。位相差可変素子2の具体例とし
ては、ネマチック液晶等の液晶素子、または、ニオブ酸
リチウム(LiNbO3)結晶や(Pb,La)(Z
r,Ti)O3結晶(PLZT結晶)等の電気光学効果
を有する結晶を用いて形成されたものなどが挙げられ
る。ただし、本発明における位相差可変素子は上記の具
体例に限定されるものではない。
の光学軸3aに平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間
に90度の位相差を与えるものである。ここでは、λ/
4板3で与えられる位相差の波長依存性が小さい場合を
考え、λ/4板3を透過するすべての波長の光線に対し
て90度の位相差が固定的に与えられるものとする。上
記のような構成の可変偏光面回転子1では、入力光ファ
イバ10に取り付けられたフェルール11の一端面から
直線偏光が出射され、その直線偏光がレンズ12でコリ
メートされて可変偏光面回転子1の位相差可変素子2に
入力される。ここでは、位相差可変素子2への入力光線
(図1の点P1における光線)の偏光状態として、例え
ば図3のP1に示すような水平方向の直線偏光を考える
ことにする。このような入力光線は、位相差可変素子2
の光学軸2aに対して偏光方向が±45度傾いた状態で
位相差可変素子2に入射されることになる。
は水平方向に限られるものではなく、任意の方向の直線
偏光を入力光線とすることが可能であり、その入力光線
の偏光方向に対応させて位相差可変素子2およびλ/4
板3の各光学軸を設定するようにする。位相差可変素子
2では、入力光線の光学軸2aに平行な偏光成分と垂直
な偏光成分との間に位相差αが与えられる。これによ
り、位相差可変素子2を透過した光線(図1の点P2に
おける光線)の偏光状態は、図3のP2に示すように楕
円化される。
態の変化の様子を示した模式図である。なお、図には位
相差可変素子2としてネマチック液晶を使用した一例が
示してある。ネマチック液晶を用いた位相差可変素子2
の場合には、例えば液晶セル2Aの透明電極2Bに印加
する電圧Vを調整して、セル内の液晶分子2CをA面上
で回転させる(図4(D)参照)ことによって、液晶に
おける光学軸に相当するA面の方向に平行な偏光成分と
垂直な偏光成分との間に位相差αが与えられる。具体的
に図4(A)には、液晶セル2Aに電圧を印加しないと
きに入力された直線偏光がそのままの偏光状態で出力さ
れる場合が示してあり、図4(B)には、液晶セル2A
に電圧V1を印加したときに直線偏光が楕円偏光に変化
する場合が示してあり、図4(C)には、液晶セル2A
に電圧V2(≠V1)を印加したときに直線偏光が円偏光
に変化する場合が示してある。
化された光線は、位相差可変素子2の光学軸2aとのな
す角が±45度に設定された光学軸3aを持つλ/4板
3に入力されることにより、楕円の長軸に平行な楕円の
接線と楕円の短軸に平行な楕円の接線との交点および原
点を通る直線偏光に変化する。これにより、λ/4板3
を透過した光線(図1の点P3における光線)の偏光状
態は、図3のP3に示すように、入力光線の偏光面を所
要の角度だけ回転させた直線偏光となる。
による直線偏光の偏光面の回転動作を数式を用いて説明
する。以下では、図4(D)の左側に示したように、光
線の進行方向に対して垂直な平面内にx軸およびy軸を
とり、光線の進行方向をz軸とする座標系を設定するこ
とにする。まず、初期座標xy平面において、入力光線
の偏光方向がx軸に平行であるとすると、位相差可変素
子2に入力される直線偏光は次の(1)式で表される。
線の偏光方向に対して45度傾いた光学軸2aを有する
位相差可変素子2による位相遅延を与えるため、次の
(2)式に示す関係に従って、45°傾いた座標系
(x’,y’)に座標変換を行う。
遅延がa+αであり、y’軸方向の位相遅延がaである
とすると、位相差可変素子2を透過した後の光線は次の
(3)式で表されるようになる。
−45°傾いた光学軸3aを持つものとして、すなわ
ち、入力光線の偏光方向と同じ方向の光学軸3aを持つ
ものとして、次の(4)式に示す関係に従って、xy座
標系に再変換を行う。
+90°であり、y軸方向の位相遅延がbであるとする
と、λ/4板3を透過した後の光線は次の(5)式で表
されるようになる。
面をα/2度だけ回転させた直線偏光を表している。従
って、図1の構成において、入力側のレンズ12から出
射された直線偏光が位相差αを与える位相差可変素子2
およびλ/4板3を順に透過した場合、偏光面をα/2
度回転させた直線偏光が得られることになる。このた
め、例えば入力光線の偏光面を0〜90度の範囲で回転
させたい場合には、位相差可変素子2によって与えられ
る位相差αを0〜180度の範囲で可変にすればよいこ
とになる。
回転子1によれば、液晶素子や電気光学効果を有する結
晶等を用いた位相差可変素子2とλ/4板3との簡単な
組み合わせにより直線偏光の偏光面を位相差可変素子2
で与える位相差αに応じた角度で回転させることができ
るため、従来のファラデー回転子等に比べて小型化およ
び低コスト化を図ることが可能である。また、単一の位
相差可変素子2で与えられる位相差αを調整することに
よって偏光面の回転角を任意に設定することができるた
め、回転角の制御も容易に行うことが可能である。
施形態では、入力光ファイバ10から偏光状態の保存さ
れた直線偏光が出射されるようにしたが、本発明は任意
の偏光状態の光線が入力光ファイバ10から出射される
場合にも応用することが可能である。この場合には、例
えば図5に示すように、入力光線から直線偏光を切り出
す偏光子16を入力側のレンズ12と位相差可変素子2
との間の光路上に挿入し、この偏光子16の光学軸に対
して、λ/4板3の光学軸が同一方向または90度傾い
た方向となるように設定すればよい。
第2実施形態について説明する。図6は、第2実施形態
による可変偏光面回転子の構成図である。なお、上述し
た第1実施形態の構成と同様の部分には同一の符号を付
してその説明を省略し、以降、他の実施形態においても
これと同様とする。図6において、本可変偏光面回転子
1’は、第1実施形態の場合と同様の位相差可変素子
2、λ/4板3および位相差調整部4に加えて、光を反
射する反射板5を設け、λ/4板3、位相差可変素子2
および反射板5をこの順に配置して反射型の構成を実現
したものである。この反射型の可変偏光面回転子1’
は、同じ側に並べられた入力光ファイバ10および出力
光ファイバ14の各端面にλ/4板3が対向するように
配置され、入力光ファイバ10から出射される入力光線
が可変偏光面回転子1’内で反射されて出力光ファイバ
14に入射されるように光学系が設定されている。
ルール11端面から出射される光線をコリメートするレ
ンズと、可変偏光面回転子1’で反射出力される光線を
出力光ファイバ14のフェルール15端面に集光するレ
ンズとが省略してある。また、ここでは、入力光ファイ
バ10および出力光ファイバ14を個別に配置するよう
にしているが、2芯の光ファイバ等を用いて入出力系を
束ねることも可能である。さらに、図6の構成例におい
ては、入力光ファイバ10と反射板5の間の往路側光路
上における、λ/4板3の光入力点および光出力点をP
1およびP2、位相差可変素子2と反射板5の間の点を
P3とすると共に、反射板5と出力光ファイバ14の間
の復路側光路上におけるλ/4板3の光入力点および光
出力点をP4およびP5としている。
学軸の関係は、上述した第1実施形態の場合と基本的に
同様であって、図7の上段に示すように、λ/4板3の
光学軸3aが入力光線の偏光方向に対して同一方向とな
るように設定され、そのλ/4板3の光学軸3aに対し
て、位相差可変素子2の光学軸2aが+45度または−
45度傾くように設定される。または、図7の下段に示
すように、λ/4板3の光学軸3aが入力光線の偏光方
向に対して90度傾いた方向となるように設定され、そ
のλ/4板3の光学軸3aに対して、位相差可変素子2
の光学軸2aが+45度または−45度傾くように設定
される。
1’では、入力光ファイバ10から出射されてコリメー
トされた入力光線がλ/4板3に入力される。ここでも
第1実施形態の場合と同様に、λ/4板3への入力光線
(図6の点P1における光線)の偏光状態として、例え
ば図8でP1に示すような水平方向の直線偏光を考える
ことにする。λ/4板3では、その光学軸3aと入力光
線の偏光方向とが同じ方向となるため、図8でP2に示
すように、入力光線が偏光状態を変えることなく直線偏
光のまま透過して位相差可変素子2に伝えられることに
なる。
合と同様にして、λ/4板3からの直線偏光に対し、光
学軸2aに平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間に位
相差αが与えられ、図8でP3に示すように偏光状態が
位相差αに応じて楕円化された光線が生成される。そし
て、位相差可変素子2を透過して楕円化された光線は、
反射板5で反射されて位相差可変素子2に戻され、往路
と同様にして復路でも位相差αが与えられる。位相差可
変素子2を往復した光線は、図8でP4に示すような楕
円偏光または円偏光となってλ/4板3に再入力され
る。
可変素子2の光学軸2aに対して±45度傾けられてい
ることにより、位相差可変素子2からの光線が、楕円の
長軸に平行な楕円の接線と楕円の短軸に平行な楕円の接
線との交点および原点を通る直線偏光に変えられる。こ
れにより、λ/4板3を透過して出力光ファイバ15に
送られる光線は、図8でP5に示すように、入力光線の
偏光面を所要の角度だけ回転させた直線偏光となる。
1’による偏光面の回転角度は、入力光線が位相差可変
素子2を往復することによって与えられる2αの位相差
に応じてα度となることが、上述の(1)式〜(5)式
の関係からも明らかである。このため、例えば入力光線
の偏光面を0〜90度の範囲で回転させたい場合には、
位相差可変素子2によって与えられる位相差αを0〜9
0度の範囲で可変にすればよいことになる。
変偏光面回転子1’によれば、上述した第1実施形態の
場合と同様の効果を得ることができると共に、位相差可
変素子2で与える位相差αの調整範囲を狭くすることが
可能であるため、位相差可変素子2として用いる液晶素
子等への印加電圧を小さくすることができる。なお、上
述した第1、2実施形態の可変偏光面回転子1,1’に
おいては、位相差可変素子2により偏光状態が楕円化さ
れた光線を直線偏光に戻すために、互いに垂直な偏光成
分に対して90度の位相差を固定的に与えるλ/4板3
を使用した。しかし、一般的なλ/4板は、入力光線の
波長が設定波長からずれてくると、与えられる位相差が
90度からずれてきてしまうため、入力光線の波長帯域
がある程度の幅を持つような場合には、その波長帯域内
のすべての光線に対してλ/4板により90度の位相差
を与えることができなくなる可能性がある。このような
場合には、例えば図9の構成図に示すように、λ/4板
に代えて、位相差を変化させることのできる位相差可変
素子6およびその可変の位相差を調整する位相差調整部
7を設けるようにするのが好ましい。
入力光線の偏光方向に対して同一方向または90度傾い
た方向となるように設定される。この位相差可変素子6
としては、位相差可変素子2と同様のデバイスを用いる
ことができ、具体的には、ネマチック液晶等の液晶素
子、または、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)結晶や
(Pb,La)(Zr,Ti)O3結晶(PLZT結
晶)等の電気光学効果を有する結晶を用いて形成された
ものなどを使用することが可能である。例えば、各々の
位相差可変素子2,6にネマチック液晶を用いた場合に
は、図10に示すような要部構成および偏光状態の変化
になる。また例えば、各々の位相差可変素子2,6に電
気光学液晶を用いた場合には、図11に示すような要部
構成および偏光状態の変化になる。上記のような各構成
例において、位相差可変素子6は、素子に電圧を印加し
ていない状態で設定中心波長の位相差が90度付近とな
るような設定とし、波長の違いによる位相差の変化は印
加電圧を調整することで補償されるようにする。波長の
違いによる位相差の調整は微小量である場合が多いた
め、位相差可変素子6への印加電圧は比較的小さな値と
なる。
差可変素子2と、楕円化された光線を直線偏光に戻すた
めの位相差可変素子6とに使用する液晶素子または電気
光学結晶等の選択については、上記図10や図11に示
した一例に限られるものではなく各材料の任意の組み合
わせが可能であり、使用条件やコスト等に応じて適宜に
選択することができる。また、図9では、上述の図1に
示した透過型の構成についてλ/4板を位相差可変素子
に変えるようにしたが、図6に示した反射型の構成につ
いても同様とすることが可能である。
可変偏光面回転子を用いた各種光デバイスの実施形態に
ついて説明する。図12は、本発明にかかる可変偏光面
回転子を用いた透過型の可変光減衰器の実施形態を示す
構成図である。図12において、可変光減衰器20は、
例えば、くさび形状の複屈折性結晶を用いて形成された
偏光子21および検光子22を、上述の図1に示した可
変偏光面回転子1の前後に配置し、入力光ファイバ10
から出射された光線がレンズ12を介して偏光子21に
入力され、また、検光子22を透過した所定の偏光状態
の光線がレンズ13を介して出力光ファイバ14に入射
される構成としたものである。さらに、偏光子21およ
び検光子22は、互いの光学軸の方向が一致するように
配置されており、これらの光学軸に対してλ/4板3の
光学軸が同一方向または90度傾いた方向となるように
設定されている。
回転子1の間の点をP11とし、可変偏光面回転子1と
検光子22の間の点をP12とし、検光子22とレンズ
13の間の点をP13とする。上記のような構成の可変
光減衰器20では、入力光ファイバ10に取り付けられ
たフェルール11の一端面から出射された光線が、レン
ズ12でコリメートされて偏光子21に入力され、常光
oと異常光eに分離されて可変偏光面回転子1にそれぞ
れ送られる。可変偏光面回転子1に入力される常光oお
よび異常光eの偏光方向は、例えば図13のP11に示
すように、水平方向および垂直方向であって互いに直交
している。
よび異常光eは、位相差可変素子2およびλ/4板3を
順に透過することにより、位相差可変素子2で与えられ
る位相差αに応じた回転角に従って各々の偏光面が回転
されて検光子22に送られる。可変偏光面回転子1を透
過した各光線o,eは、具体的には図13のP12に示
すように、各々の偏光面が互いに逆方向に同じ角度α/
2だけ回転された直線偏光となる。
検光子22に入力された各光線o,eは、検光子22に
よって常光と異常光にそれぞれ分離される。ここでは、
検光子22に入力された光線oについて分離された成分
を常光ooと異常光oeとし、検光子22に入力された
光線eについて分離された成分を常光eoと異常光ee
とする。各光線oo,oe,eo,eeの偏光方向は、
図13のP13に示すような状態となる。これらの検光
子22を透過した光線については、偏光子21および検
光子22の各光学軸の方向が一致させてあるため、常光
ooおよび異常光eeは、各々の進行方向が平行となり
レンズ13によってフェルール15の端面に集光されて
出力光ファイバ14に入射される(図12に実線で示す
光路)。一方、検光子22を透過した異常光oeおよび
常光eoは、各々の進行方向が平行ではなく広がるよう
になるためレンズ13を通過しても出力光ファイバ14
の一端には結合されなくなる(図12に点線で示す光
路)。
が可変偏光面回転子1により偏光面の回転を受けない場
合には、偏光子21で分離された常光oが検光子22か
ら常光ooとして出力され、偏光子21で分離された異
常光eが検光子22から異常光eeとして出力されるた
め、偏光子21での常光oおよび異常光eがレンズ13
を介して出力光ファイバ14に結合するようになる。一
方、入力光が可変偏光面回転子1により90度の偏光面
の回転を受けた場合には、偏光子21で分離された常光
oが検光子22から異常光oeとして出力され、偏光子
21で分離された異常光eが検光子22から常光eoと
して出力されるため、偏光子21での常光oおよび異常
光eはレンズ13を通っても出力光ファイバ14には結
合しなくなる。
ける偏光面の回転量に応じて出力光ファイバ14に入射
される光の光量が変化するようになるため、図12に示
したような光学系の構成は、可変光減衰器として機能す
ることになる。ここで、検光子22から出力される、常
光ooと異常光oeの光量の比率(oo/oe比)およ
び異常光eeと常光eoの光量の比率(ee/eo比)
は、可変偏光面回転子1における常光oおよび異常光e
についての各偏光面の回転角の絶対値によって決まるた
め、各々の比率が等しくなる(oo/oe比=ee/e
o比)。これにより、出力光ファイバ14に入射する光
線の光量は、入力光ファイバ10から出射される光線の
偏光状態には依存しないことになり、可変光減衰器20
は入射偏光依存性変動が発生することのない安定した光
減衰特性が得られることになる。
0によれば、従来のファラデー回転子等を用いた可変光
減衰器に比べて小型化および低コスト化を図ることがで
きると共に、可変の減衰量の制御も容易に行うことが可
能である。次に、本発明にかかる可変偏光面回転子を用
いた可変光減衰器の他の実施形態について説明する。
子を用いた反射型の可変光減衰器の実施形態を示す構成
図である。図14において、可変光減衰器20’は、例
えば、くさび形状の複屈折性結晶を用いて形成された偏
光子21を、上述の図6に示した反射型の可変偏光面回
転子1’のλ/4板3側に対向させて配置し、ここでは
2芯の光ファイバ10’の入力側光路から出射された光
線がレンズ12’を介して偏光子21に入力され、その
偏光子21を透過した光線が可変偏光面回転子1’内を
伝搬して反射板5で反射されて偏光子21に戻され、偏
光子21を再度透過した所定の偏光状態の光線がレンズ
12’を介して光ファイバ10’の出力側光路に入射さ
れる構成としたものである。また、偏光子21およびλ
/4板3は、各々の光学軸が同一方向または90度傾い
た方向となるように配置されている。
20’では、図15(A)の往路に示すように、光ファ
イバ10’の入力光路を伝搬してフェルール11’の一
端面から出射された光線が、レンズ12’でコリメート
されて偏光子21に入力され、常光oと異常光eに分離
されて反射型の可変偏光面回転子1’にそれぞれ送られ
る。可変偏光面回転子1’に入力される常光oおよび異
常光e(図15(A)でP21に示す位置を通る光線)
の偏光方向は、例えば図16のP21に示すように、水
平方向および垂直方向であって互いに直交している。
および異常光eは、λ/4板3に送られ、λ/4板3で
は、その光学軸が各光線の偏光方向と同一方向または9
0度の方向となるため、常光oおよび異常光eがそれぞ
れ偏光状態を変えることなく直線偏光のまま透過して位
相差可変素子2に伝えられる。位相差可変素子2では、
λ/4板3を透過した各光線o,eが、位相差可変素子
2の光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分との間に
位相差αが与えられて楕円化される。そして、位相差可
変素子2を透過して楕円化された各光線o,eは、図1
5(B)の往路に示すように、反射板5で反射されて位
相差可変素子2に戻され、往路と同様にして復路でも位
相差αが与えられる。これにより位相差可変素子2を往
復した各光線o,eは楕円偏光または円偏光となってλ
/4板3に再入力される。なお、反射板5の反射面5A
における各光線o,eの入出射状態は、図17の拡大図
に示すように、各々の入射角φ1および出射角φ2の間
にφ1=φ2の関係が成り立つように光学系が設計され
ているものとする。
した各光線o,eが、楕円の長軸に平行な楕円の接線と
楕円の短軸に平行な楕円の接線との交点および原点を通
る直線偏光に変えられる。これにより、λ/4板3を透
過して偏光子21に送られる各光線o,e(図15
(B)でP22に示す位置を通る光線)は、図16でP
22に示すように、入力時における各々の偏光面をα度
だけ互いに逆方向にそれぞれ回転させた直線偏光とな
る。
されて偏光子21に戻された各光線o,eは、偏光子2
1によって常光と異常光にそれぞれ分離される。ここで
は、偏光子21に入力された光線oについて再分離され
た成分を常光ooと異常光oeとし、偏光子21に入力
された光線eについて再分離された成分を常光eoと異
常光eeとする。各光線oo,oe,eo,eeの偏光
方向は、図16のP23に示すような状態となる。これ
らの偏光子21を透過した各光線は、異常光oeおよび
常光eoについては、各々の進行方向が平行となりレン
ズ12’によってフェルール11’の端面に集光されて
光ファイバ11’の出力側光路に入射される(図15
(B)に実線で示す光路)。一方、常光ooおよび異常
光eeについては、各々の進行方向が平行ではなく広が
るようになるためレンズ12’を通過しても光ファイバ
11’の出力側光路には結合されなくなる(図15
(B)に点線で示す光路)。
光が可変偏光面回転子1’により偏光面の回転を受けな
い場合には、偏光子21において、往路で分離された常
光oが復路で常光ooとして出力され、また、往路で分
離された異常光eが復路で異常光eeとして出力される
ため、往路での常光oおよび異常光eはレンズ12’で
集光されても光ファイバ11’の出力側光路には結合し
なくなる。一方、入力光が可変偏光面回転子1’により
90度の偏光面の回転を受けた場合には、偏光子21に
おいて、往路で分離された常光oが復路で異常光oeと
して出力され、また、往路で分離された異常光eが復路
で常光eoとして出力されるため、往路での常光oおよ
び異常光eがレンズ12’を介して光ファイバ11’の
出力側光路に結合するようになる。
おける偏光面の回転量に応じて光ファイバ11’の出力
側光路に入射される光の光量が変化するようになるた
め、図14に示したような反射型の光学系の構成も可変
光減衰器として機能することになる。上記のように本実
施形態の反射型の可変光減衰器20’によっても、上述
した透過型の可変光減衰器20’と同様の効果を得るこ
とができる。また、透過型に比べて、同じ範囲の光減衰
量を得るために位相差可変素子2で与えることが必要な
位相差αの調整範囲を狭くすることが可能であるため、
位相差可変素子2として用いる液晶素子等への印加電圧
を小さくすることができる。
用いた光スイッチの実施形態について説明する。図18
は、本発明にかかる可変偏光面回転子を用いた1×2光
スイッチの実施形態を示す構成図である。図18におい
て、1×2光スイッチ30は、例えば、上述した透過型
の可変偏光面回転子1の入力側光路上に、第1偏光分離
部としての偏光分離素子31および偏光面一致制御部と
しての1/2波長板(以下、λ/2板とする)32を配
置すると共に、可変偏光面回転子1の出力側光路上に、
第2偏光分離部としてのくさび形偏光分離素子33を配
置して、入力光ファイバ10から出射された光線がレン
ズ12を介して偏光分離素子31に入力され、また、く
さび形偏光分離素子33で偏光分離されて異なる2つの
方向に分岐された各光線が、それぞれ、偏光復帰部とし
てのλ/2板34,34’、偏光合成部としての偏光分
離素子35,35’およびレンズ13,13’を介して
出力光ファイバ14,14’に入射される構成としたも
のである。
ートされた入力光線をそのビーム径よりも大きな間隔を
もって常光oおよび異常光eに偏光分離するものであっ
て、具体的には、例えば平行ルチル板等を使用すること
が可能である。λ/2板32は、例えば、偏光分離素子
31から出射される異常光eの光路上に配置され(ここ
では、偏光分離素子31の出射端面の半分に貼り付けら
れ)、上記異常光eの偏光方向に対して45度傾いた光
学軸を持ち、透過する異常光eの偏光方向を90度回転
させるものである。これにより、偏光分離素子31で分
離された常光oおよび異常光eは、各々の偏光方向を一
致させた2つの光線o,eとして可変偏光面回転子1に
入力されるようになる。
子31の光学軸に対して同一方向または90度傾いた方
向の光学軸を持ち、可変偏光面回転子1を透過して偏光
面が0度または90度回転された各光線o,eが入力さ
れ、各々の偏光状態に応じた屈折を生じさせて進行方向
が互いに異なる2つの光路のいずれかに出力する。この
くさび形偏光分離素子33の具体例としては、くさび形
ルチル板等を使用することが可能である。
び形偏光分離素子33を透過して光路の切り替えが行わ
れた同一方向に伝搬する光のうちの一方について、その
偏光面を90度回転させることにより、双方の光の偏光
状態を入力時と同様の状態に復帰させるものである。偏
光分離素子35,35’は、それぞれ、くさび形偏光分
離素子33から直接送られてくる光と、λ/2板34,
34’を介して送られてくる光とを合成してレンズ1
3,13’に出力するものであって、具体的には、例え
ば平行ルチル板を使用することが可能である。なお、偏
光分離素子35,35’およびλ/2板34,34’
は、それぞれ、入力側に設けた偏光分離素子31および
λ/2板32と同様のものを各出力光路の方向に合わせ
て対称的に配置することが可能である。
入力光ファイバ10のフェルール11端面から出射され
た光線が、レンズ12でコリメートされて偏光分離素子
31に入力され、常光oと異常光eに分離された後、さ
らに異常光eについてはλ/2板32を透過し偏光方向
が90度回転されて常光oの偏光方向に揃えられる。こ
れにより、進行方向が平行で、かつ、偏光方向が一致し
た2つの光線o,eが可変偏光面回転子1に入力される
ようになる。
o,eは、位相差可変素子2およびλ/4板3を順に透
過することにより、各々の偏光面が90度回転される
か、または回転なしでくさび形偏光分離素子33に送ら
れる。くさび形偏光分離素子33では、光学軸の方向と
それに垂直な方向とで屈折率が異なるため、可変偏光面
回転子1での偏光面の回転に応じて各光線o,eが屈折
を受ける。具体的には、可変偏光面回転子1による偏光
回転が0度の場合、各光線o,eはくさび形偏光分離素
子33において常光となり(ここでは光線oo,eoで
示す)、常光の屈折を受けて方向を変える。一方、可変
偏光面回転子1による偏光回転が90度の場合、各光線
o,eはくさび形偏光分離素子33において異常光とな
り(ここでは光線oe,eeで示す)、異常光の屈折を
受けて方向を変える。このように、くさび形偏光分離素
子33における常光oo,eoと異常光oe,eeの屈
折率が相違するため、可変偏光面回転子1による偏光回
転量に応じて透過光の光路を選択することが可能にな
る。
の光路に出射された光線oo,eoは、λ/2板34の
設けられた偏光分離素子35に送られて、各々の偏光状
態が入力時と同様の状態に復帰されて合成された後に、
レンズ13を介してフェルール15の端面に集光され出
力光ファイバ14に入射される。また、くさび形偏光分
離素子33を透過して他方の光路に出射された光線o
e,eeについても、上記と同様にして、λ/2板3
4’、偏光分離素子35’およびレンズ13’を介して
フェルール15’端面から出力光ファイバ14’に入射
される。
り替えを行う1×2光スイッチを透過型の可変偏光面回
転子1を用いて構成することが可能になる。次に、前述
したような可変偏光面回転子を用いた光スイッチについ
て、小型化を図るようにした応用例を説明することにす
る。図19および図20は、上記可変偏光面回転子を用
いた光スイッチの応用例を示す構成図であって、図19
は上面図、図20は側面図である。
前述の図18に示した光スイッチ30の構成と異なる部
分は、くさび形偏光分離素子33から出射される各光の
光路上にくさび形偏光分離素子33’を挿入し、各々の
光路を伝搬する光がλ/2板34の設けられた1つの偏
光分離素子35を介して各出力光ファイバ14,14’
に導かれるようにした部分であり、それ以外の他の部分
の構成は光スイッチ30の構成と同様である。
偏光分離素子33と同形状かつ同質の偏光分離素子であ
り、具体的には、例えばくさび形ルチル板等を使用する
ことが可能である。このくさび形偏光分離素子33’
は、くさび形偏光分離素子33と偏光分離素子35の間
に、くさび形偏光分離素子33で異なる方向に出力され
る各光の進行方向が略平行となるような光学的な位置関
係で配置される。
3,33’を使用して光スイッチの光学系を構成するこ
とで、切り替えを行う各光路に対応させて個別に設けて
いたλ/2板および偏光分離素子を共通化することが可
能になるため、光スイッチ全体の小型化を図ることがで
きるようになる。次に、本発明にかかる可変偏光面回転
子を用いた光フィルタの実施形態について説明する。
子を用いた光フィルタの構成を示す平面図である。図2
1において、光フィルタ40は、入力光ファイバ10か
ら出射される光のレベルが波長に対して変化するような
場合に、透過率の波長に対する依存性(透過波長特性)
を能動的に変化させることで、所要の波長特性を持つ透
過光が得られるようにした光フィルタである。このよう
な光フィルタの基本構成は、例えば上述した特開平11
−271700号公報等に記載されている。本光フィル
タ40は、従来構成において用いられていた可変ファラ
デー回転子に代えて本発明による可変偏光面回転子を使
用するようにして、小型化および低コスト化を図るよう
にしたことを特徴とするものである。
ば、偏光波長特性変化素子41の前後に、上述した透過
型の可変偏光面回転子1,1’をそれぞれ配置し、前述
の図18に示した光スイッチの場合と同様にして、入力
光ファイバ10からレンズ12を介して偏光分離素子3
1に入力されて常光oおよび異常光eに分離されλ/2
板32によって偏光方向の揃えられた各光線が、入力側
の可変偏光面回転子1に入力され、また、偏光波長特性
変化素子41および出力側の可変偏光面回転子1’を透
過した各光線が、λ/2板34および偏光分離素子35
に入力されて合成されレンズ13を介して出力光ファイ
バ14に入射される構成としたものである。
あるP偏光と、垂直偏光であるS偏光との透過率(また
は反射率)の変化が異なる波長特性を持つ光学エレメン
トである。図21ではガラス基板41Aに偏光波長特性
変化素子41が蒸着されている。この偏光波長特性変化
素子41の具体例としては、誘電体からなる高屈折率お
よび低屈折率の薄膜を交互多層に重ね合わせた誘電体多
層膜などを使用することが可能である。
に配置される可変偏光面回転子1は、偏光波長特性変化
素子41に入射する光線の偏光面を回転制御して、P偏
光とS偏光の比率(透過比率)を変化させ、本光フィル
タ40の波長特性を可変に制御するためのものである。
偏光波長特性変化素子41の出力側に配置される可変偏
光面回転子1’は、偏光波長特性変化素子41を透過し
た各光の偏光面を逆回転制御して、各光の偏光状態を入
力側の可変偏光面回転子1を透過する前と同じ状態に復
帰させるためのものである。
1’における偏光面の回転角度が、共通の位相差調整部
4から出力される信号に従って調整されるようにしてい
るが、可変偏光面回転子1,1’ごとに位相差調整部を
設けるようにすることも可能である。上記のような構成
の光フィルタでは、入力光ファイバ10のフェルール1
1端面から出射された光線が、レンズ12でコリメート
されて偏光分離素子31に入力され、常光oと異常光e
に分離された後、さらに異常光eについてはλ/2板3
2を透過し偏光方向が90度回転されて常光oの偏光方
向に揃えられ、これにより、進行方向が平行で、かつ、
偏光方向が一致した2つの光線o,eが可変偏光面回転
子1に入力される。
化素子41において所望の透過波長特性が得られるよう
に、入力光線の偏光面が回転されて偏光波長特性変化素
子41に入力されるP偏光とS偏光の比率が制御され
る。これにより、可変偏光面回転子1での偏光面の回転
量に応じて偏光波長特性変化素子41の透過波長特性が
変化するようになる。
長特性に従って透過した各光線o,eは、可変偏光面回
転子1’において、入力側の可変偏光面回転子1で回転
させられた偏光面を元の偏光面に復帰する方向に逆回転
させられる。そして、出力側の可変偏光面回転子1’を
透過した各光線o,eは、λ/2板34の設けられた偏
光分離素子35に送られて、各々の偏光状態が入力時と
同様の状態に復帰されて合成された後に、レンズ13を
介してフェルール15の端面に集光され出力光ファイバ
14に入射される。
特性を能動的に変化させることのできる光フィルタを、
本発明による透過型の可変偏光面回転子1を用いて構成
することが可能になる。このような光フィルタは、透過
波長特性が偏光波長特性変化素子41に入力される直線
偏光の偏光面の角度に応じて制御されることになるた
め、直線偏光の偏光面を任意の角度に回転制御できる本
発明による可変偏光面回転子は好適であり、従来の可変
ファラデー回転子を使用した場合に比べて、光フィルタ
の小型化および低コスト化を図ることが可能になる。
側の可変偏光面回転子1で偏光面が回転制御された各偏
光が偏光波長特性変化素子41を透過して出力側の可変
偏光面回転子1’に送られる透過型の構成としたが、本
発明はこれに限らず、偏光波長特性変化素子41で反射
された各偏光が出力側の可変偏光面回転子1’に送られ
る反射型の構成とすることも可能である。この場合、入
力側の可変偏光面回転子1での偏光面の回転角度に応じ
て偏光波長特性変化素子41における反射率の波長依存
性が変化し、フィルタ特性が能動的に制御されることに
なる。
発明の可変偏光面回転子を可変光減衰器、光スイッチま
たは光フィルタに適用するようにしたが、本発明にかか
る可変偏光面回転子の適用範囲はこれに限定されるもの
ではなく、直線偏光の偏光面の回転制御が必要な公知の
各種光デバイスについて適用することが可能である。以
上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめ
る。
可変偏光面回転子であって、入力光線の偏光方向に対し
て同一の方向または90度傾いた方向の光学軸を有し、
透過する光線に対して、前記光学軸に平行な偏光成分と
前記光学軸に垂直な偏光成分との間に90度の位相差を
与える位相板と、前記位相板の光学軸に対して±45度
傾いた光学軸を有し、透過する光線に対して、前記光学
軸に平行な偏光成分と前記光学軸に垂直な偏光成分との
間に可変の位相差を与える位相差可変素子と、前記位相
差可変素子の可変の位相差を調整する位相差調整部と、
を備え、前記入力光線が前記位相差可変素子を透過して
楕円偏光または円偏光にされた後に前記位相板を透過し
て直線偏光にされることによって、前記入力光線の偏光
面が前記位相差可変素子で与えられる位相差に応じた角
度で回転されることを特徴とする可変偏光面回転子。
転子であって、入力光路から出射される前記入力光線
が、前記位相差可変素子および前記位相板を順に透過し
て出力光路に入射される透過型の構成としたことを特徴
とする可変偏光面回転子。
転子であって、光を反射する反射板を備え、入力光路か
ら出射される前記入力光線が、前記位相板および前記位
相差可変素子を順に透過し、前記反射板で反射され、前
記位相差可変素子および前記位相板を順に再度透過して
出力光路に入射される反射型の構成としたことを特徴と
する可変偏光面回転子。
転子であって、前記位相差可変素子が、液晶素子を用い
て形成されたものであることを特徴とする可変偏光面回
転子。
転子であって、前記位相差可変素子が、電気光学効果を
有する材料を用いて形成されたものであることを特徴と
する可変偏光面回転子。
転子であって、前記位相板が、複屈折結晶より形成され
る1/4波長板であることを特徴とする可変偏光面回転
子。
転子であって、前記位相板に代えて、前記入力光線の偏
光方向に対して同一の方向または90度傾いた方向の光
学軸を有し、透過する光線に対して、前記光学軸に平行
な偏光成分と前記光学軸に垂直な偏光成分との間に可変
の位相差を与える第2位相差可変素子と、該第2位相差
可変素子の可変の位相差が前記入力光線の波長に応じて
90度となるように調整する第2位相差調整部と、を設
けたことを特徴とする可変偏光面回転子。
転子であって、前記第2位相差可変素子が、液晶素子を
用いて形成されたものであることを特徴とする可変偏光
面回転子。
転子であって、前記第2位相差可変素子が、電気光学効
果を有する結晶を用いて形成されたものであることを特
徴とする可変偏光面回転子。
回転子を用いた可変光減衰器であって、入力光路から出
射される光を偏光分離して前記可変偏光面回転子に与え
る第1偏光分離素子と、前記可変偏光面回転子から出力
される光を偏光分離し、所定の偏光状態の光を出力光路
に入射させる第2偏光分離素子と、を備え、前記第1偏
光分離素子で偏光分離された直線偏光に対する前記可変
偏光面回転子での偏光面の回転角を調整することによっ
て、前記出力光路への入射光の光量を可変にしたことを
特徴とする可変光減衰器。
衰器であって、前記入力光路の光出射端面と前記出力光
路の光入射端面とが対向し、前記光出射端面および前記
光入射端面の間に、前記第1偏光分離素子と、付記2に
記載した透過型の可変偏光面回転子と、前記第2偏光分
離素子とが順に配置されたことを特徴とする可変光減衰
器。
衰器であって、前記入力光路の光出射端面と前記出力光
路の光入射端面とが同じ側に位置し、前記光出射端面お
よび前記光入射端面に対向させて、前記第1偏光分離素
子と、付記3に記載した反射型の可変偏光面回転子とが
順に配置され、前記第1偏光分離素子を透過した光が前
記可変偏光面回転子内で反射されて前記第1偏光分離素
子に戻され、該第1偏光分離素子が前記第2偏光分離素
子としても機能することを特徴とする可変光減衰器。
回転子を用いた光スイッチであって、入力光路から出射
される光を偏光分離する第1偏光分離部と、該第1偏光
分離部で偏光分離された複数の直線偏光を各々の偏光面
を一致させて前記可変偏光面回転子に与える偏光面一致
制御部と、前記可変偏光面回転子から出力される光を偏
光分離し、進行方向が互いに異なる複数の光路のいずれ
かに出力する第2偏光分離部と、該第2偏光分離部で各
光路に出力された光の偏光状態を、前記第1偏光分離部
で偏光分離される前と同じ偏光状態に復帰させる複数の
偏光復帰部と、該偏光復帰部で偏光状態が復帰された光
を合成して、前記各光路に対応した出力光路に入射させ
る複数の偏光合成部と、を備え、前記第1偏光分離部で
偏光分離された直線偏光に対する前記可変偏光面回転子
での偏光面の回転角を調整することによって、前記複数
の出力光路の切り替えを行うことを特徴とする光スイッ
チ。
チであって、前記第2偏光分離部が、くさび形状の偏光
分離素子であることを特徴とする光スイッチ。
チであって、前記第2偏光分離部と同形状かつ同質のく
さび形状の偏光分離素子からなる第3偏光分離部を備
え、前記第2偏光分離部で各光路に出力された光の進行
方向が前記第3偏光分離部を透過することで略平行にさ
れ、該略平行にされた各々の光が、1つの前記偏光復帰
部および1つの前記偏光合成部を介して、前記各光路に
対応した出力光路に入射されることを特徴とする光スイ
ッチ。
回転子を用いた光フィルタであって、入力光路から出射
される光を偏光分離して前記可変偏光面回転子に与える
偏光分離素子と、前記可変偏光面回転子から出力される
直線偏光が入力され、該直線偏光の進行方向に対して垂
直な平面内で直交する2つの偏光成分についての透過率
または反射率の波長変化が異なる特性を持つ偏光波長特
性変化素子と、を備え、前記偏光分離素子で偏光分離さ
れた直線偏光に対する前記可変偏光面回転子での偏光面
の回転角を調整して、前記偏光波長特性変化素子に入力
される直線偏光についての前記直交する2つの偏光成分
の比率を変化させることによって、前記偏光波長特性変
化素子の透過光または反射光の波長特性を可変にしたこ
とを特徴とする光フィルタ。
面回転子によれば、位相差可変素子と位相板の簡単な組
み合わせによって、直線偏光の偏光面を位相差可変素子
で与える位相差に応じた角度で回転させることができる
ため、従来のファラデー回転子等に比べて小型化および
低コスト化を図ることが可能であると共に、回転角の制
御も容易に行うことが可能である。このような本発明の
可変偏光面回転子を用いて可変光減衰器や光スイッチ、
光フィルタ等の各種光デバイスを構成することにより、
小型で安価な光デバイスを実現することができる。
態を示す構成図である。
子およびλ/4板の各光学軸の関係を示す図である。
状態を示す図である。
変素子の動作を説明する模式図であって、(A)〜
(C)は液晶セルへの印加電圧に応じた偏光状態の変化
の様子を示す図、(D)は液晶分子の回転状態を示す図
である。
任意の偏光状態の入力光に対応した応用例を示す構成図
である。
態を示す構成図である。
び位相差可変素子の各光学軸の関係を示す図である。
状態を示す図である。
4板に代えて位相差可変素子および位相差調整部を設け
るようにした場合の構成図である。
変素子にネマチック液晶を用いた場合の要部構成および
偏光状態の変化を示す図である。
変素子に電気光学結晶を用いた場合の要部構成および偏
光状態の変化を示す図である。
過型の可変光減衰器の実施形態を示す構成図である。
状態を示す図である。
射型の可変光減衰器の実施形態を示す構成図である。
る図であって、(A)は往路における光路を示し、
(B)は復路における光路を示す図である。
状態を示す図である。
光路を拡大して示した図である。
×2光スイッチの実施形態を示す構成図である。
×2光スイッチの応用例の構成を示す上面図である。
×2光スイッチの応用例の構成を示す側面図である。
フィルタの構成を示す平面図である。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】直線偏光の偏光面を回転する可変偏光面回
転子であって、 入力光線の偏光方向に対して同一の方向または90度傾
いた方向の光学軸を有し、透過する光線に対して、前記
光学軸に平行な偏光成分と前記光学軸に垂直な偏光成分
との間に90度の位相差を与える位相板と、 前記位相板の光学軸に対して±45度傾いた光学軸を有
し、透過する光線に対して、前記光学軸に平行な偏光成
分と前記光学軸に垂直な偏光成分との間に可変の位相差
を与える位相差可変素子と、 前記位相差可変素子の可変の位相差を調整する位相差調
整部と、を備え、 前記入力光線が前記位相差可変素子を透過して楕円偏光
または円偏光にされた後に前記位相板を透過して直線偏
光にされることによって、前記入力光線の偏光面が前記
位相差可変素子で与えられる位相差に応じた角度で回転
されることを特徴とする可変偏光面回転子。 - 【請求項2】請求項1に記載の可変偏光面回転子であっ
て、 光を反射する反射板を備え、 入力光路から出射される前記入力光線が、前記位相板お
よび前記位相差可変素子を順に透過し、前記反射板で反
射され、前記位相差可変素子および前記位相板を順に再
度透過して出力光路に入射される反射型の構成としたこ
とを特徴とする可変偏光面回転子。 - 【請求項3】請求項1に記載の可変偏光面回転子を用い
た可変光減衰器であって、 入力光路から出射される光を偏光分離して前記可変偏光
面回転子に与える第1偏光分離素子と、 前記可変偏光面回転子から出力される光を偏光分離し、
所定の偏光状態の光を出力光路に入射させる第2偏光分
離素子と、を備え、 前記第1偏光分離素子で偏光分離された直線偏光に対す
る前記可変偏光面回転子での偏光面の回転角を調整する
ことによって、前記出力光路への入射光の光量を可変に
したことを特徴とする可変光減衰器。 - 【請求項4】請求項1に記載の可変偏光面回転子を用い
た光スイッチであって、 入力光路から出射される光を偏光分離する第1偏光分離
部と、 該第1偏光分離部で偏光分離された複数の直線偏光を各
々の偏光面を一致させて前記可変偏光面回転子に与える
偏光面一致制御部と、 前記可変偏光面回転子から出力される光を偏光分離し、
進行方向が互いに異なる複数の光路のいずれかに出力す
る第2偏光分離部と、 該第2偏光分離部で各光路に出力された光の偏光状態
を、前記第1偏光分離部で偏光分離される前と同じ偏光
状態に復帰させる複数の偏光復帰部と、 該偏光復帰部で偏光状態が復帰された光を合成して、前
記各光路に対応した出力光路に入射させる複数の偏光合
成部と、を備え、 前記第1偏光分離部で偏光分離された直線偏光に対する
前記可変偏光面回転子での偏光面の回転角を調整するこ
とによって、前記複数の出力光路の切り替えを行うこと
を特徴とする光スイッチ。 - 【請求項5】請求項1に記載の可変偏光面回転子を用い
た光フィルタであって、 入力光路から出射される光を偏光分離して前記可変偏光
面回転子に与える偏光分離素子と、 前記可変偏光面回転子から出力される直線偏光が入力さ
れ、該直線偏光の進行方向に対して垂直な平面内で直交
する2つの偏光成分についての透過率または反射率の波
長変化が異なる特性を持つ偏光波長特性変化素子と、を
備え、 前記偏光分離素子で偏光分離された直線偏光に対する前
記可変偏光面回転子での偏光面の回転角を調整して、前
記偏光波長特性変化素子に入力される直線偏光のについ
ての前記直交する2つの偏光成分の比率を変化させるこ
とによって、前記偏光波長特性変化素子の透過光または
反射光の波長特性を可変にしたことを特徴とする光フィ
ルタ。
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JP2001314950A JP2003121807A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 可変偏光面回転子およびそれを用いた光デバイス |
US10/061,307 US6826318B2 (en) | 2001-10-12 | 2002-02-04 | Variable polarization plane rotator and optical device using same |
US10/974,780 US6931165B2 (en) | 2001-10-12 | 2004-10-28 | Variable polarization plane rotator and optical device using same |
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---|---|---|---|
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---|---|
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JP (1) | JP2003121807A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005121876A1 (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-22 | Trimatiz Limited | 偏光可変素子を用いた光デバイス |
JP2006058843A (ja) * | 2004-04-19 | 2006-03-02 | Citizen Watch Co Ltd | 可変光減衰器およびそれを備えた光学フィルタ |
KR100663540B1 (ko) | 2004-02-10 | 2007-01-02 | 옵티맥스 테크놀러지 코포레이션 | Lcd 패널을 자동으로 교정하기 위한 장치 및 방법 |
JP2008203775A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長選択スイッチ |
US8023050B2 (en) | 2007-09-12 | 2011-09-20 | Seiko Epson Corporation | Optical device and projector |
JP2014021361A (ja) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Stanley Electric Co Ltd | 光学系、液晶素子及び液晶素子の製造方法 |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6987896B1 (en) * | 2002-04-09 | 2006-01-17 | Oplink Communications, Inc. | Optical isolator |
JP4156280B2 (ja) * | 2002-06-10 | 2008-09-24 | 富士通株式会社 | 可変光学フィルタ |
US7196744B1 (en) * | 2002-10-18 | 2007-03-27 | Finisar Corporation | Optical transceiver package with a liquid crystal variable optical attenuator |
US20040165266A1 (en) * | 2003-02-20 | 2004-08-26 | Photintech Inc. | Broadband polarization transformation devices |
US7092594B2 (en) | 2003-03-31 | 2006-08-15 | Fujitsu Limited | Wavelength selector switch |
AU2003901831A0 (en) * | 2003-04-17 | 2003-05-01 | Raymond Hesline | Optical devices |
GB2404034A (en) * | 2003-07-17 | 2005-01-19 | Dow Corning Ltd | An electro-optically tunable optical filter |
JP4448721B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2010-04-14 | 富士通株式会社 | 波長分波ユニット |
US7499608B1 (en) * | 2004-12-23 | 2009-03-03 | Coadna Photonics, Inc. | Apparatus and method for optical switching with liquid crystals and birefringent wedges |
US7492986B1 (en) * | 2004-12-23 | 2009-02-17 | Coadna Photonics, Inc. | Apparatus and method for optical switching with liquid crystals and birefringent wedges |
US8094084B2 (en) * | 2005-06-30 | 2012-01-10 | Yagi Antenna Inc. | Omnidirectional antenna for indoor and outdoor use |
US7792403B1 (en) | 2005-09-08 | 2010-09-07 | Infinera Corporation | Adiabatic polarization converter |
US7916764B2 (en) * | 2006-10-25 | 2011-03-29 | Coherent, Inc. | Output power control for harmonic-generating laser |
US7565041B2 (en) * | 2007-10-26 | 2009-07-21 | Infinera Corporation | Symmetric optical circuit with integrated polarization rotator |
US8526005B1 (en) * | 2010-01-21 | 2013-09-03 | Lockheed Martin Corporation | System and method for calibrating optical measurement systems that utilize polarization diversity |
CN102798983B (zh) * | 2012-08-07 | 2014-12-03 | 北京国科世纪激光技术有限公司 | 一种确保保偏光纤输出线偏振光的装置 |
WO2014026225A1 (en) * | 2012-08-13 | 2014-02-20 | Newsouth Innovations Pty Limited | Deformed helix ferro-electric liquid crystal optical device |
CN104518827A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 华为技术有限公司 | 一种光功率的调节方法及网络设备 |
CN104570187B (zh) * | 2015-01-29 | 2017-06-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种光学膜层和显示装置 |
CN109283625A (zh) * | 2017-07-20 | 2019-01-29 | 福州高意通讯有限公司 | 一种电光voa |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57100723A (en) | 1980-12-16 | 1982-06-23 | Toshiba Corp | Electronic parts |
JPS57125925A (en) | 1981-01-29 | 1982-08-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical amplifying element |
JPS61285427A (ja) | 1985-06-13 | 1986-12-16 | Nec Corp | 光減衰器 |
JP2815509B2 (ja) | 1992-07-31 | 1998-10-27 | 富士通株式会社 | 光アッテネータ |
US5276747A (en) | 1993-01-21 | 1994-01-04 | E-Tek Dynamics, Inc. | Polarization-independent optical switch/attenuator |
JPH08505961A (ja) | 1993-01-21 | 1996-06-25 | イー−テック・ダイナミックス・インコーポレイテッド | 偏光モード分散の低い光学装置 |
JPH07261140A (ja) | 1994-03-17 | 1995-10-13 | Fujitsu Ltd | 光可変減衰器 |
JPH1152339A (ja) | 1997-07-30 | 1999-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変光減衰器およびその製造方法 |
JP3779054B2 (ja) * | 1998-01-23 | 2006-05-24 | 富士通株式会社 | 可変光学フィルタ |
JP3737628B2 (ja) | 1998-03-20 | 2006-01-18 | 富士通株式会社 | 利得等価器及び光増幅器 |
JP2001013477A (ja) | 1999-06-28 | 2001-01-19 | Yazaki Corp | 液晶光減衰器 |
US6700694B2 (en) * | 2000-03-06 | 2004-03-02 | Corning Applied Technologies Corporation | Ferro-electric azimuth rotator |
US7154837B2 (en) * | 2000-05-31 | 2006-12-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical pickup and optical information recording/reproducing device |
-
2001
- 2001-10-12 JP JP2001314950A patent/JP2003121807A/ja active Pending
-
2002
- 2002-02-04 US US10/061,307 patent/US6826318B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-10-28 US US10/974,780 patent/US6931165B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100663540B1 (ko) | 2004-02-10 | 2007-01-02 | 옵티맥스 테크놀러지 코포레이션 | Lcd 패널을 자동으로 교정하기 위한 장치 및 방법 |
JP2006058843A (ja) * | 2004-04-19 | 2006-03-02 | Citizen Watch Co Ltd | 可変光減衰器およびそれを備えた光学フィルタ |
JP4712413B2 (ja) * | 2004-04-19 | 2011-06-29 | シチズンホールディングス株式会社 | 可変光減衰器およびそれを備えた光学フィルタ |
WO2005121876A1 (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-22 | Trimatiz Limited | 偏光可変素子を用いた光デバイス |
US7565040B2 (en) | 2004-05-28 | 2009-07-21 | Trimatiz Limited | Optical device using variable polarization element |
JP5106849B2 (ja) * | 2004-05-28 | 2012-12-26 | 株式会社トリマティス | 偏光可変素子を用いた光デバイス |
JP2008203775A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長選択スイッチ |
US8023050B2 (en) | 2007-09-12 | 2011-09-20 | Seiko Epson Corporation | Optical device and projector |
JP2014021361A (ja) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Stanley Electric Co Ltd | 光学系、液晶素子及び液晶素子の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6826318B2 (en) | 2004-11-30 |
US6931165B2 (en) | 2005-08-16 |
US20030072512A1 (en) | 2003-04-17 |
US20050084198A1 (en) | 2005-04-21 |
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