JP4888780B2

JP4888780B2 - Optical fiber coupler

Info

Publication number: JP4888780B2
Application number: JP2007166896A
Authority: JP
Inventors: 良博今野; 勝佐々木
Original assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd; Adamant Namiki Precision Jewel Co Ltd
Current assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd; Adamant Namiki Precision Jewel Co Ltd
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: JP2009003389A

Description

本発明は、光ファイバ通信システムや、磁界センサ等の光センサに使用される複数の光ファイバを、光学的に結合する光ファイバ結合装置に関するものである。 The present invention relates to an optical fiber coupling device that optically couples a plurality of optical fibers used in an optical fiber communication system and an optical sensor such as a magnetic field sensor.

光ファイバ通信システムや光センサに使用される複数の光ファイバは、互いに光学的に結合されている。このように光ファイバを光学的に結合させる装置として、図１５に示すような光ファイバ結合装置が考案されている（例えば、特許文献１を参照）。 A plurality of optical fibers used in an optical fiber communication system and an optical sensor are optically coupled to each other. As an apparatus for optically coupling optical fibers in this way, an optical fiber coupling apparatus as shown in FIG. 15 has been devised (see, for example, Patent Document 1).

特開２００２−２０２４３１（第２−３頁、第１図）JP-A No. 2002-202431 (page 2-3, FIG. 1)

図１５に示す光ファイバ結合装置100は、シングルモード光ファイバ101及び102、偏波面保存型光ファイバ103及び104、一対のGRINレンズ105及び106、誘電体多層膜107、及びキャピラリ108及び109から構成される。 An optical fiber coupling device 100 shown in FIG. 15 includes single-mode optical fibers 101 and 102, polarization-maintaining optical fibers 103 and 104, a pair of GRIN lenses 105 and 106, a dielectric multilayer film 107, and capillaries 108 and 109. Is done.

GRINレンズ105，106の光学面と接合するキャピラリ108，109の接合面は斜めに研磨されて、斜め研磨面110及び111が形成される。そのGRINレンズ105，106は0.25ピッチのレンズ長を有している。このGRINレンズ105，106の間に誘電体多層膜107が挟まれ、接着剤などで固定されている。 The joint surfaces of the capillaries 108 and 109 that are joined to the optical surfaces of the GRIN lenses 105 and 106 are polished obliquely, so that obliquely polished surfaces 110 and 111 are formed. The GRIN lenses 105 and 106 have a lens length of 0.25 pitch. A dielectric multilayer film 107 is sandwiched between the GRIN lenses 105 and 106 and fixed with an adhesive or the like.

一方、入射側光ファイバである光ファイバ素線101，103の被覆層が除去されることで、光ファイバ裸線101a、103aが露出される。露出された光ファイバ裸線101a，103aが、円柱状のキャピラリ108内に設けられた細孔に挿入され接着剤にて固定される。そして、このキャピラリ108が、GRINレンズ105に接着剤で固定される。又、同様に出射側光ファイバである光ファイバ素線102，104がキャピラリ109の細孔に挿入されて接着剤にて固定され、GRINレンズ106に接着剤で固定されている。 On the other hand, the optical fiber bare wires 101a and 103a are exposed by removing the covering layer of the optical fiber strands 101 and 103 which are the incident side optical fibers. The exposed bare optical fibers 101a and 103a are inserted into pores provided in the cylindrical capillary 108 and fixed with an adhesive. The capillary 108 is fixed to the GRIN lens 105 with an adhesive. Similarly, optical fiber strands 102 and 104 that are output side optical fibers are inserted into the pores of the capillary 109 and fixed with an adhesive, and are fixed to the GRIN lens 106 with an adhesive.

各光ファイバ101又は103からGRINレンズ105，106に入射した光線は、正弦波状の光路をとって蛇行しながらGRINレンズ105，106内部を伝搬する。 Light rays incident on the GRIN lenses 105 and 106 from the respective optical fibers 101 or 103 propagate through the GRIN lenses 105 and 106 while meandering along a sinusoidal optical path.

このような光ファイバ結合装置100は磁界センサ等に使用される。磁界センサは直線偏光の伝搬光を磁気光学材料（Bi置換型希土類ガーネット単結晶）に透過させると共にその磁気光学材料を磁界に接近させ、ファラデー効果によって磁気光学材料を透過する伝搬光の偏波面が、磁界の強度に応じて回転することを利用したセンサである。磁気光学材料を透過する光の偏波面の回転角を、光強度の変化に変換して検知・計数を行うことで、磁界の強度を測定する。このような磁界センサでは、前記偏波面の回転角を、磁界が印加される前後の伝搬光の偏波面から計測するため、磁界が印加される前の伝搬光の導波路である入射側光ファイバと、磁界が印加された後の伝搬光の導波路である出射側光ファイバとの間で偏波面を回転させる必要がある。 Such an optical fiber coupling device 100 is used for a magnetic field sensor or the like. A magnetic field sensor transmits linearly polarized propagating light to a magneto-optic material (Bi-substituted rare earth garnet single crystal) and brings the magneto-optic material close to a magnetic field, and the polarization plane of the propagating light transmitted through the magneto-optic material by the Faraday effect is The sensor utilizes the rotation according to the strength of the magnetic field. The intensity of the magnetic field is measured by detecting and counting the rotation angle of the polarization plane of the light transmitted through the magneto-optical material into a change in light intensity. In such a magnetic field sensor, since the rotation angle of the polarization plane is measured from the polarization plane of the propagating light before and after the magnetic field is applied, the incident side optical fiber that is the waveguide of the propagating light before the magnetic field is applied It is necessary to rotate the plane of polarization between the output-side optical fiber, which is a waveguide for propagating light after the magnetic field is applied.

前記ガーネット単結晶のファラデー効果を直線性良く利用するために入射側光ファイバと出射側光ファイバ間で偏波面の回転角を45度に設定する必要がある。しかしながら、磁界センサが短波長（短波長の伝搬光を入出射させるタイプ）型の場合、ガーネット単結晶のウインドと呼ばれる光吸収係数の比較的小さい領域外の光を利用することになるため、ガーネット単結晶で光吸収が発生して挿入損失が大きくなる。従って、短波長型磁気センサに用いる光ファイバ結合装置においては、ガーネット単結晶を利用することなく、入射側光ファイバと出射側光ファイバの間で伝搬光の偏波面を45度回転又は変換する機能が求められる。 In order to use the Faraday effect of the garnet single crystal with good linearity, it is necessary to set the rotation angle of the polarization plane between the incident side optical fiber and the output side optical fiber to 45 degrees. However, when the magnetic field sensor is of a short wavelength type (a type in which short-wave propagation light is incident / exited), light outside a region having a relatively small light absorption coefficient called a garnet single crystal window is used. Light absorption occurs in a single crystal, increasing insertion loss. Therefore, in the optical fiber coupling device used for the short wavelength type magnetic sensor, the function of rotating or converting the polarization plane of the propagating light between the incident side optical fiber and the output side optical fiber without using a garnet single crystal. Is required.

偏波面を45度回転又は変換する手段として、例えば入射側光ファイバからの直線偏光の偏波面に対して、複屈折素子からなる偏光子の偏波面を45度傾けて配置し、入射側光ファイバを伝搬する光を前記偏光子によってその偏波面に対し45度偏波面が異なる常光線と異常光線とに分離して出射側光ファイバに結合させる手段が考えられる。しかしながら図１５の光ファイバ結合装置100は、GRINレンズ105と光ファイバ101及び103、及びGRINレンズ106と光ファイバ102及び104をそれぞれ１つのユニットと考えた２つの光ファイバコリメータを、誘電体多層膜107を挟んで結合させた光ファイバ結合系として設計されていた。 As a means for rotating or converting the polarization plane by 45 degrees, for example, the polarization plane of a polarizer composed of a birefringent element is inclined 45 degrees with respect to the polarization plane of linearly polarized light from the incident side optical fiber, and the incident side optical fiber It is conceivable that the light propagating light is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray having a polarization plane different by 45 degrees with respect to the plane of polarization by the polarizer and coupled to the outgoing optical fiber. However, the optical fiber coupling device 100 of FIG. 15 includes two optical fiber collimators in which the GRIN lens 105 and the optical fibers 101 and 103 and the GRIN lens 106 and the optical fibers 102 and 104 are considered as one unit, respectively, as a dielectric multilayer film. It was designed as an optical fiber coupling system with 107 coupled.

従って、偏光子を光ファイバ結合装置100に組み込もうとすると、図１６に示すようにGRINレンズ105，106の間に設けることになる。そうすると、入射側光ファイバである光ファイバ103からの伝搬光路は、出射角を伴って偏光子112に入射するため、出射側光ファイバの片側の光ファイバ104のみに結合し、もう片方の光ファイバ102との結合動作を取ることは不可能であった。なお図１６の二点鎖線は、伝搬光の中心光路を表している。従って、従来の光ファイバ結合装置100の構成で、ガーネット単結晶を使用することなく偏波面45度回転又は変換することは困難であった。 Therefore, when the polarizer is to be incorporated into the optical fiber coupling device 100, it is provided between the GRIN lenses 105 and 106 as shown in FIG. Then, since the propagation optical path from the optical fiber 103 which is the incident side optical fiber is incident on the polarizer 112 with the outgoing angle, it is coupled only to the optical fiber 104 on one side of the outgoing side optical fiber, and the other optical fiber is connected. Combining with 102 was impossible. The two-dot chain line in FIG. 16 represents the central optical path of the propagation light. Therefore, with the configuration of the conventional optical fiber coupling device 100, it has been difficult to rotate or convert the polarization plane by 45 degrees without using a garnet single crystal.

よって、本発明は、ガーネット単結晶を使用することなく、入出射光ファイバ間で伝搬光の偏波面を45度変換可能な光ファイバ結合装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical fiber coupling device capable of converting the polarization plane of propagating light between incoming and outgoing optical fibers by 45 degrees without using a garnet single crystal.

本発明の請求項１に記載の光ファイバ結合装置は、入射側光ファイバ、第１の偏光子、レンズ、部分反射ミラー、第２の偏光子、出射側光ファイバを含み、
入射側光ファイバは、第１及び第２の入射光ファイバで構成され、第１の入射光ファイバは偏波面保存型光ファイバであり、
部分反射ミラーは入射側光ファイバと出射側光ファイバの間に設置され、更に部分反射ミラーの両面にレンズが配置されることで、入出射側光ファイバの端面と対向してレンズが設置され、
第１の偏光子が、第１の入射光ファイバのファイバ軸を横切るように、又は、第１の入射光ファイバの端部に配置され、
レンズと出射側光ファイバの端面の間に、第２の偏光子が設置され、
レンズに対向する入射側光ファイバの端面が、各光ファイバのファイバ軸に対して同一方向に斜めに形成されると共に、
第１の入射光ファイバの偏波保存軸方向は、第２の偏光子の光学面上における結晶軸又は偏波透過軸から45度又は135度異なるように設定され、
第２の偏光子に対向する出射側光ファイバの端面が、各光ファイバのファイバ軸に対して同一方向に斜めに形成され、
光源からの光が第１の入射光ファイバ内部を伝搬し、
第１の偏光子は、第１の入射光ファイバ内部を伝搬、又は、第１の入射光ファイバから出射される光の偏波方向を、第２の偏光子の光学面における結晶軸又は偏波透過軸から相対的に45度異なる方向に揃え、
部分反射ミラーは、第１の入射光ファイバから出射された光の一部を反射して、第２の入射光ファイバに入射し、
第２の入射光ファイバは第１の入射光ファイバからの出射光を入射すると共に、入射された光を再度、レンズに向けて出射し、その出射された光の一部は、部分反射ミラーを透過して再度レンズに入射されて収束され、収束された光は第２の偏光子を透過して、出射側光ファイバに入射されることを特徴とする光ファイバ結合装置である。 The optical fiber coupling device according to claim 1 of the present invention includes an incident side optical fiber, a first polarizer, a lens, a partial reflection mirror, a second polarizer, and an output side optical fiber.
The incident side optical fiber is composed of first and second incident optical fibers, and the first incident optical fiber is a polarization-preserving optical fiber,
The partial reflection mirror is installed between the incident side optical fiber and the output side optical fiber, and further, the lens is arranged on both sides of the partial reflection mirror, so that the lens is installed opposite to the end surface of the input / output side optical fiber,
A first polarizer is disposed across the fiber axis of the first incident optical fiber or at the end of the first incident optical fiber;
A second polarizer is installed between the lens and the end face of the output side optical fiber,
The end face of the incident side optical fiber facing the lens is formed obliquely in the same direction with respect to the fiber axis of each optical fiber,
The polarization preserving axis direction of the first incident optical fiber is set to be 45 degrees or 135 degrees different from the crystal axis or the polarization transmission axis on the optical surface of the second polarizer,
The end face of the exit side optical fiber facing the second polarizer is formed obliquely in the same direction with respect to the fiber axis of each optical fiber,
The light from the light source propagates inside the first incident optical fiber,
The first polarizer propagates in the first incident optical fiber or changes the polarization direction of the light emitted from the first incident optical fiber to the crystal axis or polarization in the optical surface of the second polarizer. Align in a direction that is 45 degrees different from the transmission axis,
The partially reflecting mirror reflects a part of the light emitted from the first incident optical fiber and enters the second incident optical fiber,
The second incident optical fiber receives the outgoing light from the first incident optical fiber, and again emits the incident light toward the lens, and a part of the emitted light passes through the partial reflection mirror. The optical fiber coupling device is characterized in that it is transmitted and incident again on the lens to be converged, and the converged light is transmitted through the second polarizer and incident on the output side optical fiber.

又、請求項２に記載の光ファイバ結合装置は、入射側光ファイバ、第１の偏光子、レンズ、部分反射ミラー、第２の偏光子、出射側光ファイバを含み、
入射側光ファイバは、第１及び第２の入射光ファイバで構成され、第１の入射光ファイバは偏波面保存型光ファイバであり、
部分反射ミラーは入射側光ファイバと出射側光ファイバの間に設置され、
更に部分反射ミラーの両面にレンズが配置されることで、入出射側光ファイバの端面と対向してレンズが設置され、
第１の偏光子が、第１の入射光ファイバのファイバ軸を横切るように、又は、第１の入射光ファイバの端部に配置され、
レンズと出射側光ファイバの端面の間に、第２の偏光子が設置され、
第２の偏光子の光学面上における結晶軸又は偏波透過軸が、第１の入射光ファイバの偏波保存軸から相対的に45度異なるように設定され、
レンズに対向する入射側光ファイバの端面が、各光ファイバのファイバ軸に対して垂直に形成されると共に、第２の偏光子に対向する出射側光ファイバの端面が、各光ファイバのファイバ軸に対して垂直に形成され、
光源からの光が第１の入射光ファイバ内部を伝搬し、
第１の偏光子は、第１の入射光ファイバ内部を伝搬、又は、第１の入射光ファイバから出射される光の偏波方向を、第２の偏光子の結晶軸又は偏波透過軸から相対的に45度異なる方向に揃え、
部分反射ミラーは、第１の入射光ファイバから出射された光の一部を反射して、第２の入射光ファイバに入射し、
第２の入射光ファイバは第１の入射光ファイバからの出射光を入射すると共に、入射された光を再度、レンズに向けて出射し、その出射された光の一部は、部分反射ミラーを透過して再度レンズに入射されて収束され、収束された光は第２の偏光子を透過して、出射側光ファイバに入射されることを特徴とする光ファイバ結合装置である。 The optical fiber coupling device according to claim 2 includes an incident side optical fiber, a first polarizer, a lens, a partial reflection mirror, a second polarizer, and an output side optical fiber.
The incident side optical fiber is composed of first and second incident optical fibers, and the first incident optical fiber is a polarization-preserving optical fiber,
The partial reflection mirror is installed between the incident side optical fiber and the output side optical fiber,
Furthermore, by arranging the lenses on both sides of the partial reflection mirror, the lens is installed facing the end face of the input / output side optical fiber,
A first polarizer is disposed across the fiber axis of the first incident optical fiber or at the end of the first incident optical fiber;
A second polarizer is installed between the lens and the end face of the output side optical fiber,
The crystal axis or polarization transmission axis on the optical surface of the second polarizer is set to be 45 degrees relatively different from the polarization preserving axis of the first incident optical fiber;
The end face of the incident side optical fiber facing the lens is formed perpendicular to the fiber axis of each optical fiber, and the end face of the output side optical fiber facing the second polarizer is the fiber axis of each optical fiber. Formed perpendicular to the
The light from the light source propagates inside the first incident optical fiber,
The first polarizer propagates through the first incident optical fiber or changes the polarization direction of light emitted from the first incident optical fiber from the crystal axis or polarization transmission axis of the second polarizer. Align in a direction that is 45 degrees different,
The partially reflecting mirror reflects a part of the light emitted from the first incident optical fiber and enters the second incident optical fiber,
The second incident optical fiber receives the outgoing light from the first incident optical fiber, and again emits the incident light toward the lens, and a part of the emitted light passes through the partial reflection mirror. The optical fiber coupling device is characterized in that it is transmitted and incident again on the lens to be converged, and the converged light is transmitted through the second polarizer and incident on the output side optical fiber.

更に、請求項３に記載の光ファイバ結合装置は、入射側光ファイバと出射側光ファイバの各端面の、各ファイバ軸に対する傾斜方向が、互いに異なるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ結合装置である。 Furthermore, in the optical fiber coupling device according to claim 3, the inclination directions of the end faces of the incident side optical fiber and the outgoing side optical fiber with respect to the fiber axes are set different from each other. 1. An optical fiber coupling device according to 1.

更に、請求項４に記載の光ファイバ結合装置は、出射側光ファイバが、第１及び第２の出射光ファイバで構成され、第２の偏光子が複屈折素子であることを特徴とする請求項１又は３に記載の光ファイバ結合装置である。 Furthermore, the optical fiber coupling device according to claim 4 is characterized in that the outgoing optical fiber is composed of first and second outgoing optical fibers, and the second polarizer is a birefringent element. Item 4. The optical fiber coupling device according to Item 1 or 3.

又、請求項５に記載の光ファイバ結合装置は、出射側光ファイバが、第１及び第２の出射光ファイバで構成され、第２の偏光子が複屈折素子であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ結合装置である。 The optical fiber coupler according to claim 5 is characterized in that the output side optical fiber is composed of first and second output optical fibers, and the second polarizer is a birefringent element. Item 5. The optical fiber coupling device according to Item 2.

又、請求項６に記載の光ファイバ結合装置は、出射側光ファイバが、１ポートの光ファイバで構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光ファイバ結合装置である。 The optical fiber coupling device according to claim 6, wherein the output side optical fiber is constituted by a one-port optical fiber. is there.

更に、請求項７に記載の光ファイバ結合装置は、出射側光ファイバのファイバ間ピッチが、入射側光ファイバのファイバ間ピッチの1/2に設定されることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ結合装置である。 Furthermore, in the optical fiber coupling device according to claim 7, the fiber-to-fiber pitch of the output-side optical fiber is set to ½ of the fiber-to-fiber pitch of the incident-side optical fiber. This is an optical fiber coupling device.

更に、請求項８に記載の光ファイバ結合装置は、第２の偏光子の光学面上における結晶軸方向に各ファイバ軸を結んだ直線が沿うように、出射側光ファイバが配置されることを特徴とする請求項４、５、７の何れかに記載の光ファイバ結合装置である。 Furthermore, in the optical fiber coupling device according to claim 8, the output side optical fiber is arranged so that a straight line connecting the fiber axes is along the crystal axis direction on the optical surface of the second polarizer. The optical fiber coupling device according to any one of claims 4, 5, and 7.

本発明の光ファイバ結合装置に依れば、ガーネット単結晶を使用せずに入出射光ファイバ間で伝搬光の偏波面を45度変換することが可能となる。従って、いかなる波長領域の伝搬光を利用したアプリケーションにも適用することが可能となる。 According to the optical fiber coupling device of the present invention, it is possible to convert the plane of polarization of propagating light by 45 degrees between the incoming and outgoing optical fibers without using a garnet single crystal. Therefore, the present invention can be applied to applications using propagation light in any wavelength region.

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る光ファイバ結合装置の最良の実施の形態を、図１〜図４を参照して
詳細に説明する。図１の光ファイバ結合装置１は、入射側光ファイバ２、第１の偏光子３、レンズ4a、4b、部分反射ミラー５、第２の偏光子６、及び出射側光ファイバ７を備えて構成される。なお各図に示すz軸は入射側光ファイバ２又は出射側光ファイバ７のファイバ軸方向を表し、そのz軸に直交する面内のそれぞれ水平方向をx軸、垂直方向をy軸と定義する。x軸乃至z軸は各図で対応している。 <First Embodiment>
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode of an optical fiber coupling device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The optical fiber coupling device 1 of FIG. 1 includes an incident side optical fiber 2, a first polarizer 3, lenses 4a and 4b, a partial reflection mirror 5, a second polarizer 6, and an output side optical fiber 7. Is done. The z axis shown in each figure represents the fiber axis direction of the incident side optical fiber 2 or the output side optical fiber 7, and the horizontal direction in the plane orthogonal to the z axis is defined as the x axis and the vertical direction is defined as the y axis. . The x-axis to z-axis correspond in each figure.

入射側光ファイバ２は、第１及び第２の入射光ファイバ2a、2bで構成される。第１の入射光ファイバ2aは、偏波面保存型光ファイバ（Polarization Maintaining Fiber：PMF）であり、図示しない光源からの光を伝搬する。第１の入射光ファイバ2aは、図３(a)に示すように高屈折率であるコアと、このコアの周囲に同心円状に形成された比較的低屈折率のクラッドと、クラッド内に設けられた２つの応力付与部とから構成されている。２つの応力付与部は、クラッド内でコアを中心に対称配置されており、その断面は円形である。また、応力付与部の屈折率はクラッドよりも更に低い。応力付与部には、クラッドよりも熱膨張係数の大きい材料が用いられている。２つの応力付与部によって、コアに両サイドから内部応力が加えられ、その内部応力によって複屈折率特性が現れる。この特性により、コア内部に光が入射されると、光の偏波面が一定方向に保たれながら、入射光はコア内部を伝搬して行く。 The incident side optical fiber 2 includes first and second incident optical fibers 2a and 2b. The first incident optical fiber 2a is a polarization maintaining fiber (PMF), and propagates light from a light source (not shown). As shown in FIG. 3A, the first incident optical fiber 2a is provided with a core having a high refractive index, a relatively low refractive index clad formed concentrically around the core, and provided in the clad. And two stress applying portions. The two stress applying portions are symmetrically arranged around the core in the clad and have a circular cross section. Further, the refractive index of the stress applying portion is even lower than that of the cladding. A material having a thermal expansion coefficient larger than that of the cladding is used for the stress applying portion. Internal stress is applied to the core from both sides by the two stress applying portions, and the birefringence characteristic appears due to the internal stress. Due to this characteristic, when light enters the core, the incident light propagates inside the core while maintaining the plane of polarization of the light in a certain direction.

第１の偏光子３は、図１(a)、(b)に示すように第１の入射光ファイバ2aのファイバ軸を横切るように配置されるか、又は図２に示すように第１の入射光ファイバ2aの端部に配置される。ファイバ軸を横切るように配置する方が高集積化が図れるという点で望ましい。第１の偏光子３には、複屈折性又は二色性を有する偏光フィルム又はバルク状の単結晶が用いられる。第１の偏光子３は、第１の入射光ファイバ2a内部を伝搬、又は、第１の入射光ファイバ2aから出射される光の偏波方向を、後述する第２の偏光子６の光学面における結晶軸（又は第２の偏光子６が二色性素子の場合は偏波透過軸）X6aから相対的に45度異なる方向に揃えるために備えられる。 The first polarizer 3 is arranged so as to cross the fiber axis of the first incident optical fiber 2a as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), or as shown in FIG. Arranged at the end of the incident optical fiber 2a. It is desirable to arrange it so as to cross the fiber axis in that high integration can be achieved. For the first polarizer 3, a birefringent or dichroic polarizing film or a bulk single crystal is used. The first polarizer 3 propagates through the first incident optical fiber 2a or changes the polarization direction of the light emitted from the first incident optical fiber 2a. The optical surface of the second polarizer 6 will be described later. The crystal axis (or the polarization transmission axis in the case where the second polarizer 6 is a dichroic element) X6a is provided to align it in a direction relatively different by 45 degrees.

第２の入射光ファイバ2bは、ケイ酸鉛ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバ（Single Mode Fiber：SMF）である。更に入射側光ファイバ２の端面は、図１(b)に示すように第１の入射光ファイバ2aと第２の入射光ファイバ2bの各光ファイバのファイバ軸に対して同一方向に斜めに形成される。このように第１の入射光ファイバ2aと第２の入射光ファイバ2bの各端面が同一方向に斜めに形成されることで、反射光が低減される。その斜め加工端面は、図１(b)より右下方向を向いて形成されている。更にその端面には光学研磨処理がなされると共に、AR（Anti-Reflection）コートが施される。 The second incident optical fiber 2b is a single mode fiber (SMF) mainly composed of lead silicate glass. Further, the end face of the incident side optical fiber 2 is formed obliquely in the same direction with respect to the fiber axes of the first incident optical fiber 2a and the second incident optical fiber 2b as shown in FIG. 1 (b). Is done. As described above, the end surfaces of the first incident optical fiber 2a and the second incident optical fiber 2b are formed obliquely in the same direction, so that reflected light is reduced. The obliquely processed end face is formed so as to face the lower right direction from FIG. Further, the end surface is subjected to an optical polishing process and an AR (Anti-Reflection) coat.

一方、出射側光ファイバ７は、第１及び第２の出射光ファイバ7a,7bで構成され、図３に示すように第１及び第２の出射光ファイバ7a,7bの各ファイバ軸を結んだ直線LOが後述する第２の偏光子６の光学面上における結晶軸方向X6aに沿うように、出射側光ファイバ７を構成する第１及び第２の出射光ファイバ7a,7bが配置される。出射側光ファイバ７には偏波面保存型光ファイバ、シングルモード光ファイバ、又はグレーデッドインデックス光ファイバ（Graded Index Fiber：GIF）が適宜使用される。 On the other hand, the output side optical fiber 7 is composed of first and second output optical fibers 7a and 7b, and connects the fiber axes of the first and second output optical fibers 7a and 7b as shown in FIG. The first and second outgoing optical fibers 7a and 7b constituting the outgoing optical fiber 7 are arranged so that the straight line LO is along the crystal axis direction X6a on the optical surface of the second polarizer 6 described later. As the emission side optical fiber 7, a polarization plane preserving optical fiber, a single mode optical fiber, or a graded index fiber (GIF) is appropriately used.

更に出射側光ファイバ７の端面は、図１(b)に示すように第１の出射光ファイバ7aと
第２の入射光ファイバ7bの各光ファイバのファイバ軸に対して同一方向に斜めに形成される。このように第１の出射光ファイバ7aと第２の出射光ファイバ7bの各端面が同一方向に斜めに形成されることで、反射光が低減される。斜め加工端面は、図１(b)より左下方向を向いて形成されている。更にその端面には光学研磨処理がなされると共に、ARコートが施される。従って、入射側光ファイバ２と出射側光ファイバ７の各端面の各ファイバ軸に対する傾斜方向は、図１(b)に示すように互いに異なるように設定される。なお、出射側光ファイバ７を構成する第１の出射光ファイバ7aと第２の出射光ファイバ7bのファイバ間ピッチは、入射側光ファイバ２を構成する第１の入射光ファイバ2aと第２の入射光ファイバ2bのファイバ間ピッチの1/2に設定される。 Further, as shown in FIG. 1B, the end face of the output side optical fiber 7 is formed obliquely in the same direction with respect to the fiber axes of the first output optical fiber 7a and the second input optical fiber 7b. Is done. As described above, the end faces of the first outgoing optical fiber 7a and the second outgoing optical fiber 7b are formed obliquely in the same direction, so that the reflected light is reduced. The obliquely processed end face is formed facing the lower left direction from FIG. Further, the end face is subjected to an optical polishing process and an AR coating. Accordingly, the inclination directions of the end faces of the incident side optical fiber 2 and the outgoing side optical fiber 7 with respect to the fiber axes are set to be different from each other as shown in FIG. The inter-fiber pitch between the first outgoing optical fiber 7a and the second outgoing optical fiber 7b constituting the outgoing side optical fiber 7 is the same as that of the first incoming optical fiber 2a and the second outgoing optical fiber 2b. It is set to ½ of the fiber-to-fiber pitch of the incident optical fiber 2b.

以上、説明した入射側光ファイバ２の端部と出射側光ファイバ７の端部が対向配置されると共に、各光ファイバ２，７の端部の間に、レンズ4a,4b、部分反射ミラー５、及び第２の偏光子６が設置されることで、光ファイバ結合装置１が構成される。 As described above, the end portion of the incident-side optical fiber 2 and the end portion of the output-side optical fiber 7 are disposed to face each other, and the lenses 4a and 4b and the partial reflection mirror 5 are disposed between the end portions of the optical fibers 2 and 7, respectively. And the optical fiber coupling device 1 is comprised by the 2nd polarizer 6 being installed.

入射側光ファイバ２と出射側光ファイバ７の間に設置される部分反射ミラー５の透過と反射の割合は、50：50から30：70程であり、レンズ4a又は4bの光学面に、誘電体多層膜又は金属膜を成膜することで形成される。 The ratio of transmission and reflection of the partially reflecting mirror 5 installed between the incident side optical fiber 2 and the output side optical fiber 7 is about 50:50 to 30:70, and the dielectric surface is formed on the optical surface of the lens 4a or 4b. It is formed by forming a body multilayer film or a metal film.

レンズ4a及び4bは、GRIN（Gradient Index）レンズであり、そのレンズ長L4（図１(a)参照）は0.125P（P：レンズ4a又は4bのピッチ）か、0.125Pの奇数倍に設定される。又、レンズ4a又は4bの外形形状は円柱状に成形され、光学面は光軸oa（図１(a)参照）に対して垂直に形成される。レンズ個数は２個であり、部分反射ミラー５を挟むようにして、部分反射ミラー５の両面にレンズ4aと4bが対向配置されている。従って、入射側光ファイバ２の端面と対向してレンズ4aが設置されると共に、出射側光ファイバ７の端面と対向してレンズ4bが設置される。レンズ長L4が0.125Pに設定されることで、前記各光ファイバ2a，2b，7a，7bの各々のコアへの光学的な収束結合用レンズとしてレンズ4a及び4bは配置される。 The lenses 4a and 4b are GRIN (Gradient Index) lenses, and the lens length L4 (see FIG. 1A) is set to 0.125P (P: the pitch of the lenses 4a or 4b) or an odd multiple of 0.125P. The The outer shape of the lens 4a or 4b is formed in a cylindrical shape, and the optical surface is formed perpendicular to the optical axis oa (see FIG. 1 (a)). The number of lenses is two, and the lenses 4a and 4b are arranged on both sides of the partial reflection mirror 5 so as to sandwich the partial reflection mirror 5. Accordingly, the lens 4 a is installed facing the end face of the incident side optical fiber 2, and the lens 4 b is placed facing the end face of the emission side optical fiber 7. By setting the lens length L4 to 0.125P, the lenses 4a and 4b are arranged as optical converging and coupling lenses to the respective cores of the optical fibers 2a, 2b, 7a and 7b.

更に、レンズ4bと出射側光ファイバ７の端面の間に、第２の偏光子６が設置される。よって、出射側光ファイバ７の端面と第２の偏光子６が対向配置される。第２の偏光子６には、ルチル等の複屈折性を有するバルク状の単結晶が用いられる。又、図３に示すように第２の偏光子６の光学面上における結晶軸X6aに対して、第１の入射光ファイバ2aの偏波保存軸PX方向は、相対的に45度又は135度異なるように設定される。又、第２の偏光子６における常光線と異常光線の分離幅は、第１の出射光ファイバ7aと第２の出射光ファイバ7bのファイバ間ピッチに合わせられる。なお図１(a)中のX6bは、第２の複屈折素子６の光学面に対する結晶軸であり、その方向は常光線と異常光線が最大の分離幅を得られるように光学面の法線に対して42〜50度前後（好ましくは47.8度）に設定されている。 Further, a second polarizer 6 is installed between the lens 4 b and the end face of the emission side optical fiber 7. Therefore, the end face of the emission side optical fiber 7 and the second polarizer 6 are arranged to face each other. For the second polarizer 6, a bulk single crystal having birefringence such as rutile is used. Also, as shown in FIG. 3, the polarization preserving axis PX direction of the first incident optical fiber 2a is relatively 45 degrees or 135 degrees with respect to the crystal axis X6a on the optical surface of the second polarizer 6. Set differently. Further, the separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray in the second polarizer 6 is matched with the inter-fiber pitch of the first outgoing optical fiber 7a and the second outgoing optical fiber 7b. Note that X6b in FIG. 1 (a) is a crystal axis with respect to the optical surface of the second birefringent element 6, and the direction thereof is the normal line of the optical surface so that the maximum separation width can be obtained between ordinary and extraordinary rays. Is set to around 42 to 50 degrees (preferably 47.8 degrees).

以上のように構成された光ファイバ結合装置１の動作について、図４と図５を参照しながら説明を行う。第１の入射光ファイバ2a内部を光源からの光が伝搬し、第１の偏光子３を透過すると、伝搬光の偏波方向PDは図５(A)に示すように第２の偏光子６の光学面における結晶軸X6aから相対的に45度異なる方向に揃えられる。 The operation of the optical fiber coupling device 1 configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 and 5. When light from the light source propagates inside the first incident optical fiber 2a and passes through the first polarizer 3, the polarization direction PD of the propagated light is the second polarizer 6 as shown in FIG. Are aligned in directions different by 45 degrees relative to the crystal axis X6a on the optical surface.

次に伝搬光は第１の入射光ファイバ2a端部から出射され、レンズ4aを透過して部分反射ミラー５に入射する。第１の入射光ファイバ2aから出射された光の一部が部分反射ミラー５で反射して第２の入射光ファイバ2bに入射されると共に、部分反射ミラー５を透過した光は出射側光ファイバ７には結合されない。 Next, the propagating light is emitted from the end of the first incident optical fiber 2a, passes through the lens 4a, and enters the partially reflecting mirror 5. A part of the light emitted from the first incident optical fiber 2a is reflected by the partial reflection mirror 5 and incident on the second incident optical fiber 2b, and the light transmitted through the partial reflection mirror 5 is emitted from the emission side optical fiber. 7 is not combined.

第１の入射光ファイバ2aからの出射光が、図５(B)に示すように偏波方向PDを保持したまま第２の入射光ファイバ2bに入射されると共に、入射された光は再度、レンズ4aに向けて第２の入射光ファイバ2bから出射される。 The outgoing light from the first incident optical fiber 2a is incident on the second incident optical fiber 2b while maintaining the polarization direction PD as shown in FIG. 5B. The light is emitted from the second incident optical fiber 2b toward the lens 4a.

レンズ4aに入射された光は、レンズ4a内部の屈折率勾配によって蛇行しながら伝搬される。前記の通り、レンズ長L4は0.125Pに設定されているため、レンズ4aに入射された光は図４に示すような緩やかな曲線状の光路を描いてコリメート光に変換されて、部分反射ミラー５を透過及び反射する。従って、レンズ4a及び4bは、第２の入射光ファイバ2bから出射された光を、部分反射ミラー５の光学面でコリメート光となるように変換するレンズ系であることが分かる。 The light incident on the lens 4a propagates while meandering by the refractive index gradient inside the lens 4a. As described above, since the lens length L4 is set to 0.125P, the light incident on the lens 4a is converted into collimated light along a gentle curved optical path as shown in FIG. 5 is transmitted and reflected. Therefore, it can be seen that the lenses 4a and 4b are lens systems that convert the light emitted from the second incident optical fiber 2b into collimated light on the optical surface of the partial reflection mirror 5.

部分反射ミラー５を透過したコリメート光の一部はレンズ4bに入射され、レンズ4bによって収束される。収束された光は更に第２の偏光子６を透過する。第２の偏光子６に入射された収束光は、図５(C)に示すように、相互に直交する偏波面の常光線Roと異常光線Reとに分離される。次に図５(D)に示すように、常光線Roは第２の偏光子６内部でシフトせずそのままの光路を保持して出射され、第１の出射光ファイバ7aに入射する。一方、異常光線Reは第２の偏光子６の光学面上における結晶軸X6a方向に対し平行な方向にシフトされて出射され、第２の出射光ファイバ7bに入射される。なお、伝搬光は波長λ：633nｍの単一波長を有する光信号である。 Part of the collimated light transmitted through the partial reflection mirror 5 enters the lens 4b and is converged by the lens 4b. The converged light further passes through the second polarizer 6. As shown in FIG. 5C, the convergent light incident on the second polarizer 6 is separated into an ordinary ray Ro and an extraordinary ray Re having polarization planes orthogonal to each other. Next, as shown in FIG. 5D, the ordinary ray Ro is emitted while maintaining the optical path as it is without being shifted inside the second polarizer 6, and enters the first outgoing optical fiber 7a. On the other hand, the extraordinary ray Re is emitted after being shifted in a direction parallel to the crystal axis X6a direction on the optical surface of the second polarizer 6 and incident on the second outgoing optical fiber 7b. The propagation light is an optical signal having a single wavelength of wavelength λ: 633 nm.

図５(A)及び(B)に対して同図(D)を比較すれば明らかなように、第１の入射光ファイバ2a及び第２の入射光ファイバ2bを伝搬する光の偏波面と、第１の出射光ファイバ7a及び第２の出射光ファイバ7bを伝搬する光の偏波面が、相対的に45度異なるように変換されていることが分かる。以上のように、本発明の光ファイバ結合装置に依れば、ガーネット単結晶を使用せずに入出射光ファイバ２と７の間で伝搬光の偏波面を45度変換することが可能となる。従って、いかなる波長領域の伝搬光を利用したアプリケーションにも適用することが可能となる。 As is clear from comparison of FIG. 5D with FIG. 5A and FIG. 5B, the polarization plane of the light propagating through the first incident optical fiber 2a and the second incident optical fiber 2b, It can be seen that the polarization planes of the light propagating through the first outgoing optical fiber 7a and the second outgoing optical fiber 7b are converted so as to be relatively different by 45 degrees. As described above, according to the optical fiber coupling device of the present invention, it is possible to convert the polarization plane of propagating light by 45 degrees between the incoming and outgoing optical fibers 2 and 7 without using a garnet single crystal. Therefore, the present invention can be applied to applications using propagation light in any wavelength region.

なお、説明してきた光路方向とは逆に、出射側光ファイバ７から出射した光が、レンズ
4b、部分反射ミラー５、及びレンズ4aを伝搬して、第２の入射光ファイバ2bに入射され、その後、第１の入射光ファイバ2aに入射するという伝搬光路でも、同様のことが成り立つことはいうまでもない。 In contrast to the optical path direction described above, the light emitted from the emission side optical fiber 7 is converted into a lens.
4b, the partially reflecting mirror 5 and the lens 4a propagate to enter the second incident optical fiber 2b, and then enter the first incident optical fiber 2a. Needless to say.

本発明はその技術的思想により種々変更可能であり、例えば図６に示すように第２の偏光子６を複屈折素子に代えて二色性素子にしても良い。このように変更した場合、結晶軸として説明してきた前記X6aは偏波透過軸となる。光ファイバ結合装置１の動作は、図７(A)及び(B)に示すように、偏波方向PDの伝搬光が第２の入射光ファイバ2bから出射後に部分反射ミラー５を透過して、レンズ4bによって収束されるところまでは同一である。異なる点は、収束光が第２の偏光子６を透過する際、図７(C)に示すように偏波透過軸X6aに対して平行な偏波成分の光を透過し、直交する偏波成分の光は吸収することである。第２の偏光子６を透過した光は図７(D)に示すように第１の出射光ファイバ7aに入射される。従って、第２の偏光子６を二色性素子とした場合は出射側光ファイバ７は１ポートの光ファイバで構成される。又、第２の偏光子６の厚みは第１の出射光ファイバ7a のMFDの２倍以上に設定する。二色性素子としては、ガラス基板に誘電体粒子を内包した光学素子や
ガラス基板上に誘電体を積層させた光学素子を用いる。なお、出射側光ファイバ７を１ポートの光ファイバで構成した光ファイバ結合装置でも、第２の偏光子６に複屈折素子は適用可能である。 The present invention can be variously changed depending on its technical idea. For example, as shown in FIG. 6, the second polarizer 6 may be a dichroic element instead of the birefringent element. In such a change, the X6a described as the crystal axis becomes the polarization transmission axis. As shown in FIGS. 7A and 7B, the operation of the optical fiber coupler 1 is such that the propagation light in the polarization direction PD is transmitted through the partial reflection mirror 5 after being emitted from the second incident optical fiber 2b. It is the same up to the point where it is converged by the lens 4b. The difference is that when the convergent light passes through the second polarizer 6, as shown in FIG. 7 (C), the light of the polarization component parallel to the polarization transmission axis X6a is transmitted, and the polarization is orthogonal. The light of the component is to absorb. The light transmitted through the second polarizer 6 is incident on the first outgoing optical fiber 7a as shown in FIG. 7D. Accordingly, when the second polarizer 6 is a dichroic element, the emission side optical fiber 7 is constituted by a one-port optical fiber. The thickness of the second polarizer 6 is set to at least twice the MFD of the first outgoing optical fiber 7a. As the dichroic element, an optical element in which dielectric particles are encapsulated in a glass substrate or an optical element in which a dielectric is laminated on a glass substrate is used. Note that a birefringence element can also be applied to the second polarizer 6 even in an optical fiber coupling device in which the emission side optical fiber 7 is constituted by a one-port optical fiber.

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明に係る光ファイバ結合装置の第２の実施の形態を、図８〜図１１を参照し
て説明する。なお、第１の実施の形態の光ファイバ結合装置１と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明に付いては省略又は簡略化して説明する。 <Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the optical fiber coupling device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same number is attached | subjected to the same location as the optical fiber coupling device 1 of 1st Embodiment, and it abbreviate | omits or demonstrates it about the overlapping description.

図８より、第２の実施形態に係る光ファイバ結合装置８が、第１の実施形態の光ファイバ結合装置１と異なる点は、レンズ4aに対向する入射側光ファイバ７の端面が、第１の入射光ファイバ2aと第２の入射光ファイバ2bの各光ファイバのファイバ軸に対して垂直に形成される点と、第２の偏光子６に対向する出射側光ファイバ７の端面が、第１の出射光ファイバ7aと第２の入射光ファイバ7bの各光ファイバのファイバ軸に対して垂直に形成される点である。 From FIG. 8, the optical fiber coupling device 8 according to the second embodiment is different from the optical fiber coupling device 1 of the first embodiment in that the end surface of the incident side optical fiber 7 facing the lens 4a is the first. The incident optical fiber 2a and the second incident optical fiber 2b are formed perpendicularly to the fiber axes of the respective optical fibers, and the end face of the emission-side optical fiber 7 facing the second polarizer 6 The first output optical fiber 7a and the second incident optical fiber 7b are formed perpendicular to the fiber axis of each optical fiber.

このような端面形状の変更に伴い、図９に示すように第２の偏光子６の光学面上における結晶軸（又は偏波透過軸）X6aが、第１の入射光ファイバ2aの偏波保存軸から相対的に45度異なるように設定される。更に、図９に示すように第１及び第２の出射光ファイバ7a,7bの各ファイバ軸を結んだ直線LOが第２の偏光子６の光学面上における結晶軸方向X6aに沿うように、出射側光ファイバ７を構成する第１及び第２の出射光ファイバ7a,7bが配置される。 With such a change in the end face shape, as shown in FIG. 9, the crystal axis (or polarization transmission axis) X6a on the optical surface of the second polarizer 6 is preserved in the polarization of the first incident optical fiber 2a. It is set to be 45 degrees different from the axis. Further, as shown in FIG. 9, the straight line LO connecting the fiber axes of the first and second outgoing optical fibers 7a and 7b is along the crystal axis direction X6a on the optical surface of the second polarizer 6. First and second outgoing optical fibers 7a and 7b constituting the outgoing optical fiber 7 are arranged.

光ファイバ結合装置８の動作に関しては、入出射側光ファイバ７，８の端面形状の変更に伴い、各ファイバ７，８端面からの光の入出射角度が第１の実施形態と異なるが、それ以外は同一であるため、図１０及び図１１を示して説明は省略する。 Regarding the operation of the optical fiber coupler 8, the incident / exit angles of light from the end faces of the fibers 7 and 8 are different from those of the first embodiment as the end face shape of the input / output side optical fibers 7 and 8 is changed. Since other than that is the same, FIG. 10 and FIG.

なお、第２の実施形態においても、図２に示すように第１の入射光ファイバ2aの端部に第１の偏光子３を配置変更したり、第２の偏光子６を複屈折素子に代えて二色性素子に変更することが可能である。 Also in the second embodiment, as shown in FIG. 2, the first polarizer 3 is rearranged at the end of the first incident optical fiber 2a, or the second polarizer 6 is used as a birefringent element. It can be changed to a dichroic element instead.

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明に係る光ファイバ結合装置の第３の実施の形態を、図１２〜図１４を参照
して説明する。なお、前記各実施形態の光ファイバ結合装置１又は８と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明に付いては省略又は簡略化して説明する。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the optical fiber coupling device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same number is attached | subjected to the same location as the optical fiber coupling device 1 or 8 of each said embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted or simplified and demonstrated.

図１２より、第３の実施形態に係る光ファイバ結合装置９が、第１の実施形態の光ファイバ結合装置１と異なる点は、GRINレンズ4a，4bに代えて非球面の凸レンズ10a，10bを用いた点である。このようなレンズの変更に伴い、部分反射ミラー５は１つの光学部品であるミラー体として設置される。 From FIG. 12, the optical fiber coupling device 9 according to the third embodiment differs from the optical fiber coupling device 1 of the first embodiment in that aspherical convex lenses 10a and 10b are used instead of the GRIN lenses 4a and 4b. This is the point used. Along with such a lens change, the partial reflection mirror 5 is installed as a mirror body which is one optical component.

以上のように構成された光ファイバ結合装置９の動作について、図１３と図１４を参照しながら説明を行う。第１の入射光ファイバ2a内部を伝搬し、第１の偏光子３によって偏波方向PDに揃えられた伝搬光は、第１の入射光ファイバ2a端部から出射され、レンズ10aによって収束されて部分反射ミラー５に入射する。光の一部は部分反射ミラー５で反射して第２の入射光ファイバ2bに入射される。 The operation of the optical fiber coupling device 9 configured as described above will be described with reference to FIGS. 13 and 14. The propagating light propagating through the first incident optical fiber 2a and aligned in the polarization direction PD by the first polarizer 3 is emitted from the end of the first incident optical fiber 2a and converged by the lens 10a. The light enters the partially reflecting mirror 5. Part of the light is reflected by the partially reflecting mirror 5 and is incident on the second incident optical fiber 2b.

レンズ10aに入射された光は、レンズ4aで収束されて部分反射ミラー５を透過及び反射する。部分反射ミラー５を透過した伝搬光の一部はレンズ10bに入射され、レンズ10bによって収束される。収束された光は更に第２の偏光子６を透過して常光線Roと異常光線Reとに分離され、常光線Roは第１の出射光ファイバ7aに入射され、異常光線Reはシフトされて第２の出射光ファイバ7bに入射される。 The light incident on the lens 10a is converged by the lens 4a and transmitted and reflected by the partial reflection mirror 5. Part of the propagation light transmitted through the partial reflection mirror 5 is incident on the lens 10b and converged by the lens 10b. The converged light is further transmitted through the second polarizer 6 and separated into an ordinary ray Ro and an extraordinary ray Re. The ordinary ray Ro is incident on the first outgoing optical fiber 7a, and the extraordinary ray Re is shifted. The light enters the second outgoing optical fiber 7b.

なお、説明してきた光路方向とは逆に、出射側光ファイバ７から出射した光が、レンズ
10b、部分反射ミラー５、及びレンズ10aを伝搬して、第２の入射光ファイバ2bに入射され、その後、第１の入射光ファイバ2aに入射するという伝搬光路でも、同様のことが成り立つことはいうまでもない。 In contrast to the optical path direction described above, the light emitted from the emission side optical fiber 7 is converted into a lens.
10b, the partially reflecting mirror 5, and the lens 10a are propagated to be incident on the second incident optical fiber 2b, and then are incident on the first incident optical fiber 2a. Needless to say.

なお、第３の実施形態においても、図２に示すように第１の入射光ファイバ2aの端部に第１の偏光子３を配置変更したり、第２の偏光子６を複屈折素子に代えて二色性素子に変更することが可能である。又、入射側光ファイバ２と出射側光ファイバ７の端面を第２の実施形態のように垂直に形成しても良い。 Also in the third embodiment, as shown in FIG. 2, the first polarizer 3 is rearranged at the end of the first incident optical fiber 2a, or the second polarizer 6 is used as a birefringent element. It can be changed to a dichroic element instead. Further, the end faces of the incident side optical fiber 2 and the outgoing side optical fiber 7 may be formed perpendicularly as in the second embodiment.

各実施形態において、各光学素子（各光ファイバ２，７、レンズ4a，4b，10a，10b、各偏光子３，６、部分反射ミラー５）を保持する部品は説明しなかったものの、一般的なプラグやフェルール、キャピラリ、アダプタ、スリーブ等を使用すれば良い。 In each embodiment, although components for holding each optical element (each optical fiber 2, 7, lens 4a, 4b, 10a, 10b, each polarizer 3, 6, partial reflection mirror 5) have not been described, A simple plug, ferrule, capillary, adapter, sleeve or the like may be used.

又、各実施形態で説明した第２の偏光子６を、結晶軸X6a方向を90度ずらした２枚の偏光子をz軸方向で積層した積層体に変更しても良い。 In addition, the second polarizer 6 described in each embodiment may be changed to a laminate in which two polarizers with the crystal axis X6a direction shifted by 90 degrees are stacked in the z-axis direction.

本発明の光ファイバ結合装置は、光ファイバ通信システムや、磁界センサ等の光センサ内の光ファイバ結合系に利用可能である。 The optical fiber coupling device of the present invention can be used for an optical fiber communication system and an optical fiber coupling system in an optical sensor such as a magnetic field sensor.

(a) 本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ結合装置の平面構成図。 (b) 同図(a) の側面構成図。(a) The plane block diagram of the optical fiber coupling device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (b) The side surface block diagram of the figure (a). 図１(a)において第１の偏光子の配置位置を変更した光ファイバ結合装置の構成図。The block diagram of the optical fiber coupling device which changed the arrangement position of the 1st polarizer in Fig.1 (a). (a) 図１の光ファイバ結合装置における、第１の入射光ファイバの偏波保存軸方向を示す構成図。 (b) 図１の光ファイバ結合装置における、第２の偏光子の結晶軸又は偏波透過軸と出射側光ファイバの配置の関係を示す構成図。(a) The block diagram which shows the polarization-maintaining axis direction of the 1st incident optical fiber in the optical fiber coupling device of FIG. (b) The block diagram which shows the relationship of the arrangement | positioning of the crystal | crystallization axis | shaft or polarization transmission axis of a 2nd polarizer, and the output side optical fiber in the optical fiber coupling device of FIG. 図１(a)の光ファイバ結合装置の結合動作における光路状態を示す概念図。The conceptual diagram which shows the optical path state in the coupling | bonding operation | movement of the optical fiber coupling device of Fig.1 (a). 図４中に符号(A)から(D)で示す各光路断面での偏波状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the polarization state in each optical path cross section shown by code | symbol (A) to (D) in FIG. 図１の光ファイバ結合装置の変更例と、その変更例の結合動作における光路状態を示す概念図。The conceptual diagram which shows the optical path state in the example of a change of the optical fiber coupling device of FIG. 1, and the coupling operation of the example of the change. 図６中に符号(A)から(D)で示す各光路断面での偏波状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the polarization state in each optical path cross section shown by code | symbol (A) to (D) in FIG. (a) 本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ結合装置の構成図。 (b) 同図(a) の側面構成図。(a) The block diagram of the optical fiber coupling device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (b) The side surface block diagram of the figure (a). (a) 図８の光ファイバ結合装置における、第１の入射光ファイバの偏波保存軸方向を示す構成図。 (b) 図８の光ファイバ結合装置における、第２の偏光子の結晶軸又は偏波透過軸と出射側光ファイバの配置の関係を示す構成図。(a) The block diagram which shows the polarization-maintaining axis direction of the 1st incident optical fiber in the optical fiber coupling device of FIG. (b) The block diagram which shows the relationship of the arrangement | positioning of the crystal | crystallization axis | shaft or polarization | polarized-light transmission axis | shaft of a 2nd polarizer, and the output side optical fiber in the optical fiber coupling device of FIG. 図８(a)の光ファイバ結合装置の結合動作における光路状態を示す概念図。The conceptual diagram which shows the optical path state in the coupling | bonding operation | movement of the optical fiber coupling device of Fig.8 (a). 図１０中に符号(A)から(D)で示す各光路断面での偏波状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the polarization state in each optical path cross section shown by code | symbol (A) to (D) in FIG. 本発明の第３の実施形態に係る光ファイバ結合装置の構成図。The block diagram of the optical fiber coupling device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図１２(a)の光ファイバ結合装置の結合動作における光路状態を示す概念図。The conceptual diagram which shows the optical path state in coupling | bonding operation | movement of the optical fiber coupling device of Fig.12 (a). 図１３中に符号(A)から(D)で示す各光路断面での偏波状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the polarization state in each optical path cross section shown by code | symbol (A) to (D) in FIG. 従来の光ファイバ結合装置の構成図。The block diagram of the conventional optical fiber coupling device. 図１５の光ファイバ結合装置に偏光子を組み込んだ場合の結合動作を示す説明図。Explanatory drawing which shows the coupling | bonding operation | movement at the time of incorporating a polarizer in the optical fiber coupling device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１、８、９光ファイバ結合装置
２入射側光ファイバ
2a 第１の入射光ファイバ
2b 第２の入射光ファイバ
３第１の偏光子
4a,4b GRINレンズ
５部分反射ミラー
６第２の偏光子
７出射側光ファイバ
7a 第１の出射光ファイバ
7b 第２の出射光ファイバ
10a,10b 凸レンズ 1, 8, 9 Optical fiber coupler 2 Incident side optical fiber
2a First incident optical fiber
2b Second incident optical fiber 3 First polarizer
4a, 4b GRIN lens 5 Partial reflection mirror 6 Second polarizer 7 Output side optical fiber
7a First outgoing optical fiber
7b Second outgoing optical fiber
10a, 10b Convex lens

Claims

光ファイバ結合装置は、入射側光ファイバ、第１の偏光子、レンズ、部分反射ミラー、第２の偏光子、出射側光ファイバを含み、
入射側光ファイバは、第１及び第２の入射光ファイバで構成され、第１の入射光ファイバは偏波面保存型光ファイバであり、
部分反射ミラーは入射側光ファイバと出射側光ファイバの間に設置され、更に部分反射ミラーの両面にレンズが配置されることで、入出射側光ファイバの端面と対向してレンズが設置され、
第１の偏光子が、第１の入射光ファイバのファイバ軸を横切るように、又は、第１の入射光ファイバの端部に配置され、
レンズと出射側光ファイバの端面の間に、第２の偏光子が設置され、
レンズに対向する入射側光ファイバの端面が、各光ファイバのファイバ軸に対して同一方向に斜めに形成されると共に、
第１の入射光ファイバの偏波保存軸方向は、第２の偏光子の光学面上における結晶軸又は偏波透過軸から45度又は135度異なるように設定され、
第２の偏光子に対向する出射側光ファイバの端面が、各光ファイバのファイバ軸に対して同一方向に斜めに形成され、
光源からの光が第１の入射光ファイバ内部を伝搬し、
第１の偏光子は、第１の入射光ファイバ内部を伝搬、又は、第１の入射光ファイバから出射される光の偏波方向を、第２の偏光子の光学面における結晶軸又は偏波透過軸から相対的に45度異なる方向に揃え、
部分反射ミラーは、第１の入射光ファイバから出射された光の一部を反射して、第２の入射光ファイバに入射し、
第２の入射光ファイバは第１の入射光ファイバからの出射光を入射すると共に、入射された光を再度、レンズに向けて出射し、その出射された光の一部は、部分反射ミラーを透過して再度レンズに入射されて収束され、収束された光は第２の偏光子を透過して、出射側光ファイバに入射されることを特徴とする光ファイバ結合装置。 The optical fiber coupling device includes an incident side optical fiber, a first polarizer, a lens, a partially reflecting mirror, a second polarizer, and an output side optical fiber,
The incident side optical fiber is composed of first and second incident optical fibers, and the first incident optical fiber is a polarization-preserving optical fiber,
The partial reflection mirror is installed between the incident side optical fiber and the output side optical fiber, and further, the lens is arranged on both sides of the partial reflection mirror, so that the lens is installed opposite to the end surface of the input / output side optical fiber,
A first polarizer is disposed across the fiber axis of the first incident optical fiber or at the end of the first incident optical fiber;
A second polarizer is installed between the lens and the end face of the output side optical fiber,
The end face of the incident side optical fiber facing the lens is formed obliquely in the same direction with respect to the fiber axis of each optical fiber,
The polarization preserving axis direction of the first incident optical fiber is set to be 45 degrees or 135 degrees different from the crystal axis or the polarization transmission axis on the optical surface of the second polarizer,
The end face of the exit side optical fiber facing the second polarizer is formed obliquely in the same direction with respect to the fiber axis of each optical fiber,
The light from the light source propagates inside the first incident optical fiber,
The first polarizer propagates in the first incident optical fiber or changes the polarization direction of the light emitted from the first incident optical fiber to the crystal axis or polarization in the optical surface of the second polarizer. Align in a direction that is 45 degrees different from the transmission axis,
The partially reflecting mirror reflects a part of the light emitted from the first incident optical fiber and enters the second incident optical fiber,
The second incident optical fiber receives the outgoing light from the first incident optical fiber, and again emits the incident light toward the lens, and a part of the emitted light passes through the partial reflection mirror. An optical fiber coupling device characterized in that it is transmitted and incident again on a lens to be converged, and the converged light is transmitted through a second polarizer and incident on an output side optical fiber.

光ファイバ結合装置は、入射側光ファイバ、第１の偏光子、レンズ、部分反射ミラー、第２の偏光子、出射側光ファイバを含み、
入射側光ファイバは、第１及び第２の入射光ファイバで構成され、第１の入射光ファイバは偏波面保存型光ファイバであり、
部分反射ミラーは入射側光ファイバと出射側光ファイバの間に設置され、
更に部分反射ミラーの両面にレンズが配置されることで、入出射側光ファイバの端面と対向してレンズが設置され、
第１の偏光子が、第１の入射光ファイバのファイバ軸を横切るように、又は、第１の入射光ファイバの端部に配置され、
レンズと出射側光ファイバの端面の間に、第２の偏光子が設置され、
第２の偏光子の光学面上における結晶軸又は偏波透過軸が、第１の入射光ファイバの偏波保存軸から相対的に45度異なるように設定され、
レンズに対向する入射側光ファイバの端面が、各光ファイバのファイバ軸に対して垂直に形成されると共に、第２の偏光子に対向する出射側光ファイバの端面が、各光ファイバのファイバ軸に対して垂直に形成され、
光源からの光が第１の入射光ファイバ内部を伝搬し、
第１の偏光子は、第１の入射光ファイバ内部を伝搬、又は、第１の入射光ファイバから出射される光の偏波方向を、第２の偏光子の結晶軸又は偏波透過軸から相対的に45度異なる方向に揃え、
部分反射ミラーは、第１の入射光ファイバから出射された光の一部を反射して、第２の入射光ファイバに入射し、
第２の入射光ファイバは第１の入射光ファイバからの出射光を入射すると共に、入射された光を再度、レンズに向けて出射し、その出射された光の一部は、部分反射ミラーを透過して再度レンズに入射されて収束され、収束された光は第２の偏光子を透過して、出射側光ファイバに入射されることを特徴とする光ファイバ結合装置。 The optical fiber coupling device includes an incident side optical fiber, a first polarizer, a lens, a partially reflecting mirror, a second polarizer, and an output side optical fiber,
The incident side optical fiber is composed of first and second incident optical fibers, and the first incident optical fiber is a polarization-preserving optical fiber,
The partial reflection mirror is installed between the incident side optical fiber and the output side optical fiber,
Furthermore, by arranging the lenses on both sides of the partial reflection mirror, the lens is installed facing the end face of the input / output side optical fiber,
A first polarizer is disposed across the fiber axis of the first incident optical fiber or at the end of the first incident optical fiber;
A second polarizer is installed between the lens and the end face of the output side optical fiber,
The crystal axis or polarization transmission axis on the optical surface of the second polarizer is set to be 45 degrees relatively different from the polarization preserving axis of the first incident optical fiber;
The end face of the incident side optical fiber facing the lens is formed perpendicular to the fiber axis of each optical fiber, and the end face of the output side optical fiber facing the second polarizer is the fiber axis of each optical fiber. Formed perpendicular to the
The light from the light source propagates inside the first incident optical fiber,
The first polarizer propagates through the first incident optical fiber or changes the polarization direction of light emitted from the first incident optical fiber from the crystal axis or polarization transmission axis of the second polarizer. Align in a direction that is 45 degrees different,
The partially reflecting mirror reflects a part of the light emitted from the first incident optical fiber and enters the second incident optical fiber,
The second incident optical fiber receives the outgoing light from the first incident optical fiber, and again emits the incident light toward the lens, and a part of the emitted light passes through the partial reflection mirror. An optical fiber coupling device characterized in that it is transmitted and incident again on a lens to be converged, and the converged light is transmitted through a second polarizer and incident on an output side optical fiber.

入射側光ファイバと出射側光ファイバの各端面の、各ファイバ軸に対する傾斜方向が、互いに異なるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ結合装置。 2. The optical fiber coupling device according to claim 1, wherein the inclination directions of the end faces of the incident side optical fiber and the outgoing side optical fiber with respect to the fiber axes are different from each other.

出射側光ファイバが、第１及び第２の出射光ファイバで構成され、第２の偏光子が複屈折素子であることを特徴とする請求項１又は３に記載の光ファイバ結合装置。 4. The optical fiber coupling device according to claim 1, wherein the output side optical fiber includes first and second output optical fibers, and the second polarizer is a birefringent element. 5.

出射側光ファイバが、第１及び第２の出射光ファイバで構成され、第２の偏光子が複屈折素子であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ結合装置。 3. The optical fiber coupling device according to claim 2, wherein the output side optical fiber is composed of first and second output optical fibers, and the second polarizer is a birefringent element.

出射側光ファイバが、１ポートの光ファイバで構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光ファイバ結合装置。 The optical fiber coupling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the emission side optical fiber is composed of a one-port optical fiber.

出射側光ファイバのファイバ間ピッチが、入射側光ファイバのファイバ間ピッチの1/2に設定されることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ結合装置。 5. The optical fiber coupling device according to claim 4, wherein the inter-fiber pitch of the output side optical fiber is set to ½ of the inter-fiber pitch of the incident side optical fiber.

第２の偏光子の光学面上における結晶軸方向に各ファイバ軸を結んだ直線が沿うように、出射側光ファイバが配置されることを特徴とする請求項４、５、７の何れかに記載の光ファイバ結合装置。 8. The output side optical fiber is arranged such that a straight line connecting the fiber axes extends along the crystal axis direction on the optical surface of the second polarizer. 9. The optical fiber coupling device described.