JPH0389305A - 光ファイバ形位相素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は光センサ、光干渉計、光通信などにおいて、
光波の偏波状態の変換や補正などに用いられ、特に広い
波長帯域にわたって直交直線偏波間にはり一定の位相差
を与えることができるようにした光ファイバ形位相素子
に関する。

「従来の技術」 従来の広帯域光位相素子としては、空間伝搬光学系にお
いて用いられるバルク形素子のフレネル斜方プリズムが
あった。これは第６図に示すような構造をしており、入
射光はガラス−空気境界面で２回の全反射を受けた後出
射される。光波はその全反射の際に、二つの偏波方向で
異なる位相推移を受けるが、これは入射角とガラスの屈
折率とのみに依存し、光波の波長には依存しないので、
出射光の二つの直交直線偏波間には、広い波長帯域にわ
たって一定の位相差が付けられることになる。

「発明が解決しようとする課題」 以上述べたように、従来の広帯域光位相素子はフレネル
斜方プリズムのようなバルク形素子であった、このため
光フアイバ回路系への組み込みが困難であるという欠点
があった。

一方、位相素子として動作するためには、直交直線偏波
間の位相速度に差があればよい、この点から非軸対称光
ファイバを位相素子として使用することが考えらえる。

確かに多くの非軸対称光ファイバにおいて、直交偏波間
の位相差がはり一定になる帯域が存在するが、この帯域
内に第一高次モードの遮断周波数が存在するために帯域
が制限され、広帯域位相素子として使用することはでき
ない。

この発明の目的は光フアイバ回路系への組み入れが容易
で、しかも広帯域で使用可能な光ファイバ形位相素子を
提供することにある。

「課題を解決するための手段」 この発明によれば周辺のクラッドの屈折率よりも高い屈
折率のコアを有する光ファイバに対し、そのコアとクラ
ッドとの間に屈折率がクラッドのそれよりも低い中間ク
ラッドが介在され、かつコア、中間クラッドの位置、断
面形状を選定して全体の屈折率分布が非軸対称とされて
いる。

「作　用」 この発明の位相素子によれば屈折率分布が非軸対称であ
るため、直交偏波間の位相差がはり一定な帯域が存在し
、位相素子として作用し、しかも、中間クラッドの存在
により位相差一定の帯域内で第一高次モードが抑圧され
る。つまり等偏屈折率がクラッドの屈折率より大きく、
かつコアの屈折率より小さい光モードが伝搬し、等偏屈
折率をクラッドの屈折率よりも小さくするとその光モー
ドは伝搬しない、中間クラッドは等偏屈折率を下げる作
用をする、また高次モードの方が基本モードよりも等偏
屈折率が低い、従って適当な中間クラッドを使用して、
高次モードの等偏屈折率をクラッドの屈折率より下げて
高次モードを遮断するが、基本モードの等価屈折はクラ
ッドの屈折率より大きく、基本モードは伝搬するように
する。このようにして広帯域位相素子が光フアイバ構造
で得られ、光フアイバ回路系への組み入れが容易である
。

「実施例」 第１図にこの発明の実施例の断面を示す。屈折率がｎｃ
の外周断面が円形のクラッドｌｌ内にその軸芯０１に対
し、偏心して屈折率がｎ、の断面円形のコア１２が埋込
まれている。こ覧でｎ、＞ｎＣとされている。この発明
ではクラッド１工とコア１２との間に中間クラッド１３
が介在される。

中間クラッド１３の屈折率ｎＤはクラッド１１の屈折率
ｆｌｃよりも小とされている。

この例では中間クラッド１３の外周断面を円形とし、そ
の軸心をタラッドエ１の軸心′ｏ１と一致させた場合で
ある。中間クラッド１３の面積が小さくなると中間クラ
ッド１３の作用が弱くなる、この点からコア１２の半径
をａ１中間クラッド１３の半径をｂとする時、ｂ　／　
ａ　＞　１．２とする。またクラッド１１とコア１２と
の屈折率差が小さいと中間クラッド１３の効果が大とな
り、クラッド１１とコア１２との屈折率差が大きいと中
間クラッド１３の効果が小となる。この点からｎｌ−ｎ
（（１＋ΔＩ）とする時、Δｌ＜ｏ、ｏｓとする。

この構成によれば、コア１２が偏心しているため、全体
としての屈折率分布が非軸対称となり、直交偏波間の位
相差がはり一定になる帯域が存在し、しかも、この帯域
において中間クラッド１３の存在により、第一高次モー
ドが抑圧され、広帯域の位相素子が得られる。コア１２
が中間クラッド１３と接した状態で、クラッド１１の軸
心０゜とコア１２の軸心Ｏ１との間の距離Ｃのコア半径
ａに対する比（／ａを０．５、ｂ　／　ａを１．５、Δ
１を０．０２、Δｏ　（ｎｏ　””ｎｃ　　（１−Δ。

〉）を０．０１、ｎｃ−１，４５８として、１．３〜１
．５５μ−の波長帯域内で直交偏波間の位相差の誤差が
±１％、長さが数個の素子が実現できた。第２図にこの
位相素子に近い素子の位相特性を示す。横軸は正規化周
波数Ｖ、縦軸は正規化伝搬定数差ＶＢであり、ＶＢの最
大値の０．９８倍となる下限、上限の各周波数をＶＬ、
ＶＭとした。

上述では屈折率分布が非軸対称になるように、コア１２
の位置をクラッド１１に対し偏心させたが、非軸対称コ
アを用いてもよい。例えば第３図Ａに示すようにコア１
２をクラッド１１の軸心に位置させ、コア１２の断面を
楕円形とする。屈折率分布が非軸対称になるように、非
軸対称中間クラッドを用いてもよい。例えば第３図Ｂに
示すように、クラッド１１の軸心に断面円形のコア１２
を配し、中間クラッド１３をその断面外周が楕円形とな
るようにする。

第４ｒｊ！Ｊにこの発明による光ファイバ形位相素子を
用いて広帯域光ファイバ形円偏波偏光子を構成した例を
示す、つまり入射した任意偏波状態の光の左回りと右回
りとの円偏波成分は、との発明が適用された光ファイバ
形広帯域λ／４素子２１によってそれぞれ互いに直交す
る直線偏波に変換され、これらのうち片方のみが光ファ
イバ形直線偏光子２２によって選択され、その選択され
た成分は、この発明が適用された光ファイバ形広帯域λ
／４素子２３に通されて、円偏波成分に変換される。こ
のようにして任意偏波状態の光から所望の回転方向を持
つ円偏波のみを取り出すことができる。この場合多素子
２１．２２．２３は光ファイバで構成され、これら間の
接続が容易であり、かつこの発明の適用により広い波長
帯域にわたって動作するものが得られる。

第５図にこの発明による光ファイバ形位相素子を用いた
コヒーレント光通信方式を示す、レーザ２４からの直線
偏波光はスイッチ２５により光ファイバ２６．２７の各
一端に交互に切替え供給され、一方の光ファイバ２６に
はこの発明が適用された光ファイバ形λ／２位相素子２
８が挿入されてあり、これを通った光は偏光状態が９０
°変えられる。光ファイバ２６．２７の各他端からの光
は偏光選択性カップラ２９で台底されて出力さ、れる。

従って偏光選択性カップラ２９から二つの偏光状態の光
が交互に出力される。この場合、光ファイバ形λ／２位
相素子２８は光ファイバ２６に容易に接続することがで
き、また光ファイバ形λ／２位相素子２８は広帯域であ
るため、多波長の光通信に利用できる。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば光フアイバ構造であ
るため、光フアイバ回路系への組み込みを容易に行うこ
とができ、かつ中間クラッドの存在により、第一高次モ
ードが抑圧され、直交偏波間にぼり一定の位相差を与え
る波長帯域が広い特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２図はその
位相特性図、第３図Ａ、Ｂはそれぞれこの発明の他の実
施例を示す断面図、第４図はこの発明を適用したλ／４
素子を利用した広帯域円偏波偏光子を示すブロック図、
第５図はとの発明を適用したλ／２素子を利用したコヒ
ーレント光通信方式を示すブロック図、第６図は従来の
位相素子を示す斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）周辺のクラッドの屈折率よりも高い屈折率のコア
   を有する光ファイバよりなり、 前記コアと前記クラッドとの間に、屈折率が前記クラッ
   ドのそれよりも低い中間クラッドが介在され、 かつ全体の屈折率分布が非軸対称とされていることを特
   徴とする光ファイバ形位相素子。