JPH05215990A - Optical circulator - Google Patents
Optical circulatorInfo
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- JPH05215990A JPH05215990A JP4067792A JP4067792A JPH05215990A JP H05215990 A JPH05215990 A JP H05215990A JP 4067792 A JP4067792 A JP 4067792A JP 4067792 A JP4067792 A JP 4067792A JP H05215990 A JPH05215990 A JP H05215990A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光サーキュレータに関
するもので、より具体的には偏光ビームスプリッタを用
いて構成される光サーキュレータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical circulator, and more specifically to an optical circulator constructed by using a polarization beam splitter.
【0002】[0002]
【従来の技術】偏光ビームスプリッタを用いた光サーキ
ュレータとしては、従来例えば特公昭60−49887
号公報に開示されたものがある。すなわち、図8に示す
ように第1および第2の偏光ビームスプリッタA,Bを
所定間隔を隔てて配置すると共に、それら両偏光ビーム
スプリッタA,B間に、1組のファラデー回転子Cと1
/2波長板Dを配置している。2. Description of the Related Art As an optical circulator using a polarization beam splitter, there is a conventional optical circulator, for example, Japanese Patent Publication No. 60-49887.
There is one disclosed in the publication. That is, as shown in FIG. 8, the first and second polarization beam splitters A and B are arranged at a predetermined interval, and a pair of Faraday rotators C and 1 are provided between the polarization beam splitters A and B.
A half wave plate D is arranged.
【0003】そして、上記構成の光サーキュレータで
は、入射光に対して偏光ビームスプリッタA,B内で透
過並びに反射を行うと共に、ファラデー回転子C並びに
1/2波長板Dを通過することにより通過する光の偏光
面を適宜回転させることにより、第1のポートP1から
入射した光を第2のポートP2に、また、第2のポート
P2から入射した光を第3のポートP3に、そして第3
のポートP3から入射した光を第4のポートP4に、さ
らに第4のポートP4から入射した光を第1のポートP
1にそれぞれ出射するようになっている。なお、便宜上
図中には第1のポートP1から入射した光の光路につい
てのみ示している。In the optical circulator having the above structure, incident light is transmitted and reflected in the polarization beam splitters A and B, and is passed by passing through the Faraday rotator C and the half-wave plate D. By appropriately rotating the plane of polarization of the light, the light incident from the first port P1 enters the second port P2, the light incident from the second port P2 enters the third port P3, and the third port P3.
Light incident from the port P3 of the first port P4, and light incident from the fourth port P4 of the first port P4.
It is designed to be emitted to each one. It should be noted that, for convenience, only the optical path of the light incident from the first port P1 is shown in the drawing.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た構成の光サーキュレータでは、アイソレーションが3
0dB程度しか得られず十分ではなかった。すなわち、
例えば本来であれば第1のポートP1から入射した光は
第2のポートP2に出射されなければならないが、その
入射した光の一部が第4のポートP4に結合されてしま
う。そして、これは以下の原因から生じている。However, in the optical circulator having the above structure, the isolation is 3
Only about 0 dB was obtained, which was not sufficient. That is,
For example, the light originally incident from the first port P1 should be emitted to the second port P2, but a part of the incident light is coupled to the fourth port P4. And this has arisen from the following causes.
【0005】まず、第1は、第1,第2の偏光ビームス
プリッタA,Bにおける偏光分離の不完全性による。つ
まり、本来であればP偏光P(S偏光S)は、偏光分離
膜A′,B′で透過(反射)するところ、そのうちの一
部(1/1000程度)は、逆に反射(透過)してしま
う。First, the first reason is the incompleteness of polarization separation in the first and second polarization beam splitters A and B. That is, P-polarized light P (S-polarized light S) is normally transmitted (reflected) by the polarization separation films A ′ and B ′, but a part (about 1/1000) thereof is reflected (transmitted) to the contrary. Resulting in.
【0006】また、第2は、ファラデー回転子C並びに
1/2波長板Dにおける消光比が40dB程度と悪いた
め、1組のファラデー回転子C並びに1/2波長板Dを
透過させた直線偏光は、出射すると楕円偏光となる。ま
た偏光面の回転誤差を生じ、すなわち各素子において透
過する光の偏光面を45度回転させるところ±1度程度
の誤差を生じてしまう。つまり、本来P偏光P(S偏光
S)が出射されるところに、漏洩光となるS偏光S′
(P偏光P′)を極僅かに含んだものとなる。Secondly, since the extinction ratio of the Faraday rotator C and the half-wave plate D is as bad as about 40 dB, a linearly polarized light transmitted through one set of the Faraday rotator C and the half-wave plate D is used. Becomes elliptically polarized light when emitted. Further, a rotation error of the polarization plane occurs, that is, when the polarization plane of the light passing through each element is rotated by 45 degrees, an error of about ± 1 degree occurs. That is, where the P-polarized light P (S-polarized light S) is originally emitted, the S-polarized light S'becomes leakage light.
(P-polarized light P ′) is included very slightly.
【0007】したがって、例えば第1のポートP1から
出射された光に着目すると、第1の偏光ビームスプリッ
タAから出射されたP偏光P(S偏光S)の光路と同一
の光路を、上記第1の理由により生じたS偏光S′(P
偏光P′)も進み、また、1組のファラデー回転子C並
びに1/2波長板Dを透過する際に、P偏光(S偏光)
は、上記第2の理由によりS偏光(P偏光)を含んだも
のとなる。Therefore, for example, focusing on the light emitted from the first port P1, the same optical path as the optical path of the P-polarized light P (S-polarized light S) emitted from the first polarization beam splitter A is taken as the first optical path. S-polarized light S '(P
Polarization P ′) also progresses, and when passing through a set of Faraday rotator C and half-wave plate D, P polarization (S polarization)
Due to the second reason described above, S-polarized light (P-polarized light) is included.
【0008】従って、第2の偏光ビームスプリッタBの
偏光分離膜B′では、正規の光路を進んできたP偏光P
(S偏光S)が反射(透過)されることにより第2のポ
ートP2に入射されるところ、それぞれ直交する成分
S′,P′を有しているため、逆の作用により図中一点
鎖線で示すように第4のポートP4にも結合されてしま
う。Therefore, in the polarization separation film B'of the second polarization beam splitter B, the P-polarized light P which has traveled along the regular optical path.
When the (S-polarized light S) is reflected (transmitted) and is incident on the second port P2, the components S'and P'are orthogonal to each other. As shown, it is also coupled to the fourth port P4.
【0009】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、誤ったポートに結合
される光量を可及的に減少させることにより、高いアイ
ソレーションを得ることのできる光サーキュレータを提
供することにある。The present invention has been made in view of the above background, and an object thereof is to obtain a high isolation by reducing the amount of light coupled to the wrong port as much as possible. The purpose is to provide an optical circulator that can do this.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る光サーキュレータでは、所定間隔を
おいて対向配置された第1および第2の偏光ビームスプ
リッタと、それら第1,第2の偏光ビームスプリッタと
入出力ポートとの間に配置された複屈折材料と、前記第
1,第2の偏光ビームスプリッタ間に配置された3組以
上のファラデー回転子と1/2波長板と、前記両偏光ビ
ームスプリッタとそれに隣接する前記ファラデー回転子
或いは1/2波長板との間、並びに前記対となるファラ
デー回転子と1/2波長板の各組間に配置された複屈折
材料とを備え、かつ、前記対となるファラデー回転子並
びに1/2波長板の配置順を、少なくとも一組を逆配置
にした。In order to achieve the above object, in an optical circulator according to the present invention, first and second polarization beam splitters, which are opposed to each other with a predetermined interval, and the first and second polarization beam splitters are provided. A birefringent material disposed between the second polarization beam splitter and the input / output port, three or more sets of Faraday rotators and a half-wave plate disposed between the first and second polarization beam splitters. A birefringent material disposed between the both polarization beam splitters and the Faraday rotator or the half-wave plate adjacent thereto, and between each pair of the Faraday rotator and the half-wave plate paired with each other. In addition, at least one set of the Faraday rotator and the half-wave plate, which are paired, is reversely arranged.
【0011】[0011]
【作用】各ポートから入射した光信号は、近接配置され
た複屈折材料により常光線と異常光線とに分離された
後、第1または第2の偏光ビームスプリッタに入射され
る。その後、両偏光ビームスプリッタ間に配置された複
屈折材料を通過することにより光路が適宜変更されると
共に、ファラデー回転子から1/2波長板に通過するこ
とにより偏光面が90度回転されて常光線(異常光線)
が異常光線(常光線)に変換されながら他の偏光ビーム
スプリッタを介して、所定のポートに出射される。これ
によりサーキュレータとして機能する。The optical signal incident from each port is separated into the ordinary ray and the extraordinary ray by the birefringent material arranged in close proximity, and then is incident on the first or second polarization beam splitter. After that, the optical path is appropriately changed by passing through the birefringent material arranged between the both polarization beam splitters, and the plane of polarization is rotated by 90 degrees by passing through the Faraday rotator to the ½ wavelength plate. Ray (extraordinary ray)
Is converted into an extraordinary ray (ordinary ray) and is emitted to a predetermined port through another polarization beam splitter. This functions as a circulator.
【0012】一方、常光線は偏光ビームスプリッタの偏
光分離膜で反射し、また、異常光線は透過するが、その
際に偏光分離の不完全性により、一部の光が逆の作用を
する。また、ファラデー回転子や1/2波長板を通過す
る際に漏洩光が生じる。しかし、係る逆の作用をした光
や漏洩光は、上記複屈折材料で光路が変更され、その大
部分はどのポートにも結合されず、アイソレーションの
劣化を生じない。On the other hand, the ordinary ray is reflected by the polarization separation film of the polarization beam splitter, and the extraordinary ray is transmitted. At that time, however, some of the light rays have the opposite effects due to the imperfect polarization separation. In addition, leakage light is generated when passing through the Faraday rotator and the half-wave plate. However, the light having the opposite action and the leaked light have their optical paths changed by the birefringent material, and most of them are not coupled to any port, so that isolation deterioration does not occur.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明に係る好適な実施例を添付図面
を参照にして詳述する。図1に示すように、本例は4ポ
ートを備えた光サーキュレータであり、第1の偏光ビー
ムスプリッタ1と第2の偏光ビームスプリッタ2とを所
定の間隔を隔てて対向配置している。具体的には、両偏
光ビームスプリッタ1,2は、共に平面片台形状からな
り、その底辺1a,2a同士が対向し、かつ平行に配置
している。そしてその斜辺1b,2bに全反射膜3,4
が設けられ、また、その斜辺1b,2bに平行な内部所
定位置に偏光分離膜5,6を設けている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the present example is an optical circulator having four ports, in which a first polarization beam splitter 1 and a second polarization beam splitter 2 are arranged opposite to each other with a predetermined space therebetween. Specifically, both of the polarization beam splitters 1 and 2 are formed in a flat single-sided trapezoidal shape, and the bottom sides 1a and 2a thereof are opposed to each other and arranged in parallel. The total reflection films 3 and 4 are provided on the hypotenuses 1b and 2b.
And the polarization separation films 5 and 6 are provided at predetermined internal positions parallel to the hypotenuses 1b and 2b.
【0014】ここで、本発明では、両偏光ビームスプリ
ッタ1,2の上辺1c,2c並びに側辺1d,2dの外
側にルチル等の複屈折材料7a〜7dをそれぞれ配置し
ている。そしてそれら各複屈折材料7a〜7dの光学軸
は、図中両方向矢印で示すように各ポートP1〜P4か
ら入射する光に対して紙面に平行で45度傾斜させた状
態にしている。従って、複屈折材料における常光(異常
光)は、偏光ビームスプリッタにおいてS偏光(P偏
光)になる。さらに、それら各複屈折材料7a〜7dの
さらに外側所定位置には、光ファイバの端部に接続され
た第1〜第4のポートP1〜P4がそれぞれ配置されて
いる。In the present invention, birefringent materials 7a to 7d such as rutile are arranged outside the upper sides 1c and 2c and the side sides 1d and 2d of the polarization beam splitters 1 and 2, respectively. The optical axes of the respective birefringent materials 7a to 7d are in a state of being inclined by 45 degrees parallel to the paper surface with respect to the light incident from the respective ports P1 to P4 as indicated by the double-headed arrow in the figure. Therefore, ordinary light (extraordinary light) in the birefringent material becomes S-polarized light (P-polarized light) in the polarization beam splitter. Further, first to fourth ports P1 to P4 connected to the ends of the optical fibers are arranged at predetermined positions outside the respective birefringent materials 7a to 7d.
【0015】一方、上記両偏光ビームスプリッタ1,2
間の空間内には、3組のファラデー回転子並びに1/2
波長板と4個の複屈折材料が適宜位置に配置されてい
る。具体的には、第1の偏光ビームスプリッタ1の底辺
1aの近傍から第2の偏光ビームスプリッタ2に向けて
順に進行方向に対して直交状態で、第1の複屈折材料8
a,第1のファラデー回転子9a,第1の1/2波長板
10a,第2の複屈折材料8b,第2の1/2波長板1
0b,第2のファラデー回転子9b,第3の複屈折材料
8c,第3のファラデー回転子9c,第3の1/2波長
板10c,第4の複屈折材料8dを配置している。On the other hand, both the polarization beam splitters 1 and 2 are
In the space between the three Faraday rotators and 1/2
A wave plate and four birefringent materials are arranged at appropriate positions. Specifically, from the vicinity of the bottom side 1a of the first polarization beam splitter 1 toward the second polarization beam splitter 2, the first birefringent material 8 is sequentially orthogonal to the traveling direction.
a, the first Faraday rotator 9a, the first half-wave plate 10a, the second birefringent material 8b, the second half-wave plate 1
0b, the second Faraday rotator 9b, the third birefringent material 8c, the third Faraday rotator 9c, the third half-wave plate 10c, and the fourth birefringent material 8d.
【0016】そして、各ファラデー回転子9a〜9cの
周囲には永久磁石12を装着している。また、上記と同
様に第1〜第4の複屈折材料8a〜8dの光学軸は、図
中両方向矢印で示すごとく第1,第2の偏光ビームスプ
リッタ1,2間を通過する光の光路に対して45度傾斜
させており、しかも、交互に逆方向に傾くようにしてい
る。A permanent magnet 12 is mounted around each Faraday rotator 9a-9c. Further, similarly to the above, the optical axes of the first to fourth birefringent materials 8a to 8d are in the optical path of the light passing between the first and second polarization beam splitters 1 and 2 as shown by the double-headed arrow in the figure. It is inclined by 45 degrees with respect to each other, and is alternately inclined in the opposite direction.
【0017】そして、上記の各複屈折材料7a〜7d,
8a〜8dを光が通過すると、常光線は直進し、異常光
線は屈折されて出射される。また、一組のファラデー回
転子並びに1/2波長板を通過した直線偏光は、ファラ
デー回転子を先に通過した場合には、各素子で同一方向
に45度づつ偏光面が回転されるため入射光に対して偏
光面が90度回転された直線偏光、すなわち、常光線
(異常光線)は異常光線(常光線)に変換されて出射さ
れ、逆に1/2波長板を先に通過した場合には、両素子
にて正逆方向に45度づつ回転されるため、結局入射光
と同一の偏光面を有する直線偏光(見掛上回転しない)
が出射される。Then, each of the above-mentioned birefringent materials 7a to 7d,
When light passes through 8a to 8d, the ordinary ray goes straight and the extraordinary ray is refracted and emitted. In addition, linearly polarized light that has passed through a pair of Faraday rotators and a half-wave plate enters the Faraday rotator when it passes first, because the polarization plane is rotated by 45 degrees in the same direction in each element. When linearly polarized light whose plane of polarization is rotated by 90 degrees with respect to light, that is, an ordinary ray (extraordinary ray) is converted into an extraordinary ray (ordinary ray) and emitted, and conversely passes through a half-wave plate first. Since both elements are rotated by 45 degrees in forward and reverse directions, linearly polarized light having the same polarization plane as incident light (apparently not rotated)
Is emitted.
【0018】次に上記した実施例の動作原理について説
明する。まず、通常のサーキュレータとしての作用は、
以下のようになっている。すなわち、まず第1のポート
P1から入射した光は、図2に実線で示すように、複屈
折材料7aを通過することにより常光線Oと異常光線E
とに分離され、常光線Oはそのまま直進し、異常光線E
は光学軸に沿って屈折した後、常光線Oと平行に出射さ
れ、第1の偏光ビームスプリッタ1に入射される。そし
て、常光線Oは第1の偏光ビームスプリッタ1内の偏光
分離膜5にて反射されてその光路が90度変換されて全
反射膜3に入射され、そこにおいて再度反射されてその
光路が90度変換されて第1の偏光ビームスプリッタ1
から出射される。Next, the operating principle of the above embodiment will be described. First, the action as a normal circulator is
It is as follows. That is, first, the light incident from the first port P1 passes through the birefringent material 7a as shown by the solid line in FIG.
And the ordinary ray O goes straight on, and the extraordinary ray E
Is refracted along the optical axis, is then emitted parallel to the ordinary ray O, and is incident on the first polarization beam splitter 1. Then, the ordinary ray O is reflected by the polarization separation film 5 in the first polarization beam splitter 1, its optical path is converted by 90 degrees and is incident on the total reflection film 3, where it is reflected again and its optical path is changed to 90 degrees. First polarization beam splitter 1
Is emitted from.
【0019】そして、出射された光は常光線Oであるた
め、第1の複屈折材料8a,第1のファラデー回転子9
a並びに第1の1/2波長板10aを直進する。しか
し、第1のファラデー回転子9a並びに第1の1/2波
長板10aを通過すると、その偏光面が90度回転され
るため、第1の1/2波長板10aから出射された光は
異常光線E′になる。よって、次の第2の複屈折材料8
bではその光路が光学軸に沿って屈折された後出射され
る。そして、第2の1/2波長板10b,第2のファラ
デー回転子9bを通過しても偏光面は回転しないため、
第3の複屈折材料8cを通過する際に光学軸に沿って屈
折し、出射される。そしてこの出射された異常光線E′
は、第1の偏光ビームスプリッタ1から出射された常光
線Oの光路と同一線上を進むようになっている。Since the emitted light is the ordinary ray O, the first birefringent material 8a and the first Faraday rotator 9 are used.
a and the first half-wave plate 10a go straight. However, when the light passes through the first Faraday rotator 9a and the first half-wave plate 10a, its polarization plane is rotated by 90 degrees, so that the light emitted from the first half-wave plate 10a is abnormal. It becomes a ray E '. Therefore, the following second birefringent material 8
In b, the optical path is refracted along the optical axis and then emitted. Then, since the plane of polarization does not rotate even after passing through the second half-wave plate 10b and the second Faraday rotator 9b,
When passing through the third birefringent material 8c, it is refracted along the optical axis and emitted. And this extraordinary ray E '
Is designed to travel on the same line as the optical path of the ordinary ray O emitted from the first polarization beam splitter 1.
【0020】そして、この異常光線E′が第3のファラ
デー回転子9c,第3の1/2波長板10cを通過する
ことにより、その偏光面が90度回転されて常光線O″
に戻るため、第3の1/2波長板10cを出射した常光
線O″は、第4の複屈折材料8d内を直進し、第2の偏
光ビームスプリッタ2内の偏光分離膜6にて反射され、
その第2の偏光ビームスプリッタ2の側辺2dの外側に
配置された複屈折材料7c内を直進して第2のポートP
2に出射される。The extraordinary ray E'passes through the third Faraday rotator 9c and the third half-wave plate 10c, so that its plane of polarization is rotated by 90 degrees and the ordinary ray O ".
The ordinary ray O ″ emitted from the third half-wave plate 10c travels straight through the fourth birefringent material 8d and is reflected by the polarization separation film 6 in the second polarization beam splitter 2. Was
Go straight through the birefringent material 7c arranged outside the side 2d of the second polarization beam splitter 2 and move to the second port P.
2 is emitted.
【0021】同様に、複屈折材料7aを出射され第1の
偏光ビームスプリッタ1に入射された異常光線Eは、偏
光分離膜5を透過し、第1の複屈折材料8aに入射され
る。すると、そこにおいて光学軸に沿って屈折された後
出射されるが、出射後は適宜その偏光面が回転されて常
光線O′,異常光線E″となりながら、第1のファラデ
ー回転子9a,第1の1/2波長板10a,第2の複屈
折材料8b,第2の1/2波長板10b,第2のファラ
デー回転子9b,第3の複屈折材料8c,第3のファラ
デー回転子9c並びに第3の1/2波長板10c内を直
進し、第4の複屈折材料8dで光学軸に沿って屈折す
る。従って、その第4の複屈折材料8dから出射された
異常光線E″は、第1の偏光ビームスプリッタ1から出
射された異常光線Eの光路と同一線上を進むようになっ
ている。Similarly, the extraordinary ray E emitted from the birefringent material 7a and incident on the first polarization beam splitter 1 passes through the polarization separation film 5 and is incident on the first birefringent material 8a. Then, the light is refracted along the optical axis there and then emitted, but after the emission, the polarization plane is appropriately rotated to become the ordinary ray O ′ and the extraordinary ray E ″, and the first Faraday rotator 9a, One half-wave plate 10a, second birefringent material 8b, second half-wave plate 10b, second Faraday rotator 9b, third birefringent material 8c, third Faraday rotator 9c. Then, the light travels straight in the third half-wave plate 10c and is refracted along the optical axis by the fourth birefringent material 8d, so that the extraordinary ray E ″ emitted from the fourth birefringent material 8d is , The extraordinary ray E emitted from the first polarization beam splitter 1 travels on the same line as the optical path.
【0022】そして、上記第4の複屈折材料8dから出
射された異常光線E″は、第2の偏光ビームスプリッタ
2内に入射され、全反射膜4にて反射されてその進路が
90度変換される。さらに、偏光分離膜6を透過後第2
の偏光ビームスプリッタ2の側辺2dより出射された異
常光線E″は、その外側に配置された複屈折材料7c内
で光学軸に沿って屈折し、上記常光線O″と合成された
後、第2のポートP2に出射される。換言すれば、係る
常光線O″と異常光線E″が合成されて複屈折材料7c
より出射された光の光路上に第2のポートP2を配置す
ることである。The extraordinary ray E ″ emitted from the fourth birefringent material 8d enters the second polarization beam splitter 2 and is reflected by the total reflection film 4 to change its course by 90 degrees. After passing through the polarization separation film 6, the second
The extraordinary ray E ″ emitted from the side 2d of the polarizing beam splitter 2 is refracted along the optical axis in the birefringent material 7c arranged on the outside thereof, and after being combined with the ordinary ray O ″, The light is emitted to the second port P2. In other words, the ordinary ray O ″ and the extraordinary ray E ″ are combined to form the birefringent material 7c.
That is, the second port P2 is arranged on the optical path of the light emitted further.
【0023】また、同様にして、第2のポートP2より
出射された光信号は、図4に示すように複屈折材料7c
にて常光線Oと異常光線Eに分離された後、第2の偏光
ビームスプリッタ2に入射され、内部の偏光分離膜6で
反射したり、透過後全反射膜4で反射することにより第
2の偏光ビームスプリッタ2の底辺2aから第1の偏光
ビームスプリッタ1に向けて出射される。そして、第2
のファラデー回転子9b並びに第2の1/2波長板10
bを通過する際に偏光面が90度回転され、その他を通
過しても回転しない。さらに、両偏光ビームスプリッタ
2,1間に位置する第4〜第1の複屈折材料8d〜8a
の通過の際に常光線O,O′は直進し、異常光線E,
E′は光学軸に沿って屈折しながら前進して、第1の偏
光ビームスプリッタ1に入射する。Similarly, the optical signal emitted from the second port P2 has a birefringent material 7c as shown in FIG.
After being separated into the ordinary ray O and the extraordinary ray E by the laser beam, it is incident on the second polarization beam splitter 2 and reflected by the internal polarization separation film 6 or after being transmitted and then reflected by the total reflection film 4. The light is emitted from the bottom side 2a of the polarization beam splitter 2 toward the first polarization beam splitter 1. And the second
Faraday rotator 9b and second half-wave plate 10
The plane of polarization is rotated by 90 degrees when passing through b, and does not rotate when passing through the other. Further, the fourth to first birefringent materials 8d to 8a located between the both polarization beam splitters 2 and 1 are arranged.
Ordinary rays O and O'go straight during the passage of
E ′ advances while refracting along the optical axis and enters the first polarization beam splitter 1.
【0024】そして、さらにその第1の偏光ビームスプ
リッタ1内の全反射膜3で反射されると共に偏光分離膜
5を透過することに異常光線E′が側辺1cより出射さ
れ、また、常光線O′が偏光分離膜5にて反射すること
により側辺1cより出射される。そして、それら両光線
O′,E′が複屈折材料7bを通過することにより合成
されて出射される。そして、その出射光の光路上に第3
のポートP3が配置されているため、上記第2のポート
P2から入射した光信号が第3のポートP3に出射され
る。Further, the extraordinary ray E'is emitted from the side 1c by being reflected by the total reflection film 3 in the first polarization beam splitter 1 and transmitted through the polarization separation film 5, and is also an ordinary ray. O'is reflected by the polarization separation film 5 and is emitted from the side 1c. Then, the two light rays O'and E'are combined and emitted by passing through the birefringent material 7b. Then, on the optical path of the emitted light,
Since the port P3 is arranged, the optical signal incident from the second port P2 is emitted to the third port P3.
【0025】さらに、その第3のポートP3から入射し
た光信号は、図5中に実線で示すごとく上記した動作原
理にしたがって、第4のポートP4に出射される。ま
た、その第4のポートP4から入射した光信号は、図6
中に実施線で示す光路にしたがって進み、第1のポート
P1に出射する。このようにして各ポートから入射した
光信号は、それぞれ所定のポートに入射され、光サーキ
ュレータとして機能する。Further, the optical signal incident from the third port P3 is emitted to the fourth port P4 according to the above-mentioned operation principle as shown by the solid line in FIG. In addition, the optical signal incident from the fourth port P4 is
The light travels along the optical path indicated by the implementation line and exits to the first port P1. The optical signals thus entered from the respective ports enter the predetermined ports and function as an optical circulator.
【0026】ところで、各偏光ビームスプリッタ1,2
内の偏光分離膜5,6に常光線O並びに異常光線Eが入
射されると、それぞれ反射並びに透過するが、この時各
光の一部(約1/1000程度)が逆の作用をする。そ
して、この逆の作用をした光のサーキュレータにおける
影響は以下のようになっている。By the way, the polarization beam splitters 1 and 2 are
When the ordinary ray O and the extraordinary ray E enter the polarization separation films 5 and 6 therein, they are reflected and transmitted respectively, but at this time, a part (about 1/1000) of each light has an opposite action. The influence of the light having the opposite effect on the circulator is as follows.
【0027】すなわち、第1のポートP1から入射した
光信号について説明すると、図2中破線で示すように、
常光線Oの一部は偏光分離膜5を透過し、入射光と同一
直線上を通るようにして第1の偏光ビームスプリッタ1
から出射する。するとこの出射した常光線Oは、上述し
た図中実線で示す正規の常光線の光路と平行な光路をと
りながら両偏光ビームスプリッタ1,2間を進み第2の
偏光ビームスプリッタ2内の偏光分離膜6の所定位置に
入射される。なお、この入射箇所は、上記正規の光路を
通った常光線が偏光分離膜6に入射する箇所と同一位置
となっている。そして、上記偏光分離膜6に入射された
直線偏光は常光線O′であるため、そこにおいて反射さ
れ第4のポートP4側に向けて出射されるが、図示する
ごとく第4のポートP4はその出射される光の光路から
ずらした位置に配置されているため、この光は第4のポ
ートP4に結合しない。That is, the optical signal incident from the first port P1 will be described. As shown by the broken line in FIG.
A part of the ordinary ray O passes through the polarization separation film 5 and passes on the same straight line as the incident light so that the first polarization beam splitter 1
Exit from. Then, the emitted ordinary ray O travels between the two polarization beam splitters 1 and 2 while taking an optical path parallel to the optical path of the regular ordinary ray shown by the solid line in the above-mentioned figure, and splits the polarization in the second polarization beam splitter 2. It is incident on a predetermined position of the film 6. It should be noted that this incident location is the same as the location where the ordinary ray passing through the regular optical path is incident on the polarization separation film 6. Since the linearly polarized light incident on the polarization separation film 6 is the ordinary ray O ', it is reflected there and emitted toward the fourth port P4 side, but as shown in the figure, the fourth port P4 is Since the light is arranged at a position displaced from the optical path of the emitted light, this light does not couple to the fourth port P4.
【0028】また、同様に異常光線Eの一部は第1の偏
光ビームスプリッタ1内の偏光分離膜5にて反射され、
全反射膜3にてさらに反射された後出射される。そし
て、やはり異常光線の正規の光路と平行に進み第2の偏
光ビームスプリッタ2内の偏光分離膜6に至り、そのま
ま透過して第2の偏光ビームスプリッタ2の上辺2cか
ら出射される。そして、そのまま複屈折材料7dに入射
されるが、異常光線E″であるため光学軸に沿ってその
進路が屈折された後、出射されるため、やはり第4のポ
ートP4には入射されない。この様に、第1のポートP
1から出射された光信号が、偏光分離膜における偏光分
離の不完全性によって第4のポートP4に結合されな
い。Similarly, part of the extraordinary ray E is reflected by the polarization separation film 5 in the first polarization beam splitter 1,
The light is further reflected by the total reflection film 3 and then emitted. Then, it also travels in parallel with the regular optical path of the extraordinary ray, reaches the polarization splitting film 6 in the second polarization beam splitter 2, passes through as it is, and is emitted from the upper side 2c of the second polarization beam splitter 2. Then, it is incident on the birefringent material 7d as it is, but since it is an extraordinary ray E ″, its path is refracted along the optical axis and then it is emitted, so that it is not incident on the fourth port P4 either. Like, the first port P
The optical signal emitted from 1 is not coupled to the fourth port P4 due to the imperfect polarization separation in the polarization separation film.
【0029】同様にして、図4〜図6中破線で示すよう
に、第2〜第4のポートP2〜P4から入射した光信号
のうち、偏光分離膜5,6における偏光分離の不完全性
により正規と異なる作用をした光が誤って所定のポート
以外のポートに結合されることがない。よって本例で
は、上記偏光分離の不完全性によるアイソレーションの
劣化がなくなる。Similarly, as indicated by broken lines in FIGS. 4 to 6, of the optical signals incident from the second to fourth ports P2 to P4, the incomplete polarization separation in the polarization separation films 5 and 6 is performed. As a result, light that acts differently from the normal one will not be accidentally coupled to a port other than the predetermined port. Therefore, in this example, the deterioration of the isolation due to the incompleteness of the polarization separation is eliminated.
【0030】一方、一組のファラデー回転子並びに1/
2波長板における消光比の悪さ、或いは偏光面の回転誤
差から、そこを光が通過すると漏洩光を生じる。そし
て、この漏洩光のサーキュレータにおける影響は、以下
のようになっている。On the other hand, a pair of Faraday rotators and 1 /
Due to the poor extinction ratio in the two-wave plate or the rotation error of the polarization plane, when light passes therethrough, leakage light is generated. The influence of this leaked light on the circulator is as follows.
【0031】すなわち、第1のポートP1から入射した
光信号について説明すると、図3中一点鎖線で示すよう
に、第1の偏光ビームスプリッタ1から出射された常光
線Oが第1のファラデー回転子9a並びに第1の1/2
波長板10aを通過すると、偏光面が回転されて異常光
線となるが、その一部が漏洩光(常光線)R1 として出
射される。すると、一点鎖線で示すごとく、第2の複屈
折材料8b,第2の1/2波長板10b,第2のファラ
デー回転子9b並びに第3の複屈折材料8c内を直進す
る。なお、第2の1/2波長板10b並びに第2のファ
ラデー回転子9bを通過する際に、正逆方向に45度ず
つ回転するため、そこにおいても上記消光比や回転誤差
による漏洩光が生じるが、これは少量(1/1000程
度)の漏洩光R1 のさらに漏洩光であるため、後段への
影響は非常に微量で無視できる。That is, the optical signal incident from the first port P1 will be described. As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 3, the ordinary ray O emitted from the first polarization beam splitter 1 is the first Faraday rotator. 9a and the first 1/2
After passing through the wave plate 10a, the plane of polarization is rotated to become an extraordinary ray, but a part of the ray is emitted as a leaked ray (ordinary ray) R1. Then, as indicated by the alternate long and short dash line, it goes straight through the second birefringent material 8b, the second half-wave plate 10b, the second Faraday rotator 9b, and the third birefringent material 8c. When passing through the second half-wave plate 10b and the second Faraday rotator 9b, the light rotates by 45 degrees in the forward and reverse directions, so that leakage light due to the extinction ratio and the rotation error also occurs there. However, since this is a small amount (about 1/1000) of the leaked light R1 and further leaked light, the influence on the subsequent stage is extremely small and can be ignored.
【0032】そして、上記漏洩光R1 が第3のファラデ
ー回転子9c並びに第3の1/2波長板10cを通過す
ることにより偏光面が回転され異常光線となるため、第
4の複屈折材料8d内で、光学軸に沿って屈折した後、
第2の偏光ビームスプリッタ2に入射され、偏光分離膜
6に入射される。すると、この漏洩光R1 は異常光線で
あるため、偏光分離膜6を透過し、上辺2cより出射す
る。そして、その外側に位置する複屈折材料7dにて光
学軸に沿って屈折後出射するが、図示するごとくこの出
射した漏洩光R1 の光路は第4のポートP4の設置位置
よりずれているため、第4のポートP4に結合されな
い。Since the leaked light R1 passes through the third Faraday rotator 9c and the third half-wave plate 10c, the plane of polarization is rotated and becomes an extraordinary ray, so that the fourth birefringent material 8d. Inside, after refracting along the optical axis,
The light enters the second polarization beam splitter 2 and then enters the polarization separation film 6. Then, since this leaked light R1 is an extraordinary ray, it passes through the polarization separation film 6 and is emitted from the upper side 2c. Then, the birefringent material 7d located outside thereof is refracted and emitted along the optical axis, but as shown in the figure, the optical path of the emitted leaked light R1 is deviated from the installation position of the fourth port P4. It is not coupled to the fourth port P4.
【0033】同様に、第1の偏光ビームスプリッタ1か
ら出射された常光線Oが正規の光路を通って第2の1/
2波長板10b並びに第2のファラデー回転子9bを通
過する際にも、漏洩光(常光線)R2 が生じる。この漏
洩光R2 は、上記した漏洩光R1 と平行な光路を進み、
やはり、第4のポートP4には結合されない。Similarly, the ordinary ray O emitted from the first polarization beam splitter 1 passes through the regular optical path to obtain the second 1 /
Leaky light (ordinary ray) R2 is also generated when passing through the two-wave plate 10b and the second Faraday rotator 9b. The leaked light R2 travels along an optical path parallel to the leaked light R1 described above,
Again, it is not coupled to the fourth port P4.
【0034】さらにまた、第3のファラデー回転子9c
並びに第3の1/2波長板10cにて新たに生じた漏洩
光(異常光線)は、上記した漏洩光R1 と同一の光路を
進むため、第4のポートP4には結合されない。Furthermore, the third Faraday rotator 9c
Further, the leaked light (extraordinary ray) newly generated at the third half-wave plate 10c travels on the same optical path as the leaked light R1 described above, and therefore is not coupled to the fourth port P4.
【0035】また、第1の偏光ビームスプリッタ1から
出射された異常光線Eも、第1のファラデー回転子9a
並びに第1の1/2波長板10a(第3のファラデー回
転子9c並びに第3の1/2波長板10c)を通過する
ことにより漏洩光R3 が、また、第2の1/2波長板1
0b並びに第2のファラデー回転子9bを通過する際に
漏洩光R4 がそれぞれ生じるが、それら両漏洩光R3 ,
R4 も同図中一点鎖線で示すごとき光路をとり、第4の
ポートP4に結合されない。The extraordinary ray E emitted from the first polarization beam splitter 1 is also reflected by the first Faraday rotator 9a.
And the leaked light R3 by passing through the first half-wave plate 10a (the third Faraday rotator 9c and the third half-wave plate 10c) and the second half-wave plate 1a.
0b and the second Faraday rotator 9b, leaked light R4 is generated respectively, and both leaked light R3,
R4 also has an optical path as shown by the alternate long and short dash line in the figure and is not coupled to the fourth port P4.
【0036】同様にして、図4〜図6中一点鎖線で示す
ように、第2〜第4のポートP2〜P4から入射した光
信号のうち、各ファラデー回転子,1/2波長板を通過
する際に生じる漏洩光が誤って所定のポート以外のポー
トに結合されることが可及的に減少され、この光サーキ
ュレータのアイソレーションは、上記漏洩光により劣化
することが抑えられる。Similarly, as shown by the alternate long and short dash lines in FIGS. 4 to 6, of the optical signals incident from the second to fourth ports P2 to P4, they pass through each Faraday rotator and the half-wave plate. It is possible to reduce as much as possible the leakage light generated at the time of being erroneously coupled to a port other than the predetermined port, and it is possible to suppress the isolation of the optical circulator from being deteriorated by the leakage light.
【0037】なお、第2,第4のポートP2,P4から
入射した光信号のうち、第2のファラデー回転子9b並
びに第2の1/2波長板10bを通過する際に生じる漏
洩光は、それぞれ第1,第3のポートP1,P3に結合
されてしまうが、その量は、従来すべて誤って異なるポ
ートに結合されていた上述した偏光分離の不完全性によ
り生じる光成分並びに各種漏洩光の総量に比べて僅かと
なるため、従来のものに比べそのアイソレーションは向
上する。Of the optical signals incident from the second and fourth ports P2 and P4, the leaked light generated when passing through the second Faraday rotator 9b and the second half-wave plate 10b is Although they are coupled to the first and third ports P1 and P3, respectively, the amount of them is different from that of the optical components and various leaked light generated by the incompleteness of the polarization separation described above, which are conventionally all erroneously coupled to different ports. Since the amount is smaller than the total amount, the isolation is improved as compared with the conventional one.
【0038】なおまた、図5に示す第3のポートP3か
ら入射した光が、第1のファラデー回転子9a,第1の
1/2波長板10aを通過する際に生じる漏洩光は、第
1の偏光ビームスプリッタ1の偏光分離膜5における偏
光分離の不完全性により生じた光の光路と同一経路(破
線で示す)を進む。また、同様に図6に示す第4のポー
トP4から出射した光が第3の1/2波長板10c並び
に第3のファラデー回転子9cを通過する際に生じる漏
洩光は、第2の偏光ビームスプリッタ2の偏光分離膜6
における偏光分離の不完全性により生じた光の光路と同
一経路(破線で示す)を進む。The leaked light generated when the light incident from the third port P3 shown in FIG. 5 passes through the first Faraday rotator 9a and the first half-wave plate 10a is the first light. The same optical path (indicated by a broken line) as the optical path of the light caused by the imperfect polarization separation in the polarization separation film 5 of the polarization beam splitter 1. Similarly, leakage light generated when the light emitted from the fourth port P4 shown in FIG. 6 passes through the third half-wave plate 10c and the third Faraday rotator 9c is the second polarized beam. Polarization separation film 6 of splitter 2
Travels along the same path (indicated by the broken line) as the optical path of the light generated by the incomplete polarization separation in.
【0039】なお、上記した実施例では、3組のファラ
デー回転子と1/2波長板を備えた光サーキュレータに
ついて説明したが、本発明はこれに限ることなく、5組
以上の奇数(2n+1,n=2,3…)となるファラデ
ー回転子と1/2波長板の組み合わせから構成しても良
く、また、配置順も上記したものに限ることはない。Although the optical circulator provided with three sets of Faraday rotators and a half-wave plate has been described in the above-mentioned embodiment, the present invention is not limited to this, and five or more sets of odd numbers (2n + 1, (n = 2, 3 ...) and a Faraday rotator and a half-wave plate may be combined, and the order of arrangement is not limited to the above.
【0040】また、偏光ビームスプリッタとしては、上
記した実施例に示すごとく片台形状の一体型のものに限
ることはなく、例えば図7に示すように、偏光分離膜を
備えた矩形状の偏光ビームスプリッタ14に別途形成し
た反射鏡(平面鏡)15を組み合わせたものでもよく、
その他種々の構成のものを用いることができる。Further, the polarization beam splitter is not limited to the single trapezoidal integrated type as shown in the above embodiment, and for example, as shown in FIG. 7, a rectangular polarization beam splitter having a polarization separation film is used. A combination of the beam splitter 14 and a reflecting mirror (flat mirror) 15 formed separately may be used.
Other various configurations can be used.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上のように、本発明に係る光サーキュ
レータでは、複屈折材料を通過させることにより常光線
と異常光線を分離するとともに、それぞれ適宜方向に出
射させ、かつ、進行途中の光の偏光面をファラデー回転
子並びに1/2波長板を通過させることにより適宜回転
させることにより、各ポートから入射した光が誤って所
定のポート以外に結合されてしまうことが可及的に抑制
され、アイソレーションが向上する。As described above, in the optical circulator according to the present invention, the ordinary ray and the extraordinary ray are separated by passing through the birefringent material, and the ordinary ray and the extraordinary ray are emitted in appropriate directions, and the light in progress is By appropriately rotating the polarization plane by passing it through a Faraday rotator and a half-wave plate, it is possible to prevent light incident from each port from being accidentally coupled to a port other than a predetermined port. Isolation is improved.
【図1】本発明に係る光サーキュレータの好適な一実施
例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a preferred embodiment of an optical circulator according to the present invention.
【図2】作用を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation.
【図3】作用を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an operation.
【図4】作用を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation.
【図5】作用を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation.
【図6】作用を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation.
【図7】偏光ビームスプリッタの変形例を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a modification of the polarization beam splitter.
【図8】従来の光サーキュレータの一例を示す構成図で
ある。FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a conventional optical circulator.
1 第1の偏光ビームスプリッタ 2 第2の偏光ビームスプリッタ 3,4 全反射膜 5,6 偏光分離膜 7a〜7d 複屈折材料 8a〜8d 第1〜第4の複屈折材料 9a〜9c 第1〜第3のファラデー回転子 10a〜10c 第1〜第3の1/2波長板 1 1st polarization beam splitter 2 2nd polarization beam splitter 3,4 Total reflection film 5,6 Polarization separation film 7a-7d Birefringent material 8a-8d 1st-4th birefringent material 9a-9c 1st-1 Third Faraday rotator 10a to 10c First to third half-wave plate
Claims (1)
よび第2の偏光ビームスプリッタと、 それら第1,第2の偏光ビームスプリッタと入出力ポー
トとの間に配置された複屈折材料と、 前記第1,第2の偏光ビームスプリッタ間に配置された
3組以上の奇数(2n+1,n=1,2,3…)となる
ファラデー回転子と1/2波長板の組み合わせと、 前記両偏光ビームスプリッタとそれに隣接する前記ファ
ラデー回転子或いは1/2波長板との間、並びに前記対
となるファラデー回転子と1/2波長板の各組間に配置
された複屈折材料とを備え、 かつ、前記対となるファラデー回転子並びに1/2波長
板の配置順を、少なくとも一組を逆配置にしたことを特
徴とする光サーキュレータ。1. A first polarization beam splitter and a second polarization beam splitter which are arranged to face each other at a predetermined interval, and a birefringent material which is arranged between the first and second polarization beam splitters and the input / output port. , A combination of three or more sets of odd-numbered (2n + 1, n = 1, 2, 3, ...) Faraday rotators and 1/2 wavelength plates arranged between the first and second polarization beam splitters, and A polarizing beam splitter and a Faraday rotator or a half-wave plate adjacent thereto, and a birefringent material arranged between each pair of the pair Faraday rotator and the half-wave plate, An optical circulator characterized in that at least one pair of the paired Faraday rotators and the half-wave plate are arranged in reverse order.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4067792A JPH05215990A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Optical circulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4067792A JPH05215990A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Optical circulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05215990A true JPH05215990A (en) | 1993-08-27 |
Family
ID=12587164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4067792A Withdrawn JPH05215990A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Optical circulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05215990A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5880875A (en) * | 1995-08-04 | 1999-03-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light amplifier having a multi-stage optical isolator |
US5973832A (en) * | 1998-10-19 | 1999-10-26 | Uniphase Corporation | High performance optical circulators |
US6212008B1 (en) * | 1998-11-13 | 2001-04-03 | New Focus, Inc. | Compact polarization insensitive circulators with simplified structure and low polarization mode dispersion |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4067792A patent/JPH05215990A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5880875A (en) * | 1995-08-04 | 1999-03-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light amplifier having a multi-stage optical isolator |
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---|---|---|---|
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