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 |
| 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 |
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