JPH0527199A - 偏波カプラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は偏波カプラに関し、同一波長の光源を
何段にも多重化することができる偏波カプラの提供を目
的とする。 【構成】偏波面保存ファイバからなる第１及び第２の入
力ポート２４，２６と、偏光ビームスプリッタ３２と、
所定の電界が印加されるポッケルス素子４０と、偏波面
保存ファイバからなる出力ポート４８とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は偏波カプラに関する。高
信頼な光通信システムを構築するために送信側の光源を
二重化しようとする場合には、予めいずれの光源につい
ても出射光が光伝送路に結合されるようにしておき、シ
ステムの稼動開始当初は一方の光源のみを使用し、その
光源が故障したときに他方の光源に切り替えて、システ
ムダウンを未然に防止するようにしている。

【０００２】偏波カプラは、この種の高信頼なシステム
において、２つの光源からの出射光を共通の光伝送路に
結合するために使用される。一方、２以上の光源を多重
化して光源装置の大出力化を図る場合にも、偏波カプラ
が使用される。例えば、近年実用化されつつある光ファ
イバ増幅器において、高エネルギーな励起光を必要とす
るときに、このような光源装置の大出力化が有効であ
る。

【０００３】

【従来の技術】図６は従来の一般的な偏波カプラの構成
を示す図である。偏波面保存ファイバからなる第１の入
力ポート２から出射した紙面と平行な偏波面（偏光面）
を有する直線偏光は、レンズ４により平行ビームとされ
て偏光ビームスプリッタ６に入力する。

【０００４】同じく偏波面保存ファイバからなる第２の
入力ポート８から出射した紙面に対して垂直な偏波面を
有する直線偏光は、レンズ１０により平行ビームとされ
て偏光ビームスプリッタ６に入力する。

【０００５】偏波面が互いに直交するこれらの直線偏光
は、偏光ビームスプリッタ６から同一光路上に出力さ
れ、この光は、レンズ１２により集光されてシングルモ
ードファイバからなる出力ポート１４に結合する。

【０００６】この偏波カプラによると、第１及び第２の
入力ポート２，８に接続された２つの光源からの光につ
いて多重化を行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６に示された従来の
偏波カプラにあっては、２つの光源からの光（直線偏
光）の偏波面が互いに直交していることを利用して、偏
光ビームスプリッタを用いて光源の多重化を行ってい
る。従って、光源の多重化可能数は２である。

【０００８】それ以上の数の光源についての多重化を行
うための従来技術としては、図４の偏波カプラを２つ用
意しておき、一方の偏波カプラに入力する光源の波長と
他方の偏波カプラに入力する光源の波長とを異ならせて
おき、それぞれの偏波カプラから出力する光を波長多重
するようにしたものがある。この場合、所定波長範囲の
光を透過しそれ以外の波長範囲の光を反射させる波長フ
ィルタを用いる。

【０００９】しかし、この場合には同一波長の光源を何
段にも多重化することができないという問題がある。本
発明はこのような技術的課題に鑑みて創作されたもの
で、同一波長の光源を何段にも多重化することができる
偏波カプラの提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を解
決するために創作された本発明の偏波カプラの第１の構
成は、偏波面が互いに直交する同一波長の直線偏光を出
力する偏波面保存ファイバからなる第１及び第２の入力
ポートと、該第１及び第２の入力ポートからの光を偏波
合成して同一光路上に出力する偏光ビームスプリッタ
と、該偏光ビームスプリッタからの光が透過するように
設けられたポッケルス素子と、上記第１及び第２の入力
ポートからの直線偏光の位相差がπの整数倍になるよう
に上記ポッケルス素子に電界を印加する手段と、上記ポ
ッケルス素子からの直線偏光をその偏波面が保存される
ように伝搬させる偏波面保存ファイバからなる出力ポー
トとを備えたものである。

【００１１】本発明の偏波カプラの第２の構成は、上記
第１の構成に係る偏波カプラを多段に接続し、上流側の
偏波カプラの出力ポートをそのすぐ下流側の偏波カプラ
の第１又は第２の入力ポートに接続したものである。

【００１２】

【作用】本発明の第１の構成において、偏光ビームスプ
リッタからポッケルス素子に入射する光は、偏光面が互
いに直交する直線偏光である。そして、この直線偏光が
ポッケルス素子から出射するときに、直線偏光間の位相
差がπの整数倍になるように、ポッケルス素子に印加す
る電界が調整されている。従って、ポッケルス素子から
出射する光は、入射光の強度の大小に応じた偏光面を有
する直線偏光となる。

【００１３】このように本発明の第１の構成によると、
同一波長の光についての多重化を行い、その出力光を直
線偏光にすることができる。本発明の第１の構成におけ
る出射光は直線偏光であるから、この光を他の第１の構
成に係る偏波カプラの入射光とすることによって、多段
構成の偏波カプラが実現される。

【００１４】このように本発明によると、同一波長の光
源を何段にも多重化することができるようになる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図１は本発
明の第１の構成の実施例を示す偏波カプラの構成図であ
る。

【００１６】２４は偏波面保存ファイバからなる第１の
入力ポートであり、この第１の入力ポート２４は図示し
ない光源に接続されて紙面と平行な偏波面を有するＰ偏
光を出力する。

【００１７】２６は同じく偏波面保存ファイバからなる
第２の入力ポートであり、この第２の入力ポート２６
は、図示しない光源に接続されて紙面と垂直な偏波面を
有するＳ偏光を出力する。

【００１８】これらＰ偏光及びＳ偏光は、それぞれレン
ズ２８，３０により平行ビームとされて偏光ビームスプ
リッタ３２に入力する。以下、第１の入力ポート２４か
らのＰ偏光の伝搬方向をｚ軸とし、紙面をｙｚ平面と
し、紙面と垂直な方向をｘ軸とする直交３次元座標系を
用いて説明する。

【００１９】偏光ビームスプリッタ３２は、光学的に等
方性な結晶からなる三角プリズム３４，３６と、これら
の斜面間に介在する誘電体多層膜等からなる偏光分離膜
３８とからなる。

【００２０】偏光ビームスプリッタ３２に入射したＰ偏
光は、偏光分離膜３８を透過してそのままの光路で出射
する。偏光ビームスプリッタ３２に入射したＳ偏光は、
偏光分離膜３８で反射して、Ｐ偏光と同一光路で出射す
る。偏光ビームスプリッタ３２から同一光路で出射した
Ｐ偏光及びＳ偏光は、ポッケルス素子４０を透過して、
レンズ４６により集束されて偏波面保存ファイバからな
る出力ポート４８に結合する。

【００２１】ポッケルス素子４０は例えばＬｉＮｂＯ₃
からなり、そのＰ偏光に対する屈折率とＳ偏光に対する
屈折率との差は、印加電界に応じて変化する。ポッケル
ス素子４０の対向する二面にはそれぞれ電極４１，４２
が形成されており、電極４１は可変電源４４の正極に接
続され、電極４２は接地されている。可変電源４４の負
極は接地されている。この構成によると、ポッケルス素
子４０に所要の電界を印加することができる。

【００２２】図２により本実施例における動作原理を説
明する。偏光ビームスプリッタから出射したＰ偏光及び
Ｓ偏光は同一波長ではあるが、その位相差については考
慮されていない。いま、Ｐ偏光とＳ偏光の位相差をδと
する。

【００２３】Ｐ偏光及びＳ偏光が光学的に異方性を有す
るポッケルス素子４０を透過すると、Ｐ偏光に対するポ
ッケルス素子４０の屈折率とＳ偏光に対するポッケルス
素子４０の屈折率は異なるから、ポッケルス素子４０か
ら出射するＰ偏光及びＳ偏光の位相差はδとは異なる値
になる。

【００２４】本実施例では、ポッケルス素子４０から出
射したＰ偏光とＳ偏光の位相差がπの整数倍になるよう
に、可変電源４４によりポッケルス素子４０に印加され
る電圧が調整されている。

【００２５】このような位相整合条件が満足されると、
ポッケルス素子４０から出射する光は、偏光面が互いに
直交し且つ位相整合された２つの直線偏光の合成として
理解されるから、これはまた直線偏光となる。

【００２６】そして、この直線偏光の偏光面がｘｚ平面
となす角θは、図３に示されるように、ポッケルス素子
４０に入射するＰ偏光及びＳ偏光の強度に応じて決定さ
れる。即ち、 θ＝ｔａｎ^-1（Ｐ_y ／Ｐ_x ）^1/2 となる。ここで、Ｐ_y はポッケルス素子４０に入射する
Ｐ偏光の強度であり、Ｐ _x はポッケルス素子４０に入射
するＳ偏光の強度である。

【００２７】例えばポッケルス素子４０に入射するＰ偏
光及びＳ偏光の強度が等しい場合には、θは４５°とな
る。尚、出力ポート４８は、その偏波面保存ファイバの
主軸方向が入射する光の偏光面と平行になるように設け
られている。

【００２８】図４は本発明の第２の構成の実施例を示す
偏波カプラの構成図である。この例では、図１に示され
た偏波カプラ２２（２２Ａ〜Ｇ）が７つ用いられてお
り、上流側の偏波カプラの出力ポートはそのすぐ下流側
の偏波カプラの第１又は第２の入力ポートに接続されて
いる。

【００２９】即ち、偏波カプラ２２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそ
れぞれの第１及び第２の入力ポート２４，２６には全部
で８つの光源が接続されており、偏波カプラ２２Ａ，Ｂ
の出力ポート４８はそれぞれ偏波カプラ２２Ｅの第１及
び第２の入力ポート２４，２６に接続され、偏波カプラ
２２Ｃ，Ｄの出力ポート４８はそれぞれ偏波カプラ２２
Ｆの第１及び第２の入力ポート２４，２６に接続され、
偏波カプラ２２Ｅ，Ｆの出力ポート４８はそれぞれ偏波
カプラ２２Ｇの第１及び第２の入力ポート２４，２６に
接続されている。

【００３０】この実施例の構成によると、８つの光源か
らの光を多重化して、単一の光路上に出力することがで
きる。その結果、極めて高出力な光源装置の実現が可能
になり、例えば光ファイバ増幅器において、効果的な励
起光源を簡単に構成することができるようになる。

【００３１】尚、図４に示された構成において、各偏波
カプラ間の接続は偏波面保存ファイバを用いて行われ
る。図５は本発明の第２の構成の他の実施例を示す偏波
カプラの構成図である。

【００３２】この実施例では、図１に示された偏波カプ
ラ２２（２２Ｈ〜Ｋ）が４つ用いられており、これによ
り５つの光源からの光の多重化を可能にしている。偏波
カプラ２２Ｈの第１及び第２の入力ポート２４，２６に
は光源が接続され、偏波カプラ２２Ｉ，Ｊ，Ｋの第２の
入力ポート２６にもそれぞれ光源が接続されている。そ
して、偏波カプラ２２Ｈの出力ポート４８は偏波カプラ
２２Ｉの第１の入力ポート２４に接続され、偏波カプラ
２２Ｉの出力ポート４８は偏波カプラ２２Ｊの第１の入
力ポート２４に接続され、偏波カプラ２２Ｊの出力ポー
ト４８は偏波カプラ２２Ｋの第１の入力ポート２４に接
続されている。

【００３３】この実施例の構成によっても、複数の光源
からの光を多重化して、単一の光路上に出力することが
できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
同一波長の光源を何段にも多重化することができる偏波
カプラの提供が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の構成の実施例を示す偏波カプラ
の構成図である。

【図２】図１に示された偏波カプラの動作原理を説明す
るための図である。

【図３】図１に示された偏波カプラから出力される光の
偏波面の説明図である。

【図４】本発明の第２の構成の実施例を示す偏波カプラ
の構成図である。

【図５】本発明の第２の構成の他の実施例を示す偏波カ
プラの構成図である。

【図６】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

２４ 第１の入力ポート ２６ 第２の入力ポート ３２ 偏光ビームスプリッタ ４０ ポッケルス素子 ４８ 出力ポート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏波面が互いに直交する同一波長の直線
   偏光を出力する偏波面保存ファイバからなる第１及び第
   ２の入力ポート(24,26) と、 該第１及び第２の入力ポート(24,26) からの光を偏波合
   成して同一光路上に出力する偏光ビームスプリッタ(32)
   と、 該偏光ビームスプリッタ(32)からの光が透過するように
   設けられたポッケルス素子(40)と、 上記第１及び第２の入力ポートからの直線偏光の位相差
   がπの整数倍になるように上記ポッケルス素子(40)に電
   界を印加する手段と、 上記ポッケルス素子(40)からの直線偏光をその偏波面が
   保存されるように伝搬させる偏波面保存ファイバからな
   る出力ポート(48)とを備えたことを特徴とする偏波カプ
   ラ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の偏波カプラを多段に接
   続して構成され、上流側の偏波カプラの出力ポートはそ
   のすぐ下流側の偏波カプラの第１又は第２の入力ポート
   に接続されていることを特徴とする偏波カプラ。