JPH06337372A

JPH06337372A - 偏光合成器

Info

Publication number: JPH06337372A
Application number: JP5127658A
Authority: JP
Inventors: Hironori Hayata; 博則早田; Masaaki Tojo; 正明東城; Noboru Kurata; 昇倉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【目的】光ファイバ増幅器などに使用される偏光合成器
において、複屈折素子の分離距離を大きくとるために結
晶サイズの厚みが厚くなるという課題を解決し、低コス
ト、小型で反射減衰量の大きい偏光合成器を実現する。【構成】２本の偏波面保存光ファイバ２，３および１本
の出力光ファイバ１と、一端に反射ミラー６を設けた集
束性ロッドレンズ５と、集束性ロッドレンズ５と光ファ
イバ１〜３の間に配置した複屈折素子４を有し、偏波面
保存光ファイバ２から光学中心までの距離と複屈折素子
４の分離距離の差がコア半径より大きくなるようにする
ことにより、レーザ発振の不安定要素となる光成分の反
射減衰量を大きくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２個のレーザ出力光を
合成する偏光合成器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを用いた光分配システムにお
いて、光分岐による損失を補償するために直接光のまま
で光信号を増幅する光ファイバ増幅器が検討されてい
る。光ファイバ増幅器では、増幅作用を行うエルビウム
などの希土類がドープされたファイバへの入力励起光が
大きいほど増幅される信号光は増大するために、励起光
源の高出力化が必要となる。そこで、半導体レーザから
の直線偏光の光を合成して高出力の光を得る方法が考え
られている。

【０００３】従来偏光合成を行う方法には、偏光分離膜
を用いて直交する偏光状態を合成する手段と、複屈折素
子を用いて、常光、異常光の光路の違いを利用して偏光
合成する手段が考えられている。

【０００４】図７は従来の複屈折素子を用いた偏光合成
器の構成図、図８は偏光合成の状態を示す説明図であ
る。図７、図８において、１０はシングルモード光ファ
イバ、１１，１２は偏波面保存光ファイバである。１３
〜１５はそれぞれの光ファイバ１０〜１２の光をコリメ
ートする集束性ロッドレンズである。１６は複屈折素子
で方解石などの一軸性結晶より構成されている。

【０００５】次に動作について説明する。偏波面保存光
ファイバ１１より入力された光は、集束性ロッドレンズ
１４によって平行光に変換される。同様に偏波面保存光
ファイバ１２より入力された光は、集束性ロッドレンズ
１５によって平行光に変換される。それぞれの光の偏光
方向は互いに直交しており複屈折結晶の光軸方向に前記
偏波面保存光ファイバの偏光軸を合致させて配置する
と、一方の光は常光として直進していき、他方は異常光
として角度を変えて結晶内を伝搬していく。結晶内から
でた異常光の光は常光と平行に出射し、集束性ロッドレ
ンズ１３を経由してシングルモード光ファイバ１０に結
合される。このときの常光と異常光の結合を結晶の出射
面で行うために、分離角と結晶の長さおよび偏波面保存
光ファイバ間距離が決定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし図７に示すよう
な従来の偏光合成器では、入出力光ファイバ１０〜１２
にそれぞれ集束性ロッドレンズ１３〜１５を用いてお
り、複屈折素子１６での異常光と常光の分離距離を広く
とる必要がある。そのためには結晶厚みを厚くするか、
分離角を大きくとらなければならないことになる。しか
しながら分離角を大きくするには限度があり（ルチル、
水晶などで約６°）、結晶厚みを厚くしなければ所望の
分離距離を得ることはできない。この場合、複屈折素子
１６はサイズが大きいほどコストが高くなり、また偏光
合成器全体の形状が大きくなるなどの問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の偏光合成器は、２本の偏波面保存光ファイバ
および１本の伝送ファイバと、一端に反射ミラーを設け
た集束性ロッドレンズと、光ファイバと集束性ロッドレ
ンズとの間に配置された複屈折素子有し、偏波面保存光
ファイバと光学中心までの距離と、複屈折素子の分離距
離との差がコア半径より大きくなるように構成したもの
である。

【０００８】また、本発明の偏光合成器は、集束性ロッ
ドレンズの一端に反射ミラーを、他端に複屈折素子とこ
れに配置された入出力光ファイバを有し、合成する出力
光ファイバを、入力側の２本の偏波面保存光ファイバの
間に配置したものである。

【０００９】また、本発明の偏光合成器は、１本の出力
光ファイバと２本の偏波面保存光ファイバを集束性ロッ
ドレンズの一端に複屈折素子を介して配置し、他端に偏
光ビームスプリッターと、これにより分離されたそれぞ
れの偏光を反射するミラーを設けたものである。

【００１０】

【作用】上記構成により、二つの直交する偏光をそれぞ
れ伝搬してきた偏波面保存光ファイバから出射された光
は、複屈折素子でそれぞれ常光／異常光として作用し、
全反射ミラーで反射されて、出力光ファイバに偏光合成
する。このとき、複屈折素子を通過した光の中で僅かな
他の成分の光は、全反射ミラーで反射された後、複屈折
結晶を通り、偏波面保存光ファイバのない位置に結合す
ることになり、その反射減衰量は大きくなる。

【００１１】また出力光ファイバを２本の偏波面保存光
ファイバの間に配置することにより、それぞれの偏波面
保存光ファイバより出射される光が複屈折素子で常光／
異常光として作用し、この際生じる僅かな他の成分の光
は、全反射ミラーで反射し、複屈折素子を通過した後、
出力光ファイバの存在しないところに結合することにな
り、その反射減衰量は大きくなる。

【００１２】また、集束性ロッドレンズの他端に偏光ビ
ームスプリッターと、これにより分離されたそれぞれの
偏光を反射するミラーを設けたことにより、一方の全反
射ミラーの角度を調整することで、複屈折素子の厚みば
らつきによる異常光の変位と偏波面保存光ファイバ間ピ
ッチのずれによる結合位置ずれを補正することができ
る。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１〜図３は本発明の第１の実施例
における偏光合成器の構成図を示す。

【００１４】図１において、１はシングルモード光ファ
イバ、２，３は直線偏光の光を保存して伝搬する偏波面
保存光ファイバである。４は光ファイバ１〜３が配置さ
れたルチルなどの一軸性複屈折素子で、任意の偏光の光
を常光成分と異常光成分に分離する作用を行う素子であ
り、結晶サイズの厚みが薄くされている。５は複屈折素
子４の光ファイバ側の端面とは反対側の端面に配置され
た集束性ロッドレンズ（以下単にレンズと呼ぶ）で、中
心軸の屈折率が高く、周辺になるほど屈折率が低くなる
ような分布をもったレンズであり、光ファイバからの光
を平行光に変換するものである。６は全反射ミラーで、
レンズ６の複屈折素子４側とは反対側の端面に接着固定
され、光ファイバからの平行光を光路を変えて反射させ
るものである。

【００１５】以上のように構成された偏光合成器につい
て、以下その動作を説明する。偏光面保存光ファイバ２
より入射された直線偏光は、複屈折素子４で常光成分と
して作用し、レンズ５に入射し、全反射ミラー６で反射
する。全反射ミラー６で反射された光は、再びレンズ
５、複屈折素子４を通り、出力光ファイバのシングルモ
ード光ファイバ１に結合する。一方偏波保存光ファイバ
３より入射した直線偏光の光は、複屈折素子４で異常光
成分として作用し、複屈折素子４の偏波保存光ファイバ
２による常光成分の出射位置と僅かに離れた位置でレン
ズ５に入射し、全反射ミラー６で反射する。全反射ミラ
ー６で反射されたこの光は、再びレンズ５を通り複屈折
素子４で異常光成分として作用し、出力光ファイバのシ
ングルモード光ファイバ１に結合する。したがって、分
離角度の小さい状態で偏光合成が可能となり、複屈折素
子サイズが小さくてすみ、低コストで、小型の偏光合成
器が得られる。

【００１６】しかし、偏波面保存光ファイバ２，３より
複屈折素子に入射する光は、偏波面保存光ファイバの消
光比の関係で通常完全な直線偏光になっておらず、複屈
折素子４を通過するときに、常光の場合は僅かに異常光
成分が、異常光の場合は同様に僅かに常光成分が、図２
の破線で示すように、分離されることになる。この僅か
な他の光が全反射ミラーで反射され、再び入射位置に結
合すると反射戻り光となり、レーザ発振の不安定要素に
なる。

【００１７】ここでは、図２、図３に示すように全反射
ミラー６の光学中心と偏波面保存光ファイバ２の間の距
離ｄと複屈折素子４の分離距離δとの差がコア半径Ｄ／
２以上に設定されており、全反射ミラー６で反射された
光は、入射した偏波面保存光ファイバ２に結合せず反射
減衰量の劣化を起こさないことになる。

【００１８】図４、図５は本発明の第２の実施例におけ
る偏光合成器の構成図を示す。第１の実施例の図１との
違いは合成する出力光ファイバであるシングルモード光
ファイバ１が、２本の偏波面保存光ファイバ２，３の間
に挿入されていることである。この構成により、それぞ
れの偏波面保存光ファイバ２，３より出射される光が複
屈折素子４で常光異常光に分離する際に、生じる僅かな
他の成分の光は、図５の破線で示すように、全反射ミラ
ー６で反射し、複屈折素子４を通過した後、シングルモ
ード光ファイバ１の存在しないところに出力されること
になり、反射減衰量が大きくなる。

【００１９】図６は本発明の第３の実施例における偏光
合成器の構成図を示す。図１〜図５で示したものと同一
部品は同一番号を付して説明を省略する。７は偏光ビー
ムスプリッターで、偏光膜面８により特定の直線偏光成
分を通過させ、その偏光成分と直交する直線偏光成分を
反射する機能を持ったものである。６ａ，６ｂは全反射
ミラーで、偏光ビームスプリッター７を通過した光をそ
れぞれ個別にシングルモード光ファイバ１に結合するよ
うに角度調整を行うことができるものである。

【００２０】上記のように構成された偏光合成器につい
て、以下その動作を説明する。偏波面保存光ファイバ２
より入射された直線偏光の光は、複屈折素子４で常光成
分として作用し、偏光ビームスプリッター７に入射す
る。偏光ビームスプリッター７では偏光膜面８で反射さ
れ、全反射ミラー６ａに入射する。全反射ミラー６ａで
反射された光は、再び偏光ビームスプリッター７を通り
レンズ５に入射し、出力光ファイバであるシングルモー
ド光ファイバ１に結合する。

【００２１】一方偏波面保存光ファイバ３より入射され
た直線偏光の光は、複屈折素子４で異常光成分として作
用し、偏光ビームスプリッター７に入射する。偏光ビー
ムスプリッター７では偏光膜面８を通過して、全反射ミ
ラー６ｂに入射する。全反射ミラー６ｂで反射された光
は、常光と同様に偏光ビームスプリッター７、レンズ５
を通過してシングルモード光ファイバ１に結合する。

【００２２】ここで、複屈折素子４の分離距離と、偏波
面保存光ファイバ２，３間のピッチに差がある場合、一
方の結合が悪くなることになる。このことには、悪い方
のたとえば全反射ミラー６ｂの角度を調整することによ
り、両ファイバともに最適結合が得られることになる。

【００２３】以上のように、全反射ミラーとレンズの間
にプリズム状の偏光ビームスプリッターを設けることに
より、複屈折素子の厚みばらつきによる異常光の変位と
偏波面保存光ファイバ間ピッチのずれによる結合位置ず
れを一方の全反射ミラーの角度調整により補正すること
ができる。

【００２４】なお、第３の実施例では異常光成分の光の
結像位置を調整するようにしたが、常光成分の光の結像
位置を調整しててもよいことは言うまでもない。また、
光ファイバの配列の条件を第１の実施例の図２のように
することにより、あるいは光ファイバの配列を第２の実
施例のようにすることにより、不安定要素となる僅かな
光の反射減衰量を大きくできる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏光合成
器によれば、分離角度の小さい状態で偏光合成が可能な
ために、複屈折素子サイズが小さくてすみ、低コスト
で、小型の偏光合成器を実現できるものである。

【００２６】また、偏波面保存光ファイバと全反射ミラ
ーの光学中心までの距離が複屈折素子の分離距離に対
し、コア半径以上大きくなるように配置することによ
り、反射戻りの光の小さな偏光合成器を実現できるもの
である。さらに複屈折素子の分理距離が結合する光ファ
イバピッチ間以上であれば、出力光ファイバを２本の偏
波面保存光ファイバの間に配置することにより、反射戻
り光の小さな偏光合成器を実現できる。

【００２７】しかも、偏光ビームスプリッターを光路中
に挿入し、偏光ビームスプリッターからの出射光を反射
させる全反射ミラーの角度を調整することにより、複屈
折素子の厚みばらつきによる異常光の変位と偏波面保存
光ファイバ間ピッチのずれによる結合位置ずれを補正す
ることができる偏光合成器をも提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の偏光合成器を示す構成
図

【図２】本発明の第１の実施例の偏光合成器において複
屈折素子を通過する際に分離される僅かな他の光成分に
よる作用を説明する図

【図３】図２における要部を説明する図

【図４】本発明の第２の実施例の偏光合成器を示す構成
図

【図５】本発明の第２の実施例の偏光合成器において複
屈折素子を通過する際に分離される僅かな他の光成分に
よる作用を説明する図

【図６】本発明の第３の実施例の偏光合成器を示す構成
図

【図７】従来例の偏光合成器を示す斜視図

【図８】従来例の偏光合成の状態を示す説明図

【符号の説明】

１シングルモード光ファイバ（出力光ファイバ）２，３偏波面保存光ファイバ４複屈折素子５集束性ロッドレンズ６，６ａ，６ｂ全反射ミラー７偏光ビームスプリッター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集束性ロッドレンズの一端に反射ミラー
を、他端に複屈折素子を有し、偏波面保存光ファイバか
ら反射ミラーの光学中心まで（ここで、集束性ロッドレ
ンズの一端から入射した光が反射ミラーで再び同じ入射
位置に戻るとき、この入射位置を反射ミラーの光学中心
と定義する）の距離と複屈折素子の分離距離の差が、コ
ア半径以上大きくなるように、複屈折素子側に２本の偏
波面保存光ファイバと合成する出力光ファイバを配置し
た偏光合成器。
【請求項２】集束性ロッドレンズの一端に反射ミラー
を、他端に複屈折素子と入出力光ファイバを有し、合成
する出力光ファイバを、２本の偏波面保存光ファイバの
間に配置した偏光合成器。
【請求項３】１本の出力光ファイバと２本の偏波面保
存光ファイバを集束性ロッドレンズの一端に複屈折素子
を介して配置し、他端に偏光ビームスプリッターと、そ
れにより分離されたそれぞれの偏光を反射するミラーを
設けた偏光合成器。