JPH09133894A - 光サーキュレータおよび光スイッチ - Google Patents
光サーキュレータおよび光スイッチInfo
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- JPH09133894A JPH09133894A JP31577795A JP31577795A JPH09133894A JP H09133894 A JPH09133894 A JP H09133894A JP 31577795 A JP31577795 A JP 31577795A JP 31577795 A JP31577795 A JP 31577795A JP H09133894 A JPH09133894 A JP H09133894A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価で小型で製作容易な偏光ビームスプリッ
タを用いて低損失かつ高アイソレーションな4ポートの
光サーキュレータを提供すること 【解決手段】 4個の各端子ユニット12−1,12−
2,12−3,12−4は、小型複合偏光ビームスプリ
ッタ6の下底面の三角プリズム3と平行四辺形プリズム
4に互いに表裏を逆にした小型非相反旋光子11が並列
に配置されたものであり、各ユニットのビームスプリッ
タ6の上底面が光の入出力ポートとなる。大型ビームス
プリッタ20の下底面と、並列に配置された2個の中型
複合偏光ビームスプリッタ16aと16bの下底面との
間に大型非相反旋光子24が挟み込まれている。大型ビ
ームスプリッタ20の上底面に2個のユニット12−1
12−4が並列配置され、ユニット12−2と12−4
が2個の中型ビームスプリッタ16aと16bの上底面
にそれぞれ結合されている。
タを用いて低損失かつ高アイソレーションな4ポートの
光サーキュレータを提供すること 【解決手段】 4個の各端子ユニット12−1,12−
2,12−3,12−4は、小型複合偏光ビームスプリ
ッタ6の下底面の三角プリズム3と平行四辺形プリズム
4に互いに表裏を逆にした小型非相反旋光子11が並列
に配置されたものであり、各ユニットのビームスプリッ
タ6の上底面が光の入出力ポートとなる。大型ビームス
プリッタ20の下底面と、並列に配置された2個の中型
複合偏光ビームスプリッタ16aと16bの下底面との
間に大型非相反旋光子24が挟み込まれている。大型ビ
ームスプリッタ20の上底面に2個のユニット12−1
12−4が並列配置され、ユニット12−2と12−4
が2個の中型ビームスプリッタ16aと16bの上底面
にそれぞれ結合されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムな
どに用いられる4ポートの光サーキュレータに関する。
また、光サーキュレータを応用した光スイッチにも関す
る。
どに用いられる4ポートの光サーキュレータに関する。
また、光サーキュレータを応用した光スイッチにも関す
る。
【0002】
【従来の技術】4ポートの光サーキュレータとしては特
開平5−34633号公報に記載された構成が代表的で
ある。これは非相反旋光子の両側に複屈折結晶を備え、
この2個の複屈折結晶のそれぞれ2個の端子モジュール
を結合して4ポート回路としている。
開平5−34633号公報に記載された構成が代表的で
ある。これは非相反旋光子の両側に複屈折結晶を備え、
この2個の複屈折結晶のそれぞれ2個の端子モジュール
を結合して4ポート回路としている。
【0003】ここでは2個の複屈折結晶による常光と異
常光の光路を分離する機能と、非相反旋光子の非相反性
を組み合わせることで、ポート1の入力光がポート2か
ら出力し、ポート2の入力光がポート3から出力し、ポ
ート3の入力光がポート4から出力し、ポート4の入力
光がポート1から出力するという4ポート光サーキュレ
ータの機能を実現している。
常光の光路を分離する機能と、非相反旋光子の非相反性
を組み合わせることで、ポート1の入力光がポート2か
ら出力し、ポート2の入力光がポート3から出力し、ポ
ート3の入力光がポート4から出力し、ポート4の入力
光がポート1から出力するという4ポート光サーキュレ
ータの機能を実現している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の光サーキュレー
タでは常光・異常光の分離する偏光分離素子として複屈
折結晶板を用いているために、常光ビームと異常光ビー
ムの分離距離を充分に大きくするためには複屈折結晶板
の厚みを相当大きくしなければならず、そのために光サ
ーキュレータが大型で高価になるという問題があった。
複屈折結晶板として例えばルチル単結晶を用いる場合、
その最大分離距離に対する厚みの比は約1:10なの
で、10ミリメートルの分離距離を確保しようとするな
らば、結晶板の厚みは100ミリメートル必要となる。
タでは常光・異常光の分離する偏光分離素子として複屈
折結晶板を用いているために、常光ビームと異常光ビー
ムの分離距離を充分に大きくするためには複屈折結晶板
の厚みを相当大きくしなければならず、そのために光サ
ーキュレータが大型で高価になるという問題があった。
複屈折結晶板として例えばルチル単結晶を用いる場合、
その最大分離距離に対する厚みの比は約1:10なの
で、10ミリメートルの分離距離を確保しようとするな
らば、結晶板の厚みは100ミリメートル必要となる。
【0005】また、常光ビームと異常光ビームの分離距
離が複屈折結晶板への入射角度によって変化する特性が
あるために、複屈折結晶板と入出力ポートとの機械的な
配置関係を高精度にし、入射角度を高精度に一定に保つ
必要がある。したがって光サーキュレータの組立・調整
が面倒になる。
離が複屈折結晶板への入射角度によって変化する特性が
あるために、複屈折結晶板と入出力ポートとの機械的な
配置関係を高精度にし、入射角度を高精度に一定に保つ
必要がある。したがって光サーキュレータの組立・調整
が面倒になる。
【0006】そこで複屈折結晶を使用せずに、偏光ビー
ムスプリッタを偏光分離手段および光路決定手段として
用いることが考えられる。偏光ビームスプリッタは製作
容易だし安価で小型である。しかし偏光ビームスプリッ
タの消光比があまり高くないことから、従来、このタイ
プで低損失かつ高アイソレーションの光サーキュレータ
を実現することができなかった。
ムスプリッタを偏光分離手段および光路決定手段として
用いることが考えられる。偏光ビームスプリッタは製作
容易だし安価で小型である。しかし偏光ビームスプリッ
タの消光比があまり高くないことから、従来、このタイ
プで低損失かつ高アイソレーションの光サーキュレータ
を実現することができなかった。
【0007】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、上記した問題を解決
し、安価で小型で製作容易な偏光ビームスプリッタを用
いて低損失かつ高アイソレーションの4ポート光サーキ
ュレータを提供することにある。また、その光サーキュ
レータを応用した高クロストークの光スイッチを提供す
ることも目的とする。
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、安価で小型で製作容易な偏光ビームスプリッタを用
いて低損失かつ高アイソレーションの4ポート光サーキ
ュレータを提供することにある。また、その光サーキュ
レータを応用した高クロストークの光スイッチを提供す
ることも目的とする。
【0008】
【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4ポート光サーキュレータは、直角
二等辺三角プリズムと、狭角が45度の平行四辺形プリ
ズムの一面とで偏光分離膜を挟んで一体化された異なる
寸法形状の台形状の複合偏光ビームスプリッタを所定数
用意する。
ため、本発明に係る4ポート光サーキュレータは、直角
二等辺三角プリズムと、狭角が45度の平行四辺形プリ
ズムの一面とで偏光分離膜を挟んで一体化された異なる
寸法形状の台形状の複合偏光ビームスプリッタを所定数
用意する。
【0009】また、直線偏光が1つの面からもう1つの
面へ通過する際に偏光方位を90度回転させるが、それ
と逆方向へ通過する際にその偏光方位を回転させないよ
うにした所定の寸法形状の非相反旋光子を所定数用意す
る。そして、上記した各素子を以下に示す要件〜を
満足するように配置した。
面へ通過する際に偏光方位を90度回転させるが、それ
と逆方向へ通過する際にその偏光方位を回転させないよ
うにした所定の寸法形状の非相反旋光子を所定数用意す
る。そして、上記した各素子を以下に示す要件〜を
満足するように配置した。
【0010】4個の各端子ユニットは、小型の複合偏
光ビームスプリッタの下底面の三角プリズム部と平行四
辺形プリズム部に互いに表裏を逆にした小型の非相反旋
光子が並列に配置されたものであり、各端子ユニットの
前記小型複合偏光ビームスプリッタの上底面が光の入出
力ポートとなる。
光ビームスプリッタの下底面の三角プリズム部と平行四
辺形プリズム部に互いに表裏を逆にした小型の非相反旋
光子が並列に配置されたものであり、各端子ユニットの
前記小型複合偏光ビームスプリッタの上底面が光の入出
力ポートとなる。
【0011】大型の複合偏光ビームスプリッタの下底
面と、狭角が同方向になるように並列に配置された2個
の中型の複合偏光ビームスプリッタの下底面との間に大
型の非相反旋光子が挟み込まれている。
面と、狭角が同方向になるように並列に配置された2個
の中型の複合偏光ビームスプリッタの下底面との間に大
型の非相反旋光子が挟み込まれている。
【0012】前記大型複合偏光ビームスプリッタの上
底面に2個の前記端子ユニットが並列に配置されて結合
されているとともに、他の2個の前記端子ユニットが2
個の前記中型複合偏光ビームスプリッタの上底面にそれ
ぞれ結合されている。
底面に2個の前記端子ユニットが並列に配置されて結合
されているとともに、他の2個の前記端子ユニットが2
個の前記中型複合偏光ビームスプリッタの上底面にそれ
ぞれ結合されている。
【0013】前記の構成において、隣り合う2個の前記
端子ユニットの構成要素の一部を共通の部品で構成する
こともできる(請求項2)。
端子ユニットの構成要素の一部を共通の部品で構成する
こともできる(請求項2)。
【0014】また、すべてあるいは一部の前記複合偏光
ビームスプリッタは、2個の直角二等辺三角プリズム
と、単体あるいは複数の狭角が45度の平行四辺形プリ
ズムより構成され、前記三角プリズムが両端に配置さ
れ、その間に単体あるいは複数の前記平行四辺形プリズ
ムが連続に配置され、接する2個の前記プリズムの斜平
面との間に偏光分離膜が挟み込まれて一体化された構成
でも良い(請求項3)。
ビームスプリッタは、2個の直角二等辺三角プリズム
と、単体あるいは複数の狭角が45度の平行四辺形プリ
ズムより構成され、前記三角プリズムが両端に配置さ
れ、その間に単体あるいは複数の前記平行四辺形プリズ
ムが連続に配置され、接する2個の前記プリズムの斜平
面との間に偏光分離膜が挟み込まれて一体化された構成
でも良い(請求項3)。
【0015】また、この光サーキュレータの構成におい
て、前記非相反旋光子として電気的手段により非相反性
の方向が切替自在なものを用いることで、2入力・2出
力の光スイッチとして機能することになる(請求項
4)。
て、前記非相反旋光子として電気的手段により非相反性
の方向が切替自在なものを用いることで、2入力・2出
力の光スイッチとして機能することになる(請求項
4)。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る4ポート光
サーキュレータの実施の形態の一例の構成を示してい
る。同図に示すように、ポート1〜4に対応する4つの
端子ユニット12−1,12−2,12−3,12−4
を備えるとともに、2つの中型複合偏光ビームスプリッ
タ(以下、中型PBSとする)16a,16bと、1つ
の大型複合偏光ビームスプリッタ(以下、大型PBSと
する)20と、1つの大型非相反旋光子24とで構成さ
れている。そして、各部の具体的な構成は、以下のよう
になっている。
サーキュレータの実施の形態の一例の構成を示してい
る。同図に示すように、ポート1〜4に対応する4つの
端子ユニット12−1,12−2,12−3,12−4
を備えるとともに、2つの中型複合偏光ビームスプリッ
タ(以下、中型PBSとする)16a,16bと、1つ
の大型複合偏光ビームスプリッタ(以下、大型PBSと
する)20と、1つの大型非相反旋光子24とで構成さ
れている。そして、各部の具体的な構成は、以下のよう
になっている。
【0017】[各端子ユニット12の構成]4個の端子
ユニット12−1,12−2,12−3,12−4は、
基本的には同一構成のものを用い、その向き等を替えて
実装する。従って、各部の説明の際に、それらを区別す
る必要のない時は、端子ユニット12と記す。各端子ユ
ニット12は、先端にカップリングレンズ2が付いた光
ファイバ1と、小型複合偏光ビームスプリッタ(以下、
小型PBSとする)6と、表裏逆特性の2つの系を含ん
だ小型非相反旋光子11とで構成されている。
ユニット12−1,12−2,12−3,12−4は、
基本的には同一構成のものを用い、その向き等を替えて
実装する。従って、各部の説明の際に、それらを区別す
る必要のない時は、端子ユニット12と記す。各端子ユ
ニット12は、先端にカップリングレンズ2が付いた光
ファイバ1と、小型複合偏光ビームスプリッタ(以下、
小型PBSとする)6と、表裏逆特性の2つの系を含ん
だ小型非相反旋光子11とで構成されている。
【0018】各小型PBS6は、直角二等辺三角プリズ
ム3と、狭角が45度の平行四辺形プリズム4の一面と
で偏光分離膜5を挟んで一体化された片台形に構成され
ている。そして、その小型PBS6の上底面に光ファイ
バ1のレンズ2が結合され、また、小型PBS6の下底
面に小型非相反旋光子11が近接配置されている。
ム3と、狭角が45度の平行四辺形プリズム4の一面と
で偏光分離膜5を挟んで一体化された片台形に構成され
ている。そして、その小型PBS6の上底面に光ファイ
バ1のレンズ2が結合され、また、小型PBS6の下底
面に小型非相反旋光子11が近接配置されている。
【0019】小型非相反旋光子11は、小型PBS6の
下底面に並列に配置された2つの1/2波長板7,8
と、両1/2波長板7,8に積層配置された45度ファ
ラデー回転子9と、このファラデー回転子9を厚み方向
に磁気飽和させる永久磁石10とから構成されている。
そして、小型PBS6の下底面に並列に配置された2つ
の1/2波長板7,8は、互いに表裏が逆の配置になっ
ている。また、1/2波長板7,8の光学軸は、±2
2.5度としている。さらに、ファラデー回転子9は、
順方向の入射偏光の方位を反時計方向に45度回転させ
るようになっている。
下底面に並列に配置された2つの1/2波長板7,8
と、両1/2波長板7,8に積層配置された45度ファ
ラデー回転子9と、このファラデー回転子9を厚み方向
に磁気飽和させる永久磁石10とから構成されている。
そして、小型PBS6の下底面に並列に配置された2つ
の1/2波長板7,8は、互いに表裏が逆の配置になっ
ている。また、1/2波長板7,8の光学軸は、±2
2.5度としている。さらに、ファラデー回転子9は、
順方向の入射偏光の方位を反時計方向に45度回転させ
るようになっている。
【0020】[4個の端子ユニットと他の構成要素の関
係]大型PBS20は、直角二等辺三角プリズム17
と、狭角が45度の平行四辺形プリズム18の一面とで
偏光分離膜19を挟んで一体化された片台形に形成され
ている。この大型PBS20の上底面に、ポート1とポ
ート3の端子ユニット12−1,12−3が並列に配置
されて結合されている。
係]大型PBS20は、直角二等辺三角プリズム17
と、狭角が45度の平行四辺形プリズム18の一面とで
偏光分離膜19を挟んで一体化された片台形に形成され
ている。この大型PBS20の上底面に、ポート1とポ
ート3の端子ユニット12−1,12−3が並列に配置
されて結合されている。
【0021】2個の中型PBS16a,16bはそれぞ
れ、直角二等辺三角プリズム13と、狭角が45度の平
行四辺形プリズム14の一面とで偏光分離膜15を挟ん
で一体化された片台形に構成されている。そして、一方
の中型PBS16aの上底面にポート2の端子ユニット
12−2が結合され、他方の中型PBS16bの上底面
にポート4の端子ユニット12−4が結合されている。
れ、直角二等辺三角プリズム13と、狭角が45度の平
行四辺形プリズム14の一面とで偏光分離膜15を挟ん
で一体化された片台形に構成されている。そして、一方
の中型PBS16aの上底面にポート2の端子ユニット
12−2が結合され、他方の中型PBS16bの上底面
にポート4の端子ユニット12−4が結合されている。
【0022】大型PBS20の下底面と、狭角が同方向
になるように並列に配置された2個の中型PBS16
a,16bの下底面との間に大型非相反旋光子24が挟
み込まれており、ポート1の端子ユニット12−1とポ
ート2の端子ユニット12−2とが対向する配置関係に
なっている。大型非相反旋光子24は、大型PBS20
の下底面に対向配置された1/2波長板21と、これに
積層配置された45度ファラデー回転子22と、このフ
ァラデー回転子22を厚み方向に磁気飽和させる永久磁
石23とからなる。1/2波長板21の光学軸は、ポー
ト1の方向から見て−22.5度である。ファラデー回
転子22は、ポート1と3の方向からの入射偏光の方位
を反時計方向に45度回転させる。
になるように並列に配置された2個の中型PBS16
a,16bの下底面との間に大型非相反旋光子24が挟
み込まれており、ポート1の端子ユニット12−1とポ
ート2の端子ユニット12−2とが対向する配置関係に
なっている。大型非相反旋光子24は、大型PBS20
の下底面に対向配置された1/2波長板21と、これに
積層配置された45度ファラデー回転子22と、このフ
ァラデー回転子22を厚み方向に磁気飽和させる永久磁
石23とからなる。1/2波長板21の光学軸は、ポー
ト1の方向から見て−22.5度である。ファラデー回
転子22は、ポート1と3の方向からの入射偏光の方位
を反時計方向に45度回転させる。
【0023】次に、上記した構成の光サーキュレータの
動作原理、すなわち、順方向手と逆方向の光路について
説明する。
動作原理、すなわち、順方向手と逆方向の光路について
説明する。
【0024】[ポート1からポート2への光路]この順
方向の光路を図2に示している。ポート1の端子ユニッ
ト12−1において、光ファイバ1からの出射光線がレ
ンズ2でコリメートされ、小型PBS6に入射し、偏光
分離膜5でP偏光とS偏光に分離される。P偏光成分は
偏光分離膜5を透過し、S偏光成分は偏光分離膜5で反
射して平行四辺形プリズム4でも反射する。
方向の光路を図2に示している。ポート1の端子ユニッ
ト12−1において、光ファイバ1からの出射光線がレ
ンズ2でコリメートされ、小型PBS6に入射し、偏光
分離膜5でP偏光とS偏光に分離される。P偏光成分は
偏光分離膜5を透過し、S偏光成分は偏光分離膜5で反
射して平行四辺形プリズム4でも反射する。
【0025】その結果、P偏光とS偏光は小型PBS6
から平行に出射する。P偏光方位は0度であり、1/2
波長板7の光学軸方位は−22.5度であるから、P偏
光成分は1/2波長板7を通過して偏光方位は−45度
となり、逆にファラデー回転子9で反時計方向に45度
回転するので偏光方位は0度であり、P偏光のままであ
る。
から平行に出射する。P偏光方位は0度であり、1/2
波長板7の光学軸方位は−22.5度であるから、P偏
光成分は1/2波長板7を通過して偏光方位は−45度
となり、逆にファラデー回転子9で反時計方向に45度
回転するので偏光方位は0度であり、P偏光のままであ
る。
【0026】一方、S偏光方位は90度であり、1/2
波長板8の光学軸方向は22.5度であるから、S偏光
成分は1/2波長板8を通過して偏光方位は−45度と
なり、さらにファラデー回転子9で反時計方向に45度
回転するので偏光方位は0度となり、PBS6側から見
てP偏光に変換される。
波長板8の光学軸方向は22.5度であるから、S偏光
成分は1/2波長板8を通過して偏光方位は−45度と
なり、さらにファラデー回転子9で反時計方向に45度
回転するので偏光方位は0度となり、PBS6側から見
てP偏光に変換される。
【0027】したがって、端子ユニット12−1の非相
反旋光子11からは2本のP偏光の光線として出射さ
れ、大型PBS20の偏光分離膜19を透過し、大型P
BS20の下底面の三角プリズム17より出射する。そ
して2本のP偏光の光線の方位は0度であり、1/2波
長板21の光学軸方向は−22.5度であるから、P偏
光は1/2波長板21を通過して偏光方位は−45度と
なり、逆にファラデー回転子22で反時計方向に45度
回転するので偏光方位は0度となり、中型PBS16a
の三角プリズム13にP偏光の光線として入射し、偏光
分離膜15を透過し、ポート2の端子ユニット12−2
に達する。
反旋光子11からは2本のP偏光の光線として出射さ
れ、大型PBS20の偏光分離膜19を透過し、大型P
BS20の下底面の三角プリズム17より出射する。そ
して2本のP偏光の光線の方位は0度であり、1/2波
長板21の光学軸方向は−22.5度であるから、P偏
光は1/2波長板21を通過して偏光方位は−45度と
なり、逆にファラデー回転子22で反時計方向に45度
回転するので偏光方位は0度となり、中型PBS16a
の三角プリズム13にP偏光の光線として入射し、偏光
分離膜15を透過し、ポート2の端子ユニット12−2
に達する。
【0028】ポート2の端子ユニット12−2におい
て、ポート1側からの前記のP偏光ビームの偏光方位は
端子ユニット12−2の出力方向から見て−45度であ
り、1/2波長板8の光学軸方向は出力方向から見て2
2.5度であるから、1/2波長板8を透過した成分の
偏光方位は90度となり、S偏光として平行四辺形プリ
ズム4と偏光分離膜5で反射する。逆に1/2波長板7
の光学軸方向は出力方向から見ると−22.5度である
から、1/2波長板7を通過した成分の偏光方位は0度
となり、P偏光として偏光分離膜5を透過する。よって
S偏光とP偏光は1本の光線に合成され、ポート2のレ
ンズを介して光ファイバに集光される。
て、ポート1側からの前記のP偏光ビームの偏光方位は
端子ユニット12−2の出力方向から見て−45度であ
り、1/2波長板8の光学軸方向は出力方向から見て2
2.5度であるから、1/2波長板8を透過した成分の
偏光方位は90度となり、S偏光として平行四辺形プリ
ズム4と偏光分離膜5で反射する。逆に1/2波長板7
の光学軸方向は出力方向から見ると−22.5度である
から、1/2波長板7を通過した成分の偏光方位は0度
となり、P偏光として偏光分離膜5を透過する。よって
S偏光とP偏光は1本の光線に合成され、ポート2のレ
ンズを介して光ファイバに集光される。
【0029】[ポート2からポート3への光路]この順
方向の光路を図3に示している。ポート2の端子ユニッ
ト12−2において、光ファイバ端のレンズからの入力
光は小型PBS6で偏光分離され、非相反旋光子11で
2本のS偏光にされ、中型PBS16に達する。ここの
平行四辺形プリズム14で反射を繰り返して大型非相反
旋光子24でP偏光に変換され、大型PBS20の三角
プリズム17に入射する。
方向の光路を図3に示している。ポート2の端子ユニッ
ト12−2において、光ファイバ端のレンズからの入力
光は小型PBS6で偏光分離され、非相反旋光子11で
2本のS偏光にされ、中型PBS16に達する。ここの
平行四辺形プリズム14で反射を繰り返して大型非相反
旋光子24でP偏光に変換され、大型PBS20の三角
プリズム17に入射する。
【0030】大型PBS20において、P偏光は偏光分
離膜19を透過して端子ユニット12−3に達する。端
子ユニット12−3において、大型PBS20からの光
線は非相反旋光子11で直交偏光にされ、小型PBS6
で合成されてポート3のレンズ,光ファイバに達する。
離膜19を透過して端子ユニット12−3に達する。端
子ユニット12−3において、大型PBS20からの光
線は非相反旋光子11で直交偏光にされ、小型PBS6
で合成されてポート3のレンズ,光ファイバに達する。
【0031】[ポート3からポート4への光路]この順
方向の光路を図4に示している。ポート3の端子ユニッ
ト12−3への入力光は2本のS偏光となって大型PB
S20で反射を繰り返し、大型非相反旋光子24を通過
後もS偏光のままで、中型PBS16bで反射を繰り返
し、ポート4の端子ユニット12−4に至り、小型PB
S6で合成されてポート4のレンズ,光ファイバに達す
る。
方向の光路を図4に示している。ポート3の端子ユニッ
ト12−3への入力光は2本のS偏光となって大型PB
S20で反射を繰り返し、大型非相反旋光子24を通過
後もS偏光のままで、中型PBS16bで反射を繰り返
し、ポート4の端子ユニット12−4に至り、小型PB
S6で合成されてポート4のレンズ,光ファイバに達す
る。
【0032】[ポート4からポート1への光路]この順
方向の光路を図5に示している。ポート4の端子ユニッ
ト12−4への入力光は2本のP偏光となって中型PB
S16bを透過し、大型非相反旋光子24でS偏光に変
換され、大型PBS20で反射を繰り返してポート1の
端子ユニット12−1に至り、小型PBS6で合成され
てポート1のレンズ,光ファイバに達する。
方向の光路を図5に示している。ポート4の端子ユニッ
ト12−4への入力光は2本のP偏光となって中型PB
S16bを透過し、大型非相反旋光子24でS偏光に変
換され、大型PBS20で反射を繰り返してポート1の
端子ユニット12−1に至り、小型PBS6で合成され
てポート1のレンズ,光ファイバに達する。
【0033】[ポート1からの入力光の漏れ経路]この
漏れ経路を図6に示している。端子ユニット12−1に
おいて、小型PBS6の消光比と非相反旋光子11の回
転誤差による漏れ光は、S偏光として平行四辺形プリズ
ム18で反射し、大型非相反旋光子24を通過してもS
偏光のままで、端子ユニット12−4の中型PBS16
bに入射するが偏光分離膜15で反射し、ポート4の光
ファイバには達しない。
漏れ経路を図6に示している。端子ユニット12−1に
おいて、小型PBS6の消光比と非相反旋光子11の回
転誤差による漏れ光は、S偏光として平行四辺形プリズ
ム18で反射し、大型非相反旋光子24を通過してもS
偏光のままで、端子ユニット12−4の中型PBS16
bに入射するが偏光分離膜15で反射し、ポート4の光
ファイバには達しない。
【0034】また、大型PBS20の消光比による漏れ
光で偏光分離膜19で反射するP偏光は平行四辺形プリ
ズム18で反射し、大型非相反旋光子24を通過後もP
偏光のままで、中型PBS16bを透過し、端子ユニッ
ト12−4の非相反旋光子11で直交偏光に変換され、
小型PBS6で合成されるが直交方向に進行し、ポート
4の光ファイバには達しない。
光で偏光分離膜19で反射するP偏光は平行四辺形プリ
ズム18で反射し、大型非相反旋光子24を通過後もP
偏光のままで、中型PBS16bを透過し、端子ユニッ
ト12−4の非相反旋光子11で直交偏光に変換され、
小型PBS6で合成されるが直交方向に進行し、ポート
4の光ファイバには達しない。
【0035】さらに、大型非相反旋光子24の回転誤差
による漏れ光は、S偏光として中型PBS16aの偏光
分離膜15で反射される。中型PBS16aの消光比に
よる漏れ光は、P偏光であるが偏光分離膜15で反射す
るので、ポート2の光ファイバには達しない。なお、出
射側の端子ユニットの内部で生じる漏れ光は、別の端子
ユニットに伝搬することはない。
による漏れ光は、S偏光として中型PBS16aの偏光
分離膜15で反射される。中型PBS16aの消光比に
よる漏れ光は、P偏光であるが偏光分離膜15で反射す
るので、ポート2の光ファイバには達しない。なお、出
射側の端子ユニットの内部で生じる漏れ光は、別の端子
ユニットに伝搬することはない。
【0036】[ポート2からの入力光の漏れ経路]この
漏れ経路を図7に示している。端子ユニット12−2の
小型PBS6の消光比と非相反旋光子11の回転誤差に
よる漏れ光はP偏光として中型PBS16aを透過し、
大型非相反旋光子24でS偏光に変換され、大型PBS
20の偏光分離膜19で反射し、ポート3の光ファイバ
1には達しない。
漏れ経路を図7に示している。端子ユニット12−2の
小型PBS6の消光比と非相反旋光子11の回転誤差に
よる漏れ光はP偏光として中型PBS16aを透過し、
大型非相反旋光子24でS偏光に変換され、大型PBS
20の偏光分離膜19で反射し、ポート3の光ファイバ
1には達しない。
【0037】また、中型PBS16aの消光比による漏
れ光で偏光分離膜15を透過するS偏光は、大型非相反
旋光子24でP偏光に変換され、大型PBS20を透過
し、端子ユニット12−1の非相反旋光子11で直交偏
光に変換され、端子ユニット12−1の小型PBS6で
合成されるが直交方向に進行し、ポート1の光ファイバ
1には達しない。
れ光で偏光分離膜15を透過するS偏光は、大型非相反
旋光子24でP偏光に変換され、大型PBS20を透過
し、端子ユニット12−1の非相反旋光子11で直交偏
光に変換され、端子ユニット12−1の小型PBS6で
合成されるが直交方向に進行し、ポート1の光ファイバ
1には達しない。
【0038】さらに、大型非相反旋光子24の回転誤差
による漏れ光は、S偏光として大型PBS20で反射さ
れる。大型PBS20の消光比による漏れ光はP偏光で
あるが偏光分離膜19で反射するので、ポート1の光フ
ァイバには達しない。
による漏れ光は、S偏光として大型PBS20で反射さ
れる。大型PBS20の消光比による漏れ光はP偏光で
あるが偏光分離膜19で反射するので、ポート1の光フ
ァイバには達しない。
【0039】[ポート3およびポート4からの入力光の
漏れ経路]この2系統の漏れ経路を図8と図9にそれぞ
れ示している。この図とすでに詳しく説明したポート
1,2の入力光の漏れ経路の作用から容易に類推できる
ことなので、ここでは詳しく説明しないが、ポート3か
らの入力光はポート2には達しないし、ポート4からの
入力光はポート3には達しない。
漏れ経路]この2系統の漏れ経路を図8と図9にそれぞ
れ示している。この図とすでに詳しく説明したポート
1,2の入力光の漏れ経路の作用から容易に類推できる
ことなので、ここでは詳しく説明しないが、ポート3か
らの入力光はポート2には達しないし、ポート4からの
入力光はポート3には達しない。
【0040】以上の結果、例えばPBSの消光比や非相
反旋光子の回転誤差による漏れ光を30dBとすると、
ポート4→3→2→1→4の逆方向のアイソレーション
は60dBとなり、充分に高いアイソレーションを実現
できることになる。
反旋光子の回転誤差による漏れ光を30dBとすると、
ポート4→3→2→1→4の逆方向のアイソレーション
は60dBとなり、充分に高いアイソレーションを実現
できることになる。
【0041】[他の実施形態]本発明の光サーキュレー
タの他の実施形態を図10〜図13に示している。本発
明では各図に示すように、前記の構成において、隣り合
う2個の前記端子ユニットの構成要素の一部を共通の部
品で構成することもできる(特に図10〜図12)。
タの他の実施形態を図10〜図13に示している。本発
明では各図に示すように、前記の構成において、隣り合
う2個の前記端子ユニットの構成要素の一部を共通の部
品で構成することもできる(特に図10〜図12)。
【0042】また、すべてあるいは一部の前記複合偏光
ビームスプリッタは、2個の直角二等辺三角プリズム
と、単体あるいは複数の狭角が45度の平行四辺形プリ
ズムより構成され、前記三角プリズムが両端に配置さ
れ、その間に単体あるいは複数の前記平行四辺形プリズ
ムが連続に配置され、接する2個の前記プリズムの斜平
面との間に偏光分離膜が挟み込まれて一体化された構成
でも良い(図13)。
ビームスプリッタは、2個の直角二等辺三角プリズム
と、単体あるいは複数の狭角が45度の平行四辺形プリ
ズムより構成され、前記三角プリズムが両端に配置さ
れ、その間に単体あるいは複数の前記平行四辺形プリズ
ムが連続に配置され、接する2個の前記プリズムの斜平
面との間に偏光分離膜が挟み込まれて一体化された構成
でも良い(図13)。
【0043】具体的には、例えば図10に示す構成のも
のでは、小型PBS6と大型PBS20が互いに直交す
るように、端子ユニット12−1,12−2,12−
3,12−4を立てて配置し、奇数番ポートの端子ユニ
ット(12−1と12−3)及び偶数番ポートの端子ユ
ニット(12−2,12−4)同士の部品を共通化して
いる。
のでは、小型PBS6と大型PBS20が互いに直交す
るように、端子ユニット12−1,12−2,12−
3,12−4を立てて配置し、奇数番ポートの端子ユニ
ット(12−1と12−3)及び偶数番ポートの端子ユ
ニット(12−2,12−4)同士の部品を共通化して
いる。
【0044】つまり、細長な直角二等辺三角プリズム
3′と、細長な平行四辺形プリズム4′を変更分離膜
5′を挟んで接合一体化して小型PBSを形成する(図
1に示す小型PBS6を起立させ(直角二等辺三角プリ
ズム3と平行四辺形プリズム4が上下に並ぶようにす
る)、片台形状の側面同士を接合した状態に相当す
る)。
3′と、細長な平行四辺形プリズム4′を変更分離膜
5′を挟んで接合一体化して小型PBSを形成する(図
1に示す小型PBS6を起立させ(直角二等辺三角プリ
ズム3と平行四辺形プリズム4が上下に並ぶようにす
る)、片台形状の側面同士を接合した状態に相当す
る)。
【0045】これにあわせ、図1に示す非相反旋光子1
1も90度回転させて起立させると、隣接する2個の非
相反旋光子11を構成する1/2波長板7は、三角プリ
ズム3と対向し、1/2波長板8は平行四辺形プリズム
4と対向するので、非相反旋光子7同士、また、非相反
旋光子8同士が横に並ぶのでそられを一体化することが
できる。
1も90度回転させて起立させると、隣接する2個の非
相反旋光子11を構成する1/2波長板7は、三角プリ
ズム3と対向し、1/2波長板8は平行四辺形プリズム
4と対向するので、非相反旋光子7同士、また、非相反
旋光子8同士が横に並ぶのでそられを一体化することが
できる。
【0046】よって、図10に示すように、細長な直方
体からなる1/2波長板7′,8′を接合することによ
り、一体化する。さらに、磁石10も共有化したため、
45°ファフデ一回転子9′の磁界の方向に対しての回
転方向は互い違いにするべく、その回転子9′は別部材
で構成した。これにより、図10に示すように、端子ユ
ニットを構成する各部品が、ファラデー回転子を除き半
減することができ、組み立て等も容易になる。
体からなる1/2波長板7′,8′を接合することによ
り、一体化する。さらに、磁石10も共有化したため、
45°ファフデ一回転子9′の磁界の方向に対しての回
転方向は互い違いにするべく、その回転子9′は別部材
で構成した。これにより、図10に示すように、端子ユ
ニットを構成する各部品が、ファラデー回転子を除き半
減することができ、組み立て等も容易になる。
【0047】請求項2の発明に伴う部品の共通化の形態
としては、上記した図10のものに限られず、例えば図
11に示すようにすることもできる。これは、上記した
図10の構成と異なり、小型PBS6と大型PBS20
が互いに直交するように、端子ユニット12−1,12
−2,12−3,12−4を立てて配置し、奇数番ポー
トの端子ユニット(12−1と12−3)及び偶数番ポ
ートの端子ユニット(12−2,12−4)同士の部品
を共通化するに際し、ファラデー回転子9′同士の共通
化を図ったものである。
としては、上記した図10のものに限られず、例えば図
11に示すようにすることもできる。これは、上記した
図10の構成と異なり、小型PBS6と大型PBS20
が互いに直交するように、端子ユニット12−1,12
−2,12−3,12−4を立てて配置し、奇数番ポー
トの端子ユニット(12−1と12−3)及び偶数番ポ
ートの端子ユニット(12−2,12−4)同士の部品
を共通化するに際し、ファラデー回転子9′同士の共通
化を図ったものである。
【0048】このようにファラデー回転子9′を一体に
形成し、その周囲を単一の磁石10で囲むと、それによ
り構成される非相反旋光子での各ポートからの偏光の回
転方向が一致してしまうので、この例では小型PBS6
側を図1の例と同様に別部材で構成し、起立させる際の
上下を反対にすることにより、各ポートから非相反旋光
子へ入出射する偏光の状態を逆にしている。これによ
り、非相反旋光子の部品の共通化がなされる。
形成し、その周囲を単一の磁石10で囲むと、それによ
り構成される非相反旋光子での各ポートからの偏光の回
転方向が一致してしまうので、この例では小型PBS6
側を図1の例と同様に別部材で構成し、起立させる際の
上下を反対にすることにより、各ポートから非相反旋光
子へ入出射する偏光の状態を逆にしている。これによ
り、非相反旋光子の部品の共通化がなされる。
【0049】請求項2の発明に伴う部品の共通化のさら
に別の形態としては、図12に示す構成とすることがで
きる。この例では、図10の例と同様に小型PBS6′
の部品の共通化を図るとともに、図11の例と同様に非
相反旋光子のうち磁石10並びに45度ファラデー回転
子9′の部品の共通化を図っている。これにともない、
所定の動作を行わせるために、1/2波長板7,8を図
1の例と同様に別部品で構成するとともに、その上下の
配置を反転している。
に別の形態としては、図12に示す構成とすることがで
きる。この例では、図10の例と同様に小型PBS6′
の部品の共通化を図るとともに、図11の例と同様に非
相反旋光子のうち磁石10並びに45度ファラデー回転
子9′の部品の共通化を図っている。これにともない、
所定の動作を行わせるために、1/2波長板7,8を図
1の例と同様に別部品で構成するとともに、その上下の
配置を反転している。
【0050】図13は、請求項3の発明に対応した実施
の形態の一例であり、各複合PBSの形状を直方体状に
するとともに、各長さを一致させ、光サーキュレータ全
体としても直方体状になるようにしている。具体的に
は、この例では図10の構成を基準とし、小型PBSの
平行四辺形PBS4の斜面のうち、三角プリズム3′と
未接着で開放されていた部分に偏光分離膜を介して光学
的には寄与しないダミーの三角プリズム3″を接合す
る。また、同様に大型PBS20についても平行四辺形
プリズム18の開放側側面に偏光分離膜19′を介して
三角プリズム17′を接合し、全体として直方体にして
いる。さらに、中型PBS16a,16bについても平
行四辺形プリズムの開放側に偏光分離膜を介して三角プ
リズム13′を接合する。また、このように三角プリズ
ム13′を設けると中型PBS16a,16b間の接合
面側は三角プリズム同士が接続されるので平行四辺形プ
リズム13″に置き替え、さらなる部品点数の削減を図
っている。
の形態の一例であり、各複合PBSの形状を直方体状に
するとともに、各長さを一致させ、光サーキュレータ全
体としても直方体状になるようにしている。具体的に
は、この例では図10の構成を基準とし、小型PBSの
平行四辺形PBS4の斜面のうち、三角プリズム3′と
未接着で開放されていた部分に偏光分離膜を介して光学
的には寄与しないダミーの三角プリズム3″を接合す
る。また、同様に大型PBS20についても平行四辺形
プリズム18の開放側側面に偏光分離膜19′を介して
三角プリズム17′を接合し、全体として直方体にして
いる。さらに、中型PBS16a,16bについても平
行四辺形プリズムの開放側に偏光分離膜を介して三角プ
リズム13′を接合する。また、このように三角プリズ
ム13′を設けると中型PBS16a,16b間の接合
面側は三角プリズム同士が接続されるので平行四辺形プ
リズム13″に置き替え、さらなる部品点数の削減を図
っている。
【0051】さらに、ポート1,3の間隔はポート2,
4の間隔よりも短いため、上記した各例では、そのポー
ト間隔に応じた長さに各部品を設定したが、奇数番ポー
ト側の端子ユニット(12−1と12−3の合成分)を
構成する各部品を他の部品に揃えるために、延長形成し
た。
4の間隔よりも短いため、上記した各例では、そのポー
ト間隔に応じた長さに各部品を設定したが、奇数番ポー
ト側の端子ユニット(12−1と12−3の合成分)を
構成する各部品を他の部品に揃えるために、延長形成し
た。
【0052】係る構成にすることにより、使用する材料
は増えるものの、各ブロックの形状が直方体状となると
ともに、その長さが揃うために、位置合わせ並びに組み
立てが容易で、ケース内に収納するのも容易となる。
は増えるものの、各ブロックの形状が直方体状となると
ともに、その長さが揃うために、位置合わせ並びに組み
立てが容易で、ケース内に収納するのも容易となる。
【0053】[光スイッチへの応用]図1や図10〜図
13に示した構成の光サーキュレータにおいて、前述の
各非相反旋光子として電気的手段により非相反性の方向
が切替自在なものを用いることで、ポート1→2→3→
4→1と光が伝搬する状態と、ポート1→4→3→2→
1と光が伝搬する状態とを切り替えることができる。つ
まり光スイッチとして利用できる。
13に示した構成の光サーキュレータにおいて、前述の
各非相反旋光子として電気的手段により非相反性の方向
が切替自在なものを用いることで、ポート1→2→3→
4→1と光が伝搬する状態と、ポート1→4→3→2→
1と光が伝搬する状態とを切り替えることができる。つ
まり光スイッチとして利用できる。
【0054】
【発明の効果】本発明では複屈折結晶を使用せずに、偏
光ビームスプリッタを偏光分離手段および光路決定手段
として用いているので、製作が容易で安価であり、しか
も分離距離を充分に大きくとっても小型の偏光ビームス
プリッタで済む。また偏光ビームスプリッタの消光比が
あまり高くないことから、従来、このタイプで低損失か
つ高アイソレーションの光サーキュレータを実現するこ
とができなかったが、本発明の構成によれば消光比や回
転誤差によって生じる漏れ光が他のポートに達しないの
で高いアイソレーションを実現できる。また、偏光ビー
ムスプリッタの通過後の分離距離は入射角度に依存しな
いので、各構成要素の組立・調整が容易である。
光ビームスプリッタを偏光分離手段および光路決定手段
として用いているので、製作が容易で安価であり、しか
も分離距離を充分に大きくとっても小型の偏光ビームス
プリッタで済む。また偏光ビームスプリッタの消光比が
あまり高くないことから、従来、このタイプで低損失か
つ高アイソレーションの光サーキュレータを実現するこ
とができなかったが、本発明の構成によれば消光比や回
転誤差によって生じる漏れ光が他のポートに達しないの
で高いアイソレーションを実現できる。また、偏光ビー
ムスプリッタの通過後の分離距離は入射角度に依存しな
いので、各構成要素の組立・調整が容易である。
【0055】また本発明によれば、前記の利点をそのま
ま有する(製作容易・調整容易・安価・小型・高クロス
トーク)光スイッチを実現できる。
ま有する(製作容易・調整容易・安価・小型・高クロス
トーク)光スイッチを実現できる。
【図1】本発明に係る光サーキュレータの実施の形態の
一例を示す構成図である。
一例を示す構成図である。
【図2】図1に示す光サーキュレータの作用説明図その
1である。
1である。
【図3】図1に示す光サーキュレータの作用説明図その
2である。
2である。
【図4】図1に示す光サーキュレータの作用説明図その
3である。
3である。
【図5】図1に示す光サーキュレータの作用説明図その
4である。
4である。
【図6】図1に示す光サーキュレータの作用説明図その
5である。
5である。
【図7】図1に示す光サーキュレータの作用説明図その
6である。
6である。
【図8】同上光サーキュレータの作用説明図その7であ
る。
る。
【図9】図1に示す光サーキュレータの作用説明図その
8である。
8である。
【図10】本発明の光サーキュレータの他の実施の形態
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図11】本発明の光サーキュレータの他の実施の形態
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図12】本発明の光サーキュレータの他の実施の形態
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図13】本発明の光サーキュレータの他の実施の形態
を示す構成図である。
を示す構成図である。
1 光ファイバ 2 カップリングレンズ 3 直角三角形プリズム 4 平行四辺形プリズム 5 偏光分離膜 6 小型複合偏光ビームスプリッタ 7,8 1/2波長板 9 ファラデー回転子 10 永久磁石 11 小型非相反旋光子 12−1,12−2,12−3,12−4 端子ユニッ
ト 13 直角三角形プリズム 14 平行四辺形プリズム 15 偏光分離膜 16a,16b 中型複合偏光ビームスプリッタ 17 直角三角形プリズム 18 平行四辺形プリズム 19 偏光分離膜 20 大型複合偏光ビームスプリッタ 21 1/2波長板 22 ファラデー回転子 23 永久磁石 24 大型非相反旋光子
ト 13 直角三角形プリズム 14 平行四辺形プリズム 15 偏光分離膜 16a,16b 中型複合偏光ビームスプリッタ 17 直角三角形プリズム 18 平行四辺形プリズム 19 偏光分離膜 20 大型複合偏光ビームスプリッタ 21 1/2波長板 22 ファラデー回転子 23 永久磁石 24 大型非相反旋光子
Claims (4)
- 【請求項1】 直角二等辺三角プリズムと、狭角が45
度の平行四辺形プリズムの一面とで偏光分離膜を挟んで
一体化された異なる寸法の台形状の複合偏光ビームスプ
リッタを所定数用意し、 直線偏光が1つの面からもう1つの面へ通過する際に偏
光方位を90度回転させるが、それと逆方向へ通過する
際にその偏光方位を回転させないようにした所定の寸法
形状の非相反旋光子を所定数用意し、 4個の各端子ユニット(12−1,12−2,12−
3,12−4)は、小型の複合偏光ビームスプリッタ
(6)の下底面の三角プリズム部(3)と平行四辺形プ
リズム部(4)に互いに表裏を逆にした小型の非相反旋
光子(11)が並列に配置されたものであり、各端子ユ
ニットの前記小型複合偏光ビームスプリッタ(6)の上
底面が光の入出力ポートとなり、 大型の複合偏光ビームスプリッタ(20)の下底面と、
狭角が同方向になるように並列に配置された2個の中型
の複合偏光ビームスプリッタ(16aと16b)の下底
面との間に大型の非相反旋光子(24)が挟み込まれて
おり、 前記大型複合偏光ビームスプリッタ(20)の上底面に
2個の前記端子ユニット(12−1と12−4)が並列
に配置されて結合されているとともに、他の2個の前記
端子ユニット(12−2と12−4)が2個の前記中型
複合偏光ビームスプリッタ(16aと16b)の上底面
にそれぞれ結合されていることを特徴とする光サーキュ
レータ。 - 【請求項2】 請求項1において、隣り合う2個の前記
端子ユニットの構成要素の一部が共通の部品からなるこ
とを特徴とする光サーキュレータ。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2において、すべ
てあるいは一部の前記複合偏光ビームスプリッタは、2
個の直角二等辺三角プリズムと、単体あるいは複数の狭
角が45度の平行四辺形プリズムより構成され、前記三
角プリズムが両端に配置され、その間に単体あるいは複
数の前記平行四辺形プリズムが連続に配置され、接する
2個の前記プリズムの斜平面との間に偏光分離膜が挟み
込まれて一体化されていることを特徴とする光サーキュ
レータ。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の光サー
キュレータの構成において、前記非相反旋光子として電
気的手段により非相反性の方向が切替自在なものを用い
たことを特徴とする光スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31577795A JPH09133894A (ja) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 光サーキュレータおよび光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31577795A JPH09133894A (ja) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 光サーキュレータおよび光スイッチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09133894A true JPH09133894A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=18069432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31577795A Withdrawn JPH09133894A (ja) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 光サーキュレータおよび光スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09133894A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6954307B2 (en) | 2002-02-12 | 2005-10-11 | Oplink Communications, Inc. | Four-port PM circulator |
-
1995
- 1995-11-10 JP JP31577795A patent/JPH09133894A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6954307B2 (en) | 2002-02-12 | 2005-10-11 | Oplink Communications, Inc. | Four-port PM circulator |
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