JPH11326832A - 偏光ビ―ム装置 - Google Patents
偏光ビ―ム装置Info
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- JPH11326832A JPH11326832A JP11077780A JP7778099A JPH11326832A JP H11326832 A JPH11326832 A JP H11326832A JP 11077780 A JP11077780 A JP 11077780A JP 7778099 A JP7778099 A JP 7778099A JP H11326832 A JPH11326832 A JP H11326832A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造コストを削減可能であり、かつ小型化可
能な偏光ビーム装置を提供する。 【解決手段】 第2の光導波路16a、16bは、互い
に接近して配置され、所定の距離だけ第1の光導波路1
6cと離間して配置されると共に、第1の光導波路16
cと光学的に連結されている。複屈折結晶体30は、第
1の光導波路16cと第2の光導波路16a、16bと
の間に配設され、入力ビームを第1の偏光ビームと、第
1の偏光ビームに対して直角方向に偏光した第2の偏光
ビームとに分離する。レンズ機構32は、第1の光導波
路16cまたは第2の光導波路16a、16bと複屈折
結晶体30との間に配設され、複屈折結晶体30を通過
する非平行光線の方向を決めると共に、光導波路16c
の端面に光線の焦点を結ばせる。
能な偏光ビーム装置を提供する。 【解決手段】 第2の光導波路16a、16bは、互い
に接近して配置され、所定の距離だけ第1の光導波路1
6cと離間して配置されると共に、第1の光導波路16
cと光学的に連結されている。複屈折結晶体30は、第
1の光導波路16cと第2の光導波路16a、16bと
の間に配設され、入力ビームを第1の偏光ビームと、第
1の偏光ビームに対して直角方向に偏光した第2の偏光
ビームとに分離する。レンズ機構32は、第1の光導波
路16cまたは第2の光導波路16a、16bと複屈折
結晶体30との間に配設され、複屈折結晶体30を通過
する非平行光線の方向を決めると共に、光導波路16c
の端面に光線の焦点を結ばせる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏光ビーム装置に
関し、一層詳細には入射したビームを偏光方向が互いに
直角方向の2つの偏光ビームに分離し、または2つの互
いに直角方向に偏光した偏光ビームを1個のビームに集
束する偏光ビーム装置に関する。
関し、一層詳細には入射したビームを偏光方向が互いに
直角方向の2つの偏光ビームに分離し、または2つの互
いに直角方向に偏光した偏光ビームを1個のビームに集
束する偏光ビーム装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、種々の偏光ビーム装置が開発され
ている。Glan−Thompson型偏光子は、プリ
ズム形にカットされた複数の複屈折材料のブロックを接
合したものであり、一方の偏光成分を接合面で反射し、
他方の偏光成分を透過させるものである。Glan−T
aylo型の偏光子は、Glan−Thompson型
と類似しているが、偏光部材同士を接合せず両者の間に
空間を設けている。Glan−Taylo型の偏光ビー
ム装置は多くの光源に対応して使用することができる。
Wallaston−Rochon−Senarmon
t型ビームスプリッターは境界面を偏光が透過する際に
偏光成分を分離するもので、ほとんどの光源に対して光
学的な結合が可能である。
ている。Glan−Thompson型偏光子は、プリ
ズム形にカットされた複数の複屈折材料のブロックを接
合したものであり、一方の偏光成分を接合面で反射し、
他方の偏光成分を透過させるものである。Glan−T
aylo型の偏光子は、Glan−Thompson型
と類似しているが、偏光部材同士を接合せず両者の間に
空間を設けている。Glan−Taylo型の偏光ビー
ム装置は多くの光源に対応して使用することができる。
Wallaston−Rochon−Senarmon
t型ビームスプリッターは境界面を偏光が透過する際に
偏光成分を分離するもので、ほとんどの光源に対して光
学的な結合が可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Gla
n−Thompson型偏光子の場合は、かなり大きな
複屈折材料(通常は方解石)が必要となり、材料費が高
価であること、また、接合面を破壊したり透過性を劣化
させるため高出力レーザや紫外線には使用できないこ
と、さらに、光を反射させて反射による偏光を利用する
ため、偏光されたビームが平行方向あるいは直角方向と
いった使いやすい方向に取り出せず、例えば45度方向
といった不都合な角度でで装置から射出されるという課
題がある。Glan−Taylo型の偏光ビーム装置で
は、空間(エアギャップ)に起因する反射ロスやゴース
トが発生するという課題がある。Wallaston−
Rochon−Senarmont型偏光ビーム装置で
は、偏光部材の変色や歪みにより不都合な角度でビーム
が装置から射出されるという課題がある。
n−Thompson型偏光子の場合は、かなり大きな
複屈折材料(通常は方解石)が必要となり、材料費が高
価であること、また、接合面を破壊したり透過性を劣化
させるため高出力レーザや紫外線には使用できないこ
と、さらに、光を反射させて反射による偏光を利用する
ため、偏光されたビームが平行方向あるいは直角方向と
いった使いやすい方向に取り出せず、例えば45度方向
といった不都合な角度でで装置から射出されるという課
題がある。Glan−Taylo型の偏光ビーム装置で
は、空間(エアギャップ)に起因する反射ロスやゴース
トが発生するという課題がある。Wallaston−
Rochon−Senarmont型偏光ビーム装置で
は、偏光部材の変色や歪みにより不都合な角度でビーム
が装置から射出されるという課題がある。
【0004】平行な偏光ビームを生成する複屈折材料
(ビーム偏向用)の場合は、ビーム間間隔が狭く、用途
が制約される。一方、好適なビーム間隔にするためにビ
ームをいろいろな材料に通すと、不適な結晶構造により
波面の歪んだ異常ビームが発生することがある(Jou
rnal of the OpticalSociet
y of America、1959年7月号(通巻4
9号)、「Briefringernce of Qu
artz and Calcite」第710〜712
行目参照)。ビーム間隔は、複屈折結晶体のサイズやコ
ストによっても制限されることがある。偏光プリズムが
有する課題については、Benetto and Be
netto「”Polarization” Hand
book of Optics,Criscoll a
nd Vaughan, eds., McGraw−
Hill, 1978」に詳しく解説されている。
(ビーム偏向用)の場合は、ビーム間間隔が狭く、用途
が制約される。一方、好適なビーム間隔にするためにビ
ームをいろいろな材料に通すと、不適な結晶構造により
波面の歪んだ異常ビームが発生することがある(Jou
rnal of the OpticalSociet
y of America、1959年7月号(通巻4
9号)、「Briefringernce of Qu
artz and Calcite」第710〜712
行目参照)。ビーム間隔は、複屈折結晶体のサイズやコ
ストによっても制限されることがある。偏光プリズムが
有する課題については、Benetto and Be
netto「”Polarization” Hand
book of Optics,Criscoll a
nd Vaughan, eds., McGraw−
Hill, 1978」に詳しく解説されている。
【0005】本発明は、従来装置での上述した課題を解
決する偏光ビーム装置を提供することを目的とする。ま
た、複屈折材料を心臓部に採用しつつ、製造コストを削
減可能な偏光ビーム装置を提供することを目的とする。
さらに、従来と同様な機能を有し、一層小型化可能な偏
光ビーム装置を提供することを目的とする。
決する偏光ビーム装置を提供することを目的とする。ま
た、複屈折材料を心臓部に採用しつつ、製造コストを削
減可能な偏光ビーム装置を提供することを目的とする。
さらに、従来と同様な機能を有し、一層小型化可能な偏
光ビーム装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、第1の光導
波路と、互いに接近して配置され、所定の距離だけ前記
第1の光導波路と離間して配置されると共に、前記第1
の光導波路と光学的に結合された2個の第2の光導波路
と、前記第1の光導波路と前記第2の光導波路との間に
配設され、入力ビームを、第1の偏光ビームと該第1の
偏光ビームに対して直角方向に偏光する第2の偏光ビー
ムとに分離するための複屈折結晶体と、前記第1の光導
波路または前記第2の光導波路の少なくとも一つと前記
複屈折結晶体との間もしくはこれらに接して配設され、
前記複屈折結晶体を通過する非平行光線の方向を決める
と共に、光導波路の端面に光線の焦点を結ばせるための
レンズ機構とを具備することを特徴とする。
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、第1の光導
波路と、互いに接近して配置され、所定の距離だけ前記
第1の光導波路と離間して配置されると共に、前記第1
の光導波路と光学的に結合された2個の第2の光導波路
と、前記第1の光導波路と前記第2の光導波路との間に
配設され、入力ビームを、第1の偏光ビームと該第1の
偏光ビームに対して直角方向に偏光する第2の偏光ビー
ムとに分離するための複屈折結晶体と、前記第1の光導
波路または前記第2の光導波路の少なくとも一つと前記
複屈折結晶体との間もしくはこれらに接して配設され、
前記複屈折結晶体を通過する非平行光線の方向を決める
と共に、光導波路の端面に光線の焦点を結ばせるための
レンズ機構とを具備することを特徴とする。
【0007】上記の偏光ビーム装置において、前記光導
波路を光ファイバによって形成し、前記レンズ機構は、
前記第1の光導波路である光ファイバと前記複屈折結晶
体との間に配設され、前記第2の光導波路である2個の
接近して配置された光ファイバからの前記複屈折結晶体
内で非平行ビームとして伝搬する互いに直角方向に偏光
する光ビームを集束して受光するようにしてもよい。ま
た、上記の偏光ビーム装置において、前記光導波路を光
ファイバによって形成し、前記第1の光導波路である光
ファイバと、前記第2の光導波路である2個の接近して
配置された光ファイバとの間に他の複屈折結晶体を配設
するようにしてもよい。この偏光ビーム装置において、
前記レンズ機構は、2個のレンズから成り、2個の該レ
ンズは、2個の前記複屈折結晶体の間に配設してもよ
い。
波路を光ファイバによって形成し、前記レンズ機構は、
前記第1の光導波路である光ファイバと前記複屈折結晶
体との間に配設され、前記第2の光導波路である2個の
接近して配置された光ファイバからの前記複屈折結晶体
内で非平行ビームとして伝搬する互いに直角方向に偏光
する光ビームを集束して受光するようにしてもよい。ま
た、上記の偏光ビーム装置において、前記光導波路を光
ファイバによって形成し、前記第1の光導波路である光
ファイバと、前記第2の光導波路である2個の接近して
配置された光ファイバとの間に他の複屈折結晶体を配設
するようにしてもよい。この偏光ビーム装置において、
前記レンズ機構は、2個のレンズから成り、2個の該レ
ンズは、2個の前記複屈折結晶体の間に配設してもよ
い。
【0008】さらに、他の形態として、各々が、光線を
実質的に平行にする端面と、実質的に焦点を結ばせる端
面とを有する2個のレンズと、少なくとも一方の前記レ
ンズと結合され、光線を互いに直角な偏光ビームに分離
し、または集束する複屈折結晶体と、各前記レンズに接
近して配置され、隣接する前記レンズへ光を入射し、ま
たは隣接する前記レンズからの光を受光し、端部と隣接
する前記レンズからの光学的距離d1 と、2個の前記レ
ンズの対向面同士の光学的距離d2 との関係が、d1 ≒
d2 /2かつd1 >0となるよう配置された複数の光導
波路とを具備することを特徴とする。
実質的に平行にする端面と、実質的に焦点を結ばせる端
面とを有する2個のレンズと、少なくとも一方の前記レ
ンズと結合され、光線を互いに直角な偏光ビームに分離
し、または集束する複屈折結晶体と、各前記レンズに接
近して配置され、隣接する前記レンズへ光を入射し、ま
たは隣接する前記レンズからの光を受光し、端部と隣接
する前記レンズからの光学的距離d1 と、2個の前記レ
ンズの対向面同士の光学的距離d2 との関係が、d1 ≒
d2 /2かつd1 >0となるよう配置された複数の光導
波路とを具備することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて添付図面と共に詳述する。まず、一般的な偏光ビ
ーム装置(ビームスプリッター/カプラー)の構成を図
1と共に説明する。同図で方解石の複屈折結晶体から成
る複屈折結晶体10は、3/4ピッチ(波長)に形成し
た集束またはコリメータ用の屈折率分布型(GRINレ
ンズ)のレンズ12a、12b、12cと接している。
レンズ12a、12bは、複屈折結晶体10の一方の端
面側に配設される。レンズ12cは、複屈折結晶体10
の他方の端面側に配設され、2個のレンズ12a、12
bからの光を受光する。
ついて添付図面と共に詳述する。まず、一般的な偏光ビ
ーム装置(ビームスプリッター/カプラー)の構成を図
1と共に説明する。同図で方解石の複屈折結晶体から成
る複屈折結晶体10は、3/4ピッチ(波長)に形成し
た集束またはコリメータ用の屈折率分布型(GRINレ
ンズ)のレンズ12a、12b、12cと接している。
レンズ12a、12bは、複屈折結晶体10の一方の端
面側に配設される。レンズ12cは、複屈折結晶体10
の他方の端面側に配設され、2個のレンズ12a、12
bからの光を受光する。
【0010】図1において、レンズ12a、12bの端
面におけるビーム幅14a、14bは、レンズ12a、
12bと複屈折結晶体10との接合面部分に太線で示
す。ビーム幅14a、14bは、この両ビーム幅および
長さd2 で示すスペースを合わせて複屈折結晶体10の
端面の最小サイズより小さい幅となる。すなわち、GR
INレンズ12a、12bの直径がd1 で、レンズ12
a、12bの間の調整スペースの幅がd2 であれば、複
屈折結晶体10の最小幅S=d1 +d1 +d2 となる。
設計上、サイズd1 またはd2 が大きくなり幅Sが大き
くなれば、複屈折結晶体10の長さlc も長くなる。逆
に、複屈折結晶体10の長さが短くなれば(例えば図1
の長さの1/2)、レンズ12a、12bを配設するス
ペースも小さくなる。その状態を図2に示す。図2の状
態は実施不可能な状態であり、複屈折結晶体20の長さ
はlc /2であり、図示するようにレンズ12a、12
bが重なってしまい、十分なスペースが無い。従って、
レンズを介して光を平行に複屈折結晶体10内を透過さ
せるためには、複屈折結晶体10のサイズは2個のレン
ズまたは平行ビーム光線を包含できるサイズの複屈折結
晶体10が必要である。
面におけるビーム幅14a、14bは、レンズ12a、
12bと複屈折結晶体10との接合面部分に太線で示
す。ビーム幅14a、14bは、この両ビーム幅および
長さd2 で示すスペースを合わせて複屈折結晶体10の
端面の最小サイズより小さい幅となる。すなわち、GR
INレンズ12a、12bの直径がd1 で、レンズ12
a、12bの間の調整スペースの幅がd2 であれば、複
屈折結晶体10の最小幅S=d1 +d1 +d2 となる。
設計上、サイズd1 またはd2 が大きくなり幅Sが大き
くなれば、複屈折結晶体10の長さlc も長くなる。逆
に、複屈折結晶体10の長さが短くなれば(例えば図1
の長さの1/2)、レンズ12a、12bを配設するス
ペースも小さくなる。その状態を図2に示す。図2の状
態は実施不可能な状態であり、複屈折結晶体20の長さ
はlc /2であり、図示するようにレンズ12a、12
bが重なってしまい、十分なスペースが無い。従って、
レンズを介して光を平行に複屈折結晶体10内を透過さ
せるためには、複屈折結晶体10のサイズは2個のレン
ズまたは平行ビーム光線を包含できるサイズの複屈折結
晶体10が必要である。
【0011】本発明に係る第1実施形態を図3に示す。
図示する偏光ビーム装置(ビームスプリッター/集束装
置)には光ファイバ16a、16bから成る2個の光導
波路が設けられている。光ファイバ16a、16bは、
不図示のファイバ・チューブを介して小型の複屈折結晶
体30の一方の端面へ直接結合されている。図3の実施
形態において複屈折結晶体30のサイズは、図1に示す
従来の偏光ビーム装置の複屈折結晶体10の約1/50
のサイズである。従って、図3の実施形態に示す偏光ビ
ーム装置の製造コストは図1に示す従来の偏光ビーム装
置の製造コストより低くすることが可能である。さら
に、第1実施形態ではたった1個のレンズで済むので、
図1に示すように従来は3個のレンズが必要であったこ
とと比較しても経済的である。
図示する偏光ビーム装置(ビームスプリッター/集束装
置)には光ファイバ16a、16bから成る2個の光導
波路が設けられている。光ファイバ16a、16bは、
不図示のファイバ・チューブを介して小型の複屈折結晶
体30の一方の端面へ直接結合されている。図3の実施
形態において複屈折結晶体30のサイズは、図1に示す
従来の偏光ビーム装置の複屈折結晶体10の約1/50
のサイズである。従って、図3の実施形態に示す偏光ビ
ーム装置の製造コストは図1に示す従来の偏光ビーム装
置の製造コストより低くすることが可能である。さら
に、第1実施形態ではたった1個のレンズで済むので、
図1に示すように従来は3個のレンズが必要であったこ
とと比較しても経済的である。
【0012】図3において、出力用の光ファイバ(光導
波路)16cは、複屈折結晶体30の他方の端面から離
間して配設されている。レンズ32は、複屈折結晶体3
0と光ファイバ16cとの間に配設され、光ファイバ1
6aと16cおよび光ファイバ16bと16cを光学的
に結合している。本実施形態において、光ファイバ16
a、16bは互いに接近して配置できるので、複屈折結
晶体30のサイズを大変小さくすることが可能であり、
製造コストを大きく削減可能である。さらに、光ファイ
バ16a、16bからのビームを複屈折結晶体30を介
して非平行ビームとして伝搬できると共に、複屈折結晶
体30が短小であってもレンズ32を介してこれらのビ
ームを光ファイバ16cへ結合して入射可能である。複
屈折結晶体30のサイズが大きくなれば、複屈折結晶体
30を伝搬するビームの直径も大きくすることができる
のはもちろんである。
波路)16cは、複屈折結晶体30の他方の端面から離
間して配設されている。レンズ32は、複屈折結晶体3
0と光ファイバ16cとの間に配設され、光ファイバ1
6aと16cおよび光ファイバ16bと16cを光学的
に結合している。本実施形態において、光ファイバ16
a、16bは互いに接近して配置できるので、複屈折結
晶体30のサイズを大変小さくすることが可能であり、
製造コストを大きく削減可能である。さらに、光ファイ
バ16a、16bからのビームを複屈折結晶体30を介
して非平行ビームとして伝搬できると共に、複屈折結晶
体30が短小であってもレンズ32を介してこれらのビ
ームを光ファイバ16cへ結合して入射可能である。複
屈折結晶体30のサイズが大きくなれば、複屈折結晶体
30を伝搬するビームの直径も大きくすることができる
のはもちろんである。
【0013】図3に示す偏光ビーム装置の使用方法につ
いて説明する。ビームスプリッターとして使用する場
合、まず、偏光方向が不明の光が光ファイバ16cへ入
射される。この場合、光ファイバ16cが入力ポートと
なる。入射光が複屈折結晶体30を通過する際に2本の
偏光方向が異なるビームに分離され、常光線(ordinary
-ray) は複屈折結晶体30の出力ポートとなる光ファイ
バ16aへ導かれ、異常光線(extraordinary-ray) は、
複屈折結晶体30の出力ポートとなる光ファイバ16b
へ導かれる。逆に、ビームを集束する場合は、逆方向に
ビームを送ればよい。光ファイバ16a、16bと複屈
折結晶体30との間にレンズが無いので、短かい複屈折
結晶体30を横断する光線は平行化されていない。現
在、多くの光学装置において、種々のレンズが光導波路
から射出されたビームを平行にしたり、効率よく光線を
集束させるために光導波路内に焦点を結ばせるために用
いられている。
いて説明する。ビームスプリッターとして使用する場
合、まず、偏光方向が不明の光が光ファイバ16cへ入
射される。この場合、光ファイバ16cが入力ポートと
なる。入射光が複屈折結晶体30を通過する際に2本の
偏光方向が異なるビームに分離され、常光線(ordinary
-ray) は複屈折結晶体30の出力ポートとなる光ファイ
バ16aへ導かれ、異常光線(extraordinary-ray) は、
複屈折結晶体30の出力ポートとなる光ファイバ16b
へ導かれる。逆に、ビームを集束する場合は、逆方向に
ビームを送ればよい。光ファイバ16a、16bと複屈
折結晶体30との間にレンズが無いので、短かい複屈折
結晶体30を横断する光線は平行化されていない。現
在、多くの光学装置において、種々のレンズが光導波路
から射出されたビームを平行にしたり、効率よく光線を
集束させるために光導波路内に焦点を結ばせるために用
いられている。
【0014】装飾材料や光学的材料として多用されてい
るビルディングブロックの多くはGRIN(Grade
d Index)レンズである。このタイプのレンズは
商品名「SELFOC」として販売されており、当該商
標は日本でも日本シートガラス社の商標として登録され
ている。GRINレンズを他の光学部材と組み合わせた
装置としては、WDM装置、光学カプラ、円偏光装置、
アイソレータ等がある。GRINレンズを本発明に採用
することにより、従来のレンズと比較して多くの利点が
ある。しかし、本発明はGRINレンズに限定されるも
のではない。GRINレンズの利点は、比較的安価であ
り、小型で、互いに平行な端面を有する点である。特
に、GRINレンズが平らな端面を持つことにより、光
線を平行にし、または集束させる手段を1個のレンズで
可能にしている。同様にレンズの端面で反射した光を取
り出す手段を1個のレンズで可能にしている。
るビルディングブロックの多くはGRIN(Grade
d Index)レンズである。このタイプのレンズは
商品名「SELFOC」として販売されており、当該商
標は日本でも日本シートガラス社の商標として登録され
ている。GRINレンズを他の光学部材と組み合わせた
装置としては、WDM装置、光学カプラ、円偏光装置、
アイソレータ等がある。GRINレンズを本発明に採用
することにより、従来のレンズと比較して多くの利点が
ある。しかし、本発明はGRINレンズに限定されるも
のではない。GRINレンズの利点は、比較的安価であ
り、小型で、互いに平行な端面を有する点である。特
に、GRINレンズが平らな端面を持つことにより、光
線を平行にし、または集束させる手段を1個のレンズで
可能にしている。同様にレンズの端面で反射した光を取
り出す手段を1個のレンズで可能にしている。
【0015】図4に実質的に1/4ピッチ(波長)のG
RINレンズ42を示す。図4では3本のビームが位置
41c、41bおよびレンズ42の端面に一致する位置
41aから入射している。位置41cから広がって入射
するビームはレンズにより集束されてもその直径は、他
の位置41b、41aから入射するビームの直径より大
きい。また、反対側のレンズ端面へ入射する平行ビーム
の焦点位置はビーム直径により異なることを示してい
る。もし、レンズ(例えばGRINレンズ)を通して光
線を効率よく集束するのであれば、直径の小さなビーム
をレンズへ入射させることが好ましい。そこで、図3に
おいて、もし光ファイバ16a、16bの一方から光フ
ァイバ16cへ伝搬すべくレンズ32へ入射されたビー
ムの直径が大き過ぎる場合、レンズ32の外縁近傍へ入
射した光は効率よく光ファイバ16cの受光端へ集束さ
れないことがある。
RINレンズ42を示す。図4では3本のビームが位置
41c、41bおよびレンズ42の端面に一致する位置
41aから入射している。位置41cから広がって入射
するビームはレンズにより集束されてもその直径は、他
の位置41b、41aから入射するビームの直径より大
きい。また、反対側のレンズ端面へ入射する平行ビーム
の焦点位置はビーム直径により異なることを示してい
る。もし、レンズ(例えばGRINレンズ)を通して光
線を効率よく集束するのであれば、直径の小さなビーム
をレンズへ入射させることが好ましい。そこで、図3に
おいて、もし光ファイバ16a、16bの一方から光フ
ァイバ16cへ伝搬すべくレンズ32へ入射されたビー
ムの直径が大き過ぎる場合、レンズ32の外縁近傍へ入
射した光は効率よく光ファイバ16cの受光端へ集束さ
れないことがある。
【0016】図6に第2実施形態を示す。図6におい
て、光ファイバ16aから光ファイバ16cへ進むビー
ムは、比較的直径が小さく、レンズ42を通過するビー
ムの直径は、図5または図3のレンズに入射するビーム
の直径の約半分である。図7には、1対の1/4ピッチ
(波長)GRINレンズ110a、110bが図示され
ている。レンズ110a、110bの平行光の出力側端
面は内側に、集束光の出力側端面は外側に配設されてい
る。2個の光導波路111a、111bは、同軸に配設
され、それぞれレンズ110a、110bと光軸(破線
で示す)を一致させてレンズ110a、110bに結合
されている。光が光導波路111a、111bの一方か
ら他方へ入射する際のビーム形状をレンズ110a、1
10b内に図示する。2個のレンズ110a、110b
の対向面におけるビームはレンズの外縁方向へ広がり、
ポイント112a、112bまで達している。
て、光ファイバ16aから光ファイバ16cへ進むビー
ムは、比較的直径が小さく、レンズ42を通過するビー
ムの直径は、図5または図3のレンズに入射するビーム
の直径の約半分である。図7には、1対の1/4ピッチ
(波長)GRINレンズ110a、110bが図示され
ている。レンズ110a、110bの平行光の出力側端
面は内側に、集束光の出力側端面は外側に配設されてい
る。2個の光導波路111a、111bは、同軸に配設
され、それぞれレンズ110a、110bと光軸(破線
で示す)を一致させてレンズ110a、110bに結合
されている。光が光導波路111a、111bの一方か
ら他方へ入射する際のビーム形状をレンズ110a、1
10b内に図示する。2個のレンズ110a、110b
の対向面におけるビームはレンズの外縁方向へ広がり、
ポイント112a、112bまで達している。
【0017】図8にも、同じ1対のGRINレンズ11
0a、110bが図示されている。しかし、2個の光導
波路111a、111bは、レンズ110a、110b
の共通の光軸から同一の光学的距離だけ偏位している。
2個のレンズ110a、110bの対向面におけるビー
ムは図7の実施形態と同様にレンズの外縁方向へ広が
り、ポイント112a、112bまで達している。しか
しながら、ビームの角度は異なっている。2個の光導波
路111a、111bが、レンズ110a、110bの
共通の光軸に対して平行に配設されている場合、2個の
レンズ110a、110b間に隙間を無くし、かつ光導
波路111a、111bを直接各レンズ110a、11
0bへ結合することにより、光線を確実かつ効率的に光
導波路111aから光導波路111bへ(この逆も可)
伝搬することが可能になる。図9に同様な例を示す。図
9においては入出力用の光導波路111a、111bの
光軸に対する偏位方向が、図8の例と逆になっている。
0a、110bが図示されている。しかし、2個の光導
波路111a、111bは、レンズ110a、110b
の共通の光軸から同一の光学的距離だけ偏位している。
2個のレンズ110a、110bの対向面におけるビー
ムは図7の実施形態と同様にレンズの外縁方向へ広が
り、ポイント112a、112bまで達している。しか
しながら、ビームの角度は異なっている。2個の光導波
路111a、111bが、レンズ110a、110bの
共通の光軸に対して平行に配設されている場合、2個の
レンズ110a、110b間に隙間を無くし、かつ光導
波路111a、111bを直接各レンズ110a、11
0bへ結合することにより、光線を確実かつ効率的に光
導波路111aから光導波路111bへ(この逆も可)
伝搬することが可能になる。図9に同様な例を示す。図
9においては入出力用の光導波路111a、111bの
光軸に対する偏位方向が、図8の例と逆になっている。
【0018】図10では、図9で使用したレンズ110
a、110bが一定距離離間して配設されている。光導
波路111aの光軸は、レンズ110aの光軸OAに平
行である。しかし、効率よく光線を光導波路111bへ
結合させるためには光導波路111bを光導波路111
aと非平行とし、レンズ110aと110bとの離間距
離に応じてレンズ110bの光軸OAに対する角度θを
持たせるようにする。レンズ110aと110bとの離
間距離が大きくなれば、出力ビームのレンズ110bの
光軸OAに対する角度θは大きくなる。図11では、レ
ンズ110a、110bは離間していない。しかし、入
力光導波路111aと出力光導波路111bは、それぞ
れレンズ110a、110bの端面から離間している
が、光学的に結合されている。離間させることにより、
光ファイバ111bに入射する光は角度θだけ傾斜して
おり効率的に入射しない。
a、110bが一定距離離間して配設されている。光導
波路111aの光軸は、レンズ110aの光軸OAに平
行である。しかし、効率よく光線を光導波路111bへ
結合させるためには光導波路111bを光導波路111
aと非平行とし、レンズ110aと110bとの離間距
離に応じてレンズ110bの光軸OAに対する角度θを
持たせるようにする。レンズ110aと110bとの離
間距離が大きくなれば、出力ビームのレンズ110bの
光軸OAに対する角度θは大きくなる。図11では、レ
ンズ110a、110bは離間していない。しかし、入
力光導波路111aと出力光導波路111bは、それぞ
れレンズ110a、110bの端面から離間している
が、光学的に結合されている。離間させることにより、
光ファイバ111bに入射する光は角度θだけ傾斜して
おり効率的に入射しない。
【0019】図12に示す例では、入力光導波路と出力
光導波路は実質的にレンズ110a、110bの光軸と
平行に配設されており、入力光導波路同士の間隔とレン
ズ110aと110bとの間隔を所定の範囲内とするこ
とにより、光を入力光導波路から出力光導波路へ効率よ
く入射させることができる。図12において、レンズ1
10aと110bとの間隔はl3 であり、入力光導波路
111a,111cとレンズ110aの端面との間の光
学的距離はl1 であり、出力光導波路111b,111
dとレンズ110bの端面との間の光学的距離はl2 で
ある。この場合、最も好適な光学的結合を実現するため
には、入出力光導波路の光軸がレンズの共通な光軸と平
行になるよう配置し、前記距離l1 、l2 、l3 が、次
のような関係になるよう配置する。 l1 ≒l2 ≒l3 /2
光導波路は実質的にレンズ110a、110bの光軸と
平行に配設されており、入力光導波路同士の間隔とレン
ズ110aと110bとの間隔を所定の範囲内とするこ
とにより、光を入力光導波路から出力光導波路へ効率よ
く入射させることができる。図12において、レンズ1
10aと110bとの間隔はl3 であり、入力光導波路
111a,111cとレンズ110aの端面との間の光
学的距離はl1 であり、出力光導波路111b,111
dとレンズ110bの端面との間の光学的距離はl2 で
ある。この場合、最も好適な光学的結合を実現するため
には、入出力光導波路の光軸がレンズの共通な光軸と平
行になるよう配置し、前記距離l1 、l2 、l3 が、次
のような関係になるよう配置する。 l1 ≒l2 ≒l3 /2
【0020】再び図6の第2実施形態において、2個の
同一の複屈折結晶体50a、50bが設けられている。
複屈折結晶体50a、50bは、第1実施形態における
複屈折結晶体30の半分のサイズである。複屈折結晶体
50aと50bとの間に2個のフォーカスレンズ42、
42が配設されている。フォーカスレンズ42、42の
焦点位置は、両レンズ42の端面から離間した両レンズ
42の中間にある。光導波路16a、16bは、複屈折
結晶体50aの端面に結合され、光導波路16cは、複
屈折結晶体50bの端面に結合されている。
同一の複屈折結晶体50a、50bが設けられている。
複屈折結晶体50a、50bは、第1実施形態における
複屈折結晶体30の半分のサイズである。複屈折結晶体
50aと50bとの間に2個のフォーカスレンズ42、
42が配設されている。フォーカスレンズ42、42の
焦点位置は、両レンズ42の端面から離間した両レンズ
42の中間にある。光導波路16a、16bは、複屈折
結晶体50aの端面に結合され、光導波路16cは、複
屈折結晶体50bの端面に結合されている。
【0021】第2実施形態において、ポート16aへ入
射した常光線(o−ray)は、装置内を通過してポー
ト16cへ導かれる。一方、ポート16bへ入射した異
常光線(e−ray)は、常光線と集束してポート16
cへ導かれる。複屈折結晶体50aは複屈折結晶体30
より小さいので、複屈折結晶体50a側のレンズ42へ
入射するビームは十分に細く、これによってレンズ42
の最適範囲を使用することができる。同様に、複屈折結
晶体50a、50bについても最適範囲が使用され、ポ
ート16aから16c、ポート16bから16cの各々
について好適に光学的な結合がなされる。間を好適に光
学的結合できる。光学的結合として最も好適な位置関係
は、各ポートと最も近いレンズとの距離をd1 とすれ
ば、2個のレンズ同士の間の距離が2d1 となる位置設
定である。
射した常光線(o−ray)は、装置内を通過してポー
ト16cへ導かれる。一方、ポート16bへ入射した異
常光線(e−ray)は、常光線と集束してポート16
cへ導かれる。複屈折結晶体50aは複屈折結晶体30
より小さいので、複屈折結晶体50a側のレンズ42へ
入射するビームは十分に細く、これによってレンズ42
の最適範囲を使用することができる。同様に、複屈折結
晶体50a、50bについても最適範囲が使用され、ポ
ート16aから16c、ポート16bから16cの各々
について好適に光学的な結合がなされる。間を好適に光
学的結合できる。光学的結合として最も好適な位置関係
は、各ポートと最も近いレンズとの距離をd1 とすれ
ば、2個のレンズ同士の間の距離が2d1 となる位置設
定である。
【0022】以上、本発明の好適な実施形態について種
々述べてきたが、本発明は上述の実施形態に限定される
のではなく、例えば上記の実施形態ではレンズの端面が
レンズの光軸に対して直角であるが、不要なバックリフ
レクションの影響を減少させるために光軸に対して傾斜
させてもよい等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの
改変を施し得るのはもちろんである。
々述べてきたが、本発明は上述の実施形態に限定される
のではなく、例えば上記の実施形態ではレンズの端面が
レンズの光軸に対して直角であるが、不要なバックリフ
レクションの影響を減少させるために光軸に対して傾斜
させてもよい等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの
改変を施し得るのはもちろんである。
【0023】
【発明の効果】本発明に係る偏光ビーム装置を用いる
と、複屈折結晶体やレンズ等の構成部品を小型化できる
と共に、従来と比較して前記構成部品の部品点数を減少
させることができるので、装置の製造コストを低下させ
ることが可能になる。また、従来の偏光ビーム装置と比
較して小型、軽量化を図ることが可能になる等の著効を
奏する。
と、複屈折結晶体やレンズ等の構成部品を小型化できる
と共に、従来と比較して前記構成部品の部品点数を減少
させることができるので、装置の製造コストを低下させ
ることが可能になる。また、従来の偏光ビーム装置と比
較して小型、軽量化を図ることが可能になる等の著効を
奏する。
【図1】従来の偏光ビームスプリッターの構造を示す平
面図である。
面図である。
【図2】複屈折結晶体を小型化して実施不能な偏光ビー
ムスプリッターの構造を示す平面図である。
ムスプリッターの構造を示す平面図である。
【図3】本発明に係る偏光ビーム装置の第1実施形態の
構造を示す平面図である。平行光線化されていない光が
複屈折結晶体に入射する例である。
構造を示す平面図である。平行光線化されていない光が
複屈折結晶体に入射する例である。
【図4】1/4ピッチGRINレンズを採用した従来例
の側面図である。
の側面図である。
【図5】図3の偏光ビーム装置で1個のGRINレンズ
を使用して構成した平面図である。
を使用して構成した平面図である。
【図6】本発明に係る偏光ビーム装置の第2実施形態の
構造を示す平面図である。2つの複屈折結晶体と2つの
レンズを使用し、ビーム径を最小にしてポート間を光で
結合する例である。
構造を示す平面図である。2つの複屈折結晶体と2つの
レンズを使用し、ビーム径を最小にしてポート間を光で
結合する例である。
【図7】一対の1/4ピッチのGRINレンズを背中合
わせにして配置した従来例を示す側面図である。入出力
光導波路の光軸が一致している例。
わせにして配置した従来例を示す側面図である。入出力
光導波路の光軸が一致している例。
【図8】一対の1/4ピッチのGRINレンズを背中合
わせにして配置した従来例を示す側面図である。入出力
光導波路の光軸とレンズの光軸とが偏位している例。
わせにして配置した従来例を示す側面図である。入出力
光導波路の光軸とレンズの光軸とが偏位している例。
【図9】一対の1/4ピッチのGRINレンズを背中合
わせにして配置した従来例を示す側面図である。入出力
光導波路の光軸とレンズの光軸とが偏位している例。
わせにして配置した従来例を示す側面図である。入出力
光導波路の光軸とレンズの光軸とが偏位している例。
【図10】入力側と出力側の光導波路をGRINレンズ
の光軸から偏位させて配置する方法を示す側面図であ
る。
の光軸から偏位させて配置する方法を示す側面図であ
る。
【図11】入力側と出力側の光導波路をGRINレンズ
から離間して配置する方法を示す側面図である。
から離間して配置する方法を示す側面図である。
【図12】GRINレンズを離間させ、入力側と出力側
の光導波路をGRINレンズの光軸から偏位させて配置
する方法を示す側面図である。
の光導波路をGRINレンズの光軸から偏位させて配置
する方法を示す側面図である。
16a、16b、16c ポートの役目をする光ファイ
バ 30 複屈折結晶体 32 レンズ 42 GRINレンズ 50a、50b 複屈折結晶体 110a、110b GRINレンズ 111a、111b、111c、111d 光導波路
バ 30 複屈折結晶体 32 レンズ 42 GRINレンズ 50a、50b 複屈折結晶体 110a、110b GRINレンズ 111a、111b、111c、111d 光導波路
Claims (5)
- 【請求項1】 第1の光導波路と、 互いに接近して配置され、所定の距離だけ前記第1の光
導波路と離間して配置されると共に、前記第1の光導波
路と光学的に結合された2個の第2の光導波路と、 前記第1の光導波路と前記第2の光導波路との間に配設
され、入力ビームを、第1の偏光ビームと該第1の偏光
ビームに対して直角方向に偏光する第2の偏光ビームと
に分離するための複屈折結晶体と、 前記第1の光導波路または前記第2の光導波路の少なく
とも一つと前記複屈折結晶体との間もしくはこれらに接
して配設され、前記複屈折結晶体を通過する非平行光線
の方向を決めると共に、光導波路の端面に光線の焦点を
結ばせるためのレンズ機構とを具備することを特徴とす
る偏光ビーム装置。 - 【請求項2】 前記光導波路は光ファイバであり、 前記レンズ機構は、前記第1の光導波路である光ファイ
バと前記複屈折結晶体との間に配設され、前記第2の光
導波路である2個の接近して配置された光ファイバから
の前記複屈折結晶体内で非平行ビームとして伝搬する互
いに直角方向に偏光する光ビームを集束して受光するこ
とを特徴とする請求項1記載の偏光ビーム装置。 - 【請求項3】 前記光導波路は光ファイバであり、 前記第1の光導波路である光ファイバと、前記第2の光
導波路である2個の接近して配置された光ファイバとの
間に他の複屈折結晶体が配設されていることを特徴とす
る請求項1記載の偏光ビーム装置。 - 【請求項4】 前記レンズ機構は、2個のレンズから成
り、2個の該レンズは、2個の前記複屈折結晶体の間に
配設されていることを特徴とする請求項3記載の偏光ビ
ーム装置。 - 【請求項5】 各々が、光線を実質的に平行にする端面
と、実質的に焦点を結ばせる端面とを有する2個のレン
ズと、 少なくとも一方の前記レンズと結合され、光線を互いに
直角な偏光ビームに分離し、または集束する複屈折結晶
体と、 各前記レンズに接近して配置され、隣接する前記レンズ
へ光を入射し、または隣接する前記レンズからの光を受
光し、端部と隣接する前記レンズからの光学的距離d1
と、2個の前記レンズの対向面同士の光学的距離d2 と
の関係が、d1≒d2 /2かつd1 >0となるよう配置
された複数の光導波路とを具備することを特徴とする偏
光ビーム装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/045946 | 1998-03-23 | ||
US09/045,946 US6014256A (en) | 1997-07-18 | 1998-03-23 | Polarizing beam splitter/combiner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11326832A true JPH11326832A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=21940694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11077780A Pending JPH11326832A (ja) | 1998-03-23 | 1999-03-23 | 偏光ビ―ム装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6014256A (ja) |
EP (1) | EP0945750A3 (ja) |
JP (1) | JPH11326832A (ja) |
CA (1) | CA2265236A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011033914A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Ntt Electornics Corp | 光偏波ダイバーシティモジュール及び光学装置 |
CN104808347A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-07-29 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种基于双折射晶体的高占空比合束*** |
Families Citing this family (27)
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