JPS6118481Y2 - - Google Patents
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- JPS6118481Y2 JPS6118481Y2 JP1980063659U JP6365980U JPS6118481Y2 JP S6118481 Y2 JPS6118481 Y2 JP S6118481Y2 JP 1980063659 U JP1980063659 U JP 1980063659U JP 6365980 U JP6365980 U JP 6365980U JP S6118481 Y2 JPS6118481 Y2 JP S6118481Y2
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- light
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/04—Prisms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
- G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
- G02B5/3066—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state involving the reflection of light at a particular angle of incidence, e.g. Brewster's angle
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/06—Polarisation independent
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は偏光プリズムに係り、特に小型の光分
岐接続器等の構成部品に好適な偏光プリズムに関
する。
岐接続器等の構成部品に好適な偏光プリズムに関
する。
近年、光通信技術が実用化されるようになつ
て、種々の改良された光通信用機構部品が提供さ
れるようになつてきている。
て、種々の改良された光通信用機構部品が提供さ
れるようになつてきている。
光サーキユレータはこうした光通信用機構部品
の一種であつて、簡単にいうと例えば４個の光入
出射端（これをポートと呼ぶ）を有するもので
は、第１ポートからの光が第２ポートに、第２ポ
ートからの光が第３ポートに、第３ポートからの
光が第４ポートに、第４ポートからの光が第１ポ
ートに夫々伝達されるようにして１→２，２→
３，３→４，４→１という巡回的な接続が可能な
光分岐接続器のことである。
の一種であつて、簡単にいうと例えば４個の光入
出射端（これをポートと呼ぶ）を有するもので
は、第１ポートからの光が第２ポートに、第２ポ
ートからの光が第３ポートに、第３ポートからの
光が第４ポートに、第４ポートからの光が第１ポ
ートに夫々伝達されるようにして１→２，２→
３，３→４，４→１という巡回的な接続が可能な
光分岐接続器のことである。
この光サーキユレータは将来予想される光通信
において、双方向通信、障害深索、データリンク
等の複雑な使用形態を可能にするものである。
において、双方向通信、障害深索、データリンク
等の複雑な使用形態を可能にするものである。
また、光スイツチや光分波器等と同様にこの光
サーキユレータは伝送損失およびクロストークの
減少等が強く望まれている。このため、伝送フア
イバーから出射された光をレンズにより平行光束
に修正してから、種々の操作を行い、そして集光
レンズを介して再び伝送フアイバに入射させるこ
とが一般的に行われている。
サーキユレータは伝送損失およびクロストークの
減少等が強く望まれている。このため、伝送フア
イバーから出射された光をレンズにより平行光束
に修正してから、種々の操作を行い、そして集光
レンズを介して再び伝送フアイバに入射させるこ
とが一般的に行われている。
というものの、一旦光フアイバから出射された
光は、たとえレンズを介しても実際には除々に広
がり、伝送フアイバに再入射させるまでの間に分
散されてかなりの損失を生む。
光は、たとえレンズを介しても実際には除々に広
がり、伝送フアイバに再入射させるまでの間に分
散されてかなりの損失を生む。
そこで、出射フアイバから入射フアイバまでの
光の径路長をできるだけ短くすることが必要とな
る。換言すれば、伝送損失の低減を図る上でも、
光機構部品は小型であることが望ましい。
光の径路長をできるだけ短くすることが必要とな
る。換言すれば、伝送損失の低減を図る上でも、
光機構部品は小型であることが望ましい。
さて、ここで従来提案された光サーキユレータ
をみると、それはフアラデー回転子を挟んで２個
の偏光プリズムを配置した構成を有している。
をみると、それはフアラデー回転子を挟んで２個
の偏光プリズムを配置した構成を有している。
第１図は従来のこうした光サーキユレータを示
す図である。図中、１および２は方解石でつくら
れた１対のプリズム１ａ，１ｂと２ａ，２ｂを貼
り合せた偏光プリズムであり、その貼り合せ面に
は薄い接着層が介在している。また3aおよび3b
はプリズム・ミラー、４ａおよび４ｂは直流磁界
発生用の円環状の永久磁石、５ａおよび５ｂは
YIG等の透明磁性体片、６ａおよび６ｂは1/2波
長板等の旋光板であつて、永久磁石４ａと透明磁
性体片５ａとで、また永久磁石４ｂと透明磁性体
片５ｂとでフアラデー回転子が構成されている。
す図である。図中、１および２は方解石でつくら
れた１対のプリズム１ａ，１ｂと２ａ，２ｂを貼
り合せた偏光プリズムであり、その貼り合せ面に
は薄い接着層が介在している。また3aおよび3b
はプリズム・ミラー、４ａおよび４ｂは直流磁界
発生用の円環状の永久磁石、５ａおよび５ｂは
YIG等の透明磁性体片、６ａおよび６ｂは1/2波
長板等の旋光板であつて、永久磁石４ａと透明磁
性体片５ａとで、また永久磁石４ｂと透明磁性体
片５ｂとでフアラデー回転子が構成されている。
この構成によつて、いまポートP1から自然光が
入射されたとすると、偏光プリズム１の貼り合せ
面において偏光分離され、常光線と異常光線とな
り、一方はこの貼り合せ面を透過し、他方は反射
させられる。これらの分離された常光線および異
常光線はプリズム・ミラー３ｂまたは３ａで反射
されフアラデー回転子４ｂまたは４ａおよび旋光
板６ｂまたは６ａを透過する。この透過の際、各
光線の偏光面は45゜ずつ２度回転させられるが、
フアラデー回転子における旋光方向と旋光板にお
ける旋光方向とが逆方向となつているので、これ
らの旋光作用は打ち消され結局は全く旋光を受け
ないものと同等となる。
入射されたとすると、偏光プリズム１の貼り合せ
面において偏光分離され、常光線と異常光線とな
り、一方はこの貼り合せ面を透過し、他方は反射
させられる。これらの分離された常光線および異
常光線はプリズム・ミラー３ｂまたは３ａで反射
されフアラデー回転子４ｂまたは４ａおよび旋光
板６ｂまたは６ａを透過する。この透過の際、各
光線の偏光面は45゜ずつ２度回転させられるが、
フアラデー回転子における旋光方向と旋光板にお
ける旋光方向とが逆方向となつているので、これ
らの旋光作用は打ち消され結局は全く旋光を受け
ないものと同等となる。
従つて、これらの透過光線が偏光プリズム２に
入射されると、常光線と異常光線は貼り合せ面で
合成されポート２に到達する。
入射されると、常光線と異常光線は貼り合せ面で
合成されポート２に到達する。
すなわち、一旦分離され、再び結合してポート
２に達するから、光の損失はあまりない。
２に達するから、光の損失はあまりない。
今度は逆にポート２から光を入射させると、フ
アラデー回転子４ａ，４ｂおよび旋光板６ａ，６
ｂを透過する際旋光方向が合致して90゜旋光され
てしまう。従つて、透過前に常光線であつた光は
透過後には異常光線に変化し、同様に透過前に異
常光線であつた光は常光線に変化する。このた
め、偏光プリズム１において離された光が結合さ
れて出射する方向はポート３となる。他の場合も
同様であつて、まとめるとポート１およびポート
３からの光はポート２およびポート４へ夫々平行
に伝送され、逆にポート２およびポート４からの
光は交錯して夫々ポート３およびポート１に送ら
れる。
アラデー回転子４ａ，４ｂおよび旋光板６ａ，６
ｂを透過する際旋光方向が合致して90゜旋光され
てしまう。従つて、透過前に常光線であつた光は
透過後には異常光線に変化し、同様に透過前に異
常光線であつた光は常光線に変化する。このた
め、偏光プリズム１において離された光が結合さ
れて出射する方向はポート３となる。他の場合も
同様であつて、まとめるとポート１およびポート
３からの光はポート２およびポート４へ夫々平行
に伝送され、逆にポート２およびポート４からの
光は交錯して夫々ポート３およびポート１に送ら
れる。
以上のようにこの光サーキユレータは非偏光を
使用して動作させることができ、また分離された
光が両方とも無駄にならないという点で従前のも
のに比較し大きく改良されている。
使用して動作させることができ、また分離された
光が両方とも無駄にならないという点で従前のも
のに比較し大きく改良されている。
しかしながら、偏光ミラー１，２の他にプリズ
ム・ミラーを必要とし、またフアラデー回転子を
２個必要とする。このために、製造コストの面に
おいて不利であるばかりでなく、伝送特性上も小
型化が望めず不利である。更に偏光プリズムが方
解石であるため、光の分離を完全に行うことが困
難である。というのは、偏光プリズムの貼り合せ
面に対し一方の偏光光にとつてブリユスタ角で光
を入射させると反射光が完全偏光となるが、方解
石と空気との境界におけるブリユスタ角は他方の
偏光にとつて全反射条件を満足する角度となら
ず。反射すべき偏光光の一部も透過してしまうか
らである。これを回避するために、貼り合せ面を
多層膜処理する等のことが試みられているようで
はあるが、製造コスト上および精度上極めて不利
となる。
ム・ミラーを必要とし、またフアラデー回転子を
２個必要とする。このために、製造コストの面に
おいて不利であるばかりでなく、伝送特性上も小
型化が望めず不利である。更に偏光プリズムが方
解石であるため、光の分離を完全に行うことが困
難である。というのは、偏光プリズムの貼り合せ
面に対し一方の偏光光にとつてブリユスタ角で光
を入射させると反射光が完全偏光となるが、方解
石と空気との境界におけるブリユスタ角は他方の
偏光にとつて全反射条件を満足する角度となら
ず。反射すべき偏光光の一部も透過してしまうか
らである。これを回避するために、貼り合せ面を
多層膜処理する等のことが試みられているようで
はあるが、製造コスト上および精度上極めて不利
となる。
要するに実用的な価格の製品として完全な分離
を行い得るものは提供されていないのである。
を行い得るものは提供されていないのである。
本出願人は上記状況を鑑みて次のような偏光プ
リズムを先に提案したが、これにより完全な分離
を行うことができ、かつ光サーキユレータに使用
して小型かつ部品点数の少ない光サーキユレータ
を構成し得る偏光プリズムを提供することができ
た。
リズムを先に提案したが、これにより完全な分離
を行うことができ、かつ光サーキユレータに使用
して小型かつ部品点数の少ない光サーキユレータ
を構成し得る偏光プリズムを提供することができ
た。
すなわち、先に提案済みの偏光プリズムは、結
晶の光学軸に平行な面同士を微小間隙を介し対向
させた２個のプリズムを有する偏光プリズムであ
つて、前記光学軸に直交しかつ前記対向面に対し
常光線によるブリユスタ角で入射する光線を該対
向面において偏光分離すると共に、分離した常光
線および異常光線を夫々のプリズム内で全反射さ
せ相互に平行かつ同じ向きにさせる全反射面を設
け、かつ平行にされたこれら２光線をプリズム内
部より出射させる透過面を該２光線に直交させた
偏光プリズムであるが、本考案に先立ちその一例
を図面に従つて説明する。
晶の光学軸に平行な面同士を微小間隙を介し対向
させた２個のプリズムを有する偏光プリズムであ
つて、前記光学軸に直交しかつ前記対向面に対し
常光線によるブリユスタ角で入射する光線を該対
向面において偏光分離すると共に、分離した常光
線および異常光線を夫々のプリズム内で全反射さ
せ相互に平行かつ同じ向きにさせる全反射面を設
け、かつ平行にされたこれら２光線をプリズム内
部より出射させる透過面を該２光線に直交させた
偏光プリズムであるが、本考案に先立ちその一例
を図面に従つて説明する。
第２図Ａは上記偏光プリズムの代表例を示すも
のである。第３図は動作原理を説明するための図
である。
のである。第３図は動作原理を説明するための図
である。
第２図Ａにおいて、１０および２０は二酸化チ
タンよりなる三角柱状および四角柱状のプリズム
であり、これらのプリズム１０，２０の光学軸は
紙面に垂直となつている。また、Ｃはプリズム１
０とプリズム２０との対向面であつて、例えば10
μ程度の極めて薄い空気層が介在している。
タンよりなる三角柱状および四角柱状のプリズム
であり、これらのプリズム１０，２０の光学軸は
紙面に垂直となつている。また、Ｃはプリズム１
０とプリズム２０との対向面であつて、例えば10
μ程度の極めて薄い空気層が介在している。
１０Ａおよび１０Ｂはプリズム１０の光入出射
および内部全反射を行う面、２０Ａおよび２０Ｂ
は同じくプリズム２０の光入出射および内部全反
射を行う面である。
および内部全反射を行う面、２０Ａおよび２０Ｂ
は同じくプリズム２０の光入出射および内部全反
射を行う面である。
この偏光プリズムの形状は、次のようになつて
いる。
いる。
まず、対向面Ｃが基準となり、面１０Ａはプリ
ズム内部から外部に向う常光線によつて定まるブ
リユスタ角θをもつて対向面Ｃと交差するよう形
成され、面２０Ａも同一角度θで対向面Ｃと交差
するよう形成される。この場合、二酸化チタンは
波長1.3μの常光線（光学軸と偏光面とが直交し
ている光線）による屈折率ｎpが2.46であり、同
じく波長1.3μの異常光線（光学軸と偏光面とが
平行な光線）による屈折率ｎeが2.72である。
ズム内部から外部に向う常光線によつて定まるブ
リユスタ角θをもつて対向面Ｃと交差するよう形
成され、面２０Ａも同一角度θで対向面Ｃと交差
するよう形成される。この場合、二酸化チタンは
波長1.3μの常光線（光学軸と偏光面とが直交し
ている光線）による屈折率ｎpが2.46であり、同
じく波長1.3μの異常光線（光学軸と偏光面とが
平行な光線）による屈折率ｎeが2.72である。
そこで、前記ブリユスタ角θは常光線の屈折率
ｎpから、次式により定められる。
ｎpから、次式により定められる。
θ＝arccotnp≒22.1゜
このような角θをもつて面１０Ａおよび２０Ａ
が形成される理由は、常光線成分および異常光線
成分の両方を含む非偏光（自然光または偏光面が
傾斜した直線偏光光線もしくは随円偏光光線）を
これらの面１０Ａ，２０Ａに垂直に入射させて単
一径路に沿つて対向面Ｃに至らせるときに、対向
面Ｃに対する入射角をブリユスタ角θとなすため
である。
が形成される理由は、常光線成分および異常光線
成分の両方を含む非偏光（自然光または偏光面が
傾斜した直線偏光光線もしくは随円偏光光線）を
これらの面１０Ａ，２０Ａに垂直に入射させて単
一径路に沿つて対向面Ｃに至らせるときに、対向
面Ｃに対する入射角をブリユスタ角θとなすため
である。
他方、面１０Ｂおよび２０Ｂは互いに平行に設
けられ、かつプリズム内部から外部に出射される
光線ｌT，ｌRと直交するように角度付けられる。
図示の場合には対向面Ｃに対して３θ≒66.3゜で
交差するようこれら面１０Ｂ，２０Ｂが設けられ
るている。
けられ、かつプリズム内部から外部に出射される
光線ｌT，ｌRと直交するように角度付けられる。
図示の場合には対向面Ｃに対して３θ≒66.3゜で
交差するようこれら面１０Ｂ，２０Ｂが設けられ
るている。
このような構成であるため、いま例えば非偏光
光線ｌが面２０Ａ（面１０Ａでも同様）に垂直に
プリズム２０内に透過してくると、対向面Ｃには
ブリユスタ角θで入射される。このため非偏光光
線ｌに含まれていた常光線ｌTがこの対向面を完
全に透過し、逆に異常光線ｌRはｎe sinθ≒
1.02＞１なる全反射条件を満たすため全く透過さ
れず完全に反射される。
光線ｌが面２０Ａ（面１０Ａでも同様）に垂直に
プリズム２０内に透過してくると、対向面Ｃには
ブリユスタ角θで入射される。このため非偏光光
線ｌに含まれていた常光線ｌTがこの対向面を完
全に透過し、逆に異常光線ｌRはｎe sinθ≒
1.02＞１なる全反射条件を満たすため全く透過さ
れず完全に反射される。
すなわち、自然光ｌからの偏光・分離が完壁に
なされる。方解石のプリズムの場合に反射すべき
偏光光線の一部分が透過されるという不都合があ
つたが、この二酸化チタンでつくられたプリズム
ではそういう不都合が生じない。
なされる。方解石のプリズムの場合に反射すべき
偏光光線の一部分が透過されるという不都合があ
つたが、この二酸化チタンでつくられたプリズム
ではそういう不都合が生じない。
もし、次の条件を満たす物質があれば、二酸化
チタンに替つてその物質を用いることができる。
チタンに替つてその物質を用いることができる。
すなわち、常光線における屈折率ｎp，異常光
線における屈折率ｎe，常光線におけるブリユス
タ角θに関して次式が満たされればよい。
線における屈折率ｎe，常光線におけるブリユス
タ角θに関して次式が満たされればよい。
ｎe sinθ＞１ …(1)
cotθ＝ｎp …(2)
(1)より ｎe ２＞cosec2θ …(1)′
(2)より ｎp ２＝cot2θ …(2)′
(1)′−(2)′より ｎe ２−ｎp ２＞１ …(3)
この式より、複屈折率の平方差が１より大であ
ればよいことが理解されよう。
ればよいことが理解されよう。
尚、二酸化チタンの場合、波長1.3μにおいて
ｎe ２−ｎp ２≒1.35となる。
ｎe ２−ｎp ２≒1.35となる。
次にこのような偏光・分離された常光線ｌTは
対向面Ｃに介在する微小空隙を径て他方のプリズ
ム１０内に侵入する。その結果、入射光ｌと同一
方向に配向される。具体的には、第３図に示すよ
うに、プリズム２０と微小空隙との境界で一度屈
折偏光され、続いて微小空隙とプリズム１０との
境界で再び屈折偏光される。
対向面Ｃに介在する微小空隙を径て他方のプリズ
ム１０内に侵入する。その結果、入射光ｌと同一
方向に配向される。具体的には、第３図に示すよ
うに、プリズム２０と微小空隙との境界で一度屈
折偏光され、続いて微小空隙とプリズム１０との
境界で再び屈折偏光される。
２度目の屈折でもブリユスタ角になつている。
この２度目の屈折による偏光が光線方向を正反対
に屈折させるため、結局入射光ｌと常光線ｌTと
は平行となり、両者の間の距離ｘは微小空隙の厚
さをｔとするときｘ＝t.sin（90゜−２θ）／sin
θ〔ただしθはブリユスタ角で22.1゜である）と
なる。具体的にはｔ＝10μのとき、ｘ＝19μとな
り、実際上この距離は無視され得る。
この２度目の屈折による偏光が光線方向を正反対
に屈折させるため、結局入射光ｌと常光線ｌTと
は平行となり、両者の間の距離ｘは微小空隙の厚
さをｔとするときｘ＝t.sin（90゜−２θ）／sin
θ〔ただしθはブリユスタ角で22.1゜である）と
なる。具体的にはｔ＝10μのとき、ｘ＝19μとな
り、実際上この距離は無視され得る。
第２図Ａに戻つて、以上のように分離されプリ
ズム１０内とプリズム２０内とを夫々進む常光線
ｌTと異常光線ｌRは各プリズム内で全反射され
る。
ズム１０内とプリズム２０内とを夫々進む常光線
ｌTと異常光線ｌRは各プリズム内で全反射され
る。
常光線ｌTが面１０Ａと対向面とにおいて反射
された後の方向は、異常光線ｌRが面２０Ａで反
射された後の方向と一致し、平行となる。このこ
とは対向面Ｃに関して常光線ｌTと異常光線ｌRと
が線対称（面対称）な方向に分離され、また同様
に対称な角度をもつて配置された面１０Ａ，２０
Ａで全反射されていることを考察すれば容易に理
解される。
された後の方向は、異常光線ｌRが面２０Ａで反
射された後の方向と一致し、平行となる。このこ
とは対向面Ｃに関して常光線ｌTと異常光線ｌRと
が線対称（面対称）な方向に分離され、また同様
に対称な角度をもつて配置された面１０Ａ，２０
Ａで全反射されていることを考察すれば容易に理
解される。
すなわち、等しい回数だけ（１回ずつ）反射さ
れた常光線ｌTとｌRとは対向面Ｃに関して対称な
角度を有するよう方向付けられており、更に常光
線ｌTは２回目の反射で対向面Ｃに関し対称角度
をもつように方向付けられるから、１回反射され
た異常光線ｌRと２回反射された常光線ｌTとは平
行になるのである。
れた常光線ｌTとｌRとは対向面Ｃに関して対称な
角度を有するよう方向付けられており、更に常光
線ｌTは２回目の反射で対向面Ｃに関し対称角度
をもつように方向付けられるから、１回反射され
た異常光線ｌRと２回反射された常光線ｌTとは平
行になるのである。
そして、平行になつたこれら常光線ｌTと異常
光線ｌRは面１０Ｂと面２０Ｂとを垂直に透過し
てプリズム１０，２０の外部に出射される。
光線ｌRは面１０Ｂと面２０Ｂとを垂直に透過し
てプリズム１０，２０の外部に出射される。
このように本発明に係る偏光プリズムは分離さ
れた常光線ｌTと異常光線ｌRとを平行に出射する
ため、この偏光プリズムを使えば小型で部品点数
が少ない光サーキユレータを提供することができ
る。
れた常光線ｌTと異常光線ｌRとを平行に出射する
ため、この偏光プリズムを使えば小型で部品点数
が少ない光サーキユレータを提供することができ
る。
このプリズムにより小型化できることがよくわ
かるようにするため、プリズム内の光線路をその
幅も含めて示したのが第２図Ｂである。
かるようにするため、プリズム内の光線路をその
幅も含めて示したのが第２図Ｂである。
プリズムの各角度は次の通りである。
１＝66.29゜
２＝22.10゜
３＝91.61゜
４＝112.10゜
５＝113.71゜
６＝44.19゜
７＝90゜
この図をみると、光束の幅に比して、プリズム
内の空間が有効に使われていることがわかる。ま
た、２本の出射平行光線は十分に近づけられるこ
ともわかる。
内の空間が有効に使われていることがわかる。ま
た、２本の出射平行光線は十分に近づけられるこ
ともわかる。
第４図Ａ〜Ｄはこの偏光プリズムを用いた光サ
ーキユレータを示すものであり、この光サーキユ
レータは第２図に示す偏光プリズム２個、第１図
に示すフアラデー回転子４ａ，５ａと旋光板６ａ
とからなるような旋光装置４５を１個有する。分
離された常光線ｌT、異常光線ｌRが平行かつ近接
しているため、旋光装置４５をこれら２光線毎に
設ける必要がなく、１個を２光線に対し共用する
ことができる。
ーキユレータを示すものであり、この光サーキユ
レータは第２図に示す偏光プリズム２個、第１図
に示すフアラデー回転子４ａ，５ａと旋光板６ａ
とからなるような旋光装置４５を１個有する。分
離された常光線ｌT、異常光線ｌRが平行かつ近接
しているため、旋光装置４５をこれら２光線毎に
設ける必要がなく、１個を２光線に対し共用する
ことができる。
逆に言うと、平行でない光線に対し旋光装置を
共用させたとすれば、少なくとも一方の光線とフ
アラデー回転子の磁界方向とが合致しなくなる。
このような状態で直線偏光光線（完全偏光光線）
の旋光を行うと、旋光後の光線は直線偏光となら
ず随円偏光（不完全偏光）となる。すなわち、折
角偏光分離した光線の実質的な分離度が阻害され
る不具合を招来する。
共用させたとすれば、少なくとも一方の光線とフ
アラデー回転子の磁界方向とが合致しなくなる。
このような状態で直線偏光光線（完全偏光光線）
の旋光を行うと、旋光後の光線は直線偏光となら
ず随円偏光（不完全偏光）となる。すなわち、折
角偏光分離した光線の実質的な分離度が阻害され
る不具合を招来する。
この理由によつて、平行でない光線に対して
は、別々の旋光手段を必要とするのである。
は、別々の旋光手段を必要とするのである。
また、第４図に示す光サーキユレータにおいて
は、分離された常光線ｌTと異常光線ｌRが平行な
ので、これらを再び統合するために、受光側の偏
光プリズムに集中させるプリズム・ミラー等を一
切必要としない。
は、分離された常光線ｌTと異常光線ｌRが平行な
ので、これらを再び統合するために、受光側の偏
光プリズムに集中させるプリズム・ミラー等を一
切必要としない。
従つて、その分だけ光路長が短かくなり、また
プリズム・ミラーに対する光線の入射がないの
で、伝送損失が減少する。
プリズム・ミラーに対する光線の入射がないの
で、伝送損失が減少する。
尚、この光サーキユレータの動作は概略的に
は、第１図のものと同様であり、第４図Ａに示す
ように第１ポートP1からの光線は偏光プリズム４
０で分離偏光され常光線ｌTと異常光線ｌRとにな
つた後、旋光装置４５を透過し（偏光面は不変）
で再び偏光プリズム５０に入射され、そこで統合
されて第２ポートP2に至る。第２ポートP2からの
光線は同図Ｂに示す径路を経て、途中で旋光装置
４５において偏光面が90゜回転させられるので、
偏光プリズム４０での動作が逆になり結局第３ポ
ートP3に至る。第３ポートP3からの光線は第１ポ
ートP1からの光線と同様であり、第４図Ｃに示す
径路を経て第４ポートP4に至る。第４ポートP4か
らの光線は第２ポートP2からの光線と同様に旋光
装置４５において偏光面が90゜回転させられるの
で、第４図Ｄに示す径路を経て第１ポートP1に至
る。図中ｌT′は旋光装置４５透過前は異常光線ｌ
Rであつたが透過後に常光線に変化している光線
を示し、ｌR′は逆に旋光装置４５透過前は常光線
ｌTであつたが透過後に異常光線に変化している
光線を示す。
は、第１図のものと同様であり、第４図Ａに示す
ように第１ポートP1からの光線は偏光プリズム４
０で分離偏光され常光線ｌTと異常光線ｌRとにな
つた後、旋光装置４５を透過し（偏光面は不変）
で再び偏光プリズム５０に入射され、そこで統合
されて第２ポートP2に至る。第２ポートP2からの
光線は同図Ｂに示す径路を経て、途中で旋光装置
４５において偏光面が90゜回転させられるので、
偏光プリズム４０での動作が逆になり結局第３ポ
ートP3に至る。第３ポートP3からの光線は第１ポ
ートP1からの光線と同様であり、第４図Ｃに示す
径路を経て第４ポートP4に至る。第４ポートP4か
らの光線は第２ポートP2からの光線と同様に旋光
装置４５において偏光面が90゜回転させられるの
で、第４図Ｄに示す径路を経て第１ポートP1に至
る。図中ｌT′は旋光装置４５透過前は異常光線ｌ
Rであつたが透過後に常光線に変化している光線
を示し、ｌR′は逆に旋光装置４５透過前は常光線
ｌTであつたが透過後に異常光線に変化している
光線を示す。
ところで、以上説明した提案済み（特願昭54−
95774号）の偏光プリズムでは、光入射端面、光
出射端面が光線に対して垂直であつたため、その
面での反射光が入射光線の経路を逆行することに
なつた。そのため、このプリズムを用いた光サー
キユレータ、光スイツチ等は、クロストーク、反
射光などが生じるという欠点がある。
95774号）の偏光プリズムでは、光入射端面、光
出射端面が光線に対して垂直であつたため、その
面での反射光が入射光線の経路を逆行することに
なつた。そのため、このプリズムを用いた光サー
キユレータ、光スイツチ等は、クロストーク、反
射光などが生じるという欠点がある。
本考案の目的は、偏光プリズムでの反射光が逆
行することにより光部品の性能が劣化することを
防ぐことにある。
行することにより光部品の性能が劣化することを
防ぐことにある。
この目的は本考案においては、上記偏光プリズ
ムにおいて入射光線、出射光線にそれぞれ垂直で
あつた光入射端面、光出射端面を等しい角度傾け
ることにより、その面での反射光を逆行しないよ
うにし、また、傾斜量を＋１゜〜＋６゜もしくは
−１゜〜−６゜の範囲とすることにより偏光プリ
ズム本来の機能を保つようにした偏光プリズムに
より達成される。
ムにおいて入射光線、出射光線にそれぞれ垂直で
あつた光入射端面、光出射端面を等しい角度傾け
ることにより、その面での反射光を逆行しないよ
うにし、また、傾斜量を＋１゜〜＋６゜もしくは
−１゜〜−６゜の範囲とすることにより偏光プリ
ズム本来の機能を保つようにした偏光プリズムに
より達成される。
以下、本考案の一実施例を図面に従つて詳細に
説明する。
説明する。
第５図は本考案の実施例を示す図であり、第２
図のものに対応させて示している。
図のものに対応させて示している。
第２図との相違は、各プリズム１０′，２０′の
面と面との交差角のみである。
面と面との交差角のみである。
すなわち、対向面Ｃとプリズム１０′の面１０
A′との交差角、および対向面Ｃとプリズム２
０′の面２０A′との交差角をブリユスタθ＋微小
傾斜角δとしている。また、プリズム１０′の面
１０B′と対向面Ｃとの交差角を３θ＋３δとし、
プリズム２０′の面２０A′と面２０B′との交差角
２θ＋２δとしている。
A′との交差角、および対向面Ｃとプリズム２
０′の面２０A′との交差角をブリユスタθ＋微小
傾斜角δとしている。また、プリズム１０′の面
１０B′と対向面Ｃとの交差角を３θ＋３δとし、
プリズム２０′の面２０A′と面２０B′との交差角
２θ＋２δとしている。
そして、対向面Ｃにおける光線の入射角は、ブ
リユスタ−角θのままとしている。
リユスタ−角θのままとしている。
この結果、光線がプリズムの各面に入射され透
過するときの角度が入射角にして０゜、つまり直
交とはならなくなるので、反射光線の逆行が生じ
なくなる。従つて、レーザ光源等の動作に悪影響
を及ぼすことが防止される。
過するときの角度が入射角にして０゜、つまり直
交とはならなくなるので、反射光線の逆行が生じ
なくなる。従つて、レーザ光源等の動作に悪影響
を及ぼすことが防止される。
また、上記微小傾斜角δの絶対値を２゜以下と
するならば、透過面における常光線と異常光線と
の屈折角の差が小さく、フアラデー回転子におけ
る動作上の問題も事実上無視し得る程度となる。
するならば、透過面における常光線と異常光線と
の屈折角の差が小さく、フアラデー回転子におけ
る動作上の問題も事実上無視し得る程度となる。
以上説明したように、本考案によれば、特性上
一層改良された偏光プリズムを提供することがで
きる。
一層改良された偏光プリズムを提供することがで
きる。
第１図は従来の光サーキユレータの一例を示す
図、第２図は本出願人が提案した偏光プリズムの
代表例を示す図、第３図は第２図に示す偏光プリ
ズムの原理を説明するための図、第４図は第２図
に示す偏光プリズムを使つた光サーキユレータの
構成および動作を示す図、第５図は本考案の実施
例を示す図である。 １０，１０′，２０，２０′……プリズム。
図、第２図は本出願人が提案した偏光プリズムの
代表例を示す図、第３図は第２図に示す偏光プリ
ズムの原理を説明するための図、第４図は第２図
に示す偏光プリズムを使つた光サーキユレータの
構成および動作を示す図、第５図は本考案の実施
例を示す図である。 １０，１０′，２０，２０′……プリズム。
Claims (1)
- 複屈折率の平方差が１より大きな１軸結晶性物
質よりなり結晶の光学軸に平行な面同士を微小間
隙を介し対向させた２個のプリズムをもつて構成
され、前記光学軸に直行しかつ前記対向面に対し
常光線によるブリユスタ角で入射する光線を該対
向面において偏光分離すると共に、分離した常光
線および異常光線を夫々のプリズム内で全反射さ
せ相互に平行かつ同じ向きにさせる全反射を設
け、かつ該対向面に対し常光線のブリユスタ角θ
で入射する２つの光路が該対向面の両側に対称に
あり、かつ光線のプリズム内全反射面と光線の入
出射面を共用する２つの面を有した偏光プリズム
であつて、該偏光プリズムは頂角の１つがθ＋δ
（１δ１＝１〜３゜）で他の１つの頂角が３θ＋
３δである第１の三角プリズムの該頂角θ＋δと
３θ＋３δの間の面の１部と、頂角の１つがθ＋
δで他の１つの頂角が180゜−（３θ＋３δ）であ
る第２の三角プリズム形状の該頂角θ＋δと180
゜−（３θ＋３δ）と間の面の１部を前記対向面
とし、かつ第２の三角プリズムの該頂角θ＋δを
含む頂部を切断した形状の四角プリズムとした事
を特徴とする偏光プリズム。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1980063659U JPS6118481Y2 (ja) | 1980-05-09 | 1980-05-09 | |
| CA000376792A CA1160490A (en) | 1980-05-09 | 1981-05-04 | Prism polarizer |
| DE8181301963T DE3176546D1 (en) | 1980-05-09 | 1981-05-05 | Prism polarizer |
| EP81301963A EP0040033B1 (en) | 1980-05-09 | 1981-05-05 | Prism polarizer |
| US06/261,877 US4392722A (en) | 1980-05-09 | 1981-05-08 | Prism polarizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1980063659U JPS6118481Y2 (ja) | 1980-05-09 | 1980-05-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56164211U JPS56164211U (ja) | 1981-12-05 |
| JPS6118481Y2 true JPS6118481Y2 (ja) | 1986-06-05 |
Family
ID=13235689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1980063659U Expired JPS6118481Y2 (ja) | 1980-05-09 | 1980-05-09 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4392722A (ja) |
| EP (1) | EP0040033B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6118481Y2 (ja) |
| CA (1) | CA1160490A (ja) |
| DE (1) | DE3176546D1 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4464022A (en) * | 1982-09-28 | 1984-08-07 | At&T Bell Laboratories | Optical circulator |
| US4645302A (en) * | 1982-12-21 | 1987-02-24 | Crosfield Electronics Limited | Light beam-splitter |
| JPS59127019A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-21 | Canon Inc | プリンタヘツド |
| US4638470A (en) * | 1984-05-09 | 1987-01-20 | Xerox Corporation | Apparatus using beam splitter cube with specific characteristics for reading information recorded in a magneto-optic medium |
| US4681450A (en) * | 1985-06-21 | 1987-07-21 | Research Corporation | Photodetector arrangement for measuring the state of polarization of light |
| US4822150A (en) * | 1987-05-18 | 1989-04-18 | Eastman Kodak Company | Optical device for rotating the polarization of a light beam |
| US5223975A (en) * | 1988-11-11 | 1993-06-29 | Fujitsu Limited | Polarization beam coupler including a splitter for producing an output monitor beam |
| US4913529A (en) * | 1988-12-27 | 1990-04-03 | North American Philips Corp. | Illumination system for an LCD display system |
| US5124634A (en) * | 1989-03-14 | 1992-06-23 | Square D Company | Ring optical current transducer |
| FR2654844B1 (fr) * | 1989-11-21 | 1993-04-16 | Scanera Sc Ste Civile Rech | Dispositif de polarisation de la lumiere. |
| JPH04230705A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-08-19 | Canon Inc | 偏光変換装置、該偏光変換装置を備えた偏光照明装置および該偏光照明装置を有する投写型表示装置 |
| JPH04116521A (ja) * | 1990-09-06 | 1992-04-17 | Seiko Epson Corp | プリズム光学素子及び偏光光学素子 |
| US6190014B1 (en) * | 1998-03-02 | 2001-02-20 | Nikon Corporation | Projection display apparatus |
| US6421176B1 (en) * | 1998-09-18 | 2002-07-16 | 3M Innovative Properties Company | Optical isolator |
| CN1182422C (zh) * | 2000-01-28 | 2004-12-29 | 精工爱普生株式会社 | 光反射型起偏镜及使用它的投影仪 |
| US6792175B2 (en) * | 2000-11-30 | 2004-09-14 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Optical crossbar switch |
| JP2004226811A (ja) * | 2003-01-24 | 2004-08-12 | Institute Of Physical & Chemical Research | マイクロ光学素子およびその製造方法 |
| TWI221932B (en) * | 2003-07-24 | 2004-10-11 | Delta Electronics Inc | Optical system for projection display and projection method thereof |
| CN100456080C (zh) * | 2006-12-01 | 2009-01-28 | 上海微电子装备有限公司 | 一种定偏移平行输出分束器 |
| JP6888779B2 (ja) * | 2016-03-31 | 2021-06-16 | 国立大学法人弘前大学 | 多面画像取得システム、観察装置、観察方法、スクリーニング方法、および被写体の立体再構成方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2182142A (en) * | 1937-02-12 | 1939-12-05 | Technicolor Motion Picture | Dividing polarized light beams |
| US2476014A (en) * | 1944-04-17 | 1949-07-12 | Wright Edwin Herbert | Light polariser for producing light beams polarised in planes mutually at right angles from a single light beam |
| FR918102A (fr) * | 1945-02-17 | 1947-01-30 | Polaroid Corp | Perfectionnements apportés aux dispositifs de polarisation de la lumière |
| US3267804A (en) * | 1963-01-03 | 1966-08-23 | Bell Telephone Labor Inc | Optical circulator |
| US3353894A (en) * | 1964-06-08 | 1967-11-21 | Ibm | Electro-optic light deflector utilizing total internal reflection |
| US3449576A (en) * | 1965-07-02 | 1969-06-10 | Ibm | Compensated path length polarized light deflector-selector |
| GB1141599A (en) * | 1965-07-02 | 1969-01-29 | Ibm | Polarized light separator |
| US3449039A (en) * | 1965-07-02 | 1969-06-10 | Ibm | Non-parallel surfaced light-deflector selector |
| GB1168161A (en) * | 1967-01-30 | 1969-10-22 | Mullard Ltd | Improvements in or relating to Light Beam Deflector Systems |
| US3612652A (en) * | 1969-11-05 | 1971-10-12 | Ibm | Nonreciprocal optical device |
| US3620593A (en) * | 1970-02-02 | 1971-11-16 | American Optical Corp | Method of surface interference microscopy |
-
1980
- 1980-05-09 JP JP1980063659U patent/JPS6118481Y2/ja not_active Expired
-
1981
- 1981-05-04 CA CA000376792A patent/CA1160490A/en not_active Expired
- 1981-05-05 DE DE8181301963T patent/DE3176546D1/de not_active Expired
- 1981-05-05 EP EP81301963A patent/EP0040033B1/en not_active Expired
- 1981-05-08 US US06/261,877 patent/US4392722A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3176546D1 (en) | 1988-01-07 |
| EP0040033B1 (en) | 1987-11-25 |
| JPS56164211U (ja) | 1981-12-05 |
| CA1160490A (en) | 1984-01-17 |
| EP0040033A1 (en) | 1981-11-18 |
| US4392722A (en) | 1983-07-12 |
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