JPS63183402A - Polarized light separating and synthesizing prism for optical device - Google Patents
Polarized light separating and synthesizing prism for optical deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
概要
例えば三角プリズムと平板ガラスとを概略中央部に偏光
弁Ｍ（合成）膜を介在させた状態で密着させ、該平板ガ
ラス内の光路が前記密着部分と反対側の平面において全
反射条件を満たすように設定して構成される偏光分離・
合成プリズムは、金属反射膜が不要であり、また比較的
単純な構成であるので、低コストでかつ容易に作成する
ことができる。Detailed Description of the Invention Overview: For example, a triangular prism and a flat glass are brought into close contact with each other with a polarizing valve M (synthetic) film interposed approximately in the center, and the optical path within the flat glass is on the opposite side of the close contact area. Polarization separation/configuration configured to satisfy total reflection conditions on a flat surface
Since the synthetic prism does not require a metal reflective film and has a relatively simple configuration, it can be easily produced at low cost.
産業上の利用分野
本発明は、光スィッチ等の光デバイスに用いる偏光分離
・合成プリズムの構造に関する。INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to the structure of a polarization separation/synthesis prism used in optical devices such as optical switches.
例えば適当な制御信号により光路を変更して切り替える
光スィッチの一例として、一対の偏光分離・合成プリズ
ムを用い、これらの間で信号光の偏光状態を制御するよ
うにした構成のものを挙げることができる。偏光分離・
合成プリズムは、入射した光を偏波面が互いに直交する
直線偏光からなる２つの光路に分離し、またはこれとは
逆に該２つの光路を合成するためのもので、光スィッチ
の他に光アイソレータ及び光サーキュレータ等に適用さ
れている。このように、偏光分離・合成プリズムは種々
の光デバイスに広く用いられており、簡単な構成で確実
な動作をするものが要求されて−２＝
いる。For example, an example of an optical switch that changes the optical path using an appropriate control signal is one that uses a pair of polarization separation/synthesis prisms and controls the polarization state of the signal light between them. can. Polarization separation/
A combining prism is used to separate incident light into two optical paths consisting of linearly polarized light whose polarization planes are orthogonal to each other, or conversely to combine the two optical paths. It is applied to optical circulators, etc. As described above, polarization separation/synthesis prisms are widely used in various optical devices, and there is a demand for something with a simple configuration and reliable operation.
従来の技術
第３図を参照すると、従来の偏光分１ｉｌｌ・合成プリ
ズムの一構成例が示されており、この偏光分離・合成プ
リズムは、平板ガラス１２の両側面に２つの直角プリズ
ム１１．１５をそれぞれの斜面及び底面で密着させた構
成となっている。直角プリズム１１ど平板ガラス１２の
密着面には、概略中央部まで例えば誘電体多層膜からな
る偏光分制膜１３が介在され、直角プリズム１５と平板
ガラス１２の密着面には、偏光分離膜１３の形成される
側と反対の側から同じく概略中央部まで、金属等からな
る反射膜１４が介在されている。Prior Art Referring to FIG. 3, there is shown an example of the configuration of a conventional polarized light separation/synthesis prism. The structure is such that they are in close contact with each other on their slopes and bottoms. On the contact surfaces of the right-angle prism 11 and the flat glass 12, a polarization separation film 13 made of, for example, a dielectric multilayer film is interposed up to the approximate center, and on the contact surfaces of the right-angle prism 15 and the flat glass 12, a polarization separation film 13 is interposed. A reflective film 14 made of metal or the like is interposed from the opposite side to the side on which the film is formed to approximately the center.
上記偏光分離・合成プリズムの機能を第４図を用いて説
明づる。先ず、このプリズムに入射させた光を２つの直
線偏光に分離する場合には、第４図（ａ）に示したｊ：
うに、直角プリズム１１の一方の底面１１ａから入射角
Ｏ°で光を入射させる。The function of the polarization separation/synthesis prism described above will be explained using FIG. 4. First, when separating the light incident on this prism into two linearly polarized lights, j as shown in Fig. 4(a):
In other words, light is made to enter from one bottom surface 11a of the right-angle prism 11 at an incident angle of 0°.
この光のうら紙面に垂直な偏波面を有する直線偏光（以
下Ｓ波と称する）成分は、偏光分Ｍ膜１３で反射して、
直角プリズム１１の他方の底面１１ｂから直角に出射さ
れる。また、紙面に平行な偏波面を有する直線偏光（以
下Ｐ波と称する）成分は、偏光分離膜１３を透過し、反
射膜１４で反則して、直角プリズム底面１’１ ｂのＳ
波成分と異なる位置から出射される。このように、偏光
分離・合成プリズムを用いて、単一光路の光を互いに直
交する偏波面を有する２つの直線偏光成分に分離するこ
とができる。The linearly polarized light component (hereinafter referred to as S wave) having a plane of polarization perpendicular to the paper plane behind this light is reflected by the polarized light M film 13,
The light is emitted from the other bottom surface 11b of the right-angle prism 11 at a right angle. In addition, linearly polarized light (hereinafter referred to as P wave) having a plane of polarization parallel to the plane of the drawing passes through the polarization separation film 13, is reflected by the reflection film 14, and is reflected by the S of the right-angle prism bottom surface 1'1b.
The wave component is emitted from a different position. In this way, by using a polarization separation/synthesis prism, light on a single optical path can be separated into two linearly polarized components having mutually orthogonal polarization planes.
一方、入射させた２つの直線偏光を合成する場合には、
前述した分離の場合とは全く逆に、直角プリズム底面１
１ｂから直角にＰ波及びＳ波をそれぞれ反射膜１４及び
偏光分離膜１３に向けて入射させることにより、これら
の直線偏光は合成されて底面１１ａから出射される。Ｐ
波とＳ波の入射位置を入替えると、第４図（ｂ）に示し
たように、Ｓ波は反射膜１４及び偏光分１ｌ１１躾１３
で反射し、Ｐ波は偏光分離膜１３を透過し、これらの両
直線偏光は合成されて直角プリズム１５の一底面１５ａ
で反（ト）して斜面１５ｂから出射される。従って、こ
のＪ：うな偏光分離・合成プリズムを２つ用い、一方の
プリズムで分離した２つの直線偏光を他方のプリズムで
合成するようにこれらを配置し、両プリズム間における
順方向及び／または逆方向に進行する直線偏光を入替え
るような、例えば偏光面を９０°回転させるような制御
を行なうことにＪ：す、光のスイッチングあるいはアイ
ソレーションが達成される。On the other hand, when combining two incident linearly polarized lights,
Quite contrary to the case of separation described above, the bottom surface of the right angle prism 1
By making the P wave and the S wave enter the reflection film 14 and the polarization separation film 13 at right angles from 1b, these linearly polarized lights are combined and emitted from the bottom surface 11a. P
When the incident positions of the S wave and the S wave are exchanged, as shown in FIG.
, the P wave is transmitted through the polarization separation film 13, and both of these linearly polarized lights are combined and pass through the bottom surface 15a of the right angle prism 15.
The light is then reflected and emitted from the slope 15b. Therefore, by using two J: polarized light separating/combining prisms, they are arranged so that the two linearly polarized lights separated by one prism are combined by the other prism, and the forward and/or reverse direction between the two prisms is determined. Light switching or isolation is achieved by performing control such as exchanging the linearly polarized light traveling in the direction, for example, rotating the plane of polarization by 90 degrees.
発明が解決しようとする問題点
しかし、上述したような偏光分離・合成プリズムである
と、２つの偏光分離プリズム及び平板ガラスを弱し、ま
た、これらのうちの例えば平板ガラスの表面にあらかじ
め反射膜及び偏光分１１１ｆｔ膜を形成しておく必要が
あり、Ｐ波及びＳ波に対して安定して高い反射率の反射
膜を形成しようとすると、その月質が限定されると共に
被膜形成に際して繁穎な作業が要求され、製造コストが
ＴＲするどいった問題がある。Problems to be Solved by the Invention However, the above-mentioned polarization separation/synthesis prism weakens the two polarization separation prisms and the flat glass. It is necessary to form a 111 ft film for both polarization and polarization, and if you try to form a reflective film with a stable high reflectance for P waves and S waves, the quality of the moon will be limited and the formation of the film will be difficult. There are problems in that it requires a lot of work and the manufacturing cost is high.
＝ ５一
本発明はこのような問題に鑑みて創作されたものであり
、その目的は、反射膜を不要とすることにより、簡単な
構成で確実な動作をする光デバイス用偏光分離・合成プ
リズムを提供することにある。=51 The present invention was created in view of these problems, and its purpose is to provide a polarization separation/synthesis prism for optical devices that has a simple configuration and reliable operation by eliminating the need for a reflective film. Our goal is to provide the following.
問題点を解決するための手段
上述した従来技術の問題点は、光デバイス用偏光分離・
合成プリズムを構成するに際し、プリズムと平板ガラス
を密着させ、当該密着部分の概略中央部に偏光分離膜を
介在させると共に、前記平板ガラス内の光路を、平板ガ
ラスの前記密着部分と反対側の平面においで全反射条件
を満たすように設定することにより解決される。Means for Solving the Problems The problems with the conventional technology described above are the polarization separation and
When constructing a composite prism, a prism and a flat glass are brought into close contact with each other, a polarized light separation film is interposed approximately at the center of the close contact part, and the optical path within the flat glass is directed to a plane opposite to the close contact part of the flat glass. This problem can be solved by setting the odor to satisfy the total internal reflection condition.
作 用
本発明の偏光分離・合成プリズムにあっては、平板ガラ
スのプリズムと反対側の平面において全反則条件を満た
すように、該平板ガラス内の光路を設定しているので、
当該平面に反Ｑ４膜を形成する必要がなくなる。全反射
条件を満たす光の反射においては、反射率がＰ波及びＳ
波成分共にほぼ１００％であるので、反射膜を用いた従
来の構造と比較して、偏光成分による反射時の損失差が
減少するため合成光の損失の偏光依存性が小さくなる。Function: In the polarization separation/synthesis prism of the present invention, the optical path within the flat glass is set so as to satisfy the total refraction condition on the plane opposite to the prism of the flat glass.
There is no need to form an anti-Q4 film on the plane. In the reflection of light that satisfies the total internal reflection condition, the reflectance is P-wave and S-wave.
Since both wave components are approximately 100%, the difference in loss upon reflection due to polarized light components is reduced compared to a conventional structure using a reflective film, so that the polarization dependence of the loss of the combined light is reduced.
実 施 例
以下、本発明の望ましい実施例について、図面にもとづ
いて詳細に説明する。Embodiments Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
第１図は本発明の適用される光デバイス用偏光分頗・合
成プリズムの構成図である。１はプリズムであり、例え
ば直角二等辺三角形断面を有する直角プリズムを用いる
ことができる。以下、便宜上プリズム１が直角プリズム
であるとして話を進める。プリズム１の斜面には、その
概略中央部に偏光分離膜３を介在させた状態で、平板ガ
ラス２が例えば光学接着剤を用いて密着固定されている
。FIG. 1 is a block diagram of a polarization splitting/synthesizing prism for an optical device to which the present invention is applied. 1 is a prism, and for example, a right-angled prism having a right-angled isosceles triangular cross section can be used. Hereinafter, for convenience, the discussion will proceed assuming that the prism 1 is a right-angled prism. A flat glass plate 2 is closely fixed to the slope of the prism 1 using, for example, an optical adhesive, with a polarization separation film 3 interposed approximately in the center thereof.
偏光分離膜３は、プリズム１あるいは平板ガラス２の表
面にあらかじめ誘電体多層膜を公知の方法で形成してお
くことにより得られるものである。The polarization separation film 3 is obtained by forming a dielectric multilayer film on the surface of the prism 1 or flat glass 2 in advance by a known method.
このような構成の偏光分離・合成プリズムを使用する場
合には、入射光及び出射光がプリズム１の底面１ａある
いは底面１ｂに対して直角になるように光軸調整を行な
って、平板ガラス２の反射面２ａに入射する光の入射角
が概略４５°となるようにする。こうすることにより、
例えば空気中にこの偏光分離・合成プリズムが配置され
ている場合には、反射面２ａにおける全反則条件が満た
されることになる。When using a polarization separation/synthesis prism with such a configuration, the optical axis should be adjusted so that the incident light and the outgoing light are perpendicular to the bottom surface 1a or bottom surface 1b of the prism 1, and the optical axis of the flat glass 2 should be adjusted. The angle of incidence of light incident on the reflective surface 2a is set to approximately 45°. By doing this,
For example, if this polarization separation/synthesis prism is placed in the air, the total refraction condition on the reflecting surface 2a will be satisfied.
第２図は、第１図に示した偏光分離・合成プリズムを用
いて構成される光スィッチの一例を示したものであり、
（ａ）は後述する偏光制御手段４に接続されるスイッチ
５がオフの場合について、（ｂ）はオンの場合について
のものである。FIG. 2 shows an example of an optical switch constructed using the polarization separation/synthesis prism shown in FIG.
(a) shows the case where the switch 5 connected to the polarization control means 4, which will be described later, is off, and (b) shows the case where it is on.
この光スィッチは、入射側プリズム１０及び出射側プリ
ズム２０を、これらを構成するプリズム１．１の底面が
互いに対向Ｊるように配置し、両プリズム１０．２０間
の光軸上に偏光制御手段４を介挿してなる。偏光制御手
段４は、例えばＹＩＧ等のファラデー回転子及びファラ
デー回転子に飽和磁界を印加する手段からなり、該磁界
の印加はスイッチ５によりオン・オフできるようにされ
ている。尚、前記ファラデー回転子は、飽和磁界を印加
されたときに、透過光の偏波面を９０°回転させるよう
に、その長さが設定されている。This optical switch has an entrance prism 10 and an exit prism 20 arranged such that the bottom surfaces of the prisms 1.1 that constitute these prisms face each other, and a polarization control means on the optical axis between both prisms 10.20. 4 is inserted. The polarization control means 4 includes a Faraday rotator such as YIG and means for applying a saturation magnetic field to the Faraday rotator, and the application of the magnetic field can be turned on and off by a switch 5. The length of the Faraday rotator is set so that the plane of polarization of transmitted light is rotated by 90 degrees when a saturation magnetic field is applied.
先ず、スイッチ５がオフの場合には、第２図（ａ）に示
すように、入射側プリズム１０に入射した光は、偏光分
離膜３により２つの直線偏光Ｐ波（実線）及びＳ波（点
線）に分離されて異なる２点から出射され、これらのＰ
波及びＳ波は、偏光制御手段４により偏光状態を変えら
れることなく出射側プリズム２０に入射される。出射側
プリズム２０に入射されたＰ波及びＳ波は、偏光分離膜
３により単一光路に合成された後に、更にもう一度平板
ガラス２の反射面２ａで反射して、プリズム１の底面上
の所定の位置Ａから出射される。このとき、入射側プリ
ズム１０の平板ガラス２においてはＰ波が、出射側プリ
ズム２０の平板ガラス２においてはＳ波及びＰ波が全反
射条件を満たしていることになる。First, when the switch 5 is off, the light incident on the incident side prism 10 is split into two linearly polarized P waves (solid line) and S waves ( dotted line) and emitted from two different points, and these P
The wave and the S wave are incident on the exit side prism 20 without having their polarization states changed by the polarization control means 4. The P waves and S waves incident on the output side prism 20 are combined into a single optical path by the polarization separation film 3, and then reflected once more on the reflective surface 2a of the flat glass 2, and are reflected at a predetermined position on the bottom surface of the prism 1. is emitted from position A. At this time, the P wave satisfies the total reflection condition in the flat glass 2 of the incident side prism 10, and the S wave and the P wave satisfy the total reflection condition in the flat glass 2 of the exit side prism 20.
一方、スイッチ５がオンにされた場合には、第２図（ｂ
）に示すように、オフ時同様入射側プリズム１０により
分離されたＰ波及びＳ波は、偏波制御手段４により偏波
面を９０°回転させられ、つまりＰ波はＳ波に、Ｓ波は
Ｐ波になって、出射側プリズム２０に入射される。出射
側プリズム２０に入射された２つの直線偏光は、偏光分
離膜３により再び単一光路に合成されて、プリズム１の
底面上の前述した所定の位ｆｉｆＡとは異なる位置Ｂか
ら出射される。このとき、入射側プリズム１０及び出射
側プリズム２０の平板ガラス２．２においては、Ｐ波が
全反射条件を満たしていることになる。On the other hand, when the switch 5 is turned on, FIG.
), the P wave and S wave separated by the incident side prism 10 are rotated by 90° in the plane of polarization by the polarization control means 4 as in the off state, that is, the P wave becomes an S wave, and the S wave becomes an S wave. It becomes a P wave and enters the exit side prism 20. The two linearly polarized lights incident on the exit side prism 20 are combined into a single optical path again by the polarization separation film 3, and are emitted from a position B on the bottom surface of the prism 1, which is different from the above-described predetermined position fifA. At this time, the P wave satisfies the total reflection condition in the flat glasses 2.2 of the entrance side prism 10 and the exit side prism 20.
このように、スイッチ５のオン・オフといった電気的な
制御により、出射光の出射位置を２つの位置Ａ、Ｂのう
ちの任意の位置に設定できるものである。平板ガラス２
においては、全反射条件が満たされているので、Ｐ波と
Ｓ波とで反則率が異なることはなく、従って、光スィッ
チのオン・オフ時に出射光強度が変わることはない。In this way, the output position of the emitted light can be set to any one of the two positions A and B by electrical control such as turning on and off the switch 5. flat glass 2
Since the total internal reflection condition is satisfied, there is no difference in the fouling rate between the P wave and the S wave, and therefore the intensity of the emitted light does not change when the optical switch is turned on and off.
発明の効果
以上詳述したように、本発明の偏光分離・合成プリズム
にあっては、平板ガラスの偏光分離膜と反対側面におい
て全反射条件を満たすように光路を設定したので、当該
面に反射膜を形成する必要がなくなり、構成が簡単にな
るという効果を奏する。また、全反射の場合には、偏光
成分によらず反射率がほぼ１００％なので、この偏光分
離・合成プリズムを用いる場合の合成光の損失の偏光依
存性が減少するという効果もある。Effects of the Invention As detailed above, in the polarization separation/synthesis prism of the present invention, the optical path is set so as to satisfy the total reflection condition on the opposite side of the flat glass to the polarization separation film, so that no reflection occurs on that surface. This eliminates the need to form a film, resulting in a simpler configuration. In addition, in the case of total reflection, the reflectance is almost 100% regardless of the polarization component, so there is also the effect that the polarization dependence of the loss of the synthesized light when using this polarization separation/synthesis prism is reduced.
第１図は、本発明の望ましい実施例を示す偏光分離・合
成プリズムの構成図、
第２図は、同偏光分離・合成プリズムを適用した光スィ
ッチの構成例を示す図（（ａ）はスイッチオフ、（ｂ）
はスイッチオン）、
第３図は、従来の偏光分離・合成プリズムの構成例を示
す図、
第４図は、従来の偏光分離・合成プリズムの機能を説明
するための図である。
１・・・プリズム、 ２，１２・・・平板ガラス、３．
１３・・・偏光分離膜、
４・・・偏光制御手段、 ５・・・スイッチ、１０．
２０・・・偏光分離・合成プリズム、１１．１５・・・
直角プリズム、
１４・・・反射膜。FIG. 1 is a configuration diagram of a polarization separation/synthesis prism showing a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an optical switch to which the polarization separation/synthesis prism is applied. Off, (b)
3 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional polarization separation/synthesis prism. FIG. 4 is a diagram for explaining the functions of a conventional polarization separation/synthesis prism. 1... Prism, 2, 12... Flat glass, 3.
13...Polarization separation film, 4...Polarization control means, 5...Switch, 10.
20...Polarization separation/synthesis prism, 11.15...
Right angle prism, 14...reflection film.
Claims (1)
着部分の概略中央部に偏光分離膜（３）を介在させて構
成され、 前記平板ガラス（２）内の光路は平板ガラス（２）の前
記密着部分と反対側の平面において全反射条件を満たす
ように設定されることを特徴とする光デバイス用偏光分
離・合成プリズム。[Scope of Claims] A prism (1) and a flat glass (2) are brought into close contact with each other, and a polarization separation film (3) is interposed approximately in the center of the close contact portion, and the optical path within the flat glass (2) is A polarized light separating/combining prism for an optical device, characterized in that the prism is set to satisfy a total internal reflection condition on a plane opposite to the close contact portion of the flat glass (2).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1673087A JPS63183402A (en) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | Polarized light separating and synthesizing prism for optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1673087A JPS63183402A (en) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | Polarized light separating and synthesizing prism for optical device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63183402A true JPS63183402A (en) | 1988-07-28 |
Family
ID=11924377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1673087A Pending JPS63183402A (en) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | Polarized light separating and synthesizing prism for optical device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63183402A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751480A (en) * | 1991-04-09 | 1998-05-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Plate-like polarizing element, a polarizing conversion unit provided with the element, and a projector provided with the unit |
| US9709743B2 (en) | 2015-08-12 | 2017-07-18 | Fujitsu Optical Components Limited | Optical modulator |
-
1987
- 1987-01-27 JP JP1673087A patent/JPS63183402A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751480A (en) * | 1991-04-09 | 1998-05-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Plate-like polarizing element, a polarizing conversion unit provided with the element, and a projector provided with the unit |
| US9709743B2 (en) | 2015-08-12 | 2017-07-18 | Fujitsu Optical Components Limited | Optical modulator |
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