JPS63280217A - Optical circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
反射面と、干渉膜を用いた偏光分離面とを備えた偏光分
離プリズムにおいて、偏光分離面を、その法線が反射面
の法線と同一面に含まれるように維持しつつ、この面に
対する入射光の入射角が反射面に対する入射光の入射角
より大きくなるように傾けることにより８射出される直
交偏光を空間で交差させる。この偏光分離プリズムの二
個とファラデー回転子とを用いて光スイッチ、光アイソ
レータ等の光回路が構成される。[Detailed Description of the Invention] [Summary] In a polarization splitting prism equipped with a reflecting surface and a polarization separation surface using an interference film, the polarization separation surface has a normal line that is included in the same plane as a normal line of the reflection surface. By tilting the surface so that the angle of incidence of the incident light on this surface is larger than the angle of incidence of the incident light on the reflecting surface, the eight orthogonally polarized lights emitted are made to intersect in space. An optical circuit such as an optical switch or an optical isolator is constructed using these two polarization separation prisms and a Faraday rotator.
本発明は光回路に係り、とくに、ある種の光スイッチあ
るいは光アイソレータ等の構成要素である偏光分離素子
に関する。The present invention relates to optical circuits, and particularly to a polarization separation element that is a component of certain types of optical switches or optical isolators.
光スイッチ、光アイソレータ等に用いられる偏光分離素
子の一つとして、ガラス等の光学基板に形成された。多
層誘電体薄膜から成る干渉膜を偏光分離面として用いる
形式のものがある。偏光分離面に入射した光のうち、垂
直偏波は偏光分離面によって反射され、一方、水平偏波
は偏光分離面を透過するので、これらの偏波を分離する
ことができる。It is formed on an optical substrate such as glass as one of the polarization separation elements used in optical switches, optical isolators, etc. There is a type that uses an interference film made of a multilayer dielectric thin film as a polarization separation surface. Of the light incident on the polarization separation surface, vertically polarized waves are reflected by the polarization separation surface, while horizontally polarized waves are transmitted through the polarization separation surface, so that these polarized waves can be separated.
第２図はこの形式の素子である偏光分離プリズムを二個
用いて構成された光スイッチの例を示す。FIG. 2 shows an example of an optical switch constructed using two polarization separation prisms, which are elements of this type.
図示のように１通常、この偏光分離素子２０は、平行な
二平面ｓｔおよびＳ２を有する１例えばガラス等から成
る光学基板２１と直角プリズム２２とから成る。As shown in the figure, the polarization splitting element 20 normally comprises an optical substrate 21 made of glass or the like, having two parallel planes st and S2, and a right-angle prism 22.
平面Ｓ１には９例えばアルミニウムまたは銅等の薄膜か
ら成る反射面が形成されており、一方、平面Ｓ２には、
偏光分離面として作用する多層誘電体薄膜から成る干渉
膜が形成されている。A reflective surface made of a thin film of aluminum or copper, for example, is formed on the plane S1, while on the plane S2,
An interference film consisting of a multilayer dielectric thin film is formed which acts as a polarization separation plane.
偏光分離プリズム２０に矢印２３の方向から入射した光
は、偏光分離面（Ｓ２）によって直行する二偏波に分離
され、垂直偏波は光路Ｌｌを、一方、水平偏波は光路Ｌ
２を進行し、偏光分離プリズム２０と同一の構造を有し
９点対象の位置に配置された別の偏光分離プリズム２０
’ に入射する。図から明らかなように、光路Ｌ１を進
む垂直偏波は偏光分離プリズム２０゛の反射面Ｓ１”で
反射されたのち、偏光分離面Ｓ２’ を透過して矢印２
４の方向に射出され、一方、光路Ｌ２を進む水平偏波は
偏光分離面８２°で反射され、同じく矢印２４の方向へ
射出される。The light incident on the polarization splitting prism 20 from the direction of arrow 23 is separated into two orthogonal polarized waves by the polarization splitting surface (S2), the vertically polarized wave follows the optical path Ll, while the horizontally polarized wave follows the optical path L
2, another polarization separation prism 20 having the same structure as the polarization separation prism 20 and arranged at nine symmetrical positions.
' to be input. As is clear from the figure, the vertically polarized wave traveling along the optical path L1 is reflected by the reflecting surface S1'' of the polarization splitting prism 20', and then transmitted through the polarization splitting surface S2' and shown by the arrow 2.
On the other hand, the horizontally polarized light traveling along the optical path L2 is reflected by the polarization separation surface 82° and is also emitted in the direction of arrow 24.
光路し１およびＬ２の途中には、それぞれファラデー回
転子２５および２６が設置されている。ファラデー回転
子２５および２６により、それぞれの光路を進行する偏
波の偏光面を９０°回転すると、光路Ｌ１を進む垂直偏
波はファラデー回転子２５を通過後は水平偏波となり１
反射面Ｓ１°で反射されたのち、偏光分離面Ｓ２’ に
到達すると、ここで反射され、矢印２７の方向に射出さ
れる。同様に、光路Ｌ２を進む水平偏波はファラデー回
転子２６を通過後は垂直偏波となり、偏光分離面８２°
を透過して、同じ矢印２７の方向に射出される。Faraday rotators 25 and 26 are installed in the middle of the optical paths 1 and L2, respectively. When the plane of polarization of the polarized waves traveling through the respective optical paths is rotated by 90 degrees by the Faraday rotators 25 and 26, the vertically polarized waves traveling along the optical path L1 become horizontally polarized waves after passing through the Faraday rotator 25.
After being reflected by the reflecting surface S1°, when it reaches the polarization separation surface S2', it is reflected there and emitted in the direction of the arrow 27. Similarly, the horizontally polarized wave traveling along the optical path L2 becomes vertically polarized wave after passing through the Faraday rotator 26, and the polarization separation plane 82°
and is emitted in the same direction of arrow 27.
上記のように、ファラデー回転子２５および２６により
偏波の偏光面を回転するかしないかによって。As described above, depending on whether or not the plane of polarization of the polarized light is rotated by the Faraday rotators 25 and 26.
偏光分離プリズム２０゛から射出される光の方向が切り
替えられる。上記において、ファラデー回転子２５およ
び２６の回転角を±４５″変化させることによって、偏
光分離プリズム２０”からの光の射出方向を切り替える
構成とすることもできる。なお。The direction of light emitted from the polarization separation prism 20' is switched. In the above configuration, the direction of light emitted from the polarization separation prism 20'' can be changed by changing the rotation angle of the Faraday rotators 25 and 26 by ±45''. In addition.
第２図において、符号２８は皿転λを±４５”変化させ
た場合、 ＋４５＠の偏光面回転を与えることによって
、 ＋９０＠および０°の回転角を得ることを目的とし
て設けられたλ／２板である。In FIG. 2, the reference numeral 28 is a λ/ which is provided for the purpose of obtaining a rotation angle of +90＠ and 0° by giving a polarization plane rotation of +45＠ when the disc rotation λ is changed by ±45”. There are 2 boards.
第２図の構成においては、光路Ｌ１およびＬ２のそれぞ
れに対して１個別のファラデー回転子２５および２６が
設けられている。これは、光路Ｌ１およびＬ２に共通な
ファラデー回転子は大型で、高価であるのに対して、フ
ァラデー回転子２５および２６は小型で廉価であるから
である。しかしながら、一方で。In the configuration of FIG. 2, one individual Faraday rotator 25 and 26 is provided for each of the optical paths L1 and L2. This is because the Faraday rotator common to the optical paths L1 and L2 is large and expensive, whereas the Faraday rotators 25 and 26 are small and inexpensive. However, on the other hand.
特性の揃ったファラデー回転子を得ることが困難である
という欠点がある。A drawback is that it is difficult to obtain a Faraday rotator with uniform characteristics.
上記の問題点を解決するために、第３図に示す構造の偏
光分離素子が特開昭５９−１３２２４によって開示され
ている。“この偏光分離素子は、基本的には。In order to solve the above problems, a polarization splitting element having the structure shown in FIG. 3 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 13224/1983. “This polarization separation element is basically...
厚さが１ｍｎ＋程度のガラス板のような光学基板３１の
一方の面に１例えば多層誘電体薄膜から成る偏光分離膜
３２を、他方の面に、金属薄膜または多層誘電体膜から
成る全反射膜３３を形成することによって構成される。An optical substrate 31 such as a glass plate with a thickness of about 1 mm+ has a polarization separation film 32 made of, for example, a multilayer dielectric thin film on one side, and a total reflection film made of a metal thin film or a multilayer dielectric film on the other side. 33.
例えば、矢印３４の方向から入射した光のうち、垂直偏
波は偏光分離膜３２によって反射されて光路Ｌ１を進み
、水平偏波は偏光分離膜３２を透過したのち、全反射膜
３３により反射されて光路Ｌ２を進む。For example, among the light incident from the direction of the arrow 34, vertically polarized waves are reflected by the polarization separation film 32 and proceed along the optical path L1, and horizontally polarized waves are transmitted through the polarization separation film 32 and then reflected by the total reflection film 33. and proceed along the optical path L2.
第３図の偏光分離素子においては２両偏波の光路Ｌ１お
よびＬ２間の距離は９例えば１．３ ｍｍと接近してお
り、小型のファラデー回転子を両光路に共通に配置すれ
ばよい。しかしながら１例えば光路Ｌ２と偏光分離膜３
２とが接近しているように、偏光分離膜３２および全反
射膜３３のパターン精度、とくに両者のエツジ部分に対
して厳しい精度を要求される。この結果１期待した程の
低廉化が達せられない。In the polarization separation element shown in FIG. 3, the distance between the optical paths L1 and L2 of the two polarized waves is close to each other, for example, 1.3 mm, and a small Faraday rotator may be placed in common to both optical paths. However, 1, for example, the optical path L2 and the polarization separation film 3
2 are close to each other, strict pattern accuracy is required for the polarization separation film 32 and the total reflection film 33, especially for the edge portions of both. As a result, the expected price reduction could not be achieved.
上記従来の偏光分離素子における問題点は９本発明に係
る偏光分離プリズム、すなわち１反射面と、該反射面に
比して入射光の入射角が大きくなるように設けられた偏
光分離面とを備え、かつ。There are nine problems with the conventional polarization splitting element described above. Be prepared, and.
該反射面と偏光分離面のそれぞれによる反射光が空間で
交差するように形成された偏光分離プリズムを提供する
ことによって解決される。This problem can be solved by providing a polarization separation prism formed such that the reflected lights from each of the reflection surface and the polarization separation surface intersect in space.
偏光分離プリズムにおける反射面と偏光分離面を、これ
らの面のそれぞれによって反射された。The reflection surface and the polarization separation surface in the polarization separation prism were reflected by each of these surfaces.
互いに異なる偏光面を有する二つの偏波が空間で交差す
るように形成する。このような偏光分離プリズムの二つ
を、偏波の交差点に関してほぼ点対象に配置し、かつ、
この交差点にファラデー回転子を設けることにより、従
来と同機能の光スイッチ等が構成される。この偏光分離
プリズムは比較的低コストで作製でき、また、光スイッ
チ等を構成する場合に、小型のファラデー回転子が一つ
あればよく、光学系全体のコストを低減できる。Two polarized waves having different planes of polarization are formed so as to intersect in space. Two such polarization separation prisms are arranged almost point-symmetrically with respect to the intersection point of polarization, and
By providing a Faraday rotator at this intersection, an optical switch or the like having the same function as the conventional one is constructed. This polarization splitting prism can be manufactured at relatively low cost, and when configuring an optical switch or the like, only one small Faraday rotator is required, reducing the cost of the entire optical system.
第１図は本発明による偏光分離プリズムを用いる光スイ
ッチの構成図である。本発明の偏光分離プリズム１０に
おいても９例えば矢印１３の方向から入射する光を全反
射するように形成された平面Ｓ３（反射面）と、多層誘
電体薄膜から成る偏光分離膜が形成されている平面Ｓ４
（偏光分離面）が設けられている。FIG. 1 is a block diagram of an optical switch using a polarization separation prism according to the present invention. Also in the polarization separation prism 10 of the present invention, a plane S3 (reflection surface) formed to totally reflect the light incident from the direction of the arrow 13, for example, and a polarization separation film made of a multilayer dielectric thin film are formed. Plane S4
(polarization separation surface) is provided.
従来の偏光分離プリズムと異なって５本発明の偏光分離
プリズム１０における反射面Ｓ３と偏光分離面Ｓ４とは
平行平面ではない。とくに、偏光分離面Ｓ４は、その法
線が反射面Ｓ３の法線と同一平面に含まれるようにして
１例えば、矢印１３の方向から入射する光の入射角が反
射面Ｓ３に対する入射角によ大きくなるように傾けられ
ている。この余分の傾き角は５°〜３０＠である。Unlike conventional polarization separation prisms, the reflection surface S3 and the polarization separation surface S4 in the polarization separation prism 10 of the present invention are not parallel planes. In particular, the polarization separation surface S4 is configured so that its normal line is included in the same plane as the normal line of the reflection surface S3. It is tilted to become larger. This extra tilt angle is between 5° and 30@.
通常９反射面Ｓ３は、これに対する入射光の入射角が４
５°になるように形成されている。したがって９例えば
、矢印１３の方向から入射した光のうち。Normally, the angle of incidence of the incident light on the reflecting surface S3 is 4.
It is formed to have an angle of 5°. Therefore, for example, 9 out of the light incident from the direction of arrow 13.
反射面Ｓ３に到達した光は入射光と直角方向に反射され
、光路Ｌ３を進む。一方、矢印１３の方向から入射した
光のうち、偏光分離面Ｓ４で反射された光は入射光に対
して１００°〜１５０°の方向に反射され。The light that has reached the reflective surface S3 is reflected in a direction perpendicular to the incident light and travels along an optical path L3. On the other hand, among the light incident from the direction of the arrow 13, the light reflected by the polarization separation surface S4 is reflected in a direction of 100° to 150° with respect to the incident light.
光路Ｌ４を進む。このようにして反射面Ｓ３と偏光分離
面Ｓ４のそれぞれによって反射された光は点Ｑの位置で
交差する。Proceed along optical path L4. The lights reflected by the reflection surface S3 and the polarization separation surface S4 in this manner intersect at the position of the point Q.
図示のように、偏光分離プリズム１０と同様に非平行な
反射面３３°と偏光分離面８４”とが設けられた偏光分
離プリズム１０“を、交差点Ｑに関してほぼ点対象に配
置する。偏光分離プリズム１０と１０゛とは９反射面Ｓ
３と偏光分離面Ｓ４および反射面Ｓ３’と偏光分離面Ｓ
４’ のそれぞれの間における前記の余分の傾き角が一
致していることが重要である。As shown in the figure, a polarization separation prism 10'', which is provided with a non-parallel reflecting surface 33° and a polarization separation surface 84'', similar to the polarization separation prism 10, is arranged substantially point-symmetrically with respect to the intersection Q. The polarization separation prisms 10 and 10゛ have 9 reflecting surfaces S.
3 and polarization separation surface S4 and reflection surface S3' and polarization separation surface S
It is important that the extra inclination angles between each of 4' match.
一方、これらの面間の距離のバラツキは偏光分離プリズ
ム１０と１０’ の配置の対象性のずれを生じるが、こ
れら偏光分離プリズムとファラデー回転子１５との距離
を調節することにより影響を排除できる。On the other hand, variations in the distance between these surfaces cause a shift in the symmetry of the arrangement of the polarization separation prisms 10 and 10', but this effect can be eliminated by adjusting the distance between these polarization separation prisms and the Faraday rotator 15. .
上記のように配置された二つの偏光分離プリズム１０お
よび１０゛ と、その射出光の交差点Ｑ近傍にファラデ
ー回転子１５およびλ／２板１８を設けることにより、
第２図および第３図に示した従来の偏光分離素子を用い
て構成される光スイッチと同じ機能を持った光スイッチ
が得られる。By providing the two polarization separation prisms 10 and 10゛ arranged as described above, and the Faraday rotator 15 and the λ/2 plate 18 near the intersection point Q of the emitted light,
An optical switch having the same function as the optical switch constructed using the conventional polarization splitting element shown in FIGS. 2 and 3 can be obtained.
上記の光スイッチは２ｘ２型のスイッチであって、矢印
１３の方向から入射した光は、光路Ｌ３およびＬ４を進
む偏波がファラデー回転子１５により回転されない時に
は、偏光分離プリズム１０°から矢印１４の方向に射出
され、一方、偏波がファラデー回転子１５により９０°
回転される時には、矢印１７の方向に射出される。また
、光路Ｌ４の延長上の矢印１９の方向から入射した光は
、偏光分離プリズムｌＯにより分離され、その成分偏波
が光路Ｌ３およびＬ４を進むが、これらの偏波がファラ
デー回転子１５により回転されない時には、偏光分離プ
リズム１０’から、矢印１７の方向へ射出され、一方、
これらの偏波がファラデー回転子１５により９０°回転
される時には、矢印１４の方向へ射出される。The above-mentioned optical switch is a 2x2 type switch, and when the polarized light traveling along the optical paths L3 and L4 is not rotated by the Faraday rotator 15, the light incident from the direction of arrow 13 is transmitted from the polarization splitting prism 10° to the direction of arrow 14. On the other hand, the polarization is changed to 90° by the Faraday rotator 15.
When rotated, it is ejected in the direction of arrow 17. Furthermore, the light incident from the direction of the arrow 19 on the extension of the optical path L4 is separated by the polarization separation prism lO, and its component polarized waves proceed along the optical paths L3 and L4, but these polarized waves are rotated by the Faraday rotator 15. When not, the light is emitted from the polarization separation prism 10' in the direction of the arrow 17;
When these polarized waves are rotated by 90 degrees by the Faraday rotator 15, they are emitted in the direction of the arrow 14.
なお、第１図の構成において、光路Ｌ３およびＬ４を進
む光はファラデー回転子１５に斜めに入射することにな
るが、これらの光に対するファラデー回転子の回転性能
は劣化しない。また両光路長が等しくならないが、平行
ビーム系であれば光路長の差は問題にならない。さらに
、偏光分離面に対する光の入射角が大きくなることは、
偏光分離面の性能にとって有利に働く。In the configuration shown in FIG. 1, although the light traveling along the optical paths L3 and L4 obliquely enters the Faraday rotator 15, the rotation performance of the Faraday rotator with respect to these lights does not deteriorate. Furthermore, although both optical path lengths are not equal, the difference in optical path length does not pose a problem if it is a parallel beam system. Furthermore, increasing the angle of incidence of light on the polarization separation plane means that
This is advantageous for the performance of the polarization separation surface.
本発明によれば、小型のファラデー回転子の一つと組合
せて光スイッチや光アイソレータ等の光回路を構成する
ことができる偏光分離プリズムを製造可能とし、これら
の光回路を比較的低コストで構成できる効果がある。According to the present invention, it is possible to manufacture a polarization separation prism that can be combined with one of the small Faraday rotators to configure optical circuits such as optical switches and optical isolators, and to configure these optical circuits at relatively low cost. There is an effect that can be done.
第１図は本発明による偏光分離プリズムを用いた光スイ
ッチの構成図。
第２図は従来の偏光分離プリズムを用いた光スイッチの
構成例を示す図。
第３図は従来の偏光分離素子の別の例を示す図である。
図において。
１０と１０°は偏光分離プリズム。
１３と１９は入射光の方向を示す矢印。
１４と１７は射出光の方向を示す矢印。
１５はファラデー回転子。
１８はλ／２板。
Ｌ３とＬ４は光路。
Ｑは交差点。
Ｓ３と３３″は反射面。
Ｓ４はＳ４”は偏光分離面。
である。
第１図
γξ来のイＡ尤分廁住アソヌ゛１ど：：」、と用し−Ｆ
二Ｌしイ・ンナ第Ｚ図FIG. 1 is a block diagram of an optical switch using a polarization separation prism according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an optical switch using a conventional polarization separation prism. FIG. 3 is a diagram showing another example of a conventional polarization splitting element. In fig. 10 and 10° are polarization separation prisms. 13 and 19 are arrows indicating the direction of incident light. 14 and 17 are arrows indicating the direction of the emitted light. 15 is a Faraday rotator. 18 is a λ/2 plate. L3 and L4 are optical paths. Q is an intersection. S3 and 33'' are reflective surfaces. S4 and S4'' are polarization separation surfaces. It is. Figure 1
2L Shii Nna Diagram Z
Claims (1)
線を有する偏光分離面とを備え、かつ、該偏光分離面に
対する入射光の入射角は該反射面に対する入射光の入射
角より大なるように形成された偏光分離プリズムを用い
ることにより、該偏光分離プリズムから射出された、互
いに異なる偏光面を有する二つの偏波が交差するように
構成されたことを特徴とする光回路。 ２）入射光の該偏光分離面に対する入射角が該反射面に
対する入射角より５°ないし３０°大きいことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光回路。 ３）該反射面と偏光分離面によるそれぞれの反射光の交
差点にファラデー回転子が設けられていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光回路。 ４）一対の該偏光分離プリズムが、該反射面と偏光分離
面によるそれぞれの反射光の交差点に関して点対象に配
置されて成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光回路。 ５）該一対の偏光分離プリズムが光スイッチを構成して
いることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光回
路。 ６）該一対の偏光分離プリズムが光アイソレータを構成
していることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
光回路。 ７）該一対の偏光分離プリズムが光センサを構成してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光回路
。[Scope of Claims] 1) comprising a reflecting surface and a polarization separation surface having a normal line included in the same plane as the normal line of the reflection surface, and the incident angle of the incident light with respect to the polarization separation surface is equal to the reflection surface; By using a polarization splitting prism formed to have an angle of incidence larger than the angle of incidence of the incident light on the surface, two polarized waves having mutually different polarization planes emitted from the polarization splitting prism are configured to intersect. An optical circuit characterized by: 2) The optical circuit according to claim 1, wherein the angle of incidence of the incident light on the polarization separation surface is 5° to 30° larger than the angle of incidence on the reflecting surface. 3) The optical circuit according to claim 1, characterized in that a Faraday rotator is provided at the intersection of each reflected light from the reflecting surface and the polarization separation surface. 4) The optical circuit according to claim 1, wherein the pair of polarization separation prisms are arranged point-symmetrically with respect to the intersection of the respective reflected lights by the reflection surface and the polarization separation surface. 5) The optical circuit according to claim 4, wherein the pair of polarization separation prisms constitutes an optical switch. 6) The optical circuit according to claim 4, wherein the pair of polarization separation prisms constitutes an optical isolator. 7) The optical circuit according to claim 4, wherein the pair of polarization separation prisms constitutes an optical sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11531087A JPS63280217A (en) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | Optical circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11531087A JPS63280217A (en) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | Optical circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63280217A true JPS63280217A (en) | 1988-11-17 |
Family
ID=14659457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11531087A Pending JPS63280217A (en) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | Optical circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63280217A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03125335U (en) * | 1990-03-30 | 1991-12-18 |
-
1987
- 1987-05-12 JP JP11531087A patent/JPS63280217A/en active Pending
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| JPH03125335U (en) * | 1990-03-30 | 1991-12-18 | ||
| JP2555020Y2 (en) * | 1990-03-30 | 1997-11-19 | 日本電気株式会社 | Optical semiconductor amplifier |
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