(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の複屈折結晶平板２枚、第２の複屈折結晶平板２枚、並びに第１及び第２の４５°ファラデー回転子からなる光学素子部と、該光学素子部の一端側に配置された入出射端と、他端側に配置された出射端及び入射端とで構成され、
前記各４５°ファラデー回転子の前後に複屈折板が配置され、
前記第１及び前記第２の４５°ファラデー回転子の間に前記第１及び前記第２の複屈折結晶平板が配置され、
前記第１の複屈折結晶平板と前記第２の複屈折結晶平板の厚さの比が１：√２−１であり、前記第１及び前記第２の４５°ファラデー回転子には逆向きの磁界が印加され、ファラデー回転の向きが互いに逆向きであることを特徴とする光サーキュレータ。
【請求項２】
第１の複屈折結晶平板２枚、第２の複屈折結晶平板２枚、並びに第１及び第２の４５°ファラデー回転子からなる光学素子部と、該光学素子部の一端側に配置された第１及び第２の入出射端と、他端側に配置された第３及び第４の入出射端とで構成され、
前記各４５°ファラデー回転子の前後に複屈折板が配置され、
前記第１及び前記第２の４５°ファラデー回転子の間に前記第１及び前記第２の複屈折結晶平板が配置され、
前記第１の複屈折結晶平板と前記第２の複屈折結晶平板の厚さの比が１：√２−１であり、前記第１及び前記第２の４５°ファラデー回転子には逆向きの磁界が印加され、ファラデー回転の向きが互いに逆向きであ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又は２記載の光サーキュレータにおいて、前記光学素子部は、前記入出射端から前記第１の複屈折結晶平板、前記第１の４５°ファラデー回転子、前記第２の複屈折結晶平板、前記第１の複屈折結晶平板、前記第２の４５°ファラデー回転子、前記第２の複屈折結晶平板の順に配列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又は２記載の光サーキュレータにおいて、前記光学素子部は、前記入出射端から前記第２の複屈折結晶平板、前記第１の４５°ファラデー回転子、前記第１の複屈折結晶平板、前記第２の複屈折結晶平板、前記第２の４５°ファラデー回転子、前記第１の複屈折結晶平板の順に配列されていることを特徴とする光サーキュレータ。
【請求項５】
請求項１又は２記載の光サーキュレータにおいて、前記光学素子部は、前記入出射端から前記第１の複屈折結晶平板、前記第１の４５°ファラデー回転子、前記第１の複屈折結晶平板、前記第２の複屈折結晶平板、前記第２の４５°ファラデー回転子、前記第２の複屈折結晶平板の順に配列されていることを特徴とする光サーキュレータ。
【請求項６】
請求項１又は２記載の光サーキュレータにおいて、前記光学素子部は、前記入出射端から前記第２の複屈折結晶平板、前記第１の４５°ファラデー回転子、前記第２の複屈折結晶平板、前記第１の複屈折結晶平板、前記第２の４５°ファラデー回転子、前記第１の複屈折結晶平板の順に配列されていることを特徴とする光サーキュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光通信および光情報処理等において、順方向および逆方向で透過光の経路を変える光サーキュレータ、特に、少なくとも一方向の透過光に対してはすべての偏光状態の光に対して動作する光サーキュレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光サーキュレータは、光通信システムにおいて、１本の光フィイバを用いて双方向の通信を行なう際の順逆双方の透過光の分離や、複数の光ファイバ間で透過光の相互の交換を行なう素子として用いられる。一般に、レーザ出射端に設置して逆方向の透過光を分離するためには３端子光サーキュレータが、光ファイバ間相互の透過光の交換のためには４端子の光サーキュレータが使用される。
【０００３】
図６および図７に示した従来例をもとに、従来の光サーキュレータの構成について説明する。図６（ａ）は入出射端より順方向の透過光が光サーキュレータ内に入射した場合の該透過光の透過経路（振舞い）を示した図である。図６は３端子型、図７は４端子型の光サーキュレータの例である。図６（ａ）において、光サーキュレータは、入出射端１３、複屈折結晶平板２１，２２，２３、ファラデー回転子２４、入射端１４、出射端１５を具備して構成されている。図６（ａ）において左側から右側への透過光の向きを順方向とすると、入出射端１３から入射した入射光ＩＬ1 は、複屈折結晶平板２１によって２種類の偏光に分離される。すなわち、入射光ＩＬ1 は、第一の偏光成分をもつ順方向透過光２５ａおよび第二の偏光成分をもつ順方向透過光２５ｂに分離され、ファラデー回転子２４、複屈折結晶平板２２、複屈折結晶平板２３を順に透過する。複屈折結晶平板２３は、順方向透過光２５ａ，２５ｂを合成して、合成透過光ＬＬ1 を出射端１５へ送出する。出射端１５に到達し、出射端１５から出射される。
【０００４】
一方、図６（ｂ）は入射端より逆方向の透過光が光サーキュレータ内に入射した場合の該透過光の透過経路（振舞い）を示した図である。入射した入射光ＩＬ2 は、複屈折結晶平板２３によって２種類の偏光に分類される。すなわち、入射光ＩＬ2 は、第一の偏光成分をもつ逆方向透過光２６ａおよび第二の偏光成分をもつ逆方向透過光２６ｂに分離され、複屈折結晶平板２２、ファラデー回転子２４、複屈折結晶平板２１を順に透過する。分離した前記２種類の偏光、すなわち、逆方向透過光２６ａと逆方向と透過光２６ｂは合成されず、最終的に入出射端１３から出射されるのは、逆方向透過光２６ｂのみである。一方、逆方向透過光２６ａは図中の×位置に達して出射することができない。なお出射端１５から逆方向に透過戻り光が入射した場合は、図６（ｂ）に示すように、入出射端１３に達する分離光成分は存在しないため、入射光は全く光サーキュレータを透過することができない。
【０００５】
図７（ａ）に示した４端子型光サーキュレータの場合も上記した３端子型光サーキュレータと同様に、入出射端１６および入出射端１７からそれぞれ入射した入射光ＩＬ3 ，ＩＬ4 は、その分離光、すなわち、順方向透過光２７ａ及び２７ｂ，２７ｃ及び２７ｄが減衰することなくそれぞれ複屈折結晶平板２３で合成されて、ＬＬ3 ，ＬＬ4 として入出射端１８および入出射端１９に到達する。また図７（ｂ）に示すように入出射端１８および入出射端１９から逆方向の透過光ＩＬ5 ，ＩＬ6 が入射した場合は、各々の分離光である逆方向透過光２８ａおよび逆方向透過光２８ｄのみがそれぞれ入出射端１７および入出射端１６に達する。
複屈折結晶平板２３にて分離された残りの透過光、すなわち逆方向透過光２８ｂおよび逆方向透過光２８ｃは、順方向側の入出射端１６，１７へは達することができず、光サーキュレータの途中ですなわち、図中の×位置に達して出射することができない。
【０００６】
【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、以下の２つの問題が存在している。第１の問題は、透過する光の光路差に関するものである。図中の左側から右側へ（順方向）の透過光は、途中の複屈折結晶平板２１にて偏波面が互いに直交する２種類の偏光成分に分離され、そののち複屈折結晶平板２３にて再び合成される。しかしながら、合計３枚の複屈折結晶平板を透過する際の分離２偏光の光路長は同一ではない。一般に偏光が複屈折結晶平板を透過する際の屈折率は、その偏光面と結晶平板の結晶軸との関係で決定される。この場合、透過光の特定の向きの偏波成分が分離されて結晶表面に対して斜め方向に透過し（異常光）、他方の透過光成分は、そのままま結晶表面に対し垂直に透過する（常光）。このとき、両者が透過する複屈折結晶平板の合計の厚さは当然同じであるが、各結晶平板内での両者の屈折率が異なるため、各々の偏光の透過光路長の合計は一般には等しくはない。
【０００７】
複屈折結晶平板２１の相対的な厚さを√２ｔとすると、複屈折結晶平板２２および複屈折結晶平板２３の相対的な厚さは各々ｔとなる。図６（ａ）におけるファラデー回転子２４の分を除いた順方向透過光２５ａおよび順方向透過光２５ｂの光路長の合計は、それぞれｎｔ＋（√２＋１）ｎ′ｔ、（√２＋１）ｎｔ＋ｎ′ｔとなり、両者の差は、√２ｔ｜ｎ−ｎ′｜である。
【０００８】
尚、ｎ，ｎ′はそれぞれ複屈折結晶平板の常光、異常光の屈折率である。
【０００９】
ｎ≠ｎ′のときこの値は零にはならず、その時は従来例として提示した光サーキュレータにおいて、順方向の透過光の分離された偏光成分の光路長は互いに一致しないことがわかる。この透過光が平行光であれば問題はないが、一般的な用途では入出射端１３と複屈折結晶平板２１の間に集光レンズ（図示していない）を設置し、出射端１５の端面にその焦点が配されるように透過光を集光する。このような場合には、この光路長の差の存在のために透過光が光軸方向にずれた２点に集光し、１点に集光させることができない。実際の使用上では出射端１５には光ファイバ端面の様に集光領域が非常に狭い素子が用いられる場合が多く、この光路差による集光点の不一致は透過光の減衰（挿入損失）となって現われる。
なお、通常は、上記のレンズの他にさらに複屈折結晶平板２３と出射端１５および入射端１３との間にもう１枚の集光レンズを設置して用いることが多いが、このことによって上記第１の問題に対し解決はされない。又、この問題は図６に示す３端子光サーキュレータだけではなく、図７の４端子光サーキュレータにおいても発生する。
【００１０】
第２の問題は、透過する光の分離能に関するものである。本来図６（ａ）において順方向の透過光は出射端１５のみから出射され、その隣りの入射端１４からは全く出射されない。しかし実際はファラデー回転子２４を透過する間に２種の分離された２偏光はそれぞれが楕円偏光となってしまう。例として透過光が１．３〜１．５μｍのレーザ光で、ファラデー回転子が磁性ガーネット膜およびそれを磁気飽和させるための永久磁石からなっている場合には、その楕円率（消光比と考えてよい）は４０〜５０ｄＢ程度となってしまう。従ってこの場合、出射端１５からの出射光に比べて−４０〜−５０ｄＢの強度の光が透過光の漏れ光として入射端１４から出射してしまうことになる。
【００１１】
以上記した従来の光サーキュレータにおける第２の問題点は、図７に示した４端子型の光サーキュレータでも同様に生じるものである。この場合、本来入出射端１８から出射する入出射端１６からの順方向透過光の漏れ光が入出射端１９から、入出射端１９から出射する入出射端１７からの順方向透過光の漏れ光が入出射端１８から、それぞれ出射する。
【００１２】
以上のことから、順方向透過光の光路差が存在せず、かつ順方向出射光の漏れ光が従来型の光サーキュレータに比べて低減し得る構造の光サーキュレータの開発が望まれていた。当発明は、この問題を解決しうる新しい光サーキュレータの構造を提案するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第１の複屈折結晶平板２枚、第２の複屈折結晶平板２枚、並びに第１及び第２の４５°ファラデー回転子からなる光学素子部と、該光学素子部の一端側に配置された入出射端と、他端側に配置された出射端及び入射端とで構成され、前記各４５°ファラデー回転子の前後に複屈折板が配置され、前記第１及び前記第２の４５°ファラデー回転子の間に前記第１及び前記第２の複屈折結晶平板が配置され、前記第１の複屈折結晶平板と前記第２の複屈折結晶平板の厚さの比が１：√２−１であり、前記第１及び前記第２の４５°ファラデー回転子には逆向きの磁界が印加され、ファラデー回転の向きが互いに逆向きであることを特徴とする光サーキュレータが得られる。
【００１４】
【作用】
本発明の光サーキュレータにおいて、２枚のファラデー回転子は順方向と逆方向の透過光に対して非相反的に作用する。各素子での回転の向きは互いに逆向きで、その回転角はそれぞれ４５°である。一方、各２枚ずつの２種類の複屈折結晶平板は異常光線と常光線に対する分離距離の比がそれぞれ１：√２−１（＝ｔａｎ（２２．５°））に定められていて、その分離方向は４５°の整数倍となっており、順方向と逆方向の透過光に対して相反的に作用する。これらの非相反的作用素子と相反的作用素子とを組み合わせることで、順方向の光に対しては、偏光に依らず同一点に出射してかつ光路長が１種類であるように選択し、一方逆方向の光に対しては順方向の透過光とは異なる光路をとるように構成する。その結果、順方向の光については、入出射端からの透過光が全て出口側の入出射端（若しくは出射端）に達することになり、また逆方向に進む光は、順方向透過光の入射口である入出射端とは異なる入出射端からその一部が出射することになる。
【００１５】
【実施例】
図１〜図５を参照して本発明に係る光サーキュレータの実施例について説明する。図１は本発明の第１の実施例における光サーキュレータを構成する光学素子の構成を示した図である。光サーキュレータは、複屈折結晶平板１、ファラデー回転子５、複屈折結晶平板３、複屈折結晶平板２、ファラデー回転子６及び複屈折結晶平板４の合計６枚の光学素子で構成されている。尚、２種類の実施例を以下で示しているが、その光学素子の構成は共通である。又、２枚のファラデー回転子５，６は、永久磁石等の磁界印加手段を含んでいる。ここで各複屈折結晶平板１，２，３，４の下に図示された白抜きの矢印は、順方向入射光の異常光成分を有する異常光の分離の方向を表わしている。またファラデー回転子５，６の下に記した曲線の矢印は、透過光のファラデー回転の向きを表わしている。各複屈折結晶平板１，２，３，４の厚さ（分離距離）の比は順方向から１：√２−１：１：√２−１であり、それらの異常光成分の分離の方向（白ぬき矢印）は順方向から透過方向に向って順に垂直上方、右斜め下４５°、右斜め上４５°、水平左向きである。尚、順方向とは、図１において、左から右へ向かう方向である。さらに２枚のファラデー回転子５，６の回転方向（実線矢印）は同じく透過方向に向って順に左回りに４５°、右回りに４５°である。尚、各光学素子を貫く点線矢印は順方向の透過光の向きである。
【００１６】
次に、この光学素子に透過光が入射した場合の該透過光振舞いについて、図２を参照して説明する。図２（ａ）は順方向の透過光が入射した場合の分離光のスポット位置に関する説明図である。なお図中の各点は各複屈折結晶平板の面内における分離光の位置（座標）を表わしている。
【００１７】
複屈折結晶平板１への透過光の入射点Ｏで、ここで分離された２偏光のうち異常光成分が点Ｐ１へ移動する。次にファラデー回転子５を透過した後、複屈折結晶平板３にて点Ｐ１の分離光は点Ｐ２に移動する。一方、残る常光成分は点Ｏから移動しないが、次の複屈折結晶平板２ではこの光が異常光となるので、点Ｏから点Ｐ３へと移動し、ファラデー回転子６を透過した後に、複屈折結晶平板４において点Ｐ２に移動する。この間、すでに点Ｐ２に移動済の分離光成分は一貫して常光として振舞うので、点Ｐ２からの位置の移動は生じない。このため、入射した光は複屈折結晶平板４において点Ｐ２で再び合成され、分離光を減衰させずに光サーキュレータを通り抜ける。
【００１８】
一方、図２（ｂ）は逆方向の透過光が光サーキュレータに入射した場合の説明図である。ここでは逆方向の透過光が順方向の出射点と同じ位置である点Ｐ２に入射した場合を例に説明する。まず複屈折結晶平板４にて入射光は２種の偏光に分離されるが、そのうち異常光成分は次の複屈折結晶平板２を常光として、さらに複屈折結晶平板３を異常光として、そして最後の複屈折結晶平板１を常光として透過するので、その位置は点Ｐ３を経由して複屈折結晶平板１の透過後に点Ｐ４に達する。一方、複屈折結晶平板４にて分離された２偏光のうちの常光成分は、次の複屈折結晶平板２を異常光として、さらに複屈折結晶平板３を常光として、そして最後の複屈折結晶平板１を異常光として透過するので、その位置は図中の点Ｐ５を経由して複屈折結晶平板１を透過した後に最後は図中の点Ｐ６に達する。点Ｐ４および点Ｐ６は順方向の透過光の入射点であるＯ点とはいづれも大きく離れているので逆方向からの透過光は順方向の入射位置には全く達することができないことがわかる。これは、以下で説明する図４（ｂ）に示された３端子光サーキュレータの出射端１５から出射されて、複屈折結晶平板４で分離された２偏光の入出射端１３側へ進む透過経路において、各偏光が複屈折結晶平板４，２，３及び１を透過する際、各平板の平面をｘ−ｙ平面として、各偏光（分離光）の位置を示したものである。従って、前記出射端１５からの透過光の常光成分の経路は、Ｐ２→Ｐ５→Ｐ６となり、異常光成分の経路はＰ２→Ｐ３→Ｐ４となる。
【００１９】
ところで、分離された順方向の２種の偏光成分の位置の移動量の総和（点Ｏ→点Ｐ１→点Ｐ２および点Ｏ→点Ｐ３→点Ｐ２）は全く同じであり、透過した光学素子（複屈折結晶平板、ファラデー素子）それぞれの厚さの和も当然一致するので、２種の偏光の光路長の総和もまた等しいことになる。よって、当特許の光学素子の構成は前述の解決すべき問題点の趣旨に合致するものであると言える。又、逆方向に透過光が進む場合は、反射戻り光の透過損失が大きくなり、高いアイソレーションを得ることができる。
【００２０】
次に、具体的な透過光の動き（振舞い）について、図４および図５を参照して説明する。図４は３端子光サーキュレータに関する例、図５は４端子光サーキュレータに関する例である。
【００２１】
図４（ａ）は３端子光サーキュレータの構成光学素子に透過光が逆方向に入射した場合の該透過光の透過経路（振舞い）を示した図である。図４（ａ）に示すように入射端１４及び出射端１５は同じ側に配置されており、出射端１５はそこを透過する透過光の全ての偏光成分をその向きによらずいずれも出射させる。入出射端１３から入射した透過光は、複屈折結晶平板１にて２種の偏光、すなわち順方向透過光９ｂ、順方向透過光９ａに分離した後、ファラデー回転子５、複屈折結晶平板３、複屈折結晶平板２、ファラデー回転子６を透過し、その後、複屈折結晶平板４において再び合成されて出射端１５より出射される。
【００２２】
図４（ｂ）は３端子光サーキュレータの構成光学素子には透過光が逆方向に入射した場合の該透過光の透過経路（振舞い）を示した図である。図４（ｂ）において出射端１５とは異なる位置にある入射端１４から入射した透過光は、複屈折結晶平板４にて順方向の場合と同じく２種の偏光、すなわち逆方向透過光１０ａおよび逆方向透過光１０ｂに分離される。その後、ファラデー回転子６、複屈折結晶平板２、複屈折結晶平板３、ファラデー回転子５、複屈折結晶平板１を順に透過して入出射端１３からその一方の分離光（図では逆方向透過光１０ｂ）のみが出射し、他方の分離光（図では逆方向透過光１０ａ）は、最終的に図中の×位置に達し、光サーキュレータ内部からは出射しない。なお入射端１４の位置は、そもそも入出射端１３から透過分離光の一部が出射する位置に定められたものなので、このことは当然である。又、出射端１５からの透過戻り光の振舞いについては、従来例として前述した光サーキュレータの場合と同様、途中で分離された２偏光、すなわち逆偏光透過光１０ｃおよび逆方向透過光１０ｊの双方は、入出射端１３に達することなく図の×印の点に達し、出射することができない。
【００２３】
図５（ａ）は４端子光サーキュレータに順方向から透過した透過光の透過経路（振舞い）を示した図である。図５（ａ）に示すように入出射端１８，１９は、同じ側に配置されており、透過する透過光の全ての偏光成分をその向きによらずいずれも出射させる。入出射端１６から入射した透過光は３端子光サーキュレータの場合と同様に、複屈折結晶平板１にて２種の偏光、すなわち、順方向透過光１１ａおよび順方向透過光１１ｂに分離される。その後、それぞれの分離光、すなわち順方向透過光１１ａ，１１ｂはファラデー回転子５、複屈折結晶平板３、複屈折結晶平板２、ファラデー回転子６を順に透過して、複屈折結晶平板４において再び合成されて入出射端１８より出射される。また入出射端１７から透過光が入射した場合も上記同様の過程を経て、分離光、すなわち順方向透過光１１ｃ，１１ｄは、入出射端１９より出射される。
【００２４】
図５（ｂ）は４端子光サーキュレータに逆方向から入射された透過光の経路（振舞い）を示した図である。入出射端１８から入射した透過光は、複屈折結晶平板４にて順方向の場合と同じく２種の偏光、すなわち逆方向透過光１２ａおよび逆方向透過光１２ｂに分離される。その後、それぞれの分離光、すなわち逆方向透過光１２ａ，１２ｂはファラデー回転子６、複屈折結晶平板２、複屈折結晶平板３、ファラデー回転子５、複屈折結晶平板１を順に透過して入出射端１６からその一方の分離光、すなわち逆方向透過光１２ｂのみが出射し、他方の分離光、すなわち逆方向透過光１２ａは最終的に図中の×位置に達し、光サーキュレータ内部からは出射しない。入出射端１９から逆方向の透過光が入射した場合も、上記同様にその一部、すなわち逆方向透過光１２ｃのみが入出射端１７から出射され、他方の分離光、すなわち逆方向透過光１２ｄは光サーキュレータ内部からは出射しない。なお、図４および図５におけるファラデー回転子５，６での磁界印加の向き（矢印Ｈ）は互いに逆向きであるが、これはファラデー回転子５とファラデー回転子６におけるファラデー回転の向きが互いに逆向きであることに対応している。尚、図４（ａ）における複屈折結晶平板２から複屈折結晶平板４に至る点線矢印は側面から見た場合、実際は重なっているが、説明上、斜め上方から見たように図示している。図４（ｂ）における複屈折結晶平板４から複屈折結晶平板３に至る実線矢印は側面から見た場合、実際には重なっているが、説明上、斜め上方から見たように図示している。図５（ａ），図５（ｂ）においても同様である。
【００２５】
次に、以上説明した本発明における３端子および４端子光サーキュレータの光学素子構成に従った、実際の光サーキュレータの構成例について示す。
【００２６】
光学素子の構成が図４（ａ）および図４（ｂ）の３端子光サーキュレータにおいて、複屈折結晶平板としてルチル結晶、ファラデー回転子としてビスマス置換磁性ガーネット膜および磁界印加手段としてのＳｍ−Ｃｏ永久磁石を用い、各光学素子の光透過面に無反射コートを施す。また合計３箇所の光入出射端は光ファイバ端面であり、透過光の結合のために光ファイバ端面とそれに面した光学素子との間には結合レンズを配する。透過光の波長は順方向、逆方向共に１．５５μｍであり、ファラデー回転子による回転角は４５°、複屈折結晶平板の厚さは順方向から順に１．５００ｍｍ，０．６２１ｍｍ，１．５００ｍｍ，０．６２１ｍｍである。厚い結晶と薄い結晶との比は１：√２−１であり、また各結晶での光学軸方向はその光透過面の法線に対し４８°傾いていて、異常光の分離距離は最大となっている。
【００２７】
使用した各素子の光学特性は以下の通りである。
【００２８】
磁性ガーネット膜を用いたファラデー回転子の特性は、ファラデー回転角が４４．８°、挿入損失が０．０８ｄＢ、消光比が４５ｄＢである。
【００２９】
ルチル結晶を用いた複屈折結晶平板の特性は、分離常光の楕円率が５０ｄＢ、挿入損失が０．０５〜０．１ｄＢである。
【００３０】
これらの光学素子を用いて作成された図４（ａ）および図４（ｂ）に示される３端子光サーキュレータでは、順方向の挿入損失０．９ｄＢ以下、逆方向の光出射端１５から光入射端１３への透過戻り光の減衰量５０ｄＢ以上を得た。この数値は用いた磁性ガーネット膜の消光比よりも大きく、従来のファラデー回転子を１枚のみ用いる従来の光サーキュレータにおいては全く実現できなかったものである。なお、光入射端１４から光入射端１３への透過光（原理的にその半分が減衰する）の挿入損失については特に測定していない。
【００３１】
また同じく図５（ａ）および図５（ｂ）に示される４端子光サーキュレータでも、順方向の挿入損失０．９ｄＢ以下、逆方向の光出射端１８から光入射端１６への透過戻り光の減衰量５０ｄＢ以上を得ているる。この数値は同じく従来は全く実現できなかったものである。なお、光入射端１８から光入射端１７への透過光（原理的にその半分が減衰する）の挿入損失については、測定していない。
【００３２】
また、図３には図１の場合とは異なる第２の実施例における光サーキュレータの光学素子構成が示されている。用いられる光学素子は、順方向（図の左側）から複屈折結晶平板１、ファラデー回転子５、複屈折結晶平板３、複屈折結晶平板２、ファラデー回転子６、複屈折結晶平板４の６枚である。各複屈折結晶平板の下に記した白抜きの矢印は、異常光成分をもつ順方向入射光の分離の方向を表わしている。またファラデー回転子の下に記した矢印は、各素子での透過光のファラデー回転子の向きを表している。各光学素子を貫く点線矢印は順方向の透過光の向きである。図１に示した光学素子の構成の代わりに上記した素子構成を用いても、全く上記同様の効果を有する光サーキュレータを構成することができる。
ただし、光学素子面内での入出射端の相対位置には若干の相違がある。
【００３３】
以上説明したように、本発明の第１及び第２の実施例における光サーキュレータでは、いづれも順方向の分離２偏光の光路長が等しく、かつ逆方向の透過戻り光の光減衰量として５０ｄＢ以上の数値が得られており、これらはいずれも従来の光サーキュレータでは実現し得なかったものである。従って、本発明の光サーキュレータは、今後の光通信関連等での光サーキュレータが用いられる場面では、大きな貢献が期待される。本実施例では、各複屈折結晶平板の分離距離の比は、１−√２−１：１：√２−１及び√２−１：１：√２−１：１の２つを示したが、１：１：√２−１：√２−１及び√２−１：√２−１：１：１の場合でも上記同様の効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上記した様に、特許請求の範囲の内容に基づいて、その透過時に分離・合成される入射光の光路長を等しくすることで、従来生じていた順方向透過光の出射端における透過損失の原因を除去することと、またその内部に２枚のファラデー回転子を用いることで反射戻り光の透過減衰量の向上（実施例での実測値５０ｄＢ以上）を図ることができる。
【００３５】
又、この光サーキュレータの使用によって、従来製品に比べて光学特性の大幅な向上を図ることができるのでとくに光通信等の、従来から光サーキュレータを必要としていながら高性能な製品が存在しないために止むなくその使用を断念していた分野において、光サーキュレータの使用が活発化し、システム全体の特性・信頼性の大幅な進歩が図られることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例における光サーキュレータを構成する光学素子の構成を示した図である。
【図２】図２（ａ）は、左側から順方向の入射光が入射した場合の光学素子面内での透過光の中心の位置を示した図であり、図２（ｂ）は、右側から逆方向の透過光が入射した場合について示した図である。
【図３】第二の実施例における光サーキュレータを構成する光学素子の構成を示した図である。
【図４】図４（ａ）は、図１の３端子光サーキュレータの構成光学素子に透過光が順方向に入射した場合の該透過光の透過経路について示した図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の入射端若しくは出射端から逆方向の透過光が入射した場合の該透過光の透過経路について示した図である。
【図５】図５（ａ）は、４端子光サーキュレータに順方向から透過した透過光が入射した場合の該透過光の透過経路（振舞い）について示した図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の入出射端若しくは入出射端から逆方向の透過光が入射した場合の該透過光の透過経路について示した図である。
【図６】図６（ａ）は従来の３端子光サーキュレータに順方向の透過光が入射した場合の該透過光の透過経路について示した図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の入出射端から逆方向の透過光が入射した場合の該透過光の透過経路について示した図である。
【図７】図７（ａ）は従来の４端子光サーキュレータに順方向の透過光が入射した場合の該透過光の透過経路について示した図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の入出射端から逆方向の透過光が入射した場合の該透過光の透過経路について示した図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，２１，２２，２３    複屈折結晶平板
５，６，２４    ファラデー回転子
９ａ，９ｂ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，２５ａ，２５ｂ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ    順方向透過光
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ    逆方向透過光
１３，１６，１７，１８，１９    入出射端
１４    入射端
１５    出射端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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