(57)【要約】【課題】PDLの発生防止と、往復光路毎の挿入損失のバラツキの両方を防止することにより、特性の向上を図った反射形の光サーキュレータを実現する。【解決手段】各導波路の中心点から等間隔に全ての導波路を配置し、２つの複屈折素子の各結晶軸方向を同方向し、反射体で偏光成分が点対称に反射するように構成し、更に、第１の複屈折素子での異常光線のシフト量を第２の複屈折素子でのシフト量よりも大きく設定し、反射体での各偏光成分の反射点とレンズ光軸とを同一直線上に配置すると共に、各導波路の中心点とレンズ光軸とは非同一直線上に配置し、順方向で第１の複屈折素子から出射する異常光線と逆方向で第１の複屈折素子に入射する常光線の各伝搬位置とが非同一直線上となるように、第１の複屈折素子と位相素子とを位置決めし、更に順方向の光が反射体で反射する前に第２の複屈折素子に入射する様に第２の複屈折素子を配置して光サーキュレータを構成する。【選択図】  図１
2006317624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の複屈折素子，位相素子，第１の偏光面回転素子，第２の複屈折素子から成る光学素子部，及びレンズとが備えられ、光学素子部の一端側に少なくとも３本以上の導波路が配列された光入出射部が配置されると共に、レンズを挟んで光学素子部の反対側には反射体が配置され、更に、レンズの光軸方向において第２の偏光面回転素子がレンズの前後の何れかに配置され、位相素子が第１及び第２位相光学素子の２つの位相光学素子によって構成されると共に、順方向において第１の複屈折素子で常光線と異常光線の２つの偏光成分に分離された光が第２の複屈折素子に入射した時に、２つの偏光成分の偏光面が、同方向に且つ光学面上における第２の複屈折素子の結晶軸方向と直交するように、位相素子の結晶軸方向と第１の偏光面回転素子の回転方向とが設定され、更に、第２の複屈折素子の寸法が、反射されることで往復する光の光路の、往路又は復路の一方の光のみ透過するように設定された光サーキュレータにおいて、
各導波路の中心を結ぶ対角線上の中心点から等間隔に全ての導波路が配置され、
更に、第１及び第２の複屈折素子の光学面上における各結晶軸方向が、同方向に平行となるように第１及び第２の複屈折素子が配置されており、
反射体において２つの偏光成分が点対称に反射されると共に、
第１の複屈折素子における異常光線のシフト量が、第２の複屈折素子における異常光線のシフト量よりも大きく設定され、
反射体における反射点とレンズの光軸とが、光の伝搬方向において同一直線上に配置される一方で、各導波路の中心を結ぶ対角線上の中心点と、レンズの光軸とは、非同一直線上に配置され、
順方向と逆方向において第１の複屈折素子透過時に異常光線となる偏光成分が第１位相光学素子に透過されると共に、順方向と逆方向において第１の複屈折素子透過時に常光線となる偏光成分が第２位相光学素子に透過され、更に、順方向において第１の複屈折素子から出射する異常光線の伝搬位置と、逆方向において第１の複屈折素子に入射する常光線の伝搬位置とが非同一直線上となるように、第１の複屈折素子と位相素子とが位置決めして配置され、
順方向の光が反射体で反射される前に、第２の複屈折素子に入射する様に、第２の複屈折素子が配置されることを特徴とする光サーキュレータ。
【請求項２】
前記第２の偏光面回転素子が、４分の１波長素子で置き換えられることを特徴とする請求項１記載の光サーキュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムや光計測等の分野で使用される、光サーキュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光サーキュレータは、光通信システムや光計測等の分野で重要な働きをする非相反光デバイスの１つである。光サーキュレータは少なくとも３つ以上のポートを有し、例えば、１，２，３の番号で表わされる３ポートを有する光サーキュレータの場合、順方向の１→２，２→３，３→１の方向では伝搬光は低損失で、逆方向の３→２，２→１，１→３の方向では高損失の出力として光を伝搬させる。
【０００３】
ところで、前記光サーキュレータは、伝搬方向に沿って対向配置した一方のポートから他方のポートへと光を伝搬する構造の上、光学素子数も多いことから、全体的に大型化するという問題があった。しかも、ポート数を増やそうとすると、その分光学素子が更に増加するため一層大型化し、多ポート化が難しいという問題もあった。そこで、多ポート化しても光学素子数が増えることなく、従来構造に比べて小型な光サーキュレータとして、反射体を備えて往復光路を形成する、反射形の光サーキュレータが出願されている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３１０８０号公報（第２−５頁、第１−６図）
【特許文献２】特表２００２−５２８７６５号公報（第３８−３９頁、第１２図）
【０００５】
図１２に示すように、特許文献１の光サーキュレータ100は、入出射側ポート（光入出射部）に４つのアレイ形光ファイバ101を用いると共に、前記アレイ形光ファイバ101とレンズ102との間に、複屈折素子103、２つの半波長素子からなる第１の位相素子104、偏光面回転素子105、及び２つの複屈折素子からなる複合複屈折素子106とが配置され、更にレンズ102を挟んで反対側に第２の位相素子107と反射体108とが配置されてなるものである。
【０００６】
又、特許文献２の光サーキュレータ109は図１３に示すように、入出射側ポート（光入出射部）に非一列型の光ファイバ束110を用いた光サーキュレータであり、２つの複屈折素子111a及び111b、２つのファラデー回転子112，113（又は偏光面回転素子114）、及び反射体として反射プリズム115とを備えるものである。２つのファラデー回転子112，113の回転方向は逆向きになるように構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光サーキュレータ100の入出射側ポートを構成する４つの光ファイバ101は、図１２のｚ軸方向から見ると、図１４に示すように一列に配置されたアレイ形を呈する。よって、全ての光ファイバP1〜P4の中心を結ぶ対角線上の中心点Cに対して、全ての光ファイバP1〜P4の中心を等距離に配置することは出来ず、外側の光ファイバP3，P4に行くに従って前記中心点Cから遠距離になってしまう。従って、内回りの往復光路（例えばP1→P2）と、外回りの往復光路（例えばP3→P4）との光路長間に光路長差が生じ、この光路長差により往復光路毎に挿入損失にばらつきが発生してしまっていた。従って、従来の光サーキュレータ100では挿入損失の安定化を図ることが困難であった。
【０００８】
又、光サーキュレータ100では、複屈折素子103と、複合複屈折素子106との結晶軸方向が互いに垂直となるように構成されているため、光ファイバP1〜P4を一列状に配列しないと、各往復光路と光ファイバP1〜P4各端面との光結合が取れなくなってしまう。以上から、光サーキュレータ100の構成では光サーキュレータとしての動作を確保しつつ、挿入損失のバラツキを防止することは不可能であった。
【０００９】
一方、光サーキュレータ109の、３つの光ファイバP1〜P3から成る入出射側ポートは、図１３のｚ軸方向から見ると、図１５に示すように非一列型に構成されており、全ての光ファイバP1〜P3の中心を結ぶ対角線上の中心点Cに対して、光ファイバP1〜P3の中心が等距離に配置されている。従って、往復光路毎の挿入損失のばらつきは防止される。しかしながら、複屈折素子116〜119において、２つの偏光成分のうち一方の偏光成分しかシフトさせない構成なので、偏波依存損失（Polarization Dependent Loss：PDL）が発生してしまっていた。
【００１０】
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、その目的はPDLの発生防止と、往復光路毎の挿入損失のバラツキの両方を防止することにより、特性の向上を図った反射形の光サーキュレータを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、第１の複屈折素子，位相素子，第１の偏光面回転素子，第２の複屈折素子から成る光学素子部，及びレンズとが備えられ、光学素子部の一端側に少なくとも３本以上の導波路が配列された光入出射部が配置されると共に、レンズを挟んで光学素子部の反対側には反射体が配置され、更に、レンズの光軸方向において第２の偏光面回転素子がレンズの前後の何れかに配置され、位相素子が第１及び第２位相光学素子の２つの位相光学素子によって構成されると共に、順方向において第１の複屈折素子で常光線と異常光線の２つの偏光成分に分離された光が第２の複屈折素子に入射した時に、２つの偏光成分の偏光面が、同方向に且つ光学面上における第２の複屈折素子の結晶軸方向と直交するように、位相素子の結晶軸方向と第１の偏光面回転素子の回転方向とが設定され、更に、第２の複屈折素子の寸法が、反射されることで往復する光の光路の、往路又は復路の一方の光のみ透過するように設定された光サーキュレータにおいて、
各導波路の中心を結ぶ対角線上の中心点から等間隔に全ての導波路が配置され、
更に、第１及び第２の複屈折素子の光学面上における各結晶軸方向が、同方向に平行となるように第１及び第２の複屈折素子が配置されており、
反射体において２つの偏光成分が点対称に反射されると共に、
第１の複屈折素子における異常光線のシフト量が、第２の複屈折素子における異常光線のシフト量よりも大きく設定され、
反射体における反射点とレンズの光軸とが、光の伝搬方向において同一直線上に配置される一方で、各導波路の中心を結ぶ対角線上の中心点と、レンズの光軸とは、非同一直線上に配置され、
順方向と逆方向において第１の複屈折素子透過時に異常光線となる偏光成分が第１位相光学素子に透過されると共に、順方向と逆方向において第１の複屈折素子透過時に常光線となる偏光成分が第２位相光学素子に透過され、更に、順方向において第１の複屈折素子から出射する異常光線の伝搬位置と、逆方向において第１の複屈折素子に入射する常光線の伝搬位置とが非同一直線上となるように、第１の複屈折素子と位相素子とが位置決めして配置され、
順方向の光が反射体で反射される前に、第２の複屈折素子に入射する様に、第２の複屈折素子が配置されることを特徴とする光サーキュレータである。
【００１２】
更に、請求項２に記載の発明は、第２の偏光面回転素子が、４分の１波長素子で置き換えられた請求項１記載の光サーキュレータである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光サーキュレータに依れば、各導波路の中心を結ぶ対角線上の中心点に対して全ての導波路を等距離に配置して光サーキュレータを構成することが可能になり、又、光サーキュレータとして動作させることも可能となる。従って、光サーキュレータにおける往復光路毎の挿入損失のばらつきを防止して、挿入損失の安定化を図ることが可能となる。
【００１４】
更に、第２の複屈折素子透過時に、一方の偏光成分のみシフトして起こるPDLの発生を防止することが出来る。又、反射体において２つの偏光成分を点対称で反射させるので、反射前後の２つの偏光成分の光路長差を零にすることができ、これによってもPDLの発生を防止することが可能となる。更に、順方向の光が反射体で反射される前に第２の複屈折素子に入射する様に、第２の複屈折素子を配置することにより、PDLの発生防止と各光学素子の小型化を達成することが可能となる。
【００１５】
又、反射体を備えて、往復光路で光サーキュレータを構成することにより、光サーキュレータ全体の全長を短縮して、光サーキュレータの小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る光サーキュレータの最良の実施形態を、図１乃至図１１に基づいて詳細に説明する。本発明の光サーキュレータ１は、図１及び図２に示すように、第１の複屈折素子２、位相素子３、第１の偏光面回転素子４及び第２の複屈折素子５とから成る光学素子部と、レンズ６とを備えて成る。更に、これら光学素子部の一端側に光入出射部９が配置され、レンズ６を挟んで光学素子部の反対側には、反射体８と第２の偏光面回転素子７とが配置されている。各光学素子のそれぞれの光学面には、SiO2/TiO2等の反射防止コートを施すことが望ましい。なお、各偏光面回転素子４、７に磁気を印加する磁石については説明と図示を省略している。
【００１７】
図１と図２に、光の伝搬方向をz軸、z軸に直交する面内のそれぞれ水平方向をx軸、垂直方向をy軸としたときの、光入出射部９から反射体８までの配置を示す。x軸乃至z軸は、他の図面においても同様で対応している。光入出射部９は、図示しないフェルールに等間隔、且つ、平行（平行度３度以内）に形成した３本の挿入孔のそれぞれに導波路として光ファイバを挿入、固定することで配列したものである。ここで、３本の光ファイバは、説明の便宜上、それぞれポートP1〜P3と呼ぶ。
【００１８】
図１１に示すように、z軸に沿って反射体８に向かって光入出射部９を見たとき、各ファイバ中心を結ぶ対角線上の中心点Cから、全ての光ファイバの中心（コア軸）までの距離が等間隔になるように、光ファイバP1〜P3が配置される。但し、隣り合う光ファイバどうしの間隔Lfは、レンズ６のバックフォーカスと、複屈折素子２の厚み及び分離幅との関係を考慮して決定する。
【００１９】
複数の光ファイバP1〜P3は、シングルモード光ファイバ（Single Mode Fiber：SMF）で構成されると共に、光の入出射側端面には、グレーデッドインデックス光ファイバ（Graded Index Fiber：GIF）が接合されている。GIFを設けることにより、各光ファイバP1〜P3の光入出射端のモードフィールド径（Mode Field Diameter：MFD）が拡大されて、出射光の広がり角が小さく抑えられる。MFDの拡大化としては、前記GIFの設置に限らず、光ファイバにTEC処理を施したり、微小レンズ等を設置しても良い。
【００２０】
第１の複屈折素子２は、各光ファイバP1〜P3から出射した光の、常光線と異常光線への分離、及び反射体８で反射して戻ってくる前記常光線と異常光線との合成を行う光学素子である。第１及び第２の複屈折素子２，５には、例えば、ルチル（TiO2），方解石（CaCO3），イットリウム・オソバナデート（YVO4），アルファバリウム・ボーデート（αBaB2O4）等の複屈折単結晶が使用される。又、第１の複屈折素子２の光学面に対する結晶軸X22（図３，７参照）の方向は、最大の分離幅を得られるように光学面の法線に対して42〜50度前後（最も好ましくは47.8度）に設定されている。
【００２１】
位相素子３は、第１の複屈折素子２を透過した各偏光成分（常光線と異常光線）の偏光面を45度回転させるもので、例えば、TBIG（テルビウム・ビスマス・アイアン・ガーネット），GBIG（ガドリニウム・ビスマス・アイアン・ガーネット）等のガーネットや水晶等の相反性偏光面回転素子や半波長素子等が使用される。半波長素子を使用するときには、図３に示すように、結晶軸X31方向がy軸に対して22.5度傾いた第１位相光学素子3aと結晶軸X32方向がx軸に対して22.5度傾いた第２位相光学素子3bとを接合面3cでy軸方向に重ね、紫外線硬化型等の光学接着剤で接着して構成する。なお、接着剤が接合面3cから光学面にはみ出さないこととする。相反性偏光面回転素子を用いる場合には、０次単プレートや１次単プレート等、可能な限り薄いことが望ましく、高次の波長板を使用すると、波長特性と温度特性が悪くなる。
【００２２】
第１の偏光面回転素子４は、位相素子３を透過した偏光成分の偏光面を回転させる非相反性の偏光面回転素子で、使用波長帯域で回転角が45度程度の、できるだけ薄いものを使用する。例えば、ガーネット，TBIG，GBIG等が最適である。本実施の形態では、z軸方向に見たとき時計回りのガーネット単結晶を用いたが、反時計回りのガーネットを用いる場合には、前記第１及び第２位相光学素子3a，3bの結晶軸X31，X32をそれぞれ、y軸に対して-22.5度、x軸に対して-22.5度の傾きとすれば良い。
【００２３】
なお、第１の偏光面回転素子４は、位相素子３の位置と入れ替えても構わない。透過する光の広がり角は一定なので、入れ替えた場合、偏光面回転素子４を、より光のビーム径が小さいところで使用することが出来る。このため、光サーキュレータ１の組立誤差や構成光学素子の加工誤差による伝搬光の蹴られの可能性を少なくすることが出来る。
【００２４】
第２の複屈折素子５の寸法は、図１に示すように、反射されることで往復する光の光路（図１中に実線及び破線で示す）の、往路又は復路の一方の光のみ透過するような大きさに設定される。更に、第２の複屈折素子５の、光学面の法線に対する結晶軸X52方向は、z軸に対してθ1＝約-42〜50度前後（最も好ましくは-47.8度）に設定されるが、光学面上における結晶軸X51の方向はｙ軸方向に平行である。更に、第１の複屈折素子２の光学面上における結晶軸X21の方向もｙ軸方向と平行に設定される。従って、第１及び第２の複屈折素子２，５の結晶軸X21，X51方向が同方向に平行となるように、２つの複屈折素子２，５が配置されることになる。
【００２５】
レンズ６は、入射する光のコリメーション又は収束を行うもので、非球面レンズ，ボールレンズ，平凸レンズあるいは分布屈折レンズ等を使用することが出来る。但し、レンズ６には、光入出射部９との間に前記構成光学素子２〜５を配置しうるバックフォーカスを有するレンズを使用する。本実施形態では、非球面レンズを使用した。
【００２６】
第２の偏光面回転素子７には、45度回転の非相反偏光面回転素子、例えば、ガーネット，TBIG，GBIG等を用いる。図１，２，４，８では、レンズ６の光軸X6方向において、第２の偏光面回転素子７をレンズ６の後方に配置したが、勿論、レンズの前方に配置しても構わない。
【００２７】
反射体８は、第２の偏光面回転素子７を透過した光を反射する反射ミラーで、本実施の形態では、一例として、基板の表面にSiO2/TiO2をコーティングした全反射ミラーを用いた。
【００２８】
次に光サーキュレータ１の動作を図３〜６を参照して説明する。図５と６の（Ａ）〜（Ｌ）は、光サーキュレータ１における順方向の光の偏光状態を示す図であり、図１中の符号（Ａ）〜（Ｌ）で示す各光路断面での偏光状態に対応している。図５及び６では、横方向がx軸、縦方向がy軸、紙面に向かう方向がz軸であり、説明の便宜上、縦，横方向共に８分割して、横方向には１から８で、縦方向にはａ〜ｈで、各光路断面での偏光成分の伝搬位置を示す。なお図１において、光ファイバP1（P3の下に隠れている）から反射体８を経て光ファイバP2へと向かう往復光路を「順方向」と定義し、光ファイバP2から反射体８を経て光ファイバP3へと向かう往復光路を「逆方向」と、それぞれ定義する。
【００２９】
光ファイバP1の位置は、マトリクスで見ると図５（Ａ）に示すように、横方向では５と６の間で、縦方向ではｇとｈの間である。本実施の形態ではこのような位置を（5-6, g-h）と表す。また、符号Cは前記中心点、符号Rは反射体８における偏光成分の反射点である。
【００３０】
光ファイバP1に入射した光は、第１の複屈折素子２へ出射され、図５（Ｂ）に示すように、複屈折素子２で結晶軸X21に直交した常光線と、平行な異常光線との、２つの偏光成分に分離される。順方向において、第１の複屈折素子２から出射する異常光線の伝搬位置は、図５（Ｂ）より（5-6,c-d）である。
【００３１】
分離された偏光成分は、それぞれ偏光成分毎に第１位相光学素子3aと第２位相光学素子3bに入射される（図３参照）。なお、図５（Ｂ）において、d-e間の実線は前記接合面3cを表す。順方向において第１の複屈折素子２透過時に異常光線であった偏光成分は第１位相素子3aに透過され、常光線であった偏光成分は第２位相光学素子3bにそれぞれ透過される。前記の通り位相素子３は、結晶軸X31がy軸に対して22.5度、X32がx軸に対して22.5度、それぞれ傾いているので、分離された常光線と異常光線は、位相素子３を透過すると、図５（Ｃ）に示すように、偏光方向がそれぞれ逆向きに45度回転し、偏光方向が同方向となる。
【００３２】
次いで、これらの光は、第１の偏光面回転素子４を透過することで、図５（Ｄ）に示すように、時計回り（右回り）に回転され、第２の複屈折素子５の結晶軸X51方向と直交する偏光方向に揃えられる。次に、これらの光は、第２の複屈折素子５に入射される。第２の複屈折素子５は、順方向に伝搬する光が反射体で反射される前に入射する様に、図１，図３及び図５（Ｄ）に示すように片側の光路上のみに配置される。
【００３３】
前記の通り、結晶軸X21とX51の方向は平行であるから、２つの偏光成分の偏光面が第２の複屈折素子５に入射すると、結晶軸X51の方向と直交する。従って、図５（Ｅ）に示すように、順方向では２つの偏光成分は第２の複屈折素子５でシフトすること無く、入射時の偏光方向を保持したまま出射される。
【００３４】
以上から、順方向において第２の複屈折素子５入射時に、２つの偏光成分の偏光面が結晶軸X51方向に対して垂直に揃うように、２つの複屈折素子間の、位相素子３の結晶軸X31，X32方向と、第１の偏光面回転素子４の回転方向を設定することとする。
【００３５】
次に、第２の複屈折素子５を透過した光はレンズ６で所定角度屈折するが、偏光状態は変化しない。このときの屈折角は、レンズ６の光軸X6から光の中心位置とレンズ６の焦点距離により決まる。次いで、レンズ６を透過した光は、第２の偏光面回転素子７に入射され、図５（Ｆ）に示すように偏光面が45度回転される。
【００３６】
そして、第２の偏光面回転素子７から出射した２つの偏光成分の光は、反射体８で入射角と反対側に、一点Rで点対称となる様に反射される（図４，図５（Ｆ），図６（Ｇ）参照）。図１及び図２から分かるように、本発明の光サーキュレータ１では反射体８における反射点Rと、その近傍のレンズ６の光軸X6とが、光の伝搬方向（z軸方向）において同一直線上に来るように反射体８とレンズ６とを位置決めして配置している。一方、光ファイバの中心を結ぶ対角線上の中心点Cと、レンズの光軸X6とは、図２及び図１１から明らかなように非同一直線上となるように、各光ファイバP1〜P3とレンズ６とを位置決めして配置している。このように、反射体８によって光が反射されて往復光路を形成することにより、光サーキュレータ１全体の全長を短縮することが出来る。
【００３７】
次に、反射された光（図６（Ｇ）参照）は、再度、第２の偏光面回転素子７を透過することで、更に45度偏光面が回転される。
【００３８】
次いで、２つの偏光成分は再度、レンズ６を透過することにより、図６（Ｈ）に示すように、レンズ６の光軸X6に関し、図５（Ｅ）の場合と対称の位置に出射される。このとき、レンズ６の前後で偏光状態は変化しない。
【００３９】
次に、レンズ６を透過した光は、図１及び図６（Ｈ）に示すように第２の複屈折素子５外部の空間を通過して、第１の偏光面回転素子４に入射（図６（Ｉ）参照）することにより、図６（Ｊ）に示すように時計回りに45度偏光面が回転される。この状態は、x軸方向における伝搬位置は異なっているが、図５（Ｃ）に示したように、第１の複屈折素子２側から位相素子３を透過した後の偏光状態と同じである。
【００４０】
次いで、これらの偏光成分は、図３及び図６（Ｊ）に示すように、それぞれ第１位相光学素子3aと第２位相光学素子3bとを透過することにより、図６（Ｋ）に示すように、偏光方向がそれぞれ逆方向に45度回転し、各々の偏光方向が直交する状態とされる。なお、図６（Ｊ）において、d-e間の実線は前記接合面3cを表す。
【００４１】
そして、この後、２つの偏光成分は、第１の複屈折素子２を透過することにより合波され、図６（Ｌ）に示すように、（3-4,g-h）に対応する光ファイバP2に入射される。
【００４２】
次に、光ファイバP2からP3への、逆方向の光路における偏光成分の動作を図７〜１０を参照して説明する。なお、順方向の動作時に説明した事柄と重複する事に関しては、説明を省略若しくは簡略化して記述する。図９と図１０の（Ａ）〜（Ｌ）は、光サーキュレータ１における逆方向の光の偏光状態を示す図であり、図１中の符号（Ａ）〜（Ｌ）で示す各光路断面での偏光状態に対応している。図９及び図１０でも、横方向がx軸、縦方向がy軸、紙面に向かう方向がz軸であり、説明の便宜上、縦，横方向共に８分割して偏光成分の伝搬位置を示している。
【００４３】
前記のように光ファイバP2の位置は（3-4,g-h）であり、この光ファイバP2に入射した光は、第１の複屈折素子２へ出射され、常光線と異常光線に分離される。分離された偏光成分は、それぞれ第１位相光学素子3aと第２位相光学素子3bに入射される。なお、図９（Ｋ）の、d-e間の実線は前記接合面3cである。常光線と異常光線が、位相素子３を透過すると、偏光方向がそれぞれ逆向きに45度回転し、偏光方向が同方向となる（図９（Ｊ）参照）。
【００４４】
次いで、各偏光成分は、第１の偏光面回転素子４により時計回りに回転され、結晶軸X21とX51の方向に対し直交する偏光方向に揃えられる。次にレンズ６を透過した光は、第２の偏光面回転素子７に入射され、偏光面が45度回転される（図９（Ｇ）参照）。
【００４５】
そして、反射体８で点対称に反射され、再度、第２の偏光面回転素子７を透過することで、各偏光成分の偏光面は更に45度回転される（図１０（Ｅ）参照）。この回転により、２つの偏光成分の各偏光方向が、第２の複屈折素子５の結晶軸X51方向と同方向に揃えられる。
【００４６】
従って、第２の複屈折素子５に入射した各偏光成分は、図７及び図１０（Ｄ）で示すように、ｙ軸方向に同一量だけシフトされる。次いで、これらの偏光成分は、第１の偏光面回転素子４で同一方向に45度回転された後、図７及び図１０（Ｃ）に示すように、それぞれ第１位相光学素子3aと第２位相光学素子3bとを透過される。これにより、図１０（Ｂ）に示すように、偏光方向がそれぞれ逆方向に45度回転され、各々の偏光方向が直交する状態とされる。なお、図１０（Ｃ）において、d-e間の実線は前記接合面3cを表す。
【００４７】
そして、この後、２つの偏光成分は、第１の複屈折素子２を透過することにより合波され、図１０（Ａ）に示すように（5-6,e-f）に対応する光ファイバP3に入射される。以上から、第１の複屈折素子２透過時に異常光線となる偏光成分は、第１位相光学素子3aに透過されると共に、第１の複屈折素子２透過時に常光線となる偏光成分は、第２位相光学素子3bに透過されることが分かる。更に、第１の複屈折素子２に入射する常光線の伝搬位置は、図１０（Ｂ）より（5-6,e-f）である。
【００４８】
従って、本発明の光サーキュレータ１では、順方向において第１の複屈折素子２から出射する異常光線の伝搬位置：（5-6,c-d）と、逆方向において第１の複屈折素子２に入射する常光線の伝搬位置：（5-6,e-f）とが、光の伝搬方向（z軸方向）において非同一直線上となるように第１の複屈折素子２と位相素子３とを位置決めして配置する。
【００４９】
更に、図５の（Ａ）と（Ｂ），図６の（Ｋ）と（Ｌ），図９の（Ｋ）と（Ｌ），図１０の（Ａ）と（Ｂ）での第１の複屈折素子２における異常光線のシフト量と、図１０の（Ｄ）と（Ｅ）での第２の複屈折素子５における異常光線のシフト量を比較すると明らかなように、本発明の光サーキュレータ１では、第１の複屈折素子２でのシフト量を第２の複屈折素子５のシフト量よりも大きく設定している。このため、第１の複屈折素子２の厚みを第２の複屈折素子５よりも厚く設定する必要がある。
【００５０】
以上のように、本発明に係る光サーキュレータ１は、第１の複屈折素子２と第２の複屈折素子５での異常光線の各シフト量を非同一量に設定すると共に、レンズ６の光軸X6及び反射体８における偏光成分の反射点Rを、各光ファイバP1〜P3の中心点Cと非同一直線上となるように設定することにより、順方向において第１の複屈折素子２から出射する異常光線の伝搬位置と、逆方向において第１の複屈折素子２に入射する常光線の伝搬位置とを、非同一直線上に設定することが可能となる。このような構成とすることにより、中心点Cに対して全ての光ファイバP1〜P3を等距離に配置して光サーキュレータを構成することが可能になり、又、光サーキュレータとして動作させることも出来る。従って、光サーキュレータ１における往復光路毎の挿入損失のばらつきを防止して、挿入損失の安定化を図ることが可能となる。
【００５１】
更に、第１及び第２の複屈折素子２，５の光学面上における各結晶軸X21，X51の方向を、同方向に平行となるように設定することにより、第２の複屈折素子５で２つの偏光成分を共に異常光線としてシフトさせることが可能となる。従って、第２の複屈折素子５透過時に、一方の偏光成分のみシフトして起こるPDLの発生を防止することが出来る。又、反射体８において２つの偏光成分を点対称で反射させるので、反射前後の２つの偏光成分の光路長差を零にすることができ、これによってもPDLの発生を防止することが可能となる。
【００５２】
更に、順方向の光が反射体８で反射される前に第２の複屈折素子５に入射する様に、第２の複屈折素子５を配置することにより、PDLの発生防止と各光学素子の小型化を達成することが可能となる。順方向の光が反射体８で反射後に入射される様に第２の複屈折素子５を配置してしまうと、逆方向の光路において第２の複屈折素子５により２つの偏光成分が共にシフトされた後、反射体８で２つの偏光成分が反射されることとなってしまう。すると、反射点Rと２つの偏光成分との各距離が、各偏光成分ごとに同一とならずPDLが発生してしまう。従って、本実施の形態で説明してきた様な第２の複屈折素子５の配置位置が好ましい。
【００５３】
なお、光サーキュレータ１に要求される特性がそれほど高くない場合には、公差を含む範囲内で全ての光ファイバP1〜P3を中心点Cから若干、等距離とはならない構成に変更することも可能である。
【００５４】
又、第２の偏光面回転素子５に換えて、４分の１波長素子備えても、上記説明してきたような同様の動作を光サーキュレータ１に行わせることが可能である。更にGIFの換わりに、光ファイバP1〜P3の光入出射端面近傍に、新たにレンズを配置しても良いし、第２の複屈折素子５のx軸方向にガラス板を設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の光サーキュレータは、光通信システムや光計測分野等で非相反光デバイスとして利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の光サーキュレータの構成を示す平面図。
【図２】本発明の光サーキュレータの構成を示す側面図。
【図３】図１の光サーキュレータの、光入出射部から第２の複屈折素子までの配置          と、順方向での伝搬光の偏光状態を示す斜視図。
【図４】図１の光サーキュレータの、レンズから反射体までの配置と、順方向での          伝搬光の偏光状態を示す斜視図。
【図５】図１の光サーキュレータにおいて、光ファイバP1から出射して反射体で            反射されるまでの伝搬光の偏光状態を示す説明図。
【図６】図１の光サーキュレータにおいて、反射体で反射されて光ファイバP2に            入射するまでの伝搬光の偏光状態を示す説明図。
【図７】図１の光サーキュレータの、光入出射部から第２の複屈折素子までの配置          と、逆方向での伝搬光の偏光状態を示す斜視図。
【図８】図１の光サーキュレータの、レンズから反射体までの配置と、逆方向での          伝搬光の偏光状態を示す斜視図。
【図９】図１の光サーキュレータにおいて、光ファイバP2から出射して反射体で            反射されるまでの伝搬光の偏光状態を示す説明図。
【図１０】図１の光サーキュレータにおいて、反射体で反射されて光ファイバP3              に入射するまでの伝搬光の偏光状態を示す説明図。
【図１１】図１の光サーキュレータを、z軸方向から反射体に向かって見たときの、          光入出射部を示す構成図。
【図１２】従来の光サーキュレータの一例を示す平面図。
【図１３】従来の光サーキュレータの他の例を示す平面図。
【図１４】図１２の光サーキュレータを、z軸方向から反射体に向かって見たとき            の光入出射部を示す構成図。
【図１５】図１３の光サーキュレータを、z軸方向から反射体に向かって見たとき            の光入出射部を示す構成図。
【符号の説明】
【００５７】
１      光サーキュレータ
２      第１の複屈折素子
３      位相素子
４      第１の偏光面回転素子
５      第２の複屈折素子
６      レンズ
７      第２の偏光面回転素子
８      反射体
９      光入出射部
【図１】
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【図２】
2006317624.tif 000004
【図３】
2006317624.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006317624.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006317624.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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