(57)【要約】【課題】構成が簡単であって、安価な単一な偏光状態を維持する。【解決手段】同一平面内に配置されている偏光分離素子１及びハーフミラー２は、両側からガラス体５ａ，５ｂによって挟持され、両ガラス体の外側には一体化されている第１の２２．５°ファラデー回転子３ａ及び第１の全反射ミラー４ａと、第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂ及び第２の全反射ミラー４ｂとが対向して配置され、偏光分離素子１は、入射ポート７ａからの入射光を透過光と反射光の二つの偏光成分に分離し、上記反射光は２２．５°ファラデー回転子３ａ及び全反射ミラー体４ａを通過してハーフミラー２に達し、上記透過光は２２．５°ファラデー回転子３ｂ及び全反射ミラー４ｂを通過してハーフミラー２で上記反射光と結合され、単一偏光なった光は２分割され反射光及び透過光として二つの出射ポート７ｂ，７ｃから出力される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光分離素子と、この偏光分離素子と同一の平面上に配置されているハーフミラーと、上記偏光分離素子及びハーフミラーを挟んで配置されている第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子と、上記第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子を挟んで上記偏光分離素子及びハーフミラーとは反対側の位置に配置されている第１及び第２の全反射ミラーとを具備しており、
上記偏光分離素子は、第１のポートからの入射光を偏光方向の異なる透過光と反射光の二つの偏光成分に分離する機能を備えており、
上記第１の２２．５°ファラデー回転子は上記偏光分離素子で分離された反射光である一方の偏光成分を２２．５°回転可能であり、上記第２の２２．５°ファラデー回転子は透過光である他方の偏光を２２．５°回転可能であり、上記第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子における各偏光成分の回転方向は単一偏光となる方向であり、
上記第１及び第２の全反射ミラーは上記第１の２２．５°ファラデー回転子で回転されこれを通過する上記一方の偏光成分をこの第１の２２．５°ファラデー回転子及び上記ハーフミラーに向けて反射可能であり、上記第２の全反射ミラーは上記第２の２２．５°ファラデー回転子で回転されこれを通過する上記他方の偏光成分をこの第２の２２．５°ファラデー回転子及び上記ハーフミラーに向けて反射可能であり、
上記ハーフミラーは、上記第１の全反射ミラーで反射して上記第１の２２．５°ファラデー回転子で再度回転して入射する一方の偏光と、上記第２の全反射ミラーで反射して上記第２の２２．５°ファラデー回転子で再度回転して入射する他方の偏光とを結合可能であり、
上記ハーフミラーで結合されて単一偏光となった光は反射光及び透過光として第２及び第３のポートから出力される
ことを特徴とする光ディバイス。
【請求項２】
偏光分離素子はフォトニック結晶からなることを特徴とする請求項１記載の光ディバイス。
【請求項３】
偏光分離素子は誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項１記載の光ディバイス。
【請求項４】
第１の２２．５°ファラデー回転子と第１の全反射ミラー、第２の２２．５°ファラデー回転子と第２の全反射ミラーは、それぞれ一体化されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の光ディバイス。
【請求項５】
偏光分離素子及びハーフミラーと、第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子との間に等方性物質を配置してあることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の光ディバイス。
【請求項６】
第２のポートである第１の出射ポート及び第３のポートである第２の出射ポートの少なくとも一方にモニター用の光半導体を備えていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５記載の光ディバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信機器、光情報処理機器、光学的分析機器などに用いられる光ディバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単一偏波ロッカーと呼ばれている光ディバイスとして、偏光子、１／４波長板、１／２波長板、検光子、ハーフミラー、ディテクター及び現在の偏光状態をフィードバックするための制御回路で構成されているものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の第一の課題は、電気的なフィードバック回路を用いるために、機能の遅延が存在し、構造が複雑になることである。そして第二の課題は、多くの光学素子とフィードバック回路とを用いる構成であることから、高価なものとなることである。
本発明の目的は、構成が簡単であって、安価な単一な偏光状態を維持することができる光ディバイスを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、偏光分離素子と、この偏光分離素子と同一の平面上に配置されているハーフミラーと、上記偏光分離素子及びハーフミラーを挟んで配置されている第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子と、第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子を挟んで上記偏光分離素子及びハーフミラーとは反対側の位置でかつ上記第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子とは隣接して又は隙間を置いて並んで配置されている第１及び第２の全反射ミラーとを具備している。上記偏光分離素子は、第１のポートからの入射光を偏光方向の異なる透過光と反射光の二つの偏光成分に分離する機能を備えている。上記第１の２２．５°ファラデー回転子は上記偏光分離素子で分離された反射光である一方の偏光成分を２２．５°回転可能であり、上記第２の２２．５°ファラデー回転子は透過光である他方の偏光を２２．５°回転可能であり、上記第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子における各偏光成分の回転方向は単一偏光となる方向である。つまり、一方の偏光成分が上記第１の２２．５°ファラデー回転子により＋２２．５°回転すると、他方の偏光成分が第２の２２．５°ファラデー回転子により−２２．５°回転するものであり、回転方向は相反的である。上記第１及び第２の全反射ミラーは上記第１の２２．５°ファラデー回転子で回転されこれを通過する上記一方の偏光成分をこの第１の２２．５°ファラデー回転子及び上記ハーフミラーに向けて反射可能であり、上記第２の全反射ミラーは上記第２の２２．５°ファラデー回転子で回転されこれを通過する上記他方の偏光成分をこの第２の２２．５°ファラデー回転子及び上記ハーフミラーに向けて反射可能である。上記ハーフミラーは、上記第１の全反射ミラーで反射して上記第１の２２．５°ファラデー回転子で再度回転して入射する一方の偏光と、上記第２の全反射ミラーで反射して上記第２の２２．５°ファラデー回転子で再度回転して入射する他方の偏光とを結合可能である。上記ハーフミラーで結合されて単一偏光となった光は反射光及び透過光として第２及び第３のポートから出力される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１に示す光ディバイスＡについて説明する。
光ディバイスＡは、偏光分離素子１と、ハーフミラー２と、第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子３ａ，３ｂと、第１及び第２の全反射ミラー４ａ，４ｂと、等方性物質である第１及び第２のガラス体５ａ，５ｂとを具備している。偏光分離素子１である偏波ビームスプリッタは、例えばフォトニック結晶や誘電体多層膜などのような光学素子からなるものである。フォトニック結晶は加工性及び量産性に優れており、偏光分離素子１の材質の一つとして望ましい。偏光分離素子１は、第１のポートである入射ポートからの入射光を互いに異なる偏光方向の成分毎に分離する機能を備えている。偏光分離素子１において、分離された二つの偏光成分のうち、その一方の偏光は反射光として第１の２２．５°ファラデー回転子３ａに入射可能とし、他方の偏光は透過光として第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂに入射可能とするものである。
ハーフミラー２は偏光分離素子１と同一の平面上に配置されており、図示の例ではこの偏光分離素子の上端面上に配置されている。ハーフミラー２は、後述するように両面側から入射する各偏光を合波して、これを２分割して反射光及び透過光とする機能を備えている。ハーフミラー２は、偏光分離素子１と共に、図上下方向に板体を形成し、この板体の両側は第１及び第２のガラス体５ａ，５ｂによって挟むように保持されている。
第１の２２．５°ファラデー回転子３ａと第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂとは、偏光分離素子１及びハーフミラー２を挟んで対向して配置されている。すなわち、第１の２２．５°ファラデー回転子３ａは第１のガラス体５ａの外側面（図左側面）に、第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂは第２のガラス体５ｂの外側面（図右側面）に、それぞれ隣接して配置されている。第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子３ａ，３ｂはガーネットなどのような光学素子からなる。第１の２２．５°ファラデー回転子３ａは入射される一方の偏光（反射光）を２２．５°回転可能である。第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂは入射される他方の偏光（透過光）を２２．５°回転可能である。第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂによる他方の偏光の回転方向は第１の２２．５°ファラデー回転子３ａによる一方の偏光のそれと相反的である。
第１の全反射ミラー４ａは第１の２２．５°ファラデー回転子３ａの外側面（図左側面）に、第２の全反射ミラー４ｂは第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂの外側面（図右側面）にそれぞれ一体化した状態で隣接して配置されている。第１の全反射ミラー４ａは、第１の２２．５°ファラデー回転子３ａを通過した一方の偏光をこの第１の２２．５°ファラデー回転子３ａ側へ折り返すと共に、ハーフミラー２に向けて全反射可能である。第２の全反射ミラー４ｂは、第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂを通過した他方の偏光をこの第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂ側へ折り返すと共に、ハーフミラー２に向けて全反射可能である。
第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子３ａ，３ｂは第１及び第２のマグネット６ａ，６ｂによってそれぞれ囲まれている。
ハーフミラー２で反射した偏光は第２のポートである第１の出射ポート７ｂへ出力され、また透過した偏光は第３のポートである第２の出射ポート７ｃへ出力される。
入射ポート７ａ、第１の出射ポート７ｂ及び第２の出射ポート７ｃはいずれも光導波路、例えば光ファイバーに接続されている。
【０００６】
光ディバイスＡの作用について説明する。
第１のポートである入射ポート７ａから第１のガラス体５ａを経て偏光分離素子１へ入射した光は互いに偏光方向の異なる二つの偏光成分に分離される。
分離された一方の偏光成分は、反射光となって第１の２２．５°ファラデー回転子３ａを通過し、第１の全反射ミラー４ａで全反射し、再びこの第１の２２．５°ファラデー回転子を通過し、ハーフミラー２に入射する。上記一方の偏光成分は、第１の２２．５°ファラデー回転子３ａを通過する往路過程において、−２２．５°回転する。そして一方の偏光成分は、復路過程において、さらに−２２．５°回転する。結局、一方の偏光成分は、−４５°回転した状態でハーフミラー２に入射する。
分離された他方の偏光成分は、透過光となって第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂを通過し、第２の全反射ミラー４ｂで反射し、再びこの第２の２２．５°ファラデー回転子を通過し、ハーフミラー２に入射する。上記他方の偏光成分は、第２の２２．５°ファラデー回転子３ｂを通過する往路過程において、＋２２．５°回転する。そして他方の偏光成分は、復路過程において、さらに＋２２．５°回転する。結局、他方の偏光成分は、＋４５°回転した状態でハーフミラー２に入射する。
双方の偏光成分はハーフミラー２で結合され、５０％ずつ反射及び透過されて、単一直線偏光として第１及び第２の出射ポート７ｂ，７ｃに出力される。
このように入射ポートからの入力光は二つに分岐され、第１及び第２の出射ポート７ｂ，７ｃに出力されるが、いずれか一方の出力光をシステム（レーザー）自体の安定度を示す参照光として利用することができる。
【０００７】
また図２に示すように、光ディバイスＡの第２の出射ポート７ｃに光ファイバーに代えてモニター用の光半導体であるフォトダイオード８を接続して、出射ポート７ｃからの出力光を参照光としてモニターするようにしても良い。
光ディバイスＡにおいて、フォトダイオード８は、参照光をモニターすることによって、レーザーの出力の変動を常時監視することができるので、新たな分波器を設けることを要しない。
フォトダイオード８は、第１及び第２の出射ポート７ｂ，７ｃの双方又はいずれか一方に配置しても良く、図２に示す例に限られない。
【０００８】
図３に示す光ディバイスＡ１について説明する。
光ディバイスＡ１の構成は図１に示す光ディバイスＡのそれと実質的に同一であり、光ディバイスＡ１における偏光分離素子１１と、ハーフミラー１２と、第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子１３ａ，１３ｂと、第１及び第２の全反射ミラー１４ａ，１４ｂと、第１及び第２のマグネット１６ａ，１６ｂと、第１、第２及び第３のポート１７ａ，１７ｂ，１７ｃとは、光ディバイスＡにおける偏光分離素子１と、ハーフミラー２と、第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子３ａ，３ｂと、第１及び第２の全反射ミラー４ａ，４ｂと、第１及び第２のマグネット６ａ，６ｂと、第１、第２及び第３のポート７ａ，７ｂ，７ｃとにそれぞれ対応している。
しかしながら、光ディバイスＡ１は次の点で光ディバイスＡとは相違している。
第１は、光ディバイスＡ１において、偏光分離素子１１及びハーフミラー１２と第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子１３ａ，１３ｂとの間にはガラス体のような等方性物質は存在せず、空隙があけられている。
第２は、隣接している第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子１３ａ，１３ｂと、第１及び第２の全反射ミラー１４ａ，１４ｂとの間には隙間があり、一体化されていない。
上記構成の光ディバイスＡ１において、入射ポート１７ａからの入力光は、偏光分離素子１１で異なる偏光方向を持つ偏光に分離されるが、最終的にハーフミラー１２で結合され、２分割されて単一直線偏光状態の反射光及び透過光となって第１の出射ポート１７ｂ及び第２の出射ポート１７ｃから出力される。
光ディバイスＡ１の作用は光ディバイスＡのそれと同様であるので、その作用に関する詳細な説明は省略する。
【０００９】
図１に示す光ディバイスＡでは、第１及び第２の２２．５°ファラデー回転子３ａ，３ｂと第１及び第２の全反射ミラー４ａ，４ｂとが一体化されているので、組み立てが容易となる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の光ディバイスによれば、偏光方向が異なる偏光を簡単な構成によって単一偏光に形成することができると共に、安価に単一偏光状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ディバイスに係る第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の光ディバイスに係る第１の実施の形態を示す構成図であり、第２の出射ポートにフォトダイオードを配置した例を示す図である。
【図３】本発明の光ディバイスに係る第２の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａ１　　　　　　光ディバイス
１，１１　　　　　　偏光分離素子
２，１２　　　　　　ハーフミラー
３ａ，１３ａ　　　　第１の２２．５°ファラデー回転子
３ｂ，１３ｂ　　　　第２の２２．５°ファラデー回転子
４ａ，１４ａ　　　　第１の全反射ミラー
４ｂ，１４ｂ　　　　第２の全反射ミラー
５ａ　　　　　　　　第１のガラス体（等方性物質）
５ｂ　　　　　　　　第２のガラス体（等方性物質）
７ａ，１７ａ　　　　入射ポート（第１のポート）
７ｂ，１７ｂ　　　　第１の出射ポート（第２のポート）
７ｃ，１７ｃ　　　　第２の出射ポート（第３のポート）
８　　　　　　　　　モニター用フォトダイオード
【図１】
2004020587.tif 000003
【図２】
2004020587.tif 000004
【図３】
2004020587.tif 000005