(57)【要約】 【課題】  第１のポートから入射する光が常に一定方向の電界振動方向を有する直線偏光であり、第２のポートから入射する光が任意の偏光である条件で使用する簡易な構成の非相反光デバイスを提供する。【解決手段】  第１の偏光分離手段１０３と、第１の４５度ファラデー回転子１０４と、１つの基板上に形成された第２および第３の偏光分離手段１０５ａおよび１０５ｂと、第２の４５度ファラデー回転子１０６と、部分領域ミラー１０７とがこの順に配設され、３つのポートで動作する非相反光デバイスであり、第１、第２および第３の偏光分離手段１０３、１０５ａおよび１０５ｂはいずれも互いに直交する電界振動成分を透過と反射により分離するフォトニック結晶偏光分離素子からなり、第２および第３の偏光分離手段における透過偏光方向は互いに直交する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光分離手段と、第１の４５度ファラデー回転子と、併置され一体化された第２および第３の偏光分離手段と、第２の４５度ファラデー回転子と、透過部および反射部からなる部分領域反射手段とがこの順に配設され、３つのポートで動作する非相反光デバイスであって、第１、第２および第３の偏光分離手段はいずれも互いに直交する電界振動成分を透過と反射により分離する素子からなり、第１のポートから入力された直線偏光の光ビームは第１の偏光分離手段、第１の４５度ファラデー回転子、第２の偏光分離手段、第２の４５度ファラデー回転子、および部分領域反射手段の透過部を透過して第２のポートへ結合し、第２のポートから入力された第１の直線偏光ビームは、前記部分領域反射手段の透過部、第２の４５度ファラデー回転子、第２の偏光分離手段、および第１の４５度ファラデー回転子を透過して、第１の偏光分離手段で反射され、前記第１の４５度ファラデー回転子、第３の偏光分離手段、第２の４５度ファラデー回転子、および部分領域反射手段の透過部を透過して第３のポートに結合し、かつ第２のポートから入力され前記第１の直線偏光ビームに対して直交する偏光方向の第２の直線偏光ビームは、前記部分領域反射手段の透過部および第２の４５度ファラデー回転子を透過し、第２の偏光分離手段で反射され、前記第２の４５度ファラデー回転子を透過し、部分領域反射手段の反射部で反射され、第２の４５度ファラデー回転子を透過し、第３の偏光分離手段で反射され、第２の４５度ファラデー回転子および部分領域反射手段の透過部を透過して第３のポートに結合することを特徴とする非相反光デバイス。
【請求項２】
前記第１、第２および第３の偏光分離手段ならびに部分領域反射手段は平板状であり、全て互いに平行に配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の非相反光デバイス。
【請求項３】
第１の偏光分離手段と、４５度ファラデー回転子と、併置され一体化された第２および第３の偏光分離手段と、１／４波長板と、全反射ミラーとがこの順に配設され、３つのポートで動作する非相反光デバイスであって、第１、第２および第３の偏光分離手段はいずれも互いに直交する電界振動成分を透過と反射により分離する素子からなり、第１のポートから入力された直線偏光の光ビームは第１の偏光分離手段、４５度ファラデー回転子、第２の偏光分離手段を透過して第２のポートへ結合し、第２のポートから入力された第１の直線偏光ビームは、前記第２の偏光分離手段および４５度ファラデー回転子を透過して、第１の偏光分離手段で反射され、前記４５度ファラデー回転子および第３の偏光分離手段を透過して第３のポートに結合し、かつ第２のポートから入力され前記第１の直線偏光ビームに対して直交する偏光方向の第２の直線偏光ビームは、前記第２の偏光分離手段で反射され、１／４波長板を透過し、前記全反射ミラーで反射され、前記１／４波長板を透過し、第３の偏光分離手段によって反射され第３のポートへ結合することを特徴とする非相反光デバイス。
【請求項４】
前記第１、第２および第３の偏光分離手段ならびに全反射ミラーは、全て互いに平行に配置されたことを特徴とする、請求項３に記載の非相反光デバイス。
【請求項５】
前記全反射ミラーは前記１／４波長板の片面に形成されたことを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の非相反光デバイス。
【請求項６】
前記第１、第２および第３の偏光分離手段はフォトニック結晶偏光分離素子からなることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の非相反光デバイス。
【請求項７】
前記第１のポートにレーザーダイオードが結合され、第２のポートに光導波路が結合され、第３のポートにフォトダイオードが結合されたことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の非相反光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受動部品として主に光通信機器で光信号の経路の整理に用いられる非相反光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
非相反光デバイスには光アイソレータと光サーキュレータがあるが、光信号の経路の整理に用いられるのは光サーキュレータであり、光サーキュレータは当然として光アイソレータの機能を有する。光サーキュレータにはこれまで主に複屈折結晶、非相反性偏光面回転子、および相反性偏光面回転子を組み合わせ、複屈折結晶が順方向と逆方向の光経路を切り替える作用を持つものが使用されてきた。主なものとして特許文献１に記載の構成や特許文献２に記載の構成が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の構成はその構成部材の内、相反性偏光面回転子が１／２波長板であり、光進行方向に対して２分割され、互いの相対的な光軸の角度が４５°の関係を持ち、複屈折結晶で分離された互いに垂直な偏光面を持つ光を別々の１／２波長板に入射し、その偏光面をそろえて複屈折結晶で分離された２つの光を同じ方向にシフトさせ、さらに互いの相対的な光軸の角度が４５°の関係を持ち、複屈折結晶で分離された互いに垂直な偏光面を持つ光を別々の１／２波長板に入射し、その偏光面を互いに垂直にし、再度複屈折結晶で合成する動作原理が採られてきた。
【０００４】
特許文献２に記載の構成は偏光分離合成素子の間に偏光面回転子と、２枚の偏光面回転子の間に配置される互いに異常光シフト方向が逆向きである複屈折結晶偏光子群からなり、複屈折結晶偏光子群の各々の複屈折結晶偏光子には、偏光分離合成素子で分離された２つの光ビームが別々に入射する。偏光面回転子は４５度ファラデー回転子であり、順方向において前記異常光シフト方向が逆向きである複屈折結晶偏光子群に含まれる一方の偏光子で異常光であった成分が、逆方向では常光となり、順方向と逆方向で光入出射位置がシフトし、偏光分離合成素子で偏光合成され偏光無依存で射出する。
【０００５】
なお上記の従来例では光学結晶部（光非相反部）についてのみ述べたが、これらは光ファイバ、レンズ他よりなる光学系と組み合わせて光サーキュレータとして動作する。たとえば、特許文献３、特許文献４に記載されるようにプリズムと組み合わせた平行光ビーム結合系が用いられる例が知られる。別の例としては特許文献５に記載の光結合系を光サーキュレータに適用できるようにした、特許文献６、特許文献７、または特許文献８に記載されたような光結合系が用いられてきた。
【０００６】
ここで従来例に組み合わせる光学系は、たとえば３ポート光サーキュレータの場合、第１のポート、第３のポート用の光ファイバは光ファイバが同一のフェルール中に並んで配置する２芯ファイバを用いることが多い。さらにレンズを１枚に抑えた光学系が特許文献９に記載の構成である。
【０００７】
また特許文献１０に記載されたように、２枚の反射型偏光分離素子と２枚の反射部品を用いた光サーキュレータの構成も知られている。また光非相反デバイスの波長特性は、ファラデー回転の波長依存性に依存するが、特許文献１１に記載された様に異なる特性を有するファラデー回転子を組み合わせて改善する例も知られている。
【０００８】
【特許文献１】特許第２５３９５６３号公報
【特許文献２】米国特許第５５７４５９６号明細書
【特許文献３】特開平１０−６２７２０号公報
【特許文献４】特開平１１−２６４９５４号公報
【特許文献５】特開平４−１１６６１６号公報
【特許文献６】米国特許第６０１４４７５号明細書
【特許文献７】特開平１１−１６７０４０号公報
【特許文献８】特開平１１−１９４３０１号公報
【特許文献９】特公昭５８−１０７２６号公報
【特許文献１０】特開２０００−２８４２２５号公報
【特許文献１１】特開平５−２５７０８４号公報
【特許文献１２】特許第３２８８９７６号公報
【特許文献１３】米国特許第６１１１６９７号明細書
【特許文献１４】米国特許第５７７２９０５号明細書
【特許文献１５】特開２００２−３０３７３２号公報
【非特許文献１】T.Kawashima et al.,Photonic Crystal Polarization Beam Splitters and their Applications: First Industrialization of Photonic Crystal Devices,OFC2003,ThI2.
【非特許文献２】Michael F.Weber et al.,：Giant Birefringent Optics in Multilayer Polymer Mirros,SCIENCE vol.287,2000,pp2451.
【非特許文献３】川上彰二郎、白石和男、大橋正治著、「光ファイバとファイバ型デバイス」、培風館、１９９６年７月１０日、ｐｐ ２６６−２７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、第１のポートから入射する光が常に一定方向の電界振動方向を有する直線偏光であり、第２のポートから入射する光が任意の偏光である条件で使用する光サーキュレータを想定すると、従来の光サーキュレータは偏光無依存型であり、部品点数が多く結果として高価にすぎる。本発明の目的は、前記の条件で使用するのに適した簡易な構成の非相反光デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の非相反光デバイスは、第１の偏光分離手段と、第１の４５度ファラデー回転子と、併置され一体化された第２および第３の偏光分離手段と、第２の４５度ファラデー回転子と、透過部および反射部からなる部分領域反射手段とがこの順に配設され、３つのポートで動作する非相反光デバイスであって、第１、第２および第３の偏光分離手段はいずれも互いに直交する電界振動成分を透過と反射により分離する素子からなり、第１のポートから入力された直線偏光の光ビームは第１の偏光分離手段、第１の４５度ファラデー回転子、第２の偏光分離手段、第２の４５度ファラデー回転子、および部分領域反射手段の透過部を透過して第２のポートへ結合し、第２のポートから入力された第１の直線偏光ビームは、前記部分領域反射手段の透過部、第２の４５度ファラデー回転子、第２の偏光分離手段、および第１の４５度ファラデー回転子を透過して、第１の偏光分離手段で反射され、前記第１の４５度ファラデー回転子、第３の偏光分離手段、第２の４５度ファラデー回転子、および部分領域反射手段の透過部を透過して第３のポートに結合し、かつ第２のポートから入力され前記第１の直線偏光ビームに対して直交する偏光方向の第２の直線偏光ビームは、前記部分領域反射手段の透過部および第２の４５度ファラデー回転子を透過し、第２の偏光分離手段で反射され、前記第２の４５度ファラデー回転子を透過し、部分領域反射手段の反射部で反射され、第２の４５度ファラデー回転子を透過し、第３の偏光分離手段で反射され、第２の４５度ファラデー回転子および部分領域反射手段の透過部を透過して第３のポートに結合することを特徴とする。
【００１１】
前記第１、第２および第３の偏光分離手段ならびに部分領域反射手段は平板状であり、全て互いに平行に配置されるとよい。
【００１２】
本発明の他の非相反光デバイスは、第１の偏光分離手段と、４５度ファラデー回転子と、併置され一体化された第２および第３の偏光分離手段と、１／４波長板と、全反射ミラーとがこの順に配設され、３つのポートで動作する非相反光デバイスであって、第１、第２および第３の偏光分離手段はいずれも互いに直交する電界振動成分を透過と反射により分離する素子からなり、第１のポートから入力された直線偏光の光ビームは第１の偏光分離手段、４５度ファラデー回転子、第２の偏光分離手段を透過して第２のポートへ結合し、第２のポートから入力された第１の直線偏光ビームは、前記第２の偏光分離手段および４５度ファラデー回転子を透過して、第１の偏光分離手段で反射され、前記４５度ファラデー回転子および第３の偏光分離手段を透過して第３のポートに結合し、かつ第２のポートから入力され前記第１の直線偏光ビームに対して直交する偏光方向の第２の直線偏光ビームは、前記第２の偏光分離手段で反射され、１／４波長板を透過し、前記全反射ミラーで反射され、前記１／４波長板を透過し、第３の偏光分離手段によって反射され第３のポートへ結合することを特徴とする。
【００１３】
前記第１、第２および第３の偏光分離手段ならびに全反射ミラーは、全て互いに平行に配置されるとよい。
【００１４】
前記全反射ミラーは前記１／４波長板の片面に形成されるとよい。
【００１５】
前記第１、第２および第３の偏光分離手段はフォトニック結晶偏光分離素子からなるとよい。
【００１６】
前記第１のポートにレーザーダイオードが結合され、第２のポートに光導波路が結合され、第３のポートにフォトダイオードが結合されるとよい。 
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１のポートから入射する光が常に一定方向の電界振動方向を有する直線偏光であり、第２のポートから入射する光が任意の偏光である条件で使用する非相反光デバイスとして簡易な構成で部品点数が少なく、結果として安価な非相反光デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の非相反光デバイスについての実施の形態を説明する。以下の非相反光デバイスは、一部に偏光無依存型の光サーキュレータとしての機能と一部に偏光依存型の光アイソレータとしての機能を有している。
【００１９】
本発明の実施の形態１を図１および図２を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態１での非相反光デバイスの構成および第１のポートから第２のポートヘの光ビームの進行を示す図である。まず構成部品について説明する。ＬＤ（レーザダイオード）１０１と非球面コリメートレンズ１０２は光ビーム径１８０μｍの平行光ビームを射出する。非球面コリメートレンズ１０８とシングルモード光ファイバ１０９も同様である。第１の偏光分離手段としてのフォトニック結晶偏光分離素子１０３は、特許文献１２に記載されたと同様のフォトニック結晶偏光分離素子であり、溶融石英基板上にサブミクロンの溝を電子線露光で加工しその上にＳiＯ２、水素化アモルファスシリコンを交互に積層することで、２次元周期構造体としたもので、垂直入射での偏光分離が可能であり、入射角が±１５度程度までであれば消光比４０ｄＢ、入射角が±３０度まででも消光比３０ｄＢが得られる偏光分離素子である。また第２および第３の偏光分離手段としてのそれぞれフォトニック結晶偏光分離素子１０５ａおよび１０５ｂは１つの基板上の２つの領域に分かれて形成されており、互いの透過偏光方向が直交している。具体的にはフォトニック結晶偏光分離素子１０５ａおよび１０５ｂは同一基板上に１次元周期の凸凹の方向が９０度異なるパターンを並べ、その上に自己クローニング法で成膜することで作製されている（非特許文献１についても参照されたい）。
【００２１】
４５度ファラデー回転子１０４および１０６はビスマス置換ガドリニウム鉄ガーネットで厚さ約５００μｍで波長１５５０ｎｍ、温度３００Ｋに対して最適化されている。部分領域ミラー１０７はガラス基板上の一部がミラーとして動作し、それ以外の領域はガラス板としてのみ作用し、その表面の一部の４００μｍ四方の領域にアルミニウムの反射膜が蒸着されている。なお全ての光学部品にはＡＲコート（反射防止膜）が施されている。またフォトニック結晶偏光分離素子１０３、２つのフォトニック結晶偏光分離素子１０５ａと１０５ｂが形成された基板、および部分領域ミラー１０７は互いに平行に配置されている。ただし、調整は複雑になるが、必ずしも平行でなくてもよい。
【００２２】
また本実施の形態１はフォトニック結晶偏光分離素子を用いた例であるが、垂直入射または、たとえば１０度以内の入射角で偏光分離素子として作用する偏光分離素子であるならば、本実施の形態と等価の構成を実現しうることは当業者には容易に推測可能であろう。たとえば特許文献１３（または非特許文献２）のような複屈折材料からなる多層膜が反射型偏光分離素子となることが知られているが、本実施の形態１はこのような反射型偏光分離素子を用いても実現可能である。
【００２３】
本実施の形態１ではフォトニック結晶偏光分離素子１０３、１０５ａおよび１０５ｂの基板にはＳiＯ２を用いたが、Ｓi基板を用いることも有効で、その場合、基板作製コストは非常に安価となる。他の基板パターン作製方法としては、特許文献１４に記載の製法も有効である。
【００２４】
またファラデー回転子の材料は前記ビスマス置換ガドリニウム鉄ガーネット以外のファラデー回転子を用いてもかまわない。たとえば、非特許文献３に記載されたファラデー回転子材料等が使用できる。
【００２５】
また特許文献１５に記載されたように、フォトニック結晶偏光分離素子１０３と４５度ファラデー回転子１０４に換えて、ガーネット結晶上にフォトニック結晶偏光分離素子を直接積層したものも使用可能である。
【００２６】
また本発明に用いるファラデー回転子として、特許文献１１と同様に、複数種のファラデー回転子を組み合わせて波長依存性の少ないファラデー回転子とすることも有効である。
【００２７】
次に、本実施の形態１の非相反光デバイスの動作について説明する。図１に、第１のポートから第２のポートヘの光ビームの進行を示す。第１のポートとなるＬＤ１０１から射出した直線偏光からなる光ビームは非球面コリメートレンズ１０２で光ビーム径約１８０μｍの平行光ビームに変換され、第１の偏光分離手段としてのフォトニック結晶偏光分離素子１０３に入射するが、フォトニック結晶偏光分離素子１０３の透過偏光方向は入射光ビームの偏光方向と同じであり、光ビームは透過する。次に、４５度ファラデー回転子１０４で偏光方向が４５度回転し、１つの基板上の一方の領域に形成された第２の偏光分離手段としてのフォトニック結晶偏光分離素子１０５ａに入射するが光ビームの偏光方向とフォトニック結晶偏光分離素子１０５ａの透過偏光方向と一致しており、光ビームは透過する。ついで、４５度ファラデー回転子１０６を透過し、部分領域ミラー１０７のガラス板として作用する領域（以下、透過領域と呼称する）を透過して、非球面コリメートレンズ１０８で集光され、第２のポートとなるシングルモード光ファイバ１０９に結合する。
【００２８】
図２は、第２のポートから第３のポートヘの光ビームの進行を示す図である。第２のポートとなるシングルモード光ファイバ１０９から射出した光ビームは非球面コリメートレンズ１０８で光ビーム径約１８０μｍの平行光ビームに変換され、部分領域ミラー１０７のガラス板として作用する領域（透過領域）を透過して、４５度ファラデー回転子１０６を透過し、フォトニック結晶偏光分離素子１０５ａに入射する。
【００２９】
ここでシングルモード光ファイバ１０９から出射する光の偏光方向は不定であるが、フォトニック結晶偏光分離素子１０５ａの透過偏光方向成分およびこの透過偏光方向と直交する偏光方向からなる直線偏光成分に分けて考察すれば、全ての偏光に対する状態を網羅できるので、以下、図２（ａ）と図２（ｂ）でそれぞれの光ビームの振る舞いを示す。
【００３０】
図２（ａ）は、第２の偏光分離手段（フォトニック結晶偏光分離素子１０５ａ）において透過偏光方向成分となる光ビームの振る舞いを示す図である。部分領域ミラー１０７の透過領域、４５度ファラデー回転子１０６およびフォトニック結晶偏光分離素子１０５ａを透過した光ビームは、４５度ファラデー回転子１０４で偏光方向が４５度回転し、フォトニック結晶偏光分離素子１０３に入射するが、フォトニック結晶偏光分離素子１０３の透過偏光方向と直交するため反射する。ついで再度４５度ファラデー回転子１０４で偏光方向が４５度回転し、第３の偏光分離手段としてのフォトニック結晶偏光分離素子１０５ｂ（第２の偏光分離手段に対して透過偏光方向が直交する様に同一基板上に設けられた素子）に入射する。このとき入射光ビームはフォトニック結晶偏光分離素子１０５ｂの透過偏光方向と同一の偏光方向であり透過する。ついで、４５度ファラデー回転子１０６を透過し、部分領域ミラー１０７のガラス板として作用する領域（透過領域）を透過して、非球面コリメートレンズで集光され、第３のポートとなるＰＤ（フォトダイオード）１１０に結合する。     
【００３１】
図２（ｂ）は、第２の偏光分離手段（フォトニック結晶偏光分離素子１０５ａ）において反射偏光方向成分となる光ビームの振る舞いを示す図である。部分領域ミラー１０７の透過領域および４５度ファラデー回転子１０６を透過し、フォトニック結晶偏光分離素子１０５ａで反射した光ビームは、４５度ファラデー回転子１０６で偏光方向が４５度回転し、部分領域ミラー１０７のミラーとして作用する領域（反射領域）にて反射する。ついで再度４５度ファラデー回転子１０６で偏光方向が４５度回転し、フォトニック結晶偏光分離素子１０５ｂに入射する。このとき入射光ビームはフォトニック結晶偏光分離素子１０５ｂの透過偏光方向と直交する方向であり反射する。ついで、４５度ファラデー回転子１０６を透過し４５度偏光方向が回転し、部分領域ミラー１０７の透過領域を透過して、非球面コリメートレンズで集光され、第３のポートとなるＰＤ１１０に結合する。ここで図２（ａ）の経路のＰＤ１１０への入射光と、図２（ｂ）の経路のＰＤ１１０への入射光は互いに偏光方向が直交しているため干渉は基本的に生じない。
【００３２】
以上より第１のポート−第２のポート間は偏光依存型、第２のポート−第３のポート間は偏光無依存型の光サーキュレータとして動作することが理解できる。
【００３３】
第１のポート−第２のポート間については約１．４ｄＢの順方向損失（ただし偏光依存）と、ピーク波長で４０ｄＢの逆方向損失（偏光無依存）が得られる。順方向損失の内訳は材料損失０．３ｄＢと結合系の過剰損失１．１ｄＢその他であり、逆方向損失は構成部品の中で最も低い消光比によって抑制されガーネット結晶の消光比である４０ｄＢが最大となる。
【００３４】
第２のポート−第３のポート間については、ＰＤでの受光であるため、損失について結合に伴う損失は無く、材料損失相当の約０．４ｄＢである。この値には偏光依存性損失（ＰＤＬ）の０．１ｄＢが含まれる。
【００３５】
本実施の形態１は光入出力デバイスを想定されている。従来同一波長を用いる双方向光通信の場合は３ｄＢカプラを用いているが、出力光および入力光を３ｄＢずつロスしている。このことは伝送距離が短くなることを意味する。また、光ファイバ網への光入力用ＬＤへの戻り光によるエラーの発生も生じる。本実施の形態では単結晶部品２つと薄膜部品による簡易な構成の非相反光デバイスを実現することにより、通信コストの低減が可能になる。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態２を図３および図４を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態２での非相反光デバイスの構成および光の進行経路の一部を示す図である。まず構成部品について説明する。ＬＤ３０１、非球面コリメートレンズ３０２、第１の偏光分離手段としてのフォトニック結晶偏光分離素子３０３、４５度ファラデー回転子３０４、同一基板上に形成された第２および第３の偏光分離手段としてのそれぞれフォトニック結晶偏光分離素子３０５ａおよび３０５ｂ、非球面コリメートレンズ３０８、シングルモード光ファイバ３０９、ならびにＰＤ３１０は実施の形態１の構成部品とそれぞれ同一である。
【００３７】
実施の形態１で用いられた４５度ファラデー回転子１０６および部分領域ミラー１０７（図１参照）に換えて、本実施の形態２では１／４波長板の裏面にアルミニウムの反射膜が蒸着された部品（以下、１／４波長板ミラー３０６と呼称する）を用いる。なお、全ての光学部品にはＡＲコート（反射防止膜）が施されている。また、フォトニック結晶偏光分離素子３０３、フォトニック結晶偏光分離素子３０５ａおよび３０５ｂ、ならびに１／４波長板ミラー３０６は互いに平行に配置されている。ただし、必ずしも平行でなくてもよい
【００３８】
本実施の形態２の動作は第１のポート−第２のポート間では、フォトニック結晶偏光分離素子３０３、４５度ファラデー回転子３０４、フォトニック結晶偏光分離素子３０５ａからなる偏光依存型光アイソレータの順方向の動作と同一である。
【００３９】
図４を用いて第２のポート−第３のポート間の動作を説明する。図４（ａ）は第２の偏光分離手段（フォトニック結晶偏光分離素子３０５ａ）において透過偏光方向成分となる光ビームの振る舞いを示す図である。フォトニック結晶偏光分離素子３０５ａを透過した光ビームは、４５度ファラデー回転子３０４で偏光方向が４５度回転し、フォトニック結晶偏光分離素子３０３に入射するが、フォトニック結晶偏光分離素子３０３の透過偏光方向と直交するため反射する。ついで再度４５度ファラデー回転子３０４で偏光方向が４５度回転し、フォトニック結晶偏光分離素子３０５ｂ（フォトニック結晶偏光分離素子３０５ａと同一基板上に互いの透過偏光方向が直交するようにに形成された素子）に入射する。このとき入射光ビームはフォトニック結晶偏光分離素子３０５ｂの透過偏光方向と同一の偏光方向であり透過し、第３のポートとなるＰＤ３１０に結合する。
【００４０】
図４（ｂ）は、第２の偏光分離手段（フォトニック結晶偏光分離素子３０５ａ）において反射偏光方向成分となる光ビームの振る舞いを示す図である。フォトニック結晶偏光分離素子３０５ａで反射した光ビームは、１／４波長板ミラー３０６の１／４波長板部分で右回り円偏光に変換されミラー部分で反射され、再度１／４波長板ミラー３０６の１／４波長板部分を透過する際に、フォトニック結晶偏光分離素子３０５ａで反射した光ビームの偏光方向と直交する直線偏光に変換されている。ついでフォトニック結晶偏光分離素子３０５ｂに入射する。このとき入射光ビームはフォトニック結晶偏光分離素子３０５ｂの透過偏光方向と直交する方向であり反射し、第３のポートとなるＰＤ３１０に結合する。ここで、図４（ａ）の経路のＰＤ３１０への入射光と、図４（ｂ）の経路のＰＤ３１０への入射光とは互いの偏光方向が直交しているため干渉は基本的に生じない。
【００４１】
以上より第１のポート−第２のポート間は偏光依存型、第２のポート−第３のポート間は偏光無依存型の光サーキュレータとして動作することが理解できる。
【００４２】
本実施の形態２は、実施の形態１に比べさらに部品点数が少なく、コスト面で有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態１での非相反光デバイスの構成および第１のポートから第２のポートヘの光ビームの進行を示す図。
【図２】実施の形態１での第２のポートから第３のポートヘの光ビームの進行を示す図。図２（ａ）は第２の偏光分離手段において透過偏光方向成分となる光ビームの振る舞いを示す図、図２（ｂ）は第２の偏光分離手段において反射偏光方向成分となる光ビームの振る舞いを示す図。
【図３】実施の形態２の非相反光デバイスの構成および第１のポートから第２のポートヘの光ビームの進行を示す図。
【図４】実施の形態２での第２のポートから第３のポートヘの光ビームの進行を示す図。図４（ａ）は第２の偏光分離手段において透過偏光方向成分となる光ビームの振る舞いを示す図、図４（ｂ）は第２の偏光分離手段において反射偏光方向成分となる光ビームの振る舞いを示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１０１，３０１    ＬＤ
１０２，１０８，３０２，３０８    非球面コリメートレンズ
１０３，３０３    第１の偏光分離手段（フォトニック結晶偏光分離素子）
１０５ａ，３０５ａ    第２の偏光分離手段（フォトニック結晶偏光分離素子）
１０５ｂ，３０５ｂ    第３の偏光分離手段（フォトニック結晶偏光分離素子）
１０４，１０６，３０４    ４５度ファラデー回転子
１０７    部分領域ミラー
１０９，３０９    シングルモード光ファイバ
１１０，３１０    ＰＤ
３０６    １／４波長板ミラー
【図１】
2005242073.tif 000003
【図２】
2005242073.tif 000004
【図３】
2005242073.tif 000005
【図４】
2005242073.tif 000006