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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-11
(45)【発行日】2024-03-19
(54)【発明の名称】マイクロ磁気光学光ファイバスイッチ
(51)【国際特許分類】
G02F 1/09 20060101AFI20240312BHJP
G02B 6/27 20060101ALI20240312BHJP
【ＦＩ】
G02F1/09 503
G02B6/27
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021576536
(86)(22)【出願日】2020-07-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-01
(86)【国際出願番号】 CN2020104979
(87)【国際公開番号】W WO2021023050
(87)【国際公開日】2021-02-11
【審査請求日】2021-12-22
(31)【優先権主張番号】201910725636.5
(32)【優先日】2019-08-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】505072650
【氏名又は名称】浙江大学
【氏名又は名称原語表記】ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
(74)【代理人】
【識別番号】100146374
【弁理士】
【氏名又は名称】有馬 百子
(74)【代理人】
【識別番号】100216471
【弁理士】
【氏名又は名称】瀬戸 麻希
(72)【発明者】
【氏名】金暁峰
(72)【発明者】
【氏名】陳輝竜
【審査官】奥村 政人
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－１５４１４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００２／０００３６５１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０９８１４２８４（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００３－１７７２７７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／００－ １／１２５
Ｇ０２Ｆ １／２１－ ７／００
Ｇ０２Ｂ ６／２６－ ６／２７
Ｇ０２Ｂ ６／３０－ ６／３４
Ｇ０２Ｂ ６／４２－ ６／４３
Ｇ０２Ｂ ６／３５
Ｇ０２Ｂ ２６／００－２６／０８
ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロトリプル光ファイバコリメータ、マイクロ電流コイル、及びマイクロ空間光処理光学コアからなり、コイルの電流方向を制御することにより、１×２光ファイバスイッチ構造と２×１光ファイバスイッチ構造を実現するマイクロ磁気光学光ファイバスイッチであって、前記マイクロトリプル光ファイバコリメータは、一列に均一に配置された３穴キャピラリ、３本のシングルモード光ファイバ、及びコリメートマイクロレンズをマイクロ光学プロセスにより接着組立してなり、３本のシングルモード光ファイバは３穴キャピラリ内にそれぞれ配置されてかつ間隔が均一であり、コリメートマイクロレンズは３本のシングルモード光ファイバの入力光をそれぞれ空間内の３つの方向にコリメートし、マイクロ光学調整と接着組立により、マイクロトリプル光ファイバコリメータ構造内での３本のシングルモード光ファイバのコリメート空間光の角度の均一性を実現しており、
前記マイクロ電流コイルは、電流の作用により空間飽和磁場を発生させ、この磁場の空間配向はコイル軸心と平行であり、
前記マイクロ空間光処理光学コアは、第１偏光分光プリズムと、波長板と、磁気光学結晶と、第２偏光分光プリズムとをこの順に接着した構成であり、第１偏光分光プリズムは、第１全反射面と、偏光分光面と、第２全反射面と第３全反射面とを上からこの順に含み、第２偏光分光プリズムは、第１全反射面と、偏光分光面と第２全反射面とを上からこの順に含み、波長板は、磁気光学結晶と組み合わせて光ビームの偏光状態を変化するように構成され、
前記波長板は、入力される水平偏光光に発生させる４５°の偏光回転と、入力される垂直偏光光に発生させる１３５°の偏光回転とを実現し、
前記磁気光学結晶は、内部磁場保磁力を有するファラデー旋光結晶であり、内部磁場保磁力の方向は、マイクロ電流コイルが発生する空間飽和磁場の方向と互いに平行であり、磁気光学結晶の内部磁場保磁力によって、入力される直線偏光光に４５°または－４５°の偏光状態回転が発生し、この内部磁場保磁力の方向は光伝送方向と平行であり、
マイクロ電流コイルが発生させた空間飽和磁場の下で、この磁場方向と保磁力方向とが逆である場合、磁気光学結晶の内部磁場保磁力が反転し、保持力の反転によって、発生するファラデー旋光方向も反転し、すなわち直線偏光光のファラデー回転角が４５°から－４５°になるか、または－４５°から４５°になり、
前記３穴キャピラリ内の３本のシングルモード光ファイバは、上から、第２シングルモード光ファイバ、第３シングルモード光ファイバ、第１シングルモード光ファイバの順に配列され、
前記コリメートマイクロレンズは、前記第２シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、前記第１偏光分光プリズムの前記第２全反射面に到達させ、前記第１シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、前記第１偏光分光プリズムの前記第１全反射面に到達させ、前記第３シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、前記第１偏光分光プリズムの前記偏光分光面に到達させ、
前記マイクロ磁気光学光ファイバスイッチは、コイル電流方向を変えることにより、空間飽和磁場の方向の切換を実現し、さらに、磁気光学結晶の旋光方向の順方向と逆方向を制御することにより、異なる光ファイバポートでの光ビーム導通チャネルの切換を実現し、
前記第１偏光分光プリズムの前記第３全反射面は、前記第１偏光分光プリズムの前記第２全反射面で反射された光を、前記第２偏光分光プリズムの前記第２全反射面に向かって全反射するように配置され、
前記波長板と前記磁気光学結晶は、前記第１偏光分光プリズムおよび前記第２偏光分光プリズムよりも、上下方向のサイズが小さく、前記第１偏光分光プリズムの前記第３全反射面と、前記第２偏光分光プリズムの前記第２全反射面とは、前記波長板と前記磁気光学結晶を挟まずに対向し、反射した光を相互に到達させることができるように構成され、
前記第２偏光分光プリズムの前記偏光分光面は、前記第２偏光分光プリズムの前記第２全反射面から到達した光を偏光分光し、一方の偏光を反射し、前記波長板と前記磁気光学結晶を通過させて、前記第１偏光分光プリズムの前記第２全反射面に到達させ、他方の偏光を透過し、前記第２偏光分光プリズムの前記第１全反射面に到達させるように構成され、
前記第２偏光分光プリズムの前記第１全反射面は、前記第２偏光分光プリズムの前記偏光分光面から到達した光を全反射して、前記波長板と前記磁気光学結晶を通過させて、前記第１偏光分光プリズムの前記偏光分光面に到達させるように構成され、
前記第１偏光分光プリズムの前記偏光分光面は、前記第２偏光分光プリズムの前記第１全反射面から到達した光のうち所定の一方の偏光を反射し、他方の偏光を透過するよう構成され、
前記第２シングルモード光ファイバから前記第１偏光分光プリズムの前記第２全反射面に入射した光は全反射され、前記第１偏光分光プリズムの前記第３全反射面に到達してさらに全反射され、前記波長板と前記磁気光学結晶とを通過することなく、前記第２偏光分光プリズムに入射し、前記第２偏光分光プリズムの前記第２全反射面で反射された後、前記第２偏光分光プリズムの前記偏光分光面または第１全反射面によって直交する偏光がそれぞれ反射されて折り返され、前記磁気光学結晶と前記波長板とを順に通過し、前記マイクロ電流コイルが発生させた空間飽和磁場の方向に応じて偏光方向が回転し、前記第１偏光分光プリズムの前記偏光分光面により直交する偏光がそれぞれ反射および透過されることにより一つのビームに合成され、前記第１全反射面に到達して前記第１シングルモード光ファイバへ、または、前記第１偏光分光プリズムの前記偏光分光面から前記第３シングルモード光ファイバへ、前記空間飽和磁場の方向に応じて選択的に入射し、
前記第１シングルモード光ファイバから前記第１偏光分光プリズムの前記第１全反射面に入射した光は、前記第１偏光分光プリズムの前記第１全反射面で反射された後、前記第１偏光分光プリズムの前記偏光分光面または第２全反射面によって直交する偏光がそれぞれ反射され、前記マイクロ電流コイルから制御された空間飽和磁場が印加された前記波長板と前記磁気光学結晶とを順に通過し、前記第２偏光分光プリズムに入射し、一方の偏光は前記第２偏光分光プリズムの前記第１全反射面で反射され、前記第２偏光分光プリズムの前記偏光分光面において前記一方の偏光が透過され、他方の偏光が反射されることにより、一つのビームに合成され、さらに、前記第２偏光分光プリズムの前記第２全反射面で反射されて折り返され、前記波長板と前記磁気光学結晶とを通過することなく、再び第１偏光分光プリズムに入射して前記第１偏光分光プリズムの前記第３全反射面で反射され、前記第２全反射面でさらに反射されて前記第２シングルモード光ファイバに入射し、
前記第３シングルモード光ファイバから前記第１偏光分光プリズムの前記偏光分光面に入射した光は、前記第１偏光分光プリズムの前記偏光分光面または前記第２全反射面によって直交する偏光がそれぞれ反射され、前記マイクロ電流コイルから制御された空間飽和磁場が印加された前記波長板と前記磁気光学結晶とを順に通過し、前記第２偏光分光プリズムに入射し、一方の偏光は前記第２偏光分光プリズムの前記第１全反射面で反射され、前記第２偏光分光プリズムの前記偏光分光面において前記一方の偏光が透過され、他方の偏光が反射されることにより、一つのビームに合成され、さらに、前記第２偏光分光プリズムの前記第２全反射面で反射されて折り返され、前記波長板と前記磁気光学結晶とを通過することなく、再び前記第１偏光分光プリズムに入射して前記第１偏光分光プリズムの前記第３全反射面で反射され、前記第２全反射面でさらに反射されて第２シングルモード光ファイバに入射する
ことを特徴とするマイクロ磁気光学光ファイバスイッチ。
【請求項2】
１×２光ファイバスイッチ構造である前記マイクロ磁気光学光ファイバスイッチの具体的な光路は：電流によってコイルが発生する磁場を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を時計回りに４５°回転にすると、コリメートマイクロレンズは、第２シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、第１偏光分光プリズムの第２全反射面、第１偏光分光プリズムの第３全反射面、第２偏光分光プリズムの第２全反射面を順に経てから、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割され、正常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面で９０度反射された後、磁気光学結晶に到達し、磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計回りに４５°回転し、正常光ビームの偏光方向が水平ｘ軸方向になり、異常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面での透過、第２偏光分光プリズムの第１全反射面での反射を経てから磁気光学結晶に到達し、異常光ビームは磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計周りに４５°回転し、異常光線の偏光状態が垂直ｙ軸方向になり、波長板を通過した正常光ビームは、第１偏光分光プリズムの第２の全反射面で反射された後、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に対して異常光ビームとなり、波長板を通過した異常光ビームは第１偏光分光プリズムに到達し、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に対して正常光ビームとなり、第１偏光分光プリズムの偏光分光面は２つの光ビームを１つのビームに合成し、合成光ビームは、第１偏光分光プリズムの第１の全反射面を出てから、マイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第１シングルモード光ファイバによって受けられて出力され、電流によってコイルが発生する磁場を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を反時計回りに４５°回転にすると、コリメートマイクロレンズは、第２シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、第１偏光分光プリズムの第２全反射面、第１偏光分光プリズムの第３全反射面、第２偏光分光プリズムの第２全反射面を順に経てから、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割され、正常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面で９０度反射された後、磁気光学結晶に到達し、磁気光学結晶によって偏光方向が－４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計回りに４５°回転し、正常光ビームの偏光状態が変化せず、その偏光方向は垂直ｙ軸方向に沿ったままであり、異常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面での透過、第２偏光分光プリズムの第１全反射面での反射を経てから磁気光学結晶に到達し、異常光ビームは磁気光学結晶によって偏光方向が－４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計周りに４５°回転し、異常光線の偏光状態も変化せず、その偏光方向は水平ｘ軸方向に沿ったままであり、波長板を通過した正常光ビームは第１偏光分光プリズムの第２全反射面で反射された後、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、波長板によって出力された異常光ビームとがこの偏光分光面で偏光合波され、偏光分光面は二つの光ビームを一つのビームに偏波合波し、合成光ビームはマイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第３シングルモード光ファイバによって受けられて出力され、
コイルの電流方向を制御することで、磁気光学結晶のファラデー旋光の順方向または逆方向を切り換え、さらにマイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第２シングルモード光ファイバ入力から第１シングルモード光ファイバ出力、または第２シングルモード光ファイバ入力から第３シングルモード光ファイバ出力までの切換を選択的に実現することにより、１×２光ファイバスイッチの構造を実現するように、
実現されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチ。
【請求項3】
２×１光ファイバスイッチ構造である前記マイクロ磁気光学光ファイバスイッチの具体的な光路は：電流によってコイルが発生する磁場を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を反時計回りに４５°回転にすると、コリメートマイクロレンズは、第１シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、第１偏光分光プリズムの第１全反射面で反射された後、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割され、正常光ビームは、第1偏光分光プリズムの偏光分光面で反射された後、波長板に到達し、波長板によって偏光方向が反時計回りに４５°回転した後、磁気光学結晶によって偏光方向が－４５°回転し、正常光ビームの偏光状態は水平ｘ軸方向になり、そして、第２偏光分光プリズムの第１全反射面で反射された後、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、異常光ビームは、第1偏光分光プリズムの偏光分光面での透過、第１偏光分光プリズムの第２全反射面での反射を順に経てから波長板に到達し、異常光ビームは波長板によって偏光方向が反時計回りに４５°回転した後、さらに磁気光学結晶によって偏光方向が－４５°回転し、異常光ビームの偏光状態は垂直ｙ軸方向になって、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、第２偏光分光プリズムの偏光分光面は、２つの光ビームを１つのビームに合成し、合成光ビームは順に、第２偏光分光プリズムの第２全反射面での反射、第１偏光分光プリズムの第３全反射面の反射、第１偏光分光プリズムの第２全反射面での反射を経てから、マイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第２シングルモード光ファイバに受けられて出力され、電流によってコイルが発生する磁場を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を時計回りに４５°回転にすると、コリメートマイクロレンズは、第３シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に入射させ、完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割され、正常光ビームは、第１偏光分光プリズムの偏光分光面での反射、第１偏光分光プリズムの第２全反射面での反射を順に経てから波長板に到達し、波長板によって偏光方向が反時計回りに４５°回転した後、さらに磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転し、正常光ビームの偏光状態は変化せず、その偏光方向は垂直ｙ軸方向に沿ったままであり、そして、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、異常光ビームは、第１偏光分光プリズムの偏光分光面を透過した後、波長板に到達し、さらに、波長板によって偏光方向が反時計回りに４５°回転した後、さらに磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転し、異常光ビームの偏光状態は変化せず、その偏光方向は水平ｘ軸方向に沿ったままであり、そして、第２偏光分光プリズムの第１全反射面で反射された後、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、第２偏光分光プリズムの偏光分光面は、２つの光を１つのビームに合成し、合成光ビームは順に、第２偏光分光プリズムの第２全反射面での反射、第１偏光分光プリズムの第３全反射面の反射、第１偏光分光プリズムの第２全反射面での反射を経てから、マイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第２シングルモード光ファイバに受けられて出力され、
コイルの電流方向を制御することで、磁気光学結晶のファラデー旋光の順方向または逆方向を切り換え、さらにマイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第３シングルモード光ファイバ入力または第１シングルモード光ファイバ入力から第２シングルモード光ファイバ出力までの切換を選択的に実現することにより、２×１光ファイバスイッチの構造を実現するように、
実現されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチ。
【請求項4】
電流によってコイルが発生する磁場方向を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を反時計回りに４５°回転させると、波長板において２つの光伝送方向に生じる＋４５°と－４５°偏光回転と相殺または重畳することにより、マイクロトリプル光ファイバコリメータにおいて第１シングルモード光ファイバ入力から第２シングルモード光ファイバ出力まで、第２シングルモード光ファイバ入力から第３シングルモード光ファイバ入力までの周回光路導通方式を実現することができ、電流によってコイルが発生する磁場方向を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を時計回りに４５°回転させると、波長板において２つの光伝送方向に生じる＋４５°と－４５°偏光回転と重畳または相殺することにより、マイクロトリプル光ファイバコリメータにおいて第３シングルモード光ファイバ入力から第２シングルモード光ファイバ出力まで、第２シングルモード光ファイバ入力から第１シングルモード光ファイバ入力までの周回光路導通方式を実現することができ、
コイルの電流方向を制御することによって、上記の２つの周回光路スイッチ切換の機能を実現することができ、一部の応用にこのような周回光路光ファイバスイッチ切換のサポートを提供することができる
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学及び光ファイバ通信の技術分野に属し、具体的には、マイクロ磁気光学光
ファイバスイッチに関する。
ファイバスイッチに関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバスイッチは、光学システムにおいて、１つまたは複数の入力光ファイバポート
と１つまたは複数の出力ポートとの間を切り換えるために使用される光デバイスである。
光ファイバスイッチは、情報によってロードされた伝送光チャネルを接続および切断する
ために光ファイバ通信システムで使用され、ネットワーク保護、リンククロスコネクトお
よび挿入分岐多重化などの機能を提供する。また、光ファイバスイッチによって、レーザ
のように光源にパルス光信号を発生させるために使用することができ、または光ファイバ
スイッチを用いてロード情報を変調するか、または光ファイバ経路を切断することによっ
て、その関連機能を達成するために使用することができる。
と１つまたは複数の出力ポートとの間を切り換えるために使用される光デバイスである。
光ファイバスイッチは、情報によってロードされた伝送光チャネルを接続および切断する
ために光ファイバ通信システムで使用され、ネットワーク保護、リンククロスコネクトお
よび挿入分岐多重化などの機能を提供する。また、光ファイバスイッチによって、レーザ
のように光源にパルス光信号を発生させるために使用することができ、または光ファイバ
スイッチを用いてロード情報を変調するか、または光ファイバ経路を切断することによっ
て、その関連機能を達成するために使用することができる。
【0003】
一種の簡単なタイプの光ファイバスイッチは、１つの入力ポートと２つの出力ポートとの
間で光スイッチングを提供できる１×２光ファイバスイッチ、または２つの入力ポートと
１つの出力ポートとの間で光スイッチングを提供できる２×１光ファイバスイッチである
。光学屈折と反射を利用する１×２または２×１光ファイバスイッチは、信頼性が非常に
高く、挿入損失が小さく、製造が容易である。１×２または２×１光ファイバスイッチは
既に無線通信業界で、例えば保護スイッチング、ラベルスイッチングなどに広く使用され
ている。１×２光ファイバスイッチは、例えば１×４および１×８光ファイバスイッチの
ような大きなサイズのスイッチを構成するためにも使用されている。いくつかの場合にお
いて、１×４および１×８光ファイバスイッチを構成するためにいくつかの１×２光ファ
イバスイッチを適用することで、製造の複雑度を減少させるか、エネルギー消費量を減少
させるか、または占用される物理的空間を減少させることができる。
間で光スイッチングを提供できる１×２光ファイバスイッチ、または２つの入力ポートと
１つの出力ポートとの間で光スイッチングを提供できる２×１光ファイバスイッチである
。光学屈折と反射を利用する１×２または２×１光ファイバスイッチは、信頼性が非常に
高く、挿入損失が小さく、製造が容易である。１×２または２×１光ファイバスイッチは
既に無線通信業界で、例えば保護スイッチング、ラベルスイッチングなどに広く使用され
ている。１×２光ファイバスイッチは、例えば１×４および１×８光ファイバスイッチの
ような大きなサイズのスイッチを構成するためにも使用されている。いくつかの場合にお
いて、１×４および１×８光ファイバスイッチを構成するためにいくつかの１×２光ファ
イバスイッチを適用することで、製造の複雑度を減少させるか、エネルギー消費量を減少
させるか、または占用される物理的空間を減少させることができる。
【0004】
これらの光ファイバスイッチを実現するには多くの技術があり、例えばメカニカル光スイ
ッチ、ＭＥＭＳスイッチ、熱光学スイッチ、液晶光スイッチ、磁気光学スイッチ、音響光
学スイッチと半導体電気光学スイッチなどがあり、それぞれのスイッチング技術にはそれ
ぞれの特徴がある。例えば、メカニカル光ファイバスイッチは現在最も広く応用されてい
る光ファイバポートスイッチングデバイスであり、非常に小さい挿入損失とクロストーク
特性を有しているが、そのスイッチング時間はミリ秒範囲内に制限されており、デバイス
自体の体積が大きい。他のＭＥＭＳ光スイッチ、熱光学光スイッチ及び液晶光スイッチ技
術などを利用するメカニズムが実現するスイッチの応答速度も比較的に遅く、一般的にも
ミリ秒オーダーである。磁気光学技術と音響光学技術によって、数十マイクロ秒から数百
マイクロ秒間の光ファイバスイッチング速度を実現することができる。一方、半導体電気
光学スイッチの速度はナノ秒オーダーに達することができるが、偏波依存性と導波路結合
損失が大きいなどの欠点がある。
ッチ、ＭＥＭＳスイッチ、熱光学スイッチ、液晶光スイッチ、磁気光学スイッチ、音響光
学スイッチと半導体電気光学スイッチなどがあり、それぞれのスイッチング技術にはそれ
ぞれの特徴がある。例えば、メカニカル光ファイバスイッチは現在最も広く応用されてい
る光ファイバポートスイッチングデバイスであり、非常に小さい挿入損失とクロストーク
特性を有しているが、そのスイッチング時間はミリ秒範囲内に制限されており、デバイス
自体の体積が大きい。他のＭＥＭＳ光スイッチ、熱光学光スイッチ及び液晶光スイッチ技
術などを利用するメカニズムが実現するスイッチの応答速度も比較的に遅く、一般的にも
ミリ秒オーダーである。磁気光学技術と音響光学技術によって、数十マイクロ秒から数百
マイクロ秒間の光ファイバスイッチング速度を実現することができる。一方、半導体電気
光学スイッチの速度はナノ秒オーダーに達することができるが、偏波依存性と導波路結合
損失が大きいなどの欠点がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
磁気光学スイッチは、磁場によって偏光光のファラデー回転を発生させるメカニズムを利
用して光チャンネルのスイッチ切換技術を実現するのであって、磁場方向を制御して更に
は磁気光学結晶の旋光方向の順方向と逆方向を制御することで、一つまたは複数の光ファ
イバポートの導通経路の切換を実現する光ファイバスイッチ技術である。従来の磁気光学
スイッチ技術に比べて、本発明はマイクロ磁気光学光ファイバスイッチを提供し、この磁
気光学光ファイバスイッチは１つのマイクロトリプル光ファイバコリメータ、１つのマイ
クロ電流コイル、及び１つのマイクロ空間光処理光学コアに基づくマイクロ構造の光ファ
イバスイッチであり、電流コイルの電流方向を制御することにより、１×２構造、２×１
構造などのさまざまな構造の光ファイバポート経路切換を実現する。
用して光チャンネルのスイッチ切換技術を実現するのであって、磁場方向を制御して更に
は磁気光学結晶の旋光方向の順方向と逆方向を制御することで、一つまたは複数の光ファ
イバポートの導通経路の切換を実現する光ファイバスイッチ技術である。従来の磁気光学
スイッチ技術に比べて、本発明はマイクロ磁気光学光ファイバスイッチを提供し、この磁
気光学光ファイバスイッチは１つのマイクロトリプル光ファイバコリメータ、１つのマイ
クロ電流コイル、及び１つのマイクロ空間光処理光学コアに基づくマイクロ構造の光ファ
イバスイッチであり、電流コイルの電流方向を制御することにより、１×２構造、２×１
構造などのさまざまな構造の光ファイバポート経路切換を実現する。
【0006】
マイクロ磁気光学光ファイバスイッチは、一つのマイクロトリプル光ファイバコリメータ
、一つのマイクロ電流コイル、及び一つのマイクロ空間光処理光学コアからなり、コイル
の電流方向を制御することにより、１×２光ファイバスイッチ構造と２×１光ファイバス
イッチ構造を実現する。
、一つのマイクロ電流コイル、及び一つのマイクロ空間光処理光学コアからなり、コイル
の電流方向を制御することにより、１×２光ファイバスイッチ構造と２×１光ファイバス
イッチ構造を実現する。
【0007】
前記マイクロトリプル光ファイバコリメータは、一列に均一に配置された３穴キャピラリ
、３本のシングルモード光ファイバ、及びコリメートマイクロレンズをマイクロ光学プロ
セスにより接着組立してなるものである。３本のシングルモード光ファイバは３穴キャピ
ラリ内にそれぞれ配置されてかつ間隔が均一であり、コリメートマイクロレンズは３本の
シングルモード光ファイバの入力光をそれぞれ空間内の３つの方向にコリメートし、マイ
クロ光学調整と接着組立により、マイクロトリプル光ファイバコリメータ構造内での３本
のシングルモード光ファイバのコリメート空間光の角度の均一性を実現する。
、３本のシングルモード光ファイバ、及びコリメートマイクロレンズをマイクロ光学プロ
セスにより接着組立してなるものである。３本のシングルモード光ファイバは３穴キャピ
ラリ内にそれぞれ配置されてかつ間隔が均一であり、コリメートマイクロレンズは３本の
シングルモード光ファイバの入力光をそれぞれ空間内の３つの方向にコリメートし、マイ
クロ光学調整と接着組立により、マイクロトリプル光ファイバコリメータ構造内での３本
のシングルモード光ファイバのコリメート空間光の角度の均一性を実現する。
【0008】
前記マイクロ電流コイルは、電流の作用により空間飽和磁場を発生させ、この磁場の空間
配向はコイル軸心と平行である。
配向はコイル軸心と平行である。
【0009】
前記マイクロ空間光処理光学コアは、第１偏光分光プリズムと、波長板と、磁気光学結晶
と、第２偏光分光プリズムとがマイクロ光学接着組立によって構成されている。第１偏光
分光プリズムは、第１全反射面と、偏光分光面と、第２全反射面と第３全反射面とをこの
順に含む。第２偏光分光プリズムは、第１全反射面と、偏光分光面と、第２全反射面とを
この順に含む。波長板は、磁気光学結晶と組み合わせて光ビームの偏光状態を変化するた
めに用いられる。
と、第２偏光分光プリズムとがマイクロ光学接着組立によって構成されている。第１偏光
分光プリズムは、第１全反射面と、偏光分光面と、第２全反射面と第３全反射面とをこの
順に含む。第２偏光分光プリズムは、第１全反射面と、偏光分光面と、第２全反射面とを
この順に含む。波長板は、磁気光学結晶と組み合わせて光ビームの偏光状態を変化するた
めに用いられる。
【0010】
前記波長板の光軸配向は、光伝送断面の水平方向に対し２２．５°であり、さらには入力
される水平偏光光に発生させる４５°の回転と、入力される垂直偏光光に発生させる１３
５°の偏光回転とを実現する。または、前記波長板の光軸配向は、光伝送断面の垂直方向
に対し２２．５°であり、さらには入力される垂直偏光光に発生させる４５°の回転と、
入力される水平偏光光に発生させる１３５°の偏光回転とを実現する。
される水平偏光光に発生させる４５°の回転と、入力される垂直偏光光に発生させる１３
５°の偏光回転とを実現する。または、前記波長板の光軸配向は、光伝送断面の垂直方向
に対し２２．５°であり、さらには入力される垂直偏光光に発生させる４５°の回転と、
入力される水平偏光光に発生させる１３５°の偏光回転とを実現する。
【0011】
前記磁気光学結晶は、内部磁場保磁力を有するファラデー旋光結晶であり、内部磁場保磁
力の方向は、マイクロ電流コイルが発生する空間飽和磁場の方向と互いに平行である。磁
気光学結晶の内部磁場保磁力によって、入力される直線偏光光に４５°または－４５°の
偏光状態回転が発生し、この内部磁場保磁力の方向は光伝送方向と平行である。
力の方向は、マイクロ電流コイルが発生する空間飽和磁場の方向と互いに平行である。磁
気光学結晶の内部磁場保磁力によって、入力される直線偏光光に４５°または－４５°の
偏光状態回転が発生し、この内部磁場保磁力の方向は光伝送方向と平行である。
【0012】
マイクロ電流コイルが発生させた空間飽和磁場の下で、この磁場方向が保磁力方向と逆で
ある場合、磁気光学結晶の内部磁場保磁力が反転し、保持力の反転によって、発生するフ
ァラデー旋光方向も反転し、すなわち直線偏光光のファラデー回転角が４５°から－４５
°になるか、または－４５°から４５°になる。
ある場合、磁気光学結晶の内部磁場保磁力が反転し、保持力の反転によって、発生するフ
ァラデー旋光方向も反転し、すなわち直線偏光光のファラデー回転角が４５°から－４５
°になるか、または－４５°から４５°になる。
【0013】
さらに、前記マイクロ磁気光学光ファイバスイッチは、コイル電流方向を変えることによ
り、空間飽和磁場の方向の切換を実現し、さらに、磁気光学結晶の旋光方向の順方向と逆
方向を制御することにより、異なる光ファイバポートでの光ビーム導通チャネルの切換を
実現する。
り、空間飽和磁場の方向の切換を実現し、さらに、磁気光学結晶の旋光方向の順方向と逆
方向を制御することにより、異なる光ファイバポートでの光ビーム導通チャネルの切換を
実現する。
【0014】
さらに、１×２光ファイバスイッチ構造である前記マイクロ磁気光学光ファイバスイッチ
の具体的な光路は、以下のように実現される：電流によってコイルが発生する磁場を制御
することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を時計回りに４５°（すなわち順方向＋４
５°）回転にすると、コリメートマイクロレンズは、第２シングルモード光ファイバから
の光を平行光ビームにコリメートして、第１偏光分光プリズムの第２全反射面、第１偏光
分光プリズムの第３全反射面、第２偏光分光プリズムの第２全反射面を順に経てから、第
２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過
すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸
方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割さ
れる。正常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面で９０度反射された後、磁気
光学結晶に到達し、磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転した後、さらに波長板
によって偏光方向が時計回りに４５°回転し、正常光ビームの偏光方向が水平ｘ軸方向に
なる。異常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面での透過、第２偏光分光プリ
ズムの第１全反射面での反射を経てから磁気光学結晶に到達し、異常光ビームは磁気光学
結晶によって偏光方向が＋４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計周り
に４５°回転し、異常光線の偏光状態が垂直ｙ軸方向になる。波長板を通過した正常光ビ
ームは、第１偏光分光プリズムの第２の全反射面で反射された後、第１偏光分光プリズム
の偏光分光面に到達し、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に対して異常光ビームとなる
。一方、波長板を通過した異常光ビームは第１偏光分光プリズムに到達し、第１偏光分光
プリズムの偏光分光面に対して正常光ビームとなり、第１偏光分光プリズムの偏光分光面
は２つの光ビームを１つのビームに合成し、合成された光ビームは、第１偏光分光プリズ
ムの第１の全反射面を出てから、マイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第１シング
ルモード光ファイバによって受けられて出力される。
の具体的な光路は、以下のように実現される：電流によってコイルが発生する磁場を制御
することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を時計回りに４５°（すなわち順方向＋４
５°）回転にすると、コリメートマイクロレンズは、第２シングルモード光ファイバから
の光を平行光ビームにコリメートして、第１偏光分光プリズムの第２全反射面、第１偏光
分光プリズムの第３全反射面、第２偏光分光プリズムの第２全反射面を順に経てから、第
２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過
すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸
方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割さ
れる。正常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面で９０度反射された後、磁気
光学結晶に到達し、磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転した後、さらに波長板
によって偏光方向が時計回りに４５°回転し、正常光ビームの偏光方向が水平ｘ軸方向に
なる。異常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面での透過、第２偏光分光プリ
ズムの第１全反射面での反射を経てから磁気光学結晶に到達し、異常光ビームは磁気光学
結晶によって偏光方向が＋４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計周り
に４５°回転し、異常光線の偏光状態が垂直ｙ軸方向になる。波長板を通過した正常光ビ
ームは、第１偏光分光プリズムの第２の全反射面で反射された後、第１偏光分光プリズム
の偏光分光面に到達し、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に対して異常光ビームとなる
。一方、波長板を通過した異常光ビームは第１偏光分光プリズムに到達し、第１偏光分光
プリズムの偏光分光面に対して正常光ビームとなり、第１偏光分光プリズムの偏光分光面
は２つの光ビームを１つのビームに合成し、合成された光ビームは、第１偏光分光プリズ
ムの第１の全反射面を出てから、マイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第１シング
ルモード光ファイバによって受けられて出力される。
【0015】
電流によってコイルが発生する磁場を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向
を反時計回りに４５°（すなわち逆方向－４５°）回転にすると、コリメートマイクロレ
ンズは、第２シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、第１
偏光分光プリズムの第２全反射面、第１偏光分光プリズムの第３全反射面、第２偏光分光
プリズムの第２全反射面を順に経てから、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、
完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つ
の光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水
平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割される。正常光ビームは、第２偏光分光プリズ
ムの偏光分光面で９０度反射された後、磁気光学結晶に到達し、磁気光学結晶によって偏
光方向が－４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計回りに４５°回転し
、正常光ビームの偏光状態が変化せず、その偏光方向は垂直ｙ軸方向に沿ったままである
。異常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面での透過、第２偏光分光プリズム
の第１全反射面での反射を経てから磁気光学結晶に到達し、異常光ビームは磁気光学結晶
によって偏光方向が－４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計周りに４
５°回転し、異常光線の偏光状態も変化せず、その偏光方向は水平ｘ軸方向に沿ったまま
である。波長板を通過した正常光ビームは第１偏光分光プリズムの第２全反射面で反射さ
れた後、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、波長板によって出力された異常光
ビームとがこの偏光分光面で偏光合波され、偏光分光面は二つの光ビームを一つのビーム
に偏波合波し、合成光ビームはマイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第３シングル
モード光ファイバによって受けられて出力される。
を反時計回りに４５°（すなわち逆方向－４５°）回転にすると、コリメートマイクロレ
ンズは、第２シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、第１
偏光分光プリズムの第２全反射面、第１偏光分光プリズムの第３全反射面、第２偏光分光
プリズムの第２全反射面を順に経てから、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、
完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つ
の光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水
平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割される。正常光ビームは、第２偏光分光プリズ
ムの偏光分光面で９０度反射された後、磁気光学結晶に到達し、磁気光学結晶によって偏
光方向が－４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計回りに４５°回転し
、正常光ビームの偏光状態が変化せず、その偏光方向は垂直ｙ軸方向に沿ったままである
。異常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面での透過、第２偏光分光プリズム
の第１全反射面での反射を経てから磁気光学結晶に到達し、異常光ビームは磁気光学結晶
によって偏光方向が－４５°回転した後、さらに波長板によって偏光方向が時計周りに４
５°回転し、異常光線の偏光状態も変化せず、その偏光方向は水平ｘ軸方向に沿ったまま
である。波長板を通過した正常光ビームは第１偏光分光プリズムの第２全反射面で反射さ
れた後、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、波長板によって出力された異常光
ビームとがこの偏光分光面で偏光合波され、偏光分光面は二つの光ビームを一つのビーム
に偏波合波し、合成光ビームはマイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第３シングル
モード光ファイバによって受けられて出力される。
【0016】
コイルの電流方向を制御することで、磁気光学結晶のファラデー旋光の順方向または逆方
向を切り換え、さらにマイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第２シングルモード光
ファイバ入力から第１シングルモード光ファイバ出力、または第２シングルモード光ファ
イバ入力から第３シングルモード光ファイバ出力までの切換を選択的に実現することによ
り、１×２光ファイバスイッチの構造を実現する。
向を切り換え、さらにマイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第２シングルモード光
ファイバ入力から第１シングルモード光ファイバ出力、または第２シングルモード光ファ
イバ入力から第３シングルモード光ファイバ出力までの切換を選択的に実現することによ
り、１×２光ファイバスイッチの構造を実現する。
【0017】
さらに、２×１光ファイバスイッチ構造である前記マイクロ磁気光学光ファイバスイッチ
の具体的な光路は、以下のように実現される：電流によってコイルが発生する磁場を制御
することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を反時計回りに４５°（すなわち逆方向－
４５°）回転にすると、コリメートマイクロレンズは、第１シングルモード光ファイバか
らの光を平行光ビームにコリメートして、第１偏光分光プリズムの第１全反射面で反射さ
れた後、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、完全偏光状態の光ビームが偏光分
光面を通過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向
が垂直ｙ軸方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビーム
とに分割される。正常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面で反射された後、
波長板に到達し、波長板によって偏光方向が反時計回りに４５°回転した後、磁気光学結
晶によって偏光方向が－４５°回転し、正常光ビームの偏光状態は水平ｘ軸方向になり、
そして、第２偏光分光プリズムの第１全反射面で反射された後、第２偏光分光プリズムの
偏光分光面に到達する。異常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面での透過、
第１偏光分光プリズムの第２全反射面での反射を順に経てから波長板に到達し、異常光ビ
ームは波長板によって偏光方向が反時計回りに４５°回転した後、さらに磁気光学結晶に
よって偏光方向が－４５°回転し、異常光ビームの偏光状態は垂直ｙ軸方向になって、第
２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達する。第２偏光分光プリズムの偏光分光面は、２
つの光ビームを１つのビームに合成し、合成光ビームは順に、第２偏光分光プリズムの第
２全反射面での反射、第１偏光分光プリズムの第３全反射面の反射、第１偏光分光プリズ
ムの第２全反射面での反射を経てから、マイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第２
シングルモード光ファイバに受けられて出力される。
の具体的な光路は、以下のように実現される：電流によってコイルが発生する磁場を制御
することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を反時計回りに４５°（すなわち逆方向－
４５°）回転にすると、コリメートマイクロレンズは、第１シングルモード光ファイバか
らの光を平行光ビームにコリメートして、第１偏光分光プリズムの第１全反射面で反射さ
れた後、第１偏光分光プリズムの偏光分光面に到達し、完全偏光状態の光ビームが偏光分
光面を通過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向
が垂直ｙ軸方向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビーム
とに分割される。正常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面で反射された後、
波長板に到達し、波長板によって偏光方向が反時計回りに４５°回転した後、磁気光学結
晶によって偏光方向が－４５°回転し、正常光ビームの偏光状態は水平ｘ軸方向になり、
そして、第２偏光分光プリズムの第１全反射面で反射された後、第２偏光分光プリズムの
偏光分光面に到達する。異常光ビームは、第２偏光分光プリズムの偏光分光面での透過、
第１偏光分光プリズムの第２全反射面での反射を順に経てから波長板に到達し、異常光ビ
ームは波長板によって偏光方向が反時計回りに４５°回転した後、さらに磁気光学結晶に
よって偏光方向が－４５°回転し、異常光ビームの偏光状態は垂直ｙ軸方向になって、第
２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達する。第２偏光分光プリズムの偏光分光面は、２
つの光ビームを１つのビームに合成し、合成光ビームは順に、第２偏光分光プリズムの第
２全反射面での反射、第１偏光分光プリズムの第３全反射面の反射、第１偏光分光プリズ
ムの第２全反射面での反射を経てから、マイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第２
シングルモード光ファイバに受けられて出力される。
【0018】
電流によってコイルが発生する磁場を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向
を時計回りに４５°（すなわち順方向＋４５°）回転にすると、コリメートマイクロレン
ズは、第３シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、第１偏
光分光プリズムの偏光分光面に入射させ、完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過す
ると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸方
向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割され
る。正常光ビームは、第１偏光分光プリズムの偏光分光面での反射、第１偏光分光プリズ
ムの第２全反射面での反射を順に経てから波長板に到達し、波長板によって偏光方向が反
時計回りに４５°回転した後、さらに磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転し、
正常光ビームの偏光状態は変化せず、その偏光方向は垂直ｙ軸方向に沿ったままであり、
そして、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達する。異常光ビームは、第１偏光分光
プリズムの偏光分光面を透過した後、波長板に到達し、さらに、波長板によって偏光方向
が反時計回りに４５°回転した後、磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転し、異
常光ビームの偏光状態は変化せず、その偏光方向は水平ｘ軸方向に沿ったままであり、そ
して、第２偏光分光プリズムの第１全反射面で反射された後、第２偏光分光プリズムの偏
光分光面に到達する。第２偏光分光プリズムの偏光分光面は、２つの光を１つのビームに
合成し、合成光ビームは順に、第２偏光分光プリズムの第２全反射面での反射、第１偏光
分光プリズムの第３全反射面の反射、第１偏光分光プリズムの第２全反射面での反射を経
てから、マイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第２シングルモード光ファイバに受
けられて出力される。
を時計回りに４５°（すなわち順方向＋４５°）回転にすると、コリメートマイクロレン
ズは、第３シングルモード光ファイバからの光を平行光ビームにコリメートして、第１偏
光分光プリズムの偏光分光面に入射させ、完全偏光状態の光ビームが偏光分光面を通過す
ると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光ビーム、すなわち、偏光方向が垂直ｙ軸方
向に沿った正常光ビームと、偏光方向が水平ｘ軸方向に沿った異常光ビームとに分割され
る。正常光ビームは、第１偏光分光プリズムの偏光分光面での反射、第１偏光分光プリズ
ムの第２全反射面での反射を順に経てから波長板に到達し、波長板によって偏光方向が反
時計回りに４５°回転した後、さらに磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転し、
正常光ビームの偏光状態は変化せず、その偏光方向は垂直ｙ軸方向に沿ったままであり、
そして、第２偏光分光プリズムの偏光分光面に到達する。異常光ビームは、第１偏光分光
プリズムの偏光分光面を透過した後、波長板に到達し、さらに、波長板によって偏光方向
が反時計回りに４５°回転した後、磁気光学結晶によって偏光方向が＋４５°回転し、異
常光ビームの偏光状態は変化せず、その偏光方向は水平ｘ軸方向に沿ったままであり、そ
して、第２偏光分光プリズムの第１全反射面で反射された後、第２偏光分光プリズムの偏
光分光面に到達する。第２偏光分光プリズムの偏光分光面は、２つの光を１つのビームに
合成し、合成光ビームは順に、第２偏光分光プリズムの第２全反射面での反射、第１偏光
分光プリズムの第３全反射面の反射、第１偏光分光プリズムの第２全反射面での反射を経
てから、マイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第２シングルモード光ファイバに受
けられて出力される。
【0019】
コイルの電流方向を制御することで、磁気光学結晶のファラデー旋光の順方向または逆方
向を切り換え、さらにマイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第３シングルモード光
ファイバ入力または第１シングルモード光ファイバ入力から第２シングルモード光ファイ
バ出力までの切換を選択的に実現することにより、２×１光ファイバスイッチの構造を実
現する。
向を切り換え、さらにマイクロトリプル光ファイバコリメータ内の第３シングルモード光
ファイバ入力または第１シングルモード光ファイバ入力から第２シングルモード光ファイ
バ出力までの切換を選択的に実現することにより、２×１光ファイバスイッチの構造を実
現する。
【0020】
さらに、電流によってコイルが発生する磁場方向を制御することで、磁気光学結晶が発生
する偏光方向を反時計回りに４５°回転させると、波長板において２つの光伝送方向に生
じる＋４５°と－４５°偏光回転と相殺または重畳することにより、マイクロトリプル光
ファイバコリメータにおいて第１シングルモード光ファイバ入力から第２シングルモード
光ファイバ出力まで、第２シングルモード光ファイバ入力から第３シングルモード光ファ
イバ入力までの周回光路導通方式を実現することができる。
する偏光方向を反時計回りに４５°回転させると、波長板において２つの光伝送方向に生
じる＋４５°と－４５°偏光回転と相殺または重畳することにより、マイクロトリプル光
ファイバコリメータにおいて第１シングルモード光ファイバ入力から第２シングルモード
光ファイバ出力まで、第２シングルモード光ファイバ入力から第３シングルモード光ファ
イバ入力までの周回光路導通方式を実現することができる。
【0021】
電流によってコイルが発生する磁場方向を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光
方向を時計回りに４５°回転させると、波長板において２つの光伝送方向に生じる＋４５
°と－４５°偏光回転と重畳または相殺することにより、マイクロトリプル光ファイバコ
リメータにおいて第３シングルモード光ファイバ入力から第２シングルモード光ファイバ
出力まで、第２シングルモード光ファイバ入力から第１シングルモード光ファイバ入力ま
での周回光路導通方式を実現することができる。
方向を時計回りに４５°回転させると、波長板において２つの光伝送方向に生じる＋４５
°と－４５°偏光回転と重畳または相殺することにより、マイクロトリプル光ファイバコ
リメータにおいて第３シングルモード光ファイバ入力から第２シングルモード光ファイバ
出力まで、第２シングルモード光ファイバ入力から第１シングルモード光ファイバ入力ま
での周回光路導通方式を実現することができる。
【0022】
コイルの電流方向を制御することによって、上記の２つの周回光路スイッチ切換の機能を
実現することができ、一部の応用にこのような周回光路光ファイバスイッチ切換のサポー
トを提供することができる。
実現することができ、一部の応用にこのような周回光路光ファイバスイッチ切換のサポー
トを提供することができる。
【0023】
さらに、前記３穴キャピラリ内の３本のシングルモード光ファイバは、上から順に、第２
シングルモード光ファイバ、第３シングルモード光ファイバ、第１シングルモード光ファ
イバの順に配列されている。
シングルモード光ファイバ、第３シングルモード光ファイバ、第１シングルモード光ファ
イバの順に配列されている。
【0024】
本発明の磁気光学スイッチは、コイル内の電流方向により順方向と逆方向の磁場を発生さ
せ、磁気光学結晶の旋光方向の順方向と逆方向を制御し、さらに光ビームの異なるポート
での切換を実現する。つまり、全体の構造は安定で一体であり、可動部品がないため、磁
気光学スイッチに超高なチャネル切換再現性、超長な寿命保証をもたらす。
せ、磁気光学結晶の旋光方向の順方向と逆方向を制御し、さらに光ビームの異なるポート
での切換を実現する。つまり、全体の構造は安定で一体であり、可動部品がないため、磁
気光学スイッチに超高なチャネル切換再現性、超長な寿命保証をもたらす。
【0025】
本発明の磁気光学スイッチにおける偏光分光プリズムは、十分に小さい縦方向距離で、任
意の偏光状態の光ビームを互いに垂直な２つの偏光光ビームに分解することができ、任意
の大きさの横方向離間距離を発生させることができる。逆に、互いに垂直な２つの偏光光
ビームを１つの光ビームに合成することもでき、これにより、トリプル光ファイバコリメ
ータの重なり長さが長いことと、距離が長いほどコリメータスポットが大きくなるという
矛盾を解消し、スポットが小さいトリプル光ファイバコリメータの小さな重なり長さでの
切換機能を実現することができる。
意の偏光状態の光ビームを互いに垂直な２つの偏光光ビームに分解することができ、任意
の大きさの横方向離間距離を発生させることができる。逆に、互いに垂直な２つの偏光光
ビームを１つの光ビームに合成することもでき、これにより、トリプル光ファイバコリメ
ータの重なり長さが長いことと、距離が長いほどコリメータスポットが大きくなるという
矛盾を解消し、スポットが小さいトリプル光ファイバコリメータの小さな重なり長さでの
切換機能を実現することができる。
【0026】
実際に実現されたデバイスは、以下のような寸法を採用することができる：偏光分光プリ
ズムは０．６ｍｍの厚さを採用して、マイクロ空間光処理光学コアの寸法は２．６ｍｍ以
内に抑えて、コリメートレンズのスポット直径大きさは０．２２ｍｍとして、トリプル光
ファイバコリメータの重なり長さは４－７ｍｍに抑え、コリメータの全長は１２ｍｍに抑
えてもよく、最終的な光ファイバスイッチデバイスの長さは１８ｍｍ以内に抑えて、横方
向の寸法は４．８ｍｍ以内に抑えてもよい。
ズムは０．６ｍｍの厚さを採用して、マイクロ空間光処理光学コアの寸法は２．６ｍｍ以
内に抑えて、コリメートレンズのスポット直径大きさは０．２２ｍｍとして、トリプル光
ファイバコリメータの重なり長さは４－７ｍｍに抑え、コリメータの全長は１２ｍｍに抑
えてもよく、最終的な光ファイバスイッチデバイスの長さは１８ｍｍ以内に抑えて、横方
向の寸法は４．８ｍｍ以内に抑えてもよい。
【0027】
本発明のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチは、トリプル光ファイバコリメータとマイ
クロ空間光処理光学コアとを使用し、複数のスイッチ動作モードを同時に有するマイクロ
構造磁気光学光ファイバスイッチを実現し、多動作モード、構造が簡単、超小体積、低挿
入損失、低偏波依存性損失、片側配線、超高チャネル切換再現性と超高寿命などの利点を
有する。
クロ空間光処理光学コアとを使用し、複数のスイッチ動作モードを同時に有するマイクロ
構造磁気光学光ファイバスイッチを実現し、多動作モード、構造が簡単、超小体積、低挿
入損失、低偏波依存性損失、片側配線、超高チャネル切換再現性と超高寿命などの利点を
有する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチの構造模式図である。
【図2】本発明における波長板および磁気光学結晶がビーム偏光状態を変えた、すなわち時計回りに４５°回転した模式図である。
【図3】本発明における波長板および磁気光学結晶がビーム偏光状態を変えた、すなわち反時計回りに４５°回転した模式図である。
【図4】本発明において光のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチの光ファイバ１２から光ファイバ１１までの光路原理模式図である。
【図5】本発明において光のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチの光ファイバ１２から光ファイバ１３までの光路原理模式図である。
【図6】本発明において光のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチの光ファイバ１１から光ファイバ１２までの光路原理模式図である。
【図7】本発明において光のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチの光ファイバ１３から光ファイバ１２までの光路原理模式図である。
【図8】本発明の磁気光学光ファイバスイッチにける周回光路の各ポートからの方向の光路模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
本発明をより具体的に説明するために、以下、図面と具体的な実施形態を組み合わせて本
発明の技術案を詳細に説明する。
発明の技術案を詳細に説明する。
【0030】
図１に示すように、本発明のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチは、トリプル光ファイ
バコリメータ２１と、第１偏光分光プリズム３１と、波長板４１と、磁気光学結晶５１と
、第２偏光分光プリズム３２と、コイル６１と、を含み、第１偏光分光プリズム３１、波
長板４１、磁気光学結晶５１、第２偏光分光プリズム３２は、マイクロ光学プロセスによ
り接着組立されて磁気光学スイッチ光学コアを構成している。磁気光学スイッチ光学コア
内の第１偏光分光プリズム３１は、第１全反射面３１１、偏光分光面３１２、第２全反射
面３１３及び第３全反射面３１４を含み、第２偏光分光プリズム３２は、第１全反射面３
２１、偏光分光面３２２及び第２全反射面３２３を含む。
バコリメータ２１と、第１偏光分光プリズム３１と、波長板４１と、磁気光学結晶５１と
、第２偏光分光プリズム３２と、コイル６１と、を含み、第１偏光分光プリズム３１、波
長板４１、磁気光学結晶５１、第２偏光分光プリズム３２は、マイクロ光学プロセスによ
り接着組立されて磁気光学スイッチ光学コアを構成している。磁気光学スイッチ光学コア
内の第１偏光分光プリズム３１は、第１全反射面３１１、偏光分光面３１２、第２全反射
面３１３及び第３全反射面３１４を含み、第２偏光分光プリズム３２は、第１全反射面３
２１、偏光分光面３２２及び第２全反射面３２３を含む。
【0031】
トリプル光ファイバコリメータ２１は、コリメータレンズ、３穴キャピラリ、光ファイバ
１１、１２および光ファイバ１３を含み、光ファイバ１１はコリメータレンズによりコリ
メートビーム２１１に結合され、光ファイバ１２はコリメータレンズによりコリメートビ
ーム２１２に結合され、光ファイバ１３はコリメータレンズによりコリメートビーム２１
３に結合される。周回光路切換モードにおける共通光ファイバポートによる結合入力と出
力光路とを区別するために、光ファイバ１２の出力チャネルに対応するコリメートビーム
を２１２と、光ファイバ１２の入力に対応するコリメートビームを２１２’と表記する。
１１、１２および光ファイバ１３を含み、光ファイバ１１はコリメータレンズによりコリ
メートビーム２１１に結合され、光ファイバ１２はコリメータレンズによりコリメートビ
ーム２１２に結合され、光ファイバ１３はコリメータレンズによりコリメートビーム２１
３に結合される。周回光路切換モードにおける共通光ファイバポートによる結合入力と出
力光路とを区別するために、光ファイバ１２の出力チャネルに対応するコリメートビーム
を２１２と、光ファイバ１２の入力に対応するコリメートビームを２１２’と表記する。
【0032】
図１、図２及び図３を参照して、本発明のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチの波長板
及び磁気光学結晶によって光ビームの偏光状態を変化させる模式図であり、本発明のマイ
クロ磁気光学光ファイバスイッチによって光路切換を実現する偏光状態偏向のメカニズム
部分である。
及び磁気光学結晶によって光ビームの偏光状態を変化させる模式図であり、本発明のマイ
クロ磁気光学光ファイバスイッチによって光路切換を実現する偏光状態偏向のメカニズム
部分である。
【0033】
図１において、コイル６１に逆方向（その中の一つの方向を順方向として、もう一つの方
向を逆方向として定義する）の電流が流れると、逆方向磁場が発生し、このとき、コイル
６１の磁場中にある磁気光学結晶５１は図示の方向に対して反時計回りに４５°（－４５
°）回転する。図２に示すように、光ファイバ１１－＞光ファイバ１２の方向と光ファイ
バ１２－＞光ファイバ１３の方向とに伝搬する。光ファイバ１１から入射した光ビームは
、第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２によって、互いに直交する２つの偏光光
、すなわち正常光と異常光に分解される。正常光の偏光方向はｙ軸方向に沿って、２１１
ｏと表記され、異常光の偏光方向は水平ｘ軸方向に沿って、２１１ｅと表記される。２１
１ｏと２１１ｅとの２つの光は、波長板４１により、偏光方向がそれぞれ左右４５°の偏
光光２１１ｏ’および２１１ｅ’となるように反時計回りに４５°（－４５°）回転し、
さらに磁気光学結晶５１により－４５°回転し、元のｙ軸方向の２１１ｏ光がｘ軸の偏光
方向となり、元のｘ軸方向の２１１ｅ光がｙ軸の偏光方向となり、そして、第２偏光分光
プリズム３２の偏光分光面３２２によって光ファイバ１２に合成されて出力される。図２
から分かるように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１３の方向に伝搬すると、波長板４１
による－４５°回転と、磁気光学結晶５１による－４５°回転とが重畳し、偏光光が９０
°回転する結果となる。図２に示すように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１３の方向に
伝搬すると、光ファイバ１２から入射した光ビームは、第２偏光分光プリズム３２の偏光
分光面３２２により、水平ｘ軸方向の偏光光２１２ｅと垂直ｙ軸方向偏光光２１２ｏとに
分離され、磁気光学結晶５１により－４５°方向に回転して偏光光２１２ｅ’、２１２ｏ
’となり、そして波長板４１により＋４５°回転し、元のｘ軸方向の２１２ｅ光はｘ軸方
向偏光光のままで、元のｙ軸方向の２１２ｏ光はｙ軸方向偏光光のままであり、最後は第
１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２によって光ファイバ１３に合成されて出力さ
れる。図２から分かるように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１３の方向に伝搬すると、
磁気光学結晶５１の－４５°回転と波長板４１の＋４５°回転が相殺され、偏光光が０°
回転する結果となる。
向を逆方向として定義する）の電流が流れると、逆方向磁場が発生し、このとき、コイル
６１の磁場中にある磁気光学結晶５１は図示の方向に対して反時計回りに４５°（－４５
°）回転する。図２に示すように、光ファイバ１１－＞光ファイバ１２の方向と光ファイ
バ１２－＞光ファイバ１３の方向とに伝搬する。光ファイバ１１から入射した光ビームは
、第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２によって、互いに直交する２つの偏光光
、すなわち正常光と異常光に分解される。正常光の偏光方向はｙ軸方向に沿って、２１１
ｏと表記され、異常光の偏光方向は水平ｘ軸方向に沿って、２１１ｅと表記される。２１
１ｏと２１１ｅとの２つの光は、波長板４１により、偏光方向がそれぞれ左右４５°の偏
光光２１１ｏ’および２１１ｅ’となるように反時計回りに４５°（－４５°）回転し、
さらに磁気光学結晶５１により－４５°回転し、元のｙ軸方向の２１１ｏ光がｘ軸の偏光
方向となり、元のｘ軸方向の２１１ｅ光がｙ軸の偏光方向となり、そして、第２偏光分光
プリズム３２の偏光分光面３２２によって光ファイバ１２に合成されて出力される。図２
から分かるように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１３の方向に伝搬すると、波長板４１
による－４５°回転と、磁気光学結晶５１による－４５°回転とが重畳し、偏光光が９０
°回転する結果となる。図２に示すように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１３の方向に
伝搬すると、光ファイバ１２から入射した光ビームは、第２偏光分光プリズム３２の偏光
分光面３２２により、水平ｘ軸方向の偏光光２１２ｅと垂直ｙ軸方向偏光光２１２ｏとに
分離され、磁気光学結晶５１により－４５°方向に回転して偏光光２１２ｅ’、２１２ｏ
’となり、そして波長板４１により＋４５°回転し、元のｘ軸方向の２１２ｅ光はｘ軸方
向偏光光のままで、元のｙ軸方向の２１２ｏ光はｙ軸方向偏光光のままであり、最後は第
１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２によって光ファイバ１３に合成されて出力さ
れる。図２から分かるように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１３の方向に伝搬すると、
磁気光学結晶５１の－４５°回転と波長板４１の＋４５°回転が相殺され、偏光光が０°
回転する結果となる。
【0034】
図１において、コイル６１に順方向の電流が流れると、順方向の磁場が発生し、このとき
、コイル６１の磁場中にある磁気光学結晶５１は、図示方向に対して時計回りに４５°（
＋４５°）回転する。図３に示すように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１１方向と光フ
ァイバ１３－＞光ファイバ１２方向の伝搬を分析し、光ファイバ１２から入射した光は、
第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２により、互いに直交する２つの偏光光、す
なわち正常光と異常光に分解される。異常光の偏光方向は水平ｘ軸方向に沿って、２１２
ｅと表記され、正常光の偏光方向はｙ軸方向に沿って、２１２ｏと表記される。２１２ｅ
と２１２ｏとの２つの光は、磁気光学結晶５１により＋４５°方向に回転して偏光光２１
２ｅ’と２１２ｏ’となり、そして波長板４１により＋４５°回転し、元のｘ軸方向の２
１２ｅ光はｙ軸方向偏光光となり、元のｙ軸方向の２１２ｏ光はｘ軸方向偏光光となり、
最後は第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２によって光ファイバ１１に合成され
て出力される。図３から分かるように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１１の方向に伝搬
すると、磁気光学結晶５１の＋４５°回転と波長板４１の＋４５°回転が重畳され、偏光
光が９０°回転する結果となる。図３に示すように、光ファイバ１３－＞光ファイバ１２
の方向に伝搬すると、光ファイバ１３から入射した光ビームは、第１偏光分光プリズム３
１の偏光分光面３１２によって、水平ｘ軸方向偏光光２１３ｅと垂直ｙ軸方向偏光光２１
３ｏとに分離され、２１３ｅと２１３ｏとの２つの光ビームはは、波長板４１により、偏
光方向がそれぞれ左右４５°の偏光光２１３ｅ’および２１３ｏ’となるように反時計回
りに４５°（－４５°）回転し、さらに磁気光学結晶５１により＋４５°回転し、元のｘ
軸方向の２１３ｅ光はｘ軸偏光方向のままで、元のｙ軸方向の２１３ｏ光はｙ軸偏光方向
のままであり、そして、第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２によって光ファイ
バ１２に合成されて出力される。図３から分かるように、光ファイバ１３－＞光ファイバ
１２の方向に伝搬すると、波長板４１の－４５°回転と磁気光学結晶５１の＋４５°回転
が相殺され、偏光光が０°回転する結果となる。
、コイル６１の磁場中にある磁気光学結晶５１は、図示方向に対して時計回りに４５°（
＋４５°）回転する。図３に示すように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１１方向と光フ
ァイバ１３－＞光ファイバ１２方向の伝搬を分析し、光ファイバ１２から入射した光は、
第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２により、互いに直交する２つの偏光光、す
なわち正常光と異常光に分解される。異常光の偏光方向は水平ｘ軸方向に沿って、２１２
ｅと表記され、正常光の偏光方向はｙ軸方向に沿って、２１２ｏと表記される。２１２ｅ
と２１２ｏとの２つの光は、磁気光学結晶５１により＋４５°方向に回転して偏光光２１
２ｅ’と２１２ｏ’となり、そして波長板４１により＋４５°回転し、元のｘ軸方向の２
１２ｅ光はｙ軸方向偏光光となり、元のｙ軸方向の２１２ｏ光はｘ軸方向偏光光となり、
最後は第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２によって光ファイバ１１に合成され
て出力される。図３から分かるように、光ファイバ１２－＞光ファイバ１１の方向に伝搬
すると、磁気光学結晶５１の＋４５°回転と波長板４１の＋４５°回転が重畳され、偏光
光が９０°回転する結果となる。図３に示すように、光ファイバ１３－＞光ファイバ１２
の方向に伝搬すると、光ファイバ１３から入射した光ビームは、第１偏光分光プリズム３
１の偏光分光面３１２によって、水平ｘ軸方向偏光光２１３ｅと垂直ｙ軸方向偏光光２１
３ｏとに分離され、２１３ｅと２１３ｏとの２つの光ビームはは、波長板４１により、偏
光方向がそれぞれ左右４５°の偏光光２１３ｅ’および２１３ｏ’となるように反時計回
りに４５°（－４５°）回転し、さらに磁気光学結晶５１により＋４５°回転し、元のｘ
軸方向の２１３ｅ光はｘ軸偏光方向のままで、元のｙ軸方向の２１３ｏ光はｙ軸偏光方向
のままであり、そして、第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２によって光ファイ
バ１２に合成されて出力される。図３から分かるように、光ファイバ１３－＞光ファイバ
１２の方向に伝搬すると、波長板４１の－４５°回転と磁気光学結晶５１の＋４５°回転
が相殺され、偏光光が０°回転する結果となる。
【0035】
図４および図５は、本発明のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチの１×２動作モードの
光路を説明する図である。図４は、本発明においてコイル６１に順方向電流を流して順方
向磁場を発生させた場合の、光の磁気光学スイッチの光ファイバ１２から光ファイバ１１
までの光路原理模式図である。図５は、本発明においてコイル６１に逆方向電流を流して
逆方向磁場を発生させた場合の、光の磁気光学スイッチの光ファイバ１２→光ファイバ１
３までの光路原理模式図である。
光路を説明する図である。図４は、本発明においてコイル６１に順方向電流を流して順方
向磁場を発生させた場合の、光の磁気光学スイッチの光ファイバ１２から光ファイバ１１
までの光路原理模式図である。図５は、本発明においてコイル６１に逆方向電流を流して
逆方向磁場を発生させた場合の、光の磁気光学スイッチの光ファイバ１２→光ファイバ１
３までの光路原理模式図である。
【0036】
図４を参照し、トリプル光ファイバコリメータ２１は、第２シングルモード光ファイバ１
２からの光を平行光ビーム２１２にコリメートし、光ビーム２１２が第１偏光分光プリズ
ム３１の第２全反射面３１３に入射すると、第１偏光分光プリズム３１の第３全反射面３
１４まで反射され、そして第２偏光分光プリズム３２の第２全反射面３２３まで反射され
る。光ビーム２１２は、全反射面３２３で反射された後、第２偏光分光プリズム３２の偏
光分光面３２２に到達し、光ビーム２１２が偏光分光面３２２を通過すると、互いに垂直
な偏光状態を有する２つの光、すなわち、水平ｘ軸方向に沿った異常光２１２ｅ、ｙ軸方
向に沿った正常光２１２ｏに分割される。光ビーム２１２ｏは、偏光分光面３２２で反射
された後、磁気光学結晶５１に到達する。光ビーム２１２ｏは、磁気光学結晶５１を通過
すると、偏光方向が＋４５°回転し２１２ｏ’と表記され、さらに波長板４１を通過する
と偏光方向がさらに＋４５°回転し、元のｙ軸方向の２１２ｏ光がｘ軸方向の偏光光とな
り、２１１ｅと表記される。光ビーム２１２ｅは、偏光分光面３２２を透過した後、第２
偏光分光プリズム３２の全反射面３２１に到達し、全反射面３２１で反射されて磁気光学
結晶５１に到達する。光ビーム２１２ｅは、磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向が
＋４５°回転して２１２ｅ’と表記され、さらに波長板４１を通過して偏光方向がまた＋
４５°回転し、元のｘ軸方向の２１２ｅ光がｙ軸方向の偏光光となり、２１１ｏと表記さ
れる。図３の下のｘｙ平面断面図には、光ファイバ１２→光ファイバ１１の光ビーム２１
２ｏおよび２１２ｅから光ビーム２１１ｅおよび２１１ｏへの偏光状態の変化が示される
。光ビーム２１１ｅは、第１偏光分光プリズム３１に到達すると、第１偏光分光プリズム
３１の全反射面３１３で反射された後、第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２に
到達し、光ビーム２１１ｏも第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２に到達する。
第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２は、２つの光ビームを１つのビームに合成
し、合成光ビームは２１１となり、合成光ビーム２１１は第１コリメータ２１の第３シン
グルモード光ファイバ１１に受けられて出力される。
２からの光を平行光ビーム２１２にコリメートし、光ビーム２１２が第１偏光分光プリズ
ム３１の第２全反射面３１３に入射すると、第１偏光分光プリズム３１の第３全反射面３
１４まで反射され、そして第２偏光分光プリズム３２の第２全反射面３２３まで反射され
る。光ビーム２１２は、全反射面３２３で反射された後、第２偏光分光プリズム３２の偏
光分光面３２２に到達し、光ビーム２１２が偏光分光面３２２を通過すると、互いに垂直
な偏光状態を有する２つの光、すなわち、水平ｘ軸方向に沿った異常光２１２ｅ、ｙ軸方
向に沿った正常光２１２ｏに分割される。光ビーム２１２ｏは、偏光分光面３２２で反射
された後、磁気光学結晶５１に到達する。光ビーム２１２ｏは、磁気光学結晶５１を通過
すると、偏光方向が＋４５°回転し２１２ｏ’と表記され、さらに波長板４１を通過する
と偏光方向がさらに＋４５°回転し、元のｙ軸方向の２１２ｏ光がｘ軸方向の偏光光とな
り、２１１ｅと表記される。光ビーム２１２ｅは、偏光分光面３２２を透過した後、第２
偏光分光プリズム３２の全反射面３２１に到達し、全反射面３２１で反射されて磁気光学
結晶５１に到達する。光ビーム２１２ｅは、磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向が
＋４５°回転して２１２ｅ’と表記され、さらに波長板４１を通過して偏光方向がまた＋
４５°回転し、元のｘ軸方向の２１２ｅ光がｙ軸方向の偏光光となり、２１１ｏと表記さ
れる。図３の下のｘｙ平面断面図には、光ファイバ１２→光ファイバ１１の光ビーム２１
２ｏおよび２１２ｅから光ビーム２１１ｅおよび２１１ｏへの偏光状態の変化が示される
。光ビーム２１１ｅは、第１偏光分光プリズム３１に到達すると、第１偏光分光プリズム
３１の全反射面３１３で反射された後、第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２に
到達し、光ビーム２１１ｏも第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２に到達する。
第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２は、２つの光ビームを１つのビームに合成
し、合成光ビームは２１１となり、合成光ビーム２１１は第１コリメータ２１の第３シン
グルモード光ファイバ１１に受けられて出力される。
【0037】
コイルの電流方向を制御することで、磁気光学結晶のファラデー旋光の順方向（＋４５°
）と逆方向（－４５°）を切り換え、さらにトリプル光ファイバコリメータにおける第２
シングルモード光ファイバ１２入力から第１シングルモード光ファイバ１１出力まで（１
２→１１）または第３シングルモード光ファイバ出力まで（１２→１３）の切換を選択的
に実現することにより、１×２光ファイバスイッチの光路構造を実現する。
）と逆方向（－４５°）を切り換え、さらにトリプル光ファイバコリメータにおける第２
シングルモード光ファイバ１２入力から第１シングルモード光ファイバ１１出力まで（１
２→１１）または第３シングルモード光ファイバ出力まで（１２→１３）の切換を選択的
に実現することにより、１×２光ファイバスイッチの光路構造を実現する。
【0038】
コイル６１に逆方向電流を流して逆方向磁場を発生させた場合、図５を参照し、光の磁気
光学スイッチの光ファイバ１２から光ファイバ１３までの光路原理模式図である。光ファ
イバ２１２から、第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２によって分光された光ビ
ーム２１１ｏは、偏光分光面３２２で反射されて磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方
向が－４５°回転し２１２ｏ’と表記され、さらに波長板４１を通過すると偏光方向がさ
らに＋４５°回転し、元のｙ軸方向の２１２ｏ光がｙ軸方向の偏光光のままであり、２１
３ｏと表記される。光ビーム２１２ｅは、偏光分光面３２２を透過した後、第２偏光分光
プリズム３２の第１全反射面３２１に到達し、反射された後、磁気光学結晶５１に到達す
る。光ビーム２１２ｅは、磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向が－４５°回転して
２１２ｅ’と表記され、さらに波長板４１を通過して偏光方向がまた＋４５°回転し、元
のｘ軸方向の２１２ｅ光がｘ軸方向の偏光光のままであり、２１３ｅと表記される。図２
の下のｘｙ平面断面図には、光ファイバ１２→光ファイバ１３の光ビーム２１２ｏおよび
２１２ｅから光ビーム２１３ｏおよび２１３ｅへの偏光状態の変化が示される。光ビーム
２１３ｏは、第１偏光分光プリズム３１に到達すると、第１偏光分光プリズム３１の全反
射面３１３で反射された後、第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２に到達し、光
ビーム２１３ｅも第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２に到達する。第１偏光分
光プリズム３１の偏光分光面３１２は、２つの光ビームを１つのビームに合成し、合成光
ビームは２１３となり、合成光ビーム２１３は第１コリメータ２１の第３シングルモード
光ファイバ１３に受けられて出力される。
光学スイッチの光ファイバ１２から光ファイバ１３までの光路原理模式図である。光ファ
イバ２１２から、第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２によって分光された光ビ
ーム２１１ｏは、偏光分光面３２２で反射されて磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方
向が－４５°回転し２１２ｏ’と表記され、さらに波長板４１を通過すると偏光方向がさ
らに＋４５°回転し、元のｙ軸方向の２１２ｏ光がｙ軸方向の偏光光のままであり、２１
３ｏと表記される。光ビーム２１２ｅは、偏光分光面３２２を透過した後、第２偏光分光
プリズム３２の第１全反射面３２１に到達し、反射された後、磁気光学結晶５１に到達す
る。光ビーム２１２ｅは、磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向が－４５°回転して
２１２ｅ’と表記され、さらに波長板４１を通過して偏光方向がまた＋４５°回転し、元
のｘ軸方向の２１２ｅ光がｘ軸方向の偏光光のままであり、２１３ｅと表記される。図２
の下のｘｙ平面断面図には、光ファイバ１２→光ファイバ１３の光ビーム２１２ｏおよび
２１２ｅから光ビーム２１３ｏおよび２１３ｅへの偏光状態の変化が示される。光ビーム
２１３ｏは、第１偏光分光プリズム３１に到達すると、第１偏光分光プリズム３１の全反
射面３１３で反射された後、第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２に到達し、光
ビーム２１３ｅも第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１２に到達する。第１偏光分
光プリズム３１の偏光分光面３１２は、２つの光ビームを１つのビームに合成し、合成光
ビームは２１３となり、合成光ビーム２１３は第１コリメータ２１の第３シングルモード
光ファイバ１３に受けられて出力される。
【0039】
図６および図７は、本発明のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチの２×１動作モードの
光路を説明する図である。図６は、本発明においてコイル６１に逆方向電流を流して逆方
向磁場を発生させた場合の、光の磁気光学スイッチの光ファイバ１１→光ファイバ１２ま
での光路原理模式図である。図７は、本発明においてコイル６１に順方向電流を流して順
方向磁場を発生させた場合の、光の磁気光学スイッチの光ファイバ１３→光ファイバ１２
までの光路原理模式図である。
光路を説明する図である。図６は、本発明においてコイル６１に逆方向電流を流して逆方
向磁場を発生させた場合の、光の磁気光学スイッチの光ファイバ１１→光ファイバ１２ま
での光路原理模式図である。図７は、本発明においてコイル６１に順方向電流を流して順
方向磁場を発生させた場合の、光の磁気光学スイッチの光ファイバ１３→光ファイバ１２
までの光路原理模式図である。
【0040】
図６を参照し、コイル６１に逆方向電流を流して逆方向磁場を発生させた場合、トリプル
光ファイバコリメータ２１は、第１シングルモード光ファイバ１１からの光を平行光ビー
ム２１１にコリメートし、光ビーム２１１が第１偏光分光プリズム３１の全反射面３１１
に入射すると、偏光分光面３１２まで反射され、光ビーム２１１が偏光分光面３１２を通
過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光、すなわち正常光２１１ｏと異常光２
１１ｅに分割される。光ビーム２１１ｏの偏光方向はｙ軸方向に沿って、光ビーム２１１
ｅの偏光方向はｘ軸方向に沿って、光ビーム２１１ｏは偏光分光面３１２で反射された後
、波長板４１に到達する。光ビーム２１１ｏは、波長板４１を通過すると、偏光方向が反
時計回りに４５°（－４５°）回転し２１１ｏ´と表記され、さらに磁気光学結晶５１を
通過すると、偏光方向がさらに反時計回りに４５°（－４５°）回転し、元のｙ方向の２
１１ｏ光偏光方向がｘ軸方向に沿うようになり、２１２ｅと表記される。光ビーム２１１
ｅは、偏光分光面３１２を透過した後、全反射面３１３に到達し、全反射面３１３で反射
されて波長板４１に到達し、波長板４１によって偏光方向が－４５°回転して、光ビーム
２１１ｅ’と表記され、さらに磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向がさらに－４５
°回転し、元のｘ方向の２１１ｅ光偏光方向がｙ軸方向に沿うようになり、２１２ｏと表
記される。図２の下のｘｙ平面断面図には、光ファイバ１１→光ファイバ１２の光ビーム
２１１ｏおよび２１１ｅから光ビーム２１２ｅおよび２１２ｏへの偏光状態の変化が示さ
れる。光ビーム２１２ｅは、第２偏光分光プリズム３２に到達すると、第２偏光分光プリ
ズム３２の第１全反射面３２１で反射された後、偏光分光面３２２に到達し、光ビーム２
１２ｏも第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２に到達する。第２偏光分光プリズ
ム３２の偏光分光面３２２は、２つの光ビームを１つのビームに合成し、合成光ビームは
２１２となり、第２偏光分光プリズム３２の第２全反射面３２３で反射された後、第１偏
光分光プリズム３１の第３全反射面３１４に到達し、さらに第１偏光分光プリズム３１の
第２全反射面３１３で反射された後、デュアル光ファイバコリメータ２１の第２シングル
モード光ファイバ１２に受けられて出力される。
光ファイバコリメータ２１は、第１シングルモード光ファイバ１１からの光を平行光ビー
ム２１１にコリメートし、光ビーム２１１が第１偏光分光プリズム３１の全反射面３１１
に入射すると、偏光分光面３１２まで反射され、光ビーム２１１が偏光分光面３１２を通
過すると、互いに垂直な偏光状態を有する２つの光、すなわち正常光２１１ｏと異常光２
１１ｅに分割される。光ビーム２１１ｏの偏光方向はｙ軸方向に沿って、光ビーム２１１
ｅの偏光方向はｘ軸方向に沿って、光ビーム２１１ｏは偏光分光面３１２で反射された後
、波長板４１に到達する。光ビーム２１１ｏは、波長板４１を通過すると、偏光方向が反
時計回りに４５°（－４５°）回転し２１１ｏ´と表記され、さらに磁気光学結晶５１を
通過すると、偏光方向がさらに反時計回りに４５°（－４５°）回転し、元のｙ方向の２
１１ｏ光偏光方向がｘ軸方向に沿うようになり、２１２ｅと表記される。光ビーム２１１
ｅは、偏光分光面３１２を透過した後、全反射面３１３に到達し、全反射面３１３で反射
されて波長板４１に到達し、波長板４１によって偏光方向が－４５°回転して、光ビーム
２１１ｅ’と表記され、さらに磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向がさらに－４５
°回転し、元のｘ方向の２１１ｅ光偏光方向がｙ軸方向に沿うようになり、２１２ｏと表
記される。図２の下のｘｙ平面断面図には、光ファイバ１１→光ファイバ１２の光ビーム
２１１ｏおよび２１１ｅから光ビーム２１２ｅおよび２１２ｏへの偏光状態の変化が示さ
れる。光ビーム２１２ｅは、第２偏光分光プリズム３２に到達すると、第２偏光分光プリ
ズム３２の第１全反射面３２１で反射された後、偏光分光面３２２に到達し、光ビーム２
１２ｏも第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２に到達する。第２偏光分光プリズ
ム３２の偏光分光面３２２は、２つの光ビームを１つのビームに合成し、合成光ビームは
２１２となり、第２偏光分光プリズム３２の第２全反射面３２３で反射された後、第１偏
光分光プリズム３１の第３全反射面３１４に到達し、さらに第１偏光分光プリズム３１の
第２全反射面３１３で反射された後、デュアル光ファイバコリメータ２１の第２シングル
モード光ファイバ１２に受けられて出力される。
【0041】
図７を参照し、コイル６１に順方向電流を流して順方向磁場を発生させた場合、トリプル
光ファイバコリメータ２１は、第３シングルモード光ファイバ１３からの光を平行光ビー
ム２１３にコリメートし、光ビーム２１３が第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１
２に入射し、光ビーム２１３が偏光分光面３１２を通過すると、互いに垂直な偏光状態を
有する２つの光、すなわち正常光２１３ｏと異常光２１３ｅに分割される。光ビーム２１
３ｏの偏光方向はｙ軸方向に沿って、光ビーム２１３ｅの偏光方向はｘ軸方向に沿ってお
り、光ビーム２１３ｏは偏光分光面３１２で反射された後、さらに第１偏光分光プリズム
の第２全反射面３１３で反射された後、波長板４１に到達し、光ビーム２１３ｏは波長板
によって偏光方向が反時計回りに４５°（－４５°）回転して、２１３ｏ´と表記され、
光ビーム２１３ｏ’はさらに、磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向が時計回りに＋
４５°回転し、元のｙ方向の２１３ｏ光偏光方向は、ｙ軸方向に沿ったままであり、２１
２ｏと表記される。光ビーム２１３ｅは、偏光分光面３１２を透過した後、波長板４１に
到達し、波長板４１によって偏光方向が－４５°回転して、光ビーム２１３ｅ’と表記さ
れ、さらに磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向がさらに＋４５°回転し、元のｘ方
向の２１３ｅ光偏光方向はｘ軸方向に沿ったままの２１２ｅとなる。図３の下のｘｙ平面
断面図には、光ファイバ１３→光ファイバ１２の光ビーム２１３ｏおよび２１３ｅから光
ビーム２１２ｏおよび２１２ｅへの偏光状態の変化が示される。２１２ｅは、第２偏光分
光プリズム３２に到達すると、第２偏光分光プリズム３２の第１全反射面３２１で反射さ
れた後、偏光分光面３２２に到達し、光ビーム２１２ｏも第２偏光分光プリズム３２の偏
光分光面３２２に到達する。第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２は、２つの光
ビームを１つのビームに合成し、合成光ビームは２１２となり、第２偏光分光プリズム３
２の第２全反射面３２３で反射された後、第１偏光分光プリズム３１の第３全反射面３１
４に到達し、さらに第１偏光分光プリズム３１の第２全反射面３１３で反射された後、デ
ュアル光ファイバコリメータ２１の第２シングルモード光ファイバ１２に受けられて出力
される。
光ファイバコリメータ２１は、第３シングルモード光ファイバ１３からの光を平行光ビー
ム２１３にコリメートし、光ビーム２１３が第１偏光分光プリズム３１の偏光分光面３１
２に入射し、光ビーム２１３が偏光分光面３１２を通過すると、互いに垂直な偏光状態を
有する２つの光、すなわち正常光２１３ｏと異常光２１３ｅに分割される。光ビーム２１
３ｏの偏光方向はｙ軸方向に沿って、光ビーム２１３ｅの偏光方向はｘ軸方向に沿ってお
り、光ビーム２１３ｏは偏光分光面３１２で反射された後、さらに第１偏光分光プリズム
の第２全反射面３１３で反射された後、波長板４１に到達し、光ビーム２１３ｏは波長板
によって偏光方向が反時計回りに４５°（－４５°）回転して、２１３ｏ´と表記され、
光ビーム２１３ｏ’はさらに、磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向が時計回りに＋
４５°回転し、元のｙ方向の２１３ｏ光偏光方向は、ｙ軸方向に沿ったままであり、２１
２ｏと表記される。光ビーム２１３ｅは、偏光分光面３１２を透過した後、波長板４１に
到達し、波長板４１によって偏光方向が－４５°回転して、光ビーム２１３ｅ’と表記さ
れ、さらに磁気光学結晶５１を通過すると、偏光方向がさらに＋４５°回転し、元のｘ方
向の２１３ｅ光偏光方向はｘ軸方向に沿ったままの２１２ｅとなる。図３の下のｘｙ平面
断面図には、光ファイバ１３→光ファイバ１２の光ビーム２１３ｏおよび２１３ｅから光
ビーム２１２ｏおよび２１２ｅへの偏光状態の変化が示される。２１２ｅは、第２偏光分
光プリズム３２に到達すると、第２偏光分光プリズム３２の第１全反射面３２１で反射さ
れた後、偏光分光面３２２に到達し、光ビーム２１２ｏも第２偏光分光プリズム３２の偏
光分光面３２２に到達する。第２偏光分光プリズム３２の偏光分光面３２２は、２つの光
ビームを１つのビームに合成し、合成光ビームは２１２となり、第２偏光分光プリズム３
２の第２全反射面３２３で反射された後、第１偏光分光プリズム３１の第３全反射面３１
４に到達し、さらに第１偏光分光プリズム３１の第２全反射面３１３で反射された後、デ
ュアル光ファイバコリメータ２１の第２シングルモード光ファイバ１２に受けられて出力
される。
【0042】
コイルの電流方向を制御することで、磁気光学結晶のファラデー旋光の順方向４５°と逆
方向（－４５°）を切り換え、さらに第１光ファイバ１１、第３光ファイバ１３の入力か
ら第２シングルモード光ファイバ１２の出力の切換を選択する２×１光ファイバスイッチ
（光ファイバ１１→光ファイバ１２または光ファイバ１３→光ファイバ１２）の光路構造
を実現する。
方向（－４５°）を切り換え、さらに第１光ファイバ１１、第３光ファイバ１３の入力か
ら第２シングルモード光ファイバ１２の出力の切換を選択する２×１光ファイバスイッチ
（光ファイバ１１→光ファイバ１２または光ファイバ１３→光ファイバ１２）の光路構造
を実現する。
【0043】
図８を参照し、本発明のマイクロ磁気光学光ファイバスイッチは、２つの周回光路スイッ
チ切換の動作モードを提供し、その動作方式は以下の通りである：電流によってコイルが
発生する磁場方向を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を反時計回りに４
５°（－４５°）回転させると、波長板において２つの光伝送方向に生じる＋４５°偏光
回転と－４５°偏光回転とを相殺または重畳することにより、トリプル光ファイバコリメ
ータにおける第１シングルモード光ファイバ１１入力から第２シングルモード光ファイバ
１２出力まで（光ビーム２１１→２１２’）、第２シングルモード光ファイバ１２入力か
ら第３シングルモード光ファイバ１３入力まで（光ビーム２１２→２１３）の周回光路導
通方式を実現することができる。
チ切換の動作モードを提供し、その動作方式は以下の通りである：電流によってコイルが
発生する磁場方向を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光方向を反時計回りに４
５°（－４５°）回転させると、波長板において２つの光伝送方向に生じる＋４５°偏光
回転と－４５°偏光回転とを相殺または重畳することにより、トリプル光ファイバコリメ
ータにおける第１シングルモード光ファイバ１１入力から第２シングルモード光ファイバ
１２出力まで（光ビーム２１１→２１２’）、第２シングルモード光ファイバ１２入力か
ら第３シングルモード光ファイバ１３入力まで（光ビーム２１２→２１３）の周回光路導
通方式を実現することができる。
【0044】
電流によってコイルが発生する磁場方向を制御することで、磁気光学結晶が発生する偏光
方向を時計回りに４５°（＋４５°）回転させると、波長板において２つの光伝送方向に
生じる＋４５°偏光回転と－４５°偏光回転とを重畳または相殺することにより、トリプ
ル光ファイバコリメータにおける第３シングルモード光ファイバ１３入力から第２シング
ルモード光ファイバ１２出力まで（光ビーム２１３→２１２’）、第２シングルモード光
ファイバ１２入力から第１シングルモード光ファイバ１１入力まで（光ビーム２１２→２
１１）の周回光路導通方式を実現することができる。
方向を時計回りに４５°（＋４５°）回転させると、波長板において２つの光伝送方向に
生じる＋４５°偏光回転と－４５°偏光回転とを重畳または相殺することにより、トリプ
ル光ファイバコリメータにおける第３シングルモード光ファイバ１３入力から第２シング
ルモード光ファイバ１２出力まで（光ビーム２１３→２１２’）、第２シングルモード光
ファイバ１２入力から第１シングルモード光ファイバ１１入力まで（光ビーム２１２→２
１１）の周回光路導通方式を実現することができる。
【0045】
電流コイルの方向を制御することによって、上記の２つの周回光路スイッチ切換の機能を
実現することができ、一部の応用にこのような周回光路光ファイバスイッチ切換のサポー
トを提供することができる。
実現することができ、一部の応用にこのような周回光路光ファイバスイッチ切換のサポー
トを提供することができる。
【0046】
上述した実施例の説明は、当業者が本発明を理解し、適用することを容易にするためにな
されたものである。当業者であれば、創造的な労働を要することなく、上述した実施例に
様々な修正を加え、ここで説明した一般的な原理を他の実施例に応用することが、容易に
できることは明らかである。したがって、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、当業者が本発明の開示に基づいて本発明に行った改良及び修正は、すべて本発明の
保護範囲内に含まれるべきである。
されたものである。当業者であれば、創造的な労働を要することなく、上述した実施例に
様々な修正を加え、ここで説明した一般的な原理を他の実施例に応用することが、容易に
できることは明らかである。したがって、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、当業者が本発明の開示に基づいて本発明に行った改良及び修正は、すべて本発明の
保護範囲内に含まれるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
