反射型光学部件的制作方法

专利名称：反射型光学部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于光通信系统中的反射型光循环器、反射型光隔离器和反射型光开关等的反射型光学部件。
背景技术：
作为应用于光通信系统中的光学部件有光循环器、光隔离器和光开关。光循环器、光隔离器和光开关公知有多种结构。只在单侧配置光纤，在另一侧配置反射板，这种反射型的光循环器、光隔离器和光开关与透射型相比，可以减小在装置内部配置时光纤的收容空间，有利于装置整体的小型化。
图34A和图34B表示专利文献1中所述的现有的反射型光循环器的结构。如图34A和图34B中所示，这种反射型光循环器具有3组光纤100及透镜102，双折射板104，2块1/2波长板106、107，法拉第旋转器108，双折射板110，法拉第旋转器112，以及反射镜114。在图34A和图34B中所示的结构中，除反射镜114和透镜102之外，需要3个种类共计6个光学元件(2块双折射板104、110，2块1/2波长板106、107，以及2个法拉第旋转器108、112)，反射型光循环器的元件结构变得复杂。由此就产生了反射型光循环器难以小型化和低价格化的问题。此外，在图34A和图34B中所示的结构中，作为正常光通过双折射板104的光，经反射镜114反射后返回时，仍作为正常光通过双折射板104。另一方面，作为异常光通过双折射板104的光，经反射镜114反射后返回时，仍作为异常光通过双折射板104。由于作为正常光通过跟作为异常光通过这2种情况下的光路长度不同，所以在这种结构中偏振模式色散(PMDPolarization Mode Dispersion)值不为0，反而变大。
图35A和图35B表示专利文献1中所述的现有的其它反射型光循环器的结构。如图35A和图35B中所示，这种反射型光循环器具有3组光纤100及透镜102，双折射板104，法拉第旋转器108，2块双折射板110a、110b，法拉第旋转器112，以及反射镜114。图35A和图35B所示的结构，比之图34A和图34B中所示的结构，虽然元件构成简单化了，但是，由于上述同样理由，仍会产生PMD值不为0的问题。
图36表示专利文献2中所述的先有的反射型光循环器的结构。如图36中所示，这种反射型光循环器具有3组光纤100，双折射板104，4块1/2波长板106(图36中只表示了2块)，法拉第旋转器108，双折射板110，透镜102，以及反射镜114。在图36所示结构中，除反射镜114和透镜102之外，需要3个种类共计7个光学元件(2块双折射板104、110，4块1/2波长板106，以及1个法拉第旋转器108)，反射型光循环器的元件构成变得复杂。由此就产生了反射型光循环器难以小型化和低价格化的问题。此外，由于上述同样理由，会产生PMD值不为0的问题。
图37A和图37B表示专利文献3中所述的现有的反射型光循环器的结构。如图37A和图37B所示，这种反射型光循环器有双折射板104，双折射板105，2块法拉第旋转器108a、108b，双折射板110，2块法拉第旋转器112a、112b，以及反射镜114。在这一结构中，作为正常光通过双折射板104的光，作为异常光通过双折射板105，进而在经反射镜114反射后返回时，作为异常光通过双折射板105，作为正常光通过双折射板104。另一方面，作为异常光通过双折射板104的光，作为正常光通过双折射板105，进而在经反射镜114反射后返回时，作为正常光通过双折射板105，作为异常光通过双折射板104。因此，在图37A和图37B所示结构中，PMD值为0。这样组合的2块双折射板104、105，通常称为萨瓦尔板。萨瓦尔板作为一种元件，用于使相互正交的2种偏振光成分发生无相位差的横向偏移。但是，在使用萨瓦尔板的图37A和图37B所示结构中，除反射镜114和透镜(未图示)之外，需要7个光学元件(3块双折射板104、105、110，以及4个法拉第旋转器108a、108b、112a、112b)，反射型光循环器的元件构成变得复杂。由此就产生了反射型光循环器难以小型化和低价格化的问题。
如上所述，现有的反射型光学部件至少具有下述两个问题之一或者存在元件构成复杂、小型化和低价格化困难的问题，或者存在PMD值不为0。
美国专利第5471340号说明书[专利文献2]美国专利第5930422号说明书 美国专利第6111695号说明书发明内容本发明的目的在于提供一种能简化元件结构且可获得良好的光学特性的反射型光学部件。
为了达成上述目的，反射型光学部件的特征在于，具备将从第1端口入射的光分离成正常光成分的第1光和异常光成分的第2光后射出的第1偏振光分离合波部；将上述第1光的偏振光方位旋转45°，作为第3光射出的第1法拉第旋转部；将上述第2光的偏振光方位反向旋转45°，作为具有与上述第3光的偏振光方位大致平行的偏振光方位的第4光射出的第2法拉第旋转部；使上述第3和第4光透过的偏光镜；反射上述第3和第4光反射出去的反射部；使经上述反射部反射并通过上述偏光镜和第3法拉第旋转部的上述第3光作为异常光透过，使经上述反射部反射并通过上述偏光镜和第4法拉第旋转部的上述第4光作为正常光透过，将上述第3光和上述第4光合波后从第2端口射出的第2偏振光分离合波部。
上述本发明的反射型光学部件的特征在于，上述第1至第4法拉第旋转部由同一磁性光学元件构成。
上述本发明的反射型光学部件的特征在于，上述第1偏振光分离合波部由第1双折射板构成，上述第2偏振光分离合波部由第2双折射板构成，上述第1和第3法拉第旋转部由同一磁性光学元件的同一区域构成，上述第2和第4法拉第旋转部由同一磁性光学元件的同一区域构成。
上述本发明的反射型光学部件的特征在于，上述偏光镜是第3双折射板，上述反射部是2面反射体。
上述本发明的反射型光学部件的特征在于，上述第1和第2偏振光分离合波部由同一双折射板构成，上述第1和第4法拉第旋转部由同一磁性光学元件的同一区域构成，上述第2和第3法拉第旋转部由同一磁性光学元件的同一区域构成。
上述本发明的反射型光学部件的特征在于，至少包含1块使偏振光方位旋转90°的1/2波长板，并且，上述反射部由透镜和反射膜构成。
上述本发明的反射型光学部件的特征在于，上述第1法拉第旋转部和上述第2法拉第旋转部具有相同的材料组成，分别具有磁化方向相互相反的法拉第旋转器。
上述本发明的反射型光学部件的特征在于，上述第1法拉第旋转部包含有在法拉第旋转器的某一区域中进行了单一方向均匀磁化的磁畴A，上述第2法拉第旋转部包含有在上述法拉第旋转器的其它区域中进行了跟上述磁畴A相反方向的均匀磁化的磁畴B。
上述本发明的反射型光学部件的特征在于，上述第1和第2偏振光分离合波部由同一双折射板构成。
上述本发明的反射型光学部件的特征在于，还具有磁场施加机构，施加可变的磁场使上述第1至第4法拉第旋转部的磁化方向反转，以便使上述第1至第4法拉第旋转部的偏振光旋转方向反转。
通过本发明，就可以实现能简化元件结构且可获得良好的光学特性的反射型光学部件。


图1A和图1B是示意性地表示本发明第1实施方式中的反射型光学部件结构的图。
图2A和图2B是可小型化的透镜的结构示例图。
图3A和图3B是关于双折射板光学轴的说明图。
图4是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图5是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图6是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图7A和图7B是示意性地表示本发明第2实施方式中的反射型光学部件结构的图。
图8是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图9是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图10是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图11是表示本发明第2实施方式中的反射型光学部件的变形例的图。
图12是表示本发明第2实施方式中的反射型光学部件的变形例的图。
图13A和图13B是示意性地表示本发明第3实施方式中的反射型光学部件结构的图。
图14是表示通过构成反射型光隔离器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图15是表示通过构成反射型光隔离器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图16是说明本发明第3实施方式中的在反射型光学部件中产生的问题的图。
图17是说明本发明第3实施方式中的在反射型光学部件中产生的问题的图。
图18是表示本发明第3实施方式中的反射型光学部件的变形例的图。
图19是示意性地表示本发明第4实施方式中的反射型光学部件结构的图。
图20A和图20B是表示本发明第4实施方式中的反射型光学部件的法拉第旋转器及永久磁铁的配置的图。
图21是表示通过构成反射型光隔离器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图22是表示通过构成反射型光隔离器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图23是示意性地表示本发明第5实施方式中的反射型光学部件结构的图。
图24是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图25是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图26是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图27是示意性地表示本发明第6实施方式中的反射型光学部件结构的图。
图28是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图29是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图30是表示通过构成反射型光循环器的各个光学元件的光的偏振状态图。
图31A和图31B是示意性地表示本发明第7实施方式中的反射型光学部件结构的图。
图32是从-Z方向观察通过构成反射型光开关的各个光学元件的光在第1状态下的偏振状态的图。
图33是从-Z方向观察通过构成反射型光开关的各个光学元件的光在第2状态下的偏振状态的图。
图34A和图34B是表示专利文献1中所述的现有的反射型光循环器结构的图。
图35A和图35B是表示专利文献1中所述的现有的其它反射型光循环器结构的图。
图36是表示专利文献2中所述的现有的反射型光循环器结构的图。
图37A和图37B是表示专利文献3中所述的现有的反射型光循环器结构的图。
具体实施例方式用图1A至图6说明本发明的第1实施方式的反射型光学部件。图1A和图1B中示意性地表示了本实施方式的反射型光循环器的结构。在图1A和图1B中，取光的行进方向为Z轴，取来自外部的光朝向反射型光循环器所具有的2面反射体(反射部)32的方向为+Z方向。此外，在与Z轴正交的面内，取相互正交的2个方向为X轴和Y轴。图1A表示了从-Y方向看去反射型光循环器的结构，图1B表示了从-X方向看去反射型光循环器的结构。
如图1A和图1B中所示，反射型光循环器1与4条光纤41、42、43、44连接。备光纤41、42、43、44的-Z一侧的端部成为了从外部入射光或向外部射出光的4个光入出射端口P1、P2、P3、P4(图中分别用数字(1)～(4)表示)。在各光纤41、42、43、44的+Z方向，分别配置了透镜51、52、53、54，将从各光纤41、42、43、44射出的发散光变换为平行光。为使反射型光循环器1及收容它的装置小型化，透镜51、52、53、54的小型化就很重要。
图2A示出可小型化的透镜的结构例。如图2A所示，在单模光纤40的前端部熔接着具有与光纤40同轴的圆柱形的折射率分布透镜(GI(Gradient Index梯度指数)透镜)50。GI透镜50的直径跟单模光纤40的直径大致相等(例如125μm)。光纤40和GI透镜50相互结合为一体，起到带透镜光纤的作用。GI透镜50具有与其圆柱轴垂直的端面50a。自光纤40射入GI透镜50的光被变换成平行光后，自端面50a以垂直于端面50a的方向(平行于光纤40和GI透镜50的圆柱轴的方向)射出。与球面透镜等相比，GI透镜50的外径可以做得较小，因而适于作为图1A和图1B所示本实施方式的反射型光循环器1的透镜51、52、53、54来使用。
图2B示出透镜结构的变形例。如图2B所示，以小型的球形透镜55取代GI透镜50来固着在光纤40上的带透镜光纤也适宜于本实施方式。除这些结构之外，也可以使用在前端附近具备扩大纤芯、具有与透镜同样的功能的纤芯扩大区域的纤芯扩大(TBCThermal Expand Core热膨胀纤芯)光纤。
返回到图1A和图1B，在透镜51、53的+Z方向配置了双折射板(偏振光分离合波部)11，在透镜52、54的+Z方向配置了双折射板12。2块双折射板11、12平行于XY面邻接配置，具有垂直于Z轴的光入出射面。这里，虽然光学中的“光入射面”有时候被定义为包含入射光现和分界面法线的面，但是本说明书中所说的“光入出射面”不是上述定义，而是指双折射板11、12(或者其它光学元件)上光的射入/射出面。
图3A和图3B是说明双折射板11的光学轴的图。图3A表示了从-Z方向看去双折射板11的结构，图3B表示了从-X方向看去双折射板11的结构。如图3A和图3B中所示，双折射板11的光学轴0A平行于YZ面配置。光学轴0A与XZ面所成的角度，从-X方向看去，相对于X轴成顺时针约45°。垂直于光入出射面(本例中平行于XY面)11a的入射光分离为正常光和异常光，在相互不同的光路上射出。这时，异常光相对于正常光发生例如图3B中所示的向下方(-Y方向)的轴偏移。以下，如图3A那样，在从-Z方向观察双折射板11所得的图中，+Z方向入射的异常光所发生的向下方的轴偏移，以向下的单箭头C来表示。另一方面，由于双折射板12被配置成光学轴0A与XZ面所成的角度为从-X方向观察相对于X轴逆时针45°，所以异常光相对于正常光，就会发生图3B中向上方的轴偏移(未图示)。因此，从-Z方向观察双折射板12时，+Z方向入射的异常光所发生的向上方的轴偏移，以向上的单箭头C来表示。用于构成双折射板11、12的结晶体有氧化钛(TiO2)、钒酸钇(YVO4)等。双折射板11、12，例如可以是从同样的结晶体按照同样形状截取出来的相同规格的元件，其光学轴0A平行于YZ面邻接配置，并且使异常光的轴偏移方向相反。另外，根据双折射性结晶体的光学特性，图3B所示的光学轴0A的配置中，也可以跟产生图中所示向上方轴偏移的双折射板11组合使用。
返回到图1A和图1B，在双折射板11、12的+Z方向配置了具有非相反性的磁性光学元件一法拉第旋转器20。法拉第旋转器20例如可通过液相外延(LPE)法育成，使用具有在膜成长面垂直方向上呈现易磁化轴的垂直磁化性的磁性石榴石单结晶膜来形成。在法拉第旋转器20的+Y方向端部配置了永久磁铁61，-Y方向端部配置了永久磁铁62。永久磁铁61、62具有方向相逆的磁极。例如，如图中箭头所示，永久磁铁61的磁极指向+Z方向，而永久磁铁62的磁极指向-Z方向。施加到自法拉第旋转器20的大约中央位置至+Y侧区域的磁场，受永久磁铁61的-Z方向的磁场成分的支配。另一方面，施加到自法拉第旋转器20的大约中央位置至-Y侧区域的磁场，受永久磁铁62的+Z方向的磁场成分的支配。通过使施加给双方区域的磁场强度达到或超过法拉第旋转器的饱和磁场，来在施加了-Z方向的磁场的区域中形成单一方向均匀磁化的磁畴A，并在施加了+Z方向的磁场的区域中形成与磁畴A方向相反的均匀磁化的磁畴B。在磁畴A和磁畴B的分界面形成了磁壁I。本例中磁畴A的法拉第旋转角，如果从-Z方向观察，是相对于Z轴成顺时针45°角，磁畴B的法拉第旋转角同样地观察是成逆时针45°角。由于法拉第旋转器20具有非相反性，所以光自法拉第旋转器20的2个光入出射面的任意一个入射，都会保持上述的旋转角条件。另外，并不是让1个法拉第旋转器20发挥2个法拉第旋转部的作用，可以让1个法拉第旋转器作为一侧的法拉第旋转部使用，让另1个法拉第旋转器作为另一侧的法拉第旋转部使用，把两者在Y方向上邻接配置。这种情况下，可以让2个法拉第旋转器具有同样的材料组成。此外，当然也可以使用比永久磁铁的保磁力小、能够反转磁化的半硬质磁铁来代替永久磁铁61、62。
在法拉第旋转器20的+Z方向配置双折射板13。双折射板13可以使用例如与双折射板11、12相同的结晶来制作。如果用图1A、图1B、图3A和图3B中所示坐标系来表示的话，双折射板13的光学轴平行于从-Y方向观察将YZ面相对于Y轴逆时针旋转45°后所成的平面，至少没有包含在平行于双折射板11及双折射板12光学轴的平面内。此外，沿+Z方向射入双折射板13光的异常光会沿-X和-Y两个方向发生轴偏移。在双折射板13的+Z侧可以配置如直角棱镜等2面反射体32。2面反射体32具有经2面反射而改变光路的功能。2面反射体32除了图1A和图1B中所示的直角棱镜之外，也可以用组合了2块反射镜(反射板)的结构。
在本实施方式中，可以使用4个光学元件(3块双折射板11、12、13及1个法拉第旋转器20)来构成反射型光循环器1。即使不使用法拉第旋转器20的磁畴结构，而使用2个法拉第旋转器时，也能够用5个光学元件来构成反射型光循环器1。此外，作为双折射板11、12，可以使用例如从同样的结晶体截取出的相同规格的元件。因此，根据本实施方式，反射型光循环器1的元件结构变得简单，易于小型化和低价格化。
另外，虽然图1A和图1B中使光垂直射入各个元件，但是为防止各个分界面产生的反射光返回，最好是将各个元件相对于入射光倾斜配置。
其次，用图4至图6说明本实施方式的反射型光循环器的动作。图4至图6是从-Z方向观察通过构成反射型光循环器1的各个光学元件的光的偏振状态的图。如图1A和图1B所示，图4至图6的(a)表示了双折射板11、12的-Z侧光入出射面Z1的光偏振状态。图4至图6的(b)表示了双折射板11、12的+Z侧光入出射面Z2的光偏振状态。图4至图6的(c)表示了双折射板13的-Z侧光入出射面Z3的光偏振状态。图4至图6的(d)表示了双折射板13的+Z侧光入出射面Z4的光偏振状态。
在图4至图6中，为易于理解，将自-Z方向所见之双折射板11、12、法拉第旋转器20、双折射板13的状态，以及自-Y方向所见之2面反射体32的状态，一并进行了示意性地图示。
如图1A中实线所示的光线那样，图4表示了自光入出射端口P1射入、经光入出射端口P2射出到外部的光。如图4(a)左侧所示，自光入出射端口P1射入的光L1，射入双折射板(第1双折射板)11，如图4(b)左侧所示，分离为正常光L2a和沿-Y方向轴偏移的异常光L2b，再从双折射板11射出。接着，正常光成分的光L2a射入法拉第旋转器20的磁畴A(第1法拉第旋转部)，异常光成分的光L2b射入法拉第旋转器20的磁畴B(第2法拉第旋转部)。法拉第旋转器20的磁畴A的法拉第旋转角，如果自-Z方向观察，相对于Z轴成+45°角，磁畴B的法拉第旋转角，自-Z方向观察，相对于Z轴成-45°角。如图4(c)左侧所示，光L2a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°的光L3a从法拉第旋转器20射出，光L2b作为偏振光方位逆时针旋转45°的光L3b从法拉第旋转器20射出。由此，光L3a、L3b的偏振光方位就跟与光L3a、L3b的行进方向平行的直线和与双折射板(偏光镜)13的光学轴相平行的直线交叉而形成的平面平行。接着，如图4(d)左侧所示，光L3a、L3b作为射入双折射板13的一侧表面的异常光透过，再分别发生轴偏移，自双折射板13的另一侧表面作为光L4a、L4b射出。光L4a、L4b经2面反射体32反射，如图4(d)右侧所示，作为光路分别发生变更的光L5a、L5b，射入双折射板13的另一侧表面。
如图4(c)右侧所示，光L5a、L5b分别发生轴偏移，自双折射板13的一侧表面作为光L6a、L6b射出。光L6a射入法拉第旋转器20的磁畴A(与光L2a射入同一区域)，光L6b射入法拉第旋转器20的磁畴B(与光L2b射入同一区域)。如图4(b)右侧所示，光L6a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°的光L7a从法拉第旋转器20射出，光L6b作为偏振光方位逆时针旋转45°的光L7b从法拉第旋转器20射出。光L7a射入双折射板(第2双折射板)12，成为异常光，光L7b射入双折射板12，成为正常光。如图4(a)右侧所示，光L7a发生轴偏移后，与光L7b合波成为光L8再从双折射板12射出。光L8射入光入出射端口P2，再射出到外部。
同样地，如图5和图6所示，本实施方式的反射型光循环器1中，来自光入出射端口P1的输入光自光入出射端口P2输出，来自光入出射端口P2的输入光自光入出射端口P3输出，来自光入出射端口P3的输入光自光入出射端口P4输出。
本实施方式中存在具有相互同样的光学特性的双折射板11、12中，作为正常光通过其中之一的光，经2面反射体32反射返回时，作为异常光通过另一块双折射板；反之，作为异常光通过其中之一的光，经2面反射体32反射返回时，作为正常光通过另一块双折射板。此外，光通过法拉第旋转器20后，经2面反射体32反射，到再次射入法拉第旋转器20的过程中，已经分离的2条光的偏振光方位趋于一致。因此，由本实施方式的反射型光循环器1能够使PMD值为0。
其次，用图7A至图12说明本发明的第2实施方式的反射型光学部件。图7A和图7B中示意性地表示了本实施方式的反射型光循环器的构成。图7A和图7B中，取与图1A和图1B相同的坐标系。图7A表示了反射型光循环器于-Y方向所见之构成，图7B表示了反射型光循环器于-X方向所见之构成。如图7A和图7B中所示，本实施方式的反射型光循环器1’连接在排成一列的光纤41、42、43、44上。各条光纤41、42、43、44的-Z一侧的端部，成为了4个光入出射端口P1、P2、P3、P4(图中分别用数字(1)～(4)表示)。光纤41、42、43、44跟熔接于光纤41、42、43、44的+Z一侧端部的GI透镜71、72、73、74，分别结合为一体，起到带透镜光纤的作用。在GI透镜71、72、73、74的+Z方向上配置一块双折射板14。当使用图7A和图7B中所示的坐标系表示时，双折射板14的光学轴平行于从-Y方向观察将YZ面相对于Y轴顺时针旋转45°所成的平面。沿+Z方向射入双折射板14光的异常光，沿+X和-Y两个方向轴偏移。
在双折射板14的+Z方向对应于光入出射端口P2、P4的位置处，配置了使光的偏振光方位旋转90°的1/2波长板22。在1/2波长板22的+Z方向上，配置了法拉第旋转器20。在法拉第旋转器20的+Y方向端部配置了永久磁铁61，在-Y方向端部配置了永久磁铁62。永久磁铁61、62具有方向相逆的磁极。例如，如图中箭头所示，永久磁铁61的磁极指向+Z方向，而永久磁铁62的磁极指向-Z方向。在施加了法拉第旋转器20的-Z方向磁场的区域中，形成了单一方向均匀磁化的磁畴A；在施加了+Z方向磁场的区域中，形成了与磁畴A方向相反的均匀磁化的磁畴B。在磁畴A和磁畴B的分界面形成了磁壁I。本例中磁畴A的法拉第旋转角如果从-Z方向观察，相对于Z轴成顺时针45°角，磁畴B的法拉第旋转角则同样地成逆时针45°角。在法拉第旋转器20的+Z方向上配置了双折射板15。如果用图7A和图7B中所示坐标系来表示的话，双折射板15的光学轴平行于XZ面。从+Z方向射入双折射板15光的异常光，沿-X方向发生轴偏移。双折射板15的+Z方向上配置了透镜34和反射镜36作为反射部。可以将折射率分布型棒形透镜、球形透镜、非球面形透镜等用在透镜34上。反射镜36则是通过在玻璃板上形成全反射膜制成，配置于透镜34的+Z方向上。反射镜36配置于包含平行光射入透镜34时的焦点且与平行光的行进方向垂直的平面内。由此，通过某光路的平行光射入透镜34和反射镜36后，反射光的光路就会被变换到相对于包含上述焦点且平行于平行光行进方向的直线的对称位置处。也可以在透镜34上直接形成全反射膜来取代反射镜36。
本实施方式中，使用4个光学元件(2块双折射板14、15，1块1/2波长板22，以及1个法拉第旋转器20)来构造反射型光循环器1’。即使不使用法拉第旋转器20的磁畴结构，而使用2个法拉第旋转器的时，也能够用5个光学元件来构成反射型光循环器1’。因此，根据本实施方式，反射型光循环器1’的元件构成简单，易于小型化和低价格化。
此外，本实施方式中，4个光入出射端口P1～P4(光纤41～44)能够排成一列，因而具有易于装配的优点。
其次，说明本实施方式的反射型光循环器的动作。图8至图10表示了从-Z方向观察通过构成反射型光循环器1’的各个光学元件的光的偏振状态的图。图8至图10的(a)中表示了图7A和图7B所示的双折射板14的-Z侧光入出射面Z1上光的偏振状态。图8至图10的(b)中表示了双折射板14的+Z侧光入出射面Z2上光的偏振状态。图8至图10的(c)中表示了双折射板15的-Z侧光入出射面Z3上光的偏振状态。图8至图10的(d)中表示了双折射板15的+Z侧光入出射面Z4上光的偏振状态。图8至图10中，为易于理解，将自-Z方向所见之双折射板14、1/2波长板22、法拉第旋转器20、双折射板15、以及反射部(透镜34和反射镜36)的状态，一并进行了示意性地图示。
如图7A中实线所示的光那样，图8表示了自光入出射端口P1射入、经光入出射端口P2射出到外部的光。如图8(a)左侧所示，自光入出射端口P1射入的光L51，射入双折射板14，再如图8(b)左侧所示，分离为正常光L52a和沿+X及-Y两个方向发生轴偏移的异常光L52b，从双折射板14射出。接着，正常光成分的光L52a射入法拉第旋转器20的磁畴A(第1法拉第旋转部)，异常光成分的光L52b射入法拉第旋转器20的磁畴B(第2法拉第旋转部)。这里，光L52a、L52b两者都不通过1/2波长板22。法拉第旋转器20的磁畴A的法拉第旋转角，如果从-Z方向观察，相对于Z轴成+45°角，磁畴B的法拉第旋转角自-Z方向观察，相对于Z轴成-45°角。如图8(c)左侧所示，光L52a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°的光L53a自法拉第旋转器20射出，光L52b作为偏振光方位逆时针旋转45°的光L53b自法拉第旋转器20射出。由此，光L53a、L53b的偏振光方位跟与光L53a、L53b的行进方向平行的直线和与双折射板15的光轴相平行的直线交叉而成的平面垂直。因此，光L53a、L53b射入双折射板15的一侧表面，变为正常光，如图8(d)左侧所示，不发生轴偏移，作为光L54a、L54b自双折射板15的另一侧表面射出。光L54a、L54b通过透镜34，经反射镜36反射，作为如图8(d)右侧所示的光路发生变更的光L55a、L55b，射入双折射板15的另一侧表面。
光L55a、L55b自双折射板15的另一侧表面射入，变为正常光，如图8(c)右侧所示，不发生轴偏移，作为光L56a、L56b自双折射板15的一侧表面射出。光L56a射入法拉第旋转器20的磁畴B(与光L52b射入同一区域)，光L56b射入法拉第旋转器20的磁畴A(与光L52a射入同一区域)。光L56a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°的光从法拉第旋转器20射出，进而射入1/2波长板22，再作为如图8(b)右侧所示的偏振光方位相对于Z轴旋转90°的光L57a射出。光L56b作为偏振光方位顺时针旋转45°的光从法拉第旋转器20射出，进而射入1/2波长板22，再作为偏振光方位相对于Z轴旋转90°的光L57b射出。光L57a射入双折射板14，成为异常光，光L57b射入双折射板14，成为正常光。如图8(a)右侧所示，光L57a发生轴偏移，再与光L57b合波，成为光L58从双折射板14射出。光L58射入光入出射端口P2后，射出到外部。
同样地，如图9和图10所示，本实施方式的反射型光循环器1’中，来自光入出射端口P1的输入光自光入出射端口P2输出，来自光入出射端口P2的输入光自光入出射端口P3输出，来自光入出射端口P3的输入光自光入出射端口P4输出。
本实施方式中，根据透镜34及反射镜36的光路变换，通过2个法拉第旋转部(法拉第旋转器20的磁畴A及磁畴B)之一的入射光，经反射镜36反射再作为反射光返回时通过另一个法拉第旋转部。2个法拉第旋转部的法拉第旋转角大小相同而符号相异，因此结果是光的偏振光方位恢复原样。在双折射板14跟法拉第旋转器20之间的入射光路或者反射光路的任意一个上，配置了1/2波长板22，因此自双折射板14射出的光L52a、L62a、L72a(或者L52b、L62b、L72b)的偏振光方位，跟射入双折射板14的光L57a、L67a、L77a(或者L57b、L67b、L77b)的偏振光方位分别相互正交。因此，作为正常光通过双折射板14的光，经反射镜36反射后返回时，又作为异常光通过；反之，作为异常光通过双折射板14的光经反射镜36反射后返回时，又作为正常光通过。此外，通过法拉第旋转器20后，经反射镜36反射，到再次射入法拉第旋转器20的过程中，分离了的2条光的偏振光方位趋于一致。因此，由本实施方式的反射型光循环器1’能够使PMD值为0。另外，1/2波长板22也可以配置在法拉第旋转器20和双折射板15之间，而不是配置在双折射板14和法拉第旋转器20之间。此外1/2波长板22配置在来自光入出射端口P1、P3的入射光的反射光路上(来自光入出射端口P2的入射光的入射光路上)，但是也可以配置在来自光入出射端口P1、P3的入射光的入射光路上(来自光入出射端口P2的入射光的反射光路上)。
本实施方式中使用了将GI透镜71～74分别熔接于各光纤41～44的前端的带透镜光纤。如果使用没有熔接GI透镜71～74的光纤41～44，则自光纤41～44端部射出的光的展宽角度会变大，自各个光入出射端口P1～P4的光恐怕会发生重叠。因此，最好在光纤41～44上附加透镜功能，以抑制光的展宽角度。也可以将光纤41～44端部的纤芯扩大来替代熔接GI透镜71～74。此外，如图1A和图1B所示那样，透镜51～54当然也可以另行设置。
此外，本实施方式中双折射板14的轴偏移量设定为双折射板15的轴偏移量的 倍，但并不一定限定于此，双折射板14、15的轴偏移量可以相互独立地设定。
将本实施方式的结构作为光隔离器发挥作用时，可以使用偏振玻璃作为偏光镜，取代双折射板15。
图11和图12表示了本实施方式的反射型光循环器的变形例，分别对应于图8和图9。如图11和图12中所示，本变形例的反射型光循环器有光学轴方向跟双折射板14不同的双折射板14’。沿+Z方向射入双折射板14’光的异常光在-Y方向发生轴偏移。双折射板14’的+Z方向上配置了2块1/2波长板23、24。1/2波长板23配置在对应于光入出射端口P1、P3的位置处，将来自+Z方向的入射光的偏振光方位从-Z方向观察顺时针旋转45°。1/2波长板24配置在对应于光入出射端口P2、P4的位置处，将来自+Z方向的入射光的偏振光方位沿上述相反方向旋转45°。
如图11和图12中所示，本变形例的反射型光循环器中，来自光入出射端口P1的入射光从光入出射端口P2射出，来自光入出射端口P2的入射光从光入出射端口P3射出(此处省略详细说明)。此外，来自光入出射端口P3的输入光经光入出射端口P4输出，在此也省略详细图示和说明。
本变形例的反射型光循环器，与如图7A至图10所示的反射型光循环器一样，各光入出射端口等间隔排成一列。由此，反射型光循环器易于装配。
此外在本变形例中，由于已偏振分离的2条光在透镜34内的光路长度大致相等，所以与图7A至图10中所示反射型光循环器相比，能够进一步减低偏振相关损失(PDLPolarization Dependent Loss)。
其次，用图13A至图18说明本发明的第3实施方式的反射型光学部件。图13A和图13B中示意性地表示了本实施方式的反射型光隔离器的构成。图13A和图13B中，取反射型光隔离器所具有的反射膜(反射部)30表面的正交方向为Z轴，取来自外部的光朝向反射膜30的方向为+Z方向。此外，在与Z轴正交的平面内，取相互正交的2个方向为X轴和Y轴。图13A表示反射型光隔离器于-Y方向所见之构成，图13B表示反射型光隔离器于-X方向所见之构成。
如图13A和图13B中所示，反射型光隔离器2与2条光纤41、42相连接。光纤41的-Z一侧的端部成为自外部射入光的光入射端口P1(图中用数字(1)表示)。光纤42的-Z一侧的端部成为使光出射到外部的光出射端口P2(图中用数字(2)表示)。光纤41的+Z方向上配置了将自光纤41射出的发散光变换为平行光的透镜51，光纤42的+Z方向上配置了将平行光变换为会聚光再射入光纤42的透镜52。
透镜51的+Z方向配置了双折射板11，透镜52的+Z方向配置了双折射板12。双折射板11、12的+Z方向上配置了法拉第旋转器20。法拉第旋转器20的+Y方向端部配置了永久磁铁61，-Y方向端部配置了永久磁铁62。永久磁铁61、62具有方向相逆的磁极。例如，如图中箭头所示，永久磁铁61的磁极指向+Z方向，而永久磁铁62的磁极指向-Z方向。在施加了法拉第旋转器20的-Z方向磁场的区域中，形成了单一方向均匀磁化的磁畴A，在施加了+Z方向的磁场的区域中，形成了与磁畴A方向相反的均匀磁化的磁畴B。磁畴A和磁畴B的分界面形成了磁壁I。本例中磁畴A的法拉第旋转角如果从-Z方向观察，相对于Z轴成顺时针45°角，同样地磁畴B的法拉第旋转角成逆时针45°角。由于法拉第旋转器20具有非相反性，所以光自法拉第旋转器20的2个光入出射面的任意一个射入，都会保持上述的旋转角度条件。
法拉第旋转器20的+Z方向上配置偏振玻璃(偏光镜)16。偏振玻璃16使规定的直线偏振光透过，再将与指定光正交的直线偏振光吸收。偏振玻璃16的透射轴平行于从-Z方向观察将X轴相对于Z轴顺时针倾斜45°的方向。偏振玻璃16的+Z方向上配置反射部。由于本例中无需光路变更功能，因而可以在玻璃基板面上蒸镀作为反射膜30的电介质多层膜或者铝等金属薄膜，由此制成反射镜，作为反射部使用。另外，也可以在偏振玻璃16的+Z侧表面上形成反射膜30，用以代替反射镜。
本实施方式使用4个光学元件(2块双折射板11、12，1块偏振玻璃16，及1个法拉第旋转器20)构成反射型光隔离器2。不使用法拉第旋转器20的磁畴结构，即使是用2个法拉第旋转器时，也能够用5个光学元件构成反射型光隔离器2。此外，作为双折射板11、12，可以使用从相同的结晶体截取出来的相同规格的元件。因此，根据本实施方式，反射型光隔离器2的元件构成简单，易于小型化和低价格化。
其次，用图14和图15说明本实施方式的反射型光隔离器的动作。图14和图15是从-Z方向现察通过构成反射型光隔离器2的各个光学元件的光的偏振状态的图。就像图13A和图13B所示那样，图14和图15的(a)表示了双折射板11、12的-Z侧光入出射面Z1的光偏振状态。图14和图15的(b)表示了双折射板11、12的+Z侧光入出射面Z2的光偏振状态。图14和图15的(c)表示了偏振玻璃16的-Z侧光入出射面Z3的光偏振状态。图14和图15中，为易于理解，将自-Z方向所见的双折射板11、12、法拉第旋转器20、偏振玻璃16、以及反射膜30的状态，一并进行了示意性地图示。
图14表示自光入射端口P1射入、经光出射端口P2射出到外部的光。如图14(a)左侧所示，自光入射端口P1射入的光L31，射入双折射板(第1双折射板)11，如图14(b)左侧所示，分离为正常光L32a和沿-Y方向发生轴偏移的异常光L32b，自双折射板11射出。接着，正常光成分的光L32a射入法拉第旋转器20的磁畴A(第1法拉第旋转部)，异常光成分的光L32b射入法拉第旋转器20的磁畴B(第2法拉第旋转部)。法拉第旋转器20的磁畴A的法拉第旋转角如果自-Z方向观察，相对于Z轴成+45°角，磁畴B的法拉第旋转角自-Z方向观察，相对于Z轴成-45°角。如图14(c)左侧所示，光L32a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°的光L33a自法拉第旋转器20射出，光L32b作为偏振方位逆时针旋转45°的光L33b自法拉第旋转器20射出。由此，光L33a、L33b的偏振光方位平行于偏振玻璃(偏光镜)16的透射轴(图中以双箭头表示)。因此，光L33a、L33b透过偏振玻璃16，经反射膜30反射后再次穿过偏振玻璃16，再如图14(c)右侧所示，分别作为光L34a、L34b射出。
光L34a射入法拉第旋转器20的磁畴A，光L34b射入法拉第旋转器20的磁畴B。如图14(b)右侧所示，光L34a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°的光L35a自法拉第旋转器20射出，光L34b作为偏振光方位逆时针旋转45°的光L35b自法拉第旋转器20射出。光L35a射入双折射板(第2双折射板)12，成为异常光，光L35b射入双折射板12，成为正常光。如图14(a)右侧所示，光L35a发生轴偏移，再与光L35b合波成为光L36，自双折射板12射出。光L36射入光出射端口P2后，射出到外部。
图15表示来自光出射端口P2的入射光。如图15(a)右侧所示，来自光出射端口P2的入射光L41射入双折射板(第1双折射板)12，如图15(b)右侧所示，分离为正常光L42a和沿+Y方向发生轴偏移的异常光L42b，经双折射板12射出。接着，正常光成分的光L42a射入法拉第旋转器20的磁畴B(第1法拉第旋转部)，异常光成分的光L42b射入法拉第旋转器20的磁畴A(第2法拉第旋转部)。如图15(c)右侧所示，光L42a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°的光L43a自法拉第旋转器20射出，光L42b作为偏振光方位顺时针旋转45°的光L43b自法拉第旋转器20射出。由此，光L43a、L43b的偏振光方位垂直于偏振玻璃(偏光镜)16的透射轴。因此，光L43a、L43b都被偏振玻璃16吸收，不会透过偏振玻璃16。
在这里，伴随法拉第旋转器20的制造误差或波长温度变化而引起的法拉第旋转角的角度偏移，或者双折射板12的光学轴角度偏移等等，都有可能使光L43a、L43b的偏振光方位不垂直于偏振玻璃16的透射轴，导致一部分光透过偏振玻璃16。如图15(c)左侧所示，光L44a通过偏振玻璃16，经反射膜30反射，再次通过偏振玻璃16后，射入法拉第旋转器20的磁畴B，同样地，光L44b再次通过偏振玻璃16后，射入法拉第旋转器20的磁畴A。如图15(b)左侧所示，光L44a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°的光L45a自法拉第旋转器20射出，光L44b作为偏振光方位顺时针旋转45°的光L45b自法拉第旋转器20射出。光L45a射入双折射板(第2双折射板)11，成为正常光，光L45b射入双折射板11，成为异常光。如图15(a)左侧所示，光L45a不发生轴偏移，作为光L46a自双折射板11射出，光L45b发生轴偏移，再作为光L46b自双折射板11射出。光L46a、L46b的任何一个都不射入光入射端口P1。因此，即使部一部分光透过偏振玻璃16，这些穿透过去的光也不会射入光入射端口P1。这样，可以知道本实施方式的反射型光隔离器2起到了2段型光隔离器的作用。
此外，本实施方式中存在具有相互同样的光学特性的双折射板11、12中，作为正常光通过其中之一的光，经反射膜30反射返回时，又作为异常光通过另一块双折射板；反之，作为异常光通过其中之一的光，经反射膜30反射返回时，又作为正常光通过另一块双折射板。此外，光通过法拉第旋转器20后，经反射膜30反射，到再次射入法拉第旋转器20的过程中，已经分离的2条光的偏振光方位趋于一致。因此，由本实施方式的反射型光隔离器2既能使PMD值为0，同时又具备2段型结构，获得高隔离性。
另外，图13A和图13B中，偏振玻璃16和反射膜30表示为互相平行；而实际上，偏振玻璃16和反射膜30配置为不互相平行。图16表示偏振玻璃16和反射膜30互相平行配置的反射型光隔离器2’。如图16所示，把偏振玻璃16和反射膜30互相平行配置的话，来自光出射端口P2的光经偏振玻璃16的光入出射面反射成为反射光，或者经过偏振玻璃16时散射成为散射光，再射入光入射端口P1(图16中的光L201、L202)。因此，反射型光隔离器2’会产生难以获得高隔离性的问题。
此外，反射型光隔离器2’中，有经偏振玻璃16的光入出射面反射后的反射光或经偏振玻璃16散射后的散射光，跟经反射膜30反射后的反射光之间发生干涉，出现波长特性不稳定的问题。图17是表示反射型光隔离器2、2’的逆向损失的波长特性的图。图17的横轴表示波长(nm)，纵轴表示逆向损失(dB)。图中的线a表示一个将偏振玻璃16的+Z侧表面和反射膜30的光反射面之间的距离设为0mm，同时偏振玻璃16和反射膜30平行配置的反射型光隔离器2’的逆向损失的波长特性。此外线b表示一个将偏振玻璃16的+Z侧表面和反射膜30的光反射面之间的间距设为0.16mm，同时偏振玻璃16和反射膜30相互之间成5°角配置的反射型光隔离器2的逆向损失的波长特性。如图17所示，反射型光隔离器2一般来说可以获得比反射型光隔离器2’高的逆向损失。此外，线a所示波形中有波纹发生，相对于反射型光隔离器2’的逆向损失的波长特性的不稳定性，反射型光隔离器2的逆向损失的波长特性较为稳定。
象这样，为获得高隔离性，偏振玻璃16和反射膜30相互不平行配置的同时，两者的间隔也需要尽可能地加宽。
其次，说明本实施方式的反射型光隔离器结构的变形例。图18表示本变例的反射型光隔离器2”。如图18所示，本变形例中使用具有楔形的楔形双折射结晶18取代偏振玻璃16作为偏光镜。楔形双折射结晶18的-Z侧表面大致平行于双折射板11、12以及法拉第旋转器20的光入出射面配置。楔形双折射结晶18的+Z侧表面配置了反射膜30，反射膜30可以在例如楔形双折射结晶18的+Z侧表面上直接成膜。由于楔形双折射结晶18的+Z侧表面跟-Z侧表面不平行，所以反射膜30的光反射面跟双折射板11、12及法拉第旋转器20的光入出射面不平行。射入楔形双折射结晶18的-Z侧表面的光被分离为正常光和异常光。正常光和异常光经反射膜30反射，再自楔形双折射结晶18的-Z侧表面向相互不同的方向射出。由此，能够提取出单向的偏振光成分，因而楔形双折射结晶18作为偏光镜发挥作用。
本变形例中即使将双折射板11、12的光入出射面、法拉第旋转器的光入出射面、以及楔形双折射结晶18的-Z侧表面相互平行配置，反射膜30的光反射面跟它们也是不平行的。因此，来自光出射端口P2的光经反射膜30反射后的反射光L211、双折射板12的-Z侧光入出射面上反射后的反射光L212、经法拉第旋转器20的-Z侧光入出射面反射后的反射光L213、以及经楔形双折射结晶18的-Z侧表面反射后的反射光L214等光的行进方向各不相同。因此不会发生干涉等问题，可以获得具有高隔离性的反射型光隔离器2”。此外本变形例中可以在楔形双折射结晶18的+Z侧表面上直接形成反射膜30。由此，本变形例有利于减少反射型光隔离器2”的部件数量，实现小型化。
其次，用图19至图22说明本发明的第4实施方式的反射型光学部件。图19示意性地表示了本实施方式的反射型光隔离器的构成。图19中，取光的行进方向为Z轴，取来自外部的光朝向反射型光隔离器所具有的反射板(反射部)36a、36b的方向为+Z方向。此外，在与Z轴正交的平面内，取相互正交的2个方向为X轴和Y轴。
如图19所示，反射型光隔离器4连接在2条光纤41、42上。光纤41的-Z一侧的端部成为光自外部射入的光入射端口P1(1)。光纤42的-Z一侧的端部成为光出射到外部的光出射端口P2(2)。光纤41的+Z方向上配置了将自光纤41射出的发散光变换为平行光的透镜51，光纤42的+Z方向上配置了将平行光变换为会聚光再射入光纤42的透镜52。
透镜51、52的+Z方向配置了双折射板17。双折射板17有平行于从+Y方向观察将X轴相对于Y轴逆时针倾斜45°后的方向的光学轴0A。双折射板17的+Z方向上配置了法拉第旋转器20。在靠近法拉第旋转器20的地方可以配置给法拉第旋转器20施加规定的磁场的永久磁铁。
图20A和图20B表示法拉第旋转器及永久磁铁的配置。图20A表示于+Y方向观察所见的法拉第旋转器及永久磁铁的配置，图20B表示于+Z方向观察所见的法拉第旋转器及永久磁铁的配置。图20A和图20B中一并表示了永久磁铁的磁化方向。如图20A和图20B所示，靠近法拉第旋转器20的+Y方向配置了3块永久磁铁63、64、65。永久磁铁63、64、65自+X侧依次顺序排列。永久磁铁63、65的磁化方向为+Z方向，永久磁铁64的磁化方向为-Z方向。由此，如图19所示，法拉第旋转器20的+X侧及-X侧形成了-Z方向均匀磁化了的磁畴A，法拉第旋转器20的中夹部位附近形成了+Z方向均匀磁化了的磁畴B(图19中箭头表示磁化方向)。即，法拉第旋转器20有夹着磁畴B并在其两侧形成的磁畴A的3磁畴构造。自光入射端口P1射入，作为正常光通过双折射板17的光，射入法拉第旋转器20的磁畴B，作为异常光通过双折射板17的光，射入法拉第旋转器20的磁畴A。此外，自光出射端口P2射入，作为正常光通过双折射板17的光，射入法拉第旋转器20的磁畴A，作为异常光通过双折射板17的光，射入法拉第旋转器20的磁畴B。
法拉第旋转器20的+Z方向上配置偏振玻璃(偏光镜)16。偏振玻璃16使规定的直线偏振光透过，而将与其正交的直线偏振光吸收。偏振玻璃16的透射轴大致平行于从-Z方向观察将X轴相对于Z轴顺时针倾斜45°后的方向。偏振玻璃16的+Z方向上配置反射部。反射部有各自光反射面大致相互垂直配置的2块反射板36a、36b，以便通过2面反射改变入射光的光路。反射板36a的光反射面配置为大致平行于从+Y方向观察将YZ面相对于Y轴逆时针倾斜45°所成平面，反射板36b的光反射面配置为大致平行于从+Y方向观察将YZ面相对于Y轴顺时针倾斜45°所成平面。
其次，用图21和图22说明本实施方式的反射型光隔离器的动作。图21和图22是从-Z方向观察通过构成反射型光隔离器4的各个光学元件的光的偏振状态的图。图21和图22的(a)表示了图19所示双折射板17的-Z侧光入出射面Z1的光的偏振状态。图21和图22的(b)表示了双折射板17的+Z侧光入出射面Z2的光的偏振状态。图21和图22的(c)表示了偏振玻璃16的-Z侧光入出射面Z3的光的偏振状态。图21和图22中，为易于理解，将自-Z方向所见之双折射板17、法拉第旋转器20、偏振玻璃16的状态，以及自+Y方向所见之反射板36a、36b的状态，一并进行了示意性地图示。
如图19中实线所示的光那样，图21表示自光入射端口P1射入、经光出射端口P2射出到外部的光。如图21(a)下侧所示，自光入射端口P1进入的光L101射入双折射板17。如图21(b)下侧所示，光L101分离为正常光L102a和沿+X方向发生轴偏移的异常光L102b，经双折射板17射出。正常光成分的光L102a射入法拉第旋转器20的磁畴B(第1法拉第旋转部)，异常光成分的光L102b射入法拉第旋转器20的磁畴A(第2法拉第旋转部)。法拉第旋转器20的磁畴A的法拉第旋转角如果自-Z方向观察，相对于Z轴成+45°角，磁畴B的法拉第旋转角自-Z方向观察，相对于Z轴成-45°角。如图21(c)下侧所示，光L102a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°后的光L103a从法拉第旋转器20射出，光L102b作为偏光振方位顺时针旋转45°后的光L103b自法拉第旋转器20射出。由此，光L103a、L103b的偏振光方位平行于偏振玻璃16的透射轴(图中双箭头表示)。因此，光L103a、L103b通过偏振玻璃16，依次经反射板36a、36b反射，再次透过偏振玻璃16，如图21(c)上侧所示，作为光L104a、L104b分别射出。
光L104a射入法拉第旋转器20的磁畴B(第3法拉第旋转部)，光L104b射入法拉第旋转器20的磁畴A(第4法拉第旋转部)。这里，光L104a射入的磁畴B与光L102a射入的磁畴B形成于同一区域，光L104b射入的磁畴A与光L102b射入的磁畴A形成于不同区域。如图21(b)上侧所示，光L104a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°后的光L105a自法拉第旋转器20射出，光L104b作为偏振光方位顺时针旋转45°后的光L105b自法拉第旋转器20射出。光L105a、L105b分别射入双折射板17，光L105a作为异常光通过双折射板17，光L105b作为正常光通过双折射板17。如图21(a)上侧所示，光L105a在-X方向发生轴偏移后与光L105b合波，成为光L106，经双折射板17射出。光L106射入光出射端口P2，再射出到外部。
图22表示了如图19中虚线所示的光那样自光出射端口P2射入的光。如图22(a)上侧所示，自光出射端口P2进入的光L111，射入双折射板17。如图22(b)上侧所示，光L111分离为正常光L112a和沿+X方向发生轴偏移的异常光L112b，经双折射板17射出。正常光成分的光L112a射入法拉第旋转器20的磁畴A，异常光成分的光L112b射入法拉第旋转器20的磁畴B。如图22(c)上侧所示，光L112a作为从-Z方向观察的偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°后的光L113a经法拉第旋转器20射出，光L112b作为偏振光方位逆时针旋转45°后的光L113b自法拉第旋转器20射出。由此，光L113a、L113b的偏振光方位垂直于偏振玻璃16的透射轴。因此，光L113a、L113b都被偏振玻璃16吸收，不会穿过偏振玻璃16。
这里，伴随法拉第旋转器20的制造误差或波长温度变化而引起的法拉第旋转角的角度偏移，或者双折射板17的光学轴角度偏移等等，都有可能使光L113a、L113b的偏振光方位不垂直于偏振玻璃16的透射轴，导致一部分光穿过偏振玻璃16。如图22(c)下侧所示，光L114a穿过偏振玻璃16，经反射板36b、36a反射，再次穿过偏振玻璃16后，射入法拉第旋转器20的磁畴A，同样地，光L114b再次穿过偏振玻璃16后，射入法拉第旋转器20的磁畴B。如图22(b)下侧所示，光L114a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°后的光L115a自法拉第旋转器20射出，光L114b作为偏振光方位逆时针旋转45°后的光L115b自法拉第旋转器20射出。光L115a、L115b分别射入双折射板17，光L115a作为正常光通过双折射板17，光L115b作为异常光通过双折射板17。如图22(a)下侧所示，光L115a不发生轴偏移，作为光L116a，经双折射板17射出；光L115b在-X方向发生轴偏移后，作为光L116b，经双折射板17射出。光L116a、L116b的任何一个都不射入光入射端口P1。因此，即使一部分光通过偏振玻璃16，这些穿透过去的光也不会射入光入射端口P1。这样一来，可以知道本实施方式的反射型光隔离器4能够起到2段型光隔离器的作用。
本实施方式可以使用3个光学元件(1块双折射板17，1个法拉第旋转器20，以及1块偏振玻璃16)来构造反射型光隔离器4。因此，根据本实施方式，反射型光隔离器4的元件构成简单，易于小型化和低价格化。与上述第3实施方式的反射型光隔离器2相比，虽然需要进行2面反射的2块反射板36a、36b，但是双折射板仅需1块。此外，经各端口P1、P2的入出射光相对于双折射板17的入出射角度大致相等，因此可以近似相互平行地配置光纤41、42。由此，反射型光隔离器4能够进一步小型化。此外，本实施方式的反射型光隔离器4虽然元件构造简单，但仍具有2段型结构。因此，能够实现高隔离性的反射型光隔离器4。
此外，本实施方式中，作为正常光通过双折射板17的光，经反射板36a、36b反射返回时，作为异常光通过双折射板17；反之，作为异常光通过双折射板17的光经反射板36a、36b反射返回时，作为正常光通过双折射板17。此外，光通过法拉第旋转器20后，经反射板36a、36b反射，到再次射入法拉第旋转器20的过程中，已经分离的2条光的偏振方位趋于一致。因此，根据本实施方式，可以使PMD值极小，能实现偏振不相关型的反射型光隔离器4。
其次，用图23至图26说明本发明的第5实施方式的反射型光学部件。图23示意性地表示了本实施方式的反射型光循环器的构成。如图23所示，反射型光循环器5与4条光纤41、42、43、44连接。各条光纤41、42、43、44都配置于平行于XZ面的平面内，且配置成大致互相平行。光纤43配置于最靠近+X侧，在光纤43的-X侧等间隔地顺序排列光纤41、42、44。各条光纤41、42、43、44的-Z一侧的端部，构成了4个光入出射端口P1、P2、P3、P4(图中分别用数字(1)～(4)表示)。在各条光纤41、42、43、44的+Z一侧的端部分别熔接了透镜51、52、53、54。光纤41及透镜51结合为一体，起到带透镜光纤的作用。同样地，光纤42、43、44及透镜52、53、54分别相互结合为一体，起到带透镜光纤的作用。
透镜51、52、53、54的+Z方向配置了双折射板17。双折射板17有从-Y方向观察平行于将X轴相对于Y轴逆时针倾斜45°后的方向的光学轴0A。
双折射板17的+Z方向配置了法拉第旋转器20。可以在例如靠近法拉第旋转器20的地方配置给法拉第旋转器20施加规定分布的磁场的永久磁铁(未图示)。由永久磁铁施加的磁场在法拉第旋转器20上形成了7磁畴构造。光自光入出射端口P1射入，作为正常光通过双折射板17后，会射入法拉第旋转器20的磁畴B，作为异常光通过双折射板17的光，则会射入法拉第旋转器20的磁畴A。自光入出射端口P2射入，作为正常光通过双折射板17的光，会射入法拉第旋转器20的磁畴A，作为异常光通过双折射板17的光，会射入法拉第旋转器20的磁畴B。自光入出射端口P3射入，作为正常光通过双折射板17的光，会射入法拉第旋转器20的磁畴B，作为异常光通过双折射板17的光，会射入法拉第旋转器20的磁畴A。自光入出射端口P4射入，作为正常光通过双折射板17的光，射入法拉第旋转器20的磁畴A，作为异常光通过双折射板17的光，会射入法拉第旋转器20的磁畴B。
法拉第旋转器20的+Z方向上配置了双折射板19。双折射板19的光学轴0A平行于从-Z方向观察将XZ面相对于Z轴逆时针倾斜45°后所成平面。双折射板19的+Z方向上配置了通过2面反射改变光路的反射板36a、36b。
其次，说明本实施方式的反射型光循环器的动作。图24至图26是从-Z方向观察通过构成反射型光循环器5的各个光学元件的光的偏振状态的图。图24至图26的(a)表示了图23所示双折射板17的-Z侧光入出射面Z1的光偏振状态。图24至图26的(b)表示了双折射板17的+Z侧光入出射面Z2的光偏振状态。图24至图26的(c)表示了双折射板19的-Z侧光入出射面Z3的光偏振状态。图24至图26的(d)表示了双折射板19的+Z侧光入出射面Z4的光偏振状态。图24至图26中，为易于理解，将自-Z方向所见之双折射板17、法拉第旋转器20、双折射板19的状态，以及自-Y方向所见之反射板36a、36b的状态，一并进行了示意性地图示。
如图23中实线所示的光那样，图24表示了自光入出射端口P1射入、经光入出射端口P2射出到外部的光。如图24(a)左侧所示，自光入出射端口P1进入的光L121，射入双折射板17。如图24(b)左侧所示，光L121分离为正常光L122a和沿+X方向发生轴偏移的异常光L122b，经双折射板17射出。正常光成分的光L122a射入法拉第旋转器20的磁畴B，异常光成分的光L122b射入法拉第旋转器20的磁畴A。法拉第旋转器20的磁畴A的法拉第旋转角如果自-Z方向观察，相对于Z轴成+45°角，磁畴B的法拉第旋转角自-Z方向观察，相对于Z轴成-45°角。如图24(c)左侧所示，光L122a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°后的光L123a经法拉第旋转器20射出，光L122b作为偏振光方位顺时针旋转45°后的光L123b自法拉第旋转器20射出。由此，光L123a、L123b的偏振光方位垂直于与光L123a、L123b的行进方向相平行的直线和与双折射板19的光学轴相平行的直线交叉形成的平面。光L123a、L123b作为正常光射入双折射板19的一侧表面，如图24(d)左侧所示，不发生轴偏移，自双折射板19的另一侧表面作为光L124a、L124b射出。光L124a、L124b经反射板36a、36b反射，如图24(d)右侧所示，作为光路分别发生变更了的光L25a、L25b，射入双折射板19的另一侧表面。
如图24(c)右侧所示，光L125a、L125b不发生轴偏移，作为光L126a、L126b自双折射板19的一侧表面射出。光L126a射入法拉第旋转器20的磁畴B，光L126b射入法拉第旋转器20的磁畴A。这里，光L126a射入的磁畴B与光L122a射入的磁畴B形成于同一区域，光L126b射入的磁畴A与光L122b射入的磁畴A形成于不同区域。如图24(b)右侧所示，光L126a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°后的光L127a自法拉第旋转器20射出；光L126b作为偏振光方位顺时针旋转45°后的光L127b自法拉第旋转器20射出。光L127a、L127b分别射入双折射板17，光L127a作为异常光通过双折射板17，光L127b再作为正常光通过双折射板17。如图24(a)右侧所示，光L127a沿-X方向发生轴偏移后，与光L127b合波，成为光L128，自双折射板17射出。光L128射入光入出射端口P2后，射出到外部。
同样地，如图25和图26所示，本实施方式的反射型光循环器5中，来自光入出射端口P1的入射光自光入出射端口P2射出，来自光入出射端口P2的入射光自光入出射端口P3射出，来自光入出射端口P3的入射光自光入出射端口P4射出。
本实施方式可以使用3个光学元件(2块双折射板17、19，以及1个法拉第旋转器20)来构造反射型光循环器5。因此，根据本实施方式，反射型光循环器5的元件构成极为简单，易于小型化和低价格化。此外，由于光纤41、42、43、44可以相互平行地配置于同一平面内，有可能把多个反射型光循环器5邻接排列(例如沿±Y方向)，实现阵列化。
另外，本实施方式的反射型光循环器5有与4个光入出射端口P1～P4相连接的结构，但该结构也可以是连接3个或者5个以上的光入出射端口。例如，在连接3个光入出射端口的结构中，法拉第旋转器20包含5磁畴构造即可。
其次，用图27至图30说明本发明的第6实施方式的反射型光学部件。图27示意性地表示了本实施方式生成的反射型光循环器的构成。如图27所示，反射型光循环器6与4条光纤41、42、43、44相连接。同第5实施方式一样，各条光纤41、42、43、44都配置于平行于XZ面的平面内，且配置成大致互相平行。光纤43配置于最靠近+X侧，在光纤43的-X侧等间隔地顺序排列光纤41、42、44。各条光纤41、42、43、44的-Z一侧的端部，构成了4个光入出射的端口P1、P2、P3、P4(图中分别用数字(1)～(4)表示)。在各条光纤41、42、43、44的+Z一侧的端部分别熔接着透镜51、52、53、54。
透镜51、52、53、54的+Z方向配置了双折射板17。双折射板17有-Y方向观察平行于从将X轴相对于Y轴逆时针倾斜45°后的方向的光学轴0A(图27中以双箭头表示光学轴0A的指向)。
双折射板17的+Z方向配置了法拉第旋转器20。在法拉第旋转器20上通过永久磁铁(未图示)施加磁场形成了7磁畴结构。光自光入出射端口P1射入，作为正常光通过双折射板17后，射入法拉第旋转器20的磁畴B，作为异常光通过双折射板17的光，则射入法拉第旋转器20的磁畴A。自光入出射端口P2射入，作为正常光通过双折射板17的光，射入法拉第旋转器20的磁畴A，作为异常光通过双折射板17的光，则射入法拉第旋转器20的磁畴B。自光入出射端口P3射入，作为正常光通过双折射板17的光，射入法拉第旋转器20的磁畴B，作为异常光通过双折射板17的光，则射入法拉第旋转器20的磁畴A。自光入出射端口P4射入，作为正常光通过双折射板17的光，射入法拉第旋转器20的磁畴A，作为异常光通过双折射板17的光，则射入法拉第旋转器20的磁畴B。
法拉第旋转器20的+Z方向上配置了1/2波长板25。1/2波长板25配置为能够使+Z方向射入的光的偏振光方位自-Z方向观察顺时针旋转45°。1/2波长板25的+Z方向上配置了双折射板27。双折射板27有从-Y方向观察平行于将X轴相对于Y轴顺时针倾斜45°后的方向的光学轴0A。双折射板27中所用元件规格与双折射板17相同。双折射板27的+Z方向上配置了通过2面反射改变光路的反射板36a、36b。
其次，说明本实施方式的反射型光循环器的动作。图28至图30是从-Z方向观察通过构成反射型光循环器6的各个光学元件的光的偏振状态的图。图28至图30的(a)表示如图27中所示的双折射板17的-Z侧光入出射面Z1上光的偏振状态。图28至图30的(b)表示了双折射板17的+Z侧光入出射面Z2上光的偏振状态。图28至图30的(c)表示了双折射板27的-Z侧光入出射面Z3上光的偏振状态。图28至图30的(d)表示了双折射板27的+Z侧光入出射面Z4上光的偏振状态。图28至图30中，为易于理解，将自-Z方向所见之双折射板17、法拉第旋转器20、1/2波长板25、及双折射板27的状态，以及自-Y方向所见之反射板36a、36b的状态，一并进行了示意性地图示。
如图27中实线所示的光那样，图28中表示了自光入出射端口P1射入、经光入出射端口P2出射到外部的光。如图28(a)左侧所示，自光入出射端口P1进入的光L151，射入双折射板17。如图28(b)左侧所示，光L151分离为正常光L152a和沿+X方向发生轴偏移的异常光L152b，经双折射板17射出。正常光成分的光L152a射入法拉第旋转器20的磁畴B(第1法拉第旋转部)，异常光成分的光L152b射入法拉第旋转器20的磁畴A(第2法拉第旋转部)。法拉第旋转器20的磁畴A的法拉第旋转角如果自-Z方向观察，相对于Z轴成+45°角，磁畴B的法拉第旋转角自-Z方向观察，相对于Z轴成-45°角。光L152a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°后的光经法拉第旋转器20射出后，进一步射入1/2波长板25，如图8(c)左侧所示，作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°后的光L153a射出。光L152b作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°后的光经法拉第旋转器20射出，再进一步射入1/2波长板25，作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°后的光L153b射出。由此，光L153a、L153b的偏振光方位垂直于与光L153a、L153b的行进方向相平行的直线和与双折射板27的光学轴相平行的直线相交形成的平面。光L153a、L153b作为正常光射入双折射板27的一侧表面，如图28(d)左侧所示，不发生轴偏移，作为光L154a、L154b自双折射板27的另一侧表面射出。光L154a、L154b经反射板36a、36b反射，如图28(d)右侧所示，分别作为光路发生改变的光L155a、L155b，射入双折射板27的另一侧表面。
如图28(c)右侧所示，光L155a、L155b不发生轴偏移，作为光L156a、L156b自双折射板27的一侧表面射出，再射入1/2波长板25。光L156a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°后的光先自1/2波长板25射出，再进一步射入法拉第旋转器20的磁畴B，如图28(b)右侧所示，作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°后的光L157a射出。光L156b作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴逆时针旋转45°后的光先自1/2波长板25射出，再进一步射入法拉第旋转器20的磁畴A，作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°后的光L157b射出。这里，光L156a射入的磁畴B与光L152a射入的磁畴B形成于同一区域，光L156b射入的磁畴A与光L152b射入的磁畴A形成于不同区域。光L157a、L157b分别射入双折射板17，光L157a作为异常光通过双折射板17，光L157b作为正常光通过双折射板17。如图28(a)右侧所示，光L157a在-X方向发生轴偏移后与光L157b合波，成为光L158，经双折射板17射出。光L158射入光入出射端口P2后，射出到外部。
同样地，如图29和图30所示，本实施方式的反射型光循环器6中，来自光入出射端口P1的入射光自光入出射端口P2射出，来自光入出射端口P2的入射光自光入出射端口P3射出，来自光入出射端口P3的入射光自光入出射端口P4射出。
本实施方式可以使用4个光学元件(2块双折射板17、27，1个法拉第旋转器20，以及1块1/2波长板25)来构造反射型光循环器6。反射型光循环器6与上述第5实施方式的反射型光循环器5相比，虽然需要新加1块1/2波长板25，但是2块双折射板17、27能够使用同样规格的元件。因此，由本实施方式，反射型光循环器6的元件构成变得极为简单，易于小型化和低价格化。此外，由于光纤41、42、43、44相互平行且在同一平面内配置，有可能把多个反射型光循环器6邻接排列(例如沿±Y方向)，实现阵列化。
另外，本实施方式的反射型光循环器5具有与4个光入出射端口P1～P4相连接的结构，但该结构也可以连接3个或者5个以上的光入出射端口。例如，在连接3个光入出射端口的结构中，法拉第旋转器20包含5磁畴构造即可。
其次，用图31A至图33说明本发明的第7实施方式的反射型光学部件。图31A和图31B示意性地表示了本实施方式的反射型光开关的构成。图31A表示反射型光开关10于-Y方向所见之构成，图31B表示了反射型光开关10于-X方向所见之构成。如图31A和图31B中所示，反射型光开关10具有在第1实施方式的反射型光循环器1的构成的基础上附加给法拉第旋转器20施加可变磁场并使磁化反转的磁场施加机构71、72的结构。
反射型光开关10可以连接7条光纤41、42、43、45、46、47、48。光纤41、42、43按此顺序在XZ面的平行面内沿+X方向以规定栅距P邻接配置。各条光纤41、42、43的-Z一侧的端部，分别构成光入射端口P1、P2、P3(图中分别用数字(1)、(2)、(3)表示)，外部光由此射入。此外，光纤45、46、47、48照此顺序在XZ面的平行面内朝向-X方向以规定栅距P邻接配置。相对于输入侧光纤41，输出侧光纤45的位置在-X及-Y方向只偏移规定数量的栅距。光纤45、46、47、48的-Z一侧的端部，构成光出射端口P11、P12、P13、P14(图中分别用数字(11)、(12)、(13)、(14)表示)。在光纤41～43的+Z方向，分别配置了将自光纤41～43射出的发散光变换为平行光的透镜51～53。在光纤45～48的+Z方向，分别配置了将射入光纤45～48的平行光变换为聚焦光的透镜55～58。为使反射型光开关10及收容它的装置达到小型化，透镜51～52及透镜55～58的小型化变得很重要。在本实施方式中使用图2A和图2B所示的可小型化的透镜。
法拉第旋转器20的-Y方向上配置了磁场施加机构71，+Y方向上配置了磁场施加机构72。磁场施加机构71有线圈71a、贯穿线圈71a并与之结合为一体的半硬质磁铁71b、71c。半硬质磁铁71b、71c配置成使得法拉第旋转器20的-Y侧区域处在半硬质磁铁71b、71c的两个端部部位的间隙中。
半硬质磁铁71b、71c保磁力比永久磁铁小，通过给线圈71a通电，施加反方向磁场，能够反转磁化。半硬质磁铁71b、71c具有即使停止给线圈71a通电，也能够保持线圈71a通电时的磁化状态的自己保持型的特性。由此，以规定的电流电平(例如100mA左右)和规定的时间(例如1ms左右)的电流脉冲供给线圈71a，通过切换该电流的流向即可切换半硬质磁铁71b、71c的间隙中磁场指向。
同样地，磁场施加机构72有线圈72a、贯穿线圈72a并与之结合为一体的半硬质磁铁72b、72c。半硬质磁铁72b、72c配置成使得法拉第旋转器20的+Y侧区域处在半硬质磁铁72b、72c的两个端部部位的间隙中。
另外，也可以使用由坡莫合金等软磁性材料生成的磁轭来代替半硬质磁铁71b、71c、72b、72c。这种情况下，其特征在于，它不具有自己保持功能，必须不断地供给电流，但能够获得高速响应。
图31B表示给线圈71a供给规定的电流脉冲，在半硬质磁铁71b、71c的间隙中产生如箭头α所示的指向+Z方向的磁场这一状态。此外，图31B也表示了给线圈72a供给规定的电流脉冲，在半硬质磁铁72b、72c的间隙中产生如箭头β所示的指向-Z方向的磁场。
施加到自法拉第旋转器20的大约中央位置至+Y侧区域的磁场，受半硬质磁铁72b、72c的影响，+Z方向的磁场成分占主导地位。另一方面，施加到法拉第旋转器20的大约中央位置至-Y侧区域的磁场，受半硬质磁铁71b、71c的的影响，-Z方向的磁场成分占主导地位。施加给两个区域的磁场强度超过法拉第旋转器的饱和磁场后，受+Z方向的磁场影响的区域中，形成了单一方向均匀磁化的磁畴A，受-Z方向的磁场影响的区域中，形成了与磁畴A方向相反的均匀磁化的磁畴B。磁畴A和磁畴B之间，就形成了大致平行于XZ面的分界面磁壁I。本实施方式中磁畴A的法拉第旋转角如果从-Z方向观察，相对于Z轴成顺时针45°角，同样地，磁畴B的法拉第旋转角则成逆时针45°角。另外，由于本实施方式的法拉第旋转器20跟第1实施方式的法拉第旋转器20的组成不同，获得同样偏振光旋转方向的磁化方向相反。
如果给线圈71a提供与形成图31B中所示状态的电流脉冲方向相反的电流脉冲，半硬质磁铁71b、71c的间隙中就能够产生与箭头β方向相反的指向+Z方向的磁场。此外，如果给线圈72a提供与形成图31B中所示状态的电流脉冲方向相反的电流脉冲，半硬质磁铁72b、72c的间隙中就能够产生与箭头α方向相反的指向-Z方向的磁场。由此，自法拉第旋转器20的大约中央位置至-Y侧区域中，形成了磁化方向反转的磁畴A，包夹着磁壁I，自法拉第旋转器20的大约中央位置至+Y侧区域中形成了磁化方向反转的磁畴B。因此，各区域中偏振光旋转方向分别反转。
根据本实施方式可以使用4个光学元件(3块双折射板11、12、13及1个法拉第旋转器20)构成反射型光开关10。因此，反射型光开关10的元件构成简单，易于小型化和低价格化。
其次，用图32和图33说明本实施方式的反射型光开关10的动作。图32和图33是从-Z方向观察通过构成反射型光开关10的各个光学元件的光的偏振状态的图。图32和图33中，例示了从3个光入射端口P1、P2、P3中的光入射端口P1的入射光。图32和图33的(a)表示了如图31A和图31B所示的双折射板11、12的-Z侧光入出射面Z1的光偏振状态。图32和图33的(b)表示了双折射板11、12的+Z侧光入出射面Z2的光偏振状态。图32和图33的(c)表示了双折射板13的-Z侧光入出射面Z3的光偏振状态。图32和图33的(d)表示了双折射板13的+Z侧光入出射面Z4的光偏振状态。
图32和图33中，为易于理解，将自-Z方向所见之双折射板11、12、法拉第旋转器20、双折射板13的状态，以及自-Y方向所见之2面反射体32的状态，一并进行了示意性地图示。此外，图32和图33的(a)～(d)中为表示各光的位置，显示了假想的方格。此外，各光的偏振光方位用双箭头表示。
首先用图32来说明由磁场施加机构71、72在法拉第旋转器20的+Y侧区域形成磁畴A(第1磁畴)，在-Y侧区域形成磁畴B(第2磁畴)的状态(第1状态)下来自光入射端口P1的入射光的状态。如图31A和图31B中实线和虚线所示的光那样，图32表示了自光入射端口P1射入、经光出射端口P11射出到外部的光。如图32(a)左侧所示，自光入射端口P1进入的光L181，射入双折射板(第1双折射板)11，如图32(b)左侧所示，分离为正常光L182a(第1光)和向箭头C1方向发生轴偏移的异常光L182b(第2光)，自双折射板11射出。接着，正常光成分的光L182a射入法拉第旋转器20的磁畴A(第1法拉第旋转部)，异常光成分的光L182b射入法拉第旋转器20的磁畴B(第2法拉第旋转部)。如图32(c)左侧所示，光L182a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°后的光L183a(第3光)自法拉第旋转器20射出，光L182b作为偏振光方位逆时针旋转45°后的光L183b(第4光)自法拉第旋转器20射出。由此，光L183a、L183b的偏振光方位平行与与光L183a、L183b的行进方向相平行的直线和与双折射板(偏光镜)13的光学轴相平行的直线相交形成的平面。接着，如图32(d)左侧所示，光L183a、L183b作为异常光射入双折射板13的一侧表面，分别发生箭头C2方向轴偏移，作为光L184a、L184b自双折射板13的另一侧表面射出。光L184a、L184b经2面反射体32反射，如图32(d)右侧所示，作为光路分别发生变更的光L185a、L185b，射入双折射板13的另一侧表面。
如图32(c)右侧所示，光L185a、L185b分别向箭头C2相反方向发生轴偏移，作为光L186a、L186b自双折射板13的一侧表面射出。光L186a射入法拉第旋转器20的磁畴A(第3法拉第旋转部)，光L186b射入磁畴B(第4法拉第旋转部)。如图32(b)右侧所示，光L186a作为从-Z方向观察偏振光方位相对于Z轴顺时针旋转45°后的光L187a自法拉第旋转器20射出，光L186b作为偏振光方位逆时针旋转45°后的光L187b自法拉第旋转器20射出。光L187a作为异常光射入双折射板(第2双折射板)12，光L187b作为正常光射入双折射板12。如图32(a)右侧所示，光L187a向箭头C3相反方向发生轴偏移后，与光L187b合波，成为光L188，自双折射板12射出。光L188射入光出射端口P11后，射出到外部。射入光入射端口P3的光，与其偏振光不相关地全部经光出射端口P11射出。
这样，本实施方式的反射型光开关10中，在第1状态下，来自光入射端口P1的入射光自光出射端口P11射出，来自光入射端口P2的入射光自光出射端口P12射出。同样地，来自光入射端口P3的入射光自光出射端口P13射出。
图33说明了磁场施加机构71、72在法拉第旋转器20的+Y侧区域形成磁畴B，在-Y侧区域形成磁畴A的状态(第2状态)下来自光入射端口P1的入射的光的状态。图32所示第1状态下，光L183a、L183b及光L185a、L185b全部作为异常光穿过双折射板13，与此相对，图33所示第2状态下，光L183a、L183b及光L185a、L185b全部作为正常光穿过双折射板13。由此，在第2状态下，来自光入射端口P1的入射光不是自光出射端口P11射出，而是自光出射端口P12射出，来自光入射端口P2的入射光不是自光出射端口P12射出，而是自光出射端口P13射出。同样地，来自光入射端口P3的入射光自光出射端口P14射出。
在第1和第2状态下使用以上说明的根据本实施方式的反射型光开关10，通过各种入射出射端口的组合能够实现反射型光开关。例如，使用光入射端口P1和光出射端口P11及P12，能够实现1×2光开关。这种情况下，第1状态中光入射端口P1跟光出射端口P11在光学意义上连接在一起，第2状态中光入射端口P1跟光出射端口P12在光学意义上连接在一起。
此外，使用光入射端口P1及P2和光出射端口P12，能够实现2×1光开关。这种情况下，第1状态中光入射端口P2跟光出射端口P12在光学意义上连接在一起，第2状态中光入射端口P1跟光出射端口P12在光学意义上连接在一起。
此外，将光出射端口P14连接到光入射端口P1的同时，使用光入射端口P2及光入射端口P3和光出射端口P12及P13，能够实现2×2光开关。这种情况下，第1状态中光入射端口P2跟光出射端口P12在光学意义上连接在一起，此外，光入射端口P3跟光出射端口P13在光学意义上连接在一起，第2状态中光入射端口P2跟光出射端口P13在光学意义上连接在一起；光入射端口P3通过光出射端口P14及光入射端口P1，跟光出射端口P12在光学意义上连接在一起。
本实施方式中存在具有相互同样的光学特性的双折射板11、12中作为正常光通过其中之一的光，又作为异常光通过另一块，反之，作为异常光通过双折射板11、12之一的光，又作为正常光通过另一块。此外，光通过法拉第旋转器20后，到再次射入法拉第旋转器20的过程中，已经分离的2条光的偏振光方位趋于一致。因此，根据本实施方式反射型光开关10，由于2个偏振光成分的光路长度相等，PMD值成为0。
本实施方式的反射型光开关10有在第1实施方式的反射型光循环器1的基础上附加使磁化反转的磁场施加机构的构成。但是，如图7A和图7B所示的在第2实施方式的反射型光循环器1’上即使附加同样的磁场施加机构，也可以构成反射型光开关。进一步，由图13A和图13B所示的在第3实施方式的反射型光隔离器2上附加同样的磁场施加机构，可以实现第1状态下端口P1到端口P2为顺向、第2状态下端口P2到端口P1为顺向的反射型光隔离器。
本发明不仅限于上述的实施方式，可以有各种变体。
例如，虽然上述第1和第2实施方式中设置了4个光入出射端口，但是本发明不限于此，当然也可以设置3个或者5个以上光入出射端口。此外虽然上述第7实施方式中设置了3个光入射端口、4个光出射端口，但是本发明不限于此，可以根据用途选择各种各样的光入射端口及光出射端口个数和组合。
进一步，上述第1至第3实施方式中光纤41、42、43、44跟双折射板11、12(或者14、14’)之间配置了透镜51、52、53、54，但也可以不设置透镜51、52、53、54，而是将形成有反射镜的反射膜30的平面生成球面状，使之具有透镜功能。此外，在使反射镜具备透镜功能的同时，也可以同时设置透镜51、52、53、54。
此外，上述实施方式中反射型光循环器及反射型光隔离器有永久磁铁61、62，但如果使用保持力比较高的材料制造闭塞型法拉第旋转器20，预先形成2磁畴结构，这样就无需使用永久磁铁61、62也可以构造反射型光循环器及反射型光隔离器。这种情况下，例如如图1B所示，法拉第旋转器20附近配置永久磁铁61、62，形成2磁畴结构后再把永久磁铁61、62除去。由此，就不需要永久磁铁61、62，可以使反射型光循环器及反射型光隔离器大幅度地小型化。
进一步，上述实施方式中将双折射板用作偏振光分离合波部，但也可以使用偏振光分光镜等作为偏振光分离合波部。
权利要求
1.一种反射型光学部件，其特征在于具备第1偏振光分离合波部，将从第1端口入射的光分离成正常光成分的第1光和异常光成分的第2光后射出；第1法拉第旋转部，将上述第1光的偏振光方位旋转45°，作为第3光射出；第2法拉第旋转部，将上述第2光的偏振光方位反向旋转45°，作为具有与上述第3光的偏振光方位大致平行的偏振光方位的第4光射出；偏光镜，使上述第3和第4光透过；反射部，反射上述第3和第4光；以及第2偏振光分离合波部，使经上述反射部反射并通过上述偏光镜和第3法拉第旋转部的上述第3光作为异常光透过，使经上述反射部反射并通过上述偏光镜和第4法拉第旋转部的上述第4光作为正常光透过，将上述第3和上述第4光合波后从第2端口射出。
2.如权利要求1所述的反射型光学部件，其特征在于上述第1至第4法拉第旋转部由同一磁性光学元件构成。
3.如权利要求1所述的反射型光学部件，其特征在于上述第1偏振光分离合波部由第1双折射板构成，上述第2偏振光分离合波部由第2双折射板构成，上述第1和第3法拉第旋转部由同一磁性光学元件的同一区域构成，上述第2和第4法拉第旋转部由同一磁性光学元件的同一区域构成。
4.如权利要求3所述的反射型光学部件，其特征在于上述偏光镜是第3双折射板，上述反射部是2面反射体。
5.如权利要求1所述的反射型光学部件，其特征在于上述第1和第2偏振光分离合波部由同一双折射板构成，上述第1和第4法拉第旋转部由同一磁性光学元件的同一区域构成，上述第2和第3法拉第旋转部由同一磁性光学元件的同一区域构成。
6.如权利要求5所述的反射型光学部件，其特征在于至少包含1块使偏振光方位旋转90°的1/2波长板，并且，上述反射部由透镜和反射膜构成。
7.如权利要求3所述的反射型光学部件，其特征在于上述第1法拉第旋转部和上述第2法拉第旋转部具有相同的材料组成，分别具有磁化方向相互相反的法拉第旋转器。
8.如权利要求3所述的反射型光学部件，其特征在于上述第1法拉第旋转部具有在法拉第旋转器的某一区域中进行了单一方向均匀磁化的磁畴A，上述第2法拉第旋转部具有在上述法拉第旋转器的其它区域中进行了跟上述磁畴A相反方向的均匀磁化的磁畴B。
9.如权利要求1所述的反射型光学部件，其特征在于上述第1和第2偏振光分离合波部由同一双折射板构成。
10.如权利要求1所述的反射型光学部件，其特征在于还具有磁场施加机构，施加可变的磁场使上述第1至第4法拉第旋转部的磁化方向反转，以便使上述第1至第4法拉第旋转部的偏振光旋转方向反转。
全文摘要
本发明涉及利用于光通信系统中的反射型光循环器和反射型光隔离器等反射型光学部件，以提供能简化元件结构并可获得良好的光学特性的反射型光学部件为目的。其具备将来自光入出射端口(P1)的光分离为正常光(L2a)和异常光(L2b)的双折射板(11)；使光(L2a)的偏振光方位旋转再作为光(L3a)射出的法拉第旋转器(20)的磁畴A；使光(L2b)的偏振光方位旋转再作为具有与光(L3a)的偏振光方位大致平行的偏振光方位的光(L3b)射出的法拉第旋转器(20)的磁畴B；使光(L3a、L3b)作为异常光透过的双折射板(13)；使经反射膜(30)反射再通过双折射板(13)和磁畴B的光(L7b)作为正常光透过、并使光(L8)从光入出射端口(P2)射出的双折射板(12)。
文档编号G02F1/09GK1609659SQ200410086940
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月20日 优先权日2003年10月20日
发明者岩塚信治 申请人:Tdk株式会社