본 발명은 다수의 상이한 소형 컴팩트 광소자(compact, miniature optical components)에 사용하기 위한 컴팩트 빌딩 블럭에 관한 것으로, 특히, 3포트 및 4포트 광 서큘레이터(optial circulators), 광스위치 및 조정가능 애드(add), 드롭(drop) 및 애드-드롭 필터들과 같은 광소자의 기본으로 사용될 수 있는 복굴절 워크오프 결정을 기반으로 한 빌딩 블럭에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 빌딩 블럭을 기반으로 한 3포트 및 4포트 광 서큘레이터, 광스위치 및 조정가능 애드, 드롭 및 애드-드롭 필터들에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to compact building blocks for use in many different compact compact optical components, in particular three and four port optical circulators, optical switches and adjustable adds. A building block based on a birefringent walkoff decision that can be used as the basis of an optical device such as add, drop and add-drop filters. The present invention also relates to three- and four-port optical circulators, optical switches and adjustable add, drop and add-drop filters based on this building block.
광섬유를 통해 전도되는 광신호(light signals)를 기본으로 한 통신망의 가요성은 서큘레이터, 스위치 및 동조가능 필터와 같은 광섬유-호환가능 광소자의 가용성에 의해 상당히 증가되었다. 광 서큘레이터는 광신호가 하나의 광섬유로부터 또다른 광섬유로 경로배정될 수 있게 한다. 광스위치는 광신호가 하나 또는 그이상의 광섬유를 통해 선택적으로 전달될 수 있게 한다. 광학 애드, 드롭 및 애드-드롭 필터는 광신호가 상이한 광 주파수로 광섬유를 통해 선택적으로 송신 및 수신될 수 있도록 한다.The flexibility of communication networks based on light signals conducted through optical fibers has been significantly increased by the availability of fiber-compatible optical devices such as circulators, switches and tunable filters. Optical circulators allow optical signals to be routed from one optical fiber to another. Optical switches allow optical signals to be selectively transmitted through one or more optical fibers. Optical add, drop and add-drop filters allow optical signals to be selectively transmitted and received over optical fibers at different optical frequencies.
전술한 유형의 종래 광소자는 별개의 광요소(optical elements)로 만들어 졌다. 그 결과, 광소자는 부피가 크며 고가이다. 이러한 광소자를 제작하는 데 드는 비용의 상당 부분은 이러한 소자의 요소가 물리적으로 크며 이들은 서로에 대하여 개별적으로 및 정밀하게 정렬시켜야 하기 때문에 발생된다. 예를 들면, 일본, 도쿄, 후지 전기화학사에 의해 최근 발행된 카탈로그에서는 광섬유 커넥터를 제외하고 43×30×8 mm 규모의 모델 YC-115A 4포트 광 서큘레이터를 보여준다. 모델 YS-111A 2×2 광스위치는 광섬유 커넥터를 제외하고 50×43×8 mm 규모를 가진다. 이들 소자의 큰 크기는 광섬유 스위칭 시스템이 구축될 수 있는 밀도를 제한한다.Conventional optical devices of the type described above are made of separate optical elements. As a result, the optical element is bulky and expensive. Much of the cost of manufacturing such optical devices arises because the elements of these devices are physically large and they must be aligned individually and precisely with respect to each other. For example, a recently published catalog by Tokyo, Japan, and Fuji Electrochemical Co., Ltd. shows a model YC-115A four-port optical circulator on a 43 × 30 × 8 mm scale, excluding fiber connectors. The model YS-111A 2x2 optical switch is 50x43x8 mm, excluding the fiber optic connector. The large size of these devices limits the density at which optical fiber switching systems can be built.
광섬유를 통해 전도되는 광신호를 기본으로 한 통신망의 가요성을 더욱 증가시키기 위해서는 광섬유 스위칭 시스템이 구축될 수 있는 밀도를 증가시키고, 이러한 스위칭 시스템에 사용되는 광소자의 비용을 상당히 감소시킬 필요가 있다.To further increase the flexibility of communication networks based on optical signals conducted through optical fibers, it is necessary to increase the density at which optical fiber switching systems can be built and to significantly reduce the cost of optical elements used in such switching systems.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제Technical problem to be invented
본 발명은 제 1 I/O 포트, 제 2 I/O 포트 및, 제 1 I/O 포트와 제 2 I/O 포트 사이에 위치한 편광-변동적 광요소를 구비한 컴팩트 2×n (n=1 또는 2), 편광-독립적(polarization-independent) 광소자를 제공한다. 제 2 I/O 포트는 제 1 I/O 포트와 광학적으로 정렬된다. 제 1 I/O 포트는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(a first opposed walk-off crystal pair) 및, 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 미러 이미지(mirror image)인 제 2 대향 워크오프 결정쌍을 포함한다. 각 대향 워크오프 결정쌍은 두 워크오프 결정을 포함한다. 각 워크오프 결정들은 워크오프 방향을 가진다. 각 워크오프 결정들은 워크오프 방향에 사실상 평행한 부착면, 부착면에 직교하는 제 1 면, 제 1 면에 대향하는 제 2 면을 포함한다. 워크오프 결정들은 그들의 부착면이 서로 접촉하되 그들의 워크오프 방향이 반대가 되도록 부착된다. 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 워크오프 결정의 상반되는 워크오프 방향 및, 제 2 대향 워크오프 결정쌍의 워크오프 결정의 상반되는 워크오프 방향은 서로 반대되는 회전 방향을 정의한다. 대향 워크오프 결정쌍은 한 결정쌍의 제 2 면이 다른 결정쌍의 제 1 면과 접촉하되, 하나의 결정쌍의 워크오프 방향이 다른 결정쌍의 워크오프 방향과 직교하도록 서로 부착된다.The present invention provides a compact 2xn with a first I / O port, a second I / O port, and a polarization-varying optical element located between the first and second I / O ports. 1 or 2), a polarization-independent optical device. The second I / O port is optically aligned with the first I / O port. The first I / O port includes a first opposed walk-off crystal pair and a second opposite walk-off crystal pair that is a mirror image of the first opposite walk-off crystal pair. do. Each opposing walkoff decision pair includes two walkoff decisions. Each walkoff decisions have a walkoff direction. Each walk-off crystals comprise an attachment surface substantially parallel to the walk-off direction, a first surface orthogonal to the attachment surface, and a second surface opposite the first surface. Walkoff crystals are attached so that their attachment surfaces are in contact with each other but their walkoff direction is reversed. The opposing walkoff direction of the walkoff crystal of the first opposing walkoff decision pair and the opposing walkoff direction of the walkoff decision of the second opposing walkoff decision pair define opposite rotation directions. Opposite walk-off crystal pairs are attached to each other such that the second face of one crystal pair is in contact with the first face of the other crystal pair, with the walk-off direction of one crystal pair orthogonal to the walk-off direction of the other crystal pair.
각 대향 워크오프 결정쌍은 대향 워크오프 결정쌍의 부착면의 교차지점으로부터 대향 워크오프 결정쌍의 제 1 면에 직교하는 방향으로 연장되는 제 1 축을 포함한다. 제 1 I/O 포트는 모세관(a capillary) 및, 광축을 각각 가진 두 광섬유를 포함한다. 모세관은 보어(bore)를 정의하고, 하나의 대향 워크오프 결정쌍의 제 2면에 부착되며, 그의 보어는 제 1 축상에 중심이 있으며 제 1 축과 길이 방향으로 정렬된다. 광섬유는 대향 워크오프 결정쌍의 워크오프 방향에 사실상 45°에서 정렬되어 광섬유의 광축들사이에 연장된 제 2 축을 가지고 모세관의 보어과 평행하게 접촉하여 하우징(housing)된다.Each opposing walkoff crystal pair includes a first axis extending from the intersection of the attachment surfaces of the opposing walkoff crystal pairs in a direction orthogonal to the first face of the opposing walkoff crystal pair. The first I / O port includes a capillary and two optical fibers each having an optical axis. The capillary defines a bore and is attached to the second face of one opposing walkoff crystal pair, the bore centered on the first axis and aligned longitudinally with the first axis. The optical fiber is housed in contact with the bore of the capillary with a second axis extending substantially between the optical axes of the optical fiber aligned substantially at 45 ° to the walkoff direction of the opposing walkoff crystal pair.
컴팩트 2×n 편광-독립적 광소자는 BAR 상태 및 CROSS 상태를 선택사양적으로 가진 광스위치일 수 있고, 이 경우에, 편광-변동적 광요소는 0/90°편광 회전자를 포함하고, 광스위치의 BAR 상태 및 CROSS 상태중의 한 상태에서 0°의 편광 회전을 제공하고, 광 스위치의 BAR 상태 및 CROSS 상태중 다른 상태에서 90°의 편광 회전을 제공하도록 0/90°편광 회전자를 제어하는 제어 요소를 포함한다.The compact 2 × n polarization-independent optical element can be an optical switch with an optional BAR state and a CROSS state, in which case the polarization-variable optical element comprises a 0/90 ° polarization rotor, To provide 0 ° polarization rotation in one of the BAR and CROSS states of the optical switch, and to control the 0/90 ° polarization rotor to provide 90 ° polarization rotation in the other of the BAR and CROSS states of the optical switch. It includes a control element.
컴팩트 2×n 편광-독립적 광소자는 4포트 광 서큘레이터일 수 있고, 이 경우에, 편광-변동적 광요소는 직렬 배치된 패러데이 회전자 및 반파 플레이트(half-wave plate)를 포함한다.The compact 2xn polarization-independent optical element may be a four-port optical circulator, in which case the polarization-variable optical element comprises a Faraday rotor and a half-wave plate arranged in series.
컴팩트 2×n 편광-독립적 광소자는 조정가능 애드-드롭 필터일 수 있고, 이 경우에, 편광-변동적(polarization-changing) 광요소는 직렬 구조의 2개의 반파 플레이트 및, 반파 플레이트들사이에 위치한 2채널 음향광학 동조가능 필터를 포함한다.The compact 2xn polarization-independent optical element can be an adjustable add-drop filter, in which case the polarization-changing optical element is located between two half wave plates in series and half wave plates. A two-channel acoustooptic tunable filter.
제 2 I/O 포트는 제 1 워크오프 결정 및 제 2 워크오프 결정을 포함한다. 선택사양적으로, 제 2 I/O 포트는 제 3 광섬유 및 렌즈를 포함할 수 있다. 제 1 워크오프 결정은 제 1 I/O 포트의 하나의 대향 워크오프 결정쌍의 워크오프 결정의 워크오프 방향에 평행한 제 1 워크오프 방향을 가진다. 제 2 워크오프 결정은 제 1 워크오프 방향과 직교하는 제 2 워크오프 방향을 가진다. 제 3 광섬유는 제 1 I/O 포트로부터 멀리 있다. 렌즈는, 제 2 워크오프 결정과 제3 광섬유 사이의, 하나의 광섬유의 코어의 이미지를 제 3 광섬유의 코어상에 형성하는 위치에 배치된다. 제 2 I/O 포트의 실시예에서, 광스위치는 2×1 광스위치이고, 광 서큘레이터는 3포트 광 서큘레이터이고, 동조가능 필터는 ADD 기능 또는 DROP 기능을 가진다.The second I / O port includes a first walkoff decision and a second walkoff decision. Optionally, the second I / O port may comprise a third optical fiber and a lens. The first walkoff decision has a first walkoff direction parallel to the walkoff direction of the walkoff decision of one opposing walkoff decision pair of the first I / O port. The second walkoff determination has a second walkoff direction orthogonal to the first walkoff direction. The third optical fiber is far from the first I / O port. The lens is arranged at a position between the second walkoff crystal and the third optical fiber to form an image of the core of one optical fiber on the core of the third optical fiber. In an embodiment of the second I / O port, the optical switch is a 2x1 optical switch, the optical circulator is a three port optical circulator, and the tunable filter has an ADD function or a DROP function.
대안적으로, 제 2 I/O 포트는 두꺼운 워크오프 결정, 그리고, 선택사양적으로 제 3 광섬유 및 렌즈를 포함할 수 있다. 컴팩트 2×n 편광-독립적 광소자는 부가적으로, 편광 회전 요소와 제 2 I/O 포트 사이에 배치된 복굴절 결정을 포함할 수 있다. 두꺼운 워크오프 결정은 제 1 I/O 포트의 하나의 대향 워크오프 결정쌍중의 워크오프 결정의 워크오프 방향에 대해 45°로 배치된 제 1 워크오프 방향을 가진다. 두꺼운 워크오프 결정은 대향 워크오프 결정쌍의 두께에를 승산한 두께와 동일한 두께를 가진다. 제 3 광섬유는 제 1 I/O 포트에 대하여 멀리 위치된다. 렌즈는, 제 3 광섬유와 두꺼운 워크오프 결정사이의, 이 렌즈가 하나의 광섬유의 코어의 이미지를 제 3 광섬유의 코어상에 형성하는 위치에 에 배치된다. 제 2 I/O 포트의 본 실시예에서, 광스위치는 2×1 광스위치이고, 부가적으로, 1/4 파 플레이트를 포함하며, 광 서큘레이터는 3포트 광 서큘레이터이고 1/4 파 플레이트가 없으며, 동조가능 필터는 ADD 기능 또는 DROP 기능을 가지며 1/4 파 플레이트들중 하나가 없다.Alternatively, the second I / O port may comprise a thick walkoff crystal, and optionally a third optical fiber and lens. The compact 2xn polarization-independent optical device may additionally include a birefringent crystal disposed between the polarization rotating element and the second I / O port. The thick walkoff crystal has a first walkoff direction disposed at 45 ° relative to the walkoff direction of the walkoff crystal in one opposing walkoff crystal pair of the first I / O port. Thick walk-off crystals depend on the thickness of the opposing walk-off crystal pair. It has the same thickness as the thickness multiplied by. The third optical fiber is located far with respect to the first I / O port. The lens is placed at a position between the third optical fiber and the thick walk-off crystal, where the lens forms an image of the core of one optical fiber on the core of the third optical fiber. In this embodiment of the second I / O port, the optical switch is a 2 × 1 optical switch and additionally includes a quarter wave plate, the optical circulator is a three port optical circulator and a quarter wave plate The tunable filter has an ADD function or a DROP function and no one of the quarter wave plates.
또한, 본 발명은 컴팩트 2×n 편광-독립적 광 입력/출력 포트의 제조 방법을 제공한다. 이 방법에서, 제 1 회전을 가진 제 1 소자 블럭 및, 제 2 회전을 가진 제 2 소자 블럭이 제공된다. 제 1 소자 블럭은 제 1 워크오프 방향을 가진 제 1 워크오프 결정 반(a first walkoff crystal half)을 가지고, 제 2 워크오프 방향을 가진 제 2 워크오프 결정 반을 가진다. 제 1 결정 반은 제 2 워크오프 방향의 반대 방향인 제 1 워크오프 방향으로 제 2 결정 반에 부착된다. 상반되는 제 1 및 제 2 워크오프 방향은 제 1 회전 방향을 정의한다. 제 2 소자 블럭은 제 3 워크오프 방향을 가진 제 3 워크오프 결정 반과, 제 4 워크오프 방향을 가진 제 4 워크오프 결정을 포함한다. 제 3 결정 반은 제 4 워크오프 방향에 반대되는 제 3 워크오프 방향으로 제 4 워크오프 결정에 부착된다. 상반되는 제 3 및 제 4 워크오프 방향은 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향을 정의한다. 제 1 소자 블럭은 제 1 및 제 2 워크오프 결정쌍에 직교하는 방향으로 분할되어 제 1 대향 워크오프 결정쌍을 제공한다. 제 1 대향 워크오프 결정쌍은 제 1 회전을 가진다. 제 2 소자 블럭은 제 3 및 제 4 워크오프 방향에 직교하는 방향으로 분할되어 제 2 대향 워크오프 결정쌍을 제공한다. 제 2 대향 워크오프 결정쌍은 제 2 회전을 가진다. 마지막으로, 제 1 대향 워크오프 결정쌍중의 하나는, 제 3 및 제 4 워크오프 방향에 직교하는 제 1 및 제 2 워크오프 방향과 제 2 회전 방향에 반대가 되는 제 1 회전 방향으로 제 2 대향 워크오프 결정쌍중의 하나에 부착된다.The present invention also provides a method of making a compact 2xn polarization-independent optical input / output port. In this method, a first element block having a first rotation and a second element block having a second rotation are provided. The first element block has a first walkoff crystal half with a first walkoff direction and has a second walkoff crystal half with a second walkoff direction. The first crystal panel is attached to the second crystal panel in the first walk-off direction which is the opposite direction of the second walk-off direction. Opposite first and second walk-off directions define the first direction of rotation. The second device block includes a third walkoff decision half having a third walkoff direction and a fourth walkoff decision having a fourth walkoff direction. The third crystal platter is attached to the fourth walkoff crystal in a third walkoff direction opposite to the fourth walkoff direction. The opposing third and fourth walk-off directions define a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation. The first element block is divided in a direction orthogonal to the first and second walkoff decision pairs to provide a first opposing walkoff decision pair. The first opposing walkoff decision pair has a first rotation. The second element block is divided in a direction orthogonal to the third and fourth walkoff directions to provide a second opposing walkoff decision pair. The second opposing walkoff decision pair has a second rotation. Finally, one of the first opposing walkoff decision pairs is second in a first rotational direction opposite to the second and second rotational and first walkoff directions orthogonal to the third and fourth walkoff directions. It is attached to one of the opposing walkoff crystal pairs.
각각이 4개의 폴리싱 표면을 가진 제 1 워크오프 결정 및 제 2 워크오프 결정을 제공하므로써, 제 1 소자 블럭 및 제 2 소자 블럭이 마련된다. 각 워크오프 결정은 길이 방향으로 분할되어 제 1 워크오프 결정로부터의 제 1 결정 반 및 제 3 결정 반을, 제 2 워크오프 결정로부터의 제 2 클리스탈 반 및 제 4 클리스탈 반을 제공한다. 제 1 결정 반은 제 2 결정반에 공간적으로 대응하고, 제 3 클리스탈 반은 제 4 결정 반에 공간적으로 대응한다. 각 결정 반은 대응하는 워크오프 결정의 폴리싱면들중 하나를 포함하고, 하나의 폴리싱 표면에 상반되는 거친 표면(rough surface)을 가진다. 제 1 소자 블럭은 제 1 결정 반의 폴리싱 표면들중 하나가 제 2 결정 반의 폴리싱 표면들중 하나와 접촉하되, 제 1 워크오프 방향이 제 2 워크오프 방향과 반대가 되도록 제 1 결정 반을 제 2 결정 반에 부착시키므로써 형성되고, 제 1 워크오프 방향 및 제 2 워크오프 방향은 제 1 회전 방향을 정의한다. 제 2 소자 블럭은 제 3 결정 반의 폴리싱 면들중 하나가 제 4 클리스탈 반의 폴리싱 면들중 하나와 접촉하되, 제 3 워크오프 방향이 제 4 워크오프 방향에 반대가 되도록 제 3 결정 반을 제 4 결정 반에 부착시키므로써 형성되고, 제 3 워크오프 방향 및 제 4 워크오프 방향은 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향을 정의한다.By providing a first walkoff crystal and a second walkoff crystal each having four polishing surfaces, a first device block and a second device block are provided. Each walk-off crystal is divided in the longitudinal direction to provide a first crystal panel and a third crystal panel from the first walk-off crystal and a second crystal class and a fourth crystal panel from the second walk-off crystal. The first decision table spatially corresponds to the second decision table, and the third crystal panel corresponds spatially to the fourth decision table. Each grain half includes one of the polishing surfaces of the corresponding walkoff crystal and has a rough surface opposite to one polishing surface. The first element block contacts the first grain panel so that one of the polishing surfaces of the first grain panel is in contact with one of the polishing surfaces of the second grain panel, wherein the first walk-off direction is opposite to the second walk-off direction. It is formed by adhering to the crystal plate, and the first walk-off direction and the second walk-off direction define the first rotation direction. The second element block determines the fourth crystal half such that one of the polishing faces of the third crystal halves is in contact with one of the polishing faces of the fourth crystal halves, such that the third walk-off direction is opposite to the fourth walk-off direction. Formed by adhering to the van, the third walkoff direction and the fourth walkoff direction define a second rotational direction opposite to the first rotational direction.
제 1 소자 블럭 및 제 2 소자 블럭에서, 제 1 워크오프 결정 반은 제 1 부착선에서 제 2 워크오프 결정 반에 부착되고, 제 3 워크오프 결정 반은 제 2 부착선에서 제 4 워크오프 결정 반에 부착된다. 하나의 제 1 대향 워크오프 결정쌍은 하나의 제 2 대향 워크오프 결정쌍에 부착되고, 하나의 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 제 2 면은 하나의 제 2 대향 워크오프 결정쌍의 제 1 면에 부착되고, 제 1 부착선은 교차지점에서 제 2 부착선과 교차한다. 전술한 바와 같은 광 정렬 어셈블리(light alignment assenbly)가 제공되어, 하나의 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 제 2 면에 반대되는 하나의 제 1 대향하는 워크오프 결정쌍의 제 1 면에 부착된다. 광 정렬 어셈블리는 보어가 교차지점에 중심을 두고 제 1 축이 대향 워크오프 결정쌍의 워크오프 방향에 대해 사실상 45°로 정렬되게 부착된다.In the first element block and the second element block, the first walk-off decision halves are attached to the second walk-off decision halves at the first attachment line, and the third walk-off decision halves are the fourth walk-off decision at the second attachment lines. Attached to the van. One first opposing walkoff decision pair is attached to one second opposing walkoff decision pair, and a second face of one first opposing walkoff decision pair is a first face of one second opposing walkoff decision pair The first attachment line intersects the second attachment line at the point of intersection. A light alignment assenbly as described above is provided and attached to the first side of one first opposing walkoff crystal pair opposite to the second side of one first opposing walkoff crystal pair. The light alignment assembly is attached such that the bore is centered at the intersection and the first axis is aligned at substantially 45 ° with respect to the walkoff direction of the opposite walkoff crystal pair.
도 1a는 본 발명에 따르는 컴팩트 2×2 광소자의 제 1 실시예의 평면도이다.1A is a plan view of a first embodiment of a compact 2x2 optical element according to the present invention.
도 1b, 1c 및 1d는 각각, 도 1a에 도시된 본 발명에 따르는 컴팩트 2×2 광소자의 제 1 실시예의 제 1 입력/출력 포트의 정면도, 측면도 및 평면도이다.1B, 1C and 1D are front, side and plan views, respectively, of the first input / output port of the first embodiment of the compact 2x2 optical element according to the invention shown in FIG. 1A.
도 1e는 본 발명에 따르는 컴팩트 2×2 광소자의 적어도 입력/출력 포트 부분을 구성하는 제 1 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍의 분해 등각도이다.1E is an exploded isometric view of the first and second opposing walkoff crystal pairs constituting at least the input / output port portion of a compact 2x2 optical device in accordance with the present invention.
도 1f 제 1 대향 워크오프 결정쌍 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍들 간의 미러 이미지 관계를 도시하는 도면이다.FIG. 1F is a diagram illustrating a mirror image relationship between the first opposing walkoff decision pair and the second opposing walkoff decision pair. FIG.
도 2a는 본 발명에 따르는 컴팩트 2×2 광소자의 제 1 실시예의 다른 평면도이다.Fig. 2A is another plan view of the first embodiment of the compact 2x2 optical element according to the present invention.
도 2b-2j는 도 2a에서 단면선 2B-2B 내지 2J-2J에 의해 표시된 컴팩트 2×n 광소자의 다양한 지점에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분(polarization components)을 도시하는 도면이다.2B-2J are diagrams illustrating polarization components of light beams X and Y at various points of the compact 2xn optical element represented by section lines 2B-2B to 2J-2J in FIG. 2A.
도 3a는 본 발명에 따르는 컴팩트 2×2 광소자의 제 2 실시예의 평면도이다.Figure 3a is a plan view of a second embodiment of a compact 2x2 optical element according to the present invention.
도 3b, 3c 및 3d는 각각 도 3a에 도시된 본 발명에 따르는 컴팩트 2×2 광소자의 제 2 실시예의 제 1 입력/출력 포트의 정면도, 측면도 및 평면도이다.3B, 3C and 3D are front, side and plan views, respectively, of the first input / output port of the second embodiment of the compact 2x2 optical element according to the invention shown in FIG. 3A.
도 4는 본 발명에 따르는 컴팩트 편광-독립적 2×n 광스위치의 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, BAR 및 CROSS 상태에서 컴팩트 편광-독립적 2×n 광스위치의 다양한 지점에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시하는 도면이다.4 schematically illustrates an embodiment of a compact polarization-independent 2 × n optical switch in accordance with the present invention, wherein the light beams X and Y at various points of the compact polarization-independent 2 × n optical switch in the BAR and CROSS states. It is a figure which shows a polarization component.
도 5a는 본 발명에 따르는 컴팩트 편광-독립적 4포트 광 서큘레이터의 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 순방향 및 역방향의 광 전송에서 컴팩트 편광-독립적 4포트 광 서큘레이터에서 다양한 지점에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시하는 도면이다.Figure 5a schematically illustrates an embodiment of a compact polarization-independent four-port optical circulator in accordance with the present invention, in which the light beams X at various points in the compact polarization-independent four-port optical circulator in forward and reverse light transmission and It is a figure which shows the polarization component of Y.
도 5b는 본 발명에 따르는 컴팩트 편광-독립적 3포트 광 서큘레이터를 개략적으로 도시한 것으로, 3포트 광 서큘레이터의 제 1 실시예는 본 발명에 따르는 제 2 I/O 포트의 제 1 대안적 실시예를 포함하고, 순방향 및 역방향의 광 전송에서 컴팩트 편광-독립적 3포트 광 서큘에이터의 다양한 지점에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시하는 도면이다.5b schematically illustrates a compact polarization-independent three-port optical circulator in accordance with the present invention, in which a first embodiment of the three-port optical circulator is a first alternative implementation of a second I / O port in accordance with the present invention. An example, showing a polarization component of the light beams X and Y at various points in a compact polarization-independent three-port optical circulator in forward and reverse light transmission.
도 5c는 본 발명에 따르는 컴팩트 편광-독립적 3포트 서큘레이터의 제 2 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 3포트 서큘에이터의 제 2 실시예는 본 발명에 따르는 제 2 I/O 포트의 제 2 대체 실시예를 포함하며, 순방향 및 역방향의 광 전송에 있어서 컴팩트 편광-독립적 3포트 광 서큘레이터의 다양한 지점에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시하는 도면이다.Fig. 5C schematically shows a second embodiment of the compact polarization-independent three port circulator according to the invention, in which the second embodiment of the three port circulator is the second of the second I / O port according to the invention. A diagram showing the polarization components of the light beams X and Y at various points in the compact polarization-independent three-port optical circulator in forward and reverse light transmission, including alternative embodiments.
도 6a는 본 발명에 따르는 컴팩트 편광-독립적 2×2 애드-드롭 필터의 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 그의 ADD/DROP 모드에 있어서 컴팩트 편광-독립적 2×2 4포트 애드-드롭 필터의 다양한 지점에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시하는 도면이다.FIG. 6A schematically illustrates an embodiment of a compact polarization-independent 2 × 2 add-drop filter in accordance with the present invention, wherein in its ADD / DROP mode a variety of compact polarization-independent 2 × 2 4-port add-drop filters are shown. It is a figure which shows the polarization components of the light beams X and Y at a point.
도 6b는 본 발명에 따르는 컴팩트 편광-독립적 2×2 애드-드롭 필터의 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, ADD/DROP 모드에 있어서 컴팩트 편광-독립적 2×2 4포트 애드-드롭 필터의 다양한 지점에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시하는 도면이다.6B schematically illustrates an embodiment of a compact polarization-independent 2 × 2 add-drop filter in accordance with the present invention, wherein the various points of the compact polarization-independent 2 × 2 4-port add-drop filter in ADD / DROP mode It is a figure which shows the polarization component of the light beams X and Y in the figure.
도 7은 본 발명에 따르는 컴팩트 2×n 광소자의 실시예에 사용되는 적어도 입력/출력 포트 부분을 구성하는 대향 워크오프 결정쌍을 만드는 본 발명에 따르는 방법을 도시하는 도면이다.FIG. 7 shows a method according to the invention for creating opposing walkoff crystal pairs constituting at least an input / output port portion for use in an embodiment of a compact 2xn optical device according to the invention.
도 8a 및 8b는 도 3a-3b에 도시된 본 발명에 따르는 컴팩트 2×n 광소자의 실시예의 입력/출력 포트를 만드는 공정시에, 제 1 대향하는 워크오프 결정을 가진 광 정렬 어셈블리를 정렬하고, 광 정렬 어셈블리 및 제 1 대향 워크오프 결정쌍을 제 2 대향 워크오프 결정쌍과 정렬시키는 데 사용될 수 있는 지그(jigs)를 개략적으로 도시하는 도면이다.8a and 8b align the light alignment assembly with the first opposing walk-off crystal in the process of making the input / output port of the embodiment of the compact 2 × n optical device according to the invention shown in FIGS. 3A-3B, A diagram schematically illustrating jigs that can be used to align the light alignment assembly and the first opposing walkoff crystal pair with the second opposing walkoff crystal pair.
도 1a는 본 발명에 따른 컴팩트 2×n 편광-독립적 광소자의 제 1 실시예의 배치를 도시한다. 광소자(100)는 본 발명에 따르는 하나, 바람직하게는 둘인 컴팩트 입력/출력(I/O) 포트(102, 112)를 포함한다. 광소자(100)에서, 제 1 I/O 포트(102)와 제 2 I/O 포트(112) 사이에 편광-변동적 광소자(108)가 샌드위치되어 있다.Figure 1a shows the arrangement of a first embodiment of a compact 2xn polarization-independent optical element according to the invention. The optical element 100 comprises one, preferably two, compact input / output (I / O) ports 102, 112 according to the invention. In the optical device 100, a polarization-variable optical device 108 is sandwiched between the first I / O port 102 and the second I / O port 112.
도 1a-1e에 도시된 예에서, 광소자(100)는 2×2 광소자이다. 광소자(100)는 단순히 광빔 X 및 Y중의 하나를 수신하지 않으므로써 혹은, 광빔 X' 및 Y'중의 하나를 송신하지 않으므로써, 2×1 또는 1×2 광소자로 변환될 수 있다. 대안적으로, 도 5b 및 5c를 각각 참조하여 후술될 단순화된 I/O 포트(552, 582)중의 하나가 I/O 포트(102, 112)중의 하나를 대신할 수 있다. 광빔이 도 1a-1d에서 도시된 바와 같이 시준된 경우, 렌즈 및 광섬유는 I/O 포트(552, 582)로부터 생략될 수 있다. 다음의 설명에서, 용어 2×1는 2×1 및 1×2의 모두를 포함하는 것으로 이해해야 할 것이다.In the example shown in FIGS. 1A-1E, the optical device 100 is a 2 × 2 optical device. The optical device 100 can be converted to a 2x1 or 1x2 optical device by simply not receiving one of the light beams X and Y or by not transmitting one of the light beams X 'and Y'. Alternatively, one of the simplified I / O ports 552, 582, which will be described below with reference to FIGS. 5B and 5C, respectively, may replace one of the I / O ports 102, 112. When the light beam is collimated as shown in FIGS. 1A-1D, the lens and optical fiber may be omitted from the I / O ports 552, 582. In the following description, it will be understood that the term 2x1 includes both 2x1 and 1x2.
컴팩트 2×2 편광-독립적 광소자(100)는 두 입력 광빔 X 및 Y를 수신하고, 이들로부터 각각 두 출력 광빔 X' 및 Y'를 도출해 낸다. 입력 포트로서 동작하는 제 1 I/O 포트(102)는 광빔 X 및 Y의 직교 편광성분을 분리해내고, 이들을 광빔 X 및 Y의 광축(160, 162)으로부터 각각 전치된(displaced) 두 새로운 공간 위치로 송신한다. 직교 편광성분의 전치는 광빔 X의 하나의 직교 편광성분이 각 공간 위치에서 광빔 Y의 다른 직교 편광성분과 오버레이(overlay)되어 이루어진다. 따라서, 각 광빔 X 및 Y의 하나의 직교 편광성분이 각 전치된 공간 위치에 나타난다.The compact 2x2 polarization-independent optical device 100 receives two input light beams X and Y, and derives two output light beams X 'and Y' from them, respectively. The first I / O port 102, acting as an input port, separates the orthogonal polarization components of the light beams X and Y, and displaces them from the optical axes 160 and 162 of the light beams X and Y, respectively, two new spaces. Send to the location. The transposition of the orthogonal polarization component is such that one orthogonal polarization component of the light beam X is overlaid with the other orthogonal polarization component of the light beam Y at each spatial location. Thus, one orthogonal polarization component of each light beam X and Y appears at each transposed spatial position.
편광-변동적 광요소(108)는 제 1 I/O 포트(102)와 제 2 I/O 포트(112) 사이에 샌드위치되고, I/O 포트들중 하나로부터 수신한 직교 편광 성분의 편광각을 선택적으로 사전 결정된 량만큼, 예를 들면, 0 도 또는 90 도만큼 변경시킨다. 후술되는 바와 같이, 편광-변동적 광요소는 컴팩트 광소자(100)의 기능에 따라서 다수의 상이한 광요소들중의 하나일 수 있다.The polarization-varying optical element 108 is sandwiched between the first I / O port 102 and the second I / O port 112 and the polarization angle of the orthogonal polarization component received from one of the I / O ports. Is optionally changed by a predetermined amount, eg, 0 degrees or 90 degrees. As will be described below, the polarization-variable optical element may be one of a number of different optical elements, depending on the functionality of the compact optical device 100.
그후, 편광-변동적 광소자(108)에 의해 변경된 분리 및 오버레이된 직교 편광성분은 제 2 I/O 포트(112)로 들어간다. 제 2 I/O 포트는 각 광빔 X 및 Y의 분리된 직교 편광성분을 수평 방향으로(laterally) 편향시켜 이들을 각 광축(160, 162)에서 재결합시키므로써 광빔 X' 및 Y'를 형성한다. 편광-변동적 광요소(108)가 그를 통과하는 편광성분의 편광각을 0°만큼 변경시킨다면, 제 2 I/O 포트는 광빔 X 및 Y의 광축(160, 162)를 따라서 각 광빔 X' 및 Y'를 방출시킨다. 반면에, 편광-변동적 광요소가 그를 통과하는 편광성분의 편광각을 90°만큼 변경시킨다면, 제 2 I/O 포트는 반전된 위치로 즉, 각 광빔 Y 및 X의 각 광축(162, 160)을 따라서 광빔 X' 및 Y'을 방출한다. 이로 인해 컴팩트 2×2 광소자(100)는 광빔 X 및 Y의 광축에 대한 광빔 X' 및 Y'의 위치를 변경시킬 수 있으며, 결과적으로, 광스위치 또는 광 서큘레이서로서 동작할 수 있다. 또한, 편광-독립적 광요소는 광빔 X 및 Y의 하나 이상의 성분의 편광각을 0°만큼 변경시키고, 광빔 X 및 Y의 다른 성분을 90°만큼 변경시키므로써, 컴팩트 2×2 광소자(100)는 조정가능 애드/드롭 필터로서 동작할 것이다.Thereafter, the separated and overlaid quadrature polarization components modified by the polarization-varying optical element 108 enter the second I / O port 112. The second I / O port deflects the separate orthogonal polarization components of each light beam X and Y laterally to recombine them at each optical axis 160, 162 to form light beams X 'and Y'. If the polarization-varying optical element 108 changes the polarization angle of the polarization component passing therethrough by 0 °, the second I / O port is formed by the respective light beams X 'and along the optical axes 160 and 162 of the light beams X and Y. Releases Y '. On the other hand, if the polarization-varying optical element changes the polarization angle of the polarization component passing through it by 90 °, the second I / O port is in an inverted position, that is, each optical axis 162, 160 of each light beam Y and X. And emit light beams X 'and Y'. As a result, the compact 2x2 optical device 100 can change the positions of the light beams X 'and Y' with respect to the optical axes of the light beams X and Y, and as a result, can operate as an optical switch or an optical circulator. In addition, the polarization-independent optical element changes the polarization angle of one or more components of light beams X and Y by 0 ° and the other components of light beams X and Y by 90 °, thereby providing compact 2 × 2 optical device 100. Will act as an adjustable add / drop filter.
이제, 도 1b, 1c 및 1d에 각각 도시된 정면도, 측면도 및 평면도 및 도 1e에 도시된 회전하는 분해된 등각도를 참조하여 보다 상세히 제 1 I/O 포트(102)를 기술할 것이다. 도 1a에 도시된 제 2 I/O 포트의 실시예(112)는 제 1 I/O 포트(102)와 구조적으로 동일하며, 수평축(lateral axis)(158)에 대해 동일한 회전 방위를 가진다. 수평축(158)은 광축(160)으로부터 광축(162)으로 수직하게 연장된다. 따라서, 제 2 I/O 포트만에 대해 별도로 상세히 기술하지는 않을 것이다. 제 2 I/O 포트는 광축(124)에 수직한 축에 대해 180°를 통해 회전하므로 도 1a의 제 1 I/O 포트와 상이하게 보인다. 대안적으로, 제 2 I/O 포트(112)는 제 1 I/O 포트의 미러 이미지일 수 있다.The first I / O port 102 will now be described in more detail with reference to the front, side and top views shown in FIGS. 1B, 1C and 1D, respectively, and the rotating exploded isometric view shown in FIG. 1E. Embodiment 112 of the second I / O port shown in FIG. 1A is structurally identical to the first I / O port 102 and has the same rotational orientation with respect to the lateral axis 158. The horizontal axis 158 extends vertically from the optical axis 160 to the optical axis 162. Therefore, only the second I / O port will not be described in detail separately. The second I / O port rotates through 180 ° about an axis perpendicular to the optical axis 124 and thus looks different from the first I / O port of FIG. 1A. Alternatively, the second I / O port 112 may be a mirror image of the first I / O port.
제 1 I/O 포트(102)는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A) 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)로 구성된다. 제 2 I/O 포트(112)는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120C) 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D)으로 구성된다. 다음의 설명에서, 제 1 I/O 포트 및 제 2 I/O 포트의 대향 워크오프 결정쌍의 대응하는 요소는 동일한 참조 번호로 표시되는데, 문자"A"는 제 1 I/O 포트의 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 요소를 나타내기 위해 부가되고, 문자 "B"는 제 1 I/O 포트의 제 2 대향 워크오프 결정쌍의 요소를 나타내기 위해 부가되며, 문자 "C"는 제 2 I/O 포트의 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 요소를 나타내기 위해 부가되고, 문자 "D"는 제 2 I/O 포트의 제 2 대향 워크오프 결정쌍의 요소를 나타내기 위해 부가된다. 본 명세서에서는 추가 문자없이 적절한 참조번호를 사용하여 모든 대향 워크오프 결정쌍의 요소를 지칭한다.The first I / O port 102 is comprised of a first opposing walkoff decision pair 120A and a second opposing walkoff decision pair 120B. The second I / O port 112 is comprised of a first opposing walkoff decision pair 120C and a second opposing walkoff decision pair 120D. In the following description, corresponding elements of opposite walk-off decision pairs of the first I / O port and the second I / O port are denoted by the same reference numeral, with the letter “A” representing the first of the first I / O port. Is added to indicate an element of the opposite walkoff decision pair, and the letter "B" is added to indicate an element of the second opposite walkoff decision pair of the first I / O port, and the letter "C" is added to the second I A letter "D" is added to indicate an element of the second opposing walkoff decision pair of the / O port, and the letter "D" is added to represent an element of the second opposing walkoff decision pair of the second I / O port. Reference herein is made to the elements of all opposing walkoff decision pairs using appropriate reference numerals without additional characters.
제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A) 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)은 서로 미러 이미지이지만 서로 구조적으로 동일하다. 각 대향 워크오프 결정쌍은 제 1 면(122)과 제 1 면과 반대되는 제 2 면(126)을 가진다. 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A) 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)은 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 제 2면(126A)이 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)의 제 1 면(122B)과 접하도록 서로 부착된다. 제 1 대향 워크오프 결정쌍 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍은, 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 워크오프 방향(140A, 142A)은 제 2 대향 워크오프 결정쌍의 워크오프 방향(140B, 142B)에 직교하도록, 서로에 대해 상대적으로 회전 방위가 정해진다.The first opposing walkoff decision pair 120A and the second opposing walkoff decision pair 120B are mirror images of each other but are structurally identical to each other. Each opposing walkoff decision pair has a first face 122 and a second face 126 opposite the first face. The first opposing walkoff decision pair 120A and the second opposing walkoff decision pair 120B have a second face 126A of the first opposing walkoff decision pair 120B. It is attached to each other to contact the surface 122B. The first opposing walkoff decision pair and the second opposing walkoff decision pair include the walkoff directions 140A and 142A of the first opposing walkoff decision pair, and the walkoff directions 140B and 142B of the second opposing walkoff decision pair. To be orthogonal to, rotational orientations are determined relative to each other.
도 1e에서 알 수 있는 바와 같이, 대향 워크오프 결정쌍(120B)은 도 1f에 도시된 미러 평면에서 볼 때 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 미러 이미지이다. 대향 워크오프 결정쌍의 각 워크오프 결정(128A, 130A)의 워크오프 방향(140A, 142A)은 광축(124)에 대하여 제 1 회전 방향을 정의한다. 도시된 예에서, 제 1 회전 방향은 시계방향이다. 또한, 대향 워크오프 결정쌍(120B)의 각 워크오프 결정(128B, 130B)의 워크오프 방향(140B, 142B)은 제 1 회전 방향과 반대인, 광축에 대하여 제 2 회전 방향을 정의함을 알 수 있다. 도시된 예에서, 제 2 회전 방향은 반시계 방향이다. 대향 워크오프 결정쌍(120B)이 미러 이미지인 대신에 대향 워크오프 결정쌍(120A)과 동일하고, 대향 워크오프 결정쌍(120B)의 워크오프 방향에 의해 정의된 회전 방향이 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 워크오프 방향에 의해 정의된 방향과 동일한 경우, 대향 워크오프 결정쌍(120B)은 전치된 2 위치에서 이들을 오버레이하는 대신에 광빔 X 및 Y의 직교 편광성분을 추가 분리시킨다.As can be seen in FIG. 1E, the opposite walkoff decision pair 120B is a mirror image of the opposite walkoff decision pair 120A when viewed in the mirror plane shown in FIG. 1F. The walkoff directions 140A, 142A of each walkoff decision 128A, 130A of the opposite walkoff decision pair define a first direction of rotation with respect to the optical axis 124. In the example shown, the first direction of rotation is clockwise. It is also seen that the walkoff directions 140B, 142B of each walkoff decision 128B, 130B of the opposing walkoff decision pair 120B define a second direction of rotation with respect to the optical axis, opposite the first direction of rotation. Can be. In the example shown, the second direction of rotation is counterclockwise. Instead of the opposite walkoff decision pair 120B being the mirror image, the opposite walkoff decision pair 120A is identical to the opposite walkoff decision pair 120A, and the rotational direction defined by the walkoff direction of the opposite walkoff decision pair 120B is the opposite walkoff decision pair. When the same as the direction defined by the walkoff direction of 120A, the opposite walkoff crystal pairs 120B further separate the orthogonal polarization components of the light beams X and Y instead of overlaying them at the transposed two positions.
제 1 I/O 포트는 광빔 X 및 Y와 편광-변동적 요소(108)에 대해 정렬되므로, 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 제 1 면(122A)은 광빔을 수신하고, 제 2 대향 워크오프 결정쌍의 제 2 면(126B)은 편광-변동적 광요소(108)와 접촉한다(도 1a). 제 1 및 제 2 면은 선택사양적으로 (도시되지 않은) 적당한 비반사 코팅으로 써 코팅될 수 있다.Since the first I / O port is aligned with the light beams X and Y with respect to the polarization-varying element 108, the first face 122A of the first opposing walkoff crystal pair 120A receives the light beam, and the second The second face 126B of the opposing walkoff crystal pair is in contact with the polarization-varying optical element 108 (FIG. 1A). The first and second sides may optionally be coated with a suitable antireflective coating (not shown).
도 1e는 제 1 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120A , 120B)의 등각도를 도시한다. 제 1 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍은 광축을 따라 서로에 대해 분해되고, 대향 워크오프 결정쌍을 구성하는 워크오프 결정(128A, 130A, 128B, 130B)은 광축(124)으로부터 떨어져서 분해된 모습이다. 이제, 도 1b 내지 1e 를 참조하여 대향 워크오프 결정쌍의 구조를 기술할 것이다.FIG. 1E shows an isometric view of the first and second opposing walkoff decision pairs 120A, 120B. The first and second opposing walkoff crystal pairs are decomposed with respect to each other along the optical axis, and the walkoff crystals 128A, 130A, 128B, and 130B constituting the opposing walkoff crystal pair are decomposed away from the optical axis 124. to be. The structure of the opposing walkoff crystal pair will now be described with reference to FIGS. 1B-1E.
각 대향 워크오프 결정쌍(120)은 제 1 워크오프 결정(128) 및 제 2 워크오프 결정(130)을 포함한다. 제 1 및 제 2 워크오프 결정은 각각 제 1 면(136, 138) 및, 제 1 면에 평행한 제 2 면(144, 146)을 포함한다. 제 1 및 제 2 면은 바람직하게 워크오프 결정의 주된 면이다. 제 1 면(136, 138)은 각 대향 워크오프 결정쌍의 제 1면(122)을 일괄적으로 구성한다. 제 2 면(144, 146)은 각 대향 워크오프 결정쌍의 제 2 면(126)을 일괄적으로 구성한다. 또한, 제 1 및 제 2 워크오프 결정은 각각 그들의 제 1 및 제 2 면에 직교하며 그들의 워크오프 방향에 평행한 각 부착면(132, 134)을 포함한다. 제 1 및 제 2 워크오프 결정은 그들의 워크오프 방향이 반대가 되고 그들의 각 부착면(132, 134)이 부착선(164)에서 서로 접촉하도록 서로 부착된다.Each opposing walkoff decision pair 120 includes a first walkoff decision 128 and a second walkoff decision 130. The first and second walk-off determinations include first faces 136 and 138 and second faces 144 and 146 parallel to the first face, respectively. The first and second faces are preferably the main face of the walkoff crystal. The first faces 136 and 138 collectively constitute the first face 122 of each opposing walkoff decision pair. The second faces 144, 146 collectively constitute the second face 126 of each opposing walkoff decision pair. The first and second walkoff crystals also include respective attachment surfaces 132, 134 orthogonal to their first and second planes and parallel to their walkoff direction. The first and second walkoff crystals are attached to each other such that their walkoff directions are reversed and their respective attachment surfaces 132, 134 contact each other at the attachment line 164.
제 1 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120A, 120B)이 I/O 포트(102)를 형성하기 위해 서로 부착될 때, 예를 들면, I/O 포트의 광축(124)은 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 부착선(164A)과 제 2 대향 워크오프 결정쌍의 부착선(164B)의 교차지점을 통과하며, 면(122A, 122B, 126A, 126B)의 평면에 수직한다.When the first and second opposing walkoff decision pairs 120A and 120B are attached to each other to form an I / O port 102, for example, the optical axis 124 of the I / O port is connected to the first opposing walk. It passes through the intersection of the attachment line 164A of the off crystal pair and the attachment line 164B of the second opposing walkoff crystal pair and is perpendicular to the plane of the planes 122A, 122B, 126A, 126B.
제 1 및 제 2 워크오프 결정(128, 130)의 워크오프 방향은 화살표(140, 142)에 의해 각각 표시된다. 워크오프 결정의 워크오프 방향은 부가적으로 혹은 양자택일로 "+" 및 "-" 기호에 의해 표시된다. 워크오프 방향은 "-" 기호로 부터 "+" 기호로 향한다. 도시된 워크오프 방향은 대향 워크오프 결정쌍의 제 1 면(122)으로부터 제 2 면(126)으로 지나가는 광(light)의 워크오프 방향이다. 도 2a 내지 도 2j를 참조하여 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 제 2 면으로부터 제 1 면으로 대향 워크오프 결정쌍을 통과하는 광의 워크오프 방향은 도시된 것과 반대이다.The walkoff directions of the first and second walkoff decisions 128, 130 are indicated by arrows 140, 142, respectively. The walkoff direction of the walkoff decision is additionally or alternatively indicated by the "+" and "-" symbols. The walk-off direction is from the "-" sign to the "+" sign. The walkoff direction shown is the walkoff direction of light passing from the first face 122 of the opposing walkoff crystal pair to the second face 126. As described in more detail below with reference to FIGS. 2A-2J, the walkoff direction of light passing through the opposite walkoff crystal pair from the second face to the first face is opposite to that shown.
광빔 X 및 Y는 제 1 I/O 포트(102)의 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 제 1 면(122A)상에 충돌한다. 제 1 I/O 포트는, 제 1 면(122A)이 광빔의 각 광축(160, 162)에 수직하고 광축(160, 162)사이에 연장되는 수평축(158)이 광축(124)에 중심을 두도록 광빔 X 및 Y에 대해 장착된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 I/O 포트는 수평축(158)이 부착선(164A)에 대해 ±45°의 각을 가지도록 광빔 X 및 Y에 대해 회전 방위가 정해진다.Light beams X and Y impinge on first surface 122A of first opposing walkoff crystal pair 120A of first I / O port 102. The first I / O port is such that a horizontal axis 158 centered at the optical axis 124 where the first surface 122A is perpendicular to each optical axis 160, 162 of the light beam and extends between the optical axes 160, 162. Mounted for light beams X and Y. As shown in FIG. 1B, the first I / O port is oriented with respect to the light beams X and Y such that the horizontal axis 158 has an angle of ± 45 ° with respect to the attachment line 164A.
전술한 바와 같이 광빔 X 및 Y에 대하여 제 1 I/O 포트를 정렬시키면 수평축(158)은 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)을 구성하는 워크오프 결정(128A, 130A)의 워크오프 방향에 대해 ±45°로 정렬되고, 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)을 구성하는 워크오프 결정(128B, 130B)의 워크오프 방향에 대해45°로 정렬된다. 광빔 X 및 Y는 부착선(164A)으로부터 동일하게 삽입된 지점에서 제 1 대향 워크오프 결정쌍과 충돌한다. 마지막으로, 광빔 X는 워크오프 결정(128A)를 통과하고, 반면에, 광빔 Y는 워크오프 결정(130A)을 통과한다.As described above, when the first I / O ports are aligned with respect to the light beams X and Y, the horizontal axis 158 is aligned with the walk-off directions of the walk-off crystals 128A and 130A constituting the first opposing walk-off crystal pair 120A. Relative to the walk-off direction of walk-off crystals 128B and 130B, which are aligned at ± 45 ° and constitute a second opposing walk-off decision pair 120B. Aligned at 45 °. Light beams X and Y collide with the first opposing walkoff crystal pair at the same insertion point from attachment line 164A. Finally, light beam X passes through walkoff crystal 128A, while light beam Y passes through walkoff crystal 130A.
대향 워크오프 결정쌍(120)을 구성하는 워크오프 결정(128, 130)의 두께는 광빔 X 및 Y사이의 수평 거리를로 제산한 것과 대략 동일한 워크오프 양을 주도록 선택된다. 예를 들면, 광빔 X 및 Y의 광축(160, 162) 사이의 거리가 125㎛인 실시예에서, 각 대향 워크오프 결정쌍의 두께를 통한 필요한 워크오프 양은 약 88.5㎛이다. 이 워크오프 양에 의하여, 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 제 2 면(126A)에서, 두개의 편향된 편광성분 및 두개의 비편향된 편광성분은 광빔 X와 Y 간의 간격과 동일한 길이의 대각선을 가진 정사각형의 반대 코너에 위치된다. 약 0.885㎜ 두께의 루틸(티타늄 이산화물(TiO2)) 또는 이트륨 배너데이트(YVO4) 워크오프 결정이 이러한 워크오프량을 제공한다. 워크오프 결정의 다른 치수는 중요치 않다. 실제 실시예에서, 워크오프 결정(128, 130)은 약 1㎜의 길이 및 약 0.5㎜의 폭을 가진다.The thickness of the walkoff crystals 128 and 130 constituting the opposite walkoff crystal pair 120 determines the horizontal distance between the light beams X and Y. It is chosen to give approximately the same amount of workoff divided by. For example, in an embodiment where the distance between the optical axes 160, 162 of the light beams X and Y is 125 [mu] m, the amount of workoff required through the thickness of each opposing walkoff crystal pair is about 88.5 [mu] m. By this amount of walk-off, at the second face 126A of the first opposing walk-off crystal pair 120A, the two deflected polarization components and the two unbiased polarization components are diagonal with the same length as the distance between the light beams X and Y. It is located at the opposite corner of the square with. Rutile (titanium dioxide (TiO2 )) or yttrium banner date (YVO4 ) walk-off crystals about 0.885 mm thick provide this amount of work off. The other dimensions of the walkoff decision are not critical. In a practical embodiment, the walkoff crystals 128 and 130 have a length of about 1 mm and a width of about 0.5 mm.
워크오프 결정(128, 130)의 바람직한 재질은 루틸이다. 그의 굴절율은 YVO4의 굴절율보다 크며, 따라서, 주어진 워크오프 양에 대해 보다 작은 진공속 경로 길이를 가진다. 작은 경로 길이로 인하여 대향 워크오프 결정쌍을 통과할 때에 편광성분의 수평 확산이 보다 적게 된다.The preferred material for walkoff crystals 128 and 130 is rutile. Its refractive index is greater than the refractive index of YVO4 and therefore has a smaller vacuum path length for a given amount of workoff. The small path length results in less horizontal spreading of the polarization components when passing through opposing walkoff crystal pairs.
광빔 X 및 Y가 제 1 I/O 포트(102)에 진입할 시에 수평으로 확산되는 경우, 편광-변동적 광요소(108)는 (도시되지 않은) 이미징 렌즈(imaging lens)를 포함한다. 광빔 X 및 Y가 제 1 I/O 포트의 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 제 1 면(122A)에 충돌하는 곳의 이미지는 제 2 I/O 포트(112)의 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 제 1 면(122C)상의 이미징 렌즈에 의해 형성된다. 그러나, 광소자(100)는 이미징 렌즈를 포함할때 자연히 반전 되므로, 편광-변동적 요소(108)가 편광각을 0˚만큼 변경시킬 경우, 광빔 X'는 광빔 Y의 광축(162)과 정렬되고, 광빔 Y'는 광빔 X의 광축(160)과 정렬된다.When light beams X and Y diffuse horizontally upon entering first I / O port 102, polarization-varying optical element 108 includes an imaging lens (not shown). An image of where light beams X and Y impinge on the first face 122A of the first opposing walkoff crystal pair 120A of the first I / O port is shown in the first opposing walk of the second I / O port 112. Formed by an imaging lens on the first face 122C of the off crystal pair. However, since the optical device 100 is naturally inverted when including the imaging lens, when the polarization-variable element 108 changes the polarization angle by 0 °, the light beam X 'is aligned with the optical axis 162 of the light beam Y. The light beam Y 'is aligned with the optical axis 160 of the light beam X.
보다 상세히 후술하는 바와 같이, I/O 포트(102, 112)를 사용하여 컴팩트 2×n 광소자(100) 제조 비용은 동일한 기능을 가진 종래의 광소자 제조 비용과 비교하여 상당히 감소된다. 이것은 작은 크기 및 컴팩트 구조의 I/O 포트(102, 112)가 광소자(100)를 상당히 작게 할 수 있기 때문이다. I/O 포트(102, 112)는 필요한 워크오프 양을 최소화하므로써 상당히 작게 만들어진다. 따라서, 이것은 두께를 감소시키고, 그 다음 워크오프 결정의 다른 치수를 감소시킨다. 워크오프 양은 광빔 X와 Y 사이의 간격을 크게 감소시키므로써 감소된다. 그러나, 대향 워크오프 결정쌍을 통과함에 따른 편광성분의 수평 확산은 광빔을 얼마나 근접하게 이격시킬 수 있는 가에 대한 실질적 제한을 설정한다. 편광성분이 워크오프 결정들간의 부착선(164)을 교차하는 범위까지 수평으로 확산되는 경우, 부착선에서의 회절 효과와 편광성분들사이의 상호작용으로 인해 광소자의 성능이 상당히 악화 될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 부착선과 광빔의 광축 사이의 간격은 단지 약 60㎛이다. 따라서, 광빔의 수평 확산은 이 간격보다 작아야 한다.As will be described in more detail below, the manufacturing cost of the compact 2xn optical device 100 using the I / O ports 102, 112 is significantly reduced compared to the conventional optical device manufacturing cost with the same function. This is because the small size and compact structure of the I / O ports 102 and 112 can make the optical device 100 considerably smaller. I / O ports 102 and 112 are made quite small by minimizing the amount of workoff required. Thus, this reduces the thickness and then the other dimensions of the walkoff crystals. The walkoff amount is reduced by greatly reducing the distance between the light beams X and Y. However, the horizontal spreading of the polarization component as it passes through opposing walkoff crystal pairs sets a practical limit on how closely the light beams can be spaced apart. If the polarization component spreads horizontally to the extent of crossing the attachment line 164 between the walkoff crystals, the performance of the optical device will be significantly deteriorated due to the diffraction effect at the attachment line and the interaction between the polarization components. In a preferred embodiment of the present invention, the spacing between the line of attachment and the optical axis of the light beam is only about 60 μm. Therefore, the horizontal diffusion of the light beam should be smaller than this interval.
컴팩트 2×n 광소자(100)가 광 어셈블리의 일부로 사용될 시에 전술한 공간 및 회전 관계로 광빔 X 및 Y에 대해 장착되어야 한다. 이것은 예를 들면, 광소자(100) 및 광 어셈블리의 다른 광요소를 단결정 실리콘으로 형성된 마이크로-벤치(a micro bench)상에 장착시키므로써 행해질 수 있다. 광소자(100)의 정렬은 이방성 에칭에 의해 실리콘 웨이퍼에 V형 홈을 형성하므로써 보다 쉽게 행해질 수 있다. 이 홈은 대향 워크오프 결정쌍(120)의 한 코너를 수용하도록 치수가 정해진다. 이 코너는 홈내에 삽입되고, 광소자는 코너에 대해 회전 방향으로 정렬되고, 적당한 접착제를 사용하여 적소에 접착된다.When the compact 2xn optical device 100 is used as part of the optical assembly, it must be mounted for the light beams X and Y in the space and rotational relationship described above. This can be done, for example, by mounting the optical device 100 and other optical elements of the optical assembly on a micro bench formed of single crystal silicon. Alignment of the optical device 100 can be done more easily by forming a V-shaped groove in the silicon wafer by anisotropic etching. This groove is dimensioned to receive one corner of the opposing walkoff decision pair 120. This corner is inserted into the groove, the optical element is aligned in the direction of rotation with respect to the corner, and glued in place using a suitable adhesive.
이제, 도 2a-2j를 참조하여 컴팩트 2×2 광소자(100)의 동작을 기술할 것이다. 도 2b-2j는 도 2a의 단선 2B-2B 내지 2J-2J에 의해 표시되는 광소자(100)의 다양한 지점에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시한다. 도 2e-2g는 편광-변동적 광요소가 이를 통과하는 광의 편광각을 0°회전시킬 때 제 2 I/O 포트(112)의 표시된 지점에서의 편광성분을 도시한다. 도 2h-2j는 편광-변동적 광요소가 이를 통과하는 광의 편광각을 90°회전시킬때 제 2 I/O 포트의 표시 지점에서의 편광성분을 도시한다.The operation of the compact 2x2 optical device 100 will now be described with reference to FIGS. 2A-2J. 2B-2J show the polarization components of the light beams X and Y at various points of the optical element 100 indicated by disconnections 2B-2B to 2J-2J in FIG. 2A. 2E-2G show the polarization components at the indicated points of the second I / O port 112 when the polarization-varying optical element rotates the polarization angle of light passing through it by 0 °. 2H-2J show the polarization components at the display points of the second I / O port as the polarization-varying optical element rotates the polarization angle of light passing through it by 90 °.
도 2b는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 제 1 면(122A)에서의 광빔 X 및 Y를 도시한다. 광빔 X 및 Y의 각각은 직교 편광성분 O 및 평행 편광성분 P를 가지는 것으로 도시된다. 직교 편광성분 및 평행 편광성분 P는 제 1 I/O 포트(102)의 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 워크오프 방향(140A, 142A)과 각각 직교 및 평행한다. 직교 편광성분 O 및 평행 편광성분 P는 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)의 워크오프 방향(140B, 142B)과 각각 평행 및 직교한다.2B shows the light beams X and Y at the first face 122A of the first opposing walkoff crystal pair 120A. Each of the light beams X and Y is shown to have an orthogonal polarization component O and a parallel polarization component P. The orthogonal polarization component and the parallel polarization component P are orthogonal and parallel to the walkoff directions 140A and 142A of the first opposing walkoff crystal pair 120A of the first I / O port 102, respectively. The orthogonal polarization component O and the parallel polarization component P are parallel and orthogonal to the walkoff directions 140B and 142B of the second opposing walkoff crystal pair 120B, respectively.
도면에서, 광빔 X의 직교 및 평행한 편광성분은 각각 굵은 바(bar) O1 및 P1에 의해 표시되고, 광빔 Y의 직교 및 평행 편광성분은 각각 바 라인(bar line) O2 및 P2에 의해 표시된다. 광빔 X 및 Y의 직교 편광성분 O1 및 O2는 보다 긴 바에 의해 표시되고, 평행 편광성분 P1 및 P2는 보다 짧은 바에 의해 표시된다.In the figure, the orthogonal and parallel polarization components of light beam X are represented by thick bars O1 and P1, respectively, and the orthogonal and parallel polarization components of light beam Y are represented by bar lines O2 and P2, respectively. . The orthogonal polarization components O1 and O2 of the light beams X and Y are represented by longer bars, and the parallel polarization components P1 and P2 are represented by shorter bars.
광빔 X의 직교 및 평행 편광성분 O1 및 P1은 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 워크오프 결정(128A)에 들어가고, 광빔 Y의 직교 및 평행 편광성분 O2 및 P2는 워크오프 결정(130A)에 들어간다. 제 1 대향 워크오프 결정쌍에서, 광빔 X 및 Y의 직교 편광성분 O1 및 O2는 각각 워크오프 결정(128A 및 130A)의 워크오프 방향(140A, 142A)과 제각기 직교하고, 편향없이 제 1 대향 워크오프 결정쌍을 통과한다. 그러나, 평행 편광성분 P1 및 P2는 각각 워크오프 결정(128A, 130A)의 워크오프 방향(140A, 140B)과 평행하다. 워크오프 결정(128A, 128B)는 각각 그들의 워크오프 방향으로 평행 편광성분을 편향시킨다. 그들의 워크오프 방향이 반대이므로, 워크오프 결정들은 반대 방향으로 평행 편광성분들을 편향시킨다.The orthogonal and parallel polarization components O1 and P1 of the light beam X enter the walkoff crystals 128A of the first opposing walkoff crystal pair 120A, and the orthogonal and parallel polarization components O2 and P2 of the light beam Y are walkoff crystals 130A. Enter In the first opposing walkoff crystal pair, the orthogonal polarization components O1 and O2 of the light beams X and Y are respectively orthogonal to the walkoff directions 140A and 142A of the walkoff crystals 128A and 130A, respectively, without first deflection Passes off crystal pairs. However, the parallel polarization components P1 and P2 are parallel to the walkoff directions 140A and 140B of the walkoff crystals 128A and 130A, respectively. Walkoff crystals 128A and 128B respectively deflect parallel polarization components in their walkoff direction. Because their walk-off direction is opposite, walk-off crystals deflect parallel polarization components in the opposite direction.
도 2c는 광빔 X 및 Y가 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)에 들어감에 따른 편광성분을 도시한다. 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)의 제 1 면(122B)에서, 평행 편광성분 P1 및 P2는 각각 전치된 위치(170, 172)에 위치된다. 직교 편광성분 O1 및 O2와 관련하여, 위치(170, 172)는 각 워크오프 방향(140A, 140B)으로 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 워크오프 양만큼 옮겨진 것이다.2C shows the polarization component as the light beams X and Y enter the second opposing walkoff crystal pair 120B. At the first face 122B of the second opposing walkoff crystal pair 120B, the parallel polarization components P1 and P2 are located at displaced positions 170 and 172, respectively. With respect to the quadrature polarization components O1 and O2, positions 170 and 172 are shifted in the respective walkoff directions 140A and 140B by the walkoff amount of the first opposing walkoff crystal pair.
광빔 X의 평행 편광성분 P1 및 광빔 Y의 직교 편광성분 O2는 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)의 워크오프 결정(128B)르로 들어간다. 광빔 Y의 평행 편광성분 P2 및 광빔 X의 직교 편광성분 O1은 워크오프 결정(130B)로 들어간다.Parallel polarization component P1 of light beam X and quadrature polarization component O2 of light beam Y enter the walkoff crystal 128B of the second opposing walkoff crystal pair 120B. The parallel polarization component P2 of the light beam Y and the orthogonal polarization component O1 of the light beam X enter the workoff crystal 130B.
제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)에서, 평행 편광성분 P1 및 P2는 모두 워크오프 결정(128B, 130B)의 워크오프 방향(140B, 142B)에 직교하며, 더이상의 편향없이 이들 워크오프 결정을 통과한다. 그러나, 직교 편광성분 O2 및 O1은 워크오프 결정(128B, 130B)의 워크오프 방향(140B, 142B)과 각각 평행하다. 워크오프 결정(128B, 130B)은 그들의 워크오프 방향으로 각 직교 편광성분 O2 및 O1를 편향시킨다. 그들의 워크오프 방향이 반대이므로, 워크오프 결정들은 반대 방향으로 직교 편광성분들을 편향시킨다.In the second opposing walkoff crystal pair 120B, the parallel polarization components P1 and P2 are both orthogonal to the walkoff directions 140B and 142B of the walkoff crystals 128B and 130B, and the these walkoff crystals are no longer deflected. To pass. However, the orthogonal polarization components O2 and O1 are parallel to the walkoff directions 140B and 142B of the walkoff crystals 128B and 130B, respectively. Walkoff crystals 128B and 130B deflect each orthogonal polarization component O2 and O1 in their walkoff direction. Since their walk-off directions are opposite, walk-off crystals deflect orthogonal polarization components in the opposite direction.
도 2d는 광빔 X 및 Y가 편광-회전 광요소(108)에 진입함에 따른 그들의 편광성분을 도시한다. 광빔 X의 평행 편광성분 P1 및 광빔 Y의 직교 편광성분 O2는 전치된 위치(170)에서 오버레이되고, 광빔 X의 직교 편광성분 O1 및 광빔 Y의 평행 편광성분 P2는 전치된 위치(172)에서 오버레이된다.2D shows their polarization components as light beams X and Y enter polarization-rotating optical element 108. Parallel polarization component P1 of light beam X and quadrature polarization component O2 of light beam Y are overlaid at transposed position 170, and orthogonal polarization component O1 of light beam X and parallel polarization component P2 of light beam Y are overlaid at transposed position 172. do.
도 2e-2g는 편광-변동적 광요소(108)가 이를 통과하는 광의 편광각을 0°를 통해 회전시킬 때, 2×2 광소자(100)에 의해 광빔 X' 및 Y'의 위치가 변경되지 않도록 하는 방법을 도시한다. 도 2e는 이 상태에서 편광 성분이 편광-변동적 광요소를 통과한 후의 편광성분을 도시한다.2E-2G show that the positions of the light beams X 'and Y' are changed by the 2x2 optical element 100 when the polarization-varying optical element 108 rotates the polarization angle of the light passing therethrough through 0 °. It shows how not to. FIG. 2E shows the polarization component after the polarization component passes through the polarization-varying optical element in this state.
광빔 X의 평행 편광성분 P1 및, 광빔 Y의 직교 편광성분 O2가 제 2 I/O 포트(112)의 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D)의 워크오프 결정(128D)로 들어간다. 광빔 Y의 평행 편광성분 P2 및, 광빔 X의 직교 편광성분 O1은 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D)의 워크오프 결정(130D)으로 들어간다.The parallel polarization component P1 of the light beam X and the orthogonal polarization component O2 of the light beam Y enter the walkoff crystal 128D of the second opposing walkoff crystal pair 120D of the second I / O port 112. The parallel polarization component P2 of the light beam Y and the orthogonal polarization component O1 of the light beam X enter the walkoff crystal 130D of the second opposing walkoff crystal pair 120D.
제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D)에서, 직교 편광성분 O2 및 O1은 제각기 워크오프 결정(128D, 130D)의 워크오프 방향(140D, 142D)에 직교하며, 편향없이 이들 워크오프 결정을 통과한다. 그러나, 평행 편광성분 P1 및 P2는 워크오프 결정(128D, 130D)의 워크오프 방향(140D, 142D)에 각각 평행하다. 워크오프 결정(128D, 130D)은 그들의 각 워크오프 방향에 반대되는 방향으로 평행 편광성분을 편향시킨다.In the second opposing walkoff crystal pair 120D, the orthogonal polarization components O2 and O1 are orthogonal to the walkoff directions 140D and 142D of the walkoff crystals 128D and 130D, respectively, and pass through these walkoff crystals without deflection. . However, the parallel polarization components P1 and P2 are parallel to the walkoff directions 140D and 142D of the walkoff crystals 128D and 130D, respectively. Walkoff crystals 128D and 130D deflect parallel polarization components in directions opposite their respective walkoff directions.
편광성분이 그들의 각 제 2 면으로부터 그들의 각 제 1 면으로 대향 워크오프 결정쌍(120D, 120C)을 통과하므로, 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D)의 워크오프 결정 및, 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120C)의 워크오프 결정은 그들의 워크오프 방향에 반대되는 방향으로 편광성분을 편향시킨다. 따라서, 제 2 I/O 포트의 대향 워크오프 결정쌍은 그들의 워크오프 방향과 평행하게 지향되는 편광성분을 그들의 워크오프 방향에 반대되는 방향으로 편향시킨다.Since the polarization component passes through the opposite walkoff crystal pairs 120D and 120C from their respective second faces to their respective first faces, the walkoff determination of the second facing walkoff crystal pair 120D and the first facing walkoff The walkoff crystals of the crystal pair 120C deflect the polarization components in directions opposite to their walkoff directions. Thus, opposing walkoff crystal pairs of the second I / O port deflect polarization components directed parallel to their walkoff direction in a direction opposite their walkoff direction.
도 2f는 광빔 X 및 Y가 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120C)의 제 2 면에 들어감에 따른 그들의 편광성분을 도시한다. 제 2 면에서, 평행 편광성분 P1 및 P2의 위치는 광빔 X 및 Y의 광축(160, 162)의 위치와 각각 일치하는 반면에, 직교 편광성분 O1 및 O2는 전치된 위치(170, 172)에서 각각 잔류한다.2F shows their polarization components as light beams X and Y enter the second side of first opposing walkoff crystal pair 120C. In the second aspect, the positions of the parallel polarization components P1 and P2 coincide with the positions of the optical axes 160 and 162 of the light beams X and Y, respectively, while the orthogonal polarization components O1 and O2 are at the transposed positions 170 and 172. Each remains.
제 1 대향 워크오프 결정쌍(120C)에서, 평행 편광성분 P2 및 P1은 각각 워크오프 결정(128C, 130C)의 워크오프 방향(140C, 142C)에 각각 직교하고, 따라서, 더이상의 편향없이 이들 결정을 통과한다. 그러나, 직교 편광성분 O2 및 O1은 워크오프 방향(140C, 142C)에 각각 평행하다. 워크오프 결정(128C, 130C)은 각 워크오프 방향에 반대되는 방향으로 직교 편광성분 O2 및 O1을 편향시킨다.In the first opposing walkoff crystal pair 120C, the parallel polarization components P2 and P1 are orthogonal to the walkoff directions 140C and 142C of the walkoff crystals 128C and 130C, respectively, and thus these crystals without further deflection. Pass through. However, the orthogonal polarization components O2 and O1 are parallel to the walkoff directions 140C and 142C, respectively. Walkoff crystals 128C and 130C deflect the orthogonal polarization components O2 and O1 in directions opposite to the respective walkoff directions.
도 2g는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120C)의 제 1 면(122C)에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시한다. 여기서, 광빔 X의 직교 편광성분 O1 및 평행 편광성분 P1은 광빔 X의 광축(160) 위치에서 오버레이되어 광빔 X'를 구성한다. 광빔 Y의 직교 편광성분 O2 및 평행 편광성분 P2는 광빔 Y의 광축(162)의 위치에서 오버레이되어 광빔 Y'를 구성한다.2G shows the polarization components of the light beams X and Y at the first surface 122C of the first opposing walkoff crystal pair 120C. Here, the orthogonal polarization component O1 and the parallel polarization component P1 of the light beam X are overlaid at the position of the optical axis 160 of the light beam X to constitute the light beam X '. The orthogonal polarization component O2 and the parallel polarization component P2 of the light beam Y are overlaid at the position of the optical axis 162 of the light beam Y to constitute the light beam Y '.
따라서, 편광-변동적 광요소(108)가 이를 통과하는 광의 편광각을 변경시키지 않을 때, 제 2 I/O 포트(112)의 동작은 제 1 I/O 포트(102)의 동작과 보안적이되며, 컴팩트 2×n 광소자(100)는 광축(160)을 따라 광빔 X로부터 도출된 광빔 X'를 전송하고, 광축(162)를 따라 광빔 Y로부터 도출된 광빔 Y'를 전송한다. 광빔 X' 및 Y'는 광빔 X 및 Y와 같이 서로간에 동일한 공간, 방향 및 편광 관계를 가진다.Thus, when the polarization-varying optical element 108 does not change the polarization angle of the light passing through it, the operation of the second I / O port 112 is secured with the operation of the first I / O port 102. The compact 2xn optical device 100 transmits the light beam X 'derived from the light beam X along the optical axis 160 and transmits the light beam Y' derived from the light beam Y along the optical axis 162. The light beams X 'and Y' have the same space, direction, and polarization relationship to each other like light beams X 'and Y'.
도 2h-2j는 편광-변동적 광요소(108)가 이를 통과하는 광의 편광각을 90°를 통해 회전시킬때 2×2 광요소(100)가 광빔 X' 및 Y'의 위치를 반전시키는 방법을 도시한다. 편광 회전 광요소에 의해 제공되는 편광 회전은 순방향으로 제 1 I/O 포트를 통과할 때 광빔 X 및 Y의 편광성분에 영향을 주지 않는다. 따라서, 편광-변동적 광요소(108)가 이를 통과하는 광의 편광각을 90°를 통해 회전시킬 때, 광빔 X 및 Y의 편광성분은 도 2b-2d를 참조하여 전술한 바와 같이 제 1 I/O 포트를 통과하고, 제 1 I/O 포트를 남기는 편광성분의 편광각은 도 2d에 도시되어 있다.2H-2J illustrate how the 2x2 optical element 100 reverses the positions of the light beams X 'and Y' as the polarization-varying optical element 108 rotates the polarization angle of light passing through it through 90 °. To show. The polarization rotation provided by the polarization rotation optical element does not affect the polarization components of the light beams X and Y when passing through the first I / O port in the forward direction. Thus, when the polarization-varying optical element 108 rotates the polarization angle of the light passing through it through 90 °, the polarization components of the light beams X and Y are first I / A as described above with reference to FIGS. 2B-2D. The polarization angle of the polarization component passing through the O port and leaving the first I / O port is shown in FIG. 2D.
도 2h는 편광-회전 광요소(108)로부터 제 2 I/O 포트(112)로 진입하는 편광성분 O1, P1, O2, P2를 도시한다. 편광성분의 편광각은 도 2d에 도시된 바에 비해 90°회전된다.2H shows polarization components O1, P1, O2, P2 entering polarization-rotating optical element 108 into second I / O port 112. The polarization angle of the polarization component is rotated by 90 ° compared to that shown in FIG. 2D.
광빔 X의 평행 편광성분 P1 및, 광빔 Y의 직교 편광성분 O2는 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D)의 워크오프 결정(128D)으로 진입한다. 광빔 Y의 평행 편광성분 P2 및, 광빔 X의 직교 편광성분 O1은 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D)의 워크오프 결정(130D)으로 진입한다.Parallel polarization component P1 of light beam X and quadrature polarization component O2 of light beam Y enter the walkoff crystal 128D of the second opposing walkoff crystal pair 120D. The parallel polarization component P2 of the light beam Y and the orthogonal polarization component O1 of the light beam X enter the walkoff crystal 130D of the second opposing walkoff crystal pair 120D.
제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D)에서, 평행 편광성분 P1 및 P2는 워크오프 결정(128D, 130D)의 각 워크오프 방향(140D, 142D)에 직교하고, 따라서, 편향없이 이들 결정을 통과한다. 그러나, 직교 편광성분 O2 및 O1은 각각 워크오프 결정(128D, 130D)의 워크오프 방향과 평행하다. 워크오프 결정(128D, 130D)은 그들의 각 워크오프 방향에 반대되는 방향으로 직교 편광성분을 편향시킨다.In the second opposing walkoff crystal pair 120D, the parallel polarization components P1 and P2 are orthogonal to the respective walkoff directions 140D and 142D of the walkoff crystals 128D and 130D, and thus pass through these crystals without deflection. . However, the orthogonal polarization components O2 and O1 are parallel to the walkoff directions of the walkoff crystals 128D and 130D, respectively. Walkoff crystals 128D and 130D deflect the orthogonal polarization components in directions opposite their respective walkoff directions.
도 2i는 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D)의 제 2 면에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시한다. 제 2 면에서, 직교 편광성분 O1 및 O2의 각 위치는 광빔 X 및 Y의 광축(162, 160)의 위치와 일치하는 반면에, 평행 편광성분 P1 및 P2는 전치된 위치(170, 172)에 각각 잔류한다.2I shows the polarization components of the light beams X and Y at the second side of the second opposing walkoff crystal pair 120D. In the second aspect, the respective positions of the orthogonal polarization components O1 and O2 coincide with the positions of the optical axes 162 and 160 of the light beams X and Y, while the parallel polarization components P1 and P2 are at the transposed positions 170 and 172. Each remains.
제 1 대향 워크오프 결정쌍(120C)에서, 직교 편광성분 O2 및 O1은 각각 워크오프 결정(128C, 130C)의 워크오프 방향(140C, 142C)에 각각 직교하고, 따라서, 더이상의 편향없이 제 1 대향 워크오프 결정쌍을 통과한다. 그러나, 평행 편광성분 P1 및 P2는 워크오프 결정(128C, 130C)의 워크오프 방향에 평행하다. 워크오프 결정(128C, 130C)은 각 워크오프 방향에 반대되는 방향으로 평행 편광성분을 편향시킨다.In the first opposing walkoff crystal pair 120C, the orthogonal polarization components O2 and O1 are orthogonal to the walkoff directions 140C and 142C, respectively, of the walkoff crystals 128C and 130C, respectively, and thus, the first without further deflection. Pass the opposite walkoff decision pair. However, parallel polarization components P1 and P2 are parallel to the walkoff directions of walkoff crystals 128C and 130C. Walkoff crystals 128C and 130C deflect parallel polarization components in directions opposite to the respective walkoff directions.
도 2j는 제 2 I/O 포트(112)의 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120C)의 제 1 면에서의 광빔 X 및 Y의 편광성분을 도시한다. 여기서, 광빔 X의 직교 편광성분 O1 및 평행 편광성분 P1은 광빔 Y의 광축(160)의 위치에서 오버레이되어 광빔 X'를 구성한다. 광빔 Y의 직교 편광성분 O2 및 평행 편광성분 P2는 광빔 X의 광축(160)의 위치에서 오버레이되어 광빔 Y'를 구성한다.FIG. 2J shows the polarization components of the light beams X and Y at the first face of the first opposing walkoff crystal pair 120C of the second I / O port 112. Here, the orthogonal polarization component O1 and the parallel polarization component P1 of the light beam X are overlaid at the position of the optical axis 160 of the light beam Y to constitute the light beam X '. The orthogonal polarization component O2 and the parallel polarization component P2 of the light beam Y are overlaid at the position of the optical axis 160 of the light beam X to constitute the light beam Y '.
따라서, 편광-변동적 광요소(108)가 이를 통과하는 광의 편광각을 90°만큼 변경시킬때, 제 2 I/O 포트(112)의 동작은 제 1 I/O 포트(102)의 동작과 보완적이지 못하며, 컴팩트 2×n 광소자(100)는 광축(162)를 따라 광빔 X로부터 도출된 광빔 X'를 전송하고, 광축(160)을 따라 광빔 Y로부터 도출된 광빔 Y'를 전송한다. 다음의 설명에서, 컴팩트 2×n 광소자(100)는 광빔을 수신하는 동일한 광축상에 광빔을 전송할시의 광빔에 대하여 비반전(non-inverting)이라고 지칭할 것이며, 다른 광빔의 광축상에 광빔을 전송할시의 광빔에 대하여 반전(inverting)이라고 지칭할 것이다.Thus, when the polarization-varying optical element 108 changes the polarization angle of the light passing through it by 90 °, the operation of the second I / O port 112 is compared with the operation of the first I / O port 102. Not complementary, compact 2xn optical device 100 transmits light beam X 'derived from light beam X along optical axis 162 and light beam Y' derived from light beam Y along optical axis 160. . In the following description, the compact 2xn optical element 100 will be referred to as non-inverting with respect to the light beam when transmitting the light beam on the same optical axis receiving the light beam, and the light beam on the optical axis of the other light beam. This will be referred to as inverting the light beam upon transmission.
컴팩트 2×n 광소자(100)는 양지향성이다. 제 2 I/O 포트(112)는 입력 포트로서 동작할 수 있고, 제 1 I/O 포트(102)는 출력 포트로서 동작할 수 있다. 이 경우에, 광빔 X는 입력 포트로서 동작하는 제 2 I/O 포트에 의해 수신되고, 출력 포트로서 동작하는 제 1 I/O 포트에 의해 광빔 X'로서 전송된다. 광빔 Y는 입력 포트로서 동작하는 제 2 I/O 포트에 의해 수신되고, 출력 포트로서 동작하는 제 1 I/O 포트에 의해 광빔 Y'로서 전송된다. 편광-변동적 광요소(108)가 이를 통과하는 광의 편광각을 변경하지 않을 때, 제 1 I/O 포트는 광축(160)을 따라 광빔 X'를 전송하고, 광축(162)을 따라 광빔 Y'를 전송한다. 편광-변동적 광요소(108)가 그를 통과하는 광의 편광각을 90°만큼 변경시킬 때, 제 1 I/O 포트는 광축(162)을 따라 광빔 X'를 전송하고 광축(160)을 따라 광빔 Y'를 전송한다.The compact 2xn optical element 100 is bidirectional. The second I / O port 112 can operate as an input port and the first I / O port 102 can operate as an output port. In this case, the light beam X is received by the second I / O port acting as the input port and transmitted as the light beam X 'by the first I / O port acting as the output port. Light beam Y is received by a second I / O port acting as an input port and transmitted as light beam Y 'by a first I / O port acting as an output port. When the polarization-varying optical element 108 does not change the polarization angle of the light passing therethrough, the first I / O port transmits light beam X 'along optical axis 160 and light beam Y along optical axis 162. Send '. When the polarization-varying optical element 108 changes the polarization angle of light passing therethrough by 90 °, the first I / O port transmits the light beam X 'along the optical axis 162 and the light beam along the optical axis 160. Send Y '.
전술한 바와 같이, 컴팩트 2×n 광소자(100)에 사용되는 I/O 포트는 바람직하게, 함께 큰 요소들을 부착시켜 소자 블럭을 형성하므로써 제조된다. 그후, 소자 블럭은 분할되어 다수의 작은 I/O 포트를 제공한다. 이로 인해 큰 요소를 쉽게 처리할 수 있으므로 I/O 포트를 제조하는 비용을 상당히 감소시키고, 큰 요소를 정밀하게 정렬시키는 비용은 각 소자 블럭을 분할하므로써 만들어진 다수의 작은 I/O 포트로 나뉘어진다. 그러나, 광소자(100)를 (도시되지 않은) 광 어셈블리의 소자로서 설치할 때, 광소자(100)상에 충돌하는 광빔 X 및 Y는 서로에 대해 정확하게 정렬되어야 하고, 광소자는 광빔 X 및 Y에 대해 공간적으로 및 회전적으로 정확하게 정렬되어야 한다. 또한, 광빔 X' 및 Y'를 수신하는 광 어셈블리의 광요소는 이들 광빔에 대해 정확하게 정렬되어야 한다.As mentioned above, the I / O ports used for the compact 2xn optical device 100 are preferably manufactured by attaching large elements together to form device blocks. The device block is then divided to provide a number of small I / O ports. This greatly reduces the cost of manufacturing I / O ports because of the ease with which large elements can be handled, and the cost of precisely aligning large elements is divided into a number of small I / O ports created by partitioning each device block. However, when installing the optical element 100 as an element of an optical assembly (not shown), the light beams X and Y impinging on the optical element 100 must be aligned exactly with respect to each other, and the optical element is in the optical beams X and Y. It must be precisely aligned spatially and rotationally with respect. In addition, the light elements of the light assembly receiving light beams X 'and Y' must be precisely aligned with respect to these light beams.
도 3a는 본 발명에 따르는 컴팩트 2×n 광소자의 제 2 실시예(300)의 평면도를 도시한다. 도 1a-1e에 도시된 실시예(100)의 요소에 대응하는 제 2 실시예(300)의 요소는 동일 참조번호를 사용하여 표시하며, 여기서 상세히 기술하지 않을 것이다. 제 2 실시예에서, I/O 포트(302, 312)는 광빔 X 및 Y와 광빔 X' 및 Y'에 대하여 제작소에서 사전정렬된다. 이에 따라, 광빔 X 및 Y에 대해 I/O 포트를 포함하는 광소자를 정렬시킬 필요가 없으며, 광소자를 광 어셈블리에 설치시에 광빔 X' 및 Y'에 대해 다른 광요소를 정렬시킬 필요도 없다.Figure 3a shows a plan view of a second embodiment 300 of a compact 2xn optical element in accordance with the present invention. Elements of the second embodiment 300 corresponding to elements of the embodiment 100 shown in FIGS. 1A-1E are denoted by the same reference numerals and will not be described in detail herein. In the second embodiment, I / O ports 302 and 312 are pre-aligned at the fabrication shop for light beams X and Y and light beams X 'and Y'. Thus, there is no need to align the optical elements comprising the I / O ports with respect to the light beams X and Y, and there is no need to align other optical elements with respect to the light beams X 'and Y' when the optical element is installed in the optical assembly.
도 3a-3e에 도시된 예에서, 광소자(300)는 2×2 광소자이다. 광소자(300)는 광섬유(304, 306, 314, 316)중의 하나를 생략하므로써, 혹은, 이들 광섬유들중의 하나의 말단부를 연결시키지 않으므로써 간단히 2×1 광소자로 변환될 수 있다. 대안적으로, I/O 포트(302, 312)중의 하나를 도 5b 및 도 5c를 참조하여 후술되는 단순화된 I/O 포트(552, 582)중의 하나로 대체할 수 있다.In the example shown in FIGS. 3A-3E, the optical device 300 is a 2 × 2 optical device. The optical device 300 can be converted to a 2 × 1 optical device simply by omitting one of the optical fibers 304, 306, 314, 316, or by not connecting one end of one of these optical fibers. Alternatively, one of the I / O ports 302, 312 may be replaced with one of the simplified I / O ports 552, 582 described below with reference to FIGS. 5B and 5C.
본 발명에 따르는 컴팩트 2×n 광소자(300)는 하나, 바람직하게는 2개의 컴팩트 광섬유기반의 입력/출력(I/O) 포트(302, 312)를 포함한다. 또한, 광소자(300)는 제 1 I/O 입력 포트 및 제 2 I/O 포트(312) 사이에 위치한 편광-변동적 광요소(308)를 포함한다. I/O 포트(302)는 제 1 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120A, 120B)을 포함하고, 부가적으로, 광섬유(304, 306)를 통해 전송되는 광빔 X 및 Y가 대향 워크오프 결정쌍(120A, 120B)에 대해 제작소 사전정렬되게 하는 광결합 어셈블리(310)를 포함한다. 제 2 I/O 포트(312)는 광결합 어셈블리(311)를 포함한다. 광결합 어셈블리(311)는 각 광섬유(314, 316)를 통해 전송되는 광빔 X' 및 Y'가 대향 워크오프 결정쌍(120C, 120D)에 대해 제작소 사전정렬되게 한다.The compact 2xn photonic device 300 according to the invention comprises one, preferably two compact fiber-based input / output (I / O) ports 302, 312. The optical device 300 also includes a polarization-varying optical element 308 positioned between the first I / O input port and the second I / O port 312. I / O port 302 includes first and second opposing walkoff decision pairs 120A and 120B, and additionally, light beams X and Y transmitted through optical fibers 304 and 306 are opposing walkoff determinations. And a light coupling assembly 310 to prefabricate the shop for pairs 120A and 120B. The second I / O port 312 includes an optical coupling assembly 311. The optical coupling assembly 311 causes the light beams X 'and Y' transmitted through the respective optical fibers 314 and 316 to be prefabricated with respect to the opposing walkoff crystal pairs 120C and 120D.
컴팩트 2×n 편광-독립적 광소자(300)는 광결합 어셈블리(310)에 의해 제 1 I/O 포트(302)에 연결된 광섬유(304, 306)를 통해 두 입력 광빔 X 및 Y를 수신하고, 광빔 X 및 Y로부터 두 출력 광빔 X' 및 Y'를 도출하고, 광결합 어셈블리(311)에 의해 제 2 I/O 포트(312)에 연결된 광섬유(314, 316)를 통해 광빔 X' 및 Y'를 공급한다. 제 1 I/O 포트(302)에서, 광섬유(304, 306)는 모세관(319)의 보어(318)에 장착되어 광결합 어셈블리(310)를 형성한다. 광결합 어셈블리는 제 1 I/O 포트(302) 부분을 구성하는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 전면(122A)에 대하여 공간적으로 및 회전적으로 정렬되어 전면(122A)에 부착된다. 이것으로 서로에 대해 및, 제 1 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120A, 120B)에 대해, 광빔 X 및 Y의 정렬 및 간격이 간단하면서도 정밀하게 정의된다. 제 2 I/O 포트의 구성도 유사하다.The compact 2 × n polarization-independent optical device 300 receives two input light beams X and Y via optical fibers 304 and 306 connected to the first I / O port 302 by the optical coupling assembly 310, Deriving two output light beams X 'and Y' from light beams X and Y, and through the optical fibers 314 and 316 connected to the second I / O port 312 by the light coupling assembly 311, the light beams X 'and Y' To supply. At the first I / O port 302, optical fibers 304, 306 are mounted to the bores 318 of the capillary 319 to form the optical coupling assembly 310. The optical coupling assembly is attached to the front surface 122A spatially and rotationally aligned with respect to the front surface 122A of the first opposing walkoff crystal pair 120A constituting the first I / O port 302 portion. This allows the alignment and spacing of the light beams X and Y to be defined simply and precisely with respect to each other and to the first and second opposing walkoff crystal pairs 120A and 120B. The configuration of the second I / O port is similar.
광빔 X 및 Y에 대한 컴팩트 2×n 광소자(300)의 동작은 도 1a-1e 및 도 2a-2j를 참조하여 전술된 컴팩트 2×n 광소자의 제 1 실시예(100)의 동작과 동일하므로, 여기서 더이상 상세히 기술하지 않을 것이다.The operation of the compact 2xn optical device 300 with respect to the light beams X and Y is the same as the operation of the first embodiment 100 of the compact 2xn optical device described above with reference to FIGS. 1A-1E and 2A-2J. I will not go into further detail here.
제 1 실시예와 마찬가지로, 편광-변동적 광소자(308)가 제 1 I/O 포트(302) 및 제 2 I/O 포트(312) 사이에 위치하고, I/O 포트들중의 하나를 통해 수신된 광의 편광성분의 편광각을 사전결정된 양 만큼 선택적으로 변경시킨다. 예를 들면, 편광-변동적 광요소는 편광각을 0도 또는 90도만큼 변경시킬 수 있다. 도 4, 도 5a-5c, 6A 및 6B를 참조하여 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 편광-변동적 광요소는 컴팩트 2×n 광소자(300)의 기능에 따라 다수의 상이한 광요소들중의 하나일 수 있다. 방금 기술한 구조는 광 서큘레이터, 광스위치 및 조정가능 애드-드롭 필터와 같은 컴팩트 2×n 편광-독립적 광소자의 기본을 형성한다.As in the first embodiment, a polarization-variable optical element 308 is located between the first I / O port 302 and the second I / O port 312 and through one of the I / O ports. The polarization angle of the polarization component of the received light is selectively changed by a predetermined amount. For example, the polarization-varying optical element can change the polarization angle by 0 degrees or 90 degrees. As will be described in more detail below with reference to FIGS. 4, 5A-5C, 6A and 6B, the polarization-varying optical element is one of a number of different optical elements depending on the function of the compact 2xn optical element 300. Can be. The structure just described forms the basis of compact 2xn polarization-independent optical devices such as optical circulators, optical switches and adjustable add-drop filters.
이제, 제 1 I/O 포트(302)의 정면도, 평면도 및 측면도를 도시하는 도 3b-3d 및, 도 1e를 참조하여 제 1 I/O 포트(302)를 보다 상세히 기술할 것이다. 도 3a에 도시된 제 2 I/O 포트(312)는 제 1 I/O 포트(302)와 구조적으로 동일하고, 수평축(158)에 대해 동일한 회전 방위를 가진다. 따라서, 제 2 I/O 포트에 대해 별도로 기술하지는 않을 것이다. 제 2 I/O 포트는, 도 3a에서 제 1 I/O 와 상이하게 보이는데, 이는 광축(124)에 수직한 축에 대해 180°를 통해 회전하기 때문이다. 대안적으로, 제 2 I/O 포트(312)는 제 1 I/O 포트의 미러 이미지일 수 있다.The first I / O port 302 will now be described in more detail with reference to FIGS. 3B-3D and FIG. 1E showing the front, top and side views of the first I / O port 302. The second I / O port 312 shown in FIG. 3A is structurally identical to the first I / O port 302 and has the same rotational orientation with respect to the horizontal axis 158. Therefore, the second I / O port will not be described separately. The second I / O port looks different from the first I / O in FIG. 3A because it rotates through 180 ° about an axis perpendicular to the optical axis 124. Alternatively, the second I / O port 312 may be a mirror image of the first I / O port.
제 1 I/O 포트(302)는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A), 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B) 및 광결합 어셈블리(310)를 포함한다. 제 2 I/O 포트(312)는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120C), 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120D) 및 광결합 어셈블리(311)를 포함한다. 대향 워크오프 결정쌍(120)은 도 1a-1e에 대하여 전술한 대향 워크오프 결정쌍과 동일하며, 동일한 방식으로 서로 부착된다.The first I / O port 302 includes a first opposing walkoff decision pair 120A, a second opposing walkoff decision pair 120B and an optical coupling assembly 310. The second I / O port 312 includes a first opposing walkoff decision pair 120C, a second opposing walkoff decision pair 120D, and an optical coupling assembly 311. Opposing walkoff decision pairs 120 are identical to the opposing walkoff decision pairs described above with respect to FIGS. 1A-1E and are attached to each other in the same manner.
또한, 도 3b-3d는 광섬유(304, 306)를 상세히 도시한다. 광섬유(304, 306)는 열확산 팽창 코어(thermally-diffused, expanded-core: TEC) 단일모드 광섬유이며, 모세관(319)의 보어(318)내에 하우징된다. 광섬유(304)를 상세히 기술할 것이다. 광섬유(306, 314, 316)는 동일하므로 기술하지 않을 것이다. 광섬유(304)는 섬유의 코어(350)가 섬유의 대부분의 길이에 대하여 사실상 일정한 직경을 가지는 TEC 광섬유이다. 광섬유의 일정 직경 부분의 작은 부분은 도 3d에서 참조번호(352)에 의해 표시된다. 광섬유가 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)에 인접한, 광섬유의 단부(356)에 인접한 영역(354)에서, 코어의 직경은 섬유의 단부(356)에서 최대 직경에 도달하도록 전형적으로 3-5 범위의 계수에 의해 진보적으로 확장된다. 영역(354)는 전형적으로 4-6 mm 범위의 길이를 가진다.3B-3D also show details of the optical fibers 304 and 306. The optical fibers 304 and 306 are thermally-diffused, expanded-core (TEC) single mode optical fibers and are housed in the bores 318 of the capillary 319. The optical fiber 304 will be described in detail. The optical fibers 306, 314, and 316 are identical and will not be described. The optical fiber 304 is a TEC optical fiber in which the core 350 of the fiber has a substantially constant diameter for most of the length of the fiber. The small portion of the constant diameter portion of the optical fiber is indicated by reference numeral 352 in FIG. 3D. In the region 354 adjacent the end 356 of the optical fiber, adjacent to the first opposing walkoff crystal pair 120A, the diameter of the core is typically 3-5 to reach the maximum diameter at the end 356 of the fiber. It is progressively expanded by the coefficients of the range. Region 354 typically has a length in the range of 4-6 mm.
TEC 광섬유(304)의 팽창 코어(350)는 종래의 광 섬유에 비해 섬유의 단부(356)로부터 방출된 광이 수평으로 확산되는 각을 사실상 감소시킨다. 전형적인 감소는 약 계수 4이다. TEC 광섬유의 이러한 특성에 의해 편광성분이 대향 워크오프 결정쌍을 통과할 때 서로 교차하거나 워크오프 결정(128, 130) 사이의 부착선(164)과 교차할 위험없이 광빔들 사이에 간격이 최소화될 수 있다. 전술한 바와 같이, 광빔들 간의 간격을 최소화하면 I/O 포트의 크기 및 비용을 상당히 감소시킬 수 있다.The expansion core 350 of the TEC optical fiber 304 substantially reduces the angle at which light emitted from the end 356 of the fiber diffuses horizontally compared to conventional optical fibers. Typical reduction is about coefficient 4. This characteristic of the TEC fiber allows the gap between light beams to be minimized without the risk of the polarization components crossing each other or crossing the line of attachment 164 between the walkoff crystals 128, 130 when passing through opposing walkoff crystal pairs. Can be. As noted above, minimizing the spacing between light beams can significantly reduce the size and cost of an I / O port.
TEC 광섬유에 의해 방출된 광빔의 수평 확산이 적으면 광섬유(304)에 의해 방출된 빛을 광섬유(314)상에 모을 필요가 없다. 그러나, 현 TEC 광섬유로써 작은 수평 빔 확산을 얻을 수 있음에도 불구하고, 광을 집중시키지 못하면 상당한 강도 손실이 일어난다. 따라서, 도 3a, 도 4 및 도 5a-5c에 도시된 각 실시예에서, 편광-변동적 요소(308, 408, 508)는 모두 바람직하게 (도시되지 않은) 이미징 렌즈 시스템을 포함한다. 이미징 렌즈 시스템은 광섬유(304, 306)의 코어의 단부의 이미지를 광섬유(314, 316)의 코어의 단부상에 형성한다. 그러나, 컴팩트 2×n 광소자(300)는 이미징 렌즈 시스템으로서 단일 볼록렌즈를 포함할 경우 자연히 반전이 된다. 환언하면, 편광-변동적 요소(308)가 편광각을 0°만큼 변경시킬 때, 광소자는 광섬유(304)를 통해 수신한 광빔 X를 광빔 X'로서 광섬유(316)로 전송하고, 광섬유(306)를 통해 수신한 광빔 Y를 광빔 Y'로서 광섬유(314)로 전송한다. 그러나, 광소자는 예를 들면, 광정렬 어셈블리(311)로부터 먼 광섬유(314, 316)의 단부를 교환하므로써 비반적으로 제조될 수 있다.If the horizontal spread of the light beam emitted by the TEC optical fiber is small, there is no need to collect light emitted by the optical fiber 304 on the optical fiber 314. However, although small horizontal beam spreading can be achieved with current TEC optical fibers, failure to focus the light results in significant intensity loss. Thus, in each embodiment shown in FIGS. 3A, 4 and 5A-5C, the polarization-variable elements 308, 408, 508 all preferably comprise an imaging lens system (not shown). The imaging lens system forms an image of the ends of the cores of the optical fibers 304, 306 on the ends of the cores of the optical fibers 314, 316. However, the compact 2xn optical element 300 is naturally inverted when including a single convex lens as the imaging lens system. In other words, when the polarization-variable element 308 changes the polarization angle by 0 °, the optical element transmits the light beam X received through the optical fiber 304 to the optical fiber 316 as the light beam X ', and the optical fiber 306 Transmits the light beam Y received through the optical fiber 314 as a light beam Y '. However, the optical device can be inversely manufactured by, for example, exchanging the ends of the optical fibers 314 and 316 away from the optical alignment assembly 311.
바람직한 실시예에서, 광섬유(304, 306)의 각각은 125㎛의 외부 직경을 가지고, 코어의 일정 직경 영역의 직경은 약 10㎛이고, 코어의 최대 직경은 40㎛이고, 코어가 그의 일정 직경으로부터 그의 최대 직경까지 확장되는 길이는 약 1㎜이다. 이 배치에서, 광빔의 반경은 제 1 대향 워크오프 결정쌍의 제 1 면에서의 약 20㎛으로부터 제 2 대향 워크오프 결정쌍의 제 2 면에서의 약 37㎛까지 증가한다. 이에 따라 광빔의 최대 반경과 워크오프 결정들간의 부착선 사이의 적절한 간격이 유지된다. 완벽히 정렬된 I/O 포트에서, 부착선은 광빔의 중심으로부터 약 62㎛이다.In a preferred embodiment, each of the optical fibers 304, 306 has an outer diameter of 125 μm, the diameter of the constant diameter area of the core is about 10 μm, the maximum diameter of the core is 40 μm, and the core is from its constant diameter. The length extending to its maximum diameter is about 1 mm. In this arrangement, the radius of the light beam increases from about 20 μm on the first side of the first opposing walkoff crystal pair to about 37 μm on the second side of the second opposing walkoff crystal pair. This maintains the proper spacing between the maximum radius of the light beam and the line of attachment between the walkoff crystals. In a perfectly aligned I / O port, the line of attachment is about 62 μm from the center of the light beam.
제 1 I/O 포트(302)에 결합된 두 광섬유(304, 306)가 모세관(319)의 보어(318)에 장착된다. 보어(319)의 내부 직경은 광섬유(304, 306)의 외부 직경의 합보다 수 미크론 더 크다. 광섬유의 외부 직경에 대한 이러한 직경 관계를 가진 보어는 서로에 대해 평행하게 광섬유를 수용 및 정확히 배치시킨다. 알려지고 정확히 정의된 외부 직경을 가진 광섬유를, 알려지고 정확히 정의된 내부 직경을 가진 모세관의 보어로 삽입시키게 되면, 광섬유의 광축(360, 362)이 서로에 대해 정확히 평행하게 정렬되고 광섬유의 광축들간의 거리가 정밀하게 정의된다. 바람직한 실시예에서, 모세관(319)은 1㎜의 외부 직경 및 10㎜의 길이를 가지고, 그의 보어는 254㎛의 직경을 가진다. 보어의 직경은 광섬유(304, 306)의 외부 직경의 합 보다 4 미크론 더 크다.Two optical fibers 304, 306 coupled to the first I / O port 302 are mounted to the bores 318 of the capillary 319. The inner diameter of the bore 319 is several microns larger than the sum of the outer diameters of the optical fibers 304, 306. Bore with this diameter relationship to the outer diameter of the optical fiber receives and accurately places the optical fibers parallel to each other. Inserting an optical fiber with a known and correctly defined outer diameter into the bore of a capillary tube with a known and correctly defined inner diameter causes the optical axes 360, 362 of the optical fiber to be aligned exactly parallel to each other and between the optical axes of the optical fiber. The distance of is precisely defined. In a preferred embodiment, the capillary 319 has an outer diameter of 1 mm and a length of 10 mm and its bore has a diameter of 254 μm. The diameter of the bore is 4 microns larger than the sum of the outer diameters of the optical fibers 304, 306.
광결합 어셈블리(310)는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 제 1 면(122A)에 부착된다. 광결합 어셈블리는, 제 1 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120A, 120B)의 광축(214)상에 중심을 둔 모세관을 가지고 제 1 면에 부착된다. 광결합 어셈블리는 제 1 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍에 대해 소정 각도를 이루며, 그에 따라 광섬유(304, 306)의 각 광축(360, 362)을 상호연결시키는 수평축(158)은 제 1 워크오프 결정(128A)과 제 2 워크오프 결정(130A) 사이의 부착선(164A)에 대해 ±45°의 각을 가진다.The optical coupling assembly 310 is attached to the first face 122A of the first opposing walkoff crystal pair 120A. The optical coupling assembly is attached to the first face with a capillary tube centered on the optical axis 214 of the first and second opposing walkoff crystal pairs 120A, 120B. The optical coupling assembly is at an angle to the first and second opposing walkoff crystal pairs, such that the horizontal axis 158 interconnecting each optical axis 360, 362 of the optical fibers 304, 306 is a first walkoff. An angle of ± 45 ° with respect to the line of attachment 164A between the crystal 128A and the second walkoff crystal 130A.
방금 기술한 정렬은 제 1 대향 워크오프 결정쌍을 구성하는 워크오프 결정(128A, 130A)의 워크오프 방향(140A, 142A)으로 수평축(158)을 ±45°로 정렬시키고, 제 2 대향하는 워크오프 결정(120B)을 구성하는 워크오프 결정(128B, 130B)의 워크오프 방향(140B, 142B)에 대해 수평축을 ±45°로 정렬킨다는 것이다. 광섬유(304, 306)의 각 광축(360, 362)은 부착선(164A)으로부터 동일하게 삽입된다. 광섬유(304)를 통해 수신한 광빔 X는 워크오프 결정(128A)을 통과하고, 반면에, 광섬유(306)을 통해 수신한 광빔 Y는 워크오프 결정(130A)을 통과한다.The alignment just described aligns the horizontal axis 158 at ± 45 ° in the walkoff directions 140A, 142A of the walkoff crystals 128A, 130A constituting the first opposing walkoff crystal pair, and the second facing work. The horizontal axis is aligned by ± 45 ° with respect to the walkoff directions 140B and 142B of the walkoff crystals 128B and 130B constituting the off crystal 120B. Each optical axis 360, 362 of the optical fibers 304, 306 is equally inserted from the attachment line 164A. Light beam X received through optical fiber 304 passes through walkoff crystal 128A, while light beam Y received through optical fiber 306 passes through walkoff crystal 130A.
도 8a 및 도 8b를 참조하여 광결합 어셈블리(310)가 제 1 워크오프 결정쌍(120A) 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)에 대해 정렬되는 방식을 후술할 것이다.8A and 8B, the manner in which the optical coupling assembly 310 is aligned with respect to the first walkoff crystal pair 120A and the second opposing walkoff crystal pair 120B will be described below.
도 4는 도 1a-1e 및 도 3a-3d를 참조하여 전술한 기본 구조중의 하나를 사용하여 제조될 수 있는, 본 발명에 따르는 제 1 컴팩트 광소자, 컴팩트 편광-독립적 2×n 광스위치(400)의 실시예를 도시한다. 도 4에 도시된 실시예는 도 3a에 도시된 구조를 기반으로 한다.4 shows a first compact optical element, a compact polarization-independent 2 × n optical switch according to the invention, which can be manufactured using one of the basic structures described above with reference to FIGS. 1A-1E and 3A-3D An embodiment of 400 is shown. The embodiment shown in FIG. 4 is based on the structure shown in FIG. 3A.
광스위치(400)에서, 제 1 및 제 2 I/O 포트(302, 312) 사이에 위치한 편광-변동적 광요소는 0/90°편광 회전자(408)이다. 0/90°편광 회전자는 액정, 전기광학, 자기광학 또는 다른 적당한 유형의 편광 회전자일 수 있다. 이러한 0/90°편광 회전자는 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 여기서 설명하지 않을 것이다. 0/90°편광 회전자는 제어 입력(421)을 포함한다. 제어 입력으로 공급되는 제어 신호의 상태는 0/90°편광 회전자에 의해 이를 통과하는 광상에 부가되는 편광 회전을 제어한다. 따라서, 제어 신호의 상태는 컴팩트 2×2 광스위치(400)가 BAR 상태인지 혹은 CROSS 상태인지를 결정한다. BAR 상태에서, 0/90°편광 회전자는 편광각을 0°만큼 회전시키고, 광스위치(400)는 광섬유(304, 306)를 통해 수신한 광빔 X 및 Y를 광빔 X' 및 Y'로서 각 광섬유(314, 316)로 전송한다. CROSS 상태에서, 0/90°편광 회전자는 편광각을 90°만큼 회전시키고, 광스위치는 광빔 X 및 Y를 광빔 X' 및 Y'로서 각 광섬유(316, 317)로 전송한다.In the optical switch 400, the polarization-varying optical element located between the first and second I / O ports 302, 312 is a 0/90 ° polarization rotor 408. The 0/90 ° polarization rotor may be a liquid crystal, electro-optic, magneto-optical or other suitable type of polarization rotor. Such 0/90 ° polarization rotors are well known in the art and will not be described here. The 0/90 ° polarization rotor includes a control input 421. The state of the control signal supplied to the control input controls the polarization rotation added to the image passing through it by the 0/90 ° polarization rotor. Thus, the state of the control signal determines whether the compact 2x2 optical switch 400 is in the BAR state or the CROSS state. In the BAR state, the 0/90 ° polarization rotor rotates the polarization angle by 0 °, and the optical switch 400 replaces the light beams X and Y received through the optical fibers 304 and 306 as light beams X 'and Y'. 314, 316. In the CROSS state, the 0/90 ° polarization rotor rotates the polarization angle by 90 °, and the optical switch transmits the light beams X and Y to the respective optical fibers 316 and 317 as the light beams X 'and Y'.
또한, 도 4는 광빔 X 및 Y가 BAR 및 CROSS 상태에서 컴팩트 2×2 광스위치(400)를 통과해갈 시에 다양한 지점에서의 그들의 편광성분 O1, P1 및 O2, P2를 도시한다. 마지막으로, 도 4는 BAR 및 CROSS 상태의 제 1 I/O 포트(302) 및 제 2 I/O 포트(312)를 구성하는 대향 워크오프 결정쌍(120A, 120D)의 동작을 도시한다. 각 대향 워크오프 결정쌍(120)을 구성하는 워크오프 결정(128, 130)의 각각이 이를 통과하는 편광성분을 편향시키는 실제 방향은 화살표(423)와 같은 화살표에 의해 표시된다. 각 워크오프 결정에 의해 화살표의 방향으로 편행된 편광성분은 화살표를 기반으로 바(425)와 같은 바에 의해 표시된다. 가는 바는 광빔 X를 나타낸다. 굵은 바는 광빔 Y를 나타낸다. 보다 긴 바는 직교 편광성분 O1 및 O2를 나타내고, 보다 짧은 바는 평행 편광성분 P1 및 P2를 나타낸다. 예를 들면, 화살표(423)는 워크오프 결정(130A)이 보다 짧고 가는 바(427)에 의해 표시되는 광빔 Y의 평행 편광성분 P2를 편향시키는 방향을 도시한다. 제 1 면으로부터 제 2 면으로 지나가는 광에 대한 워크오프 결정의 워크오프 방향은 각 워크오프 결정의 단부에 인접한 "+" 및 "-" 기호에 의해 표시된다. 동일한 규정이 도 5에서 상이한 편광성분을 가리키는 데 사용되며, 유사한 규정이 도 6a 및 6b에 사용된다.4 also shows their polarization components O1, P1 and O2, P2 at various points as the light beams X and Y pass through the compact 2x2 optical switch 400 in the BAR and CROSS states. Finally, FIG. 4 illustrates the operation of opposing walkoff decision pairs 120A, 120D that constitute first and second I / O ports 302 and second I / O ports 312 in BAR and CROSS states. The actual direction in which each of the walkoff crystals 128, 130 constituting each opposing walkoff crystal pair 120 deflects the polarization components passing through it is indicated by an arrow such as arrow 423. The polarization component, which is shifted in the direction of the arrow by each walk-off decision, is represented by a bar such as bar 425 based on the arrow. Thin indicates light beam X. The thick bar represents the light beam Y. Longer bars represent orthogonal polarization components O1 and O2, and shorter bars represent parallel polarization components P1 and P2. For example, the arrow 423 shows the direction in which the walkoff crystal 130A deflects the parallel polarization component P2 of the light beam Y indicated by the shorter and thinner bars 427. The walkoff direction of the walkoff crystal for the light passing from the first plane to the second plane is indicated by the "+" and "-" symbols adjacent to the end of each walkoff crystal. The same rule is used to refer to different polarization components in FIG. 5, and similar rule is used in FIGS. 6A and 6B.
2×2 광스위치(400)의 BAR 상태에서, 제어 입력(421)을 통해 수신한 제어 신호는 0/90°편광 회전자(408)를 그의 0°회전 상태로 설정한다. 이 상태에서, 0/90°편광 회전자는 이를 통과하는 편광성분의 편광각을 0°만큼 회전시킨다. 광빔 X 및 Y에 대한 2×2 광스위치의 동작은 도 2a-2g를 참조하여 전술한 광소자(100)의 동작과 동일하다. 2×2 광스위치는 광빔 X 및 Y에 대해 비반전이며, 광빔 X 및 Y을 각각 광빔 X' 및 Y'로서 광섬유(314, 316)로 송신한다.In the BAR state of the 2x2 optical switch 400, the control signal received via the control input 421 sets the 0/90 ° polarization rotor 408 to its 0 ° rotation. In this state, the 0/90 ° polarization rotor rotates the polarization angle of the polarization component passing therethrough by 0 °. The operation of the 2x2 optical switch for the light beams X and Y is the same as the operation of the optical device 100 described above with reference to FIGS. 2A-2G. The 2x2 optical switch is non-inverting with respect to the light beams X and Y, and transmits the light beams X and Y to the optical fibers 314 and 316 as the light beams X 'and Y', respectively.
컴팩트 2×2 광스위치(400)의 CROSS 상태에서, 제어 입력(421)을 통해 수신한 제어 신호는 0/90°편광 회전자(408)를 그의 90°편광 회전 상태로 설정한다. 이 상태에서, 0/90°편광 회전자(408)는 이를 통과하는 편광성분의 편광각을 90°를 통해 회전시킨다. 광빔 X 및 Y에 대한 광스위치(400)의 동작은 도 2a-2d 및 도 2h-2j를 참조하여 전술한 광소자(100)의 동작과 동일하다. CROSS 상태에서, 광스위치는 광빔 X 및 Y에 대하여 반전이고, 광빔 X 및 Y를 광빔 X' 및 Y'로서 각 광섬유(316, 314)로 전송한다. 광빔 X 및 Y에 대한 광스위치의 동작은 도 2a-2j를 참조하여 전술한 광소자(100)의 동작과 동일하므로 광스위치의 동작을 더이상 설명하지 않을 것이다.In the CROSS state of the compact 2x2 optical switch 400, the control signal received via the control input 421 sets the 0/90 ° polarization rotor 408 to its 90 ° polarization rotation state. In this state, the 0/90 ° polarization rotor 408 rotates the polarization angle of the polarization component passing through it through 90 °. The operation of the optical switch 400 for the light beams X and Y is the same as the operation of the optical device 100 described above with reference to FIGS. 2A-2D and 2H-2J. In the CROSS state, the optical switch is inverted with respect to the light beams X and Y, and transmits the light beams X and Y to the respective optical fibers 316 and 314 as the light beams X 'and Y'. Since the operation of the optical switch for the light beams X and Y is the same as the operation of the optical device 100 described above with reference to FIGS. 2A-2J, the operation of the optical switch will not be described any more.
CROSS 상태에서 광섬유(314, 316)로 전송되는 편광성분을 도시한 도 4의 뷰(431)와, BAR 상태에서 광섬유(314, 316)로 전송되는 편광성분을 도시한 도 4의 뷰(431)를 비교하므로써, 광섬유(304)를 통해 수신한 광빔 X 및 광섬유(306)를 통해 수신한 광빔 Y를 각각 수신하는 광섬유(314, 316)중의 하나가 제어 입력(421)을 통해 수신한 제어 신호의 상태 및, 0/90°편광 회전자(408)의 결과적인 편광 회전상태에 의존한다는 것을 알 수 있을 것이다.The view 431 of FIG. 4 shows the polarization components transmitted to the optical fibers 314 and 316 in the CROSS state, and the view 431 of FIG. 4 shows the polarization components transmitted to the optical fibers 314 and 316 in the BAR state. In comparison, one of the optical fibers 314 and 316 respectively receiving the light beam X received through the optical fiber 304 and the light beam Y received through the optical fiber 306 is connected to the control signal received through the control input 421. It will be appreciated that this depends on the state and the resulting polarization rotation state of the 0/90 ° polarization rotor 408.
본 발명에 따르는 2×1 광스위치는 광섬유(304, 306, 314, 316)중의 하나를 생략하므로써 전술한 2×2 광스위치를 기반으로 할 수 있다. 대안적으로, I/O 포트(302, 312)중의 하나가 도 5b 및 도 5c를 참조하여 후술될 단순화된 I/O 포트(552 또는 582)중의 하나로 대체될 수 있다. I/O 포트(582)를 사용하는 경우, 반파 플레이트를 편광-회전 광요소(408)와 제 2 I/O 포트(582) 사이에 삽입시켜야 한다.The 2x1 optical switch according to the present invention can be based on the aforementioned 2x2 optical switch by omitting one of the optical fibers 304, 306, 314, 316. Alternatively, one of the I / O ports 302, 312 may be replaced with one of the simplified I / O ports 552 or 582, which will be described below with reference to FIGS. 5B and 5C. If I / O port 582 is used, a half wave plate must be inserted between polarization-rotating optical element 408 and second I / O port 582.
도 5a는 도 1a-1e 및 도 3a-3d를 참조하여 전술한 구조중의 하나를 사용하여 제조될 수 있는 제 2 광소자, 컴팩트 편광-독립적 2×n 4포트 광 서큘레이터(500)의 실시예를 도시한다. 도 5a에 도시된 실시예는 도 3a-3d에 도시된 구조를 기반으로 한다.5A illustrates the implementation of a second optical device, a compact polarization-independent 2 × n 4-port optical circulator 500, which may be fabricated using one of the structures described above with reference to FIGS. 1A-1E and 3A-3D. An example is shown. The embodiment shown in FIG. 5A is based on the structure shown in FIGS. 3A-3D.
광 서큘레이터(500)에서, 제 1 I/O 포트(302)와 제 2 포트(312) 사이에 위치한 편광-변동적 요소는 비가역 편광 회전자(508)를 포함한다. 비가역 편광 회전자는 45°패러데이 회전자(541)와 반파 플레이트(543)의 직렬 배치를 포함한다. 비가역 편광 회전자(508)는 제 1 I/O 포트(302)로부터 제 2 I/O 포트(312)로의 순방향으로만 지나가는 편광성분의 편광각을 90°만큼 회전시키고, 제 2 I/O 포트로부터 제 1 I/O 포트로의 역방향으로 지나가는 편광성분의 편광각을 0°만큼 회전시킨다. 순방향에서, 패러데이 회전자(541)와 반파 플레이트(543)의 각각은 편광성분의 편광각을 +45°만큼씩 회전시켜, 총 90°회전시킨다. 패러데이 회전자는 비가역이며, 따라서 역방향에서 패러데이 회전자는 편광성분의 편광각을 +45°만큼 회전시키는 반면에, 반파 플레이트는 편광성분의 편광각을 -45°만큼 회전시켜, 총 0°가 된다.In the optical circulator 500, the polarization-variable element located between the first I / O port 302 and the second port 312 includes an irreversible polarization rotor 508. The irreversible polarization rotor includes a series arrangement of 45 ° Faraday rotor 541 and half wave plate 543. The irreversible polarization rotor 508 rotates the polarization angle of the polarization component passing only in the forward direction from the first I / O port 302 to the second I / O port 312 by 90 °, and the second I / O port Rotates the polarization angle of the polarization component passing in the reverse direction to the first I / O port by 0 °. In the forward direction, each of the Faraday rotor 541 and the half wave plate 543 rotates the polarization angle of the polarization component by + 45 °, thereby rotating a total of 90 °. The Faraday rotator is irreversible, so in the reverse direction the Faraday rotator rotates the polarization angle of the polarization component by + 45 °, while the half wave plate rotates the polarization angle of the polarization component by -45 °, resulting in a total of 0 °.
비가역 편광 회전기에 의해 부가된 편광성분의 편광각을 비가역 90°회전시킴으로써, 광섬유(304, 306)를 통해 수신한 광빔 XF 및 YF가 제 1 I/O 포트(302)로부터 제 2 I/O 포트(312)로의 순방향으로 지나갈 때, 광 서큘레이터(500)는 이들 광빔에 대해 반전이다. 광 서큘레이터는 광빔 XF 및 YF를 각각 광빔 XF' 및 YF'로서 각 광섬유(316, 314)로 전송한다. 반면에, 광섬유(316, 314)를 통해 수신한 광빔 XR 및 YR가 제 2 I/O 포트(312)로부터 제 1 I/O 포트(302)로의 역방향으로 지나갈 때, 광 서큘레이터는 광빔 XR 및 YR에 대해 비반적이며, 이들을 광빔 X'R 및 Y'R로서 광섬유(306, 304)로 전송한다.By rotating the polarization angle of the polarization component added by the irreversible polarization rotator by an irreversible 90 °, the light beams XF and YF received through the optical fibers 304 and 306 are transferred from the first I / O port 302 to the second I / O. When passing forward to the O port 312, the light circulator 500 is inverted for these light beams. The optical circulator transmits the light beams XF and YF to each of the optical fibers 316 and 314 as light beams XF 'and YF', respectively. On the other hand, when the light beams XR and YR received through the optical fibers 316 and 314 pass in the reverse direction from the second I / O port 312 to the first I / O port 302, the optical circulator is a light beam. Inversely relative to XR and YR , they are transmitted to optical fibers 306 and 304 as light beams X ′R and Y ′R.
또한, 도 5a는 도 4를 참조하여 전술한 동일한 표시 규정을 사용하여, 순방향 및 역방향의 모두로, 광빔 XF, YF, XR, YR가 컴팩트 4포트 광 서큘레이터(500)를 통과할시에 다양한 지점에서의 그들의 편광성분을 도시한다.In addition, FIG. 5A shows the light beams XF , YF , XR , YR passing through the compact four-port optical circulator 500 in both the forward and reverse directions, using the same display conventions described above with reference to FIG. 4. The polarization shows their polarization components at various points.
광빔 XF 및 YF가 제 1 I/O 포트로부터 제 2 I/O 포트로의 순방향으로 지나갈때, 비가역 편광 회전자(508)는 제 1 I/O 포트(302)를 떠나는 편광성분의 편광각을 90° 회전시킨다. 이것은 비가역 편광 회전자를 떠나고 진입하는 각 편광성분을 도시하는 뷰(545)와 뷰(547)를 비교하므로써 알 수 있다. 이 90°회전의 결과, 광빔 X 및 Y에 대한 2×2 광 서큘레이터의 동작은 도 2a-2d 및 도2h-2j를 참조하여 전술한 광소자(100)의 동작과 동일하게 된다. 2×2 광 서큘레이터는 광빔 XF 및 YF에 대하여 반전이며, 뷰(548)에서 도시된 바와 같이, 광빔 XF및 YF를 광빔 X'F 및 Y'F로서 각 광섬유(316, 314)로 전송한다. 순방향에서, 광 서큘레이터(500)는 도 2a-2d 및 도 2h-2j를 참조하여 전술한 광소자(100)과 유사하게 동작하므로, 순방향에서의 광 서큘레이터의 동작을 여기서 더이상 설명하지 않을 것이다.When light beams XF and YF pass in a forward direction from the first I / O port to the second I / O port, the irreversible polarization rotor 508 leaves the first I / O port 302 of the polarization component leaving. Rotate the wide angle 90 °. This can be seen by comparing views 545 and views 547 showing each polarization component leaving and entering the irreversible polarization rotor. As a result of this 90 ° rotation, the operation of the 2x2 optical circulator for the light beams X and Y becomes the same as the operation of the optical element 100 described above with reference to FIGS. 2A-2D and 2H-2J. 2 × 2 optical circulator is the light beam XF and is inverted to the YF, As shown in view 548, the light beam XF and YF the light beam X as'F and Y'F each optical fiber (316, 314 To send). In the forward direction, since the optical circulator 500 operates similarly to the optical device 100 described above with reference to FIGS. 2A-2D and 2H-2J, the operation of the optical circulator in the forward direction will not be described herein any further. .
제 2 I/O 포트(312)로부터 제 1 I/O 포트(302)로의 역방향으로 진행하는 광인 경우에, 광빔 XR 및 YR는 광섬유(316, 314)를 통하여 각각 수신된다. 비가역 편광 회전자(508)는 제 2 I/O 포트(312)를 떠나는 편광성분의 편광각을 0°회전되게 한다. 이것은 비가역 편광 회전자를 제각기 떠나고 그에 진입하는 편광성분을 도시하는 뷰(549)와 뷰(551)를 비교하므로써 알 수 있다. 0°의 회전의 결과, 광빔 XR 및 YR에 대한 2×2 광 서큘레이터(500)의 동작은 도 2a-2g를 참조하여 전술한 광소자(100)의 동작과 동일하다. 2×n 광 서큘레이터는 광빔 XR 및 YR에 대하여 비반전이며, 광빔 XR 및 YR을 광빔 X'R 및 Y'R로서 광섬유(306, 304)로 전송한다. 역방향에서, 광 서큘레이터(500)는 도 2a-2g를 참조하여 전술된 광소자(100)와 유사하게 동작하므로, 역방향에서의 광 서큘레이터의 동작은 여기서 더이상 설명하지 않을 것이다.In the case of light traveling in the reverse direction from the second I / O port 312 to the first I / O port 302, the light beams XR and YR are received via the optical fibers 316 and 314, respectively. The irreversible polarization rotor 508 causes the polarization angle of the polarization component leaving the second I / O port 312 to be rotated by 0 °. This can be seen by comparing views 549 and views 551 showing polarization components leaving and entering the irreversible polarization rotor, respectively. As a result of the rotation of 0 °, the operation of the 2x2 optical circulator 500 with respect to the light beams XR and YR is the same as the operation of the optical element 100 described above with reference to FIGS. 2A-2G. 2 × n optical circulator and is transferred to the light beam is non-inverted with respect to XR and YR, the light beam optical fibers (306, 304) for XR and YR as light beam X ', andR Y'R. In the reverse direction, since the optical circulator 500 operates similarly to the optical device 100 described above with reference to FIGS. 2A-2G, the operation of the optical circulator in the reverse direction will not be described herein any further.
따라서, 도 5a에 도시된 컴팩트 4포트 광 서큘레이터 구조는 표준적인 4포트 서큘레이터를 구성한다. 광섬유(304, 316, 306, 314)를 포트 1, 1', 2, 2'로 각각 간주하는 경우, 포트 1으로 진입하는 광은 순방향으로 포트 1'로 전송되고, 포트 2로 진입하는 광은 포트 2'로 전송된다. 역 방향에서, 포트 2'로 진입하는 광은 포트 1으로 전송되고, 포트 1'로 진입하는 광은 포트 2로 전송된다. 환언하면, 광은 포트 1으로부터 포트 1'로, 포트 1'로부터 포트 2로, 포트 2로부터 포트 2'로, 포트 2'로부터 포트 1로 진행한다.Thus, the compact four port optical circulator structure shown in FIG. 5A constitutes a standard four port circulator. When the optical fibers 304, 316, 306, and 314 are regarded as ports 1, 1 ', 2, and 2', respectively, light entering port 1 is transmitted to port 1 'in the forward direction, and light entering port 2 Sent to port 2 '. In the reverse direction, light entering port 2 'is sent to port 1, and light entering port 1' is sent to port 2. In other words, light travels from port 1 to port 1 ', from port 1' to port 2, from port 2 to port 2 ', and from port 2' to port 1.
패러데이 회전자(541)의 지향성을 결정하는 (도시되지 않은) 자기장이 반전되면, 광은 순방향인 광섬유(304)(포트 1)로부터 광섬유(314)(포트 2')로, 광섬유(3060(포트 2)로부터 광섬유(316)(포트 1')로 전송된다. 광은 역방향인 광섬유(316)(포트 1')로부터 광섬유(304)(포트 1)로, 광섬유(314)(포트 2')로부터 광섬유(306)(포트 2)로 전송된다.When the magnetic field (not shown) that determines the directivity of the Faraday rotor 541 is inverted, the light is forwarded from the optical fiber 304 (port 1) to the optical fiber 314 (port 2 '), the optical fiber 3060 (port 2 is transmitted from the optical fiber 316 (port 1 ') to the optical fiber 304 (port 1) from the reverse optical fiber 316 (port 1'), and from the optical fiber 314 (port 2 '). Transmitted to optical fiber 306 (port 2).
방금 기술한 4포트 광 서큘레이터(500)는 네 광섬유(304, 306, 314, 316)중의 하나를 생략하거나, 광섬유중의 하나의 원격 단부(dispal end)를 다른 광요소와 연결시키지 않으므로써 3포트 광 서큘레이터로 변환될 수 있다. 예를 들면, 광섬유(314)의 원격 단부를 연결하지 않는 경우, 결과적인 3포트 광 서큘레이터는 순방향으로 광섬유(314)로부터 광빔 XF를 광빔 X'F로서 광섬유(316)로 전송한다. 그러나, 광섬유(314)의 원격 단부가 연결되지 않았으므로, 광섬유(306)를 통해 수신한 빛은 수신가능한 곳으로 전송되지 않는다. 역 방향에서, 3포트 광 서큘레이터는 광섬유(316)으로부터 수신한 광빔 XR을 광빔 X'R로서 광섬유(306)으로 전송한다. 광은 광섬유(314)를 통해 수신되지 않는다.The four-port optical circulator 500 just described omits one of the four optical fibers 304, 306, 314, and 316, or does not connect the dispal end of one of the optical fibers to another optical element. Can be converted to a port optical circulator. For example, if the remote end of the optical fiber 314 is not connected, the resulting three-port optical circulator transmits the light beam XF from the optical fiber 314 to the optical fiber 316 as the light beam X 'F in the forward direction. However, since the remote end of the optical fiber 314 is not connected, light received through the optical fiber 306 is not transmitted to the place where it can be received. In the reverse direction, the three-port optical circulator transmits the light beam XR received from the optical fiber 316 as the light beam X 'R to the optical fiber 306. Light is not received through the optical fiber 314.
도 5b는 본 발명에 따르는 대안적인 3포트 광 서큘레이터의 제 1 실시예(550)를 도시한다. 3포트 광 서큘레이터의 구조는, 3포트 광 서큘레이터(550)가 제 2 I/O 포트(312) 대신에 단순화된 제 2 I/O 포트(552)를 포함하는 것을 제외하고는, 도 5a에 도시된 4포트 광 서큘레이터(500)의 구조와 동일하다. 단순화된 I/O 포트(552)는 단일 워크오프 결정(556D, 556C), 렌즈(560) 및 단일 모드 광섬유(554)를 포함한다.5B shows a first embodiment 550 of an alternative three port optical circulator in accordance with the present invention. The structure of the three-port optical circulator is FIG. 5A, except that the three-port optical circulator 550 includes a simplified second I / O port 552 instead of the second I / O port 312. The structure of the 4-port optical circulator 500 shown in FIG. Simplified I / O port 552 includes single walkoff crystals 556D and 556C, lens 560 and single mode fiber 554.
워크오프 결정(556D, 556C)는 제 1 I/O 포트(302)의 워크오프 결정(128A, 128B, 130A, 130B)과 동일한 워크오프 양을 가지며, 바람직하기로는 동일한 재질을 가지고, 제 1 I/O 포트의 워크오프 결정과 동일한 두께를 가진다. 워크오프 결정(556D, 556C)의 워크오프 방향은 제 1 I/O 포트의 각 워크오프 결정(130A, 128DB)의 워크오프 방향과 평행하다. 이에 따라 워크오프 결정(556D, 556C)의 워크오프 방향이 서로 직교하게 된다.Walkoff determinations 556D, 556C have the same walkoff amount as walkoff determinations 128A, 128B, 130A, 130B of first I / O port 302, preferably having the same material, and having a first I It has the same thickness as the walk-off decision of the / O port. The walkoff directions of walkoff decisions 556D and 556C are parallel to the walkoff directions of each walkoff decision 130A, 128DB of the first I / O port. As a result, the walkoff directions of the walkoff determinations 556D and 556C are perpendicular to each other.
도 5a에 관하여 전술한 실시예의 제 2 I/O 포트(312)의 대향 워크오프 결정쌍(120D, 120C)과 대조적으로, 워크오프 결정(556C, 556D)이 광축(124)에 대하여 정밀한 수평 정렬을 필요로 하지 않기 때문에, 3포트 서큘레이터(550)의 제조 비용은 패러데이 회전자(541), 반파 플레이터(543) 및 워크오프 결정(556D, 556C)의 큰 재질 부품으로부터 소자 블럭을 제조함으로서 감소될 수 있다. 그후, 본 명세서에 참조로서 인용된 미국특허출원 제08/588,042호에 기술된 바와 같이, 소자 블럭은 두 직교축상의 동작을 분할시키므로써 약 1㎟의 다수의 서브어셈블리로 나뉘어진다. 그다음, 각각의 결과하는 서브어셈블리는 워크오프 결정(556C, 556D)의 워크오프 방향이 제 1 I/O 포트의 워크오프 방향에 평행하도록 설정하기 위해 그의 각 제 1 I/O 포트(302)에 관하여 정렬되어 제 1 I/O 포트에 부착된다.In contrast to opposing walkoff crystal pairs 120D and 120C of the second I / O port 312 of the embodiment described above with respect to FIG. 5A, the walkoff crystals 556C and 556D are precisely horizontally aligned with respect to the optical axis 124. The cost of manufacturing the three-port circulator 550 can be achieved by manufacturing device blocks from the large material components of the Faraday rotor 541, half-wave plater 543, and walk-off crystals 556D and 556C. Can be reduced. Thereafter, as described in US patent application Ser. No. 08 / 588,042, incorporated herein by reference, the device block is divided into a number of subassemblies of about 1 mm 2 by dividing the operations on two orthogonal axes. Each resulting subassembly is then assigned to its respective first I / O port 302 to set the walkoff direction of walkoff decisions 556C and 556D to be parallel to the walkoff direction of the first I / O port. Relative to and attached to the first I / O port.
광섬유(304)로부터의 광은 위치(566)를 통하여 광섬유(554)로 지나가는 데, 여기서, 위치(566)는 광섬유(304)의 광축(360)(도 3a-3d)이 워크오프 결정(556C)의 제 1면(562)과 교차하는 곳이다. 광섬유(304)의 팽창 코어에 의해 방출된 모든 빛을 광섬유(554)의 통상적인-직경 코어(558)로 결합시키기 위하여, 및 이의 역을 위하여, 코어의 직경의 비와 동일한 계수에 의해 광빔의 직격을 변경시켜야 한다. 렌즈(560)는 광섬유(304)의 코어의 단부의 감소된 크기의 이미지를 단일 코드 광섬유(554)의 코어의 단부(564)상에 형성하고, 단일 모드 광섬유의 코어(558)의 단부의 확대 이미지를 광섬유(306)의 코어의 단부상에 형성한다. 렌즈(560)의 초점길이 및, 워크오프 결정(556C)의 제 1 면(562)과 광섬유(554)의 단부(564) 사이의 광축상에서의 렌즈의 위치는 빔 직경에서의 필요한 변경을 제공하도록 설정된다. 전술한 실제 실시예에서, 렌즈(560)는 계수 4에 의해 빔 직경을 변경하였다.Light from the optical fiber 304 passes through the position 566 to the optical fiber 554 where the optical axis 360 of the optical fiber 304 (FIGS. 3A-3D) determines the walk-off decision 556C. Where it intersects with the first surface 562 of. To combine all the light emitted by the expansion core of the optical fiber 304 into the conventional-diameter core 558 of the optical fiber 554, and vice versa, by a factor equal to the ratio of the diameter of the core You have to change the title. Lens 560 forms a reduced sized image of the end of the core of the optical fiber 304 on the end 564 of the core of the single code optical fiber 554, and enlarges the end of the core 558 of the single mode optical fiber. An image is formed on the end of the core of the optical fiber 306. The focal length of the lens 560 and the position of the lens on the optical axis between the first face 562 of the walkoff crystal 556C and the end 564 of the optical fiber 554 to provide the necessary change in beam diameter. Is set. In the practical embodiment described above, the lens 560 changed the beam diameter by a factor of four.
도 5b에 도시된 통상적인 양볼록 렌즈를 렌즈(560)로써 사용할 수 있더라도, 장착하기가 보다 쉬운 원통형 경사 인덱스(gradient index: GRIN) 렌즈를 사용함이 바람직하다.Although the conventional biconvex lens shown in FIG. 5B can be used as the lens 560, it is preferable to use a cylindrical gradient index (GRIN) lens that is easier to mount.
광섬유(554)는 광축(124)에 평행하게 장착되며, 그의 광축은 광섬유(304, 306)의 코어들 사이의 간격의 약 1/2을 렌즈(560)에 의해 제공된 빔 직경 변동에 의해 제산한 만큼 광축으로부터 수평적으로 오프셋된다. 이 위치에서, 광섬유의 코어(558)는 광섬유(304)로부터의 광을 수신할 것이고, 광섬유(306)으로 광을 전송할 것이다.The optical fiber 554 is mounted parallel to the optical axis 124, whose optical axis divides about one half of the gap between the cores of the optical fibers 304, 306 by the beam diameter variation provided by the lens 560. Offset horizontally from the optical axis by In this position, the core 558 of the optical fiber will receive light from the optical fiber 304 and transmit light to the optical fiber 306.
선택사양적으로 광섬유(554)로서 TEC 광섬유를 사용할 수 있다. 이 경우에, 렌즈(560)는 광섬유(304)의 코어의 동일 크기의 이미지를 광섬유(554)의 코어상에 제공하도록 배치된다.Optionally, TEC fiber may be used as the fiber 554. In this case, the lens 560 is arranged to provide an image of the same size of the core of the optical fiber 304 on the core of the optical fiber 554.
도 1a-1d에 도시된 바와 같이, 광빔 XF, YF, XR가 시준된 광빔인 경우, 렌즈(560)는 제 2 I/O 포트(552)로부터 생략될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 단일모드 광섬유(554)를 생략할 수 있다.As shown in FIGS. 1A-1D, when the light beams XF , YF , XR are collimated light beams, the lens 560 may be omitted from the second I / O port 552. Additionally or alternatively, single mode fiber 554 may be omitted.
이제, 광빔 X 및 Y에 대한 3포트 광 서큘레이터(550)의 동작을 기술할 것이다. 순방향에서, 광빔 XF가 광섬유(304)를 통해 수신된다. 광섬유(306)을 통해 수신된 광이 있다면 광빔 YF를 구성한다. 광빔 XF 및 YF는 제 1 I/O 포트(302)를 통과하고, 제 1 I/O/ 포트(302)는 도 2a-2d를 참조하여 전술한 바와 같이 광빔의 편광성분을 편향시킨다. 뷰(545)는 광빔 XF 및 YF가 비가역 편광-회전 요소(508)로 진입할 경우 전치된 위치(170, 172)에서의 그들의 편광성분 O1, P1, O2 및 P2를 도시한다.The operation of the three port optical circulator 550 for light beams X and Y will now be described. In the forward direction, light beam XF is received via optical fiber 304. If there is light received through the optical fiber 306, it constitutes a light beam YF. The light beams XF and YF pass through the first I / O port 302, which deflects the polarization components of the light beam as described above with reference to FIGS. 2A-2D. View 545 shows their polarization components O1, P1, O2 and P2 at positions 170, 172 displaced when light beams XF and YF enter the irreversible polarization-rotating element 508.
비가역 편광-회전 요소(508)는 광빔 XF 및 YF의 편광성분의 편광각을 90°만큼 회전시킨다. 뷰(547)는 광빔 XF 및 YF가 제 2 I/O 포트(552)로 진입함에 따른 그들의 편광성분을 도시한다.The irreversible polarization-rotating element 508 rotates the polarization angle of the polarization components of the light beams XF and YF by 90 °. View 547 shows their polarization components as light beams XF and YF enter the second I / O port 552.
제 2 I/O 포트(552)에서, 평행 편광성분 P1 및 P2는 워크오프 결정(556D)의 워크오프 방향에 직교하며, 따라서, 편향없이 이 결정을 통과한다. 그러나, 직교 편광성분 O1 및 O2는 워크오프 결정(556D)의 워크오프 방향과 평행하다. 워크오프 결정은 그의 워크오프 방향에 반대되는 방향으로 직교 편광성분을 편향시킨다. 뷰(568)에 도시된 바와 같이, 이것은 워크오프 결정(556C)의 제 1 면(562)상의 위치(566)와 직교 편광성분 O1를 정렬시킨다.At the second I / O port 552, the parallel polarization components P1 and P2 are orthogonal to the walkoff direction of the walkoff crystal 556D, and thus pass through this crystal without deflection. However, the orthogonal polarization components O1 and O2 are parallel to the walkoff direction of the walkoff crystal 556D. The walkoff crystal deflects the orthogonal polarization component in a direction opposite to the walkoff direction thereof. As shown in view 568, this aligns the orthogonal polarization component O1 with the position 566 on the first face 562 of the walkoff crystal 556C.
워크오프 결정(556C)에서, 직교 편광성분 O1 및 O2는 워크오프 결정(556C)의 워크오프 방향에 직교하며, 따라서, 편향없이 이 워크오프 결정을 통과한다. 그러나, 평행 편광성분 P1 및 P2는 워크오프 결정(556C)의 워크오프 방향에 평행하다. 워크오프 결정(556C)은 그의 워크오프 방향에 반대되는 방향으로 평행 편광성분을 편향시킨다.In the walkoff crystal 556C, the orthogonal polarization components O1 and O2 are orthogonal to the walkoff direction of the walkoff crystal 556C, and thus pass through this walkoff crystal without deflection. However, the parallel polarization components P1 and P2 are parallel to the walkoff direction of the walkoff crystal 556C. Walkoff crystal 556C deflects the parallel polarization component in a direction opposite to the walkoff direction thereof.
뷰(570)는 제 2 I/O 포트(552)의 워크오프 결정(556C)의 제 1 면(562)에서의 광빔 XF 및 YF의 편광성분을 도시한다. 여기서, 광빔 XF의 직교 편광성분 O1 및 평행 편광성분 P1은 위치(566)에서 오버레이되어 렌즈(560)을 통과한다. 렌즈는 단일모드 광섬유(554)의 코어(558)상에 편광성분 O1 및 P1을 집중시킨다. 광빔 XF의 편광성분 O1 및 P1은 광빔 X'F로서 광섬유(554)로 진입한다.View 570 shows the polarization components of light beams XF and YF at first face 562 of walkoff crystal 556C of second I / O port 552. Here, orthogonal polarization component O1 and parallel polarization component P1 of light beam XF are overlaid at position 566 and pass through lens 560. The lens concentrates polarization components O1 and P1 on the core 558 of the single mode optical fiber 554. Polarization components O1 and P1 of the light beam X isF and enters a light beam X'F to the optical fiber 554.
광빔 YF의 직교 편광성분 O2 및 평행 편광성분 P2는 도시된 바와 같이 위치(566)로부터 오프셋된 위치에 배치된다. 오프셋 위치의 각각은 광빔 XF와 YF 사이의 간격과 거의 동일한 거리만큼 위치(566)로부터 오프셋된다. 렌즈(560)는 오프셋 위치로부터의 광을 광섬유(554)의 코어의 외부에 집중시킨다. 따라서, 광빔 XF로서 광섬유(306)를 통해 3포트 서큘레이터(550)로 진입하는 광들 중 어느것도 광섬유(554)로 진입하지 않는다.The orthogonal polarization component O2 and the parallel polarization component P2 of the light beam YF are arranged at positions offset from the position 566 as shown. Each of the offset positions is offset from position 566 by a distance approximately equal to the distance between light beams XF and YF. Lens 560 focuses light from the offset position outside of the core of optical fiber 554. Thus, none of the lights entering the three-port circulator 550 through the optical fiber 306 as the light beam XF enters the optical fiber 554.
역 방향에서, 광빔 XR이 광섬유(554)를 통해 수신된다. 광빔의 직경은 렌즈(560)에 의해 확장된다. 뷰(572)에 도시된 바와 같이, 광빔은 위치(566)의 워크오프 결정(556C)으로 진행한다. 워크오프 결정(556C)에서, 광빔 XR의 직교 편광성분 O1은 워크오프 결정(556C)의 워크오프 방향과 직교하므로, 편향없이 이 결정을 통과한다. 그러나, 평행 편광성분 P1은 워크오프 결정(556C)의 워크오프 방향과 평행하다. 뷰(574)에 도시된 바와 같이, 워크오프 결정(556C)은 그의 워크오프 방향으로 평행 편광성분을 편향시킨다.In the reverse direction, light beam XR is received via optical fiber 554. The diameter of the light beam is expanded by the lens 560. As shown in view 572, the light beam proceeds to walkoff decision 556C at location 566. In the walkoff crystal 556C, the orthogonal polarization component O1 of the light beam XR is orthogonal to the walkoff direction of the walkoff crystal 556C, and thus passes through this crystal without deflection. However, the parallel polarization component P1 is parallel to the walkoff direction of the walkoff crystal 556C. As shown in view 574, walkoff crystal 556C deflects the parallel polarization component in its walkoff direction.
광빔 XR의 편광성분은 워크오프 결정(556D)로 진입하고, 여기서, 평행 편광성분 P1은 워크오프 결정의 워크오프 방향에 직교하며, 따라서, 더이상의 편향없이 워크오프 결정을 통과한다. 그러나, 직교 편광성분 O1은 워크오프 결정(556D)의 워크오프 방향에 평행하다. 워크오프 결정(556D)은 그의 워크오프 방향으로 직교 편광성분을 편향시킨다.The polarization component of the light beam XR enters the walkoff crystal 556D, where the parallel polarization component P1 is orthogonal to the walkoff direction of the walkoff crystal and thus passes through the walkoff crystal without further deflection. However, the orthogonal polarization component O1 is parallel to the walkoff direction of the walkoff crystal 556D. Walkoff crystal 556D deflects the orthogonal polarization component in its walkoff direction.
뷰(549)는 광빔 XR이 비가역 편광 회전자(508)로 진입함에 따른 그의 편광성분들을 도시한다. 평행 편광성분 P1은 전치된 위치(170)에 배치되고, 직교 편광성분 O1는 전치된 위치(172)에 배치된다.View 549 shows its polarization components as the light beam XR enters the irreversible polarization rotor 508. The parallel polarization component P1 is disposed at the displaced position 170 and the orthogonal polarization component O1 is disposed at the displaced position 172.
비가역 편광 회전자(508)는 역 방향으로 이를 통과하는 편광성분 O1 및 P1의 편광각을 변경되지 않게 한다. 뷰(551)는 그들이 비가역 편광 회전자를 통과한 후의 편광성분을 도시한다. 여기서, 편광성분의 편광각은 뷰(549)에 도시된 바와 동일하다.The irreversible polarization rotor 508 keeps the polarization angles of the polarization components O1 and P1 passing therethrough in the reverse direction unchanged. View 551 shows the polarization components after they pass the irreversible polarization rotor. Here, the polarization angle of the polarization component is the same as that shown in view 549.
역방향으로 전치된 위치(170, 172)에서 제 1 I/O 포트(302)로 진입하는 광빔 XR의 편광성분 O1 및 P1의 편광각은 순방향으로 제 1 I/O 포트를 떠나는 광빔 XF의 편광성분의 편광각과 직교한다(뷰(551)과 뷰(545)를 비교). 따라서, 제 1 I/O 포트는 광빔 XR에 대해 반전이며, 뷰(576)에 도시된 바와 같이, 광빔 YF가 광 서큘레이터(550)로 진입하는 광섬유(306)의 위치에서 편광성분 O1 및 P1을 오버레이시킨다. 편광성분은 광빔 X'R로서 광섬유(306)로 진입한다.The polarization angles of the polarization components O1 and P1 of the light beam XR entering the first I / O port 302 at positions 170 and 172 reversely displaced are the angles of the light beam XF leaving the first I / O port in the forward direction. Orthogonal to the polarization angle of the polarization component (view 551 and view 545). Thus, the first I / O port is inverted with respect to the light beam XR , and as shown in view 576, the polarization component O1 at the position of the optical fiber 306 where the light beam YF enters the light circulator 550. And overlays P1. The polarization component enters the optical fiber 306 as the light beam X 'R.
도 5c는 본 발명에 따르는 대안적인 3포트 광 서큘레이터의 제 2 실시예(580)를 도시한다. 3포트 광 서큘레이터(580)의 구조는 도 5b를 참조하여 전술한 3포트 광 서큘레이터(550)의 구조와 유사하다. 도 5b에 도시된 실시예에서와 동일한 요소들은 동일한 참조번호로써 표시되며, 여기서 다시 설명하지 않을 것이다. 3포트 광 서큘레이터(580)에서, 45°패러데이 회전자(541)는 비가역 편광 회전자(508)로서 동작하며, 제 2 I/O 포트(582)는 워크오프 결정(556D, 556C) 대신에 두꺼운 워크오프 결정(584)을 포함한다. 제 2 I/O 포트(582)는 복굴절 결정(587)을 포함한다.5C shows a second embodiment 580 of an alternative three port optical circulator in accordance with the present invention. The structure of the three-port optical circulator 580 is similar to that of the three-port optical circulator 550 described above with reference to FIG. 5B. The same elements as in the embodiment shown in FIG. 5B are denoted by the same reference numerals and will not be described herein again. In the three-port optical circulator 580, the 45 ° Faraday rotor 541 operates as an irreversible polarization rotor 508, and the second I / O port 582 replaces the walk-off crystals 556D and 556C. Thick walk-off crystal 584. Second I / O port 582 includes birefringent crystal 587.
두꺼운 워크오프 결정(584)은 제 1 I/O 포트(302)의 워크오프 결정(128A, 128B, 130A, 130B)의 워크오프 양 ×의 워크오프 양을 가지고, 제 1 I/O 포트의 워크오프 결정과 동일한 재질 및 제 1 I/O 포트의 워크오프 결정의 두께 ×의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 두꺼운 워크오프 결정(584)의 워크오프 방향은 제 1 I/O 포트의 워크오프 결정의 워크오프 방향에 대해 45°로 방위가 정해진다.The thick walkoff decision 584 is the amount of walkoff of the walkoff decision 128A, 128B, 130A, 130B of the first I / O port 302 ×. The thickness of the walk-off crystal of the first I / O port and the same material as the walk-off crystal of the first I / O port, with a walk-off amount of × It is preferable to have a thickness of. The walkoff direction of the thick walkoff crystal 584 is oriented at 45 ° to the walkoff direction of the walkoff crystal of the first I / O port.
각 광빔의 편광성분들중의 단지 하나만이 두꺼운 워크오프 결정(584)에 의해 편향되므로, 두꺼운 워크오프 결정으로 인해 광빔의 편광성분들간에 광학경로 길이 차가 발생된다. 그의 편광성분들간의 광경로 길이 차이가 성능을 저하시킬만큼 광빔의 변조율이 충분히 높다면, 제 2 I/O 포트(582)에 복굴절 결정(587)이 포함될 수 있다. 복굴절 결정은 비가역 편광 회전자(508)과 두꺼운 워크오프 결정(584) 사이에 위치되며, 그의 보다 높은 굴절 인덱스 방향이 비편향 편광성분의 방향에 평행하도록 정렬되게 방위가 정해진다. 두꺼운 복굴절 결정은 a 두께 및 Δn1의 굴절율 차를 가지고, 복굴절 결정이 Δn2의 굴절율 차를 가진다면, 복굴절 결정의 두께는 aΔn1/Δn2이다.Since only one of the polarization components of each light beam is deflected by the thick walkoff crystal 584, the thick walkoff crystal produces an optical path length difference between the polarization components of the light beam. The birefringent crystal 587 can be included in the second I / O port 582 if the optical path length difference between its polarization components is high enough to degrade performance. The birefringent crystal is located between the irreversible polarization rotor 508 and the thick walkoff crystal 584, and is oriented such that its higher refractive index direction is aligned parallel to the direction of the unbiased polarization component. The thick birefringent crystal has a thickness and a refractive index difference of Δn1 , and if the birefringent crystal has a refractive index difference of Δn2 , the thickness of the birefringent crystal is aΔn1 / Δn2 .
전술한 3포트 서큘레이터의 제 1 실시예에서와 같이, 3포트 서큘레이터의 제 2 실시예를 만드는 비용은 패러데이 회전자(541), 선택사양적 복굴절 결정(587) 및 두꺼운 워크오프 결정(584)의 큰 재질 제품으로부터 소자 블럭을 제조함으로써 감소될 수 있다. 그후, 전술한 미국 특허출원 제08/588,042호에서 기술한 바와 같이, 소자 블럭은 두 직교 축상의 동작을 분할하므로써 대략 1㎟의 다수의 서브 어셈블리로 분할된다. 그다음, 각 결과적인 서브어셈블리는 두꺼운 워크오프 결정(584)의 워크오프 방향이 그의 각 제 1 I/O 포트의 워크오프 방향에 대해 45°로 설정되도록 정렬되고, 제 1 I/O 포트에 부착된다.As in the first embodiment of the three-port circulator described above, the cost of making the second embodiment of the three-port circulator is Faraday rotor 541, optional birefringence crystal 587 and thick walk-off crystal 584 Can be reduced by manufacturing device blocks from large material products. Thereafter, as described in the above-mentioned US patent application Ser. No. 08 / 588,042, the element block is divided into a plurality of subassemblies of approximately 1 mm 2 by dividing the operation on two orthogonal axes. Each resulting subassembly is then aligned such that the walkoff direction of the thick walkoff decision 584 is set to 45 ° relative to the walkoff direction of its respective first I / O port and attached to the first I / O port. do.
광섬유(554)의 축은 광섬유(304, 306)의 코어들간의 간격의 약 1/2을 렌즈(560)에 의해 제공된 직경 변동에 의해 제산한 만큼 광축으로부터 오프셋됨으로서, 광섬유의 코어가 광섬유(304)로부터 빛을 수신할 수 있고 광섬유(306)으로 빛을 전송할 수 있게 한다. 이 오프셋은 광섬유(304, 306)에 의해 정의된 평면에 수직한 방향이다.The axis of the optical fiber 554 is offset from the optical axis by dividing about one half of the spacing between the cores of the optical fibers 304, 306 by the diameter variation provided by the lens 560, such that the core of the optical fiber is optical fiber 304. It can receive light from and transmit light to the optical fiber 306. This offset is in a direction perpendicular to the plane defined by the optical fibers 304, 306.
도 1a-1d에서와 같이, 광 서큘레이터(550)로 진입하는 광빔이 시준된 광빔인 경우, 렌즈(560)는 제 2 I/O 포트(582)로부터 생략될 수 있다. 부가적으로 혹은 대안적으로, 단일모드 광섬유(554)를 생략할 수 있다.As shown in FIGS. 1A-1D, when the light beam entering the optical circulator 550 is a collimated light beam, the lens 560 may be omitted from the second I / O port 582. Additionally or alternatively, single mode fiber 554 may be omitted.
이제, 광빔 X 및 Y에 대한 3포트 광 서큘레이터(580)의 동작을 기술할 것이다. 순방향에서, 광빔 XF가 광섬유(304)를 통해 수신된다. 광섬유(306)를 통해 수신된 빛이 있다면 광빔 YF를 구성한다. 광빔 XF 및 YF는 제 1 I/O 포트(302)를 통과하고, 도 2a-2d를 참조하여 전술한 바와 같이 광빔의 편광성분은 제 1 I/O 포트에 의해 편향된다. 패러데이 회전자(541)는 광빔 XF 및 YF의 편광성분의 편광각을 45°회전시킨다. 이에 따라 편광성분의 방위가 워크오프 결정(584)의 워크오프 방향에 평행하거나 혹은 직교하게 된다. 뷰(547)는 광빔 XF 및 YF가 제 2 I/O 포트(582)를 진입함에 따른 그들의 편광성분을 도시한다.The operation of the three port optical circulator 580 for the light beams X and Y will now be described. In the forward direction, light beam XF is received via optical fiber 304. If there is light received through the optical fiber 306, it constitutes a light beam YF. Light beams XF and YF pass through first I / O port 302, and the polarization component of the light beam is deflected by the first I / O port as described above with reference to FIGS. 2A-2D. The Faraday rotator 541 rotates the polarization angle of the polarization components of the light beams XF and YF by 45 °. Accordingly, the orientation of the polarization component is parallel or orthogonal to the walkoff direction of the walkoff crystal 584. View 547 shows their polarization components as light beams XF and YF enter second I / O port 582.
제 2 I/O 포트(582)에서, 평행 편광성분 P1 및 P2는 두꺼운 워크오프 결정(584)의 워크오프 방향(586)에 직교하며, 따라서, 편향없이 이 결정을 통과한다. 그러나, 직교 편광성분 O1 및 O2는 두꺼운 워크오프 결정(584)의 워크오프 방향에 평행하다. 두꺼운 워크오프 결정은 그의 워크오프 방향에 반대되는 방향으로 직교 편광성분을 편향시킨다. 뷰(592)에 도시된 바와 같이, 두꺼운 워크오프 결정의 워크오프 방향 및 워크오프 양으로 인해 직교 편광성분 O1은 두꺼운 워크오프 결정(584)의 제 1 면(590)상의 위치(588)에서 비편향 평행 편광성분 P1와 오버레이된다. 위치(588)는 광축으로부터의 전치된 위치(170)의 변위와 동일한 양만큼 및 동일한 방향으로 광축(124)로부터 전치된다.At the second I / O port 582, parallel polarization components P1 and P2 are orthogonal to the walkoff direction 586 of the thick walkoff crystal 584, and thus pass through this crystal without deflection. However, the orthogonal polarization components O1 and O2 are parallel to the walkoff direction of the thick walkoff crystal 584. Thick walkoff crystals deflect the orthogonal polarization component in a direction opposite to the walkoff direction thereof. As shown in view 592, the orthogonal polarization component O1 due to the walk-off direction and the amount of work-off of the thick walk-off crystal is at a position 588 on the first side 590 of the thick walk-off crystal 584. Overlay with deflection parallel polarization component P1. Position 588 is displaced from optical axis 124 by the same amount and in the same direction as the displacement of displaced position 170 from the optical axis.
뷰(592)는 제 2 I/O 포트(582)의 두꺼운 워크오프 결정(584)의 제 1 면(590)에서의 광빔 XF 및 YF의 편광성분을 도시한다. 여기서, 광빔 XF의 직교 편광성분 O1 및 평행 편광성분 P1은 위치(588)에서 오버레이되어 렌즈(560)를 통과하고, 광섬유(554)의 단부(564)상에 집중된다. 광빔 XF의 편광성분은 광빔 X'F로써 광섬유(554)로 진입한다. 광빔 YF의 직교 편향 성부O2와 평행 편향 성분 P2는 도시된 바와 같이 위치(588)로 부터 오프셋된 위치에 배치된다. 렌즈(560)는 이러한 오프셋 위치로 부터의 광을 광섬유(544) 코어의 외부에 집중시킨다. 따라서, 광섬유(306)를 통해, 광빔 YF로써 3포트 서큘레이터(580)에 들어가는 것중 어느것도 광섬유(554)에 들어가지 못한다.View 592 shows the polarization components of light beams XF and YF at first face 590 of thick walkoff crystal 584 of second I / O port 582. Here, the orthogonal polarization component O1 and the parallel polarization component P1 of the light beam XF are overlaid at position 588, pass through the lens 560, and are concentrated on the end 564 of the optical fiber 554. X-polarization component of the light beamF enters as the light beam X'F to the optical fiber 554. The orthogonal deflection component O2 and the parallel deflection component P2 of the light beam YF are disposed at positions offset from the position 588 as shown. Lens 560 concentrates the light from this offset position outside of the fiber 544 core. Thus, none of the three ports circulator 580 entering the optical fiber 554 through the optical fiber 306 as the light beam YF.
역 방향에서, 광빔 XR은 광섬유(554)를 통해 수신된다. 광빔의 직경은 렌즈(560)에 의해 확장된다. 뷰(594)에 도시된 바와 같이, 광빔은 위치(588)의 두꺼운 워크오프 결정(584)로 진입한다. 두꺼운 워크오프 결정(584)에서, 광빔 XR의 평행 편광성분 P1은 워크오프 결정(584)의 워크오프 방향(586)에 직교하므로, 편향없이 이 결정을 통과한다. 그러나, 직교 편광성분 O1은 두꺼운 워크오프 결정(582)의 워크오프 방향과 평행하다. 두꺼운 워크오프 결정(582)은 그의 워크오프 방향으로 직교 편광성분을 편향시킨다. 두꺼운 워크오프 결정의 워크오프 방향 및 워크오프 양 때문에 직교 편광성분 O1이 전치된 위치(172)로 편향된다.In the reverse direction, light beam XR is received via optical fiber 554. The diameter of the light beam is expanded by the lens 560. As shown in view 594, the light beam enters a thick walkoff crystal 584 at location 588. In the thick walk-off crystal 584, the parallel polarization component P1 of the light beam XR is orthogonal to the walk-off direction 586 of the walk-off crystal 584 and thus passes through this crystal without deflection. However, the orthogonal polarization component O1 is parallel to the walkoff direction of the thick walkoff crystal 582. The thick walkoff crystal 582 deflects the orthogonal polarization component in its walkoff direction. The orthogonal polarization component O1 is deflected to the transposed position 172 because of the walkoff direction and the walkoff amount of the thick walkoff crystal.
뷰(549)는 광빔 XR이 비가역 편광 회전자(508)로 진입함에 따른 그의 편광성분을 도시한다. 평행 편광성분 P1은 전치 위치(170)에 배치되고, 직교 편광성분 O1은 전치된 위치(172)에 배치된다.View 549 shows its polarization component as the light beam XR enters the irreversible polarization rotor 508. The parallel polarization component P1 is disposed at the transposition position 170 and the orthogonal polarization component O1 is disposed at the transposition position 172.
비가역 편광 회전자(508)는 역방향으로 이를 통과하는 편광성분 O1 및 P1의 편광각을 45°만큼 회전시킨다. 뷰(551)는 비가역 편광 회전자를 통과한 후의 편광성분을 도시한다. 여기서, 각 편광성분의 편광각은 제 1 I/O 포트(302)의 대향 워크오프 결정쌍들중의 하나의 워크오프 방향에 평행하도록 정렬된다.The irreversible polarization rotor 508 rotates the polarization angles of the polarization components O1 and P1 passing therethrough in the reverse direction by 45 °. View 551 shows the polarization component after passing through the irreversible polarization rotor. Here, the polarization angle of each polarization component is aligned to be parallel to the walkoff direction of one of the opposing walkoff crystal pairs of the first I / O port 302.
역방향으로 전치된 위치(170, 172)에서 제 1 I/O 포트(302)로 진입하는 광빔 XR의 편광성분 O1 및 P1의 편광각은 순방향으로 제 1 I/O 포트를 떠나는 광빔 XF의 편광성분의 편광각과 직교한다(뷰(551)와 뷰(545)를 비교). 따라서, 뷰(596)에서 도시된 바와 같이, 제 1 I/O 포트는 광빔 XR에 대해 반전이며, 광빔이 광 서큘레이터(550)로 진입하는 광섬유(306)의 위치에서 편광성분 O1 및 P1을 오버레이시킨다. 편광성분은 광빔 X'R로서 광섬유(306)로 진입한다.The polarization angles of the polarization components O1 and P1 of the light beam XR entering the first I / O port 302 at positions 170 and 172 reversely displaced are the angles of the light beam XF leaving the first I / O port in the forward direction. Orthogonal to the polarization angle of the polarization component (view 551 and view 545). Thus, as shown in view 596, the first I / O port is inverted with respect to the light beam XR , and polarization components O1 and P1 at the position of the optical fiber 306 where the light beam enters the light circulator 550. Overlay The polarization component enters the optical fiber 306 as the light beam X 'R.
도 6a 및 도 6b는 도 1a-1e 및 도 3a-3d를 참조하여 전술한 구조들중의 하나를 사용하여 제조될 수 있는 컴팩트 편광-독립적 2×2 애드/드롭 AOTF 동조가능 필터(600)인 제 3 유형의 컴팩트 광소자를 도시한다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예는 도 3a에 도시된 구조를 근거로 한다.6A and 6B are compact polarization-independent 2 × 2 add / drop AOTF tunable filters 600 that may be fabricated using one of the structures described above with reference to FIGS. 1A-1E and 3A-3D. A third type of compact optical device is shown. 6A and 6B are based on the structure shown in FIG. 3A.
애드-드롭 필터는 상이한 정보 신호에 의해 각각 변조되는 다수의 광빔이 공통 광섬유를 통해 전송되는 광통신망에 사용된다. 다수의 광빔의 각각에서의 광은 상이한 파장을 가진다. 다수의 광빔을 복합 광빔으로서 지칭할 것이다. 광섬유를 통해 전송되는 복합 광빔을 구성하는 m 광빔의 파장이 λ1 내지 λm인 경우, ADD 모드에서 애드-드롭 필터(600)는 전송을 위해 광섬유에 상이한 파장 λa의 변조 광빔을 가산시키고, 그에 따라 광섬유는 m+1 광빔을 전송한다. DROP 모드에서, 애드-드롭 필터는 광섬유를 통해 전송되는 복합 광빔으로부터 파장 λd(1≤d≤m)중의 한 파장의 변조 광빔을 추출하고, 그에 따라 광섬유는 m-1 광빔을 전송한다. 이에 따라, 예를 들면, 파장 λd의 광빔에 의해 운송되는 정보 신호가 복조될 수 있게 된다.Add-drop filters are used in optical networks where multiple light beams, each modulated by a different information signal, are transmitted through a common optical fiber. Light at each of the plurality of light beams has a different wavelength. Multiple light beams will be referred to as composite light beams. When the wavelength of the m light beam constituting the composite light beam transmitted through the optical fiber is λ1 to λm, in the ADD mode, the add-drop filter 600 adds modulated light beams of different wavelength λa to the optical fiber for transmission, and thus the optical fiber Transmits an m + 1 light beam. In the DROP mode, the add-drop filter extracts a modulated light beam of one wavelength of wavelength lambda d (1 ≦ d ≦ m) from the composite light beam transmitted through the optical fiber, so that the optical fiber transmits the m-1 light beam. Thus, for example, the information signal carried by the light beam of wavelength lambda d can be demodulated.
그의 ADD/DROP 모드에서, 애드-드롭 필터(600)는 광섬유를 통해 전송되는 복합 광빔 C로부터 파장 λd(1≤d≤m) 중의 한 파장의 광빔을 추출한다. 광섬유를 가진 동일한 트랜잭션에서, 애드-드롭 필터는 추출된 광빔을 대신하여 광섬유를 통해 전송하기 위해 파장 λa의 변조 광빔을 복합 광빔에 추가시키므로써, 광섬유는 m 광빔을 계속 전송하게 된다. 복합 광빔에 추가된 광빔 A의 파장 λa는, 파장 λd를 가진 광빔 D가 추출된 후에 복합 광빔에서 남아있는 광빔의 파장과 상이하여야 하지만, λd와는 동일할 수 있다.In its ADD / DROP mode, the add-drop filter 600 extracts a light beam of one wavelength of wavelength λd (1 ≦ d ≦ m) from the composite light beam C transmitted through the optical fiber. In the same transaction with the optical fiber, the add-drop filter adds a modulated light beam of wavelength λa to the composite light beam to transmit through the optical fiber on behalf of the extracted light beam, so that the optical fiber continues to transmit m light beams. The wavelength λa of the light beam A added to the composite light beam should be different from the wavelength of the light beam remaining in the composite light beam after the light beam D having the wavelength λd is extracted, but may be the same as λd.
애드-드롭 동조가능 필터(600)에서, 제 1 I/O 포트(302)와 제 2 I/O 포트(312) 사이에 배치된 편광-변동적 광요소는 편광-정규화된 음향광학 동조 필터(608)이다. 편광-정규화된 음향광학 동조 필터는 반파 플레이트(661), 2채널 음향광학 동조 필터(2-채널 AOTF)(663) 및 반파 플레이트(665)의 직렬 배치를 포함한다.In the add-drop tunable filter 600, the polarization-varying optical element disposed between the first I / O port 302 and the second I / O port 312 is a polarization-normalized aco-optic tuning filter. 608). The polarization-normalized acoustooptic tuning filter includes a half wave plate 661, a two-channel acoustooptic tuning filter (2-channel AOTF) 663 and a half wave plate 665 in series arrangement.
2채널 AOTF(663)는 그의 길이를 따라 광축에 평행하게 이어지는 평행 도파관(667, 669)을 포함한다. 2채널 AOTF는 구조화되어 광 도파관(667)이 전치된 위치(170)에서 제 1 I/O 포트(302)로부터 방출된 광을 수신하도록 정렬되고, 광 도파관(669)이 전치된 위치(172)에서 제 1 I/O 포트(302)로부터 방출된 광을 수신하도록 정렬되게 구성된다. 2채널 AOTF(663)은 제 1 및 제 2 I/O 포트(302, 312)에 대해 지향되고, 그에 따라 광 도파관(667, 669)은 광축(124)(도 3c)을 통과하는 평면에 놓여지고,광섬유(304, 306, 314, 316)의 광축에 의해 정해진 평면에 수직하게 된다.The two channel AOTF 663 includes parallel waveguides 667 and 669 running parallel to the optical axis along its length. The two-channel AOTF is structured and aligned to receive light emitted from the first I / O port 302 at position 170 where the optical waveguide 667 is transposed, and position 172 where the optical waveguide 669 is transposed. And to receive light emitted from the first I / O port 302. The two-channel AOTF 663 is directed relative to the first and second I / O ports 302, 312, such that the optical waveguides 667, 669 lie in a plane passing through the optical axis 124 (FIG. 3C). And perpendicular to the plane defined by the optical axis of the optical fibers 304, 306, 314, 316.
2채널 AOTF(663) 및 I/O 포트(302, 312) 사이의 전술한 방위에 의해, 편광성분은 제 1 I/O 포트(302)의 전치된 위치(170, 172)로부터 광 도파관(667, 669)을 향해 방출되고, 편광성분은 광 도파관(667, 669)로부터 제 2 I/O 포트(312)의 전치된 위치(170, 172)를 향해 방출된다. 그러나, 광 도파관들은 전형적으로 약 10㎛ 폭을 가지며, 약 40 ㎛ 정도 이격된다. 전치된 위치(170, 172)는 I/O 포트(302)의 바람직한 실시예에서 약 125 ㎛ 이격되어 있다.Due to the aforementioned orientation between the two-channel AOTF 663 and the I / O ports 302, 312, the polarization component is optical waveguide 667 from the displaced positions 170, 172 of the first I / O port 302. 669, and the polarization component is emitted from the optical waveguides 667 and 669 toward the displaced positions 170 and 172 of the second I / O port 312. However, optical waveguides are typically about 10 μm wide and spaced about 40 μm apart. The displaced positions 170, 172 are spaced about 125 μm in the preferred embodiment of the I / O port 302.
제 1 I/O 포트(302)로부터 방출된 광을 도파관(667, 669)에 결합시키기 위하여, 편광-정규화 음향광학 동조 필터는 2채널 AOTF와 제 1 I/O 포트(302) 사이에 배치된 이미징 렌즈(668)를 포함한다. 이미징 렌즈(668)는 광 도파관의 단부상에 전치된 위치(170, 172)의 3:1 축소된 크기의 이미지를 형성한다. 도파관(667, 669)으로부터 방출된 빛을 제 2 I/O 포트(317)에 결합시키기 위하여, 편광-정규화 음향광학 동조 필터는 또한 2채널 AOTF와 제 2 포트(312) 사이에 배치된 이미징 렌즈(670)를 포함한다. 이미징 렌즈(670)는 제 2 I/O 포트의 전치된 위치(170, 172)상에 광 도파관의 단부의 3:1 확대된 이미지를 형성한다.To couple the light emitted from the first I / O port 302 to the waveguides 667 and 669, a polarization-normalized acoustooptic filter is disposed between the two channel AOTF and the first I / O port 302. Imaging lens 668. Imaging lens 668 forms a 3: 1 scaled-down image of positions 170 and 172 displaced on the end of the optical waveguide. In order to couple the light emitted from the waveguides 667, 669 to the second I / O port 317, the polarization-normalized acoustooptic filter also has an imaging lens disposed between the two-channel AOTF and the second port 312. 670. Imaging lens 670 forms a 3: 1 magnified image of the end of the optical waveguide on displaced locations 170 and 172 of the second I / O port.
2채널 AOTF(663)와 I/O 포트(302, 312) 사이의 전술한 정렬에 의해, 제 1 I/O 포트(302)로부터 방출된 편광성분은 2채널 AOTF(663)의 도파관 평면에 대해 45°로 정렬된다. 반파 플레이트(661)는 제 1 I/O 포트로부터 방출된 편광성분의 편광각을 회전시킨다. 반파 플레이트는 편광각을 45°만큼 회전시켜, 2채녈 AOTF(663) 의 도파관 평면에 평행하거나 혹은 직교하도록 편광각을 정렬시킨다.By the above-described alignment between the two-channel AOTF 663 and the I / O ports 302, 312, the polarization component emitted from the first I / O port 302 is directed to the waveguide plane of the two-channel AOTF 663. Aligned at 45 °. Half wave plate 661 rotates the polarization angle of the polarization component emitted from the first I / O port. The half wave plate rotates the polarization angle by 45 ° to align the polarization angle to be parallel or orthogonal to the waveguide plane of the two channel AOTF 663.
2채널 AOTF(663)는 광 도파관(667, 669)에 결합된 (도시되지 않은) 전자-음향 트랜스듀서에 연결된 RF 입력부(671)를 포함한다. 2채널 AOTF의 각 광 도파관에서, RF 입력부를 통해 수신된 RF 에너지는 광 도파관을 통과하는 광의 편광성분이 RF 전기장을 겪게 한다. RF 전기장은 광 도파관을 통과하는 편광성분의 편광각을 선택적으로 변경시킨다. 편광각의 변동은 RF 전기장의 주파수, 빛의 파장, 광 도파관 길이 간의 관계에 따라 달라진다. RF 전기장의 주파수를 적당히 선택하므로써, 2채널 AOTF에서 광 도파관은 이들을 통과하는 빛의 편광성분의 편광각을 정확히 90°만큼 회전시킬 수 있다.Two-channel AOTF 663 includes an RF input 671 coupled to an electro-acoustic transducer (not shown) coupled to the optical waveguides 667 and 669. In each optical waveguide of the two-channel AOTF, the RF energy received through the RF input causes the polarization component of the light passing through the optical waveguide to undergo the RF electric field. The RF electric field selectively alters the polarization angle of the polarization component passing through the optical waveguide. The change in polarization angle depends on the relationship between the frequency of the RF electric field, the wavelength of the light and the optical waveguide length. By properly choosing the frequency of the RF electric field, in a two-channel AOTF, the optical waveguide can rotate the polarization angle of the polarization component of the light passing through them by exactly 90 °.
복합 광빔 C의 한 편광성분이 2채널 AOTF(663)의 광 도파관의 각각을 통과할 때, 복합 광빔을 구성하는 한 광빔의 편광성분의 편광각이 90°를 통해 회전되도록 RF 에너지의 주파수를 선택할 수 있다. 복합 광빔을 구성하는 다른 광빔의 편광성분의 편광각은 사실상 변경되지 않고 남아있다. RF 에너지의 주파수를 적절히 선택하므로써, 그의 편광성분의 편광각이 90°를 통해 회전되도록 복합 광빔을 구성하는 광빔들중에서 특정 파장의 광빔을 선택할 수 있다. 이 회전의 결과, 복합 광빔이 제 2 I/O 포트를 통과할 때에 이 광빔이 다른 광빔과 상이하게 처리된다.When one polarization component of the composite light beam C passes through each of the optical waveguides of the two-channel AOTF 663, the frequency of the RF energy is selected so that the polarization angle of the polarization components of the light beam constituting the composite light beam is rotated through 90 °. Can be. The polarization angles of the polarization components of the other light beams constituting the composite light beam remain virtually unchanged. By appropriately selecting the frequency of the RF energy, it is possible to select a light beam of a specific wavelength from among the light beams constituting the composite light beam such that the polarization angle of its polarization component is rotated through 90 °. As a result of this rotation, when the composite light beam passes through the second I / O port, it is processed differently from other light beams.
2채널 AOTF(663)를 떠나는 광의 편광성분의 편광각은 제 2 I/O 포트(312)를 구성하는 대향 워크오프 결정쌍(120D, 120C)의 워크오프 방향에 대해 45°정렬된다. 반파 플레이트(665)는 2채널 AOTF를 떠나는 편광성분의 편광각을 45°만큼 회전시킨다. 이에 따라 각 편광성분은 제 2 I/O 포트(312)의 대향 워크오프 결정쌍들중의 하나의 워크오프 방향에 평행하게 정렬된다.The polarization angle of the polarization component of the light leaving the two-channel AOTF 663 is 45 ° aligned with the walkoff direction of the opposing walkoff crystal pairs 120D and 120C constituting the second I / O port 312. The half wave plate 665 rotates the polarization angle of the polarization component leaving the two-channel AOTF by 45 °. Each polarization component is thus aligned parallel to the walkoff direction of one of the opposing walkoff crystal pairs of the second I / O port 312.
ADD-전용 동조가능 필터는 광섬유(316)를 생략하므로써 방금 전술한 동조가능 애드/드롭 필터(600)를 기반으로 할 수 있다. 대안적으로, 도 5b 및 도 5c를 참조하여 전술한 단순화된 제 2 I/O 포트(552 또는 582)중의 하나가 I/O 포트(312)를 대신할 수 있다. I/O 포트(582)를 사용하는 경우, 편광-정규화된 음향광학 동조 필터(608)로부터 반파 플레이트(665)를 생략할 수 있다.The ADD-only tunable filter may be based on the tunable add / drop filter 600 just described above by omitting the optical fiber 316. Alternatively, one of the simplified second I / O ports 552 or 582 described above with reference to FIGS. 5B and 5C may replace I / O port 312. When using I / O port 582, half wave plate 665 may be omitted from polarization-normalized acoustooptic tuning filter 608.
DROP-전용 동조가능 필터는 광섬유(306)를 생략하므로써 방금 기술한 동조가능 애드/드롭 필터를 기반으로 할 수 있다. 대안적으로, 도 5b 및 도 5c를 참조하여 전술한 단순화된 제 2 I/O 포트(552 또는 582)중의 하나가 I/O 포트(302)를 대신할 수 있다. I/O 포트(582)를 사용하는 경우, 편광-정규화된 음향광학 동조 필터(608)로부터 반파 플레이트(661)를 생략할 수 있다.The DROP-only tunable filter may be based on the tunable add / drop filter just described by omitting the optical fiber 306. Alternatively, one of the simplified second I / O ports 552 or 582 described above with reference to FIGS. 5B and 5C may replace I / O port 302. When using I / O port 582, half wave plate 661 may be omitted from polarization-normalized acoustooptic tuning filter 608.
또한, 도 6a 및 도 6b는 ADD, DROP 및 ADD/DROP 모드의 컴팩트 애드/드롭 필터(600)에 있어서 다양한 지점에서의 복합 광빔으로부터 추가 및 추출되는 복합 광빔 C 및 광빔 A 및 D의 편광성분을 도시한다. 다음의 설명에서, 광빔 C로서 광섬유(304)를 통해 컴팩트 애드/드롭 필터(600)로 진입하고, 광빔 C'로서 광섬유(314)를 통해 컴팩트 애드/드롭 필터를 떠나는 복합 광빔을 설명한다. ADD 모드에서, 복합 광빔에 추가될 파장 λa의 광빔이 광빔 A로서 광섬유(306)을 통해 컴팩트 애드/드롭 필터에 연결된다. DROP 모드에서, 복합 광빔으로부터 추출된 파장 λd의 광빔이 광빔 D로서 광섬유(316)를 통해 컴팩트 애드/드롭 필터로부터 공급된다. ADD/DROP 모드에 있어서, 복합 광빔에 부가될 파장 λa의 광빔은 광빔A로써 광섬유(306)를 통과하여 컴팩트 애드/드롭 필터에 연결되고, 복합 광빔으로 부터 추출될 파장 λd의 광빔은 광빔D로써 광섬유(316)를 통과하여 컴팩트 애드-드롭 필터로 부터 공급된다.6A and 6B illustrate polarization components of the composite light beams C and the light beams A and D added and extracted from the composite light beams at various points in the compact add / drop filter 600 in the ADD, DROP, and ADD / DROP modes. Illustrated. In the following description, a composite light beam is described that enters the compact add / drop filter 600 via optical fiber 304 as light beam C and leaves the compact add / drop filter through optical fiber 314 as light beam C '. In the ADD mode, a light beam of wavelength λa to be added to the composite light beam is connected to the compact add / drop filter through the optical fiber 306 as light beam A. In the DROP mode, the light beam of wavelength lambda d extracted from the composite light beam is supplied from the compact add / drop filter through the optical fiber 316 as the light beam D. In the ADD / DROP mode, the light beam of wavelength lambda a to be added to the composite light beam passes through the optical fiber 306 as the light beam A and is connected to the compact add / drop filter, and the light beam of wavelength lambda d to be extracted from the composite light beam is referred to as the light beam D. It passes through the optical fiber 316 and is supplied from the compact add-drop filter.
도 6a의 ADD 및 DROP 모드를 설명시에, 가는 점선 바는 복합 광빔 C에 추가된 광빔 A 및, 이로부터 추출된 광빔 D를 나타낸다. 굵은 실선바는 복합 광빔 C를 나타낸다. 도 6b의 ADD/DROP 모드의 설명에서, 점선 바는 복합 광빔 C에 추가되는 광빔 A 및, 이로부터 추출되는 광빔 D를 나타내고, 굵은 실선바는 복합 광빔 C를 나타낸다. 모든 경우에, 보다 긴 바는 직교 편광성분을 나타내고, 보다 짧은 바는 평행 편광성분을 나타낸다.In describing the ADD and DROP modes of FIG. 6A, the thin dotted line bars represent the light beam A added to the composite light beam C and the light beam D extracted therefrom. The thick solid bar represents the composite light beam C. In the description of the ADD / DROP mode of FIG. 6B, the dotted line bar represents the light beam A added to the composite light beam C and the light beam D extracted therefrom, and the thick solid bar represents the composite light beam C. FIG. In all cases, longer bars represent orthogonal polarization components and shorter bars represent parallel polarization components.
도 6a에 도시된 ADD 모드에서, 광빔 X 및 Y의 편광성분이 도 2a-2d의 설명에서 제 1 I/O 포트(102)를 통과하는 것과 동일한 방식으로, 복합 광빔에 추가될 복합 광빔 C의 편광성분 P1 및 O1, 광빔 A의 편광성분 P2 및 O2는 제 1 I/O 포트(302)를 통과한다. 따라서, 이들 편광성분에 대한 제 1 I/O 포트의 동작을 다시 설명하지 않을 것이다.In the ADD mode shown in FIG. 6A, the polarization component of the light beams X and Y passes through the first I / O port 102 in the description of FIGS. 2A-2D, of the composite light beam C to be added to the composite light beam. The polarization components P1 and O1 and the polarization components P2 and O2 of the light beam A pass through the first I / O port 302. Therefore, the operation of the first I / O port for these polarization components will not be described again.
뷰(673)는 제 1 반파 플레이트(661)에 진입한 편광성분을 도시한다. 광빔 C의 평행 편광성분 P1과 광빔 A의 직교 편광성분 O2는 전치된 위치(170)에서 오버레이되고, 광빔 A의 평행 편광성분 P2 및 광빔 C의 직교 편광성분 O1은 전치된 위치(172)에서 오버레이된다.View 673 shows the polarization component entering the first half wave plate 661. Parallel polarization component P1 of light beam C and orthogonal polarization component O2 of light beam A are overlaid at transposed position 170, parallel polarization component P2 of light beam A and orthogonal polarization component O1 of light beam C are overlaid at transposed position 172. do.
뷰(675)에 도시된 바와 같이, 반파 플레이트(661)는 편광성분 O1,O2, P1, P2의 각각의 편광각을 45°만큼 회전시킨다. 반파 플레이트(661)에 의한 회전 후에, 직교 편광성분 O1 및 O2는 도파관의 평면에 평행한 편광각을 가지고 제각기 광 도파관(669, 667)에 진입하고, 평행 편광성분 P1 및 P2는 도파관의 평면에 직교하는 편광각을 가지고 제각기 광 도파관(667, 669)에 진입한다.As shown in view 675, half wave plate 661 rotates each polarization angle of polarization components O1, O2, P1, P2 by 45 °. After rotation by the half wave plate 661, the orthogonal polarization components O1 and O2 enter the optical waveguides 669 and 667 respectively with polarization angles parallel to the plane of the waveguide, and the parallel polarization components P1 and P2 are in the plane of the waveguide. Each enters optical waveguides 667 and 669 with orthogonal polarization angles.
2채널 AOTF가 파장 λa의 광의 편광각을 정확히 90°만큼 회전시키도록, RF 입력부(671)를 통해 2채널 AOTF(663)로 공급되는 RF 신호의 주파수를 선택한다. 광 도파관(667, 669)을 통해 광빔 A의 편광성분 O2 및 P2가 통과하면 이들 편광성분의 편광각이 90°만큼 회전한다. 복합 광빔 C의 편광성분 O1 및 P1의 편광각은 각 도파관(669, 667)를 통해 통과시에 변경되지 않은 채 남아있다. 현재는 편광성분 P2의 편광각이 편광성분 O1의 편광각과 동일하지만, 반면에 이전에는 이들 편광성분이 직교하였음을 뷰(677)로부터 알 수 있을 것이다. 또한, 편광성분 O2의 편광각은 현재는 편광성분 P1의 편광각과 동일하지만, 반면에 이전에는 이들 편광성분은 직교하였다.The frequency of the RF signal supplied to the two-channel AOTF 663 through the RF input unit 671 is selected so that the two-channel AOTF rotates the polarization angle of the light of wavelength λa by exactly 90 °. When the polarization components O2 and P2 of the light beam A pass through the optical waveguides 667 and 669, the polarization angles of these polarization components are rotated by 90 degrees. The polarization angles of the polarization components O1 and P1 of the composite light beam C remain unchanged upon passing through the respective waveguides 669 and 667. At present the polarization angle of polarization component P2 is the same as the polarization angle of polarization component O1, while it will be seen from view 677 that these polarization components were orthogonal previously. In addition, the polarization angle of the polarization component O2 is now the same as the polarization angle of the polarization component P1, whereas previously these polarization components were orthogonal.
광빔들의 편광성분이 제 2 I/O 포트(312)를 통과할 때, 광빔 C의 각 편광성분 P1 및 O1과, 광빔 A의 편광성분 O2 및 P2의 편광각이 정렬함에 따라 광빔 A와 광빔 C를 구별할 수 없게 된다. 따라서, 제 2 I/O 포트는 광빔 A의 편광성분을 광빔 C의 편광성분과 동일한 광섬유로 지향시킨다.When the polarization components of the light beams pass through the second I / O port 312, each of the polarization components P1 and O1 of the light beam C and the polarization angles of the polarization components O2 and P2 of the light beam A are aligned so that the light beam A and the light beam C Can not be distinguished. Therefore, the second I / O port directs the polarization component of the light beam A to the same optical fiber as the polarization component of the light beam C.
뷰(679)에 도시된 바와 같이, 편광성분 O2 및 P2와 편광성분 P1과 O1이 반파 플레이트(665)를 통과한 후에, 편광성분 O1 및 P2의 위치 및 방위는 도 2e에서의 편광성분 O1의 위치 및 방위에 대응하고, 편광성분 O2 및 P1의 위치 및 방위는 도 2e에서의 편광성분 P1의 위치 및 방위에 대응한다. 도 2e-2g에 대하여 전술하고, 뷰(681)에 도시된 바와 같이, 제 2 I/O 포트(312)는 광섬유(314)의 위치에서 추가된 광빔 A의 편광성분 O2 및 P2와 복합 광빔 C의 편광성분 O1 및 P1을 오버레이시킨다. 복합 광빔 C는 이제 그의 일부를 형성하는 추가된 광빔 A과 함께 광섬유(314)로 진입한다. 광섬유(316)로 진입하는 광은 없다.As shown in view 679, after polarization components O2 and P2 and polarization components P1 and O1 pass through half-wave plate 665, the position and orientation of polarization components O1 and P2 is determined by the polarization components O1 in FIG. 2E. Corresponds to the position and orientation, and the position and orientation of the polarization components O2 and P1 correspond to the position and orientation of the polarization component P1 in FIG. 2E. As described above with respect to FIGS. 2E-2G, and as shown in view 681, the second I / O port 312 may be a composite light beam C and polarization components O 2 and P 2 of the light beam A added at the location of the optical fiber 314. The polarization components of O1 and P1 are overlaid. The composite light beam C now enters the optical fiber 314 with the added light beam A forming part thereof. There is no light entering the optical fiber 316.
DROP 모드에서, 복합 광빔 C는 광섬유(304)를 통해 애드/드롭 동조가능 필터(600)로 진입한다. 뷰(683)는 광빔 D의 편광성분 P2 및 O2를 각각 포함하는 복합 광빔의 편광성분 O1 및 P1을 도시한다. 이러한 편광 성분들은 각각 길고 가는 점선과 짧고 가는 점선에 의해 표시된다.In the DROP mode, the composite light beam C enters the add / drop tunable filter 600 via the optical fiber 304. View 683 shows the polarization components O1 and P1 of the composite light beam including the polarization components P2 and O2 of the light beam D, respectively. These polarization components are represented by long thin lines and short thin lines, respectively.
복합 광빔 C에 대한 제 1 I/O 포트의 동작은 도 2b-2d를 참조하여 전술한 (P2를 포함한) 편광성분 O1 및 (O2를 포함한) P1에 대한 제 1 I/O 포트의 동작과 동일하므로, 여기서 다시 설명하지 않을 것이다. 각 전치된 위치(172, 170)에서 복합 광빔의 (P2를 포함한) 편광성분 O1 및 (O2를 포함한) P1의 위치는 뷰(685)에 도시되어 있다.The operation of the first I / O port for the composite light beam C is the same as the operation of the first I / O port for polarization component O1 (including P2) and P1 (including O2) described above with reference to FIGS. 2B-2D. I will not repeat it here. The locations of polarization components O 1 (including P 2) and P 1 (including O 2) of the composite light beam at each transposed position 172, 170 are shown in view 685.
뷰(687)에 도시된 바와 같이, 반파 플레이트(661)는 (P2를 포함한) 편광성분 O1 및 (O2를 포함한) P1의 각 편광 각을 45°만큼 회전시킨다. 반파 플레이트(661)에 의한 회전 후에, 복합 광빔의 (O2를 포함한) 평행 편광성분 P1이 광 도파관(667)으로 진입한다. 두 P1 및 O2의 편광각은 도파관의 평면에 직교한다. (P2를 포함한) 직교 편광성분 O1은 광 도파관(669)으로 진입한다. O1 및 P2의 편광각은 도파관의 평면에 평행하다.As shown in view 687, half wave plate 661 rotates each polarization angle of polarization components O1 (including P2) and P1 (including O2) by 45 °. After rotation by half wave plate 661, parallel polarization component P1 (including O 2) of the composite light beam enters optical waveguide 667. The polarization angles of both P1 and O2 are orthogonal to the plane of the waveguide. Orthogonal polarization component O1 (including P2) enters optical waveguide 669. The polarization angles of O1 and P2 are parallel to the plane of the waveguide.
2채널 AOTF가 파장 λd의 광의 편광각을 정확히 90°만큼 회전시키도록, RF 입력부(671)를 통해 2채널 AOTF(663)로 공급되는 RF 신호의 주파수를 선택한다. 복합 광빔의 (P2를 포함한) 편광성분 O1 및 (O2를 포함한) P1이 광 도파관(667,669)을 통과하면 광빔 D의 편광성분 O2 및 P2의 편광각을 90°회전시킨다. 광빔 D가 없는 복합 광빔 C인 감손된(depleted) 복합 광빔 C'의 편광성분 O1 및 P1의 편광각은 각 도파관(669, 667)을 통과하므로써 변경되지 않은 채 남아있다.The frequency of the RF signal supplied to the two-channel AOTF 663 through the RF input unit 671 is selected so that the two-channel AOTF rotates the polarization angle of the light of wavelength lambda d by exactly 90 degrees. When polarization components O1 (including P2) and P1 (including O2) of the composite light beam pass through the optical waveguides 667 and 669, the polarization angles of the polarization components O2 and P2 of the light beam D are rotated by 90 degrees. The polarization angles of the polarized components O1 and P1 of the depleted composite light beam C ′, which is the composite light beam C without the light beam D, remain unchanged by passing through the respective waveguides 669 and 667.
감손된 복합 광빔 C'의 편광성분 O1 및 P1의 편광각과, 광빔 D의 편광성분 O2 및 P2의 편광각은 뷰(689)에 도시되어 있다. 광빔 D의 편광성분 P2의 편광각이 현재에는 복합 광빔 C'의 편광성분 O1의 편광각에 직교하지만, 반면에, 이전에는 이들 편광성분이 평행하였음을 알 수 있을 것이다. 또한, 편광성분 O2의 편광각은 현재는 편광성분 P1의 편광각에 직교하지만, 반면에, 이전에는 이들 편광성분은 평행하였다.The polarization angles of polarization components O1 and P1 of the depleted composite light beam C 'and the polarization angles of polarization components O2 and P2 of light beam D are shown in view 689. While the polarization angle of polarization component P2 of light beam D is now orthogonal to the polarization angle of polarization component O1 of composite light beam C ', it will be appreciated that these polarization components were previously parallel. In addition, the polarization angle of the polarization component O2 is now orthogonal to the polarization angle of the polarization component P1, whereas, previously, these polarization components were parallel.
광빔 D의 편광성분 O2 및 P2의 편광각과, 감손된 복합 광빔 C'의 각 편광성분 P1 및 O1의 편광각이 정렬되지 않으므로써, 편광성분이 제 2 I/O 포트(312)를 통과할 때에 감손된 복합 광빔 C'의 편광성분과 광빔 D의 편광성분을 구별할 수 있게 된다. 따라서, 제 2 I/O 포트는 광빔 D의 편광성분이 광섬유(316)로 지향시키지만 반면에, 감손된 복합 광빔 C'의 편광성분을 광섬유(314)로 지향시킨다.When the polarization components pass through the second I / O port 312 because the polarization angles of the polarization components O2 and P2 of the light beam D and the polarization angles of the polarization components P1 and O1 of the deteriorated composite light beam C 'are not aligned. The polarization component of the deteriorated composite light beam C 'and the polarization component of the light beam D can be distinguished. Thus, the second I / O port directs the polarization component of the light beam D to the optical fiber 316, while directing the polarized component of the depleted composite light beam C ′ to the optical fiber 314.
뷰(691)에 도시된 바와 같이, 반파 플레이트(665)는 각 편광성분 O1, O2, P1, P2의 편광각을 45°회전시킨다. 반파 플레이트(665)에 의한 회전 후의, 편광성분 P1 및 O2의 위치 및 방위는 도 2e에 도시된 편광성분 P1 및 O2의 위치 및 방위에 대응하고, 편광성분 O1 및 P2의 위치 및 방위는 도 2e에 도시된 편광성분 O1 및 P2의 위치 및 방위에 대응한다. 도 2e-2g를 참조하여 전술하고, 뷰(681)에 도시된 바와 같이, 제 2 I/O 포트(312)는 광섬유(314)의 위치에서 감손된 복합 광빔 C'의 편광성분 P1 및 O1를 오버레이시킨다. 감손된 복합 광빔 C'는 전방 전송을 위해 광섬유(314)로 진입한다. 또한, 제 2 I/O 포트는 광섬유(316)의 위치에서 복합 광빔 C로부터 추출된 광빔 D의 편광성분 P2 및 O2를 오버레이 시킨다. 광빔 D는 광섬유(316)로 진입한다. 예를 들면, 광섬유(316)는 광빔 D으로부터의 정보 신호를 복조할 복조기로 광빔 D를 전송할 수 있다.As shown in view 691, the half wave plate 665 rotates the polarization angles of the respective polarization components O1, O2, P1, and P2 by 45 °. The position and orientation of the polarization components P1 and O2 after rotation by the half wave plate 665 correspond to the positions and orientations of the polarization components P1 and O2 shown in FIG. 2E, and the positions and orientations of the polarization components O1 and P2 are shown in FIG. 2E. Corresponds to the position and orientation of the polarization components O1 and P2 shown in FIG. As described above with reference to FIGS. 2E-2G, and as shown in view 681, the second I / O port 312 captures the polarization components P1 and O1 of the composite light beam C ′ depleted at the position of the optical fiber 314. Overlay. The depleted composite light beam C 'enters the optical fiber 314 for forward transmission. In addition, the second I / O port overlays the polarization components P2 and O2 of the light beam D extracted from the composite light beam C at the position of the optical fiber 316. Light beam D enters optical fiber 316. For example, the optical fiber 316 may transmit the light beam D to a demodulator to demodulate the information signal from the light beam D.
ADD/DROP 모드에서, 복합 광빔 C는 광섬유(304)를 통해 애드/드롭 동조가능 필터(600)로 진입한다. 복합 광빔은 광빔 D의 편광성분 O2 및 P2를 포함하는 것으로 뷰(694)에 도시되어 있다. 이들 편광성분들은 제각기 길고 가는 점선 바와 짧고 가는 점선 바에 의해 표시된다. 복합 광빔에 추가될 파장 λa의 광빔은 광빔 A로써 광섬유(306)를 통해 컴팩트 애드/드롭 필터에 연결된다. 광빔 A는 편광성분 O3 및 P3를 가진다. 이들 편광성분은 제각기 길고 가는 검은 바와 짧고 가는 검은 바에 의해 표시된다.In the ADD / DROP mode, the composite light beam C enters the add / drop tunable filter 600 via the optical fiber 304. The composite light beam is shown in view 694 as including polarization components O2 and P2 of light beam D. These polarization components are represented by long thin thin dotted bars and short thin thin dotted bars, respectively. The light beam of wavelength λa to be added to the composite light beam is connected to the compact add / drop filter through the optical fiber 306 as the light beam A. Light beam A has polarization components O3 and P3. These polarization components are represented by long thin black bars and short thin black bars, respectively.
도 2a-2d의 설명에 있어서 광빔 X 및 Y의 편광성분이 제 1 I/O 포트(102)를 통과하는 것과 동일한 방식으로, 복합 광빔 C 및 광빔 A가 제 1 I/O 포트(302)를 통과한다. 따라서, 광빔 A 및 C의 편광성분에 대한 제 1 I/O 포트의 동작을 다시 설명하지는 않을 것이다.In the description of FIGS. 2A-2D, the composite light beam C and the light beam A connect the first I / O port 302 in the same manner as the polarization components of the light beams X and Y pass through the first I / O port 102. To pass. Therefore, the operation of the first I / O port for the polarization components of the light beams A and C will not be described again.
전치된 위치(170, 172)에서의 복합 광빔 C 및 광빔 A의 편광성분의 배치가 뷰(695)에 도시되어 있다. 여기에서, 광빔 D의 평행 편광성분 P2를 포함하는 복합 광빔의 직교 편광성분 O1과 광빔 A의 직교 편광성분 O3는 전치된 위치(170)에 배치된다. 광빔 D의 직교 편광성분 O2를 포함하는 복합 광빔의 평행 편광성분 P1 및, 광빔 A의 평행 편광성분 P3는 전치된 위치(172)에 배치된다.The arrangement of polarization components of composite light beam C and light beam A at displaced positions 170 and 172 is shown in view 695. Here, the orthogonal polarization component O1 of the composite light beam including the parallel polarization component P2 of the light beam D and the orthogonal polarization component O3 of the light beam A are disposed at the transposed position 170. The parallel polarization component P1 of the composite light beam including the orthogonal polarization component O2 of the light beam D and the parallel polarization component P3 of the light beam A are disposed at the transposed position 172.
뷰(696)에 도시된 바와 같이, 반파 플레이트(661)는 (P2를 포함한) 편광성분 O1, (O2를 포함한) P1, O3 및 P3의 각각의 편광각을 45°회전시킨다. 반파 플레이트(661)에 의한 회전후에, (O2를 포함한) 복합 광빔의 평행 편광성분 P1과 광빔 A의 편광성분 O3는 광 도파관(667)에 진입한다. 편광성분 P1 및 O2의 편광각은 도파관의 평면에 직교하고, O3의 편광각은 도파관에 직교한다. (P2를 포함한) 직교 편광성분 O1 및 편광성분 P3는 광 도파관(669)에 진입한다. 편광성분 O1 및 P2의 편광각은 도파관의 평면에 평행하고, 편광성분 P3의 편광각은 도파관에 직교한다.As shown in view 696, half wave plate 661 rotates each polarization angle of polarization components O1 (including P2), P1, O3 and P3 (including O2) 45 °. After rotation by the half wave plate 661, the parallel polarization component P1 of the composite light beam (including O2) and the polarization component O3 of the light beam A enter the optical waveguide 667. The polarization angles of the polarization components P1 and O2 are orthogonal to the plane of the waveguide, and the polarization angles of O3 are orthogonal to the waveguide. Orthogonal polarization component O1 (including P2) and polarization component P3 enter optical waveguide 669. The polarization angles of the polarization components O1 and P2 are parallel to the plane of the waveguide, and the polarization angles of the polarization components P3 are orthogonal to the waveguide.
RF 입력부(671)를 통해 RF 신호가 2채널 AOTF(663)에 공급된다. 파장 λa 와 λd가 동일한 경우, RF 신호는 단일 주파수를 가진다. 2채널 AOTF가 광빔 A 및 D의 편광각을 정확히 90°회전시키도록 이 주파수를 선택한다. 광빔 A 및 D의 파장 λa 및 λd이 상이한 경우, RF 신호는 광빔 A 및 D중의 하나의 편광각을 90°회전시키도록 적절한 주파수를 각각 가진 두 주파수 성분을 포함한다.The RF signal is supplied to the two-channel AOTF 663 through the RF input unit 671. If the wavelengths λa and λd are equal, the RF signal has a single frequency. Select this frequency so that the two-channel AOTF rotates the polarization angles of light beams A and D exactly 90 °. If the wavelengths λa and λd of the light beams A and D are different, the RF signal includes two frequency components each having an appropriate frequency to rotate the polarization angle of one of the light beams A and D by 90 °.
복합 광빔의 이들 편광성분O2 및 P2가 광 도파관(667, 669)를 통과할 때, 2채널 AOTF(663)는 복합 광빔 C에 포함된 광빔 D의 편광성분 O2 및 P2의 편광각을 90°회전시킨다. 이 회전에 의해 광빔 D의 편광성분 O2 및 P2의 편광각이 변경된 복합 광빔 C'의 편광각에 직교한다. 결과적으로, 제 2 I/O 포트는 광빔 D의 편광성분 O2 및 P2를 변경된 복합 광빔 C'의 편광각과 상이하게 직교하도록 편향시키고, 광빔 D를 변경된 복합 광빔 C'에서 상이한 광섬유로 지향시킬 것이다. 이것은 복합 광빔 C으로부터 광빔 D를 추출하는 효과를 가진다.When these polarization components O2 and P2 of the composite light beam pass through the optical waveguides 667 and 669, the two-channel AOTF 663 rotates the polarization angles of the polarization components O2 and P2 of the light beam D included in the composite light beam C by 90 °. Let's do it. By this rotation, the polarization angles of the polarization components O2 and P2 of the light beam D are orthogonal to the polarization angles of the composite light beam C '. As a result, the second I / O port will deflect the polarization components O2 and P2 of the light beam D to be orthogonally different from the polarization angle of the modified composite light beam C 'and direct the light beam D to the different optical fiber in the modified composite light beam C'. This has the effect of extracting the light beam D from the composite light beam C.
또한, 광빔 A의 편광성분 O3 및 P3가 제각기 광 도파관(667, 669)를 통과함에 따라, 2채널 AOTF(663)는 광빔 A의 편광성분 O3 및 P3의 편광각을 90°회전시킨다. 이 회전에 의해 광빔 A의 편광성분 O3 및 P3의 편광각이 변경된 복합 광빔 C'의 편광각에 평행하게 된다. 결과적으로, 제 2 I/O 포트는, 그가 변경된 복합 광빔 C'의 편광성분에 적용한 것과 동일한 편향을 광빔 A의 편광성분 O3 및 P3에 적용할 것이며, 광빔 A를 변경된 복합 광빔 C'와 동일한 광섬유로 향하게 한다. 이것은 복합 광빔C에 광빔A를 추가하여 변경된 복합 광빔C'를 형성하게 되는 효과가 있다.Further, as the polarization components O3 and P3 of the light beam A pass through the optical waveguides 667 and 669, respectively, the two-channel AOTF 663 rotates the polarization angles of the polarization components O3 and P3 of the light beam A by 90 degrees. This rotation causes the polarization angles of the polarization components O3 and P3 of the light beam A to be parallel to the polarization angles of the modified light beam C '. As a result, the second I / O port will apply the same deflection to the polarization components O3 and P3 of the light beam A as it applies to the polarization component of the modified composite light beam C 'and the optical fiber A to the same optical fiber as the modified composite light beam C'. Point to. This has the effect of forming the modified composite light beam C 'by adding the light beam A to the composite light beam C.
2채널 AOTF(663)는 복합 광빔 C의 편광성분 O1 및 P1이 도파관(669,667)을 각각 통과할 때, 편광각이 변경되지 않게 한다. 광빔 D의 편광성분 P2 및 O2의 편광각이 편광성분 O1 및 P1의 편광각에 직교하지만, 광빔 A의 편광성분 P3 및 O3의 편광각은 편광성분 O1 및 P1의 편광각에 평행하고, 복합 광빔은 2채널 AOTF를 통과하므로써 변경되며, 이제, 변경된 복합 광빔으로 지칭될 것이다.The two-channel AOTF 663 keeps the polarization angle unchanged when the polarization components O1 and P1 of the composite light beam C pass through the waveguides 669 and 667, respectively. Although the polarization angles of the polarization components P2 and O2 of the light beam D are orthogonal to the polarization angles of the polarization components O1 and P1, the polarization angles of the polarization components P3 and O3 of the light beam A are parallel to the polarization angles of the polarization components O1 and P1, and the composite light beam Is changed by passing a two-channel AOTF, and will now be referred to as a modified composite light beam.
2채널 AOTF(663)를 통과한 후에 광빔 D의 편광성분 O2 및 P2의 편광각과 변경된 복합 광빔 C'의 (P3를 포함한) 편광성분 O1 및 (O3를 포함한) P1의 편광각은 뷰(696)에 도시된다. 광빔 D의 편광성분 P2의 편광각이 현재는 복합 광빔 C'의 편광성분 O1의 편광각에 직교하지만, 반면에, 이전에는 이들 편광성분이 평행하였음을 알 수 있을 것이다. 또한, 편광성분 O2의 편광각이 현재는 편광성분 P1의 편광각에 직교하지만, 반면에, 이전에는 이들 편광성분은 평행하였다.After passing through the two-channel AOTF 663, the polarization angles of the polarization components O2 and P2 of the light beam D and the polarization angles of the polarization components O1 (including P3) and P1 (including P3) of the modified composite light beam C 'are shown in view 696. Is shown. While the polarization angle of polarization component P2 of light beam D is currently orthogonal to the polarization angle of polarization component O1 of composite light beam C ', it will be appreciated that these polarization components were previously parallel. In addition, while the polarization angle of polarization component O2 is now orthogonal to the polarization angle of polarization component P1, on the other hand, these polarization components were previously parallel.
뷰(697)에 도시된 바와 같이, 반파 플레이트(665)는 (P3를 포함한) 편광성분 O1, O2, (O3를 포함한) P1 및 P2의 각각의 편광각을 45°회전시킨다. 반파 플레이트(665)에 의한 회전후에, (P3를 포함한) 편광성분 O1의 위치 및 방위는 도 2e에 도시된 편광성분 O1 및 P2의 위치 및 방위에 대응하고, (O3를 포함한) 편광성분 P1 및 O2는 도 2e에 도시된 편광성분 P1 및 O2의 위치 및 방위에 대응한다. 도 2e-2g를 참조하여 전술하고, 뷰(698)에 도시된 바와 같이, 제 2 I/O 포트(312)는 광섬유(314)의 위치에서 변경된 복합 광빔 C'의 (O3를 포함한) 편광성분 P1과 (P3를 포함한) O1을 오버레이 시킨다. 광빔 A의 편광성분 O3 및 P3를 포함한 변경된 복합 광빔 C는 전방 전송을 위해 광섬유(314)로 진입한다. 또한, 제 2 I/O 포트는 광섬유(316)의 위치에서 복합 광빔 C로부터 추출된 광빔 D의 편광성분 P2 및 O2를 오버레이시킨다. 광빔 D는 광섬유(316)로 진입한다. 예를 들면, 광섬유(316)는 광빔 D로부터 정보 신호를 복조할 복조기로 광빔 D를 전송한다.As shown in view 697, half wave plate 665 rotates each polarization angle of polarization components O 1, O 2, including P 3, P 1 and P 2 (including P 3), by 45 °. After rotation by half wave plate 665, the position and orientation of polarization component O1 (including P3) correspond to the position and orientation of polarization components O1 and P2 shown in FIG. 2E, and the polarization components P1 and (including O3) and O2 corresponds to the position and orientation of the polarization components P1 and O2 shown in FIG. 2E. As described above with reference to FIGS. 2E-2G, and as shown in view 698, the second I / O port 312 is the polarization component (including O 3) of the composite light beam C ′ modified at the position of the optical fiber 314. Overlay P1 and O1 (including P3). The modified composite light beam C, including polarization components O3 and P3 of light beam A, enters optical fiber 314 for forward transmission. The second I / O port also overlays the polarization components P2 and O2 of the light beam D extracted from the composite light beam C at the location of the optical fiber 316. Light beam D enters optical fiber 316. For example, the optical fiber 316 transmits the light beam D from the light beam D to a demodulator to demodulate the information signal.
이제, I/O 포트(102, 112)와 같은 본 발명에 따르는 I/O 포트의 제 1 실시예에서의 방식을 도 1a-1e 및 도 7을 참조하여 기술할 것이다. 정사각 또는 직사각 교차면을 가진 루틸(티타늄 이산화물) 또는 이트륨 배너데이트의 가늘고 긴 결정을 상업적으로 사용할 수 있다. 서로에 대해 정확히 평행하거나 혹은 수직하게 폴리싱되고, 결정의 워크오프 방향에 정확히 평행하게 정렬된 결정들이 이용 가능하다. 그러나, 결정의 단부를 폴리싱할 필요가 없다. 폴리싱되지 않은 표면은 도 7을 통해 음영으로 표시되어 있다.The scheme in the first embodiment of the I / O port according to the present invention, such as the I / O ports 102 and 112 will now be described with reference to FIGS. 1A-1E and 7. Elongated crystals of rutile (titanium dioxide) or yttrium banner date with square or rectangular cross section are commercially available. Crystals that are polished exactly parallel or perpendicular to each other and aligned exactly parallel to the walkoff direction of the crystal are available. However, there is no need to polish the ends of the crystals. The unpolished surface is shaded through FIG. 7.
실제 실시예에서, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 약 1㎜ 폭, 0.885㎜ 두께 및 10㎜ 길이의 두 결정(701A, 701B)이 사용되었다. 각 결정의 두께는 광빔 X 및 Y의 광축(160, 162) 사이의 간격 ×의 필요한 워크오프 양을 제공하도록 선택된다. 각 결정은 폴리싱된 측면(713) 및, 폴리싱된 측면(713)에 반대되는 폴리싱된 측면(714)을 포함한다. 또한, 각 결정은 폴리싱된 측면(713, 714)에 직교하는 폴리싱된 상부면(731)과 폴리싱된 바닥면(733)을 포함한다.In a practical embodiment, as shown in Fig. 7 (a), two crystals 701A, 701B of about 1 mm wide, 0.885 mm thick and 10 mm long were used. The thickness of each crystal is the distance between the optical axes 160 and 162 of the light beams X and Y. Is selected to provide the required amount of walkoff. Each crystal includes a polished side 713 and a polished side 714 opposite the polished side 713. Each crystal also includes a polished top surface 731 and a polished bottom surface 733 that are orthogonal to the polished sides 713 and 714.
제 1 대향 결정쌍(120A 또는 120C) 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B 또는 120D)이 서로의 미러 이미지이므로 두 결정이 필요하다. 이후에서는, 좌측 및 우측의 대향 워크오프 결정쌍을 참조할 것이다. 물론, 두 결정은 하나의 이중길이 결정을 가로 방향으로 반으로 분할하므로써 단순히 얻어질 수 있다.Two determinations are necessary because the first opposing decision pair 120A or 120C and the second opposing walkoff decision pair 120B or 120D are mirror images of each other. In the following, reference will be made to opposing walkoff decision pairs on the left and on the right. Of course, two crystals can be obtained simply by dividing one double-length crystal in half in the transverse direction.
다음의 설명에서, 결정(701A, 701B)의 대응하는 요소를 각각 문자 A 또는 B가 추가된 동일한 참조 번호로 표시한다. 결정(701A, 701B)의 요소를 지칭하는 참조번호 또는 결정 자신에 문자가 추가되지 않으면, 참조는 두 결정을 지칭하는 것으로 이해해야 한다.In the following description, the corresponding elements of the crystals 701A and 701B are denoted by the same reference numerals with the letter A or B added respectively. If no reference character is added to the reference number or the decision itself that refers to elements of decision 701A, 701B, the reference should be understood to refer to both decisions.
결정(701A)은 제 1 분할 동작으로 라인(703A)을 따라 길이방향으로 분할된다. 이것은 (B)에 도시된 두 결정 반(705A, 707A)을 제공한다. 결정은 바람직하게 톱질로써 분할되지만, 쪼개기와 같이 큰 결정을 분할하는 다른 적당한 방식을 사용할 수 있다. 분할 작용 결과로써, 결정 반(705A,707A)은 거친면을 가진다. 결정 반(705A)의 거친 면(709A)은 (B)에 도시된다. 결정 반(707A)의 거친 면(711A)은 (C)에 도시된다. 결정(701B)은 각각 거친 면(709B, 711B)을 가진 결정 반(705B, 707B)을 야기하도록 유사하게 분할된다.Decision 701A is split longitudinally along line 703A in a first segmentation operation. This provides the two decision halves 705A and 707A shown in (B). The crystals are preferably split into saws, but other suitable ways of splitting large crystals, such as splitting, can be used. As a result of the division action, the crystal halves 705A and 707A have rough surfaces. Rough surface 709A of the crystal platter 705A is shown in (B). Rough face 711A of the crystal platter 707A is shown in (C). Crystal 701B is similarly split to cause crystal halves 705B and 707B with rough faces 709B and 711B, respectively.
편광성분이 대향 워크오프 결정쌍을 구성하는 워크오프 결정들간의 부착선(164)의 수 십 미크론내의 대향 워크오프 결정쌍을 통과하므로, 워크오프 결정이 결합된 부착면(132, 134)은 평탄하고 폴리싱된 것이 바람직하다. 결정이 그들의 거친 표면에서 결합되는 경우, 거친 면에서의 회절이 워크오프 결정을 통과하는 편광성분의 무결성(integrity)을 해칠것이다.Since the polarization component passes through the opposing walkoff crystal pair within tens of microns of the attachment line 164 between the walkoff crystals forming the opposing walkoff crystal pair, the attachment surfaces 132 and 134 to which the walkoff crystals are coupled are flat. And polished. If crystals are bound at their rough surface, diffraction at the rough surface will impair the integrity of the polarization components passing through the workoff crystal.
결정 반(705, 707)의 워크오프 방향은 화살표(715, 717)에 의해 표시된다. (B)에 도시된 바와 같이, 결정이 결정 반을 제공하도록 분할된 후에, 결정 반의 워크오프 방향은 평행한채로 남아있는다, 대향 워크오프 결정쌍에 있어서, 워크오프 결정의 워크오프 방향은 반대이다. 또한, 워크오프 결정의 워크오프 방향은 제 1 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍에서 반대 방향으로 대향된다.The walk-off direction of decision boards 705 and 707 is indicated by arrows 715 and 717. As shown in (B), after the crystal is divided to provide the decision halves, the walk-off direction of the decision halves remains parallel. For opposite walk-off decision pairs, the walk-off direction of the walk-off decision is opposite. . Also, the walkoff direction of the walkoff decision is opposite in the opposite direction in the first and second opposed walkoff decision pairs.
상이한 회전을 가진 대향 워크오프 결정쌍을 만들기 위하여, 및, 두 대향 워크오프 결정쌍에 부가적으로 폴리싱할 필요없이 평탄한 부착면을 가지도록 하기 위해, 결정 반(705A,705B)로부터 좌측 소자 블럭(723L)을 만든다. (C)에 도시된 바와 같이, 결정 반(705A)은 평탄한(smooth) 면(713)에 평행한 축(719L)에 대해 180°를 통해 회전한다. 이에 따라 결정 반(705B)의 워크오프 방향(715B)에 대해 결정(705A)의 워크오프 방향(715A)이 반전되고, 또한, 결정 반(705A)의 평탄한 면(713A)이 결정 반(705B)의 (도시되지 않은) 대응하는 평탄한 면과 병치하게 된다.In order to make opposing walkoff crystal pairs with different rotations, and to have a flat attachment surface without the need for additional polishing on the two opposing walkoff crystal pairs, the left element block (from the crystal halves 705A, 705B) 723L). As shown in (C), the crystal platter 705A rotates through 180 ° about an axis 719L parallel to the smooth surface 713. As a result, the walk-off direction 715A of the crystal 705A is inverted with respect to the walk-off direction 715B of the crystal panel 705B, and the flat surface 713A of the crystal panel 705A is determined by the crystal panel 705B. Juxtaposed with the corresponding flat surface of (not shown).
(C)에 도시된 바와 같이, 우측 소자 블럭(723R)은 결정 반(707A, 707B)로부터 유사하게 만든어 진다. 결정 반(707A)은 거친 면(711A)에 평행한 광축(719R)에 대해 180°를 통해 회전된다. 이에 따라 결정 반(707B)의 워크오프 방향(717B)에 대해 결정 반(707A)의 워크오프 방향(717A)이 반전되고, 또한, 결정 반(705B)의 평탄한 면(713B)이 결정 반(707B)의 (도시되지 않은) 대응하는 평탄한 면과 병치하게 된다. 우측 소자 블럭(723R)에 있어서, "B" 결정 반은 "A" 결정 반의 뒤에 있고, 반면에, 좌측 소자 블럭(723L)에 있어서, "B" 결정은 "A" 결정 반의 앞에 있음을 알아야 한다.As shown in (C), the right element block 723R is similarly made from the crystal halves 707A and 707B. The crystal plate 707A is rotated through 180 ° about the optical axis 719R parallel to the rough surface 711A. As a result, the walk-off direction 717A of the decision board 707A is inverted with respect to the walk-off direction 717B of the decision board 707B, and the flat surface 713B of the decision board 705B is determined by the decision board 707B. Juxtaposed with the corresponding flat surface (not shown). It should be noted that for the right element block 723R, the "B" decision block is behind the "A" decision board, while in the left device block 723L, the "B" decision is in front of the "A" decision board. .
나머지 처리에서는, 소자 블럭(723L, 723R)를 동일하게 처리한다. 소자 블럭(723L)에 적용되는 처리만을 기술할 것이다.In the remaining processing, the element blocks 723L and 723R are processed in the same manner. Only the processing applied to the element block 723L will be described.
좌측 소자 블럭(723L)을 구성하는 결정 반쌍(705A, 705B)의 하나의 대향 평탄 면, 예를 들면 평탄한 면(713A)을 적당한 얇은 접착제층으로 코팅한다. 대향 평탄 면은 서로 접촉하도록 이동되고, 접착제는 경화된다. 광학적-클리어 에폭시 또는 UV-경화 에폭시가 바람직한 접착제이다. 접착제층은 소자 블럭(723L)을 구성하는 결정 반을 서로 유지시킨다. 완성된 소자 블럭(723L)은 (D)에 도시되어 있다.One opposite flat surface, for example flat surface 713A, of the crystal half pairs 705A, 705B constituting the left element block 723L is coated with a suitable thin adhesive layer. The opposing flat faces are moved to contact each other and the adhesive cures. Optical-clear epoxy or UV-cured epoxy are preferred adhesives. The adhesive layer holds the crystal halves constituting the element block 723L with each other. The completed element block 723L is shown in (D).
좌측 소자 블럭(723L)은 제 2 분할 동작에서 다수의 좌측의 대향 워크오프 결정쌍으로 분할된다. 우측의 대향 워크오프 결정쌍은 우측 소자 블럭(723R)을 분할하므로써 만들어진다. 좌측 소자 블럭(723L)은 (E)에 도시된 점선의 분할선(725L)을 따라 이를 폭방향으로 분할하므로써 개별적인 대향 워크오프 결정쌍으로 분할된다. 바람직한 실시예에서, 분할선은 약 1㎜ 이격된다. 소자 블럭은 바람직하게 톱질에 의해 분할되지만, 쪼개기와 같이 결정을 분할하는 다른 적당한 방식을 사용할 수 있다.Left element block 723L is divided into a plurality of left opposing walkoff decision pairs in a second dividing operation. The opposite walkoff decision pair on the right side is made by dividing the right element block 723R. The left element block 723L is divided into individual opposing walkoff decision pairs by dividing it along the dividing line 725L of the dotted line shown in (E) in the width direction. In a preferred embodiment, the dividing lines are spaced about 1 mm apart. The element block is preferably divided by sawing, but other suitable ways of dividing the crystal can be used, such as splitting.
좌측 소자 블럭(723L)을 분할한 결과인 좌측의 대향 워크오프 결정쌍(727L)이 (F)에 도시되어 있다. 또한, (F)에 도시된 것은 우측 소자 블럭(723R)을 분할한 결과인 우측의 대향 워크오프 결정쌍(727R)이다.The left opposite walkoff decision pair 727L, which is the result of dividing the left element block 723L, is shown in (F). Also shown in (F) is the right opposite workoff decision pair 727R resulting from dividing the right element block 723R.
F에서 각 대향 워크오프 결정쌍(727)이 원래 결정(701)의 평탄한 폴리싱 면(730)의 일부였던 평탄한 폴리싱 면(729)를 가진다는 것을 알 수 있을 것이다. 각 대향 워크오프 결정쌍은 또한, 원래 평탄한 폴리싱 면(733) 부분이였던 면(729)에 대향하는 평탄한 폴리싱 면(730)을 가진다. 대향 워크오프 결정쌍(727)의 평탄한 폴리싱 면(729) 및 평탄한 폴리싱 면(730)은 대향 워크오프 결정쌍(120A-120D) 각각의 제 1 면(122) 및 제 2 면(126)에 대응한다.It will be appreciated that at F each opposing walkoff crystal pair 727 has a flat polishing surface 729 that was originally part of the flat polishing surface 730 of the crystal 701. Each opposing walkoff crystal pair also has a flat polishing surface 730 opposite to the surface 729 that was originally part of the flat polishing surface 733. The flat polishing face 729 and the flat polishing face 730 of the opposing walkoff crystal pair 727 correspond to the first face 122 and the second face 126 of each of the opposing walkoff crystal pair 120A-120D. do.
좌측의 대향 워크오프 결정쌍(727L) 및 우측의 대향 워크오프 결정쌍(727R)이 I/O 포트를 형성할 때, 좌측의 대향 워크오프 결정쌍의 평탄한 폴리싱 면(730L)은 우측의 대향 워크오프 결정쌍의 평탄한 폴리싱 제 1 면(729R)과 접촉한다. 광은 좌측의 대향 워크오프 결정쌍(727L)의 평탄한 폴리싱 제 1 면(729L) 및, 제 2 대향 워크오프 결정쌍(727R)의 평탄한 폴리싱 면(730R)을 통해 송신 및 수신된다.When the left opposite walkoff crystal pair 727L and the right opposite walkoff crystal pair 727R form an I / O port, the flat polishing surface 730L of the left opposite walkoff crystal pair is the right facing walk. Contact the flat polishing first face 729R of the off crystal pair. Light is transmitted and received through the flat polishing first face 729L of the left opposite walkoff decision pair 727L and the flat polishing face 730R of the second opposite walkoff decision pair 727R.
도 8a 및 도 8b는 도 3a-3d에 도시된 I/O 포트의 제 2 실시예에서 제 1 대향 워크오프 결정쌍에 광 결합 어셈블리를 부착시키고, 제 2 대향 워크오프 결정쌍을 제 1 대향 워크오프 결정쌍에 부착시키는 현재의 바람직한 방식을 도시한다. 전술한 바와 같이, 광섬유(304, 306)는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)의 제 1 면(122A)의 평면 및, 부착선(164A, 164B)의 교차지점에 의해 정의되는 광축(124)에 대해 공간적으로 및 회전적으로 정밀하게 위치되어야 한다. 정확한 정렬을 위하여 이 정렬은 바람직하게 능동적으로 행해진다.8A and 8B show a light coupling assembly attached to a first opposing walkoff crystal pair and attaching a second opposing walkoff crystal pair to a first opposing walk in a second embodiment of the I / O ports shown in FIGS. 3A-3D. The presently preferred manner of attaching to off crystal pairs is shown. As described above, the optical fibers 304 and 306 are optical axes 124 defined by the plane of the first face 122A of the first opposing walkoff crystal pair 120A and the intersection of the attachment lines 164A and 164B. Must be precisely spaced and rotated relative to This alignment is preferably done actively for correct alignment.
모세관(319)의 보어에 장착된 TEC 광섬유(304, 306)로 구성되는 광 결합 어셈블리(310)는 일본 토쿄 쿄다구의 수미토모 오사카 세멘토 회사의 TEC 광섬유의 제조자에 의해 사전조립되었다.The light coupling assembly 310, which consists of TEC optical fibers 304 and 306 mounted on the bore of the capillary tube 319, was preassembled by a manufacturer of TEC optical fibers of Sumitomo Osaka Semento Co., Ltd., Kyoda-ku, Tokyo.
I/O 포트의 소자는 도 8a 및 도 8b에 개략적으로 나타난 지그와 유사한 지그를 사용하여 정렬된다. 각 지그는 공통 정적 부분(801)과, 상이하지만 유사한 이동가능 부분을 가진다. 도 8a에 도시된 지그는 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)과 광 정렬 어셈블리(310)를 정렬시키는데 사용된다. 여기서, 이동가능 부분(803)은 광 정렬 어셈블리를 수용하느데 적합하다. 도 8b에 도시된 지그는 조립된 광 정렬 어셈블리(310) 및 제 1 대향 워크오프 결정쌍을 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)과 정렬시키는 데 사용된다. 여기서, 이동가능 부분(805)은 광 정렬 어셈블리 및 제 1 대향 워크오프 결정쌍을 수용하는데 적합하다.The devices of the I / O ports are aligned using a jig similar to the jig shown schematically in FIGS. 8A and 8B. Each jig has a common static portion 801 and a different but similar moveable portion. The jig shown in FIG. 8A is used to align the first opposing walkoff crystal pair 120A and the light alignment assembly 310. Here, the movable portion 803 is suitable for receiving a light alignment assembly. The jig shown in FIG. 8B is used to align the assembled light alignment assembly 310 and the first opposing walkoff crystal pair with the second opposing walkoff crystal pair 120B. Here, the movable portion 805 is suitable for receiving a light alignment assembly and a first opposing walkoff crystal pair.
정적 부분(801)은 리세스(recess)(807)를 포함한다. 리세스는 방금 기술한 바와 같이 만들어진 대향 워크오프 결정쌍(120A)을 수용할 정도의 크기를 가진다. 중심 보어(809)는 리세스와 통해 있으며, 대향 워크오프 결정쌍의 제 2 표면(126A)으로부터 방출된 광이 렌즈(813)에 의해 비디오 카메라(811)상에 집중되게 한다. 비디오 카메라의 출력은 모니터(815)상에 디스플레이된다. 비디오 카메라 및 모니터는 대향 워크오프 결정쌍의 제 2 표면의 중심의 대략 200 ㎛ 직경 영역을 관찰하기에 적합한 현미경 또는 다른 광 장치에 의해 대체될 수 있다.The static portion 801 includes a recess 807. The recess is large enough to accommodate the opposing walkoff decision pair 120A made as just described. The center bore 809 is in contact with the recess and allows light emitted from the second surface 126A of the opposing walkoff crystal pair to be focused on the video camera 811 by the lens 813. The output of the video camera is displayed on monitor 815. The video camera and monitor can be replaced by a microscope or other optical device suitable for viewing an approximately 200 μm diameter region of the center of the second surface of the opposing walkoff crystal pair.
마지막으로, 정적 부분(801)은 교환가능한 이동가능 부분(803 또는 805)을 지지하는 표면(815)을 포함하고, 이동가능 부분은 비교적 좁은 제한조건내에서 수평적으로 및 회전적으로 이동하기에 자유롭다.Finally, the static portion 801 includes a surface 815 that supports the replaceable movable portion 803 or 805, the movable portion being free to move horizontally and rotationally within relatively narrow constraints. It is.
이동가능 부분(803, 805)의 각각은 정적 부분(801)의 표면(815)에 의해 지지되고, 표면(815)에 대해 수평적으로 및 회전적으로 미끄러지는 표면(825, 827)을 제각기 포함한다. 각 이동가능 부분은 척(chuck)(829, 831)을 각각 포함한다. 척은 광 정렬 어셈블리(310)의 모세관(319)을 고정시키도록 규격화된다. 또한, 도시되지는 않았지만, 척(829, 831)은 표면(825, 827)에 대해 광 정렬 어셈블리(310)의 축 위치 및 회전 방위를 정의한다. 이동가능 부분(805)은 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)을 편안하게 수용하도록 규격화된 리세스(833)를 포함한다.Each of the movable portions 803, 805 is supported by the surface 815 of the static portion 801 and includes surfaces 825, 827, respectively, that slide horizontally and rotationally relative to the surface 815. . Each movable portion includes chucks 829 and 831, respectively. The chuck is standardized to secure the capillary 319 of the light alignment assembly 310. Also, although not shown, chucks 829 and 831 define the axial position and rotational orientation of light alignment assembly 310 with respect to surfaces 825 and 827. The movable portion 805 includes a recess 833 adapted to comfortably receive the first opposing walkoff decision pair 120A.
I/O 포트를 만드는 제 1 단계에서, 좌측의 대향 워크오프 결정쌍(120)은 사전결정된 방향으로 지향된 부착선(164A)(도 3a-d)을 따라 정적 부분(801)의 리세스(807)로 삽입된다. 광 정렬 어셈블리(310)는 척(829)으로 삽입되고, 광섬유(304, 306)는 적당한 광 소스로 연결된다. UV-경화 접착제의 작은 부분이 대향 워크오프 결정쌍(120)의 제 1 면(122A)에 적용되고, 이동가능 부분(803)은 정적 부분(801)에 적용된다. 이것은 광 정렬 어셈블리를 제 1 대향 워크오프 결정쌍에 대한 정확한 수평 및 회전 방위에 가장 근접하도록 위치시키지만 필수적인 것은 아니다. 따라서, 제 1 대향 워크오프 결정쌍에 대해 정확한 수평 및 회전 방위로 광 정렬 어셈블리를 이동시키도록 이동가능 부분을 조작해야 한다.In the first step of making the I / O port, the opposing walkoff decision pair 120 on the left side is recessed in the static portion 801 along the attachment line 164A (FIGS. 3A-D) directed in a predetermined direction. 807). The light alignment assembly 310 is inserted into the chuck 829, and the optical fibers 304, 306 are connected to a suitable light source. A small portion of the UV-cured adhesive is applied to the first side 122A of the opposing walkoff crystal pair 120, and the movable portion 803 is applied to the static portion 801. This places the light alignment assembly closest to the exact horizontal and rotational orientation for the first opposing walkoff crystal pair but is not required. Thus, the movable portion must be manipulated to move the light alignment assembly in the correct horizontal and rotational orientation relative to the first opposing walkoff decision pair.
광 정렬 어셈블리(310)와 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A) 사이의 밀접하게 접촉함에 따라 광이 광섬유(304, 306)으로부터 대향 워크오프 결정쌍으로 전송된다. 광의 스폿이 모니터(815)상에 나타날 것이다. 그 다음, 지그의 이동가능 부분(803)을 조작하여 광 정렬 어셈블리 및 대향 워크오프 결정쌍의 상대적인 수평 및 회전 방위를 최적화시킨다. 정확한 방위는 도 8a에 도시된 동일하게 이격된 광 스폿의 장사방형 배치에 의해 표시된다. 정렬이 정확할 경우, 지그에 UV 광을 조사하여 접착제를 경화시킨다.In close contact between the light alignment assembly 310 and the first opposing walkoff crystal pair 120A, light is transmitted from the optical fibers 304 and 306 to the opposing walkoff crystal pair. Spots of light will appear on the monitor 815. The movable portion 803 of the jig is then manipulated to optimize the relative horizontal and rotational orientation of the light alignment assembly and the opposing walkoff crystal pair. The exact orientation is indicated by the rectangular arrangement of equally spaced light spots shown in FIG. 8A. If the alignment is correct, the jig is irradiated with UV light to cure the adhesive.
I/O 포트를 만드는 제 2 단계에서, 우측의 대향 워크오프 결정쌍(120B)은 부착선(164A)의 정적 부분에 직교하는 사전결정된 방향으로 지향된 부착선(164B)(도 3a-3d)을 따라 정적 부분(801)의 리세스(807)로 삽입된다. 제 1 대향 워크오프 결정쌍(120A)에 대해 정확하게 정렬한 상태로 부착된 광 정렬 어셈블리(310)로 구성된 서브어셈블리(835)는 정적 부분(805)의 척(831)으로 삽입된다. 광섬유(304, 306)는 적당한 광 소스에 연결된다. UV-경화 접착제의 작은 부분이 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)의 제 1 면(122B)에 적용되고, 이동가능 부분(805)은 정적 부분(801)에 적용된다. 이에 따라 광 정렬 어셈블리 및 제 1 대향 워크오프 결정쌍이 제 2 대향 워크오프 결정쌍에 대해 정확한 수평 및 회전 방위에 가장 근접하도록 배치되지만, 필수적인 것은 아니다. 따라서, 이동가능 부분을 조작하여 광 정렬 어셈블리 및 제 1 대향 워크오프 결정쌍을 제 2 대향 워크오프 결정쌍에 대한 정확한 수평 및 회전 방위로 이동시켜야 한다.In the second step of making the I / O port, the opposite opposing walkoff decision pair 120B on the right side is directed to a predetermined direction orthogonal to the static portion of the attachment line 164A (FIGS. 3A-3D). Along the recess 807 of the static portion 801. The subassembly 835 consisting of the light alignment assembly 310 attached in the correct alignment with respect to the first opposing walkoff decision pair 120A is inserted into the chuck 831 of the static portion 805. Optical fibers 304 and 306 are connected to a suitable light source. A small portion of the UV-cured adhesive is applied to the first face 122B of the second opposing walkoff crystal pair 120B, and the movable portion 805 is applied to the static portion 801. The light alignment assembly and the first opposing walkoff crystal pair are thus arranged to be closest to the correct horizontal and rotational orientation for the second opposing walkoff crystal pair, but this is not essential. Thus, the movable portion must be manipulated to move the light alignment assembly and the first opposing walkoff crystal pair to the correct horizontal and rotational orientations for the second opposing walkoff crystal pair.
서브어셈블리(835)와 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)이 밀접하게 접촉함에 따라 광이 광섬유로부터 제 2 대향 워크오프 결정쌍으로 전송된다. 광 스폿이 모니터(815)상에 나타날 것이다. 그후, 지그의 이동가능 부분(805)을 조작하여, 서브 어셈블리(835) 및 제 2 대향 워크오프 결정쌍(120B)의 상대적인 수평 및 회전 방위를 최적화시킨다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 정확한 방위는 단지 두개의 원형 광 스폿의 출현으로써 표시된다. 단지 두 원형 광 스폿의 출현은 광섬유(304)를 통해 수신한 광빔 X로부터의 편광성분과, 광섬유(306)을 통해 수신한 광빔 Y로 부터의 직교 편광성분이 각각의 전치된 위치(170, 172)(도 2c)에서 서로 적절히 오버레이됨을 나타낸다. 광 스폿의 평행사변형 배치는 광 정렬 어셈블리 및 제 1 대향 워크오프 결정쌍이 제 2 대향 워크오프 결정쌍에 대해 잘못 정렬되었음을 가리킨다.As the subassembly 835 and the second opposing walkoff crystal pair 120B come into close contact, light is transmitted from the optical fiber to the second opposing walkoff crystal pair. Light spots will appear on monitor 815. The movable portion 805 of the jig is then manipulated to optimize the relative horizontal and rotational orientation of the subassembly 835 and the second opposing walkoff decision pair 120B. As shown in FIG. 8B, the exact orientation is indicated by the appearance of only two circular light spots. The appearance of only two circular light spots indicates that the polarization component from the light beam X received via the optical fiber 304 and the orthogonal polarization component from the light beam Y received via the optical fiber 306 are respectively transposed positions 170 and 172. (FIG. 2C) properly overlays each other. The parallelogram arrangement of the light spots indicates that the light alignment assembly and the first opposing walkoff crystal pair are misaligned with respect to the second opposing walkoff crystal pair.
본 명세서에서 본발명의 실시예를 상세히 기술하였지만, 본 발명은 기술한 세밀한 실시예로 제한되지 않으며, 첨부된 청구의 범위에 의해 정의되는 본 발명의 범주내에서 다양한 변경이 있을 수 있음을 이해해야 할 것이다.While the embodiments of the invention have been described in detail herein, it is to be understood that the invention is not limited to the precise embodiments described, and that various changes may be made within the scope of the invention as defined by the appended claims. will be.
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