(57)【要約】【課題】  合成または分割する光束の波長を変えることのできる光学素子及び光学機器を提供する。【解決手段】  光学素子（１０）は入射光を合成又は分割する光学素子（１０）であって、平面板（１２）を含み、第１空間（Ｒ１）及びこの第１空間（Ｒ１）と該平面板（１２）で区切られた第２空間（Ｒ２）を形成し、入射光に対して第１屈折率の材料で形成されたセルと、第１空間（Ｒ１）及び第２空間（Ｒ２）に充填され、入射光に対して第１屈折率とは異なる第２屈折率の材料の充填物（Ｆ）とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を合成又は分割する光学素子において、
平面板を含み、第１空間及びこの第１空間と該平面板で区切られた第２空間を形成し、前記入射光に対して第１屈折率の材料で形成されたセルと、
前記第１空間及び第２空間に充填され、前記入射光に対して前記第１屈折率とは異なる第２屈折率の材料の充填物と、
を備えることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１屈折率は前記第２屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記セル及び前記充填物の温度を調節する温度調節部を備え、
単位温度あたりの前記第１屈折率の変化率は前記第２屈折率の変化率よりも小さく、前記セル及び前記充填物の温度変化によって、前記入射光を合成又は分割する波長が変わることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記セルは前記第１空間を形成する第１セルと前記第２空間を形成する第２セルとから構成され、前記第１セルの平面板と前記第２セルの平面板とが密着していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記密着している前記第１セルの平面板及び前記第２セルの平面板の外周面を除いて、反射防止コートが前記第１セル及び前記第２セルの外周面に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記入射光が前記第１セルの平面板の第１空間側又は前記第１セルの平面板の第２空間側に入射する入射角をαとする場合、以下の関係が成り立つことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学素子。
θｃ１＞  α  ＞θｃ２
θｃ１＝ｓｉｎ−１（ｎｃ１／ｎ１）    θｃ２＝ｓｉｎ−１（ｎｃ２／ｎ２）
なお、第１波長の入射光に対する前記第１屈折率をｎｃ１、前記第２屈折率をｎ１
第２波長の入射光に対する前記第１屈折率をｎｃ２、前記第２屈折率をｎ２、とする。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載された光学素子と、
前記光学素子に第１波長の入射光と第２波長の入射光とを照射する光源と、
を備えた光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光通信、レーザー加工機、顕微鏡、光ディスクなどに用いられる光学素子及び光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光束を合成または分割する技術が知られている。例えば、特許文献１に開示された光学素子は、異なる方向から入射された二つの波長の異なる光束を重ね合わせる。該光学素子は、二つのプリズムを使用し、二つのプリズムの間に適切な大きさの空隙（数ミクロン〜数ミリ）をもって配置して作成する。この異なる方向から波長の異なる光束を入れるとき、一つの光束は空隙を透過し、もう一つの光束は空隙で全反射する。これにより、二つの光束を合成することができる。
【特許文献１】特開２００１−３１８３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された光学素子は、プリズムの屈折率により臨界角が決まり、一度光学素子を作ると合成できる波長が限定されるという問題点がある。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、合成または分割する光束の波長を変えることのできる光学素子及び光学機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点の光学素子は入射光を合成又は分割する光学素子であって、平面板を含み、第１空間及びこの第１空間と該平面板で区切られた第２空間を形成し、入射光に対して第１屈折率の材料で形成されたセルと、第１空間及び第２空間に充填され入射光に対して第１屈折率とは異なる第２屈折率の材料の充填物とを備える。
【０００６】
第２の観点の光学機器は、上記第１の観点の光学素子と、光学素子に第１波長の入射光と第２波長の入射光とを照射する光源とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、合成または分割する光束の波長を変えることのできる光学素子及び光学機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本実施形態の光学素子を図面に基づいて詳しく説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【０００９】
（光学素子１０の概略）
本実施形態の光学素子１０の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は光学素子１０の斜視図である。光学素子１０は、平面板１２を含むセルを備える。このセルは、第１空間Ｒ１及びこの第１空間Ｒ１と平面板１２で区切られた第２空間Ｒ２を形成し、入射光に対して第１屈折率の材料で形成されている。具体的に、光学素子１０は、三角形である第１セルＣ１と、該第１セルＣ１と一体になって一つの平面板１２を共用した三角形の第２セルＣ２とを備える。第１セルＣ１は第１屈折率の光透過性の材料からなり、面Ｓ１、面Ｓ２及び面Ｓ６を有し、これらの面Ｓ１、面Ｓ２及び面Ｓ６から構成された第１空間Ｒ１を形成している。第２セルＣ２も第１屈折率の光透過性の材料からなり、第２セルＣ２は面３、面Ｓ４及び面Ｓ５を有し、これらの面Ｓ３、面Ｓ４及び面Ｓ５から構成された第２空間Ｒ２を形成している。また、該第１セルＣ１の第１空間Ｒ１と第２セルＣ２の第２空間Ｒ２との内部には光透過性の充填物（流体物）Ｆ（図２を参照）が充填されている。この充填物Ｆは第１屈折率とは異なる第２屈折率の材料からなる。
【００１１】
また、第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２から内部の充填物Ｆが溢れないように、第１セルＣ１及び第２セルＣ２は光透過性の材料又は光不透過性の材料で両端を封止している。第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２に充填された充填物Ｆの膨張率がセルの膨張率と異なっていることが多いので、図１に示されたように弾力特性に優れるゴムなどの材料からなる蓋１１を用いることが好ましい。
【００１２】
図１では、第１セルＣ１の面Ｓ１に所定の波長の第１光束Ｌ１が入射し、この第１光束Ｌ１が第１空間Ｒ１を介して第１セルＣ１の面Ｓ２を透過して第２セルＣ２の面Ｓ３に入射している。この第２セルＣ２に入射した第１光束Ｌ１は第２空間Ｒ２を介して第２セルＣ２の面Ｓ５を透過している。一方、第２セルＣ２の面Ｓ４に第１光束Ｌ１とは波長が異なる第２光束Ｌ２が入射し、第２空間Ｒ２を介して第２セルＣ２の面Ｓ３で反射している。この反射した第２光束Ｌ２は第２空間Ｒ２を介して第２セルＣ２の面Ｓ５を透過し、第１光束Ｌ１と合成される。
【００１３】
図２は図１で示された光学素子１０の断面図である。図２（ａ）は、図１に示されたように第１セルＣ１と第２セルＣ２とが一体になって一つの平面板１２を共用した場合の光学素子１０である。図２（ｂ）は、別々の第１セルＣ１と第２セルＣ２と密着させて作成した場合の光学素子１０である。
【００１４】
図２（ａ）に示された光学素子１０は、第１セルＣ１の面Ｓ２と第２セルＣ２の面Ｓ３とが平行に形成されている。また、第１セルＣ１の面Ｓ１と第２セルＣ２の面Ｓ５とは必ずしも平行である必要はないが、図２（ａ）に示された光学素子１０のように平行する方が好ましい。さらに、第２セルＣ２の断面は面３を底面とする二等辺三角形にする方が好ましい。
【００１５】
第１セルＣ１の面Ｓ２と第２セルＣ２の面Ｓ３とが平行であるとすると、面Ｓ２及び面Ｓ３に対して同じ入射角αで入射する第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とを合成することができる。また、面Ｓ２及び面Ｓ３が平行であるとすると、第１セルＣ１の面Ｓ１から入射する第１光束Ｌ１と第２セルＣ２の面Ｓ５から射出する合成光Ｌとは平行光束になる。このため、第１セルＣ１の面Ｓ１と第２セルＣ２の面Ｓ５とが平行であるとすると、例えば第１光束Ｌ１が面Ｓ１に垂直して入射する場合、合成光Ｌも面Ｓ５に垂直して射出することができる。さらに、第２光束Ｌ２が面Ｓ３における入射角と反射角とは同じなので、第２セルＣ２が面３を底面とする二等辺三角形になると、例えば第２光束Ｌ２が面Ｓ４に垂直して入射する場合、合成光Ｌも面Ｓ５に垂直して射出することができる。このように、光束が面に対して垂直に入射又は射出すると、不要な反射又は屈折を起こすことなく入射面又は射出面を透過することができる。
【００１６】
図２（ｂ）に示された光学素子１０は、基本的に図２（ａ）に示された光学素子１０と同じである。ただし、別々の第１セルＣ１の平面板１２ａと第２セルＣ２の平面板１２ｂとがぴったり密着して形成されている。厳密にはナノメートル単位では、第１セルＣ１と第２セルＣ２との間に隙間が生じるおそれがある。従って、第１セルＣ１の外面又は第２セルＣ２の外面で光束が不要な屈折または反射を起こしたり、ほこりがその隙間に入ったりする。このため、第１セルＣ１と第２セルＣ２との間の隙間をなくすため、その隙間に光透過性の液体接着剤を注入して接着した後、接着剤を硬化させる。液体接着剤としては、硬化された後の屈折率が第１セルＣ１及び第２セルＣ２の屈折率と同一になる材料を用いれば良い。
以下は、図２（ａ）に示されたような光学素子１０を例として説明する。
【００１７】
次に、本実施形態の光束を合成または分割する光学素子１０の原理について、図３を参照しながら説明する。図３は、二つの方向から入射する光束を合成する光学素子１０の断面図である。図３には光学素子１０の温度を変化させる温度調整部Ｔを有している。例えば温度調整部Ｔは空調機又はヒータである。温度調整部Ｔは光束Ｌ１、Ｌ２又は合成光Ｌが通過しない箇所に光学素子１０に直接取り付けてもよいし、放射熱で温度調節するため一定距離を離れていても良い。
【００１８】
第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は二つの方向から光学素子１０に入射する互いに異なる波長の光束である。第１光束Ｌ１は、第１セルＣ１の面Ｓ１から、第１セルＣ１の平面板１２の第１空間側Ｒ１である面Ｓ２の法線に対して入射角αで入射する。第２光束Ｌ２は、第２セルＣ２の面Ｓ４から、第２セルＣ２の平面板１２の第２空間側Ｒ２である面Ｓ３の法線に対して入射角αで入射する。ここで、第１光束Ｌ１に対する充填物Ｆの屈折率及びセルの屈折率はｎ１、ｎｃ１とし、第２光束Ｌ２に対する充填物Ｆの屈折率及びセルの屈折率はｎ２、ｎｃ２とする。また第２光束Ｌ２は面Ｓ３で反射する必要があるため、ｎ２＞ｎｃ２が条件となる。また、第１光束Ｌ１が屈折率ｎ１の充填物Ｆから屈折率ｎｃ１の第１セルＣ１に入射するときの臨界角はθｃ１とし、光束Ｌ２が屈折率ｎ２の充填物Ｆから屈折率ｎｃ２の第２セルＣ２に入射するときの臨界角はθｃ２とする。
【００１９】
ここで、ｎ１＞ｎｃ１の場合には、θｃ１＝ｓｉｎ−１（ｎｃ１／ｎ１）、θｃ２＝ｓｉｎ−１（ｎｃ２／ｎ２）であり、θｃ１＞  α  ＞θｃ２である。ｎ１≦ｎｃ１の場合には、θｃ２＝ｓｉｎ−１（ｎｃ２／ｎ２）であり、α  ＞θｃ２である。従って、第１光束Ｌ１が第１セルＣ１の面Ｓ１から面Ｓ２の法線に対して入射角αで入射し、第２光束Ｌ２が第２セルＣ２の面Ｓ４から面Ｓ３の法線に対して入射角αで入射する場合には、第１光束Ｌ１は面Ｓ２を透過し、第２光束Ｌ２は面Ｓ３で全反射する。その後、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とは合成光Ｌとして合成されて面Ｓ５から射出される。
【００２０】
なお、光の性質によって二つの波長の異なる光を含む合成光Ｌを逆方向から（図３では、面Ｓ５から）入射させれば、二つの方向に進む波長の異なる第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とに分割することができる。
【００２１】
上述の場合は、光学素子１０が一定の温度で波長の異なる第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とを合成する場合である。ところで、第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２の中の充填物Ｆの屈折率は温度の変化によって顕著に変化するので、臨界角θｃ１、θｃ２も変化してしまう。一方、第１セルＣ１及び第２セルＣ２は固体であるため、屈折率は温度の変化によってあまり変化しない。つまり、単位温度あたりの第１屈折率の変化率は第２屈折率の変化率よりも小さい。従って、第１光束Ｌ１の波長と第２光束Ｌ２の波長とが変化した場合であっても、温度調整部Ｔで光学素子１０の温度を変化させることで、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とを合成することができる。すなわち、光学素子１０によって合成または分割できる光束の波長も変更することができる。
【００２２】
以下、光学素子１０の温度が変化する場合について、図４を参照しながら詳しく説明する。図４は、三つの波長の異なる光Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを含む光束を面Ｓ５から入射する光学素子１０の断面図である。図４（ａ）は光学素子１０が温度ｔ１の状態で、光Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを含む光束を光Ｌａ及び光Ｌｂと光Ｌｃとに分割した図である。図４（ｂ）は光学素子１０が温度ｔ２の状態で、光Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを含む光束を光Ｌａと光Ｌｂ及び光Ｌｃとに分割した図である。
【００２３】
具体的には、光学素子１０が温度ｔ１の場合には、図４（ａ）に示されたように三つの波長の異なる光Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを含む光束が第２セルＣ２の面Ｓ５から面Ｓ３の法線に対して入射角αで入射する。このとき、入射角αは光Ｌａ、光Ｌｂに対する臨界角θａ−ｔ１、θｂ−ｔ１より小さく、光Ｌｃに対する臨界角θｃ−ｔ１より大きい。従って、光Ｌａ及び光Ｌｂは面Ｓ３を透過し、光Ｌｃは面Ｓ３において全反射する。
【００２４】
図４（ｂ）に示されたように三つの波長の異なる光Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを含む光束が第２セルＣ２の面Ｓ５から面Ｓ３の法線に対して入射角αで入射する。光学素子１０が温度ｔ１から温度ｔ２に変化した場合には、特に充填物Ｆの屈折率が大きく変化する。具体的には温度下降により充填物Ｆの屈折率は上がり、臨界角が小さくなる。このとき、入射角αは光Ｌａに対する臨界角θａ−ｔ２より小さく、光Ｌｂ及び光Ｌｃに対する臨界角θｂ−ｔ２、θｃ−ｔ２より大きくなる。従って、光Ｌａは面Ｓ３を透過し、光Ｌｂ及び光Ｌｃは面Ｓ３において全反射する。
【００２５】
このように、光学素子１０の温度を変化させるだけで、必要に応じて波長の異なる光束の方向を変更することができる。ここで、温度調節部Ｔとしては温度の上昇または下降が行われる温度調節器を用いれば良い。
【００２６】
（第１実施例）
以下、第１セルＣ１及び第２セルＣ２には蛍石を使用し、充填物Ｆにはジヨードメタンを用いた光学素子１０を第１実施例として、図３を参照しながら説明する。
【００２７】
ここで、光学素子１０の温度ｔ３は２３℃であり、第１光束Ｌ１の波長は６３２．８ｎｍで、該波長に対応する第１セルＣ１の屈折率ｎｃ１は１．４３３、充填物Ｆの屈折率ｎ１は１．７２６である。第１光束Ｌ１は面Ｓ２の法線に対してα=５５．５度の入角度で入射する。また、第２光束Ｌ２の波長は５４３ｎｍであり、該波長に対する第２セルＣ２の屈折率ｎｃ２は１．４３５、充填物Ｆの屈折率ｎ２は１．７５１である。第２光束Ｌ２は面Ｓ３の法線に対してα=５５．５度の入角度で入射する。
【００２８】
このとき、波長６３２．８ｎｍに対する第１セルＣ１の面Ｓ２の臨界角θｃ１は約５６．１２度であり、波長５４３ｎｍに対する第２セルＣ２の面Ｓ３の臨界角θｃ２は約５５．０４度である。従って、θｃ１＞  α  ＞θｃ２であるので、第１光束Ｌ１は面Ｓ２を透過し、第２光束Ｌ２は面Ｓ３において全反射される。
【００２９】
さらに，第１セルＣ１の面Ｓ２を透過した第１光束Ｌ１は第２セルＣ２の面Ｓ３を透過する。このとき、面Ｓ２と面Ｓ３とは平行なので、第１光束Ｌ１は，第２セルＣ１の面Ｓ３の法線に対して−５５．５度の角度で第２セルＣ２に進入する。この角度は，第２セルＣ２の面Ｓ３における第２光束Ｌ２の反射角と一致しているため、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とが合成され、合成光Ｌは第２セルＣ２の面Ｓ５から射出される。
【００３０】
次に、温度調節部Ｔにより光学素子１０の温度ｔ４を５３℃にする。
ここで、第１光束Ｌ１の波長を５４３ｎｍとすると、該波長に対応する第１セルＣ１の屈折率ｎｃ１は１．４３５、充填物Ｆの屈折率ｎ１は１．７２７となる。また，第２光束Ｌ２の波長を４４２ｎｍとすると，該波長に対応する第２セルＣ２の屈折率ｎｃ２は１．４４０、充填物Ｆの屈折率ｎ１は１．７５７となる。
【００３１】
このとき、波長５４３ｎｍに対する第１セルＣ１の面Ｓ２の臨界角θｃ１は約５６．１９度であり、波長４４２ｎｍに対する第２セルＣ２の面Ｓ３の臨界角は温度がｔ３のときと同じに約５５．０４度である。従って、θｃ１＞  α  ＞θｃ２であるので、第１光束Ｌ１は面Ｓ２を透過し、第２光束Ｌ２は面Ｓ３において全反射される。
【００３２】
さらに，この場合にも温度ｔ３のときと同じように第１セルＣ１の面Ｓ２を透過した第１光束Ｌ１は第２セルＣ２の面Ｓ３を透過する。このとき、面Ｓ２と面Ｓ３とは平行なので、第１光束Ｌ１は，第２セルＣ２の面Ｓ３の法線に対して−５５．５度の角度で第２セルＣ２に進入する。この角度は，第２セルＣ２の面Ｓ３における第２光束Ｌ２の反射角と一致しているため、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とが合成され、合成光Ｌは第２セルＣ２の面Ｓ５から射出される。
【００３３】
上述のように、温度調節部Ｔで光学素子１０の温度を変化させる場合、蛍石からなる第１セルＣ１及び第２セルＣ２の屈折率はあまり変化しなかった。具体的には、５４３ｎｍの波長に対して２３℃でも５３℃でも１．４３５である。一方、５４３ｎｍの波長に対してジヨードメタンの屈折率は１．７５１（２３℃）から１．７２７（５３℃）になった。つまり、１℃の温度変化に当たるジヨードメタンの屈折率の変化は蛍石の１０倍以上である。また、充填物Ｆの温度が高くなると、充填物Ｆのｄｎ/ｄｔは負なので充填物Ｆの屈折率は下がる。また、光の波長が短くなると充填物Ｆのｄｎ/ｄλは負なので充填物Ｆの屈折率は上がる。このため、温度及び波長を変化することで、様々の波長の光束を合成することができる。
【００３４】
詳述しないが、光の性質によって光束Ｌを逆方向から入射すれば、二つの第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２とに分割することができる。
【００３５】
（第２実施例）
以下、第１セルＣ１及び第２セルＣ２には蛍石を使用し、充填物Ｆにはヨードベンゼンを用いた光学素子１０を第２実施例として、図３を参照しながら説明する。
【００３６】
ここで、光学素子１０の温度ｔ５は１５℃であり、第１光束Ｌ１の波長は６６７．８ｎｍで、該波長に対応する第１セルＣ１の屈折率ｎｃ１は１．４３２、充填物Ｆの屈折率ｎ１は１．６１５である。第１光束Ｌ１は面Ｓ２の法線に対してα=６２．２度の角度で入射する。また、第２光束Ｌ２の波長は５８９ｎｍであり、該波長に対する第２セルＣ２の屈折率ｎｃ２は１．４３４、充填物Ｆの屈折率ｎ２は１．６２３である。第２光束Ｌ２は面Ｓ３の法線に対してα=６２．２度の角度で入射する。
【００３７】
このとき、波長６６７．８ｎｍに対する第１セルＣ１の面Ｓ２の臨界角θｃ１は約６２．４６度であり、波長５８９ｎｍに対する第２セルＣ２の面Ｓ３の臨界角θｃ２は約６２．０７度である。従って、θｃ１＞  α  ＞θｃ２であるので、第１光束Ｌ１は面Ｓ２を透過し、第２光束Ｌ２は面Ｓ３において全反射される。
【００３８】
さらに、第１セルＣ１の面Ｓ２を透過した第１光束Ｌ１は第２セルＣ２の面Ｓ３を透過する。このとき、面Ｓ２と面Ｓ３とは平行なので、第１光束Ｌ１は，第２セルＣ２の面Ｓ３の法線に対して−６２．２度の角度で第２セルＣ２に進入する。この角度は，第２セルＣ２の面Ｓ３における第２光束Ｌ２の反射角と一致しているため、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とが合成され、合成光Ｌは第２セルＣ２の面Ｓ５から射出される。
【００３９】
次に、温度調節部Ｔにより光学素子１０の温度ｔ６を２０℃にする。
第１光束Ｌ１の波長を５８９ｎｍとすると、該波長に対応する第１セルＣ１の屈折率ｎｃ１は１．４３４、充填物Ｆの屈折率ｎ１は１．６２０となる。また，第２光束Ｌ２の波長を４８６．１ｎｍとすると，該波長に対応する第２セルＣ２の屈折率ｎｃ２は１．４３７、充填物Ｆの屈折率ｎ１は１．６３９となる。
【００４０】
このとき、波長５８９ｎｍに対する第１セルＣ１の面Ｓ２の臨界角θｃ１は約６２．２７度であり、波長４８６．１ｎｍに対する第２セルＣ２の面Ｓ３の臨界角は約６１．２５度である。従って、θｃ１＞  α  ＞θｃ２であるので、第１光束Ｌ１は面Ｓ２を透過し、第２光束Ｌ２は面Ｓ３において全反射される。
【００４１】
さらに、この場合にも温度ｔ５のときと同じように第１セルＣ１の面Ｓ２を透過した第１光束Ｌ１は第２セルＣ２の面Ｓ３を透過する。このとき、面Ｓ２と面Ｓ３とは平行なので、第１光束Ｌ１は，第２セルＣ２の面Ｓ３の法線に対して−６２．２度の角度で第２セルＣ２に進入する。この角度は，第２セルＣ２の面Ｓ３における第２光束Ｌ２の反射角と一致しているため、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とが合成され、合成光Ｌは第２セルＣ２の面Ｓ５から射出される。
【００４２】
上述のように、温度調節部Ｔで光学素子１０の温度を変化させる場合、蛍石からなる第１セルＣ１及び第２セルＣ２の屈折率はあまり変化しなかった。具体的には、５８９ｎｍの波長に対して１５℃でも２０℃でも１．４３４である。一方、５８９ｎｍの波長に対してヨードベンゼンの屈折率は１．６２３（１５℃）から１．６２０（２０℃）になった。つまり、１℃の温度変化に当たるヨードベンゼンの屈折率の変化は蛍石の１０倍ほどである。また、充填物Ｆの温度が高くなると、充填物Ｆのｄｎ/ｄｔは負なので充填物Ｆの屈折率は下がる。また、光の波長が短くなると充填物Ｆのｄｎ/ｄλは負なので充填物Ｆの屈折率は上がる。このため、温度及び波長を変化することで、様々の波長の光束を合成することができる。
【００４３】
詳述しないが、本実施例でも光の性質によって光束Ｌを逆方向から入射すれば、二つの第１の光束Ｌ１と第２の光束Ｌ２とに分割することができる。
【００４４】
（応用例）
波長の異なる光束を多重化して通信を行う光通信システムに好適な光学機器２０を応用例として、図５を参照しながら説明する。この応用例では三つの波長の異なる光束Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを多重化する。
【００４５】
図５は、光学素子１０を用いた光学機器２０の断面図である。光学機器２０は入光口２１と、第１出光口２２ａ、第２出光口２２ｂ及び第３出光口２２ｃと、第１導光路２３ａ、第２導光路２３ｂ及び第３導光路２３ｃと、二つの光学素子１０とを備える。第１導光路２３ａ、第２導光路２３ｂ及び第３導光路２３ｃは例えば光ファイバーであり、それらの外周は余分な光が導光路内に入り込まないように不透過性の材料で覆われている。
【００４６】
入光口２１と第１出光口２２ａとは直線状の第１導光路２３ａを介して連結されている。入光口２１と第２出光口２２ｂとは第１導光路２３ａ及びそれに接続されたＬ字型の第２導光路２３ｂを介して連結されている。入光口２１と第３出光口２２ｃとは第１導光路２３ａ及びそれに接続されたＬ字型の第３導光路２３ｃを介して連結されている。また、一方の光学素子１０は第１導光路２３ａと第３導光路２３ｃとの接続箇所に設けられ、他方の光学素子１０は第１導光路２３ａと第２導光路２３ｂとの接続箇所に設けられている。一方の光学素子１０と他方の光学素子１０とは、同じ材料の第１セルＣ１及び第２セルＣ２で構成されまた同じ材料の充填物Ｆで構成されている。但し、光学素子１０は、温度ｔ１では入射する光束Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを、光束Ｌａ及びＬｂと光束Ｌｃとに分割することができる。温度ｔ２では入射する光束Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを、光束Ｌａと光束Ｌｂ及びＬｃとに分割することができる。
【００４７】
ここで、三つの波長の異なる光束Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを多重化して光学機器２０の入光口２１から第１導光路２３ａに沿って入射させる。まず、温度ｔ１の状態の一方の光学素子１０により光束Ｌｃが分割されて第３導光路２３ｃに向かって方向を変更し、第３導光路２３ｃに沿って第３出光口２２ｃから射出される。このとき、光束Ｌａ及び光束Ｌｂは第１光学素子１０を透過する。次に、温度ｔ２の状態の他方の光学素子１０により第１光学素子１０を透過した光束の中の光束Ｌｂが分割されて第２導光路２３ｂに向かって方向を変更し、第２導光路２３ｂに沿って第２出光口２２ｂから射出される。また、第２光学素子１０を透過した光束Ｌａは第１導光路２３ａに沿って第１出光口２２ａから射出される。これにより、多重化された光束Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃは一つ一つに分割される。その後、必要に応じて所要な光束を選択し、所要の信号状態を発生することで光通信が行われる。
【００４８】
また、上述のように構成された光学機器２０は一体的にユニット化されて形成される。さらに、導光路の数、光学素子１０の数は多重化された光束の数に応じて任意に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上、本発明の最適な実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【００５０】
本発明の実施形態では、第１セル及び第２セルに蛍石を使用し、充填物にジヨードメタンまたはヨードベンゼンを使用したが、全反射条件を満足する別の材料を用いても良い。
また、第１セルの平面板の外周面及び第２セルの平面板の外周面を除いて、反射防止コートが第１セル及び第２セルの外周面に形成されても良い。これにより、反射防止コートを形成した面でのフレネル反射を抑制し、光量の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】光学素子の斜視図である。
【図２】光学素子の断面図である。（ａ）は、第１セルと第２セルとが一体になって一つの平面板を共用する場合の断面図である。（ｂ）は、別々の第１セルと第２セルとが密着した場合の断面図である。
【図３】二つの方向から入射する光束を合成する光学素子の断面図である。
【図４】三つの波長の異なる光Ｌａ、Ｌｂ及びＬｃを含む光束を分割する光学素子１０の断面図である。（ａ）は光束が温度ｔ１で平行な光Ｌａ及び光Ｌｂと光Ｌｃとに分割された図である。（ｂ）は温度がｔ１からｔ２に変化した場合に、光束が光Ｌａと光Ｌｂ及び光Ｌｃとに分割された図である。
【図５】光学素子を用いた光学機器の断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  …  光学素子
１１  …  蓋体
１２  …  平面板
２０  …  光学機器
２１  …  入光口
２２ａ  …  第１出光口
２２ｂ  …  第２出光口
２２ｃ  …  第３出光口
２３ａ  …  第１導光路
２３ｂ  …  第２導光路
２３ｃ  …  第３導光路
Ｃ１  …  第１セル
Ｃ２  …  第２セル
Ｒ１  …  第１空間
Ｒ２  …  第２空間
Ｆ  …  充填物（流体物）
Ｌ１  …  第１光束
Ｌ２  …  第２光束
Ｌ  …  合成光
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ  …  三つの波長の異なる光束
Ｓ１  …  第１セルの光束の入射（射出）面
Ｓ２  …  第１セルの光束の屈折面
Ｓ３  …  第２セルの光束の反射面
Ｓ４  …  第２セルの光束の入射（射出）面
Ｓ５  …  第２セルの光束の射出（入射）面
α  …  入射角
θｃ１、θｃ２、θａ−ｔ１、θｂ−ｔ１、θｃ−ｔ１、θａ−ｔ２、θｂ−ｔ２、θｃ−ｔ２  …  臨界角
ｎｃ１  …  第１光束に対するセルの屈折率
ｎｃ２  …  第２光束に対するセルの屈折率
ｎ１  …  第１光束に対する充填物の屈折率
ｎ２  …  第２光束に対する充填物の屈折率
Ｔ  …  温度調節部
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６  …  光学素子の温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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