(57)【要約】【課題】光損失が少なく、同一信号の異なる出力端でのパワーの差異が少ないカプラ。【解決手段】ハーフミラーＨＭ−ａ、ｂ、ｃがいずれもｐ波（Ａｐ、Ｂｐ、Ｃｐ）を１００％透過し、ｓ波（Ａｓ、Ｂｓ、Ｃｓ）を１００％反射する場合、Ｉｎ−ａから入力されたｓ波ＡｓはＯｕｔ−ｃに達するまで、減衰は無い。Ｉｎ−ａから入力されたｐ波ＡｐはＯｕｔ−ｂに達する迄、減衰は無い（２．Ａ）。Ｉｎ−ａとＯｕｔ−ｃ間はＩｎ−ａとＯｕｔ−ｂ間より長いので、光硬化性樹脂から成るコアを伝送する間の損失についてはＩｎ−ａとＯｕｔ−ｃ間損失の方はＩｎ−ａとＯｕｔ−ｂ間損失よりも大きい。同一入力の異なる出力端でのパワーのバランスを取るため、ハーフミラーＨＭ−ｂでは８５％が透過してＯｕｔ−ｂに達することとする。残りの１５％は、ハーフミラーＨＭ−ｂで反射され、損失となる（２．Ｄ）。これによりＯｕｔ−ｂとＯｕｔ−ｃのパワーの差が低減される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２及び第３の光入力端と、
第１、第２及び第３の光出力端と、
第１、第２及び第３のハーフミラーと、
それらを光導波路で接続した光カプラであって、
前記光導波路は全て、その光軸が１つの共通平面内に配置するように設計され、
前記第１、第２及び第３のハーフミラーは全て、前記共通平面に対して垂直に配置され、
前記第ｉ（ｉ＝１，２，３）の光入力端と前記第ｉの光出力端は前記第ｉのハーフミラーの反射面に対して互いに反対側に位置し、
前記第ｉ（ｉ＝１，２，３）の光入力端から入力された光が前記光導波路を通って前記第ｉ＋１（ｉ＝３の時は第１、以下同じ）の光出力端に達する際には前記第ｉのハーフミラーと前記第ｉ＋１のハーフミラーを透過するものであり、
前記第ｉの光入力端から入力された光が前記光導波路を通って前記第ｉ−１（ｉ＝１の時は第３、以下同じ）の光出力端に達する際には前記第ｉのハーフミラーと前記第ｉ−１のハーフミラーで反射されるものであり、
前記第１、第２及び第３のハーフミラーのうち、少なくとも２つは、ｐ波の透過率が９０％以上でｓ波の反射率が９０％以上であり、残りの１つは、ｐ波の透過率が６０％以上でｓ波の反射率が６０％以上であることを特徴とする光カプラ。
【請求項２】
前記第１、第２及び第３のハーフミラーのうち、少なくとも２つは、ｐ波の透過率が９５％以上でｓ波の反射率が９５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の光カプラ。
【請求項３】
前記第１及び前記第３のハーフミラー間の光路長が、前記第１及び前記第２のハーフミラー間の光路長並びに前記第２及び前記第３のハーフミラー間の光路長より長く、前記第２のハーフミラーのｐ波の透過率が９０％未満でｓ波の反射率が９０％未満であることを特徴とする請求項２に記載の光カプラ。
【請求項４】
前記第１及び前記第３のハーフミラー間の光路に、全反射ミラーが配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光カプラ。
【請求項５】
前記第１、第２及び第３のハーフミラーと前記全反射ミラーは、前記共通平面内の正方形の４頂点に配置されており、前記第１、第２及び第３のハーフミラーの反射面は各々、前記正方形の３つの内角の二等分線を含む面として、前記全反射ミラーの反射面は残りの１つの内角の二等分線に垂直な面として配置され、
前記光導波路は、その光軸が、前記正方形の４辺と、それらを各々延長した直線上に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光カプラ。
【請求項６】
前記光導波路は、光硬化性樹脂の硬化物から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光カプラ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光カプラの製造方法において、
液状の未硬化の光硬化性樹脂に、当該光硬化性樹脂を硬化させうる光を照射することで前記光導波路を自己集光的に形成することを特徴とする光カプラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いる光カプラに関する。本発明において光カプラとは、任意の光入力端から入力された信号を、減衰量は異なるにしても全ての光出力端に分配して出力するものを言うものとする。この際、光入力端と光出力端に対となるものがある場合は、当該対となる光入力端から入力された信号は、それと対となる光出力端には出力されないことが好ましいが、出力されることがあっても良いものとする。
【背景技術】
【０００２】
家庭内、若しくは、自動車、電車、航空機、船舶などの輸送機器内で構築されているＬＡＮ技術に、光通信技術を適用する試みが多数展開されている。ここにおいて、任意の光入力端から入力された信号を、低減衰量で他の全ての光出力端に分配して出力する光カプラが求められている。光カプラについては、例えば非特許文献１（富士ゼロックス社のホームページ参照）に簡明な説明がある他、特許文献５が参考になる。
一方、本願出願人らは、光硬化性樹脂液に、光ファイバ等から当該樹脂液の硬化光を照射すると、硬化樹脂による集光が生じることで、長尺の軸状のコアを形成する、自己形成光導波路を多数開発し、出願している。下記特許文献１乃至４はその一部である。
【特許文献１】特許第４０１１２８３号
【特許文献２】特開２００２−３６５４５９
【特許文献３】特開２００４−１４９５７９
【特許文献４】特開２００５−３４７４４１
【特許文献５】特開２００１−１５４０４６
【非特許文献１】富士ゼロックス  テクニカルレポート  １９９６  Ｎｏ．１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光カプラの製造方法としては、通常、ガラスファイバの融着によるものが広く知られている。しかしガラスファイバを融着させるための装置自体が高価である。また、製造工程が複雑で長時間を要する。結果、ガラスファイバの融着による光カプラは極めてコストの高いものであった。さらに、ガラスファイバの融着による光カプラは、小規模光ＬＡＮで用いられるプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）との接続が容易でない。
また、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を用いた光カプラも知られている。しかし、これはプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を言わば束ねただけのものであり、大きさも例えば７ｃｍ程度と、光ＬＡＮを形成する装置としては大きなものしか知られてない。
一方、本発明者らは上記特許文献１乃至４に示した、自己形成光導波路の応用として光カプラを開発すべく鋭意努力した結果、以下に示す新規な光カプラを完成した。尚、本発明の光カプラは構造が新規であって、特に上記自己形成光導波路の製造方法を適用することで容易に製造可能なものである。
本発明は特に、挿入損失の低減を目的とする。更には、同一入力からの、異なる出力端での出力パワーの差異の低減をも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る発明は、第１、第２及び第３の光入力端と、第１、第２及び第３の光出力端と、第１、第２及び第３のハーフミラーと、それらを光導波路で接続した光カプラであって、
光導波路は全て、その光軸が１つの共通平面内に配置するように設計され、
第１、第２及び第３のハーフミラーは全て、共通平面に対して垂直に配置され、
第ｉ（ｉ＝１，２，３）の光入力端と第ｉの光出力端は第ｉのハーフミラーの反射面に対して互いに反対側に位置し、
第ｉ（ｉ＝１，２，３）の光入力端から入力された光が光導波路を通って第ｉ＋１（ｉ＝３の時は第１、以下同じ）の光出力端に達する際には第ｉのハーフミラーと第ｉ＋１のハーフミラーを透過するものであり、
第ｉの光入力端から入力された光が光導波路を通って第ｉ−１（ｉ＝１の時は第３、以下同じ）の光出力端に達する際には第ｉのハーフミラーと第ｉ−１のハーフミラーで反射されるものであり、
第１、第２及び第３のハーフミラーのうち、少なくとも２つは、ｐ波の透過率が９０％以上でｓ波の反射率が９０％以上であり、残りの１つは、ｐ波の透過率が６０％以上でｓ波の反射率が６０％以上であることを特徴とする。
【０００５】
請求項２に係る発明は、第１、第２及び第３のハーフミラーのうち、少なくとも２つは、ｐ波の透過率が９５％以上でｓ波の反射率が９５％以上であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、第１及び第３のハーフミラー間の光路長が、第１及び第２のハーフミラー間の光路長並びに第２及び第３のハーフミラー間の光路長より長く、第２のハーフミラーのｐ波の透過率が９０％未満でｓ波の反射率が９０％未満であることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、第１及び第３のハーフミラー間の光路に、全反射ミラーが配置されていることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、第１、第２及び第３のハーフミラーと全反射ミラーは、共通平面内の正方形の４頂点に配置されており、第１、第２及び第３のハーフミラーの反射面は正方形の４つの内角の二等分線を含む面として、全反射ミラーの反射面は残りの１つの内角の二等分線に垂直な面として配置され、光導波路は、その光軸が、正方形の４辺と、それらを各々延長した直線上に形成されていることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、光導波路は、光硬化性樹脂の硬化物から成ることを特徴とする。
【０００６】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光カプラの製造方法において、液状の未硬化の光硬化性樹脂に、当該光硬化性樹脂を硬化させうる光を照射することで光導波路を自己集光的に形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の特徴は、ハーフミラーを３枚用い、３つの光入力端と３つの光出力端を光導波路コアで接続する際に、光導波路の光軸を１つの共通平面内に配置し、ハーフミラーをその共通平面に垂直とする、即ち、入射面を共通として、各ハーフミラーがｓ波とｐ波を完全に又は少なくとも部分的に分離可能とすることである。
例えば、ハーフミラーが全てｓ波の１００％とｐ波の０％を反射し、ｐ波の１００％とｓ波の０％を透過するものであれば、１つの入力端から入射した信号光は、２枚のハーフミラーを通過してもｓ波の１００％とｐ波の１００％、即ち元の信号光の５０％ずつが、他の２つの出力端に達する。
次に、１枚目のハーフミラーがｓ波の９０％とｐ波の１０％を反射するものであり、２枚目のハーフミラーがｓ波の７０％とｐ波の３０％を反射するものであれば、ｓ波の６３％とｐ波の３％、合わせて元の信号光の３３％が到達する。
同じく、１枚目のハーフミラーがｓ波の１０％とｐ波の９０％を透過するものであり、２枚目のハーフミラーがｓ波の３０％とｐ波の７０％を透過するものであれば、ｓ波の３％とｐ波の６３％、合わせて元の信号光の３３％が到達する。
このように、本発明においては、２枚のハーフミラーがいずれも偏光特性の無い５０％透過、５０％反射の場合の到達率２５％と比較して、到達効率が格段に改善される。
【０００８】
本発明に係るカプラの、光入力端、光出力端及びハーフミラー、並びにそれらを接続する光導波路の配置は任意であり、例えば正三角形の３頂点にハーフミラーを配置することも可能である。例えば全反射ミラーを配置させることで、光カプラの設計の自由度を大きくできる。全反射ミラーを３枚用いて、全反射ミラーとハーフミラーを正六角形の頂点に交互に配置させることも可能である。
しかし、各光入力端及び光出力端と最も近いハーフミラーまでの光導波路や、ハーフミラー間の光導波路の光路長は完全に同一とはしがたい。或いは、試作段階で、光導波路の製造方法に依存する理由、例えば双方向の光軸の不一致等により、各光導波路のハーフミラーとの接続部その他での損失が、６通りの光入力端と光出力端の組み合わせにより異なってしまう。
そこで、ハーフミラーの１つを、当該損失の調整用に用いると良い。即ち、全てのハーフミラーをｓ波の１００％とｐ波の０％を反射し、ｐ波の１００％とｓ波の０％を透過するものとした場合に伝送損失が小さい伝送路の伝送損失を大きくして、他の伝送路とのバランスをとると良い。
この手法を用いれば、例えば全反射ミラーを配置させることで、光カプラの光導波路の設計の自由度を大きくできる。例えば全反射ミラー１個とハーフミラー３個を正方形の４頂点に配置し、全反射ミラーと対角に配置されるハーフミラーの伝送損失を大きくすると良い。これにより、全反射ミラーを介する光路長が当該正方形の１辺分だけ長くなることによる損失、及び全反射ミラーでの反射の際の損失とにより伝送損失が大きくなることとのバランスをとることができる。即ち、同一入力端からの信号を２つの出力端から得るときに、それら２つの出力端で得られる光信号のパワーの差異を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明において、少なくとも２つのハーフミラーはｓ波を全反射し、ｐ波を全透過することが理想である。しかし、どの様な場合でも損失を０にはできないこと、或いはフィルタ作製上の現実性を考慮して、ｓ波の９０％以上とｐ波の１０％未満を反射し、ｐ波の９０％以上とｓ波の１０％未満を透過するものとする。更にはｓ波の９５％以上とｐ波の５％未満を反射し、ｐ波の９５％以上とｓ波の５％未満を透過するものとすれば十分である。より好ましくは、ｓ波の９７％以上とｐ波の３％未満を反射し、ｐ波の９７％以上とｓ波の３％未満を透過するものが良い。
【００１０】
また、以下で示す実施例のように、正方形の４頂点に３つのハーフミラーと１つの全反射ミラーを配置し、当該正方形の４辺の延長上に３つの光入力端と光出力端とを配置させ、全反射ミラーと対角の位置のハーフミラーで伝送損失を調整することができる。この場合は、当該ハーフミラーの特性はｓ波の６０％以上とｐ波の４０％未満を反射し、ｐ波の６０％以上とｓ波の４０％未満を透過するものとする。より好ましくはｓ波の８０％以上９０％未満とｐ波の１０％以上２０％未満を反射し、ｐ波の８０％以上９０％未満とｓ波の１０％以上２０％未満を透過するものが良い。ｐ波の透過率やｓ波の反射率が下がりすぎると、最終的に得られる光出力が小さくなる。ｐ波の透過率やｓ波の反射率の下限は、形成しようとする光カプラの挿入損失特性により、６０％〜９０％の間で調整すると良い。
【００１１】
本発明の実施に用いるハーフミラーとミラーは、入手可能な任意の材料、任意の部材により形成できる。尚、以下の説明で容易に理解できる通り、ハーフミラーの厚さは薄い方が、理想的には平面が好ましい。誘電体多層膜により形成する際、当該誘電体多層膜の厚さも薄い方が好ましいが、下記に述べる自己形成光導波路を用いる場合は、透明基板であるガラス基板等自体も極力薄いものを用いることが好ましい。
また、本発明の本質部分ではないが、光カプラに外部から光ファイバ等の外部光導波路を接続する必要があるので、光カプラには当該接続構造が設けられるべきである。当該接続構造は、コネクタ又はコネクタレセプタクルとして使用可能な任意のものを選択できる。
【００１２】
本発明の光カプラの光導波路を自己形成光導波路とする場合、上記特許文献１乃至４に示された様々な手法を用いることができる。尚、コアのみを形成して、クラッドを形成しない、即ちコア周囲の空気をクラッドとした光カプラとしても良い。
自己形成光導波路を形成するための光硬化性樹脂液は、入手可能な任意のものを適用できる。硬化機構も、ラジカル重合、カチオン重合其の他任意である。硬化光は一般的にはレーザ光が好ましい。レーザの波長と強度で、光硬化性樹脂液の硬化速度を調整すると良い。尚、光硬化開始剤（光重合開始剤）は光硬化性樹脂液とレーザの波長に応じ、入手可能な任意のものを適用できる。これらについては、本願出願人が共願人である例えば特許文献３に次のものが列挙されている。
【００１３】
構造単位中にフェニル基等の芳香族環を一つ以上含んだものが高屈折率、脂肪族系のみからなる場合は低屈折率となる。屈折率を下げるために構造単位中の水素の一部をフッ素に置換したものであっても良い。
脂肪族系としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコール。
芳香族系としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＦ、ノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、p-アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物等。
これら、あるいはこれらから任意に１種乃至複数種選択された多価アルコールのオリゴマー（ポリエーテル）の構造を有する比較的低分子（分子量３０００程度以下）骨格に、反応基として次の官能基等を導入したもの。
〔ラジカル重合性材料〕
ラジカル重合可能なアクリロイル基等のエチレン性不飽和反応性基を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する光重合性モノマー及び／又はオリゴマー。エチレン性不飽和反応性基を有するものの例としては、（メタ）アクリル酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エステル等の共役酸エステルを挙げることができる。
〔カチオン重合性材料〕
カチオン重合可能なオキシラン環（エポキシド）、オキセタン環等の反応性エーテル構造を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する、光重合性のモノマー及び／又はオリゴマー。オキシラン環（エポキシド）としては、オキシラニル基の他、3,4-エポキシシクロヘキシル基なども含まれる。またオキセタン環とは、４員環構造のエーテルである。
【００１４】
〔ラジカル重合開始剤〕
ラジカル重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るラジカル重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインプロピルエーテル等のベンゾイン類、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-(4-(メチルチオ)フェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン及びN,N-ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、2-メチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン及び2-アミルアントラキノン等のアントラキノン類、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン及び2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール及びベンジルジメチルケタール等のケタール類、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン及び4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類、並びに2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。尚、ラジカル重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
〔カチオン重合開始剤〕
カチオン重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るカチオン重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩、チオピリニウム塩が挙げられるが、熱的に比較的安定であるジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p-アニシル)ヨードニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムなどの芳香族ヨードニウム塩、ジフェニルスルホニウム、ジトリルスルホニウム、フェニル(p-アニシル)スルホニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)スルホニウム、ビス(p-クロロフェニル)スルホニウムなどの芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤が好ましい。芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤を使用する場合、アニオンとしてはBF4-、AsF6-、SbF6-、PF6-、B(C6F5)4-などが挙げられる。尚、カチオン重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
【００１５】
〔配置図による伝送経路の説明〕
図１．Ａは特に請求項５に係る発明について、第１、第２及び第３の光入力端Ｉｎ−ａ、Ｉｎ−ｂ及びＩｎ−ｃと、第１、第２及び第３の光出力端Ｏｕｔ−ａ、Ｏｕｔ−ｂ及びＯｕｔ−ｃと、第１、第２及び第３のハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃと、全反射ミラーＭを、正方形ＡＢＣＤを入射面として配置した構成を示す配置図である。図１．Ａにおいては、第１、第２及び第３のハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃと、全反射ミラーＭを太線で、第１、第２及び第３の光入力端Ｉｎ−ａ、Ｉｎ−ｂ及びＩｎ−ｃからの入射光の光路と第１、第２及び第３の光出力端Ｏｕｔ−ａ、Ｏｕｔ−ｂ及びＯｕｔ−ｃへの出射光の光路を単方向矢印で、第１、第２及び第３のハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃと、全反射ミラーＭ間の光路を双方向矢印で示した。
【００１６】
図１．Ａの配置図が請求項５に係る発明の特徴を備えていることを示す。
既に述べたほか、単方向矢印と双方向矢印の光路には光導波路のコアが形成されるべきである。また、全ての光路（単方向矢印と双方向矢印）は正方形ＡＢＣＤと同一の共通平面内に位置している。即ち、図１．Ａは入射面内の各入射光の反射及び透過を示している。
また、第１、第２及び第３のハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃは、正方形ＡＢＣＤの３つの頂点Ａ、Ｂ及びＣの内角の二等分線を含み、正方形ＡＢＣＤ（入射面）に垂直に形成されている。また、全反射ミラーＭは、正方形ＡＢＣＤの残りの頂点Ｄの内角の二等分線に垂直に形成されている。
正方形ＡＢＣＤの辺ＡＢの、頂点Ａ側の延長上に第１の光入力端Ｉｎ−ａが、また頂点Ｂ側の延長上に第２の光出力端Ｏｕｔ−ｂが配置されている。
正方形ＡＢＣＤの辺ＢＣの、頂点Ｂ側の延長上に第２の光入力端Ｉｎ−ｂが、また頂点Ｃ側の延長上に第３の光出力端Ｏｕｔ−ｃが配置されている。
正方形ＡＢＣＤの辺ＣＤの、頂点Ｃ側の延長上に第３の光入力端Ｉｎ−ｃが配置されている。
正方形ＡＢＣＤの辺ＤＡの、頂点Ａ側の延長上に第１の光出力端Ｏｕｔ−ａが配置されている。
【００１７】
第１の光入力端Ｉｎ−ａからハーフミラーＨＭ−ａの点Ａに向けて入射した光は、その透過光が、第２のハーフミラーＨＭ−ｂの点Ｂに向けて伝送され、且つ当該ハーフミラーＨＭ−ｂを透過して第２の光出力端Ｏｕｔ−ｂに達する。
第１の光入力端Ｉｎ−ａからハーフミラーＨＭ−ａの点Ａに向けて入射した光は、その反射光が、全反射ミラーの点Ｄに向けて伝送され、点Ｄで反射されて第３のハーフミラーＨＭ−ｃの点Ｃに向けて伝送され、且つ当該ハーフミラーＨＭ−ｃで反射して第３の光出力端Ｏｕｔ−ｃに達する。
第２の光入力端Ｉｎ−ｂからハーフミラーＨＭ−ｂの点Ｂに向けて入射した光は、その透過光が、第３のハーフミラーＨＭ−ｃの点Ｃに向けて伝送され、且つ当該ハーフミラーＨＭ−ｃを透過して第３の光出力端Ｏｕｔ−ｃに達する。
第２の光入力端Ｉｎ−ｂからハーフミラーＨＭ−ｂの点Ｂに向けて入射した光は、その反射光が、第１のハーフミラーＨＭ−ａの点Ａに向けて伝送され、且つ当該ハーフミラーＨＭ−ａで反射して第１の光出力端Ｏｕｔ−ａに達する。
第３の光入力端Ｉｎ−ｃからハーフミラーＨＭ−ｃの点Ｃに向けて入射した光は、その透過光が、全反射ミラーの点Ｄに向けて伝送され、点Ｄで反射されて第１のハーフミラーＨＭ−ａの点Ａに向けて伝送され、且つ当該ハーフミラーＨＭ−ａを透過して第１の光出力端Ｏｕｔ−ａに達する。
第３の光入力端Ｉｎ−ｃからハーフミラーＨＭ−ｃの点Ｃに向けて入射した光は、その反射光が、第２のハーフミラーＨＭ−ｂの点Ｂに向けて伝送され、且つ当該ハーフミラーＨＭ−ｂで反射して第２の光出力端Ｏｕｔ−ｂに達する。
【００１８】
尚、正方形ＡＢＣＤの４頂点にハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃと、全反射ミラーＭを配置した場合、図１．Ｂのように光入力端Ｉｎ−ａ、Ｉｎ−ｂ及びＩｎ−ｃと、光出力端Ｏｕｔ−ａ、Ｏｕｔ−ｂ及びＯｕｔ−ｃを配置することも可能である。
即ち、正方形ＡＢＣＤの辺ＡＢの、頂点Ａ側の延長上に光出力端Ｏｕｔ−ａが、また頂点Ｂ側の延長上に光入力端Ｉｎ−ｂが配置されている。
正方形ＡＢＣＤの辺ＢＣの、頂点Ｂ側の延長上に光出力端Ｏｕｔ−ｂが、また頂点Ｃ側の延長上に光入力端Ｉｎ−ｃが配置されている。
正方形ＡＢＣＤの辺ＣＤの、頂点Ｃ側の延長上に光出力端Ｏｕｔ−ｃが配置されている。
正方形ＡＢＣＤの辺ＤＡの、頂点Ａ側の延長上に光入力端Ｉｎ−ａが配置されている。
図１．Ｂの配置は、明らかに、図１．Ａの配置を直線ＢＤに対して線対称に配置したものと実体として一致する。図１．Ｂの配置においては、「第１」が添え字ｃを有する光入力端、光出力端、ハーフミラーであり、「第３」が添え字ａを有する光入力端、光出力端、ハーフミラーである。結局、図１．Ｂの配置も請求項５に係る発明の特徴を備える。
正方形ＡＢＣＤの４頂点にハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃと、全反射ミラーＭを配置した場合、光入力端と光出力端の他の配置は、光カプラとして機能しない。
【００１９】
次に、図１．Ａの配置でハーフミラーＨＭ−ｂがｓ波とｐ波を完全に分離する場合と、ｓ波とｐ波を完全には分離しない場合の伝送経路を示す。ハーフミラーＨＭ−ａ及びＨＭ−ｃは、ｓ波を１００％反射し、ｐ波を１００％透過するものとして説明する。
ここで、図１．Ａの配置でハーフミラーＨＭ−ｂがｓ波とｐ波を完全には分離しない場合が請求項５に係る発明に相当する。
以下、光入力端Ｉｎ−ａから入力されたｓ波Ａｓとｐ波Ａｐ、光入力端Ｉｎ−ｂから入力されたｓ波Ｂｓとｐ波Ｂｐ、光入力端Ｉｎ−ｃから入力されたｓ波Ｃｓとｐ波Ｃｐとがどの様に伝送するかを示す。
【００２０】
図２．Ａ、図２．Ｂ及び図２．Ｃは、図１．Ａの配置でハーフミラーＨＭ−ｂがｓ波とｐ波を完全に分離する場合の伝送経路を示す平面図である。即ち、ハーフミラーＨＭ−ａ及びＨＭ−ｃと同様に、ハーフミラーＨＭ−ｂはｓ波を１００％反射し、ｐ波を１００％透過するものとして説明する。
図２．Ａのように、光入力端Ｉｎ−ａから入力されたｓ波Ａｓは、ハーフミラーＨＭ−ａで反射され、全反射ミラーＭで反射され、ハーフミラーＨＭ−ｃで反射されて光出力端Ｏｕｔ−ｃに達する。この間、透過及び反射による減衰は一切無い。
また、光入力端Ｉｎ−ａから入力されたｐ波Ａｐは、ハーフミラーＨＭ−ａを透過し、ハーフミラーＨＭ−ｂも透過して光出力端Ｏｕｔ−ｂに達する。この間、透過及び反射による減衰は一切無い。
図２．Ｂのように、光入力端Ｉｎ−ｂから入力されたｓ波Ｂｓは、ハーフミラーＨＭ−ｂで反射され、ハーフミラーＨＭ−ａで反射されて光出力端Ｏｕｔ−ａに達する。この間、透過及び反射による減衰は一切無い。
また、光入力端Ｉｎ−ｂから入力されたｐ波Ｂｐは、ハーフミラーＨＭ−ｂを透過し、ハーフミラーＨＭ−ｃも透過して光出力端Ｏｕｔ−ｃに達する。この間、透過及び反射による減衰は一切無い。
図２．Ｃのように、光入力端Ｉｎ−ｃから入力されたｓ波Ｃｓは、ハーフミラーＨＭ−ｃで反射され、ハーフミラーＨＭ−ｂで反射されて光出力端Ｏｕｔ−ｂに達する。この間、透過及び反射による減衰は一切無い。
また、光入力端Ｉｎ−ｃから入力されたｐ波Ｃｐは、ハーフミラーＨＭ−ｃを透過し、全反射ミラーＭで反射され、ハーフミラーＨＭ−ａも透過して光出力端Ｏｕｔ−ａに達する。この間、透過及び反射による減衰は一切無い。
【００２１】
一方、図２．Ｄ、図２．Ｅ及び図２．Ｆは、図１．Ａの配置でハーフミラーＨＭ−ｂがｓ波とｐ波を完全には分離しない場合の伝送経路を示す平面図である。例えば、ハーフミラーＨＭ−ｂはｓ波を８５％反射し１５％透過し、ｐ波を８５％透過し１５％反射するものとして説明する。
図２．Ｄのように、光入力端Ｉｎ−ａから入力されたｓ波Ａｓは、ハーフミラーＨＭ−ａで反射され、全反射ミラーＭで反射され、ハーフミラーＨＭ−ｃで反射されて光出力端Ｏｕｔ−ｃに達する。この間、透過及び反射による減衰は一切無い。
また、光入力端Ｉｎ−ａから入力されたｐ波Ａｐは、ハーフミラーＨＭ−ａを透過し、ハーフミラーＨＭ−ｂでは８５％が透過して光出力端Ｏｕｔ−ｂに達する。残りの１５％は、ハーフミラーＨＭ−ｂで反射され、損失となる。
図２．Ｅのように、光入力端Ｉｎ−ｂから入力されたｓ波Ｂｓは、ハーフミラーＨＭ−ｂで８５％が反射され、ハーフミラーＨＭ−ａで反射されて光出力端Ｏｕｔ−ａに達する。この際、ｓ波Ｂｓは、ハーフミラーＨＭ−ｂを１５％が透過し、ハーフミラーＨＭ−ｃで反射されて、損失となる。
また、光入力端Ｉｎ−ｂから入力されたｐ波Ｂｐは、ハーフミラーＨＭ−ｂを８５％が透過し、ハーフミラーＨＭ−ｃも透過して光出力端Ｏｕｔ−ｃに達する。この際、ｐ波Ｂｐは、ハーフミラーＨＭ−ｂで１５％が反射され、ハーフミラーＨＭ−ａを透過して、損失となる。
図２．Ｃのように、光入力端Ｉｎ−ｃから入力されたｓ波Ｃｓは、ハーフミラーＨＭ−ｃで反射され、ハーフミラーＨＭ−ｂで８５％が反射されて光出力端Ｏｕｔ−ｂに達する。残りの１５％は、ハーフミラーＨＭ−ｂを透過し、損失となる。
また、光入力端Ｉｎ−ｃから入力されたｐ波Ｃｐは、ハーフミラーＨＭ−ｃを透過し、全反射ミラーＭで反射され、ハーフミラーＨＭ−ａも透過して光出力端Ｏｕｔ−ａに達する。この間、透過及び反射による減衰は一切無い。
【実施例】
【００２２】
上記図１．Ａ及び図２．Ｄ、図２．Ｅ、図２．Ｆで説明した、請求項５に係る発明の具体的な一実施例として、光カプラ１００を形成した。図３は光カプラ１００の写真図である。図３の光カプラ１００においては、３つの光入力端Ｉｎ−ａ、Ｉｎ−ｂ及びＩｎ−ｃ、３つの光出力端Ｏｕｔ−ａ、Ｏｕｔ−ｂ及びＯｕｔ−ｃ、ハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃ、並びに全反射ミラーＭを繋ぐ光導波路は、筐体内にハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃ、並びに全反射ミラーＭを配置したのち、未硬化の液状の光硬化性樹脂を充填して３つの光入力端Ｉｎ−ａ、Ｉｎ−ｂ及びＩｎ−ｃ、３つの光出力端Ｏｕｔ−ａ、Ｏｕｔ−ｂ及びＯｕｔ−ｃから当該光硬化性樹脂を硬化しうる波長の硬化光を導入して、特許文献１乃至４その他公知の方法により形成された。尚、光導波路コア（Ｃｏｒｅ）の各光入力端及び光出力端には、光ファイバのコアが直接接続している。
【００２３】
ハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃの、波長６５０ｎｍの信号光に対する透過及び反射特性の設計値を表１に示す。
【表１】
2010008665.tif 000003
【００２４】
また、表１の設計値に基づき作製した、ハーフミラーＨＭ−ａ及びＨＭ−ｃの透過特性の実測データを図４に、ハーフミラーＨＭ−ｂの透過特性の実測データを図５に示す。
図４の特性図のように、ハーフミラーＨＭ−ａ及びＨＭ−ｃは、波長６２０〜６８０ｎｍの光の、ｐ波（入射面内方向に電界）の透過率Ｔｐは９７％以上であり、ｓ波（入射面に垂直方向に電界）の透過率Ｔｓは１％未満である。即ち、ハーフミラーＨＭ−ａ及びＨＭ−ｃは、波長６２０〜６８０ｎｍの光の、ｐ波（入射面内方向に電界）の反射率は３％未満であり、ｓ波（入射面に垂直方向に電界）の反射率は９９％以上である。特に、波長６５０ｎｍにおいては、ｐ波の透過率は約９８％であって反射率は２％未満、ｓ波の透過率はほぼ０％であって反射率はほぼ１００％である。
尚、ｐ波、ｓ波ともに透過率は波長に依存し、その透過率は上記波長範囲以外では大きく異なる。また、図４では全光束に対する平均透過率Ｔｍｅａｎも示した。
【００２５】
また、図５の特性図のように、ハーフミラーＨＭ−ｂは、波長４７０〜６８０ｎｍの範囲で、ｐ波（入射面内方向に電界）の透過率Ｔｐは８０〜８２％、ｓ波（入射面に垂直方向に電界）の透過率Ｔｓは１４〜１５％である。尚、波長範囲を４００〜７５０ｎｍに広げても、透過率は各々５％大きくなる波長があるほか、極めてプラトーである。
また、図５では全光束に対する平均透過率Ｔｍｅａｎも示した。
【００２６】
図４の透過特性を有するハーフミラーＨＭ−ａ及びＨＭ−ｃ、並びに図５の透過特性を有するハーフミラーＨＭ−ｂを用いた図３の写真図の光カプラ１００の挿入損失を測定した。これを表２に示す。尚、図３の写真図の光カプラ１００の、ハーフミラーＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃを、全て、偏光分離特性の低い、反射率５０％透過率５０％のハーフミラーに置き換えた光カプラ９００を形成し、同様に挿入損失を測定し、表２に比較例として示した。
【表２】
2010008665.tif 000004
【００２７】
比較例において、いずれの光入力端Ｉｎ−ａ、Ｉｎ−ｂ、Ｉｎ−ｃにおいても、出力すべき各々２つの光出力端における挿入損失の差（ポート間差）は１．３〜１．９ｄＢと大きかった。即ち、同一信号の、異なる光出力端でのパワーが大きく異なってしまった。また、６つの伝送経路のうち、挿入損失が８ｄＢ以上の経路が４つあった。
一方、本実施例によれば、光入力端Ｉｎ−ａ、Ｉｎ−ｂ及びＩｎ−ｃから出力すべき各々２つの光出力端における挿入損失の差（ポート間差）は全て１ｄＢ未満となり、ポート間差を小さくすることができた。即ち、同一信号の異なる光出力端でのパワーが大きくは異ならなかった。また、６つの伝送経路のうち、挿入損失が８ｄＢを越えるものは無くなり、６つの伝送経路のうち５つで挿入損失が減少した。
このように、本実施例は、図４及び図５の特性を有するハーフミラーを用いることで、各伝送経路の挿入損失を十分に低減することができ、且つ、各光入力端ごとに、各々の２つの光出力端への伝送損失の差を低減することができた。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の光カプラは、光通信回線の本線に挿入することで、分岐を形成できるものである。２線双方向光ＬＡＮに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の構成を示す、光入力端、光出力端、ハーフミラー、全反射ミラーと光路を示す２つの配置図。
【図２】本発明における光伝送経路を示す、６つの平面図。
【図３】本発明の具体的な一実施例に係る光カプラ１００の写真図。
【図４】光カプラ１００のハーフミラーＨＭ−ａ及びＨＭ−ｃの、可視光付近でのｐ波の透過率Ｔｐとｓ波の透過率Ｔｓを示す特性図。
【図５】光カプラ１００のハーフミラーＨＭ−ｂの、可視光付近でのｐ波の透過率Ｔｐとｓ波の透過率Ｔｓを示す特性図。
【符号の説明】
【００３０】
１００：光カプラ
【図１】
2010008665.tif 000005
【図２】
2010008665.tif 000006
【図４】
2010008665.tif 000007
【図５】
2010008665.tif 000008
【図３】
2010008665.tif 000009