(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の透過方向に平行な基準面（６６）と、該透過方向に直交して光学軸＜００１＞が面内に存する端面（６２）と、該端面（６２）に対して所定角度傾斜して対面する傾斜面（６４）とを有する楔状複屈折板（６）における該基準面（６６）と該光学軸＜００１＞とのなす角度θを測定するに際して、測定台（２２）上に該複屈折板（６）をその基準面（６６）を合わせて載置し、該載置した複屈折板（６）に回転式偏光板（２８）により偏光した光を透過させて、該透過後の常光又は異常光のみの透過光量を測定し、該透過光量が最小値となる該偏光板（２８）の回転位置を探して該光学軸＜００１＞方向を求めた後、載置する楔形複屈折板６の基準面（６６）はそのままにして当該楔状複屈折板（６）を１８０度回転させて該光学軸＜００１＞方向を求めることで、該端面（６２）側からと該傾斜面（６４）側からとの双方で該光学軸＜００１＞方向を求め、該両回転位置の角度差αから該基準面（６６）と該光学軸＜００１＞とのなす角度θを測定することを特徴とする楔状複屈折板の光学軸角度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波無依存型光アイソレータなどの光学デバイスに用いられる楔状複屈折板の光学軸方向を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は偏波無依存型光アイソレータの概略構成とその動作原理とを説明するための斜視図である。同図（ａ），（ｂ）のそれぞれに示すように、偏波無依存型光アイソレータ２はファラデー回転子４を挟んで一対の同形状の楔状複屈折板６を対称に配置し、さらにその前後に一対のレンズ８を配置して光ファイバー１０に結合させている。
【０００３】
ここで、上記ファラデー回転子４による偏光面回転角は４５度とされ、その前後の一対の楔状複屈折板６は前方の第１複屈折板６ａの光学軸方向に対して後方の第２複屈折板６ｂの光学軸方向が上記ファラデー回転子４による偏光面回転角に対応されて４５度ずらされ、かつ第１，第２複屈折板６ａ，６ｂは楔状の傾斜面同士を外側にして平行に対称配置されている。なお、楔状複屈折板６は光の透過方向に垂直な端面６２と、この端面６２に対して所定角度傾斜して対面する傾斜面６４とを有し、光学軸は上記端面６２の面内に存する。
【０００４】
そして、このように構成される偏波無依存型光アイソレータ２では、同図（ａ）に示すように、前方の光ファイバー１０ａからの順方向の光は第１レンズ８ａで平行光線にされて第１複屈折板６ａに入射され、この第１複屈折板６ａを透過した光は常光と異常光とに分離される。そして、この分離された常光と異常光とはさらにファラデー回転子４によって各々偏光面が４５度回転されて、後方の第２複屈折板６ｂに入射される。
【０００５】
このとき、第２複屈折板６ｂは第１複屈折板との関係において、その光学軸方向がファラデー回転子４による偏光面の回転角度に合わされて４５度ずらされており、かつ傾斜面同士を平行にして対称配置されているから、この第２複屈折板６ｂを透過する際の常光と異常光との関係は、第１複屈折板６ａを透過したときと変わらず、このため第２複屈折板６ｂを透過した常光と異常光は平行光線に戻されて後方の第２レンズ８ｂに入射する。よって当該常光と異常光は後方の光ファイバー１０ｂに集光されて順方向に伝播されていく。
【０００６】
一方、同図（ｂ）に示すように、後方の光ファイバー１０ｂからの逆方向の反射戻り光は、第２レンズ８ｂで平行光線にされてから第２複屈折板６ｂで常光と異常光とに分離され、さらにファラデー回転子４で偏光面が４５度回転されたのち、第１複屈折板６ａに入射される。
【０００７】
ところが、この逆方向の場合には、第１複屈折板６ａの光学軸は第２複屈折板６ｂの光学軸に対してファラデー回転子４による回転方向と逆回転方向に４５度ずれていることになるので、第２複屈折板６ｂを透過したときに分離された常光と異常光は、当該第１複屈折板６ａを透過する際においてはそれらの関係が逆転することになる。
【０００８】
従って、この第１複屈折板６ａを透過しても反射戻り光の常光と異常光とは平行光線には戻らず、よって当該常光と異常光は第１レンズ８ａによって前方の光ファイバー１０ａに集光されることがなく、これ故、反射戻り光の逆方向への伝播が阻止される。
【０００９】
ところで、この偏波無依存型光アイソレータ２は上述の動作原理から明らかなように、一対の楔状複屈折板６ａ，６ｂはその傾斜面角度を同一にするとともに平行に配置し、かつ光学軸の角度方向を相互に４５度ずらすことが必要であり、しかもこれらの精度はきわめて精密に設定しなければならない。
【００１０】
このため、上記一対の楔状複屈折板６ａ，６ｂは、ルチル（ＴｉＯ２  ）等の光学材料のブロック素材からの切り出しから研磨による傾斜面６４の形成までを一貫して同一の工程で同時加工し、その後に２つの複屈折板６ａ，６ｂに切断分離して作製しており、一対に組み合わせる２つの楔状複屈折板６ａ，６ｂは必ずペアで同時に作製することにより加工精度の誤差レベルまで形状が等しくなるようにしている。
【００１１】
また、このようにペアで作製した一対の楔状複屈折板６ａ，６ｂは、図６に拡大表示するように、ファラデー回転子４の前後にそれぞれの傾斜面６４を外側にしてかつ平行度を精密にして対称に配置するが、その際には平行度だけでなく光学軸＜００１＞の方向も正確に４５度ずらさなければならない。
【００１２】
ここで、上述のように一対の楔状複屈折板６ａ，６ｂは同一のブロック素材からペアで切り出されて加工形成されるので、光学軸＜００１＞が存する端面６２の周囲に直角に形成したある共通の周側面を基準面６６とすれば、この基準面６６に対する光学軸＜００１＞の方向つまり角度θは等しく、この一対の楔形複屈折板６ａ，６ｂをその各傾斜面６４を平行にして対称配置すれば両光学軸＜００１＞のなす角度、即ち光学軸＜００１＞相互のずれ角度は２θになる。よって、ずれ角度を４５度にするには上記基準面６６からの光学軸角度θを２２．５度にすれば良い。
【００１３】
従って、以上のことから、従来より上記一対の楔状複屈折板６ａ，６ｂは図７に示すようにして作製している。即ち、先ず光学材料のブロック素材１２の光学軸＜００１＞をＸ線回析により測定し、この光学軸＜００１＞を面内に内包する平行な２面と、この２面に直交するとともに光学軸＜００１＞に対して２２．５度の角度をなす平行な２面とで囲まれる角柱状体１４を切り出す。次に、光学軸＜００１＞を内包する平行な２面のうちの一方を研磨して所定角度傾斜させ、傾斜面６４を形成する。爾後、上記４面に直交する面で切断して、２つの同形状の楔状複屈折板６ａ，６ｂを得ている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記偏波無依存型光アイソレータ２の性能を規定値以上に満足させるためには、楔状複屈折板６ａ，６ｂの光学軸の方向は基準面に対して２２．５度±１０分程度の加工精度内に納める必要がある。しかしながら、楔状複屈折板６にまで加工し終わった後では、あまりにも小さすぎてその光学軸＜００１＞の測定はＸ線回析によっても正確に行うことができず、また従来では正確に当該光学軸＜００１＞の測定を行う術も他に無く、よって楔状複屈折板６はその寸法精度管理が行えず、部品としての合否判定をすることが実質的にできなかった。
【００１５】
従って、楔状複屈折板６は加工途中のブロック素材１２段階でのＸ線回析による光学軸測定に依存して、以後の加工精度を可及的に高めることによって便宜的にその部品の寸法精度を保証せざるを得ず、偏波無依存型光アイソレータ２として組立の完了した完成品の性能試験で合否判定するしかなかった。
【００１６】
このため、部品として光学軸角度が不良であっても、無駄に組立をおこなっており、その結果、歩留まりを低下させて、コストの低減を阻害する要因にもなっていた。
【００１７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、楔形複屈折板における基準面と光学軸とのなす角度を正確に測定することができ、もって部品としての合否判定を容易に行い得る楔状複屈折板の光学軸角度測定方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る楔状複屈折板の光学軸角度測定方法では、光の透過方向に平行な基準面（６６）と、該透過方向に直交して光学軸＜００１＞が面内に存する端面（６２）と、該端面（６２）に対して所定角度傾斜して対面する傾斜面（６４）とを有する楔状複屈折板（６）における該基準面（６６）と該光学軸＜００１＞とのなす角度θを測定するに際して、測定台（２２）上に該複屈折板（６）をその基準面（６６）を合わせて載置し、該載置した複屈折板（６）に回転式偏光板（２８）により偏光した光を透過させて、該透過後の常光又は異常光のみの透過光量を測定し、該透過光量が最小値となる該偏光板（２８）の回転位置を探して該光学軸＜００１＞方向を求めた後、載置する楔形複屈折板６の基準面（６６）はそのままにして当該楔状複屈折板（６）を１８０度回転させて該光学軸＜００１＞方向を求めることで、該端面（６２）側からと該傾斜面（６４）側からとの双方で該光学軸＜００１＞方向を求め、該両回転位置の角度差αから該基準面（６６）と該光学軸＜００１＞とのなす角度θを測定することを特徴とする。
【００１９】
ここで、上記常光又は異常光のみの透過光量が最小値となる回転式偏光板（２８）の回転位置は光学軸＜００１＞方向を正確に計測して示すものであり、端面（６２）側から見た場合の光学軸＜００１＞方向と傾斜面（６４）側から見た場合の光学軸＜００１＞方向とは当然のことであるが基準面（６６）に対して逆方向に同一角度θだけ回転した位置となる。従って、この２方向から見た場合の各光学軸＜００１＞方向の回転位置をそれぞれ求めて、それらの角度差αを得れば、この角度差αは基準面（６６）と光学軸＜００１＞とがなす角度θの２倍をπから差し引いたものであるから、当該角度θは（π−α）／２となり、容易に算出できる。また、２方向から測定して得られるそれぞれの光学軸方向つまり回転位置は、実質的に光学軸＜００１＞を直接計測するものであるから、それらの角度差αはきわめて高精度に計測でき、よって角度θも高精度に測定できる。このため、信頼度の高い部品精度管理が可能となり、部品の合否判定を適切に行えるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る楔状複屈折板の光学軸角度測定方法について、添付図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る測定方法を実施するにあたって用いる測定系の概略構成を示す図である。同図に示すように、測定系２０は被測定物である楔状複屈折板６を載せる測定台２２と、この測定台２２上に載置した楔状複屈折板６に向けて平行光線を照射して透過させる照射器２４及びその光源２６、測定台２２と照射器２４との間に配置されて照射される平行光線を任意な角度の偏波面に偏光可能な回転式偏光板２８、並びにこの回転式偏光板２８の回転角度を測定する角度測定手段３０、そして楔状複屈折板６を透過した後の透過光量を計測するディテクター３２及びその電源３４とからなる。
【００２２】
また、楔状複屈折板６は上述の従来技術で説明したように、光の透過方向に直角で光学軸＜００１＞を内包する端面６２と、この端面６２に対して所定角度傾斜して対面する傾斜面６４及び上記端面６２に直交して光の透過方向に平行な基準面６６とを有し、具体的には直方体の一面を傾斜面に形成した楔状をなす。
【００２３】
ところで、この楔状複屈折板６の基準面６６に対する光学軸＜００１＞方向、つまり基準面６６と光学軸＜００１＞とのなす角度θを測定するには、図１及び図２に示すように、先ず、楔状複屈折板６を測定台２２上に基準面６６を合わせて載置し、かつこの楔状複屈折板６の端面６２あるいは傾斜面６４を照射器２４に向けて（図２（ａ）参照）、照射器２４から平行光線を照射して透過させる。そして、楔状複屈折板６で分離された常光又は異常光のいずれか一方の光軸上にディテクター３２の位置を合わせ、透過後の透過光量を測定する。なお、本図示例では常光の光軸上にディテクター３２を配置して、常光のみの透過光量を測定するようにしており、また、光学軸＜００１＞を内包する端面６２側から見た場合の光学軸＜００１＞方向を先に求めるべく、当該端面６２側を照射器２４側に向けている。
【００２４】
次に、回転式偏光板２８を回転させて上記透過光量の測定値が最小値となる回転位置を探して光学軸＜００１＞方向を求め、当該光学軸＜００１＞方向が求められたなら、このときの回転式偏光板２８の回転位置を角度測定開始点とし、角度測定手段３０のスケールをリセットする。
【００２５】
次いで、載置する楔形複屈折板６の基準面６６はそのままにして当該楔状複屈折板６を１８０度回転させて傾斜面６４側を照射器２４に向け（図２（ｂ）参照）、当該傾斜面６４側から見た場合の光学軸＜００１＞方向を上述したのと同様にして求める。そして、このときの回転式偏光板２８の回転角度を角度測定器３０で読みとれば、端面６２側から見た場合の光学軸＜００１＞の角度方向でスケールが予めリセットしてあるから、その読みとり値がそのまま２方向からの見た場合の各光学軸＜００１＞方向の角度差αになる。そして、こうして求められる角度差αは、いわば２つの光学軸＜００１＞間の角度を直接的に計測するのに実質的に等しいから、その測定精度はきわめて高いものとなる。
【００２６】
また、上記角度差αは基準面６６と光学軸＜００１＞とがなす角度θの２倍をπから差し引いたものであるから、当該角度θは（π−α）／２であり、容易に算出して測定でき、しかも高精度な測定値が得られる。
【００２７】
なお、角度差αを求めるにあたっては、角度測定手段３０のスケール初期値を任意にしておいて、それぞれの方向からの光学軸＜００１＞方向を探し当てたときの回転位置のスケール表示値をそのまま読みとって、それらの読みとり値の差から角度差αを求めても良い。このようにして算出しても、任意に設定した初期値は減算するときに消失するので何等影響はない。つまり、各光学軸＜００１＞の方向を回転式偏光板２８を回転させて探し当てるにあたって、角度測定手段３０のスケールは初期設定する必要がない。また、楔状複屈折板６の基準面６６としては傾斜面の周囲４面のいずれをも選択し得る。
【００２８】
また、偏波無依存型光アイソレータに組み込む一対の楔状複屈折板６ａ，６ｂの光学軸方向を測定する場合には、一方の楔状複屈折板６ａは図２に示すように、楔状の台形断面において幅広となる長辺側の周側面を基準面６６として測定し、他方の楔状複屈折板６ｂは図３に示すように楔状の台形断面において幅狭となる短辺側の周側面を基準面６６として測定するようにしても良い。このように、基準面を分けて測定した場合において、一対の両楔状複屈折板６ａ，６ｂの光学軸＜００１＞方向がともに許容寸法精度内（具体例としては２２．５度±１０分）に入って、部品として合格判定が下されていれば、偏波無依存型光アイソレータを組み立てるときに、当該一対の楔状複屈折板６ａ，６ｂは組立治具台３６の基準面３６ａ上に載置するだけで光学軸方向を相互に４５度ずらすことができ、光学軸調整が不要になる。
【００２９】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態で詳細に説明したように、本発明に係る楔形複屈折板の光学軸角度測定方法によれば、常光又は異常光のみの透過光量が最小値となる回転式偏光板の回転位置から光学軸方向を正確に探し出して、端面側から見た場合の光学軸方向と傾斜面側から見た場合の光学軸方向との角度差αを計測でき、この２方向から見た場合の光学軸方向の角度差αは、基準面と光学軸とがなす角度θの２倍をπから差し引いたもので、当該角度θは（π−α）／２であるから、求めた角度差αから角度θを容易に算出して測定できる。
【００３０】
また、２方向から測定して得られるそれぞれの光学軸方向の回転位置は、実質的に光学軸を直接計測するものであるから、それらの角度差αはきわめて高精度に計測でき、よって角度θも高精度に測定できる。
【００３１】
このため、信頼度の高い部品精度管理が可能となり、部品の合否判定を適切に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る測定方法を実施するにあたって用いる測定系の概略構成を示す図である。
【図２】測定台上に基準面を合わせて載置した楔状複屈折板を示すもので、同図（ａ）は端面側から測定する場合を示し、（ｉ）はその側面図、（ｉｉ）はその正面図、同図（ｂ）は傾斜面側から測定する場合を示し、（ｉ）はその側面図、（ｉｉ）はその正面図である。
【図３】同上、測定台上に異なる基準面を合わせて載置した楔状複屈折板を示すもので、同図（ａ）は端面側から測定する場合を示し、（ｉ）はその側面図、（ｉｉ）はその正面図、同図（ｂ）は傾斜面側から測定する場合を示し、（ｉ）はその側面図、（ｉｉ）はその正面図である。
【図４】組立治具台上で偏波無依存型光アイソレータを組み付ける状態を示す図である。
【図５】偏波無依存型光アイソレータの概略構成とその動作原理とを説明するための斜視図である。
【図６】偏波無依存型光アイソレータの要部を拡大して示す斜視図である。
【図７】偏波無依存型光アイソレータに用いる楔状複屈折板の形成手順を説明する図である。
【符号の説明】
６      楔状複屈折板
２２      測定台
２８      回転式偏光板
６２      端面
６４      傾斜面
６６      基準面
＜００１＞  光学軸
【図１】
0003615864.tif 000002
【図２】
0003615864.tif 000003
【図３】
0003615864.tif 000004
【図４】
0003615864.tif 000005
【図５】
0003615864.tif 000006
【図６】
0003615864.tif 000007
【図７】
0003615864.tif 000008