(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトニック結晶を作製する方法であって、
光軸に対して傾斜した端面を有する少なくとも１本の光ファイバの端面を基板として当該光軸に対して傾斜した端面に直接に、フォトニック結晶を形成させ、前記フォトニック結晶上に樹脂で前記光ファイバの光軸に垂直な端面を形成することを特徴とするフォトニック結晶作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信などに使用される各種光デバイスに関し、より特定的には、光ファイバの波長や偏波の分散補償器、光アイソレータ、光変調器、送電線や配電線などの電圧または電流を検知するために使用される光学式センサなどの光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来の各種光デバイスについて以下に説明する。図３１は、従来の光デバイスである光アイソレータの構造を示す概略図である。本光アイソレータは、第１の光ファイバ１００１と第２の光ファイバ１００２間の光学系を結合する第１および第２のレンズ１００３および１００４を備え、これらの間に、偏光子１００５と、ファラデー素子１００６と、検光子１００７とを備えている。なお、図３１において、光学系内の光ビーム１００９は、その外延が直線で図示されている。さらに、本光アイソレータには、ファラデー素子１００６を飽和させるのに十分な磁界１００８が存在する。また、偏光子１００５と検光子１００７は互いに４５°の角度をなしている。ファラデー結晶１００６としては、ガーネット結晶などが使用される。
【０００３】
次に、光アイソレータの原理について説明する。図３１の光アイソレータにおいて、第１の光ファイバ１００１から発した無偏波光は、まず、第１のレンズ１００３で結合された偏光子１００５によって直線偏光に変換される。次に、当該直線偏光は、ファラデー素子１００６によって、偏波面が４５°回転する。偏波面が４５°回転した直線偏光は、上述の角度をなす検光子１００７によって、すべて第２のレンズ１００４を介して第２の光ファイバ１００２に結合される。
【０００４】
一方、第２の光ファイバ１００２からの戻り光は、第２のレンズ１００４を介して検光子１００７に結合されて直線偏光に変換される。次に、当該直線偏光は、ファラデー素子１００６によって偏波面が４５°回転する。しかし、偏光子１００５においては、直線偏光の偏波面は、偏光子１００５の偏光方向と直交することになる。したがって、第１のレンズ１００３を介して第１の光ファイバ１００１に結合される戻り光は無い。このように、従来の光アイソレータにおいて、光ファイバ間の光学系の結合には２個のレンズを必要とする。
【０００５】
次に、従来の分散補償器について説明する。従来の分散補償器は、光ファイバ間に設けられる。そのことから、光ファイバ間の光学系の結合に少なくとも２つのレンズを必要とする。
【０００６】
次に、従来の光変調器について説明する。例えば、光変調器は、機能的には偏光子と、λ／４板と、ポッケルス素子と、検光子とで構成される。偏光子で得られた直線偏光は、λ／４板によって円偏光になり、ポッケルス素子において印加された電界に応じて円偏光が楕円化する。次に、検光子においては、円偏光の楕円化に応じて光量が変化するので、印加電界に応じた光変調を行うことができる。このように、従来の光変調器においても、光ファイバ間の光学系の結合に少なくとも２個のレンズを必要とする。
【０００７】
さらに、従来の光変調器の構成について詳細に説明する。例えば、図３２に示すように、光変調器として用いられるマッハ・ツェンダ(Mach-Zehnder)型変調器２０１２は、例えば、ＬｉＮｂＯ3 結晶からなる基板２００１上に形成される。このマッハ・ツェンダ型変調器２０１２は、導波路部２００２は、入射側で無偏光（ＴＭ光＋ＴＥ光）２００５の光が入射される導波路と、２つの偏光（ＴＭ光およびＴＥ光）に偏光分離して出射する各導波路と、これらの偏光を結合して出射する導波路とを含む。このうち、偏光分離用の導波路には電界を印加する電極２００３が設けられている。この電極２００３は、信号源２００４から所定の電圧を印加される。そして、出射光２０１０は、レンズ２００９によって光ファイバ２００６に結合される。なお、光ファイバ２００６は、コア２００７と、クラッド２００８とを備え、光はコア２００７中を伝送されていく。
【０００８】
以上のように、従来、光変調器等の光デバイスでは、高価な導波路と、光変調器から光ファイバへの光学系を結合するために少なくとも１つのレンズを必要としている。また、この導波路と光ファイバとの光学系の結合には、多大な時間と労力を要する。
【０００９】
次に、従来の光学式センサについて説明する。図３３は、従来の光電圧センサの概略構造を示す透視正面図である。この光電圧センサは、センサ部と、発光部と、受光部と、発光側および受光側信号処理回路（図示せず）とを備えている。そのセンサ部は、光の入射側から順に同一光軸上に配置された偏光子２４１、１／４波長板（「λ／４板」とも呼ばれる）２４２、電気光学結晶２４３、および検光子２４４で構成される。また、発光部は、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を含むＥ／Ｏ回路と、同一光軸上に配置された光ファイバ２４６ａ、フェルール２４８ａ、ＧＲＩＮレンズ２４７ａ、およびホルダ２４５ａからなる入力側光学系とで構成されており、その入力側光学系における各光学部品は互いに接する光軸面が接着剤により接着されている。そして受光部は、同一光軸上に配置された光ファイバ２４６ｂ、フェルール２４８ｂ、ＧＲＩＮレンズ２４７ｂおよびホルダ２４５ｂからなる出力側光学系と、その出力側光学系から出射される光信号を電気信号に変換する変換素子を含むＯ／Ｅ回路とで構成されており、出力側光学系における各光学部品も互いに接する光軸面で接着剤により接着されている。
【００１０】
上記光電圧センサのセンサ部において同一光軸上に配置された上記各光学部品、すなわち偏光子２４１、λ／４板２４２、電気光学結晶２４３、および検光子２４４は、互いに接する光軸面が全て接着剤で接着されている。ここで、光軸面とは光軸に垂直な面をいい、各光学部品につき光の入射面と出射面との２つが存在する（以下同様）。電気光学結晶２４３には１対の電極２３５が蒸着されており、その１対の電極２３５のそれぞれはリード線によって１対の電極端子２４９のそれぞれに電気的に接続されている。上記光電圧センサで測定されるべき電圧（被測定電圧）は、１対の電極端子２４９の端子間に印加される。
【００１１】
発光側および受光側信号処理回路は、それぞれ発光部および受光部によってセンサ部と接続されている。センサ部の偏光子２４１の入力側光軸面は発光部のＧＲＩＮレンズ２４７ａの光軸面と、センサ部の検光子２４４の出力側光軸面は受光部のＧＲＩＮレンズ２４７ｂの光軸面と、それぞれ接着剤により固定される。そして、接着固定されたセンサ部、発光部における入力側光学系、および受光部における出力側光学系は、ケース（図示せず）に機構的に固定される。なお、上記光電圧センサにおける各光学部品のための接着剤としては、エポキシ系あるいはウレタン系等の樹脂が使用される。
【００１２】
上記光電圧センサにおいて、電気光学結晶２４３としては、Ｂｉ12ＳｉＯ20（ＢＳＯ）や、ＫＨ2ＰＯ4（ＫＤＰ）、自然複屈折を有するＬｉＮｂＯ3 およびＬｉＴａＯ3 等が使用される。
【００１３】
次に、光電圧センサの動作原理を図３４を参照して説明する。発光部における光源として、例えば中心波長０．８５μｍのＬＥＤ(Light Emitting Diode)を使用した場合、ＬＥＤの無偏光は、発光部から出射され、入射光１０９としてセンサ部に入射される。この入射光１０９は、センサ部の偏光子２４１を通過した後、直線偏光となる。この直線偏光はλ／４板２４２を通過すると円偏光になり、この円偏光は、電気光学結晶（ＬｉＮｂＯ3 ）２４３を通過した後、その電気光学結晶２４３への印加電圧Ｖｍに応じて楕円化する。すなわち、電気光学結晶２４３の通過光の偏光状態は印加電圧Ｖｍによって変化する。このような楕円偏光は検光子２４４を通過した後に出射光１１０として受光部で受光される。この出射光１１０の強度変化である出力強度変化は、電気光学結晶２４３の通過光の偏光状態に対応する。この偏光状態は印加電圧Ｖｍにより変化するため、受光側の光ファイバ２４６ｂを介して、受光部において検光子２４４の出力強度変化をモニターし、光量（強度）の変調度を計算することで、印加電圧Ｖｍを測定することができる。ここで、光量の変調度とは、光量のＡＣ成分と光量のＤＣ成分の比のことである。
【００１４】
ところで、光電圧センサは、屋外の厳しい環境下で使用されることが多く、その温度特性には厳しい条件が要求され、−２０℃〜８０℃において変調度変化が±１％以下であることが望まれる。上記従来の光電圧センサにおいて温度特性が生じる要因としては、λ／４板２４２や電気光学結晶２４３における接着部の応力による屈折率の変化や、λ／４板２４２の複屈折の温度特性がある。また、ＬｉＮｂＯ3 など自然複屈折を有する電気光学結晶が使用される場合には、電気光学結晶２４３への入射光のビーム状態により、光電圧センサの出力などが変化する。
【００１５】
図３５は、軸ずれ角度αおよび軸ずれ方向βと、光電圧センサ出力との関係を例示したグラフである。図３５において、点線で表されたβ１は、軸ずれ方向が０、９０、１８０、２７０（度）の場合を、一点鎖線で表されたβ２は、軸ずれ方向が４５、２２５（度）の場合を、通常の線で表されたβ３は、軸ずれ方向が１３５、３１５（度）の場合をそれぞれ表している。図３５が示すように、電気光学結晶２４３への入射光のビーム状態（軸ずれ角度αや軸ずれ方向βなど）により、光電圧センサの出力である変調度が変化したり、その変調度の温度特性が変化したりする。
【００１６】
このような要因のそれぞれに対応した改善方法としては、現在、次の３つのようなものが挙げられる。
（１）第１に、電気光学結晶に加わる応力の緩和により電気光学結晶の温度特性を改善する方法が挙げられる。この方法では、電気光学結晶を無接着状態で固定することにより、電気光学結晶に加わる応力が緩和される。この方法は、特開平９−１４５７４５号公報に開示されている。
（２）第２に、入射光の軸ずれ角度の低減により電気光学結晶の自然複屈折の温度特性を改善する方法が挙げられる。この方法では、光学部品自身の機械的な面精度を向上させて電気光学結晶における光の入射角を０．２°以下にすることにより、入射光の軸ずれによる温度特性が改善される。この方法は特開平３−４４５６２号公報に開示されている。
（３）第３に、電気光学素子に対する入射光の入射角度を周囲温度に対応して変化させることにより、センサ出力の温度特性を改善する方法が挙げられる。この方法では、電気光学結晶（ポッケルス素子）に対する入射光の入射角度を周囲温度に対応して変化させる入射角調整部で、その入射角度の変化による出力変化で温度変化による出力変化を相殺することにより、センサ出力の温度特性が改善される。この方法に基づく光学式センサは、特開平７−２４８３３９号公報に開示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の光デバイスでは、光ファイバとの光学系を結合するために少なくとも１つまたは２つのレンズを必要とし、部品点数も多くなる。また、このような光学系の結合には、多大な時間と労力を要する。したがって、以上のような光デバイスの構成によれば、装置の高コスト化を招く、という問題点がある。
【００１８】
さらに、光学式センサには、上記の問題点の他に、温度特性に関連した特有の問題点もある。すなわち、上記（１）の方法によれば、大きな温度特性の原因となるビーム状態の変動を防止できるが、初期のビーム状態がばらつく場合は温度特性のバラツキは避けられない。上記（２）の方法は、使用が容易であるが、軸ずれの影響は、軸ずれ角度だけでなく、軸ずれ方向にも関係する。このため、上記（２）の方法に基づく軸ずれ角度の低減だけでは、安定な特性が得られない。上記（３）の方法では、電気光学結晶に対する入射光の入射角度を周囲温度に対応して変化させる入射角調整部を必要とし、これにより構成が複雑化し、生産性の低下やコストの上昇を招く。また、前述のように軸ずれの影響は軸ずれ角度だけでなく軸ずれ方向にも関係するので、入射光の入射角度すなわち軸ずれ角度の調整だけでは安定な温度特性が得られない。
【００１９】
これに対し本願出願人は、自然複屈折率を有する電気光学結晶の軸ずれ特性を利用して変調度の温度特性を制御するという方法に基づく光電圧センサの発明につき、特願平１１−２１５７９８号として既に出願している。この出願中の発明に係る光電圧センサによれば、電気光学結晶への入射光のビーム状態（軸ずれ角度および軸ずれ方向、または広がり角度など）を制御することにより、光電圧センサの温度特性が改善される。すなわち、軸ずれ角度のみならず軸ずれ方向をも考慮して軸ずれ状態を適切に設定することにより温度特性等が改善される。
【００２０】
しかし、この出願中の発明に基づくビーム状態の制御は、レンズなどの光学部品の公差に起因するビーム状態のバラツキを防止するためのビーム状態管理がコスト上昇を招くため、価格的に不利である。
【００２１】
したがって、現在、光電圧センサの低価格化を図るために、低コストでビーム状態を管理することが求められている。
【００２２】
以上より、本発明の目的は、光ファイバと簡易かつ低コストに光学系の結合を行うことができ、部品点数の少ない低コストな光デバイスを提供することである。また、以下では、参考例として、コスト上昇を招くことなく、光学部品の公差等に起因するビーム状態のバラツキを抑制することにより、温度特性の安定化された光電圧センサなどの光学式センサについても説明する。
【００２３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、フォトニック結晶を作製する方法であって、
光軸に対して傾斜した端面を有する少なくとも１本の光ファイバの端面を基板として当該光軸に対して傾斜した端面に直接に、フォトニック結晶を形成させ、前記フォトニック結晶上に樹脂で前記光ファイバの光軸に垂直な端面を形成することを特徴とする。
【００２４】
上記のように、第１の発明によれば、フォトニック結晶により実現可能な機能を有する光学素子の製作コストの低減が可能となり、また、そのような光学素子や光ファイバを使用する光学機器の部品点数の削減が可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
まず、光デバイスの構成を詳説する前に、各光デバイスを構成する偏光子（直線偏光子や円偏光子）、検光子、λ／４板、ポッケルス素子などにおいて利用されるフォトニック結晶について概説するとともに、その形成方法について説明する。
【００２６】
＜直線偏光子として機能するフォトニック結晶の形成＞
フォトニック結晶に関する文献として、例えば、ジョアノポーロス（John D.Joannopoulos)、ミード(Robert D.Meade)、およびウィン(Josua N. Winn)によって著された「Photonic crystal （フォトニック結晶）」という文献が、プリンストン大学出版局（Princeton University Press）から発行されている（１９９５年発行）。この文献に記載されているように、フォトニック結晶は、相対的に高い屈折率材料と低い屈折率材料からなる１〜３次元の周期構造を有し、主に高屈折率材料および低屈折率材料の屈折率および形状や、屈折率の空間的変化の周期、入射される光ビームの方向および波長（以下、それぞれ「使用ビーム方向」、「使用ビーム波長」という）に起因する、前記周期構造内での光波の分散特性を利用して、光波を制御するものである。したがって、使用ビーム波長に対し、フォトニック結晶における前記屈折率および形状や、屈折率の空間的変化の周期、使用ビーム方向を適切に制御すると、２種類の直線偏光であるＴＭ波とＴＥ波の分散特性に相違が生じるという現象を利用することにより、偏光子やλ／４板等を実現することができる。例えば、このようなフォトニック結晶を利用した偏光子については、特開２０００−５６１３３号公報に開示されている。また、フォトニック結晶に使用される高屈折率材料と低屈折率材料の形状については、前記文献にも記載されているように、多くの種類が提案され作製されている。
【００２７】
よって、後述する第１８の参考例などで用いられるような、直線偏光子や検光子として機能するフォトニック結晶層を光ファイバ端面に形成することが可能である。すなわち、高屈折率材料と低屈折率材料からなるフォトニック結晶層を光ファイバの端面に形成する際に、その光ファイバを伝送すべき光を構成するＴＭ波とＴＥ波のうち一方のみがそのフォトニック結晶層を通過するように、その光の波長に対して高屈折率材料および低屈折率材料の屈折率および形状や、屈折率の空間的変化の周期、使用ビーム方向を設定することができる（例えば特開２０００−５６１３３号公報に記載の図４および図６参照）。光ファイバ端面へのフォトニック結晶の具体的な形成方法については後述する。
【００２８】
なお、後述する第１３の参考例では、高屈折率層と低屈折率層という２種類の層が交互に積層されてなるフォトニック結晶として多層膜を作製する際に、その２種類の層がセンサ部への入射光の方向（光軸方向）に積層され、高屈折率層の厚みと低屈折率層の厚みとの和がその入射光の波長の１／４となるように設定されていれば、これにより、ＴＭ波とＴＥ波のいずれもがそのフォトニック層を通過できないようにすることができる。これは、１次元フォトニック結晶として形成された多層膜がその入射光に対して反射膜として機能することを意味する。このような機能を用いた具体的な光デバイスの構成については、対応する参考例において後述する。
【００２９】
＜λ／４板として機能するフォトニック結晶の形成＞
また、上記のように、使用ビーム波長に対してフォトニック結晶における前記屈折率および形状や、屈折率の空間的変化の周期、使用ビーム方向を適切に制御すると、２種類の直線偏光であるＴＭ波とＴＥ波の分散特性に相違が生じるという現象を利用することにより、λ／４板を実現することができる。したがって、後述する第１９の参考例などのように、λ／４板として機能するフォトニック結晶層を光ファイバ端面に形成することが可能である。すなわち、高屈折率材料と低屈折率材料からなるフォトニック結晶層を光ファイバの端面に形成する際に（具体的な形成方法は後述するが）、その光ファイバを伝送されるべき光を構成するＴＭ波とＴＥ波の双方がそのフォトニック結晶層を通過し且つその通過によってＴＭ波とＴＥ波との間にその光の波長の１／４に相当する位相差が生じるように、その光の波長について高屈折率材料および低屈折率材料の屈折率および形状や、屈折率の空間的変化の周期、使用ビーム方向を設定することができる。
【００３０】
＜円偏光子として機能するフォトニック結晶層の形成＞
無偏光を円偏光に変換する偏光子である円偏光子は、光伝播方向に相対的に高い透磁率材料と低い透磁率材料からなる１〜３次元の周期構造を有するフォトニック結晶によって実現することができる。
【００３１】
図１は、円偏光子として機能するフォトニック結晶の一例を示す斜視図である。このフォトニック結晶は、低透磁率の媒質（例えば空気）中に高透磁率の材料からなる円柱状の部分が周期的に配置されることにより、高透磁率部分２１１と低透磁率部分２１２とが２次元的に一定の周期で繰り返される周期構造、すなわち透磁率が２次元的かつ周期的に変化する周期構造（以下「透磁率についての２次元周期構造」という）を有している。なお、高透磁率部分２１１は、この２次元フォトニック結晶２１０への入射光の伝播方向に対する透磁率が高ければよく、全ての方向に対して透磁率が高いものである必要はない。また、低透磁率部分２１２は、この２次元フォトニック結晶２１０への入射光の伝播方向に対する透磁率が低ければよく、全ての方向に対して透磁率が低いものである必要はない。
【００３２】
いま、このように透磁率についての２次元周期構造を有するフォトニック結晶２１０に無偏光が入射するものとし（以下、この無偏光を「無偏波入射光」という）、２次元フォトニック結晶２１０は、図１に示すように、この無偏波入射光２１５の伝播方向とその伝播方向に垂直な少なくとも１方向とに透磁率が周期的に変化するように配置されているものとする。無偏波入射光２１５は、一般に、電界ベクトルが右回りに回転する右回円偏光２１３と電界ベクトルが左回りに回転する左回円偏光２１４とに分解することができる。右回円偏光２１３の磁界（以下、この磁界の波を「第１磁界波」という）と左回円偏光２１４の磁界（以下、この磁界の波を「第２磁界波」という）とは、共に無偏波入射光２１５の伝播方向に平行で互いに逆向きになっている。無偏波入射光２１５の波長に対して、２次元フォトニック結晶２１０における高透磁率部分２１１と低透磁率部分２１２の透磁率や、透磁率の空間的変化の周期、無偏波入射光２１５の方向が適切に設定されていれば、第１および第２磁界波が２次元フォトニック結晶２１０における高透磁率部分２１１と低透磁率部分２１２との境界で反射される際に、その反射前の位相と反射後の位相との差が第１磁界波と第２磁界波とで相違する。このようにして生じる位相差の相違が所定の条件を満たすと、第１および第２磁界波のうち一方については散乱がその磁界を弱める方向に働き、他方については散乱がその磁界を強める方向に働く。その結果、直線偏光子として機能する前述のフォトニック結晶と同様、第１および第２磁界波のうち一方のみが２次元フォトニック結晶２１０を通過するようになる。したがって、２次元フォトニック結晶２１０において高透磁率部分２１１と低透磁率部分２１２の透磁率や、透磁率の空間的変化の周期、無偏波入射光２１５の方向を適切に設定することにより、その２次元フォトニック結晶２１０を無偏波入射光２１５に対して円偏光子として機能させ、円偏波出射光２１６を得ることができる。よって、後述する第２０の参考例などのように、円偏光子として機能するフォトニック結晶層を光ファイバ端面に単一層として形成することが可能である（具体的な形成方法は後述する）。
【００３３】
＜光ファイバ端面へのフォトニック結晶層の形成＞
次に、光ファイバの端面にフォトニック結晶を作製する方法を説明する。図２は、３次元の高屈折率微粒子２２１と低屈折率部分２２２とからなる周期構造を有するフォトニック結晶を作製する方法を説明するための図である。この作製方法では、以下のようにして、光ファイバの端面にフォトニック結晶２２３が形成される。なお、以下では屈折率についての周期構造を有するフォトニック結晶の作製について説明するが、透磁率についての周期構造を有するフォトニック結晶も同様にして作製することが可能である。
【００３４】
（１）まず、複数の光ファイバを各光ファイバの一方の端面がほぼ同一平面上に揃うように束ねて、光ファイバ束２２４を作成する。
（２）上記のようにしてほぼ同一平面上に揃えられた各端面からなる光ファイバ束２２４の端面を基板とし、その基板上に、それらの光ファイバで伝送すべき光ビームの波長（使用ビーム波長）の２０〜８０％程度の粒径を有する高屈折率微粒子２２１を周期的に積層する。
（３）上記のようにして端面に高屈折率微粒子２２１が周期的に積層された光ファイバ束２２４を個々の光ファイバに分離する。
【００３５】
以上の工程（１）〜（３）により、端面上にフォトニック結晶が作製された光ファイバを量産することができる。もちろん、光ファイバ束２２４の数に制限はなく、量産には適しないが、その数が１本であってもよい。
【００３６】
図２では光ファイバのコア３の断面と高屈折率微粒子２２１とがほぼ同じ大きさで描かれているが、通常の光ファイバのコア径は５〜３００μｍであり、使用ビーム波長が０．８５μｍである場合、高屈折率微粒子２２１の粒径は０．１７〜０．６８μｍとなる。また、図２に示したフォトニック結晶２２３では低屈折率部分２２２は空気であるが、上記工程（２）と同様にして微粒子を積層した後に、その微粒子間の間隙にその微粒子の屈折率よりも大きい屈折率の材料を充填するようにしてもよい。この場合、積層された前記微粒子部分を低屈折率部分とし前記微粒子間に充填された材料を高屈折部分とする周期構造を有するフォトニック結晶が得られる。なお、図２に示したフォトニック結晶２２３は高屈折率部分と低屈折率部分とが交互に繰り返される周期構造を有しているが、高透磁率部分と低透磁率部分とが交互に繰り返される周期構造を有するフォトニック結晶も上記と同様にして光ファイバ端面に形成することができる。
【００３７】
以上のような工程（１）〜（３）により、高屈折率微粒子２２１を周期的に積層する方法によれば、高屈折率微粒子２２１は、規則的なパターンで、典型的には等間隔に配列されることになる。しかし、光ファイバの端面上に高屈折率微粒子２２１を所定のパターンで配列する場合には、さらに工程が必要となる。
【００３８】
例えば、工程（２）において、高屈折率微粒子２２１を積層させる前に、光ファイバの端面に所望の溝パターンを作成する工程を追加する。このように所定の溝パターンを作成した後に、高屈折率微粒子２２１を積層すれば、当該パターンに合わせて高屈折率微粒子２２１を配列することができ、光ファイバ面に対して所望の構造を持ったフォトニック結晶を形成することができる。
【００３９】
ここで、溝パターンとは、高屈折率微粒子２２１をそれぞれ所定の位置に固定するために設けられた浅い溝の集合をいう。溝の幅や深さは特に限定されない。また、高屈折率微粒子２２１をそれぞれ所定の位置に固定することができるパターンであれば、溝状のパターンに限られるわけではなく、１本または２本以上の線状または点状の突起で構成されるパターンであっても、点状または面状のくぼみで構成されるパターンであってもよい。
【００４０】
以上のような溝パターンを光ファイバの端面に作成する具体的な方法としては、例えば、以下の３つのような方法が考えられる。第１は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの樹脂膜をスピンコート法などで基板上に作成した後、電子ビームによって所望の溝パターンを描画し、現像することによって溝パターンを作成する方法である。第２には、所望の溝パターンのマスクを基板上に配置し、エッチング処理を行った後にマスクを除去することによって作成する方法である。第３は、所望の溝パターンの精密金型を基板に対して所定の力で押しつけることにより、溝パターンを作成する方法である。
【００４１】
ところで、図２に示したフォトニック結晶２２３が形成される光ファイバ端面は、光ファイバのコア３の中心軸に垂直であるが、上記のフォトニック結晶２２３の積層方向（成長方向）と異なる方向が最適条件（または好適な条件）に対応する場合がある。すなわち、例えば偏光子として機能するフォトニック結晶を光ファイバ端面に形成する場合において、そのフォトニック結晶の積層方向を光ファイバのその端面からの光の出射方向（またはその端面への光の入射方向）と異なる所定方向に設定したときに、そのフォトニック結晶が偏光子として最適または好適に機能するときがある。このときには、まず、フォトニック結晶を形成すべき端面が光ファイバのコア３の中心軸（後述する図３においてはコア１７３の光軸２２５）に対して所定の角度をなすように、例えば斜め研磨によって光ファイバの端面を加工する。すなわち、図３に示すように、法線方向と光軸２２５とのなす角が上記の最適条件に対応するように加工された斜め端面２２６を持つ光ファイバ１４８を作製する。次に、上記工程（２）と同様にして、この斜め端面２２６の法線方向２２７へ高屈折率微粒子２２１を周期的に積層する。これにより、微粒子２２１を高屈折率部分とし微粒子２２１間の間隙に存在する空気を低屈折率部分２２２とする周期構造を有するフォトニック結晶が、光ファイバ１４８の斜め端面２２６に形成される。
【００４２】
なお、上記工程（１）〜（３）のように、斜め端面２２６の形成された複数の光ファイバ１４８を各斜め端面２２６が同一平面上に揃うように束ねて光ファイバ束を作成し、その光ファイバ束の斜めの端面に対して上記のようにしてフォトニック結晶を形成した後に、その光ファイバ束を個々の光ファイバに分離してもよい。このようにすれば、斜め端面２２６上にフォトニック結晶が作製された光ファイバを量産することができる。
【００４３】
また、図３に示したように光ファイバ１４８の光軸２２５に対して斜め方向に積層したフォトニック結晶を光軸２２５に垂直な面を持つ光学部品と光学的に結合する場合には、斜め端面で使用してもよいが、フォトニック結晶が積層された光ファイバ１４８の端面がその光学部品の面に密着するように、斜めに積層されたそのフォトニック結晶上に樹脂などを塗布して光軸２２５に垂直な端面を形成するようにしてもよい。
【００４４】
なお、以上では光ファイバ端面に３次元フォトニック結晶を作製する場合について説明したが、光軸に対して垂直ないし斜めの端面において３次元的な周期構造ではなく積層方向への周期構造を有する多層膜構造の１次元フォトニック結晶を作製する場合についても同様な方法を用いることができる。
【００４５】
＜光ファイバ内へのフォトニック結晶層の形成＞
次に、光ファイバ内にフォトニック結晶を作製する方法について説明する。コアとクラッドとを有する光ファイバを貫通するように、互いに平行な複数の円柱状のホールを形成し、この円柱状のホールは一定の間隔で分布してものとする。このような円柱状のホールは、例えば、光ファイバの光軸に対して垂直方向にドリルなどを用いた機械的処理、レーザなどを用いた光学的処理または熱処理、エッチングなどの化学的処理によって形成され、コアを貫通する複数の微小なホールが作成される。なお、エッチングは、例えば陽極酸化アルミナをマスクとしたドライエッチングによって行われる。このようにして形成された円柱状のホールには、空気や種々の屈折率を有する気体が満たされていてもよいし、任意の屈折率を有する材料が例えばゾルゲル法によって充填されてもよい。ここで、充填される材料がファラデー結晶や液晶等の機能材料であれば、光ファイバにおける該当部分は、機能材料の性質に応じて、偏光子、ファラデー素子、λ／４板等の機能を有することになる。それらを利用した光デバイスの具体的な作製方法については、各参考例において後述する。
【００４６】
以上のような複数の円柱状ホールがフォトニック結晶を構成するのは、ホールの分布状態に係る。図４は、光ファイバのコアに円柱状のホールを正方分布させた場合に、シミュレーションの結果得られたフォトニックバンドを示している。図４において、横軸は光の伝搬方向に対応し、ブリルアンゾーン内の全方向を展開している。また、縦軸は、規格化周波数に対応する。実線はＴＭモードの光を示し、点線はＴＥモードの光を示している。なお、横軸のブリルアンゾーン内の波数ベクトルは光ファイバ中の光の伝搬方向に対応し、縦軸の規格周波数は光源波長に対応している。
【００４７】
図４の例において、ＴＭモード禁止帯の光源波長ではいかなるＴＭモードの光も存在できず、ＴＥモードの光のみが伝搬しうる。しかもこのＴＥモードの光の許される伝播方向は、一定の伝搬方向に限られることがわかる。そこで、このＴＥモードが伝搬しうる方向を光ファイバの光軸と一致させるように、円柱状のホールを分布させることが好ましい。この光デバイスは、この周波数帯の光源波長で、一定の伝搬方向についてＴＥモードのみを伝搬させる偏光子として機能させることができる。したがって、偏光子となる伝搬方向を光ファイバの光軸に一致させるように円柱状のホールを分布させれば、光ファイバは、光軸近傍を伝搬するモードに対しても偏光子として作用する。
【００４８】
なお、図４に示すフォトニックバンドは、円柱状のホールを分布させた場合として例示したが、これに限られない。例えば、円柱状のホールを種々の物質で充填して円柱体とした場合には、この円柱体を構成する物質の屈折率を変化させることができる。したがって、円柱状ホール部分の屈折率、外径、分布態様などの条件によって全ての伝搬方向について、ＴＥモードだけでなくＴＭモードについても偏光子として機能させることができる。
【００４９】
このように、光ファイバの光軸に対して垂直方向にコアの屈折率と異なる屈折率を有する互いに平行な複数の円柱状のホールを一定の間隔で形成すると、光ファイバの光導波機能以外に、円柱状のホールの屈折率および外径と、円柱状のホールの分布とを制御することにより、光源波長に対して、２種類の直線偏光（ＴＭ、ＴＥ）の分散特性に相違が生じ、偏光子やλ／４板等の機能を有することが可能となる。なお、ホールの形状は、円柱には限定されず、他の形状であってもよい。以下、上記の方法を各種光デバイスについて応用した形態を各参考例として示す。
【００５０】
以下の各参考例に係る光デバイスは、光が伝播するコアと、該コアを包むクラッドとからなる光ファイバの光軸に沿って一定区間に、第１の機能部と第２の機能部からなる２つの機能部を有し、またはさらに第３の機能部を含む３つの機能部を有している。これらの機能部は、光ファイバの光軸に沿って一定間隔をおいて設けられている。第１の機能部は、前記コアを形成する物質の屈折率と異なる屈折率を有する物質からなる互いに平行な複数の柱状体が光ファイバまたはそのコアを貫通して構成されている。具体的には、この柱状体は、例えば、電気光学効果を有する物質やファラデー効果を有する物質が充填されてなる。第２および第３の機能部は、内部が空洞（ホール）の互いに平行な複数の柱状体がコアを貫通して構成されている。これらの機能部を有することから、本光デバイスは、２種類の直線偏光（ＴＭ、ＴＥ）の各分散特性に相違を生じさせて、偏光子、λ／４板、ファラデー素子等として各機能部を機能させることができる。
【００５１】
（第１の参考例）
以下、本発明の第１の参考例について図面を参照して説明する。図５（ａ）は、本発明の第１の参考例に係る光デバイスの構成を示した側面概略図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の光デバイスを図中の線Ｂ−Ｂ’の位置で光軸２に対して垂直に切り取った断面概略図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）の光デバイスを図中の線Ｃ−Ｃ’の位置で光軸２に対して垂直に切り取った断面概略図である。なお、図５（ａ）において、光ファイバ１は、光デバイスに対応する所定の区間だけを取り出して示されている。
【００５２】
図５（ａ）に示すように、本光デバイスは、光ファイバ１に形成されており、光ファイバ１は、光を伝達するコア３と、該コア３を包むクラッド４とからなる。また、光ファイバ１には、第１の機能部７と第２の機能部８とからなる２つの機能部が形成されており、光デバイスとして機能する。この第１の機能部７と第２の機能部８とは、光ファイバ１の光軸２に沿って所定の間隔をあけて設けられている。なお、光ファイバ１において、上記機能部以外の部分は、光ファイバの通常の機能である光伝送機能を実現するのみである。
【００５３】
まず、この第１の機能部７は、光ファイバ１の光軸２に沿った一定区間について、光軸２に対して垂直方向に光ファイバ１のコア３とクラッド４とを貫通するように形成された、互いに平行な複数のファラデー結晶置換円柱５で構成される。この複数のファラデー結晶置換円柱５は、光軸２に対して垂直方向に光ファイバ１のコア３とクラッド４とを貫通する円柱状のホールに対して、例えばゾルゲル法によって、コア３の屈折率と異なる屈折率を有するファラデー結晶を充填して作製する。ファラデー結晶は、例えばガーネット結晶などである。また、このファラデー結晶置換円柱５は、その長手方向に対して垂直な面において、それぞれが格子をなすように分布している。なお、ここでは、光の偏光面のファラデー回転を飽和させるのに十分な強度の磁界２０が、光ファイバ１の光軸２に対して平行に存在するものとする。
【００５４】
次に、第２の機能部８は、光ファイバ１の光軸２に沿った一定区間について、光軸２に対して垂直方向に光ファイバ１のコア３とクラッド４とを貫通するように形成された、内部が空洞であって互いに平行な複数のホール６によって構成される。この複数のホール６も、ファラデー結晶置換円柱５と同様に、その長手方向に対して垂直な面において、それぞれが格子をなすように分布している。ただし、複数のホール６の長手方向は、光軸２に垂直な平面に沿って、第１の機能部７のファラデー結晶置換円柱５の長手方向に対して４５°の角度を有するように設定される。この円柱状のホール６も、例えば空気が自然に充填されるなどして、光ファイバ１のコア３の屈折率と異なる屈折率を有することになる。
【００５５】
なお、第１の機能部７のファラデー結晶置換円柱５と、第２の機能部８の円柱状のホール６とが、互いに４５°の角度をなすことについては、図５（ｂ）と図５（ｃ）とを比較参照すれば明らかである。
【００５６】
さらに、第１および第２の機能部７および８について詳細に説明する。光ファイバ１のコア３の屈折率とは異なる屈折率の円柱は、光ファイバ１の光軸２に対して垂直方向にドリル、レーザ、またはエッチングなどの方法によって形成できることは前述したとおりである。第１の機能部７は、このようにして形成された円柱状のホールにファラデー結晶をゾルゲル法で充填して作製した複数のファラデー結晶置換円柱５で構成され、偏光子とファラデー素子の機能を同時に持つ。さらに、第２の機能部８は、複数のホール６のみで構成され、偏光子（検光子）の機能を持たせるように、ホール６の外径とホール６の分布状態とを予め計算し、第１の機能部７のファラデー結晶置換円柱５の長手方向と４５°の角度をなす方向を長手方向として形成されたホール６を有する。
【００５７】
このように、光ファイバの光軸２に対して垂直方向にコア３の屈折率と異なる屈折率を有する互いに平行な複数の円柱状のホールまたは当該ホールに機能材料を充填した円柱を一定の間隔で形成すると、光源波長について、ホールまたは円柱の屈折率および外径と、ホールまたは円柱の分布とを制御することにより、２種類の直線偏光（ＴＭ、ＴＥ）の分散特性に相違が生じる。その結果、光ファイバ１における第１の機能部７は偏光子とファラデー素子とを形成し、第２の機能部８は検光子を形成するので、光ファイバ１は、光導波機能の他、光アイソレータとして作用する。したがって、レンズで光アイソレータの導波路に結合する作業が無くなると同時に部品点数の低減もでき、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００５８】
次に、図６は、本発明の第１の参考例に係る光デバイスの別例に係る部分的な構成概要図である。なお、図６に示されるホール６は、図５（ａ）における第２の機能部８に含まれるホール６であっても、ファラデー結晶置換円柱５を形成する前のホールであってもよい。
【００５９】
前述の説明において、円柱状のホール６またはファラデー結晶置換円柱５を形成するためのホールは、クラッド４を含めて貫通するように形成されたが、図６に示すように、コア３の部分のみにホールを形成してもよい。なぜなら、実際に、光は光ファイバ１内部のコア３のみを透過するのみであって、円柱状のホールがクラッド４を含めて貫通していても、コア３のみであっても、光ファイバ１内部を透過する光が受ける影響はほとんど変わらないからである。
【００６０】
なお、ホールの形状は、第１の参考例では、円柱であるとして説明したが、円柱に限定されず、４角柱、多角柱、楕円柱など、他の形状であってもよい。また、上記の機能は、互いに平行な複数のホールまたは円柱からなる２次元フォトニック結晶で実現されるものとして説明したが、このような場合に限られず、ヤブロノバイトやウッドパイルと呼ばれる構造を有する３次元フォトニック結晶で実現されてもよい。
【００６１】
（第２の参考例）
以下、本発明の第２の参考例について図面を参照して説明する。図７は、図７（ａ）は、本発明の第２の参考例に係る光デバイスの構成を示した側面概略図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の光デバイスを図中の線Ｂ−Ｂ’の位置で光軸２に対して垂直に切り取った断面概略図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）の光デバイスを図中の線Ｃ−Ｃ’の位置で光軸２に対して垂直に切り取った断面概略図である。なお、図７（ａ）において、光ファイバ１は、光デバイスに対応する所定の区間だけを取り出して示されている。
【００６２】
図７に示すように、本デバイスは、コア４５とクラッド４６とを有しかつ光を入射する入射側光ファイバ４１と、コア４５とクラッド４６とを有しかつ光を出射する出射側光ファイバ４２と、入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２との間に設けられ、かつ光の偏光面を回転させるファラデー素子４７と、入射側光ファイバ４１の光軸とファラデー素子４７の光軸と出射側光ファイバ４２の光軸とを機構的に調整するガイド４８とで構成される。ファラデー素子４７は、例えばガーネット結晶である。
【００６３】
入射側光ファイバ４１は、光軸４９に沿った一定区間について、光軸４９に対して垂直方向にコア４５とクラッド４６とを貫通するように形成された、互いに平行な複数の円柱状の第１のホール４３を有する。第１のホール４３は一定の間隔で分布しており、光ファイバ４１におけるコア４５の屈折率と異なる屈折率を有する。
【００６４】
同様に、出射側光ファイバ４２は、光軸４９に沿った一定区間について、光軸４９に対して垂直方向にコア４５とクラッド４６とを貫通するように形成された、互いに平行な複数の円柱状の第２のホール４４を有する。第２のホール４４も一定の間隔で分布しており、光ファイバ４２におけるコア４５の屈折率と異なる屈折率を有する。
【００６５】
ここで、第１のホール４３と第２のホール４４については、第１の参考例において説明されているように、複数の第１のホール４３と、複数の第２のホール４４がそれぞれ偏光子として作用するように分布している。第１および第２のホール４３および４４の配置については、図４において前述したように周期的に分布していればよい。また、第１のホール４３の方向と、第２のホールの方向は、図７（ｂ）と図７（ｃ）とを比較参照すれば明らかなように、互いの長手方向が４５°異なるように設定されている。なお、ここで、ファラデー素子４７に関連して、光の偏光面のファラデー回転を飽和させるのに十分な強度の磁界４０が、光軸４９に対して平行に存在するものとする。
【００６６】
また、第１および第２のホール４３および４４の形成方法については、第１の参考例と同様であり、光ファイバの光軸４９に対して垂直方向に、ドリル、レーザ、エッチングを用いてホールを形成する。
【００６７】
ところで、本参考例においては、入射側光ファイバ４１と出射側光ファイバ４２とがガイド４８によって機構的に関連付けられており、それぞれを光軸４９周りに自由に回転させることができる。したがって、入射側光ファイバ４１における第１のホール４３と出射側光ファイバ４２における第２のホール４４とが相対的に４５°の角度をなすように、ガイド４８において光軸調整する時に角度調整がされてもよい。このような光デバイスの構成によれば、入射側光ファイバ４１における第１のホール４３と出射側光ファイバ４２における第２のホール４４とを同様に製作することができ、互いの相対角度は後で調整すればよいことから、低コストで作製することができる。
【００６８】
なお、前述の説明において、円柱状のホールはクラッド４６を含めて貫通するように形成されたが、図６の場合と同様に、コア４５の部分のみにホールを形成してもよい。また、第１のホール４３または第２のホール４４に各光ファイバのコア４５の屈折率とは異なる屈折率を有するファラデー結晶等の物質が充填されてもよい。ここで、第１のホール４３または第２のホール４４にファラデー結晶が充填される場合には、ファラデー素子４７は省略されてもよい。
【００６９】
さらに、ホールの形状は、第２の参考例でも、円柱であるとして説明したが、円柱に限定されず、４角柱、多角柱、楕円柱など、他の形状であってもよい。また、上記の機能は、互いに平行な複数の円柱からなる２次元フォトニック結晶で実現されるものとして説明したが、このような場合に限られず、ヤブロノバイトやウッドパイルと呼ばれる構造を有する３次元フォトニック結晶で実現されてもよい。さらに、入射側光ファイバ４１における第１のホール４３および出射側光ファイバ４２における第２のホール４４に代えて、入射側光ファイバ４１および出射側光ファイバ４２の端面へフォトニック結晶層を形成して用いてもよい。光ファイバの端面にフォトニック結晶を作製する方法については、例えば、図２を用いて、３次元の高屈折率微粒子２２１と低屈折率部分２２２とからなる周期構造を有するフォトニック結晶を作製する方法として前述した。
【００７０】
このように、光ファイバに対してホールを形成する同様の加工を行うだけで、偏光子と検光子とを形成することができ、偏光子と検光子として作用する光ファイバにファラデー素子を組み合わせることによって、光アイソレータを構成することができる。したがって、レンズで光アイソレータの導波路に結合する作業が無くなると同時に部品点数の低減もでき、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００７１】
（第３の参考例）
以下に、本発明の第３の参考例について図面を参照して説明する。図８は、本発明の第３の参考例に係る光デバイスの構成を示した側面概略図である。なお、図８において、光ファイバ５１は、光デバイスに対応する所定の区間だけを取り出して示されている。
【００７２】
図８に示すように、本光デバイスは、光ファイバ５１と、光ファイバの光軸５２に対して垂直方向に電界を発生させる一対の電極５９と、電極５９に所定の電圧を印加する信号源５０とで構成される。光ファイバ５１は、光を伝達するコア５３と、該コア５３を包むクラッド５４とからなる。また、光ファイバ５１には、第１の機能部５７と第２の機能部５８とからなる２つの機能部が形成されており、光デバイスとして機能する。この第１の機能部５７と第２の機能部５８とは、光ファイバ５１の光軸５２に沿って所定の間隔をあけて設けられている。
【００７３】
まず、この第１の機能部５７は、光ファイバ５１の光軸５２に沿った一定区間について、光軸５２に対して垂直方向に光ファイバ５１のコア５３とクラッド５４とを貫通するように形成された、互いに平行な複数のポッケルス結晶置換円柱５５で構成される。このポッケルス結晶置換円柱５５は、その長手方向に対して垂直な面において、それぞれが格子をなすように分布している。ところで、この複数のポッケルス結晶置換円柱５５は、円柱状のホールに対して、例えばゾルゲル法によって、ポッケルス結晶を充填して作製する。このポッケルス結晶は、一次電気光学効果を示す物質として知られており、例えば、ＬｉＮｂＯ3 結晶、ＬｉＴａＯ3 結晶、ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4 結晶、ＫＨ2ＰＯ4結晶等を用いることができる。
【００７４】
次に、第２の機能部５８は、光ファイバ５１の光軸５２に沿った一定区間について、光軸５２に対して垂直方向に光ファイバ５１のコア５３とクラッド５４とを貫通するように形成された、内部が空洞であって互いに平行な複数のホール５６によって構成される。この複数のホール５６も、その長手方向に対して垂直な面において、それぞれが格子をなすように分布しており、光ファイバ５のコア５３の屈折率と異なる屈折率を有する。
【００７５】
さらに、第１および第２の機能部５７および５８について詳細に説明する。光ファイバ５１のコア５３の屈折率とは異なる屈折率の円柱は、光ファイバ５１の光軸５２に対して垂直方向にドリル、レーザ、またはエッチングなどの方法によって形成できることは前述したとおりである。第１の機能部５７は、このようにして形成されたポッケルス結晶置換円柱で構成され、偏光子とポッケルス素子の機能を同時に持つ。さらに、第２の機能部５８は、複数のホール５６のみで構成され、偏光子（検光子）の機能を持たせるように、ホール５６の外径とホール５６の分布状態とを予め計算し、第１の機能部５７におけるポッケルス結晶置換円柱５５に対して光軸５２に対して垂直な平面に沿って垂直または平行に形成されたホール５６を有する。ホールの配置については、図４の説明において前述したような周期構造を持って分布していればよい。
【００７６】
さらに、ポッケルス結晶置換円柱５５がλ／４板としても作用するように、信号源５０により電極５９に印加される電界の大きさを制御して、ポッケルス結晶置換円柱５５の屈折率を変化させる。また、信号源５０は、電極５９に印加する電界を周期的に変化させることができる。すると、ポッケルス結晶置換円柱５５の屈折率が変化するので、第１の機能部５７を透過する光信号を変化させることができる。
【００７７】
このように、光ファイバ５１の加工だけで、偏光子とポッケルス素子とλ／４板と検光子を形成することができるので、光ファイバ５１は光変調器として作用する。したがって、レンズで光変調器の導波路に結合する作業が無くなると同時に部品点数の低減もでき、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００７８】
なお、前述の説明において、円柱状のホールはクラッド５４を含めて貫通するように形成されたが、図６の場合と同様に、コア５３の部分のみにホールを形成してもよい。また、ホールの形状は、円柱であるとして説明したが、円柱に限定されず、４角柱、多角柱、楕円柱など、他の形状であってもよい。また、上記の機能は、互いに平行な複数の円柱からなる２次元フォトニック結晶で実現されるものとして説明したが、このような場合に限られず、ヤブロノバイトやウッドパイルと呼ばれる構造を有する３次元フォトニック結晶で実現されてもよい。
【００７９】
（第４の参考例）
以下、本発明の第４の参考例について図面を参照して説明する。図９は、本発明の第４の参考例に係る光デバイスを示した側面概略図である。なお、図９において、光ファイバ６１は、光デバイスに対応する所定の区間だけを取り出して示されている。
【００８０】
図９に示すように、本光デバイスは、光ファイバ６１と、光ファイバ６１の光軸６２に対して垂直方向に電界を発生させる電極６３と、電極６３に電界を印加する信号源６０とで構成される。光ファイバ６１は、光を伝達するコア８３と、該コア８３を包むクラッド８４とからなる。また、光ファイバ６１には、第１の機能部６７と第２の機能部６８と第３の機能部６９とからなる３つの機能部が形成されており、光デバイスとして機能する。この第１ないし第３の機能部６７〜６９は、光ファイバ６１の光軸６２に沿って所定の間隔をあけて設けられている。
【００８１】
ここで本参考例における第１の機能部６７は、第３の参考例における第１の機能部５７と同様に、光ファイバ６１の光軸６２に沿った一定区間について、光軸６２に対して垂直方向に光ファイバ６１のコア８３とクラッド８４とを貫通するように形成された、互いに平行な複数のポッケルス結晶置換円柱６４で構成される。
【００８２】
また、本参考例における第２および第３の機能部６８および６９は、第３の参考例における第２の機能部５８と同様に、光ファイバ６１の光軸６２に沿った一定区間について、光軸６２に対して垂直方向に光ファイバ６１のコア８３とクラッド８４とを貫通するように形成された、内部が空洞であって互いに平行な複数の第１および第２のホール６５および６６によって構成される。この複数の第１および第２のホール６５および６６は、その長手方向に対して垂直な面において、それぞれが格子をなすように分布しており、光ファイバ６１のコア８３の屈折率と異なる屈折率を有する。また、第１および第２のホール６５および６６は、第１の機能部６７におけるポッケルス結晶置換円柱６４に対して、光軸６２に垂直な平面に沿って垂直または平行に設けられる。
【００８３】
さらに、第１ないし第３の機能部６７〜６９について詳細に説明する。光ファイバ６１のコア８３の屈折率とは異なる屈折率の円柱は、光ファイバ６１の光軸６２に対して垂直方向にドリル、レーザ、またはエッチングなどの方法によって形成できることは前述したとおりである。第１の機能部６７は、このようにして形成されたポッケルス結晶置換円柱６４で構成され、偏光子とポッケルス素子の機能を同時に持つ。さらに、第２の機能部６８は、複数の第１のホール６５のみで構成され、λ／４板の機能を持たせるように、第１のホール６５の外径と第１のホール６５の分布状態とを予め計算し、第１の機能部６７におけるポッケルス結晶置換円柱６４に対して垂直または平行に形成された第１のホール６５を有する。ホールの配置については、図４において前述したように周期的に分布していればよい。また、第３の機能部６９も、第２の機能部６８と同様に、偏光子（検光子）の機能を持たせるように、第１の機能部６７におけるポッケルス結晶置換円柱６４に対して垂直または平行に形成された第２のホール６６を有する。
【００８４】
さらに、信号源５０は、電極５９に印加する電界を周期的に変化させて、ポッケルス結晶置換円柱５５の屈折率を変化させることにより、第１の機能部６７を透過する光信号を変化させることができる。
【００８５】
このように、光ファイバ６１の加工だけで、偏光子とポッケルス素子とλ／４板と検光子を形成することができるので、光ファイバ６１は光変調器として作用する。したがって、レンズで光変調器の導波路に結合する作業が無くなると同時に部品点数の低減もでき、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００８６】
なお、前述の説明において、円柱状のホールはクラッド８４を含めて貫通するように形成されたが、図６の場合と同様に、コア８３の部分のみにホールを形成してもよい。また、ホールの形状は、円柱であるとして説明したが、円柱に限定されず、４角柱、多角柱、楕円柱など、他の形状であってもよい。また、上記の機能は、互いに平行な複数の円柱からなる２次元フォトニック結晶で実現されるものとして説明したが、このような場合に限られず、ヤブロノバイトやウッドパイルと呼ばれる構造を有する３次元フォトニック結晶で実現されてもよい。
【００８７】
（第５の参考例）
以下、本発明の第５の参考例について図面を参照して説明する。図１０は、本発明の第５の参考例に係る光デバイスの全体図であり、図１１は、図１０に示された機能部７８を拡大し、光ファイバ７１を斜め方向から見た概略的な透視図である。
【００８８】
図１１に示すように、本光デバイスは、光ファイバ７１に形成され、光ファイバ７１は、光を伝達するコア７５と、該コア７５を包むクラッド７６とからなる。また、光ファイバ７１には、機能部７８が形成されており、光デバイスとして機能する。
【００８９】
機能部７８は、光ファイバ７１の光軸７２に沿った一定区間について、光軸７２に対して垂直方向に光ファイバ７１のコア７５とクラッド７６とを貫通するように形成された、内部が空洞であって互いに平行な複数のホール７７によって構成される。この複数のホール７７は、その長手方向に対して垂直な面において、それぞれが格子をなすように分布しており、光ファイバ７１のコア７５の屈折率とは異なる屈折率を有する。当該ホール７７は、光ファイバ７１の光軸７２に対して垂直方向にドリル、レーザ、またはエッチングなどの方法によって形成できることは前述したとおりである。
【００９０】
このように、光ファイバの光軸７２に対して垂直方向にコア７５の屈折率と異なる屈折率を有する互いに平行な複数の円柱状のホールを一定の間隔で形成すると、光源波長について、円柱の屈折率および外径と、円柱の分布とを制御することにより、２種類の直線偏光（ＴＭ、ＴＥ）の分散特性に相違が生じる。その結果、進んでいる波長を遅らせ、遅れている波長を進めるような分散特性を機能部７８に持たせることができる。このように、光源波長の位相速度を速めたり、遅らせたりすることができると、光ファイバ固有の波長分散特性により広がった信号７９ａも機能部７８を通過した後には入射光７３のような急峻なパルス信号７９ｂに復元するような波長分散特性を有するように形成することができる。したがって、出射光７４は、入射光７３のような信号となるので、本光デバイスは、分散補償器として機能する。
【００９１】
このように、光ファイバ７１の加工だけで、光ファイバ７１は分散補償器として作用する。したがって、レンズで光変調器の導波路に結合する作業が無くなると同時に部品点数の低減もでき、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００９２】
なお、前述の説明において、円柱状のホールはクラッド７６を含めて貫通するように形成されたが、図６の場合と同様に、コア７５の部分のみにホールを形成してもよい。また、ホールの形状は、円柱であるとして説明したが、円柱に限定されず、４角柱、多角柱、楕円柱など、他の形状であってもよい。また、上記の機能は、互いに平行な複数の円柱からなる２次元フォトニック結晶で実現されるものとして説明したが、このような場合に限られず、ヤブロノバイトやウッドパイルと呼ばれる構造を有する３次元フォトニック結晶で実現されてもよい。ただし、光ファイバ７１が偏波面保存型の光ファイバである場合には、配列方向が問題となるので、３次元フォトニック結晶で実現するには好適ではない。
【００９３】
＜光ファイバへの具体的な実装形態＞
次に、以下の参考例において、光変調器等の光デバイスを光ファイバに実装する場合について具体的に説明する。以下の参考例においては、クラッドを部分的に除去して形成された平面を利用して、互いに平行な複数の柱状体を、コアを貫通して形成することを容易にしている。また、このクラッド除去面に電極を設けることができるので、機能部に一様で安定した電界を印加することができる。以下に、詳述する。
【００９４】
（第６の参考例）
以下、本発明の第６の参考例について図面を参照して説明する。図１２は、本発明の第６の参考例に係る光デバイスの全体を示した水平断面図である。図１３（ａ）は、図１２に示された一部を拡大した側断面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の光デバイスを図中の線Ｂ−Ｂ’の位置で光軸２に対して垂直に切り取った断面概略図である。
【００９５】
図１２および図１３に示すように、本光デバイスは、光ファイバ１と該光ファイバ１の周囲を覆うキャピラリ１２とからなる。光ファイバ１は、光を伝達するコア３と、該コア３を包むクラッド４からなる。また、この光ファイバ１は、第１の機能部７と第２の機能部８とからなる２つの機能部を有している。この第１の機能部７と第２の機能部８とは、光ファイバ１の光軸２２に沿って所定の間隔をおいて設けられている。これらの機能部を有することから、この光デバイスは、入射光１６に含まれる２種類の直線偏光（ＴＭ、ＴＥ）の各分散特性に相違を生じさせることにより、偏光子等として用いることができる。
【００９６】
ここで、本参考例に係る第１および第２の機能部７および８は、第３の参考例に係る第１および第２の機能部５７および５８と同様であり、本参考例に係る円柱体１９およびホール６は、第３の参考例に係るポッケルス結晶置換円柱５５およびホール５６と同様に形成され、分布しているので、これらについての説明は省略する。ただし、円柱体１９およびホール６は、互いに平行になるよう配置される。
【００９７】
ここで、光ファイバ１は、第１および第２の機能部７および８を形成するために、所定の区間においてクラッド削除部分１８が除去されており、クラッド削除部分１８は、コア３にほぼ接する位置まで、光ファイバ１の両側から除去されている。その結果、コア３を挟んで互いに平行であって、側断面が長方形になるような平行境界面対２３が形成されている。したがって、図１３（ｂ）に示されるように、光ファイバ１は所定の区間において、削除されなかったクラッド残留部分２１を図中の上下に残して、その左右を削られた形状を呈しており、平行境界面対２３が外部に露出することになる。このように作製すれば、円柱体１９およびホール６を容易に形成することができる。
【００９８】
さらに、第１の機能部７を構成するポッケルス結晶からなる複数の円柱体１９に電界を印加する一対の電極９は、上述したような平行境界面対２３上に設けられている。この電極９は、光ファイバ１の側方に設けられており、印加される電界方向は複数の円柱体１９に平行となっている。このように、平行境界面対２３上に電極９を配置することにより、円柱体１９に対して容易かつ正確に電界を印加することができる。また、この電極９に電圧を印加する信号源１０は、キャピラリ１２の外部に設置されている。なお、電極９の一方は、アース１１に接続されている。
【００９９】
次に、光ファイバ１の周囲を覆うキャピラリ１２は、接続しようとする他の光ファイバ１３のフェルール１４とほぼ同等の外径を有している。これによって、この光デバイスを他の光ファイバ１３と接続しようとする場合に、キャピラリ１２を他の光ファイバのフェルールと割スリーブ１５で押えて、光ファイバ間の光学系結合と同様にして光軸合わせができるので、光学系の結合を容易に行うことができる。
【０１００】
（第７の参考例）
以下、本発明の第７の参考例について図面を参照して説明する。図１４（ａ）は、第７の参考例に係る光デバイスを示した側面概略図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の光デバイスを図中の線Ｂ−Ｂ’の位置で光軸２に対して垂直に切り取った断面概略図である。
【０１０１】
図１４に示すように、本光デバイスは、図１３に示す第６の参考例に係る光デバイスとほぼ同様の構成であるが、平行電極２４の設置位置および形状が第６の参考例に係る電極９と異なる。本参考例に係る平行電極２４は、第１の機能部７を構成するポッケルス結晶からなる複数の円柱体１９の長手方向に対して垂直でかつ光軸２２に対しても垂直に電界を印加するように、光ファイバ１の光軸２２に互いに平行であって、かつ、円柱体１９の長手方向に対して垂直に平行電極２４が設けられることを特徴とする。すなわち、図１４（ａ）に示すように、円柱体１９の長手方向に対して垂直な面上において、複数の円柱体１９の上下に一対の平行電極２４が設けられている点で電極９の場合とは相違する。なお、円柱体１９の長手方向に対して垂直な面とは、図１４（ｂ）に示すように、クラッド削除部分１８が除去された結果として形成された、コア３を挟んで互いに平行であって、側断面が長方形になるような平行境界面対２３である。もっとも、一対の平行電極２４は、同一平面上に設けられることから、かならずしも図１４（ｂ）に示すように、光ファイバ１の左右からクラッド削除部分１８を除去して２つの面（平行境界面対２３）を形成する必要はない。したがって、平行電極２４を配置するためのいずれか一方の平面のみが形成されるように、クラッド削除部分１８を除去してもよい。以上のように配置された平行電極２４によってポッケルス結晶からなる複数の円柱体１９で構成される第１の機能部７の光変調機能を調整することができる。
【０１０２】
なお、この平行電極２４に電圧を印加する信号源１０は、キャピラリ１２の外部に設置され、平行電極２４のもう一方は、アース１１に接続されている点は、第６の参考例に係る光デバイスと同様であるので、同様な構成部分については説明を省略する。
【０１０３】
（第８の参考例）
以下、本発明の第８の参考例について図面を参照して説明する。図１５（ａ）は、第８の参考例に係る光デバイスを示した側面概略図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の光デバイスを図中の線Ｂ−Ｂ’の位置で光軸２に対して垂直に切り取った断面概略図である。
【０１０４】
図１５に示すように、本光デバイスは、図１３に示す第６の参考例に係る光デバイスとほぼ同様の構成であるが、縦列電極２５の設置位置および形状が第６の参考例に係る電極９と異なる。本参考例に係る縦列電極２５は、第１の機能部７を構成するポッケルス結晶からなる複数の円柱体１９の長手方向に対して垂直でかつ光軸２２に対して平行に電界を印加するように、光ファイバ１の光軸２２に平行であって、かつ、円柱体１９の長手方向に対して垂直に縦列電極２５が設けられたことを特徴とする。すなわち、図１５（ａ）に示すように、円柱体１９の長手方向に対して垂直な面上において、複数の円柱体１９の左右に一対の縦列電極２５が設けられている点で電極９の場合とは相違する。なお、円柱体１９の長手方向に対して垂直な面とは、前述したように図１５（ｂ）に示す平行境界面対２３である。もっとも、一対の縦列電極２５は、同一平面上に設けられることから、かならずしも図１５（ｂ）に示すように、光ファイバ１の左右からクラッド削除部分１８を除去して２つの面（平行境界面対２３）を形成する必要はない。したがって、縦列電極２５を配置するためのいずれか一方の平面のみが形成されるように、クラッド削除部分１８を除去してもよい。以上のように配置された縦列電極２５によってポッケルス結晶からなる複数の円柱体１９で構成される第１の機能部７の光変調機能を調整することができる。
【０１０５】
なお、この縦列電極２５に電圧を印加する信号源１０は、キャピラリ１２の外部に設置され、縦列電極２５のもう一方は、アース１１に接続されている点は、第６の参考例に係る光デバイスと同様であるので、同様な構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
（第９の参考例）
以下、本発明の第９の参考例について図面を参照して説明する。図１６（ａ）は、第９の参考例に係る光デバイスを示した側面概略図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の光デバイスを図中の線Ｂ−Ｂ’の位置で光軸２に対して垂直に切り取った断面概略図である。
【０１０７】
図１６に示すように、本光デバイスは、図１３に示す第６の参考例に係る光デバイスとほぼ同様の構成であるが、クラッド４がさらに削除され、対面電極２６の設置位置が第６の参考例に係る電極９と異なる。
【０１０８】
まず、図１６（ｂ）に示すように、光ファイバ１は、第１および第２の機能部７および８を形成し、対面電極２６を設置するために、所定の区間においてクラッド削除部分１８が除去されており、クラッド削除部分１８は、コア３にほぼ接する位置まで、光ファイバ１の上下および左右から除去されている。その結果、コア３を挟んで互いに平行であって、側断面が長方形になるような第１の平行境界面対３１がコア３の左右に形成され、第２の平行境界面対３２がコア３の上下に形成される。したがって、図１６（ａ）に示されるように、光ファイバ１は所定の区間において、削除されなかったクラッド残留部分２１がコア３を包むように残って、光軸２２を中心軸とする四角柱の形状を呈しており、第１および第２の平行境界面対３１および３２が外部に露出することになる。このように作製すれば、円柱体１９およびホール６を容易に形成することができるとともに、第６の参考例の場合とは異なる平面に対面電極２６を設置することができる。
【０１０９】
次に、対面電極２６は、第１の機能部７を構成するポッケルス結晶からなる複数の円柱体１９の長手方向に対して垂直でかつ光軸２２に対しても垂直に電界を印加するように、光ファイバ１の光軸２２に互いに平行であって、かつ、円柱体１９の長手方向に対しても平行に対面電極２６が設けられることを特徴とする。すなわち、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、円柱体１９の長手方向に対して平行であってかつ光軸２２に対しても平行な面、すなわち第２の平行境界面対３２上において、複数の円柱体１９の上下に一対の対面電極２６が設けられている点で電極９の場合とは相違する。このように配置された対面電極２６によってポッケルス結晶からなる複数の円柱体１９で構成される第１の機能部７の光変調機能を調整することができる。
【０１１０】
なお、この対面電極２６に電圧を印加する信号源１０は、キャピラリ１２の外部に設置され、対面電極２６のもう一方は、アース１１に接続されている点は、第６の参考例に係る光デバイスと同様であるので、同様な構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１１】
（第１０の参考例）
以下、本発明の第１０の参考例について図面を参照して説明する。図１７（ａ）は、第１０の参考例に係る光デバイスを示した側面概略図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の光デバイスを図中の線Ｂ−Ｂ’の位置で光軸２に対して垂直に切り取った断面概略図である。
【０１１２】
図１７（ａ）に示すように、本光デバイスは、図１６に示す第９の参考例に係る光デバイスとほぼ同様の構成であるが、ホール６の長手方向が第６の参考例の場合とは異なる。すなわち、本参考例に係る光デバイスは、光ファイバ１に設けられた第１の機能部７を構成する複数の円柱体１９の長手方向と第２の機能部８を構成する複数のホール６の長手方向とが互いに垂直であることを特徴とする。すなわち、本参考例に係る光デバイスは、光ファイバ１に設けられた第１の機能部７を構成する複数の円柱体１９の長手方向と第２の機能部８を構成する複数のホール６の長手方向とが互いに垂直であることを特徴とする。具体的には、図１７（ｂ）に示すように、円柱体１９の長手方向は、図の水平方向に延びており、一方、ホール６の長手方向は、図の上下方向に延びている。
【０１１３】
以上のように第１および第２の機能部７および８を構成する円柱体１９およびホール６の長手方向を互いに垂直とすることによって、各機能部での光変調機能の作用を調整することができる。
【０１１４】
なお、以上は、機能部が２つある場合について説明したが、第４の参考例に係る光デバイスのように、機能部が３つある場合であっても、同様に適用することができる。
【０１１５】
（第１１の参考例）
本発明の第１１の参考例に係る光デバイスは、電界を印加する電極を、電界方向が第１の機能部を構成する柱状体の長手方向と角度θをなす面に設けることを特徴とする。このように柱状体の長手方向と電界方向とを一定の角θをなすようにすることで、第１の機能部の光変調機能を調整できる。
【０１１６】
この光デバイスは、図１８（ａ）に示す光ファイバ１の横断面において、第９または第１０の参考例に係る光デバイスと比較して、電界を印加する平行電極８７を、電界方向が第１の機能部７を構成する円柱体１９の長手方向と角度θをなすように設けている点で相違する。具体的には、所定の区間において、コア３を残してクラッド４をほぼ除去し、コア３に接しまたはほぼ接する位置に、円柱体１９の長手方向と角度θをなすように一対の平行電極８７を設けている。なお、図１８（ａ）に示すような平板な平行電極８７に代えて、本光デバイスは、図１８（ｂ）に示すようなコア３の曲面にほぼ沿って歪曲した曲面電極８８が用いられてもよい。曲面電極８８を用いる場合には、円柱体１９の長手方向と曲面中央における法線方向３５とが角度θをなすように設ける。
【０１１７】
（第１２の参考例）
本発明の第１２の参考例に係る光デバイスは、光ファイバの第１の機能部を、コアを貫通しているファラデー効果を有する結晶からなる複数の円柱体で構成していることを特徴とする。このように第１の機能部がファラデー効果を有する結晶からなる円柱体で構成されているので、磁界を印加することで第１の機能部のファラデー回転角を調整できる。従って、本光デバイスは、光アイソレータとして機能する。
【０１１８】
図１９は、本発明の第１２の参考例に係る光デバイスを示した水平断面図である。本光デバイスは、図１９に示すように、第６の参考例に係る光変調器と比較して、光ファイバ１の第１の機能部７を、コア３を貫通しているファラデー効果を有する結晶からなる複数の円柱体９１で構成している点で相違する。具体的には、第１の機能部７を構成する円柱体をポッケルス結晶ではなくファラデー効果を有する結晶で構成している。このファラデー効果を有する結晶としては、例えば、ガーネット結晶、希土類鉄ガーネット結晶（ＹＩＧ他）等を用いることができる。さらにこのファラデー効果を有する結晶に磁界９４を印加する磁石９５をキャピラリ１２の外面に（または外面を加工してはめ込むように）設けている。なお、磁石９５は希土類磁石等の永久磁石や、電磁石など、およそ光の偏光面のファラデー回転を飽和させるのに十分な強度の磁界を発生させるものであればどのようなものを用いてもよい。また、ファラデー回転角は磁界の方向によらないので、磁界９４を印加する方向を種々に選択することができる。
【０１１９】
＜光学式センサに関する参考例＞
次に、以下の参考例において、本発明に関する光電圧センサ、光電流センサ、光学式磁界センサなどの光学式センサの構成および動作について具体的に説明する。
【０１２０】
（第１３の参考例）
まず、本発明の第１３の参考例に係る光電圧センサについて説明する。
本参考例の光電圧センサは、図２０に示すように、センサ部と、発光部１１８と、受光部１１９とを備えており、センサ部は、光の入射側から順に同一光軸１０８上に配置された、偏光子１０１、λ／４板１０２、第１導電性反射膜１０６、電気光学結晶１０３、第２導電性反射膜１０７および検光子１０４で構成される。
【０１２１】
発光部１１８は、光源としてのＬＥＤ等の発光素子を含むＥ／Ｏ回路と、光ファイバ等を含む入力側光学系とから構成されている。光源から発射された光ビームは、入力側光学系を経てセンサ部に入射する。
【０１２２】
センサ部では、その光ビームの光路に上記の偏光子１０１、λ／４板１０２、第１導電性反射膜１０６、電気光学結晶１０３、第２導電性反射膜１０７および検光子１０４が順に配置されており、その光ビームは、これらの光学素子により被測定電圧Ｖｍで変調された後に出射される。本参考例では、電気光学結晶１０３として、Ｚ軸伝播ＬｉＮｂＯ3 結晶が使用されており、電気光学結晶１０３はそのＺ軸（Ｃ軸）を光軸１０８に合わせるように配置されている。また、第１導電性反射膜１０６および第２導電性反射膜１０７は、それらの反射面が光軸１０８に垂直となるように、かつ、第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７との間隔ｄｒがセンサ部への入射光１０９の波長の半分の整数倍となるように配置されている。なお、図２０に示す如く、Ｚ軸が光軸１０８に沿いＸ軸とＹ軸が光軸１０８に垂直な平面内の互いに垂直な２方向のそれぞれに沿うように座標系が設定されているものとする。このとき、Ｚ軸伝播ＬｉＮｂＯ3 結晶に対しＺ軸方向に電界を印加した場合すなわち縦型変調の場合の変調度に関係する電気光学定数はγ33とγ31であり、Ｚ軸伝播ＬｉＮｂＯ3 結晶１０３の設定方向がＸ軸方向の場合、偏光子１０１と検光子１０４の設定方向はＸ軸に対して±４５°であり、λ／４板１０２の設定方向はＸ軸方向またはＹ軸方向である。ここで、設定方向とは、電気光学結晶やλ／４板などに入射する光ビームに対する屈折率を示す楕円の主軸方向をいう。
【０１２３】
受光部１１９は、光ファイバ等を含む出力側光学系と、光信号を電気信号に変換する光電変換素子を含むＯ／Ｅ回路とから構成されている。センサ部から出射された光ビームは出力側光学系を経てＯ／Ｅ回路内の光電変換素子で受光されて電気信号に変換される。この電気信号は、ＬｉＮｂＯ3 結晶１０３を通過した後の光ビームの偏光状態に応じたものであって、その偏光状態は被測定電圧Ｖｍに応じて変化する。受光部１１９に接続される受光側信号処理回路（図示せず）では、この電気信号に基づき変調度を計算することで、被測定電圧の値が求められる。
【０１２４】
上記のように構成される光電圧センサの具体的な構造は、例えば後述する図２４または図３０に示すような構造となっている。これらの構造の詳細については、後で他の参考例として説明するので、ここでの詳しい説明を省略する。
【０１２５】
本参考例の光電圧センサでは、前述のように、センサ部における第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７との間隔ｄｒがセンサ部への入射光１０９の波長の半分の整数倍となるように設定されている。このように設定されると、第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７の間でエタロン共振器（「ファブリー・ペロ共振器」とも呼ばれる）が構成される。これにより、第１導電性反射膜１０６および第２導電性反射膜１０７に垂直な方向である光軸１０８の方向に伝播する光が支配的となり、図２０に示すように、ビーム角度分布１１５は急峻となる。すなわち、光学部品の公差や構造上のバラツキ等によって入射光１０９の中心方向や分布にばらつきがあっても、第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７によって構成されるエタロン共振器により、電気光学結晶１０３を通過する光は、その中心方向が反射面に垂直（光軸１０８に平行）で、分布も一定となる。さらに、このようなエタロン共振器によって、電気光学結晶１０３を通過する光の波長も一定となる。
【０１２６】
上記のように本参考例によれば、第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７によって構成されるエタロン共振器により、電気光学結晶１０３を通過する光の中心方向および分布が一定となる。すなわち、電気光学結晶１０３への入射光ビームおよび電気光学結晶１０３を通過した後の光ビームのビーム状態が安定する。その結果、光学部品の公差等によってセンサ部への入射光１０９のビーム状態にバラツキがあっても、本参考例の光電圧センサの出力である変調度は安定化する。なお、センサ部への入射光１０９の中心方向がばらつくと、電気光学結晶１０３に入射する光ビームの強度が変化するが、その分布は一定となるので、センサ部への入射光１０９の中心方向のバラツキは、受光部１１９における受光量のＡＣ成分とＤＣ成分との比として与えられる変調度のバラツキには実質的に影響しない。
【０１２７】
なお、上記のビーム角度分布１１５は、第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７の反射率に依存し、反射率が高いほどビーム角度分布１１５が小さくなるので、反射率は０．６以上であることが好ましい。このように、ビーム角度分布１１５が小さくなると、図３５に示したような複屈折による軸ずれ特性に対して一定の特性が得られることになる。
【０１２８】
本参考例では、Ｚ軸伝播ＬｉＮｂＯ3 結晶１０３に対しＺ軸方向すなわち光軸１０８の方向に電界が印加される縦型変調方式が採用されているが、これに代えて、Ｚ軸伝播ＬｉＮｂＯ3 結晶１０３に対しＸ軸方向に電界が印加される横型変調方式を採用してもよい。横型変調方式の光電圧センサの具体的構成としては、例えば後で説明されているような構成が挙げられる（図２５参照）。
【０１２９】
横型変調方式を採用した場合、光電圧センサの変調度に関係する電気光学定数はγ22で、Ｚ軸伝播ＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３の設定方向がＸ軸方向の場合、偏光子１０１と検光子１０４の設定方向はＸ軸方向かＹ軸方向であり、λ／４板１０２の設定方向はＸ軸に対して±４５°である。電気光学定数γ22の温度特性は小さいため、横型変調方式の場合、光電圧センサの出力（変調度）の温度による変化（以下「温度による出力変化」という）のうちＬｉＮｂＯ3 結晶１０３の温度特性による寄与分は、図２１において点線で示されているように、ほとんど無視できる程度である（図２１において縦軸は２５℃のときの光電圧センサの出力（変調度）を基準とする相対出力変化を表している）。しかし、λ／４板１０２の複屈折の温度特性により、横型変調方式の光電圧センサの出力である変調度は温度特性を持つことになる。ただし、上記のようにＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３を囲む領域内にエタロン共振器が構成されて光ビーム状態が安定化されるため、光学部品の公差等によってセンサ部への入射光１０９のビーム状態にバラツキがあっても、光電圧センサの出力の温度特性がばらつかずに安定化する。なお、このことから、横型変調方式を採用した場合には、温度センサとしての用途も可能である。
【０１３０】
本参考例のように縦型変調方式を採用した場合には、前述のように、光電圧センサの出力である変調度に関係する電気光学定数はγ33とγ31であり、Ｚ軸伝播ＬｉＮｂＯ3 結晶１０３の設定方向がＸ軸方向の場合に、偏光子１０１と検光子１０４の設定方向はＸ軸に対して±４５°であり、λ／４板１０２の設定方向はＸ軸方向またはＹ軸方向である。縦型変調方式の場合、電気光学定数γ33とγ31の温度特性により、光電圧センサにおける温度による出力変化のうちＬｉＮｂＯ3 結晶１０３の温度特性による寄与分は、図２１において点線で示されているようになる。すなわち、温度が上昇すると、ＬｉＮｂＯ3 結晶１０３の温度特性によって光電圧センサの出力が低下する。また、光電圧センサの温度による出力変化には、λ／４板１０２の複屈折の温度特性に起因する成分が存在する（以下、これを「λ／４板１０２の温度特性による出力変化」という）。ところで、λ／４板１０２のその入射光に対する屈折率を示す楕円（以下「屈折率楕円」という）は、温度が高くなるほど真円に近づく。一方、ＬｉＮｂＯ3 結晶１０３のその入射光に対する屈折率を示す楕円（屈折率楕円）は、温度が高くなるほど扁平な楕円になる。したがって、λ／４板１０２の屈折率楕円の進相軸方向とＬｉＮｂＯ3 結晶１０３の屈折率楕円の進相軸方向とを一致させれば、両者の温度特性に起因するセンサ出力の温度依存性が互いにキャンセルされ（図２１における点線と実線の直線参照）、その結果、温度による光電圧センサの出力変化が低減される。すなわち、ＬｉＮｂＯ3 結晶１０３の設定方向がＸ軸方向の場合、λ／４板１０２の設定方向もＸ軸方向となるように設定することにより、光電圧センサの出力の温度特性を改善することができる。
【０１３１】
（第１４の参考例）
次に、本発明の第１４の参考例に係る光電圧センサについて説明する。
本参考例の光電圧センサは、第１３の参考例と基本的に同様の構成すなわち図２０に示すような構成を有している。本参考例の光電圧センサにおける構成要素のうち第１３の参考例におけるものと同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。また、本参考例の光電圧センサの全体的な動作も、実質的に第１３の参考例と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１３２】
本参考例では、図２２に示すように、センサ部においてエタロン共振器を構成するための導電性反射膜が、反射膜と透明導電性膜とで構成される多層膜で実現されている。すなわち、上記第１３の参考例における第１導電性反射膜１０６が、本参考例では、第１透明導電性膜１２１と第１反射膜１２２とで構成される多層膜で実現される（この多層膜で実現される本参考例の第１導電性反射膜を参照符号１０６ｂで示すものとする）。また、上記第１３の参考例における第２導電性反射膜１０７が、本参考例では、第２透明導電性膜１２３と第２反射膜１２４とで構成される多層膜で実現される（この多層膜で実現される本参考例の第２導電性反射膜を参照符号１０７ｂで示すものとする）。したがって、本参考例では、第１反射膜１２２と第２反射膜１２４との間隔ｄｒ２がセンサ部への入射光１０９の波長の半分の整数倍となるように配置される。第１および第２透明導電性膜１２１および１２３としては、例えばＩＴＯ（ Indium-Tin-Oxide）膜などを使用することができる。
【０１３３】
なお、図２２は、第１導電性反射膜１０６ｂを構成する第１透明導電性膜１２１と第２導電性反射膜１０７ｂを構成する第２透明導電性膜１２３とが、共にＬｉＮｂＯ3 結晶（電気光学結晶）１０３の側に配置された例を示しているが、第１透明導電性膜１２１と第１反射膜１２２との順序、および、第２透明導電性膜１２３と第２反射膜１２４との順序は、任意である。ただし、上述のように、これらの順序に拘わらず、第１反射膜１２２と第２反射膜１２４との間隔がセンサ部への入射光１０９の波長の半分の整数倍となるように配置される。
【０１３４】
本参考例によれば、透明導電性膜と反射膜とからなる多層膜として実現される、第１導電性反射膜１０６ｂおよび第２導電性反射膜１０７ｂによって、第１３の参考例と同様にエタロン共振器が構成され、これにより、電気光学結晶１０３を通過する光の中心方向および分布が一定となる。その結果、光学部品の公差等によってセンサ部への入射光１０９のビーム状態にバラツキがあっても、本参考例の光電圧センサの出力である変調度は安定化する。さらに、本参考例によれば、第１導電性反射膜１０６ｂおよび第２導電性反射膜１０７ｂが透明導電性膜と反射膜とからなる多層膜として実現されるため、第１および第２導電性反射膜１０６ｂおよび１０７ｂを作製する際に、それらの導電率と反射率とを別個に制御することが可能となる。したがって、単層膜によって導電性反射膜を実現する場合に比べ、反射率の大きな導電性反射膜を容易に作成できるので、上記ビーム状態の安定化という効果をより高めることができる。
【０１３５】
（第１５の参考例）
次に、本発明の第１５の参考例に係る光電圧センサについて説明する。
本参考例の光電圧センサは、第１３の参考例と基本的に同様の構成すなわち図２０に示すような構成を有している。本参考例の光電圧センサにおける構成要素のうち第１３の参考例におけるものと同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。また、本参考例の光電圧センサの全体的な動作も実質的に第１３の参考例と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１３６】
本参考例では、センサ部において電気光学結晶１０３であるＬｉＮｂＯ3 結晶膜を挟むように配置される２つの導電性反射膜が、図２３に示すような多層膜で実現されている。すなわち、上記第１３の参考例における第１導電性反射膜１０６が、本参考例では、第１透明導電性膜１２１と反射膜として機能する第１多層膜１３３とで構成される（このように本参考例において第１透明導電性膜１２１と第１多層膜１３３とで構成される第１導電性反射膜を参照符号１０６ｃで示すものとする）。また、上記第１３の参考例における第２導電性反射膜１０７が、本参考例では、第２透明導電性膜１２３と反射膜として機能する第２多層膜１３４とで構成される（このように本参考例において第２透明導電性膜１２３と第２多層膜１３４とで構成される第２導電性反射膜を参照符号１０７ｃで示すものとする）。第１多層膜１３３および第２多層膜１３４は、共に、光軸１０８の方向に高屈折率層１３１と低屈折率層１３２という２種類の層が交互に積層された多層膜であって、屈折率が光軸１０８の方向に周期的に変化するという周期構造を有している。すなわち、第１多層膜１３３および第２多層膜１３４は１次元フォトニック結晶である。また本参考例では、第１透明導電性膜１２１は第１多層膜１３３とＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３との間に、第２透明導電性膜１２３は第２多層膜１３４とＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３との間に、それぞれ挟まれている。そして、第１多層膜１３３を構成する層のうち第１透明導電性膜１２１に接している層すなわちＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３に最も近い層（以下「第１近接層」という）と、第２多層膜１３４を構成する層のうち第２透明導電性膜１２３に接している層すなわちＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３に最も近い層（以下「第２近接層」という）とは、同種類の層である（すなわち同じ屈折率を有している）。図２３に示した例では、第１および第２近接層は、共に高屈折率層１３１である。なお、第１および第２透明導電性膜１２１および１２３としては、例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）膜などを使用することができる。また、高屈折率層１３１の材料としては、Ｔａ2Ｏ5や、ＴｉＯ2 、Ｇｅ、Ｓｉ等（例えば屈折率３．４〜３．６程度の材料）を使用することができ、低屈折率層１３２の材料としては、ＳｉＯ2 （屈折率１．４６程度）や空気（屈折率１）などを使用することができる。
【０１３７】
上記の第１導電性反射膜１０６ｃおよび第２導電性反射膜１０７ｃにおいて、１つの高屈折率層１３１の厚みと１つの低屈折率層１３２の厚みとの和がセンサ部への入射光１０９の波長の１／４となるように各層が形成されている。また、第１多層膜１３３と第２多層膜１３４とは、第１近接層と第２近接層との間隔、すなわち第１多層膜１３３の第１透明導電性膜１２１に接する面と第２多層膜１３４の第２透明導電性膜１２３に接する面との間隔ｄｒ３が、センサ部への入射光１０９の波長の半分の整数倍となるように配置されている。
【０１３８】
上記のように構成され配置された第１導電性反射膜１０６ｃおよび第２導電性反射膜１０７ｃは、入射光１０９に対していわゆるＰＢＧ(Photonic Band Gap )反射鏡として機能し、これらのＰＢＧ反射鏡で囲まれた空間内で強い共振が生じる。すなわち、第１３の参考例におけるエタロン共振器と同質のより強い効果が得られる。これにより、電気光学結晶１０３を通過する光の中心方向および分布が一定となり、その結果、光学部品の公差等によってセンサ部への入射光１０９のビーム状態にバラツキがあっても、本参考例の光電圧センサの出力である変調度は安定化する。
【０１３９】
ところで上記構成では、高屈折率層１３１の厚みと低屈折率層１３２の厚みとの和がセンサ部への入射光１０９の波長の１／４となるように第１導電性反射膜１０６ｃおよび第２導電性反射膜１０７ｃが形成されているが、上記効果を高めるうえで、高屈折率層１３１の厚みと低屈折率層１３２の厚みとを共にセンサ部への入射光１０９の波長の１／８とするのが好ましい。
【０１４０】
なお、ＰＢＧ反射鏡の応用については、既に複数の文献で紹介されており、例えば米国特許５，３６５，５４１号に開示されている。
【０１４１】
（第１６の参考例）
次に、本発明の第１６の参考例に係る光電圧センサについて説明する。
本参考例の光電圧センサは、第１３の参考例と同様の構成すなわち図２０に示すような構成を有している。本参考例の光電圧センサにおける構成要素のうち第１３の参考例におけるものと同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。また、本参考例の光電圧センサの全体的な動作も、実質的に第１３の参考例と同様であるので詳しい説明を省略する。
【０１４２】
図２４は、本参考例に係る光電圧センサの要部の具体的な構造を示す透視正面図である。この光電圧センサは、基板１４４を備えており、この光電圧センサのセンサ部を構成する偏光子１０１、λ／４板１０２、第１導電性反射膜１０６、電気光学結晶としてのＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３、第２導電性反射膜１０７および検光子１０４をそれぞれ密着させて所定の光軸１０８上に順に配置するように位置決めする部品ガイド１４３が、基板１４４の中央部に設けられている。この部品ガイド１４３は４つの縁から構成されていて、これら４つの縁のうち対向する２つの縁のそれぞれに垂直に接続された光ファイバガイド１４２ａおよび１４２ｂが更に基板１４４に設けられている。これらのうち光ファイバガイド１４２ａは、発光部１１８の入力側光学系を構成する光ファイバ２４６ａを部品ガイド１４３で位置決めされた偏光子１０１に光学的に結合させるように、光ファイバ２４６ａを案内する。光ファイバガイド１４２ｂは、受光部１１９の出力側光学系を構成する光ファイバ２４６ｂを部品ガイド１４３で位置決めされた検光子１０４に光学的に結合させるように、光ファイバ２４６ｂを案内する。また、基板１４４には１対の電極１４１が取り付けられており、その１対の電極１４１の一方は部品ガイド１４３によって位置決めされた第１導電性反射膜１０６に、他方は部品ガイド１４３によって位置決めされた第２導電性反射膜１０７に、それぞれリード線１４５によって電気的に接続されている。したがって、１対の電極１４１間に被測定電圧Ｖｍが印加されると、その電圧Ｖｍが電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 膜１０３にＺ軸方向（光軸１０８の方向）に印加される。
【０１４３】
また、本参考例では、第１３の参考例と同様、センサ部における第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７との間隔ｄｒが、センサ部への入射光１０９の波長の半分の整数倍となるように設定されている。これによって第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７の間でエタロン共振器が構成されるため、第１導電性反射膜１０６および第２導電性反射膜１０７に垂直な方向である光軸１０８の方向に伝播する光が支配的となり、ビーム角度分布１１５は急峻となる。その結果、光学部品の公差等によってセンサ部への入射光１０９のビーム状態にバラツキがあっても、本参考例の光電圧センサの出力である変調度は安定化するという効果が得られ、更に、センサ部を通過する光の指向性が向上するという効果が得られる。
【０１４４】
上記のように本参考例によれば、センサ部においてＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３を囲む領域にエタロン共振器が構成されることによって、センサ部を通過する光の指向性が向上してＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３への入射光ビームの軸ずれが抑えられる。また、センサ部を構成する各光学部品が板状または膜状となっていて、かつ部品ガイド１４３によりそれらの光学部品のそれぞれが密着した状態で位置決めされているため、センサ部における光路長が従来の構成（図３３参照）に比べて短縮化される（この光路長を例えば２〜３ｍｍ程度とすることができる）。本参考例では、このようにしてセンサ部を通過する光の指向性を高めるとともにセンサ部における光路長を短縮化した上で、光ファイバガイド１４２ａによって入力側光学系の光ファイバ２４６ａを直接に偏光子１０１に光学的に結合し、光ファイバガイド１４２ｂによって出力側光学系の光ファイバ２４６ｂを直接に検光子１０４に光学的に結合している。すなわち、本参考例では、センサ部における光の指向性の向上および光路長の短縮化により、レンズを使用することなく、偏光子１０１側での光ファイバ２４６ａの結合ロスと検光子１０４側での光ファイバ２４６ｂの結合ロスとを、実用上問題のない範囲に収めることができる。このようにして本参考例によれば、光学式のセンサとしての性能の低下を抑えつつ、レンズを不要として部品点数を削減することで、コストを低減することができる。
【０１４５】
（第１７の参考例）
次に、本発明の第１７の参考例に係る光電圧センサについて説明する。
本参考例の光電圧センサは、横型変調方式のセンサであって、電気光学結晶であるＺ軸伝播ＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３に対しＸ軸方向に電界が印加され（座標系については図２０参照）、この点で、縦型変調方式の光電圧センサである第１３の参考例や第１６の参考例などと相違する。本参考例では、このように、ＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３への電界の印加方向は、Ｚ軸方向（光軸１０８の方向）ではなくＸ軸方向であるので、センサ部において、第１導電性反射膜１０６に代えて第１反射膜１２２が、第２導電性反射膜１０７に代えて第２反射膜１２４がそれぞれ使用され（第１および第２反射膜１２２および１２４には導電性が要求されない）、ＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３に被測定電圧Ｖｍを印加するための１対の印加電極１５１がＸ軸方向に対向してＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３をＸ軸方向に挟むように配置される。また、本参考例のようにＺ軸伝播ＬｉＮｂＯ3結晶膜１０３に対しＸ軸方向に電界を印加した場合の変調度に関係する電気光学定数はγ22であり、偏光子１０１と検光子１０４の設定方向はＸ軸方向かＹ軸方向であり、λ／４板１０２の設定方向はＸ軸に対して±４５°である。
【０１４６】
上記以外の部分についての本参考例の基本的構成は、図２０に示す第１３の参考例の構成と同様であるので、本参考例の光電圧センサにおける構成要素のうち第１３の参考例におけるものと同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。また、本参考例の光電圧センサの全体的な動作も実質的に第１３の参考例と概ね同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１４７】
図２５は、本参考例に係る光電圧センサの要部の具体的な構造を示す透視正面図である。この光電圧センサは、第１６の参考例と同様に基板１４４を備えており、この光電圧センサのセンサ部を構成する偏光子１０１、λ／４板１０２、第１反射膜１２２、電気光学結晶としてのＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３、第２反射膜１２４および検光子１０４をそれぞれ密着させて所定の光軸１０８上に順に配置するように位置決めする部品ガイド１４３が、基板１４４の中央部に設けられている。また、第１６の参考例の場合と同様の構成の光ファイバガイド１４２ａおよび１４２ｂが基板１４４に設けられていて、光ファイバガイド１４２ａは、発光部１１８の入力側光学系を構成する光ファイバ２４６ａを部品ガイド１４３で位置決めされた偏光子１０１に光学的に結合させるように、光ファイバ２４６ａを案内する。光ファイバガイド１４２ｂは、受光部１１９の出力側光学系を構成する光ファイバ２４６ｂを部品ガイド１４３で位置決めされた検光子１０４に光学的に結合させるように、光ファイバ２４６ｂを案内する。また、基板１４４には１対の電極１５２が取り付けられており、その１対の電極１５２の一方および他方は、１対の印加電極１５１の一方および他方にそれぞれリード線によって接続されている。したがって、１対の印加電極１５１間に被測定電圧Ｖｍが印加されると、その電圧Ｖｍが電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 膜１０３にＸ軸方向に印加される。
【０１４８】
また、本参考例では、センサ部における第１反射膜１２２と第２反射膜１２４との間隔がセンサ部への入射光１０９の波長の半分の整数倍となるように設定されている。これによって第１３および第１６の参考例と同様、第１反射膜１２２と第２反射膜１２４の間でエタロン共振器が構成されるため、第１反射膜１２２および第２反射膜１２４に垂直な方向である光軸１０８の方向に伝播する光が支配的となり、ビーム角度分布１１５は急峻となる。その結果、光学部品の公差等によってセンサ部への入射光１０９のビーム状態にバラツキがあっても、本参考例の光電圧センサの出力である変調度は安定化するという効果に加えて、センサ部を通過する光の指向性が向上するという効果が得られる。
【０１４９】
上記のように本参考例によれば、第１６の参考例と同様、センサ部においてＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３を囲む領域にエタロン共振器が構成されることによって、センサ部を通過する光の指向性が向上してＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３への入射光ビームの軸ずれが抑えられる。また、センサ部を構成する各光学部品が板状または膜状となっていて部品ガイド１４３によりそれらの光学部品のそれぞれが密着した状態で位置決めされているため、センサ部における光路長が短縮化される（この光路長を例えば２〜３ｍｍ程度とすることができる）。すなわち本参考例においても、センサ部における光の指向性の向上および光路長の短縮化により、レンズを使用することなく、偏光子１０１側での光ファイバ２４６ａの結合ロスと検光子１０４側での光ファイバ２４６ｂの結合ロスとを、実用上問題のない範囲に収めることができる。したがって、第１６の参考例と同様、光学式センサとしての性能の低下を抑えつつ、レンズを不要として部品点数を削減することで、コスト低減が図られる。
【０１５０】
（第１８の参考例）
次に、本発明の第１８の参考例に係る光電圧センサについて説明する。
本参考例の光電圧センサは、第１３の参考例と基本的に同様の構成、すなわち図２０に示すような構成を有している。本参考例の光電圧センサにおける構成要素のうち第１３の参考例におけるものと同一の構成要素については、同一の参照符号を付すものとする。なお、本参考例の光電圧センサの全体的な動作は、実質的に第１３の参考例と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１５１】
図２６は、本参考例の光電圧センサの要部の具体的な構造を示す透視正面図である。この光電圧センサは、第１６の参考例と同様、基板１４４を備え、この光電圧センサのセンサ部を構成する光学部品を所定の光軸１０８上に配置するように位置決めするための部品ガイド１４３と、発光部１１８の入力側光学系を構成する光ファイバ（以下「入力側光ファイバ」という）１４８ａを部品ガイド１４３で位置決めされた所定の光学部品に光学的に結合させるための入力側光ファイバガイド１４２ａと、受光部１１９の出力側光学系を構成する光ファイバ（以下「出力側光ファイバ」という）１４８ｂを部品ガイド１４３で位置決めされた所定の光学部品に光学的に結合させるための出力側光ファイバガイド１４２ｂとが、基板１４４に設けられている。
【０１５２】
本参考例では、入力側光ファイバ１４８ａの一方の端面には、偏光子として機能するフォトニック結晶層（以下「フォトニック結晶偏光子」という）１７１が形成されており、出力側光ファイバ１４８ｂの一方の端面には、検光子として機能するフォトニック結晶層（以下「フォトニック結晶検光子」という）１７２が形成されている。また、本参考例における部品ガイド１４３は、第１６の参考例とは異なり、センサ部を構成する光学部品のうち、λ／４板１０２、第１導電性反射膜１０６、電気光学結晶としてのＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３および第２導電性反射膜１０７をそれぞれ密着させて位置決めするように構成されている。そして、入力側光ファイバガイド１４２ａは、入力側光ファイバ１４８ａの端面に形成されたフォトニック結晶偏光子１７１を部品ガイド１４３で位置決めされたλ／４板１０２に光学的に結合させるように、入力側光ファイバ１４８ａを案内する。出力側光ファイバガイド１４２ｂは、出力側光ファイバ１４８ｂの端面に形成されたフォトニック結晶検光子１７２を部品ガイド１４３で位置決めされた第２導電性反射膜１０７に光学的に結合させるように、出力側光ファイバ１４８ｂを案内する。本参考例の光電圧センサの具体的な構造のうち上記以外の点については第１６の参考例と同様であるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその説明を省略する。なお、フォトニック結晶偏光子１７１およびフォトニック結晶検光子１７２の形成については後述する。
【０１５３】
上記のような本参考例では、第１６の参考例と同様、センサ部における光の指向性の向上および光路長の短縮化によりレンズを不要とした構成となっており、更に、偏光子および検光子がフォトニック結晶層として光ファイバの端面に形成されている。このため、光電圧センサの部品点数が更に削減されて更にコスト低減が図られる。なお、偏光子および検光子をフォトニック結晶層として光ファイバの端面に形成することも、光路長の短縮化に寄与する。また、本参考例では、第１６の参考例と同様、センサ部においてＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３を囲む領域にエタロン共振器を構成して光ビームの指向性を高めているが、このようにして指向性を高めなくてもレンズを不要とするのに十分なほど光路長が短縮化されている場合には、エタロン共振器等を構成する必要はないので、第１および第２導電性反射膜１０６および１０７に代えて透明導電性膜を使用してもよい。
【０１５４】
（第１９の参考例）
次に、本発明の第１９の参考例に係る光電圧センサについて説明する。
本参考例の光電圧センサは、第１３の参考例と基本的に同様の構成すなわち図２０に示すような構成を有している。本参考例の光電圧センサにおける構成要素のうち第１３の参考例におけるものと同一の構成要素については、同一の参照符号を付するものとする。なお、本参考例の光電圧センサの全体的な動作は、実質的に第１３の参考例と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１５５】
図２７は、本参考例の光電圧センサの要部の具体的な構造を示す透視正面図である。この光電圧センサは、第１８の参考例と同様、基板１４４を備え、この光電圧センサのセンサ部を構成する光学部品を所定の光軸１０８上に配置するように位置決めするための部品ガイド１４３と、発光部１１８の入力側光学系を構成する入力側光ファイバ１４８ａを部品ガイド１４３で位置決めされた所定の光学部品に光学的に結合させるための入力側光ファイバガイド１４２ａと、受光部１１９の出力側光学系を構成する出力側光ファイバ１４８ｂを部品ガイド１４３で位置決めされた所定の光学部品に光学的に結合させるための出力側光ファイバガイド１４２ｂとが、基板１４４に設けられている。
【０１５６】
本参考例では、入力側光ファイバ１４８ａの一方の端面には、直線偏光子として機能するフォトニック結晶層であるフォトニック結晶偏光子１７１が形成され、更にその上に、λ／４板として機能するフォトニック結晶層であるフォトニック結晶λ／４板１８１が形成されている。すなわち、フォトニック結晶偏光子１７１とフォトニック結晶λ／４板１８１とが積層されることによって円偏光子として機能するフォトニック結晶の多層膜が、入力側光ファイバ１４８ａの一方の端面に形成されている。また、出力側光ファイバ１４８ｂの一方の端面には、検光子として機能するフォトニック結晶層であるフォトニック結晶検光子１７２が形成されている。
【０１５７】
本参考例における部品ガイド１４３は、第１８の参考例とは異なり、センサ部を構成する光学部品のうち、第１導電性反射膜１０６、電気光学結晶としてのＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３および第２導電性反射膜１０７をそれぞれ密着させて位置決めするように構成されている。また、入力側光ファイバガイド１４２ａは、入力側光ファイバ１４８ａの端面に形成されたフォトニック結晶λ／４板１８１を部品ガイド１４３で位置決めされた第１導電性反射膜１０６に光学的に結合させるように、入力側光ファイバ１４８ａを案内する。出力側光ファイバガイド１４２ｂは、出力側光ファイバ１４８ｂの端面に形成されたフォトニック結晶検光子１７２を部品ガイド１４３で位置決めされた第２導電性反射膜１０７に光学的に結合させるように、出力側光ファイバ１４８ｂを案内する。
【０１５８】
本参考例の光電圧センサの具体的な構造のうち上記以外の点については第１６の参考例と同様であるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその説明を省略する。なお、フォトニック結晶偏光子１７１、フォトニック結晶λ／４板１８１およびフォトニック結晶検光子１７２の形成については後述する。
【０１５９】
上記のように本参考例では、第１６の参考例と同様、センサ部における光の指向性の向上および光路長の短縮化によりレンズを不要とした構成となっていて、更に、入力側光ファイバ１４８ａの端面に直線偏光子およびλ／４板がフォトニック結晶層として形成され、出力側光ファイバ１４８ｂの端面には検光子がフォトニック結晶層として形成されている。このため、光電圧センサの部品点数が更に削減されて更にコスト低減が図られる。なお、偏光子、λ／４板および検光子をフォトニック結晶層として光ファイバの端面に形成することも、光路長の短縮化に寄与する。
【０１６０】
（第２０の参考例）
次に、本発明の第２０の参考例に係る光電圧センサについて説明する。
本参考例の光電圧センサは、第１３の参考例と基本的に同様の構成、すなわち図２０に示すような構成を有している。ただし、第１３の参考例における偏光子１０１およびλ／４板１０２は、本参考例では１つの円偏光子として実現されている。本参考例の光電圧センサにおける構成要素のうち第１３の参考例におけるものと同一の構成要素については、同一の参照符号を付するものとする。なお、本参考例の光電圧センサの全体的な動作は、実質的に第１３の参考例と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１６１】
図２８は、本参考例の光電圧センサの要部の具体的な構造を示す透視正面図である。この光電圧センサの要部は、図２７に示した第１９の参考例における要部の構造とほぼ同様の構造を有している。しかし、本参考例では、入力側光ファイバ１４８ａの一方の端面に円偏光子として機能するフォトニック結晶層（以下「フォトニック結晶円偏光子」という）１９１が単一層として形成されており、この点で、フォトニック結晶偏光子１７１とフォトニック結晶λ／４板１８１とが積層されることによって円偏光子が実現されている第１９の参考例と相違する。また、本参考例では、入力側光ファイバガイド１４２ａは、入力側光ファイバ１４８ａの端面に形成された上記のフォトニック結晶円偏光子１９１を部品ガイド１４３で位置決めされた第１導電性反射膜１０６に光学的に結合させるように、入力側光ファイバ１４８ａを案内する。本参考例における上記の点以外の構造は第１９の参考例における構造と同様であるので、本参考例の光電圧センサの要部の構造を構成する各部のうち第１９の参考例におけるものと同一の部分については、同一の参照符号を付して詳しい説明を省略する。なお、フォトニック結晶円偏光子１９１およびフォトニック結晶検光子１７２の形成については前述したとおりである（図１参照）。
【０１６２】
上記のように本参考例では、第１９の参考例と同様、センサ部における光の指向性の向上および光路長の短縮化によりレンズを不要とした構成となっていて、更に、入力側光ファイバ１４８ａの端面に円偏光子がフォトニック結晶層として形成され、出力側光ファイバ１４８ｂの端面に検光子がフォトニック結晶層として形成されている。このため、本参考例は、第１９の参考例と同様に、光電圧センサの部品点数が削減されてコスト低減が図られるという利点を有している。更に、本参考例では、第１９の参考例におけるフォトニック結晶偏光子１７１とフォトニック結晶λ／４板１８１とが、円偏光子として機能する単一のフォトニック結晶層であるフォトニック結晶円偏光子１９１として実現されるため、本参考例は、第１９の参考例よりもコスト面において有利である。
【０１６３】
（第２１の参考例）
次に、本発明の第２１の参考例に係る光学式磁界センサについて説明する。
本参考例の光学式磁界センサは、図２６に示した第１８の参考例に係る光電圧センサにおいて部品ガイド１４３によって位置決めされているλ／４板１０２、第１導電性反射膜１０６、ＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３および第２導電性反射膜１０７に代えて、磁気光学結晶膜２０１を備えている。この光学式磁界センサは、送電線や配電線等を流れる電流によって誘起される磁界を磁気光学結晶膜２０１にＸ軸方向（光軸方向）に印加してその磁界強度を測定するために使用される。したがって、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 結晶膜１０３に電界（電圧）を印加するための電極やリード線は不要である。本参考例の光学式磁界センサにおける上記以外の部分の構成については、第１８の参考例と概ね同様であるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付して詳しい説明を省略する。なお、このような光学式磁界センサによれば、送電線や配電線等を流れる電流によって誘起される磁界の強度を測定することにより、その電流の大きさを検知することができる。
【０１６４】
図２９は、本参考例の光学式磁界センサの要部の具体的な構造を示す透視正面図である。この光学式磁界センサは、基板１４４を備え、磁気光学結晶膜２０１を所定の光軸１０８上に配置するように位置決めするための部品ガイド１４３と、発光部の入力側光学系を構成する入力側光ファイバ１４８ａを部品ガイド１４３で位置決めされた磁気光学結晶膜２０１に光学的に結合させるための入力側光ファイバガイド１４２ａと、受光部１１９の出力側光学系を構成する出力側光ファイバ１４８ｂを部品ガイド１４３で位置決めされた磁気光学結晶膜２０１に光学的に結合させるための出力側光ファイバガイド１４２ｂとが、基板１４４に設けられている。
【０１６５】
本参考例では、第１８の参考例と同様、入力側光ファイバ１４８ａの一方の端面には、直線偏光子として機能するフォトニック結晶偏光子１７１が形成されており、出力側光ファイバ１４８ｂの一方の端面にはフォトニック結晶検光子１７２が形成されている。そして、入力側光ファイバガイド１４２ａは、入力側光ファイバ１４８ａの端面に形成されたフォトニック結晶偏光子１７１を部品ガイド１４３で位置決めされた磁気光学結晶膜２０１の一方の面に光学的に結合させるように、入力側光ファイバ１４８ａを案内する。出力側光ファイバガイド１４２ｂは、出力側光ファイバ１４８ｂの端面に形成されたフォトニック結晶検光子１７２を部品ガイド１４３で位置決めされた磁気光学結晶膜２０１の他方の面に光学的に結合させるように、出力側光ファイバ１４８ｂを案内する。上記のようにして磁気光学結晶膜２０１の２つの面に光学的にそれぞれ結合するフォトニック結晶偏光子１７１とフォトニック結晶検光子１７２は、それらの設定方向が４５度をなすように設定される。したがって、フォトニック結晶偏光子１７１を通過した後の直線偏光の偏光方向と、フォトニック結晶検光子１７２を通過した後の直線偏光の偏光方向とは、互いに４５度だけずれている。
【０１６６】
上記のように構成された光学式磁界センサにおいて、発光部の光源から出射された無偏光は、入力側光ファイバ１４８ａを通過して磁気光学結晶膜２０１に向う際に、入力側光ファイバ１４８ａの端面に形成されたフォトニック結晶偏光子１７１を通過する。フォトニック結晶偏光子１７１を通過した光は直線偏光となって磁気光学結晶膜２０１に入射する。この直線偏光が磁気光学結晶膜２０１を通過する際に、その偏光方向が、磁気光学結晶膜２０１に印加される磁界Ｈｍのうち磁気光学結晶膜２０１に垂直な方向の成分の強度に応じた角度だけ回転する。磁気光学結晶膜２０１を通過した直線偏光は、出力側光ファイバ１４８ｂの端面に形成されたフォトニック結晶検光子１７２を経て、出力側光ファイバ１４８ｂによって受光部内の光電変換素子へ伝送され、そこで受光されて電気信号に変換される。フォトニック結晶検光子１７２を通過した後の直線偏光の光量は、磁気光学結晶膜２０１における偏光方向の回転角度に応じて変化するため、受光部内の光電変換素子から出力される電気信号に基づき、磁気光学結晶膜２０１に印加された磁界Ｈｍの強度を求めることができる。
【０１６７】
上記のような本参考例によれば、偏光子および検光子がフォトニック結晶層として光ファイバの端面に形成されているため、部品点数が削減されるとともに、発光部における光源からの光が入力側光ファイバ１４８ａを出射してから偏光子１７１、磁気光学結晶膜２０１および検光子１７２を経て出力側光ファイバ１４８ｂの端面に到達するまでの光路長が短縮化される。本参考例はこの光路長の短縮化によってレンズを使用しない構成となっており、これによりまた部品点数が削減される。本参考例によれば、このような部品点数の削減によってコストの低減が図られる。
【０１６８】
（第２２の参考例）
次に、本発明の第２２の参考例に係る光電圧センサについて説明する。
本参考例の光電圧センサは、縦型変調方式の光電圧センサであって第１３の参考例と基本的に同様の構成を有している（図２０参照）。一方、具体的な構造の点では、この光電圧センサは図３３に示した従来の構造に類似し、偏光子および検光子として直角ＰＢＳ(Polarization Beam Splitter)が使用されている。
【０１６９】
図３０は、本参考例に係る光電圧センサの具体的な構造を示す透視正面図である。この光電圧センサは、センサ部と、発光部と、受光部と、発光側および受光側信号処理回路（図示せず）とを備えている。センサ部は、光の入射側から順に同一光軸上に配置された、偏光子としての直角ＰＢＳ２４１、λ／４板２４２、第１導電性反射膜１０６、電気光学結晶２４３、第２導電性反射膜１０７、および検光子としての直角ＰＢＳ２４４で構成される。また、発光部は、光源としての発光素子を含むＥ／Ｏ回路と、同一光軸上に配置された光ファイバ２４６ａ、フェルール２４８ａ、０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズ２４７ａ、およびホルダ２４５ａからなる入力側光学系とで構成されており、その入力側光学系における各光学部品は互いに接する光軸面が接着剤により接着されている。受光部は、同一光軸上に配置された光ファイバ２４６ｂ、フェルール２４８ｂ、０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズ２４７ｂおよびホルダ２４５ｂからなる出力側光学系と、その出力側光学系から出射される光信号を電気信号に変換する変換素子を含むＯ／Ｅ回路とで構成されており、出力側光学系における各光学部品も互いに接する光軸面で接着剤により接着されている。
【０１７０】
上記光電圧センサのセンサ部において同一光軸上に配置された上記各光学部品、すなわち偏光子２４１、λ／４板２４２、第１導電性反射膜１０６、電気光学結晶２４３、第２導電性反射膜１０７、および検光子２４４は、互いに接する光軸面が全て接着剤で接着されている。また、第１導電性反射膜１０６は１対の電極端子２４９の一方に接続され、第２導電性反射膜１０７は１対の電極端子２４９の他方に接続されている。上記光電圧センサの被測定電圧Ｖｍは、この１対の電極端子２４９の間に印加される。
【０１７１】
発光側および受光側信号処理回路は、それぞれ発光部および受光部によってセンサ部と接続されている。センサ部の偏光子２４１の入力側光軸面は発光部のＧＲＩＮレンズ２４７ａの光軸面と、センサ部の検光子２４４の出力側光軸面は受光部のＧＲＩＮレンズ２４７ｂの光軸面と、それぞれ接着剤により固定される。そして、接着固定されたセンサ部、発光部における入力側光学系、および受光部における出力側光学系は、ケース（図示せず）に機構的に固定される。なお、上記光電圧センサにおける各光学部品のための接着剤としては、エポキシ系あるいはウレタン系等の樹脂が使用される。また、上記光電圧センサにおいて、電気光学結晶２４３としては、Ｂｉ12ＳｉＯ20（ＢＳＯ）や、ＫＨ2ＰＯ4（ＫＤＰ）、自然複屈折を有するＬｉＮｂＯ3 およびＬｉＴａＯ3 等が使用される。
【０１７２】
ところで上記構成では、発光部および受光部における各光学部品や、センサ部を構成する各光学部品は、互いに接する光軸面で接着剤により接合されており、発光部とセンサ部、および、受光部とセンサ部も、それぞれ互いに接する光軸面で接着剤により接合されている。しかし、センサ部を構成する各光学部品は、接着剤を用いずに、それぞれの接合面間に働く摩擦力で保持される構成とするのが好ましい。すなわち、偏光子２４１である直角ＰＢＳの出射側光軸面とλ／４板２４２の入射側光軸面、λ／４板２４２の出射側光軸面と第１導電性反射膜１０６の入射側光軸面、第１導電性反射膜１０６の出射側光軸面と電気光学結晶２４３の入射側光軸面、電気光学結晶２４３の出射側光軸面と第２導電性反射膜１０７の入射側光軸面、および、第２導電性反射膜１０７の出射側光軸面と検光子２４４である直角ＰＢＳの入射側光軸面の５カ所の無接着接合面を介して、λ／４波長板２４２と第１導電性反射膜１０６と電気光学結晶２４３と第２導電性反射膜１０７とが適当な力で挟み込まれている。これら５カ所の無接着接合面に発生する摩擦力で、λ／４波長板２４２と第１導電性反射膜１０６と電気光学結晶２４３と第２導電性反射膜１０７とが、入力側光学系に接着された偏光子２４１と出力側光学系に接着された検光子２４４との間に、固定且つ保持されている。このような構成によれば、電気光学結晶２４３に加わる応力の緩和により電気光学結晶の温度特性が改善される（特開平９−１４５７４５号公報参照）。
【０１７３】
また、本参考例のセンサ部において、第１３の参考例と同様、第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７との間隔がセンサ部への入射光の波長の半分の整数倍となるように、センサ部を構成する各光学部品の厚みなどが設定されている。これにより、第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７によって電気光学結晶２４３を囲む領域内に、エタロン共振器が構成される。
【０１７４】
上記のような本参考例によれば、第１導電性反射膜１０６と第２導電性反射膜１０７によって電気光学結晶２４３を囲む領域内にエタロン共振器が構成されて光ビーム状態が安定化されるため、光学部品の公差等によってセンサ部への入射光のビーム状態にバラツキがあっても、光電圧センサの出力の温度特性はばらつかずに安定化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォトニック結晶円偏光子の構造を示す斜視図である。
【図２】偏光子、検光子、円偏光子等として機能するフォトニック結晶の作製方法を示す図である。
【図３】偏光子、検光子、円偏光子等として機能するフォトニック結晶の他の作製方法を示す図である。
【図４】光ファイバのコアに円柱状のホールを正方分布させた場合のフォトニックバンドを示す図である。
【図５】本発明の第１の参考例に係る光デバイスの構成を示した概略図である。
【図６】本発明の第１の参考例に係る光デバイスの別例に係る部分的な構成概要図である。
【図７】本発明の第２の参考例に係る光デバイスの構成を示した概略図である。
【図８】本発明の第３の参考例に係る光デバイスの構成を示した側面概略図である。
【図９】本発明の第４の参考例に係る光デバイスの構成を示した側面概略図である。
【図１０】本発明の第５の参考例に係る光デバイスの全体図である。
【図１１】図１０に示された機能部７８を拡大し、光ファイバ７１を斜め方向から見た概略的な透視図である。
【図１２】本発明の第６の参考例に係る光デバイスの全体を示した水平断面図である。
【図１３】本発明の第６の参考例に係る光デバイスの構成を示した概略図である。
【図１４】本発明の第７の参考例に係る光デバイスの構成を示した概略図である。
【図１５】本発明の第８の参考例に係る光デバイスの構成を示した概略図である。
【図１６】本発明の第９の参考例に係る光デバイスの構成を示した概略図である。
【図１７】本発明の第１０の参考例に係る光デバイスの構成を示した概略図である。
【図１８】本発明の第１１の参考例に係る光デバイスにおいて、電極の配置例を示した断面概略図である。
【図１９】本発明の第１２の参考例に係る光デバイスを示した水平断面図である。
【図２０】本発明の第１３の参考例に係る光電圧センサの構成を示す模式図である。
【図２１】水晶製λ／４板の温度特性による光電圧センサの出力変化、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 の温度特性による縦型変調方式の光電圧センサの出力変化、および、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 の温度特性による横型変調方式の光電圧センサの出力変化を示す温度特性図である。
【図２２】本発明の第１４の参考例に係る光電圧センサにおける導電性反射膜を示す図である。
【図２３】本発明の第１５の参考例に係る光電圧センサにおいて低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されている多層膜で構成される導電性反射膜を示す図である。
【図２４】本発明の第１６の参考例に係る光電圧センサの要部構造を示す透視正面図である。
【図２５】本発明の第１７の参考例に係る光電圧センサの要部構造を示す透視正面図である。
【図２６】本発明の第１８の参考例に係る光電圧センサの要部構造を示す透視正面図である。
【図２７】本発明の第１９の参考例に係る光電圧センサの要部構造を示す透視正面図である。
【図２８】本発明の第２０の参考例に係る光電圧センサの要部構造を示す透視正面図である。
【図２９】本発明の第２１の参考例に係る光学式磁界センサの要部構造を示す透視正面図である。
【図３０】本発明の第２２の参考例に係る光電圧センサの構成を示す透視正面図である。
【図３１】従来の光デバイスである光アイソレータの構造を示す概略図である。
【図３２】従来のマッハ・ツェンダ型変調器の構造を示す概略図である。
【図３３】従来の光電圧センサの構成を示す透視正面図である。
【図３４】光電圧センサの動作原理を説明するための図である。
【図３５】従来の光電圧センサにおける出力と電気光学結晶への入射光の軸ずれ角度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
θ  円柱体と電極面法線のなす角度
ｋ  ビーム方向
ｄｒ  第１導電性反射膜と第２導電性反射膜との間隔
Ｖｍ  印加電圧（被測定電圧）
Ｈｍ  印加磁界（被測定磁界）
１  光ファイバ
２  光軸
３  コア
４  クラッド
５  ファラデー結晶置換円柱
６  ホール
７  第１の機能部
８  第２の機能部
９  電極
１０  信号源
１１  アース
１２  キャピラリ
１３  光ファイバ
１４  フェルール
１５  割スリーブ
１６  入射光
１７  出射光
１８  クラッド削除部分
１９  円柱体
２０  磁界
２１  クラッド残留部分
２２  光軸
２３  平行境界面対
２４  平行電極
２５  縦列電極
２６  対面電極
３１  第１の平行境界面対
３２  第２の平行境界面対
３５  法線方向
４０  磁界
４１  入射側光ファイバ
４２  出射側光ファイバ
４３  第１のホール
４４  第２のホール
４５  コア
４６  クラッド
４７  ファラデー素子
４８  ガイド
４９  光軸
５０  信号源
５１  光ファイバ
５２  光軸
５５  ポッケルス結晶置換円柱
５６  ホール
５７  第１の機能部
５８  第２の機能部
５９  電極
６０  信号源
６１  光ファイバ
６２  光軸
６３  電極
６４  ポッケルス結晶充填円柱
６５  第１のホール
６６  第２のホール
６７  第１の機能部
６８  第２の機能部
６９  第３の機能部
７１  光ファイバ
７２  光軸
７３  入射光
７４  出射光
７５  コア
７６  クラッド
７７  ホール
７８  機能部
８３  コア
８４  クラッド
８７  平行電極
８８  曲面電極
９１  円柱体
９４  磁界
９５  磁石
１０１  偏光子
１０２  λ／４板
１０３  ＬｉＮｂＯ3 結晶膜（電気光学結晶）
１０４  検光子
１０６  第１導電性反射膜
１０７  第２導電性反射膜
１０８  光軸
１０９  入射光
１１０  出射光
１１５  ビーム角度分布
１１８  発光部
１１９  受光部
１２１  第１透明導電性膜
１２２  第１反射膜
１２３  第２透明導電性膜
１２４  第２反射膜
１３１  高屈折率層
１３２  低屈折率層
１３３  第１多層膜
１３４  第２多層膜
１４１  電極（縦型変調の場合の電極）
１４２ａ  入力側光ファイバガイド
１４２ｂ  出力側光ファイバガイド
１４３  部品ガイド
１４８ａ  入力側光ファイバ
１４８ｂ  出力側光ファイバ
１４８  光ファイバ
１５１  印加電極
１５２  電極（横型変調の場合の電極）
１７１  フォトニック結晶偏光子
１７２  フォトニック結晶検光子
１８１  フォトニック結晶λ／４板
１９１  フォトニック結晶円偏光子
２０１  磁気光学結晶膜
２１０  ２次元フォトニック結晶
２１１  光伝播方向高透磁率部分
２１２  光伝播方向低透磁率部分
２１３  右回円偏光
２１４  左回円偏光
２１５  無偏波入射光
２１６  円偏波出射光
２２１  高屈折率微粒子
２２２  低屈折率部分
２２３  ３次元フォトニック結晶
２２４  光ファイバ束
２２５  光ファイバの光軸
２２６  斜め端面
２２７  積層方向
２４１  ＰＢＳ偏光子
２４２  λ／４板
２４３  ＬｉＮｂＯ3 結晶
２４４  ＰＢＳ検光子
２４６ａ  入力側光ファイバ
２４６ｂ  出力側光ファイバ
２４９  電極端子
１０１０  第１の光ファイバ
１０２０  第２の光ファイバ
１０３０  第１のレンズ
１０４０  第２のレンズ
１０５０  偏光子
１０６０  ファラデー素子
１０７０  検光子
１０８０  磁界
２００１  基板
２００２  導波路
２００３  電極
２００４  信号源
２００５  入射光
２００６  光ファイバ
２００７  コア
２００８  クラッド
２００９  レンズ
２０１０  出射光
２０１１  アース
２０１２  マッハ・ツェンダ(Mach-Zehnder)型変調器
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003587302.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003587302.tif 000011
【図１１】
0003587302.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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