(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間に光ビームを出力する偏波制御素子であって、
複数の光導波路が形成された平面型光回路と、
前記平面型光回路の端面に配置された波長板と、
前記波長板とともに配置されたガラス板と
を備え、
前記波長板は、前記複数の光導波路のうちの所望の導波路に対応する位置に配置され且つ所望の位相差を与える位相付与部を備え、
前記複数の光導波路のうちの残りの導波路に対応する位置には、相互に連通し、充填材が充填される非位相付与部が設けられ、
前記平面型光回路の前記端面、前記波長板および前記ガラス板は、充填材により固定され、前記平面型光回路の前記端面と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部にも前記充填材が均一に充填されている、ことを特徴とする偏波制御素子。
【請求項２】
前記充填材は、第１の充填材料および第２の充填材料を含み、前記第１の充填材料は接着剤であり、前記第２の充填材料は屈折率整合材料であり、
前記平面型光回路の前記端面、前記波長板の一部および前記ガラス板は、前記接着剤により固定され、前記平面型光回路の前記端面と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部に前記屈折率整合材料が充填されている、ことを特徴とする請求項１記載の偏波制御素子。
【請求項３】
前記平面型光回路の前記端面と前記波長板との間に配置された第２のガラス板をさらに備え、
前記第２のガラス板、前記波長板および前記ガラス板は、前記充填材により固定され、前記第２のガラス板と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部にも前記充填材が均一に充填され、
前記第２のガラス板は前記平面型光回路の前記端面に固定されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の偏波制御素子。
【請求項４】
前記充填材は、第１の充填材料および第２の充填材料を含み、前記第１の充填材料は接着剤であり、前記第２の充填材料は屈折率整合材料であり、
前記第２のガラス板、前記波長板および前記ガラス板は、前記接着剤により固定され、前記第２のガラス板と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部に前記屈折率整合材料が充填されており、
前記第２のガラス板は前記平面型光回路の前記端面に接着剤により固定されている、ことを特徴とする請求項３記載の偏波制御素子。
【請求項５】
前記ガラス板に反射防止膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の偏波制御素子。
【請求項６】
空間に光ビームを出力する偏波制御素子の製造方法であって、
複数の光導波路が形成された平面型光回路の端面に充填材を塗布することと、
前記端面に波長板およびガラス板を配置することであり、前記波長板は、前記複数の光導波路のうちの所望の導波路に対応する位置に配置され且つ所望の位相差を与える位相付与部を備え、前記複数の光導波路のうちの残りの導波路に対応する位置には、相互に連通し、充填材が充填される非位相付与部が設けられている、ことと、
前記ガラス板の面から前記端面の方向に押圧することであって、前記平面型光回路の前記端面と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部にも前記充填材が均一に充填される、ことと
を含むことを特徴とする、偏波制御素子の製造方法。
【請求項７】
空間に光ビームを出力する偏波制御素子の製造方法であって、
２枚のガラス板の間に波長板を配置することであり、前記波長板は、複数の光導波路のうちの所望の導波路に対応する位置に配置され且つ所望の位相差を与える位相付与部を備え、前記複数の光導波路のうちの残りの導波路に対応する位置には、相互に連通し、充填材が充填される非位相付与部が設けられている、ことと、
前記位相付与部および前記非位相付与部を除いて、前記２枚のガラス板の間に、接着剤を充填することと、
前記位相付与部および前記非位相付与部に屈折率整合材料を充填することと、
前記複数の光導波路が形成された平面型光回路の端面に前記２枚のガラス板の一方を固定することとを含む、ことを特徴とする偏波制御素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波制御素子およびその製造方法に関し、より詳細には、平面型光回路の端面に薄型波長板を配置した偏波制御素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信の大容量化および低コスト化を促進するために、光通信技術の更なる高機能化が望まれている。導波機構を用いた平面型光回路部品は、光の合分波機能、分岐機能、スイッチ機能などを高精度で実装できるため、光通信分野において、広く利用されている。特に、石英ガラス系からなる平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）は光ファイバとの結合に優れ、材料としての信頼性も高いため、スプリッタ、波長合分波器、光スイッチなど光通信用の多種多様な機能素子へ応用されている。また、近年では、通信トラフィックの増大に対応すべく、光の位相や偏波も含めたデジタルコヒーレント通信が実現されており、それに伴い、ＰＬＣ等の光部品を用いても、位相、偏波を精密に制御する必要性が出てきている。
【０００３】
一般に、ガラスからなる平面光波回路では、製造時の残留応力に起因した、複屈折性を有しており、この複屈折が偏波に影響を与える。偏波制御の為には、導波路固有の複屈折性も考慮しながら、光の位相を高精度に制御する手法が求められる。その手法として、例えば導波路付近の構造を変えて内部応力を変化させる手法などが考えられるが、プロセス負荷を伴うという欠点がある。一方で、複屈折性を有する結晶や、樹脂などをＰＬＣと一体化する技術が報告されている。例えば、ガラスと相性のよい複屈折性樹脂を導波路の一部に充填することによって、光の位相を変化させる方法などが知られている。
【０００４】
この複屈折性樹脂を導波路の一部に充填する方法では、ＰＬＣの光導波路中に溝を形成し、そこに複屈折性が大きく、かつ精密にその値が制御された波長板を挿入される。挿入する波長板としては、光学異方性の大きいポリイミドフィルムを延伸処理して配向させた１／２波長板、１／４波長板などが用いられており、これを用いて偏波無依存化などが実現されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、平面光波回路に形成された導波路型Ｙ分岐カプラとマルチモードカプラとの間に、平面光波回路の表面に対して遅相軸が０°方向のおよび９０°方向となるように、２つ１／４波長板を挿入して、温度無依存で波長帯域の広い偏光ビームスプリッタＰＬＣなどの応用も実現されている（例えば、非特許文献１参照）。このようにＰＬＣ中の導波路進行方向に対して直交に、４５°の方向に遅相軸がなるよう位相板を配置することで、導波路中の光のＴＥモード、ＴＭモードに対して異なる位相差を与える手法が、ＰＬＣの偏波制御素子としてよく用いられている。
【０００６】
また、偏波制御素子において、このような位相付与を複数の導波路アレイに一括で行うことも求められる。特許文献２に記載のように、櫛形の波長板をＰＬＣの溝に挿入することで、偏波スプリッタ機能を複数のアレイ導波路に一括で集積することも可能である。
【０００７】
以上の例では、導波路中の溝に波長板を挿入することで、位相制御を行っているが、光導波路の入出力部に対して位相付与を行う際には、同様に、光導波路の入出力端面近傍に配置することでも実現可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５０１２３５号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７６６８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Yusuke Nasu, et.al，“Temperature Insensitive and Ultra Wideband Silica-based Dual Polarization Optical Hybrid for Coherent Receiver with Highly Symmetrical Interferometer Design,” Tu.3.LeSaleve.4, 37th European Conference and Exhibition on Optical communication 2011 (September 18-22, 2011, Geneva, Switzerland)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、光導波路の入出力端面近傍に波長板を配置することで入出力光の偏波を制御することが可能であり、ＰＬＣに作製された複数の導波路アレイから、空間ビームとして光を出力する（または、入力する）場合に、出力光の偏波制御を一括して行う際には、前述の櫛形の波長板をＰＬＣの入出力端面近傍に配置することで実現される。このような形態を実際に作製することを鑑みると、波長板の遅相軸と回路の直交関係を固定するために、両者を一体化する、すなわち図１に示す偏波制御素子のように平面型光回路１００の端面に、接着剤を用いてなどして波長板１０４を配置することが好ましい。
【００１１】
しかし、図１のような波長板一体型の平面型光回路（ＰＬＣ）１００を作製するためには、ポリイミドなどの薄型波長板１０４を用いることが、損失劣化の点から好ましい一方で、薄型波長板は剛性が低く、接着作業を行うための取り扱いが非常に困難であった。図１（ａ）のように、櫛形波長板１０４の所与の部分に設けられた位相付与部および空気部（非位相付与部ともいう）を、遅相軸が所定の角度になるよう保ちつつ、正確にＰＬＣ１０２のアレイ導波路コア１０２にアライメントする必要があるが、櫛形波長板１０４をアライメントさせることが困難であった。
【００１２】
図２は、導波路コア１０２を含むＰＬＣ１００の断面図である。図２に示すように、接着剤２００を用いて櫛形波長板１０４をＰＬＣの端面に貼り合わせる場合は、接着剤が櫛形波長板の空気部（非位相付与部）に充填されることになるが、実際には、図２のよう均一な厚さとなるように接着剤を非位相付与部（空気部）に充填することは困難であり、接着剤のあふれや表面張力などにより特に非位相付与部における接着剤（接着層ともいう。）の厚さが不均一になる。この接着層の厚さの差に起因して、（１）光路長が導波路アレイ毎に異なることとなり、この結果、空間にビームを出射した際の光伝搬特性が導波路アレイ間で不均一になる、（２）接着層の形状によってはレンズなどの効果も発現し、ビーム径が設計値と異なってしまうなどの不都合が生じ得る。さらに、接着剤２００が固化する際に、硬化収縮による体積収縮が生じ、これに伴い、櫛形波長板１０４に応力が生じる、さらには櫛形波長板１０４それ自体に反りが生じることとなる。この応力は、櫛形波長板（位相板ともいう）１０４に対して，光弾性複屈折を生じさせる要因や、上述したようなレンズ効果を発現させる要因となり、設計時の波長板の位相差は、正確に実装されないことになり、結果として、精密な偏波制御やビーム品質制御が困難になるという課題があった。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、波長板を接着する際の接着層の厚さを均一にすることができ、精密な偏波制御やビーム品質の制御が可能な偏波制御装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するための本願発明の第１の態様は、空間に光ビームを出力する偏波を制御素子偏波制御素子である。偏波制御素子は、複数の光導波路が形成された平面型光回路（ＰＬＣ）と、平面型光回路の端面に配置された波長板と、波長板とともに配置されたガラス板とを備える。波長板は、ＰＬＣに形成された複数の光導波路のうちの所望の導波路に所望の位相差を与える位相付与部と、複数の光導波路のうちの残りの導波路に位相差を与えない非位相付与部とを備える。非位相付与部は、光の進行方向に直交する断面の形状において開放端を有して連通している。ＰＬＣの端面、波長板およびガラス板は、充填材により固定され、ＰＬＣの端面とガラス板の間の波長板の非位相付与部にも充填材が均一に充填されている。
【００１５】
充填材は、第１の充填材料および第２の充填材料を含んでもよい。一実施形態では、第１の充填材料は接着材であり、第２の充填材料は屈折率整合材料である。ＰＬＣの端面、波長板の一部およびガラス板は、接着剤で固定される。非位相付与部には屈折率整合材料が充填される。
【００１６】
一実施形態では、偏波制御素子は、ＰＬＣの端面にガラス板および波長板とともに配置された第２のガラス板をさらに備える。第２のガラス板を含む２枚のガラス板と波長板は充填材（例えば、接着剤）により固定され、２枚のガラス板の間の波長板の非位相付与部に充填材（例えば、屈折率整合材料）が均一に充填される。第２のガラス板はＰＬＣの端面に固定される。
【００１７】
一実施形態では、ガラス板と波長板を固定する接着剤と、波長板の非位相付与部に充填材とが混合しないように、ガラス板に溝を設けてもよい。
【００１８】
本願発明の第２の態様は、上記の偏波制御素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、波長板を接着する際の接着層の厚さを均一にすることができ、精密な偏波制御やビーム品質の制御が可能な偏波制御装置およびその製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】平面型光回路および端面に配置された波長板を備えた偏波制御素子を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の導波路コアを含むＡ−Ａ’断面図である。
【図２】偏波制御素子の平面型光回路の端面に接着剤を用いて波長板を貼り合わせ場合の問題点を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態の偏波制御素子を示す図であり、接着剤を用いて平面型光回路の端面にガラス板および波長板を接着固定して配置した図である。
【図４】本発明の一実施形態における波長版の構造を説明するための図であり、（ａ）は、端面にガラス板とともに配置された波長板における平面型光回路の断面図であり、（ｂ）は本発明の実施に適した多波長板の断面図であり、（ｃ）は本発明の実施に適さない多波長板の段面図である。
【図５】本発明の一実施形態の偏波制御素子の製造方法を説明するための図であり、平面型光回路の端面にガラス板とともに波長板を配置する方法を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態の偏波制御素子を示す図であり、端面にガラス板および波長板を配置した平面型光回路（偏波ビームスプリッタ）を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図であり、（ａ）はガラス板を示す図であり、（ｂ）は平面型光回路の端面に（ａ）のガラス板および波長板を配置した偏波制御素子を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図であり、（ａ）は波長板を２枚のガラス板で挟んだ構造を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の構造の断面図であり、（ｃ）は平面型光回路の端面に（ａ）の構造を配置した偏波制御素子を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図であり、（ａ）は波長板を図８（ａ）に示すガラス板で挟んだ構造を示す図であり、（ｂ）は平面型光回路の端面に（ａ）の構造を配置した偏波制御素子を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図であり、（ａ）は、図３、図６（ａ）または図８（ｂ）に示す偏波制御素子のガラス板を、反射防止膜付ガラス板に変更した偏波制御素子を示す図であり、（ｂ）は、図９（ｃ）または図９（ｂ）に示す偏波制御素子のガラス板を、反射防止膜付ガラス板に変更した偏波制御素子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。同一または類似の符号は、同一または類似の要素を示す。したがって、重複する説明は省略する。以下の説明では、具体的な数値例などを示すが、本願発明は、これらに限定されるものではなく、一般性を失うことなく他の数値であっても実施することができる。
【００２２】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態の偏波制御素子の構成を示す。図３の偏波制御素子は、平面型光回路（ＰＬＣ）１００と、ＰＬＣ１００の端面に配置した薄型波長板１０４およびガラス板３００を備える。ＰＬＣ１００は、複数の導波路からなる導波路アレイを含み、端面から空間に光ビームを出力する。ＰＬＣ１００には、ビーム出力側の端面に、薄型の波長板１０４がガラス板３００とともに配置されている。波長板１０４は、光導波路アレイ１０２のうちの一部の所望の導波路コアから出射する光に所望の位相差を与える位相付与部が形成されている。本実施形態の偏波制御素子の平面型光回路１００は、所望の導波路コア１０２と位相付与部とを位置合わせした波長板１０４を、ガラス板３００とＰＬＣの端面との間に配置した状態で接着剤を充填して、固定した構造である。
【００２３】
図２を参照して上述したように、従来は、櫛形波長板をＰＬＣにそのまま貼り合わせる構造では、接着剤が櫛形波長板の非位相付与部（空気部）に充填されることになり、接着剤の表面張力やあふれなどにより、光路長やレンズ効果、空間ビームの乱れなどが生じてしまっていた。後述するように、本実施形態の平面型光回路の構造では、接着層２００の厚さは、ガラス板３００とＰＬＣ１００の端面とのギャップで規定されるため、接着層２００の厚さは、図２を参照して説明したように不均一にならない。
【００２４】
波長板１０４として位相付与部が櫛形に形成された櫛型波長板を例に示すが、光ビームの進行方向に直交する断面（以下、直交断面ともいう。）の形状が、光導波路アレイのうちの一部の所望の導波路に、所望の位相差を与えるような位相付与部の形状であれば、同様の効果を得ることができる。但し、位相付与部が形成された波長板の形状としては、直交断面のうち、位相差を与えない（ビームが波長板を通過しない）領域が、すなわち、位相付与部が形成されていない領域（空気部、非位相付与部）が、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、開放端を有する形状、たとえば、櫛形、矩形や多角形であり、または円形、楕円形や曲線形である（すなわち、閉じた形状ではない領域であり、閉じていない部分が解放端となっている）ことが好ましい。すなわち、図４（ｂ）に示すように、位相差を与えない領域が閉じていることは好ましくない。なぜならば、閉じている領域に接着層を浸透させると、気泡が発生した際に、逃げるよう領域がなく、ビームの通過領域に気泡が発生することとなり、これにより、所望の光特性が得られなくなるためである。開放端を有した形状（さらに、解放端を通じて位相付与部が形成されていない領域（空気部、非位相付与部）同士が連通している形状）であれば、領域に接着剤を充填する際に気泡が解放端を介して当該領域外に抜けるように、押圧する或いは減圧するなど処理することで、気泡を抜くことが可能となる。
【００２５】
＜製造方法＞
以下に、図５を参照して、本実施形態の平面型光回路の製造方法を説明する。まず、複数の導波路を有するＰＬＣを作製し、その端面をフラットに研磨する。なお、ここでは９０°に直角研磨した例を示しているが、所定の角度、例えば８°研磨や、４５°研磨などを施しても良い。この場合は、光ビームは、スネルの法則に沿って所定の角度に出力されることとなる。ＰＬＣは、アレイ導波路から出力される光がシングルモード条件を成立するように作製され、一般にはＴＥモード、ＴＭモードの２つの直交する偏波モードが出力される。本実施形態では、図６に示すように、ＰＬＣ１００において、各アレイ導波路１０２の光入力側の各々に偏波ビームスプリッタ６００を集積し、レイ導波路１０２から、モードＴＥ、ＴＭ、ＴＥ、ＴＭ・・・の光が交互に出力される。隣接する２つのＴＭモード間（およびＴＭモード間）のピッチは１２５μｍとした例を示している。
【００２６】
次に、薄型の波長板を作製する。波長板の材料としては、結晶、有機ポリマー、誘電体膜、液晶などがあるが、薄型化することが好ましい。薄型に適する媒体として、特に、従来のＰＬＣ用途に用いているポリイミド波長板が好ましい。通常、波長板材料の通過は、光学損失の増加につながるが、薄型化により、回折などによる損失低下を最小化することができる。好ましくは５０μｍ以下である。一実施例としてポリイミド波長板として、１５μｍの１／２波長板を使用した。このポリイミド波長板に機械加工により、隣接する位相付与部間（および非位相付与部（空気部）間）のピッチが１２５μｍの櫛形となるように、位相付与部を成型した。このピッチは機械加工の精度で可能な範囲で任意のピッチで成型することができ、ＰＬＣ１００の導波路アレイの内の所望の導波路の位置に位相付与部を成型することがでる。
【００２７】
本実施形態では、図６に示すような偏波ビームスプリッタとして機能するように、平面型光回路の端面にガラス板３００とともに薄型・櫛形の波長板１０４を配置した偏波制御素子を作製した。ＰＬＣ１００のアレイ導波路１０２の出力側の端面に櫛形波長板１０４を配置することにより、ＴＥモードおよびＴＭモードのいずれか１モードしか出力しないようにした。本実施例では、薄型波長板１０２の位相付与部と非位相付与部（空気）部は、アレイ導波路１０２から順に出力される光のモードＴＥ、ＴＭ、ＴＥ、ＴＭ・・・のうちの隣接するＴＭモード間のピッチに併せて、位相付与部間のピッチを１２５μｍとして作製した。なお、偏波ビームスプリッタの他にも、入力光から予め、偏波保持ファイバや、偏波コントローラなどで制御された偏波を入力すれば、同様の回路が実現できる。今回は、８つの導波路のアレイをＰＬＣに作製したが、導波路本数は、８に限らず、製造可能な範囲であれば、複数の任意の個数でよい。以降の図では、図面の簡略化のため、導波路型偏波ビームスプリッタを省略して直線導波路のみ図示するが、上述のような方法で、導波路型ビームスプリッタの集積や、或いは入力光を偏波入力することで、出力ビームが適宜、偏波制御されていることとする。また、出力導波路部は、矩形コアの直線導波路からのビーム出力を例に図示するが、出力導波路部が長方形或いは円形や楕円形となるよう設計した導波路コアや、或いは、リブ型導波路、リッジ型導波路などを用いても良い。また、出力導波路は、単一のコアからの光出力を例に説明するが、単一のコアからの光出力の代りに、複数の導波路アレイからの光出力や、スラブ導波路に接続された複数の導波路アレイからの光出力にも適用出来る。例えば、図７に示すように、複数のスラブ導波路６０２と、各スラブ導波路の出力側に接続された複数の導波路１０２からなる導波路アレイとを１つのＰＬＣ１００に作製し、導波路アレイ毎に偏波を制御するように、ＰＬＣ１００の端面に薄型波長板１０４およびガラス板３００を配置する形態で本願発明を実施してもよい。
【００２８】
再び図５を参照する。
（手順１１）このＰＬＣ１００の端面に接着剤２００を塗布する。
（手順１２）更に、波長板１０４を貼付する。波長板を貼付する際は、予め所定の出力ポートと波長板の櫛の形状が合うようにアライメントし、かつＰＬＣの水平面に対して波長板の遅相軸が４５°になるようにして貼付する。これにより、接着剤２００が櫛の非位相付与部（空気部分）に充填される。
（手順１３）その後、厚さが０．５ｍｍで、ＰＬＣ１００の直交断面（光ビームの進行方向に直交する断面）のサイズと適合する光学ガラス板３００を搭載した。
（手順１４）この後、ガラス板に一定の押圧力を均一にかけた。これにより、櫛の非位相付与部にある接着剤の気泡が、開放端側に抜け、気泡無く、かつ接着厚が均一な厚みとなる。
【００２９】
この後に、接着剤を硬化させた。本実施例では、屈折率がＰＬＣとほぼ適合する、ＵＶ硬化型接着剤を用い、押圧を維持した状態で、ＵＶ光を照射することにより、接着剤の硬化を完了させた。出来上がりのＰＬＣとガラス板とのギャップは１６μｍであり、全面均一の厚さになっていることを確認した。これは、本発明の効果である。すなわち櫛の非位相付与部（空気部分）の接着層の厚さは波長板の厚さと押圧力に依存し、今回は１５μｍ厚の波長板を用いたことにより、ほぼ波長板と同一のギャップとなった。波長板を厚くすれば、接着層厚は増加し、波長板を薄くすれば、接着層厚を減少させることが可能である。
【００３０】
なお、今回は、ＵＶ硬化型接着剤を用いたが、熱硬化や湿気硬化などその他の接着剤を用いても良い。但し、硬化プロセスの簡便性からは、ＵＶ硬化型が好ましい。
【００３１】
接着硬化後の反りを、干渉を用いた測定装置により測定したところ、ほぼ無視できるほど小さいことを確認した。波長板自体は薄いため、もし、ガラス板を用いないと、接着剤の硬化収縮に沿って波長板も変形し、反りや撓みなどが発生することに伴うレンズ効果等により、光学特性を劣化させ得るが、本発明により、このような影響が排除できた。これも本発明の効果である。本実施例では、厚さが０．５ｍｍのガラス板３００を用いたが、本願発明は、この値に限定されない。ただし、厚すぎると、光学特性の損失などに影響する一方、薄すぎると前記硬化収縮に伴う反りの影響が無視できなくなる。反りの観点からガラス板３００の厚さは０．２ｍｍ以上あることが好ましい。
【００３２】
また、接着剤２００は、ヤング率が小さいことが好ましい。好ましくは、５×１０9 Ｐａ以下であり、より好ましくは１×１０9 Ｐａ以下がよい。上記実施例では、１×１０9 Ｐａの接着剤を用いた。ヤング率が小さい分、硬化収縮に伴う応力が小さくなり、波長板に加える応力が小さくなり、波長板の位相差特性劣化を抑制することが出来る。
【００３３】
本実装形態により、ＰＬＣ１００から出力されるＴＥ光は、波長板の位相付与部を通過せず、接着層のみを通過することでそのままＴＥ光として出力され、ＴＭ光は、波長板の位相付与部を通過して、λ／２の位相を受けて、ＴＥ光に変換される。実際にポラリメータ測定装置にて偏光度を測定した結果、すべてＴＥ光として出力されていることが確認できた。
【００３４】
なお、本実施例ではλ／２の位相差を与える波長板を用いたが、その位相差は求める偏波状態に応じて任意に変更すればよい。例えば、λ／４板を用いれば、右回りないしは左回りの円偏光に変換することが出来る。また、前述のように、波長板の断面形状は櫛形に限らず、上述の任意の形状でも良い。例えば、今回は順々に位相差を付与するために、櫛形としたが、第１〜第４のポートにはλ／２の位相差を、第５〜第８のポートには、位相差を与えない場合には、第１〜第４のポートの位置に対応する位相付与部を波長板に形成し、第５〜第８のポートに対応する位置に非位相付与部（空気部）を設け接着剤を充填させればよい。
【００３５】
（第２の実施形態）
図８を参照して本発明の第２の実施形態に係る偏波制御素子を説明する。本実施形態の偏波制御素子は、平面型光回路（ＰＬＣ）１００と、ＰＬＣ１００の端面に配置した薄型波長板１０４およびガラス板７００を備える。ＰＬＣ１００及び波長板１０４は、第１の実施形態と同じ平面型光回路及び櫛形波長板を用いた。当然、異なる平面型光回路、異なる波長板を用いてもよい。
【００３６】
図８（ａ）はガラス板７００を示す。ガラス板７００には、ガラス板の面（ＰＣＬの直交断面に対向する面）に２本の浅い溝が形成されている。ガラス板の面の２本の溝は水平方向（導波路のアレイ方向）に形成され、２本の溝の間隔は、波長板の位相付与部の垂直方向の幅と等しいかやや広い。ＰＬＣの端面と波長板との間にギャップを生じさせる。
【００３７】
図８（ｂ）に示すように、本実施形態では、ＰＬＣ１００とガラス板７００との間隙に２種類の材料が充填している。図８（ｂ）のように、溝７０２を境界として、導波路コア１０２を含まない領域のＰＬＣ１００とガラス板７００ないし波長板１０４の一部（図８（ｂ）の波長板１０４の下部）との間隙は、接着剤２００が充填され、固定されている。また、溝を境界として、導波路コア１０２を含む領域のＰＬＣ１００とガラス７００との間隙および波長板１０４との間隙は、第２の充填剤としての屈折率整合剤７０４が充填されている。この屈折率整合剤７０４は、高粘度オイルからなる。この高粘度オイルは、本質的に硬化を伴わないため、前述の硬化収縮による、波長板への応力の影響や、反りの影響などが発現しない。これにより、第１の実施形態に比べて、より厳密な偏波制御、ビーム品質保持が実現できるという効果を奏する。ガラス板７００とＰＬＣ１００の端面とのギャップは、接着剤により、高精度に規定されており、第１の実施形態の効果も同時に得ることができる。なお、本実施例では、第２の充填剤として、高粘度オイルを用いたが、シリコーングリース、或いは、ヤング率が１×１０7 Ｐａ以下のポリマーなどを用いても良い。
【００３８】
ガラス板７００の溝７０２は、第１の充填剤である接着剤と、第２の充填剤である屈折率整合樹脂とをはみ出し無く分けるために存在する。この溝７０２によって、後述の毛細管現象によって接着剤や充填剤を充填させた際、第１の充填剤および第２の充填剤が溝を境界として、境界を越えて互いの領域にはみ出すことない。
【００３９】
以下、本実施形態の偏波制御素子の製造方法を説明する。基本的に、第１の実施形態で説明した製造方法同様に作製することができる。但し、樹脂の充填順序に工夫を設けることで実現される。ＰＣＬ１００と波長板１０４は第１の実施形態同様に作製する。ガラス板７００は、厚さ０．５ｍｍのガラス板に図８（ａ）のような約０．１ｍｍの深さのＶ溝を２本形成して作製する。この後、接着するＰＬＣ１０の端面（直交断面）を上にして、保持し、導波路１０２と波長板１０４を所定の位置に搭載する。図８のように、その後、波長板１０４の上にガラス板７００を搭載する。
（手順２１）第１の充填箇所（溝７０２を境界として、導波路コア１０２を含まない領域のＰＬＣ１００とガラス板７００ないし波長板１０４との間隙）に第１の充填材（接着剤２００）を、毛細管現象を利用して浸透させる（例えば、垂直方向から充填する）。
（手順２２）十分に接着剤が浸透したのを確認した後、同様に第２の充填箇所（溝を境界として、導波路コア１０２を含む領域のＰＬＣ１００とガラス７００ないし波長板１０４との間隙）に第２の充填材（屈折率整合剤７０４（樹脂である、屈折率整合の高粘度オイル）をギャップから毛細管現象を利用して充填する（例えば、水平方向から充填する）。
（手順２３）最後に、ガラス板７００に均一の押圧力を加え、ＵＶ光で接着剤を硬化させる。このとき、波長板１０４の一部（図８（ｂ）の波長板１０４の下部）は、接着層が充填される領域に配置してあるため、ガラス板７０２及び波長板１０４はＰＬＣ１００に対して接着固定されることとなる。出射ビームが通過する波長板の位相付与部および非位相付与部（空気部）には接着剤ではなく、屈折率整合剤７０４としての高粘度オイルが充填されている。
【００４０】
なお、上記位置実施例では、ギャップへの第１の充填材料（接着剤）及び第２の充填材料（屈折率整合剤７０４（樹脂、オイル））を同時に充填した後、第１の充填材料を硬化したが、第２の樹脂が後から浸透可能な工夫があれば、第１の接着剤のみを充填させ硬化させたのちに、第２のオイルを充填しても同様の構造が実現できる。すなわち、例えば波長板とガラス板との間にギャップ調整用のスペーサを予め介しておき、接着させ、その後、ギャップから第２の樹脂を充填させることも実現可能である。
【００４１】
（第３の実施形態）
図９を参照して本発明の第３の実施形態に係る偏波制御素子を説明する。本実施形態の偏波制御素子は、第１の実施形態に関連して、さらに簡便に実装可能とするために、２枚のガラス板３００を用いる。すなわち、予め、第１の実施形態と同様にＰＣＬ１００と波長板１０４を作製し、２枚のガラス３００の間に波長板１０４を挟み、２枚のガラス３００の間の隙間に接着剤２００を充填して硬化させた構造(図９（ａ），（ｂ）)を作製し、これをＰＬＣ１００の端面に接着剤２００で固定して配置する(図８（ｃ）)。第１の実施形態の偏波制御素子と比較して、ガラス板が１枚増加したことよる光学特性劣化がわずかに生じるものの、ガラス板３００とともに波長板１０４をＰＬＣ端面と位置合わせする作業効率が大幅に向上する。特に、ＰＬＣ１００の端面における導波路コアの間隔が数十μｍと狭く、ＰＬＣ１００と波長板１０４の位置関係を高精度に制御する場合は、手作業などではなく、治具などでホールドすることが好ましいが、予め図９（ａ）のように２枚のガラス板３００と波長板１０４とを一体化しておくことで、治具に保持して、サブミクロン精度の位置合わせを行うこと、角度合わせを行うことが可能となる、という新たな効果が生じる。
【００４２】
実際に、複数の導波路を備えたＰＬＣ１００を作製し、出力端面の一部に図９（ｂ）に示した２枚のガラス板と一体化したλ／４波長板を貼り付けた。このλ／４波長板は回路に応じて、複雑な形状となり、かつ一部の導波路の出力ピッチが狭くなるため、位置関係を精密に制御する必要があるが、２枚のガラス板と一体化した波長板を治具でホールドし、顕微鏡画像でコアの位置と波長板の位置関係とを観察しながら治具を動かすことで、サブミクロンオーダでアライメントを実行した。アライメントののち、２枚のガラス板と一体化したλ／４波長板とＰＬＣとは、ＵＶ硬化型接着剤で固定することで、ＰＬＣとも一体化させて、偏波制御素子（図９（ｃ））を作製した。λ/４板により、円偏光を出力させている。
【００４３】
（第４の実施形態）
図１０を参照して本発明の第４の実施形態の係る偏波制御素子を説明する。本実施形態の偏波制御素子は、第３の実施形態において説明した波長板１０４と一体化した２枚のガラス板３００を、第２の実施形態において説明した２本の溝７０２が形成されたガラス板７００（図８）に変更したものである。２枚のガラス板７００の溝が形成された面を対向させ、間に波長版１０４の配置し第１の充填材（接着剤）２００および第２の充填材（屈折率整合剤）７０４をそれぞれ充填する。２枚のガラス板７００と一体化された波長版１０４をＰＬＣ１００の端面にＵＶ硬化型接着剤で固定することにより、第２の実施形態の効果、すなわち硬化収縮などに伴う応力の影響排除、反り抑制と、第３の実施形態の効果、すなわち実装作業性の向上を両立して実現することが出来る。
【００４４】
（第５の実施形態）
図１１を参照して、本発明の第５の実施形態に係る偏波制御素子を説明する。本実施形態の偏波制御素子は、第１〜第４のいずれかの実施形態の偏波制御素子において、ガラス板３００，７００の空間出力側の一面にＡＲコート膜（反射防止膜）１０００が施された偏波制御素子である。図１１（ａ）は、図３、図６または図８（ｂ）に示す偏波制御素子のガラス板を、反射防止膜付ガラス板に変更した偏波制御素子を示す図であり、（ｂ）は、図９（ｃ）または図１１（ｂ）に示す偏波制御素子のガラス板を、反射防止膜付ガラス板に変更した偏波制御素子を示す図である。これにより、ＰＬＣ１００からの出力光と空気との界面における反射戻り光を抑制し、光学特性を更に向上することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  平面型光回路，ＰＬＣ
１０２  導波路コア、導波路コアアレイ
１０４  櫛形波長板
２００  接着剤、接着層
３００，７００  ガラス板
４０４  波長板
６００  平面型光回路（偏波ビームスプリッタ）
６０２  スラブ導波路
７０２  溝
７０４  屈折率整合オイル
１０００  反射防止膜，ＡＲコート膜
【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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【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】
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【図１１】
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