(57)【要約】【課題】小型軽量で低コストであり、信号光射出部と信号光受光部を的確に結合可能な光通信光学系を提供する。【解決手段】  光通信光学系１は、射出端２ａから信号光を射出する信号光射出部２と、射出端２ａからの信号光を集光し第１結合部を形成する第１結合光学系３と、正の屈折力を持ち第１結合部からの信号光を平行光に変換する第１コリメータ光学系４１と、第１コリメータ光学系４１から射出される平行光を少なくとも反射する光変調光学素子４２ａを有し光信号を操作する光信号操作部４２と、正の屈折力を持ち光変調光学素子４２ａで反射した平行光を集光して第２結合部を形成する第２コリメータ光学系４３と、第２結合部からの信号光を集光し第３結合部を形成する第２結合光学系５と、第２結合光学系５により形成された第３結合部の位置に受光面を持ち受光面から入射する前記信号光を受光する信号光受光部６と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2016067455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出端から信号光を射出する信号光射出部と、
前記射出端からの信号光を集光し第１結合部を形成する第１結合光学系と、
正の屈折力を持ち前記第１結合部からの信号光を平行光に変換する第１コリメータ光学系と、
前記第１コリメータ光学系から射出される平行光を少なくとも反射する光変調光学素子を有し光信号を操作する光信号操作部と、
正の屈折力を持ち前記光変調光学素子で反射した平行光を集光して第２結合部を形成する第２コリメータ光学系と、
前記第２結合部からの信号光を集光し第３結合部を形成する第２結合光学系と、
前記第２結合光学系により形成された前記第３結合部の位置に受光面を持ち前記受光面から入射する前記信号光を受光する信号光受光部と、
を備える
ことを特徴とする光通信光学系。
【請求項２】
前記第１コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ反射を行う反射面を有する第１偏心光学系であり、
前記第２コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ反射を行う反射面を有する第２偏心光学系である
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信光学系。
【請求項３】
前記第１コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ内面反射を行う凹面反射面を有する第１偏心光学系であり、
前記第２コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き内面反射を行う凹面反射面を有する第２偏心光学系である
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信光学系。
【請求項４】
前記第１コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ内面反射を行う凹面反射面を有する第１偏心プリズムを有し、
前記第２コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き内面反射を行う凹面反射面を有する第２偏心プリズムを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信光学系。
【請求項５】
前記第１偏心プリズムと前記第２偏心プリズムは、一辺を２ｍｍとする立方体の範囲内に収まる大きさである
ことを特徴とする請求項４に記載の光通信光学系。
【請求項６】
前記信号光射出部は、信号光を伝送し射出端から前記信号光を射出する第１光ファイバであり、
前記信号光受光部は、前記第２結合光学系により形成された前記第３結合の位置に入射端面を持ち、前記入射端面から入射する前記信号光を伝送する第２の光ファイバである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項７】
前記光変調光学素子は透過率と反射率を変更可能な光学特性可変光学素子である
ことを特徴とする請求項６に記載の光通信光学系。
【請求項８】
前記光学特性可変光学素子の透過側に、
前記光学特性可変光学素子を透過した前記第１コリメータ光学系からの信号光を受光する光信号受光部を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の光通信光学系。
【請求項９】
前記光信号受光部が光ファイバである
ことを特徴とする請求項８に記載の光通信光学系。
【請求項１０】
前記光学特性可変光学素子の透過側に、
前記第２コリメータ光学系に向けて信号光を発光する光信号発光部を有する
ことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項１１】
前記光信号発光部が光ファイバである
ことを特徴とする請求項１０に記載の光通信光学系。
【請求項１２】
前記光学特性可変光学素子が、ＬＣＯＳである
ことを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項１３】
前記第１光ファイバは、複数のシングルコアファイバまたは、複数のコアをもつマルチコアファイバであり、
前記光学特性可変光学素子は、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光の入射位置ごとに透過率と反射率を変更可能である
ことを特徴とする請求項７に記載の光通信光学系。
【請求項１４】
前記光学特性可変光学素子の透過側に、前記信号光の入射位置に対応して、前記光学特性可変光学素子を透過した前記第１コリメータ光学系からの信号光を受光する複数の光信号受光部を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の光通信光学系。
【請求項１５】
前記複数の光信号受光部がそれぞれ光ファイバである
ことを特徴とする請求項１４に記載の光通信光学系。
【請求項１６】
前記光学特性可変光学素子の透過側に、前記信号光の入射位置に対応して、前記第２コリメータ光学系に向けて信号光を発光する複数の光信号発光部を有する
ことを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項１７】
前記複数の光信号発光部はそれぞれ光ファイバである
ことを特徴とする請求項１６に記載の光通信光学系。
【請求項１８】
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光の結合位置に対応して入射端面を持つように各々設けられた複数のシングルコアファイバを有してなる
ことを特徴とする請求項１３乃至請求項１７のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項１９】
前記光変調光学素子が、反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーであり、
前記第２コリメータ光学系が、前記第２偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記ＭＥＭＳミラーの反射角の切り替えにより、信号光が入射する偏心プリズムが振り分けられる位置に配列され、
前記第２の光ファイバは、信号光が入射する各々の偏心プリズムに対応して、各々設けられたシングルコアファイバを複数有してなる
ことを特徴とする請求項６に記載の光通信光学系。
【請求項２０】
前記第１光ファイバは、複数のシングルコアファイバまたは、複数のコアをもつマルチコアファイバであり、
前記第１コリメータ光学系が、前記第１偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光に対応して各々個別に配置され、且つ、前記光変調光学素子に向けて平行光を射出し、
前記光変調光学素子が反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーを有し、
前記ＭＥＭＳミラーは、反射角の切り替えにより、前記第２光ファイバに導かれる信号光を選択的に切り替える
ことを特徴とする請求項６に記載の光通信光学系。
【請求項２１】
前記第１光ファイバは、複数のシングルコアファイバまたは、複数のコアをもつマルチコアファイバであり、
前記第１コリメータ光学系が、前記第１偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光に対応して各々個別に配置され、且つ、前記光変調光学素子に向けて平行光を射出し、
前記光変調光学素子が反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーを有し、
前記第２コリメータ光学系が、前記第２偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記ＭＥＭＳミラーの反射角の切り替えにより、信号光が入射する偏心プリズムが振り分けられる位置に配列され、
前記第２光ファイバは、信号光が入射する各々の偏心プリズムに対応して、各々設けられたシングルコアファイバを複数有してなる
ことを特徴とする請求項６に記載の光通信光学系。
【請求項２２】
前記光変調光学素子は、反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーを複数配列したＭＥＭＳミラーアレイであり、前記ＭＥＭＳミラーアレイ中の複数のＭＥＭＳミラーは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光に対応して各々配置され、
前記ＭＥＭＳミラーの各々の反射角の独立した切り替えにより、前記第１の光ファイバの各々のコアからの各々の光信号を、前記第２光ファイバの各々のシングルコアファイバのコアに選択的に切り替えて導く
ことを特徴とする請求項２１の光通信光学系。
【請求項２３】
前記第１コリメータ光学系中の複数の偏心プリズムは、信号光の入射光軸に対する射出光軸の角度が異なる複数の偏心プリズムを有し、複数の平行光が前記光変調光学素子に向けて寄せ集められる
ことを特徴とする請求項２０乃至請求項２２のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項２４】
前記第２コリメータ光学系中の複数の偏心プリズムは、信号光の入射光軸に対する射出光軸の角度が異なる複数の偏心プリズムを有する
ことを特徴とする請求項２０乃至請求項２３のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間多重光通信に適用可能な光通信光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マルチコアファイバと複数のシングルコアファイバを結合する光学装置が提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、マルチコアファイバから出射される複数のビームの光軸上に位置し、各ビームの光軸を、互いに平行と異ならせることにより、互いに離間した状態とする第１の光学系Ｓ１と、第１の光学系Ｓ１側において互いに平行と異なる状態である複数のビームの光軸を互いに略平行な状態とする第２の光学系Ｓ２とを備える光学装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、第１光学系と第２光学系によって、両側テレセントリック光学系とすることのみ開示され、具体的な光学系の構成、特に光信号の操作を行う構成については開示されていない。【０００６】
本発明にかかる一実施形態は、小型軽量であり、信号光射出部と信号光受光部を結合し、光信号の操作が可能な光通信光学系を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
射出端から信号光を射出する信号光射出部と、
前記射出端からの信号光を集光し第１結合部を形成する第１結合光学系と、
正の屈折力を持ち前記第１結合部からの信号光を平行光に変換する第１コリメータ光学系と、
前記第１コリメータ光学系から射出される平行光を少なくとも反射する光変調光学素子を有し光信号を操作する光信号操作部と、
正の屈折力を持ち前記光変調光学素子で反射した平行光を集光して第２結合部を形成する第２コリメータ光学系と、
前記第２結合部からの信号光を集光し第３結合部を形成する第２結合光学系と、
前記第２結合光学系により形成された前記第３結合部の位置に受光面を持ち前記受光面から入射する前記信号光を受光する信号光受光部と、
を備える
ことを特徴とする。【０００８】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第１コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ反射を行う反射面を有する第１偏心光学系であり、
前記第２コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ反射を行う反射面を有する第２偏心光学系である
ことを特徴とする。【０００９】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第１コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ内面反射を行う凹面反射面を有する第１偏心光学系であり、
前記第２コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き内面反射を行う凹面反射面を有する第２偏心光学系である
ことを特徴とする。【００１０】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第１コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ内面反射を行う凹面反射面を有する第１偏心プリズムを有し、
前記第２コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き内面反射を行う凹面反射面を有する第２偏心プリズムを有する
ことを特徴とする。【００１１】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第１偏心プリズムと前記第２偏心プリズムは、一辺を２ｍｍとする立方体の範囲内に収まる大きさである
ことを特徴とする。【００１２】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記信号光射出部は、信号光を伝送し射出端から前記信号光を射出する第１光ファイバであり、
前記信号光受光部は、前記第２結合光学系により形成された前記第３結合の位置に入射端面を持ち、前記入射端面から入射する前記信号光を伝送する第２の光ファイバである
ことを特徴とする。【００１３】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光変調光学素子は透過率と反射率を変更可能な光学特性可変光学素子である
ことを特徴とする。【００１４】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光学特性可変光学素子の透過側に、
前記光学特性可変光学素子を透過した前記第１コリメータ光学系からの信号光を受光する光信号受光部を有する
ことを特徴とする。【００１５】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光信号受光部が光ファイバである
ことを特徴とする。【００１６】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光学特性可変光学素子の透過側に、
前記第２コリメータ光学系に向けて信号光を発光する光信号発光部を有する
ことを特徴とする。【００１７】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光信号発光部が光ファイバである
ことを特徴とする。【００１８】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光学特性可変光学素子が、ＬＣＯＳである
ことを特徴とする。【００１９】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第１光ファイバは、複数のシングルコアファイバまたは、複数のコアをもつマルチコアファイバであり、
前記光学特性可変光学素子は、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光の入射位置ごとに透過率と反射率を変更可能である
ことを特徴とする。【００２０】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光学特性可変光学素子の透過側に、前記信号光の入射位置に対応して、前記光学特性可変光学素子を透過した前記第１コリメータ光学系からの信号光を受光する複数の光信号受光部を有する
ことを特徴とする。【００２１】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記複数の光信号受光部がそれぞれ光ファイバである
ことを特徴とする。【００２２】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光学特性可変光学素子の透過側に、前記信号光の入射位置に対応して、前記第２コリメータ光学系に向けて信号光を発光する複数の光信号発光部を有する
ことを特徴とする。【００２３】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記複数の光信号発光部はそれぞれ光ファイバである
ことを特徴とする。【００２４】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光の結合位置に対応して入射端面を持つように各々設けられた複数のシングルコアファイバを有してなる
ことを特徴とする。【００２５】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光変調光学素子が、反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーであり、
前記第２コリメータ光学系が、前記第２偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記ＭＥＭＳミラーの反射角の切り替えにより、信号光が入射する偏心プリズムが振り分けられる位置に配列され、
前記第２の光ファイバは、信号光が入射する各々の偏心プリズムに対応して、各々設けられたシングルコアファイバを複数有してなる
ことを特徴とする。【００２６】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第１光ファイバは、複数のシングルコアファイバまたは、複数のコアをもつマルチコアファイバであり、
前記第１コリメータ光学系が、前記第１偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光に対応して各々個別に配置され、且つ、前記光変調光学素子に向けて平行光を射出し、
前記光変調光学素子が反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーを有し、
前記ＭＥＭＳミラーは、反射角の切り替えにより、前記第２光ファイバに導かれる信号光を選択的に切り替える
ことを特徴とする。【００２７】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第１光ファイバは、複数のシングルコアファイバまたは、複数のコアをもつマルチコアファイバであり、
前記第１コリメータ光学系が、前記第１偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光に対応して各々個別に配置され、且つ、前記光変調光学素子に向けて平行光を射出し、
前記光変調光学素子が反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーを有し、
前記第２コリメータ光学系が、前記第２偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記ＭＥＭＳミラーの反射角の切り替えにより、信号光が入射する偏心プリズムが振り分けられる位置に配列され、
前記第２光ファイバは、信号光が入射する各々の偏心プリズムに対応して、各々設けられたシングルコアファイバを複数有してなる
ことを特徴とする。【００２８】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記光変調光学素子は、反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーを複数配列したＭＥＭＳミラーアレイであり、前記ＭＥＭＳミラーアレイ中の複数のＭＥＭＳミラーは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光に対応して各々配置され、
前記ＭＥＭＳミラーの各々の反射角の独立した切り替えにより、前記第１の光ファイバの各々のコアからの各々の光信号を、前記第２光ファイバの各々のシングルコアファイバのコアに選択的に切り替えて導く
ことを特徴とする。【００２９】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第１コリメータ光学系中の複数の偏心プリズムは、信号光の入射光軸に対する射出光軸の角度が異なる複数の偏心プリズムを有し、複数の平行光が前記光変調光学素子に向けて寄せ集められる
ことを特徴とする。【００３０】
本発明にかかる一実施形態の光通信光学系は、
前記第２コリメータ光学系中の複数の偏心プリズムは、信号光の入射光軸に対する射出光軸の角度が異なる複数の偏心プリズムを有する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の一実施形態である光通信光学系によれば、小型軽量であり、信号光射出部と信号光受光部を結合し、光信号の操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光通信光学系の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光通信光学系の信号光射出部を示す。
【図３】本発明の一実施形態に係る光通信光学系の信号光受光部を示す。
【図４】第１実施形態の伝達部の断面図である。
【図５】第１実施形態の光変調光学素子を示す。
【図６】第２実施形態の伝達部４の断面図である。
【図７】第２実施形態の光変調光学素子を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施形態に係る偏心光学系、及び偏心光学系を用いた画像投影装置について図面を参照して以下に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態に係る光通信光学系の断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る光通信光学系の信号光射出部を示す。図３は、本発明の一実施形態に係る光通信光学系の信号光受光部を示す。
【００３５】
本実施形態の光通信光学系１は、射出端２ａから信号光を射出する信号光射出部２と、射出端２ａからの信号光を集光し第１結合部を形成する第１結合光学系３と、第１結合部からの信号光を第２結合部へ伝える伝達部４と、第２結合部からの信号光を集光し第３結合部を形成する第２結合光学系５と、第３結合部の位置に受光面６ａを持ち、受光面６ａから入射する信号光を受光する信号光受光部６と、を備える。
【００３６】
信号光射出部２は、信号光を伝送し射出端２ａから信号光を射出する第１光ファイバ２である。本実施形態の第１光ファイバ２は、複数のコア２２をもつマルチコアファイバ２である。本実施形態のマルチコアファイバ２は、図２に示すように、クラッド２１の内部に９本のコア２２が存在しており、それぞれのコア２２には、独立した信号光が伝搬される。各コア２２の間隔は、５０μｍ程度である。
【００３７】
第１結合光学系３は、射出端２ａからの信号光を集光し第１結合部を形成する。本実施形態の第１結合光学系３は、互いに偏心した入射面３１、第１反射面３２、第２反射面３３、射出面３４を有するプリズムからなる。第１反射面３２及び第２反射面３３は、自由曲面からなることが好ましい。プリズムの内部は、光学プラスチックで満たされている。
【００３８】
伝達部４は、第１結合部からの信号光を第２結合部へ伝える。伝達部４の詳細な構造は、後述する。
【００３９】
第２結合光学系５は、第２結合部からの信号光を集光し第３結合部を形成する。本実施形態の第２結合光学系５は、互いに偏心した入射面５１、第１反射面５２、第２反射面５３、射出面５４を有するプリズムからなる。第１反射面５２及び第２反射面５３は、自由曲面からなることが好ましい。プリズムの内部は、光学プラスチックで満たされている。
【００４０】
信号光受光部６は、第２結合光学系５により形成された第３結合部の位置に受光面６ａを持ち、受光面６ａから入射する信号光を受光する第２光ファイバ６である。第２光ファイバ６は、第１光ファイバ２の各コア２２の射出端２ａから射出する信号光の結合位置に対応して入射端面６ａを持つように各々設けられた複数のシングルコアファイバ６０を有する。
【００４１】
本実施形態の第２光ファイバ６は、９本のシングルコアファイバ６０である。本実施形態のシングルコアファイバ６は、図３に示すように、内部にそれぞれ１本ずつのコア６２が存在する１本のクラッド６１を９本の束にカップリングして形成されており、それぞれのコア６２には、独立した信号光が伝搬される。各コア６２の間隔は、１２５μｍ程度である。
【００４２】
次に、伝達部４について説明する。
【００４３】
図４は、第１実施形態の伝達部４の断面図である。
【００４４】
第１実施形態の伝達部４は、正の屈折力を持ち第１結合部からの信号光を平行光に変換する第１コリメータ光学系４１と、第１コリメータ光学系４１から射出される平行光を少なくとも反射する光変調光学素子４２ａを有し光信号を操作する光信号操作部４２と、正の屈折力を持ち光変調光学素子４２ａで反射した平行光を集光して第２結合を形成する第２コリメータ光学系４３と、を有する。
【００４５】
第１コリメータ光学系４１は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ反射を行う反射面を有する第１偏心光学系４１であり、第２コリメータ光学系４３は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ反射を行う反射面を有する第２偏心光学系４３である。各反射面は、内面反射を行う凹面反射面であることが好ましい。
【００４６】
第１実施形態の伝達部４では、第１コリメータ光学系４１は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ内面反射を行う凹面反射面を有する第１偏心プリズム４１を有し、第２コリメータ光学系４３は、入射する信号光の光軸に対して傾き内面反射を行う凹面反射面を有する第２偏心プリズム４３を有する。
【００４７】
第１偏心プリズム４１と第２偏心プリズム４３は、それぞれ互いに偏心した３面の自由曲面で構成され、その内部をプラスチックで満たされている。第１偏心プリズム４１と第２偏心プリズム４３は、一辺を２ｍｍとする立方体の範囲内に収まる大きさである。
【００４８】
図５は、第１実施形態の光変調光学素子４２ａを示す。図５（ａ）は第１実施形態の光変調光学素子４２ａの平面図、図５（ｂ）は第１実施形態の光変調光学素子４２ａの断面図を示す。
【００４９】
光信号操作部４２は、光変調光学素子４２ａと、光信号受光部４２ｂと、光信号発光部４２ｃと、制御部４２ｄと、を有する。光変調光学素子４２ａは、制御部４２ｄに接続されている。
【００５０】
光変調光学素子４２ａは、透過率と反射率を変更可能な光学特性可変光学素子４２ａである。光学特性可変光学素子４２ａは、液晶素子、エレクトリッククロミック素子等、印加する電気信号によって反射又は透過の制御が可能な素子である。第１実施形態の光学特性可変光学素子４２ａは、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）である。
【００５１】
光学特性可変光学素子４２ａは、第１光ファイバ２の各コアの射出端２ａから射出する信号光の入射位置ごとに透過率と反射率を変更可能である。例えば、第１実施形態の光学特性可変光学素子４２ａは、図５（ａ）に示すように、９分割されていて、各セグメントの反射角度は図５（ｂ）の断面図に示すように、任意に設定することが可能である。図５（ｂ）の光学特性可変光学素子４２ａの下側が、図４の第１コリメータ光学系４１及び第２コリメータ光学系４３の配置される側となっている。ただし、一度設定した角度は変化せず、透過と反射の切り替わりのみが、制御部４２ｄによって信号光の入射位置ごとに制御可能である。
【００５２】
光信号操作部４２は、光学特性可変光学素子４２ａの透過側に、光学特性可変光学素子４２ａを透過した第１コリメータ光学系４１からの信号光を受光する光信号受光部４２ｂを有する。光信号受光部４２ｂは、光ファイバである。
【００５３】
また、光信号操作部４２は、光学特性可変光学素子４２ａの透過側に、第２コリメータ光学系４３に向けて信号光を発光する光信号発光部４２ｃを有する。光信号発光部４２ｃは、光ファイバである。
【００５４】
このような構造の光信号操作部４２は、光学特性可変光学素子４２ａを透過モードにすると、光信号受光部４２ｂで光信号を受光することが可能となり、光信号発光部４２ｃで光信号を発光することが可能となる。すなわち、光信号受光部４２ｂ及び信号発光部４２ｃで光信号をアド／ドロップすることが可能となる。
【００５５】
伝達部４に入射した光は、まず、第１コリメータ光学系４１を形成する第１偏心プリズム４１に第１透過面４１ａから入射し、第１反射面４１ｂで反射し、第２反射面４１ａで反射し、第２透過面４１ｃから射出する。Ｓ１は仮想瞳位置である。第１コリメータ光学系４１から射出した光は、光信号操作部４２に入射する。
【００５６】
光信号操作部４２に入射した光は、光学特性可変光学素子４２ａが反射モードの場合、光学特性可変光学素子４２ａで反射され、光信号操作部４２から射出する。
【００５７】
光信号操作部４２から射出した光は、第２コリメータ光学系４３を形成する第２偏心プリズム４３に第１透過面４３ａから入射し、第１反射面４３ｂで反射し、第２反射面４３ｃで反射し、第２透過面４３ｂから射出する。第２コリメータ光学系４３から射出した光は、伝達部４から射出する。Ｓ２は仮想瞳位置である。
【００５８】
光学特性可変光学素子４２ａが透過モードの場合、光信号操作部４２に入射した光は、光学特性可変光学素子４２ａを透過し、光信号受光部４２ｂで光信号を受光する。また、光信号発光部４２ｃで発光した光は、光学特性可変光学素子４２ａを透過し、第２コリメータ光学系４３に入射する。
【００５９】
図６は、第２実施形態の伝達部４の断面図である。
【００６０】
第２実施形態の伝達部４は、正の屈折力を持ち第１結合部からの信号光を平行光に変換する第１コリメータ光学系４１と、第１コリメータ光学系４１から射出される平行光を少なくとも反射する光変調光学素子４２ａを有し光信号を操作する光信号操作部４２と、正の屈折力を持ち光変調光学素子４２ａで反射した平行光を集光して第２結合を形成する第２コリメータ光学系４３と、を有する。
【００６１】
第１コリメータ光学系４１は、第１偏心プリズム１４１を複数配列した第１偏心プリズムアレイ４１である。第１偏心プリズムアレイ４１中の複数の第１偏心プリズム１４１は、図２に示した第１光ファイバ２の各コア２２の射出端２ａから射出する信号光に対応して各々個別に配置され、且つ、光変調光学素子４２に向けて平行光を射出する。
【００６２】
すなわち、第１コリメータ光学系４１中の複数の第１偏心プリズム１４１は、信号光の入射光軸に対する射出光軸の角度が異なる複数の第１偏心プリズム１４１を有し、複数の平行光が光変調光学素子４２に向けて寄せ集められる。
【００６３】
第２実施形態の第１コリメータ光学系４１は、縦に３つ、横に３つ並んだ９つの第１偏心プリズム１４１からなり、上下に異なる仕様、水平方向に同じ仕様の３パターンある。各第１偏心プリズム１４１は、約６０μｍずつ離れていることが好ましい。
【００６４】
第２コリメータ光学系４３は、第２偏心プリズム１４３を複数配列した第２偏心プリズムアレイ４３であり、第２偏心プリズムアレイ４３中の複数の第２偏心プリズム１４３は、光変調光学素子４２ａの反射角の切り替えにより、信号光が入射する第２偏心プリズム１４３が振り分けられる位置に配列される。
【００６５】
第２実施形態の第２コリメータ光学系４３は、縦に３つ、横に３つ並んだ９つの第２偏心プリズム１４３からなり、上下に異なる仕様、水平方向に同じ仕様の３パターンある。各第２偏心プリズム１４３は、約６０μｍずつ離れていることが好ましい。
【００６６】
第１コリメータ光学系４１を形成する第１偏心プリズムアレイ４１は、上下及び水平方向に異なる仕様の９パターンの第１偏心プリズム１４１としてもよい。第２コリメータ光学系４３を形成する第２偏心プリズムアレイ４３は、上下及び水平方向に異なる仕様の９パターンの第２偏心プリズム１４３としてもよい。さらに、各プリズムアレイ４１，４３は、縦に４つ、横に４つ並んだ１６個の偏心プリズムから形成されてもよい。
【００６７】
図７は、第２実施形態の光変調光学素子４２ａを示す。
【００６８】
光変調光学素子４２ａは、反射角を切り替えるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー１４２ａである。ＭＥＭＳミラー１４２ａは、反射角の切り替えにより、第２光ファイバ６に導かれる信号光を選択的に切り替える。
【００６９】
第２実施形態の光変調光学素子４２ａは、反射角を切り替えるＭＥＭＳミラー１４２ａを複数配列したＭＥＭＳミラーアレイ４２ａであり、ＭＥＭＳミラーアレイ４２ａ中の複数のＭＥＭＳミラー１４２ａは、図２に示した第１光ファイバ２の各コア２２の射出端２ａから射出する信号光に対応して各々配置される。ＭＥＭＳミラー１４２ａの各々の反射角の独立した切り替えにより、第１光ファイバ２の各々のコア２２からの各々の光信号を、図３に示した第２光ファイバ６の各々のシングルコアファイバ６０のコア６２に選択的に切り替えて導くことが可能となる。
【００７０】
したがって、第１コリメータ光学系４１のどの第１偏心プリズム１４１から入射した光であっても、所望の第２コリメータ光学系４３の第２偏心プリズム１４３へ射出することが可能となる。
【００７１】
なお、本実施形態では、マルチコアファイバ２を形成する第１光ファイバ２からシングルコアファイバ６０の束の第２光ファイバ６への光信号の伝達について説明したが、逆であってもよい。すなわち、シングルコアファイバ６０の束の第２光ファイバ６からマルチコアファイバ２を形成する第１光ファイバ２への光信号の伝達でもよい。また、マルチコアファイバ２及びシングルコアファイバ６０の束の代わりに、レーザ、ＬＥＤ等の光源、並びに、フォトダイオード等の受光素子を用いてもよい。
【００７２】
このように、本実施形態の光通信光学系１によれば、小型軽量であり、信号光射出部と信号光受光部を結合し、光信号の操作が可能となる。
【００７３】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１…光通信光学系
２…第１光ファイバ（信号光射出部）
３…第１結合光学系
４…伝達部
４１…第１コリメータ光学系、第１偏心光学系、第１偏心プリズム
１４１…第１偏心プリズム
４２…光信号操作部
４２ａ…光変調光学素子（光学特性可変光学素子、ＭＥＭＳミラー、ＬＣＯＳ）
４３…第２コリメータ光学系、第２偏心光学系、第２偏心プリズム
１４３…第２偏心プリズム
５…第２結合光学系
６…第２光ファイバ（信号光受光部）
【図１】
2016067455.tif 000003
【図２】
2016067455.tif 000004
【図３】
2016067455.tif 000005
【図４】
2016067455.tif 000006
【図５】
2016067455.tif 000007
【図６】
2016067455.tif 000008
【図７】
2016067455.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月1日(2015.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出端から信号光を射出する信号光射出部と、
前記射出端からの信号光を集光し第１結合部を形成する第１結合光学系と、
正の屈折力を持ち前記第１結合部からの信号光を平行光に変換する第１コリメータ光学系と、
前記第１コリメータ光学系から射出される平行光を少なくとも反射する光変調光学素子を有し光信号を操作する光信号操作部と、
正の屈折力を持ち前記光変調光学素子で反射した平行光を集光して第２結合部を形成する第２コリメータ光学系と、
前記第２結合部からの信号光を集光し第３結合部を形成する第２結合光学系と、
前記第２結合光学系により形成された前記第３結合部の位置に受光面を持ち前記受光面から入射する前記信号光を受光する信号光受光部と、
を備え、
前記第１コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ反射を行う反射面を有する第１偏心光学系であり、
前記第２コリメータ光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ反射を行う反射面を有する第２偏心光学系である
ことを特徴とする光通信光学系。
【請求項２】
前記第１偏心光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ内面反射を行う凹面反射面を有し、
前記第２偏心光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ内面反射を行う凹面反射面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信光学系。
【請求項３】
前記第１偏心光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ内面反射を行う凹面反射面を有する第１偏心プリズムを有し、
前記第２偏心光学系は、入射する信号光の光軸に対して傾き且つ内面反射を行う凹面反射面を有する第２偏心プリズムを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信光学系。
【請求項４】
前記第１偏心プリズムと前記第２偏心プリズムは、一辺を２ｍｍとする立方体の範囲内に収まる大きさである
ことを特徴とする請求項３に記載の光通信光学系。
【請求項５】
前記信号光射出部は、信号光を伝送し射出端から前記信号光を射出する第１光ファイバであり、
前記信号光受光部は、前記第２結合光学系により形成された前記第３結合部の位置に入射端面を持ち、前記入射端面から入射する前記信号光を伝送する第２光ファイバである
ことを特徴とする請求項３に記載の光通信光学系。
【請求項６】
前記光変調光学素子は透過率と反射率を変更可能な光学特性可変光学素子である
ことを特徴とする請求項５に記載の光通信光学系。
【請求項７】
射出端から信号光を射出する信号光射出部と、
前記射出端からの信号光を集光し第１結合部を形成する第１結合光学系と、
正の屈折力を持ち前記第１結合部からの信号光を平行光に変換する第１コリメータ光学系と、
前記第１コリメータ光学系から射出される平行光を少なくとも反射する光変調光学素子を有し光信号を操作する光信号操作部と、
正の屈折力を持ち前記光変調光学素子で反射した平行光を集光して第２結合部を形成する第２コリメータ光学系と、
前記第２結合部からの信号光を集光し第３結合部を形成する第２結合光学系と、
前記第２結合光学系により形成された前記第３結合部の位置に受光面を持ち前記受光面から入射する前記信号光を受光する信号光受光部と、
を備え、
前記信号光射出部は、信号光を伝送し射出端から前記信号光を射出する第１光ファイバであり、
前記信号光受光部は、前記第２結合光学系により形成された前記第３結合部の位置に入射端面を持ち、前記入射端面から入射する前記信号光を伝送する第２光ファイバであり、
前記光変調光学素子は透過率と反射率を変更可能な光学特性可変光学素子である
ことを特徴とする光通信光学系。
【請求項８】
前記光学特性可変光学素子の透過側に、
前記光学特性可変光学素子を透過した前記第１コリメータ光学系からの信号光を受光する光信号受光部を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の光通信光学系。
【請求項９】
前記光信号受光部が光ファイバである
ことを特徴とする請求項８に記載の光通信光学系。
【請求項１０】
前記光学特性可変光学素子の透過側に、
前記第２コリメータ光学系に向けて信号光を発光する光信号発光部を有する
ことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項１１】
前記光信号発光部が光ファイバである
ことを特徴とする請求項１０に記載の光通信光学系。
【請求項１２】
前記光学特性可変光学素子が、ＬＣＯＳである
ことを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項１３】
前記第１光ファイバは、複数のシングルコアファイバまたは、複数のコアをもつマルチコアファイバであり、
前記光学特性可変光学素子は、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光の入射位置ごとに透過率と反射率を変更可能である
ことを特徴とする請求項７に記載の光通信光学系。
【請求項１４】
前記光学特性可変光学素子の透過側に、前記信号光の入射位置に対応して、前記光学特性可変光学素子を透過した前記第１コリメータ光学系からの信号光を受光する複数の光信号受光部を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の光通信光学系。
【請求項１５】
前記複数の光信号受光部がそれぞれ光ファイバである
ことを特徴とする請求項１４に記載の光通信光学系。
【請求項１６】
前記光学特性可変光学素子の透過側に、前記信号光の入射位置に対応して、前記第２コリメータ光学系に向けて信号光を発光する複数の光信号発光部を有する
ことを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項１７】
前記複数の光信号発光部はそれぞれ光ファイバである
ことを特徴とする請求項１６に記載の光通信光学系。
【請求項１８】
前記第２光ファイバは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光の結合位置に対応して入射端面を持つように各々設けられた複数のシングルコアファイバを有してなる
ことを特徴とする請求項１３乃至請求項１７のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項１９】
前記信号光射出部は、信号光を伝送し射出端から前記信号光を射出する第１光ファイバであり、
前記信号光受光部は、前記第２結合光学系により形成された前記第３結合部の位置に入射端面を持ち、前記入射端面から入射する前記信号光を伝送する第２光ファイバであり、
前記光変調光学素子が、反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーであり、
前記第２コリメータ光学系が、前記第２偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記ＭＥＭＳミラーの反射角の切り替えにより、信号光が入射する偏心プリズムが振り分けられる位置に配列され、
前記第２の光ファイバは、信号光が入射する各々の偏心プリズムに対応して、各々設けられたシングルコアファイバを複数有してなる
ことを特徴とする請求項３に記載の光通信光学系。
【請求項２０】
前記信号光射出部は、信号光を伝送し射出端から前記信号光を射出する第１光ファイバであり、
前記信号光受光部は、前記第２結合光学系により形成された前記第３結合部の位置に入射端面を持ち、前記入射端面から入射する前記信号光を伝送する第２光ファイバであり、
前記第１光ファイバは、複数のシングルコアファイバまたは、複数のコアをもつマルチコアファイバであり、
前記第１コリメータ光学系が、前記第１偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光に対応して各々個別に配置され、且つ、前記光変調光学素子に向けて平行光を射出し、
前記光変調光学素子が反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーを有し、
前記ＭＥＭＳミラーは、反射角の切り替えにより、前記第２光ファイバに導かれる信号光を選択的に切り替える
ことを特徴とする請求項３に記載の光通信光学系。
【請求項２１】
前記信号光射出部は、信号光を伝送し射出端から前記信号光を射出する第１光ファイバであり、
前記信号光受光部は、前記第２結合光学系により形成された前記第３結合部の位置に入射端面を持ち、前記入射端面から入射する前記信号光を伝送する第２光ファイバであり、
前記第１光ファイバは、複数のシングルコアファイバまたは、複数のコアをもつマルチコアファイバであり、
前記第１コリメータ光学系が、前記第１偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光に対応して各々個別に配置され、且つ、前記光変調光学素子に向けて平行光を射出し、
前記光変調光学素子が反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーを有し、
前記第２コリメータ光学系が、前記第２偏心プリズムを複数配列した偏心プリズムアレイであり、
前記偏心プリズムアレイ中の複数の偏心プリズムは、前記ＭＥＭＳミラーの反射角の切り替えにより、信号光が入射する偏心プリズムが振り分けられる位置に配列され、
前記第２光ファイバは、信号光が入射する各々の偏心プリズムに対応して、各々設けられたシングルコアファイバを複数有してなる
ことを特徴とする請求項３に記載の光通信光学系。
【請求項２２】
前記光変調光学素子は、反射角を切り替えるＭＥＭＳミラーを複数配列したＭＥＭＳミラーアレイであり、前記ＭＥＭＳミラーアレイ中の複数のＭＥＭＳミラーは、前記第１光ファイバの各コアの射出端から射出する信号光に対応して各々配置され、
前記ＭＥＭＳミラーの各々の反射角の独立した切り替えにより、前記第１の光ファイバの各々のコアからの各々の光信号を、前記第２光ファイバの各々のシングルコアファイバのコアに選択的に切り替えて導く
ことを特徴とする請求項２１の光通信光学系。
【請求項２３】
前記第１コリメータ光学系中の複数の偏心プリズムは、信号光の入射光軸に対する射出光軸の角度が異なる複数の偏心プリズムを有し、複数の平行光が前記光変調光学素子に向けて寄せ集められる
ことを特徴とする請求項２０乃至請求項２２のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【請求項２４】
前記第２コリメータ光学系中の複数の偏心プリズムは、信号光の入射光軸に対する射出光軸の角度が異なる複数の偏心プリズムを有する
ことを特徴とする請求項２０乃至請求項２３のいずれか１つに記載の光通信光学系。
【国際調査報告】
2016067455.tif 000010
2016067455.tif 000011
2016067455.tif 000012
2016067455.tif 000013