(57)【要約】【課題】デジタルデータに応じて位相変調された直線偏光の光変調波を検波するための検波器において、多相化によって隣接する相間の位相差が小さくなっても、信号の分解能の低下を抑制できる検波器を提供する。【解決手段】直線偏光の光変調波を経路１５および１６に分岐させるビームスプリッタ１１と、経路１６の光変調波における位相をデジタルデータの１ビット分遅延させる１ビット遅延器１２と、経路１６の光変調波における偏光軸を９０度回転させる位相差板１３と、経路１５および１６を経由した光変調波を重ね合わせて、これら光変調波間の位相差に応じて変化する偏光状態を有する重ね合わせ波に変換するための光カプラ１４と、重ね合わせ波を受光し、その偏光状態を電気信号に変換する偏波検出部３とを設ける。【選択図】図１
2008014969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルデータに応じて位相変調された直線偏光の光変調波を検波する検波器であって、
上記直線偏光の光変調波を受光して第１および第２の経路に分岐させ、第１の経路の光変調波に上記デジタルデータの１ビット分の遅延を与え、第１の経路の光変調波と第２の経路の光変調波との間に９０度の偏光軸角度差を与え、上記第１および第２の経路を経由した光変調波を重ね合わせて、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて変化する偏光状態を有する重ね合わせ波に変換するための位相偏波変換手段と、
上記位相偏波変換手段から上記重ね合わせ波を受光し、その偏光状態を電気信号に変換する偏波検出手段とを有することを特徴とする検波器。
【請求項２】
前記位相偏波変換手段は、
上記直線偏光の光変調波を第１および第２の経路に分岐させるための光分岐手段と、
上記光分岐手段によって分岐された第１の経路の光変調波における位相を上記デジタルデータの１ビット分遅延させるための遅延手段と、
上記分岐手段によって分岐された第１または第２の経路の光変調波における偏光軸を９０度回転させるための偏光回転手段と、
上記第１および第２の経路を経由した光変調波を重ね合わせて、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて変化する偏光状態を有する重ね合わせ波に変換するための重ね合わせ手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の検波器。
【請求項３】
前記重ね合わせ波は、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて、円偏光成分と直線偏光成分との少なくとも一方を含み、
前記偏波検出手段は、
前記重ね合わせ波を、その偏光成分のキラリティを変化させて散乱光に変換するための偏光制御手段と、
上記偏光制御手段から出射された散乱光の強度を検出して電気信号に変換する光検出手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の検波器。
【請求項４】
前記偏光制御手段は、前記重ね合わせ波に含まれる左回りおよび右回りの円偏光成分の少なくとも一方を除去して光検出手段に導く円偏光成分除去手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の検波器。
【請求項５】
前記偏光制御手段は、偏光制御光学部品を含み、
上記偏光制御光学部品は、
金属膜と、
該金属膜を貫通する開口と、
上記開口の端またはその近傍位置を基点とし、かつ上記開口の中心を中心として上記金属膜に形成された螺旋溝とを有し、
上記螺旋溝は、前記重ね合わせ波に含まれる偏光成分のキラリティを変化させるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の検波器。
【請求項６】
前記光検出手段は、
前記偏光制御光学部品における前記重ね合わせ波が入射される側と反対側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の検波器。
【請求項７】
前記重ね合わせ波は、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて、円偏光成分と直線偏光成分との少なくとも一方を含み、
上記螺旋溝は、入射光に含まれる左回りおよび右回りの円偏光成分の少なくとも一方のキラリティを高次化させるものであり、
前記開口は、上記螺旋溝によってキラリティが高次化された円偏光成分を除去するように、上記直線偏光成分のカットオフ径より大きく、かつ上記螺旋溝によってキラリティが高次化された円偏光成分のカットオフ径より小さくなるように設定された径を有することを特徴とする請求項６に記載の検波器。
【請求項８】
前記光検出手段は、
前記重ね合わせ波に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分の偏光軸上にそれぞれ配置された第１および第２の光検出器を含むことを特徴とする請求項３に記載の検波器。
【請求項９】
前記光検出手段は、
上記重ね合わせ波に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分を分離する偏光分離手段と、
該偏光分離手段で分離された２つの直線偏光成分がそれぞれ入射する位置にそれぞれ配置された第１および第２の光検出器とを含むことを特徴とする請求項３に記載の検波器。
【請求項１０】
上記電気信号に基づいて上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差を判定することでデジタルデータを復元する復元手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の検波器。
【請求項１１】
直線偏光をデジタルデータに基づいて位相変調して直線偏光の光変調波を発生させるための光変調波発生器と、
上記光変調波発生器で発生された直線偏光の光変調波をその直線偏光の状態を保持しつつ伝送するための偏波保持光伝送媒体と、
上記偏波保持光伝送媒体によって伝送された直線偏光の光変調波を受光して電気信号に変換する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の検波器とを有することを特徴とする位相変調光通信システム。
【請求項１２】
金属膜と、
該金属膜を貫通する開口と、
上記開口の端またはその近傍位置を基点とし、かつ上記開口の中心を中心として金属膜に形成された螺旋溝とを有する偏光制御光学部品であって、
上記螺旋溝は、入射光に含まれる偏光成分のキラリティを変化させるようになっていることを特徴とする偏光制御光学部品。
【請求項１３】
前記螺旋溝は、
互いに異なる複数の位置を基点としてそれぞれ形成された複数の螺旋溝であることを特徴とする請求項１２に記載の偏光制御光学部品。
【請求項１４】
前記螺旋溝は、
互いに異なる４つ以上の位置を基点としてそれぞれ形成された４つ以上の螺旋溝であることを特徴とする請求項１２に記載の偏光制御光学部品。
【請求項１５】
前記螺旋溝における前記基点と前記開口との距離が、上記入射光によって開口付近に励起される表面プラズモンの波長よりも短いことを特徴とする請求項１２に記載の偏光制御光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光通信等において伝送される、デジタルデータに応じて位相変調された直線偏光の光変調波を検波するための検波器及びそれを用いた位相変調光通信システム、並びに、上記検波器に好適に使用できる偏光制御光学部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
偏波保存光ファイバーを用いる局内コヒーレント光通信において、光多重通信で使用する各信号の占有周波数帯域幅が通信帯域全幅に占める割合であるスペクトル占有率が低い光位相変調を複数の波長で利用する光多重通信が研究されている（非特許文献１〜３参照）。
【０００３】
局内コヒーレント光通信において上記偏波保存光ファイバーを利用する検波法としては、局部発信機（ＬＯ）を用いる絶対同期検波法や、光変調波をそのまま用いる１ビット遅延検波などの作動同期検波法が知られている。１つの１ビット遅延検波系は、２相信号に適用した場合、検波器の出力がＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）方式の信号（２値信号）となる。
【０００４】
上記ＯＯＫ方式は、別名ＡＳＫ方式（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  ＫｅＹｉｎｇ）とも呼ばれており、デジタル信号のビット情報１、０を光搬送波の２値振幅（ｏｎ／ｏｆｆ；光搬送波の有無）に対応させた変調方式である。この変調方式では光の離散的な強度変化が通信に用いられており、情報を光の強度変化として転送できる情報量が増えるので、その分、信号のビット長を長くすることができる。これによって、上記ＯＯＫ方式は、信号の劣化が抑えられるという利点がある。
【０００５】
２相変調を超える４相変調や８相変調などの多相位相変調された光変調波を検波する場合、複数の１ビット遅延検波系が組み合わせて使用される。遅延検波系の各々では、位相変調量がπずれている２つの信号を検波できる。
【０００６】
このような従来の検波器の一例が特許文献１に開示されている。ここで、図１５に基づいて上記従来の検波器の一例について説明する。図１５は従来の検波器１００の構成を示すブロック図である。
【０００７】
上記検波器１００は、図１５に示すように、２つの遅延器１０１（１ビット遅延器）と２つの移相器１０２と２つの平衡型光検出器１０３とを備えている。上記従来の検波器１００では、光変調波を２つに分割し、一方の光変調波を遅延器１０１で１ビット分遅延し、もう一方の光変調波を移相器１０２で４５度移相し、遅延器１０１を経由した光変調波（遅延波）と移相器１０２を経由した光変調波とを重ね合わせ、重ね合わせた光変調波（重ね合わせ波）の強度を平衡型光検出器１０３で検出する。
【０００８】
この検波器１００は４相の光変調波を検波するものであり、それゆえ、各素子が２つずつとなっている。ここで、１組の遅延器１０１、移相器１０２、及び平衡型光検出器１０３からなる系を遅延検波系と定義する。従来の検波器１００における遅延検波系の各々では、位相変調量がπずれている２つの信号を検波できる。
【０００９】
なお、位相変調された光変調波の検波以外の技術分野においては、金属膜の表面上に励起された表面プラズモンを利用した技術が知られている（特許文献２及び３、並びに非特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７０９５４号公報（平成１６年０６月１７日公開）
【特許文献２】特開平１１−７２６０７号公報（平成１１年０３月１６日公開）
【特許文献３】特開２００５−５３３８１６６号公報（平成１７年１２月０８日公開）
【非特許文献１】Ｄａｖｉｄ  Ｍ．  Ｐｏｚａｒ著、「Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」、ＷＩＬＥＹ
【非特許文献２】Ｈ．Ｓｈｉｎ、Ｐ．Ｂ．ＣａｔｒＹｓｓｅ  ａｎｄ  Ｓ．Ｆａｎ、ＰｈＹｓ．  Ｒｅｖ．Ｂ７２、０８５４３６、２００５年
【非特許文献３】国分泰雄著、「先端エレクトロニクスシリーズ６  光波工学」、共立出版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の検波器１００では、重ね合わせ波そのものの強度を検出するため、２相変調を超える４相変調や８相変調などの多相位相変調された光変調波を検波する場合、信号の分解能が低下する。
【００１１】
上記従来の上記検波器１００では、１つの平衡型光検出器１０３における電場の振幅が変調波と遅延波との加算で与えられ、重ね合わせ波の強度を表す平衡型光検出器１０３の出力信号レベルは、上記電場の振幅の２乗である。上記従来の検波器１００における光変調波と、遅延器１０１を経由した位相差φをもつ遅延波との重ね合わせ波の強度Ｉを、次の式（１）に示す。
【００１２】
【数１】
2008014969.tif 000003
【００１３】
図１４は、重ね合わせ波の強度Ｉを位相差φの関数として表している。ここで、ωは光変調波および遅延波の角周波数、ｔは時間、ｃは初期位相である。なお、検波器１００の内部における光の強度損失を無視した。
【００１４】
上記重ね合わせ波の強度を平衡型光検出器１０３で観測する系では、２相変調に適用した場合、１つの遅延器１０１を経由した光を平衡型光検出器１０３で観測したときの平衡型光検出器１０３の出力が、図１４のようにＯＯＫ方式の信号（２値信号）となる。上記従来の検波器１００を４相に適用する場合、１／２の重ね合わせ波の強度（離散している光の強度）の上下に高閾値および低閾値を設け、変調波と遅延波との位相差が０になる一方の遅延器１０１を経由する経路と、変調波と遅延波との位相差が０．５πになる他方の遅延器１０１を経由する経路との２つの経路を設ける。上記従来の検波器１００を８相に適用する場合、変調波と遅延波との位相差が０．２５πおよび０．７５πになる２つの遅延器１０１をそれぞれ経由する２つの経路をさらに追加する。
【００１５】
このような従来の検波器１００では、図１４から分かるように、位相差φの変化に対する平衡型光検出器１０３の出力信号（重ね合わせ波の強度）の変化率が、比較的小さい。そのため、位相変調の相の数が増加するに伴い、隣接する位相の位相変調波に対応する重ね合わせ波の強度の差（平衡型光検出器１０３の出力信号レベル差）δＩが非常に小さくなる。例えば、従来の検波器１００において、８相の位相変調波を検波する場合、図１４から分かるように、隣接する位相の位相変調波に対応する重ね合わせ波の強度の差δＩは、０．１５となる。そのため、隣接する位相の位相変調波に対応する重ね合わせ波の強度の中間値を閾値とし、位相変調波の位相（信号のビット値）を、重ね合わせ波の強度が閾値より大きいか否かによって判定するとすれば、重ね合わせ波の強度の誤差が０．０７５より大きくなれば、ビットエラーが生じることになる。したがって、従来の検波器１００は、複数の遅延検波系を備えていても、位相変調の相の数が増加するに伴い隣接相間の位相差が小さくなると、隣接する相の影響によってビットエラーが生じる確率が高くなり、信号の分解能（位相変調波の各相を分離して検出する能力；隣接する位相の位相変調波に対応する重ね合わせ波の強度の差δＩに反比例する）が低下するという問題点がある。
【００１６】
さらに、伝送路内での強度揺らぎや位相揺らぎが大きい場合には、ビットエラーが生じる確率がさらに高くなり、信号の分解能がさらに低下するという問題点がある。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、デジタルデータに応じて位相変調された直線偏光の光変調波を検波するための検波器において、多相化によって隣接する相間の位相差が小さくなっても、信号の分解能の低下を抑制できる検波器及びそれを用いた位相変調光通信システム、並びに上記検波器に好適に用いられる偏光制御光学部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の検波器は、上記課題を解決するために、デジタルデータに応じて位相変調された直線偏光の光変調波を検波する検波器であって、上記直線偏光の光変調波を受光して第１および第２の経路に分岐させ、第１の経路の光変調波に上記デジタルデータの１ビット分の遅延を与え、第１の経路の光変調波と第２の経路の光変調波との間に９０度の偏光軸角度差を与え、上記第１および第２の経路を経由した光変調波を重ね合わせて、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて変化する偏光状態を有する重ね合わせ波に変換するための位相偏波変換手段と、上記位相偏波変換手段から上記重ね合わせ波を受光し、その偏光状態を電気信号に変換する偏波検出手段とを有することを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、上記位相偏波変換手段は、上記直線偏光の光変調波を受光して第１および第２の経路に分岐させ、第１の経路の光変調波に上記デジタルデータの１ビット分の遅延を与え、第１の経路の光変調波と第２の経路の光変調波との間に９０度の偏光軸角度差を与え、上記第１および第２の経路を経由した光変調波を重ね合わせて、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて変化する偏光状態を有する重ね合わせ波に変換する。また、上記偏波検出手段は、上記位相偏波変換手段から上記重ね合わせ波を受光し、その偏光状態を電気信号に変換する。
【００２０】
上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差の変化に対する偏光状態の変化率は、従来の検波器における２つの光変調波間の位相差の変化に対する検出信号（重ね合わせ波の強度）の変化率と比較して大きくなる。上記偏波検出手段は、この偏光状態の変化を電気信号に変換するので、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、信号の分解能の低下を抑制できる。したがって、多相化を容易にすることができる。
【００２１】
なお、本願明細書において「偏光状態」とは、偏光の種類および構成比（円偏光成分と直線偏光成分との割合）を指すものとする。
【００２２】
また、本発明の検波器では、上記構成にくわえて、前記位相偏波変換手段は、上記直線偏光の光変調波を第１および第２の経路に分岐させるための光分岐手段と、上記光分岐手段によって分岐された第１の経路の光変調波における位相を上記デジタルデータの１ビット分遅延させるための遅延手段と、上記分岐手段によって分岐された第１または第２の経路の光変調波における偏光軸を９０度回転させるための偏光回転手段と、上記第１および第２の経路を経由した光変調波を重ね合わせて、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて変化する偏光状態を有する重ね合わせ波に変換するための重ね合わせ手段とを有することが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、上記光分岐手段、遅延手段、偏光回転手段、および重ね合わせ手段によって、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて変化する偏光状態を有する重ね合わせ波への変換をより確実に行うことができる。
【００２４】
また、本発明の検波器では、上記構成にくわえて、前記重ね合わせ波は、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて、円偏光成分と直線偏光成分との少なくとも一方を含み、前記偏波検出手段は、前記重ね合わせ波を、その偏光成分のキラリティを変化させて散乱光に変換するための偏光制御手段と、上記偏光制御手段から出射された散乱光の強度を検出して電気信号に変換する光検出手段とを有することが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、上記偏波検出手段は、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて、円偏光成分と直線偏光成分との少なくとも一方を含む重ね合わせ波を、その偏光成分のキラリティを変化させて散乱光に変換する。また、上記光検出手段は、上記偏光制御手段から出射された散乱光の強度を検出して電気信号に変換する。
【００２６】
円偏光成分に由来する高次化されたキラリティを持つモードは、低次のキラリティを持つモードと比較して、開口などでの伝播損失が著しく大きい。そのため、円偏光成分に由来する高次化されたキラリティを持つモードを除去して、直線偏光成分のみ、あるいは直線偏光成分と一部の円偏光成分とを選択的に上記光検出手段で検出することができる。上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差の変化に対する、直線偏光成分のみの強度の変化率、あるいは直線偏光成分と一部の円偏光成分とを合わせたものの強度の変化率は、従来の検波器における２つの光変調波間の位相差の変化に対する検出信号（重ね合わせ波の強度）の変化率と比較して大きくなる。上記光検出手段は、この強度の変化を電気信号に変換するので、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、信号の分解能の低下を抑制できる。
【００２７】
また、本発明の検波器では、上記構成にくわえて、前記偏光制御手段は、前記重ね合わせ波に含まれる左回りおよび右回りの円偏光成分の少なくとも一方を除去して光検出手段に導く円偏光成分除去手段を含むことが好ましい。
【００２８】
上記構成によれば、上記円偏光成分除去手段によって、前記重ね合わせ波に含まれる左回りおよび右回りの円偏光成分の少なくとも一方を除去して光検出手段に導くので、上記光検出手段は確実に、直線偏光成分のみ、あるいは直線偏光成分と低次の円偏光成分とを選択的に検出することができる。したがって、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、信号の分解能の低下を確実に抑制できる。
前記偏光制御手段は、偏光制御光学部品を含み、
また、本発明の検波器では、上記構成にくわえて、上記偏光制御光学部品は、金属膜と、該金属膜を貫通する開口と、上記開口の端またはその近傍位置を基点とし、かつ上記開口の中心を中心として上記金属膜に形成された螺旋溝とを有し、上記螺旋溝は、前記重ね合わせ波に含まれる偏光成分のキラリティを変化させるようになっていることが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、前記重ね合わせ波は、開口の端またはその近傍位置を基点とし、かつ上記開口の中心を中心として上記金属膜に形成された螺旋溝によって、偏光成分のキラリティの変化を受ける。円偏光成分に由来する高次化されたキラリティを持つモードは、低次のキラリティを持つモードと比較して、開口での伝播損失が著しく大きい。そのため、円偏光成分に由来する高次化されたキラリティの光を持つモードを開口で除去できる。したがって、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、信号の分解能の低下を確実に抑制できる。
【００３０】
また、本発明の検波器では、上記構成にくわえて、前記光検出手段は、前記偏光制御光学部品における前記重ね合わせ波が入射される側と反対側に配置されていることが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、開口によって円偏光成分に由来する高次化されたキラリティを持つモードが除去された光を、前記光検出手段が検出することができる。したがって、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、信号の分解能の低下を確実に抑制できる。
【００３２】
また、本発明の検波器では、上記構成にくわえて、前記重ね合わせ波は、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差に応じて、円偏光成分と直線偏光成分との少なくとも一方を含み、上記螺旋溝は、入射光に含まれる左回りおよび右回りの円偏光成分の少なくとも一方のキラリティを高次化させるものであり、前記開口は、上記螺旋溝によってキラリティが高次化された円偏光成分を除去するように、上記直線偏光成分のカットオフ径より大きく、かつ上記螺旋溝によってキラリティが高次化された円偏光成分のカットオフ径より小さくなるように設定された径を有することが好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、上記螺旋溝によって、入射光に含まれる左回りおよび右回りの円偏光成分の少なくとも一方のキラリティが高次化される。また、前記開口は、上記直線偏光成分のカットオフ径より大きく、かつ上記螺旋溝によってキラリティが高次化された円偏光成分のカットオフ径より小さくなるように設定された径を有することにより、上記螺旋溝によってキラリティが高次化された円偏光成分を除去できる。そのため、直線偏光成分のみ、あるいは直線偏光成分と低次の（高次化されていない）円偏光成分とを選択的に上記光検出手段で検出することができる。上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差の変化に対する、直線偏光成分のみの強度の変化率、あるいは直線偏光成分と低次の円偏光成分とを合わせたものの強度の変化率は、従来の検波器における２つの光変調波間の位相差の変化に対する検出信号（重ね合わせ波の強度）の変化率と比較して大きくなる。上記光検出手段は、この強度の変化を電気信号に変換するので、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、信号の分解能の低下を抑制できる。
【００３４】
また、本発明の検波器では、上記構成にくわえて、前記光検出手段は、前記重ね合わせ波に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分の偏光軸上にそれぞれ配置された第１および第２の光検出器を含むことが好ましい。
【００３５】
上記構成によれば、上記重ね合わせ波による散乱光の偏光の直線偏光成分を分離して第１および第２の光検出器で受光することが可能となる。それゆえ、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差の変化に対する、互いに直交する２つの直線偏光成分の各々の強度の変化に基づいて、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差をより正確に判定することができる。すなわち、信号の検出を正確に行うことができる。
【００３６】
また、本発明の検波器では、上記構成にくわえて、前記光検出手段は、上記重ね合わせ波に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分を分離する偏光分離手段と、該偏光分離手段で分離された２つの直線偏光成分がそれぞれ入射する位置にそれぞれ配置された第１および第２の光検出器とを含むことが好ましい。
【００３７】
上記構成によれば、上記重ね合わせ波に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分を分離する偏光分離手段を備えているので、上記重ね合わせ波による散乱光の偏光の直線偏光成分を十分に分離して第１および第２の光検出器で受光することができる。それゆえ、信号の検出をより正確に行うことができる。
【００３８】
また、本発明の検波器では、上記構成にくわえて、上記電気信号に基づいて上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差を判定することでデジタルデータを復元する復元手段をさらに有することが好ましい。
【００３９】
上記構成によれば、上記復元手段が、上記偏光状態を変換した電気信号に基づいて上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差を判定することで、デジタルデータを復元する。それゆえ、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、ビットエラーの発生を抑制しながらデジタルデータを復元できる。
【００４０】
本発明の位相変調光通信システムは、上記課題を解決するために、直線偏光をデジタルデータに基づいて位相変調して直線偏光の光変調波を発生させるための光変調波発生器と、上記光変調波発生器で発生された直線偏光の光変調波をその直線偏光の状態を保持しつつ伝送するための偏波保持光伝送媒体と、上記偏波保持光伝送媒体によって伝送された直線偏光の光変調波を受光して電気信号に変換する前記の本発明に係る検波器とを有することを特徴としている。
【００４１】
上記構成によれば、多相化によって隣接する相間の位相差が小さくなっても、デジタルデータに応じた光変調波を光変調波発生器で発生させて偏波保持光伝送媒体を介して検波器へ伝送し、本発明に係る検波器によって、信号の分解能の低下を抑制しながら、光変調波からデジタルデータを復元することができる。したがって、ビットエラーの発生を抑制しながら偏波保持光伝送媒体を介してデジタルデータを伝送できる位相変調光通信システムを実現できる。
【００４２】
本発明の偏光制御光学部品は、上記課題を解決するために、金属膜と、該金属膜を貫通する開口と、上記開口の端またはその近傍位置を基点とし、かつ上記開口の中心を中心として金属膜に形成された螺旋溝とを有する偏光制御光学部品であって、上記螺旋溝は、入射光に含まれる偏光成分のキラリティを変化させるようになっていることを特徴としている。
【００４３】
上記構成によれば、上記螺旋溝によって入射光に含まれる偏光成分のキラリティを変化させることができる。これにより、例えば、円偏光成分の一部または全部を高次化して、開口での伝播損失を著しく大きくすることができる。そのため、円偏光成分に由来する高次化されたキラリティを持つモードの光の一部または全部を開口で除去できる。このようにして円偏光成分の一部または全部を除去することで、入射光から一部の偏光成分、例えば、（１）直線偏光成分のみ、（２）一部の円偏光成分のみ、（３）直線偏光成分と円偏光成分の一部、などを取り出すことができる。その結果、入射光に含まれる一部の偏光成分に基づく処理、例えば入射光に含まれる一部の偏光成分の強度に基づく検波が可能となる。これは、上述した通り、信号の分解能の向上に寄与する。
【００４４】
なお、本願明細書において「螺旋溝」とは、開口を基点として形成された溝であって、開口の中心に対する方位角が開口から離れるに従って単調増加または単調減少し、開口からの距離（溝における開口側の端から、同方位角上における開口端（溝側の端）までの距離）が開口から離れるに従って単調増加する溝を指すものとする。
【００４５】
また、本発明の偏光制御光学部品では、上記構成にくわえて、前記螺旋溝は、互いに異なる複数の位置を基点としてそれぞれ形成された複数の螺旋溝であることが好ましい。
【００４６】
上記構成によれば、前期重ね合わせ波に含まれる円偏光成分のキラリティと上記螺旋溝のキラリティとを加算することによって、左回り円偏光成分および右回り円偏光成分の少なくとも一方を３次以上のモードにすることができる。そのため、開口などでの伝播損失が著しく大きい３次以上のモードの偏光成分を開口などで除去すれば、直線偏光成分と左回り円偏光成分および右回り円偏光成分の一方とを合わせたものの強度を、光検出手段で検出することができる。したがって、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、信号の分解能の低下を確実に抑制できる。
【００４７】
また、本発明の偏光制御光学部品では、上記構成にくわえて、前記螺旋溝は、互いに異なる４つ以上の位置を基点としてそれぞれ形成された４つ以上の螺旋溝であることが好ましい。
【００４８】
上記構成によれば、前期重ね合わせ波に含まれる円偏光成分のキラリティと上記螺旋溝のキラリティとを加算することによって、左回り円偏光成分および右回り円偏光成分の両方を３次以上のモードにすることができる。そのため、開口などでの伝播損失が著しく大きい３次以上のモードの偏光成分を開口などで除去すれば、直線偏光成分のみの強度を、光検出手段で検出することができる。上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差の変化に対する、直線偏光成分のみの強度の変化率は、その強度のピーク付近で極めて大きくなる。そのため、その強度のピーク付近を利用することで、信号の分解能をより一層向上させることができる。
【００４９】
また、本発明の偏光制御光学部品では、上記構成にくわえて、前記螺旋溝における前記基点と前記開口との距離が、上記入射光によって開口付近に励起される表面プラズモンの波長よりも短いことが好ましい。
【００５０】
上記構成によれば、入射光に含まれる偏光成分のキラリティを変化させる表面プラズモンの減衰を回避することができ、入射光に含まれる偏光成分のキラリティを確実に変化させることができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の検波器および位相変調光通信システムは、以上のように、上記第１および第２の経路を経由した光変調波間の位相差の変化に対する偏光状態の変化を電気信号に変換できるので、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、信号の分解能の低下を抑制できる。
【００５２】
また、本発明の偏光制御光学部品は、以上のように、例えば、円偏光成分の一部または全部を高次化して、円偏光成分に由来する高次化されたキラリティを持つモードの光の一部または全部を開口で除去することができる。そのため、本発明の偏光制御光学部品は、本発明の検波器に用いると、信号の分解能の向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１及び３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５４】
まず、図１に基づいて本発明の一実施形態である検波器の構成について説明する。図１は本実施の形態における検波器１０の構成を示すブロック図である。本実施の形態の検波器１０は、デジタルデータに応じて位相変調された光変調波を検波するものであり、図１に示すように、位相偏波変換部（位相偏波変換手段）１と、集光レンズ２と、偏波検出部（偏波検出手段）３と、デコーダ（復元手段）４とを備えている。検波器１０には、デジタルデータに応じて位相変調された光変調波が所定の方向の直線偏光として入射される。利用できる光の波長は、特に限定されるものではなく、一般的に光通信に用いられる赤外、近赤外の他、可視光であってもよい。
【００５５】
位相偏波変換部１は、デジタルデータに応じて位相変調された直線偏光の光変調波を、偏波情報を含んだ光に変換する部分である。また、集光レンズ２は、位相偏波変換部１から出力された偏波情報を含む光を集光し、偏波検出部３に入力するためのレンズである。また、偏波検出部３は、集光レンズ２から入力された偏波情報を含む光の強度を検出して光検出信号として出力する部分である。デコーダ４は、偏波検出部３から出力された上記光検出信号に基づいて上記デジタルデータを復元するものである。つぎに、図１に基づいてそれぞれの構成要素について説明する。
【００５６】
まず、位相偏波変換部１は、図１に示すように、ビームスプリッタ（光分岐手段）１１と、１ビット遅延器（遅延手段）１２と、位相差板（偏光回転手段）１３と、光カプラ（重ね合わせ手段）１４とを備えている。
【００５７】
ビームスプリッタ１１は、デジタルデータに応じて位相変調された光変調波を経路（第２の経路）１５および経路（第１の経路）１６の２つの経路に分岐させるためのものである。
【００５８】
１ビット遅延器１２は、ビームスプリッタ１１によって分岐された一方の経路１６の光変調波の位相を、上記デジタルデータの１ビット分（上記デジタルデータの１ビットずつを送信する周期に等しい時間）遅延させるものである。１ビット遅延器１２は、経路１６の光路長が経路１５の光路長よりも、１ビット分だけ、すなわち上記デジタルデータの１ビット分だけの時間に光が進む距離だけ長くなるように、経路１６の光を誘導するものである。１ビット遅延器１２としては、特に限定されるものではないが、例えば、上記デジタルデータの１ビット分だけの時間に光が進む距離に等しい長さの光ファイバを用いることができる。
【００５９】
位相差板１３は、経路１６に配置され、ビームスプリッタ１１によって分岐された経路１６の光変調波を透過させることで経路１６の光変調波に偏波回転（偏光軸の回転）を与えるためのものである。本実施の形態では、位相差板１３として、経路１６に配置され、光変調波に９０度（π／２）の偏波回転を与える１／２波長板を使用している。
【００６０】
光カプラ１４は、上記９０度の偏波回転を与えられた光変調波と上記９０度の偏波回転を与えられていない光変調波とを重ね合わせて、重ね合わせ波に変換するためのものである。光カプラ１４によって得られる重ね合わせ波は、経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差に応じて変化する偏光状態を有する。より詳細には、上記重ね合わせ波は、後述するように、円偏光成分と直線偏光成分との少なくとも一方を含み、経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差に応じて、円偏光成分と直線偏光成分との割合が変化する。なお、光カプラ１４としては、ファイバカプラ、光導波路型光結合器等を用いることができる。
【００６１】
つぎに、偏波検出部３は、図１に示すように、偏光制御光学部品（偏光制御手段）３１と、光検出器（光検出手段）３２とを備えている。
【００６２】
偏光制御光学部品３１は、光カプラ１４によって得られた重ね合わせ波を、その偏光成分のキラリティを変化させて散乱光に変換するものである。より詳細には、偏光制御光学部品３１は、後述するように、光カプラ１４によって重ね合わせられた光変調波の偏光成分のキラリティに、後述する該偏光制御光学部品３１のキラリティを加算する素子である。
【００６３】
また、光検出器３２は、偏光制御光学部品３１から出射された散乱光の強度を検出して、その強度を表す電気信号に変換し、該電気信号を出力するためのものである。光検出器３２としては、たとえば平衡型光検出器など、公知のフォトディテクタが好適に用いられるが、これには限られず、同様の機能を持つ他の光検出器を用いてもよい。また、光検出器３２が出力する電気信号の形態は、特に限定されるものではないが、本実施形態では検出光強度に応じて電圧が変化する電気信号である。
【００６４】
偏波検出部３において、偏光制御光学部品３１は、重ね合わせ波に含まれる左回りおよび右回りの円偏光成分の少なくとも一方を除去して光検出器３２に導く円偏光成分除去手段を有していることが好ましい。これによって、光検出器３２が、重ね合わせ波に含まれる偏光成分のうちで、円偏光成分除去手段によって除去されなかった偏光成分の強度、すなわち（１）直線偏光成分の強度、あるいは（２）直線偏光成分と左回りおよび右回りの円偏光成分の一方とを合わせたものの強度を検出することができる。検波器１０で受光される光変調波を２相より大きい相に多相化した場合、位相変調波経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差の変化に対する（１）または（２）の強度の変化率は、従来の検波器１００における２つの経路を経由した光変調波間の位相差の変化に対する重ね合わせ波の強度の変化率と比較して大きくなる。したがって、検波器１０は、検波器１０で受光される光変調波を２相より大きい相に多相化した場合に、従来の検波器１００と比較して分解能の低下を抑制でき、ビットエラーの発生を抑制できる。円偏光成分除去手段を有する偏光制御光学部品３１としては、特に限定されるものではないが、後述する実施の形態２に係る偏光制御光学部品３１において、開口の径を、上記重ね合わせ波に含まれる直線偏光成分のカットオフ径より大きく、かつ偏光制御光学部品３１によってキラリティが高次化された円偏光成分のカットオフ径より小さくなるように設定したものが好適である。なお、偏光制御光学部品３１は、上記円偏光成分除去手段に代えて、上記重ね合わせ波から直線偏光成分の少なくとも一部を除去して光検出器３２に導く機能を有していても、同様の効果（分解能の低下を抑制できる効果）を奏することができる。
【００６５】
最後に、デコーダ４は、偏波検出部３から出力される電気信号に基づいて経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差を判定することで上記デジタルデータを復元して出力するためのものである。
【００６６】
つぎに、図１に基づき本実施の形態の検波器１０の動作について説明する。
【００６７】
検波器１０に入力された直線偏光の光変調波（直線偏光軸の方向を以下「ｘ軸方向」と呼ぶ）は、ビームスプリッタ１１によって、２つの経路１５および１６に分岐される。
【００６８】
経路１６には１ビット遅延器１２が設けられており、この１ビット遅延器１２により経路１５の光変調波に対して上記デジタルデータの１ビット分の遅延が与えられる。
【００６９】
位相差板１３は、１ビット遅延器１２から出力された遅延された光変調波（以下、遅延された光変調波を「遅延波」と呼び、遅延されていない光変調波を「非遅延波」と呼ぶ）の直線偏光軸を非遅延波に対して９０度回転させる（この方向を以下「ｙ軸方向」と呼ぶ）。
【００７０】
上記遅延波と上記非遅延波とは、光カプラ１４によって再び重ね合わされる。上記遅延波および上記非遅延波は、上記デジタルデータの隣接ビットに対応する光変調波であるので、上記の重ね合わせによって、上記デジタルデータの隣接ビットに対応する光変調波間の位相差に応じて、直線偏光、楕円偏光、および円偏光のように偏光状態が変化する重ね合わせ波になる。
【００７１】
その後、該重ね合わせ波は偏光制御光学部品３１に入射される。偏光制御光学部品３１からは上記偏光状態に応じた散乱光が出射される。それから、検出器３２は、散乱光の強度を検出し、検出した光の強度に応じて電気信号を出力する。検出器３２から出力された電気信号はデコーダ４に入力される。デコーダ４は、該電気信号に基づいて、上記デジタルデータを復元して出力する。
【００７２】
ここで、上記デジタルデータおよびそれに対応する光変調波の例を図３に基づいて説明する。図３の（ａ）は、デジタルデータ（デジタル信号）の波形の例、およびデジタルデータの各ビットの値と２相信号（２相の光変調波）の初期位相（基準位相）に対する位相差との対応関係の例を示す図である。２相信号は、デジタルデータの各ビットの値０、１をそれぞれ、初期位相に対する位相差が０、π（ラジアン単位）の信号（光変調波）に対応させたものである。図３の（ｂ）は、デジタルデータの波形の例、およびデジタルデータの各ビットの値と４相信号（４相の光変調波）の初期位相に対する位相差との対応関係の例を示す図である。４相信号は、デジタルデータの２ビット分の値００、０１、１０、及び１１をそれぞれ、初期位相に対する位相差が０、０．５π、π、及び１．５πの信号（光変調波）に対応させたものである。図３の（ｃ）は、デジタルデータの波形の例、およびデジタルデータの各ビットの値と８相信号（８相の光変調波）の初期位相に対する位相差との対応関係の例を示す図である。８相信号は、デジタルデータの３ビット分の値０００、００１、０１０、０１１、１００、１０１、１１０、及び１１１をそれぞれ、初期位相に対する位相差が０、０．２５π、０．５π、０．７５π、π、１．２５π、１．５π、及び１．７５πの信号（光変調波）に対応させたものである。
【００７３】
つぎに、上記重ね合わせ波の偏光について説明する。
【００７４】
Ｘ軸方向に直線偏光軸を持つ非遅延波とＹ軸方向に直線偏光軸を持つ遅延波との重ね合わせ波の振幅は、次式（２）で表される。
【００７５】
【数２】
2008014969.tif 000004
【００７６】
ここで、ωは重ね合わせ波の角周波数であり、ｔは時間であり、ｃは初期位相であり、φは上記デジタルデータの隣接ビットに対応する非遅延波と遅延波との位相差である。また、重ね合わせ波の振幅は、下記で説明する座標軸Ａ−Ｂ上で、強度が１になるように規格化している。
【００７７】
座標軸Ａ−Ｂは上記Ｘ軸及びＹ軸からなるＸ−Ｙ座標軸を−４５度回転させたときに、Ｘ軸と重なる座標軸をＡ軸とし、Ｙ軸と重なる座標軸をＢ軸とすることにより構成される。
【００７８】
上記式（２）からわかるように、上記重ね合わせ波の偏光は、一般的には楕円偏光となるが、位相差φが特定の値の場合には特殊な偏光（完全な直線偏光または完全な円偏光）。まず、特殊な偏光の場合について説明し、次に一般的な楕円偏光について説明する。上記式（２）によれば、位相差φ＝９０度のとき、上記重ね合わせ波の偏光は左回り（上記重ね合わせ波の進行方向に対して左回り、以下同様の説明は省略する）円偏光となり、位相差φ＝２７０度のとき、上記重ね合わせ波の偏光は右回り（上記重ね合わせ波の進行方向に対して右回り；以下、同様の説明は省略する）円偏光となる。すなわち、これらの場合には、上記重ね合わせ波の偏光は完全な円偏光となる。また、上記式（２）によれば、位相差φ＝０度のとき、上記重ね合わせ波の偏光はＢ軸方向の直線偏光となり、位相差φ＝１８０度のとき、上記重ね合わせ波の偏光はＡ軸方向の直線偏光となる。すなわち、これらの場合には、上記重ね合わせ波の偏光は完全な直線偏光となる。
【００７９】
ここで、一般的な楕円偏光について説明する。位相差が０＜φ＜９０°のときには、上記重ね合わせ波の偏光はＡ軸を長辺とする左回りの楕円偏光となる。また、位相差が９０°＜φ＜１８０°のときには、上記重ね合わせ波の偏光はＢ軸を長辺とする左回りの楕円偏光となる。さらに、位相差が１８０°＜φ＜２７０°のときには、上記重ね合わせ波の偏光はＢ軸を長辺とする右回りの楕円偏光となり、位相差が２７０°＜φ＜３６０°のときには、上記重ね合わせ波の偏光はＡ軸を長辺とする右回りの楕円偏光となる。
【００８０】
しかし、一般的に知られているように、楕円偏光は、円偏光と直線偏光との重ね合わせ（和）で与えられる。例えば、位相差が０＜φ＜９０°の場合には、上述のように上記重ね合わせ波の偏光はＡ軸を長辺とする左回りの楕円偏光となるが、この楕円偏光は、
振幅が
【００８１】
【数３】
2008014969.tif 000005
【００８２】
の左回り円偏光と、
振幅が
【００８３】
【数４】
2008014969.tif 000006
【００８４】
のＡ軸方向に軸を持つ直線偏光との重ね合わせになる。上記楕円偏光を構成する円偏光成分と直線偏光成分との割合は位相差φに応じて変化する。例えば、位相差が０＜φ＜９０のときには、楕円偏光（重ね合わせ波）を構成する円偏光成分と直線偏光成分との割合は、位相差φが０に近づくにつれて直線偏光成分（Ａ軸方向に軸を持つ直線偏光）の割合が大きくなり、位相差φが９０度に近づくにつれて円偏光成分（左回り円偏光）の割合が大きくなる。
【００８５】
したがって、上記重ね合わせ波は、非遅延波と遅延波との位相差φに応じた偏光種類（直線偏光、楕円偏光、または円偏光）、および、非遅延波と遅延波との位相差φに応じた円偏光成分と直線偏光成分との割合となる。すなわち、上記重ね合わせ波は、非遅延波と遅延波との位相差φに応じた偏光状態となる。
【００８６】
上記重ね合わせ波は、偏光制御光学部品３１に入射され、偏光制御光学部品３１によって上記偏光状態に応じた散乱光に変換される。この散乱光の強度が、光検出器３２で検出されて電気信号に変換される。これにより、上記偏光状態が電気信号に変換される。
【００８７】
本実施の形態における検波器１０は、以上のように、経路１５および１６を経由した光変調波を重ね合わせて、経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差に応じて変化する偏光状態を有する重ね合わせ波に変換し、その偏光状態を偏波検出部３で電気信号に変換する。経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差の変化に対する偏光状態の変化率は、従来の検波器における２つの光変調波間の位相差の変化に対する検出信号（重ね合わせ波の強度）の変化率と比較して大きくなる。偏波検出部３は、この偏光状態の変化を電気信号に変換するので、光変調波を３相以上に多相化し、隣接相間の位相差が小さくなった場合であっても、信号の分解能の低下を抑制できる。したがって、多相化を容易にすることができる。
【００８８】
なお、本発明の検波器は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、ビームスプリッタ１１に代えて、ハーフミラー、光導波路型光分岐器、ファイバカップラ等のような、他の光分岐手段を用いてもよい。
【００８９】
また、位相差板１３は、経路１５に配置され、ビームスプリッタ１１によって分岐された経路１５の光変調波に９０度の偏波回転を与えるものであっても良い。また、位相差板１３に代えて、電圧を印加したＴＮ（ねじれネマティック）液晶などのような、９０度の偏波回転が可能な他の偏光回転手段を用いてもよい。さらに、本発明においては、経路１５の光変調波と経路１６の光変調波との間に９０度の偏光軸角度差を与えることができるようになっていればよく、９０度の偏波回転を与える偏光回転手段は必ずしも必要ではない。例えば、位相差板１３に代えて２７０度の偏波回転を与える偏光回転手段を用いてもよい。
【００９０】
また、検波器１０からデコーダ４を省き、検波器１０の光検出器３２から出力された電気信号を外部のデコーダで処理するようにしてもよい。
【００９１】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図４ないし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９２】
まず図４に基づいて本発明の他の実施形態における偏光制御光学部品３１の構成について説明する。図４は本実施の形態における偏光制御光学部品３１の構成を示す斜視図である。
【００９３】
図４では上記偏光制御光学部品３１の断面が分かるようにその一部をカットした斜視図としている。偏光制御光学部品３１は、図４に示すように、金属膜４１に対して、螺旋溝４２をその片面に形成し、かつ、金属膜４１を貫通する開口４３を形成したものである。
【００９４】
金属膜４１は、表面プラズモンが励起できる金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）の少なくとも１種の金属からなることが望ましい。金属膜４１の膜厚は、表面プラズモンが効果的に励起できるように、入射光（入射波）の波長λ以下であることが好ましい。
【００９５】
螺旋溝４２は、開口４３の端またはその近傍位置を基点（端点）とし、かつ開口４３の中心を中心として金属膜４１に形成されている。螺旋溝４２は、入射光に含まれる左回りおよび右回りの円偏光成分の少なくとも一方のキラリティ（自由度）を高次化させる機能を有する。本実施の形態における螺旋溝４２は、開口４３を基点とするアルキメデスの螺旋（開口４３の中心に対する方位角に比例して開口４３の中心からの距離が変化する螺旋）の形状を持つ。したがって、螺旋溝４２は、一定のピッチ（開口４３の中心から外側に引いた直線上における螺旋溝４２の間隔）を有している。図４に示す偏光制御光学部品３１における螺旋溝４２の開口４３付近の基点４４の数、すなわち、上記螺旋溝４２を構成する螺旋形状の曲線の数は、図５（ａ）に示すように２個である。なお、基点４４の数（螺旋形状の曲線の数）は、他の複数の場合であってもキラリティが制御された近接場が発生する。例えば、基点４４の数は、図５（ｂ）に示す４個であってもよい。
【００９６】
螺旋溝４２の幅は、λ／４以下（入射光の波長λ）であることが好ましい。螺旋溝４２のピッチ（最近接の螺旋溝間の動径方向に対しての螺旋溝中心間の距離）は、λ／２以下であることが好ましい。螺旋溝４２の深さは、λ以下であることが好ましい。螺旋溝４２の側面の傾斜角度は、略垂直であることが好ましい。螺旋溝４２の巻数は、０．５から５の範囲内であることが好ましい。
【００９７】
開口４３は、円形である。開口４３の径（直径）は、螺旋溝４２によってキラリティが高次化された円偏光成分を除去するように、上記直線偏光成分のカットオフ径より大きく、かつ上記螺旋溝によってキラリティが高次化された円偏光成分のカットオフ径より小さくなるように設定された径を有することが好ましい。なお、開口４３は、他の形状、例えば、楕円形や長方形等であってもよい。開口４３が楕円形や長方形である場合には、その短軸あるいは短辺の長さが、上記の寸法条件を満たすことが好ましい。
【００９８】
また、螺旋溝４３および開口４３は、既存のパターニングプロセスにより形成することができる。螺旋溝４３および開口４３の形成プロセスにおいては、例えば、ステッパーによる光露光、電子ビーム（ＥＢ）露光、掃引型の電子ビーム（ＳＥＭ）露光、集光イオンビーム（ＦＩＢ）による加工、ナノインプリントなど様々な方法及び手段を利用することができる。
【００９９】
なお、螺旋溝４２は、アルキメデスの螺旋の形状を持つものに限定されるものではなく、開口４３を基点として形成された溝であって、開口４３の中心に対する方位角が開口４３から離れるに従って単調増加または単調減少し、開口４３からの距離が開口から離れるに従って単調増加する溝であればよい。したがって、螺旋溝４２の形状は、対数螺旋（ベルヌーイの螺旋）、放物螺旋、双曲螺旋、リチュースなどの他の幾何学的螺旋；アルキメデスの螺旋あるいは他の幾何学的螺旋を直線の集合（例えば互いに９０度をなす直線の集合）で近似した形；などであってもよい。
【０１００】
つぎに、図４に基づいて、上記偏光制御光学部品３１の機能について説明する。
【０１０１】
まず、入射光は図４の上方から螺旋溝４２の形成面である金属膜４１の表面（片面）に照射される。このとき、螺旋溝４２の中心に位置する開口４３の周辺に電気双極子が励起される。該励起された電気双極子は開口４３を表面プラズモンとして伝わり、金属膜４１の裏面（入射光が照射される面と反対側の面）に到達し電気双極子放射（電気双極子が振動することによって光が異方的に放出される現象）による散乱光として放射される。
【０１０２】
なお、上記入射光は、偏光制御光学部品３１の螺旋溝４２の中心付近に照射されれば良いが、螺旋溝４２の形成面である金属膜４１の表面に垂直に入射されることが望ましい。
【０１０３】
上記入射光は、偏光制御光学部品３１の螺旋溝４２により高次の回転対称を備える表面プラズモンに変換される。ここで、表面プラズモンとは、金属−誘電体界面に生じる電子の疎密波の一種であり、その波数は金属薄膜表面に接する数１００ｎｍまでの試料の厚さや光学特性（誘電率、屈折率）によって変化する。
【０１０４】
該表面プラズモンは、偏光制御光学部品３１の開口４３の入り口付近に電気双極子分布による電場分布を形成する。図７はこのような表面プラズモンにより励起される偏光制御光学部品３１の開口４３の入り口付近における動径方向の電場分布７０を表している。なお、表面プラズモンは、偏光制御光学部品３１の金属表面を伝播するＴＭ波（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｗａｖｅ）であり、上記動径方向の電場が支配的である。
【０１０５】
図７の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、２次の右回り（偏光制御光学部品３１に対する光の入射方向に対して左回り；以下、同様の説明は省略する）螺旋溝４２に右回り（偏光制御光学部品３１に対する光の入射方向に対して右回り；以下、同様の説明は省略する）円偏光及び左回り円偏光を入射した場合を示している。この場合の上記表面プラズモンによって励起される電場分布のモードは、それぞれ、右回りの３次及び１次モードである。
【０１０６】
ここで、図７に基づいて上記電場分布７０の各モードのキラリティについて説明する。図７に示すように、上記電場分布７０には上記開口４３の中心に向かう向きの電場と該中心から離れる向きの電場とがある。そこで、上記２種の電場の組みの数によって上記モードのキラリティを定義する。例えば、図７の（ａ）は上記開口４３の中心に向かう向きの電場が３つの部分に分離して存在し、該中心から離れる向きの電場も３つの部分に分離して存在している。そこで、上記２種の電場の組は３つであると考える。そこで、この図７の（ａ）の電場分布のモードのキラリティを３次と定義する。また、それぞれ回転する向きがあるので、例えば、図７の（ａ）の電場分布のモードを右回りの３次モードと呼ぶことにする。
【０１０７】
同様に図示してはいないが、４次の右回り螺旋溝４２に右回り円偏光および左回り円偏光を入射した場合、右回りの５次及び３次モードが形成される。なお、入射光が直線偏光の場合には、偶数次の螺旋溝４２では、図７の（ｃ）に示すように、非回転の１次モードが生成する。
【０１０８】
つぎに、図４ないし６に基づいて螺旋溝４２のキラリティについて説明する。図４に示す構造では、偏光制御光学部品３１に対する光の入射方向から見て、上記螺旋溝４２は右回りである。右回り、及び左回りからなる状態をキラリティと呼び、ここでは右回りを＋、左回りを−の符号で定義する。また、螺旋溝４２のキラリティの次数を偏光制御光学部品３１における螺旋溝４２の開口４３付近の基点４４の数、すなわち、上記螺旋溝４２を構成する螺旋状の曲線の本数として定義する。たとえば、図５の（ａ）に示される螺旋溝４２のキラリティは２であり、図５の（ｂ）に示される螺旋溝４２のキラリティは４である。
【０１０９】
図６に１次の右回りの螺旋溝４２を示す。螺旋溝４２の開口４３の中心からの距離ｒ（θ）は、開口４３の半径がｒ０のとき、
ｒ（θ）＝ｒ０＋ｃ＋２ａθ／２π
で表されるものとする。
【０１１０】
ここで、ｃは螺旋溝４２の基点４４と開口４３の円周との距離であり、２ａは螺旋溝４２のピッチを表す。また、θは任意角を起点とする方位角であり、時計回りで増加するものとする。
ただし、これは現実的には、螺旋溝４２の溝の太さなどを考慮する必要があるが、上記ピッチ２ａが、螺旋溝４２の太さと比較して十分に大きいならば、問題はない。したがって、螺旋溝４２の太さに対するピッチ２ａの比（ピッチ２ａ／螺旋溝４２の太さ）は、１．５以上であることが望ましい。
【０１１１】
また、表面プラズモンの減衰を回避するために、螺旋溝４２における開口４３と基点４４との距離ｃは、表面プラズモンの波長２π／ｋｓｐよりも小さい事が望ましい。
【０１１２】
ここで、螺旋溝４２のピッチ２ａの決め方について説明する。ピッチ２ａは、δを光の入射角（垂直入射の場合δ＝０）、ｋ０を真空中の光の波数ｋ０＝２π／λ０、（λ０は真空中の光の波長）、及びｋｓｐを後述する表面プラズモンの波数とすると、次式のようになる。
【０１１３】
２ａ＝４π／（Ｒｅ（ｋｓｐ）−ｋ０ｓｉｎ（δ））・・・・・・・・・・・（３）
ただし、ｋｓｐは複素数のパラメータであり、Ｒｅはその複素数の実部を示す。
【０１１４】
したがって、上式（３）より、表面プラズモンの波数ｋｓｐ、真空中の光の波数ｋ０、及び入射光の入射角δがわかれば、ピッチ２ａが決定できる。
【０１１５】
つぎに、表面プラズモンの波数ｋｓｐについて説明する。ここで、偏光制御光学部品３１を構成する金属膜４１の膜厚が真空中の光の波長λ０よりも厚く、螺旋溝４２を備える偏光制御光学部品３１の金属膜４１の表面が複素誘電率εｄからなる誘電体と接している場合には、表面プラズモンの波数ｋｓｐは、偏光制御光学部品３１を構成する金属膜４１の複素誘電率εｍを用いてつぎのように求まることが知られている。
ｋｓｐ＝（εｍεｄ／（εｍ＋εｄ））０．５
一方、偏光制御光学部品３１の金属膜４１の膜厚が真空中の光の波長λ０よりも薄く、螺旋溝４２を備える偏光制御光学部品３１の金属膜４１の一方側の表面が複素誘電率εｄ１を備える第１の媒体に接して、金属膜４１の反対側の表面が複素誘電率εｄ２を備える第２の媒体に接している場合には、上記表面プラズモンの波数ｋｓｐは、偏光制御光学部品３１の金属膜４１の膜厚ｔ、偏光制御光学部品３１の金属膜４１の複素誘電率εｍを用いて次の式（４）のように変換されることが知られている。
【０１１６】
【数５】
2008014969.tif 000007
【０１１７】
ただし、ｋＸ１、ｋＸ２、及びｋＸ３はそれぞれ上記第１の媒体、第２の媒体、及び偏光制御光学部品３１を構成する金属膜４１中を伝播する光の波数である。
【０１１８】
なお、集光レンズ２により集光された光が偏光制御光学部品３１に入射する場合、は、偏光制御光学部品３１の金属膜４１の表面内方向の複数の波数ｋ０ｓｉｎ（δ）を備える平面波の重ね合わせであることが知られている。したがって、上式（３）で扱われる入射角δは
０＜δ≦ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ）
の範囲にある。ここで、ＮＡは、集光レンズ２の開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）である。
【０１１９】
螺旋溝４２により偏光制御光学部品３１の表面に励起される表面プラズモンの最内周における位相γ（θ）は
γ（θ）＝−２ａθｋ０ｓｉｎ（δ）／２π
と記述される。なお、θは任意角を起点とする方位角であり、時計回りで増加するものとする。
【０１２０】
ここで動径方向の電場が
ＥｉｒｅＸｐ（−ｉωＴ）×ｅＸｐ（ｉσｉθ）
で記述される円偏光の入射光を考える。ここで、σｉ＝＋１は右回り円偏光であり、σｉ＝−１は左回り円偏光のキラリティを示す。また、Ｅｉｒは入射光の動径方向の電場の振幅であり、ωは該電場の角振動数であり、Ｔは時間である。なお、θは任意角を起点とする方位角であり、時計回りで増加するものとする。
【０１２１】
該円偏光により励起された表面プラズモンの上記開口４３の円周での動径方向の電場は
Ｅｒ＝ＥｐｒｅＸｐ（−ｉωＴ）×ｅＸｐ（ｉσｉθ）×ｅＸｐ（ｉ（２ａθｋｓｐ／２π
＋γ（θ）））
と表される。なお、Ｅｐｒは該円偏光により励起された表面プラズモンによる開口４３の円周での動径方向の電場の振幅である。
【０１２２】
ここで、Ｅｐｒ＝１、Ｔ＝０の場合の動径方向の電場Ｅｒを求めると、
Ｅｒ＝ｅＸｐ（ｉθ（σｉ＋２ａθ／２π×（ｋｓｐ−ｋ０ｓｉｎ（φ））））
となる。
【０１２３】
さらに、波数ｋｓｐの虚数項による振幅Ｅｒの減衰項を無視し、振幅Ｅｒの位相項のみを考えれば、
Ｅｒ＝ｅＸｐ（ｉθ（σｉ＋２））
となる。
【０１２４】
この結果は、偏光制御光学部品３１の開口４３に形成される円偏光（入射光）に由来するモードのキラリティが螺旋溝４２のキラリティ２と円偏光（入射光）のキラリティσｉとの和になることを示している。同様に、任意のｎについて、ｎ次の螺旋溝４２では、開口４３に形成される円偏光（入射光）に由来するモードのキラリティは、該螺旋溝４２のキラリティｎと円偏光のキラリティσｉとの和になる。
【０１２５】
なお、入射光が直線偏光の場合には、偏光軸に沿って対称、非対称の２自由度しかない。このため、偏光制御光学部品３１の螺旋溝４２により、開口４３に非回転の１次モード（ｎが偶数）あるいは０次モード（ｎが奇数）が励起される。したがって、偏光制御光学部品３１の螺旋溝４２のキラリティが２次または４次の場合、開口４３に非回転の１次モードが励起される。
【０１２６】
偏光制御光学部品３１の螺旋溝４２のキラリティが２次、及び４次の場合の上記それぞれのキラリティの関係をまとめると表１および表２のようになる。
【０１２７】
【表１】
2008014969.tif 000008
【０１２８】
【表２】
2008014969.tif 000009
【０１２９】
表１などから分かるように、螺旋溝４２のキラリティが２次の場合（螺旋溝４２が互いに異なる２つの位置を基点としてそれぞれ形成された２つの螺旋溝である場合）、開口４３に励起されるモードは、直線偏光に由来する１次モード、および円偏光に由来する３次モードとなる。
【０１３０】
表２などから分かるように、螺旋溝４２のキラリティが２次の場合（螺旋溝４２が互いに異なる２つの位置を基点としてそれぞれ形成された２つの螺旋溝である場合）、開口４３に励起されるモードは、直線偏光に由来する１次モード、および円偏光に由来する３次モードおよび５次モードとなる。
【０１３１】
ところで、偏光制御光学部品３１における円形の開口４３の半径ｒ０よりも小さな波長をもつ光（表面プラズモン）は、開口４３を伝播できず、フィルタリングされる。このとき、該波長に対応する周波数（光速Ｃ／波長λ）のことをカットオフ周波数という。また、上記波長、すなわち光（表面プラズモン）を伝播させうる最小の開口４３の径をカットオフ径という。したがって、電場分布７０の各モードに対してそれぞれのカットオフ周波数およびカットオフ径が存在する。
【０１３２】
ところで、０〜５次モードの光（表面プラズモン）に対するカットオフ周波数は、１次モードＴＥ０１、０次モードＴＭ００、２次モードＴＥ０２、３次モードＴＥ０１、４次モードＴＥ０１、５次モードＴＥ０１の順序でカットオフ周波数が高いことが知られている。すなわち、上記の例では、上記電場分布の各モードに対するカットオフ周波数は、１次モード、３次モード、５次モードの順序でカットオフ周波数が高いことが知られている。したがって、光（表面プラズモン）の各モードは、カットオフ径が短い方から順に、１次モード、０次モード、２次モード、３次モード、４次モード、５次モード、・・・・である。なお、上記の順序は、金属膜４１表面に表面プラズモンが存在しうる系であっても同様である。
【０１３３】
すなわち、偏光制御光学部品３１の開口４３に励起される電場分布７０のモードの次数が１次と３次と大きくなるにしたがって、電場分布７０の原因である電気双極子の分布自体が大きくなっていく。したがって１次と３次のモードに対応する電気双極子の分布のサイズの中間に開口４３の半径ｒ０を設定すると一方の次数のモードを発生する信号をフィルタリングすることができる。
【０１３４】
したがって、螺旋溝４２のキラリティが２次の場合、開口４３の径を、１次モードの光（表面プラズモン）のカットオフ周波数に対応する径（カットオフ径）より大きく、かつ３次モードの光のカットオフ周波数に対応する径（カットオフ径）より小さくなるように設定すると、開口４３によって、左回りおよび右回りの円偏光の一方に由来する３次モードの光を除去し、残りの円偏光に由来する３次モードの光と、直線偏光に由来する１次モードの光とを金属膜４１の裏面側（金属膜４１における入射光が入射される側と反対側）に伝播させることができる。
【０１３５】
また、螺旋溝４２のキラリティが４次の場合、開口４３の径を、１次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より大きく、かつ３次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より小さくなるように設定すると、開口４３によって、左回りおよび右回りの円偏光に由来する３次モードおよび５次モードの光を除去し、直線偏光に由来する１次モードの光だけを金属膜４１の裏面側に伝播させることができる。
【０１３６】
同様にして、螺旋溝４２のキラリティが３次の場合や、螺旋溝４２のキラリティが５次以上の場合にも、開口４３の径を、直線偏光に由来するモードの光のカットオフ周波数に対応する径より大きく、かつ円偏光に由来するモードの光のカットオフ周波数に対応する径より小さくなるように設定すると、開口４３によって、円偏光に由来するモードの光を除去し、直線偏光に由来するモードの光だけを金属膜４１の裏面側に伝播させることができる。
【０１３７】
以上のように、螺旋溝４２のキラリティを２次以上とし、かつ、開口４３の径を、１次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より大きく、かつ３次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より小さくなるように設定すると、開口４３によって、螺旋溝４２によって高次化された円偏光（右回り円偏光または左回り円偏光）に由来するモードの光を除去し、（１）残りの円偏光に由来するモードの光と直線偏光に由来するモードの光、あるいは（２）直線偏光に由来するモードの光を、金属膜４１の裏面側に導くことができる。
【０１３８】
本実施形態に係る偏光制御光学部品３１は、種々の用途に使用できるが、実施の形態１に係る検波器１０を構成する偏光制御光学部品３１として好適である。
【０１３９】
本実施形態に係る偏光制御光学部品３１を実施の形態１に係る検波器１０に使用する場合、光検出器３２は、金属膜４１における入射光が入射される側と反対側に配置されていることが好ましい。これにより、螺旋溝４２のキラリティを２次以上とし、かつ、開口４３の径を、１次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より大きく、かつ３次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より小さくなるように設定すると、開口４３によって、螺旋溝４２によって高次化された円偏光（右回り円偏光または左回り円偏光）に由来するモードの光を除去し、（１）残りの円偏光に由来するモードの光と直線偏光に由来するモードの光、あるいは（２）直線偏光に由来するモードの光の強度を、光検出器３２で検出できる。
【０１４０】
上記の（１）残りの円偏光に由来するモードの光と直線偏光に由来するモードの光とを合わせたものの強度は、経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差の変化に対して、図１１に示すように変化する。したがって、検波器１０で受光される光変調波が２相より大きい相に多相化されている場合、経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差の変化に対する検出光強度（光検出器３２で検出される光強度）の変化率は、従来の検波器１００における２つの経路を経由した光変調波間の位相差の変化に対する重ね合わせ波の強度の変化率と比較して大きくなる。したがって、検波器１０は、検波器１０で受光される光変調波を２相より大きい相に多相化した場合に、従来の検波器１００と比較して分解能の低下を抑制でき、ビットエラーの発生を抑制できる。
【０１４１】
また、上記の（２）直線偏光に由来するモードの光の強度を、互いに直交する２つの直線偏光成分を分離した上で検出した場合、各直線偏光成分の強度は、経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差の変化に対して、図１２に示すように変化する。したがって、検波器１０で受光される光変調波が２相より大きい相に多相化されている場合、経路１５および１６を経由した光変調波間の位相差の変化に対する検出光強度（光検出器３２で検出される光強度）の変化率は、従来の検波器１００における２つの経路を経由した光変調波間の位相差の変化に対する重ね合わせ波の強度の変化率と比較して大きくなる。したがって、検波器１０は、検波器１０で受光される光変調波を２相より大きい相に多相化した場合に、従来の検波器１００と比較して分解能の低下を抑制でき、ビットエラーの発生を抑制できる。
【０１４２】
光検出器３２は、検出精度を向上するために、図８に示すように、開口４３の入射光が入射される側と反対側の端部（出口）直下に配置されていることがさらに好ましい。
【０１４３】
以下、実施の形態１に係る検波器１０において、本実施形態に係る偏光制御光学部品３１を用いた場合の具体例を実施例１〜３として説明する。この場合、集光レンズ２で集光された重ね合わせ波が前記入射光として偏光制御光学部品３１に入射される。
【０１４４】
（実施例１）
ここで、図８、１１、１４、及び表２に基づいて本発明の一実施形態における検波器のデジタルデータ復元方法に関する一実施例について説明する。ここでは、２次の右回り及び左回り螺旋溝（σｓ＝＋２、−２）を有する偏光制御光学部品３１と、０．２５π、０．５π、０．７５πの位相シフターとを用い、図８に示すように開口４３の直下に配置した光検出器３２で光検出を行う検出方法について説明する。
【０１４５】
まず図８に基づいて偏光制御光学部品３１に関するカットオフ周波数と本実施例において利用するモードとの関係について説明する。図８は、本発明における偏光制御光学部品の実施の一形態を示す裏面図である。
【０１４６】
２次の右回り螺旋溝（σｓ＝＋２）を有する偏光制御光学部品３１において、カットオフ周波数が１次のモードと３次のモードとの周波数の間に位置するように、すなわち開口４３の直径が１次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より大きく、かつ３次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より小さくなるように、開口４３の半径ｒ０を調整する。この場合、図８に示すように、光検出器３２を開口４３の直下に配置した場合、右回りの３次のモードは、開口４３によってフィルタリングされ、光検出器３２で検出されない。すなわち、光検出器３２で検出される、右回りの３次のモードによる光の強度は、０になる。
【０１４７】
次に、図１１に基づき２次の右回り及び左回りの螺旋溝（σｓ＝＋２）を有する偏光制御光学部品３１を利用した場合の検出される信号の位相差（隣接ビット間の位相差）と光の強度との関係について説明する。図１１は、検波器１０に関する光の強度とデジタル信号の位相差との関係を示すグラフ図である。
【０１４８】
図１１（ａ）は２次の右回り螺旋溝（σｓ＝＋２）を有する偏光制御光学部品３１を利用した場合の光の強度と検出される信号の位相差との関係を示している。一方、図１１（ｂ）は２次の左回り螺旋溝（σｓ＝−２）を有する偏光制御光学部品３１を利用した場合の光の強度と検出される信号の位相差との関係を示している。
【０１４９】
図１１は規格化された光出力を位相差φの関数として示している。図１１に示すように、重ね合わせ波が完全な右回り円偏光になる位相差０．５π（２次の右回り螺旋溝を有する偏光制御光学部品３１を利用した場合）または１．５π（２次の左回り螺旋溝を有する偏光制御光学部品３１を利用した場合）において、光の強度が０になる。一方、直線偏光、左回り円偏光および楕円偏光では、光の強度が理想的には１になる。
【０１５０】
【表３】
2008014969.tif 000010
【０１５１】
ここで、表３に基づいて本実施例におけるデジタルデータの復元方法について説明する。
【０１５２】
本実施例では、８相の位相変調波の検波を行う場合について説明する。本実施例の検波器１０は、図１の位相偏波変換部１、並びに、０．２５π、０．５π、および０．７５πの位相シフターをそれぞれ図１の位相偏波変換部１に追加したものの計４種類の位相偏波変換部と、２次の右回り及び左回り螺旋溝を有する２種類の偏光制御光学部品３１とを組み合わせた８種類の検波系を備えている。表２は、各検波系に使用される素子（偏光制御光学部品３１および位相シフター）の種類と、各検波系の光検出器３２で検出される信号の位相差との関係を表にしたものである。
【０１５３】
本実施例では、図１の位相偏波変換部１と２次の右回りの螺旋溝（σｓ＝＋２）を有する偏光制御光学部品３１とを利用した検出系では、信号の位相差が０．５πのとき、上記カットオフにより、右回り円偏光は検出されない。すなわち、検出される光の強度は０である。一方、図１の位相偏波変換部１と２次の左回りの螺旋溝（σｓ＝＋２）を有する偏光制御光学部品３１とを利用した検出系では、信号の位相差１．５πのとき、上記カットオフにより、左回り円偏光は検出されない。すなわち、検出される光の強度は０である。ここでは上記２つの光の強度が０になるポイントを利用する。
【０１５４】
表３に示すように、０．５π及び１．５πの位相差の信号は、位相シフターを用いない検波系で光の強度が０になる信号を検出することにより検出できる。０．５π及び１．５πの位相差に対応するデジタル信号はそれぞれ、０１０及び１１０である。つぎに、表３に示すように０．７５π及び１．７５πの位相差の信号は、０．２５πの位相シフターを追加した検波系で光の強度が０になる信号を検出することにより検出できる。同様にして、他の位相差π、０、１．２５π、および０．２５πの位相差の信号は、表３に示すように、０．５π及び０．７５πの位相シフターを追加した検波系で光の強度が０になる信号を検出することにより検出できる。
【０１５５】
ここで、図１１及び図１４に基づいて本実施の一形態の検波器１０と従来の検波器１００とを用いた場合の信号の分解能を比較してみることにする。図１１及び図１４において、検出される信号とそれに隣接する相の信号（検出される信号との位相差が０．２５πである信号）との間で光の強度差δIを比較すると、検波器１０及び従来の検波器１００は、それぞれ、０．２９及び０．１５である。そうすると、検波器１０は、従来の検波器１００と比較して約２倍の分解能を持つことがわかる。すなわち、本実施の一形態の検波器１０は、従来の検波器１００よりも分解能が高い検波が可能である。
【０１５６】
なお、２相及び４相の場合のデジタルデータの復元方法について説明すれば、以下の通りである。
【０１５７】
まず、２相信号の場合、２次の右回り及び左回り螺旋溝（σｓ＝＋２、−２）を有する偏光制御光学部品３１と、０．５πの位相シフターとを用い、図８に示すように開口４３の直下に配置した光検出器３２で光検出を行う検出方法について説明する。
２次の右回り螺旋溝（σｓ＝＋２）を用いた検波系に、０．５πの位相シフターを追加して検波すれば、位相差φ＝０のとき、検波系の光の強度は０になる。したがって、この検波系において光検出器３２が検出する光の強度が０になる信号を検出すれば、位相差φ＝０の信号を検出できる。位相差φ＝０の信号のもとのデジタルデータは０であるので、光検出器３２が検出する光の強度が０になった場合には、デジタルデータ「０」を復元する。
【０１５８】
また、２次の左回り螺旋溝（σｓ＝−２）を有する偏光制御光学部品３１を利用した検波系に、０．５πの位相シフターを追加して検波すれば、位相差φ＝πのとき、検波系の光の強度は０になる。したがって、この検波系において光検出器３２が検出する光の強度が０になる信号を検出すれば、位相差φ＝πの信号を検出できる。位相差φ＝πの信号のもとのデジタルデータは１であるので、光検出器３２が検出する光の強度が０になった場合には、デジタルデータ「１」を復元する。
【０１５９】
つぎに、４相信号の場合には、２次の右回り及び左回り螺旋溝（σｓ＝＋２、−２）を有する偏光制御光学部品３１を利用した検波系を用いれば、位相差φ＝０．５πの信号（デジタルデータ「０１」を復元する）及び位相差φ＝１．５πの信号（デジタルデータ「１１」を復元する）を検波できる。また、２次の右回り及び左回り螺旋溝（σｓ＝＋２、−２）を有する偏光制御光学部品３１を利用した検波系に０．５πの位相シフターを追加すれば、２相信号の場合と同様にして、位相差φ＝０の信号（デジタルデータ「００」を復元する）及び位相差φ＝πの信号（デジタルデータ「１０」復元する）を検波できる。
【０１６０】
（実施例２）
つぎに、図８、１０、１４、及び表３に基づいて本発明の一実施形態における検波器１０のデジタルデータ復元方法に関する一実施例について説明する。ここでは、２次の右回り螺旋溝（σｓ＝＋４）を有する偏光制御光学部品３１と、０．２５π、０．５π、０．７５πの位相シフターを用い、直交する直線偏光成分を分離して検出する検出方法について説明する。
【０１６１】
図８のような光検出器の配置では、重ね合わせ波に含まれる互いに直交する直線偏光成分を分離して検出することができない。そこで、本実施例では、重ね合わせ波に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分を分離して検出するために、例えば、図９のように偏光プリズム９０などのような、互いに直交するＡ軸方向およびＢ軸方向の直線偏光成分を分離する偏光分離手段を開口４３の下部に配置し、光検出器３２Ａおよび光検出器３２Ｂを上記偏光分離手段で分離されたＡ軸方向およびＢ軸方向の直線偏光成分がそれぞれ入射する位置にそれぞれ配置して、光検出器３２Ａおよび光検出器３２ＢでＡ軸方向およびＢ軸方向の直線偏光成分のそれぞれを観測する。
【０１６２】
まず、偏光制御光学部品３１に関するカットオフ周波数と本実施例において利用するモードとの関係について説明する。
【０１６３】
４次の右回り螺旋溝（σｓ＝＋４）を有する偏光制御光学部品３１において、カットオフ周波数が１次のモードと３次のモードとの周波数の間に位置するように、すなわち開口４３の直径が１次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より大きく、かつ３次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より小さくなるように、開口４３の半径ｒ０を調整する。この場合、図８に示すように光検出器３２を開口４３の直下に配置した場合でも、図９に示すように光検出器３２Ａ・３２Ｂを配置した場合でも、右回りの３次及び５次のモードは、光検出器３２あるいは光検出器３２Ａ・３２Ｂで検出されない。すなわち、円偏光に由来する右回りの３次及び５次のモードによる光は検出されず、直線偏光に由来する１次モードのみ検出される。
【０１６４】
図１２及び１３に基づいて４次の右回りの螺旋溝（σｓ＝＋４）を有する偏光制御光学部品３１を利用した場合の、検出される位相差と光の強度との関係について説明する。図１２及び１３は検波器１０及び位相変調光通信システム２０に関する光の強度とデジタル信号の位相差との関係を示すグラフ図である。図１２及び１３は規格化された光出力を位相差φの関数として示している。
【０１６５】
図１２（ａ）は４次の右回り螺旋溝（σｓ＝＋４）を有する偏光制御光学部品３１を利用してＡ軸方向の光検出器３２Ａで検出した場合の光の強度と検出される信号の位相差との関係を示している。一方、図１２（ｂ）は４次の左回り螺旋溝（σｓ＝＋４）を有する偏光制御光学部品３１を利用してＢ軸方向の光検出器３２Ｂで検出した場合の光の強度と検出される信号の位相差との関係を示している。
【０１６６】
また、図１３は上記図１２（ａ）及び（ｂ）の光の強度を加算したものである。図１３に示すように重ね合わせ波が完全な円偏光になる位相差０．５πおよび１．５πにおいて、強度が０になる。
【０１６７】
【表４】
2008014969.tif 000011
【０１６８】
ここで、表４に基づいて本実施例におけるデジタルデータの復元方法について説明する。
【０１６９】
本実施例では、実施例１と同様に、８相の位相変調を行った場合について説明する。表２は本実施例の使用素子と検出される位相差との関係を表にしたものである。
【０１７０】
本実施例では４次の右回りの螺旋溝（σｓ＝＋４）を有する偏光制御光学部品３１を利用した場合には位相差０．５π、及び１．５πのとき、上記カットオフにより、左回り及び右回り円偏光は検出されない。すなわち、検出される光の強度は０である。一方、直線偏光に由来する１次モードは、偏光軸がＡ軸のものがＡ軸方向の光検出器３２Ａで、Ｂ軸のものがＢ軸方向の光検出器３２Ｂで検出される。直線偏光に由来する１次モードのうち、偏光軸がＡ軸の光の強度は理想的には位相差πで１になり、偏光軸がＢ軸の光の強度は理想的には位相差０で１になる。ここでは上記２つの光の強度が１になるポイントを利用する。
【０１７１】
表４に示すように、０及びπの位相差の信号は、位相シフターを用いない検波系で光の強度が１になる信号を検出することにより検出できる。０及びπの位相差に対応するデジタル信号はそれぞれ、０００及び１００である。つぎに、表４に示すように１．２５π及び０．２５πの位相差の信号を検出する場合には本実施例においては０．２５πの位相シフターを追加した検波系を用いている。１．２５π及び０．２５πの位相差の信号は、０．２５πの位相シフターを追加した検波系で光の強度が１になる信号を検出することにより検出できる。同様にして、他の位相差１．５π、０．５π、１．７５π、および０．７５πの信号を検出するためには、表４に示すように、０．５π及び０．７５πの位相シフターを追加した検波系で光の強度が１になる信号を検出すれば良い。
【０１７２】
ここで、図１３及び図１４に基づいて本実施の一形態の検波器１０と従来の検波器１００とを用いた場合の信号の分解能を比較してみることにする。図１３及び図１４において光の強度差δIを比較すると、検波器１０及び従来の検波器１００は、それぞれ、０．７１及び０．１５である。そうすると、検波器１０の分解能は、従来の検波器１００の約４．７倍であることがわかる。すなわち、本実施の一形態の検波器１０は、従来の検波器１００よりも分解能が高い検波が可能である。なお、伝送路での位相揺らぎが小さい場合は、さらなる多相にも適用できる。
【０１７３】
なお、２相及び４相の場合のデジタルデータの復元方法について説明すれば、以下の通りである。
【０１７４】
まず、２相信号の場合、位相差φ＝０のとき、Ｂ軸を偏光軸とする直線偏光になり、光検出器３２Ｂが検出する光の強度は１になる。したがって、光検出器３２Ｂが検出する光の強度が１になる信号を検出すれば、位相差φ＝０の信号を検出できる。位相差φ＝０の信号のもとのデジタルデータは０であるので、光検出器３２Ｂが検出する光の強度が１になった場合には、デジタルデータ「０」を復元する。また、位相差φ＝πのとき、Ａ軸を偏光軸とする直線偏光になり、光検出器３２Ａが検出する光の強度は１になる。したがって、光検出器３２Ａが検出する光の強度が１になる信号を検出すれば、位相差φ＝πの信号を検出できる。位相差φ＝πの信号のもとのデジタルデータは１であるので、光検出器３２Ａが検出する光の強度が１になった場合には、デジタルデータ「１」を復元する。このようにして２相信号のデジタルデータを復元できる。
【０１７５】
つぎに、４相信号の場合、位相差φ＝０のとき、Ｂ軸を偏光軸とする直線偏光になり、光検出器３２Ｂが検出する光の強度は１になる。したがって、光検出器３２Ｂが検出する光の強度が１になる信号を検出すれば、位相差φ＝０の信号を検出できる。位相差φ＝０の信号のもとのデジタルデータは００であるので、光検出器３２Ｂが検出する光の強度が１になった場合には、デジタルデータ「００」を復元する。さらに、位相差φ＝πのとき、Ａ軸を偏光軸とする直線偏光になり、光検出器３２Ａが検出する光の強度は１になる。したがって、光検出器３２Ａが検出する光の強度が１になる信号を検出すれば、位相差φ＝πの信号を検出できる。位相差φ＝πの信号のもとのデジタルデータは１０であるので、光検出器３２Ａが検出する光の強度が１になった場合には、デジタルデータ「１０」を復元する。
【０１７６】
また、４相信号の場合、位相差φ＝０．５πおよび位相差φ＝１．５πの光を検出するためには同じ検波系において、０．５πの位相シフターを追加した検波系を追加すれば良い。位相差φ＝０．５πのとき、Ｂ軸を偏光軸とする直線偏光になり、光検出器３２Ｂが検出する光の強度は１になる。したがって、０．５πの位相シフターを追加した検波系で光検出器３２Ｂが検出する光の強度が１になる信号を検出すれば、位相差φ＝０．５πの信号を検出できる。位相差φ＝０．５πの信号のもとのデジタルデータは０１であるので、０．５πの位相シフターを追加した検波系で光検出器３２Ｂが検出する光の強度が１になった場合には、デジタルデータ「０１」を復元する。さらに、位相差φ＝１．５πのときＡ軸を偏光軸とする直線偏光になり光の強度は１になる。したがって、０．５πの位相シフターを追加した検波系で光検出器３２Ａが検出する光の強度が１になる信号を検出すれば、位相差φ＝１．５πの信号を検出できる。位相差φ＝１．５πの信号のもとのデジタルデータは１１であるので、０．５πの位相シフターを追加した検波系で光検出器３２Ａが検出する光の強度が１になった場合には、デジタルデータ「１１」を復元する。
【０１７７】
なお、本実施例では、４次の右回りの螺旋溝（σｓ＝＋４）を有する偏光制御光学部品３１を用いたが、４次の左回りの螺旋溝（σｓ＝−４）を有する偏光制御光学部品３１を用いても、同様の効果が得られる。また、５次以上のｎ次の右回りまたは左回りの螺旋溝を有する偏光制御光学部品３１を用い、直線偏光に由来するモード（０次モードまたは１次モード）の光のカットオフ周波数に対応する径より大きく、かつ円偏光に由来する（ｎ−１）次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より小さくなるように、開口４３の直径を調整しても、同様の効果が得られる。さらに、また、３次の右回りまたは左回りの螺旋溝を有する偏光制御光学部品３１を用い、直線偏光に由来する０次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より大きく、かつ円偏光に由来する２次モードの光のカットオフ周波数に対応する径より小さくなるように、開口４３の直径を調整しても、分解能向上効果が得られる。ただし、０次モードの光のカットオフ周波数と２次モードの光のカットオフ周波数とは近いので、開口４３によって光円偏光に由来する２次モードの光を除去して、直線偏光に由来する０次モードのみを取り出すことは比較的難しい。そのため、開口４３によって光円偏光に由来するモードの光を除去し易い点で、４次以上の螺旋溝を有する偏光制御光学部品３１を用いることがより好ましい。
【０１７８】
（実施例３）
ところで、真空中の光の波長程度の電気双極子放射のパターンが等方的でないことが一般的に知られている。上記直線偏光に由来する１次モードは、偏光制御光学部品３１の開口４３の出口において、電気双極子として振舞う。図１０は、偏光制御光学部品３１の開口４３の下部に２つの光検出器３２Ａおよび３２ＢをＡ軸およびＢ軸上に配した構造を示す。本実施例では、光検出器３２Ａが、上記重ね合わせ波に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分のうちの一方の偏光軸（Ａ軸）上に配置され、光検出器３２Ｂが、上記重ね合わせ波に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分のうちの他方の偏光軸（Ｂ軸）上に配置されている。
【０１７９】
ここで、偏光制御光学部品３１の開口４３に形成される直線偏光がＡ軸と平行であり、かつ、光検出器３２Ａおよび３２Ｂが偏光制御光学部品３１の金属膜４１に接しているか、あるいは、金属膜４１からの距離（間隔）が真空中の光の波長以下である場合を考える。この場合、偏光制御光学部品３１の放射側の金属膜４１の表面（以下「裏」と呼ぶ）を伝播する表面プラズモンが支配的に観測され、Ａ軸上の光検出器３２Ａの強度が大きくなる。同様に、偏光制御光学部品３１の開口４３に形成される直線偏光がＢ軸に平行であり、光検出器３２Ａおよび３２Ｂが偏光制御光学部品３１の金属膜４１に接しているか、あるいは、金属膜４１からの距離（間隔）が真空中の光の波長以下である場合、Ａ軸上の光検出器３２Ａの強度が大きくなる。
【０１８０】
一方、偏光制御光学部品３１の開口４３に形成される直線偏光がＡ軸と平行であり、かつ、光検出器３２Ａおよび３２Ｂを偏光制御光学部品３１の金属膜４１および開口４３から十分離した場合、電気双極子放射パターンに従ってＢ軸上の光検出器３２の強度が大きくなる。同様に、偏光制御光学部品３１の開口４３に形成される直線偏光がＢ軸に平行であり、光検出器３２Ａおよび３２Ｂを偏光制御光学部品３１の金属膜４１および開口４３から十分離した場合、電気双極子放射パターンに従ってＢ軸上の光検出器３２の強度が大きくなる。光検出器３２Ａおよび３２Ｂが偏光制御光学部品３１の金属膜４１に接しているか、あるいは、金属膜４１からの距離（間隔）が真空中の光の波長以下である場合、Ａ軸上の光検出器３２Ａの強度が大きくなる。
【０１８１】
そこで、本実施例では、実施例２の検波器１０において、偏光プリズム９０を省き、光検出器３２Ａおよび光検出器３２Ｂを、（１）金属膜４１に接する位置、または金属膜４１からの距離が真空中の光の波長以下となる位置に配置するか、もしくは（２）金属膜４１および開口４３から十分離れた位置に配置する。（１）の場合には、Ａ軸上の光検出器３２ＡではＡ軸に平行な直線偏光が主として検出され、Ｂ軸上の光検出器３２ＡではＢ軸に平行な直線偏光が主として検出される。（２）の場合には、Ａ軸上の光検出器３２ＡではＢ軸に平行な直線偏光が主として検出され、Ｂ軸上の光検出器３２ＡではＡ軸に平行な直線偏光が主として検出される。
【０１８２】
このように偏光プリズム９０を用いなくても、２つ以上の光検出器３２を用いて、直交する直線成分を分離観測することができる。
【０１８３】
以上のように、本実施の形態における偏光制御光学部品３１は、螺旋溝４２によって入射光に含まれる偏光成分のキラリティを変化させることができる。これにより、例えば、円偏光成分の一部または全部を高次化して、開口４３での伝播損失を著しく大きくすることができる。そのため、円偏光成分に由来する高次化されたキラリティを持つモードの光の一部または全部を開口４３で除去できる。このようにして円偏光成分の一部または全部を除去することで、入射光から一部の偏光成分、例えば、（１）直線偏光成分のみ、（２）一部の円偏光成分のみ、（３）直線偏光成分と円偏光成分の一部、などを取り出すことができる。その結果、入射光に含まれる一部の偏光成分に基づく処理、例えば入射光に含まれる一部の偏光成分の強度に基づく検波が可能となる。入射光に含まれる一部の偏光成分の強度に基づいて検波を行うことは、上述した通り、信号の分解能の向上に寄与する。
【０１８４】
なお、本実施の形態の検波器では、重ね合わせ波から少なくとも一部の円偏光成分を除去した後で光強度を検出することで重ね合わせ波の偏光状態を間接的に検出していたが、重ね合わせ波の偏光状態を直接検出できるような光検出器を用いて検波する構成としても良い。
【０１８５】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１８６】
まず、図２に基づいて本実施の形態における位相変調光通信システム２０の構成について説明する。図２は位相変調光通信システム２０の構成を示すブロック図である。
【０１８７】
本実施の形態における位相変調光通信システム２０は、図２示すように、光変調波発生器２１、偏波保持光ファイバー（偏波保持光伝送媒体）２２、及び実施の形態１に係る検波器１０から構成されている。つぎに、図２に基づき、それぞれの構成要素について説明する。
【０１８８】
まず、光変調波発生器２１は、図２に示すように、レーザ光源２３と位相変調器２４とを備えている。レーザ光源２３は、直線偏光の光搬送波を出射するものである。また、位相変調器２４は、入力されたデジタルデータに基づき上記直線偏光の位相を変調することで直線偏光の光変調波を発生させるものである。位相変調器２４における位相変調方法としては、公知の位相変調方法を使用できる。
【０１８９】
つぎに、偏波保持光ファイバー２２は、光変調波発生器２１で発生された直線偏光の光変調波を、その偏光を保持しつつ検波器１０に伝送するものである。偏波保持光ファイバー２２としては、公知の偏波保持光ファイバーを使用できる。
【０１９０】
最後に、検波器１０は、偏波保持光ファイバー２２によって伝送された光変調波を検波し、上記デジタルデータを復元するものである。検波器１０の詳細は上記実施の形態１で説明したとおりである。また、検波器１０に好適に使用される偏光制御光学部品３１、および検波器１０の検波方法の例についても、実施の形態２で説明したとおりである。
【０１９１】
つぎに、図２に基づき本実施の形態における位相変調光通信システム２０の動作について説明する。
【０１９２】
まず、送信されるデジタルデータが位相変調器２４に入力される。つぎに、レーザ光源２３から直線偏光が出射される。それから、レーザ光源２３から出射された直線偏光は、位相変調器２４によって上記デジタルデータに応じた位相変調を受けて、光変調波として出射される。
【０１９３】
その後、位相変調器２４から出射された上記光変調波は、偏波保持光ファイバー２２で伝送される。それから、偏波保持光ファイバー２２によって伝送された光変調波は検波器１０に入力される。
【０１９４】
検波器３２に入力された光変調波は、上記実施の形態１で説明したように、検波器３２によってデジタルデータに復元され、外部に出力される。その結果、位相変調光通信システム２０では、光変調波発生器２１に入力されたデジタルデータが、偏波保持光ファイバー２２を介した光通信によって検波器３２の出力先へ伝送されることになる。
【０１９５】
本実施の形態における位相変調光通信システム２０は、以上のように、光変調波の位相差による情報をそれに対応する偏光状態に変換して検波する検波器１０を備えているため、重ね合わせ波の強度を検出する従来の検波器と比較して、位相差の変化に対する検波対象（偏光状態）の変化率を大きくすることができる。したがって、検波の分解能を向上させることができるため、多相位相変調コヒーレント光通信において隣接する相の影響を小さくし、多相化を容易にすることができる。
【０１９６】
本実施形態に係る位相変調光通信システム２０は、デジタルデータの局内伝送に好適に利用できる。
【０１９７】
以上のように、本発明の検波器は、９０度の偏向回転を該遅延検波系に与え、該変調波と該遅延波の重ね合わせによる偏光状態に基づいて光変調波の位相情報を読み出すものである。該重ね合わせ波は、直線偏光を除き、右回りと左回りとの２自由度（キラリティ）を備えている。本発明にあっては、該重ね合わせ波の偏光状態を非線形観測する方法を用い、信号の高分解能観測を提供する。
【０１９８】
以上のように、本発明の検波器では、好ましくは、表面プラズモンを生成可能な金属膜に貫通する開口と該開口を取り囲む２次あるいは４次の螺旋溝とを備える偏向制御光学部品により、該重ね合わせ波のキラリティを変化させた後、重ね合わせ波の偏光状態を観測する。円偏光成分のキラリティと螺旋溝のキラリティとが異符号である場合、円偏光成分に由来する螺旋溝の出力光のキラリティは、該螺旋溝のキラリティより１つ少ない。一方、円偏光成分のキラリティと螺旋溝のキラリティとが同符号である場合、円偏光成分に由来する螺旋溝の出力光のキラリティは、該螺旋溝のキラリティより１つ多い。このような螺旋溝により開口の入り口に生成する、円偏光成分に由来する高次化されたキラリティを持つモードは、該開口内の伝播損失が著しく大きい。そのため、開口出口からの出力から該円偏光成分を取り除くことができる。さらに該開口からの出力は、特有の放射パターンを有するため、空間分離された光検波器により直交する直線偏光を分離観測できる。これらにより、隣接相との位相差が小さくなっても信号の分解能の低下を抑制することができ、多相化を容易にすることができる。
【０１９９】
本発明は、光のキラリティを加算する偏向制御光学部品を利用し、多相位相変調光コヒーレント通信における検波を容易にする、光通信の信頼性を向上する、また検波装置の縮小など産業上の導入を容易にすることができる。
【０２００】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】
本発明の検波器、偏光制御光学部品及び位相変調光通信システムは、コヒーレント光通信における検波に適用できる。具体的には、偏波保存光ファイバーを用いる局内コヒーレント光通信において、光多重通信で使用する各信号の占有周波数帯域幅が通信帯域全幅に占める割合であるスペクトル占有率が低い光位相変調を複数の波長で利用する光多重通信に利用することができる。また、本発明の偏光制御光学部品は適当な光源と組み合わせることにより、キラリティが制御された近接場発生光源として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】本発明における検波器の実施の一形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明における位相変調光通信システムの実施の一形態の構成を示すブロック図である。
【図３】上記検波器におけるデジタル信号の例を示す波形図である。
【図４】本発明における偏光制御光学部品の実施の一形態の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明における偏光制御光学部品の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明における偏光制御光学部品の実施の一形態を示す平面図である。
【図７】上記偏光制御光学部品における開口の円周での瞬時面内電場ベクトルを示す概念図である。
【図８】本発明における偏光制御光学部品の実施の一形態を示す裏面図である。
【図９】上記偏光制御光学部品と本発明に関する光検出器の配置方法の一例を示す斜視図である。
【図１０】上記偏光制御光学部品と本発明に関する光検出器の配置方法の他の一例を示す斜視図である。
【図１１】上記検波器に関する光の強度とデジタル信号の位相差の関係をしめすグラフ図である。
【図１２】上記検波器に関する光の強度とデジタル信号の位相差の関係をしめすグラフ図である。
【図１３】上記検波器に関する光の強度とデジタル信号の位相差の関係をしめすグラフ図である。
【図１４】従来の検波器に関するの光の強度とデジタル信号の位相差の関係をしめすグラフ図である。
【図１５】従来の検波器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２０３】
１    位相偏波変換部（位相偏波変換手段）
３    偏波検出部（偏波検出手段）
４    デコーダ（復元手段）
１０    検波器
１１    ビームスプリッタ（光分岐手段）
１２    １ビット遅延器（遅延手段）
１３    位相差板（偏光回転手段）
１４    光カプラ（重ね合わせ手段）
１５    経路（第２の経路）
１６    経路（第１の経路）
２１    光変調波発生器
２２    偏波保持光ファイバー（偏波保持光伝送媒体）
３１    偏光制御光学部品（偏光制御手段）
３２    光検出器（光検出手段）
３２Ａ  光検出器（第１の光検出器）
３２Ｂ  光検出器（第２の光検出器）
４１    金属膜
４２    螺旋溝
４３    開口（円偏光成分除去手段）
４４    基点
９０    偏光プリズム（偏光分離手段）
【図１】
2008014969.tif 000012
【図２】
2008014969.tif 000013
【図３】
2008014969.tif 000014
【図４】
2008014969.tif 000015
【図５】
2008014969.tif 000016
【図６】
2008014969.tif 000017
【図７】
2008014969.tif 000018
【図８】
2008014969.tif 000019
【図９】
2008014969.tif 000020
【図１０】
2008014969.tif 000021
【図１１】
2008014969.tif 000022
【図１２】
2008014969.tif 000023
【図１３】
2008014969.tif 000024
【図１４】
2008014969.tif 000025
【図１５】
2008014969.tif 000026