(57)【要約】【課題】少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を同一平面上に結像させる。【解決手段】各光ファイバーの光出射端面を同一平面になるよう研磨した、７芯光ファイバー１２０を用い、７芯光ファイバー１２０の中心の光ファイバーのコア１００の出射端面１０１から信号光１を出射させ、７芯光ファイバー１２０の周辺の光ファイバーのコア２０１の出射端面から信号１と波長の異なる制御光２１を出射させ、信号光１は、信号光と制御光の波長の違いによる集光点のずれ、すなわち色収差を補正するための光学平板４に設けられた穴３を通過させ、制御光２１は７芯光ファイバー１２０の出射端面に接触させて配置された光学平板４の穴３を避けて透過させ、信号光１と制御光２１は、共通の結像のための光学手段としての集光レンズ５および６を通過し、熱レンズ形成素子７の光吸収層７１の光入射側の同一平面上に結像される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を、同一面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させ、前記２つ以上の光の少なくとも１つは前記２つ以上の光の波長毎に厚みｔの定まった光学平板を通過させて実質的光路長を補正し、
前記２つ以上の光に共通の、結像のための光学手段を通過させて前記２つ以上の光を同一面上に結像させることを特徴とする色収差補正方法。
【請求項２】
少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を、同一面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させる光源と、
前記２つ以上の光の少なくとも１つの出射領域に隣接ないし接して設けられた、前記２つ以上の光の波長毎に実質的光路長を補正するための厚みｔの定まった光学平板と、
前記２つ以上の光に共通の、前記２つ以上の光を同一面上に結像させるための光学手段と、を少なくとも備えることを特徴とする色収差補正可能な光学装置。
【請求項３】
さらに、前記光学平板の厚さｔが、以下の式〔１〕で表されることを特徴とする請求項１に記載の色収差補正方法。
ｔ≦（ｄ−ｃ）／２Ｎ  …〔１〕
（ここで、ｃは前記出射領域を円形に近似したときの平均直径、ｄは円形に近似した前記出射領域間の平均距離、Ｎは前記出射領域から出射する光の開口数である。）
【請求項４】
さらに、前記光学平板の厚さｔが、以下の式〔１〕で表されることを特徴とする請求項２に記載の色収差補正可能な光学装置。
ｔ≦（ｄ−ｃ）／２Ｎ  …〔１〕
（ここで、ｃは前記出射領域を円形に近似したときの平均直径、ｄは円形に近似した前記出射領域間の平均距離、Ｎは前記出射領域から出射する光の開口数である。）
【請求項５】
少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を各々出射させる、同一面上に配置された出射領域が、各々の端面が同一面上に配置されて束ねられたコア・クラッド構造の複数の光ファイバーのコアであることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の色収差補正方法。
【請求項６】
少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を各々出射させる、同一面上に配置された出射領域が、各々の端面が同一面上に配置されて束ねられたコア・クラッド構造の複数の光ファイバーのコアであることを特徴とする請求項２または請求項４に記載の色収差補正可能な光学装置。
【請求項７】
少なくとも光吸収層を含む熱レンズ形成光素子中の光吸収層に、制御光と信号光とを入射させ、
前記制御光および前記信号光は、前記光吸収層またはその近辺にて収束するように照射されかつ前記制御光および前記信号光の各々の収束点の位置が相異なるように照射され、
前記制御光の波長と前記信号光の波長を異ならせ、前記制御光の波長は前記光吸収層が吸収する波長帯域から選ばれ、前記信号光の波長は前記光吸収層が吸収しない波長帯域から選ばれ、
前記制御光と前記信号光は、前記光吸収層内における前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因し可逆的に形成される熱レンズにより、屈折率が変化して、前記信号光の進行方向を変えることを特徴とする光偏向方法において、
さらに、前記制御光および前記信号光を、同一面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させ、前記制御光および前記信号光の少なくとも１つは前記制御光および前記信号光の光の波長毎に厚みｔの定まった光学平板を通過させて実質的光路長を補正し、
前記制御光および前記信号光に共通の、結像のための光学手段を通過させて前記制御光および前記信号光を同一面上に結像させることを特徴とする色収差補正方法。
【請求項８】
１種類以上の波長の信号光を出射する領域と、
前記信号光の出射領域と同一平面に設けられた、
前記信号光とは異なる波長の制御光を出射する領域と、
前記信号光は透過し、前記制御光を選択的に吸収する光吸収層を含む熱レンズ形成光素子と、
前記光吸収層またはその近辺に前記制御光と前記信号光とを各々収束点を異ならせて集光させる集光手段と、を有し、
前記熱レンズ形成光素子は、前記制御光と前記信号光が、前記光吸収層内における前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因し可逆的に形成される熱レンズにより、屈折率が変化して、前記信号光の進行方向を変えることを特徴とする光偏向装置であって、
さらに、実質的光路長を補正するため、前記制御光および前記信号光の光の波長毎に厚みｔの定まった光学平板を、
前記制御光および前記信号光の少なくとも１つを通過させる位置に設けることを特徴とする色収差補正可能な光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、光情報処理などの光エレクトロニクスおよびフォトニクスの分野において有用な、色収差補正方法および色収差が補正された光学装置に関するものである。特に、熱レンズ効果による屈折率の変化に基づいて光の偏向を行う熱レンズ方式の光路偏向方法および装置に係る色収差補正方法および色収差補正可能な光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱レンズ形成光素子に光を照射することで引き起こされる透過率変化や屈折率変化を利用し、直接、光で光の強度や周波数を変調する、全光型熱レンズ形成光素子や光制御方式の研究が盛んに行われている。本発明者らは、全光型光素子等による新たな情報処理技術の開発を目指して、有機色素凝集体をポリマーマトリックスに分散した有機ナノパーティクル光熱レンズ形成素子（非特許文献１参照）を用いて、光制御方式の研究を行って来た。現在、制御光（６６０ｎｍおよび９８０ｎｍ）により信号光（７８０ｎｍおよび１５５０ｎｍ）の変調を行う方式で、制御光と信号光を同軸・同焦点入射させることを特徴とし、制御光の吸収により過渡的に形成される熱レンズにより信号光が屈折されるという動作原理の素子を開発しており、約２０ナノ秒の高速応答が達成されている。光応答性組成物からなる熱レンズ形成光素子に制御光を照射し、制御光とは異なる波長帯域にある信号光の透過率および／または屈折率を可逆的に変化させることにより前記熱レンズ形成光素子を透過する前記信号光の強度変調および／または光束密度変調を行う光制御方法であって、前記制御光および前記信号光を各々収束させて前記熱レンズ形成光素子へ照射し、かつ、前記制御光および前記信号光のそれぞれの焦点の近傍（ビームウエスト）の光子密度が最も高い領域が前記熱レンズ形成光素子中において互いに重なり合うように前記制御光および前記信号光の光路を調整することを特徴とする光制御方法が開示されている（特許文献１から特許文献７参照）。光応答性組成物からなる熱レンズ形成光素子に、互いに波長の異なる制御光および信号光を照射し、前記制御光の波長は前記光応答性組成物が吸収する波長帯域から選ばれるものとし、前記光応答性組成物が前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に発生する温度上昇に起因する密度変化の分布に基づいた熱レンズを可逆的に形成させ、前記熱レンズを透過する信号光の強度変調および／または光束密度変調を行う光制御方法が開示されている（特許文献８参照）。そして、上記熱レンズ形成光素子として例えば色素／樹脂膜や色素溶液膜が用いられ、制御光のパワー２ないし２５ｍＷにおける制御光照射に対する信号光の応答時間は、２マイクロ秒未満と記載されている（特許文献８参照）。これらの方法は光で光を制御する点で優れ、かつ高速応答も可能であるが、制御光照射時に形成され光束形状がドーナツ型になり、そのために光ファイバーへの結合効率が小さいという問題がある。
【０００３】
上記問題を解決する方法として、本発明者等は、光吸収層を含む熱レンズ形成光素子中の光吸収層に、制御光と信号光とを前記光吸収層にて収束するように照射し、かつ前記制御光および前記信号光の各々の収束点の位置が光軸に対して垂直方向で相異なるように照射され、前記制御光と前記信号光は、光の進行方向で前記光吸収層の入射面またはその内部において収束したのち拡散することによって、前記光吸収層内における前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因し可逆的に形成される熱レンズにより、屈折率が変化して、前記信号光の進行方向を変える（偏向させる）方法（特願２００６−４６０２７号）、前記制御光が照射されず進行方向が変わらなかった信号光と、前記制御光が照射され進行方向が変えられた（偏向した）信号光とを、分離して検出することを特徴とする光路切替方法（特願２００６−４６０２８号および特願２００６−４６０２９号）を出願している。この方法では、進行方向が変えられた（偏向した）信号光の光束形状がドーナツ型にならず、元の光束形状に近いので光ファイバーへの結合効率が小さいという課題は解消される。特願２００６−４６０２７号、特願２００６−４６０２８号、および、特願２００６−４６０２９号では、信号光および制御光の入射方法として、１つのフェルールに複数の光ファイバーを近接して並べる方法を開示している。しかし、用いるレンズが色収差補正をしてない場合は、信号光の波長（例えば１５５０ｎｍ）と制御光の波長（例えば９８０ｎｍ）が異なるため、熱レンズ形成光素子中の光吸収層に集光した集光点が異なり、信号光の偏向量を大きくできない、偏向した信号光形状がコマ収差を起こしたような形状になり、検出に用いた光ファイバーへの結合効率が悪くなるという課題が生じた。
【０００４】
ここで熱レンズ効果とは、光吸収の中心部分において光を吸収した分子などが光を熱に変換し、この熱が周囲に伝搬されることにより温度分布が生じ、その結果、光透過媒体の屈折率が光吸収中心から外部へ向けて球状に変化して光吸収中心の屈折率が低く外部へ向けて屈折率が高くなる分布を生じ、これが凹レンズのように機能するような光の屈折効果を示す。熱レンズ効果は分光分析の分野で古くから利用されており、現在では分子１個による光吸収をも検出するような超高感度分光分析も可能になっている（非特許文献２および非特許文献３参照）。
【０００５】
【非特許文献１】平賀隆、田中教雄、早水紀久子、守谷哲郎著、色素会合体・凝集体の作成・構造評価・光物性、「電子技術総合研究所彙報」、通商産業省工業技術院電子技術総合研究所発行、第５９巻、第２号、２９−４９頁（１９９４年）
【非特許文献２】藤原祺多夫、不破敬一郎、小林孝嘉著、レーザ誘起熱レンズ効果とその比色法への応用、「化学」、化学同人発行、第３６巻、第６号、４３２−４３８頁（１９８１年）
【非特許文献３】北森武彦、澤田嗣郎著、光熱変換分光分析法、「ぶんせき」、日本分析化学会発行、１９９４年３月号、１７８−１８７頁
【特許文献１】特開平８−２８６２２０号公報
【特許文献２】特開平８−３２０５３５号公報
【特許文献３】特開平８−３２０５３６号公報
【特許文献４】特開平９−３２９８１６号公報
【特許文献５】特開平１０−９０７３３号公報
【特許文献６】特開平１０−９０７３４号公報
【特許文献７】特開平１０−１４８８５２号公報
【特許文献８】特開平１０−１４８８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を、同一面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させ、非球面単レンズを用いて収束させるとき、前記非球面単レンズが色収差補正をしていなくとも、前記少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を同一平面上に結像させることを目的とする。
【０００７】
本発明は、また、近接して出射する波長の異なる複数の光を、同一の色収差補正が十分でない安価な光学系を用いて熱レンズ形成素子に集光する場合に、色収差により生じる熱レンズ素子での集光点の違いを補正し、制御光による信号光の偏向角度を大きくし、かつ偏向した信号光のビーム形状を悪くせず、ビーム断面におけるエネルギー分布をガウス分布状態に保つことを目的とする。これにより、小型で安価な光学系で、複雑で高価な電気回路や機械的可動部品を用いずに光偏向を可能とすることができるとともに、故障が極めて少なく、耐久性の高い、偏波依存性の極めて少ない、信号光の光強度減衰が少なく、小さい制御光パワーにより偏向角度を大きく調整することができ、調整が容易で動作の安定した、光偏向方法および光偏向装置および消光比の高い１入力複数出力が可能な小型な光路切替装置および光路切替方法を提供することも可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の特徴を有する。
【０００９】
（１）少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を、同一面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させ、前記２つ以上の光の少なくとも１つは前記２つ以上の光の波長毎に厚みｔの定まった光学平板を通過させて実質的光路長を補正し、
前記２つ以上の光に共通の、結像のための光学手段を通過させて前記２つ以上の光を同一面上に結像させる色収差補正方法である。
【００１０】
（２）少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を、同一面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させる光源と、
前記２つ以上の光の少なくとも１つの出射領域に隣接ないし接して設けられた、前記２つ以上の光の波長毎に実質的光路長を補正するための厚みｔの定まった光学平板と、
前記２つ以上の光に共通の、前記２つ以上の光を同一面上に結像させるための光学手段と、を少なくとも備えることを特徴とする色収差補正可能な光学装置である。
【００１１】
（３）前記（１）の色収差補正方法であって、さらに、前記光学平板の厚さｔが、以下の式〔１〕で表される。
【００１２】
ｔ≦（ｄ−ｃ）／２Ｎ  …〔１〕
（ここで、ｃは前記出射領域を円形に近似したときの平均直径、ｄは円形に近似した前記出射領域間の平均距離、Ｎは前記出射領域から出射する光の開口数である。）
【００１３】
（４）前記（２）の色収差が補正された光学装置であって、さらに、前記光学平板の厚さｔが、以下の式〔１〕で表される。
【００１４】
ｔ≦（ｄ−ｃ）／２Ｎ  …〔１〕
（ここで、ｃは前記出射領域を円形に近似したときの平均直径、ｄは円形に近似した前記出射領域間の平均距離、Ｎは前記出射領域から出射する光の開口数である。）
【００１５】
（５）前記（１）または（３）に記載の色収差補正方法であって、さらに、少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を各々出射させる、同一面上に配置された出射領域が、各々の端面が同一面上に配置されて束ねられたコア・クラッド構造の複数の光ファイバーのコアである。
【００１６】
（６）前記（２）または（４）に記載の色収差補正可能な光学装置であって、さらに、少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を各々出射させる、同一面上に配置された出射領域が、各々の端面が同一面上に配置されて束ねられたコア・クラッド構造の複数の光ファイバーのコアである。
【００１７】
（７）少なくとも光吸収層を含む熱レンズ形成光素子中の光吸収層に、制御光と信号光とを入射させ、
前記制御光および前記信号光は、前記光吸収層またはその近辺にて収束するように照射されかつ前記制御光および前記信号光の各々の収束点の位置が相異なるように照射され、
前記制御光の波長と前記信号光の波長を異ならせ、前記制御光の波長は前記光吸収層が吸収する波長帯域から選ばれ、前記信号光の波長は前記光吸収層が吸収しない波長帯域から選ばれ、
前記制御光と前記信号光は、前記光吸収層内における前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因し可逆的に形成される熱レンズにより、屈折率が変化して、前記信号光の進行方向を変えることを特徴とする光偏向方法において、
さらに、前記制御光および前記信号光を、同一面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させ、前記制御光および前記信号光の少なくとも１つは前記制御光および前記信号光の光の波長毎に厚みｔの定まった光学平板を通過させて実質的光路長を補正し、
前記制御光および前記信号光に共通の、結像のための光学手段を通過させて前記制御光および前記信号光を同一面上に結像させることを特徴とする色収差補正方法である。
【００１８】
（８）１種類以上の波長の信号光を出射する領域と、
前記信号光の出射領域と同一平面に設けられた、
前記信号光とは異なる波長の制御光を出射する領域と、
前記信号光は透過し、前記制御光を選択的に吸収する光吸収層を含む熱レンズ形成光素子と、
前記光吸収層またはその近辺に前記制御光と前記信号光とを各々収束点を異ならせて集光させる集光手段と、を有し、
前記熱レンズ形成光素子は、前記制御光と前記信号光が、前記光吸収層内における前記制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因し可逆的に形成される熱レンズにより、屈折率が変化して、前記信号光の進行方向を変えることを特徴とする光偏向装置であって、
さらに、実質的光路長を補正するため、前記制御光および前記信号光の光の波長毎に厚みｔの定まった光学平板を、
前記制御光および前記信号光の少なくとも１つを通過させる位置に設けることを特徴とする色収差補正可能な光学装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を、同一平面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させ、非球面単レンズを用いて収束させるとき、前記非球面単レンズが色収差補正をしていなくとも、前記少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を同一平面上に結像させることができる。
【００２０】
本発明によれば、また、波長の異なる複数の信号光と制御光を、同一平面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させ、非球面単レンズを用いて収束させるとき、前記非球面単レンズが色収差補正をしていなくとも、同一平面に集光して照射することが可能となり、制御光の照射により生じた屈折率の変化を効率良く信号光に及ぼすことができ、また、偏向した信号光の形状を悪化させずに低パワーで偏向が可能となる。また、信号光の偏向を利用した光路切替が可能となる。さらに、偏向された信号光は、集光前のビーム断面と同じ形状で熱レンズ形成光素子より出力され、細密状に並べた光ファイバーに入射して取り出すことができるので、小型で複数の方向に光路を切り替える光スイッチが可能となる。また、低パワーの半導体レーザを用いることができるので、小型で安価な装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、「色収差」は、特に１つの色から他の色への光軸上での像点位置の差、軸上色収差をいう。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る色収差補正可能な光偏向型光路切替装置の概略構成図である。ここで、光は、光の進行方向１００１に沿って進行する。
【００２３】
また、図３ａに、７芯光ファイバー１２０の７芯光ファイバー１２０の出射側端面を模式的に示す。
【００２４】
さらに、図５に、７芯光ファイバー１２０の光出射側端面から出射する信号光１および制御光２１の拡がりを模式的に示す。
【００２５】
図１，図３ａおよび図５において、少なくとも１つの波長が異なる２つ以上の光を、同一面上に配置された各々の出射領域からそれぞれ出射させる光源として、２本以上のシングルモード光ファイバーを束ね、各光ファイバーの光出射端面を同一平面になるよう研磨した、７芯光ファイバー１２０を用い、各光ファイバーのコアを前記の出射領域とし、７芯光ファイバー１２０の中心の光ファイバーのコア１００の出射端面１０１から信号光１を出射させ、７芯光ファイバー１２０の周辺の光ファイバーのコア２０１出射端面から制御光２１を出射させ、信号光１と制御光２１は異なる波長とし、信号光１は、信号光と制御光の波長の違いによる集光点のずれ、すなわち色収差を補正するための光学平板４に設けられた穴３を通過するようにし、制御光２１は７芯光ファイバー１２０の出射端面に接触させて配置された光学平板４を、穴３を避けて透過するようにし、信号光１と制御光２１は共通の、結像のための光学手段としての集光レンズ５および６を通過し、熱レンズ形成素子７の光吸収層７１またはその近辺の同一平面上に結像される。熱レンズ形成素子７の光吸収層７１は信号光１の波長を吸収せず、制御光２１の波長は吸収するような光吸収スペクトル特性を有するものを用いるものとする。制御光２１が照射されない場合、信号光１は熱レンズ形成素子７を直進し、制御光２１が照射される場合、熱レンズ形成素子７の光吸収層７１が制御光２１を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇にともなう屈折率変化、すなわち、温度が高い領域ほど屈折率が小さくなる屈折率分布（これを熱レンズ効果という）によって、信号光１は光路が偏向され、光路偏向された信号光２として出射する。
【００２６】
７芯光ファイバー１２０としては、屈折率の異なる２種類の石英ガラスからなるコアおよびクラッドで構成されるシングルモード光ファイバー７本の一端を束ね、フェルール１２１の穴に挿入し、接着剤１２２で固定し、光ファイバー７本の出射端面を揃えて同一平面になるよう研磨したものであって、例えば、中心コア１００および周辺コア２０１，２０２，２０３，２０４，２０５および２０６の直径はすべて９．５μｍ、中心クラッド１１０および周辺クラッド２１１，２１２，２１３，２１４，２１５および２１６の直径はすべて３９．０μｍのものを用いた。この場合、中心コア１００と、周辺コア２０１，２０２，２０３，２０４，２０５または２０６のコア中心間距離は３９．０μｍであり、また、隣接する周辺コアの中心間距離も３９．０μｍである。
【００２７】
７芯光ファイバー１２０を構成する７本のシングルモード光ファイバーはコア直径９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーのクラッド層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。エッチングする部分は、光ファイバーの先端数ｍｍとした。エッチングした後の光ファイバーの太さは、光吸収層７１に収束（集光）した信号光と制御光の収束（集光）点の光軸に直角方向の所望の距離から算出した。本実施の形態では、エッチングした後の光ファイバーの直径を３９．０μｍとした。
【００２８】
７芯光ファイバー１２０の束ねられていない片方の末端（図示せず）は、７本とも独立しており、クラッドの直径はいずれも１２５μｍであり、中心の光ファイバーは信号光１の光源１基（図示せず）へ、周辺の光ファイバー６本は、各々、制御光２１〜２６の光源６基（図示せず）に接続される。
【００２９】
信号光１の光源としては、例えば、発振波長１５５０ｎｍ、出力１ないし２０ｍＷの半導体レーザを１つ用いた。
【００３０】
制御光２１〜２６の光源としては、例えば、発振波長９８０ｎｍ、出力１０ないし２０ｍＷの半導体レーザを最大６基用いた。制御光の光源の数は用途に応じて、１ないし６の範囲で任意に選択される。
【００３１】
なお、信号光および制御光の波長および出力には、特に制限はなく、用途に応じて入手可能なものを任意に選択して使用することができる。
【００３２】
熱レンズ形成素子７としては、直径１０ｍｍ厚さ１ｍｍの石英ガラスの丸板に直径１０ｍｍ内径８ｍｍのリング状石英ガラスを溶融・接着したものを精密研磨して、厚さ５００μｍの液膜を保持できるように加工したものへ、後述の色素溶液を入れ、もう１枚の直径１０ｍｍ厚さ１ｍｍの石英ガラスを紫外線硬化樹脂で接着したものを用いた。
【００３３】
熱レンズ形成素子７の光吸収層７１としては、例えば、赤外線吸収シアニン色素の8-[2-Chloro-3-(2,4-diphenyl-6,7-dihydro-5H-chromone-8-ylmethylene)-cyclohex-1-enylmethylene]-2,4-diphenyl-5,6,7,8-tetorahydro-chromenylium perchlorateを1,2-ジクロロベンゼンに０．２重量％で溶解させたものを、セルギャップ５００μｍの前記石英セルに充填して用いた。
【００３４】
熱レンズ形成光素子７の光吸収層で制御光が吸収されると、光吸収層の温度が上昇し、屈折率が変わる。温度が上昇するので、一般に屈折率は下がる方向に変化する。通常のレーザ光源から出射するレーザ光、および、通常のレーザ光源から出射し光ファイバーを透過してきたレーザ光の強度分布はガウス分布である。また、前記レーザ光をレンズ等で集光した光もガウス分布をしている。よって、制御光が照射された光吸収層での屈折率分布は、制御光の光軸で屈折率が一番低下し、制御光の周辺では屈折率の低下が少なくなる。また、熱伝導があるので、光の照射されていない部分でも屈折率が変化する。さらに、集光して入射させているので、集光点の近辺での屈折率の変化が大きい。信号光は制御光に近接して入射するので、信号光は制御光による屈折率の変化の影響で偏向する（進行方向が曲がる）。偏向角は、制御光の強さにほぼ比例して変化する。
【００３５】
集光レンズ５および６としては、ともに、焦点距離２ｍｍの非球面レンズを用いた。本実施の形態では、集光（結像）倍率は、１とした。集光レンズ５および６の代わりに１つの単レンズを用いても良い。いずれにしても、屈折率の異なる凸レンズと凹レンズを複数枚数組み合わせた大がかりな、色収差補正レンズを用いない限り、レンズ構成材料の屈折率波長分散により、波長が短い光ほど焦光点は近く、波長が長い光ほど焦光点は遠くなる、という色収差が発生することを避けることはできない。本実施の形態でも、焦点距離２ｍｍの第１のレンズ５と焦点距離２ｍｍの第２のレンズ６で、同一面から出射する波長１５５０ｎｍの信号光と波長９８０ｎｍの制御光を熱レンズ形成光学素子７の光吸収層７１またはその近辺に集光しているが、信号光と制御光の集光点は光の進行方向で約５０μｍずれてしまう。もし、焦点距離２ｍｍの１枚のレンズで集光したとすると、ずれ量はこの約２倍になってしまう。信号光と制御光とで、このような集光点位置ずれが生じると、制御光の集光点の近辺では信号光は未だ集光しきれず拡がっており、信号光に対する屈折率の影響が光軸に垂直な断面位置により異なり、信号光分布がガウス分布から大きくはずれてしまう。その結果、全体として偏向効率が悪くなってしまう。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、信号光１は、信号光と制御光の波長の違いによる集光点のずれ、すなわち色収差を補正するための光学平板４に設けられた穴３を通過するようにし、制御光２１は７芯光ファイバー１２０の出射端面に接触させて配置された光学平板４を、穴３を避けて透過するようにした。穴３は、コア１００の光出射端面１０１から出射する信号光１の開口角に合わせて、テーパー状にすることが好ましい。また、光学平板４に穴３を加工する方法としては、サンドブラスト法、エキシマーレーザーアブレーション法などが好適に用いられるが、いずれの場合も、径が一定の穴を開けるよりも、テーパー状の穴を開ける方が加工が容易である。因みに、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）のエキシマレーザーを用いると、直径数μｍの穴を開けることもできる。
【００３７】
図４に光学平板４に設けられたテーパー付き穴３と７芯光ファイバー１２０の出射側端面の位置関係を示す。言うまでもなく、テーパー付き穴３は、７芯光ファイバー１２０の出射側端面に隣接する穴３０が小さく、光学平板４の出射側の穴３１が大きい。７芯光ファイバー１２０のコア直径が９．５μｍ、クラッド直径が３９．０μｍであることから、穴３０の直径は１０〜２０μｍ、穴３１の直径は４０μｍ程度が好ましい。このようなテーパー状穴３と拡がりながら出射する信号光１とが干渉しないようにするためには、光学平板４の厚さｔを、以下の式〔１〕を満たすように設定すれば良い。
【００３８】
ｔ≦（ｄ−ｃ）／２Ｎ  …〔１〕
（ここで、ｃは前記出射領域を円形に近似したときの平均直径［光ファイバーのコア直径］、ｄは円形に近似した前記出射領域間の平均距離［隣接コア間距離］、Ｎは前記出射領域［コア］から出射する光の開口数である。）
【００３９】
シングルモード光ファイバーの開口数Ｎは、通常、約０．１１である。従って、本実施の形態において、ｄを３９．０μｍ、ｃを９．５μｍとすると、ｔは１３４μｍ以下であれば良い。
【００４０】
一方、前記の色収差（信号光と制御光の集光点は光の進行方向で約５０μｍ）を補正するために必要な光学平板４の厚さｔは、光学平板４の材質として、波長９８０ｎｍでの屈折率１．８８３という高屈折率のものを用いた場合、１００μｍで良い。この値は、上記の式〔１〕も満足する。言うまでもなく、制御光（９８０ｎｍ）に対する色収差補正効果を最大にするためには、信号光（１５５０ｎｍ）を屈折率１の空気（穴３）を通過させるのが好適である。
【００４１】
用いたシングルモード光ファイバーのコア径は９．５μｍで点光源と見なせる。用いたシングルモード光ファイバーの開口数は約０．１１であるので、光ファイバー１２０のコア１００からの信号光１は、色収差補正のための光学平板４を光ファイバー１２０の光出射端面に密着させると、光学平板４の出射面（光ファイバーの反対側の面）での信号光太さは約３０μｍとなる。前述のように光学平板４の出射面には約４０μｍの穴を開けているので、信号光１は光学平板４と干渉することなく、穴３を通過することができる。
【００４２】
図５に示すように、信号光は、コア１００の出射端面１０１から光学平板４の穴を通過して、空気中に直接出射する。一方、制御光２１は、コア２０１の端面２０１１からコア材料よりも高屈折率の光学平板４を通過した後、光学平板４の出射面２１１２から空気中に出射される。従って、制御光は空気よりも高屈折率の光学平板４を通過する結果、見かけ上は約５０μｍ光の進行方向に進んだところから出射したようになり、前記の色収差（信号光と制御光の集光点は光の進行方向で約５０μｍ）は補正される。
【００４３】
制御光２２〜２６についても、制御光２１と全く同様にして、色収差が補正される。
【００４４】
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態に係る光偏向型光路切替装置の概略構成図である。
【００４５】
本発明の第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同じ光学部材については、同一の番号を付けた。図２において、第１の実施の形態と異なるのは、熱レンズ素子７を通過した信号光を集光レンズ８および９によって受光し、コリメートした後、受光側光ファイバー１３０へ入射させていることである。その他の構成は第１の実施形態と同様である。レンズ８は焦点距離２ｍｍの非球面レンズ、レンズ９は焦点距離２．７５ｍｍの非球面レンズを用いた。本実施の形態では、２つのレンズで信号光を収束（集光）させたが、１つのレンズで収束（集光）させるようにしても良いことは言うまでもない。焦点距離は２ｍｍおよび２．７５ｍｍである必要はないが、小型化にすることと、７芯光ファイバー１３０の受光側端面に入射する信号光の分離と入射効率の関係から前述の焦点距離のものを用いることとした。
【００４６】
図３ａは図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、７芯光ファイバー１２０の光出射側端面を模式的に表している。
【００４７】
また、図３ｂは図２のＢ−Ｂ’’線に沿った断面図であり、７芯光ファイバー１３０の受光側端面を模式的に表している。
【００４８】
７芯光ファイバー１２０の中心コア１００からは信号光１が出射し、制御光２１〜２６が照射されない場合、信号光１は集光レンズ５および６、熱レンズ形成素子７、集光レンズ８および９を直進し、７芯光ファイバー１３０の中心コア３００へ入射する。このような７芯光ファイバー１３０の任意のコアへの入射は、７芯光ファイバー１３０の出射側末端（図示せず；独立して存在）の各々に光検出器を設けることで検知することができる。７芯光ファイバー１３０を用いず、直接、光検出器を設置しても良いことは言うまでもない。
【００４９】
受光側光ファイバー１３０のコア３００〜３０６への選択的入射の調整は、直進信号光１を検出するコア３００の位置調整をまず行い、その後、制御光２１および２２の制御光パワーを調整して例えばコア３０１への入射効率向上をはかった。７芯光ファイバーの光出射側と受光側で中心コア１００および３００の中心を回転軸として、回転方向にずれが生じていると、制御光が１つしか入射しない場合は、受光側コアへの入射が十分にできない。光軸に直角方向のずれは、制御光の強度を変えることで調整できるが、回転方向の調整ができない。よって、受光側コアへの入射の調整は、次のように行った。
【００５０】
１．まず、光照射側７芯光ファイバー１２０と受光側７芯光ファイバーとの上下左右の位置、および中心コア１００および３００の中心を中心にした回転方向の位置を、粗く合わせる。
【００５１】
２．次に、制御光を照射せず、出射側７芯光ファイバー１２０の中心コア１００から出射する直進信号光１を受光側７芯光ファイバー１３０の中心コア３００で完全に受光できるよう、受光側７芯光ファイバー１３０の位置を３軸方向に動かし、微調整する。
【００５２】
３．次いで、出射側７芯光ファイバー１２０の周辺コアの１つ、例えばコア２０１から制御光２１を出射させ、出射側７芯光ファイバー１２０の中心コア１００から出射する信号光１の光路を偏向させ、受光側７芯光ファイバー１３０を中心コア３００の中心軸を回転の中心として回転させ、偏向された信号光２２１が、受光側７芯光ファイバー１３０の周辺コアの１つ、例えばコア３０１で完全に受光できるよう精密に調整する。次いで、制御光２１を消灯し、出射側７芯光ファイバー１２０の周辺コア２０２から制御光２２を出射させ、その光強度を微調整することによって、偏向された信号光２２２を受光側７芯光ファイバー１３０の周辺コア３０２で完全に受光できるよう調整する。７芯光ファイバー１２０および１３０の加工精度の関係で、制御光２２の強度のみで、上記コア３０２での信号光受光が完全に行えない場合は、制御光２２の出射するコア２０２に隣接する周辺コア２０１または２０３からも制御光２１または２３を（制御光２２よりも弱い強度で）出射させ、上記コア３０２で信号光を完全に受光できるよう微調整する。以下、同様にして、制御光２３〜２６の照射によって、信号光が受光側７芯光ファイバー１３０の周辺コア３０３〜３０６で各々完全に受光できるよう調整する。
【００５３】
以上、本実施の形態で述べたように、信号光１は、信号光と制御光の波長の違いによる集光点のずれ、すなわち色収差を補正するための光学平板４に設けられた穴３を通過するようにし、制御光２１〜２６は７芯光ファイバー１２０の出射端面に接触させて配置された光学平板４を、穴３を避けて透過するようにすることで、出射側７芯光ファイバー１２０の中心コア１００から出射する信号光１の光路を偏向させ、受光側７芯光ファイバー１３０の周辺コア３０３〜３０６で各々完全に受光できるよう調整することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、光通信分野および光情報処理分野において有効に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光偏向型光路切替装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る光偏向型光路切替装置の概略構成図である。
【図３ａ】図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、７芯光ファイバー１２０の光出射側端面を模式的に表す図である。
【図３ｂ】図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、７芯光ファイバー１３０の受光側端面を模式的に表す図である。
【図４】光学平板４に設けられたテーパー付き穴３と７芯光ファイバー１２０の出射側端面の位置関係を表す図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ’線に沿った断面図であり、７芯光ファイバー１２０の光出射側端面から出射する信号光１および制御光２１の拡がりを模式的に表す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  ７芯光ファイバー１２０の中心コア１００から出射した信号光、２  熱レンズ形成素子７によって光路偏向された信号光、３  光学平板４に設けられた穴、４  光学平板、５，６  集光レンズ、７  熱レンズ形成素子、８，９  集光レンズ、２１，２２，２３，２４，２５，２６  ７芯光ファイバー１２０の周辺コア２０１、２０２、２０３、２０４、２０５および２０６から各々出射した制御光、３０  テーパー状の穴（小）、３１  テーパー状の穴（大）、７１  光吸収層、１００  ７芯光ファイバー１２０の中心コア、１０１  コア１００の出射端面、１１０  ７芯光ファイバー１２０の中心クラッド、１２０  光出射側の７芯光ファイバー、１２１  ７芯光ファイバー１２０のフェルール、１２２  接着剤、１３０  受光側の７芯光ファイバー、１３１  ７芯光ファイバー１３０のフェルール、１３２  接着剤、２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６  ７芯光ファイバー１２０の周辺コア、２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６  ７芯光ファイバー１２０の周辺クラッド、２２１，２２２  熱レンズ形成素子７によって光路偏向された信号光、３００  ７芯光ファイバー１３０の中心コア、３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６  ７芯光ファイバー１３０の周辺コア、３１０  ７芯光ファイバー１３０の中心クラッド、３１１，３１２，３１３，３１４，３１５，３１６  ７芯光ファイバー１３０の周辺クラッド、１００１  光の進行方向、２０１１  ７芯光ファイバー１２０の周辺クラッド２０１の出射端面、２１１２  光学平板４から出射する制御光２１の出射面。
【図１】
2008083094.tif 000003
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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