(57)【要約】【課題】構成が簡単であって、安価な単一な偏光状態を維持する。【解決手段】第１及び第２の光ファイバー１ａ，１ｂと、第１及び第２のレンズ２ａ，２ｂと、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとの間に配置されている偏光分離素子３及び偏光回転素子４とからなり、偏光分離素子３は第１の光ファイバー１ａからの入射光を異なる偏光方向の偏光成分毎に分離可能であり、偏光回転素子４は偏光分離素子で分離された二つの偏光成分の一方の偏光を他方の偏光と単一となるように回転調整可能であり、第２のレンズ２ｂは偏光回転素子４で回転調整された一方の偏光成分と偏光分離素子３から分離された他方の偏光とを単一偏光に集光可能であり、集光された単一偏光は第２の光ファイバーへ結合される。【選択図】　　　　図１
2004013079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光導波路、偏光分離素子、偏光回転素子、集光手段及び第２の光導波路を具備しており、
上記偏光分離素子、偏光回転素子及び集光手段は、上記第１の光導波路と第２の光導波路との間に配置されており、
上記偏光分離素子は、上記第１の光導波路からの入射光を互いに異なる偏光方向の偏光成分毎に分離する機能を備えており、
上記偏光回転素子は、上記偏光分離素子で分離された二つの偏光成分の少なくとも一方の偏光を他方の偏光と単一偏光となるように回転可能であり、
上記集光手段は、上記偏光回転素子側から入射する分離された二つの偏光成分を集光可能である
ことを特徴とする光ディバイス。
【請求項２】
偏光分離素子は複屈折結晶であることを特徴とする請求項１記載の光ディバイス。
【請求項３】
偏光分離素子は偏光分離素子部と反射ミラー部とを有するプリズムで構成されており、上記偏光分離素子部は一方の偏光成分を反射して上記反射ミラー部に向けて進行可能であると共に、他方の偏光成分を透過して集光手段へ進行可能であり、上記反射ミラー部は上記一方の成分を反射して上記集光手段へ進行可能であることを特徴とする請求項１記載の光ディバイス。
【請求項４】
偏光回転素子はファラデー回転子であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の光ディバイス。
【請求項５】
偏光回転素子は（２ｍ＋１）／２波長板（ｍ：０及び正の整数）であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の光ディバイス。
【請求項６】
第１の光導波路はシングルモードファイバーからなる光ファイバーであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５記載の光ディバイス。
【請求項７】
第２の光導波路は偏光保持ファイバーからなる光ファイバーであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６記載の光ディバイス。
【請求項８】
集光手段はレンズであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７記載の光ディバイス。
【請求項９】
第１の光導波路側からの光が入射される偏光分離素子及び偏光回転素子に、傾めに入射可能であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７又は請求項８記載の光ディバイス。
【請求項１０】
偏光分離素子はテーパ構造となっていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７又は請求項８記載の光ディバイス。
【請求項１１】
偏光回転素子はテーパ構造となっていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０記載の光ディバイス。
【請求項１２】
第１の光導波路と偏光分離素子との間に反射素子を配置してあり、上記偏光分離素子は一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過する分離機能を備えており、上記反射素子は上記一方の偏光成分を偏光回転素子に向けて反射可能であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７又は請求項８記載の光ディバイス。
【請求項１３】
第１の光導波路と偏光分離素子との間に反射素子を配置してあり、上記偏光分離素子は一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過する分離機能を備えており、上記反射素子は上記一方の偏光成分を偏光回転素子に向けて反射可能であり、上記偏光分離素子及び反射素子は上記偏光回転素子を挟んでこの偏光回転素子と一体に設けられていることを特徴とする請求項１２記載の光ディバイス。
【請求項１４】
第１の光導波路と偏光分離素子との間に反射素子を配置してあり、上記偏光分離素子は一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過する分離機能を備えており、上記反射素子は上記一方の偏光成分を偏光回転素子に向けて反射可能であり、上記偏光分離素子は上記偏光回転素子と一体に設けられていることを特徴とする請求項１２記載の光ディバイス。
【請求項１５】
第１の光導波路と偏光分離素子との間に反射素子を配置してあり、偏光分離素子は分離された一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過する機能を備えており、上記反射素子は上記一方の偏光成分を偏光回転素子に向けて反射可能であり、上記反射素子は上記偏光回転素子と一体に設けられていることを特徴とする請求項１２記載の光ディバイス。
【請求項１６】
偏光分離素子がフォトニック結晶であることを特徴とする請求項１２、請求項１３、請求項１４又は請求項１５記載の光ディバイス。
【請求項１７】
偏光分離素子と第２の光導波路との間に、上記偏光分離素子によって分離された二つの偏光成分の速度差をなくすための位相補償素子を挿入してあることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４、請求項１５又は請求項１６記載の光ディバイス。
【請求項１８】
偏光回転素子は、偏光分離素子で分離された一方の偏光が通過する第１の偏光回転素子部と、他方の偏光を通過する第２の偏光回転素子部とを備えており、上記第１の偏光回転素子部及び上記第２の偏光回転素子部は、通過する偏光を互いに単一偏光となる角度に回転可能であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７記載の光ディバイス。
【請求項１９】
集光手段は複数のレンズで構成されていることを特徴とする請求項１８記載の光ディバイス。
【請求項２０】
集光手段は、プリズムと、このプリズムに隣接している回析格子と、この回析格子に隣接しているレンズとで構成されており、上記プリズムは上記偏光回転素子側に、上記レンズは第２の光ファイバーに隣接していることを特徴とする請求項１８記載の光ディバイス。
【請求項２１】
第１の光ファイバー、第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子、集光手段である第２のレンズ及び第２の光ファイバーを具備しており、
上記第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子及び第２のレンズは、上記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとの間に配置されており、
上記偏光分離素子は、上記第１の光ファイバーから第１のレンズを介して入射する光を偏光方向が異なる二つの偏光成分に分離する機能を備えており、
上記偏光回転素子は、上記偏光分離素子で分離された二つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を他方の偏光成分と単一偏光となる角度に回転可能であり、
上記第２のレンズは、その径が上記第１のレンズのそれより大きく、上記偏光回転素子を通過する一方の偏光成分と、上記偏光回転素子を通過しない他方の偏光とを集光可能である
ことを特徴とする光ディバイス。
【請求項２２】
偏光分離素子は複屈折結晶から構成されており、偏光回転素子はファラデー回転子から構成されていることを特徴とする請求項２１記載の光ディバイス。
【請求項２３】
第１の光ファイバー、第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子、反射素子、集光手段である第２のレンズ及び第２の光ファイバーを具備しており、
上記第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子、反射素子及び第２のレンズは、上記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとの間に配置されており、
上記偏光分離素子は、上記第１の光ファイバーから第１のレンズを介して入射する光を偏光方向が異なる二つの偏光成分に分離する機能を備えており、
上記偏光回転素子は、上記偏光分離素子で分離された二つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を他方の偏光成分と単一偏光となる角度に回転可能であり、
上記反射素子は上記偏光分離素子で分離され反射される一方の偏光を上記偏光回転素子に向けて反射可能であり、
上記第２のレンズは、その径が上記第１のレンズのそれより大きく、上記偏光回転素子を通過し回転する一方の偏光成分と、上記偏光分離素子を透過する他方の偏光とを集光可能である
ことを特徴とする光ディバイス。
【請求項２４】
偏光分離素子はフォトニック結晶から構成されており、偏光回転素子はファラデー回転子から構成されていることを特徴とする請求項２３記載の光ディバイス。
【請求項２５】
偏光分離素子と反射素子とは、偏光回転素子の両側に取り付けられていることを特徴とする請求項２２又は請求項２３記載の光ディバイス。
【請求項２６】
第１の光ファイバー、第１のレンズ、偏光分離素子、４５°偏光回転素子、集光手段及び第２の光ファイバーを具備しており、
上記第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子及び集光手段は、上記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとの間に配置されており、
上記偏光分離素子は、第１偏光分離素子部と第２偏光分離素子部とからなり、上記第１の光ファイバーから第１のレンズを介して入射する光を偏光方向が異なる二つの偏光成分に分離する機能を備えており、
上記４５°偏光回転素子の第１の偏光回転素子部は上記偏光分離素子で分離された二つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を回転可能であり、第２の偏光回転素子部は他方の偏光成分を回転可能であり、上記第１及び第２の偏光回転素子部は、通過する偏光を互いに単一偏光となる角度に回転可能であり、
上記集光手段は、上記第１及び第２の偏光回転素子部を通過する双方の偏光成分を集光可能である
ことを特徴とする光ディバイス。
【請求項２７】
偏光分離素子は複屈折結晶から構成されており、４５°偏光回転素子の第１及び第２の偏光回転素子部はファラデー回転子から構成されていることを特徴とする請求項２６記載の光ディバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信機器、光情報処理機器、光学的分析機器などに用いられる光ディバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単一偏波ロッカーと呼ばれている光ディバイスとして、偏光子、１／４波長板、１／２波長板、検光子、ハーフミラー、ディテクター及び現在の偏光状態をフィードバックするための制御回路で構成されているものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の第一の課題は、電気的なフィードバック回路を用いるために、機能の遅延が存在し、常に単一な偏光状態を維持することが容易ではなく、構成が複雑なものとなっていることである。そして第二の課題は、多くの光学素子とフィードバック回路とを用いる構成であることから、高価なものとなることである。
本発明の目的は、構成が簡単であって、安価な単一な偏光状態を維持することができる光ディバイスを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ディバイスは、第１の光導波路、偏光分離素子、偏光回転素子、集光手段及び第２の光導波路を具備している。上記偏光分離素子、偏光回転素子及び集光手段は、上記第１の光導波路と第２の光導波路との間に配置されている。上記偏光分離素子は、上記第１の光導波路からの入射光を異なる偏光方向の偏光成分毎に分離する機能を備えている。上記偏光回転素子は、上記偏光分離素子で分離された二つの偏光成分の少なくとも一方の偏光を他方の偏光と単一偏光となるように回転可能である。上記集光手段は、上記偏光回転素子側から入射する分離された二つの偏光成分を集光可能である。偏光分離素子は複屈折結晶やフォトニック結晶等が用いられる。偏光回転素子はファラデー回転子や（２ｍ＋１）／２波長板（ｍ：０及び正の整数）などが用いられる。
本発明の光ディバイスは、第１の光ファイバー、第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子、集光手段である第２のレンズ及び第２の光ファイバーを具備している。上記第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子及び第２のレンズは、上記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとの間に配置されている。上記偏光分離素子は、上記第１の光ファイバーから第１のレンズを介して入射する光を偏光方向が異なる二つの偏光成分に分離する機能を備えている。上記偏光回転素子は、上記偏光分離素子で分離された二つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を他方の偏光成分と単一偏光となる角度に回転可能である。上記第２のレンズは、その径が上記第１のレンズのそれより大きく、上記偏光回転素子を通過する一方の偏光成分と、上記偏光回転素子を通過しない他方の偏光とを集光可能である。上記偏光分離素子は複屈折結晶などから構成されており、上記偏光回転素子はファラデー回転子から構成されている。
本発明の光ディバイスは、第１の光ファイバー、第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子、反射素子、集光手段である第２のレンズ及び第２の光ファイバーを具備している。上記第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子、反射素子及び第２のレンズは、上記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとの間に配置されている。上記偏光分離素子は、上記第１の光ファイバーから第１のレンズを介して入射する光を偏光方向が異なる二つの偏光成分に分離する機能を備えている。上記偏光回転素子は、上記偏光分離素子で分離された二つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を他方の偏光成分と単一偏光となる角度に回転可能である。上記反射素子は上記偏光分離素子で分離され反射される一方の偏光を上記偏光回転素子に向けて反射可能である。上記第２のレンズは、その径が上記第１のレンズのそれより大きく、上記偏光回転素子を通過し回転する一方の偏光成分と、上記偏光分離素子を透過する他方の偏光とを集光可能である。上記偏光分離素子は例えばフォトニック結晶から構成されており、偏光回転素子はファラデー回転子などから構成されている。
本発明の光ディバイスは、第１の光ファイバー、第１のレンズ、偏光分離素子、４５°偏光回転素子、集光手段及び第２の光ファイバーを具備している。上記第１のレンズ、偏光分離素子、偏光回転素子及び集光手段は、上記第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとの間に配置されている。上記偏光分離素子は、第１偏光分離素子部と第２偏光分離素子部とからなり、上記第１の光ファイバーから第１のレンズを介して入射する光を偏光方向が異なる二つの偏光成分に分離する機能を備えている。上記４５°偏光回転素子の第１の偏光回転素子部は上記偏光分離素子で分離された二つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を回転可能であり、第２の偏光回転素子部は他方の偏光成分を回転可能であり、上記第１及び第２の偏光回転素子部は、通過する偏光を互いに単一偏光となる角度に回転可能である。上記集光手段は、上記第１及び第２の偏光回転素子部を通過する双方の偏光成分を集光可能である。偏光分離素子は例えば複屈折結晶から構成されており、４５°偏光回転素子の第１及び第２の偏光回転素子部は４５°ファラデー回転子などから構成されている。
【０００５】
【作用】
入射光は偏光分離素子で偏光方向が異なる二つの偏光成分に分離され、上記偏光回転素子は、上記二つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を他方の偏光成分と単一偏光となる角度に回転して双方の偏光が集光手段で集光されて単一偏光として第２の光導波路に出力される。
４５°偏光回転素子は、第１及び第２の偏光回転素子部で上記二つの偏光成分の双方を回転可能であり、上記第１及び第２の偏光回転素子部はそれぞれ通過する偏光を互いに単一偏光となる角度に回転し、双方の偏光が集光手段で集光されて、単一偏光として第２の光ファイバーに出力される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に示す光ディバイスＡについて説明する。
光ディバイスＡは、光導波路である第１及び第２の光ファイバー１ａ，１ｂと、第１及び第２のレンズ２ａ，２ｂと、偏光分離素子３と、偏光回転素子４とを具備している。第１の光ファイバー１ａは入射ファイバーであり、例えばシングルモードファイバーが用いられている。第２の光ファイバー１ｂは出射ファイバーであり、例えば偏光保持ファイバーが用いられている。第１及び第２のレンズ２ａ，２ｂと、偏光分離素子３と、偏光回転素子４とは図１左右両側に位置している第１及び第２の光ファイバー１ａ，１ｂの間に配置されており、そして各構成素子２ａ，２ｂ，３，４はいずれも光路上に配置されている。
第１のレンズ２ａは、第１の光ファイバー１ａと偏光分離素子３との間に配置されている。第２のレンズ２ｂは偏光回転素子４と第２の光ファイバー１ｂとの間に配置されている。そして第２のレンズ２ｂは、後述する偏光分離素子３で２光束（常光及び異常光）に分離された光を集光する機能を備えている集光手段である。第１のレンズ２ａ及び第２のレンズ２ｂの径は適宜であるが、図１に示す例では第２のレンズの径は、第１のレンズ２のそれより大きい。
偏光分離素子３は、例えばルチルのような複屈折結晶からなる光学素子である。偏光分離素子３は、第１の光ファイバー１ａからの入射光を異なる偏光方向の偏光成分毎に分離する機能を備えている。偏光分離素子３で分離された二つの偏光成分（常光及び異常光）のうち、その一方の偏光（異常光）は偏光回転素子４に入射可能であり、他方の偏光（常光）は直接第２のレンズ２ｂに入射可能である。
偏光回転素子４はファラデー回転子や１／２波長板などからなる光学素子である。偏光回転素子４は入射する一方の偏光を回転させる。偏光回転素子４を通過した偏光の偏光方向は９０°回転して、他方の偏光の偏光方向と一致した状態で第２のレンズ２ｂに入射する。第２のレンズ２ｂに入射した双方の偏光は、集光されて単一偏光となって第２の光ファイバー１ｂに結合可能である。
図に描かれている印について説明する。図には、中心にドットの描いた円（円印）と、上下両方に矢印を有する線（線印）とが表示されている。図左側２箇所に円印と線印とを組み合わせた印、図中央上側１箇所に線印、図中央下側１箇所と右側２箇所に円印がそれぞれ表示されている。これらの印は、入射光の各偏光成分の偏光方向を示している。線印は、一方の偏光成分の偏光方向が図上下方向であることを表現している。円印は、他方の偏光成分の偏光方向が紙面に垂直な方向であることを表現している。双方の偏光成分の偏光方向は互いに直交するものとなっている。後述する図２〜図１０に表示されている円印及び線印の意味は上記と同様である。
【０００７】
光ディバイスＡの作用について説明する。
第１の光ファイバー１ａから第１のレンズ２ａを経て偏光分離素子３へ入射した光は常光と異常光との２偏光成分に分離される。一方の偏光成分（異常光）は偏光回転素子４に入射し、９０°回転して第２のレンズ２ｂに入射し、他方の偏光（常光）は偏光回転素子４を通過することなく直接第２のレンズに入射し、それぞれの偏光は第２のレンズ２ｂで集光され、単一偏光となって第２の光ファイバー１ｂに結合される。
上記構成の光ディバイスＡにおいて、第１の光ファイバー１ａからの入力光は、第２の光ファイバー１ｂへ単一直線偏光として出力される。
【０００８】
図２に示す光ディバイスＡ１について説明する。
光ディバイスＡ１の構成は図１に示す光ディバイスＡのそれと実質的に同一である。光ディバイスＡ１の第１及び第２の光ファイバー１１ａ，１１ｂと、第１及び第２のレンズ１２ａ，１２ｂと、偏光分離素子１３と、偏光回転素子１４とは、光ディバイスＡにおける第１及び第２の光ファイバー１ａ，１ｂと、第１及び第２のレンズ２ａ，２ｂと、偏光分離素子３と、偏光回転素子４とにそれぞれ対応している。
しかしながら、光ディバイスＡ１は多重反射を防ぐための手段を備えている点で光ディバイスＡとは相違している。
光ディバイスＡ１において、いずれも垂直面となっている偏光分離素子の入射面及び偏光回転素子の入射面に対する各入射光の入射角度が直交しない角度に設定されている。図示の例では、第１の光ファイバー１１ａの入射ポート、第２の光ファイバー１１ｂの出射ポート、第１及び第２のレンズ１２ａ，１２ｂのそれぞれの向きは、上記角度に一致するように調整されている。
光ディバイスＡ１の作用は光ディバイスＡのそれと同様であるので、その作用に関する詳細な説明は省略する。
上記構成の光ディバイスＡ１において、第１の光ファイバー１１ａからの入力光は、偏光分離素子１３で異なる偏光方向を持つ偏光に分離されるが、最終的に第２の光ファイバー１１ｂへ単一直線偏光として出力される。
【０００９】
図３に示す光ディバイスＡ２について説明する。
光ディバイスＡ２の構成は図２に示す光ディバイスＡ１のそれと実質的に同一である。光ディバイスＡ２の第１及び第２の光ファイバー２１ａ，２１ｂと、第１及び第２のレンズ２２ａ，２２ｂと、偏光分離素子２３と、偏光回転素子２４とは、光ディバイスＡ１における第１及び第２の光ファイバー１１ａ，１１ｂと、第１及び第２のレンズ１２ａ，１２ｂと、偏光分離素子１３と、偏光回転素子１４とにそれぞれ対応している。
光ディバイスＡ２は、多重反射を防ぐための手段を備えている点では、光ディバイスＡ１と共通しているが、この手段の具体的構成については相違している。すなわち、光ディバイスＡ２における偏光分離素子２３はテーパ構造となっている。図示の例では、偏光分離素子２３の出射面（図右側面）２３ａ２が傾斜面となっている。
光ディバイスＡ２の作用は光ディバイスＡ１のそれと同様であるので、その作用に関する詳細な説明は省略する。
【００１０】
図４に示す光ディバイスＡ３について説明する。
光ディバイスＡ３の構成は図３に示す光ディバイスＡ２のそれと実質的に同一である。光ディバイスＡ３の第１及び第２の光ファイバー３１ａ，３１ｂと、第１及び第２のレンズ３２ａ，３２ｂと、偏光分離素子３３と、偏光回転素子３４とは、光ディバイスＡ２における第１及び第２の光ファイバー２１ａ，２１ｂと、第１及び第２のレンズ２２ａ，２２ｂと、偏光分離素子２３と、偏光回転素子２４とにそれぞれ対応している。
光ディバイスＡ３は、多重反射を防ぐための手段を備えている点では、光ディバイスＡ２と共通しているが、この手段の具体的構成については相違している。すなわち、光ディバイスＡ３における偏光回転素子３４はテーパ構造となっている。図示の例では、偏光回転素子３４の入射面（図左側面）３４ａ１が傾斜面となっている。
光ディバイスＡ３の作用は光ディバイスＡ２のそれと同様であるので、その作用に関する詳細な説明は省略する。
【００１１】
図５に示す光ディバイスＡ４について説明する。
光ディバイスＡ４の構成は図３に示す光ディバイスＡ２のそれと実質的に同一であり、光ディバイスＡ４の第１及び第２の光ファイバー４１ａ，４１ｂと、第１及び第２のレンズ４２ａ，４２ｂと、偏光分離素子４３と、偏光回転素子４４とは、光ディバイスＡ２における第１及び第２の光ファイバー２１ａ，２１ｂと、第１及び第２のレンズ２２ａ，２２ｂと、偏光分離素子２３と、偏光回転素子２４とにそれぞれ対応している。
光ディバイスＡ４は、多重反射を防ぐための手段を備えている点では、光ディバイスＡ２と共通しているが、この手段の具体的構成については相違している。すなわち、光ディバイスＡ４における偏光回転素子４４はテーパ構造となっている。図示の例では、偏光回転素子４４の出射面（図右側面）４４ａ２が傾斜面となっている。
なお、偏光分離素子４３はテーパ構造を有しており、出射面（図右側面）４３ａ２が傾斜されている。
光ディバイスＡ４の作用は光ディバイスＡ２のそれと同様であるので、その作用に関する詳細な説明は省略する。
【００１２】
図６に示す光ディバイスＡ５について説明する。
光ディバイスＡ５の構成は図１に示す光ディバイスＡのそれと実質的に同一である。光ディバイスＡ５の第１及び第２の光ファイバー５１ａ，５１ｂと、第１及び第２のレンズ５２ａ，５２ｂと、偏光分離素子５３と、偏光回転素子５４とは、光ディバイスＡにおける第１及び第２の光ファイバー１ａ，１ｂと、第１及び第２のレンズ２ａ，２ｂと、偏光分離素子３と、偏光回転素子４とにそれぞれ対応している。
しかしながら、光ディバイスＡ５は多重反射を防ぐための手段を備えている点で光ディバイスＡとは相違している。
光ディバイスＡ５において、多重反射を防ぐために、偏光分離素子５３及び偏光回転素子５４はいずれもテーパ構造を有している。図示の例では、偏光分離素子５３の入射面５３ａ１及び偏光回転素子５４の入射面５４ａ１が傾斜されている。
光ディバイスＡ５の作用は光ディバイスＡのそれと同様であるので、その作用に関する詳細な説明は省略する。
上記構成の光ディバイスＡ５において、第１の光ファイバー５１ａからの入力光は、偏光分離素子５３で異なる偏光方向を持つ偏光に分離されるが、最終的に第２の光ファイバー５１ｂへ単一直線偏光として出力される。
【００１３】
図７に示す光ディバイスＡ６について説明する。
光ディバイスＡ６の構成は図１に示す光ディバイスＡのそれと実質的に同一である。光ディバイスＡ６の第１及び第２の光ファイバー６１ａ，６１ｂと、第１及び第２のレンズ６２ａ，６２ｂと、偏光分離素子６３と、偏光回転素子６４とは、光ディバイスＡにおける第１及び第２の光ファイバー１ａ，１ｂと、第１及び第２のレンズ２ａ，２ｂと、偏光分離素子３と、偏光回転素子４とにそれぞれ対応している。
しかしながら、光ディバイスＡ６の偏光分離素子６３は光ディバイスＡの偏光分離素子３とはその構成上相違している。
偏光分離素子６３は、複数のプリズムを組み合わせた複合プリズムである。偏光分離素子６３は、偏光分離素子部６３ａ１と反射ミラー部６３ａ２とを有している。入射光は偏光分離素子部６３ａ１を透過する偏光と、反射する偏光に分離される。透過する偏光は直接第２のレンズ６２ｂへ進行し、反射する偏光は反射ミラー部６３ａ２で反射して偏光回転素子６４へ進行する。
光ディバイスＡ６の作用について説明する。
第１の光ファイバー６１ａから第１のレンズ６２ａを経て偏光分離素子６３へ入射した光は、偏光分離素子部６３ａ１で透過する偏光と反射する偏光に分離される。一方の偏光（反射光）は反射ミラー部６３ａ２で反射して偏光回転素子６４に入射し、９０°回転して第２のレンズ６２ｂに入射し、他方の偏光（透過光）は偏光回転素子６４を通過することなく直接第２のレンズに入射し、それぞれの偏光は第２のレンズ６２ｂで集光され、単一偏光となって第２の光ファイバー６１ｂに結合される。
上記構成の光ディバイスＡ６において、第１の光ファイバー６１ａからの入力光は、偏光分離素子６３により異なる偏光方向の２偏光に分離されて、最終的に第２の光ファイバー６１ｂへ単一直線偏光として出力される。
【００１４】
図８に示す光ディバイスＡ７について説明する。
光ディバイスＡ７の構成は図１に示す光ディバイスＡのそれと実質的に同一である。光ディバイスＡ７の第１及び第２の光ファイバー７１ａ，７１ｂと、第１及び第２のレンズ７２ａ，７２ｂと、偏光分離素子７３と、偏光回転素子７４とは、光ディバイスＡにおける第１及び第２の光ファイバー１ａ，１ｂと、第１及び第２のレンズ２ａ，２ｂと、偏光分離素子３と、偏光回転素子４とにそれぞれ対応している。
しかしながら、光ディバイスＡ７は、偏光分離素子７３で分離された２偏光の速度差をなくすための手段としての位相補償素子７５を備えている点で光ディバイスＡとは相違している。
位相補償素子７５は、偏光分離素子７３と第２のレンズ７２ｂの間に挿入されている。偏光分離素子７３で分離された一方の偏光は偏光回転素子７４へ入射可能であり、他方の偏光は位相補償素子７５へ入射可能である。このように分離された双方の偏光はそれぞれ偏光回転素子７４又は位相補償素子７５を通過可能であるので、２偏光の速度差をなくすことができる。
光ディバイスＡ７の作用は光ディバイスＡのそれと同様であるので、その作用に関する詳細な説明は省略する。
上記構成の光ディバイスＡ７において、第１の光ファイバー７１ａからの入力光は、偏光分離素子７３で異なる偏光方向を持つ偏光に分離され、いずれか一方が偏光回転素子７４を通過し、他方が位相補償素子７５を通過し、互いに速度差なしで集光されて、最終的に第２の光ファイバー７１ｂへ単一直線偏光として出力される。
【００１５】
図９に示す光ディバイスＡ８について説明する。
光ディバイスＡ８の構成は図１に示す光ディバイスＡのそれと実質的に同一である。光ディバイスＡ８の第１及び第２の光ファイバー８１ａ，８１ｂと、第１及び第２のレンズ８２ａ，８２ｂと、偏光分離素子８３と、偏光回転素子８４とは、光ディバイスＡにおける第１及び第２の光ファイバー１ａ，１ｂと、第１及び第２のレンズ２ａ，２ｂと、偏光分離素子３と、偏光回転素子４とにそれぞれ対応している。
しかしながら、光ディバイスＡ８は、偏光分離素子８３の構成の点と、反射素子８６を有している点で光ディバイスＡとは相違している。
偏光分離素子８３は例えばフォトニック結晶が用いられている。偏光分離素子８３は入射する光を反射する偏光と、透過する偏光との二つに分離する。一方の反射する偏光は反射素子８６に向けて進行し、他方の透過する偏光は直接第２のレンズ８２ｂへ進行する。
反射素子８６は、第１のレンズ８２ａと偏光分離素子８３との間に挿入されている。反射素子８６としては全反射ミラーなどが用いられる。
偏光分離素子８３で反射された一方の偏光は反射素子８６で反射されて偏光回転素子８４へ進行する。
光ディバイスＡ８の作用について説明する。
第１の光ファイバー８１ａからの入力光は、偏光分離素子８３で異なる偏光方向を持つ偏光に分離され、一方の偏光が反射光として反射素子８６へ入射され、この反射素子で反射されて偏光回転素子８４で９０°回転してこれを通過し、第２のレンズ８２ｂへ至り、他方の偏光が透過光として第２のレンズ８２ｂへ入射し、双方の偏光はこの第２のレンズで集光されて、第２の光ファイバー８１ｂへ単一直線偏光として出力される。
【００１６】
図１０に示す光ディバイスＡ９について説明する。
光ディバイスＡ９の構成は図９に示す光ディバイスＡ８のそれと実質的に同一である。光ディバイスＡ９の第１及び第２の光ファイバー９１ａ，９１ｂと、第１及び第２のレンズ９２ａ，９２ｂと、偏光分離素子９３と、偏光回転素子９４と、反射素子９６とは、光ディバイスＡ８における第１及び第２の光ファイバー８１ａ，８１ｂと、第１及び第２のレンズ８２ａ，８２ｂと、偏光分離素子８３と、偏光回転素子８４と、反射素子８６とにそれぞれ対応している。
しかしながら、偏光回転素子の構成及びその配置位置について、光ディバイスＡ９は光ディバイスＡ８と相違している。
光ディバイスＡ９における偏光回転素子９４は入射する光の一方の偏光の偏光方向を４５°回転して通過可能である。偏光回転素子９４は、偏光分離素子９３と、反射素子９６との間に配置されている。図示の例では、偏光分離素子９３と反射素子９６とは偏光回転素子９４の両側面に取り付けられている。偏光分離素子９３、偏光回転素子９４及び反射素子９６は一体化されている。
光ディバイスＡ９の作用について説明する。
第１の光ファイバー９１ａからの入力光は、偏光回転素子９４を通過して、偏光分離素子９３で異なる偏光方向を持つ偏光に分離され、一方の偏光が４５°回転して反射光として反射素子９６へ入射され、この反射素子で反射されて偏光回転素子９４で４５°回転してこれを通過し、第２のレンズ９２ｂへ至り、他方の偏光が偏光分離素子の透過光として第２のレンズ９２ｂへ入射し、双方の偏光はこの第２のレンズで集光されて、第２の光ファイバー９１ｂへ単一直線偏光として出力される。
偏光分離素子９３で分離された一方の偏光は偏光回転素子９４内を往復するために、その偏光方向は９０°回転して第２のレンズ９２ｂへ進行する。他方の偏光は直接第２のレンズ９２ｂへ進行する。このため、一方の偏光の偏光方向は他方の偏光のそれと一致することになる。この結果、双方の偏光は第２のレンズ９２ｂで集光されて単一偏光となって出力される。
【００１７】
図１１に示す光ディバイスＡ１０について説明する。
光ディバイスＡ１０の構成は図１に示す光ディバイスＡのそれと実質的に同一である。光ディバイスＡ１０の第１及び第２の光ファイバー１０１ａ，１０１ｂと、第１及び第２のレンズ１０２ａ，１０２ｂと、偏光分離素子１０３と、偏光回転素子１０４とは、光ディバイスＡにおける第１及び第２の光ファイバー１ａ，１ｂと、第１及び第２のレンズ２ａ，２ｂと、偏光分離素子３と、偏光回転素子４とにそれぞれ対応している。
しかしながら、光ディバイスＡ１０は、下記の３点で光ディバイスＡとは相違している。
第１に、偏光分離素子１０３は第１の偏光分離素子部１０３ａ及び第２の偏光分離素子部１０３ｂを備えている。第１の偏光分離素子部１０３ａと第２の偏光分離素子部１０３ｂとはスペーサを介して互いに接続されている。偏光分離素子１０３は入射光を２偏光（常光、異常光）に分離する機能を有している。
第２に、偏光回転素子１０４は入射する偏光の偏光方向を４５°回転させる機能を有している。４５°偏光回転素子１０４は第１の偏光回転素子部１０４ａ及び第２の偏光回転素子部１０４ｂとからなる。第１の偏光回転素子部１０４ａは図上方に、第２の偏光回転素子部１０４ｂは図下方にそれぞれ配置されている。一方の偏光（異常光）は第１の偏光回転素子部１０４ａを通過する。他方の偏光（常光）は第２の偏光回転素子部１０４ｂを通過する。４５°偏光回転素子１０４はスペーサを介して偏光分離素子１０３の図右側端に接続されている。
第３に、第２のレンズ１０２ｂと第２の光ファイバー１０１ｂとの間に第３のレンズ１０２ｃを配置している。第２のレンズ１０２ｂと第３のレンズ１０２ｃは集光手段を構成している。集光手段は、第２のレンズ１０２ｂと第３のレンズ１０２ｃとを組み合わせることによって、高い光の結合効率を発揮することができる。
【００１８】
光ディバイスＡ１０の作用について説明する。
第１の光ファイバー１０１ａから第１のレンズ１０２ａを経て偏光分離素子１０３へ入射した光は第１及び第２の偏光分離素子部１０３ａ，１０３ｂにより、常光と異常光との二つの偏光成分に分離され、それぞれの偏光成分（常光及び異常光）が４５°偏光回転素子１０４の第１及び第２の偏光回転素子部１０４ａ，１０４ｂに入射すると、それぞれの偏光が相反的に４５°回転して、単一偏光となる。２光束（常光及び異常光）に分離された単一偏光は第２のレンズ１０２ｂで集光され、第３のレンズ１０２ｃを通過して第２の光ファイバー１０１ｂに結合される。
上記構成の光ディバイスＡ１０では、第１の光ファイバー１０１ａからの入力光は、第２の光ファイバー１０１ｂへ単一直線偏光として出力される。
【００１９】
図１２に示す光ディバイスＡ１１について説明する。
光ディバイスＡ１１の構成は図１１に示す光ディバイスＡ１０のそれと実質的に同一である。
光ディバイスＡ１１における第１及び第２の光ファイバー１１１ａ，１１１ｂ、第１及び第３のレンズ１１２ａ，１１２ｃと、偏光分離素子１１３の第１及び第２の偏光分離素子部１１３ａ，１１３ｂと、４５°偏光回転素子１１４の第１及び第２の偏光回転素子部１１４ａ，１１４ｂとは光ディバイスＡ１０における第１及び第２の光ファイバー１０１ａ，１０１ｂ、第１及び第３のレンズ１０２ａ，１０２ｃと、偏光分離素子１０３の第１及び第２の偏光分離素子部１０３ａ，１０３ｂと、４５°偏光回転素子１０４の第１及び第２の偏光回転素子部１０４ａ，１０４ｂにそれぞれ対応している。
しかしながら、光ディバイスＡ１１と光ディバイスＡ１０とは次の点で互いに相違している。
光ディバイスＡ１０は２光束に分離した光を集光する第２のレンズ１０２ｂを有しているのに対して、光ディバイスＡ１１は２光束に分離した光を集光する手段としてプリズム１１７及び回析格子１１８を有している。
プリズム１１７はアキシコンプリズムなどが用いられている。プリズム１１７は第１及び第２の偏光分離素子部１１３ａ，１１３ｂで分離された２光束に分離した光（常光と異常光）を集光する機能を持つものである。回析格子１１８はプリズム１１７で集光した偏光を合波する機能を持っている。
【００２０】
光ディバイスＡ１１の作用について説明する。
第１の光ファイバー１１１ａから第１のレンズ１１２ａを経て偏光分離素子１１３に入射した光は第１及び第２の偏光分離素子部１１３ａ，１１３ｂにより、常光と異常光との２偏光成分に分離され、それぞれの偏光成分（常光及び異常光）が４５°偏光回転素子１１４の第１及び第２の偏光回転素子部１１４ａ，１１４ｂに入射すると、それぞれの偏光が相反的に４５°回転して、単一偏光となる。２光束（常光及び異常光）に分離された単一偏光はプリズム１１７で集光され、回析格子１１８の＋１次光及び−１次光の光路を通って回析格子で合波された後、第３のレンズ１１２ｃを介して第２の光ファイバー１１１ｂに結合される。上記構成の光ディバイスＡ１１では、第１の光ファイバー１１１ａからの入力光は、第２の光ファイバー１１１ｂへ単一直線偏光として出力される。
【００２１】
図１〜図１０に示す光ディバイスＡ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９において、集光手段を１枚のレンズ２ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ，８２ｂ，９２ｂで構成されているが、複数枚（２枚、３枚又はそれ以上）のレンズで構成しても良い。これらの集光手段をレンズに代えて、図１２に示すようなプリズム又はプリズムと回析格子とを組み合わせたもので構成しても良く、図示の例に限られない。また図１〜図１０に示す例では、第２のレンズ２ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ，８２ｂ，９２ｂと第１のレンズ２ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ，８２ａ，９２ａとの大きさを異にして、２光束に分離された光が第２の光ファイバーに結合する効率を高めている。しかしながら、必ずしも、第１のレンズと第２のレンズとの大きさを異にすることを必要としない。
位相補償素子７５は図８に示す光ディバイスＡ７に用いられているが、光ディバイスＡ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ８，Ａ９にも当然用いることができる。
図９及び図１０に示す光ディバイスＡ８，Ａ９において、偏光分離素子は反射型光学素子を用いている。反射型光学素子はフォトニック結晶で構成されているものが良い。それは、フォトニック結晶は従来から知られている偏光分離素子の機能と同様の機能を持ち、そのうえ加工性及び量産性に優れているからである。図１０に示す光ディバイスＡ９において、偏光分離素子９３と反射素子９６とは偏光回転素子９４の両側面に取り付けられている。このように偏光分離素子９３、偏光回転素子９４及び反射素子９６を一体化することによって、光ディバイスＡ９の構造の単純化が図られ、組立てが容易となる。もちろん、偏光分離素子９３、偏光回転素子９４及び反射素子９６をそれぞれ離して配置しても良い。また偏光回転素子９４の側面のみに偏光分離素子９３又は反射素子９６のいずれか一方を取り付けるものであっても良い。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の光ディバイスによれば、偏光方向が異なる偏光を簡単な構成によって単一偏光に形成することができると共に、安価に単一偏光状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明に係る第３の実施の形態を示す構成図である。
【図４】本発明に係る第４の実施の形態を示す構成図である。
【図５】本発明に係る第５の実施の形態を示す構成図である。
【図６】本発明に係る第６の実施の形態を示す構成図である。
【図７】本発明に係る第７の実施の形態を示す構成図である。
【図８】本発明に係る第８の実施の形態を示す構成図である。
【図９】本発明に係る第９の実施の形態を示す構成図である。
【図１０】本発明に係る第１０の実施の形態を示す構成図である。
【図１１】本発明に係る第１１の実施の形態を示す構成図である。
【図１２】
本発明に係る第１２の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４　　　　　　　光ディバイス
Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９　　　　　　光ディバイス
Ａ１０，Ａ１１　　　　　　　　　　　　　光ディバイス
１ａ，１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ　　第１の光ファイバー（光導波路）
５１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａ，９１ａ　第１の光ファイバー（光導波路）
１０１ａ，１１１ａ　　　　　　　　　　　第１の光ファイバー（光導波路）
１ｂ，１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ　　第２の光ファイバー（光導波路）
５１ｂ，６１ｂ，７１ｂ，８１ｂ，９１ｂ　第２の光ファイバー（光導波路）
１０１ｂ，１１１ｂ　　　　　　　　　　　第２の光ファイバー（光導波路）
２ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ　　第１のレンズ
５２ａ，６２ａ，７２ａ，８２ａ，９２ａ　第１のレンズ
１０２ａ，１１２ａ　　　　　　　　　　　第１のレンズ
２ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ　　第２のレンズ（集光手段）
５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ　　　　　　　　　第２のレンズ（集光手段）
８２ｂ，９２ｂ，１０２ｂ　　　　　　　　第２のレンズ（集光手段）
３，１３，２３，３３，４３　　　　　　　偏光分離素子
５３，６３，７３，８３，９３　　　　　　偏光分離素子
１０３，１１３　　　　　　　　　　　　　偏光分離素子
６３ａ１　　　　　　　　　　　　　　　　偏光分離素子部
６３ａ２　　　　　　　　　　　　　　　　反射ミラー部
１０３ａ，１１３ａ　　　　　　　　　　　第１の偏光分離素子部
１０３ｂ，１１３ｂ　　　　　　　　　　　第２の偏光分離素子部
４，１４，２４，３４，４４　　　　　　　偏光回転素子
５４，６４，７４，８４，９４　　　　　　偏光回転素子
１０４，１１４　　　　　　　　　　　　　偏光回転素子
１０４ａ，１１４ａ　　　　　　　　　　　第１の偏光回転素子部
１０４ｂ，１１４ｂ　　　　　　　　　　　第２の偏光回転素子部
３４ａ１，５３ａ１，５４ａ１　　　　　　入射面
２３ａ２，４３ａ２，４４ａ２　　　　　　出射面
７５　　　　　　　　　　　　　　　　　　位相補償素子
８６，９６　　　　　　　　　　　　　　　反射素子
１１７　　　　　　　　　　　　　　　　　プリズム（集光手段）
１１８　　　　　　　　　　　　　　　　　回析格子（集光手段）
【図１】
2004013079.tif 000003
【図２】
2004013079.tif 000004
【図３】
2004013079.tif 000005
【図４】
2004013079.tif 000006
【図５】
2004013079.tif 000007
【図６】
2004013079.tif 000008
【図７】
2004013079.tif 000009
【図８】
2004013079.tif 000010
【図９】
2004013079.tif 000011
【図１０】
2004013079.tif 000012
【図１１】
2004013079.tif 000013
【図１２】
2004013079.tif 000014