(57)【要約】【課題】より安価な光信号監視用の光モジュールおよび偏光選択素子と光合波分波素子を一体化した光モジュールを提供し、この一体化光モジュールを使用した光ファイバジャイロを提供する。【解決手段】第１の光ファイバ２０の側面の一部をコア２２の近傍に到る迄研磨して第１の研磨面２５を形成し、第１の研磨面２５に誘電体多層膜フィルタを形成し、第２の光ファイバ２０の側面の一部をコア２２の近傍に到る迄研磨して第２の研磨面２５を形成し、第１の研磨面２５に形成した誘電体多層膜フィルタを介在させて第１の研磨面２５と第２の研磨面２５とを結合した光モジュール。【選択図】　図５
2004138646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光ファイバの側面の一部をコアの近傍に到るまで研磨して第１の研磨面を形成し、第１の研磨面に誘電体多層膜フィルタを形成し、第２の光ファイバの側面の一部をコアの近傍に到る迄研磨して第２の研磨面を形成し、第１の研磨面に形成した誘電体多層膜フィルタを介在させて第１の研磨面と第２の研磨面とを結合したことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載される光モジュールにおいて、
第２の光ファイバに形成した第２の研磨面に誘電体多層膜フィルタを形成したことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１および請求項２の内の何れかに記載される光モジュールにおいて、
光ファイバを偏波保存ファイバとしたことを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
低コヒーレント光源と、第１の光合波分波素子と、偏光選択素子と、第２の光合波分波素子と、偏光解消素子と、センシングコイルとをこの順に光学的に接続し、第１の光合波分波素子に接続する光検出素子を有する光ファイバジャイロにおいて、
第１の光合波分波素子および偏光選択素子を、第１の光ファイバの側面の一部をコアの近傍に到る迄研磨して第１の研磨面を形成し、第１の研磨面に誘電体多層膜フィルタを形成し、第２の光ファイバの側面の一部をコアの近傍に到る迄研磨して第２の研磨面を形成し、第１の研磨面に形成した誘電体多層膜フィルタを介在させて第１の研磨面と第２の研磨面とを結合して構成した光モジュールに置き換えたことを特徴とする光ファイバジャイロ。
【請求項５】
請求項４に記載される光ファイバジャイロにおいて、
第２の光ファイバに形成した第２の研磨面に誘電体多層膜フィルタを形成したことを特徴とする光ファイバジャイロ。
【請求項６】
請求項４および請求項５の内の何れかに記載される光ファイバジャイロにおいて、
光ファイバを偏波保存ファイバとしたことを特徴とする光ファイバジャイロ。
【請求項７】
光ファイバの側面の一部をコアの近傍に到る迄研磨して研磨面を形成し、研磨面に光部品を直接接合して光結合部を構成したことを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載される光モジュールにおいて、
研磨面に誘電体多層膜フィルタを形成して研磨面と光部品との間に誘電体多層膜フィルタを介在させたことを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、光モジュールおよびこの光モジュールを使用した光ファイバジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６を参照して従来例を説明する。図１６は光ファイバジャイロを示す図である。説明を簡略化する都合上、オープンループ型シングルモード光ファイバジャイロを例として説明する。
図１６において、１本の実線で示される部分はシングルモード光ファイバにより構成される部分であることを意味し、２本の実線で示される部分は偏波保存ファイバにより構成される部分であることを意味している。偏波保存ファイバは、その導波路上に複屈折を生じさせることにより、入力された偏光状態に対して出力される偏光状態を一つにするファイバであり、パンダ型偏波面保存ファイバが実用に供されており、これを使用している。黒丸●で示される部分は光ファイバ相互間の融着接続部であることを示している。
【０００３】
１は低コヒーレント光源であり、スーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｄｉｏｄｅ、ＳＬＤ）を使用している。
２は第１の光合波分波素子、２’は第２の光合波分波素子である。両光合波分波素子の構成は同一であり、同一の光ファイバカプラより成る。
３は偏光選択素子であり、ファイバ型偏光子より成る。
４は偏光解消素子であり、Ｌｙｏｔ型ファイバデポラライザより成る。
５はセンシングコイルであり、シングルモードファイバをコイル状に多数回巻回することにより構成される。
６は光検出素子であり、ＩｎＧａＡｓ型光電変換素子より成る。
【０００４】
図１６に示される構成を採用することにより、センシングコイル５回りに角速度Ωが入力されると、光検出素子６で検出される光強度が角速度Ωの関数で変化するところから、この変化に基づいて角速度Ωを検出することができる。入力角速度Ωに起因する光強度の変化はサニャック（Ｓａｇｎａｃ）効果と呼ばれている。なお、以上の光ファイバジャイロの詳細な動作説明は、この発明の要旨と直接の関係はないので、これを省略する。
ここで、この発明に直接に関係する光モジュールである光合波分波素子２および２’、偏光選択素子３、偏光解消素子４に関して少し詳しく説明しておく。
【０００５】
先ず、偏光選択素子３は、任意の偏光状態の光が入力されると、偏光選択素子３を構成する複屈折性を有する偏波保存ファイバの２つの光学軸の内のサニャック効果により検出される角速度Ωの誤差要因となり得る方の光学軸を伝播する光を消滅させて、１つの光学軸を伝播する光成分のみを出力する素子であり、光干渉計の精度を向上するには必要不可欠な素子である。
偏光解消素子４は、シングルモードファイバをコイル状に巻回することにより構成されるセンシングコイル５の曲げ誘起複屈折その他の原因により発生する角速度Ωの誤差要因を回避する素子であり、これも光ファイバジャイロの精度を向上するには必要不可欠な素子である。
【０００６】
偏光解消素子４の一例であるＬｙｏｔ型ファイバデポラライザは、２つの偏波保存ファイバを互いにその光学軸を４５°傾いた状態で二重丸◎で示される部分において相互接続し、かつその左右の長さの比を１：２以上とした部品であり、その作成条件は広く知られている。
第２の光合波分波素子２’は、偏光選択素子３から出力された光を分波してセンシングコイル５に一端から左右両回りに入力せしめ、センシングコイル５の他端から出力される光を入力して再び合波することによりサニャック効果を生み出すに必要不可欠な素子である。
【０００７】
第１の光合波分波素子２および第２の光合波分波素子２’について、その従来例を図１７を参照して説明する。図１７（ａ）は、ファイバコア２１とファイバクラッド２２より成る原材料のシングルモード光ファイバ２０を、光学接着剤２４を介して、補強部材２３に形成した所望の曲率の湾曲溝２３１に埋設して接合したところを示す図である。図１７（ｂ）は、補強部材２３に埋設したシングルモード光ファイバ２０の外周凸側の一部分を補強部材２３と共に研磨して、コア２１の極く近くに研磨面２５を形成したところを示す図である。図１７（ｃ）は図１７（ｂ）の如くに形成された研磨面２５同志を相互接合したところを示す図である。図１７において、（ロ）は（イ）における線Ａ−Ａ’に沿った断面を矢印方向に視た図である。
【０００８】
この光合波分波素子２は、上述した通りにシングルモード光ファイバ２０を原材料として形成した研磨型のファイバカプラとして広く知られる素子である。２本のシングルモード光ファイバ２０それぞれの一部分のクラッド２２をコア２１の極く近くまで研磨し、研磨面２５同志を光学接着剤２４で接着することにより構成される。
この光合波分波素子２および偏光選択素子３の従来例には以下の欠点がある。
（１）　第１の光合波分波素子２、偏光選択素子３は各別の素子として別体に構成されている。
（２）　第１の光合波分波素子２自体には偏光選択性がないので、全ての偏光状態の光を分波して捨てた後、偏光選択素子３を通過せしめるので、第１の光合波分波素子２の分岐比を一般的な５０：５０に設定した場合、光ファイバジャイロの一部品として使用した場合、入力した光成分には−３ｄＢの光損失を伴い、往復で合計−６ｄＢの光損失を生ぜしめる。
【０００９】
更に、図１８を参照して他の従来例を説明する。図１８は光信号監視用の光モジュールを示す。
図１８において、光モジュールは、光信号を入力させる光ファイバより成る光入力用導波路ａ、光信号を任意の割合に透過、反射成分に分岐する光学薄膜とガラス基板で構成される光分岐用スプリッターｂ、光信号を出力させる光ファイバより成る光出力用導波路ｃ、光分岐用スプリッターｂの反射成分の光強度を検出するＩｎＧａＡｓ素子より成る光検出素子ｄ、光入力用導波路ａから光分岐用スプリッターｂを通過し、光出力用導波路ｃに送り込む光の結合効率をあげる集光レンズｇおよび集光レンズｈ、これらを固定する固定部材ｅにより構成される。この光モジュールは、光入力用導波路ａから光出力用導波路ｃに入射する光の一部を光分岐用スプリッターｂにより光検出素子ｄへ導き、光信号状態を監視している。
以上の光信号監視用の光モジュールの従来例には以下の欠点がある。
（１）基本的な構成部品が７点以上ある。
（２）光入力用導波路ａと光出力用導波路ｃとの光軸合わせの工程が必要である。
（３）反射成分を光検出素子ｄに導くのに光分岐用スプリッターｂの位置合わせが必要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、光信号が伝播する導波路である光ファイバの側面からエバネッセント結合でこの光ファイバを伝播する光信号の一部を取り出して光検出素子に導くことにより、より安価な光信号監視用の光モジュールおよび偏光選択素子と光合波分波素子を一体化した光モジュールを提供し、この一体化光モジュールを使用した光ファイバジャイロを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１：第１の光ファイバ２０の側面の一部をコア２２の近傍に到る迄研磨して第１の研磨面２５を形成し、第１の研磨面２５に誘電体多層膜フィルタを形成し、第２の光ファイバ２０の側面の一部をコア２２の近傍に到る迄研磨して第２の研磨面２５を形成し、第１の研磨面２５に形成した誘電体多層膜フィルタを介在させて第１の研磨面２５と第２の研磨面２５とを結合した光モジュールを構成した。
そして、請求項２：請求項１に記載される光モジュールにおいて、第２の光ファイバ２０に形成した第２の研磨面２５に誘電体多層膜フィルタを形成した光モジュールを構成した。
【００１２】
また、請求項３：請求項１および請求項２の内の何れかに記載される光モジュールにおいて、光ファイバを偏波保存ファイバとした光モジュールを構成した。
ここで、請求項４：低コヒーレント光源１と、第１の光合波分波素子２と、偏光選択素子３と、第２の光合波分波素子２’と、偏光解消素子４と、センシングコイル５とをこの順に光学的に接続し、第１の光合波分波素子２に接続する光検出素子６を有する光ファイバジャイロにおいて、第１の光合波分波素子２および偏光選択素子３を、第１の光ファイバ２０の側面の一部をコア２２の近傍に到る迄研磨して第１の研磨面２５を形成し、第１の研磨面２５に誘電体多層膜フィルタを形成し、第２の光ファイバ２０の側面の一部をコア２２の近傍に到る迄研磨して第２の研磨面２５を形成し、第１の研磨面２５に形成した誘電体多層膜フィルタを介在させて第１の研磨面２５と第２の研磨面２５とを結合して構成した光モジュールに置き換えた光ファイバジャイロを構成した。
【００１３】
そして、請求項５：請求項４に記載される光ファイバジャイロにおいて、第２の光ファイバ２０に形成した第２の研磨面２５に誘電体多層膜フィルタを形成した光ファイバジャイロを構成した。
また、請求項６：請求項４および請求項５の内の何れかに記載される光ファイバジャイロにおいて、光ファイバを偏波保存ファイバとした光ファイバジャイロを構成した。
更に、請求項７：光ファイバ２０の側面の一部をコア２２の近傍に到る迄研磨して研磨面２５を形成し、研磨面２５に光部品６を直接接合して光結合部Ｃを構成した光モジュールを構成した。
また、請求項８：請求項７に記載される光モジュールにおいて、研磨面２５に誘電体多層膜フィルタを形成して研磨面２５と光部品６との間に誘電体多層膜フィルタを介在させた光モジュールを構成した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図を参照して説明する。
先ず、図１を参照するに、これはファイバコア２１とファイバクラッド２２と応力付与部２６より成る原材料の偏波保存ファイバ２０’を光学接着剤を介して補強部材２３に形成した所望の曲率の湾曲溝２３１に埋設して接合したところを示す図である。
パンダファイバ、ボウタイ型のファイバの如き複数の光学軸、Ｆａｓｔ軸およびＳｌｏｗを有する偏波保存ファイバ２０’を原材料の光ファイバとして使用する。所望の曲率の湾曲溝２３１を形成した補強部材２３を準備する。原材料の偏波保存ファイバを、補強部材２３に形成される所望の曲率の湾曲溝２３１に対して、湾曲溝２３１に沿って埋設接合するのであるが、この場合、偏波保存ファイバの一方の光学軸であるＳｌｏｗ軸を補強部材２３の湾曲溝２３１の深さ方向に平行に配置して、偏波保存機能を有する導波路Ａを湾曲溝２３１の解放側に位置決めし、ＵＶ硬化型接着剤を使用して接合固定する。補強部材２３の材料は偏波保存ファイバの材料と熱膨張係数に関して近似する材料であることが望ましい。ところで、図１として、第１の偏波保存ファイバ２０’のＳｌｏｗ軸が図面横手方向に平行に配置される図が示されているが、これを９０°回転したＦａｓｔ軸が図面横手方向に平行に配置される構成としても差し支えない。
【００１５】
次に、図２を参照するに、これは、補強部材２３に埋設した偏波保存ファイバ２０’の外周凸側の一部分を光学軸の一方であるＦａｓｔ軸に平行に補強部材２３と共に研磨して、コア２１の極く近くにクラッド２２の研磨面２５を形成したところを示す図である。この場合、一方の応力付与部２６の領域まで研磨除去され、応力付与部２６の一部は２６１により示される如くに露出している。
図３を参照するに、これは、補強部材２３に埋設した偏波保存ファイバ２０’の外周凸側の一部分を光学軸の一方であるＦａｓｔ軸に平行に補強部材２３と共に研磨して、コア２１の極く近くにクラッド２２の研磨面２５を形成したところを示す図である。この場合、研磨は一方の応力付与部２６の領域を越えて研磨面２５はコア２１にまで到達し、応力付与部２６の一部は２６１により示される如くに露出すると共に、コア２１の一部も２１１により示される如くに露出している。
【００１６】
図２および図３の実際の研磨作業においては、偏波保存ファイバ２０’の一端に入射光Ｉｉを供給し、他端の出射光Ｉｏをモニタしながら研磨し、研磨するにつれて研磨面２５から光が漏れ始めるので、光が漏れることにより出射光Ｉｏが一定レベルまで低下した所で研磨を終了する。この時、図３の如くコア２１まで研磨された場合、Ｉｏは急激に減少する。
ここで、図１ないし図５を参照して偏光選択素子一体化光合波分波素子モジュールの実施例を説明する。
図４を参照するに、先ず、図２および図３により図示説明した研磨削除の結果形成された研磨面２５に、イオンビームスパッタリング（Ｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｐａｔｔｅｒｉｎｇ、ＩＢＳ）装置を使用して偏光選択光学薄膜３０を成膜する。パンダ光ファイバより成る波保存機能を有する第１の偏波保存ファイバ２０’および第２の同一の構成の偏波保存ファイバ２０’’それぞれを、エバネッセント結合して任意の光結合が得られる条件まで、研磨した研磨面２５表面に、ＴＦＣａｌｃの如き薄膜設計ソフトを使用して設計し、誘電体多層薄膜より成る偏光選択光学薄膜３０を成膜する。図７を参照するに、偏光選択光学薄膜３０の設計は、この膜に使用するＴａ、Ｓｉの如き材料と、偏光選択光学薄膜３０とＳｌｏｗ軸伝播光とＦａｓｔ軸伝播光の分離度である偏光選択性とその波長範囲、偏光選択光学薄膜３０に対する光の入射角度θを決定し、ＴＦＣａｌｃの如き薄膜設計ソフトを使用して実施することができる。ここで、コア２１の極く近くまで或いはコア２１の領域まで研磨削除した研磨面２５を形成し、両研磨面２５同志を接合固定した場合の光結合状態は、光伝播の専門技術分野において「エバネッセント結合」状態にあると称している。即ち、入力光が光ファイバより成る導波路に入射し、光結合部状態にある領域に伝播するが、この光結合部は光の伝播経路であるコアの極く近くまでそのクラッドが削られているので、光が光ファイバのコアを伝播する際に、エバネッセント光といわれる光成分がコアの周囲に存在することは広く知られている。このエバネッセント光は上述した通りに光ファイバのクラッド部をコアの近傍まで研磨して削除することにより、光ファイバの外に取り出すことができる。この光合波分波素子の分岐比は、理想的には、偏光選択光学薄膜３０を形成しない状態で第１の偏波保存ファイバ２０’から第２の同様の偏波保存ファイバ２０’’に到る結合が０：１００であると好適である。
【００１７】
図５を参照するに、イオンビームスパッタリング装置を使用して、第１の偏波保存ファイバ２０’側の研磨面２５に、ＴａとＳｉとを交互に規則的に誘電体多層薄膜を成膜して誘電体多層薄膜より成る偏光選択光学薄膜３０を形成し、研磨面２５の表面に偏光選択機能を持たせる。同様にして、第２の同様の偏波保存ファイバ２０’’側の研磨面２５に偏光選択光学薄膜３０を形成して研磨面２５の表面に偏光選択機能を持たせる。第１の偏波保存ファイバ２０’と第２の偏波保存ファイバ２０’’とを、任意の屈折率を持つ光学接着剤により偏光選択光学薄膜３０同志を相互に接合固定することにより一体化し、光モジュールとして偏光選択素子一体化光合波分波素子２００が構成される。第１の偏波保存ファイバ２０’と第２の偏波保存ファイバ２０’’とは互に同一構成の偏波保存ファイバである。ところで、図５において、第１の偏波保存ファイバ２０’および第２の同様の偏波保存ファイバ２０’’はＳｌｏｗ軸に平行に応力付与部２６が研磨された状態を示しているが、応力付与部２６とは９０°回転したＦａｓｔ軸に平行な方向に研磨する構成としても差し支えない。
【００１８】
図８〜図１０を参照するに、これはＴＦＣａｌｃにより設計した偏光選択光学薄膜３０の透過特性および反射特性を示す図である。この特性は、偏光選択光学薄膜３０を２枚のガラスの間に介在させ、光の入射角θを８９°に設定したモデルについて得られた特性であり、この発明のモデルとして極めて近い。
図８〜図１０のモデルにおいて、入射角θ＝８９°で入射した光成分の内の偏光選択光学薄膜３０に対して垂直な偏光成分（ｐ波）は透過する。一方、偏光選択光学薄膜３０に対して平行な偏光成分（ｓ波）は反射すると共に、入射角θが８９°と大きいことに起因してｐ波の一部が反射する。入射光は、偏光選択光学薄膜３０により、以上の通りの透過成分と反射成分とに分離される。即ち、偏光選択光学薄膜３０は、光を透過する方向においてはｐ波に対する偏光選択機能素子として働く。図１１は偏光選択光学薄膜の光学特性を示す図であり、（ａ）は光結合波長特性の実測値を示す図、（ｂ）は光結合波長特性補正用の薄膜設計を示す図、（ｃ）は補正用薄膜付きの光結合波長特性を示す図である。
【００１９】
この発明による以上の偏光選択素子一体化光合波分波素子２００を組み込んだ光ファイバジャイロを図６を参照して説明する。
図６において図１６の従来例で使用される部材と共通する部材には共通する参照符号を付与している。２００はこの発明の偏光選択素子一体化光合波分波素子であり、図５を参照して図示説明されたものである。低コヒーレント光源１と偏光選択素子一体化光合波分波素子２００とは第１の偏波保存ファイバ２０’を介して接続している。／　はここに反射防止処理が施されていることを示す符号である。
【００２０】
偏光選択素子一体化光合波分波素子２００から低コヒーレント光源１に接続された第１の偏波保存ファイバ２０’には、低コヒーレント光源１から光強度Ｉの光が送り込まれる。この光強度Ｉの光は、一般に、低コヒーレント光源１から第１の偏波保存ファイバ２０’により光合波分波素子２００へ導かれ、その偏光選択光学薄膜３０を通過して選択された透過光ｐ波を光合波分波素子２００の出力側の第１の偏波保存ファイバ２０’を介して第２の光合波分波素子２’へ導入する。ここで、第２の光合波分波素子２’に導入される光は光強度Ｉ／２に減衰している。この場合、低コヒーレント光源１から第１の偏波保存ファイバ２０’に入力される光強度Ｉの光に対して、光合波分波素子２００の出力側の光導波路である偏波保存ファイバは、上述した通り、偏光選択光学薄膜３０が形成されていない状態の第１の偏波保存ファイバ２０’から第２の偏波保存ファイバ２０’’への結合が０：１００の理想状態であり、かつ「入射角θが大きいところから不可避的に生成される反射成分」を無視することができる量の設計においては、透過側であるｐ波の第２の偏波保存ファイバ２０’’であっても、反射側であるｓ波の第１の偏波保存ファイバ２０’であっても差し支えない。
【００２１】
以上の構成により、偏光選択素子一体化光合波分波素子２００の偏光選択光学薄膜３０により透過ｐ波成分或いは反射ｓ波成分のみが光合波分波素子２００の出力側の第２の偏波保存ファイバ２０’’或いは第１の偏波保存ファイバ２０’に伝播することになる。
低コヒーレント光源１から出射して第１の偏波保存ファイバ２０’を介して偏光選択素子一体化光合波分波素子２００に入射した光の内の偏光選択光学薄膜３０で反射し、第１の偏波保存ファイバ２０’の出射端に伝播する光の誤差要因であるｓ波と上述した理想的な結合効率の場合においては存在しなかったｐ波の極く一部は第１の偏波保存ファイバ２０’の端面に設けられた斜め研磨或いは反射防止膜形成その他の端末処理により構成された反射防止処理部で消光される。
【００２２】
センシングコイル５を周回することにより角速度情報を伴って帰還する光は、偏光解消素子４によりｐ波，ｓ波が同量存在する無偏光状態にされており、第２の光合波分波素子２’を介して光強度Ｉ／４に減衰して出力される。光合波分波素子２’の光強度Ｉ／４に減衰した出力は、光合波分波素子２００を介して光検出素子６には最終的に光強度Ｉ／８で入射することになる。
センシングコイル５がら帰還する光の内の、低コヒーレント光源１側に伝播する成分と光検出素子６へ導入される光のそれぞれの偏波保存ファイバ端面で反射する成分が再びセンシングループ５に導入される恐れがあるが、これらはそれぞれの偏波保存ファイバの端面に反射防止処理部を形成することによりこれを阻止することができ、再び光ファイバジャイロ内に伝播することはない。
【００２３】
また、光検出素子６に最終的に導入される光成分はｓ波とｐ波の一部である。これはこの発明の偏光選択素子一体化光合波分波素子２００の第２の偏波保存ファイバ２０’’により光検出素子６に導入される訳であるが、ｓ波とｐ波の干渉に関して、一般に、第２の偏波保存ファイバ２０’’の長さはＳｌｏｗ軸とＦａｓｔ軸の光路差が低コヒーレント光源１のコヒーレント長以上であるので、干渉の心配は無い。
以上の実施例は、２本の偏波保存ファイバの境界に偏光選択特性を示す誘電体多層薄膜を形成して偏光選択特性と光合波分波特性の双方を併せ持った偏光選択素子一体化光合波分波素子モジュールとするものである。これにより以下の効果を奏す。
【００２４】
（１）偏光選択素子と光合波分波素子とが別体である場合と比較して、構造が遙かに簡単化、小型化された偏光選択素子一体化光合波分波素子モジュールとすることができる。
（２）この偏光選択素子一体化光合波分波素子モジュールを光ファイバジャイロに組み込んだ場合、必然的に光ファイバジャイロ全体の構成を簡単化、小型化することができる。
（３）光合波分波素子の従来例を使用した光ファイバジャイロにおいて光検出素子で検出される光は光強度がＩ／３２に減衰するのに対してこの発明の偏光選択素子一体化光合波分波素子モジュールを使用した場合は、光強度は最大Ｉ／８弱に減衰し、光ファイバジャイロとしてのＳ／Ｎ比が最大で４倍弱改善される。
【００２５】
次いで、図１２ないし図１５を参照して他の実施例を説明する。
図１２および図１３を参照するに、導波路を構成するシングルモード光ファイバ２０を、必要とされる曲率に屈曲した状態で、ＵＶ硬化型接着剤の如き接着剤を使用して、補強部材２３に埋設接合固定一体化する。補強部材２３は光ファイバ２０の熱膨張係数と等しい熱膨張係数を有する材料により構成される。
先に説明した通りに、補強部材２３に埋設したシングルモード光ファイバ２０の外周凸側の一部分を補強部材２３と共に研磨してコア２１の極く近くにクラッド２２の研磨面２５を形成し、エバネッセント結合を発生させる条件を満足させる。
【００２６】
補強部材２３は、研磨されて光結合面Ｃを含む研磨面２５を、固定用部材７に取り付けられ予めワイヤボンディングで電気配線６１されているＩｎＧａＡｓ素子より成る光検出素子６に対して光ファイバ２０と屈性率の近似する光学的接着Ｆを使用して接合することにより、光検出素子６に固定される。この場合、光検出素子６は、光結合部Ｃから放射されるエバネッセント光が光検出素子６に入射される位置に位置決め固定される。
光結合部Ｃと光検出素子６との間の位置合わせは、機械的なマーキングを参照して充分満足に実施することができるが、更に高い結合効率を得るには光検出素子６の電気出力をモニターしながら検出信号最大の位置で固定する。
【００２７】
光結合部Ｃにおけるエバネッセント光はシングルモード光ファイバ２０の曲率変化、応力変化により変動する場合があるので、補強部材２３と固定部材７は光ファイバ２０の熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有する材料を使用して構成されると好適であり、理想的な材料としてはガラス材料を例示することができる。ここで、ガラス材料は周囲雰囲気内のＯＨ基により破断確率が上昇することが知られているが、固定部材７を上蓋により閉塞して内部を窒素置換した封止構造を採ることにより、この破断確率の上昇を防止することができる。
ここで、シングルモード光ファイバ２０と光検出素子６の境界は、両者の屈折率が相違するところから、その境界面において反射が生起し、この反射が光ファイバ２０を伝播する光と光検出素子６で検出される光の双方に悪影響を及ぼすことがある。この場合、シングルモード光ファイバ２０の屈折率に接着剤Ｆの屈折率を近似させることによりこの反射を抑制することができる。
【００２８】
ところで、シングルモード光ファイバ２０と屈折率が近似した接着剤Ｆを選択することができたとしても、その接着剤Ｆがそれ程強力な接着力を有しない場合もあり、接着力を優先して接着剤Ｆを選択した場合に接着剤Ｆの屈折率と光ファイバ２０の屈折率の近似を多少犠牲にして屈折率差が生じて光反射を発生させることがある。図１４を参照するに、この場合、補強部材２３の光結合面Ｃを含む研磨面２５に、予め、イオンビームスパッタリング装置の如き薄膜成膜装置を使用して誘電体多層薄膜を成膜しておくことによりこの反射を消去することができる。この誘電体多層薄膜の設計は、薄膜に使用するＴａ、Ｓｉの如き材料と、光ファイバ２０の屈折率、接着剤Ｆの屈折率が決定されればＴＦＣａｌｃの如き薄膜設計ソフトを使用して容易に実施することができる。
【００２９】
図１５を参照するに、これは誘電体多層薄膜のエバネッセント結合波長特性を説明する図である。エバネッセント結合を利用した光学素子、モジュールには一般にその結合率Ｃに波長依存性がある。この波長依存性はエバネッセント光に特有の現象であり、単純な反射光とはその性質を異にしている。図１４に示される如く、光結合面Ｃと接着剤Ｆとの間に誘電体多層薄膜を形成した場合、この多層薄膜をその透過波長特性が図１５の関係を満足して成膜すると、その結合率Ｃは光波長に対してフラットな特性を持ったモジュールとすることができる。
【００３０】
以上の他の実施例によれば、反射光を利用した従来の光信号監視モジュールではなく、光信号が伝播する光ファイバ２０の側面をエバネッセント領域まで研磨削除した光結合部Ｃから放射されるエバネッセント光を光検出素子６に導入する構成を採用することにより、より安価な光信号監視用の光モジュールを提供することができる。更に、以下の効果を奏す。
（１）部品点数の減少。
（２）入射、出射導波路の軸合わせが不要である。
（３）エバネッセント結合をする面積は、光結合部Ｃ全体のの面積、光検出素子６の面積と比較して小さいので、これを機械的なマーキングを参照する位置合わせを行うことのみにより容易確実に光検出素子６に対して整合固定することができる。
（４）更に、光結合部Ｃの表面に誘電体多層薄膜を成膜形成することにより、接着剤Ｆの屈折率が導波路である光ファイバ２０の屈折率と相違しても反射防止したエバネッセント結合の波長特性を補正することができ、反射光による従来の光信号監視モジュールと波長特性の面においても同等のモジュールを構成することができる。
【００３１】
【発明の効果】
上述した通りであって、この発明は、２本の偏波保存ファイバの境界に偏光選択特性を示す誘電体多層膜フィルタを形成して偏光選択特性と光合波分波特性の双方を併せ持った偏光選択素子と光合波分波素子を一体化した簡単化、小型化された光モジュール構成した。これにより更に次の効果を奏す。即ち、この光モジュールを光ファイバジャイロに組み込んだ場合、その全体構成を簡単化、小型化することができる。そして、光合波分波素子の従来例を使用した光ファイバジャイロにおいて光検出素子で検出される光は光強度がＩ／３２に減衰するのに対してこの発明の光モジュールを使用した場合は光強度は最大Ｉ／８弱に減衰し、光ファイバジャイロとしてのＳ／Ｎ比が最大で４倍弱改善される。
【００３２】
更に、光信号が伝播する光ファイバの側面をエバネッセント領域まで研磨削除した光結合部から放射されるエバネッセント光を光検出素子に導入する構成を採用することにより、より安価な光信号監視用の光モジュールを提供することができる上に次の効果を奏す。即ち、従来例と比較して光信号監視用の光モジュールとしての部品点数が減少する。そして、入射、出射導波路の軸合わせが不要である。また、エバネッセント結合をする面積は光結合部全体の面積、光検出素子の面積と比較して小さいので、これを機械的なマーキングを参照する位置合わせを行うことのみにより容易確実に光検出素子に対して整合固定することができる。更に、光結合部の表面に誘電体多層薄膜を成膜形成することにより、接着剤の屈折率が導波路である光ファイバの屈折率と相違しても反射防止したエバネッセント結合の波長特性を補正することができ、反射光による従来の光信号監視モジュールと波長特性の面においても同等のモジュールを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する図。
【図２】図１の続き。
【図３】図１の続き。
【図４】図２および図３の続き。
【図５】図４の続き。
【図６】光ファイバジャイロの実施例を説明する図。
【図７】偏光選択光学薄膜設計時の入射角θを説明する図。
【図８】θ＝８９°の場合のｐ波およびｓ波の透過特性とｓ波−ｐ波消光比を示す図。
【図９】ＳＬＤ光源の発光特性とθ＝８９°の場合のｓ波−ｐ波消光比を示す図。
【図１０】ＳＬＤ光源の発光特性とθ＝８８°、８９°の場合のｓ波−ｐ波消光比を示す図。
【図１１】偏光選択光学薄膜の光学特性を説明する図。
【図１２】他の実施例を説明する図。
【図１３】図１２の続き。
【図１４】他の実施例の動作を説明する図。
【図１５】誘電体多層薄膜のエバネッセント結合の波長特性を説明する図。
【図１６】光ファイバジャイロの従来例を説明する図。
【図１７】研磨型の合波分波素子の従来例を説明する図。
【図１８】他の従来例を説明する図。
【符号の説明】
１　低コヒーレント光源　　　　　　　２　第１の光合波分波素子
２’第２の光合波分波素子　　　　　　３　偏光選択素子
４　偏光解消素子　　　　　　　　　　５　センシングコイル
６　光検出素子　　　　　　　　　　２０　シングルモード光ファイバ
２１　ファイバコア　　　　　　　２１１　コア研磨面
２２　ファイバクラッド　　　　　　２３　補強部材
２３１　湾曲溝　　　　　　　　　　２５　研磨面
２６　応力付与部　　　　　　　　２６１　応力付与部研磨面
２０’第１の偏波保存ファイバ　　　２０’’　第２の偏波保存ファイバ
３０　偏光選択光学薄膜　　　　　２００　偏光選択素子一体化光合波分波素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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