(57)【要約】  【課題】挿入損失の低減および小型化を可能にする分波機能を備えた光部品および波長分散補償器を提供する。  【解決手段】本発明の分波機能を備えた光部品は、相対する平行な２つの反射面の間で入射光を多重反射させ、その多重反射光の干渉により波長に応じて進行方向の異なる光束を形成するＶＩＰＡ型の構成について、各反射面に略垂直な第１側面から入射光を与え、その入射光を第１側面に対向する第２側面で反射させて平行な反射面のいずれかの側に送ることで各反射面間での多重反射を発生させる。  【選択図】図１
2005070250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、一次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、当該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、当該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品であって、
前記素子は、前記各反射面に略垂直な第１側面と、該第１側面に対向し、かつ、前記各反射面の垂直方向に対して傾いた第２側面とを有し、前記入射光が前記第１側面を透過した後に前記各反射面の間を通って前記第２側面で反射され、該第２側面の反射光が前記各反射面で多重反射される構成としたことを特徴とする光部品。
【請求項２】
請求項１に記載の光部品であって、
前記第２側面は、反射光が一次元方向に集光可能な形状の反射面を持つミラー部を少なくとも一部に形成したことを特徴とする光部品。
【請求項３】
相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、一次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、当該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、当該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、
該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を反射して前記光部品にそれぞれ戻す反射器とを備えた波長分散補償器であって、
前記光部品は、前記素子が前記各反射面に略垂直な第１側面と、該第１側面に対向し、かつ、前記各反射面の垂直方向に対して傾いた第２側面とを有し、前記入射光が前記第１側面を透過した後に前記各反射面の間を通って前記第２側面で反射され、該第２側面の反射光が前記各反射面で多重反射される構成としたことを特徴とする波長分散補償器。
【請求項４】
相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、一次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、当該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、当該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、
該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を反射して前記光部品にそれぞれ戻す反射器とを備えた波長分散補償器であって、
前記光部品の一方の反射面と前記反射器との間の光路上に、光の伝搬方向を反対方向に変えるための折り返しプリズムを備えて構成されたことを特徴とする波長分散補償器。
【請求項５】
請求項４に記載の波長分散補償器であって、
前記光部品は、前記素子が前記各反射面に略垂直な第１側面と、該第１側面に対向し、かつ、前記各反射面の垂直方向に対して傾いた第２側面とを有し、前記入射光が前記第１側面を透過した後に前記各反射面の間を通って前記第２側面で反射され、該第２側面の反射光が前記各反射面で多重反射される構成としたことを特徴とする波長分散補償器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の分野において、波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）光を波長に応じて分波する機能を備えた光部品およびそれを用いた波長分散補償器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の分波機能を備えた光部品として、例えば、ＷＤＭ光を波長に応じて空間的に区別可能な複数の光束に分波する、いわゆるバーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ（Virtually Imaged Phased Array：ＶＩＰＡ）を利用した各種の光学装置が提案されている（例えば、下記の特許文献１，２参照）。
図１０は、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の構成例を示す斜視図である。また、図１１は、図１０の構成例の上面図である。
【０００３】
各図に示すように、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器では、光サーキュレータ１２０を介して光ファイバ１３０の一端から出射されたＷＤＭ光が、コリメートレンズ１４０で平行光に変換された後に、ライン焦点レンズ１５０によって１つの線分の上に集光され、ＶＩＰＡ板１１０の照射窓１１６を通って対向する平行平面の間に入射される。このＶＩＰＡ板１０への入射光は、例えば、ＶＩＰＡ板１１０の一方の平面に形成された１００％より低い反射率を有する反射多層膜１１２と、他方の平面に形成された略１００％の反射率を有する反射多層膜１１４との間で多重反射を繰り返す。その際、反射多層膜１１２の面で反射するごとに数％の光が当該反射面を透過してＶＩＰＡ板１１０の外に出射される。なお、ＶＩＰＡ板１１０への入射光の光軸は、ＶＩＰＡ板１１０に垂直入射となる角度に対して所要の角度だけ傾けられている。
【０００４】
ＶＩＰＡ板１１０を透過した光は、相互に干渉し、波長に応じて進行方向が異なる複数の光束を作る。その結果、各光束を収束レンズ１６０で１点に集光すると、各々の集光位置は波長の変化に伴って直線上を移動するようになる。この直線上に例えば自由曲面ミラー１７０を配置することにより、ＶＩＰＡ板１１０から出射され収束レンズ１６０で集光された光は、各々の波長に応じて自由曲面ミラー１７０上の異なる位置で反射されてＶＩＰＡ板１１０に戻される。自由曲面ミラー１７０で反射された光は、元に伝搬した光路に対して、正確に反対の方向の光路を通って伝搬するため、異なる波長成分は異なる距離を伝搬することになって、ＷＤＭ光の波長分散補償が行われるようになる。
【０００５】
上記のようにＶＩＰＡ板１１０で多重反射される光の振る舞いは、例えば図１２に示すようなモデルを考えると、階段状の回折格子として周知のエシュロン格子（Echelon grating）と同様の振る舞いをする。このため、ＶＩＰＡ板１１０は仮想的な回折格子として考えることができる。また、例えば図１３に示すようなモデルを基にＶＩＰＡ板１１０における干渉条件を考えると、出射光はその光軸を基準にして上側が短波長、下側が長波長の条件で干渉するので、ＷＤＭ光に含まれる複数の光信号のうちの短波長側の光信号が光軸の上側に出射され、長波長側の光信号が光軸の下側に出射されることになる。
【特許文献１】特開平９−４３０５７号公報
【特許文献２】特表２０００−５１１６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のようなＶＩＰＡ板１１０を用いた光学系において、モジュールの挿入損失を発生させる主な要因としては、次のような４つの項目を挙げることができる。
（１）ＨＲ／ＡＲエッジ損失
（２）エタロン透過損失
（３）他モード損失
（４）モード結合損失
上記の（１）〜（４）の各損失について、図１４を参照して具体的に説明すると、（１）のＨＲ／ＡＲエッジ損失は、ＶＩＰＡ板１１０の反射多層膜１１２で反射された光が対向する面上の照射窓１１６と反射多層膜１１４の境界部分（ＨＲ／ＡＲエッジ）に到達した場合に発生する損失である。また、（２）のエタロン透過損失は、ＶＩＰＡ板１１０の材質等に依存した透過光の損失である。（３）の他モード損失は、ＶＩＰＡ板１１０で多重反射されて相互に干渉した光のうちで予め設定した次数（基本次）以外に発生する他の次数（図１４における±１次）の光による損失である。（４）のモード結合損失は、図１４の中程に示した、ＶＩＰＡ板１１０から出射される干渉光の強度分布Ｉ1と、ＶＩＰＡ板１１０に戻される干渉光の強度分布Ｉ2とが重なり合う部分に相当する損失のことである。
【０００７】
上記のような損失要因のうちのＨＲ／ＡＲエッジ損失と他モード損失とは、ＶＩＰＡ板１１０に入射されるＷＤＭ光の集光状態に応じてトレードオフの関係にあることが知られている。すなわち、上記の図１４に示したように、ＶＩＰＡ板１１０の照射窓１１６から入射され反射多層膜１１２近傍の線分上に集光されたビームについて、そのビームウェスト２ω０が細くなるようにすると、ＨＲ／ＡＲエッジ損失は小さくなるが、出射ビームの発散角θｂｏが大きくなるため、他モード損失は大きくなる。一方、図１５に示すように、集光ビームのビームウェスト２ω０を太くすると、出射ビーム発散角θｂｏが小さくなるため、他モード損失は小さくなるが、ＨＲ／ＡＲエッジ損失は大きくなる。このため、従来のＶＩＰＡ板１１０を用いた光学系では、挿入損失の低減を図ることに制約が生じてしまうという課題がある。
【０００８】
また、前述の図１０に示したような従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器は、各光部品を略一直線上に配置した光学系が用いられるため、その長手方向のサイズが比較的大きくなってしまい小型化が難しいという欠点もある。
本発明は上記の点に着目してなされたもので、挿入損失の低減および小型化を可能にする分波機能を備えた光部品および波長分散補償器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明の分波機能を備えた光部品は、相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、一次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、当該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、当該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される。そして、この光部品の前記素子は、前記各反射面に略垂直な第１側面と、該第１側面に対向し、かつ、前記各反射面の垂直方向に対して傾いた第２側面とを有し、前記入射光が前記第１側面を透過した後に前記各反射面の間を通って前記第２側面で反射され、該第２側面の反射光が前記各反射面で多重反射される構成とする。
【００１０】
かかる構成の光部品では、入射光を多重反射させる平行な反射面を有する素子に対して、各反射面に略垂直な第１側面から入射光が与えられ、その入射光が各反射面間を通過して対向する第２側面に送られて反射される。第２側面で反射された光は、平行な反射面の垂直方向に対する第２側面の傾きに応じて平行な反射面のいずれかの側に送られ、以降、各反射面間で多重反射が繰り返されて、一方の反射面を透過した多重反射光が干渉することで波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される。このように素子に対して第１側面から入射光を与えるようにしたことで、入射光の集光状態に拘わらず、従来のようなＨＲ／ＡＲエッジ損失の発生をなくすことができる。これにより、他モード損失が低減されるように入射光の集光状態を最適化することが可能になる。また、素子の側面より入射光を与えるようにしているため、光部品の小型化を図ることも可能になる。
【００１１】
本発明の波長分散補償器の１つの態様は、上記のような構成の分波機能を備えた光部品と、該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を反射して光部品にそれぞれ戻す反射器とを備えて構成されるものである。かかる構成によれば、挿入損失の低減および小型化を実現した波長分散補償器を提供することが可能になる。
また、本発明の波長分散補償器の他の態様は、相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、一次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、当該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、当該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を反射して前記光部品にそれぞれ戻す反射器とを備えた構成について、前記光部品の一方の反射面と前記反射器との間の光路上に、光の伝搬方向を反対方向に変えるための折り返しプリズムを備えるようにしたものである。
【００１２】
かかる構成によれば、光部品の一方の反射面と反射器との間の光路が折り返しプリズムによって折り返されるため、波長分散補償器の長手方向のサイズが短縮されるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の分波機能を備えた光部品および波長分散補償器は、相対する平行な２つの反射面を有する素子に対して第１側面から入射光を与え、その入射光を対向する第２側面で反射させて平行な反射面間での多重反射を発生させるようにしたことによって、挿入損失の低減および小型化を実現することが可能になる。また、本発明の波長分散補償器は、折り返しプリズムを利用した光学系を適用することで、その長手方向のサイズを効果的に短くすることが可能になる。
【００１４】
なお、本発明の他の目的、特徴および利点に関しては、添付図面に関連する実施の形態についての以下の説明で明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明にかかる波長分散補償器の第１実施形態の全体構成を示す斜視図である。
図１において、第１実施形態の波長分散補償器は、例えば、相対する平行な２つの反射面を有する素子としてのＶＩＰＡ板１と、そのＶＩＰＡ板１の反射多層膜が形成された平行平面に略垂直な第１側面に対して一線分上に集光するＷＤＭ光を入射可能にする第１光学系としての、光サーキュレータ２、光ファイバ３、コリメートレンズ４およびライン焦点レンズ５と、ＶＩＰＡ板１で多重反射されて一方の平面から出射される光束を１点に集光する第２光学系としての収束レンズ６と、その収束レンズ６で集光された光を所要の位置で反射し、収束レンズ６を介してＶＩＰＡ板１に戻すための反射器としての自由曲面ミラー７と、を備えて構成される。
【００１６】
ＶＩＰＡ板１は、例えば図２の側方断面図に示すように、対向する平行平面（図２における左右面）を備えたガラス板１０と、そのガラス板１０の平行平面にそれぞれ形成された反射多層膜１２，１４と、平行平面に垂直な方向に対して傾けて形成された凹面シリンドリカルミラー部１６と、を有する。ガラス板１０は、反射多層膜１２，１４の形成された平行平面に略垂直な第１側面１０Ａ（図２における上面）を有し、その側面１０Ａの上方に配置されたライン焦点レンズ５で集光されたＷＤＭ光が側面１０Ａより平行平面間に与えられる。
【００１７】
反射多層膜１２は、側面１０Ａから入射されるＷＤＭ光に対して１００％より低い（好ましくは９５〜９８％程度）反射率を有し、ガラス板１０の一方の平面（図２では右面）全体に形成されている。また、反射多層膜１４は、側面１０Ａから入射されるＷＤＭ光に対して略１００％の反射率を有し、ガラス板１０の他方の平面（図２では左面）全体に形成されている。
【００１８】
凹面シリンドリカルミラー部１６は、例えば、ガラス板１０の側面１０Ａに対向する第２側面（図２における下面）の一部分若しくは全体を円筒状の凹面に加工し、その加工面に略１００％の反射率を有する反射多層膜を形成したものである。なお、ここでは第２側面に凹面シリンドリカルミラーを形成するようにしたが、第２側面の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、平行平面の垂直方向に対して傾斜した平板状のミラーを第２側面に形成するようにしてもよい。また、後述するように側面１０Ａを通って凹面シリンドリカルミラー部１６に入射される光が反射多層膜１４側に反射されるように、平行平面の垂直方向に対して凹面シリンドリカルミラー部１６を傾けた一例を示したが、入射光が反射多層膜１４側に反射されるように、凹面シリンドリカルミラー部１６を傾けて配置することも可能である。
【００１９】
光サーキュレータ２は、例えば、３つのポートを有し、第１ポートから第２ポートに向かう方向、第２ポートから第３ポートに向かう方向、第３ポートから第１ポートに向かう方向に光を伝達する一般的な光部品である。ここでは本波長分散補償器に入力されるＷＤＭ光が、光サーキュレータ２の第１ポートに与えられ、第２ポートを介して光ファイバ３の一端に送られると共に、光ファイバ３の他端に戻されてきたＷＤＭ光が、第２ポートを介して第３ポートから本波長分散補償器の出力光として出力される。
【００２０】
光ファイバ３は、例えばシングルモード光ファイバ等の一端を光サーキュレータ２の第２ポートに接続し、他端をコリメートレンズ４の近傍に配置したものである。なお、光ファイバ３の種類は上記に限られるものではない。
コリメートレンズ４は、光ファイバ３の他端から出射される光ビームを平行光に変換してライン焦点レンズ５に与える一般的なレンズである。
【００２１】
ライン焦点レンズ５は、コリメートレンズ４からの平行光を１つの線分の上に集光させるものであり、具体的にはシリンドリカルレンズや屈折率分布レンズなどを用いることが可能である。
収束レンズ６は、ＶＩＰＡ板１で多重反射して反射多層膜１２側から出射され、相互に干渉して進行方向が波長ごとに異なる複数の光束をそれぞれ１点に集光する一般的なレンズである。
【００２２】
自由曲面ミラー７は、例えば、表面形状が非球面の３次元構造となっており、その非球面ミラー上には設計基準となる中心軸が存在する。この自由曲面ミラー７は、図示しない移動ステージ上に取り付けられていて、移動ステージの走行軸と中心軸の各方向（図１におけるＸ軸方向）とが平行となるように配置されている。移動ステージによって自由曲面ミラー７を移動させることにより、本波長分散補償器における波長分散の補償量の調整が可能となる。
【００２３】
次に、第１実施形態の波長分散補償器の動作について説明する。
上記のような構成の波長分散補償器では、光サーキュレータ２の第１ポートに入力されたＷＤＭ光が第２ポートを介して光ファイバ３に送られる。光ファイバ３から出射されたＷＤＭ光は、コリメートレンズ４で平行光に変換された後、ライン焦点レンズ５によって一線分上に集光される。
【００２４】
具体的に、ライン焦点レンズ５の透過光は、前述の図２に実線で示した軌跡にあるように、側面１０ＡからＶＩＰＡ板１０の内部に入射され、反射多層膜１２，１４の形成された平行平面の間を通過して、凹面シリンドリカルミラー部１６に到達する。そして、凹面シリンドリカルミラー部１６に入射した光は、ここでは反射多層膜１４側に反射されて略１００％の反射率を有する平行平面に入射角θｉで与えられ、以降、従来のＶＩＰＡ板と同様にして、反射多層膜１２，１４の形成された平行平面間で多重反射される。なお、図２中の下側に示した点線は、従来のＶＩＰＡ板における入射光の軌跡を本実施形態のＶＩＰＡ板１０に対応させて例示したものである。
【００２５】
ライン焦点レンズ５の光学特性および凹面シリンドリカルミラー部１６の光学特性は、各々の特性の組み合わせにより、ＶＩＰＡ板１０の内部で多重反射される光が、出射面（反射多層膜１２の形成された平面）に最初に到達する位置の近傍で一線分上に集光し、後述するような所望のビームウェスト２ω０が得られるように設計されている。また、前述したように凹面シリンドリカルミラー部１６に代えて平板状の傾斜した反射面をＶＩＰＡ板１の下面に形成する場合には、ライン焦点レンズ５の光学特性のみによって、上記のような集光状態が得られるように光学設計を行うものとする。
【００２６】
ＶＩＰＡ板１で多重反射されたＷＤＭ光は、１００％よりも低い反射率を有する反射多層膜１２側の面で反射されるごとに数％が当該面を透過してＶＩＰＡ板１の外に出射される。そして、ＶＩＰＡ板１を透過した光は、相互に干渉し、波長に応じて進行方向の異なる複数の光束がそれぞれ形成される。具体的に図２の右側に示した一例においては、基本次短波長λ（０Ｓ）の光束、基本次中波長λ（０Ｍ）の光束および基本次長波長λ（０Ｌ）の光束、並びに、±１次短波長λ（±１Ｓ）の光束、±１次中波長λ（±１Ｍ）の光束および±１次長波長λ（±１Ｌ）の光束がそれぞれ形成される。
【００２７】
ＶＩＰＡ板１の反射多層膜１２側から異なる方向に出射された各波長の光束は、収束レンズ６により自由曲面ミラー７の中心軸上の異なる位置にそれぞれ集光されて反射される。そして、自由曲面ミラー７で反射された各波長の光は、反射される前に伝搬してきた光路を反対の方向にそれぞれ進み、収束レンズ６、ＶＩＰＡ板１、ライン焦点レンズ５、コリメートレンズ４および光ファイバ３を順に通過して、光サーキュレータ２の第３ポートから出力される。これにより、本波長分散補償器に入力されるＷＤＭ光に対して、自由曲面ミラー７の位置に応じて設定される所要量の波長分散補償を施したＷＤＭ光が波長分散補償器から出力されるようになる。
【００２８】
上述したようなＶＩＰＡ型波長分散補償器においては、ＶＩＰＡ板１について、反射多層膜１２，１４の形成された各平面上のいずれにも従来の照射窓に相当する部分が存在しないため、ＶＩＰＡ板１に与えられるＷＤＭ光の集光状態に拘わらず、ＨＲ／ＡＲエッジ損失が発生することがない。このため、従来のＶＩＰＡ板におけるＨＲ／ＡＲエッジ損失および他モード損失のトレードオフを解消することができるようになる。これにより、他モード損失が低減されるように入射光の集光状態を最適化することが可能になる。
【００２９】
具体的には、例えば図３に示す透過（損失）波長特性のシミュレーション結果にあるように、従来の構成において、入射角θｉを３．１°、ＶＩＰＡ板１の厚さを８００μｍ、ＶＩＰＡ板１の屈折率ｎを１．８００、入射ビームのビームウェスト２ω０を２２μｍ、出射ビームの発散角θｂｏを２．５７°に設定した場合（条件ａ）の特性Ａと、本実施形態の構成において、入射角度θｉを２．５°、ＶＩＰＡ板１の厚さを８００μｍ、ＶＩＰＡ板１の屈折率ｎを１．８００、入射ビームのビームウェスト２ω０を５０μｍ、出射ビームの発散角θｂｏを１．４１°に設定した場合（条件ｂ）の損失波長特性Ｂとを比較すると、波長分散補償器の挿入損失を約１．３ｄＢ以上低減できることが分かる。
【００３０】
なお、図３中の特性Ａ１は条件ａにおけるＨＲ／ＡＲエッジ損失、特性Ａ２は条件ａにおけるエタロン透過損失、特性Ａ３は条件ａにおける他モード損失、特性Ａ４は条件ａにおけるモード結合損失をそれぞれ示すものである。従来の波長分散補償器における挿入損失に対応した特性Ａは、上記の特性Ａ１〜Ａ４を足し合わせたものに相当する。
上記のように第１実施形態の波長分散補償器によれば、ＶＩＰＡ板１に対してその側面１０Ａから入射光を与え、その入射光を対向する側面に形成した凹面シリンドリカルミラー部１６で反射させて平行平面間での多重反射を発生させるようにしたことによって、挿入損失を効果的に低減することができるようになり、波長分散補償器の特性改善を図ることが可能になる。また、光学系を構成する各光部品を略一直線上に配置する必要がなくなるため、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器（図１０）に比べて、長手方向のサイズ（モジュール長）の小型化することもできる。
【００３１】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、第２実施形態による波長分散補償器の全体構成を示す斜視図である。また、図５は、図４におけるＶＩＰＡ板付近の構成を拡大して示した側方断面図である。
各図において、本実施形態の波長分散補償器の構成が上述した第１実施形態の構成と異なる部分は、第１実施形態で用いたコリメートレンズ４およびライン焦点レンズ５に代えて、２焦点レンズ１８をＶＩＰＡ板１の側面１０Ａに形成するようにした部分である。上記以外の他の部分の構成は第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。
【００３２】
２焦点レンズ１８は、例えば図６に示す拡大図にあるように、直交するｘ軸およびｙ軸の各焦点距離が互いに異なるように設計された公知のレンズであり、その具体例としては２焦点シリンドリカルレンズ等を使用することができる。この２焦点レンズ１８は、ＶＩＰＡ板１の側面１０Ａに形成され、その近傍に配置される光ファイバ３との相対的な位置関係は、図６の上面図にあるように、２焦点レンズ１８の中心（対角線の交点）に対して光ファイバ３の中心軸をずらして、詳細には２焦点レンズ１８の中心からＶＩＰＡ板１の平行平面に垂直なｘ軸方向にずれた位置に光ファイバ３の中心軸が配置される。このような位置関係により、ＶＩＰＡ板１の平行平面間に入射される光は、図６のｘ’−ｘ’断面図に示すようにＶＩＰＡ板１の平行平面に沿ったｙ軸方向については平行光となり、図６のｙ’−ｙ’断面図に示すようにｘ軸方向については所要の焦点距離で集束された光となる。このような集光状態の入射光は、図５に実線で示した軌跡にあるように、第１実施形態の場合と同様にして、平行平面の間を通過して凹面シリンドリカルミラー部１６で反射多層膜１４側に反射され、以降、反射多層膜１２，１４の形成された平行平面間で多重反射されるようになる。
【００３３】
上記のように光ファイバ３からのＷＤＭ光が入射されるＶＩＰＡ板１の側面１０Ａに２焦点レンズ１８を形成するようにしても第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができると共に、ＶＩＰＡ板１と光ファイバ３の間に複数のレンズを配置する必要がなくなるため、組み立て作業の簡略化およびコスト低減などを図ることも可能になる。
なお、上記の第１および第２実施形態では、ＶＩＰＡ板１の一方の平行平面から出射され収束レンズ６で集光された各波長の光束を自由曲面ミラー７で反射してＶＩＰＡ板１側に戻すことで波長分散の補償を行うようにした波長分散補償器について説明したが、本発明の用途は波長分散補償器に限定されるものではない。例えば、第１、２実施形態の構成について、自由曲面ミラー７に代えて、複数の光ファイバを並べたファイバアレイを設けるようにすれば、波長ごとに分波された光束を各光ファイバに導くことができ、ＶＩＰＡ型波長分波器を構成することも可能である。
【００３４】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図７は、第３実施形態による波長分散補償器の全体構成を示す斜視図である。
図７において、本実施形態の波長分散補償器の構成が上述した第１実施形態の構成と異なる部分は、ＶＩＰＡ板１の多重反射光が出射される平面と自由曲面ミラー７との間の光路上に折り返しプリズム８を挿入して、モジュール長のさらなる小型化を図るようにした部分である。上記以外の他の部分の構成は第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。
【００３５】
折り返しプリズム８は、直角三角形の斜辺面に入射される光を他の２面で反射させることにより入射光の伝搬方向を１８０°折り返した光を斜辺面から出射するプリズムである。この折り返しプリズム８は、ここでは収束レンズ６と自由曲面ミラー７の間に配置される。ただし、折り返しプリズム８の配置は、上記の位置に限定されるものではなく、例えば、ＶＩＰＡ板１と収束レンズ６の間に設けることも可能である。
【００３６】
上記のような構成では、図８の上面図に実線で示した軌跡にあるように、上述した第１実施形態の場合と同様にしてＶＩＰＡ板１から出射され収束レンズ６で集光された各波長の光は、折り返しプリズム８の斜辺面に入射されて各々の伝搬方向が折り返される。折り返しプリズム８の斜辺面から出射される各波長の光は、自由曲面ミラー７の中心軸上の異なる位置にそれぞれ集光されて反射される。自由曲面ミラー７で反射された光は、再び折り返しプリズム８の斜辺面に入射して伝搬方向が折り返され、第１実施形態の場合と同様にして元の光路を反対方向に伝搬する。なお、図８の上面図では、図を見易くするために、ＶＩＰＡ板１の側面１０Ａに対してＷＤＭ光を入出射するための光学系（光サーキュレータ２、光ファイバ３、コリメートレンズ４およびライン焦点レンズ５）の図示を省略している。
【００３７】
上記のように第３実施形態の波長分散補償器によれば、折り返しプリズム８を利用した光学系を適用することで、長手方向のサイズ（モジュール長）を約１／２倍程度に短くすることができるようになる。折り返しプリズム８により光路を横方向（図７における水平方向）に折り返すことで、横方向のサイズは約１．２倍程度大きくなってしまうが、その横方向の変化は長手方向のサイズの短縮効果に比べて僅かなものであるので、波長分散補償器の一層の小型化を図ることが可能になる。
【００３８】
なお、上記の第３実施形態では、折り返しプリズム８における光路の折り返しが横方向となるように光学系を配置したが、例えば、斜辺面に入射される光の光軸を中心として折り返しプリズム８を９０°回転させることにより光路の折り返しが縦方向（図７における垂直方向）となるようにしてもよく、光路を折り返す方向は任意に設定することが可能である。
【００３９】
また、第１実施形態の構成について折り返しプリズム８を用いた光学系を適用する一例を示したが、第２実施形態の構成についても同様にして適用することが可能である。さらに、折り返しプリズム８を用いた光学系は、上述の図１０および図１１に示したような従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器に対しても、その小型化に有効である。図９に示す構成例は、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器に折り返しプリズム８を用いた光学系を適用した場合の上面図である。
【００４０】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００４１】
（付記１）  相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、一次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、当該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、当該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品であって、
前記素子は、前記各反射面に略垂直な第１側面と、該第１側面に対向し、かつ、前記各反射面の垂直方向に対して傾いた第２側面とを有し、前記入射光が前記第１側面を透過した後に前記各反射面の間を通って前記第２側面で反射され、該第２側面の反射光が前記各反射面で多重反射される構成としたことを特徴とする光部品。
【００４２】
（付記２）  付記１に記載の光部品であって、
前記第２側面は、反射光が一次元方向に集光可能な形状の反射面を持つミラー部を少なくとも一部に形成したことを特徴とする光部品。
【００４３】
（付記３）  付記１に記載の光部品であって、
前記第２側面は、前記各反射面の垂直方向に対して傾いた平面状のミラーを形成したことを特徴とする光部品。
【００４４】
（付記４）  付記１に記載の光部品であって、
一次元方向に集光する光を前記素子の第１側面に与える第１光学系を含むことを特徴とする光部品。
【００４５】
（付記５）  付記４に記載の光部品であって、
前記第１光学系は、光ファイバから出射される光を平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズで変換された平行光を一次元方向に集光するライン焦点レンズとを有し、該ライン焦点レンズから出射される光が前記素子の第１側面に与えられることを特徴とする光部品。
【００４６】
（付記６）  付記４に記載の光部品であって、
前記第１光学系は、直交する軸の焦点距離が異なる２焦点レンズを有し、該２焦点レンズが前記素子の第１側面に形成され、光ファイバから出射される光が前記２焦点レンズを介して前記素子の第１側面に与えられることを特徴とする光部品。
【００４７】
（付記７）  付記１に記載の光部品であって、
前記素子の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を異なる位置にそれぞれ集光する第２光学系を含むことを特徴とする光部品。
【００４８】
（付記８）  相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、一次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、当該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、当該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、
該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を反射して前記光部品にそれぞれ戻す反射器とを備えた波長分散補償器であって、
前記光部品は、前記素子が前記各反射面に略垂直な第１側面と、該第１側面に対向し、かつ、前記各反射面の垂直方向に対して傾いた第２側面とを有し、前記入射光が前記第１側面を透過した後に前記各反射面の間を通って前記第２側面で反射され、該第２側面の反射光が前記各反射面で多重反射される構成としたことを特徴とする波長分散補償器。
【００４９】
（付記９）  付記８に記載の波長分散補償器であって、
一次元方向に集光する光を前記光部品に与える第１光学系と、
前記光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を、前記反射器の反射面上の異なる位置にそれぞれ集光する第２光学系とを備えたことを特徴とする波長分散補償器。
【００５０】
（付記１０）  相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、一次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、当該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、当該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、
該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を反射して前記光部品にそれぞれ戻す反射器とを備えた波長分散補償器であって、
前記光部品の一方の反射面と前記反射器との間の光路上に、光の伝搬方向を反対方向に変えるための折り返しプリズムを備えて構成されたことを特徴とする波長分散補償器。
【００５１】
（付記１１）  付記１０に記載の波長分散補償器であって、
前記光部品は、前記素子が前記各反射面に略垂直な第１側面と、該第１側面に対向し、かつ、前記各反射面の垂直方向に対して傾いた第２側面とを有し、前記入射光が前記第１側面を透過した後に前記各反射面の間を通って前記第２側面で反射され、該第２側面の反射光が前記各反射面で多重反射される構成としたことを特徴とする波長分散補償器。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＶＩＰＡ板付近の構成を拡大して示した側方断面図である。
【図３】第１実施形態における挿入損失の低減効果を説明するための特性図である。
【図４】本発明の第２実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図５】図４のＶＩＰＡ板付近の構成を拡大して示した側方断面図である。
【図６】第２実施形態における２焦点レンズと光ファイバの相対的な配置を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図８】図７の全体構成の上面図である。
【図９】第３実施形態に関連した他の構成例を示す上面図である。
【図１０】従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の構成例を示す斜視図である。
【図１１】図１０の構成例の上面図である。
【図１２】従来のＶＩＰＡの動作原理を説明するためのモデルを示す図である。
【図１３】従来のＶＩＰＡにおける干渉条件を説明するモデルを示す図である。
【図１４】従来のＶＩＰＡについて入射光のビームウェストを細くしたときに発生する挿入損失を説明するための図である。
【図１５】従来のＶＩＰＡについて入射光のビームウェストを太くしたときに発生する挿入損失を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…ＶＩＰＡ板
２…光サーキュレータ
３…光ファイバ
４…コリメートレンズ
５…ライン焦点レンズ
６…収束レンズ
７…自由曲面ミラー
８…折り返しプリズム
１０…ガラス板
１０Ａ…第１側面
１２，１４…反射多層膜
１６…凹面シリンドリカルミラー部
１８…２焦点レンズ
【図１】
2005070250.tif 000003
【図２】
2005070250.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005070250.tif 000007
【図６】
2005070250.tif 000008
【図７】
2005070250.tif 000009
【図８】
2005070250.tif 000010
【図９】
2005070250.tif 000011
【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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