(57)【要約】  複数の受発光素子（１〜５）と、入射光線の一部を透過させ残りを反射させる複数の光線分岐素子（１１〜１４）と、対応する受発光素子と光線分岐素子とを結ぶ光路上に配置された複数の結合素子（６〜１０）と、ある光線分岐素子からの反射光線が他の光線分岐素子に入射するまでの光路上に配置された導波素子（１５〜１８）とを備えている。全ての結合素子は、単一の結合素子ブロック（２５）に一体形成されている。これにより、組み立て時間の増加を抑え、製造コストを抑制できる。また、結合素子として設計パラメータが少ない球面ミラーを用いることにより、結合素子を単一ブロックにアレイ化形成しても歩留まりが高くなる。また、導波素子として凹面ミラーを用い、全ての導波素子を単一の導波素子ブロックに配列することにより、導波素子ブロックのアライメント許容誤差がゆるくなり、組み立てが容易になる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線の受光および発光の少なくとも一方を行う複数の受発光素子と、
入射された光線の一部を透過させ残りを反射させる複数の光線分岐素子と、
対応する受発光素子と光線分岐素子とを結ぶ光路上に配置された複数の結合素子と、
ある光線分岐素子からの反射光線が他の光線分岐素子に入射するまでの光路上に配置された導波素子とを備え、
前記結合素子の全てが単一の結合素子ブロックに一体形成されていることを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
請求項１に記載の光合分波器において、
前記結合素子は、球面からなる凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。
【請求項３】
請求項１に記載の光合分波器において、
前記導波素子は、凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。
【請求項４】
請求項２に記載の光合分波器において、
前記結合素子に入射する光線の入射角が４５゜よりも小さいことを特徴とする光合分波器。
【請求項５】
請求項１に記載の光合分波器において、
前記受発光素子のそれぞれによって受光および発光される光線の光軸は、全て単一平面上に配置されていることを特徴とする光合分波器。
【請求項６】
請求項１に記載の光合分波器において、
前記結合素子ブロックは、前記受発光素子を保持する固定構造を備えることを特徴とする光合分波器。
【請求項７】
請求項６に記載の光合分波器において、
前記固定構造は、Ｖ溝およびＵ溝のいずれかであることを特徴とする光合分波器。
【請求項８】
請求項１に記載の光合分波器において、
前記結合素子ブロックは、前記光線分岐素子および前記導波素子の少なくとも一方を保持する保持構造を備えることを特徴とする光合分波器。
【請求項９】
請求項１に記載の光合分波器において、
前記導波素子の全てが単一の導波素子ブロックに配列されることを特徴とする光合分波器。
【請求項１０】
請求項１に記載の光合分波器において、
前記導波素子と前記光線分岐素子とは、空間を介して配置されていることを特徴とする光合分波器。
【請求項１１】
請求項９に記載の光合分波器において、
前記結合素子ブロックは、前記光線分岐素子を保持する保持構造を備え、
前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとは分離していることを特徴とする光合分波器。
【請求項１２】
請求項６に記載の光合分波器において、
前記受発光素子は、隣接する受発光素子のそれぞれの受発光点を連結してなる直線と、前記受発光素子が受発光する光線の光軸とが直交していることを特徴とする光合分波器。
【請求項１３】
請求項６に記載の光合分波器において、
前記結合素子ブロックは、
一端部と他端部とが平行な板状の基板と、
前記基板の表面において、前記基板の一端部に直線状に形成された第１のＶ溝とを更に備え、
前記結合素子のそれぞれは、前記第１のＶ溝を構成する一方の傾斜面に配列され、
前記固定構造は、前記基板の表面において、前記第１のＶ溝と垂直かつ、前記結合素子のそれぞれと対向して、前記基板の他端部から前記第１のＶ溝に繋がるように直線状に形成された複数のＶ溝であることを特徴とする光合分波器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光合分波器において、
三方を壁面で構成された平面コ字状をし、壁面が形成されていない側を前記複数のＶ溝に面するようにして前記第１のＶ溝の上方に配置された構造体を更に備え、
前記構造体は、
前記第１のＶ溝に配列された前記結合素子に対応する位置がそれぞれ切り欠かれた棚からなる光線分岐素子保持構造と、
前記光線分岐素子保持構造の上方に形成された突起からなる導波素子保持構造とを備え、
前記光線分岐素子は、前記光線分岐素子保持構造を構成する棚の切り欠かれた部分にそれぞれ配置され、
前記導波素子の両端は、前記導波素子保持構造を構成する突起に保持されることを特徴とする光合分波器。
【請求項１５】
請求項１３に記載の光合分波器において、
前記基板の一端部および前記第１のＶ溝の傾斜面に形成され、前記結合素子のそれぞれを仕切る平面櫛歯状の複数の壁部からなる光線分岐素子保持構造を更に備え、
前記光線分岐素子は、前記光線分岐素子保持構造を構成する壁部の上面にそれぞれ配置されることを特徴とする光合分波器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光合分波器において、
前記第１のＶ溝の長手方向の両端を跨ぐように形成された、側面コ字形状の構造体を更に備え、
前記導波素子は、前記構造体の天井部の下面に配置されることを特徴とする光合分波器。
【請求項１７】
請求項１３に記載の光合分波器において、
前記光線分岐素子が整列配置される枠体を更に備え、
前記結合素子ブロックは、
前記基板の一端部および他端部を挟む２つの側端部にそれぞれ形成され、前記結合素子に背向する面が平坦な傾斜面となった一対の突起部からなる光線分岐素子保持構造と、
前記基板の２つの側端部における、前記光線分岐素子保持構造よりも前記基板の他端部に近い位置にそれぞれ形成され、前記結合素子に背向する面が平坦な傾斜面となった一対の突起部からなる導波素子保持構造とを更に備え、
前記光線分岐素子が配置された前記枠体の両端は、前記光線分岐素子保持構造を構成する突起部の傾斜面に当接して保持され、
前記導波素子の両端は、前記導波素子保持構造を構成する突起部の傾斜面に当接して保持されることを特徴とする光合分波器。
【請求項１８】
請求項１３に記載の光合分波器において、
前記光線分岐素子が整列配置される枠体を更に備え、
前記導波素子は、長手方向の長さが前記枠体よりも長く、
前記結合素子ブロックは、
前記基板の一端部と、一端部および他端部を挟む２つの側端部とに形成された側壁と、
前記基板の２つの側壁部に形成された側壁を、前記基板の一端部と他端部との中央近傍から他端部まで切り欠いて形成され、前記結合素子に背向する面が平坦な一対の傾斜面からなる光線分岐素子保持構造と、
前記基板の２つの側壁部に形成された側壁を、前記光線分岐素子保持構造の傾斜面よりも前記基板の他端部に近い部分から他端部まで更に切り欠いて形成され、前記結合素子に背向する面が平坦な一対の傾斜面からなる導波素子保持構造とを更に備え、
前記光線分岐素子が配置された前記枠体の両端は、前記光線分岐素子保持構造の傾斜面に当接して保持され、
前記導波素子の両端は、前記導波素子保持構造の傾斜面に当接して保持されることを特徴とする光合分波器。
【請求項１９】
請求項１に記載の光合分波器において、
前記受発光素子のそれぞれを一定間隔かつ平行に配置すると共に、前記受発光素子のそれぞれの端面を同一平面上に位置決めする受発光素子固定構造を有する受発光素子固定ブロックと、
前記光線分岐素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置する光線分岐素子ブロックと、
前記導波素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置する導波素子ブロックと、
前記受発光素子固定ブロック、前記結合素子ブロック、前記光線分岐素子ブロック、前記導波素子ブロックを、空間を介して配置すると共に、前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとを対向して平行に配置し、前記光線分岐素子ブロックを前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとの間に平行に配置する光メインブロックと更にを備え、
前記結合素子ブロックは、前記結合素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置し、
前記結合素子は、前記受発光素子からの光線を反射して平行光にすると共に、前記受発光素子への光線を反射して集光し、
前記導波素子ブロックは、前記結合素子からの光線が前記結合素子に隣接する結合素子に反射されるように位置決めされ、
前記光線分岐素子ブロックは、前記結合素子と前記導波素子の光路上に前記光線分岐素子が配置されるように位置決めされていることを特徴とする光合分波器。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光合分波器において、
前記結合素子のうち少なくとも一つは、前記受発光素子から前記結合素子までの距離の約２倍の半径を有する球面からなる凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。
【請求項２１】
請求項１９に記載の光合分波器において、
前記結合素子のうち少なくとも一つは、前記受発光素子から前記結合素子までの距離とほぼ等しい半径を有する球面からなる凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。
【請求項２２】
請求項１９に記載の光合分波器において、
前記結合素子のうち少なくとも一つは、前記受発光素子の光軸に垂直な面をもつ平面ミラーであることを特徴とする光合分波器。
【請求項２３】
請求項１９に記載の光合分波器において、
前記導波素子は、凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。
【請求項２４】
請求項１９に記載の光合分波器において、
前記受発光素子固定ブロックは、前記受発光素子の光軸と垂直な面を持つフランジを備え、
前記光メインブロックは、前記フランジの面と接触し、前記受発光素子固定ブロックを固定する受発光素子固定面を備えることを特徴とする光合分波器。
【請求項２５】
請求項１９に記載の光合分波器において、
前記受発光素子は、光ファイバであり、
前記受発光素子固定ブロックは、前記受発光素子固定構造として、前記光ファイバを固定するＶ溝、Ｕ溝および四角断面の溝のいずれかを複数本備えることを特徴とする光合分波器。
【請求項２６】
請求項１９に記載の光合分波器において、
前記光線分岐素子ブロックは、
板状部材と、
前記板状部材に一定間隔で設けられた複数の貫通孔を備え、
前記光線分岐素子は、前記貫通孔を塞ぐように配置されることを特徴とする光合分波器。
【請求項２７】
請求項１９に記載の光合分波器において、
前記光線分岐素子ブロックは、
光学透明な板状部材と、
前記板状部材の一方側の面に形成された無反射コート層とを備え、
光線分岐素子は、前記板状部材の他方側の面に一定間隔で配置されていることを特徴とする光合分波器。
【請求項２８】
請求項９に記載の光合分波器において、
前記導波素子ブロックは、前記導波素子が配列された面の反対側の面に、曲面からなる突起部を更に備えることを特徴とする光合分波器。
【請求項２９】
請求項２８に記載の光合分波器において、
前記突起部は、前記導波素子ブロックの中央に形成されていることを特徴とする光合分波器。
【請求項３０】
導波素子が配列された導波素子ブロックに形成された曲面からなる突起部を把持可能な把持手段と、
前記把持手段を垂直方向および水平方向へ移動自在な位置調整手段と、
前記把持手段の移動に伴って反力を発生させる反力発生手段と
を備えることを特徴とする光合分波器の組み立て装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の光合分波器の組み立て装置において、
前記把持手段は、内径が前記導波素子ブロックの突起部の直径より小さいパイプを先端に備える真空チャックであることを特徴とする光合分波器の組み立て装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を合分波する光合分波器およびその組み立て装置に関し、例えば、複数の波長の光信号を一本の伝送路に多重して伝送する波長多重光伝送装置およびその組み立て装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一本の光伝送路を有効に活用し、大容量伝送を可能にする技術として、波長多重光伝送技術が知られている。波長多重光伝送は、送信側でそれぞれ波長の異なる複数の光信号を発生させ、光合波器を用いて、これらの信号を一本の伝送路に多重して伝送し、受信側で光分波器により異なる波長の信号を分離し、それぞれの波長ごとに準備された受光素子によりその信号を受信するものである。【０００３】
波長多重伝送は、一つの波長のみを用いた伝送に比べ、一本のファイバあたりの伝送容量の大容量化が容易であり、又、複数の伝送路を用いた場合に比較して、伝送路コストが削減できるため、通信容量の大容量化および通信コストの低減に効果的である。波長多重光伝送を行う際には、送信側で光合波、受信側で光分波を行なうために、光合分波器が用いられる。【０００４】
＜第１の従来例＞
従来の光合分波器の第１例として、文献１（米国特許公報６８３２０３１号）に記載のものがある。この光合分波器の概略構成を図３７に示す。この光合分波器は、受信素子１００１ａによって受信された光信号を波変換素子１００３ａ〜１００３ｄによって複数の波長域に分波し、それぞれの波長域の光信号を送信素子１００２ａ〜１００２ｄから送信するものである。【０００５】
より具体的には、光合分波器は、下部キャリヤ１００４ａおよび上部キャリヤ１００４ｂを有している。下部キャリヤ１００４ａには、カップリング装置１００５ａ〜１００５ｃが取り付けられている。カップリング装置１００５ａ〜１００５ｃには、受信素子１００１，送信素子１００２ｂ，１００２ｄがそれぞれ個別に配設される。上部キャリヤ１００４ｂにも２つのカップリング装置が取り付けられ、それぞれのカップリング装置に残りの送信素子１００２ａ，１００２ｃが配設される。また、下部キャリヤ１００４ａと上部キャリヤ１００４ｂとの間の空間には、波変換素子１００３ａ〜１００３ｄが配設されている。波変換素子１００３ａ〜１００３ｄは、それぞれ異なる特定の波長の光線のみを透過させ、それ以外の波長の光線を反射させる素子である。【０００６】
図３８を参照し、カップリング装置１００５ａの構成について更に説明する。カップリング装置１００５ａは、受信素子１００１を保持するストッパ面１００６を有する。また、カップリング装置１００５ａには、ストッパ面１００６上の受信素子１００１と対向する位置に、受信素子１００１からの光信号を入射方向に対して９０゜をなす角度方向に反射する反射面１００７が形成されている。この反射面１００７は、その縦断面が放物線、双曲線または楕円の一部を描いている。さらに、カップリング装置１００５ａへの受信素子１００１の位置決めを容易にするために、ストッパ面１００６の側部にストッパ１００８が設けられている。カップリング装置１００５ｂ，１００５ｃもまた、カップリング装置１００５ａと同様の構成をしている。【０００７】
このような構成の光合分波器において、受信素子１００１から光信号が出射されると、この光信号はカップリング装置１００５ａの反射面１００７によって図３９に示すように光軸が９０゜変換され、波変換素子１００３ａに向かって反射される。そして、特定の波長の光線のみが波変換素子１００３ａを透過し、送信素子１００２ａから送信される。波変換素子１００３ａで反射された光線は、波変換素子１００３ｂに至り、波変換素子１００３ａとは異なる波長域の光線が透過し、送信素子１００２ｂから送信される。同様の動作を繰り返すことにより、分波された単色光線が送信素子１００２ａ〜１００２ｄのそれぞれから送信される。【０００８】
＜第２の従来例＞
従来の光合分波器の第２例として、文献２（特開２００４−２０６０５７号）に記載のものがある。この光合分波器の概略構成を図４０に記載する。この光合分波器は、光ファイバ２００１ａ〜２００１ｆを平行に並べて先端にコネクタ２００２を取り付けた光ファイバアレイ２００３と、下面にマイクロレンズ２００４ａ〜２００４ｆが配列されたマイクロレンズアレイ２００５と、透明なカバー部材２００６と、フィルタ２００７ａ〜２００７ｄからなるフィルタ層２００８と、導光ブロック２００９と、導光ブロック２００９の下面に形成された平面状のミラー層２０１０とで構成されている。【０００９】
このような構成の光合分波器において、波長λ１、λ２、λ３、λ４の光を多重した光は光ファイバ２００１ａから出射しマイクロレンズアレー２００５のマイクロレンズ２００４ａでその光軸を曲げられて平行光になり、ミラー層２０１０で反射してフィルタ層２００８に入射する。フィルタ層２００８のこの位置には、波長λ１の光のみを透過し、それ以外の波長の光を反射するフィルタ２００７ａが配置されている。したがって、波長λ１の光はフィルタ２００７ａを透過し、マイクロレンズ２００４ｃで光軸を曲げられて光ファイバ２００１ｃに結合する。よって、光ファイバ２００１ｃの光出射端からは波長λ１の光が取り出される。【００１０】
一方、フィルタ２００７ａで反射された光（波長λ２、λ３、λ４）は、ミラー層２０１０で再度反射して、フィルタ層２００８に入射する。フィルタ層２００８のこの位置にはフィルタ２００７ｂが配置されており、フィルタ２００７ｂを透過した波長λ２の光はマイクロレンズ２００４ｄに入射し、光軸方向を曲げられて光ファイバ２００１ｄに結合する。よって、光ファイバ２００１ｄの光出射端からは波長λ２の光のみが取り出される。同様の動作を繰り返すことにより、光ファイバ２００１ｄ，２００１ｅの光出射端からは波長λ３，λ４の光が取り出される。【００１１】
＜第３の従来例＞
従来の光合分波器の第３例を図４１に示す。この光合分波器は、保持部材３１０１に誘電体多層膜フィルタ３１０２−１〜３１０２−４が固定されており、光を入出力する光ファイバ３１０３−１〜３１０３−５、光ファイバから出射された光を平行光に変換したり、誘電体多層膜フィルタを透過した光を光ファイバへ集光したりするレンズ３１０４−１〜３１０４−５がそれぞれ位置合わせされて搭載されている。【００１２】
この光合分波器は、λ１〜λ４の四つの波長の光が多重された波長多重光を合分波するものである。光入力用の第１の光ファイバ３１０３−１から出射された波長多重光は、レンズ３１０４−１により平行光線に変換され、保持部材３１０１の中を透過した後、第１の誘電体多層膜フィルタ３１０２−１に入射する。第１の誘電体多層膜フィルタ３１０２−１は波長λ４の光を透過し、それ以外の波長の光を反射する特性を持っており、このフィルタにより選択された波長λ４の光がレンズ３１０４−２により第２のファイバ３１０３−２に集光され、出力される。第１の誘電体多層膜フィルタ３１０２−１により反射された光は、保持部材３１０１内を伝播して、順次、フィルタ３１０２−２〜３１０２−４に入射する。以下、第２のフィルタ３１０２−２は波長λ３を透過し、それ以外の波長は反射するため、同様にλ３の光が第３のファイバ３１０３−３より出力される。以下同様に、λ２を透過する第３のフィルタ３１０２−３によってλ２の光が第４のファイバ３１０３−４より、λ１を透過する第４のフィルタ３１０２−４によってλ１の光が第５のファイバ３１０３−５より出力される。【００１３】
このような構成では、ファイバから出射された光を平行光に変換し、また、平行光をファイバに集光するためのレンズがファイバの本数分必要となり、部品数が増加する。また、各ファイバとレンズをそれぞれ位置調整して取り付ける必要があり、組み立て工数が増加する。これらの問題を解決するため、各ファイバからの出射光を平行光に変換する、あるいは、平行光をファイバへ集光するためのレンズ部品数を削減するための発明がいくつかなされている。【００１４】
＜第４の従来例＞
従来の光合分波器の第４例として、文献３（岡部、他１名、「ＷＷＤＭ用合分波器ＳＭＯＰの開発」、電子情報通信学会総合大会、２００２年、予稿集Ｃ−３−７６、Ｐ２０８）に記載のものがある。この光合分波器の概略構成を図４２に示す。この光合分波器は、透明な保持部材３１０５の間に、相互に間隔を置いて配置された複数の光線分岐素子３１０６と、ポート３１０７からこの光線分岐素子３１０６に波長多重光を斜めに案内する第１のレンズ３１０９と、フィルタ反射面で反射された各波長の光をポート３１０７に集光させる複数の第２のレンズ３１１０を備える。この構成では、第１のレンズ３１０９と複数の第２のレンズ３１１０を１つの光学基板上に作製することができるため、部品数を削減することができる。【００１５】
＜第５の従来例＞
従来の光分波器の第５例として、文献４（米国特許第６１９８８６４号）に記載のものがある。この光分波器の概略構成を図４３に示す。この光分波器は、主光学ブロック３２００の表面に複数の収束リフレクタ３２０１が形成されると共に、複数の波長特定フィルタ３２０２が接続されており、各フィルタで反射された光は主光学ブロック３２００内部を伝播し、収束リフレクタ３２０１で反射され、順次、隣接する次の波長特定フィルタに導かれる構成となっている。【００１６】
この光分波器において、入射ファイバ３２０３から入射された光は、反射面３２０４で反射、集光された後、第１のフィルタ３２０２ａへ入射し、第１のフィルタ３２０２ａを透過した光は、レンズアレイブロック３２０５のレンズ３２０６ａを通過し、集光されて検出器３２０７ａへ入射される。第１のフィルタ３２０２ａで反射された光は、収束リフレクタ３２０１ａで反射され、第２のフィルタ３２０２ｂへ入射される。以降、第２のフィルタ３２０２ｂ、第３のフィルタ３２０２ｃ、第４のフィルタ３２０２ｄで同様な動作を繰り返し、波長多重光の分波を行なう。【００１７】
この光分波器では、複数のレンズが一体化されたレンズアレイブロック３２０５が、主光学ブロック３２００に突起部で位置合わせされており、また、ファイバ３２０３から入射された光は、主光学ブロック３２００に作りこまれた反射面３２０４により平行光線に変換される構成となっているため、個別のレンズを位置合わせする必要が無く、組み立てコストを削減できる。【００１８】
＜第６の従来例＞
従来の光合分波器の第６例として、文献５（特開２００５−１７８１１号）に記載のものがある。この光合分波器の概略構成を図４４に示す。この光合分波器は、導波素子３００３〜３００５が形成された導波素子ブロック３００１と、光線分岐素子３００６，３００７や透過窓３００８，３００９が形成されたアレイ素子搭載ブロック３００２とを有する。導波素子ブロック３００１には、アレイ素子搭載ブロック３００２を保持する保持構造が一体形成されている。【００１９】
透過窓３００８を介して光合分波器の内部に送られた光線は、導波素子と光線分岐素子とに交互に反射され、ジグザグの光路に沿って伝播する。光線分岐素子３００６，３００７を透過する波長の光線は、光線分岐素子３００６，３００７のそれぞれから取り出され、その他の波長の光線は透過窓３００９から取り出される。【００２０】
このような構成にすることにより、導波素子ブロック３００１の上部にアレイ素子搭載ブロック３００２を載せるだけで、導波素子ブロック３００１上の素子とアレイ素子搭載ブロック３００２上の素子とを精度よく位置決めできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上述した従来の光合分波器にはいくつかの課題がある。【００２２】
＜課題１＞
図３７に示した従来の光合分波器では、受信素子１００１および送信素子１００２ａ〜１００２ｄが、複数のカップリング装置にそれぞれ個別に配設される。このため、光合分波器を組み立てるときには、受信側カップリング装置と送信側カップリング装置との相対位置を、過剰損失が低くなるようにアライメントする必要がある。したがって、上述した分波動作時には複数の受信側カップリング装置を、また合波動作時には複数の送信側カップリング装置を、各チャネルごとにアライメントする作業が必要になる。このため、光合分波器のチャネル数増大に伴いアライメント工数が増大し、組み立て時間が長くなり製造コストが高くなるという問題があった。【００２３】
＜課題２＞
また、図３７に示した従来の光合分波器では、受信側カップリング装置と送信側カップリング装置とが分離している。このため、光合分波器の組み立て後に環境温度が変化すると、装置内の温度勾配などの影響によって不均一な膨張収縮が発生し、受信側カップリング装置と送信側カップリング装置との相対的な位置ずれが発生する可能性が高い。位置ずれは損失の原因となるため、従来の光合分波器には環境温度変化に伴う損失変動が大きいという問題があった。【００２４】
＜課題３＞
図４０に示した従来の光合分波器では、フィルタ間を伝播する光線を反射する導波素子としてのミラー層２０１０が平面状をしている。このため、ミラー層２０１０の位置を調整しても反射光線の角度を変化させることができず、アライメントすることができない。したがって、図４５に示すように、光ファイバアレイ２００３（またはマイクロレンズアレイ２００５）の位置を調整することで、アライメントを実施することになる。この場合、結合素子としてのマイクロレンズ２００４ａ〜２００４ｆに対する入射光線の位置ずれ許容量が重要となる。マイクロレンズ２００４ａ〜２００４ｆはコリメート光と収束光を相互に変換することが目的なので、大きな集光パワーを有している。したがって、マイクロレンズ２００４ａ〜２００４ｆに対する入射光線の位置ずれが僅かでも、出射（反射）光線に大きな角度ずれが発生し、伝播光線の光路長が長くなるにつれて大きな光軸ずれをもたらすので、過剰損失が発生する。【００２５】
図４６は、図４０に示した従来の光合分波器における結合効率のファイバアレイシフト量依存性を示している。この図から分かるように、光ファイバアレイ２００３の位置が数μｍずれるだけで、５ｄＢ以上の大きな過剰損失が発生することもある。このように、この光合分波器は、許容される過剰損失に対して、光ファイバアレイ２００３のアライメント許容誤差が厳しいため、高精度な組み立て装置を必要とし、組み立て時間も増大するため製造コストが増大するという問題があった。【００２６】
＜課題４＞
また、図４０に示した従来の光合分波器において、ミラー層２０１０が形成された導光ブロック２００９の固定に用いられる接着剤が、環境温度の変化などにより膨張収縮すると、ミラー層２０１０の角度が設計値からずれることがある。この場合、ミラー層２０１０とフィルタ層２００８との間を多重反射する伝播光線の光軸に注目すると、ミラー層２０１０でもフィルタ層２００８でも伝播光線の光軸角度ずれを補正することができない。その結果、図４７に示すように、光路長が伸びるにしたがって、光軸位置ずれが増大する。したがって、図４０に示した従来の光合分波器には、環境温度の変化に対して大きな損失変動が発生するという問題があった。【００２７】
＜課題５＞
また、図４２および図４３に示した従来の光合分波器は、何れにおいても、ファイバから出射した拡散光をフィルタへ入射するためのレンズを、一体成型可能なレンズアレイとすることにより部品点数を削減している。しかし、これらのレンズアレイを用いた小型光合分波器は、以下に示すような問題がある。【００２８】
まず、光学ブロック内部を光が導波する構成のため、光学的に透明度が高い材料を使う必要があり、材料選択の自由度が限られ、材料コストが高くなる。また、ブロック内部を導波する際の光の損失が避けられない。
次に、ファイバまたは光検出器の固定用部材とレンズアレイとが別体であるため、ファイバまたは光検出器を固定する部材をレンズアレイとは別に準備し、レンズアレイに対し位置調整して固定する必要がある。
更に、レンズとフィルタ間の距離は光学基板または光学ブロックの寸法により一意に決まってしまい、誤差を調整する機構を持たない。【００２９】
＜課題６＞
図４２に示した従来の光合分波器では、各レンズ３１０９，３１１０、各フィルタ３１０６、各光ファイバ３１０７を別々のアレイ素子として製造し、これらを組み立てる。この際、調芯作業をしなければならず、そのうえ調芯軸数が多いため、調整時間が増大してしまうという問題があった。また、光合分波器の組み立て装置に各調芯軸の調整機能をもたせると、調芯軸数が多いため、装置自体が複雑化してしまうという問題があった。【００３０】
＜課題７＞
図４４に示した従来の光合分波器において、導波素子３００３〜３００５を凹面ミラーとし、導波素子と光線分岐素子との間を多重反射する伝播光線の光軸に注目する。【００３１】
この光合分波器では、導波素子ブロック３００１にアレイ素子搭載ブロック３００２の保持構造が一体形成されているため、導波素子ブロック３００１に角度ずれが発生した場合、アレイ素子搭載ブロック３００２にも同じ量の角度ずれが発生する。アレイ素子搭載ブロック３００２に形成されている光線分岐素子３００６，３００７は平面ミラーに相当するが、平面ミラーの角度ずれは入射光軸の角度ずれを増幅させてしまう。よって、伝播光線が光線分岐素子３００６，３００７に入反射するたびに伝播光軸に大きな角度ずれが発生し、伝播光線が導波素子３００３〜３００５へ入射する際の大きな位置ずれをもたらす。【００３２】
一方、導波素子３００３〜３００５は集光パワーをもっているため、伝播光線が導波素子３００３〜３００５に入反射するたびに角度ずれを補正することができる。しかし、入射位置ずれが極端に大きい場合は、角度ずれの補正効果が十分得られなかったり、角度ずれを増幅させることもある。以上の効果が相乗的に作用し、アレイ素子搭載ブロック３００２の角度ずれがない場合より、伝播光線の角度ずれが大きくなってしまう。【００３３】
その一例を図４８Ａおよび図４８Ｂに示す。図４８Ａに示すように導波素子ブロック３００１が傾斜していないときには、導波素子への伝播光線の入反射角は１１．３１゜である。これに対し、例えば、導波素子３００３〜３００５のミラー曲率半径が５ｍｍ程度、導波素子３００３〜３００５と光線分岐素子３００６，３００７との距離も５ｍｍ程度の場合、図４８Ｂに示すように導波素子ブロック３００１が５゜傾斜すると、伝播光線の入反射角は２゜〜１７゜となり、伝播光線の角度ずれが大きくなることが分かる。伝播光線の角度ずれは過剰損失の原因となる。したがって、従来の光合分波器には、わずかな導波素子ブロック３００１の角度ずれが大きな過剰損失をもたらすという問題があった。【００３４】
本発明の主要な目的は、光合分波器の製造コストを低減することにある。
その他、本発明には以下の目的もある。すなわち、本発明の他の目的は、光合分波器における環境温度変化に伴う損失変動を低くする、光合分波器の材料選択の自由度を高める、光合分波器の光損失を低減する、光合分波器を組み立てる際の調芯軸数を減らし光合分波器の位置調整を簡易化して調整時間を低減する、光合分波器の組み立て装置を簡易化する、導波素子ブロックの角度ずれがもたらす過剰損失を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
このような目的を達成するために、本発明に係る光合分波器は、光線の受光および発光の少なくとも一方を行う複数の受発光素子と、入射された光線の一部を透過させ残りを反射させる複数の光線分岐素子と、対応する受発光素子と光線分岐素子とを結ぶ光路上に配置された複数の結合素子と、ある光線分岐素子からの反射光線が他の光線分岐素子に入射するまでの光路上に配置された導波素子とを備え、前記結合素子の全てが単一の結合素子ブロックに一体形成されていることを特徴とする。【００３６】
また、本発明に係る光合分波器は、前記結合素子が、球面からなる凹面ミラーであることを特徴とする。【００３７】
また、本発明に係る光合分波器は、前記導波素子が、凹面ミラーであることを特徴とする。【００３８】
また、本発明に係る光合分波器は、前記受発光素子のそれぞれを一定間隔かつ平行に配置すると共に、前記受発光素子のそれぞれの端面を同一平面上に位置決めする受発光素子固定構造を有する受発光素子固定ブロックと、前記光線分岐素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置する光線分岐素子ブロックと、前記導波素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置する導波素子ブロックと、前記受発光素子固定ブロック、前記結合素子ブロック、前記光線分岐素子ブロック、前記導波素子ブロックを、空間を介して配置すると共に、前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとを対向して平行に配置し、前記光線分岐素子ブロックを前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとの間に平行に配置する光メインブロックと更にを備え、前記結合素子ブロックは、前記結合素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置し、前記結合素子は、前記受発光素子からの光線を反射して平行光にすると共に、前記受発光素子への光線を反射して集光し、前記導波素子ブロックは、前記結合素子からの光線が前記結合素子に隣接する結合素子に反射されるように位置決めされ、前記光線分岐素子ブロックは、前記結合素子と前記導波素子の光路上に前記光線分岐素子が配置されるように位置決めされていることを特徴とする。【００３９】
また、本発明に係る光合分波器は、前記導波素子ブロックが、前記導波素子が配列された面の反対側の面に、曲面からなる突起部を更に備えることを特徴とする。【００４０】
また、本発明に係る光合分波器の組み立て装置は、導波素子が配列された導波素子ブロックに形成された曲面からなる突起部を把持可能な把持手段と、前記把持手段を垂直方向および水平方向へ移動自在な位置調整手段と、前記把持手段の移動に伴って反力を発生させる反力発生手段とを備えることを特徴とする。【００４１】
また、本発明に係る光合分波器は、前記導波素子の全てが単一の導波素子ブロックに配列され、前記結合素子ブロックは、前記光線分岐素子を保持する保持構造を備え、前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとは分離していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の光合分波器では、受光素子用の結合素子と発光素子用の結合素子が単一の結合素子ブロックに一体形成されているので、組み立て時間の増加を抑え、製造コストを抑制できる。また、環境温度変化に伴う損失変動が小さくなる。【００４３】
また、本発明の光合分波器では、結合素子として設計パラメータが少ない球面ミラーを用いることにより、結合素子を単一ブロックにアレイ化形成しても歩留まりが高くなり、結果として製造コストを抑制できる。【００４４】
また、本発明の光合分波器では、導波素子が凹面ミラーであり、全ての導波素子が単一の導波素子ブロックに配列されているので、組み立てを容易化でき、製造コストを低減できる。また、環境温度の変化に対する損失変動を抑制できる。【００４５】
また、本発明の光合分波器では、信号光が空間を伝播するようにしたので、光合分波器を構成するブロックの材料選択の自由度を高めると共に光損失を削減することができる。
また、ブロックとして光学透明な部材を利用しなくてもよいため、安価で機械的強度や熱特性に優れる材料により受発光素子固定ブロックの製造が可能となる。
また、光合分波器の組み立てを行う際には、複数の受発光素子を受発光素子固定ブロックに予め固定し、受発光素子固定ブロックの位置を調整して、光メインブロックに固定するだけで、個々の受発光素子を個別に調整することなく、複数の受発光素子の結合素子に対する位置合わせを行うことができる。その結果、両者の位置合わせ作業を容易にすると共に、組み立てコストを削減することができる。
また、光メインブロックと導波素子ブロックが独立したブロックとなっているため、組み立ての際に、結合素子ブロック上に形成されている結合素子と導波素子ブロック上に搭載されている導波素子の角度や位置を損失の少ない最適な位置に調整することが可能であり、光損失の削減が図れる。【００４６】
本発明の光合分波器およびその組み立て装置によれば、３軸回転ステージなどの複雑な回転機構が不要となり、組み立て装置自体が簡易な構造になるので、その製造コストを低減することができる。全ての回転軸を所定の角度になるように調整する必要なしに組み立てられるため、組み立て手順が簡単になり、組み立て時間および組み立て作業を低減することができる。また、導波素子ブロックの基板の中央に突起部を配置することにより、導波素子ブロックを組み立て装置で把持したときに、把持した位置と導波素子ブロックの重心位置とが一致するので、導波素子ブロックを安定して把持することができる。また、真空チャックのパイプが導波素子ブロックの突起部の直径より小さいことにより、真空チャックのパイプを導波素子ブロックの突起部に密着させることができ、導波素子ブロックの把持が容易になる。【００４７】
また、本発明に係る光合分波器では、光線分岐素子を保持する保持構造が導波素子ブロックから分離しているので、導波素子ブロックの角度ずれが過剰損失増大に及ぼす影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、第１の実施例にかかる光合分波器の斜視概略内部構造図である。
【図２】図２は、第１の実施例にかかる光合分波器のII矢視方向の概略内部構成図である。
【図３】図３は、第１の実施例にかかる光合分波器のIII矢視方向の概略内部構成図である。
【図４】図４は、第１の実施例にかかる光合分波器のIV矢視方向の概略内部構成図である。
【図５】図５は、第１の実施例にかかる光合分波器の具体的なミラーアレイブロックの斜視概略外観図である。
【図６】図６は、具体的なミラーアレイブロックと具体的な導波部構造とを組み立ててなる第１の実施例にかかる光合分波器の斜視概略外観図である。
【図７】図７は、第２の実施例に係る光合分波器のミラーアレイブロックの斜視概略外観図であり、光線分岐素子を保持する構造を有している。
【図８】図８は、第２の実施例に係る光合分波器の斜視概略外観図である。
【図９】図９は、第３の実施例にかかる光合分波器の光学系を示す側面概略構成図である。
【図１０】図１０は、第３の実施例にかかる光合分波器の具体的なミラーアレイブロックの斜視概略外観図である。
【図１１】図１１は、具体的なミラーアレイブロックと具体的な導波部構造とを組み立てなる第３の実施例にかかる光合分波器の斜視概略外観図である。
【図１２】図１２は、第４の実施例にかかる光合分波器の具体的なミラーアレイブロックの斜視概略外観図である。
【図１３】図１３は、具体的なミラーアレイブロックと具体的な導波部構造とを組み立てなる第４の実施例にかかる光合分波器の斜視概略外観図である。
【図１４】図１４は、第５の実施例に係る光合分波器の概略構成図であり、第１の実施例の応用例である。
【図１５】図１５は、第６の実施例に係る光合分波器の概念図である。
【図１６】図１６は、第６の実施例に係る光合分波器における結合効率の導波ブロックシフト量依存性を示すグラフである。
【図１７】図１７は、第６の実施例に係る光合分波器において光軸ずれが累積しない様子を示す概念図である。
【図１８】図１８は、第７の実施例に係る光合分波器の斜視概略図である（前方側）。
【図１９】図１９は、第７の実施例に係る光合分波器の斜視概略図である（後方側）。
【図２０】図２０は、第７の実施例に係る光メインブロックの概略図である。
【図２１】図２１は、第７の実施例に係る光メインブロックのフィルタブロック固定面および光導波ミラーブロック固定面に突起を形成した場合を示す図である。
【図２２】図２２は、第７の実施例に係る光ファイバ固定ブロックの概略図である。
【図２３】図２３は、第７の実施例に係る光線分岐素子ブロックの概略図である。
【図２４】図２４は、第７の実施例に係る光線分岐素子ブロックにおいて、図２３と異なる形態の概略図である。
【図２５】図２５は、第７の実施例に係る光導波ミラーブロックの概略図である。
【図２６】図２６は、第７の実施例に係る光合分波器の概略内部構造図であり、内部における光路を図示したものである。
【図２７】図２７は、第８の実施例に係る光素子アレイを一方向から見た斜視図である。
【図２８】図２８は、第８の実施例に係る光素子アレイを他方向から見た斜視図である。
【図２９】図２９は、第８の実施例に係る光素子アレイを用いた光合分波器を一方向から見た斜視図である。
【図３０】図３０は、第８の実施例に係る光素子アレイを用いた光合分波器を他方向から見た斜視図である。
【図３１】図３１は、第８の実施例に係る光素子アレイを用いた光合分波器の動作原理を説明する説明図である。
【図３２】図３２は、第８の実施例に係る光素子アレイの組み立て装置の概略図である。
【図３３】図３３は、第８の実施例に係る光素子アレイの組み立て装置の真空チャックを光素子アレイに接触させた状態を示す図である。
【図３４】図３４は、第８の実施例に係る光素子アレイの組み立て装置の真空チャックにより光素子アレイをチャックした状態を示す図である。
【図３５】図３５は、第８の実施例に係る光素子アレイの組み立て装置の真空チャックによりチャックされた光素子アレイをＹ軸方向に移動した状態を示した図である。
【図３６】図３６は、本発明の第９の実施例に係る光合分波器を説明する図である。
【図３７】図３７は、第１の従来例に係る光合分波器の概略構成図である。
【図３８】図３８は、第１の従来例に係る光合分波器で用いられるカップリング装置の概略構成図である。
【図３９】図３９は、第１の従来例に係る光合分波器の内部における光路を示す側面図である。
【図４０】図４０は、第２の従来例に係る光合分波器の概略構成図である。
【図４１】図４１は、第３の従来例に係る光合分波器の概略構成図である。
【図４２】図４２は、第４の従来例に係る光合分波器の概略構成図である。
【図４３】図４３は、第５の従来例に係る光分波器の概略構成図である。
【図４４】図４４は、第６の従来例に係る光合分波器の概略構成図である。
【図４５】図４５は、第２の従来例に係る光合分波器のアライメント方法を説明するための概念図である。
【図４６】図４６は、第２の従来例に係る光合分波器における結合効率のファイバアレイシフト量依存性を示すグラフである。
【図４７】図４７は、第２の従来例に係る光合分波器において光軸ずれが累積していく様子を示す概念図である。
【図４８Ａ】図４８Ａは、第６の従来例に係る光合分波器において導波素子ブロックが傾斜していないときの状態を示す図である。
【図４８Ｂ】図４８Ｂは、第６の従来例に係る光合分波器において導波素子ブロックが傾斜したときの状態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。【００５０】
＜第１の実施例＞
図１〜図６は、本発明の第１の実施例に係る光合分波器を説明する図である。なお、図１〜図４には、光分波器とした場合の光合分波器内部を伝播する光線を概念的に示してある。【００５１】
図１に示すように、本実施例にかかる光合分波器は、ミラーアレイブロック２５の部分と導波部構造２４の部分とから構成されている。ミラーアレイブロック２５には、凹面の球面ミラーからなる結合素子（曲面を示すために補助線をつけてある）６〜１０と、波長多重光線または単色光線を入出力する光ファイバ１〜５とが設けられている。導波部構造２４には、特定の波長域を含む光線を透過すると共に特定の波長域以外の光線を反射する光線分岐素子１１〜１４と、光線を反射する反射面１５〜１８とが設けられている。【００５２】
ここで、反射面１５〜１８は導波素子として機能する。結合素子６〜１０が設けられたミラーアレイブロック２５は結合素子ブロックと呼ぶことができる。【００５３】
本実施例に係る光合分波器を、分波器として利用する場合の動作原理について説明する。光合分波器の外部から入力された波長多重光線は、光ファイバ１を伝播し光合分波器の内部に導かれ、結合素子６に対してやや拡散した波長多重光線として出射される。結合素子６は、この出射された波長多重光線をコリメート化しつつ反射して、反射面１５に伝播させる。伝播した波長多重光線は、反射面１５において再び反射され、光線分岐素子１１に入射する。【００５４】
光線分岐素子１１に入射した波長多重光線は、光線分岐素子１１において特定の波長域を含む光線が透過され、単色光線となり結合素子７に伝播した後、結合素子７において反射されると共に集光され、光ファイバ２に結合して、光合分波器の外部へ出力される。【００５５】
特定の波長域以外の光線からなる波長多重光線は、光線分岐素子１１において透過されずに反射され、反射面１６に伝播される。反射面１６に伝播された波長多重光線は、反射面１６において反射され、光線分岐素子１２に入射する。【００５６】
光線分岐素子１２に入射した波長多重光線は、光線分岐素子１２おいて、光線分岐素子１１とは異なる特定の波長域を含む光線が透過され、単色光線となり結合素子８に伝播した後、結合素子８において反射されると共に集光され、光ファイバ３に結合して、光合分波器の外部へ出力される。【００５７】
以上の過程を繰り返すことで、光ファイバ１から入射された波長多重光線を、分波された複数の単色光線として、光ファイバ２〜５から取り出すことができる。【００５８】
また、本実施例に係る光合分波器を合波器として利用する場合は、上述した分波動作における波長多重光線および単色光線の進行方向を逆向きにした場合に相当する。すなわち、光合分波器の外部から、光ファイバ２〜５にそれぞれ単色光線を入力することで、当該複数の単色光線を、合波された波長多重光線として光ファイバ１から取り出すことができる。【００５９】
なお、本実施例では、光線分岐素子の数を４個、結合素子の数を５個、反射面の数を４枚、光ファイバの数を５本として説明したが、本発明はこれらの数に限定されない。また、波長多重光線および単色光線の受発光素子としては、光ファイバに限定されず、一部または全部の受発光素子がレーザダイオードやフォトダイオードなどの受発光素子であってもよい。受発光素子とは、光線の受光および発光の少なくとも一方を行う素子をいう。さらに、１つの光合分波器に、発光点と受光点とがそれぞれ複数個存在する構成としてもよい。【００６０】
図１に示すように、本実施例にかかる光合分波器では、全ての光ファイバ１〜５の受発光点、全ての結合素子６〜１０、全ての光線分岐素子１１〜１４、全ての反射面１５〜１８がそれぞれ１つの直線上に配置されている。このため、それぞれの光学素子をアレイ状に一括配置することができ、各光学素子を容易に配置・形成・固定することができる。【００６１】
図２は、本実施例にかかる光合分波器の光学系を光ファイバの光軸方向（II矢視方向）から見た状態を示している。この図では、図１に示した部材と同一部材を、図１と同じ符号で示している。【００６２】
上述したように、分波動作時は、光ファイバ１に外部から波長多重信号光を入力し、光ファイバ２〜５からそれぞれ単色光線を取り出すことができる。【００６３】
反射面１５〜１８と光線分岐素子１１〜１４との間を伝播する光線の光路については、反射面と光線分岐素子との間の光路長、隣接する光線分岐素子の間隔、光線分岐素子への光線入射角の３つの要素のうち、２つの要素を固定することで一意に決定できる。したがって、一般的には光路長を短くして、光線分岐素子への光線入射角を小さくするのが望ましい。これらの設計は、光線分岐素子１１〜１４や結合素子６〜１０の大きさにより制約される。【００６４】
本実施例のように結合素子６〜１０の表面が球面の場合、入射光線が感じる反射面の曲率半径は、光線の反射面への入射位置に依存しない。したがって、図２に示すように、光線の入反射点を、結合素子の反射面の適当な位置に配置することで、所望の焦点距離を維持しつつ、入射光線の光軸と反射光線の光軸とがなす角度を任意に設定することができる。【００６５】
図３は、本実施例にかかる光合分波器の光学系を側面方向（III矢視方向）から見た状態を示している。この図では、図１に示した部材と同一部材を、図１と同じ符号で示している。なお、符号３０が示す部分は、受発光面である光ファイバ１の端面である。【００６６】
光ファイバ１の端面３０と結合素子６との間は、収束光（合波器の場合）あるいは拡散光（分波器の場合）が伝播することになるので、設計どおりに光線を伝播させるためには、光ファイバ１と結合素子６との相対的な位置と角度を精密に決定する必要がある。【００６７】
また、球面ミラーからなる結合素子６の曲率半径と、光ファイバ端面３０から結合素子６までの光路長は、光ファイバのモードフィールド径（ＮＡ）と、結合素子６から反射面１５までの光路長とを制約条件として最適化する必要がある。結合素子６の有効反射面積も、入反射光線のケラレが発生しないように最適化する必要がある。【００６８】
図４は、本実施例にかかる光合分波器の光学系を複数の光ファイバを含む面に対して垂直方向（IV矢視方向）から見た状態を示している。この図では、図１に示した部材と同一部材を、図１と同じ符号で示している。【００６９】
全チャネルの光ファイバ１〜５は、隣接する端面同士を結ぶ直線Ｙと端面を通過する光線の光軸Ｘ1〜Ｘ5とが直交するように配置され、結合素子６〜１０から光ファイバ１〜５の端面までのそれぞれの光路長が全チャネルにおいてほぼ一致している。【００７０】
したがって、コリメート光の伝播光路が最短光路長のチャネルであっても、最長光路長のチャネルであっても、できるだけ高い結合効率が得られるように、結合素子６〜１０の曲率半径を光学設計する必要がある。【００７１】
図５は、本実施例にかかる光合分波器を構成する部材のうち、結合素子と光ファイバ固定用のＶ溝とが一体形成されてなるミラーアレイブロック２５の具体例を示す斜視概略外観図である。【００７２】
図５に示すように、ミラーアレイブロック２５は、板状基板の表面において一つの基板端部に直線状に形成された第１のＶ溝３６と、当該Ｖ溝３６を構成する一方の傾斜面３６ａにおいてＶ溝３６の直線軸方向に沿って配列して形成された結合素子６〜１０と、Ｖ溝３６の直線軸方向と垂直かつ、結合素子６〜１０と対向してＶ溝３６に繋がるように形成された複数の直線状のＶ溝（固定構造）１９〜２３とから構成される。複数のＶ溝１９〜２３は光ファイバ固定用のＶ溝であり、それぞれ各結合素子６〜１０に対向するように形成されている。Ｖ溝１９〜２３の代わりにＵ溝を用いることもできる。【００７３】
Ｖ溝１９〜２３、Ｖ溝３６や結合素子６〜１０の形成方法としては、板状基板を直接、目的の形状に削りだす切削加工や、目的の形状の鋳型を切削した後、当該鋳型に樹脂などを流し込み加熱・成型を行う射出成型などが考えられる。同一のミラーアレイブロック２５を大量に製造する場合には、射出成型法が適している。【００７４】
図６は、図５に示すミラーアレイブロック２５に、反射面と複数の光線分岐素子とを保持するための導波部構造を組み合わせてなる、第１の実施例にかかる光合分波器の具体例を示す斜視概略外観図である。【００７５】
図６に示すように、第１の実施例にかかる光合分波器は、図５に示すミラーアレイブロック２５におけるＶ溝３６の上部を覆うように導波部構造２４が固定されて構成されている。導波部構造２４は、三方を上方にのびる壁面で構成される平面コ字形状の構造体の内部に、光線分岐素子１１〜１４を設置するための中段の棚部３９と、長板状の反射面３５を設置するための上段の保持突起部３８が形成され、平面コ字形状の構造体の内部が部分的に空洞となった形状となっている。【００７６】
導波部構造２４は、平面コ字形状の構造体における壁面が形成されていない側をＶ溝１９〜２３に面するようにして、ミラーアレイブロック２５の上に設置される。上段の保持突起部３８は長板状の反射面３５の両端を支持して、導波部構造２４内の上部に反射面３５が設置されている。【００７７】
中段の棚部３９は、下方のＶ溝３６に形成された結合素子６〜１０に対応する位置がそれぞれ切り欠かれて形成された搭載部24-1〜24-4を有する。搭載部24-1〜24-4には、それぞれ光線分岐素子１１〜１４が上から搭載され、下方へ落下しないように保持されている。【００７８】
本実施例のように、光線分岐素子１１〜１４としては、各チャネルに各素子を嵌め込むような形態が考えられる。この場合には、素子を載せかえるだけで、任意の合分波スペクトルを有する光合分波器を実現することができる。また、本実施例のように、反射面３５としては、導波部構造２４とは別体の一枚の平板を適用することができるが、可能であれば導波部構造２４に一体形成してもよい。【００７９】
本実施例では、各光線分岐素子１１〜１４の間を伝播する光線は空間中を伝播するが、例えばガラスまたは透明樹脂などで形成された光学ブロックの内部を光線が伝播する別の実施例も考えられる。【００８０】
すなわち、直方体形状の光学ブロックの表面に反射面を形成し、その裏面にアレイ状に光線分岐素子を形成する。そして、この直方体形状の光学ブロックを、例えば図６に示す導波部構造２４の平面コ字形状の構造体内部において、反射面３５と中段の棚部３９と光線分岐素子１１〜１４の代わりに設置して、光合分波器を構成する実施例である。このような実施例にすれば、光線分岐素子と反射面と間の光路長精度を向上させたり、複数の光線分岐素子を一括連続形成できたりするメリットがある。【００８１】
以下、本実施例の効果について説明する。【００８２】
＜複数の結合素子６〜１０を同一のミラーアレイブロック２５に一体形成＞
本実施例に係る光合分波器では、光ファイバ１〜５のそれぞれに対応する結合素子６〜１０が同一のミラーアレイブロック２５に一体形成されているため、全ての光ファイバ１〜５がミラーアレイブロック２５に隣接するように整列された光学系となる。したがって、単一のミラーアレイブロック２５を位置調整するだけでアライメント作業を完了することができる。このため、光合分波器のチャネル数が増大しても、アライメント工数は一定となる。したがって、図３７に示した従来の光合分波器よりも、組み立て時間の増加を抑え、製造コストを抑制することができる。【００８３】
また、光ファイバ１〜５のそれぞれに対応する結合素子６〜１０が同一のミラーアレイブロック２５に形成されているため、光合分波器の組み立て後に環境温度が変化しても温度勾配の発生が抑制される。その結果、膨張収縮が均一となり、対応する光ファイバと結合素子との相対的な位置ずれが抑制される。したがって、図３７に示した従来の光合分波器よりも、環境温度変化に伴う損失変動が小さくなる。【００８４】
結合素子を結合素子ブロックに一体形成する場合には、本実施例のように結合素子が凹面ミラーであることが望ましい。その理由は、凹面ミラーであれば結合素子ブロックの光学透明性が問われないので、樹脂などの低コストで加工しやすい量産向きの材質を利用することができ、より低コストで製造が可能となるからである。【００８５】
＜結合素子６〜１０の形状＞
図３７に示した従来の光合分波器では、結合素子としての反射面１００７が回転放物面、回転双曲面または回転楕円面を有している。しかし、これらの形状は設計パラメータが多い。具体的には、焦点の位置座標（パラメータ３つ）、回転軸の方向ベクトル（パラメータ３つ）、二次係数（パラメータ１つ）の合計７つのパラメータが必要となる。このような形状の反射面１００７を、本実施例と同様に、単一ブロックに金型を用いて射出成型によりアレイ化形成すると、設計どおりの形状の反射面ができる確率が低下し、歩留まりが低下してしまう。また、設計どおり製造できているかどうか、評価することも困難である。結果として、製造コストが増大してしまう。【００８６】
これに対し、本実施例では結合素子６〜１０が球面ミラーであるので、設計パラメータが少ない。具体的には、曲率中心の位置座標（パラメータ３つ）と曲率半径（パラメータ１つ）の合計４つのパラメータが必要となるだけである。したがって、上述したように球面ミラーからなる結合素子６〜１０を単一ブロックにアレイ化形成しても、設計どおりの形状の反射面をつくりやすいので、歩留まりが高くなる。また、設計どおり製造できているかどうか、評価することも比較的容易である。結果として、製造コストを低減することができる。【００８７】
なお、結合素子６〜１０を球面ミラーとする場合には、結合素子６〜１０に入射する光線の入射光軸と、結合素子６〜１０で反射される光線の反射光軸のなす角度が十分小さいことが望ましい。その理由は、球面ミラーにビームが入射する場合、入射角度が大きくなるとコマ収差が大きくなり、過剰損失が大きくなってしまうからである。また、すべての結合素子６〜１０の曲率半径が同一であることが望ましい。複数の曲率半径からなる結合素子６〜１０を形成する場合、金型を切削するための工具の種類をできるだけ減らすために、曲率半径の差を十分小さくすることが望ましい。【００８８】
＜全ての光ファイバ１〜５を単一平面上に配置＞
図３７に示した従来の光合分波器では、下部キャリヤ１００４ａに受信素子１００１，送信素子１００２ｂ，１００２ｄが配置され、上部キャリヤ１００４ｂに送信素子１００２ａ，１００２ｃが配置されている。すなわち、受信素子１００１および送信素子１００２ａ〜１００２ｄが２つの平面上に配置されている。このため、光合分波器を組み立てる際に、全ての送受信素子を一括して実装することができない。その結果、組み立て時間が長くなり、製造コストが高くなる。【００８９】
これに対し、本実施例では、送受信素子に対応する受発光素子としての光ファイバ１〜５が、ミラーアレイブロック２５の単一平面上に配置される。このため、全ての光ファイバ１〜５を一括して実装することができる。その結果、従来の光合分波器よりも組み立て時間を短縮し、製造コストを低減することができる。【００９０】
なお、全受発光素子の光軸が互いに平行であり、全受発光点が同一直線（受発光点連結線）に配置され、全受発光素子の光軸と受発光点連結線が直交する光学系が望ましい。例えば、受発光素子として光ファイバを用いる場合には、図４に示したように、全ファイバが互いに平行かつ、全ファイバの突き出し量が均一になるように光ファイバ１〜５を整列させることは比較的容易である。また、このように光ファイバ１〜５が整列配置されたファイバアレイブロックを別途準備し、当該ファイバアレイブロックをミラーアレイブロックに嵌め込むことにより、全ファイバを容易に実装することができる。【００９１】
＜Ｖ溝１９〜２３＞
図３７に示した従来の光合分波器は、送受信素子位置決め用のストッパ１００８が設けられた複数のカップリング装置１００５ａ〜１００５ｃを有している。このため、過剰損失を低減するようにアライメント作業を行う場合、送信素子１００１または受信素子１００２ａ〜１００２ｄを実装した後にカップリング装置１００５ａ〜１００５ｃを微調整しなければならない。その結果、光合分波器の組み立て時間が長くなり、製造コストが高くなる。【００９２】
これに対し、本実施例では、複数の光ファイバ１〜５の位置決めに用いられるＶ溝１９〜２３がミラーアレイブロック２５に一体形成されている。このため、光ファイバ１〜５と結合素子６〜１０との相対位置を正確かつ簡易に決定することができ、光ファイバ１〜５実装後の結合素子６〜１０の微調整も不要となる。その結果、従来の光合分波器よりも組み立て時間を短縮し、製造コストを低減することができる。【００９３】
＜第２の実施例＞
図７は、第２の実施例に係る光合分波器のミラーアレイブロックの斜視概略外観図であり、光線分岐素子を保持する構造を有している。図８は、第２の実施例に係る光合分波器の斜視概略外観図である。なお、本実施例は、第１の実施例の変形例である。【００９４】
図７に示すように、第２の実施例に係る光合分波器のミラーアレイブロック２５は、板状基板の表面において一つの基板端部に直線状に形成されたＶ溝３６と、当該Ｖ溝３６を構成する一方の傾斜面３６ａにおいてＶ溝３６の直線軸方向に沿って配列して形成された結合素子６〜１０と、Ｖ溝３６の直線軸方向と垂直かつ、結合素子６〜１０と対向してＶ溝３６に繋がるように形成された複数の直線状のＶ溝１９〜２３とから構成される。複数のＶ溝１９〜２３は光ファイバ固定用のＶ溝であり、それぞれ各結合素子６〜１０に対応して対向するように形成されている。【００９５】
更に、前記基板端部および傾斜面３６ａには、各結合素子６〜１０を仕切るようにして設けられた上方へのびる複数の壁部が形成され、平面櫛歯状の光線分岐素子保持構造２４ａを構成している。光線分岐素子保持構造２４ａは導波部構造２４の一部を構成する。各結合素子６〜１０を挟む両側の側壁の上面がそれぞれ搭載部24-1〜24-4となっており、それぞれの搭載部に光線分岐素子が設置される。【００９６】
図８に示すように、本実施例にかかる光合分波器は、図７に示すミラーアレイブロック２５におけるＶ溝３６（すなわち光線分岐素子保持構造２４ａ）の上部を覆うように導波部構造２４の一部である反射面保持構造２４ｂが固定されて構成されている。導波部構造２４は、ミラーアレイブロック２５に設けられた光線分岐素子保持構造２４ａと、ミラーアレイブロック２５の上部に設置される反射面保持構造２４ｂとからなる。【００９７】
反射面保持構造２４ｂは、ミラーアレイブロック２５のＶ溝３６の直線軸方向の両端部において上方にのびる壁部と、当該２つの壁部の上面にまたがる天井部とからなり、ミラーアレイブロック２５のＶ溝１９側からＶ溝２３側まで跨ぐように形成された、側面コ字形状の内部が空洞となった構造体である。天井部の下面には、天井部の下方において設置された光線分岐素子１１〜１４に対応する位置に、反射面１５〜１８が形成されている。【００９８】
本実施例では、平面櫛歯状の光線分岐素子保持構造２４ａにおける各チャネルの隔離する壁部の間に、それぞれ結合素子６〜１０を形成する必要がある。したがって、ミラーアレイブロック２５を直接、目的の形状に削りだす切削加工を適用するよりも、目的形状の鋳型を切削して製造する射出成型の方が、製造方法として適している、【００９９】
また、導波部構造２４は光線分岐素子保持構造２４ａと反射面保持構造２４ｂとから構成され、光線分岐素子保持構造２４ａはミラーアレイブロック２５と一体的に形成されるため、反射面保持構造２４ｂの加工自由度を向上させることができる。したがって、反射面１５〜１８を凹面にして、反射面保持構造２４ｂに一体形成する場合に最適である。【０１００】
また、光線分岐素子保持構造２４ａを所定の設計に基づいて形成することにより、光線分岐素子保持構造２４ａの上面に光線分岐素子１１〜１４を載せるだけで、光線分岐素子１１〜１４と結合素子６〜１０との相対的な位置および角度を決定することができる。【０１０１】
なお、本実施例においても、上述した第１の実施例と同様の効果も得られる。【０１０２】
＜第３の実施例＞
図９〜図１１は、本発明の第３の実施例に係る光合分波器を説明する図である。図９は、本実施例にかかる光合分波器の光学系を示す側面概略構成図である。図９には、光合分波器内部を伝播する光線を概念的に示してある。【０１０３】
本実施例では、図９に示すように、光ファイバ４１の受発光面である端面５０を通過する光線の光軸と、光線分岐素子48-1を透過する光線の光軸とのなす角度が４５°よりも小さいことが特徴である。したがって、結合素子４３に入射する光線の入射角を十分小さくして、コマ収差を低減し、損失を低減することができる。【０１０４】
本実施例では、複数のＶ溝４１、42-1〜42-8（図１０，図１１を参照。）を含む平面に対して、光線分岐素子48-1〜48-8や反射面４９（図１１を参照。）を、ミラーアレイブロック４０の表面に対して精度よく傾斜させて配置する必要があるため、これらの部材を正確かつ簡易に位置決めするための構造的な工夫を施すことが望ましい。この具体例について、図１０，図１１に基づいて説明する。【０１０５】
図１０は、本実施例にかかる光合分波器を構成する部材のうち、結合素子と光ファイバ固定用のＶ溝と、導波部構造の一部が一体形成されてなるミラーアレイブロック４０の具体例を示す斜視概略外観図である。【０１０６】
図１０に示すように、ミラーアレイブロック４０は、板状基板の表面において一つの基板端部に直線状に形成されたＶ溝５１と、当該Ｖ溝５１を構成する一方の傾斜面５１ａにおいてＶ溝５１の直線軸方向に沿って配列して形成された結合素子４３、44-1〜44-8と、Ｖ溝５１の直線軸方向と垂直かつ、結合素子４３、44-1〜44-8と対向してＶ溝５１に繋がるように形成された複数の直線状のＶ溝４１、42-1〜42-8とから構成される。複数のＶ溝４１、42-1〜42-8は光ファイバ固定用のＶ溝であり、それぞれ各結合素子４３、44-1〜44-8に対応して対向するように形成されている。【０１０７】
更に、前記基板端部とは垂直な２つの基板端部において、Ｖ溝５１が形成されていない部分であって、Ｖ溝４３および44-8の外側に、一対の略角柱突起部である光線分岐素子保持部４５と、同様に一対の略角柱突起部である反射面保持部４６とが形成されている。光線分岐素子保持部４５は、反射面保持部４６よりも結合素子側に形成されている。また、光線分岐素子保持部４５および反射面保持部４６において、結合素子側の面とは反対側の面は、それぞれ平坦な傾斜面４５ａ、平坦な傾斜面４６ａとなっている。【０１０８】
傾斜面５１ａの傾斜角については、結合素子４３、44-1〜44-8に入射する光線の入射角を十分小さくするため、図５等に示すミラーアレイの傾斜面よりも比較的切り立った（基板表面に対してほぼ垂直に近い）傾斜面となっている。【０１０９】
ミラーアレイブロック４０に光線分岐素子を直接、斜めに配置するための保持構造を形成する場合、配置角度の精度を向上させるためには、光線分岐素子の面積を十分大きくする必要がある。しかし、光線分岐素子の面積を大きくすると製造コストが増大したり、光合分波器のサイズが増大したり、チャネル間隔の増大にともない伝播光線の光路長が長くなり、チャネル間の損失ばらつきが増大したりする問題が発生する。【０１１０】
そこで、これらの問題を回避するためには、複数の光線分岐素子をアレイ状に配置した平板（フィルタアレイ平板）を別途準備し、そのフィルタアレイ平板の位置および角度を精度よく決定するための保持部を、ミラーアレイブロックに一体形成するのが望ましい。【０１１１】
このようにすることで、隣接する光線分岐素子の間に、各光線分岐素子を保持するための櫛歯状構造が不要となり、櫛歯状構造を形成するためにチャネル間隔を拡大する必要もなくなる。また、アレイ化されたＶ溝の外側に保持部を形成すればよいので、十分大きなサイズの保持部を形成でき、反射領域を有する平板（各チャネルに配置された光線分岐素子や、複数の光線分岐素子がアレイ化形成されてなるフィルタアレイ平板など）の配置角度の精度も向上させることができる。もちろん、この保持部は、光線分岐素子以外の反射面の位置および角度を精度よく決定するためにも利用できる。【０１１２】
図１１は、光線分岐素子保持部４５および反射面保持部４６に、それぞれフィルタアレイ平板４７および反射面４９が保持されてなる、光合分波器を示している。光線分岐素子保持部４５およびフィルタアレイ平板４７と、反射面保持部４６および保持された反射面４９とから導波部構造が構成されている。【０１１３】
フィルタアレイ平板４７は、一対の光線分岐素子保持部４５の傾斜面４５ａに両端面で接することにより、傾斜して保持されている。また、平板状の反射面４９は、一対の反射面保持部４６の傾斜面４６ａに両端面で接することにより、傾斜して保持されている。フィルタアレイ平板４７は、外観が枠状の形状をしており、当該枠内に結合素子44-1〜44-8に対応して光線分岐素子48-1〜48-8が嵌め込まれている。【０１１４】
なお、フィルタアレイ平板４７としては、本実施例のように、各光線分岐素子を物理的な穴にアレイ状に嵌め込んで形成するタイプ以外にも、ガラス板などの光学透明な平板に各光線分岐素子をアレイ状に貼り付けて形成するタイプや、光学透明な平板に透過波長域の異なる誘電体多層膜をアレイ状に直接、形成するタイプなども考えられる。いずれの場合も、全ての光線分岐素子の反射面が同一平面上に配置されるように注意してフィルタアレイ平板を製造する必要がある。【０１１５】
以下、本実施例の効果について説明する。【０１１６】
＜入反射光軸の成す角が４５°より小さい＞
結合素子としてミラーを用いる場合、結合素子に入射する入射光線と結合素子で反射される反射光線の成す角度は０°よりも大きい。したがって、全ての受発光素子の光軸を同一平面に配置する場合、各結合素子における入射光線と反射光線の成す角度を均一化し、受発光素子と結合素子とを結ぶ光路長を均一化するためには、受発光素子の光軸が含まれる平面（以下、受発光素子平面）と、各光線分岐素子で透過・反射する光線の光軸が含まれる平面（以下、光線分岐素子平面）を立体的に交差させる必要がある。さらに、ある光線分岐素子で反射された光線を別の光線分岐素子に入射させるための反射面、すなわち導波素子が必要になる。【０１１７】
ここで、図３７に示した従来の光合分波器では、結合素子に相当する反射面１００７が回転放物面、回転双曲面、回転楕円面となっている。この場合は、結合素子の入反射光軸の成す角度が９０°程度になり、光線分岐素子平面と受発光素子平面の成す角度も９０゜程度になる場合が多い。したがって、受発光素子平面に対して導波素子が最も遠い位置に配置されることになり、受発光素子や導波素子を位置決めするための構造体を単一ブロックで構成することが困難である。【０１１８】
このため、受発光素子を位置決めする構造体と、導波素子を位置決めする構造体を別々のブロックで構成しなければならない。したがって、部品点数や組み立て工数が増大し、製造コストが増大してしまう。また、温度勾配発生時の歪みの影響を受けやすく、過剰損失が増大してしまう。さらに、隣接する光線分岐素子のピッチ、および光線分岐素子に入射する光線の入射角が同じ場合、光学系のサイズが大きくなってしまう。【０１１９】
これに対し、本実施例では、結合素子４３，44-1〜44-8の入反射光軸の成す角度が４５°よりも小さいので、光線分岐素子平面と受発光素子平面の成す角度も同程度まで小さくすることが可能となる。したがって、導波素子に相当する反射面４９を、前記二平面の成す角度が９０°の場合よりも、受発光素子平面に対して近い位置に配置することができ、受発光素子や導波素子を位置決めするための構造体を単一ブロックで構成するのが容易になる。【０１２０】
このため、部品点数や組み立て工数を削減し、製造コストを抑制することができる。また、温度勾配発生時の歪みの影響を受けにくく、過剰損失を抑制することができる。さらに、隣接する光線分岐素子のピッチ、および光線分岐素子に入射する光線の入射角が同じ場合、光学系のサイズを小型化することができる。【０１２１】
なお、結合素子が球面ミラーの場合、コマ収差の影響を小さくするため、光線分岐素子平面と受発光素子平面の成す角度はできるだけ小さい方が望ましい。ただし、伝播光線と受発光素子が干渉しないように注意する必要がある。【０１２２】
＜光線分岐素子保持部４５および反射面保持部４６がミラーブロック４５に一体形成＞
光線分岐素子48-1〜48-8および反射面４９は、ミラーとしての機能を有する。このため、これらの位置・角度ずれが伝播光線の光軸ずれをもたらし過剰損失を増大させるので、高い実装精度が要求される。特に、光線分岐素子48-1〜48-8は反射光線の角度ずれを増幅させる平面ミラーなので注意を払う必要がある。【０１２３】
ここで、本実施例では、光線分岐素子保持部４５および反射面保持部４６がミラーアレイブロック４０に一体形成されている。したがって、光線分岐素子48-1〜48-8がアレイ状に形成されたフィルタアレイ平板（フィルタアレイブロック）４７を光線分岐素子保持部４５の傾斜面４５ａに、また反射面４９を反射面保持部４６の傾斜面４６ａに押し付け、突き当て、接着するだけで、組み立てが完了する。このため、特殊な組み立て装置や高度なスキルを必要とせず、高精度かつ簡易に部品を組み立てられるため、製造コストを削減することができる。【０１２４】
なお、光線分岐素子保持部４５および反射面保持部４６のいずれかがミラーアレイブロックに一体形成されている形態も可能であるが、本実施例のように両方がミラーアレイブロックに一体形成されている方が望ましい。そうすれば、結合素子４３，44-1〜44-8、光線分岐素子48-1〜48-8、反射面４９という三者の相対的な位置および角度を正確かつ簡易に決定できるので、組み立て時間を大幅に削減できる。【０１２５】
＜光線分岐素子48-1〜48-8と反射面４９との間に空間が介在＞
伝播媒質に樹脂を用いる場合、長距離光通信で使用される１．５μｍ程度の波長の光信号の伝播損失が大きい。伝播媒質として光学ガラスを用いる場合、伝播損失を低減できるものの、凹面ミラーなどの導波素子を高精度かつアレイ状に製造するのが困難となる。ガラス射出成型を用いて量産すると、ひとつの金型で製造可能な収量が低下するので、製造コストの増大をもたらす。したがって、図４３に示した従来の光分波器のように、光線分岐素子に相当する波長特定フィルタ３２０２と導波素子に相当する収束リフレクタ３２０１との間を光線が伝播する形態にすると、伝播損失と製造コストがともに増大する。【０１２６】
これに対し、本実施例では、光線分岐素子48-1〜48-8と、導波素子に相当する反射面４９との間に空間が介在している。したがって、光線は空間中を伝播するので、伝播損失は無視できるほど小さい。したがって、従来の光分波器よりも、伝播損失が非常に小さくなる。また、光線分岐素子48-1〜48-8のピッチを大きくしたり、光線分岐素子48-1〜48-8への伝播光線の入射角を大きくしても、伝播損失は増大しないので、光学設計自由度も向上できる。なお、本実施例では、導波素子の光学透明性は問われないため、低コストで加工しやすく量産向きの材質（樹脂など）を利用するのが望ましい。【０１２７】
＜第４の実施例＞
図１２，図１３は、本発明の第４の実施例に係る光合分波器を説明する図である。図１２は、本実施例にかかる光合分波器の具体的なミラーアレイブロックの斜視概略外観図である。また、図１３は、具体的なミラーアレイブロックと具体的な導波部構造とを組み立てなる本実施例にかかる光合分波器の斜視概略外観図である。なお、本実施例は、第３の実施例の応用例である。【０１２８】
図１２に示すように、ミラーアレイブロック４０は、板状基板の表面において、３つの基板端部に形成された側壁部４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、側壁部４０ａが形成された基板端部に当該側壁部４０ａに沿って直線状に形成されたＶ溝５１と、当該Ｖ溝５１を構成する一方の傾斜面５１ａにおいてＶ溝５１の直線軸方向に沿って配列して形成された結合素子４３、44-1〜44-8と、Ｖ溝５１の直線軸方向と垂直かつ、結合素子４３、44-1〜44-8と対向してＶ溝５１に繋がるように形成された複数の直線状のＶ溝４１、42-1〜42-8とから構成される。複数のＶ溝４１、42-1〜42-8は光ファイバ固定用のＶ溝であり、それぞれ各結合素子４３、44-1〜44-8に対応して対向するように形成されている。【０１２９】
３つの基板端部に形成された側壁部４０ａ，４０ｂ，４０ｃにより、光ファイバアレイの両外側と結合素子の上方との三方が囲まれた形状となっている。側壁部４０ｂには、光線分岐素子保持部となる傾斜面４５ａおよび反射面保持部となる傾斜面４６ａが形成され、同様に側壁部４０ｃにも対応する傾斜面４５ａ，４６ａが形成されている。光線分岐素子保持部の傾斜面４５ａは、反射面保持部の傾斜面４６ａよりも結合素子側に形成されている。また、各傾斜面４５ａ，４６ａは平坦な傾斜面である。【０１３０】
図１３に示すように、複数の光線分岐素子48-1〜48-8がアレイ状に形成されたフィルタアレイ平板４７のアレイ方向の長さは、平板状の反射面４９の長手方向の長さよりも短くなっており、これに対応して、傾斜面４５ａと４６ａとは側壁部の平面形状が階段状となるように側壁部４０ｂ，４０ｃに形成されている。【０１３１】
本実施例では、フィルタアレイ平板４７および反射面４９を位置決めするための四箇所の傾斜面は長方形状の平坦面であるが、各長方形状の平面に微小な突起構造を２つずつ形成すれば、面接触ではなく点接触で平板を位置決めできるため、位置決め精度をさらに向上させることができる。【０１３２】
また、本実施例のように、Ｖ溝部分を囲むように三面に側壁を形成し、それらの側面に平板の保持部（傾斜面）、複数の結合素子を形成するような構造にすることで、機械的な強度を向上させ、環境温度の変化などに対しても変形しにくいミラーアレイブロックとすることができる。【０１３３】
なお、本実施例においても、上述した第３の実施例と同様の効果も得られる。【０１３４】
以上、各実施例で説明してきた結合素子、光線分岐素子保持構造、Ｖ溝などを形成する方法としては、基板を直接、目的の形状に削りだす切削加工や、目的の形状の鋳型を切削した後、当該鋳型に樹脂などを流し込み加熱・成型を行う射出成型などが考えられるが、同一のミラーアレイブロック等を大量に製造する場合には、射出成型法が適している。また、Ｖ溝の形状についても、結合素子に近い領域の形状精度、結合素子との相対的な位置精度にのみ十分注意を払えば、それ以外の部分にはそれほど高い精度は必要ない。【０１３５】
＜第５の実施例＞
図１４は、本発明の第５の実施例に係る光合分波器の概略構成図である。なお、同図には、光合分波器内部を伝播する光線を概念的に示してある。【０１３６】
図１４に示すように、第５の実施例に係る光合分波器は、光線を入出力するためのレンズが一体形成されたレンズアレイブロック１１０と、特定の波長域を含む光線を透過すると共に特定の波長域以外の光線を反射する光線分岐素子１１１〜１１４と、光線を反射する反射面１２８とから構成されている。また、光合分波器には、光ファイバ１１５〜１１９が結合され、波長多重光線または単色光線が入出力されるようになっている。【０１３７】
レンズアレイブロック１１０は、波長多重光線を入出力するためのレンズ１２０と、単色光線を入出力するためのレンズ１０１〜１０４と、レンズアレイブロック本体から突き出て、光線分岐素子１１１〜１１４を保持する光線分岐素子保持構造１０５〜１０９とから構成されている。レンズアレイブロック１１０において、レンズ１０１〜１０４および光線分岐素子保持構造１０５〜１０９は交互に配置されている。例えばレンズ１０１は突起状の光線分岐素子保持構造１０５と光線分岐素子保持構造１０６との間に配置され、他のレンズ１０２〜１０４についても、それぞれ２っの突起状の光線分岐素子保持構造の間に配置されている。【０１３８】
また、例えば光線分岐素子１１１は、突起状の光線分岐素子保持構造１０５および光線分岐素子保持構造１０６の上面においてその両端を保持されており、他の光線分岐素子１１２〜１１４についても、それぞれ２つの突起状の光線分岐素子保持構造にそれらの両端を保持されている。この結果、レンズ１０１〜１０４およびそれらに対応した光線分岐素子１１１〜１１４が対（図１４では４対）となってレンズアレイブロック本体に並べられた構成となっている。レンズ１０１〜１０４は光線分岐素子１１１〜１１４に向かって凸となるレンズである。【０１３９】
光線分岐素子１１１〜１１４は、その光入射・反射面がレンズアレイブロック１１０におけるレンズ１０１〜１０４および１２０が一列に並んだ面と平行になるように、光線分岐素子保持構造１０５〜１０９に保持される。さらに、反射面１２８は、レンズアレイブロック１１０に保持された光線分岐素子１１１〜１１４の側において、その光線を反射する面が光線分岐素子１１１〜１１４の光入射・反射面と平行になるように設置される。【０１４０】
波長多重光線を入出力する光ファイバ１１５は、単色光線を入出力する光ファイバ１１６〜１１９と共に、レンズアレイブロック１１０を挟んで反射面１２８とは反対側に設置される。【０１４１】
各光ファイバ１１５〜１１９における受発光点（端面における光線を受光・発光する点）を連結した線は、フィルタアレイ面および光線分岐素子１１１〜１１４の反射面と平行である一方、光ファイバ１１５〜１１９の受発光面（端面）とは平行ではない。すなわち、光ファイバ１１５〜１１９は、その受発光面がフィルタアレイ面に対して斜めとなるように配置されている。光線分岐素子１１１〜１１４がレンズアレイ面またはフィルタアレイ面と平行である（傾斜していない）ため、反射面１２８として単一の平板を用いることが可能となる。【０１４２】
本実施例に係る光合分波器を分波器として利用する場合、当該分波器の動作原理は、以下のとおりである。光合分波器の外部から光ファイバ１１５を伝播してきた波長多重光線は、光合分波器の内部に導かれ、やや拡散した波長多重光線としてレンズ１２０に入射する。当該波長多重光線は、レンズ１２０においてコリメート化された後、反射面１２８に伝播する。反射面１２８に伝播した波長多重光線は、反射面１２８において反射され、光線分岐素子１１１に入射する。【０１４３】
光線分岐素子１１１に入射した波長多重光線は、光線分岐素子１１１において特定の波長域を含む光線が透過し、単色光線となりレンズ１０１に入射する。そして、レンズ１０１において集光され、光ファイバ１１６に結合して、光合分波器の外部へ出力される。【０１４４】
特定の波長域以外の光線からなる波長多重光線は、光線分岐素子１１１を透過せずに反射され、反射面１２８に伝播する。反射面１２８に伝播した波長多重光線は、反射面１２８において反射され、光線分岐素子１１２に入射する。【０１４５】
光線分岐素子１１２に入射した波長多重光線は、光線分岐素子１１２において特定の波長域を含む光線が透過し、単色光線となりレンズ１０２に入射する。そして、レンズ１０２において集光され、光ファイバ１１７に結合して、光合分波器の外部へ出力される。【０１４６】
以上の過程を繰り返すことで、光ファイバ１１５から入射した波長多重光線を、分波された複数の単色光線として、光ファイバ１１６〜１１９から取り出すことができる。【０１４７】
また、本実施例に係る光合分波器を合波器として利用する場合は、上述する分波動作における波長多重光線および単色光線の進行方向を逆向きにした場合に相当する。すなわち、光合分波器の外部から、光ファイバ１１６〜１１９にそれぞれ単色光線を入力することで、当該複数の単色光線を、合波された波長多重光線として光ファイバ１１５から取り出すことができる。【０１４８】
光ファイバ１１６〜１１９の端面とレンズ１０１〜１０４との間は、収束光（分波器の場合）あるいは拡散光（合波器の場合）が伝播することになる。このため、設計どおりのビームを伝播させるためには、光ファイバとレンズとの相対的な位置と角度を精密に決定する必要がある。したがって、光ファイバ１１６〜１１９を簡易かつ正確に固定するための構造をレンズアレイブロック１１０に一体形成することが望ましい。【０１４９】
本実施例では、単色光線を入出力するための光ファイバ１１６〜１１９と、レンズ１０１〜１０４と、光線分岐素子１１１〜１１４とがそれぞれ１つの直線上に配置されているため、それぞれの光学素子をアレイ状に一括配置することができ、各光学素子を容易に配置・形成・固定することができる。また、本実施例では、すべての光ファイバ１１５〜１１９を光合分波器の一方の面に配置しているので、光合分波器をパッケージの隅などに実装する場合に適している。【０１５０】
なお、本実施例では、光線分岐素子の数を４枚、レンズの数を５個、反射面の数を３枚、光ファイバの数を５本として説明したが、本発明はこれらの数に限定されない。また、波長多重光線および単色光線の受発光点としては、光ファイバに限定されず、一部または全部の受発光点がレーザダイオードやフォトダイオードなどの受発光素子であってもよい。さらに、１つの光合分波器に、発光点と受光点とがそれぞれ複数個存在する構成としてもよい。【０１５１】
＜第６の実施例＞
図１５は、本発明の第６の実施例に係る光合分波器の概念図である。本実施例に係る光合分波器は、隣り合う光線分岐素子の間を伝播する光線の光路上に配置された導波素子が凹面ミラー２１５〜２１８であることと、全ての凹面ミラー２１５〜２１８がミラーアレイブロックとは別個の導波素子ブロック２２０に一体形成されていることに特徴がある。【０１５２】
このような構成にすることにより、導波素子ブロック２２０の位置を調整するだけで、凹面ミラー２１５〜２１８からの反射光線の角度を変化させ、すべてのチャネルの過剰損失を低くするようなアライメントが可能である。この場合、凹面ミラー２１５〜２１８に対する入射光線の位置ずれ許容量が重要となる。凹面ミラー２１５〜２１８はコリメート光同士の相互変換（すなわち、ビーム径をほぼ維持したまま波面の位相を反転させること）が目的なので、結合素子２０６〜２１０よりも集光パワーが小さい。したがって、凹面ミラー２１５〜２１８に対する入射光線の位置ずれが反射光線の角度ずれに及ぼす影響、すなわち光軸ずれにともなう過剰損失を抑制できる。【０１５３】
図１６は、この光合分波器における結合効率の導波素子ブロックシフト量依存性の一例を示している。このグラフから分かるように、例えば導波素子ブロック２２０の位置が１０μｍ前後ずれても、過剰損失を１ｄＢ以内に抑制できる光学設計も可能となる。このように、この光合分波器は、許容される過剰損失に対して、導波素子ブロック２２０のアライメント許容誤差がゆるく、組み立てを容易化できるので、製造コストを低減できる。【０１５４】
次に、この光合分波器を組み立てた後に、環境温度の変化などにより導波素子ブロック２２０の角度が設計値からずれた場合、凹面ミラー２１５〜２１８と光線分岐素子２１１〜２１４との間を多重反射する伝播光線の光軸に注目すると、凹面ミラー２１５〜２１８は集光パワーをもっているため、図１７に示すように、伝播光線が凹面ミラー２１５〜２１８に入反射するたびに、伝播光軸の位置ずれおよび角度ずれが周期的に補正される。したがって、光路長が伸びても伝播光軸の位置ずれや角度ずれが累積しない。したがって、環境温度の変化に対する損失変動を抑制できる。【０１５５】
＜第７の実施例＞
次に、本発明の第７の実施例について説明する。本実施例に係る光合分波器は、内部を光線が伝播する光学ブロックを不要とすることで、材料選択の自由度を高めると共に光損失を削減し、更に、ファイバ位置あわせ部材（後述するフランジ固定面３１６等）と光の集光を行う光学系（後述する結合素子ブロック３０５）を一体化することで、ファイバ位置あわせを容易化し、フィルタ（後述する光線分岐素子ブロック３０３）と光学系（後述する光導波ミラーブロック３０４等）のアライメントにより低損失を実現でき、その結果、小型化、低コスト化を図るものである。以下、図面に基づいて本実施例について説明するが、この実施例は本発明を限定するものではない。なお、本実施例における全ての図面において共通する部材、部分は同一の符号で示し、重複する説明は省略する。【０１５６】
図１８および図１９は、本発明の第７の実施例に係る光合分波器の斜視外観図である。なお、図１８は、光合分波器の前方側からの斜視図であり、図１９は、光合分波器の後方側からの斜視図である。
本実施例に係る光合分波器は、８つの波長の信号光を合波して波長多重光としたり、波長多重光を分波して８つの波長の信号光としたりすることができる、８チャネル光合分波器の例である。【０１５７】
これらの図に示すように、本実施例に係る光合分波器は、光メインブロック３０１と、複数の光ファイバが固定されたファイバ固定ブロック３０２と、複数の誘電体多層膜フィルタが固定された光線分岐素子ブロック３０３と、光導波ミラーブロック３０４とからなる。光導波ミラーブロック３０４は導波素子ブロックに相当する。ここで、結合素子ブロック３０５と光メインブロック３０１は一体に構成されている。【０１５８】
図２０は光メインブロックの斜視概略図である。
光メインブロック３０１は、平板状の底面３１３と、底面３１３の三方を囲うように、底面３１３上に立設された結合素子ブロック３０５および壁面３１２とを有する。結合素子ブロック３０５の内側には、凹面ミラーや平面ミラー等からなる複数の結合素子３１７が形成されたミラー面３１１が形成され、ミラー面３１１の両端にミラー面３１１とほぼ垂直になるように、二つの壁面３１２が形成された構成となっている。二つの壁面３１２には、それぞれの壁面３１２の内側にミラー面３１１と平行なフィルタブロック固定面３１４を持つ段差が形成されており、この段差に光線分岐素子ブロック３０３が固定できるようになっている。【０１５９】
また、壁面３１２において、ミラー面３１１（結合素子ブロック３０５）とは反対側の終端部付近には、壁面３１２の上部にミラー面３１１と平行な光導波ミラーブロック固定面３１５を持つ切り欠きが形成されており、この切り欠きに光導波ミラーブロック３０４が固定できるようになっている。更に、底面３１３と二つの壁面３１２において、ミラー面３１１（結合素子ブロック３０５）と反対側の終端部には、光ファイバ固定ブロック３０２を固定するためのフランジ固定面３１６が形成されている。【０１６０】
ここで、壁面３１２は、図２０中奥側（結合素子ブロック３０５側）の高さが低く、手前側（フランジ固定面３１６側）の高さが高く、壁面３１２を側面視した場合、略台形状の形状となっており、光ファイバ固定ブロック３０２に対して、光線分岐素子ブロック３０３、光導波ミラーブロック３０４の配置位置を高くしている。また、結合素子３１７は、後述する光ファイバ固定ブロック３０２のファイバ固定溝３２１と同じ間隔、つまり、光ファイバ３２３と同一間隔で１３個の結合素子３１７が一列に並ぶように、ミラー面３１１上に形成されたものである。【０１６１】
なお、光メインブロック３０１上のフィルタブロック固定面３１４および光導波ミラーブロック固定面３１５は、完全な平面である必要はなく、図２１に示すような突起３１８が形成されていても良い。これら突起３１８の頂点を結んだ面が、ミラー面３１１に平行になるように作られていれば、これら突起３１８の頂点に光線分岐素子ブロック３０３および光導波ミラーブロック３０４を押し当てることで、ミラー面３１１と平行に位置合わせされる。このような突起３１８を用いれば、面全体の平面度を高精度にコントロールすることなく、それぞれの突起３１８の高さをコントロールするだけでよくなるため、光メインブロック３０１の成型が容易になる。【０１６２】
図２２は光ファイバ固定ブロック３０２の概略図である。
光ファイバ固定ブロック３０２は、直方体状のブロック３２０の上面に複数のファイバ固定溝３２１が平行に形成されており、このファイバ固定溝３２１と垂直な平面を持つフランジ３２２が形成されている。光ファイバ３２３は、光ファイバ固定ブロック３０２上面のファイバ固定溝３２１にはめ込まれ、複数の光ファイバ３２３が平行になるように固定される。ファイバ固定溝３２１の断面形状としては、Ｖ字、Ｕ字、台形等が挙げられる。この光ファイバ固定ブロック３０２のフランジ３２２を、光メインブロック３０１のフランジ固定面３１６に接触させるように固定することで、光ファイバ３２３の先端が光メインブロック３０１に形成された結合素子３１７と向き合う位置に固定され、光ファイバ３２３の端面から入出射する光が、光メインブロック３０１に形成された結合素子３１７と結合させられる。【０１６３】
図２３は光線分岐素子ブロック３０３の断面図である。
光線分岐素子ブロック３０３は、光ファイバ固定ブロック３０２のファイバ固定溝３２１と同じ間隔、つまり、光ファイバ３２３と同一間隔で９個の貫通孔３３２が一列に並ぶように開けられた板状の基板３３１のフィルタ搭載面３３４に、これらの貫通孔３３２のうち一番端の１つを除いた８個の貫通孔３３２を塞ぐように８枚の誘電体多層膜フィルタ３３３が貼り付けられたものである。【０１６４】
この光線分岐素子ブロック３０３は、図１８（図２０）の例では、フィルタ搭載面３３４と反対側の面３３６が、光メインブロック３０１の壁面３１２の内側のフィルタブロック固定面３１４に接触するようにして接着されている。そのため、光線分岐素子ブロック３０３のフィルタ搭載面３３４の反対面３３６と誘電体多層膜フィルタ３３３の表面とが平行になるように誘電体多層膜フィルタ３３３を貼り付けておけば、光メインブロック３０１のフィルタブロック固定面３１４とミラー面３１１は平行に作られているため、光メインブロック３０１のフィルタブロック固定面３１４に波長選択ブロック３を押し付けて固定するだけで、複雑な角度調整をすることなく誘電体多層膜フィルタ３３３の表面とミラー面３１１が平行になるように取り付けられ、組み立て手順が簡略化できる。【０１６５】
なお、光線分岐素子ブロック３０３は、図２４に示すように、貫通孔の開いていない板状の透明基板３３５に、一列に８枚の誘電体多層膜フィルタ３３３が貼り付けられている構成でも良い。この場合、透明基板３３５のフィルタ搭載面３３４と反対の面３３６に、無反射コート層を形成して、反射防止加工を行い、反射損失や迷光の発生を防ぐことが望ましい。貫通孔の開いていない基板を用いることで、誘電体多層膜フィルタ３３３の接着面積を大きくすることができ、接着強度を上げられると共に、透明基板３３５と誘電体多層膜フィルタ３３３間の間隙によって生じる干渉縞を観察しながら接着することで、透明基板３３５と誘電体多層膜フィルタ３３３との平行度を高い精度で確保しながら接着することが可能である。【０１６６】
図２５は光導波ミラーブロック３０４の概略図である。
光導波ミラーブロック３０４は、板状の部材３４１の導波ミラー形成面３４２に、光ファイバ固定ブロックのファイバ固定溝３２１と同じ間隔、つまり、光ファイバ３２３と同一間隔で８個の凹面ミラー３４３が形成されたものである。この光導波ミラーブロック３０４は、光メインブロック３０１の切り欠き部に形成された導波ミラーブロック固定面３１５と導波ミラー形成面３４２が接触するように取り付けられる。即ち、光導波ブロック固定面３１５と導波ミラー形成面３４２は平行になるよう搭載される。更に、光メインブロック３０１の光導波ブロック固定面３１５は、光メインブロック３０１のミラー面３１１と平行になるように作られているため、光導波ミラーブロック３０４を光メインブロック３０１の導波ミラーブロック固定面３１５に押し付けて固定するだけで、複雑な角度調整をすること無しに導波ミラー形成面３４２が光メインブロック３０１のミラー面３１１と平行になるように取り付けられ、組み立て手順が簡略化できる。【０１６７】
次に、本実施例にかかる光合分波器を光分波器として用いる場合の動作について説明する。【０１６８】
図２６は、本実施例にかかる光合分波器の概略内部構造図であり、内部における光路を図示してある。なお、結合素子３１７−１〜３１７−９は凹面ミラーにより形成することができる。
同図に示すように、入力光ファイバ３２３−１端面から出射された拡散光は、光メインブロック３０１に形成されたコモン結合素子３１７−１で反射されることによって平行光線または平行に近い光線に変換され、光導波ミラーブロック３０４の方向へ折り返される。折り返された光線は、光線分岐素子ブロック３０３の貫通孔３３２を通り、光導波ミラーブロック３０４の第１の凹面ミラー３４３−１によって反射され、第１の誘電体多層膜フィルタ３３３−１に入射する。【０１６９】
第１の誘電体多層膜フィルタ３３３−１を透過した光は、チャネル１結合素子３１７−２により第１の出力ファイバ２３−２に集光され、出力される。第１の誘電体多層膜フィルタ３３３−１により反射された光は、再び光導波ミラーブロック３０４の第２の凹面ミラー３４３−２によって反射され、第２の誘電体多層膜フィルタ３３３−２に入射される。第２の誘電体多層膜フィルタ３３３−２を透過した光は、チャネル２結合素子３１７−３により第２の出力ファイバ２３−３に集光され出力される。第２の誘電体多層膜フィルタ３３３−２により反射された光は、再び光導波ミラーブロックの凹面ミラー３４３−３によって反射され、第３の誘電体多層膜フィルタ３３３−３に入射される。以降同様に、第３、第４・・・の誘電体多層膜フィルタ３３３−３、３３３−４・・・へ順次入射を繰り返すことにより、波長多重光の分波が行われる。【０１７０】
光メインブロック３０１の結合素子３１７を、光ファイバ３２３から結合素子３１７までの距離のおおむね２倍の曲率半径を有する曲面とした場合、光ファイバ３２３から出射し、結合素子３１７によって反射された光は、ほぼ平行な光線となり空間を伝播する。この場合、光メインブロック３０１の結合素子３１７と光導波ミラーブロック３０４の凹面ミラー３４３とが共焦点系を形成するように、それぞれの曲率を調整し、ビームウエストの位置に誘電体多層膜フィルタ３３３のフィルタ面が来るようにしておけば、全ての誘電体多層膜フィルタ３３３上での光線のビームスポット径が揃うと同時に、すべての出射光ファイバ３２３−２〜３２３−９端面でのビームスポット径が揃うため、全ての出力光ファイバ３２３−２〜３２３−９に最適に結合する光学系が実現でき、光損失を削減できる。【０１７１】
なお、上記光合分波器内部の光路を側面視した場合（図２６中、壁面３１２側から光合分波器内部を見た場合）、例えば、分波器として機能させるときには、出射光ファイバ３２３−１から出射した光は、コモン結合素子３１７−１によって、所定角度で上方側へ反射されて、光ファイバ固定ブロック３０２の上方側に配置された光線分岐素子ブロック３０３の貫通孔３３２を通過して、光ファイバ固定ブロック３０２の上方側に配置された光導波ミラーブロック３０４の凹面ミラー３４３−１に入射される。そして、結合素子３４３−１に入射した光は、凹面ミラー３４３−１によって、所定角度で下方側へ反射されて、光線分岐素子ブロック３０３の第１の誘電体多層膜フィルタ３３３−１へ入射され、更に、第１の誘電体多層膜フィルタ３３３−１を透過した光が、光メインブロック３０１のチャネル１結合素子３１７−２に入射された後、結合素子３１７−２によって、反射集光されて、出力光ファイバ３２３−２から出力される。第１の誘電体多層膜フィルタ３３３−１により反射された光は、再び光導波ミラーブロック３０４の第２の凹面ミラー３４３−２によって反射され、第２の誘電体多層膜フィルタ３３３−２に入射される。第２の誘電体多層膜フィルタ３３３−２を透過した光は、チャネル２結合素子３１７−３により第２の出力ファイバ２３−３に集光され出力される。以降同様な入射、反射等を順次繰り返すことにより、波長多重光の分波が行われる。【０１７２】
本実施例による光合分波器の組み立て手順を以下詳細に説明する。
まず、光ファイバ固定ブロック３０２の複数のファイバ固定溝３２１に、光ファイバ３２３を接着固定する。接着固定を行う際には、光ファイバ３２３の先端を壁面に突き当てる等の手法により、全ての光ファイバ３２３の先端が同じだけ光ファイバ固定ブロック３０２の先端から突き出すように揃えてから接着を行い、光ファイバ３２３を光ファイバ固定ブロック３０２に接着固定後、光ファイバ固定ブロック３０２の先端を研磨することで、全ての光ファイバ３２３の先端位置が揃うようにしても良い。つまり、光ファイバ３２３の端面が、光ファイバ３２３の光軸に垂直、かつ、同一平面上に配置されることになる。なお、光ファイバ３２３の先端は、反射損失を減らすために無反射コートをしておくことが望ましい。【０１７３】
次に、光ファイバ３２３が固定された光ファイバ固定ブロック３０２のフランジ３２２を、光メインブロック３０１のフランジ固定面３１６上でずらすように調芯を行い、光ファイバ固定ブロック３０２と光メインブロック３０１の位置あわせを行った後、接着固定を行う。位置あわせは、まず、光メインブロック３０１の平面ミラーからなる平面ミラー３１７−１０と平面ミラー用ファイバ３２３−１０を用いて、光メインブロック３０１と光ファイバ固定ブロック３０２の角度を調整することから始める。平面ミラー３１７−１０は、光ファイバ３２３の光軸の設計値と垂直になるように作られているため、平面ミラー用ファイバ３２３−１０から出射された光が平面ミラー３１７−１０によって反射され、再び平面ミラー用ファイバ３２３−１０に戻ってくる光量は、光ファイバ固定ブロック３０２が設計どおりの角度になるよう角度が調整された場合に最も多くなる。このため、平面ミラー用ファイバ３２３−１０から光を入射し戻ってくる光をモニタすることで、光ファイバ固定ブロック３０２が所定の角度に取り付けられているかどうか確認できる。【０１７４】
光ファイバ固定ブロック３０２の角度の調整の後は、位置の調整を行う。光メインブロック３０１の両端の位置合わせミラー３１７−１１、３１７−１２は、位置あわせ用光ファイバ３２３−１１、３２３−１２の端面となる位置に中心を持つ球面（光ファイバから凹面ミラーまでの距離とほぼ等しい半径を有する球面）からなる凹面ミラーとなっている。そのため、位置あわせ用光ファイバ３２３−１１、３２３−１２から出射された光が位置あわせ用ミラー３１７−１１、３１７−１２によって反射され、再び同じファイバ端面に戻ってくる光量は、位置あわせ用光ファイバ３２３−１１、３２３−１２の端面が位置あわせ用ミラー３１７−１１、３１７−１２の中心にあった場合に最も多くなる。この位置あわせミラー３１７−１１、３１７−１２がミラー面３１１の両端に設けられているので、二つの位置あわせ用光ファイバ３２３−１１、３２３−１２から光を入射し、戻ってくる光をモニタすることで光ファイバ固定ブロック３０２を設計どおりの位置に調整することができる。【０１７５】
このように、角度と位置が調整された光メインブロック３０１と光ファイバ固定ブロック３０２を接着固定する。【０１７６】
次に、光線分岐素子ブロック３０３を光メインブロック３０１に固定する。前述のように、光メインブロック３０１にはミラー面３１１と平行なフィルタブロック固定面３１４が形成されており、光線分岐素子ブロック３０３をフィルタブロック固定面３１４に押し付けながら固定することで、誘電体多層膜フィルタ３３３は機械的に所定の角度に固定されるようになっている。光線のビーム径に比べ誘電体多層膜フィルタ３３３の面積が十分に大きければ、光線分岐素子ブロック３０３の位置あわせの精度が要求されないため、光線分岐素子ブロック３０３の位置あわせは、光メインブロック３０１のフィルタブロック固定面３１４の段差の角に機械的に突き当てる等の手法で十分な位置あわせが可能である。【０１７７】
光線分岐素子ブロック３０３の固定後に、光導波ミラーブロック３０４を光メインブロック３０１に固定する。ここでも前述のように、光メインブロック３０１に導波ミラーブロック固定面３１５が形成されているため、この面に光導波ミラーブロック３０４を押し付けることで光メインブロック３０１と光導波ミラーブロック３０４が所定の角度になるよう調整される。【０１７８】
本実施例では、光メインブロック３０１と光導波ミラーブロック３０４が正しく所定の角度で取り付けられているか確認するため、光メインブロック３０１の結合素子３１７のうちのひとつとして、光導波ブロック角度調整ミラー３１７−１３が形成されている。光導波ミラーブロック角度調整用ファイバ３２３−１３から出射した光は、光導波ミラーブロック角度調整ミラー３１７−１３によって反射され、光導波ミラーブロック３０４の導波ミラー形成面３４２に垂直な平行光線に変換される。この平行光線は光導波ミラーブロック３０４の導波ミラー形成面３４２に形成された平面ミラー３４４によって反射され、再び光導波ミラーブロック角度調整ミラー３１７−１３で反射、集光され光導波ミラーブロック角度調整用ファイバ３２３−１３に戻る。この光導波ミラーブロック角度調整用ファイバ３２３−１３に戻ってくる戻り光は、光導波ミラーブロック３０４が所定の角度に取り付けられていた場合に最も多くなるため、この戻り光の強度をモニタすることで、光導波ミラーブロック３０４が所定の角度に取り付けられているかどうか確認することができる。【０１７９】
光導波ミラーブロック３０４の角度調整後、入力光ファイバ３２３−１より光を入射し、それぞれの出力光ファイバ３２３−２〜３２３−９からの出力光が最も大きくなるよう光導波ミラーブロック３０４の位置を調整し、固定する。光メインブロック３０１に平面ミラー３１７−１０、位置あわせミラー３１７−１１、３１７−１２、光導波ミラーブロック角度調整用ミラー３１７−１３を設けることで、以上の手順により、光メインブロック３０１、光ファイバ固定ブロック３０２、光線分岐素子ブロック３０３および光導波ミラーブロック３０４が、正しい角度と位置で固定することができるようになる。【０１８０】
なお、本実施例にかかる光合分波器は、光の入出力を上述する説明とは逆方向として、各出力光ファイバからそれぞれの誘電体多層膜の透過スペクトルに対応する波長の信号を入力することにより、入力光ファイバから波長多重光として出射することができ、光合波器としての利用も可能である。【０１８１】
本実施例では、受発光素子として光ファイバ３２３を例示したが、受発光素子としては、その他に、レーザダイオード、フォトダイオード、また、光ファイバ、レーザダイオード、フォトダイオード等と光学レンズ系とが組み合わされた部品、即ち、先球ファイバ、ファイバコリメータ、送信系光サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）、受信系光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）等の光パッケージ部品等が挙げられる。【０１８２】
また、これらを位置決めするための受発光素子固定構造についても、Ｖ溝、Ｕ溝や凹溝をはじめ、これ以外の構造でも構わない。そして、例えば、受発光素子として光ファイバ３２３を用いる場合には、光ファイバ３２３の端面が同一平面上に配置されるように、また、受発光素子としてフォトダイオードを用いる場合には、フォトダイオードの受発光点が同一平面上に配置されるように、Ｖ溝等を用いて位置決めする。【０１８３】
また、結合素子３１７とは、入射光線を反射させると共に平行光にする、または、集光させる素子のことをいう。【０１８４】
また、光線分岐素子として誘電体多層膜フィルタ３３３を例示したが、この光線分岐素子とは、入射光線のうち、特定の波長域の光線を透過させ、それ以外の波長域の光線を反射させる素子である。特定の波長域を固定して利用する場合の光線分岐素子の具体例としては、誘電体多層膜を利用したバンドパスフィルタ、エッジフィルタ、また、波長オーダーの微細格子構造が表面に形成された共振モードフィルタ等が考えられる。また、透過させる波長域は、外部からの制御により、各光線分岐素子について独立に変化させることも可能であり、その場合は電気光学効果または熱光学効果を利用した波長可変フィルタ、ＭＥＭＳ技術を利用したエタロンフィルタ等が考えられる。当然、光線を透過する波長域が、入射光線全ての波長域を含んでいる場合も考えられる。その場合は、光線分岐素子は光学的な透過窓に相当する。逆に、入射光線の全ての波長域を透過させない光線分岐素子は、平面状の反射面と同等の機能を有する。【０１８５】
本実施例では、光ファイバ３２３等の受発光素子から入射された光は空間を伝播し、光メインブロック３０１に形成された結合素子３１７−１〜３１７−９により反射され、再び空間を伝播した後、光導波ミラーブロック３０４上に形成された凹面ミラー３４３等の導波素子により反射される。この反射光は、光導波ミラーブロック３０４上に形成された導波素子と、誘電体多層膜フィルタ３３３等の光線分岐素子との間で反射を繰り返すことにより、分波あるいは合波が行われる。【０１８６】
このように、受発光素子から入射された光はすべて空間中を伝播する構成となっているため、結合素子ブロック３０５と光導波ミラーブロック３０４を形成する材料として、光学透明な材質を利用する必要はなく、光学的に不透明でも、安価で機械的強度や熱特性に優れる材料を利用できる。また、受発光素子から出射される拡散光は、レンズではなく結合素子３１７−１〜３１７−９により集光され、空間を導波するのに適した光ビームに変換される。また、光導波ミラーブロック３０４上に形成された導波素子と、誘電体多層膜フィルタ３３３等の光線分岐素子との間で反射を繰り返すことにより合波・分波が行われた光ビームは、光メインブロック３０１上に形成された結合素子３１７−１〜３１７−９により受発光素子に集光されるため、効率よく受発光素子に結合させて、光合分波器から出力することができる。【０１８７】
更に、光ファイバ固定ブロック３０２等の受発光素子固定ブロックには複数の受発光素子が固定されており、光合分波器の組み立てを行う際には受発光素子固定ブロックの位置を調整し、光メインブロック３０１に固定するだけで、個々の受発光素子を個別に調整することなく、複数の受発光素子の結合素子に対する位置合わせを行うことができるため、両者の位置合わせ作業が容易になる。また、光メインブロック３０１と光導波ミラーブロック３０４が独立したブロックとなっているため、組み立ての際に結合素子ブロック上に形成されている結合素子と光導波ミラーブロック３０４上に搭載されている導波素子の角度や位置を損失の少ない最適な位置に調整することが可能であり、光損失の低減を図れる。【０１８８】
また、本実施例では、結合素子３１７−１〜３１７−９として、受発光素子から結合素子までの距離の約２倍の半径を有する球面からなる凹面ミラーを用いることができる。この場合、光入出力用の受発光素子から出射された光は、凹面ミラーによって、多少の球面収差は発生するものの、平行光線に近い光線に変換されて光線分岐素子に入射する。光線分岐素子によって合波あるいは分波された平行光線に近い光線は、他の凹面ミラーにより集光されて、光出力用の受発光素子から出力される。凹面ミラーの曲率半径は、受発光素子の光入出射点から結合素子までの距離の約２倍が良く、理想的には受発光素子からの光を反射した光ビームのビームウエストが光線分岐素子上に形成されるような半径にすることが望ましい。【０１８９】
また、本実施例では、結合素子３１７−１〜３１７−９として、受発光素子の付近に焦点を有するパラボリック曲面からなる凹面ミラーを用いることができる。この場合、光入出力用の受発光素子から出射された光は、凹面ミラーにより平行光線に変換されて、光線分岐素子に入射する。この平行光線は、光線分岐素子が最も良好に波長選択することができる光線である。光線分岐素子により合波あるいは分波された平行光線は、他の凹面ミラーにより集光されて、光出力用の受発光素子から出力される。また、受発光素子から出射され結合素子により変換された平行光線は、光導波ミラーブロック３０４上に形成された平面ミラー３４４に反射された後、当該結合素子により再び当該受発光素子に集光され出力されるようにしても良い。このような構成とすれば、光導波ミラーブロック３０４が所定の取り付け角度と異なって取り付けられていた場合、光導波ミラーブロック３０４の平面ミラー３４４によって反射された光は、結合素子によって受発光素子の受光点と異なる点に集光される。このため、受発光素子からの出力光を観察することにより、光導波ミラーブロック３０４が所定の取り付け角度に取り付けられているかを確認できるため、高い角度精度で光導波ミラーブロック３０４が光メインブロック３０１に固定できる。【０１９０】
また、本実施例では、結合素子３１７−１〜３１７−９として、受発光素子から結合素子までの距離とほぼ等しい半径を有する球面からなる凹面ミラーを用いることができる。この場合、光入出力用の受発光素子から出射された光は、凹面ミラーにより反射され、再び当該受発光素子の受発光点に集光され、出力される。このような構成とすれば、受発光素子固定ブロックと光メインブロック３０１が所定の取り付け位置と異なって取り付けられていた場合、受発光素子から出射され、光メインブロック３０１の凹面ミラーにより反射された光は、当該受発光素子の受発光点と異なる点に集光される。このため、受発光素子からの出力光の強度を観察することにより、受発光素子固定ブロックが所定の位置に取り付けられているかを確認できるため、高い位置精度で受発光素子固定ブロックが光メインブロック３０１に固定できる。【０１９１】
また、本実施例では、位置決め用ミラーとして、受発光素子の光軸に垂直な面を持つ平面ミラー３１７−１０を用いることができる。この場合、平面ミラー３１７−１０は受発光素子の光軸に垂直になるよう設計されているため、受発光素子から出射された光は平面ミラー３１７−１０によって反射され、受発光素子の方向へ反射される。この反射光を受発光素子で受光した出力は、受発光素子が設計通りの角度に取り付けられていた場合に最高となり、受発光素子が設計の角度よりずれて取り付けられていた場合は平面ミラー３１７−１０と受発行手段は垂直とならず、受発光素子で受光できる反射面からの反射光は、設計どおりに取り付けられていた場合に比べ減少する。このため、受発光素子からの出力光の強度を観察することにより、受発光素子固定ブロックが所定の角度に取り付けられているかを確認できるため、高い位置精度で受発光素子固定ブロックが光メインブロック３０１に固定できる。【０１９２】
また、本実施例では、光導波ミラーブロック３０４の導波素子として、凹面ミラー３４３を用いることができる。この場合、光導波ミラーブロック３０４の反射面を反射することで伝播する光合波器内の光ビームが、ビームを集光しながら伝播させるレンズ列導波路と同様になるため、平面ミラーを用いた場合に比べて光の損失を低減することができる。特に、合分波する波長数が多くなり、光導波ミラーブロック３０４における反射回数が多くなった場合に、平面ミラーを用いた場合に比べて損失を大きく減らすことができる。【０１９３】
また、本実施例のように、複数本の光ファイバ３２３をファイバ固定用溝に固定した受発光素子固定ブロックを予め準備しておけば、受発光素子固定ブロックを光メインブロック３０１に位置あわせして固定するだけで、複数のファイバ一本一本を個別に位置あわせすることなく光メインブロック３０１に固定できるため、組み立て手順の削減が可能となる。また、複数本の光ファイバ３２３を受発光素子固定ブロックに固定する際にも、受発光素子固定ブロックには光ファイバ３２３を固定するためのＶ字断面、Ｕ字断面あるいは四角断面の溝が複数本形成されているため、光ファイバ３２３をこの溝にはめ込むだけで受発光素子固定ブロックと光ファイバ３２３の位置合わせがなされ、組み立て手順の削減が可能となる。【０１９４】
光線分岐素子ブロックとして、ガラス等の透明部材を基板３３５とし、基板３３５の上に光線分岐素子を貼り付けて構成した場合、平面度の高い基板３３５を用いれば、この平面に複数の光線分岐素子を押さえつけて固定することで、複数の光線分岐素子が少ない角度ばらつきで搭載されるため、精度の高い光線分岐素子ブロックを製造することができる。しかし、この場合、基板３３５の表面で反射損失が発生しないよう無反射コートが必要になり、また、高価な光学透明度の高い部材を利用する必要があるため、コスト増の要因となる。また、透明部材の吸収による光の損失の発生が避けられない。【０１９５】
これに対し、光線分岐素子ブロックとして、貫通孔３３２を開けておいた基板３３１を用いれば、高価な光学透明の部材を用いることなく、また、無反射コートも不要となり、コスト削減が図れる。また、基板３３１の光吸収による光の損失も避けることができる。【０１９６】
＜第８の実施例＞
次に、図面に基づいて本発明の第８の実施例について説明する。本実施例は、８波の波長多重光をそれぞれの波長の光線に分波する光分波器に本発明の光合分波器およびその組み立て装置を適用した例である。この実施例は本発明を限定するものではない。なお、全ての図面において共通する部材、部分は同一の符号で示し、重複する説明は省略する。【０１９７】
図２７は、本発明の第８の実施例に係る光素子アレイを一方向（突起部側）から見た斜視図である。図２８は、この光素子アレイを他方向（光素子側）から見た斜視図である。【０１９８】
光素子アレイ４１０は、図２７および図２８に示すように、一方の面（ドーム形成面）４０２に、曲面からなる突起部である半球状（ドーム状）のチャック用ドーム４０３が形成され、他方の面（ミラー形成面）４０４に、第１〜第８の凹面ミラー４０５ａ〜４０５ｈが一列に配列して形成された板状の基板４０１からなる凹面ミラーアレイであり、光線を第１〜第８の凹面ミラー４０５ａ〜４０５ｈにより反射するものである。ただし、チャック用ドーム４０３は、その中心が基板４０１のほぼ中央、すなわち基板４０１の重心位置と一致して成型される。このような位置にチャック用ドーム４０３を成型したことにより、光素子アレイ４１０を後述する組み立て装置で把持したときに、把持した位置と光素子アレイ４１０の重心位置がと一致するので、光素子アレイ４１０を安定して把持することができる。【０１９９】
図２９および図３０は、光素子アレイ４１０を用いた８波の光合分波器の斜視図である。これらの図に示すように、光合分波器４２０は、光メインブロック４２１と、入力用ファイバ４２２と、出力用ファイバ４２３ａ〜４２３ｈと、それぞれ透過波長が異なる第１〜第８の誘電体多層膜フィルタ４２４ａ〜４２４ｈが一列に配列して貼り付けられたフィルタアレイ平板４２５と、光素子アレイ４１０とを有する。【０２００】
すなわち、光メインブロック４２１の板状基板の表面において、３つの基板端部に側壁部４２１ａ，４２１ｂ，４２１ｃがそれぞれ形成されており、側壁部４２１ｂ，４２１ｃには、フィルタアレイ平板４２５を保持するフィルタアレイ保持部４２６ａ，４２６ｂ、および光素子アレイ４１０を保持する反射面保持部４２７ａ，４２７ｂがそれぞれ形成される。ただし、光素子アレイ４１０のミラー形成面４０４は、後述する光メインブロック４２１の結合素子４２９に対向して配置される。【０２０１】
また、光メインブロック４２１の板状基板の表面において、側壁部４２１ａに沿って直線状にＶ溝４２８が形成されており、Ｖ溝４２８を構成する一方の傾斜面４２８ａにおいてＶ溝４２８の直線軸方向に沿って第１〜第９の結合素子４２９ａ〜４２９ｉが配列して形成される。入力用ファイバ４２２、および出力用ファイバ４２３ａ〜４２３ｈは、光メインブロック４２１の板状基板の表面に所定の間隔にて形成されたＶ溝にそれぞれ設置しており、それらのポートが第１〜第９の結合素子４２９ａ〜４２９ｉにそれぞれ対向して配置される。フィルタアレイ保持部４２６ａ，４２６ｂは、フィルタアレイ平板４２５を所定の角度に保持するように作られる。反射面保持部４２７ａ，４２７ｂは、光素子アレイ４１０を所定の角度に保持するように作られる。また、これら保持部４２７ａ，４２７ｂに光素子アレイ４１０の側面が押付けられたとき、ミラー形成面４０４と垂直な軸回りの角度が、所定の角度となるように調整される。【０２０２】
このような光合分波器４２０の動作原理を、図３１を用いて説明する。この動作原理を分かり易くするため、この図中に光線を描きこんである。以下、この光合分波器４２０による分波動作を説明する。この図に示すように、入力用ファイバ４２２から入力された拡散光は、光メインブロック４２１の第１の結合素子４２９ａによってほぼ平行な光線となって光素子アレイ４１０の方向に反射され、光素子アレイ４１０の第１の凹面ミラー４０５ａにて反射されて、第１の誘電体多層膜フィルタ４２４ａに入射する。第１の誘電体多層膜フィルタ４２４ａを透過した特定波長域の光線は、第２の結合素子４２９ｂにより集光され第１の出力用ファイバ４２３ａから出力される。第１の誘電体多層膜フィルタ４２４ａにより反射された光線は、光素子アレイ４１０の第２の凹面ミラー４０５ｂにより再び反射され、第２の誘電体多層膜フィルタ４２４ｂに入射される。【０２０３】
第２の誘電体多層膜フィルタ４２４ｂを透過した光線は、第３の結合素子４２９ｃにより集光され第２の出力用ファイバ４２３ｂから出力される。第２の誘電体多層膜フィルタ４２４ｂにより反射された特定波長域の光線は、光素子アレイ４１０の第３の凹面ミラー４０５ｃにより再び反射され、第３の誘電体多層膜フィルタ４２４ｃに入射される。以下、同様の動作を繰り返すことで波長多重光の分波が行われる。入出力を逆転して用いれば、波長多重光の合波が行われ、合波器として機能する。【０２０４】
図３２は、本実施例に係る光合分波器の組み立て装置の概略図である。この組み立て装置４５０は、光素子アレイ４１０のチャック用ドーム４０３を把持可能な把持機構（把持手段）４４１と、把持機構４４１を垂直方向および水平方向へ移動自在な位置調整機構（位置調整手段）４４２と、位置調整機構４４２の移動に伴って反力を発生させる反力発生手段である伸縮部材４４３と、把持機構４４１を保持部材４５９を介して支持するアーム４５２とを有する。アーム４５２は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の３方向に移動可能なＸＹＺステージ４５８に設置される。【０２０５】
位置調整機構４４２は、Ｚ方向（垂直方向）とＹ方向（水平方向）にそれぞれスライド（移動）する二つのスライドレール４５３，４５４からなる。把持機構４４１は、先端にパイプを有する真空チャック４５１であり、そのパイプの内径が光素子アレイ４１０のチャック用ドーム４０３の直径より小さく形成される。前記パイプをこのような形状にしたことにより、真空チャック４５１のパイプを光素子アレイ４１０のチャック用ドーム４０３に密着させることができ、光素子アレイ４１０の把持（吸着）が容易になる。【０２０６】
伸縮部材４４３は、真空チャック４５１と保持部材４５９の間に取り付けられ、Ｚ方向の下向きに押圧力を発生させる板ばね４５５と、保持部材４５９とアーム４５２の先端との間に取り付けられ、Ｙ方向におけるアーム４５２から離れる向きに押圧力を発生するコイルバネ４５６とを有する。真空チャック４５１の上端には真空ポンプ（図示せず）へ連結するゴムホース４５７が接続されており、真空チャック４５１の下端に上述した光素子アレイ４１０のチャック用ドーム４０３が吸着（把持）される。また、アーム４５２は上方に延在しその上方先端が横方向にさらに延在する形状であり、真空チャック４５１の先端が下方に向けてアーム４５２の先端に取り付けられるため、真空チャック４５１に吸着した光素子アレイ４１０をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に任意に動かすことができる。【０２０７】
この組み立て装置４５０を用いて、光メインブロック４２１に光素子アレイ４１０を位置合わせして、取り付ける（組み付ける）手順を図３３、図３４、および図３５を用いて説明する。
最初に、光メインブロック４２１の反射面保持部４２７が上方に向くように固定し、ミラー形成面４０４が下方に向くように光素子アレイ４１０を反射面保持部４２７に搭載させる。【０２０８】
組み立て装置４５０のＸＹＺステージ４５８のＸ，Ｙ方向を移動させ、光メインブロック４２１に搭載された光素子アレイ４１０のチャック用ドーム４０３の上部に真空チャック４５１が配置されるように調整する。その後、ステージ４５８のＺ方向を調整し、真空チャック４５１を下降させて、図３３に示すように、真空チャック４５１の先端をチャック用ドーム４０３に接触させる。【０２０９】
真空チャック４５１はアーム４５２の下降に伴い、チャック用ドーム４０３と接触した後、板ばね４５５の押圧力によってチャック用ドーム４０３に押し付けられる。真空チャック４５１がチャック用ドーム４０３に押し付けられた状態で、真空チャック４５１につながった真空ポンプを動作させれば、真空チャック４５１により吸引する部分がドーム状に形成されており、また真空チャック４５１もパイプ状の形状であるため、光メインブロック４２１の反射面保持部４２７が正確に真上を向いていなくても、真空チャック４５１の角度調整を行うことなく、光メインブロック４２１の反射面保持部４２７と光素子アレイ４１０のミラー形成面４０４の平行が保たれたまま光素子アレイ４１０が真空チャック４５１に固定される。【０２１０】
真空チャック４５１に固定された光素子アレイ４１０をＸＹＺステージ４５８のＺ方向にわずかに動かすことで、図３４に示すように、光メインブロック４２１と光素子アレイ４１０にわずかな間隙を生じさせて、両者に摩擦力が働かないようにする。【０２１１】
この状態にて、ＸＹＺステージ４５８のＹ方向に動かすことで、真空チャック４５１がＹ軸方向に動き、図３５に示すように、光素子アレイ４１０を光メインブロック４２１の突き当て面４３１に突き当てることができる。真空チャック４５１はパイプ状であるため、光メインブロック４２１の突き当て面４３１に押し当てられた光素子アレイ４１０は、側面４０６が突き当て面４３１に沿う角度になるように、真空チャック４５１を軸として回転し、Ｚ軸回りの角度が所定の角度に調整される。【０２１２】
このように、光素子アレイ４１０にチャック用ドーム４０３を形成し、パイプ状の真空チャック４５１をもつ組み立て装置４５０を用いることで、組み立て装置４５０にθx、θy、およびθzの回転機構をもたせることなく、光素子アレイ４１０の全ての角度調整が行える。【０２１３】
以上のような作業で角度調整がなされた光素子アレイ４１０は、ＸＹＺステージ４５８のＸ，Ｙ方向を動かすことで最適な光結合が得られるようにＸ位置とＹ位置が調整される。その後、ＸＹＺステージ４５８のＺ方向を下方へ動かし、光素子アレイ４１０と反射面保持部４２７を接触させる。光素子アレイ４１０と反射面保持部４２７を接触させた後、最適な光結合が得られているかを再度確認後、必要に応じてＸ，Ｙ方向の微調整を行い、光素子アレイ４１０と光メインブロック４２１を接着などの手法により固定することで合分波器が完成する。【０２１４】
このような組み立て装置４５０と組み立て手法により、組み立て装置４５０に３軸回転ステージなどの複雑な回転機構が不要となり、組み立て装置自体が簡易な構造になるので、その製造コストを低減することができる。全ての回転軸を所定の角度になるように調整する必要なしに組み立てられるため、組み立て手順が簡単になり、組み立て時間および組み立て作業を低減することができる。【０２１５】
光素子アレイ４１０の光素子は、上述したような光線を反射する凹面ミラー４０５に限定されるものではなく、例えば、平面ミラー、誘電体多層膜フィルタ、回折格子、レンズなどでも良く、光素子アレイ４１０と同様な作用効果を奏する。【０２１６】
また、上記では、ミラー形成面４０４に対向する面４０２にチャック用ドーム４０３を形成した光素子アレイ４１０を用いて説明したが、チャック用ドームは、光素子と重ならないように形成すれば良く、光素子アレイ４１０と同様な作用効果を奏する。【０２１７】
＜第９の実施例＞
図３６は、本発明の第９の実施例に係る光合分波器を説明する図であり、光合分波器の導波素子ブロックが傾斜したときの状態を示している。【０２１８】
本実施例に係る光合分波器は、凹面ミラーからなる導波素子５０２〜５０５が形成された導波素子ブロック５０１と、光線分岐素子５０７〜５１０が形成された光線分岐素子ブロック５０６とを有している。光線分岐素子ブロック５０６は、結合素子ブロックに形成されたブロック保持構造５１１，５１２により保持され、導波素子ブロック５０１に対向配置されている。結合素子ブロックと導波素子ブロック５０１とは分離している。このため、図４４に示した従来の光合分波器とは異なり、ブロック保持構造５１１，５１２は導波素子ブロック５０１から分離した構成となっている。【０２１９】
ブロック保持構造５１１，５１２を導波素子ブロック５０１から分離した構成とすることにより、導波素子ブロック５０１の角度がずれても、光線分岐素子ブロック５０６の角度は変わらず、光線分岐素子５０７〜５１０に角度ずれは影響しない。よって、伝播光線が光線分岐素子５０７〜５１０に入反射しても、伝播光軸の角度ずれは増幅されず、導波素子５０２〜５０５への伝播光線の入射位置に極端に大きなずれは生じない。【０２２０】
一方、導波素子５０２〜５０５は集光パワーをもっているため、伝播光線が導波素子５０２〜５０５に入反射するたびに角度ずれを補正することができる。したがって、図４４に示した従来の光合分波器のように、保持構造が導波素子ブロックに一体形成されている場合よりも、伝播光線の角度ずれを抑制することができる。【０２２１】
例えば、導波素子５０２〜５０５のミラー曲率半径が５ｍｍ程度、導波素子５０２〜５０５と光線分岐素子５０７〜５１０との距離も５ｍｍ程度、導波素子５０２〜５０５への伝播光線の入反射角の設計値が１１．３１゜の場合を考える。導波素子ブロック５０１が５゜傾斜した場合、導波素子５０２〜５０５への伝播光線の入反射角が、従来は２゜〜１７゜程度であるのに対して、本実施例では１０゜〜１４゜程度であり、入反射角の設計値からの誤差が小さい。したがって、本実施例によれば、導波素子ブロック５０１の角度ずれが光軸ずれ、すなわち過剰損失増大に及ぼす影響を抑制することができる。【０２２２】
本発明は、上述したように光合分波器に適用した場合を説明したが、入射光線のうち特定の光量の光線を透過させ、残りの光量の光線を反射させる機能を有する光線分岐素子を利用したデバイス、すなわち、光カプラまたは光分配器等に本発明を適用した場合にも、光合分波器における効果とほぼ同様の効果を提供することができる。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【国際調査報告】
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