(57)【要約】【課題】出力を低下させることなく複数波長を合波できるとともに、結合比の制御が容易であり、損失が少ない合波デバイスを提供する。【解決手段】３本の光ファイバ１〜３と、フォトニック結晶ファイバ４と、光ファイバ５とを備えている。光ファイバ１〜３のコアがそれぞれフォトニック結晶ファイバ４の入射側のコア４ａに融着され光結合されている（図示せず）。また、フォトニック結晶ファイバ４の出射側のコア４ａには、通常の光ファイバ５のコア（フォトニック結晶ファイバ４のコアの径と同じ径を有する）が融着され光結合されている（図示せず）。【選択図】図１
2007171471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアを有する複数の光ファイバと、コアを有するフォトニック結晶ファイバとを備え、
前記光ファイバのコアがそれぞれ前記フォトニック結晶ファイバの光の入射側コアに融着され光結合していることを特徴とする合波デバイス。
【請求項２】
前記光ファイバのコアと、前記フォトニック結晶ファイバのコアとが屈折率の整合したものであることを特徴とする請求項１に記載の合波デバイス。
【請求項３】
前記フォトニック結晶ファイバのコアが、光の入射側から出射側にかけて縮径している部分を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の合波デバイス。
【請求項４】
前記フォトニック結晶ファイバのコアが、光の入射側から出射側にかけて拡径している部分を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の合波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる導波路を異なる波長で伝播する光同士を、１つの導波路に低損失合波する合波デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル映像はデジタル情報化された光の三原色の色度を再現するため、波長の安定した三原色光を合成する必要がある。従来は、ダイクロイックミラーや、プリズムなどを用いて空間結合させることが多かった。しかし、ダイクロイックミラーや、プリズムなどを用いて空間結合させた場合、得られるビームの質や、周辺機器との光の結合など空間的な取り扱いに問題があった。この問題の解決方法としては、光ファイバ中を伝播する三原色光を一本の光ファイバに合波し、得られるビームをシングルモードとして、集光しやすくし、得られるビームの質を向上させたり、周辺機器との光の結合を改善したりすることが考えられる。その場合、複数波長の合波については、下記非特許文献１に記載されているような波長分離合波カプラや、下記非特許文献２に記載されているような大口径のミキシングロッドを用いることが考えられる。
【０００３】
【非特許文献１】岡本勝就著  「光導波路の基礎」ｐ．２９９〜ｐ．３１５  （株）コロナ社  １９９２年
【非特許文献２】宮地杭一監修  「プラスチック光ファイバの応用技術」ｐ．２２１〜ｐ．２２３  （株）電気書院  昭和６３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、非特許文献１のものは、２波長の分離・合波については可能なのだが、三原色光のような近接する３波の分離・合波ができない。また、単純な二分岐カプラでは、合波した際、分岐数に応じて出力が低下してしまう。また、非特許文献２に記載のミキシングロッドは、一本の光ファイバに合波した場合、結合比の制御が困難であり、損失が大きくなるなどの実用上の問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、出力を低下させることなく複数波長を合波できるとともに、結合比の制御が容易であり、損失が少ない合波デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明の合波デバイスは、コアを有する複数の光ファイバと、コアを有するフォトニック結晶ファイバとを備え、前記光ファイバのコアがそれぞれ前記フォトニック結晶ファイバの光の入射側コアに融着され光結合しているものである。これにより、出力を低下させることなく複数波長を合波できるとともに、結合比の制御が容易であり、損失が少ない合波デバイスを提供することができる。例えば、異なる導波路によって伝播された光の三原色などの異なる波長の光を低損失で一本の光ファイバに合波し、集光能力に優れるシングルモード光として伝播させることができる。また、フォトニック結晶ファイバは曲げられても損失がほとんどないので、曲げざるを得ない個所でも用いることが可能な合波デバイスを提供できる。
【０００７】
本発明の合波デバイスは、前記光ファイバのコアと、前記フォトニック結晶ファイバのコアとが屈折率の整合したものであることが好ましい。これによれば、より低損失の合波デバイスを提供することができる。
【０００８】
本発明の合波デバイスは、前記フォトニック結晶ファイバのコアが、光の入射側から出射側にかけて縮径している部分を有していることが好ましい。或いは、前記フォトニック結晶ファイバのコアが、光の入射側から出射側にかけて拡径している部分を有していることが好ましい。合波した光はフォトニック結晶ファイバのコアを伝播するので、フォトニック結晶ファイバのコアから出射されるビームの径は、フォトニック結晶ファイバの光の出射側コア径と同一になる。これは、フォトニック結晶ファイバのコアが、光の入射側から出射側にかけて縮径又は拡径している部分を有していても同様である。したがって、フォトニック結晶ファイバの光の出射側コア径により、合波した光の出射ビーム径を制御できる。これにより、光の入射側から出射側にかけて縮径している部分を有するフォトニック結晶ファイバの場合、例えば、合波した光を従来の光ファイバを用いて各機器に送信できる光とすることができる。また、光の入射側から出射側にかけて拡径している部分を有するフォトニック結晶ファイバの場合、例えば、光を空間に放射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る合波デバイスを説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る合波デバイスの外観図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る合波デバイスに用いられている光ファイバの断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る合波デバイスに用いられているフォトニック結晶ファイバ４の断面図である。
【００１０】
本実施形態の合波デバイス１０は、３本の光ファイバ１〜３と、フォトニック結晶ファイバ４とを備えている。
【００１１】
光ファイバ１は、石英などからなるシングルモードファイバ又はマルチモードファイバであり、図２に示すように、屈折率がそれぞれ異なるコア１ａとクラッド１ｂとを有するものである。光ファイバ２、３も同構成である。
【００１２】
フォトニック結晶ファイバ４は、図３に示すように、中心部に形成されているコア４ａと、その周りのクラッド４ｂとを有するものであり、クラッド４ｂにコア４ａを取り囲むような孔４ｃが多数形成されている光ファイバである。また、フォトニック結晶ファイバ４は、コア４ａとともに、入射側から出射側の途中まで縮径している。フォトニック結晶ファイバ４は、図３に示すものに限られず、空気孔の数や大きさ、並べ方などを設計することによって、入射してきた光を任意波長のシングルモード光とできるファイバである。
【００１３】
図示しないが、光ファイバ１〜３のコアがそれぞれフォトニック結晶ファイバ４の入射側のコア４ａに融着され光結合されている。また、フォトニック結晶ファイバ４の出射側のコア４ａには、通常の光ファイバ５のコア（フォトニック結晶ファイバ４のコアの径と同じ径を有する）が融着され光結合されている（図示せず）。また、光ファイバ１〜３、５のコアとフォトニック結晶ファイバ４のコア４ａとは、屈折率が整合している。
【００１４】
次に、合波デバイス１０の作用について説明する。まず、異なる導波路である光ファイバ１〜３によって伝播された光の三原色などのそれぞれ異なる波長の光をフォトニック結晶ファイバ４で合波して、シングルモード光とする。次に、このシングルモード光は、フォトニック結晶ファイバ４のコア４ａを伝播する。そして、フォトニック結晶ファイバ４のコア４ａから出射されるシングルモード光の径は、フォトニック結晶ファイバ４のコア４ａの出射側の径と同一となり、合波された光ファイバ５のコアに伝播される。
【００１５】
上記構成によれば、出力を低下させることなく３つの異なる波長の光を合波できるとともに、結合比の制御が容易であり、損失が少ない合波デバイス１０を提供することができる。
【００１６】
また、異なる光ファイバ１〜３によって伝播された光の三原色などの異なる波長の光を低損失でフォトニック結晶ファイバ４にて合波し、集光能力に優れるシングルモード光として伝播させることができる。
【００１７】
さらに、合波した光はフォトニック結晶ファイバ４のコア４ａを伝播するので、フォトニック結晶ファイバ４のコア４ａから出射されるビームの径は、フォトニック結晶ファイバ４のコア４ａの出射側の径と同一になる。したがって、フォトニック結晶ファイバ４のコア４ａの径により、合波した光の出射ビーム径を制御できる。つまり、フォトニック結晶ファイバ４のコア４ａにおける出射側の径を従来の光ファイバ５と同じコア径にできるので、合波デバイス１０に合わせた新しい部材を必要としない。
【００１８】
また、フォトニック結晶ファイバ４は曲げられた際でも損失がほとんどないので、曲げざるを得ない個所でも合波デバイス１０を用いることができる。
【００１９】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る合波デバイスについて説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る合波デバイスの外観図である。なお、第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略することがある。
【００２０】
本実施形態の合波デバイス２０は、第１実施形態と同様の３本の光ファイバ１１〜１３と、先端部１４ａを有するフォトニック結晶ファイバ１４とを備えている。
【００２１】
フォトニック結晶ファイバ１４は、第１実施形態のフォトニック結晶ファイバ４と同様の断面を有するものであるが、コアとともに、入射側から出射側の途中まで拡径している部分を有している点が異なっている。
【００２２】
図示しないが、光ファイバ１１〜１３のコアがそれぞれフォトニック結晶ファイバ１４の入射側のコアに融着され光結合されている。また、光ファイバ１１〜１３のコアとフォトニック結晶ファイバ１４のコアとは、屈折率が整合している。
【００２３】
上記構成によれば、出力を低下させることなく３つの異なる波長の光を合波できるとともに、結合比の制御が容易であり、損失が少ない合波デバイス２０を提供することができる。
【００２４】
また、異なる光ファイバ１１〜１３によって伝播された光の三原色などの異なる波長の光を低損失でフォトニック結晶ファイバ１４にて合波し、集光能力に優れるシングルモード光として伝播させることができる。
【００２５】
さらに、合波した光はフォトニック結晶ファイバ１４のコアを伝播するので、フォトニック結晶ファイバ１４のコアから出射されるビームの径は、フォトニック結晶ファイバ１４のコアの出射側の径と同一になる。したがって、フォトニック結晶ファイバ１４のコアの径により、合波した光の出射ビーム径を制御できる。つまり、フォトニック結晶ファイバ１４は、入射側から出射側の途中まで拡径しているので、光ファイバ１１〜１３によって伝播された光の三原色などの異なる波長の光を１つに合波し、この合波された光を同じビーム形状のまま拡大することができる。これにより、合波した光を先端部１４ａの先端から空間に放射できるので、例えば、大画面リアプロジェクターなどの映像機器に使用することができる。
【００２６】
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では３つの波長を合波する場合を説明したが、これに限られず、２つの波長の合波や、４つ以上の波長の合波にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る合波デバイスの外観図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る合波デバイスに用いられている光ファイバの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る合波デバイスに用いられているフォトニック結晶ファイバの断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る合波デバイスの外観図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、２、３、５、１１、１２、１３      光ファイバ
４、１４      フォトニック結晶ファイバ
４ａ      コア
４ｂ      クラッド
４ｃ      孔
１０、２０    合波デバイス
１４ａ    先端部
【図１】
2007171471.tif 000003
【図２】
2007171471.tif 000004
【図３】
2007171471.tif 000005
【図４】
2007171471.tif 000006