(57)【要約】【課題】  部品点数を減少し、製造コストの増加や集光トレランスの悪化を抑制した光学素子を提供すること。【解決手段】  ２つの入力光（Ａ，Ｂ）を複屈折材料１０に入力し、各入力光に対応する常光（ａ１，ｂ１）及び異常光（ａ２，ｂ２）からなる４つの出力光を出力し、該出力光を、ビーム径を小さくすると共に、ビーム間隔を狭めた状態で受光素子４０に入射させる光学素子において、該複屈折材料１０の出力端に、前記４つの出力光（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）が略一点（一点鎖線Ｄ）で交差するよう光路変換する光路変換手段２０を配置し、前記交差した点と該受光素子４０との間に、各出力光のビーム径を絞る集光手段３０を設けることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの入力光を複屈折材料に入力し、各入力光に対応する常光及び異常光からなる４つの出力光を出力し、該出力光を、ビーム径を小さくすると共に、ビーム間隔を狭めた状態で受光素子に入射させる光学素子において、
該複屈折材料の出力端に、前記４つの出力光が略一点で交差するよう光路変換する光路変換手段を配置し、前記交差した点と該受光素子との間に、各出力光のビーム径を絞る集光手段を設けることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子において、該光路変換手段は、入射面が該複屈折材料の出射面と平行な面を有し、入射面もしくは出射面の少なくとも一方が多面体で構成された一つの光学部品で構成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学素子において、該集光手段は、球レンズで構成されることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項３に記載の光学素子において、該球レンズは半球状の球レンズであり、該球レンズの曲面部分から入射した光波が平面で反射し、他の曲面部分から出射するよう構成されていることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関し、特に、２つの入力光を複屈折材料に入射し、常光及び異常光からなる４つの出力光を受光素子に入射させるよう構成された光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏波直交多重多値変調方式（Dual Polarization
Differential Quadrature Phase Shift Keying，DP-QPSK）などのように、１００Gbit/sを超える高速通信手段が提案されている。これらの光通信に使用される光受信器では、偏波分離した複数の出力光を、フォトダイオードなどの受光素子に入射させ、光信号を電気信号に変換（Ｏ／Ｅ変換）することが行われている。
【０００３】
非特許文献１に示すように、従来のＯ／Ｅ変換部における光学結合系は、図１の平面光回路（Planar
Lightwave Circuit，PLC）１から出力された光波（点線）を２つのレンズアレイ２，４と９０°に折り返すミラー（プリズム）３で、受光素子５に導入するよう構成されている。
【０００４】
図１のような光学結合系では、部品点数が多く、光学部品の調整が煩雑化するため、製造コストの増加する原因となっていた。また、レンズアレイのピッチや交差の影響により、受光素子に集光するための集光トレランスも厳しい構成となっていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T.Ohyama et al.,"All-in-one100-Gbit/s DP-QPSK Coherent Receiver using Novel PLC-based IntegrationStructure with Low-loss and Wide-tolerance Multi-channel OpticalCoupling",15th OptoElectronics and CommunicationsConference(OECC2010)Technical Digest, July 2010, Sapporo Convention Center, Japan
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、部品点数を減少し、製造コストの増加や集光トレランスの悪化を抑制した光学素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、２つの入力光を複屈折材料に入力し、各入力光に対応する常光及び異常光からなる４つの出力光を出力し、該出力光を、ビーム径を小さくすると共に、ビーム間隔を狭めた状態で受光素子に入射させる光学素子において、該複屈折材料の出力端に、前記４つの出力光が略一点で交差するよう光路変換する光路変換手段を配置し、前記交差した点と該受光素子との間に、各出力光のビーム径を絞る集光手段を設けることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学素子において、該光路変換手段は、入射面もしくは出射面の少なくとも一方が多面体で構成された一つの光学部品で構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光学素子において、該集光手段は、球レンズで構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の光学素子において、該球レンズは半球状の球レンズであり、該球レンズの曲面部分から入射した光波が平面で反射し、他の曲面部分から出射するよう構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明により、２つの入力光を複屈折材料に入力し、各入力光に対応する常光及び異常光からなる４つの出力光を出力し、該出力光を、ビーム径を小さくすると共に、ビーム間隔を狭めた状態で受光素子に入射させる光学素子において、該複屈折材料の出力端に、前記４つの出力光が略一点で交差するよう光路変換する光路変換手段を配置し、前記交差した点と該受光素子との間に、各出力光のビーム径を絞る集光手段を設けるため、光学部品は、光路変換手段と集光手段の２つのみとなるため、部品点数を削減でき、光学部品の調整も簡素化できるため、製造コストの増加を抑制することが可能となる。また、受光素子に入射する４つの出力光を1つの集光手段で集光するため、従来のレンズアレイと異なり、集光トレランスを高めることも可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明により、光路変換手段は、入射面もしくは出射面の少なくとも一方が多面体で構成された一つの光学部品で構成されているため、部品点数が少なく、製造コストの増加を抑制することが可能となる。しかも、多面体の面の角度を調整することで、受光素子に入射する４つの出力光のビーム間隔を調整することが可能となり、ビーム間隔のピッチ調整を容易に行うことが可能となる。
【００１３】
請求項３に係る発明により、集光手段は、球レンズで構成されるため、４つの出力光を１つの光学部品で集光することが可能となり、製造コストの増加を抑制し、光学素子全体の小型化にも寄与する。
【００１４】
請求項４に係る発明により、該球レンズは半球状の球レンズであり、該球レンズの曲面部分から入射した光波が平面で反射し、他の曲面部分から出射するよう構成されているため、集光するだけでなく、光路を９０°に折り曲げる構成も一つの光学部品で構成できるため、光学素子の製造コストの増加を抑制し、素子全体の小型化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】非特許文献１に開示された、従来の光学素子の概略を説明する図である。
【図２】本発明の光学素子の概略を説明する図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す。
【図３】本発明の光学素子の他の実施例を説明する平面図である。
【図４】図２又は３の光学素子に使用される光路変換手段の概略を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の光学素子について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明は、図２に示すように、２つの入力光（Ａ，Ｂ）を複屈折材料１０に入力し、各入力光に対応する常光（ａ１，ｂ１）及び異常光（ａ２，ｂ２）からなる４つの出力光を出力し、該出力光を、ビーム径を小さくすると共に、ビーム間隔を狭めた状態で受光素子４０に入射させる光学素子において、該複屈折材料１０の出力端に、前記４つの出力光（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）が略一点（一点鎖線Ｄ）で交差するよう光路変換する光路変換手段２０を配置し、前記交差した点と該受光素子４０との間に、各出力光のビーム径を絞る集光手段３０を設けることを特徴とする。
【００１７】
本発明における「略一点で交差する」とは、本発明の技術的範囲が「一点で交差する」ことに限定されるのではなく、本発明の効果を奏する範囲において当該一点から若干ずれても良いことを意味している。
【００１８】
複屈折材料としては、イットリウム・バナデート（ＹＶＯ４）を使用できる。２つの複屈折率材料の中間に４５°半波長板を介在させ、常光及び異常光の分離状態や伝搬方向を調整することが可能である。複屈折材料では結晶中を通過する光線の偏光方向によって屈折率が異なるため、結晶を通過する光線の光学距離（屈折率×材料中の伝搬距離）が偏光方向毎に異なる。このため、図２に示すように、複屈折材料の結晶１０を前半部と後半部の２つに分け、それぞれの光線の偏光方向を前半部と後半部を９０°回転することで結晶を通過する光線全ての光学距離を同じにしている。また、光線の偏光方向を結晶前半部と後半部で９０°回転させるために、結晶間に半波長板１１を挿入する。
【００１９】
図２においては、上述の理由から２つの複屈折率材料１０の中間に４５°半波長板１１を介在させる構成としているが、本発明はこれに限定されることはなく、図３に示すように、一つ目の複屈折率材料１０の直後にガラス板等の光路長調整板１２を配置し、二つ目の複屈折率材料を省略することも可能である。
【００２０】
複屈折率材料１０で４つの出力光（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）に分離された後、光路変換手段で、各出力光の光路を調整し、４つの出力光が一点鎖線Ｄで示す位置で交差するよう設定される。光路変換手段２０としては、図４に示すように、入射面２１が複屈折材料の出射面と平行な面を有し、出射面が多面体２２〜２５で構成された一つの光学部品で構成されている。
【００２１】
光路変換手段の入射面２１を複屈折材料の出射面と平行にすることで、複屈折率材料と光路変換手段とを精度よく一体化することができるため、個々の光学部品の位置や角度を調整する必要がなく且つ単純な構成とすることで信頼性の向上を図ることができる。なお、光路変換手段は、出射面を多面体とするだけでなく入射面を多面体として構成することも可能である。
【００２２】
光路変換手段を構成する多面体２２〜２５の各面の角度θ１〜θ４を調整することとで、受光素子４０に入射するビーム間隔（ピッチ）を変更することが可能である。なお、本実施例では４つの出力光が一点鎖線Ｄで示す位置で交差するようにしているが、該出力光の交差点の位置はこの後に入射される受光素子におけるビーム径やビーム位置が光学特性に影響しない範囲であれば許容される。つまり４つの出力光は略一点で交差すれば良い。また、多面体は４つの出力光を略一点で交差する機能を有していれば光路変換手段の入射面もしくは出射面の少なくとも一方に形成されていればよい。
【００２３】
集光手段は、球レンズで構成することが可能である。一点鎖線Ｄで示される位置に球レンズの曲面が位置するよう配置することで、球レンズを利用して出力光のビーム径を小さく集光させることが可能となる。しかも、一つのレンズで集光するため、集光トレランスを向上させることが可能となる。
【００２４】
本発明の光学素子では、さらに、集光手段３０として、図２に示すように、集光手段である球レンズに、半球状の球レンズを用いている。この構成により、図２（ｂ）のように、球レンズの曲面部分から入射した光波が平面で反射し、他の曲面部分から出射するよう構成することができ、光路を９０°に折り曲げることも可能となる。通常、受光素子の受光面は受光素子周辺の電子配線を考慮して複屈折率材料を配置した平面の垂線方向に向いた状態で配置されるが、光路を９０°に折り曲げることで容易に光を受光面に入射することができ、光学部品の配置・調整を容易にすることが可能となる。
【００２５】
図２に示すような光学素子において、例えば、複屈折材料から出射する出力光のビーム径が０．８ｍｍ、ビーム間隔が１．０ｍｍである場合には、光路変換手段２０の出射位置Ｃから交差点Ｄまでの距離を８ｍｍとなるような光路変換手段を利用し、かつ、集光手段３０として半球状の球レンズの直径φ４ｍｍを用いることにより、ビーム径１０μｍ、ビーム間隔を２５０μｍに調整することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、部品点数を減少し、製造コストの増加や集光トレランスの悪化を抑制した光学素子を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  複屈折材料
１１  ４５°半波長板
１２  光路長調整板
２０  光路変換手段
３０  集光手段
４０  受光素子
【図１】
2012203334.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012203334.tif 000006