(57)【要約】【課題】局部発振光に含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に所望の位相差を生じさせることが可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】光ハイブリッド１１は、全反射プリズム１４と、積層プリズム１７とを備える。全反射プリズム１４は、局部発振光が入射され、当該局部発振光を内側にて全反射する。積層プリズム１７は、全反射プリズム１４と接続され、全反射プリズム１４内側にて全反射された局部発振光が入射される。そして、光ハイブリッド１１は、全反射プリズム１４内側にて全反射され、かつ、積層プリズム１７の側面１７ｂにて全反射された局部発振光に含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に所望の位相差を生じさせる。【選択図】図１
2013242363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調された信号光及び局部発振光に基づいて、前記信号光に含まれる互いに直交する第１及び第２成分の光を生成する光ハイブリッドであって、
前記信号光及び前記局部発振光の一方が第１入射光として入射され、当該第１入射光を内側にて全反射する全反射プリズムと、
前記全反射プリズムと接続され、前記全反射プリズム内側にて全反射された前記第１入射光が入射される積層プリズムとを備え、
前記全反射プリズム内側にて全反射され、かつ、前記積層プリズムの全反射面にて全反射された前記第１入射光に含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に所望の位相差を生じさせる、光ハイブリッド。
【請求項２】
請求項１に記載の光ハイブリッドであって、
前記積層プリズムには、前記信号光及び前記局部発振光の他方が第２入射光として入射され、
前記積層プリズムは、
前記全反射プリズム内側にて全反射され、かつ、前記積層プリズムの前記全反射面にて全反射された前記第１入射光と、前記第２入射光とを干渉させることにより干渉光を生成する無偏光ハーフミラーと、
前記干渉光に含まれるｐ偏光及びｓ偏光を分離する偏光ビームスプリッタと
を備え、
前記全反射プリズムに入射される前記第１入射光と、前記積層プリズムに入射される前記第２入射光は、４５度直線偏光であり、
前記所望の位相差が（２７０＋１８０×Ｎ（Ｎは整数））度となるように、前記第１入射光の前記全反射プリズム及び前記全反射面における全反射の入射角と、前記全反射プリズム及び前記積層プリズムの屈折率とが設定されている、光ハイブリッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光ハイブリッドであって、
前記第１入射光の前記全反射プリズムにおける全反射の入射角が、当該全反射の際に生じる前記第１入射光に含まれるｐ偏光及びｓ偏光の間の位相差の極値に対応している、光ハイブリッド。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ハイブリッドであって、
前記第１入射光の前記全反射面における全反射の入射角が、当該全反射の際に生じる前記第１入射光に含まれるｐ偏光及びｓ偏光の間の位相差の極値に対応している、光ハイブリッド。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光ハイブリッドであって、
前記全反射プリズム及び前記積層プリズムはフレネルロムを構成している、光ハイブリッド。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光ハイブリッドと、
前記信号光を前記光ハイブリッドに入射する第１光入射部と、
前記局部発振光を前記信号光と平行に前記光ハイブリッドに入射する第２光入射部と
を備える、光受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光伝送方式などの光ファイバ通信に用いられる光ハイブリッド、及び、これを用いた光受信モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ファイバ通信では光の強度により信号伝送を行ってきたが、高受信感度化と多値化に有利なコヒーレント光通信方式が着目されている。コヒーレント光通信方式では、光の位相成分ごとに信号光を伝送し、ヘテロダイン検波あるいはホモダイン検波により受信を行う。いずれの受信検波においても、受信側にて信号光と局部発振光とを所定の位相差で干渉（混合）させ、信号光の位相に応じた同相成分及び直交成分の光を生成する光ハイブリッドが用いられる。なお、このような光ハイブリッドについては、例えば、非特許文献１及び特許文献１に開示されている。
【０００３】
一方、光ハイブリッドなどの光学装置の分野においては、複屈折結晶中を伝播する常光線（ｐ偏光）及び異常光線（ｓ偏光）の伝播速度の差を利用し、光線間の伝播距離に１／４波長の遅れを発生させることにより、光線間に９０度の位相差を生じさせる１／４波長板がよく用いられている。しかしながら、この１／４波長板が発生させる位相差（リターデション）には、波長依存性が存在するという問題があった。
【０００４】
このような波長板の波長依存性を抑制する方法として、例えば特許文献２に開示されているように、波長板を用いる光ピックアップや結晶表示装置において、波長異存特性が異なる複数の波長板を組み合せる方法などが知られている。
【０００５】
また、位相差を調整する部材として、例えば特許文献３に開示されているような位相差調整膜が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２４３５７５号公報
【特許文献２】特開平４−１１６６０３号公報
【特許文献３】特許第４７４２６３０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】M.Seimetz and C.M.Weinert,”Options, Feasibility, and Availablity of 2 x 4 90°Hybrids for Coherent Optical Systems,“Journal of Lightwave Technology, vol. 24, No.3, pp.1317-1322, 2006.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、光ハイブリッドでは、ｐ偏光とｓ偏光との間に生じる位相差を、高い精度で所望の位相差（例えば９０度など）に合わせることが求められているが、波長板を組合せる方法などを用いても波長依存性の抑制が不十分であった。また、波長板を組合せる方法は、コストがかかるという問題があった。
【０００９】
さらに、特許文献１に開示されているように、小型化を実現するため、信号光と局部発振光が同一方向から入射される構成とした光ハイブリッドでは、光路を折り曲げて信号光及び局部発振光の光路を交差させている。しかしながら、光路を折り曲げるためのミラーによる反射を行う際に、ｓ偏光とｐ偏光との間に不要な位相差が発生してしまう結果、所望の位相差を生じさせることができないという問題があった。
【００１０】
この問題に対して、上述の位相差調整膜を用いる方法があるが、位相差調整膜も波長依存性を持つため、所望の位相差を生じさせることができないという問題があった。また、多く成膜すると製造コストがかかるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、例えば局部発振光に含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に所望の位相差を生じさせることが可能な技術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】
【００１２】
本発明に係る光ハイブリッドは、位相変調された信号光及び局部発振光に基づいて、前記信号光に含まれる互いに直交する第１及び第２成分の光を生成する光ハイブリッドであって、前記信号光及び前記局部発振光の一方が第１入射光として入射され、当該第１入射光を内側にて全反射する全反射プリズムと、前記全反射プリズムと接続され、前記全反射プリズム内側にて全反射された前記第１入射光が入射される積層プリズムとを備える。そして、前記光ハイブリッドは、前記全反射プリズム内側にて全反射され、かつ、前記積層プリズムの全反射面にて全反射された前記第１入射光に含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に所望の位相差を生じさせる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１入射光に含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に所望の位相差を生じさせることが可能である。すなわち、第１入射光に含まれるｐ偏光とｓ偏光との間の位相差の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る光受信モジュールの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る光ハイブリッドの機能を説明するための図である。
【図３】実施の形態１に係る光ハイブリッドの機能を説明するための拡大図である。
【図４】実施の形態１に係る光ハイブリッドの効果を説明するための図である。
【図５】変形例１に係る光ハイブリッドの構成を説明するための図である。
【図６】変形例１に係る光ハイブリッドの効果を説明するための図である。
【図７】関連光ハイブリッドの構成を示す図である。
【図８】関連光ハイブリッドの別構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施の形態１＞
まず、本発明の実施の形態１に係る光ハイブリッド及び光受信モジュールについて説明する前に、それらと関連する光ハイブリッド（以下、「関連光ハイブリッド」と呼ぶ）について説明する。
【００１６】
図７は関連光ハイブリッドの構成を示す図である。この関連光ハイブリッドは、４５度の偏光方向を持つ直線偏光の信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯが光入射部（図示せず）により入射（入力）される空間光学系の光学装置である。図７に示される関連光ハイブリッドは、１／４波長板５１（１／４λ板）と、無偏光ハーフミラー５２と、２つのＰＢＳ５３（Polarization Beam Splitter：偏光ビームスプリッタ）とを備えて構成されている。
【００１７】
この関連光ハイブリッドの動作として、まず、局部発振光ＥＬＯが１／４波長板５１に通されると、１／４波長板５１の複屈折により、局部発振光ＥＬＯのｐ偏光（水平偏光成分）とｓ偏光（垂直偏光成分）との間に９０度の位相差が生じ、円偏光に変換される。
【００１８】
それから、信号光ＥＳと、１／４波長板５１からの局部発振光ＥＬＯとが、無偏光ハーフミラー５２に入射され、無偏光ハーフミラー５２に入射された信号光ＥＳと局部発振光ＥＬＯとが干渉する。ここでは、当該干渉光を信号光ＥＳと局部発振光ＥＬＯとの成分に分けて説明する。
【００１９】
無偏光ハーフミラー５２は、信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯの一部をそれぞれ透過し、それらの光の残りをそれぞれ反射する。ここで、信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯのいずれにおいても、無偏光ハーフミラー５２によって透過光と反射光との間に１８０度の位相差が生じる。
【００２０】
次に、無偏光ハーフミラー５２からそれぞれ出射される、信号光ＥＳの透過光と局部発振光ＥＬＯの反射光とからなる出射光と、信号光ＥＳの反射光と局部発振光ＥＬＯの透過光とからなる出射光とからなる、２つの出射光（透過光及び反射光）が、２つのＰＢＳ５３にそれぞれ入射される。ＰＢＳ５３は、無偏光ハーフミラー５２からの出射光のｐ偏光（水平偏光成分）を透過するとともに、当該出射光のｓ偏光（垂直偏光成分）を反射し、４つの干渉光を取得する。
【００２１】
以上の結果、局部発振光ＥＬＯは、１／４波長板５１にて９０度の位相差が生じ、無偏光ハーフミラー５２にて１８０度の位相差が生じることから、２つのＰＢＳ５３によって０度、９０度、１８０度、２７０度の位相差を有する４つの光に４分波される。一方、信号光ＥＳは、無偏光ハーフミラー５２にて１８０度の位相差が生じることから、２つのＰＢＳ５３によって０度の位相差を有する２つの光と、１８０度の位相差を有する２つの光とからなる、４つの光に４分波される。ここで、上述したように、信号光ＥＳと局部発振光ＥＬＯとは無偏光ハーフミラー５２にて干渉していることから、４分波された局部発振光ＥＬＯ、及び、４分波された信号光ＥＳがそれぞれ干渉した４つの干渉光が、図７に示す関連光ハイブリッドから出力されることになる。
【００２２】
そして、４つの干渉光のうち、０度及び１８０度の位相差を有する局部発振光ＥＬＯの光路より、信号光ＥＳの位相に応じた同相成分の光強度信号を得ることができ、９０度及び２７０度の位相差を有する局部発振光ＥＬＯの光路より、同相成分と直交する直交成分の光強度信号を得ることができる。
【００２３】
次に、別の関連光ハイブリッドについて、図８を用いて説明する。図８には、並列（平行）に配置された、入力用のファイバコリメータ６１，６２、及び、出力用のファイバコリメータ６３〜６６が示されている。なお、図８に示される関連光ハイブリッドは、図７に示した１／４波長板５１、無偏光ハーフミラー５２及びＰＢＳ５３と同様の、１／４波長板６９、無偏光ハーフミラー７０及びＰＢＳ７１を備えて構成されている。
【００２４】
この関連光ハイブリッドでは、ファイバコリメータ６１，６２から平行に入射された局部発振光ＥＬＯ及び信号光ＥＳのうち、局部発振光ＥＬＯを１／４波長板６９にて円偏光に変換する。そして、円偏光に変換された局部発振光ＥＬＯの光路は、反射ミラー７４により折り曲げられ、信号光ＥＳの光路と９０度の角度で交差される。これら光路の交差位置には、信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯのそれぞれが４５度の入射角で入射される無偏光ハーフミラー７０が配置されており、この無偏光ハーフミラー７０にて信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯが干渉し、２光路に分離される。
【００２５】
無偏光ハーフミラー７０にて分離された２光路のうち、信号光ＥＳの関連光ハイブリッドへの入射方向と平行な一方の光路は、反射ミラー７４により折り曲げられ、その光路の光が、ＰＢＳ７１に入射されて第１のｐ偏光（透過光）と第１のｓ偏光（反射光）とに分離される。それに対し、２光路のうち他方の光路の光は、反射ミラー７４により折り曲げられずに、無偏光ハーフミラー７０からＰＢＳ７１に入射されて第２のｐ偏光（透過光）と第２のｓ偏光（反射光）とに分離される。
【００２６】
第１のｓ偏光（反射光）は、ＡＲ（Anti-reflection）ブロック７７に通された後、ファイバコリメータ６３に入射される。一方、第２のｓ偏光（反射光）は、ＡＲブロックに通されずにファイバコリメータ６４に入射される。
【００２７】
第１のｐ偏光（透過光）は、反射ミラー７５で反射されてから、ＡＲブロック７８に通され、ファイバコリメータ６５に入射される。一方、第２のｐ偏光（透過光）は、反射ミラー７５で反射されてから、ＡＲブロックに通されずにファイバコリメータ６６に入射される。
【００２８】
以上のような図８に示した関連光ハイブリッドによれば、図７に示した関連光ハイブリッドよりも実装密度を小さくすることができるとともに、正確な位置決めが不要となる。しかしながら、光路を折り曲げるための反射ミラー７４，７５による反射を行う際に、ｓ偏光とｐ偏光との間に不要な位相差が発生する結果、ｓ偏光とｐ偏光との間に所望の位相差を生じさせることができないという問題があった。そこで、本発明の実施の形態に係る光ハイブリッド及び光受信モジュールにおいては、ｓ偏光とｐ偏光との間に所望の位相差を生じさせることが可能となっている。
【００２９】
図１は、本実施の形態に係る光受信モジュールの構成を示す図である。図１に示す光受信モジュールは、光ハイブリッド１１と、第１光入射部４１と、第２光入射部４２とを備える。
【００３０】
第１光入射部４１は、４５度直線偏光の信号光ＥＳ（第２入射光）を光ハイブリッド１１に入射する。第２光入射部４２は、４５度直線偏光の局部発振光ＥＬＯ（第１入射光）を、信号光ＥＳと平行に光ハイブリッド１１に入射する。ここでは、４５度直線偏光の信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯは、第１及び第２光入射部４１，４２においてそれぞれ位相変調されており、かつ、コリメート（平行光線化）されているものとする。なお、以下においては、図１に示すように、信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯの入射方向と同じＸ方向を、適宜用いて説明する。
【００３１】
図１に示す光ハイブリッド１１は、図７及び図８に示した関連光ハイブリッドと同様、信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯに基づいて、信号光ＥＳに含まれる互いに直交する同相成分及び直交成分（第１及び第２成分）の光を生成するものであり、全反射プリズム１４と、全反射プリズム１４と接続された積層プリズム１７とを備えて構成されている。なお、ここでは、全反射プリズム１４及び積層プリズム１７はフレネルロムを構成している。
【００３２】
全反射プリズム１４は、側面視平行四辺形状を有する略四角柱形状のガラス（屈折率ｎ１）からなり、全反射プリズム１４の上面１４ａ、側面１４ｂ，１４ｃ、底面１４ｄは、光学研磨で仕上げられている。このうち、上面１４ａ及び底面１４ｄにはＡＲ（Anti-reflection）コーティングが形成されており、全反射プリズム１４は、底面１４ｄのＡＲコーティングを介して積層プリズム１７と接続されている。全反射プリズム１４は、上面１４ａに入射された第２光入射部４２からの局部発振光ＥＬＯを内側（側面１４ｂ，１４ｃ）にて全反射し、その後、当該局部発振光ＥＬＯを底面１４ｄから積層プリズム１７に出射する。
【００３３】
積層プリズム１７は、３つのガラス基板１８，１９，２０（いずれも屈折率ｎ２）が順に積層されて形成されている。この積層プリズム１７は、側面視平行四辺形状を有する略四角柱形状に形成されており、積層プリズム１７の上面１７ａ、側面１７ｂ，１７ｃ、底面１７ｄは、光学研磨で仕上げられている。このうち、上面１７ａ及び底面１７ｄにはＡＲコーティングが形成されており、積層プリズム１７は、上面１７ａのＡＲコーティング（下面１４ｄのＡＲコーティングとして共用されてもよい）を介して全反射プリズム１４と接続されている。積層プリズム１７の上面１７ａには、第１光入射部４１からの信号光ＥＳと、全反射プリズム１４内側にて全反射された局部発振光ＥＬＯとが入射される。
【００３４】
また、図１に示されるように、ガラス基板１９のガラス基板１８側の面には、誘電体多層膜がストライプ状のパターンで描画されることにより、幅Ｌ／２の無偏光ハーフミラー２４が形成されている。そして、ガラス基板２０のガラス基板１９側の面には、誘電体多層膜が描画されることにより、幅ＬのＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２５が形成されている。すなわち、図１に示す積層プリズム１７は、無偏光ハーフミラー２４とＰＢＳ２５とを備えている。
【００３５】
なお、ガラス基板１８は、その厚さが例えばＬ／４となるように研磨され、ガラス基板１９は、その厚さが例えばＬ／２となるように裏面から研磨され、ガラス基板２０は、その厚さが例えばＬ／２となるように裏面から研磨されている。また、無偏光ハーフミラー２４と、ＰＢＳ２５とは、それぞれの中心位置を、ガラス基板１８〜２０の延在方向において例えば３×Ｌ／４だけ離間させて配置されている。
【００３６】
次に、図１に示した光ハイブリッド１１の機能について、図２及び図３を用いて説明する。なお、図２は、信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯの光路（破線）を図１に加えた図であり、図３は図２に示した構成の一部を拡大した図である。
【００３７】
まず、第１及び第２光入射部４１，４２からの信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯが、光ハイブリッド１１に平行に入射される。具体的には、信号光ＥＳは、積層プリズム１７の上面１７ａに垂直に入射され、局部発振光ＥＬＯは、全反射プリズム１４の上面１４ａに垂直に入射される。
【００３８】
全反射プリズム１４は、上面１４ａに入射された局部発振光ＥＬＯを、側面１４ｂ，１４ｃにて交互に全反射した後、積層プリズム１７の上面１７ａに出射する。ここでは、図３に示されるように、局部発振光ＥＬＯを側面１４ｂ，１４ｃに入射角φ１で入射させて実現される全反射が４回行われた後、当該局部発振光ＥＬＯが、底面１４ｄから積層プリズム１７にＸ方向に出射される。
【００３９】
積層プリズム１７は、全反射プリズム１４からの局部発振光ＥＬＯを、側面１７ｂ（全反射面）にて全反射する。ここでは、図３に示されるように、局部発振光ＥＬＯを側面１７ｂに入射角φ２（ここではφ２＝４５度）で入射させて実現される全反射が１回行われる。これにより、局部発振光ＥＬＯの光路は、側面１７ｂにより折り曲げられ、上面１７ａに入射された信号光ＥＳの光路と９０度の角度で交差される。これら光路の交差位置において、無偏光ハーフミラー２４が、信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯのそれぞれが４５度の入射角で入射されるように（偏光方向に対して４５度となるように）配置されている。
【００４０】
ここで、本実施の形態に係る光ハイブリッド１１は、後述するように、全反射プリズム１４内側にて全反射され、かつ、積層プリズム１７の側面１７ｂにて全反射された局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に、（２７０＋１８０×Ｎ（Ｎは整数））度の位相差（所望の位相差）を生じさせるように構成されている。このような構成によれば、１／４波長板の変換と同様に、直線偏光から円偏光に変換された局部発振光ＥＬＯが、無偏光ハーフミラー２４に入射されることになる。
【００４１】
無偏光ハーフミラー２４は、図８に示した無偏光ハーフミラー７０と同様に、自身に入射される局部発振光ＥＬＯ及び信号光ＥＳを干渉させることにより、干渉光を生成する。無偏光ハーフミラー２４は、この干渉光として、信号光ＥＳの透過成分と局部発振光ＥＬＯの反射成分とからなる第１干渉光と、信号光ＥＳの反射成分と局部発振光ＥＬＯの透過成分とからなる第２干渉光とを、１：１の強度で生成する。
【００４２】
第１干渉光は、無偏光ハーフミラー２４からＸ方向に進み、側面１７ｂにて全反射された後、ＰＢＳ２５に入射される。第２干渉光は、側面１７ｂにて全反射されずに、無偏光ハーフミラー２４からＰＢＳ２５に入射される。
【００４３】
ＰＢＳ２５は、図８に示したＰＢＳ７１と同様に、第１干渉光に含まれる第３のｐ偏光（水平偏光成分）及び第３のｓ偏光（垂直偏光成分）を、それぞれ透過光及び反射光として分離する。それとともに、ＰＢＳ２５は、第２干渉光に含まれる第４のｐ偏光（水平偏光成分）及び第４のｓ偏光（垂直偏光成分）を、それぞれ透過光及び反射光として分離する。そして、第３及び第４のｓ偏光、すなわちＰＢＳ２５の反射光は、Ｘ方向に沿って出射され、第３及び第４のｐ偏光、すなわちＰＢＳ２５の透過光は、側面１７ｃにて反射された後、Ｘ方向に沿って出射される。
【００４４】
＜局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光とｓ偏光との間の位相差について＞
次に、全反射プリズム１４内側にて全反射され、かつ、積層プリズム１７の側面１７ｂにて全反射された局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に、（２７０＋１８０×Ｎ（Ｎは整数））度の位相差が生じることについて詳細に説明する。
【００４５】
上述したように、全反射プリズム１４の上面１４ａに入射される局部発振光ＥＬＯは、４５度直線偏光であることから、局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光（水平偏光成分）とｓ偏光（垂直偏光成分）との間の位相差は０度である。
【００４６】
ここで、全反射プリズム１４内を伝播している局部発振光ＥＬＯが、入射角φ１で、全反射プリズム１４（屈折率ｎ１）と空気（屈折率ｎ３）との境界（側面１４ｂ，１４ｃ）に入射されて全反射された場合には、ｐ偏光（水平偏光成分）及びｓ偏光（垂直偏光成分）に、それぞれ次式（１）及び（２）に示されるθｐ及びθｓの位相シフトが生じる。
【００４７】
【数１】
2013242363.tif 000003
【００４８】
【数２】
2013242363.tif 000004
【００４９】
これらの式から、上述の条件にて全反射が１回行われた場合に、局部発振光ＥＬＯのｐ偏光とｓ偏光との間に生じる位相差θ１（＝｜θｐ−θｓ｜）が、次式（３）のように表される。つまり、側面１４ｂ，１４ｃは、ｐ偏光（水平偏光成分）とｓ偏光（垂直偏光成分）との間にθ１度の位相差を与える位相子として機能する。
【００５０】
【数３】
2013242363.tif 000005
【００５１】
したがって、図２及び図３に示したように、局部発振光ＥＬＯが全反射プリズム１４内側にて４回の全反射が行われた場合には、局部発振光ＥＬＯのｐ偏光とｓ偏光との間に４×θ１度の位相差が生じる。
【００５２】
この局部発振光ＥＬＯは、上述したように、全反射プリズム１４内側にて全反射された後、積層プリズム１７の側面１７ｂにおいても全反射される。積層プリズム１７の側面１７ｂにおいて全反射が行われた場合には、式（３）において入射角φ１及び屈折率ｎ１を、上述の入射角φ２及び屈折率ｎ２に置き換えて得られる位相差θ２（式（３）のθ１に相当）が、局部発振光ＥＬＯのｐ偏光とｓ偏光との間に生じる。
【００５３】
この結果、全反射プリズム１４内側にて全反射され、かつ、積層プリズム１７の側面１７ｂにて全反射された局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光とｓ偏光との間の位相差は、（４×θ１＋θ２）度となる。このうち位相差θ１は、式（３）から分かるように、局部発振光ＥＬＯの全反射プリズム１４内側における全反射の入射角φ１と、全反射プリズム１４の屈折率ｎ１とにより規定される。同様に、位相差θ２は、局部発振光ＥＬＯの積層プリズム１７の側面１７ｂにおける全反射の入射角φ２と、積層プリズム１７の屈折率ｎ２とにより規定される。
【００５４】
したがって、以上の光ハイブリッド１１において適切な入射角φ１，φ２及び屈折率ｎ１，ｎ２が設定されることにより、局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に所望の位相差を生じさせることが可能となっている。
【００５５】
なお、本実施の形態では、（４×θ１＋θ２）度の位相差が（２７０＋１８０×Ｎ（Ｎは整数））度となるように、入射角φ１，φ２及び屈折率ｎ１，ｎ２が設定されている。したがって、上述したように、円偏光に変換された局部発振光ＥＬＯを、無偏光ハーフミラー２４に入射することが可能となっている。よって、関連光ハイブリッドと同様に、局部発振光ＥＬＯを、０度、９０度、１８０度、２７０度の位相差を有する４つの光に４分波することができる。
【００５６】
図４は、以上の構成からなる光ハイブリッド１１に関して、局部発振光ＥＬＯの位相差（４×θ１＋θ２）の波長依存性を示す図である。この図４において、０．００の目盛りは、位相差（４×θ１＋θ２）が２７０度であることを示している。この図４から分かるように、本実施の形態の構成によれば、１００ｎｍ程度の波長の幅にわたり、局部発振光ＥＬＯに生じる位相差のずれを０．５度以下に抑えることができる。これは、全反射で発生する位相差のみを用いたためであると考えられる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態に係る光ハイブリッド１１及び光受信モジュールによれば、適切な入射角φ１，φ２及び屈折率ｎ１，ｎ２が設定されることにより、局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光とｓ偏光との間に所望の位相差を生じさせることが可能となっている。すなわち、局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光とｓ偏光との間の位相差の精度を高めることができる。また、平行に入射される信号光ＥＳ及び局部発振光ＥＬＯの光路を直交させることができる。さらに、位相差の波長依存性は、光が伝播する材質の屈折率の波長依存性から決まることから、複屈折を用いる場合に比べ、波長依存性を低減することができるとともに、位相ずれなく光路を直交させることができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、光ハイブリッド１１はフレネルロムで構成されている。したがって、積層プリズム１７においてＸ方向に伝播する局部発振光ＥＬＯを、Ｘ方向と垂直方向に反射するように側面１７ｂ（全反射面）を形成すれば、側面１７ｂ（全反射面）に偏光調整膜を設けなくて済む。よって、部材及びコストの低減が期待できる。
【００５９】
なお、以上においては、信号光ＥＳを積層プリズム１７に入射し、局部発進光ＥＬＯを全反射プリズム１４に入射する構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、信号光ＥＳ及び局部発進光ＥＬＯを入れ替えた構成、すなわち信号光ＥＳを全反射プリズム１４に入射し、局部発進光ＥＬＯを積層プリズム１７に入射する構成であってもよい。
【００６０】
また、以上においては、全反射プリズム１４内側の全反射は４回行われる光ハイブリッド１１の構成について説明したが、当該全反射の回数は４回に限ったものではなく、４回以外の回数であってもよい。
【００６１】
＜変形例１＞
図５は、位相差θ（θ１，θ２）と、入射角φ（φ１，φ２）及びガラスの屈折率ｎ（ｎ１，ｎ２）との関係を示す図である。なお、図５においては、空気の屈折率ｎ３を１としている。
【００６２】
この図５の例では、ガラスの屈折率ｎが１．４〜１．８であり、入射角φが４３〜５５度であれば、位相差θが極大値を取ることが示されている。ここで、上述の実施の形態１では、（４×θ１＋θ２）度の位相差が（２７０＋１８０×Ｎ（Ｎは整数））度となるように入射角φ１，φ２及び屈折率ｎ１，ｎ２が設定されていた。本変形例では、このことに加えて、入射角φ１が位相差θ１の極大値に対応するように屈折率ｎ１が設定され、かつ、入射角φ２が位相差θ２の極大値に対応するように屈折率ｎ２が設定されている。
【００６３】
つまり、本変形例では、局部発振光ＥＬＯの全反射プリズム１４における全反射の入射角φ１が、当該全反射の際に生じる局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光及びｓ偏光の間の位相差θ１の極値に対応するように構成されている。したがって、入射角φ１の変化による位相差θ１への影響が抑制されることから、設計角度からの入射角φ１のずれに余裕を持たせることができる。
【００６４】
同様に、本変形例では、局部発振光ＥＬＯの側面１７ｂにおける全反射の入射角φ２が、当該全反射の際に生じる局部発振光ＥＬＯに含まれるｐ偏光及びｓ偏光の間の位相差θ２の極値に対応するように構成されている。したがって、上述と同様に、設計角度からの入射角φ２のずれに余裕を持たせることができる。
【００６５】
図６は、本変形例に係る光ハイブリッド１１に関して、局部発振光ＥＬＯの位相差（４×θ１＋θ２）と、設置角度ずれ（入射角のずれ）との関係を示す図である。この図６において、０．００の目盛りは、位相差（４×θ１＋θ２）が２７０度であることを示している。この図６から分かるように、本変形例の構成によれば、−０．２５〜０．２５度の設置角度ずれが生じても、位相差（４×θ１＋θ２）の位相ずれを−０．１５〜０．３８程度に抑えることができる。
【００６６】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１１  光ハイブリッド、１４  全反射プリズム、１７  積層プリズム、１７ｂ  側面、２４  無偏光ハーフミラー、２５  ＰＢＳ、４１  第１光入射部、４２  第２光入射部。
【図１】
2013242363.tif 000006
【図２】
2013242363.tif 000007
【図３】
2013242363.tif 000008
【図４】
2013242363.tif 000009
【図５】
2013242363.tif 000010
【図６】
2013242363.tif 000011
【図７】
2013242363.tif 000012
【図８】
2013242363.tif 000013