(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を、互いに直交する偏光状態にある偏光に分離する第１の偏光分離・合成手段と、前記偏光が入射する、２種類の複屈折結晶を積層して成る複屈折結晶板と、
前記複屈折結晶板からの出射光を合成する第２の偏光分離・合成手段とがこの順序で光路に配置されている波長合分波素子であって、
前記複屈折結晶板における一方の複屈折結晶（ａ）の厚み（Ｌａ）と、他方の複屈折結晶（ｂ）の厚み（Ｌｂ）との比（γ）は、次式：
【数１】
0004002091.tif 000015
（但し、αａ、ｎａo、ｎａe、ｎａＴo、ｎａＴeは、それぞれ、複屈折結晶（ａ）における、線膨張係数、常光線屈折率、異常光線屈折率、常光線屈折率の温度依存係数、異常光線屈折率の温度依存係数を表し、また、αｂ、ｎｂo、ｎｂe、ｎｂＴo、ｎｂＴeは、それぞれ、複屈折結晶（ｂ）における、線膨張係数、常光線屈折率、異常光線屈折率、常光線屈折率の温度依存係数、異常光線屈折率の温度依存係数を表す）で示される値になっており、
前記２種類の複屈折結晶の結晶軸は、いずれも、各複屈折結晶の入射面と平行配置され、かつ、前記入射偏光の偏光状態に対して４５°傾いて配置されていて、前記δ式の値が正の場合には、前記２種類の複屈折結晶における常光線の軸と異常光線の軸はいずれも互いに平行配置され、また前記δ式の値が負の場合には、前記２種類の複屈折結晶における常光線の軸線と異常光線の軸はいずれも互いに直交配置されていることを特徴とする波長合分波素子。
【請求項２】
前記第１および第２の偏光分離・合成手段が、いずれも偏光ビームスプリッタである請求項１の波長合分波素子。
【請求項３】
前記第１および第２の偏光分離・合成手段は、対向する互いに平行な２つの全反射面と、対向する互いに平行な２つの入出射面と、前記全反射面と平行な１つの偏光分離・合成部とを備えている請求項１の波長合分波素子。
【請求項４】
前記第１の偏光分離・合成手段が複屈折結晶から成り、前記第２の偏光分離・合成手段が、複屈折結晶とドブプリズムと複屈折結晶とをこの順序で配列して成る請求項１の波長合分波素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波長合分波素子に関し、更に詳しくは、光通信分野や光計測分野で用いられる波長合分波素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバを用いた光通信システムにおいては、情報量の増大に伴い、単一波長を用いた伝送では使用者側の要求に応じることが困難になっている。そのため、互いに波長が異なる複数の強度変調光を合波して波長多重光とし、その波長多重光を１本の光ファイバで伝送することにより伝送容量を増加させる波長多重伝送が開発され、既に実施されている。
【０００３】
このような伝送システムにおいては、１本の光ファイバでより多くの信号を伝送することを目的として、信号が載っている波長の間隔を狭くすることにより伝送の高密度化を実現する試みがなされている。
従来、このような伝送システムでは、図１０で示したように、例えば波長λ1の光は透過し、波長λ2の光は反射する多層膜フィルタを用いることにより、波長λ1と波長λ2の光を合波する方法が知られている。
【０００４】
しかしながら、この方法の場合、信号伝送に用いる波長の間隔が狭くなるにつれて多層膜フィルタの反射帯域幅も狭くすることが必要になるが、帯域幅が狭くなればなるほどそのような狭帯域の多層膜フィルタを高い歩留まりで作成することは困難であるという問題がある。
このような問題を解決するための方法としては、図１１で示したような光合分波素子を使用する方法がある。
【０００５】
この光合分波素子は、例えば後述する構成要素で組み立てられており、１つの入射ポートＰ0と２つの出射ポートＰ1，Ｐ2を備えている。
この光合分波素子では、λ1，λ2，λ3，λ4，…λn-1，λnの波長を波長多重化して成る信号が入射ポートＰ0から入射されると、一方の出射ポートＰ1からは波長λ1，λ3，…λn-1の信号が出射し、他方の出射ポートＰ2からは波長λ2，λ4，…λnの信号が出射する。また上記入射ポートと出射ポートを逆にして、λ1，λ3，…λn-1の波長が波長多重化されている信号を一方の出射ポートＰ1から入射し、λ2，λ4，…λnの波長が波長多重化された信号を他方の出射ポートＰ2から入射することにより、両信号が合成され、λ1，λ2，λ3，λ4，…λn-1，λnの波長が波長多重化された信号を入射ポートＰ0から得ることができる。
【０００６】
この波長合分波素子は、後述する１枚の複屈折結晶板と例えば偏光ビームスプリッタのような２個の偏光分離・合成手段と２個のプリズムの各要素で構成されていて、これら要素の配置の１例は図１２で示したとおりである。すなわち、１枚の複屈折結晶板３が中央に配置され、その入射ポートＰ0側に第１の偏光分離・合成手段１Ａと第１の全反射ミラー２０Ａが配置されている。そして、出射ポートＰ1，Ｐ2側には、前記第１の偏光分離・合成手段１Ａおよび第１のミラー２０Ａと点対称の位置に、第２の偏光分離・合成手段１Ｂと第２の全反射ミラー２０Ｂのそれぞれが配置されている。
【０００７】
この波長合分波素子では、λ1，λ2，λ3，λ4，…λn-1，λnの波長が多重化された信号（入射光）を入射ポートＰ0から入射すると、その入射光は、まず、第１の偏光分離・合成手段１Ａで互いに直交する偏光状態にある偏光（１）と偏光（２）に分離される。
それぞれの偏光は複屈折結晶板３に入射してその複屈折結晶内を伝搬していくが、そのときに、それぞれの偏光は複屈折結晶の常光線と異常光線に分離される。そして、複屈折結晶板３から出射したそれぞれの偏光は第２の偏光分離・合成手段１Ｂで合成される。
【０００８】
その場合、λ1，λ3，…λn-1の波長の波長多重光に関しては、第２の偏光分離・合成手段１Ｂで合成されたのちは出射ポートＰ1から出射し、またλ2，λ4，…λnの波長の波長多重光に関しては出射ポートＰ2から出射することが必要になる。
そのための必要条件は次のようになる。
【０００９】
まず、波長λ1，λ3…λn-1の波長多重光の場合、図１３で示したように、複屈折結晶板３から出射して第２の偏光分離・合成手段１Ｂに入射する偏光（１）の偏光面と、第２のミラー２０Ｂで反射して第２の偏光分離・合成手段１Ｂに入射する偏光（２）の偏光面とが互いに直交することである。そしてそのためには、第１の偏光分離・合成手段１Ａで互いに直交する偏光状態に分離された偏光（１）と偏光（２）の偏光状態が、いずれも、複屈折結晶板３への入射前と出射後にあっても、変わらないことである。
【００１０】
また、波長λ2，λ4，…λnの波長多重光の場合は、図１４で示したように、第１の偏光分離・合成手段１Ａで分離された偏光（３）が複屈折結晶板３を透過する前後でその偏光面を９０°回転した状態になり、また偏光（４）の偏光面も複屈折結晶板を透過する過程で９０°回転した状態になることである。
ところで、光が複屈折結晶内を伝搬する際には常光線と異常光線に分離されて進み、複屈折結晶から出射する際には、元の位相（入射前の位相）とは異なる位相で出射する。すなわち、複屈折結晶への入射光の偏光状態とそこからの出射光の偏光状態は異なることになる。
【００１１】
上記した波長合分波素子は、入射光の波長が異なると、複屈折結晶内における常光線と異常光線との間の位相差が異なることを利用して合分波機能を発揮している。そして、上記した位相差は、複屈折結晶の常光線屈折率、複屈折結晶の異常光線屈折率、および複屈折結晶の厚みに依存する。
以上の点を踏まえて、波長λ1，λ3，…λn-1の波長多重光と、波長λ2，λ4，…λnの波長多重光のそれぞれが、図１３と図１４で示した偏光状態となるように、複屈折結晶板３の種類と厚みが選択される。
【００１２】
その結果、波長λ1，λ3，…λn-1の波長多重は出射ポートＰ1から出射し、波長λ2，λ4，…λnの波長多重光は出射ポートＰ2から出射する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の波長合分波素子には次のような問題がある。すなわち、その使用環境の温度が変動すると、組み込まれている複屈折結晶の屈折率と厚みも変動することがあり、そのことにより、常光線と異常光線の位相差も変化することである。このような事態が生ずると、波長合分波素子からの出射波形のプロファイルが変動する。
【００１４】
例えば、ルチル（ＴｉＯ2）から成る複屈折結晶を用いて組み立てた波長合分波素子の場合、その波長特性は、図１５で示したように、温度依存性を備えていて、出射ポートＰ1，Ｐ2から出射する光の波長が温度によって変動している。
本発明は、複屈折結晶板が組み込まれている従来の波長合分波素子における上記した問題を解決し、環境温度が変化しても出射する光の波長変動を起こすことのない新規な構造の波長合分波素子の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、入射光を、互いに直交する偏光状態にある偏光に分離する第１の偏光分離・合成手段と、前記偏光が入射する、２種類の複屈折結晶を積層して成る複屈折結晶板と、前記複屈折結晶板からの出射光を合成する第２の偏光分離・合成手段とがこの順序で光路に配置されている波長合分波素子であって、
前記複屈折結晶板における一方の複屈折結晶（ａ）の厚み（Ｌａ）と、他方の複屈折結晶（ｂ）の厚み（Ｌｂ）との比（γ）は、次式：
【００１６】
【数２】
0004002091.tif 000002
．．．．．（１）
0004002091.tif 000003
．．．．．（２）
【００１７】
（但し、αａ、ｎａo、ｎａe、ｎａＴo、ｎａＴeは、それぞれ、複屈折結晶（ａ）における、線膨張係数、常光線屈折率、異常光線屈折率、常光線屈折率の温度依存係数、異常光線屈折率の温度依存係数を表し、また、αｂ、ｎｂo、ｎｂe、ｎｂＴo、ｎｂＴeは、それぞれ、複屈折結晶（ｂ）における、線膨張係数、常光線屈折率、異常光線屈折率、常光線屈折率の温度依存係数、異常光線屈折率の温度依存係数を表す）
で示される値になっていることを特徴とする波長合分波素子が提供される。
【００１８】
具体的には、前記２種類の複屈折結晶の結晶軸は、いずれも、各複屈折結晶の入射面と平行配置され、かつ、前記入射偏光の偏光状態に対して４５°傾いて配置されていて、前記δ式の値が正の場合には、前記２種類の複屈折結晶における常光線の軸と異常光線の軸はいずれも互いに平行配置され、また前記δ式の値が負の場合には、前記２種類の複屈折結晶における常光線の軸線と異常光線の軸はいずれも互いに直交配置されている波長合分波素子が提供される。
【００１９】
その場合、前記第１および第２の偏光分離・合成手段が、いずれも偏光ビームスプリッタであるか、前記第１および第２の偏光分離・合成手段は、対向する互いに平行な２つの全反射面と、対向する互いに平行な２つの入出射面と、前記全反射面と平行な１つの偏光分離・合成部とを備えているか、または、前記第１の偏光分離・合成手段が複屈折結晶から成り、前記第２の偏光分離・合成手段が、複屈折結晶とドブプリズムと複屈折結晶とをこの順序で配列して成る偏光分離・合成手段である。次に上記数式が導き出される過程を説明する。
光が複屈折結晶を通過する際に受ける常光線と異常光線の位相差は、周囲の環境温度が変化するため、結晶が持つ線膨張係数と屈折率の温度依存係数により変化する。通常1種類の結晶のみによって温度依存性をなくすことは困難であるが、材質の異なる２つの結晶を一定の厚みの比で組み合わせることによって互いの温度特性を相殺することができる。
まず、２つの複屈折結晶ａ、ｂの常光線の軸と異常光線の軸が互いに平行に配置されている場合を想定する。
この際、光が複屈折結晶ａを通過する際に生じる位相差Δａは  （ｘ軸方向−ｙ軸方向とする）。
【数３】
0004002091.tif 000004
―――――（１）
である。ここでλは光の波長、Ｔは温度、Ｔcは常温である。
同様に光が複屈折結晶ｂを通過する際に生じる位相差Δｂは  （同様にｘ軸方向−ｙ軸方向とする）。
【数４】
0004002091.tif 000005
―――――（２）  となる。
光が複屈折結晶ａ，ｂを通過する際には位相差Δａｂ＝Δａ＋Δｂとなるので
【数５】
0004002091.tif 000006
―――（３）  を得る。
温度が変化した際に特性が変化しないためには、温度変動時に位相差Δａｂが変化しない
必要がある。すなわち
【数６】
0004002091.tif 000007
−（４）
であることが望まれる。
式（３）を微分すると
【数７】
0004002091.tif 000008
―――（５）
となり、式（５）が０であるためには
【数８】
0004002091.tif 000009
―――（６）
であることが必要であるため
【数９】
0004002091.tif 000010
−（７）
となるが、光学結晶における屈折率の温度依存係数、及び線膨張係数は共に10-5から10-6程度の小さな値であるため、これら二つの値の積による項は他の項に比べて無視できる。
よって、温度無依存化のための条件として
【数１０】
0004002091.tif 000011
−（７）
が得られる。式（７）は２つの複屈折結晶ａ，ｂの常光線の軸、及び異常光線の軸が平行に配置されている場合であるが、選択する２つの結晶によっては必ずしもこのような配置で温度無依存化が行えるわけではない。式（７）の結果が負になる場合があるためである。
この際には２つの複屈折結晶ａ，ｂの常光線の軸、及び異常光線の軸を互いに垂直になるような設定にする。このような配置に変更した際には式（２）のΔｂの符号が逆転するため、最終的には
【数１１】
0004002091.tif 000012
−（８）
を得る。
いずれの場合においても、温度無依存化を行うための二つの結晶の長さの比は
【数１２】
0004002091.tif 000013
−（９）
とすれば
【数１３】
0004002091.tif 000014
−（１０）
として表すことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の波長合分波素子の１例Ａに関する構成要素とそれらの配置関係を図１に示す。
この波長合分波Ａは、複屈折結晶板３として後述する２種類の複屈折結晶ａ，ｂを互いに平行配置したものを用い、またミラー２０Ａ，２０Ｂの代わりにプリズム２Ａ，２Ｂを用いていることを除いては、図１２で説明した従来の波長合分波素子とその構造は同じになっている。
【００２１】
この波長合分波素子Ａの入射ポートＰ1から入射した光は、例えば偏光ビームスプリッタである第１の偏光分離・合成手段１Ａで、互いに直交する偏光状態に分離される。
一方の偏光は、第１のプリズム２Ａで全反射したのち、複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）とから成る複屈折結晶板３に入射し、例えば偏光ビームスプリッタである第２の偏光分離・合成手段１Ｂに至る光路Ｌ1を通る。
【００２２】
他方の偏光は、まず上記した複屈折結晶板３を通過し、第２のプリズム２Ｂで全反射したのち上記した第２の偏光分離・合成手段１Ｂに至る光路Ｌ2を通る。
そして、２つの偏光は第２の偏光分離・合成手段１Ｂで合成され、波長λ1，λ3，…λn-1の波長多重光は出射ポートＰ1から出射し、波長λ2，λ4，…λnの波長多重光は出射ポートＰ2から出射する。
【００２３】
この波長合分波素子Ａにおける最大の特徴は、複屈折結晶板３が２つの複屈折結晶（ａ），（ｂ）で構成されていて、かつ、両者の間では(1)式と(2)式が成立するように設計されていることである。
すなわち、複屈折結晶を２つ用いることにより、温度変動に伴って例えば一方の複屈折結晶の屈折率と厚みが変化した場合でも、それを他方の複屈折結晶の変化で補償することにより、両者を通過したのち常光線と異常光線との間の位相差の変動を抑制するという設計思想に立脚している。そして、そのための条件が(1)式、(2)式となっている。
【００２４】
ここで、(2)式の分数式は、用いる複屈折結晶（ａ），（ｂ）の種類と組み合わせにより、正負いずれかの値として計算される。
その場合、上記計算値が正の値であるときは、図２で示したように、複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）におけるそれぞれの常光線屈折率ｎａo、ｎｂoの軸、および異常光線屈折率ｎａe、ｎｂeの軸が同一方向を向くように複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）を平行配置する。
【００２５】
また、上記計算値が負の値であるときは、図３で示したように、複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）におけるそれぞれの常光線屈折率ｎａo、ｎｂoの軸、および異常光線屈折率ｎａe、ｎｂeの軸が互いに直交するように、複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）を平行配置する。
本発明で用いられる複屈折結晶としては、例えば、ＹＶＯ4，ＬｉＮｂＯ3，α−ＢａＢ2Ｏ4，ルチル（ＴｉＯ2），水晶（ＳｉＯ2），方解石（ＣａＣＯ3）などをあげることができる。
【００２６】
これらの材料のいずれか２種類を複屈折結晶（ａ），（ｂ）として選定し、それらの物性値に基づいて上記分数式の値を計算し、その正負いずれかの値に応じて上記した配置を実現する。そのとき、一方の複屈折結晶の厚みをある値（Ｌａ）に設定したとすれば、他方の複屈折結晶の厚み（Ｌｂ）は、(1)式に基づき、次式：
Ｌｂ＝γ・Ｌａ  …(3)
に設定すればよい。
【００２７】
このようにすることにより、組み立てられる波長合分波素子は、温度依存性が抑制された透過率特性を示すことになる。
なお、複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）の平行配置に関しては、それぞれの入射面と出射面がいずれも平行な面となり、しかも、それぞれの複屈折結晶の結晶軸はいずれも入・出射面上に配置され、かつ、入射する偏光に対して４５°傾いた状態で配置されていることが好ましい。このような配置態様を採ることにより、波長合分波素子の構成に適した各ポートの透過波長において、透過率を最大にすることができるからである。
【００２８】
また、第１および第２の偏光分離・合成手段、第１および第２のプリズム、２種類の複屈折結晶の表面のうち、少なくとも光が通過する領域に反射防止膜を形成しておくと、光が通過するときの界面における光反射に基づく光エネルギーの損失を極小化できるので好適である。
次に、本発明の波長合分波素子の別の例Ｂを図４に示す。
【００２９】
この波長合分波素子Ｂでは、２種類の複屈折結晶（ａ），（ｂ）で複屈折結晶板３が構成されていることは前記した波長合分波素子Ａと変わらないが、第１の偏光分離・合成手段１Ａと第２の偏光分離・合成手段１Ｂそれ自体がプリズム機能も備えた構造になっている。
すなわち、第１の偏光分離・合成手段１Ａは、互いに平行する全反射面１ａ1，１ａ2と、同じく互いに平行する入射面１ａ3と出射面１ａ4とを備え、かつ、前記全反射面１ａ1，１ａ2と平行に配置された、例えば誘電体多層膜を配置して成る偏光分離・合成手段１ａ5を備えていて、いわば、変形型の偏光ビームスプリッタになっている。
【００３０】
また、第２の偏光分離・合成手段１Ｂも第１の偏光分離・合成手段１Ａと同様の構造になっている。
これらの偏光分離・合成手段は、例えば次のようにして作製することができる。それを図５に基づいて説明する。
まず、透明な基板１１を用意する（図５（ａ））。そして、この透明基板１１の片面に誘電体多層膜１２を例えば蒸着法で成膜する（図５（ｂ））。ついで、図５（ｃ）で示したように、その誘電体多層膜１２の上に同じ透明基板１１を貼着して積層体１３にする。
【００３１】
ついで、図５（ｄ）で示したように、この積層体１３を厚み方向に切断して偏光分離・合成手段の前駆体１４を切り出す。このとき、前駆体１４の各切断面は互いに平行となるように切断される。
ついで、この前駆体１４の切断面を研磨したのち（図５（ｅ））、その研磨面に反射防止膜を成膜して偏光分離・合成手段にする。
【００３２】
図４で示した波長合分波素子Ｂの場合、入射ポートＰ0からの波長多重光は、入射面１ａ3から第１の偏光分離・合成手段１Ａに入射し、偏光分離・合成部１ａ5で互いに直交する偏光状態の偏光に分離される。
一方の偏光は、全反射面１ａ2で全反射したのち出射面１ａ4から出射して複屈折結晶（ａ），（ｂ）を順次通過して、入射面１ｂ3から第２の偏光分離・合成手段１Ｂに入射し、偏光分離・合成部１ｂ5に至る。
【００３３】
他方の偏光は、第１の偏光分離・合成手段１Ａの出射面１ａ4から出射し、複屈折結晶（ａ），（ｂ）を順次通過したのち、入射面１ｂ3から第２の偏光分離・合成手段１Ｂに入射する。そして、反射面１ｂ1で全反射して偏光分離・合成部１ｂ5に至る。
偏光分離・合成部１ｂ5で合成された両偏光のうち、ある波長群の波長多重光は全反射面１ｂ2で全反射したのち出射面１ｂ4を通過して出射ポートＰ1から出射し、他方の波長群の波長多重光は出射面１ｂ4を通過して出射ポートＰ2から出射する。
【００３４】
この波長合分波素子Ｂは、例えば反射プリズムのような光学部品を省略可能な構造であるため、低コストの光合分波モジュールの作製にとって有用である。
次に、本発明の波長合分波素子の更に別の例Ｃを図６と図７に示す。ここで、図６は波長合分波素子Ｃの構成を示す平面図であり、図７は側面図である。また、図８は、図６または図７で示した位置ｄ1〜ｄ6における通過光の偏光状態を示す模式図である。
【００３５】
この波長合分波素子Ｃは、第１の偏光分離・合成手段１Ａが複屈折結晶ｃ1で構成されており、第２の偏光分離・合成手段１Ｂが複屈折結晶ｃ2とドブプリズム４と複屈折結晶ｃ3をこの順序で配列して構成されている。そして、第１の偏光分離・合成手段１Ａと第２の偏光分離・合成手段１Ｂの間に配置されている複屈折結晶（ａ），（ｂ）は式(1)と式(2)の関係を満たしている。
【００３６】
この波長合分波素子Ｃの場合、入射ポートＰ0から複屈折結晶ｃ1に入射し、図８の位置ｄ1で示した偏光状態にある波長多重光は、常光線と異常光線に分離される。その伝搬方向は図６で示したとおりであり、それぞれの偏光状態は図８の位置ｄ2で示したとおりである。
これらの常光線と異常光線のそれぞれは本発明に係る複屈折結晶板３を通過し、出射時には、その偏光状態が図８の位置ｄ3で示したように変化する。
【００３７】
これらの偏光は、第２の偏光分離・合成手段１Ｂにおける複屈折結晶ｃ2に入射して、図８の位置ｄ4で示したような偏光状態にある常光線と異常光線に再び分離される。
そして、ドブプリズム４で２つの常光線のみが、図６で示したように、入れ替えられて複屈折結晶ｃ3に入射し、異常光線は図７で示したように複屈折結晶ｃ2から直接複屈折結晶ｃ3に入射する。したがって、これらの光の偏光状態は、図８の位置ｄ5で示したように、位置ｄ4における偏光状態と同じである。
【００３８】
そして、複屈折結晶ｃ3で常光線と異常光線が合成され、一方は出射ポートＰ1から出射し、他方は出射ポートＰ2から出射していく。このときの偏光状態は図８の位置ｄ6で示したとおりである。
この波長合分波素子Ｃの場合、波長合分波素子Ａの場合と同様に、透過率特性の温度依存性は抑制されている。また、この波長合分波素子Ｃは、波長合分波素子Ａの場合のように、光路上に、接着剤を用いて作製した偏光ビームスプリッタが配置されていないので、高出力の光パワーにも対応可能であるという利点を備えている。
【００３９】
【実施例】
実施例１
複屈折結晶（ａ），（ｂ）として、ＹＶＯ4とＬｉＮｂＯ3を選定し、図１で示した波長合分波素子Ａを組み立てた。
ここで、各複屈折結晶の特性値は以下のとおりである。
【００４０】
ＹＶＯ4：
線膨張係数（αａ）：４.４３×１０-6（１／℃）
常光線屈折率（ｎａo）：１.９４４７３
異常光線屈折率（ｎａe）：２.１４８６１
常光線屈折率の温度依存係数（ｎａＴo）：８．５×１０-6（１／℃）
異常光線屈折率の温度依存係数（ｎａＴe）：３．０×１０-6（１／℃）
ＬｉＮｂＯ3：
線膨張係数（αｂ）：１４.８×１０-6（１／℃）
常光線屈折率（ｎｂo）：２.１１３１
異常光線屈折率（ｎｂe）：２.１３８０６
常光線屈折率の温度依存係数（ｎｂＴo）：９.７６×１０-6（１／℃）
異常光線屈折率の温度依存係数（ｎｂＴe）：３.８０×１０-6（１／℃）
以上の数値を式(2)に代入すると、分数式の値は正の値になる。そこで、ＹＶＯ4とＬｉＮｂＯ3の常光線の軸を合致させて両結晶を平行配置した。
【００４１】
また、ＹＶＯ4の厚み（Ｌａ）を１４.９３５mmに設定した。そして、ＬｉＮｂＯ3の厚み（Ｌｂ）は式(3)に基づいて１.９１２mmに設定した。
このように組み立てられた波長合分波素子Ａは、各ポートの透過率最大値の周期が約１００GHz間隔になっている。
環境温度を０℃、２０℃、４０℃、６０℃と変化させた状態で、この波長合分波素子Ａにつき、各温度における出射ポートＰ1と出射ポートＰ2での透過率を測定した。その結果を図９に示す。
【００４２】
なお、この実施例では全反射プリズムを用いたが、それに代えて全反射ミラーを用いてもよい。
図９から明らかなように、各出射ポートからの出射波形は温度無依存であり、温度による波長シフトは全く起こらず、一定に保たれている。
【００４３】
実施例２ＹＶＯ4に代えてルチル（ＴｉＯ2）を用いて波長合分波素子Ａを組み立てた。ここで、ルチル（ＴｉＯ2）の物性値は以下のとおりである。ルチル（ＴｉＯ2）：線膨張係数（αａ）：０.７１４×１０-5（１／℃）常光線屈折率（ｎａo）：２.４５３１９異常光線屈折率（ｎａe）：２.７０９３０常光線屈折率の温度依存係数（ｎａＴo）：４.０×１０-5（１／℃）異常光線屈折率の温度依存係数（ｎａＴe）：９×１０-5（１／℃）であるので、この場合の(2)式の値は負の値になる。
【００４４】
そこで、ルチルとＬｉＮｂＯ3の常光線の軸が互いに直交するように両結晶を平行配置した。また、ルチルの厚みを７.８３１５mmとし、ＬｉＮｂＯ3の厚みを１１.３０３mmとした。
この場合の波長合分波素子Ａも、各出射ポートからの出射波形は温度無依存であった。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の波長合分波素子は、２種類の複屈折結晶を用い、そして、各複屈折結晶の厚みに関しては(1)式と(2)式を満たすように設計されているので、温度の変動があっても常光線と異常光線との間の位相差の変動が抑制され、出射波形は温度無依存になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波長合分波素子例Ａの構成を示す模式図である。
【図２】δが正の値であるときの複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）の配置状態を示す斜視図である。
【図３】δが負の値であるときの複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）の配置状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の波長合分波素子例Ｂの構成を示す模式図である。
【図５】波長合分波素子例Ｂに組み込む偏光分離・合成手段を作成するときの工程図である。
【図６】本発明の波長合分波素子例Ｃの構成を示す平面図である。
【図７】本発明の波長合分波素子例Ｃの構成を示す側面図である。
【図８】波長合分波素子Ｃにおける位置ｄ1〜ｄ6を通過する偏光の偏光状態を示す模式図である。
【図９】実施例１の波長合分波素子の透過率特性を示すグラフである。
【図１０】従来の波長合分波素子の１例を示す概略図である。
【図１１】複屈折結晶が組み込まれている従来の波長合分波素子を示す概略図である。
【図１２】図１１の波長合分波素子の構成を示す模式図である。
【図１３】図１１の波長合分波素子において、波長λ1，λ3，…λn-1の波長多重光の偏光分離と合成を示す模式図である。
【図１４】図１１の波長合分波素子において、波長λ2，λ4，…λnの波長多重光の偏光分離と合成を示す模式図である。
【図１５】図１１の波長合分波素子の透過率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
ａ，ｂ，ｃ1，ｃ2，ｃ3  複屈折結晶
１Ａ  第１の偏光分離・合成手段
１Ｂ  第２の偏光分離・合成手段
２Ａ，２Ｂ  全反射プリズム
３    複屈折結晶板
４    ドブプリズム
１ａ1，１ａ2，１ｂ1，１ｂ2  全反射面
１ａ3，１ｂ3  入射面
１ａ4，１ｂ4  出射面
１ａ5，１ｂ5  偏光分離・合成部
【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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