(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部の中心軸が互いに平行であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光をそれぞれ出射する、第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバと、
該第１の偏光面保持光ファイバおよび該第２の偏光面保持光ファイバの端部を並列に固着配設する固着部材と、
中心軸が該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸から等距離にあり、前記第１の光および第２の光をコリメートするレンズと、
該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸となす角が直角であり該レンズより出射される前記第１の光および第２の光が入射される第１の端面と、該第１の端面に所定の角度をなして対向する第２の端面とを有し、当該第２の端面が該第１の光の一部および該第２の光の一部を反射するカプラ膜を有する複屈折結晶と、
該固着部材、該レンズおよび該複屈折結晶を固定するレンズホルダと、
該カプラ膜により反射された該第１の光および該第２の光を受光するフォトダイオードとをそなえ、
該端部の該中心軸からの距離、該所定の角度、および、該複屈折結晶の結晶軸の方向が、該第１の光が常光として、該第２の光が異常光としてそれぞれ該複屈折結晶を伝播し、該第２の端面より同一光軸の光として出力されるように設定されたことを特徴とする、偏光合成装置。
【請求項２】
端部の中心軸が互いに平行であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光をそれぞれ出射する、第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバと、
該第１の偏光面保持光ファイバおよび該第２の偏光面保持光ファイバの端部を並列に固着配設する固着部材と、
中心軸が該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸から等距離にあり、前記第１の光および第２の光をコリメートするレンズと、
該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸となす角が直角な第１の端面と、該第１の端面に対向し所定の角度をなし、該レンズより出射される前記第１の光および第２の光が入射される第２の端面とを有し、当該第２の端面が該第１の光の一部および該第２の光の一部を反射するカプラ膜を有する複屈折結晶と、
該固着部材、該レンズおよび該複屈折結晶を固定するレンズホルダと、
該カプラ膜により反射された該第１の光および該第２の光をそれぞれ受光する、第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードとをそなえ、
該第１の光が常光として、該第２の光が異常光としてそれぞれ該複屈折結晶を伝播し、該第１の端面より同一光軸の光として出力されるように、該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸の該レンズの該中心軸からの距離、該複屈折結晶の該所定の角度、および、該複屈折結晶の結晶軸の方向が設定されたことを特徴とする、偏光合成装置。
【請求項３】
端部の中心軸が互いに平行であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光をそれぞれ入射される、第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバと、
該第１の偏光面保持光ファイバおよび該第２の偏光面保持光ファイバの端部を並列に固着配設する固着部材と、
前記第１の光および第２の光を同一光軸の光として入射される第１の端面と、該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸となす角が直角であるとともに該第１の端面に所定の角度をなして対向する第２の端面とを有する複屈折結晶と、
中心軸が該第１の偏光面保持光ファイバの該端部および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸から等距離にあり、該複屈折結晶の該第２の端面から出射される前記第１の光および第２の光をコリメートするレンズと、
該固着部材、該レンズおよび該複屈折結晶を固定するレンズホルダとをそなえ、
該端部の該中心軸からの距離、該所定の角度、および、該複屈折結晶の結晶軸の方向が、該第１の光が常光として、該第２の光が異常光としてそれぞれ該複屈折結晶を伝播するように設定されたことを特徴とする、偏光分離装置。
【請求項４】
端部の中心軸が互いに平行であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光をそれぞれ入射される、第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバと、
該第１の偏光面保持光ファイバおよび該第２の偏光面保持光ファイバの端部を並列に固着配設する固着部材と、
該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸となす角が直角であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光を同一光軸の光として入射される第１の端面と、該第１の端面に対向し所定の角度をなす第２の端面とを有する複屈折結晶と、
中心軸が該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸から等距離にあり、該複屈折結晶の該第２の端面から出射される前記第１の光および第２の光をコリメートするレンズと、
該固着部材、該レンズおよび該複屈折結晶を固定するレンズホルダとをそなえ、
該第１の端面から同一光軸の光として入射された前記第１の光および第２の光のうち、該第１の光が常光として、該第２の光が異常光としてそれぞれ該複屈折結晶を伝播し、該レンズから出射した光が前記第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバにそれぞれ入射するように、該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸の該レンズの該中心軸からの距離、該複屈折結晶の該所定の角度、および、該複屈折結晶の結晶軸の方向が設定されたことを特徴とする、偏光分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（目次）
発明の属する技術分野
従来の技術（図１１〜図１２）
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
発明の実施の形態
（Ａ）第１実施形態の説明
（ａ）光伝送装置の説明（図２）
（ｂ）励起光出力装置の説明（図１，３，４，５，６）
（Ｂ）第１実施形態の第１変形例の説明（図７）
（Ｃ）第１実施形態の第２変形例の説明（図８）
（Ｄ）第１実施形態の第３変形例の説明（図９）
（Ｅ）第２実施形態の説明（図１０）
（Ｆ）その他
発明の効果
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムにおける信号光増幅用の光増幅器に用いて好適な、偏光合成装置および偏光分離装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、光通信システムの発達にともなって、光信号を電気信号に変換することなく光信号のまま増幅できる光増幅器が開発されており、中でもエルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素をドープした光ファイバ〔ＥＤＦ（Erbium-Doped Fiber：エルビウム・ドープファイバ）〕を用いた光ファイバ増幅器は、高利得，低雑音等の特性を有しており、光通信システムにおいて重要な役割を果している。
【０００４】
また、一本の光ファイバで複数チャネルの信号光を同時に伝送・通信する方式として、ＷＤＭ（Wavelengh Division Multiplexing ：波長多重）光通信方式や、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）光通信方式等が用いられている。
さて、ＷＤＭ光通信方式に使用される光ファイバ増幅器（以下、光増幅器と称する）は、４波，８波，１６波，３２波，６４波といった複数チャネルの入力信号波（信号光）を高出力な出力光として増幅するものであるが、増幅する信号光が増えるに従って増幅に必要な励起パワーも高くなるため高出力の励起光源が必要とされてくる。
【０００５】
このような励起光源の高出力化を図るためには、励起レーザーの高出力化，双方向励起，励起光の偏光合成，励起光の波長合成等の手法を用いることが考えられる。
しかし、特に励起光の偏光合成や波長合成といった手法を実現するためにはそれに応じた光回路デバイスがそれぞれ必要となり、これらの機能別にそれぞれのデバイスを構成すると、装置の大型化や光回路デバイスの挿入による損失の増大といった問題が発生する。従って、励起光についての偏光合成の機能と波長合成の機能とを一体化させて光回路デバイス（励起光出力装置）を構成し、装置の大型化や挿入損失の増大を抑制させることが望ましい。
【０００６】
ここで、図１１は従来の励起光出力装置の構成を模式的に示す平面図であるが、この図１１に示す励起光出力装置は、４種類の光について偏光合成および波長合成を行なったものを励起光として、ＥＤＦにて増幅される信号光と合波させるものであり、この励起光出力装置により、上述のごとき励起光の偏光合成の機能や波長合成の機能とともに、増幅すべき信号光を励起光に合成して出力させる機能をも一体化して実現しているのである。
【０００７】
また、この図１１に示す従来の励起光出力装置は、第１偏光合成部５１，第２偏光合成部５２，波長多重膜（ＷＤＭ）５０４，５０５，アイソレータ５０６，信号光コリメータ５１０ｅ，５２０，および筐体５０１を備えて構成されている。
第１偏光合成部５１は、偏光合成コリメータ５１０ａ，５１０ｂ，全反射光学膜（ＨＲ：High Reflection Mirror ）５０２，偏光分離器（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）５０３を備えて構成されている。
【０００８】
ここで、偏光合成コリメータ５１０ａは、偏光面保存光ファイバ５１１ａとコリメートレンズ５１２ａとが固定されてなるもので、同様に、偏光合成コリメータ５１０ｂは偏光面保存光ファイバ５１１ｂとコリメーレンズ５１２ｂとが固定されてなるものである。
また、これらの偏光合成コリメータ５１０ａ，５１０ｂは、筐体５０１の外周部に固設される一方、各コリメートレンズ５１２ａ，５１２ｂが筐体５０１の内側に位置するように固設され、各偏光面保存光ファイバ５１１ａ，５１１ｂから入力される励起光が、それぞれコリメートレンズ５１２ａ，５１２ｂを介して筐体５０１内に入射されるようになっている。
【０００９】
偏光面保存光ファイバ５１１ａ，５１１ｂは、それぞれ複屈折光ファイバにより構成され、図示しない励起光源からの、波長が例えば、１．４６μｍ程度の光を偏光面を保持しながら、直線偏光（電界ベクトルが常に一定の方向を向いている光）として伝送しうるもので、これらの偏光面保存光ファイバ５１１ａ，５１１ｂにて伝播しうる直線偏光は、互いに異なる向きの電界ベクトルを有するようになっている。例えば、偏光面保存光ファイバ５１１ａではＳ波を伝播させ、偏光面保存光ファイバ５１１ｂではＰ波を伝播させる。
【００１０】
ＨＲ５０２は、入射された光を全反射するものであり、偏光合成コリメータ５１０ａから入力される波長１．４６μｍのＳ波の励起光がＰＢＳ５０３へ向けて出射させるように固設されている。
ＰＢＳ５０３は、入射される光の偏光面（振動方向）によりその透過率が異なる性質を有するものであり、偏光合成コリメータ５１０ｂからのＰ波の光（波長１・４６μｍ）を全透過させるとともに、偏光合成コリメータ５１０ａからコリメートレンズ５１２ａを介して入射されるＳ波の光（波長１．４６μｍ）を全反射させるようになっている。又、ＰＢＳ５０３は上述の偏光合成コリメータ５１０ａからのＳ波の励起光および偏光合成コリメータ５１０ｂからのＰ波の励起光を同一光軸となるように合波（偏光合成）すべく固設されており、偏光合成された励起光はＷＤＭ５０４に出射させるようになっている。
【００１１】
一方、第２偏光合成部５２も、第１偏光合成部５１と同様に、偏光合成コリメータ５１０ｃ，５１０ｄ，ＨＲ５０７，ＰＢＳ５０８を備えて構成されており、これらの偏光合成コリメータ５１０ｃ，５１０ｄも、筐体５０１の外周部に固設される一方、各コリメートレンズ５１２ｃ，５１２ｄが筐体５０１の内側に位置するように固設され、各偏光面保存光ファイバ５１１ｃ，５１１ｄから入力される励起光が、それぞれコリメートレンズ５１２ｃ，５１２ｄを介して筐体５０１内に入射されるようになっている。
【００１２】
偏光面保存光ファイバ５１１ｃ，５１１ｄも、それぞれ複屈折光ファイバにより構成され、図示しない励起光源からの、波長が例えば、１．４８μｍ程度の光を偏光面を保持しながら、直線偏光（電界ベクトルが常に一定の方向を向いている光）として伝送しうるもので、これらの偏光面保存光ファイバ５１１ｃ，５１１ｄにて伝播しうる直線偏光は、互いに異なる向きの電界ベクトルを有するようになっている。例えば、偏光面保存光ファイバ５１１ｃではＳ波を伝播させ、偏光面保存光ファイバ５１１ｄではＰ波を伝播させる。
【００１３】
ＨＲ５０７も、ＨＲ５０２と同様に、入射された光を全反射するものであり、偏光合成コリメータ５１０ｃから入力される波長１．４８μｍのＳ波の励起光がＰＢＳ５０８へ向けて出射させるように固設されている。
また、ＰＢＳ５０８も、ＰＢＳ５０３と同様に、入射される光の偏光面（振動方向）によりその透過率が異なる性質を有するものであり、偏光合成コリメータ５１０ｄからのＰ波の光（波長１．４８μｍ）を全透過させるとともに、偏光合成コリメータ５１０ｃからのＳ波の光（波長１．４８μｍ）を全反射させるようになっている。
【００１４】
また、ＰＢＳ５０８は上述の偏光合成コリメータ５１０ｃからのＳ波の励起光および偏光合成コリメータ５１０ｄからのＰ波の励起光を同一光軸となるように合波（偏光合成）すべく固設されており、偏光合成された励起光は、ＷＤＭ５０４およびＷＤＭ５０５を通過し、信号光コリメータ５２０に入射するようになっている。
【００１５】
ＷＤＭ５０４，５０５は、ともに入射される光の波長によりその透過率が異なる性質を有する光学膜であり、ＷＤＭ５０４は波長１．４８μｍの光は全透過させるが、波長１．４６μｍの光は全反射させるようになっており、一方、ＷＤＭ５０５は、ＷＤＭ５０４から入射される波長１．４８μｍおよび波長１．４６μｍの各光は全透過させるが、信号光コリメータ５１０ｅから入射される信号光（波長は例えば１．５５μｍ程度）は全反射させるようになっている。
【００１６】
すなわち、ＷＤＭ５０４は、第２偏光合成部５２から（すなわち、ＰＢＳ５０８から）信号光コリメータ５２０に向けて出射される波長１．４８μｍの偏光合成光の光軸上に、第１偏光合成部（すなわち、ＰＢＳ５０３から）から入射される波長１．４６μｍの波長の偏光合成光を信号光コリメータ５２０に向けて反射させるような角度を備えて配設されており、ＰＢＳ５０８から入射される波長１．４８μｍの偏光合成光を全透過させるとともに、ＰＢＳ５０３から入射される波長１．４６μｍの偏光合成光を全反射させることにより、これらの励起光を同一光軸となるように波長多重合成した後、ＷＤＭ５０５を通過させ、信号光コリメータ５２０に入射させるようになっている。
【００１７】
また、ＷＤＭ５０５は、波長１．４８μｍの励起光（偏光合成光）および波長１．４６μｍの励起光（偏光合成光）の合波光に、信号光コリメータ５１０ｅから入射される信号光（波長１．５５μｍ）を合波（波長多重）させるものであり、合波された信号光（励起光成分を含む）は、信号光コリメータ５２０に出射させるようになっている。
【００１８】
信号光コリメータ５２０も、偏光合成コリメータ５１０ａ〜５１０ｄと同様に、光ファイバ５２１およびコリメートレンズ５２２をそなえて構成されており、この信号光コリメータ５２０も、筐体５１０の外周部に配設される一方、コリメートレンズ５２２が筐体５０１の内側に位置するように配設され、コリメートレンズ５２２を通過した信号光が光ファイバ５２１に出射されるようになっている。
【００１９】
信号光コリメータ５１０ｅも偏光合成コリメータ５１０ａ〜５１０ｄおよび信号光コリメータ５２０と同様に、光ファイバ５１１ｅとコリメートレンズ５１２ｅとをそなえて構成されており、筐体５１０の外周部に配設される一方、コリメートレンズ５１２が筐体５０１の内側に位置するように配設され、光ファイバ５１１ｅから入射された信号光をコリメートレンズ５１２ｅを通過させることによりコリメートビームに変換してＷＤＭ５０５に向けて出射するようになっている。
【００２０】
アイソレータ５０６は、信号光コリメータ５１０ｅからＷＤＭ５０５へ向けて入射される信号光の光軸上に配設されており、信号光の反射による装置の共振を防止するためのものである。
このような構成により、信号光コリメータ５１０ｅの光ファイバ５１１ｅに信号光を入力すると同時に、偏光合成コリメータ５１０ａ〜５１０ｄに配設されている各励起レーザから、各偏光面保存光ファイバ５１１ａ〜５１１ｄに励起光を入射することにより、第１偏光合成部５１において波長１．４６μｍのＰ波およびＳ波の励起光が偏光合成されるとともに、第２偏光合成部５２において波長１．４８μｍのＰ波およびＳ波の励起光が偏光合成され、更に、ＷＤＭ５０４によりこれらの励起光が波長多重合成される。又、このようにして波長多重された励起光に信号光コリメータ５１０ｅから入射された信号光が波長多重合成され、信号光コリメータ５２０から図示しないＥＤＦに出力される。
【００２１】
また、励起光の偏光合成を行なう偏光合成部として、特開平６−１４８５７０号公報に開示された偏光合成器が知られている。この特開平６−１４８５７０号公報に開示された従来の偏光合成器について図１２を用いて説明すると、図１２はその構成を模式的に示す図である。
従来の偏光合成器は、図１２に示すように、複屈折結晶３，６，集束性ロッドレンズ４１，全反射ミラー５，入力光ファイバ１，２および伝送ファイバ７をそなえて構成されており、入力光ファイバ１，２を通ってそれぞれ入力された各直線偏光を合成して伝送ファイバ７から出力するものである。
【００２２】
複屈折結晶３，６はともにルチル（ＴｉＯ２），水晶等の１軸性複屈折結晶で、この複屈折結晶３，６において、光軸方向に偏光した光は常光としてそのまま進む一方、光軸方向に直角な偏光の光は異常光として角度を変えて進むようになっている。
複屈折結晶３の一端面には、入力光ファイバ１，２がそれぞれ接続されている。これらの入力光ファイバ１，２は、半導体レーザ（図示せず）からの直線偏光を保持した状態で伝播してくる偏波面保存ファイバである。又、複屈折結晶３の他端面には集束性ロッドレンズ４１の一端面が接続されており、更に、集束性ロッドレンズ４１の他端面には、全反射ミラー５が貼着されている。又、集束性ロッドレンズ４１の上記一端面には、複屈折結晶３と並んで複屈折結晶６も接続されており、この複屈折結晶６の他端面には伝送ファイバ７が接続されている。
【００２３】
このような構成により、図示しない半導体レーザからの直線偏光がそれぞれ入力光ファイバ１，２を通って複屈折結晶３に入力すると、入力光ファイバ１，２からの入射光は常光および異常光に分かれて集束性ロッドレンズ４１の一端面に入射する。
これらの各入射光は、集束性ロッドレンズ４１により平行光に変換された後、全反射ミラー５におけるレンズ光軸８上で反射し、再度、集束性ロッドレンズ４１を通過した後、複屈折結晶６に入力される。
【００２４】
複屈折結晶６において、各入射光は、再度、常光，異常光に分かれて結晶内を進むのであるが、この際、複屈折結晶３において常光，異常光に分かれた各光は、複屈折結晶６において、今度は、常光は異常光として結晶内を進み、異常光は常光として結晶内を進み、複屈折結晶６の他端面（伝送ファイバ７との接続面）においてそれぞれの光が一致して出力され、伝送ファイバ７に合成されて結合する。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示す従来の励起光出力装置では、１つの波長におけるＰ波，Ｓ波の偏光合成のために、Ｐ波，Ｓ波のそれぞれに個々の偏光ポートが必要であり、偏光合成と波長合成を一体化したデバイスにおいては、短波長側のＰ偏光ポート，短波長側のＳ偏光ポート，長波長側のＰ偏光ポート，長波長側のＳ偏光ポートおよび合成した励起光の出力光用の出力ポートの合計５ポートが必要となり、例えば、実装寸法で、Ｌ＝９０ｍｍ程度，Ｗ＝６０ｍｍ程度といった大きさとなり、単に、機能を一体化しただけでは実装寸法の大幅な縮小は実現できないという課題がある。
【００２６】
また、図１２に示す従来の偏光合成器では、複屈折結晶３，６を、入力光ファイバ１，２および伝送ファイバ７と集束性ロッドレンズ４１との間の微小な空間に配設する必要があるため、複屈折結晶３，６の寸法が小さくなり、その加工や組立に高度の寸法精度が要求されることから、生産性が低くなり製造コストが高いという課題がある。
【００２７】
さらに、図１２に示す従来の偏光合成器の組立・製造においては、複屈折結晶３，６と伝送ファイバ７との間を図示しない接着剤により光学接着するのであるが、このような接着剤は有機物であるため耐光性に劣るという特性を有しており、光増幅器のように光ファイバのコア領域という極小領域に高出力の光が１点に集中する状態では、接着剤の損傷が生じ易く、信頼性が低くなるという課題もあり、装置の高出力化を図ろうとする際の妨げとなり、本来、高出力状態で使用することが前提である光増幅装置において（例えば、１００ｍＷの光を４本合波する場合には、直径１０μｍ程度の領域に４００ｍＷという高出力の光が集中することになる）、致命的な欠陥であるともいえる。
【００２８】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、その構造に工夫を施すことにより、従来よりの光回路デバイスとしての機能や、要求される耐光性，信頼性および製造容易性を持ちながら実装寸法の大幅な縮小化を図ることができるようにした、偏光合成装置および偏光分離装置を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の偏光合成装置は、端部の中心軸が互いに平行であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光をそれぞれ出射する、第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバと、該第１の偏光面保持光ファイバおよび該第２の偏光面保持光ファイバの端部を並列に固着配設する固着部材と、中心軸が該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸から等距離にあり、前記第１の光および第２の光をコリメートするレンズと、該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸となす角が直角であり該レンズより出射される前記第１の光および第２の光が入射される第１の端面と、該第１の端面に所定の角度をなして対向する第２の端面とを有し、当該第２の端面が該第１の光の一部および該第２の光の一部を反射するカプラ膜を有する複屈折結晶と、該固着部材、該レンズおよび該複屈折結晶を固定するレンズホルダと、該カプラ膜により反射された該第１の光および該第２の光を受光するフォトダイオードとをそなえ、該端部の該中心軸からの距離、該所定の角度、および、該複屈折結晶の結晶軸の方向が、該第１の光が常光として、該第２の光が異常光としてそれぞれ該複屈折結晶を伝播し、該第２の端面より同一光軸の光として出力されるように設定されたことを特徴としている。
【００３０】
また、請求項２記載の本発明の偏光合成装置は、端部の中心軸が互いに平行であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光をそれぞれ出射する、第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバと、該第１の偏光面保持光ファイバおよび該第２の偏光面保持光ファイバの端部を並列に固着配設する固着部材と、中心軸が該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸から等距離にあり、前記第１の光および第２の光をコリメートするレンズと、該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸となす角が直角な第１の端面と、該第１の端面に対向し所定の角度をなし、該レンズより出射される前記第１の光および第２の光が入射される第２の端面とを有し、当該第２の端面が該第１の光の一部および該第２の光の一部を反射するカプラ膜を有する複屈折結晶と、該固着部材、該レンズおよび該複屈折結晶を固定するレンズホルダと、該カプラ膜により反射された該第１の光および該第２の光をそれぞれ受光する、第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードとをそなえ、該第１の光が常光として、該第２の光が異常光としてそれぞれ該複屈折結晶を伝播し、該第１の端面より同一光軸の光として出力されるように、該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の該中心軸の該レンズの該中心軸からの距離、該複屈折結晶の該所定の角度、および、該複屈折結晶の結晶軸の方向が設定されたことを特徴としている。
【００３１】
さらに、請求項３記載の本発明の偏光分離装置は、端部の中心軸が互いに平行であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光をそれぞれ入射される、第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバと、該第１の偏光面保持光ファイバおよび該第２の偏光面保持光ファイバの端部を並列に固着配設する固着部材と、前記第１の光および第２の光を同一光軸の光として入射される第１の端面と、該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸となす角が直角であるとともに該第１の端面に所定の角度をなして対向する第２の端面とを有する複屈折結晶と、中心軸が該第１の偏光面保持光ファイバの該端部および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸から等距離にあり、該複屈折結晶の該第２の端面から出射される前記第１の光および第２の光をコリメートするレンズと、該固着部材、該レンズおよび該複屈折結晶を固定するレンズホルダとをそなえ、該端部の該中心軸からの距離、該所定の角度、および、該複屈折結晶の結晶軸の方向が、該第１の光が常光として、該第２の光が異常光としてそれぞれ該複屈折結晶を伝播するように設定されたことを特徴としている。
【００３２】
また、請求項４記載の本発明の偏光分離装置は、端部の中心軸が互いに平行であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光をそれぞれ入射される、第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバと、該第１の偏光面保持光ファイバおよび該第２の偏光面保持光ファイバの端部を並列に固着配設する固着部材と、該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸となす角が直角であり、偏光面が互いに直交する第１の光および第２の光を同一光軸の光として入射される第１の端面と、該第１の端面に対向し所定の角度をなす第２の端面とを有する複屈折結晶と、中心軸が該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸から等距離にあり、該複屈折結晶の該第２の端面から出射される前記第１の光および第２の光をコリメートするレンズと、該固着部材、該レンズおよび該複屈折結晶を固定するレンズホルダとをそなえ、該第１の端面から同一光軸の光として入射された前記第１の光および第２の光のうち、該第１の光が常光として、該第２の光が異常光としてそれぞれ該複屈折結晶を伝播し、該レンズから出射した光が前記第１の偏光面保持光ファイバおよび第２の偏光面保持光ファイバにそれぞれ入射するように、該第１の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸および該第２の偏光面保持光ファイバの該端部の中心軸の該レンズの該中心軸からの距離、該複屈折結晶の該所定の角度、および、該複屈折結晶の結晶軸の方向が設定されたことを特徴としている。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）第１実施形態の説明
（ａ）光伝送装置の説明
図２は本発明の第１実施形態としての励起光出力装置を適用した光通信システムの構成を模式的に示す図であるが、本発明の第１実施形態としての励起光出力装置は、例えば、この図２に示すように、海を挟んだ陸上間で光通信を行なう光通信システムにおける光伝送装置に適用されるものであり、この図２に示す光通信システムは、光伝送装置１００１（送信側端局），光伝送装置１００２（受信側端局）およびリモートアンプ７４０，７５０を備えて構成されている。
【００３４】
光伝送装置１００１は、信号ＬＤ（Laser Diode:レーザダイオード）８１０，ポストアンプ８２０，励起光出力装置２０００，励起用ＬＤ２００をそなえて構成されており、信号ＬＤ８１０にて発生されたデータ情報を含む信号光と、励起用ＬＤ２００から出力される波長１．４８μｍ程度の励起光および波長１．４６μｍ程度の励起光との波長多重処理を行ない、リモートアンプ７４０（遠隔光増幅器）に対して前方励起を行なうようになっている。
【００３５】
また、光伝送装置１００２は受光ＰＤ（Photo Diode:フォトダイオード）３７０，プリアンプ３８０，励起光分離装置３０００および励起用ＬＤ７８０をそなえて構成されており、励起用ＬＤ２００から出力される波長１．４８μｍ程度の励起光および波長１．４６μｍ程度の励起光によりリモートアンプ７５０（遠隔光増幅器）に対して後方励起を行なうとともに、受信した光に対して波長分離処理を施し、データ情報を含んだ信号光を分離させるようになっている。
【００３６】
リモートアンプ７４０，７５０は、ともに海底ケーブル等の超長距離伝送系の途中位置に配設されるもので、ＥＤＦ（Erbium-Doped Optical Fiber：エルビウムドープ光ファイバ）のみから構成される簡易な構成の光増幅器であり、電気回路をそなえることなく構成されており給電不要である。
このような構成により、光伝送装置１００１において、送信される信号光が信号ＬＤ８１０からポストアンプ８２０に入力され、このポストアンプ８２０によって増幅された後、励起光出力装置２０００に入力される。又、同時に、励起用ＬＤ２００から励起光が励起光出力装置２０００に入力され、この励起光出力装置２０００において信号光と励起光とが合波された後、リモートアンプ７４０に送信することにより前方励起を行なう。信号光はこのリモートアンプ７４０によって増幅された後、リモートアンプ７５０に送信される。
【００３７】
一方、光伝送装置１００２において、励起用ＬＤ２００から励起光分離装置３０００に励起光が入力され、この励起光分離装置３０００からリモートアンプ７５０に励起光を送信することにより後方励起を行なう。信号光はリモートアンプ７５０によって増幅された後、励起光分離装置３０００に送信される。
励起光分離装置３０００において、信号光は励起光と分離され、プリアンプ３８０により増幅された後、受光ＰＤ３７０において電気信号に変換される。
【００３８】
上述のような光伝送装置において、例えば、伝送損失が０．２dB／kmの光ファイバを用いて５０kmの距離を伝送する際には、通常、１０dBの減衰が生ずるのであるが、伝送すべき信号光について、後述する励起光出力装置２０００，励起光分離装置３０００からの、偏光合成および波長合成（波長多重）がなされた低損失の励起光を用いて、遠隔地に設けられたリモートアンプ７４０，７５０で増幅することにより、伝送路における信号光のロスを補償することができる。
【００３９】
（ｂ）励起光出力装置の説明
ところで、上述の光伝送装置１００１は、詳細には図３に示すような構成を有している。
ここで、図３に示す光伝送装置１００１において、励起光出力装置２０００は、励起光合成部１００ａ−１，１００ａ−２，筐体４，信号入力部８０，信号光出射部７０および励起用ＬＤ２１０〜２４０をそなえて構成されている（図３中において、図２と同一の符号は、同様の部分を示している）。
【００４０】
筐体４の外壁部には励起光合成部１００ａ−１，１００ａ−２，信号入力部８００および信号光出射部７０が配設されており、又、筐体４の内部には合成膜４５およびＷＤＭ膜４６が配設されている。
信号入力部８０は信号コリメータ８００，信号光ＬＤ８１０，光増幅器（ポストアンプ）８２０，受光ＰＤ８３０および光ファイバ８２１，８３１をそなえて構成されている。
【００４１】
光ファイバ８２１の一端部には光増幅器８２０が配設されており、又、この光増幅器８２０にはデータ情報を含んだ信号光（例えば、第１実施形態では波長１．５５μｍ程度の信号光）を出力する信号光ＬＤ８１０が接続されている。この信号光ＬＤ８１０により出力されたデータ情報を含んだ信号光は、光増幅器８２０により増幅された後、光ファイバ８２１を通って信号コリメータ８００に入射されるようになっている。
【００４２】
信号コリメータ８００はフェルール８０１，コリメートレンズ８０２，レンズホルダ８０４およびカプラ膜８０３をそなえて構成されており、フェルール８０１は光ファイバ８２１の他端部と光ファイバ８３１の一端部とが平行に固着されている。
フェルール８０１の下流側（筐体４側）位置には、信号光をコリメートするコリメートレンズ８０２が配設されており、更に、コリメートレンズ８０２の下流側位置には、カプラ膜８０３が配設されている。このカプラ膜８０３は入射された信号光の一部を反射させるようになっている。なお、光ファイバ８２１，８３１は、コリメートレンズ８０２の中心軸を挟んで等間隔に配設されており、カプラ膜８０３によって反射された一部の信号光は、光ファイバ８３１に入射され、この光ファイバ８３１を通ってフォトカプラ８３０に入射されるようになっている。
【００４３】
レンズホルダ８０４は、ステンレスパイプ等からなり、フェルール８０１，コリメートレンズ８０２およびカプラ膜８０３を固定するようになっている。      信号コリメータ８００は、スペーサ８０５を介して筐体４に溶接等の手段により固着配設されており、信号光を筐体４内に向けて出射するようになっている。又、筐体４における信号コリメータ８００の取付位置には、アイソレータ８９０が配設され、信号コリメータ８００から筐体４に向けて出射された信号光の反射による装置の共振を防止するようになっている。
【００４４】
信号光出射部７０は、筐体４内において合成された励起光と信号光とを伝送路ファイバ２９０へ出力するものであり、フェルール７１，コリメートレンズ７３およびレンズホルダ７２をそなえて構成されている。
フェルール７１は、伝送路ファイバ２９０の一端部がコリメートレンズ７３の中心軸上に位置するように、その一端部が固着されており、又、コリメートレンズ７３は、筐体４の内部（ＷＤＭ膜４６）から出射される出力信号光上に、その中心軸が位置するように配設されており、ＷＤＭ膜４６から出射される出力信号光をコリメートして、伝送路ファイバ２９０に出射するようになっている。
【００４５】
レンズホルダ７２は、ステンレスパイプ等からなり、フェルール７１およびコリメートレンズ７３を固定するとともに、信号光出射部７０を筐体４に固定するようになっており、信号光射出部７０は、筐体４の外壁部に、そのコリメートレンズ７３中心軸が励起光合成部１００ａ−２の中心軸上に位置するように配設されている。
【００４６】
ここで、本装置における励起光合成部１００ａ−１，１００ａ−２、すなわち、本発明の第１実施形態としての偏光合成装置について、図１を用いて説明すると、図１は本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の構成を模式的に示す断面図である。
励起光合成部１００ａ−１は、第１の波長帯を有しながら互いに異なる偏光成分を有する第１励起光について合成しうる第１偏光合成部として機能するものであり、この励起光合成部１００ａ−１には、互いに直交する偏光成分光を伝播しうる２本の光ファイバである偏光面保存ファイバ（ＰＭＦ）２１１および２２１が接続されており、これらのＰＭＦ２１１およびＰＭＦ２２１の他端部には、第１の波長帯である波長１．４６μｍの励起光を出力する励起用ＬＤ２１０，２２０がそれぞれ接続されている。
【００４７】
また、励起光合成部１００ａ−２は、第１の波長帯と異なる第２の波長帯を有しながら互いに異なる偏光成分を有する第２励起光について合成しうる第２偏光合成部として機能するものであり、この励起光合成部１００ａ−２にも、互いに直交する偏光成分光を伝播しうる２本の光ファイバであるＰＭＦ２３１および２４１が接続されており、これらのＰＭＦ２２１およびＰＭＦ２４１の他端部には第２の波長帯である波長１．４８μｍの励起光を出力する励起用ＬＤ２３０，２４０がそれぞれ接続されている。
【００４８】
励起光合成部１００ａ−１は、図１に示すように、レンズアセンブリ１１０ａ−１，複屈折結晶１２０ａ−１およびレンズホルダ１３０をそなえて構成されており、レンズアセンブリ１１０ａ−１はフェルール１１１ａ−１とコリメートレンズ１１２−１とをそなえて構成されている。
フェルール１１１ａ−１はＰＭＦ２１１，２２１の端部を固着配設する第１固着部材であり、図１に示すように、互いに直交した偏光面を持つ異なる光を出射するように、ＰＭＦ２１１，２２１を、その端部が互いに近接または接するように傾斜（角度θ）させて固着配置し（例えば、第１実施形態ではθ＝６°）、この際、ＰＭＦ２１１，２１１はコリメートレンズ１１２−１の中心軸に対して線対称となるようになっている。
【００４９】
このフェルール１１１ａ−１は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、２つのフェルール部材である半割フェルール１１１ａ−１１，１１１ａ−１２を接合することにより構成されており、これらのフェルール１１１ａ−１１，１１１ａ−１２は、セラミック等で形成されている。
また、半割フェルール１１１ａ−１１には、ＰＭＦ２１１を固着する穴部１１１ａ−１５が形成されており、同様に、半割フェルール１１１ａ−１２にも、ＰＭＦ２２１を固着する穴部１１１ａ−１５が形成されている。
【００５０】
これらの穴部１１１ａ−１５を半割フェルール１１１ａ−１１，１１１ａ−１２に形成する手法としては、半割フェルール１１１ａ−１１，１１１ａ−１２の成形時に、ＰＭＦ２１１，２２１とほぼ同径のワイヤを入れたままセラミックを焼結させ、その後、ワイヤを引き抜くことにより形成する手法が考えられる。
コリメートレンズ１１２ａ−１は、ＰＭＦ１４０，１４１からそれぞれ出射された２種類の偏光成分光についてコリメートビームに変換する第１レンズであり（例えば、第１実施形態では直径２．５ｍｍの球レンズ）、このコリメートレンズ１１２ａ−１は、ＰＭＦ２１１，２２１からそれぞれ入射された２つの励起光が、コリメートレンズ１１２ａ−１を通過後に互いに平行光となるように、フェルール１１１ａ−１の下流側（図１中右側）位置に配設されている。
【００５１】
複屈折結晶１２０ａ−１はルチル（ＴｉＯ２）や方解石等の１軸性複屈折結晶であり、その結晶軸に対する光の振動方向（偏光面）によりその屈折率が異なるという特質を有しており、コリメートレンズ１１２−１から出射される複数種類の偏光成分光間の屈折率特性の差異を用いることにより、これら複数種類の偏光成分光を同一光軸として偏光合成する第１複屈折部材として機能する。
【００５２】
すなわち、ＰＭＦ２１１，２２１からそれぞれ出射される２種類の偏光成分を有する光（励起光）がこの複屈折結晶１２０ａ−１を通過する際、複屈折結晶１２０ａ−１が正の一軸性複屈折結晶であるルチル（ＴｉＯ２）である場合、複屈折結晶１２０ａ−１の結晶軸ｖに直交する偏光面を有する光（常光）は屈折率が小さいためその直進性が高く、又、複屈折結晶１２０ａ−１の結晶軸ｖに平行な偏光面を有する光（異常光）は屈折率が高く、大きく角度を変えて通過するようになっている。
【００５３】
また、複屈折結晶１２０ａ−１は、その結晶軸ｖが、入射される光の進行方向に対し鋭角に傾斜した平板複屈折結晶であり、コリメートレンズ１１２−１の下流側（図１中右側）位置に配設されるようになっている。
この複屈折結晶１２０ａ−１のコリメートレンズ１１２の軸方向長さＬは、ＰＭＦ２１１，２２１のコリメートレンズ１１２−１の軸に対する角度θ（第１実施形態では６°）と、各光が複屈折結晶１２０ａ−１に入射する際の間隔Ｄ（例えば第１実施形態では０．４ｍｍ）とによって定められるもので、複屈折結晶１２０ａ−１に入射された各光が、複屈折結晶１２０ａ−１の反対側面から出射する際には、同一光軸に合波されるような長さ（例えば、第１実施形態では４ｍｍ）となっている。
【００５４】
なお、図１に示す実施形態においては、複屈折結晶１２０ａ−１の結晶軸ｖは入射する光の進行方向に対して鋭角（例えば、第１実施形態では４５°）に傾斜するようになっており、この結晶軸ｖは、ＰＭＦ２２１の偏光面と直交するとともに、ＰＭＦ２１１の偏光面と平行になっており、ＰＭＦ２１１から入射される光は複屈折結晶１２０ａ−１内を異常光（図１中記号ｅ参照）として通過するようになっており、一方、ＰＭＦ２２１から入射される光は複屈折結晶１２０ａ−１内を常光（図１中記号ｏ参照）として通過するようになっている。
【００５５】
レンズホルダ１３０は、ステンレスパイプ等からなり、フェルール１１１ａ−１，コリメートレンズ１１２−１および複屈折結晶１２０ａ−１を固定するものである。このレンズホルダ１３０とコリメートレンズ１１２−１および複屈折結晶１２０ａ−１とは低融点ガラスや接着剤等により固着されており、又、このレンズホルダ１３０とフェルール１１１ａ−１とは、コリメートレンズ１１２−１との焦点調整をした後、溶接等の手段により固着される。
【００５６】
これにより、励起用ＬＤ２１０，２２０からＰＭＦ２１１，２２１に出射された光（励起光）は、互いに直交する偏光面を有した状態で、それぞれコリメートレンズ１１２−１の中心軸から等距離の位置に入射されて、ともにコリメートレンズ１１２−１の光軸と平行なコリメートビーム光となって、複屈折結晶１２０ａ−１の一端面に出射される。
【００５７】
複屈折結晶１２０ａ−１においては、ＰＭＦ２２１から出射された光は常光として複屈折結晶１２０ａ−１内を通過する一方、ＰＭＦ２１１から出射された光は複屈折結晶１２０ａ−１内において異常光として通過し、これらの光は複屈折結晶１２０ａ−１の他端面において偏光合成され、同一光軸の光として出射されるのである。
【００５８】
また、偏光合成コリメータ１００ａ−１は、スペーサ１０５を介して筐体４に溶接等の手段により固着配設されており、偏光合成された励起光を筐体４内に向けて出射するようになっている。
なお、励起光合成部１００ａ−２は、図１中に括弧付の符号で示すように、励起光合成部１００ａ−１と同一の構成を有しており、第２の波長帯としての１．４８μｍの励起光として、偏光面が互いに直交する光について偏光合成したものを出力することができるようになっている。
【００５９】
なお、フェルール１１１ａ−２は第２固着部材、コリメートレンズ１１２−２は第２レンズ、複屈折結晶１２０ａ−２は第２複屈折部材、ＰＭＦ２４１，２３１は第２励起光用光ファイバ、フェルール１１１ａ−２とコリメートレンズ１１２−２とは第２レンズアセンブリにそれぞれ該当するものである。
また、偏光合成コリメータ１００ａ−２も、スペーサ１０５を介して筐体４に溶接等の手段により固着配設されており、偏光合成された励起光を筐体４内に向けて出射するようになっている。
【００６０】
ところで、図３に示す励起光出力装置２０００において、合成膜４５は、励起光合成部１００ａ−１および励起光合成部１００ａ−２にて出射されたそれぞれの励起光を合波する合波部として機能し、励起光合成部１００ａ−１から出射される、波長１．４８μｍの偏光合成された励起光の光軸と、励起光合成部１００ａ−２から出射される、波長１．４６μｍの偏光合成された励起光の光軸との交点にその反射面が位置するように固設されており、又、励起光合成部１００ａ−１から出射される励起光を信号光出射部７０におけるコリメートレンズ７３の中心部へ向けて反射させるような角度を有して固設されている。
【００６１】
図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ合成膜４５およびＷＤＭ膜４６の透過特性を説明するための図であり、図５（ａ）は合成膜４５における波長と透過率との関係を示す図であり、図５（ｂ）はＷＤＭ膜４６における波長と透過率との関係を示す図である。
合成膜４５は入射される信号光の波長によりその透過率が異なるという性質を有する光学膜であり、図５（ａ）に示すように、波長１．４６μｍの光を全透過する一方、波長１．４８μｍの光を全反射する特性を有している。すなわち、合成膜４５は、励起光合成部１００ａ−２から出射される波長１．４６μｍの偏光合成された励起光を全透過させる一方、励起光合成部１００ａ−１から出射される波長１．４８μｍの偏光合成された励起光を全反射し、これらの励起光と同一光軸としてＷＤＭ膜４６へ出射できるようになっており、これにより上述の励起光を合波するようになっている。
【００６２】
また、ＷＤＭ膜４６も、合成膜４５と同様に、入射される信号光の波長によりその透過率が異なるという性質を有する光学膜であり、図５（ｂ）に示すように、波長１．４６μｍおよび１．４８μｍの光は全反射させる一方、波長１．５５μｍの光は全透過させるようになっている。
すなわち、ＷＤＭ膜４６は、合成膜４５にて合波された波長１．４６μｍおよび１．４８μｍの励起光に、信号コリメータ８００からの波長１．５５μｍの信号光について波長多重するものであり、波長多重分離部として機能するようになっている。
【００６３】
これにより、第１実施形態にかかる光伝送装置１００１では、信号ＬＤ８１０にて生成される信号光とともに、リモートアンプ７４０励起用の励起光（偏光合成および波長多重されている）を波長多重伝送することができるようになっている。
なお、伝送路ファイバ２９０は、例えば、大陸間の海底等に敷設されたものであって、光伝送装置１００１と光伝送装置１００２との間において、光信号のやり取りをリモートアンプ７４０，７５０を介して行なうためのものである。
【００６４】
続いて、図２に示す光伝送装置１００２における励起光分離装置３０００の構成について図４を用いて説明する。図４は光伝送装置１００２の詳細な構成を模式的に示す断面図であるが、この図４に示す光伝送装置１００２の励起光分離装置３０００は、前述の光伝送内１００１における励起光出力装置２０００に比して、信号入力部８０に代えて信号出力部９０をそなえている点が異なる。具体的には、励起光分離装置３０００は、アイソレータ（８９０，９９０）の向きを除いて励起光出力装置２０００と同一の構成を有しており、その他の部分は図３に示す励起光出力装置２０００と同様に構成されている。
【００６５】
なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくはほぼ同一の部分を示しているので、その説明は省略する。
また、図４に示す励起光分離装置３０００は、分離膜４５′および信号光入射部７０′をそなえているが、これらは図３に示す励起光出力装置２０００における、合成膜４５および信号射出部７０とそれぞれ同一のものであり、これらの構成についての説明も省略する。
【００６６】
信号出力部９０は信号コリメータ９００，光増幅器（プリアンプ）３８０，受光ＰＤ３７０および光ファイバ３７１をそなえて構成されている。
信号コリメータ９００は、スペーサ９０５を介して筐体４に溶接等の手段により固着配設されており、又、筐体４における信号コリメータ９００の取付位置には、アイソレータ８９０が配設され、信号コリメータ９００に向けて出射された信号光が反射することにより生ずる装置の共振を防止するようになっている。
【００６７】
また、信号コリメータ９００はフェルール９０１，コリメートレンズ９０２およびレンズホルダ９０４をそなえて構成されており、フェルール９０１は、光ファイバ３７１の一端部をコリメートレンズ９０２の中心軸に合わせて固着している。
光ファイバ３７１の他端面には光増幅器３８０が配設されており、この光増幅器３８０には受光ＰＤ３７０が配設されており、光増幅装置３８０によって増幅された信号光は受光ＰＤ３７０に入射されるようになっている。
【００６８】
また、フェルール９０１の上流側（筐体４側）位置には、信号光をコリメートビームに変換するコリメートレンズ９０２が配設されている。
レンズホルダ９０４は、ステンレスパイプ等からなり、フェルール９０１およびコリメートレンズ９０２を固定するようになっている。
上述の構成による、本発明の第１実施形態の動作について、以下に説明する。先ず、光伝送装置１００１の信号光ＬＤ８１０では、データ情報を含んだ信号光を光増幅器８２０に出射し、光増幅器８２０においてこの信号光を増幅した後、光ファイバ８２１を通して信号コリメータ８００に入射させる。
【００６９】
信号コリメータ８００に入射された信号光は、先ず、コリメートレンズ８０２に入射され、コリメートビームに変換されて所定の入射角でカプラ膜８０３に入射する。ここで、カプラ膜８０３に入射された信号光の一部の成分は、表面で反射され、光ファイバ８３１を通ってフォトカプラ８３０に入射される。一方、残の成分については、カプラ膜８０３を通過し、アイソレータ８９０を通った後、ＷＤＭ膜４６に入射される。
【００７０】
なお、フォトカプラ８３０において、この信号光の一部をモニタし、図示しない信号光制御装置により信号光ＬＤ８１０を制御することにより、信号光の光レベルを一定に維持することができ、信頼性の高い光伝送装置を構築することができる。
また、信号光ＬＤ８１０により信号光を入射すると同時に、励起用ＬＤ２１０〜２４０により、それぞれＰＭＦ２１１〜２４１に励起光を出射する。
【００７１】
ここで、２つの励起用ＬＤ２１０，２２０は、ともに波長１．４６μｍの励起光（第１励起光）をＰＭＦ２１１および２２１を介して励起光合成部１００ａ−１に入射する。励起用ＬＤ２１０，２２０により出射された励起光は、ＰＭＦ２１１，２２１を通過することにより、互いに直交する偏光成分光となって励起光合成部１００ａ−１に入射する。
【００７２】
励起用ＬＤ２１０および２２０からそれぞれ出射された、互いに直交する偏光成分光である２つの波長１．４６μｍの励起光は、励起光合成部１００ａ−１において同一光軸として偏光合成された後、合成膜４５に向けて出射される。
一方、励起用ＬＤ２３０および２４０は、ともに波長１．４８μｍの励起光（第２励起光）をＰＭＦ２３１および２４１を介して励起光合成部１００ａ−２に入射し、この励起用ＬＤ２３０，２４０により出射された励起光は、ＰＭＦ２３１，２４１を通過することにより、互いに直交する偏光成分光となって励起光合成部１００ａ−２に入射する。
【００７３】
また、互いに直交する偏光成分光である２つの波長１．４８μｍの励起光も、励起光合成部１００ａ−２において同軸光軸として偏光合成された後、信号光射出部７０に向けて出射される。
励起光合成部１００ａ−２から出射された波長１．４８μｍの偏光合成された励起光は、合成膜４５における一端面（図３中左側面）から入射し、この合成膜４５を全透過する。
【００７４】
一方、励起光合成部１００ａ−１から出射された波長１．４６μｍの偏光合成された励起光は、合成膜４５の他端面（図３中右側面）に入射し、この合成膜４５の表面で全反射され、励起光合成部１００ａ−２から出射された波長１．４８μｍの偏光合成された励起光と同一光軸となるように合波され、信号光射出部７０に向けて出射される。
【００７５】
このようにして合波された励起光は、合成膜４５から信号光出射部７０へ出射される途中で、ＷＤＭ膜４６を通過するが、このＷＤＭ膜４６において、前述の信号コリメータ８００から出射された信号光と波長多重合成される。すなわち、合波された励起光（波長１．４６μｍの励起光および波長１．４８μｍの励起光）は、ＷＤＭ膜４６の一端面（図３中左側面）から入射し、このＷＤＭ膜４６を全透過する。
【００７６】
一方、信号コリメータ８００から出射された信号光は、ＷＤＭ膜４６の他端面に入射し、このＷＤＭ膜４６の表面で全反射され、ＷＤＭ膜４６を全透過する合波された励起光と同一光軸となるように波長多重合成され、信号光射出部７０に入射されるのである。
信号光射出部７０に入射された、励起光および信号光の波長多重光は、コリメートレンズ７３を通過することによりコリメートビームに変換された後、光伝送装置１００１出力として伝送路ファイバ２９０に出射される。この波長多重光は伝送路ファイバ２９０を通ってリモートアンプ７４０に入力され、このリモートアンプ７４０においては、波長多重光を構成する信号光および励起光のうちの励起光が後方励起用の励起光として用いられて、信号光が増幅されるのである。
【００７７】
さらに、リモートアンプ７４０により増幅された信号光は、伝送路ファイバ２９０を介してリモートアンプ７５０に送られ、更に、このリモートアンプ７５０においては、励起光分離装置３０００からの前方励起用の励起光（偏光合成および波長多重されている）により増幅された後、光伝送装置１００２に伝送される。
【００７８】
また、リモートアンプ７５０によって増幅された信号光は、伝送路ファイバ２９０を通って光伝送装置１００２における信号光射出部７０′のコリメートレンズ７３に入射され、このコリメートレンズ７３を通過することによりコリメートビームとしてＷＤＭ膜４６に入射される。
このＷＤＭ膜４６に入射された光の内、波長１．５５μｍの信号光は、ＷＤＭ膜４６の表面で全反射され、信号コリメート９００に向けて出射される。この全反射された波長１．５５μｍの信号光は、アイソレータ９９０を通った後、コリメートレンズ９０２に入射され、このコリメートレンズ９０２を通過することによりコリメートビームに変換された後、光ファイバ３７１に入射される。
【００７９】
光ファイバ３７１に入射された波長１．５５μｍの信号光は、光増幅装置３８０により増幅された後、受光ＰＤ３７０により、電気信号に復調変換され、後段の信号処理系においてデータ情報として利用される。
また、本装置においては、前述の励起光出力装置２０００と同様に、励起用ＬＤ２１０〜２４０から、それぞれＰＭＦ２１１〜２４１に励起光を出射することにより、励起光合成部１００ａ−１において波長１．４６μｍの励起光を偏光合成するとともに、励起光合成部１００ａ−２において波長１．４８μｍの励起光を偏光合成し、これらの偏光合成された励起光を合成膜４５において波長多重合成した後、信号光入射部７０′から伝送路ファイバ２９０に出射する。この励起光は伝送路ファイバ２９０を介してリモートアンプ７５０に入力されて、リモートアンプ７５０を前方励起させている。
【００８０】
このように、本発明の第１実施形態としての励起光出力装置によれば、励起光合成部１００ａ−１を用いて波長１．４６μｍの励起光を偏光合成するとともに、励起光合成部１００ａ−２を用いて波長１．４８μｍの励起光を合成することにより、偏光ポート数を低減することができることから、小さく、且つ、簡易な構成の装置で、各波長の励起光を偏光合成することができるため、装置全体を小型化でき、例えば、実装寸法で、Ｌ＝８０ｍｍ程度，Ｗ＝４０ｍｍ程度といった大きさで構成することができる。
【００８１】
また、装置全体を小型化し、簡易な構成とすることができることから、使用部材の削減による低コスト化を図ることもできる。
さらに、励起光出力装置に、波長多重または波長分離処理を施すＷＤＭ膜４６をそなえて構成することにより、同一の装置において波長多重もしくは波長分離を行なうことができることからも、装置全体を小型化でき、簡易に構成することができることから、使用部材の削減による低コスト化を図ることができる。
【００８２】
またさらに、本発明の第１実施形態としての偏光合成装置によれば、レンズアセンブリ１１０ａ−１（１１０ａ−２）と複屈折結晶１２０ａ−１（１２０ａ−２）とにより、ＰＭＦ２１１（２４１），２２１（２３１）からそれぞれ出射される各光を、それぞれの偏光成分光間の屈折率特性の差異を用いて偏光合成することにより、１ポートで偏光合成を実現することができ、実装寸法の小型化を図ることができる他、製造も容易であり、使用部材の削減による低コスト化を図ることができる。
【００８３】
（Ｂ）第１実施形態の第１変形例の説明
上述の第１実施形態にかかる光伝送装置１００１，１００２，励起光出力装置２０００および励起光分離装置３０００の偏光合成装置としての励起光合成部１００ａ−１，１００ａ−２（図３参照）については、例えば、図７に示すような励起光合成部１００ｂに代えて使用することもできる。
【００８４】
すなわち、図７は本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の第１変形例の構成を模式的に示す断面図であり、この図７に示すように、励起光合成部１００ｂは、レンズアセンブリ１１０ｂ，複屈折結晶１２０ｂおよびレンズホルダ１３０とをそなえて構成されており、レンズアセンブリ１１０ｂはフェルール１１１ｂとコリメートレンズ１１２とをそなえて構成されている。
【００８５】
なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくはほぼ同一の部分を示しているので、その説明は省略する。
フェルール１１１ｂは偏光面保存ファイバ（ＰＭＦ）２１１，２２１の端部をそれぞれ固着配設する固着部材であり、図７に示すように、互いに直交した偏光面を持つ異なる光を出射するように、ＰＭＦ２１１，２２１の端部を平行に、且つ、コリメートレンズ１１２の中心軸から等距離の位置に固着している。
【００８６】
ＰＭＦ２１１，２２１は、互いに直交する偏光成分光を伝播しうる２本の光ファイバであり、これらのＰＭＦ２１１，２２１における偏光合成装置１００ｂとは反対側端部には、それぞれ図７には図示しない励起用ＬＤが配設されている。  コリメートレンズ１１２は、ＰＭＦ２１１，２２１から出射された複数種類の偏光成分光についてコリメートビームに変換するレンズであり、フェルール１１１ｂの下流側（図７中右側）位置に配設されるようになっている。
【００８７】
複屈折結晶１２０ｂはルチル（ＴｉＯ２），方解石等の１軸性複屈折結晶であり、その結晶軸に対する光の振動方向（偏光面）によりその屈折率が異なるという特質を有しており、コリメートレンズ１１２から出射される複数種類の偏光成分光間の屈折率特性の差異を用いることにより、これら複数種類の偏光成分光を同一光軸として偏光合成する複屈折部材である。
【００８８】
すなわち、この複屈折結晶１２０ｂを通過する際には、複屈折結晶１２０ａ−１が正の一軸性複屈折結晶であるルチル（ＴｉＯ２）である場合、複屈折結晶１２０ｂの結晶軸ｖに直交する偏光面を有する光（常光）は屈折率が小さいため直進性が高く、一方、複屈折結晶１２０ｂの結晶軸ｖに平行な偏光面を有する光（異常光）は屈折率が高く、大きく角度を変えて通過するようになっている。
【００８９】
また、複屈折結晶１２０ｂは、光軸に対して結晶軸ｖが直交するテーパ状の複屈折結晶で、そのコリメートレンズ１１２と対向する側の面はＰＭＦ２１１，２２１に直交するように形成されている。なお、以下、この複屈折結晶１２０ｂのコリメートレンズ１１２側の面を鉛直面と称す。
一方、この複屈折結晶１２０ｂのコリメートレンズ１１２側とは反対側の面は、所定の角度（ＰＭＦ２１１，２２１のコリメートレンズ１１２の中心軸からの距離やコリメートレンズ１１２の屈折率等により定められる角度）となるようにテーパ面として形成されており、複屈折結晶１２０ｂの入射面に入射された各光が、複屈折結晶１２０ｂの出射面から出射する際には、同一光軸に合波されるようになっている。なお、以下、この複屈折結晶１２０ｂの傾斜面をテーパ面と称す。
【００９０】
なお、図７に示す実施形態においては、複屈折結晶１２０ｂの結晶軸ｖはＰＭＦ２１１の偏光面に平行となるようになっており、ＰＭＦ２１１から入射される光は異常光として、又、ＰＭＦ２２１から入射される光は常光としてそれぞれ複屈折結晶１２０ｂ内を通過するようになっている。
上述の構成により、励起用ＬＤ２１０〜２４０（図３参照）によりＰＭＦ２１１，２２１に出射された光は、互いに直交する偏光面を有した状態で、それぞれコリメートレンズ１１２の中心軸から等距離隔てた位置に入射されて、コリメートビーム光となって、所定の出射角を有して複屈折結晶１２０ｂの鉛直面に出射される。
【００９１】
複屈折結晶１２０ｂにおいては、ＰＭＦ２２１から出射された光は常光として複屈折結晶１２０ｂ内を通過する一方、ＰＭＦ２１１から出射された光は異常光として通過し、双方の光は複屈折結晶１２０ｂのテーパ面から同一光軸の光として偏光合成されて出射されるのである。
このように、本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の第１変形例によれば、上述した図１に示す偏光合成装置と同様の作用効果を得ることができる他、フェルール１１１ｂの構成が簡素であり、その製造が容易であることから製造コストの低減を図ることができる。
【００９２】
（Ｃ）第１実施形態の第２変形例の説明
上述の第１実施形態にかかる光伝送装置１００１，１００２，励起光出力装置２０００および励起光分離装置３０００の偏光合成装置としての励起光合成部１００ａ−１，１００ａ−２（図３参照）については、例えば、図８に示すような励起光合成部１００ｃに代えて使用することもできる。
【００９３】
すなわち、図８は本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の第２変形例の構成を模式的に示す断面図であり、励起光合成部１００ｃは、この図８に示すように、図７に示す偏光合成装置１００ｂのレンズホルダ１３０に代えてレンズホルダ１３０ｃをそなえるとともに、受光ＰＤ１５０をそなえており、更に、複屈折結晶１２０ｂに代えて複屈折結晶１２０ｃをそなえるものであり、その他の部分は、図７に示す偏光合成装置１００ｂと同様に構成されている。
【００９４】
なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくはほぼ同一の部分を示しているので、その説明は省略する。
複屈折結晶１２０ｃは、図７に示す偏光合成装置１００ｂの複屈折結晶１２０ｂと同様の構成を有している他、その入射角が大きい入射面にはカプラ膜１２１が蒸着されており、この入射面に入射した光（すなわち、ＰＭＦ２１１、２２１からそれぞれ入射した互いに偏光成分の異なる励起光の和成分）の一部は、カプラ膜１２１に反射して、受光ＰＤ１５０に入射するようになっている。
【００９５】
レンズホルダ１３０ｃは、図１に示す偏光合成装置１００ａや、図７に示す偏光合成装置１００ｂのレンズホルダ１３０と同様に、ステンレスパイプ等により構成され、フェルール１１１ｂ、コリメートレンズ１１２および複屈折結晶１２０ｃを固定するものであるが、このレンズホルダ１３０ｃにおける、複屈折結晶１２０ｃのカプラ膜１２１によって反射された励起光の反射行路上の周辺部には切欠部１３１ｃが形成され、更に、この切欠部１３１ｃには受光ＰＤ１５０が配設されている。
【００９６】
受光ＰＤ１５０は、受光した光を電気信号に復調する受光素子であり、カプラ膜１２１によって反射された偏光成分光についてモニタするモニタ部として機能するもので、カプラ膜１２１によって反射された励起光を受光し、電気信号に復調した後、その電気信号を図示しない励起光制御装置に送るようになっており、各偏光成分光の和成分についてモニタするようになっている。
【００９７】
また、本装置は図示しない励起光制御装置をそなえており、所定の光量の励起光を出力するために励起用ＬＤ２１０〜２４０（図３参照）を制御し、受光ＰＤ１５０から送られる励起光の強度に応じた電気信号を受けて、この電気信号と予め励起光制御装置に設定された基準値とを比較し、この電気信号が基準値に一致するように励起用ＬＤ２１０〜２４０を制御するようになっている。
【００９８】
上述の構成により、励起用ＬＤ２１０〜２４０（図３参照）によりＰＭＦ２１１，２２１に出射された励起光は、互いに直交する偏光面を有した状態で、それぞれコリメートレンズ１１２の中心軸から等距離隔てた位置に、コリメートレンズ１１２の中心軸と平行に入射されて、コリメートビーム光となって、所定の出射角を有して複屈折結晶１２０ｃの鉛直面に出射される。
【００９９】
複屈折結晶１２０ｃにおいては、ＰＭＦ２２１から出射された光は常光として複屈折結晶１２０ｃ内を通過する一方、ＰＭＦ２１１から出射された光は異常光として通過し、双方の励起光は複屈折結晶１２０ｃのテーパ面から同一光軸の光として偏光合成されて出射されるのである。
また、複屈折結晶１２０ｃのテーパ面で同一光軸の光として偏光合成された励起光は、そのテーパ面に蒸着されたカプラ膜によってその一部が受光ＰＤ１５０に向けて反射される。この反射された一部の励起光は受光ＰＤ１５０において電気信号に変換され、この電気信号の値にもとづいて励起光制御装置が励起用ＬＤ２１０〜２４０をそれぞれ制御し、本装置に常に安定した励起光を供給する。
【０１００】
このように、本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の第２変形例によれば、上述した図７に示す偏光合成装置と同様の作用効果を得ることができる他、カプラ膜１２１により反射された偏光合成された励起光を受光ＰＤ１５０によってモニタし、励起光レーザ２１０〜２４０をそれぞれ制御することができるので、安定した励起光出力を得ることができ、又、光伝送装置に用いた場合に過大な光レベルの光信号を光ファイバに送出することがないため、伝送路および他の中継器等を経て累積的に中継増幅され、端局において光信号を受信する段においては過大出力光が更に大きくなるようなことがなく、受信部において光信号を受信する光部品の品質に影響を与えるおそれがない。
【０１０１】
（Ｄ）第１実施形態の第３変形例の説明
上述の第１実施形態にかかる光伝送装置１００１，１００２，励起光出力装置２０００および励起光分離装置３０００の偏光合成装置としての励起光合成部１００ａ−１，１００ａ−２（図３参照）については、例えば、図９に示すような励起光合成部１００ｄに代えて使用することもできる。
【０１０２】
すなわち、図９は本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の第３変形例の構成を模式的に示す断面図であり、励起光合成部１００ｄは、この図９に示すように、図８に示す偏光合成装置１００ｃのレンズホルダ１３０ｃに代えてレンズホルダ１３０ｄをそなえるとともに、受光ＰＤ１５０，１６０をそなえており、更に、複屈折結晶１２０ｃに代えて複屈折結晶１２０ｄをそなえるものであり、その他の部分は、図８に示す偏光合成装置１００ｄと同様に構成されている。
【０１０３】
なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくはほぼ同一の部分を示しているので、その説明は省略する。
複屈折結晶１２０ｄも、図８に示す偏光合成装置１００ｃの複屈折結晶１２０ｃと同様の構成をそなえているが、そのテーパ面がコリメートレンズ１１２に対向するように配設されている。
【０１０４】
すなわち、複屈折結晶１２０ｄにおけるコリメートレンズ１１２と対向する側の面（入射面）は、所定の角度（ＰＭＦ２１１，２２１のコリメートレンズ１１２の中心軸からの距離やコリメートレンズ１１２の屈折率等により定められる角度）となるように形成されており（以下、この面をテーパ面と称す）、一方、この複屈折結晶１２０ｂのコリメートレンズ１１２側とは反対側の面（出射面）は、ＰＭＦ２１１，２２１の光軸と直交するように形成されており、複屈折結晶１２０ｄの入射面（テーパ面）に入射された各光が、複屈折結晶１２０ｄの出射面（鉛直面）から出射する際には、同一光軸に合波されるようになっている。
【０１０５】
また、複屈折結晶１２０ｄにおける入射角が大きい入射面（テーパ面）にはカプラ膜１２１が蒸着されており、このテーパ面に入射する各励起光（すなわち、ＰＭＦ２１１、２２１からそれぞれ入射した互いに偏光成分の異なる励起光）の一部は、カプラ膜に反射して、それぞれ受光ＰＤ１５０，１６０に入射するようになっている。
【０１０６】
レンズホルダ１３０ｄは、図８に示す偏光合成装置１００ｃレンズホルダ１３０と同様に、ステンレスパイプ等により構成され、フェルール１１１ｂ、コリメートレンズ１１２および複屈折結晶１２０ｃを固定するものであり、このレンズホルダ１３０ｄにおける、複屈折結晶１２０ｄのカプラ膜１２１によって反射された各励起光の反射行路上の周辺部には切欠部１３１ｄが形成され、更に、この切欠部１３１ｄには受光ＰＤ１５０，１６０がそれぞれ配設されている。
【０１０７】
受光ＰＤ１５０，１６０は、ともに受光した光を電気信号に復調する受光素子であり、カプラ膜１２１によって反射された偏光成分光についてモニタするモニタ部であって、それぞれカプラ膜１２１によって反射された励起光を受光し、電気信号に復調した後、その電気信号を図示しない励起光制御装置に送るようになっている。
【０１０８】
なお、図９に示す偏光合成装置１００ｄにおいては、ＰＭＦ２１１から出射される励起光は受光ＰＤ１６０に入射するようになっており、一方、ＰＭＦ２２１から出射された励起光は受光ＰＤ１５０に入射するようになっている。
また、本装置も図示しない励起光制御装置をそなえており、所定の光量の励起光を出力するために励起用ＬＤ２１０〜２４０（図３参照）を制御し、受光ＰＤ１５０，１６０からそれぞれ送られる励起光の強度に応じた電気信号を受けて、この電気信号と予め励起光制御装置に設定された基準値とを比較し、この電気信号が基準値に一致するように励起用ＬＤ２１０〜２４０を制御するようになっている。
【０１０９】
上述の構成により、励起用ＬＤ２１０〜２４０（図３参照）によりＰＭＦ２１１，２２１に出射された励起光は、互いに直交する偏光面を有した状態で、それぞれコリメートレンズ１０２の中心軸から等距離隔てた位置に、コリメートレンズ１１２の中心軸と平行に入射されて、コリメートビーム光となって、所定の出射角を有して複屈折結晶１２０ｄのテーパ面に出射される。
【０１１０】
この複屈折結晶１２０ｄのテーパ面に入射した各励起光は、このテーパ面に蒸着されたカプラ膜１２１によってそれらの一部が反射され、受光ＰＤ１５０，１６０にそれぞれ入射される、又、複屈折結晶１２０ｄ内に入射した、各励起光の他の部分は、ＰＭＦ２２１から出射された光は常光として複屈折結晶１２０ｄ内を通過する一方、ＰＭＦ２１１から出射された光は異常光として通過し、双方の励起光は複屈折結晶１２０ｃの鉛直面から同一光軸の光として偏光合成されて出射されるのである。
【０１１１】
受光ＰＤ１５０，１６０にそれぞれ入射された各励起光の一部は電気信号に変換された後、図示しない励起光制御装置に送られ、励起光制御装置はこれらの電気信号の値にもとづいて励起用ＬＤ２１０〜２４０をそれぞれ制御し、常に安定した励起光を供給する。
このように、本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の第３変形例によれば、上述した図８に示す偏光合成装置と同様の作用効果を得ることができる他、カプラ膜１２１により反射された２つの励起光をそれぞれ受光ＰＤ１５０，１６０によってモニタし、励起光レーザ２１０〜２４０をそれぞれ制御することができるので、各励起光の偏光成分毎に各光源を個々に制御することができ、より高レベルの励起光構制御を行なうことができることから、高品質で信頼性の高い偏光合成装置を得ることができる。
【０１１２】
（Ｅ）第２実施形態の説明
図１０は、本発明の第２実施形態としての偏光分離装置の構成を模式的に示す断面図であるが、この偏光分離装置は、例えば、偏波ダイバーシチ受信器に用いることができる。
偏光分離装置１００ａ−１′は、図１０に示すように、図１に示す励起光合成部１００ａ−１と同様に、レンズアセンブリ１１０ａ−１′，複屈折結晶１２０ａ−１′およびレンズホルダ１３０′をそなえて構成されており、又、レンズアセンブリ１１０ａ−１′はフェルール１１１ａ−１′とコリメートレンズ１１２−１′とをそなえて構成されており、図１に示す励起光合成部１００ａ−１とは逆に、複屈折結晶１２０ａ−１から入力された光を偏光成分毎に偏光分離してＰＭＦ２１１′２２１′からに出射するものである。
【０１１３】
また、図１０においては、偏光分離装置１００ａ−１′を説明するため、便宜的に、光出射装置１０４から偏光分離装置１００ａ−１′に光を出射してる状態を示している。
この光出射装置１０４はコリメートレンズ４１２，フェルール４１１およびレンズホルダ４３０をそなえて構成されており、フェルール４１１は光ファイバ４４０をコリメートレンズ４１２の中心軸上に固着配置しており、又、レンズホルダ４３０はコリメートレンズ４１２とフェルール４１１とを固定しており、光ファイバ４４０から入射された光は、コリメートレンズ４１２を通過することによりコリメートビームとなって偏光分離装置１００ａ−１′に向かって出射されるようになっている。
【０１１４】
偏光分離装置１００ａ−１′には、互いに直交する偏光成分光を伝播しうる２本の光ファイバである偏光面保存ファイバ（ＰＭＦ）２１１′および２２１′が接続されており、これらのＰＭＦ２１１′およびＰＭＦ２２１′の他端部には、受光ＰＤ３１０，３２０（図４参照）が配設されている。
フェルール１１１ａ−１′，コリメートレンズ１１２−１′，複屈折結晶１２０ａ−１′およびレンズホルダ１３０′は、それぞれ図１に示す励起光合成部１００ａ−１のフェルール１１１ａ−１，コリメートレンズ１１２−１，複屈折結晶１２０ａ−１およびレンズホルダ１３０と同様の構成をそなえており、その説明は省略する。
【０１１５】
上述の構成により、光出射装置１０４から出射された光は、複屈折結晶１２０ａ−１′の一端面（図１０中左側面）に入射され、この複屈折結晶１２０ａ−１′内において、複屈折結晶１２０ａ−１′の結晶軸ｖと直交する偏光面を有する光は常光として複屈折結晶１２０ａ−１′内を通過する一方、複屈折結晶１２０ａ−１′の結晶軸ｖと平行な偏光面を有する光は異常光として通過し、これらの光は複屈折結晶１２０ａ−１′の他端面における別々の位置から出射される。
【０１１６】
複屈折結晶１２０ａ−１′から出射した各光は、それぞれコリメートレンズ１１２−１′の中心軸から等距離の位置に進入し、コリメートレンズ１１２−１′を通過する。各光はこのコリメートレンズ１１２−１′内を通過することによりコリメートビームに変換されるとともに、コリメートレンズ１１２−１′の他端面から所定の出射角を有して出射され、ＰＭＦ２１１′，２２１′にそれぞれ入射される。
【０１１７】
なお図１０に示す実施形態においては、複屈折結晶１２０ａ−１′の結晶軸ｖは入射する光の進行方向に対して鋭角（例えば、本実施形態では４５°）に傾斜するようになっているが、この結晶軸ｖに直交する偏光面を有している光はＰＭＦ２２１′に入射され、一方、結晶軸ｖに平行な偏光面を有している光はＰＭＦ２１１′に入射されるようになっている。
【０１１８】
このように、本発明の第２実施形態としての偏光分離装置によれば、レンズアセンブリ１１０ａ−１′と複屈折結晶１２０ａ−１′とにより、入射された光の偏光成分毎に容易に分離させることができ、又、１つのポートで偏光分離を実現することができることから、装置の実装寸法の小型化を図ることができる他、使用部材の削減による低コスト化を図ることができ、例えば、偏波ダイバーシチの受信部等に用いることにより、小型且つ低コストの偏波ダイバーシチ受信器を製造することができる。
【０１１９】
また、本発明の第２実施形態としての偏光分離装置は、偏波ダイバーシチの受信部のみならず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
（Ｆ）その他
上記実施形態では、図３に示す励起光出力装置は、図１に示す励起光合成部１００ａ−１，１００ａ−２をそなえて構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図７〜図９に示すいずれの励起光合成部をそなえて構成してもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１２０】
また、上記実施形態では、図４に示す励起光分離装置も、図１に示す励起光合成部１００ａ−１，１００ａ−２とほぼ同一の構成をそなえた偏光分離装置１００ａ−１′，１００ａ−２′をそなえて構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図７〜図９に示すいずれの励起光合成部と同一の偏光分離装置をそなえて構成してもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１２１】
さらに、上記実施形態では、図３に示す励起光出力装置や、図８，図９に示す偏光合成装置および図４に示す励起光分離装置において受光ＰＤ８３０，１５０，１６０，３１０〜３４０，３７０を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、アンバランシェフォトダイオードを使用してもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１２２】
そして、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の偏光合成装置によれば、固着部材とレンズとをそなえてなるレンズアセンブリをそなえるとともに、上記複数種類の偏光成分光を同一光軸として偏光合成する複屈折部材をそなえて構成することにより、１ポートで偏光合成を行なうことができ、１ポートで偏光合成を実現することができ、実装寸法の小型化を図ることができる他、製造も容易であり、更に、使用部材の削減による低コスト化を図ることができる利点がある。
【０１２４】
また、固着部材を、２本の上記光ファイバの端部が互いに近接または接するように傾斜させて固着配置すべく構成することにより、複屈折結晶として平板複屈折結晶を用いることができ、複屈折結晶の製造が容易であり製造コストの減少を図ることができる利点がある。
さらに、固着部材を、２本の光ファイバのそれぞれを固着する２つのフェルール部材を接合することにより構成することにより固着部の製造が容易となり、製造コストの減少を図ることができる利点がある。
【０１２５】
またさらに、固着部材が、互いに直交した偏光面を持つ異なる２つの光を出射しうる２本の上記光ファイバを平行に固着配置すべく構成することによっても、固着部の製造が容易となり、製造コストの減少を図ることができる利点がある。
また、テーパ状の複屈折結晶における上記複数種類の偏光成分光が入射する複数の入射面のうちで、入射角が大きい入射面にカプラ膜を蒸着するとともに、カプラ膜による反射光路上に、モニタ部をそなえて構成することにより、偏光成分光を制御することができ、安定した励起光出力を得ることができる他、過大な光レベルの光信号を光ファイバに送出することがないため、伝送路および他の中継器等を経て累積的に中継増幅され、端局において光信号を受信する段においては過大出力光が更に大きくなるようなことがなく、受信部において光信号を受信する光部品の品質に影響を与えるおそれがない。
【０１２６】
さらに、モニタ部を、複数種類の各偏光成分光について個別にモニタする複数のフォトダイオードをそなえて構成することにより、偏光成分光毎に別々に制御することができ、より高レベルの励起光構制御を行うことができることから、高品質で信頼性の高い偏光合成装置を得ることができる利点がある。
また本発明の偏光分離装置によれば、複屈折部材と、レンズと固着部材とをそなえてなるレンズアセンブリとをそなえて構成することにより、１ポートで偏光分離を行なうことができ、実装寸法の小型化を図ることができる他、製造も容易であり、更に、使用部材の削減による低コスト化を図ることができる利点がある。
【０１２７】
さらに、本発明の励起光出力装置は、その偏光合成部を、固着部材と、レンズアセンブリと、複屈折部材とをそなえて構成することにより、ポート数を低減することができ、小さく、且つ、簡易な構成の装置で、各波長の励起光を偏光合成することができるため、装置全体を小型化でき、簡易に構成することができることから、使用部材の削減による低コスト化を図ることができる利点がある。
【０１２８】
また、偏光合成部にて合成された光を、出力光ファイバを介して接続された遠隔光増幅器に対する前方励起用または後方励起用の励起光として用いるように構成することにより、長距離間で信号光を伝送する光伝送装置においても装置全体を小型化でき、簡易に構成することができることから、使用部材の削減による低コスト化を図ることができる利点がある。
【０１２９】
またさらに、励起光出力装置に、波長多重または波長分離処理を施す波長多重分離部をそなえて構成することにより、同一の装置において波長多重もしくは波長分離を行なうことができることからも、装置全体を小型化でき、簡易に構成することができることから、使用部材の削減による低コスト化を図ることができる利点がある。
【０１３０】
また、第１偏光合成部を、第１固着部材と、第１レンズアセンブリと、第１複屈折部材とをそなえて構成する一方、第２偏光合成部を、第２固着部材と、第２レンズアセンブリと、第２複屈折部材とをそなえて構成することにより、装置全体を小型化でき、簡易に構成することができることから、使用部材の削減による低コスト化を図ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】  本発明の第１実施形態としての励起光出力装置を適用した光通信システムの構成を模式的に示す図である。
【図３】  本発明の第１実施形態としての励起光出力装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】  本発明の第１実施形態としての偏光分離装置を用いた励起光分離装置（光伝送装置）の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】  （ａ），（ｂ）はそれぞれ合成膜およびＷＤＭ膜の透過特性を説明するための図である。
【図６】  （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ固着部材の構成を説明するための図である。
【図７】  本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の第１変形例の構成を模式的に示す断面図である。
【図８】  本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の第２変形例の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】  本発明の第１実施形態としての偏光合成装置の第３変形例の構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】  本発明の第２実施形態としての偏光分離装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】  従来の励起光出力装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図１２】  従来の偏光合成装置の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１００ａ−１，１００ａ−２，１００ｂ〜１００ｄ  励起光合成部（偏光合成部）
１００ａ−１′  偏光分離装置
１１０ａ−１，１１０ａ−１′，１１０ａ−２，１１０ｂ  レンズアセンブリ  １１１ａ−１，１１１ａ−１′，１１１ａ−２，  フェルール（固着部材）
１１１ａ−１１，１１１ａ−１２  半割フェルール（フェルール部材）
１１２，１１２−１，１１２−１′，１１２−２  コリメートレンズ（レンズ）
１２０ａ−１，１２０ａ−１′，１２０ａ−２，１２０ｂ〜１２０ｄ  複屈折結晶
１２１  カプラ膜
１５０，１６０  受光ＰＤ（モニタ部）
２００，２１０〜２４０  励起用ＬＤ
２１１，２２１，２１１′，２２１′，２３１，２４１  ＰＭＦ（光ファイバ，偏光面保持光ファイバ）
１００１，１００２  光伝送装置
２０００  励起光出力装置
３０００  励起光分離装置
４５  合成膜
４６  ＷＤＭ膜（波長多重分離部）
８１０  信号光ＬＤ
７４０，７５０  リモートアンプ（遠隔光増幅器）
【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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