(57)【要約】【課題】光入出力ポートと他の光学部品との光軸調整を容易に行うことができるコリメータアレイユニットの製造方法、コリメータアレイユニット、及び光学装置を提供する。【解決手段】所定軸線Ａ１と交差する方向に並ぶ複数の光入出力ポート１１を含むコリメータアレイ１０と、所定軸線Ａ１と平行なＺ軸、並びに該Ｚ軸と直交し且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸のうちＸ軸及びＺ軸に平行な基準面６２ｃを有し、コリメータアレイ１０を搭載するマウント部材６２とを用意する。そして、コリメータアレイ１０をマウント部材６２に搭載し、各光入出力ポート１１から光線を出射させて各光線の光軸位置を検出しながら、各光軸位置と基準面６２ｃを含む平面との距離が互いに等距離に近づくように、コリメータアレイ１０のＺ軸周りの角度を調整する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定軸線と交差する方向に並ぶ複数の光入出力ポートを含むコリメータアレイと、前記所定軸線と平行なＺ軸、並びに該Ｚ軸と直交し且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸のうち前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸に平行な基準面を有し、前記コリメータアレイを搭載するマウント部材とを用意する第１工程と、
前記コリメータアレイを前記マウント部材に搭載し、各光入出力ポートから光線を出射させて各光線の光軸位置を検出しながら、各光軸位置と前記基準面を含む平面との距離が互いに等距離に近づくように、前記コリメータアレイの前記Ｚ軸周りの角度を調整する第２工程と、
を含む、コリメータアレイユニットの製造方法。
【請求項２】
前記マウント部材は、前記Ｘ軸周り及び前記Ｙ軸周りの前記コリメータアレイと前記基準面との相対角度の変化を抑制し、前記Ｚ軸周りの前記コリメータアレイと前記基準面との相対角度に自由度を与える、請求項１に記載のコリメータアレイユニットの製造方法。
【請求項３】
前記第１工程において、前記マウント部材との接触面のＸＹ平面における断面が円弧である支持部材に前記コリメータアレイを固定する、請求項２に記載のコリメータアレイユニットの製造方法。
【請求項４】
前記第１工程において、前記複数の光出入力ポートのうち少なくとも一つから入力される入力ビームに含まれる互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分を分離する偏波分離素子を含む光学部品を用意し、
前記第２工程において、前記光学部品を前記マウント部材に搭載し、各光入出力ポートから光線を出射させて前記光学部品を通過後の各光線の光軸位置を検出することにより、前記光学部品の前記Ｘ軸周り及び前記Ｚ軸周りのうち少なくとも一方の角度を調整する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコリメータアレイユニットの製造方法。
【請求項５】
前記光学部品は、前記Ｙ軸の方向において前記光学部品と前記マウント部材との間に隙間が設けられることにより、前記少なくとも一方の角度について調整可能とされている、請求項４に記載のコリメータアレイユニットの製造方法。
【請求項６】
前記第２工程において、前記隙間に板状部材を差し込んで前記光学部品の側面に沿わせ、該板状部材と前記基準面との前記少なくとも一方の角度を調整することにより前記光学部品の前記少なくとも一方の角度を調整し、
前記第２工程の後に、前記光学部品と前記マウント部材とを相互に接着する第３工程を更に含み、
前記第３工程の後に前記板状部材を除去する、請求項５に記載のコリメータアレイユニットの製造方法。
【請求項７】
前記偏波分離素子は、前記第１及び第２の偏波成分のうち一方の偏波成分を透過し、他方の偏波成分を反射する偏波分離面と、前記他方の偏波成分を前記一方の偏波成分に沿う方向に反射する反射面とを有し、
前記第２工程において、前記第１の偏波成分の光軸位置と前記第２の偏波成分の光軸位置とのＹ軸方向における差がゼロに近づくように前記光学部品の前記少なくとも一方の角度を調整する、請求項４〜６のいずれか一項に記載のコリメータアレイユニットの製造方法。
【請求項８】
所定軸線と交差する方向に並ぶ複数の光入出力ポートを含むコリメータアレイと、
前記所定軸線と平行なＺ軸、並びに該Ｚ軸と直交し且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸のうち前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸に平行な基準面を有し、前記コリメータアレイを搭載するマウント部材と、
を備え、
各光軸位置と前記基準面を含む平面との距離が互いにほぼ等距離である、コリメータアレイユニット。
【請求項９】
前記複数の光出入力ポートのうち少なくとも一つから入力される入力ビームに含まれる互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分を分離する偏波分離素子を含む光学部品を更に備え、
前記光学部品は前記マウント部材に搭載され、
前記Ｙ軸の方向において前記光学部品と前記マウント部材との間に隙間が設けられている、請求項８に記載のコリメータアレイユニット。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のコリメータアレイユニットと、
前記複数の光出入力ポートのうち少なくとも一つから入力される複数の波長成分を含む入力ビームを波長毎に分光する波長分散素子と、
分光後の各波長成分の向きを、所望の前記光出入力ポートに向けて偏向する光偏向素子と、
前記コリメータアレイユニット、前記波長分散素子、及び前記光偏向素子を前記所定軸線に沿って光学的に結合する光学系と、
を備える光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コリメータアレイユニットの製造方法、コリメータアレイユニット、及び光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、波長選択スイッチといった光学装置の光軸調整方法が記載されている。この光軸調整方法では、先ず、光学部品を通過した通信光を所望の方向へ反射するミラーに代えて光学部品と対向するように、通信光を透過させるとともに反射する板体を配置する。次に、光源が出射する通信光を、光学部品を通過させて板体に照射する。続いて、当該板体に照射されたスポット光を当該板体の背面側から撮影する。最後に、撮影されたスポット光に関する情報と、板体が反射した反射光の光学特性に関する情報とに基づいて、光学部品の位置決めを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０６９９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば波長選択スイッチのような光学装置では、光の入出力を行う光入出力ポートと他の光学部品との光軸調整が重要となる。光軸調整は、光学部品の数が多いほど煩雑となるので、容易に行えることが望ましい。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、光入出力ポートと他の光学部品との光軸調整を容易に行うことができるコリメータアレイユニットの製造方法、コリメータアレイユニット、及び光学装置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】
【０００６】
上述した課題を解決するために、一実施形態に係るコリメータアレイユニットの製造方法は、所定軸線と交差する方向に並ぶ複数の光入出力ポートを含むコリメータアレイと、所定軸線と平行なＺ軸、並びに該Ｚ軸と直交し且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸のうちＸ軸及びＺ軸に平行な基準面を有し、コリメータアレイを搭載するマウント部材とを用意する第１工程と、コリメータアレイをマウント部材に搭載し、各光入出力ポートから光線を出射させて各光線の光軸位置を検出しながら、各光軸位置と基準面を含む平面との距離が互いに等距離に近づくように、コリメータアレイのＺ軸周りの角度を調整する第２工程とを含む。
【０００７】
また、一実施形態に係るコリメータアレイユニットは、第１方向に並ぶ複数の光入出力ポートを含むコリメータアレイと、複数の光入出力ポートの光軸方向及び第１方向に沿って延びる基準面を有し、コリメータアレイを搭載するマウント部材とを備える。
【０００８】
また、一実施形態に係る光学装置は、上記のコリメータアレイユニットと、複数の光出入力ポートのうち少なくとも一つから入力される複数の波長成分を含む入力ビームを波長毎に分光する波長分散素子と、分光後の各波長成分の向きを、所望の光出入力ポートに向けて偏向する光偏向素子と、コリメータアレイユニット、波長分散素子、及び光偏向素子を所定軸線に沿って光学的に結合する光学系とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるコリメータアレイユニットの製造方法、コリメータアレイユニット、及び光学装置によれば、光入出力ポートと他の光学部品との光軸調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態に係る光学装置の構成を概略的に示す図であって、光学装置を上方から見た図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る光学装置の構成を概略的に示す図であって、光学装置の内部構造を側方から見た図である。
【図３】図３は、コリメータアレイ及び偏波ダイバシティモジュールの構成を模式的に示す図である。
【図４】図４は、コリメータアレイユニットの構成の一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、Ｙ軸方向から見たコリメータアレイユニットの側面図である。
【図６】図６は、図４及び図５のVI−VI断面を示す断面図である。
【図７】図７は、図４及び図５のVII−VII断面を示す断面図である。
【図８】図８は、コリメータアレイユニットが有するマウント部材の外観を示す斜視図である。
【図９】図９は、一実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、コリメータアレイユニットを概略的に示す図である。
【図１１】図１１は、コリメータアレイユニットを概略的に示す図である。
【図１２】図１２は、コリメータアレイユニットを概略的に示す図である。
【図１３】図１３は、コリメータアレイユニットを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。（１）一実施形態に係るコリメータアレイユニットの製造方法は、所定軸線と交差する方向に並ぶ複数の光入出力ポートを含むコリメータアレイと、所定軸線と平行なＺ軸、並びに該Ｚ軸と直交し且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸のうちＸ軸及びＺ軸に平行な基準面を有し、コリメータアレイを搭載するマウント部材とを用意する第１工程と、コリメータアレイをマウント部材に搭載し、各光入出力ポートから光線を出射させて各光線の光軸位置を検出しながら、各光軸位置と基準面を含む平面との距離が互いに等距離に近づくように、コリメータアレイのＺ軸周りの角度を調整する第２工程と、を含む。
【００１２】
この製造方法では、コリメータアレイ及びマウント部材をユニット化した上で、各光入出力ポートからの出射光線及びマウント部材の基準面を利用して、マウント部材とコリメータアレイとのＺ軸周りの相対角度を調整している。これにより、マウント部材に対するコリメータアレイの所定軸線周りの相対角度を精度良く調整することができる。そして、ユニット化され且つ光軸調整済みのコリメータアレイ及びマウント部材を波長選択スイッチ等の光学装置に実装することにより、コリメータアレイの各光入出力ポートと他の光学部品との光軸調整が容易となる。
【００１３】
（２）マウント部材は、Ｘ軸周り及びＹ軸周りのコリメータアレイと基準面との相対角度の変化を抑制し、Ｚ軸周りのコリメータアレイと基準面との相対角度に自由度を与えてもよい。これにより、第２工程におけるコリメータアレイのＺ軸周りの角度調整を容易に行うことができる。
【００１４】
（３）第１工程において、マウント部材との接触面のＸＹ平面における断面が円弧である支持部材にコリメータアレイを固定してもよい。これにより、Ｚ軸周りのコリメータアレイと基準面との相対角度に自由度を与える構成を容易に実現することができる。
【００１５】
（４）第１工程において、複数の光出入力ポートのうち少なくとも一つから入力される入力ビームに含まれる互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分を分離する偏波分離素子を含む光学部品を用意し、第２工程において、光学部品をマウント部材に搭載し、各光入出力ポートから光線を出射させて光学部品を通過後の各光線の光軸位置を検出することにより、光学部品のＸ軸周り及びＺ軸周りのうち少なくとも一方の角度を調整してもよい。光学装置が偏波分離素子を備える場合、このように偏波分離素子を含む光学部品をコリメータアレイと共にマウント部材に搭載し、マウント部材上において光学部品の光軸調整を行うとよい。これにより、偏波分離素子を含む光学部品とコリメータアレイとの光軸調整が容易となる。
【００１６】
（５）光学部品は、Ｙ軸の方向において光学部品とマウント部材との間に隙間が設けられることにより、上記少なくとも一方の角度について調整可能とされていてもよい。これにより、Ｘ軸周り及びＺ軸周りの双方若しくは一方における光学部品の角度調整を容易に行うことができる。
【００１７】
（６）第２工程において、隙間に板状部材を差し込んで光学部品の側面に沿わせ、該板状部材と基準面との上記少なくとも一方の角度を調整することにより光学部品の上記少なくとも一方の角度を調整し、第２工程の後に、光学部品とマウント部材とを相互に接着する第３工程を更に含み、第３工程の後に板状部材を除去してもよい。これにより、光学部品のＺ軸周りの角度調整を容易に行うことができる。
【００１８】
（７）偏波分離素子は、第１及び第２の偏波成分のうち一方の偏波成分を透過し、他方の偏波成分を反射する偏波分離面と、他方の偏波成分を一方の偏波成分に沿う方向に反射する反射面とを有し、第２工程において、第１の偏波成分の光軸位置と第２の偏波成分の光軸位置とのＹ軸方向における差がゼロに近づくように光学部品の上記少なくとも一方の角度を調整してもよい。これにより、Ｘ軸周り及びＺ軸周りの双方若しくは一方における光学部品の角度調整を容易に行うことができる。
【００１９】
（８）一実施形態に係るコリメータアレイユニットは、所定軸線と交差する方向に並ぶ複数の光入出力ポートを含むコリメータアレイと、所定軸線と平行なＺ軸、並びに該Ｚ軸と直交し且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸のうちＸ軸及びＺ軸に平行な基準面を有し、コリメータアレイを搭載するマウント部材とを備え、各光軸位置と基準面を含む平面との距離が互いにほぼ等距離である。このコリメータアレイユニットによれば、コリメータアレイ及びマウント部材をユニット化した上で、各光入出力ポートからの出射光線及びマウント部材の基準面を利用して、マウント部材とコリメータアレイとのＺ軸周りの相対角度を調整することができる。従って、マウント部材に対するコリメータアレイの所定軸線周りの相対角度を精度良く調整することができる。そして、光軸調整済みのコリメータアレイユニットを波長選択スイッチ等の光学装置に実装することにより、コリメータアレイの各光入出力ポートと他の光学部品との光軸調整が容易となる。
【００２０】
（９）コリメータアレイユニットは、複数の光出入力ポートのうち少なくとも一つから入力される入力ビームに含まれる互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分を分離する偏波分離素子を含む光学部品を更に備え、光学部品はマウント部材に搭載され、Ｙ軸の方向において光学部品とマウント部材との間に隙間が設けられていてもよい。これにより、Ｘ軸周り及びＺ軸周りの双方若しくは一方における光学部品の角度調整を容易に行うことができ、偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減することができる。また、マウント部材上若しくはマウント部材の近傍に発熱部品が搭載される場合に、熱伝導経路を小さくして光学部品への伝熱を低減することができる。
【００２１】
（１０）また、一実施形態に係る光学装置は、上記のコリメータアレイユニットと、複数の光出入力ポートのうち少なくとも一つから入力される複数の波長成分を含む入力ビームを波長毎に分光する波長分散素子と、分光後の各波長成分の向きを、所望の光出入力ポートに向けて偏向する光偏向素子と、コリメータアレイユニット、波長分散素子、及び光偏向素子を所定軸線に沿って光学的に結合する光学系とを備える。この光学装置によれば、上記のコリメータアレイユニットを備えることにより、コリメータアレイの各光入出力ポートと他の光学部品との光軸調整を容易に行うことができる。
【００２２】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態にかかるコリメータアレイユニットの製造方法、コリメータアレイユニット、及び光学装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２３】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る光学装置１Ａの構成を概略的に示す図である。図１は光学装置１Ａを上方から見た図である。図２は、光学装置１Ａの内部構造を側方から見た図であって、理解の容易のため、図１に示される所定軸線Ａ１を一直線に変換して示している。本実施形態の光学装置１Ａは、いわゆる波長選択スイッチである。なお、図１及び図２にはＸＹＺ直交座標系が示されている。Ｘ軸は上下方向、Ｙ軸は左右方向、Ｚ軸は前後方向（所定軸線Ａ１と平行な方向）を規定している。
【００２４】
図１及び図２に示されるように、本実施形態の光学装置１Ａは、コリメータアレイ１０及び偏波ダイバシティモジュール２０を有するコリメータアレイユニット６０と、波長分散素子３０と、光偏向素子４０とを備えている。また、光学装置１Ａは、コリメータアレイユニット６０、波長分散素子３０、及び光偏向素子４０を所定軸線Ａ１に沿って光学的に結合する光学系として、リレー光学系５２、ミラー５３及び５４、並びに集光レンズ５５を備えている。コリメータアレイ１０は偏波ダイバシティモジュール２０と光学的に結合されており、偏波ダイバシティモジュール２０と波長分散素子３０とは、リレー光学系５２、ミラー５３及び５４により、所定軸線Ａ１に沿って光学的に結合されている。また、波長分散素子３０と光偏向素子４０とは、集光レンズ５５により、所定軸線Ａ１に沿って光学的に結合されている。
【００２５】
以下では、コリメータアレイ１０と光偏向素子４０との間の光路上におけるコリメータアレイ１０側を前段（或いは前側）と称する。また、同光路上における光偏向素子４０側を後段（或いは後側）と称する。
【００２６】
コリメータアレイ１０は、複数の波長成分を含む信号光（以下、入力ビームと称する）Ｂａを光学装置１Ａの外部から入力するとともに、分光後の各波長成分Ｂｂを光学装置１Ａの外部へ出力する。また、偏波ダイバシティモジュール２０は、入力ビームＢａを、互いに偏波面が異なる第１及び第２の偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２に分離する。
【００２７】
図３は、本実施形態のコリメータアレイ１０及び偏波ダイバシティモジュール２０の構成を模式的に示す図である。コリメータアレイ１０は複数の光入出力ポート１１を有する。或る光入出力ポート１１からは、入力ビームＢａが入力される。入力ビームＢａは、複数の波長成分を含む波長多重の信号光であり、且つ、互いに偏波面が異なる第１の偏波成分（例えばｐ偏波成分）及び第２の偏波成分（例えばｓ偏波成分）を含む偏波多重の信号光である。複数の光入出力ポート１１は、所定軸線Ａ１を含む面（ＸＺ平面）に含まれ且つ所定軸線Ａ１と交差する方向、すなわちＸ軸方向（上下方向）に沿って一列に並んで配置されている。
【００２８】
偏波ダイバシティモジュール２０は、本実施形態における光学部品であり、所定軸線Ａ１上においてコリメータアレイ１０の後段に配置される。偏波ダイバシティモジュール２０は、コリメータアレイ１０から光偏向素子４０へ向かう入力ビームＢａに含まれる第１の偏波成分Ｂａ１と第２の偏波成分Ｂａ２とを分離する。また、偏波ダイバシティモジュール２０は、光偏向素子４０からコリメータアレイ１０へ向かう偏向された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を互いに合波する。
【００２９】
具体的には、偏波ダイバシティモジュール２０は、偏波分離素子２１と、１／２波長板２２と、空気換算長補償部２３とが一体に形成されて成る。偏波分離素子２１は、前端面２１ａ、及び、偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を互いに分離させる偏波分離面２１ｂを有する光学素子である。前端面２１ａからは、入力ビームＢａが入射される。偏波分離面２１ｂは入力ビームＢａの光軸に対して傾斜しており、偏波成分Ｂａ１及びＢａ２のうち一方（本実施形態では偏波成分Ｂａ２）をＸ軸負方向に反射し、他方（本実施形態では偏波成分Ｂａ１）を透過する。この偏波分離面２１ｂによって、入力ビームＢａは偏波成分Ｂａ１及びＢａ２に分離される。
【００３０】
偏波分離素子２１は、更に、反射面２１ｃを有する。反射面２１ｃは、偏波分離面２１ｂと平行に設けられ、偏波分離面２１ｂにおいて反射された偏波成分Ｂａ２を再び反射する。これにより、偏波成分Ｂａ２の光軸は、偏波成分Ｂａ１の光軸と平行となる。
【００３１】
１／２波長板２２は、コリメータアレイ１０から光偏向素子４０へ向かう偏波成分Ｂａ１の光軸上、及び光偏向素子４０からコリメータアレイ１０へ向かう偏波成分Ｂａ２の光軸上に配置されている。１／２波長板２２は、偏波分離素子２１と一体に形成されており、本実施形態では偏波分離素子２１の後端面２１ｄに接着されている。１／２波長板２２は、コリメータアレイ１０から光偏向素子４０へ向かう偏波成分Ｂａ１の偏波面を回転させることにより、偏波成分Ｂａ２の偏波面に近づける。このように１／２波長板２２によって偏波面を近づけるのは、光偏向素子４０や波長分散素子３０等が偏波依存性を有する素子である場合に、これらに入射する光の偏波面を揃えるためである。偏波依存性を有する波長分散素子３０としては、例えば回折格子が挙げられる。また、偏波依存性を有する光偏向素子４０は、例えば液晶素子であり、液晶素子を用いた空間光変調器（Spatial Light Modulator：ＳＬＭ）であるＬＣＯＳ（Liquid Cristal On Silicon）が挙げられる。なお、出力の際には、１／２波長板２２は、光偏向素子４０からコリメータアレイ１０へ向かう偏波成分Ｂａ２の偏波面を回転させることにより、偏波成分Ｂａ１の偏波面に近づける。
【００３２】
空気換算長補償部２３は、コリメータアレイ１０から光偏向素子４０へ向かう偏波成分Ｂａ２の光路上、及び光偏向素子４０からコリメータアレイ１０へ向かう偏波成分Ｂａ１の光軸上に配置されている。空気換算長補償部２３は、偏波分離素子２１の後端面２１ｄと並ぶ後端面２１ｅに接着されており、偏波分離素子２１及び１／２波長板２２と一体に形成されている。空気換算長補償部２３は、偏波成分Ｂａ１と偏波成分Ｂａ２とが透過する媒質における空気換算長差を補償する。空気換算長は、光の通過する媒質の厚さをｄ、屈折率をｎとしたとき、ｄ／ｎとして表される。
【００３３】
再び図１及び図２を参照する。リレー光学系５２は、偏波ダイバシティモジュール２０と波長分散素子３０との間の所定軸線Ａ１上に配置され、偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２のビームウエストを集光レンズ５５の前側焦点に位置させる。リレー光学系５２は、レンズ５２ａ及び５２ｂを含む。レンズ５２ａはＸＺ平面内及びＹＺ平面内において光パワーを有する。レンズ５２ａは、例えば凸状の球面レンズといった回転対称レンズである。レンズ５２ａは、レンズ５２ｂよりも前段に配置されている。レンズ５２ｂは、少なくともＸＺ平面内において光パワーを有する。レンズ５２ｂは、例えば、ＸＺ平面内のみにおいて光パワーを有するシリンドリカルレンズである。なお、リレー光学系５２としては、上記のような光パワーを有するものであれば、レンズのような透過型の要素の他、ミラーのような反射型の要素が適用され得る。ここで、光パワーは、焦点距離の逆数として定義される。
【００３４】
ミラー５３及び５４は、レンズ５２ａとレンズ５２ｂとの間の所定軸線Ａ１上に配置されており、所定軸線Ａ１を屈曲させる。すなわち、ミラー５３は偏波ダイバシティモジュール２０からレンズ５２ａを介して到達した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をミラー５４へ向けて反射し、ミラー５４はこれらの偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をレンズ５２ｂへ向けて再び反射する。また、ミラー５４は、光偏向素子４０から波長分散素子３０及びレンズ５２ｂを介して到達した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をミラー５３へ向けて反射し、ミラー５３はこれらの偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をレンズ５２ａへ向けて再び反射する。なお、図２では、所定軸線Ａ１を便宜上一直線に描いているため、ミラー５３及び５４の位置のみを破線で示す。
【００３５】
波長分散素子３０は、複数の波長成分を含む光を波長毎に分光する素子であり、リレー光学系５２と集光レンズ５５との間の所定軸線Ａ１上に配置されている。波長分散素子３０には、偏波ダイバシティモジュール２０により分離されてリレー光学系５２を通過した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２が入射する。波長分散素子３０は、入射した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を、その波長に応じて、ＹＺ平面内において分光して出射する。波長分散素子３０においては、波長分散素子３０に入射した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２が複数の波長成分に分光される場合があるが、ここでは、単一の波長成分のみを図示する。
【００３６】
集光レンズ５５は、ＸＺ平面内及びＹＺ平面内において光パワーを有する。集光レンズ５５は、波長分散素子３０によって分光された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を、ＸＺ平面内において例えばコリメートしつつ光偏向素子４０に向けて出射する。集光レンズ５５は、波長分散素子３０によって分光された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２をＹＺ平面内において集光する。集光レンズ５５は、例えば、ＸＺ平面内及びＹＺ平面内において光パワーを有する凸状の球面レンズといった回転対称レンズであってもよい。
【００３７】
光偏向素子４０は、入射した光の向きを偏向する素子であり、集光レンズ５５から出射した偏波成分Ｂａ１及びＢａ２のＹＺ平面内におけるビームウエスト位置に配置されている。したがって、ＸＺ平面内及びＹＺ平面内において、光偏向素子４０の配置位置が、集光レンズ５５の後側焦点に一致しない場合がある。光偏向素子４０は、集光レンズ５５により集光された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２を、その波長に応じた所望の光入出力ポート１１に向けて偏向する。このとき、光偏向素子４０は、互いに同波長の偏波成分Ｂａ１，Ｂａ２を同じ光入出力ポート１１に向けて偏向する。
【００３８】
光偏向素子４０によって偏向された偏波成分Ｂａ１及びＢａ２は、集光レンズ５５、波長分散素子３０、レンズ５２ｂ、ミラー５４、ミラー５３、及びレンズ５２ａを介して、偏波ダイバシティモジュール２０に達する。偏波成分Ｂａ１及びＢａ２は、偏波ダイバシティモジュール２０において互いに合波され、その波長に対応する所定の光入出力ポート１１から光学装置１Ａの外部へ出力される。
【００３９】
ここで、コリメータアレイユニット６０の具体的な構成例について更に詳しく説明する。図４は、コリメータアレイユニット６０の構成の一例を示す斜視図である。図５は、Ｙ軸方向から見たコリメータアレイユニット６０の側面図である。図６は、図５のVI−VI断面を示す断面図である。図７は、図４及び図５のVII−VII断面を示す断面図である。図８は、コリメータアレイユニット６０が有するマウント部材６２の外観を示す斜視図である。図４〜図８に示されるように、本実施形態のコリメータアレイユニット６０は、コリメータアレイ１０、支持部材１２、偏波ダイバシティモジュール２０、及びマウント部材６２を有する。
【００４０】
図４〜図６に示されるように、コリメータアレイ１０は、支持部材１２に固定されている。具体的には、支持部材１２は、第一部材１２１、第二部材１２２及び第三部材１２３を有しており、部材１２１〜１２３はＹ軸方向にこの順で並んで配置されている。第三部材１２３はマウント部材６２に接しており、第二部材１２２は第一部材１２１と第三部材１２３とに挟まれている。第三部材１２３は、第二部材１２２を介して第一部材１２１を支持する。また、第三部材１２３は、マウント部材６２に接触し、固定される。
【００４１】
コリメータアレイ１０は、複数の光ファイバ１１ａと、複数のレンズとを有する。図３に示された各光入出力ポート１１は、一つの光ファイバ１１ａと、光ファイバ１１ａの端面に光結合された一つのレンズとによって構成されている。複数の光ファイバ１１ａは、第１部材１２１の側面１２１ａ上に並んで配置されており、側面１２１ａはＸＺ平面に沿って延びている。複数の光ファイバ１１ａは、Ｘ軸方向に並んでおり、側面１２１ａに形成された複数のＶ溝にそれぞれ収容されることによって位置決めされている。更に、複数の光ファイバ１１ａは、板状の固定部材１２４と側面１２１ａとの間に挟まれることにより固定されている。
【００４２】
複数のレンズはレンズアレイ１４（図４及び図５を参照）を構成している。レンズアレイ１４は、複数の光ファイバ１１ａと偏波ダイバシティモジュール２０との間に配置されている。レンズアレイ１４は、或る光ファイバ１１ａから出射された入力ビームＢａを平行化し、また、偏波ダイバシティモジュール２０からの出力ビームを別の光ファイバ１１ａに向けて集光する。レンズアレイ１４は、第二部材１２２に固定されている。従って、複数の光ファイバ１１ａとレンズアレイ１４との光軸調整は、第一部材１２１と第二部材１２２とを相対的に移動させることにより行われる。
【００４３】
マウント部材６２は、コリメータアレイ１０及び偏波ダイバシティモジュール２０を搭載する部材である。図６〜図８に示されるように、マウント部材６２は、偏波ダイバシティモジュール２０を搭載するための搭載面６２ａと、支持部材１２を搭載するための搭載面６２ｂとを有する。搭載面６２ａは、ＹＺ平面に沿った平面であって、偏波ダイバシティモジュール２０と接触する。但し、偏波ダイバシティモジュール２０の前端面２１ａにおける入力ビームＢａの反射光が何れかの光ファイバ１１ａに入射することを防ぐため、搭載面６２ａは前方に僅かに傾斜しており、これによって偏波ダイバシティモジュール２０の前端面２１ａの法線方向が所定軸線Ａ１に対して傾斜している。搭載面６２ｂは、コリメータアレイ１０を支持する支持部材１２の第三部材１２３と接触し、第三部材１２３を支持する。
【００４４】
マウント部材６２は、Ｘ軸及びＺ軸に平行な平面である基準面６２ｃを更に有する。基準面６２ｃは、コリメータアレイ１０及び偏波ダイバシティモジュール２０の角度調整の基準として用いられる面である。なお、本実施形態では、基準面６２ｃは偏波ダイバシティモジュール２０と対向する位置に設けられているが、偏波ダイバシティモジュール２０と対向する側とは反対側の面（図７に示される面６２ｄ）が基準面とされてもよく、ＸＺ平面に平行な他の面が基準面とされてもよい。
【００４５】
Ｙ軸方向において偏波ダイバシティモジュール２０とマウント部材６２との間には、隙間Ｄ（図７を参照）が設けられている。これにより、偏波ダイバシティモジュール２０は、Ｘ軸周り及びＺ軸周りの角度について調整可能とされている。なお、偏波ダイバシティモジュール２０は、Ｘ軸周り及びＺ軸周りのうち何れか一方の角度のみについて調整可能とされてもよい。
【００４６】
また、図６に示されるように、第三部材１２３とマウント部材６２との接触面（搭載面６２ｂ）のＸＹ平面における断面は円弧状となっている。これにより、マウント部材６２は、Ｚ軸周りのコリメータアレイ１０と基準面６２ｃとの相対角度に自由度を与える。また、該接触面のＹＺ平面における断面は直線状となっている。これにより、マウント部材６２は、Ｘ軸周り及びＹ軸周りのコリメータアレイ１０と基準面６２ｃとの相対角度の変化を抑制（規制）する。
【００４７】
ここで、本実施形態のコリメータアレイユニット６０を製造する方法について以下に説明する。図９は、本実施形態の製造方法を示すフローチャートである。図１０〜図１３は、コリメータアレイユニット６０を概略的に示す図である。
【００４８】
まず、上述したコリメータアレイ１０、偏波ダイバシティモジュール２０及びマウント部材６２を用意する（第１工程Ｓ１１）。そして、支持部材１２の第一部材１２１の側面１２１ａ上に複数の光ファイバ１１ａを並べ、また、レンズアレイ１４を支持部材１２の第二部材１２２に固定することにより、コリメータアレイ１０を支持部材１２に固定する。このとき、第一部材１２１と第二部材１２２とを相対的に移動させることにより、複数の光ファイバ１１ａとレンズアレイ１４との光軸調整を行うとよい。
【００４９】
次に、支持部材１２の第三部材１２３をマウント部材６２の搭載面６２ｂ上に載置することにより、コリメータアレイ１０をマウント部材６２に搭載する。そして、コリメータアレイユニット６０のＺ軸後方にカメラ（撮像装置）を設置し、各光入出力ポート１１から光線を出射させて各光線の光軸位置を検出する。図１０（ａ）は、そのときの検出結果を概念的に示している。同図では、各光入出力ポート１１から出射された各光線Ｌ１の光軸位置の並び方向Ａ２が、基準面６２ｃを含む平面Ｈに対して傾斜している。本工程では、各光線Ｌ１の光軸位置を検出しながら、基準面６２ｃを含む平面Ｈと各光軸位置との距離が互いに等距離に近づくように、コリメータアレイ１０のＺ軸周りの角度を調整する（第２工程Ｓ１２）。その結果、図１０（ｂ）に示されるように、各光線Ｌ１の光軸位置と基準面６２ｃを含む平面Ｈとの距離は、互いにほぼ等距離となる。
【００５０】
上述した第２工程Ｓ１２は、次のようにして行われてもよい。すなわち、コリメータアレイ１０をマウント部材６２に搭載するとともに、偏波ダイバシティモジュール２０をマウント部材６２の搭載面６２ａ上に搭載する。そして、各光入出力ポート１１から光線Ｌ１を出射させて、偏波ダイバシティモジュール２０を通過後の偏波成分Ｂａ１に相当する光線Ｌ２の光軸位置と、偏波成分Ｂａ２に相当する光線Ｌ３の光軸位置とを検出する。図１１（ａ）は、そのときの検出結果を概念的に示している。同図では、各光線Ｌ２，Ｌ３の光軸位置の並び方向Ａ２が、基準面６２ｃを含む平面Ｈに対して傾斜している。本工程では、各光線Ｌ２，Ｌ３の光軸位置を検出しながら、基準面６２ｃを含む平面Ｈと各光軸位置との距離が互いに等距離に近づくように、コリメータアレイ１０のＺ軸周りの角度を調整する。その結果、図１１（ｂ）に示されるように、各光線Ｌ１の光軸位置と基準面６２ｃを含む平面Ｈとの距離は、互いにほぼ等距離となる。
【００５１】
また、コリメータアレイ１０の複数の光入出力ポート１１の並び方向が基準面６２ｃと平行であっても、偏波ダイバシティモジュール２０のＺ軸周りの角度が傾いている場合には、図１２（ａ）に示されるように、光線Ｌ２の光軸位置と光線Ｌ３の光軸位置とがＹ軸方向にずれる。これは、光線Ｌ２及びＬ３の光路長差に起因する現象である。なお、光路長は、光の通過する媒質の厚さをｄ、屈折率をｎとしたとき、ｄ・ｎとして表される。このような場合には、上述した第２工程において、偏波ダイバシティモジュール２０のＺ軸周りの角度を調整することにより、光線Ｌ２の光軸位置と光線Ｌ３の光軸位置とのＹ軸方向における差をゼロに近づけるとよい。
【００５２】
また、この場合、図１２（ｂ）に示されるように、偏波ダイバシティモジュール２０とマウント部材６２との隙間Ｄに板状部材７０を差し込んで偏波ダイバシティモジュール２０の側面に沿わせ、板状部材７０と基準面６２ｃとのＺ軸周りの角度を調整することにより、偏波ダイバシティモジュール２０のＺ軸周りの角度を調整してもよい。これにより、偏波ダイバシティモジュール２０のＺ軸周りの角度調整を容易に行うことができる。このとき、マウント部材６２のネジ孔を貫通した調整ネジ６３によって板状部材７０を押し込むことにより、板状部材７０と基準面６２ｃとのＺ軸周りの角度を調整してもよい。調整ネジ６３は、Ｚ軸方向における偏波ダイバシティモジュール２０の略中央部に設けられる。
【００５３】
また、図１３（ａ）に示されるように偏波ダイバシティモジュール２０のＸ軸周りの角度が傾いている場合には、図１３（ｂ）に示されるように、光線Ｌ２及びＬ３の光路長差に起因して光線Ｌ２の光軸位置と光線Ｌ３の光軸位置とがＹ軸方向にずれる。このような場合には、上述した第２工程において、偏波ダイバシティモジュール２０のＸ軸周りの角度を調整することにより、光線Ｌ２の光軸位置と光線Ｌ３の光軸位置とのＹ軸方向における差をゼロに近づけるとよい。
【００５４】
この場合においても、偏波ダイバシティモジュール２０とマウント部材６２との隙間Ｄに板状部材７０（図１２（ｂ）を参照）を差し込んで偏波ダイバシティモジュール２０の側面に沿わせ、板状部材７０と基準面６２ｃとのＸ軸周りの角度を調整することにより、偏波ダイバシティモジュール２０のＸ軸周りの角度を調整してもよい。このとき、マウント部材６２のネジ孔を貫通した別の調整ネジによって板状部材７０を押し込むことにより、板状部材７０と基準面６２ｃとのＸ軸周りの角度を調整してもよい。上記別の調整ネジは、Ｚ軸方向における偏波ダイバシティモジュール２０の略中央部から前又は後に偏った位置に設けられる。
【００５５】
上記第２工程Ｓ１２ののち、支持部材１２及び偏波ダイバシティモジュール２０とマウント部材６２とを相互に接着することにより、これらを互いに固定する（第３工程Ｓ１３）。そして、第３工程の後に、板状部材７０を除去する。
【００５６】
本実施形態によるコリメータアレイユニット６０の製造方法、コリメータアレイユニット６０、及び光学装置１Ａによって得られる効果は次の通りである。本実施形態では、コリメータアレイ１０及びマウント部材６２をユニット化した上で、各光入出力ポート１１からの出射光線及びマウント部材６２の基準面６２ｃを利用して、マウント部材６２とコリメータアレイ１０とのＺ軸周りの相対角度を調整している。これにより、マウント部材６２に対するコリメータアレイ１０の所定軸線Ａ１周りの相対角度を精度良く調整することができる。そして、ユニット化され且つ光軸調整済みのコリメータアレイ１０及びマウント部材６２を光学装置１Ａに実装することにより、コリメータアレイ１０の各光入出力ポート１１と光学装置１Ａの他の光学部品との光軸調整が容易となる。
【００５７】
また、本実施形態のように、マウント部材６２は、Ｘ軸周り及びＹ軸周りのコリメータアレイ１０と基準面６２ｃとの相対角度の変化を抑制し、Ｚ軸周りのコリメータアレイ１０と基準面６２ｃとの相対角度に自由度を与えてもよい。これにより、第２工程におけるコリメータアレイ１０のＺ軸周りの角度調整を容易に行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態のように、第１工程において、マウント部材６２との接触面のＸＹ平面における断面が円弧である支持部材１２にコリメータアレイ１０を固定してもよい。これにより、Ｚ軸周りのコリメータアレイ１０と基準面６２ｃとの相対角度に自由度を与える構成を容易に実現することができる。
【００５９】
また、光学装置１Ａが偏波分離素子２１を備える場合、本実施形態のように偏波分離素子２１を含む偏波ダイバシティモジュール２０をコリメータアレイ１０と共にマウント部材６２に搭載し、マウント部材６２上において偏波ダイバシティモジュール２０の光軸調整を行ってもよい。これにより、偏波分離素子２１を含む偏波ダイバシティモジュール２０とコリメータアレイ１０との光軸調整が容易となる。
【００６０】
また、本実施形態のように、Ｙ軸方向において偏波ダイバシティモジュール２０とマウント部材６２との間に隙間Ｄが設けられることにより、偏波ダイバシティモジュール２０の角度について調整可能とされていてもよい。これにより、偏波ダイバシティモジュール２０の角度調整を容易に行うことができる。
【００６１】
また、本実施形態のように、偏波分離素子２１が偏波分離面２１ｂと反射面２１ｃとを有する場合、第２工程において、光線Ｌ２の光軸位置と光線Ｌ３の光軸位置とのＹ軸方向における差がゼロに近づくように、偏波ダイバシティモジュール２０の角度を調整してもよい。これにより、偏波ダイバシティモジュール２０の角度調整を容易に行うことができる。
【００６２】
本発明によるコリメータアレイユニットの製造方法、コリメータアレイユニット、及び光学装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態ではコリメータアレイユニットを備える光学装置として波長選択スイッチを例示したが、本発明のコリメータアレイユニット及びその製造方法は、波長選択スイッチ以外にも様々な光学装置に適用可能である。光学装置の一例としては、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）、波長ブロッカ、可変分散補償器などが挙げられる。
【００６３】
また、上記実施形態の第２工程では、コリメータアレイユニットのＺ軸周りの角度調整と、光学部品（偏波ダイバシティモジュール）のＸ軸周り及びＺ軸周りの角度調整を行っているが、本発明の第２工程では、コリメータアレイユニットのＺ軸周りの角度調整のみ行われてもよく、コリメータアレイユニットのＺ軸周りの角度調整と、光学部品のＸ軸周り及びＺ軸周りのうち何れか一方の角度調整とのみ行われてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ…光学装置、１０…コリメータアレイ、１１…光入出力ポート、１１ａ…光ファイバ、１２…支持部材、１４…レンズアレイ、２０…偏波ダイバシティモジュール、２１…偏波分離素子、２１ｂ…偏波分離面、２１ｃ…反射面、２２…１／２波長板、２３…空気換算長補償部、３０…波長分散素子、４０…光偏向素子、５２…リレー光学系、５３，５４…ミラー、５５…集光レンズ、６０…コリメータアレイユニット、６２…マウント部材、６２ｃ…基準面、７０…板状部材、Ａ１…所定軸線、Ｂａ…入力ビーム、Ｂａ１…第１の偏波成分、Ｂａ２…第２の偏波成分、Ｄ…隙間、Ｈ…平面、Ｌ１〜Ｌ３…光線。
【図１】
2016001256.tif 000003
【図２】
2016001256.tif 000004
【図３】
2016001256.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016001256.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016001256.tif 000011
【図１０】
2016001256.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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