(57)【要約】【課題】光特性を可変させるために必要な電圧や電流、電力、磁場、熱などの印加信号強度を低減化することができ、更には、前記印加信号に対しての反応性が良い、光学素子ユニット、光コンポーネント及び光デバイスを提供する。【解決手段】この光コンポーネントは、入力された光束の光強度と出力される光束の光強度を異ならせるために用いられる光コンポーネントであって、前記光コンポーネントは光学素子ユニットを有し、前記光学素子ユニットは、光機能性素子と、前記光機能性素子を通過した光束を前記光機能性素子へ反射し、且つ、集光する集光性反射素子とを含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光機能性素子と、
前記光機能性素子を通過した光束を前記光機能性素子へ反射し、且つ、集光する集光性反射素子とを含むことを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項２】
前記集光性反射素子の集光位置が前記光機能性素子の光路長中心あるいはほぼ中心となることを特徴とする請求項１に記載の光学素子ユニット。
【請求項３】
前記集光性反射素子は、線集光することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子ユニット。
【請求項４】
前記光機能性素子と前記集光性反射素子が密着していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
前記集光性反射素子は、前記光機能性素子の一面に形成された反射膜である事を特徴とする請求項４に記載の光学素子ユニット。
【請求項６】
前記集光性反射素子は、集光レンズと平面反射鏡とを含む事を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学素子ユニット。  
【請求項７】
前記光機能性素子は、印加される信号に応じて光束の偏光状態を変化させる事ができる偏光可変素子を有することを特徴とする請求項1から請求項６のいずれかに記載の光学素子ユニット。
【請求項８】
前記偏光可変素子は、前記偏光可変素子に電圧が印加された場合は前記偏光可変素子に入射した光束の前記偏光の偏光状態を変化させ、電圧が印加されない場合は前記偏光可変素子に入射した光束の偏光の偏光状態を変化させないことを特徴とする請求項７に記載の光学素子ユニット。
【請求項９】
入力された光束の光強度と出力される光束の光強度を異ならせるために用いられる光コンポーネントであって、
前記光コンポーネントは光学素子ユニットを有し、
前記光学素子ユニットは、光機能性素子と、
前記光機能性素子を通過した光束を前記光機能性素子へ反射し、且つ、集光する集光性反射素子とを含むことを特徴とする光コンポーネント。
【請求項１０】
前記集光性反射素子の集光位置が前記光機能性素子の光路長中心あるいはほぼ中心となることを特徴とする請求項９に記載の光コンポーネント。
【請求項１１】
前記集光性反射素子は、線集光することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光コンポーネント。
【請求項１２】
前記光機能性素子と前記集光性反射素子が密着していることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載の光コンポーネント。
【請求項１３】
前記集光性反射素子は、前記光機能性素子の一面に形成された反射膜である事を特徴とする請求項１２に記載の光コンポーネント。
【請求項１４】
前記集光性反射素子は、集光レンズと平面反射鏡とを含む事を特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載の光コンポーネント。  
【請求項１５】
前記光機能性素子は、印加される信号に応じて光束の偏光状態を変化させる事ができる偏光可変素子を有し、
前記光コンポーネントは、前記光コンポーネントに入力された光束を常光と異常光に偏光分離する偏光分離素子を有し、
前記偏光分離素子において分離された偏光が前記偏光可変素子に入射し、前記偏光可変素子は、前記印加される信号に応じて、前記偏光の偏光状態を変化させ、又は、変化させず、
前記偏光可変素子に入射した前記偏光は、前記集光性反射素子によって反射され、
前記集光性反射素子によって反射された前記偏光は、前記偏光可変素子、前記偏光分離素子を再び通過し、
前記偏光は、前記偏光の偏光状態が所定の偏光状態である場合は、前記光コンポーネントから出力され、前記偏光の偏光状態が他の偏光状態である場合は、前記光コンポーネントから出力されないことを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれかに記載の光コンポーネント。
【請求項１６】
前記偏光可変素子は、前記偏光可変素子に電圧が印加された場合は前記偏光可変素子に入射した光束の前記偏光の偏光状態を変化させ、電圧が印加されない場合は前記偏光可変素子に入射した光束の偏光の偏光状態を変化させないことを特徴とする請求項１５に記載の光コンポーネント。
【請求項１７】
前記光機能性素子に対して、前記集光性反射素子の反対側に配置された集光レンズを含み、前記集光レンズは、前記光コンポーネントに入力された光束を集光し、前記集光レンズによって集光された光束が前記光学素子ユニットに入射することを特徴とする請求項９から請求項１６のいずれかに記載の光コンポーネント。
【請求項１８】
前記集光レンズが線集光レンズであることを特徴とする請求項１７に記載の光コンポーネント。
【請求項１９】
前記集光レンズの集光位置と、前記集光性反射素子の集光位置を一致あるいはほぼ一致させたことを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の光コンポーネント。
【請求項２０】
コリメートレンズを含み、前記コリメートレンズは、前記光コンポーネントに入力された光束を平行光にし、前記コリメートレンズによって平行光とされた光束が前記集光レンズに入射することを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれかに記載の光コンポーネント。
【請求項２１】
入力用光ファイバと、出力用光ファイバを接続する接続部を含み、前記接続部が前記コリメートレンズの焦点位置付近に配置されることを特徴とする請求項２０に記載の光コンポーネント。
【請求項２２】
請求項９から請求項２１のいずれかに記載の光コンポーネントを含むことを特徴とする光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力ファイバおよび出力ファイバが取り付けられ、入力ファイバから入力される光束の光強度と、出力ファイバから出力される光束の光強度とを、印加した信号の強度に応じて異ならせることができる光可変減衰器や光スイッチなどの光デバイス及び当該光デバイスに用いられる光コンポーネント並びに当該光コンポーネントに用いられる光学素子ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信においては、近年のブロードバンドの普及によりネットに接続する端末も急増しており、ネットワークは複雑化の一途をたどっている。ネットワークの堅牢性も重要な課題となっており、光ファイバの切断によるリルーティングの即時性は必須とされている。リルーティングにより、光信号の損失や増幅が変わってくるため、減衰や増幅の調整が必要になるが、いずれも高速応答性が求められる。
【０００３】
高速応答が可能な光デバイスとしては、特許文献1に、電気光学素子を偏光可変素子として利用した高速度電気光変換器が開示されている。本方式では、偏光可変素子の前後に偏光子、検光子して作用する偏光分離素子である偏光ビームスプリッタを配置させ、偏光可変素子に電圧を印加することにより、透過光量を可変することができる。
【特許文献１】特表２００２−５１９７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
然るに、上記特許文献1に記載の発明によると、偏光可変素子として用いている電気光学素子透過による損失を小さくするためには、電気光学素子の大きさを透過する光線径よりも大きくする必要がある。また、電圧を印加するための対向する電極も、電極による散乱損失を避けるため、光線径よりも大きな電極間距離で配置する必要がある。光線径は使用するコリメートレンズにより決まるが、実用的には数百ミクロンの光線径になってしまうため、１００V以上の高電圧印加が必要となる問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような実情を鑑み、光デバイスの光学的構造に工夫を加えることで、光デバイスの光特性可変を起こすために必要な電圧や電流、電力、磁場、熱などの印加信号強度の低減化を実現する光デバイス、当該光デバイスに用いられる光コンポーネント及び当該光コンポーネントに用いられる光学素子ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項1に記載の光学素子ユニットは、光機能性素子と、前記光機能性素子を通過した光束を前記光機能性素子へ反射し、且つ、集光する集光性反射素子とを含むことを特徴とする。
【０００７】
本構成によれば、集光性反射素子からの反射光の集光位置に光機能性素子を配置することができる。当該集光位置に光機能性素子を配置することにより、集光しない場合と比較して、光機能性素子のサイズを小さくすることができる。一方で、光機能性素子を透過する光の特性に変化を与えるために、電圧や電流、電力、磁場、熱等の信号を印加する場合、該信号の強度は該光機能性素子のサイズが小さいほど効率的に透過光特性の可変に寄与することができる。従って、本発明により、光機能性素子の小型化、さらには光特性を可変させるために必要な印加信号強度を低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の光学素子ユニットは、請求項1に記載の発明において、前記集光性反射素子の集光位置が前記光機能性素子の光路長中心あるいはほぼ中心となることを特徴とする。
【０００９】
集光性反射素子の集光位置が光機能性素子の光路長中心となる構成とすることにより、最も光機能性素子のサイズを小さくすることができるため、光特性を可変させるために必要な印加信号強度を最適に低減することができる。
【００１０】
請求項3に記載の光学素子ユニットは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記集光性反射素子は線集光することを特徴とする。
【００１１】
請求項4に記載の光学素子ユニットは、請求項1から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記光機能性素子と前記集光性反射素子が密着していることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の光学素子ユニットは、請求項４に記載の発明において、前記集光性反射素子は、前記光機能性素子の一面に形成されたものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の光学素子ユニットは、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記集光性反射素子は、集光レンズと平面反射鏡とを含む事を特徴とする。  
【００１４】
請求項７に記載の光学素子ユニットは、請求項1から請求項６のいずれかに記載の発明において、前記光機能性素子は、印加される信号に応じて光束の偏光状態を変化させることができる偏光可変素子を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の光学素子ユニットは、請求項７に記載の発明において、前記偏光可変素子は、前記偏光可変素子に電圧が印加された場合は前記偏光可変素子に入射した光束の前記偏光の偏光状態を変化させ、電圧が印加されない場合は前記偏光可変素子に入射した光束の偏光の偏光状態を変化させないことを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の光コンポーネントは、入力された光束の光強度と出力される光束の光強度を異ならせるために用いられる光コンポーネントであって、前記光コンポーネントは光学素子ユニットを有し、前記光学素子ユニットは、光機能性素子と、前記光機能性素子を通過した光束を前記光機能性素子へ反射し、且つ、集光する集光性反射素子とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本構成によれば、集光性反射素子からの反射光の集光位置に光機能性素子を配置することができる。当該集光位置に光機能性素子を配置することにより、集光しない場合と比較して、光機能性素子のサイズを小さくすることができる。一方で、光機能性素子を透過する光の特性に変化を与えるために、電圧や電流、電力、磁場、熱等の信号を印加する場合、該信号の強度は該光機能性素子のサイズが小さいほど効率的に透過光特性の可変に寄与することができる。従って、本発明により、光コンポーネントの小型化、さらには光特性を可変させるために必要な印加信号強度を低減することができる。
【００１８】
請求項１０に記載の光コンポーネントは、請求項９に記載の発明において、前記集光性反射素子の集光位置が前記光機能性素子の光路長中心あるいはほぼ中心となることを特徴とする。
【００１９】
集光性反射素子の集光位置が光機能性素子の光路長中心となる構成とすることにより、最も光機能性素子のサイズを小さくすることができるため、光特性を可変させるために必要な印加信号強度を最適に低減することができる。
【００２０】
請求項１１に記載の光コンポーネントは、請求項９又は１０に記載の発明において、前記集光性反射素子は、線集光することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２に記載の光コンポーネントは、請求項９から請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記光機能性素子と前記集光性反射素子が密着していることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３に記載の光コンポーネントは、請求項１２に記載の発明において、前記集光性反射素子は、前記光機能性素子の一面に形成された反射膜である事を特徴とする。
【００２３】
請求項１４に記載の光コンポーネントは、請求項９から請求項１３のいずれかに記載の発明において、前記集光性反射素子は、集光レンズと平面反射鏡とを含む事を特徴とする。  
【００２４】
請求項１５に記載の光コンポーネントは、請求項９から請求項１４のいずれかに記載の発明において、前記光機能性素子は、印加される信号に応じて光束の偏光状態を変化させる事ができる偏光可変素子を有し、前記光コンポーネントは、前記光コンポーネントに入力された光束を常光と異常光に偏光分離する偏光分離素子を有し、前記偏光分離素子において分離された偏光が前記偏光可変素子に入射し、前記偏光可変素子は、前記印加される信号に応じて、前記偏光の偏光状態を変化させ、又は、変化させず、前記偏光可変素子に入射した前記偏光は、前記集光性反射素子によって反射され、前記集光性反射素子によって反射された前記偏光は、前記偏光可変素子、前記偏光分離素子を再び通過し、前記偏光は、前記偏光の偏光状態が所定の偏光状態である場合は、前記光コンポーネントから出力され、前記偏光の偏光状態が他の偏光状態である場合は、前記光コンポーネントから出力されないことを特徴とする。
【００２５】
請求項１６に記載の光コンポーネントは、請求項１５に記載の発明において、前記偏光可変素子は、前記偏光可変素子に電圧が印加された場合は前記偏光可変素子に入射した光束の前記偏光の偏光状態を変化させ、電圧が印加されない場合は前記偏光可変素子に入射した光束の偏光の偏光状態を変化させないことを特徴とする。
【００２６】
請求項１７に記載の光コンポーネントは、請求項９から請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記光機能性素子に対して、前記集光性反射素子の反対側に配置された集光レンズを含み、前記集光レンズは、前記光コンポーネントに入力された光束を集光し、前記集光レンズによって集光された光束が前記光学素子ユニットに入射することを特徴とする。
【００２７】
請求項１８に記載の光コンポーネントは、請求項１７に記載の発明において、前記集光レンズが線集光レンズであることを特徴とする。
【００２８】
請求項１９に記載の光コンポーネントは、請求項１７又は請求項１８に記載の発明において、前記集光レンズの集光位置と、前記集光性反射素子の集光位置を一致あるいはほぼ一致させたことを特徴とする。
【００２９】
請求項２０に記載の光コンポーネントは、請求項１７から請求項１９のいずれかに記載の発明において、コリメートレンズを含み、前記コリメートレンズは、前記光コンポーネントに入力された光束を平行光にし、前記コリメートレンズによって平行光とされた光束が前記集光レンズに入射することを特徴とする。
【００３０】
請求項２１に記載の光コンポーネントは、請求項２０に記載の発明において、入力用光ファイバと、出力用光ファイバを接続する接続部を含み、前記接続部が前記コリメートレンズの焦点位置付近に配置されることを特徴とする。
【００３１】
請求項２２に記載の光デバイスは、請求項９から請求項２１のいずれかに記載の光コンポーネントを含むことを特徴とする。
【００３２】
本発明の光デバイスは、前記光デバイスに入力した光束の光強度と前記光デバイスから出力する光束の光強度を異ならせる事ができる装置である。光デバイスの好ましい例の一つとして、入力用および出力用の光ファイバに接続されて、入力用の光ファイバから入力された光束の光強度と出力用の光ファイバに出力する光束の光強度とを、外部からの印加信号に応じて異ならせる装置が挙げられる。印加信号の大きさに応じて出力光の強度を可変しても良いし、印加信号のＯＮ、ＯＦＦに基づいて、出力光をＯＮ，ＯＦＦとしてもよい。前記光デバイスの具体例としては、光可変減衰器、光変調器、光シャッターや、光スイッチなどが挙げられる。あるいは、前記光デバイスは、前記光可変減衰器等を含む光増幅器なども含むことも自明である。
【００３３】
前記光デバイスは、光コンポーネントを有する。前記光デバイスが光ファイバに接続されるタイプの装置である場合、その光デバイスに用いられる光コンポーネントは、入力用及び出力用の光ファイバが接続される接続部を有する事が好ましい。接続部は、光ファイバを有さず、入力用及び出力用の光ファイバが接続されるようにしてもよいし、接続部が光ファイバを有し、接続部のそれぞれの光ファイバに、入力用の光ファイバと出力用の光ファイバとが接続されるようにしてもよい。接続部は、２芯フェルールや、それぞれ別体のフェルールを有していてもよい。
【００３４】
本発明の光コンポーネントは、光学特性を可変する光学素子ユニットを有する。
【００３５】
本発明の光学素子ユニットは、光機能性素子と、光機能性素子を通過した光束を光機能性素子へと反射し、且つ、集光する集光性反射素子とを有する。反射素子の反射面を集光性の面にすることによって、集光性反射素子からの反射光の集光位置に光機能性素子を配置することができる。該集光位置に光機能性素子を配置することにより、集光しない場合と比較して、光機能性素子のサイズを小さくすることができる。一方で、光機能性素子を透過する光の特性に変化を与えるために、電圧や電流、電力、磁場、熱等の信号を印加する場合、該信号の強度は該光機能性素子のサイズが小さいほど効率的に透過光特性の可変に寄与することができる。従って、本発明により、光機能性素子の小型化、さらには光特性を可変させるために必要な印加信号強度を低減することができる。
【００３６】
先ず、光学素子ユニットの光機能性素子について詳述する。ここでいう光機能性素子とは、光機能性素子の内部を透過する光束の特性に変化を与える素子を意味している。光束の特性とは具体的には、例えば、偏光、強度、波長特性、進行方向等である。光機能性素子の光束入射面には光束の反射を防止するＡＲ（anti reflection）コートが設けられていることが好ましい。
【００３７】
好ましい光機能性素子の一例としては、偏光可変素子を有する光機能性素子である。尚、光機能素子は、偏光可変素子のみから構成されていてもよい。偏光可変素子とは、偏光可変素子に印加される信号に応じて、偏光可変素子に入射した光束の偏光状態を変化させたり、変化させなかったり、又は、変化量を可変できる素子のことである。印加する信号の種類の好ましい例としては、電流（電圧）（電気光学効果を利用する場合）、磁場（磁気光学効果を利用する場合）、熱（熱光学効果を利用する場合）などが挙げられる。
【００３８】
偏光可変素子の一例としては、印加する信号として磁場を用いる可変ファラデー回転子が挙げられる。ファラデー回転子は、通常、磁気光学結晶と、磁気光学結晶に対して互いに直交する方向に磁界を印加する永久磁石及び電磁石とを有する。ファラデー回転子は、電流を電磁石に供給することにより磁場を形成し、その磁場の強さに応じて偏光可変素子を通過する光束の偏光状態を変化させる。
【００３９】
偏光可変素子の他の例としては、印加する信号として電流（電圧）を用いる電気光学素子が挙げられる。電気光学素子の一例としては、一対の電極と、当該電極の間に挟まれて配置される電気光学結晶とを有するものが挙げられる。他の例としては、液晶素子なども用いられる。電気光学素子は、電流を電極に供給し、その電流（電圧）の強さに応じて偏光可変素子を通過する光束の偏光状態を変化させる。
【００４０】
電機光学素子に用いられる電気光学結晶の好ましい一例として、ＰＬＺＴが挙げられる。ここでいうＰＬＺＴとは、ランタン置換ジルコン酸チタン酸鉛のことであり、一般式（Ｐｂ1-xＬａx）（Ｚｒ1-yＴｉy）1-0.25xＯ3で表される。（式中、ｘは０．０１〜０．３であり、ｙは０．０５〜０．９５である）尚、ＰＬＺＴに他の元素を添加処理したものや、過剰に酸化鉛を添加したものも、全てここではＰＬＺＴと称する。電気光学結晶の他の例としては、LiNbO3等が挙げられる。電気光学結晶に換えて、電気光学ポリマーを用いてもよい。  
【００４１】
光機能性素子の大きさについては、光束に対して直交方向の大きさができるだけ小さい方が印加信号を低減できるため好ましいが、光機能性素子を光が通過する際、光機能性素子の界面で散乱や反射による光学的な損失を避けるため、光束の光路が光機能性素子界面にかからない程度の光機能性素子の大きさとすることが好ましい。即ち、光機能性素子の光束入射面の縦方向及び横方向（いずれも入射する光束に対して直交方向）の長さが共に、入射する光束の直径よりも大きいことが好ましい。
【００４２】
光機能性素子の形状の好ましい例としては、製造の容易さの観点から、図１に示すような直方体形状が挙げられるが、円柱状形状や楕円柱状形状であってもよい。また、図２に示すような、光機能性素子の光束の経路の中点付近で最も厚さが薄く、端部では厚さが厚くなるような形状としてもよい。この様な形状にする事により、必要な印加信号強度を更に低減することが可能となる。
【００４３】
次に、光学素子ユニットの集光性反射素子について詳述する。集光性反射素子は、光機能性素子を通過した光束を、光機能性素子へと反射し、且つ、集光するものである。集光性反射素子は、反射光が集光されるような曲率を有する反射面を有している。
【００４４】
集光性反射素子は、光束を点集光してもよいし、線集光してもよいが、線集光する集光性反射素子の方が、反射面の形状がより製造しやすい形状となる。
【００４５】
集光性反射素子は、図１、図３又は図６に示すように、光機能性素子と密着していてもよい。
【００４６】
例えば、図１、図６に示す例では、集光性反射素子ＣＲＥは光を透過するかまぼこ型の光学素子部ＯＥと集光性の反射膜ＲＭとを有しており、当該集光性反射素子ＣＲＥが光機能性素子ＯＦＥと密着している。光学素子部ＯＥの材質は、光透過率が高い物質である事が好ましく、光学ガラス、又は、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリオレフィンなどの光学用プラスチックが好ましい例として挙げられる。光学素子部ＯＥは、光機能性素子ＯＦＥとは別途に成形したものを用いても良いし、光機能性素子ＯＦＥに直接樹脂をポッティングすることなどにより設けても良い。
【００４７】
図３に示す例では、集光性反射素子ＣＲＥは集光性の反射膜ＲＭのみからなっている。光機能性素子ＯＦＥの光束入射面ＩＰと対向する面が凸レンズ形状またはシリンドリカルレンズ形状に加工されており、そこに反射膜ＲＭである集光性反射素子ＣＲＥが塗布、貼付、蒸着などにより形成されている。反射膜ＲＭの素材としては、銀、アルミニウムなどの一般に反射膜として用いられている金属が好ましく用いられる。
【００４８】
また、集光性反射素子は、図４又は図５に示すように、光機能性素子と離れていてもよい。
【００４９】
図４に示す例では、集光性反射素子ＣＲＥは凹面を有する光学素子部ＯＥと当該凹面に形成された反射膜ＲＭとからなっている凹面鏡である。光学素子部ＯＥの部分の材質は特に限定されない。
【００５０】
図５に示す例では、集光性反射素子ＣＲＥは、片面が平面であって対向する他の片面が凸レンズ形状である光学素子部ＯＥと、凸レンズ面に設けられた反射膜ＲＭとからなっている。この場合、当該光学素子部ＯＥの材質は、光透過率が高い物質である事が好ましく、光学ガラス、又は、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリオレフィンなどの光学用プラスチックが好ましい例として挙げられる。また、集光性反射素子ＣＲＥの光束が入射する平面には、ＡＲコートがなされている事が好ましい。
【００５１】
また、集光性反射素子ＣＲＥは、集光レンズと反射鏡とを有するものであってもよい。その一例としては、少なくとも一つの光学面が凸面である集光レンズと、平面の反射鏡とからなるものが挙げられる。この場合は、反射鏡は反射光を集光する能力は有していないが、集光レンズによって、反射光を集光するため、集光性反射素子としての機能を果たす事が可能となる。
【００５２】
尚、光機能性素子ＯＦＥと集光性反射素子ＣＲＥとを密着させるか否かに拘わらず、図４や図５に示すように、光機能性素子ＯＦＥの光出射面の光束直交方向の大きさ（面積）に比べて、集光性反射素子ＣＲＥを有する光学素子の光入射面の光束直交方向の大きさ（面積）を大きくする方が、光コンポーネントを組み立てる際の光機能性素子ＯＦＥと集光性反射素子ＣＲＥの位置合わせが行ないやすくなる。
【００５３】
また、図１に示すように、集光性反射素子ＣＲＥの集光位置が光機能性素子の光路長中心あるいはほぼ中心となる構成であることが好ましい。この様な構成とすることにより、最も光機能性素子ＯＦＥのサイズを小さくすることができるため、光特性を可変させるために必要な印加信号強度を最適に低減することができる。ここで光機能性素子の光路長中心とは図１に示すように、光機能性素子ＯＦＥを光束が通過する際の、光機能性素子ＯＦＥの光軸方向の中心位置を意味する。また、「ほぼ中心」とは、光機能性素子ＯＦＥの光軸方向長をLとしたときに、中心位置から±0.25×Lの範囲を意味する。
【００５４】
次に、光コンポーネントの、光学素子ユニット以外の他の構成について詳述する。
【００５５】
光学素子ユニットの光機能性素子ＯＦＥが偏光可変素子を有する場合、光コンポーネントは、偏光分離素子ＤＰＥを有することが好ましい。偏光分離素子ＤＰＥは、光コンポーネントに入力された光束を常光と異常光に偏光分離する素子である。偏光分離素子ＤＰＥの好ましい例としては、ルチル、LiNbO3、水晶などの複屈折性結晶や複屈折性ポリマーなどが挙げられる。また、偏光分離素子ＤＰＥは常光と異常光の光路をより大きく分離させるために図８（ｂ）の符号５として示すように楔形状にしてもよい。
【００５６】
光コンポーネントに光ファイバを接続する接続部と、偏光可変素子との間に偏光分離素子が配置されることが好ましい。即ち、光コンポーネントに入力された光束は、偏光分離素子に入射し、常光と異常光に分離され、分離された偏光光束が偏光可変素子に入射することが好ましい。偏光可変素子に入射した偏光光束は、偏光可変素子に印加された信号の強度に応じて偏光の偏光状態が変えられ、または、変えられず、その後、集光性反射素子によって反射される。反射された偏光光束は、偏光可変素子及び偏光分離素子を再び通過する。偏光光束は、光束の偏光状態が所定の偏光状態である場合は、光コンポーネントから出力され、光束の偏光状態が所定の偏光状態ではない場合は、光コンポーネントから出力されないことになる。
【００５７】
また、光コンポーネントは、集光レンズを有していてもよい。集光レンズは、光機能性素子に対して、集光性反射素子の反対側に配置される。すなわち、光コンポーネントに光ファイバを接続する接続部と、光学素子ユニットとの間に配置されることが好ましい。集光レンズは、光コンポーネントに入力された光束を集光し、集光レンズによって集光された光束が光コンポーネントに入射することが好ましい。光コンポーネントが、偏光分離素子を有する場合は、接続部と、偏光分離素子との間に、集光レンズが配置され、光コンポーネントに入力された光束を集光レンズによって集光し、集光レンズによって集光された光束が偏光分離素子に入射することが好ましい。
【００５８】
集光レンズの集光位置と、集光性反射素子の集光位置とが一致あるいはほぼ一致していることが好ましい。このような構成にすることにより、光路が効率的な経路となり、無駄な光量のロスを減らす事ができ、光学素子ユニットの小型化を図る事も可能となる。
【００５９】
尚、集光レンズは、点集光レンズであってもよいし、シリンドリカルレンズのような線集光レンズでもよい。また、集光レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても良い。線集光するレンズとしては、円柱レンズを半分に切った形態のレンズや、非球面レンズや、GRINレンズなどを用いる事ができる。
【００６０】
光コンポーネントは、コリメートレンズを有していてもよい。コリメートレンズは、光機能性素子に対して、集光性反射素子の反対側に配置される。即ち、接続部と、光学素子ユニットとの間に配置されることが好ましい。コリメートレンズは、光コンポーネントに入力された光束を平行光に変換する。光コンポーネントが、偏光分離素子を有する場合は、接続部と、偏光分離素子との間に、コリメートレンズが配置されることが好ましい。コリメートレンズとしては、非球面レンズ、球面レンズ、GRINレンズなどを用いる事ができる。尚、コリメートレンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても良い。
【００６１】
更に、光コンポーネントが、偏光分離素子と集光レンズを共に有する場合は、図７に示すように、入力ファイバ（出力ファイバ）の接続部側から順に、コリメートレンズＣＬ、集光レンズＯＢＪ、偏光分離素子ＤＰＥ、偏光可変素子ＤＶＥ、集光性反射素子ＣＲＥが配置されることが好ましい。接続部に接続されている入力ファイバ（不図示）から光コンポーネントに入力された光束は、先ず、コリメートレンズＣＬによって平行光に変換される。当該平行光は、集光レンズＯＢＪによって集光されて偏光分離素子ＤＰＥに入射する。偏光分離素子ＤＰＥにおいて光束は常光と異常光に分離される。常光と異常光は共に、光学素子ユニットの偏光可変素子ＤＶＥに入射する。電極ＥＬを介して偏光可変素子ＤＶＥに印加された信号の強度に応じて、常光及び／又は異常光の偏光状態が変化し、又は、変化せず、当該光束は、光学素子ユニットの集光性反射素子ＣＲＥで反射される。反射された偏光光束は、偏光可変素子ＤＶＥ及び偏光分離素子ＤＰＥを再び通過し、出力ファイバ（不図示）が接続されている接続部の側へと向かうことになる。偏光光束は、光束の偏光状態が所定の偏光状態である場合は、出力ファイバへ出力され、光束の偏光状態が所定の偏光状態ではない場合は、出力ファイバへ出力されないことになる。この時、入力用または出力用の光ファイバが接続されている接続部の位置が、コリメートレンズＣＬの焦点位置付近である事が好ましい。
【発明の効果】
【００６２】
本発明によれば、簡単且つ低コストの構成で、光特性を可変させるために必要な電圧や電流、電力、磁場、熱などの印加信号強度を低減化することができ、更には、前記印加信号に対しての反応性が良い、光学素子ユニット、光コンポーネント及び光デバイスを提供する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図８は、本実施の形態の光学素子ユニットを含む光コンポーネント１００の構成を概略的に示す図である。図８（ａ）は光コンポーネントを側面から見た断面図であり、図８（ｂ）は光コンポーネントを上面図から見た断面図である。
【００６４】
本実施形態の光コンポーネントは、光デバイスとして光可変減衰器に用いられ、入力用の光ファイバ１１と出力用の光ファイバ１２に接続されて用いられるタイプのものであるが、本発明はこれに限られず、光スイッチに用いられる光コンポーネントなど他の態様も含むものである。
【００６５】
本実施形態の光コンポーネント１００は、入力用の光ファイバ１１及び出力用の光ファイバ１２が接続・固定される接続部である２芯フェルール２を有する。
【００６６】
また、本実施形態の光コンポーネント１００において、図８に示すように、入力ファイバ１１及び出力ファイバ１２の接続部である２芯フェルール２側から順に、コリメートレンズ３、集光レンズであるシリンドリカルレンズ４、偏光分離素子である複屈折性結晶５、及び、光学特性を可変する光学素子ユニット１０が配置されている。尚、光学素子ユニット１０は、偏光可変素子である電気光学結晶７及び１対の電極６、及び、集光性反射素子８を有している。
【００６７】
本実施形態のコリメートレンズ３は、プラスチック製のコリメートレンズ３であり、焦点距離6mmの非球面レンズである。また、入力ファイバ１１の入力位置と出力ファイバ１２の出力位置が、コリメートレンズ３の焦点位置付近である。
【００６８】
また、本実施形態の集光レンズであるシリンドリカルレンズ４は、プラスチック製の円柱を半分に切った形状のレンズである。本実施形態において、シリンドリカルレンズ４の集光点が電気光学結晶７の光軸方向の長さのほぼ中間で集光するように電気光学結晶７が配置されており、シリンドリカルレンズ４の集光位置と、集光性反射素子８の集光位置とは一致している。したがって、反射光は再びシリンドリカルレンズ４を透過後、平行光となる。
【００６９】
また、本実施形態の偏光分離素子である複屈折性結晶５は、楔形状のルチルである。
【００７０】
また、光学素子ユニット１０の偏光可変素子は、１対の電極６に挟まれた直方体形状の電気光学結晶７からなる。電気光学結晶７の光束入射面には光束の反射を防止するＡＲコートが設けられている。本実施形態の電気光学結晶７は、（Pb1-x、Lax）（Zry、Tiz）1-x/4O3で表記され、（x、y、z）=（9、65、35）の組成を有するPLZTである。
【００７１】
集光性反射素子８は、シリンドリカルレンズ形状の光学素子部と光学素子部の曲面に形成された集光性の反射膜とを有し、電気光学結晶７に密着している。従って、本実施形態の集光性反射素子８は線集光するタイプである。本実施形態において、光学素子部はポリオレフィン系の光学プラスチックで形成されており、反射膜として、光学素子部の凸レンズ面に蒸着により反射率が高いＨＲコートを設けている。
【００７２】
本実施形態において、集光性反射素子８の反射面のシリンドリカル曲率半径は0.5mmである。また、電気光学結晶７の光束入射面から集光性反射素子の反射面までの長さＬは1mm、対向する電極６間の距離ｄは50μm、幅Wを2mmとしている。
【００７３】
本実施形態において、集光性反射素子８の集光位置は、電気光学結晶７のちょうど光路長中心となるように構成されている。
【００７４】
ここで、図８、図９、図１０を用いて、光コンポーネント１００における、入力ファイバ１１から出力ファイバ１２に至る光路および透過光強度可変の原理について説明する。入力ファイバ１１から接続部２を介して光コンポーネント１００に入力された光束は、先ず、コリメートレンズ３によって平行光に変換される。当該平行光は、シリンドリカルレンズ４によってＹ方向のみに集光される。シリンドリカルレンズ４から出力された光束は、ＡＲコーティングが施された光束入力面から複屈折結晶５に入射する。複屈折結晶５において光束は、ｙ方向に振動する直線偏光（常光）と、ｘ方向に振動する直線偏光（異常光）に偏光分離される。偏光分離された２本の常光の光束と異常光の光束は共に、光学素子ユニット１０の電気光学結晶７に、ＡＲコーティングが施された光束入力面から入射する。
【００７５】
電気光学結晶７に電極６を介して電圧を印加していない場合は、図９に示すように、電気光学結晶７は複屈折性を持たないため、入出力光の偏光状態は変化しない。従って、常光と異常光は、電気光学結晶７を透過後も、それぞれ常光と異常光のまま、集光性反射素子８によって反射され、電気光学結晶７を通って再び複屈折性結晶５に入射する。複屈折結晶５において、常光は、常光屈折を受け、出力ファイバ１２とは異なる方向へと向かう。一方、異常光も、異常光屈折を受け、出力ファイバ１２とは異なる方向へ向かう。従って、本実施形態においては、電気光学結晶７に電圧を印加しない場合は、出力ファイバ１２から光束が出力されない事になる。
【００７６】
一方、電気光学結晶７に電極６を介して電圧を印加する場合は、図１０に示すように、電圧の印加によって電気光学結晶７が複屈折性を有するため、入出力光の偏光状態が変化する。従って、常光は、電気光学結晶７を透過後に、４５度偏光方向を変換され、異常光も、電気光学結晶７を透過後に、４５度偏光方向を変換される。その後、集光性反射素子８によって反射され、再度電気光学結晶７を透過する。その際に、４５度偏光方向が変換された常光は、ここでさらに４５度偏光方向が変換され、結果的に、常光は異常光になる。また、４５度偏光方向が変換された異常光は、ここでさらに４５度偏光方向が変換され、結果的に、異常光は常光となる。そして、光束は電気光学結晶７を通って再び複屈折性結晶５に入射する。複屈折結晶５において、異常光から常光に偏光状態を変化された光束は、常光屈折を受け、出力ファイバ１２の方向へと向かう。一方、常光から異常光に偏光状態を変化された光束は、異常光屈折を受け、出力ファイバ１２の方向へと向かう。従って、本実施形態においては、電気光学結晶７に電圧を印加した場合は、損失なく出力ファイバ１２から光束が出力される事になる。
【００７７】
本実施形態において、反射素子として集光性反射素子８を用いているため、より少ない電圧で上述の偏光状態の可変が可能となる。
【００７８】
尚、上述の実施形態は、偏光可変素子に電圧を印加した際に光束が出力ファイバから出力され、偏光可変素子に電圧を印加しない場合は、光束は出力ファイバから出力されない例を挙げているが、逆のタイプ、即ち、偏光可変素子に電圧を印加した際に光束が出力ファイバから出力されず、偏光可変素子に電圧を印加しない場合に、光束は出力ファイバから出力される光コンポーネントにも本発明を適用可能である。
【００７９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲における変形による実施は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る光学素子ユニットの一例の概略斜視図である。
【図２】本発明に係る光機能性素子の他の例の概略斜視図である。
【図３】本発明に係る光学素子ユニットの一例の概略断面図である。
【図４】本発明に係る光学素子ユニットの他の例の概略断面図である。
【図５】本発明に係る光学素子ユニットの他の例の概略断面図である。
【図６】本発明に係る光学素子ユニットの他の例の概略断面図である。
【図７】本発明に係る光コンポーネントの一例の概略断面図である。
【図８】本発明に係る光デバイスの一例の側面及び上面の概略断面図である。
【図９】本発明に係る光コンポーネントに電圧を印加しない場合の光路および原理を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る光コンポーネントに電圧を印加する場合の光路および原理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１１    入力ファイバ
１２    出力ファイバ
１００  光コンポーネント
２      ２芯フェルール
３      コリメートレンズ
４      シリンドリカルレンズ
５      複屈折性結晶
１０    光学素子ユニット
７      電気光学結晶
６      電極
８      集光性反射素子
【図９】
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【図１０】
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【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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