JP2000214328A - 偏波合成素子および偏波合成モジュ―ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造の容易さおよび製造後の安定性を従来よ
り高める。 【解決手段】 対向する第１および第２の面31a,31b を
有する平行平面板３１を具える。第１の面の一部領域
に、第１の反射防止膜33であって、平行平面板外部から
ブルースター角の入射角でｓ偏光が入射されかつこれを
透過する膜を設ける。第２の面の、第１の反射膜を透過
したｓ偏光が到達する地点Ｐ１を含む一部領域に、ｓ偏
光を反射する反射膜または第１の偏光膜35を設ける。第
２の面の、膜35で反射されたｓ偏光が到達する地点Ｐ２
を含む一部領域に第２の偏光膜37であって、地点Ｐ２
に、前記入射ｓ偏光と光線が平行なｐ偏光が入射される
膜を設ける。ただし、この膜37は、ｐ偏光は透過し、膜
35から地点Ｐ２に来たｓ偏光を反射する膜である。第２
の面の、膜37を透過したｐ偏光および膜37で反射された
ｓ偏光が到達する地点Ｐ３を含む一部領域に、第２の反
射防止膜39を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ｓ偏光およびｐ
偏光を合成する偏波合成素子および該素子を用いた偏波
合成モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば励起光を用いる光増幅器の励起光
パワーを増すために、ｓ偏光およびｐ偏光を合成した光
を励起光として用いることが考えられている。また、光
通信の容量を増加するために、ｓ偏光およびｐ偏光それ
ぞれに情報を重畳させ、これら偏光を合成して伝送路を
伝送することが考えられている。これらを実現するため
には、ｓ偏光およびｐ偏光を合成する偏波合成素子が必
要になる。

【０００３】偏波合成素子として使用可能な光素子の一
例が、例えば特開昭６１−１８６９０３号公報の特に第
１図に開示されている。図６は、この光素子（以下、従
来の偏波合成素子１０という。）を説明する断面図であ
る。

【０００４】この従来の偏波合成素子１０は、基板１１
と、この基板１１上に順に形成された光反射膜１３、光
透過層１５および偏光ビームスプリット層１７と、この
偏光ビームスプリット層１７上にかぶせたカバーガラス
１９とを具えている（上記公報の第２頁右上欄第１〜６
行）。

【０００５】偏光ビームスプリット層１７は、ｐ偏光を
透過し、ｓ偏光を反射する層である（上記公報の第２頁
右上欄第８〜１１行）。

【０００６】この従来の偏波合成素子１０に、外部か
ら、カバーガラス１９の異なる２地点の一方を通して偏
光Ｌｓを、また他方を通してｐ偏光Ｌｐを、それぞれ入
射角θｉで、入射する。すると、ｐ偏光Ｌｐは、偏光ビ
ームスプリット層１７および光透過層１５を通り光反射
膜１３で反射された後、光透過層１５、偏光ビームスプ
リット層１７およびカバーガラス１９を通って外部に出
る。一方、ｓ偏光Ｌｓは、偏光ビームスプリット層１７
で反射された後、カバーガラスを通って外部に出る。光
反射膜１３で反射されて偏光ビームスプリット層１７に
至ったｐ偏光Ｌｐと、偏光ビームスプリット層１７で反
射されたｓ偏光Ｌｓとが実質的に同じ光路を通るよう
に、ｐ偏光Ｌｐおよびｓ偏光Ｌｓの入射角、カバーガラ
ス１９の厚さおよび光透過層１５の厚さ等を調整してお
くことで、ｐ偏光Ｌｐおよびｓ偏光Ｌｓを合波できるの
で、合波光Ｌを得ることができる。

【０００７】上記公報に開示の偏波合成素子は、方解石
などの結晶を利用した偏波合成素子が持つ欠点（例えば
耐久性が乏しい等の欠点）を解決出来る等の利点を持
つ。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した偏
波合成素子１０を使用する場合、典型的には、図７に示
した様に、適切な筐体２０に、偏波合成素子１０と、該
素子１０に偏光Ｌｐおよびｓ偏光Ｌｓを供給する光ファ
イバコネクタ２１ａ、２１ｂと、該素子１０から合成光
Ｌを取り出す出力用光ファイバコネクタ２３とを、所定
関係で組み込んだ構造が採られる。

【０００９】しかしながら、偏波合成素子１０を筐体２
０の所定位置に取り付けるための工程において、偏波合
成素子１０の筐体２０に対する位置が、特に入射角θｉ
がずれるような現象を起こす様にずれた場合、従来の偏
波合成素子１０では、合成光Ｌを取り出せなくなる恐れ
が高いという問題点がある。

【００１０】この問題点について、図８を参照してさら
に詳細に説明する。なお、図８は、偏波合成素子１０
（但し、図では簡単化のため光透過層１３で素子１０を
代替している。）にｐ偏光Ｌｐおよびｓ偏光Ｌｓが正規
の入射角θ１で入射した場合と、該素子１０の筐体２０
への取り付け位置がずれたため（すなわち、所定の位置
に対しαだけ回転ずれしたため）、素子１０にｐ偏光Ｌ
ｐおよびｓ偏光Ｌｓが正規の入射角ではない入射角θ２
で入射した場合とでの、光線作図である。

【００１１】この図８から理解できるように、偏波合成
素子１０が筐体２０の正規の位置に配置された場合に得
られる合成光Ｌの、偏波合成素子１０からの出力位置お
よび出力方向に対して、偏波合成素子１０が筐体２０の
正規の位置からαだけ回転ずれした場合に得られる合成
光Ｌ２の、偏波合成素子１０からの出力位置および出力
方向は、大きくずれることが分かる。そのため、合成光
Ｌ２は出力用光ファイバコネクタ２３に入射できないこ
とになる。

【００１２】またもし、出力位置および出力方向のずれ
が小さいため合成光Ｌ２が出力用光ファイバコネクタ２
３に入射できたとしても、以下のような別の問題が生じ
る。すなわち、一般には、出力用光ファイバコネクタ２
３の、偏波合成素子１０側の端部に、レンズ（コリメー
タレンズ）が設けられる（図示せず）。そしてこのレン
ズの焦点に出力光用光ファイバの端面が位置されてい
る。ところが、合成光Ｌ２は正規の合成光Ｌに対して角
度を持つので、合成光Ｌ２はコリメータレンズに対し角
度を持って入射する（光軸に対し角度をもって入射す
る）。そのため、この合成光Ｌ２は、予定されている焦
点位置とは異なる位置、すなわち出力光用光ファイバの
端面位置とは異なる位置に絞られる。従って、出力用光
ファイバに対して結合損失が生じてしまう等の問題が生
じる。

【００１３】従来の偏波合成素子１０で、上記の各問題
を回避するためには、偏波合成素子１０を筐体２０に取
り付ける位置精度を厳重に管理する必要がある。また、
取り付けた後の位置変動対策も厳重に施す必要がある。
すなわち、従来の偏波合成素子１０は、製造が大変であ
り、然も、製造後の安定性も得にくいものであった。

【００１４】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従って、この発明の目的は、方解石などの結
晶を用いない構造で然も、従来に比べて製造し易くかつ
製造後の安定性にも優れる偏波合成素子を提供すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的の達成を図る
ため、この出願の偏波合成素子によれば、平行関係をも
って対向する第１および第２の面を有しかつ扱う光に対
し透明な材料からなる平行平面板と、該平行平面板に以
下に説明するようにそれぞれ設けた、第１の反射防止膜
と、反射膜または第１の偏光膜と、第２の偏光膜と、第
２の反射防止膜とを具えることを特徴とする。

【００１６】第１の反射防止膜は、平行平面板の第１の
面の一部領域に設けられていて、平行平面板外部からブ
ルースター角またはその近傍の角度の入射角をもってｓ
偏光が入射され、この入力されるｓ偏光を透過する膜で
ある。

【００１７】なお、ブルースター角の近傍の角度とは、
主に、後に説明するｐ偏光の平行平面板への入射損失
と、入射角合わせの大変さとを考慮して決められる角度
である。好ましくは、なるべくブルースター角に近い角
度が良い。

【００１８】反射膜または第１の偏光膜は、平行平面板
の第２の面の、前記第１の反射防止膜を透過したｓ偏光
が到達する地点を含む一部領域に設けられていて、この
到達するｓ偏光を平行平面板内に反射する膜である。な
お、第１の偏光膜を用いる場合の特別の効果は、本発明
の偏波合成素子を偏波分波素子として使用する場合に特
に現れる。すなわち、偏波分波素子として使用した場合
に、分波で得られるｓ偏光の品質を高める効果を示す。
もし、偏波分波素子としての用途を考えないなら、第１
の偏光膜を設けることなく、反射膜とするのが好まし
い。光損失を低減し易いからである。

【００１９】第２の偏光膜は、平行平面板の第１の面
の、前記反射膜または第１の偏光膜で反射されたｓ偏光
が到達する地点を含む一部領域に設けられていて、この
ｓ偏光到達地点相当位置またはその近傍に前記平行平面
板外部から前記入射ｓ偏光に対し光軸が平行なｐ偏光が
入射される膜である。然も、該ｐ偏光を透過しかつ前記
反射されたｓ偏光を平行平板内に反射する膜である。な
お、ｓ偏光到達地点相当位置の近傍の近傍とは、ｓ偏光
にｐ偏光を合波できる範囲をいう。

【００２０】第２の反射防止膜は、平行平面板の第２の
面の、前記第２の偏光膜により反射される前記ｓ偏光お
よび前記第２の偏光膜を透過する前記ｐ偏光が到達する
地点を含む一部領域に設けられた膜である。

【００２１】この発明の偏波合成素子によれば、ｐ偏光
は、第２の偏光膜の部分で平行平面板にブルースター角
またはその近傍の角度で入射するので、透過損失が実質
的に無い状態で平行平面板に入射する。一方、ｓ偏光は
第１の反射防止膜を介して平行平面板に入射するので、
ｓ偏光も損失が少ない状態で平行平面板内に入射する。

【００２２】さらにこの発明の場合、ｓ偏光が、反射膜
または第１の偏光膜と、第２の偏光膜とで反射される。
ｓ偏光の方がｐ偏光に比べて反射損失の入射角依存性が
少ないので、ｐ偏光を平行平面板内で反射させる場合に
比べて、偏波合成素子での光損失低減が図り易い。

【００２３】さらにこの発明の場合、第２の反射防止膜
を設けたので、その分、ｓ偏光およびｐ偏光すなわち合
成光は、平行平面板から低損失で外部に出力される。

【００２４】さらにこの発明の場合、詳細は後に図２を
参照して説明するが、偏波合成素子を筐体等に取り付け
る場合の位置が正規の位置から多少ずれた場合（偏光の
入射角が所定角より多少ずれるような位置ずれが生じた
場合）でも、そのときの合成光の出力位置の出力方向
は、偏波合成素子を筐体の正規の位置に取り付けた場合
の合成光の出力方向に対して平行となる。然も、出力位
置のズレも、従来のもの（図６〜図８を参照して説明し
たもの）より充分小さい。これは、偏波合成素子を筐体
などに取り付ける場合の取り付け精度の許容度を従来に
比べて広くできることを意味し、また、取り付け後にも
し位置ズレが生じてもその許容度を従来に比べて広くで
きることを意味する。従って、方解石などの結晶を用い
ない構造で然も、従来に比べて製造し易くかつ製造後の
安定性にも優れる偏波合成素子を実現することができ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
偏波合成素子の実施の形態について説明する。しかしな
がら、以下の説明で用いる各図は、この発明を理解でき
る程度に各構成成分の寸法、形状、配置関係等を概略的
に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図にお
いて、同様な構成成分については同一の番号を付して示
し、その重複する説明を省略することもある。

【００２６】１．第１の実施の形態 図１は、第１の実施の形態の偏波合成素子３０を説明す
る平面図である。ただし、この偏波合成素子３０を、筐
体４０に、第１〜第３の入出力部５１、５３、５５と共
に組み込んだ状態、すなわち、第１の実施の形態の偏波
合成モジュール６０として、示してある。

【００２７】偏波合成素子３０は、平行平面板３１と、
この平行平面板３１に後述する所定関係でそれぞれ設け
た、第１の反射防止膜３３と、反射膜または第１の偏光
膜３５と、第２の偏光膜３７と、第２の反射防止膜３９
とを具える。

【００２８】平行平面板３１は、平行関係をもって対向
している第１の面３１ａおよび第２の面３１ｂを有す
る。然も、少なくとも偏波合成しようとする光に対し透
明な材料で構成してある。この平行平面板３１は、典型
的には、光学ガラスからなる平行平面板で構成すること
ができる。

【００２９】なお、詳細は図２を参照して後述するが、
この平行平面板３１の厚さｔを厚くする程、平行平面板
３１にｓ偏光およびｐ偏光を入力する時の入力点間距離
を大きくでき、逆に、この厚さｔを薄くする程偏波合成
素子３０から出力される合成光の出力位置の、該素子３
０へのｐ偏光およびｓ偏光の入射角依存性を小さくする
ことができる。従って、平行平面板３１の厚さを決める
に当たり、上記の点も考慮するのが良い。

【００３０】また、第１の反射防止膜３３は、平行平面
板３１の第１の面３１ａの一部領域に設けてある。ここ
で、一部領域とは、ｓ偏光Ｌｓを入射する予定地点を含
む領域であって、第２の偏光膜３７の形成に支障のない
領域である。この第１の反射防止膜３３には、平行平面
板３１外部からｓ偏光が、ブルースター角またはその近
傍の入射角で入射される。この第１の反射防止膜３３
は、このｓ偏光を透過する。この第１の反射防止膜３３
は、典型的には、誘電体多層膜であって、用いるｓ偏光
をなるべく効率良く透過できる膜で構成する。

【００３１】また、反射膜または第１の偏光膜３５は、
平行平面板３１の第２の面３１ｂの、第１の反射防止膜
３３を透過した前記ｓ偏光が到達する地点Ｐ１を含む一
部領域に設けてある。ここで、一部領域とは、第２の反
射防止膜３９の形成に支障がない領域である。この反射
膜または第１の偏光膜３５は、第１の反射防止膜３３を
透過してきたｓ偏光を、平行平面板３１内に反射する。
この反射膜または第１の偏光膜３５は、典型的には、誘
電体多層膜であって、用いるｓ偏光をなるべく高い反射
率で反射できる膜で構成する。

【００３２】また、第２の偏光膜３７は、平行平面板３
１の第１の面３１ａの、反射膜または第１の偏光膜３５
で反射された前記ｓ偏光が到達する地点Ｐ２を含む一部
領域に設けてある。しかも、この第２の偏光膜３７は、
地点Ｐ２相当位置またはその近傍に、平行平面板３１外
部から前記入射したｓ偏光Ｌｓと平行なｐ偏光Ｌｐが入
射される膜である。然も、この第２の偏光膜３７はこの
ｐ偏光Ｌｐを透過し、かつ地点Ｐ２に到達したｓ偏光を
平行平面板３１内に反射する膜である。この第２の偏光
膜３７は、典型的には、誘電体多層膜であって、用いる
ｓ偏光をなるべく高い反射率で反射し、かつ、用いるｐ
偏光をなるべく高い透過率で透過できる膜で構成する。

【００３３】また、第２の反射防止膜３９は、平行平面
板３１の第２の面３１ｂの、第２の偏光膜３７により反
射されるｓ偏光および第２の偏光膜３７を透過するｐ偏
光が到達する地点Ｐ３を含む一部領域に設けてある。こ
の第２の反射防止膜３９は、これらｓ偏光およびｐ偏光
すなわち合成光をなるべく低い反射率で平行平面板３１
の外部に出射する膜である。この第２の反射防止膜３９
は、典型的には、誘電体多層膜であって、ｓ偏光および
ｐ偏光すなわち合成光を、なるべく低い反射率で平行平
面板３１の外部に出射できる膜で構成する。

【００３４】偏波合成素子３０を取り付ける筐体４０
は、偏波合成モジュールの仕様に応じた任意好適な材料
および形状の筐体で構成する。典型的には、金属製かつ
外形が四角形状の筐体とする。

【００３５】筐体４０に取り付けた第１〜第３の入出力
部５１、５３、５５それぞれは、この光モジュール６０
に、外部の光導波手段、具体的には、例えば光ファイ
バ、典型的にはシングルモード光ファイバまたは偏波保
持光ファイバを接続するためのものである。

【００３６】第１の入出力部５１は、例えば、光ファイ
バコネクタ５１ａとコリメータレンズ５１ｂとを含む光
部品で構成できる。第２の入出力部５３は、例えば、光
ファイバコネクタ５３ａとコリメータレンズ５３ｂとを
含む光部品で構成できる。第３の入出力部５５は、例え
ば、光ファイバコネクタ５５ａとコリメータレンズ５５
ｂとを含む光部品で構成できる。第１の入出力部５１
に、ｓ偏光光源からの光ファイバ５１ｃを接続する。第
２の入出力部５３に、ｐ偏光光源からの光ファイバ５３
ｃを接続し、第３の入出力部５５に、合成光取り出し用
の光ファイバ５５ｃを接続する。なお、この偏波合成モ
ジュール６０を、偏波分波モジュールとして用いる場合
は、第３の入出力部５５に、被分波光光源からの光ファ
イバを接続し、第１の入出力部５１をｓ偏光を取り出す
ために用い、第２の入出力部５３をｐ偏光を取り出すた
めに用いる。

【００３７】筐体４０に偏波合成素子３０や第１〜第３
の入出力部５１〜５５を取り付ける方法は、例えば、接
着剤による方法やろう付けによる方法など任意の方法を
用いることができる。

【００３８】次に、この第１の実施の形態の偏波合成素
子３０の効果について説明する。図２はこの説明のため
の図である。詳細には、偏波合成素子３０にｐ偏光Ｌｐ
およびｓ偏光Ｌｓが正規の入射角θ１で入射した場合
と、該素子３０の筐体４０への取り付け位置がずれたた
め（すなわち、所定の位置に対しαだけ回転ずれしたた
め）、素子３０にｐ偏光Ｌｐおよびｓ偏光Ｌｓが正規の
入射角ではない入射角θ２で入射した場合とでの、光線
作図である。

【００３９】この図２および、従来素子に関する図８を
比較することで明らかなように、この発明の偏波合成素
子３０によれば、偏波合成素子３０が筐体４０の正規の
位置からずれたとしても、このとき偏波合成素子３０か
らの出力される合成光Ｌ２（図２中の破線出示した光
線）の出力位置および出力方向は、偏波合成素子３０を
筐体４０の正規の位置に固定した場合に得られる合成光
Ｌ（図２中の実線で示した光線）の、偏波合成素子３０
からの出力位置および出力方向に対して、ほとんど差が
ないことが分かる。詳細には、合成光Ｌと合成光Ｌ２と
は、出力位置がわずかにずれるが、出力方向は互いに平
行のままであることが分かる。然も、この出力位置のズ
レは従来に比べて極めて小さく、かつ、例えば平行平面
板３１の厚さを薄くする程小さくできることも分かる。
そのため、合成光Ｌ２は第３の入出力部５５に入射する
ことができる。然も、この合成光Ｌ２は、正規の合成光
Ｌに対して平行であるので、光軸に平行な状態でコリメ
ータレンズ５５ｂ（図１参照）に入射する。従って、こ
の合成光Ｌ２は、合成光Ｌと同様に、出力用光ファイバ
５５ｃの端面位置に絞られるので、出力用光ファイバ５
５ｃに所望の通り結合する。すなわち、図８の場合でか
つ合成光Ｌ２がコネクタ２３に入射する場合に生じる結
合損失は、この発明では生じない。

【００４０】以上説明した様に、この発明によれば、方
解石などの結晶を用いない構造で然も、従来に比べて製
造し易くかつ製造後の安定性にも優れる偏波合成素子を
実現できることが分かる。

【００４１】２．第２の実施の形態 上述した第１の実施の形態の偏波合成素子の場合、平行
平面板３１に入射されたｓ偏光は、反射膜または第１の
偏光膜３５と、第２の偏光膜３７とで１回ずつ反射され
た後に第２の反射防止膜３９に至る素子であった。しか
し、平行平面板３１に入射されたｓ偏光が、反射膜また
は第１の偏光膜３５と、第２の偏光膜３７とで、２以上
の同じ回数ずつ反射された後に第２の反射防止膜３９に
至る様に、偏波合成素子を構成しても良い。この第２の
実施の形態はその例である。

【００４２】図３はこの第２の実施の形態の偏波合成素
子７０を含む偏波合成モジュール８０を示した図であ
る。

【００４３】この偏波合成モジュール８０は、筐体９１
と、該筐体９１に組み込まれた第２の実施の形態の偏波
合成素子７０および第１〜第３の入出力部９３、９５、
９７とを具える。

【００４４】筐体９１は例えば第１の実施の形態の筐体
４０と同様のもので構成でき、第１〜第３の入出力部９
３、９５、９７は例えば第１の実施の形態の第１〜第３
の入出力部５１、５３、５５と同様のもので構成でき
る。これら第１〜第３の入出力部９３、９５、９７に
は、例えば、光ファイバ９３ｃ、９５ｃ、９７ｃが接続
してある。

【００４５】また、第２の実施の形態の偏波合成素子７
０は、平行平面板７１と、第１の反射防止膜７３と、反
射膜または第１の偏光膜７５と、第２の偏光膜７７と、
第２の反射防止膜７９とを具える。

【００４６】平行平面板７１は、例えば第１の実施の形
態での平行平面板３１と同様のもので構成できる。第１
の反射防止膜７３は、第１の実施の形態での第１の反射
防止膜３３と同様のもので構成できる。

【００４７】また、反射膜または第１の偏光膜７５と、
第２の偏光膜７７とは、第１の反射防止膜７３を透過し
たｓ偏光Ｌｓが、それぞれ２以上の同じ回数ずつ（図３
の例では２回ずつ）反射された後、第２の反射防止膜７
９に至るように配置した点を除いて、第１の実施の形態
での反射膜または第１の偏光膜３５と、第２の偏光膜３
７と同様のもので構成できる。

【００４８】また、第２の反射防止膜７９は、例えば第
１の実施の形態での第２の反射膜３９と同様のもので構
成できる。

【００４９】この第２の実施の形態の偏波合成素子７０
では、平行平面板７１内でのｓ偏光Ｌｓの反射回数を第
１の実施の形態の素子３０の場合より偶数回増やすこと
ができる。反射回数を増やした分、偏波合成素子へ入射
するｐ偏光とｓ偏光との光線間距離Ｘ１を、第１の実施
の形態に比べて広くすることができる。従って、第１の
入力部９３と第２の入力部９５との間隔も第１の実施の
形態の場合の第１の入力部５１と第２の入力部５３との
間隔に比べて広くすることができる。そのため、第１お
よび第２の入力部９３、９５を筐体９１に第１の実施の
形態に比べて実装し易くなる。

【００５０】また、増加させる反射回数は偶数回である
ので、この発明の素子が持つ効果、すなわち、入射角が
ずれても出力光が正規の出力光に対し平行でありかつ出
射位置のズレも小さいという効果も維持できる。

【００５１】なお、図３では、第１の偏光膜７５と第２
の偏光膜７７とがｓ偏光を２回ずつ反射した後に第２の
反射防止膜７９に至る構造を説明したが、第１の偏光膜
７５と第２の偏光膜７７とがｓ偏光を３回以上ずつ反射
する構造としても勿論良い。ただし、反射回数を増やす
と損失も増えるのでこの点も考慮して素子を設計するの
が良い。また、図３では第１の偏光膜７５は各反射位置
間で連続した膜としてあるが、第１の偏光膜７５が各反
射位置ごとで独立した膜となっていても良い。第２の偏
光膜７７についても同様である。

【００５２】３．第３の実施の形態 次に、偏波合成素子と、光線間距離拡大素子とを含む偏
波合成モジュールの第１の例について説明する。図４は
そのための説明図である。

【００５３】この第３の実施の形態の偏波合成モジュー
ル１００は、偏波合成素子３０のｐ偏光が入射される光
路上に、光線間距離拡大部１０１を具えている。

【００５４】この光線間距離拡大部１０１は、ｐ偏光に
対し透明な第２の平行平面板であって、この第２の平行
平面板の第１の面１０１ａにｐ偏光がブルースター角ま
たはその近傍の角度の入射角をもって入射され、かつ、
第２の平行平面板の第２の面１０１ｂから出力されるｐ
偏光が偏波合成素子３０のｐ偏光入射点Ｐ２に入射する
ように配置した第２の平行平面板で構成してある。第２
の平行平面板は例えば光学ガラスで構成できる。また、
この第２の平行平面板には、反射防止膜などの光学膜を
設けても良い。

【００５５】この光線間距離拡大部１０１を設けると、
偏波合成素子３０に入射するｐ偏光およびｓ偏光の光線
間距離Ｘａに比べて、これら偏光の光源側での光線間距
離Ｘｂを広くすることができる。そのため、第１および
第２の入出力部５１、５３を筐体４０に第１の実施の形
態に比べて広い間隔で実装出来るので、第１および第２
の入出力部５１、５３を筐体４０に実装し易いという効
果が得られる。

【００５６】なお、光線間距離拡大部１０１として、偏
波合成モジュール１００でのｐ偏光の光路長を、この偏
波合成モジュール１００でのｓ偏光の光路長と等しいか
またはその近傍の値にする光路長を有した拡大部とする
のが良い。具体的には、第１の入出力部５１から点Ｐ２
までのｓ偏光の光路長と、第２の入出力部５３から点Ｐ
２までのｐ偏光の光路長とを等しくするか、またはほぼ
等しくするような光路長を有するように、該拡大部１０
１を設計するのが良い。具体的には、第２の平行平面板
の厚さを考慮する等をするのが良い。こうすると、こう
しない場合に比べて、第３の入出力部５５での光損失を
低減することができる。なお、ほぼ等しくする場合のそ
の程度は、光損失をどの程度まで許容するか等を考慮し
て決めれば良い。

【００５７】なお、この第３の実施の形態では、偏波合
成素子３０を用いる例を説明したが、偏波合成素子７０
と光線間距離拡大部１０１とを組み合わせて偏波合成モ
ジュールを構成しても良い。

【００５８】４．第４の実施の形態 次に、偏波合成素子と、光線間距離拡大素子とを含む偏
波合成モジュールの他の例について説明する。図５
（Ａ）および（Ｂ）はそのための説明図である。

【００５９】この第４の実施の形態の偏波合成モジュー
ル１１０は、偏波合成素子３０のｐ偏光が入射される光
路上に、光線間距離拡大部１１１を具えている。

【００６０】この光線間距離拡大部１１１は、部材１１
３と、この部材１１３の所定位置に設けた反射膜１１
５，１１７とを含む光部品である。ただし、部材１１３
は、平行に対向する第１および第２の面１１３ａ、１１
３ｂと、第１の面１１３ａに対し４５度の角度で接し、
第２の面に対し１３５度の角度で接する第３の面１１３
ｃと、第３の面１１３ｃに平行でかつ第１および第２の
面に接する第４の面１１３ｄとを有し、かつ、ｐ偏光に
対し透明な材料から成る。また、反射膜１１５は、第３
の面１３ｃに設けてあり、反射膜１１７は第４の面１１
３ｄに設けてある。この光線間距離拡大部１１１の第１
の面１１３ａに、ｐ偏光を、垂直入射する。すると、こ
のｐ偏光は第３の面の反射膜１１５で反射され、さらに
第４の面の反射膜１１７で反射された後、第２の面１１
３ｂから外部に出る。第２の面１１３ｂから出力される
ｐ偏光が前記偏波合成素子３０のｐ偏光入射点Ｐ２に入
射されるように、この拡大部１１１を、偏波合成素子３
０に対して配置する。

【００６１】この光線間距離拡大部１１１を設けると、
偏波合成素子３０に入射するｐ偏光およびｓ偏光の光線
間距離Ｘａに比べて、これら偏光の光源側での光線間距
離Ｘｂを広くすることができる。そのため、第１および
第２の入力部５１、５３を筐体４０に第１の実施の形態
に比べて広い間隔で実装できるので、第１および第２の
入出力部５１、５３を筐体４０に実装し易いという効果
が得られる。

【００６２】なお、光線間距離拡大部１１１として、偏
波合成モジュール１１０でのｐ偏光の光路長を、この偏
波合成モジュール１１０でのｓ偏光の光路長と等しいか
またはその近傍の値にする光路長を有した拡大部とする
のが良い。具体的には、第１の入出力部５１から点Ｐ２
までのｓ偏光の光路長と、第２の入出力部５３から点Ｐ
２までの光路長とを等しくするか、またはほぼ等しくす
るような光路長を有するように、該拡大部１１１を設計
するのが良い。具体的には、部材１１３の第１および第
２の面１１３ａ、１１３ｂ間の厚さを考慮する等をする
のが良い。こうすると、こうしない場合に比べて、第３
の入出力部５５での光損失を低減することができる。な
お、ほぼ等しくする場合のその程度は、光損失をどの程
度まで許容するか等を考慮して決めれば良い。

【００６３】第３の実施の形態での光線間距離拡大部１
０１の場合、主として、第２の入出力部５３と第３の入
出力部５５とを結ぶ方向（以下、筐体の長さ方向）に沿
って光路長調整のための容積を必要とするのに対し、第
４の実施の形態の光線間距離拡大部１１１の場合、主と
して上記縦方向と直交する方向（筐体の横幅方向）に沿
って光路長調整のための容積を必要とする。筐体の形状
に応じて、第３または第４の実施の形態の光線間距離拡
大部を利用すると、モジュール設計の上で都合が良い。

【００６４】なお、この第４の実施の形態では、偏波合
成素子３０を用いる例を説明したが、偏波合成素子７０
と光線間距離拡大部１１１とを組み合わせて偏波合成モ
ジュールを構成しても良い。

【００６５】また、図５（Ａ）を参照して説明した偏波
合成モジュールの構成において、光線間距離拡大部１１
１の代わりに、図５（Ｂ）に示した様な光線間距離拡大
部１２０を設けても良い。すなわち、平行に対向する第
１および第２の面１２１ａ、１２１ｂと、第１の面１２
１ａに対し４５度の角度で接し、第２の面１２１ｂに対
し１３５度の角度で接する第３の面１２１ｃと、第３の
面１２１ｃに平行でかつ第１および第２の面に接する第
４の面１２１ｄとを有し、かつ、ｐ偏光に対し透明な材
料から成る部材１２１と、第１の面１２１ａに設けた反
射防止膜１２３と、第４の面１２１ｄに設けた反射防止
膜１２５とを具える光線間距離拡大部１２０、いわゆる
４５度平行四辺形プリズムからなる光線間距離拡大部１
２０を設けても良い。

【００６６】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の偏波合成素子によれば、平行平面板と、これに所
定関係で設けた、第１の反射防止膜と、反射膜または第
１の偏光膜と、第２の偏光膜と、第２の反射防止膜とを
具える。

【００６７】このため、偏波合成素子へのｐ偏光および
ｓ偏光の入射角が正規の入射角からずれても、出力光を
正規の入射角での出力光と平行に出力でき、かつ、出力
位置のズレも従来より小さくできる。従って、方解石な
どの結晶を用いない構造で然も、従来に比べて製造し易
くかつ製造後の安定性にも優れる偏波合成素子を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の偏波合成素子および偏波合
成モジュールを説明する図である。

【図２】この発明の偏波合成素子の効果を説明する図で
ある。

【図３】第２の実施の形態の偏波合成素子及び偏波合成
モジュールを説明する図である。

【図４】第３の実施の形態の偏波合成モジュールを説明
する図である。

【図５】第４の実施の形態の偏波合成モジュールを説明
する図である。

【図６】従来の偏波合成素子を説明する図である。

【図７】従来の偏波合成素子の問題点を説明する図であ
る。

【図８】従来の偏波合成素子の問題点を詳細に説明する
図である。

【符号の説明】

３０：第１の実施の形態の偏波合成素子 ３１：平行平面板 ３１ａ：第１の面 ３１ｂ：第２の面 ３３：第１の反射防止膜 ３５：反射膜または第１の偏光膜 ３７：第２の偏光膜 ３９：第２の反射防止膜 ４０：筐体 ５１：第１の入出力部 ５１ａ：光ファイバコネクタ ５１ｂ：コリメータレンズ ５３：第２の入出力部 ５３ａ：光ファイバコネクタ ５３ｂ：コリメータレンズ ５５：第３の入出力部 ５５ａ：光ファイバコネクタ ５５ｂ：コリメータレンズ ６０：第１の実施の形態の偏波合成モジュール ７０：第２の実施の形態の偏波合成素子 ７１：平行平面板 ７３：第１の反射防止膜 ７５：反射膜または第１の偏光膜 ７７：第２の偏光膜 ７９：第２の反射防止膜 ８０：第２の実施の形態の偏波合成モジュール ９１：筐体 ９３：第１の入出力部 ９５：第２の入出力部 ９７：第３の入出力部 １００：第３の実施の形態の偏波合成モジュール １０１：光線間距離拡大部 １０１ａ：第１の面 １０１ｂ：第２の面 １１０：第４の実施の形態の偏波合成モジュール １１１：光線間距離拡大部 １１３ａ〜１１３ｄ：第１〜第４の面 １１５、１１７：反射膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 伸 東京都杉並区和田１丁目13番23号 株式会 社応用光電研究室内 Ｆターム(参考） 2H049 BA05 BA43 BB03 BB65 BC25 2H099 AA01 BA17 CA02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行関係をもって対向する第１および第
   ２の面を有し、かつ、扱う光に対し透明な材料からなる
   平行平面板と、 前記第１の面の一部領域に設けられ、前記平行平面板外
   部からブルースター角またはその近傍の角度の入射角を
   もってｓ偏光が入射され、該ｓ偏光を透過する第１の反
   射防止膜と、 前記第２の面の、前記第１の反射防止膜を透過した前記
   ｓ偏光が到達する地点を含む一部領域に設けられ、該到
   達するｓ偏光を前記平行平面板内に反射する反射膜また
   は第１の偏光膜と、 前記第１の面の、前記反射膜または第１の偏光膜で反射
   された前記ｓ偏光が到達する地点を含む一部領域に設け
   られた第２の偏光膜であって、該ｓ偏光到達地点相当位
   置またはその近傍に前記平行平面板外部から前記入射ｓ
   偏光と平行なｐ偏光が入射され、然も、該ｐ偏光を透過
   しかつ前記反射されてきたｓ偏光を前記平行平面板内に
   反射する第２の偏光膜と、 前記第２の面の、前記第２の偏光膜により反射される前
   記ｓ偏光および前記第２の偏光膜を透過する前記ｐ偏光
   が到達する地点を含む一部領域に設けられた第２の反射
   防止膜とを具えたことを特徴とする偏波合成素子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の偏波合成素子におい
   て、 前記平行平面板をガラスで構成してあることを特徴とす
   る偏波合成素子。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の偏波合成素子におい
   て、 前記第１の反射防止膜を透過した前記ｓ偏光が、前記反
   射膜または第１の偏光膜と、前記第２の偏光膜とで、そ
   れぞれ１回ずつ反射された後に前記第２の反射防止膜に
   到達するように、前記反射膜または第１の偏光膜と、前
   記第２の偏光膜との配置領域を決めてあることを特徴と
   する偏波合成素子。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の偏波合成素子におい
   て、 前記第１の反射防止膜を透過した前記ｓ偏光が、前記反
   射膜または第１の偏光膜と、前記第２の偏光膜とで、そ
   れぞれ２以上の同じ回数ずつ反射された後に前記第２の
   反射防止膜に到達するように、前記反射膜または第１の
   偏光膜と、前記第２の偏光膜との配置領域を決めてある
   ことを特徴とする偏波合成素子。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏
   波合成素子と、 該偏波合成素子に入力する前記ｐ偏光の光路上に設けら
   れ、該偏波合成素子に前記ｓ偏光およびｐ偏光が入射す
   るときのこれら偏光の光線間距離に比べて、これら偏光
   の光源側での該光線間距離を広くするための光線間距離
   拡大素子とを具えることを特徴とする偏波合成モジュー
   ル。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の偏波合成モジュールに
   おいて、 前記光線間距離拡大素子は、該偏波合成モジュールでの
   前記ｐ偏光の光路長を、該偏波合成モジュールでの前記
   ｓ偏光の光路長と等しいかまたはその近傍の値にする光
   路長を有した素子であることを特徴とする偏波合成モジ
   ュール。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の偏波合成モジ
   ュールにおいて、 前記光線間距離拡大素子を、前記ｐ偏光に対し透明な第
   ２の平行平面板であって、該第２の平行平面板の第１の
   面に対し前記ｐ偏光がブルースター角またはその近傍の
   角度の入射角をもって入射され、かつ、該第２の平行平
   面板の第２の面から出力されるｐ偏光が前記偏波合成素
   子の前記ｐ偏光入射点に入射するように配置した第２の
   平行平面板を含む光部品で構成したことを特徴とする偏
   波合成モジュール。
8. 【請求項８】 請求項５または６に記載の偏波合成モジ
   ュールにおいて、 前記光線間距離拡大素子を、 平行に対向する第１および第２の面と、該第１の面に対
   し４５度の角度で接し該第２の面に対し１３５度の角度
   で接する第３の面と、該第３の面に平行でかつ前記第１
   および第２の面に接する第４の面とを有しかつｐ偏光に
   対し透明な材料から成る部材であって、前記第１の面に
   ｐ偏光が垂直入射され、かつ、第３の面および第４の面
   を経由後第２の面から出力される該ｐ偏光が前記偏波合
   成素子の前記ｐ偏光入射点に入射するように配置した光
   部品で構成したことを特徴とする偏波合成モジュール。