JP2015011069A

JP2015011069A - 偏波合成器

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Publication number: JP2015011069A
Application number: JP2013134109A
Authority: JP
Inventors: 笠谷　和生; Kazuo Kasatani; 和生笠谷; 慈金澤; Shigeru Kanazawa
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2015-01-19
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: JP5833598B2

Abstract

【課題】同一の偏光方向を有する入力光に対するバルク型偏波合成器において、２つの入力光の位相差を補償しつつ素子の大型化を抑制すること。
【解決手段】ＴＥモードの２つの入力光が、それぞれ補償板３０５及び半波長板３０６に入射される。補償板３０５を透過した第１の入力光は、第３の反射面３０３Ｂで全反射した後、第３の反射面３０３Ｂに対向する第２の反射面３０３Ａにおいても全反射される。第１の入力光は、次いでＰＢＳキューブ３０１に入射されて、反射膜３０１Ａを透過する。半波長板３０６に入射された第２の入力光は、ＴＥモードからＴＭモードに変換された後、光路調整用キューブ３０４を透過し、第１のプリズム３０２に入射される。そして、第１のプリズム３０２の反射面３０２Ａで全反射された後、ＰＢＳキューブ３０１の反射膜３０１Ａで反射され、ＰＢＳキューブ３０１からＴＥモードの第１の入力光とともに出射される。
【選択図】図３

Description

本発明は、偏波合成器に関し、より詳細には、複数のプリズムで構成されたバルク型偏波合成器に関する。

インターネット等により通信トラフィックの大容量化が求められている。そのため、波長分割多重（ＷＤＭ）システムにおいて、１チャネル当たりの伝送速度の増加や波長数の増加が求められている。具体的には、ＷＤＭシステムの伝送には４０Ｇｂｉｔ／ｓや１００Ｇｂｉｔ／ｓといった高い伝送速度が求められている。

ところが、高速化のために変調シンボルレートを高くすると、分散耐性が急激に劣化し、伝送距離が縮小してしまうという問題等があり、シンボルレートを上げずにビットレートを大きくする多値化技術や多重化技術の必要性が高まっている。マッハツェンダ型光変調部を複数並列に配置したＤＱＰＳＫ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓａＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）光変調器やＤＰ（ＤｕａｌＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）−ＱＰＳＫ光変調器等、様々なフォーマットが開発されているが、こうしたアドバンスドフォーマットでは偏波多重化技術が標準的になってきている。

偏波多重化技術において光送信器に必要な機能は、直交する偏光成分それぞれに異なる変調信号を載せることである。形にする方法として２つ考えられている。１つは、１偏波の光をそれぞれ変調し、どちらか一方の偏光を９０°回転させた後に偏波ビームコンバイナ（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＢｅａｍＣｏｍｂｉｎｅｒ）により合波する方法（非特許文献１参照）であり、もう１つは、光変調器に光が入射される時点で２つの偏光成分を持たせ、入射後、偏光ビームスプリッタ（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＢｅａｍＳｐｌｉｔｔｅｒ）により直交する成分に分離して直交成分をそれぞれ変調する方法（非特許文献２参照）である。

前者は、偏波回転素子が必要となる。後者の構成では、偏波回転素子は不要であるが、両方の偏光成分が等しい強度を持つように入力光の偏光方向を傾斜させて光変調器に入れる必要がある。

現在、これらの技術はＬｉＮｂＯ₃（ニオブ酸リチウム；ＬＮ）で構成されたＬＮ変調器を用いて実現されているが、１００Ｇｂｉｔ／ｓのＤＰ−ＱＰＳＫが今後普及してくると、ＬＮ変調器ではサイズが大きくなってしまう。また、半波長電圧が比較的高く、高い電圧出力を有するドライバーを使用する必要もあり、ドライバーでの消費電力が高くなる問題に直面する。現在の通信では、消費電力を下げながら、かつ小型化していくことが求められており、今後はＬＮ変調器だけで上記問題を解決していくことに限りがある。

そこで、これらの要求に応える１つの手段として、半導体素子に電界を与えることで屈折率を変化させ、入力電気信号を光の位相変化に変換するマッハツェンダ型の半導体変調器が注目されている。半導体変調器は、ＬＮ変調器に比べて、構成する光導波路の比屈折率差が大きく、曲げ半径を小さくできるため、小型な回路レイアウトが可能となる。また、駆動電圧もＬＮ変調器に比べて小さくすることが可能であるため、低消費電力の観点からも注目されている。すでに、これらの半導体変調器においても、ＬＮ変調器と同じく、ＤＱＰＳＫなどの多値伝送フォーマットに対応した高速変調器が報告されている。

Hiroshi Yamazaki et al., "Integrated 100-Gb/s PDM-QPSK modulator using a hybrid assembly technique with silica-based PLCs and LiNbO3 phase modulators," ECOC 2008, Mo.3.C.1, 2008. C. R. Doerr and L. Zhang, "Monolithic 80-Gb/s Dual Polarization On-Off-Keying Modulator in InP," OFC, PDP19, 2008. Hatem El-Refaei and David Yevick, "An Optimized InGaAsP/InP Polarization Converter Employing Asymmetric Rib Waveguides," Journal of Lightwave Technology, Vol. 21, No. 6, June 2003. 杉谷晃彦、「最近のプロジェクタの現状と動向」、光技術情報誌「ライトエッジ」、ウシオ電機株式会社、No. 15、pp. 84-89、1998年11月 G. L. Li and P. K. L. Yu, "Optical Intensity Modulators for Digital and Analog Applications," Journal of Lightwave Technology, vol. 21, No. 9, pp. 2010-2030, 2003.

Ｓｉ基板上にＳｉＯ_２系ガラスを主成分とする光導波路を形成した石英系平面光波回路（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）を用いた光変調器の場合は、Ｓｉ基板上に溝を形成してそこに波長板を挿入するだけで簡便に偏波回転が得られるが、半導体光変調器の場合は、溝を切った時点で導波路損失が大きい。半導体による偏波回転素子も報告されている（非特許文献３参照）が、高歩留りで製造することが難しく、特殊な付加プロセスが必要となる。したがって、半導体光変調器では、基板上で偏波を回すのは困難であり、半導体光変調器における変調の後にどちらか一方の偏光を９０°回転させた後に合波する偏波合成器が求められている。

そこで、汎用の偏波合分波器として従来知られている図１に示すようなものを利用することが考えられる（非特許文献４参照）。図１の光学素子１００は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）キューブ１０１と第１のプリズム１０２とを組み合わせて構成され、第１のプリズム１０２は、全反射面１０２Ａを有するプリズムである。光学素子１００を偏波合成器として用いる場合、ＰＢＳキューブ１０１に入射されるＴＥモードの光はそのまま透過し、第１のプリズム１０２に入射されるＴＭモードの光は全反射面１０２Ａで全反射し、次いでＰＢＳキューブ１０１の反射膜１０１Ａにおいて反射されてＰＢＳキューブ１０１からＴＥモードの光とともに出射する。ＴＥモードの光をＰＢＳキューブ１０１及び第１のプリズム１０２にそれぞれ入射して偏波合成を行うためには、第１のプリズム１０２の入射面に半波長板を設ければよい。

しかしながら、図１の光学素子に半波長板を設けただけではＴＥモードとＴＭモードの位相補償が必要になり、光学素子が大型化してしまう。図２は、位相補償に必要な光路調整用プリズム１０３をさらに設けた光学素子の上面図を示している。ＰＢＳキューブ１０１、第１のプリズム１０２、及び光路調整用プリズム１０３の硝材としてＨ−Ｋ９Ｌ、半波長板１０４の材料として石英を用いた場合、次式により定まる光路調整用プリズム１０３の長さＬは６ｍｍ程度となり全体では８ｍｍ以上になってしまう。
Ｌ×ｎ_{Ｈ−Ｋ９Ｌ}＝Ｌ_１×ｎ_ａｉｒ＋Ｌ_２×ｎ_{ｑｕｒｔｚ}＋Ｌ_３×ｎ_{Ｈ−Ｋ９Ｌ}
（式１）
例えば、石英半波長板１０４の厚さＬ_２を０．３５ｍｍ、屈折率ｎ_{ｑｕｒｔｚ}を１．５３１７８３、全反射面１０２Ａから反射膜１０１Ａまでの距離Ｌ_３をＰＢＳキューブ１０１の一辺の長さに等しいとし、ガラス硝材Ｈ−Ｋ９Ｌの屈折率ｎ_{Ｈ−Ｋ９Ｌ}を１．５００９９２２と置くと、Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２の関係から長さＬは決めることでできる。Ｌ_３＝２ｍｍであるとき、位相調整用プリズム１０３の長さＬは約６．２８３５３ｍｍで、偏波合波器の総長としてはＰＢＳキューブ１０１の長さＬ_３＝２ｍｍ加えて、８．２８５３ｍｍにもなる。しかも、補償精度は硝材の加工精度に依存するので、それほど高くは無い。

また、一つのキューブの大きさを縮小すれば、反射行路によって生じる位相差は小さくなるので、位相補償長さも短くなり、光学素子の小型化が可能となる。しかし、通常、コリメーター化された光のビームの大きさは、１／ｅ^２全幅で約０．６ｍｍから０．８ｍｍとなる。二つのビームが平行に進む場合は、相互の干渉や調整不良による位置のずれにより隣接光行路に入り込む光の量を完全に抑制するために、反射ミラーとして使用するキューブの幅は、ビームの全幅の２倍程度は必要になる。このため、上記の構造では小型化、特に短小化が困難である。

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、その目的は、同一の偏光方向を有する２つの入力光に対するバルク型偏波合成器において、２つの入力光の位相差を補償しつつ素子の大型化を抑制することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、ＰＢＳキューブと、前記ＰＢＳキューブに隣接し、前記ＰＢＳキューブの反射膜と平行な第１の反射面を有する第１のプリズムと、前記ＰＢＳキューブに隣接し、前記ＰＢＳキューブの前記反射膜と直角な第２の反射面および前記第２の反射面に対向する第３の反射面を有する第２のプリズムと、前記第１のプリズムに隣接する光路調整用キューブと、前記第２のプリズムに設けられた補償板と、前記光路調整用キューブに設けられた半波長板とを備え、第１の偏光方向を有する第１及び第２の入力光を、それぞれ前記補償板及び前記半波長板に入射したとき、前記第１の入力光は、前記第３の反射面で反射された後、前記第２の反射面で反射され、前記ＰＢＳキューブの前記反射膜を透過して前記ＰＢＳキューブから出射され、
前記第２の入力光は、前記半波長板で第２の偏光方向に変換された後、前記光路調整用キューブを透過して前記第１の反射面で反射され、前記ＰＢＳキューブの前記反射膜で反射されて前記第１の入力光とともに前記ＰＢＳキューブから出射されることを特徴とする偏波合成器である。

また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記第１のプリズムが、前記第１の反射面を有する第１のキューブを備え、前記第２のプリズムは、前記ＰＢＳキューブに隣接し、前記ＰＢＳキューブの前記反射膜と直角な前記第２の反射面を有する第２のキューブと、前記第２のキューブに隣接し、前記第２のキューブの前記第２の反射面と平行な前記第３の反射面を有する第３のキューブとを備え、前記補償板は前記第３のキューブに設けられていることを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記第１の偏光方向はＴＥモード、前記第２の偏光方向はＴＭモードであり、前記第１の反射面は、ＴＭモードの光に対する９４％以上９６％以下の反射膜であり、前記第３の反射面は、ＴＥモードの光に対する９４％以上９６％以下の反射膜であることを特徴とする。

また、本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記第１の反射面を透過したＴＭモードの光と、前記第３の反射面を透過したＴＥモードの光をそれぞれ検出するための受光素子をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明の第５の態様は、第２の態様において、前記第２の反射面が、前記第２のキューブの硝材と空気との界面による全反射鏡であることを特徴とする。

本発明によれば、同一の偏光方向を有する２つの入力光に対するバルク型偏波合成器において、ＰＢＳキューブと、反射面を有する複数のプリズムを用いて光路を適切に設計することにより、２つの入力光の位相差を補償しつつ素子の大型化を抑制することができる。

従来知られている汎用の偏波合分波器を示す図である。図１の偏波合分波器に位相補償に必要な光路調整用プリズムをさらに設けた光学素子の上面図である。本発明の第１の実施形態に係る偏波合成器を示す図である。図３の偏波合成器の機能を説明するための図である。第１の実施形態の変形形態を示す図である。第１の実施形態の別の変形形態を示す図である。第２の実施形態に係る受光素子を有する偏波合成器を示す図である。本発明に係る偏波合成器の製造方法の一形態を説明するための図である。本発明に係る偏波合成器の製造方法の一形態を説明するための図である。本発明に係る偏波合成器の製造方法の一形態を説明するための図である。本発明に係る偏波合成器の製造方法の別の形態を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図３に、本発明の第１の実施形態に係る偏波合成器を示す。偏波合成器３００は、ＰＢＳキューブ３０１と、ＰＢＳキューブ３０１に隣接し、ＰＢＳキューブ３０１の反射膜３０１Ａと平行な第１の反射面３０２Ａを有する第１のプリズム３０２と、ＰＢＳキューブ３０１に隣接し、ＰＢＳキューブ３０１の反射膜３０１Ａと直角な第２の反射面３０３Ａおよび第２の反射面３０３Ａに対向する第３の反射面３０３Ｂを有する第２のプリズム３０３と、第１のプリズム３０２に隣接する光路調整用キューブ３０４と、第２のプリズム３０３に設けられた補償板３０５と、前記光路調整用キューブ３０４に設けられた半波長板３０６とを備える。

図４を参照して、偏波合成器３００の機能を説明する。第１の偏光方向、例えばＴＥモードの２つの入力光が、それぞれ補償板３０５及び半波長板３０６に入射される。補償板３０５を透過した第１の入力光は、第２のプリズム３０３の第３の反射面３０３Ｂで全反射した後、第３の反射面３０３Ｂに対向する第２の反射面３０３Ａにおいても全反射される。第１の入力光は、次いでＰＢＳキューブ３０１に入射されて、反射膜３０１Ａを透過する。半波長板３０６に入射された第２の入力光は、第１の偏光方向であるＴＥモードから第２の偏光方向であるＴＭモードに変換された後、光路調整用キューブ３０４を透過し、第１のプリズム３０２に入射される。そして、第１のプリズム３０２の反射面３０２Ａで全反射された後、ＰＢＳキューブ３０１の反射膜３０１Ａで反射され、ＰＢＳキューブ３０１からＴＥモードの第１の入力光とともに出射される。

このような構成を採ることにより、同一の偏光方向を有する２つの入力光に対するバルク型偏波合成器において、２つの入力光の位相差を補償しつつ素子の大型化を抑制することができる。たとえば、図２の例と同様に、ＰＢＳキューブ３０１、第１のプリズム３０２、第２のプリズム３０３、及び光路調整用キューブ３０４の硝材としてＨ−Ｋ９Ｌ、補償板３０５および半波長板３０６の材料として石英を用いた場合、一辺が２ｍｍの三角ミラー、またはキューブミラーを２列と、長さが０．３５ｍｍ程度の水晶製半波長板を用いるため、偏波合波器全体での長さは４．３５ｍｍ程度となり、従来の構造における長さ８．２８ｍｍに比べ、約半分となり、大型化を抑制できていることが分かる。

なお、図３においては、ＰＢＳキューブ３０１として立方体のプリズムを図示してあるが、本実施形態に係る偏波合成器が備えるＰＢＳキューブには、より大きなプリズムの中にＰＢＳキューブ構造が内包されている場合も含まれる。たとえば、図５に示すように、３つの部品を組み合わせて偏波合成器を構成することができる。汎用のＰＢＳブロック５０１は、反射膜５０１Ａを中心としたＰＢＳキューブ構造を内包する。ＰＢＳブロック５０１の第１の面５０１Ｂで第１のブロック５０２と接着し、第２の面５０１Ｃで光路調整用キューブ５０３と接着すればよい。

また、図６のような例も考えられる。図６の偏波合成器６００は、すべて立方体のプリズムを部品として組み立てられており、図３の偏波合成器３００と、第１のプリズム３０２および第２のプリズム３０３の構造が異なる。偏波合成器６００においては、図３の第１のプリズム３０２が、第１の反射面６０２Ａを有する第１のキューブ６０２を備え、図３の第２のプリズム３０３が、ＰＢＳキューブ３０１に隣接し、ＰＢＳキューブ３０１の反射膜３０１Ａと直角な第２の反射面６０３Ａを有する第２のキューブ６０３’と、第２のキューブ６０３’に隣接し、第２のキューブ６０３’の第２の反射面６０３Ａと平行な第３の反射面６０３Ｂを有する第３のキューブ６０３”とを備える。第１のキューブ６０２、第２のキューブ６０３’及び第３のキューブ６０３”は、後述する図１０及び１１のように、これらのキューブ構造を内包する形で製造することもできる。

図３の例との大きな相違点は、図３においては、第１の反射面３０２Ａ、第２の反射面３０３Ａ、及び第３の反射面３０３Ｂが、硝材と空気との界面に形成される全反射鏡であるのに対し、図６においては、第１の反射面６０２Ａ、第２の反射面６０３Ａ、及び第３の反射面６０３Ｂが、反射膜をコーティングすることによって形成されている。

また、補償板３０５及び半波長板３０６は、同一の加工によって作られた石英板とし、補償板３０５については、結晶軸（Ｃ軸）を０度、半波長板３０６については結晶軸を４５度に切り出させたものとすることができる。

また、通常の［１００］基板を用いる化合物半導体レーザは、基本的にＴＥモードで発振することが多く、加えて、半導体光変調器においてもその動作原理となる電気光学効果や、光の吸収効果であるフランツケルディッシュ効果、ＱＣＳＥなどの量子効果などもＴＭモードの光よりもＴＥモードの光に対する変調効率が大きい（非特許文献５参照）。したがって、２つの入力光の偏光方向がＴＥモードである場合、２つの入力光の位相差を補償しつつ素子の大型化を抑制することのできる本実施形態に係る偏波合成器の意義は非常に大きい。

また、「全反射」という用語を用いたが、第３の実施形態で説明するように実際には１００％の反射率を実現することは難しく、本実施形態の説明を容易にするためにこの用語が用いられている点に留意されたい。

（第２の実施形態）
図６のように偏波合成器を構成すると、ＴＥモードの光とＴＭモードの光をそれぞれ部分的に取り出してモニタリングを行うことが可能になる。第１の反射面６０２Ａに、ＴＭモードの光に対する反射率が例えば９５％のコーティングを行い、第３の反射面６０３Ｂに、ＴＥモードの光に対する反射率が例えば９５％のコーティングを行うと、図７に示すように受光素子７０１、７０２を配置することで両偏波のモニタリングができる。それぞれ独立にモニタリングし、光強度制御が必要な場合がある。

（第３の実施形態）
図８〜１０を参照して、本発明に係る偏波合成器の製造方法の一形態を説明する。

まず、厚さを制御した大判の硝材を切断し、切断された薄板の片面に、所要のコーティングを行う（図８）。次いで、これらの薄板を接着して、４５度の切り出しを行う（図９）。同様の工程を異なるコーティングの組み合わせについて行い、張り合わせる（図１０）。例えば、図中の（１）から（５）の面処理を、それぞれ、コーティング無しの光学研磨面、ＴＥモードに対する９４％〜１００％反射膜、ＴＥモードに対する９４％〜１００％反射膜、ＰＢＳ用反射膜、ＴＭモードに対する９５％〜１００％反射膜とすると、図１０に示すように、ＴＥモードとＴＭモードの入力光の偏波合成を行うことができる。このように製造することで、本発明に係る偏波合成器を低価格に量産することができる。この製造方法では、コーティングが異なるだけで同一の研磨で作製した厚板を切り出して使用するため、製造誤差がＴＥ側及びＴＭ側それぞれに同様に加わるので、相対的な誤差が発生せず非常に高精度の位相補償が可能になる。

一般原理としてはＴＥモード及びＴＭモードに対してそれぞれ１００％の反射率となる高反射膜の作成は可能なのだが、実際には、硝材の吸収や屈折率、使用する光の波長との関係、加えて理想的屈折率を有するコーティング材料が無く、波長帯によってはＴＭモードに関しては１００％近くまで到達できるものの、ＴＥモードに関しては最大でも９５％程度までしか高反射状態にできない。１５５０ｎｍの光の波長帯では、まさにこのような状態であり、通常コーティングに用いる２酸化シリコンＳｉＯ_２、２酸化チタンＴｉＯ_２、フッ化マグネシウムＭｇＦ、アモルファスＳｉなどでは、キューブ構造ではＴＥモードは９３％強程度で、これに金属膜を加えてやっと９５％程度まで上昇できるかどうかである。このため、偏波合波器内で２回反射する本構造では、ＴＥモードに関して１０％程度の挿入損失となる。このうち、５％は第２の実施形態で説明したモニター用の光取り出しだとしても、残りの５％は損失となる。

このため、各偏波状態の光に対して、挿入損失を０．５ｄＢ以内に保ちたい場合には、特にＴＥモード側の第３の反射面（図１０では（２））に９５％の反射率を設定し、５％をモニター光として利用すると、第２の反射面（図１０では（３））は限りなく１００％に近づけなければならない。通常、光デバイスの光出力に必要以上に余裕がない限り、送信機の特性を維持するために、光部品の挿入損失として０．５ｄＢ以上は認められていない。このため、ＴＥモードの光に対する第２の反射面は、可能な限り１００％に近いことが必要とされる。また、同じ理由により、モニター光として利用できる光の割合も６％以上を用いることは無い。このため、モニター光に対する反射面となる第１の反射面（図１０では（１））と第３の反射面（図１０では（２））は、製造誤差も考慮して、９５％程度（９４％〜９６％が好ましい）に設定されるべきである。それ以外の反射面は、すべて１００％に限りなく近い設計が必要となる。

図１０では、第２の反射面（図１０では（３））の面処理を、ＴＥモードに対する１００％反射膜のコーティングとした例で説明した。しかし、実際にＴＥモードに対する反射率を１００％近くに設定することは難しく、製造トレランスを考慮すると９５％程度になってしまうことがある。この場合、ＴＥモードを反射膜で２回反射させると、１０％程度の光を失う計算になる。そこで、第２の反射面（図１０では（３））の面処理として、反射膜のコーティングではなく、図１１に示すように凹部を設けてもよい。凹部を設けることにより、硝材と空気との界面に全反射鏡が形成され、反射損失、ひいては挿入損失を低減することができる。また、モニター用に光の取り出しを必要としない場合には、同様に第３の反射面（図１０では（２））の面処理として、反射膜のコーティングではなく、反射面となる面の後面に凹部（図１１に点線で表記）を設け、空気の屈折率の層を作ることで、全反射面とすることができる。

３００偏波合成器
３０１ＰＢＳキューブ
３０１Ａ反射膜
３０２第１のプリズム
３０２Ａ第１の反射面
３０３第２のプリズム
３０３Ａ第２の反射面
３０３Ｂ第３の反射面
３０４光路調整用キューブ
３０５補償板
３０６半波長板
５０１ＰＢＳブロック
５０１Ａ反射膜
５０１Ｂ第１の面
５０１Ｃ第２の面
５０２第１のブロック
５０３光路調整用キューブ
６００偏波合成器
６０２第１のキューブ
６０２Ａ第１の反射面
６０３’ 第２のキューブ
６０３” 第３のキューブ
６０３Ａ第２の反射面
６０３Ｂ第３の反射面
７０１、７０２受光素子

Claims

ＰＢＳキューブと、
前記ＰＢＳキューブに隣接し、前記ＰＢＳキューブの反射膜と平行な第１の反射面を有する第１のプリズムと、
前記ＰＢＳキューブに隣接し、前記ＰＢＳキューブの前記反射膜と直角な第２の反射面および前記第２の反射面に対向する第３の反射面を有する第２のプリズムと、
前記第１のプリズムに隣接する光路調整用キューブと、
前記第２のプリズムに設けられた補償板と、
前記光路調整用キューブに設けられた半波長板と
を備え、第１の偏光方向を有する第１及び第２の入力光を、それぞれ前記補償板及び前記半波長板に入射したとき、
前記第１の入力光は、前記第３の反射面で反射された後、前記第２の反射面で反射され、前記ＰＢＳキューブの前記反射膜を透過して前記ＰＢＳキューブから出射され、
前記第２の入力光は、前記半波長板で第２の偏光方向に変換された後、前記光路調整用キューブを透過して前記第１の反射面で反射され、前記ＰＢＳキューブの前記反射膜で反射されて前記第１の入力光とともに前記ＰＢＳキューブから出射されることを特徴とする偏波合成器。
前記第１のプリズムは、前記第１の反射面を有する第１のキューブを備え、
前記第２のプリズムは、前記ＰＢＳキューブに隣接し、前記ＰＢＳキューブの前記反射膜と直角な前記第２の反射面を有する第２のキューブと、前記第２のキューブに隣接し、前記第２のキューブの前記第２の反射面と平行な前記第３の反射面を有する第３のキューブとを備え、前記補償板は前記第３のキューブに設けられていることを特徴とする請求項１記載の偏波合成器。
前記第１の偏光方向はＴＥモード、前記第２の偏光方向はＴＭモードであり、
前記第１の反射面は、ＴＭモードの光に対する９４％以上９６％以下の反射膜であり、
前記第３の反射面は、ＴＥモードの光に対する９４％以上９６％以下の反射膜であることを特徴とする請求項２記載の偏波合成器。
前記第１の反射面を透過したＴＭモードの光と、前記第３の反射面を透過したＴＥモードの光をそれぞれ検出するための受光素子をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の偏波合成器。
前記第２の反射面は、前記第２のキューブの硝材と空気との界面による全反射鏡であることを特徴とする請求項２記載の偏波合成器。