JP2000321424A - 偏波解消素子及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバや光導波路に数ミクロンから数１
０ミクロンの溝を設けてその溝に挿入可能な偏波解消素
子を得る。ロスが低く、かつアライメントを再調整する
ことない偏波解消素子を得る。 【解決手段】 板面内の光路長がランダムに分布する液
晶板で少なくとも構成されてなる偏波解消素子である。
また、板面内の光路長がランダムに分布する液晶板の２
個を、当該液晶板の液晶配向が直交するように配置した
偏波解消素子である。また、前記偏波解消素子におい
て、液晶板はフィルム状である。また、前記液晶板は液
晶骨格とアクリロイルオキシ基の間にメチレンスペーサ
を持たない液晶性モノアクリレートを少なくとも有する
液晶を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光ファイバ、光導
波路、自由空間の光偏波の方向を自然光に近いランダム
な状態に変換して、偏波依存性を解消する素子及びその
作製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光デバイスには程度の差はあるも
のの、偏波依存性がある。例えば、光デバイスの代表で
ある石英及び高分子導波路は、基板と導波路層の応力の
差によりロスの偏波依存性がある。また、可変波長フィ
ルタには偏波依存性の物が多い。例えば、液晶をファブ
リーペローエタロン内に充填した液晶可変波長フィルタ
は、液晶の平行な偏波に対してのみ、可変波長フィルタ
として動作する。また、誘電体フィルタを回転させるタ
イプの可変波長フィルタは回転とともに偏波による透過
波長が変化してくる。また、光変調器の代表であるＬＮ
（ＬiＮbＯ₃）変調器は、ＬＮ結晶の光学異方性を利用
するため、基本的に偏波依存である。その他多くの光デ
バイスが偏波依存性を持つため、各種の偏波無依存化の
方策がある。

【０００３】空間光ビームあるいはマルチモード光ファ
イバ、マルチモード導波路内で、偏波を解消するには、
偏波解消素子（デポラライザ）が有効である。光学異方
性結晶接合型デポラライザと呼ばれるものが代表的で、
基本原理は光が通過する断面において、その断面の場所
によって光路長を変えて、この断面を通る光の位相が０
から２π変化するように調整したものである。このデポ
ラライザはすでに各所から特許出願されている。以下に
列挙する。

【０００４】特願昭５１−２０６２５、特願昭５１−３
１４１０（異方性結晶粒を使用したデポラライザ）、特
願昭５５−８４２９５（偏光解消素子）、特願昭５５−
１５００５７（消偏器）、特願昭５７−１０４０１０
（自然光生成素子）、特願昭５９−９８８４６（偏光解
消板）、特願平１−３３０１（偏光解消装置）、特願平
１−３９７９（偏光解消素子）特願平３−２９２５０
（偏波スクランブラ）、特願平４−４２３２３（偏光解
消板）。

【０００５】この代表的偏光解消素子の構造を図１１
（ａ）に示す。図１１（ａ）において、３０は入力光フ
ァイバ、３１は入力光コリメートレンズ、３２はコリメ
ートして広げられた光ビーム、３３は偏光解消部分で、
３３Ａ，３３Ｂは光学異方性を持つ透明結晶プリズム、
３４は出力光コリメートレンズ、３５は出力光ファイバ
である。入力光ファイバ３０は、シングルモードファイ
バでもマルチモードファイバでもよいが、ロスを少なく
する場合には、シングルモードファイバが望ましい。ま
た、透明結晶プリズム３３Ａ，３３Ｂのそれぞれは、例
えば、方解石、水晶、ルチル等を光学軸を９０度回転し
て張り合わせたものであり、２つの透明結晶プリズム３
３Ａ，３３Ｂは、それぞれで対応する光学軸が互いに４
５度回転した状態で配置される。入力コリメートレンズ
３１により広げられた光ビーム３２は、入力時にはその
断面内で同じ位相であったのに対し、偏光解消部分３３
の透明結晶プリズム３３Ａ，３３Ｂを通過した後には、
その断面内の位置によって位相差が生じることになり、
偏波が拡散されたことになる。

【０００６】この光ビームを出力光コリメートレンズ３
４で集光すると、１点には集光できない。この様子を図
１１（ｂ）に示す。図１１（ｂ）は、出力光ファイバ３
５の断面図であり、３６は出力光ファイバ３５のコア、
３７は出力光ファイバ３５のクラッド、３８は出力光コ
リメートレンズ３４で集光されたビームスポット、３９
はビームスポット３８の重なった部分である。出力光コ
リメートレンズ３４で集光されたビームスポット３８
は、１つのスポットに集光されず、図１１（ｂ）に示す
ように、３つのビームスポットとなり出力光ファイバ３
５から出力される。これは、光学異方性結晶３３Ａ，３
３Ｂのプリズム面での屈折率方向が異なるために１点に
集光できないのである。したがって、このビームスポッ
ト３８を、出力光ファイバ３５にできる限りロスが少な
く、カップリングさせるためには、出力光ファイバ３５
にマルチモードファイバを用いるのが望ましい。シング
ルモードファイバでもよいが、その場合にはロスが大き
くなる。本構造をとる偏光解消素子のロスは０.５ｄＢ
以下であり、どのような偏波が入射しても、偏光度は±
１ｄＢ以内に納めることができる。

【０００７】図１２は、第２の偏光解消素子の構造を示
したものであり、３０は入力光ファイバ、３１は入力光
コリメートレンズ、３２はコリメートして広げられた
光、３４は出力光コリメートレンズ、３５は出力光ファ
イバ、４０は偏波解消部分であり、４０Ａ及び４０Ｂ
は、光学異方性結晶（例えば方解石、水晶、ルチル等）
で表面を凹凸にしてある。光学異方性結晶４０Ａと４０
Ｂは光学軸が９０度回転している。４０Ｃはこれらを接
着する接着剤であり、該光学結晶とほぼ同じ屈折率を持
つ。図１２に示した第２の偏波解消素子も、前記第１の
偏光解消素子と同様の原理で偏光が解消される。

【０００８】図１３は、第３の偏光解消素子を示したも
ので、３０は入力光ファイバ、３１は入力光コリメート
レンズ、３２はコリメートして広げられた光、３４は出
力光コリメートレンズ、３５は出力光ファイバ、４２は
偏光解消部分で、４２Ａは光学異方性結晶（例えば方解
石、水晶、ルチル等）の粒、４２Ｂは透明光学接着剤、
４２Ｃは光学異方性結晶の粒４２Ａ、透明光学接着剤４
２Ｂを挟み屈折率がこれらと同じである透明板である。
図１３に示した第３の偏光解消素子も前記第１の偏光解
消素子、第２の偏波解消素子と同様の原理により、偏光
を解消することが可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術では、偏波解消部分に入力した光に位相差を持
たせるために入力光を広げ、偏波解消後再び光を集光す
るファイバコリメータが必要である。そのため、偏波解
消後に集光した際、広げられたビームが１点に集光でき
ずロスが大きいという問題があった。また、前記従来の
偏光解消素子（偏波解消素子）は、偏波（偏光）の解消
に光学異方性結晶を用いたバルク状のものであり、その
厚さは１ｍｍから数ｃｍ以上で、フィルム化ができない
という問題があった。また、光導波路に偏波解消素子を
挿入するためには、光導波路に１００ミクロン以下の細
い溝を設け、その溝の中に挿入する必要があるため、前
記従来の偏波解消素子を光導波路内に適用できないとい
う問題があった。また、高価な光学結晶を用いること、
装置が大型になること等の問題があった。

【００１０】本発明の目的は、偏波解消素子を光ファイ
バ、光導波路、可変波長フィルタ等に用いる場合に、非
常に面積の小さなものから大きなものまで対応が可能な
偏波解消素子を提供することにある。本発明の他の目的
は、光ファイバや光導波路に数ミクロンから数１０ミク
ロンの溝を設け、その溝に挿入することが可能な偏波解
消素子を提供することにある。本発明の他の目的は、光
ファイバや光導波路に数ミクロンから数１０ミクロンの
溝を設け、その溝にロスが低く、かつアライメントを再
調整することなく挿入することが可能な偏波解消素子を
提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目
的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によっ
て明らかにする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１２】（１）板面内の光路長がランダムに分布す
る液晶板で少なくとも構成されてなる偏波解消素子であ
る。

【００１３】（２）板面内の光路長がランダムに分布す
る液晶板の２個を、当該液晶板の液晶配向が直交するよ
うに配置した偏波解消素子である。

【００１４】（３）前記手段（１）又は（２）の偏波解
消素子において、液晶板はフィルム状である。

【００１５】（４）前記手段（１）乃至（３）のうちい
ずれか１つの偏波解消素子において、前記液晶板は液晶
骨格とアクリロイルオキシ基の間にメチレンスペーサを
持たない液晶性モノアクリレートを少なくとも有する液
晶を備える。

【００１６】（５）基板上に光導波路コア部及び光導波
路クラッド部が設けられた高分子光導波路に、前記光導
波路コア部が切断されるように溝が設けられ、その溝
に、前記手段（１）乃至（４）のうちいずれか１つの偏
波解消素子が挿入されてなる光導波路である。

【００１７】（６）シングルモード光ファイバに入力光
ファイバコリメータが設けられ、マルチモード光ファイ
バに出力光ファイバコリメータが設けられ、前記入力光
ファイバコリメータと前記出力光ファイバコリメータと
の間に、透明電極及び誘電体ミラー層が形成された基板
を向かい合わせにしたファブリーペローエタロン内に液
晶層を充填した液晶可変波長素子、及び前記手段（１）
乃至（４）のうちいずれか１つの偏波解消素子が設けら
れてなる可変波長フィルタである。

【００１８】（７）板面内の光路長がランダムに分布す
るように形成された液晶板の２個を、当該液晶板の液晶
配向が直交するように配置した偏波解消素子の作製方法
であって、前記２個の偏波解消素子を、当該各偏波解消
素子の液晶分子の配向の方向を直交させて張り合わせる
偏波解消素子の作製方法である。

【００１９】（８）前記手段（７）の作製方法におい
て、前液晶層の骨格とアクリロイルオキシ基の間にメチ
レンスペーサがない液晶性モノアクリレートからなる紫
外線硬化型液晶をホモジニアス配向させた液晶を、微細
にパターニングした電極と全面べた透明電極を持つ基板
で挟み込んだ部分内に充填し、その後各微細分割電極
に、各電極に異なる電圧を印加し、この状態で紫外線を
照射して固体化して作製する。

【００２０】（９）前記手段（８）の偏波解消素子の作
製方法において、前記微細電極のパターンをスライブ状
に分割する。

【００２１】（１０）前記手段（８）の偏波解消素子の
作製方法において、前記微細電極のパターンを放射状に
分割する。

【００２２】（１１）前記手段（８）乃至（１０）のう
ちいずれか１つの偏波解消素子の作製方法において、前
記パターン化した各電極に直列にコンデンサを設置し、
液晶層及びコンデンサに印加する電圧をモニタし、それ
ぞれの電圧をＶ_LC，Ｖ_Rとし、それぞれの電極のａ×Ｖ
_LC／Ｖ_R＋ｂの値（ａ，ｂは定数）が最大値から最小値
まで、分布するように、電圧を印加する。

【００２３】すなわち、本発明の特徴は、以下のとおり
である。 （１）マルチモードファイバ内の光の径に相当する５０
ミクロンφから１ｍｍφ程度までの、非常に面積の小さ
なものから大きなものまで対応が可能である。 （２）基板が非常に薄いか、あるいは基板のないフィル
ム状にすることが可能であるため、ファイバや導波路に
数ミクロンから数１０ミクロンの溝を設けて挿入するこ
とが可能であり、ロスが低く、アライメントも不要であ
る。 （３）自由空間の光ビームを挿入することによって、そ
のアライメントを再調整することなく挿入が可能であ
る。 （４）低価格である。

【００２４】以下、本発明について、図面を参照して実
施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。なお、実
施例を説明するための全図において、同一機能を有する
ものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略す
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】まず、本発明を実施するにあたり
使用した紫外線硬化型（ＵＶキュアラブル）液晶材料に
ついて説明する。液晶骨格とアクリロイルオキシ基の間
にメチレンスペーサがない液晶性モノアクリレートはＵ
Ｖキュアラブル液晶と呼ばれている。通常メチレンスペ
ーサを持つ液晶性モノアクリレートを原料とする高分子
は、比較的低温度液晶性を示しやすく、その特性を生か
して液晶ディスプレイやメモリ素子などへの応用がはか
られている。ＵＶキュアラブル液晶の１例である、ピリ
ジアミン骨格を有する単官能モノアクリレートを含有す
る組成物は、室温ではネマチック液晶と同様の特性を有
し、電圧を印加すると、通常のネマチック液晶のよう
に、配向処理の方向によって、ホモジニアス、ツイスト
ネマチック、スーパーツイストネマチックの動作をす
る。

【００２６】電圧印加状態で紫外線を照射することによ
り、若干の配向の変化は見られるものの、配向状態をそ
のままの状態で固化することが可能であるという特徴を
持ち、その代表的な化学構造は、例えば、「Hiroshi Ha
sebe, Kiyohumi Takenouti and Haruyoshi Takatsu, "P
roperties of novel UV-curable liquid crystal andth
eir retardation films", Journal of the SID 3/3, 19
95, p.139-143.（参考文献１）」に示されており、実用
的には前記参考文献に１に示されるように、これらを適
当な割合で混合した液晶化合物ＡからＤとして用いる。
以下、ＵＶキュアラブル液晶を用いて偏光解消素子を作
製する基本的な手順を実施形態（実施例）で説明する。

【００２７】（実施形態１）図１は、本発明による実施
形態１の偏波解消素子を適用した光導波路の概略構成を
示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は偏波解消
素子の概略構成を示す図である。図１において、１はマ
ルチモード光導波路、２は光導波路コア部、３は光導波
路クラッド部、４は溝、５は偏波解消素子で、５Ａ，５
Ｂは偏波解消フィルムである。本実施形態１の偏波解消
素子を適用した光導波路は、図１に示すように、基板上
に光導波路コア部２及び光導波路クラッド部３が設けら
れた高分子光導波路１に、前記光導波路コア部２が切断
されるように溝４を設け、その溝４に２枚の偏波解消フ
ィルムからなる偏波解消素子５が挿入されている。ま
た、本実施形態１の高分子光導波路１は、光導波路コア
部２が約４０ミクロンの導波路径を持つ高分子マルチモ
ード導波路となっている。また、偏波解消素子５を構成
する偏波解消フィルム５Ａ，５Ｂは紫外線硬化型液晶か
らなり、図１（ｂ）に示すように、偏波解消フィルム５
Ａ中の分子の配向と偏波解消フィルム５Ｂ中の分子の配
向が直交するように張り合わせた状態で、前記高分子マ
ルチモード光導波路１に設けられた幅約４０ミクロン、
深さ約２００ミクロンの溝４に挿入されている。

【００２８】図２乃至図８は、本実施形態１の偏波解消
素子を適用した光導波路の作製工程を説明するための図
である。まず、図２乃至図７を用いて、本発明による偏
波解消素子５を構成する偏波解消フィルム５Ａ，５Ｂの
作製方法について説明する。

【００２９】本実施形態１の偏波解消素子は、始めに、
図２に示すように、紫外線を透過する基板（石英基板）
６を２枚用意し、それぞれの基板６上に電極を形成す
る。紫外線は片側から照射するので、２枚の基板６のう
ち紫外線を照射する側の基板６は、図２（ａ）に示すよ
うに、基板６の全面を覆う透明電極（べた電極）７を形
成し、これをべた電極基板８とする。もう１枚の基板６
上は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、微細な
ストライプ状に分割した透明電極（ストライプ状電極）
９、あるいは金属電極を形成した分割電極基板１０とす
る。また、分割電極基板１０の分割した電極は、図２
（ｃ）に示したような放射状の透明電極（放射状電極）
１１であってもよい。また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）
に示したストライプ状電極９及び放射状電極１１の分割
数、大きさは適用するデバイスによってその値を変更す
るが、基本的には分割数が多いほど偏波解消効果を大き
くすることができる。

【００３０】次に、図３に示すように、前記べた電極基
板８のべた電極７を形成した面上、及び微細電極基板１
０のストライプ状電極９又は放射状電極１１を形成した
面上に配向膜１２を形成する。この配向膜１２は、後に
べた電極基板８、微細電極基板１０から偏波解消フィル
ムを剥離しやすいように、剥離性配向膜を使用する（Hi
roshi Hasebe, Kiyohumi Takenouti and Haruyoshi Tak
atsu, "Properties of novel UV-curable liquid cryst
al and their retardation films", Journal of the SI
D 3/3, 1995, p.139-143.参照）。

【００３１】次に、図４に示すように、それぞれの基板
上に形成した配向膜１２は分子がホモジニアス配向にな
るようにラビングした後、べた電極基板８の配向膜１２
と微細電極基板１０の配向膜１２を向かい合わせ、スペ
ーサ１３を介してはりあわせる。この時、べた電極基板
８のラビング方向と微細電極基板１０のラビング方向と
が反平行になるように向かい合わせる。また、スペーサ
１３の厚さｄは、充填する液晶の光学異方性をΔｎとし
た時、Δｎ×ｄが使用する波長の数倍になるように設定
する。

【００３２】例えば、充填する液晶として、「Hiroshi
Hasebe, Kiyohumi Takenouti and Haruyoshi Takatsu,
"Properties of novel UV-curable liquid crystal an
d thier retardation films", Journal of the SID 3/
3, 1995, p.139-143.」の文献に記載された混合物Ｃを
用いる場合、混合物Ｃの光学異方性Δｎは０.１５２で
あるため、偏波解消素子を使用する波長帯が１.５５ミ
クロン帯であるとすると、膜厚は約１０ミクロンに設定
できる。

【００３３】しかし、紫外線照射により光学異方性Δｎ
波減少する傾向にあり、「HiroshiHasebe, Kiyohumi Ta
kenouti and Haruyoshi Takatsu, "Properties of nove
l UV-curable liquid crystal and thier retardation
films", Journal of the SID 3/3, 1995, p.139-143.」
の文献の記載では、光学異方性Δｎが約半分になること
が示されている。そこで、光学異方性Δｎの減少分を考
慮して、スペーサの厚さｄを２０ミクロンに設定する。

【００３４】次に、図５に示すように、スペーサ１３を
介して張り合わせたべた電極基板８と微細電極基板１０
の間に紫外線硬化型液晶１４を充填する。

【００３５】次に、図６（ａ）に示すように、微細電極
基板１０上のストライプ状電極９のそれぞれにコンデン
サＣ_Rm（ｍ＝１，２，…，８）を直列に接続する。この
コンデンサＣ_Rm（ｍ＝１，２，…，８）の容量は、液晶
層でそれぞれのストライプ状電極９がべた電極７と形成
するコンデンサＣ_LCm（ｍ＝１，２，…，８）の容量と
ほぼ等しくなるようにする。なお、図６（ａ）では、ス
トライプ状電極９は８分割されているが、適用するデバ
イスにあわせて分割数を変更した場合も、分割した数だ
けコンデンサＣ_Rを接続する。

【００３６】この後、べた電極７とストライプ状電極９
間の紫外線硬化型液晶１４及び前記ストライプ状電極９
に接続されたコンデンサＣ_Rm（ｍ＝１，２，…，８）に
電圧Ｖを印加する。電圧Ｖを印加したときに、図６
（ｂ）に示した、液晶層１５のコンデンサＣ_Rm（ｍ＝
１，２，…，８）及びストライプ状電極９に接続された
コンデンサＣ_Rm（ｍ＝１，２，…，８）にかかる電圧を
それぞれＶ_LCm（ｍ＝１，２，…，８）、Ｖ_Rm（ｍ＝
１，２，…，８）とすると、その部分の光路長差は下記
数１の式で表される。

【００３７】

【数１】Δｎ_m×ｄ＝ａ×Ｖ_LCm／Ｖ_Rm＋ｂ（ｍ＝１、
２、…、８） ここで、ａ，ｂは定数であり、予めａとｂの値を測定し
ておけば、それぞれのストライプ状電極９とべた電極８
の間の紫外線硬化型液晶１４の光路長差Δｎ_m×ｄを、
Ｖ_LCm，Ｖ_Rmをモニタすることによって、容易に決定す
ることができる。また、ａとｂの値が正確に測定できな
くても、電圧無印加時には光路長差Δｎ×ｄは０ミクロ
ンであり、電圧を十分に印加した状態ではΔｎ×ｄは
１．５５ミクロンに相当するはずであるから、ａとｂを
簡単に求めることができる。

【００３８】以上のように、各ストライプ状電極９とべ
た電極７の間の紫外線硬化型液晶１４の光路長差Δｎ_m
×ｄが０ミクロンから１.５５ミクロンに均一に分布す
るようにそれぞれのストライプ状電極９に電圧を印加す
る。この際、ストライプ状電極９が並んでいる順番に、
光路長差を増加あるいは減少させると、一種のプリズム
が形成され、光の進行方向が非常に微小ではあるが一様
に曲げられる。これを防ぐには、ストライプ状電極９の
順番に対してランダムに印加電圧を制御することが望ま
しい。この際、個々に電源を設ける必要はなく、１台の
電源から可変抵抗で電圧を分割して印加すればよい。

【００３９】それぞれのストライプ状電極９とべた電極
８の間の紫外線硬化型液晶１４及びそれぞれのストライ
プ状電極９に接続されたコンデンサＣ_Rm（ｍ＝１，２，
…，８）に電圧を印加した状態で、べた電極基板８側か
ら紫外線１６を照射し、充填した紫外線硬化型液晶１４
を固体化する。その際の紫外線１６の照射条件は数ｍＷ
／ｃｍ²で１分から２０分程度が望ましい。

【００４０】以上の工程で種々の光路長差が均一に分布
した液晶版は完成であるが、この液晶板をフィルム化す
る場合には、図７に示すように、両基板から偏波解消フ
ィルム１７を剥離する。この時、べた電極基板８及び微
細電極基板１０に応力をかけて剥してもよいが、全体を
１５０℃程度に加熱後、水中に浸すことにより、べた電
極基板８及び微細電極基板１０から偏波解消フィルム１
７を剥してもよい。

【００４１】次に、上記手順で作製した偏波解消フィル
ムを高分子光導波路に取り付ける。まず、図８に示すよ
うに、高分子マルチモード光導波路１の光導波路コア部
２及び光導波路クラッド部３をダイシングソーのブレー
ド１８で切断し、幅４０ミクロン、深さ２００ミクロン
の溝４を形成する。この溝４に、前記手順により作製し
た偏波解消フィルム（ストライプ幅５ミクロンで作製）
１７を挿入する。この時、１枚の偏波解消フィルム１７
では、１方向の偏波に対してのみの偏波解消効果しか得
られないので、前記図１（ｂ）に示したように、２枚の
偏波解消フィルム１７（５Ａ，５Ｂ）を分子の配向方向
が直交するように張り合わせて挿入し、全偏波に対して
偏波解消効果が得られるようにする。偏波解消フィルム
１７（５Ａ，５Ｂ）を挿入することにより、光導波路コ
ア部２を通過する光の偏波をランダムな状態にすること
ができ、ロスは１ｄＢ以下で、偏波依存性を０．５ｄＢ
以下に抑えることができる。

【００４２】以上説明したように、本実施形態１によれ
ば、紫外線硬化型液晶を用いて、フィルム状の偏波解消
素子を作製することにより、このフィルム状偏波解消素
子を光導波路に適用することができる。

【００４３】（実施形態２）図９は、本発明による実施
形態２の偏波解消素子を適用した液晶可変波長フィルタ
の概略構成を示す図である。図９において、５は前記実
施形態１で説明した偏波解消素子、２０は液晶可変波長
素子、２１は液晶可変波長素子２０の誘電体ミラー層、
２２は液晶可変波長素子２０の透明電極、２３は液晶可
変波長素子２０の液晶層、２４は入力光ファイバコリメ
ータ、２５は出力光ファイバコリメータ、２６は光ビー
ムである。本実施形態２の液晶可変波長フィルタは、図
９に示すように、シングルモード光ファイバにコリメー
ト用のレンズがついた入力光ファイバコリメータ２４と
マルチモード光ファイバにコリメート用のレンズがつい
た出力光ファイバコリメータ２５の間に、透明電極２２
及び誘電体ミラー層２１が形成された基板を向かい合わ
せにしたファブリーペローエタロン内に液晶層２３を充
填した液晶可変波長素子２０及び前記実施形態１で説明
した偏波解消素子５が設けられている。すなわち、本実
施形態２は、偏波依存性を持つ液晶可変波長フィルタに
本発明の偏波解消素子を適用した例である。この液晶可
変波長フィルタでは、入力光ファイバコリメータ２４か
ら、直径約２００μｍの光ビーム２６が液晶可変波長素
子２０に入力される。

【００４４】図１０は本実施形態２の液晶可変波長フィ
ルタの偏波依存性を示す図であり、図１０（ａ）は偏波
解消素子を使用しない場合の偏波依存性を示し、図１０
（ｂ）は偏波解消素子を使用した場合の偏波依存性であ
る。偏波解消素子５を使用しない場合は、図１０（ａ）
に示すように、液晶可変波長素子２０の液晶層２３中の
液晶分子の配向方向に垂直な偏波と平行な偏波では、透
過ピーク波長の強度が異なる。また、入力される光ビー
ム２６の偏波が変化することにより、この２つの透過ピ
ーク波長の強度が増減する。しかし、本実施形態２のよ
うに、液晶可変波長素子２０の入力側に、前記実施形態
１で説明した偏波解消素子５を設けることにより、図１
０（ｂ）に示すように、液晶可変波長素子２０の液晶層
２３中の液晶分子の配向方向に垂直な偏波と平行な偏波
の成分の透過ピーク波長の強度比が１対１となる。入力
される光の偏波が変化しても、この強度比は変化しない
ので、液晶可変波長素子２０の透過ピーク強度が一定と
なり、偏波依存性を０.５ｄＢ以下にできた。

【００４５】以上、本発明を、前記実施形態に基づき具
体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種
々変更可能であることは勿論である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果を得ることができる。 （１）光路差が異なる液晶フィルムを用いた偏波解消素
子の構造であるので、非常に面積の小さなものから大き
なものまで対応することができる。 （２）光路差が異なる液晶フィルムを用いた偏波解消素
子の構造であるので、ファイバや導波路に数ミクロンか
ら数１０ミクロンの溝を設けて挿入することができる。 （３）自由空間の光ビームを挿入するので、そのアライ
メントを再調整することなく挿入することができる。 （４）光路差が異なる液晶フィルムを用いるので、偏波
解消素子の作製が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施形態１の偏波解消素子を適用
した光導波路の概略構成を示す斜視図である

【図２】本実施形態１の偏波解消素子の作製工程を示す
図である。

【図３】本実施形態１の偏波解消素子の作製工程を示す
図である。

【図４】本実施形態１の偏波解消素子の作製工程を示す
図である。

【図５】本実施形態１の偏波解消素子の作製工程を示す
図である。

【図６】本実施形態１の偏波解消素子の作製工程を示す
図である。

【図７】本実施形態１の偏波解消素子の作製工程を示す
図である。

【図８】本実施形態１の偏波解消素子を適用した光導波
路の作製工程を示す図である。

【図９】本発明による実施形態２の偏波解消素子を適用
した液晶可変波長フィルタの概略構成を示す模式図であ
る。

【図１０】本実施形態２の偏波依存性を示す図である。

【図１１】従来の偏波解消素子の概略構成を示す模式的
構成図である。

【図１２】従来の偏波解消素子の概略構成を示す模式的
構成図である。

【図１３】従来の偏波解消素子の概略構成を示す模式的
構成図である。

【符号の説明】

１…光導波路、２…光導波路コア部、３…光導波路クラ
ッド部、４…溝、５…偏波解消素子、５Ａ，５Ｂ…偏波
解消フィルム、６…基板（石英基板）、７…透明電極
（べた電極）、８…べた電極基板、９…ストライプ状電
極、１０…放射状電極、１２…配向膜、１３…スペー
サ、１４…紫外線硬化型液晶、１５…液晶層、１６…紫
外線、１７…液晶フィルム（偏波解消フィルム）、１８
…ダイシングソーのブレード、２０…液晶可変波長素
子、２１…透明電極、２２…誘電体ミラー層、２３…液
晶層、２４…入力光ファイバコリメータ、２５…出力光
ファイバコリメータ、２６…光ビーム、３０…入力光フ
ァイバ、３１…入力光コリメートレンズ、３２…光ビー
ム、３３…偏光解消素子、３３Ａ，３３Ｂ…光学異方性
結晶、３４…出力コリメートレンズ、３５…出力光ファ
イバ、３６…光ファイバコア部、３７…光ファイバクラ
ッド部、３８…集光ビーム、３９…集光ビームの重なる
部分、４０…偏波解消素子、４０Ａ，４０Ｂ…光学異方
性結晶、４１…透明光学接着剤、４２…偏光解消素子、
４２Ａ…光学異方性結晶粒、４２Ｂ…透明光学接着剤、
４２Ｃ…ガラス基板、Ｃ_R1，Ｃ_R2，Ｃ_R3，Ｃ_R4，Ｃ_R5，
Ｃ_R6，Ｃ_R7，Ｃ_R8…コンデンサ、Ｃ_LC1，Ｃ_LC2，
Ｃ_LC3，Ｃ_LC4，Ｃ_LC5，Ｃ_LC6，Ｃ_LC7，Ｃ_LC8…ストライ
プ状電極とべた電極間のコンデンサ。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板面内の光路長がランダムに分布するよ
   うに形成された液晶板で少なくとも構成されてなること
   を特徴とする偏波解消素子。
2. 【請求項２】 板面内の光路長がランダムに分布するよ
   うに形成された液晶板の２個を、当該液晶板の液晶配向
   が直交するように配置したことを特徴とする偏波解消素
   子。
3. 【請求項３】 前記液晶板はフィルム状であることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の偏波解消素子。
4. 【請求項４】 前記液晶板は液晶骨格とアクリロイルオ
   キシ基の間にメチレンスペーサを持たない液晶性モノア
   クリレートを少なくとも有する液晶を備えたことを特徴
   とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の偏波
   解消素子。
5. 【請求項５】 基板上に光導波路コア部及び光導波路ク
   ラッド部が設けられた光導波路に、前記光導波路コア部
   が切断されるように溝が設けられ、その溝に、前記請求
   項１乃至４のうちいずれか１項に記載の偏波解消素子が
   挿入されてなることを特徴とする光導波路。
6. 【請求項６】 シングルモード光ファイバに入力光ファ
   イバコリメータが設けられ、マルチモード光ファイバに
   出力光ファイバコリメータが設けられ、前記入力光ファ
   イバコリメータと前記出力光ファイバコリメータとの間
   に、透明電極及び誘電体ミラー層が形成された基板を向
   かい合わせにしたファブリーペローエタロン内に液晶層
   を充填した液晶可変波長素子、及び前記請求項１乃至４
   のうちいずれか１項に記載の偏波解消素子が設けられて
   なることを特徴とする可変波長フィルタ。
7. 【請求項７】 板面内の光路長がランダムに分布するよ
   うに形成された液晶板の２個を、当該液晶板の液晶配向
   が直交するように配置した偏波解消素子の作製方法であ
   って、前記２個の偏波解消素子を、当該各偏波解消素子
   の液晶分子の配向の方向を直交させて張り合わせること
   を特徴とする偏波解消素子の作製方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の偏波解消素子の作製方
   法において、前液晶層の骨格とアクリロイルオキシ基の
   間にメチレンスペーサがない液晶性モノアクリレートか
   らなる紫外線硬化型液晶をホモジニアス配向させた液晶
   を、微細にパターニングした電極と全面べた透明電極を
   持つ基板で挟み込んだ部分内に充填し、その後各微細分
   割電極に、各電極に異なる電圧を印加し、この状態で紫
   外線を照射して固体化して作製することを特徴とする偏
   波解消素子の作製方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の偏波解消素子の作製方
   法において、前記微細電極のパターンがスライブ状に分
   割されていることを特徴とする偏波解消素子の作製方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の偏波解消素子の作製
    方法において、前記微細電極のパターンが放射状に分割
    されていることを特徴とする偏波解消素子の作製方法。
11. 【請求項１１】 請求項８乃至１０のうちいずれか１項
    に記載の偏波解消素子の作製方法において、前記パター
    ン化した各電極に直列にコンデンサを設置し、液晶層及
    びコンデンサに印加する電圧をモニタし、それぞれの電
    圧をＶ_LC，Ｖ_Rとし、それぞれの電極のａ×Ｖ_LC／Ｖ_R＋
    ｂの値（ａ，ｂは定数）が最大値から最小値まで、分布
    するように、電圧を印加することを特徴とする偏波解消
    素子の作製方法。