JP2001154148A

JP2001154148A - 光回路素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001154148A
Application number: JP33569999A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Honma; 洋本間; Manabu Hashima; 学橋間; Tatsuo Takahashi; 立夫高橋
Original assignee: Tokin Corp; 3M Innovative Properties Co
Current assignee: Tokin Corp; 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-06-08
Also published as: CA2392499A1; WO2001038930A1; TW476003B; KR20020092349A; EP1232413A1; CN1451101A; AU1472001A; DE60004259D1; DE60004259T2; EP1232413B1

Abstract

(57)【要約】【課題】消光比に優れ、かつ低コストで容易に製造可
能な光回路素子、特に光サーキュレータ等を提供するこ
と。【解決手段】２個の偏光分離素子、２個の全反射ミラ
ー、少なくとも１枚の光進行方向に依存しない偏光面回
転素子、少なくとも１枚の光進行方向に依存する偏光面
回転素子、複数個の光入出射ポート、そして磁界印加手
段を組み合わせて有する光回路素子において、偏光分離
素子及び全反射ミラーが、それぞれ、同一もしくは異な
るポリマー多層膜から形成されているように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光回路素子及びその
製造方法に関し、さらに詳しく述べると、特に光通信機
器、光情報機器などにおいて光受動部品として光信号の
経路の整理に有利に使用することのできる光回路素子及
びその製造方法に関する。典型的な光回路素子として
は、例えば、光サーキュレータ、光スイッチ、光アイソ
レータなどを挙げることができる。

【０００２】

【従来の技術】近年の光通信システムにおいては、光フ
ァイバ増幅器の使用が盛んになるに従い、光信号の経路
の整理に用いる光サーキュレータや光スイッチなどの光
回路素子の需要が増大している。また、最近注目されて
いる波長多重分割の光通信システムでは、狭帯域光フィ
ルタと光サーキュレータとを組み合わせた構造が多量に
必要とされることが予想されている。したがって、光サ
ーキュレータは、今後の光通信システムの発展に関し
て、非常に重要な役割を果たすことができ、また、した
がって、その需要もより一層増大するものと理解され
る。

【０００３】光サーキュレータは、光ジャイレータ（非
相反性を示す光回路素子）の一種であって、その素子内
に３個もしくはそれ以上のポート、すなわち、端子を有
している。例えば、光サーキュレータが４個のポート、
Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを有しているとすると、光信号は、Ａ
→Ｂ、Ｂ→Ｃ、Ｃ→Ｄ、そしてＤ→Ａの方向に通過可能
であり、ただし、逆方向には通過不可能である。

【０００４】光サーキュレータには、入射光が直線偏光
の場合に対応する偏光依存型と、入射光の偏光状態に依
存しない偏光無依存型との２種類の構造がある。このう
ち、偏光無依存型の光サーキュレータは、光サーキュレ
ータ内での透過光の減衰が小さいことを特徴とするもの
である。すなわち、この光サーキュレータに入射した光
はすべて、その素子内で一度２つの偏光に分離され、そ
の後に再び合成されるので、素子通過時の反射、散乱や
損失などによる避けられない減衰以外に光の損失が発生
しない。

【０００５】偏光無依存型の光サーキュレータにはいく
つもの方式があるが、そのなかでも典型的なものは、４
端子型でありながら偏光無依存型を達成した、特開昭５
５−９３１２０号公報に記載される光サーキュレータで
ある。特開昭５５−９３１２０号公報には、図１に示さ
れるように、２個の誘電体多層膜からなる偏光分離プリ
ズム（偏光ビームスプリッタ、一般には「ＰＢＳ」とも
呼ばれる）６５及び６６、２個の誘電体多層膜からなる
全反射ミラー６７及び６８、１枚のファラデー回転子７
５、１枚の４５°旋光素子７６、そして磁界印加手段
（図示せず）を有する光サーキュレータ６０が示されて
いる。ここで、ファラデー回転子は、それに磁界を印加
することにより偏光面を４５°回転可能であり、磁性ガ
ーネットから形成されており、４５°旋光素子は１／２
波長板であり、また、偏光分離プリズム及び全反射ミラ
ーを構成する誘電体多層膜は、それぞれ、屈折率を異に
する誘電体膜を所定の膜厚で交互に積層することによっ
て形成されている。

【０００６】図示の光サーキュレータ６０において、第
１の光入出射ポート６１から入射した透過光は、途中で
偏光分離・合成がなされた後に第２の光入出射ポート６
２に達する。すなわち、第１の光入出射ポート６１から
入射した透過光は、偏光分離プリズム６５を通過する際
に２つの互いに直交する偏光成分に分離され、それぞれ
が光サーキュレータ内の異なる経路を透過した後にもう
１つの偏光分離プリズム６６にて合成され、そしてこの
偏光分離・合成の完了の後に第２の光入出射ポート６２
から出射される。第２の光入出射ポート６２から入射し
た透過光は、先に説明した第１の光入出射ポート６１か
ら入射した透過光と同様な経路を経て第３の光入出射ポ
ート６３に達する。同様に、第３の光入出射ポート６３
から入射した透過光は第４の光入出射ポート６４に、そ
して第４の光入出射ポート６４から入射した透過光は第
１の光入出射ポート６１に、それぞれ達する。このよう
に、図示の光サーキュレータ６０では、その光サーキュ
レータの内部で分離された偏光成分が再び合成されて、
互いに同じ入出射ポートから出射可能である。

【０００７】さらに、一般的な構造の光サーキュレータ
では、ファラデー回転子に印加する磁界の向きを変更す
ることで、透過光が出射するポートを変更することもで
きるので、それを光スイッチの形態に変更することも可
能である。例えば、先に図１を参照して説明した光サー
キュレータ６０の場合、磁界印加手段として、従来一般
的に使用されている永久磁石あるいはその他の磁界印加
の向きが固定されているデバイスの代わりに、例えば電
磁石のような、磁界印加の向きを変更可能なデバイスを
使用することによって、光スイッチを提供することがで
きる。得られる光スイッチでは、図示しないけれども、
磁界印加の向きを逆にすることによって、光サーキュレ
ータ６０の場合に第１の光入出射ポート６１→第２の光
入出射ポート６１とあった透過光の経路を、第１の光入
出射ポート６１→第４の光入出射ポート６４に変更する
ことができる。このように、光サーキュレータのデバイ
ス構成をそのまま用いて、光スイッチを実現することも
可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】先の図１を参照して説
明した偏光無依存型の光サーキュレータやその他の従来
の偏光無依存型の光サーキュレータにおいて、偏光分離
プリズム及び全反射ミラーは、それぞれ、屈折率を異に
する誘電体膜を所定の膜厚で交互に積層することによっ
て形成された誘電体多層膜からできている。しかし、こ
の誘電体多層膜は、透過光及び反射光の両方に関して見
た場合、従来の光サーキュレータにおいて一般的に用い
られているいろいろなタイプの偏光子に比較して消光比
に劣り、光サーキュレータの性能を低下する傾向にあ
る。実際、誘電体多層膜は、一般に光サーキュレータの
構成部品として用いられている磁性ガーネットの消光比
を大幅に下回り、２５ｄＢ程度である。

【０００９】また、誘電体多層膜は、製造原料が高価で
あるばかりでなく、その製造において切断、研磨等の加
工工程を必須とし、製造工程の複雑化と製造コストの上
昇を避けることができない。実際に、従来の光サーキュ
レータの製造コストについて見た場合に、その約３０〜
５０％を偏光子の製造コストが占めている。本発明は、
このような従来の技術の問題点を解決して、高性能であ
り、製造が容易であり、そして製造コストの低減が可能
な光回路素子を提供することにある。

【００１０】本発明のもう１つの目的は、光サーキュレ
ータや光スイッチ、光アイソレータなどとして有用な光
回路素子を提供することにある。また、本発明のもう１
つの目的は、本発明の光回路素子の有用な製造方法を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、その１つの面
において、２個の偏光分離素子、２個の全反射ミラー、
少なくとも１枚の光進行方向に依存しない偏光面回転素
子、少なくとも１枚の光進行方向に依存する偏光面回転
素子、そして複数個の光入出射ポートを組み合わせて有
する光回路素子において、前記偏光分離素子及び全反射
ミラーが、それぞれ、同一もしくは異なるポリマー多層
膜から形成されていることを特徴とする光回路素子を提
供する。

【００１２】また、本発明は、そのもう１つの面におい
て、２個の偏光分離素子、２個の全反射ミラー、少なく
とも１枚の光進行方向に依存しない偏光面回転素子、少
なくとも１枚の光進行方向に依存する偏光面回転素子、
複数個の光入出射ポート、そして磁界印加手段を組み合
わせて有する光回路素子を製造する方法において、前記
偏光分離素子及び全反射ミラーを、それぞれ、同一もし
くは異なるポリマー多層膜から形成すること、前記偏光
分離素子の１個と前記全反射ミラーの１個とを、それら
の中間にガラス板を介在せしめた状態で、対向してかつ
互いにほぼ平行して一体的に結合せしめること、得られ
た一体化光学部材を、前記偏光分離素子の表面及び前記
全反射ミラーの表面に対して切断面がほぼ４５°の角度
となるように切断すること、及び切断後の一体化光学部
材を前記の光進行方向に依存しない偏光面回転素子及び
前記の光進行方向に依存する偏光面回転素子と組み合わ
せて一体化光学部品を形成すること、を含んでなること
を特徴とする光回路素子の製造方法を提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明による光回路素子は、２個
の偏光分離素子、２個の全反射ミラー、少なくとも１枚
の光進行方向に依存しない偏光面回転素子、少なくとも
１枚の光進行方向に依存する偏光面回転素子、複数個の
光入出射ポート、そして磁界印加手段を組み合わせて有
するものであり、この構成要件ならびに本発明に必須の
構成要件、すなわち、偏光分離素子及び全反射ミラー
が、それぞれ、同一もしくは異なるポリマー多層膜から
形成されていること、が満たされる限りにおいていろい
ろな構成を有することができ、また、その構成に応じて
かつ組み込まれるべき磁界印加手段の種類に応じて、い
ろいろな形態で実現することができる。本発明の光回路
素子は、好ましくは、光サーキュレータや光スイッチの
形態あるいは光アイソレータの形態で実現することがで
きる。

【００１４】本発明の光回路素子において、２個の偏光
分離素子、２個の全反射ミラー、少なくとも１枚の光進
行方向に依存しない偏光面回転素子、少なくとも１枚の
光進行方向に依存する偏光面回転素子、複数個の光入出
射ポート、そして磁界印加手段は、光回路素子の使用分
野や所望とされる効果に応じていろいろな組み合わせで
用いることができる。特に、１個の偏光分離素子と１個
の全反射ミラーをそれらの中間にガラス板を介在せしめ
た状態で、対向してかつ互いにほぼ平行して一体的に結
合せしめて用いるのが好ましい。

【００１５】本発明の実施において、それぞれの光入出
射ポートは、この技術分野において一般的なように、非
球面レンズと光ファイバからなる平行光束系から構成す
るのが好ましい。このような平行光束系において、構成
素子の光損傷の防止を目的として、入出射光のビーム径
はできる限り大きいほうが有利である。また、光進行方
向に依存しない偏光面回転素子（以下、「第１の偏光面
回転素子」ともいう）は、好ましくは、ファラデー回転
子である。適当なファラデー回転子はとしては、磁界を
印加した時に偏光面を４５°回転可能な４５°ファラデ
ー回転子を挙げることができる。４５°ファラデー回転
子は、この技術分野において一般的な構成を採用するこ
とができ、例えば、Ｂｉ置換ガーネット、例えばＧｄＢ
ｉＦｅガーネットの厚膜から形成することが好ましい。
さらに好ましくは、第１の偏光面回転素子は、角形ヒス
テリシス曲線を有する磁性ガーネットからなるファラデ
ー回転子である。かかるファラデー回転子の形成に適当
な磁性ガーネットは、例えば、Ｂｉ置換希土類Ｆｅガー
ネット、好ましくはＥｕＨｏＢｉＦｅＧａＯなどを挙げ
ることができる。このような磁性ガーネットを使用する
と、それを着磁した後に外部磁界を除いた後も約３５０
０Ｏｅの磁化を保つことができ、マグネットなどの磁界
印加手段の使用を省略することができ、構造及び製造コ
ストの両面から有効である。

【００１６】本発明の光回路素子において、上記した第
１の偏光面回転素子に対して磁界を印加するための手段
は、特に限定されないというものの、通常、マグネッ
ト、電磁石、コイルなどを有利に使用することができ
る。また、本発明の実施において上記した第１の偏光面
回転素子と同時に用いられる、光進行方向に依存する偏
光面回転素子（以下、「第２の偏光面回転素子」ともい
う）は、好ましくは、１／２波長板である。１／２波長
板は、水晶製１／２波長板など、この技術分野において
常用なものであることができる。

【００１７】さらに、偏光分離素子及び全反射ミラー
は、それぞれ、ポリマー多層膜から形成される。すなわ
ち、偏光分離素子及び全反射ミラーのどちらも、ポリマ
ー多層膜からなる誘電反射光学素子であり、好ましくは
誘電反射フィルムの形で用いられる。また、本発明の実
施において使用されるポリマー多層膜は、偏光分離素子
及び全反射ミラーに共通して同種のポリマーから形成さ
れたポリマー多層膜であってもよく、あるいは素子ごと
に別種のポリマーから形成されたポリマー多層膜であっ
てもよい。

【００１８】本発明の実施において使用するのに好まし
い反射型あるいは反射性の誘電反射フィルムは、特表平
９−５０７３０８号公報に開示された多層光学フィルム
である。この多層フィルムは、公報中で記載されるよう
に、２種類の異なるポリマーＡ及びＢを交互に積層する
ことによって作製される。すなわち、得られる多層フィ
ルムは、…ＡＢＡＢ…のような順序で積層されたポリマ
ー多層膜の形態を有している。この多層フィルムは、１
つの軸（Ｘ軸）に沿って、約５：１の延伸比率でもって
延伸されているが、もう１つの軸（Ｘ軸と直交するＹ
軸）にそって延伸されることはなく、したがって、Ｙ軸
に沿っての実質的な延伸比率は１：１である。なお、本
願明細書では、このＸ軸を「延伸方向」と記し、Ｙ軸を
「横方向」と記す。

【００１９】通常、上記した多層フィルムからなる誘電
反射フィルムの作製において、一方のポリマーＢには、
見掛け屈折率（例えば、１．６４）を有し、その値が延
伸プロセスにより実質的に変化しないもの、換言する
と、光学的に等方性のもの、が用いられる。他方のポリ
マーＡは、延伸プロセスによりその屈折率が変化する性
質を有するものである。例えば、ポリマーＡの一軸延伸
されたシートは、延伸方向においては、第１の屈折率
（例えば、１．８８）を有し、横方向においては第２の
屈折率（例えば、１．６４）を有する。

【００２０】ポリマーの多層フィルム（…ＡＢＡＢ…）
において、面内軸（フィルムの表面に平行な軸）に係る
屈折率は、面偏光された入射光に対する有効な屈折率で
あると定義され、この偏光面は、前記面内軸に平行であ
る。したがって、多層フィルム（…ＡＢＡＢ…）は、そ
の延伸後、延伸方向において大きな層間屈折率差（１．
８８〜１．６４）を示し、しかし、横方向においては層
間屈折率は実質的に同一である。これにより、この多層
フィルムは、入射光の偏光成分を伝播する反射型偏光フ
ィルムとして機能可能である。ここで、上記Ｙ軸は、伝
播軸（あるいは、透過軸）として定義され、反射型偏光
フィルムを透過する光は、第１偏光配向（または、偏光
方向）を有する。

【００２１】一方、反射型偏光フィルムを透過しない光
は、第１偏光配向に対して直交する、すなわち、直角を
なすところの、第２配向を示す偏光光である。このよう
な偏光配向を示す光は、上記Ｘ軸に沿ってフィルムの面
内に入射し、上記層間屈折率差の作用により反射され
る。したがって、上記Ｘ軸を、反射軸として定義する。
このような状態において、反射型偏光フィルムは、選択
された偏光配向（または、偏光方向）を有する光のみを
透過させる。

【００２２】反射型偏光フィルムの光学特性（反射性及
び透過性）は、通常、それを構成する各種のポリマー層
の光学的厚さに依存する。もしも、これらのポリマー層
が複数の波長の光の波長に対応した、換言すると、その
ような波長で表される光学的厚さを有しているならば、
この光学特性は、固有的にバンド（波長帯域）において
有効に応答する。もしも、これらの層が光の波長よりも
小さい光学的厚さを有するならば、構造的干渉を、選択
された波長において、反射型偏光フィルムの光学的性能
を改良するために利用することができる。

【００２３】本発明の実施においては、可視スペクトル
の光の波長よりも小さな光学的厚さを有する均一な層を
作製することができる。対をなす層Ａ及びＢの厚さが入
射光の波長の１／２より大きいと（Ａ＋Ｂ＞λ／２）、
構造的干渉が発生する。この半波長条件により、所定波
長において狭いバンドの構造的干渉が生ずる。複数の狭
域バンドのポリマー積層体を積層するか、あるいは結合
することにより、広域バンドの光学性能を得ることがで
きる。例えば、同一の厚さ（Ａ＋Ｂ＝λ／２）を有する
第１のポリマー層群を、それとは異なる厚さ（Ａ＋Ｂ＝
λ’／２）を有する第２のポリマー層群に積層すること
ができる。通常、数百のポリマー層（…ＡＢＡＢ…）
を、一体的に積層または結合し、有効な広域バンドの応
答を得ることができる。反射型偏光フィルムは、光を所
望のあらゆる入射角度において、かつ、あらゆる波長に
おいて、反射するように設計されることが好ましい。

【００２４】通常、Ｙ軸に対して、これと平行な方向に
直線状に偏光された光に対する反射型偏光フィルムの反
射率は、２０％未満であることが好ましく、より好まし
くは１０％未満であり、特に好ましくは５％未満であ
る。この反射率は、特定のまたは一般の用途に対して所
望の波長域及び入射角度域についての平均値である。Ｘ
軸に沿って直線状に偏光された光に対する反射型偏光フ
ィルムの反射率は、所望の最大入射角度において、３０
％以上であることが好ましく、より好ましくは６０％以
上である。

【００２５】一方、全反射ミラーとして用いられる誘電
反射フィルムでは、フィルムの面内のすべての方向
（軸）において屈折率が異なり、したがって、かかるフ
ィルムは通常偏光効果を有していない。全反射ミラーに
含まれるポリマーＡの層及びポリマーＢの層はともに、
フィルムの面内方向において、光学的に実質的に等方性
であるのが好適であり、また、Ｘ軸及びＹ軸にそって測
定される屈折率は、実質的に同じであるのが特に好適で
ある。例えば、ポリマーＡの層及びポリマーＢの層を使
用する場合には、ポリマーＢの層にそのポリマー層とは
異なる屈折率を有するポリマーＡの層を組み合わせる。
この場合、どちらのポリマー層も、実質的に未延伸の状
態にあるかもしくは二軸延伸された状態であるのが好適
である。通常、全反射フィルムの反射率は、所望の最大
入射角度において、３０％以上であることが好ましく、
より好ましくは６０％以上である。

【００２６】誘電反射フィルムは、上記したポリマー層
を…ＡＢＡＢ…の如く交互に含むウエブを、通常の多層
フィルムの製造方法に従って作製し、延伸して形成する
ことができる。また、必要に応じて、第１のポリマーＡ
及び第２のポリマーＢに加えて、第３のポリマー、第４
のポリマー、…を追加的に使用して、これらのポリマー
層を含む偏光フィルムを形成してもよい。３種類以上の
ポリマーを組み合わせて使用するような場合、所望とす
る効果などに応じてポリマー層の積層順序をいろいろに
変更可能である。

【００２７】誘電反射フィルムの形成に好適に使用し得
るポリマー材料の具体例としては、以下に列挙するもの
に限定されるわけではないけれども、ポリエチレンナフ
タレート（ＰＥＮ）の異性体、例えば２，６−、１，４
−、１，５−、２，７−及び２，３−ＰＥＮなど、ポリ
アルキレンテレフタレート類、例えばポリエチレンテレ
フタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−１，
４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレートなど、ポ
リイミド類、例えばポリアクリルイミド類、ポリエーテ
ルイミド類など、ポリスチレン、例えばアタクチックポ
リスチレンなど、ポリカーボネート類、ポリメタクリレ
ート類、例えばポリイソブチルメタクリレート、ポリプ
ロピルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポ
リメチルメタクリレートなど、ポリアクリレート類、例
えばポリブチルアクリレート、ポリメチルアクリレート
など、セルロース誘導体類、例えばエチルセルロース、
酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、セルロース
アセテートブチレート、硝酸セルロースなど、ポリアル
キレンポリマー類、例えばポリエチレンプロピレン、ポ
リブチレン、ポリイソブチレン、ポリ（４−メチルペン
テン）など、フッ素化ポリマー類、例えばパーフルオロ
アルコキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素
化エチレン−プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリクロロトリフルオロエチレンなど、塩素化ポリ
マー類、例えばポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルな
ど、ポリスルホン類、ポリエーテルスルホン類、ポリア
クリロニトリル、ポリアミド類、シリコーン樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリエーテル−アミド類、
アイオノマー樹脂、エラストマー類、例えばポリブタジ
エン、ポリイソプレン、ネオプレンなど、ポリウレタン
類、その他を挙げることができる。

【００２８】また、ポリマー材料としては、上記したよ
うな重合体の代わりにあるいはそれと組み合わせて、共
重合体も同様に有利に使用することができる。ここで使
用し得る共重合体は、２成分共重合体でも、３成分共重
合体でも、その他の共重合体であってもよい。好適な共
重合体の具体例としては、例えば、（１）ポリエチレン
ナフタレート（ＰＥＮ）の共重合体、例えば、２，６
−、１，４−、１，５−、２，７−及び（又は）２，３
−ナフタレンジカルボン酸又はそのいずれかのエステル
と、（ａ）テレフタル酸又はそのエステル類、（ｂ）イ
ソフタール酸又はそのエステル類、（ｃ）フタール酸又
はそのエステル類、（ｄ）アルカンジカルボン酸、及び
（ｅ）シクロアルカンジカルボン酸（例えば、シクロヘ
キサンジカルボン酸）からなる群から選ばれた２以上の
酸と、アルカングリコール類及び（又は）シクロアルカ
ングリコール類（例えば、シクロヘキサンジメタノール
ジオール）からなる群から選ばれた１又は２以上のグリ
コール類とから合成された共重合ポリエステル（いわゆ
る「コポリエステル」）、（２）ポリアルキレンテレフ
タレートの共重合体、例えば、（ａ）テレフタル酸又は
そのエステル類、（ｂ）イソフタール酸又はそのエステ
ル類、（ｃ）フタール酸又はそのエステル類、（ｄ）ア
ルカンジカルボン酸、及び（ｅ）シクロアルカンジカル
ボン酸（例えば、シクロヘキサンジカルボン酸）からな
る群から選ばれた２以上の酸と、アルカングリコール類
及び（又は）シクロアルカングリコール類（例えば、シ
クロヘキサンジメタノールジオール）からなる群から選
ばれた１又は２以上のグリコール類とから合成された共
重合ポリエステル、（３）スチレンの共重合体、例え
ば、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリ
ロニトリル共重合体など、を挙げることができる。

【００２９】誘電反射フィルムにおいて、それを構成す
るそれぞれのポリマー層は、上記したような重合体又は
共重合体を単独で含有していてもよく、さもなければ、
２種類もしくはそれ以上の重合体及び（又は）共重合体
を任意に組み合わせてブレンドとして含有していてもよ
い。また、誘電反射フィルムを構成するそれぞれのポリ
マー層の膜厚は所望とする偏光効果や全光線反射率など
に応じて広く変更することができるというものの、通
常、約０．０１〜０．７０μｍの範囲である。さらに、
このようなポリマー層の多数を積層して誘電反射フィル
ムを形成する時、ポリマー層の積層数は、光透過性を高
めるために可及的に最小数の層を用い、所望の光学特性
を得るように選択するのが好ましい。誘電反射フィルム
中のポリマー層の積層数は、通常、５，０００未満であ
り、好ましくは１，０００未満、特に好ましくは１００
〜５００の範囲である。

【００３０】さらに、形成される誘電反射フィルムの膜
厚は、これも所望とする偏光効果やポリマー層の積層数
などに応じて広く変更することができるというものの、
通常、約０．５μｍ〜０．５mmの範囲である。さらに、
本発明において用いられるポリマー多層膜の形をした偏
光分離素子及び全反射ミラーは、本発明の効果を損なわ
ない限り、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防黴剤、防錆
剤、吸湿剤、着色材、燐光物質、界面活性剤等の添加剤
を含有させることもできる。また、本発明の効果を損な
わない限り、これらの素子の表面、裏面又はその両面
に、光透過性の保護膜などを形成することもできる。

【００３１】このようなポリマー多層膜の形をした偏光
分離素子及び全反射ミラーでは、それぞれの層が複屈折
を有するポリマー材料からなっているので、特定の偏光
方向をもつ直線偏光を透過させ、それに直交する直線偏
光を反射させることができ、また、ポリマー材料はそれ
ぞれほとんど光吸収を有しないので、透過直線偏光に対
する損失を低く抑えることができる。

【００３２】本発明の光回路素子は、通常、光サーキュ
レータの形態で提供することができる。また、この光サ
ーキュレータは、それに組み込まれる磁界印加手段を変
更することによって、光スイッチの形態で提供すること
もできる。例えば、光回路素子を１：２もしくは２：２
光スイッチの形態で提供したい場合、組み合わせて使用
する磁界印加手段を、印加電流の向きを切り替え、偏光
面回転素子の磁化を反転可能な電流装置を装備した半硬
質磁性材料製のヨークから構成することによって、これ
を具現することができる。また、１：２もしくは２：２
光スイッチは、印加電流の向きを切り替え、偏光面回転
素子の磁化を反転可能な電流装置を装備した軟磁性フェ
ライト製のヨークからなる磁界印加手段を使用しても具
現できる。ここで、ヨークを形成する半硬質磁性材料や
軟磁性フェライトとしては、常用の材料を使用すること
ができる。例えば、ヨークを形成する軟磁性フェライト
としては、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ系フ
ェライト、Ｌｉ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライ
ト、Ｌｉ−Ｚｎ系フェライトなどが好適である。なぜな
らば、これらのフェライトは、磁化曲線の角形性が良好
であるからである。

【００３３】本発明の光回路素子において、それを構成
する素子、すなわち、偏光分離素子、全反射ミラー、第
１及び第２の偏光面回転素子等は、一体的に固定されて
いることが好ましく、特に、接着剤などにより互いに接
合されていることが好ましい。ここで使用する接着剤
は、特に限定されないというものの、透明性が高くかつ
密着力に優れた接着剤を用いて行うのが有利である。こ
こで使用し得る接着剤の光透過率は、通常７０％以上、
好適には８０％以上、特に好適には８５％以上である。

【００３４】このような透明性の高い接着剤としては、
高透明性と、高密着力とを有するアクリル系接着剤が好
適である。アクリル系接着剤は、イソオクチルアクリレ
ート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリ
レート等の、炭素数４〜１４のアルキル基を有するアク
リレートモノマーと、（メタ）アクリル酸、カルボキシ
ルアルキル（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル
（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアクリルア
ミド等の極性基を有する（メタ）アクリレートモノマー
とを含有する反応物質から得られた重合体、あるいはそ
のような重合体を含有する組成物である。なお、「（メ
タ）アクリル酸」とは、周知のように、アクリル酸及び
メタクリル酸を包含する呼称であり、（メタ）アクリレ
ートなどもこれに準じて用いられている。

【００３５】アクリル系接着剤あるいはその他の接着剤
を使用して素子間の接着を行うに当たっては、例えば、
１つの素子の表面に接着剤を適用して接着剤層を形成し
た後、その接着剤層付きの素子と別の素子とを圧着する
ことによって行うことができる。ここで、接着剤層の厚
みは、通常５〜１００μｍ、好適には１０〜５０μｍの
範囲である。接着剤層は、例えば、上記重合体又は重合
体組成物を含有する塗布液を素子上に塗布して設けるこ
とができる。また、上記反応物質を含んでなる塗布液を
塗布した後、素子上で重合操作を行うこともできる。あ
るいは、別途剥離フィルム上に形成されたフィルム状接
着剤を、剥離フィルムから素子の上に転写させることも
できる。接着剤層は、透明性を損なわない限り、前述の
ような各種の添加剤を含有していてもよい。

【００３６】さらに加えて、本発明の光回路素子は、こ
の技術分野において一般的に行われているように、追加
のレンズ、光ファイバ、ケーシングなどを装備すること
ができる。本発明の光回路素子は、偏光分離素子及び全
反射ミラーを、それぞれ、同一もしくは異なるポリマー
多層膜から形成するとともに、偏光分離素子の１個と前
記全反射ミラーの１個とを、それらの中間にガラス板を
介在させた状態で、対向してかつ互いにほぼ平行して一
体的に結合させて一体化光学部材を作製することによっ
て製造するのが好ましい。このようにして得られた一体
化光学部材は、偏光分離素子の表面及び全反射ミラーの
表面に対して切断面がほぼ４５°の角度となるように切
断することによって、光回路素子の製造に有用な一体化
光学部品となすことができる。

【００３７】また、上記のようにして一体化光学部品を
形成した後、得られた一体化光学部品の２個ならびに少
なくとも１枚の第１の偏光面回転素子及び少なくとも１
枚の第２の偏光面回転素子を所定の順序で組み合わせて
一体化した後、得られた一体化物を偏光分離素子の表面
又は全反射ミラーの表面に対して切断面がほぼ４５°の
角度となるように切断して、多数個の光回路素子を同時
に作製することが好ましい。

【００３８】一般に、光サーキュレータの特性は、それ
を構成する各素子のうち最も消光比の劣るものによって
決定される。例えば、従来のように誘電体多層膜からな
る偏光分離素子は、透過光及び反射光のどちらも、他の
種類の偏光子に比べて消光比が劣っている。具体的に
は、そのような偏光分離素子の消光比は、一般に光サー
キュレータの構成素子として用いられる磁性ガーネット
の消光比を大幅に下回り、２５ｄＢ程度である。これと
は対照的に、本発明の光回路素子において用いられるポ
リマー多層膜は、３８ｄＢ程度の高レベルの消光比３８
ｄＢを実現できる。したがって、このような偏光分離素
子を光サーキュレータの１構成素子として使用した場
合、アイソレーション３８ｄＢという優れた結果を実現
できる。

【００３９】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施例によっ
て限定されるものではないことを理解されたい。特に、
本発明の光回路素子においては、それに組み込まれるべ
き電界印加手段の選択により、光サーキュレータは言う
に及ばず、光スイッチや光アイソレータなどの形態のも
のも製造できるということを理解されたい。また、説明
の簡略化のため、図示の光回路素子で用いられる磁界印
加手段は、いくつかの例外を除いてその記載を省略する
ことにする。実施例１図２は、本発明による４端子光サーキュレータの好まし
い１実施例を示したものである。図示の光サーキュレー
タ１０は、４個の端子（ポート）、すなわち、第１の光
入出射ポート１、第２の光入出射ポート２、第３の光入
出射ポート３、そして第４の光入出射ポート４を備えて
いる。それぞれの光入出射ポートは、図示しないけれど
も、非球面レンズと光ファイバからなる平行光束系であ
る。また、この光サーキュレータの構成素子としては、
図示されるように、２個のポリマー多層膜からなる偏光
分離素子（ＰＢＳ）５及び６、２個のポリマー多層膜か
らなる全反射ミラー７及び８、１枚の光進行方向に依存
しない偏光面回転素子（第１の偏光面回転素子）１５、
１枚の光進行方向に依存する偏光面回転素子（第２の偏
光面回転素子）１６、そして磁界印加手段（図示せず）
がある。それぞれの構成素子の間には、ガラス板１１、
１２、１３、１７、１８及び１９が介在せしめられてい
る。それぞれの構成素子は、アクリル系の接着剤（イソ
オクチルアクリレートーアクリル酸共重合体、光透過率
は約９８％）で接合され、一体的に固定されている。

【００４０】図示の４端子光サーキュレータ１０におい
て、偏光面回転素子１５はＢｉ置換磁性ガーネット（Ｇ
ｄＢｉＦｅガーネット）から形成されたファラデー回転
子であり、その偏光面回転角は４５°である。すなわ
ち、この偏光面回転素子１５は、それに磁界を印加する
ことにより偏光面を４５°回転可能である。本例の場
合、図示のように、光の進行方向に沿った磁界Ｈが印加
される。また、偏光面回転素子１６は水晶製１／２波長
板であり、その光軸の角度は、ポリマー多層膜からなる
偏光分離素子の透過成分における光の偏波方向に対し
て、２２．５°である。さらに、偏光分離素子及び全反
射ミラーを形成するポリマー多層膜は、それぞれ、前述
のように、屈折率を異にするポリマー膜を所定の膜厚で
交互に積層することによって形成されている。それぞれ
の素子は、互いに同一の偏光方向の光を透過可能であ
る。磁界印加手段は、磁界印加の向きを変更可能なマグ
ネットである。

【００４１】図示の光サーキュレータにおいて、その光
学素子部のサイズは４mm×４．６mm×２mmと非常にコン
パクトであり、また、その光学素子部の製造コストは、
偏光分離素子及び全反射ミラーの形成に誘電体多層膜を
使用した場合に比較して約４０％の軽減を達成すること
ができる。光サーキュレータそのものの製造も、容易に
かつ正確に可能である。

【００４２】図示の光サーキュレータ１０における光の
進行経路及び偏光面の動作は、図３〜図６に順を追って
示す側面図から理解することができるであろう。第１の
光入出射ポート１から入射した透過光Ｌ１_INは、図３に
示すように、偏光分離素子５を通過する際に２つの互い
に直交する偏光成分に分離され、それぞれが光サーキュ
レータ内の異なる経路を透過した後にもう１つの偏光分
離素子６にて合成され、そしてこの偏光分離・合成の完
了の後に第２の光入出射ポート２から出射光Ｌ２_OUTと
して出射される。

【００４３】また、第２の光入出射ポート２から入射し
た透過光Ｌ２_INは、図４に示すように、偏光分離素子６
を通過する際に２つの互いに直交する偏光成分に分離さ
れ、それぞれが光サーキュレータ内の異なる経路を透過
した後にもう１つの偏光分離素子５にて合成され、そし
てこの偏光分離・合成の完了の後に第３の光入出射ポー
ト３から出射光Ｌ３_OUTとして出射される。

【００４４】さらに、第３の光入出射ポート３から入射
した透過光Ｌ３_INは、図５に示すように、偏光分離素子
５を通過する際に２つの互いに直交する偏光成分に分離
され、それぞれが光サーキュレータ内の異なる経路を透
過した後にもう１つの偏光分離素子６にて合成され、そ
してこの偏光分離・合成の完了の後に第４の光入出射ポ
ート４から出射光Ｌ４_OUTとして出射される。

【００４５】さらにまた、第４の光入出射ポート４から
入射した透過光Ｌ４_INは、図６に示すように、偏光分離
素子６を通過する際に２つの互いに直交する偏光成分に
分離され、それぞれが光サーキュレータ内の異なる経路
を透過した後にもう１つの偏光分離素子５にて合成さ
れ、そしてこの偏光分離・合成の完了の後に第１の光入
出射ポート１から出射光Ｌ１_OUTとして出射される。

【００４６】このように、図示の光サーキュレータ１０
では、その光サーキュレータの内部で分離された偏光成
分が再び合成されて、互いに同じ入出射ポートから出射
可能である。なお、本例では、入出射光としてビーム径
１．０mmの平行光を使用して、ポリマー多層膜における
光損傷の問題を解決することができた。以上に詳細に説
明した光サーキュレータ１０は、さらに、本発明の範囲
内でいろいろに変更することができる。例えば、磁界印
加の向きを図示の矢印Ｈとは反対の方向に変更した場
合、第１の光入出射ポート１→第２の光入出射ポート２
の透過光の経路を第１の光入出射ポート１→第４の光入
出射ポート４の如く変更することができ、したがって、
光サーキュレータの構成をそのまま使用して、光スイッ
チを提供することができる。また、光サーキュレータ１
０の４個の光入出射ポートを第１の光入出射ポート１及
び第２の光入出射ポート２の２個に限定した場合、ファ
イバ付き偏光無依存型光アイソレータを提供することが
できる。さもなければ、４個の光入出射ポートを第１の
光入出射ポート１、第２の光入出射ポート２及び第３の
光入出射ポート３の３個に限定した場合、３端子光サー
キュレータを提供することができる。実施例２図７は、本発明による４端子光サーキュレータのもう１
つの好ましい実施例を示したものである。図示の光サー
キュレータ１０は、光学部品の配置及び動作に関して見
た場合、光進行方向に依存しない偏光面回転素子（第１
の偏光面回転素子）２５として、前記実施例１で使用し
たＢｉ置換磁性ガーネット（ＧｄＢｉＦｅガーネット）
から形成されたファラデー回転子の代わりに、角形ヒス
テリシス曲線を有する磁性ガーネットからなるファラデ
ー回転子を使用した違いを除いて、前記実施例１で説明
した光サーキュレータに同じである。ここで使用した角
形ヒステリシス曲線を有する磁性ガーネットは、外部磁
界の印加により一度磁化された場合、外部磁界を取り除
いた後も約３５０Ｏｅの磁化を保持することができるＢ
ｉ置換希土類Ｆｅガーネット、約０．１mmの厚さのＥｕ
_0.9Ｈｏ_1.1Ｂｉ_1. ₀Ｆｅ_4.2Ｇａ_0.8Ｏ₁₂である。

【００４７】本例の光サーキュレータ１０において、第
１の偏光面回転素子として用いられるファラデー回転子
は、外部から十分に強い磁界を印加すると着磁され、そ
れ以後は磁界を印加しなくても飽和する。したがって、
この光サーキュレータ１０の場合、ファラデー回転子に
磁界を印加するための手段が不要となり、デバイスのさ
らなる小型化、低コスト化が可能である。さらに、一括
作製が可能なことも、低コストの光サーキュレータを提
供できる要因になっている。

【００４８】また、得られた光サーキュレータは、先の
詳細な説明から理解されるように、必要に応じて、光ス
イッチ、光アイソレータなどとして動作させることもで
きる。実施例３図８は、図２を参照して説明した本発明の４端子光サー
キュレータを光スイッチとして使用した実施例を示した
ものである。図示の例では、磁界印加手段として、コイ
ル２３を周囲に巻き付けた半硬質磁性材料製のヨーク
（マグネット）２４が使用され、また、電流装置とし
て、スイッチ２２を介してコイル２３に接続された直流
電源２１が使用されている。光サーキュレータ１０をリ
ング状のヨーク２４の中央部の空間に配置して、電流装
置により印加電流の向きを切り替えると、光サーキュレ
ータ内の光進行方向に依存しない偏光面回転素子の磁化
を反転可能であり、よって、光サーキュレータ１０を４
端子（２：２）光スイッチとして動作させることができ
る。また、この２：２光スイッチの変形例として、１：
２光スイッチとして動作させることもできる。このよう
な光スイッチでは、デバイスの駆動機構を光学素子部の
外側に配置したことで、従来のコイルを用いた光スイッ
チに比較して小型化が可能になる。また、作製される光
スイッチは、電流装置からの電流の供給を停止した後で
もマグネットが磁界を保つことができるので、自己保持
型の光スイッチとすることができる。

【００４９】さらに、本発明者らの知見によれば、光進
行方向に依存しない偏光面回転素子として、飽和磁化の
小さいＢｉ置換希土類Ｆｅガーネット、例えばＧｄＢｉ
Ｆｅガーネットからなるファラデー回転子を使用するの
が好適である。なぜならば、このようなガーネットは、
飽和磁界が２５０ガウスであるので、本例に用いた場合
には、磁界印加手段と磁界切替時の印加電流を小さくで
きるからである。実施例４図９は、図２を参照して説明した本発明の４端子光サー
キュレータを光スイッチとして使用したもう１つの実施
例を示したものである。図示の例では、磁界印加手段と
して、コイル２３を周囲に巻き付けた軟磁性フェライト
製のヨーク（マグネット）２４が使用され、また、電流
装置として、コイル２３に接続された交流電源２６が使
用されている。光サーキュレータ１０をリング状のヨー
ク２４の中央部の空間に配置して、電流装置により印加
電流の向きを切り替えると、光サーキュレータ内の光進
行方向に依存しない偏光面回転素子の磁化を反転可能で
あり、よって、光サーキュレータ１０を４端子（２：
２）光スイッチとして動作させることができる。また、
この２：２光スイッチの変形例として、１：２光スイッ
チとして動作させることもできる。このような光スイッ
チでは、軟磁性フェライト製のヨークを使用したこと
で、スイッチング速度を高速化することができる。ま
た、作製される光スイッチは、電流装置からの電流の供
給を停止した後でもマグネットが磁界を保つことができ
るので、自己保持型の光スイッチとすることができる。

【００５０】さらに、本発明者らの知見によれば、軟磁
性フェライトとして、磁化曲線の角形性が良好な前述の
材料、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライトなどを使用するの
が好適である。また、これらの材料をヨークとして使用
することにより、直流〜約１００ＭＨｚという広範囲に
おけるスイッチングが可能となる。実施例５図１０〜図１５は、図２に示した本発明の光サーキュレ
ータの製造に用いられる一体化光学部品の製造工程を順
を追って示したものである。

【００５１】図示の製造工程に入る前に、光サーキュレ
ータのそれぞれの構成部材を用意する。偏光分離素子及
び全反射ミラーは前述の手法に従ってポリマー多層膜か
ら作製する。ポリマー多層膜は、誘電体多層膜とは異な
って、平方メートルオーダーの大きな部材を容易に作製
することができ、本例でも、幅３０cm×長さ３０cmの大
きさの偏光分離素子及び全反射ミラーを作製した。ま
た、幅３０cm×長さ３０cmの大きさの光学ガラス板も作
製した。なお、ガラス板も、ポリマー多層膜と同様に、
平方メートルオーダーの大きな部材を容易に作製するこ
とができる。

【００５２】最初に、図１０に示すように、３枚の光学
ガラス板１１、１２及び１３の間にポリマー多層膜から
なる偏光分離素子５とポリマー多層膜からなる全反射ミ
ラー７を挟み込み、接着剤で接合する。本例では、硬化
収縮率が小さくかつポリマー多層膜に対して悪影響を及
ぼさない可視光硬化型接着剤、アクリル系の接着剤（イ
ソオクチルアクリレートーアクリル酸共重合体、光透過
率は約９８％）を使用して部材の一体化を行った。矩形
（幅３０cm×長さ３０cm）で一体化された光学部材２８
が得られる。

【００５３】一体化光学部材２８の作製後、光サーキュ
レータの作製に使用する一体化光学部品を作製するた
め、図１１に示すように、一体化光学部材２８を切断線
Ｃ１及びＣ２にそって長手方向に切断する。なお、図１
１では簡略化のために２本の切断線しか示されていない
が、実際の切断線は多数であり、それらの切断間隔は約
１．１cmである。本例では、一体化光学部材２８の切断
間隔として約１．１cmの長さを選択したが、これは、光
サーキュレータ、光スイッチ等の光回路素子の製造にお
いて光学部品として使用する磁性ガーネットは一般的に
約１．１cm×１．１cmの大きさを有しているため、引き
続く加工工程での取り扱い性を考慮した場合、切断され
た一体化光学部材の幅も約１．１cmであることが望まし
いからである。図１２に示す一体化光学部品の前駆体２
９（幅１．１cm×長さ３０cm）が得られる。

【００５４】次いで、得られた一体化光学部品の前駆体
２９を、図１２に切断線Ｃ３（説明の簡略化のため、一
部のみ示す）で示すように、その切断面と偏光分離素子
５及び全反射ミラー７との間の角度が約４５°となるよ
うに切断間隔２mmで切断する。合計９０個の図１３に示
すような一体化光学部品３０が得られた。引き続いて、
得られた一体化光学部品３０の対向する２つの面３１及
び３２、すなわち、図１２を参照して説明した切断線Ｃ
３により切断を加えられた比較的に粗い面を光学研磨す
る（図１３を参照されたい）。その後、一体化光学部品
３０の光学研磨面３１及び３２のそれぞれに対空気のＡ
Ｒコート（反射防止膜）（図示せず）を施す。

【００５５】さらに続けて、先の工程で作製した一体化
光学部品の前駆体３０を、図１４に切断線Ｃ４で示すよ
うに、その切断面と偏光分離素子５及び全反射ミラー７
との間の角度が約４５°となるように切断する。図１５
に示すような一体化光学部品３５が得られる。次いで、
得られた一体化光学部品３５の対向する２つの面３６及
び３７、すなわち、図１４を参照して説明した切断線Ｃ
４により切断を加えられた比較的に粗い面を光学研磨す
る（図１５を参照されたい）。その後、一体化光学部品
３５の光学研磨面３６及び３７のそれぞれに対空気のＡ
Ｒコート（図示せず）を施す。なお、図１３に示した一
体化光学部品３０の対向する２つの面３１及び３２の光
学研磨工程はこの段階で同時に実施してもよい。

【００５６】上記したような一連の簡単な製造工程を経
て、図２に示した本発明の光サーキュレータの製造に用
いられる一体化光学部品を一度に大量に作製することが
できた。また、得られた一体化光学部品は、先の詳細な
説明から理解されるように、光サーキュレータの製造の
ためばかりではなく、光スイッチ、光アイソレータ、そ
の他の光回路素子の製造のためにも有利に利用すること
ができる。実施例６図１６〜図１９は、図２に示した本発明の光サーキュレ
ータを前記実施例５で作製した一体化光学部品を使用し
て製造する工程を順を追って示したものである。

【００５７】図１６に示すように、一体化光学部品３０
及び３５をそれらの中間にファラデー回転子１５及び１
／２波長板１６をサンドイッチして、一体的に結合す
る。それぞれの部材の一体化のため、前記実施例５と同
様、アクリル系の接着剤を使用する。得られる一体化物
において、それぞれの一体化光学部品内の偏光分離素子
及び全反射ミラーは、それぞれ、同じものどうしが対角
の位置になるように配設されている。なお、この一体化
物に関連して説明すると、先に図１２を参照して説明し
た切断工程によって同時に切断された一体化光学部品
を、それらの光学部品どうしの切断面が同一平面上に位
置するように配設すれば、得られる一体化物において、
２個の偏光分離素子は、同一の偏光を透過あるいは反射
させることになる。また、ファラデー回転子として使用
する磁性ガーネットは、図示しないけれども、対接着Ａ
Ｒコートを施す必要がある。

【００５８】次いで、得られた一体化物の両端部を図１
７の切断線Ｃ５及びＣ６にそって切断し、除去する。こ
の切断工程も、前記実施例５で説明した切断工程と同様
に、切断面と偏光分離素子５又は６及び全反射ミラー７
又は８との間の角度が約４５°となるように実施する。
さらに、形成された切断面のそれぞれに前記実施例５と
同様にして光学研磨を施し、そして一体化物の光学研磨
後の４面のすべてに対空気ＡＲコートを施す。また、こ
の対空気ＡＲコートの代替方法として、片面に対空気Ａ
Ｒコートを施したガラス板を使用してもよい。図１８に
斜視図で示す光サーキュレータの前駆体９が得られる。

【００５９】引き続いて、得られた光サーキュレータの
前駆体９を図１９に示すように複数の切断線Ｃ７にそっ
て切断する。この場合の切断線Ｃ７と隣の切断線Ｃ７と
の間の間隔、すなわち、切断間隔は、所望とする光サー
キュレータの奥行きに相当する。このような一連の製造
工程を経て、図２に示したような形状及び寸法を有する
光サーキュレータを作製することができる。

【００６０】以上の説明から理解されるように、この実
施例は、本発明の光サーキュレータは簡単な手法でもっ
て一度に大量に作製することができ、その際の製造コス
トも低減することが可能であるということを説明するも
のである。また、この実施例で作製された光サーキュレ
ータは、必要に応じて、光スイッチあるいは光アイソレ
ータとして動作させることも可能である。実施例７図２０は、本発明による光サーキュレータのもう１つの
好ましい実施例を示した側面図である。図示の光サーキ
ュレータ５０は、基本的な構成においては先に図２を参
照して説明した光サーキュレータ１０に同様であるけれ
ども、本例の場合、光入出射ポートとして、第１ないし
第４の光入出射ポートの合計４個の端子に代えて、第１
の光入出射ポート５１、第２の光入出射ポート５２、そ
して第３の光入出射ポート５３の合計３個の端子を採用
している。また、第１の光入出射ポート５１には、ガラ
ス板５４で挟んだ全反射ミラー５７が取り付けられてお
りかつ第２の光入出射ポート５２には、ガラス板５５で
挟んだ全反射ミラー５８が取り付けられている。図中、
Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ、第１〜第３の光入出
射ポート５１〜５３の光入出射の経路を示したものであ
り、また、それぞれの光入出射ポートにおいて、その光
入出射面には、図示しないが、対接着ＡＲコートが施さ
れている。

【００６１】図示の光サーキュレータ１０では、すべて
の光入出射ポートが１つの面内に存在しているので、実
際にシステムとして使用する際、省スペース化が可能と
なる。また、本例の場合、磁界の印加は、図２を参照し
て説明した光サーキュレータの場合とは反対の向きとす
るのが好適である。さらに、この光サーキュレータは、
必要に応じて、光スイッチあるいは光アイソレータとし
て動作させることも可能である。実施例８図２１は、図２０を参照して説明した本発明の光サーキ
ュレータの１変形例を示した側面図である。図示の光サ
ーキュレータ５０では、３個の光入出射ポート、すなわ
ち、第１の光入出射ポート５１、第２の光入出射ポート
５２、そして第３の光入出射ポート５３のそれぞれの光
入出射面に、対接着ＡＲコートに代えて、予め片面に対
空気ＡＲコートを施したガラス板５６（ポート５１及び
５３に共通して）及び５９（ポート５２について）が施
されている。

【００６２】対接着ＡＲコートに代えて対空気ＡＲコー
ト付きガラス板を使用することは、特に特性劣化の防止
の面で有効である。なぜならば、ポリマー多層膜からな
る偏光分離素子、ポリマー多層膜からなる全反射ミラ
ー、そしてガラス板を一体化して一体化光学部材を作製
する場合に部材間の接合目的に接着剤を使用している場
合に、その接着剤が高温に耐え得るものでなければ、対
接着ＡＲコートを直接的に施す段階において接着剤層に
異常が発生し、得られる光サーキュレータの特性が劣化
する場合があるからである。さらに加えて、偏光分離素
子や全反射ミラーを構成するポリマー多層膜自体も高温
の影響で特性劣化を引き起こす場合もある。これとは対
照的に、対空気ＡＲコート付きガラス板は、光サーキュ
レータの製造の最後の段階で光学素子部に取り付けるこ
とができるので、高温適用に原因する特性の劣化を引き
起こすことがない。

【００６３】補足して説明すると、このように対接着Ａ
Ｒコートに代えて対空気ＡＲコート付きガラス板を使用
することの改良は、必要に応じて、先に説明した実施例
１〜６の場合にも好適に採用することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、消光比に優れた光回路素子を提供することができ、
また、この光回路素子は、それに組み込む磁界印加手段
の選択により、光サーキュレータあるいは光スイッチの
形態で提供することができる。さらに、本発明に従う
と、それぞれポリマー多層膜からなる偏光分離素子及び
全反射ミラーを使用するので、容易かつ簡単な製造プロ
セスで光回路素子を量産的に製造することができるとい
う効果、また、その結果、製造コストの低減を図ること
ができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光サーキュレータの一例を示す斜視図で
ある。

【図２】本発明による光サーキュレータの好ましい１実
施例を示す斜視図である。

【図３】図２の光サーキュレータにおける第１の光入出
射ポートから第２の光入出射ポートに至る透過光の経路
を説明した側面図である。

【図４】図２の光サーキュレータにおける第２の光入出
射ポートから第３の光入出射ポートに至る透過光の経路
を説明した側面図である。

【図５】図２の光サーキュレータにおける第３の光入出
射ポートから第４の光入出射ポートに至る透過光の経路
を説明した側面図である。

【図６】図２の光サーキュレータにおける第４の光入出
射ポートから第１の光入出射ポートに至る透過光の経路
を説明した側面図である。

【図７】本発明による光サーキュレータのもう１つの好
ましい実施例を示す斜視図である。

【図８】本発明による光スイッチの好ましい１実施例を
示す斜視図である。

【図９】本発明による光スイッチのもう１つの好ましい
実施例を示す斜視図である。

【図１０】図２の光サーキュレータの製造に用いられる
一体化光学部材の斜視図である。

【図１１】図１０の一体化光学部材の切断工程を示す斜
視図である。

【図１２】図１１の切断工程に続く一体化光学部品の前
駆体を形成するための切断工程を示す斜視図である。

【図１３】図１２の切断工程で作製された一体化光学部
品の概要を示す側面図である。

【図１４】図１３の一体化光学部品をさらに切断する工
程を示す側面図である。

【図１５】図１４の切断工程で作製された一体化光学部
品の概要を示す側面図である。

【図１６】図２の光サーキュレータの製造工程を示す側
面図である。

【図１７】図１６の工程に続く切断工程を示す側面図で
ある。

【図１８】図１７の切断工程で作製された光サーキュレ
ータの前駆体を示す斜視図である。

【図１９】図１８の光サーキュレータの前駆体の切断工
程を示す斜視図である。

【図２０】本発明による光サーキュレータのさらにもう
１つの好ましい実施例を示す側面図である。

【図２１】図２０に示した光サーキュレータの１変形例
を示す側面図である。

【符号の説明】

１…第１の光入出射ポート２…第２の光入出射ポート３…第３の光入出射ポート４…第４の光入出射ポート５…偏光分離素子（ＰＢＳ）６…偏光分離素子（ＰＢＳ）７…全反射ミラー８…全反射ミラー１０…光サーキュレータ１５…ファラデー回転子１６…１／２波長板２５…偏光分離素子（ＰＢＳ）２８…一体化光学部材２９…一体化光学部品の前駆体３０…一体化光学部品４０…光サーキュレータの前駆体５０…光サーキュレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋間学宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号株式会社トーキン内 (72)発明者高橋立夫東京都世田谷区玉川台二丁目33番１号住友スリーエム株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 DA11 DA21 DC01 DE00 2H049 BA05 BA08 BA43 BB03 BB63 BC25 2H079 CA01 CA05 DA13 KA06 KA14 2H099 BA02 BA06 BA17 CA01 DA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２個の偏光分離素子、２個の全反射ミラ
ー、少なくとも１枚の光進行方向に依存しない偏光面回
転素子、少なくとも１枚の光進行方向に依存する偏光面
回転素子、複数個の光入出射ポート、そして磁界印加手
段を組み合わせて有する光回路素子において、前記偏光分離素子及び全反射ミラーが、それぞれ、同一
もしくは異なるポリマー多層膜から形成されていること
を特徴とする光回路素子。
【請求項２】前記光進行方向に依存しない偏光面回転
素子がファラデー回転子であることを特徴とする請求項
１に記載の光回路素子。
【請求項３】前記ファラデー回転子が、角形ヒステリ
シス曲線を有する磁性ガーネットからなることを特徴と
する請求項２に記載の光回路素子。
【請求項４】光サーキュレータであることを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項に記載の光回路素子。
【請求項５】光スイッチであることを特徴とする請求
項１〜３のいずれか１項に記載の光回路素子。
【請求項６】前記光スイッチが１：２もしくは２：２
光スイッチであり、かつ、その際、前記磁界印加手段
が、印加電流の向きを切り替え、前記偏光面回転素子の
磁化を反転可能な電流装置を装備した半硬質磁性材料製
のヨークからなることを特徴とする請求項５に記載の光
回路素子。
【請求項７】前記光スイッチが１：２もしくは２：２
光スイッチであり、かつ、その際、前記磁界印加手段
が、印加電流の向きを切り替え、前記偏光面回転素子の
磁化を反転可能な電流装置を装備した軟磁性フェライト
製のヨークからなることを特徴とする請求項５に記載の
光回路素子。
【請求項８】前記偏光分離素子の１個と前記全反射ミ
ラーの１個とが、それらの中間に介在せしめられたガラ
ス板を介して、対向してかつ互いにほぼ平行して、一体
的に結合せしめられていることを特徴とする請求項１〜
７のいずれか１項に記載の光回路素子。
【請求項９】前記偏光分離素子、前記全反射ミラー及
び前記ガラス板が互いに接着剤により接合されているこ
とを特徴とする請求項８に記載の光回路素子。
【請求項１０】２個の偏光分離素子、２個の全反射ミ
ラー、少なくとも１枚の光進行方向に依存しない偏光面
回転素子、少なくとも１枚の光進行方向に依存する偏光
面回転素子、複数個の光入出射ポート、そして磁界印加
手段を組み合わせて有する光回路素子を製造する方法に
おいて、前記偏光分離素子及び全反射ミラーを、それぞれ、同一
もしくは異なるポリマー多層膜から形成すること、前記偏光分離素子の１個と前記全反射ミラーの１個と
を、それらの中間にガラス板を介在せしめた状態で、対
向してかつ互いにほぼ平行して一体的に結合せしめるこ
と、得られた一体化光学部材を、前記偏光分離素子の表面及
び前記全反射ミラーの表面に対して切断面がほぼ４５°
の角度となるように切断すること、及び切断後の一体化
光学部材を前記の光進行方向に依存しない偏光面回転素
子及び前記の光進行方向に依存する偏光面回転素子と組
み合わせて一体化光学部品を形成すること、を含んでな
ることを特徴とする光回路素子の製造方法。
【請求項１１】前記一体化光学部材の２個ならびに前
記の光進行方向に依存しない偏光面回転素子及び前記の
光進行方向に依存する偏光面回転素子を組み合わせて一
体化光学部品の前駆体を形成した後、得られた前駆体を
前記偏光分離素子の表面及び前記全反射ミラーの表面に
対して切断面がほぼ４５°の角度となるように切断して
多数個の一体化光学部品を同時に形成することを特徴と
する請求項１０に記載の光回路素子の製造方法。