JP2002107579A

JP2002107579A - 光合分波モジュール

Info

Publication number: JP2002107579A
Application number: JP2000279983A
Authority: JP
Inventors: Dairetsu In; 大烈尹; Hiroshi Matsuura; 寛松浦
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2002-04-10
Also published as: CA2353732A1; US20020044732A1; US6546165B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型かつ安価で作製できると共に、環境の変
動に安定で高出力の入射光に対応でき、しかも好ましく
は、光損失が少なく高性能が図れる。【解決手段】第１の光導波路３０から出射され第１の
レンズ２４により平行光線にされた第１の直線偏光１４
と、第２の光導波路３２から出射され第２のレンズ２６
により平行光線にされプリズム１２により光路を変えら
れた第２の直線偏光１６とが、一軸性複屈折結晶１０の
入射面１８に分離幅Ｄをもって入射し、一軸性複屈折結
晶の出射面２２において合波され、この合波光２０は第
３のレンズ２８により集光され第３の光導波路３４に入
射するように配置されている。

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、偏波を合成する
機能及び偏波に分波する機能を有する光合分波モジュー
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信システム及び光計測分野な
どに光合分波モジュールが広く用いられている。この光
合分波モジュールには、波長の異なる複数の入射光を合
波（以後、合成とも称する。）して一つの出射光（合波
光ともいう。）として取り出す方式や、互いに直交する
偏光面を有する二つの直線偏光の入射光を合波して一つ
の出射光（合波光）として取り出す方式などがある。ま
た、これらは光合波器の機能からモジュールを見た場合
であるが、実際には光合分波モジュールは、光の入出力
方向を逆にすれば、光分波器として機能する。このう
ち、前者の方式の光合分波モジュールを利用すれば、波
長の異なる複数の信号光を、多重化された信号光とし
て、送信することができる。また、後者の方式の光合分
波モジュールは偏波合成・分離器とも称され、例えば、
次に述べるように、半導体レーザ（以後、ＬＤと称す
る。）等のレーザ光を合成してより光出力を高めるため
に用いられる。

【０００３】すなわち、ＬＤは光通信分野において光源
として広く用いられているが、現状ではその要求に応え
得る高出力のＬＤを提供するのは困難な状況にある。と
ころで、ＬＤから発振されるレーザ光が直線偏光である
場合には、偏光面が互いに直交する二つのレーザ光を合
成することにより、レーザ光の光出力を向上できること
が知られている。この方法を用いると、ＬＤ自体の出力
を高めなくてもレーザ光の光出力を高めることができ
る。例えば、１００ｍＷのレーザ光を合波することによ
り、理論上２００ｍＷの出力が得られることが期待でき
る。このようにして得られた高出力のレーザ光は、例え
ばエルビウム添加光ファイバ（以後、ＥＤＦＡと称す
る。）の励起光源として用いることができる。このＥＤ
ＦＡは、光通信において、光増幅器として用いられてい
る。

【０００４】この互いに直交する偏光面を有する直線偏
光を合波する光合分波モジュールとしては、従来、一軸
性複屈折結晶を用いる装置や、偏光ビームスプリッタ
（以後、ＰＢＳと称する。）を用いる装置がある。

【０００５】一軸性複屈折結晶を用いる装置としては、
例えば、図６に示した装置がある。この装置によれば、
第１の偏波面保存光ファイバ（以後、ＰＭＦと称す
る。）７０から出射され第１のレンズ７２で平行光線に
された第１の直線偏光と、第２のＰＭＦ７４から出射さ
れ第２のレンズ７６で平行光線にされた第２の直線偏光
とが、一軸性複屈折結晶７８の入射面７７に入射する
と、出射面７９において合波され、この合波光は第３の
レンズ８０で集光され、光ファイバ８２に入射する。

【０００６】また、ＰＢＳを用いる装置としては、例え
ば、図７及び図８に示した装置がある。これらの装置に
おいては、通常のガラスで形成された二つの三角形のプ
リズムの間を誘電体多層膜を挟んで貼り合わせた構造の
ＰＢＳ９２及び１０８を用いている。このＰＢＳ９２及
び１０８に偏光面が異なる直線偏光が入射すると、誘電
体多層膜すなわち二つのプリズムの境界面で、一方の光
線はそのまま透過するが、もう一方の光線は反射されて
別の方向に進む。すなわち、第１のＰＭＦ８４及び１０
０から出射され第１のレンズ８６及び１０２で平行光線
にされた第１の直線偏光と、第２のＰＭＦ８８及び１０
４から出射され第２のレンズ９０及び１０６で平行光線
にされた第２の直線偏光とが、ＰＢＳ９２及び１０８に
入射する。その後、図７の装置においては、ＰＢＳ９２
の境界面９４において、第１の直線偏光は直進し第２の
直線偏光は反射されるため、二つの直線偏光は合波され
る。また、図８の装置においては、第１の直線偏光はＰ
ＢＳ１０８の境界面１１２において直進し、かつ、第２
の直線偏光はＰＢＳ１０８の反射面１１０において反射
された後境界面１１２において反射されるため、二つの
直線偏光は合波される。さらに、図７及び図８の装置に
おいて、これらの合波光は第３のレンズ９６及び１１４
で集光されて、光ファイバ９８及び１１６に入射する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した装置においては、一軸性複屈折結晶７８への二つ
の入射光は、第１のＰＭＦ７０及び第２のＰＭＦ７４か
ら入射面７７に至るまでは、通常互いに平行に伝搬させ
るので、入射面７７におけるこれら入射光の入射間隔、
すなわち分離幅Ｄを少なくとも第１及び第２のレンズ７
２及び７６の直径程度の大きさにする必要がある。従っ
て、第１及び第２のレンズ７２及び７６として５ｍｍφ
の直径のレンズを使用した場合には、分離幅Ｄを少なく
とも５ｍｍ程度にする必要があり、このとき、一軸性複
屈折結晶７８の結晶長Ｌが約５０ｍｍになる。従って、
大型の一軸性複屈折結晶７８が必要になり、その結果、
装置全体が大型化すると共に装置の製造コストが高くな
るという問題点がある。

【０００８】また、図７及び図８に示した装置において
は、高出力の直線偏光を合成する場合、ＰＢＳ９２及び
１０８の境界面９４及び１１２に使用するエポキシなど
の有機系接着剤が劣化するため、以下の二点において合
分波の信頼性が低下する恐れがある。第１に、境界面９
４及び１１２での反射率や透過率が変化してしまい光の
損失が大きくなる恐れがある。第２に、劣化することに
より接着剤の接着力が弱まり固定されていたプリズムが
境界面９４及び１１２で動くことにより光の進行方向が
変化してしまい、このため、目的通りの合波を得ること
ができなくなる恐れがある。

【０００９】上述の信頼性の低下は、高出力光による接
着剤の劣化時のみに問題となるのではなく、温度変化時
にも多少問題となる。例えば、装置の使用時に何らかの
理由例えば装置自体の発熱により、温度変化が生じる
と、この温度変化に起因して接着剤自体が熱膨張し、そ
れによりプリズムが動き、その結果、高出力時と同様に
合分波の信頼性が低下する恐れがある。言い換えると、
通常この種の光合分波モジュールの動作温度は、当該装
置の発熱などによる温度のずれを含めた一定の温度範囲
内にあり、この温度範囲内において、合分波特性等を維
持することが求められる。しかしながら、この装置は温
度変化があると、特性が変化してしまうといった温度依
存性を有することになる。

【００１０】この発明は上述の問題点に鑑みなされたも
のであり、従って、この発明の目的は、小型かつ安価で
作製できる構成であって、温度変化などの環境の変動に
安定で高出力の入射光に対応でき、好ましくは光損失が
少ない高性能の光合分波モジュールを提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、この発明の光合分波モジュールによれば、互いに直
交する偏光面を有する平行光線である第１及び第２の直
線偏光を合波する機能を有する光合分波モジュールにお
いて、一軸性複屈折結晶と光路変換部材とを有する構成
とする。その場合、一軸性複屈折結晶は、第１及び第２
の直線偏光がそれぞれの光軸に沿って入射する入射面、
及び第１及び第２の直線偏光が合波された合波光を出射
する出射面を有している。また、光路変換部材は、第１
及び第２の直線偏光の入射面への入射点間の距離（分離
幅Ｄと称する。）を狭めるために、この第２の直線偏光
の光路を変換する。

【００１２】ここで、偏光面とは、直線偏光の伝搬方向
と磁気ベクトル（磁界）の振動方向とを含む面のことで
ある。従って、直線偏光の伝搬方向と電気ベクトル（電
界）の振動方向とを含む面である偏波面とは直交する面
である。

【００１３】また、平行光線とは、発散光や集束光でな
く、例えばレーザ光のようなビームのことを意味する。
すなわち、光が伝搬する光軸に直交する面でとった光線
の断面積がほぼ等しい光線のことである。

【００１４】また、光路とは、光が伝搬する経路のこと
であり、通常は光軸に沿っていて、ビーム幅を持った光
の伝搬方向に直交する方向にとった断面の中心を結んだ
線のことを意味する。また、光路を変えるとは、例えば
光の反射や屈折現象などを利用して、光路を曲げられて
伝搬方向が変わったり、曲げられることにより結果的に
光路が平行移動させることなどを意味する。

【００１５】また、入射面への入射点とは、直線偏光の
光軸と入射面との交点のことである。

【００１６】この発明の光合分波モジュールを上述した
ような構成にすることにより、第１及び第２の直線偏光
の伝搬する光路間従って光軸間の距離を、光路変換部材
によって小さくなるように変えることができ、従って、
分離幅Ｄを可能な限り小さくすることができる。よっ
て、一軸性複屈折結晶の大きさを小さくすることがで
き、その結果、光合分波モジュールを小型化することが
できると共に製造コストを下げることができる。

【００１７】またこの発明の光合分波モジュールでは、
一軸性複屈折結晶により合分波を行っており、しかも、
従来技術のＰＢＳとは異なり光路上に有機系接着剤を使
用していないので、このモジュールは、高出力の光にも
対応することができ、また、環境の変動にも安定した特
性を維持することができる。

【００１８】なお、この発明の光合分波モジュールは、
合波する機能をもつだけでなく、分波する機能も有して
いる。すなわち、光の伝搬経路を合波時の逆方向にする
ことにより、分波させることができる。従って、この発
明の構成により、文字通り光合分波モジュールとして使
用できる。

【００１９】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は下記の条件を満たすように設計するのが良い。

【００２０】（ａ）両光軸は互いに平行になっている。

【００２１】（ｂ）入射面と出射面とは平行である。

【００２２】（ｃ）一軸性複屈折結晶の結晶軸は、両光
軸を含む平面上にある。

【００２３】（ｄ）（ｃ）における平面に対して、これ
ら第１及び第２の直線偏光の偏光面のうちのいずれか一
方が直交していると共に、他方が平行になっている。

【００２４】（ｅ）第１及び第２の直線偏光は、入射面
に対して垂直に入射する。

【００２５】（ｆ）入射面と出射面との間の距離をＬ
（以後、結晶長とも称する。）とし、入射面及び出射面
に対し垂直な直線と、結晶軸とのなす角の角度をΘと
し、及び一軸性複屈折結晶の常光線及び異常光線の屈折
率をそれぞれｎ_o及びｎ_eとするとき、Ｄ、Ｌ、Θ、ｎ_o
及びｎ_eは、下記の式（１）の関係を満たしている。こ
こで、結晶軸は、光学軸と同じ意味である。また、両光
軸とは、第１及び第２の直線偏光が入射面に入射すると
きの当該第１及び第２の直線偏光が沿って伝搬するそれ
ぞれの光軸のことを意味する。

【００２６】

【数２】

【００２７】このような構成にすることにより、合分波
機能を有する光合分波モジュールの装置設計が容易にで
きる。また、上述したようにこの発明によれば、分離幅
Ｄを小さくすることができ、それに伴って一軸性複屈折
結晶を小さくできるのは、一軸性複屈折結晶の結晶長Ｌ
も小さくできることが原因であることを、式（１）が裏
付けている。

【００２８】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、Θ、ｎ_o及びｎ_eは、 Θ＝ａｔａｎ（ｎ_e／ｎ_o）（ｒａｄ）…（２）の関係を満たしているのが良い。

【００２９】この式（２）は、分離幅Ｄが一定のときに
結晶長Ｌが最小の値を有するためのΘの最適値を示す式
であり、式（２）を満たすときには、式（１）は下記の
式（４）になる。

【００３０】

【数３】

【００３１】このような構成にすることにより、さら
に、一軸性複屈折結晶を小さくすることができ、従っ
て、さらにモジュールを小型化することができると共に
製造コストを下げることができる。

【００３２】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、これら第１及び第２の直線偏光の入射面におけるス
ポットサイズをωとするとき、Ｄは最小でも４ωの値を
有している（第１の条件と称する。）のが良い。

【００３３】ここでスポットサイズとは、光が伝搬する
光軸に直交する面内にとったビームの断面形状をガウシ
アンビームで近似する場合、光波の振幅が光軸上の値の
１／ｅになる光軸からの距離のことであり、ビーム半径
ともいう。そして、この近似によると、光軸からの距離
が２ω以内にビームのパワー全体の９９．９％以上が存
在することになる。このことから、二つのビームが互い
に重ならないようにするためには、一方の光軸から２ω
以内の距離の位置が、他方の光軸から２ω以内に入らな
ければよい。従って、このように分離幅Ｄを設定するこ
とにより、入射面に入射する前や入射するときに第１及
び第２の直線偏光同士が重ならないため、光損失なく安
定に合分波することができる。

【００３４】なお、ここでは第１及び第２の直線偏光の
スポットサイズを等しいものとしたが、これにとらわれ
ず、異なっていても良い。この場合に第１及び第２の直
線偏光のスポットサイズをそれぞれω₁及びω₂とする
と、Ｄは最小でも（２ω₁＋２ω₂）の値を有していれば
良いことは、上述した内容から明らかである。

【００３５】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、光路変換材料を、互いに平行な入射面及び出射面、
並びに互いに平行な第１及び第２の反射面を有するプリ
ズムとし、第２の直線偏光を、このプリズムの入射面に
入射した後、順次に第１の反射面、第２の反射面で反射
し、その後このプリズムの出射面から出射させるのが良
い。

【００３６】このプリズムは、例えばガラスなどで作製
された通常のプリズムで良い。このようなプリズムを使
用すると、入射光と平行な伝搬方向を有する出射光を得
ることができる。

【００３７】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、第１及び第２の直線偏光の一軸性複屈折結晶の入射
面におけるスポットサイズをωとするとき、第１の直線
偏光に最近接のプリズム部分が、両光軸に対して、それ
ぞれ最小でも２ω離れている（第２の条件と称する。）
のが良い。

【００３８】このプリズムが、実質的に平行四辺形状を
有している場合には、このプリズムの第２の反射面と出
射面とは、平行四辺形状の頂点を形成しており、この頂
点が最近接のプリズム部分に当たる。但し、この頂点は
とがっていなくて、面取りしたような丸みを帯びた形状
であっても良い。

【００３９】このとき、上述の第１の条件において述べ
た記載から、最近接のプリズム部分に第１及び第２の直
線偏光のビームが通過することはないと近似できる。従
って、ビームが最近接のプリズム部分を通過することに
より回折されるといった悪影響は生じない。なお、第２
の条件を満たしていて、なおかつ、一軸性複屈折結晶の
入射面に入射時の第１及び第２の直線偏光が伝搬する光
路従って光軸が互いに平行なときは、分離幅Ｄは４ω以
上離れていることになるので、第１の条件は自然に満た
していることになる。このとき、入射面に入射する前や
入射するときに第１及び第２の直線偏光同士のビームが
重なることはない。その結果、光損失なく安定に合分波
できる。

【００４０】なお、ここでは第１及び第２の直線偏光の
スポットサイズを等しいものとしたが、これにとらわれ
ず、異なっていても良い。この場合に第１及び第２の直
線偏光のスポットサイズをそれぞれω₁及びω₂とする
と、Ｄは最小でも第１の直線偏光の光軸から２ω₁離れ
ており、かつ、最小でも第２の直線偏光の光軸から２ω
₂離れていれば良いことは、上述した内容から明らかで
ある。

【００４１】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、プリズムの入射面と第１の反射面とがなす角の角度
をψとし、このプリズムの屈折率をｎ_pとすると、ψと
ｎ_pの値は、９０゜＞ψ＞ａｓｉｎ（１／ｎ_p）…（３）の関係を満たしているのが良い。なお、式（３）中のａ
ｓｉｎ（１／ｎ_p）とは、ｓｉｎ^-1（１／ｎ_p）のことを
意味している。また、プリズムの入射面と第１の反射面
とがなす角とは、これらの面が交差する交差角、又はこ
れらの面を延長したときに交差する交差角のことを意味
する。

【００４２】この場合には、入射光がプリズムの入射面
に対し垂直に入射すると、第１の反射面及び第２の反射
面で全反射される。従って、プリズム中における光損失
を小さくすることができる。

【００４３】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、第１及び第２の直線偏光をそれぞれ平行光線とする
ための第１及び第２のレンズと、合波光を集光させるた
めの第３のレンズとを具えているのが良い。

【００４４】この第１及び第２のレンズはコリメータレ
ンズとしての機能を有するレンズであり、第３のレンズ
は集光レンズとしての機能を有するレンズである。

【００４５】このとき、第１及び第２のレンズに入射す
るときの第１及び第２の直線偏光が伝搬する光軸間の距
離は、第１及び第２のレンズの半径の和以上の距離を有
していなくてはならないが、プリズムを設けてあるの
で、分離幅Ｄを従来技術より大幅に小さくすることがで
きる。

【００４６】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、第１及び第２の直線偏光をそれぞれ伝達し出射する
第１及び第２の光導波路と、合波光を入射し伝達する第
３の光導波路とを具えているのが良い。つまり、第１〜
第３の光導波路は、この発明の光合分波モジュールに含
まれる構造である。

【００４７】このような構成にすることにより、第１及
び第２の光導波路は、それぞれの光源から出射された第
１及び第２の直線偏光を伝達し出射することができると
共に、第３の光導波路は、合波光を入射し伝達すること
ができる。

【００４８】なお、第１及び第２の光導波路からの出射
光が発散光であるときには、上述の第１及び第２のレン
ズを設けることにより平行光線にすることができ、ま
た、第３のレンズを設けて合波された光を集光させるこ
とにより、第３の光導波路のコアに入射させることがで
きる。

【００４９】また、この発明の実施に当たり、第１及び
第２の直線偏光は、当該光合分波モジュール外のそれぞ
れ第１及び第２の光導波路から出射され、及び、合波光
は、当該光合分波モジュール外の第３の光導波路に入射
される構成であっても良い。

【００５０】つまり、第１〜第３の光導波路は、この発
明の光合分波モジュールに含まれない構造である。従っ
て、例えば、この発明の光合分波モジュールを使用する
際に第１〜第３の光導波路を光合分波モジュールに接続
する場合などが当てはまる。この場合にも、光合分波モ
ジュールが第１〜第３の光導波路を具える構成のときと
同様の効果を有する。

【００５１】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記一軸性複屈折結晶を、ルチル、方解石、ニオブ
酸リチウム、リチウムタンタレート、ＹＶＯ４、水晶、
ＬＢＯ、及びＢＢＯのうちのいずれか１つの材料により
構成されているのが良い。

【００５２】このような構成にすると、これらの材料が
有している屈折率により、式（４）から導かれるよう
に、単位長さ当たりの結晶長Ｌに対して分離幅Ｄを大き
くとることができる。

【００５３】また、これらの材料を用いることにより、
環境変動による特性の変動が少なく、光通信で使用する
波長及びエルビウム添加光ファイバの励起光源の波長領
域において低損失にできる。当然ながら、高出力の光に
も対応できる。ここで環境変動とは、温度、湿度、気圧
などが挙げられる。特性の変動とは、例えば、屈折率の
変化などが挙げられる。また、ここでいう低損失とは、
光吸収が少ないことに起因している。

【００５４】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、一軸性複屈折結晶の入射面及び出射面の少なくとも
光が通過する部分に、反射防止膜及び波長選択膜のうち
のいずれか一方または双方を設け、及び、プリズムの入
射面及び出射面の少なくとも光が通過する部分に、反射
防止膜及び波長選択膜のうちのいずれか一方または双方
を設けるのが良い。

【００５５】このような構成にすることにより、一軸性
複屈折結晶の入射面及び出射面における反射を抑え高い
反射減衰量を確保することができるので、低損失のモジ
ュールにすることができる。また、プリズムの入射面及
び出射面における反射を抑え高い反射減衰量を確保する
ことができるので、低損失のモジュールにすることがで
きる。

【００５６】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、第１、第２及び第３のレンズの各々は、ボールレン
ズ、分布屈折率型（ＧＲＩＮ）レンズ、非球面レンズ及
びマルチモードグレーテッドファイバレンズ（ＭＭＦ
Ｌ）からなる光学素子群からそれぞれ選ばれた１つの光
学素子とし、及び、第１、第２及び第３のレンズの少な
くとも光が通過する界面の部分に、反射防止膜及び波長
選択膜のうちのいずれか一方または双方を設けるのが良
い。

【００５７】このような構成にすることにより、第１及
び第２のレンズは上述のコリメータレンズとして、ま
た、第３のレンズは上述の集光レンズとして機能する。
また、レンズの入射面及び出射面における反射を抑え高
い反射減衰量を確保することができるので、低損失のモ
ジュールにすることができる。なお、第１、第２及び第
３のレンズのそれぞれには、同じレンズを用いても良い
し、異なるレンズを用いても良い。

【００５８】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、第１及び第２の光導波路を偏波面保存光ファイバ
（以後、ＰＭＦとも称する。）とし及び第３の光導波路
をシングルモードファイバまたはＰＭＦとするのが良
い。

【００５９】このような構成にすることにより、第１及
び第２の光導波路にそれぞれ光源から入射された第１及
び第２の直線偏光は偏光面を維持したまま伝達されるの
で、第１及び第２の光導波路に互いに偏光面が直交する
第１及び第２の直線偏光を入射すると、出射するときに
も第１及び第２の直線偏光は互いに偏光面が直交するの
で、合分波を容易に行うことができる。

【００６０】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、第１及び第２のＰＭＦはコアの両側に光ファイバの
軸方向に伸びる応力付与部を有しており、この軸に直交
する面内にとったこの光ファイバの断面に現れるこの応
力付与部の領域を対称的に二分する直線（以後、偏光面
保持直線とも称する。）と、第１又は第２の直線偏光の
偏光面とが、平行から５°以下又は直交から５°以下の
ずれを有しているのが良い。

【００６１】ＰＭＦが応力付与部を二つ有している場合
には、この偏光面保持直線は、次のように言い換えるこ
とができる。つまり、上述の断面に現れるこの二つの応
力付与部の領域の形状が円の場合には、それぞれの当該
円の中心を結んだ直線及びこの直線に直交する直線であ
る。また、二つの応力付与部の領域の形状が円ではない
場合には、それぞれの当該領域の重心を結んだ直線及び
この直線に直交する直線である。

【００６２】このように偏光面保持直線は通常は、互い
に直交する二本の直線となっており、かつ、第１又は第
２の直線偏光の偏光面は互いに直交しているので、この
場合には、この偏光面保持直線のうちの一方の直線と、
第１又は第２の直線偏光のうちの一方の偏光面とが、平
行から５°以下又は直交から５°以下のずれを有してい
ると、上述の条件を満たす。

【００６３】またこの場合には、一方の偏光面保持直線
の方向（第１の方向と称する。）及びそれと垂直な方向
すなわち他方の偏光面保持直線の方向（第２の方向と称
する。）に偏光面を有する直線偏光のみが、偏光面を保
った状態で伝達される。

【００６４】しかしながら、第１の方向又は第２の方向
以外の偏光面を有する直線偏光がＰＭＦに入射された場
合には、この直線偏光はそれぞれ第１の方向及び第２の
方向の成分に分解された状態で出射される。この場合に
は、第１の方向及び第２の方向のうちの一方が、一軸性
複屈折結晶の結晶軸と上述の両光軸とを含む平面と、平
行又は垂直な場合であっても、第１の方向及び第２の方
向のうちの一方の成分は一軸性複屈折結晶内において常
光線となり、他方は異常光線となる。従って、どちらか
一方の成分は出射面において合波光にならなく、その結
果、無駄になり光損失となる。

【００６５】このとき、第１又は第２の直線偏光の偏光
面と偏光面保持直線との平行からのずれ又は垂直からの
ずれの角度をφ（φは、−４５°≦φ≦４５°を満たす
値とする。）とし、第１又は第２の光導波路（ＰＭＦ）
へそれぞれ入射される第１又は第２の直線偏光の強度
（パワー）をＩ_inとし、第３の光導波路に入射される合
波光のうちそれぞれ第１又は第２の直線偏光から寄与さ
れた成分の強度（パワー）をＩ_outとすると、Ｉ_in及び
Ｉ_outの関係は下記の式（６）を満たす。ここで、第１
又は第２の光導波路（ＰＭＦ）中における光損失を考慮
しない場合には、Ｉ _inは、第１又は第２の光導波路（Ｐ
ＭＦ）からそれぞれ出射される第１又は第２の直線偏光
の強度（パワー）、すなわち、一軸性複屈折結晶へそれ
ぞれ入射される第１又は第２の直線偏光の強度と等しく
なる。

【００６６】

【数４】

【００６７】従って、角度φの大きさを±５°とすると
き、式（６）によりＩ_out／Ｉ_inの値は下記の式（７）
のようになる。

【００６８】

【数５】

【００６９】すなわち、合波光となり有効利用される光
のパワーは、この発明のモジュールへの入射光のパワー
の９９．２％を保つことができる。つまり、φの大きさ
を±５°以内とすれば、偏光面保持直線と入射光の偏光
面とのずれによる光損失を１％以内に抑えることがで
き、実用的に光損失の少ない光合分波モジュールを作製
することができる。

【００７０】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、第１及び第２のＰＭＦはコアの両側に光ファイバの
軸方向に伸びる応力付与部を有しており、この軸に直交
する面内にとったこの光ファイバの断面に現れるこの応
力付与部の領域を対称的に二分する直線（以後、偏光面
保持直線とも称する。）と、一軸性複屈折結晶の結晶軸
と両光軸とを含む平面とが、平行から５°以下又は直交
から５°以下のずれを有しているのが良い。

【００７１】ここで、応力付与部、偏光面保持直線、第
１の方向及び第２の方向については、上述において説明
したとおりである。

【００７２】この場合にも、この偏光面保持直線のうち
の一方の直線と、一軸性複屈折結晶の結晶軸と両光軸と
を含む平面とが、平行から５°以下又は直交から５°以
下のずれを有していると、上述の条件を満たす。

【００７３】しかしながら、偏光面保持直線と、一軸性
複屈折結晶の結晶軸と両光軸とを含む平面とが、平行又
は直交からずれている場合には、偏光面保持直線とＰＭ
Ｆに入射される直線偏光の偏光面とが平行又は直交にな
っていても、この直線偏光の一部は合波光にならない。
すなわち、ＰＭＦから出射された直線偏光の偏光面は第
１の方向又は第２の方向を有しているが、この偏光面
は、一軸性複屈折結晶内において常光線となる偏光面又
は異常光線となる偏光面とは異なっているので、直線偏
光の一部は合波光にならなく、その結果、無駄になり光
損失となる。

【００７４】このとき、偏光面保持直線と、一軸性複屈
折結晶の結晶軸と両光軸とを含む平面との平行からのず
れ又は垂直からのずれの角度をφ（φは、−４５°≦φ
≦４５°を満たす値とする。）とする（但し、Ｉ_in及び
Ｉ_outについては、上述の通りである。）と、Ｉ_in及び
Ｉ_outの関係は上記の式（６）を満たす。

【００７５】従って、上記の式（６）及び（７）から明
らかなように、合波光となり有効利用される光のパワー
は、この発明のモジュールへの入射光のパワーの９９．
２％を保つことができる。つまり、φの大きさを±５°
以内とすれば、ＰＭＦの偏光面保持直線と、一軸性複屈
折結晶の結晶軸と両光軸とを含む平面とのずれによる光
損失を１％以内に抑えることができ、実用的に光損失の
少ない光合分波モジュールを作製することができる。

【００７６】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、第１、第２及び第３の光導波路の光が伝搬するコア
界面は反射減衰量を３５ｄＢ以上に保たれるように斜め
にカットしてあり、及び、第１、第２及び第３の光導波
路の少なくとも光が通過する界面の部分に、反射防止膜
及び波長選択膜のうちのいずれか一方または双方を設け
るのが良い。

【００７７】このような構成にすることにより、コア界
面すなわち光導波路の入射面及び出射面における反射を
抑え高い反射減衰量を確保することができるので、低損
失のモジュールにすることができる。

【００７８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分
の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解でき
る程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説
明する数値的条件は単なる例示にすぎない。

【００７９】まず、この発明の光合分波モジュールの構
成について、図１を参照して説明する。図１は、この発
明の光合分波モジュールの構成を示す図である。

【００８０】この光合分波モジュールは、一軸性複屈折
結晶１０と光路変換部材１２とを具えている。

【００８１】この一軸性複屈折結晶１０は、第１及び第
２の直線偏光１４及び１６が入射する入射面１８と、第
１及び第２の直線偏光１４及び１６が合波された光すな
わち合波光２０を出射する出射面２２とを有している。

【００８２】光路変換部材１２は、第１及び第２の直線
偏光１４及び１６の入射面への入射点間の距離、すなわ
ち分離幅Ｄを狭めるように、第２の直線偏光１６の光路
を変えるために用いる。この実施の形態においては、光
路変換部材１２としてプリズムを用いている。このプリ
ズムは、詳しくは後述するが、平行四辺形状の形状を有
しており、プリズムへの入射光の伝搬方向に対し、プリ
ズムからの出射光の伝搬方向は平行になるように設計さ
れている。

【００８３】また、この光合分波モジュールは、第１、
第２及び第３のレンズ２４，２６及び２８を具えてい
る。第１及び第２のレンズ２４及び２６は第１及び第２
の直線偏光１４及び１６をそれぞれ平行光線とするため
のレンズ、すなわちコリメータレンズであり、第３のレ
ンズ２８は合波光２０を集光させるための集光レンズで
ある。

【００８４】さらに、この光合分波モジュールは、第
１、第２及び第３の光導波路３０，３２及び３４を有し
ている。第１及び第２の光導波路３０及び３２は、光源
（図示せず。）から出射されたそれぞれ第１及び第２の
直線偏光１４及び１６を伝搬させた後、第１及び第２の
レンズ２４及び２６へ向けてそれぞれ出射させる。ま
た、第３の光導波路３４は、合波光２０を入射した後、
伝搬させる。この実施の形態においては、第１及び第２
の光導波路３０及び３２として偏波面保存光ファイバ
（以後、ＰＭＦとも称する。）を用い、第３の光導波路
３４としてシングルモードファイバ（以後、ＳＭＦとも
称する。）又はＰＭＦを用いている。

【００８５】次に、この光合分波モジュールにおける上
述の構成要素の配置について説明する。

【００８６】この光合分波モジュールは、第１の光導波
路３０と第１のレンズ２４と一軸性複屈折結晶１０と第
３のレンズ２８と第３の光導波路３４とから成る第１光
学系と、第２の光導波路３２と第２のレンズ２６と光路
変換部材１２と一軸性複屈折結晶１０と第３のレンズ２
８と第３の光導波路３４とから成る第２光学系とを具え
ている。第１光学系の光軸に沿って第１の直線偏光１４
の光路が形成されており、また、第２光学系の光軸に沿
って第２の直線偏光１６の光路が形成されている。図１
に示した構成例では、それぞれの光軸従って光路は、一
軸性複屈折結晶１０の出射面２２から第３の光導波路３
４まで共通となる。

【００８７】この発明の光合分波モジュールを光合波器
の機能的側面からとらえると、第１及び第２の光導波路
３０及び３２から出射された第１及び第２の直線偏光１
４及び１６が以下に述べる通りに伝搬するように各構成
要素を配置する。つまり、第１の直線偏光１４は、第１
の光導波路３０により伝搬された後出射され、第１のレ
ンズ２４により平行光線になった後、一軸性複屈折結晶
１０の入射面１８に入射する。その後、出射面２２から
出射した第１の直線偏光１４は、第３のレンズ２８によ
り集光されて第３の光導波路３４に入射し、伝搬され
る。また、第２の直線偏光１６は、第２の光導波路３２
により伝達された後出射され、第２のレンズ２６により
平行光線になった後、プリズム１２に入射する。次に、
プリズム１２からの出射光は一軸性複屈折結晶１０の入
射面１８に入射する。その後、出射面２２において第１
の直線偏光１４と合流し、出射面２２から出射した後
は、第１の直線偏光１４と同一光軸上を伝搬し、従っ
て、第３のレンズ２８により集光されて第３の光導波路
３４に入射し、伝搬される。すなわち、出射面２２から
出射した後は、第１及び第２の直線偏光１４及び１６は
合波光２０となる。

【００８８】次に、光が伝搬されるための条件として、
この実施の形態において一軸性複屈折結晶１０及びプリ
ズム１２に関して考慮した点について、図１及び図２を
参照して以下に詳述する。図２は、一軸性複屈折結晶の
構造と光の伝搬状態を示す図である。

【００８９】第１に、光軸３８及び４０が互いに平行に
なるように配置する。この実施の形態では、プリズム１
２として平行四辺形状のものを使用しているので、プリ
ズム１２に入射する前の第２の直線偏光１６が伝搬する
光軸４２とプリズム１２から出射した後の光軸４０とは
平行になっており、従って、光軸３８，４０及び４２は
互いに平行になっている（図１参照）。しかしながら、
光路変換部材１２によっては、光路変換部材１２に入射
する前の第２の直線偏光１６が伝搬する光軸と、光軸３
８及び４０とが平行にならない場合もあるが、何等差し
障りがない。

【００９０】第２に、入射面１８と出射面２２とが平行
になっている一軸性複屈折結晶１０を使用する。

【００９１】第３に、一軸性複屈折結晶１０は、その結
晶軸３６が、入射面１８に入射する第１及び第２の直線
偏光１４及び１６が伝搬するそれぞれの光軸３８及び４
０を含む平面（以後、平面Ａとも称する。）上にあるよ
うに、配置する。つまり、光軸３８及び４０と結晶軸３
６が同一平面上にあることを意味している。

【００９２】第４に、この平面Ａに対して、第１及び第
２の直線偏光１４及び１６の偏光面のうちのいずれか一
方が直交していると共に、他方が平行になるように配置
する。この実施の形態においては、図２に示すように、
第１の直線偏光１４の偏光面が平面Ａと平行であり、第
２の直線偏光１６の偏光面が平面Ａと直交するように配
置する。図２において、第１の直線偏光１４の伝搬経路
上の黒丸は、直線偏光の電気ベクトルの振動方向を示し
ており、この場合には、紙面に対して垂直方向に振動し
ているので、上述したように偏光面は平面Ａと平行にな
っている。また、第２の直線偏光１６の伝搬経路上の矢
印は、直線偏光の電気ベクトルの振動方向を示してお
り、この場合には、紙面に対して平行方向に振動してい
るので、上述したように偏光面は平面Ａと直交してい
る。

【００９３】第５に、第１及び第２の直線偏光１４及び
１６は、入射面１８に対して垂直に入射させる。

【００９４】第６に、入射面１８と出射面２２との間の
距離（以後、結晶長とも称する。）をＬとし、入射面１
８及び出射面２２に対し垂直な直線（一点波線ａで示し
てある。）と、結晶軸３６とのなす角の角度をΘとし、
一軸性複屈折結晶１０の常光線及び異常光線の屈折率を
それぞれｎ_o及びｎ_eとするとき、Ｄ、Ｌ、Θ、ｎ_o及び
ｎ_eは、下記の式（１）の関係を満たすようにする。

【００９５】

【数６】

【００９６】ここで、上述したように、第１の直線偏光
１４の偏光面は平面Ａと平行になっているので、第１の
直線偏光１４が一軸性複屈折結晶１０の常光線となり、
第２の直線偏光１６の偏光面は平面Ａと直交しているの
で、第２の直線偏光１６が一軸性複屈折結晶１０の異常
光線となる。また、分離幅Ｄは、第１及び第２の直線偏
光１４及び１６の入射面１８への入射点間の距離であ
る。ここで、入射点とは、それぞれの直線偏光のビーム
断面の中心が入射面１８に入射する点である。言い換え
ると、入射点は、それぞれの直線偏光の光路従って光軸
と入射面１８との交点のことである。

【００９７】以上の第１〜第６の条件を満たすと、第１
及び第２の直線偏光１４及び１６を合波する機能を有す
る光合分波モジュールとして使用することができる。但
し、これらの条件は、光合分波モジュールを装置設計す
る際の好適な条件の一例を示したに過ぎず、従って、こ
れらの条件を満たしていなくても第１及び第２の直線偏
光１４及び１６を合波する機能を有することは可能であ
り、この場合にもこの発明の光合分波モジュールとして
使用することができる。

【００９８】次に、この発明のポイントである一軸性複
屈折結晶１０及びプリズム１２の好適な材料設計、並び
に、これらの好適な位置関係について、図２及び図３を
参照して詳述する。図３は、一軸性複屈折結晶とプリズ
ムとの位置関係を示す図である。

【００９９】一軸性複屈折結晶１０が、式（１）を満た
しているとき、材料が同じ場合にはｎ_o及びｎ_eは一定で
ある。このとき、分離幅Ｄと結晶長Ｌとの関係は、Θに
依存する。このとき、Θが下記の式（２）を満たすとき
には、同じ結晶長Ｌに対し分離幅Ｄの値が最大になる。
言い換えると、同じ分離幅Ｄに対し結晶長Ｌは最小の値
になる。従って、同じ分離幅Ｄを得るための一軸性複屈
折結晶１０が小型化することができ、その結果、安価で
光合分波モジュールを作製することができる。

【０１００】 Θ＝ａｔａｎ（ｎ_e／ｎ_o）（ｒａｄ）…（２） Θが式（２）を満たすときには、式（１）及び（２）よ
り、分離幅Ｄは、結晶長Ｌに対して、下記の式（４）を
満たす。

【０１０１】

【数７】

【０１０２】式（４）から明らかなように、分離幅Ｄ
は、結晶長Ｌ以外に、ｎ_o及びｎ_eに依存する。従って、
さらに同じ分離幅Ｄに対し結晶長Ｌを小さくするには、
ｎ _o及びｎ_eについて考慮する必要がある。

【０１０３】そこで、一軸性複屈折結晶１０の材料とし
ては、式（４）の右辺のｎ_o及びｎ_eを含む項の値が大き
くなるような材料を選べばよい。また、一軸性複屈折結
晶１０の材料を選択する際には、詳しくは後述するが、
他にも環境変動による特性の変動が少なく、光通信で使
用する波長及びエルビウム添加光ファイバ（以後、ＥＤ
ＦＡとも称する。）の励起光源の波長帯域において低損
失であるような材料を選ぶことが望ましい。

【０１０４】このような条件を満足する材料としては、
ルチル、方解石、ニオブ酸リチウム、リチウムタンタレ
ート、ＹＶＯ４、水晶、ＬＢＯ、ＢＢＯ等がある。この
実施の形態においては、ルチル結晶を用いた。

【０１０５】また、プリズム１２は、互いに平行な入射
面４４及び出射面４６、並びに互いに平行な第１及び第
２の反射面４８及び５０を有する平行四辺形状になって
いる。

【０１０６】従って、図３に示すように、プリズム１２
の出射面４６と、一軸性複屈折結晶１０の入射面１８と
が対向するように配置すれば、第２の直線偏光１６は、
このプリズム１２の入射面４４に入射した後、第１の反
射面４８、第２の反射面５０で順次に反射し、その後プ
リズム１２の出射面４６から出射する。従って、このと
きプリズム１２の入射光の伝搬方向と出射光の伝搬方向
とが平行になる。すなわち、第２の直線偏光１６の光路
を平行移動させることができる。

【０１０７】従って、レンズがある部分では第１及び第
２の直線偏光が伝搬するそれぞれの光路間従って光軸間
の距離が大きくなるが、その後でプリズム１２により第
２の直線偏光１６の光路従って光軸を平行移動させて光
路間従って光軸間の距離を狭くして入射面に入射させる
ことができる。その結果、従来の構成では、第１及び第
２の直線偏光１４及び１６を平行光線にするレンズ２４
及び２６の直径以上に小さくすることができなかった分
離幅Ｄを、可能な限り小さくすることができる。

【０１０８】しかしながら、分離幅Ｄを小さくするのに
は限界があり、以下に述べる条件を満たさなくてはなら
ない。

【０１０９】すなわち、第１及び第２のレンズ２４及び
２６により平行光線にされた第１及び第２の直線偏光１
４及び１６は、ある幅を持ったビームであるため、光軸
３８及び４０が近すぎると、第１及び第２の直線偏光１
４及び１６は重なってしまい、一軸性複屈折結晶１０に
おいてこの二つの入射光を完全に分離させて入射させる
ことができない。

【０１１０】従って、入射ビームの形状をガウシアンビ
ームで近似する場合、入射面１８における入射ビームの
ビーム半径（以後、スポットサイズとも称する。）をω
とすると、ビームの中心から半径２ω以内の領域に９
９．９％のパワーが存在する。従って、一軸性複屈折結
晶１０の入射面１８において二つの入射光が完全に重な
らないようにするためには、分離幅Ｄを４ω以上の値を
有するように決めればよい（以後、第１の条件と称す
る。）。

【０１１１】また、図３から明らかなように、第１の直
線偏光１４がプリズム１２の影響を受けずに一軸性複屈
折結晶１０の入射面１８に入射するためには、このプリ
ズム１２を、その出射面４６と第２の反射面５０とが交
叉して形成するプリズム端ｅが、光軸３８と光軸４０と
の間に位置するように、配置させる必要がある。従っ
て、このプリズム端ｅが光軸３８と光軸４０に対してそ
れぞれ２ω以上離れているように配置すればよい（すな
わちＤ／２≧２ω：以後、第２の条件と称する。）。こ
のとき、このプリズム端ｅが二つの入射光である第１及
び第２の直線偏光１４及び１６の回折界にかからなくな
り、従って、プリズム１２による回折光が生じない。好
適には、プリズム端ｅが光軸３８と光軸４０に対して等
しい距離を有するように配置するのがよい。ここで、プ
リズム端ｅは、図３のようにとがった形状でなくて、例
えば丸みを帯びた形状であっても良い。すなわち、プリ
ズム１２が実質的に平行四辺形状である場合であっても
良い。このプリズム端ｅは、第１の直線偏光１４に対し
て最近接のプリズム部分になっている。

【０１１２】この第２の条件を満たすときには、分離幅
Ｄは４ω以上の値を有するので、第１の条件については
考慮する必要がない。但し、光軸３８及び４０が平行で
ない場合には、第１の条件も同時に満たす必要がある。
また、第２の条件は、光路変換部材として、図３に示す
ような平行四辺形状のプリズム１２や、実質的に平行四
辺形状のプリズムだけでなく、他の形状のプリズムや反
射鏡などを使用したときでも適用することができる。他
の形状のプリズムを使用した場合における第２の条件と
しては、第１の直線偏光１４に対して最近接のプリズム
部分が、光軸３８と光軸４０に対してそれぞれ２ω以上
離れているように配置すればよい。第２の条件を考慮す
るのが難しい場合には、第１の条件を満たすような構成
にすればよい。

【０１１３】さて、この実施の形態においては、上述の
ように第１及び第２の光導波路３０及び３２にＰＭＦを
使用しており、このＰＭＦから出射直後の第１及び第２
の直線偏光１４及び１６のスポットサイズω１を５μｍ
とし、レンズ２４及び２６の焦点距離を１．８ｍｍとし
た。ここで、出射ビームの形状をガウシアンビームで近
似する場合、レンズ出射後のスポットサイズω２は下記
の式（５）を満たす。

【０１１４】

【数８】

【０１１５】ただし、ω₁はＰＭＦ出射直後のスポット
サイズ、ω₂はレンズ出射後のスポットサイズ、ｆはレ
ンズの焦点距離、λは使用波長とする。

【０１１６】従って、例えば使用波長λを１４８０ｎｍ
とすると、ω₂は約１７０μｍとなる。従って、レンズ
出射後は第１及び第２の直線偏光１４及び１６は平行光
線となるので、入射面１８におけるスポットサイズωも
約１７０μｍとなる。そこで、上述したように、分離幅
Ｄを４ω、つまり６８０μｍ以上とすればよいが、この
実施の形態においては８００μｍに設定した。また、上
述したように、一軸性複屈折結晶１０としてルチルを用
いたので、１４８０ｎｍに対して常光線及び異常光線の
屈折率は、それぞれｎ_o＝２．４５５３、ｎ_e＝２．７１
２０になる。

【０１１７】従って、式（４）より、Ｌは約８ｍｍにな
る。これに対して、光路変換部材１２を用いない従来技
術では、平行光線にするためのレンズの直径を４ｍｍと
した場合、分離幅Ｄは４ｍｍ以上の大きさが必要である
ので、ルチル結晶を用いたとしても、式（４）より、Ｌ
は約４０ｍｍになる。従って、この発明の光合分波モジ
ュールを用いると、一軸性複屈折結晶１０が従来に比べ
て１／５程度にまで小型化でき、従って、小型かつ安価
な光合分波モジュールにすることができる。

【０１１８】また、プリズム１２が、上述したような平
行四辺形状であるとき、プリズム１２の入射面４４と第
１の反射面４８とがなす角の角度をψとし、プリズムの
屈折率をｎ_pとすると、ψとｎ_pの値は、９０゜＞ψ＞ａｓｉｎ（１／ｎ_p）…（３）の関係を満たしていることが望ましい。

【０１１９】この実施の形態では、プリズム１２の材料
にＢＫ７を用いており、屈折率ｎ_pは波長が１４８０ｎ
ｍのとき約１．５である。また、ψ＝４５°としてある
ので、式（３）を満たしている。このとき、プリズム１
２の入射面４４に垂直な方向で光が入射した場合、第１
及び第２の反射面４８及び５０において全反射する。従
って、プリズム１２の出射光を、入射光と比較してほと
んど光損失なく、一軸性複屈折結晶１０に入射させるこ
とができる。

【０１２０】また、この実施の形態では、光路変換部材
１２として平行四辺形状のプリズム１２を使用したが、
これにとらわれず、例えば三角形状のプリズムであって
も良いし、反射鏡などを使用しても良い。これらの場合
には、光路変換部材１２への入射光と出射光が伝搬する
光軸を平行にできない場合がある。従って、このときに
は、光路変換部材１２への入射光である第２の直線偏光
１６と、第１の直線偏光１４が伝搬する光路従って光軸
とが平行にならない。

【０１２１】これに対して、この実施の形態では、光路
変換部材１２として平行四辺形状のプリズム１２を使用
しており、上述したように、プリズム１２への入射光で
ある第２の直線偏光１６と、第１の直線偏光１４が伝搬
する光路従って光軸とが平行になる。従って、第１及び
第２の光導波路３０及び３２や、第１及び第２のレンズ
２４及び２６を並列的に設けることができる。特に、第
１及び第２のレンズ２４及び２６は、光合分波モジュー
ル内で並列して設けることにより装置のスペースを有効
利用することができ、その結果、光合分波モジュール自
体を小型化することができる。

【０１２２】また、一軸性複屈折結晶１０は、上述した
ように、環境変動による特性の変動が少なく、光通信で
使用する波長及びＥＤＦＡの励起光源の波長帯域におい
て低損失であることが望ましい。ここで環境変動とは、
温度、湿度、気圧などの変化のことである。また、光通
信で使用する波長としては、例えば、１．３μｍ、１．
５５μｍ等があり、ＥＤＦＡの励起光源の波長として
は、例えば、０．９８μｍ、１．４８μｍ等がある。従
って、これらの波長帯域において低損失であるとは、一
軸性複屈折結晶１０自体におけるこれらの波長帯域の光
吸収が少ないことを意味している。これらの観点から、
一軸性複屈折結晶１０の構成材料としては、上述した材
料を使用することが望ましい。

【０１２３】また、第１、第２及び第３のレンズ２４、
２６及び２８のそれぞれには、例えば、ボールレンズ、
分布屈折率型（ＧＲＩＮ）レンズ、非球面レンズ及びマ
ルチモードグレーテッドファイバレンズ（ＭＭＦＬ）等
を用いればよい。第１及び第２の光導波路３０及び３２
が光ファイバである場合には、端面つまり出射面から出
射される光は、コア部から発散する発散波であるので、
合波させるためには、平行光線に変換する必要がある。
従って、第１及び第２のレンズ２４及び２６としてこれ
らのレンズを用いることにより、第１及び第２の光導波
路３０及び３２から出射された光を、それぞれ平行光線
にすることができる。つまり、第１及び第２のレンズ２
４及び２６は、コリメータレンズとしての役割を果た
す。また、第３の光導波路３４が光ファイバである場合
には、合波された平行光線を端面つまり入射面から入射
するには、平行光線を収束光に変換させる必要がある。
従って、第３のレンズ２８としてこれらのレンズを用い
ることにより、合波された光を、それぞれ収束光にする
ことができる。つまり、第３のレンズ２８は、集光レン
ズとしての役割を果たす。その結果、第１及び第２の光
導波路３０及び３２からの光合分波モジュールへの入射
光を、低損失で第３の光導波路３４に送ることができ
る。なお、このとき、第１、第２及び第３のレンズ２
４、２６及び２８としては、同じレンズを用いる必要は
なく、異なるレンズを使用しても良い。

【０１２４】また、この実施の形態では、上述したよう
に、第１及び第２の光導波路３０及び３２としてＰＭＦ
を用いている。このＰＭＦとしては、例えばボータイフ
ァイバ、楕円ジャケットファイバ、パンダファイバ等を
用いれば良い。ここでは、ＰＭＦとしてパンダファイバ
を用いた場合について、図４を参照して説明する。図４
は、パンダファイバの軸に直交する面内にとった横断面
を示す概略図である。

【０１２５】図４に示すように、パンダファイバ５２の
断面の中心すなわちパンダファイバ５２の軸付近に光を
伝搬するコア５４が配置され、このコア５４を挟んでコ
ア５４の両側に応力付与部５６が設けられている。この
応力付与部５６は、コア５４に沿ってパンダファイバ５
２の軸方向に伸長している。このパンダファイバ５２と
しては、例えば外径が１２０〜１３０μｍ程度のものを
使用すればよい。

【０１２６】パンダファイバ５２においては、図４に示
した断面に現れる二つの応力付与部５６の領域を対称的
に二分する直線５８及び５９（以後、偏光面保持直線と
も称する。）の方向に偏光面をもつ直線偏光は、ファイ
バが外乱を受けたとしても、偏光面を保った状態で伝達
される。この外乱とは、通常の光ファイバにおいて、偏
光面の変化のような偏光状態の変化を起こすような応力
などのことを意味し、例えば、光ファイバの曲げなどが
該当する。図４に示す構成例においては、２つの応力付
与部５６は円形であるので、偏光面保持直線５８及び５
９は、それぞれの円の中心を結んだ直線５８と、直線５
８に垂直な直線５９であるということもできる。応力付
与部５６が円形でないＰＭＦ例えばボータイファイバの
場合には、偏光面保持直線は、二つの応力付与部のそれ
ぞれの重心を結んだ直線と、この直線に垂直な直線であ
るということもできる。また、応力付与部が一つの領域
であると考えられるＰＭＦ例えば楕円ジャケットファイ
バの場合にも、応力付与部の領域を対称的に二分する直
線を偏光面維持直線とすればよい。

【０１２７】従って、図４におけるパンダファイバ５２
を第１の光導波路３０としたときに、第１の直線偏光１
４の偏光面と偏光面保持直線５８とが、互いに平行とな
っているか又は垂直となっていれば（第１の直線偏光１
４の偏光面の断面が図４の実線のとき）、光源からの光
を偏光面を保った状態で伝達し出射することができる。
このとき、当然ながら、第１の直線偏光１４の偏光面と
偏光面保持直線５９とも、互いに平行となっているか又
は垂直となっている。同様に、パンダファイバ５２を第
２の光導波路３２としたときにも、第２の直線偏光１６
の偏光面の断面と偏光面保持直線５８とが、互いに平行
となっているか又は垂直となっていれば（第２の直線偏
光１６の偏光面の断面が図４の実線のとき）、光源から
の光を偏光面を保った状態で伝達し出射することができ
る。その結果、光合分波モジュール全体として光損失が
少なくなる。

【０１２８】次に、第１の直線偏光１４の偏光面と偏光
面保持直線５８とが、平行又は垂直からずれている場合
について考える。但し、第１の光導波路３０の偏光面保
持直線と、一軸性複屈折結晶の結晶軸と両光軸とを含む
平面すなわち平面Ａとは、平行又は垂直になっている。
ここで、両光軸とは、第１及び第２の直線偏光１４及び
１６の光軸３８及び４０のことであり、従って、一軸性
複屈折結晶の結晶軸と両光軸とを含む平面とは、上述し
た平面Ａのことである。このとき、第１の光導波路３０
の偏光面保持直線と、一軸性複屈折結晶１０において常
光線又は異常光線となる偏光面とが、平行又は垂直にな
っている。

【０１２９】このとき、図４に示すように、直線６０又
は６２上に第１の直線偏光１４の偏光面の断面があり
（第１の直線偏光１４の偏光面の断面が図４の一点破線
のとき）、偏光面保持直線５８と直線６０又は６２とが
それぞれ角度φ又は（９０°−φ）をなしている場合で
ある（ここでφは、−４５°≦φ≦４５°を満たす値と
する。）。ここで、直線６０上に偏光面の断面であると
きは、偏光面と偏光面保持直線５８とが平行からφずれ
ている場合である。このとき、平面Ａの断面は直線５８
上にある。また、直線６２上に偏光面の断面があるとき
は、偏光面と偏光面保持直線５８とが垂直からφずれて
いる場合である。このとき、平面Ａの断面は直線５９上
にある。

【０１３０】このとき、第１の光導波路３０すなわちパ
ンダファイバ５２へ入射される第１の直線偏光１４の強
度（パワー）をＩ_inとし、第３の光導波路３４に入射さ
れる合波光２０のうちそれぞれ第１の直線偏光１４から
寄与された成分の強度（パワー）をＩ_outとすると、Ｉ
_in、Ｉ_out及びφは、下記の式（６）を満たす。

【０１３１】

【数９】

【０１３２】従って、角度φの大きさを±５°とすると
き、式（６）によりＩ_out／Ｉ_inの値は下記の式（７）
のようになる。

【０１３３】

【数１０】

【０１３４】すなわち、合波光となり有効利用される光
のパワーは、この発明のモジュールへの入射光のパワー
の９９．２％を保つことができる。つまり、φの大きさ
を±５°以内とすれば、第１の直線偏光１４の偏光面と
偏光面保持直線５８のずれによる光損失を１％以内に抑
えることができ、実用的に光損失の少ない光合分波モジ
ュールを作製することができる。

【０１３５】このうち、光損失は、以下に述べる理由に
より発生する。強度Ｉ_inの第１の直線偏光１４の偏光面
が直線５８の方向のときには、第１の直線偏光１４が第
１の光導波路３０から出射されるときには、直線５８及
び直線５９の方向の成分に分解された状態で出射され
る。この出射光のうち、大部分は直線５８方向に偏光面
を有する直線偏光として出射されるが、一部は直線５９
方向に偏光面を有するの直線偏光として出射される。こ
のうち、前者の直線偏光は、一軸性複屈折結晶１０に入
射した後、常光線として伝搬し、合波光として有効に利
用されるが、後者の直線偏光は、一軸性複屈折結晶１０
に入射した後、異常光線として前者の直線偏光とは別の
経路を伝搬し、従って、合波光２０として取り出すこと
ができなくなり、その結果、後者の直線偏光の分だけ光
損失となってしまう。なお、ここでは光損失としては、
角度φのずれによる損失分だけを考慮している。また、
第１の直線偏光１４の偏光面が直線５９の方向のときに
も、同様のことが言える。また、以上の説明は第１の直
線偏光１４及び第１の光導波路３０についてであった
が、第２の直線偏光１６及び第２の光導波路３２につい
ても同様のことが言える。

【０１３６】上述においては、第１の直線偏光１４の偏
光面と偏光面保持直線５８とが、平行又は垂直からずれ
ている場合について説明したが、第１の光導波路３０の
偏光面保持直線と、一軸性複屈折結晶の結晶軸と両光軸
とを含む平面すなわち平面Ａとが、平行又は直交からず
れている場合においても光損失が生ずるので、この場合
について以下に説明する。但し、第１の直線偏光１４の
偏光面と、第１の光導波路３０の偏光面保持直線５８と
は、平行又は垂直になっているとする。

【０１３７】このとき、図４に示すように、直線６０又
は６２上に平面Ａの断面があり、偏光面保持直線５８と
直線６０又は６２とがそれぞれ角度φ又は（９０°−
φ）をなしている（ここでφは、−４５°≦φ≦４５°
を満たす値とする。）。ここで、直線６０上に平面Ａの
断面があるときは、平面Ａの断面と偏光面保持直線５８
とが平行からφずれている場合である。このとき、第１
の直線偏光１４の偏光面の断面は直線５８上にある。ま
た、直線６２上に平面Ａの断面があるときは、平面Ａの
断面と偏光面保持直線５８とが垂直からφずれている場
合である。このとき、第１の直線偏光１４の偏光面の断
面は直線５９上にある。

【０１３８】このとき、第１の光導波路３０すなわちパ
ンダファイバ５２へ入射される第１の直線偏光１４の強
度（パワー）をＩ_inとし、第３の光導波路３４に入射さ
れる合波光２０のうちそれぞれ第１の直線偏光１４から
寄与された成分の強度（パワー）をＩ_outとすると、Ｉ
_in、Ｉ_out及びφは、下記の式（６）を満たす。

【０１３９】

【数１１】

【０１４０】従って、角度φの大きさを±５°とすると
き、式（６）によりＩ_out／Ｉ_inの値は下記の式（７）
のようになる。

【０１４１】

【数１２】

【０１４２】すなわち、合波光となり有効利用される光
のパワーは、この発明のモジュールへの入射光のパワー
の９９．２％を保つことができる。つまり、φの大きさ
を±５°以内とすれば、偏光面保持直線と平面Ａとのず
れによる光損失を１％以内に抑えることができ、実用的
に光損失の少ない光合分波モジュールを作製することが
できる。

【０１４３】このうち、光損失は、以下に述べる理由に
より発生する。強度Ｉ_inの第１の直線偏光１４の偏光面
が直線５８の方向の場合には、第１の直線偏光１４が第
１の光導波路３０から出射されるとき、直線５８の方向
に偏光面が保持された状態で出射される。しかしなが
ら、第１の光導波路３０から出射され、直線５８の方向
に偏光面を有する直線偏光が一軸性複屈折結晶１０に入
射すると、直線６０及び直線６２の方向の成分に分解さ
れた状態で伝搬される。このうち、前者の直線偏光は、
一軸性複屈折結晶１０に入射した後、常光線として伝搬
し、合波光として有効に利用される。しかし、後者の直
線偏光は、一軸性複屈折結晶１０に入射した後、異常光
線として前者の直線偏光とは別の経路を伝搬し、従っ
て、合波光２０として取り出すことができなくなる。そ
の結果、後者の直線偏光の分だけ光損失となってしま
う。なお、ここでは光損失としては、角度φのずれによ
る損失分だけを考慮している。また、第１の直線偏光１
４の偏光面が直線５９の方向のときにも、同様のことが
言える。また、以上の説明は第１の直線偏光１４及び第
１の光導波路３０についてであったが、第２の直線偏光
１６及び第２の光導波路３２についても同様のことが言
える。

【０１４４】次に、第３の光導波路３４についての説明
を、以下に述べる。合波光２０を別の装置で利用すると
き、偏光面の向きが問題にならない場合には第３の光導
波路３４としてＳＭＦ又はＰＭＦのどちらを使用しても
良い。しかし、偏光面が保存される必要がある場合に
は、ＰＭＦを使用する。

【０１４５】また、一軸性複屈折結晶１０の入射面１８
及び出射面２２に反射防止膜及び波長選択膜を設けてあ
る。同様に、プリズム１２の入射面４４及び出射面４６
に反射防止膜及び波長選択膜を設けてある。同様に、第
１、第２及び第３のレンズ２４、２６及び２８の入射面
及び出射面に反射防止膜及び波長選択膜を設けてある。
同様に、第１及び第２の光導波路３０及び３２の出射面
と、第３の光導波路３４の入射面に反射防止膜及び波長
選択膜を設けてある。また、第１及び第２の光導波路３
０及び３２の出射面と、第３の光導波路３４の入射面
を、反射減衰量を３５ｄＢ以上に保つように、斜めにカ
ットしている。ここで、波長選択膜は、目的の波長のみ
を透過させる膜のことであり、第１及び第２の直線偏光
１４及び１６が目的の波長のみを含む単一波長の場合に
は必要ないが、ノイズになるような他の波長の光を含む
場合には、有効である。反射防止膜を設けること、及び
光導波路の界面を斜めにカットしたことにより、入射面
又は反射面における目的の波長光の反射を抑え反射減衰
量を高くすることができ、従って、それぞれのモジュー
ルによる光損失が抑えられ、その結果、低損失な光合分
波モジュールを得ることができる。

【０１４６】以上説明した光合分波モジュールにおい
て、第１及び第２の直線偏光１４及び１６は、光強度及
び波長については同じである必要はなく、理論的には異
なっていても良い。

【０１４７】変形例１次に、この光合分波モジュールの変形例１について、図
１及び図５を参照して説明する。図５は、変形例１の光
合分波モジュールの構成を示す概略図である。

【０１４８】上述の説明においては、図１に示すよう
に、プリズム１２を第２の直線偏光１６の伝搬する光路
中に設けた構造であった。また、このとき、第１の直線
偏光１４の偏光面は平面Ａと平行であり、第２の直線偏
光１６の偏光面は平面Ａと垂直であった。

【０１４９】これに対して、変形例１の光合分波モジュ
ールは、図５に示すように、プリズム１２を第１の直線
偏光１４の伝搬する光路中に設けた構造になっている。
プリズム１２を第１の直線偏光１４の伝搬する光路中に
設けたこと以外は、図１の構成と同じであるので、同じ
構成部分の説明を省略する。なお、第１及び第２の直線
偏光１４及び１６の偏光面についても、それぞれ図１の
構成と同じである。

【０１５０】図５に示す変形例１では、一軸性複屈折結
晶１０中に入射すると常光線になる第１の直線偏光１４
の伝搬する光路をプリズム１２によって平行にシフトさ
せている。この変形例１の構成であっても、分離幅Ｄを
可能な限り小さくできるので、図１の構成と同様に、一
軸性複屈折結晶１０を小型化でき、従って、光合分波モ
ジュール自体を安価に作製できる。

【０１５１】また、変形例１は、図１の構成と比較し
て、第１及び第２の直線偏光１４及び１６の偏光面はそ
のままで、プリズム１２をはさむのを第１の直線偏光１
４に変えた例であったが、プリズム１２をはさむのは第
２の直線偏光１６のままで、第１及び第２の直線偏光１
４及び１６の偏光面を入れ替え、及び、一軸性複屈折結
晶１０の結晶軸３６を平面Ａ内において図２に示した直
線ａに対して反転させた構成であっても良い。この構成
については図示しないが、図４に示した変形例１と技術
的に等価である。

【０１５２】利用例１次に、この光合分波モジュールの利用例１について説明
する。

【０１５３】以上説明したこの発明の光合分波モジュー
ルを光合波器として用いることにより、ＥＤＦＡの励起
光源として利用することができる。

【０１５４】このとき、第１及び第２のＰＭＦ３０及び
３２に、ＥＤＦＡの励起波長である例えば０．９８μｍ
や１．４８μｍ等の半導体レーザ光を入射する。このと
きには、合波光２０は偏光面が維持される必要がないの
で、第３の光導波路３４にはＳＭＦ又はＰＭＦのどちら
を使用してもよい。

【０１５５】利用例２次に、この光合分波モジュールの利用例２について説明
する。

【０１５６】上述の光合分波モジュールにおいては、光
合波器としての機能的側面から説明してきた。しかしな
がら、同じ構成の光合分波モジュールの光の伝搬方向を
逆にすることにより、光分波器として使用することがで
きる。例えば、図１において、第３の光導波路３４によ
り光源からの円偏光又は直線偏光を伝達して出射させ、
一軸性複屈折結晶１０で分波し、第１及び第２の光導波
路３０及び３２に入射し伝達させればよい。このとき、
第３の光導波路３４から出射された光は、光損失なく分
波して第１及び第２の光導波路３０及び３２に入射す
る。従って、第３の光導波路３４としてはＰＭＦ又はＳ
ＭＦのどちらを使用しても良いと考えられる。しかし、
実際には、ＳＭＦを使用した場合には、入射光の偏光状
態を規定できないので実用的ではなく、従って、ＰＭＦ
を使用することが望ましい。

【０１５７】利用例３次に、この光合分波モジュールの利用例３について説明
する。

【０１５８】上述の光合分波モジュールにおいては、第
１、第２及び第３の光導波路３０、３２及び３４をこの
モジュール内に具える構成としたが、これらの光導波路
をモジュール外の構成としても良い。つまり、第１、第
２及び第３の光導波路３０、３２及び３４が長く、使用
時にのみモジュールに接続するような構成の場合などが
考えられる。

【０１５９】この構成の光合分波モジュールの利用例と
しては、例えば、波長の異なる２つの直線偏光を合波し
多重化する光合波器や、この多重化された合波を分波す
る光分波器として用いる場合などが考えられる。

【０１６０】光合波器として用いる場合には、図１に示
した構成において、第１及び第２の直線偏光１４及び１
６として波長が異なる直線偏光を用いればよい。但し、
合波し多重化された光は、それぞれの波長光に対して偏
光面が維持されていないと、別の光分波器においてそれ
ぞれの波長光に分波することができない。従って、第３
の光導波路３４としては、ＰＭＦを用いる必要がある。

【０１６１】光分波器として用いる場合にも、同様に第
３の光導波路３４としては、ＰＭＦを用いる必要があ
る。

【０１６２】その他の構成については、第１、第２及び
第３の光導波路３０、３２及び３４をこのモジュール内
に具える構成と同様でよい。

【０１６３】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明によれば、互いに直交する偏光面を有すると共にそ
れぞれが平行光線である第１及び第２の直線偏光を合波
する機能を有する光合分波モジュールにおいて、第１及
び第２の直線偏光がそれぞれの光軸に沿って入射する入
射面及び第１及び第２の直線偏光が合波された合波光を
出射する出射面を有する一軸性複屈折結晶と、分離幅Ｄ
を狭めるために、第２の直線偏光の光路を変換する光路
変換部材とを具えているので、小型かつ安価で作製でき
る装置構成が可能になる。また、環境の変動に安定で高
出力の入射光に対応できる。

【０１６４】さらに、一軸性複屈折結晶の材料設計、光
路変換部材として用いたプリズムの全反射条件、偏波面
保存光ファイバの応力付与部を結んだ直線と直線偏光の
偏光面との角度条件、各構成要素に対する反射防止膜・
波長選択膜の被覆等により、光損失の少ない光合分波モ
ジュールが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光合分波モジュールの構成を示す概略
図である。

【図２】一軸性複屈折結晶の構造と光の伝搬状態を示す
図である。

【図３】一軸性複屈折結晶とプリズムとの位置関係を示
す図である。

【図４】パンダファイバの軸に直交する方向にとった断
面を示す概略図である。

【図５】変形例１の光合分波モジュールの構成を示す概
略図である。

【図６】従来技術の光合分波モジュールの構成を示す概
略図１である。

【図７】従来技術の光合分波モジュールの構成を示す概
略図２である。

【図８】従来技術の光合分波モジュールの構成を示す概
略図３である。

【符号の説明】

１０：一軸性複屈折結晶１２：光路変換部材（プリズム）１４：第１の直線偏光１６：第２の直線偏光１８：入射面２０：合波光２２：出射面２４：第１のレンズ２６：第２のレンズ２８：第３のレンズ３０：第１の光導波路（ＰＭＦ）３２：第２の光導波路（ＰＭＦ）３４：第３の光導波路３６：結晶軸３８：入射面に入射するときの第１の直線偏光が伝搬す
る光軸４０：入射面に入射するときの第２の直線偏光が伝搬す
る光軸４２：プリズムに入射するときの第２の直線偏光が伝搬
する光軸４４：プリズムの入射面４６：プリズムの出射面４８：第１の反射面５０：第２の反射面５２：パンダファイバ５４：コア５６：応力付与部５８：応力付与部のほぼ中心を結んだ直線７０，８４，１００：第１の偏波面保存光ファイバ（Ｐ
ＭＦ）７２，８６，１０２：第１のレンズ７４，８８，１０４：第２の偏波面保存光ファイバ（Ｐ
ＭＦ）７６，９０，１０６：第２のレンズ７７：入射面７８：一軸性複屈折結晶７９：出射面８０，９６，１１４：第３のレンズ８２，９８，１１６：光ファイバ９２，１０８：ＰＢＳ９４，１１２：境界面１１０：反射面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに直交する偏光面を有すると共にそ
れぞれが平行光線である第１及び第２の直線偏光を合波
する機能を有する光合分波モジュールにおいて、前記第１及び第２の直線偏光がそれぞれの光軸に沿って
入射する入射面、及び前記第１及び第２の直線偏光が合
波された合波光を出射する出射面を有する一軸性複屈折
結晶と、前記第１及び第２の直線偏光の前記入射面への入射点間
の距離（分離幅Ｄと称する。）を狭めるために、前記第
２の直線偏光の光路を変換する光路変換部材とを具える
ことを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項２】請求項１に記載の光合分波モジュールに
おいて、前記両光軸は互いに平行であり、前記入射面と前記出射面とは平行であり、前記一軸性複屈折結晶の結晶軸は、前記両光軸を含む平
面上にあり、及び該平面に対して、前記第１及び第２の
直線偏光の偏光面のうちのいずれか一方が直交している
と共に、他方が平行になっていることを特徴とする光合
分波モジュール。
【請求項３】請求項１又は２に記載の光合分波モジュ
ールにおいて、前記第１及び第２の直線偏光は、前記入射面に対して垂
直に入射することを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項４】請求項３に記載の光合分波モジュールに
おいて、前記入射面と出射面との間の距離をＬとし、前記入射面
及び出射面に対し垂直な直線と、前記結晶軸とのなす角
の角度をΘとし、及び前記一軸性複屈折結晶の常光線及
び異常光線の屈折率をそれぞれｎ_o及びｎ_eとするとき、Ｄ、Ｌ、Θ、ｎ_o及びｎ_eは、下記の式（１）の関係を満
たしていることを特徴とする光合分波モジュール。【数１】
【請求項５】請求項４に記載の光合分波モジュールに
おいて、前記Θ、ｎ_o及びｎ_eは、下記の式（２）の関係を満たし
ていることを特徴とする光合分波モジュール。 Θ＝ａｔａｎ（ｎ_e／ｎ_o）（ｒａｄ）…（２）
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の光
合分波モジュールにおいて、前記第１及び第２の直線偏光の前記入射面におけるスポ
ットサイズをωとするとき、Ｄは最小でも４ωの値を有
していることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の光
合分波モジュールにおいて、前記光路変換材料を、互いに平行な入射面及び出射面、
並びに互いに平行な第１及び第２の反射面を有するプリ
ズムとし、前記第２の直線偏光は、該プリズムの入射面に入射した
後、順次に該第１の反射面、該第２の反射面で反射し、
その後該プリズムの出射面から出射することを特徴とす
る光合分波モジュール。
【請求項８】請求項７に記載の光合分波モジュールに
おいて、前記第１及び第２の直線偏光の前記一軸性複屈折結晶の
入射面におけるスポットサイズをωとするとき、前記第
１の直線偏光に最近接のプリズム部分が、前記両光軸に
対して、それぞれ最小でも２ω離れていることを特徴と
する光合分波モジュール。
【請求項９】請求項７又は８に記載の光合分波モジュ
ールにおいて、前記プリズムの入射面と前記第１の反射面とがなす角の
角度をψとし、該プリズムの屈折率をｎ_pとすると、ψ
とｎ_pの値は、下記の式（３）の関係を満たしているこ
とを特徴とする光合分波モジュール。９０゜＞ψ＞ａｓｉｎ（１／ｎ_p）…（３）
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載の
光合分波モジュールにおいて、前記第１及び第２の直線偏光をそれぞれ平行光線とする
ための第１及び第２のレンズと、前記合波光を集光させ
るための第３のレンズとを具えることを特徴とする光合
分波モジュール。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載
の光合分波モジュールにおいて、前記第１及び第２の直線偏光をそれぞれ伝達し出射する
第１及び第２の光導波路と、前記合波光を入射し伝達す
る第３の光導波路とを具えていることを特徴とする光合
分波モジュール。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれか１項に記載
の光合分波モジュールにおいて、前記一軸性複屈折結晶を、ルチル、方解石、ニオブ酸リ
チウム、リチウムタンタレート、ＹＶＯ４、水晶、ＬＢ
Ｏ及びＢＢＯのうちのいずれか１つの材料により構成さ
れていることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項１３】請求項７〜９のいずれか１項に記載の
光合分波モジュールにおいて、前記一軸性複屈折結晶の入射面及び出射面の少なくとも
光が通過する部分に、反射防止膜及び波長選択膜のうち
のいずれか一方または双方を設け、及び前記プリズムの
入射面及び出射面の少なくとも光が通過する部分に、反
射防止膜及び波長選択膜のうちのいずれか一方または双
方を設けたことを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項１４】請求項１０に記載の光合分波モジュー
ルにおいて、前記第１、第２及び第３のレンズの各々は、ボールレン
ズ、分布屈折率型（ＧＲＩＮ）レンズ、非球面レンズ及
びマルチモードグレーテッドファイバレンズ（ＭＭＦ
Ｌ）からなる光学素子群からそれぞれ選ばれた１つの光
学素子とし、及び前記第１、第２及び第３のレンズの少
なくとも光が通過する界面の部分に、反射防止膜及び波
長選択膜のうちのいずれか一方または双方を設けたこと
を特徴とする光合分波モジュール。
【請求項１５】請求項１１に記載の光合分波モジュー
ルにおいて、前記第１及び第２の光導波路を偏波面保存光ファイバ
（以後、ＰＭＦとも称する。）とし及び前記第３の光導
波路をシングルモードファイバまたはＰＭＦとすること
を特徴とする光合分波モジュール。
【請求項１６】請求項１５に記載の光合分波モジュー
ルにおいて、前記第１及び第２のＰＭＦはコアの両側に光ファイバの
軸方向に伸びる応力付与部を有しており、該軸に直交す
る面内にとったこの光ファイバの断面に現れる該応力付
与部の領域を対称的に二分する直線と、前記一軸性複屈
折結晶の結晶軸と前記両光軸とを含む平面とが、平行か
ら５°以下又は直交から５°以下のずれを有しているこ
とを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項１７】請求項１１、１５、１６のいずれか１
項に記載の光合分波モジュールにおいて、前記第１、第２及び第３の光導波路の光が伝搬するコア
界面は反射減衰量を３５ｄＢ以上に保たれるように斜め
にカットしてあり、及び前記第１、第２及び第３の光導
波路の少なくとも光が通過する界面の部分に、反射防止
膜及び波長選択膜のうちのいずれか一方または双方を設
けてあることを特徴とする光合分波モジュール。