JP2003140091A

JP2003140091A - 波長合分波素子

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Publication number: JP2003140091A
Application number: JP2001340954A
Authority: JP
Inventors: Dairetsu In; 大烈尹; Hiroshi Matsuura; 寛松浦; Sugio Wako; 杉生輪湖; Kazuhiro Ikeda; 和浩池田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2003-05-14
Anticipated expiration: 2021-11-06
Also published as: JP4002091B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】透過率特性が温度無依存となるように設計さ
れた波長合分波素子を提供する。【解決手段】第１の偏光分離・合成手段と、２種類の
複屈折結晶ａ，ｂを積層して成る複屈折結晶板と、第２
の偏光分離・合成手段とがこの順序で光路に配置されて
いる波長合分波素子であって、複屈折結晶ａの厚みＬａ
と、複屈折結晶ｂの厚みＬｂとの比γは、次式：（但し、αａ、ｎａｏ、ｎａｅ、ｎａＴｏ、ｎａＴｅ
は、それぞれ、複屈折結晶ａにおける、線膨張係数、常
光線屈折率、異常光線屈折率、常光線屈折率の温度依存
係数、異常光線屈折率の温度依存係数を表し、また、α
ｂ、ｎｂｏ、ｎｂｅ、ｎｂＴｏ、ｎｂＴｅは、それぞ
れ、複屈折結晶ｂにおける、線膨張係数、常光線屈折
率、異常光線屈折率、常光線屈折率の温度依存係数、異
常光線屈折率の温度依存係数を表す）で示される値にな
っている波長合分波素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は波長合分波素子に関
し、更に詳しくは、光通信分野や光計測分野で用いられ
る波長合分波素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバを用いた光通信システ
ムにおいては、情報量の増大に伴い、単一波長を用いた
伝送では使用者側の要求に応じることが困難になってい
る。そのため、互いに波長が異なる複数の強度変調光を
合波して波長多重光とし、その波長多重光を１本の光フ
ァイバで伝送することにより伝送容量を増加させる波長
多重伝送が開発され、既に実施されている。

【０００３】このような伝送システムにおいては、１本
の光ファイバでより多くの信号を伝送することを目的と
して、信号が載っている波長の間隔を狭くすることによ
り伝送の高密度化を実現する試みがなされている。従
来、このような伝送システムでは、図１０で示したよう
に、例えば波長λ₁の光は透過し、波長λ₂の光は反射す
る多層膜フィルタを用いることにより、波長λ₁と波長
λ₂の光を合波する方法が知られている。

【０００４】しかしながら、この方法の場合、信号伝送
に用いる波長の間隔が狭くなるにつれて多層膜フィルタ
の反射帯域幅も狭くすることが必要になるが、帯域幅が
狭くなればなるほどそのような狭帯域の多層膜フィルタ
を高い歩留まりで作成することは困難であるという問題
がある。このような問題を解決するための方法として
は、図１１で示したような光合分波素子を使用する方法
がある。

【０００５】この光合分波素子は、例えば後述する構成
要素で組み立てられており、１つの入射ポートＰ₀と２
つの出射ポートＰ₁，Ｐ₂を備えている。この光合分波素
子では、λ₁，λ₂，λ₃，λ₄，…λ_n-1，λ_nの波長を波
長多重化して成る信号が入射ポートＰ₀から入射される
と、一方の出射ポートＰ₁からは波長λ₁，λ₃，…λ_n-1
の信号が出射し、他方の出射ポートＰ₂からは波長λ₂，
λ₄，…λ_nの信号が出射する。また上記入射ポートと出
射ポートを逆にして、λ ₁，λ₃，…λ_n-1の波長が波長
多重化されている信号を一方の出射ポートＰ₁から入射
し、λ₂，λ₄，…λ_nの波長が波長多重化された信号を
他方の出射ポートＰ₂から入射することにより、両信号
が合成され、λ₁，λ₂，λ₃，λ₄，…λ_n-1，λ_nの波長
が波長多重化された信号を入射ポートＰ₀から得ること
ができる。

【０００６】この波長合分波素子は、後述する１枚の複
屈折結晶板と例えば偏光ビームスプリッタのような２個
の偏光分離・合成手段と２個のプリズムの各要素で構成
されていて、これら要素の配置の１例は図１２で示した
とおりである。すなわち、１枚の複屈折結晶板３が中央
に配置され、その入射ポートＰ₀側に第１の偏光分離・
合成手段１Ａと第１の全反射ミラー２０Ａが配置されて
いる。そして、出射ポートＰ₁，Ｐ₂側には、前記第１の
偏光分離・合成手段１Ａおよび第１のミラー２０Ａと点
対称の位置に、第２の偏光分離・合成手段１Ｂと第２の
全反射ミラー２０Ｂのそれぞれが配置されている。

【０００７】この波長合分波素子では、λ₁，λ₂，
λ₃，λ₄，…λ_n-1，λ_nの波長が多重化された信号（入
射光）を入射ポートＰ₀から入射すると、その入射光
は、まず、第１の偏光分離・合成手段１Ａで互いに直交
する偏光状態にある偏光（１）と偏光（２）に分離され
る。それぞれの偏光は複屈折結晶板３に入射してその複
屈折結晶内を伝搬していくが、そのときに、それぞれの
偏光は複屈折結晶の常光線と異常光線に分離される。そ
して、複屈折結晶板３から出射したそれぞれの偏光は第
２の偏光分離・合成手段１Ｂで合成される。

【０００８】その場合、λ₁，λ₃，…λ_n-1の波長の波
長多重光に関しては、第２の偏光分離・合成手段１Ｂで
合成されたのちは出射ポートＰ₁から出射し、またλ₂，
λ₄，…λ_nの波長の波長多重光に関しては出射ポートＰ
₂から出射することが必要になる。そのための必要条件
は次のようになる。

【０００９】まず、波長λ₁，λ₃…λ_n-1の波長多重光
の場合、図１３で示したように、複屈折結晶板３から出
射して第２の偏光分離・合成手段１Ｂに入射する偏光
（１）の偏光面と、第２のミラー２０Ｂで反射して第２
の偏光分離・合成手段１Ｂに入射する偏光（２）の偏光
面とが互いに直交することである。そしてそのために
は、第１の偏光分離・合成手段１Ａで互いに直交する偏
光状態に分離された偏光（１）と偏光（２）の偏光状態
が、いずれも、複屈折結晶板３への入射前と出射後にあ
っても、変わらないことである。

【００１０】また、波長λ₂，λ₄，…λ_nの波長多重光
の場合は、図１４で示したように、第１の偏光分離・合
成手段１Ａで分離された偏光（３）が複屈折結晶板３を
透過する前後でその偏光面を９０°回転した状態にな
り、また偏光（４）の偏光面も複屈折結晶板を透過する
過程で９０°回転した状態になることである。ところ
で、光が複屈折結晶内を伝搬する際には常光線と異常光
線に分離されて進み、複屈折結晶から出射する際には、
元の位相（入射前の位相）とは異なる位相で出射する。
すなわち、複屈折結晶への入射光の偏光状態とそこから
の出射光の偏光状態は異なることになる。

【００１１】上記した波長合分波素子は、入射光の波長
が異なると、複屈折結晶内における常光線と異常光線と
の間の位相差が異なることを利用して合分波機能を発揮
している。そして、上記した位相差は、複屈折結晶の常
光線屈折率、複屈折結晶の異常光線屈折率、および複屈
折結晶の厚みに依存する。以上の点を踏まえて、波長λ
₁，λ₃，…λ_n-1の波長多重光と、波長λ₂，λ₄，…λ_n
の波長多重光のそれぞれが、図１３と図１４で示した偏
光状態となるように、複屈折結晶板３の種類と厚みが選
択される。

【００１２】その結果、波長λ₁，λ₃，…λ_n-1の波長
多重は出射ポートＰ₁から出射し、波長λ₂，λ₄，…λ_n
の波長多重光は出射ポートＰ₂から出射する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の波長合分波素子には次のような問題がある。す
なわち、その使用環境の温度が変動すると、組み込まれ
ている複屈折結晶の屈折率と厚みも変動することがあ
り、そのことにより、常光線と異常光線の位相差も変化
することである。このような事態が生ずると、波長合分
波素子からの出射波形のプロファイルが変動する。

【００１４】例えば、ルチル（ＴｉＯ₂）から成る複屈
折結晶を用いて組み立てた波長合分波素子の場合、その
波長特性は、図１５で示したように、温度依存性を備え
ていて、出射ポートＰ₁，Ｐ₂から出射する光の波長が温
度によって変動している。本発明は、複屈折結晶板が組
み込まれている従来の波長合分波素子における上記した
問題を解決し、環境温度が変化しても出射する光の波長
変動を起こすことのない新規な構造の波長合分波素子の
提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、入射光を、互いに直交する
偏光状態にある偏光に分離する第１の偏光分離・合成手
段と、前記偏光が入射する、２種類の複屈折結晶を積層
して成る複屈折結晶板と、前記複屈折結晶板からの出射
光を合成する第２の偏光分離・合成手段とがこの順序で
光路に配置されている波長合分波素子であって、前記複
屈折結晶板における一方の複屈折結晶（ａ）の厚み（Ｌ
ａ）と、他方の複屈折結晶（ｂ）の厚み（Ｌｂ）との比
（γ）は、次式：

【００１６】

【数２】

【００１７】（但し、αａ、ｎａ_o、ｎａ_e、ｎａＴ_o、
ｎａＴ_eは、それぞれ、複屈折結晶（ａ）における、線
膨張係数、常光線屈折率、異常光線屈折率、常光線屈折
率の温度依存係数、異常光線屈折率の温度依存係数を表
し、また、αｂ、ｎｂ_o、ｎｂ_e、ｎｂＴ_o、ｎｂＴ_eは、
それぞれ、複屈折結晶（ｂ）における、線膨張係数、常
光線屈折率、異常光線屈折率、常光線屈折率の温度依存
係数、異常光線屈折率の温度依存係数を表す）で示され
る値になっていることを特徴とする波長合分波素子が提
供される。

【００１８】具体的には、前記２種類の複屈折結晶の結
晶軸は、いずれも、各複屈折結晶の入射面と平行配置さ
れ、かつ、前記入射偏光の偏光状態に対して４５°傾い
て配置されていて、前記δ式の値が正の場合には、前記
２種類の複屈折結晶における常光線の軸と異常光線の軸
はいずれも互いに平行配置され、また前記δ式の値が負
の場合には、前記２種類の複屈折結晶における常光線の
軸線と異常光線の軸はいずれも互いに直交配置されてい
る波長合分波素子が提供される。

【００１９】その場合、前記第１および第２の偏光分離
・合成手段が、いずれも偏光ビームスプリッタである
か、前記第１および第２の偏光分離・合成手段は、対向
する互いに平行な２つの全反射面と、対向する互いに平
行な２つの入出射面と、前記全反射面と平行な１つの偏
光分離・合成部とを備えているか、または、前記第１の
偏光分離・合成手段が複屈折結晶から成り、前記第２の
偏光分離・合成手段が、複屈折結晶とドブプリズムと複
屈折結晶とをこの順序で配列して成る偏光分離・合成手
段である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の波長合分波素子の１例Ａ
に関する構成要素とそれらの配置関係を図１に示す。こ
の波長合分波Ａは、複屈折結晶板３として後述する２種
類の複屈折結晶ａ，ｂを互いに平行配置したものを用
い、またミラー２０Ａ，２０Ｂの代わりにプリズム２
Ａ，２Ｂを用いていることを除いては、図１２で説明し
た従来の波長合分波素子とその構造は同じになってい
る。

【００２１】この波長合分波素子Ａの入射ポートＰ₁か
ら入射した光は、例えば偏光ビームスプリッタである第
１の偏光分離・合成手段１Ａで、互いに直交する偏光状
態に分離される。一方の偏光は、第１のプリズム２Ａで
全反射したのち、複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）
とから成る複屈折結晶板３に入射し、例えば偏光ビーム
スプリッタである第２の偏光分離・合成手段１Ｂに至る
光路Ｌ₁を通る。

【００２２】他方の偏光は、まず上記した複屈折結晶板
３を通過し、第２のプリズム２Ｂで全反射したのち上記
した第２の偏光分離・合成手段１Ｂに至る光路Ｌ₂を通
る。そして、２つの偏光は第２の偏光分離・合成手段１
Ｂで合成され、波長λ₁，λ₃，…λ_n-1の波長多重光は
出射ポートＰ₁から出射し、波長λ₂，λ₄，…λ_nの波長
多重光は出射ポートＰ₂から出射する。

【００２３】この波長合分波素子Ａにおける最大の特徴
は、複屈折結晶板３が２つの複屈折結晶（ａ），（ｂ）
で構成されていて、かつ、両者の間では(1)式と(2)式が
成立するように設計されていることである。すなわち、
複屈折結晶を２つ用いることにより、温度変動に伴って
例えば一方の複屈折結晶の屈折率と厚みが変化した場合
でも、それを他方の複屈折結晶の変化で補償することに
より、両者を通過したのち常光線と異常光線との間の位
相差の変動を抑制するという設計思想に立脚している。
そして、そのための条件が(1)式、(2)式となっている。

【００２４】ここで、(2)式の分数式は、用いる複屈折
結晶（ａ），（ｂ）の種類と組み合わせにより、正負い
ずれかの値として計算される。その場合、上記計算値が
正の値であるときは、図２で示したように、複屈折結晶
（ａ）と複屈折結晶（ｂ）におけるそれぞれの常光線屈
折率ｎａ_o、ｎｂ_oの軸、および異常光線屈折率ｎａ_e、
ｎｂ_eの軸が同一方向を向くように複屈折結晶（ａ）と
複屈折結晶（ｂ）を平行配置する。

【００２５】また、上記計算値が負の値であるときは、
図３で示したように、複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶
（ｂ）におけるそれぞれの常光線屈折率ｎａ_o、ｎｂ_oの
軸、および異常光線屈折率ｎａ_e、ｎｂ_eの軸が互いに直
交するように、複屈折結晶（ａ）と複屈折結晶（ｂ）を
平行配置する。本発明で用いられる複屈折結晶として
は、例えば、ＹＶＯ₄，ＬｉＮｂＯ₃，α−ＢａＢ₂Ｏ₄，
ルチル（ＴｉＯ₂），水晶（ＳｉＯ₂），方解石（ＣａＣ
Ｏ₃）などをあげることができる。

【００２６】これらの材料のいずれか２種類を複屈折結
晶（ａ），（ｂ）として選定し、それらの物性値に基づ
いて上記分数式の値を計算し、その正負いずれかの値に
応じて上記した配置を実現する。そのとき、一方の複屈
折結晶の厚みをある値（Ｌａ）に設定したとすれば、他
方の複屈折結晶の厚み（Ｌｂ）は、(1)式に基づき、次
式：Ｌｂ＝γ・Ｌａ …(3) に設定すればよい。

【００２７】このようにすることにより、組み立てられ
る波長合分波素子は、温度依存性が抑制された透過率特
性を示すことになる。なお、複屈折結晶（ａ）と複屈折
結晶（ｂ）の平行配置に関しては、それぞれの入射面と
出射面がいずれも平行な面となり、しかも、それぞれの
複屈折結晶の結晶軸はいずれも入・出射面上に配置さ
れ、かつ、入射する偏光に対して４５°傾いた状態で配
置されていることが好ましい。このような配置態様を採
ることにより、波長合分波素子の構成に適した各ポート
の透過波長において、透過率を最大にすることができる
からである。

【００２８】また、第１および第２の偏光分離・合成手
段、第１および第２のプリズム、２種類の複屈折結晶の
表面のうち、少なくとも光が通過する領域に反射防止膜
を形成しておくと、光が通過するときの界面における光
反射に基づく光エネルギーの損失を極小化できるので好
適である。次に、本発明の波長合分波素子の別の例Ｂを
図４に示す。

【００２９】この波長合分波素子Ｂでは、２種類の複屈
折結晶（ａ），（ｂ）で複屈折結晶板３が構成されてい
ることは前記した波長合分波素子Ａと変わらないが、第
１の偏光分離・合成手段１Ａと第２の偏光分離・合成手
段１Ｂそれ自体がプリズム機能も備えた構造になってい
る。すなわち、第１の偏光分離・合成手段１Ａは、互い
に平行する全反射面１ａ₁，１ａ₂と、同じく互いに平行
する入射面１ａ₃と出射面１ａ₄とを備え、かつ、前記全
反射面１ａ₁，１ａ₂と平行に配置された、例えば誘電体
多層膜を配置して成る偏光分離・合成手段１ａ₅を備え
ていて、いわば、変形型の偏光ビームスプリッタになっ
ている。

【００３０】また、第２の偏光分離・合成手段１Ｂも第
１の偏光分離・合成手段１Ａと同様の構造になってい
る。これらの偏光分離・合成手段は、例えば次のように
して作製することができる。それを図５に基づいて説明
する。まず、透明な基板１１を用意する（図５
（ａ））。そして、この透明基板１１の片面に誘電体多
層膜１２を例えば蒸着法で成膜する（図５（ｂ））。つ
いで、図５（ｃ）で示したように、その誘電体多層膜１
２の上に同じ透明基板１１を貼着して積層体１３にす
る。

【００３１】ついで、図５（ｄ）で示したように、この
積層体１３を厚み方向に切断して偏光分離・合成手段の
前駆体１４を切り出す。このとき、前駆体１４の各切断
面は互いに平行となるように切断される。ついで、この
前駆体１４の切断面を研磨したのち（図５（ｅ））、そ
の研磨面に反射防止膜を成膜して偏光分離・合成手段に
する。

【００３２】図４で示した波長合分波素子Ｂの場合、入
射ポートＰ₀からの波長多重光は、入射面１ａ₃から第１
の偏光分離・合成手段１Ａに入射し、偏光分離・合成部
１ａ₅で互いに直交する偏光状態の偏光に分離される。
一方の偏光は、全反射面１ａ₂で全反射したのち出射面
１ａ₄から出射して複屈折結晶（ａ），（ｂ）を順次通
過して、入射面１ｂ₃から第２の偏光分離・合成手段１
Ｂに入射し、偏光分離・合成部１ｂ₅に至る。

【００３３】他方の偏光は、第１の偏光分離・合成手段
１Ａの出射面１ａ₄から出射し、複屈折結晶（ａ），
（ｂ）を順次通過したのち、入射面１ｂ₃から第２の偏
光分離・合成手段１Ｂに入射する。そして、反射面１ｂ
₁で全反射して偏光分離・合成部１ｂ₅に至る。偏光分離
・合成部１ｂ₅で合成された両偏光のうち、ある波長群
の波長多重光は全反射面１ｂ₂で全反射したのち出射面
１ｂ₄を通過して出射ポートＰ₁から出射し、他方の波長
群の波長多重光は出射面１ｂ₄を通過して出射ポートＰ₂
から出射する。

【００３４】この波長合分波素子Ｂは、例えば反射プリ
ズムのような光学部品を省略可能な構造であるため、低
コストの光合分波モジュールの作製にとって有用であ
る。次に、本発明の波長合分波素子の更に別の例Ｃを図
６と図７に示す。ここで、図６は波長合分波素子Ｃの構
成を示す平面図であり、図７は側面図である。また、図
８は、図６または図７で示した位置ｄ₁〜ｄ₆における通
過光の偏光状態を示す模式図である。

【００３５】この波長合分波素子Ｃは、第１の偏光分離
・合成手段１Ａが複屈折結晶ｃ₁で構成されており、第
２の偏光分離・合成手段１Ｂが複屈折結晶ｃ₂とドブプ
リズム４と複屈折結晶ｃ₃をこの順序で配列して構成さ
れている。そして、第１の偏光分離・合成手段１Ａと第
２の偏光分離・合成手段１Ｂの間に配置されている複屈
折結晶（ａ），（ｂ）は式(1)と式(2)の関係を満たして
いる。

【００３６】この波長合分波素子Ｃの場合、入射ポート
Ｐ₀から複屈折結晶ｃ₁に入射し、図８の位置ｄ₁で示し
た偏光状態にある波長多重光は、常光線と異常光線に分
離される。その伝搬方向は図６で示したとおりであり、
それぞれの偏光状態は図８の位置ｄ₂で示したとおりで
ある。これらの常光線と異常光線のそれぞれは本発明に
係る複屈折結晶板３を通過し、出射時には、その偏光状
態が図８の位置ｄ₃で示したように変化する。

【００３７】これらの偏光は、第２の偏光分離・合成手
段１Ｂにおける複屈折結晶ｃ₂に入射して、図８の位置
ｄ₄で示したような偏光状態にある常光線と異常光線に
再び分離される。そして、ドブプリズム４で２つの常光
線のみが、図６で示したように、入れ替えられて複屈折
結晶ｃ₃に入射し、異常光線は図７で示したように複屈
折結晶ｃ₂から直接複屈折結晶ｃ₃に入射する。したがっ
て、これらの光の偏光状態は、図８の位置ｄ₅で示した
ように、位置ｄ₄における偏光状態と同じである。

【００３８】そして、複屈折結晶ｃ₃で常光線と異常光
線が合成され、一方は出射ポートＰ₁から出射し、他方
は出射ポートＰ₂から出射していく。このときの偏光状
態は図８の位置ｄ₆で示したとおりである。この波長合
分波素子Ｃの場合、波長合分波素子Ａの場合と同様に、
透過率特性の温度依存性は抑制されている。また、この
波長合分波素子Ｃは、波長合分波素子Ａの場合のよう
に、光路上に、接着剤を用いて作製した偏光ビームスプ
リッタが配置されていないので、高出力の光パワーにも
対応可能であるという利点を備えている。

【００３９】

【実施例】実施例１複屈折結晶（ａ），（ｂ）として、
ＹＶＯ₄とＬｉＮｂＯ₃を選定し、図１で示した波長合分
波素子Ａを組み立てた。ここで、各複屈折結晶の特性値
は以下のとおりである。

【００４０】ＹＶＯ₄：線膨張係数（αａ）：４.４３×１０^-6（１／℃）常光線屈折率（ｎａ_o）：２.１４８６１異常光線屈折率（ｎａ_e）：１.９４４７３常光線屈折率の温度依存係数（ｎａＴ_o）：３.０×１０
^-6（１／℃）異常光線屈折率の温度依存係数（ｎａＴ_e）：８.５×１
０^-6（１／℃）ＬｉＮｂＯ₃：線膨張係数（αｂ）：１４.８×１０^-6（１／℃）常光線屈折率（ｎｂ_o）：２.１１３１異常光線屈折率（ｎｂ_e）：２.１３８０６常光線屈折率の温度依存係数（ｎｂＴ_o）：９.７６×１
０^-6（１／℃）異常光線屈折率の温度依存係数（ｎｂＴ_e）：３.８０×
１０^-6（１／℃）以上の数値を式(2)に代入すると、分数式の値は０.１２
８と正の値になる。そこで、ＹＶＯ₄とＬｉＮｂＯ₃の常
光線の軸を合致させて両結晶を平行配置した。

【００４１】また、ＹＶＯ₄の厚み（Ｌａ）を１４.９３
５mmに設定した。そして、ＬｉＮｂＯ₃の厚み（Ｌｂ）
は式(3)に基づいて１.９１２mmに設定した。このように
組み立てられた波長合分波素子Ａは、各ポートの透過率
最大値の周期が約１００GHz間隔になっている。環境温
度を０℃、２０℃、４０℃、６０℃と変化させた状態
で、この波長合分波素子Ａにつき、各温度における出射
ポートＰ₁と出射ポートＰ₂での透過率を測定した。その
結果を図９に示す。

【００４２】なお、この実施例では全反射プリズムを用
いたが、それに代えて全反射ミラーを用いてもよい。図
９から明らかなように、各出射ポートからの出射波形は
温度無依存であり、温度による波長シフトは全く起こら
ず、一定に保たれている。

【００４３】実施例２ＹＶＯ₄に代えてルチル（ＴｉＯ₂）を用いて波長合分波
素子Ａを組み立てた。ここで、ルチル（ＴｉＯ₂）の物
性値は以下のとおりである。ルチル（ＴｉＯ₂）：線膨張係数（αａ）：０.７１４×１０^-5（１／℃）常光線屈折率（ｎａ_o）：２.４５３１９異常光線屈折率（ｎａ_e）：２.７０９３０常光線屈折率の温度依存係数（ｎａＴ_o）：４.０×１０
^-5（１／℃）異常光線屈折率の温度依存係数（ｎａＴ_e）：９×１０
^-5（１／℃）であるので、この場合の(2)式の値は−１.４４３と負の
値になる。

【００４４】そこで、ルチルとＬｉＮｂＯ₃の常光線の
軸が互いに直交するように両結晶を平行配置した。ま
た、ルチルの厚みを７.８３１５mmとし、ＬｉＮｂＯ₃の
厚みを１１.３０３mmとした。この場合の波長合分波素
子Ａも、各出射ポートからの出射波形は温度無依存であ
った。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
波長合分波素子は、２種類の複屈折結晶を用い、そし
て、各複屈折結晶の厚みに関しては(1)式と(2)式を満た
すように設計されているので、温度の変動があっても常
光線と異常光線との間の位相差の変動が抑制され、出射
波形は温度無依存になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波長合分波素子例Ａの構成を示す模式
図である。

【図２】δが正の値であるときの複屈折結晶（ａ）と複
屈折結晶（ｂ）の配置状態を示す斜視図である。

【図３】δが負の値であるときの複屈折結晶（ａ）と複
屈折結晶（ｂ）の配置状態を示す斜視図である。

【図４】本発明の波長合分波素子例Ｂの構成を示す模式
図である。

【図５】波長合分波素子例Ｂに組み込む偏光分離・合成
手段を作成するときの工程図である。

【図６】本発明の波長合分波素子例Ｃの構成を示す平面
図である。

【図７】本発明の波長合分波素子例Ｃの構成を示す側面
図である。

【図８】波長合分波素子Ｃにおける位置ｄ₁〜ｄ₆を通過
する偏光の偏光状態を示す模式図である。

【図９】実施例１の波長合分波素子の透過率特性を示す
グラフである。

【図１０】従来の波長合分波素子の１例を示す概略図で
ある。

【図１１】複屈折結晶が組み込まれている従来の波長合
分波素子を示す概略図である。

【図１２】図１１の波長合分波素子の構成を示す模式図
である。

【図１３】図１１の波長合分波素子において、波長
λ₁，λ₃，…λ_n-1の波長多重光の偏光分離と合成を示
す模式図である。

【図１４】図１１の波長合分波素子において、波長
λ₂，λ₄，…λ_nの波長多重光の偏光分離と合成を示す
模式図である。

【図１５】図１１の波長合分波素子の透過率特性を示す
グラフである。

【符号の説明】

ａ，ｂ，ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃ 複屈折結晶１Ａ第１の偏光分離・合成手段１Ｂ第２の偏光分離・合成手段２Ａ，２Ｂ全反射プリズム３複屈折結晶板４ドブプリズム１ａ₁，１ａ₂，１ｂ₁，１ｂ₂ 全反射面１ａ₃，１ｂ₃ 入射面１ａ₄，１ｂ₄ 出射面１ａ₅，１ｂ₅ 偏光分離・合成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者輪湖杉生東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者池田和浩東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 CA01 CA06 2H099 AA01 BA17 CA05 DA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光を、互いに直交する偏光状態にあ
る偏光に分離する第１の偏光分離・合成手段と、前記偏
光が入射する、２種類の複屈折結晶を積層して成る複屈
折結晶板と、前記複屈折結晶板からの出射光を合成する
第２の偏光分離・合成手段とがこの順序で光路に配置さ
れている波長合分波素子であって、前記複屈折結晶板における一方の複屈折結晶（ａ）の厚
み（Ｌａ）と、他方の複屈折結晶（ｂ）の厚み（Ｌｂ）
との比（γ）は、次式：【数１】（但し、αａ、ｎａ_o、ｎａ_e、ｎａＴ_o、ｎａＴ_eは、そ
れぞれ、複屈折結晶（ａ）における、線膨張係数、常光
線屈折率、異常光線屈折率、常光線屈折率の温度依存係
数、異常光線屈折率の温度依存係数を表し、また、α
ｂ、ｎｂ_o、ｎｂ_e、ｎｂＴ_o、ｎｂＴ_eは、それぞれ、複
屈折結晶（ｂ）における、線膨張係数、常光線屈折率、
異常光線屈折率、常光線屈折率の温度依存係数、異常光
線屈折率の温度依存係数を表す）で示される値になって
いることを特徴とする波長合分波素子。
【請求項２】前記２種類の複屈折結晶の結晶軸は、い
ずれも、各複屈折結晶の入射面と平行配置され、かつ、
前記入射偏光の偏光状態に対して４５°傾いて配置され
ていて、前記δ式の値が正の場合には、前記２種類の複
屈折結晶における常光線の軸と異常光線の軸はいずれも
互いに平行配置され、また前記δ式の値が負の場合に
は、前記２種類の複屈折結晶における常光線の軸線と異
常光線の軸はいずれも互いに直交配置されている請求項
１の波長合分波素子。
【請求項３】前記第１および第２の偏光分離・合成手
段が、いずれも偏光ビームスプリッタである請求項１ま
たは２の波長合分波素子。
【請求項４】前記第１および第２の偏光分離・合成手
段は、対向する互いに平行な２つの全反射面と、対向す
る互いに平行な２つの入出射面と、前記全反射面と平行
な１つの偏光分離・合成部とを備えている請求項１また
は２の波長合分波素子。
【請求項５】前記第１の偏光分離・合成手段が複屈折
結晶から成り、前記第２の偏光分離・合成手段が、複屈
折結晶とドブプリズムと複屈折結晶とをこの順序で配列
して成る請求項１または２の波長合分波素子。