專利名稱：光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光裝置，特別是涉及WDM光通信(wavelengthdivision multiplexing optical communication)中使用的光交錯器或稱為偏振波依賴型光隔離器的光裝置。
可是，金紅石等天然多折射材料有圖22所示的偏振波分散面(折射率橢圓體)。因此，入射到多折射材料903上的光遵從動量守恒法則，沿著垂直于正常光的分散面和異常光的分散面的方向傳播。
可是，金紅石等天然多折射材料的正常光的分散面和異常光的分散面的差異小，因此正常光和異常光的分離角度小。因此，有必要增加多折射材料的長度，致使分離器也增大。
另一方面，還報告了使用折射率周期性地變化的光晶體(Photonic Crystal)的光裝置(參照特開2000-180789號公報、特開2000-241762號公報、特開2000-241763號公報、特開2000-284225號公報)。另外，在本說明書中，所謂“光晶體”意味著具有光的波長大小的周期性的人工多維周期結(jié)構(gòu)。
將光晶體作為起偏鏡使用的現(xiàn)有的光隔離器使用這樣一種光晶體，該光晶體具有在入射面上反射TE波或TM波中的任何一種波的光帶結(jié)構(gòu)。因此，光晶體的反射光(返回光)不在光源一側(cè)耦合，而在光晶體中相對于光軸傾斜。在這樣的光分離器中，由于反射來自光源一側(cè)的入射光，所以需要使反射光不與光源側(cè)耦合的另一光學系統(tǒng)，或者需要進行光學設計，結(jié)構(gòu)變得復雜。
為了達到上述目的，本發(fā)明的光裝置(CL1)備有將波長為λ的入射光分離成TE波和TM波的第一光學構(gòu)件、以及使上述入射光入射到上述第一光學構(gòu)件上的光入射裝置，該光裝置的特征在于上述第一光學構(gòu)件有折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)，上述波長為λ的上述第一光學構(gòu)件的第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2構(gòu)成的角度在90°以下，在上述第一逆點陣矢量α1的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)大，在上述第二逆點陣矢量α2的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)小，上述光入射裝置使上述入射光沿平行于包含上述第一逆點陣矢量α1和上述第二逆點陣矢量α2的面P12的方向入射。在該光裝置中，分波部中的TE波和TM波各自的分散面的不同變大，能增大TE波和TM波的分離角度。其結(jié)果，在能忽略繞射的影響的傳播距離內(nèi)，能使TE波和TM波充分地分離，能減少透鏡等光學部件，還能使裝置小型化。
另外，本發(fā)明的另一光裝置(CL16)除了上述的光裝置(CL1)以外，還備有相位器和光輸出裝置，依次配置上述第一光學構(gòu)件、上述相位器和上述光輸出裝置，以便由上述光輸入裝置輸入的光按照該順序透過，上述光輸入裝置使從波長為λ的波長λ(1)開始、波長以一定的間隔增大的多個波長λ(p)(p是自然數(shù))的光沿著與上述面P12平行的方向入射，上述相位器是在上述第奇數(shù)個波長的光和上述第偶數(shù)個波長的光之間，使偏振狀態(tài)產(chǎn)生差的相位器。在該光裝置中，在低奇數(shù)個波長和第偶數(shù)個波長之間，使偏振狀態(tài)產(chǎn)生一定差的相位器和第一光學構(gòu)件呈一體化。因此，將兩種偏振狀態(tài)和兩種波長(第奇數(shù)個波長和第偶數(shù)個波長)組合起來，能適用于各種功能裝置。該光裝置特別適用于使用波長間隔一定的多種波長的光的WDM光通信等。
圖2是表示本發(fā)明的光裝置中使用的分波部之一例的光帶的圖。
圖3是表示本發(fā)明的光裝置中使用的分波部之一例的分散面和光的傳播方向的圖。
圖4模式地表示本發(fā)明的光裝置中使用的分波部，(A)是一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是另一例的結(jié)構(gòu)圖，(C)是又一例的結(jié)構(gòu)圖。
圖5模式地表示本發(fā)明的光裝置，(A)是另一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是光的偏振狀態(tài)的圖。
圖6模式地表示本發(fā)明的光裝置，(A)是其另一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是光的偏振狀態(tài)的圖。
圖7模式地表示本發(fā)明的光裝置，(A)是其另一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是光傳播過程中的偏振狀態(tài)的圖。
圖8模式地表示圖7所示的光裝置，(A)是返回光的光路圖，(B)是返回光的偏振狀態(tài)的圖。
圖9模式地表示本發(fā)明的光裝置，(A)是其另一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是光傳播過程中的偏振狀態(tài)的圖。
圖10模式地表示圖7所示的光裝置，(A)是返回光的光路圖，(B)是返回光的偏振狀態(tài)的圖。
圖11模式地表示本發(fā)明的光裝置，(A)是其另一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是光傳播過程中的偏振狀態(tài)的圖。
圖12是表示本發(fā)明的光裝置中使用的相位器之一例的光帶的圖。
圖13是表示本發(fā)明的光裝置中使用的相位器之一例的分散面和光的傳播方向的圖。
圖14模式地表示本發(fā)明的光裝置，(A)是其另一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是光的偏振狀態(tài)的圖。
圖15模式地表示本發(fā)明的光裝置，(A)是其另一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是光的偏振狀態(tài)的圖。
圖16是模式地表示本發(fā)明的光裝置的另一例的結(jié)構(gòu)和功能的圖。
圖17模式地表示本發(fā)明的光裝置，(A)是其另一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是光傳播過程中的偏振狀態(tài)的圖。
圖18模式地表示圖17所示的光裝置，(A)是返回光的光路圖，(B)是返回光的偏振狀態(tài)的圖。
圖19模式地表示本發(fā)明的光裝置，(A)是其另一例的結(jié)構(gòu)圖，(B)是光傳播過程中的偏振狀態(tài)的圖。
圖20模式地表示圖19所示的光裝置，(A)是返回光的光路圖，(B)是返回光的偏振狀態(tài)的圖。
圖21是模式地表示現(xiàn)有的光裝置之一例的結(jié)構(gòu)和功能的圖。
圖22是表示現(xiàn)有的光裝置中使用的多折射材料之一例的分散面和光的傳播方向的圖。
發(fā)明的
具體實施例方式
以下，參照


本發(fā)明的實施形態(tài)。另外，在以下的實施形態(tài)的說明中，同一部分標以同一符號，省略重復的說明。
(實施形態(tài)1)在實施形態(tài)1中，作為本發(fā)明的光裝置，說明分波器的一例。圖1中模式地示出了實施形態(tài)1的光裝置10的結(jié)構(gòu)。另外，省略圖中的影線。
光裝置10備有入射側(cè)的光導纖維1(F(0))、出射側(cè)的光導纖維2及3(F(1)及F(2))、分波部4、波導管5。波導管5將光導纖維1～3和分波部4的相對位置固定。光導纖維1～3分別備有傳播光的芯部、以及配置在該芯部周圍的包層部。
分波部4(在以下的實施形態(tài)中有時稱第1分波部4)是將入射的波長為λ的光分離成TE波(正常光)和TM波(異常光)的光學構(gòu)件(第一光學構(gòu)件)。分波部4包括有互相平行的入射面和出射面的第一物質(zhì)8(基體材料)、以及配置在第一物質(zhì)8中的多個柱狀部9。柱狀部9由折射率與第一物質(zhì)不同的第二物質(zhì)構(gòu)成。柱狀部9的中心軸互相平行、而且垂直于入射光的入射方向。即，各個柱狀部9的中心軸配置得平行于第一物質(zhì)8的入射面。多個柱狀部9以一定的周期配置，因此，分波部4的折射率周期性地變化。柱狀部9配置的周期例如在光源波長為1.3微米的情況下為0.2微米～1.0微米左右。分波部4的多個逆點陣矢量的方向中，波長為λ的第一逆點陣矢量α1的方向(K)11和第二逆點陣矢量α2的方向(M)12構(gòu)成的角度在90°以下(最好在45°以上、90°以下)。另外，在第一逆點陣矢量α1的方向(K)11上，TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)大。另外，在第二逆點陣矢量α2的方向(M)12上，TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)小。
作為分波部4的光帶的一例，在圖2中示出了在K方向和M方向上有逆點陣矢量的例。圖2中的橫軸上的布里淵區(qū)內(nèi)的波數(shù)矢量對應于分波部4中的光的傳播方向。另外，縱軸上的規(guī)格化頻率對應于光源的波長。在圖2所示的例中，就頻率f來說，TM模式是A點(K方向)和A’點(M方向)的波數(shù)，TE模式是B點(K方向)和B’點(M方向)的波數(shù)。如圖2所示，在M方向上TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)大。另外，在K方向上TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)小。因此，如圖3所示，頻率為f的TE波和TM波的分散面6次對稱，在K方向和M方向上TE波的波數(shù)和TM波的波數(shù)的大小相反。其結(jié)果，在某一方向上垂直于分散面的方向(群速度方向)上的TE波和TM波有很大不同，能獲得大的分離角。圖3中示出了TE波和TM波分離的一例。
如圖3所示，在分波部4中，由作為邊界條件的邊界面上的電場分量的動量守恒法則決定分波部4內(nèi)的TE波的波數(shù)矢量和TM波的波數(shù)矢量。入射到分波部4上的TE波和TM波各自的波數(shù)矢量終點處的分散面的垂線(梯度方向)為傳播方向(群速度方向)。TE波和TM波的傳播方向由各自的分散面決定，所以在圖3的例中，分離角度為90°左右。在金紅石等天然多折射材料中，所能獲得的分離角度最大不過為15°左右，其效果是明確的。另外，M方向上的TE波的波數(shù)和TM波的波數(shù)之差、以及K方向上的TE波的波數(shù)和TM波的波數(shù)之差越大，分波部4中的TE波和TM波的分離角度就越大。而且，這些波數(shù)的差由構(gòu)成分波部4的第一及第二物質(zhì)的折射率的差和形狀決定，所以能任意地變化。
這樣，如果使TE波的分散面和TM波的分散面相差很大，使分離角度巨大，則能使分波部的長度小，所以能在折射率的影響小的傳播距離內(nèi)使TE波和TM波發(fā)生大的分離。其結(jié)果，能使裝置小型化，同時能減少透鏡等部件。例如，可以考慮這樣一種光導纖維10的情況將入射側(cè)的光導纖維1連接在分波部4的入射面上配置，將出射側(cè)的光導纖維2及3連接在分波部4的出射面上配置。在此情況下，假設使TE波和TM波分別入射到外徑為150微米的相鄰的兩個單一模式光導纖維中，如果使分離角度為170°，則能將分波部4的長度縮短到約6.5微米。
另外，從圖3可知，TE波和TM波的分離方向隨著入射光的方向的變化而變化。因此，通過調(diào)整分波部4在光傳播方向上的長度和從光導纖維1入射到分波部4的光的方向，能使TE波和TM波分別在任意位置的光導纖維2和光導纖維3中耦合。
光導纖維1具有至少作為將波長為λ的入射光入射到分波部4中的入射裝置的功能。光導纖維1使光沿平行于包含第一逆點陣矢量α1的方向(K)11和第二逆點陣矢量α2的方向(M)12的面(以下，有時稱面P12)的方向入射到分波部4中。另外，光導纖維2及3具有作為接收從分波部4輸出的光并輸出到外部的光輸出裝置的功能。由分波部4分離的TM波6和TE波7分別入射到光導纖維2的端部和光導纖維3的端部。出射側(cè)的光導纖維平行于面P12配置(在以下的實施形態(tài)中也一樣)。一般說來，入射側(cè)的光導纖維和出射側(cè)的光導纖維互相平行配置(在以下的實施形態(tài)中也一樣)。
以下，說明分波部4。例如能將Si、SiO2、GaAs、聚合物等用作分波部4的第一物質(zhì)8。分波部4的柱狀部9由折射率與第一物質(zhì)8不同的第二物質(zhì)構(gòu)成，例如，能使用Si、SiO2、GaAs、聚合物等。第一物質(zhì)8或第二物質(zhì)都可以是空氣。通過在成為基體材料的第一物質(zhì)8中周期性地形成互相平行的柱狀的孔，將折射率與第一物質(zhì)8不同的物質(zhì)填充在該柱狀的孔中，能形成分波部4。另外，也可以采用將激光照射在第一物質(zhì)8上，改變第一物質(zhì)8的一部分的折射率的方法。另外，也可以采用將柱狀的物體層疊起來的方法。
另外，如果分波部4滿足以下的(i)～(iii)這3個條件，則什么樣的結(jié)構(gòu)都可以(在以下的實施形態(tài)中說明的分波部一樣)。(i)所使用的第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2構(gòu)成的角度在90°以下(最好在45°以上90°以下)。(ii)在第一逆點陣矢量α1的方向(K方向)上TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)大。(iii)在第二逆點陣矢量α2的方向(M方向)上TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)小。因此，分波部4不限于圖1所示的結(jié)構(gòu)。例如，在圖4(A)、(B)及(C)所示的配置中也可以平行地配置柱狀部9。圖4(A)表示柱狀部9配置成相鄰的正方形點陣的情況。圖4(B)表示柱狀部9配置成相鄰的三角形點陣的情況。圖4(C)表示柱狀部9配置成相鄰的六角形點陣的情況。這些配置方法中的逆點陣矢量的方向各不相同。
上述的分波部4的折射率在特定的斷面上沿二維方向周期性地變化。此外，分波部4也可以呈折射率沿三維方向周期性地變化的結(jié)構(gòu)。具體地說，能使用備有第一物質(zhì)和以一定的周期配置在第一物質(zhì)的內(nèi)部的顆粒(由折射率與第一物質(zhì)不同的第二物質(zhì)構(gòu)成)的分波部。例如，如果將球狀物體(例如SiO2顆粒或聚合物顆粒)三維式地堆積起來，形成面心立方或體心立方等結(jié)構(gòu)或最密填充結(jié)構(gòu)，則在該結(jié)構(gòu)中存在兩個以上的逆點陣矢量。從其中選擇兩個適當?shù)哪纥c陣矢量，在所使用的波長中，使第一逆點陣矢量方向上的TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)大。而且使第二逆點陣矢量方向上的TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)小即可。通過改變構(gòu)成分波部的物質(zhì)的折射率的差或結(jié)構(gòu)，能用與分波部4同樣的機理分離TE波和TM波。另外，也可以用沿著入射光的入射方向互相層疊的第一層和第二層形成分波部4。在此情況下，由第一物質(zhì)構(gòu)成第一層，由與第一物質(zhì)不同的第二物質(zhì)構(gòu)成第二層。利用濺射法等能形成該分波部。
(實施形態(tài)2)在實施形態(tài)2中，作為本發(fā)明的光裝置，說明分波器的一例。圖5(A)中模式地示出了實施形態(tài)2的光裝置50的結(jié)構(gòu)。另外，圖5(B)中示出了各光學部件射出的光的偏振狀態(tài)。
光裝置50備有入射側(cè)的光導纖維1、出射側(cè)的光導纖維51～54、第一分波部4(第一光學構(gòu)件)、第二分波部56(第二光學構(gòu)件)、波導管57。光導纖維1、第一分波部4、第二分波部56、以及光導纖維51～54利用波導管57固定各自的相對位置。第一分波部4、第二分波部56及光導纖維51～54按照該順序配置，由光導纖維1輸入的光依次透過。
第一分波部4及第二分波部56分別是具有與實施形態(tài)1的分波部4同樣的結(jié)構(gòu)的光學構(gòu)件。即，這些光學構(gòu)件備有具有互相平行的入射面和出射面的第一物質(zhì)8、以及配置在該第一物質(zhì)8內(nèi)的柱狀部9。柱狀部9由折射率與第一物質(zhì)8不同的第二物質(zhì)構(gòu)成。柱狀部9的中心軸互相平行而且平行于第一物質(zhì)8的入射面。柱狀部9相對于二維方向以一定的周期分布。
第二分波部56相對于第一分波部4，以光軸為中心偏移45°配置。即，第一分波部4的包含第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2和光軸的面與第二分波部56的包含第一逆點陣矢量β1和第二逆點陣矢量β2和光軸的面以光軸為中心構(gòu)成45°的角度。另外，在該說明書中，所謂“光軸”意味著入射光的光軸。
來自光導纖維1的入射光沿著與包含第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2的面平行的方向入射到第一分波部4中。通過了第一分波部4及第二分波部56的光被分離成TM波(1)、TM波(2)、TE波(1)及TE波(2)。TM波(1)、TM波(2)、TE波(1)及TE波(2)分別入射到出射側(cè)的光導纖維51～54(F(1)～F(4))的端部上。
第一分波部4和第二分波部56的光帶與在實施形態(tài)1中說明的光帶相同，在第一逆點陣矢量方向上，TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)大，在第二逆點陣矢量方向上，TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)小。因此，不管在哪個分波部中，TM波的分散面和TE波的分散面有很大不同，能使TM波和TE波的分離角大。
在光裝置50中，第一分波部4和第二分波部56以光軸為中心偏移45°配置。因此，包含在第一分波部4中分離的TM波和TE波各自的傳播方向的面與包含在第二分波部56中分離的TM波和TE波各自的傳播方向的面偏移45°。即，如圖5(B)所示，從光導纖維1入射的無偏振波光(TM波6及TE波7)在第一分波部4中，在第一分波部4的包含第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2的面P12上被分離成TM波和TE波。然后，該TM波和TE波在第二分波部56中，分別被分離成TM波(1)和TM波(2)、以及TE波(1)和TE波(2)。這時，TM波6的偏振波面和TM波(1)及TM波(2)的偏振波面偏移45°。另外，TE波7的偏振波面和TE波(1)及TE波(2)的偏振波面偏移45°。因此，與TM波(1)、TM波(2)、TE波(1)及TE波(2)的出射位置對應的光導纖維51～54沿相對于第一分波部4的包含第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2的面P12垂直方向曲折地配置。
(實施形態(tài)3)在實施形態(tài)3中，作為本發(fā)明的光裝置，說明分波器的一例。圖6(A)中模式地示出了實施形態(tài)3的光裝置60的結(jié)構(gòu)。另外，圖6(B)中示出了各光學部件射出的光的偏振狀態(tài)。
光裝置60是2n分波部。光裝置60備有入射側(cè)的光導纖維1、出射側(cè)的光導纖維61(1)～61(2n-1)及62(1)～62(2n-1)、n個分波部63(1)～63(n)、以及波導管64。光導纖維1、光導纖維61及62、以及分波部63利用波導管64固定它們的相對位置。
n個分波部63(1)～63(n)是具有與實施形態(tài)1的分波部4同樣的結(jié)構(gòu)的光學構(gòu)件。即，這些光學構(gòu)件備有具有互相平行的入射面和出射面的第一物質(zhì)8、以及配置在第一物質(zhì)8的內(nèi)部的柱狀部9。柱狀部9由折射率與第一物質(zhì)8不同的第二物質(zhì)構(gòu)成。各分波部的柱狀部9的中心軸互相平行、而且平行于第一物質(zhì)8的入射面。柱狀部9在二維方向上以一定的周期分布。
第k個(k是2以上n以下的自然數(shù))分波部63(k)配置得能接受從光導纖維1輸入后從分波部63(k-1)輸出的光。分波部63(k)相對于分波部63(k-1)以光軸為中心偏移45°配置。具體地說，分波部63(k)的柱狀部的中心軸和分波部63(k-1)的柱狀部的中心軸偏移45°。換句話說，將分波部63(k)的包含第一逆點陣矢量k1和第二逆點陣矢量k2和光軸的面作為面k12、將分波部63(k-1)的包含第一逆點陣矢量(k-1)1和第二逆點陣矢量(k-1)2和光軸的面作為面(k-1)12時，面k12和面(k-1)12以光軸為中心構(gòu)成45°的角度。
光導纖維1使入射光沿著與包含分波部63(1)的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量的面平行的方向入射。通過了分波部63(1)～分波部63(n)的光被分離成TM波65(1)～65(2n-1)、以及TE波66(1)～66(2n-1)。這些2n條光線分別入射到不同的光導纖維中、即入射到光導纖維61(1)～61(2n-1)及光導纖維62(1)～62(2n-1)中。
分波部63(1)～63(n)各自的光帶與實施形態(tài)1的分波部4的光帶相同。即，在第一逆點陣矢量方向上，TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)大，在第二逆點陣矢量方向上，TE波的波數(shù)比TM波的波數(shù)小。而且，不管在哪個分波部中，TM波的分散面和TE波的分散面有很大不同，所以能使TM波和TE波的分離角大。
分波部63(k-1)和分波部63(k)以光軸為中心偏移45°配置。因此，包含在分波部63(k-1)中分離的TM波和TE波各自的傳播方向的面與包含在分波部63(k)中分離的TM波和TE波各自的傳播方向的面偏移45°。從光導纖維1入射的無偏振波光在分波部63(k-1)中，在包含波部63(k-1)的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量的面上，被分離成TM波(k-1的1)～(k-1的2k-2)和TE波(k-1的1)～(k-1的2k-2)。這些光在分波部63(k)中，再次被分離成TM波(k的1)～(k的2k-1)和TE波(k的1)～(k的2k-1)。這時，TM波(k-1的1)～(k-1的2k-2)的偏振面和TM波(k的1)～(k的2k-1)的偏振面偏移45°。另外，TE波(k-1的1)～(k-1的2k-2)的偏振面和TE波(k的1)～(k的2k-1)的偏振面偏移45°。
光導纖維61(1)～61(2n-1)對應于從分波部63(n)出射的2n-1個TM波配置。另外，光導纖維62(1)～62(2n-1)對應于從分波部63(n)出射的2n-1個TE波配置。其結(jié)果，光導纖維61(1)～61(2n-1)及光導纖維62(1)～62(2n-1)沿著相對于包含分波部63(1)的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量的面垂直的方向曲折地配置。
在實施形態(tài)2及3中，說明了連接多個分波部的光導纖維?？墒牵植ú康慕Y(jié)構(gòu)不限于此。例如，也可以是多個分波部構(gòu)成一體的結(jié)構(gòu)(在以下的實施形態(tài)中也一樣)。在此情況下，首先，采用濺射等方法使折射率不同的兩種物質(zhì)互相層疊，形成第一分波部。然后，以光的傳播方向為中心軸，使第一分波部旋轉(zhuǎn)45°，接著，使折射率不同的兩種物質(zhì)互相層疊，形成第二分波部。通過使這樣的工序反復進行若干次，能形成多個分波部構(gòu)成一體的光學構(gòu)件。
另外，在實施形態(tài)1～實施形態(tài)3的光裝置中，用一個定位光導纖維的帶槽(例如斷面呈V形的槽或U形的槽)的基板來定位光導纖維即可(在以下的實施形態(tài)中也一樣)。通過使該帶槽的基板在與光導纖維相鄰的分波部的前后一體化，不用調(diào)整光軸就能將光導纖維和分波部耦合起來。另外，通過在該帶槽的基板上形成折射率不同的至少兩種物質(zhì)以一定的周期分布的結(jié)構(gòu)，能將分波部和帶槽的基板一體化。
(實施形態(tài)4)在實施形態(tài)4中，作為本發(fā)明的光裝置，說明無偏振波型光分離器的一例。圖7(A)中示出了實施形態(tài)4的光裝置70的結(jié)構(gòu)和傳播的光的光路。另外，圖7(B)中示出了傳播的光從各光學部件射出時的偏振波的狀態(tài)。另外，圖8(A)中示出了返回光的光路，圖8(B)中示出了返回光從各光學部件射出時的偏振波的狀態(tài)。
光裝置70備有入射側(cè)的光導纖維1、入射側(cè)的透鏡72、第一分波部4、法拉第晶體74、第二分波部75、第三分波部76、出射側(cè)的透鏡77、以及出射側(cè)的光導纖維78。這些光學部件沿光軸71配置成一列，以便從光導纖維1輸入的光依次透過透鏡72、第一分波部4、法拉第晶體74、第二分波部75、第三分波部76、透鏡77、以及光導纖維78。光裝置70還備有施加使法拉第晶體74的旋轉(zhuǎn)角飽和的磁場79的磁場施加裝置85。
法拉第晶體74例如能采用石榴石或鉛玻璃。在磁場施加裝置85可以使用圓筒狀的磁鐵或電磁鐵。在以下實施例的附圖中，有時省略了磁場施加裝置的圖示，但可以使用與磁場施加裝置85相同的裝置。
第一分波部4、第二分波部75、以及第三分波部76是分別具有與實施形態(tài)1的分波部4相同的結(jié)構(gòu)的光學構(gòu)件。第一分波部4和第二分波部75以光軸71為中心偏移45°配置。即，第一分波部4的第一逆點陣矢量和第二分波部75的第一逆點陣矢量構(gòu)成45°角度。另外，第一二分波部75和第三分波部76以光軸為中心偏移90°配置。即，第二分波部75的第一逆點陣矢量和第三分波部76的第一逆點陣矢量構(gòu)成90°角度。
其次，參照

光裝置70的功能。如圖7(A)及(B)所示，從光導纖維1入射的無偏振波光在第一分波部4中被分離成TE波80和TM波81。從第一分波部4出射的TE波80和TM波81在法拉第晶體74中旋轉(zhuǎn)45°。其次，在第二分波部75中，只是TM波81在光軸71上轉(zhuǎn)移，在第三分波部76中TE波80在光軸71上轉(zhuǎn)移。其結(jié)果，TE波80和TM波81兩者在光導纖維78中耦合。
另一方面，返回光如圖7(A)及(B)所示，從光導纖維78出射的無偏振波光在第三分波部76中只是TE波83從光軸71轉(zhuǎn)移。在第二分波部75中，TM波84從光軸71轉(zhuǎn)移。其次，TE波83和TM波84利用法拉第晶體74分別旋轉(zhuǎn)45°。其次，在第一分波部4中，TE波83及TM波84向離開光軸71的方向轉(zhuǎn)移。其結(jié)果，返回光的TE波83和TM波84不在入射側(cè)的光導纖維1中耦合。因此，在光裝置70中光只沿一個方向傳播。
(實施形態(tài)5)在實施形態(tài)5中，作為本發(fā)明的光裝置，說明無偏振波型光分離器的一例。圖9(A)中示出了實施形態(tài)5的光裝置90的結(jié)構(gòu)和傳播的光的光路。另外，圖9(B)中示出了傳播的光從各光學部件射出時的偏振波的狀態(tài)。另外，圖10(A)中示出了返回光的光路，圖10(B)中示出了返回光從各光學部件射出時的偏振波的狀態(tài)。
光裝置90備有入射側(cè)的光導纖維1、入射側(cè)的透鏡72、第一分波部4、法拉第晶體74、旋光性晶體91、第二分波部92、出射側(cè)的透鏡77、以及出射側(cè)的光導纖維78。這些光學部件沿光軸71配置成一列，以便從光導纖維1輸入的光依次透過透鏡72、第一分波部4、法拉第晶體74、旋光性晶體91、第二分波部92、透鏡77、以及光導纖維78。光裝置90還備有施加使法拉第晶體74的旋轉(zhuǎn)角飽和的磁場79的磁場施加裝置(圖中未示出)。
第一分波部4及第二分波部92是分別具有與實施形態(tài)1的分波部4相同的結(jié)構(gòu)的光學構(gòu)件。旋光性晶體91例如能采用水晶。
第一分波部4和第二分波部92相對于光軸71在光學上沿同一方向配置。具體地說，第一分波部4的第一逆點陣矢量和第二分波部92的第一逆點陣矢量平行。
以下，參照

光裝置90的功能。如圖9(A)及9(B)所示，從光導纖維1入射的無偏振波光在第一分波部4中被分離成TE波93和TM波94。其次，TE波93和TM波94分別在法拉第晶體74中旋轉(zhuǎn)45°。其次，TE波93和TM波94分別在旋光性晶體91中再旋轉(zhuǎn)45°。其次，在第二分波部92中TE波93和TM波94都在光軸71上轉(zhuǎn)移。經(jīng)過這樣的過程后，TE波93和TM波94兩者在輸出側(cè)的光導纖維78中耦合。
另一方面，如圖10(A)及10(B)所示，從光導纖維78出射的無偏振波光在第二分波部92中被分離成TE波95和TM波96。在第二分波部92中，TE波95和TM波96相對于光軸71沿不同的方向轉(zhuǎn)移。其次，TE波95和TM波96在旋光性晶體91中旋轉(zhuǎn)-45°。其次，TE波95及TM波96在法拉第晶體74中旋轉(zhuǎn)45°，它們的偏振狀態(tài)與從第二分波部92出射時相同。其次，TE波95和TM波96分別在第一分波部4中再次向偏離光軸71的方向轉(zhuǎn)移。其結(jié)果，TE波95及TM波96不在光導纖維1中耦合。因此，在光裝置90中光只沿一個方向傳播。
(實施形態(tài)6)在實施形態(tài)6中，作為本發(fā)明的光裝置，說明分波器的一例。圖11(A)中模式地示出了實施形態(tài)6的光裝置110的結(jié)構(gòu)。另外，圖11(B)中示出了從各光學部件射出時的偏振波的狀態(tài)。
光裝置110備有入射側(cè)的光導纖維1、第一分波部4、相位器112(第二光學構(gòu)件)、出射側(cè)的光導纖維113及114、以及波導管115。波導管115將各光學部件的相對位置固定。第一分波部4、相位器112、以及出射側(cè)的光導纖維依次配置，以便從光導纖維1入射的光按照該順序透過。
第一分波部4及相位器112是分別具有與實施形態(tài)1的分波部4相同的結(jié)構(gòu)的光學構(gòu)件。即，第一分波部4備有具有互相平行的入射面和出射面的第一物質(zhì)8、以及配置在第一物質(zhì)8的內(nèi)部的柱狀部9。柱狀部9由折射率與第一物質(zhì)8不同的第二物質(zhì)構(gòu)成。柱狀部9的中心軸互相平行、而且平行于第一物質(zhì)8的入射面。柱狀部9以一定的周期配置。另外，相位器112備有具有互相平行的入射面和出射面的第三物質(zhì)8a、以及配置在第三物質(zhì)8a的內(nèi)部的柱狀部9a。柱狀部9a由折射率與第三物質(zhì)8a不同的第四物質(zhì)構(gòu)成。柱狀部9a的中心軸互相平行、而且平行于第三物質(zhì)8a的入射面。柱狀部9a以一定的周期配置。柱狀部9的中心軸的方向和柱狀部9a的中心軸的方向構(gòu)成45°角度。
光導纖維1使入射光沿著與包含第一分波部4的第一逆點陣矢量α1的方向(K)11和第二逆點陣矢量α2的方向(M)12的面平行的方向入射。光導纖維1使波長為λ的波長λ(1)至在一定間隔內(nèi)波長增大的p個波長λ(p)(p是2以上的自然數(shù))的入射光入射到第一分波部4中。即，入射光是波長為λ、λ+C、λ+2C、…、λ+pC的光(C常數(shù))。以下，有時將第奇數(shù)個波長表記為λ(2q-1)，將第偶數(shù)個波長表記為λ(2q)。
第奇數(shù)個波長λ(2q-1)的TE波(2q-1)及TM波(2q-1)、以及第偶數(shù)個波長λ(2q)的TE波(2q)及TM波(2q)入射到第一分波部4中。
光導纖維113接受從相位器112輸出的TM波(2q-1)及TM波(2q)。光導纖維114接受從相位器112輸出的TE波(2q-1)及TE波(2q)。光導纖維113及114具有作為光輸出裝置的功能。
第一分波部4的光帶的一例如圖2所示。另外，入射到該光學構(gòu)件中的光的傳播方向如圖3所示。
另一方面，在圖12中示出了沿K方向及M方向具有逆點陣矢量的相位器112的光帶的一例。在圖12所示的例中，關于對應于波長λ(2q)的頻率f2q，在以光軸為中心從柱狀部9a的中心軸的方向旋轉(zhuǎn)-45°的方向上波數(shù)相等，如A點(K方向)和A’點(M方向)所示。同樣，在以光軸為中心從柱狀部9a的中心軸的方向旋轉(zhuǎn)+45°的方向上波數(shù)相等，如B點(K方向)和B’點(M方向)所示。而且，就任意方向而言，-45°方向上的波數(shù)大。
對應于波長λ(2q)的頻率為f2q的TE波的分散面和TM波的分散面分別呈中心對稱，如圖13所示。同樣，在圖13中還示出了對應于波長λ(2q-1)的頻率為f2q-1的TE波的分散面和TM波的分散面。而且，在有圖13所示的入射光的情況下，根據(jù)作為邊界條件的邊界面上的電場分量的動量守恒法則，決定相位器112內(nèi)部的+45°方向和-45°方向的波數(shù)矢量。另外，根據(jù)同一波長的+45°方向和-45°方向的相位差(波數(shù)差Δk×傳播距離d)，決定該波長時的偏振狀態(tài)。在上述相位差為2mπ(m整數(shù))的情況下，從第一分波部4入射的線偏振光為同一方向的線偏振光，在(2m-1)π的情況下成為傾斜90°的線偏振光。因此，如WDM等所示，在使用波長間隔一定的多個波長的情況下，第奇數(shù)個波長的相位差和第偶數(shù)個波長的相位差之差為mπ時，第奇數(shù)個波長的線偏振光和第偶數(shù)個波長的線偏振光正交。
第奇數(shù)個波長λ(2q-1)的相位器112的第一逆點陣矢量方向的波數(shù)和第二逆點陣矢量方向的波數(shù)的差假設為x。另外，第偶數(shù)個波長λ(2q)的相位器112的第一逆點陣矢量方向的波數(shù)和第二逆點陣矢量方向的波數(shù)的差假設為y。這時，x和y的差為一定值。另外，包含第一分波部4的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量的面與包含相位器112的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量的面構(gòu)成45°的角度。
在光裝置110中，通過將第一分波部4和相位器112組合起來，能將WDM等中使用的多個波長λ(1)～λ(p)的光分離成偏振狀態(tài)不同的光，同時能對每一波長操作偏振狀態(tài)。
另外，能用與在實施形態(tài)1中說明的分波部4同樣的方法制作相位器112。
(實施形態(tài)7)在實施形態(tài)7中，作為本發(fā)明的光裝置，說明WDM用的光隔行掃描器的一例。
圖14(A)中示出了實施形態(tài)7的光裝置140。另外，圖14(B)中示出了從各光學部件射出時的偏振光的狀態(tài)。
光裝置140備有入射側(cè)的光導纖維1、入射側(cè)的透鏡141、第一分波部4、相位器142、第二分波部143、合波部144、出射側(cè)的透鏡145、以及出射側(cè)的光導纖維146及147。透鏡141、第一分波部4、相位器142、第二分波部143、合波部144、透鏡145、以及出射側(cè)的光導纖維依次配置，以便從光導纖維1入射的光按照該順序透過。
第一分波部4及第二分波部143是分別具有與實施形態(tài)1的分波部4相同的結(jié)構(gòu)的光學構(gòu)件。第二分波部143在光學上的配置與第一分波部4相同。即，第二分波部143的第一逆點陣矢量及第二逆點陣矢量分別與第一分波部4的第一逆點陣矢量及第二逆點陣矢量平行。
相位器142具有與在實施形態(tài)6中說明的相位器112相同的光學特性，有使第奇數(shù)個波長λ(2q-1)的相位差和第偶數(shù)個波長λ(2q)的相位差的差為mπ的厚度。即，相位器142是使入射的光的相位發(fā)生變化，以便第奇數(shù)個波長的光和第偶數(shù)個波長的光成為互相正交的線偏振光的相位器。
第奇數(shù)個波長λ(2q-1)的TE波和TM波在第二分波部143中進行合成。合波部144對第偶數(shù)個波長λ(2q)的TE波和TM波進行合成。在合波部144中合成的第偶數(shù)個波長λ(2q)的光輸入到光導纖維146中。另外，在第二合波部143中合成的第奇數(shù)個波長λ(2q-1)的光輸入到光導纖維147中。光導纖維1、146及147平行于包含第一分波部4的第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2的面P12配置。
以下參照圖14(A)及(B)說明光裝置140的功能。從光導纖維1入射的無偏振波光在第一分波部4中被分離成TE波和TM波。這時，波長為λ(2q)的TM波(2q)和波長為λ(2q-1)的TM波(2q-1)都在圖14(A)的上側(cè)轉(zhuǎn)移。另外，波長為λ(2q)的TE波(2q)和波長為λ(2q-1)的TE波(2q-1)都在圖14(A)的下側(cè)轉(zhuǎn)移。
其次，相位器142使各TE波及TM波在波長為λ(2q)的光和波長為λ(2q-1)的光之間產(chǎn)生mπ的相位差。其結(jié)果，各TE波和TM波在波長為λ(2q)的光和波長為λ(2q-1)的光之間相對的偏振方向變化90°。
其次，在第二分波部143中，偏振方向達90°不同的TE波(2q)和TE波(2q-1)分別在圖14(A)的下側(cè)和上側(cè)分離。同樣，在第二分波部143中，偏振方向達90°不同的TM波(2q)和TM波(2q-1)分別在圖14(A)的上側(cè)和下側(cè)分離。
這里，為了使TE波(2q-1)的出射位置和TM波(2q-1)的出射位置一致，調(diào)整第一分波部4和第二分波部143各自的光軸方向的厚度，使各自中的分離距離相等。在第二分波部143中耦合的波長為λ(2q-1)的TE波和TM波直接在光導纖維147中耦合。在第二分波部143中不耦合的波長為λ(2q)的TE波和TM波在合波部144中進行合成，在光導纖維146中進行耦合。合波部144備有反射鏡144a和合波器144b。這樣，具有波長間隔一定的矢量的光信號被分離成第偶數(shù)個波長的光信號和第奇數(shù)個波長的光信號。
另外，第一及第二分波部4及142中的TE波及TM波的分離方向由各分波部的逆點陣矢量決定。因此，能用分波部的結(jié)構(gòu)及配置的方向變更各波的分離方向、以及在合波部144中合成的波。在圖15(A)中示出了對波的分離方向和在合波部144中合成的波進行變更的光裝置150。另外，在圖15(B)中示出了光裝置150從各光學部件射出的光的偏振狀態(tài)。
光裝置150的第二分波部151除了變更了配置方法以外，與第二分波部143相同。在光裝置150中，第一分波部4的第一逆點陣矢量α1和第二分波部151的第一逆點陣矢量構(gòu)成的角度與第一分波部的第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2構(gòu)成的角度相等。
如圖15(A)所示，在光裝置150中，第二分波部151中的光的移動方向與圖14(A)中的移動方向相反。其結(jié)果，長為λ(2q)的TE波(2q)和TM波(2q)在第二分波部151中合成后被輸入光軸上的光導纖維146中。另一方面，在第二分波部151中不合成的波長為λ(2q-1)的TE波(2q-1)和TM波(2q-1)在合波部144中合成后被輸入光導纖維147中。
(實施形態(tài)8)在實施形態(tài)8中，作為本發(fā)明的光裝置，說明起偏鏡的一例。圖16中模式地示出了實施形態(tài)8的光裝置160的結(jié)構(gòu)。
光裝置160備有入射側(cè)的光導纖維1、分波部4、輸出側(cè)的光導纖維161、以及波導管162。光導纖維1、分波部4和光導纖維161利用波導管162固定相對的位置。分波部4是具有與在實施形態(tài)1中說明的分波部4相同結(jié)構(gòu)的光學構(gòu)件。
分波部4分離從光導纖維1輸入的TE波和TM波。在分波部6中被分離的TE波和TM波都被輸入作為光輸出裝置的光導纖維161中。在圖16中示出了輸入TE波的情況。如圖16所示，不被輸入光導纖維161中的TM波在前方被分離。另外，TM波在后方分離。
(實施形態(tài)9)在實施形態(tài)9中，作為本發(fā)明的光裝置，說明偏振波依賴型光分離器的一例。圖17(A)模式地示出了實施形態(tài)9的光裝置170的結(jié)構(gòu)及光傳播的光路。另外，圖17(B)中示出了從各光學構(gòu)件射出的光傳播過程中的偏振狀態(tài)。另外，圖18(A)中示出了返回光的光路，圖18(B)中示出了返回光的偏振狀態(tài)。
光裝置170備有入射側(cè)的光導纖維1、入射側(cè)的透鏡171、第一分波部4、法拉第晶體172、第二分波部173、出射側(cè)的透鏡174、以及出射側(cè)的光導纖維175。另外光裝置170還備有施加使法拉第晶體172的旋轉(zhuǎn)角飽和的磁場H176用的裝置(圖中未示出)。依次配置透鏡171、第一分波部4、法拉第晶體172、第二分波部173、透鏡174、以及光導纖維175，以便從光導纖維1輸入的光按照該順序透過。
第一分波部4及第二分波部173是分別具有與在實施形態(tài)1中說明的分波部4相同的結(jié)構(gòu)的光學構(gòu)件。該兩個分波部以光軸179為中心，在光學上相對地偏移45°配置。即，包含第一分波部4的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量和光軸179的面與包含第二分波部173的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量和光軸179的面以光軸179為中心構(gòu)成45°的角度。另外，這兩個分波部配置得使第一分波部4的第一逆點陣矢量和第二分波部173的第一逆點陣矢量構(gòu)成的角度與第一分波部4的第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2構(gòu)成的角度相等。
參照

光裝置170的功能。如圖17(A)及(B)所示，從光導纖維1入射的傳播中的光(無偏振波光)在第一分波部4中被分離成TM波177和TE波178。其次，TM波177和TE波178在法拉第晶體172中旋轉(zhuǎn)45°。TM波177和TE波178以分離的狀態(tài)從第二分波部173出射。TE波178入射到配置在其出射的位置的光導纖維175中。TM波177不輸入光導纖維中。
另一方面，如圖18(A)及(B)所示，從光導纖維175輸入的返回光在第二分波部173中被分離成TM波181和TE波182。TM波181和TE波182在法拉第晶體172中分別旋轉(zhuǎn)45°。其次，TM波181和TE波182在第一分波部4中再次向離開光軸179的方向轉(zhuǎn)移。其結(jié)果，TM波181和TE波182不在光導纖維1中耦合。因此，在光裝置170中光只沿一個方向傳播。
另外，在實施形態(tài)9中，雖然示出了TE波輸入到作為光輸出裝置的光導纖維175中的情況，但TM波也可以輸入光導纖維175中。
(實施形態(tài)10)在實施形態(tài)10中，作為本發(fā)明的光裝置，說明偏振波依賴型光分離器的一例。圖19(A)模式地示出了實施形態(tài)10的光裝置190的結(jié)構(gòu)及光傳播的光路。另外，圖19(B)中示出了從各光學構(gòu)件射出的光傳播過程中的偏振狀態(tài)。另外，圖20(A)中示出了返回光的光路，圖20(B)中示出了返回光的偏振狀態(tài)。
光裝置190備有入射側(cè)的光導纖維1、入射側(cè)的透鏡171、第一分波部4、法拉第晶體172、第二分波部191、出射側(cè)的透鏡192、以及出射側(cè)的光導纖維193。另外光裝置190還備有施加使法拉第晶體172的旋轉(zhuǎn)角飽和的磁場H176用的裝置(圖中未示出)。光裝置190與光裝置170相比較，只有第二分波部、出射側(cè)的透鏡、以及出射側(cè)的光導纖維的配置方法不同，所以省略重復的說明。
第一分波部4及第二分波部191以光軸199為中心，在光學上相對地偏移45°配置。即，包含第一分波部4的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量和光軸199的面與包含第二分波部191的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量和光軸199的面構(gòu)成45°的角度。另外，這兩個分波部配置得使第一分波部4的第一逆點陣矢量和第二分波部191的第一逆點陣矢量平行。
參照

光裝置190的功能。如圖19(A)及(B)所示，從光導纖維1入射的傳播中的光(無偏振波光)在第一分波部4中被分離成TM波194和TE波195。該TM波194和TE波195在法拉第晶體172中旋轉(zhuǎn)45°。其次，TM波194和TE波195以分離的狀態(tài)從第二分波部191出射。TE波195入射到配置在其出射的位置的光導纖維193中。TM波194不輸入光導纖維中。
另一方面，如圖20(A)及(B)所示，從光導纖維193輸入的返回光(無偏振波光)在第二分波部191中被分離成TM波201和TE波202。TM波201和TE波202在法拉第晶體172中旋轉(zhuǎn)45°。其次，TM波201和TE波202以離開光軸的狀態(tài)通過第一分波部4。其結(jié)果，TM波201和TE波202不在光導纖維1中耦合。因此，在光裝置190中光只沿一個方向傳播。
另外，在光裝置190中，也可以將TM波輸入光導纖維193中。這時，將光導纖維193配置在TM波出射的位置，不接受TE波即可。
另外，為了避免各光學部件的入射面上的反射光的影響，也可以使上述各光學部件的入射面傾斜，以便不垂直于光軸。
另外，也可以在光軸上相鄰的部件的端面上層疊上述分波部。在此情況下，通過在相鄰的部件的端面上形成凹坑或槽，也可以制作分波部。
以上，雖然舉例說明了本發(fā)明的實施形態(tài)，但本發(fā)明不限定于上述實施形態(tài)，也能適用于基于本發(fā)明的技術思想的其他實施形態(tài)。
如上所述，本發(fā)明的光裝置采用能使TE波和TM波的分離角度達到180°左右的分波部。因此，在幾乎能忽略繞射的影響的傳播距離內(nèi)，能使TE波和TM波充分地分離，能使光裝置小型化。另外，在使用波長間隔一定的多個波長的光的情況下，能使相鄰波長的TE波的波數(shù)差和TM波的波數(shù)差大致相等，所以能使分離的相鄰的波長的TE波和TM波的相位差一致。因此，本發(fā)明的光裝置能應用于各種功能裝置。
權利要求
1.一種光裝置，它備有將波長為λ的入射光分離成TE波和TM波的第一光學構(gòu)件、以及使上述入射光入射到上述第一光學構(gòu)件上的光入射裝置，該光裝置的特征在于上述第一光學構(gòu)件有折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)，上述波長為λ的上述第一光學構(gòu)件的第一逆點陣矢量α1和第二逆點陣矢量α2構(gòu)成的角度在90°以下，在上述第一逆點陣矢量α1的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)大，在上述第二逆點陣矢量α2的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)小，上述光入射裝置使上述入射光沿平行于包含上述第一逆點陣矢量α1和上述第二逆點陣矢量α2的面P12的方向入射。
2.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于上述第一光學構(gòu)件有折射率不同的多種物質(zhì)沿二維方向以一定的周期配置的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于上述第一光學構(gòu)件包含第一物質(zhì)、以及配置在上述第一物質(zhì)內(nèi)的多個顆粒，上述顆粒由折射率與上述第一物質(zhì)不同的第二物質(zhì)構(gòu)成，上述顆粒以一定的周期配置在上述第一物質(zhì)內(nèi)部。
4.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于上述第一光學構(gòu)件包含第一物質(zhì)、以及配置在上述第一物質(zhì)內(nèi)的多個柱狀部，上述多個柱狀部由折射率與上述第一物質(zhì)不同的第二物質(zhì)構(gòu)成，上述柱狀部各自的中心軸互相平行、且與上述入射光的入射方向垂直，上述多個柱狀部以一定的周期配置。
5.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于上述第一光學構(gòu)件備有沿上述入射光的入射方向交替層疊的多個第一層和多個第二層，上述第一層由第一物質(zhì)構(gòu)成，上述第二層由折射率與上述第一物質(zhì)不同的第二物質(zhì)構(gòu)成。
6.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于還備有接受從上述第一光學構(gòu)件輸出的出射光的光輸出裝置，上述光輸入裝置備有光導纖維F(0)，上述光輸出裝置備有光導纖維F(1)及F(2)，上述光導纖維F(0)、以及上述光導纖維F(1)及F(2)與上述面P12平行配置，從上述第一光學構(gòu)件輸出的上述TE波入射到上述光導纖維F(1)的端部，從上述第一光學構(gòu)件輸出的上述TM波入射到上述光導纖維F(2)的端部。
7.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于還備有第二光學構(gòu)件，上述第一光學構(gòu)件和上述第二光學構(gòu)件配置得使由上述光輸入裝置輸入的光按照該順序透過，上述第二光學構(gòu)件有折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)，上述波長為λ的上述第二光學構(gòu)件的第一逆點陣矢量β1和第二逆點陣矢量β2構(gòu)成的角度在90°以下，在上述第一逆點陣矢量β1的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)大，在上述第二逆點陣矢量β2的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)小，包含上述第一逆點陣矢量α1和上述第二逆點陣矢量α2和上述入射光的光軸的面與包含上述第一逆點陣矢量β1和上述第二逆點陣矢量β2和上述光軸的面以上述光軸為中心構(gòu)成45°的角度。
8.根據(jù)權利要求7所述的光裝置，其特征在于上述第二光學構(gòu)件有與上述第一光學構(gòu)件相同的結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權利要求7所述的光裝置，其特征在于還備有接受從上述第二光學構(gòu)件輸出的出射光的光輸出裝置，上述出射光包含第一及第二TM波和第一及第二TE波，上述光輸入裝置備有光導纖維F(0)，上述光輸出裝置備有光導纖維F(1)、F(2)、F(3)及F(4)，上述光導纖維F(0)、以及上述光導纖維F(1)、F(2)、F(3)及F(4)平行于上述面P12配置，上述第一TM波入射到上述光導纖維F(1)的端部，上述第二TM波入射到上述光導纖維F(2)的端部，上述第一TE波入射到上述光導纖維F(3)的端部，上述第二TE波入射到上述光導纖維F(4)的端部。
10.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于還備有第二～第n(n是3以上的自然數(shù))光學構(gòu)件，第k(k是2以上n以下的自然數(shù))光學構(gòu)件配置得能接受由上述光輸入裝置輸入后從第(k-1)光學構(gòu)件輸出的光，上述第2～第n光學構(gòu)件有折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)，上述波長為λ的上述第k光學構(gòu)件的第一逆點陣矢量k1和第二逆點陣矢量k2構(gòu)成的角度在90°以下，在上述第一逆點陣矢量k1的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)大，在上述第二逆點陣矢量k2的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)小。
11.根據(jù)權利要求10所述的光裝置，其特征在于上述第二～第n光學構(gòu)件有與上述第一光學構(gòu)件相同的結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權利要求10所述的光裝置，其特征在于作為包含上述第一逆點陣矢量k1和上述第二逆點陣矢量k2和上述入射光的光軸的面的面k12，在將包含第(k-1)光學構(gòu)件的第一逆點陣矢量(k-1)1和第(k-1)光學構(gòu)件的第二逆點陣矢量(k-1)2和上述光軸的面作為面(k-1)12時，上述面k12和上述面(k-1)12以上述光軸為中心構(gòu)成45°的角度。
13.根據(jù)權利要求12所述的光裝置，其特征在于還備有接受從上述第n光學構(gòu)件輸出的出射光的2n個出射側(cè)的光導纖維，上述出射光包含第一～第2n-1TE波和第一～第2n-1TM波，上述光輸入裝置備有光導纖維F(0)，上述光輸出裝置備有光導纖維F(1)、F(2)、F(3)及F(4)，上述光導纖維F(0)和2n個上述出射側(cè)的光導纖維平行于上述面P12配置，上述第一～第2n-1TE波和上述第一～第2n-1TM波分別入射到不同的上述出射側(cè)的光導纖維的端部。
14.根據(jù)權利要求10所述的光裝置，其特征在于還備有法拉第晶體、輸出側(cè)的光導纖維F(1)、以及施加使法拉第晶體的旋轉(zhuǎn)角飽和的磁場用的裝置，備有上述n為3、第二及第三光學構(gòu)件，上述第一光學構(gòu)件、上述法拉第晶體、上述第二光學構(gòu)件、上述第三光學構(gòu)件、以及上述光導纖維F(1)依次配置，以便使由上述光輸入裝置輸入的光按照該順序透過，上述第一逆點陣矢量α1和上述第二逆點陣矢量α2構(gòu)成的角度為45°，上述第二光學構(gòu)件的第一逆點陣矢量和上述第三光學構(gòu)件的第一逆點陣矢量構(gòu)成的角度為90°。
15.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于還備有法拉第晶體、旋光性晶體、第二光學構(gòu)件、輸出側(cè)的光導纖維F(1)、以及施加使法拉第晶體的旋轉(zhuǎn)角飽和的磁場用的裝置，上述第一光學構(gòu)件、上述法拉第晶體、上述旋光性晶體、上述第二光學構(gòu)件、以及上述光導纖維F(1)依次配置，以便使由上述光輸入裝置輸入的光按照該順序透過，上述第二光學構(gòu)件有折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)，上述波長為λ的上述第二光學構(gòu)件的第一逆點陣矢量β1和第二逆點陣矢量β2構(gòu)成的角度在90°以下，在上述第一逆點陣矢量β1的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)大，在上述第二逆點陣矢量β2的方向上，上述TE波的波數(shù)比上述TM波的波數(shù)小，上述第一逆點陣矢量α1和上述第一逆點陣矢量β1平行。
16.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于還備有相位器和光輸出裝置，上述第一光學構(gòu)件、上述相位器和上述光輸出裝置依次配置，以便使由上述光輸入裝置輸入的光按照該順序透過，上述光輸入裝置使從波長為λ的波長λ(1)開始、波長以一定的間隔增大的多個波長λ(p)(p是自然數(shù))的光沿著與上述面P12平行的方向入射，上述相位器是在上述第奇數(shù)個波長的光和上述第偶數(shù)個波長的光之間，使偏振狀態(tài)產(chǎn)生差的相位器。
17.根據(jù)權利要求16所述的光裝置，其特征在于上述相位器有折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)，上述第奇數(shù)個波長的上述相位器的第一逆點陣矢量的波數(shù)和第二逆點陣矢量方向的波數(shù)的差假設為x，上述第偶數(shù)個波長的上述相位器的第一逆點陣矢量的波數(shù)和第二逆點陣矢量的波數(shù)的差假設為y時，x和y的差為一定值，包含上述相位器的第一逆點陣矢量和第二逆點陣矢量的面與上述面P12構(gòu)成的角度為45°。
18.根據(jù)權利要求16所述的光裝置，其特征在于還備有具有與上述第一光學構(gòu)件相同的分散面的第二光學構(gòu)件、以及合波裝置，上述第一光學構(gòu)件、上述相位器、上述第二光學構(gòu)件、上述合波裝置、以及上述光輸出裝置依次配置，以便使由上述光輸入裝置輸入的光按照該順序透過，上述相位器是使入射的光的相位發(fā)生變化，以便第奇數(shù)個波長的光和第偶數(shù)個波長的光成為互相正交的線偏振光的相位器，上述第二光學構(gòu)件的第一及第二逆點陣矢量分別與上述第一及第二逆點陣矢量α1及α2平行，上述合波裝置是對上述第奇數(shù)個波長的光或上述第偶數(shù)個波長的光的各TE波和TM波進行合成用的裝置，上述光輸入裝置備有光導纖維F(0)，上述光輸出裝置備有輸入上述第奇數(shù)個波長的光的光導纖維F(1)、以及輸入上述第偶數(shù)個波長的光的光導纖維F(2)，上述光導纖維F(0)、上述光導纖維F(1)、以及上述光導纖維F(2)平行于上述面P12配置。
19.根據(jù)權利要求16所述的光裝置，其特征在于還備有具有與上述第一光學構(gòu)件相同的分散面的第二光學構(gòu)件、以及合波裝置，上述第一光學構(gòu)件、上述相位器、上述第二光學構(gòu)件、上述合波裝置、以及上述光輸出裝置依次配置，以便使由上述光輸入裝置輸入的光按照該順序透過，上述相位器是使入射的光的相位發(fā)生變化，以便第奇數(shù)個波長的光和第偶數(shù)個波長的光成為互相正交的線偏振光的相位器，上述第二光學構(gòu)件的第一逆點陣矢量與上述第一逆點陣矢量α1構(gòu)成的角度等于上述第一逆點陣矢量α1和上述第二逆點陣矢量α2構(gòu)成的角度，上述合波裝置是對上述第奇數(shù)個波長的光或上述第偶數(shù)個波長的光的各TE波和TM波進行合成用的裝置，上述光輸入裝置備有光導纖維F(0)，上述光輸出裝置備有輸入上述第奇數(shù)個波長的光的光導纖維F(1)、以及輸入上述第偶數(shù)個波長的光的光導纖維F(2)，上述光導纖維F(0)、上述光導纖維F(1)、以及上述光導纖維F(2)平行于上述面P12配置。
20.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于還備有接受從上述第一光學構(gòu)件輸出的出射光的光輸出裝置，上述光輸入裝置備有光導纖維，上述光輸出裝置備有接受從上述第一光學構(gòu)件輸出的上述TE波或上述TM波中的任意的波的光導纖維。
21.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于還備有法拉第晶體、具有與上述第一光學構(gòu)件相同的分散面的第二光學構(gòu)件、光輸出裝置、以及施加使法拉第晶體的旋轉(zhuǎn)角飽和的磁場用的裝置，上述第一光學構(gòu)件、上述法拉第晶體、上述第二光學構(gòu)件、以及上述光輸出裝置依次配置，以便使由上述光輸入裝置輸入的光按照該順序透過，包含上述第一逆點陣矢量α1和上述第二逆點陣矢量α2和上述入射光的光軸的面與包含上述第一逆點陣矢量β1和上述第二逆點陣矢量β2和上述光軸的面以上述光軸為中心構(gòu)成45°的角度，上述第一逆點陣矢量α1和上述第一逆點陣矢量β1構(gòu)成的角度等于上述第一逆點陣矢量α1和上述第二逆點陣矢量α2構(gòu)成的角度，上述光輸出裝置備有只接受從上述第二光學構(gòu)件輸出的上述TE波或上述TM波中的某一波的光導纖維。
22.根據(jù)權利要求1所述的光裝置，其特征在于還備有法拉第晶體、具有與上述第一光學構(gòu)件相同的分散面的第二光學構(gòu)件、光輸出裝置、以及施加使法拉第晶體的旋轉(zhuǎn)角飽和的磁場用的裝置，上述第一光學構(gòu)件、上述法拉第晶體、上述第二光學構(gòu)件、以及上述光輸出裝置依次配置，以便使由上述光輸入裝置輸入的光按照該順序透過，包含上述第一逆點陣矢量α1和上述第二逆點陣矢量α2和上述入射光的光軸的面與包含上述第一逆點陣矢量β1和上述第二逆點陣矢量β2和上述光軸的面以上述光軸為中心構(gòu)成45°的角度，上述第一逆點陣矢量α1和上述第一逆點陣矢量β1平行，上述光輸出裝置備有只接受從上述第二光學構(gòu)件輸出的上述TE波或上述TM波中的某一波的光導纖維。
全文摘要
一種能進行輸入光的分波的小型光裝置。備有將波長為λ的入射光分離成TE波和TM波的分波部4(第一光學構(gòu)件)、以及使入射光入射到分波部4的光導纖維1(光入射裝置)。分波部4有折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)。波長為λ的分波部4的第一逆點陣矢量α
文檔編號G02B6/122GK1369729SQ0210456
公開日2002年9月18日 申請日期2002年2月8日 優(yōu)先權日2001年2月9日
發(fā)明者浜田英伸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社