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CN1369729A - 光装置 - Google Patents

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Abstract

一种能进行输入光的分波的小型光装置。备有将波长为λ的入射光分离成TE波和TM波的分波部4(第一光学构件)、以及使入射光入射到分波部4的光导纤维1(光入射装置)。分波部4有折射率周期性变化的结构。波长为λ的分波部4的第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2构成的角度在90°以下,在第一逆点阵矢量α1的方向上,TE波的波数比TM波的波数大,在第二逆点阵矢量α2的方向上,TE波的波数比TM波的波数小。光导纤维1使入射光沿平行于包含第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2的面的方向入射。

Description

光装置
技术领域
本发明涉及光装置，特别是涉及WDM光通信(wavelengthdivision multiplexing optical communication)中使用的光交错器或称为偏振波依赖型光隔离器的光装置。
背景技术
图21中示出了利用金红石等天然的多折射材料的现有的光分波器900的一例。光分波器900备有：入射侧光导纤维901、入射侧透镜902、金红石等多折射材料903、第一出射侧透镜904、第一出射侧光导纤维905、第二出射侧透镜906、第二出射侧光导纤维907。从入射侧光导纤维901通过入射侧透镜902向多折射材料903耦合的入射光分离成正常光(TE波)909和异常光(TM波)908。然后，只分离成对应于多折射材料903的长度的宽度的正常光909和异常光908分别通过出射侧透镜后在第一及第二出射侧光导纤维905及907中耦合。
可是，金红石等天然多折射材料有图22所示的偏振波分散面(折射率椭圆体)。因此，入射到多折射材料903上的光遵从动量守恒法则，沿着垂直于正常光的分散面和异常光的分散面的方向传播。
可是，金红石等天然多折射材料的正常光的分散面和异常光的分散面的差异小，因此正常光和异常光的分离角度小。因此，有必要增加多折射材料的长度，致使分离器也增大。
另一方面，还报告了使用折射率周期性地变化的光晶体(Photonic Crystal)的光装置(参照特开2000-180789号公报、特开2000-241762号公报、特开2000-241763号公报、特开2000-284225号公报)。另外，在本说明书中，所谓“光晶体”意味着具有光的波长大小的周期性的人工多维周期结构。
将光晶体作为起偏镜使用的现有的光隔离器使用这样一种光晶体，该光晶体具有在入射面上反射TE波或TM波中的任何一种波的光带结构。因此，光晶体的反射光(返回光)不在光源一侧耦合，而在光晶体中相对于光轴倾斜。在这样的光分离器中，由于反射来自光源一侧的入射光，所以需要使反射光不与光源侧耦合的另一光学系统，或者需要进行光学设计，结构变得复杂。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能进行入射光的分波的小型的光装置。
为了达到上述目的，本发明的光装置(CL1)备有将波长为λ的入射光分离成TE波和TM波的第一光学构件、以及使上述入射光入射到上述第一光学构件上的光入射装置，该光装置的特征在于：上述第一光学构件有折射率周期性变化的结构，上述波长为λ的上述第一光学构件的第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2构成的角度在90°以下，在上述第一逆点阵矢量α1的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数大，在上述第二逆点阵矢量α2的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数小，上述光入射装置使上述入射光沿平行于包含上述第一逆点阵矢量α1和上述第二逆点阵矢量α2的面P12的方向入射。在该光装置中，分波部中的TE波和TM波各自的分散面的不同变大，能增大TE波和TM波的分离角度。其结果，在能忽略绕射的影响的传播距离内，能使TE波和TM波充分地分离，能减少透镜等光学部件，还能使装置小型化。
另外，本发明的另一光装置(CL16)除了上述的光装置(CL1)以外，还备有相位器和光输出装置，依次配置上述第一光学构件、上述相位器和上述光输出装置，以便由上述光输入装置输入的光按照该顺序透过，上述光输入装置使从波长为λ的波长λ(1)开始、波长以一定的间隔增大的多个波长λ(p)(p是自然数)的光沿着与上述面P12平行的方向入射，上述相位器是在上述第奇数个波长的光和上述第偶数个波长的光之间，使偏振状态产生差的相位器。在该光装置中，在低奇数个波长和第偶数个波长之间，使偏振状态产生一定差的相位器和第一光学构件呈一体化。因此，将两种偏振状态和两种波长(第奇数个波长和第偶数个波长)组合起来，能适用于各种功能装置。该光装置特别适用于使用波长间隔一定的多种波长的光的WDM光通信等。
附图说明
图1是模式地表示本发明的光装置之一例的结构和功能的图。
图2是表示本发明的光装置中使用的分波部之一例的光带的图。
图3是表示本发明的光装置中使用的分波部之一例的分散面和光的传播方向的图。
图4模式地表示本发明的光装置中使用的分波部，(A)是一例的结构图，(B)是另一例的结构图，(C)是又一例的结构图。
图5模式地表示本发明的光装置，(A)是另一例的结构图，(B)是光的偏振状态的图。
图6模式地表示本发明的光装置，(A)是其另一例的结构图，(B)是光的偏振状态的图。
图7模式地表示本发明的光装置，(A)是其另一例的结构图，(B)是光传播过程中的偏振状态的图。
图8模式地表示图7所示的光装置，(A)是返回光的光路图，(B)是返回光的偏振状态的图。
图9模式地表示本发明的光装置，(A)是其另一例的结构图，(B)是光传播过程中的偏振状态的图。
图10模式地表示图7所示的光装置，(A)是返回光的光路图，(B)是返回光的偏振状态的图。
图11模式地表示本发明的光装置，(A)是其另一例的结构图，(B)是光传播过程中的偏振状态的图。
图12是表示本发明的光装置中使用的相位器之一例的光带的图。
图13是表示本发明的光装置中使用的相位器之一例的分散面和光的传播方向的图。
图14模式地表示本发明的光装置，(A)是其另一例的结构图，(B)是光的偏振状态的图。
图15模式地表示本发明的光装置，(A)是其另一例的结构图，(B)是光的偏振状态的图。
图16是模式地表示本发明的光装置的另一例的结构和功能的图。
图17模式地表示本发明的光装置，(A)是其另一例的结构图，(B)是光传播过程中的偏振状态的图。
图18模式地表示图17所示的光装置，(A)是返回光的光路图，(B)是返回光的偏振状态的图。
图19模式地表示本发明的光装置，(A)是其另一例的结构图，(B)是光传播过程中的偏振状态的图。
图20模式地表示图19所示的光装置，(A)是返回光的光路图，(B)是返回光的偏振状态的图。
图21是模式地表示现有的光装置之一例的结构和功能的图。
图22是表示现有的光装置中使用的多折射材料之一例的分散面和光的传播方向的图。
发明的具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施形态。另外，在以下的实施形态的说明中，同一部分标以同一符号，省略重复的说明。
(实施形态1)
在实施形态1中，作为本发明的光装置，说明分波器的一例。图1中模式地示出了实施形态1的光装置10的结构。另外，省略图中的影线。
光装置10备有：入射侧的光导纤维1(F(0))、出射侧的光导纤维2及3(F(1)及F(2))、分波部4、波导管5。波导管5将光导纤维1～3和分波部4的相对位置固定。光导纤维1～3分别备有传播光的芯部、以及配置在该芯部周围的包层部。
分波部4(在以下的实施形态中有时称第1分波部4)是将入射的波长为λ的光分离成TE波(正常光)和TM波(异常光)的光学构件(第一光学构件)。分波部4包括有互相平行的入射面和出射面的第一物质8(基体材料)、以及配置在第一物质8中的多个柱状部9。柱状部9由折射率与第一物质不同的第二物质构成。柱状部9的中心轴互相平行、而且垂直于入射光的入射方向。即，各个柱状部9的中心轴配置得平行于第一物质8的入射面。多个柱状部9以一定的周期配置，因此，分波部4的折射率周期性地变化。柱状部9配置的周期例如在光源波长为1.3微米的情况下为0.2微米～1.0微米左右。分波部4的多个逆点阵矢量的方向中，波长为λ的第一逆点阵矢量α1的方向(K)11和第二逆点阵矢量α2的方向(M)12构成的角度在90°以下(最好在45°以上、90°以下)。另外，在第一逆点阵矢量α1的方向(K)11上，TE波的波数比TM波的波数大。另外，在第二逆点阵矢量α2的方向(M)12上，TE波的波数比TM波的波数小。
作为分波部4的光带的一例，在图2中示出了在K方向和M方向上有逆点阵矢量的例。图2中的横轴上的布里渊区内的波数矢量对应于分波部4中的光的传播方向。另外，纵轴上的规格化频率对应于光源的波长。在图2所示的例中，就频率f来说，TM模式是A点(K方向)和A’点(M方向)的波数，TE模式是B点(K方向)和B’点(M方向)的波数。如图2所示，在M方向上TE波的波数比TM波的波数大。另外，在K方向上TE波的波数比TM波的波数小。因此，如图3所示，频率为f的TE波和TM波的分散面6次对称，在K方向和M方向上TE波的波数和TM波的波数的大小相反。其结果，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，能获得大的分离角。图3中示出了TE波和TM波分离的一例。
如图3所示，在分波部4中，由作为边界条件的边界面上的电场分量的动量守恒法则决定分波部4内的TE波的波数矢量和TM波的波数矢量。入射到分波部4上的TE波和TM波各自的波数矢量终点处的分散面的垂线(梯度方向)为传播方向(群速度方向)。TE波和TM波的传播方向由各自的分散面决定，所以在图3的例中，分离角度为90°左右。在金红石等天然多折射材料中，所能获得的分离角度最大不过为15°左右，其效果是明确的。另外，M方向上的TE波的波数和TM波的波数之差、以及K方向上的TE波的波数和TM波的波数之差越大，分波部4中的TE波和TM波的分离角度就越大。而且，这些波数的差由构成分波部4的第一及第二物质的折射率的差和形状决定，所以能任意地变化。
这样，如果使TE波的分散面和TM波的分散面相差很大，使分离角度巨大，则能使分波部的长度小，所以能在折射率的影响小的传播距离内使TE波和TM波发生大的分离。其结果，能使装置小型化，同时能减少透镜等部件。例如，可以考虑这样一种光导纤维10的情况：将入射侧的光导纤维1连接在分波部4的入射面上配置，将出射侧的光导纤维2及3连接在分波部4的出射面上配置。在此情况下，假设使TE波和TM波分别入射到外径为150微米的相邻的两个单一模式光导纤维中，如果使分离角度为170°，则能将分波部4的长度缩短到约6.5微米。
另外，从图3可知，TE波和TM波的分离方向随着入射光的方向的变化而变化。因此，通过调整分波部4在光传播方向上的长度和从光导纤维1入射到分波部4的光的方向，能使TE波和TM波分别在任意位置的光导纤维2和光导纤维3中耦合。
光导纤维1具有至少作为将波长为λ的入射光入射到分波部4中的入射装置的功能。光导纤维1使光沿平行于包含第一逆点阵矢量α1的方向(K)11和第二逆点阵矢量α2的方向(M)12的面(以下，有时称面P12)的方向入射到分波部4中。另外，光导纤维2及3具有作为接收从分波部4输出的光并输出到外部的光输出装置的功能。由分波部4分离的TM波6和TE波7分别入射到光导纤维2的端部和光导纤维3的端部。出射侧的光导纤维平行于面P12配置(在以下的实施形态中也一样)。一般说来，入射侧的光导纤维和出射侧的光导纤维互相平行配置(在以下的实施形态中也一样)。
以下，说明分波部4。例如能将Si、SiO2、GaAs、聚合物等用作分波部4的第一物质8。分波部4的柱状部9由折射率与第一物质8不同的第二物质构成，例如，能使用Si、SiO2、GaAs、聚合物等。第一物质8或第二物质都可以是空气。通过在成为基体材料的第一物质8中周期性地形成互相平行的柱状的孔，将折射率与第一物质8不同的物质填充在该柱状的孔中，能形成分波部4。另外，也可以采用将激光照射在第一物质8上，改变第一物质8的一部分的折射率的方法。另外，也可以采用将柱状的物体层叠起来的方法。
另外，如果分波部4满足以下的(i)～(iii)这3个条件，则什么样的结构都可以(在以下的实施形态中说明的分波部一样)。(i)所使用的第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2构成的角度在90°以下(最好在45°以上90°以下)。(ii)在第一逆点阵矢量α1的方向(K方向)上TE波的波数比TM波的波数大。(iii)在第二逆点阵矢量α2的方向(M方向)上TE波的波数比TM波的波数小。因此，分波部4不限于图1所示的结构。例如，在图4(A)、(B)及(C)所示的配置中也可以平行地配置柱状部9。图4(A)表示柱状部9配置成相邻的正方形点阵的情况。图4(B)表示柱状部9配置成相邻的三角形点阵的情况。图4(C)表示柱状部9配置成相邻的六角形点阵的情况。这些配置方法中的逆点阵矢量的方向各不相同。
上述的分波部4的折射率在特定的断面上沿二维方向周期性地变化。此外，分波部4也可以呈折射率沿三维方向周期性地变化的结构。具体地说，能使用备有第一物质和以一定的周期配置在第一物质的内部的颗粒(由折射率与第一物质不同的第二物质构成)的分波部。例如，如果将球状物体(例如SiO2颗粒或聚合物颗粒)三维式地堆积起来，形成面心立方或体心立方等结构或最密填充结构，则在该结构中存在两个以上的逆点阵矢量。从其中选择两个适当的逆点阵矢量，在所使用的波长中，使第一逆点阵矢量方向上的TE波的波数比TM波的波数大。而且使第二逆点阵矢量方向上的TE波的波数比TM波的波数小即可。通过改变构成分波部的物质的折射率的差或结构，能用与分波部4同样的机理分离TE波和TM波。另外，也可以用沿着入射光的入射方向互相层叠的第一层和第二层形成分波部4。在此情况下，由第一物质构成第一层，由与第一物质不同的第二物质构成第二层。利用溅射法等能形成该分波部。
(实施形态2)
在实施形态2中，作为本发明的光装置，说明分波器的一例。图5(A)中模式地示出了实施形态2的光装置50的结构。另外，图5(B)中示出了各光学部件射出的光的偏振状态。
光装置50备有：入射侧的光导纤维1、出射侧的光导纤维51～54、第一分波部4(第一光学构件)、第二分波部56(第二光学构件)、波导管57。光导纤维1、第一分波部4、第二分波部56、以及光导纤维51～54利用波导管57固定各自的相对位置。第一分波部4、第二分波部56及光导纤维51～54按照该顺序配置，由光导纤维1输入的光依次透过。
第一分波部4及第二分波部56分别是具有与实施形态1的分波部4同样的结构的光学构件。即，这些光学构件备有具有互相平行的入射面和出射面的第一物质8、以及配置在该第一物质8内的柱状部9。柱状部9由折射率与第一物质8不同的第二物质构成。柱状部9的中心轴互相平行而且平行于第一物质8的入射面。柱状部9相对于二维方向以一定的周期分布。
第二分波部56相对于第一分波部4，以光轴为中心偏移45°配置。即，第一分波部4的包含第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2和光轴的面与第二分波部56的包含第一逆点阵矢量β1和第二逆点阵矢量β2和光轴的面以光轴为中心构成45°的角度。另外，在该说明书中，所谓“光轴”意味着入射光的光轴。
来自光导纤维1的入射光沿着与包含第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2的面平行的方向入射到第一分波部4中。通过了第一分波部4及第二分波部56的光被分离成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)分别入射到出射侧的光导纤维51～54(F(1)～F(4))的端部上。
第一分波部4和第二分波部56的光带与在实施形态1中说明的光带相同，在第一逆点阵矢量方向上，TE波的波数比TM波的波数大，在第二逆点阵矢量方向上，TE波的波数比TM波的波数小。因此，不管在哪个分波部中，TM波的分散面和TE波的分散面有很大不同，能使TM波和TE波的分离角大。
在光装置50中，第一分波部4和第二分波部56以光轴为中心偏移45°配置。因此，包含在第一分波部4中分离的TM波和TE波各自的传播方向的面与包含在第二分波部56中分离的TM波和TE波各自的传播方向的面偏移45°。即，如图5(B)所示，从光导纤维1入射的无偏振波光(TM波6及TE波7)在第一分波部4中，在第一分波部4的包含第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2的面P12上被分离成TM波和TE波。然后，该TM波和TE波在第二分波部56中，分别被分离成TM波(1)和TM波(2)、以及TE波(1)和TE波(2)。这时，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，与TM波(1)、TM波(2)、TE波(1)及TE波(2)的出射位置对应的光导纤维51～54沿相对于第一分波部4的包含第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2的面P12垂直方向曲折地配置。
(实施形态3)
在实施形态3中，作为本发明的光装置，说明分波器的一例。图6(A)中模式地示出了实施形态3的光装置60的结构。另外，图6(B)中示出了各光学部件射出的光的偏振状态。
光装置60是2n分波部。光装置60备有：入射侧的光导纤维1、出射侧的光导纤维61(1)～61(2n-1)及62(1)～62(2n-1)、n个分波部63(1)～63(n)、以及波导管64。光导纤维1、光导纤维61及62、以及分波部63利用波导管64固定它们的相对位置。
n个分波部63(1)～63(n)是具有与实施形态1的分波部4同样的结构的光学构件。即，这些光学构件备有：具有互相平行的入射面和出射面的第一物质8、以及配置在第一物质8的内部的柱状部9。柱状部9由折射率与第一物质8不同的第二物质构成。各分波部的柱状部9的中心轴互相平行、而且平行于第一物质8的入射面。柱状部9在二维方向上以一定的周期分布。
第k个(k是2以上n以下的自然数)分波部63(k)配置得能接受从光导纤维1输入后从分波部63(k-1)输出的光。分波部63(k)相对于分波部63(k-1)以光轴为中心偏移45°配置。具体地说，分波部63(k)的柱状部的中心轴和分波部63(k-1)的柱状部的中心轴偏移45°。换句话说，将分波部63(k)的包含第一逆点阵矢量k1和第二逆点阵矢量k2和光轴的面作为面k12、将分波部63(k-1)的包含第一逆点阵矢量(k-1)1和第二逆点阵矢量(k-1)2和光轴的面作为面(k-1)12时，面k12和面(k-1)12以光轴为中心构成45°的角度。
光导纤维1使入射光沿着与包含分波部63(1)的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量的面平行的方向入射。通过了分波部63(1)～分波部63(n)的光被分离成TM波65(1)～65(2n-1)、以及TE波66(1)～66(2n-1)。这些2n条光线分别入射到不同的光导纤维中、即入射到光导纤维61(1)～61(2n-1)及光导纤维62(1)～62(2n-1)中。
分波部63(1)～63(n)各自的光带与实施形态1的分波部4的光带相同。即，在第一逆点阵矢量方向上，TE波的波数比TM波的波数大，在第二逆点阵矢量方向上，TE波的波数比TM波的波数小。而且，不管在哪个分波部中，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波的分离角大。
分波部63(k-1)和分波部63(k)以光轴为中心偏移45°配置。因此，包含在分波部63(k-1)中分离的TM波和TE波各自的传播方向的面与包含在分波部63(k)中分离的TM波和TE波各自的传播方向的面偏移45°。从光导纤维1入射的无偏振波光在分波部63(k-1)中，在包含波部63(k-1)的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量的面上，被分离成TM波(k-1的1)～(k-1的2k-2)和TE波(k-1的1)～(k-1的2k-2)。这些光在分波部63(k)中，再次被分离成TM波(k的1)～(k的2k-1)和TE波(k的1)～(k的2k-1)。这时，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°。
光导纤维61(1)～61(2n-1)对应于从分波部63(n)出射的2n-1个TM波配置。另外，光导纤维62(1)～62(2n-1)对应于从分波部63(n)出射的2n-1个TE波配置。其结果，光导纤维61(1)～61(2n-1)及光导纤维62(1)～62(2n-1)沿着相对于包含分波部63(1)的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量的面垂直的方向曲折地配置。
在实施形态2及3中，说明了连接多个分波部的光导纤维。可是，分波部的结构不限于此。例如，也可以是多个分波部构成一体的结构(在以下的实施形态中也一样)。在此情况下，首先，采用溅射等方法使折射率不同的两种物质互相层叠，形成第一分波部。然后，以光的传播方向为中心轴，使第一分波部旋转45°，接着，使折射率不同的两种物质互相层叠，形成第二分波部。通过使这样的工序反复进行若干次，能形成多个分波部构成一体的光学构件。
另外，在实施形态1～实施形态3的光装置中，用一个定位光导纤维的带槽(例如断面呈V形的槽或U形的槽)的基板来定位光导纤维即可(在以下的实施形态中也一样)。通过使该带槽的基板在与光导纤维相邻的分波部的前后一体化，不用调整光轴就能将光导纤维和分波部耦合起来。另外，通过在该带槽的基板上形成折射率不同的至少两种物质以一定的周期分布的结构，能将分波部和带槽的基板一体化。
(实施形态4)
在实施形态4中，作为本发明的光装置，说明无偏振波型光分离器的一例。图7(A)中示出了实施形态4的光装置70的结构和传播的光的光路。另外，图7(B)中示出了传播的光从各光学部件射出时的偏振波的状态。另外，图8(A)中示出了返回光的光路，图8(B)中示出了返回光从各光学部件射出时的偏振波的状态。
光装置70备有：入射侧的光导纤维1、入射侧的透镜72、第一分波部4、法拉第晶体74、第二分波部75、第三分波部76、出射侧的透镜77、以及出射侧的光导纤维78。这些光学部件沿光轴71配置成一列，以便从光导纤维1输入的光依次透过透镜72、第一分波部4、法拉第晶体74、第二分波部75、第三分波部76、透镜77、以及光导纤维78。光装置70还备有施加使法拉第晶体74的旋转角饱和的磁场79的磁场施加装置85。
法拉第晶体74例如能采用石榴石或铅玻璃。在磁场施加装置85可以使用圆筒状的磁铁或电磁铁。在以下实施例的附图中，有时省略了磁场施加装置的图示，但可以使用与磁场施加装置85相同的装置。
第一分波部4、第二分波部75、以及第三分波部76是分别具有与实施形态1的分波部4相同的结构的光学构件。第一分波部4和第二分波部75以光轴71为中心偏移45°配置。即，第一分波部4的第一逆点阵矢量和第二分波部75的第一逆点阵矢量构成45°角度。另外，第一二分波部75和第三分波部76以光轴为中心偏移90°配置。即，第二分波部75的第一逆点阵矢量和第三分波部76的第一逆点阵矢量构成90°角度。
其次，参照附图说明光装置70的功能。如图7(A)及(B)所示，从光导纤维1入射的无偏振波光在第一分波部4中被分离成TE波80和TM波81。从第一分波部4出射的TE波80和TM波81在法拉第晶体74中旋转45°。其次，在第二分波部75中，只是TM波81在光轴71上转移，在第三分波部76中TE波80在光轴71上转移。其结果，TE波80和TM波81两者在光导纤维78中耦合。
另一方面，返回光如图7(A)及(B)所示，从光导纤维78出射的无偏振波光在第三分波部76中只是TE波83从光轴71转移。在第二分波部75中，TM波84从光轴71转移。其次，TE波83和TM波84利用法拉第晶体74分别旋转45°。其次，在第一分波部4中，TE波83及TM波84向离开光轴71的方向转移。其结果，返回光的TE波83和TM波84不在入射侧的光导纤维1中耦合。因此，在光装置70中光只沿一个方向传播。
(实施形态5)
在实施形态5中，作为本发明的光装置，说明无偏振波型光分离器的一例。图9(A)中示出了实施形态5的光装置90的结构和传播的光的光路。另外，图9(B)中示出了传播的光从各光学部件射出时的偏振波的状态。另外，图10(A)中示出了返回光的光路，图10(B)中示出了返回光从各光学部件射出时的偏振波的状态。
光装置90备有：入射侧的光导纤维1、入射侧的透镜72、第一分波部4、法拉第晶体74、旋光性晶体91、第二分波部92、出射侧的透镜77、以及出射侧的光导纤维78。这些光学部件沿光轴71配置成一列，以便从光导纤维1输入的光依次透过透镜72、第一分波部4、法拉第晶体74、旋光性晶体91、第二分波部92、透镜77、以及光导纤维78。光装置90还备有施加使法拉第晶体74的旋转角饱和的磁场79的磁场施加装置(图中未示出)。
第一分波部4及第二分波部92是分别具有与实施形态1的分波部4相同的结构的光学构件。旋光性晶体91例如能采用水晶。
第一分波部4和第二分波部92相对于光轴71在光学上沿同一方向配置。具体地说，第一分波部4的第一逆点阵矢量和第二分波部92的第一逆点阵矢量平行。
以下，参照附图说明光装置90的功能。如图9(A)及9(B)所示，从光导纤维1入射的无偏振波光在第一分波部4中被分离成TE波93和TM波94。其次，TE波93和TM波94分别在法拉第晶体74中旋转45°。其次，TE波93和TM波94分别在旋光性晶体91中再旋转45°。其次，在第二分波部92中TE波93和TM波94都在光轴71上转移。经过这样的过程后，TE波93和TM波94两者在输出侧的光导纤维78中耦合。
另一方面，如图10(A)及10(B)所示，从光导纤维78出射的无偏振波光在第二分波部92中被分离成TE波95和TM波96。在第二分波部92中，TE波95和TM波96相对于光轴71沿不同的方向转移。其次，TE波95和TM波96在旋光性晶体91中旋转-45°。其次，TE波95及TM波96在法拉第晶体74中旋转45°，它们的偏振状态与从第二分波部92出射时相同。其次，TE波95和TM波96分别在第一分波部4中再次向偏离光轴71的方向转移。其结果，TE波95及TM波96不在光导纤维1中耦合。因此，在光装置90中光只沿一个方向传播。
(实施形态6)
在实施形态6中，作为本发明的光装置，说明分波器的一例。图11(A)中模式地示出了实施形态6的光装置110的结构。另外，图11(B)中示出了从各光学部件射出时的偏振波的状态。
光装置110备有：入射侧的光导纤维1、第一分波部4、相位器112(第二光学构件)、出射侧的光导纤维113及114、以及波导管115。波导管115将各光学部件的相对位置固定。第一分波部4、相位器112、以及出射侧的光导纤维依次配置，以便从光导纤维1入射的光按照该顺序透过。
第一分波部4及相位器112是分别具有与实施形态1的分波部4相同的结构的光学构件。即，第一分波部4备有：具有互相平行的入射面和出射面的第一物质8、以及配置在第一物质8的内部的柱状部9。柱状部9由折射率与第一物质8不同的第二物质构成。柱状部9的中心轴互相平行、而且平行于第一物质8的入射面。柱状部9以一定的周期配置。另外，相位器112备有：具有互相平行的入射面和出射面的第三物质8a、以及配置在第三物质8a的内部的柱状部9a。柱状部9a由折射率与第三物质8a不同的第四物质构成。柱状部9a的中心轴互相平行、而且平行于第三物质8a的入射面。柱状部9a以一定的周期配置。柱状部9的中心轴的方向和柱状部9a的中心轴的方向构成45°角度。
光导纤维1使入射光沿着与包含第一分波部4的第一逆点阵矢量α1的方向(K)11和第二逆点阵矢量α2的方向(M)12的面平行的方向入射。光导纤维1使波长为λ的波长λ(1)至在一定间隔内波长增大的p个波长λ(p)(p是2以上的自然数)的入射光入射到第一分波部4中。即，入射光是波长为λ、λ+C、λ+2C、…、λ+pC的光(C：常数)。以下，有时将第奇数个波长表记为λ(2q-1)，将第偶数个波长表记为λ(2q)。
第奇数个波长λ(2q-1)的TE波(2q-1)及TM波(2q-1)、以及第偶数个波长λ(2q)的TE波(2q)及TM波(2q)入射到第一分波部4中。
光导纤维113接受从相位器112输出的TM波(2q-1)及TM波(2q)。光导纤维114接受从相位器112输出的TE波(2q-1)及TE波(2q)。光导纤维113及114具有作为光输出装置的功能。
第一分波部4的光带的一例如图2所示。另外，入射到该光学构件中的光的传播方向如图3所示。
另一方面，在图12中示出了沿K方向及M方向具有逆点阵矢量的相位器112的光带的一例。在图12所示的例中，关于对应于波长λ(2q)的频率f2q，在以光轴为中心从柱状部9a的中心轴的方向旋转-45°的方向上波数相等，如A点(K方向)和A’点(M方向)所示。同样，在以光轴为中心从柱状部9a的中心轴的方向旋转+45°的方向上波数相等，如B点(K方向)和B’点(M方向)所示。而且，就任意方向而言，-45°方向上的波数大。
对应于波长λ(2q)的频率为f2q的TE波的分散面和TM波的分散面分别呈中心对称，如图13所示。同样，在图13中还示出了对应于波长λ(2q-1)的频率为f2q-1的TE波的分散面和TM波的分散面。而且，在有图13所示的入射光的情况下，根据作为边界条件的边界面上的电场分量的动量守恒法则，决定相位器112内部的+45°方向和-45°方向的波数矢量。另外，根据同一波长的+45°方向和-45°方向的相位差(波数差Δk×传播距离d)，决定该波长时的偏振状态。在上述相位差为2mπ(m：整数)的情况下，从第一分波部4入射的线偏振光为同一方向的线偏振光，在(2m-1)π的情况下成为倾斜90°的线偏振光。因此，如WDM等所示，在使用波长间隔一定的多个波长的情况下，第奇数个波长的相位差和第偶数个波长的相位差之差为mπ时，第奇数个波长的线偏振光和第偶数个波长的线偏振光正交。
第奇数个波长λ(2q-1)的相位器112的第一逆点阵矢量方向的波数和第二逆点阵矢量方向的波数的差假设为x。另外，第偶数个波长λ(2q)的相位器112的第一逆点阵矢量方向的波数和第二逆点阵矢量方向的波数的差假设为y。这时，x和y的差为一定值。另外，包含第一分波部4的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量的面与包含相位器112的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量的面构成45°的角度。
在光装置110中，通过将第一分波部4和相位器112组合起来，能将WDM等中使用的多个波长λ(1)～λ(p)的光分离成偏振状态不同的光，同时能对每一波长操作偏振状态。
另外，能用与在实施形态1中说明的分波部4同样的方法制作相位器112。
(实施形态7)
在实施形态7中，作为本发明的光装置，说明WDM用的光隔行扫描器的一例。
图14(A)中示出了实施形态7的光装置140。另外，图14(B)中示出了从各光学部件射出时的偏振光的状态。
光装置140备有：入射侧的光导纤维1、入射侧的透镜141、第一分波部4、相位器142、第二分波部143、合波部144、出射侧的透镜145、以及出射侧的光导纤维146及147。透镜141、第一分波部4、相位器142、第二分波部143、合波部144、透镜145、以及出射侧的光导纤维依次配置，以便从光导纤维1入射的光按照该顺序透过。
第一分波部4及第二分波部143是分别具有与实施形态1的分波部4相同的结构的光学构件。第二分波部143在光学上的配置与第一分波部4相同。即，第二分波部143的第一逆点阵矢量及第二逆点阵矢量分别与第一分波部4的第一逆点阵矢量及第二逆点阵矢量平行。
相位器142具有与在实施形态6中说明的相位器112相同的光学特性，有使第奇数个波长λ(2q-1)的相位差和第偶数个波长λ(2q)的相位差的差为mπ的厚度。即，相位器142是使入射的光的相位发生变化，以便第奇数个波长的光和第偶数个波长的光成为互相正交的线偏振光的相位器。
第奇数个波长λ(2q-1)的TE波和TM波在第二分波部143中进行合成。合波部144对第偶数个波长λ(2q)的TE波和TM波进行合成。在合波部144中合成的第偶数个波长λ(2q)的光输入到光导纤维146中。另外，在第二合波部143中合成的第奇数个波长λ(2q-1)的光输入到光导纤维147中。光导纤维1、146及147平行于包含第一分波部4的第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2的面P12配置。
以下参照图14(A)及(B)说明光装置140的功能。从光导纤维1入射的无偏振波光在第一分波部4中被分离成TE波和TM波。这时，波长为λ(2q)的TM波(2q)和波长为λ(2q-1)的TM波(2q-1)都在图14(A)的上侧转移。另外，波长为λ(2q)的TE波(2q)和波长为λ(2q-1)的TE波(2q-1)都在图14(A)的下侧转移。
其次，相位器142使各TE波及TM波在波长为λ(2q)的光和波长为λ(2q-1)的光之间产生mπ的相位差。其结果，各TE波和TM波在波长为λ(2q)的光和波长为λ(2q-1)的光之间相对的偏振方向变化90°。
其次，在第二分波部143中，偏振方向达90°不同的TE波(2q)和TE波(2q-1)分别在图14(A)的下侧和上侧分离。同样，在第二分波部143中，偏振方向达90°不同的TM波(2q)和TM波(2q-1)分别在图14(A)的上侧和下侧分离。
这里，为了使TE波(2q-1)的出射位置和TM波(2q-1)的出射位置一致，调整第一分波部4和第二分波部143各自的光轴方向的厚度，使各自中的分离距离相等。在第二分波部143中耦合的波长为λ(2q-1)的TE波和TM波直接在光导纤维147中耦合。在第二分波部143中不耦合的波长为λ(2q)的TE波和TM波在合波部144中进行合成，在光导纤维146中进行耦合。合波部144备有反射镜144a和合波器144b。这样，具有波长间隔一定的矢量的光信号被分离成第偶数个波长的光信号和第奇数个波长的光信号。
另外，第一及第二分波部4及142中的TE波及TM波的分离方向由各分波部的逆点阵矢量决定。因此，能用分波部的结构及配置的方向变更各波的分离方向、以及在合波部144中合成的波。在图15(A)中示出了对波的分离方向和在合波部144中合成的波进行变更的光装置150。另外，在图15(B)中示出了光装置150从各光学部件射出的光的偏振状态。
光装置150的第二分波部151除了变更了配置方法以外，与第二分波部143相同。在光装置150中，第一分波部4的第一逆点阵矢量α1和第二分波部151的第一逆点阵矢量构成的角度与第一分波部的第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2构成的角度相等。
如图15(A)所示，在光装置150中，第二分波部151中的光的移动方向与图14(A)中的移动方向相反。其结果，长为λ(2q)的TE波(2q)和TM波(2q)在第二分波部151中合成后被输入光轴上的光导纤维146中。另一方面，在第二分波部151中不合成的波长为λ(2q-1)的TE波(2q-1)和TM波(2q-1)在合波部144中合成后被输入光导纤维147中。
(实施形态8)
在实施形态8中，作为本发明的光装置，说明起偏镜的一例。图16中模式地示出了实施形态8的光装置160的结构。
光装置160备有：入射侧的光导纤维1、分波部4、输出侧的光导纤维161、以及波导管162。光导纤维1、分波部4和光导纤维161利用波导管162固定相对的位置。分波部4是具有与在实施形态1中说明的分波部4相同结构的光学构件。
分波部4分离从光导纤维1输入的TE波和TM波。在分波部6中被分离的TE波和TM波都被输入作为光输出装置的光导纤维161中。在图16中示出了输入TE波的情况。如图16所示，不被输入光导纤维161中的TM波在前方被分离。另外，TM波在后方分离。
(实施形态9)
在实施形态9中，作为本发明的光装置，说明偏振波依赖型光分离器的一例。图17(A)模式地示出了实施形态9的光装置170的结构及光传播的光路。另外，图17(B)中示出了从各光学构件射出的光传播过程中的偏振状态。另外，图18(A)中示出了返回光的光路，图18(B)中示出了返回光的偏振状态。
光装置170备有：入射侧的光导纤维1、入射侧的透镜171、第一分波部4、法拉第晶体172、第二分波部173、出射侧的透镜174、以及出射侧的光导纤维175。另外光装置170还备有施加使法拉第晶体172的旋转角饱和的磁场H176用的装置(图中未示出)。依次配置透镜171、第一分波部4、法拉第晶体172、第二分波部173、透镜174、以及光导纤维175，以便从光导纤维1输入的光按照该顺序透过。
第一分波部4及第二分波部173是分别具有与在实施形态1中说明的分波部4相同的结构的光学构件。该两个分波部以光轴179为中心，在光学上相对地偏移45°配置。即，包含第一分波部4的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量和光轴179的面与包含第二分波部173的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量和光轴179的面以光轴179为中心构成45°的角度。另外，这两个分波部配置得使第一分波部4的第一逆点阵矢量和第二分波部173的第一逆点阵矢量构成的角度与第一分波部4的第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2构成的角度相等。
参照附图说明光装置170的功能。如图17(A)及(B)所示，从光导纤维1入射的传播中的光(无偏振波光)在第一分波部4中被分离成TM波177和TE波178。其次，TM波177和TE波178在法拉第晶体172中旋转45°。TM波177和TE波178以分离的状态从第二分波部173出射。TE波178入射到配置在其出射的位置的光导纤维175中。TM波177不输入光导纤维中。
另一方面，如图18(A)及(B)所示，从光导纤维175输入的返回光在第二分波部173中被分离成TM波181和TE波182。TM波181和TE波182在法拉第晶体172中分别旋转45°。其次，TM波181和TE波182在第一分波部4中再次向离开光轴179的方向转移。其结果，TM波181和TE波182不在光导纤维1中耦合。因此，在光装置170中光只沿一个方向传播。
另外，在实施形态9中，虽然示出了TE波输入到作为光输出装置的光导纤维175中的情况，但TM波也可以输入光导纤维175中。
(实施形态10)
在实施形态10中，作为本发明的光装置，说明偏振波依赖型光分离器的一例。图19(A)模式地示出了实施形态10的光装置190的结构及光传播的光路。另外，图19(B)中示出了从各光学构件射出的光传播过程中的偏振状态。另外，图20(A)中示出了返回光的光路，图20(B)中示出了返回光的偏振状态。
光装置190备有：入射侧的光导纤维1、入射侧的透镜171、第一分波部4、法拉第晶体172、第二分波部191、出射侧的透镜192、以及出射侧的光导纤维193。另外光装置190还备有施加使法拉第晶体172的旋转角饱和的磁场H176用的装置(图中未示出)。光装置190与光装置170相比较，只有第二分波部、出射侧的透镜、以及出射侧的光导纤维的配置方法不同，所以省略重复的说明。
第一分波部4及第二分波部191以光轴199为中心，在光学上相对地偏移45°配置。即，包含第一分波部4的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量和光轴199的面与包含第二分波部191的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量和光轴199的面构成45°的角度。另外，这两个分波部配置得使第一分波部4的第一逆点阵矢量和第二分波部191的第一逆点阵矢量平行。
参照附图说明光装置190的功能。如图19(A)及(B)所示，从光导纤维1入射的传播中的光(无偏振波光)在第一分波部4中被分离成TM波194和TE波195。该TM波194和TE波195在法拉第晶体172中旋转45°。其次，TM波194和TE波195以分离的状态从第二分波部191出射。TE波195入射到配置在其出射的位置的光导纤维193中。TM波194不输入光导纤维中。
另一方面，如图20(A)及(B)所示，从光导纤维193输入的返回光(无偏振波光)在第二分波部191中被分离成TM波201和TE波202。TM波201和TE波202在法拉第晶体172中旋转45°。其次，TM波201和TE波202以离开光轴的状态通过第一分波部4。其结果，TM波201和TE波202不在光导纤维1中耦合。因此，在光装置190中光只沿一个方向传播。
另外，在光装置190中，也可以将TM波输入光导纤维193中。这时，将光导纤维193配置在TM波出射的位置，不接受TE波即可。
另外，为了避免各光学部件的入射面上的反射光的影响，也可以使上述各光学部件的入射面倾斜，以便不垂直于光轴。
另外，也可以在光轴上相邻的部件的端面上层叠上述分波部。在此情况下，通过在相邻的部件的端面上形成凹坑或槽，也可以制作分波部。
以上，虽然举例说明了本发明的实施形态，但本发明不限定于上述实施形态，也能适用于基于本发明的技术思想的其他实施形态。
如上所述，本发明的光装置采用能使TE波和TM波的分离角度达到180°左右的分波部。因此，在几乎能忽略绕射的影响的传播距离内，能使TE波和TM波充分地分离，能使光装置小型化。另外，在使用波长间隔一定的多个波长的光的情况下，能使相邻波长的TE波的波数差和TM波的波数差大致相等，所以能使分离的相邻的波长的TE波和TM波的相位差一致。因此，本发明的光装置能应用于各种功能装置。

Claims (22)

1.一种光装置，它备有将波长为λ的入射光分离成TE波和TM波的第一光学构件、以及使上述入射光入射到上述第一光学构件上的光入射装置，该光装置的特征在于：
上述第一光学构件有折射率周期性变化的结构，
上述波长为λ的上述第一光学构件的第一逆点阵矢量α1和第二逆点阵矢量α2构成的角度在90°以下，
在上述第一逆点阵矢量α1的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数大，
在上述第二逆点阵矢量α2的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数小，
上述光入射装置使上述入射光沿平行于包含上述第一逆点阵矢量α1和上述第二逆点阵矢量α2的面P12的方向入射。
2.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：上述第一光学构件有折射率不同的多种物质沿二维方向以一定的周期配置的结构。
3.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：上述第一光学构件包含第一物质、以及配置在上述第一物质内的多个颗粒，
上述颗粒由折射率与上述第一物质不同的第二物质构成，
上述颗粒以一定的周期配置在上述第一物质内部。
4.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：上述第一光学构件包含第一物质、以及配置在上述第一物质内的多个柱状部，
上述多个柱状部由折射率与上述第一物质不同的第二物质构成，
上述柱状部各自的中心轴互相平行、且与上述入射光的入射方向垂直，
上述多个柱状部以一定的周期配置。
5.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：上述第一光学构件备有沿上述入射光的入射方向交替层叠的多个第一层和多个第二层，
上述第一层由第一物质构成，上述第二层由折射率与上述第一物质不同的第二物质构成。
6.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：还备有接受从上述第一光学构件输出的出射光的光输出装置，
上述光输入装置备有光导纤维F(0)，
上述光输出装置备有光导纤维F(1)及F(2)，
上述光导纤维F(0)、以及上述光导纤维F(1)及F(2)与上述面P12平行配置，
从上述第一光学构件输出的上述TE波入射到上述光导纤维F(1)的端部，从上述第一光学构件输出的上述TM波入射到上述光导纤维F(2)的端部。
7.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：还备有第二光学构件，
上述第一光学构件和上述第二光学构件配置得使由上述光输入装置输入的光按照该顺序透过，
上述第二光学构件有折射率周期性变化的结构，
上述波长为λ的上述第二光学构件的第一逆点阵矢量β1和第二逆点阵矢量β2构成的角度在90°以下，
在上述第一逆点阵矢量β1的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数大，
在上述第二逆点阵矢量β2的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数小，
包含上述第一逆点阵矢量α1和上述第二逆点阵矢量α2和上述入射光的光轴的面与包含上述第一逆点阵矢量β1和上述第二逆点阵矢量β2和上述光轴的面以上述光轴为中心构成45°的角度。
8.根据权利要求7所述的光装置，其特征在于：上述第二光学构件有与上述第一光学构件相同的结构。
9.根据权利要求7所述的光装置，其特征在于：还备有接受从上述第二光学构件输出的出射光的光输出装置，
上述出射光包含第一及第二TM波和第一及第二TE波，
上述光输入装置备有光导纤维F(0)，
上述光输出装置备有光导纤维F(1)、F(2)、F(3)及F(4)，
上述光导纤维F(0)、以及上述光导纤维F(1)、F(2)、F(3)及F(4)平行于上述面P12配置，
上述第一TM波入射到上述光导纤维F(1)的端部，上述第二TM波入射到上述光导纤维F(2)的端部，上述第一TE波入射到上述光导纤维F(3)的端部，上述第二TE波入射到上述光导纤维F(4)的端部。
10.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：还备有第二～第n(n是3以上的自然数)光学构件，
第k(k是2以上n以下的自然数)光学构件配置得能接受由上述光输入装置输入后从第(k-1)光学构件输出的光，
上述第2～第n光学构件有折射率周期性变化的结构，
上述波长为λ的上述第k光学构件的第一逆点阵矢量k1和第二逆点阵矢量k2构成的角度在90°以下，
在上述第一逆点阵矢量k1的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数大，
在上述第二逆点阵矢量k2的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数小。
11.根据权利要求10所述的光装置，其特征在于：上述第二～第n光学构件有与上述第一光学构件相同的结构。
12.根据权利要求10所述的光装置，其特征在于：作为包含上述第一逆点阵矢量k1和上述第二逆点阵矢量k2和上述入射光的光轴的面的面k12，在将包含第(k-1)光学构件的第一逆点阵矢量(k-1)1和第(k-1)光学构件的第二逆点阵矢量(k-1)2和上述光轴的面作为面(k-1)12时，上述面k12和上述面(k-1)12以上述光轴为中心构成45°的角度。
13.根据权利要求12所述的光装置，其特征在于：还备有接受从上述第n光学构件输出的出射光的2n个出射侧的光导纤维，
上述出射光包含第一～第2n-1TE波和第一～第2n-1TM波，
上述光输入装置备有光导纤维F(0)，
上述光输出装置备有光导纤维F(1)、F(2)、F(3)及F(4)，
上述光导纤维F(0)和2n个上述出射侧的光导纤维平行于上述面P12配置，
上述第一～第2n-1TE波和上述第一～第2n-1TM波分别入射到不同的上述出射侧的光导纤维的端部。
14.根据权利要求10所述的光装置，其特征在于：还备有法拉第晶体、输出侧的光导纤维F(1)、以及施加使法拉第晶体的旋转角饱和的磁场用的装置，
备有上述n为3、第二及第三光学构件，
上述第一光学构件、上述法拉第晶体、上述第二光学构件、上述第三光学构件、以及上述光导纤维F(1)依次配置，以便使由上述光输入装置输入的光按照该顺序透过，
上述第一逆点阵矢量α1和上述第二逆点阵矢量α2构成的角度为45°，
上述第二光学构件的第一逆点阵矢量和上述第三光学构件的第一逆点阵矢量构成的角度为90°。
15.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：还备有法拉第晶体、旋光性晶体、第二光学构件、输出侧的光导纤维F(1)、以及施加使法拉第晶体的旋转角饱和的磁场用的装置，
上述第一光学构件、上述法拉第晶体、上述旋光性晶体、上述第二光学构件、以及上述光导纤维F(1)依次配置，以便使由上述光输入装置输入的光按照该顺序透过，
上述第二光学构件有折射率周期性变化的结构，
上述波长为λ的上述第二光学构件的第一逆点阵矢量β1和第二逆点阵矢量β2构成的角度在90°以下，
在上述第一逆点阵矢量β1的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数大，
在上述第二逆点阵矢量β2的方向上，上述TE波的波数比上述TM波的波数小，
上述第一逆点阵矢量α1和上述第一逆点阵矢量β1平行。
16.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：还备有相位器和光输出装置，
上述第一光学构件、上述相位器和上述光输出装置依次配置，以便使由上述光输入装置输入的光按照该顺序透过，
上述光输入装置使从波长为λ的波长λ(1)开始、波长以一定的间隔增大的多个波长λ(p)(p是自然数)的光沿着与上述面P12平行的方向入射，
上述相位器是在上述第奇数个波长的光和上述第偶数个波长的光之间，使偏振状态产生差的相位器。
17.根据权利要求16所述的光装置，其特征在于：上述相位器有折射率周期性变化的结构，
上述第奇数个波长的上述相位器的第一逆点阵矢量的波数和第二逆点阵矢量方向的波数的差假设为x，上述第偶数个波长的上述相位器的第一逆点阵矢量的波数和第二逆点阵矢量的波数的差假设为y时，x和y的差为一定值，
包含上述相位器的第一逆点阵矢量和第二逆点阵矢量的面与上述面P12构成的角度为45°。
18.根据权利要求16所述的光装置，其特征在于：还备有具有与上述第一光学构件相同的分散面的第二光学构件、以及合波装置，
上述第一光学构件、上述相位器、上述第二光学构件、上述合波装置、以及上述光输出装置依次配置，以便使由上述光输入装置输入的光按照该顺序透过，
上述相位器是使入射的光的相位发生变化，以便第奇数个波长的光和第偶数个波长的光成为互相正交的线偏振光的相位器，
上述第二光学构件的第一及第二逆点阵矢量分别与上述第一及第二逆点阵矢量α1及α2平行，
上述合波装置是对上述第奇数个波长的光或上述第偶数个波长的光的各TE波和TM波进行合成用的装置，
上述光输入装置备有光导纤维F(0)，
上述光输出装置备有输入上述第奇数个波长的光的光导纤维F(1)、以及输入上述第偶数个波长的光的光导纤维F(2)，
上述光导纤维F(0)、上述光导纤维F(1)、以及上述光导纤维F(2)平行于上述面P12配置。
19.根据权利要求16所述的光装置，其特征在于：还备有具有与上述第一光学构件相同的分散面的第二光学构件、以及合波装置，
上述第一光学构件、上述相位器、上述第二光学构件、上述合波装置、以及上述光输出装置依次配置，以便使由上述光输入装置输入的光按照该顺序透过，
上述相位器是使入射的光的相位发生变化，以便第奇数个波长的光和第偶数个波长的光成为互相正交的线偏振光的相位器，
上述第二光学构件的第一逆点阵矢量与上述第一逆点阵矢量α1构成的角度等于上述第一逆点阵矢量α1和上述第二逆点阵矢量α2构成的角度，
上述合波装置是对上述第奇数个波长的光或上述第偶数个波长的光的各TE波和TM波进行合成用的装置，
上述光输入装置备有光导纤维F(0)，
上述光输出装置备有输入上述第奇数个波长的光的光导纤维F(1)、以及输入上述第偶数个波长的光的光导纤维F(2)，
上述光导纤维F(0)、上述光导纤维F(1)、以及上述光导纤维F(2)平行于上述面P12配置。
20.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：还备有接受从上述第一光学构件输出的出射光的光输出装置，
上述光输入装置备有光导纤维，
上述光输出装置备有接受从上述第一光学构件输出的上述TE波或上述TM波中的任意的波的光导纤维。
21.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：还备有法拉第晶体、具有与上述第一光学构件相同的分散面的第二光学构件、光输出装置、以及施加使法拉第晶体的旋转角饱和的磁场用的装置，
上述第一光学构件、上述法拉第晶体、上述第二光学构件、以及上述光输出装置依次配置，以便使由上述光输入装置输入的光按照该顺序透过，
包含上述第一逆点阵矢量α1和上述第二逆点阵矢量α2和上述入射光的光轴的面与包含上述第一逆点阵矢量β1和上述第二逆点阵矢量β2和上述光轴的面以上述光轴为中心构成45°的角度，
上述第一逆点阵矢量α1和上述第一逆点阵矢量β1构成的角度等于上述第一逆点阵矢量α1和上述第二逆点阵矢量α2构成的角度，
上述光输出装置备有只接受从上述第二光学构件输出的上述TE波或上述TM波中的某一波的光导纤维。
22.根据权利要求1所述的光装置，其特征在于：还备有法拉第晶体、具有与上述第一光学构件相同的分散面的第二光学构件、光输出装置、以及施加使法拉第晶体的旋转角饱和的磁场用的装置，
上述第一光学构件、上述法拉第晶体、上述第二光学构件、以及上述光输出装置依次配置，以便使由上述光输入装置输入的光按照该顺序透过，
包含上述第一逆点阵矢量α1和上述第二逆点阵矢量α2和上述入射光的光轴的面与包含上述第一逆点阵矢量β1和上述第二逆点阵矢量β2和上述光轴的面以上述光轴为中心构成45°的角度，
上述第一逆点阵矢量α1和上述第一逆点阵矢量β1平行，
上述光输出装置备有只接受从上述第二光学构件输出的上述TE波或上述TM波中的某一波的光导纤维。
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