特開 2024-140927 光学素子および光フィルタリング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140927

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】光学素子および光フィルタリング方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/02 20060101AFI20241003BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

G02B6/02 431

G02B6/036

G02B6/02 461

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023052300

(22)【出願日】2023-03-28

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇ通信インフラを高効率に構成するメトロアクセス光技術の研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】519135633

【氏名又は名称】公立大学法人大阪

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】久保田 寛和

(72)【発明者】

【氏名】三好 悠司

【テーマコード（参考）】

2H038

2H250

【Ｆターム（参考）】

2H038BA23

2H038BA25

2H038BA26

2H250AC19

2H250AC62

2H250AC85

2H250AC86

2H250AC94

2H250AD15

2H250AG03

2H250AG16

2H250AG44

(57)【要約】

【課題】不要なモードの光を適切に減衰させることができる光学素子を実現する。
【解決手段】光学素子（１０１）は、第１コア（１１）と第１コアを取り囲むクラッド（２１）とを有する光ファイバ（１０）と、第１コアを伝搬する第１伝搬光（Ｌ１）をクラッドモードの第２伝搬光（Ｌ２）に変換する第１変換部（Ｃ１）と、第１伝搬光とはモードが異なり第１コアを伝搬する第３伝搬光（Ｌ３）を減衰させる減衰部（５０）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１コアと、前記第１コアを取り囲むクラッドと、を有する光ファイバと、
前記第１コアを伝搬する第１伝搬光をクラッドモードの第２伝搬光に変換する第１変換部と、
前記第１伝搬光とはモードが異なり前記第１コアを伝搬する第３伝搬光を減衰させる減衰部と、を備える、光学素子。

【請求項2】

前記第２伝搬光を、前記第１コアを伝搬する第４伝搬光に変換する第２変換部を備え、
前記減衰部は、前記第１変換部と前記第２変換部との間に位置する、請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記第１伝搬光とはモードが異なり前記第１コアを伝搬する第５伝搬光を、前記第２伝搬光とは異なるクラッドモードの第６伝搬光に変換する第３変換部と、
前記第６伝搬光を、前記第４伝搬光とはモードが異なり前記第１コアを伝搬する第７伝搬光に変換する第４変換部と、を備え、
前記減衰部は、前記第３変換部と前記第４変換部との間に位置する、請求項２に記載の光学素子。

【請求項4】

前記光ファイバは、クラッドとして、前記第１コアを取り囲む第１クラッドと、前記第１クラッドを取り囲む第２クラッドとを有し、
前記第２伝搬光は、前記第１クラッドを伝搬する、請求項１に記載の光学素子。

【請求項5】

前記光ファイバは、第２コアを有するマルチコア光ファイバであって、
前記第２伝搬光を、前記第２コアを伝搬する第８伝搬光に変換する第５変換部を備える、請求項１に記載の光学素子。

【請求項6】

前記減衰部は、前記第１コアを伝搬する前記第３伝搬光を遮蔽する、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学素子。

【請求項7】

前記減衰部は、前記第１コアにおいて前記第３伝搬光の波長の光を吸収する、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学素子。

【請求項8】

第１コアと、前記第１コアを取り囲むクラッドと、を有する光ファイバを用いた光フィルタリング方法であって、
前記第１コアを伝搬する第１伝搬光をクラッドモードの第２伝搬光に変換する第１変換ステップと、
前記第１伝搬光とはモードが異なり前記第１コアを伝搬する第３伝搬光を減衰させる減衰ステップと、を含む、光フィルタリング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子および光フィルタリング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モード多重光通信では、モード変換部またはスイッチ部において不要なモードの光が発生し得る。不要なモードの光は通信品質を劣化させる。それゆえ、不要なモードの光をフィルタリングする技術が開発されている。

【0003】

特許文献１には、光ファイバの曲げ損失を利用して、高次モードを減衰させる技術が開示されている。

【0004】

非特許文献１には、長周期ファイバグレーティングを用いた、波長可変モードフィルタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開2019-040002号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】M. Shioji et al.、”Tunable-wavelength mode filter with mechanically induced long period fiber grating”、Asia Communications and Photonics Conference, 2017、M2J.4

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の技術では、所望のモードよりも高次のモードの光しか減衰させることができず、所望のモードよりも低次のモードの光を適切に減衰させることはできない。

【0008】

非特許文献１の技術では、高い減衰比で不要なモードの光を減衰させることはできない。

【0009】

本発明の一態様は、不要なモードの光を適切に減衰させることができる光学素子を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の態様１に係る光学素子は、第１コアと、前記第１コアを取り囲むクラッドと、を有する光ファイバと、前記第１コアを伝搬する第１伝搬光をクラッドモードの第２伝搬光に変換する第１変換部と、前記第１伝搬光とはモードが異なり前記第１コアを伝搬する第３伝搬光を減衰させる減衰部と、を備える。

【0011】

本発明の態様２に係る光学素子は、上記態様１において、前記第２伝搬光を、前記第１コアを伝搬する第４伝搬光に変換する第２変換部を備え、前記減衰部は、前記第１変換部と前記第２変換部との間に位置する構成であってもよい。

【0012】

本発明の態様３に係る光学素子は、上記態様２において、前記第１伝搬光とはモードが異なり前記第１コアを伝搬する第５伝搬光を、前記第２伝搬光とは異なるクラッドモードの第６伝搬光に変換する第３変換部と、前記第６伝搬光を、前記第４伝搬光とはモードが異なり前記第１コアを伝搬する第７伝搬光に変換する第４変換部と、を備え、前記減衰部は、前記第３変換部と前記第４変換部との間に位置する構成であってもよい。

【0013】

本発明の態様４に係る光学素子は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記光ファイバは、クラッドとして、前記第１コアを取り囲む第１クラッドと、前記第１クラッドを取り囲む第２クラッドとを有し、前記第２伝搬光は、前記第１クラッドを伝搬する構成であってもよい。

【0014】

本発明の態様５に係る光学素子は、上記態様１において、前記光ファイバは、第２コアを有するマルチコア光ファイバであって、前記第２伝搬光を、前記第２コアを伝搬する第８伝搬光に変換する第５変換部を備える構成であってもよい。

【0015】

本発明の態様６に係る光学素子は、上記態様１から５のいずれかにおいて、前記減衰部は、前記第１コアを伝搬する前記第３伝搬光を遮蔽する構成であってもよい。

【0016】

本発明の態様７に係る光学素子は、上記態様１から６のいずれかにおいて、前記減衰部は、前記第１コアにおいて前記第３伝搬光の波長の光を吸収する構成であってもよい。

【0017】

本発明の態様８に係る光フィルタリング方法は、第１コアと、前記第１コアを取り囲むクラッドと、を有する光ファイバを用いた光フィルタリング方法であって、前記第１コアを伝搬する第１伝搬光をクラッドモードの第２伝搬光に変換する第１変換ステップと、前記第１伝搬光とはモードが異なり前記第１コアを伝搬する第３伝搬光を減衰させる減衰ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一態様によれば、不要なモードの光を適切に減衰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態に係る光学素子の構成を示す模式断面図である。

【図2】一実施形態に係る光学素子の構成を示す模式断面図である。

【図3】一実施形態に係る光学素子の構成を示す模式断面図である。

【図4】一実施形態に係る光学素子の構成を示す模式断面図である。

【図5】一実施形態に係る光学素子の構成を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、各図における同一部分または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

【0021】

（光学素子の構成）
図１は、一実施形態に係る光学素子１０１の構成を示す模式断面図である。光学素子１０１は、光ファイバ１０、第１変換部Ｃ１、第２変換部Ｃ２、および減衰部５０を備える。光ファイバ１０は、第１コア１１と、第１コア１１を取り囲むクラッド２１とを有する。

【0022】

第１変換部Ｃ１は、第１コア１１を伝搬するコアモードの第１伝搬光Ｌ１の少なくとも一部を、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２に変換する。第１変換部Ｃ１は、第１コア１１に形成された長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ）３１を含む。長周期ファイバグレーティングは、コアに周期的な屈折率の変化を有する。周期的な屈折率の変化を第１コア１１に生じさせるため、例えば、第１変換部Ｃ１は、光ファイバ１０の伝送方向に沿って、第１ピッチΛ１の周期で光ファイバ１０の側面に周期的な圧力を加える第１押圧部材４１（押圧部）を備える。

【0023】

第２変換部Ｃ２は、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２の少なくとも一部を、第１コア１１を伝搬するコアモードの第４伝搬光Ｌ４に変換する。第２変換部Ｃ２は、第１コア１１に形成された長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ）３２を含む。例えば、第２変換部Ｃ２は、光ファイバ１０の伝送方向に沿って、第２ピッチΛ２の周期で光ファイバ１０の側面に周期的な圧力を加える第２押圧部材４２（押圧部）を備える。

【0024】

ただし、機械的な方法に限らず、他の公知の方法で長周期ファイバグレーティングを形成してもよい。例えば、紫外線によってコアに周期的な屈折率の変化を与える方法、または、炭酸ガスレーザー等によってコアを周期的に局部加熱する方法等がある。

【0025】

押圧部（第１押圧部材４１および第２押圧部材４２）は、光ファイバ１０の一方側に配置される支持板と、光ファイバ１０の他方側に押し当てられる凹凸板とからなる部材である。凹凸板には凸部と溝とが周期的に設けられている。凹凸板はネジの締付け、またはピエゾ素子等の機械的な手段により光ファイバ１０に所定の圧力を加える。このような構成により、押圧部は、光ファイバ１０のコアに周期的な屈折率変化を生じさせる。すなわち、押圧部は、光ファイバ１０に長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ）を形成する。

【0026】

ＬＰＦＧが形成された光ファイバ１０は、ＬＰＦＧの共振波長λを有する光信号を異なる伝搬モードの光信号に（例えばコアモードの光信号からクラッドモードの光信号に）変換する。ＬＰＦＧの共振波長λはλ＝│ｎ１－ｎ２│×Λと表される。ここで、ｎ１は変換前の伝搬モードの光信号が感じる実効屈折率、ｎ２は変換後の伝搬モードの光信号が感じる実効屈折率、ΛはＬＰＦＧの周期（グレーティングピッチ）である。すなわち、グレーティングピッチΛを調整することにより、波長λを有する光信号について、２つの異なる伝搬モード間の変換が可能となる。また、実効屈折率はコアの屈折率分布によって異なる。そのため、グレーティングピッチΛを調整することにより、ある伝搬定数を有するコアを伝搬する光信号のコアモードと、クラッドモードとの間の変換が可能となる。

【0027】

したがって、第１変換部Ｃ１は、グレーティングピッチΛを第１ピッチΛ１に調整することにより、第１コア１１を伝搬する伝搬定数Ｋ１の第１伝搬光Ｌ１のみをクラッドモードの第２伝搬光Ｌ２に変換することができる。すなわち、第１変換部Ｃ１は、第１コア１１を伝搬する他のモードの第３伝搬光Ｌ３をクラッドモードの光に変換することはない。また、第２変換部Ｃ２は、グレーティングピッチΛを第２ピッチΛ２に調整することにより、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２を、第１コア１１を伝搬する伝搬定数Ｋ２の第４伝搬光Ｌ４に変換することができる。すなわち、第２変換部Ｃ２は、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２の少なくとも一部を、第１コア１１に移動させる。

【0028】

減衰部５０は、第１コア１１を伝搬する第３伝搬光Ｌ３を減衰させる。減衰部５０は、第１変換部Ｃ１と第２変換部Ｃ２との間に位置する。例えば、減衰部５０は、第１コア１１において第３伝搬光Ｌ３の波長の光を吸収する。例えば、減衰部５０は、第１コア１１を伝搬する第３伝搬光Ｌ３を遮蔽する。例えば、減衰部５０は、第１コア１１においてファイバヒューズが生じた部分を含む。例えば、減衰部５０は、第１コア１１において不純物がドープされた部分を含んでもよい。不純物によって特定の波長の光が吸収、散乱、または反射されることで、減衰部５０は、第３伝搬光Ｌ３を減衰または遮蔽してもよい。例えば、減衰部５０は、第１伝搬光Ｌ１および第３伝搬光Ｌ３の波長を含む、幅広い範囲の波長の光を吸収、散乱、または反射してもよい。例えば、減衰部５０が第１コア１１に形成された光ファイバを、通常の光ファイバに接続（機械的に接続または融着）することにより、光ファイバ１０を形成することができる。

【0029】

ファイバヒューズは、光ファイバのコアに、伝送方向に沿って周期的に並ぶ複数の空洞が発生する現象である。例えば、光ファイバに大きな強度の光を入射しながら、外部から放電加熱をすることにより、光ファイバにファイバヒューズを生じさせることができる。ファイバヒューズが生じた部分（伝送方向に沿って周期的に並ぶ複数の空洞が形成されたコア）は、伝搬モードに関わらず光をほぼ通過させずに遮蔽する。

【0030】

（光学素子のフィルタリング動作）
光学素子１０１の第１コア１１に、第１伝搬光Ｌ１および第３伝搬光Ｌ３を含む光が入射される。第１伝搬光Ｌ１は、例えば情報を伝達する光信号（伝送が必要な光）である。第３伝搬光Ｌ３は、ノイズとなる不要な光である。第３伝搬光Ｌ３のモードは、第１伝搬光Ｌ１のモードとは異なる。第３伝搬光Ｌ３の波長は、第１伝搬光Ｌ１の波長と同じであってもよい。

【0031】

第１変換部Ｃ１におけるＬＰＦＧ３１によって、第１伝搬光Ｌ１は、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２に変換される。これにより光信号である第２伝搬光Ｌ２は、クラッド２１を伝搬する。一方、第３伝搬光Ｌ３は、ＬＰＦＧ３１を通過して第１コア１１中を進む。

【0032】

第１コア１１中を進む第３伝搬光Ｌ３は、減衰部５０によって減衰または遮蔽される。減衰部５０は、特定の第３伝搬光Ｌ３だけでなく、ノイズとなり得る光を減衰または遮蔽することができる。一方で、第２伝搬光Ｌ２は、減衰部５０の外側のクラッド２１を通過する。

【0033】

第２変換部Ｃ２におけるＬＰＦＧ３２によって、第２伝搬光Ｌ２は、コアモードの第４伝搬光Ｌ４に変換される。これにより光信号である第２伝搬光Ｌ２は、第１コア１１を伝搬する第４伝搬光Ｌ４に変換される。

【0034】

ＬＰＦＧ３１は、例えば第１伝搬光Ｌ１のみを第２伝搬光Ｌ２に変換する。ＬＰＦＧ３２は、例えば第２伝搬光Ｌ２のみを第４伝搬光Ｌ４に変換する。減衰部５０は、第１コア１１を進み続ける他の光（第３伝搬光Ｌ３を含む）を、減衰させることができる。例えば、減衰部５０が、ファイバヒューズが生じた部分を含む場合、第１コア１１を進み続ける他の光を１００％に近い割合で遮蔽することができる。そのため、光学素子１０１は、除去したい不要なモードの光を適切に減衰させることができる。それゆえ、光学素子１０１は、光学素子１０１から出射される第４伝搬光Ｌ４に、不要なモードの光がほとんど含まれないようにすることができる。よって、光学素子１０１は、適切にフィルタリングを行い、Ｓ／Ｎ比を増加させることができる。

【0035】

なお、第１伝搬光Ｌ１のモードは、第４伝搬光Ｌ４のモードと同じであってもよいし異なっていてもよい。例えば、第１ピッチΛ１を、第２ピッチΛ２と同じにすれば、同じモードになり、異なるピッチにすれば、異なるモードになる。第１伝搬光Ｌ１および第４伝搬光Ｌ４のモードは、コアモードの基本モードであってもよいし、コアモードの高次モードであってもよい。また、第２伝搬光Ｌ２のモードは、クラッドモードの基本モードであってもよいし、クラッドモードの高次モードであってもよい。光学素子１０１は、特定のモードの光を選択的に減衰または除去するモードフィルタリング素子として利用することができる。

【0036】

図２は、一実施形態に係る光学素子１０２の構成を示す模式断面図である。光学素子１０２は、光ファイバ１０、第１変換部Ｃ１、第２変換部Ｃ２、第３変換部Ｃ３、第４変換部Ｃ４、および減衰部５０を備える。

【0037】

第３変換部Ｃ３は、第１コア１１を伝搬するコアモードの第５伝搬光Ｌ５の少なくとも一部を、クラッドモードの第６伝搬光Ｌ６に変換する。第６伝搬光Ｌ６のモード（クラッドモード）は、第２伝搬光Ｌ２のモード（クラッドモード）とは異なる。第３変換部Ｃ３は、第１コア１１に形成された長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ）３３を含む。例えば、第３変換部Ｃ３は、光ファイバ１０の伝送方向に沿って、第３ピッチΛ３の周期で光ファイバ１０の側面に周期的な圧力を加える第３押圧部材４３（押圧部）を備える。

【0038】

第４変換部Ｃ４は、クラッドモードの第６伝搬光Ｌ６の少なくとも一部を、第１コア１１を伝搬するコアモードの第７伝搬光Ｌ７に変換する。第７伝搬光Ｌ７のモードは、第４伝搬光Ｌ４のモードとは異なる。第４変換部Ｃ４は、第１コア１１に形成された長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ）３４を含む。例えば、第４変換部Ｃ４は、光ファイバ１０の伝送方向に沿って、第４ピッチΛ４の周期で光ファイバ１０の側面に周期的な圧力を加える第４押圧部材４４（押圧部）を備える。

【0039】

減衰部５０は、第１変換部Ｃ１と第２変換部Ｃ２との間に位置し、かつ、第３変換部Ｃ３と第４変換部Ｃ４との間に位置する。第１変換部Ｃ１と第３変換部Ｃ３とは、光の入射側に位置する。第２変換部Ｃ２と第４変換部Ｃ４とは、光の出射側に位置する。第１変換部Ｃ１および第３変換部Ｃ３は、いずれが入射側に位置しても構わない。第２変換部Ｃ２および第４変換部Ｃ４は、いずれが出射側に位置しても構わない。

【0040】

光学素子１０２の第１コア１１に、第１伝搬光Ｌ１、第３伝搬光Ｌ３、および第５伝搬光Ｌ５を含む光が入射される。第１伝搬光Ｌ１および第５伝搬光Ｌ５は、例えば情報を伝達する光信号（伝送が必要な光）である。第３伝搬光Ｌ３は、ノイズとなる不要な光である。第１伝搬光Ｌ１のモード、第５伝搬光Ｌ５のモード、および第３伝搬光Ｌ３のモードは、互いに異なる。

【0041】

第１変換部Ｃ１におけるＬＰＦＧ３１によって、第１伝搬光Ｌ１は、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２に変換される。第３変換部Ｃ３におけるＬＰＦＧ３３によって、残った第５伝搬光Ｌ５および第３伝搬光Ｌ３のうちの第５伝搬光Ｌ５は、クラッドモードの第６伝搬光Ｌ６に変換される。これにより光信号である第２伝搬光Ｌ２および第６伝搬光Ｌ６は、互いに異なるモードでクラッド２１を伝搬する。一方、第３伝搬光Ｌ３は、ＬＰＦＧ３１およびＬＰＦＧ３３を通過して第１コア１１中を進む。

【0042】

第１コア１１中を進む第３伝搬光Ｌ３は、減衰部５０によって減衰または遮蔽される。一方で、第２伝搬光Ｌ２および第６伝搬光Ｌ６は、減衰部５０の外側のクラッド２１を通過する。

【0043】

第２変換部Ｃ２におけるＬＰＦＧ３２によって、第２伝搬光Ｌ２は、コアモードの第４伝搬光Ｌ４に変換される。第４変換部Ｃ４におけるＬＰＦＧ３４によって、第６伝搬光Ｌ６は、コアモードの第７伝搬光Ｌ７に変換される。

【0044】

これにより、光学素子１０２は、光学素子１０２に入射された光のうち、必要な複数の伝搬光（第１伝搬光Ｌ１および第５伝搬光Ｌ５）以外の光を減衰部５０で減衰させることができる。光学素子１０２は、必要な第１伝搬光Ｌ１および第５伝搬光Ｌ５にそれぞれ対応する第４伝搬光Ｌ４および第７伝搬光Ｌ７を出射する。なお、第５伝搬光Ｌ５のモードは、第７伝搬光Ｌ７のモードと同じであってもよいし異なっていてもよい。第３ピッチΛ３を、第４ピッチΛ４と同じにすれば、第５伝搬光Ｌ５のモードは、第７伝搬光Ｌ７のモードと同じになり、異なるピッチにすれば、異なるモードになる。なお、第１ピッチΛ１と第３ピッチΛ３とは互いに異なる。第２ピッチΛ２と第４ピッチΛ４とは互いに異なる。

【0045】

なお、ここでは２つの伝搬光をクラッドモードに変換したが、光学素子は、３つ以上の伝搬光をクラッドモードに変換してもよい。変換する伝搬光の数に応じて、光学素子に複数の変換部を設ければよい。

【0046】

図３は、一実施形態に係る光学素子１０３の構成を示す模式断面図である。光学素子１０３は、光ファイバ１０ａ、第１変換部Ｃ１、第２変換部Ｃ２、および減衰部５０を備える。光ファイバ１０ａは、第１コア１１と、第１コア１１を取り囲む第１クラッド２２と、第１クラッド２２を取り囲む第２クラッド２３とを有する。光ファイバ１０ａは、クラッドとして２層のクラッドを有するダブルクラッドファイバである。第１クラッド２２の屈折率は、第２クラッド２３の屈折率より高い。

【0047】

第１変換部Ｃ１は、第１コア１１を伝搬するコアモードの第１伝搬光Ｌ１を、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２に変換する。第２伝搬光Ｌ２は、第１クラッド２２を伝搬する。第２伝搬光Ｌ２は、減衰部５０の外側の第１クラッド２２を通過する。第２変換部Ｃ２は、第１クラッド２２を伝搬するクラッドモードの第２伝搬光Ｌ２の少なくとも一部を、第１コア１１を伝搬するコアモードの第４伝搬光Ｌ４に変換する。第２伝搬光Ｌ２は、内側のクラッドである第１クラッド２２を通過する。そのため、光学素子１０３は、減衰部５０を迂回する第２伝搬光Ｌ２の損失を、シングルクラッドの光学素子に比べて、低減することができる。

【0048】

なお、光学素子１０３に、図２に示す第３変換部Ｃ３および第４変換部Ｃ４等を追加し、複数の伝搬光を、第１クラッド２２を伝搬するクラッドモードの光に変換してもよい。

【0049】

図４は、一実施形態に係る光学素子１０４の構成を示す模式断面図である。光学素子１０４は、光ファイバ１０ｂ、第１変換部Ｃ１、第３変換部Ｃ３、第４変換部Ｃ４、第５変換部Ｃ５、第１減衰部５１、および第２減衰部５２を備える。光ファイバ１０ｂは、第１コア１１と、第２コア１２と、第１コア１１および第２コア１２を取り囲むクラッド２１とを有する。光ファイバ１０ｂは、複数のコアを有するマルチコア光ファイバである。

【0050】

第１コア１１の基本モードの伝搬定数Ｋ１は、第２コア１２の基本モードの伝搬定数Ｋ２と異なる。第１コア１１の直径φ１を、第２コア１２の直径φ２と異ならせることにより、伝搬定数Ｋ１を伝搬定数Ｋ２と異ならせてもよい。各コアに添加する不純物の濃度を互いに異ならせることにより、各コアの比屈折率を互いに異ならせてもよい。これにより、各コアの基本モードの伝搬定数を互いに異ならせてもよい。

【0051】

第１減衰部５１は、第１コア１１に形成されており、第１コア１１を伝搬する光を減衰させる。第２減衰部５２は、第２コア１２に形成されており、第２コア１２を伝搬する光を減衰させる。第１減衰部５１および第２減衰部５２は、第１変換部Ｃ１と第５変換部Ｃ５との間に位置し、かつ、第３変換部Ｃ３と第４変換部Ｃ４との間に位置する。

【0052】

第１変換部Ｃ１は、第１コア１１を伝搬するコアモードの第１伝搬光Ｌ１を、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２に変換する。第３変換部Ｃ３は、第１コア１１を伝搬するコアモードの第５伝搬光Ｌ５を、クラッドモードの第６伝搬光Ｌ６に変換する。第４変換部Ｃ４は、クラッドモードの第６伝搬光Ｌ６を、第１コア１１を伝搬するコアモードの第７伝搬光Ｌ７に変換する。

【0053】

第５変換部Ｃ５は、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２の少なくとも一部を、第２コア１２を伝搬するコアモードの第８伝搬光Ｌ８に変換する。第５変換部Ｃ５は、第２コア１２に形成された長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ）３５を含む。例えば、第５変換部Ｃ５は、光ファイバ１０の伝送方向に沿って、第５ピッチΛ５の周期で光ファイバ１０の側面に周期的な圧力を加える第５押圧部材４５（押圧部）を備える。

【0054】

第１ピッチΛ１と第３ピッチΛ３と第４ピッチΛ４と第５ピッチΛ５とは互いに異なる。なお、第１変換部Ｃ１、第３変換部Ｃ３、および第４変換部Ｃ４は、第２コア１２にもＬＰＦＧを形成する。ただし、第１変換部Ｃ１、第３変換部Ｃ３、および第４変換部Ｃ４によって第２コア１２に形成されたＬＰＦＧは、クラッド２１を伝搬する光を、第２コア１２を伝搬する光には変換しない。同様に、第５変換部Ｃ５は、第１コア１１にもＬＰＦＧを形成する。ただし、第５変換部Ｃ５によって第１コア１１に形成されたＬＰＦＧは、クラッド２１を伝搬する光を、第１コア１１を伝搬する光には変換しない。

【0055】

光学素子１０４は、ノイズとなる第３伝搬光Ｌ３等を含まない第８伝搬光Ｌ８を、第２コア１２を伝搬させることができる。また、光学素子１０４は、第１コア１１に入力された光信号から、第２伝搬光Ｌ２に対応する第８伝搬光Ｌ８を第２コア１２から出力させ、第５伝搬光Ｌ５に対応する第７伝搬光Ｌ７を第１コア１１から出力させる。よって、光学素子１０４は、ノイズとなる第３伝搬光Ｌ３等を含まない第７伝搬光Ｌ７および第８伝搬光Ｌ８を、それぞれ異なるコアから出射させることができる。よって、光学素子１０４は、Ｓ／Ｎ比の高い第７伝搬光Ｌ７および第８伝搬光Ｌ８を信号光として出力することができる。

【0056】

なお、光学素子１０４において、第３変換部Ｃ３および第４変換部Ｃ４を省略してもよい。また、第１減衰部５１および第２減衰部５２の一方を省略してもよい。

【0057】

図５は、一実施形態に係る光学素子１０５の構成を示す模式断面図である。光学素子１０５は、光ファイバ１０、第１変換部Ｃ１、第３減衰部５３、および出力部６０を備える。第１変換部Ｃ１は、第１コア１１を伝搬するコアモードの第１伝搬光Ｌ１を、クラッドモードの第２伝搬光Ｌ２に変換する。

【0058】

出力部６０は、第２伝搬光Ｌ２を透過する導光部材で形成されている。出力部６０は、光ファイバ１０の出力端に接続されている。出力部６０の一端には、光ファイバ１０のクラッド２１を伝搬してきた第２伝搬光Ｌ２が入力される。出力部６０の他端から、第２伝搬光Ｌ２が出力される。

【0059】

第３減衰部５３は、第１コア１１を伝搬する第３伝搬光Ｌ３を減衰させる。第３減衰部５３は、出力部６０における第１コア１１に対応する位置（第１コア１１が接続される位置）に配置されている。第３減衰部５３は、例えば、ノイズとなる第３伝搬光Ｌ３等を吸収、または反射することにより、減衰または遮蔽してもよい。

【0060】

光学素子１０５のように、クラッド２１を伝搬する第２伝搬光Ｌ２を、第１コア１１に戻さずに、クラッド２１から直接取り出してもよい。

【0061】

なお、光学素子１０５に、図２に示す第３変換部Ｃ３および第４変換部Ｃ４等を追加し、複数の伝搬光を、クラッド２１を伝搬するクラッドモードの光に変換してもよい。

【0062】

（変形例）
なお、以上では、単一の波長の光が光学素子に入力される場合について説明した。これに限らず、例えば、上述の光学素子において複数の波長の光が入力されてもよい。例えば、光学素子１０２において、第１変換部Ｃ１、および第２変換部Ｃ２は、第１波長の光を、第１コア１１を伝搬するモードからクラッド２１を伝搬するモードへ、またはクラッド２１を伝搬するモードから第１コア１１を伝搬するモードへ、変換してもよい。例えば、光学素子１０２、１０４において、第３変換部Ｃ３、および第４変換部Ｃ４は、第２波長の光を、第１コア１１を伝搬するモードからクラッド２１を伝搬するモードへ、またはクラッド２１を伝搬するモードから第１コア１１を伝搬するモードへ、変換してもよい。例えば、光学素子１０４において、第１変換部Ｃ１、および第５変換部Ｃ５は、第１波長の光を、第１コア１１を伝搬するモードからクラッド２１を伝搬するモードへ、またはクラッド２１を伝搬するモードから第２コア１２を伝搬するモードへ、変換してもよい。

【0063】

また、１つの変換部は、複数の波長の光を、第１コア１１を伝搬するモードからクラッド２１を伝搬するモードへ、またはクラッド２１を伝搬するモードから第１コア１１を伝搬するモードへ、変換してもよい。ＬＰＦＧにおける共振波長λ_ｐは、下記式を満たす。

【0064】

λ_ｐ＝Λ（ｎ_ｅｆｆ１－ｎ_ｅｆｆ２）
ここで、ΛはＬＰＦＧのグレーティングピッチ、ｎ_ｅｆｆ１は第１コア１１を伝搬するコアモードの実効屈折率、ｎ_ｅｆｆ２はクラッド２１を伝搬するクラッドモードの実効屈折率である。ｎ_ｅｆｆ１およびｎ_ｅｆｆ２は光の波長λに依存する。例えば、各波長で共振（変換）が起こるΛを計算すると、λ_ｐの変化によってΛがほとんど変化しない波長範囲および対応するΛを特定することができる。第１変換部Ｃ１の第１ピッチΛ１を特定したΛに設定すれば、第１変換部Ｃ１は、複数波長を含む広い波長範囲の光を、第１コア１１を伝搬するモードからクラッド２１を伝搬するモードへ変換することができる。他の変換部についても同様にグレーティングピッチを設定することで、複数波長を含む広い波長範囲の光を、変換することができる。なお、他の公知の方法で、変換部によって変換される波長を広帯域化してもよい。

【0065】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0066】

１０、１０ａ、１０ｂ 光ファイバ
１１ 第１コア
１２ 第２コア
２１ クラッド
２２ 第１クラッド
２３ 第２クラッド
３１、３２、３３、３４ ＬＰＦＧ
５０ 減衰部
５１ 第１減衰部
５２ 第２減衰部
５３ 第３減衰部
６０ 出力部
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５ 光学素子
Ｃ１ 第１変換部
Ｃ２ 第２変換部
Ｃ３ 第３変換部
Ｃ４ 第４変換部
Ｃ５ 第５変換部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】