JP2003202531A - Pulse delay quantity corrector and polarization mode dispersion compensator using the corrector - Google Patents

Pulse delay quantity corrector and polarization mode dispersion compensator using the corrector

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JP2003202531A
JP2003202531A JP2001401028A JP2001401028A JP2003202531A JP 2003202531 A JP2003202531 A JP 2003202531A JP 2001401028 A JP2001401028 A JP 2001401028A JP 2001401028 A JP2001401028 A JP 2001401028A JP 2003202531 A JP2003202531 A JP 2003202531A
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JP
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mode
polarization
optical waveguide
pulse delay
electric field
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Shiro Shichijo
司朗 七条
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulse delay amount corrector which can be manufactured at a low cost and miniaturized and a polarization mode dispersion compensator using the corrector. <P>SOLUTION: A polarization controller 12 and the pulse delay amount corrector 13 are formed on the same ferroelectric substrate 14 to obtain the polarization mode dispersion compensator 11. The corrector 13 is constituted by arraying TE-TM mode conversion parts 20 to 23 for converting a TE mode to a TM mode or vice versa along an optical waveguide 15 in series so as to convert the delayed TE mode into the TM mode and convert the advanced TM mode into the TE mode by using any one of the mode conversion parts 20 to 23. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送システムに
おける偏波モード分散に起因する群遅延時間差を補正す
るためのパルス遅延量補正器およびこのパルス遅延量補
正器を用いた偏波モード分散補償器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse delay amount compensator for compensating a group delay time difference caused by polarization mode dispersion in an optical transmission system, and a polarization mode dispersion compensator using this pulse delay amount compensator. Regarding vessels.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ通信においては、通信量の爆
発的増大に対応するために、1本の光ファイバに多くの
波長の光信号を多重化して伝送させる波長多重通信(W
DM)方式が使用されている。さらに、情報量の増大に
対応するために、変調スピードが2.5GHzから10
GHzへと高速化しており、将来的には40GHz、8
0GHzへとさらなる変調スピードの高速化が進展しよ
うとしている。
2. Description of the Related Art In optical fiber communication, in order to cope with an explosive increase in communication volume, wavelength multiplexing communication (W) in which optical signals of many wavelengths are multiplexed and transmitted in one optical fiber.
DM) method is used. Furthermore, in order to cope with the increase in the amount of information, the modulation speed is changed from 2.5 GHz to 10 GHz.
The speed has been increased to GHz, and in the future 40 GHz, 8
Further increase in modulation speed is going to progress to 0 GHz.

【0003】このような高速変調の光信号を光ファイバ
に入射して伝送させた場合、偏波モード分散(PMD:
Polarization Mode Dispersion)が生じることが知られ
ている。通常、伝送用光ファイバは構造(断面形状)が
真円ではないため、10-7〜10-5程度の複屈折が生じ
る。偏波モード分散とは、伝送用光ファイバに生じる複
屈折によって、直交する2つの偏波状態の縮退がとけ
て、偏波ごとに群速度が異なる現象である。この群速度
の差は非常に小さいが、高速変調(高速通信)もしくは
長距離伝送では、伝送特性に悪影響を及ぼすことが知ら
れている。
When such a high-speed modulated optical signal is incident on an optical fiber for transmission, polarization mode dispersion (PMD:
Polarization Mode Dispersion) is known to occur. Usually, since the structure (cross-sectional shape) of the transmission optical fiber is not a perfect circle, birefringence of about 10 −7 to 10 −5 occurs. Polarization mode dispersion is a phenomenon in which two orthogonal polarization states are degenerated due to birefringence occurring in a transmission optical fiber, and the group velocity is different for each polarization. Although this difference in group velocity is very small, it is known that transmission characteristics are adversely affected by high-speed modulation (high-speed communication) or long-distance transmission.

【0004】各光周波数において、出力直交偏光状態の
光周波数依存性が最小となるような直交偏光状態が存在
し、この状態はPSP(Principal State of Polarizat
ion)と呼ばれている。この直交偏光状態は、光信号が
伝搬してくる光ファイバの状態、外気温変化、振動等に
よって、刻々と変化する。また、この2つの直交偏光間
では群速度が異なるため、2つのパルス(偏光)の到着
時間に差が生じ、受信信号の波形になまりが生じる。こ
の受信信号の波形なまりのためにビットエラーレート
(BER)の低下をもたらす。
At each optical frequency, there exists an orthogonal polarization state that minimizes the optical frequency dependence of the output orthogonal polarization state. This state is the PSP (Principal State of Polarizat).
ion) is called. This orthogonal polarization state changes every moment depending on the state of the optical fiber through which the optical signal propagates, the change in the outside temperature, the vibration, and the like. Further, since the group velocities are different between the two orthogonal polarizations, the arrival times of the two pulses (polarizations) are different from each other, and the waveform of the received signal is rounded. This waveform rounding of the received signal causes a decrease in bit error rate (BER).

【0005】1次のPMDは、厳密には出力PSPにお
ける2つの直交偏光間の差分時間遅延(DGD:Differ
ential Group Delay)で定義される。そして、PSPは
温度変化などの外乱によって変化するため、PMD値は
時間とともに変化する。また、PSPに周波数依存性が
存在する場合は、高次(たとえば2次)のPMDが生じ
ることが知られている。
Strictly speaking, the first-order PMD is a differential time delay (DGD) between two orthogonal polarizations at the output PSP.
Priority Group Delay). Since the PSP changes due to a disturbance such as a temperature change, the PMD value changes with time. Further, it is known that high-order (for example, second-order) PMD occurs when the PSP has frequency dependence.

【0006】光信号における異なる偏波成分間に生じる
大幅な時間遅延は、光信号を受光したときに大きなパル
スの広がりをもたらす。これは、伝送波長チャンネルあ
たり10Gbs以上のビット速度で伝送させるシステム
において、特に顕著になる。たとえば、約20psの群
遅延差によるパルスの広がりは、受信電気信号のアイダ
イヤグラムにおいて0.5dB程度の閉じを引き起こ
し、ビットエラーレート(BER)の低下をもたらす。
高速長距離伝送には、こうした1次のPMD補償技術と
して偏波モード分散補償器(PMDC:Polarization M
ode DispersionCompensator)の開発が急務である。
The large time delay that occurs between different polarization components in an optical signal results in a large pulse spread when the optical signal is received. This is particularly remarkable in a system that transmits at a bit rate of 10 Gbs or more per transmission wavelength channel. For example, the spread of the pulse due to the group delay difference of about 20 ps causes closure of about 0.5 dB in the eye diagram of the received electric signal, resulting in a decrease in bit error rate (BER).
For high-speed long-distance transmission, a polarization mode dispersion compensator (PMDC: Polarization M
ode DispersionCompensator) is an urgent task.

【0007】光ファイバのPMDによる信号障害を処理
する方法として、PMDによって生じる信号歪の電気的
等価法(IEEE.Photonics Technology Lett. Vol.2,No.
8,519,1990)と、受信電気信号における差分時間遅延の
電気的等価法(IEEE.Photonics Technology Lett. Vol.
9,No1,121,1997)とがある。こうした電気的等価法は、
比較的わずかな遅延時間差を補正できるに過ぎない。ま
た、これらの電気的等価法を実行するためには、高価な
高速回路装置が必要となる。
As a method of processing a signal failure due to PMD of an optical fiber, an electrical equivalent method of signal distortion caused by PMD (IEEE. Photonics Technology Lett. Vol. 2, No.
8,519,1990) and the electrical equivalent method of the differential time delay in the received electric signal (IEEE.Photonics Technology Lett. Vol.
9, No1, 121, 1997). Such an electrical equivalent method
Only a relatively small delay time difference can be corrected. In addition, an expensive high-speed circuit device is required to execute these electrical equivalent methods.

【0008】一方、光学的に遅延時間差を補正する方法
も提案されている。図7は、光学的に遅延時間差を補正
するための構成を示すブロック図である。この構成は、
特開平11−196046号公報に開示されている。1
0GB/s光送信機1から出力された光は、光ファイバ
2によって伝送され、補償装置3に入力される。補償装
置3は、入力された光の遅延時間差を補正して出力す
る。補正された光は、10GB/s光受信機4によって
電気信号に変換される。
On the other hand, a method of optically correcting the delay time difference has also been proposed. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration for optically correcting the delay time difference. This configuration
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-196046. 1
The light output from the 0 GB / s optical transmitter 1 is transmitted by the optical fiber 2 and input to the compensator 3. The compensator 3 corrects the delay time difference of the input light and outputs it. The corrected light is converted into an electric signal by the 10 GB / s optical receiver 4.

【0009】補償装置3は、自動偏波変成器5と、可変
差分時間遅延ライン(パルス遅延量補正器)6と、光タ
ップ7と、歪み分析装置8とを含んで構成される。自動
偏波変成器5は、PSPの2つの偏光方向を可変差分時
間遅延ライン6の偏光主軸と一致するように調整する。
可変差分時間遅延ライン6は、自動偏波変成器5の出力
信号を光ファイバ2の2つのPSPに対する2つの直交
偏光状態に分離し、可変量τcだけその2つの偏波状態
を遅延させることによって、光ファイバ2で発生した遅
延時間差を補正する。
The compensator 3 comprises an automatic polarization transformer 5, a variable differential time delay line (pulse delay amount corrector) 6, an optical tap 7, and a distortion analyzer 8. The automatic polarization transformer 5 adjusts the two polarization directions of the PSP so that they coincide with the polarization main axis of the variable differential time delay line 6.
The variable differential time delay line 6 separates the output signal of the automatic polarization transformer 5 into two orthogonal polarization states for the two PSPs of the optical fiber 2 and delays the two polarization states by a variable amount τc. , The delay time difference generated in the optical fiber 2 is corrected.

【0010】ここで、可変差分時間遅延ライン6の動作
原理について説明する。可変差分時間遅延ライン6に入
射した信号光は、偏波モード分散によって互いに時間差
τの2つの直交した偏光成分を有している。自動偏波変
成器5では、時間差τ早く到着した偏光成分の偏光方向
が可変差分時間遅延ライン6のfast軸方向に一致す
るように、信号光の偏光方向が制御される。可変差分時
間遅延ライン6に入射した光は、偏光分離プリズム81
によって2つの偏光に分離され、分離された2つの偏光
は異なる光路85,86にそれぞれ導かれる。時間差τ
遅れて到着した偏光成分は、光路85に沿って伝搬す
る。一方、時間差τ早く到着した偏光成分は、光路86
に沿って伝搬し、可動ミラー82で反射されて再び光路
86に沿って伝搬する。可動ミラー82は図示しないモ
ータによってその位置を移動できる構成となっており、
可動ミラー82の位置を調整することによって光路86
を伝搬する偏光成分を時間差τ遅らせることができる。
光路85,86を伝搬した2つの偏光成分は、偏光合波
プリズム83によって合波される。合波された信号光
は、その2つの偏光成分間の時間差が0となっている。
このようにして、可変差分時間遅延ライン6では、入力
された光の遅延時間差を補正する。
Here, the operating principle of the variable differential time delay line 6 will be described. The signal light incident on the variable differential time delay line 6 has two orthogonal polarization components having a time difference τ with each other due to polarization mode dispersion. In the automatic polarization transformer 5, the polarization direction of the signal light is controlled so that the polarization direction of the polarization component arriving earlier than the time difference τ coincides with the fast axis direction of the variable differential time delay line 6. The light incident on the variable differential time delay line 6 receives the polarization separation prism 81.
Are separated into two polarized lights by the two, and the two separated polarized lights are guided to different optical paths 85 and 86, respectively. Time difference τ
The polarization components that arrive later are propagated along the optical path 85. On the other hand, the polarization component that arrives earlier by the time difference τ is
Propagates along the optical path 86, is reflected by the movable mirror 82, and propagates again along the optical path 86. The movable mirror 82 is configured so that its position can be moved by a motor (not shown).
The optical path 86 is adjusted by adjusting the position of the movable mirror 82.
It is possible to delay the time difference .tau.
The two polarization components propagating through the optical paths 85 and 86 are combined by the polarization combining prism 83. The time difference between the two polarization components of the multiplexed signal light is zero.
In this way, the variable differential time delay line 6 corrects the delay time difference of the input light.

【0011】また、光ファイバ2のPSPは時間によっ
て変動するため、PSPの変動に合わせて2つのPSP
を自動的に補正する必要がある。可変差分時間遅延ライ
ン6からの出射光の一部が光タップ7によってモニタさ
れて、歪み分析装置8に与えられる。歪み分析装置8
は、光電流の歪みを測定し、歪みに比例する電圧Vcに
変換した電気出力を発生させる。
Further, since the PSP of the optical fiber 2 varies with time, the two PSPs are adjusted according to the variation of the PSP.
Need to be corrected automatically. A part of the light emitted from the variable differential time delay line 6 is monitored by the optical tap 7 and given to the strain analyzer 8. Strain analyzer 8
Measures the distortion of the photocurrent and generates an electric output converted into a voltage Vc proportional to the distortion.

【0012】ここで、光ファイバ2と補償装置3とにお
ける各遅延時間差をそれぞれτf,τcとすると、全体
の遅延時間差は、下記の式(1)で表される。 Τtotal=r・√(τf^2+τc^2+2τf・τc・cos(2θ)) …(1)
Assuming here that the respective delay time differences between the optical fiber 2 and the compensator 3 are τf and τc, the total delay time difference is expressed by the following equation (1). Τ total = r ・ √ (τf ^ 2 + τc ^ 2 + 2τf ・ τc ・ cos (2θ))… (1)

【0013】ここで、2θは、光ファイバ2のPSP
と、自動偏波変成器5によって直接制御される補償装置
3のPSPとに対するいわゆるストークスベクトル間の
角度である。角度2θが±πの数値に合わせて調整され
るとき、いわゆる光ファイバ2の高速PSPと低速PS
Pとが、それぞれ補償装置3のいわゆる高速PSPと低
速PSPとに一致するようなとき、遅延時間差の合計τ
totalが|τf−τc|の最小であることが明らかであ
る。
Here, 2θ is the PSP of the optical fiber 2.
And the so-called Stokes vector angle with respect to the PSP of the compensator 3 directly controlled by the automatic polarization transformer 5. When the angle 2θ is adjusted to a numerical value of ± π, so-called high-speed PSP and low-speed PS of the optical fiber 2
When P and the so-called high-speed PSP and low-speed PSP of the compensator 3 respectively match, the total delay time difference τ
It is clear that total is the minimum of | τf−τc |.

【0014】こうして角度θの調整は、電圧Vcが相対
最大値になるよう、フィードバック経路9を介して供給
されるフィードバック電圧Vcの値に応じて自動偏波変
成器5を調整することによって達成することができる。
同様に、補償装置3における遅延時間差τcは、τcが
光ファイバ2のτfにほぼ等しくなり、これによってτ
totalが0になるようフィードバック電圧Vcの値に応
じて調整することができる。このように自動偏波変成器
5と可変差分時間遅延ライン6とによって生成される遅
延時間差の方向と量が前述の方法で調整されれば、補償
装置3が出力する光信号の歪みレベルは最小となる。
Thus, the adjustment of the angle θ is achieved by adjusting the automatic polarization transformer 5 in accordance with the value of the feedback voltage Vc supplied via the feedback path 9 so that the voltage Vc becomes the relative maximum value. be able to.
Similarly, the delay time difference τc in the compensating device 3 is such that τc is substantially equal to τf of the optical fiber 2, and thus
It can be adjusted according to the value of the feedback voltage Vc so that total becomes 0. As described above, if the direction and amount of the delay time difference generated by the automatic polarization transformer 5 and the variable difference time delay line 6 are adjusted by the above-described method, the distortion level of the optical signal output from the compensator 3 is minimized. Becomes

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、補償装置3は、それぞれ別個の部品として構成した
自動偏波変成器5と可変差分時間遅延ライン(パルス遅
延量補正器)6とを接続して構成されている。そのた
め、製造コストが高くなり、また構成が大型化するとい
う問題点がある。
In the above-mentioned conventional technique, the compensator 3 connects the automatic polarization transformer 5 and the variable differential time delay line (pulse delay amount corrector) 6 which are respectively configured as separate parts. Is configured. Therefore, there are problems that the manufacturing cost is high and the structure is large.

【0016】また、可変差分時間遅延ライン6では、信
号光を2つの偏光成分に空間的に分離した後、さらに最
終的に合波する必要があり、光軸調整等が面倒である。
さらに、可変差分時間遅延ライン6では、光路長を機械
的に変えるため、機械的摺動部が存在し、高速性・信頼
性に問題があり、機械的摺動部のない光路長調整装置の
開発が望まれている。
Further, in the variable differential time delay line 6, it is necessary to spatially separate the signal light into two polarization components and then finally combine them, which makes the optical axis adjustment and the like troublesome.
Further, in the variable differential time delay line 6, since the optical path length is mechanically changed, there is a mechanical sliding portion, there is a problem in high speed / reliability, and an optical path length adjusting device without a mechanical sliding portion is provided. Development is desired.

【0017】本発明の目的は、低コストで製造できると
ともに、小型化を図ることができるパルス遅延量補正器
およびそれを用いた偏波モード分散補償器を提供するこ
とである。
An object of the present invention is to provide a pulse delay compensator which can be manufactured at low cost and can be miniaturized, and a polarization mode dispersion compensator using the same.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、強誘電性基板
に光導波路を形成するとともに、TEモードとTMモー
ドとを入れ替えるモード変換部を、前記光導波路に沿っ
て複数個直列に配列して構成され、複数のモード変換部
のうちのいずれか1つのモード変換部によって遅れてい
るTEモードをTMモードに変換するとともに、進んで
いるTMモードをTEモードに変換し、TEモードはT
Mモードよりも遅く伝搬する特性を利用して、遅れてい
るTMモードと進んでいるTEモードとを同じタイミン
グで前記光導波路の出力端から出力させることを特徴と
するパルス遅延量補正器である。
According to the present invention, an optical waveguide is formed on a ferroelectric substrate, and a plurality of mode converters for switching TE mode and TM mode are arranged in series along the optical waveguide. The TE mode delayed by any one of the plurality of mode conversion units is converted into the TM mode, and the advanced TM mode is converted into the TE mode.
A pulse delay compensator characterized in that a delayed TM mode and a advanced TE mode are output from the output end of the optical waveguide at the same timing by utilizing the characteristic of propagating slower than the M mode. .

【0019】本発明に従えば、強誘電性基板の光導波路
を通過する光は、TEモードがTMモードよりも遅く伝
搬する特性を利用して、入射光の遅延時間差すなわちT
EモードとTMモードとの遅延時間差が補正される。伝
搬されてくる光においては、TEモードはTMモードよ
りも伝搬速度が遅いことが知られている。そこで、本発
明では、入射光の偏波状態を光導波路の適当な箇所で変
換してTEモードとTMモードとを入れ替える。これに
よって、遅れているTEモードがTMモードとなり、進
んでいるTMモードがTEモードとなり、その後の光導
波路を通過する間にTMモードは速く伝搬し、TEモー
ドは遅く伝搬するので、光導波路の出力端からTEモー
ドとTMモードとが同じタイミングで出力される。つま
り、入射光におけるTEモードとTMモードとの遅延時
間差および光導波路の長さに基づいて、モードを入れ替
える位置を選択すれば、光導波路の出力端からTEモー
ドとTMモードとを同じタイミングで出力させることが
できる。
According to the present invention, the light passing through the optical waveguide of the ferroelectric substrate utilizes the characteristic that the TE mode propagates slower than the TM mode, so that the delay time difference of the incident light, that is, T
The delay time difference between the E mode and the TM mode is corrected. It is known that the propagation speed of the TE mode is slower than that of the TM mode in the propagated light. Therefore, in the present invention, the TE mode and the TM mode are switched by converting the polarization state of the incident light at an appropriate portion of the optical waveguide. As a result, the delayed TE mode becomes the TM mode, the advanced TM mode becomes the TE mode, and the TM mode propagates fast and the TE mode propagates slowly while passing through the subsequent optical waveguide. The TE mode and the TM mode are output from the output end at the same timing. That is, if the position for switching the modes is selected based on the delay time difference between the TE mode and the TM mode in the incident light and the length of the optical waveguide, the TE mode and the TM mode are output from the output end of the optical waveguide at the same timing. Can be made.

【0020】また本発明は、複数の前記モード変換部
は、それぞれ、前記光導波路における光の進行方向に沿
って複数のドメイン領域を配列して成るとともに、隣接
するドメイン領域間で分極方向が180度反転している
周期的180度分極反転構造と、前記周期的180度分
極反転構造内の光導波路に、前記進行方向と直交する方
向にそれぞれ電界を印加する電界印加手段とを含んで構
成され、複数の前記モード変換部のうちのいずれか1つ
のモード変換部内の光導波路に電界を印加することを特
徴とする。
Further, according to the present invention, each of the plurality of mode conversion parts is formed by arranging a plurality of domain regions along the light traveling direction in the optical waveguide, and the polarization direction is 180 between adjacent domain regions. And a field-applying means for applying an electric field to the optical waveguide in the periodic 180-degree domain-inverted structure in the direction orthogonal to the traveling direction. An electric field is applied to the optical waveguide in any one of the plurality of mode conversion units.

【0021】本発明に従えば、モード変換部は、強誘電
性基板に形成される周期的180度分極反転構造と、こ
の周期的180度分極反転構造内の光導波路に電界を印
加する電界印加手段とで構成される。したがって、パル
ス遅延量補正器を比較的簡単な構造で実現することがで
き、低コストで製造できるとともに、小型化を図ること
ができる。
According to the present invention, the mode conversion section applies the electric field to the periodic 180 ° polarization inversion structure formed on the ferroelectric substrate and the optical waveguide in the periodic 180 ° polarization inversion structure. And means. Therefore, the pulse delay compensator can be realized with a relatively simple structure, can be manufactured at low cost, and can be miniaturized.

【0022】また本発明は、2つの光導波路を並列に形
成するとともに、各光導波路にそれぞれ複数のモード変
換部を配置し、さらに、入射光をTEモードとTMモー
ドとに分離して2つの前記光導波路に導く分離手段と、
2つの前記光導波路からのTEモードとTMモードとを
合波して出力する合波手段とを有し、TEモードとTM
モードとを独立して制御することを特徴とする。
Further, according to the present invention, two optical waveguides are formed in parallel, a plurality of mode conversion parts are arranged in each optical waveguide, and the incident light is separated into a TE mode and a TM mode. Separating means for guiding to the optical waveguide,
It has a multiplexing means for multiplexing and outputting the TE mode and TM mode from the two optical waveguides, and the TE mode and TM
It is characterized by controlling the mode independently.

【0023】本発明に従えば、入射光はTMモードとT
Eモードとに分離されて2つの光導波路にそれぞれ与え
られ、別々にモード変換が行われた後、合波されて出力
される。したがって、TMモードをTEモードに変換す
る位置とTEモードをTMモードに変換する位置とをそ
れぞれ別の位置に設定することができ、細かい補正が可
能となる。これによって、パルス遅延量補正器の補正精
度を向上することができる。
According to the invention, the incident light is TM mode and T
It is separated into E mode and given to two optical waveguides respectively, and after mode conversion is performed separately, they are multiplexed and output. Therefore, the position where the TM mode is converted to the TE mode and the position where the TE mode is converted to the TM mode can be set to different positions, and fine correction can be performed. As a result, the correction accuracy of the pulse delay amount corrector can be improved.

【0024】また本発明は、前記電界印加手段は、前記
強誘電性基板の主面上であって、前記モード変換部内の
光導波路を挟んで対向する位置に配置される一対の電極
を含むことを特徴とする。
Further, in the present invention, the electric field applying means includes a pair of electrodes arranged on the main surface of the ferroelectric substrate at positions facing each other with the optical waveguide in the mode converting section interposed therebetween. Is characterized by.

【0025】本発明に従えば、強誘電性基板の主面上に
たとえば平板状電極を配置することによって、光導波路
に電界が印加される。したがって、比較的簡単な構造で
容易にパルス遅延量補正器を製造することができる。
According to the present invention, an electric field is applied to the optical waveguide by disposing, for example, a plate electrode on the main surface of the ferroelectric substrate. Therefore, the pulse delay compensator can be easily manufactured with a relatively simple structure.

【0026】また本発明は、上述したパルス遅延量補正
器と、このパルス遅延量補正器の前段に配置されるとと
もに、入射光の偏波状態を前記パルス遅延量補正器の主
軸方向と一致させる偏波コントローラとを有し、前記パ
ルス遅延量補正器と前記偏波コントローラとを、同一の
強誘電性基板上に形成したことを特徴とする偏波モード
分散補償器である。
Further, according to the present invention, the above-mentioned pulse delay amount corrector and the pulse delay amount corrector are arranged in front of the pulse delay amount corrector, and the polarization state of the incident light coincides with the main axis direction of the pulse delay amount corrector. A polarization mode dispersion compensator having a polarization controller, wherein the pulse delay compensator and the polarization controller are formed on the same ferroelectric substrate.

【0027】本発明に従えば、同一の強誘電性基板上に
パルス遅延量補正器と偏波コントローラとを形成して、
偏波モード分散補償器が形成される。したがって、2つ
の構成を1つの基板に集積させることができるので、偏
波モード分散補償器の小型化を図ることができる。
According to the present invention, the pulse delay compensator and the polarization controller are formed on the same ferroelectric substrate,
A polarization mode dispersion compensator is formed. Therefore, since the two configurations can be integrated on one substrate, the polarization mode dispersion compensator can be downsized.

【0028】また本発明は、前記偏波コントローラは、
前記光導波路における光の進行方向に沿って複数のドメ
イン領域を配列して成るとともに、隣接するドメイン領
域間で分極方向が180度反転している周期的180度
分極反転構造と、該周期的180度分極反転構造内の光
導波路に、前記進行方向と直交する方向に電界を印加す
る電界印加手段とを含んで構成され、前記周期的180
度分極反転構造内の光導波路に電界を印加することによ
って、前記光導波路を通過する光の偏波状態を変化させ
ることを特徴とする。
In the present invention, the polarization controller is
A periodic 180-degree domain-inverted structure in which a plurality of domain regions are arranged along the light traveling direction in the optical waveguide, and the polarization directions are inverted by 180 degrees between adjacent domain regions, and the periodic 180-degree domain-inverted structure. The optical waveguide in the degree polarization inversion structure includes an electric field applying unit that applies an electric field in a direction orthogonal to the traveling direction, and the periodic 180
The polarization state of light passing through the optical waveguide is changed by applying an electric field to the optical waveguide in the polarization inversion structure.

【0029】本発明に従えば、偏波コントローラは、強
誘電性基板に形成される周期的180度分極反転構造
と、この周期的180度分極反転構造内の光導波路に電
界を印加する電界印加手段とで構成される。したがっ
て、偏波コントローラを比較的簡単な構造で実現するこ
とができ、低コストで製造できるとともに、小型化を図
ることができる。これによって、偏波モード分散補償器
の製造コストの低減および構成の小型化を図ることが可
能となる。
According to the present invention, the polarization controller includes a periodic 180-degree polarization inversion structure formed on a ferroelectric substrate and an electric field application for applying an electric field to an optical waveguide in the periodic 180-degree polarization inversion structure. And means. Therefore, the polarization controller can be realized with a relatively simple structure, can be manufactured at low cost, and can be miniaturized. This makes it possible to reduce the manufacturing cost of the polarization mode dispersion compensator and reduce the size of the structure.

【0030】また本発明は、前記電界印加手段は、前記
強誘電性基板の主面上であって、前記周期的180度分
極反転構造内の光導波路を挟んで対向する位置に配置さ
れる一対の電極を含むことを特徴とする。
According to the present invention, the electric field applying means is arranged on the main surface of the ferroelectric substrate at a position opposed to each other with the optical waveguide in the periodic 180 ° polarization inversion structure interposed therebetween. It is characterized by including the electrode of.

【0031】本発明に従えば、強誘電性基板の主面上に
たとえば平板状電極を配置することによって、光導波路
に電界が印加される。したがって、比較的簡単な構造で
容易に偏波コントローラを製造することができ、低コス
トで製造できるとともに、小型化を図ることができる。
これによって、偏波モード分散補償器の製造コストの低
減および構成の小型化を図ることが可能となる。
According to the present invention, an electric field is applied to the optical waveguide by disposing, for example, a plate electrode on the main surface of the ferroelectric substrate. Therefore, the polarization controller can be easily manufactured with a relatively simple structure, can be manufactured at low cost, and can be miniaturized.
This makes it possible to reduce the manufacturing cost of the polarization mode dispersion compensator and reduce the size of the structure.

【0032】また本発明は、前記偏波コントローラは、
さらに、前記周期的180度分極反転構造の前段に配置
されるとともに、入射光の位相を調整する位相調整手段
を含むことを特徴とする。
In the present invention, the polarization controller is
Further, it is characterized in that it comprises a phase adjusting means arranged before the periodic 180-degree domain-inverted structure and adjusting the phase of incident light.

【0033】本発明に従えば、周期的180度分極反転
構造に入射される光信号は、位相調整手段によってTE
モードとTMモードとの2つのモード間の位相差が調整
される。たとえば、TEモードとTEモード間の位相差
が±π/2となるように調整することができる。これに
よって、効率よく偏波状態の調整を行うことができる。
According to the present invention, the optical signal incident on the periodic 180-degree domain-inverted structure is subjected to TE by the phase adjusting means.
The phase difference between the two modes, mode and TM mode, is adjusted. For example, the phase difference between the TE mode and the TE mode can be adjusted to be ± π / 2. As a result, the polarization state can be adjusted efficiently.

【0034】また本発明は、前記強誘電性基板は、ニオ
ブ酸リチウム結晶から成ることを特徴とする。
The present invention is also characterized in that the ferroelectric substrate is made of lithium niobate crystal.

【0035】本発明に従えば、性能のよいパルス遅延量
補正器または偏波モード分散補償器を実現することがで
きる。
According to the present invention, a high performance pulse delay compensator or polarization mode dispersion compensator can be realized.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】大きなDGDを補正するために
は、差分遅延時間を大きく取れるように、複屈折率の大
きな材料を使用してパルス遅延量補正器を形成する必要
がある。一般に、x軸カットy軸伝搬タイプまたはx軸
カットz軸伝搬タイプのニオブ酸リチウム結晶基板が、
偏波コントローラに用いられている。x軸カットz軸伝
搬タイプのニオブ酸リチウム結晶基板を用いた偏波コン
トローラは、複屈折を感じないため、大きな複屈折を必
要とするパルス遅延量補正器との集積化は困難である。
これに対し、x軸カットy軸伝搬タイプのニオブ酸リチ
ウム結晶基板を用いた偏波コントローラは、大きな複屈
折を感じる方向に光信号を伝搬させるので、パルス遅延
量補正器との集積化が可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In order to correct a large DGD, it is necessary to form a pulse delay compensator using a material having a large birefringence so that a large differential delay time can be obtained. Generally, an x-axis cut y-axis propagation type or an x-axis cut z-axis propagation type lithium niobate crystal substrate is
Used in the polarization controller. Since the polarization controller using the x-axis cut z-axis propagation type lithium niobate crystal substrate does not feel birefringence, it is difficult to integrate it with a pulse delay compensator requiring large birefringence.
On the other hand, a polarization controller that uses an x-axis cut y-axis propagation type lithium niobate crystal substrate propagates an optical signal in the direction in which a large birefringence is felt, so it can be integrated with a pulse delay compensator. Is.

【0037】本発明の偏波モード分散補償器は、偏波コ
ントローラとパルス遅延量補正器とを、同一の強誘電性
基板上に構成して実現される。偏波コントローラは、強
誘電性基板上に周期的180度分極反転構造(詳細は後
述する。)を構成し、この周期的180度分極反転構造
の主面上であって光導波路を挟んで対向する位置に一対
の平板状電極を配置して構成され、一対の平板上電極間
に電界を印加することによってTE−TMモード変換を
行い、偏光状態を制御する。また、パルス遅延量補正器
は、強誘電性基板上に周期的180度分極反転構造を複
数個構成し、各周期的180度分極反転構造の主面上で
あって光導波路を挟んで対向する位置に一対の平板状電
極をそれぞれ配置して構成され、いずれかの周期的18
0度分極反転構造に配置された一対の平板上電極間に電
界を印加することによってTE−TMモード変換を行
い、2つの直交偏光を入れ替えることによって、2つの
偏光成分の時間差を補正する。
The polarization mode dispersion compensator of the present invention is realized by configuring the polarization controller and the pulse delay compensator on the same ferroelectric substrate. The polarization controller forms a periodic 180-degree polarization inversion structure (details will be described later) on a ferroelectric substrate, and opposes the main surface of this periodic 180-degree polarization inversion structure across an optical waveguide. A pair of flat plate-shaped electrodes are arranged at a position to perform the TE-TM mode conversion by applying an electric field between the pair of flat plate upper electrodes to control the polarization state. The pulse delay compensator comprises a plurality of periodic 180-degree domain-inverted structures on a ferroelectric substrate, and opposes the optical waveguide on the main surface of each periodic 180-degree domain-inverted structure. A pair of flat plate-shaped electrodes are arranged at respective positions, and any one of the periodic 18
TE-TM mode conversion is performed by applying an electric field between a pair of flat plate electrodes arranged in a 0-degree polarization inversion structure, and two orthogonal polarizations are exchanged to correct the time difference between two polarization components.

【0038】図1は、本発明の第1実施形態である偏波
モード分散補償器11の構成を示す斜視図である。偏波
モード分散補償器11は、偏波コントローラ12とパル
ス遅延量補正器13とを、x軸カットのニオブ酸リチウ
ム結晶から成る強誘電性基板14上に構成して実現され
る。x軸カットの強誘電性基板14の主面上には、チタ
ン拡散法によって、y軸を伝搬方向とするとともに波長
1.55μmに対して単一モードとなる光導波路15が
形成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a polarization mode dispersion compensator 11 according to the first embodiment of the present invention. The polarization mode dispersion compensator 11 is realized by configuring the polarization controller 12 and the pulse delay compensator 13 on a ferroelectric substrate 14 made of an x-axis cut lithium niobate crystal. On the main surface of the x-axis cut ferroelectric substrate 14, an optical waveguide 15 having a single axis at a wavelength of 1.55 μm and having a y-axis as a propagation direction is formed by a titanium diffusion method.

【0039】偏波コントローラ12は、位相調整部16
とTE−TMモード変換部17とから成るユニットを少
なくとも1つ備えて構成される。位相調整部16は、強
誘電性基板14の主面上に一対の平板状電極18a,1
8bを配置して構成され、光導波路15にz軸方向に電
界が印加されるように、一対の平板状電極18a,18
bのうち一方電極18bは光導波路15の直上に配置さ
れている。TE−TMモード変換部17は、強誘電性基
板14上に、周期的180度分極反転構造を構成し、こ
の周期的180度分極反転構造の主面上に一対の平板状
電極19a,19bを配置して構成され、光導波路15
にx軸方向に電界が印加されるように、一対の平板状電
極19a,19bは光導波路15を挟んで対向する位置
に配置されている。周期的180度分極反転構造とは、
光導波路15における光の進行方向に沿って複数のドメ
イン領域D1,D2を配列して成るとともに、隣接する
ドメイン領域間で分極方向が180度反転している構造
である。分極方向は、ニオブ酸リチウム結晶から成る強
誘電性基板14のz軸方向であり、光の進行方向とは直
交する方向に設定される。
The polarization controller 12 includes a phase adjusting unit 16
And a TE-TM mode conversion section 17 at least one unit. The phase adjusting unit 16 includes a pair of flat plate-shaped electrodes 18 a, 1 on the main surface of the ferroelectric substrate 14.
8b is arranged, and a pair of flat plate-shaped electrodes 18a, 18 is formed so that an electric field is applied to the optical waveguide 15 in the z-axis direction.
One electrode 18b of b is arranged immediately above the optical waveguide 15. The TE-TM mode conversion unit 17 forms a periodic 180-degree domain-inverted structure on the ferroelectric substrate 14, and a pair of flat plate-shaped electrodes 19a and 19b is formed on the main surface of this periodic 180-degree domain-inverted structure. The optical waveguide 15 is arranged and configured.
The pair of flat plate-shaped electrodes 19a and 19b are arranged so as to face each other with the optical waveguide 15 interposed therebetween so that an electric field is applied to the x-axis direction. What is a periodic 180 degree polarization inversion structure?
This is a structure in which a plurality of domain regions D1 and D2 are arranged along the light traveling direction in the optical waveguide 15, and the polarization direction is inverted by 180 degrees between adjacent domain regions. The polarization direction is the z-axis direction of the ferroelectric substrate 14 made of lithium niobate crystal, and is set in the direction orthogonal to the light traveling direction.

【0040】位相調整部16とTE−TMモード変換部
17とは1つのユニットとして取り扱われており、通常
1つのユニットで構成された偏波コントローラは使用中
に何回かのリセットサイクルを必要とし、これによって
通信データが損なわれてしまう。こうしたことを避けて
リセットフリーにするために、USP4966431に
示されるように、位相調整部16とTE−TMモード変
換部17とから成るユニットを複数段に直列に配置する
が、本発明では説明を簡単にするために1段のみの構成
とする。
The phase adjustment unit 16 and the TE-TM mode conversion unit 17 are treated as one unit, and a polarization controller normally composed of one unit requires several reset cycles during use. However, this will damage the communication data. In order to avoid such a situation and to be reset-free, as shown in US Pat. No. 4,966,431, a unit including a phase adjusting unit 16 and a TE-TM mode converting unit 17 is arranged in a plurality of stages in series. For simplicity, only one stage is used.

【0041】ところで、光ファイバから偏波コントロー
ラ12に入力される光信号の偏光状態は、時々刻々変動
する。そのため、この変動に合わせて後段のパルス遅延
量補正器13のfast軸およびslow軸の方向に合
わせて、光信号の偏光状態を回転させることが必要であ
る。このとき、完全に偏光状態を回転させるためには、
位相調整部16で位相を調整する必要がある。光信号の
位相を調整するためには、入力される光信号の偏光状態
を時々刻々検出する必要がある。このため、通常は、偏
波モード分散補償器11(偏波コントローラ12)の前
段に、偏光状態を検出する偏波アナライザ(図示せず)
が設けられている。偏波アナライザについては、「DW
DM光測定技術」(オプトエレクトロニクス社、波平
偏、2001年)に詳しく述べられている。
By the way, the polarization state of the optical signal input from the optical fiber to the polarization controller 12 varies from moment to moment. Therefore, it is necessary to rotate the polarization state of the optical signal in accordance with this variation in the fast axis and slow axis directions of the pulse delay amount corrector 13 in the subsequent stage. At this time, in order to completely rotate the polarization state,
It is necessary to adjust the phase by the phase adjusting unit 16. In order to adjust the phase of the optical signal, it is necessary to detect the polarization state of the input optical signal moment by moment. Therefore, normally, a polarization analyzer (not shown) for detecting the polarization state is provided in front of the polarization mode dispersion compensator 11 (polarization controller 12).
Is provided. For the polarization analyzer, see "DW
DM optical measurement technology "
B., 2001).

【0042】偏波アナライザは、通過する光信号の偏光
状態を変えることなく、偏光状態を検出するものであ
る。偏光アナライザは、2つの偏光主軸の方向とその位
相差とを検出することができる。時々刻々変動する偏光
状態に合わせて、偏波アナライザからの位相差信号を偏
波コントローラ12の位相調整部16にフィードバック
させることによって、位相調整部16において位相を調
整することができる。位相調整部16の必要性について
は、USP4384760にも説明されているので、T
E−TMモード変換部17について説明する。
The polarization analyzer detects the polarization state of the passing optical signal without changing the polarization state. The polarization analyzer can detect the directions of the two principal axes of polarization and their phase differences. The phase adjustment unit 16 can adjust the phase by feeding back the phase difference signal from the polarization analyzer to the phase adjustment unit 16 of the polarization controller 12 in accordance with the polarization state which changes every moment. The necessity of the phase adjusting unit 16 is described in USP 4384760.
The E-TM mode converter 17 will be described.

【0043】強誘電性基板14においては、x軸方向お
よびy軸方向の屈折率が常光線の屈折率noとなり、分
極軸方向(z軸方向)の屈折率が異常光線の屈折率ne
となるが、両屈折率は異なる値を有する。したがって、
光導波路15が感じる実効的屈折率については、x軸方
向に偏光している光すなわち常光線(TEモード)は、
x軸方向の屈折率nTEを感じ、z軸方向に偏光してい
る光すなわち異常光線(TMモード)は、z軸方向の屈
折率nTMを感じることとなる。つまり、複屈折を強く
感じる方向で光を伝搬させるため、光導波路15を伝搬
する際の両者の伝搬速度(位相速度)が異なり、これに
よって両者に位相差が生じることになる。この位相差が
生じたままでは、後述する偏光状態の変化を得ることが
できないため、両者の位相速度、パルスの場合は群速度
を一致させること(位相整合)が必要となる。以下、位
相整合の原理を説明する。
In the ferroelectric substrate 14, the refractive index in the x-axis direction and the y-axis direction becomes the refractive index no of the ordinary ray, and the refractive index in the polarization axis direction (z-axis direction) is the refractive index ne of the extraordinary ray.
However, both refractive indices have different values. Therefore,
Regarding the effective refractive index felt by the optical waveguide 15, the light polarized in the x-axis direction, that is, the ordinary ray (TE mode) is
Light having a refractive index nTE in the x-axis direction and polarized in the z-axis direction, that is, an extraordinary ray (TM mode), has a refractive index nTM in the z-axis direction. That is, since the light propagates in the direction in which the birefringence is strongly felt, the propagation velocities (phase velocities) of the two when propagating through the optical waveguide 15 are different, which causes a phase difference between the two. If this phase difference remains generated, it is not possible to obtain a change in the polarization state described later, so it is necessary to match the phase velocities of the two and the group velocities in the case of pulses (phase matching). The principle of phase matching will be described below.

【0044】強誘電性基板14内の全体にわたって、x
軸方向にのみ均一な電界Exを発生させる(Ex≠0、
Ey=Ez=0)。この電界Exによって生じる電気光
学効果によって、ドメイン領域D1,D2では、図2
(a)および図2(b)に示すように、強誘電性基板1
4の屈折率楕円体の主軸方向がx−z面内で回転する。
ここで、ドメイン領域D1とドメイン領域D2とでは、
両者の結晶軸が180度反転しているため、電界印加に
よる主軸の回転方向は互いに反対になり、この回転によ
る主軸のx軸方向成分は相加的に結合される。この回転
角θは、公知の次式で与えられる。 θ=(1/2)tan-1{2×r51×Ex/(ne-2−no-2)} …(2) (ただし、r51は電気光学定数である。)
X throughout the ferroelectric substrate 14
A uniform electric field Ex is generated only in the axial direction (Ex ≠ 0,
Ey = Ez = 0). Due to the electro-optic effect generated by this electric field Ex, in the domain regions D1 and D2, as shown in FIG.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the ferroelectric substrate 1
The principal axis direction of the index ellipsoid of 4 rotates in the xz plane.
Here, in the domain area D1 and the domain area D2,
Since the crystal axes of both are inverted by 180 degrees, the rotation directions of the main axes due to the electric field application are opposite to each other, and the x-axis direction components of the main axes due to this rotation are additively coupled. This rotation angle θ is given by the following known equation. θ = (1/2) tan −1 {2 × r51 × Ex / (ne-2-no-2)} (2) (where r51 is an electro-optic constant)

【0045】この主軸の回転は通常はわずかであるが、
ニオブ酸リチウム結晶は比較的大きな非線形光学定数r
51を有するため、大きな回転角度を実現できる。すな
わち、印加電界Exによって屈折率楕円体の主軸が回転
することによって、偏波面が直交する2つの光波(x軸
方向とz軸方向の光波)が結合するようになり、これに
よってTE−TMモード変換が起こるようになる。この
結合係数κは、近似的に以下の式で表される。 κ=(π/λ)×n3×r51×Ex …(3) (ただし、λは伝搬光信号の波長である。)
Although the rotation of this main shaft is usually slight,
The lithium niobate crystal has a relatively large nonlinear optical constant r.
Since it has 51, a large rotation angle can be realized. That is, when the principal axis of the index ellipsoid is rotated by the applied electric field Ex, two light waves (light waves in the x-axis direction and the z-axis direction) whose polarization planes are orthogonal to each other are coupled, whereby the TE-TM mode is obtained. The conversion will take place. This coupling coefficient κ is approximately represented by the following equation. κ = (π / λ) × n3 × r51 × Ex (3) (where λ is the wavelength of the propagating optical signal)

【0046】ここで、ドメイン領域D1とドメイン領域
D2とでは、両者の結晶軸が180度反転しているた
め、電界印加による主軸の回転方向は互いに反対にな
り、この回転による主軸のx軸方向成分は相加的に結合
される。
Here, in the domain region D1 and the domain region D2, since the crystal axes of both are inverted by 180 degrees, the rotation directions of the main axes due to the application of the electric field are opposite to each other, and the main axes due to this rotation are in the x-axis direction. The components are combined additively.

【0047】偏波面が直交する両光波は、光導波路中の
伝搬定数nTE,nTMが異なるため、両者の相互作用
長が短く、両者の結合はわずかでしかない。しかしなが
ら、互いに分極方向が180度反転しているドメイン領
域D1とドメイン領域D2とを交互に繰り返して光信号
の伝搬方向に配置することによって、その繰返し周期を
調整することによって位相整合が可能となる。こうした
繰返し周期構造は、電圧印加時に屈折率も変調されるた
め、グレーティングとして機能する。これによって、両
偏波光は100%の結合が可能となる。
Both light waves whose polarization planes are orthogonal to each other have different propagation constants nTE and nTM in the optical waveguide, so that the interaction length between them is short and the coupling between them is only slight. However, by alternately repeating the domain regions D1 and D2 whose polarization directions are inverted by 180 degrees and arranging them in the propagation direction of the optical signal, phase matching can be achieved by adjusting the repetition period. . Such a repeating periodic structure functions as a grating because the refractive index is also modulated when a voltage is applied. As a result, both polarized lights can be combined at 100%.

【0048】グレーティングによる両偏波光の間のパワ
ー移行率(位相整合する割合)ηは、公知の次式によっ
て表される。 η=sin2{(|κ|2+Δ2)(1/2)×L}/{1+(Δ2/κ2)} …(4) ここで、 Δ=π(nTE−nTM)/λ−(π/Λ) …(5) であり、Λはグレーティング周期である。
The power transfer rate (ratio of phase matching) η between both polarized lights by the grating is represented by the following known equation. η = sin 2 {(| κ | 2 + Δ 2 ) (1/2) × L} / {1+ (Δ 2 / κ 2 )} (4) where Δ = π (nTE-nTM) / λ- (π / Λ) (5), where Λ is the grating period.

【0049】上記の式(4),(5)から、波長λにお
いてΔ=0のとき、100%のパワー移行がなされ、そ
のときの波長λpは、 λp=Λ(nTE−nTM) …(6) となる。
From the above equations (4) and (5), when Δ = 0 at the wavelength λ, 100% power transfer is performed, and the wavelength λp at that time is λp = Λ (nTE-nTM) (6) ).

【0050】すなわち、この両偏波光の間のパワー移行
は、設計波長λpの波長に対して、波長λpを中心とし
た式(4)で実現できる波長帯域を有し、波長λpのと
きのみ100%のパワー移行が可能である。
That is, the power transfer between the two polarized lights has a wavelength band that can be realized by the equation (4) centering on the wavelength λp with respect to the wavelength of the design wavelength λp, and is 100 at the wavelength λp only. % Power transfer is possible.

【0051】これによって、波長λであれば、光信号が
伝搬していくと、両偏波光が互いにパワー移行するよう
になり、そのときの完全結合長Lpは、Lp=π/2|
κ| …
(7)となり、この長さを伝搬すると、完全なパワー
(強度)移行、すなわち位相整合が起こる。
As a result, as long as the optical signal has a wavelength of λ, both polarized light beams make a power transition with each other, and the complete coupling length Lp at that time is Lp = π / 2 |
κ |…
(7), and when propagating this length, complete power (intensity) transition, that is, phase matching occurs.

【0052】たとえば、光信号がz軸方向に偏波面を有
する直線偏光(TMモード)である場合、入射光波長が
λpであれば(前記式(6)を満たしていれば)、電界E
xがないときにはそのままz軸方向の直線偏波光(TM
モード)が出射されるが、電界Exが増大すると出射光
は次第に結合するようになり、z軸方向の偏波から直線
偏波を保ったままx軸の方へ回転し始め、電界Exが前
記式(7)を満たす条件になると、出射光はx軸方向の偏
波面を有する直線偏光(TEモード)へと変換され、1
00%結合(位相結合)する。また、光信号がx軸方向
に偏波面を有する直線偏光(TEモード)である場合
は、出射光はz軸方向の偏波面を有する直線偏波(TM
モード)へと変換される。
For example, when the optical signal is linearly polarized light having a plane of polarization in the z-axis direction (TM mode) and the incident light wavelength is λp (if the above expression (6) is satisfied), the electric field E is obtained.
When there is no x, the linearly polarized light in the z-axis direction (TM
Mode) is emitted, but when the electric field Ex increases, the emitted light is gradually coupled, and starts to rotate from the polarized wave in the z-axis direction to the x-axis while maintaining the linear polarized wave. When the condition that satisfies the expression (7) is satisfied, the emitted light is converted into linearly polarized light (TE mode) having a polarization plane in the x-axis direction, and 1
00% coupling (phase coupling). When the optical signal is linearly polarized light having a polarization plane in the x-axis direction (TE mode), the emitted light is linearly polarized light having a polarization plane in the z-axis direction (TM).
Mode).

【0053】したがって、偏波コントローラ12に入射
される光は、どのような偏光であっても、偏波コントロ
ーラ12の位相調整部16とTE−TMモード変換部1
7とによって、直線偏光の偏光方向が結晶のz軸方向お
よびx軸方向と一致した光となる。偏波コントローラ1
2を通過した光は、後段のパルス遅延量補正器13に入
射される。
Therefore, the light incident on the polarization controller 12 may have any polarization regardless of the polarization, and the phase adjusting unit 16 and the TE-TM mode converting unit 1 of the polarization controller 12 may be used.
7 makes the polarization direction of the linearly polarized light coincident with the z-axis direction and the x-axis direction of the crystal. Polarization controller 1
The light passing through 2 is incident on the pulse delay amount corrector 13 at the subsequent stage.

【0054】パルス遅延量補正器13は、4つのTE−
TMモード変換部20,21,22,23を光導波路1
5に沿って直列に配列して構成される。TE−TMモー
ド変換部20〜23は、周期的180度分極反転構造の
主面上に一対の平板状電極24a,24b;25a,2
5b;26a,26b;27a,27bを配置して構成
され、光導波路15にx軸方向に電界が印加されるよう
に、一対の平板状電極24a,24b;25a,25
b;26a,26b;27a,27bは光導波路15を
挟んで対向する位置に配置されている。
The pulse delay compensator 13 has four TE-
The TM mode converters 20, 21, 22, and 23 are connected to the optical waveguide 1
5 are arranged in series in series. The TE-TM mode converters 20 to 23 have a pair of flat plate-shaped electrodes 24a, 24b; 25a, 2 on the main surface of the periodic 180-degree domain-inverted structure.
5b; 26a, 26b; 27a, 27b are arranged, and a pair of flat plate-shaped electrodes 24a, 24b; 25a, 25 are arranged so that an electric field is applied to the optical waveguide 15 in the x-axis direction.
b; 26a, 26b; 27a, 27b are arranged at positions facing each other with the optical waveguide 15 in between.

【0055】強誘電性基板14は伝搬方向に対して複屈
折を有するため、パルス遅延量補正器13では、TEモ
ード偏光とTMモード偏光とでは、伝搬速度が異なる
(Δτ〜0.2ps/mm)。したがって、4個のTE
−TMモード変換部20〜23のうちの1つ、たとえば
図1では平板状電極25a,25bに電界を加えて作動
させることによって、TEモード偏光とTMモード偏光
との入替を生じさせることができる。つまり、電界が印
加されたTE−TMモード変換部21を光が通過する
と、TEモード偏光はTMモード偏光に、TMモード偏
光はTEモード偏光にそれぞれ変換される。4個のTE
−TMモード変換部20〜23と光導波路15の出力端
までの距離は、それぞれ異なるので、作動させるTE−
TMモード変換部を選択することによって、光導波路1
5の出力端で2つの偏光間の遅延時間差を調整すること
ができる。
Since the ferroelectric substrate 14 has birefringence in the propagation direction, the pulse delay compensator 13 has different propagation velocities between the TE mode polarized light and the TM mode polarized light (Δτ to 0.2 ps / mm). ). Therefore, 4 TE
The TE mode polarized light and the TM mode polarized light can be switched by applying an electric field to one of the -TM mode converters 20 to 23, for example, the plate electrodes 25a and 25b in FIG. . That is, when light passes through the TE-TM mode converter 21 to which an electric field is applied, TE mode polarized light is converted into TM mode polarized light and TM mode polarized light is converted into TE mode polarized light. 4 TE
-The distances between the TM mode converters 20 to 23 and the output end of the optical waveguide 15 are different from each other.
By selecting the TM mode converter, the optical waveguide 1
At the output of 5, the delay time difference between the two polarizations can be adjusted.

【0056】作動させるTE−TMモード変換部を選択
する方法としては、種々の方法をとることができる。た
とえば、入射光のTEモードとTMモードとの遅延時間
を検出して、最適なTE−TMモード変換部を選択して
も良いし、あるいは、パルス遅延量補正器13から出力
された光信号の一部を電気信号に変換し、この電気信号
のいわゆるアイパターンを解析し、波形歪が最小となる
ように、作動させるTE−TMモード変換部を選択する
ようにしても良い。
As a method of selecting the TE-TM mode converter to be operated, various methods can be adopted. For example, the optimum TE-TM mode conversion unit may be selected by detecting the delay time between the TE mode and the TM mode of the incident light, or the optical signal output from the pulse delay amount corrector 13 may be detected. It is also possible to convert a part of the signal into an electric signal, analyze a so-called eye pattern of the electric signal, and select a TE-TM mode converter to be operated so that the waveform distortion is minimized.

【0057】ここで、一連の動作特性をパルスの状態で
説明する。光ファイバを通って伝送されたパルス30,
40は、光ファイバの複屈折等によって直交した偏光状
態(SOP)で光ファイバから出力される。これらのパ
ルス30,40間には、時間間隔τの遅延時間が存在す
る。これらのパルス30,40は、初段の偏波コントロ
ーラ12において、後段のパルス遅延量補正器13の2
つの偏波主軸方向(x軸方向およびz軸方向)に一致す
るように制御される。ここでは、パルス30は偏波コン
トローラ12の出力端ではx軸方向のTE偏光モードの
パルス31に、またパルス40はz軸方向のTM偏光モ
ードのパルス41に制御される。これらのパルス31,
41は、パルス遅延量補正器13に入射され、たとえば
平板状電極25a,25bに電圧を印加してTE−TM
モード変換部21を作動させることによって、このTE
−TMモード変換部21の終端で偏光状態が入れ替わ
る。すなわち、TE偏光モードとTM偏光モードとが入
れ替わる。その後、TE偏光モードとなったパルス32
は、TM偏光モードとなったパルス42よりも遅い速度
で光導波路15を伝搬する。そのため、光導波路15の
終端ではパルス32とパルス42とが同時に出力され
る。したがって、作動させるTE−TMモード変換部を
適宜選択することによって、光導波路15の終端におい
て2つのパルス間の遅延時間を0に補正することができ
る。
Here, a series of operating characteristics will be described in the pulse state. Pulses transmitted through an optical fiber 30,
40 is output from the optical fiber in a polarization state (SOP) orthogonal to each other due to birefringence of the optical fiber. There is a delay time τ between these pulses 30, 40. These pulses 30 and 40 are generated by the polarization controller 12 in the first stage and are output from the pulse delay amount corrector 13 in the second stage.
It is controlled so as to match the two polarization main axis directions (x-axis direction and z-axis direction). Here, the pulse 30 is controlled at the output end of the polarization controller 12 to the pulse 31 of the TE polarization mode in the x-axis direction, and the pulse 40 is controlled to the pulse 41 of the TM polarization mode in the z-axis direction. These pulses 31,
Reference numeral 41 is incident on the pulse delay compensator 13 and applies a voltage to, for example, the flat plate-shaped electrodes 25a and 25b to generate TE-TM.
By operating the mode converter 21, the TE
The polarization states are switched at the end of the -TM mode converter 21. That is, the TE polarization mode and the TM polarization mode are switched. After that, the pulse 32 that became the TE polarization mode
Propagates in the optical waveguide 15 at a slower speed than the pulse 42 in the TM polarization mode. Therefore, at the end of the optical waveguide 15, the pulse 32 and the pulse 42 are simultaneously output. Therefore, by appropriately selecting the TE-TM mode converter to be operated, the delay time between two pulses can be corrected to 0 at the end of the optical waveguide 15.

【0058】以上のように本実施形態によれば、偏波コ
ントローラ12とパルス遅延量補正器13とを同一の強
誘電性基板14上に構成したので、低コストかつ小型の
偏波モード分散補償器11を実現することができる。
As described above, according to this embodiment, since the polarization controller 12 and the pulse delay compensator 13 are formed on the same ferroelectric substrate 14, the polarization mode dispersion compensation is low in cost and small in size. The device 11 can be realized.

【0059】また、同一の強誘電性基板14上に異なる
波長ごとに対応させて偏波コントローラ12とパルス遅
延量補正器13とを構成することによって、より低コス
トで多チャンネル型の偏波モード分散補償器を実現でき
る。なお、波長チャンネルの間隔が狭い場合、偏波モー
ド分散補償器11は温度の影響を受けることになる。こ
うした温度変動による特性の変化を最小限にするために
は、強誘電性基板14の温度を制御することが望まし
い。温度制御は、たとえばペルチエ温度制御素子上に配
置された銅板上に強誘電性基板14をマウントし、ペル
チエ温度制御素子を用いて行うことが好ましい。
Further, by configuring the polarization controller 12 and the pulse delay compensator 13 on the same ferroelectric substrate 14 so as to correspond to different wavelengths, the multi-channel polarization mode can be produced at a lower cost. A dispersion compensator can be realized. If the wavelength channels are closely spaced, the polarization mode dispersion compensator 11 will be affected by temperature. It is desirable to control the temperature of the ferroelectric substrate 14 in order to minimize changes in characteristics due to such temperature fluctuations. The temperature control is preferably performed by mounting the ferroelectric substrate 14 on a copper plate arranged on the Peltier temperature control element and using the Peltier temperature control element, for example.

【0060】図1の実施形態においては、パルス遅延量
補正器13を4つのTE−TMモード変換部20〜23
で構成しており、この構成ではDGD遅延時間を4段階
に制御することができる。実際の使用に際しては、DG
D遅延時間の調整量は、連続的に制御できることが最も
望ましく、また段階的に制御する場合はできる限り細か
く制御できることが望ましい。DGD遅延時間を細かく
制御するためには、TE−TMモード変換部の数を増加
させる必要がある。しかしながら、TE−TMモード変
換部の数の増加は、パルス遅延量補正器13の長さを増
大させることになる。また、パルス遅延量補正器13の
長さを増大させることなく一定の長さでDGD遅延時間
を細かく制御するためには、TE−TMモード変換部に
印加する電圧を増大させる必要がある。これは、印加電
圧が大きいと短い距離でモード変換を行うことができる
からである。しかし、駆動電圧はできる限り低電圧であ
ることが望ましい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the pulse delay compensator 13 has four TE-TM mode converters 20 to 23.
In this configuration, the DGD delay time can be controlled in four stages. When actually using the DG
It is most desirable that the adjustment amount of the D delay time can be controlled continuously, and if it is controlled stepwise, it is desirable that it can be controlled as finely as possible. In order to finely control the DGD delay time, it is necessary to increase the number of TE-TM mode conversion units. However, an increase in the number of TE-TM mode conversion units will increase the length of the pulse delay amount corrector 13. Further, in order to finely control the DGD delay time with a constant length without increasing the length of the pulse delay amount corrector 13, it is necessary to increase the voltage applied to the TE-TM mode converter. This is because mode conversion can be performed in a short distance when the applied voltage is large. However, it is desirable that the driving voltage is as low as possible.

【0061】そこで、TE偏光モードとTM偏光モード
とを分離してそれぞれ独立してモード変換を行えば、構
成(長さ)を増大させることなく、かつ低電圧で細かい
遅延時間の制御が可能である。
Therefore, if the TE polarization mode and the TM polarization mode are separated and the modes are independently converted, it is possible to control the fine delay time at a low voltage without increasing the configuration (length). is there.

【0062】図3は、本発明の第2実施形態である偏波
モード分散補償器51の構成を示す斜視図である。本実
施形態の偏波モード分散補償器51は、偏波コントロー
ラ52と、パルス遅延量補正器53と、偏波コントロー
ラ52とパルス遅延量補正器53との間に介在される導
波路型偏光分離器54と、パルス遅延量補正器53の後
段に配置される導波路型合波器55とを、x軸カットの
ニオブ酸リチウム結晶から成る強誘電性基板56上に構
成して実現される。x軸カットの強誘電性基板56の主
面上には、チタン拡散法によって、y軸を伝搬方向とす
るとともに波長1.55μmに対して単一モードとなる
2本の光導波路57a,57bが並列に形成されてい
る。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the polarization mode dispersion compensator 51 according to the second embodiment of the present invention. The polarization mode dispersion compensator 51 of the present embodiment includes a polarization controller 52, a pulse delay amount corrector 53, and a waveguide type polarization demultiplexer interposed between the polarization controller 52 and the pulse delay amount corrector 53. It is realized by configuring the device 54 and the waveguide-type multiplexer 55 arranged in the subsequent stage of the pulse delay compensator 53 on the ferroelectric substrate 56 made of an x-axis cut lithium niobate crystal. On the main surface of the x-axis cut ferroelectric substrate 56, two optical waveguides 57a and 57b which have a y-axis as a propagation direction and are in a single mode with respect to a wavelength of 1.55 μm are formed by a titanium diffusion method. It is formed in parallel.

【0063】偏波コントローラ52は、位相調整部58
とTE−TMモード変換部59とから成るユニットを少
なくとも1つ備えて構成される。位相調整部58は、強
誘電性基板56の主面上に一対の平板状電極60a,6
0bを配置して構成され、光導波路57aにz軸方向に
電界が印加されるように、一対の平板状電極60a,6
0bのうち一方電極60bは光導波路27aの直上に配
置されている。
The polarization controller 52 includes a phase adjusting section 58.
And a TE-TM mode conversion section 59. The phase adjuster 58 includes a pair of flat plate-shaped electrodes 60 a, 6 on the main surface of the ferroelectric substrate 56.
0b are arranged, and the pair of flat plate-shaped electrodes 60a and 6a are arranged so that an electric field is applied to the optical waveguide 57a in the z-axis direction.
One electrode 60b of 0b is arranged directly above the optical waveguide 27a.

【0064】TE−TMモード変換部59は、強誘電性
基板56上に、周期的180度分極反転構造を構成し、
この周期的180度分極反転構造の主面上に一対の平板
状電極61a,61bを配置して構成され、光導波路5
7aにx軸方向に電界が印加されるように、一対の平板
状電極61a,61bは光導波路57aを挟んで対向す
る位置に配置されている。なお、光導波路57bは特に
使用されない。
The TE-TM mode converter 59 has a periodic 180-degree domain-inverted structure on the ferroelectric substrate 56.
A pair of flat plate-shaped electrodes 61a and 61b are arranged on the main surface of this periodic 180-degree domain-inverted structure.
The pair of flat plate-shaped electrodes 61a and 61b are arranged at positions facing each other with the optical waveguide 57a interposed therebetween so that an electric field is applied to the 7a in the x-axis direction. The optical waveguide 57b is not particularly used.

【0065】偏波コントローラ52によって、強誘電性
基板56の主面に対して垂直な垂直偏光(TMモード)
と水平な水平偏光(TEモード)とに偏光方向が調整さ
れた光パルスは、導波路型偏光分離器54に入射され
る。導波路型偏光分離器54は、たとえば偏光ビームス
プリッタ(PBS)で実現され、光パルスをTEモード
とTMモードとに分離し、TEモードを光導波路62a
に、TMモードを光導波路62bにそれぞれ伝搬する。
光導波路62a,62bは、光導波路57a,57bと
同様にして形成され、強誘電性基板56のy軸方向を伝
搬方向として並列に形成される。
Vertical polarization (TM mode) perpendicular to the main surface of the ferroelectric substrate 56 by the polarization controller 52.
The optical pulse whose polarization direction is adjusted to horizontal polarized light (TE mode) is incident on the waveguide type polarization separator 54. The waveguide type polarization separator 54 is realized by, for example, a polarization beam splitter (PBS), separates an optical pulse into a TE mode and a TM mode, and converts the TE mode into an optical waveguide 62a.
Then, the TM mode is propagated to the optical waveguide 62b.
The optical waveguides 62a and 62b are formed in the same manner as the optical waveguides 57a and 57b, and are formed in parallel with the y-axis direction of the ferroelectric substrate 56 as the propagation direction.

【0066】パルス遅延量補正器53は、光導波路62
a,62bにそれぞれ複数のTE−TMモード変換部6
3a,64a,65a;63b,64b,65bを直列
に配列して構成されている。
The pulse delay compensator 53 includes an optical waveguide 62.
a and 62b each have a plurality of TE-TM mode converters 6
3a, 64a, 65a; 63b, 64b, 65b are arranged in series.

【0067】光導波路62aに沿って配置される各TE
−TMモード変換部63a,64a,65aは、周期的
180度分極反転構造を有する強誘電性基板56の主面
上に、x軸方向に電界が生じるように光導波路62aを
挟んで対向する位置に、対を成す平板状電極66a,6
6m;67a,67m;68a,68mを形成して構成
されている。また、光導波路62bに沿って配置される
各TE−TMモード変換部63b、64b、65bも、
周期的180度分極反転構造を有する強誘電性基板56
の主面上に、x軸方向に電界が生じるように光導波路6
2bを挟んで対向する位置に、対を成す平板状電極66
b,66m;67b,67m;68b,68mを形成し
て構成されている。なお、平板状電極66m,67m,
68mは、光導波路62aと光導波路62bとで共用さ
れている。
Each TE arranged along the optical waveguide 62a
The -TM mode converters 63a, 64a, 65a are located on the main surface of the ferroelectric substrate 56 having the periodic 180-degree domain-inverted structure and are opposed to each other with the optical waveguide 62a interposed therebetween so that an electric field is generated in the x-axis direction. A pair of flat plate electrodes 66a, 6a
6m; 67a, 67m; 68a, 68m. In addition, each TE-TM mode conversion unit 63b, 64b, 65b arranged along the optical waveguide 62b is also
Ferroelectric substrate 56 having periodic 180 degree polarization inversion structure
On the main surface of the optical waveguide 6 so that an electric field is generated in the x-axis direction.
A pair of flat plate-shaped electrodes 66 are provided at positions facing each other with 2b interposed therebetween.
b, 66m; 67b, 67m; 68b, 68m. The flat plate electrodes 66m, 67m,
68 m is shared by the optical waveguide 62 a and the optical waveguide 62 b.

【0068】光導波路62aを通過するTEモードは、
TE−TMモード変換部63a,64a,65aのうち
の1つ、たとえば平板状電極66a,66mに電界を印
加することによって、TMモードに変換される。一方、
光導波路62bを通過するTMモードは、TE−TMモ
ード変換部63b,64b,65bのうちの1つ、たと
えば平板状電極68b,69mに電界を印加することに
よって、TEモードに変換される。TEモードとTMモ
ードとでは、伝搬速度に違いがあるため、作動させるT
E−TMモード変換部を適宜選択することによって、遅
延時間を制御することができる。
The TE mode passing through the optical waveguide 62a is
The TM mode is converted by applying an electric field to one of the TE-TM mode converters 63a, 64a and 65a, for example, the plate electrodes 66a and 66m. on the other hand,
The TM mode passing through the optical waveguide 62b is converted into the TE mode by applying an electric field to one of the TE-TM mode converters 63b, 64b, 65b, for example, the plate electrodes 68b, 69m. Since there is a difference in propagation speed between the TE mode and the TM mode, T
The delay time can be controlled by appropriately selecting the E-TM mode converter.

【0069】変換されたTEモードおよびTMモード
は、導波路型合波器55によって合波され、光導波路6
9aの出力端から出力される。なお、光導波路69aと
並列に光導波路69bが形成されているが、この光導波
路69bは特に使用しない。
The converted TE mode and TM mode are combined by the waveguide type multiplexer 55, and the optical waveguide 6
It is output from the output terminal of 9a. Although the optical waveguide 69b is formed in parallel with the optical waveguide 69a, this optical waveguide 69b is not particularly used.

【0070】本実施形態においても第1実施形態と同様
の効果が得られる。また、導波路型分離器54によって
分離されたTEモードおよびTMモードは、独立した位
置でそれぞれTMモードおよびTEモードに変換される
ので、より細かいDGD補正が可能となる。
Also in this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, since the TE mode and the TM mode separated by the waveguide type separator 54 are converted into the TM mode and the TE mode, respectively, at independent positions, finer DGD correction is possible.

【0071】図4は、本発明の第3実施形態である偏波
モード分散補償器71の構成を示す斜視図である。本実
施形態は、前述の第2実施形態と類似しているので、同
一の構成には同一の参照符号を付して、詳細な説明は省
略する。また、本実施形態においても第2実施形態と同
様の効果が得られることはもちろんである。
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the polarization mode dispersion compensator 71 which is the third embodiment of the present invention. Since this embodiment is similar to the above-described second embodiment, the same components are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, it goes without saying that the same effects as those of the second embodiment can be obtained in this embodiment as well.

【0072】本実施形態の特徴は、周期的180度分極
反転構造を、前述の第2実施形態では一定の間隔をあけ
て断続的に構成したのに代えて、本実施形態では一様に
連続的に構成したことである。これによって、同一の光
導波路長に対して形成できるTE−TMモード変換部の
数を、第2実施形態に比べて増やすことができる。偏波
モード分散補償器71では、2本の光導波路62a,6
2bに対してそれぞれ4つ目のTE−TMモード変換部
72a,72bを形成している。
The feature of this embodiment is that the periodic 180-degree domain-inverted structure is intermittently formed at regular intervals in the above-described second embodiment, but is uniformly continuous in this embodiment. That is what I configured. As a result, the number of TE-TM mode converters that can be formed for the same optical waveguide length can be increased as compared with the second embodiment. In the polarization mode dispersion compensator 71, the two optical waveguides 62a, 6a
4th TE-TM mode conversion parts 72a and 72b are formed for 2b, respectively.

【0073】また、偏波モード分散補償器71では、光
導波路62a,62b間に1枚の帯状の共通電極73を
配置するとともに、光導波路62aを挟んだ位置に平板
状電極66a,67a,68a,74aを配置してTE
−TMモード変換部63a,64a,65a,72aを
構成し、また光導波路62bを挟んだ位置に平板状電極
66b,67b,68b,74bを配置してTE−TM
モード変換部63b,64b,65b,72bを構成し
ている。これによって、形成する電極の数を減らすこと
ができ、製造コストの低減が可能となる。
Further, in the polarization mode dispersion compensator 71, one strip-shaped common electrode 73 is arranged between the optical waveguides 62a and 62b, and the flat plate-shaped electrodes 66a, 67a, 68a are sandwiched between the optical waveguides 62a. , 74a are placed and TE
-TM mode converters 63a, 64a, 65a, 72a are constituted, and plate electrodes 66b, 67b, 68b, 74b are arranged at positions sandwiching the optical waveguide 62b to form a TE-TM.
The mode converters 63b, 64b, 65b, 72b are configured. As a result, the number of electrodes to be formed can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

【0074】なお、本実施形態の動作原理は、第2実施
形態と同様であるので説明は、省略する。
Since the operating principle of this embodiment is the same as that of the second embodiment, its explanation is omitted.

【0075】本実施形態では、第2実施形態に比べて、
同じ性能(調整量)であれば構成を小型化することが可
能であり、同じ大きさであればTE−TMモード変換部
の数を増やすことができるので、性能(調整量)を向上
することが可能である。
In this embodiment, as compared with the second embodiment,
If the performance (adjustment amount) is the same, the configuration can be downsized, and if the size is the same, the number of TE-TM mode conversion units can be increased, so the performance (adjustment amount) is improved. Is possible.

【0076】図5は、導波路型偏光分離器54の構成を
示す平面図である。角度θ1の開き角度で構成した2本
の光導波路57a,57b;62a,62bの交差長L
cを変化させると、図6に示すような偏波特性が得られ
る。したがって、導波路型偏光分離器54を構成するに
は、TEが最大でTMが最小となる距離Lc1を交差長
とすればよい。導波路型合波器55についても、導波路
型偏光分離器54と同様の原理に従って形成すればよ
い。
FIG. 5 is a plan view showing the structure of the waveguide type polarization separator 54. Crossing length L of two optical waveguides 57a, 57b; 62a, 62b configured with an opening angle of angle θ1
When c is changed, the polarization characteristic as shown in FIG. 6 is obtained. Therefore, in order to configure the waveguide type polarization separator 54, the distance Lc1 at which TE is maximum and TM is minimum may be set as the cross length. The waveguide multiplexer 55 may be formed according to the same principle as that of the waveguide polarization separator 54.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、強誘電性
基板の光導波路を通過する光は、TEモードがTMモー
ドよりも遅く伝搬する特性を利用して、入射光の遅延時
間差すなわちTEモードとTMモードとの遅延時間差が
補正される。つまり、入射光におけるTEモードとTM
モードとの遅延時間差および光導波路の長さに基づい
て、モードを入れ替える位置を選択すれば、光導波路の
出力端からTEモードとTMモードとを同じタイミング
で出力させることができる。
As described above, according to the present invention, the light passing through the optical waveguide of the ferroelectric substrate utilizes the characteristic that the TE mode propagates slower than the TM mode. The delay time difference between the TE mode and the TM mode is corrected. That is, TE mode and TM in incident light
If the position for switching the modes is selected based on the delay time difference from the mode and the length of the optical waveguide, the TE mode and the TM mode can be output from the output end of the optical waveguide at the same timing.

【0078】また本発明によれば、モード変換部は、強
誘電性基板に形成される周期的180度分極反転構造
と、この周期的180度分極反転構造内の光導波路に電
界を印加する電界印加手段とで構成されるので、パルス
遅延量補正器を比較的簡単な構造で実現することがで
き、低コストで製造できるとともに、小型化を図ること
ができる。
Further, according to the present invention, the mode conversion section has an electric field for applying an electric field to the periodic 180 ° polarization inversion structure formed in the ferroelectric substrate and the optical waveguide in the periodic 180 ° polarization inversion structure. The pulse delay compensator can be realized with a relatively simple structure because it is composed of an applying means, and can be manufactured at low cost and can be miniaturized.

【0079】また本発明によれば、TMモードをTEモ
ードに変換する位置とTEモードをTMモードに変換す
る位置とをそれぞれ別の位置に設定することができ、細
かい補正が可能となる。これによって、パルス遅延量補
正器の補正精度を向上することができる。
Further, according to the present invention, the position for converting the TM mode into the TE mode and the position for converting the TE mode into the TM mode can be set at different positions, and fine correction can be performed. As a result, the correction accuracy of the pulse delay amount corrector can be improved.

【0080】また本発明によれば、強誘電性基板の主面
上にたとえば平板状電極を配置することによって、光導
波路に電界が印加されるので、比較的簡単な構造で容易
にパルス遅延量補正器を製造することができる。
Further, according to the present invention, an electric field is applied to the optical waveguide by disposing, for example, a plate electrode on the main surface of the ferroelectric substrate, so that the pulse delay amount can be easily achieved with a relatively simple structure. A compensator can be manufactured.

【0081】また本発明によれば、パルス遅延量補正器
と偏波コントローラとを1つの強誘電性基板に集積させ
ることができるので、偏波モード分散補償器の小型化を
図ることができる。
Further, according to the present invention, the pulse delay compensator and the polarization controller can be integrated on one ferroelectric substrate, so that the polarization mode dispersion compensator can be miniaturized.

【0082】また本発明によれば、偏波コントローラ
は、強誘電性基板に形成される周期的180度分極反転
構造と、この周期的180度分極反転構造内の光導波路
に電界を印加する電界印加手段とで構成されるので、偏
波コントローラを比較的簡単な構造で実現することがで
き、低コストで製造できるとともに、小型化を図ること
ができる。これによって、偏波モード分散補償器の製造
コストの低減および構成の小型化を図ることが可能とな
る。
Further, according to the present invention, the polarization controller includes an electric field for applying an electric field to the periodic 180 ° polarization inversion structure formed on the ferroelectric substrate and the optical waveguide in the periodic 180 ° polarization inversion structure. The polarization controller can be realized with a relatively simple structure, can be manufactured at low cost, and can be miniaturized. This makes it possible to reduce the manufacturing cost of the polarization mode dispersion compensator and reduce the size of the structure.

【0083】また本発明によれば、強誘電性基板の主面
上にたとえば平板状電極を配置することによって、光導
波路に電界が印加されるので、比較的簡単な構造で容易
に偏波コントローラを製造することができ、低コストで
製造できるとともに、小型化を図ることができる。これ
によって、偏波モード分散補償器の製造コストの低減お
よび構成の小型化を図ることが可能となる。
Further, according to the present invention, an electric field is applied to the optical waveguide by disposing, for example, a plate electrode on the main surface of the ferroelectric substrate, so that the polarization controller can be easily constructed with a relatively simple structure. Can be manufactured at a low cost, and the size can be reduced. This makes it possible to reduce the manufacturing cost of the polarization mode dispersion compensator and reduce the size of the structure.

【0084】また本発明によれば、周期的180度分極
反転構造に入射される光信号は、位相調整手段によって
TEモードとTMモードとの2つのモード間の位相差が
調整されるので、効率よく偏波状態の調整を行うことが
できる。
Further, according to the present invention, the phase difference between the two modes of the TE mode and the TM mode of the optical signal incident on the periodic 180 degree polarization inversion structure is adjusted by the phase adjusting means. The polarization state can be adjusted well.

【0085】また本発明によれば、性能のよいパルス遅
延量補正器または偏波モード分散補償器を実現すること
ができる。
Further, according to the present invention, a pulse delay amount corrector or a polarization mode dispersion compensator having good performance can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態である偏波モード分散補
償器11の構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a polarization mode dispersion compensator 11 which is a first embodiment of the present invention.

【図2】ドメイン領域D1,D2における屈折率楕円体
の主軸方向の回転を示すための図である。
FIG. 2 is a diagram showing rotation of a refractive index ellipsoid in domain regions D1 and D2 in a main axis direction.

【図3】本発明の第2実施形態である偏波モード分散補
償器51の構成を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a polarization mode dispersion compensator 51 which is a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施形態である偏波モード分散補
償器71の構成を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a polarization mode dispersion compensator 71 which is a third embodiment of the present invention.

【図5】第2および第3実施形態で用いられる導波路型
偏光分離器54の構成を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a waveguide type polarization separator used in the second and third embodiments.

【図6】角度θ1の開き角度で構成した2本の光導波路
57a,57b;62a,62bの交差長Lcを変化さ
せたときの偏波特性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing polarization characteristics when the cross length Lc of two optical waveguides 57a, 57b; 62a, 62b configured with an opening angle of θ1 is changed.

【図7】光学的に遅延時間差を補正するための構成を示
すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration for optically correcting a delay time difference.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,51,71 偏波モード分散補償器 12,52 偏波コントローラ 13,53 パルス遅延量補正器 14,56 強誘電性基板 15,57a,57b,62a,62b,69a,69
b 光導波路 16,58 位相調整部 17,20〜23,59,63a〜65a,72a,6
3b〜65b,72bTE−TMモード変換部 18a,19a,24a〜27a,60a,61a,6
6a〜68a,74a,18b,19b,24b〜27
b,60b,61b,66b〜68b,74b,66
m,67m,68m 平板状電極 54 導波路型偏光分離器 55 導波路型合波器 73 共通電極 D1,D2 ドメイン領域
11, 51, 71 Polarization mode dispersion compensator 12, 52 Polarization controller 13, 53 Pulse delay amount corrector 14, 56 Ferroelectric substrate 15, 57a, 57b, 62a, 62b, 69a, 69
b Optical Waveguide 16, 58 Phase Adjusting Section 17, 20-23, 59, 63a-65a, 72a, 6
3b to 65b, 72b TE-TM mode converters 18a, 19a, 24a to 27a, 60a, 61a, 6
6a to 68a, 74a, 18b, 19b, 24b to 27
b, 60b, 61b, 66b to 68b, 74b, 66
m, 67 m, 68 m flat plate electrode 54 waveguide type polarization separator 55 waveguide type multiplexer 73 common electrode D1, D2 domain region

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強誘電性基板に光導波路を形成するとと
もに、TEモードとTMモードとを入れ替えるモード変
換部を、前記光導波路に沿って複数個直列に配列して構
成され、 複数のモード変換部のうちのいずれか1つのモード変換
部によって遅れているTEモードをTMモードに変換す
るとともに、進んでいるTMモードをTEモードに変換
し、TEモードはTMモードよりも遅く伝搬する特性を
利用して、遅れているTMモードと進んでいるTEモー
ドとを同じタイミングで前記光導波路の出力端から出力
させることを特徴とするパルス遅延量補正器。
1. An optical waveguide is formed on a ferroelectric substrate, and a plurality of mode converters for switching the TE mode and the TM mode are arranged in series along the optical waveguide. The TE mode delayed by any one of the modes is converted into the TM mode, and the advanced TM mode is converted into the TE mode, and the TE mode uses the characteristic of propagating slower than the TM mode. Then, the delayed TM mode and the advanced TE mode are output from the output end of the optical waveguide at the same timing.
【請求項2】 複数の前記モード変換部は、それぞれ、 前記光導波路における光の進行方向に沿って複数のドメ
イン領域を配列して成るとともに、隣接するドメイン領
域間で分極方向が180度反転している周期的180度
分極反転構造と、 前記周期的180度分極反転構造内の光導波路に、前記
進行方向と直交する方向にそれぞれ電界を印加する電界
印加手段とを含んで構成され、 複数の前記モード変換部のうちのいずれか1つのモード
変換部内の光導波路に電界を印加することを特徴とする
請求項1記載のパルス遅延量補正器。
2. The plurality of mode conversion parts are each formed by arranging a plurality of domain regions along the light traveling direction in the optical waveguide, and the polarization directions are inverted by 180 degrees between adjacent domain regions. A periodic 180 degree polarization inversion structure, and an electric field applying means for applying an electric field to the optical waveguide in the periodic 180 degree polarization inversion structure in a direction orthogonal to the traveling direction, respectively. The pulse delay compensator according to claim 1, wherein an electric field is applied to an optical waveguide in any one of the mode conversion units.
【請求項3】 2つの光導波路を並列に形成するととも
に、各光導波路にそれぞれ複数のモード変換部を配置
し、さらに、入射光をTEモードとTMモードとに分離
して2つの前記光導波路に導く分離手段と、2つの前記
光導波路からのTEモードとTMモードとを合波して出
力する合波手段とを有し、 TEモードとTMモードとを独立して制御することを特
徴とする請求項1または2記載のパルス遅延量補正器。
3. The two optical waveguides are formed by forming two optical waveguides in parallel and disposing a plurality of mode converters in each optical waveguide, and further separating incident light into a TE mode and a TM mode. And a multiplexing unit that multiplexes and outputs the TE mode and the TM mode from the two optical waveguides, and independently controls the TE mode and the TM mode. The pulse delay amount corrector according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記電界印加手段は、前記強誘電性基板
の主面上であって、前記モード変換部内の光導波路を挟
んで対向する位置に配置される一対の電極を含むことを
特徴とする請求項2または3記載のパルス遅延量補正
器。
4. The electric field applying means includes a pair of electrodes arranged on the main surface of the ferroelectric substrate at positions facing each other with an optical waveguide in the mode converting section interposed therebetween. The pulse delay amount corrector according to claim 2 or 3.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のパルス
遅延量補正器と、前記パルス遅延量補正器の前段に配置
されるとともに、入射光の偏波状態を前記パルス遅延量
補正器の主軸方向と一致させる偏波コントローラとを有
し、 前記パルス遅延量補正器と前記偏波コントローラとを、
同一の強誘電性基板上に形成したことを特徴とする偏波
モード分散補償器。
5. The pulse delay amount corrector according to any one of claims 1 to 4, and the pulse delay amount corrector arranged before the pulse delay amount corrector and adapted to change the polarization state of incident light. A polarization controller that matches the main axis direction of the pulse delay amount corrector and the polarization controller,
A polarization mode dispersion compensator formed on the same ferroelectric substrate.
【請求項6】 前記偏波コントローラは、 前記光導波路における光の進行方向に沿って複数のドメ
イン領域を配列して成るとともに、隣接するドメイン領
域間で分極方向が180度反転している周期的180度
分極反転構造と、 該周期的180度分極反転構造内の光導波路に、前記進
行方向と直交する方向に電界を印加する電界印加手段と
を含んで構成され、 前記周期的180度分極反転構造内の光導波路に電界を
印加することによって、前記光導波路を通過する光の偏
波状態を変化させることを特徴とする請求項5記載の偏
波モード分散補償器。
6. The polarization controller is formed by arranging a plurality of domain regions along a traveling direction of light in the optical waveguide, and the polarization direction is inverted by 180 degrees between adjacent domain regions. A 180 degree polarization inversion structure, and an electric field applying means for applying an electric field to the optical waveguide in the periodic 180 degree polarization inversion structure in a direction orthogonal to the traveling direction. The polarization mode dispersion compensator according to claim 5, wherein the polarization state of light passing through the optical waveguide is changed by applying an electric field to the optical waveguide in the structure.
【請求項7】 前記電界印加手段は、前記強誘電性基板
の主面上であって、前記周期的180度分極反転構造内
の光導波路を挟んで対向する位置に配置される一対の電
極を含むことを特徴とする請求項6記載の偏波モード分
散補償器。
7. The electric field applying means includes a pair of electrodes arranged on the main surface of the ferroelectric substrate at positions facing each other with an optical waveguide in the periodic 180 ° polarization inversion structure interposed therebetween. 7. The polarization mode dispersion compensator according to claim 6, further comprising:
【請求項8】 前記偏波コントローラは、さらに、前記
周期的180度分極反転構造の前段に配置されるととも
に、入射光の位相を調整する位相調整手段を含むことを
特徴とする請求項6または7記載の偏波モード分散補償
器。
8. The polarization controller further includes a phase adjusting unit that is arranged in front of the periodic 180-degree polarization inversion structure and that adjusts the phase of incident light. 7. The polarization mode dispersion compensator according to 7.
【請求項9】 前記強誘電性基板は、ニオブ酸リチウム
結晶から成ることを特徴とする請求項1〜8のいずれか
に記載のパルス遅延量補正器または偏波モード分散補償
器。
9. The pulse delay compensator or the polarization mode dispersion compensator according to claim 1, wherein the ferroelectric substrate is made of a lithium niobate crystal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155932A (en) * 2005-12-01 2007-06-21 Advantest Corp Device and method for converting polarization direction

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