JP2003248205A

JP2003248205A - 光可変減衰装置及びそれを用いた光モジュール

Info

Publication number: JP2003248205A
Application number: JP2002048830A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kishino; 哲也岸野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】光通信分野で用いられる光可変減衰器に関す
るものであり、従来よりも小型で高速動作が可能であ
り、かつ安価で信頼性の高い光可変減衰装置を提供する
こと。【解決手段】基体上に、少なくとも入力光ビームに位
相差を発生させる位相差発生体１５から出力される出力
光ビームを、シングルモード光ファイバに入射させるよ
うに成し、この位相差発生体１５は、電気光学効果を有
する基板２１に、入力光ビームの光軸と平行方向に電圧
を印加し、且つ入力光ビームに、該入力光ビームの光軸
に対して略点対称の位相差を誘起する電界発生用の電極
２２が形成されている光可変減衰装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送路に配置さ
れ、入力光ビームの強度を変化させて出力する光可変減
衰装置に関するものであり、小型で高速動作が可能であ
り、かつ安価で信頼性の高い光可変減衰装置及びそれを
用いた光モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信分野で用いられる受動部品の一つ
に光減衰器が知られている。この光減衰器には、減衰量
が固定された光固定減衰器と、減衰量を変化させること
ができる光可変減衰器とがある。このうち、光可変減衰
器は、手動で減衰量をコントロールするものと、電気的
手段でコントロールするものとに分けられる。

【０００３】電気的手段で減衰量をコントロールする光
可変減衰器（以下、ＥＶＯＡと略記する）は、挿入損失
や減衰量可変範囲が重要な特性として挙げられるが、そ
の他に動作電圧や動作速度も重要な特性である。もちろ
ん、小型で低価格、高信頼性であることも必要である。

【０００４】従来のＥＶＯＡとして、光導波路で形成し
たマッハツェンダー干渉計などを利用した光集積回路型
のものが存在している。これは、光集積回路型の光変調
器や光スイッチの原理をそのまま利用したものであり、
素子のアレイ化や、他の素子との集積化に適している。

【０００５】ところが光集積回路型のＥＶＯＡは、アレ
イ型のデバイスを作る際には非常に有効ではあるが、チ
ャンネル数が少ない場合には１チャンネル当たりの製造
コストが非常に高くなるという欠点を持っていた。ま
た、光集積回路自体が比較的大型である上に、ファイバ
の入出力部も存在するため、小型化が難しいという欠点
もある。さらに、動作原理によっては、安定性を確保す
るために温度コントロール装置を使用する必要があり、
さらに高価で大型化するという欠点があった。このた
め、チャンネル数が比較的少ないシステムでは、下記に
示すインライン型のＥＶＯＡが使用される傾向がある。

【０００６】一方、インライン型のＥＶＯＡは、光導波
路を用いずに光ファイバの途中に減衰部を設ける方式
（例えば、米国特許５，９６６，４９３号を参照）や、
光ファイバにＧＲＩＮレンズなどのコリメーターを介し
て減衰装置を取りつける方式（例えば、特開平６−５１
２５５号公報を参照）で光を減衰させるものであり、比
較的小型で安価であるという特徴を持っている。

【０００７】インライン型ＥＶＯＡの動作原理として、
電気光学効果を用いた場合、非常に高速の動作が可能と
なる。例えば、電気光学効果持つ誘電体に光を通し、外
部から電圧を印加することにより屈折率を変化させ、干
渉効果によって光を減衰させる方法がある。これは、Ｒ
ｅｉｌｅｉｇｈ干渉計（「光学の原理II」Ｍ．Ｂｏｒ
ｎ、Ｅ．Ｗｏｌｆ著東海大学出版会）の原理を応用し
たもので、例えば、米国特許６，１７５，６６７にこの
原理を利用した光変調器が開示されている。また、この
米国特許では、縦方向の電気光学効果を用いることによ
り、偏光依存性を無くすことも開示されている。

【０００８】図９に基づき電気光学効果を用いたＲｅｉ
ｌｅｉｇｈ干渉計を原理とするＥＶＯＡの動作原理につ
いて説明する。図９（ａ）に実線で示されているよう
に、入力用光ファイバ１１から入射された光ビームは、
コリメーター１３を通ることによって平行光ビームに変
換される。この平行光ビームは、位相差発生体１５を通
り、コリメーター１４に入射され、出力用光ファイバ１
２に集光されて出力される。なお、１６はこれら部材を
固定するための基体である。

【０００９】位相差発生体１５は、電気光学効果を有す
る誘電体基板からなり、図９（ｂ）に示すように、電極
が設けられている。図中の円は、光ビームの断面を表し
ている。電極は、光ビームの光軸と垂直な面に形成され
ており、位相差発生体１５の入力側と出力側で、極性が
変えられている。これらの電極に電圧を印加すると、電
気光学効果によって、光ビームの半分（入力光ビームの
光軸を含む切断面で二分される半分）と、他の半分の光
路の屈折率に差が生じ、結果として、光ビームの部分間
に位相差ができる。この位相差を持った光ビームを、コ
リメーター１４でシングルモード光ファイバに集光する
ことにより、前記光ビームの部分間に干渉が起こり、出
力光の強度が変化する。位相差が１８０°の場合、原理
的には出力光強度は０となる。

【００１０】この様子は、簡単には次のように表すこと
ができる。Ａ₁、Ａ₂を前記光ビームの各部分の電界強
度、ωを光の周波数、△を前記位相差とすると、出力光
の電界強度Ｉは、Ｉ＝Ａ₁ｅｘｐ（ｊωｔ）＋Ａ₂ｅｘｐ（ｊωｔ＋ｊ△）・・・（１）となる。今、光ビームは等分されているのでＡ₁＝Ａ₂＝
Ａである。よって、Ｉ＝Ａ（１＋ｅｘｐ（ｊ△））ｅｘｐ（ｊωｔ）・・・（２）出力光のパワーＰは、Ｐ＝０．２５｜Ｉ｜²＝０．２５Ａ²｜１＋ｅｘｐ（ｊ△）｜² ＝Ａ²ｃｏｓ²（△／２）・・・（３）となる。よって、位相差△＝１８０°の時、Ｐ＝０とな
って、完全に消光されることがわかる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インラ
イン型のＥＶＯＡは、例えば、光ファイバの途中に減衰
部を設ける方式では、光ファイバに非常に微細な加工を
行う必要があるため、製造効率が低く低価格化に限界が
ある。また、磁気光学効果を用いたものは、減衰量のコ
ントロールを電磁石により行うため小型化が難しく、さ
らに素子の実装に高い精度が要求されることで低価格化
に限界があった。その他、熱光学効果や磁気光学効果を
利用しているものは、動作速度が遅いという欠点も持っ
ていた。

【００１２】前記した電気光学効果を用いたＲｅｉｌｅ
ｉｇｈ干渉計を原理とするＥＶＯＡは、高速な動作が可
能であるが、原理として光の干渉効果を用いているた
め、非常に高い精度の調芯が必要となる。

【００１３】式（３）で、△＝１８０°の時に出力光の
強度Ｐが０になるためには、式（１）で、Ａ₁＝Ａ₂が成
り立つことが必要である。これは、前記した光ビームの
各部分が完全に等しく、対称であることを意味してい
る。もちろん、実際には実装精度の限界があるため、こ
れは不可能である。光ビームの調芯が完全ではなく、Ａ
₁≠Ａ₂の場合、出力光の最小値もしくは最大減衰量が決
まる。Ａ₁＝Ａ₂の場合、最大減衰量は∞ｄＢ（無限大）
である。

【００１４】図１０に、図９（ｃ）に示すように、ビー
ム位置が、理想位置よりもｄだけずれた場合の最大減衰
量の計算機シミュレーション結果を示す。図１０におけ
る縦軸は最大減衰量（ｄＢ）であり、横軸はビーム半径
Ｒと位置ずれｄの比（ｄ／Ｒ）である。

【００１５】図１０からわかるように、位置ずれが大き
くなるにつれて、最大減衰量は小さくなっている。実用
上必要な２０ｄＢ以上の最大減衰量を得るためには、ｄ
／Ｒ＝０．６％以上の位置精度が必要である。これは、
例えば、ビーム半径１５０μｍの光学系を用いた場合、
約１μｍ以上の精度で、位相差発生体１５を取りつける
必要があることを示している。

【００１６】前述した実装精度は、現在の技術を使用す
れば可能なレベルではあるが、高度な調芯システムが必
要なため、製造コストが高くコスト低減が困難であると
いう問題がある。また、使用時に、熱膨張などによって
調芯が微妙に変化した場合、減衰量が変化してしまうと
いう問題もあった。さらに、経時変化による光軸ずれに
弱いため、長期信頼性が確保できないという問題点があ
った。

【００１７】本発明は、光通信分野で用いられる光可変
減衰器に関するものであり、前述したような従来のＥＶ
ＯＡの欠点を改善し、より小型で高速動作が可能であ
り、かつ安価で信頼性の高い光可変減衰装置及びそれを
用いた光モジュールを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前述した問題点を解消
し、より小型で高速動作が可能であり、かつ安価で信頼
性が高い光可変減衰装置及びその光モジュールは以下の
ような特徴を有する。

【００１９】本発明の光可変減衰装置は、入力光ビーム
に位相差を発生させる位相差発生体から出力される出力
光ビームを、シングルモード光ファイバに入射させるよ
うに成すとともに、前記位相差発生体は、電気光学効果
を有する基板に、前記入力光ビームの光軸と平行方向に
電圧を印加し、且つ前記入力光ビームに、該入力光ビー
ムの光軸に対して略点対称の位相差を誘起する電界発生
用の電極が形成されていることを特徴とする。

【００２０】また、前記電気光学効果を有する基板材料
として、ＰＬＺＴ、ＢａＴｉＯ３、またはＳＢＮを用い
たことを特徴とする。

【００２１】前述の構成において、前記位相差発生体
は、前記電気光学効果を有する基板と前記電極を交互に
積層して成ること、また、前記位相差発生体が、前記電
極に電圧を印加させるための導体が形成された保持体に
一体的に配設されていること、また、前記シングルモー
ド光ファイバに、クラッドモードを抑制するための光吸
収手段を設けたこと、また、前記位相差発生体の光入力
側及び／または光出力側に、ＧＲＩＮレンズ、ＧＩファ
イバ、またはファイバコリメーターを配設したこと、ま
た、前記位相差発生体の光入力側及び／または光出力側
に、コアレスファイバを介してＧＩファイバを配設する
ことによって、焦点距離及び光軸を調整すること、さら
に、前記シングルモード光ファイバにおける光伝送路中
に、前記出力ビーム光の強度をモニターする手段を配設
したことを特徴とする。

【００２２】本発明の光モジュールは前述の光可変減衰
装置と、この光可変減衰装置と光接続させる発光素子及
び／または受光素子を配設して成る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光可変減衰装置を
模式的に示した図面に基づいて詳説する。なお、同一構
成要素については同一符号を付すものとし、その説明を
省略する。

【００２４】図１は本発明に係る光可変減衰装置を説明
する斜視図である。光可変減衰装置は、基体１６上に、
少なくとも入力光ビームに位相差を発生させる位相差発
生体１５から出力される出力光ビームを、シングルモー
ド光ファイバ１２に入射させるように成したものであ
り、この位相差発生体１５は、電気光学効果を有する基
板に、入力光ビームの光軸と平行方向に電圧を印加し、
且つ入力光ビームに、該入力光ビームの光軸に対して略
点対称の位相差を誘起する電界発生用の電極が形成され
ている。

【００２５】本実施形態では、基体１６上に、入力用の
シングルモード光ファイバ１１，出力用のシングルモー
ド光ファイバ１２のそれぞれを光伝送路中に配設させ、
位相差発生体１５の光入力側及び光出力側に、入力、出
力側の光を集光する、またはコリメートするための手段
１３，１４を配設している。

【００２６】ここで、１３、１４の光を集光する、また
はコリメートするための手段は特に限定していないが、
一般的なファイバコリメーターや、ＧＲＩＮレンズに光
ファイバを接続したものを使用することができる。ま
た、シングルモード光ファイバにＧＩ（グレーデッドイ
ンデックス）ファイバなどの光ファイバを接続した光学
系を用いれば、装置をさらに小型にすることができる
（以下、簡単のためコリメーターという）。もちろん、
一般的なレンズを用いた光学系を使用しても問題ない。
この実施形態では入力側に光ファイバを用いているが、
発光素子としてＬＤ（レーザーダイオード）や受光素子
としてＰＤ（フォトダイオード）などの光部品と直接結
合するような構成でも使用することができる。

【００２７】図２（ａ）に、本実施形態で使用される位
相差発生体１５の一例を斜視図にて示す。図における点
線は光ビームの形を示したものである。また、２１は電
気光学効果を有する基板であり、２２は電極である。図
示のように、光のビームの中心線（光軸）Ａに対して点
対称となるような形状及び極性で、電極２２が形成され
ている。電気光学効果を有する基板２１の対向面には、
前記電極と逆極性のものが形成されており、これらの電
極に図示された極性の電圧印加をすることにより、点対
称型の電界が光ビームと平行方向に形成される。この電
界により、電気光学効果を有する基板２１に屈折率差が
誘起され、光ビーム中に位相差が励起される。この位相
差は電極構造を反映した点対称になる。コリメーター１
４で出力側のシングルモード光ファイバ１２に集光され
た際、この光ビームとシングルモードファイバ１２中の
光モードの結合が起こるが、位相差によって不整合とな
った部分は放射モードとなり、シングルモードファイバ
１２中を伝播しない。よって、光を減衰させることがで
きる。

【００２８】特に、前記位相差が１８０°の場合、位相
差発生体１５から出力された光ビームと、シングルモー
ドファイバ１２中の光モードの重なり積分は０であり、
理想的には出力光強度は０（減衰量無限大）となる。

【００２９】前記した電極構成の特徴は、調芯のずれに
対して非常に強いということである。図２（ｂ）に示し
たように、光ビームの中心が横方向にｄ_x、縦方向にｄ_y
ずれた時を考える。この時の最大減衰量の計算機シミュ
レーション結果を図４に示す。図４には、従来例で説明
した光可変減衰器の特性も、点線で併記している。図の
横軸は、縦方向のずれｄ_yとビーム半径Ｒの比を表し、
横方向のずれとビーム半径の比ｄ_x／Ｒが０．１％、１
％、及び１０％の場合について計算を行った。図からわ
かるように、２０ｄＢの最大減衰量を得るには、ｄ_x／
Ｒが１０％の場合でもｄ_y／Ｒが４％である。この値
は、前記した従来例の０．６％に対し、大幅に改善され
たものである。このため、本発明に使用されている位相
差発生体１５を採用することにより、実装の位置精度が
大幅に緩和されると共に、熱膨張や経時変化による位置
ずれに対しても非常に強い光可変減衰装置が実現でき
る。すなわち、本発明の光可変減衰装置は、安価で信頼
性が高いものとなる。

【００３０】位相差発生体１５に使用される電極２２の
形状としては、図２に示したものの他に、図３（ａ）〜
（ｄ）に示したものも使用できる。図３（ａ）では、図
２に示されたマイナス（−）側の電極を省略し、背面側
にプラス（＋）電極と同一形状のマイナス（−）電極を
形成したものである。このような構成とすることによ
り、最大減衰量を達成する電圧が、図２に示された形状
のものの約２倍となるが、電極への電圧印加方法が大幅
に簡略化される。例えば、図３（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うな電極を形成することにより、外部との接続ラインと
の結線が容易になり、生産性を向上することができる。
また、同一平面にあるプラス電極とマイナス電極の間の
間隙が狭いことによる、位相の乱れやショートの問題が
発生しないため、装置の信頼性が高くなるなどのメリッ
トもある。動作電圧が高くなることに対しては、下に示
した多層化によって解決することができる。

【００３１】図３（ｄ）に示した例は、本発明の考えを
さらに進めたもので、電極を多分割することにより、さ
らに位置ずれに対する耐性を上げることができる。図３
（ｄ）の場合、図２の場合の２倍以上のずれに対しても
特性劣化が無いものができる。しかし、電極の大きさを
無闇に小さくすることは、電極の作製精度の点から好ま
しくはない。実際的には、電極の一辺が数十μｍ程度に
留めておくことが現実的である。

【００３２】さらに本発明の光可変減衰装置は、電気光
学効果を用いているため動作が非常に早く、しかも小型
である。このため、光可変減衰器としてのみではなく、
光強度変調器や光スイッチ、光シャッターとしても使用
することもできる。なお本発明では、その用途は特に限
定しない。

【００３３】請求項２の光可変減衰装置は、位相差発生
体１５に電気光学効果を有する基板２１として、特に高
い電気光学効果を持つＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ラ
ンタン鉛）、ＢａＴｉＯ３、またはＳＢＮ（ニオブ酸ス
トロンチウムバリウム；タングステンブロンズ）等の単
結晶体やセラミックス、または膜を用いることにより、
同じ印加電圧でも高い屈折率差を誘起することができ
る。これにより、小型で、低電圧で動作する光可変減衰
器を実現できる。

【００３４】請求項３の光可変減衰器は、位相差発生体
１５が、前記電気光学効果を有する基板２１と前記電極
２２を交互に積層したものから成るものである。これに
より、電気光学効果を有する基板２１内部の実効電界強
度を大きくし、同じ印加電圧に対し、より大きな屈折率
差及び位相差を誘起することができるようになる。つま
り、より低電圧で動作する装置を提供できるようにな
る。

【００３５】この場合に使用する位相差発生体１５の一
例を、図５に示す。図では基板が２層構造で電極平面が
３層のものを示したが、もちろんこれに限定されず、さ
らに多層化等したものも使用可能である。この多層化の
方法として、薄膜や厚膜プロセスを用いることが一般的
であるが、電極を形成した基板をはり合わせて作製する
こともできる。はり合わせには、熱圧着や接着剤を用い
ることができる。また、基板の外周部をメタライズ処理
した後、基板を接合した状態で半田、溶接によりはり合
わせることもできる。

【００３６】請求項４の光可変減衰器では、前記位相差
発生体１５が、外部から電圧を印加させるための導体
（電極）を有する保持基板に一体的に取り付けられてい
ることを特徴としている。図１の構成では、位相差発生
体１５を調芯して基体１６に取りつけた後、外部端子と
電極をワイアーボンディング等によって結線しなければ
ならない。この工程は位相差発生体１５に力を加える必
要があるため、それが原因で調芯がずれる可能性があ
る。位相差発生体をあらかじめ取り出し電極を有する保
持基板に固定し、電極２２と該取りだし電極を結線した
後、この保持基板を調芯した状態で基体１６に固定する
ことにより、前記問題の発生を避けることができるよう
になる。

【００３７】本発明の光可変減衰装置では、光可変手段
として、前記位相差発生体で誘起した位相差を持つ光ビ
ームを、シングルモード光ファイバに入射し、干渉によ
り光減衰を得るという原理を用いている。シングルモー
ド光ファイバの伝播モードと結合しない光、すなわち減
衰された光は、一部、シングルモード光ファイバ中をク
ラッドモードとして伝播してしまう。このクラッドモー
ドは、長距離を伝播するうちに減衰されて消えてしまう
が、例えば、このシングルモード光ファイバとして短い
ものを使用し、その端部にフォトダイオードを配置して
受信を行うような用途の場合、クラッドモードが大きな
影響を及ぼす可能性がある。このため、請求項５で示さ
れているように、本発明の光可変減衰装置では、出力側
のシングルモード光ファイバ１２の一部に、クラッドモ
ードを抑制するための光吸収手段を設けることが望まし
い。クラッドモードを抑制するための光吸収手段として
は、シングルモード光ファイバ１２のクラッドの一部に
切り欠きを形成し、カーボン含有樹脂などの光吸収材を
流し込んだものや、シングルモード光ファイバ１２の周
りに、クラッドよりも高屈折率の樹脂や光吸収材を塗布
したものが使用できる。

【００３８】また、請求項６の光可変減衰装置のよう
に、光入力側及び／または光出力側に、集光またはコリ
メート手段として、ＧＲＩＮレンズ、ＧＩファイバ、ま
たはファイバコリメーターを用いることが有効である。
これらのコリメーターは、信頼性が高く、しかも小型、
安価であり、本発明の光可変減衰装置の構成に最適であ
る。

【００３９】装置の小型化の点では、ＧＩファイバを使
用した集光またはコリメーター装置が最も有効である
が、請求項７の光可変減衰装置の構成とすることによ
り、さらに安価で信頼性の高いものとなる。すなわち、
集光またはコリメート手段として、光入力側及び光出力
側にＧＩファイバを用い、かつ、このＧＩファイバの間
にコアレスファイバを配することによって、焦点距離及
び光軸を調整するものである。

【００４０】請求項７に示された光可変減衰装置の製造
工程の一例を、図６に沿って説明する。まず、光入力側
のシングルモード光ファイバ１１に、所定長さのＧＩフ
ァイバ８１を融着接続する。このＧＩファイバ８１は、
光入力側のシングルモード光ファイバ１１からの光を、
コリメートされた平行光線に変換することのできる長
さ、所謂１／４ピッチのものである。実際には、光入力
側のシングルモード光ファイバ１１からの出力角やコリ
メート光の伝播距離を考慮して、この長さを微調整する
必要がある。出力側でも、同様な構造のものを、光出力
側のシングルモード光ファイバ１２、ＧＩファイバ８２
で作製し、これらをコアレスファイバ８３で結合する。
コアレスファイバ８３の長さは、ＧＩファイバコリメー
ターの結合度が略最大になるように決定する。

【００４１】このようにして作製されたコリメート光学
系を図６（ａ）に示す。この光学系は、製造時に光軸調
整が自動的に行われるため、この後の調芯作業が不要に
なり、製造工程を大幅に簡略化できる。この光学系を適
当な基体に取りつけ、樹脂などで固定する。基体として
は、Ｓｉなどの基板にファイバを装荷する溝を形成した
ものや、フェルールなどが使用できる。その後、光学系
を、図６（ｂ）に示すように、コアレスファイバ８３の
部分で両断する。このとき、光学系は固定されているの
で、この工程により光軸がずれることは無い。

【００４２】最後に、図６（ｃ）に示すように、両断さ
れた間隙に位相差発生体１５を挿入し、調芯した後に樹
脂などで固定する。さらに、光ファイバと位相差発生体
１５の間隙に、屈折率マッチング樹脂を流し込んで硬化
させることにより、光可変減衰装置を構成することがで
きる。

【００４３】以上記載した工程では、位相差発生体１５
の調芯のみで光可変減衰装置が作製できる。このよう
に、請求項７記載の光可変減衰装置は、複雑な調芯工程
が省略できるので、安価でしかも信頼性が高いものとな
る。

【００４４】求項８記載の光可変減衰装置は、出力側の
シングルモード光ファイバ１２の途中に、出力光の強度
をモニターするためのタップまたはフォトダイオード
（ＰＤ）を配置したことを特徴とするものである。この
ような構成とすることで、これまで外部に設けていた光
強度モニター手段を簡略化／省略することができ、部品
点数の削減やコストダウンに大きく貢献する。

【００４５】また、光可変減衰装置をＷＤＭシステムで
の光強度調整等に用いる場合、並設した多くの光ファイ
バに対し、並列的に強度調整を行う必要が生じる。この
場合に、前述した構成のものを複数アレイ状に配置す
る。このような光モジュールとすることで、装置全体を
高密度／小型化することができる。従来例でも説明した
ように、このような用途には、一般的に、平面光導波路
を用いたアレイ型光可変減衰器が適しているとされてい
るが、本発明の光可変減衰器は非常に安価に作製できる
ため、アレイのチャンネル数が数から十数チャンネルの
場合は非常に有効である。

【００４６】さらに、請求項９の光モジュールは、基体
上に請求項１から８に記載の光可変減衰装置と、これと
光接続させるＬＤまたはＰＤを一体的に組み込んだ光モ
ジュールとするものである。このような光モジュールと
することで、光強度調整機能付きのＬＤやＰＤモジュー
ルとすることができ、部品点数の削減やコストダウン、
信頼性の向上に大きく貢献する。

【００４７】

【実施例】以下に、本発明をより具体化した実施例につ
いて説明する。＜実施例１＞まず、光の入出力系としては、二本のシン
グルモード光ファイバの間にＧＩファイバを融着し、基
板に接着後、ＧＩファイバの中心付近を３ｍｍの幅で切
断したものを作製した。上記光ファイバのＧＩファイバ
に融着されていない端部にはコネクターを取り付け、評
価系に接続できるようにしている。この光学系は、シン
グルモードファイバ中を伝搬する入力光を約０．１ｍｍ
のスポットサイズにコリメートすることができるように
設計されており、上記切断部に屈折率マッチング樹脂を
充填することにより、挿入損失１ｄＢ以下となることが
確認されている。また、出力側のＧＩファイバの側面に
はカーボン含有樹脂を塗布して、不要光を吸収できるよ
うにした。

【００４８】位相差発生体は、０．０５ｍｍ厚のＰＬＺ
Ｔ基板上に、図５に示した形状のＩＴＯ電極を形成し、
それを２層積層して作製した。上記したＩＴＯ電極は、
光の透過特性にはほぼ影響ないことを確認した。このよ
うにして作製した位相差発生体を、上述した光学系の所
定の位置に実装し、電極をワイヤーボンドによって取り
出した後に、屈折率マッチング樹脂を充填して光可変減
衰装置とした。

【００４９】光減衰特性を評価した結果、上記の構成
で、減衰量２０ｄＢを約４０Ｖの印加電圧で達成するこ
とができた。また、電圧０Ｖと１５Ｖの間を１ＭＨｚで
振動するデジタル波の入力に対する特性を観測した。そ
の結果、本発明の光可変減衰器が、光変調器としても十
分動作することを確認した。＜実施例２＞図７（ａ），（ｂ）に示すように、まず、
シングルモードファイバ１１，１２に１／４ピッチのＧ
Ｉファイバ８１，８２を融着したものを作製し（２
組）、それらのＧＩファイバの端面どうしを、間に２ｍ
ｍのコアレスファイバを挟んで融着し、請求項７の光可
変減衰装置のように、ファイバ状の光学部材（図６
（ａ）における光ファイバ体Ｆ）を作製した。

【００５０】このファイバ状の光学部材をフェルール２
６の貫通孔２６ａ内に固定し、コアレスファイバ８３の
中央部分を切断しかつフェルール２６を完全には分断し
ない深さの溝２６ｂを設けた。ここで、ファイバ状の光
学部材をフェルール２６の貫通孔２６ａ内に固定するた
めに、屈折率がファイバ素材よりも大きい熱硬化性樹脂
を用いた。このため、光ファイバを伝播するクラッドモ
ードはこの樹脂部に吸収され、光可変減衰装置外部まで
は伝播できない。

【００５１】さらに、フェルール２６の溝２６ｂ内でか
つ位相差発生体１５が挿入される部分から外れた部分
に、光可変減衰装置の外部の回路と接続するための端子
３０を固定し、また、溝２６ｂ内に位相差発生体１５と
この端子２８をボンディングワイヤ２９で接続するため
の配線２８を行い、その後、位相差発生体１５を挿入
し、電極と配線２８部分を半田によって接続すると同時
に固定した。最後に、溝２６ｂ内を屈折率整合樹脂２７
で充填した。この実施例によれば、本発明の光可変減衰
装置を外部の回路に簡単に取りつけることができた。し
かも、実施例１と同様の特性を得ることができた。

【００５２】＜実施例３＞請求項５の光可変減衰装置を
以下のように作製した。まず、図８に示すように、異方
性エッチングが可能なＳｉ単結晶基板３６に通常のウェ
ハープロセスで光ファイバを載置する溝３７と、外部の
回路と接続するための端子４２〜４４を載置する溝３８
と、位相差発生体１５を実装するための凹部３９を異方
性エッチングで作製し、さらにこの凹部３９内に配線２
８と、凹部３９の周囲に後記する半田で封止するための
金属パターンを作製した。

【００５３】次に、金属コートしたシングルモードファ
イバ１１，１２に、１／４ピッチのＧＩファイバ８１，
８２を融着したコリメート光学系（２組）を作製し、位
相差発生体１５と光軸を合わせて上記基板３６に実装
し、半田４０で固定した。ここで、ＧＩファイバの位相
差発生体１５と対向する端面及び位相差発生体１５の両
端面には反射防止膜（図示を省略）を設けている。次
に、外部の回路と接続するための端子４２（金属コート
部）、４３（絶縁部）、４４（導電部）を実装し、最後
に前述の凹部３９を保護するための蓋４１を半田４０に
よって固定した。なお、端子は図示のとおり導電部の周
りに一部絶縁部４３を設けており、さらにこの絶縁部４
３の一部に半田封止のための金属コート部分４２を設け
ている。この実施例によれば完全に樹脂を使用しない封
止となり、信頼性の高い光可変減衰装置が実現できた。
しかも、実施例１と同様の特性を得ることができた。

【００５４】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の光可
変減衰装置によれば、位相差発生体として電気光学効果
を有する基板及び電極を用い、且つこの電極が光ビーム
の中心線に対して略点対称となる位相差を誘起するよう
に形成されているので、調芯のずれがなく、従って安価
で信頼性の高い光可変減衰装置を提供することができる
ようになる。さらに、電気光学効果を用いているため動
作が非常に早く、しかも小型となる。

【００５５】また、請求項２の光可変減衰装置によれ
ば、位相差発生体に電気光学効果を有する基板として、
特に高い電気光学効果を持つＰＬＺＴ（チタン酸ジルコ
ン酸ランタン鉛）、ＢａＴｉＯ３、またはＳＢＮ（ニオ
ブ酸ストロンチウムバリウム；タングステンブロンズ）
等の単結晶体やセラミックス、または膜を用いることに
より、同じ印加電圧でも高い屈折率差を誘起させること
ができる。このため、より小型で、低電圧で動作する光
可変減衰器を実現できる。

【００５６】また、請求項３の光可変減衰器によれば、
位相差発生体が前記電気光学効果を有する基板と前記電
極を交互に積層したものから成るもので、より低電圧で
動作する装置を提供できるようになる。

【００５７】さらに、請求項４の光可変減衰器によれ
ば、位相差発生体が電極を有する保持基板に一体的に取
り付けられているので、位相差発生体の調芯がずれる問
題の発生を極力避けることができるようになる。

【００５８】また、請求項５の光可変減衰装置によれ
ば、出力側のシングルモード光ファイバの一部に、クラ
ッドモードを抑制するための光吸収手段を設けているの
で、より信頼性の高い光可変減衰器を提供することがで
きる。

【００５９】また、請求項６の光可変減衰装置によれ
ば、光入力側及び／または光出力側に、集光／コリメー
ト手段として、ＧＲＩＮレンズ、ＧＩファイバ、または
ファイバコリメーターを用いることにより、信頼性が高
く、しかも小型、安価な光可変減衰装置が構成できる。

【００６０】さらに、請求項７の光可変減衰装置によれ
ば、前記集光／コリメート手段として、入力側及び出力
側にＧＩファイバを用い、かつ、該ＧＩファイバの間に
コアレスファイバ配することによって光学系を構成して
いる。この光学系は、製造時に光軸調整が自動的に行わ
れるため、この後の調芯作業が不要になり、製造工程を
大幅に簡略化できる。

【００６１】また、請求項８記載の光可変減衰装置によ
れば、出力側のシングルモード光ファイバの途中に、出
力光の強度をモニターするためのタップまたはＰＤを配
置しているので、部品点数の削減やコストダウンに大き
く貢献する。

【００６２】さらに、請求項９の光モジュールによれ
ば、光強度調整機能付きのＬＤやＰＤモジュールとする
ことができ、部品点数の削減やコストダウン、信頼性の
向上に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光可変減衰装置の実施形態を模式
的に説明する斜視図である。

【図２】本発明に係る光可変減衰装置に使用する位相差
発生体の一例を模式的に説明する図であり、（ａ）斜視
図、（ｂ）平面図である。

【図３】本発明に係る光可変減衰装置に使用する位相差
発生体の他の例を模式的に説明する平面図である。

【図４】本発明に係る光可変減衰装置の最大減衰量とず
れの関係を示す計算機シミュレーション結果である。

【図５】本発明に係る他の光可変減衰装置に使用する位
相差発生体の一例を模式的に説明する図である。

【図６】本発明に係る光可変減衰装置の組み立て形態を
模式的に説明する平面図である。

【図７】本発明に係る光可変減衰装置を模式的に説明す
る展開図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図であ
る。

【図８】本発明に係る他の光可変減衰装置を模式的に説
明する平面図である

【図９】（ａ）は従来の光可変減衰器の動作原理を説明
する平面図であり、（ｂ）は従来の光可変減衰器に使用
される位相差発生体を模式的に説明する斜視図であり、
（ｃ）は平面図である。

【図１０】従来の光可変減衰装置の最大減衰量とずれの
関係を示す計算機シミュレーション結果である。

【符号の説明】

１１：入力用の光ファイバ１２：出力用の光ファイバ１３：入力側のコリメーター１４：出力側のコリメーター１５：位相差発生体１６：基体２１：電気光学効果を有する基板２２：電圧印加用の電極６１：入力側のＧＩファイバ６２：コアレスファイバ６３：出力側のＧＩファイバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力光ビームに位相差を発生させる位相
差発生体から出力された出力光ビームを、シングルモー
ド光ファイバに入射させるように成すとともに、前記位
相差発生体は、電気光学効果を有する基板に、前記入力
光ビームの光軸と平行方向に電圧を印加し、且つ前記入
力光ビームに該入力光ビームの光軸に対して略点対称の
位相差を誘起する電界発生用の電極が形成されているこ
とを特徴とする光可変減衰装置。
【請求項２】前記電気光学効果を有する基板材料とし
て、ＰＬＺＴ、ＢａＴｉＯ３、またはＳＢＮを用いたこ
とを特徴とする請求項１に記載の光可変減衰装置。
【請求項３】前記位相差発生体は、前記電気光学効果
を有する基板と前記電極を交互に積層して成ることを特
徴とする請求項１または２に記載の光可変減衰装置。
【請求項４】前記位相差発生体が、前記電極に電圧を
印加させるための導体が形成された保持体に一体的に配
設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載の光可変減衰装置。
【請求項５】前記シングルモード光ファイバに、クラ
ッドモードを抑制するための光吸収手段を設けたことを
特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光可変減
衰装置。
【請求項６】前記位相差発生体の光入力側及び／また
は光出力側に、ＧＲＩＮレンズ、ＧＩファイバ、または
ファイバコリメーターを配設したことを特徴とする請求
項１乃至５のいずれかに記載の光可変減衰装置。
【請求項７】前記位相差発生体の光入力側及び／また
は光出力側に、コアレスファイバを介してＧＩファイバ
を配設することを特徴とする請求項６記載の光可変減衰
装置。
【請求項８】前記シングルモード光ファイバにおける
光伝送路中に、前記出力ビーム光の強度をモニターする
手段を配設したことを特徴とする請求項１乃至７のいず
れかに記載の光可変減衰装置。
【請求項９】基体上に、請求項１乃至８に記載の光可
変減衰装置と、該光可変減衰装置と光接続させる発光素
子及び／または受光素子を配設して成る光モジュール。