JP2003279781A - 消光比調芯装置、消光比調芯方法および光モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速かつ安定した消光比の導出が可能な消光
比調芯装置を実現すること。 【解決手段】 調芯対象となる半導体レーザ素子と偏波
面保持ファイバ４との間の光結合状態を変動させる回動
機構２と、半導体レーザ素子１から出力されるレーザ光
の波長を調整する出力波長調整部３と、半導体レーザ素
子１と光結合した偏波面保持ファイバ４から出力される
光について、偏波面を保持したまま４本の光に分岐する
光分岐部５とを備える。さらに分岐光から所定の偏波成
分を抽出するフィルタ部６と、偏波成分を強度に対応し
た電気信号に変換する光電変換部７と、電気信号に基づ
いて所定の演算を行う演算部９とを備える。電気信号に
基づいて導出されたストークスパラメータを成分とする
ベクトルを複数導出し、内積が最小となるベクトル対の
各成分の平均値から消光比を導出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、偏波面保持ファ
イバによって偏波光を外部に出力する光学モジュールの
消光比調芯装置および消光比調整方法に関するものであ
り、特に、高いコヒーレント性を備えた光を出力する光
源を用いたモジュールにおいて、迅速かつ安定した消光
比調整を可能とする消光比調芯装置および消光比調整方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば光スイッチ、コヒーレント
光通信、光ファイバージャイロおよび磁界センサー等の
光ファイバーセンサ等に使用されるレーザモジュールと
して、定偏波レーザモジュールが注目されている。かか
る定偏波レーザモジュールは、半導体レーザ素子から出
力されるレーザ光の偏波面と、偏波面保持ファイバの偏
波面とが平行または垂直な位置関係となる場合に消光比
は最大となることが知られており、かかる位置関係とな
るよう定偏波レーザモジュールの製造時において消光比
の調整を行う必要がある。

【０００３】図６は、従来の消光比調芯装置について説
明するための模式図である。図６に示すように、従来の
消光比調芯装置は、測定対象である半導体レーザ素子１
０１および偏波面保持ファイバ１０２に対して同一光軸
上に配設された偏光プリズム１０３と、光パワーメータ
１０４とが順次接続された構造を有する。また、光パワ
ーメータ１０４は、偏光プリズム１０３を通過した光の
強度を測定可能な構造を有し、偏光プリズム１０３は、
回転機構１０５に支持されて光軸回りに回転可能な構造
を有する。

【０００４】図６に示す従来の消光比調芯装置を用いた
消光比調整方法について説明する。まず、半導体レーザ
素子１０１から出力されるレーザ光の偏波面と偏波面保
持ファイバ１０２の偏波面とがなす角度θを固定した上
で偏光プリズム１０３を回転しつつ偏光プリズム１０３
を透過した光の強度を測定し、その最大値と最小値の比
から消光比を導出する（例えば、特許文献１参照。）。

【０００５】そして、レーザ光の偏波面と偏波面保持フ
ァイバ１０２の偏波面とがなす角度θを一定範囲に渡っ
て変化させて消光比の導出を繰り返し、例えば消光比が
最大となる角度θmaxで半導体レーザ素子１０１と偏波
面保持ファイバ１０２との間を固定して、調芯が終了す
る。

【０００６】また、測定対象のレーザ光を、複数は位置
したハーフミラーによって分岐し、分岐した光に対して
所定の偏光成分の抽出や位相変動を与えることによって
ストークスパラメータを測定する方法についての開示も
されている（例えば、特許文献２参照。）。

【０００７】

【特許文献１】特公平７−９２４２２号公報（第２頁、
第６図）

【特許文献２】特開平６−１８３３２号公報（第１頁−
第３頁、第３図）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の消光比調芯装置を用いた消光比の調整は、様々
な問題を有することが知られており、半導体レーザ素子
を用いたレーザモジュールの消光比の調整を迅速、正確
に行うことが困難である。以下、従来の消光比調芯装置
の問題点について説明する。

【０００９】第１の問題点として、従来の消光比調芯装
置は、消光比の導出を高速化することが困難であること
が挙げられる。従来の消光比調芯装置は、消光比の導出
のために偏光プリズム１０３が回転機構１０５によって
所定範囲に渡って回転される必要があるため、回転機構
１０５の回転速度に関する機械的限界によって消光比の
導出速度が制約される。特に、消光比を正確に導出する
ためには、偏光プリズム１０３のステップ角を小さくす
る必要があるが、この場合、消光比を導出するために必
要な時間はさらに増すこととなり、迅速な導出はさらに
困難となる。

【００１０】第２の問題点として、機械的な機構を有す
ることによって測定精度に限界を生じることが挙げられ
る。一般に、測定時に機械的な動作を伴う場合、動作の
精度が測定精度に影響を与えることから、回転機構１０
５を用いた従来構造の消光比調芯装置では、機械的限界
に起因した測定精度の限界が発生する。特に、動作精度
が変動するような場合には、安定して消光比を導出でき
ないという問題を有する。また、経年変化によって動作
精度が低下した場合、測定精度はさらに悪化することと
なり、消光比を導出する観点からは妥当ではない。

【００１１】この発明は、上記従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであって、迅速かつ安定した消光比調芯
装置および消光比調整方法を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる消光比調芯装置は、光源と、該光
源と光結合した光伝送路とを備えた光モジュールから出
力される光の消光比を最適化する消光比調芯装置であっ
て、前記光源から出力される光の波長を所定範囲に渡っ
て変化させる出力波長調整手段と、所定の光結合状態に
おいて前記光源から出力される光の偏波保持特性変動量
を前記所定範囲に渡って波長ごとに測定する偏波保持特
性変動量測定手段と、波長ごとに得られた偏波保持特性
変動量に基づいてベクトルを形成し、複数のベクトル対
から得られる内積の値に基づいてベクトルを選択し、か
つ選択したベクトルに対応した偏波保持特性変動量に基
づいて前記所定の光結合状態における消光比を導出する
消光比演算手段とを備えたことを特徴とする。

【００１３】この請求項１の発明によれば、消光比を導
出する際に機械的な動作を必要としないこととしたた
め、消光比の導出速度および導出される消光比の精度に
関して機械的動作に起因した限界を生じさせないことが
できる。従って、迅速かつ安定した消光比の導出が可能
となる。また、消光比演算手段が数値計算によって消光
比の導出を行うこととしたため、自動的に消光比の導出
が可能となる。

【００１４】また、請求項２にかかる消光比調芯装置
は、上記の発明において、前記光源はレーザ光源であ
り、前記光伝送路は偏波保持特性を備え、前記光源また
は／および前記光伝送路を回動させて前記光源と前記光
伝送路との間の光結合状態を変化させる回動手段と、所
望の消光比を実現する光結合状態で前記光源と前記光伝
送路との間を固定する固定手段とをさらに備えたことを
特徴とする。

【００１５】また、請求項３にかかる消光比調芯装置
は、上記の発明において、前記出力波長調整手段は、前
記光源から出力される光の波長を２ｎｍ以上、４ｎｍ以
下の範囲で変化させることを特徴とする。

【００１６】この請求項３の発明によれば、出力波長調
整手段によって変動される波長範囲を短くしたことで、
偏波保持特性変動量の測定に要する時間を短縮化するこ
とが可能となり、消光比をさらに迅速に導出することが
可能となる。

【００１７】また、請求項４にかかる消光比調芯装置
は、上記の発明において、前記光源は、半導体レーザ素
子を備え、前記出力波長調整手段は、前記半導体レーザ
素子の温度を２５Ｋ以上、３５Ｋ以下の範囲で変動させ
ることによって出力波長を調整することを特徴とする。

【００１８】また、請求項５にかかる消光比調芯装置
は、上記の発明において、前記偏波保持特性変動量測定
手段は、前記光伝送路から出力された光から０゜偏光成
分、４５゜偏光成分および右円偏光成分を抽出する偏光
成分抽出手段と、前記偏光成分の強度に対応した電気信
号を出力する光電変換手段と、該電気信号に基づいて偏
波保持特性変動量を導出する変動量演算手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１９】また、請求項６にかかる消光比調芯装置
は、上記の発明において、前記偏光成分抽出手段は、偏
波面を保持したまま前記光伝送路から出力された光を分
岐する光分岐手段と、前記光分岐手段によって分岐され
た光の光路上にそれぞれ配設され、所定の透過特性を備
えたフィルタ手段とを備えたことを特徴とする。

【００２０】また、請求項７にかかる消光比調芯装置
は、上記の発明において、前記光分岐手段は、少なくと
も１以上のプリズムによって前記光伝送路から出力され
た光を分岐することを特徴とする。

【００２１】また、請求項８にかかる消光比調芯装置
は、上記の発明において、前記変動量演算手段は、前記
光伝送路から出力された光と同一偏波の光に基づいて得
られる電気信号によって、前記偏光成分に基づく電気信
号を正規化して偏波保持特性変動量を導出することを特
徴とする。

【００２２】また、請求項９にかかる消光比調芯装置
は、上記の発明において、前記偏波保持特性変動量はス
トークスパラメータであって、前記消光比演算手段は、
所定波長ごとのストークスパラメータに基づいてベクト
ルを形成し、内積が最小となるベクトル対の各成分の平
均値に基づいて消光比を導出することを特徴とする。

【００２３】また、請求項１０にかかる消光比調芯方法
は、光源と、該光源と光結合した光伝送路とを備えた光
モジュールから出力される光の消光比を最適化する消光
比調芯方法であって、前記光源から出力される光の波長
を所定値に設定する出力波長調整工程と、設定された光
結合状態において前記光源から出力される光の偏波保持
特性変動量を所定波長範囲に渡って波長ごとに測定する
偏波保持特性変動量測定工程と、波長ごとに測定された
偏波保持特性変動量に基づいてベクトルを形成し、複数
のベクトル対から得られる内積の値に基づいてベクトル
を選択し、かつ選択したベクトルに対応する偏波保持特
性変動量に基づいて前記所定の光結合状態における消光
比を導出する消光比導出工程とを含むことを特徴とす
る。

【００２４】また、請求項１１にかかる消光比調芯方法
は、上記の発明において、前記光源はレーザ光源であ
り、前記光伝送路は偏波保持特性を備え、前記光源また
は／および前記光伝送路を回動させて前記光源と前記光
伝送路との間の光結合状態を変化させる回動工程と、所
望の消光比を実現する光結合状態で前記光源と前記光伝
送路とを固定する固定工程とをさらに含むことを特徴と
する。

【００２５】また、請求項１２にかかる消光比調芯方法
は、上記の発明において、前記偏波保持特性変動量測定
工程において、前記所定波長範囲は２ｎｍ以上、４ｎｍ
以下であることを特徴とする。

【００２６】また、請求項１３にかかる消光比調芯方法
は、上記の発明において、前記光源は半導体レーザ素子
を備え、前記偏波保持特性変動量測定工程における波長
変動は前記半導体レーザ素子の温度を２５Ｋ以上、３５
Ｋ以下の範囲で変動させることによって行うことを特徴
とする。

【００２７】また、請求項１４にかかる消光比調芯方法
は、上記の発明において、前記偏波保持特性変動量測定
工程は、前記光伝送路から出力された光から０゜偏光成
分、４５゜偏光成分および右円偏光成分を抽出する偏光
成分抽出工程と、前記偏光成分の強度に対応した電気信
号を出力する光電変換工程と、該電気信号に基づいて偏
波保持特性変動量を導出する変動量演算工程とを含むこ
とを特徴とする。

【００２８】また、請求項１５にかかる消光比調芯方法
は、上記の発明において、前記変動量演算工程におい
て、前記光伝送路から出力された光と同一偏波の光に基
づいて得られる電気信号によって、前記偏光成分に基づ
く電気信号を正規化して偏波保持特性変動量を導出する
ことを特徴とする。

【００２９】また、請求項１６にかかる消光比調芯方法
は、上記の発明において、前記偏波保持特性変動量はス
トークスパラメータであって、前記消光比演算工程にお
いて、所定波長ごとのストークスパラメータに基づいて
ベクトルを形成し、内積が最小となるベクトル対の各成
分の平均値に基づいて消光比を導出することを特徴とす
る。

【００３０】また、請求項１７にかかる光モジュールの
製造方法は、発光素子を準備する工程と、光伝送路を準
備する工程と、請求項１０〜１６のいずれか一つに記載
の消光比調芯方法を用いた調芯工程とを含むことを特徴
とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態である消光比調芯装置および消光比調芯方
法について説明する。

【００３２】図１は、実施の形態にかかる消光比調芯装
置の構造について示す模式図である。図１に示すよう
に、実施の形態にかかる消光比調芯装置は、調芯対象と
なる半導体レーザ素子と偏波面保持ファイバ４との間の
光結合状態を変動させる回動機構２と、半導体レーザ素
子１から出力されるレーザ光の波長を調整する出力波長
調整部３と、半導体レーザ素子１と光結合した偏波面保
持ファイバ４から出力される光について、偏波面を保持
したまま４本の光に分岐する光分岐部５とを備える。

【００３３】また、分岐された光の光路上には、必要に
応じてそれぞれ所定の偏波成分を抽出するためのフィル
タ部６が配設されると共に、フィルタ部６を通過した光
を受光し、光強度に対応した電気信号に変換する光電変
換部７が配置されている。さらに、光電変換部７によっ
て得られた電気信号の内容を記憶するための記憶部８、
記憶部８に記憶された電気信号に基づいてストークスパ
ラメータの導出および消光比の導出を行う演算部９が配
置される。さらに、半導体レーザ素子１近傍には、調芯
対象となる半導体レーザ素子１と偏波面保持ファイバ４
との間を所望の消光比となる光結合状態で固定するため
の固定機構１１を有する。そして、回動機構２、出力波
長調整部３、光電変換部７、記憶部８、演算部９および
固定機構１１は、それぞれ制御部１０によって制御され
る構造を有する。

【００３４】調芯の対象となる光源としての半導体レー
ザ素子１は、活性層近傍に回折格子を備えた分布帰還型
(Distributed Feedback: 以下、「ＤＦＢ」と称する)半
導体レーザ素子を用いるのが一般的である。ＤＦＢ半導
体レーザ素子は、出射されるレーザ光のピークが鋭く、
コヒーレンス性の高いレーザ光を出力可能な構造を有す
ること等、光モジュールの光源として使用することに適
しているためである。また、ＤＦＢ半導体レーザ素子
は、温度変化によって容易に出力波長を変動させること
が可能であるため、調芯対象として好適であるという利
点も有する。

【００３５】また、同じく調芯の対象となる偏波面保持
ファイバ４は、入力された光の偏波面を保持しつつ伝搬
させるためのものである。具体的には、偏波面保持ファ
イバ４は、例えばコア近傍に応力付与部材を挿入した構
造を有し、かかる応力付与部材によってコアの屈折率に
異方性を持たせた構造を有する。コアの屈折率に異方性
を持たせることによって、偏波面保持ファイバ４は、入
力された光の偏波面を保持しつつ伝搬することが可能と
なる。偏波面保持ファイバ４として使用可能な光ファイ
バの例としては、パンダファイバ、ボータイファイバ、
楕円ジャケットファイバ等が挙げられる。なお、応力付
与部材を挿入した構造を有することは必須の要件ではな
く、例えば、ファイバ断面の横方向と縦方向とでコアの
周囲に配設されるクラッドの材料が異なる構造とするこ
とで偏波面保持ファイバ４を形成することが可能であ
る。

【００３６】出力波長調整部３は、半導体レーザ素子１
から出力されるレーザ光の波長を所望の値に変化させる
ためのものである。具体的には、出力波長調整部３は、
制御部１０の制御に基づいて半導体レーザ素子１の温度
を変化させるペルチェ素子等の温調機構を備えた構造を
有する。なお、半導体レーザ素子１の出力波長を変化さ
せる手段としては温度調整以外にも注入電流の値を調整
することも可能であり、かかる電流調整手段によって出
力波長調整部３を構成することも可能である。なお出力
波長調整部３は、半導体レーザ素子１から出力されるレ
ーザ光の波長を２ｎｍ〜４ｎｍの範囲で変化させること
とし、温調機構は、２５Ｋ〜３５Ｋの範囲で半導体レー
ザ素子１の温度を変化させるものとする。

【００３７】フィルタ部６は、フィルタ６ａ〜６ｃによ
って構成される。フィルタ６ａ〜６ｃは、入力された光
のうち、必要に応じて所定方向の偏波成分のみを抽出す
るためのものである。具体的には、フィルタ６ａは、０
゜の偏光方位角を持つ検光子を含んで形成され、フィル
タ６ｂは４５゜の偏光方位角を持つ検光子を含んで形成
される。また、フィルタ６ｃは、進相軸が０゜であるλ
／４波長板と、４５゜の偏光方位角度を持つ検光子とを
含んで形成される。上記した光分岐部５は、偏波面を保
持したまま入力光を分岐光Ｌ₁〜Ｌ₄に分岐する機能を有
することから、フィルタ６ａ〜６ｃは、光分岐部５に入
力された光のうち、それぞれ０゜直線偏光成分、４５゜
直線偏光成分および右円偏光成分を透過する。なお、本
実施の形態にかかる消光比調芯装置では、分岐光Ｌ₄の
光路上にはフィルタを配置しない構造を有するため、分
岐光Ｌ₄については、光分岐部５から出力された光が偏
波方向を維持したまま光電変換素子７ｄに入力される。

【００３８】フィルタ６ａ〜６ｃは、上記したように、
分岐光の所定の偏波成分を抽出するための検光子を含
む。検光子は、入力された光のうち偏光方位角と一致す
る偏波成分のみを通過させる性質を有し、偏光子とも称
される複屈折結晶を用いるのが一般的である。複屈折結
晶とは、入力光に対して垂直の面内において屈折率が異
方性を有する結晶であり、複屈折結晶としてルチル（Ｔ
ｉＯ₂）、方解石（ＣａＣＯ₃）、ＹＶＯ４、ＢＢＯ等の
一軸性結晶を用いることが好ましい。これらの中でも、
ルチルは高い硬度を有し、潮解性を示さないために特に
好ましい。

【００３９】光電変換部７は、光電変換素子７ａ〜７ｄ
によって構成される。光電変換素子７ａ〜７ｄは、フィ
ルタ６ａ〜６ｄを通過した光を電気信号に変換するため
のものである。具体的には、光電変換素子７ａ〜７ｄ
は、フォトダイオードもしくは光抵抗等を含んで形成さ
れ、入力した光の強度に対応した電気信号を出力する機
能を有する。光電変換素子７ａ〜７ｄによって変換され
た電気信号は、記憶部８に記憶され、演算部９における
消光比の導出に用いられる。

【００４０】制御部１０は、本実施の形態にかかる消光
比調芯装置によって消光比の最適化を行う際に回動機構
２、出力波長調整部３、光電変換素子７ａ〜７ｄ、記憶
部８、演算部９を制御するためのものである。制御部１
０の制御対象となる回動機構２等は、ＧＰ−ＩＢ等によ
る自動制御が可能であり、制御部１０によって制御を行
うことで消光比の調芯を自動的に行うことが可能とな
る。特に、後述するように本実施の形態にかかる消光比
調芯装置は、消光比を測定する際に機械的駆動を必要と
しないこと、ストークスパラメータを選択する際に操作
者による目視確認等が必要ないことから制御部１０によ
って制御を自動的に行うことが可能である。

【００４１】次に、回動機構２について説明する。図２
は、回動機構２の構造の一例を示す図である。図２に示
すように、回動機構２は、所定の回転軸を中心に回動可
能な構造を有し、半導体レーザ素子１を載置する台座１
２と、台座１２の位置をｘｙ方向に変位させることが可
能なｘテーブル１３およびｙテーブル１４とを備えた構
造を有する。

【００４２】ｘテーブル１３およびｙテーブル１４は、
台座１２の回転軸と台座１２上に載置された半導体レー
ザ素子１から出力されるレーザ光の光軸とを一致させる
ためのものである。また、台座１２は、半導体レーザ素
子１を偏波面保持ファイバ４に対して所望の角度だけ回
動させるためのものである。後述するように、消光比の
最適化を行うためには半導体レーザ素子１と偏波面保持
ファイバ４との光結合状態、例えば半導体レーザ素子１
から出力されるレーザ光の偏波面と偏波面保持ファイバ
４の偏波面とのなす角を調整する必要がある。従って、
本実施の形態では、回動機構２を図２に示す構造とし、
回動機構２上に半導体レーザ素子１を載置した状態で消
光比の調芯が行われる。

【００４３】次に、光分岐部５について説明する。図３
は、光分岐部５の構造の一例を示す図である。図３に示
すように、光分岐部５は、偏波面保持ファイバ４から出
力された光の進行方向に対して順次無偏光ビームスプリ
ッター１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配置された構造を有す
る。無偏光ビームスプリッター１５ａ〜１５ｃは、それ
ぞれ入力された光の偏波面を保持したまま入力光の一部
を反射する機能を有する。具体的には、無偏光ビームス
プリッター１５ａは、入力光を３：１に分岐するための
もので、入力光の１／４について反射し、３／４を透過
する。また、無偏光ビームスプリッター１５ｂは、入力
光を２：１に分岐するためのもので、入力光の１／３を
反射し、２／３を透過する。さらに、無偏光ビームスプ
リッター１５ｃは、入力光を１：１に分岐するためのも
のであり、入力光の１／２を反射し、１／２を透過す
る。偏波面保持ファイバ４から出力された光がかかる割
合で分岐されることによって、分岐光Ｌ₁〜Ｌ₄は、それ
ぞれ等しい強度となる。

【００４４】次に、本実施の形態にかかる消光比調芯装
置を用いた消光比調芯方法について説明する。本実施の
形態における消光比調芯方法は、半導体レーザ素子１か
ら出力されるレーザ光の波長を所定範囲変動させて、波
長ごとにストークスパラメータを導出した後、得られた
多数のストークスパラメータから消光比の導出を行う。
かかる消光比の導出を、半導体レーザ素子１と偏波面保
持ファイバ４との間の光結合状態を変化させて消光比を
導出し、消光比が所望の値、例えば最大となる位置関係
を導き出して固定することで、消光比の調芯を行ってい
る。図４は、消光比調芯方法の工程について説明するた
めのフローチャートである。以下、図４に示すフローチ
ャートを適宜参照して各工程について説明を行う。

【００４５】まず、消光比調芯の対象となる半導体レー
ザ素子１を回動機構２上に載置し、半導体レーザ素子１
の光出射部分と偏波面保持ファイバ４との間を所定の光
結合状態に設定して仮固定する（ステップＳ１０１）。
ここで、仮固定することとしたのは、半導体レーザ素子
１と偏波面保持ファイバ４との間の光結合状態を変化さ
せてそれぞれの状態で消光比の測定を行う必要があるた
めである。なお、本ステップの前工程として、回動機構
２のｘテーブル１３およびｙテーブル１４によって半導
体レーザ素子１の位置を調整して、半導体レーザ素子１
から出力されるレーザ光の進行方向と偏波面保持ファイ
バ４の光軸とを一致させておくことが好ましい。

【００４６】そして、出力波長調整部３によって半導体
レーザ素子１から出力されるレーザ光の波長を所定の値
に設定する（ステップＳ１０２）。本実施の形態１にか
かる消光比調芯装置は、所定の波長範囲に渡って測定を
行うことから、測定を開始する前に半導体レーザ素子１
の出力波長を所望の値に調整する必要があるためであ
る。具体的には、例えば、出力波長調整部３は、半導体
レーザ素子１の温度を所定の値になるよう調整すること
によって出力波長を所望の値に設定する。

【００４７】その後、ストークスパラメータの測定を行
う（ステップＳ１０３）。具体的には、半導体レーザ素
子１に電流を注入し、ステップＳ１０２で設定した出力
波長のレーザ光を偏波面保持ファイバ４に対して出力す
る。入力されたレーザ光は偏波面保持ファイバ４中を伝
搬した後、光分岐部５に対して出力される。そして、レ
ーザ光は光分岐部５において分岐光Ｌ₁〜Ｌ₄に分岐さ
れ、分岐光Ｌ₁〜Ｌ₄は、所定のフィルタを通過した後、
光電変換素子７ａ〜７ｄに入力されてそれぞれ電気信号
Ｉ₁〜Ｉ₄に変換される。変換された電気信号Ｉ₁〜Ｉ
₄は、記憶部８に出力され、情報として記憶される。

【００４８】そして、演算部９において、電気信号Ｉ₁
〜Ｉ₄に基づいてストークスパラメータを正規化する
（ステップＳ１０４）。正規化を行うための電気信号Ｉ
₄を用いた場合、電気信号Ｉ₁〜Ｉ₄とストークスパラメ
ータＳ₀〜Ｓ₃との間には、 Ｓ₁＝２Ｉ₁−Ｉ₄・・・（１） Ｓ₂＝２Ｉ₂−Ｉ₄・・・（２） Ｓ₃＝２Ｉ₃−Ｉ₄・・・（３） Ｓ₀＝Ｉ₄・・・（４） の関係式が存在する。したがって、演算部９において上
記（１）式〜（４）式を演算することによって正規化さ
れたストークスパラメータＳ₀〜Ｓ₃を導出する。以上で
ストークスパラメータの測定が完了し、測定時における
レーザ光の波長に対応づけた上でストークスパラメータ
Ｓ₀〜Ｓ₃の値を記憶部８に記憶する。

【００４９】そして、制御部１０は、あらかじめ設定し
ておいた波長範囲のすべての波長に対してストークスパ
ラメータの測定が終了したかを判断する（ステップＳ１
０５）。まだ測定が終了していない波長が存在する場
合、制御部１０は出力波長調整部３に対して制御を及ぼ
し、半導体レーザ素子１の出力波長を変化させた上でス
テップＳ１０３の工程を再び行う。なお、すべての波長
に対してストークスパラメータの測定が終了した場合に
は、以下のステップＳ１０５に移行する。

【００５０】ここで、あらかじめ設定しておいた波長範
囲とは、任意に定めることが可能であるが、２ｎｍ〜４
ｎｍの間とすることが好ましい。一般に、波長範囲を広
く設定することでより正確な消光比の導出が可能である
が、波長範囲が拡大することで測定時間が増大する。本
願発明者等は、４ｎｍ以上の波長範囲に渡ってストーク
スパラメータを測定した場合の消光比の精度は２ｎｍ〜
４ｎｍの波長範囲の測定の場合と比較して有意な差が生
じないことを見出しているためである。なお、ペルチェ
素子等を用いた温調機構によって出力波長調整部３を構
成する場合、かかる範囲に渡って出力波長を変化させる
ためには、２５Ｋ〜３５Ｋの範囲で半導体素子１の温度
を変動させればよい。

【００５１】そして、所定の波長範囲に渡ってストーク
スパラメータを得た後に、同一波長のレーザ光から得ら
れたストークスパラメータの中から、内積が最小値とな
る１対のストークスパラメータを選択する（ステップＳ
１０６）。具体的には、例えば、記憶部８に記憶された
ストークスパラメータを適宜読み出して、演算部９によ
ってあらゆるストークスパラメータの組み合わせに関し
て内積を導出した後に最小となる組み合わせを選択す
る。そして、ステップＳ１０５で選択した１対のストー
クスパラメータについて、Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃それぞれの平
均値を導出する（ステップＳ１０７）。

【００５２】そして、導出した平均値を新たにストーク
スパラメータとしてステップＳ１０１で設定した光結合
状態における消光比を導出する（ステップＳ１０８）。
具体的には、ステップＳ１０６で得られた平均値をそれ
ぞれＳ₁’、Ｓ₂’、Ｓ₃’とすると、 ｒ²＝Ｓ₁’²＋Ｓ₂’²＋Ｓ₃’²・・・（５） で表される変数ｒを用いて、消光比Ｚは、 Ｚ＝−１０×ｌｏｇ（１−ｒ／１＋ｒ）・・・（６） と表現される。ステップＳ１０６で導出した平均値
Ｓ₁’、Ｓ₂’、Ｓ₃’について（５）式および（６）式
について演算部９で演算を行って、所定の光結合状態に
おける消光比Ｚの値が導出され、記憶部８に記憶され
る。

【００５３】そして、制御部１０は、あらかじめ範囲を
決定しておいたすべての光結合状態に関して消光比が得
られたか否かを判定する（ステップＳ１０９）。すべて
の光結合状態とは、例えば、偏波面保持ファイバ４を基
準とした、半導体レーザ素子１の回転角度の範囲によっ
て規定される。消光比が得られていない光結合状態が存
在する場合には、ステップＳ１０１に戻って光結合状態
を改めて設定し、以下、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８を
繰り返して消光比を導出する。

【００５４】所定範囲の光結合状態に関して消光比が導
出された場合、制御部１０は、得られた消光比の値を比
較し、消光比が最大となる光結合状態で半導体レーザ素
子１と偏波面保持ファイバ４との間を固定機構１１によ
って固定する（ステップＳ１１０）。以上で、本実施の
形態における消光比調芯は終了する。

【００５５】本実施の形態にかかる調芯装置は、ステッ
プＳ１０２〜Ｓ１０８に際し、機械的機構を動作させる
ことなしにストークスパラメータおよび消光比を導出す
ることが可能である。したがって、本実施の形態にかか
る消光比調芯装置を用いて行うストークスパラメータお
よび消光比の導出に関して機械的限界は存在せず、迅速
に導出を行うことが可能であり、消光比調芯に要する時
間を従来よりも短縮化することが可能となる。

【００５６】また、本実施の形態にかかる調芯装置は、
ストークスパラメータおよび消光比の導出工程において
機械的動作を必要としない。このため、長期に渡って使
用した場合であっても機械部分の故障等が生じることは
なく、経年変化による測定精度の悪化が生じるおそれも
少ない。

【００５７】また、機械的動作を伴わずにストークスパ
ラメータおよび消光比を導出するため、動作精度によっ
て測定精度の限界が生じることがない。さらには、動作
精度の影響を受けずに安定してストークスパラメータお
よび消光比を導出することができる。

【００５８】さらに、本実施の形態にかかる調芯装置
は、ストークスパラメータの導出の際に分岐光Ｌ₁〜Ｌ₄
から得られる電気信号Ｉ₁〜Ｉ₄に基づいて導出を行う。
理論上は電気信号Ｉ₁〜Ｉ₃の３通りの電気信号によって
ストークスパラメータを導出することが可能であるが、
分岐光Ｌ₄を用いることとしたために以下の利点が生じ
る。

【００５９】一般に、回動機構２によって半導体レーザ
素子１を回動させると、半導体レーザ素子１から出力さ
れるレーザ光の進行方向と偏波面保持ファイバ４の光軸
とがずれるため、測定を開始する前に光軸調整が必要と
なる。しかし、分岐光Ｌ₁〜Ｌ₃から得られた所定の偏光
成分を用いて光軸調整を行った場合、偏波保持特性変動
に起因して正確な光軸調整を行うことは容易ではない。
従って、分岐光Ｌ₄が存在しない場合には、フィルタ部
６を一旦取り外して全偏波光強度をモニタリングする必
要が生じる。フィルタ部６の着脱を機械的に制御するこ
とは可能であるが、調芯装置の構造が複雑化すると共
に、フィルタ部６の着脱に要する時間分だけ調芯に要す
る時間が長大化するため適切ではない。従って、本実施
の形態にかかる消光比調芯装置では、新たに分岐光Ｌ₄
を分岐することとしている。既に説明したように、分岐
光Ｌ₄はフィルタを介さず光電変換部７に入力される構
造を有することから、光軸調整の際に容易に全偏波光強
度を測定することが可能となる。

【００６０】また、本実施の形態では、所定波長範囲の
レーザ光に関してそれぞれストークスパラメータの測定
を行った後、得られた多数のストークスパラメータの中
から内積が最小となる１対のストークスパラメータを選
択し、平均値を導出することによって新たに消光比の導
出に用いるストークスパラメータＳ₁’、Ｓ₂’、Ｓ₃’
を求めている。かかる手法を用いることによる利点につ
いて以下に説明する。

【００６１】まず、比較のために従来の手法について説
明する。偏光成分からストークスパラメータを導出する
従来の手法では、まず、ストークスパラメータＳ₁、
Ｓ₂、Ｓ ₃をポアンカレ球に表示する。そして、表示され
た多数のストークスパラメータの中からオペレータによ
って選択された３組のストークスパラメータがそれぞれ
表示する点を通る円を演算することによって消光比を導
出している（例えば、アジレントテクノロジー社製スト
ークスアナライザ）。かかる従来の手法を用いた場合、
ストークスパラメータの選択はオペレータ自らの判断に
基づいて行われるため自動化が困難であった。また、選
択するストークスパラメータによって得られる消光比の
値が変動するため、正確な消光比を一意に求めることが
困難という問題も有していた。

【００６２】一方、本実施の形態にかかる消光比調芯装
置では、内積を計算するステップ、内積が最小となるス
トークスパラメータの対を選択するステップおよび選択
した一対のストークスパラメータの平均値を導出するス
テップのいずれについても容易に自動化することが可能
である。かかるステップは、例えばコンピュータ上でプ
ログラムを実行することによって行うことが可能であ
り、オペレータの判断を要せずに消光比の演算に使用す
るストークスパラメータＳ₁’、Ｓ₂’、Ｓ₃’を得るこ
とができる。そして、（５）式、（６）式の計算につい
ても自動化することが可能であるため、本実施の形態で
は、ストークスパラメータおよび消光比の導出を完全に
自動化することが可能である。そして、回動機構２等の
可動部分についても制御部１０で自動的に制御すること
が可能であるため、本実施の形態１にかかる消光比調芯
装置は、半導体レーザ素子１と偏波面保持ファイバ４の
調芯を自動的に行うことができる。

【００６３】また、本実施の形態にかかる消光比調芯装
置では、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７からも明らかなよ
うに、測定結果のすべてを用いて消光比を導出してい
る。したがって任意の３点を選択する従来の手法と比較
して得られる消光比の値は一意に求まり、導出のたびに
同一測定結果から異なる消光比が求まるということもな
い。

【００６４】なお、本実施の形態における光分岐部の変
形例として、プリズムによって光を分岐する構造として
も良い。図５は、プリズムを用いた光分岐部の構造を示
す模式図である。図５に示すように、変形例における光
分岐部は、入力された光に対してプリズム２１によって
２つの分岐光Ｌ₅、Ｌ₆に分岐する。そして、分岐光Ｌ ₅
はプリズム２２に入射して分岐光Ｌ₇、Ｌ₈に分岐され、
分岐光Ｌ₆はプリズム２３に入射して分岐光Ｌ₉、Ｌ₁₀に
分岐され、４個の分岐光Ｌ₇〜Ｌ₁₀が得られる。

【００６５】プリズム２１〜２３は、無偏光ビームスプ
リッターと異なり、光の干渉を利用せずに入力光を分岐
する機能を有する。従って、図５に示す構造によって光
分岐部を構成した場合、ハーフミラーを含む無偏光ビー
ムスプリッターを使用した場合と比較して光の干渉を効
果的に抑制することができる。このため、分岐する際に
ＰＤＬ（Polarization dependent loss）や偏波変動の
発生を抑えることが可能であり、より正確な値の消光比
を導出することが可能である。

【００６６】以上、実施の形態に従って本発明を説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるのでは
なく、当業者であれば実施の形態に基づいて様々な実施
例、変形例に想到することが可能である。例えば、光分
岐部５について、分岐光Ｌ₁〜Ｌ₄とが等しい強度となる
よう分岐することとしているが、これは必須の要件では
ない。分岐光がそれぞれ異なる強度で分岐される場合で
あっても、例えば得られた電気信号Ｉ₁〜Ｉ₄に対して強
度比の逆数を乗算することで、等しい強度の光に分岐し
た場合と同様に消光比の導出を行うことが可能なためで
ある。また、それぞれのフィルタの光透過率、光電変換
素子の感度等に応じて、得られた電気信号Ｉ₁〜Ｉ₄を補
正することとすることも好ましい。

【００６７】また、光電変換素子７ａ〜７ｄによって得
られた電気信号から消光比を導出するにあたって、ステ
ップＳ１０２〜Ｓ１０７に該当するステップをコンピュ
ータ上で実行可能なプログラムを用いて行うこととして
も良い。かかる演算をコンピュータ上で行うこととすれ
ば、迅速な演算が可能となり、消光比の導出を高速に行
うことが可能となる。

【００６８】また、半導体レーザ素子１を製造する工程
と、偏波面保持ファイバ４を製造する工程と、上記した
消光比調芯方法を組み合わせることによって光モジュー
ルを製造することも好ましい。この場合、所望の消光比
を備えた光モジュールを製造することが可能となる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、消光比を導出する際に機械的な動作を必要としない
こととしたため、消光比の導出速度および導出される消
光比の精度に関して機械的動作の精度に抑制されること
がなく、迅速かつ安定して消光比を導出できるという効
果を奏する。また、消光比演算手段において数値計算に
よって消光比の導出を行うこととしたため、自動的に消
光比の導出が可能となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態にかかる消光比調芯装置の構造を示
す模式図である。

【図２】消光比調芯装置を構成する回動機構の構造を示
す模式図である。

【図３】消光比調芯装置を構成する光分岐部の構造を示
す模式図である。

【図４】実施の形態にかかる消光比調芯方法の工程を示
すフローチャートである。

【図５】光分岐部の変形例の構造を示す模式図である。

【図６】従来の消光比測定装置の構造を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ素子 ２ 回動機構 ３ 出力波長調整部 ４ 偏波面保持ファイバ ５ 光分岐部 ６ フィルタ部 ６ａ〜６ｃ フィルタ ７ 光電変換部 ７ａ〜７ｄ 光電変換素子 ８ 記憶部 ９ 演算部 １０ 制御部 １１ 固定機構 １２ 台座 １３ ｘテーブル １４ ｙテーブル １５ａ〜１５ｃ 無偏光ビームスプリッター ２１〜２３ プリズム １０１ 半導体レーザ素子 １０２ 偏波面保持ファイバ １０３ 偏光プリズム １０４ 光パワーメータ １０５ 回転機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 和浩 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 畑野 達也 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 松浦 寛 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H050 AB03Z AC42 AD00 AD16 5F073 AA64 AB21 AB25 AB28 FA06 FA25 FA30

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源と光結合した光伝送路と
   を備えた光モジュールから出力される光の消光比を最適
   化する消光比調芯装置であって、 前記光源から出力される光の波長を所定範囲に渡って変
   化させる出力波長調整手段と、 所定の光結合状態において前記光源から出力される光の
   偏波保持特性変動量を前記所定範囲に渡って波長ごとに
   測定する偏波保持特性変動量測定手段と、 波長ごとに得られた偏波保持特性変動量に基づいてベク
   トルを形成し、複数のベクトル対から得られる内積の値
   に基づいてベクトルを選択し、かつ選択されたベクトル
   に対応した偏波保持特性変動量に基づいて前記所定の光
   結合状態における消光比を導出する消光比演算手段と、 を備えたことを特徴とする消光比調芯装置。
2. 【請求項２】 前記光源はレーザ光源であり、前記光伝
   送路は偏波保持特性を備え、 前記光源または／および前記光伝送路を回動させて前記
   光源と前記光伝送路との間の光結合状態を変化させる回
   動手段と、 所望の消光比を実現する光結合状態で前記光源と前記光
   伝送路との間を固定する固定手段と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の消光
   比調芯装置。
3. 【請求項３】 前記出力波長調整手段は、前記光源から
   出力される光の波長を２ｎｍ以上、４ｎｍ以下の範囲で
   変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の
   消光比調芯装置。
4. 【請求項４】 前記光源は、半導体レーザ素子を備え、
   前記出力波長調整手段は、前記半導体レーザ素子の温度
   を２５Ｋ以上、３５Ｋ以下の範囲で変動させることによ
   って出力波長を調整することを特徴とする請求項１〜３
   のいずれか一つに記載の消光比調芯装置。
5. 【請求項５】 前記偏波保持特性変動量測定手段は、 前記光伝送路から出力された光から０゜偏光成分、４５
   ゜偏光成分および右円偏光成分を抽出する偏光成分抽出
   手段と、 前記偏光成分の強度に対応した電気信号を出力する光電
   変換手段と、 該電気信号に基づいて偏波保持特性変動量を導出する変
   動量演算手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つ
   に記載の消光比調芯装置。
6. 【請求項６】 前記偏光成分抽出手段は、 偏波面を保持したまま前記光伝送路から出力された光を
   分岐する光分岐手段と、 前記光分岐手段によって分岐された光の光路上にそれぞ
   れ配設され、所定の透過特性を備えたフィルタ手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つ
   に記載の消光比調芯装置。
7. 【請求項７】 前記光分岐手段は、少なくとも１以上の
   プリズムを備えたことを特徴とする請求項６に記載の消
   光比調芯装置。
8. 【請求項８】 前記変動量演算手段は、前記光伝送路か
   ら出力された光と同一偏波の光に基づいて得られる電気
   信号によって、前記偏光成分に基づく電気信号を正規化
   して偏波保持特性変動量を導出することを特徴とする請
   求項５〜７のいずれか一つに記載の消光比調芯装置。
9. 【請求項９】 前記偏波保持特性変動量はストークスパ
   ラメータであって、前記消光比演算手段は、波長ごとの
   ストークスパラメータを成分とするベクトルを形成し、
   内積が最小となるベクトル対の各成分の平均値に基づい
   て消光比を導出することを特徴とする請求項１〜８のい
   ずれか一つに記載の消光比調芯装置。
10. 【請求項１０】 光源と、該光源と光結合した光伝送路
    とを備えた光モジュールから出力される光の消光比を最
    適化する消光比調芯方法であって、 前記光源から出力される光の波長を所定値に設定する出
    力波長調整工程と、 設定された光結合状態において前記光源から出力される
    光の偏波保持特性変動量を所定波長範囲に渡って波長ご
    とに測定する偏波保持特性変動量測定工程と、 波長ごとに測定された偏波保持特性変動量に基づいてベ
    クトルを形成し、複数のベクトル対から得られる内積の
    値に基づいてベクトルを選択し、かつ選択したベクトル
    に対応する偏波保持特性変動量に基づいて前記所定の光
    結合状態における消光比を導出する消光比導出工程と、 を含むことを特徴とする消光比調芯方法。
11. 【請求項１１】 前記光源はレーザ光源であり、前記光
    伝送路は偏波保持特性を備え、 前記光源または／および前記光伝送路を回動させて前記
    光源と前記光伝送路との間の光結合状態を変化させる回
    動工程と、 所望の消光比を実現する光結合状態で前記光源と前記光
    伝送路とを固定する固定工程と、 をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の消光
    比調芯方法。
12. 【請求項１２】 前記偏波保持特性変動量測定工程にお
    いて、前記所定波長範囲は２ｎｍ以上、４ｎｍ以下であ
    ることを特徴とする請求項１０または１１に記載の消光
    比調芯方法。
13. 【請求項１３】 前記光源は半導体レーザ素子を備え、
    前記偏波保持特性変動量測定工程における波長変動は前
    記半導体レーザ素子の温度を２５Ｋ以上、３５Ｋ以下の
    範囲で変動させることによって行うことを特徴とする請
    求項１０〜１２のいずれか一つに記載の消光比調芯方
    法。
14. 【請求項１４】 前記偏波保持特性変動量測定工程は、 前記光伝送路から出力された光から０゜偏光成分、４５
    ゜偏光成分および右円偏光成分を抽出する偏光成分抽出
    工程と、 前記偏光成分の強度に対応した電気信号を出力する光電
    変換工程と、 該電気信号に基づいて偏波保持特性変動量を導出する変
    動量演算工程と、 を含むことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一
    つに記載の消光比調芯方法。
15. 【請求項１５】 前記変動量演算工程において、前記光
    伝送路から出力された光と同一偏波の光に基づいて得ら
    れる電気信号によって、前記偏光成分に基づく電気信号
    を正規化して偏波保持特性変動量を導出することを特徴
    とする請求項１４に記載の消光比調芯方法。
16. 【請求項１６】 前記偏波保持特性変動量はストークス
    パラメータであって、前記消光比演算工程において、波
    長ごとのストークスパラメータを成分とするベクトルを
    形成し、内積が最小となるベクトル対の各成分の平均値
    に基づいて消光比を導出することを特徴とする請求項１
    ０〜１５のいずれか一つに記載の消光比調芯方法。
17. 【請求項１７】 発光素子を準備する工程と、光伝送路
    を準備する工程と、請求項１０〜１６のいずれか一つに
    記載の消光比調芯方法を用いた調芯工程とを含むことを
    特徴とする光モジュールの製造方法。