JP2007155932A - 偏光方向変換装置及び偏光方向変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光方向を高精度に変換する。
【解決手段】ＴＥモード成分を有する光が入射され、印加された制御電圧に応じた所定方向の直線偏光を出射するＴＥ−ＴＭコンバータと、駆動信号に応じてＴＥ−ＴＭコンバータの温度を変化させる温度調整デバイスと、ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光の強度が最大となるように、ＴＥ−ＴＭコンバータの温度を調整する温度調整部とを備え、前記ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光における所定方向の直線偏光の強度を示す光強度信号を検出する光検出部と、基準制御値に対して振動する駆動信号を温度調整デバイスに供給しながら、光強度信号に基づき出射光の強度が大きくなる方向に基準制御値を制御する温度制御回路と有する偏光方向変換装置を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、入射された光の偏光方向を変換する偏光方向変換装置及び偏光方向変換方法に関する。

通信及び計測器の分野において、偏光状態が周期的にスクランブルする偏波スクランブラが用いられている（例えば、非特許文献１，２参照。）。偏波スクランブラは、長距離光伝送における入力端に配置されて、所定間隔で配置されたＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）のＰＨＢ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｈｏｌｅ Ｂｕｒｎｉｎｇ）の影響を無くす目的で用いられる。また、偏波スクランブラは、光ファイバの損失及び歪み等を単方向から検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）測定において、後方錯乱光の偏波状態を平均化する目的で用いられる。

また、偏波スクランブラ等に用いられるＴＥ−ＴＭモード変換を行うＴＥ−ＴＭコンバータが知られている。ＴＥ−ＴＭコンバータは、ニオブ酸リチウム結晶の光導波路と、当該光導波路の光伝播方向に沿って設けられた櫛歯型電極とを有する。ＴＥ−ＴＭコンバータは、櫛歯型電極に対して制御電圧が印加されることにより、当該光導波路を導波する光のＴＥモード成分をＴＭモード成分に変換、又は、ＴＭモード成分をＴＥモード成分に変換する。このようなＴＥ−ＴＭコンバータは、ＴＥモードからＴＭモードへ（又はＴＭモードからＴＥモードへ）変換した場合の強度比（変換効率）が１であるのが望ましい。

下津臣一 他、「偏光子内蔵型低ＤＯＰ：ＬｉＮｂＯ３偏波スクランブラ」、１９９５年電子情報通信学会総合大会、Ｃ−２８１、Ｐ２８１ Fred Heismann，"Integrated-Optic Polarization Transformer for Reset Free Endless Polarization Control"，IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS，Vol.25，No8，１９９８年，P.1898-1906

ところで、ＴＥ−ＴＭコンバータは、位相整合条件が温度により変化するので、ある波長における変換効率が温度に応じて変動する。さらに、その位相整合条件は、ＴＥ−ＴＭコンバータ毎に異なる。
また、ＴＥ−ＴＭコンバータは、電極が櫛歯型であることから光の波長に対してＳＩＮＣ関数の特性を有するバンドフィルタとして作用するので、変換効率が最大となるピーク波長が存在する。このピーク波長は、櫛歯型電極の周期に基づき定まる。ここで、櫛歯型電極の周期は、温度によって微小変動する。従って、ＴＥ−ＴＭコンバータは、変換効率が最大となるピーク波長が、温度に応じて変動する。

以上のように、ＴＥ−ＴＭコンバータは、温度に応じて特性が変動する。このため、従来のＴＥ−ＴＭコンバータにおいては、サーミスタ等を用いて温度をモニタして、ペルチェ素子等により最適温度に調整していた。
しかしながら、最適温度は装置毎に異なるので、ＴＥ−ＴＭコンバータ毎に出荷前等に最適温度測定及び初期設定を行わなければならず、その測定及び初期設定には多くの時間を要していた。また、装置の各部で温度がばらつく場合、温度をモニタして制御しても、安定して変換効率を最大とするのは困難である。さらに、従来のＴＥ−ＴＭコンバータは、入力光の波長変動により変換効率が劣化した場合には、対応することができなかった。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる偏光方向変換装置及び偏光方向変換方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、ＴＥモード成分もしくはＴＥモード成分を有する光が入射され、印加された制御電圧に応じた所定方向の直線偏光を出射するＴＥ−ＴＭコンバータと、ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光の強度が最大となるように、ＴＥ−ＴＭコンバータの温度を調整する温度調整部とを備える偏光方向変換装置を提供する。
偏光方向変換装置は、駆動信号に応じてＴＥ−ＴＭコンバータの温度を変化させる温度調整デバイスを更に備え、温度調整部は、ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光における所定方向の直線偏光の強度を示す光強度信号を検出する光検出部と、基準制御値に対して振動する駆動信号を温度調整デバイスに供給しながら、光強度信号に基づき出射光の強度が大きくなる方向に基準制御値を制御する温度制御回路とを有してよい。

温度制御回路は、基準周波数の発振信号に応じて基準制御値に対して振動する駆動信号を温度調整デバイスに供給しながら、光強度信号における基準周波数と同一の周波数成分が略０となるように基準制御値を制御してよい。温度制御回路は、光強度信号における発振信号と位相が同期する成分を示す誤差信号を生成する誤差信号生成回路と、誤差信号が略０となるような基準制御値を生成する基準制御値生成回路と、基準制御値と発振信号とを加算する加算回路と、加算回路の出力に応じた駆動信号を生成する駆動回路とを含んでよい。

ＴＥ−ＴＭコンバータは、周期的に変化する制御電圧が印加されることにより、偏光方向がＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射し、光検出部は、ＴＥ−ＴＭコンバータから出射された光のうち、ＴＥモード成分を有する光が入射された場合には略９０度、ＴＭモード成分を有する光が入射された場合には略０度の方向の直線偏光を検出する偏光子を含んでよい。ＴＥ−ＴＭコンバータは、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が同等となるように制御電圧が印加され、光検出部は、ＴＥ−ＴＭコンバータから出射された光のうち、略４５度の方向の直線偏光を検出する偏光子を含んでよい。

光検出部は、ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光の一部を分岐する分岐部と、分岐部により分岐された光における所定の偏光を検出する偏光子と、偏光子により検出された光を電気信号に変換するフォトディテクタと、フォトディテクタから出力された電気信号に基づき光強度信号を生成する光強度信号生成回路とを含んでよい。

ＴＥ−ＴＭコンバータは、光信号が含まれたＴＥモードを有する光とともに、ＴＥモードを有する連続発振光が入射され、印加された制御電圧に応じて二つの光を所定方向の直線偏光に変換し、温度調整部は、連続発振光に基づく出射光の強度が最大となるように、ＴＥ−ＴＭコンバータの温度を調整してよい。ＴＥ−ＴＭコンバータは、ＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光が導波光として入射され、電界が印加されると屈折率楕円体の主軸回転が生じる電気光学結晶と、電気光学結晶に対して、導波光の伝播方向に沿って所定の周期で変化する電界を印加する電極とを有してよい。

偏光方向変換装置は、ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光が入射され、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が所定の周期で変化する光を出射する位相変調器を更に備えてよい。

本発明の第２の形態においては、ＴＥ−ＴＭコンバータに対しＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光を入射するとともに制御電圧を印加し、当該ＴＥ−ＴＭコンバータから印加した制御電圧に応じた所定の直線偏光を出射させる段階と、ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光の強度が最大となるように、ＴＥ−ＴＭコンバータの温度を調整する温度調整部とを備える偏光方向変換方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、偏光方向を高精度に変換することができる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る偏波スクランブラ１０の構成を、光源１１及び偏波保存ファイバ１２とともに示す。偏波スクランブラ１０は、伝送信号を含んだパルス光を光源１１から偏波保存ファイバ１２を介して入射し、直線偏光→円偏光→対角直線偏光→逆周り円偏光→直線偏光…といったようにポアンカレ球を周回する偏光状態の光を出射する。すなわち、偏波スクランブラ１０は、偏光状態が周期的にスクランブルし、無偏光に平均化した光を出射する。

偏波スクランブラ１０は、第１偏光子２１と、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２と、第１電圧印加部２３と、位相変調器２４と、第２電圧印加部２５と、温度調整デバイス２６と、温度調整部２７とを備える。
第１偏光子２１は、偏波保存ファイバ１２から入射されるパルス光のうち、ＴＥモードもしくはＴＭモードの光、すなわち、偏光方向が略０度もしくは略９０度の成分の光を透過する。

ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、第１偏光子２１を透過したＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光が入射されるとともに、制御電圧Ｖ１が印加される。ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、入射されたＴＥモードもしくはＴＭモードの光を制御電圧Ｖ１に応じてＴＭモードの方向に回転させることにより、所定の偏光の光を出射する。具体的には、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、光導波路内を伝播するＴＥモード成分もしくはＴＭモードの一部又は全部が、印加された制御電圧Ｖ１に応じてＴＭモードもしくはＴＥモードに変換されることにより、所定の強度に調整されたＴＥモード成分及びＴＭモード成分の光を出射する。

第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して制御電圧Ｖ１を印加する。具体的には、第１電圧印加部２３は、０（Ｖ）から、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２がＴＭモードの光を出射する電圧レベル（Ｖ_ＴＭ（Ｖ））もしくはＴＭモードの光を出射する電圧レベル（Ｖ_ＴＥ（Ｖ））までの間を周期的に変化する制御電圧Ｖ１を印加する。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモードとＴＭモードとの間、すなわち、偏光が０度直線偏光→楕円偏光→９０度直線偏光と周期的に変化する光を出射することができる。

位相変調器２４は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２から出射された光が入射されるとともに、制御電圧Ｖ２が印加される。位相変調器２４は、入射された光における、ＴＥモード成分とＴＭモード成分との位相差を制御電圧Ｖ２に応じて周期的に変化させる。例えば、位相変調器２４は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）結晶等の電気光学素子にＴＥモード及びＴＭモードの光を伝播させ、正弦波又は三角波電圧信号等を伝播方向に直交する方向に電界が印加されることにより、ＴＥモードとＴＭモードとの間に周期的に位相差の変化を生じさせた光を出射する。

第２電圧印加部２５は、位相変調器２４に対して制御電圧Ｖ２を印加する。具体的には、第２電圧印加部２５は、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が−πからπまでの間を周期的に変化する制御電圧Ｖ２を印加する。これにより、位相変調器２４は、偏光状態が周期的にスクランブルする無偏光とみなされる光を出射することができる。

温度調整デバイス２６は、駆動信号に応じてＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度を変化させる。温度調整デバイス２６は、一例として、ペルチェ素子又はヒータ等でよい。温度調整デバイス２６は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２とともに位相変調器２４の温度を変化させてよい。
温度調整部２７は、温度調整デバイス２６に対して駆動信号を供給して、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の出射光の強度が最大となるようにＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度を調整する。

以上に示した偏波スクランブラ１０によれば、変換効率が最大となる温度でＴＥ−ＴＭコンバータ２２を使用することができる。従って、偏波スクランブラ１０は、全ての偏光状態で最大光量を出射できるので、均一なポアンカレ球を形成する光を出射することができる。

図２は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の一例としての構成を示す。ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、一例として、ニオブ酸リチウム結晶等の電気光学結晶の光導波路３１と、当該光導波路３１の導波光の伝播方向に沿って陽極３３と陰極３４とが所定のピッチΛで交互に配置された櫛歯型電極３２とを有する。

光導波路３１は、第１偏光子２１を透過したＴＥモードの光が入射されて、導波光として伝播する。櫛歯型電極３２は、制御電圧Ｖ１が印加されることにより、導波光の伝播方向に沿ってピッチΛにより定まる所定周期で変化する電界を、光導波路３１に対して印加する。光導波路３１は、この電界が印加されると、電気光学結晶に屈折率楕円体の主軸回転が生じて、伝播光の偏光方向を回転する。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、第１電圧印加部２３から適当な制御電圧Ｖ１が与えられることによって、ＴＥモード成分をＴＭモード成分に変換するので、所定の偏光を出射することができる。

図３は、温度調整部２７の構成を示す。温度調整部２７は、一例として、光検出部４１と、温度制御回路４２とを有する。
光検出部４１は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の出射光における所定方向の直線偏光成分の強度を示す光強度信号を検出する。ここで、所定方向とは、ＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射する本例の場合であれば、一例として、略９０度の偏光成分（ＴＥモード成分の光を入射した場合）の強度を示す光強度信号を生成する。略９０度の偏光成分を検出することによって、ＴＥモードからＴＭモードへの変換効率の増減を比較できる。また、光検出部４１は、位相変調がされた後も当該所定方向の偏光の強度の平均値は変わらないので、位相変調器２４により位相変調された後の光を検出してよい。

光検出部４１は、一例として、分岐部５１と、第２偏光子５２と、フォトディテクタ５３と、Ｉ／Ｖ変換回路５４と、ローパスフィルタ５５とを含む。分岐部５１は、例えばビームスプリッタによって一部の光を反射し残りの光を透過することにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の出射光の一部を分岐する。第２偏光子５２は、分岐部５１により分岐された光から、所定方向の直線偏光を検出する。第２偏光子５２は、ＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射する本例の場合、略９０度の偏光成分（ＴＥモード成分の光を入射した場合）を透過することにより検出する。フォトディテクタ５３は、第２偏光子５２により検出された光を受光して、その受光量に応じた電流値の電気信号に変換する。Ｉ／Ｖ変換回路５４及びローパスフィルタ５５は、本発明に係る光強度信号生成回路の一例である。Ｉ／Ｖ変換回路５４は、フォトディテクタ５３から出力された電気信号を、電圧信号に変換する。ローパスフィルタ５５は、Ｉ／Ｖ変換回路５４から出力された電圧信号の包絡線を検出するようにローパスフィルタリングを行う。光検出部４１は、ローパスフィルタ５５から出力された信号を、光強度信号として温度制御回路４２に供給する。

温度制御回路４２は、基準制御値に対して振動する駆動信号を温度調整デバイス２６に供給しながら、光強度信号に基づき出射光の強度が大きくなる方向に前記基準制御値を制御する。より具体的には、温度制御回路４２は、基準周波数の発振信号に応じて前記基準制御値に対して振動する駆動信号を温度調整デバイス２６に供給しながら、光強度信号における基準周波数と同一の周波数成分が略０となるように前記基準制御値を制御する。

温度制御回路４２は、一例として、基準発振器６１と、誤差信号生成回路６２と、ＰＩ制御回路６３と、加算回路６４と、駆動回路６５とを含む。基準発振器６１は、基準周波数ｆ_０の正弦波の発振信号を出力する。基準周波数ｆ_０は、制御電圧Ｖ１及びＶ２の周期よりも十分に小さい。

誤差信号生成回路６２は、光検出部４１から出力された光強度信号における発振信号と位相が同期する成分を示す誤差信号を生成する。誤差信号は、発振信号と同相成分が光強度信号により多く含まれているほど正の値が大きくなり、発振信号と逆相成分が光強度信号により多く含まれているほどより負の値が大きくなり、同相成分がないときはゼロとなる。例えば、誤差信号生成回路６２は、発振信号をキャリア信号として、光検出部４１から出力された光強度信号を同期検波することにより、誤差信号を生成することができる。

ＰＩ制御回路６３は、本発明に係る基準制御値生成回路の一例であり、誤差信号に応じて温度調整デバイス２６に供給する制御量である基準制御値を生成する。具体的には、ＰＩ制御回路６３は、誤差信号に対してＰＩ（Proportional Integral）制御等を行うための増幅及びフィルタ処理を行うことにより、誤差信号が略０となるような基準制御量を生成する。

加算回路６４は、基準制御値と、所定の振幅に調整がされた発振信号とを加算する。駆動回路６５は、加算回路６４の出力に応じて、温度調整デバイス２６を駆動する駆動信号を生成する。これにより、駆動回路６５は、基準周波数の発振信号に応じて基準制御値に対して振動する駆動信号を生成することができる。

図４は、偏波スクランブラ１０における各部の電圧信号の波形図を示す。なお、以下の説明は、ＴＥモード成分の光を入射した場合における一例を示す。
図４（Ａ）は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に供給される制御電圧Ｖ１を示す。制御電圧Ｖ１は、０（Ｖ）から、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２がＴＭモードの光を出射する電圧レベル（Ｖ_ＴＭ（Ｖ））までの間を周期的に変化する。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射することができる。

図４（Ｂ）は、位相変調器２４に供給される制御電圧Ｖ２を示す。制御電圧Ｖ２は、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が−πとなる電圧レベルから、πとなる電圧レベルまでの間を周期的に変化する。また、その周期は、一例として制御電圧Ｖ１の周期の２倍である。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する直線偏光を出射することができる。

図４（Ｃ）は、ＰＩ制御回路６３から出力される基準制御値に、基準発振器６１から出力される基準周波数ｆ_０の発振信号が加算された信号を示す。この加算信号に応じた駆動信号により温度調整デバイス２６が駆動されるので、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度は、基準制御値に応じた基準温度を中心に、微小に上限に変動する。なお、その変動の周期は、例えば、数秒程度である。

図４（Ｄ）は、Ｉ／Ｖ変換回路５４の出力信号を示す。Ｉ／Ｖ変換回路５４の出力信号は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２から出射された光のうち９０度の偏光成分（ＴＭモード成分）の光量を表している。Ｉ／Ｖ変換回路５４の出力信号は、制御電圧Ｖ１に同期して周期的に変動するとともに、温度に応じて変換効率が変動することによりそのピーク値（電圧レベル（Ｖ_ＴＭ（Ｖ））が印加された時の値）が低周期で変化している。

図４（Ｅ）は、光検出部４１から出力される光強度信号を示す。光強度信号は、Ｉ／Ｖ変換回路５４の包絡線に一致している。

図５は、ＴＭモードの光を出射する電圧レベル（Ｖ_ＴＭ）が印加されている時における、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度Ｔに対する透過光量Ｐを示す。図６は、温度変動した場合の透過光量Ｐの変化を示す。ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の透過光量Ｐは、図５に示すように、ある温度Ｔ_Ｐにおいて透過光量が最大となるピーク特性を有する。すなわち、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の変換効率は、温度Ｔ_Ｐを中心としたピーク特性となる。

ここで、図６（Ａ）に示すように、周波数ｆ_０の正弦波信号によりＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度を変動させたとする。
ピーク温度Ｔ_Ｐより低い温度Ｔ_Ｌ（図５のピーク特性の立上り部分）を中心に温度を微小変動させた場合、温度Ｔに対してほぼ比例して透過光量Ｐが増減する。従って、当該場合における透過光量Ｐの交流特性は、図６（Ｂ）に示すように、周波数ｆ_０の正弦波信号と位相同期する。

ピーク温度Ｔ_Ｐより高い温度Ｔ_Ｈ（図５のピーク特性の立下り部分）を中心に温度を微小変動させた場合、温度Ｔに対してほぼ反比例して透過光量Ｐが増減する。従って、当該場合における透過光量Ｐの交流特性は、図６（Ｄ）に示すように、周波数ｆ_０の正弦波信号と、同一周波数の逆位相特性となる。

ピーク温度Ｔ_Ｐを中心にＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度を正弦波変動させた場合、ピーク温度Ｔ_Ｐよりも温度が低い部分では透過光量Ｐが比例し、高い部分では透過光量Ｐが反比例する。従って、当該場合における透過光量Ｐの交流特性は、図６（Ｃ）に示すように、２×ｆ_０の周波数の正弦波となる。

従って、周波数ｆ_０の正弦波信号によりＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度を変動させた場合、その正弦波の中心温度がピーク温度Ｔ_Ｐから離れるに従って透過光量Ｐに含まれる周波数ｆ_０成分が増加する。たたし、ピーク温度Ｔ_Ｐからプラス側に離れる場合とマイナス側に離れる場合とで、位相は反転している。そして、その正弦波の中心温度がピーク温度Ｔ_Ｐであれば透過光量Ｐに含まれる周波数ｆ_０の正弦波信号成分は０となる。

図７は、温度Ｔに対する誤差信号生成回路６２から出力される誤差信号を示す。
ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の変換効率がピーク特性を有するので、温度調整部２７は、ピーク温度Ｔ_Ｐを中心に温度変動させることにより、偏光方向が９０度の光強度信号を基本周波数ｆ_０の２倍の周波数で変動させることができる。それに対して、温度調整部２７は、ピーク温度Ｔ_Ｐからずれた温度を中心に温度変動させることにより、そのずれ量の大きさに応じた量の基本周波数成分を、偏光方向が９０度の光強度信号に加えることができる。また、光強度信号に加わる基本周波数成分は、ピーク温度Ｔ_Ｐを挟んで位相が逆転する。

従って、光強度信号に含まれている周波数ｆ_０成分を示す誤差信号は、図７に示すように、温度Ｔがピーク温度Ｔ_Ｐより低い場合にはその差分に応じて大きくなり、温度Ｔがピーク温度Ｔ_Ｐよりも高い場合にはその差分に応じて小さくなるいわゆるＳ字特性を有することとなる。
これにより、温度調整部２７は、誤差信号が正の場合には温度を上げて誤差信号を０とするように制御し、誤差信号が負の場合には温度を下げて誤差信号が０となるように制御することにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度をピーク温度とすることができる。

図８は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２がＴＥモード成分とＴＭモード成分が等しい光を出射する第１変形例に係る偏波スクランブラ１０を示す。図３に示した構成要素と同様の機能の構成要素は、図面中に同一の符号を付けてその詳細な説明を省略し、以下相違点について説明する。
第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２がＴＥモード成分とＴＭモード成分が等しい光を出射する電圧レベルの制御電圧Ｖ１を印加してよい。ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、偏光方向が略４５度となる光を出射する制御電圧Ｖ１が印加されることにより、ＴＥモード成分とＴＭモード成分とが同一レベルに調整された光を位相変調器２４に対して入射する。これにより、位相変調器２４は、周期的にスクランブルする無偏光とみなされる光を出射することができる。

ここで、このような偏光を出射する場合、第２偏光子５２は、４５度の偏光成分の光を検出する。これにより、ＴＥモードからＴＭモードへの変換効率の増減を比較できる。そして、温度調整部２７は、４５度の偏光成分の光が最大となるようにＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度を調整する。
これにより、第１変形例に係る偏波スクランブラ１０は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２により偏光方向が４５度の光を出射する場合において、変換効率を最大とすることができる。

図９は、信号光に並行して参照光が入射される第２変形例に係る偏波スクランブラ１０を示す。図３に示した構成要素と同様の機能の構成要素は、図面中に同一の符号を付けてその詳細な説明を省略し、以下相違点について説明する。
偏波スクランブラ１０は、光信号が含まれたＴＥモードを有する光（信号光）と並行して、光強度信号を常時検出できるＴＥモードを有する連続発振光（参照光）が入射されてよい。この場合、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、印加された制御電圧Ｖ１に応じて、信号光及び参照光を所定の直線偏光に変換する。位相変調器２４も、印加された制御電圧Ｖ２に応じて信号光及び参照光の位相を変調する。位相変調器２４から出力された信号光は、出力光として外部に出射される。位相変調器２４から出力された参照光は、光検出部４１に入射される。これにより、光検出部４１は、連続的に参照光が入射される。

光検出部４１は、分岐部５１に代えて、導波部７０を有する。導波部７０は、入射された参照光を第２偏光子５２に導く。そして、温度調整部２７は、参照光に基づく出射光における所定の方向の偏光成分が最大となるようにＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度を調整する。光検出部４１は、連続的に入射される参照光に基づき光強度信号を生成する。
これにより、第２変形例に係る偏波スクランブラ１０は、連続的に入射される参照光に基づき制御ができるので、信号光として連続してパルス光が入射されない場合であっても、変換効率を最大とすることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

偏波スクランブラ１０の構成を光源１１及び偏波保存ファイバ１２とともに示す。 ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の一例としての構成を示す。 温度調整部２７の具体的な構成を示す。 （Ａ）はＴＥ−ＴＭコンバータ２２に供給される制御電圧Ｖ１を示す。（Ｂ）は位相変調器２４に供給される制御電圧Ｖ２を示す。（Ｃ）は基準制御値と発振信号とを加算した信号を示す。（Ｄ）はＩ／Ｖ変換回路５４の出力信号を示す。（Ｅ）は光強度信号を示す。 ＴＭモードの光を出射する電圧レベル（Ｖ_ＴＭ）が印加されている時における、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度Ｔに対する透過光量Ｐを示す。 （Ａ）はＴＥ−ＴＭコンバータ２２の温度変化を示す。（Ｂ）は温度Ｔ_Ｌを中心に温度を微小変化させた場合における透過光量Ｐを示す。（Ｃ）はピーク温度Ｔ_Ｐを中心に温度を微小変化させた場合における透過光量Ｐを示す。（Ｄ）は温度Ｔ_Ｈを中心に温度を微小変化させた場合における透過光量Ｐを示す。 温度Ｔに対する誤差信号生成回路６２から出力される誤差信号を示す。 第１変形例に係る偏波スクランブラ１０を示す。 第２変形例に係る偏波スクランブラ１０を示す。

符号の説明

１０ 偏波スクランブラ
１１ 光源
１２ 偏波保存ファイバ
２１ 第１偏光子
２２ ＴＥ−ＴＭコンバータ
２３ 第１電圧印加部
２４ 位相変調器
２５ 第２電圧印加部
２６ 温度調整デバイス
２７ 温度調整部
３１ 光導波路
３２ 櫛歯型電極
３３ 陽極
３４ 陰極
４１ 光検出部
４２ 温度制御回路
５１ 分岐部
５２ 第２偏光子
５３ フォトディテクタ
５４ Ｉ／Ｖ変換回路
５５ ローパスフィルタ
６１ 基準発振器
６２ 誤差信号生成回路
６３ ＰＩ制御回路
６４ 加算回路
６５ 駆動回路
７０ 導波部

Claims (11)

1. ＴＥモード成分もしくはＴＥモード成分を有する光が入射され、印加された制御電圧に応じた所定方向の直線偏光を出射するＴＥ−ＴＭコンバータと、
   前記ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光の強度が最大となるように、前記ＴＥ−ＴＭコンバータの温度を調整する温度調整部と
   を備える偏光方向変換装置。
2. 駆動信号に応じて前記ＴＥ−ＴＭコンバータの温度を変化させる温度調整デバイスを更に備え、
   前記温度調整部は、
   前記ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光における所定方向の直線偏光の強度を示す光強度信号を検出する光検出部と、
   基準制御値に対して振動する前記駆動信号を前記温度調整デバイスに供給しながら、前記光強度信号に基づき前記出射光の強度が大きくなる方向に前記基準制御値を制御する温度制御回路と
   を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
3. 前記温度制御回路は、
   基準周波数の発振信号に応じて前記基準制御値に対して振動する前記駆動信号を前記温度調整デバイスに供給しながら、前記光強度信号における前記基準周波数と同一の周波数成分が略０となるように前記基準制御値を制御する
   請求項２に記載の偏光方向変換装置。
4. 前記温度制御回路は、
   前記光強度信号における前記発振信号と位相が同期する成分を示す誤差信号を生成する誤差信号生成回路と、
   前記誤差信号が略０となるような前記基準制御値を生成する基準制御値生成回路と、
   前記基準制御値と前記発振信号とを加算する加算回路と、
   前記加算回路の出力に応じた前記駆動信号を生成する駆動回路とを含む
   請求項３に記載の偏光方向変換装置。
5. 前記ＴＥ−ＴＭコンバータは、周期的に変化する前記制御電圧が印加されることにより、偏光方向がＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射し、
   前記光検出部は、前記ＴＥ−ＴＭコンバータから出射された光のうち、ＴＥモード成分を有する光が入射された場合には略９０度、ＴＭモード成分を有する光が入射された場合には略０度の方向の直線偏光を検出する偏光子を含む
   請求項２に記載の偏光方向変換装置。
6. 前記ＴＥ−ＴＭコンバータは、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が同等となるように制御電圧が印加され、
   前記光検出部は、前記ＴＥ−ＴＭコンバータから出射された光のうち、略４５度の方向の直線偏光を検出する偏光子を含む
   請求項２に記載の偏光方向変換装置。
7. 前記光検出部は、
   前記ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光の一部を分岐する分岐部と、
   前記分岐部により分岐された光における所定の偏光を検出する偏光子と、
   前記偏光子により検出された光を電気信号に変換するフォトディテクタと、
   前記フォトディテクタから出力された電気信号に基づき前記光強度信号を生成する光強度信号生成回路とを含む
   請求項２に記載の偏光方向変換装置。
8. 前記ＴＥ−ＴＭコンバータは、光信号が含まれたＴＥモードを有する光とともに、ＴＥモードを有する連続発振光が入射され、印加された制御電圧に応じて二つの前記光を所定方向の直線偏光に変換し、
   前記温度調整部は、前記連続発振光に基づく出射光の強度が最大となるように、前記ＴＥ−ＴＭコンバータの温度を調整する
   請求項１に記載の偏光方向変換装置。
9. 前記ＴＥ−ＴＭコンバータは、
   前記ＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光が導波光として入射され、電界が印加されると屈折率楕円体の主軸回転が生じる電気光学結晶と、
   前記電気光学結晶に対して、前記導波光の伝播方向に沿って所定の周期で変化する前記電界を印加する電極と
   を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
10. 前記ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光が入射され、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が所定の周期で変化する光を出射する位相変調器
    を更に備える請求項１に記載の偏光方向変換装置。
11. ＴＥ−ＴＭコンバータに対しＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光を入射するとともに制御電圧を印加し、当該ＴＥ−ＴＭコンバータから印加した制御電圧に応じた所定の直線偏光を出射させる段階と、
    前記ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光の強度が最大となるように、前記ＴＥ−ＴＭコンバータの温度を調整する温度調整部と
    を備える偏光方向変換方法。
    

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