JP2646558B2 - 光偏波制御素子 - Google Patents
光偏波制御素子Info
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- JP2646558B2 JP2646558B2 JP62149412A JP14941287A JP2646558B2 JP 2646558 B2 JP2646558 B2 JP 2646558B2 JP 62149412 A JP62149412 A JP 62149412A JP 14941287 A JP14941287 A JP 14941287A JP 2646558 B2 JP2646558 B2 JP 2646558B2
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- polarization control
- optical waveguide
- optical polarization
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0136—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour for the control of polarisation, e.g. state of polarisation [SOP] control, polarisation scrambling, TE-TM mode conversion or separation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光導波路が設けられている高誘電率の電気光学結晶の
表面に，低誘電率のバッファ層を形成し，この薄膜上と
電気光学結晶の裏面とに電極を設け，光導波路の光軸，
すなわち光導波路における光の進行方向，に垂直な電界
を発生させることにより、偏波を制御するとともに、任
意の偏波を得るために該電極の組み合わせを該光軸上の
２ケ所に設けることを特徴とする低電圧騒動の導波路型
光偏波制御素子を提供する。
表面に，低誘電率のバッファ層を形成し，この薄膜上と
電気光学結晶の裏面とに電極を設け，光導波路の光軸，
すなわち光導波路における光の進行方向，に垂直な電界
を発生させることにより、偏波を制御するとともに、任
意の偏波を得るために該電極の組み合わせを該光軸上の
２ケ所に設けることを特徴とする低電圧騒動の導波路型
光偏波制御素子を提供する。
本発明はコヒーレント光通信に用いられる導波路型の
光偏波制御素子に関する。
光偏波制御素子に関する。
光通信技術の発展とともに，光の波動性を利用した通
信技術（コヒーレント光通信）の開発が行われている。
現在のコヒーレント光通信においては，一般に，受信局
で信号光と他の光（局部発振光）を混合し，両者の干渉
を利用して信号光によって運ばれてきた情報を読み取る
方式が用いられている。この場合，信号光と局部発振光
の偏光状態が一致していないと損失が生じ，甚だしい場
合には，信号が完全に消滅してしまう。この対策とし
て，「信号光を直交する二つの偏光に分離して処理す
る」とか「円偏光と混合する」等の方法が採られている
が，なお損失が避けられない。
信技術（コヒーレント光通信）の開発が行われている。
現在のコヒーレント光通信においては，一般に，受信局
で信号光と他の光（局部発振光）を混合し，両者の干渉
を利用して信号光によって運ばれてきた情報を読み取る
方式が用いられている。この場合，信号光と局部発振光
の偏光状態が一致していないと損失が生じ，甚だしい場
合には，信号が完全に消滅してしまう。この対策とし
て，「信号光を直交する二つの偏光に分離して処理す
る」とか「円偏光と混合する」等の方法が採られている
が，なお損失が避けられない。
このために，局部発振光の偏光状態を，信号光の偏光
状態に完全に一致するように制御する技術が期待されて
いる。これを実現するためには，任意の偏光状態をある
一定の偏光状態に変換する手段が必要である。一方，受
信された信号光の偏光状態は時々刻々と変化しているた
め，この変換手段は，受信光の偏光状態に無限に追随で
きることが要求される。
状態に完全に一致するように制御する技術が期待されて
いる。これを実現するためには，任意の偏光状態をある
一定の偏光状態に変換する手段が必要である。一方，受
信された信号光の偏光状態は時々刻々と変化しているた
め，この変換手段は，受信光の偏光状態に無限に追随で
きることが要求される。
上記の偏光状態を変換する手段として，第２図（ａ）
および（ｂ）に示すような構造を有するバルク型の光偏
波制御素子が知られている。これは，ニオブ酸リチゥム
（LiNbO3）のような電気光学結晶のブロック20の表面
に，電極21−1,21−2,21−3,21−４から成る一組と，電
極22−1,22−2,22−3,22−４から成る別の一組との二組
を設ける。
および（ｂ）に示すような構造を有するバルク型の光偏
波制御素子が知られている。これは，ニオブ酸リチゥム
（LiNbO3）のような電気光学結晶のブロック20の表面
に，電極21−1,21−2,21−3,21−４から成る一組と，電
極22−1,22−2,22−3,22−４から成る別の一組との二組
を設ける。
次いで、互いに対向する電極21−１と21−3,21−２と
21−４の間に，それぞれ，電源23および24により電圧を
印加する。それぞれの電圧を制御することにより電界の
方向および強度を制御し，任意の方向に1/2波長板と等
価な屈折率変化を生じさせる。これにより，矢印の方向
に電気光学結晶ブロック20の内部を通過する直線偏光25
の偏波の方向が,1/2波長板を通過したと等価なだけ回転
される。このようにして，直線偏光25は任意の角度傾い
た直線偏光に変換される。
21−４の間に，それぞれ，電源23および24により電圧を
印加する。それぞれの電圧を制御することにより電界の
方向および強度を制御し，任意の方向に1/2波長板と等
価な屈折率変化を生じさせる。これにより，矢印の方向
に電気光学結晶ブロック20の内部を通過する直線偏光25
の偏波の方向が,1/2波長板を通過したと等価なだけ回転
される。このようにして，直線偏光25は任意の角度傾い
た直線偏光に変換される。
同様に，互いに対向する電極22−１と22−3,22−２と
22−４の間にも，図示しない電源により電圧を印加し，
これらの電圧を制御することにより電界の方向および強
度を制御し，任意の方向に1/4波長板を通過したと等価
な屈折率変化を生じさせる。これにより，前記のように
して傾斜された直線偏光の位相が変化され，任意の楕円
率を有する楕円偏光に変換される。このようにして,1/4
波長板を回転させたことに相当する偏光の楕円率の制御
を行うことができる。
22−４の間にも，図示しない電源により電圧を印加し，
これらの電圧を制御することにより電界の方向および強
度を制御し，任意の方向に1/4波長板を通過したと等価
な屈折率変化を生じさせる。これにより，前記のように
して傾斜された直線偏光の位相が変化され，任意の楕円
率を有する楕円偏光に変換される。このようにして,1/4
波長板を回転させたことに相当する偏光の楕円率の制御
を行うことができる。
上記の光偏波制御素子を用い，局部発振光（受信局側
の変調用レーザから発生される）を，光ファィバー中を
伝送されてきた信号光に偏波状態を追従させて混合され
る。
の変調用レーザから発生される）を，光ファィバー中を
伝送されてきた信号光に偏波状態を追従させて混合され
る。
しかしながら，第２図に示す素子では，電気光学結晶
ブロック20の厚さを小さくすることが困難であり，通
常，数ミリメートルであり，高度の熟練を以て精密加工
を行っても高々数100μｍ程度である。このために，例
えば，数100Vのような高い動作電圧が必要となるという
難点があった。したがって，低電圧駆動が可能な光偏波
制御素子が要望されていた。
ブロック20の厚さを小さくすることが困難であり，通
常，数ミリメートルであり，高度の熟練を以て精密加工
を行っても高々数100μｍ程度である。このために，例
えば，数100Vのような高い動作電圧が必要となるという
難点があった。したがって，低電圧駆動が可能な光偏波
制御素子が要望されていた。
上記従来のバルク型光偏波制御素子の問題点は，互い
に並行な平面から成る二つの表面を有する電気光学結晶
基板と，この基板内における第一の前記表面の近傍に，
この表面に並行な光軸を有するようにして形成された光
導波路と， 前記電気光学結晶基板に比して小さい誘電率を有し，
前記第一の表面に形成されたバッファ層と， 前記第１の表面に設けられた２つの上部電極と第２の
表面に設けられた下部電極の間に光信号の光軸に垂直な
電界を発生させ、基板の電気光学効果により信号光の偏
波を制御し、さらに任意の偏波をえるために、これ等の
組み合わせを光軸状に２ケ所備えたことを特徴とする本
発明に係る光偏波制御素子により解決される。
に並行な平面から成る二つの表面を有する電気光学結晶
基板と，この基板内における第一の前記表面の近傍に，
この表面に並行な光軸を有するようにして形成された光
導波路と， 前記電気光学結晶基板に比して小さい誘電率を有し，
前記第一の表面に形成されたバッファ層と， 前記第１の表面に設けられた２つの上部電極と第２の
表面に設けられた下部電極の間に光信号の光軸に垂直な
電界を発生させ、基板の電気光学効果により信号光の偏
波を制御し、さらに任意の偏波をえるために、これ等の
組み合わせを光軸状に２ケ所備えたことを特徴とする本
発明に係る光偏波制御素子により解決される。
電気光学結晶基板における光導波路が設けられている
表面に，基板より低誘電率の薄膜を形成し，この薄膜上
および基板裏面に電極を設けることにより，低電圧駆動
が可能な導波路型光偏波制御素子を構成する。
表面に，基板より低誘電率の薄膜を形成し，この薄膜上
および基板裏面に電極を設けることにより，低電圧駆動
が可能な導波路型光偏波制御素子を構成する。
第１図は本発明に係る光偏波制御素子の一実施例を示
す断面図である。例えばLiNbO3のような電気光学結晶か
ら成る基板10の一方の表面（第一の表面）には，チタン
（Ti）等を拡散して形成した光導波路11が設けられてい
る。さらに，この表面には，例えば二酸化シリコン（Si
O2）から成るバッファ層12が形成されている。さらに，
バッファ層12の上には，例えば金（Au）から成る二つの
上部電極13−１および13−２が，光導波路11から等距離
に形成されており，一方，基板10の裏面（第二の表面）
には，少なくとも光導波路11に最近接する領域を中心と
して，一つの下部電極13−３が形成されている。上部電
極13−１および13−２のそれぞれと下部電極13−３との
間に，電極14および15により電圧を印加することによっ
て，光導波路11に垂直な方向に電界を生じさせる。これ
により，紙面に垂直に光導波路11に入射する光の偏波の
方向が回転される。
す断面図である。例えばLiNbO3のような電気光学結晶か
ら成る基板10の一方の表面（第一の表面）には，チタン
（Ti）等を拡散して形成した光導波路11が設けられてい
る。さらに，この表面には，例えば二酸化シリコン（Si
O2）から成るバッファ層12が形成されている。さらに，
バッファ層12の上には，例えば金（Au）から成る二つの
上部電極13−１および13−２が，光導波路11から等距離
に形成されており，一方，基板10の裏面（第二の表面）
には，少なくとも光導波路11に最近接する領域を中心と
して，一つの下部電極13−３が形成されている。上部電
極13−１および13−２のそれぞれと下部電極13−３との
間に，電極14および15により電圧を印加することによっ
て，光導波路11に垂直な方向に電界を生じさせる。これ
により，紙面に垂直に光導波路11に入射する光の偏波の
方向が回転される。
本実施例においては，基板10の裏面における光導波路
11の近傍には，光導波路11に平行な溝16が設けられてい
る。この場合には，下部電極13−３は，少なくとも溝16
の底面16−１に形成されていれば十分である。なお，溝
16は，必ずしもその底面16−１が基板10の裏面に平行に
なるように設けられる必要はない。
11の近傍には，光導波路11に平行な溝16が設けられてい
る。この場合には，下部電極13−３は，少なくとも溝16
の底面16−１に形成されていれば十分である。なお，溝
16は，必ずしもその底面16−１が基板10の裏面に平行に
なるように設けられる必要はない。
上記と同様にして，光導波路11の周囲に，さらに別の
一組の上部電極および下部電極を形成する。このように
して，構成された光偏波制御素子におけるそれぞれの組
の上部電極および下部電極間に印加する電圧を制御する
ことにより，第２図に示した素子と同等の機能が得られ
る。
一組の上部電極および下部電極を形成する。このように
して，構成された光偏波制御素子におけるそれぞれの組
の上部電極および下部電極間に印加する電圧を制御する
ことにより，第２図に示した素子と同等の機能が得られ
る。
SiO2から成るバッファ層12は，光に対する電極のアイ
ソレーション（光導波路11の外部への光のしみ出しと電
極による吸収の防止）を十分にするバッファ層本来の効
果とともに,LiNbO3から成る基板10に比して，その誘電
率が約1/6と小さいので，電気的に距離を大きくしたと
等価とする効果を有する。
ソレーション（光導波路11の外部への光のしみ出しと電
極による吸収の防止）を十分にするバッファ層本来の効
果とともに,LiNbO3から成る基板10に比して，その誘電
率が約1/6と小さいので，電気的に距離を大きくしたと
等価とする効果を有する。
第１図の構造において,SiO2から成るバッファ層12の
厚さは，例えば4000Å,LiNbO3から成る基板10の溝16の
部分における厚さおよび溝16の幅は，例えば50μｍであ
る。この場合の駆動電圧は，電極長を3cmとすると,40ボ
ルトで，第２図の従来の素子の1/5ないし1/10に低減さ
れる。なお，上記寸法の溝16の形成は，ダイシングソー
等を用いて，高精度で実施することができる。
厚さは，例えば4000Å,LiNbO3から成る基板10の溝16の
部分における厚さおよび溝16の幅は，例えば50μｍであ
る。この場合の駆動電圧は，電極長を3cmとすると,40ボ
ルトで，第２図の従来の素子の1/5ないし1/10に低減さ
れる。なお，上記寸法の溝16の形成は，ダイシングソー
等を用いて，高精度で実施することができる。
第３図は本発明に係る光偏波制御素子の第二の実施例
を示す断面図であって，第１図におけると同一部分は同
一符号で示してある。図示のように，本実施例において
は，基板10の裏面には，光導波路11を挟んで等距離に二
つの下部電極31および32が形成されている。下部電極31
および32は，光導波路11に平行かつ，光導波路11を挟ん
で等距離に設けられた溝33および34の内部に形成しても
よい。この場合，下部電極31および32は，少なくとも，
溝33および34の底面33−１および34−１に形成されてい
ることが必要である。
を示す断面図であって，第１図におけると同一部分は同
一符号で示してある。図示のように，本実施例において
は，基板10の裏面には，光導波路11を挟んで等距離に二
つの下部電極31および32が形成されている。下部電極31
および32は，光導波路11に平行かつ，光導波路11を挟ん
で等距離に設けられた溝33および34の内部に形成しても
よい。この場合，下部電極31および32は，少なくとも，
溝33および34の底面33−１および34−１に形成されてい
ることが必要である。
第３図の光偏波制御素子の場合，上部電極13−１およ
び13−２と下部電極31および32との間には，光導波路11
において電界が交差するように，電源14および15から電
圧を印加する。
び13−２と下部電極31および32との間には，光導波路11
において電界が交差するように，電源14および15から電
圧を印加する。
なお，本実施例におけるバッファ層12の材料および厚
さ，基板10の材料と溝33および34の底面における厚さ等
の条件は，第１図の実施例の説明において述べたと同じ
である。
さ，基板10の材料と溝33および34の底面における厚さ等
の条件は，第１図の実施例の説明において述べたと同じ
である。
第４図は本発明に係る光偏波制御素子の第三の実施例
を示す断面図である。本実施例の光偏波制御素子では、
上部電極13−１および13−２が形成されているバッファ
層12の上に，基板10の電気光学結晶と熱膨脹特性が似て
いる材料から成る補強基板17が接着されている。補強基
板17により，光偏波制御素子は機械的強度が増大され
る。
を示す断面図である。本実施例の光偏波制御素子では、
上部電極13−１および13−２が形成されているバッファ
層12の上に，基板10の電気光学結晶と熱膨脹特性が似て
いる材料から成る補強基板17が接着されている。補強基
板17により，光偏波制御素子は機械的強度が増大され
る。
第５図は本発明に係る光偏波制御素子に設けられた溝
の形状を示す側面図である。前記実施例の光偏波制御素
子における基板10に設けられた溝16（第１図および第４
図）と溝33および34（第３図）は，基板10の全体を横断
するように形成されていてもよいが，第５図に示すよう
に，その長手方向の両端が基板10から成る壁部18−１お
よび18−２によって遮られた構造とすることにより，光
偏波制御素子の機械的強度を増大できる。
の形状を示す側面図である。前記実施例の光偏波制御素
子における基板10に設けられた溝16（第１図および第４
図）と溝33および34（第３図）は，基板10の全体を横断
するように形成されていてもよいが，第５図に示すよう
に，その長手方向の両端が基板10から成る壁部18−１お
よび18−２によって遮られた構造とすることにより，光
偏波制御素子の機械的強度を増大できる。
本発明によれば，コヒーレント光通信に適した，低電
圧で移動できる光偏波制御素子を提供可能とする効果が
ある。
圧で移動できる光偏波制御素子を提供可能とする効果が
ある。
第１図は本発明に係る光偏波制御素子の一実施例を示す
断面図， 第２図は従来の光偏波制御素子の構造を示す模式図， 第３図は本発明に係る光偏波制御素子の第二の実施例を
示す断面図， 第４図は本発明に係る光偏波制御素子の第三の実施例を
示す断面図， 第５図は本発明に係る光偏波制御素子に設けられた溝の
形状を示す側面図である。 図において， 10は基板,11は光導波路,12はバッファ層， 13−１および13−２は上部電極， 13−3,31,32は下部電極， 14および15は電極,16,33,34は溝， 16−1,33−1,34−１は底面,17は補強基板， 18−１および18−２は壁部， である。
断面図， 第２図は従来の光偏波制御素子の構造を示す模式図， 第３図は本発明に係る光偏波制御素子の第二の実施例を
示す断面図， 第４図は本発明に係る光偏波制御素子の第三の実施例を
示す断面図， 第５図は本発明に係る光偏波制御素子に設けられた溝の
形状を示す側面図である。 図において， 10は基板,11は光導波路,12はバッファ層， 13−１および13−２は上部電極， 13−3,31,32は下部電極， 14および15は電極,16,33,34は溝， 16−1,33−1,34−１は底面,17は補強基板， 18−１および18−２は壁部， である。
Claims (7)
- 【請求項１】互いに平行な平面から成る第１と第２の二
つの表面を有する電気光学結晶基板と、 該第一の表面上の、該光導波路の両側に形成された上部
電極と、該第２の表面上に形成された下部電極を有し、
該上部電極と下部電極の組み合わせは、該導波路の光軸
上に２ケ所あって、該上部電極と下部電極間に印加され
た電圧によって該光導波路の光軸に垂直な任意の電界を
発生させ、該光導波路中を伝播する信号光に任意の偏波
を与えることを特徴とする光偏波制御素子。 - 【請求項２】該電気光学結晶基板に比して小さい誘電率
を有し、該第一の表面に形成されたバッファ層を有する
特許請求の範囲第１項記載の光偏波制御素子。 - 【請求項３】該バッファ層上に形成された電極は、該光
導波路から等距離に設けられた２本の電極であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光偏波制御素
子。 - 【請求項４】該第二の表面に形成された電極は、該光導
波路から等距離に設けられた２本の電極であることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の光偏波制御素子。 - 【請求項５】該第二の表面に、該光導波路の光軸に平行
な底面を有する溝を有し、該第二の表面に形成された該
電極は該溝の底面に形成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載の光偏波制御素子。 - 【請求項６】該溝は、該基板の中央部のみに形成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の光偏
波制御素子。 - 【請求項７】上部電極が形成された該バッファ層上に、
該電気光学結晶基板と熱膨張係数がほぼ等しい別の基板
が貼り合わされていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光偏波制御素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62149412A JP2646558B2 (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 光偏波制御素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62149412A JP2646558B2 (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 光偏波制御素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63313120A JPS63313120A (ja) | 1988-12-21 |
| JP2646558B2 true JP2646558B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=15474554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62149412A Expired - Fee Related JP2646558B2 (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 光偏波制御素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2646558B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04137323U (ja) * | 1991-06-13 | 1992-12-21 | 横河電機株式会社 | 導波路型光変調器 |
| JPH05134275A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-05-28 | Hitachi Koki Co Ltd | 光制御素子 |
| JP3738107B2 (ja) * | 1997-02-22 | 2006-01-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 導波路型光素子及び光デバイス |
| JP2002182173A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-06-26 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子及び光導波路素子の製造方法 |
| JP3640390B2 (ja) | 2002-09-12 | 2005-04-20 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| JP4113877B2 (ja) | 2003-03-18 | 2008-07-09 | 富士通株式会社 | 無限追従型の偏波制御器及びこれを用いた偏波モード分散補償器並びに無限追従偏波制御方法 |
| GB2441790A (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-19 | Qinetiq Ltd | Electro-optic waveguide polarisation modulator |
| GB201020424D0 (en) | 2010-12-02 | 2011-01-19 | Qinetiq Ltd | Quantum key distribution |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56150724A (en) * | 1980-04-23 | 1981-11-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical frequency modulator |
| JPS61231522A (ja) * | 1985-04-08 | 1986-10-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 光制御型光スイツチ装置 |
| JP2534710B2 (ja) * | 1987-05-29 | 1996-09-18 | 日本電気株式会社 | 偏光制御デバイス |
| JP2534703B2 (ja) * | 1987-05-01 | 1996-09-18 | 日本電気株式会社 | 偏光制御デバイス |
-
1987
- 1987-06-16 JP JP62149412A patent/JP2646558B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63313120A (ja) | 1988-12-21 |
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