JP2677218B2 - 偏光変調器の製造方法 - Google Patents

偏光変調器の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信等で用
いられる偏光変調器の製造に関し、特に偏光変調器の入
力端に導入される偏光保存ファイバの主軸方向の調整に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】高速デジタル信号の伝送を行う光ファイ
バ通信システムにおいて、しばしば偏光を変調すること
が重要な技術となる。例えば、エルビウム添加光ファイ
バ増幅器(以下EDFAと呼ぶ)を中継器として用いる
伝送システムでは、EDFAが偏光状態に存在する利得
や損失を持つため、伝送路中での偏光状態の変動にとも
なって受信端での信号光の状態が変化し、安定した伝送
が実現されないことが問題となっている。これを回避す
る方法として、送出光の偏光を高速に変調して、伝送路
中での偏光を平均化すること(偏光スクランブルと呼
ぶ)が提案されている。
【0003】また、前記EDFAを中継器として用いた
伝送システムで問題となる非線形光学効果を回避する有
効な通信方式として、偏光変調−直接検波方式が提案さ
れている。この方式では、2つの偏光状態に2値デジタ
ル信号を割り当てるので、送信器において偏光変調手段
が重要な技術となる。
【0004】この偏光変調を実現する簡易で小型な手段
としてLiNbO3 偏光変調器を用いた方法がある。図
1はこの種偏光変調器の原理図を示す。光源からの直線
偏光の偏光信号100を偏光変調器1の一点鎖線で示し
たX軸,Y軸の導波路主軸に対してそれぞれ45°とな
るように入射して、2つの導波路主軸方向に1:1に分
割する。偏光変調器では、駆動パルス信号103の印加
電圧に対する位相変化量が2つの軸で異なるので(X軸
方向では変化せず、Y軸方向で変化する)、印加電圧に
対応して、変調器出口での2つの光の位相関係が変化
し、この結果印加電圧を選ぶことにより図示の如く偏光
が90°変調される。
【0005】この偏光変調器の製造においては、入射偏
光面、すなわち編波保存ファイバの主軸方向と偏光変調
器の入射方向とを合致させ両者を接続することが性能確
保の重要条件となる。このため編波保存ファイバ導入部
の角度調整が顕微鏡を通した目視等で行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】偏光スクランブルや偏
光変調−直接検波方式では、直交する2つの偏光状態間
で偏光変調されなくてはならない。このためには、入射
光の変調器への入射角度45°が精度良く合わせられな
ければならず、45°からのずれは大きな性能劣化につ
ながる。例えば45°から1°はずれた場合、偏光スク
ランブルの度合を示す偏光度は3.5%程度劣化する。
【0007】しかし、現在の行われている目視による角
度調整は、 ・偏光変調器の正しい主軸方向を定めることが難しい。 ・軸同士を合わせるのではなく45°に結合するため、
基準線を別途設けなくてはならない という問題があり、高い精度での結合を期待することは
難しい。
【0008】さらに、偏光変調器の2つの軸方向での損
失が異なる場合では、直交偏光変調状態を与える入射角
が45°ではなくなる。従って、この場合では入射角を
45°に合わせても、偏光変調状態が得られない。さら
に、この場合での入射すべき角度を正確に求めることは
難しいという問題がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の偏光変調器の製
造方法は偏光変調器の入力端に導入される偏波保存ファ
イバの主軸方向と、前記偏光変調器の入射方向とを合致
させて後、前記偏波保存ファイバを前記偏光変調器に固
着する工程の偏光変調器の製造方法において、前記偏波
保存ファイバの先端から波長が異なり偏光方向が互に直
交する第1および第2の偏光信号を偏波多重して入射す
る手段と、前記偏波保存ファイバに仮接続された前記偏
光変調器に変調度90°を得るための駆動パルス信号を
印加する手段と、前記偏波保存ファイバの前記偏光偏調
器との仮接続部に設けられた回転機構と、前記偏光変調
器の出力端から一偏光方向の出力光を切り出すための手
段と、前記出力光を電気信号に変換しこの電気信号に含
まれる前記第1および第2の偏光信号の周波数差により
生ずる第1の干渉信号を抽出して表示するための干渉波
表示手段とを用い、前記第1の干渉信号のレベルが最小
となるように前記回転機構により前記偏波保存ファイバ
の回転角を調整し固着している。
【0010】また、前記偏光変調器の出力端から切り出
された一偏光方向の出力光に前記第1および第2の偏光
信号の何れとも周波数の異る第3の偏光信号を混合する
手段を用い、前記干渉信号表示手段に表示される前記第
1の偏光信号と前記第3の偏光信号との周波数差により
生ずる第2の干渉信号と前記第2の偏光信号と前記第3
の偏光信号との周波数差により生ずる第3の干渉信号と
がそれぞれ所定のレベル以上でかつ前記第1の干渉信号
のレベルが最小となるように前記偏波保存ファイバの回
転角を調整して固着する方法でも良い。
【0011】
【作用】図2に本発明の概念図を示す。偏光変調器1の
入射側に接続される偏波保存ファイバ2により、入射直
線偏光の偏光信号101,102が偏光変調器へと導か
れる。この偏波保存ファイバ2の導入部には、ファイバ
を回転させるための回転機構4がファイバ側にとりつけ
られており、入射偏光面の角度を調整できるようになっ
ている。偏波保存ファイバ2の2つの主軸には、波長の
わずかに異なる2つの偏光信号101,102が入射さ
れる。
【0012】偏光変調器1には矩形の駆動パルス信号1
03が印加され、この信号により2つの光を偏光変調す
る。偏光変調器からの出射光は、出射端にとりつけられ
た検光子5により一偏光方向が切り出される。この検光
子5は回転機構を有しており、切り出したい偏光方向を
調整することができるものを使用する。この検光出力に
は光検出器6がとりつけられており、出力光の干渉信号
を電気信号に変換する。干渉信号104のレベルは、光
検出器に続くスペクトルアナライザ7により表示され
る。
【0013】次に、角度合わせ方法を図3,4について
説明する。偏波保存ファイバ2から偏光変調器1へと入
射する2つの偏光信号101,102が最適な角度で入
射し、偏光変調器1への駆動パルス信号の振幅が偏光変
調器の2つの軸を通過する光の位相差をちょうど90°
変化させる電圧となっているとき、偏光変調器の出力端
で2つの偏光信号は、それぞれ図3(a),(b)に示
すように、直交する直線偏光状態を直交関係を保ったま
まスイッチする。
【0014】ここで、偏光変調器の出射端にとりつけら
れた検光子7の軸が図3(a),(b)に示す方向Aに
あるとき、光検出器に入射する光パワー変化の様子は図
3(c)の様になる。即ち、駆動パルス信号に応じて偏
光信号101,102が同一パワーで交互に出力され
る。この結果、光検出器には必ず2つの入射光のうちの
一方のみしか表れないため、2つの偏光信号の周波数差
により生ずる干渉信号は生じない。
【0015】これに対して、偏波保存ファイバ2の入射
角が最適な方向AからBへずれている場合、偏光変調器
1の出射端では、例えば図4(a),(b)の様に、偏
光変調器は光の位相差πがずれて直交関係にない偏光状
態間をスイッチする。この結果、出射端の検光子軸方向
をどのように設定しても一方の光のみを切り出すことが
できなくなる。従って、光検出器に入射する2つの偏光
信号のパワーは、例えば図4(c)の様になり、同時に
2つの偏光信号が存在するためにこの周波数差により生
ずる干渉信号がスペクトラアナライザに現れる。
【0016】以上の現象を利用して、スペクトルアナラ
イザ上に現われる干渉信号のレベルを最小にするよう
に、偏波保存ファイバの回転角を調整することによっ
て、偏波保存ファイバと偏光変調器の最適な結合角を得
ることができる。更にこの干渉信号のレベルを最小にす
ることは検光子の軸方向および駆動パルス信号の印加電
圧の最適値調整にも用いることができる。
【0017】
【実施例】次に本発明の実施例につき図面を参照して説
明する。図5は、本発明の第1の実施例のブロック図で
ある。偏波保存ファイバ2は、ファイバ軸方向に回転す
る回転機構4を有するXYZステージ8に設置する。測
定に用いる2つのレーザ発光源16,17からの偏光信
号101,102は、偏波ビームスプリッタ17によっ
て偏波多重されたのち、偏波保存ファイバ2の2つの主
軸にそれぞれ入射する。
【0018】偏光変調器1には、矩形の駆動パルス信号
103を印加する。偏光変調器1の出射端にはシングル
モードの光ファイバ9、偏光制御器10、さらに偏波ビ
ームスプリッタ13を接続する。この偏光制御器10と
偏光ビームスプリッタ13は偏光変調器の出力端から一
偏光方向の光出力を切り出して分岐するもので、図2に
おける検光子5に相当する。
【0019】偏波ビームスプリッタ13の第1の出力光
は、広帯域の光検出器6により検波されて電気信号にな
る。この検波信号に含まれる2つの光の干渉信号104
は、スペクトルアナライザ7によって表示される。一
方、偏波ビームスプリッタ13の第2の出力光は、光検
出器14により電気信号となりレベルモニターされる。
【0020】次に、偏光保存ファイバ2の主軸方向の調
整方法を説明する。先ず、制御部12は操作者の指示に
より光検出器14の出力レベルが最大となるようにXY
Zステージ8を制御し、偏波保存ファイバ2と偏光変調
器1の入力端導波路の中心が一致するように芯合わせを
行う。
【0021】次に偏波保存ファイバ2の主軸方向の調整
を行うが、あらかじめ駆動パルス信号103の振巾は所
定の基準値に設定し、偏光制御器10の角度調整も所定
の基準値に設定して置く。操作者の指示により制御部1
1からは制御信号が回転機構4に送られスペクトラアナ
ライザに表示されている干渉信号104のレベルが最小
になるように調整される。次に制御部11は偏光変調器
1と偏光制御器10に制御信号が送られ干渉信号104
のレベルがより最小になるよう調整される。
【0022】次に制御部11からは再度、制御信号を回
転機構4に制御信号が送られ干渉信号のレベルを最小に
なるよう再調整される。以降同様な調整動作を最小レベ
ルの調整方向にくり返し行い干渉信号の最終的な最小値
を求め、この位置で偏波保存ファイバと偏光変調器とを
固着する。
【0023】尚、この時に駆動パルス信号の振巾値と偏
光制御器の角度はデータとして残し、偏光変調器を装置
へ取付ける時に使用される。制御部11,12は操作者
の指示に従って以上の調整動作を自動的に短時間に行
う。
【0024】しかし、図5の実施例において、偏波保存
ファイバ2が広い範囲で回転可能な場合、図6に示すよ
うに、偏光信号101,102の入射偏光方向が図示の
ようで位相変調器1の軸、出力端の検光子の主軸方向C
が全て揃ったところにおいても、一方の光だけが通過す
るようになるので、干渉信号10が最小となってしまい
誤調整の心配がある。これを回避するには、入射偏波保
存ファイバの回転可能な角度範囲を45°の付近で小さ
な値に制限すれば良いが調製工程が面倒になる。
【0025】この点を解決するのが図7に示す第2の実
施例である。図7は第2の実施例を示すブロック図であ
る。図5との相違点は偏波ビームスプリッタ13と光検
出器6との間に、偏波保存型の光ファイバカプラ6を挿
入し、この光ファイバカプラ6の入力ファイバに、偏光
信号101,102の光のいずれとも波長の異なる第3
のレーザ発光源19からの光信号を入射し、偏波ビーム
スプリッタ17の出力光と混合する点である。
【0026】この混合出力光を光検出器6で検波して電
気信号に変換するが、この含まれる、偏光信号101,
102の干渉信号104(以下f1 成分と呼ぶ)、偏光
信号101と第3の光信号との干渉信号105(以下f
2 成分と呼ぶ)、偏光信号102と第3の光信号との干
渉信号106(以下f3 成分と呼ぶ)をスペクトラアナ
ライザ7でモニターする。図6の状態になった場合に
は、f2 成分とf3 のいずれかが0となることから、制
御においては、f2 3 成分を0とせずにf1 成分を最
小にするように、偏波保存ファイバの主軸方向を制御す
る。これにより、図6の状態に陥ることを回避できる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明の偏光変調器
の製造方法は、偏光変調器の入力側に導入される偏波保
存ファイバの主軸方向の調製を変調器出力光の干渉信号
のレベルをモニターすることにより行い、かつこの調製
に関係する変調器駆動パルスの振巾および変調器出力光
の軸切出方向の複雑な調製を同時に干渉信号のレベルを
モニタすることにより行うので、この調製作業全般が簡
単となり短時間にかつ制度良く行えるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】偏光変調器の原理図である。
【図2】本発明の実施例の概念図である。
【図3】図2における正規入射角時の(a)偏光信号1
01の偏光状態、(b)は偏光信号102の偏光状態、
(c)は変調出力光のパワー変動状態をそれぞれ示す特
性図である。
【図4】図2におけるずれた入射角時の(a)偏光信号
101の偏光状態、(b)偏光信号102の偏光状態、
(c)変調器出力光のパワー変動状態をそれぞれ示す特
性図である。
【図5】本発明の第1の実施例のブロック図である。
【図6】本発明の第2の実施例の原理図である。
【図7】本発明の第2の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
1 偏光変調器 2 偏波保存ファイバ 4 回転機構 5 検光子 6 光検出器 7 スペクトルアナライザ 8 XYZステージ 9 光ファイバ 10 偏光制御器 11,12 制御部 13,17 偏波ビームスプリッタ 14 光検出器 15,16,19 レーザ発光源 18 光ファイバカプラ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 偏光変調器の入力端に導入される偏波保
    存ファイバの主軸方向と、前記偏光変調器の入射方向と
    を合致させて後、前記偏波保存ファイバを前記偏光変調
    器に固着する工程の偏光変調器の製造方法において、前
    記偏波保存ファイバの先端から波長が異なり偏光方向が
    互に直交する第1および第2の偏光信号を偏波多重して
    入射する手段と、前記偏波保存ファイバに仮接続された
    前記偏光変調器に変調度90°を得るための駆動パルス
    信号を印加する手段と、前記偏波保存ファイバの前記偏
    光変調器との仮接続部に設けられた回転機構と、前記偏
    光変調器の出力端から一偏光方向の出力光を切り出すた
    めの手段と、前記出力光を電気信号に変換しこの電気信
    号に含まれる前記第1および第2の偏光信号の周波数差
    により生ずる第1の干渉信号を抽出して表示するための
    干渉波表示手段とを用い、前記第1の干渉信号のレベル
    が最小となるように前記回転機構により前記偏波保存フ
    ァイバの回転角を調整し固着することを特徴とする偏光
    変調器の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記偏光変調器の出力端から切り出され
    た一偏光方向の出力光に前記第1および第2の偏光信号
    の何れとも周波数の異る第3の偏光信号を混合する手段
    を用い、前記干渉信号表示手段に表示される前記第1の
    偏光信号と前記第3の偏光信号との周波数差により生ず
    る第2の干渉信号と前記第2の偏光信号と前記第3の偏
    光信号との周波数差により生ずる第3の干渉信号とがそ
    れぞれ所定のレベル以上でかつ前記第1の干渉信号のレ
    ベルが最小となるように前記偏波保存ファイバの回転角
    を調整して固着することを特徴とする請求項1記載の偏
    光変調器の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記駆動パルス信号の振巾を前記第1の
    干渉信号のレベルが最小となるように調整し最適振巾を
    決定するこを特徴とする請求項1および2記載の偏光変
    調器の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記偏光変調器の出力端から一偏光方向
    の出力光を切り出す方向を前記第1の干渉信号が最小と
    なるよう調整し最適方向を決定することを特徴とする請
    求項1および2記載の偏光変調器の製造方法。
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JP2005091130A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Agilent Technol Inc 光計測機器における偏光依存性を解消した測定方法、及びそのために使用される装置、測定用補償モジュール
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