JP2709314B2 - 偏光転換器 - Google Patents

偏光転換器

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JP2709314B2 JP2006038A JP603890A JP2709314B2 JP 2709314 B2 JP2709314 B2 JP 2709314B2 JP 2006038 A JP2006038 A JP 2006038A JP 603890 A JP603890 A JP 603890A JP 2709314 B2 JP2709314 B2 JP 2709314B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、導波装置に関し、さらに詳細には、偏光制
御を行う装置に関する。
［従来の技術］ 光ファイバ通信システムに偏光保存ファイバ以外のフ
ァイバを用いると、光波信号がファイバの一方の端から
他方の端に至るまでに、その偏光状態がランダムに変化
する。このランダムな偏光の変化の原因は、ファイバに
よる複屈折である。偏光の変化がランダムであること
は、受信信号の偏光が所定の偏光または予期された偏光
と異なることによる受信側での光波信号の減衰すなわち
損失として現れる。
光ファイバから現れる光波信号の偏光状態を矯正し、そ
れによって偏光減衰を避けるために、ファイバの出力偏
光をヘテロダイン検波や干渉信号処理などに使用する所
定の偏光状態に変換するための偏光転移器が開発されて
いる。
従来の偏光転換器においては、複屈折の補償範囲が限
られていて、その範囲を超えるとリセットサイクルを必
要とする。リセットサイクルにより、容認できないほど
データが失われる期間が発生する。エンドレス偏光転換
器では、複屈折のほぼ無限の範囲にわたって偏光状態を
連続的に制御することができる。
エンドレス偏光転換器は、ファイバスクィザ（fiber
squeezer）やニオブ酸リチウムを用いた電気光学素子の
ような変換範囲の制限された偏光転換器を継続に使用し
て開発されている。ファイバスクィザは、ファイバの軸
方向に複屈折を機械的に引き起こすことにより、圧力の
方向に垂直および平行な２つの直行するモードの間に位
相差（retardation）を起こさせるものである。このよ
うに縦続接続した装置により、（リセットを必要としな
い）真の連続（エンドレス）動作が可能となるが、装置
内部の個々の素子は、依然としてときどきリセットサイ
クルが必要である。これらの装置では、全体的な偏光転
換に影響すること無くリセットサイクルを実行すること
（疑似エンドレス偏光制御）はできるが、リセットサイ
クル中の偏光の変動は一般には許されない。さらに、正
常な動作をさせるためには、コンピュータ制御の複雑な
駆動アルゴリズムも必要であり、その結果、応答は必然
的に遅くなる。
［発明の概要］ リセットを必要としないエンドレス偏光制御用の新規
な電気光学偏光転換器の主な特質は、縦続にできるこ
と、ならびに設計および動作の単純さにある。偏光転換
器は、単一モード導波路において総位相リターデイショ
ンが一定で調節可能な楕円複屈折を起こさせることによ
り、任意に変化する光入力偏光から任意に変化する光出
力偏光への一般的な偏光転換を行う。直線複屈折の方位
および円複屈折に対する直線複屈折の比率を調節するこ
とによって、特定の変換が得られる。これを集積光学的
に実現する場合、エンドレス偏光転換器には、縦続に接
続した第１および第２のTETMモード変換器を備えた少
なくとも１つの縦続接続可能な転換セクションが含まれ
る。位相転移（TE/TM）は、モード変換器の間のセクシ
ョン、両モード変換器に続くセクション、またはモード
変換器の間と後の両方のセクションで行われる。すべて
のセクションが、TE光信号モードおよびTM光信号モード
を伝播させることが可能な複屈折導波路の全般にわたっ
て形成される。
［実施例］ エンドレス偏光転換器は、局部発振器レーザと受信光
信号との偏光状態を整合させるために本質的に無限（エ
ンドレス）な変換範囲の偏光制御装置を必要とする、光
ファイバ工学的にコヒーレントな通信システムに使用す
るのに理想的に適したものである。本発明の転換器は、
電気光学効果を利用し、集積工学的なストリップ導波路
によって実現することができる。これによって、３つの
独立した有限範囲の駆動電圧を必要とするだけで、任意
に変化する入力偏光状態から任意に変化する出力偏光状
態への一般的偏光転換が可能となる。
本偏光転換器は、TETMモード間の交互変換、および
LiNbO3もしくはLiTaO3素子またはIII−Ｖ族もしくはII
−VI族半導体素子などの複屈折導波路におけるTE/TM位
相転移に基づいている。厚さ方向ｘ、伝播方向ｙの、Li
NbO3に実現した偏光転換器を第２図および第３図に示
す。理解されるように、TETMモード変換およびTE/TM
位相転移を調節して組み合わせることにより半波長板型
の回転を電気光学的に起こし、電気光学的に誘導された
実効屈折率のグレーティングに合わせてTEモードとTMモ
ードを結合することにより、際限無く変化するTE/TM入
力および出力の位相転移が得られる。
偏光転換器の電極構造は、次の形式の３つの独立した
電位によって駆動される周期的に間隔を設けた３つの電
極系から構成される。
VC＝V0Csinγcosμ， ……（1a） VS＝V0Ssinγcosμ， ……（1b） VP＝VT＋V0′cosγ， ……（1c） ただし、VCおよびVSは、変化するTE/TM出力位相の調
節可能なモード変換を生じ、VPは、純粋なTE/TM位相転
移を生じる。（1a）および（1b）における電圧振幅V0C
およびV0Sは、μ＝０でγ＝π/2のときVCが完全なTE→T
M（またはTM→TE）変換を生じ、かつμ＝π/2でγ＝π/
2のときVSが完全なTE→TM（またはTM→TE）変換が生じ
るように、選択される。また、V0′は、γ＝０なるγに
対しVPの量V0′だけの変化がπに相当する相対的TE/TM
位相転移を生じるように、選択される。所望の偏光転換
は、（１）における際限無く変化する位相角γおよびμ
のみを調節することによって得られる。（1c）における
バイアス電圧VTにより、動作波長を電気光学的に同調す
ることが可能となる。
導波路に電界Exを発生させることにより電気光学係数
r51（r5128×10-12m/V）を介してモード変換が行われ
る。ここでは、LiNbO3の複屈折が大きいため、TEおよび
TMの偏光モードは、かなり異なった位相速度で伝播す
る。TETM交互変換は、位相コヒーレントな周期結合に
よって効率的に行われる。この周期結合は、本実施例で
は、モード変換器11の両手の指を合わせたような電極
（21、21′）およびモード変換器13の電極（23、23′）
によって発生され、電極の指の部分は、間隔周期がΛｆ
であり、導波路20に空間的に周期的な電界Ex（ｙ）＝Ex
（ｙ＋Λｆ）を誘導する。さらに効率的なモード変換
は、 Λ＝λo/|Δnph|, ……（２） なる周期Λで行われる。ただし、Δnph＝nTM−nTEは、T
EモードとTEモードの有効位相屈折率の差であり、λ０
は、自由空間の動作波長である。
TE/TM位相転移は、位相転移器12の標準的な位相転移
電極（22、22′）および位相転移器14の（24、24′）を
用いて導波路に一様な電界Exを誘導することにより、電
気光学係数r13およびr33（r1310×10-12m/V、r3330
×10-12m/V）を介して行われる。ここで、TEモードおよ
びTMモードは屈折率の異なる変化（r13≠r33）を経るの
で、実質的なTE/TM位相転移が得られる。
第３図の間隔をおいた電極系は、同図に示したよう
に、Ｎ個の同じセクションからなり、各セクションに
は、モード変換器11および13からの各々のTETMモード
変換器電極（21、21′）および（23、23′）の２つの小
部分が位相転移器12および14の各々のTE/TM位相転移器
電極（22、22′）および（24、24′）の２つの小部分と
間隔をおいて含まれている。各セクションにおいて、長
さlCのモード変換器電極（21、21′）の小部分の後に、
長さlP1の位相転移器電極（22、22′）の小部分があ
り、さらにその後に、長さlSのモード変換器電極23、2
3′の第２の小部分、および長さlP2の位相転移器電極2
4、24′のもう一つの小部分が続く。
各セクションの長さは、周期Λの整数倍、すなわちlC
＋lS＋lD1＋lD2＝ＭΛとなるように選択される。ただ
し、lD1およびlD2は、モード変換器11と13（第２図およ
び第３図）との間の間隔を表し、Ｍは任意の整数であ
る。（これらの間隔は、位相転移器12および14の実際の
電極より長い、すなわちlD1＞lP1かつlD2＞lP2であるこ
とに注意を要する。）結果として、λ０において、多重
セクション偏光転換器の第１モード変換器11によって変
換された光信号は、コヒーレントに位相が増加するが、
この点は、多重セクション偏光転換器の第２モード変換
器13によって変換された光信号も同様である。さらに、
lD1およびlD2は、lC＋lD1＝（2m−１）Λ/4となるよう
に、選択される。ただし、ｍは１≦ｍ≦2Mなる整数であ
る。後者の条件の結果、第２モード変換器の電極系によ
って変換された光信号は、第１モード変換器の電極系に
よって変換された光信号に比較し光学的位相が（2m−
１）π/2だけ異なる。
VP＝０の場合（すなわち、モード変換器のみを動作さ
せた場合）、この転換器は、TE/TM出力位相を際限無く
変化させることが可能なTETM変換器として作用する。
VS＝０の場合（すなわち、第１モード変換器、第１およ
び第２位相転移器のみを動作させた場合）、この装置
は、回転可能な波長板の場合と同様に方位調節可能な直
線位相リターダ（retarder:位相差を起こさせる素子）
として作用する。VC＝０の場合、すなわち第２モード変
換器、第１および第２位相転移器のみを使用した場合、
入力光は直線リターダに入る前に複屈折導波路において
π/2のTE/TM位相転移を経ており、そのリターダを出る
と−π/2の逆向きの位相転移を受けているので、この変
換器は、直線偏光回転子として作用する。（複屈折導波
路においては、偏光状態は局所的に定義されるに過ぎな
いことに注意を要する。そこで、入力偏光を第１モード
変換器の最初の区間Λの始点における偏光状態で定義す
る。） 転換範囲が無限の一般的偏光制御装置として所望の動
作を得るには、３つの電極系全部に式（1a〜ｃ）の形の
駆動電圧を与えればよい。ここで、V0′は相対TE/TM位
相転移πに対する電圧、V0は完全なモード変換に対する
電圧となるように、電圧振幅が選択される。従って、こ
の転換器は、２つの調節可能なTE/TM位相転移器の間に
おかれた回転可能な半波長板と同様に、一定の総位相リ
ターデイションπの一般的な楕円複屈折を起こさせる。
この場合、入力光は、調節可能な方位γ/2の一般的直線
複屈折を受ける前に相対位相が−μだけ転移され、出力
光は、位相が＋μだけ転移される。ただし、tanγ＝
V0′（（VC/V0C）２＋（VS/V0S）２）1/2／（VP−VT）
およびtanμ＝（V0CVS）／（V0SVC）であり、γおよび
μが駆動電圧の振幅ではなく駆動電圧の比率によって決
定されるので、半波長板の方位、入力および出力の位相
転移は、何の制限もなく変化することができる。従っ
て、転換範囲が無限の一般的偏光転換が可能となる。
本発明の転換器の理想的な動作を得るためには、一般
に、全相互作用長Ｌ＝NMΛ（ただしＮ≫１）において間
隔をおいた多数のモード変換器および位相転移器のセク
ションが必要である。例として実現した転換器は、LiNb
O3の複屈折が大きい（λ０＝1.52μｍのときλ21μ
ｍ）ため、狭い光帯域でのみ動作可能である。例えば、
全相互作用長がＬ＝810Λ（λ０＝1.52μｍのときＬ＝
1.7cm）の転換器では、帯域幅がλ0/1000以下である。
しかし、動作波長は、位相転移器のP1およびP2電極にバ
イアス電圧VTを与えることにより、設計波長λ０からは
ずれることができる。LiTaO3に転換器を実現すれば、そ
の結晶の複屈折はLiNbO3に比べて十分低いので、さらに
広い帯域と同調範囲を得ることができる。
各電極系は、それぞれに対応する２×２伝達行列によ
って表される。そして、全伝達行列は、各伝達行列をす
べて掛け合わせた積として算出される。Ｎ≫１の場合、
全体の伝達行列は、単純な簡単な解析関数によって近似
することができる。
以下においては、導波路は、損失がなく、基本的なTE
0モードおよびTM0モードのみをサポートとすると仮定す
る。また、簡単のため、Λｆ＝Λとし、V0C＝V0S＝V0と
なるようにlS＝lCと仮定する。共通の時間依存性exp
（−ｊωｔ）だけでなく横方向のモード分布も無視する
ことにより、２つのモードの振幅は、Ai（ｙ）＝a
1（ｙ）exp（ｊβ1y），（ｉ＝1,2,...）、によって特
徴づけることができる。ただし、β１（λ）＝n
TE（λ）２π／λおよびβ２（λ）＝nTM（λ）２π／
λは２つのモードの伝播定数である。これにより、導波
路における一般的な偏光状態は、成分A1（ｙ）およびA2
（ｙ）を有する正規化列ベクトル（ｙ）によって表さ
れる。
ただし、θは偏光角、φはTE/TMの相対的位相角であ
り、０≦θ≦π/2かつ０≦φ≦２πである。
この転換器の出力偏光（Ｌ）は、２×２のジョーン
ズ行列Ｔによって、入力偏光（０）に（Ｌ）＝Ｔ
（０）として関係づけることができる。モード変換器お
よび位相転移器の１つ１つに同様の関係を用いて、第１
モード変換器を行列Ｃ、第２モード変換器を行列Ｓ、第
１位相転移器を行列P1 、そして第２位相転移器を行列P2
で表す。このとき、Ｎ個の同じセクションからなる転換
器の全伝達行列TN は、 TN＝［P2・Ｓ・P1 ・Ｃ］N, ……（４） によって与えられる。ただし、T1は長さＭΛの単一セク
ションの伝達行列である。
従って、波長がλ０に近いとき、ＣおよびＳに対し
て、 であることが分かる。ただし、アスタリスクは複素共役
を表し、ζ＝πlC/λであり、ξ＝（β２＋β１）lC/2
である。関数a1およびb1（ｉ＝C,S）は、次式によって
与えられる。
ただし、κＣ＝κ0sinγcosμおよびκＳ＝κ0sinγs
inμは、第１および第２モード変換器11、13に対する単
位長さあたりの結合係数であり、κ０は次式で表され
る。
また、δは、装置がλ０＋Δλの波長で動作した場合
の結合過程における単位長さあたりの位相不整合を表
す。
上記のように、Δnph（λ）は、２つのモードの波長
に依存する位相屈折率の差を表し、 は、λ０における群屈折率の差である。式（６）におい
て、ΓTE-TMは、加えられた電界と２つの光の場との重
複を表す正規化されたパラメータであり、０≦ΓTE-TM
≦１である。
単一の第１位相転換器の伝達行列は、 であり、これからP2を得るにはlD1およびlP1をlD2およ
びlP2でそれぞれ置き換えればよい。モード１をTEモー
ド、モード２をTMモードとすれば、単位長さにつき電気
光学的に誘導される位相転移は、次の式によって与えら
れることが分かる。
ただし、ΓTEおよびΓTMは、TEモードおよびTMモード
の光の場に関して与えられた電界の正規化された重量パ
ラメータであり、またＧは、位相転移電極間（第２図）
の電極間隔である。位相転移器P1およびP2の各々におい
て、電気光学係数が、r333r13と異なるために、TE/TM
の相対位相転移Δφ１＝（Δβ２−Δβ１）lP1および
Δφ２＝（Δβ２−Δβ１）lP2が、それぞれ誘導され
る。
式（５）〜（９）を式（４）に代入することにより、
T1を算出することが可能であり、T1のＮ上としてTN を得
ることができる。TN の正確な解析的表現は、一般に、κ
Ｃ、κＳ、Δφ１、Δφ２、およびδの複雑な関数であ
ることが示される。しかし、Ｎ≫１で、波長がλ０に近
い場合、TN を簡単な解析関数によって近似することがで
きる。それぞれのモード変換器および位相転移器のよっ
て与えられるモード変換および位相転移はわずかであ
り、｜κ0lC|≪１、｜Δφ1|≪１、｜Δφ2|≪１、およ
び｜δＭΛ｜≪１である。従って、（５）および（９）
の行列要素は、３次以上の項を無視したκ０、Δφ１、
Δφ２、およびδのべき級数展開によって近似すること
ができる。この近似では、TN は次式によって与えられ
る。
ただし、ψ＝（２＋２）1/2およびΘ＝（β１＋
）Ｌである。Ｍは奇数であると仮定し、＝（κC 2＋
κS 2）1/2ρＣ（ただしρＣ＝lC/MΛ）は単位長さあた
りの平均結合係数であり、＝δ＋（Δβ１−Δβ２）
ρP/2（ただしρＰ＝（lP1＋lP2）/MΛ）は単位長さあ
たりの平均位相不整合を表す。
式（10）は、可変楕円複屈折を与える一般偏光補償器
の伝達関数を表す。ここで、２ＬはTE/TM位相転移量
を表し、LcosμはTETM変換量を、Lsinμは円位相
リターデイションの量を表し、そして２ψによって楕円
位相リターデイションの総量が与えられる。
有限個ののモード変換器／位相転移器セクションを有
する実際の装置の伝達行列TN は、式（10）の理想的な解
析からずれることが予想される。この偏移の大きさは1/
Nのオーダーであり、多数のセクションを使用すること
により小さくすることができる。例えば、セクションの
総数がＮ＝30の転換器であれば、長さ2cmのLiNbO3結晶
（Ｍ＝31、Λ＝21μｍとする）に容易に実現できるが、
理想形からの位相偏差は0.04rad以下であり、振幅偏差
は−30dB以下である。
式（10）を用いれば、転換器により任意の入力偏光か
ら任意の出力偏光への一般的偏光転換ができることを容
易に認識することができる。ここで言えることは、一定
の位相リターデイション２ψ＝πに対しても、２つの独
立の調節可能なパラメータ／およびμのみによっ
て、転換器は、転換範囲が実質的に無制限であるよう
な、所与の入力偏光から所定の出力偏光への一般的偏光
転換を与えることができるということである。
一般的偏光転換を行う場合、転換器がλ０とは異なる
波長で動作している場合に起こる好ましくない位相不整
合δを補償するために、式（１）におけるバイアス電圧
VTは、一定の電気光学的な位相転移−２δＬを誘導する
ように、調節される。式（１）における電圧振幅V0およ
びV0′は、 となるように、調節される。従って、ψはγとは独立す
なわち一定であり、Ｌ＝ψsinγおよびＬ＝ψcosγ
であることから、式（10）は次のように書き直すことが
できる。
ただし、共通位相因子exp（−ｊΘ）は表していな
い。これによって、Ｔ∽（ψ,0,0）は純粋なTE/TM位相
転移を、Ｔ∽（ψ，π/2,0）は純粋なTETM変換を、そ
してＴ∽（ψ，π/2,π/2）は純粋な円位相リターデイ
ションを表す。式（12）は、直線位相リターデイション
（μ＝０）を表す３つの行列の積に分解することができ
る。Ｔ∽ （Ψ，γ，μ） ＝Ｔ∽(μ/2,0,0)・Ｔ∽(Ψ,γ,0)・Ｔ∽(-μ/2,0,0), …
…（13） 従って、これにより、本発明の転換器が２つの反対の
位相転移の無限に調節可能なTE/TM位相転移器の間に置
かれた無限に回転可能な波長板と同様に作用することが
確かめられる。
また、式（13）より次のことが分かる。一定の総位相
リターデイションに対し、γおよびμのみが０≦γ≦π
および−π/2≦μ≦π/2（または−π/2≦γ≦π/2およ
び−π/2≦μ≦π/2）の範囲で調節可能な場合でも、こ
の偏光転換器により、所与の入力から所望の出力状態へ
の一般的偏光転換を可能とする一般楕円複屈折（μ≠
０）が起こる。このことは、任意の偏光角θinおよび任
意の位相角φinの入力偏光にＴ∽（π/2,γ，μ）を適
用することにより、出力偏光の偏光角および位相角に対
し、 cos2θout＝cos2γcos2θin −sin2γsin2θincos（φin＋μ）， ……（14a） となることから、確かめられる。ただし、d1＝sin2θin
sin（φin＋μ）およびd2＝cos2θinsin2γ＋sin2θinc
os2γcos（φin＋μ）である。式（14）によって、所与
の入力偏光（θin,φin）に対し、所望の出力偏光（θ
out,φout）への少なくとも１つの転換Ｔ∽（π/2,γ，
μ）が存在することが分かる。次の条件を満足する場
合、所望の転換が得られることは、代入によって確認す
ることができる。
ただし、０≦γ≦πおよび０≦μ≦２πである。θin
＝０（θin＝π/2）およびφin任意のTE（またはTM）偏
光入力光に対し、式（15）は、tanγ＝tanθout（tanγ
＝tan（θout＋π/2））およびtanμ＝tanθoutと簡単
になる。
式（15）の幾分長めの解析において、仮に駆動電圧が
−V0≦VC、VS≦V0および−V0′≦VP−VT≦V0′の範囲に
あっても、転換器10は、無限の範囲の偏光転換を与える
ことが示される。しかしながら、式（12）の転換をポア
ンカレ球面上に表現することにより本発明の転換器の動
作をさらに図式的に理解することができる。この表現で
は、偏光の各状態は、単位半径の３次元の球面上の点に
対応し、表現される点（またはこの点へのベクトル）
は、偏光角θおよび位相角φによって一意的に決定され
る。TE偏光モードおよびTM偏光モードは、球面の北極お
よび南極によって表現され、円偏光は、赤道と、表現空
間のＹ軸との２つの交点に対応する。赤道とＸ軸との２
つの交点は、それぞれ＋45゜および−45゜での２つの直
線偏光モードを表す。
式（12）によって記述される転換は、ポアンカレ球面
に於ける表現ベクトルの角度２ψの回転に対応する。こ
こで、Ｘ軸の周りの回転は純粋なTETM変換に、Ｙ軸の
周りの回転は純粋な円複屈折に、Ｚ軸の周りの回転は純
粋なTE/TM位相転移に対応する。一般的転換Ｔ∽（ψ，
γ，μ）に対する（正規化）回転軸は、次式のように与
えられる。
は表現空間において任意の方向をとることができ、
さらにその座標は駆動電圧VC、VS、およびVP−VTに正比
例する。従って、駆動電圧が、−V0≦VC、VS≦V0および
−V0′≦（VP−VT）≦V0′の範囲にある場合、表現空間
においてを任意に回転することができる。
転換（15）は、ポアンカレ球面において、入力偏光お
よび出力偏光の表現ベクトル間の角度を２等分するよう
にを方向づけることによって、実現される。入力偏光
ベクトルの周りに角度２ψ＝πだけ回転させると、所
望の出力偏光となる。は表現空間において際限無く回
転することができるので、この転換アルゴリズムによ
り、明らかに、任意に変化する入力を任意の出力偏光に
連続転換することができる。
本発明の転換器は、リセットサイクルを必要とするこ
となく任意の転換シーケンスを際限なく繰り返すことが
できる。さらに、が自由に回転できるので、入力およ
び出力の偏光が同時に変化する場合にも、無際限の偏光
制御が可能である。最後に、注意すべきことは、この転
換器が制御するのは、絶対的な出力位相ではなく、相対
的なTE/TM出力位相であるということである。さらに、
式（10）にみられるように、第１および第２の位相転移
器に電圧VPが加えられると、出力光に不要な共通位相の
変化（δ＋Δβ１ρＰ）Ｌが発生する。
本発明の装置の製作技術は、一般の当業者には周知で
ある。（米国特許第4,533,207号および第4,384,760号に
説明されている製作技術を参照。） 図に示し、かつ先に述べた例は、縦続接続可能な偏光
転換セクションによって成り立り、各セクションにおけ
る要素は、次のように配列される。すなわち、第１のTE
TMモード変換器11、第１のTE/TM位相転移器12、第２
のTETMモード変換器13、第２のTE/TM位相転移器14の
順である。また、本装置の性能を損なうことなく、１つ
以上の偏光転換セクションから第１位相転移器12または
第２位相転移器14を省略することができる。さらに、Ｎ
個のセクションからなる転換器において、縦続接続され
るセクションは同じである必要はない。すなわち、第１
図に示した要素をすべて含むセクションがある一方で、
位相転移セクションを省略したセクションがあってもよ
い。
モード変換器については、集積化した電極構造の代わ
りに、オー・エノーヤン他「アプライド・フィジック
ス」第27巻114〜117ページ（1988年）によって示された
ものと同様の交互パッド構造によって置き換えることも
可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例の簡単なブロック図、 第２図は、本発明の実施例の導波路および電極の構造の
平面図、 第３図は、本発明の原理による多重セクション装置の例
の斜視図である。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複屈折導波路を伝播する光信号の偏光およ
    び位相を制御するための偏光転換器において、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第１
    のモード変換器と、 光信号の直交偏光成分の位相を相対的に変化させる第１
    の位相転移器と、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第２
    のモード変換器と、 光信号の直交偏光成分の位相を相対的に変化させる第２
    の位相転移器と、 を縦続に含む少なくとも１つのセクションを備え、 前記セクションがＭ・Λの長さを有し、 第２モード変換器が第１モード変換器の始点から（2m−
    １）Λ/4の距離（ただし、ｍおよびＭは１≦ｍ≦2Mを満
    たす正整数）にある ことを特徴とする偏光転換器。
  2. 【請求項２】前記セクションにおいて、第１位相転移器
    と第２位相転移器の長さの比が（2m−１）／（4M−2m＋
    １）であることを特徴とする請求項１の偏光転換器。
  3. 【請求項３】第１モード変換器が第２モード変換器と同
    一であることを特徴とする請求項１または２の偏光転換
    器。
  4. 【請求項４】複屈折導波路を伝播する光信号の偏光およ
    び位相を制御するための偏光転換器において、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第１
    のモード変換器と、 光信号の直交偏光成分の位相を相対的に変化させる第１
    の位相転移器と、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第２
    のモード変換器と、を縦続に含む少なくとも１つのセク
    ションを備え、 前記セクションがＭ・Λの長さを有し、 第２モード変換器が第１モード変換器の始点から（2m−
    １）Λ/4の距離（ただし、ｍおよびＭは１≦ｍ≦2Mを満
    たす正整数）にある ことを特徴とする偏光転換器。
  5. 【請求項５】第１モード変換器が第２モード変換器と同
    一であることを特徴とする請求項４の偏光転換器。
  6. 【請求項６】複屈折導波路を伝播する光信号の偏光およ
    び位相を制御するための偏光転換器において、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第１
    のモード変換器と、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第２
    のモード変換器と、 光信号の直交偏光成分の位相を相対的に変化させる第１
    の位相転移器と、を縦続に含む少なくとも１つのセクシ
    ョンを備え、 前記セクションがＭ・Λの長さを有し、 第２モード変換器が第１モード変換器の始点から（2m−
    １）Λ/4の距離（ただし、ｍおよびＭは１≦ｍ≦2Mを満
    たす正整数）にある ことを特徴とする偏光転換器。
  7. 【請求項７】第１モード変換器が第２モード変換器と同
    一であることを特徴とする請求項６の偏光転換器。
  8. 【請求項８】複屈折導波路を伝播する光信号の偏光およ
    び位相を制御するための偏光転換器において、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第１
    のモード変換器と、 光信号の直交偏光成分の位相を相対的に変化させる第１
    の位相転移器と、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第２
    のモード変換器と、 光信号の直交偏光成分の位相を相対的に変化させる第２
    の位相転移器と、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第３
    のモード変換器と、 光信号の直交偏光成分の位相を相対的に変化させる第３
    の位相転移器と、 光信号の直交偏光成分の振幅を相対的に変化させる第４
    のモード変換器と、 光信号の直交偏光成分の位相を相対的に変化させる第４
    の位相転移器と、 を縦続に含む少なくとも１つのセクションを備え、 前記セクションがＭ・Λの長さを有し、 第２モード変換器が第１モード変換器の始点から（2m−
    １）Λ/4の距離（ただし、ｍおよびＭは１≦ｍ≦2M−１
    を満たす正整数）にあり、 第３モード変換器が第１モード変換器の始点から（2j−
    １）Λ/2の距離（ただし、ｊはm/2＜ｊ≦Ｍを満たす正
    整数）にあり、 第４モード変換器が第１モード変換器の始点から（4j＋
    2k−３）Λ/4の距離（ただし、ｋは１≦ｋ≦２（Ｍ−
    ｊ）を満たす正整数）にあることを特徴とする偏光転換
    器。
  9. 【請求項９】第３モード変換器が、第１モード変換器に
    よって変換された光信号に、同位相で、第３モード変換
    器によって変換された光信号を加える電極構造体を有
    し、 第４モード変換器が、第２モード変換器によって変換さ
    れた光信号に、同位相で、第４モード変換器によって変
    換された光信号を加える電極構造体を有する ことを特徴とする偏光転換器。
  10. 【請求項１０】第１、第２、第３および第４モード変換
    器が同一であることを特徴とする請求項８の偏光転換
    器。
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