JP3033620B2 - 偏波方向切り替え器 - Google Patents
偏波方向切り替え器Info
- Publication number
- JP3033620B2 JP3033620B2 JP3241784A JP24178491A JP3033620B2 JP 3033620 B2 JP3033620 B2 JP 3033620B2 JP 3241784 A JP3241784 A JP 3241784A JP 24178491 A JP24178491 A JP 24178491A JP 3033620 B2 JP3033620 B2 JP 3033620B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarization
- liquid crystal
- optical
- polarization direction
- polarizer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野などに用い
る光部品の入力光の偏波方向に依存する特性変化を測定
するための偏波方向切り替え器に関する。
る光部品の入力光の偏波方向に依存する特性変化を測定
するための偏波方向切り替え器に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉ基板上に作製された石英光導波路型
部品は導波路の複屈折に起因する偏波依存性を有する。
これを解消する方法として光導波路上部のガラス表面に
付着させたａ−Ｓｉ（非結晶シリコン）などの応力付与
膜をレーザトリミングする方法が知られている（特開昭
６４−７７００２号公報）。この時、トリミングととも
にその時における光部品の偏波依存性の変化をモニター
する必要がある。そして現在、ファイバ型の移相器を手
動で回転させて光部品の特性が最も異なる２つの状態に
合わせ、その差をとることにより光部品の偏波依存性を
モニターしている。つまり、この方法で偏波依存性をモ
ニターして、そしてトリミングを行い、再び偏波依存性
のモニターを行うという作業を繰り返している。そのた
め光導波路型部品の偏波依存性を解消するのに多大な時
間を要した。そこで、このような光部品の入力光偏波依
存性を容易に且つ精度よく測定する方法として、光部品
の入力偏波状態を９０度回転した２つの直線偏波の間で
時間的に切り替えて、これに同期する光部品出力の特性
変化を同期検出する方法が優れていると考えられる。
部品は導波路の複屈折に起因する偏波依存性を有する。
これを解消する方法として光導波路上部のガラス表面に
付着させたａ−Ｓｉ（非結晶シリコン）などの応力付与
膜をレーザトリミングする方法が知られている（特開昭
６４−７７００２号公報）。この時、トリミングととも
にその時における光部品の偏波依存性の変化をモニター
する必要がある。そして現在、ファイバ型の移相器を手
動で回転させて光部品の特性が最も異なる２つの状態に
合わせ、その差をとることにより光部品の偏波依存性を
モニターしている。つまり、この方法で偏波依存性をモ
ニターして、そしてトリミングを行い、再び偏波依存性
のモニターを行うという作業を繰り返している。そのた
め光導波路型部品の偏波依存性を解消するのに多大な時
間を要した。そこで、このような光部品の入力光偏波依
存性を容易に且つ精度よく測定する方法として、光部品
の入力偏波状態を９０度回転した２つの直線偏波の間で
時間的に切り替えて、これに同期する光部品出力の特性
変化を同期検出する方法が優れていると考えられる。
【０００３】従来、このように光の偏波状態を制御する
ものとしては、第１に、水晶などの複屈折性を有する光
学材料を用いて作製した１／２波長板と１／４波長板と
を機械的に回転させる方法が知られている。
ものとしては、第１に、水晶などの複屈折性を有する光
学材料を用いて作製した１／２波長板と１／４波長板と
を機械的に回転させる方法が知られている。
【０００４】また、第２の方法としては、前記複屈折性
を有する光学材料を用いて作製した波長板の変わりに、
光ファイバを曲げたときに生じる応力複屈折を利用した
移相器を用い、これを機械的に動作させて同様に偏波状
態を制御する方法が知られている。なお、この方法の特
徴は出力偏波状態を変化させたときの光損失変動がほと
んどないことにある。
を有する光学材料を用いて作製した波長板の変わりに、
光ファイバを曲げたときに生じる応力複屈折を利用した
移相器を用い、これを機械的に動作させて同様に偏波状
態を制御する方法が知られている。なお、この方法の特
徴は出力偏波状態を変化させたときの光損失変動がほと
んどないことにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】複屈折性を有する材料
を用いて作製した波長板を機械的に回転させることによ
って直線偏波を回転させる第１の方法では、機械的に波
長板を回転させるため、その回転に同期した損失変動が
生じるという欠点がある。そして、このような偏波方向
の変化に同期した損失変動は、前述したような光部品の
入力光偏波依存性を同期検出によって求める際の雑音に
なり、目的とする光部品の入力光偏波依存性が正確に測
定できない。一方、光ファイバの応力複屈折を利用した
移相器を用いて直線偏波を回転させる第２の方法では、
同期検出に適している１００Hzから１kHz の速い速度で
機械的に光ファイバを回転させるとファイバが急速に劣
化して回転に同期した光損失変動が生じてしまうという
問題がある。このように、従来においては、直線偏波を
損失の変動なしに回転させることは不可能であった。
を用いて作製した波長板を機械的に回転させることによ
って直線偏波を回転させる第１の方法では、機械的に波
長板を回転させるため、その回転に同期した損失変動が
生じるという欠点がある。そして、このような偏波方向
の変化に同期した損失変動は、前述したような光部品の
入力光偏波依存性を同期検出によって求める際の雑音に
なり、目的とする光部品の入力光偏波依存性が正確に測
定できない。一方、光ファイバの応力複屈折を利用した
移相器を用いて直線偏波を回転させる第２の方法では、
同期検出に適している１００Hzから１kHz の速い速度で
機械的に光ファイバを回転させるとファイバが急速に劣
化して回転に同期した光損失変動が生じてしまうという
問題がある。このように、従来においては、直線偏波を
損失の変動なしに回転させることは不可能であった。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑み、同期検出
に適した１００Hzから１kHz の高速で機械的な動作を伴
わずに、損失変動無しで直線偏波を回転させることがで
きる偏波方向切り替え器を提供することを目的とする。
に適した１００Hzから１kHz の高速で機械的な動作を伴
わずに、損失変動無しで直線偏波を回転させることがで
きる偏波方向切り替え器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る偏波方向切り替え器は、偏波保持ファイバがそ
れぞれ接続された一対のコリメートレンズが光軸を一致
させ且つ間隙を保持した状態で相対向して配置される一
方、これらコリメートレンズ間の上記関係に偏光子と、
ねじれネマティック液晶が封入された液晶セルとが上記
光軸に直交するよう挿入され、且つ該液晶セルに接続さ
れている一対の電線にはＡＣ／ＤＣ変換ＩＣを介して外
部電極端子が接続されており、上記コリメートレンズ、
上記偏光子、上記液晶セル、上記ＡＣ／ＤＣ変換ＩＣ及
び上記外部電極端子が同一基板上に固定されていること
を特徴とする。
明に係る偏波方向切り替え器は、偏波保持ファイバがそ
れぞれ接続された一対のコリメートレンズが光軸を一致
させ且つ間隙を保持した状態で相対向して配置される一
方、これらコリメートレンズ間の上記関係に偏光子と、
ねじれネマティック液晶が封入された液晶セルとが上記
光軸に直交するよう挿入され、且つ該液晶セルに接続さ
れている一対の電線にはＡＣ／ＤＣ変換ＩＣを介して外
部電極端子が接続されており、上記コリメートレンズ、
上記偏光子、上記液晶セル、上記ＡＣ／ＤＣ変換ＩＣ及
び上記外部電極端子が同一基板上に固定されていること
を特徴とする。
【０００８】
【作用】前記構成の偏波方向切り替え器では、ねじれネ
マティック液晶が封入された液晶セルに印加する電気信
号を切り替えることにより、一方の偏波保持ファイバ側
から他方の偏波保持ファイバ側へ出射する直線偏波方向
の切り替えを行うことができる。すなわち、本発明で
は、ねじれネマティック液晶（Twisted Nematic Liquid
Cristal：以下ＴＮＬＣという）を用いることにより偏
波状態の制御を電気的に行うことができ、これにより直
線偏波の回転に同期する損失変動を抑えることができ
る。
マティック液晶が封入された液晶セルに印加する電気信
号を切り替えることにより、一方の偏波保持ファイバ側
から他方の偏波保持ファイバ側へ出射する直線偏波方向
の切り替えを行うことができる。すなわち、本発明で
は、ねじれネマティック液晶（Twisted Nematic Liquid
Cristal：以下ＴＮＬＣという）を用いることにより偏
波状態の制御を電気的に行うことができ、これにより直
線偏波の回転に同期する損失変動を抑えることができ
る。
【０００９】本発明で用いる、ねじれネマティック液晶
が封入された液晶セル（以下、ＴＮＬＣセルという）と
は、液晶のねじれネマティックモードを用いて直線偏波
をそのまま透過させたり、直線偏波を９０度回転させた
りすることができる素子である（光工学ハンドブック、
朝倉書店発行、小瀬輝次ほか編集）。そして、本発明
は、かかるＴＮＬＣセルと偏光子とを組み合せることに
より、光出力偏波状態を互いに直交する２つの状態の間
で切り替えることができるようにしたものである。
が封入された液晶セル（以下、ＴＮＬＣセルという）と
は、液晶のねじれネマティックモードを用いて直線偏波
をそのまま透過させたり、直線偏波を９０度回転させた
りすることができる素子である（光工学ハンドブック、
朝倉書店発行、小瀬輝次ほか編集）。そして、本発明
は、かかるＴＮＬＣセルと偏光子とを組み合せることに
より、光出力偏波状態を互いに直交する２つの状態の間
で切り替えることができるようにしたものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１１】一実施例に係る偏波方向切り替え器の分解
斜視を図１に示す。同図に示すように、アルミナ基板１
には、中央部を横断する凹部２と、この凹部２と直交し
て基板中央部を縦断するＶ溝３Ａ，３Ｂとが形成されて
いる。そして、凹部２の横方向中央部には、偏光子４及
びＴＮＬＣセル５がＶ溝３Ａ，３Ｂと直交するように固
定されると共に、Ｖ溝３Ａ，３Ｂには一端にコリメート
レンズ６Ａ，６Ｂがそれぞれ接続された一対の偏波保持
ファイバ７Ａ，７Ｂが固定されており、コリメートレン
ズ６Ａ，６Ｂは偏光子４及びＴＮＬＣセル５を挟持した
状態で光軸を一致させて相対向している。先端にコリメ
ートレンズ６Ａ，６Ｂをつけた偏波保持ファイバは、偏
光子４とＴＮＬＣセル５を張り付けたものを挟んで最も
光結合が良くなるように位置調整した後で、同時に紫外
線硬化樹脂によりアルミナ基板１上に固定するが、上述
したように、あらかじめアルミナ基板１にＶ溝３Ａ，３
Ｂを作っておくとファイバの位置調整はほとんど必要な
い。さらに、同一アルミナ基板１上にＴＮＬＣセル５駆
動用のＡＣ／ＤＣ変換ＩＣ８が設置されている。このＩ
Ｃ８は外部電極端子９に接続され、５Ｖの直流入力で１
０kHz ５ＶP-P の交流出力が得られ、０Ｖの入力で出力
０となるものであり、このＩＣ８の出力はＴＮＬＣセル
５の透明電極に接続されている。
斜視を図１に示す。同図に示すように、アルミナ基板１
には、中央部を横断する凹部２と、この凹部２と直交し
て基板中央部を縦断するＶ溝３Ａ，３Ｂとが形成されて
いる。そして、凹部２の横方向中央部には、偏光子４及
びＴＮＬＣセル５がＶ溝３Ａ，３Ｂと直交するように固
定されると共に、Ｖ溝３Ａ，３Ｂには一端にコリメート
レンズ６Ａ，６Ｂがそれぞれ接続された一対の偏波保持
ファイバ７Ａ，７Ｂが固定されており、コリメートレン
ズ６Ａ，６Ｂは偏光子４及びＴＮＬＣセル５を挟持した
状態で光軸を一致させて相対向している。先端にコリメ
ートレンズ６Ａ，６Ｂをつけた偏波保持ファイバは、偏
光子４とＴＮＬＣセル５を張り付けたものを挟んで最も
光結合が良くなるように位置調整した後で、同時に紫外
線硬化樹脂によりアルミナ基板１上に固定するが、上述
したように、あらかじめアルミナ基板１にＶ溝３Ａ，３
Ｂを作っておくとファイバの位置調整はほとんど必要な
い。さらに、同一アルミナ基板１上にＴＮＬＣセル５駆
動用のＡＣ／ＤＣ変換ＩＣ８が設置されている。このＩ
Ｃ８は外部電極端子９に接続され、５Ｖの直流入力で１
０kHz ５ＶP-P の交流出力が得られ、０Ｖの入力で出力
０となるものであり、このＩＣ８の出力はＴＮＬＣセル
５の透明電極に接続されている。
【００１２】ここで、偏光子４としては多層膜フィルタ
をガラスブロックで挟み込んだＰＢＳ（Polarization B
eam Splitter）とフィルム状の偏光膜フィルタのどちら
でも使うことができる。但しＰＢＳを用いる場合はその
光軸と直交する面を粗面研磨して黒い墨などをつけてお
くと反射の防止、不要光の外部への漏れを防ぐことがで
きる。一方、ＴＮＬＣセル５は２枚の透明電極の内側を
ラビングして液晶を電極面に対して水平配向させてい
る。２枚の電極を９０度ねじっておくと、カイラル性の
液晶は、電極間隔ｄ、複屈折Δｎ＝ｎe −ｎo 、光波長
λとの間に４×Δｎ×ｄ＞λ（モウガン条件）の関係が
あるとき、光の旋光性を示す。これを利用して電界を印
加しないときは偏光子を透過してきた直線偏波を９０度
回転させる。また、２枚の電極の間に交流電圧を印加す
ると液晶の分子は電極界面を除いてたち、ほとんど旋光
性を失い、このときＴＮＬＣセル５に入射した直線偏波
はそのまま透過する。したがって、直線偏波の向きを電
界の制御によって９０度回転させることができる。
をガラスブロックで挟み込んだＰＢＳ（Polarization B
eam Splitter）とフィルム状の偏光膜フィルタのどちら
でも使うことができる。但しＰＢＳを用いる場合はその
光軸と直交する面を粗面研磨して黒い墨などをつけてお
くと反射の防止、不要光の外部への漏れを防ぐことがで
きる。一方、ＴＮＬＣセル５は２枚の透明電極の内側を
ラビングして液晶を電極面に対して水平配向させてい
る。２枚の電極を９０度ねじっておくと、カイラル性の
液晶は、電極間隔ｄ、複屈折Δｎ＝ｎe −ｎo 、光波長
λとの間に４×Δｎ×ｄ＞λ（モウガン条件）の関係が
あるとき、光の旋光性を示す。これを利用して電界を印
加しないときは偏光子を透過してきた直線偏波を９０度
回転させる。また、２枚の電極の間に交流電圧を印加す
ると液晶の分子は電極界面を除いてたち、ほとんど旋光
性を失い、このときＴＮＬＣセル５に入射した直線偏波
はそのまま透過する。したがって、直線偏波の向きを電
界の制御によって９０度回転させることができる。
【００１３】本実施例の偏波方向切り替え器は偏光子４
とＴＮＬＣセル５をコリメートレンズ６Ａ，６Ｂをつけ
た一対の偏波保持ファイバ７Ａ，７Ｂで挟み込んだ構成
になっているので、入力ファイバ７Ａに入射された光は
コリメートレンズ６Ａにより平行ビームに変換された
後、偏光子４により直線偏波とされ、さらにＴＮＬＣセ
ル５により直線偏波の回転機能が付与され、再びコリメ
ートレンズ６Ｂにより出力偏波保持ファイバ７Ｂに結合
される。ここで、ＴＮＬＣセル５は上述した通り、ＩＣ
８への出力を０Ｖと５Ｖとに切り換えることにより、駆
動される。すなわち、ＩＣ８への出力が０ＶのときはＴ
ＮＬＣセル５に交流電圧が印加されないので、出力偏波
保持ファイバ７Ｂの出射端面における偏波状態は９０度
回転されたものとなる。一方、ＩＣ８への出力が５Ｖの
ときはＴＮＬＣセル５に交流電圧が印加されるので、Ｔ
ＮＬＣセル５に入射した直線偏波はそのまま透過して出
力偏波保持ファイバ７Ｂの出射端面に到達する。
とＴＮＬＣセル５をコリメートレンズ６Ａ，６Ｂをつけ
た一対の偏波保持ファイバ７Ａ，７Ｂで挟み込んだ構成
になっているので、入力ファイバ７Ａに入射された光は
コリメートレンズ６Ａにより平行ビームに変換された
後、偏光子４により直線偏波とされ、さらにＴＮＬＣセ
ル５により直線偏波の回転機能が付与され、再びコリメ
ートレンズ６Ｂにより出力偏波保持ファイバ７Ｂに結合
される。ここで、ＴＮＬＣセル５は上述した通り、ＩＣ
８への出力を０Ｖと５Ｖとに切り換えることにより、駆
動される。すなわち、ＩＣ８への出力が０ＶのときはＴ
ＮＬＣセル５に交流電圧が印加されないので、出力偏波
保持ファイバ７Ｂの出射端面における偏波状態は９０度
回転されたものとなる。一方、ＩＣ８への出力が５Ｖの
ときはＴＮＬＣセル５に交流電圧が印加されるので、Ｔ
ＮＬＣセル５に入射した直線偏波はそのまま透過して出
力偏波保持ファイバ７Ｂの出射端面に到達する。
【００１４】図２に出射偏波保持ファイバ７の端面にお
ける偏波状態と外部電気入力との関係を示す。偏波状態
の切り替え精度としては２０dB程度しかとれないが、前
述したように、平行または直交する２つの直線偏波の間
で時間的に切り換えてこれに同期する光部品出力変動を
同期検出入力よって光部品の偏波依存性をモニターする
目的では充分に高精度な測定が可能となる。
ける偏波状態と外部電気入力との関係を示す。偏波状態
の切り替え精度としては２０dB程度しかとれないが、前
述したように、平行または直交する２つの直線偏波の間
で時間的に切り換えてこれに同期する光部品出力変動を
同期検出入力よって光部品の偏波依存性をモニターする
目的では充分に高精度な測定が可能となる。
【００１５】すなわち、本発明の偏波方向切り替え器を
使うと、光部品の偏波依存性が容易にかつ高精度に測定
できる。この結果として、例えば石英光導波路型部品の
偏波無依存化が容易にできるようになった。具体的には
石英光導波路型部品の偏波無依存化のためのトリミング
に２時間くらい要していたものが、本発明の偏波方向切
り替え器とロックインアンプを用いた同期検出によって
偏波依存性をモニターしながらトリミングすると、平均
して１０分で偏波無依存化が実現できた。なお、本発明
の偏波方向切り替え器は、使用する個々の部品は高精度
なものが量産されているために安価で入手することがで
き、かつ本発明による構成では実装も容易であるため全
体として安価な偏波方向切り替え器であるという利点を
有する。
使うと、光部品の偏波依存性が容易にかつ高精度に測定
できる。この結果として、例えば石英光導波路型部品の
偏波無依存化が容易にできるようになった。具体的には
石英光導波路型部品の偏波無依存化のためのトリミング
に２時間くらい要していたものが、本発明の偏波方向切
り替え器とロックインアンプを用いた同期検出によって
偏波依存性をモニターしながらトリミングすると、平均
して１０分で偏波無依存化が実現できた。なお、本発明
の偏波方向切り替え器は、使用する個々の部品は高精度
なものが量産されているために安価で入手することがで
き、かつ本発明による構成では実装も容易であるため全
体として安価な偏波方向切り替え器であるという利点を
有する。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏波方向
切り替え器は電気的動作で直線偏波の方向の切り換えを
行うことができる。したがって、本発明による偏波方向
切り替え器を用いることによって同期検出によって損失
変動の無い光部品の偏波依存性を測定することができる
ようになり、従来の方法に比べて格段に高精度な測定が
可能になった。この結果として偏波依存性がより小さい
光部品の製造が可能になった。
切り替え器は電気的動作で直線偏波の方向の切り換えを
行うことができる。したがって、本発明による偏波方向
切り替え器を用いることによって同期検出によって損失
変動の無い光部品の偏波依存性を測定することができる
ようになり、従来の方法に比べて格段に高精度な測定が
可能になった。この結果として偏波依存性がより小さい
光部品の製造が可能になった。
【図１】一実施例の偏波方向切り替え器の分解斜視図で
ある。
ある。
【図２】外部入力信号によるＩＣ出力の変化と、出力フ
ァイバ出射端面における偏波状態の変化を示す図であ
る。
ァイバ出射端面における偏波状態の変化を示す図であ
る。
１ アルミナ基板 ２ 凹部 ３Ａ，３Ｂ Ｖ溝 ４ 偏光子 ５ ＴＮＬＣセル ６Ａ，６Ｂ コリメートレンズ ７Ａ，７Ｂ 偏波保持ファイバ ８ ＴＮＬＣセル駆動用のＡＣ／ＤＣ変換ＩＣ ９ 外部電極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉澤 鐵夫 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−273217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−27234（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 - 1/1335 530 G02B 6/12 G02F 1/01 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 偏波保持ファイバがそれぞれ接続された
一対のコリメートレンズが光軸を一致させ且つ間隙を保
持した状態で相対向して配置される一方、これらコリメ
ートレンズ間の上記間隙に偏光子と、ねじれネマティッ
ク液晶が封入された液晶セルとが上記光軸に直交するよ
う挿入され、且つ該液晶セルに接続されている一対の電
線にはＡＣ／ＤＣ変換ＩＣを介して外部電極端子が接続
されており、上記コリメートレンズ、上記偏光子、上記
液晶セル、上記ＡＣ／ＤＣ変換ＩＣ及び上記外部電極端
子が同一基板上に固定されていることを特徴とする偏波
方向切り替え器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241784A JP3033620B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 偏波方向切り替え器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241784A JP3033620B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 偏波方向切り替え器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0580289A JPH0580289A (ja) | 1993-04-02 |
| JP3033620B2 true JP3033620B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=17079471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3241784A Expired - Lifetime JP3033620B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 偏波方向切り替え器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3033620B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3241784A patent/JP3033620B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0580289A (ja) | 1993-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000125 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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