JP4158588B2 - 導波路型光可変減衰器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に用いられる導波路型光可変減衰器に関し、特に低消費電力、偏波依存性の小さい導波路型光可変減衰器に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信で用いられる光可変減衰器は、ある強度Pinを持つ光を任意の強度Pout(Pin>Pout)に減衰させる機能を有する。
【0003】
図5に示す従来の導波路型光可変減衰器は、導波路で光可変減衰器を実現したものであり、石英の基板8上に、シングルモードファイバ1,2に接続されたカプラ3,4と、このカプラ3,4の間に接続された2つのチャネル導波路5,6とを形成した対称マッハツェンダー光回路を作製し、一方のチャネル導波路6の上に、電源7aに接続されたヒータ7を形成することによって構成されている(例えば特許文献1)。
【0004】
カプラ3は、シングルモードファイバ1によって伝送されてきた光を分波し、一方をチャネル導波路6へ、他方をチャネル導波路5へ伝送するものである。カプラ4は、各チャネル導波路6,5を伝送してきた光を合波し、この光をシングルモードファイバ2へ出射するものである。電源7aは、ヒータ7に供給する電力を可変可能な構成となっている。ヒータ7は、その電源7aからの供給電力が大きいほどに高熱を発生し、この熱でチャネル導波路6を温めるものである。
【0005】
このような構成によれば、ヒータ7によって一方のチャネル導波路6を温め、その屈折率を変化させることで光の位相を制御し、出力側のシングルモードファイバ2へ出射される光を制御する。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−249089号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の導波路型光可変減衰器においては、ヒータ7により温められたチャネル導波路6の複屈折が増大し、減衰率が大きくなるにつれて、PDL(偏波依存性損失ばらつき)が増大してしまうという問題がある。
【0008】
即ち、図6(a)に示すように、ヒータ電力の増大に伴って減衰率が増大するに従い、チャネル導波路6を伝搬する光成分のうち基板8に垂直な偏波(垂直偏波)と、水平な偏波(水平偏波)との減衰率の差(PDL)が大きくなる。つまり、(b)に示すように、ヒータ電力が大きくなるほどにPDLが大きくなる。
【0009】
また、この偏波依存性の存在により、30dB以上の減衰率をとることが難しいという問題がある。
【0010】
30dB以上の減衰率を実現するためには、図7に示すように、図5に示した導波路型光可変減衰器を従属接続して、光を減衰させることが必要となる。この構成では、2つの導波路型光可変減衰器が必要となるので、消費電力の増大が避けられないという問題がある。
【0011】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、減衰率の増加に伴う偏波依存性損失ばらつきの増加を無くすことができ、これによって30dB以上の減衰率を得ることを可能とし、また消費電力を抑制することができる導波路型光可変減衰器を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の導波路型光可変減衰器は、光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの2つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の出力端と他方の光回路の入力端に第1の偏波保持ファイバの一端と第2の偏波保持ファイバの一端とをs軸の向きを合わせて接続するとともに、前記第一の偏波保持ファイバの他端と前記第二の偏波保持ファイバの他端とをs軸の向きを直交させて接続し、双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する1つのヒータを配置したことを特徴としている。
【0015】
また、前記第一の偏波保持ファイバの長さと前記第二の偏波保持ファイバの長さが等しいことを特徴としている。
【0018】
また、前記光回路における2つの導波路が、等しい長さでなく、異なった長さであることを特徴としている。
【0019】
なお、本発明において、s軸とは、偏波保持ファイバのslow軸を意味する。すなわち、s軸は、偏波保持ファイバを構成する2軸のうち、偏波保持ファイバを伝播する光が遅く進む軸を示す概念である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
(実施の形態)
図1に導波路型光可変減衰器の第1の参考例を示す。石英の基板8上に、第1の対称マッハツェンダー光回路(以下、第1の光回路という)10aと、第2の対称マッハツェンダー光回路(以下、第2の光回路10という)10bとが平列に配列されて形成され、双方の光回路10a,10bが共用する電源7aに接続されたヒータ7が形成され、また、各光回路10a,10bの一方の入出力端にシングルモードファイバ1,2が接続され、他方の入出力端に偏波保持ファイバ12が接続されて構成されている。
【0022】
更に詳細には、第1の光回路10aは、一対のカプラ3a,4aと、このカプラ3a,4aの間に接続された等しい長さの2つのチャネル導波路5a,6aとから形成され、同様に第2の光回路10bも、一対のカプラ3b,4bと、このカプラ3b,4bの間に接続された等しい長さの2つのチャネル導波路5b,6bとから形成されている。
【0023】
ヒータ7は、隣接したチャネル導波路5a,5b双方の上に、各導波路5a,
5bに沿って所定の長さで形成されている。
【0024】
一方のシングルモードファイバ1は、第1の光回路10aのカプラ3aに繋がる入力端に接続されている。また、第1の光回路10aの他方のカプラ4aに繋がる出力端には、偏波保持ファイバ12が接続され、図1のA,Bに示すように、その偏波保持ファイバ12が90度回転されて第2の光回路10bのカプラ3bに繋がる入力端に接続されている。言い換えれば、偏波保持ファイバ12の一端はそのs軸を水平にされて(図1の紙面と平行にされて)第1の光回路10aの導波路に接続され、その他端はそのs軸を垂直にされて(図1の紙面と垂直にされて)第2の光回路10bの導波路に接続されている。さらに、第2の光回路10bの他方のカプラ4bに繋がる出力端にはシングルモードファイバ2が接続されている。
【0025】
このような構成において、シングルモードファイバ1から入射された光は、カプラ3aで分波され、各チャネル導波路5a,6aを介して偏波保持ファイバ12へ出射される。この際、チャネル導波路5aは、ヒータ7の熱で複屈折率が変化するので、チャネル導波路5aを伝達する光は、図2(a)に示すように、基板8に垂直な偏波、および基板8に水平な偏波間に減衰率の差(PDL)が生じる。この時、水平偏波の方が垂直偏波よりも減衰率が大きい。
【0026】
また、偏波保持ファイバ12を伝達する光は、偏波保持ファイバ12の90度回転した接続により、第1の光回路10aでの水平偏波成分、垂直偏波成分が入れ替わって、第2の光回路10bに入射される。この入射された光は、カプラ3bで分波され、各チャネル導波路5b,6bを介してシングルモードファイバ2へ出射される。このチャネル導波路5bは、ヒータ7より第1の光回路10aのチャネル導波路5aと同じ分だけ複屈折変化が生じている。このため、チャネル導波路5bを伝達する光は、図2(b)に示すように、垂直偏波と水平偏波間で第1の光回路10aと等しい量の減衰率の差(PDL)が生じる。この場合、偏波保持ファイバ12によって、第1の光回路10aとは、水平/垂直成分が入れ替わっているので、第1の光回路10aによって生じたPDLは、図2(c)に示すように相殺される。これは、いかなる減衰率においても同じであり、PDLを0にすることができる。
【0027】
また、1つのヒータ7で2つの光回路10a,10bを駆動するため、図7に示した従来の従属接続構成よりも、少ない消費電力で同じ減衰率を実現することができる。
【0028】
この他、図3に示すように、第2の参考例として、偏波保持ファイバ12を接続する入出力端を変えても同様の効果を得ることができる。
【0029】
更に、図4に示すように、本発明の第1の実施例として、偏波保持ファイバ12の替わりに、コイル状に巻き上げた通常のシングルモードファイバ21を半波長板と同じ機能を持たせ第1の光回路10aと第2の光回路10bで偏波が入れ替わるようにコイルの向きを調節することで、同様の効果を得ることができる。
【0030】
また、以上の構成では、各光回路10a,10bにおける2つのチャネル導波路5a,6a(又は5b、6b)が、等しい長さであるとしたが、異なった長さでも、上記同様の効果を得ることができる。
【0031】
更にまた、本発明の第2の実施例として、図1に示した導波路型光可変減衰器の偏波保持ファイバ12の替わりに、2本の偏波保持ファイバを用いる例を図8に示す。
【0032】
本実施例は、第1の光回路10aの他方のカプラ4aに繋がる出力端と第2の光回路10bのカプラ3bに繋がる入力端に、第1の偏波保持ファイバ12aの一端と第2の偏波保持ファイバ12bの一端とをそれぞれ接続すると共に、第1の偏波保持ファイバ12aの他端と第2の偏波保持ファイバ12bの他端とを接続するものである。これら偏波保持ファイバ12a,12bのs軸の方向は、図8のA〜Dのようになっている。すなわち、第1の偏波保持ファイバ12aの一端と第2の偏波保持ファイバ12bの一端は、これらのs軸の向きが合うように、第1の光回路10aの他方のカプラ4aに繋がる出力端と第2の光回路10bのカプラ3bに繋がる入力端に接続されている(図8のA及びDを参照)。本変形例では、これら偏波保持ファイバ12a,12bのs軸の向きはそれぞれ垂直に合わされている(図8の紙面と垂直にされている)。
【0033】
一方、第1の偏波保持ファイバ12aの他端と第2の偏波保持ファイバ12bの他端とは、これらのs軸の向きを直交させるようにしてこれらを突きあわせて接続されている(図8のB及びCを参照)。本実施例では、第2の偏波保持ファイバ12bを90°ねじって第1の偏波保持ファイバ12aの他端へ接続している(接続部13の第2の偏波保持ファイバ12bの状態を示した図8のCを参照)。もっとも、第1の偏波保持ファイバ12aを90°ねじってもよいし、第1の偏波保持ファイバ12aを45°ねじり、第2の偏波保持ファイバ12bをこれとは反対方向に45°ねじる態様にしても良い。要するに、接続部13においてこれら偏波保持ファイバ12a,12bのs軸が直交する態様であれば良い。
【0034】
本実施例では、第1の偏波保持ファイバ12aと第2の偏波保持ファイバ12bの長さは同一とされている。また、接続部13においては、これら偏波保持ファイバ12a,12bの他端同士は、融着接続により接続されている。
【0035】
なお、本実施例の他の構成は、図1に示した導波路型光可変減衰器と同一であるので、この説明を省略する。
【0036】
本実施例は、上述した実施態様、第2の参考例及び第1の実施例と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施例では、偏波保持ファイバを伝播する垂直偏波の光路長と水平偏波の光路長との差が等しくなるため、偏波モード分散(PMD)を最小にすることが可能であり、上述した実施態様、第2の参考例及び第1の実施例よりも有利である。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の導波路型光可変減衰器によれば、光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの2つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の入力端にシングルモードファイバを接続し、出力端に偏波保持ファイバの一端を接続し、この偏波保持ファイバの他端を90度回転して他方の光回路の入力端に接続し、他方の光回路の出力端にシングルモードファイバを接続し、双方の光回路の隣接する導波路に跨って、熱を発生する1つのヒータを配置した。
【0038】
これによって、一方の光回路で垂直偏波と水平偏波の減衰率の差(PDL)が生じても、偏波保持ファイバによって、その水平/垂直成分が入れ替わって他方の光回路に入射され、同様に減衰率の差が生じるので、先の光回路で生じたPDLは、後の光回路で相殺される。従って、減衰率の増加に伴う偏波依存性損失ばらつきの増加を無くすことができ、これによって30dB以上の減衰率を得ることを可能とし、また消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の参考例に係る導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【図2】 (a)は上記導波路型光可変減衰器の第1の光回路におけるヒータ電力と減衰率との関係図、(b)は上記導波路型光可変減衰器の第2の光回路におけるヒータ電力と減衰率との関係図、(c)は上記導波路型光可変減衰器におけるヒータ電力とPDLとの関係図である。
【図3】 第2の参考例に係る導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【図4】 第1の実施例に係る導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【図5】 従来の導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【図6】 (a)は上記導波路型光可変減衰器の第1の光回路におけるヒータ電力と減衰率との関係図、(b)は上記導波路型光可変減衰器におけるヒータ電力とPDLとの関係図である。
【図7】 従来の導波路型光可変減衰器を従属接続した構成を示す平面図である。
【図8】 第2の実施例に係る導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
1,2 シングルモードファイバ
3,3a,3b,4,4a,4b カプラ
5,5a,5b,6,6a,6b チャネル導波路
7 ヒータ
7a 電源
8 基板
10a 第1の対称マッハツェンダー光回路
10b 第2の対称マッハツェンダー光回路
12 偏波保持ファイバ
12a 第1の偏波保持ファイバ
12b 第2の偏波保持ファイバ
21 コイル状に巻き上げた通常のシングルモードファイバ
Claims (3)
- 光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの2つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の出力端と他方の光回路の入力端に第1の偏波保持ファイバの一端と第2の偏波保持ファイバの一端とをs軸の向きを合わせて接続するとともに、前記第一の偏波保持ファイバの他端と前記第二の偏波保持ファイバの他端とをs軸の向きを直交させて接続し、双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する1つのヒータを配置したことを特徴とする導波路型光可変減衰器。
- 前記第一の偏波保持ファイバの長さと前記第二の偏波保持ファイバの長さが等しいことを特徴とする請求項1に記載の導波路型光可変減衰器。
- 前記光回路における2つの導波路が、等しい長さでなく、異なった長さであることを特徴とする請求項1または2に記載の導波路型光可変減衰器。
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