JP4479889B2 - 均斉な多波長光周波数コムの発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、互に異なる波長を有する複数の光波からなる多波長光波から、均斉な多波長光周波数コムを発生させる装置に関するものである。更に詳しく述べるならば本発明は、互に異なる波長を有する複数の光波からなる多波長光波から、光導波路型光変調器を用いて、均斉な周波数コムスペクトルを示す多波長光周波数コムを発生させる装置に関するものである。

特開平７−５８３８６号公報（特許文献１）には、無調整で精度の良好な光周波数コムを高効率、低コストで発生させる装置として、光位相変調器の入射端及び出射端に光波反射膜を設け、入射されたレーザ光が上記入出射反射膜間で共振するようにして、入射されたレーザ光の位相を、変調器により周波数ｆｍ間隔の変調信号に応じて変調し、入射されたレーザ光の周波数を中心にして、その低周波数側及び高周波数側に、周波数ｆｍ間隔を有するレーザ光のサイドバンドを発生させ、それによって光周波数コムを発生させることが開示されている。
上記特許文献１の光周波数コム発生装置は、単一波長のレーザ光について用いられるもので、互に波長の異る複数の光波からなる多波長光に適合するものではなかった。

特開平８−１６６６１０号公報（特許文献２）には、互に波長の異る複数の光波からなる多重光から、複数の光周波数コムを発生させることを目的として、前記多重光を、入射端反射膜と出射端反射膜を有する光位相変調器に入射して、その内部で周波数ｆｍの変調信号に応じて、位相変調し、かつ両反射膜の間で共振させて、入射された各光波の周波数を中心に低周波数側及び高周波数側に光の側帯波を発生させ、それによって、複数の周波数コムを発生させる装置が開示されている。

しかしながら、従来の周波数コム発生装置においては、その周波数コム発生装置に、互に波長が異る複数の光波からなる多波長光波を入射したとき、多波長光波のうち、特定波長を有する光波については、十分に拡大された側帯波を有するコムが発生するが、他の光波については、コムの帯域があまり広がらず、従って、得られる多波長光周波数コムのスペクトルの均斉度が不満足なものでありこの問題の解決が強く望まれていた。

特開平７−５８３８６号公報 特開平８−１６６６１０号公報

本発明は、光導波路型変調器を用いて、互に波長の異る複数の光波を含む多波長光から均斉な多波長光周波数コムを発生させる装置を提供しようとするものである。

本発明の均斉な多波長光周波数コム発生装置は、
電気光学的効果を有する基板と、この基板上に形成され、互に異なる波長λ₁，λ₂…λ_mを有する複数（ｍ）の光波からなる多波長光波を入射し、出射するための光入射端部及び光出射端部を有する光導波路と、この光導波路に光位相変調電圧を印加するための変調用電極とを含む光変調器と、
前記光変調器の光導波路の光入射端及び光出射端に設けられ、前記多波長光波を透過して前記光導波路中に入射し、かつ光出射端から光入射端に向って進行する光波を反射する入射端光反射膜体、及び前記光入射端から光出射端に向って進行する前記多波長光波を反射し、かつ光導波路の外に出射する出射端光反射膜体とを有し、
前記光導波路には、複数（ｍ）の光導波路部から構成され、
（１）前記複数（ｍ）の光導波路部は、互に実質的に等しい実効屈折率を有し、
（２）前記複数（ｍ）の光導波路部の光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mは、入射される複数（ｍ）の光波λ₁，λ₂…λ_mに対応する自由スペクトル空間ＦＳＲ₁，ＦＳＲ₂…ＦＳＲ_mの数値が、その最小値の、１倍以上の整数倍に等しくなるように設定されているものであり、
前記入射端光反射膜体と、前記光導波路部の各々の出射端が連結している出射端光反射膜体との間で、当該光導波路部に対応する波長を有する光波が、反射共振して、多波長光の均斉な周波数コムを発生させることを特徴とするものである。
本発明装置の一実施態様（１）において、前記光導波路には、
（１）前記入射端光反射膜体に連結されている光導波路基部と、この光導波路基部に連続しかつ前記出射端光反射膜供に連結されている光導波路連続部とからなり、最短光路長Ｌ₁を有する、最短波長λ₁の光波用最短光導波路部と、
（２）前記光導波路連続部に光学的に連結され、かつ前記出射端光反射膜供に連結されていて、互に光路長の異なるｍ−１個の光導波路分岐部を有し、前記光導波路基部の光入射端から、前記光導波路分岐部の各々の光出射端迄の間に形成された、合計光路長Ｌ₂…Ｌ_mを有するｍ−１個の、波長λ₂…λ_mの光波用分岐部含有光導波路部とを有し、
前記最短光導波路部及び分岐部含有光導波路部の光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mは波長λ₁，λ₂…λ_mに対応する自由スペクトル空間ＦＳＲ₁，ＦＳＲ₂…ＦＳＲ_mの数値が、その最小値の１以上の整数倍に等しくなるように設定されており、
前記変調用電極が、前記光導波路基部に対向して配置されている。
本発明装置（１）において、前記光導波路分岐部が、前記光導波路連続部から、波長選択可能に分岐していて、前記光導波路基部の入射端と、当該光導波路分岐部の出射端との間に、入射された全光波のうちの１つの光波を共振させる光路が形成されていてもよい。
本発明装置の前記態様（１）において、前記光導波路基部に光学的に連結されている光導波路分岐部の少なくとも１つに、光路長調整用チューニング用ＤＣ電極が配置されていてもよい。
本発明装置の他の実施態様（２）において、前記光導波路の、前記入射端から、光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mの各々の位置に、ｍ個の出射端反射膜体が順次に配置され、前記ｍ個の出射端反射膜体のそれぞれは、入射多波長光波中の、ｍ個の波長λ₁，λ₂…λ_mのいずれか１つの光長の入射光波のみの大部分を反射しかつこの波長の入射光波の残余分と、他の波長の入射光波のすべてとを透過するものであり、また前記変調用電極が、前記入射端光反射膜体と、それに最も近い出射端反射膜体との間の光導波路部に対向して配置されている。
また本発明の装置の更に他の実施態様（３）において、前記光導波路の、前記出射端から光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mの各々の位置に、ｍ個の出射端反射膜体が順次に配置され、前記ｍ個の出射端反射膜体のそれぞれは、前記出射端光反射膜体において反射された多波長光波中のｍ個の波長λ₁，λ₂…λ_mのいずれか１つの波長の反射光波のみを反射し、かつ他の波長の反射光波のすべてを透過するものであり、また、前記変調用電極が、前記出射端光反射膜体と、それに最も近い入射端反射膜体との間の光導波路部分に対向して配置されている。

本発明の多波長光周波数コムの発生装置により、互に波長の異る複数の光波について、互にほぼ均斉な光周波数コムを効率よく発生させることができる。本発明装置により発生された均斉な光周波数コムスペクトルを形成する多波長光は例えば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）などにより取り出すことができる。この多波長光は、各波長帯において、多波長光波として利用することが可能なものである。
すなわち、本発明装置は、例えばＷＤＭ通信システムにおいて利用されうるＳ．Ｃ．Ｌ各バンドの多波長光源を、単一の光変調器を利用して提供することを可能にするものである。

一般に、光周波数コム発生装置において、波長λの光波が、対応する１対の入射端光反射膜体と、出射端光反射膜体との間の、屈折率ｎ、導波路長ｌ、光路長Ｌ（＝nl）の光導波路中を、往射するとき、この光波の位相の変移は、
２×２π×nl／λ（＝（光路長＝光学的距離Ｌ）÷（波長λ）×２π×２（往復）
により表される。
上記光導波路の入出射端部間で、互に反対方向に進行する光が共振して、互に光の強さを高め合う位相条件は、
４π×nl／λ＝４π×ｆnl／ｃ＝２πｋ
（但し、ｋは整数を表し、ｆは光波の周波数を表し、ｎは実効屈折率を表し、ｌは光導波路長を表し、ｃは、光速を表す）
即ち、 ｆ＝ｋ×ｃ／２nl
を満たすことである。
上記位相条件を満たす光波の周波数間隔はｃ／２nl又はその整数倍である。この周波数間隔ｃ／２nlは、自由スペクトル空間（ＦＳＲ）と称され、光共振器の特性を表す１指標である、光導波路型光変調器の電極に、その光導波路と、入射される光の波長（周波数）により定まるＦＳＲのほぼ整数倍のＲＦ（高周波）周波数を有する信号を印加すると、入射光波の低周波数側及び高周波数側に、ＲＦ周波数の間隔で光スペクトルが生成し、それにより光周波数コムが発生する。

しかし、光導波路型光変調器において、波長の異る複数の光波を入力すると、各光波のＦＳＲは互に異る値をとる。このような複数の光波を、一定の光路長を有する光導波路内入射し、反射共振させると、光路長に適合するＦＳＲ値を有する光波は、所望の光周波数コムスペクトルを発生させるが、他の波長の光波においては、周波数コムの発生効率が低く、例えば波長λ₁，λ₂，λ₃の合光波において、光変調器の光導波路の光路長が、波長λ₃の光波のＦＳＲに適合しているが、他の波長λ₁，λ₂の光波のＦＳＲには適合していない場合、波長λ₁，λ₂，λ₃の光波の光周波数コムスペクトルは図１に示されているように不均斉なものとなる。

本発明の光周波数コム発生装置においては、光変調器の光導波路に互に異なる波長を有する複数（ｍ）の光波を入射するとき、光導波路に、入射される光波の波長λ₁，λ₂，λ₃…λ_mに対する自由スペクトル空間ＦＳＲ₁，ＦＳＲ₂…ＦＳＲ_mの数値が、その最小値の１以上の整数倍にほぼ等しい光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mを有する複数個の光導波路部を形成したものである。

本発明の均斉な多波長光周波数コム発生装置は、光変調器と、この光変調器の光入射端及び光出射端に設けられた１個の入射端反射膜体と、１個以上の出射端反射膜体とを含むものである。前記光変調器は、電気光学的効果を有する基板と、この基板上に形成された光導波路と、この光導波路に光位相変調電圧を印加するための変調用電極とを有するものである。前記光導波路は、互に異なる波長λ₁，λ₂…λ_mを有する複数（ｍ）の光波からなる多波長光を入射する入射端部と、光導波路を通過し、位相変調された多波長光を出射するための光出射端部とを有している。
前記光導波路の光入射端部と光出射端部との間に、複数（ｍ）の光導波路部が形成され、
（１）前記複数（ｍ）の光導波路部は、互に実質的に等しい実効的屈折率を有し、
（２）前記複数（ｍ）の光導波路部の光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mは、入射される複数（ｍ）の光波λ₁，λ₂…λ_mに対する自由スペクトル空間ＦＳＲ₁，ＦＳＲ₂…ＦＳＲ_mの数値が、その最小値の、１倍以上の整数倍に等しくなるように設定されているものである。
前記入射端反射膜体は、前記光変調器の光導波路の光入射端部に配置され、また前記出射端反射膜は、前記光変調器のｍ個の光導波路部の光出射端部に光学的に接続するように配置されている。前記、入射端反射膜は、前記多波長光を透過して、これを光導波路中に入射させることができ、かつ入射された多波長光のうち、前記光出射端部に配置された出射端反射膜体により反射され、前記入射端部に向って進行する光波を反射して、当該出射端反射膜体に向って進行させることができる。また前記出射端反射膜体は、光導波路の前記光入射端部から光出射端に向って進行する多波長光波の大部分を反射して、前記光入射端に向って進行させ、反射しなかった光波を光導波路外に出射することができる。
上記本発明の多波長光周波数コム発生器においては、前記入射端光反射膜体と、前記光導波路連続部又は分岐部の各々の出射端が連結している出射端光反射膜体との間に形成された光導波路部において、その光路長に適合する波光を有する光波が、反射共振して、例えば、図２に示されているような多波長光の均斉な周波数コムを、発生させることができる。

２つの波長λ₁，λ₂の光波を導波する光導波路の導波路長をｌ₁，ｌ₂により表し、その光路長をＬ₁，Ｌ₂により表し、波長λ₁，λ₂の光波に対する光導波路の実効屈折率をｎ₁，ｎ₂により表すと、下記の関係式が成立する。
Ｍ×ｃ／２ｎ₁ｌ₁＝Ｎ×ｃ／２ｎ₂ｌ₂，Ｌ₁＝ｎ₁ｌ₁，Ｌ₂＝ｎ₂ｌ₂
従って、Ｌ₂＝Ｎ／Ｍ×ｎ₁／ｎ₂×Ｌ₁
〔但し、Ｍ，Ｎは正の整数を表し、ｃは光速を表す。〕
従って、波長λ₁及びλ₂の光波を入射する光導波路部の光路長Ｌ₁及びＬ₂を、そのＦＳＲ₁及びＦＳＲ₂の比が１以上の整数になるように設定することが可能である。このようにしてＬ₁及びＬ₂を定めると、共通のＲＦ信号発生器から供給され、共通の周波数（ＦＳＲの整数倍）のＲＦ信号によって、両波長光のそれぞれに、ＲＦ周波数と等間隔の光周波数コムが発生する。すなわち、同一周波数の（共通の）ＲＦ信号により、かつ共通の反射膜体を用いて、互に波長の異なる複数（ｍ）の光波から、同一周波数間隔の均斉な光周波数コム（図２）を発生させることができる。

本発明の多波長光周波数コム発生装置の一態様の構成が図３において示されている。図３の多波長光周波数コム発生装置１は、光変調器２と、この光変調器２の光入射端及び光出射端に配置されている１個の入射端光反射膜体３と、１個の出射端光反射膜体４とを有している。光変調器２は、電気光学的効果を有する基板５、例えば、ＬＮ基板と、この基質上に形成された光導波路６と、この光導波路６に光位相変調電圧を印加するための変調用電極７とを有している。

図３の光周波数コム発生装置１の光変調器２の光導波路６の入射端には、入射端光反射膜体３を透過して、互に異る波長λ₁，λ₂…λ_mを有する複数（ｍ）の光波からなる多波長光が入射される。
図３において、光導波路６には、最短光路長Ｌ₁を有する光導波路部６−１が含まれる。光導波路部６−１は、入射端反射膜体３に連結する光入射端６ｃを有する光導波路基部６ａと、それに連続する光導波路連続部６−１−ｂとから構成されている。図３において、光導波路基部６ａに光導波路連続部６−１−ｂが、直線をなすように連続しているが、その連続部において、屈曲していてもよい。光導波路連続部６−１−ｂには、それに光学的に連結されていて、互に光路長の異なるｍ−１個の光導波路分岐部６−２−ｂ，６−３−ｂ…６−ｍ−ｂが形成されていて、その光出射端６−２−ｄ，６−３−ｄ，…６−ｍ−ｄは、それぞれ出射端反射膜体４に連結されている。光導波路基部６ａの光入射端と、光導波路連続部６−１−ｂ及び光導波路分岐部６−２−ｂ，６−３−ｂ…６−ｍ−ｂの光出射端６−１−ｄ，６−２−ｄ，６−３−ｄ，…６−ｍ−ｄまでの各合計光路長は、それぞれ、波長λ₁，λ₂，λ₃…λ_m光波が入射されたとき、そのＦＳＲ₂，ＦＳＲ₃…ＦＳＲ_mの数値が、その最小値の１以上の整数倍にほぼ等しくなるように設定される。また図３の装置において、変調用電極７は、光導波路基部６ａに対向して配置され、光導波路部のすべてに共通の変調電圧を印加する。光導波路分岐部は、例えば、図３の光導波路分岐部６−ｍ−ｂのように、他の光導波路分岐部を介して、光導波路連続部に連結されていてもよい。

図３の光導波路６に、入射端反射膜体３を透過して入射された波長λ₁，λ₂，λ₃…λ_mの光波からなる多波長光波のうち、最短の波長λ₁を有する光波は、最短光導波路部６−１（光導波路基部６ａ＋光導波路連続部６−１−ｂ）を通り、入射端光反射膜体３と出射端光反射膜体４との間で反射往復して共振し、光周波数コムを発生する。

また、上記最短の光路長を有する光導波路部６−１の光導波路連続部６−１−ｂには、互に光路長の異なるｍ−１個の光導波路分岐部６−２−ｂ，６−３−ｂ，…６−ｍ−ｂが光学的に連結されている。従って、光導波路基部６ａの光入射端と、光導波路分岐部６−２−ｂ，６−３−ｂ，…６−ｍ−ｂのそれぞれの光出射端との間に、最短光導波路部６−１の光路長よりも長い光路長を有するｍ−１個の光導波路部６−２，６−３，…６−ｍが形成されており、この光導波路部６−２，６−３，…６−ｍの光入射端と光出射端との間において、それぞれ波長λ₂，λ₃…λ_mの光波が反射共振されて、光周波数コムを発生する。上記発生した光周波数コムスペクトルを有する光波は、出射端光反射膜を透過して、装置外に出射される。

図３に示された本発明の均斉な多波長光周波数コム発生装置において、光導波路分岐部は、光導波路連続部から、波長選択可能に光学的に分岐していてもよく、或は、光導波路連続部に、波長選択可能に光学的に連結されていてもよい。前記波長選択可能な分岐、又は連結には、従来の方向性結合器を、用いることができる。

多波長光周波数コム発生装置において、共振器に設けられた長さ１ｃｍの光導波路に、それぞれ波長１．５μｍ、１．４μｍ、１．３μｍの光波を入射し、反射往復させるとき、この光路の、各波長に対するＦＳＲ（ＧＨｚ）値は、表１に記載されているように、互に相異し、図１に示されているような多波長光周波数コムが発生する。
それに対し、波長１．５μｍ、１．４μｍ、１．３μｍの光波が入射される光導波路の長さを、各光導波路のＦＳＲ値がすべて、０．９７になるように、それぞれ、１ｃｍ、０．９９８６ｃｍ、０．９９７２ｃｍに調整すると、発生する多波長光周波数コムのスペクトルは、図２に示されているように均斉になる。

本発明の光周波数コム発生装置の他の態様（２）において、光導波路に、図４に示されているようにして、互に光路長の異なる複数（ｍ）の光導波路部を形成することができる。
図４において、光周波数コム発生装置１は、光変調器２と、この光変調器２の、互に波長の異なる複数（ｍ）の光波用光入射端に配置された入射端光反射膜体３と、互に離間して、順次に配置された複数（ｍ）の出射端反射膜体４−１，４−２…４−ｍと、とを有するものである。図４において、出射端反射膜体４−ｍは、光変調器２の出射端に配置されている。光変調器２は、電気光学的効果を有する基板と、この基板上に形成された光導波路８と変調用電極７とを有している。光導波路８は、反射膜体により分割された複数の部分からなり、各部分は、その間の反射膜体により光学的に連結されている。
すなわち、入射端反射膜体３と、出射端反射膜体４−１との間、出射端反射膜体４−１と、それに隣る出射端反射膜体４−２との間、……出射端反射膜体４−ｍ−１と出射端反射膜体４−ｍとの間は、それぞれ光導波路８の一部分により連結されている。出射端反射膜体４−１，４−２，…４−ｍは、光導波路６の入射端から、光路長Ｌ₁，Ｌ₂，…Ｌ_mの各々の位置に配置されており、それによって形成される光導波路部８−１，８−２…８ｍは、それぞれ波長λ₁，λ₂…λ_mの光波から光周波数コムを発生するものであり、光導波路部８−１，８−２…８−ｍの光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mは、当該導波路部の入射される光波に対応する自由スペクトル空間ＦＳＲ₁，ＦＳＲ₂…ＦＳＲ_mが、その最小値の１以上の整数倍に等しくなるように設定されている。

この出射端反射膜体４−１，４−２…４−ｍは、それぞれそれに対応する波長λ₁，λ₂…λ_mのいずれか１つの光波のみの大部分を入射端光反射膜体３に向って反射し、この波長の光波の残余分と、他の波長の光波とのすべてを透過するものである。例えば出射端反射膜体４−１は、最短波長λ₁の光波のみの大部分を入射端光反射膜体３に向って反射し、波長λ₁の光波の残余分及び他の波長のすべての光波を透過するものであり、出射端反射膜体４−２は、波長λ₂の光波のみの大部分を入射端光反射膜体３に向って反射し、波長λ₂の光波の残余分及び他の波長の光波のすべてを透過するものであり、出射端反射膜体４−ｍは、波長λ_mの光波のみの大部分を、入射端光反射膜体３に向って反射し、波長λ_mの光波の残余分及び他の波長の光波のすべてを透過するものである。また入射端反射膜体３は、入射された波長λ₁，λ₂…λ_mのすべての光波を光導波路６中に透過し、かつ出射端反射膜体４−１，４−２，…４−ｍから反射されて戻って来た波長λ₁，λ₂…λ_mのすべての光波を反射し、光導波路を進行させるものである。
図４において、変調電極７は、光導波路部８−１に対向するように配置されているから、光導波路部８−１，８−２…８−ｍのすべてに対して、変調電極７により共通の変調電圧を印加することができる。

従って、図４の装置に、入射端光反射膜体３を通して、波長λ₁，λ₂…λ_mの光波からなる多波長光を光導波路８の入射端に入射すると、光路長Ｌ₁の光導波路部８−１において、波長λ₁の光波のみが反射共振して光周波数コムを発生し、また光路長Ｌ₂の光導波路部８−２において、波長λ₂の光波のみが反射共振し、光路長Ｌ_mの光導波路部８−ｍにおいて、波長λ_mの光波のみが反射共振して、それぞれ光周波数コムを発生する。このため最終出射端光反射膜体４−ｍを透過した多波長光は、図２に示されているような、均斉な多波長光周波数コムスペクトルを有している。

本発明の光周波数コム発生装置の他の態様（３）において、光導波路に、図５に示されているようにして、互に光路長の異なる複数（ｍ）の光導波路部を形成することができる。
図５において、光周波数コム発生装置１は、光変調器２と、この光変調器２の互に波長の異る複数（ｍ）の光波用光入射端に配置された入射端光反射膜体３と、互に離間して、順次に配置された、複数（ｍ）の出射端光反射膜体９−１…９ｍ−２，９ｍ−１，９−ｍとを有するものである。光反射膜体９−ｍは光変調器２の出射端に位置している。光変調器２は電気光学的効果を有する基板と、この基板上に形成された光導波路１０と、変調用電極７とを有している。光導波路１０は、反射膜体により分割された部分からなり、これらの部分は、その間の反射膜体により光学的に、連結されている。
すなわち、入射端光反射膜体３と、出射端光反射膜体９−１との間、及び出射端光反射膜体９−１と９−２との間、…９ｍ−１と９ｍとの間は、光導波路１０の一部分により連結されている。入射端光反射膜体３は、入射される波長λ₁，λ₂…λ_mの全光波を透過し、光導波路１０中に入射する。最も外側に位置する出射端光反射膜体９ｍは、波長λ₁，λ₂…λ_mの全光波の大部分を反射する。光反射膜体９−ｍに対向する光反射膜体９−ｍ−１は、入射端側からそれに入射される光波のすべてを透過し、光反射膜体９−ｍにより反射された光波のうち、最も波長の短い波長λ₁の光波のみを反射する。光反射膜体９−ｍと９−ｍ−１との間の光導波路部１０−１に対向して変調用電極７が配置されており、また、光導波路部１０−１は光路長Ｌ₁を有し、波長λ₁の光波は、光導波路部１０−１において反射共振する。

出射端光反射膜体９ｍ−２は、入射端側から入射される光波のすべてを透過し、出射端光反射膜体９−ｍ側から反射して戻ってきた光波のうち、波長λ₂の光波のみを反射する。出射端光反射膜体９−ｍと、９−ｍ−２との間の光導波路部１０−２は、光路長Ｌ₂を有し、波長λ₂の光波を、反射共振する。また、出射端光反射膜体９−ｍと、入射端光反射膜体３との間の、光路長Ｌ_mの光導波路部１０−ｍは、波長λ_mの光波を反射共振する。光導波路部１０−１，１０−２…１０ｍの光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mは、当該光導波路部の、入射される光波に対応する自由空間スペクトルＦＳＲ₁，ＦＳＲ₂…ＦＳＲ_mの最小値の１以上の整数倍に等しくなるように設定される。このため、最終出射端光反射膜体９−ｍを透過して出射した多波長光には、図２に示されているような、均斉な多波長光周波数コムが発生している。

図６には本発明の装置の他の態様が示されている。図６において、光導波路の光導波路分岐部６−２−ｂに対向してチューニング用電極１１が配置されていて、この電極から電圧を印加して、光導波路分岐部６−２６を含む光導波路部の実効屈折率を変化させて、光路長を微調整することができる。チューニング用電極は、光導波路連続部６−１−ｂ、及び分岐部６−２−ｂ…６−ｍ−ｂの所要のものに配置することができる。

本発明の装置において、光変調器の基板はＬＮなどの電気光学的効果を有する材料により形成することができ、光導波路は、基板中にＴｉ，Ｎｉなどの遷移金属の熱拡散、あるいはプロトン変換などにより形成することができる。変調用電極は、基板に、金などをメッキ又は蒸着又はスパッタ処理することによって形成することができる。
本発明装置に用いられる入射端及び出射端光反射膜体は、所望透過及び反射性能を有する、金属及び／又は誘電体材料を用いた多層膜材により形成することができる。
本発明装置において、光変調器に、複数の出射端光反射膜体が含まれるときは、反射膜体と所望長さの光導波路部分とを順次に連結してもよいし、光導波路を含む基板にダイシングなどにより、所望位置に溝を形成し、この溝に、反射膜材を挿入してもよい。

本発明装置は、互に波長の異なる複数の光波からなる多波長光を位相変調するとともに均斉な光周波数コムを、発生させることができる。本発明装置により発生した均斉な光周波数コムを有する多波長光は、それから各波長に対応する光周波数コムを、例えば、アレイ導波路回折素子（ＡＷＧ）などによって取り出して、例えばＷＤＭ通信システムにおける或はＦＴＴＨシステムなどの多波長光源として利用することができる。

従来の装置により発生した多波長光周波数コムスペクトルの一例を示す説明図。 本発明装置により発生した均斉な多波長光周波数コムスペクトルの一例を示す説明図。 本発明の均斉な多波長光周波数コム発生装置の一例の平面説明図。 本発明の均斉な多波長光周波数コム発生装置の他の例の平面説明図。 本発明の均斉な多波長光周波数コム発生装置の更に他の例の平面説明図。 本発明の均斉な多波長光周波数コム発生装置の他の例の平面説明図。

符号の説明

１…均斉な多波長光周波数コム発生装置
２…光変調器
３…入射端光反射膜体
４，４−１，４−２，…４−ｍ，９−１，９−ｍ−２，９−ｍ−１，…９−ｍ…出射端光反射膜体
５…基板
６，８，１０…光導波路
６−１，６−２，…６−ｍ，８−１，８−２…８−ｍ，１０−１，１０−２…１０−ｍ…光導波路部
６ａ…光導波路基部
６−１−ｂ…光導波路連続部
６−２−ｂ，６−３−ｂ，…６−ｍ−ｂ…光導波路分岐部
６−ｃ…光導波路基部の光入射端
６−１−ｄ，６−２−ｄ…６−ｍ−ｄ…光導波路部光出射端
７…変調電極
１１…チューニング用電極

Claims (6)

1. 電気光学的効果を有する基板と、この基板上に形成され、互に異なる波長λ₁，λ₂…λ_mを有する複数（ｍ）の光波からなる多波長光波を入射し、出射するための光入射端部及び光出射端部を有する光導波路と、この光導波路に光位相変調電圧を印加するための変調用電極とを含む光変調器と、
   前記光変調器の光導波路の光入射端及び光出射端に設けられ、前記多波長光波を透過して前記光導波路中に入射し、かつ光出射端から光入射端に向って進行する光波を反射する入射端光反射膜体及び前記光入射端から光出射端に向って進行する前記多波長光波を反射し、かつ光導波路の外に出射する出射端光反射膜体とを有し、
   前記光導波路には、複数（ｍ）の光導波路部から構成され、
   （１）前記複数（ｍ）の光導波路部は、互に実質的に等しい実効屈折率を有し、
   （２）前記複数（ｍ）の光導波路部の光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mは、入射される複数（ｍ）の光波λ₁，λ₂…λ_mに対応する自由スペクトル空間ＦＳＲ₁，ＦＳＲ₂…ＦＳＲ_mの数値が、その最小値の、１倍以上の整数倍に等しくなるように設定されているものであり、
   前記入射端光反射膜体と、前記光導波路部の各々の出射端が連結している出射端光反射膜体との間で、当該光導波路部に対応する波長を有する光波が、反射共振して、多波長光の均斉な周波数コムを発生させることを特徴とする、均斉な多波長光周波数コム発生装置。
2. 前記光導波路には、
   （１）前記入射端光反射膜体に連結されている光導波路基部と、この光導波路基部に連続し、かつ、前記出射端光反射膜体に連結されている光導波路連続部とからなり、最短光路長Ｌ₁を有する最短波長λ₁の光波用最短光導波路部と、
   （２）前記光導波路連続部に光学的に連結されかつ前記出射端光反射膜体に連結されていて、互に光路長の異なるｍ−１個の光導波路分岐部を有し、前記光導波路基部の光入射端から、前記光導波路分岐部の各々の光出射端迄の、間に形成された、合計光路長Ｌ₂…Ｌ_mを有するｍ−１個の波長λ₂…λ_mの光波用分岐部含有光導波路部とを有し、
   前記最短光導波路部及び分岐部含有光導波路部の光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mは、波長λ₁，λ₂…λ_mに対応する自由スペクトル空間ＦＳＲ₁，ＦＳＲ₂…ＦＳＲ_mの数値が、その最小値の１以上の整数倍に等しくなるように設定されており、
   前記変調用電極が、前記光導波路基部に対向して配置されている、請求項１に記載の均斉な多波長光周波数コム発生装置。
3. 前記光導波路分岐部が、前記光導波路連続部から、波長選択可能に分岐していて、前記光導波路基部の入射端と、当該光導波路分岐部の出射端との間に、入射された全光波のうちの１光波を共振させる光路が形成されている、請求項２に記載の均斉な多波長光周波数コム発生装置。
4. 前記光導波路基部に光学的に連結されている光導波路分岐部の少なくとも１つに、光路長調整用チューニング用ＤＣ電極が配置されている、請求項３に記載の均斉な多波長光周波数コム発生装置。
5. 前記光導波路の、前記入射端から、光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mの各々の位置に、ｍ個の出射端反射膜体が順次に配置され、前記ｍ個の出射端反射膜体のそれぞれは、入射多波長光波中の、ｍ個の波長λ₁，λ₂…λ_mのいずれか１つの光長の入射光波のみの大部分を反射しかつこの波長の入射光波の残余分と他の波長の入射光波のすべてとを透過するものであり、また前記変調用電極が、前記入射端光反射膜体と、それに最も近い出射端反射膜体との間の光導波路部に対向して配置されている、請求項１に記載の均斉な多波長光周波数コム発生装置。
6. 前記光導波路の、前記出射端から光路長Ｌ₁，Ｌ₂…Ｌ_mの各々の位置に、ｍ個の出射端反射膜体が順次に配置され、前記ｍ個の出射端反射膜体のそれぞれは、前記出射端光反射膜体において反射された多波長光波中のｍ個の波長λ₁，λ₂…λ_mのいずれか１つの波長の反射光波のみを反射し、かつ他の波長の反射光波のすべてを透過するものであり、また、前記変調用電極が、前記出射端光反射膜体と、それに最も近い入射端反射膜体との間の光導波路部分に対向して配置されている、請求項１に記載の均斉な多波長光周波数コム発生装置。

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