JP4937325B2 - 光導波路デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、光導波路デバイスに関する。
従来の光導波路デバイスを図２に示した偏波合成型変調器を例にとって説明する。変調器本体１１の出力導波路１０８，１０９から例えば２０Ｇｂ／ｓの変調光が出力される。出力導波路１０８からの出力光は、レンズ５０及びプリズム６０を介し偏波合成素子（サバール板）４０へ入力される。出力導波路１０９からの出力光は、１／２波長板３０ｃを通過することにより偏波面が９０°回転して、レンズ５０及びプリズム６０を介し偏波合成素子４０へ入力される。この偏波面が互いに９０°傾いた２つの光は、偏波合成素子４０によって同一の光路上に出射される。こうして、偏波面が９０°傾いた２０Ｇｂ／ｓの変調光が合成されてなる４０Ｇｂ／ｓの変調光が得られる。
特開２００２−２５２４２０号公報
しかしながら、図２の構成においては、出力導波路１０８，１０９が端面に垂直に設けられているため、端面における反射が大きく、出力導波路１０８，１０９への戻り光の光量が大きいという問題があった。
また、図２の構成においては、偏波合成素子４０へ入射される２つの光をコリメートされた平行光とするためにプリズム６０を用いる必要があり、小型化が難しいという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、戻り光が少なく、小型の光導波路デバイスを提供することにある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の光導波路デバイスは、第１の出力導波路が出力端面に対して斜めに形成され、第２の出力導波路が前記第１の出力導波路と前記出力端面の双方に対して斜めに形成された光導波路素子と、前記第１及び第２の出力導波路からそれぞれ出射された光を互いに平行な光にするレンズと、を備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記の光導波路デバイスにおいて、前記第１及び第２の出力導波路は、前記出力端面の法線に対して対称に形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、上記の光導波路デバイスにおいて、前記レンズは、前記第１及び第２の出力導波路からそれぞれ出射された光を互いに平行なコリメートされた光にすることを特徴とする。
また、本発明は、上記の光導波路デバイスにおいて、前記光導波路素子又は前記レンズから出射された光の偏波を回転させる偏波回転部と、前記偏波回転部から出射された光を偏波合成する偏波合成部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記の光導波路デバイスにおいて、前記光導波路素子は、第１及び第２の光変調部を有し、前記第１及び第２の出力導波路から前記第１及び第２の光変調部による変調光を出射する光変調器であることを特徴とする。
本発明によれば、光導波路デバイスにおいて、戻り光を少なくし、小型化を図ることが可能である。
本発明の一実施形態による光導波路デバイスの構成を示す上面図である。 従来の光導波路デバイスの構成を示す上面図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による光導波路デバイスの構成を示す上面図である。この光導波路デバイス１は、偏波合成された変調光を出力する偏波合成型変調器であって、入力光を変調する変調器本体１０と、変調器本体１０から出射された光の偏波を回転させる１／２波長板３０ａ，３０ｂと、１／２波長板３０ａ，３０ｂから出射された光をコリメートするとともに光軸が互いに平行となるよう光路を変換する円筒レンズ２０と、円筒レンズ２０から出射された偏波の異なる光をその光路が一致するよう合成する偏波合成素子４０とを有している。
変調器本体１０は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３：ＬＮと称す）基板上に光導波路及び変調電極が形成されてなる光導波路素子（ＬＮ光変調器）である。
この変調器本体１０の光導波路は、マッハツェンダー導波路ＭＡの両アームにマッハツェンダー導波路ＭＢ，ＭＣが設けられ、マッハツェンダー導波路ＭＢの両アームにマッハツェンダー導波路１０１，１０２が、マッハツェンダー導波路ＭＣの両アームにマッハツェンダー導波路１０３，１０４が、それぞれ設けられた入れ子構造を有する。即ち、変調器本体１０への入力光は、マッハツェンダー導波路ＭＡの入力導波路１０６へ導入され、アーム上のマッハツェンダー導波路ＭＢとＭＣへ分岐される。また、マッハツェンダー導波路ＭＢへ入力された光は、マッハツェンダー導波路１０１と１０２へ分岐され、マッハツェンダー導波路ＭＣへ入力された光は、マッハツェンダー導波路１０３と１０４へ分岐される。そして、マッハツェンダー導波路１０１と１０２からの出力光は、マッハツェンダー導波路ＭＢにより合波されてマッハツェンダー導波路ＭＡのアーム１０８へ導入され、マッハツェンダー導波路１０３と１０４からの出力光は、マッハツェンダー導波路ＭＣにより合波されてマッハツェンダー導波路ＭＡのアーム１０９へ導入される。
マッハツェンダー導波路１０１〜１０４は、それぞれに設けられた不図示の変調電極とともにＬＮ光変調器を形成している。各ＬＮ光変調器１０１〜１０４の変調電極には、不図示の駆動回路から例えば１０Ｇｂ／ｓの駆動信号が与えられ、各ＬＮ光変調器１０１〜１０４は、１０Ｇｂ／ｓで変調された変調光を出力する。マッハツェンダー導波路ＭＢのＬＮ光変調器１０１と１０２の変調方式は、ここではＤＱＰＳＫ（差動四相位相偏移変調）を用いる。マッハツェンダー導波路ＭＣのＬＮ光変調器１０３と１０４の変調方式も同様である。ＤＱＰＳＫにより、マッハツェンダー導波路ＭＡのアーム１０８，１０９へ導入される光は、２０Ｇｂ／ｓの変調光となる。
マッハツェンダー導波路ＭＡのアーム１０８は、ＬＮ基板（変調器本体１０）の一端面Ｍの近傍部分（出力導波路１０８１）が、端面Ｍの法線に対して角度θ１をなすように設けられている。また、同様に、マッハツェンダー導波路ＭＡのアーム１０９は、端面Ｍの近傍部分（出力導波路１０９１）が、端面Ｍの法線に対して角度θ２をなすように設けられている。このように、出力導波路１０８１，１０９１が端面Ｍに対して斜めに設けられていることにより、端面Ｍから出力導波路１０８１，１０９１への戻り光を低減することができる。
ここで、出力導波路１０８１，１０９１と端面Ｍの法線とのなす角度θ１，θ２は、例えば２°〜４°の範囲とすることが好ましい。θ１＝θ２＝２°とした場合、出力導波路１０８１，１０９１の端面Ｍにおける反射損失（リターンロス）は３０ｄＢとなり、θ１＝θ２＝３．５°とした場合、反射損失は５５ｄＢとなる。これに対して、出力導波路１０８１，１０９１が端面Ｍに垂直、即ちθ１＝θ２＝０°の場合の反射損失は１３ｄＢであるので、この場合と比べて本実施形態では端面Ｍから出力導波路１０８１，１０９１への戻り光を大幅に低減することができている。
１／２波長板３０ａは、出力導波路１０８１から出射された光の偏波面を４５°回転させる。また、１／２波長板３０ｂは、出力導波路１０９１から出射された光の偏波面を、出力導波路１０８１から出射された光とは反対方向に４５°回転させる。これにより、１／２波長板３０ａを出射した光と１／２波長板３０ｂを出射した光は、互いに偏波面が９０°傾いた状態になる。
円筒レンズ２０は、１／２波長板３０ａ，３０ｂから出射された光がコリメートされ且つ円筒レンズ２０を通過後に光軸が互いに平行となるよう、その屈折率、レンズ曲面の曲率、及びレンズの厚さが設定されている。円筒レンズ２０へ入射される光が円筒レンズ２０の光軸に対して斜め方向を向く配置となっているため、このように円筒レンズ２０の屈折率、曲率、及び厚さを調整することにより、円筒レンズ２０からの出射光を互いに平行にすることが可能である。よって、従来の図２の構成のように光路を変換するためのプリズム６０が必要なく、部品点数の削減と小型化を図ることができる。
偏波合成素子４０は、互いの偏波面が９０°傾いた状態で異なる入射位置に入射された円筒レンズ２０からの２つの光を、同一の光路上に出射する。これにより、偏波面が９０°傾いた２０Ｇｂ／ｓの変調光が合成されてなる４０Ｇｂ／ｓの変調光が得られる。偏波合成素子４０としては、例えば、ルチルや方解石から作られたものを用いることができるが、特に、ルチル等の同一厚の２枚の板（偏光分離板４０ａ，４０ｂ）をその光学軸が直交するように貼り合わせて構成されるサバール板を用いるのが好適である。サバール板を用いることにより、アーム１０８からの光とアーム１０９からの光の光路長が等しくなるので、２つの光を光路差ゼロで偏波合成することができる。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、１／２波長板３０ａによる偏波面の回転角度が９０°となるようにし、１／２波長板３０ｂによる偏波面が回転角度を０°となるようにしてもよい。また、１／２波長板３０ａと１／２波長板３０ｂは、円筒レンズ２０と偏波合成素子４０の間に設けるようにしてもよい。
また、円筒レンズ２０に代えて、セルフォックレンズを用いてもよい。セルフォックレンズの屈折率分布と厚さ（光軸方向の長さ）を適宜設定することで、１／２波長板３０ａ，３０ｂから出射された光をコリメートし且つセルフォックレンズを通過後に光軸が互いに平行となるようにすることができる。
また、出力導波路１０８１及び１０９１は、上述のとおり端面Ｍの法線と角度θ１，θ２をなしていることが必要であるが、必ずしも図１のようにＬＮ基板（変調器本体１０）の内部で交差していなくてもよい。
また、上記実施形態では偏波合成型変調器を一例にとって説明をしたが、本発明はこれに限られるものではなく、ＬＮ光変調器以外の光導波路素子にも同様に本発明を適用可能である。
１…光導波路デバイス １０…変調器本体 ＭＡ，ＭＢ，ＭＣ，１０１〜１０４…マッハツェンダー導波路 １０６…入力導波路 １０８，１０９…マッハツェンダー導波路のアーム １０８１，１０９１…出力導波路 ２０…円筒レンズ ３０ａ，３０ｂ…１／２波長板 ４０…偏波合成素子 ４０ａ，４０ｂ…偏光分離板

Claims (3)

  1. 第１の出力導波路が出力端面に対して斜めに形成され、第２の出力導波路が前記出力端面の法線に対して前記第１の出力導波路と対称に形成された光導波路素子と、
    前記第１及び第２の出力導波路からそれぞれ出射された光を互いに平行なコリメートされた光にするレンズと、
    を備えることを特徴とする光導波路デバイス。
  2. 前記光導波路素子又は前記レンズから出射された光の偏波を回転させる偏波回転部と、
    前記偏波回転部から出射された光を偏波合成する偏波合成部と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の光導波路デバイス。
  3. 前記光導波路素子は、第１及び第２の光変調部を有し、前記第１及び第２の出力導波路から前記第１及び第２の光変調部による変調光を出射する光変調器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光導波路デバイス。
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