JP4938209B2

JP4938209B2 - 導波路型光学素子、及び出力光の監視方法

Info

Publication number: JP4938209B2
Application number: JP2003142416A
Authority: JP
Inventors: 徳隆原; 潤一郎市川
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP2004347716A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重方式(ＷＤＭ)を利用したマルチバンド光通信技術などにおいて好適に用いることのできる導波路型光学素子及び出力光の監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭを利用した多チャネルのマルチバンド光通信技術などにおいては、複数の光波のそれぞれに対して所定の光情報を重畳させ、前記複数の光波をそれぞれ対応する光ファイバ中を伝送させることによって前記光情報の伝送を実現している。このような多チャネルのマルチバンド光通信技術においては、前記複数の光波に重畳された複数の光情報を信号光として適宜に取り出すために、前記複数の光波を多チャネルの光変調素子内を導波させ、適宜オン／オフ制御している。
【０００３】
一方、上述した多チャネルのマルチバンド光通信技術においては、前記複数の光波の強度を略一定に保持する必要がある。このため、前記複数の光波の強度を監視することが要求される。
【０００４】
従来、光波の強度の監視は、例えば特開２０００−１８０８０３号公報に開示されているように、前記複数の光波を前記多チャネルの光変調素子内に導入した後、オン／オフ制御によって所定の光波のみを信号光として取り出した後、前記信号光の強度を監視することにより実施していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、信号光は目的とする光情報が重畳されているものであって、この信号光の強度を監視しようとすると、強度監視のための複雑な電気回路が必要になる。また、実際の光通信においては、前記電気回路からのノイズが前記信号光に重畳してしまい、良好な光通信を行うことができない場合があった。
【０００６】
本発明は、ＷＤＭを利用した多チャネルのマルチバンド光通信技術において、光通信に利用する複数の光波の、強度などの諸情報を簡易に監視することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、
複数の光導波路が形成された導波路基板と、この導波路基板と隣接するように設けられ、前記光導波路中を導波した光波を外部に導出するための複数の光ファイバを有する光ファイバアレイとを具え、
前記複数の光導波路の少なくとも一つは前記光ファイバと接続することなく開放されるとともに、オン信号又はオフ信号に基づいて放射光を放出し、
前記光ファイバアレイの、前記導波路基板と相対向する側の端面は下方又は上方に向けて傾斜し、前記放射光は前記光ファイバアレイの前記端面で上方又は下方に反射され、外部に取り出すようにしたことを特徴とする、導波路型光学素子（第１の導波路型光学素子）に関する。
【０００８】
また、本発明は、
複数の光導波路が形成された導波路基板と、この導波路基板と隣接するように設けられ、前記光導波路中を導波した光波を外部に導出するための複数の光ファイバを有する光ファイバアレイとを具え、
前記複数の光導波路の少なくとも一つは前記光ファイバと接続することなく開放されるとともに、オン信号又はオフ信号に基づいて放射光を放出し、
前記光ファイバアレイの内部にはスリットが設けられ、前記放射光は前記スリットにより下方又は上方へ反射され、外部に取り出すようにしたことを特徴とする、導波路型光学素子（第２の導波路型光学素子）に関する。
【０００９】
さらに、本発明は、
複数の光導波路が形成された導波路基板と、この導波路基板と隣接するように設けられ、前記光導波路中を導波した光波を外部に導出するための複数の光ファイバを有する光ファイバアレイとを具え、
前記複数の光導波路の少なくとも一つは前記光ファイバと接続することなく開放されるとともに、オン信号又はオフ信号に基づいて放射光を放出し、
前記光ファイバアレイは、屈折率ｎ１を有する第１の光ファイバ固定部材と屈折率ｎ２を有する第２の光ファイバ固定部材とを有し、前記放射光は、前記第１の光ファイバ固定部材と前記第２の光ファイバ固定部材との間を伝播し、前記第１の光ファイバ固定部材の屈折率ｎ１と前記第２の光ファイバ固定部材の屈折率ｎ２との間の屈折率差を利用して、下方又は上方へ屈曲させ、外部に取り出すようにしたことを特徴とする、導波路型光学素子（第３の導波路型光学素子）に関する。
【００１０】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、多チャネルのマルチバンド光通信技術において、光変調素子などの導波路型光学素子からの信号光を、通信に使用する光波の、強度などの諸情報を監視するために用いる代わりに、前記導波路型光学素子をオン又はオフさせ、前記信号光を出力させない際に生じる放射光を諸情報の監視のために使用することを想到した。
【００１１】
そして、本発明の第１の導波路型光学素子に従って、この光学素子を構成する光ファイバアレイの、導波路基板と相対向する側の端面を下方又は上方に向けて傾斜することにより、前記放射光は前記光ファイバアレイの前記端面で上方又は下方に反射されるようになる。したがって、前記放射光を前記第１の導波路型光学素子の外部に簡易に取り出すことができ、強度などの諸情報の監視を簡易に行うことができるようになる。
【００１２】
また、本発明の第２の導波路型光学素子に従って、この光学素子を構成する光ファイバアレイの内部にスリットを設けることにより、前記放射光は前記スリットにより下方又は上方へ反射されるようになる。したがって、前記放射光を前記第２の導波路型光学素子の外部に簡易に取り出すことができ、強度などの諸情報の監視を簡易に行うことができるようになる。
【００１３】
さらに、本発明の第３の導波路型光学素子に従って、この光学素子を構成する光ファイバアレイを、屈折率ｎ１を有する第１の光ファイバ固定部材と屈折率ｎ２を有する第２の光ファイバ固定部材とから構成し、前記放射光を、前記第１の光ファイバ固定部材と前記第２の光ファイバ固定部材との間を伝播させるようにする。このとき、前記第１の光ファイバ固定部材の屈折率ｎ１と前記第２の光ファイバ固定部材の屈折率ｎ２との間の屈折率差に起因して、前記放射光は下方又は上方へ屈曲するようになるので、前記第３の導波路型光学素子の外部に簡易に取り出すことができるようになる。その結果、強度などの諸情報の監視を簡易に行うことができるようになる。
【００１４】
このように、本発明によれば、信号光として使用する光波を直接監視する代わりに、導波路型光学素子を用いて前記光波をオン／オフ制御する際に得られる放射光を用いて、前記光波の諸情報を監視するようにしている。したがって、複雑な電気回路などを設ける必要がないとともに、前記電気回路に起因したノイズなどが前記信号光に重畳することなく、良好な光伝送、すなわち良好な光通信を実現することができる。
【００１５】
以下、上述した導波路型光学素子を用いた出力の監視方法、並びに本発明の詳細及びその他の特徴については、以下に示す発明の実施の形態で説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の導波路型光学素子の一例としての光変調素子を示す平面図であり、図２は、図１に示す光変調素子の、出力側の光ファイバアレイを示す側面図であり、図３は、図２に示す出力側光ファイバアレイのＡ−Ａ線に沿って切った場合の断面図である。
【００１７】
図１に示す光変調素子１０は、導波路基板１１と入射側光ファイバアレイ１２及び出射側光ファイバアレイ２２とを有している。導波路基板１１には、８組のマッハツエンダ型の光導波路１３−１〜１３−８が設けられ、それぞれの光導波路に対して変調用電極１４−１〜１４−８が設けられている。また、光導波路１３−１〜１３−８それぞれを構成する分岐光導波路は、光変調素子１０の出射側において結合してＸカプラ１７−１〜１７−８を形成し、これに続いて信号光取出用の光導波路１５−１〜１５−８が設けられ、他端が開放された放射光取出用の光導波路１６−１〜１６−８が設けられている。
【００１８】
入射側光ファイバアレイ１２は、８本の光ファイバ１２−１〜１２−８を有しており、それぞれ光導波路１３−１〜１３−８に接続されている。出射側光ファイバアレイ２２は、８本の光ファイバ２２−１〜２２−８を有しており、それぞれ信号光取出用の光導波路１５−１〜１５−８に接続されている。これによって、光変調素子１０は８チャネルの光変調素子として機能する。
【００１９】
図２に示すように、出力側光ファイバアレイ２２は固定部材２３を有し、その出射側端面２３Ａは下方に傾斜している。また、図３に示すように、出射側光ファイバアレイ２２の固定部材２３は凹凸形状を呈し、光ファイバ２２−１〜２２−８は、固定部材２３の凹部内に埋設されて固定されている。なお、図示しないが、入射側光ファイバアレイ１２においても、固定部材は凹凸状に形成することが、この固定部材の凹部内に光ファイバ１２−１〜１２−８を埋設して固定することができる。
【００２０】
図１に示す光変調素子１０において、例えば、入射光ファイバアレイ１２における光ファイバ１２−１に所定の光情報が重畳された光波が導入されると、前記光波は光ファイバ１２−１から光導波路１３−１内に導入され、変調用電極１４−１からの変調信号を受けることによってオン／オフ制御される。
【００２１】
具体的には、前記光波を信号光として取出す場合には、光導波路１３−１内に導入された前記光波に対して変調用電極１４−１から何らの変調信号を与えることなく、前記光波を信号光取出用光導波路１５−１を通じて外部に取出す。一方、前記光波を信号光として取出すことなく遮断する場合には、前記光波を光導波路１３−１内に導入し、分岐した一方の光波に対して変調用電極１４−１から所定の変調信号を印加し位相変調を生ぜしめる。そして、Ｘカプラ１７−１において、位相変調を受けた分岐した前記一方の光波と、位相変調を受けない分岐した他方の光波とを重畳し、互いにキャンセルさせる。
【００２２】
本例においては、光変調素子１０の駆動状態に基づき、上述した変調信号を印加し、信号光を消滅させる場合をオン状態とし、変調信号を印加することなく、信号光を取出す場合をオフ状態とする。しかしながら、信号光の取出し状況に基づき、信号光を消滅させる場合をオフ状態とし、変調信号を印加することなく、信号光を取出す場合をオン状態とすることもできる。
【００２３】
光変調素子１０がオン状態にあって、光ファイバ１３−１に入射した光波が消滅せられた場合においては、Ｘカプラ１７−１において放射光Ｅが生成される。この放射光Ｅは他端が開放された放射光取出用光導波路１６−１内を導波することにより、光ファイバアレイ２２との境界面に至る。その後、放射光Ｅは光ファイバアレイ２２の固定部材２３における凸部内を導波し、出射側端面２３Ａに至る。出射側端面２３Ａは下方に向けて傾斜しているので、放射光Ｅは出射側端面２３Ａで下方に反射され、外部に取出されるようになる。
【００２４】
したがって、光ファイバアレイ２２の下方に所定の計測器などを配置しておけば、放射光Ｅから所定の情報を得ることができるようになる。例えば、前記計測器としてフォトディテクタを用いれば、放射光Ｅの強度などを計測することができる。
【００２５】
放射光Ｅは、消滅された光波の諸情報を総て受け継いでいるので、例えば放射光Ｅの強度を計測することにより、前記光波の強度を間接的に計測することになり、その強度を知ることができるようになる。結果として、放射光Ｅの強度などの諸情報を監視することにより、前記光波の強度などの諸情報を監視することができるようになる。
【００２６】
なお、上記においては、光ファイバ１２−１内に導入された光波についてのみ説明したが、その他の光ファイバ１２−２から１２−８に導入された光波に対しても同様の操作を施すことによって放射光を得ることができ、この放射光を強度などの諸情報を監視することにより、前記光波の強度などを諸情報を監視することができる。
【００２７】
また、出射側光ファイバアレイ２２の固定部材２３の、出射側端面２３Ａは下側に傾斜させているが、上側に傾斜させることもできる。この場合、放射光は上方を反射されるようになる。したがって、この場合においては、所定の計測器などを光ファイバアレイ２２の上方に配置し、前記放射光の強度などの諸情報を監視する。
【００２８】
このように、図１に示す光変調素子１０によれば、信号光として使用する光波を直接監視する代わりに、光変調素子１０を用いて前記光波をオン／オフ制御する際に得られる放射光を用いて、前記光波の諸情報を監視するようにしている。したがって、前記光波の強度などの諸情報を監視するための、複雑な電気回路などを設ける必要がないとともに、前記電気回路に起因したノイズなどが前記信号光に重畳することなく、良好な光伝送、すなわち良好な光通信を実現することができる。
【００２９】
図４は、本発明の導波路型光学素子の他の例を示す構成図である。本例の導波路型光学素子は、出射側光ファイバアレイの構成を除いて図１に示す導波路型光学素子と同様の構成を有する。したがって、図４においては、出射側光ファイバアレイの構成のみを示している。
【００３０】
図４に示す出射側光ファイバアレイ３２においては、固定部材３３内部の光ファイバ２２−１と略同一レベルにおいて、スリット３５が設けられている。なお、固定部材３３も図３に示すような凹凸形状を呈し、光ファイバ２２−１〜２２−８は、固定部材３３の凹部内に埋設されて固定されている。
【００３１】
本例においては、例えば、光導波路１３−１のＸカプラ１７−１から発せられた放射光Ｅは、放射光取出用光ファイバ１６−１内を導波し、さらに、出射側光ファイバアレイ３２の固定部材３３の凸部内を導波してスリット３５に至る。スリット３５は下方に傾斜しているので、放射光Ｅは下方に反射されて、外部に取出されるようになる。
【００３２】
したがって、光ファイバアレイ３２の下方に所定の計測器などを配置しておけば、放射光Ｅから所定の情報、すなわち前記光波の情報を得ることができるようになる。例えば、前記計測器としてフォトディテクタを用いれば、放射光Ｅの強度、すなわち前記光波の強度を計測することができる。
【００３３】
本例においても、他の光ファイバ１２−２から１２−８に導入された光波に対しても同様の操作を施すことによって放射光を得ることができ、この放射光を強度などの諸情報を監視することにより、前記光波の強度などを諸情報を監視することができる。また、出射側光ファイバアレイ３２の固定部材３３内部に設けられたスリット３５を、光ファイバ２２−１の上側において上方に傾斜させることもできる。
【００３４】
図５は、本発明の導波路型光学素子のその他の例を示す構成図である。本例の導波路型光学素子は、出射側光ファイバアレイの構成を除いて図１に示す導波路型光学素子と同様の構成を有する。したがって、図５においては、出射側光ファイバアレイの構成のみを示している。
【００３５】
図５に示す出射側光ファイバアレイ４２においては、固定部材４３を、光ファイバ２２−１の上側に設けられた低屈折率部分４３−１（屈折率ｎ１）及び光ファイバ２２−１の下側に設けられた高屈折率部分４３−２（屈折率ｎ２）から構成している。なお、固定部材４３も図３に示すような凹凸形状を呈し、光ファイバ２２−１〜２２−８は、固定部材４３の凹部内に埋設されて固定されている。
【００３６】
本例においては、例えば、光導波路１３−１のＸカプラ１７−１から発せられた放射光Ｅは、放射光取出用光ファイバ１６−１内を導波し、さらに、出射側光ファイバアレイ４２の固定部材４３における低屈折率部分４３−１及び高屈折率部分４３−２間を導波する。このとき、ｎ１＜ｎ２の関係が成立するので、放射光Ｅは高屈折率側、すなわち高屈折率部分４３−２側へ向けて下方に屈曲するようになる。次いで、放射光Ｅは高屈折率部分４３−２内を導波した後、下方に傾斜した出射側端面４３Ａに至り、下方に反射されるとともに、外部に取出される。
【００３７】
したがって、光ファイバアレイ４２の下方に所定の計測器などを配置しておけば、放射光Ｅから所定の情報、すなわち前記光波の情報を得ることができるようになる。例えば、前記計測器としてフォトディテクタを用いれば、放射光Ｅの強度、すなわち前記光波の強度を計測することができる。
【００３８】
本例においても、他の光ファイバ１２−２から１２−８に導入された光波に対しても同様の操作を施すことによって放射光を得ることができ、この放射光を強度などの諸情報を監視することにより、前記光波の強度などを諸情報を監視することができる。また、光ファイバ１２−１の上側の高屈折率部分から構成し、光ファイバ１２−１の下側を低屈折率部分から構成することもできる。この場合、放射光Ｅは高屈折率部分へ向けて上方に屈曲するようになる。さらに、出射側端面４３Ａは上方へ傾斜させることもできる。
【００３９】
なお、図５に示す例においては、固定部材４３の出射側端面を傾斜させているが、このような傾斜を持たせることなく、高屈折率部分４３−２側に屈曲した放射光Ｅをそのまま導波させ、固定部材４３の下面から外部に取出すようにすることもできる。
【００４０】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。例えば、上記具体例においては、導波路型光学素子の具体例として、光変調素子の場合について述べたが、その他の光学素子、例えば減衰器などにも用いることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ＷＤＭを利用した多チャネルのマルチバンド光通信技術において、光通信に利用する複数の光波の、強度などの諸情報を簡易に監視することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導波路型光学素子の一例としての光変調素子を示す平面図である。
【図２】図１に示す光変調素子の、出力側の光ファイバアレイを示す側面図である。
【図３】図２に示す出力側光ファイバアレイのＡ−Ａ線に沿って切った場合の断面図である。
【図４】本発明の導波路型光学素子の他の例を示す構成図である。
【図５】本発明の導波路型光学素子のその他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０光変調素子
１１導波路基板
１２入射側光ファイバアレイ
１２−１〜１２−８光ファイバ
１３−１〜１３−８光導波路
１４−１〜１４−８変調用電極
１５−１〜１５−８信号光取出用の光ファイバ
１６−１〜１６−８放射光取出用の光ファイバ
１７−１〜１７−８Ｘカプラ
２２、３２、４２出射側光ファイバアレイ
２２−１〜２２−８光ファイバ
２３、３３、４３固定部材
３５スリット
４３−１（固定部材の）低屈折率部分
４３−２（固定部材の）高屈折率部分

Claims

複数組のマッハツエンダ型の光導波路と、当該光導波路の各組の出力側に接続され、２つの出力を有するＸカプラと、該Ｘカプラの出力の一方に接続され、前記光導波路中を導波する光波を信号光として取り出すための信号光取出用光導波路と、前記Ｘカプラの出力の他方に接続され、前記光波から生成される放射光を取り出すための放射光取出用光導波路とを有する導波路基板と、
当該導波路基板と隣接するように設けられ、前記信号光を外部に導出するための複数の光ファイバと、該複数の光ファイバを固定する凹凸形状を有する固定部材とからなる光ファイバアレイと、
を備える導波路型光学素子であって、
前記複数の光ファイバの各々は、前記信号光取出用光導波路に接続されているとともに前記固定部材の凹部に埋没されており、
前記放射光取出用光導波路は、前記光ファイバと接続されることなく開放されるとともに、オン信号又はオフ信号に基づいて前記放射光を前記固定部材の方形状の凸部内で導波させて放出するよう該凸部に位置しており、
前記固定部材の、前記導波路基板と相対向する側の端面は下方又は上方に向けて傾斜し、前記放射光は前記固定部材の前記端面で上方又は下方に反射され、外部に取り出すようにしたことを特徴とする、導波路型光学素子。
複数組のマッハツエンダ型の光導波路と、当該光導波路の各組の出力側に接続され、２つの出力を有するＸカプラと、該Ｘカプラの出力の一方に接続され、前記光導波路中を導波する光波を信号光として取り出すための信号光取出用光導波路と、前記Ｘカプラの出力の他方に接続され、前記光波から生成される放射光を取り出すための放射光取出用光導波路とを有する導波路基板と、
当該導波路基板と隣接するように設けられ、前記信号光を外部に導出するための複数の光ファイバと、該複数の光ファイバを固定する凹凸形状を有する固定部材とからなる光ファイバアレイと、
を備える導波路型光学素子であって、
前記複数の光ファイバの各々は、前記信号光取出用光導波路に接続されているとともに前記固定部材の凹部に埋没されており、
前記放射光取出用光導波路は、前記光ファイバと接続されることなく開放されるとともに、オン信号又はオフ信号に基づいて前記放射光を前記固定部材の方形状の凸部内で導波させて放出するよう該凸部に位置しており、
前記固定部材は、屈折率ｎ１を有する第１の光ファイバ固定部材と屈折率ｎ２を有する第２の光ファイバ固定部材とからなり、前記放射光は、前記第１の光ファイバ固定部材の屈折率ｎ１と前記第２の光ファイバ固定部材の屈折率ｎ２との間の屈折率差を利用して、下方又は上方へ屈曲させ、外部に取り出すようにしたことを特徴とする、導波路型光学素子。
前記固定部材の、前記導波路基板と相対向する側の端面は下方又は上方に向けて傾斜し、下方又は上方へ屈曲した前記放射光は前記固定部材の前記端面で上方又は下方に反射され、外部に取り出すようにしたことを特徴とする、請求項２に記載の導波路型光学素子。
前記導波路基板上には変調用電極が設けられ、前記マッハツエンダ型の光導波路に前記オン信号又はオフ信号として変調信号を印加することにより光変調素子として機能することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の導波路型光学素子。
前記放射光は、前記複数組のマッハツエンダ型の光導波路中を導波する光信号の強度を監視するために使用することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の導波路型光学素子。