JP7088470B2 - 光源調整方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光源調整方法に関するものである。
特許文献１には、コヒーレント光受信装置に関する技術が開示されている。コヒーレント通信用光受信デバイス等の光受信器では、偏波や位相が多重化された光信号が偏波保持ファイバを介して入力され、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）により偏光に応じて分波される。分波された光信号は、例えば光９０度ハイブリッド素子により位相に応じて分離される。分離された光信号は、受光素子により電気信号に変換される。
特開平５－１５８０９６号公報
図１１は、コヒーレント光受信装置２００の構成を概略的に示す図である。図１１に示されるコヒーレント光受信装置２００は、偏光ビームスプリッタ２０２、ビームスプリッタ２０４、モニタ用受光素子２０６、２個の多モード干渉器（光９０度ハイブリッド）２１１及び２１２、４個の集光レンズ２１４～２１７、８個（４組）の信号光用受光素子２３４、４個のアンプ２３５、並びに８個（４組）のカップリングコンデンサ２３６を備えている。
このコヒーレント光受信装置２００には、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分を有する信号光Ｎ0と、直線偏光の局発光Ｌ0とが入力される。信号光Ｎ0の一部は、ビームスプリッタ２０８によって分岐されてモニタ用受光素子２０６に入力される。モニタ用受光素子２０６は、信号光Ｎ0の平均光強度を検出する。信号光Ｎ0の残部は、可変減衰器２１０を経て偏光ビームスプリッタ２０２に達し、偏光ビームスプリッタ２０２によって一方の信号光Ｎ1と他方の信号光Ｎ2とに分岐される。一方の信号光Ｎ1は集光レンズ２１４により集光されつつ一方の多モード干渉器２１１に入力され、他方の信号光Ｎ2は集光レンズ２１５により集光されつつ他方の多モード干渉器２１２に入力される。このとき、信号光Ｎ1及びＮ2のうち一方の偏光方向は多モード干渉器２１１（または２１２）に入力される前に９０°回転される。
局発光Ｌ0は、ビームスプリッタ２０４によって分岐される。分岐された一方の局発光Ｌ1は集光レンズ２１６により集光されつつ多モード干渉器２１２に入力され、他方の局発光Ｌ2は集光レンズ２１７により集光されつつ多モード干渉器２１１に入力される。多モード干渉器２１１は、局発光Ｌ2と信号光Ｎ1とを干渉させることにより、ＸＩ信号成分及びＸＱ信号成分をそれぞれ示す２対の干渉光を出力する。多モード干渉器２１２は、局発光Ｌ1と信号光Ｎ2とを干渉させることにより、ＹＩ信号成分及びＹＱ信号成分をそれぞれ示す２対の干渉光を出力する。これらの干渉光は、各信号光用受光素子２３４によって電流信号に変換される。各信号光用受光素子２３４から出力された電流信号は、アンプ２３５によって差動の電圧信号に変換されたのち、カップリングコンデンサ２３６を介して外部に出力される。
このような構成を備えるコヒーレント光受信装置２００を組み立てる際には、集光レンズ２１４～２１７などの種々の光学部品を、光結合効率が最も高くなる位置及び角度で精度良く固定する必要がある。そのために、例えば、信号光Ｎ0及び局発光Ｌ0の代わりとなる基準光をコヒーレント光受信装置２００内に導入し、基準光の光路上に光学部品を配置し、アンプ２３５から得られる電圧信号が最大になるように光学部品の位置及び角度を調整する。この場合、信号光Ｎ0の代わりとなる基準光は偏光ビームスプリッタ２０２を通過するので、該基準光の偏光方向を調整する必要がある。すなわち、偏光ビームスプリッタ２０２と多モード干渉器２１１との間に光学部品を配置する際には信号光Ｎ1と同じ偏光方向となるように基準光の偏光方向を調整し、また、偏光ビームスプリッタ２０２と多モード干渉器２１２との間に光学部品を配置する際には信号光Ｎ2と同じ偏光方向となるように基準光の偏光方向を調整する。
しかし、そのような方法では、光学部品を配置するたびに基準光の偏光方向を調整する必要があるので、組み立て作業が煩雑になり、作業時間も長くなる。そこで、偏光方向が互いに直交する２つの光を合成した光を基準光とする方法が考えられる。このような基準光を用いることにより、光学部品を配置するたびに基準光の偏光方向を調整する必要がなく、組み立て作業の煩雑さを低減できる。しかしながら、２つの光を合成する際の相対的な角度誤差に起因して、基準光に含まれる２つの偏光成分の偏光方向の相対角度が９０°からずれてしまうことがある。また、基準光源とコヒーレント光受信装置との間の光コネクタの取り付け誤差に起因して、偏光ビームスプリッタと基準光の偏光方向との光軸周りの相対角度に誤差が生じることがある。これらの事象は、偏光ビームスプリッタから出力される２つの光に強度差が生じる原因となる。その結果、光学部品の位置及び角度の精度が信号光Ｎ1と信号光Ｎ2とで相互に異なり、受信精度が偏光成分毎に異なってしまうおそれがある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、光受信装置の光学部品の組み立てを精度良く行うことができる光源調整方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る光源調整方法は、偏光方向が互いに直交する二つの偏光成分を含む信号光を入力する信号光入力ポートと、信号光を二つの偏光成分に分ける偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタを通過した二つの偏光成分のそれぞれから電気信号を生成する二つの信号生成部とを備える光受信装置の組み立てに用いられ、偏光方向が互いに直交する第１の光及び第２の光の合成により基準光を生成する光源を調整する方法であって、信号光入力ポートに対して基準光を導入し、一方の信号生成部において生成される電気信号の第１の大きさを測定する工程と、信号光入力ポートと偏光ビームスプリッタとの間の光路上に半波長板を配置するとともに信号光入力ポートに対して基準光を導入し、一方の信号生成部において生成される電気信号の第２の大きさを測定する工程と、第１の大きさと第２の大きさとが互いに近づくように、第１の光及び第２の光のうち少なくとも一方を調整する工程と、を含む。
本発明の別の実施形態に係る光源調整方法は、偏光方向が互いに直交する二つの偏光成分を含む信号光を入力する信号光入力ポートと、信号光を二つの偏光成分に分ける偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタを通過した二つの偏光成分のそれぞれから電気信号を生成する二つの信号生成部とを備える光受信装置の組み立てに用いられ、偏光方向が互いに直交する第１の光及び第２の光の合成により基準光を生成する光源を調整する方法であって、信号光入力ポートに対して基準光を導入し、一方の信号生成部において生成される電気信号の第１の大きさを測定する工程と、信号光入力ポートと偏光ビームスプリッタとの間の光路上に偏光角を９０°回転させる偏光回転部品を配置するとともに信号光入力ポートに対して基準光を導入し、一方の信号生成部において生成される電気信号の第２の大きさを測定する工程と、第１の大きさと第２の大きさとが互いに近づくように、第１の光及び第２の光のうち少なくとも一方を調整する工程と、を含む。
本発明による光源調整方法によれば、光受信装置の光学部品の組み立てを容易に且つ精度良く行うことができる。
図１は、一実施形態に係る光源調整方法の対象である光受信装置としてのコヒーレントレシーバ１の内部構成を示す斜視図である。 図２は、図１に示されたコヒーレントレシーバ１の平面図である。 図３は、コヒーレントレシーバ１を組み立てる際の各工程を示すフローチャートである。 図４は、レンズ群１４，１５，２３，２４を配置する際に用いられる調整装置１００の構成の一例を示す図である。 図５は、第１の基準光源１１０を詳細に説明する図である。 図６は、（ａ）偏波合成器１１３への入力時における第１の光ＬＳ1の偏光状態と、（ｂ）偏波合成器１１３への入力時における第２の光ＬＳ2の偏光状態と、（ｃ）偏波合成器１１３から出力される基準光ＬＳ4の偏光状態とを示す図である。 図７は、第１の基準光源１１０の調整を行う理由を説明する為の図である。 図８は、課題を解決するための一つの例を説明するための図である。 図９は、一実施形態による第１の基準光源１１０の調整方法を詳細に示すフローチャートである。 図１０は、信号光入力ポート６とＰＢＳ２１との間の光路上にλ／２板７１を配置する工程を示す斜視図である。 図１１は、コヒーレント光受信装置２００の構成を概略的に示す図である。
［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態に係る光源調整方法は、偏光方向が互いに直交する二つの偏光成分を含む信号光を入力する信号光入力ポートと、信号光を二つの偏光成分に分ける偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタを通過した二つの偏光成分のそれぞれから電気信号を生成する二つの信号生成部とを備える光受信装置の組み立てに用いられ、偏光方向が互いに直交する第１の光及び第２の光の合成により基準光を生成する光源を調整する方法であって、信号光入力ポートに対して基準光を導入し、一方の信号生成部において生成される電気信号の第１の大きさを測定する工程と、信号光入力ポートと偏光ビームスプリッタとの間の光路上に半波長板を配置するとともに信号光入力ポートに対して基準光を導入し、一方の信号生成部において生成される電気信号の第２の大きさを測定する工程と、第１の大きさと第２の大きさとが互いに近づくように、第１の光及び第２の光のうち少なくとも一方を調整する工程と、を含む。
本発明の別の実施形態に係る光源調整方法は、偏光方向が互いに直交する二つの偏光成分を含む信号光を入力する信号光入力ポートと、信号光を二つの偏光成分に分ける偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタを通過した二つの偏光成分のそれぞれから電気信号を生成する二つの信号生成部とを備える光受信装置の組み立てに用いられ、偏光方向が互いに直交する第１の光及び第２の光の合成により基準光を生成する光源を調整する方法であって、信号光入力ポートに対して基準光を導入し、一方の信号生成部において生成される電気信号の第１の大きさを測定する工程と、信号光入力ポートと偏光ビームスプリッタとの間の光路上に偏光角を９０°回転させる偏光回転部品を配置するとともに信号光入力ポートに対して基準光を導入し、一方の信号生成部において生成される電気信号の第２の大きさを測定する工程と、第１の大きさと第２の大きさとが互いに近づくように、第１の光及び第２の光のうち少なくとも一方を調整する工程と、を含む。
上記の各光源調整方法では、まず、信号光入力ポートに対して基準光を導入し、一方の信号生成部において生成される電気信号の第１の大きさを測定する。このとき、偏光ビームスプリッタによって分岐された一方の偏光成分が上記一方の信号生成部に達する。次に、信号光入力ポートと偏光ビームスプリッタとの間の光路上に半波長板（もしくは偏光角を９０°回転させる偏光回転部品）を配置する。これにより、基準光の偏光方向がほぼ９０°回転するので、上記一方の偏光成分に代えて、該一方の偏光成分と直交する他方の偏光成分が上記一方の信号生成部に達する。そして、上記一方の信号生成部において生成される電気信号の第２の大きさを測定する。そして、電気信号の第１の大きさと第２の大きさとが互いに近づくように、第１の光及び第２の光のうち少なくとも一方を調整する。これにより、偏光ビームスプリッタにより基準光が分岐されて生成される各偏光成分の強度差を極めて小さくすることができるので、光受信装置の光学部品の組み立てを精度良く行うことができる。
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光源調整方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本実施形態に係る光源調整方法の対象である光受信装置としてのコヒーレントレシーバ１の内部構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示されたコヒーレントレシーバ１の平面図である。コヒーレントレシーバ１は、局発光（Local Beam：局発光）と信号光（Signal Beam：信号光）とを干渉させ、位相変調された信号光に含まれる情報を復調する装置である。復調された情報は電気信号に変換されてコヒーレントレシーバ１の外部に出力される。コヒーレントレシーバ１は、局発光、信号光それぞれに対する光学系と、二つの多モード干渉器（Multi-Mode Interference：ＭＭＩ）４０，５０とを備える。更に、コヒーレントレシーバ１は、これらの光学系とＭＭＩ４０，５０とを収容する筐体２を備える。光学系及びＭＭＩ４０，５０は、ベース４を介して筐体２の底面２ｃ上に搭載されている。ベース４は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）若しくは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁材料によって構成される。また、底面２ｃ上には、復調された情報を処理する回路を搭載する回路基板４６，５６が搭載されている。
二つのＭＭＩ４０，５０それぞれは、本実施形態における信号生成部の一例である。二つのＭＭＩ４０，５０は半導体ＭＭＩであり、たとえばＩｎＰ製である。ＭＭＩ４０は、局発光導入口４１及び信号光導入口４２を有し、局発光導入口４１に入力された局発光と、信号光導入口４２に入力された信号光とを干渉させることにより、信号光の位相情報を復調する。同様に、ＭＭＩ５０は、局発光導入口５１及び信号光導入口５２を有し、局発光導入口５１に入力された局発光と、信号光導入口５２に入力された信号光とを干渉させることにより、信号光の位相情報を復調する。なお、本実施形態では二つのＭＭＩ４０，５０が互いに独立して設けられているが、これらは一体に集積化されていてもよい。
筐体２は、前壁２ａを有する。以下の説明において、前壁２ａ側を前方、反対側を後方と呼ぶ。但し、これら前方／後方はあくまでも説明のためだけであり、本発明の範囲を制限するものではない。前壁２ａには、局発光入力ポート５及び信号光入力ポート６が、たとえばレーザ溶接により固定されている。局発光入力ポート５には偏波保持ファイバ３５を介して局発光Ｌ0が提供され、信号光入力ポート６には単一モードファイバ３６を介して信号光Ｎ0が提供される。入力ポート５，６は、それぞれコリメートレンズを有しており、偏波保持ファイバ３５、単一モードファイバ３６から出射された局発光Ｌ0、信号光Ｎ0（それぞれのファイバから出射された状態では発散光）をそれぞれコリメート光に変更して筐体２内に導く。
局発光用光学系は、局発光入力ポート５から提供された局発光をＭＭＩ４０，５０の局発光導入口４１，５１に導く。具体的には、局発光用光学系は、偏光子（polarizer）１１、光分波器（Beam Splitter：ＢＳ）１２、反射器１３、二つのレンズ群１４，１５、及びスキュー調整素子１６を含む。なお、スキュー調整素子１６は、必要でなければ省かれてもよい。
偏光子１１は局発光入力ポート５に光結合し、局発光入力ポート５から提供された局発光Ｌ0の偏波方向を整える。局発光Ｌ0の光源は、極めて扁平な楕円偏光を出力する。また、局発光Ｌ0の光源が直線偏光を出力したとしても、光源からこのコヒーレントレシーバ１に至る光経路に挿入された光部品の実装精度などにより、局発光入力ポート５から入力される局発光Ｌ0が所望の方向に沿った直線偏光を有しているわけではない。偏光子１１は、局発光入力ポート５から入力された局発光Ｌ0を、所望の偏光方向（たとえば筐体２の底面２ｃに平行な方向）を有する直線偏光に変換する。
ＢＳ１２は、偏光子１１から出力される局発光Ｌ0を二分岐する。分岐比は５０：５０である。分岐された一方の局発光Ｌ1はＢＳ１２を直進してＭＭＩ４０に向かう。他方の局発光Ｌ0は、ＢＳ１２によりその光軸を９０°変換され、さらに、反射器１３により再度その光軸を９０°変換されてＭＭＩ５０に向かう。
レンズ群１４は、ＢＳ１２とＭＭＩ４０との間の光路上に配置され、ＢＳ１２によって分岐された一方の局発光Ｌ1を、ＭＭＩ４０の局発光導入口４１に集光する。レンズ群１５は、反射器１３とＭＭＩ５０との間の光路上に配置され、ＢＳ１２によって分岐され反射器１３において反射した他方の局発光Ｌ2を、ＭＭＩ５０の局発光導入口５１に集光する。レンズ群１４，１５は、それぞれＭＭＩ４０，５０に相対的に近接配置されレンズ１４ｂ，１５ｂ、及び相対的にＭＭＩ４０，５０から離間して配置されたレンズ１４ａ，１５ａを有する。このように、レンズ１４ｂ，１５ｂとレンズ１４ａ，１５ａとを組み合わせて集光レンズとすることによって、ＭＭＩ４０，５０の小さな局発光導入口４１，５１に対する局発光Ｌ1，Ｌ2の光結合効率を高めることができる。
スキュー調整素子１６は、ＢＳ１２とレンズ群１４との間の光路上に配置され、ＢＳ１２によって分岐された二つの局発光Ｌ1，Ｌ2の、ＢＳ１２から各局発光導入口４１，５１に至る光路長の差を補正する。すなわち、局発光Ｌ2の光路長は、ＢＳ１２から反射器１３に至る光路長の分だけ局発光Ｌ1の光路長よりも長い。スキュー調整素子１６は、この光路長差、換言すると各局発光導入口４１，５１に至るまでの局発光Ｌ1，Ｌ2の時間差を補償する。スキュー調整素子１６はシリコン製であり、また、局発光Ｌ1，Ｌ2に対する透過率は９９％程度と、局発光Ｌ1，Ｌ2の波長に対しては実質透明な材料で構成される。
信号光用光学系は、偏光ビームスプリッタ（Polarization Beam Splitter：ＰＢＳ）２１、反射器２２、二つのレンズ群２３，２４、半波長（λ／２）板２５、及びスキュー調整素子２６を含む。なお、スキュー調整素子２６は、必要でなければ省かれてもよい。
ＰＢＳ２１は、信号光入力ポート６に光結合し、単一モードファイバ３６から信号光入力ポート６を介して提供された信号光Ｎ0の二つの偏光成分を分岐する。分岐比は例えば５０：５０である。単一モードファイバ３６が提供する信号光Ｎ0は、偏光方向が互いに直交する二つの偏光成分を含む。ＰＢＳ２１は、信号光Ｎ0の二つの偏光成分を相互に分離する。たとえば、ＰＢＳ２１は、信号光Ｎ0のうち、筐体２の底面２ｃに平行な偏光成分を透過して信号光Ｎ1とし、底面２ｃに垂直な偏光成分を反射して信号光Ｎ2とする。
ＰＢＳ２１を透過した信号光Ｎ1は、スキュー調整素子２６を透過した後、レンズ群２３によりＭＭＩ５０の信号光導入口５２に光結合する。スキュー調整素子２６は、ＰＢＳ２１とレンズ群２３との間の光路上に配置され、ＰＢＳ２１によって分岐された二つの信号光Ｎ1，Ｎ2の、ＰＢＳ２１から各信号光導入口４２，５２に至る光路長の差を補正する。すなわち、信号光Ｎ2の光路長は、ＰＢＳ２１から反射器２２に至る光路長の分だけ信号光Ｎ1の光路長よりも長い。スキュー調整素子２６は、この光路長差、換言すると各信号光導入口４２，５２に至るまでの信号光Ｎ1，Ｎ2の時間差を補償する。スキュー調整素子２６は、スキュー調整素子１６と同様の材料により構成される。
ＰＢＳ２１により反射された他方の信号光Ｎ2は、λ／２板２５を通過する間にその偏光方向が９０°回転される。分岐直後の信号光Ｎ1，Ｎ2の偏光は互いに直交している。信号光Ｎ2についてλ／２板２５を通過させることで、信号光Ｎ2の偏光方向は９０°回転され、他方の信号光Ｎ1と同様となる。そして、信号光Ｎ2は反射器２２によりその光軸が９０°変換され、ＭＭＩ４０の信号光導入口４２にレンズ群２４を介して光結合される。
レンズ群２３は、ＰＢＳ２１とＭＭＩ５０との間の光路上に配置され、ＰＢＳ２１によって分岐された一方の信号光Ｎ1を、ＭＭＩ５０の信号光導入口５２に集光する。レンズ群２４は、反射器２２とＭＭＩ４０との間の光路上に配置され、ＰＢＳ２１によって分岐され反射器２２において反射した他方の信号光Ｎ2を、ＭＭＩ４０の信号光導入口４２に集光する。レンズ群２３，２４は、それぞれＭＭＩ５０，４０に相対的に近接配置されたレンズ２３ｂ，２４ｂ、及び相対的にＭＭＩ５０，４０から離間して配置されたレンズ２３ａ，２４ａを有する。このように、レンズ２３ｂ，２４ｂとレンズ２３ａ，２４ａとを組み合わせて集光レンズとすることによって、ＭＭＩ５０，４０の小さな信号光導入口５２，４２に対する信号光Ｎ1，Ｎ2の光結合効率を高めることができる。
ＭＭＩ４０は、マルチモード干渉導波路（ＭＭＩ導波路）と、この導波路に光結合したフォトダイオード（ＰＤ）とを含む。ＭＭＩ導波路は、たとえばＩｎＰ基板上に形成された導波路であり、局発光導入口４１に入力された局発光Ｌ1と、信号光導入口４２に入力された信号光Ｎ2とを干渉させて、信号光Ｎ2に含まれている情報を、局発光Ｌ1の位相に一致する位相成分と、局発光Ｌ1の位相と９０°異なる位相成分とに分離して復調する。すなわち、ＭＭＩ４０は、信号光Ｎ2について二つの独立した情報を復調する。同様に、ＭＭＩ５０は、ＭＭＩ導波路と、この導波路に光結合したＰＤとを含む。ＭＭＩ導波路はＩｎＰ基板上に形成された導波路であり、局発光導入口５１に入力された局発光Ｌ2と、信号光導入口５２に入力された信号光Ｎ1とを干渉させて、二つの互いに独立した情報を復調する。
筐体２は、前壁２ａとは反対側に後壁２ｂを有する。また、筐体２は、前壁２ａと後壁２ｂとを接続する二つの側壁から後壁２ｂにわたって連続して設けられたフィードスルー６１を有する。後壁２ｂのフィードスルー６１には複数の信号出力端子６５が設けられ、ＭＭＩ４０，５０によって復調された４つの独立情報は、集積回路４３，５３において信号処理された後、これらの信号出力端子６５を介してコヒーレントレシーバ１の外部に導かれる。集積回路４３，５３には、アンプが実装されている。また、二つの側壁には別の端子６６，６７が設けられている。端子６６，６７は、ＭＭＩ４０，５０を駆動するための信号、各光部品を駆動するための信号といったＤＣあるいは低周波の信号を筐体２内部に提供する。集積回路４３，５３それぞれは、ＭＭＩ４０，５０を取り囲む回路基板４６，５６それぞれの上に実装されている。さらに、これらの回路基板４６，５６上には、抵抗素子、容量素子、また必要に応じてＤＣ／ＤＣ変換器が実装される。
コヒーレントレシーバ１は、可変光減衰器（ＶＯＡ）３１、ＢＳ３２、及びモニタ用ＰＤ３３を更に備える。ＶＯＡ３１及びＢＳ３２は、ＰＢＳ２１と信号光入力ポート６との間の信号光Ｎ0の光路上に配置されている。ＢＳ３２は、信号光入力ポート６から入力された信号光Ｎ0の一部を分離する。分離された一部の信号光Ｎ0は、モニタ用ＰＤ３３に入力される。モニタ用ＰＤ３３は、該一部の信号光Ｎ0の強度に応じた電気信号を生成する。
ＶＯＡ３１は、ＢＳ３２を通過した信号光Ｎ0を必要に応じて減衰する。減衰度は、コヒーレントレシーバ１の外部からの電気信号によって制御される。例えば、上述したモニタ用ＰＤ３３からの電気信号に基づいて過入力状態が検知された場合には、ＶＯＡ３１の減衰度を大きくして、ＭＭＩ４０，５０に向かう信号光Ｎ1，Ｎ2の強度を小さくする。ＢＳ３２、ＶＯＡ３１、及びモニタ用ＰＤ３３は、筐体２の底面２ｃに搭載されたＶＯＡキャリア３０上に固定される。ＶＯＡキャリア３０は、段差を形成する上下二つの面にこれらの光部品を搭載する。具体的には、一方の面にＢＳ３２及びモニタ用ＰＤ３３を搭載し、他方の面にＶＯＡ３１を搭載する。
ここで、本実施形態のコヒーレントレシーバ１の組み立て方法について説明する。図３は、コヒーレントレシーバ１を組み立てる際の各工程を示すフローチャートである。まず、フィードスルー６１を備える筐体２を準備する（工程Ｓ１）。次に、ＭＭＩ４０，５０と、集積回路４３，５３が実装された回路基板４６，５６とを筐体２の底面２ｃ上の所定の位置に配置する（工程Ｓ２）。続いて、偏光子１１、ＢＳ１２、反射器１３、スキュー調整素子１６、ＰＢＳ２１、反射器２２、λ／２板２５、スキュー調整素子２６、及びＢＳ３２を筐体２の底面２ｃ上の所定の位置に配置し、樹脂接着材等により固定する（工程Ｓ３）。
続いて、レンズ群１４，１５と、レンズ群２３，２４とを底面２ｃ上（ベース４上）の所定の位置に配置する（工程Ｓ４）。図４は、レンズ群１４，１５，２３，２４を配置する際に用いられる調整装置１００の構成の一例を示す図である。図４に示されるように、調整装置１００は、第１の基準光源１１０を備えている。第１の基準光源１１０は、偏光方向が互いに直交する第１の光ＬＳ1及び第２の光ＬＳ2を合成して、基準光ＬＳ4を生成する。一例では、第１の基準光源１１０は、第１の光ＬＳ1を出力する光源１１１と、第２の光ＬＳ2を出力する光源１１２と、偏波合成器（偏波ビームコンバイナ）１１３とを含んで構成される。偏波合成器１１３の出力端は、偏波保持ファイバを介して信号光入力ポート６の設置予定部位に光学的に結合される。図５は、第１の基準光源１１０を詳細に説明する図である。光源１１１は、直線偏光の第１の光ＬＳ1を出力する。光源１１２は、直線偏光の第２の光ＬＳ2を出力する。光源１１１及び１１２は、例えば半導体レーザであって、それらの偏光方向は互いに同じ（スロー軸方向）であってもよい。光源１１１，１１２は、偏波保持ファイバを介して偏波合成器１１３の２つの入力端に光学的に結合される。偏波合成器１１３の入力時に第１の光ＬＳ1の偏光方向と第２の光ＬＳ2の偏光方向とが互いに直交するように、偏波保持ファイバと偏波合成器１１３とが接続される。その結果、偏波合成器１１３から出力される基準光ＬＳ4は、円偏光を有することとなる。基準光ＬＳ4は、単一モードファイバ３６を介して信号光入力ポート６の設置予定部位に入力される。
図６は、（ａ）偏波合成器１１３への入力時における第１の光ＬＳ1の偏光状態と、（ｂ）偏波合成器１１３への入力時における第２の光ＬＳ2の偏光状態と、（ｃ）偏波合成器１１３から出力される基準光ＬＳ4の偏光状態とを示す図である。なお、これらの図においては、光軸に直交するＸ軸およびＹ軸が定義されている。図６の（ａ）に示されるように、偏波合成器１１３への入力時における第１の光ＬＳ1の偏光方向Ｐ１を、Ｘ軸と平行とする。この場合、図６の（ｂ）に示されるように、偏波合成器１１３への入力時における第２の光ＬＳ2の偏光方向Ｐ２は、Ｙ軸と平行となる。そして、図６の（ｃ）に示されるように、偏波合成器１１３から出力される基準光ＬＳ4は、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°傾斜した軸ＡＸを長軸とする楕円偏光（第１の光ＬＳ1の光強度と第２の光ＬＳ2の光強度とが互いに等しい場合には、円偏光）Ｐ３となる。
再び図４を参照する。第１の基準光源１１０は、直線偏光の基準光ＬＳ3を生成する光源を兼ねている。上述した作業の後、第１の基準光源１１０は、例えば光ファイバを介して局発光入力ポート５の設置予定部位に光学的に結合される。なお、第１の基準光源１１０は、出力端を移動することにより入力ポート５及び６の両方に基準光を入力することができる。
工程Ｓ４においては、これらの基準光ＬＳ3及びＬＳ4を用いてレンズ群１４，１５，２３，２４の軸調整を行う。工程Ｓ４では、基準光ＬＳ3、ＬＳ4を用いて、レンズ群１４，１５，２３，２４の位置及び角度を調整する。具体的には、まず、組み立て途中のコヒーレントレシーバ１の局発光入力ポート５の設置予定部位に基準光ＬＳ3を導入する。基準光ＬＳ3はＢＳ１２によって二分岐され、一方の光はＭＭＩ４０の局発光導入口４１に入力され、他方の光はＭＭＩ５０の局発光導入口５１に入力される。次に、一方の光の光路上にレンズ群１４（レンズ１４ａ，１４ｂ）を設置する。具体的には、まずレンズ１４ａを配置し、ＭＭＩ４０に内蔵されているフォトダイオードから出力される電気信号の大きさ（言い換えると、集積回路４３から出力される電気信号の大きさ）を測定しながら、該電気信号の大きさが最大になるようにレンズ１４ａの位置及び角度を調整した上で、レンズ１４ａを樹脂接着材等により固定する。次に、レンズ１４ａと局発光導入口４１との間にレンズ１４ｂを配置し、上記電気信号の大きさが最大になるようにレンズ１４ｂの位置及び角度を調整した上で、レンズ１４ｂを樹脂接着材等により固定する。また、これと前後して、ＢＳ１２によって二分岐された他方の光の光路上にレンズ群１５（レンズ１５ａ，１５ｂ）を設置する。なお、レンズ１５ａ，１５ｂの設置の手順はレンズ１４ａ，１４ｂと同様である。
続いて、組み立て途中のコヒーレントレシーバ１の信号光入力ポート６の設置予定部位に基準光ＬＳ4を導入する。基準光ＬＳ4はＰＢＳ２１によって二分岐され、一方の光はＭＭＩ４０の信号光導入口４２に入力され、他方の光はＭＭＩ５０の信号光導入口５２に入力される。次に、一方の光の光路上にレンズ群２４（レンズ２４ａ，２４ｂ）を設置する。具体的には、まずレンズ２４ａを配置し、ＭＭＩ４０に内蔵されているフォトダイオードから出力される電気信号の大きさ（言い換えると、集積回路４３から出力される電気信号の大きさ）を測定しながら、該電気信号の大きさが最大になるようにレンズ２４ａの位置及び角度を調整した上で、レンズ２４ａを樹脂接着材等により固定する。次に、レンズ２４ａと信号光導入口４２との間にレンズ２４ｂを配置し、上記電気信号の大きさが最大になるようにレンズ２４ｂの位置及び角度を調整した上で、レンズ２４ｂを樹脂接着材等により固定する。また、これと前後して、ＰＢＳ２１によって二分岐された他方の光の光路上にレンズ群２３（レンズ２３ａ，２３ｂ）を設置する。なお、レンズ２３ａ，２３ｂの設置の手順はレンズ１４ａ，１４ｂと同様である。そして、ＶＯＡ３１及びモニタ用ＰＤ３３を筐体２の底面２ｃ上の所定の位置に配置し、樹脂接着材等により固定する。
ここで、第１の基準光源１１０の調整について説明する。この調整は、例えばコヒーレントレシーバ１のメンテナンス時や点検時に実施される。図７は、第１の基準光源１１０の調整を行う理由を説明する為の図である。上述したように、偏波合成器１１３への入力時に、第１の光ＬＳ1及び第２の光ＬＳ2は、それらの偏光方向Ｐ１，Ｐ２が互いに直交するように合波される。しかしながら、２つの光ＬＳ1，ＬＳ2を合成する際の相対的な角度誤差に起因して、基準光ＬＳ4における偏光方向Ｐ１，Ｐ２の相対角度が９０°からずれてしまうことがある。ここで、光ＬＳ1，ＬＳ2を合成する際の相対的な角度誤差は、具体的には、光源１１１，１１２が有する偏光角誤差（典型的には±３°）、光源１１１，１１２と偏波合成器１１３との間に介在する光コネクタの取り付け誤差、及び偏波合成器１１３内部での誤差（屈折率のずれ）を含む。
更に、偏波合成器１１３が光コネクタ１１４及び１１５といった一又は複数の光コネクタを介して単一モードファイバ３６に接続される場合、これらの光コネクタ１１４，１１５の取り付け誤差に起因して、基準光ＬＳ4の楕円偏光の長軸ＡＸ（図６（ｃ）を参照）のＸ軸及びＹ軸に対する傾斜角が僅かに変動することがある。なお、偏波合成器１１３から延出する偏波保持ファイバの端部に取り付けられた光コネクタと、単一モードファイバ３６の端部に取り付けられた光コネクタとの種類が異なる場合、これらの間に別の偏波保持ファイバを取り付ける必要がある。例えばそのような場合に、偏波合成器１１３と単一モードファイバ３６との間に光コネクタ１１４，１１５が介在することとなる。これらの事象は、ＰＢＳ２１により基準光ＬＳ4が分岐して生成される２つの偏光成分に強度差が生じる原因となる。そのような偏光成分を用いてレンズ群２３，２４の軸合わせを行うと、レンズ群２３，２４の位置及び角度の精度が信号光Ｎ1と信号光Ｎ2とで相互に異なってしまい、受信精度が偏光成分毎に異なるおそれがある。
図８は、上記の課題を解決するための一つの例を説明するための図である。この例では、まず光源１１１のみから光を出力させ、光源１１２の光出力を停止する。そして、偏波合成器１１３から出力される第１の光ＬＳ1の偏光状態を測定器１１７によって測定しつつ、第１の光ＬＳ1の偏光方向Ｐ１がＸ軸に近づくように光源１１１を調整する。次に、光源１１２のみから光を出力させ、光源１１１の光出力を停止する。そして、偏波合成器１１３から出力される第２の光ＬＳ2の偏光状態を測定器１１７によって測定しつつ、第２の光ＬＳ2の偏光方向Ｐ２がＹ軸に近づくように光源１１２を調整する。
しかしながら図８に示された方法では、図７に示された光コネクタ１１４，１１５といった一または複数の光コネクタが偏波合成器１１３と信号光入力ポート６との間に存在する場合に、それらの光コネクタの取り付け誤差による偏光角のずれを抑制することは難しい。そこで、本実施形態では、以下に示す方法によって第１の基準光源１１０を調整することにより、基準光ＬＳ4の偏光角のずれを抑制する。図９は、本実施形態による第１の基準光源１１０の調整方法を詳細に示すフローチャートである。
まず、信号光入力ポート６に対して基準光ＬＳ4を導入する。導入された基準光ＬＳ4は、ＢＳ３２およびＶＯＡ３１を経てＰＢＳ２１に到達する。基準光ＬＳ4は、ＰＢＳ２１によって、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分に分岐される。一方の偏光成分は、スキュー調整素子２６及びレンズ群２３を経てＭＭＩ５０に達する。他方の偏光成分は、反射器２２、λ／２板２５及びレンズ群２４を経てＭＭＩ４０に達する。この工程では、一方のＭＭＩ５０（または４０）において生成される電気信号の大きさを測定する（工程Ｓ１１）。この電気信号の大きさを、第１の大きさとする。
次に、図１０に示されるように、信号光入力ポート６とＰＢＳ２１との間（本実施形態では、ＶＯＡ３１とＰＢＳ２１との間）の光路上に、半波長板（λ／２板）７１を配置する（工程Ｓ１２）。なお、基準光ＬＳ4の偏光角を９０°回転させる偏光回転部品であれば、λ／２板７１に限られない。
なお、半波長板７１において偏光角を９０°回転させるしくみは、次のとおりである。一般に、半波長板は通過光の位相を１８０°（すなわち半波長分）回転させる。この効果により、半波長板の光学軸に入射した直線偏光の偏光角は、半波長板から出射する際に入射時の２倍となる。入射時の偏光角は、半波長板を回転させることによって自在に設定できる。本実施形態では、半波長板７１の光学軸を水平面に対し角度４５°で配置する。従って、例えば入射時の偏光角が０°の場合、出射時の偏光角は９０°となる。
続いて、信号光入力ポート６に対して基準光ＬＳ4を再び導入する。導入された基準光ＬＳ4は、その偏光方向がλ／２板７１によって９０°回転されたのち、ＰＢＳ２１に到達する。基準光ＬＳ4は、ＰＢＳ２１によって、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分に分岐される。一方の偏光成分すなわち工程Ｓ１１においてＭＭＩ５０に入力されていた偏光成分は、この工程ではＭＭＩ４０に入力される。また、他方の偏光成分すなわち工程Ｓ１１においてＭＭＩ４０に入力されていた偏光成分は、この工程ではＭＭＩ５０に入力される。そして、工程Ｓ１１において電気信号の大きさを測定したＭＭＩと同じＭＭＩ５０（または４０）において、電気信号の大きさを再び測定する（工程Ｓ１３）。この電気信号の大きさを、第２の大きさとする。
そして、工程Ｓ１１及びＳ１３において測定された電気信号の第１の大きさと第２の大きさとが互いに近づくように、第１の光ＬＳ1及び第２の光ＬＳ2のうち少なくとも一方の、光強度および偏光方向のうち少なくともいずれかを調整する（工程Ｓ１４）。この調整は、光源１１１及び１１２に対して行われる。工程Ｓ１４ののち、半波長板７１は取り除かれる。以上の工程により、第１の基準光源１１０の調整が完了し、ＰＢＳ２１から出力される２つの光の強度差が低減される。
なお、第１の基準光源１１０の調整には、レンズ群２３の光軸調整をすでに完了しているコヒーレントレシーバ１が用いられる。或いは、コヒーレントレシーバ１に代えて、コヒーレントレシーバ１と同様の内部構成を有する調整用治具が用いられてもよい。
以上に説明した、本実施形態による組立方法及び光源調整方法によって得られる効果は次のとおりである。本実施形態による組立方法は、偏光方向が互いに直交する第１の光ＬＳ1及び第２の光ＬＳ2を合成して得られる基準光ＬＳ4をコヒーレントレシーバ１の信号光入力ポート６に導入し、各ＭＭＩ４０，５０から出力される電気信号の大きさを測定しながら、基準光ＬＳ4の分岐後の光の光路上にレンズ群２３，２４を設置する工程Ｓ４を含む。これにより、レンズ群２３，２４を配置するたびに基準光の偏光方向を調整する必要がなく、組み立て作業の煩雑さを低減して、レンズ群２３，２４の組み立てを容易に行うことができる。
また、本実施形態による光源調整方法は、基準光ＬＳ4を生成する第１の基準光源１１０の調整を行う。前述したように、光源を調整する際には、まず、信号光入力ポート６に対して基準光を導入し、ＭＭＩ５０（または４０）において生成される電気信号の第１の大きさを測定する。このとき、ＰＢＳ２１によって分岐された一方の偏光成分がＭＭＩ５０（または４０）に達する。次に、信号光入力ポート６とＰＢＳ２１との間の光路上にλ／２板７１（もしくは偏光角を９０°回転させる偏光回転部品）を配置する。これにより、基準光ＬＳ4の偏光方向がほぼ９０°回転するので、上記一方の偏光成分に代えて、該一方の偏光成分と直交する他方の偏光成分がＭＭＩ５０（または４０）に達する。そして、ＭＭＩ５０（または４０）において生成される電気信号の第２の大きさを測定する。そして、電気信号の第１の大きさと第２の大きさとが互いに近づくように、第１の光ＬＳ1及び第２の光ＬＳ2のうち少なくとも一方を調整する。これにより、ＰＢＳ２１により基準光ＬＳ4が分岐されて生成される各偏光成分の強度差を極めて小さくすることができるので、レンズ群２３，２４の組み立てを精度良く行うことができる。
なお、工程Ｓ１１及びＳ１３においては、ＭＭＩ４０，５０のうち信号光入力ポート６の光軸の延長線上にあるもの（本実施形態ではＭＭＩ５０）から出力される電気信号を測定してもよい。ＰＢＳ２１とＭＭＩ５０との間には、反射器２２のような反射系の光学部品は配置されない。従って、誤差の要因を低減して、各偏光成分の大きさを精度良く測定することができる。
本発明による基準光源の調整方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では基準光ＬＳ4を用いて設置される光学部品としてレンズ群２３，２４を例示したが、光学部品はレンズ群に限られず、ＰＢＳ２１とＭＭＩ４０，５０との間に配置される様々な光学部品の設置の際に本発明を適用することができる。また、上記実施形態では光受信装置の例としてコヒーレントレシーバを挙げているが、これに限らず偏光ビームスプリッタを通過した各偏光成分から電気信号を生成する光受信装置であれば、本発明を適用できる。また、上記実施形態ではレンズ群１４，１５を設置する前に第１の基準光源１１０の調整を行っているが、レンズ群１４，１５の設置は第１の基準光源１１０の調整前であってもよい。
１…コヒーレントレシーバ、２…筐体、２ａ…前壁、２ｂ…後壁、２ｃ…底面、４…ベース、５…局発光入力ポート、６…信号光入力ポート、１１…偏光子、１２…ビームスプリッタ（ＢＳ）、１３…反射器、１４，１５，２３，２４…レンズ群、１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…レンズ、１６…スキュー調整素子、２１…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、２２…反射器、２５，７１…半波長板（λ／２板）、２６…スキュー調整素子、３０…ＶＯＡキャリア、３１…可変光減衰器（ＶＯＡ）、３２…ビームスプリッタ（ＢＳ）、３３…モニタ用ＰＤ、３５…偏波保持ファイバ、３６…単一モードファイバ、４１，５１…局発光導入口、４２，５２…信号光導入口、４３，５３…集積回路、４６，５６…回路基板、６１…フィードスルー、６５…信号出力端子、６６，６７…端子、１００…調整装置、１１０…第１の基準光源、１１１，１１２…光源、１１３…偏波合成器、１１４，１１５…光コネクタ、１１７…測定器、ＡＸ…長軸、Ｌ0，Ｌ1，Ｌ2…局発光、ＬＳ1…第１の光、ＬＳ2…第２の光、ＬＳ3，ＬＳ4…基準光、４０，５０…ＭＭＩ、Ｎ0，Ｎ1，Ｎ2…信号光、Ｐ１，Ｐ２…偏光方向。

Claims (2)

  1. 偏光方向が互いに直交する二つの偏光成分を含む信号光を入力する信号光入力ポートと、前記信号光を前記二つの偏光成分に分ける偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを通過した前記二つの偏光成分のそれぞれから電気信号を生成する二つの信号生成部とを備える光受信装置の組み立てに用いられ、偏光方向が互いに直交する第１の光及び第２の光の合成により基準光を生成する光源を調整する方法であって、
    前記信号光入力ポートに対して前記基準光を導入し、一方の前記信号生成部において生成される電気信号の第１の大きさを測定する工程と、
    前記信号光入力ポートと前記偏光ビームスプリッタとの間の光路上に半波長板を配置するとともに前記信号光入力ポートに対して前記基準光を導入し、前記一方の信号生成部において生成される電気信号の第２の大きさを測定する工程と、
    前記第１の大きさと前記第２の大きさとが互いに近づくように、前記第１の光及び前記第２の光のうち少なくとも一方の、光強度および偏光方向のうち少なくともいずれかを調整する工程と、を含む、光源調整方法。
  2. 偏光方向が互いに直交する二つの偏光成分を含む信号光を入力する信号光入力ポートと、前記信号光を前記二つの偏光成分に分ける偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを通過した前記二つの偏光成分のそれぞれから電気信号を生成する二つの信号生成部とを備える光受信装置の組み立てに用いられ、偏光方向が互いに直交する第１の光及び第２の光の合成により基準光を生成する光源を調整する方法であって、
    前記信号光入力ポートに対して前記基準光を導入し、一方の前記信号生成部において生成される電気信号の第１の大きさを測定する工程と、
    前記信号光入力ポートと前記偏光ビームスプリッタとの間の光路上に偏光角を９０°回転させる偏光回転部品を配置するとともに前記信号光入力ポートに対して前記基準光を導入し、前記一方の信号生成部において生成される電気信号の第２の大きさを測定する工程と、
    前記第１の大きさと前記第２の大きさとが互いに近づくように、前記第１の光及び前記第２の光のうち少なくとも一方の、光強度および偏光方向のうち少なくともいずれかを調整する工程と、を含む、光源調整方法。
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