JPH0243520A - 光集積回路 - Google Patents

光集積回路

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JPH0243520A
JPH0243520A JP63194224A JP19422488A JPH0243520A JP H0243520 A JPH0243520 A JP H0243520A JP 63194224 A JP63194224 A JP 63194224A JP 19422488 A JP19422488 A JP 19422488A JP H0243520 A JPH0243520 A JP H0243520A
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JP
Japan
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waveguide
polarization
optical
mode
beam splitter
Prior art date
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JP63194224A
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English (en)
Inventor
Harumi Fujima
晴美 藤間
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0243520A publication Critical patent/JPH0243520A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3136Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of interferometric switch type
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/06Polarisation independent

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、光フアイバセンサや光コヒーレント通信に用
いられる光集積回路に係り、特に導波路型の偏波面制御
を目的とした光集積回路に関する。
(従来の技術) 光フアイバセンサや光コヒーレント通信において用いら
れている光ヘテロダイン、光ホモダイン受信装置等にお
いては、システムの性能を向上させるために受信光の偏
波面を制御することが重要である。
即ち、光ファイバを伝搬してぎた信号光の偏波方向は、
敷設時における光ファイバの捩れや曲り、更には光フア
イバ接続点等において不規則に変化しているため、受信
光と検波に用いる局発光との偏波面を完全に一致させる
ことが難しい。このことにより光受信装置における検波
効率、 S/Hの低下、受光レベルの低下等の多くの問
題が発生していた。
従来の光受信装置では、局発用半導体レーザ光の偏波面
を調整して、受信信号光の偏波面に合せる方法や、受信
信号光をビームスプリッタ等で2方向に分離して夫々を
局発レーザ光と混合し別々にホトダイオードで電気信号
に変換して合成する方法等が提案されている。
前者の方法の場合、局発レーザ光の偏波面を受信信号光
に合せるのに、予め受信信号光を波長板等で2つの直交
する偏波成分の強度を夫々測定する手段を必要とし、そ
の測定のために、もともと微弱な受信信号光から一部を
取出し使用するため、本来の検波出力となる受信信号光
のレベルが更に低下するという欠点がある。また、その
強度測定には、ファイバ形ファラデー回転素子やλ/4
回転素子等大形の光学部品を必要とし、更に偏波面を合
Uるのに必要なだけの測定精度が得られないという欠点
があった。
後者の方法の場合、電気信号段階での単なる合成では検
波効率が低くなるため、予め電気信号での位相合せを必
要とし、そのため電気回路が大きくなる等の問題点があ
る。また、合成時の両信号間の強度差が大きい場合、検
波効率が低下し、雑音成分が相対的に増大することによ
り、S/Nが劣化する問題がおる。更に、波長多重伝送
の場合、分波損失が大きいという問題があり、特に光F
DH(rrequency DiViSiOn Hul
tipleX:周波数分割多重)伝送への適応が難しい
という問題点があった。
以上の方法の他、位相変調素子とTE/TMモード変換
素子の2つを用いて、−本の導波路上で偏波面を制御す
る方法が提案されているが、偏波面の急激な変化への追
従性に問題があり、調整箇所が3か所も必要とするほか
、制御用に予め初期状態として入力光の信号強度を記憶
させておく必要があるなど、制御系が複雑となる問題点
がおる。
なお、受信側で偏波面の制御を全く行わない方法には、
予め定偏波光フフイバを用いて伝送する方法がある。し
かし、この場合は伝送ファイバの各接続点で偏波面を手
動で合せる必要があり、各受信機毎に綿密な偏波面の調
整作業を必要とし、実現性に問題がある。このJ:うに
、従来はいずれの方法においても、受信時の検波等に際
して、効果的な偏波面制御機能を持つ光集積回路は見当
たらなかった。
(発明が解決しようとする課題) 以上の説明のように、従来の偏波面制御を目的とした装
置は作製方法が難しく、調整に人手を多く必要とし、更
に形状が大きく制御系が複雑といった多くの問題を有し
ていた。
そこで本発明は、光フアイバセンサや光コヒーレント通
信に適用し、簡単な回路構成で偏波面制御が容易に可能
な光集積回路を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の光集積回路は、入射した光を直交する2偏波方
向成分に分離し各々の成分に対して伝搬する光導波路を
異ならせる導波路型偏光ビームスプリッタと、この偏光
ビームスプリッタで分離された2つの偏波成分の内のい
ずれか一方を導入しその偏波面を90度回転させる導波
路型TE/TMモード変換器と、このTE/’INモー
ド変換器出力と前記偏光ビームスプリッタで分離された
使方の偏波成分とを導入し結合mの調整により互いに出
力強度がほぼ同一の2つの光を導出し得る2X2型の完
全結合長を有する方向性結合型導波路カプラで結合量可
変型光カプラとを具備することを特徴とする。
(作 用) 本発明の光集積回路は、導入光を偏光ビームスプリッタ
によって一旦2つの直交する偏波成分に分離した後、導
波路型TE/T)lモード変換器によりいずれか一方の
偏波面を90度回転させ結合量可変型光カプラで合成す
るよう構成したので、光カプラの2出力は同一偏波面の
みの成分の光で、しかも、結合量の調整により共に同じ
出力レベルのものが得られるので、これら出力を合成後
検波するに際し、S/N 、検波効率等の良好な光を導
き出すことができる。
また、本発明回路は、入射した光の強度測定装置や微妙
な位相合せ操作機能を持つ必要がなく回路を構成できる
ので、集積化によって小形化が容易に実現できる。
(実施例) 以下、本発明による光集積回路の実施例を図面を参照し
詳細に説明する。
第1図は本発明回路の一実施例を示す回路構成図である
。ここで導波路としてL+Nb0a結晶基板上にTiを
熱拡散を行った3次元光導波路を用いる。即ち、第1図
において、光ファイバ(1)から受けた光は、まず導波
路型偏光ビームスプリッタ(2)に供給され、直交する
2偏波方向成分に分離される。この導波路型偏光ビーム
スプリッタ(2)は基板(3)上に形成され、導入され
た光を分離し、基板垂直及び水平方向に互いに90度偏
波面を異にした光を各導波路(21)(22)に導出す
る。−方の導波路(22)は導波路型TE/TMモード
変換器(4)に供給され偏波面を90度回転させた後、
他方の導波路(21)の光とともに結合量可変型光カプ
ラ(5)に供給される。結合量可変型光カプラ(5)は
方向性結合器型導波路カプラで結合長が2X2型の完全
結合長を有するものであり、導波路上に配置した電極へ
の印加電圧の制御により、導波路(51) (52)か
らの2つの出力強度がほぼ同一となるように結合量の調
整が行われる。
一般には光ファイバ(1)の出力端部([)では光の偏
波方向は一定でないため、導波路型偏光ビームスプリッ
タ(2)から導出される2つの光の強度は互いに異なる
。そこで、結合量可変型光カプラ(5)で結合量の調整
を常に行うことにより、各出力強度がほぼ同一になるよ
う調整される。しかも、偏光ビームスプリッタ(2)で
分離された光は夫々互いに90度偏波面の異なるTEモ
ード並びにIHモードであるから、導波路型TE/TM
モード変換器(4)により両者はいずれか一方の伝送モ
ード光に統一される。従って、TE/T)lモード変換
器(4)は、偏光ビームスプリッタ(2)と光カブラ(
5)との間であれば、いずれの光導波路に設けても同じ
結果が得られる。
いま、偏光ビームスプリッタ(2)に導入される光を複
素電界振幅A(t)とすると、A(t)は次式のように
なる。
A(t)=AX(t)+BY(t)XEXp(−jC)
    (1)但し、AX(t)は導波路方向をZ軸と
した直交座標系のX方向成分。
By(t)は同じく導波路方向をZ軸とした直交座標系
のY方向成分。
CはX、Y方向成分の位相差。
を夫々表す。
従って、偏光ビームスプリッタ(2)からの各出力は、 Ax(t)              (2)By(
t) xExp(−jc)         (3>と
なる。
いま、導波路型TE/T)lモード変換器(4)への入
力信号がAx(t)であるとすると、その出力は偏波面
が90度回転されAV(t)となり、結合量可変型光カ
プラ(5)に導入される光の偏光方向はY方向に統一さ
れる。
いま、 AV(tel  +1By(t)l  =i    (
4)とし、光カプラ(5)の出力光強度を11.I2と
すると、 I、= [2k”+4A”Δ” =4ABkΔXcos
(C)+2(A”−B”)Xcos(2yZ)+2AB
k(y +Z)Xcos(2yZ+C)−2AB(y−
Z)xcos(2yZ−C)]/(4y”)     
    (5)I、=1−1、           
  (6)となる。
但し、kは光カプラの方向性結合器としての結合係数。
2は光カプラの方向性結合器としての結合部の長さ。
Δ及びγは2つの導波路における伝搬定数を夫々β1.
β2としたとき、次式(7) (8)で表せる定数であ
る。
Δ・(β2−β1)/2       (7)γ=(k
2゛十Δ2  )              (8)
第2図にはこの実施例において、A及びBの値を夫々1
.ff酊丁、F丁丁、 (正了、F酊T、 J丁子、及
びO2F丁丁、 (UT、 (U3;、 (7J7T、
 JT丁トシ’T: 順次’l 化させ組合わせたとき
の、出力光強1宴Iの針師結果を示す。但しこの場合も
光カプラの結合長を完全結合長とする。第2図において
、横軸は結合効率を変化させるために与える伝搬定数差
の規格化値、縦軸はA、8間の位相差を夫々示ず。但し
、位相差は定数2πの整数倍を省略して示している。
第2図から分ることは、位相差が−π及びπのとぎの伝
搬定数差は豆いに等しく、かつ連続していることである
。このことは、入力光の互いに直交する2つの偏波方向
成分間の位相が無限に変化したとしても、所定の範囲(
−π〜+π)内で全て制御できることを意味する。
次に、本発明による光集積回路の他の実施例を第3図を
参照して説明する。
なお、第1図に示す構成と同一構成には同一符号を付し
、詳細な説明は省略する。
即ち、光ファイバ(1)から入射した光を方向性結合器
型分岐素子を用いた偏光ビームスプリッタ(2)で分離
させ、導波路(21)にはTHモードの光を。
導波路型TE/TMモード変換器(4)には丁Eモード
の光を供給する。TE/TMモード変換器(4)で1“
Hモードに変換された光は前記導波路(21)の光とと
もに、結合量可変型光カブラ(5)に供給される。光カ
プラ(5)では、2X2型の完全結合長のを有する方向
性結合器型導波路カプラで導波路上に配置した電極への
印加電圧の制御で、出力側導波路(51)(52)に導
出される各TMモードの光の光強度が制御される。
従って、この第3図に示す実施例の場合も、光ファイバ
(1)から入射される信号光の偏波方向が変化しても、
出力導波路(51)(52)には、同一モードのみの偏
波成分を持ちしかも同一強度の光が導出される。
以上のように、本発明の光集積回路は、同一モードで同
一強度の出力光を簡単な回路構成で、しかも極めて容易
に得ることができるものであり、従来のように、送信側
の信号強度の測定や、検波効率を低下させないための大
計りな電気回路を必要ともせず、また、1つの基板上に
構成できることから面倒な光軸合せの必要もなく、良好
な光信号を導出し得るものである。
[発明の効果] 以上のように、本発明の光集積回路は、簡単な構成で信
号損失の少ない同一モード、同一強度の光信号を取出す
ことができるものであり、光フアイバセンサや光コヒー
レント通信に適用してその効果大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光集積回路の一実施例を示す回路
構成図、第2図は第1図に示す回路の出力光強度特性図
、第3図は本発明回路の他の実施例を示す回路構成図で
ある。 1)・・・光ファイバ 2)・・・導波路型偏光ビームスプリッタ3)・・・基
板 4)・・・導波路型TE/TMモード変換器5)・・・
結合母可変型光カプラ 3−一−s版 第1図 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 @  3 図 Q

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入射した光を直交する2偏波方向成分に分離し各々の成
    分に対して伝搬する光導波路を異ならせる導波路型偏光
    ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタで分離
    された2つの偏波成分の内のいずれか一方を導入しその
    偏波面を90度回転させる導波路型TE/TMモード変
    換器と、このTE/TMモード変換器出力と前記偏光ビ
    ームスプリッタで分離された他方の偏波成分とを導入し
    結合量の調整により互いに出力強度がほぼ同一の2つの
    光を導出し得る2×2型の完全結合長を有する方向性結
    合型導波路カプラで結合量可変型光カプラとを具備する
    光集積回路。
JP63194224A 1988-08-03 1988-08-03 光集積回路 Pending JPH0243520A (ja)

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JP63194224A JPH0243520A (ja) 1988-08-03 1988-08-03 光集積回路

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0618824A (ja) * 1992-03-27 1994-01-28 Koninkl Ptt Nederland Nv 制御可能な偏光変換器
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JP2020170197A (ja) * 2015-03-02 2020-10-15 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. 偏光状態整合器(psa)

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