JPH05313109A - Waveguide type polarization controller - Google Patents

Waveguide type polarization controller

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Publication number
JPH05313109A
JPH05313109A JP11725192A JP11725192A JPH05313109A JP H05313109 A JPH05313109 A JP H05313109A JP 11725192 A JP11725192 A JP 11725192A JP 11725192 A JP11725192 A JP 11725192A JP H05313109 A JPH05313109 A JP H05313109A
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JP
Japan
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optical
waveguide
optical waveguide
polarization
type polarization
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11725192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Inoue
靖之 井上
Masayuki Okuno
将之 奥野
Masao Kawachi
正夫 河内
Noboru Takachio
昇 高知尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce work for realizing polarization independence for every individual waveguide circuit. CONSTITUTION:The waveguide type polarization controller consists of an optical waveguide type polarization beam splitter 11 which converts light in an optional polarized wave state into linearly polarized waves having mutually orthogonal planes of polarization, a polarization mode converter 12 which has an amorphous silicon stress imparting film 24 for polarization mode conversion to one of two optical waveguides 22 and 23 coupled with two output optical waveguides of the polarization beam splitter 11, i.e., optical waveguide 22 and converts the linear polarized wave propagated in the optical waveguide 22 into the other orthogonal linear polarized wave, an optical phase shifter 13 which is provided on the optical waveguide 23 and controls its optical path length, and a tunable coupler 14 which multiplexes the output light beams of the two optical waveguides 22 and 23 with each other at an optional coupling rate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信又は光信号処理
の分野で用いられる導波路型偏波制御器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type polarization controller used in the field of optical communication or optical signal processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ通信の一層の普及のために
は、受・発光素子の高性能化、低価格化に加えて、光分
岐結合器、光合分波器、光スイッチなどの各種光集積回
路部品の開発が不可欠である。そして、シリコン(S
i)基板上に作製されたガラス光導波回路はその光損失
が小さく実用的な光集積回路部品として期待されてい
る。
2. Description of the Related Art In order to further popularize optical fiber communication, in addition to high performance and low cost of receiving and emitting elements, various optical integration such as optical branching / coupling devices, optical multiplexer / demultiplexers, and optical switches. Development of circuit parts is essential. And silicon (S
i) The glass optical waveguide circuit formed on the substrate has small optical loss and is expected as a practical optical integrated circuit component.

【0003】しかしながら、このガラス光導波回路は、
作製工程において発生する熱応力のために複屈折を有す
るので、偏波依存性を有するという問題がある。すなわ
ち、Si基板上のガラス光導波回路は、ガラスの透明化
熱処理後の冷却過程においてSi基板とガラスとの熱膨
張係数差による熱応力が発生するので、その結果光導波
路に応力複屈折が生じる。この応力複屈折は3×10-4
程度であり、市販されている偏波保持ファイバと同等の
値である。ただし、ここで複屈折としては、TM光の実
効屈折率nTMとTE光の実効屈折率nTEとの差と定義す
る(TE光とは基板面に対して平行な電界成分を持つ
光、TM光とは基板面に対して垂直な電界成分を持つ光
である)。つまり、ガラス光導波回路の入射光のTE成
分とTM成分とは、その回路の中で互いに干渉すること
なく、それぞれ個別に伝搬する。しかも、非対称なマッ
ハツェンダ干渉計においては、そのアーム導波路に複屈
折があるため、TE光とTM光とでアーム導波路の光路
長差が僅かに異なるように見えてしまう。したがって、
同じ光回路において、TE光の伝達特性とTM光の伝達
特性とに違いが生じ、この結果、入射光の偏波状態によ
って光回路の伝達特性が変化するという問題がある。
However, this glass optical waveguide circuit
Since it has birefringence due to thermal stress generated in the manufacturing process, it has a problem of polarization dependency. That is, in the glass optical waveguide circuit on the Si substrate, thermal stress is generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the Si substrate and the glass in the cooling process after the glass is heat-treated, so that stress birefringence occurs in the optical waveguide. .. This stress birefringence is 3 × 10 -4
It is about the same value as that of the polarization maintaining fiber on the market. Here, the birefringence is defined as the difference between the effective refractive index n TM of TM light and the effective refractive index n TE of TE light (TE light is light having an electric field component parallel to the substrate surface, TM light is light having an electric field component perpendicular to the substrate surface). That is, the TE component and the TM component of the incident light of the glass optical waveguide circuit propagate individually without interfering with each other in the circuit. Moreover, in the asymmetric Mach-Zehnder interferometer, since the arm waveguide has birefringence, the optical path length difference between the TE light and the TM light seems to be slightly different. Therefore,
In the same optical circuit, a difference occurs between the TE light transmission characteristic and the TM light transmission characteristic, and as a result, there is a problem that the transmission characteristic of the optical circuit changes depending on the polarization state of the incident light.

【0004】そして、このガラス光導波回路の偏波依存
性解消法については、特開平01−77002号公報に
応力付与膜のレーザトリミングによる方法が提案されて
いる。これは、応力付与膜のトリミングにより光導波路
の応力複屈折を制御し、光回路の偏波依存性を解消する
方法である。
As a method of eliminating the polarization dependence of the glass optical waveguide circuit, Japanese Patent Laid-Open No. 01-77002 proposes a method of laser trimming the stress imparting film. This is a method of controlling the stress birefringence of the optical waveguide by trimming the stress imparting film and eliminating the polarization dependence of the optical circuit.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、導波路の光損
失が大幅に減少し、光回路の大規模化が進むにつれて、
個別回路ごとに偏波無依存化のためのレーザトリミング
を行うことが、光導波回路作製に要する時間の大部分を
占めるようになってきた。例えば、非対称マッハツェン
ダ干渉計を15個集積化した16波の光周波数合分波器
を図5に示す。同図に示すように、光周波数合分波器1
00は、15個の非対称マッハツェンダ干渉計101〜
115を有している。これら15個の非対称マッハツェ
ンダ干渉計101〜115の偏波依存性を前述の通り個
別に応力付与膜116のレーザトリミングで解消するこ
とは原理的には可能である。しかしながら、それに要す
る労力は膨大なものであり、このような光集積回路部品
の製造を妨げる大きな要因になっている。
However, as the optical loss of the waveguide is greatly reduced and the scale of the optical circuit is increased,
Laser trimming for polarization independence for each individual circuit has become a major part of the time required to fabricate an optical waveguide circuit. For example, FIG. 5 shows a 16-wave optical frequency multiplexer / demultiplexer in which 15 asymmetric Mach-Zehnder interferometers are integrated. As shown in the figure, the optical frequency multiplexer / demultiplexer 1
00 is 15 asymmetric Mach-Zehnder interferometers 101 to 101.
It has 115. In principle, it is possible to eliminate the polarization dependence of these 15 asymmetric Mach-Zehnder interferometers 101 to 115 individually by laser trimming of the stress applying film 116 as described above. However, the labor required therefor is enormous, which is a major factor that hinders the manufacture of such optical integrated circuit components.

【0006】本発明はこのような事情に鑑み、光導波回
路の個別回路ごとの偏波無依存化のためのレーザトリミ
ング作業工程等の低減を図ることができる導波路型偏波
制御器を提供することを目的とする。
In view of such circumstances, the present invention provides a waveguide type polarization controller capable of reducing the laser trimming work steps for making the polarization independent of each individual circuit of the optical waveguide circuit. The purpose is to do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る導波路型偏波制御器は、光伝搬作用を有する光
導波路と、該光導波路の光路長を制御する光位相シフタ
と、該光導波路の複屈折を制御する応力付与膜とからな
り、2つの出力光導波路から互いに直交する偏波面を有
する直線偏波を出力する光導波路型偏波ビームスプリッ
タと、この光導波路型偏波ビームスプリッタの2つの出
力光導波路に結合する2つの光導波路を有して何れか一
方の光導波路を伝搬する直線偏波を直交する他の直線偏
波に変換する偏波モード変換器と、前記2つの光導波路
の少なくとも一方に設けられて当該光導波路の光路長を
制御する光位相シフタと、前記2つの光導波路の光を任
意の結合率で結合するチューナブルカプラと、からなる
ことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The present invention for achieving the above object
The waveguide-type polarization controller according to Ming
Waveguide and optical phase shifter for controlling optical path length of the optical waveguide
And a stress applying film that controls the birefringence of the optical waveguide.
The two output optical waveguides have polarization planes orthogonal to each other.
Optical waveguide type polarization beam splitter that outputs
And two outputs of this optical waveguide type polarization beam splitter.
Has two optical waveguides that are coupled to the optical waveguide.
Other linear polarizations orthogonal to the linearly polarized wave propagating in one optical waveguide
Polarization mode converter for converting into a wave, and the two optical waveguides
The optical path length of the optical waveguide is provided on at least one of
It controls the optical phase shifter and the light of the two optical waveguides.
It consists of a tunable coupler that couples at the desired coupling rate.
It is characterized by

【0008】[0008]

【作用】前記構成の導波路型偏波制御器に光を入射する
と、光導波路型偏波ビームスプリッタで互いに直交する
2つの直線偏波(TE光及びTM光)に分離されて偏波
モード変換器に導かれて、その一方の直線偏波が直交す
る他の直線偏波に変換され、その後、2つの直線偏波
(偏波面が一致するTE光あるいはTM光)はチューナ
ブルカプラで合波されて出力される。すなわち、導波路
型偏波制御器では、その出力を常にTE光又はTM光の
何れかの直線偏波に制御することができる。
When light enters the waveguide type polarization controller having the above structure, it is split into two linearly polarized waves (TE light and TM light) orthogonal to each other by the optical waveguide type polarization beam splitter, and polarization mode conversion is performed. Is guided to the other side and one of the linearly polarized waves is converted into another linearly polarized wave which is orthogonal to each other. Then, the two linearly polarized waves (TE light or TM light having the same plane of polarization) are combined by a tunable coupler. And output. That is, in the waveguide type polarization controller, the output can always be controlled to the linear polarization of either TE light or TM light.

【0009】かかる導波路型偏波制御器を他の光導波回
路と共に集積することによって、光導波回路に偏波依存
性があっても、光導波回路にはTE光又はTM光の何れ
か一方の直線偏波しか入射されないため実質上問題は無
くなる。つまり、従来同一基板上に集積された複数の光
導波回路に対して個別に偏波無依存化のためのレーザト
リミングが必要であったものが、導波路型偏波制御器を
同一基板上に集積することによって不要になる。
By integrating such a waveguide type polarization controller with another optical waveguide circuit, either the TE light or the TM light is provided in the optical waveguide circuit even if the optical waveguide circuit has polarization dependence. Since only the linearly polarized wave of is incident, there is virtually no problem. In other words, conventionally, it was necessary to individually perform laser trimming on multiple optical waveguide circuits integrated on the same substrate in order to make them polarization independent. It becomes unnecessary by integrating.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.

【0011】図1には一実施例に係る導波路型偏波制御
器の平面図、図2〜図4にはそのII−II線、III −III
線、IV−IV線の拡大断面図を示す。
FIG. 1 is a plan view of a waveguide type polarization controller according to an embodiment, and FIGS. 2 to 4 show its II-II line and III-III.
The line and the IV-IV line are enlarged cross-sectional views.

【0012】これらの図面に示すように、この導波路型
偏波制御器は、導波路型偏波ビームスプリッタ11と、
偏波モード変換器12と、熱光学位相シフタ13と、チ
ューナブルカプラ14とからなる。導波路型偏波ビーム
スプリッタ11は、シリコン基板15上に形成した2本
のシングルモードガラス光導波路16,17の2箇所に
結合率50%の方向性結合器18,19を配置して導波
路型マッハツェンダ干渉計を構成し、そのアームである
光導波路16,17の上部にそれぞれ導波路複屈折制御
用の非晶質シリコン応力付与膜20及び熱光学位相シフ
タ21を形成したものである。なお、光導波路16,1
7の一端が光入出力ポート16a,17aとなってい
る。
As shown in these drawings, this waveguide type polarization controller includes a waveguide type polarization beam splitter 11 and
It includes a polarization mode converter 12, a thermo-optical phase shifter 13, and a tunable coupler 14. The waveguide type polarization beam splitter 11 is a waveguide in which directional couplers 18 and 19 having a coupling rate of 50% are arranged at two positions of two single mode glass optical waveguides 16 and 17 formed on a silicon substrate 15. Type Mach-Zehnder interferometer, and an amorphous silicon stress imparting film 20 for controlling waveguide birefringence and a thermo-optic phase shifter 21 are formed on the arms of the optical waveguides 16 and 17, respectively. The optical waveguides 16 and 1
One end of 7 serves as light input / output ports 16a and 17a.

【0013】光導波路16,17の他端には偏波モード
変換器12を構成する光導波路22,23が連続的に形
成されている。そして、一方の光導波路22の上方には
その幅方向に非対称に、偏波モード変換用の非晶質シリ
コン応力付与膜24が設けられている。また、光導波路
21には結合率1%の方向性結合器25を介して光導波
路26が結合されている。なお、光導波路26の両端は
光入出力ポート26a,26bとなっている。一方の光
導波路23の上方には熱光学位相シフタ13が設けられ
ているが、これはチューナブルカプラ13を正常に動作
させるために用いるものである。
Optical waveguides 22 and 23 forming the polarization mode converter 12 are continuously formed at the other ends of the optical waveguides 16 and 17, respectively. An amorphous silicon stress imparting film 24 for polarization mode conversion is provided above one optical waveguide 22 asymmetrically in the width direction. An optical waveguide 26 is coupled to the optical waveguide 21 via a directional coupler 25 having a coupling rate of 1%. Both ends of the optical waveguide 26 are light input / output ports 26a and 26b. A thermo-optical phase shifter 13 is provided above one of the optical waveguides 23, which is used to operate the tunable coupler 13 normally.

【0014】また、チューナブルカプラ14は、光導波
路16,17に連続して形成される2本の光導波路2
7,28の2箇所に結合率50%の方向性結合器29,
30を設けた導波路型マッハツェンダ干渉計からなり、
その一方のアームである光導波路30上方に熱光学位相
シフタ31が設けられている。そして、光導波路27,
28の一端が光入出力ポート27a,28aとなってい
る。
The tunable coupler 14 is composed of two optical waveguides 2 formed continuously with the optical waveguides 16 and 17.
Directional couplers 29 with a coupling rate of 50% at two locations 7, 28,
It consists of a waveguide type Mach-Zehnder interferometer provided with 30,
A thermo-optic phase shifter 31 is provided above the optical waveguide 30, which is one of the arms. Then, the optical waveguide 27,
One end of 28 serves as light input / output ports 27a and 28a.

【0015】次に、製造方法を示しながら各構成をさら
に詳述する。導波路型偏波ビームスプリッタ11の製造
方法については、特開昭64−77002号公報に、ま
たその特性については電子情報通信学会1990年秋期
全国大学C−215に、それぞれ詳しく記載されてい
る。導波路型偏波ビームスプリッタ11を製造する場
合、シリコン基板15上に火災堆積法とフォトリソグラ
フィ及びリアクティブイオンエッチング法とにより埋め
込みシングルモードガラス光導波路16,17を形成す
る。なお、コアガラスには周囲のクラッドガラスより屈
折率が0.75%高くなるようにGeをドープしてい
る。また、光導波路16,17上のクラッドガラス表面
に、非晶質シリコン応力付与膜20及び熱光学位相シフ
タ21を部分的に堆積する。ここで、非晶質シリコン応
力付与膜20はスパッタ法及びリアクティブイオンエッ
チング法により形成し、また、熱光学位相シフタ21と
しては、蒸着法及びリフトオフ法によって形成したCr
膜を用いた。なお、熱光学位相シフタ21による位相シ
フトは、当該熱光学位相シフタ21に適当な電力を供給
することにより行う。
Next, each structure will be described in more detail while showing a manufacturing method. The method of manufacturing the waveguide type polarization beam splitter 11 is described in detail in Japanese Patent Laid-Open No. 64-77002, and the characteristics thereof are described in detail in the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Autumn 1990 National University C-215. When manufacturing the waveguide type polarization beam splitter 11, the embedded single mode glass optical waveguides 16 and 17 are formed on the silicon substrate 15 by the fire deposition method, the photolithography and the reactive ion etching method. The core glass is doped with Ge so that the refractive index is 0.75% higher than that of the surrounding clad glass. Further, the amorphous silicon stress imparting film 20 and the thermo-optical phase shifter 21 are partially deposited on the surface of the clad glass on the optical waveguides 16 and 17. Here, the amorphous silicon stress imparting film 20 is formed by a sputtering method and a reactive ion etching method, and the thermo-optical phase shifter 21 is formed by a vapor deposition method and a lift-off method.
A membrane was used. The phase shift by the thermo-optical phase shifter 21 is performed by supplying appropriate power to the thermo-optical phase shifter 21.

【0016】導波路型偏波ビームスプリッタ11の応力
付与膜20のトリミングによる調整は次のようにして行
う。すなわち、マッハツェンダ干渉計の2本のアームの
光路長差を、例えばTE光にとって、N・λ(Nは整
数、λは光波長)に、TM光にとって(N+1/2)・
λになるよう応力付与膜20と熱光学位相シフタ21と
を用いて設定する。このとき光導波路17から入射され
た光のうちTE光成分は導波路22に出力され、TM光
成分は導波路23に出力される。そして、偏波ビームス
プリッタ11の応力付与膜20のトリミングは、モニタ
用の光導波路26の入出力ポート26bから入射された
光を、方向性結合器25及び光導波路22を介して偏波
ビームスプリッタ11に入射し、その透過光を光導波路
16または17を介して検出することにより行う。
The adjustment of the stress applying film 20 of the waveguide type polarization beam splitter 11 by trimming is performed as follows. That is, the optical path length difference between the two arms of the Mach-Zehnder interferometer is, for example, N · λ (N is an integer, λ is an optical wavelength) for TE light and (N + 1/2) · for TM light.
The value is set to λ using the stress applying film 20 and the thermo-optical phase shifter 21. At this time, the TE light component of the light incident from the optical waveguide 17 is output to the waveguide 22, and the TM light component is output to the waveguide 23. Then, the stress applying film 20 of the polarization beam splitter 11 is trimmed by allowing the light incident from the input / output port 26b of the optical waveguide 26 for monitoring to pass through the directional coupler 25 and the optical waveguide 22. This is performed by making the light incident on 11 and detecting the transmitted light through the optical waveguide 16 or 17.

【0017】偏波モード変換器12では非晶質シリコン
応力付与膜23を光導波路21の幅方向に非対称に設け
ることにより、光導波路22の応力主軸を基板面に対し
て45度に傾け、TE,TM偏波モード変換を行うよう
にしている。この偏波モード変換器12は特開昭63−
147114号公報に記載された導波路型光位相板を応
用したものである。なお、特開昭63−147114号
公報の導波路型光位相板では、光導波路の応力主軸を傾
けるために応力解放溝を用いているが、本発明において
も応力解放溝を用いることができる。しかし、微調整が
容易であるという点においては、応力付与膜を用いた偏
波モード変換器の方がより高性能なものを実現できる。
In the polarization mode converter 12, the amorphous silicon stress imparting film 23 is provided asymmetrically in the width direction of the optical waveguide 21, so that the stress principal axis of the optical waveguide 22 is tilted at 45 degrees with respect to the substrate surface, and TE , TM polarization mode conversion is performed. This polarization mode converter 12 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-
This is an application of the waveguide type optical phase plate described in Japanese Patent No. 147114. In the waveguide type optical phase plate disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-147114, the stress releasing groove is used to incline the stress principal axis of the optical waveguide, but the stress releasing groove can be used in the present invention. However, in terms of easy fine adjustment, a polarization mode converter using a stress applying film can realize a higher performance.

【0018】偏波モード変換器12での微調整は次のよ
うにして行う。まず、チューナブルカプラ14の結合率
を0%にした状態でモニタ用の光導波路26を光入出力
ポート26bからTE又はTMの直線偏波を入射する。
この直線偏波は偏波モード変換器12の光導波路22に
入射し、応力付与膜24の下方を通過し、偏波モード変
換された光が方向性結合器25を介して光入出力ポート
26aから出力される。この出力光の偏波状態を観測す
ることによって完全に偏波変換されているかどうかがわ
かる。実際には応力付与膜24を余分につけておき徐々
にレーザトリミングを行うことによって、完全に偏波モ
ード変換される状態に設定する。本実施例では偏波モー
ド変換器にTE光が入射されたとき、この光はTMモー
ドに変換されて光導波路26の光入出力ポート26aか
ら出力される。
Fine adjustment in the polarization mode converter 12 is performed as follows. First, with the coupling rate of the tunable coupler 14 set to 0%, the TE or TM linearly polarized wave is incident on the optical waveguide 26 for monitoring from the optical input / output port 26b.
This linearly polarized light enters the optical waveguide 22 of the polarization mode converter 12, passes under the stress applying film 24, and the polarization-mode-converted light passes through the directional coupler 25 to the optical input / output port 26 a. Is output from. By observing the polarization state of this output light, it can be seen whether the polarization has been completely converted. Actually, the stress applying film 24 is additionally provided, and laser trimming is gradually performed to set the state in which the polarization mode is completely converted. In this embodiment, when TE light is incident on the polarization mode converter, this light is converted to TM mode and output from the optical input / output port 26a of the optical waveguide 26.

【0019】次に、チューナブルカプラ14の結合率の
制御について説明する。なお、熱光学位相シフタ13,
31の構成は熱光学位相シフタ20と同様である。
Next, the control of the coupling rate of the tunable coupler 14 will be described. The thermo-optical phase shifter 13,
The configuration of 31 is similar to that of the thermo-optical phase shifter 20.

【0020】2つの3dB方向性結合器29,30を使
用したマッハツェンダ干渉計のチューナブルカプラ14
の伝達行列を数1に示す。ただし、αは熱光学位相シフ
タ31による位相シフト量である。
Mach-Zehnder interferometer tunable coupler 14 using two 3 dB directional couplers 29, 30.
The transfer matrix of is shown in Equation 1. However, α is the amount of phase shift by the thermo-optical phase shifter 31.

【0021】[0021]

【数1】 一つの入力ポートから入射される光は2つの出力ポート
に数2に示す位相変化及び振幅変化を受けた状態で出力
される。ただし、ωは信号光の光角周波数である。
[Equation 1] The light incident from one input port is output to the two output ports in a state where the phase change and the amplitude change shown in Formula 2 are received. However, ω is the optical angular frequency of the signal light.

【0022】[0022]

【数2】 [Equation 2]

【0023】ここで2出力の光の相対的な位相差は0で
あることが次の数3からわかる。
It can be seen from the following expression 3 that the relative phase difference between the two output lights is zero.

【0024】[0024]

【数3】 [Equation 3]

【0025】また、熱光学位相シフタ31による0から
πまでの位相シフト量αで、2出力の光パワー比が無限
大から0までの範囲で変化することが以下数4の式から
わかる。また、熱光学位相シフタ31による位相シフト
量αと2つの光出力パワー比を図5に示す。
Further, it can be seen from the following formula 4 that the optical power ratio of two outputs changes in the range from infinity to 0 with the phase shift amount α from 0 to π by the thermo-optical phase shifter 31. Further, FIG. 5 shows the phase shift amount α by the thermo-optic phase shifter 31 and the ratio of two optical output powers.

【0026】[0026]

【数4】 [Equation 4]

【0027】チューナブルカプラ14は相反素子である
から、1つのポートから入射した光を2つに分岐するこ
とも、また逆に2つのポートから入射した光を1つに合
波することも可能である。ただし、1つの光を2つに分
岐したときにその2つの光の相対的な位相差が0である
ことから、逆に2つの光を合波するときにも2つの入射
光の位相が相対的に等しいことが必要である。これを実
現するために熱光学位相シフタ13によって位相シフト
量βを与えて、2つの光の相対的な位相差を0にする。
位相シフト量βは、光入出力ポート16aに入射される
TE光とTM光との位相差を補償するように制御する必
要がある。また、熱光学位相シフタ31による位相シフ
タ量αは、光入出力ポート16aに入射されるTE成分
とTM成分とのパワー比によって決定する必要がある。
これは例えば光入出力ポート28aからの出力光を光検
出器で検出して、その出力が最小になるように位相シフ
ト量αを決めれば良い。
Since the tunable coupler 14 is a reciprocal element, it is possible to split the light incident from one port into two or conversely combine the light incident from two ports into one. Is. However, when one light is split into two, the relative phase difference between the two lights is 0. Therefore, when the two lights are combined, the phases of the two incident lights are opposite to each other. Need to be equal. In order to realize this, the thermo-optical phase shifter 13 gives a phase shift amount β so that the relative phase difference between the two lights becomes zero.
The phase shift amount β needs to be controlled so as to compensate for the phase difference between the TE light and the TM light incident on the optical input / output port 16a. Further, the phase shifter amount α by the thermo-optical phase shifter 31 needs to be determined by the power ratio of the TE component and the TM component incident on the light input / output port 16a.
For this, for example, the output light from the optical input / output port 28a may be detected by the photodetector, and the phase shift amount α may be determined so that the output is minimized.

【0028】以上説明した実施例では、導波路型偏波ビ
ームスプリッタ11、偏波モード変換器12及び熱光学
位相シフタ13、並びにチューナブルカプラ14を同一
基板上に作製することにより、低損失な偏波制御器を実
現している。
In the embodiment described above, the waveguide type polarization beam splitter 11, the polarization mode converter 12, the thermo-optical phase shifter 13, and the tunable coupler 14 are formed on the same substrate, so that the loss is low. A polarization controller is realized.

【0029】上記実施例の偏波制御器の一例として、T
Eモード、TMモードの光を等量ずつ励起するよう直線
偏光の光を45度傾けて光入出力ポート16aから入射
したときの熱光学位相シフタ21,13,31への供給
電力と出力光との関係を表1に示す。表1に示す結果よ
り、熱光学位相シフタ21,13,31に適当な電力を
与えることにより光入出力ポート27a又は28aから
TE又はTM直線偏波が出力できることがわかる。
As an example of the polarization controller of the above embodiment, T
Supply power and output light to the thermo-optical phase shifters 21, 13, 31 when linearly polarized light is inclined by 45 degrees and is incident from the light input / output port 16a so as to excite E-mode light and TM-mode light in equal amounts. Table 1 shows the relationship. From the results shown in Table 1, it is understood that TE or TM linearly polarized waves can be output from the optical input / output port 27a or 28a by applying appropriate power to the thermo-optic phase shifters 21, 13, 31.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】図6には他の実施例に係る偏波制御器の構
成を、図7にはそのVII −VII 線拡大断面図を示す。な
お、図1〜図4と同一作用を示す部材には同一符号を付
して重複する説明は省略する。
FIG. 6 shows the configuration of a polarization controller according to another embodiment, and FIG. 7 shows an enlarged sectional view taken along line VII-VII thereof. It should be noted that the members having the same functions as those in FIGS.

【0032】本実施例の偏波モード変換器12Aは、偏
波モード変換を応力制御によって行うのではなく、波長
板としての複屈折媒体である水晶薄膜32により行うも
のである。さらに詳言すると、光導波路22の途中に
は、当該導波路22を横断する溝33が形成されてお
り、この溝33に水晶薄膜32が挿入されている。ここ
で、溝33はリソグラフィと反応性エッチング法とによ
り作製したが、勿論これに限定されず、例えばダイヤモ
ンド砥粒を塗布したカッタで溝を切ることも可能であ
る。なお、カッタによる方法では短時間に溝を作製する
ことができるが、光導波路22のみを横断する溝を作製
することはできず、光導波路26や光導波路23も横断
する溝が形成されています。しかし、このような溝をつ
くると、光導波路22と光導波路23で光損失が同じよ
うに起こるという意味で好都合である。
In the polarization mode converter 12A of this embodiment, the polarization mode conversion is not performed by stress control but by the quartz thin film 32 which is a birefringent medium as a wave plate. More specifically, a groove 33 that crosses the waveguide 22 is formed in the middle of the optical waveguide 22, and the crystal thin film 32 is inserted into the groove 33. Here, the groove 33 is formed by the lithography and the reactive etching method, but the groove 33 is not limited to this, and the groove may be cut by, for example, a cutter coated with diamond abrasive grains. Although the method using a cutter can make a groove in a short time, it cannot make a groove that traverses only the optical waveguide 22, and a groove that also traverses the optical waveguide 26 and the optical waveguide 23 is formed. .. However, forming such a groove is advantageous in that light loss occurs in the optical waveguide 22 and the optical waveguide 23 in the same manner.

【0033】図6,7に示す導波路型偏波制御器の特性
は、上記実施例のそれとほぼ同等であったが、光挿入損
失に関してだけ約1dB損失が大きかった。
The characteristics of the waveguide type polarization controller shown in FIGS. 6 and 7 were almost the same as those of the above-mentioned embodiment, but about 1 dB loss was large only with respect to the optical insertion loss.

【0034】図1〜4に示した導波路型偏波制御器の使
用例を図8に示す。同図に示すように、本実施例は導波
路型偏波制御器34と16波の光周波数合分波器35と
を同一基板上に集積したものである。この場合、導波路
型偏波制御器34の光入出力ポート16aから入射した
任意の偏波状態の光は、導波路型偏波制御器34によっ
てTE又はTM直線偏波に変換されて、光導波路28か
ら16波の光周波数合分波器35に入射される。したが
って、光周波数合分波器35の中ではTE又はTMの直
線偏波しか存在しないため、従来のように各非対称マッ
ハツェンダ干渉計の偏波依存性を解消する必要がなく、
例えば複屈折制御用のトリミングが不要となる。
An example of using the waveguide type polarization controller shown in FIGS. 1 to 4 is shown in FIG. As shown in the figure, in this embodiment, a waveguide type polarization controller 34 and a 16-wave optical frequency multiplexer / demultiplexer 35 are integrated on the same substrate. In this case, light of an arbitrary polarization state that is incident from the optical input / output port 16a of the waveguide type polarization controller 34 is converted into TE or TM linearly polarized light by the waveguide type polarization controller 34, and the The 16-wave optical frequency multiplexer / demultiplexer 35 enters the waveguide 28. Therefore, since only TE or TM linear polarization exists in the optical frequency multiplexer / demultiplexer 35, it is not necessary to eliminate the polarization dependence of each asymmetric Mach-Zehnder interferometer as in the conventional case.
For example, the trimming for controlling the birefringence becomes unnecessary.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の導波路型
偏波制御器は、任意の偏波状態の光を一定の直線偏波に
変換することができ、また、他の光集積回路と共に同一
基板に集積することができるので、従来、個別の光集積
回路に対してその偏波依存性を解消する複屈折制御が不
要になるという効果を奏する。したがって、導波路型光
部品の製造時間及びコストを大幅に下げることができ
る。
As described above, the waveguide type polarization controller of the present invention can convert light in an arbitrary polarization state into a constant linearly polarized wave, and other optical integrated circuits. In addition, since they can be integrated on the same substrate, there is an effect that the conventional birefringence control for eliminating the polarization dependence of individual optical integrated circuits becomes unnecessary. Therefore, the manufacturing time and cost of the waveguide type optical component can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一実施例に係る導波路型偏波制御器の構成を示
す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a waveguide type polarization controller according to an embodiment.

【図2】図1のII−II線拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】図1のIII −III 線拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line III-III of FIG.

【図4】図1のIV−IV線拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line IV-IV of FIG.

【図5】チューナブルカプラ14における熱光学位相シ
フタ31による位相シフト量αとクロスポート及びスル
ーポート光出力比との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the phase shift amount α by the thermo-optic phase shifter 31 in the tunable coupler 14 and the cross port / through port light output ratio.

【図6】他の実施例に係る導波路型偏波制御器の構成を
示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of a waveguide type polarization controller according to another embodiment.

【図7】図6のVII −VII 線拡大断面図である。FIG. 7 is an enlarged sectional view taken along line VII-VII of FIG.

【図8】一実施例の導波路型偏波制御器の使用例を示す
説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a usage example of the waveguide type polarization controller according to the embodiment.

【図9】従来技術に係る16波の光周波数合分波器を示
す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a 16-wave optical frequency multiplexer / demultiplexer according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 導波路型偏波ビームスプリッタ 12 偏波モード変換器 13,21,31 熱光学位相シフタ 14 チューナブルカプラ 15 シリコン基板 16,17,22,23,26,27,28 光導波路 18,19,29,30 結合率50%の方向性結合器 20 導波路複屈折制御用の非晶質シリコン応力付与膜 24 偏波モード変換用の非晶質シリコン応力付与膜 25 結合率1%の方向性結合器 32 水晶薄膜 33 溝 34 導波路型偏波制御器 35 16波光周波数合分波器 11 Waveguide Polarization Beam Splitter 12 Polarization Mode Converter 13, 21, 31 Thermo-Optical Phase Shifter 14 Tunable Coupler 15 Silicon Substrate 16, 17, 22, 23, 26, 27, 28 Optical Waveguide 18, 19, 29 , 30 Directional coupler with 50% coupling rate 20 Amorphous silicon stress imparting film for controlling waveguide birefringence 24 Amorphous silicon stress imparting film for polarization mode conversion 25 Directional coupler with 1% coupling rate 32 crystal thin film 33 groove 34 waveguide type polarization controller 35 16-wave optical frequency multiplexer / demultiplexer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高知尾 昇 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Noboru Kochio 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光伝搬作用を有する光導波路と、該光導
波路の光路長を制御する光位相シフタと、該光導波路の
複屈折を制御する応力付与膜とからなり、2つの出力光
導波路から互いに直交する偏波面を有する直線偏波を出
力する光導波路型偏波ビームスプリッタと、 この光導波路型偏波ビームスプリッタの2つの出力光導
波路に結合する2つの光導波路を有して何れか一方の光
導波路を伝搬する直線偏波を直交する他の直線偏波に変
換する偏波モード変換器と、 前記2つの光導波路の少なくとも一方に設けられて当該
光導波路の光路長を制御する光位相シフタと、 前記2つの光導波路の光を任意の結合率で結合するチュ
ーナブルカプラと、からなることを特徴とする導波路型
偏波制御器。
1. An optical waveguide having a light propagating action, an optical phase shifter for controlling an optical path length of the optical waveguide, and a stress applying film for controlling birefringence of the optical waveguide. An optical waveguide type polarization beam splitter that outputs linearly polarized waves having mutually orthogonal polarization planes, and two optical waveguides that are coupled to the two output optical waveguides of this optical waveguide type polarization beam splitter are provided. Polarization mode converter for converting a linearly polarized wave propagating through the optical waveguide into another orthogonal linearly polarized wave; and an optical phase for controlling the optical path length of the optical waveguide provided in at least one of the two optical waveguides. A waveguide type polarization controller, comprising: a shifter; and a tunable coupler that couples the lights of the two optical waveguides at an arbitrary coupling ratio.
【請求項2】 請求項1において、光導波路が基板上に
形成されたガラス光導波路であり、 光位相シフタがガラス光導波路上に配置された薄膜ヒー
タからなる熱光学位相シフタであり、 応力付与膜がガラス導波路上に配置された非晶質シリコ
ン膜であり、 一方、光導波路型偏波ビームスプリッタが、そのアーム
導波路上に前記熱光学位相シフタ及び応力付与膜を有す
るマッハツェンダ干渉計であり、 また、チューナブルカプラが、そのアーム導波路上に熱
光学位相シフタを有するマッハツェンダ干渉計である、
ことを特徴とする導波路型偏波制御器。
2. The stress imparting device according to claim 1, wherein the optical waveguide is a glass optical waveguide formed on a substrate, and the optical phase shifter is a thermo-optical phase shifter including a thin film heater arranged on the glass optical waveguide. In the Mach-Zehnder interferometer, the film is an amorphous silicon film arranged on a glass waveguide, while the optical waveguide type polarization beam splitter has the thermo-optical phase shifter and the stress applying film on the arm waveguide. And the tunable coupler is a Mach-Zehnder interferometer having a thermo-optic phase shifter on its arm waveguide.
A waveguide type polarization controller characterized by the above.
【請求項3】 請求項1又は2において、偏波モード変
換器が、光導波路近傍に当該光導波路に対して幅方向に
非対称に配置された応力付与膜又は応力解放溝によりモ
ード変換することを特徴とする導波路型偏波制御器。
3. The polarization mode converter according to claim 1, wherein the polarization mode converter performs mode conversion by a stress imparting film or a stress release groove which is arranged in the vicinity of the optical waveguide in the width direction asymmetrically. A characteristic waveguide-type polarization controller.
【請求項4】 請求項1又は2において、偏波モード変
換器が、光導波路を横断する溝内に挿入された波長板に
よりモード変換することを特徴とする導波路型偏波制御
器。
4. The waveguide type polarization controller according to claim 1, wherein the polarization mode converter performs mode conversion by a wave plate inserted in a groove that traverses the optical waveguide.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039165A1 (en) * 2000-11-08 2002-05-16 Bookham Technology Plc Polarisation beam splitters/combiners
JP2011197700A (en) * 2004-08-04 2011-10-06 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical circuit device
JP2015059989A (en) * 2013-09-17 2015-03-30 沖電気工業株式会社 Optical waveguide element
CN105308495A (en) * 2014-05-23 2016-02-03 华为技术有限公司 Polarization control device and polarization control method
JP2017097292A (en) * 2015-11-27 2017-06-01 日本電信電話株式会社 Optical signal processing device
KR20170125390A (en) * 2015-03-02 2017-11-14 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 The polarization state aligner (PSA)
WO2018040261A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-08 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and apparatus for obtaining optical measurements in a device handling split-beam optical signals
CN112558221A (en) * 2020-12-08 2021-03-26 北京量子信息科学研究院 Method, device and system for improving polarization extinction ratio
CN113534504A (en) * 2021-07-27 2021-10-22 华中科技大学 Electric control adjustable polarization beam splitting method and device based on thin-film lithium niobate
JP2022082850A (en) * 2020-11-24 2022-06-03 沖電気工業株式会社 Polarized wave state adjustment element and polarized wave state adjustment method

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039165A1 (en) * 2000-11-08 2002-05-16 Bookham Technology Plc Polarisation beam splitters/combiners
JP2011197700A (en) * 2004-08-04 2011-10-06 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical circuit device
JP2015059989A (en) * 2013-09-17 2015-03-30 沖電気工業株式会社 Optical waveguide element
CN105308495A (en) * 2014-05-23 2016-02-03 华为技术有限公司 Polarization control device and polarization control method
JP2016535302A (en) * 2014-05-23 2016-11-10 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. Polarization control device and polarization control method
JP2018508828A (en) * 2015-03-02 2018-03-29 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. Polarization state matching device (PSA)
KR20170125390A (en) * 2015-03-02 2017-11-14 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 The polarization state aligner (PSA)
JP2020170197A (en) * 2015-03-02 2020-10-15 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. Polarization state aligner (psa)
JP2017097292A (en) * 2015-11-27 2017-06-01 日本電信電話株式会社 Optical signal processing device
WO2018040261A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-08 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and apparatus for obtaining optical measurements in a device handling split-beam optical signals
CN109477935A (en) * 2016-08-30 2019-03-15 华为技术有限公司 Method and apparatus for obtaining light measurement in the equipment of processing beam splitting optical signal
EP3488275A4 (en) * 2016-08-30 2019-07-24 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and apparatus for obtaining optical measurements in a device handling split-beam optical signals
US10386582B2 (en) 2016-08-30 2019-08-20 Huawei Technoogies Co., Ltd. Method and apparatus for obtaining optical measurements at an optical coupler having two inputs and two outputs
JP2022082850A (en) * 2020-11-24 2022-06-03 沖電気工業株式会社 Polarized wave state adjustment element and polarized wave state adjustment method
CN112558221A (en) * 2020-12-08 2021-03-26 北京量子信息科学研究院 Method, device and system for improving polarization extinction ratio
CN113534504A (en) * 2021-07-27 2021-10-22 华中科技大学 Electric control adjustable polarization beam splitting method and device based on thin-film lithium niobate
CN113534504B (en) * 2021-07-27 2023-06-02 华中科技大学 Electronically controlled adjustable polarization beam splitting method and device based on film lithium niobate

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