JPH05333289A

JPH05333289A - 光フロント・エンド

Info

Publication number: JPH05333289A
Application number: JP14416292A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Tabuchi; 晴彦田淵
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】光フロント・エンドに関し、二段直列接続し
た光ファイバ・カプラを用いたものに比較して小型であ
り、また、分岐比の偏波依存性がなく、しかも、その分
岐比の制御性が良好であるようにしようとする。【構成】入射ポート１２Ａ及び１２Ｂから入射される
光をそれぞれＴＥ偏波とＴＭ偏波に分離して出射ポート
１３Ａ及び１３Ｂからそれぞれ出射する光導波路或いは
偏波分離ファイバ・カプラからなる方向性結合器型偏波
分離器である偏波分離カプラ１と、法線が結晶の光学基
準軸Ｚに０°より大きく９０°より小さい傾きで傾斜す
る面で平行に切断研磨された複屈折性を有する透明材料
からなり且つ偏波分離カプラ１から入射される光の強度
を１／２に分岐する例えばＴｉＯ₂や方解石からなる複
屈折板２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレント光通信で
偏波ダイバーシティ受信方式を採用した場合に好適な光
フロント・エンドに関する。例えば、ヘテロダイン型光
受信器、或いは、ホモダイン型光受信器では、光ファイ
バ中の偏波状態揺らぎが原因になって受信感度の劣化が
起こり、その偏波状態揺らぎを解消する一つの手段とし
て偏波ダイバーシティ受信方式が知られている。

【０００２】偏波ダイバーシティ受信方式では、二つの
直交する偏波成分を別々にヘテロダイン検波し、得られ
た中間周波信号を増幅器中で電気的に加算したり、或い
は、ベース・バンドで加算する。そして、二つの信号の
レベルと位相関係を適正に選択することができれば、偏
波不整合がないヘテロダイン型光受信器と完全に同等の
信号対雑音比を達成することができる。

【０００３】然しながら、偏波ダイバーシティ受信方式
に用いる従来の光受信器には、例えば、大型であるこ
と、挿入損失が大きいこと、温度に対して不安定である
こと、組み立てが容易でないことなど種々と問題がある
ので、これ等を解決しなければならない。

【０００４】

【従来の技術】図２０は偏波ダイバーシティ受信方式に
用いる光受信器に備えられている光フロント・エンドの
従来例を表す要部説明図である。図に於いて、１Ｃは偏
波分離ファイバ・カプラ、４Ａ及び４Ｂはデュアル・バ
ランス型光検知器、１２Ａ及び１２Ｂは偏波分離ファイ
バ・カプラ１Ｃへの信号光入射ポート、１２Ｃ及び１２
Ｄは偏波保持型ファイバ・カプラ９１への局部発振光入
射ポート、１３Ａ及び１３Ｂは偏波分離ファイバ・カプ
ラ１Ｃからの出射ポート、９１，９２，９３は偏波保持
型ファイバ・カプラを示している。

【０００５】この光フロント・エンドでは、入射ポート
１２Ａから信号光を入射し、入射ポート１２Ｄから局部
発振光を入射する。信号光は偏波分離ファイバ・カプラ
１ＣでＴＥ偏波とＴＭ偏波に分離され、出射ポート１３
ＡにＴＥ成分が、そして、出射ポート１３ＢにＴＭ成分
がそれぞれ出力される。

【０００６】局部発振光は偏波保持型ファイバ・カプラ
９１で１：１に分割され、信号光の各偏波成分と偏光と
が一致するように偏波保持型ファイバ・カプラ９２及び
９３に入力される。偏波保持型ファイバ・カプラ９２及
び９３に於いて信号光と局部発振光とが混合され、その
混合された光はデュアル・バランス型光検知器４Ａ及び
４Ｂ内の光検知素子に入射され、信号光と局部発振光と
のビート成分が電気信号に変換される。

【０００７】図２１は偏波ダイバーシティ受信方式に用
いる光受信器に備えられている光フロント・エンドの他
の従来例を表す要部説明図である。図に於いて、２は複
屈折性が大きいルチル板で構成され偏波を分離すること
ができる複屈折板（偏光分離板）、３Ａ及び３Ｂは偏波
保持光ファイバ、４は光検知器、４５は中間周波前置増
幅器、８６は平板マイクロ・レンズ、９４は分岐比の偏
波依存性が小さく且つ偏波保存機能をもっているガラス
導波路型カプラをそれぞれ示している。

【０００８】この光フロント・エンドでは、偏波保持光
ファイバ３Ａに信号光を入射し、偏波保持光ファイバ３
Ｂには局部発振光を入射する。ガラス導波路型カプラ９
４は、入射された信号光と局部発振光との光軸を一致さ
せ、且つ、略等しい強度に分離して出力するものであ
り、また、ガラス導波路型カプラ９４内では、信号光及
び局部発振光に於ける偏波の一致する成分が干渉を起こ
し、ビート成分を持つようになる。偏波保持光ファイバ
３Ｂに入射される局部発振光は、偏光分離板２に依る偏
波分離後の光強度が１：１となるような偏波で入射させ
る。このようにすると、水平な偏波側（図２１の右側）
と垂直な偏波側（図２１の左側）に分岐される局部発振
光の強度が一致する為、偏波変動に対する受信感度変動
が低減される。この光フロント・エンドでは、ガラス導
波路型カプラ９４に依って、図の上側と下側に分岐され
るビート成分の位相反転、及び、ビート成分がもつエネ
ルギの分割が行われる。また、偏光分離板２に依って、
信号光に於ける偏波の分離と、各々の偏波成分と干渉す
る局部発振光に於ける強度の分割が行われる。従って、
この光フロント・エンドでは、直列に接続された受光素
子に依る同相信号の除去能力は、ガラス導波路型カプラ
９４の分岐比精度で決定される。尚、ヘテロダイン型光
受信器に於いては、同相信号の除去能力は、雑音除去能
力と考えて良い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図２０に見られる光フ
ロント・エンドに於いては、カプラを光ファイバを用い
て構成する為、スプライスと呼ばれている手段で光ファ
イバを溶接することが可能であって、光通信の伝送路及
び局部発振光を送出するファイバ付きレーザのピグテイ
ル・ファイバとの接続が容易であって、しかも、その接
続損失は極めて小さく、性能的には優れているが、光フ
ァイバ・カプラを二段直列接続しなければならないこと
から小型化が困難である旨の欠点がある。

【００１０】図２１に見られる光フロント・エンドに於
いては、通常、寸法が７〔ｍｍ〕×８〔ｍｍ〕×４０
〔ｍｍ〕程度のガラス導波路型カプラ９４を用い、ま
た、厚さが約２．５〔ｍｍ〕のルチル板である偏光分離
板２を用いているので、全体として小型化することが可
能である。ここで用いているガラス導波路型カプラ９４
としては、比較的、偏波依存性が小さいものを使用する
のであるが、完全に偏波フリーにすることはできず、通
常は±２〔％〕程度の偏波依存性をもっている。前記し
たように、直列に接続された受光素子に依る同相信号の
除去能力は、ガラス導波路型カプラ９４に於ける分岐比
精度で決定され、そして、その誤差に比例する。具体的
には、±２〔％〕の分岐誤差があると、同相信号除去能
力は２８〔ｄＢ〕未満に制限される。従って、雑音除去
能力が２８〔ｄＢ〕未満に制限される旨の欠点がある。
分岐比の偏波依存性以外に、分岐比精度そのものも同相
信号除去能力に影響するが、ガラス導波路で作成したも
のは、分岐比精度が固定され、作成後の調整は不可能で
ある。また、ガラス導波路型カプラ９４と偏波保持光フ
ァイバ３Ａ及び３Ｂとの光結合を必要とする旨の欠点も
ある。このような光結合部分が存在することは、その組
み立て工程が必要であること、そして、温度の如何で位
置ずれを起こし易く、信頼性が低下するおそれがあるな
どの問題を生ずる。

【００１１】本発明は、二段直列接続した光ファイバ・
カプラを用いたものに比較して小型であり、また、分岐
比が変動する原因を排除することが可能で、しかも、そ
の分岐比を組み立て時に制御することができる光フロン
ト・エンドを実現しようとする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を解
説する為の光フロント・エンドを表す要部説明図であ
り、図２０及び図２１に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。

【００１３】図に於いて、１は方向性結合器型偏波分離
手段である偏波分離カプラ、１Ａは偏波分離カプラ１内
に於ける偏波分離の様子を表す矢印、２Ａ及び２Ｂは複
屈折性を有する透明材料からなる複屈折板、１２Ａ及び
１２Ｂは偏波分離カプラ１に於ける入射ポート、１３Ａ
及び１３Ｂは同じく出射ポート、ＩＮ₁及びＩＮ₂は入
力端、ＯＴ₁及びＯＴ₂は出力端、ＰＳは信号光、ＰＬ
は局部発振光、ＸとＹは方向を決める基準軸、Ｐ_IN1は
入力端ＩＮ₁に於ける信号光ＰＳの偏波状態、Ｐ_IN2は
入力端ＩＮ₂に於ける局部発振光ＰＬの偏波状態、Ｐ
_SL1は偏波分離カプラ出力光、Ｐ_SL2は偏波分離カプラ
出力光、Ｐ_SOT1は出力端ＯＴ₁に於ける信号光の偏波状
態、Ｐ_LOT1は出力端ＯＴ₁に於ける局部発振光の偏波状
態、Ｐ_SOT2は出力端ＯＴ₂に於ける信号光の偏波状態、
Ｐ_LOT2は出力端ＯＴ₂に於ける局部発振光の偏波状態、
Ｐ１とＰ２は複屈折板２Ａで偏波二等分された出力光、
Ｐ３とＰ４は複屈折板２Ｂで偏波二等分された出力光を
それぞれ示している。尚、基準軸Ｘは紙面に平行で且つ
下向きの方向を指示し、そして、基準軸Ｙは紙面に垂直
で且つ裏から表に向かう方向である。また、入力端ＩＮ
₁及びＩＮ₂、出力端ＯＴ₁及びＯＴ₂は光ファイバ内
の点を想定しても、或いは、空間に仮想される点であっ
ても良い。

【００１４】この光フロント・エンドに於いては、偏波
分離カプラ１内でＴＥ波はそのまま通過し、また、ＴＭ
波はそれぞれ反対側の導波路に結合して進行する。

【００１５】図２は偏波分離カプラ１の動作を説明する
為の光フロント・エンドを表す要部説明図であり、図１
に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同
じ意味を持つものとする。

【００１６】図に於いて、３Ａ及び３Ｂは光ファイバ、
１１Ａ及び１１Ｂは光導波路、Ｌ_Cは光導波路の結合
長、Ｘ_Sは信号光のＸ偏波成分、Ｙ_Sは信号光のＹ偏波
成分、Ｘ_Lは局部発振光のＸ偏波成分、Ｙ_Lは局部発振
光のＹ偏波成分をそれぞれ示している。

【００１７】図３は図２に見られる光フロント・エンド
の光導波路に於ける結合長とＴＥ波及びＴＭ波の結合度
との関係を説明する為の線図であり、横軸に結合長を、
そして、縦軸に結合度をそれぞれ採ってある。

【００１８】図では、光導波路１１Ａと光導波路１１Ｂ
との結合長Ｌ_Cが変化した場合に於けるＸ偏波であるＴ
Ｅ波並びにＹ偏波であるＴＭ波の結合度の変化が示され
ている。

【００１９】ここで、結合度とは、例えば、図２に見ら
れる光導波路１１Ａから光導波路１１Ｂに光パワーが移
る割合であり、図３から判るように、結合長Ｌ_Cに対す
るＴＥ波とＴＭ波の変化の周期は異なっている為、結合
長Ｌ_Cと方向性結合器が偏波分離カプラとして作用する
波長Ｌ_PBSとが等しい場合、ＴＥ波の結合度は０、そし
て、ＴＭ波の結合度は１となることから偏波分離が行わ
れるのである。この現象は、ＴＥ波とＴＭ波とで光導波
路中の光伝播定数が相違することに起因していて、光導
波路の形状を適切に選択すると、如何なる光導波路を用
いた場合でも起こる。

【００２０】図４は前記のような方向性結合器、即ち、
偏波分離カプラの出力を説明する為の要部説明図であ
り、図１及び図２に於いて用いた記号と同記号は同部分
を表すか或いは同じ意味を持つものとする。

【００２１】図に於いて、１１Ａ並びに１１Ｂは光導波
路、ＴＥ１は信号光ＰＳのＴＥ波成分、ＴＭ１は信号光
ＰＳのＴＭ波成分、ＴＥ２は局部発振光ＰＬに於けるＴ
Ｅ波成分、ＴＭ２は局部発振光ＰＬに於けるＴＭ波成分
をそれぞれ示している。

【００２２】図から判るように、偏波分離カプラ１にＴ
Ｅ１及びＴＭ１なる成分をもつ信号光ＰＳとＴＥ２及び
ＴＭ２なる成分をもつ局部発振光ＰＬとを入射させる
と、出射ポート１３Ａからは成分ＴＥ１及び成分ＴＭ２
をもつ偏波分離カプラ出力光が出射され、そして、出射
ポート１３Ｂからは成分ＴＥ２及び成分ＴＭ１をもつ偏
波分離カプラ出力光が出射される。

【００２３】図５は複屈折板に光を入射させた場合に於
ける光の進行状況を解説する為の要部説明図である。

【００２４】図に於いて、２は方解石或いはルチル（Ｔ
ｉＯ₂）からなる複屈折板、２１は光学軸、２２は入射
光、２３及び２４は出射光、２５は入射光２２のうち紙
面に垂直な偏波成分、２６は入射光２２のうち紙面に平
行な偏波成分、φは複屈折板２に於けるカット面と光学
軸２１とがなす角度、ｔは複屈折板２の厚さ、ｄは出射
光２３と出射光２４との間隔をそれぞれ示している。

【００２５】図から明らかなように、偏波成分２５並び
に偏波成分２６として表されているように、両方に偏波
した入射光２２が複屈折板２に入った場合、偏波分離さ
れた出射光２３及び２４が得られる。尚、出射光２３及
び２４の間隔ｄは、複屈折板２の厚さｔ、角度φ、複屈
折の大きさで決まる。

【００２６】図６はＸ１軸に対して斜めに直線偏波した
光が複屈折板を通過して偏波分離される様子を表す要部
斜面説明図であり、図５に於いて用いた記号と同記号は
同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。

【００２７】図に於いて、θは入射光２２と基準軸Ｘ１
とがなす角度、Ｐ_Xは入射光２２のＸ１偏波成分、Ｐ_Y
は入射光２２のＹ１偏波成分、Ａは複屈折板２に於ける
一つの面である。

【００２８】複屈折板２の光学軸であるＺ_C軸は、面Ａ
に平行であって図示のような方向に位置し、また、基準
軸Ｘ１に対する入射光２２に於ける偏波の角度θが４５
°、或いは、１３５°の場合、出射光２３及び２４の強
度は等しくなる。更にまた、入射光２２は任意の楕円偏
波であっても偏波分離され、そして、円偏波である場合
には、出射光２３及び２４の強度は等しくなる。

【００２９】図７は直進する光が複屈折板に入射して分
岐及び混合（干渉）される原理を解説する為の要部説明
図であり、図５及び図６に於いて用いた記号と同記号は
同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。

【００３０】図に於いて、（Ａ）は要部側面、（Ｂ）は
（Ａ）の点Ｏに於ける光の偏波、４はデュアル・バラン
ス型光検知器、４１及び４２は光検知素子、θ１及びθ
２は偏波と基準軸Ｘ１とがなす角度をそれぞれ示してい
る。尚、図に見られるＸ及びＹは図１及び図２に見られ
るＸ及びＹと同じ基準軸であり、Ｘ１及びＹ１は図６に
見られるＸ１及びＹ１と同じ基準軸である。

【００３１】図示された点Ｏに於ける偏波は波長を異に
する偏波状態Ｐ_LOT1の信号光と偏波状態Ｐ_SOT1の局部発
振光であって、このような偏波をもつ入射光２２が複屈
折板２に入射すると、信号光であれ、局部発振光であ
れ、そのＸ１偏波成分を出射光２３として送出し、ま
た、同様にＹ１偏波成分を出射光２４として送出するよ
うに機能し、角度θ１を４５°にした場合、出射光２３
及び２４の強度は等しくなるので、デュアル・バランス
型光検知器４には強度が等しい光が入射されることにな
る。

【００３２】ところで、出射光２３及び２４の干渉光は
位相が反転する。この為、図７に見られるような接続が
なされた光検知素子４１及び４２を有するデュアル・バ
ランス型光検知器４で受信を行うと、ビート成分の電流
が各々の光検知素子４１及び４２に逆相で流れて強め合
い、雑音成分は同相電流となって相殺されるようにな
る。

【００３３】前記した偏波分離カプラ及び複屈折板に関
する説明を踏まえ、図１に見られる光フロント・エンド
の動作について解説する。図８乃至図１０は図１に見ら
れる光フロント・エンドの要所に於ける偏波の状態を解
説する為の線図であり、図１乃至図７に於いて用いた記
号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つもの
とし、また、図８では（Ａ）が信号光に関する偏波の状
態を、（Ｂ）が局部発振光に関する偏波の状態をそれぞ
れ表し、図９では（Ａ）が出射ポート１３Ａに於ける偏
波の状態を、（Ｂ）が出射ポート１３Ｂに於ける偏波の
状態をそれぞれ表し、図１０では（Ａ）が複屈折板２Ａ
の出力光に関する偏波の状態を、（Ｂ）が複屈折板２Ｂ
の出力光に関する偏波の状態をそれぞれ表している。

【００３４】図１に見られる光フロント・エンドに於い
て、信号光ＰＳは、図８の（Ａ）に見られるように楕円
偏波になっていて、偏波分離カプラ１を通過するとＸ偏
波成分であるＸ_SとＹ偏波成分であるＹ_Sに偏波分離さ
れる。

【００３５】局部発振光ＰＬは、図８の（Ｂ）に見られ
るように、Ｘ方向に対して４５°の角度で偏波してい
て、偏波分離カプラ１を通過するとＸ偏波成分であるＸ
_LとＹ偏波成分であるＹ_Lとに偏波分離される。局部発
振光ＰＬは、偏波分離カプラ１に４５°の角度で入射さ
せると、必ず、１：１に分岐される。従って、偏波分離
カプラ１に於いては、従来のカプラに見られる分岐比の
偏波依存性の問題は皆無である。

【００３６】通常、ＴＭ偏波は反対側のポートにクロス
し、ＴＥ偏波はそのままスルーで通過する為、出射ポー
ト１３Ａからは図９の（Ａ）に見られるように信号光Ｐ
ＳのＸ１偏波成分Ｘ_Sと局部発振光ＰＬのＹ１偏波成分
Ｙ_Lが直交して出射されて偏波分離カプラ出力光Ｐ_SL1
となり、また、出射ポート１３Ｂからは図９の（Ｂ）に
見られるように信号光ＰＳのＹ偏波成分Ｙ_Sと局部発振
光ＰＬのＸ偏波成分Ｘ _Lとが直交して出射されて偏波分
離カプラ出力光Ｐ_SL2となる。

【００３７】さて、複屈折板２Ａ及び２Ｂを光軸を中心
に４５°回転させ、且つ、光軸に垂直に配置して図９の
（Ａ）に見られる光や図９の（Ｂ）に見られる光を通過
させると、図１０に出力光Ｐ１並びにＰ２、出力光Ｐ３
並びにＰ４として見られるように偏波の分離と合成が行
われる。尚、図１０に見られるＸ及びＹは、図９に見ら
れるＸ及びＹと同じ基準軸であり、また、Ｘ１及びＹ１
は、図６に見られるＸ１及びＹ１と同じ基準軸である。
前記偏波の「分離」と「合成」とは、例えば図１０に見
られる（Ａ）に於いて、Ｘ_SとＹ_Lの両方がＸ１成分と
Ｙ１成分に分離されることが「分離」であり、そして、
各々のＸ１成分とＹ１成分が干渉することが「合成」で
ある。このような偏波の分離と合成によって生成された
Ｐ１とＰ２をデュアル・バランス型光検知器で受信する
構成を採れば、同相雑音除去能力が高い偏波ダイバーシ
ティ方式の光受信器が得られる。

【００３８】図１１は前記説明した光フロント・エンド
を用いた偏波ダイバーシティ方式の光受信器を解説する
為の要部説明図であり、図１乃至図１０に於いて用いた
記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つも
のとする。図に於いて、５は信号伝達用光ファイバ、６
は局部発振器を構成する半導体レーザ、４１Ａ，４２
Ａ，４１Ｂ，４２Ｂは光検知素子、ＳＰ１は光ファイバ
３Ａと光ファイバ５とのスプライス部分をそれぞれ示し
ている。

【００３９】前記したところから、本発明に依る偏波ダ
イバーシティ方式の光受信器に用いる光フロント・エン
ドに於いては、

【００４０】（１）二つの光入射ポート（例えば入射ポ
ート１２Ａ及び１２Ｂ）から入射される光をそれぞれＴ
Ｅ偏波とＴＭ偏波に分離して二つの光出射ポート（例え
ば出射ポート１３Ａ及び１３Ｂ）からそれぞれ出射する
光導波路からなる方向性結合器型偏波分離器（例えば偏
波分離カプラ１）と、法線が結晶の光学基準軸Ｚに０°
より大きく９０°より小さい傾きで傾斜する面で平行に
切断研磨された複屈折性を有する透明材料からなり且つ
前記方向性結合器型偏波分離器から入射される光を分岐
する複屈折板（例えばＴｉＯ₂や方解石からなる複屈折
板２）とを備えてなることを特徴とするか、或いは、

【００４１】（２）前記（１）に於いて、方向性結合器
型偏波分離器から入射される光のＴＥ偏波及びＴＭ偏波
の何れについてもそれぞれ強度を１／２に分岐し得る角
度に複屈折板が配置されてなることを特徴とするか、或
いは、

【００４２】（３）前記（１）に於いて、光導波路を偏
波分離ファイバ・カプラ（例えば光ファイバを用いて作
成した偏波分離素線カプラ１Ｅ）とした方向性結合器型
偏波分離器を備えてなることを特徴とするか、或いは、

【００４３】（４）前記（１）或いは（２）或いは
（３）に於いて、方向性結合器型偏波分離器と複屈折板
との間に直線偏波を円偏波に変換する光学部品（例えば
水晶からなる１／４波長板２Ｅ）を配置してなることを
特徴とするか、或いは、

【００４４】（５）前記（１）或いは（２）或いは
（３）に於いて、方向性結合器型偏波分離器と複屈折板
との間に直線偏波を４５°回転させる光学部品（例えば
磁界中に置かれたＹＩＧからなる旋光素子２Ｆ）を配置
し且つ前記光学部品を透過した光のＴＥ偏波及びＴＭ偏
波の何れについてもそれぞれ強度を１／２に分岐し得る
角度に前記複屈折板を配置してなることを特徴とする。

【００４５】

【作用】前記手段を採ることに依り、偏波分離カプラ
は、光導波路形式、或いは、光ファイバ形式の何れであ
っても一個で済むので、二段直列接続された光ファイバ
・カプラを用いたものに比較すると遙に小型化すること
ができ、また、分岐比は偏波分離カプラに光を入射させ
る角度に依って決定されるので、偏波分離カプラに光を
入射させる角度を制御することで分岐比を選択すること
ができるから、分岐比の制御は簡単且つ容易に行うこと
ができ、従って、分岐の精度を向上させて高い同相雑音
除去能力を得ることができる。

【００４６】

【実施例】図１２は本発明一実施例を解説する為の光フ
ロント・エンドを表す要部斜面説明図であり、また、図
１３はその要部平面説明図であり、図１乃至図１１に於
いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意
味を持つものとする。各図に於いて、１は偏波分離カプ
ラ、２は複屈折板、３Ａ及び３Ｂは光ファイバ、４は集
積化したデュアル・バランス型光検知器、１４及び２７
は金鍍金膜、４１Ａ，４２Ａ，４１Ｂ，４２Ｂは光検知
素子、１０１はガラス基板、１０２は金鍍金膜、Ｓは光
導波路に於ける結合部の長さ、Ｗは光導波路の幅、Ｌ_C
は光導波路の結合長、ＰＳは信号光、ＰＬは局部発振光
をそれぞれ示している。

【００４７】図から明らかなように、本実施例では、一
枚のガラス基板１０１上に偏波分離カプラ１及び複屈折
板２を固着して一体化してあり、偏波分離カプラ１を通
過した光は複屈折板２に、また、複屈折板２を通過した
光は光検知素子４１Ａなどが１チップに集積化されたデ
ュアル・バランス型光検知器４にそれぞれ光ファイバな
どを介することなく直接入射するようになっている。

【００４８】図１２及び図１３に見られる実施例は、小
型化の面で、最も有効な構成になっていて、また、組み
立ても容易である。尚、本実施例の動作は、図１などに
ついて説明した動作と全く変わりない。本実施例に於い
て用いた偏波分離カプラ１に関する主要なデータを例示
すると次の通りである。

【００４９】材料：ＬｉＮｂＯ₃ 寸法：１０〔ｍｍ〕×３０〔ｍｍ〕×０．３〔ｍｍ〕
（厚さ）導波路：ＬｉＮｂＯ₃にＴｉを拡散して形成幅Ｗ：８〔μｍ〕Ｔｉ拡散深さ：５〔μｍ〕結合部の間隔Ｓ：３〔μｍ〕結合部の長さＬ_C：１０〔ｍｍ〕

【００５０】図１４は複屈折板となる結晶板について解
説する為の要部斜面説明図であり、ここで説明する結晶
板は、他の実施例にも複屈折板として共通に用いること
ができるものである。

【００５１】図示の結晶板は、材料がルチル（Ｔｉ
Ｏ₂）であって、基準軸Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１に対して、基
準軸Ｘ１を中心に４５°回転した結晶の光学基準軸
Ｘ_C，Ｙ_C，Ｚ_Cのうち、基準軸Ｚ_Cに対して４５°で
カットした結晶板Ｃ１、或いは、その結晶板Ｃ１に対し
て４５°傾いた軸である基準軸Ｘ，Ｙ，Ｚに対して三つ
の辺が平行になるように切り出した結晶板Ｃ２を本発明
に於ける複屈折板として使用する。

【００５２】結晶板Ｃ１に於ける面Ａは基準軸Ｚに平
行、また、辺Ｏ−Ｐは基準軸Ｘに平行となっていて、対
角線と直線偏波の方向とが一致するように配置され、ま
た、結晶板Ｃ２の場合には、各辺と直線偏波の方向とが
一致するように配置され、更にまた、結晶板Ｃ１及びＣ
２は共に直方体であり、常に、光軸に対して垂直に配置
される。但し、反射防止の為、極僅かに傾けて配置する
場合もある。

【００５３】図１２及び図１３について説明した実施例
に於いては、図１４について説明した結晶板Ｃ２を複屈
折板２として用いているのであるが、結晶板としてＣ１
を用いる場合には、偏波分離カプラ１と複屈折板２との
間、即ち、図１３に矢印Ｑで指示してある部分に偏波を
４５°回転させる素子、或いは、直線偏波を円偏波に変
換する素子を介挿することで結晶板Ｃ１を回転させるこ
となく使用することができる。

【００５４】図１５は直線偏波を円偏波に変換する素子
を用いた実施例を解説する為の要部斜面説明図であり、
図１乃至図１４に於いて用いた記号と同記号は同部分を
表すか或いは同じ意味を持つものとする。図に於いて、
２Ｅは水晶からなる１／４波長板を示している。図から
明らかなように、偏波分離カプラ１から出射された光
は、１／４波長板２Ｅを通過することで円偏波に変換さ
れ、これをＴｉＯ₂からなる複屈折板２に依ってＴＭ波
とＴＥ波とに偏波分離している。尚、このように、直線
偏波を円偏波に変換する素子を使用した場合、複屈折板
２の偏光基準軸は、光の進行軸を中心に回転されていて
も良く、その回転される角度については制約を受けな
い。但し、偏波は常に図６に見られるようにＹ１方向に
分離されるので、偏波の分離方向と光検知素子の配置を
一致させることが必要である。

【００５５】図１６は同じく偏波を４５°回転させる素
子を用いた実施例を解説する為の要部斜面説明図であ
り、図１乃至図１６に於いて用いた記号と同記号は同部
分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。図に於い
て、２Ｆは磁界中に置かれたＹＩＧからなる旋光素子を
示している。図から明らかなように、偏波分離カプラか
ら出射された光は、旋光素子２Ｆを通過することで偏波
が４５°回転し、これをＴｉＯ₂からなる複屈折板２に
依ってＴＭ波とＴＥ波とに偏波分離している。尚、この
例では、偏波分離された光は複屈折板２の対角線方向、
即ち、水平に対して４５°の方向に分かれる。

【００５６】前記説明した何れの実施例に於いても、方
向性結合器型偏波分離手段である偏波分離カプラ１とし
て、光導波路形式のものを用いて小型化を達成してい
る。この光導波路形式のものに比較すると、光ファイバ
形式のものは、大型化することは回避できないが、接続
損失が小さいこと、接続が簡易であること、安定性が高
いことなどからすると捨て難い魅力がある。本発明に依
ると、光ファイバ形式の偏波分離カプラを用いても、従
来のものに比較すると小型化することができる。

【００５７】図１７、図１８、図１９は光ファイバを用
いた偏波分離カプラを解説する為の要部斜面説明図であ
り、図１乃至図１６に於いて用いた記号と同記号は同部
分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。

【００５８】図１７に於いて、１Ｅは偏波面保存型光フ
ァイバの一種であるパンダ（ＰＡＮＤＡ）光ファイバを
用いて作成した素線状態の偏波分離カプラ、８１は石英
からなるブロック、８１Ａは光ファイバを受容するＶ
溝、８１Ｂは素線状態の偏波分離カプラの主としてテー
パ部分を受容する凹所をそれぞれ示している。

【００５９】図１８に於いて、８４は石英からなる蓋
板、８４Ａは複屈折板などを貼着する為の研磨面をそれ
ぞれ示している。尚、ブロック８１と蓋板８４は紫外線
硬化性樹脂で接着した。

【００６０】図１９に於いて、パッケージの研磨面には
ＴｉＯ₂からなる複屈折板２が貼着されて、その複屈折
板２の光出射側は光検知素子４１Ａ等が集積化された光
検知器４と対向している。尚、Ｗはブロック８１及び蓋
板８４からなるパッケージの幅、Ｄは同じくパッケージ
の奥行き、Ｈは同じくパッケージの高さをそれぞれ示
し、例えば、Ｗ＝４〔ｍｍ〕、Ｄ＝４０〔ｍｍ〕、Ｈ＝
３〔ｍｍ〕である。この実施例では、光ファイバ形式の
偏波分離カプラと複屈折板を組み合わせてあるので、光
ファイバ・カプラを二段直列接続した従来のものに比較
すれば遙に小型になる。

【００６１】

【発明の効果】本発明の偏波ダイバーシティ光受信器に
於ける光フロント・エンドでは、二つの光入射ポートか
ら入射される光をＴＥ偏波とＴＭ偏波に分離して二つの
光出射ポートから出射する光導波路からなる方向性結合
器型偏波分離器と、法線が結晶の光学基準軸Ｚに０°よ
り大きく９０°より小さい傾きで傾斜する面で平行に切
断研磨された複屈折性を有する透明材料からなり且つ前
記方向性結合器型偏波分離器から入射される光を分岐す
る複屈折板とを備える。

【００６２】前記構成を採ることに依り、偏波分離カプ
ラは、光導波路形式、或いは、光ファイバ形式の何れで
あっても一個で済むので、二段直列接続された光ファイ
バ・カプラを用いたものに比較すると遙に小型化するこ
とができる。また、光の強度分割手段に偏波分離カプラ
を用いているので、偏波分離カプラに光を入射させる角
度を制御することで分岐比を選択することができるか
ら、分岐比の制御は簡単且つ容易に行うことができ、従
って、分岐の精度を向上させて高い同相雑音除去能力を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を解説する為の光フロント・エン
ドを表す要部説明図である。

【図２】偏波分離カプラ１の動作を説明する為の光フロ
ント・エンドを表す要部説明図である。

【図３】図２に見られる光フロント・エンドの光導波路
に於ける結合長とＴＥ波及びＴＭ波の結合度との関係を
説明する為の線図である。

【図４】前記のような方向性結合器、即ち、偏波分離カ
プラの出力を説明する為の要部説明図である。

【図５】複屈折板に光を入射させた場合に於ける光の進
行状況を解説する為の要部説明図である。

【図６】偏波した光が複屈折板を通過して偏波分離され
る様子を表す要部斜面説明図である。

【図７】直進する光が複屈折板に入射して分岐及び混合
（干渉）される原理を解説する為の要部説明図である。

【図８】図１に見られる光フロント・エンドの要所に於
ける偏波の状態を解説する為の線図である。

【図９】図１に見られる光フロント・エンドの要所に於
ける偏波の状態を解説する為の線図である。

【図１０】図１に見られる光フロント・エンドの要所に
於ける偏波の状態を解説する為の線図である。

【図１１】光フロント・エンドを用いた偏波ダイバーシ
ティ方式の光受信器を解説する為の要部説明図である。

【図１２】本発明一実施例を解説する為の光フロント・
エンドを表す要部斜面説明図である。

【図１３】本発明一実施例を解説する為の光フロント・
エンドを表す要部平面説明図である。

【図１４】複屈折板となる結晶板について解説する為の
要部斜面説明図である。

【図１５】偏波を４５°回転させる素子を用いた実施例
を解説する為の要部斜面説明図である。

【図１６】偏波を４５°回転させる素子を用いた実施例
を解説する為の要部斜面説明図である。

【図１７】光ファイバを用いた偏波分離カプラを解説す
る為の要部斜面説明図である。

【図１８】光ファイバを用いた偏波分離カプラを解説す
る為の要部斜面説明図である。

【図１９】光ファイバを用いた偏波分離カプラを解説す
る為の要部斜面説明図である。

【図２０】偏波ダイバーシティ受信方式に用いる光受信
器に備えられている光フロント・エンドの従来例を表す
要部説明図である。

【図２１】偏波ダイバーシティ受信方式に用いる光受信
器に備えられている光フロント・エンドの他の従来例を
表す要部説明図である。

【符号の説明】

１方向性結合器型偏波分離手段である偏波分離カプラ１Ａ偏波分離カプラ１内に於ける偏波分離の様子を表
す矢印２Ａ複屈折性を有する透明材料からなる複屈折板２Ｂ複屈折性を有する透明材料からなる複屈折板１２Ａ偏波分離カプラ１に於ける入射ポート１２Ｂ偏波分離カプラ１に於ける入射ポート１３Ａ同じく出射ポート１３Ｂ同じく出射ポートＩＮ₁ 入力端ＩＮ₂ 入力端ＯＴ₁ 出力端ＯＴ₂ 出力端ＰＳ信号光ＰＬ局部発振光Ｘ方向を決める基準軸Ｙ方向を決める基準軸Ｚ方向を決める基準軸Ｘ１方向を決める基準軸Ｙ１方向を決める基準軸Ｚ１方向を決める基準軸Ｘ_C 方向を決める基準軸Ｙ_C 方向を決める基準軸Ｚ_C 方向を決める基準軸Ｐ_IN1 入力端ＩＮ₁に於ける信号光ＰＳの偏波状態Ｐ_IN2 入力端ＩＮ₂に於ける局部発振光ＰＬの偏波状
態Ｐ_SL1 偏波分離カプラ出力光Ｐ_SL2 偏波分離カプラ出力光Ｐ_SOT1 出力端ＯＴ₁に於ける信号光の偏波状態Ｐ_LOT1 出力端ＯＴ₁に於ける局部発振光の偏波状態Ｐ_SOT2 出力端ＯＴ₂に於ける信号光の偏波状態Ｐ_LOT2 出力端ＯＴ₂に於ける局部発振光の偏波状態Ｐ１複屈折板２Ａで偏波二等分された出力光Ｐ２複屈折板２Ａで偏波二等分された出力光Ｐ３複屈折板２Ｂで偏波二等分された出力光Ｐ４複屈折板２Ｂで偏波二等分された出力光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二つの光入射ポートから入射される光をそ
れぞれＴＥ偏波とＴＭ偏波に分離して二つの光出射ポー
トからそれぞれ出射する光導波路からなる方向性結合器
型偏波分離器と、法線が結晶の光学基準軸Ｚに０°より大きく９０°より
小さい傾きで傾斜する面で平行に切断研磨された複屈折
性を有する透明材料からなり且つ前記方向性結合器型偏
波分離器から入射される光を分岐する複屈折板とを備え
てなることを特徴とする偏波ダイバーシティ光受信器に
於ける光フロント・エンド。
【請求項２】方向性結合器型偏波分離器から入射される
光のＴＥ偏波及びＴＭ偏波の何れについてもそれぞれ強
度を１／２に分岐し得る角度に複屈折板が配置されてな
ることを特徴とする請求項１記載の偏波ダイバーシティ
光受信器に於ける光フロント・エンド。
【請求項３】光導波路を偏波分離ファイバ・カプラとし
た方向性結合器型偏波分離器を備えてなることを特徴と
する請求項１記載の偏波ダイバーシティ光受信器に於け
る光フロント・エンド。
【請求項４】方向性結合器型偏波分離器と複屈折板との
間に直線偏波を円偏波に変換する光学部品を配置してな
ることを特徴とする請求項１或いは請求項２或いは請求
項３記載の偏波ダイバーシティ光受信器に於ける光フロ
ント・エンド。
【請求項５】方向性結合器型偏波分離器と複屈折板との
間に直線偏波を４５°回転させる光学部品を配置し且つ
前記光学部品を透過した光のＴＥ偏波及びＴＭ偏波の何
れについてもそれぞれ強度を１／２に分岐し得る角度に
前記複屈折板を配置してなることを特徴とする請求項１
或いは請求項２或いは請求項３記載の偏波ダイバーシテ
ィ光受信器に於ける光フロント・エンド。