JPH08262248A - 光デバイスの偏波分散抑制 - Google Patents
光デバイスの偏波分散抑制Info
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- JPH08262248A JPH08262248A JP7340328A JP34032895A JPH08262248A JP H08262248 A JPH08262248 A JP H08262248A JP 7340328 A JP7340328 A JP 7340328A JP 34032895 A JP34032895 A JP 34032895A JP H08262248 A JPH08262248 A JP H08262248A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
- G02B6/2726—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide
- G02B6/274—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide based on light guide birefringence, e.g. due to coupling between light guides
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
- G02B6/2753—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
- G02B6/278—Controlling polarisation mode dispersion [PMD], e.g. PMD compensation or emulation
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2572—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to forms of polarisation-dependent distortion other than PMD
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は光信号の偏波分散を抑制するための
光デバイスを提供する。 【解決手段】 相対的に光伝搬速度の異なる二つの光軸
を有する第一の基板204と、相対的に光の伝搬速度が
異なる二つの光軸を有する第二の基板208とで光デバ
イスを構成する。第一の基板204と第二の基板208
とを、第一の基板204の相対的に速い光軸が第二の基
板208の相対的に遅い光軸に一致し、かつ、第一の基
板204の相対的に遅い光軸が第二の基板208の相対
的に速い光軸に一致するように隣接させる。第一の基板
204と第二の基板208はともに光の伝搬方向に等し
い寸法を有し、その結果、偏波分散を実質的に解消す
る。
光デバイスを提供する。 【解決手段】 相対的に光伝搬速度の異なる二つの光軸
を有する第一の基板204と、相対的に光の伝搬速度が
異なる二つの光軸を有する第二の基板208とで光デバ
イスを構成する。第一の基板204と第二の基板208
とを、第一の基板204の相対的に速い光軸が第二の基
板208の相対的に遅い光軸に一致し、かつ、第一の基
板204の相対的に遅い光軸が第二の基板208の相対
的に速い光軸に一致するように隣接させる。第一の基板
204と第二の基板208はともに光の伝搬方向に等し
い寸法を有し、その結果、偏波分散を実質的に解消す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光デバイス、特に
ニオブ酸リチウム(LiNbO3)から成る光導波路カプ
ラと光スイッチに関する。
ニオブ酸リチウム(LiNbO3)から成る光導波路カプ
ラと光スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】ニオブ酸リチウムは、光スイッチに多く
応用されている物質であり、他の競合する技術を押し退
けるほど普及している。ニオブ酸リチウムからなる光導
波路デバイスは、ある偏波状態にある光信号を切り替
え、変調し、処理するためのシステムにおいて、潜在的
に多くの応用がある。(例えば、Watson et
al.“A Low Voltage 8×8 T
i:LiNbO3 Switch with a Di
lated−Benes Architectur
e”,IEEE Journal of Lightw
ave Technology,Vol.8,No.
5,May 1990.参照)。
応用されている物質であり、他の競合する技術を押し退
けるほど普及している。ニオブ酸リチウムからなる光導
波路デバイスは、ある偏波状態にある光信号を切り替
え、変調し、処理するためのシステムにおいて、潜在的
に多くの応用がある。(例えば、Watson et
al.“A Low Voltage 8×8 T
i:LiNbO3 Switch with a Di
lated−Benes Architectur
e”,IEEE Journal of Lightw
ave Technology,Vol.8,No.
5,May 1990.参照)。
【0003】ニオブ酸リチウムから成る直線偏光変調
器、光スイッチ、光マトリックススイッチは、いまや一
般的となっている。しかしながら、直線偏光性は、シス
テムを通してその性質を保持することは難しく高価であ
ることから、システムへの応用において問題がある。そ
の問題を回避するためのシステム構成は、光線を、存在
し得る二つの偏波に分波し、それぞれを切り替え、再合
波することから成っている。(例えば、U.S. Pa
tent to Bergland et al.,
Patent No.5,317,658参照)。しか
しながら、このようなシステムでは、必要とされる光ス
イッチモジュールの数が2倍になるため、システム経費
が無視できないほど大きなものとなる。
器、光スイッチ、光マトリックススイッチは、いまや一
般的となっている。しかしながら、直線偏光性は、シス
テムを通してその性質を保持することは難しく高価であ
ることから、システムへの応用において問題がある。そ
の問題を回避するためのシステム構成は、光線を、存在
し得る二つの偏波に分波し、それぞれを切り替え、再合
波することから成っている。(例えば、U.S. Pa
tent to Bergland et al.,
Patent No.5,317,658参照)。しか
しながら、このようなシステムでは、必要とされる光ス
イッチモジュールの数が2倍になるため、システム経費
が無視できないほど大きなものとなる。
【0004】上述の直線偏光スイッチに係る問題を解消
する為に、偏波性依存のない変調器や光スイッチが開発
されてきた。例えば、偏波性依存のないニオブ酸リチウ
ムでできた光スイッチは、パートナンバA−4335と
して,AT&T Lightwave Buisine
ss Unit in Breingsville,P
Aから販売されている。また、例えば、偏波性依存のな
い光スイッチは、Granestrand et a
l.,“Pigtailed Tree−Struct
ured 8×8 LiNbO3 Switch Ma
trix with112 Digital Opti
cal Switches”,IEEEPhotonics T
echnology Letters, Vol.6,
No.1,January 1994に、紹介されてい
る。
する為に、偏波性依存のない変調器や光スイッチが開発
されてきた。例えば、偏波性依存のないニオブ酸リチウ
ムでできた光スイッチは、パートナンバA−4335と
して,AT&T Lightwave Buisine
ss Unit in Breingsville,P
Aから販売されている。また、例えば、偏波性依存のな
い光スイッチは、Granestrand et a
l.,“Pigtailed Tree−Struct
ured 8×8 LiNbO3 Switch Ma
trix with112 Digital Opti
cal Switches”,IEEEPhotonics T
echnology Letters, Vol.6,
No.1,January 1994に、紹介されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、前
記偏波性依存による光スイッチ問題を解決はするが、偏
波分散による、重要でしかも難解な問題を残している。
ニオブ酸リチウムは、複屈折的であり、それは存在し得
る二つの偏波状態が光導波路を異なった速度で伝搬する
ことを意味するが、このために伝搬時間の経過に伴う分
散を生ずる。この現象は、偏波分散として知られてい
る。そのため、スピードの速いデータ信号の拡散によっ
てシステム能力が制限される。また、隣り合うパルスが
分散によって重なりはじめる時、データ転送エラーが生
じる。光導波路の製造過程で複屈折性が生じる場合に
も、偏波分散は、複屈折性を有しない物質を用いたとし
ても生じてしまう。この複屈折性は、一般的に物質本来
の複屈折性より弱いが、デバイスにやはりダメージを与
えるものである。
記偏波性依存による光スイッチ問題を解決はするが、偏
波分散による、重要でしかも難解な問題を残している。
ニオブ酸リチウムは、複屈折的であり、それは存在し得
る二つの偏波状態が光導波路を異なった速度で伝搬する
ことを意味するが、このために伝搬時間の経過に伴う分
散を生ずる。この現象は、偏波分散として知られてい
る。そのため、スピードの速いデータ信号の拡散によっ
てシステム能力が制限される。また、隣り合うパルスが
分散によって重なりはじめる時、データ転送エラーが生
じる。光導波路の製造過程で複屈折性が生じる場合に
も、偏波分散は、複屈折性を有しない物質を用いたとし
ても生じてしまう。この複屈折性は、一般的に物質本来
の複屈折性より弱いが、デバイスにやはりダメージを与
えるものである。
【0006】それ故、望まれる技術は、上述の偏波分散
を相殺し、その有害効果を解消する技術である。
を相殺し、その有害効果を解消する技術である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による、偏波分散
を相殺するための解決方法は、以下の要素を含む。
を相殺するための解決方法は、以下の要素を含む。
【0008】異なった結晶切断の態様あるいは異なった
格子の方向を有する基板を結合させること、正味の偏波
分散がゼロになるように異なった物質から成る基板を結
合させること、偏波保持光ファイバを用いて基板を結合
させること、そして、分波分散を相殺するために光線を
分波させ、合波させること。
格子の方向を有する基板を結合させること、正味の偏波
分散がゼロになるように異なった物質から成る基板を結
合させること、偏波保持光ファイバを用いて基板を結合
させること、そして、分波分散を相殺するために光線を
分波させ、合波させること。
【0009】このようにすれば、適当な寸法と屈折率を
有する物質でできた基板は、結合されることによって正
味ゼロの偏波分散を与え、また、光線の偏波性に依存し
ない。上述の一つの基板で生じた正の伝搬遅延差は、他
の基板で生じた負の伝搬遅延差で相殺される。このよう
にして、任意の大きさにある光スイッチ系や、光通信網
を構成することができ、これらの光デバイスで生じる偏
波分散に悩まされることはない。
有する物質でできた基板は、結合されることによって正
味ゼロの偏波分散を与え、また、光線の偏波性に依存し
ない。上述の一つの基板で生じた正の伝搬遅延差は、他
の基板で生じた負の伝搬遅延差で相殺される。このよう
にして、任意の大きさにある光スイッチ系や、光通信網
を構成することができ、これらの光デバイスで生じる偏
波分散に悩まされることはない。
【0010】
【発明の実施態様】以下、本発明の好ましい実施形態に
ついて説明する。
ついて説明する。
【0011】ここでは、いくつかのステップ、配位と配
列が説明されるが、それらは添付する図面に関するもの
のみである。この分野の技術を知る者は、他のステッ
プ、配位と配列が、本発明の思想や視野を越えることな
く用いられ得ることを認識することは容易である。
列が説明されるが、それらは添付する図面に関するもの
のみである。この分野の技術を知る者は、他のステッ
プ、配位と配列が、本発明の思想や視野を越えることな
く用いられ得ることを認識することは容易である。
【0012】本実施形態における好ましい態様は、図面
の参照と共に説明されるが、ここで、各図に記された数
字は、同一のあるいは機能的に同等な構成要素を表して
いる。また、それぞれの図に記された数字の左側に記さ
れたディジットは、参照中の図の番号を表している。
の参照と共に説明されるが、ここで、各図に記された数
字は、同一のあるいは機能的に同等な構成要素を表して
いる。また、それぞれの図に記された数字の左側に記さ
れたディジットは、参照中の図の番号を表している。
【0013】図1に示されているように、ニオブ酸リチ
ウム(LiNbO3)は、異常屈折率neと正常屈折率no
から成る二つの屈折率を有している。ニオブ酸リチウム
LiNbO3格子の光の伝搬速度の速い光軸(以下、速
い光軸)としてのz軸の方向に偏波した光は、前記異常
屈折率によって影響される。一方、光の伝搬速度の遅い
光軸(以下、遅い光軸)としてのx軸あるいはy軸の方
向に偏波した光は、前記正常屈折率によって影響され
る。
ウム(LiNbO3)は、異常屈折率neと正常屈折率no
から成る二つの屈折率を有している。ニオブ酸リチウム
LiNbO3格子の光の伝搬速度の速い光軸(以下、速
い光軸)としてのz軸の方向に偏波した光は、前記異常
屈折率によって影響される。一方、光の伝搬速度の遅い
光軸(以下、遅い光軸)としてのx軸あるいはy軸の方
向に偏波した光は、前記正常屈折率によって影響され
る。
【0014】変調器や光スイッチのための光導波路が構
成されるが、そのとき、例えば、y軸は光の伝搬方向
で、偏波ベクトルはx軸とz軸に平行である。もし、あ
る結晶切断の態様(すなわち、z切断あるいはx切断)
が用いられれば、偏波分散は、光信号が導波路型光スイ
ッチを通過する結果として生ずる。
成されるが、そのとき、例えば、y軸は光の伝搬方向
で、偏波ベクトルはx軸とz軸に平行である。もし、あ
る結晶切断の態様(すなわち、z切断あるいはx切断)
が用いられれば、偏波分散は、光信号が導波路型光スイ
ッチを通過する結果として生ずる。
【0015】表1は、一つ、二つ、三つの光スイッチモ
ジュールを通過した光信号に対して、偏波分散によって
引き起こされる(ピコ秒で表された)伝搬遅延差を表し
ているが、それぞれの前記光スイッチモジュールは、二
つの寸法(L)6センチ(cm)を有するz切断された
結晶体からなる基板(但し、二つの基板は各モジュール
でブット接合されているという仮定がある)から構成さ
れている。また、表1は、伝搬遅延時間(分散)を二つ
の共通したビットレート(gigabits per second(Gbits/
sec))に対して、ビット周期におけるレート(パーセン
テージ)として示している。表1の結果は、偏波ベクト
ルの状態と向きが一つのパッケージから次のパッケージ
に行くまでに不変に保たれているという仮定のもとで、
最悪の場合の一つを表している。
ジュールを通過した光信号に対して、偏波分散によって
引き起こされる(ピコ秒で表された)伝搬遅延差を表し
ているが、それぞれの前記光スイッチモジュールは、二
つの寸法(L)6センチ(cm)を有するz切断された
結晶体からなる基板(但し、二つの基板は各モジュール
でブット接合されているという仮定がある)から構成さ
れている。また、表1は、伝搬遅延時間(分散)を二つ
の共通したビットレート(gigabits per second(Gbits/
sec))に対して、ビット周期におけるレート(パーセン
テージ)として示している。表1の結果は、偏波ベクト
ルの状態と向きが一つのパッケージから次のパッケージ
に行くまでに不変に保たれているという仮定のもとで、
最悪の場合の一つを表している。
【0016】
【表1】
【0017】明らかに、高いビットレートあるいは大き
なシステムに対しては、大きな偏波分散が生じている。
なシステムに対しては、大きな偏波分散が生じている。
【0018】表1の伝搬遅延時間は一般的に式1によっ
て決定される。ここで式1は、下記のようになる。
て決定される。ここで式1は、下記のようになる。
【0019】
【数1】 このなかでcは真空中の光速度、また、△nは式2のよ
うになる。
うになる。
【0020】
【数2】 ただし、式2では、noがほぼ2.22で、neがほぼ
2.14である。
2.14である。
【0021】本発明において創案された光スイッチモジ
ュールは、上述の偏波分散を抑制するするためのもので
ある。本発明の光スイッチモジュールは、異なった格子
向きを有する一組の基板から構成されている。
ュールは、上述の偏波分散を抑制するするためのもので
ある。本発明の光スイッチモジュールは、異なった格子
向きを有する一組の基板から構成されている。
【0022】上述の本実施形態の好ましい態様によれ
ば、一つあるいはそれより多くの光導波路を有するx切
断(あるいは、y切断)された第一の基板(結晶体)
は、一つあるいはそれより多くの光導波路を有するz切
断された第二の基板に接触させられている(そうでない
なら、結びつけられている)。ここで切断型の順序は問
題でない、言い換えれば、z切断されたものが第一の基
板であって、x切断(y切断)されたものが第二の基板
であってもよい。前記第一、第二の基板の寸法は、実質
的に等しくなっている。同一の寸法にある前記基板に対
しては、光スイッチモジュールを通過した光信号の正味
の偏波分散は相殺されてゼロであるが、それは光信号の
入力における偏波状態には依存しない。前記第一の基板
の正の伝搬遅延差は前記第二の基板の負の伝搬遅延差に
よって相殺され、その逆も言える。
ば、一つあるいはそれより多くの光導波路を有するx切
断(あるいは、y切断)された第一の基板(結晶体)
は、一つあるいはそれより多くの光導波路を有するz切
断された第二の基板に接触させられている(そうでない
なら、結びつけられている)。ここで切断型の順序は問
題でない、言い換えれば、z切断されたものが第一の基
板であって、x切断(y切断)されたものが第二の基板
であってもよい。前記第一、第二の基板の寸法は、実質
的に等しくなっている。同一の寸法にある前記基板に対
しては、光スイッチモジュールを通過した光信号の正味
の偏波分散は相殺されてゼロであるが、それは光信号の
入力における偏波状態には依存しない。前記第一の基板
の正の伝搬遅延差は前記第二の基板の負の伝搬遅延差に
よって相殺され、その逆も言える。
【0023】本発明では、偏波分散の程度とこの技術に
よる改善の度合いが数値的に評価されている。こうした
計算では、最悪の場合の状況、ここではそれぞれの光ス
イッチモジュールにおいて偏波性が揃えられているこ
と、が仮定されている。この場合、“遅い”偏波は常に
“遅い”光軸の結晶軸を見ていて、“速い”偏波につい
ても同様である。実際のシステムでは、この効果を弱め
るようなステップからステップへの無秩序な分極の態様
が考えられる。しかしながら、全ての条件でシステム運
用を行うため、最悪の場合を想定することは必要であろ
う。
よる改善の度合いが数値的に評価されている。こうした
計算では、最悪の場合の状況、ここではそれぞれの光ス
イッチモジュールにおいて偏波性が揃えられているこ
と、が仮定されている。この場合、“遅い”偏波は常に
“遅い”光軸の結晶軸を見ていて、“速い”偏波につい
ても同様である。実際のシステムでは、この効果を弱め
るようなステップからステップへの無秩序な分極の態様
が考えられる。しかしながら、全ての条件でシステム運
用を行うため、最悪の場合を想定することは必要であろ
う。
【0024】偏波分散によるビットひずみのレートは次
の式3によって与えられる。
の式3によって与えられる。
【数3】 ここで、Δnは複屈折率、Ltotは光が通過する複屈折
基板の寸法(cm)であり、BRはデータ転送ビットレ
ート(in Gigabits per second)であり、cは光の速度
である。
基板の寸法(cm)であり、BRはデータ転送ビットレ
ート(in Gigabits per second)であり、cは光の速度
である。
【0025】受け入れ可能なシステム性能がビット周期
の10パーセントの歪みまで許されるという仮定をおく
と、ニオブ酸リチウムに対する示性数が次のように導か
れる、
の10パーセントの歪みまで許されるという仮定をおく
と、ニオブ酸リチウムに対する示性数が次のように導か
れる、
【0026】
【数4】 前記示性数が37.5を下回るとき、システム性能は受
入可能なものとなる。表1で示されているように、高い
ビットレートでの寸法は、この効果によって厳しく制限
される。
入可能なものとなる。表1で示されているように、高い
ビットレートでの寸法は、この効果によって厳しく制限
される。
【0027】上述の分散補正技術が用いられるシステム
では、式5に類似の示性数が適応され、ここでは式5は
下記のようになる。
では、式5に類似の示性数が適応され、ここでは式5は
下記のようになる。
【0028】
【数5】 ここで、L´totは、ある方向性を有する基板とそれと
異なった方向性を有する基板との全体的な寸法における
違いを表す。次の式6にあるように、こうした異なった
方向性を有する基板の間で必要とされる寸法許容量は、
前記ビットレートに依存する。
異なった方向性を有する基板との全体的な寸法における
違いを表す。次の式6にあるように、こうした異なった
方向性を有する基板の間で必要とされる寸法許容量は、
前記ビットレートに依存する。
【0029】
【数6】 偏波分散の相殺によるシステム改善を示すために、かな
り高いビットレート(20 Gbits/sec)にあるシステム
と、寸法12cmの光スイッチ要素の10ステップから
成る光マトリックススイッチについて検討する。この場
合、相殺されない示性数(10×12×20=240
0)は、システムの必要条件を遥に越えてしまう。前記
偏波分散の相殺技術を適用するため、基板の寸法が0.
1cm(容易に保たれる寸法許容度)まで制御されてい
ると仮定する。再び、ある最悪の場合を想定するが、こ
のとき、一つの方向性を有する全ての基板が他の方向性
を有する基板より短いものとする。この場合、寸法の1
2cmの基板それぞれがただ0.1cmの偏波分散され
る有効的な寸法を有し、相殺された示性数は20という
許容可能なものである。
り高いビットレート(20 Gbits/sec)にあるシステム
と、寸法12cmの光スイッチ要素の10ステップから
成る光マトリックススイッチについて検討する。この場
合、相殺されない示性数(10×12×20=240
0)は、システムの必要条件を遥に越えてしまう。前記
偏波分散の相殺技術を適用するため、基板の寸法が0.
1cm(容易に保たれる寸法許容度)まで制御されてい
ると仮定する。再び、ある最悪の場合を想定するが、こ
のとき、一つの方向性を有する全ての基板が他の方向性
を有する基板より短いものとする。この場合、寸法の1
2cmの基板それぞれがただ0.1cmの偏波分散され
る有効的な寸法を有し、相殺された示性数は20という
許容可能なものである。
【0030】図2ないし図4に本実施形態の具体的な態
様が示されている。
様が示されている。
【0031】図2では、本発明によるカプラ200が例
示されている。 x(あるいはy)切断された 第一の基
板204の一端202はz切断された第二の基板208
の一端206に隣接している。第一の基板202と第二
の基板204は実質的に等しい寸法lを有する。これら
の基板は、n1がn3に、n2がn4に平行になるように配
列されている。ブット接合された二つの基板202と2
04は、偏波分散が相殺されるように、本質的に相補的
な(異なった)方向性を有している。)
示されている。 x(あるいはy)切断された 第一の基
板204の一端202はz切断された第二の基板208
の一端206に隣接している。第一の基板202と第二
の基板204は実質的に等しい寸法lを有する。これら
の基板は、n1がn3に、n2がn4に平行になるように配
列されている。ブット接合された二つの基板202と2
04は、偏波分散が相殺されるように、本質的に相補的
な(異なった)方向性を有している。)
【0032】光信号がカプラの構成要素を通過するため
の典型的な光導波路210は、例えば、基板204と基
板208の上部表面に示されている。本実施形態では、
偏波分散による制限なしに、任意の大きさにまでシステ
ムを拡張することは可能である。光導波路と導波路型光
マトリックススイッチ(一つあるいはそれより多くの光
導波路列とそれらに平行な状態にある光スイッチとで構
成された)とそれに類するものの工業化は、その一般的
な運用の仕方とともに、よく知られていることである。
また、前記二つの基板と各々の基板の光導波路の数やタ
イプのような議論は、この技術分野に携わるものにとっ
ては明らかである。
の典型的な光導波路210は、例えば、基板204と基
板208の上部表面に示されている。本実施形態では、
偏波分散による制限なしに、任意の大きさにまでシステ
ムを拡張することは可能である。光導波路と導波路型光
マトリックススイッチ(一つあるいはそれより多くの光
導波路列とそれらに平行な状態にある光スイッチとで構
成された)とそれに類するものの工業化は、その一般的
な運用の仕方とともに、よく知られていることである。
また、前記二つの基板と各々の基板の光導波路の数やタ
イプのような議論は、この技術分野に携わるものにとっ
ては明らかである。
【0033】本発明の実施形態の第二の態様として、正
味の偏波分散がゼロとなるように、異なった方向性を有
する二つの基板を繋ぎ合わせることである。第一の基板
は第一屈折率n1と第二屈折率n2と寸法L1を有する。
第二の基板は、第一屈折率n3と第二屈折率n4と寸法L
2を有する。この二つの異なった基板は次の式7の関係
が成り立ったとき、正味の偏波分散がゼロとなる。ここ
で式7は次のようになる。
味の偏波分散がゼロとなるように、異なった方向性を有
する二つの基板を繋ぎ合わせることである。第一の基板
は第一屈折率n1と第二屈折率n2と寸法L1を有する。
第二の基板は、第一屈折率n3と第二屈折率n4と寸法L
2を有する。この二つの異なった基板は次の式7の関係
が成り立ったとき、正味の偏波分散がゼロとなる。ここ
で式7は次のようになる。
【0034】
【数7】 この式7が意味することは、もし異なった物質からなる
二つの基板の屈折率や寸法が式7の条件を満足すれば、
正味の偏波分散がゼロとなることである。
二つの基板の屈折率や寸法が式7の条件を満足すれば、
正味の偏波分散がゼロとなることである。
【0035】本発明の実施形態の第三の態様では、分散
の補正を同一の方向性を有する二つの基板の間を偏波保
持光ファイバで繋ぐことで実施する。図3によれば、正
味の分散がゼロになるように第一の基板310と第二の
基板320の間を偏波保持光ファイバ300で繋いでい
る。偏波保持光ファイバ300は、90度分ひねられた
形で第一の基板310の出力端から基板320の入力端
へと結合されている。
の補正を同一の方向性を有する二つの基板の間を偏波保
持光ファイバで繋ぐことで実施する。図3によれば、正
味の分散がゼロになるように第一の基板310と第二の
基板320の間を偏波保持光ファイバ300で繋いでい
る。偏波保持光ファイバ300は、90度分ひねられた
形で第一の基板310の出力端から基板320の入力端
へと結合されている。
【0036】本発明の実施形態の第四の態様では、偏波
分散の補正を、光線を分波した後、合波することによっ
て行う。図4によれば、偏波分散を生じる第一の基板4
00からの光線(すなわち光信号)出力410は分波/
合波器420に結合されている。分波/合波器420
は、その光線を二つの互いに直交する偏波性を有する光
線に分波させる。第一の基板400の速い光軸に沿った
偏波は、光線経路422に沿って第二の基板430に向
かう。第二の基板430と第三の基板440の寸法か屈
折率は、第一の基板400の速い光軸と遅い光軸に沿っ
て伝搬している光線の偏波分散を実質的に抑制するよう
に選択されている。第二の基板430と第三の基板44
0からの光出力は、分波/合波器450によって合波さ
れ、正味の分散がゼロの出力光線460を生成する。
分散の補正を、光線を分波した後、合波することによっ
て行う。図4によれば、偏波分散を生じる第一の基板4
00からの光線(すなわち光信号)出力410は分波/
合波器420に結合されている。分波/合波器420
は、その光線を二つの互いに直交する偏波性を有する光
線に分波させる。第一の基板400の速い光軸に沿った
偏波は、光線経路422に沿って第二の基板430に向
かう。第二の基板430と第三の基板440の寸法か屈
折率は、第一の基板400の速い光軸と遅い光軸に沿っ
て伝搬している光線の偏波分散を実質的に抑制するよう
に選択されている。第二の基板430と第三の基板44
0からの光出力は、分波/合波器450によって合波さ
れ、正味の分散がゼロの出力光線460を生成する。
【0037】分波/合波器(420と450)は良く知
られていて、さまざまな方法を用いて実現されている。
光線分波を実現する大多数の光デバイスは、商業的には
次の会社のものが役に立つ。この会社は、Newpor
t Research Corp.,Newport,
California,JDS Optics,In
c.,Ottawa,Ontario,Canada,
and OZ Optics Ltd.,Carp,O
ntario,Canada.である。光導波路技術
は、Bergland in U.S.Patent
5,317,658に記載されている。
られていて、さまざまな方法を用いて実現されている。
光線分波を実現する大多数の光デバイスは、商業的には
次の会社のものが役に立つ。この会社は、Newpor
t Research Corp.,Newport,
California,JDS Optics,In
c.,Ottawa,Ontario,Canada,
and OZ Optics Ltd.,Carp,O
ntario,Canada.である。光導波路技術
は、Bergland in U.S.Patent
5,317,658に記載されている。
【0038】以上、本発明の実施形態に係るさまざまな
態様が述べられてきたが、それはある例示の仕方で限度
なしになされてきたことは理解されるべきである。この
技術分野に携わる者にとっては、発明の思想と視野を離
れることなく、態様と詳細においてさまざまな変更がな
され得るということは明らかである。例えば、本発明は
偏波分散が起きる他の現在あるいは将来の物質において
も応用可能である。このようにして、本発明は、上述の
好ましい実施形態の何物にも制限されることはないが、
前記請求項とそれと同等なものにしたがってのみ定義さ
れている。全ての引用された特許文献と以上の記述にあ
る出版物は、あくまで参考として記載したものである。
態様が述べられてきたが、それはある例示の仕方で限度
なしになされてきたことは理解されるべきである。この
技術分野に携わる者にとっては、発明の思想と視野を離
れることなく、態様と詳細においてさまざまな変更がな
され得るということは明らかである。例えば、本発明は
偏波分散が起きる他の現在あるいは将来の物質において
も応用可能である。このようにして、本発明は、上述の
好ましい実施形態の何物にも制限されることはないが、
前記請求項とそれと同等なものにしたがってのみ定義さ
れている。全ての引用された特許文献と以上の記述にあ
る出版物は、あくまで参考として記載したものである。
【図1】本実施形態における、二つの屈折率、つまりn
e(異常屈折率)とno(正常屈折率)を有するニオブ酸
リチウムから成る基板の図である。
e(異常屈折率)とno(正常屈折率)を有するニオブ酸
リチウムから成る基板の図である。
【図2】本実施形態における、偏波分散の有害効果を解
消するための変調器あるいは光スイッチモジュールを構
成する一組のニオブ酸リチウムから成る基板の図であ
る。
消するための変調器あるいは光スイッチモジュールを構
成する一組のニオブ酸リチウムから成る基板の図であ
る。
【図3】本実施形態における、偏波分散の有害効果を解
消するための変調器あるいは光スイッチモジュールを構
成する一組の基板と偏波保持光ファイバの図である。
消するための変調器あるいは光スイッチモジュールを構
成する一組の基板と偏波保持光ファイバの図である。
【図4】本実施形態における、偏波分散の有害性を解消
するための変調器あるいは光スイッチモジュールを構成
する三つの基板と一組の分波器と合波器の図である。
するための変調器あるいは光スイッチモジュールを構成
する三つの基板と一組の分波器と合波器の図である。
202,206 基板の端 204,310,400, 第一の基板 208,320,430 第二の基板 440 第三の基板 210 光導波路 300 偏波保持光ファイバ 410、422、424、432、434、460 光
線 420、450 分波/合波器
線 420、450 分波/合波器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドモンド ジョセフ マーフィー アメリカ合衆国 18017 ペンシルヴァニ ア,ベスレヘム,ヨークシャー ロード 707 (72)発明者 フレッド ルッドウィグ ヘイスマン アメリカ合衆国 07728 ニュージャーシ ィ,フリーホールド,ダンカン ウェイ 46 (72)発明者 スチーヴン ケネス コロトキー アメリカ合衆国 08753 ニュージャーシ ィ,トムズ リヴァー,シェイラ ドライ ヴ 1036
Claims (21)
- 【請求項1】 第一端と相対的に光伝搬速度の異なる二
つの光軸とを有する第一の基板と、第二端と相対的に光
の伝搬速度が異なる二つの光軸とを有する第二の基板
と、 光信号を前記第一端から前記第二端へ導く手段を有し、
該手段は、 前記第一の基板の相対的に速い光軸方向に偏波した光信
号を前記第二の基板の相対的に遅い光軸方向に沿うよう
にして導く手段と、 前記第一の基板の相対的に遅い光軸方向に偏波した光信
号を前記第二の基板の相対的に速い光軸方向に沿うよう
にして導く手段とから成る、 前記光信号の偏波分散を抑制する、光デバイス。 - 【請求項2】 前記第一および第二の基板が、前記光信
号の伝搬方向に実質的に等しい寸法である、請求項1記
載の光デバイス。 - 【請求項3】 前記第一または第二の基板の少なくとも
一方が、少なくとも一つの光導波路を含んでいる、請求
項1記載の光デバイス。 - 【請求項4】 導波路型変調器または光スイッチを構成
している、請求項3に記載の光デバイス。 - 【請求項5】 複数の導波路型変調器または光スイッチ
を構成している、請求項3記載の光デバイス。 - 【請求項6】 前記第一および第二の基板が、異る態様
で切断された結晶体である、請求項1記載の光デバイ
ス。 - 【請求項7】 前記第一と第二の基板が、等しい物質か
ら成る、請求項1記載の光デバイス。 - 【請求項8】 前記第一および第二の基板が、異なった
物質から成る、請求項1記載の光デバイス。 - 【請求項9】 前記物質がニオブ酸リチウムである、請
求項7記載の光デバイス。 - 【請求項10】 前記物質の一つがニオブ酸リチウムで
ある、請求項8記載の光デバイス。 - 【請求項11】 前記光信号を第一端から第二端へ導く
手段が、前記第一の基板の第一端の前記第二の基板の第
二端へのブット接合である、請求項1記載の光デバイ
ス。 - 【請求項12】 前記光信号を第一端から第二端へ導く
手段が、90度分ひねられた偏波保持光ファイバから成
る、請求項1記載の光デバイス。 - 【請求項13】 相対的に光伝搬速度の異なる二つの光
軸、光入力端、および光出力端を有する第一の基板と、 この第一の基板の光出力端に結合され、該第一の基板か
ら出力される光入力を二つの光出力として分波させる第
一の手段と、 前記分波された一方の光出力が導かれる光入力端と光出
力端とを有し、前記光入力端に前記分波された一方の光
出力が導かれる第二の基板と、 一つの光入力端と一つの光出力端とを有し、前記光入力
端に前記分波された他方の光出力が導かれる第三の基板
と、 二つの光入と少なくとも一つの光出力端の光出力を合波
して出力する第二の手段を有し、 前記第一の光入力が前記第二の基板の前記光出力端へ導
かれ、前記第二の光入力が前記第三の基板の前記光出力
端へ導かれ、を具備し、かつ、 前記第二および第三の基板の光伝搬方向の寸法や屈折率
が、光伝搬する光信号の偏波分散を抑制するよう選択さ
れている、光デバイス。 - 【請求項14】 第一端および相対的に光伝搬速度の異
なる二つの光軸を有する第一の基板と、第二端および相
対的に光伝搬速度の異なる二つの光軸を有する第二の基
板とを用意し、光信号を前記第一の基板から前記第二の
基板に導く際に、該光信号を、前記第一の基板の相対的
に速い光軸と前記第二の基板の相対的に遅い光軸に沿っ
て伝搬させ、また、 該光信号を、前記第一の基板の相対的に遅い光軸と前記
第二の基板の相対的に速い光軸に沿って伝搬させるステ
ップから成る、 光信号の偏波分散を抑制する方法。 - 【請求項15】 偏波分散を実質的に解消するために、
前記第一および第二の基板の前記光信号の伝搬方向の寸
法を等しくする、請求項14記載の方法。 - 【請求項16】 前記第一および第二の基板として、異
なる態様で切断された結晶体を用いる、請求項14記載
の方法。 - 【請求項17】 前記第一および第二の基板として、等
しい物質を用いる、請求項14記載の方法。 - 【請求項18】 前記第一および第二の基板として、そ
れぞれ異なった物質を用いる、請求項14記載の方法。 - 【請求項19】 前記第一の基板の第一端を前記第二の
基板の第二端にブット接合する、請求項14記載の方
法。 - 【請求項20】 さらに、前記第一の基板の第一端と前
記第二の基板の第二端とを、90度分ひねられた偏波保
持光ファイバで接合する、請求項14記載の方法。 - 【請求項21】 相対的に光伝搬速度の異なる二つの光
軸、光入力端、および光出力端を有する第一の基板と、
相対的に速い光軸、光入力端、および光出力端を有する
第二の基板と、相対的に遅い光軸、光入力端、および光
出力端を有する第三の基板と、前記第一の基板からの光
出力を二つに分波して一方を前記第二の基板の光入力端
に導くとともに他方を前記第三の基板の光入力端に導く
分波器と、前記第二および第三の基板からの光出力を合
波する合波器とを用意し、 光信号を、前記第一の基板、前記分波器、前記第二およ
び第三の基板、および前記合波器を通して伝搬させる際
に、前記第二および第三の基板の寸法や屈折率を前記光
信号の偏波分散を抑制するよう選択するステップから成
る光信号の偏波分散を抑制する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/366935 | 1994-12-30 | ||
US08/366,935 US5600738A (en) | 1994-12-30 | 1994-12-30 | Polarization dispersion compensation for optical devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08262248A true JPH08262248A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=23445225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7340328A Withdrawn JPH08262248A (ja) | 1994-12-30 | 1995-12-27 | 光デバイスの偏波分散抑制 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5600738A (ja) |
EP (1) | EP0720031A3 (ja) |
JP (1) | JPH08262248A (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19814497C2 (de) * | 1998-04-01 | 2001-01-25 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren zur Kompensation der Polarisationsmodendispersion in einer optischen Übertragungsstrecke und Vorrichtung zu dessen Durchführung |
DE19816356C2 (de) | 1998-04-03 | 2001-01-25 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren zum Einbringen manipulationssicherer digitaler Fingerabdrücke in elektronische Dokumente |
US6137924A (en) * | 1998-09-02 | 2000-10-24 | Lucent Technologies Inc. | Article comprising a dispersion compensating grating with low polarization mode dispersion |
ATE364963T1 (de) | 1998-10-09 | 2007-07-15 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren zum einbringen und zur analyse von manipulationssicheren digitalen fingerabdrücken in elektronischen dokumenten |
US6556732B1 (en) | 2000-06-07 | 2003-04-29 | Corning Incorporated | All fiber polarization mode dispersion compensator |
JP2001356377A (ja) * | 2000-06-16 | 2001-12-26 | Kdd Submarine Cable Systems Inc | ポンプ光発生装置及びファイバラマン増幅器 |
US20020012487A1 (en) * | 2000-07-31 | 2002-01-31 | Yafo Networks, Inc. | Polarization mode dispersion generator |
US7106979B1 (en) | 2000-10-27 | 2006-09-12 | Ciena Corporation | Polarization mode dispersion compensating apparatus, system, and method |
US6867918B2 (en) | 2000-12-07 | 2005-03-15 | Jay N. Damask | Methods and apparatus for generation and control of coherent polarization mode dispersion |
US6891674B2 (en) * | 2000-12-07 | 2005-05-10 | Yafo Networks, Inc. | Methods and apparatus for frequency shifting polarization mode dispersion spectra |
FR2818838A1 (fr) * | 2000-12-21 | 2002-06-28 | Cit Alcatel | Generateur de retard de groupe differentiel ajustable et compensateur de dispersion de polarisation l'incorporant |
US6847484B2 (en) * | 2001-03-15 | 2005-01-25 | Jay N. Damask | Methods and apparatus for generating polarization mode dispersion |
TW528877B (en) * | 2001-04-06 | 2003-04-21 | Mitsui Chemicals Inc | Optical control-element, its production method and optical component using said optical control-element |
US6633704B2 (en) | 2001-04-30 | 2003-10-14 | Corning Incorporated | Chromatic dispersion compensator |
US6748126B2 (en) | 2001-12-31 | 2004-06-08 | 3M Innovative Properties Company | System for polarization mode dispersion compensation |
US6748142B2 (en) * | 2002-04-24 | 2004-06-08 | Lucent Technologies Inc. | Integrated optical dual dispersion compensator for compensating both chromatic and polarization mode dispersion |
KR100430995B1 (ko) * | 2002-08-09 | 2004-05-20 | 삼성전자주식회사 | 포토닉 크리스탈 구조를 이용한 편광모드분산 보상장치 |
US7764854B2 (en) * | 2005-12-27 | 2010-07-27 | Ofs Fitel Llc | Optical fiber with specialized index profile to compensate for bend-induced distortions |
US7783149B2 (en) | 2005-12-27 | 2010-08-24 | Furukawa Electric North America, Inc. | Large-mode-area optical fibers with reduced bend distortion |
US7454101B2 (en) * | 2006-06-19 | 2008-11-18 | Intel Corporation | Tunable optical dispersion compensators |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3529885A (en) * | 1967-09-01 | 1970-09-22 | Sylvania Electric Prod | Temperature compensated birefringent networks |
US4262994A (en) * | 1980-01-11 | 1981-04-21 | Sheem Sang K | Electro-optically balanced multi-piece optical waveguides |
JPS63157133A (ja) * | 1986-12-22 | 1988-06-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パルスの多重回路および分離回路 |
US4978189A (en) * | 1989-11-14 | 1990-12-18 | At&T Bell Laboratories | Hybrid optical isolator, circulator or switch, and systems utilizing same |
US5317658A (en) * | 1992-04-06 | 1994-05-31 | At&T Bell Laboratories | Apparatus and method for providing a polarization independent optical switch |
JP2757093B2 (ja) * | 1992-04-20 | 1998-05-25 | 富士電気化学株式会社 | 無偏波分散型光アイソレータ |
-
1994
- 1994-12-30 US US08/366,935 patent/US5600738A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-12-13 EP EP95309092A patent/EP0720031A3/en not_active Withdrawn
- 1995-12-27 JP JP7340328A patent/JPH08262248A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0720031A2 (en) | 1996-07-03 |
EP0720031A3 (en) | 1996-09-18 |
US5600738A (en) | 1997-02-04 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |