JPH08297218A

JPH08297218A - 光集積回路及び光ファイバジャイロ

Info

Publication number: JPH08297218A
Application number: JP7101340A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nakamura; 茂中村; Takeshi Hojo; 武北條
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1995-04-25
Filing date: 1995-04-25
Publication date: 1996-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】モードフィルタ機能付き積層型偏光子を使用
した光集積回路及びそれを含む光ファイバジャイロを提
供することを目的とする。【構成】光集積回路は、基板の上面に形成された導波
路と該導波路を横断するように配置された積層型偏光子
とを有する。積層型偏光子の表面には吸収膜又は反射膜
が形成され、斯かる皮膜にピンホール状又はスリット状
の窓が形成されている。斯かる窓によってモードフィル
タ機能が提供される。積層型偏光子は基板の上面に形成
された溝に挿入されて固定される。積層型偏光子は光路
に対して傾斜して配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光集積回路及び斯かる光
集積回路を使用した光ファイバジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバジャイロは光のサグナック効
果（サニャック効果）を利用して角速度を計測するよう
に構成されており、高い信頼性を有し装置を小型化する
ことができる利点がある。光ファイバジャイロのうち、
干渉型光ファイバジャイロと称する形式のものがあり、
これは複数回巻かれた光ファイバループよりなる１本の
長い光路を互いに反対方向に光を伝播させ斯かる２つの
伝播光の位相差より角速度を求めるように構成されてい
る。

【０００３】図４を参照して従来の位相変調方式の光フ
ァイバジャイロを説明する。光ファイバジャイロは、半
導体レーザ、発光ダイオード等の光源１０１と入射光を
電流に変換する受光器１０２と１本の光ファイバを複数
回巻いて形成された光ファイバループ１０３と偏光子１
０４と光ファイバを伝播する光を合成し又は分岐するカ
プラ１０５、１０６とを有する。光ファイバジャイロ
は、更に、電流・電圧変換器１０７と位相変調器１０８
と信号発生器１０９と同期検波器１１０とを有する。

【０００４】光源１０１より出力された光線は第１のカ
プラ１０５及び偏光子１０４を経由して第２のカプラ１
０６に導かれる。第２のカプラ１０６で光線は分岐さ
れ、斯くして分岐された２つの光線は光ファイバループ
１０３を互いに反対方向に伝播する。即ち、一方は光フ
ァイバループ１０３を右周りに伝播し、他方は左周りに
伝播する。

【０００５】光ファイバループ１０３に角速度Ωが加わ
ると、サグナック効果によって、光ファイバループ１０
３内を互いに反対方向に伝播する光に位相差Δφが生ず
る。斯かる位相差Δφは角速度Ωに比例し、次の式で表
される。

【０００６】

【数１】Δφ＝（２πＬＤ／λＣ）Ω

【０００７】ここに、Ωは光ファイバループ１０３の中
心軸線周りの角速度、Ｄは光ファイバループ１０３のル
ープ径、Ｌは光ファイバループ１０３の長さ、λは光源
１０１から出力される光線の波長、Ｃは光速を表す。

【０００８】信号発生器１０９は角周波数をω_Pの基準
信号を生成し、それを位相変調器１０８及び同期検波器
１１０に供給する。位相変調器１０８は、信号発生器１
０９から供給された角周波数をω_Pの基準信号によって
光ファイバループ１０３内を互いに反対方向に伝播する
光を位相変調する。

【０００９】位相変調器１０８は光ファイバループ１０
３の一端に配置されており、光ファイバループ１０３内
を右周りに伝播する光は光ファイバループ１０３の出口
で位相変調され、左周りに伝播する光は光ファイバルー
プ１０３の入口で位相変調される。

【００１０】光ファイバループ１０３を互いに反対方向
に伝播した光は第２のカプラ１０６によって合成され、
干渉光が生成される。斯かる干渉光は偏光子１０４、第
１のカプラ１０５を経由して受光器１０２によって検出
される。受光器１０２によって出力される電流信号は電
流・電圧変換器１０７によって電圧信号Ｖに変換され
る。斯かる電圧信号Ｖは次のように表される。

【００１１】

【数２】Ｖ＝Ｋ［１＋ｃｏｓΔφ・｛Ｊ₀（ｚ）−２Ｊ
₂（ｚ）ｃｏｓ２ω_Pｔ＋・・｝−ｓｉｎΔφ・｛２Ｊ
₁（ｚ）ｃｏｓω_Pｔ−・・・｝］

【００１２】ここで、ｚは位相変調度、Ｊ₀、Ｊ₁、Ｊ
₂、・・・はベッセル関数、Ｋは比例定数、ｔは時間で
ある。

【００１３】同期検波器１１０は、信号発生器１０９か
ら供給された角周波数をω_Pの基準信号によって電圧信
号Ｖを同期検波する。それによって出力電圧Ｖに含まれ
る角周波数ｎω_P成分のうち角周波数成分ω_Pが同期検
波され、ｓｉｎΔφに比例する出力２ＫＪ₁（ｚ）ｓｉ
ｎΔφが出力される。こうして、サグナック位相差Δφ
を求めて、数１の式より角速度Ωが求められる。

【００１４】位相変調方式の光ファイバジャイロを改良
したものとしてセロダイン方式の光ファイバジャイロが
知られている。斯かるセロダイン方式では、図４に示す
ように、位相変調器１０８の他に更にセロダイン位相変
調器１０８’が設けられている。尚、セロダイン方式の
光ファイバジャイロの詳細については本願出願人と同一
の出願人による特願平４−３０６９７５号を参照された
い。

【００１５】光ファイバループ１０３内を右周りに伝播
する光は、光ファイバループ１０３の入口でセロダイン
位相変調器１０８’によってセロダイン変調され、光フ
ァイバループ１０３の出口で位相変調器１０８によって
位相変調される。光ファイバループ１０３内を左周りに
伝播する光は、光ファイバループ１０３の入口で位相変
調器１０８によって位相変調され、光ファイバループ１
０３の出口でセロダイン位相変調器１０８’によってセ
ロダイン変調される。

【００１６】光源１０１より出力される光は互いに直交
する２つの偏光面を有するＴＥ偏光及びＴＭ偏光を含
む。斯かる２つの偏光は光ファイバループ１０３におい
て伝播速度が僅かに異なり、それに起因して干渉光の位
相差Δφに誤差が生ずる。従って光ファイバジャイロで
は、高い測定精度を得るために、偏光子１０４を設け、
単一の偏光面を有する偏光が使用される。また、光ファ
イバループ１０３には偏波面保存ファイバが使用され
る。

【００１７】図５を参照して偏光子の例として積層型偏
光子７０を説明する。積層型偏光子７０は、消光比が高
い、光損失が小さい、光路方向の寸法を小さくすること
ができる、機能が安定である、量産性に優れている等の
優れた特徴を有する。積層型偏光子７０は典型的には、
厚さＬ_Mが数ｎｍの金属層７０Ａと厚さＬ_Dが数百ｎｍ
の誘電体層７０Ｂを交互に含む多数層からなる。

【００１８】図示のように、積層型偏光子７０上に直交
３軸を設定する。金属層７０Ａ及び誘電体層７０Ｂに平
行な面上にＹ軸及びＺ軸をとり、層７０Ａ及び７０Ｂの
厚さ方向にＸ軸をとる。各層７０Ａ及び７０Ｂは略矩形
に形成され、斯かる矩形の長辺方向にＹ軸をとり短辺方
向にＺ軸をとる。積層型偏光子７０のＺ軸方向の厚さｔ
は典型的にはｔ＝約３０μｍ以下である。

【００１９】積層型偏光子７０はその層７０Ａ及び７０
Ｂ（即ち、ＹＺ面）が光路１００に平行になるように配
置され、好ましくは、Ｚ軸が光路１００に平行になるよ
うに配置される。積層型偏光子７０の層７０Ａ及び７０
Ｂ（即ち、ＹＺ面）が光路１００に対して傾斜して配置
されると、光損失が大きくなる。光源からの光のうち、
ＴＥ偏光はＸ軸方向の偏光面を有しＴＭ偏光はＹ軸方向
の偏光面を有するものとする。この積層型偏光子７０は
ＴＥ偏光を透過させＴＭ偏光を吸収する吸収型の偏光子
である。

【００２０】図６に従来の光ファイバジャイロの他の例
を示す。この例では光集積回路１２０が使用されてい
る。光集積回路１２０は基板の上面に形成された導波路
を含み、斯かる導波路は２つのＹ分岐１２５、１２６を
含む。導波路及びＹ分岐１２５、１２６に沿って偏光子
１０４、位相変調器１０８及びセロダイン位相変調器１
０８’が形成されている。

【００２１】基板は、適当な電気光学効果を示す誘電体
結晶板、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、
タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）等よりなる。一般
に、導波路の形成方法にはチタン拡散法、プロトン交換
法等がある。チタン拡散法によって形成された導波路は
偏光分離機能を有さないが、プロトン交換法によって生
成された導波路は偏光分離機能を有する。従って、チタ
ン拡散型の導波路の場合には偏光子１０４を設ける必要
があるがプロトン交換型の導波路の場合には偏光子１０
４を設ける必要がない。

【００２２】プロトン交換型の導波路では、２つの偏光
成分のうちＴＭ偏光は導波路より拡散して基板２１を伝
播するがＴＥ偏光は導波路内に閉じ込められて導波路内
を伝播する。結果として、プロトン交換型の導波路はＴ
Ｅ偏光のみを伝播させる。しかしながら、プロトン交換
型の導波路であっても基板２１に拡散したＴＭ偏光は基
板２１の界面で反射を繰り返す等により、ＴＥ偏光を発
生する。このＴＥ偏光が導波路に入り込み、光ファイバ
ジャイロの誤差の原因となる。

【００２３】光集積回路１２０の両端には接続装置１１
５、１１６が装着されており、斯かる接続装置１１５、
１１６はそれぞれ光ファイバ１３１Ａ、１３１Ｂ及び１
３２Ａ、１３２Ｂを有する。第１の接続装置１１５の光
ファイバ１３１Ａ、１３１Ｂによって、光集積回路１２
０の第１のＹ分岐１２５の２つの分岐枝は光源１０１及
び受光器１０２にそれぞれ接続されている。第２の接続
装置１１６の光ファイバ１３２Ａ、１３２Ｂによって、
光集積回路１２０の第２のＹ分岐１２６の２つの分岐枝
はそれぞれ光ファイバループ１０３の両端に接続されて
いる。

【００２４】光集積回路１２０と接続装置１１５、１１
６の間の接続面は光路に対して傾斜されている。即ち、
光集積回路１２０の導波路と光ファイバの接続面は光路
に対して傾斜されており、それによって接続面における
端面反射の影響が最小化されることができる。

【００２５】図７を参照して光集積回路１２０を伝播す
る光のモードについて説明する。図７は基板１２１の上
面に形成された導波路を示したものである。導波路は２
つのＹ分岐１２５、１２６と斯かる２つのＹ分岐を接続
する連結部１２４とを有する。尚、説明の便宜のため、
偏光子１０４、位相変調器１０８及びセロダイン位相変
調器１０８’は省略されている。

【００２６】光源１０１より出力された光は点１１７ａ
を経由して第１のＹ分岐１２５の第１の分岐枝１２５Ａ
に導かれる。第１の分岐枝１２５Ａを伝播した光は連結
部１２４を経由して第２のＹ分岐１２６にて分岐され
る。一方の伝播光は第１の分岐枝１２６Ａを伝播し、点
１１７ｃを経由して光ファイバループ１０３を右周りに
伝播する。他方の伝播光は第２の分岐枝１２６Ｂを伝播
し、点１１７ｄを経由して光ファイバループ１０３を左
周りに伝播する。

【００２７】光ファイバループ１０３を右周りに伝播す
る光と左周りに伝播する光は第２のＹ分岐１２６にて合
成され、干渉光が生成される。斯かる干渉光は第１のＹ
分岐１２５の第２の分岐枝１２５Ｂを伝播し、点１１７
ｂを経由して受光器１０２によって受光される。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】第１のＹ分岐１２５の
第１の分岐枝１２５Ａを伝播する光Ｓ₀はシングルモー
ドの光、即ち、０次モードの光である。０次モードの光
は図７Ａに示す如き光強度分布を有し、その光強度は導
波路の中心に対して両側に対称的に分布する。

【００２９】斯かる０次モードの光が第１のＹ分岐１２
５を通過すると、１次（高次）モードの光が生成され
る。斯かる１次モードの光Ｍ₁は図７Ｃに示す如き光強
度分布を有する。従って、連結部１２４を伝播する光
は、図７Ｂに示す如き光強度分布を有する０次モードの
光Ｓ₁と図７Ｃに示す如き光強度分布を有する１次モー
ドの光Ｍ₁を含むマルチモードの光である。

【００３０】連結部１２４を伝播する０次モードの光Ｓ
₁は第２のＹ分岐１２６にて分岐され第１の分岐枝１２
６Ａと第２の分岐枝１２６Ｂを伝播する。第１の分岐枝
１２６Ａ及び第２の分岐枝１２６Ｂを伝播する光Ｓ₂、
Ｓ₃はそれぞれ図７Ｅ、図７Ｆに示すような光強度分布
を有する０次モードの光である。

【００３１】一般に導波路には、０次モードの光のみを
伝播させるように構成された所謂シングルモード導波路
と０次モードと高次モード（１次以上）の光を伝播させ
るように構成された所謂マルチモード導波路がある。光
集積回路１２０の導波路は、通常０次モードの光のみを
伝播させるように構成されている。

【００３２】従って、連結部１２４を伝播する０次モー
ドの光Ｓ₁及び第２の分岐枝１２６の各分岐枝１２６
Ａ、１２６Ｂを伝播する０次モードの光Ｓ₂、Ｓ₃は殆
ど減衰しない。連結部１２４を伝播する光Ｓ₁の強度を
Ｅ（Ｓ₁）、第１の分岐枝１２６Ａ及び第２の分岐枝１
２６Ｂを伝播する光の強度をそれぞれＥ（Ｓ₂）、Ｅ
（Ｓ₃）とすると、通常、Ｅ（Ｓ₂）＝Ｅ（Ｓ₃）＝１
／２Ｅ（Ｓ₁）である。

【００３３】一方、連結部１２４を伝播する１次モード
の光Ｍ₁は導波路１２４を伝播する過程で拡散し減衰す
る。１次モードの光Ｍ₁は当初図７Ｃに示す如き光強度
分布を有するが、導波路１２４を伝播する過程で拡散し
図７Ｄに示す如き光強度分布となる。図示の矢印にて示
すように、１次モードの光Ｍ₁のうち導波路１２４の一
方側（図７にて上側）を伝播する光Ａ₁、Ａ₂と他方側
（図７にて下側）を伝播する光Ｂ₁、Ｂ₂は互いに１８
０°位相が異なる。斯かる１次モードの光Ｍ₁のうち幾
らかの部分Ａ₁、Ｂ₁は導波路１２４の近傍を導波路１
２４に沿って伝播する。

【００３４】斯かる１次モードの光Ａ₁、Ｂ₁は第２の
Ｙ分岐１２６の各分岐枝１２６Ａ、１２６Ｂに到達し、
そこを伝播する０次モードの光Ｓ₂、Ｓ₃と結合（カッ
プリング）する。従って、実際に第２のＹ分岐１２６の
各分岐枝１２６Ａ、１２６Ｂより出力される光は斯かる
カップリング光Ｃ_A、Ｃ_Bである。

【００３５】図７Ｄ、図７Ｅ及び図７Ｆに示すように、
１次モードの光Ｍ₁のうち導波路１２４の上側を伝播す
る光Ａ₁は導波路１２４を伝播する０次モードの光Ｓ₁
と同位相であり、導波路１２４の下側を伝播する光Ｂ₁
は導波路１２４を伝播する０次モードの光Ｓ₁と逆位相
である。斯かる１次モードの光Ａ₁、Ｂ₁が位相変化す
ることなく第２のＹ分岐１２６の各分岐枝１２６Ａ、１
２６Ｂに到達し、そこを伝播する０次モードの光Ｓ₂、
Ｓ₃とカップリングしたと仮定すれば、２つのカップリ
ング光Ｃ_A、Ｃ_Bの間に位相差は生じない。従って、光
ファイバループ１０３を右周りに伝播する光と左周りに
伝播する光の間の位相差は外力と位相変調器に起因した
ものだけである。

【００３６】しかしながら、導波路１２４と導波路１２
４の近傍の基板部分では光の屈折率及び伝播速度等が僅
かに異なる。従って、導波路１２４を伝播してきた０次
モードの光Ｓ₂、Ｓ₃と導波路１２４の近傍を伝播して
きた１次モードの光Ａ₁’、Ｂ₁’では、実際には位相
が僅かに異なる。

【００３７】図８を参照して説明する。図８Ａ及び図８
Ｂはそれぞれ第２のＹ分岐１２６の第１の分岐枝１２６
Ａ及び第２の分岐枝１２６Ｂを伝播する光のベクトル線
図である。第１の分岐枝１２６Ａ及び第２の分岐枝１２
６Ｂを伝播する０次モードの光Ｓ₂、Ｓ₃のベクトルは
互いに同一である。即ち、２つの０次モードの光Ｓ₂、
Ｓ₃の強さ及び位相角は同一である。

【００３８】破線の矢印で示すように、当初は、導波路
１２４の外側を伝播する１次モードの光Ｍ₁のうち導波
路１２４の上側を伝播する光Ａ₁は第１の分岐枝１２６
Ａを伝播する０次モードの光Ｓ₂と同一の位相角を有
し、導波路１２４の下側を伝播する光Ｂ₁は第２の分岐
枝１２６Ｂを伝播する０次モードの光Ｓ₃と互いに１８
０°異なる位相角を有する。また２つの１次モードの光
Ａ₁、Ｂ₁は互いに同一の光強さを有し、互いに１８０
°異なる位相角を有する。

【００３９】しかしながら、実際には、２つの１次モー
ドの光Ａ₁、Ｂ₁は導波路１２４の近傍の基板１２１を
伝播する過程で位相角が＋α（時計方向を＋とする。）
だけ変化する。従って、実線の矢印で示すように、第１
の分岐枝１２６Ａに到達した１次モードの光Ａ₁’は第
１の分岐枝１２６Ａを伝播してきた０次モードの光Ｓ ₂
と＋αだけ異なる位相角を有し、第２の分岐枝１２６Ｂ
に到達した１次モードの光Ｂ₁’は第２の分岐枝１２６
Ｂを伝播してきた０次モードの光Ｓ₃と１８０°＋αだ
け異なる位相角を有する。

【００４０】第２のＹ分岐１２６の第１の分岐枝１２６
Ａにて導波路１２４を伝播した０次モードの光Ｓ₂と導
波路１２４の上側を伝播した１次モードの光Ａ₁’が結
合して第１のカップリング光Ｃ_Aが生成される。これを
ベクトル表示すれば、図８Ａに示すように、ベクトルＳ
₂とベクトルＡ₁’の和によってベクトルＣ_Aを生成す
ることとなる。

【００４１】同様に、第２のＹ分岐１２６の第２の分岐
枝１２６Ｂにて導波路１２４を伝播した０次モードの光
Ｓ₃と導波路１２４の下側を伝播した１次モードの光Ｂ
₁’が結合して第２のカップリング光Ｃ_Bが生成され
る。これをベクトル表示すれば、図８Ｂに示すように、
ベクトルＳ₃とベクトルＢ₁’の和によってベクトルＣ
_Bを生成することとなる。

【００４２】第１の分岐枝１２６Ａを伝播する第１のカ
ップリング光Ｃ_Aは第１の０次モードの光Ｓ₂に対して
位相差＋Δθ_Aだけ偏倚しており、第２の分岐枝１２６
Ｂを伝播する第２のカップリング光Ｃ_Bは第２の０次モ
ードの光Ｓ₃に対して位相差−Δθ_Bだけ偏倚してい
る。

【００４３】こうして、第１の分岐枝１２６Ａを伝播す
る第１のカップリング光Ｃ_Aと第２の分岐枝１２６Ｂを
伝播する第２のカップリング光Ｃ_Bとの間で位相差＋Δ
θ_A−（−Δθ_B）＝Δθ_A＋Δθ_B≒２Δθが生ず
る。斯かる位相差によって光ファイバジャイロの出力信
号に誤差を与える。

【００４４】本発明は、斯かる点に鑑み、基板内を伝播
する光に起因して導波路を伝播する光が搬送している信
号にノイズが生ずることがない光集積回路を提供するこ
とを目的とする。

【００４５】本発明は、斯かる点に鑑み、光集積回路の
基板内を伝播する光に起因してジャイロ信号にノイズが
生ずることがない光ファイバジャイロを提供することを
目的とする。

【００４６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、例えば
図１に示すように、基板とその上面に沿って形成された
導波路とを有する光集積回路において、上記導波路は第
１及び第２のＹ分岐と該２つのＹ分岐を接続する連結部
とを有し、該連結部を横断するように積層型偏光子が設
けられ、該積層型偏光子にはモードフィルタの機能が備
えられていることを特徴とする。

【００４７】本発明によれば、例えば図１に示すよう
に、光集積回路において、上記積層型偏光子は上記基板
に形成された溝内に配置されていることを特徴とする。

【００４８】本発明によれば、光集積回路において、上
記積層型偏光子の表面に吸収膜又は反射膜を装着し該膜
にピンホール状の窓又はスリット状の窓を形成すること
によってモードフィルタの機能が提供されていることを
特徴とする。

【００４９】本発明によれば、光集積回路において、上
記積層型偏光子は光路である上記導波路に対して傾斜し
て配置されていることを特徴とする。

【００５０】本発明によれば、光集積回路において、上
記積層型偏光子には反射防止膜が装着されていることを
特徴とする。

【００５１】本発明によれば、光集積回路において、上
記第１のＹ分岐の一方の分岐枝の先端に光源を接続し他
方の分岐枝の先端に受光器を接続し上記第２のＹ分岐の
各分岐枝の先端に光ファイバループの各端部を接続する
ことによって光ファイバジャイロが構成される光ファイ
バジャイロ用であることを特徴とする。

【００５２】本発明によれば、光源と光集積回路と光フ
ァイバループと受光器とを有する光ファイバジャイロに
おいて、上記光集積回路は基板と該基板の上面に沿って
形成された導波路及び位相変調器とを有し、上記導波路
は第１及び第２のＹ分岐と該２つのＹ分岐を接続する連
結部とを有し、上記連結部を横断するように積層型偏光
子が設けられ、該積層型偏光子は０次のシングルモード
光のみを通過させるためのシングルモード用モードフィ
ルタの機能を有することを特徴とする。

【００５３】本発明によれば、光ファイバジャイロにお
いて、上記積層型偏光子にピンホール又はスリットを形
成することによってモードフィルタの機能が提供されて
いることを特徴とする。

【００５４】

【作用】本発明の光集積回路２０によると、導波路を横
断するように積層型偏光子７０が設けられ、斯かる積層
型偏光子７０はモードフィルタ機能を有する。従って、
導波路を伝播する光のうちＴＭ偏光又はＴＥ偏光であっ
て且つ０次のシングルモード光のみを通過させる。導波
路及び導波路の外側を拡散して伝播する１次モード光は
モードフィルタ機能付き積層型偏光子７０によって遮断
される。

【００５５】本例のモードフィルタ機能付き積層型偏光
子７０は積層型偏光子７０の表面に装着された吸収膜又
は反射膜にピンホール状又はスリット状の窓を形成する
ことによって構成される。

【００５６】

【実施例】以下に図１〜図３を参照して本発明の実施例
について説明する。図１に本発明による光集積回路２０
の例を示す。この光集積回路２０は光ファイバジャイロ
に使用されるように構成されており、基板２１とその上
面に形成された２つのＹ分岐２５、２６と斯かる２つの
Ｙ分岐を接続する連結部２４とを有し、これらはチタン
拡散型の導波路として形成されてよい。

【００５７】基板２１として例えばニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ₃）又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ
₃）が使用される。尚、図６にて示した如き、位相変調
器１０８及びセロダイン変調器１０８’等が必要に応じ
て形成されてよいが、ここでは説明の便宜のため省略さ
れている。

【００５８】本例によると、基板２１の上面には溝２１
Ａが形成されており、斯かる溝２１Ａにはモードフィル
タ機能を備えた積層型偏光子７０が挿入されている。本
例によると、モードフィルタ機能付き積層型偏光子７０
を設けた点を除いて、光集積回路２０は図６を参照して
説明した従来の光集積回路１２０と同様な構成であって
よい。図１Ａは光集積回路２０の溝２１Ａに積層型偏光
子７０を挿入する前の状態を示し、図１Ｂは光集積回路
２０の溝２１Ａに積層型偏光子７０が挿入された状態を
示す。

【００５９】積層型偏光子７０は、その金属層７０Ａ及
び誘電体層７０Ｂ（図５参照）が光軸、即ち、導波路に
平行なるように、配置される。それによって光損失が最
小化される。金属層７０Ａ及び誘電体層７０Ｂは基板２
１の上面に垂直になるように配置されてよく、又は基板
２１の上面に平行になるように配置されてよい。

【００６０】溝２１Ａは連結部２４を横切るように形成
され、従って積層型偏光子７０は連結部２４を横切るよ
うに延在している。溝２１Ａの深さｔ_Gは少なくとも導
波路の深さより大きく、例えば１０μｍ以上であってよ
い。溝２１Ａの幅Ｄ_Gは積層型偏光子７０の厚さｔ_Fに
対応しており、例えば３０μｍ以下、又は１０〜２０μ
ｍであってよい。

【００６１】本例の光集積回路２０及び積層型偏光子７
０の組立方法を説明する。先ず溝２１Ａに積層型偏光子
７０を挿入する。次に、図１Ｂの矢印に示すように、斯
かる積層型偏光子７０を溝２１Ａ内にて溝２１Ａに沿っ
て少しずつ移動させる。それによって、積層型偏光子７
０の最適位置を検出する。積層型偏光子７０が最適位置
に配置されたら、それを適当な接着剤によって固定す
る。

【００６２】図２を参照して基板２１に形成された溝２
１Ａ及び積層型偏光子７０の方向及び傾斜角について説
明する。図２Ａは本発明による光集積回路２０の上面を
示し、図２Ｂは図２Ａの線Ａ−Ａに沿った断面を示す。
基板２１の上面には２つのＹ分岐２５、２６と斯かる２
つのＹ分岐を接続する連結部２４が形成され、これらは
導波路として形成されている。尚、図示のように、第２
のＹ分岐２６の各分岐枝２６Ａ、２６Ｂに沿って位相変
調器１０８、１０８’が形成されてよい。また、本例で
は基板２１は台形に形成されているが、図６に示したよ
うに長手方向両側の２つの接続面を光路に対して傾斜さ
せてもよい。

【００６３】本例によると、積層型偏光子７０は、好ま
しくは光路に対して傾斜するように、配置される。斯か
る場合でも、上述のように、その金属層７０Ａ及び誘電
体層７０Ｂ（図５参照）は、光軸、即ち、導波路に平行
である。

【００６４】金属層７０Ａ及び誘電体層７０Ｂは基板２
１の上面に垂直になるように配置されている。図２Ａに
示すように、積層型偏光子７０は基板２１の上面にて連
結部２４、即ち、光路に対して垂直に延在しているが、
図２Ｂに示すように、積層型偏光子７０は基板２１の上
面に対して傾斜して配置されている。即ち、積層型偏光
子７０は光路に対して基板２１の上面に沿った軸線周り
に傾斜している。

【００６５】尚、金属層７０Ａ及び誘電体層７０Ｂが基
板２１の上面に平行になるように配置されている場合に
は、図２Ａの破線にて示すように、積層型偏光子７０は
基板２１の上面にて連結部２４、即ち、光路に対して傾
斜して延在してよく、積層型偏光子７０は、図２Ｂの破
線にて示すように、基板２１の上面に対して垂直に配置
される。

【００６６】こうして、本例によれば、積層型偏光子７
０の主面は光路に対して傾斜しているから、導波路を伝
播して光が積層型偏光子７０に反射しても、斯かる反射
光が再び導波路を反対方向に伝播することが防止され
る。従って、積層型偏光子７０の反射光に起因する誤差
が最小化される。

【００６７】図３を参照して本例によるモードフィルタ
機能付き積層型偏光子７０の例について説明する。この
例では、積層型偏光子７０に適当な吸収膜、反射膜等が
装着され、斯かる被膜に窓５２、５４が形成されてい
る。斯かる窓は図３Ａに示すようにピンホール状であっ
てよく、図３Ｂに示すようにスリット状であってよい。
斯かる窓５２、５４によってモードフィルタ機能が提供
される。

【００６８】斯かる膜は例えば真空蒸着法によって形成
された金属膜であってよい。斯かる窓５２、５４は、例
えばリソグラフィ技術によって形成してよい。尚、フォ
トリソグラフィ技術によって、積層型偏光子７０の両面
に直接、ピンホール状窓５２又はスリット状窓５４を有
する被膜を形成してもよい。

【００６９】基板５１の厚さｔ_Fは１０〜２０μｍであ
ってよい。波長λ＝０．８３μｍの光の場合、ピンホー
ル状窓５２の内径Ｄ_P及びスリット状窓５４の幅Ｄ
_Wは、例えば、４〜８μｍであってよい。

【００７０】図３Ａ及び図３Ｂに示す例において、積層
型偏光子７０の両面には、好ましくは、光路が通過する
部分に反射防止膜が装着される。斯かる膜は、ピンホー
ル又は窓を形成する前に又は後に形成されてよい。それ
によって積層型偏光子７０の反射光に起因する誤差が最
小化される。

【００７１】再び図７を参照して本例の積層型偏光子７
０のモードフィルタ機能を説明する。本例の積層型偏光
子７０は、例えば図７Ｂに示す如き０次モードのシング
ルモードの光Ｓ₁のみを通過させるためのシングルモー
ド用モードフィルタ機能を有する。本例によると、積層
型偏光子７０は光集積回路１２０の上面に形成された２
つのＹ分岐１２５、１２６の間に延在する連結部２４を
横切るように設けられる。

【００７２】従って、第１のＹ分岐１２５を経由して連
結部１２４を伝播する光のうちＴＥ偏光又はＴＭ偏光で
あって且つ０次モードのシングルモードの光Ｓ₁のみが
積層型偏光子を通過して第２のＹ分岐１２６に到達す
る。連結部１２４を伝播する１次モードの光Ｍ₁及び導
波路１２４の両側に拡散した１次モードの光Ａ₁、
Ｂ₁、Ａ₂、Ｂ₂は積層型偏光子によって遮断される。

【００７３】光ファイバループ１０３を伝播した光が、
本例の光集積回路２０を反対方向に伝播する場合も同様
である。即ち、第２のＹ分岐１２６、連結部１２４及び
第１のＹ分岐１２５の順に伝播する光も、０次モードの
シングルモードの光Ｓ₁のみとなる。本例によると、光
集積回路２０の導波路を伝播する光は積層型偏光子によ
って常に０次モードのシングルモード光に保持される。

【００７４】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【００７５】例えば、上述の例では１つの積層型偏光子
７０が光集積回路２０の連結部２４を横断するように設
されている。しかしながら、複数の積層型偏光子が導波
路を横断するように設けられてもよい。また、連結部２
４以外の導波路に設けてもよい。

【００７６】

【発明の効果】本発明の光集積回路によると、導波路を
伝播する光はＴＭ偏光又はＴＥ偏光であってシングルモ
ードの光だけとなる利点を有する。

【００７７】本発明の光集積回路によると、Ｙ分岐によ
って生成される１次モードの光Ｍ₁及び導波路より外方
に拡散し基板２１を伝播する１次モードの光Ａ₁、
Ａ₂、Ｂ ₁、Ｂ₂が遮断されるから、導波路を伝播する
光は０次モードの光だけとなる利点を有する。

【００７８】本発明の光ファイバジャイロによると、光
集積回路は偏光子機能とモードフィルタ機能を有するか
ら、光ファイバループ１０３を互いに反対方向に伝播す
る光はＴＭ偏光又はＴＥ偏光のシングルモードの光とな
る利点がある。

【００７９】本発明の光ファイバジャイロによると、光
集積回路はシングルモードフィルタ機能を有し、光ファ
イバループ１０３を互いに反対方向に伝播する光はシン
グルモードの光であるから、マルチモード光とのカップ
リングによって生ずるジャイロ信号の誤差を除去するこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光集積回路の例の組立状態を示す図で
ある。

【図２】本発明の積層型偏光子の配置方法を示す図であ
る。

【図３】本発明の積層型偏光子の２つの例を示す図であ
る。

【図４】従来の光ファイバジャイロの第１の例を示す図
である。

【図５】積層型偏光子の例を示す図である。

【図６】従来の光ファイバジャイロの第２の例を示す図
である。

【図７】従来の光集積回路の導波路を伝播する光を説明
するための説明図である。

【図８】従来の光集積回路のＹ分岐を伝播する光のベク
トル線図である。

【符号の説明】

２０光集積回路２１基板２１Ａ溝２４連結部２５、２６Ｙ分岐５１基板５２、５４窓７０積層型偏光子１００光路１０１光源１０２受光器１０３光ファイバループ１０４偏光子１０５、１０６カプラ１０７電流電圧変換器１０８、１０８’ 位相変調器１０９信号発生器１１０同期検波器１１５、１１６接続装置１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ接続部１２０光集積回路１２１基板１２４連結部（導波路）１２５Ｙ分岐１２５Ａ、１２５Ｂ分岐枝１２６Ｙ分岐１２６Ａ、１２６Ｂ分岐枝１３１Ａ、１３１Ｂ、１３２Ａ、１３２Ｂ光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 27/15 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板とその上面に沿って形成された導波
路とを有する光集積回路において、上記導波路は第１及び第２のＹ分岐と該２つのＹ分岐を
接続する連結部とを有し、該連結部を横断するように積
層型偏光子が設けられ、該積層型偏光子にはモードフィ
ルタの機能が備えられていることを特徴とする光集積回
路。
【請求項２】請求項１記載の光集積回路において、上記積層型偏光子は上記基板に形成された溝内に配置さ
れていることを特徴とする光集積回路。
【請求項３】請求項１又は２記載の光集積回路におい
て、上記積層型偏光子の表面に吸収膜又は反射膜を装着し該
膜にピンホール状の窓又はスリット状の窓を形成するこ
とによってモードフィルタの機能が提供されていること
を特徴とする光集積回路。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の光集積回路に
おいて、上記積層型偏光子は光路である上記導波路に対して傾斜
して配置されていることを特徴とする光集積回路。
【請求項５】請求項１、２、３、４又は５記載の光集
積回路において、上記積層型偏光子には反射防止膜が装着されていること
を特徴とする光集積回路。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の光集
積回路において、上記第１のＹ分岐の一方の分岐枝の先端に光源を接続し
他方の分岐枝の先端に受光器を接続し上記第２のＹ分岐
の各分岐枝の先端に光ファイバループの各端部を接続す
ることによって光ファイバジャイロが構成される光ファ
イバジャイロ用であることを特徴とする光集積回路。
【請求項７】光源と光集積回路と光ファイバループと
受光器とを有する光ファイバジャイロにおいて、上記光集積回路は基板と該基板の上面に沿って形成され
た導波路及び位相変調器とを有し、上記導波路は第１及
び第２のＹ分岐と該２つのＹ分岐を接続する連結部とを
有し、上記連結部を横断するように積層型偏光子が設け
られ、該積層型偏光子は０次のシングルモード光のみを
通過させるためのシングルモード用モードフィルタの機
能を有することを特徴とする光ファイバジャイロ。
【請求項８】請求項７記載の光ファイバジャイロにお
いて、上記積層型偏光子にピンホール又はスリットを形成する
ことによってモードフィルタの機能が提供されているこ
とを特徴とする光ファイバジャイロ。