JPH1020264A - Reflection type optical modulator - Google Patents

Reflection type optical modulator

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Publication number
JPH1020264A
JPH1020264A JP8170186A JP17018696A JPH1020264A JP H1020264 A JPH1020264 A JP H1020264A JP 8170186 A JP8170186 A JP 8170186A JP 17018696 A JP17018696 A JP 17018696A JP H1020264 A JPH1020264 A JP H1020264A
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JP
Japan
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light
reflection
film
optical modulator
reflected
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Application number
JP8170186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Takeda
康彦 竹田
Hiroshi Ito
伊藤  博
Tadashi Ichikawa
正 市川
Tomomi Motohiro
友美 元廣
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily enable the separation of only a signal light beam obtained by the simple constitution. SOLUTION: A part between the end face of a substrate 32 and a reflection film 74 is coated with an anisotropic refraction index film 72 by oblique vapor depositor as the reflection part 43 of this optical modulator and a sandwiched structure is formed. The anisotropic refraction index film 72 is deposited so that the optical axis is inclined by 45 deg. to the normal of the substrate and the thickness of the film is adjusted so that the phase difference between the polarization of light wave transmitted through the film in the direction of optical axis and the polarization in the direction orthogonal to the axis becomes ΠZ (function ing as a λ/4 plate). Consequently, the polarizing plane of reflected beams generated on the halfway boundary is not rotated and the only polarizing plane of the light beam from the optical modulator is rotated. Since the reflection part 43 is composed of the double layer structure of the anisotropic refraction index film 72 and the reflection film 74, the modulator converts beams to the reflection beam generated on the halfway boundary and a signal light beam having the different polarizing plane.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型光変調器に
かかり、特に、一方に向かって伝播される光をその光と
逆方向に向かうように反射して伝播する反射型光変調器
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type optical modulator, and more particularly, to a reflection type optical modulator which reflects light propagating toward one side in a direction opposite to the light and propagates the same. .

【0002】[0002]

【従来の技術】自然界の物理量として電界や電圧等を計
測する測定装置が知られているが、例えば電界を計測す
る場合、測定装置自体により測定場の被測定電界を乱す
ことがあり、正確な計測には測定場の被測定電界を乱す
ことなく電界強度を計測する装置を必要とする。この測
定場の被測定電界を乱すことがないものとして、基板上
に形成された導波路内を伝播する光を変調する導波型光
変調器を内部で光が反射される反射型に形成することに
よって、被測定電界を乱すことがない反射型光変調器を
形成できる。このように、被測定電界を乱すことがない
反射型光変調器をセンサとして遠隔に配置し、反射型光
変調器における変調作用を利用して電界や電圧を計測す
る測定装置が提案されている(特開平4−172261
号公報参照)。
2. Description of the Related Art A measuring device for measuring an electric field, a voltage, or the like as a physical quantity in the natural world is known. The measurement requires a device for measuring the electric field intensity without disturbing the electric field to be measured in the measurement field. Assuming that the electric field to be measured in the measurement field is not disturbed, a waveguide type optical modulator for modulating light propagating in the waveguide formed on the substrate is formed as a reflection type in which light is reflected inside. This makes it possible to form a reflection type optical modulator that does not disturb the electric field to be measured. As described above, a measuring device has been proposed in which a reflection type optical modulator that does not disturb the electric field to be measured is remotely disposed as a sensor, and the electric field and the voltage are measured using the modulation action of the reflection type optical modulator. (JP-A-4-172261
Reference).

【0003】図1には、遠隔電界測定に反射型光変調器
を用いた電界測定装置100を示した。この電界測定装
置100は、計測部52、伝搬部54、及びセンサ部5
6から構成される。計測部52は半導体レーザ等のCW
発振で用いる光源10を備えており、光源10の射出側
にはコリメートレンズ20、偏光ビームスプリッタ(以
下、PBSという)12、ファラディローテータ(以
下、FRという)14、レンズ22、及び偏波面保存フ
ァイバ(以下、PMFという)26が順に配設されてい
る。なお、光源10から出射される光の偏波面は、PB
S12を通過する所定方向(図1の矢印A方向)に調整
されている。PBS12の反射側にはレンズ24及び光
検出器16が順に配設されている。光検出器16には、
検出した光強度に応じた信号を増幅して端子Tgへ出力
するためのアンプ18が接続されている。
FIG. 1 shows an electric field measuring apparatus 100 using a reflection type optical modulator for remote electric field measurement. The electric field measuring device 100 includes a measuring unit 52, a propagation unit 54, and a sensor unit 5.
6 is comprised. The measuring unit 52 is a CW such as a semiconductor laser.
A light source 10 used for oscillation is provided, and a collimating lens 20, a polarizing beam splitter (hereinafter, referred to as PBS) 12, a Faraday rotator (hereinafter, referred to as FR) 14, a lens 22, and a polarization-maintaining fiber are provided on the emission side of the light source 10. (Hereinafter referred to as PMF) 26 are arranged in order. The polarization plane of the light emitted from the light source 10 is PB
It is adjusted in a predetermined direction passing through S12 (the direction of arrow A in FIG. 1). On the reflection side of the PBS 12, a lens 24 and a photodetector 16 are sequentially arranged. The light detector 16 includes:
An amplifier 18 for amplifying a signal corresponding to the detected light intensity and outputting the amplified signal to a terminal Tg is connected.

【0004】計測部52に連続する伝搬部54は、PM
F28、30からなり、各々は偏波面が保存されて伝播
されるようにカップリングされ、一端が光源10からの
光が至るPMF26の端部にカップリングされている。
[0004] Propagation unit 54 which is continuous with measurement unit 52 is provided with PM
F28 and F30, each of which is coupled so that the polarization plane is preserved and propagated, and one end of which is coupled to the end of the PMF 26 to which the light from the light source 10 reaches.

【0005】伝搬部54に連続するセンサ部56は、基
板32を備えており、その基板32上には導波路34が
設けられている。この導波路34の一端はPMF30の
他端に接している。導波路34の他端は分岐合波部36
に連続し、分岐合波部36は基板32上に設けられた導
波路38、40の一端に連続している。導波路38、4
0の他端には反射部42が設けられている。また、導波
路38、40上の各々にはダイポールアンテナ48が接
続された電極44、ダイポールアンテナ50が接続され
た電極46が装荷されている。
[0005] A sensor section 56 that is continuous with the propagation section 54 includes a substrate 32, and a waveguide 34 is provided on the substrate 32. One end of the waveguide 34 is in contact with the other end of the PMF 30. The other end of the waveguide 34 is connected to a branch multiplexing section 36.
The branching / multiplexing section 36 is connected to one ends of the waveguides 38 and 40 provided on the substrate 32. Waveguides 38, 4
The reflection part 42 is provided at the other end of 0. On the waveguides 38 and 40, an electrode 44 connected to a dipole antenna 48 and an electrode 46 connected to a dipole antenna 50 are loaded.

【0006】この電界測定装置100では、光源10か
ら出射される光はPBS12及びFR14を透過し、F
R14の透過時に偏波面が45度回転される(図1の矢
印B方向の偏波面)。FR14を透過した光は、レンズ
22で集束され、PMF26に入射される。このPMF
26に入射された光は、PMF28、30を介してセン
サ部56まで伝播される。
In the electric field measuring apparatus 100, light emitted from the light source 10 passes through the PBS 12 and the FR 14, and
The polarization plane is rotated by 45 degrees during transmission through R14 (the polarization plane in the direction of arrow B in FIG. 1). The light transmitted through the FR 14 is focused by the lens 22 and is incident on the PMF 26. This PMF
The light incident on 26 is transmitted to the sensor section 56 via the PMFs 28 and 30.

【0007】センサ部56に伝播された光は、導波路3
4、分岐合波部36、及び導波路38、40を伝播して
反射部42で反射される。反射された光は逆方向に伝播
され、PMF30へ戻される。このセンサ部56では、
周囲の(ダイポールアンテナで検知する)電界強度に応
じて伝播される光が強度変調される。
The light transmitted to the sensor unit 56 is
4. The light propagates through the branching / combining section 36 and the waveguides 38 and 40 and is reflected by the reflecting section 42. The reflected light propagates in the opposite direction and returns to the PMF 30. In this sensor unit 56,
Light propagating according to the surrounding electric field strength (detected by the dipole antenna) is intensity-modulated.

【0008】すなわち、導波路34を透過した光は、分
岐合波部36において導波路38、40に分岐する。こ
の導波路38、40上の変調のための電極44、46に
は被測定物理量(電界)に対応する電圧が印加される。
すなわち被測定電界がトランスジューサであるダイポー
ルアンテナ48、50により、電圧に変換されて電極4
4、46に印加される。この印加された電圧により電気
光学効果を生起して、導波路38、40を透過する各々
の光には位相差が生じる。導波路38、40を伝播した
各々の光は端面に達し、反射部42で反射される。反射
された光は、導波路38、40を逆方向に伝播され、分
岐合波部36に至り、分岐合波部36において合波さ
れ、PMF30へ戻される。導波路38、40から伝播
された各光は位相差が生じているので、合波されてPM
F30へ戻された光は、強度変調された光(以下、信号
光という)となる。
That is, the light transmitted through the waveguide 34 branches into the waveguides 38 and 40 in the branching / combining section 36. A voltage corresponding to the measured physical quantity (electric field) is applied to the electrodes 44 and 46 for modulation on the waveguides 38 and 40.
That is, the electric field to be measured is converted into a voltage by the dipole antennas 48 and 50 as transducers, and
4, 46. An electro-optic effect is caused by the applied voltage, and a phase difference is generated between the respective lights passing through the waveguides 38 and 40. Each light that has propagated through the waveguides 38 and 40 reaches an end face, and is reflected by the reflection unit 42. The reflected light propagates in the waveguides 38 and 40 in the opposite directions, reaches the branching / multiplexing unit 36, is multiplexed in the branching / multiplexing unit 36, and is returned to the PMF 30. Since each light propagated from the waveguides 38 and 40 has a phase difference, they are multiplexed and PM
The light returned to F30 becomes intensity-modulated light (hereinafter, signal light).

【0009】この信号光がPMF30、28を介してP
MF26に至る。この変調された信号光は、再び、FR
14を透過する。このFR14の透過時には偏波面が4
5度回転させられるので、最初の状態(図1の矢印A方
向の偏波面)に対して90度回転された偏波面(図1の
矢印C方向の偏波面)となる。これにより、変調された
信号光は、PBS12で反射され、光検出器16に入射
される。
This signal light is transmitted through PMFs 30 and 28 to P
It reaches MF26. This modulated signal light is again transmitted to FR
14 is transmitted. At the time of transmission of this FR14, the polarization plane is 4
Since it is rotated by 5 degrees, it becomes a polarization plane (polarization plane in the direction of arrow C in FIG. 1) rotated 90 degrees with respect to the initial state (polarization plane in the direction of arrow A in FIG. 1). As a result, the modulated signal light is reflected by the PBS 12 and enters the photodetector 16.

【0010】このように、PBS12とPMF28との
間、すなわち光源10から射出された光(入力光L1)
と信号光とが通過する部分に偏波面を回転するFR14
を設けることにより、PBS12は入力光L1と信号光
L2とを正しく分離でき、信号光L2のみを反射でき
る。また、計測部52を遠隔に配置して電界測定してい
るので、変調された信号光の強度を光検出器で電圧変換
出力することにより、被測定電界を乱すことなく電界強
度を測定することができる。
As described above, the light (input light L1) between the PBS 12 and the PMF 28, that is, the light emitted from the light source 10
FR14 that rotates the plane of polarization in the portion where the signal light passes
Is provided, the PBS 12 can correctly separate the input light L1 and the signal light L2, and can reflect only the signal light L2. In addition, since the electric field is measured by remotely arranging the measuring unit 52, the electric field intensity can be measured without disturbing the electric field to be measured by converting the intensity of the modulated signal light into a voltage by using a photodetector. Can be.

【0011】しかしながら、このような反射型光変調器
である光集積回路を遠隔センサに用いて計測する場合、
レンズやビームスプリッター等の各種光学部品において
反射された光(反射光)と本来計測に用いられるべき光
(信号光)との干渉が生じて、計測された信号に雑音が
増加するという問題がある。
However, when measuring such an optical integrated circuit as a reflection type optical modulator using a remote sensor,
There is a problem that interference occurs between light (reflected light) reflected by various optical components such as a lens and a beam splitter and light (signal light) that should be originally used for measurement, and noise is increased in the measured signal. .

【0012】詳細には、図1に示すように、PMFの入
射端、PMFをカップリングするファイバコネクタ、P
MFと光集積回路(反射型光変調器であるセンサ部5
6)との接続部等の各種の界面において本来不要である
べき反射光R1,R2,R3,R4が発生する。これら
の反射光R1〜R4は変調された信号光Sigと同方向
の偏波面(図1の矢印B方向の偏波面)であり、反射光
R1〜R4と信号光Sigとは同様の経路をたどり、光
検出器16に入射される。すなわち、反射光はその偏波
面が、反射型光変調器から戻ってくる本来の信号光と同
一角度の偏波面であるため、信号光と同様にFR14で
偏波面が回転され、PBS12で反射されて光検出器1
6に到達してしまう。このため、光検出器16上でこれ
らの反射光と変調された信号光とが干渉し、大きな雑
音、光量変動が発生し、精度が大幅に低下することがあ
った。
More specifically, as shown in FIG. 1, an input end of the PMF, a fiber connector for coupling the PMF,
MF and optical integrated circuit (sensor part 5 which is a reflection type optical modulator)
Reflected light R1, R2, R3, and R4, which should be unnecessary, are generated at various interfaces such as a connection portion with 6). These reflected lights R1 to R4 have the same plane of polarization as the modulated signal light Sig (the plane of polarization in the direction of arrow B in FIG. 1), and the reflected lights R1 to R4 and the signal light Sig follow the same path. , Incident on the photodetector 16. That is, since the plane of polarization of the reflected light has the same angle as the original signal light returning from the reflection type optical modulator, the plane of polarization is rotated at FR 14 similarly to the signal light, and is reflected at PBS 12. Light detector 1
6 is reached. For this reason, the reflected light and the modulated signal light interfere with each other on the photodetector 16, causing large noise and light amount fluctuation, and the accuracy may be significantly reduced.

【0013】この問題を解消するために、センサ部にお
いて偏光の方向すなわち偏波面を回転させるセンサが提
案されている(特開昭61−256205号公報参
照)。この技術では、図2に示すように、PMF30か
ら射出される直線偏光の光をレンズ60によってコリメ
ートし、λ/4板62を介してミラー64へ照射してい
る。ミラー64では照射された光が反射されてλ/4板
62を介してレンズ60でPMF30に収束される。従
って、PMF30からの直線偏光の光はλ/4板62を
透過するときに円偏光にされて、ミラー64で反射され
た光が再度λ/4板62を透過するときに直線偏光にさ
れる。これにより、PMF30からの直線偏光の光の偏
波面と、ミラー64で反射された光でPMF30へ入射
される直線偏光の光の偏波面とはπ/2だけ異なること
となる。従って、光検出器16上でこれらの反射光と変
調された信号光とが干渉することがない。
In order to solve this problem, there has been proposed a sensor for rotating the direction of polarization, that is, the plane of polarization in the sensor section (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-256205). In this technique, as shown in FIG. 2, linearly polarized light emitted from the PMF 30 is collimated by a lens 60 and irradiated on a mirror 64 via a λ / 4 plate 62. The irradiated light is reflected by the mirror 64 and converged on the PMF 30 by the lens 60 via the λ / 4 plate 62. Accordingly, the linearly polarized light from the PMF 30 is converted into circularly polarized light when passing through the λ / 4 plate 62, and the light reflected by the mirror 64 is converted into linearly polarized light when transmitted through the λ / 4 plate 62 again. . As a result, the plane of polarization of the linearly polarized light from the PMF 30 differs from the plane of polarization of the linearly polarized light incident on the PMF 30 by the light reflected by the mirror 64 by π / 2. Therefore, the reflected light and the modulated signal light do not interfere with each other on the photodetector 16.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示した従来のセンサでは、レンズ等のバルク部品を必要
とするので、如何に微細加工しても光集積回路に接続ま
たは適用することは非実用的であった。その他の方法と
して、低コヒーレンス光源を用いたり、各種界面に無反
射コーティングを施したり、各種界面を反射防止のため
に斜め研磨・接続したりする等の対策が考えられるが、
複雑な工程を必要としたり、組み立てが困難であったり
する等の実用的ではなかった。
However, the conventional sensor shown in FIG. 2 requires a bulk component such as a lens, so that it cannot be connected or applied to an optical integrated circuit no matter how finely processed. It was practical. As other methods, measures such as using a low coherence light source, applying an anti-reflection coating to various interfaces, or obliquely polishing and connecting various interfaces to prevent reflection are considered.
It is not practical because a complicated process is required and assembly is difficult.

【0015】本発明は、上記事実を考慮して、簡単な構
成でかつ得られる信号光のみを容易に分離することがで
きる反射型光変調器を得ることが目的である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a reflection type optical modulator having a simple configuration and capable of easily separating only the obtained signal light in consideration of the above fact.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載の発明の反射型光変調器は、光を伝播
させる第1導波路部と、各々光変調するための電極が設
けられかつ、前記第1導波路部から分岐した複数本の第
2導波路部と、前記第2導波路部の前記第1導波路部か
ら分岐した端部に設けられかつ、前記第2導波路部の各
々からの光を反射する反射部、及び該反射部の反射側に
形成されて透過する光に対してλ/4板として機能する
ように形成された薄膜部、からなる薄膜反射部と、を備
えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a reflection type optical modulator comprising: a first waveguide portion for transmitting light; and an electrode for modulating light. A plurality of second waveguide portions provided and branched from the first waveguide portion; and a second waveguide portion provided at an end portion of the second waveguide portion branched from the first waveguide portion. A thin-film reflector comprising: a reflector for reflecting light from each of the wave guides; and a thin-film portion formed on the reflection side of the reflector and formed to function as a λ / 4 plate for transmitted light. And

【0017】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の反射型光変調器において、前記薄膜反射部の薄膜部
は、異方性屈折率膜で形成されたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the reflection type optical modulator according to the first aspect, the thin film portion of the thin film reflecting portion is formed of an anisotropic refractive index film.

【0018】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の反射型光変調器において、前記異方性屈折率膜は、斜
め蒸着により形成されたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the reflection type optical modulator according to the second aspect, the anisotropic refractive index film is formed by oblique deposition.

【0019】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の反射型光変調器において、前記反射部は、金属蒸着に
より形成されたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the reflective optical modulator according to the third aspect, the reflecting portion is formed by metal evaporation.

【0020】請求項1の発明では、第1導波路部を伝播
した光は分岐されて複数の第2の導波路を伝播する。こ
の一方向へ伝播される光は薄膜反射部で反射されて該光
と逆方向へ伝播される光として戻される。前記逆方向に
向かう光は、複数の第2の導波路を逆方向に伝播し合波
されて第1導波路部を逆方向に伝播される。薄膜反射部
では、λ/4板として機能する薄膜部において透過する
光の位相差がπ/2となり、反射の前後で2回透過する
ことになるので、逆方向に向かう光として戻された光の
偏波面は一方向へ伝播される光の偏波面からπ/2回転
したこととなる。このように、一方向へ伝播される光及
び逆方向へ伝播される光の各偏波面はπ/2を成して直
交することになり、合波されても干渉が生じることがな
い。また、従来のようにファラデーローテータ等の偏波
面回転手段を用いることなく、偏波面を回転させること
ができ、偏光ビームスプリッタ等のみで完全に光を分離
できる。
According to the first aspect of the present invention, the light that has propagated through the first waveguide section is branched and propagates through a plurality of second waveguides. The light propagating in one direction is reflected by the thin film reflector and returned as light propagating in the opposite direction to the light. The light traveling in the opposite direction propagates through the plurality of second waveguides in the opposite direction, is multiplexed, and propagates in the first waveguide portion in the opposite direction. In the thin film reflecting portion, the phase difference of light transmitted in the thin film portion functioning as a λ / 4 plate becomes π / 2, and the light is transmitted twice before and after reflection, so that light returned as light traveling in the opposite direction is returned. Is rotated by π / 2 from the polarization plane of light propagating in one direction. As described above, the respective polarization planes of the light propagating in one direction and the light propagating in the opposite direction are orthogonal to each other at π / 2, so that interference does not occur even if they are multiplexed. In addition, the polarization plane can be rotated without using a polarization plane rotation unit such as a Faraday rotator as in the related art, and the light can be completely separated only by the polarization beam splitter or the like.

【0021】前記薄膜反射部の薄膜部は、請求項2に記
載したように、異方性屈折率膜で形成することによっ
て、λ/4板を微細加工してレンズ等のバルク部品を用
いて構成する必要がなく、簡単な構造でかつ容易にλ/
4板として機能する部分を構成できる。この異方性屈折
率膜は、請求項3にも記載したように、斜め蒸着により
容易に形成でき、例えば、異方性屈折率膜は、Ta2
5 等の斜め蒸着によって形成することができる。この斜
め蒸着による異方性屈折率膜は、その光学軸は反射型光
変調器の基板の法線に対して45度傾くように蒸着する
と共に、その膜厚を、透過する光の光学軸方向の偏光と
それに直角方向の偏光との位相差がπ/2となるよう
に、すなわちλ/4板として機能するように設定するこ
とで、異方性屈折率膜を2回通過することにより偏波面
が90度回転する構成とすることができる。
The thin film portion of the thin film reflecting portion is formed of an anisotropic refractive index film as described in claim 2, whereby a λ / 4 plate is finely processed and bulk components such as lenses are used. There is no need to construct it, the structure is simple and λ /
A part functioning as four plates can be configured. This anisotropic refractive index film can be easily formed by oblique vapor deposition as described in claim 3. For example, the anisotropic refractive index film is made of Ta 2 O.
It can be formed by oblique vapor deposition such as 5 . The anisotropic refractive index film formed by the oblique deposition is deposited such that its optical axis is inclined by 45 degrees with respect to the normal line of the substrate of the reflection type optical modulator, and the film thickness is adjusted in the optical axis direction of the transmitted light. Is set so that the phase difference between the polarized light and the polarized light in the direction perpendicular thereto becomes π / 2, that is, functions as a λ / 4 plate. A configuration in which the wavefront rotates 90 degrees can be adopted.

【0022】前記薄膜反射部の反射部を、請求項4に記
載したように、金属蒸着により形成することによって、
薄膜反射部は、異方性屈折率膜により形成されるλ/4
板と反射膜とからなる簡単な2層構造で形成することが
できる。従って、λ/4板を微細加工してレンズ等のバ
ルク部品を用いて構成することなく、単純な2層構造の
薄膜によって、導波路を伝播する光を界面において反射
された光(反射光)と分離が簡単な偏波面が直交する光
に変換できる。
According to a fourth aspect of the present invention, the reflecting portion of the thin film reflecting portion is formed by metal deposition.
The thin film reflecting portion is formed of a λ / 4 formed by an anisotropic refractive index film.
It can be formed with a simple two-layer structure composed of a plate and a reflective film. Therefore, the light propagating through the waveguide is reflected at the interface by the thin film having a simple two-layer structure (reflected light) without forming the λ / 4 plate finely and using a bulk component such as a lens. Can be converted into light whose polarization plane is easy to separate.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は、反
射型光変調器を用いた電界センサを有する電界測定装置
に本発明を適用したものである。なお、本実施の形態
は、上述の従来の技術で説明した電界測定装置と略同様
の構成であるため、同一部分には同一符号を付し、詳細
な説明を省略する。また、以下の説明における偏波面
は、光が伝播する光軸方向をx軸とし、サジタル方向を
y軸とし、メリディオナル方向をz軸とした3次元空間
において、x軸と直交するyz平面上での方向を用いて
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to an electric field measuring device having an electric field sensor using a reflection type optical modulator. In this embodiment, since the configuration is substantially the same as that of the electric field measuring device described in the above-described conventional technique, the same portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted. In addition, the polarization plane in the following description is defined on a yz plane orthogonal to the x-axis in a three-dimensional space in which the x-axis is the optical axis direction in which light propagates, the y-axis is the sagittal direction, and the z-axis is the meridional direction. The description will be made using the directions shown in FIGS.

【0024】図3に示すように、本実施の形態の反射型
光変調器を電界センサに用いた電界測定装置102は、
計測部53、伝搬部54、及び光集積回路で構成される
センサ部57から構成される。計測部53は、図1の電
界測定装置100の構成における計測部52からFR1
4を除くと共に、コリメータレンズ20とPBS12と
の間に光アイソレータ70を設けた構成である。光アイ
ソレータ70は、光源10から出射された光と逆方向の
光が伝播されることによってレーザ発振が変動する等の
影響を防止するためのものである。この光アイソレータ
70は、光アイソレータ70を透過した光の偏波面がP
BS12を通過する方向(図3の矢印A方向の偏波面と
なる方向)に調整されている。なお、上記逆方向の光の
伝播により光源10の発振が影響されない場合には、光
アイソレータ70は特に必要ではない。
As shown in FIG. 3, an electric field measuring apparatus 102 using the reflection type optical modulator of the present embodiment for an electric field sensor is:
It is composed of a measuring section 53, a propagation section 54, and a sensor section 57 composed of an optical integrated circuit. The measuring unit 53 is connected to the measuring unit 52 in the configuration of the electric field measuring device 100 in FIG.
4, and an optical isolator 70 is provided between the collimator lens 20 and the PBS 12. The optical isolator 70 is for preventing an influence such as a change in laser oscillation due to propagation of light in a direction opposite to the light emitted from the light source 10. In this optical isolator 70, the polarization plane of the light transmitted through the optical isolator 70 is P
It is adjusted in the direction passing through the BS 12 (the direction of the polarization plane in the direction of arrow A in FIG. 3). If the oscillation of the light source 10 is not affected by the propagation of the light in the opposite direction, the optical isolator 70 is not particularly necessary.

【0025】本実施の形態では光源10として1.3μ
m帯の波長域で発振する半導体レーザをCW発振で用い
ている。この光源10は、1.3μm帯の波長域で発振
する半導体レーザに限定されるものではなく、0.8μ
帯で発振する半導体レーザを用いてもよく、またHe−
Neレーザ等の気体レーザを用いてもよく、さらに、他
の種類の光源を用いても良い。また、光検出器16はフ
ォトダイオードを用いている。
In this embodiment, the light source 10 is 1.3 μm.
A semiconductor laser that oscillates in the m-band wavelength region is used for CW oscillation. The light source 10 is not limited to a semiconductor laser that oscillates in a 1.3 μm wavelength band,
A semiconductor laser that oscillates in the band may be used.
A gas laser such as a Ne laser may be used, and another type of light source may be used. The photodetector 16 uses a photodiode.

【0026】センサ部57は、反射型光変調器で構成さ
れ、導波路34、38、40が設けられた基板32に、
反射部43が装着されている。この基板32はLiNb
3で形成され、導波路はTi拡散によって形成されて
いる。また、この反射部43は、異方性屈折率膜72と
光反射膜74とから構成されている。従って、導波路3
8、40を伝播した各光は異方性屈折率膜72を透過し
て光反射膜74で反射され、再度、異方性屈折率膜72
を透過して導波路38、40に戻される。
The sensor section 57 is composed of a reflection type optical modulator, and is provided on the substrate 32 on which the waveguides 34, 38 and 40 are provided.
The reflector 43 is mounted. This substrate 32 is made of LiNb
It is made of O 3 and the waveguide is made by Ti diffusion. The reflection section 43 includes an anisotropic refractive index film 72 and a light reflection film 74. Therefore, waveguide 3
Each light transmitted through 8 and 40 passes through the anisotropic refractive index film 72, is reflected by the light reflecting film 74, and is again transmitted to the anisotropic refractive index film 72.
, And is returned to the waveguides 38 and 40.

【0027】この異方性屈折率膜72は、後述するよう
に、例えばTa2 5 等の斜め蒸着によって形成され
る。この斜め蒸着による異方性屈折率膜72の光学軸は
光変調器(光集積回路)の基板32の法線に対して45
度傾くように蒸着されている。また、異方性屈折率膜7
2の膜厚は、異方性屈折率膜72を透過する光の光学軸
方向の偏光とそれに直角方向の偏光との位相差がπ/2
となる、すなわちλ/4板として機能するように設定さ
れている。また、光反射膜74は一般的にはAu,A
g,Al等の金属薄膜を蒸着した従来と同様の金属薄膜
の反射膜で形成されている。
The anisotropic refractive index film 72 is formed by oblique deposition of, for example, Ta 2 O 5 as described later. The optic axis of the anisotropic refractive index film 72 formed by the oblique deposition is 45 degrees with respect to the normal to the substrate 32 of the optical modulator (optical integrated circuit).
It is deposited so as to tilt at an angle. Further, the anisotropic refractive index film 7
2 has a phase difference of π / 2 between the polarization in the optical axis direction and the polarization in the direction perpendicular to the optical axis direction of the light transmitted through the anisotropic refractive index film 72.
That is, it is set to function as a λ / 4 plate. The light reflecting film 74 is generally made of Au, A
It is formed of a reflective film of a metal thin film similar to the conventional one in which a metal thin film of g, Al or the like is deposited.

【0028】次に、本実施の形態の作用を説明する。光
源10から出射された光は戻り光によるレーザ発振への
影響を防止するための光アイソレータ70を通過してP
BS12へ照射される。PBS12を透過した光は、レ
ンズ22により集束されPMF26、28、30を介し
てセンサ部57まで伝播される。センサ部57である光
集積回路の導波路に伝播された光は、所定の偏波面、例
えば、基板面に垂直(図3の矢印A方向)な偏波面を保
ち伝播される。
Next, the operation of the present embodiment will be described. The light emitted from the light source 10 passes through an optical isolator 70 for preventing the return light from affecting the laser oscillation, and
Irradiated to BS12. The light transmitted through the PBS 12 is focused by the lens 22 and propagates to the sensor unit 57 via the PMFs 26, 28, and 30. The light propagated to the waveguide of the optical integrated circuit as the sensor unit 57 is propagated while maintaining a predetermined polarization plane, for example, a polarization plane perpendicular to the substrate surface (the direction of arrow A in FIG. 3).

【0029】導波路34を伝播した光は、分岐合波部3
6において導波路38、40に分岐される。これら導波
路38、40には変調のための電極44、46が装荷さ
れており、電極44、46の各々には被測定物理量(電
界)に対応する電圧が、すなわちトランスジューサであ
るダイポールアンテナ48、50によって変換された電
圧が印加される。この印加された電圧により電気光学効
果を生起して、導波路38、40の各々を透過する各々
の光に位相差が生じる。導波路38、40を透過した各
光は端面に至り、異方性屈折率膜72と光反射膜74よ
りなる反射部43で反射されて戻される。
The light propagating through the waveguide 34 is transmitted to the branching / multiplexing unit 3.
At 6, the light is branched into waveguides 38 and 40. The waveguides 38 and 40 are loaded with electrodes 44 and 46 for modulation, and each of the electrodes 44 and 46 has a voltage corresponding to a physical quantity to be measured (electric field), that is, a dipole antenna 48 as a transducer. The voltage converted by 50 is applied. An electro-optic effect is generated by the applied voltage, and a phase difference is generated in each light transmitted through each of the waveguides 38 and 40. Each light transmitted through the waveguides 38 and 40 reaches the end face, and is reflected back by the reflecting portion 43 including the anisotropic refractive index film 72 and the light reflecting film 74.

【0030】光導波路を伝播してきた光は異方性屈折率
膜72及び光反射膜74の2層膜で反射されて戻ると
き、λ/4板として機能する異方性屈折率膜72を往路
と復路とで2回通過する。これにより、合計でπの位相
差が生じ、この結果、偏波面が90度回転し、基板面に
対して平行な(図3の矢印C方向の)偏波面の光となっ
て往路と同一経路をたどり戻ることになる。導波路3
8、40の各々を戻ってきた光は分岐合波部36で合波
され、互いが干渉することにより位相差は強度変化に変
換される。このようにして被測定電界は電極44、46
の印加電圧、導波路38、40を伝播する光の位相差に
よって、光強度変化に変換される。従って、この光強度
変化は電界の変化に対応する。合波された光は、強度変
調された光である信号光となる。
When the light propagating in the optical waveguide is reflected by the two-layered film of the anisotropic refractive index film 72 and the light reflecting film 74 and returns, the light travels through the anisotropic refractive index film 72 functioning as a λ / 4 plate. And twice on the return trip. As a result, a phase difference of π is generated in total, and as a result, the plane of polarization is rotated by 90 degrees, and becomes a light of a plane of polarization parallel to the substrate surface (in the direction of arrow C in FIG. 3), which is the same path as the outward path. Will return. Waveguide 3
The light returning from each of the light beams 8 and 40 is multiplexed by the branching multiplexing unit 36, and the phase difference is converted into a change in intensity by mutual interference. In this way, the electric field to be measured is applied to the electrodes 44 and 46.
Is converted into a light intensity change by the applied voltage of the above and the phase difference of the light propagating through the waveguides 38 and 40. Therefore, this change in light intensity corresponds to a change in electric field. The multiplexed light becomes signal light that is intensity-modulated light.

【0031】この信号光は、再び、導波路34、PMF
30、28、26を透過し、PBS12に戻される。こ
こで、往路に対して90度だけ偏波面が回転し、水平方
向(図3の矢印C方向)の偏波面の偏光になっているた
め、信号光はPBS12で反射されることになる。反射
された信号光は光検出器16により光電変換され電気信
号となる。この電気信号を測定することにより、センサ
部57が置かれた場所の電界が測定される。
This signal light is again transmitted through the waveguide 34 and the PMF
The light passes through 30, 28, and 26 and is returned to the PBS 12. Here, the polarization plane is rotated by 90 degrees with respect to the outward path, and the polarization plane is polarized in the horizontal direction (the direction of arrow C in FIG. 3), so that the signal light is reflected by the PBS 12. The reflected signal light is photoelectrically converted by the photodetector 16 to become an electric signal. By measuring this electric signal, the electric field at the place where the sensor unit 57 is placed is measured.

【0032】ここで、従来の技術の欄でも説明したよう
に、光ファイバへの光入出射端、光ファイバコネクタ、
光ファイバと光集積回路の接続部等の各種界面におい
て、反射光が発生する。すなわち、PMFの入射端、P
MFをカップリングするファイバコネクタ、PMFとセ
ンサ部56との接続部等の各種の界面において本来不要
であるべき反射光が発生する。
Here, as described in the section of the prior art, the light input / output end to the optical fiber, the optical fiber connector,
Reflected light is generated at various interfaces such as a connection portion between the optical fiber and the optical integrated circuit. That is, the input end of the PMF, P
At various interfaces such as a fiber connector coupling the MF and a connection portion between the PMF and the sensor unit 56, reflected light which is originally unnecessary is generated.

【0033】ところが、本実施の形態では、これらの反
射光の偏波面は回転しない。すなわち、これらの反射光
の偏波面はPBS12を通過した方向(図3の矢印A方
向)の偏波面である。このため、これらの反射光は、P
BS12に至ったときでも、その偏波面は最初の状態の
ままであり、PBS12で反射されることなく通過して
光アイソレータ70において除去される。従って、光検
出器16には到達しない。
However, in the present embodiment, the plane of polarization of these reflected lights does not rotate. That is, the polarization plane of these reflected lights is the polarization plane in the direction passing through the PBS 12 (the direction of arrow A in FIG. 3). Therefore, these reflected lights are P
Even when the light reaches the BS 12, its polarization plane remains in the initial state, passes through the PBS 12 without being reflected by the PBS 12, and is removed by the optical isolator 70. Therefore, the light does not reach the photodetector 16.

【0034】一方、センサ部57からの信号光Sig’
はPBS12を通過した方向(図3の矢印A方向)から
90度傾いた方向(図3の矢印C方向)の偏波面であ
り、PBS12で反射されて光検出器16に入射され
る。
On the other hand, the signal light Sig ′ from the sensor unit 57
Is a plane of polarization in a direction (direction of arrow C in FIG. 3) inclined by 90 degrees from the direction passing through the PBS 12 (direction of arrow A in FIG. 3), and is reflected by the PBS 12 and incident on the photodetector 16.

【0035】このように、反射光と信号光の完全な分離
が行われ、従来のように光検出器16の面上で干渉し、
光量変動、雑音等が発生することがない。
As described above, the reflected light and the signal light are completely separated from each other and interfere with each other on the surface of the photodetector 16 as in the prior art.
There is no fluctuation in light quantity, no noise or the like.

【0036】また、PBS12の消光比が十分ではな
い、または光学系の調整が不完全等によって、本来不要
な反射光の一部がPBS12で反射されて光検出器16
に到達した場合であっても、反射光と信号光の偏波面は
直交しているので、互いに干渉することがなく、前記同
様に光量変動、雑音が発生することはない。
Also, because the extinction ratio of the PBS 12 is not sufficient or the adjustment of the optical system is incomplete, a part of the reflected light that is originally unnecessary is reflected by the PBS 12 and
, Since the planes of polarization of the reflected light and the signal light are orthogonal to each other, they do not interfere with each other, and no fluctuations in light quantity and noise occur as described above.

【0037】次に、本実施の形態の電界測定装置に用い
たセンサ部57である反射型光変調器の有効性について
説明する。
Next, the effectiveness of the reflection type optical modulator which is the sensor unit 57 used in the electric field measuring apparatus of the present embodiment will be described.

【0038】図4には、本実施の形態の電界測定装置に
おいて雑音が抑制されることによりダイナミックレンジ
の改善を評価するために行った実験結果として、反射型
光変調器の印加電圧と光強度との特性を示した。図中、
横軸は反射型光変調器への印加電圧を示し、縦軸は反射
型光検出器への入射光量に対応する光変調器から出力さ
れる光の強度を示している。また、図中、図4に実線で
示した曲線80は反射光の無い場合の特性を示し、図4
に点線で示した曲線82は反射光の有る場合の特性を示
した。印加電圧が略零のときの光強度は、バイアス光量
に相当する。反射光があった場合には、図から理解され
るように、本来のバイアス光量Pb にオフセット分Pr
が加算された見かけのバイアス光量Pb ’となる。従っ
て、光変調器の特性はオフセット分Pr が加算された特
性になる。
FIG. 4 shows the results of an experiment performed to evaluate the improvement of the dynamic range by suppressing the noise in the electric field measuring apparatus according to the present embodiment. The characteristic was shown. In the figure,
The horizontal axis indicates the voltage applied to the reflection type optical modulator, and the vertical axis indicates the intensity of light output from the optical modulator corresponding to the amount of light incident on the reflection type photodetector. Further, in the drawing, a curve 80 shown by a solid line in FIG. 4 shows the characteristic when there is no reflected light.
A curve 82 indicated by a dotted line shows the characteristic when there is reflected light. The light intensity when the applied voltage is substantially zero corresponds to the amount of bias light. If there is reflected light, as will be seen, the offset P r to the original bias light quantity P b
Are added to the apparent bias light amount P b ′. Therefore, the characteristic of the optical modulator is a characteristic to which the offset Pr is added.

【0039】周知のように光検出器の出力電圧に含まれ
る雑音は、出力光電流のショット雑音と、負荷抵抗の熱
雑音で表される。前者のショット雑音は次式で表すこと
ができる。
As is well known, noise included in the output voltage of the photodetector is represented by shot noise of the output photocurrent and thermal noise of the load resistance. The former shot noise can be expressed by the following equation.

【0040】 VO =2・RL ・(e・rd ・(Pb +Pr ))1/2 ここで、VO は光検出器の出力に含まれるショット雑
音、RL は光検出器の負荷抵抗、eは電子電荷、rd
光検出器の光量/電流変換感度、Pb はバイアス光量、
r は反射光によるオフセット光量である。
[0040] V O = 2 · R L · (e · r d · (P b + P r)) 1/2 where, V O shot contained in the output of the photodetector noise, R L photodetector load resistance, e is the electron charge, r d is the amount of light / current conversion sensitivity of the photodetector, P b is bias amount,
Pr is the offset light amount due to the reflected light.

【0041】この光検出器の雑音により、本実施の形態
の反射型光変調器を用いたセンサ部57の検出限界が決
定される。上式のように反射光がある場合、発生雑音は
反射光量の1/2乗で増加する。このため、検出限界は
その分上昇し、微弱な信号の検出は困難になる。従っ
て、光変調器が充分低損失でない場合には、反射光によ
るオフセット分は、バイアス光量と略一致することにも
なり、理論検出限界の数倍の大きさの信号までしか検出
できないこともある。
The detection limit of the sensor unit 57 using the reflection type optical modulator of this embodiment is determined by the noise of the photodetector. When there is reflected light as in the above equation, the generated noise increases by a half power of the amount of reflected light. For this reason, the detection limit is increased accordingly, and it becomes difficult to detect a weak signal. Therefore, if the optical modulator does not have a sufficiently low loss, the offset due to the reflected light substantially coincides with the amount of bias light, and a signal having a magnitude several times the theoretical detection limit may be detected. .

【0042】これに対して、本実施の形態では、反射光
が光検出器16に入射されないので、オフセット量が生
じない図4に実線で示した曲線80の特性になり、反射
光による検出限界の上昇がなくなるので、従来例よりも
ダイナミックレンジの拡大が可能になる。
On the other hand, in the present embodiment, since the reflected light is not incident on the photodetector 16, the offset 80 does not occur, and the characteristic of the curve 80 shown by the solid line in FIG. Does not increase, so that the dynamic range can be expanded as compared with the conventional example.

【0043】このように、本実施の形態では、各種界面
での反射光と信号光の偏波面が直交することになり、こ
れらの光が合波されても干渉が生じることがなく、PB
S等で完全に信号光のみを分離することができる。従っ
て、戻り光との干渉により出力信号光強度の変動、雑
音、及びドリフトが発生することがなくなる。また、反
射光を含んでいない信号光のみが光検出器に入射される
ので、ショット雑音も低減し、ダイナミックレンジの拡
大が実現できる。
As described above, in the present embodiment, the planes of polarization of the signal light and the reflected light at the various interfaces are orthogonal to each other. Even if these lights are multiplexed, no interference occurs, and the PB
Only signal light can be completely separated by S or the like. Therefore, fluctuation of output signal light intensity, noise, and drift due to interference with return light do not occur. Further, since only the signal light that does not include the reflected light is incident on the photodetector, shot noise is reduced and the dynamic range can be expanded.

【0044】次に、本実施の形態のセンサ部57で用い
る異方性屈折率膜72の斜め蒸着膜の形成について説明
する。
Next, formation of an obliquely deposited film of the anisotropic refractive index film 72 used in the sensor section 57 of the present embodiment will be described.

【0045】異方性屈折率膜72は、λ/4板として機
能するが、このλ/4板を形成する際の蒸着材料は、信
号光に対して透明な物質であればよく、屈折率が大きい
Ta 2 5 、WO3 、CeO2 等を用いることが好まし
い。蒸着方法としては、特に制限はなく、抵抗加熱、電
子ビーム加熱、スパッタ法等を用いることができる。蒸
着方向は、図5に示すように、平面B内にあり、直線q
と角度θをなす方向に設定する。図5では、平面Aは反
射面(yz面)を含む面を示し、平面Bは光波の進行方
向(x軸)を含みかつ基板法線(z軸)と45°をなす
面を示し、直線qは平面Aと平面Bの交線を示した。角
度θの値としては、30°〜80°程度が望ましい。蒸
着の際の基板温度は蒸着物質の融点の1/3以下とする
ことが好ましいが、通常は室温で行うことができる。
The anisotropic refractive index film 72 is formed as a λ / 4 plate.
However, the vapor deposition material for forming the λ / 4 plate is
Any material that is transparent to light is required, and has a large refractive index.
Ta TwoOFive, WOThree, CeOTwoIt is preferable to use
No. There is no particular limitation on the vapor deposition method.
Sub beam heating, sputtering, or the like can be used. Steam
The wearing direction is in the plane B as shown in FIG.
Angle θ. In FIG. 5, plane A is opposite
A plane including a launch surface (yz plane) is shown, and a plane B is a traveling direction of a light wave.
Direction (x-axis) and makes 45 ° with the substrate normal (z-axis)
The straight line q indicates the intersection of the plane A and the plane B. Corner
The value of the degree θ is preferably about 30 ° to 80 °. Steam
The substrate temperature during deposition should be 1/3 or less of the melting point of the deposition material
It is preferable that the reaction be performed at room temperature.

【0046】本実施の形態の異方性屈折率膜72は、次
のようにして形成した。先ずTa25 を電子ビーム蒸
着により7μm成膜した。この膜は酸素欠陥のために茶
褐色に着色しているので、透明度を増加させるため、酸
素雰囲気下において200℃で2時間熱処理した。これ
により、透明なλ/4板を得た。次いで、Auを電子ビ
ーム蒸着により0.2μm成膜した。
The anisotropic refractive index film 72 of the present embodiment was formed as follows. First, Ta 2 O 5 was formed to a thickness of 7 μm by electron beam evaporation. Since this film was colored brown due to oxygen vacancies, it was heat-treated at 200 ° C. for 2 hours in an oxygen atmosphere to increase the transparency. As a result, a transparent λ / 4 plate was obtained. Next, Au was deposited to a thickness of 0.2 μm by electron beam evaporation.

【0047】このようにして、反射部43として基板3
2の端面に異方性屈折率膜72及び光反射膜74からな
る2層反射膜を形成した。このようにして形成された反
射部43で反射されることにより得られる信号光の偏波
面と、各種界面での反射光の偏波面とは直交することに
なり、これらの各光は合波されても干渉が生じることな
く、PBS等で完全に信号光のみを分離することができ
る。従って、反射光と信号光との干渉により、得られる
出力信号の変動、雑音、ドリフトが発生することがなく
なる。また反射光なしの信号光のみが光検出器に入射さ
れることによりショット雑音も低減し、ダイナミックレ
ンジの拡大が実現できる。
As described above, the substrate 3 is used as the reflection section 43.
A two-layer reflecting film composed of an anisotropic refractive index film 72 and a light reflecting film 74 was formed on the end face of No. 2. The polarization plane of the signal light obtained by being reflected by the reflector 43 formed in this way is orthogonal to the polarization plane of the reflected light at various interfaces, and these lights are multiplexed. Even without interference, only signal light can be completely separated by PBS or the like. Therefore, fluctuation, noise, and drift of the obtained output signal do not occur due to interference between the reflected light and the signal light. In addition, since only the signal light without reflected light is incident on the photodetector, shot noise is reduced and the dynamic range can be expanded.

【0048】従って、信号光のみを分離することが可能
とする異方性屈折率膜を光集積回路(光変調器)に組み
込み可能であり、かつ複雑な工程を要することなく形成
することができ、各種界面での反射光と信号光の干渉に
よる雑音を抑制することができるので、反射型光変調器
であるセンサ部の測定精度向上、ダイナミックレンジの
拡大を容易に実現することができる。従って、電界測定
装置の性能を向上させることができる。
Therefore, the anisotropic refractive index film capable of separating only the signal light can be incorporated in an optical integrated circuit (optical modulator) and can be formed without requiring a complicated process. Since noise due to interference between reflected light and signal light at various interfaces can be suppressed, it is possible to easily improve the measurement accuracy of the sensor section, which is a reflective optical modulator, and expand the dynamic range. Therefore, the performance of the electric field measuring device can be improved.

【0049】本実施の形態によれば、反射型光変調器の
端面反射膜を、斜め蒸着膜によるλ/4板と反射膜の2
層構造にすることにより、信号光の伝搬モードを反射光
と直交するモードに変換し、一切の干渉性雑音の発生を
なくし、変動を低下させることができる。
According to the present embodiment, the end face reflection film of the reflection type optical modulator is formed of a λ / 4 plate formed by oblique deposition and a reflection film.
With the layered structure, the propagation mode of the signal light can be converted to a mode orthogonal to the reflected light, thereby eliminating any coherent noise and reducing the fluctuation.

【0050】本実施の形態の電界測定装置のセンサ部で
ある反射型光変調器は、金属の信号ケーブルを用いずに
電界や電圧等を計測するために反射型の光変調素子と光
ファイバ等で構成した測定装置に用いて好適である。ま
た、反射部に含まれる異方性屈折率膜は、各種接続面等
の反射光と信号光の干渉により発生する雑音の抑制手段
として機能することにもなる。
The reflection type optical modulator which is the sensor unit of the electric field measuring apparatus of this embodiment is a reflection type optical modulation element and an optical fiber for measuring an electric field and a voltage without using a metal signal cable. It is suitable for use in a measuring device composed of In addition, the anisotropic refractive index film included in the reflection portion also functions as a means for suppressing noise generated by interference between reflected light from various connection surfaces and the like and signal light.

【0051】なお、本実施の形態では、電界センサとし
て機能する反射型光変調器を備えた電界測定装置に本発
明を適用した場合を説明したが、本発明は電界センサに
限定されるものではなく、電圧センサ、磁界センサ等の
他のセンサ用途に適用した場合も略同様に構成すること
ができる。例えば、電圧センサに適用する場合、図3の
光変調器の電極に接続したダイポールアンテナを電圧測
定点に接続するリード線や接触プローブに換えるのみで
実現可能である。また、磁界センサとして用いる場合に
は、ダイポールアンテナに代えてループアンテナを用い
ればよい。すなわち、どのような被測定物理量でも、所
定のトランスジューサを用いて電圧に変換して光変調器
の電極に接続することで、同様なセンサを構成すること
ができる。
In the present embodiment, the case where the present invention is applied to an electric field measuring device having a reflection type optical modulator functioning as an electric field sensor has been described. However, the present invention is not limited to the electric field sensor. However, the configuration can be substantially the same when applied to other sensor applications such as a voltage sensor and a magnetic field sensor. For example, when applied to a voltage sensor, it can be realized only by replacing the dipole antenna connected to the electrode of the optical modulator in FIG. 3 with a lead wire or a contact probe connected to a voltage measurement point. When used as a magnetic field sensor, a loop antenna may be used instead of a dipole antenna. That is, a similar sensor can be configured by converting any physical quantity to be measured into a voltage using a predetermined transducer and connecting the voltage to the electrode of the optical modulator.

【0052】また、本実施の形態の光検出器16はフォ
トダイオードを用いたが、光電子増倍管等の他の光検出
器を用いるてもよい。また、光集積回路である反射型光
変調器として分岐干渉型光変調器を例に用いて説明した
が、他の変調器、たとえば、方向性結合器型、交差型な
どの光変調器も同様の構成が可能である。
Although the photodetector 16 of this embodiment uses a photodiode, another photodetector such as a photomultiplier tube may be used. In addition, although the description has been given by using the branch interference type optical modulator as an example of the reflection type optical modulator which is an optical integrated circuit, other modulators such as a directional coupler type and a cross type optical modulator are similar. Is possible.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように請求項1に記載した
発明によれば、第2導波路部の端部に、第2導波路部の
各々からの光を反射する反射部及び透過する光に対して
λ/4板として機能するように形成した薄膜部からなる
薄膜反射部を備えているので、薄膜反射部で反射された
逆方向へ伝播される光の偏波面が反射前の光に対してπ
/2を成して直交し、合波されても干渉が生じることが
ない、従って、偏波面が同一となることによる一切の干
渉性の雑音の発生を抑制することができ、変調された光
の雑音による強度変動を低下させることができる、とい
う効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the reflecting portion for reflecting the light from each of the second waveguide portions and the transmitting light are provided at the end of the second waveguide portion. Is provided with a thin-film reflecting portion formed of a thin-film portion formed so as to function as a λ / 4 plate, so that the polarization plane of the light reflected by the thin-film reflecting portion and propagated in the opposite direction is reflected by the light before reflection. Whereas π
/ 2 are orthogonal and multiplexed, no interference occurs. Therefore, any coherent noise caused by the same polarization plane can be suppressed. This has the effect of reducing intensity fluctuations due to noise in the image.

【0054】請求項2に記載した発明によれば、薄膜部
を異方性屈折率膜で形成することによって、λ/4板を
微細加工等により構成する必要がなく、簡単な構造でか
つ容易にλ/4板として機能する光の透過部を構成でき
る、という効果がある。
According to the second aspect of the present invention, since the thin film portion is formed of an anisotropic refractive index film, the λ / 4 plate does not need to be formed by fine processing or the like, and has a simple structure and is easy. Thus, there is an effect that a light transmitting portion functioning as a λ / 4 plate can be formed.

【0055】請求項4に記載した発明によれば、反射部
が金属蒸着による反射膜で形成される共に、薄膜反射部
が異方性屈折率膜により形成されるので、薄膜反射部を
簡単な2層構造で形成することができる。従って、λ/
4板を微細加工しさらにレンズ等のバルク部品を用いて
構成することなく、単純な2層構造の薄膜によって、導
波路を伝播する光を界面において反射された光と分離が
簡単な偏波面が直交する光に変換できる、という効果が
ある。
According to the fourth aspect of the present invention, since the reflecting portion is formed of a reflecting film formed by metal deposition and the thin film reflecting portion is formed of an anisotropic refractive index film, the thin film reflecting portion can be simplified. It can be formed in a two-layer structure. Therefore, λ /
The polarization plane that can easily separate the light propagating through the waveguide from the light reflected at the interface is formed by a simple thin film with a two-layer structure without micro-processing the four plates and using bulk components such as lenses. There is an effect that the light can be converted to orthogonal light.

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

【図1】従来の電界測定装置の概略構成を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional electric field measuring device.

【図2】従来の測定装置において光の干渉を防止するた
めのセンサ部の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a sensor unit for preventing light interference in a conventional measuring device.

【図3】本実施の形態にかかる、電界測定装置の概略構
成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electric field measurement device according to the present embodiment.

【図4】本実施の形態の反射型光変調器の印加電圧と光
強度との特性を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics of applied voltage and light intensity of the reflection type optical modulator according to the present embodiment.

【図5】異方性屈折率膜の蒸着方向を説明するためのイ
メージ図である。
FIG. 5 is an image diagram for explaining a deposition direction of an anisotropic refractive index film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

57 センサ部 43 反射部 72 異方性屈折率膜 74 光反射膜 57 Sensor unit 43 Reflecting unit 72 Anisotropic refractive index film 74 Light reflecting film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 正 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 元廣 友美 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tadashi Ichikawa 41 Toyota-Chuo Research Institute, Inc. No. 41, Changchun Yokomichi 1 Toyota Central Research Institute, Inc.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を伝播させる第1導波路部と、 各々光変調するための電極が設けられかつ、前記第1導
波路部から分岐した複数本の第2導波路部と、 前記第2導波路部の前記第1導波路部から分岐した端部
に設けられかつ、前記第2導波路部の各々からの光を反
射する反射部、及び該反射部の反射側に形成されて透過
する光に対してλ/4板として機能するように形成され
た薄膜部、からなる薄膜反射部と、 を備えた反射型光変調器。
A first waveguide section for propagating light; a plurality of second waveguide sections each provided with an electrode for light modulation, and branched from the first waveguide section; A reflection portion provided at an end of the waveguide portion branched from the first waveguide portion and reflecting light from each of the second waveguide portions; and a reflection portion formed on the reflection side of the reflection portion and transmitting the light. And a thin film reflecting portion formed of a thin film portion formed to function as a λ / 4 plate with respect to light.
【請求項2】 前記薄膜反射部の薄膜部は、異方性屈折
率膜で形成されたことを特徴とする請求項1に記載の反
射型光変調器。
2. The reflection type optical modulator according to claim 1, wherein the thin film portion of the thin film reflection portion is formed of an anisotropic refractive index film.
【請求項3】 前記異方性屈折率膜は、斜め蒸着により
形成されたことを特徴とする請求項2に記載の反射型光
変調器。
3. The reflection type optical modulator according to claim 2, wherein the anisotropic refractive index film is formed by oblique vapor deposition.
【請求項4】 前記反射部は、金属蒸着により形成され
たことを特徴とする請求項3に記載の反射型光変調器。
4. The reflection type optical modulator according to claim 3, wherein the reflection section is formed by metal deposition.
JP8170186A 1996-06-28 1996-06-28 Reflection type optical modulator Pending JPH1020264A (en)

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