JPH1195054A - 光デバイス - Google Patents

光デバイス

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JPH1195054A
JPH1195054A JP9260413A JP26041397A JPH1195054A JP H1195054 A JPH1195054 A JP H1195054A JP 9260413 A JP9260413 A JP 9260413A JP 26041397 A JP26041397 A JP 26041397A JP H1195054 A JPH1195054 A JP H1195054A
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optical
optical signal
polarization
signal
waveguide
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Minoru Kiyono
實 清野
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Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば光通信システムの端局装置又は中継装
置にて用いられる光デバイスにおいて、高速ビットレー
トを有する光信号が入力されたときに発生する光信号に
おける偏光間の誤差を軽減して、光信号の通信精度を向
上できるようにする。 【解決手段】 複屈折性を有する基板２，３上に光導波
路２ａ，３ａが形成されるとともに、光導波路２ａ，３
ａを通じて光信号が伝播する際に、上記光信号における
２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】（目次） 発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題（図１１） 課題を解決するための手段 発明の実施の形態 ・（ａ）第１実施形態の説明（図１） ・（ａ１）第１実施形態の第１変形例の説明（図２） ・（ａ２）第１実施形態の第２変形例の説明（図３） ・（ａ３）第１実施形態の第３変形例の説明（図４） ・（ｂ）第２実施形態の説明（図５） ・（ｂ１）第２実施形態の変形例の説明（図６） ・（ｃ）第３実施形態の説明（図７） ・（ｃ１）第３実施形態の変形例の説明（図８） ・（ｄ）第４実施形態の説明（図９） ・（ｄ１）第４実施形態の変形例の説明（図１０） ・（ｅ）その他 発明の効果
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光通信シス
テムの端局装置又は中継装置において、光信号の伝送速
度の高速化に伴って発生する光信号における偏光間の誤
差を軽減するために用いて好適な、光デバイスに関す
る。近年、高度情報化社会の進展とともに、膨大な量の
情報を伝送することが必要とされており、このような膨
大な情報を伝送する手段として、情報を光信号として伝
送する光通信システムが活用されている。
【０００３】ここで、光通信システムにおいては、信号
の変調速度の高速化により年々伝送速度の高速化が図ら
れており、このため、例えば信号の高速変調のための光
外部変調器等のような複屈折性を有する光導波路型の光
デバイスが各所で使用されている。また、近年では、例
えば計測の分野等においても、各種光導波路型の光デバ
イスを使う試みがなされている。
【０００４】
【従来の技術】従来よりの光通信システムにおいては、
ディジタル光信号の伝送速度（ビットレート）が１Ｇｂ
／ｓ以下である場合が主流となっており、この程度の伝
送速度で光信号を伝送した場合には、光信号における１
ビットの光パルスの長さ（光信号のビット長＝伝播する
媒体での光の速度×１ビット当たりの発光時間）は３０
ｃｍ以上となる。
【０００５】ここで、複屈折性が極めて大きいニオブ酸
リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）基板からなる光デバイスにつ
いて考えても、光信号における偏光（ＴＥモード及びＴ
Ｍモード）によるニオブ酸リチウム基板の複屈折率差は
約０．０８であるため、例えば４０ｍｍ程度の長さの光
デバイス内を光信号が伝搬したときでも、光信号におけ
る偏光成分間には約３．２ｍｍのビット誤差が生じるに
すぎない。そして、この程度のビット誤差は、ニオブ酸
リチウム基板の複屈折性を考慮しても光信号のビット長
の２％程度と小さいものであるため、このビット誤差に
対しては世の中で特に議論されることもなかった。
【０００６】また、従来より光通信システムにおいて
は、複屈折性が悪影響を及ぼすような光デバイスは使用
されることがなかった。なお、光通信システムの端局装
置の送信部においては、光デバイスとして、ニオブ酸リ
チウム基板に光導波路が形成されてなる光変調器が用い
られているが、この光変調器では単一偏光だけを扱うた
め、前述したようなビット誤差が生じることもない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
りの光通信システムにおいて、光信号の伝送速度を高速
化した場合には、前述したビット誤差の及ぼす影響が無
視できなくなるという課題がある。例えば光信号の伝送
速度が１０Ｇｂ／ｓの場合には光信号のビット長は３ｃ
ｍ程度となり、更に、光信号の伝送速度が４０Ｇｂ／ｓ
の場合には光信号のビット長は７．５ｍｍ程度となる
が、このようなビットレートのデータを上述のごとき光
デバイス内を伝播させた場合には、約３．２ｍｍのビッ
ト誤差の及ぼす影響により、光信号の情報が損なわれる
ことになる。
【０００８】また、近年、光通信システムにおいては、
端局装置だけでなく、伝送線路中に配設された中継装置
でも複屈折性を有する光デバイスが使用され始めている
ため、この複屈折性に起因するビット誤差の累積による
影響についても考慮する必要がある。ここで、図１１に
複屈折性に関する対策の一例を示す。
【０００９】この図１１に示す光デバイス１００は、複
数の入力光導波路１０１ａから入力された光信号を干渉
させることにより所望の出力光導波路１０１ｆから出力
させるものであり、アレー導波路型回折格子として機能
するものである。１０１は光導波路であり、この光導波
路１０１は、光信号の入力側から順に、入力光導波路１
０１ａ，平面光導波路１０１ｂ，チャネル光導波路１０
１ｃ，１０１ｄ，平面光導波路１０１ｅ及び出力光導波
路１０１ｆをそなえて構成されている。なお、入力光導
波路１０１ａと出力光導波路１０１ｆの対，平面光導波
路１０１ｂと平面光導波路１０１ｅの対，チャネル光導
波路１０１ｃとチャネル光導波路１０１ｄの対は、それ
ぞれ対称的な形状を有している。
【００１０】ここで、この光導波路１０１は、シリコン
（Ｓｉ）基板上にガラス（ＳｉＯ2）が高温で溶融され
て形成されるものであるが、高温で溶融されたガラスを
室温に戻す過程において光導波路１０１にストレスが発
生するため、光導波路１０１が複屈折性を有するように
なる。そして、このように光導波路１０１が複屈折性を
有すると、光導波路１０１内を伝搬する光信号の偏光成
分間で位相誤差が生じるため、光信号の各偏光成分が異
なる出力光導波路１０１ｆから出力される。
【００１１】さらに、この光デバイス１００において
は、光信号の偏光状態を変換する１／２波長板１０２
を、光導波路１０１の中間位置（チャネル光導波路１０
１ｃとチャネル光導波路１０１ｄとの間）に、それぞれ
のチャネル光導波路１０１ｃ，１０１ｄに対して４５°
傾けた状態で配置して、光信号の偏光状態を９０°回転
させることにより、光信号における偏光成分間の実効的
光路長が等しくなるようにして、複屈折性に起因する偏
光成分間での位相誤差を相殺するように構成されてい
る。
【００１２】ところが、この図１１に示す光デバイス１
００が軽減しようとする偏光成分間での位相誤差は、光
信号の光波の位相がずれることにより生じるものであ
り、前述したような、伝送速度の高速化に伴い、ニオブ
酸リチウム基板等にて構成される光デバイスの複屈折性
から生じるビット誤差（光信号のビット自体がずれるこ
とにより生じるビット誤差）とは本質的に異なるもので
ある。
【００１３】即ち、この図１１において問題としている
偏光成分間での位相誤差は、光信号の波長オーダ（場合
によっては波長の数倍のオーダ）のものであり、前述し
た光信号のビット誤差は、この位相誤差と比較すると１
０００倍以上も大きいものである。なお、テラビット程
度の超高速光信号をこの光デバイス１００に入力する場
合には、光信号のビット長は１５０μｍ程度（光信号の
波長オーダの１／１０程度）となるため、この光デバイ
ス１００により光信号のビット誤差も軽減できるかのよ
うに思われるが、実際には、この光デバイス１００によ
っては光信号のビット誤差は軽減することはできない。
【００１４】これは、光デバイス１００が、本来、光信
号を各チャネル光導波路１０１ｃ，１０１ｄで順次ずら
し、全体として数十μｍから数ｍｍ以上ずれた光信号を
集めて機能するものであるため、このような超高速光信
号が入力されたときには、光信号のビット長が無視でき
ずうまく機能しなくなるからである。本発明は、このよ
うな課題に鑑み創案されたもので、高速光信号が入力さ
れたときに発生する光信号における偏光間の誤差を軽減
することにより、光信号の通信精度を向上させるように
した、光デバイスを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の光デ
バイスは、複屈折性を有する基板上に光導波路が形成さ
れるとともに、該光導波路を通じて光信号が伝播する際
に、上記光信号における２つの偏光間の実効的光路長を
等しくすべく構成されたことを特徴としている（請求項
１）。
【００１６】ここで、本発明の光デバイスは、上記光信
号における２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべ
く、偏光による複屈折特性が相反する特性を有する２つ
の複屈折光導波路を直列接続して構成することができる
（請求項２）。なお、該２つの複屈折光導波路は、上記
光信号の偏光状態を保持しうる偏光保持ファイバを介し
て直列接続してもよく（請求項３）、このときは、上記
の２つの複屈折光導波路および偏光保持ファイバの有す
る複屈折特性が全体として相殺されるように、該２つの
複屈折光導波路の長さを設定することができる（請求項
４）。
【００１７】また、本発明の光デバイスは、上記光信号
における２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、
上記の複屈折性を有する基板上に光導波路が形成される
とともに、偏光による複屈折特性が該光導波路に相反す
る特性を有する偏光保持ファイバを、上記基板上の光導
波路に接続することもできる（請求項５）。さらに、本
発明の光デバイスは、上記光信号における２つの偏光間
の実効的光路長を等しくすべく、素子特有の複屈折性を
有する光通信用素子が複数接続されるとともに、該複数
の光通信用素子の複屈折性が全体として相殺されるよう
に構成することもできる（請求項６）。
【００１８】また、本発明の光デバイスは、上記光信号
における２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、
複屈折性を有する同一の基板上に、長さの等しい複数本
の光導波路が形成されるとともに、該複数本の光導波路
が、光信号の偏光状態を保持しうる偏光保持ファイバを
介して接続され、且つ、上記の複数本の光導波路及び偏
光保持ファイバによる複屈折性が全体として相殺される
ように構成することもできる（請求項７）。なお、この
場合は、伝播する光信号の偏光状態を変換するように該
偏光保持ファイバが構成される（請求項８）。
【００１９】さらに、本発明の光デバイスは、上記光信
号における２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべ
く、同一の複屈折性を有する複数の基板をそなえるとと
もに、該複数の基板上のそれぞれに長さの等しい２本の
光導波路が形成される一方、該複数の基板上の光導波路
が、光信号の偏光状態を変換しうる偏光保持ファイバを
介して直列接続され、且つ、上記の複数の基板上の光導
波路および偏光保持ファイバによる複屈折性が全体とし
て相殺されるように構成することもできる（請求項
９）。
【００２０】また、本発明の光デバイスは、上記光信号
における２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、
該光導波路が、入力された光信号の偏光状態を分離する
偏光分離部と、該偏光分離部にて偏光分離された光信号
を導波する２本のパスと、該パスにて導波された２つの
光信号を再び合波する合波部とをそなえて構成されると
ともに、該２本のパスが、偏光分離された２つの光信号
のうちで屈折率の小さい光信号を導波するパスの方が長
くなるように構成することもできる（請求項１０）。
【００２１】さらに、本発明の光デバイスは、上記光信
号における２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべ
く、該光導波路が、入力された光信号の偏光状態を分離
する偏光分離部と、該偏光分離部にて偏光分離された光
信号を導波する２本のパスと、該パスにて導波された２
つの光信号を再び合波する合波部とをそなえて構成され
るとともに、該２本のパスのうちのいずれか一方のパス
の少なくとも一部の領域を他方のパスと異なるバッファ
層で形成することもできる（請求項１１）。
【００２２】また、本発明の光デバイスは、上記光信号
における２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、
少なくとも１本の該光導波路が、複屈折性を有する同一
の基板上に形成されるとともに、光信号の偏光状態を変
換する偏光状態変換素子を、該光導波路の中間位置に配
置することもできる（請求項１２）。さらに、本発明の
光デバイスは、該光導波路が、入力された光信号の偏光
状態を分離する偏光分離部と、該偏光分離部にて偏光分
離された光信号を導波する２本のパスと、該パスにて導
波された２つの光信号を再び合波する合波部とをそなえ
て構成される一方、該光分離部にて偏光分離された２つ
の光信号それぞれの偏光状態を変換する偏光状態変換素
子を、上記光信号における２つの偏光間の実効的光路長
が等しくなるような位置に配置することもできる（請求
項１３）。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （ａ）第１実施形態の説明 図１は本発明の第１実施形態にかかる光デバイスの構成
を示す模式図であり、この図１に示す光デバイス１は、
複屈折性を有する基板２，３上に光導波路２ａ，３ａが
それぞれ形成され、これら光導波路２ａ，３ａを通じて
光信号（ディジタル信号）を伝播しうるものであり、光
信号の切り換えを行なう光スイッチとして機能するもの
である。
【００２４】ここで、基板２上の光導波路（交差型光導
波路）２ａは、長さの等しい２本の直線光導波路２ａ−
１，２ａ−２が、中心位置で交差するように形成されて
なるもので、基板３上の光導波路（平行型光導波路）３
ａは、長さの等しい２本の直線光導波路３ａ−１，３ａ
−２が平行に形成されてなるものである。また、基板２
表面には、光導波路２ａにおける交差位置に対応する位
置に、光導波路２ａを伝播する光信号の切り換え制御を
行なうための電位を与える電極部２ｂが形成されてい
る。換言すれば、基板２は、光信号の切り換えを行なう
光スイッチ部に相当する。
【００２５】そして、光導波路２ａ，３ａの端部が直接
的に導通するように、基板２，３が直接的かつ直列に接
続されている。なお、光導波路２ａ，３ａは、基板２，
３内にそれぞれチタン（Ｔｉ）等の金属を拡散すること
により形成され、電極部２ｂは、基板２上に金（Ａｕ）
等の金属を蒸着することにより形成される。
【００２６】また、図１において、４は光信号を伝播し
うる光ファイバである。ここで、基板２，３は、ともに
複屈折性を有するものであるが、それぞれ偏光による複
屈折特性が互いに相反するものが用いられる。即ち、基
板２，３としては、ＴＥ，ＴＭモードの光に対する複屈
折率の大小関係が逆になるものが用いられる。
【００２７】複屈折性を有する基板としては、例えばニ
オブ酸リチウム基板が用いられるが、偏光による複屈折
特性が相反する２つの基板として、それぞれ結晶のカッ
ト方向が異なるニオブ酸リチウム基板が用いられる。例
えば、基板２として結晶構造をＺ軸方向にカットしたニ
オブ酸リチウム（Ｚ−ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ3 ）基板を用
いるとともに、基板３として結晶構造をＸ軸方向にカッ
トしたニオブ酸リチウム（Ｘ−ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ3 ）
基板が用いられる。
【００２８】前述したように、複屈折性を有する光デバ
イスに高速光信号が入力されると、この複屈折性に起因
して、光導波路２ａを伝搬する光信号の偏光成分（それ
ぞれ直交する偏光成分であるＴＥモード光及びＴＭモー
ド光）間で光信号のビット誤差が生じる。ここで、この
図１に示す光デバイス１は、光導波路２ａ，３ａを通じ
て光信号が伝播する際に、光信号における２つの偏光間
の実効的光路長が等しくなるように構成されている。
【００２９】即ち、２つの偏光間の実効的光路長を等し
くするため、次式（１）の条件を満たすように、適切な
複屈折性を有する基板を基板２，３として用いるととも
に、基板２，３の光信号の伝播方向の長さが設定されて
いるのである。なお、次式（１）において、ＴＥモー
ド，ＴＭモードの光に対する基板２の実効屈折率をそれ
ぞれｎ1(TE) ，ｎ1(TM) とし、ＴＥモード，ＴＭモード
の光に対する基板３の実効屈折率をそれぞれｎ2(TE) ，
ｎ2(TM) とし、基板２，３の光信号の伝播方向の長さを
それぞれａ，ｂとする。
【００３０】 ｎ1(TE) ・ａ＋ｎ2(TE) ・ｂ ≒ ｎ1(TM) ・ａ＋ｎ2(TM) ・ｂ …（１） ここで、第１実施形態においては、光導波路２ａを構成
する２本の直線光導波路２ａ−１，２ａ−２の長さが等
しく、光導波路３ａを構成する２本の直線光導波路３ａ
−１，３ａ−２の長さも等しいため、基板２，３の長さ
を設定することにより２つの偏光間の実効的光路長を等
しくすることができるのである。
【００３１】また、基板２，３の長さを設定する代わり
に、複屈折性を有する光導波路２ａ，３ａの長さを設定
することにより２つの偏光間の実効的光路長を等しくし
てももちろん構わない。即ち、第１実施形態にかかる光
デバイス１は、光信号における２つの偏光間の実効的光
路長を等しくすべく、偏光による複屈折特性が相反する
特性を有する２つの複屈折光導波路２ａ，３ａが、直列
接続されているのである。
【００３２】上述の構成により、本発明の第１実施形態
にかかる光デバイス１においては、例えば２種類の光信
号が入力側光ファイバ４を介してそれぞれ光導波路２ａ
の２本の直線光導波路２ａ−１，２ａ−２から入力され
ると、電極部２ｂによる光信号の切り換え制御により、
光導波路２ａを伝播する光信号の切り換えが行なわれ
る。例えば、直線光導波路２ａ−１に入力された光信号
は直線光導波路３ａ−１に入力され、直線光導波路２ａ
−２に入力された光信号は直線光導波路３ａ−２に入力
される。
【００３３】光信号が複屈折光導波路２ａを伝播する際
には、光信号の偏光成分間で光信号のビット誤差が生じ
るため、光導波路２ａから光導波路３ａには、ビット誤
差が生じた状態の光信号が入力される。ここで、この光
デバイス１は、光信号における２つの偏光間の実効的光
路長が等しくなるように構成されているため、光導波路
２ａから入力された光信号が複屈折光導波路３ａを伝播
する際に、光導波路２ａを伝播する際に生じた光信号の
ビット誤差を軽減することができ、光信号の切り換えを
高性能に行なうことができる。
【００３４】なお、光導波路３ａの直線光導波路３ａ−
１，３ａ−２を伝播した光信号は、それぞれ出力側光フ
ァイバ４を介して出力される。このように、本発明の第
１実施形態にかかる光デバイス１によれば、光信号にお
ける２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、偏光
による複屈折特性が相反する特性を有する２つの複屈折
光導波路を直列接続して構成することにより、高速ビッ
トレートを有する光信号（高速光信号）が入力された場
合に発生する光信号のビット誤差を軽減することがで
き、ひいては、高速光信号を伝送する光通信システムの
通信精度を向上させることができる。
【００３５】（ａ１）第１実施形態の第１変形例の説明 図２は本発明の第１実施形態の第１変形例にかかる光デ
バイスの構成を示す模式図であり、この図２に示す光デ
バイス１Ａも、複屈折性を有する基板２，３上に光導波
路２ａ，３ａがそれぞれ形成され、これら光導波路２
ａ，３ａを通じて光信号を伝播しうるものであり、上述
の図１と同様の光スイッチとして機能するものである。
【００３６】ここで、基板２，３，光導波路２ａ，３
ａ，電極部２ｂ及び光ファイバ４は、上述した第１実施
形態におけるものと同様のものであるが、第１変形例に
かかる光デバイス１Ａにおいては、基板２，３及び光導
波路２ａ，３ａが直接的に直列接続されるのではなく、
光信号の偏光状態を保持しうる偏光保持ファイバ５−
１，５−２を介して直列接続されている。
【００３７】この場合は、偏光保持ファイバ５−１，５
−２の有する複屈折性も考慮して、基板２，３の長さ
（又は光導波路２ａ，３ａを構成する各直線光導波路２
ａ−１，２ａ−２，３ａ−１，３ａ−２の長さ）が設定
されるようになっている。即ち、２つの複屈折光導波路
２ａ，３ａおよび偏光保持ファイバ５−１，５−２の有
する複屈折特性が全体として相殺されるように〔次式
（２）の条件を満たすように〕、基板２，３の長さ（又
は２つの複屈折光導波路２ａ，３ａの長さ）が設定され
ている。なお、次式（２）において、ＴＥモード，ＴＭ
モードの光に対する偏光保持ファイバ５の実効屈折率を
それぞれｎ3(TE) ，ｎ3(TM) とし、偏光保持ファイバ５
の長さをｃとする。
【００３８】 ｎ1(TE) ・ａ＋ｎ2(TE) ・ｂ＋ｎ3(TE) ・ｃ ≒ ｎ1(TM) ・ａ＋ｎ2(TM) ・ｂ＋ｎ3(TM) ・ｃ …（２） 上述の構成により、本発明の第１実施形態の第１変形例
にかかる光デバイス１Ａにおいては、２種類の光信号が
入力側光ファイバ４を介してそれぞれ光導波路２ａの２
本の直線光導波路２ａ−１，２ａ−２から入力される
と、電極部２ｂによる光信号の切り換え制御により、光
導波路２ａを伝播する光信号の切り換えが行なわれる。
例えば、直線光導波路２ａ−１に入力された光信号は偏
光保持ファイバ５−１に入力され、直線光導波路２ａ−
２に入力された光信号は偏光保持ファイバ５−２に入力
される。
【００３９】光信号が複屈折光導波路２ａを伝播する際
には、光信号の偏光成分間で光信号のビット誤差が生じ
るため、偏光保持ファイバ５−１，５−２には、この光
導波路２ａよりビット誤差が生じた状態の光信号が入力
される。そして、直線光導波路２ａ−１，２ａ−２から
入力された２つの光信号は、それぞれ偏光保持ファイバ
５−１，５−２を偏光状態を保持しながら伝播した後、
偏光保持ファイバ５−１，５−２と接続された複屈折光
導波路３ａを伝播する。
【００４０】ここで、この光デバイス１Ａは、光信号に
おける２つの偏光間の実効的光路長が等しくなるように
構成されているため、光信号が偏光保持ファイバ５−
１，５−２及び複屈折光導波路３ａを伝播する際に、光
導波路２ａを伝播する際に生じた光信号のビット誤差を
軽減することができ、光信号の切り換えを高性能に行な
うことができる。
【００４１】なお、光導波路３ａの直線光導波路３ａ−
１，３ａ−２を伝播した光信号は、それぞれ出力側光フ
ァイバ４を介して出力される。このように、本発明の第
１実施形態の第１変形例にかかる光デバイス１Ａによれ
ば、光信号における２つの偏光間の実効的光路長を等し
くすべく、複屈折光導波路２ａ，３ａおよび偏光保持フ
ァイバ５−１，５−２の有する複屈折特性が全体として
相殺されるように複屈折光導波路２ａ，３ａの長さを設
定することにより、上述した第１実施形態にかかる光デ
バイス１と同様の利点を得ることができる。
【００４２】（ａ２）第１実施形態の第２変形例の説明 図３は本発明の第１実施形態の第２変形例にかかる光デ
バイスの構成を示す模式図であり、この図３に示す光デ
バイス１０は、複屈折性を有する基板１１上に光導波路
１１ａが形成されるとともに、基板１１上の光導波路１
１ａの出力側端部位置に複屈折性を有する偏光保持ファ
イバ１２が接続され、光導波路１１ａ及び偏光保持ファ
イバ１２を通じて光信号を伝播しうるものであり、光信
号の位相変調を行なう位相変調器として機能するもので
ある。
【００４３】ここで、基板１１表面には、光導波路１１
ａの位置に対応する位置に、光導波路１１ａを伝播する
光信号の位相変調を行なうための電位を与える電極部１
１ｂが形成されている。換言すれば、基板１１は、光信
号の位相変調を行なう位相変調部に相当する。なお、光
導波路１１ａは、基板１１内にチタン（Ｔｉ）等の金属
を拡散することにより形成され、電極部１１ｂは、基板
１１上に金（Ａｕ）等の金属を蒸着することにより形成
される。
【００４４】また、図３において、１３は偏光保持ファ
イバ１２から出力される光信号を伝播しうる光ファイバ
である。ここで、基板１１及び偏光保持ファイバ１２
は、ともに複屈折性を有するものであるが、それぞれ偏
光による複屈折特性が互いに相反するものが用いられ
る。即ち、基板１１及び偏光保持ファイバ１２として
は、ＴＥ，ＴＭモードの光に対する複屈折率の大小関係
が逆になるものが用いられる。
【００４５】第１実施形態の第２変形例にかかる光デバ
イス１０は、光信号における２つの偏光間の実効的光路
長を等しくすべく、次式（３）の条件を満たすように、
適切な複屈折性を有する基板及び偏光保持ファイバを基
板１１及び偏光保持ファイバ１２として用いる一方、基
板１１の光信号の伝播方向の長さ及び偏光保持ファイバ
１２の長さが設定されているのである。
【００４６】なお、次式（３）において、ＴＥモード，
ＴＭモードの光に対する基板１１の実効屈折率をそれぞ
れｎG(TE) ，ｎG(TM) とし、ＴＥモード，ＴＭモードの
光に対する偏光保持ファイバ１２の実効屈折率をそれぞ
れｎF(TE) ，ｎF(TM) とし、基板１１の光信号の伝播方
向の長さ（即ち光導波路１１ａの長さ）をｄとし、偏光
保持ファイバ１２の長さをｅとする。
【００４７】 ｎG(TE) ・ｄ＋ｎF(TE) ・ｅ ＝ ｎG(TM) ・ｄ＋ｎF(TM) ・ｅ …（３） 即ち、光デバイス１０は、光信号における２つの偏光間
の実効的光路長を等しくすべく、複屈折性を有する基板
１１上に光導波路１１ａが形成されるとともに、偏光に
よる複屈折特性が光導波路１１ａに相反する特性を有す
る偏光保持ファイバ１２が、基板１１上の光導波路１１
ａに接続されているのである。
【００４８】上述の構成により、本発明の第１実施形態
の第２変形例にかかる光デバイス１０においては、光信
号が入力側光ファイバ１３を介して光導波路１１ａに入
力されると、電極部１１ｂからの電位により光信号の位
相変調が行なわれる。光信号が複屈折光導波路１１ａを
伝播する際には、光信号の偏光成分間で光信号のビット
誤差が生じるため、光導波路１１ａから偏光保持ファイ
バ１２には、ビット誤差が生じた状態の光信号が入力さ
れる。
【００４９】ここで、この光デバイス１０は、光信号に
おける２つの偏光間の実効的光路長が等しくなるように
構成されているため、光導波路１１ａから入力された光
信号が偏光保持ファイバ１２を伝播する際に、光導波路
１１ａを伝播する際に生じた光信号のビット誤差を軽減
することができ、光信号の位相変調を高性能に行なうこ
とができる。
【００５０】なお、偏光保持ファイバ１２を伝播した光
信号は、出力側光ファイバ１３を介して出力される。こ
のように、本発明の第１実施形態の第２変形例にかかる
光デバイス１０によれば、光信号における２つの偏光間
の実効的光路長を等しくすべく、偏光による複屈折特性
が光導波路１１ａに相反する特性を有する偏光保持ファ
イバ１２をそなえて構成することにより、上述した第１
実施形態にかかる光デバイス１と同様の利点を得ること
ができる。
【００５１】（ａ３）第１実施形態の第３変形例の説明 図４は本発明の第１実施形態の第３変形例にかかる光デ
バイスの構成を示す模式図であり、この図４に示す光デ
バイス１５は、複屈折性を有する基板１６ａ上に光導波
路１６ｂが形成されてなる光通信用素子１６をそなえる
とともに、複屈折性を有する基板１７ａ上に光導波路１
７ｂが形成されてなる他の光通信用素子１７をそなえ、
これらの光通信用素子１６，１７が光信号の偏光状態を
保持しうる偏光保持ファイバ１８を介して直列接続さ
れ、光導波路１６ｂ，偏光保持ファイバ１８及び光導波
路１７ｂを通じて光信号を伝播しうるものである。
【００５２】ここで、基板１６ａ上の光導波路（マッハ
ツェンダ型光導波路）１６ｂは、入力光導波路１６ｂ−
１，中間光導波路１６ｂ−２，１６ｂ−３及び出力光導
波路１６ｂ−４をそなえるように形成されてなるもので
ある。また、基板１７ａ上の光導波路（交差型光導波
路）１７ｂは、長さの等しい２本の直線光導波路１７ｂ
−１，１７ｂ−２が、中心位置で交差するように形成さ
れてなるものである。
【００５３】さらに、基板１６ａ表面には、光導波路１
６ｂの中間光導波路１６ｂ−２，１６ｂ−３の位置に対
応する位置に、光導波路１６ｂを伝播する光信号の強度
変調を行なうための電位を与える電極部１６ｃ，１６ｄ
が形成されている。即ち、光通信用素子１６は、光信号
の強度変調を行なう強度変調器として機能する。また、
基板１７ａ表面には、光導波路１７ｂにおける交差位置
に対応する位置に、光導波路１７ｂを伝播する光信号の
切り換え制御を行なうための電位を与える電極部１７ｃ
が形成されている。即ち、光通信用素子１７は、光信号
の切り換えを行なう光スイッチとして機能する。
【００５４】なお、光導波路１６ｂ，１７ｂは、それぞ
れ基板１６ａ，１７ａ内にチタン（Ｔｉ）等の金属を拡
散することにより形成され、電極部１６ｃ，１６ｄは基
板１６ａ上に、電極部１７ｃは基板１７ａ上に、それぞ
れ金（Ａｕ）等の金属を蒸着することにより形成され
る。また、光通信用素子１６の出力側端面における出力
光導波路１６ｂ−４の端部と、光通信用素子１７の入力
側端面における直線光導波路の端部（図４では直線光導
波路１７ｂ−２の端部）とは、偏光保持ファイバ１８を
介して接続されている。
【００５５】なお、図４において、１９は光信号を伝播
しうる光ファイバである。ここで、基板１６ａ，１７ａ
は、ともに複屈折性を有するものであるが、それぞれ偏
光による複屈折特性が互いに相反するものが用いられ
る。即ち、基板１６ａ，１７ａとしては、ＴＥ，ＴＭモ
ードの光に対する複屈折率の大小関係が逆になるものが
用いられる。なお、図４では、偏光による複屈折特性が
相反する２つの基板として、基板１６ａとして結晶構造
をＺ軸方向にカットしたニオブ酸リチウム（Ｚ−ｃｕｔ
ＬｉＮｂＯ3 ）基板を用いるとともに、基板１７ａと
して結晶構造をＸ軸方向にカットしたニオブ酸リチウム
（Ｘ−ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ3 ）基板を用いている。
【００５６】第１実施形態の第３変形例にかかる光デバ
イス１５においても、前述した第１実施形態の第１変形
例にかかる光デバイス１Ａと同様に、適切な複屈折性を
有する基板を基板１６ａ，１７ａとして用いる一方、偏
光保持ファイバ１８の有する複屈折性も考慮して、基板
１６ａ，１７ａの光信号の伝播方向の長さ（又は光導波
路１６ｂ，１７ｂの長さ）が設定されている。
【００５７】つまり、光信号における２つの偏光間の実
効的光路長を等しくすべく、２つの複屈折光導波路１６
ｂ，１７ｂおよび偏光保持ファイバ１８の有する複屈折
特性が全体として相殺されるように〔上記式（２）の条
件を満たすように〕、基板１６ａ，１７ａの長さ（又は
２つの複屈折光導波路１６ｂ，１７ｂの長さ）が設定さ
れている。
【００５８】即ち、光デバイス１５は、光信号における
２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、素子特有
の複屈折性を有する光通信用素子１６，１７が複数接続
されて構成される一方、複数の光通信用素子１６，１７
の複屈折性が全体として相殺されるように構成されてい
るのである。上述の構成により、本発明の第１実施形態
の第３変形例にかかる光デバイス１５においては、光信
号が入力側光ファイバ１９を介して光通信用素子１６の
光導波路１６ｂの入力光導波路１６ｂ−１に入力される
と、電極部１６ｃ，１６ｄからの電位により光信号の強
度変調が行なわれる。
【００５９】光信号が複屈折光導波路１６ｂを伝播する
際には、光信号の偏光成分間で光信号のビット誤差が生
じるため、光導波路１６ｂの出力光導波路１６ｂ−４か
ら偏光保持ファイバ１８には、ビット誤差が生じた状態
の光信号が入力される。そして、出力光導波路１６ｂ−
４から入力された光信号は、偏光保持ファイバ１８を介
して光通信用素子１７の直線光導波路１７ｂ−２に入力
される。
【００６０】光通信用素子１７においては、電極部１７
ｃによる光信号の切り換え制御により、直線光導波路１
７ｂ−２を伝播する光信号の切り換えが行なわれる。直
線光導波路１７ｂ−２に入力された光信号は、例えば下
側の出力側光ファイバ１９から出力される。ここで、こ
の光デバイス１５は、光信号における２つの偏光間の実
効的光路長が等しくなるように構成されているため、光
信号が偏光保持ファイバ１８及び光導波路１７ｂを伝播
する際に、光導波路１６ｂを伝播する際に生じた光信号
のビット誤差を軽減することができ、光信号の強度変調
及び光信号の切り換えを高性能に行なうことができる。
【００６１】このように、本発明の第１実施形態の第３
変形例にかかる光デバイス１５によれば、光信号におけ
る２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、素子特
有の複屈折性を有する光通信用素子１６，１７が複数接
続されて構成される一方、光通信用素子１６，１７の複
屈折性が全体として相殺されるように構成することによ
り、上述した第１実施形態にかかる光デバイス１と同様
の利点を得ることができる。
【００６２】特に、多数の複屈折性を有する光通信用素
子を直列接続して光通信システムを構築する場合には、
光通信用素子をランダムに接続したのでは、複屈折性に
起因した２つの偏光間の実効的光路長差が累積すること
があるが、本変形例におけるように、２つの偏光間の実
効的光路長が等しくなるように光通信用素子を管理して
接続すれば、光信号のビット誤差の累積を防ぐことがで
きる。
【００６３】（ｂ）第２実施形態の説明 図５は本発明の第２実施形態にかかる光デバイスの構成
を示す模式図であり、この図５に示す光デバイス２０に
ついても、複屈折性を有する基板２１上に光導波路２２
が形成され、光導波路２２を通じて光信号を伝播しうる
ものである。ここで、基板２１は、複屈折性を有するも
のであり、例えば、結晶構造をＸ軸方向にカットしたニ
オブ酸リチウム（Ｘ−ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ3 ）により形
成されている。
【００６４】また、光導波路２２は、基板２１内にチタ
ン（Ｔｉ）等の金属を拡散することにより形成されるも
のであり、光信号が入力される入力光導波路２２−１
と、入力された光信号の偏光状態を分離する偏光分離部
２３ａと、偏光分離部２３ａにて偏光分離された光信号
を導波する２本のパス２４ａ，２４ｂと、パス２４ａ，
２４ｂにて導波された２つの光信号を再び合波する合波
部２３ｂと、光信号が出力される出力光導波路２２−
３，２２−４とをそなえて構成されている。
【００６５】また、基板２１表面においては、偏光分離
部２３ａの近傍のパス２４ａ，２４ｂの位置に対応する
位置に、弾性表面波を発生するトランスデューサ２５が
形成されている。なお、トランスデューサ２５は、基板
２１上に金（Ａｕ）等の金属を蒸着することにより形成
されるものであり、弾性表面波を発生しうる一対の櫛形
電極２６，２７をそなえてなる。
【００６６】即ち、光デバイス２０は、トランスデュー
サ２５にて発生した弾性表面波による音響光学効果の作
用により、複数の波長の光信号を有する光信号のうち、
所望の波長の光信号のみをモード変換して出力する音響
光学チューナブル波長フィルタとして機能するものであ
る。ここで、第２実施形態にかかる光デバイス２０は、
光導波路２２を通じて光信号が伝播する際に、光信号に
おける２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、２
本のパス２４ａ，２４ｂが、偏光分離された２つの光信
号のうちで屈折率の小さい光信号（ＴＭモードの光信
号）を導波するパス２４ａの方が長くなるように構成さ
れているのである。
【００６７】換言すれば、光信号における２つの偏光間
の実効的光路長を等しくすべく、次式（４）の条件を満
たすように２本のパス２４ａ，２４ｂの長さが設定され
ているのである。なお、次式（４）において、ＴＥモー
ド，ＴＭモードの光に対する基板２１の実効屈折率をそ
れぞれｎ1(TE) ，ｎ1(TM) （ｎ1(TE) ＞ｎ1(TM) ）と
し、２本のパス２４ａ，２４ｂの長さをそれぞれｆ，ｇ
とする。
【００６８】 ｎ1(TM) ・ｆ ＝ ｎ1(TE) ・ｇ ∴ ｆ ＞ ｇ …（４） 上述の構成により、本発明の第２実施形態にかかる光デ
バイス２０においては、複数の波長の光信号からなる光
信号が光導波路２２の入力光導波路２２−１に入力され
ると、偏光分離部２３ａにより入力された光信号の偏光
状態が分離される。そして、偏光分離部２３ａでは、Ｔ
Ｅモードの光信号は反射してパス２４ａに入力されると
ともに、ＴＭモードの光信号は透過してパス２４ｂに入
力され、ＴＥモードの光信号はパス２４ａを、ＴＭモー
ドの光信号はパス２４ｂを、それぞれ伝播する。
【００６９】このとき、トランスデューサ２５にて発生
した弾性表面波による音響光学効果の作用により、複数
の波長の光信号を有する各モードの光信号のうち、所望
の波長の光信号（弾性表面波の周期により決定される波
長の光信号）の偏光成分が９０°回転するため、その波
長の光信号がモード変換される。従って、所望の波長の
光信号においては、パス２４ａに入力されたＴＥモード
の光信号はＴＭモードに変換されるとともに、パス２４
ｂに入力されたＴＭモードの光信号はＴＥモードに変換
され、それぞれパス２４ａ，２４ｂを伝播する。
【００７０】なお、モード変換されない他の波長の光信
号においては、偏光成分は回転せずパス２４ａ，２４ｂ
をそのまま伝播する。さらに、パス２４ａ，２４ｂにて
導波された２つの光信号は、合波部２３ｂにて再び合波
され、モード変換された所望の波長の光信号は出力光導
波路２２−４へ出力されるとともに、モード変換されな
い他の波長の光信号は出力光導波路２２−３へ出力され
る。
【００７１】即ち、所望の波長の光信号においては、パ
ス２４ａにて導波されたＴＭモードの光信号が透過して
出力光導波路２２−４へ出力されるとともに、パス２４
ｂにて導波されたＴＥモードの光信号が反射して出力光
導波路２２−４へ出力されることにより、パス２４ａ，
２４ｂにて導波された２つの光信号が合波されるのであ
る。
【００７２】なお、他の波長の光信号においては、パス
２４ａにて導波されたＴＥモードの光信号が反射して出
力光導波路２２−３へ出力されるとともに、パス２４ｂ
にて導波されたＴＭモードの光信号が透過して出力光導
波路２２−３へ出力されることにより、パス２４ａ，２
４ｂにて導波された２つの光信号が合波される。ここ
で、パス２４ａ，２４ｂは、２つの偏光間の実効的光路
長が等しくなるように長さが設定されているため、光信
号が複屈折性を有する２本のパス２４ａ，２４ｂを伝播
する際に生じる光信号のビット誤差を軽減することがで
き、光信号の分波を高性能に行なうことができる。
【００７３】このように、本発明の第２実施形態にかか
る光デバイス２０によれば、光信号における２つの偏光
間の実効的光路長を等しくすべく、偏光分離された２つ
の光信号のうちで屈折率の小さい光信号を導波するパス
の方が長くなるように構成することにより、高速ビット
レートを有する光信号（高速光信号）が入力された場合
に発生する光信号のビット誤差を軽減することができ、
ひいては、高速光信号を伝送する光通信システムの通信
精度を向上させることができる。
【００７４】（ｂ１）第２実施形態の変形例の説明 図６は本発明の第２実施形態の変形例にかかる光デバイ
スの構成を示す模式図であり、この図６に示す光デバイ
ス２０Ａも、複屈折性を有する基板２１上に光導波路２
２が形成され、光導波路２２を通じて光信号を伝播しう
るものである。ここで、基板２１及びトランスデューサ
２５は、上述した第２実施形態におけるものと同様のも
のである。
【００７５】また、本変形例における光導波路２２は、
上述した第２実施形態に比して、２本のパス２４ａ，２
４ｂが同一の長さを有している点が異なり、それ以外は
基本的に同様の構成を有している。さらに、本変形例に
おいては、２本のパス２４ａ，２４ｂのうちのいずれか
一方のパス（図６ではパス２４ａ）の少なくとも一部の
領域が他方のパスと異なるバッファ層２８で形成されて
いる。
【００７６】なお、光導波路２２は、基板２１内にチタ
ン（Ｔｉ）等の金属を拡散することにより形成され、バ
ッファ層２８は、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等を蒸
着した薄膜により形成される。ここで、この光デバイス
２０Ａは、パス２４ａ，２４ｂの長さが同一（即ち、パ
ス２４ａの長さをｆ′，パス２４ｂの長さをｇ′とする
と、ｆ′＝ｇ′）であっても、光信号における２つの偏
光間の実効的光路長を等しくすべく〔前述した式（４）
を満たすようにすべく〕、パス２４ａ上にのみバッファ
層２８を形成して、パス２４ａの屈折率がパス２４ｂの
屈折率より大きくなるように構成されているのである。
【００７７】即ち、この光デバイス２０Ａは、光信号に
おける２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、２
本のパス２４ａ，２４ｂのうちのいずれか一方のパス
（図６ではパス２４ａ）の少なくとも一部の領域に他方
のパスと異なるバッファ層２８が形成されているのであ
る。上述の構成により、本発明の第２実施形態の変形例
にかかる光デバイス２０Ａにおいても、前述した第２実
施形態にかかる光デバイス２０の場合と同様に、複数の
波長の光信号からなる光信号が光導波路２２の入力光導
波路２２−１に入力されると、偏光分離部２３ａにより
入力された光信号の偏光状態が分離され、各モードの光
信号がそれぞれパス２４ａ，２４ｂを伝播する。
【００７８】パス２４ａ，２４ｂでは、複数の波長の光
信号を有する各モードの光信号のうち、所望の波長の光
信号（弾性表面波の周期により決定される波長の光信
号）のモード変換が行なわれる。そして、パス２４ａ，
２４ｂにて導波された２つの光信号は、合波部２３ｂに
て再び合波され、モード変換された所望の波長の光信号
は出力光導波路２２−４へ出力されるとともに、モード
変換されない他の波長の光信号は出力光導波路２２−３
へ出力される。
【００７９】ここで、パス２４ａ上には、２つの偏光間
の実効的光路長が等しくなるようにバッファ層２８が形
成されているため、光信号が複屈折性を有する２本のパ
ス２４ａ，２４ｂを伝播する際に生じる光信号のビット
誤差を軽減することができ、光信号の分波を高性能に行
なうことができる。このように、本発明の第２実施形態
の変形例にかかる光デバイス２０Ａによれば、光信号に
おける２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、い
ずれか一方のパスの少なくとも一部の領域を他方のパス
と異なるバッファ層で形成することにより、上述した第
２実施形態にかかる光デバイス２０と同様の利点を得る
ことができる。
【００８０】なお、本変形例では、パス２４ａ上にのみ
バッファ層２８を形成してパス２４ａの屈折率がパス２
４ｂの屈折率より大きくなるように構成した場合につい
て説明したが、パス２４ａの幅をパス２４ｂの幅より太
くなるように光導波路２２を構成したり、パス２４ａを
形成する部位にパス２４ｂを形成する部位より多くドー
パントを混入して光導波路２２を構成することにより、
パス２４ａの屈折率がパス２４ｂの屈折率より大きくな
るようにしてもよく、このようにすれば、光デバイスの
製造工程を簡素化することもできる。
【００８１】（ｃ）第３実施形態の説明 図７は本発明の第３実施形態にかかる光デバイスの構成
を示す模式図であり、この図７に示す光デバイス３５
は、同一の複屈折性を有する複数の基板３６，３７をそ
なえるとともに、基板３６，３７上のそれぞれに光導波
路３６ａ，３７ａが形成される一方、光導波路３６ａ，
３７ａが偏光保持ファイバ３８−１，３８−２を介して
直列接続されて構成され、これら光導波路３６ａ，３７
ａを通じて光信号を伝播しうるものであり、光スイッチ
として機能するものである。
【００８２】ここで、基板３６上の光導波路（交差型光
導波路）３６ａは、長さの等しい２本の直線光導波路３
６ａ−１，３６ａ−２が、中心位置で交差するように形
成されているもので、基板３７上の光導波路（平行型光
導波路）３７ａは、長さの等しい２本の直線光導波路３
７ａ−１，３７ａ−２が平行に形成されてなるものであ
る。
【００８３】また、基板３６上には、光導波路３６ａを
伝播する光信号の切り換え制御を、、光導波路３６ａに
おける交差位置で行なうための電位を与える電極部３６
ｂが形成されている。換言すれば、基板３６は、光信号
の切り換えを行なう光スイッチ部に相当する。なお、光
導波路３６ａ，３７ａは、基板３６，３７内にチタン
（Ｔｉ）等の金属を拡散することにより形成され、電極
部３６ｂは、基板３６上に金（Ａｕ）等の金属を蒸着す
ることにより形成される。
【００８４】また、図７において、３９は光信号を伝播
しうる光ファイバである。ここで、基板３６，３７は、
同一の複屈折性を有するものであり、例えば、ニオブ酸
リチウム（Ｘ−ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ3 ）により形成され
ている。また、偏光保持ファイバ３８−１，３８−２
は、光信号の偏光状態を保持しうるものであるが、第３
実施形態にかかる光デバイス３５においては、偏光保持
ファイバ３８−１，３８−２を伝播する光信号の偏光状
態を変換すべく、各偏光保持ファイバ３８−１，３８−
２は、ともに９０°ねじられた状態で、偏光による複屈
折特性が同一の特性を有する２つの複屈折光導波路３６
ａ，３７ａに接続されている。
【００８５】ここで、第３実施形態にかかる光デバイス
３５は、光導波路３６ａ，３７ａを通じて光信号が伝播
する際に、光信号における２つの偏光間の実効的光路長
を等しくすべく、次式（５）の条件を満たすように、光
導波路３６ａ，３７ａの長さが設定されているのであ
る。なお、次式（５）において、ＴＥモード，ＴＭモー
ドの光に対する基板２１の実効屈折率をそれぞれｎ
1(TE) ，ｎ1(TM) （ｎ1(TE)＞ｎ1(TM) ）とし、直線光
導波路３６−１，３６ａ−２の長さをそれぞれｈとし、
直線光導波路３７ａ−１，３７ａ−２の長さをそれぞれ
ｉとする。
【００８６】 ｎ1(TE) ・ｈ＋ｎ1(TM) ・ｉ ＝ ｎ1(TM) ・ｈ＋ｎ1(TE) ・ｉ ∴ｈ ＝ ｉ …（５） 即ち、この光デバイス３５は、光信号における２つの偏
光間の実効的光路長を等しくすべく、同一の複屈折性を
有する基板３６，３７をそなえるとともに、基板３６，
３７上のそれぞれに長さの等しい直線光導波路３６ａ−
１，３６ａ−２，３７ａ−１，３７ａ−２が形成される
一方、基板３６，３７上の光導波路３６ａ，３７ａが、
光信号の偏光状態を変換しうる偏光保持ファイバ３８−
１，３８−２を介して直列接続されて構成され、且つ、
上記の基板３６，３７上の光導波路３６ａ，３７ａおよ
び偏光保持ファイバ３８−１，３８−２による複屈折性
が全体として相殺されるように構成されているのであ
る。
【００８７】上述の構成により、本発明の第３実施形態
にかかる光デバイス３５においては、２種類の光信号が
入力側光ファイバ３９を介してそれぞれ光導波路３６ａ
の直線光導波路３６ａ−１，３６ａ−２に入力される
と、電極部３６ｂによる光信号の切り換え制御により、
光導波路３６ａを伝播する光信号の切り換えが行なわれ
る。例えば、直線光導波路３６ａ−１に入力された光信
号は偏光保持ファイバ３８−１に入力され、直線光導波
路３６ａ−２に入力された光信号は偏光保持ファイバ３
８−２に入力される。
【００８８】光信号が複屈折光導波路３６ａを伝播する
際には、光信号の偏光成分間で光信号のビット誤差が生
じるため、光導波路３６ａから偏光保持ファイバ３８−
１，３８−２には、ビット誤差が生じた状態の光信号が
入力される。そして、光導波路３６ａから入力された光
信号は、それぞれ偏光保持ファイバ３８−１，３８−２
を伝播する際に、偏光成分が９０°回転してモード変換
され（即ち、光信号におけるＴＥモードの光信号成分に
ついてはＴＭモードの光信号成分に、ＴＭモードの光信
号成分についてはＴＥモードの光信号成分にそれぞれ変
換され）、偏光保持ファイバ３８−１，３８−２と接続
された光導波路３７ａの光導波路３７ａ−１，３７ａ−
２へ出力される。
【００８９】ここで、直線光導波路３６ａ−１，３６ａ
−２，３７ａ−１，３７ａ−２は、２つの偏光間の実効
的光路長が等しくなるように長さが設定されているた
め、光信号が複屈折光導波路３７ａを伝播する際に、光
導波路３６ａを伝播する際に生じた光信号のビット誤差
を軽減することができ、光信号の切り換えを高性能に行
なうことができる。
【００９０】なお、光導波路３７ａを伝播した光信号
は、それぞれ出力側光ファイバ３９を介して出力され
る。このように、本発明の第３実施形態にかかる光デバ
イス３５によれば、光信号における２つの偏光間の実効
的光路長を等しくすべく、基板３６，３７上の光導波路
３６ａ，３７ａおよび偏光保持ファイバ３８−１，３８
−２による複屈折性が全体として相殺されるように構成
することにより、高速ビットレートを有する光信号（高
速光信号）が入力された場合に発生する光信号のビット
誤差を軽減することができ、ひいては、高速光信号を伝
送する光通信システムの通信精度を向上させることがで
きる。
【００９１】また、前述したように、多数の複屈折性を
有する光通信用素子を直列接続して光通信システムを構
築する場合には、２つの偏光間の実効的光路長が等しく
なるように光通信用素子を管理して接続すれば光信号の
ビット誤差を軽減することができるが、特に、第３実施
形態におけるように、９０°ねじられた偏光保持ファイ
バにより光通信用素子同士を接続すれば、簡単に偏光の
向きを設定することができるため、２つの偏光間の実効
的光路長が等しくなるような光通信システムを容易に構
築することができる利点がある。
【００９２】（ｃ１）第３実施形態の変形例の説明 図８は本発明の第３実施形態の変形例にかかる光デバイ
スの構成を示す模式図であり、この図８に示す光デバイ
ス３０は、上述の第３実施形態の場合に比して、９０°
ねじられた偏光保持ファイバを用いることにより、光信
号における２つの偏光間の実効的光路長を等しくしてい
る点は同様であるが、この９０°ねじられた偏光保持フ
ァイバが、同一基板上に形成された複数の光導波路間で
接続されている点が異なる。
【００９３】ここで、基板３１上には、４組の光導波路
（交差型光導波路）３１ａ−１〜３１ａ−４が形成され
ているが、これらの光導波路３１ａ−１〜３１ａ−４
は、前述の第１実施形態におけるもの（符号２ａ参照）
とほぼ同様の機能を有している。ここで、３３−１は光
ファイバであり、この光ファイバ３３−１は、光デバイ
ス３０に光信号を導入する入力光ファイバとして機能す
るものであり、光導波路３１ａ−１を構成する直線導波
路３１ａ−１２の一端に接続されている。
【００９４】また、光ファイバ３３−２〜３３−６は光
デバイス３０から光信号を出力する出力光ファイバとし
て機能するものであるが、上述の場合と同様、光ファイ
バ３３−２は光導波路３１ａ−１を構成する直線光導波
路３１ａ−１１の他端に、光ファイバ３３−３は光導波
路３１ａ−２を構成する直線光導波路３１ａ−２２の一
端に、それぞれ接続されている。
【００９５】さらに、光ファイバ３３−４は光導波路３
１ａ−３を構成する直線光導波路３１ａ−３１の他端
に、光ファイバ３３−５は光導波路３１ａ−４を構成す
る直線光導波路３１ａ−４２の一端に、光ファイバ３３
−６は光導波路３１ａ−４を構成する直線光導波路３１
ａ−４１の一端に、それぞれ接続されている。また、３
２−１〜３２−３は９０°ねじられた偏光保持ファイバ
であり、この偏光保持ファイバ３２−１〜３２−３は、
入力された光信号についてモード変換を行なうものであ
る。
【００９６】ここで、偏光保持ファイバ３２−１は直線
光導波路３１ａ−１２の他端と直線光導波路３１ａ−２
２の他端とを接続するもので、偏光保持ファイバ３２−
２は直線光導波路３１ａ−２１の一端と直線光導波路３
１ａ−３１の一端とを接続するもので、偏光保持ファイ
バ３２−３は直線光導波路３１ａ−３２の他端と直線光
導波路３１ａ−４２の他端とを接続するものである。
【００９７】なお、基板３１上には、各光導波路３１ａ
−１〜３１ａ−４の交差位置に、前述の第１実施形態の
場合とほぼ同様の電極部３１ｂ−１〜３１ｂ−４が形成
されている。これにより、光デバイス３０は、光ファイ
バ３３−１から入力された光信号について、２つの偏光
間の実効光路長を等しくしたまま、電極部３１ｂ−１〜
３１ｂ−４に与える電圧を可変させることにより、５つ
のうちのいずれかの出力ファイバ３３−２〜３３−６か
ら光信号を出力する光スイッチとして機能するようにな
っている。
【００９８】即ち、光デバイス３０は、それぞれ光導波
路３１ａ−ｉ及び電極部３１ｂ−ｉ（ｉ＝１〜４）から
なる複数対の光スイッチ部が同一基板上に集積されてな
る光スイッチアレーとして機能するものである。なお、
基板３１は、複屈折性を有するものであり、例えば、ニ
オブ酸リチウム（Ｘ−ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ3 ）により形
成されている。
【００９９】また、偏光保持ファイバ３２−１〜３２−
３は、光信号の偏光状態を保持しうるものであるが、第
３実施形態の変形例にかかる光デバイス３０において
は、偏光保持ファイバ３２−１〜３２−３を伝播する光
信号の偏光状態を変換すべく、各偏光保持ファイバ３２
−１〜３２−３は、９０°ねじられた状態で、複数対の
光スイッチ部における光導波路３１ａ同士を接続してい
る。
【０１００】ここで、第３実施形態の変形例にかかる光
デバイス３０は、光信号における２つの偏光間の実効的
光路長を等しくすべく、複屈折性を有する同一の基板３
１上に、長さの等しい複数本の光導波路３１ａ−１１〜
３１ａ−４２が形成されるとともに、複数本の光導波路
３１ａ−１１〜３１ａ−４２が、光信号の偏光状態を保
持しうる偏光保持ファイバ３２−１〜３２−３を介して
接続されて構成され、且つ、上記の複数本の光導波路３
１ａ−１１〜３１ａ−４２及び偏光保持ファイバ３２−
１〜３２−３による複屈折性が全体として相殺されるよ
うに構成されている。
【０１０１】換言すれば、この光デバイス３０において
は、各光導波路３１ａ−１１〜３１ａ−４２を長さが等
しくなるように構成するとともに、これらの光導波路３
１ａ−１１〜３１ａ−４２が、９０°ねじられた偏光保
持ファイバ３２−１〜３２−３を介して接続されて、複
数本の光導波路３１ａ−１１〜３１ａ−４２及び偏光保
持ファイバ３２−１〜３２−３による複屈折性が全体と
して相殺されるように構成されているのである。
【０１０２】上述の構成により、本発明の第３実施形態
の変形例にかかる光デバイス３０においては、光信号が
入力側光ファイバ３３−１を介して光導波路３１ａ−１
の光導波路３１ａ−１１に入力されると、電極部３１ｂ
−１による光信号の切り換え制御により、光導波路３１
ａ−１１を伝播する光信号の切り換えが行なわれる。光
信号が複屈折光導波路３１ａ−１１を伝播する際には、
光信号の偏光成分間で光信号のビット誤差が生じるた
め、光導波路３１ａ−１１から偏光保持ファイバ３２−
１には、ビット誤差が生じた状態の光信号が入力され
る。
【０１０３】そして、光導波路３１ａ−１１から入力さ
れた光信号は、偏光保持ファイバ３２−１を伝播する際
に、偏光成分が９０°回転してモード変換され（即ち、
光信号におけるＴＥモードの光信号成分についてはＴＭ
モードの光信号成分に、ＴＭモードの光信号成分につい
てはＴＥモードの光信号成分にそれぞれ変換され）、偏
光保持ファイバ３２−１と接続された他の光導波路３１
ａ−２の光導波路３１ａ−２２へ出力される。
【０１０４】ここで、各光導波路３１ａ−１１，３１ａ
−２２は、２つの偏光間の実効的光路長が等しくなるよ
うに長さが設定されているため、光信号が光導波路３１
ａ−１１を伝播する際に生じる光信号のビット誤差を軽
減することができ、光信号の切り換えを高性能に行なう
ことができる。なお、この光デバイス３０においては、
各光スイッチ部にて上述した場合と同様に順次光信号の
切り換えが行なわれ、光導波路３１ａ−１１，３１ａ−
２２，３１ａ−３１，３１ａ−４１，３１ａ−４２を伝
播した光信号は、それぞれ接続された出力側光ファイバ
３３−２〜３３−６を介して出力される。
【０１０５】このように、本発明の第３実施形態の変形
例にかかる光デバイス３０によれば、光信号における２
つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく、複数本の光
導波路３１ａ−１１〜３１ａ−４２及び偏光保持ファイ
バ３２−１〜３２−３による複屈折性が全体として相殺
されるように構成することにより、高速光信号が入力さ
れた場合に発生する光信号のビット誤差を軽減すること
ができ、ひいては、高速光信号を伝送する光通信システ
ムの通信精度を向上させることができる。
【０１０６】（ｄ）第４実施形態の説明 図９は本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの構成
を示す模式図であり、この図９に示す光デバイス４０
は、複屈折性を有する基板４１上に光導波路４１ａが形
成され、光導波路４１ａを通じて光信号を伝播しうるも
のであり、光信号の位相変調を行なう位相変調器として
機能するものである。
【０１０７】ここで、光デバイス４０においては、少な
くとも１本の光導波路４１ａが、複屈折性を有する同一
の基板４１上に形成される一方、光信号の偏光状態を変
換する偏光状態変換素子４２が、光導波路４１ａの中間
位置に配置されている。また、基板４１表面には、偏光
状態変換素子４２の入力側の領域の中央部であって光導
波路４１ａの上部位置に対応する位置に、光導波路４１
ａを伝播する光信号の位相変調を行なうための電位を与
える電極部４１ｂが形成されている。
【０１０８】なお、光導波路４１ａは、基板４１内にチ
タン（Ｔｉ）等の金属を拡散することにより形成され、
電極部４１ｂは、基板４１上に金（Ａｕ）等の金属を蒸
着することにより形成される。また、基板４１における
偏光状態変換素子４２の入力側の領域は、光信号の位相
変調を行なう位相変調部に相当する。
【０１０９】ここで、偏光状態変換素子４２は、１／２
波長板を４５°傾けた状態で配置する（即ち、１／２波
長板の軸方向を、光信号における各偏波に対して４５°
傾けて配置する）ことにより形成され、入力された光信
号のモード変換を行なうものである。即ち、光信号にお
けるＴＥモードの光信号成分についてはＴＭモードの光
信号成分に変換し、ＴＭモードの光信号成分については
ＴＥモードの光信号成分に変換するものである。
【０１１０】そして、第４実施形態にかかる光デバイス
４０は、光導波路４１ａを通じて光信号が伝播する際
に、光信号における２つの偏光間の実効的光路長を等し
くすべく、偏光状態変換素子４２が、次式（６）の条件
を満たすような位置（即ち光導波路４１ａの中間位置）
に配置されている。なお、次式（６）において、ＴＥモ
ード，ＴＭモードの光に対する基板２１の実効屈折率を
それぞれｎ1(TE) ，ｎ1( TM) （ｎ1(TE) ＞ｎ1(TM) ）と
し、基板４１の入力側端面から偏光状態変換素子４２ま
での光導波路４１ａの長さ及び偏光状態変換素子４２か
ら基板４１の出力側端面までの光導波路４１ａの長さを
それぞれｊ，ｋとする。
【０１１１】 ｎ1(TE) ・ｊ＋ｎ1(TM) ・ｋ ＝ ｎ1(TM) ・ｊ＋ｎ1(TE) ・ｋ ∴ｊ ＝ ｋ …（６） つまり、光信号の偏光状態を変換すれば、各偏光による
複屈折特性が相反する（即ち、ＴＥ，ＴＭモードの光に
対する複屈折率の大小関係が逆転する）ようになるた
め、２つの偏光間の実効的光路長を等しくすることがで
きるのである。
【０１１２】上述の構成により、本発明の第４実施形態
にかかる光デバイス４０においては、光信号が光導波路
４１ａに入力されると、電極部４１ｂからの電位により
光信号の位相変調が行なわれる。ここで、光信号が複屈
折光導波路４１ａを伝播する際には、光信号の偏光成分
間で光信号のビット誤差が生じるため、光導波路４１ａ
から偏光状態変換素子４２には、ビット誤差が生じた状
態の光信号が入力される。
【０１１３】そして、偏光状態変換素子４２では、光信
号におけるＴＥモードの光信号成分についてはＴＭモー
ドの光信号成分に、ＴＭモードの光信号成分については
ＴＥモードの光信号成分にそれぞれ変換され、モード変
換された光信号は偏光状態変換素子４２の出力側の光導
波路４１ａへ出力される。ここで、光導波路４１ａの中
間位置に偏光状態変換素子４２が設けられているため、
偏光状態変換素子４２の入力側の光導波路４１ａを伝播
する際に生じた光信号のビット誤差を軽減することがで
き、光信号の位相変調を高性能に行なうことができる。
【０１１４】このように、本発明の第４実施形態にかか
る光デバイス４０によれば、光信号における２つの偏光
間の実効的光路長を等しくすべく、偏光状態変換素子４
２を、光導波路４１ａの中間位置に配置することによ
り、高速ビットレートを有する光信号（高速光信号）が
入力された場合に発生する光信号のビット誤差を軽減す
ることができ、ひいては、高速光信号を伝送する光通信
システムの通信精度を向上させることができる。
【０１１５】（ｄ１）第４実施形態の変形例の説明 図１０は本発明の第４実施形態の変形例にかかる光デバ
イスの構成を示す模式図であり、この図１０に示す光デ
バイス５０は、複屈折性を有する基板５１上に光導波路
５２が形成され、光導波路５２を通じて光信号を伝播し
うるものであり、光信号の時分割分離を行なう集積化光
時分割デマルチプレクサとして機能するものである。
【０１１６】即ち、この光デバイス５０は、光信号の送
信側に設けられた光信号時分割マルチプレクサ（図示せ
ず）において、例えば２つの光成分のそれぞれについて
データ変調したものが合波されてなる光信号（時分割多
重光信号）を、もとのデータ（データ変調された２つの
光成分）に分離するものである。ここで、基板５１は、
複屈折性を有するものであり、例えば、結晶構造をＺ軸
方向にカットしたニオブ酸リチウム（Ｚ−ｃｕｔ Ｌｉ
ＮｂＯ3 ）により形成されている。
【０１１７】また、光導波路５２は、基板５１内にチタ
ン（Ｔｉ）等の金属を拡散することにより形成されるも
のであり、光信号（時分割多重光信号）が入力される入
力光導波路５２−１と、入力された光信号の偏光状態を
分離する偏光分離部５３と、偏光分離部５３にて偏光分
離された光信号を導波する２本のパス５４，５５と、パ
ス５４，５５にて導波された２つの光信号を再び合波す
る２つの合波部５６と、光信号が出力される出力光導波
路５２−３，５２−４をそなえて構成されている。な
お、偏光分離部５３は、２×２構造の３ｄＢカプラによ
り構成されている。
【０１１８】また、パス５４，５５を伝播した光信号
は、それぞれ基板５１の中央部でマッハツェンダ型光導
波路５４Ｐ，５５Ｐを通過するようになっている。そし
て、光導波路５４Ｐ，５５Ｐの出力側の光導波路は２つ
に分岐しており、光導波路５４Ｐの分岐パス５４−１及
び光導波路５５Ｐの分岐パス５５−１，光導波路５４Ｐ
の分岐パス５４−２及び光導波路５５Ｐの分岐パス５５
−２は、それぞれ合波部５６にて結合されている。これ
により、入力された時分割多重光信号は、時分割多重前
のもとのデータ成分を有する２つの光信号に分離され
て、それぞれ出力光導波路５２−３，５２−４から出力
されるようになっている。
【０１１９】さらに、基板５１表面には、光導波路５４
Ｐ，５５Ｐの位置に対応する位置に、光導波路５４Ｐ，
５５Ｐを伝播する光信号を時分割分離するための電位を
与える電極部６１が形成されている。そして、光デバイ
ス５０においては、光導波路５４Ｐ，５５Ｐ及び電極部
６１により、２つのバランスドブリッジ型スイッチ６０
が形成されている。なお、各バランスドブリッジ型スイ
ッチ６０において、電極部６１には入力信号電源５８及
び終端抵抗５９が接続されている。
【０１２０】即ち、バランスドブリッジ型スイッチ６０
は、偏光依存性のない光スイッチであり、例えば伝送速
度が４０Ｇｂ／ｓの光信号が入力されると、これを２０
Ｇｂ／ｓの光信号に時分割分離して出力するものであ
る。なお、光導波路５２を形成する際の拡散処理は、例
えば基板５１の表面に厚さ約９００Åのチタンを蒸着し
てパターニングし、約１０００℃の雰囲気中に８時間程
度おくことにより行なうことができる。また、光導波路
５２のパターンの幅は７μｍ程度であり、光導波路５２
の入出力部近傍（即ち、入力光導波路５２−１及び出力
光導波路５２−３，５２−４）はシングルモード光導波
路となっている。
【０１２１】また、電極部６１は、基板５１上に金（Ａ
ｕ）等の金属を蒸着することにより形成される。さら
に、光導波路５４Ｐの前段及び光導波路５５Ｐの後段に
は、光信号の偏光状態を変換する偏光状態変換素子５７
がそれぞれ介装されている。この偏光状態変換素子５７
は、前述した偏光状態変換素子４２と同様に、１／２波
長板を４５°傾けた状態で配置することにより形成さ
れ、光分離部５３にて偏光分離された２つの光信号それ
ぞれのモード変換を行なうものである。
【０１２２】ここで、第４実施形態の変形例にかかる光
デバイス５０は、２つの偏光状態変換素子５７が、光信
号における２つの偏光間の実効的光路長が等しくなるよ
うな位置、即ち、次式（７）の条件を満たすような位置
に配置されている。なお、次式（７）において、ＴＥモ
ード，ＴＭモードの光に対する基板２１の実効屈折率を
それぞれｎ1(TE) ，ｎ1(TM) （ｎ1(TE) ＞ｎ1(TM) ）と
し、光分離部５３からパス５４に介装される偏光状態変
換素子５７までの光導波路５２の長さをｌ（エル），パ
ス５４に介装される偏光状態変換素子５７から合波部５
６までの光導波路５２の長さをｍ，光分離部５３からパ
ス５５に介装される偏光状態変換素子５７までの光導波
路５２の長さをｐ及びパス５５に介装される偏光状態変
換素子５７から合波部５６までの光導波路５２の長さを
ｑとする。また、この場合には、２つのバランスドブリ
ッジ型スイッチ６０は、ずれた配置となる。
【０１２３】 ｎ1(TE) ・ｌ＋ｎ1(TM) ・ｍ ＝ ｎ1(TM) ・ｐ＋ｎ1(TE) ・ｑ ｎ1(TE) （ｌ−ｑ）＋ｎ1(TM) （ｍ−ｐ）＝０ ∴ｌ ＝ ｑ ， ｐ ＝ ｍ …（７） 即ち、光分離部５３からパス５４に介装される偏光状態
変換素子５７までの光導波路５２の長さ（ｌ）とパス５
５に介装される偏光状態変換素子５７から合波部５６ま
での光導波路５２の長さ（ｑ）とが等しくなり、且つ、
光分離部５３からパス５５に介装される偏光状態変換素
子５７までの光導波路５２の長さ（ｐ）とパス５４に介
装される偏光状態変換素子５７から合波部５６までの光
導波路５２の長さ（ｍ）とが等しくなるような位置に、
２つの偏光状態変換素子５７をそれぞれ設ければよいの
である。
【０１２４】つまり、光信号の偏光状態を変換すれば、
各偏光による複屈折特性が互いに相反する（即ち、Ｔ
Ｅ，ＴＭモードの光に対する複屈折率の大小関係が逆転
する）ようにすることができ、２つの偏光間の実効的光
路長を等しくすることができるのである。上述の構成に
より、本発明の第４実施形態の変形例にかかる光デバイ
ス５０においては、時分割多重光信号が光導波路５２の
入力光導波路５２−１に入力されると、偏光分離部５３
により光信号の偏光状態が分離され、例えばＴＥモード
の光信号がパス５４に導波されるとともに、ＴＭモード
の光信号がパス５５に導波される。
【０１２５】続いて、パス５４に導波されたＴＭモード
の光信号は偏光状態変換素子５７によりＴＥモードの光
信号にモード変換された後に、また、パス５５に導波さ
れたＴＥモードの光信号はそのままの状態で、それぞれ
バランスドブリッジ型スイッチ６０に入力される。そし
て、各バランスドブリッジ型スイッチ６０では、スイッ
チング機能により、例えば伝送速度が４０Ｇｂ／ｓの光
信号は２つの２０Ｇｂ／ｓの光信号に時分割分離され、
各バランスドブリッジ型スイッチ６０からは時分割分離
された光信号が出力される。
【０１２６】さらに、パス５４上のバランスドブリッジ
型スイッチ６０から出力された２つのＴＭモードの光信
号については、２本の分岐パス５４−１，５４−２を介
して２つの合波部５６にそれぞれ入力される。また、パ
ス５５上のバランスドブリッジ型スイッチ６０から出力
された２つのＴＭモードの光信号は、偏光状態変換素子
５７によりＴＥモードの光信号にモード変換されなが
ら、２本の分岐パス５５−１，５５−２を介して２つの
合波部５６にそれぞれ入力される。
【０１２７】最後に、各合波部５６では、パス５４，５
５にて導波されたＴＥ，ＴＭモードの光信号が再び合波
されて出力され、出力光導波路５２−３，５２−４から
出力される。ここで、２つの偏光状態変換素子５７は、
上式（７）の条件を満たすような位置（ｌ＝ｑ，ｐ＝ｍ
となる位置）に設けられているため、光信号のビット誤
差を軽減しながら、光導波路５２を通じて光信号を伝播
することができ、光信号の時分割分離を高性能に行なう
ことができる。
【０１２８】このように、本発明の第４実施形態の変形
例にかかる光デバイス５０によれば、２つの偏光状態変
換素子５７を、光信号における２つの偏光間の実効的光
路長が等しくなるような位置に配置することにより、高
速光信号が入力された場合に発生する光信号のビット誤
差を軽減することができ、ひいては、高速光信号を伝送
する光通信システムの通信精度を向上させることができ
る。
【０１２９】（ｅ）その他 なお、第１実施形態及び第１実施形態の第１，第３変形
例においては、偏光による複屈折特性が相反する２つの
基板として、それぞれ結晶のカット方向が異なるニオブ
酸リチウム基板を用いた場合について説明したが、これ
に限定されず、偏光による複屈折特性が相反するもので
あればニオブ酸リチウム以外の他の材料からなる基板を
用いてもよい。
【０１３０】また、２つの基板として、結晶のカット方
向が同じニオブ酸リチウム基板を用いた場合でも、それ
ぞれドーパントを変えて光導波路を形成すれば、偏光に
よる複屈折特性が相反する２つの複屈折光導波路を形成
することができる。例えば、一方の基板においてはチタ
ン拡散処理にて光導波路を形成するとともに、他方の基
板においてはイオン交換処理（例えばプロトン交換処
理）にて光導波路を形成することにより、偏光による複
屈折特性が相反する２つの光導波路を形成することがで
きる。
【０１３１】さらに、上述した各実施形態においては、
入力される光信号（ディジタル信号）のビット誤差を低
減する場合について説明したが、入力される光信号はア
ナログ信号でもよく、この場合にはアナログ信号の位相
誤差を低減することができる。
【０１３２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光デバイ
スによれば、光信号における２つの偏光間の実効的光路
長を等しくすべく構成されたことにより、高速ビットレ
ートを有する光信号（高速光信号）が入力された場合に
発生する光信号のビット誤差を軽減することができ、ひ
いては、高速光信号を伝送する光通信システムの通信精
度を向上させることができる利点がある（請求項１〜１
３）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光デバイスの構
成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態の第１変形例にかかる光
デバイスの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態の第２変形例にかかる光
デバイスの構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第３変形例にかかる光
デバイスの構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる光デバイスの構
成を示す模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態の変形例にかかる光デバ
イスの構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる光デバイスの構
成を示す模式図である。
【図８】本発明の第３実施形態の変形例にかかる光デバ
イスの構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第４実施形態にかかる光デバイスの構
成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の変形例にかかる光デ
バイスの構成を示す模式図である。
【図１１】従来よりの光デバイスの構成を示す模式図で
ある。
【符号の説明】
１，１Ａ 光デバイス ２，３ 基板 ２ａ，３ａ 光導波路 ２ａ−１，２ａ−２，３ａ−１，３ａ−２ 直線光導波
路 ２ｂ 電極部 ４ 光ファイバ ５−１，５−２ 偏光保持ファイバ １０ 光デバイス １１ 基板 １１ａ 光導波路 １１ｂ 電極部 １２ 偏光保持ファイバ １３ 光ファイバ １５ 光デバイス １６ａ，１７ａ 基板 １６ｂ，１７ｂ 光導波路 １６ｂ−１ 入力光導波路 １６ｂ−２，１６ｂ−３ 中間光導波路 １６ｂ−４ 出力光導波路 １６ｃ，１６ｄ，１７ｃ 電極部 １７ｂ−１，１７ｂ−２ 直線光導波路 １８ 偏光保持ファイバ １９ 光ファイバ ２０，２０Ａ 光デバイス ２１ 基板 ２２ 光導波路 ２２−１ 入力光導波路 ２２−３，２２−４ 出力光導波路 ２３ａ 偏光分離部 ２３ｂ 合波部 ２４ａ，２４ｂ パス ２５ 電極部 ２６，２７ 櫛形電極 ２８ バッファ層 ３０ 光デバイス ３１ 基板 ３１ａ−１〜３１ａ−４ 光導波路 ３１ａ−１１〜３１ａ−４２ 直線導波路 ３１ｂ−１〜３１ｂ−４ 電極部 ３２−１〜３２−３ 偏光保持ファイバ ３３−１〜３３−６ 光ファイバ ３５ 光デバイス ３６，３７ 基板 ３６ａ，３７ａ 光導波路 ３６ａ−１，３６ａ−２，３７ａ−１，３７ａ−２ 直
線導波路 ３６ｂ 電極部 ３８−１，３８−２ 偏光保持ファイバ ３９ 光ファイバ ４０ 光デバイス ４１ 基板 ４１ａ 光導波路 ４１ｂ 電極部 ４２ 偏光状態変換素子 ５０ 光デバイス ５１ 基板 ５２ 光導波路 ５２−１ 入力光導波路 ５２−３，５２−４ 出力光導波路 ５３ 偏光分離部 ５４，５５ パス ５４−１，５４−２，５５−１，５５−２ 分岐パス ５４Ｐ，５５Ｐ マッハツェンダ型光導波路 ５６ 合波部 ５７ 偏光状態変換素子 ５８ 入力信号電源 ５９ 終端抵抗 ６０ バランスドブリッジ型スイッチ ６１ 電極部 １００ 光デバイス １０１ 光導波路 １０１ａ 入力光導波路 １０１ｂ 平面光導波路 １０１ｃ，１０１ｄ チャネル光導波路 １０１ｅ 平面光導波路 １０１ｆ 出力光導波路 １０２ １／２波長板

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複屈折性を有する基板上に光導波路が形
    成されるとともに、 該光導波路を通じて光信号が伝播する際に、上記光信号
    における２つの偏光間の実効的光路長を等しくすべく構
    成されたことを特徴とする、光デバイス。
  2. 【請求項２】 上記光信号における２つの偏光間の実効
    的光路長を等しくすべく、偏光による複屈折特性が相反
    する特性を有する２つの複屈折光導波路が直列接続され
    て構成されたことを特徴とする、請求項１記載の光デバ
    イス。
  3. 【請求項３】 該２つの複屈折光導波路が、上記光信号
    の偏光状態を保持しうる偏光保持ファイバを介して直列
    接続されたことを特徴とする、請求項２記載の光デバイ
    ス。
  4. 【請求項４】 上記の２つの複屈折光導波路および偏光
    保持ファイバの有する複屈折特性が全体として相殺され
    るように、該２つの複屈折光導波路の長さが設定された
    ことを特徴とする、請求項３記載の光デバイス。
  5. 【請求項５】 上記光信号における２つの偏光間の実効
    的光路長を等しくすべく、上記の複屈折性を有する基板
    上に光導波路が形成されるとともに、偏光による複屈折
    特性が該光導波路に相反する特性を有する偏光保持ファ
    イバが、上記基板上の光導波路に接続されたことを特徴
    とする、請求項１記載の光デバイス。
  6. 【請求項６】 上記光信号における２つの偏光間の実効
    的光路長を等しくすべく、素子特有の複屈折性を有する
    光通信用素子が複数接続されるとともに、該複数の光通
    信用素子の複屈折性が全体として相殺されるように構成
    されたことを特徴とする、請求項１記載の光デバイス。
  7. 【請求項７】 上記光信号における２つの偏光間の実効
    的光路長を等しくすべく、複屈折性を有する同一の基板
    上に、長さの等しい複数本の光導波路が形成されるとと
    もに、該複数本の光導波路が、光信号の偏光状態を保持
    しうる偏光保持ファイバを介して接続され、且つ、上記
    の複数本の光導波路及び偏光保持ファイバによる複屈折
    性が全体として相殺されるように構成されたことを特徴
    とする、請求項１記載の光デバイス。
  8. 【請求項８】 伝播する光信号の偏光状態を変換するよ
    うに該偏光保持ファイバが構成されたことを特徴とす
    る、請求項７記載の光デバイス。
  9. 【請求項９】 上記光信号における２つの偏光間の実効
    的光路長を等しくすべく、 同一の複屈折性を有する複数の基板をそなえるととも
    に、該複数の基板上のそれぞれに長さの等しい２本の光
    導波路が形成される一方、該複数の基板上の光導波路
    が、光信号の偏光状態を変換しうる偏光保持ファイバを
    介して直列接続され、 且つ、上記の複数の基板上の光導波路および偏光保持フ
    ァイバによる複屈折性が全体として相殺されるように構
    成されたことを特徴とする、請求項１記載の光デバイ
    ス。
  10. 【請求項１０】 上記光信号における２つの偏光間の実
    効的光路長を等しくすべく、 該光導波路が、入力された光信号の偏光状態を分離する
    偏光分離部と、該偏光分離部にて偏光分離された光信号
    を導波する２本のパスと、該パスにて導波された２つの
    光信号を再び合波する合波部とをそなえて構成される一
    方、 該２本のパスが、偏光分離された２つの光信号のうちで
    屈折率の小さい光信号を導波するパスの方が長くなるよ
    うに構成されたことを特徴とする、請求項１記載の光デ
    バイス。
  11. 【請求項１１】 上記光信号における２つの偏光間の実
    効的光路長を等しくすべく、 該光導波路が、入力された光信号の偏光状態を分離する
    偏光分離部と、該偏光分離部にて偏光分離された光信号
    を導波する２本のパスと、該パスにて導波された２つの
    光信号を再び合波する合波部とをそなえて構成されると
    ともに、 該２本のパスのうちのいずれか一方のパスの少なくとも
    一部の領域が他方のパスと異なるバッファ層で形成され
    たことを特徴とする、請求項１記載の光デバイス。
  12. 【請求項１２】 上記光信号における２つの偏光間の実
    効的光路長を等しくすべく、 少なくとも１本の該光導波路が、複屈折性を有する同一
    の基板上に形成されるとともに、光信号の偏光状態を変
    換する偏光状態変換素子が、該光導波路の中間位置に配
    置されたことを特徴とする、請求項１記載の光デバイ
    ス。
  13. 【請求項１３】 該光導波路が、入力された光信号の偏
    光状態を分離する偏光分離部と、該偏光分離部にて偏光
    分離された光信号を導波する２本のパスと、該パスにて
    導波された２つの光信号を再び合波する合波部とをそな
    えて構成される一方、 該光分離部にて偏光分離された２つの光信号それぞれの
    偏光状態を変換する偏光状態変換素子が、上記光信号に
    おける２つの偏光間の実効的光路長が等しくなるような
    位置に配置されたことを特徴とする、請求項１記載の光
    デバイス。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1326108A2 (en) * 2001-12-28 2003-07-09 Fujitsu Limited Connecting method of optical function devices, and such an optical apparatus
US6847772B2 (en) 2002-02-14 2005-01-25 Fujitsu Limited Planar optical waveguide device
JP2006023517A (ja) * 2004-07-08 2006-01-26 Yokogawa Electric Corp 光信号交換装置
JP2010008542A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Hitachi Cable Ltd 光伝送モジュール
JP2010008751A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Fujitsu Ltd 光導波路デバイスおよびその製造方法
JP2010534866A (ja) * 2007-07-24 2010-11-11 インフィネラ コーポレイション 偏光ビームスプリッター−偏光回転子構造物

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4309571B2 (ja) * 2000-12-27 2009-08-05 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子
US7009750B1 (en) 2002-10-25 2006-03-07 Eclipse Energy Systems, Inc. Apparatus and methods for modulating refractive index
JP4170298B2 (ja) * 2005-01-31 2008-10-22 富士通株式会社 差分４位相偏移変調方式に対応した光受信器および光受信方法
CN105425339B (zh) * 2015-12-10 2019-01-18 北京大学 一种方向耦合器
JP2019066629A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 株式会社フジクラ 基板型光導波路及び導入方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4886332A (en) * 1987-10-19 1989-12-12 American Telephone And Telegraph Company Optical systems with thin film polarization rotators and method for fabricating such rotators
US5631771A (en) * 1991-09-19 1997-05-20 Lucent Technologies Inc. Optical isolator with polarization dispersion and differential transverse deflection correction
US5361157A (en) * 1992-08-25 1994-11-01 Nippon Hoso Kyokai Bidirectional light transmission system and optical device therefor
FR2732776B1 (fr) * 1995-04-04 1997-06-20 Bruno Adrien Filtre multilongueur d'onde insensible a la polarisation et procede de realisation
IT1277412B1 (it) * 1995-08-02 1997-11-10 Pirelli Cavi S P A Ora Pirelli Dispositivo acusto-ottico in guida d'onda sintonizzabile a risposta indipendente dalla polarizzazione e metodo di trattamento acusto-
US5623571A (en) * 1995-08-29 1997-04-22 Lucent Technologies Inc. Polarization compensated waveguide grating router
US5937113A (en) * 1998-04-17 1999-08-10 National Research Council Of Canada Optical grating-based device having a slab waveguide polarization compensating region

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1326108A2 (en) * 2001-12-28 2003-07-09 Fujitsu Limited Connecting method of optical function devices, and such an optical apparatus
US6847772B2 (en) 2002-02-14 2005-01-25 Fujitsu Limited Planar optical waveguide device
JP2006023517A (ja) * 2004-07-08 2006-01-26 Yokogawa Electric Corp 光信号交換装置
JP4636426B2 (ja) * 2004-07-08 2011-02-23 横河電機株式会社 光信号交換装置
JP2010534866A (ja) * 2007-07-24 2010-11-11 インフィネラ コーポレイション 偏光ビームスプリッター−偏光回転子構造物
JP2014157372A (ja) * 2007-07-24 2014-08-28 Infinera Corp 偏光ビームスプリッター−偏光回転子構造物
JP2010008542A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Hitachi Cable Ltd 光伝送モジュール
JP2010008751A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Fujitsu Ltd 光導波路デバイスおよびその製造方法

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