JPS59116708A - 導波形光素子と偏波面保存光フアイバとの接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、導波形光素子と偏波面保存光ファイバの接続
に短いシングルモードファイバを介在させ、両者の接続
を容易になさしめる方法に関する。

近年、光通信システムや光情報処理システムの実用化が
進められているが、それらのシステムにおいては、さら
に情報量の増大やシステムの機能の拡大が計られている
。そこでこれら情報量の増大やシステムの機能拡大に対
処するために小形で高速な導波形光素子の開発が進めら
れている。導波形光素子とは、光導波路構造を有する光
素子で、導波光がある特定の単一の偏光方向のときに効
率良く動作を行なう光素子もしくは出射光の偏光方向が
単一であるような光素子を指し、導波形光スイッチ、導
波形光変調器、レーザダイオードなどが例としてあげら
れる。

上述のように、導波形光素子においては通常導波光の偏
光方向によってその機能を発揮させるための効果の大き
さが異なる。たとえば、電気光学効果を利用した導波形
光スイッチにおいては入射部ではＴＥモード又はＴＭモ
ードの一方のみを入射させてスイッチングを行なってい
る。一方これら導波形光素子間の接続にシングルモード
ファイバラ用いると、シングルモードファイバの入射端
で直線偏光を入射したときでも出射端では一般に直線偏
光とはならないので、導波形光素子に入射する前に偏光
の調整が必要となる。そこで導波形光素子間の接続にシ
ングルモードファイバを用いる場合には、そのシングル
モードファイバに曲げやねじシの外的変形をほどこして
偏光の調整を行なう方法がとられているが、この方法を
用いると外乱によシ偏光状態が変化してしまう欠点を持
つ。

また、導波形光素子に入射する前に偏光子によって、一
定の偏光成分だけを取多出し導波形光素子に入射する方
法もめるが、この方法を用いると不要な偏光成分が損失
となってしまう。

このような従来技術の欠点を補う方法として、導波形光
素子間の接続に偏波面保存光ファイバを用いる方法が考
えられている。この方法を用いると偏光状態依存性を有
する光素子間の接続を安定かつ低損失に行なうことが可
能であシ、有効である。

しかしながら偏波面保存光ファイバにおいては、楕円型
偏波面保存光ファイバもしくは、応カ付与型偏波向保存
光ファイバのいずれにせよファイバの主軸を有し、直線
偏波入射光の偏光方向をこの主軸に合わせる必要がある
。その場合、消光比−３０ｄＢ以上の直線偏波出射光を
得るためには軸合わせに２°の精度が必要である。導波
形光素子の導波路端面に軸合わせなしにファイバを固定
することだけでもかなル困難であるのに、それにもう一
つ精度良く軸合わせを行なうという作業が加わると導波
路端面と偏波面保存光ファイバの接続は相当困難となる
。そして導波形光素子の人出射光導波路端面が複数ある
場合には、偏波面保存光ファイバとの接続の困難さはさ
らに増大する。導波形光素子の人出射光導波路端面が複
数ある場合にはそれらの端面は非常に近接しているのが
通常である。なぜならば導波路に急激な曲げを作ると放
射損失が増大するので、人出射光導波路端面を離そうと
するとゆるやかな曲げでそれを行なう必要があるが、そ
うすると素子長を長くする必要があり光素子の大型化を
招き、ひいては損失の増大をも招くことになるからであ
る。このような理由にょシ導波形光素子の人出射光導波
路端面が複数あるときには、それらの端面は通常非常に
近接している。前述のように消光比−３０ｄＢ以上の直
線偏波出射光を得るためには偏波面保存光ファイバの軸
合わせに２°の精度を要するが、人出射光導波路端面が
複数ある場合には非常に近接した端面において２°の精
度でずべての軸合わせを同時に行なうのははなはだ困難
となる。

本発明の目的は、上述のような欠点を除去せしめて、導
波形光素子とその入歯射偏波面保存光ファイバとの接続
が簡便な接続方法を提供することにある。

本発明では、導波形光素子の入射光導波路婦面または出
射光導波路端面と前記導波形光素子の入出射偏波面保存
光ファイバとの接続において、両者の接続に偏光の劣化
が生じないような短いシングルモードファイバを介在さ
せる。これによシ導波路端面において偏波面保存光ファ
イバの軸合わせを行なう必要がなくなシ、軸合わせは導
波路端面から離れた所で行なうことができるようになる
。

特に人出射光導波路が多数存在する導波形光素子と偏波
面医存光ファイバを接続する際には、非常に近接した導
波路端面において多数本の偏波面保存光ファイバの軸合
わせを行なう困難から逃れ、導波路端面では軸合わせを
気にすることなく導波形光素子とシングルモードファイ
バを単に接続し、偏波面保存光ファイバの軸合わせは入
出射端から離れた空間的に広い場所で一本一本行なうこ
とが可能となる。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による導波形光素子と偏波面保存光ファ
イバとの接続方法の一実施例を示す。第１図において、
ニオブ酸リチウム結晶（Ｌ）ＮｂＯ，）基板４の上に′
ｒｉを拡散することにより光導波路５．６，７．８が形
成されている。これらの光導波路は２〜５μｍ程度まで
互いに近接した部分を５つ有する。前記の近接した部分
には電圧印加用の電極が取シ付けられて、電気光学効果
を利用した方向性結合形光スイッチエレメントとして機
能する。

上述の方向性結合形光スイッチエレメント５つを有する
導波形光スイッチ１２は４×４マトリクススイツチとし
て機能する。導波形光スイッチ１２の４本の入射光導波
路端面には４本の入射シングルモードファイバ２よシな
る入射シングルモードファイバアレイ３が接続され、４
本の出射光導波路端面には４本の出射シングルモードフ
ァイバ１０よりなる出射シングルモードファイバアレイ
９が接続されている。ここで各シングルモードファイバ
は直線状で、直線偏光を入射させたときその出射光の消
光比が十分に保たれるほど短い。具体的には、シングル
モードファイバの出射光において消光比−２０ｄＢを確
保するためには、互いに直交する任意の偏波成分間の位
相差がファイバ出射端において０．２０ラジアン以下に
なるようにシングルモードファイバ長を短くする必要が
ある。すなわち互いに直交する任意の２つの偏波に対す
る伝搬定数差が△β〔ラジアン／メートル〕であるシン
グルモードファイバを用いて消光比−２９ｄＢに保って
光波の伝送を行なうだめにはシングルモードファイバ長
２〔メートル〕が ２≦刈胛 Δβ を満たす長さとする必要がある。よシ一般的には、伝搬
定数差が△β〔ラジアン／メートル〕のシングルモード
ファイバを用いて消光比Ｐを保って光波の伝送を行なう
だめのシングルモードファイバただし 上式を用いることによって本発明の接続方法に用いるシ
ングルモードファイバの長さを所望の消光比と使用する
シングルモードファイバの伝Ｍ数差により規定すること
ができる。

一例として本発明者らが２種類の異なるシングルモード
ファイバ■、■の伝搬定数差を測定した値を示すと、そ
れぞれ△βＩ＝０３３〔ラジアン／メートル〕と△β■
＝３．６８（ラジアン／メートル〕であった。各々のシ
ングルモードファイバを用いて消光比−２０ｄＢを保っ
て光波の伝送を行なうだめのシングルモードファイバ長
はそれぞれＺ１＝６２ＣＩＨ。

Ｚ１＝５．４ｚとなシ、いずれにせよファイバ長５ｃｍ
とすれば消光比−２０ｄｎを保って光波の伝送を行なう
ことかできる。

上記シングルモードファイバの各々には偏波面保存光フ
ァイバが１本１本独立に軸合わせを行なった後接続され
て、入出射偏波面保存光ファイバとして機能する。以上
によシ、本発明による接続方法を用いた入出射偏波面保
存光ファイバを有する４×４導波形光スイツチモジユー
ルが構成される。なお導波形光スイッチの入出力チャン
ネル数は４×４に限るものではなく、ｎ　Ｘ　ｎのもの
を用いても何ら不都合はない。

この４×４導波形光スイッチモジー−ルの入射偏波面保
存光ファイバ１にＴｉＪＴＥいずれかのモードの光波が
入射されると、偏光方向が保存されたママ入射シングル
モードファイバアレイ３に到達する。シングルモードフ
ァイバアレイ３に用いている各シングルモードファイバ
２は偏光方向を十分に保つ長さとしであるので、光波は
４×４導波形光スイツチの入射端面に到達した際にもＴ
ＭもしくはＴＥいずれかのモードが保たれている。

したがって効率良くスイッチングを行なうことができる
。また導波形光スイッチ１２通過後も出射シングルモー
ドファイバアレイ９および出射偏波面保存光ファイバ１
１による偏光方向の変化は生じないので入射光の偏光方
向のままで出射することができる。さらに本実施例の構
成においては、導波形光スイッチ１２と入射偏波面保存
光ファイバ１および出射偏波面保存光ファイバ１１の接
続にそれぞれ入射シングルモードファイバアレイ３およ
び出射シングルモードファイバアレイ９を介している。

これによシ、導波形光スイッチ１２０入射端および出射
端で４対同時に偏波面保存光ファイバの軸合わせを必要
がなく、１対のシングルモードファイバと偏波面保存光
ファイバの輔合わせを他の対とは独立に行なうことが可
能である。

以上述べたように、本実施例においては、ニオブ酸リチ
ウム（ＬＩＮｂＯ，）結晶を用いた導波形光スイッチと
偏波面保存光ファイバとをシングルモードファイバを用
いた簡便な方法で接続することができる。この方法は光
スィッチの人出端数が多くなるほど有効である。さらに
本実施例においては、入射偏光方向さえＴＭモードもし
くはＴＥモードとしておけば、スイッチング後の出射光
の偏光方向も保存されるので多段に接続する際に有効な
ｎＸｎ導波形光スイッチモジ−−ルが構成される。

第２図は、本発明による導波形光素子と偏波面保存光フ
ァイバとの接続方法の他の実施例を示す。

第２図において、ニオブ酸リチウム結晶（Ｌ　＋　Ｎｂ
ＯＪ基板２３の上にＴｉを拡散して形成された２本の導
波路２７．２８が形成されている。２本の光導波路は互
いに近接した部分を有し、上記の近接した部分に変調信
号印加用の電極２９を取り付けることによｐ方向性結合
形の導波形光変調器２６が構成される。導波形光変調器
２６の入射光導波路端面には入射シングルモードファイ
バ２２が接続され、上記入射シングルモードファイバ２
２にはさらに入射偏波面保存光ファイバ２１が接続され
ている。同様に出射光導波路端面には出射シングルモー
ドファイバ２４が接続され、出射シングルモードファイ
バ２４には出射偏波面保存光ファイバ２５が接続されて
いる。以上により、電発明による接続方法を用いた入出
射偏波面保存光ファイバを有する導波形光変調器モジュ
ールが構成される。

入射偏波面保存光ファイバ１１にＴＭ、ＴＥいずれかの
モードの光波が入射されると偏光方向が保存されたまま
入射シングルモードファイバ２２に到達する。入射シン
グルモードファイバ２２は偏光方向を十分に保つ長さと
しであるので、光波は導波形光変調器２６の入射端面に
おいてはＴＭもしくはＴＥのいずれかのモードが保たれ
ている。したがって効率良く光変調を行なうことができ
る。

また導波形光変調器２６通過後も出射シングルモードフ
ァイバ２４および出射偏波面保存光ファイバ２５による
偏光方向の変化は生じないので入射光の偏光方向のまま
で出射することができる。本実施例の構成においても入
・出射偏波面保存光ファイバと導波形光変調器２６の入
出射端面との接続に各々シングルモードファイバを介し
ている。

以上述べたように、本実施例においては光変調器と入出
射偏波面保存光ファイバの接続にシングルモードファイ
バを介する簡便な接続方法を用いて、他の偏光方向依存
性を有する光素子との多段接続との際に有効な入出射偏
波面保存光ファイノ（を有する光変調器モジュールを構
成することができる。

第３図は本発明による導波形光素子と偏波面保存光ファ
イバとの接続方法の他の実施例を示す。

第３図において導波形光素子であるレーザダイオードン
ネル数に一方の端面が来るように設置されり短い出射シ
ングルモードファイノく３４に出射偏波面保存光ファイ
バ３５が接続されている。

レーザダイオード３１よりＴＩモードの光が出射される
と、出射シングルモードファイノく３４は短いので偏光
が保存されたま壕出射偏波面保存光ファイバ３５に到達
する。したがって出射偏波面保存光ファイバ３５の主軸
を出射シングルモードファイバ３４の出射光の偏光方向
に合わせておけば、常にＴＥモードの光波を出射するレ
ーザターイオードモジュールが構成される。しかもレー
ザダイオード３１と偏波面保存光ファイノく３５の接続
にシングルモードファイバ３４を介しているので、集光
用レンズ３３の焦点と出射偏波面保存光ファイバ３５の
コアの位置合わせおよび偏波面保存光ファイバ３５の主
軸合わせを両方同時に行なう必要がないという利点を有
している。

以上述べたように、本実施例においてはレー侵“ダイオ
ードと出射偏波面保存光ファイノ（の接続にシングルモ
ードファイバを介する簡便な方法を用いて、次段の偏光
方向依存性を有する光素子との接続の際に有効な出射偏
波面保存光ファイノく付きのレーザダイオードモジュー
ルを構成することができる。

第４図は、本発明による導波形光素子と偏波面保存光フ
ァイバとの接続方法の他の実施例を示す。

第４図においてレンズ系を有するレーザダイ蜀−−ド４
１の出射端に出射シングルモードファイノく４２が接続
され、上記出射シングルモードファイバ４２はさらに偏
波面保存光７アイノく４３を経て導波形光変調器４５の
入射シングルモードファイバ４４に接続されている。導
波形光変調器４５の出射シングルモードファイバ４６は
偏波面保存光ファイバ４７を経て導波形ｎＸｎ光スイッ
チ４９０入射シングルモードファイバ４８に接続されて
いる。導波形ｎＸｎ光スイッチ４９はｎ本の出射シング
ルモードファイバ５ｏよシなる出射シングルモード７ア
イバアレイ５１を持ち、さらに偏波面保存光ファイバ５
２に接続されている。以上によシ、本発明による接続方
法を用いて構成した複数個の導波形光素子モジー−ルを
有し、前記導波形光素子モジニール間を偏波面保存光フ
ァイバで接続した光ネットワークが構成される。

レーザダイオードモジュール４１の出射光はＴＥモード
であるが、レーザダイオードを９０’傾けること、もし
くは光変調器の入射端まで偏光が保存されることを利用
して偏波面保存光ファイバ４３を９０°ねじることによ
り、導波形光変調器４５の入射端面においてはＴＭモー
ドとすることも可能である。このようにＴＥもしくはＴ
Ｍモードの光波が導波形光変調器４５に入射すれば、導
波形光変調器４５は効率良く変調を行ない、導波形光変
調器４５と導波形光スイッチ４９０間の接続も短いシン
グルモードファイバ４６、偏波面保存光ファイバ４７お
よび短いシングルモードファイバ４８によって行なわれ
ているので導波形光スイッチ４９の入射端面においても
偏光の変化は生じない。したがって導波形光スイッチ４
９においてもスイッチングは効率良く行なわれる。

以上述べたように、本実流側においては、本発明による
接続方法を用いて構成した導波形光素子モジュールを複
数個用い、上記導波形光素子モジー−ル間を偏波面保存
光ファイバで接続した光ネットワークを構成することに
よシ、偏光調整をすることなしに導波形光素子を効率良
く機能させる光ネットワークを構築することが可能であ
る。

本発明は上記の実施例に限定されるものではない。例え
ば、他の実施例としては、種々の機能を持つ導波形光素
子を集積化した導波形光集積素子と偏波面保存光ファイ
バをシングルモードファイバを介して接続した導波形光
集積素子モジュールや、導波形光スイッチモジー−ル複
数個および他の導波形光素子の間を偏波面保存光ファイ
バで接続し、効率良く光交換を行なうことが可能な光交
換ネットワークなどを本発明による接続方法を用いて構
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による導波形光スイッチモジュールを
、第２図は導波形光変調器モジュールを、第３図はレー
ザダイオードモジュールを、第４図は光ネットワークを
示す図である。 図において、１．２１・−・入射偏波面保存光ファイバ
、２，２２．．４４．４８・・・入射シングルモードフ
ァイバ、３−・入射シングルモード７アイバアレイ、４
．２３・・・ニオブ戚リチウム（Ｌ　ｆＮｂｏｓ　）結
晶基板、５．６，７．８・・・光導波路、９，５１・−
・出射シングルモードファイバアレイ、１０，２４，３
４，４２，４６．５０・・・出射シングルモードファイ
バ、１１，２５．３５・・・出射偏波面保存光ファイバ
、１２．４９−・・導波形光スイッチ、２６．４５・・
・導波形光変調器、３１．４Ｆ−・レーザダイオード、
３２・−・コリメート用レンズ、３３・−集光用レンズ
、４３，４７．５２・・・偏波面保存光ファイバ。 キ　　１　　図 半　　２　　図 ２’Ｂ ６６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 導波形光素子と偏波面保存光ファイバとの間にＰ：消光
   比） を満足する長さ２のシングルモードファイバを介在させ
   ることを特徴とする導波形光素子と偏波面保存光ファイ
   バとの接続方法。