JPS6374029A - 偏光制御デバイス - Google Patents

偏光制御デバイス

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Publication number
JPS6374029A
JPS6374029A JP22036586A JP22036586A JPS6374029A JP S6374029 A JPS6374029 A JP S6374029A JP 22036586 A JP22036586 A JP 22036586A JP 22036586 A JP22036586 A JP 22036586A JP S6374029 A JPS6374029 A JP S6374029A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrodes
substrate
light
phase
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP22036586A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruhito Shimizu
清水 春仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP22036586A priority Critical patent/JPS6374029A/ja
Publication of JPS6374029A publication Critical patent/JPS6374029A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0136Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  for the control of polarisation, e.g. state of polarisation [SOP] control, polarisation scrambling, TE-TM mode conversion or separation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、光通信システムや光フアイバセンサ等に利用
される偏光制御デバイスに関するものである。
(従来の技術) 光ヘテロゲイン通信システムや光フアイバジャイロなど
の光センサ等において、任意の偏光状態の光をある一定
の偏光状態の光に変換する偏光制御は重要である。特に
単一モードファイバを用いた光ヘテロダイン通信システ
ムにおいて、光ヘデログイン検波を行う際、信号光の偏
光状態と局部発振光の偏光状態が一致していることが必
要とされる。ところが、温度変化などの外乱により単一
モードファイバ伝搬後の信号光の偏光状態が変動するた
め、ビート信号光強度が変動し、システムの信頼性の低
下を招き、場合によっては信号検出が不能となることも
ある。そこで3頼性確保のために、信号光と局部発振光
の偏光状態を一致させる偏光制御装置が必要不可決とな
る。この場合、任意の偏光状態にある信号光の偏光状態
をある一定の直線偏光である局部発振光の偏光状態に一
致するように変換するかまたは、逆にある一定の直線偏
光である局部発振光の偏光状態を任意の偏光状態にある
信号光の偏光状態に一致するように変換する。このよう
な偏光制御装置の動作時において、信号光の偏光状態が
ある一方向に変化し続けるなどの任意の偏光状態の変化
に対しても偏光制御を行うことができる必要がある。従
来、このような偏光制御装置に用いるデバイスの例とし
て、本願の発明者等により発明きれ特願昭60−291
106に記載されたものがある。この偏光制御デバイス
は、第3図に示すような角柱状の電気光学材料300の
側面に電極301を設けた構造で、波長板と同様の作用
を持つ第1の位相変調器302および同様の構造の第2
の位相変調器302′から構成されている。これらの位
相変調器では、各電極への印加電圧を連続的に増加また
は減少許せて最大電圧となる1!極箇所を順次移してゆ
くことにより、各電極に垂直な電気光学材料の面内にお
いて、その中心部分の電界を回転させる。この電界の回
転により、電気光学効果により生じる複屈折の主軸の方
向が回転する。ここで、位相変調器へ入射した光が、複
屈折の主軸の方向の偏光成分と、それに直交する方向の
偏光成分間にπラジアンまたはπ/2ラジアンの位相差
を受けるように各電極への印加電圧を設定することによ
り、この位相変調器はそれぞれλ/2板またはλ/4板
と等価の作用を行う。
ところで、光路にλ/4板と入/2板を直列に並べたも
のを挿入し、それぞれの波長板の主軸の方向を適当に設
定することにより、λ/4板側から入射した任意の偏光
を所望の直線偏光に変換することができる。すなわち、
入/4板で入射偏光を直線偏光にし、λ/2°板でこの
直線偏光の偏光方向を所望の方向とすることができる。
たとえこのとき入射偏光の偏光角または位相差がある特
定の方向に変化し胱けたとしても、それに対応して各波
長板を回転し読(することにより所望の偏光制御を行う
ことができる。また逆にλ/2板側から入射した任意の
直線偏光を任意の偏光状態に変換することもできる。
第3図に示した偏光制御デバイスは、第1、第2の位相
変調器302 、302’をそれぞれλ/4板、λ/2
板としてまたは逆にそれぞれλ/2板、λ/4板として
動作させている。ここで各位相変調器では、各電極への
印加電圧において最大電圧となる電極箇所を順次移すこ
とにより動作が行われるので、その駆動電圧は一定範囲
を越えることはない。したがって、この偏光制御デバイ
スでは、任意の偏光状態の偏光を所望の直線偏光に変換
する場合、入射光の偏光状態がある一方向に変化し読け
たり、逆に任意の直線偏光を任意の偏光に変換する場合
、出射光の偏光状態をある一方向に変化゛さぜ統けても
、駆動電圧が上昇し続けるなどにより偏光制御が不能と
なるということはない。
(発明が解決しようとする問題点) 上述の偏光制御デバイスを構成する位相変調器を作製す
るには、電気光学材料をPT11才−グの精度で角柱状
に加工しなければならない。これは電気光学材料の形状
が設計値からずれるとそれに対応して、電極に電圧を印
加したときに生ずる電界分布が乱れ、位相変調器が完全
な波長板として動作しなくなり、さらに電気光学材料内
におけるビームに振れが生じ、出射側単一モードファイ
バへの結合効率が低下する原因となるからである。また
、材料の各側面に設ける電極は相互に絶縁されている必
要があるが、このためには各側面に電極を形成した後、
各側面ごとにフォトリソグラフィ技術を用いて電極の端
部をエツチングするか、または材料の側面のエツジ部分
を研摩しなければならない。これらの工程には多くの工
数を要するので、デバイスの生産性が著しく低下する。
(問題点を解決するための手段) 本発明による偏光制御デバイスは、光の入射方向に直列
に接続きれた第1および第2の位相変調器からなり、前
記各位相変調器は電気光学効果を有する基板の表面上に
n(nは3以上の整数)個の電極を配設してなり、該電
極の輪郭の一部が直線状であり、前記n個の電極の前記
直線状部分が前記基板表面上に仮想したn角形の各辺上
にそれぞれあり、前記各電極はこのn角形の外側にある
ように配置してあり、前記第1および第2の位相変調器
は前記基板表面にほぼ垂直に前記n個の電極のほぼ中心
を通過する光の互いに直交する2つの偏光成分間の位相
差をそれぞれπ/2ラジアンおよびπラジアンだけ生じ
させることを特徴とする。
本発明では以上のような手段により前述の問題点を解決
した。
(作用) 本発明による偏光制御デバイスをなす位相変調器では、
電気光学効果を有する基板の表面上に、フォトリソグラ
フィ技術等によりすべての電極を一括して形成できるの
で、その作製がきわめて簡便で、かつ電極の形状および
位置の精度も高いものが得られる。
(実施例) 以下に本発明について、図面を参照して一層詳しく説明
する。
第1図(a)は本発明の一実施例を示す偏光制御デバイ
スの斜視図、第1図(b)は、その側面図である。PL
ZT基板100の表面に蒸着およびフォトリングラフィ
技術により第1および第2の電極対101 、101’
が設けられ、第1の位相変調器102が形成されている
。同様にして第2の位相変調器102′が形成されてい
る。これら第1、第2の位相変調器102 、102’
は、それらを構成するPI、ZT基板の表面に垂直な方
向に並べて接続されている。第1、第2の位相変調器1
02 、102’において、互いに突き合わされていな
い側の基板の表面には、それぞれ第1、第2のレンズ1
03 、103’が設けられている。ひらに第1、第2
のレンズ103 、103’において、第1、第2の位
相変調器102、102’に接続されていない側の端面
には、それぞれ第1および第2の単一モードファイバ1
04 、104’が接続きれている。
まず、任意の偏光を所望の直線偏光に変換する場合を考
える。第1の単一モードファイバ104を伝搬してきた
任意の偏光状態の光は、第1のレンズ103に入射して
平行光化される。第1、第2の位相変調器102 、1
02’の電極にそれぞれ後述するところの電圧を印加す
ることにより、伝搬光は主軸をそれぞれ適当な方向に設
定したλ/4板、λ/2板を順次通過したときと同様の
作用を受け、所望の直線偏光に変換されろ。すなわち、
第1の位相K 調t O2により伝搬光を直線偏光にし
、次に第2の位相変調器102″で直線偏光の偏光角を
所望の角度にする。以上のようにして得られた伝搬光は
第2のレンズ103′により集光されて第2の単一モー
ドファイバ104゛に結合される。
次に任意の直線偏光を任意の偏光に変換する場合を考え
る。この場合は、第1、第2の位相変調器102.10
2’をそれぞれλ/2板、入/4板として動作させるこ
とにより、第1の単一モードファイバ104から出射き
れた任意の直線偏光は、任意の偏光に変換されて、第2
の単一モードファイバ104′に結合される。
第2図は上記実施例における偏光制御デバイスを構成す
る位相変調器の正面図である。PLZT基板100の表
面上に第1および第2の電極対101゜101゛が形成
きれている。ここで各N、極は、PLZT基板100の
中心側の電極の直線端部に沿った直線により正四角形が
形成されるように配Uすれている。■を定数、θを変数
としたとき、第1の電極対101問および第2の電極対
間101′間には、それぞれVcosθおよびVsin
θの関係にある電圧がTt、fR201カら印加され、
PLZT基板101中の基板表面に平行な面内において
その中心部分に、第1の電極対101の接地から正極へ
向う方向と紙面に向って右まわりにθの角度をなす方向
に電界202が生じる。ここで、第1の電極対101問
および第2の電極対101゛間への印加電圧Vcosθ
およびV sinθにおいて、■を一定とすれば、θが
変化しても電界202の強度は一定で、その方向が変化
するだけである。すなわち、第1の電極対101問およ
び第2のM、極対間101′への印加電圧Vcosθお
よびVsinθにおけるθを変化させろことにより電界
202は強度が一定のまま回転する。電界202の回転
により、電気光学効果により電界202と同じ方向に生
じた一定の大きさの複屈折の主軸の方向が回転する。位
相変調器へ入射した光が、複屈折の生じている方向の偏
光成分と、それに直交する方向の偏光成分間にπラジア
ンまたはπ/2ラジアンの位相差を受けるようにVを設
定することにより、この位相変調器は、それぞれλ/2
板または入/4板と同様の作用を行う。第1の電極対1
01問および第2の’i極対101゛間への印加電圧に
おけるθを変化させることにより、波長板を回転させた
のと同様の機能が得られる。すなわち、電源201から
第1の電極対101問および第2の電極対間101″に
印加する電圧はそれぞれV cosθ。
Vsinθの関係にし、■が一定でθが変わるように両
を極対間に印加する電圧を変えれば、波長板を回転させ
たのと同様の機能が得られる。
λを波長、nをPLZTの屈折率、rを一次電気光学効
果とすると、第2図に示すような電極構造のデバイスで
は、光と電圧印加により生ずる電界との相互作用長は、
電極間隔と同程度であることから、入/2板および入/
4板に対するVはおよそそれぞれ で表わされる。^−1,55P@におけるVはそれぞれ
1000Vおよび500■であった。
以上で述べた偏光制御デバイスにおいて、位相変調器に
用いる光学材料はPLZT以外に、LiNb0 、など
の電気光学効果を有し、光の伝搬方向に垂直な面内で等
方性のものであればよい。この光学材料の表面に設ける
電極は、正四角形の外側に位置し、かつ各電極の一部の
直線部分が正四角形の各辺上にあるように配置されなく
ても、その形状の一部が直線状で、この直v1部分がn
角形(nは3以上の整数)の各辺上にあり、かつ各々の
電極がこのn角形の外側にあるように配置されていれば
よい。各電極への印加電圧は、電圧印加によって生ずる
合成電界は、上述したn角形の中心部分で一定の強度で
360゛回転するような関係にあればよい。
(発明の効果) 本発明による偏光制御デバイスを構成する位相変調器は
、電気光学効果を有する基板の表面上に、フォトリソグ
ラフィ技術等により電極を形成するだけで簡便に形成で
きる。したがって、本発明により、入射光の偏光状態が
ある一方向に変化し続けるなどの任意の偏光状態の変化
に対しても所望の直線偏光が得られ、逆に任意に直線偏
光から、偏光状態がある一方向に変化し続けるなどの任
意の偏光を得ることができる偏光制御デバイスが少ない
工数で得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例を示す偏光制御デバイ
スの斜視図、第1図(b)はその側面図、第2図はこの
デバイスを構成する位相変調器の正面図、第3図は従来
の偏光制御デバイスの斜視図である。 100・・・PLZT基板、101 、101’・・・
電極対、102 、102’ 、 302 、302’
・・・位相変調器、103゜103゛・・・レンズ、1
04 、104’・・・単一モードファイバ、201・
・・X源、202・・・電界、300・・・電気光学材
料、301・・・を極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光の入射方向に直列に接続された第1および第2の位相
    変調器からなり、前記各位相変調器は電気光学効果を有
    する基板の表示上にn(nは3以上の整数)個の電極を
    配設してなり、該電極の輪郭の一部が直線状であり、前
    記n個の電極の前記直線状部分が前記基板表面に仮想し
    たn角形の各辺上にそれぞれあり、前記各電極は前記n
    角形の外側にあるように配置してあり、前記第1および
    第2の位相変調器は前記基板表面にほぼ垂直に前記n個
    の電極のほぼ中心を通過する光の互いに直交する2つの
    偏光成分間の位相差をそれぞれπ/2ラジアンおよびπ
    ラジアンだけ生じさせることを特徴とする偏光制御デバ
    イス。
JP22036586A 1986-09-18 1986-09-18 偏光制御デバイス Pending JPS6374029A (ja)

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JP22036586A JPS6374029A (ja) 1986-09-18 1986-09-18 偏光制御デバイス

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JP22036586A JPS6374029A (ja) 1986-09-18 1986-09-18 偏光制御デバイス

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JPS6374029A true JPS6374029A (ja) 1988-04-04

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JP22036586A Pending JPS6374029A (ja) 1986-09-18 1986-09-18 偏光制御デバイス

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008242098A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Omron Corp 偏光回転素子

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008242098A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Omron Corp 偏光回転素子
JP4506772B2 (ja) * 2007-03-27 2010-07-21 オムロン株式会社 偏光回転素子

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