WO2001069308A1

WO2001069308A1 - Modulateur de guide d'onde optique comprenant un moniteur de lumiere de sortie

Info

Publication number: WO2001069308A1
Application number: PCT/JP2001/002073
Authority: WO
Inventors: Manabu Yamada; Tokuichi Miyazaki; Tokutaka Hara
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2001-09-20
Also published as: EP1186936B1; US7200289B2; US7359581B2; EP1186936A1; US20050105848A1; US20060133713A1; EP1186936A4; CA2374168C; US7532778B2; DE60132056D1; CA2374168A1; US20070076999A1; DE60132056T2

Description

明細書出力光モニタ付光導波路型変調器技術分野

本発明は、出力光モニタ付光導波路型変調器に関するものである。更に詳しく述べるならば、本発明は、光通信分野において、例えば外部強度変調の用途に用いられ、その光出力を、光導波路から放射又は出力されるモニタ光を利用してモニタし、モニタ結果をフィ一ドパックして光強度変調の動作点を制御できる、出力光モニタ付光導波路型変調器に関するものである。背景技術

LiNb0₃ (以下 LNと記す）又は G_a A_sなどからなる基板の表面部に光導波路を形成した光導波路型光強度変調器は、その高速性、波長依存性が低いこと及び駆動電圧が低いこと、などの長所を有し、このために、光通信分野の外部変調器として広く実用されている。特に前記低波長依存性を活用して DWDMシステムにおいて広く用いられている。

しかしながら、光導波路型変調器には、温度ドリフト及び DCドリフトと称される動作点電圧のドリフト現象があり、このため、出力光をモニタし、その出力に応じて、動作点電圧にフィードパックして、上記ドリフト現象があってもその動作点を所定特性曲線上の同一点に保持することが必要である。

出力光をモニタするための手段として、出力光ファイバを、変調器モジュール外において、光力ブラに結合し、この光力プラにおいて、出力光を、主信号光とモニタ用分岐光とに分岐し、モニタ用分岐光を光電変換素子において、電気信号に変換し、この電気信号により DC電圧を制御するシステムが知られている。しかし、このシステムにおいては、モニタ用光の分岐のための光力ブラ及び光電変換素子を、変調器モジュール外に配置することが必要であり、このため変調器システムのコストが増大し、その寸法、形状における制約が大きく、かつ信頼性が不十分であるという問題点がある。

光導波路素子の出力光をモニタする他手段として、光導波路素子内に方向性結合器（力ブラ）などを配置して、光信号出力用導波路とは別に、モニタ光出力用導波路を設ける方式が一般的に行なわれている。この方式においては、光導波路素子内に、モニタ光分岐用の光回路を新らたに設ける必要があり、またモニタ出力用光フアイパを、光出力信号用光ファイバとは別に光導波路素子に接続する必要がある。

また、別のモニタ方式として、特開平 11— 194237号に開示されている様に、光導波路上のクラッド部に傾斜穴をつけるか、あるいは光導波路素子上に回折レンズなどを配置し、光導波路中の信号出力光の一部分を、このレンズ等により素子基板の外に取り出す方式が知られている。この方式においては、光導波路型光導波路素子上に、モニタ光取り出し用レンズ等を、新らたに取りつけることが必要であり、また、モニタ光は、光導波路素子の上方に取り出されるため、モニタ光の受光部材は、光導波路型素子を、その収容ケース内に実装した後に、この素子に取りつけなければならず、この取り付けには、かなりの手間を要する。

さらに、特開平 5 -34650号には、光導波路素子の素子端を斜めに形成し、導波路から出力する光の一部分を斜め方向に反射させ、この反射光をモニタ光として受光する方式が開示されている。この方式においては、素子端面の傾斜形状は、素子からの主出力光に悪影響を与えない範囲内において選定する必要があり、このためこの方式の実用性については問題がある。

特開平 5 -53086号には、光導波路素子上に直接受光素子を設置し、光導波路中の信号出力光の一部を直接受光し、モニタするデパイスが記載されている。このデバイスにおいて、受光素子の取付手段を、光導波路素子上に取り付けることが必要であり、かつ、この取付手段の実装及びそれに受光素子を接続する作業及び調整作業は、光導波路素子を、それを収容するケースに実装した後に行われるから、この受光素子の取り付け、調整作業は、かなり難かしく、光導波路素子にダメージを与える可能性が高くなる。発明の開示

本発明の目的は、寸法 · 形状に関する制約が少なく、簡単な構造のモニタ手段により、高い信頼度と低いコストをもって、出力光の強度をモニタできる出力光モニタ付光導波路型変調器を提供することにある。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器は、前記光導波路が複数の表面導波路部と、これらの表面導波路部が収斂結合する導波路結合部と、この導波路結合部に連続する出力光出力導波路部とを有する光導波路素子、

前記光導波路素子の出力光出力導波路部の出力端に接合されている出力光用光フアイパ、

•前記光導波路素子と出力光用光ファイバとの接合部を補強する補強キヤビラリ、並びに

'モニタ光受光手段

を有し、

前記補強キヤビラリは、前記出力光用光ファイバと収容保持する透孔又は溝と、前記光導波路素子の基板の出力側の端面に接合されている接合面と、この接合面の反対側の先端面とを有し、

前記補強キヤビラリは、それ自身と、及びその中に配置されたモニタ光用光ファイバとの少なくとも一方により前記光導波路素子から出力されたモニタ光を受光し、伝播し、補強キヤビラリの外に出力することができ、

前記モニタ光受光手段は前記補強キヤビラリからその外に出力されたモニタ光を受光する位置に配置され、かつ光電変換素子を有する、

ことを特徴とするものである。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の好ましい 1態様（ 1

) において前記補強キヤビラリが光伝播性材料により形成されており、

前記光導波路素子の導波路結合部において発生する放射モード光が、前記誘電体基板中を伝播して、前記光伝播性補強キヤビラリにより受光され、

前記補強キヤビラリから出力ざれる放射モード光をモニタ光として前記モニタ光受光手段が受光する。

前記態様（ 1 ) の出力光モニタ付光導波路型変調器において、前記補強キヤビラリ形成用光伝播性材料が透明ガラスであることが好ましい。

前記態様（ 1 ) の出力光モニタ付光導波路型変調器において、前記光伝播材料により形成された、

補強キヤビラリの先端面が反射面を形成していて、

前記光導波路素子の光導波路結合部から放射される放射モード光が、前記光導波路素子の前記誘電体基板と、及びその出力側端面に接合された補強キヤビラリとの中を伝播して、前記先端反射面において反射され、

前記モニタ光受光手段が前記反射された放射モード光をモニタ出力光として受光することが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器において、前記補強キャビラリが円筒形をなしていることが好ましい。

前記態様（ 1 ) の出力光モニタ付光導波路型変調器において、前記補強キヤビラリが透明ガラス製円筒体であって、その長手方向軸に沿って前記出力光用光ファイバ保持用透孔又は溝が形成され、前記透孔又は溝の長手方向軸と、前記反射面とが斜交することが好ましレ、。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器において、前記円筒形補強キヤビラリの反射面より反射された反射モード光は、前記円筒形補強キヤビラリの側面を透過してモニタ光として出射され、このモニタ光は、円筒形補強キヤビラリの側面のレンズ作用により、集束され、この集束されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光されることが好ましい。

前記態様（ 1 ) の出力光モニタ付光導波路型変調器において、前記補強キヤビラリの先端反射面に光反射膜が形成されていることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器において、前記補強キャビラリの先端面に、外側に向って ώ形の曲面部が形成されていて、前記補強キヤビラリを伝播したモニタ光が前記曲面において反射され、前記モニタ光受光手段において収斂受光されることが好ましい。

前記態様（ 1 ) の出力光モニタ付光導波路型変調器において、前記補強キヤビラリの接合面が前記光導波路素子に接着剤により接着されており、前記補強キヤビラリの底面の、前記接合面の近傍の部分に、前記接着部から流出した前記接着剤過剰部分を収容するための第 1汚れ防止溝が形成されていて、それによつて、前記補強キヤビラリの放射モード光放射面の汚れを防止することが好ましい。本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記出力光ファイバと前記透孔又は溝とが接着剤により接着されており、

前記補強キヤビラリの底面の、前記反射面の近傍の部分に、前記接着部より流出した接着剤過剰部分を収容する第 2汚れ防止溝が形成されていて、それによつて、前記補強キヤビラリの放射モード光の放射面の汚れを防止することが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記光伝播性材料により形成された、前記補強キヤビラリの先端面にモニタ光反射面部と、非モニタ面部とが形成されており、前記光導波路素子の導波路結合部から前記出力光出力導波路部の両側に放射された放射モード光が、前記導波路素子の前記誘電体基板及びその出力側端面に接合された前記補強キヤビラリ中を伝播し前記放射モード光のうち、前記出力光出力導波路部に放射された部分のみが、前記反射面部において前記モニタ光受光手段に向って反射され、前記モニタ光受光手段によりモニタ出力光として受光され、前記非モニタ面部に到達した放射モード光は、モニタ光として前記モニタ光受光手段により受光されないことが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記補強キヤビラリが円筒形をなしていることが好ましい。本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記補強キヤビラリの前記先端反射面部が、前記出力光用光フアイパを収容する透光又は溝の長手方向軸に対して斜交していて、この反射面部において反射された放射モード光がモニタ光として前記モニタ光受光手段により受光されることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記円筒形補強キヤビラリの反射面より反射された反射モード光は、前記円筒形補強キヤビラリの側面を透過してモニタ光として出射され、このモニタ光は、円筒形補強キヤビラリの側面のレンズ作用により、集束され、この集束されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光されることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記補強キヤビラリの先端反射面に光反射膜が形成されていることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記補強キヤビラリの先端面に、外側に向って凸形の曲面部が形成されていて、前記補強キヤビラリを伝播したモニタ光が前記曲面において反射され、前記モニタ光受光手段において収斂受光されることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記補強キヤビラリの先端面の、前記反射面部と非モニタ面部との境界線が前記放射モード光の前記反射面部に至る伝播路と、前記非モニタ面部に至る伝播路との中間にあり、かっこの境界線が、前記補強キヤビラリの先端面において、前記透孔の長手方向軸と交差し、かつ前記境界線と同一の方向に伸びる中心線と、この中心線に平行であってかつ前記補強キヤビラリの透孔部の外周線の、前記反射面部を形成している部分に接する接線との間に位置していることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記補強キヤビラリの先端面非モニタ面部が、前記補強キヤビラリの先端面の反射面部を残して他の面部を内側に切り込み除去することによつて形成されていることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部が、前記放射モ一ド光を反射することのない非反射性面からなることが好ましい。本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部に対して、この非モニタ面部において反射された反射モード光を遮断する手段が、前記非モニタ面部と、前記モニタ光受光手段との間に配置されていることも好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の前記態様（ 1 ) において、前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部に対して前記キャビラリ中に前記放射モード光を前記非モニタ面部の上流において遮断する手段が設けられていることも好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記光導波路素子の光導波路が、前記出力光出力導波路部とともに導波路結合部に連結されたモニタ光出力導波路部を有し、このモニタ光出力導波路部の出力端からモニタ光が出力される。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記モニタ光出力導波路部の出力端に、モニタ光出力用光フアイパ片の一端面が接続されており、

前記モニタ光出力用光フアイパ片は、前記補強キヤビラリ中に形成されかつ前記モニタ光出力用光ファイバ片よりも長いモニタ光用溝の中に保持され、このモニタ光用溝の、前記モニタ光出力用光フアイパ片の出力端に対向する端面はモニタ光反射面を形成していて、前記モニタ光出力用光フアイパ片の出力端から出力されたモニタ光は、前記反射面において反射され、前記モニタ光受光手段が、前記反射されたモニタ光を、モニタ光力光として受光することが好ましい。 ·

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記モニタ光用溝の他端反射面が反射膜により形成されていることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記モニタ出力光用光ファイバ片が、マルチモード光ファイバからなることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記光導波路素子の導波路結合部に X力ブラ又は方向性結合器が配置され、この X力ブラ又は方向性結合器に前記出力光出力導波路部及びモニタ光出力導波路部が連結されていることが好ましい。本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において' 、前記光導波路素子の導波路結合部に出力光出力導波路部が連結され、この出力光出力導波路部に方向性結合器を介してモニタ光出力導波路部が連結されていることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記モニタ光出力導波路部の出力端にモニタ光出力用光フアイパ片の一端面が接続されており、 - 前記モニタ光出力用光ファイバ片は、前記補強キヤビラリ中に形成されかつ前記モニタ光出力用光ファイバ片よりも長くないモニタ光用透孔又は溝の中に保持され、

前記補強キヤビラリ中の、前記モニタ光用透孔又は溝が、前記補強キヤビラリと前記光導波路素子との接合面から遠ざかるにつれて、前記出力光用透孔又は溝からも遠ざかるように傾斜して形成されており、

前記モニタ光出力用光ファイバ片の出力端面は、前記モニタ光受光手段に指向していて、

前記モニタ光出力用光ファイバ片の出力端面から出力されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光されることが好ましい。本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記モニタ出力光用光フアイパ片がマルチモード光ファイバからなることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記光導波路素子の導波路結合部に X力ブラ又は方向性結合器が配置され、この X力ブラ又は方向性結合器に前記出力光出力導波路部及びモニタ光出力導波路部が連結されていることが好ましい。本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記光導波路素子の導波路結合部に出力光出力導波路部が連結され、この出力光出力導波路部に方向性結合器を介してモニタ光出力導波路部が連結されていることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記光導波路素子のモニタ光出力導波路部が、前記出力光出力導波路部とともに、前記複数の表面光導波路部に、前記導波路結合部において、方向性結合部、クロス力ブラ構造、又は TAP力ブラ構造を介して結合されており、

前記出力光出力導波路の出力端は、前記補強キヤビラリの透孔又は溝を通して挿入された光フアイパの入力端に接合されており、前記補強キヤビラリが、光伝播性材料により形成されていて、前記モニタ光出力導波路の出力端から出力されたモニタ光は、前記補強キヤビラリの中を伝播し、これを透過して、又は前記補強キヤピラリに設けられた光反射面部により反射されて前記モニタ光受光手段により受光され、

前記出力光出力導波路部の出力端と、前記モニタ光出力導波路部の出力端とは、互いに間隔をおいて離間しており、この離間間隔は、前記モニタ光出力導波路から出力され、前記補強キヤビラリ中を伝播するモニタ光が、前記出力光出力導波路の出力端から出力された出力光により影響を受けないために十分に大きいことが好ましい本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記補強キヤビラリの先端面には、前記モニタ光出力導波路の光軸に斜交する反射面部が形成されていて、前記モニタ光出力導波路の出力端から出力され、前記補強キヤビラリ中を伝播したモニタ光は、前記反射面部において、前記モニタ光受光手段に向って反射されることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記補強キヤビラリの先端面に、外側に向って凸形の曲面部が形成されていて、前記補強キヤビラリを伝播したモニタ光が前記曲面において反射され、前記モニタ光受光手段において収斂し、受光されることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記補強キヤビラリの先端面の、前記モニタ光受光手段に指向するモニタ光の伝播及び出力に関与しない非モニタ面部の少なくとも一部分が切除されていることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記補強キヤビラリの前記先端反射面部が、前記出力光用光ファィパを収容する透孔の長手方向軸に対して斜交していて、この反射面部において反射された放射モード光がモニタ光として前記モニタ光受光手段により受光されることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記補強キヤビラリが円筒形をなしていることが好ましい。本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記円筒形補強キヤビラリの反射面より反射された反射モード光は、前記円筒形補強キヤビラリの側面を透過してモニタ光として出射され、このモニタ光は、円筒形補強キヤビラリの側面のレンズ作用により、集束され、この集束されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光されることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記補強キヤビラリの先端面の、前記反射面部と非モニタ面部との境界線が前記放射モード光の前記反射面部に至る伝播路と、前記非モニタ面部に至る伝播路との中間にあり、かっこの境界線が、前記補強キヤビラリの先端面において、前記透孔の長手方向軸と交差し、かつ前記境界線と同一の方向に伸びる中心線と、この中心線に平行であってかつ前記補強キヤビラリの透孔部の外周線の、前記反射面部を形成している部分に接する接線との間に位置していることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記補強キヤビラリの先端面非モニタ面部が、前記補強キヤビラリの先端面の反射面部を残して他の面部を内側に切り込み除去することによつて形成されていることが好ましい。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部が、前記放射モード光を反射することのない非反射性面からなるものであってもよい。本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において、前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部に対して、この非モユタ面部において反射された反射モード光を遮断する手段が、前記非モニタ面部と、前記モニタ光受光手段との間に配置されていてもよい。本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 1 ) 及び（ 2 ) において、前記光導波路素子が、さらに Si0₂層を有し、この Si0₂ 層が前記表面導波路部の入力端部分と、並びに前記出力光出力導波路部及びモニタ光出力導波路部の出力端部分を除く残余の部分との上に形成されていることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1 (A) は、従来の変調器の印加電圧一光出力特性曲線を示すグラフであり、

図 1 (B) は、図 1 (A) の特性を有する変調器に入力される RF 信号の波形を示し、

図 1 (C) は、図 1 (A) の特性を有する変調器から出力される出力信号の波形を示し、

図 1 (D) は前記変調器から出力する信号の歪んだ波形、図 2は、従来の出力光モニタ付光導波路型変調器の一例の構成を示す平面説明図であり、

図 3は、従来の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の例の構成を示す平面説明図であり、

図 4 (A) は、複数個の表面導波路部と、それらが収斂結合する導波路結合部を有する光導波路素子における放射モード光の発生を示す平面説明図であり、

図 4 (B) は、図 4 (A) の光導波路素子における放射モード光の発生状況を示す側面説明図であり、

図 5は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の一実施態様の構成を示す平面説明図であり、

図 6は、図 5に示された出力光モニタ付光導波路型変調器の構成を示す正面説明図であり、図 7は、図 5及び図 6に示された変調器の、光導波路素子の出力側の端面における補強キヤビラリ及び光フアイパの配置、出力光及び放射モード光の状態を示す側断面説明図、

図 8は、図 5又は図 6に示された変調器から出力される信号光とモニタ光の波形の一例を示すグラフであり、

図 9は、図 5又は図 6の変調器において反射された放射モード光 (モニタ光）の、モニタ光受光手段の光電変換素子における入射面域を示す説明図であり、

図 10は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の要部の構成を示す平面説明図であり、図 11は、図 5の光変調器の補強キヤビラリ先端面における放射モ一ド光反射面の形状の一例を示す側面説明図であり、

図 12は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の一態様の構成を示す平面説明図であり、

図 13は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の一態様の要部の構成を示す平面説明図であり、

図 14は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の態様の要部の構成を示す平面説明図であり、

図 15は、図 14の変調器の要部の構成を示す一部断面正面説明図であり、

図 16は、図 14及び図 15の変調器から出力される主出力光とモニタ出力光との波形を示すグラフであり、

図 17は、図 14及び図 15の変調器の補強キヤビラリの構成を示す断面説明図であり、

図 18 ( A ) は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の補強キヤビラリのモニタ用 V形溝の形状の一例を示す平面説明図であり図 18 (B) は、図 18 (A) のモニタ用 V形溝の正面断面説明図であり、

図 18 (C) は、図 18 ( A) のモニタ用 V形溝の側面断面説明図であり、

図 19 (A) は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の光導波路素子の光導波路部の構成の一例を示す平面説明図であり、

図 19 (B) は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の光導波路素子の光導波路部の構成の他の例を示す平面説明図であり、図 20 (A) は、実用上実施できない光導波路の構成の一例を示す平面説明図であり、

図 20 (B) は、実用上実施できない光導波路の構成の他の例を示す平面説明図であり、

図 21は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の例の要部の構成を示す平面説明図であり、

図 22は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の例の構成を示す平面説明図であり、

図 23は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の例の構成を示す平面説明図であり、

図 24 (A) は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の光導波路素子の複数の表面導波路部の結合部において、出力光導波路部と、モニタ光導波路部との結合方式の一例を示す平面説明図であり図 24 (B) は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の光導波路素子の複数の表面導波路部の結合部において、出力光導波路部と、モニタ光導波路部との結合方式の他の例を示す平面説明図であり、

図 24 (C) は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の光導波路素子の複数の表面導波路部の結合部において、出力光導波路部と、モニタ光導波路部との結合方式の他の例を示す平面説明図であり、

図 25は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の補強キヤピラリの一例の先端部の側面説明図であり、

図 26は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の補強キヤピラリの形状の一例を示す斜視説明図であり、

図 27は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の一例の平面説明図であり、

図 28は、図 27の出力光モニタ付光導波路型変調器の正面説明図でめる。発明を実施するための最良の形態

前述のように一般に光導波路型変調器には、温度ドリフト及び DC ドリフトと称される動作点電圧のドリフト現象があり、このため、出力光をモニタし、その出力に応じて、動作点電圧にフィードパックして、上記ドリフト現象があってもその動作点を所定特性曲線上の同一点に保持することが必要である。この状況を図 1— ( A ) 〜

( D ) に示す。図 1 一（A ) に示された変調器印加電圧—光出力特性曲線の波形 1 において、その波形 1の中点 2を動作点として、図 1 - ( B ) に示されているように RF信号 3を入力用光ファイバ 22を通して変調器に印加入力すると、その光出力は、図 1 _ ( C ) に示されている信号 4のように、印加 RF信号 3に相似の波形を示す。このとき、温度ドリフト及び又は DCドリフトなどによって、特性曲線の波形が図 1 — ( A ) に点線により示されている波形 5にシフトすると、出力波形は、図 1一（D ) に示されているような歪んだ波形 6 となる。しかし、特性曲線が波形 5をとることになつても、その中点 7が動作点になるように、印加 DC電圧を制御することにより、出力波形を波形 4の形状に維持することができる。

図 2に、従来の出力光ブイ一ドパック制御系光導波路型変調器の構成の一例を示す。図 2において、光導波路型変調器 8の変調器チップ 9は、 LN又は G_a A_s結晶からなる基板であり、その表面部に入力導波路 10、 Y形分岐部 11、 MZアーム導波路部 12， 13、合波器 14、及び出力導波路部 15を有するマッハツエンタ（以下 MZと記す）型導波路 8 aが形成されている。アーム導波路部 12， 13の近傍に制御電極 16, 16' が配置され、この電極 16， 16' の間に、コネクタ 17を介して RF信号発信器（電極制御回路 18 a ) から RF信号 18を印加し、この印加された RF信号 18に応じて、導波路 8 aを通る光が位相変調され、合波器 14で合波する。このようにして光強度を変化した出力光が出力導波路部 15から、出力光ファイバ 23を通って出力する。

別に、 RF電極 16， 16' に直列に設けられた電極 19， 19' には、 DC 端子 20を介して DC電圧 21を印加し、それによつて、 RF信号 18の中心点を変調曲線上の動作点（中点） 2に設定する。入出力導波部 10， 15は、それぞれ入出力光ファイバ 22， 23と結合されている。出力光フアイパ 23は変調器モジュール 24の外において、光力プラ 25に結合され、この光力ブラ 25において、出力光は、主信号光 25 a と分岐光 26とに分岐され、主信号光 25 aは、光力ブラ 25から出力され、分岐光 26は、光電変換素子 27に入力され、こで電気信号に変換され、この電気信号は、バイアス制御回路 28に入力され、こで DC電圧 21 を制御する。このようにして DC電圧 21を制御することにより、 DCドリフトなどがあった場合でも、変調曲線上の動作点を同定し、変調曲線の歪みを防止することが可能になる。

しかしながら、図 2に示された従来の変調器においては、光力プラ 25、光電変換素子 27の配置が不可欠であるため、変調器システムのコストが増大し、その寸法、形状に制約が大きく、さらに信頼性においても不利になる。

従来の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の例の平面説明図が

、図 3に示されている。

図 3において、変調器 29の光導波路型素子 30は、誘電体基板 31の上にマッハツエンダ ( MZ) 型光導波路 32及びその制御用電極 33が配置され、光導波路 32の出口端から光フアイパ 23を通って出力信号光 34が出力される。この光導波路 32の結合部 35の下流部に方向結合器 36によりモニタ光用光導波路部 37が接続されていて、結合部 35を通つて出力された光の一部がモニタ光 37 a として分割され利用される。モニタ光用光導波路部 37は、その出力端において、補強部材 38により保持されているモニタ光用光ファイバ 39に接合され、このモニタ光用光ファイバ 39を通って出力されたモニタ光 37 aは、受光素子 40により受光され、この受光素子 40からモニタ信号が出力される。

図 3に示された従来の変調器においても、受光素子は、光導波路素子を収容しているケース 41の外に配置され、かつそれが、モニタ光用光ファイバに連結されているため、変調器システムのコストが高く、かつ、その寸法、形状に対する制約が大きく、信頼性も不十分であるという不利がある。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器においては、誘電体基板、及びその表面に形成された光導波路を含み、前記光導波路が複数の表面導波路部と、これらの表面導波路部が収斂結合する導波路結合部と、この導波路結合部に連続する出力光出力導波路部とを有する光導波路素子と、

前記光導波路素子の出力光出力導波路部の出力端に接合されている出力光用光ファイバ、及び

モニタ光受光手段を有する変調器に、さらに前記光導波路素子と出力光用光ファイバとの接合部を補強する補強キヤビラリを設け

前記補強キヤビラリは、それ自身と、及びその中に配置されたモユタ光用光ファイバとの少なくとも一方により前記光導波路素子から出力されたモニタ光を受光し、伝播し、補強キヤビラリの外に出力することができ、

前記モニタ光受光手段は前記補強キヤビラリからその外に出力されたモニタ光を受光する位置に配置され、かつ光電変換素子を有することを特徴とするものである。

本発明の出力光モニタ付変調器の態様（ 1 ) においては前記補強キヤビラリが光伝播性材料、例えば透明ガラスにより形成されており、

前記補強キヤビラリから出力される放射モード光をモニタ光として前記モニタ光受光手段が受光する。

マッハツェンダ型導波路などを使用し 0NZ 0FF 信号出力を得る光変調器において、 OFFモード状態、すなわち光信号が出力されていない状態において発生する放射モード光は、基板内において、光信号出力が導波される出力光導波路に対して、斜め外側方向に放射される。この放射モード光は約 0. 7度の放射角をなして導波路出力部から遠ざかりながら通常基板内を伝播し、最終的には基板端面より外部に放射される。また、放射モード光の光量は出力光導波路内を通る光信号出力の光量と相補の関係にあるので、放射モード光を検知することにより光信号出力のモニタが可能である。

光変調器の基板端面には、光導波路からの光信号出力を受け取り変調器の外部に導光するための光ファイバが取り付けられるが、この光ファイバの外径は 125 μ mと非常に細いため、基板端面に単純に接着しただけでは接着強度が不足する。このため、「ファイバ補強部材」として補強キヤビラリを使用して光ファイバを被覆し、この補強キヤビラリの 1端面を、基板端面に接着することにより光フアイバと光導波路との接続部を補強保護し、その接着強度を向上させることができる。従来この補強キヤビラリには、通常シリコン材料あるいはセラミックス材料が使用されている。ここで、補強キヤビラリを、その材質として信号光/放射モード光を伝播し得るものを用い、さらに、基板端面より放射される前記放射モード光を受光し得る大きさに形成すれば、放射モード光をこの補強キヤビラリ内に導光することができる。

図 4 ( A ) 及び図 4 ( B ) により放射モード光を説明する。図 4 Aにおいて、誘電体基板 31上に光導波路 30が形成されていて、この光導波路 30は、光入力源に連続された入力部（図示されていない）、この入力部から分岐した分岐部表面導波路部 42， 43、これら分岐部 42， 43の出力側部分 44, 45、この出力側部分 44， 45が、収斂して、分岐部 42， 43, 44及び 45を通る光が干渉合波する合一点 46、及び、この合一点 46から伸び出ている出力部 47を有している。分岐部 42 ， 43の近傍に配置された電極（図示されていない）に RF信号を加えると、分岐部 42, 43を通る光波の光位相が、異なる変化をして、これらの光波を合一点 46において合波すると、互いに干渉して、光強度が、 RF信号に応じて変化し、所謂光信号となって、導波路出力部 47から出力される。光信号と相捕の関係'にある光が、放射モード光 48, 49として、合一点 46から基板 31内に放射され出力部 47の両側の斜め外側向きの伝播路 48, 49を通って伝播される。放射モード光 48 ， 49は、光導波路 30の出力部 47から出力される単一モード光に対し高次モード光であり、放射モード光 48及び 49は、互いに位相が 180 度異つている。

図 4 ( B ) には、図 4 ( A ) の光導波路素子の右側端面を示す説明図であって、光導波路の出力部 47を通る信号光 50と、放射モード光伝播路 48 a ， 49 aを通る放射モード光 48， 49とは、約 0. 7度の角度をなしている。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 1 ) の一例において、前記光伝播材料により形成された、補強キヤビラリの先端面が反射面を形成していて、

前記モニタ光受光手段が前記反射された放射モード光をモニタ出力光として受光する。

また、前記捕強キヤビラリが透明ガラス製円柱体であって、その長手方向軸に沿って前記出力光用光ファイバ保持用透孔又は溝が形成され、前記透孔又は溝の長手方向軸と、前記反射面とが斜交することが好ましい。一般に出力光用光ファイバ保持用.透孔又は溝の長手方向は、補強キヤビラリの接合端面に対し、直角をなしていることが好ましい。

前記補強キヤビラリの反対側の端面（補強キヤビラリの、光導波路素子の出力端面に接着されている接合端面に対し反対側の面）を、前記出力光用光フアイパ保持用透孔又は溝の長手方向に対して傾斜するように形成すると、この傾斜先端面において、補強キヤビラリ中を伝播してきた放射モード光が反射され、補強キヤビラリの外 (出力光ファイバが取り出される方向とは異なる上、右、下、左のいずれかの方向）に放射される。この放射された光を、光導波路素子ケース内に、光導波路素子とは別個に配置されたモニタ光受光手段、例えばフォトダイオード（PD) を配置して検知して放射モード光の光量を測定し、その値から、光導波路から出力されている出力光の光量をモニタすることができる。

上記補強キヤビラリの傾斜端面の傾斜角度、及び方向を設定することにより、放射モード光の反射放射方向を設定し、この放射光を受光できる位置に受光手段を配置し、取り付け、配線することができる。従って、前記補強部材の傾斜先端面の設定により、受光手段の配置位置を、光導波路素子の機能及び各部材の配置位置に影響しないように選定することが可能になる。補強キヤビラリの傾斜先端面には、必要に応じ金属または誘電体などからなる反射膜を設け、放射モード光の反射効率を高めることができる。この反射膜は、例えば金属アルミニゥムをスパッタ成膜することなどにより形成することができる。

光導波路素子の光導波路は、複数の表面導波路部と、それらが収斂結合する導波路結合部と、この結合部に連続する出力導波路部とを有し、これらは誘電体基板の表面部分に形成されている。複数の表面導波路部は、 1個の光入力導波路部から分岐したものであってもよく、或は、それぞれの、結合部に対し反対側の端面において光を入力するものであってもよい。

光導波路の出力端には出力光用光ファイバの 1端面が接合されていて、この光ファイバの接合端部分は、補強キヤビラリにより補強されている。補強キヤビラリは、光導波路から放射される放射モード光を受光し、伝播するのに十分な大きさを有し、かつ、その 1端面は光導波路素子の出力側端面に、接着されて接合端面をなしており、その反対先端面は、接合端面に対して傾斜している傾斜端面をなしている。前述のように補強部材には、その傾斜端面と傾斜端面とを連通し、出力光用光ファイバを保持するための透孔又は溝を有している。この透孔又は溝は、補強キヤビラリの長手方向に沿って形成され、この長手軸と傾斜端面とは斜交する。溝は光ファイバが配置された後蓋により被覆されてもよく、或は被覆されなくてもよい。補強部材の透孔又は溝に保持されている光フアイパの端面は、前述のように、光導波路出力端面に接合されている。

図 5は、本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の一例の構成を示す平面説明図（天井板を除く）であり、図 6は、図 5の変調器の側断面説明図であり、図 7は、図 5、図 6の変調器の、光導波路素子端面と、光ファイバ及び補強部材との接合部の構成を示す側面説明図である。

図 5， 6及び 7において、光導波路型素子の基板 51上に、マッハツエンダ（MZ) 型光導波路 52及びその制御用電極 53が配置され、光導波路 52の出力端から、出力信号光 54が出力される。この光導波路 52の結合部 55から、放射モード光 56が放射され、基板 51内を伝播し、基板 51の外部に向って放射される。

変調器は変調器ケース 57中に収容されており、入力光 58は入力側光ファイバ 59により光導波路 52に入力される。光ファイバ 59は、入力側ファイバ補強部材 60により保持補強されて、その先端が光導波路 52の入力端に接続されている。制御用電極 53は、制御信号により制御され、この制御信号は、制御信号入力用コネクタ 61を経て入力し、出力用コネクタ 62を経て出力する。

光導波路素子の出力端面には、補強キヤビラリ 63の接合端面が接合されており、基板 51内を伝播してきた放射モード光 56は補強キヤビラリ 63の内部を導光される。補強キヤビラリ 63の傾斜端面 64において、放射モード光 56は反射されて、補強キヤビラリの外に放射され、この反射された放射モード光 65は、受光手段 66により受光されモニタされる。受光手段 66からのモニタ信号出力は、ケース 57に設けられたコネクタ 67を経て出力される。補強キヤビラリ 63中に形成された透孔により保持されている光出力ファイバ 68の端面は、光導波路 52の出力端面に接合されている。

図 5， 6， 7の光導波路素子の入力端部において、入力側光ファィパ 59の端面が、光導波路 52の入力端面に接合され、この接合部は、入力側補強部材 60により補強されている。光ファイバ 59から入力光 58が、光導波路 52に入力される。

上記のように接合された各部材は、ケース 57内に収容され、その上部開口部は天井板（図示されていない）により封止される。また入力側及び出力側光ファイバの他端部は、ケース側壁に設けられた透孔を通ってケース外に導出される。前記透孔が封止されることもあるが、前記各部材が取り付けられ、固定されるだけで、ケース天井並びにケース透孔部は、封止されないこともある。

本発明において、モニタ光として放射モード光を用いる場合、補強キヤビラリは放射モード光伝播性材料により形成される。この場合に用いられる補強キヤビラリは、放射モード光に対して透明なシリコン材料（シリコン単結晶）ガラス材料（例えば石英ガラス、又はホウケィ酸ガラスなど）又はセラミック材料により形成され、その形状寸法は、所望の放射モード光をモニタし得る限り格別の制限はないが、透孔を有する円筒形をなしていることが好ましい。光フアイパ保持用透孔又は溝は、この円筒体の長手軸に沿って形成されることが好ましく、この長手軸と、傾斜端面とは斜交する。前記透孔を有する円筒形補強キヤビラリの反射面より反射された反射モード光は、前記円筒形補強キヤビラリの側面を透過してモニタ光として出射され、このモニタ光は、円筒形補強キヤビラリの側面のレンズ作用により、集束され、この集束されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光される。

図 6に示されているように、補強キヤビラリ 63の底面の接合端面近傍に、第 1汚れ防止溝 69が形成され、また補強キヤビラリ 63の底面の、傾斜端面の近傍に第 2汚れ防止溝 70が形成されている。第 1 汚れ防止溝 69は、補強キヤビラリ 63と光導波路素子との接着に用いられた接着剤の過剰部分を収容するものであって、それによつて、補強キヤビラリ 63の、放射モード光放射面に汚れを生ずることを防止する。また、第 2汚れ防止溝 70は光ファイバ 68と、補強キヤビラリ 63の透孔又は溝との接着に用いられた接着剤の過剰部分を収容するものであって、それによつて、補強キヤビラリの放射モード光の放射面の汚れを防止することができる。

本発明の上記出力光モニタ付光導波路型変調器は、下記の利点を有するものである。

また、前記補強キヤビラリの先端面に、外側に向って凸形の曲面部が形成されていて、前記補強キヤビラリを伝播したモニタ光が前記曲面において反射され、前記モニタ光受光手段において収斂受光されるようになっていてもよい。

1 ) 構造が簡単である。

すなわち、光強度変調器の形状並びに構造、素子の実装方法および技術ともモニタ出力がないものと同一であり、新たな技術を必要としない。

2 ) モニタ出力光は空間伝搬であり、導光用ファイバなどを必要としない。従って、ケース内への光導波路素子組込時に、モニタ光出力用導波路へのファイバ接続、光導波路素子上への受光手段の取付と配線等の特殊作業が不要である。また、受光手段並びにその配線などを予めケース内に組み込んでおくことが可能であり、更に上記作業を行うためにケース内に特別な設計を行うことが不要である。

3 ) モニタ光を任意な方向に放射させることが可能である。

従って、受光手段の位置を自由に選ぶことができるのでケース内の空いている部分に受光手段を置くことが可能であり、ケース内に受光手段を置くための特別な設計を行うことが不要となる。

4 ) 放射モード光を使用する。

非強度変調器としては、通常利用されない光である放射モード光をモニタ光として使用するため、光導波路素子にモニタ光出力用分岐部等の特別な設計部分を設ける必要がないばかりか、変調器で問題となる光の透過ロス増大をまねくことが無い。

従って、従来型の光強度変調素子がそのまま使用可能であり、モ二タ用光導波路分岐部やモニタ光取り出し用レンズの配置が不要でめる。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 1 ) の他の例において、前記光伝播性材料により形成された、前記補強キヤビラリの先端面にモニタ光反射面部と、非モニタ面部とが形成されており、

前記光導波路素子の導波路結合部から放射される放射モード光が前記導波路素子の前記誘電体基板及びその出力側端面に接合された前記補強キヤビラリ中を伝播し、

前記誘電体基板及び補強キヤビラリ中を伝播する放射モード光のうち、前記出力光出力導波路の片側を通って伝播された放射モード光のみが前記反射面部において、前記モニタ光受光手段に向って反射され、前記モニタ光受光手段によりモニタ出力光として受光され、前記非モニタ面部に到達した放射モード光は、モニタ光として前記モニタ光受光手段により受光されない。

この場合、前記補強キヤビラリの前記先端反射面部が、前記出力光用光ファイバを収容する透孔又は溝の長手方向軸に対して斜交していて、この反射面部において反射された放射モード光がモニタ光として前記モニタ光受光手段により受光されることが好ましい。また前記補強キヤビラリが前記透孔を有する中空円筒形をなしていることが好ましい。この場合前記中空円筒形補強キヤビラリの反射面より反射された反射モード光は、前記中空円筒形補強キヤビラリの側面を透過してモニタ光として出射され、このモニタ光は、中空円筒形補強キヤビラリの側面のレンズ作用により、集束され、この集束されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光される。図 8には、図 5〜 7に示された変調器において、反射先端面から反射され、受光手段によりモニタされ、出力された光の波形を例示したものであって、曲線 71は、出力光ファイバ 68から出力された光信号 54の波形を示し、曲線 72は、反射された放射モード光 65を受光手段 66の光電変換素子によりモニタした光の波形である。両光波 71 及び 72は、互いに異るが、相補の関係にある。

図 5〜 7の変調器において、キヤビラリ一 63の反射先端面 64の、受光手段 66に近い下半部から反射された放射モード光と、受光手段 66から遠い上半部から反射された放射モード光とは、それぞれ、図 9に示されているように受光手段 66の受光面の入射矩形面域 73及び 74に入射する。この矩形面域 73及び 74は、面域 75において互いに重なった場合には、この面域 75において入射した放射モード光は、互いに干渉し、このため、受光手段の光電変換素子のモニタ光出力が、環境温度その他の外乱により変動する（揺らぐ）という問題を生ずることがある。

この問題は、下記のようにして解決することができる。

図 10に示された本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器においては、キヤビラリ一 63の内部 63 aを伝播する放射モード光の部分を、補強キヤピラリー 63の先端面の約半部においてのみ、これを受光手段（光電変換素子）に向って反射し、受光させるように、補強キヤビラリ一 63の先端部の半部にモニタ光用反射面が形成されていて、他の約半部は、放射モード光を、受光手段に受光させない非モ二タ面を形成している。

図 10において、基板 51の出力端及びそれに接合された補強部材 76 の出力端部の端面 76 aは、光導波路出力部 47の長手中心軸に直角をなす平面 47 aに対し、傾斜して、例えば 5度の傾斜角をもって形成されている。

キヤビラリ一63の長手中心軸の方向も、光導波路出力部 47の長手方向に対して傾斜する方向に伸びており、従って、光導波路出力部 47の出力端面と、光ファイバの接続端面（図示されていない）とは、互いに傾斜して接続されている。例えば、捕強部材 76の端面 76 a と、補強キヤビラリ一 63の光フアイパ用透孔 77の長手方向中心軸 78 に直角をなす平面 78 a とは、 7度の傾斜角をなしている。

図 10において、キヤピラリー 63の先端面の上半部 79 (受光手段 66 に近い約半部）に反射面が形成され、この上半部反射面 79において反射された放射モード光 80のみが受光手段 66により受光される。捕強キヤビラリ一 63の先端部分の下半部は、図 10に示されているように、先端面から深さ Wまで切り込まれ、補強キヤピラリー 63の周面から深さ Fの部分 81が除去される。この除去部分 81の除去により補強キヤビラリ一 63の下半部に形成された端面 82においては、放射モード光は、矢印 82 aの方向に反射されるから、受光手段 66により受光されることはない。このため、図 10の光変調器においては、放射モード光の一部が補強キヤビラリ一先端面の下半部から反射されて

、受光手段に受光されることはなく、その結果、図' 9に示されている面域 75のような干渉領域を生ずることがなく、受光手段の光電変換素子から出力されるモニタ光が安定化される。

キヤビラリ一 63の反射面 79と、透孔 77の長手方向中心軸 77 a とのなす角度は、反射光が、受光手段 66に受光されるように適宜に設定できるが、一般に、 40〜46度の角度に設定されることが好ましい。. 補強キヤビラリ一 63の長さは、光ファイバの保持が確実になるように、 2〜 4 mmの範囲に設定されることが好ましく、補強キヤビラリ一 63の直径は、放射モード光の所望光量を、受光手段に受光させるための所要の反射面を形成できるように適宜に設定し得るが一般に、 0. 25〜2. 5mm 程度であることが好ましい。補強キヤピラリー 63の反射面 79から反射された放射モード光は、受光手段の光電変換素子の受光面に、ほ直角をなす入射光で入射することが好ましい。補強キヤビラリ一の周面は円柱状周面をなしていることが好ましく、このようにすると、キヤピラリーの周面は円柱レンズ効果を示し、有限の焦点距離を有する。この焦点距離近傍に光電変換素子の受光面を配置することが好ましく、これにより、 S / Nが良好になる。

図 10に示されているように、補強キヤビラリ一 63の先端面部の下半部 81を除去することにより、下記の効果が得られる。

( 1 ) 補強キヤビラリ一 63の透孔 77は光フアイパ 78を通すためできるだけ大きな直径を有することが望ましいが、放射モード光の放射角が約 0. 7° と小さいため、放射モード光をキヤビラリ一の肉質部 76を伝搬させるには、透孔の孔径は小さい程好ましく、このため、透孔の内径を光ファイバ外径よりも 1 i m程度大きくするが、この場合、図 5， 6のように、補強キヤビラリ一先端面全面が斜面のままでは、透孔内に光フアイバを導入することが非常に困難である。また、通常、光ファイバ導入部にはテーパ付き部分を設けて光フアイパを導入し易くするが、このようなテーパ付導入部も、上記と同じ理由により採用できない。しかし、図 10の様な構造とすれば、透孔の、除去部分 81に対向する部分は、光ファイバ導入用溝として機能し、光ファイバを案内し、光ファイバの透孔導入を容易にする

( 2 ) また、光ファイバは、通常、ァライメント後に補強のため補強キヤビラリ一の透孔内に接着固定されるが、この接着剤が反射面 79を汚染して、その反射性能を変動させるという問題を生ずることがあるが、上記除去部分 81は、接着剤に対しトラップ機能を示し、反射面 79の汚染を防止することができる。

補強キヤビラリ一 63の除去部分 81に、上記の効果を発揮させるためには、前記補強キヤピラリー 63の先端面の、前記反射面 79をなす約半部と、他の約半部との境界線が、前記反射面を形成する約半部、及び前記他の半部のそれぞれを通る前記放射モード光の伝播路の中間にあり、かっこの境界線が、前記キヤビラリ一の先端面において、前記補強キヤピラリーの透孔の中心軸と交差し、かつ前記境界線と同一方向に伸びる中心線と、前記中心線に平行であって、かつ、前記キヤビラリ一の中空部の外周線の、前記反射面を形成する約半部側部分に接する接線との間に位置しているようにすればよい。すなわち図 10において、補強キヤビラリ一 63の透孔の長手方向中心線に直角をなす断面でみたとき、図 11に示されているように、反射面 79を形成する約半部と除去部分 81との境界線 83は、放射モード光の伝播路 48 a， 49 aの中間にあり、かつ透孔 77の中心軸 77 a と交差する中心線 84と、透孔 77の外周に接する接線 85との間にあることが好ましい。換言すれば、図 10において、補強キヤビラリ一の外周から切り込み深さ F と、補強キヤビラリ一の半径 Rと、透孔の半径 r との関係は、

≤ F≤ R + r

であることが好ましい。

補強キヤピラリー 63と、その透孔 77とは、前述のように同心であることが望ましいが、放射モード光に対し、所望の反射ができる範囲内で、若干偏心していてもよい。また、除去部分 81の、補強キヤピラリー先端面からの切り込み深さ Wは、適宜に設定することができるが、一般に作業性及びキヤピラリーの強度とが両立するように 0. 2〜 1匪にすることが好ましい。さらに、誘電体基板 51に取りつけられる補強部材 76及び基板 51の端面 76 aにおける放射モード光の反射の影響を除くために、この端面 76 aの、光導波路出力部 47に直角をなす平面 47 a との間に、前述のように 5 ° 程度の傾斜角を持たせることが好ましく、また、この端面 76 a と、補強キヤビラリ一透孔 77の長手方向に直角をなす平面 78 a との間に、約 7度程度の傾斜角をもたせることが好ましい。

補強キヤピラリー 63の放射モード光反射面 79には、その反射率を高めるために、例えば金属膜（例えば金、クロム又はアルミニウム膜）又は誘電体多層膜（例えば Ti0₂膜と S i0₂膜との交互多層膜）を蒸着して、光反射膜を形成することが好ましい。

前記補強キヤビラリの先端面に、外側に向って凸形の曲面部が形成されていて、前記補強キヤビラリを伝播したモニタ光が前記曲面において反射され、前記モニタ光受光手段において収斂受光されるようになつていてもよい。

また受光手段の光電変換素子としては、ホトダイオード（PD) を、用いることが好ましく、放射モード光を受光して、これを電気信号に変換して出力する。

本発明の光変調器の一例を図 12に示す。図 12において、ケース（筐体） 57内に、 LiNb0₃などの強誘電体からなる基板 51を固定し、その表面部分に、光導波路 52を形成し、この光導波路 52は、光導波路入力部 86、それから分岐した分岐部 87， 88、その分岐部出力部 44， 45、結合部 46、及び出力部 47を有し、分岐部 87， 88上に電極 53， 53 aが配置されている。基板 51の入力端部には入力端部補強部材 89が配置され、その入力端面に、入力側キヤピラリー 90が接合され（図 12においては、両者は離間して画かれている）キヤピラリー 90の透孔（図示されていない）を通して入力側光ファイバ 91が導入され、その先端面が、光導波路入力部 86の入力端面に接続されている。光導波路出力部 47は、図 10と同様にして、出力側キヤピラリー 63 、出力側光ファイバ 78が接続されている。

光が、補強部材 90により補強された入力側光ファイバ 91から、光導波路入力部 86に入力し、この光を分岐部 87， 88に分配し、電気信号 92を、例えばケース 57の側面に配置されたコネクタ 93を介して電極 53， 53 aに、印加すると、分岐部 87及び 88を伝播する光波の光位相が、印加信号 92に応じて変化し、この光波が、結合部 46において合波し、互に干渉して信号光を発生する。この干渉後の信号光は、. キヤピラリー 63により補強された光ファイバ 78を通ってケース 57の外に出力される。

結合部 46で、基板 51内の出力光出力導波路部の両側に放射された 2つの放射モード光 48， 49のうち、放射モード光 48は、キヤビラリ一 63の内部 63 a を通りキヤビラリ一 63の先端面の上半部に形成された反射面 79において反射され、キヤビラリ一 63の円柱状周面において集光されながら、光導波路の出力部 47にほ直角をなす方向（ケース 57の側面にほ直角をなす方向）に放射される。この放射光束 94は、それに対し、それをほ直角に、かつ、受光面からの反射光が、反射面に戻らない角度に受光し得るように配置された（ケース 57の側面に固定された）受光手段 66 (光電変換素子、 PD) の受光面に受光される。受光された放射モード光による信号は、光電変換素子において電気信号に変換され、この電気信号 95は、光出力モニタ信号としてコネクタ 96を介して、ケース 57の外に出力される。

結合部 46から放射された放射モード光 49は、キヤビラリ一 63の内部 63 aを伝播して、その先端面下半部に形成された除去部分 81の端面 82に到達し、この端面 82において受光手段 66には到達しない方向 82 aに反射される。

上記のモニタ機能は、例えばマツハツンダ型光導波路を有し、分岐部を Y型合波する構成の光素子において、得ることができる。本発明の光変調器において、出力側補強キヤピラリーを伝播した放射モード光を受光手段の光電変換素子に受光させることのない出力側補強キヤビラリ一先端面の非モニタ半部の構成は、前記図 10， 11 , 12に記載されたものに限定されるものではなく、この非モニタ半部を、放射モード光に対し、非反射表面により形成してもよく、或は、この非モニタ半部より反射された放射モー，ド光を、キヤビラリー周面と、光電変換素子との間に配置された遮光手段により遮光してもよく、或は、キヤビラリ一内部に、非モニタ半部に指向する放射モード光を遮断する手段、例えば、遮光凹部の形成、又は遮光板の挿入などを施してもよい。

図 10， 11、及び 12においては、基板の端面における放射モード光の反射を少なくするために、基板端面を、基板表面の光導波路出力部 47の方向に対して直角をなす平面から基板表面内において（水平方向に）約 5度傾斜させる場合について説明したが、基板の端面を、基板表面に対して、傾斜させた場合には、キヤピラリーを図 13に示すように形成することが、その加工を容易にするために有効である。 .

図 13において、基板 51及びその捕強部材 76が、ケース 57内の底面上に支持具 96により支持配置され、その出力側端面を、基板表面に対して直角をなす平面から、垂直方向に傾斜して形成し、この基板出力側端面に、補強キヤピラリー 63の一端面を接合し、このとき、補強キヤピラリー 63の透孔（図示されていない）の長手方向上心線を、基板表面に対し、 42〜48度傾斜させる。補強キヤピラリー 63の先端面 79を、この先端面と、中空部の長手方向中心線を含む垂直平面と平行な平面との交差線により、 2分し（この場合は、この交差線の左右に 2分する）この 2分された一方の半部を、反射面として用い、この反射面から反射された放射モード光を、キヤビラリ一の円柱状周面により集光して、受光手段 66の光電変換素子（例えば、ケース 57の底面に配置）の受光面に受光させる。捕強キヤビラリ一 63の他の半部は、非モニタ面とする。反射面と、非モニタ面との境界線は、図 11と同様に設定することが好ましく、非モニタ面は、前述と同様にして形成すればよい。

図 10〜13に示された本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器は、下記の効果を有するものである。

1 ) 構造が簡単である。

すなわち、光強度変調器素子の形状並びに構造、素子の実装方法および技術とも、モニタ出力がないものと同一であり、新たな技術を必要としない。

2 ) モニタ出力光は空間伝搬であり、導光用ファイバなどを必要としない。

従って、ケース内への光導波路素子組込時に、モニタ光出力用導波路へのファイバ接続、光導波路素子上への受光素子の取付と配線等の特殊作業が不要である。また、受光素子並びにその配線などを予めケース内に組み込んでおくことが可能であり、更に上記作業を行うためにケース内に特別な設計を行うことが不要である。

3 ) モニタ光を任意な方向に放射させることが可能である。

従って、受光素子の位置を自由に選ぶことができるのでケース内の空いている部分に受光素子を置くことが可能であり、ケース内に受光素子を置くための特別な設計を行うことが不要となる。

4 ) 放射モード光を使用する。

非強度変調器としては通常捨てている光である放射モード光をモニタとして使用するため、光導波路素子にモニタ光出力用分岐部等の特別な設計部分を設ける必要がないばかり力、、変調器で問題となる光の透過ロス増大をまねくこ.とが無い。

5 ) モニタ出力の、環境気候による外乱変動が少なく、又はなく、正確なモニタが可能である。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器は、放射モード光をモニタ用光として利用するため、簡単な構造及び配置によりモニタ光検知手段を設けることができ、しかも、外乱による変動が少なく、又はないという利点を有し、有利に実用できる。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) において

、前記光導波路素子の光導波路が、前記出力光出力導波路部とともに導波路結合部に連結されたモニタ光出力導波路部を有し、このモニタ光出力導波路部の出力端からモニタ光が出力される。

この態様（ 2 ) の一例において、前記モニタ光出力導波路部の出力端に、モニタ光出力用光ファイバ片の一端面が接続されており、前記モニタ光出力用光ファイバ片は、前記補強キヤビラリ中に形成されかつ前記モニタ光出力用出ファイバ片ょりも長いモニタ光用溝の中に保持され、このモニタ光用溝の、前記モニタ光出力用光フアイパ片の出力'端に対向する端面はモニタ光反射面を形成していて、前記モニタ光出力用光ファイバ片の出力端から出力されたモニタ光は、前記反射面において反射され、

前記モニタ光受光手段が、前記反射されたモニタ光を、モニタ光力光として受光する。

この態様の出力光モニタ付光導波路型変調器の一例の平面説明図が図 14に示されており、図 15は、図 14の変調器の正面一部断面説明図であり、図 16は、図 14及び図 15の本発明の変調器から出力される主信号光の波形及びモニタ光の波形の一例を示すグラフである。

図 14， 15及び 16において、光導波路型変調器 101は変調器チップ

102、並びに補強キヤビラリ 103と、モニタ光受光部 104とを有している。変調器チップ 102は、図 15に示されている変調器チップ 1 02と同一の構成を有する。図 14， 15においては変調器チップ 102の一部のみが図示されている。

変調器チップ 102において、誘電体（LN) 又は半導体（G_a A_s ) などからなる基板 104の表面部分に表面導波路が形成され、この表面導波路は、複数の表面導波路部 105， 106と、これらの導波路部 105，

106が収斂結合する結合部 107と、この結合部に連通する主出力導波路部 108と、モニタ光出力導波路部 109とを有している。補強キャビラリ 103の光ファイバ保持基板 110は、基板 104の出力側端面に接合されている。この接合部は補強部材 111により補強されている。

主出力導波路部 109は、主出力光ファイバ 112の一端面に連続されており、この主出力光ファイバ 112は、補強キヤビラリ 103の光ファイバ保持基板 110に形成された主出力用 V形溝 113中に保持され、主出力光ファイバ 112の他端部分は、光ファイバ保持基板 110 の外に伸び出ていて、主出力導波路部 109から出力され、さらに主出力光ファイバ 112を通った主出力光 114は、変調器 101の外に出力される。

V形溝 113は、その長手方向に沿って互に対向する 1対の傾斜側面を有する。

モニタ光出力導波路部 108はモニタ出力光ファイバ片 115の一端面に接続されていて、このモニタ出力光ファイバ片 115は、光ファィパ保持基板 110に、前記主出力光用 V形溝とは別に形成されたモニタ光用 V形溝 116中に保持されている。このモニタ光用 V形溝 1 16は、その長手方向に沿って互に対向する 1対の傾斜側面と、長手方向軸に対して傾斜している傾斜端面 117を有し、前記モニタ出力光ファイバ片 115の末端面は、前記傾斜端面 117に対向していて、モニタ光 118がこのモニタ出力光ファイバ片 115の他端面から、傾斜端面 117に向って放射される。この放射されたモニタ光 118は傾斜端面 117において、上方に反射される。

モニタ用 V形溝 116の上方にモニタ光受光手段 104が配置されていて、このモニタ光受光部 104は光電変換素子（ホトダイオード（ PD ) ) 119を含み、この光電変換素子 119はモニタ用 V形溝 116の傾斜端面 117から反射されたモニタ光 118を受光し、モニタ光を電気信号に変換する。光電変換素子 119は、保持部材 120により保持されている。

補強キヤビラリ 103の光ファイバ保持基板 110は、例えば Si単結晶から構成され、主出力用 V形溝 113の傾斜側面並びにモニタ用 V 形溝 116の傾斜側面及び傾斜端面 117は、 S i単結晶に対し、異方性エッチングを施して形成される。このエッチングにおいて、 Si単結晶のく 111 >面が選択エッチングされ、傾斜角 54. 7度の V形溝が形成される。 V形溝の形状及び上端幅は、ホトリソグラフによって正確に設定することができ、 V形溝の上端幅は、任意の大きさで形成することができる。

図 15に示されているように、主出力用 V形溝 113及びモニタ用 V 形溝 116のそれぞれに保持されている光ファイバ 112， 115の周面上部は、ファイバ保持基板 110の上端面 121よりも上方に突出していることが好ましく、この突出部の高さは 30 μ πι以上であり、かつ光ファイバ外径の 1 Z 2以下であることが好ましい。このとき、光フアイパの中心線 122は、ファイバ保持基板 110の上端面 121より低く位置することになる。補強キヤビラリ 103において、光ファイバ 112 , 115の上に押え板 122が配置される。

図 16に示されている印加電圧一光出力関係図から明らかなように、主出力光 114と、モニタ光 118とは、相補的な波形を有し、モニタ光 118により、主出力光 114の出力状況を正確に検知することができる。

図 17に示されているように、補強キヤビラリ 103の光ファイバ保持基板 110の V形溝 113及び 116に保持されている主出力光フアイバ 112及びモニタ出力光ファイバ 115は、接着剤 123により V形溝 113， 116に接着固定され、さらに、図 15及び図 16に示されているように、透明な押え板 122により固定されている。補強部材 111は、また、変調器チップ 102の誘電体基板 104と光ファイバ保持基板 1 10との接合を補強する。

図 14及び図 15において、モニタ光出力導波路 30から出力されたモニタ出力光は、モエタ出力光ファイバ 108の端面から、モニタ光用 V形溝 116の傾斜端面 117に向って放射され、このモニタ光は、傾斜端面 117において、上方に向って反射され、この反射されたモニタ光 118は、押え板 122を透過して、傾斜端面 117に対向して配置された光電変換素子（ホトダイオード、 PD)119により受光され、こで電気信号に変換される。この電気信号を図 2に記載されている変調器と同様に、バイアス制御回路（図 14， 15には記載されていない）に入力信号として入力し、変調器を制御する光電変換素子は、押え板 122に取りつけられていてもよい。

図 18 ( A), (B ), (C) に、 Siにより形成された、モニタ光用 V 形溝 116の一例の詳細を示す。図 18 ( A) は、 V形溝 116の一部平面説明図であり、図 18 (B ) は、図 18 ( A) の V形溝 116の線 A— A—に沿った断面説明図であり、図 18 (C) は、図 18 ( A) の V形溝 116の線 B— B—に沿つた断面説明図である。

図 18 (A), (B ), (C) において、光ファイバ保持基板 110に、その上表面 121より下に、 V形溝 116がエッチングされていて、この V形溝 116は、溝側面 124， 125を有し、この側面は底線 126で交差する。 V形溝 116は、この溝の長手方向軸に対して傾斜して形成された傾斜端面 117を有している。溝側面 124， 125及び傾斜端面 1 17は、いずれも Si単結晶のく 111>面であって、それぞれ、上表面 121に対して 54.7度の傾斜角を有している。

モニタ光用 V形溝 116の傾斜端面 117は、その表面を高反射膜、例えば、 AU膜により被覆され、その反射率を増大してもよい。また、反射光量を増大させるために、 V形溝 113， 116の深さは、モニタ光出力光ファイバ 115の中心線 122が光ファイバ保持基板 110の上表面 121の水準の下にあるように設定されることが好ましい。前記中心線が、上表面 121をこえて上にあると、傾斜面で反射するモニタ光の光量が減少し、従って、受光手段に入力されるモニタ光量が減少するという不都合を生ずることがある。

さらに、押え板 122により、主出力光ファイバ 112及びモニタ出力光ファイバ 115が良好な状態に整列するためには、光ファイバ 11 2 , 115の各々の周面上部が光ファイバ保持基板 110の上表面 121よりも 30 μ m以上、光フアイバ外径の 1 / 2以下の高さだけ突出していることが好ましい。 V形溝 116及び 113の深さは、光ファイバ周面上部の光フアイパ保持基板上表面 121からの突出高さが 30 μ m以上であって、光ファイバ外径の 1 / 2以下になるように設定することが好ましい。 '

図 19 ( A ) 及び（B ) には、光導波路結合部 107において主出力導波路部 109及びモニタ出力導波路 108の 2出力導波路を収斂結合させ、そして主出力光出力導波路部とモニタ光出力導波路部とに分岐させるときの構成の例が示されている。図 19 ( A ) においては、導波路結合部 107に X力ブラ又は方向性結合器 127を用いるものである。方向性結合器として、 3 dB結合器を用いると、その機能は X 力ブラと同一になる。図 19 ( B ) においては、結合部 107に主出力導波路 109を連結させ、主出力導波路 109の一部に TAP用方向性結合器 128を設けて、出力光の一部を分岐させて、モニタ光出力導波路 108を形成する。

本発明に用いられるモニタ出力光ファイバ片 115は、シングルモードファイバであってもよいが、マルチモードファイバ（例えば G1 50又は G162) であることが好ましく、このようにすると、ファイバのァライメントが容易になる。

本発明の変調器に用いられる導波路チップ 102の幅は、通常 1 〜 3 mm程度である。一般に、損失なく曲げることができる導波路の曲率は約 5000 程度であるから、モニタ出力導波路 108を、例えば図 20 ( A ) 及び図 20 ( B ) に示されているように曲げて、モニタ光を直接光電変換素子（PD ) 119に導入し得るようにすることは、実際には不可能である。 . 本発明の態様（ 2 ) の出力光モニタ付光導波路型変調器の他の例において、

前記モニタ光出力導波路部の出力端にモニタ光出力用光ファイバ片の一端面が接続されており、

前記モニタ光出力用光ファイバ片は、前記補強キヤビラリ中に形成されかつ前記モニタ光出力用光ファイバ片よりも長くないモニタ光用透孔又は溝の中に保持され、

前記モニタ光出力用光ファイバ片の出力端面から出力されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光される。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の上記の例の構成を図 21に示す。

図 21の変調器 131において、導波路チップ 132の構成は、前記図 14 , 15に示されたものと同一である。光ファイバ保持部 133において、光ファイバ保持基板 134に形成された主出力光用 V形溝 113及びそれに保持されている主出力光ファイバ 112は、前記図 14， 15に示されたものと同一である。しかし、光ファイバ保持基板 134に形成されたモニタ光出力光用 V形溝 135は、主出力光用 V形溝 113に対して、それから遠ざかる方向に傾斜して伸びており、 'その中に、モニタ出力光ファイバ片 136が保持されており、このモニタ出力光ファイバ片 136は、光ファイバ保持部 133を横切って光ファイバ保持基板 134の外に伸び出し、その端面は、受光手段 104の光電変換素子 119に対向している。モニタ出力光ファイバ 136の端面から出力されたモニタ光 118は光電変換素子 119により受光され、こで、電気信号に変換される光電変換素子 119は、保持部材 120により保持されている。この変調器においても、モニタ出力光ファイバ部はマルチモード光ファイバであることが好ましく、表面導波路の結合部に X力ブラ又は方向性結合器が配置されていることが好ましく、或は、表面導波路の結合部に主出力導波路部が連結され、この主出力導波路部に方向性結合器を介して、モニタ出力導波路部が連結されていてもよい。モニタ出力光ファイバ片 136の長さは、モニタ光出力光用 V形溝 135の長さより短かくないことが必要であって、 V形溝 135の長さと等しくてもよいが、図 21に示されているようにより長いことが好ましい。

本発明の態様（ 2 ) の出力光モニタ付光導波路型変調器の上記の例において、導波路チップにおける主出力導波路の幅が 250 iz m程度であり、主出力光ファイバの光フアイパ保持基板の外における外径が 250〜400 μ ηιであるため、従来は主出力導波路と、主出力光ファイバとの干渉により、変調器チップの端面からの光放射を光電変換素子（PD) により変調器モジュール内で直接受光することが困難であつたが、本発明の変調器の態様（ 2 ) の上記例においては、それが可能になり、寸法形状の制約が少なく、信頼性が高く、コストの安く実用性の高い出力光モニタ付光導波路型変調器の提供が可能である。

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の態様（ 2 ) の更に他の一例において、

前記光導波路素子のモニタ光出力導波路部が、前記出力光出力導波路部とともに、前記複数の表面光導波路部に、前記導波路結合部において、方向性結合部、クロス力ブラ構造、又は TAP力ブラ構造を介して結合されており、

前記出力光出力導波路の出力端は、前記補強キヤビラリの透孔又は溝を通して揷入された光ファイバの入力端に接合されており、前記補強キヤビラリが、光伝播性材料により形成されていて、前記モニタ光出力導波路の出力端から出力されたモニタ光は、前記補強キヤビラリの中を伝播し、これを透過して、又は前記補強キヤピラリに設けられた光反射面部により反射されて前記モニタ光受光手段により受光され、

前記出力光出力導波路部の出力端と、前記モニタ光出力導波路部の出力端とは、互いに間隔をおいて離間しており、この離間間隔は、前記モニタ光出力導波路から出力され、前記補強キヤビラリ中を伝播するモニタ光が、前記出力光出力導波路の出力端から出力された出力光により影響を受けないために十分に大きく設定される。補強キヤビラリ用光伝播性材料は、シリコン材料（例えばシリコン単結晶）、透明ガラス材料（例えば石英ガラス、又はホウケィ酸ガラス）、又は透明セラミック材料から選ぶことが好ましい。

上記変調器において、

前記補強キヤビラリの先端面には、前記モニタ光出力導波路の光軸に斜交する反射面部が形成されていて、前記モニタ光出力導波路の出力端から出力され、前記補強キヤビラリ中を伝播したモニタ光は、前記反射面部において、前記モニタ光受光手段に向って反射されることが好ましい。

また、前記補強キヤビラリの先端面に、外側に向って凸形の曲面部が形成されていて、前記補強キヤビラリを伝播したモニタ光が前記曲面において反射され、前記モニタ光受光手段において収斂受光されてもよい。

さらに、前記補強キヤビラリの先端面の、前記モニタ光受光手段に指向するモニタ光の伝播及び出力に関与しない非モニタ面部の少なくとも一部分が切除されていてもよい。

さらに上記変調器において、前記補強キヤビラリの前記先端反射面部が、前記出力光用光フアイパを収容する透孔の長手方向軸に対して斜交していて、この反射面部において反射された放射モード光がモニタ光として前記モニタ光受光手段により受光されてもよい。

また、前.記補強キヤビラリが前記透孔を有する中空円筒形をなしていることが好ましく、この場合、前記円筒形補強キヤビラリの反射面より反射された反射モード光は、前記中空円筒形補強キヤビラリの側面を透過してモニタ光として出射され、このモニタ光は、中空円筒形補強キヤビラリの側面のレンズ作用により、集束され、この集束されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光される。

また図 11により説明したように、前記補強キヤビラリの先端面の

、前記反射面部と非モニタ面部との境界線が前記放射モード光の前記反射面部に至る伝播路と、前記非モニタ面部に至る伝播路との中間にあり、かっこの境界線が、前記補強キヤビラリの先端面において、前記透孔の長手方向軸と交差し、かつ前記境界線と同一の方向に伸びる中心線と、この中心線に平行であってかつ前記補強キヤピラリの透孔部の外周線の、前記反射面部を形成している部分に接する接線との間に位置していることが好ましい。

さらに、前記補強キヤビラリの先端面非モニタ面部が、前記補強キヤビラリの先端面の反射面部を残して他の面部を内側に切り込み除去することによって形成されていてもよい。

さらに前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部が、前記放射モード光を反射することのない非反射性面からなっていてもよく、前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部に対して、この非モニタ面部において反射された反射モード光を遮断する手段が、前記非モニタ面部と、前記モニタ光受光手段との間に配置されていてもよレ、。

図 22により、前記態様の本発明の出力光モニタ付光導波路型素子の構成を説明する。

図 22において、誘電体基板 102上に複数の表面光導波路部 105， 1 06を有する光導波路が形成されており、その入力側端面は入力側光ファイバ 91に接合されている。複数（図 22においては 2個）の表面導波路部 105 , 106は結合部 107において結合し、この結合部 107に結合されている出力光導波路部 109の出力端は出力側光ファイバ 1 12に接合されている。この出力光導波路部 109の出力端と、出力側光ファイバ 112との結合部を補強するために、補強キヤビラリ 140 が、基板 102及び出力光導波路部 109に接合されており、この補強キヤビラリ 140は、出力側光ファイバ 112を挿入するための透孔 11 2aを有している。

上記構成を有するマツハツンダ型光導波路を有し、 0NZ 0FF 信号出力を得る光素子、例えば光変調器において、 OFFモード状態、すなわち光信号が出力されていない状態において発生する放射モード光（モニタ光） 142は、表面導波路の結合部近傍より光信号出力が導波される出力光導波路に対して、斜め外側方向の基板内に放射される。この放射モード光（モニタ光） 142は通常基板内を伝播し、最終的には基板端面より外部に放射される。また、この放射モード光 (モニタ光） 142の光量は出力光導波路内を通る光信号出力の光量と相補性があるため、放射モード光（モニタ光） 142を検知することにより光信号出力のモニタが可能である。

光変調器の基板端面には、光導波路からの光信号出力を受け取り変調器の外部に導光するための光フアイパ 112が取り付けられるが

、この光ファイバの外径は 125 μ mと非常に細いため、基板端面に単純に接着しただけでは接着強度が不足する。このため、ファイバ補強部材キヤビラリ 140を使用して光ファイバ 112を被覆し、この捕強キヤビラリ 140の 1端面を、基板 102の端面に接着することにより光ファイバと光導波路との接続部を補強保護し、その接着強度を向上させることができる。一般に、この補強用キヤビラリには、通常シリコン材料あるいはセラミックス材料が使用されている。ここで、補強キヤビラリを、その材質として信号光/放射モード光（モニタ光）が透過するものを用い、さらに、基板端面より放射される前記放射モード光（モニタ光）を受光し得る大きさに形成すれば、モニタ光 142をこの補強キヤビラリ内に導光することができる。前記補強キヤビラリの反対側端面 141 (光ファイバ補強部材の、光導波路素子の出力端面に接着されている接合端面に対し反対側の面 ) を、図 22に示されているように前記出力光導波路部 109の光軸と斜交するように形成すると、この傾斜端面において、補強キヤビラリ 140中を伝播してきたモニタ光 142が反射され、補強キヤビラリ 140の外（出力光ファイバが取り出される方向とは異なる上、右、下、左のいずれかの方向）に導出される。この導出された光を、光導波路素子とは別個に配置された受光手段、例えばフォトダイォード（PD ) 104に受光してモニタ光の光量を測定し、その値から、光導波路から出力されている主出力光の光量をモニタすることができるしかしながら、上記のシステムにおいては、前述のように、入力側光フアイパから基板内に洩れた光及び、導波路内において散乱して基板中に洩れ出た光などが、放射モード光とともに受光素子に入力するため、モニタ光出力の消光比が劣化するという問題点がある消光比とは光素子、例えば光変調器において、 0NZ 0FF 信号出力するときのモニタ最大出力と、モニタ最小出力の比と定義される。図 22において、基板 102上に形成された複数の表面導波路部 105 , 106の結合部 107において、主出力光導波路 119から分岐しているモニタ光導波路部 108を形成し、これらの出力端面を、モニタ光を受光し得る大きさの補強キヤビラリ 140に結合する。モニタ光導波路部 108の出力端面から出力されたモニタ光は、補強キヤビラリ 1 40内を伝播するから、このモニタ光を受光手段 104に導けばよい。例えば図 22に示されているように、補強キヤビラリ 140の先端反射面 141において、モニタ光 142が反射されて、受光素子 104において受光される。先端反射面 141と、モニタ光導波路部 108の光軸との斜交角度は反射されたモニタ光の出力光 142aが、受光素子手段 1 04において受光されるように設定すればよい。また、この先端反射面を図 23に示されているように、外側に向つて凸形の曲面 141aに形成し、この反射曲面 141aにおいて反射されたモニタ光 142aを受光手段 104において収束してもよい。また、反射先端面に反射率の高い膜体、例えば Au， P tなどからなる反射膜を貼着してもよい。

本発明の変調器において、補強キヤビラリ 140中を伝播するモニタ光がその先端面を透過して、（反射することなく）出力され、受光手段に入力されてもよい。

本発明の図 22及び図 23に示された変調器において、主出力光導波路部の出力端と、モニタ光導波路部の出力端との間隔は、モニタ光導波路部の出力端から出力され、補強キヤビラリを伝播するモニタ光 42と、主出力光導波路部 109の出力端から出力された主出力光とが、互に影響を受けない（蹴られない）ように設定することが好ましい。より好ましくは、それぞれの光束中心間隔は、出力側光ファィパ 112の半径以上 (シングルモード光ファイバの場合は 62. 5 μ m 以上）である。図 22及び図 23において、モニタ光導波路部 108の出力端から出力されたモニタ光は、補強キヤビラリ 140中を伝播し、補強キヤビラリ 140の先端面 141又は先端曲面 141aにより反射され、反射されたモニタ光出力光 142aは、受光手段 104により受光される。このとき、補強キヤビラリ 140を伝播するモニタ光の光束は、補強キヤビラリ 140の一部分のみを伝播し、このモニタ光の伝播路は、主出力光導波路部 109の出力端から出力された主出力光の伝播路から離間していて、これらが、互いに影響を及ぼすことはない。

本発明の変調器において、複数の表面導波路部の結合部において、主出力光導波路部とモニタ光出力導波路部の結合には、例えば図 24 ( A ) 〜（C ) に示された方式を用いることができる。図 24 ( A ) においては、 TAP (タップ）カプラー構造 143によりモニタ光導波路部 106が主出力光導波路部 109に結合されている。この場合、信号光の一部分がモニタ光として、モニタ光導波路 108を通って補強キヤビラリ 140に出力される。図 24 ( B ) においては、方向性結合器 144が結合部 107に配置され、また図 24 ( C ) においては、結合部 107が、クロスカップラ構造 145に形成されている。図 24 ( B ) 及び（C ) の場合、結合部 107において発生した放射モード光が、モニタ光としてモニタ光導波路 108を通って補強キヤビラリ 140中に出力される。

図 25に示されている本発明の変調器において、補強キヤビラリ 1 40は、モニタ光導波路部 108から入力したモニタ光 142を伝播し、これを先端面 141又は 141aにおいて受光手段 104に向って出力し、かつ光ファイバを保持する領域、すなわち有効領域 146を有していればよく、その他の、モニタ光の伝播及び出力に寄与しない領域 1 47は、光ファイノ 112の保持に支障がない限りカットされていてもよい。例えば図 26に示されているように、補強キヤビラリ 140の光導波路素子に接合している接合部 140aは、円筒形に形成され、この接合部 140aに光ファイバ（図示されていない）を通す透孔 112aが形成されているが、接合部 140aに連続する中間部 140bにおいては、図 26において、透孔 112aの中心より左半分がカット除去されていて、この中間部 140bには前記透孔 112aに連続する溝 148が形成されていて、この溝 148中に光ファイバ（図示されていない）を収容保持する。補強キヤビラリ 140の、前記中間部 140bに違続し、先端に反射面 1 41を有する先端部 140cにおいては、モニタ光の伝播路及び反射部が確保する有効部 146を残して、その他の部分 147はカット除去されている。

前記図 25及び図 26に示されているように、補強キヤビラリの、モニタ光の伝播出力及び光フアイパの保持に寄与しない部分 147を力ット除去することにより、光ファイバと光導波路とが、十分に結合されていないことに起因する漏れ光、及び導波路散乱光の発生などによる不要光の受光を防止することができ、かつモニタ光の消光比を向上させるなどの利点を得ることができる。

図 27及び図 28に示されている変調器においては、光導波路素子 1 31の基板 102上に入力光導波路部 149、表面導波路部 105 , 106、結合部 107、出力光及びモニタ光出力導波路部 108， 109を含む光導波路 131aが形成され、その上に S i 0₂層が形成されるが、光導波路 131 a の入力光導波路部 149、及び主出力光及びモニタ光出力導波路部 10 9 , 106が形成されている基体表面部分 102a及び 102b上には、 S i0₂層 150が形成されていない。すなわち、 S i0₂層 150は、光導波路 131a の入力端及び出力端の近傍においては形成されていないということである。このようにすることによって S i 0₂層内の漏洩光が、補強キャビラリに入力することを防止することができ、モニタ光の消光比を向上されるなどの利点が得られる。光導波路の複数個の表面導波路部 105， 106の上には、 Si0₂層を介して電極 151が配置されており、この電極 151に付荷する電位差により、表面導波路部 105， 106を伝播する光波強度に所望の変調を施すことができる。

本発明の上記態様の出力光モニタ付光導波路型素子は、光導波路の結合部から発生するモニタ光を、主出力光と互に影響を及ぼすことなく、効率よく、かつ、主出力光と同程度の消光比で、受光素子に受光することができる。産業上の利用性

本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器は、簡単な構造により、モニタ光を、受光し検知する手段に伝搬して出力光の強度をモニタして、その検知結果に基いて出力光の強度を制御することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 誘電体基板、及びその表面に形成された光導波路を含み、前記光導波路が複数の表面導波路部と、これらの表面導波路部が収斂結合する導波路結合部と、この導波路結合部に連続する出力光出力導波路部とを有する光導波路素子、

前記光導波路素子と出力光用光ファイバとの接合部を補強する補強キヤビラリ、並びに

モニタ光受光手段

を有し、

前記補強キヤビラリは、前記出力光用光フアイパと収容保持する透孔又は溝と、前記光導波路素子の基板の出力側の端面に接合されている接合面と、この接合面の反対側の先端面とを有し、

ことを特徴とする出力光モニタ付光導波路型変調器。

2 . 前記補強キヤビラリが光伝播性材料により形成されており、前記光導波路素子の導波路結合部において発生する放射モード光が、前記誘電体基板中を伝播して、前記光伝播性補強キヤビラリにより受光され、前記補強キヤビラリから出力される放射モード光をモニタ光として前記モニタ光受光手段が受光する、

請求の範囲第 1項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

3 . 前記補強キヤビラリ形成用光伝播性材料が透明ガラスである

、請求の範囲第 2項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

4 . 前記光伝播材料により形成された、

補強キヤビラリの先端面が反射面を形成していて、

前記モニタ光受光手段が前記反射された放射モード光をモニタ出力光として受光する、請求の範囲第 2項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

5 . 前記補強キヤビラリが円筒形をなしている、請求の範囲第 4 項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

6 . 前記補強キヤビラリが透明ガラス製円筒体であって、その長手方向軸に沿って前記出力光用光ファイバ保持用透孔又は溝が形成され、前記透孔又は溝の長手方向軸と、前記反射面とが斜交する、請求の範囲第 4項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

7 . 前記円筒形補強キヤビラリの反射面より反射された反射モード光は、前記円筒形補強キヤビラリの側面を透過してモニタ光として出射され、このモニタ光は、円筒形補強キヤビラリの側面のレンズ作用により、集束され、この集束されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光される、請求の範囲第 6項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

8 . 前記補強キヤビラリの先端反射面に光反射膜が形成されている、請求の範囲第 4項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

9 . 前記補強キヤビラリの先端面に、外側に向って凸形の曲面部が形成されていて、前記補強キヤビラリを伝播したモニタ光が前記曲面において反射され、前記モニタ光受光手段において収斂受光される、請求の範囲第 4項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器

10. 前記補強キヤビラリの接合面が前記光導波路素子に接着剤により接着されており、前記補強キヤビラリの底面の、前記接合面の近傍の部分に、前記接着部から流出した前記接着剤過剰部分を収容するための第 1汚れ防止溝が形成されていて、それによつて、前記補強キヤビラリの放射モード光放射面の汚れを防止する、請求の範囲第 4項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

11. 前記出力光ファイバと前期透孔又は溝とが接着剤により接着されており、

前記捕強キヤビラリの底面の、前記反射面の近傍の部分に、前記接着部より流出した接着剤過剰部分を収容する第 2汚れ防止溝が形成されていて、それによつて、前記捕強キヤビラリの放射モード光の放射面の汚れを防止する、請求の範囲第 4項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

12. 前記光伝播性材料により形成された、前記補強キヤビラリの先端面にモニタ光反射面部と、非モニタ面部とが形成されており、前記光導波路素子の導波路結合部から前記出力光出力導波路部の両側に放射された放射モード光が、前記導波路素子の前記誘電体基板及びその出力側端面に接合された前記補強キヤビラリ中を伝播し前記放射モード光のうち、前記出力光出力導波路部の片側に放射された部分のみが、前記反射面部において前記モニタ光受光手段に向って反射され、前記モニタ光受光手段によりモニタ出力光として受光され、前記非モニタ面部に到達した放射モード光は、モニタ光として前記モニタ光受光手段により受光されない、請求の範囲第 2 項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

13. 前記補強キヤビラリが円筒形をなしている、請求の範囲第 12 項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

14. 前記補強キヤビラリの前記先端反射面部が、前記出力光用光ファイバを収容する透孔又は溝の長手方向軸に対して斜交していて、この反射面部において反射された放射モード光がモニタ光として前記モニタ光受光手段により受光される、請求の範囲第 12項に記载の出力光モニタ付光導波路型変調器。

15. 前記円筒形補強キヤビラリの反射面より反射された反射モード光は、前記円筒形補強キヤビラリの側面を透過してモニタ光として出射され、このモニタ光は、円筒形補強キヤビラリの側面のレンズ作用により、集束され、この集束されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光される、請求の範囲第 13項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

16. 前記補強キヤビラリの先端反射面に光反射膜が形成されている、請求の範囲第 12項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

17. 前記補強キヤビラリの先端面に、外側に向って凸形の局面部が形成されていて、前記補強キヤビラリを伝播したモニタ光が前記曲面において反射され、前記モニタ光受光手段において収斂受光される、請求の範囲第 12項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器

18. 前記補強キヤビラリの先端面の、前記反射面部と非モニタ面部との境界線が前記放射モード光の前記反射面部に至る伝播路と、前記非モニタ面部に至る伝播路との中間にあり、かっこの境界線が、前記補強キヤビラリの先端面において、前記透孔の長手方向軸と交差し、かつ前記境界線と同一の方向に伸びる中心線と、この中心線に平行であってかつ前記補強キヤビラリの透孔部の外周線の、前記反射面部を形成している部分に接する接線との間に位置している

、請求の範囲第 12項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

19. 前記補強キヤビラリの先端面非モニタ面部が、前記補強キヤビラリの先端面の反射面部を残して他の面部を内側に切り込み除去することによって形成されている、請求の範囲第 12項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

20. 前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部が、前記放射モ一ド光を反射することのない非反射性面からなる、請求の範囲第 12 項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

21. 前記捕強キヤビラリの先端面の非モニタ面部に対して、この非モニタ面部において反射された反射モード光を遮断する手段が、前記非モニタ面部と、前記モニタ光受光手段との間に配置されている、請求の範囲第 12項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

22. 前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部に対して前記キャビラリ中に前記放射モード光を前記非モニタ面部の上流において遮断する手段が設けられている、請求の範囲第 12項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

23. 前記光導波路素子の光導波路が、前記出力光出力導波路部とともに導波路結合部に連結されたモニタ光出力導波路部を有し、このモニタ光出力導波路部の出力端からモニタ光が出力される、請求の範囲第 1項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

24. 前記モニタ光出力導波路部の出力端に、モニタ光出力用光フアイパ片の一端面が接続されており、

前記モニタ光出力用光ファイバ片は、前記補強キヤビラリ中に形成されかつ前記モニタ光出力用出ファイバ片よりも長いモニタ光用溝の中に保持され、このモニタ光用溝の、前記モニタ光出力用光フアイパ片の出力端に対向する端面はモニタ光反射面を形成していて、前記モニタ光出力用光フアイパ片の出力端から出力されたモニタ光は、前記反射面において反射され、

前記モニタ光受光手段が、前記反射されたモニタ光を、モニタ光力光として受光する、請求の範囲第 23項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

25. 前記モニタ光用溝の他端反射面が反射膜により形成されている、請求の範囲第 24項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

26. 前記モニタ出力光用光ファイバ片が、マルチモード光フアイパからなる、請求の範囲第 24項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調

27. 前記光導波路素子の導波路結合部に X力ブラ又は方向性結合器が配置され、この X力ブラ又は方向性結合器に前記出力光出力導波路部及びモニタ光出力導波路部が連結されている、請求の範囲第 24項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

28. 前記光導波路素子の導波路結合部に出力光出力導波路部が連結され、この出力光出力導波路部に方向性結合器を介してモニタ光出力導波路部が連結されている、請求の範囲第 27項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

29. 前記モニタ光出力導波路部の出力端にモニタ光出力用光ファィパ片の一端面が接続されており、

前記モニタ光出力用光ファイバ片の出力端面から出力されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光される、請求の範囲第 23項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

30. 前記モニタ出力光用光ファイバ片がマルチモード光ファイバからなる、請求の範囲第 29項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調

31 . 前記光導波路素子の導波路結合部に X力ブラ又は方向性結合器が配置され、この X力ブラ又は方向性結合器に前記出力光出力導波路部及びモニタ光出力導波路部が連結されている、請求の範囲第 29項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

32. 前記光導波路素子の導波路結合部に出力光出力導波路部が連結され、この出力光出力導波路部に方向性結合器を介してモニタ光出力導波路部が連結されている、請求の範囲第 31項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

33. 前記光導波路素子のモニタ光出力導波路部が、前期出力光出力導波路部とともに、前記複数の表面光導波路部に、前記導波路結合部において、方向性結合部、クロス力ブラ構造、又は TAP 力ブラ構造を介して結合されており、

前記出力光出力導波路部の出力端と、前記モニタ光出力導波路部の出力端とは、互いに間隔をおいて離間しており、この離間間隔は、前記モニタ光出力導波路から出力され、前記補強キヤビラリ中を伝播するモニタ光が、前記出力光出力導波路の出力端から出力された出力光により影響を受けないために十分に大きい、請求の範囲第

23項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

34. 前記補強キヤビラリの先端面には、前記モニタ光出力導波路の光軸に斜交する反射面部が形成されていて、前記モニタ光出力導波路の出力端から出力され、前記補強キヤビラリ中を伝播したモニタ光は、前記反射面部において、前記モニタ光受光手段に向って反射される、請求の範囲第 33項に記載の出力光モニタ付光導波路型変

35. 前記補強キヤビラリの先端面に、外側に向って凸形の曲面部が形成されていて、前記補強キヤビラリを伝播したモニタ光が前記曲面において反射され、前記モニタ光受光手段において収斂受光される、請求の範囲第 33項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器

36. 前記補強キヤビラリの先端面の、前記モニタ光受光手段に指向するモニタ光の伝播及び出力に関与しない部分の少なくとも一部分が切除されている、請求の範囲第 33項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

37. 前記補強キヤビラリの前記先端反射面部が、前記出力光用光ファイバを収容する透孔の長手方向軸に対して斜交していて、この反射面部において反射された放射モード光がモニタ光として前記モユタ光受光手段により受光される、請求の範囲第 33項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

38. 前記補強キヤビラリが円筒形をなしている、請求の範囲第 33 項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

39. 前記円筒形補強キヤビラリの反射面より反射された反射モード光は、前記円筒形補強キヤビラリの側面を透過してモニタ光として出射され、このモニタ光は、円筒形補強キヤビラリの側面のレンズ作用により、集束され、この集束されたモニタ光が前記モニタ光受光手段により受光される、請求の範囲第 38項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

40. 前記補強キヤビラリの先端面の、前記反射面部と非モニタ面部との境界線が前記放射モード光の前記反射面部に至る伝播路と、前記非モニタ面部に至る伝播路との中間にあり、かっこの境界線が

、前記補強キヤビラリの先端面において、前記透孔の長手方向軸と交差し、かつ前記境界線と同一の方向に伸びる中心線と、この中心線に平行であってかつ前記補強キヤビラリの透孔部の外周線の、前記反射面部を形成している部分に接する接線との間に位置している、請求の範囲第 33項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

41 . 前記補強キヤビラリの先端面非モニタ面部が、前記補強キヤビラリの先端面の反射面部を残して他の面部を内側に切り込み除去することによって形成されている、請求の範囲第 33項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

42. 前記補強キヤビラリの先端面の非モニタ面部が、前記放射モ一ド光を反射することのない非反射性面からなる、請求の範囲第 33 項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

43. 前記捕強キヤビラリの先端面の非モニタ面部に対して、この非モニタ面部において反射された反射モード光を遮断する手段が、前記非モニタ面部と、前記モニタ光受光手段との間に配置されている、請求の範囲第 33項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。

44. 前記光導波路素子が、さらに S i0₂層を有し、この Si0₂層が前記表面導波路部の入力端部分と、並びに前記出力光出力導波路部及びモニタ光出力導波路部の出力端部分を除く残余の部分との上に形成されている、請求の範囲第 1〜43項のいずれか 1項に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。