專利名稱：光調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光調(diào)制器，尤其涉及一種利用正交偏振波合成的光調(diào)制器。
背景技術(shù)：
一直以來，在光通信領(lǐng)域中，為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離大容量傳輸，將波長(zhǎng)不同的多個(gè)信號(hào) 光在1根光纖中多路復(fù)用發(fā)送的、所謂波長(zhǎng)多路復(fù)用傳輸成為主流。由此，對(duì)已設(shè)定的傳輸 線路可容易擴(kuò)大傳輸容量。然而，如海底中繼器，為在有限的增益頻帶內(nèi)多路復(fù)用多個(gè)信號(hào)光，不得不使信號(hào) 光的波長(zhǎng)間隔緊密。此時(shí)，在來自相鄰波長(zhǎng)信號(hào)的漏光和信號(hào)光本身之間產(chǎn)生稱為相干串 擾的干擾，引起信號(hào)劣化。為了解決這些問題，在專利文獻(xiàn)1等中，提案有當(dāng)波長(zhǎng)多路復(fù)用時(shí)，使相鄰信號(hào)光 的偏振狀態(tài)相互正交的、所謂正交偏振波多路復(fù)用方式。作為一例，設(shè)置奇數(shù)信道合波器與偶數(shù)信道合波器，該奇數(shù)信道合波器合成波長(zhǎng) 不同的多個(gè)信號(hào)光的奇數(shù)信號(hào)光并生成作為隨機(jī)偏振光的多路復(fù)用光A，該偶數(shù)信道合波 器合成偶數(shù)信號(hào)光并生成作為隨機(jī)偏振光的多路復(fù)用光B，將由各信道合波器輸出的多路 復(fù)用光A及B通過多信道偏振波控制器轉(zhuǎn)換成垂直方向及水平方向的直線偏振多路復(fù)用 光，進(jìn)一步由偏振波合成器合成垂直偏振多路復(fù)用光和水平偏振多路復(fù)用光并生成正交偏 振多路復(fù)用光。專利文獻(xiàn)1 日本特開2004-253931號(hào)公報(bào)然而，如在專利文獻(xiàn)1中記載，在這些正交偏振波多路復(fù)用方式中，由于被設(shè)計(jì)成 作為組裝各光學(xué)部件而成的裝置來體現(xiàn)功能，不僅光學(xué)部件的位置對(duì)準(zhǔn)及調(diào)整變得復(fù)雜， 而且使用空間光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合大量的光學(xué)部件，所以在溫度穩(wěn)定性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性等可靠度方 面存在問題。并且，由于裝置大型，所以因波長(zhǎng)多路復(fù)用增加信道數(shù)，則有時(shí)也有無法容納 在傳輸裝置內(nèi)的情況，裝置本身的使用地點(diǎn)也受限制。另外，所使用的部件也需要使用如偏振分束器(PBS =PolarizationBeam Splitter)、交叉波分復(fù)用器、陣列波導(dǎo)光柵(AWG =Arrayedffaveguide Grating)、可變光衰 減器(VOA Variable Optical attenuator)等高價(jià)部件，裝置的制造成本非常高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題是解決上述問題，提供一種利用正交偏振波合成的光調(diào)制 器，可構(gòu)成為單一的光學(xué)元件，部件件數(shù)少且可靠度高，制造成本也比較低廉。為解決上述課題，技術(shù)方案1所涉及的發(fā)明的光調(diào)制器，具有基板，由具有電光 效應(yīng)的材料構(gòu)成；光波導(dǎo)，形成在上述基板上；以及調(diào)制電極，形成在上述基板上，用于調(diào) 制在上述光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波，上述光調(diào)制器的特征在于，上述光波導(dǎo)至少具有輸入波 導(dǎo)，引導(dǎo)輸入到上述光調(diào)制器的光波；分支波導(dǎo)，從上述輸入波導(dǎo)分支；以及輸出波導(dǎo)，使 上述分支波導(dǎo)結(jié)合，并向上述光調(diào)制器的外部引導(dǎo)光波，上述光調(diào)制器還具有調(diào)制機(jī)構(gòu)，被設(shè)置于上述分支波導(dǎo)的一部分，且配置有上述調(diào)制電極的至少一部分，并且用于調(diào)制在 上述分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波；偏振面選擇機(jī)構(gòu)，被配置于上述分支波導(dǎo)結(jié)合之前的光波導(dǎo) 的一部分，控制由上述調(diào)制機(jī)構(gòu)調(diào)制的光波的偏振面；以及偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)，被配置于從上 述偏振面選擇機(jī)構(gòu)至上述分支波導(dǎo)結(jié)合之間的光波導(dǎo)的一部分，調(diào)整偏振面以使在各分支 波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面成為正交的關(guān)系。從本發(fā)明可知，偏振面選擇機(jī)構(gòu)的配置地點(diǎn)可以是調(diào)制機(jī)構(gòu)的前階段，也可以是 后階段。技術(shù)方案2所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1所述的光調(diào)制器中，上述偏 振面選擇機(jī)構(gòu)被配置于上述光波導(dǎo)的輸入端面，或者被配置于從該輸入端面至上述分支波 導(dǎo)結(jié)合之間的光波導(dǎo)的一部分。技術(shù)方案3所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1或2所述的光調(diào)制器中，上 述偏振面選擇機(jī)構(gòu)與上述偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)在光波的行進(jìn)方向上接近配置。更優(yōu)選連續(xù)配置 偏振面選擇機(jī)構(gòu)和偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)。技術(shù)方案4所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1至3中任一項(xiàng)所述的光調(diào)制 器中，上述偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)在光波的行進(jìn)方向上被配置于接近上述分支波導(dǎo)結(jié)合的部分的 位置。更優(yōu)選在從調(diào)制機(jī)構(gòu)至分支波導(dǎo)結(jié)合的部分之間配置偏振面選擇機(jī)構(gòu)和偏振面調(diào)整 機(jī)構(gòu)，并且如上述將偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)配置在接近分支波導(dǎo)結(jié)合的部分的位置。技術(shù)方案5所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1至4中的任一項(xiàng)所述的光調(diào) 制器中，上述光波導(dǎo)具有偏振光保持功能。技術(shù)方案6所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1至5中的任一項(xiàng)所述的光調(diào) 制器中，上述偏振面選擇機(jī)構(gòu)為形成在上述光波導(dǎo)上的金屬包層型偏振器，或者為被配置 在上述光波導(dǎo)的輸入端面或上述光波導(dǎo)中的薄片偏振器。技術(shù)方案7所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1至6中的任一項(xiàng)所述的光調(diào) 制器中，上述偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)為被配置在至少一個(gè)分支波導(dǎo)中的波片。技術(shù)方案8所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案7所述的光調(diào)制器中，上述波 片是被設(shè)定為對(duì)于在上述光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的波長(zhǎng)λ成為大致λ/2的波片。技術(shù)方案9所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案1至7中的任一項(xiàng)所述的光調(diào) 制器中，上述偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)使在該光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面旋轉(zhuǎn)45°，將上述偏振 面調(diào)整機(jī)構(gòu)配置于各分支波導(dǎo)，以使偏振面向不同方向旋轉(zhuǎn)。技術(shù)方案10所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案7或8所述的光調(diào)制器中，在 未配置上述波片的分支波導(dǎo)中，設(shè)置具有與上述波片大致相同的損耗的損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。技術(shù)方案11所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案10所述的光調(diào)制器中，上述 損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)是橫切上述光波導(dǎo)而配置的石英、玻璃、粘合劑、聚合物、金屬薄膜或者它們 的復(fù)合材料。技術(shù)方案12所涉及的發(fā)明，其特征在于，在技術(shù)方案6至11中的任一項(xiàng)所述的光 調(diào)制器中，在上述光波導(dǎo)中配置上述薄片偏振器、上述波片或者上述損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)中的任 一個(gè)時(shí)，這些各種部件的橫切光波導(dǎo)的面以從與上述光波導(dǎo)中的光波的行進(jìn)方向垂直的面 傾斜的狀態(tài)配置。發(fā)明的效果
根據(jù)技術(shù)方案1所涉及的發(fā)明，具有基板，由具有電光效應(yīng)的材料構(gòu)成；光波導(dǎo)， 形成在上述基板上；以及調(diào)制電極，形成在上述基板上，用于調(diào)制在上述光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光 波，上述光波導(dǎo)至少具有輸入波導(dǎo)，引導(dǎo)輸入到上述光調(diào)制器的光波；分支波導(dǎo)，從上述 輸入波導(dǎo)分支；以及輸出波導(dǎo)，使上述分支波導(dǎo)結(jié)合，并向上述光調(diào)制器的外部引導(dǎo)光波， 上述光調(diào)制器還具有調(diào)制機(jī)構(gòu)，被設(shè)置在上述分支波導(dǎo)的一部分，且配置有上述調(diào)制電極 的至少一部分，并且用于調(diào)制在上述分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波；偏振面選擇機(jī)構(gòu)，被配置于上 述分支波導(dǎo)結(jié)合之前的光波導(dǎo)的一部分，控制由上述調(diào)制機(jī)構(gòu)調(diào)制的光波的偏振面；以及 偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)，被配置于從上述偏振面選擇機(jī)構(gòu)至上述分支波導(dǎo)結(jié)合之間的光波導(dǎo)的一 部分，調(diào)整偏振面以使在各分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面成為正交的關(guān)系，所以可提供 一種利用正交偏振波合成的光調(diào)制器，可構(gòu)成為單一的光學(xué)元件，部件件數(shù)少且可靠度高， 制造成本也比較低廉。根據(jù)技術(shù)方案2所涉及的發(fā)明，由于偏振面選擇機(jī)構(gòu)被配置于光波導(dǎo)的輸入端 面，或者被配置于從該輸入端面至上述分支波導(dǎo)結(jié)合之間的光波導(dǎo)的一部分，所以可將控 制由調(diào)制機(jī)構(gòu)調(diào)制的光波的偏振面的偏振面選擇機(jī)構(gòu)容易地組裝到單一的光學(xué)元件中。根據(jù)技術(shù)方案3所涉及的發(fā)明，由于偏振面選擇機(jī)構(gòu)與偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)在光波的 行進(jìn)方向上接近配置，所以能夠抑制由偏振面選擇機(jī)構(gòu)控制的偏振面在到達(dá)偏振面調(diào)整機(jī) 構(gòu)之前偏振狀態(tài)發(fā)生變化，可進(jìn)一步適當(dāng)?shù)乜刂?、調(diào)整偏振面。尤其通過連續(xù)配置偏振面選 擇機(jī)構(gòu)和偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)，可排除兩者之間的偏振狀態(tài)的變化。根據(jù)技術(shù)方案4所涉及的發(fā)明，由于偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)在光波的行進(jìn)方向上被配置 于接近分支波導(dǎo)結(jié)合的部分的位置，所以能夠抑制由偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整的偏振面在到達(dá) 分支波導(dǎo)的結(jié)合部之前偏振狀態(tài)發(fā)生變化，并且能夠以適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)進(jìn)行正交偏振波合成。 尤其通過在從調(diào)制機(jī)構(gòu)至分支波導(dǎo)結(jié)合的部分之間配置偏振面選擇機(jī)構(gòu)和偏振面調(diào)整機(jī) 構(gòu)，并且如上述將偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)配置在接近分支波導(dǎo)結(jié)合的部分的位置，能夠避免由調(diào) 制機(jī)構(gòu)引起的偏振狀態(tài)的變化及在光波導(dǎo)中傳播時(shí)的偏振狀態(tài)的變化等，能夠得到更適當(dāng) 狀態(tài)的正交偏振波合成。根據(jù)技術(shù)方案5所涉及的發(fā)明，由于光波導(dǎo)具有偏振光保持功能，所以在控制或 調(diào)整光波的偏振面之后，光波在光波導(dǎo)內(nèi)傳播時(shí)，可保持進(jìn)行了控制或調(diào)整的偏振面的狀 態(tài)。由此，能夠確實(shí)地進(jìn)行正交偏振波合成，進(jìn)而能夠從光調(diào)制器輸出保持正交偏振波合成 的狀態(tài)的光波。根據(jù)技術(shù)方案6所涉及的發(fā)明，由于偏振面選擇機(jī)構(gòu)為形成在光波導(dǎo)上的金屬包 層型偏振器，或者為被配置在上述光波導(dǎo)的輸入端面或上述光波導(dǎo)中的薄片偏振器，所以 能夠?qū)⒖刂乒獠ǖ钠衩娴钠衩孢x擇機(jī)構(gòu)容易地組裝到單一的光學(xué)元件中。并且，為金 屬包層型偏振器或配置在輸入端面的薄片偏振器時(shí)，不需要在基板上形成槽等的切削工序 或蝕刻工序，制造工序不會(huì)復(fù)雜化，可抑制生產(chǎn)率下降及成本增加。根據(jù)技術(shù)方案7所涉及的發(fā)明，由于偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)為被配置在至少一個(gè)分支波 導(dǎo)中的波片，所以能夠?qū)⒄{(diào)整偏振面以使在各分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面成為正交的 關(guān)系的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)容易地組裝到單一的光學(xué)元件中。根據(jù)技術(shù)方案8所涉及的發(fā)明，由于波片是被設(shè)定為對(duì)于在光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波 的波長(zhǎng)λ成為大致λ/2的波片，所以能夠使光波的偏振面旋轉(zhuǎn)90°，并能夠容易地將以相同偏振面在各分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波調(diào)整為偏振面正交的狀態(tài)。根據(jù)技術(shù)方案9所涉及的發(fā)明，由于上述偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)使在該光波導(dǎo)內(nèi)傳播的 光波的偏振面旋轉(zhuǎn)45°，將該偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)配置在各分支波導(dǎo)，以使偏振面向不同方向 旋轉(zhuǎn)，所以不僅能夠?qū)⒃诟鞣种Р▽?dǎo)內(nèi)傳播的光波的狀態(tài)調(diào)整為正交狀態(tài)，而且能夠抑制 各分支波導(dǎo)中的由波片引起的光波的損耗(光強(qiáng)度的劣化)。而且，與使其旋轉(zhuǎn)90°的情 況相比，由于旋轉(zhuǎn)角度少，所以能夠減薄偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)的光軸方向(光波的傳播方向)的 厚度。因此，能夠降低由偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)引起的光波的損耗以及偏振波旋轉(zhuǎn)的偏差，進(jìn)而也 能夠較窄地形成設(shè)置偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)時(shí)在基板上形成的槽的寬度，也能夠減輕賦予基板的 機(jī)械性負(fù)載。根據(jù)技術(shù)方案10所涉及的發(fā)明，由于在未配置波片的分支波導(dǎo)中，設(shè)置具有與上 述波片大致相同的損耗的損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，所以在合成各分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波時(shí)，能夠抑 制合成的各光波的光強(qiáng)度的偏差。根據(jù)技術(shù)方案11所涉及的發(fā)明，由于損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)是橫切光波導(dǎo)而配置的石英、 玻璃、粘合劑、聚合物、金屬薄膜或者它們的復(fù)合材料，所以能夠?qū)p耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)容易地組 裝到單一的光學(xué)元件中。根據(jù)技術(shù)方案12所涉及的發(fā)明，由于在光波導(dǎo)中配置薄片偏振器、波片或者損耗 產(chǎn)生機(jī)構(gòu)中的任一個(gè)時(shí)，這些各種部件的橫切光波導(dǎo)的面以從與上述光波導(dǎo)中的光波的行 進(jìn)方向垂直的面傾斜的狀態(tài)，所以即使光波在該面反射時(shí)也能夠抑制變成在光波導(dǎo)內(nèi)向反 方向傳播的返回光。因此，能夠防止由返回光引起的信號(hào)間干擾及信號(hào)電平的下降等，光調(diào) 制器的工作穩(wěn)定化，并且也能夠抑制返回光入射到半導(dǎo)體激光器等光源而使光源的工作不 穩(wěn)定。


圖1是表示本發(fā)明的光調(diào)制器的第1實(shí)施例的簡(jiǎn)要圖。 圖2是表示本發(fā)明的光調(diào)制器的第2實(shí)施例的簡(jiǎn)要圖。 圖3是表示本發(fā)明的光調(diào)制器的第3實(shí)施例的簡(jiǎn)要圖。 圖4是表示本發(fā)明的光調(diào)制器的第4實(shí)施例的簡(jiǎn)要圖。 圖5是表示本發(fā)明的光調(diào)制器的第5實(shí)施例的簡(jiǎn)要圖。 圖6是表示本發(fā)明的光調(diào)制器的第6實(shí)施例的簡(jiǎn)要圖。 圖7是表示損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)(板狀部件)的例子的圖。 圖8是表示損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)(填充材料)的例子的圖。 圖9是表示損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)(膜體)的例子的圖。 標(biāo)號(hào)說明
1基板
2光波導(dǎo)
4、41、42、43偏振面選擇機(jī)構(gòu)
5、52偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)
7輸入用光纖
8輸出用光纖
7
21 輸入波導(dǎo)22 分支部23、24、27、28 分支波導(dǎo)25、26、31、32 調(diào)制機(jī)構(gòu)29 合波部30 輸出波導(dǎo)51、90 槽53、91、92、93 損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式以下，利用最佳例子詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1是表示本發(fā)明的光調(diào)制器的第1實(shí)施例的圖。本發(fā)明的光調(diào)制器具有基板1，由具有電光效應(yīng)的材料構(gòu)成；光波導(dǎo)2，形成在 上述基板上；以及調(diào)制電極61、62，形成在上述基板上，用于調(diào)制在上述光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光 波，上述光調(diào)制器的特征在于，上述光波導(dǎo)2至少具有輸入波導(dǎo)21，引導(dǎo)輸入到上述光調(diào) 制器的光波；分支波導(dǎo)23、24、27、28，從上述輸入波導(dǎo)分支；以及輸出波導(dǎo)30，使上述分支 波導(dǎo)結(jié)合，并向上述光調(diào)制器的外部引導(dǎo)光波，上述光調(diào)制器還具有調(diào)制機(jī)構(gòu)25、26，被 設(shè)置在上述分支波導(dǎo)的一部分，且配置有上述調(diào)制電極的至少一部分，并且用于調(diào)制在上 述分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波；偏振面選擇機(jī)構(gòu)4，被配置于上述分支波導(dǎo)結(jié)合之前的光波導(dǎo) 的一部分，控制由上述調(diào)制機(jī)構(gòu)調(diào)制的光波的偏振面；以及偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)5，被配置在從 上述偏振面選擇機(jī)構(gòu)至上述分支波導(dǎo)結(jié)合之間的光波導(dǎo)的一部分，調(diào)整偏振面以使在各分 支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面成為正交的關(guān)系。在光調(diào)制器的輸入側(cè)連接有輸入用光纖7， 在輸出側(cè)連接有輸出用光纖8。另外，箭頭A、B表示光波的傳播方向。作為具有電光效應(yīng)的基板1，例如可利用鈮酸鋰、鉭酸鋰、PLZT (鋯鈦酸鉛鑭)、以 及石英類材料以及它們的組合。尤其適合利用電光效應(yīng)高的鈮酸鋰(LN)或鉭酸鋰(LT)晶 體。作為光波導(dǎo)的形成方法可以通過熱擴(kuò)散法或質(zhì)子交換法等使Ti等擴(kuò)散到基板表 面來形成。并且，如專利文獻(xiàn)2，也可以在基板1的表面按照光波導(dǎo)的形狀形成脊?fàn)疃鴺?gòu)成 光波導(dǎo)。在本發(fā)明的光調(diào)制器中，優(yōu)選光波導(dǎo)具有偏振光保持功能。這是因?yàn)槿绾笫?，?控制或調(diào)整光波的偏振面之后，當(dāng)光波在光波導(dǎo)內(nèi)傳播時(shí)，能夠保持進(jìn)行了控制或調(diào)整的 偏振面的狀態(tài)，并能夠確實(shí)地進(jìn)行正交偏振波合成，進(jìn)而能夠從光調(diào)制器輸出保持正交偏 振波合成的狀態(tài)的光波。專利文獻(xiàn)2 日本特開平6-289341號(hào)公報(bào)構(gòu)成調(diào)制機(jī)構(gòu)的調(diào)制電極可通過Ti · Au的電極圖案的形成以及鍍金方法等形成 在基板的表面或背面等。調(diào)制電極包括傳播調(diào)制信號(hào)的信號(hào)電極和配置在該信號(hào)電極周圍 的接地電極。在圖1中，作為1例僅圖示信號(hào)電極61、62。當(dāng)然，信號(hào)電極及接地電極的形 狀或配置根據(jù)由調(diào)制機(jī)構(gòu)25、26如何進(jìn)行調(diào)制或者根據(jù)所使用的基板的種類(X切板或Z 切板)等可適當(dāng)設(shè)定。
并且，雖然沒有特別圖示，但在基板1和形成在該基板上的調(diào)制電極之間也可以 形成緩沖層。由此，可以有效地防止在光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波被調(diào)制電極吸收或散射。并且， 也可以提高從所述調(diào)制電極施加的調(diào)制信號(hào)和在所述光波導(dǎo)內(nèi)導(dǎo)波的光波的速度匹配。作為光波導(dǎo)的形狀雖然可以采用各種形狀，但作為本發(fā)明的光調(diào)制器主要的結(jié)構(gòu) 如下，具有引導(dǎo)輸入到光調(diào)制器的光波的輸入波導(dǎo)21 ；從該輸入波導(dǎo)分支的分支波導(dǎo)23、 24、27、28 ；以及使該分支波導(dǎo)結(jié)合，并向該光調(diào)制器的外部引導(dǎo)光波的輸出波導(dǎo)30，并且 在該分支波導(dǎo)的一部分形成有用于調(diào)制在該分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的調(diào)制機(jī)構(gòu)25、26。作為調(diào)制機(jī)構(gòu)，可以采用如圖1所示的使用馬赫_曾德爾型光波導(dǎo)25、26的方法 或如圖2的第2實(shí)施例所示的使用在SSB調(diào)制器等中利用的嵌套型光波導(dǎo)31、32的方法等 各種調(diào)制方式。當(dāng)然，也可以按分支波導(dǎo)采用不同的調(diào)制方式。本發(fā)明的光調(diào)制器為了控制調(diào)制的各光波的偏振面并對(duì)各光波進(jìn)行正交偏振波 合成，具有控制光波的偏振面的偏振面選擇機(jī)構(gòu)4與調(diào)整偏振面以使各光波的偏振面成為 正交的關(guān)系的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)5。作為偏振面選擇機(jī)構(gòu)4可利用形成在光波導(dǎo)上的金屬包層型偏振器或者配置在 該光波導(dǎo)的輸入端面或該光波導(dǎo)中的薄片偏振器等。金屬包層型偏振器是指，在光波導(dǎo)的上面配置鋁等金屬膜，吸收與該金屬膜垂直 的偏振面(TE模式光)，控制為與該金屬膜平行的偏振面(TM模式光)的偏振器。并且，也 可以沿著光波導(dǎo)形成脊?fàn)畈⒃谠摷範(fàn)畹膫?cè)面包層金屬膜。此時(shí)，TM模式光被吸收，偏振面 被控制為TE模式光。作為偏振面選擇機(jī)構(gòu)4的配置地點(diǎn)可以是如圖1或圖2所示的在從調(diào)制機(jī)構(gòu)(25、 26、31、32)至合波部29之間的分支波導(dǎo)27、28的一部分形成，或者如圖3的第3實(shí)施例所 示，也可以在比調(diào)制機(jī)構(gòu)25、26更靠光波的輸入側(cè)的任意處設(shè)置偏振面選擇機(jī)構(gòu)41、42、43 的任一個(gè)。具體而言，有在基板1的輸入端面11粘貼薄片偏振器41的方法，或者在輸入波 導(dǎo)21或分支波導(dǎo)23、24配置金屬包層型偏振器或形成橫切光波導(dǎo)的槽并在該槽中配置薄 片偏振器的方法等。如圖3的偏振面選擇機(jī)構(gòu)(薄片偏振器)41所示，橫切光波的傳播方向配置偏振 面選擇機(jī)構(gòu)時(shí)，橫切面以從與光波的傳播方向垂直的面傾斜的狀態(tài)配置。這是為了避免光 波被偏振面選擇機(jī)構(gòu)反射且光向反方向傳播的、所謂發(fā)生返回光的現(xiàn)象。返回光也是引起 信號(hào)間干擾或信號(hào)電平的下降，并且入射到半導(dǎo)體激光等光源而引起光源的工作不穩(wěn)定等 各種問題的原因。并且，對(duì)于后述的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)或損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)也優(yōu)選采取同樣的對(duì) 策。圖4是表示本發(fā)明的光調(diào)制器的第4實(shí)施例的圖。圖4中，雖然未明確表示偏振面選擇機(jī)構(gòu)，但可以如圖1至圖3那樣將偏振面選擇 機(jī)構(gòu)適當(dāng)?shù)嘏渲迷诨?內(nèi)。并且，對(duì)于輸入到光調(diào)制器的光波A，在將偏振面預(yù)先控制為 TE模式光或TM模式光中的任一個(gè)時(shí)，無需在光調(diào)制器的元件內(nèi)部另外配置偏振面選擇機(jī) 構(gòu)。本發(fā)明也包含這種在元件外配置偏振面選擇機(jī)構(gòu)的方式。接著，對(duì)偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)5、52進(jìn)行說明。偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)是使在各分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的至少一個(gè)光波的偏振面旋轉(zhuǎn)，調(diào)整各 光波的偏振面的角度，以使在各分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面成為正交的關(guān)系的機(jī)構(gòu)。
9
具體而言，可利用波片，尤其使光波的偏振面旋轉(zhuǎn)90°，所以可適當(dāng)利用被設(shè)定為 對(duì)于在光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的波長(zhǎng)λ成為大致λ/2的波片。作為波片可利用水晶、丁基、石榴石等具有雙折射的材料。作為偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)也可以是使在光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面旋轉(zhuǎn)45°的機(jī) 構(gòu)。此時(shí)，準(zhǔn)備2個(gè)偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)，并配置在各分支波導(dǎo)內(nèi)，以使在各分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的 光波的偏振面向不同的方向各旋轉(zhuǎn)45°。通過這樣構(gòu)成，不僅能夠?qū)⒃诟鞣种Р▽?dǎo)內(nèi)傳播 的光波的狀態(tài)調(diào)整成相互正交的狀態(tài)，而且也可使各分支波導(dǎo)中的由波片引起的光強(qiáng)度的 劣化等光波的損耗相同。而且，與λ/2的波片相比，由于旋轉(zhuǎn)角度少，所以可減薄偏振面調(diào) 整機(jī)構(gòu)的光軸方向(光波的傳播方向)的厚度。因此，能夠降低由偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)引起的 光波的損耗及偏振波旋轉(zhuǎn)的偏差，進(jìn)而也可較窄地形成設(shè)置偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)時(shí)在基板上形 成的槽寬，并且還可以減輕賦予基板的機(jī)械性負(fù)載。作為這種偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)可以利用水晶、丁基、石榴石等具有雙折射的材料，也可 以利用適當(dāng)調(diào)整了光波行進(jìn)方向上的厚度的材料。偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)可以如圖1至3所示在分支波導(dǎo)中的一個(gè)分支波導(dǎo)上形成橫切光 波導(dǎo)的槽且在其中插入配置波片，或由于分支波導(dǎo)間為數(shù)百μ m非?？拷砸部梢匀?圖4所示形成橫切多個(gè)分支波導(dǎo)的槽51，并在該槽內(nèi)配置波片52。作為偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)的配置地點(diǎn)，基本上至少配置在一個(gè)分支波導(dǎo)中即可。在分 支波導(dǎo)中配置偏振面選擇機(jī)構(gòu)時(shí)，優(yōu)選在偏振面選擇機(jī)構(gòu)的后段至合波部29之間配置。并且，偏振面選擇機(jī)構(gòu)與偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)優(yōu)選被配置為在光波的行進(jìn)方向上盡量 接近。這是為了抑制由偏振面選擇機(jī)構(gòu)控制的偏振面在到達(dá)偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)之前偏振狀態(tài) 發(fā)生變化。尤其優(yōu)選連續(xù)配置偏振面選擇機(jī)構(gòu)和偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)。另外，偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)優(yōu)選在光波的行進(jìn)方向上配置于接近分支波導(dǎo)結(jié)合的部分 的位置。這是為了抑制由偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整的偏振面在到達(dá)分支波導(dǎo)的結(jié)合部之前偏 振狀態(tài)發(fā)生變化。另外，通過在從調(diào)制機(jī)構(gòu)至分支波導(dǎo)結(jié)合的部分之間配置偏振面選擇機(jī) 構(gòu)和偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)，并且如上述將偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)配置在接近分支波導(dǎo)結(jié)合的部分的位 置，從而可避免由調(diào)制機(jī)構(gòu)引起的偏振狀態(tài)的變化及在光波導(dǎo)中傳播時(shí)的偏振狀態(tài)的變化 等，可得到更適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)的正交偏振波合成。另外，通過配置偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)也發(fā)生傳播的光波的光強(qiáng)度下降或相位不同等不 良狀況。因此，如圖5的第5實(shí)施例或圖6的第6實(shí)施例所示，在未配置有偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu) 的分支波導(dǎo)上設(shè)置與偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)(波片)大致相等的損耗及/或發(fā)生大致相等的相位 差的損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)53、54。另外，如上述，在利用使偏振面旋轉(zhuǎn)45°的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)時(shí)，例如也可以將圖5 的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)5設(shè)成使其向一方向旋轉(zhuǎn)45°的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)，代替損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)53 配置使其向另一方向旋轉(zhuǎn)45°的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)。并且，也可以將圖6的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu) 52設(shè)成使其向一方向旋轉(zhuǎn)45°的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)，代替損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)54配置使其向另一 方向旋轉(zhuǎn)45°的偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)。作為損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)可以利用橫切光波導(dǎo)而配置的石英、玻璃、粘合劑、聚合物、金 屬薄膜、或者它們的復(fù)合材料。圖7至圖9是表示損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的配置狀態(tài)的例子的圖，圖7是在基板1上形成槽90以橫切光波導(dǎo)2，且在該槽內(nèi)配置石英或玻璃等板狀部件91的例子。圖8是在該槽 90中填充粘合劑或聚合物等填充材料92的例子。并且，圖9是在槽90的一側(cè)面形成聚合 物或金屬薄膜等膜體93的例子。為配置損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)而形成在基板上的槽并不限于如圖5所示僅在形成損耗產(chǎn) 生機(jī)構(gòu)的分支波導(dǎo)上形成，如圖6所示，也可以共用用于偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)的槽51。另外，本發(fā)明的光調(diào)制器并不限于上述的光調(diào)制器，例如也可以使偏振面選擇機(jī) 構(gòu)和偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)共用上述槽，并且例如在橫切光波導(dǎo)的槽中重疊配置薄片偏振器和波 片。并且，也可以是在分支波導(dǎo)中的一個(gè)上配置選擇TM模式光的偏振器，并在另一個(gè)分支 波導(dǎo)上配置選擇TE模式光的偏振器。并且，在不大幅衰減光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的范圍內(nèi)，根據(jù)需要也可以在分支波導(dǎo) 中配置多個(gè)金屬包層型偏振器或薄片偏振器等，并始終適當(dāng)?shù)乇３制衩?。用圖1對(duì)上述的光調(diào)制器的工作進(jìn)行說明。從輸入用光纖7入射的光波在輸入波導(dǎo)21內(nèi)傳播，在分支部22分成2個(gè)并在分 支波導(dǎo)23、24內(nèi)傳播。分支的數(shù)不限于2個(gè)，也可以根據(jù)所需要的調(diào)制信道數(shù)進(jìn)行變更。分支的光波由各調(diào)制機(jī)構(gòu)25、26進(jìn)行調(diào)制，在后段的分支波導(dǎo)27、28內(nèi)作為調(diào)制 光傳播。為控制、調(diào)整調(diào)制光的偏振面，首先，通過偏振面選擇機(jī)構(gòu)4使偏振面一致，接著通 過偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)5使一個(gè)的調(diào)制光的偏振面旋轉(zhuǎn)90°。在合波部29合成這樣偏振面成 為相互正交的關(guān)系的調(diào)制光，通過輸出波導(dǎo)30傳播到連接于光調(diào)制器的輸出用光纖8。這 樣，能夠用單一的光調(diào)制器簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)正交偏振波合成。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，可提供一種利用正交偏振波合成的光調(diào)制器，可構(gòu)成為單一的光學(xué) 元件，部件件數(shù)少且可靠度高，制造成本也比較低廉。
1權(quán)利要求
一種光調(diào)制器，具有基板，由具有電光效應(yīng)的材料構(gòu)成；光波導(dǎo)，形成在上述基板上；以及調(diào)制電極，形成在上述基板上，用于調(diào)制在上述光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波，上述光調(diào)制器的特征在于，上述光波導(dǎo)至少具有輸入波導(dǎo)，引導(dǎo)輸入到上述光調(diào)制器的光波；分支波導(dǎo)，從上述輸入波導(dǎo)分支；以及輸出波導(dǎo)，使上述分支波導(dǎo)結(jié)合，并向上述光調(diào)制器的外部引導(dǎo)光波，上述光調(diào)制器還具有調(diào)制機(jī)構(gòu)，被設(shè)置在上述分支波導(dǎo)的一部分，且配置有上述調(diào)制電極的至少一部分，并且用于調(diào)制在上述分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波；偏振面選擇機(jī)構(gòu)，被配置于上述分支波導(dǎo)結(jié)合之前的光波導(dǎo)的一部分，控制由上述調(diào)制機(jī)構(gòu)調(diào)制的光波的偏振面；以及偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)，被配置于從上述偏振面選擇機(jī)構(gòu)至上述分支波導(dǎo)結(jié)合之間的光波導(dǎo)的一部分，調(diào)整偏振面以使在各分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面成為正交的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其特征在于，上述偏振面選擇機(jī)構(gòu)被配置于上述光波導(dǎo)的輸入端面，或者被配置于從該輸入端面至 上述分支波導(dǎo)結(jié)合之間的光波導(dǎo)的一部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光調(diào)制器，其特征在于，上述偏振面選擇機(jī)構(gòu)與上述偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)在光波的行進(jìn)方向上接近配置。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光調(diào)制器，其特征在于，上述偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)在光波的行進(jìn)方向上被配置于接近上述分支波導(dǎo)結(jié)合的部分的 位置。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光調(diào)制器，其特征在于， 上述光波導(dǎo)具有偏振光保持功能。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的光調(diào)制器，其特征在于，上述偏振面選擇機(jī)構(gòu)為形成在上述光波導(dǎo)上的金屬包層型偏振器，或者為被配置在上 述光波導(dǎo)的輸入端面或上述光波導(dǎo)中的薄片偏振器。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光調(diào)制器，其特征在于， 上述偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)為被配置在至少一個(gè)分支波導(dǎo)中的波片。
8.如權(quán)利要求7所述的光調(diào)制器，其特征在于，上述波片是被設(shè)定為對(duì)于在上述光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的波長(zhǎng)λ成為大致λ/2的波片。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光調(diào)制器，其特征在于，上述偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)使在上述光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面旋轉(zhuǎn)45°，將上述偏振面 調(diào)整機(jī)構(gòu)配置于各分支波導(dǎo)，以使偏振面向不同方向旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求7或8所述的光調(diào)制器，其特征在于，在未配置上述波片的分支波導(dǎo)中，設(shè)置具有與上述波片大致相同的損耗的損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的光調(diào)制器，其特征在于，上述損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)是橫切上述光波導(dǎo)而配置的石英、玻璃、粘合劑、聚合物、金屬薄膜或者它們的復(fù)合材料。
12.如權(quán)利要求6至11中任一項(xiàng)所述的光調(diào)制器，其特征在于， 在上述光波導(dǎo)中配置上述薄片偏振器、上述波片或上述損耗產(chǎn)生機(jī)構(gòu)中的任一個(gè)時(shí)， 這些各種部件的橫切光波導(dǎo)的面以從與上述光波導(dǎo)中的光波的行進(jìn)方向垂直的面傾斜的 狀態(tài)配置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用正交偏振波合成的光調(diào)制器，可構(gòu)成為單一的光學(xué)元件，部件件數(shù)少且可靠度高，制造成本也比較低廉。該光調(diào)制器具有具有電光效應(yīng)的基板(1)、光波導(dǎo)(2)、調(diào)制電極(61、62)，該光波導(dǎo)(2)具有輸入波導(dǎo)(21)；分支波導(dǎo)(23、24、27、28)；輸出波導(dǎo)(30)，使該分支波導(dǎo)結(jié)合，并向該光調(diào)制器的外部引導(dǎo)光波，上述光調(diào)制器還具有調(diào)制機(jī)構(gòu)(25、26)，配置有上述調(diào)制電極的至少一部分，用于調(diào)制在上述分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波；偏振面選擇機(jī)構(gòu)(4)，被配置于上述分支波導(dǎo)結(jié)合之前的光波導(dǎo)的一部分，控制由上述調(diào)制機(jī)構(gòu)調(diào)制的光波的偏振面；以及偏振面調(diào)整機(jī)構(gòu)(5)，被配置于從上述偏振面選擇機(jī)構(gòu)至上述分支波導(dǎo)結(jié)合之間的光波導(dǎo)的一部分，調(diào)整偏振面以使在各分支波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的偏振面成為正交的關(guān)系。
文檔編號(hào)G02F1/035GK101910915SQ20088012334
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者菅又徹 申請(qǐng)人:住友大阪水泥股份有限公司