(57)【要約】【課題】高性能な集積型光デバイスを提供する。【解決手段】集積型光デバイスは、筐体と、液晶型の光パワー減衰器と、光分岐器と、光パワーモニタと、第一及び第二の光ファイバと、を備える。光パワー減衰器、光分岐器、及び光パワーモニタは、筐体の内側に収容される。第一の光ファイバは、筐体の外側からの光信号を光パワー減衰器へ入力する。光パワー減衰器は、偏光状態の操作により第一の光ファイバからの光信号を減衰させる。第二の光ファイバは、光パワー減衰器からの減衰された光信号を、筐体の外側に出力する。光分岐器は、第一の光ファイバから光パワー減衰器へ伝播する光信号、及び、光パワー減衰器から第二の光ファイバへ伝播する減衰された光信号の少なくとも一方を分岐することにより、分岐信号を生成する。光パワーモニタは、分岐信号を受光して、そのパワーを検出する。【選択図】図１
2020016692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内側に収容された液晶型の光パワー減衰器、光分岐器、及び光パワーモニタと、
前記筐体の内側に少なくとも部分的に収容された第一及び第二の光ファイバと、
を備え、
前記第一の光ファイバが、前記筐体の外側からの光信号を前記光パワー減衰器へ入力するように配置され、
前記光パワー減衰器が、偏光状態の操作により前記第一の光ファイバからの光信号を減衰させるように構成され、
前記第二の光ファイバが、前記光パワー減衰器からの減衰された光信号を、前記筐体の外側に出力するように配置され、
前記光分岐器が、前記第一の光ファイバから前記光パワー減衰器へ伝播する前記光信号、及び、前記光パワー減衰器から前記第二の光ファイバへ伝播する前記減衰された光信号の少なくとも一方を分岐することにより、分岐信号を生成するように配置され、
前記光パワーモニタが、前記分岐信号を受光して、そのパワーを検出するように配置された集積型光デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の集積型光デバイスであって、
前記光分岐器が、前記第一の光ファイバから前記光パワー減衰器へ伝播する前記光信号を分岐することにより、第一の分岐信号を生成し、更に、前記光パワー減衰器から前記第二の光ファイバへ伝播する前記減衰された光信号を分岐することにより、第二の分岐信号を生成するように配置され、
前記集積型光デバイスは、前記光パワーモニタとして、前記第一の分岐信号を受光して、そのパワーを検出する第一の光パワーモニタと、前記第二の分岐信号を受光して、そのパワーを検出する第二の光パワーモニタと、を備える集積型光デバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の集積型光デバイスであって、
前記光パワー減衰器は、
前記第一の光ファイバからの前記光信号が通過する複屈折結晶と、
駆動電圧がコントローラにより制御される液晶素子であって、前記複屈折結晶を通過した前記光信号を、前記駆動電圧に応じた偏向状態で前記複屈折結晶への戻り光として反射する液晶素子と、
を備え、前記液晶素子から前記複屈折結晶を通って前記第二の光ファイバに結合される前記戻り光の量が前記戻り光の偏向状態に応じて変化するように構成され、
前記減衰された光信号は、前記複屈折結晶を通じて前記第二の光ファイバに結合される前記戻り光の一部に対応する集積型光デバイス。
【請求項４】
請求項３記載の集積型光デバイスであって、
前記第一の光ファイバからの前記光信号は、前記複屈折結晶によって互いに直交する二つの直線偏光成分に変換され、
前記液晶素子は、前記互いに直交する二つの直線偏光成分に対して４５度傾いた液晶配向角を有する集積型光デバイス。
【請求項５】
請求項４記載の集積型光デバイスであって、
前記光パワー減衰器は、前記液晶素子として、第一及び第二の液晶素子を備え、
前記第一の液晶素子が、前記二つの直線偏光成分に対して４５度傾いた第一の液晶配向角を有し、前記第二の液晶素子が、前記二つの直線偏光成分に対して４５度傾いた第二の液晶配向角であって、前記第一の液晶配向角に直交する第二の液晶配向角を有する集積型光デバイス。
【請求項６】
請求項３〜請求項５のいずれか一項記載の集積型光デバイスであって、
前記第一の光ファイバと前記複屈折結晶との間に位置する第一のコリメートレンズと、
前記第二の光ファイバと前記複屈折結晶との間に位置する第二のコリメートレンズと、を備え、
前記第一の光ファイバからの前記光信号は、前記第一のコリメートレンズ及び前記複屈折結晶を通って前記液晶素子に伝播し、前記液晶素子からの前記戻り光は、前記複屈折結晶及び前記第二のコリメートレンズを通って前記第二の光ファイバに伝播する集積型光デバイス。
【請求項７】
請求項６記載の集積型光デバイスであって、
前記第一及び第二のコリメートレンズと、前記複屈折結晶との間に位置する一つの光路変換プリズムを備え、
前記光路変換プリズムが、前記第一のコリメートレンズを通過した前記前記第一の光ファイバからの前記光信号を、前記複屈折結晶を通って前記液晶素子に向かうように屈折させ、前記複屈折結晶からの前記戻り光を前記第二のコリメートレンズに向かうように屈折させる集積型光デバイス。
【請求項８】
請求項３〜請求項７のいずれか一項記載の集積型光デバイスであって、
前記コントローラから入力された直流電圧を、交流電圧に変換する変換回路を備え、
前記液晶素子は、前記変換回路から印加される前記交流電圧により駆動される集積型光デバイス。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項記載の集積型光デバイスであって、
前記光パワーモニタの受光面上に、前記光パワーモニタと一体化された、又は、前記光パワーモニタとは独立したアパーチャであって、迷光の前記受光面への到達を抑制し、前記分岐信号を選択的に前記受光面に照射するためのアパーチャを備える集積型光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、集積型光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
シャッター式の光パワー減衰器と光パワーモニタとを備える機器が知られている（例えば特許文献１参照）。この機器では、入力側の光ファイバからの入射光がシャッター式の光パワー減衰器で減衰され、減衰された光が、出力側の光ファイバから出力される。更に、その光量が光パワーモニタで検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公開２００８／０２５３７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光トランシーバや光トランスポンダ等の光通信機器には、光パワー減衰器、光パワーモニタ等の様々な光デバイスが内蔵される。この光通信機器の大きさは、ＣＦＰ、ＣＦＰ２、ＣＦＰ４等の規格によって制限されており、小型化が要求されている。
【０００５】
この小型化を実現するためには、光パワー減衰器及び光パワーモニタを一つの空間内に集積した集積型光デバイスを用いることが考えられる。しかしながら、光通信機器において良く用いられるシャッター式の光パワー減衰器には、次のような欠点がある。
【０００６】
即ち、シャッター式の光パワー減衰器では、光の一部をけらして、光を減衰させる。このため、出力側の光ファイバに伝播する、けらされた後の光の強度分布が、回折により円形形状から歪む。
【０００７】
この光を光パワーモニタで検出する場合、受光するフォトダイオードは、光の形状によらず受光パワーに比例した電流を出力する。一方、出力側の光ファイバを通じて出力される光は、光ファイバ内を伝播する光の電界分布と、光ファイバに入射する光の電界分布との重なり積分に対応する。
【０００８】
従って、出力側の光ファイバを通じて外部に伝播する、けらされた後の光のパワー、即ち出力光パワーは、光パワーモニタで検出されるパワーと対応しない。即ち、シャッター式の光パワー減衰器を制御して出力光パワーを制御するために、シャッター式の光パワー減衰器によりけらされた後の光のパワーを光パワーモニタで検出する方法では、出力光パワーのモニタ精度が悪いといった問題があった。
【０００９】
勿論、光ファイバを実際に伝播する光のパワーを検出すれば、上述したモニタ精度の悪化は生じない。しかしながら、この場合には、光パワー減衰器とは独立して離れた位置に、光パワーモニタを配置する必要がある。
【００１０】
シャッター式の光パワー減衰器と同様の問題は、チルトミラー式の光パワー減衰器においても生じる。チルトミラー式の光パワー減衰器は、チルトミラーにより反射光の向きを変更して、出力側の光ファイバに結合する反射光の量を調整するように構成される。
【００１１】
従って、本開示の一側面によれば、光パワー減衰器及び光パワーモニタを備える高性能な集積型光デバイスを提供できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の一側面にかかる集積型光デバイスは、筐体と、光パワー減衰器と、光分岐器と、光パワーモニタと、第一及び第二の光ファイバと、を備える。光パワー減衰器、光分岐器、及び光パワーモニタは、筐体の内側に収容される。第一及び第二の光ファイバは、筐体の内側に少なくとも部分的に収容される。
【００１３】
筐体の内側には、上記光パワー減衰器として、液晶型の光パワー減衰器が収容される。第一の光ファイバは、筐体の外側からの光信号を光パワー減衰器へ入力するように配置される。光パワー減衰器は、偏光状態の操作により第一の光ファイバからの光信号を減衰させるように構成される。第二の光ファイバは、光パワー減衰器からの減衰された光信号を、筐体の外側に出力するように配置される。
【００１４】
光分岐器は、第一の光ファイバから光パワー減衰器へ伝播する光信号、及び、光パワー減衰器から第二の光ファイバへ伝播する減衰された光信号の少なくとも一方を分岐することにより、分岐信号を生成するように配置される。光パワーモニタは、分岐信号を受光して、そのパワーを検出するように配置される。
【００１５】
液晶による偏光状態の操作により光信号を減衰させる場合には、シャッター式やチルトミラー式の光パワー減衰器のようには、ビーム形状を歪ませずに光信号を減衰させることができる。このため、第二の光ファイバを通じて出力される光信号のパワーを、分岐信号のパワーを検出することにより、精度よく観測することができる。
【００１６】
従って、本開示の一側面によれば、光パワー減衰器及び光パワーモニタを備える高性能な集積型光デバイス、具体的には、光パワーのモニタ精度に優れた集積型光デバイスを提供することができる。
【００１７】
本開示の一側面によれば、光分岐器は、第一の光ファイバから光パワー減衰器へ伝播する光信号を分岐することにより、第一の分岐信号を生成し、光パワー減衰器から第二の光ファイバへ伝播する減衰された光信号を分岐することにより、第二の分岐信号を生成するように配置されてもよい。この場合、集積型光デバイスは、光パワーモニタとして、第一の分岐信号を受光して、そのパワーを検出する第一の光パワーモニタと、第二の分岐信号を受光して、そのパワーを検出する第二の光パワーモニタと、を備えることができる。
【００１８】
第一及び第二の光パワーモニタを備える集積型光デバイスによれば、光信号の入力パワー及び出力パワーを精度よく観測して、コントローラを通じて光の減衰を精度よく制御することができる。
【００１９】
本開示の一側面によれば、光パワー減衰器は、複屈折結晶と、液晶素子と、を備え、液晶素子から複屈折結晶を通って第二の光ファイバに結合される戻り光の量が戻り光の偏向状態に応じて変化するように構成されてもよい。複屈折結晶は、第一の光ファイバからの光信号が通過するように配置され得る。液晶素子の駆動電圧は、コントローラにより制御され得る。液晶素子は、複屈折結晶を通過した光信号を、駆動電圧に応じた偏向状態で複屈折結晶への戻り光として反射することができる。この場合、上記減衰された光信号は、複屈折結晶を通じて第二の光ファイバに結合される戻り光の一部に対応する。
【００２０】
本開示の一側面によれば、第一の光ファイバからの光信号は、複屈折結晶によって互いに直交する二つの直線偏光成分に変換され得る。上記液晶素子は、この互いに直交する二つの直線偏光成分に対して４５度傾いた液晶配向角を有した状態で動作してもよい。
【００２１】
本開示の一側面によれば、光パワー減衰器は、上記液晶素子として、第一及び第二の液晶素子を備えていてもよい。この場合、第一の液晶素子は、二つの直線偏光成分に対して４５度傾いた第一の液晶配向角を有してもよく、第二の液晶素子は、二つの直線偏光成分に対して４５度傾いた第二の液晶配向角であって、第一の液晶配向角に直交する第二の液晶配向角を有してもよい。こうした直交する配光角を有する第一及び第二の液晶素子を用いれば、光応答の温度依存性及び波長依存性をキャンセルすることができる。
【００２２】
本開示の一側面によれば、集積型光デバイスは、第一及び第二のコリメートレンズを備えていてもよい。第一のコリメートレンズは、第一の光ファイバと複屈折結晶との間に配置されてもよい。第二のコリメートレンズは、第二の光ファイバと複屈折結晶との間に配置されてもよい。
【００２３】
本開示の一側面によれば、集積型光デバイスは、第一の光ファイバからの光信号が、第一のコリメートレンズ及び複屈折結晶を通って液晶素子に伝播し、液晶素子からの戻り光が、複屈折結晶及び第二のコリメートレンズを通って第二の光ファイバに伝播するように、第一及び第二のコリメートレンズを備えることができる。第一及び第二のコリメートレンズは、焦点距離の設計自由度を向上させ、集積型光デバイスの小型化に貢献する。
【００２４】
本開示の一側面によれば、集積型光デバイスは、光路変換プリズムを備えていてもよい。光路変換プリズムは、第一及び第二のコリメートレンズと、複屈折結晶との間に位置することができる。具体的に、光路変換プリズムは、第一のコリメートレンズを通過した第一の光ファイバからの光信号を、複屈折結晶を通って液晶素子に向かうように屈折させ、複屈折結晶からの戻り光を第二のコリメートレンズに向かうように屈折させるように配置され得る。
【００２５】
このように光路変換プリズムを配置すれば、第一及び第二のコリメートレンズを軸外で使用することなしに、第一の光ファイバから第二の光ファイバまでの光信号の光路を適切に形成することができ、レンズ収差の影響を抑えることができる。
【００２６】
本開示の一側面によれば、光パワーモニタの受光面上に、迷光の受光面への到達を抑制し、上記分岐信号を選択的に受光面に照射するためのアパーチャが設けられてもよい。アパーチャは、光パワーモニタと一体化されていてもよいし、光パワーモニタとは独立したアパーチャであってもよい。アパーチャは、迷光によるパワーの検出誤差を抑えて、分岐信号に対応する光パワーの高精度に検出することに役立つ。
【００２７】
本開示の一側面によれば、集積型光デバイスは、コントローラから入力された直流電圧を、交流電圧に変換する変換回路を備えていてもよく、液晶素子は、変換回路から印加される交流電圧により駆動されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】集積型光デバイスを含む光通信機器の概略構成を表すブロック図である。
【図２】集積型光デバイスの外観構成を例示する図である。
【図３】集積型光デバイスを横から見たときの筐体内の部品配置を示す図である。
【図４】図４Ａは、受光面に垂直な方向に沿うアパーチャの断面構成を表す図であり、図４Ｂは、受光面に平行な方向に沿うアパーチャの断面構成を表す図である。
【図５】集積型光デバイスを下から見たときの筐体内の部品配置を示す図である。
【図６】液晶配向角に関する説明図である。
【図７】駆動回路の構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本開示の例示的実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１に示す本実施形態の光通信機器１は、光伝送路Ｌに接続された集積型光デバイス１０と、集積型光デバイス１０を制御するコントローラ９０と、を備える。
【００３０】
集積型光デバイス１０は、光パワー減衰器として機能する。この集積型光デバイス１０は、光伝送路Ｌの上流部Ｌ１からの光信号である入力光信号、及び、光伝送路Ｌの下流部Ｌ２への光信号である出力光信号のパワーをそれぞれ検出する機能を更に有する。コントローラ９０は、これらの検出信号に基づき、入力光信号に対する出力光信号のパワー、換言すれば、集積型光デバイス１０による光パワー減衰率を制御するように構成される。
【００３１】
図１では、単一の集積型光デバイス１０を備える光通信機器１を示す。しかしながら、光通信機器１は、マルチポート通信機器であってもよく、ポート毎の光伝送路に個別の集積型光デバイス１０を備えていてもよい。光通信機器１は、例えば、光通信ネットワーク上に配置され、例えば、ＣＦＰ規格の光トランシーバとして構成される。
【００３２】
詳述すると、集積型光デバイス１０は、図２に示すようにピッグテール型の光部品として構成される。集積型光デバイス１０は、両端が実質的に閉塞された概略円筒形状の筐体１５の第一の端部を通じて、光信号を入力するための第一の光ファイバ２１と、光信号を出力するための第二の光ファイバ２５とが筐体１５の内側から外側に配線された構成にされる。このように第一及び第二の光ファイバ２１，２５のそれぞれは、その一部が筐体１５の内側に収容され、残りが筐体１５の外部に配置されるように配線される。
【００３３】
これら第一及び第二の光ファイバ２１，２５は、図２の上下方向に対応する縦方向に並んだ形態で、縦方向に垂直な横方向に配線される。第一及び第二の光ファイバ２１，２５は、例えば、筐体１５の内側に配置される図示しないキャピラリに保持されて、筐体１５の内側で位置決めされる。
【００３４】
図３に示すように、筐体１５の内側には更に、第一及び第二のコリメートレンズ３１，３５と、光分岐器４１と、光路変換プリズム４５と、複屈折結晶４９と、第一及び第二の液晶素子５１，５５と、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５と、第一及び第二のアパーチャ７１，７５とが、収容される。筐体１５の第二の端部には、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５からの検出信号を伝送するための信号線及び集積型光デバイス１０を制御するための信号線等の各種信号線Ｃ（図２参照）が、筐体１５の内側から外側に配線される。
【００３５】
第一のコリメートレンズ３１は、第一の光ファイバ２１と光分岐器４１との間における入力光信号の光路上に配置される。この第一のコリメートレンズ３１は、第一の光ファイバ２１からの入力光信号をコリメートして下流に伝送する。
【００３６】
具体的に、第一のコリメートレンズ３１は、レンズ収差の影響を抑えるために、第一のコリメートレンズ３１の中心軸が第一の光ファイバ２１の光軸に一致するように配置される。これにより、第一の光ファイバ２１からの入力光信号は、実質的に、第一のコリメートレンズ３１の中心を通って下流に伝播する。
【００３７】
第二のコリメートレンズ３５は、第二の光ファイバ２５と光分岐器４１との間における出力光信号の光路上に配置される。光分岐器４１からの出力光信号は、この第二のコリメートレンズ３５を介して、第二の光ファイバ２５に伝播する。第二のコリメートレンズ３５も、第一のコリメートレンズ３１と同様に、第二のコリメートレンズ３５の中心軸が、第二の光ファイバ２５の光軸に一致するように配置される。これにより、光分岐器４１からの出力光信号は、実質的に、第二のコリメートレンズ３５の中心を通って、第二の光ファイバ２５へ伝播する。
【００３８】
光分岐器４１は、第一及び第二のコリメートレンズ３１，３５と光路変換プリズム４５との間に配置される。具体的には、光分岐器４１は、第一のコリメートレンズ３１と光路変換プリズム４５との間の入力光信号の光路、及び、光路変換プリズム４５と第二のコリメートレンズ３５との間の出力光信号の光路を横断するように配置される。この光分岐器４１は、例えばタップ膜が形成された面を有するプレート状部材として構成される。
【００３９】
光分岐器４１は、光分岐器４１を通過する第一のコリメートレンズ３１からの入力光信号を、所定の分岐比で透過信号と反射信号とに分岐する。本実施形態では、入力光信号のごく一部が反射信号として分岐される。ここでは、入力光信号から分岐される反射信号のことを、第一の分岐信号として表現し、透過信号のことを、分岐される前と同じく入力光信号と表現する。
【００４０】
同様に、光分岐器４１は、光路変換プリズム４５からの出力光信号を、所定の分岐比で透過信号と反射信号とに分岐する。具体的には、出力光信号のごく一部が反射信号として分岐される。ここでは、出力光信号から分岐される反射信号のことを、第二の分岐信号として表現し、透過信号のことを、分岐される前と同じく出力光信号と表現する。
【００４１】
第一の光パワーモニタ６１は、この光分岐器４１にて生成される第一の分岐信号の光路上に配置され、第一の分岐信号を受光して、そのパワーを検出する。具体的に、第一の光パワーモニタ６１は、受光面にフォトダイオードを備えることができる。第一のアパーチャ７１は、第一の光パワーモニタ６１の受光面上に配置されて、迷光の受光面への到達を抑制し、第一の分岐信号を選択的に受光面に通過させるように配置される。
【００４２】
具体的に、第一のアパーチャ７１は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第一の分岐信号のビーム径に対応した開口径を有する開口部７１Ａが、非透明部材に形成された開口プレートとして構成される。開口部７１Ａは、第一の分岐信号の光路上に配置される。この構成により、第一のアパーチャ７１は、開口部７１Ａを通じて第一の分岐信号を選択的に第一の光パワーモニタ６１の受光面に通過させ、開口部７１Ａの周りの非透明部７１Ｂで、第一の分岐信号以外の迷光を当該迷光が受光面へ到達しないように遮断する。
【００４３】
第二の光パワーモニタ６５は、光分岐器４１にて生成される第二の分岐信号の光路上に配置され、第二の分岐信号を受光して、そのパワーを検出するように構成される。具体的に、第二の光パワーモニタ６５は、受光面にフォトダイオードを備えることができる。第二のアパーチャ７５は、この第二の光パワーモニタ６５の受光面上に配置されて、第二の分岐信号以外の迷光の受光面への到達を抑制し、第二の分岐信号を選択的に受光面に通過させるように配置される。第二のアパーチャ７５も、第一のアパーチャ７１と同様に、第二の分岐信号のビーム径に対応した開口径を有する開口部が、非透明部材に形成された開口プレートとして構成される。この開口部は、第二の分岐信号の光路上に配置される。
【００４４】
一例によれば、第一及び第二のアパーチャ７１，７５は、それぞれ、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５の受光面に接触するように配置される。しかしながら、この例に限定されず、第一及び第二のアパーチャ７１，７５は、それぞれ、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５の受光面から離れて配置されてもよいし、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５と一体に形成されてもよい。例えば、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５は、受光面上にパターン形成された、アパーチャとして機能する非透明層を有した構成にされてもよい。非透明層の形成は、半導体プロセスで実現されてもよい。
【００４５】
光路変換プリズム４５は、光分岐器４１と複屈折結晶４９との間に配置される。具体的には、光路変換プリズム４５は、光分岐器４１と複屈折結晶４９との間の入力光信号の光路、及び、複屈折結晶４９と光分岐器４１との間の出力光信号の光路を横断するように配置される。
【００４６】
この光路変換プリズム４５は、縦方向に異なる位置に配置された第一及び第二の光ファイバ２１，２５の位置関係に合わせて、光信号を屈折させ、第一の光ファイバ２１から第二の光ファイバ２５までの光信号の光路を形成するために用いられる。
【００４７】
この光路変換プリズム４５は、第一の光ファイバ２１から横方向に直進する入力光信号が、横方向に対して所定角度を有するように屈折して、第一及び第二の液晶素子５１，５５に向かうように、入力光信号の光路を変換し、更には、複屈折結晶４９からの出力光信号が屈折して、第二の光ファイバ２５の光軸に平行に伝播するように、出力光信号の光路を変換する。
【００４８】
複屈折結晶４９は、複屈折結晶４９を通る入力光信号を、互いに直交する二つの直線偏光に分離する。このため、光路変換プリズム４５からの入力光信号は、複屈折結晶４９を通じて分離された光路の異なる二つの直線偏光として、第一の液晶素子５１に伝播する。
【００４９】
図５には、入力光信号に対応する二つの直線偏光が分離して、第一の液晶素子５１に到達する様子を、実線で示す。図３が、筐体１５の横からみた、筐体１５の内側の部品配置を示すのに対し、図５が、筐体１５の縦からみたときの、特に第二の光ファイバ２５の下側から見上げたときの、筐体１５の内側の部品配置を示す点に留意されたい。
【００５０】
図５では、第二の液晶素子５５を向く矢印が、入力光信号の伝播方向を表し、第二液晶素子とは反対を向く矢印が出力光信号の伝播方向を表す。図５において上下の短い矢印は、第一の直線偏光の向きを例示的に示し、中心に黒丸が描かれた白丸は、第一の直線偏光と直交する第二の直線偏光の向きを例示的に示す。
【００５１】
第一の液晶素子５１は、複屈折結晶４９からの入力光信号に対応する二つの直線偏光である第一及び第二の直線偏光が伝播する光路上に配置される。具体的に、第一の液晶素子５１は、図６に示すように、第一及び第二の直線偏光に対して４５度傾いた第一の液晶配向角を有するように配置される。
【００５２】
第二の液晶素子５５は、第一の液晶素子５１の下流で、第一の液晶素子５１を通過する第一及び第二の直線偏光の光路上に配置される。この第二の液晶素子５５は、第一の液晶素子５１と同一の液晶層厚を有する同一の液晶材料で構成される。但し、第二の液晶素子５５は、図６に示すように、第一及び第二の直線偏光に対して４５度傾いた液晶配向角であって、第一の液晶素子５１とは９０度異なる第二の液晶配向角を有するように配置される。第二の液晶素子５５に対して９０度ずれた液晶配向角を有する第一の液晶素子５１は、光応答の温度依存性及び波長依存性をキャンセルするのに役立つ。
【００５３】
第二の液晶素子５５は、コントローラ９０から指定された電圧振幅で駆動される。また、第二の液晶素子５５は、第一の液晶素子５１とは反対側を向く面に反射ミラー５５Ａを有する。これにより第二の液晶素子５５は、第一及び第二の直線偏光を、電圧振幅に対応する偏光状態に変換して、複屈折結晶４９への戻り光として反射するように動作する。即ち、本実施形態によれば、入力光信号に対応する戻り光の偏光状態が、第二の液晶素子５５に印加される駆動電圧の電圧振幅の調整により操作されて、これにより、出力光信号の減衰率が調整される。
【００５４】
図５に例示されるように、入力光信号の第二の液晶素子５５からの反射光である戻り光は、入力光信号と同じ偏光状態を有するとき、複屈折結晶４９内で、横方向に関して入力光信号と同じ経路で、複屈折結晶４９を通過し、光路変換プリズム４５側に伝播する（図５の実線矢印参照）。これに対し、戻り光は、入力光信号と異なる偏光状態を有するとき、複屈折結晶４９内で、横方向に関して入力光信号とは異なる経路で、光路変換プリズム４５側に伝播する（図５の破線矢印参照）。
【００５５】
即ち、戻り光が複屈折結晶４９を通過するときには、戻り光に含まれる入力光信号と同じ偏光成分のみが、出力光信号の正規光路上を伝播するように複屈折結晶４９を通過し、異なる偏光成分は、出力光信号の正規光路を外れて伝播する。
【００５６】
このように、複屈折結晶４９は、戻り光のうち、入力光信号と同じ偏光成分のみを、出力光信号として正規光路上に伝送し、戻り光のうち、入力光信号と異なる偏光成分を、非出力光信号として正規光路外に伝送する。
【００５７】
この複屈折結晶４９の機能により、入力光信号は、第二の液晶素子５５の電圧振幅に対応する減衰比で減衰されて、減衰された光信号として光路変換プリズム４５に伝送される。即ち、戻り光の一部が、出力光信号に対応し、複屈折結晶４９を通じて第二の光ファイバ２５に結合される。このように、本実施形態の集積型光デバイス１０では、複屈折結晶４９、第一の液晶素子５１、及び第二の液晶素子５５の組合せが、光パワー減衰器として機能する。
【００５８】
複屈折結晶４９の正規光路を通る出力光信号は、光路変換プリズム４５、光分岐器４１、第二のコリメートレンズ３５を通って、第二の光ファイバ２５に入力され、第二の光ファイバ２５内を伝播して外部に出力される。
【００５９】
この他、第二の液晶素子５５は、図７に示す駆動回路８０により、コントローラ９０から指定された振幅を有する周期的な交流電圧の印加を受けて駆動される。この駆動回路８０は、集積型光デバイス１０の筐体１５の内側に配置されてもよいし、集積型光デバイス１０の筐体１５の外側に配置されてもよい。
【００６０】
駆動回路８０は、第二の液晶素子５５の陽極及び陰極側にそれぞれ接続されるスイッチ回路８１，８５を備え、スイッチ回路８１，８５は、コントローラ９０から入力される電圧振幅の指定値にした直流電圧Ｖｉｎ及びグランド電圧ＧＮＤを、アナログスイッチ８９から出力される所定周期のスイッチ信号に従って、所定周期で交互に出力する。これにより、第二の液晶素子５５の陽極及び陰極には、図７において破線内に示すように、コントローラ９０から指定された電圧振幅を有する逆相の交流電圧が印加される。このようにして、第二の液晶素子５５は、コントローラ９０から指定された電圧振幅で駆動される。
【００６１】
以上に説明した本実施形態の集積型光デバイス１０によれば、複屈折結晶４９及び液晶素子５１，５５により光パワー減衰器を構成していることが特徴的である。液晶による光信号の偏光状態の操作により、第二の光ファイバ２５に結合される光信号のパワーを制御する本実施形態の場合には、シャッター式のように、シャッターブレードで光信号の一部をけらしたり、チルトミラー式のように、光ファイバに対して光信号の位置をずらすことにより、光信号の一部をけらしたりする場合に発生する、ビーム形状の歪みを抑制することができる。
【００６２】
即ち、本実施形態によれば、第二の液晶素子５５により光信号の偏光状態を操作し、複屈折結晶４９により光信号を偏光成分毎に分離して、光信号の一部の偏光成分のみを第二の光ファイバ２５に結合させることができる。従って、シャッター式及びチルトミラー式のようにはビーム形状の歪みを生じさせることなく、光信号を減衰させて第二の光ファイバ２５から出力させることができる。
【００６３】
このため、本実施形態によれば、第二の光パワーモニタ６５で第二の分岐信号のパワーを検出することにより、第二の光ファイバ２５から出力される出力光信号のパワーを高精度に観測することができ、光信号の減衰を制御する際の光パワーのモニタ精度を向上させることができる。
【００６４】
即ち、第二の光パワーモニタ６５は、ビーム形状の歪みに関係なく受光パワーに対応した電流を有する検出信号を出力するのに対し、第二の光ファイバ２５を通じて出力される光は、光ファイバ２５内を伝播する光の電界分布と、光ファイバに入射する光の電界分布との重なり積分に対応する。
【００６５】
このため、ビーム形状に歪みがある場合には、歪みに対応する誤差が、光パワーモニタ６５の検出信号から推定される出力光信号のパワーと、実際に第二の光ファイバ２５を伝播する出力光信号のパワーとの間に生じる。従来技術では、この誤差の影響を抑えることができず、光パワーモニタで検出されるパワー（フォトダイオード電流）と、出力光信号のパワーとの間には線形性がなかった。
【００６６】
これに対し、本実施形態によれば、シャッター式及びチルトミラー式のようにはビーム形状の歪みを生じさせないため、第二の光パワーモニタ６５で検出されるパワー（フォトダイオード電流）と、出力光信号のパワーとの間には線形性があり、第二の光パワーモニタ６５の検出信号から、出力光信号のパワーを正確に特定することができる。
【００６７】
従って、本実施形態によれば、光パワー減衰器で減衰された光パワーのモニタ精度を向上させることができる。特に本実施形態によれば、第二の光ファイバ２５に伝播した光信号ではなく、第二の光ファイバ２５に伝播する前の光信号のパワーを検出する手法で、モニタ精度を向上させることができるので、光パワーモニタ機能と光パワー減衰機能とを一つの機能空間に集積しつつ、モニタ精度を向上させることができる。
【００６８】
更に言えば、本実施形態では、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５の受光面上に、第一及び第二のアパーチャ７１，７５が設けられているので、複屈折結晶４９により正規光路から外れる戻り光や、各種部品表面で生じる乱反射成分が、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５で受光されるのを抑制することができ、高精度に目的の光パワーを検出することができる。
【００６９】
従って、本実施形態によれば、光パワーモニタ機能と光パワー減衰機能を集積した小型の集積型光デバイス１０であって、光パワーのモニタ精度及び光パワーの制御精度に優れた高性能な集積型光デバイス１０を提供することができる。
【００７０】
本開示が、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができることは言うまでもない。例えば、光応答の温度依存性及び波長依存性をキャンセルする必要がない場合、第一の液晶素子５１は、集積型光デバイス１０に設けられなくてもよい。
【００７１】
第一及び第二のコリメートレンズ３１，３５に代えて、共通する一つのコリメートレンズが設けられてもよい。この場合には、コリメートレンズの中心から外れた位置を、入力光信号及び出力光信号が通過することになるため、レンズ収差の影響を考慮する必要がある。
【００７２】
更に言えば、第一及び第二のコリメートレンズ３１，３５は、集積型光デバイス１０に必ずしも必要ではない。但し、第一及び第二のコリメートレンズ３１，３５を設けることによっては、焦点距離の設計自由度が高まる。これは、集積型光デバイス１０の小型化に貢献する。
【００７３】
光分岐器４１及び光路変換プリズム４５を含む各種部品は、図示された形態に限定されない。光分岐器４１及び光路変換プリズム４５は、等価な機能を有する他の光部品に置き換えられてもよい。コリメートレンズの光軸と光ファイバの光軸とをずらして配置することにより、光路変換を実現してもよい。
【００７４】
この他、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５のうちの一方のみが、集積型光デバイス１０に設けられてもよい。例えば、第一及び第二の光パワーモニタ６１，６５のうち、第二の光パワーモニタ６５のみが、集積型光デバイス１０に設けられてもよい。
【００７５】
上記実施形態における１つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、１つの構成要素に統合されてもよい。上記実施形態の構成の一部は、省略されてもよい。上記実施形態の構成の少なくとも一部は、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【００７６】
１…光通信機器、１０…集積型光デバイス、１５…筐体、２１…第一の光ファイバ、２５…第二の光ファイバ、３１…第一のコリメートレンズ、３５…第二のコリメートレンズ、４１…光分岐器、４５…光路変換プリズム、４９…複屈折結晶、５１…第一の液晶素子、５５…第二の液晶素子、６１…第一の光パワーモニタ、６５…第二の光パワーモニタ、７１…第一のアパーチャ、７５…第二のアパーチャ、８０…駆動回路、９０…コントローラ。
【図１】
2020016692.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月8日(2019.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内側に収容された液晶型の光パワー減衰器、光分岐器、及び光パワーモニタと、
前記筐体の内側に少なくとも部分的に収容された第一及び第二の光ファイバと、
を備え、
前記第一の光ファイバが、前記筐体の外側からの光信号を前記光パワー減衰器へ入力するように配置され、
前記第二の光ファイバが、前記光パワー減衰器からの減衰された光信号を、前記筐体の外側に出力するように配置され、
前記光分岐器が、前記第一の光ファイバから前記光パワー減衰器へ伝播する前記光信号、及び、前記光パワー減衰器から前記第二の光ファイバへ伝播する前記減衰された光信号の少なくとも一方を分岐することにより、分岐信号を生成するように配置され、
前記光パワーモニタが、前記分岐信号を受光して、そのパワーを検出するように配置され、
前記光パワー減衰器が、
前記第一の光ファイバからの前記光信号が通る複屈折結晶であって、前記第一の光ファイバからの前記光信号を、互いに直交する二つの直線偏光成分に変換する複屈折結晶と、
前記複屈折結晶を通過した前記光信号が通る第一の液晶素子であって、前記二つの直線偏光成分に対して４５度傾いた第一の液晶配向角を有する第一の液晶素子と、
前記第一の液晶素子を通過した前記複屈折結晶からの前記光信号を、前記第一の液晶素子を通って前記複屈折結晶に伝搬する前記複屈折結晶への戻り光として反射する第二の液晶素子であって、前記二つの直線偏光成分に対して４５度傾き、且つ、前記第一の液晶配向角に直交する第二の液晶配向角を有する第二の液晶素子と、
を備え、コントローラにより制御されて、前記第一及び第二の液晶素子のうちの一方である前記第二の液晶素子の駆動電圧を変化させることにより前記戻り光の偏向状態を変化させ、それにより、前記複屈折結晶を通って前記第二の光ファイバに結合される前記戻り光の量を変化させるように構成され、
前記減衰された光信号は、前記複屈折結晶を通じて前記第二の光ファイバに結合される前記戻り光の一部に対応する集積型光デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の集積型光デバイスであって、
前記光分岐器が、前記第一の光ファイバから前記光パワー減衰器へ伝播する前記光信号を分岐することにより、第一の分岐信号を生成し、更に、前記光パワー減衰器から前記第二の光ファイバへ伝播する前記減衰された光信号を分岐することにより、第二の分岐信号を生成するように配置され、
前記集積型光デバイスは、前記光パワーモニタとして、前記第一の分岐信号を受光して、そのパワーを検出する第一の光パワーモニタと、前記第二の分岐信号を受光して、そのパワーを検出する第二の光パワーモニタと、を備える集積型光デバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の集積型光デバイスであって、
前記第一の光ファイバと前記複屈折結晶との間に位置する第一のコリメートレンズと、
前記第二の光ファイバと前記複屈折結晶との間に位置する第二のコリメートレンズと、を備え、
前記第一の光ファイバからの前記光信号は、前記第一のコリメートレンズ、前記複屈折結晶、及び前記第一の液晶素子を通って前記第二の液晶素子に伝播し、前記第二の液晶素子からの前記戻り光は、前記第一の液晶素子、前記複屈折結晶、及び前記第二のコリメートレンズを通って前記第二の光ファイバに伝播する集積型光デバイス。
【請求項４】
請求項３記載の集積型光デバイスであって、
前記第一及び第二のコリメートレンズと、前記複屈折結晶との間に位置する一つの光路変換プリズムを備え、
前記光路変換プリズムが、前記第一のコリメートレンズを通過した前記第一の光ファイバからの前記光信号を、前記複屈折結晶を通って前記第一及び第二の液晶素子に向かうように屈折させ、前記複屈折結晶からの前記戻り光を前記第二のコリメートレンズに向かうように屈折させる集積型光デバイス。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の集積型光デバイスであって、
前記コントローラから入力された直流電圧を、交流電圧に変換する変換回路を備え、
前記第二の液晶素子は、前記変換回路から印加される前記交流電圧により駆動される集積型光デバイス。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の集積型光デバイスであって、
前記光パワーモニタの受光面上に、前記光パワーモニタと一体化された、又は、前記光パワーモニタとは独立したアパーチャであって、迷光の前記受光面への到達を抑制し、前記分岐信号を選択的に前記受光面に照射するためのアパーチャを備える集積型光デバイス。