(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板及びその表面部分に形成された光導波路を有する光導波路素子と、
前記光導波路の出力端に接合された光ファイバと、
前記光導波路と前記光ファイバとの接合部を補強する補強部材と、
前記光導波路素子の基板出力側端面から放射される放射モード光を受光する受光素子と、
を含み、
前記光導波路が、複数の導波路部と、これらの導波路部が収斂結合する結合部と、この結合部に連続する出力部とを有し、
前記補強部材は、前記光導波路の結合部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、前記光導波路素子の出力側端面に接着されている接合端面と、これに対向し、かつ前記接合端面に対して傾斜して形成された傾斜端面と、前記接合端面及び傾斜端面を連通する透孔又は溝とを有し、
前記光ファイバは、前記補強部材の透孔又は溝に保持されて前記光導波路の出力端に接合されており、
前記補強部材の傾斜端面には光反射膜が形成されていて、前記光導波路の結合部から放射され、前記補強部材を通って伝播された放射モード光を反射し、
前記受光素子は、前記補強部材の傾斜端面において反射された放射モード光を受光する位置に配置されている、
ことを特徴とする出力光モニタ付光導波路型変調器。
【請求項２】
前記補強部材が、ガラス製円柱体であって、その長手軸に沿って、前記光ファイバ用透孔又は溝が形成され、かつ、この長手軸と、前記傾斜端面とが斜交する、
請求項１に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。
【請求項３】
前記補強部材の傾斜端面に形成された光反射膜が金属又は誘電体からなる、請求項１に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。
【請求項４】
前記補強部材の底面の、前記接合端面の近傍部に、補強部材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第１汚れ防止溝を形成し、それによって補強部材の放射モード光放射面の汚れを防止する、請求項１に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。
【請求項５】
前記補強部材の底面の、前記傾斜端面の近傍部に、前記光ファイバと前記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第２汚れ防止溝が形成されていて、それによって前記補強部材の放射モード光の放射面の汚れを防止する、請求項１に記載の出力光モニタ付光導波路型変調器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、本発明はモニタ用出力光として光導波路から放射される放射モード光を適宜の方向において利用し、変調器そのものの実質的構造を変更することなく、簡単なモニタ手段により、出力光をモニタし得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。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路素子の出力光をモニタする方法として、光導波路素子内に方向性結合器（カプラ）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ァイバを、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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、モニタするデバ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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、モニタ用出力光として、光導波路から放射される放射モード光を、適宜の方向において利用し、変調器そのものの実質的構造を変更することなく、簡単な構造のモニタ手段により、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しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器は、誘電体基板及びその表面部分に形成された光導波路を有する光導波路素子と、
前記光導波路の出力端に接合された光ファイバと、
前記光導波路と前記光ファイバとの接合部を補強する補強部材と、
前記光導波路素子の基板出力側端面から放射される放射モード光を受光する受光素子と、
を含み、
前記光導波路が、複数の導波路部と、これらの導波路部が収斂結合する結合部と、この結合部に連続する出力部とを有し、
前記補強部材は、前記光導波路の結合部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、前記光導波路素子の出力側端面に接着されている接合端面と、これに対向し、かつ前記接合端面に対して傾斜して形成された傾斜端面と、前記接合端面及び傾斜端面を連通する透孔又は溝とを有し、
前記光ファイバは、前記補強部材の透孔又は溝に保持されて前記光導波路の出力端に接合されており、
前記補強部材の傾斜端面には光反射膜が形成されていて、前記光導波路の結合部から放射され、前記補強部材を通って伝播された放射モード光を反射し、
前記受光素子は、前記補強部材の傾斜面において、反射された放射モード光を受光する位置に配置されている、
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において、前記補強部材は、ガラス製円柱体であって、その長手軸に沿って、前記光ファイバ用透孔又は溝が形成され、かつ、この長手軸と、前記傾斜端面とが斜交す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において、前記補強部材の傾斜端面に形成された光反射膜は、金属又は誘電体からなるものであることが好ましい。
本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器において、前記補強部材の底面の、前記接合端面の近傍部に、補強部材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第１汚れ防止溝を形成し、それによって補強部材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において、前記補強部材の底面の、前記傾斜端面の近傍部に、前記光ファイバと前記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第２汚れ防止溝が形成されていて、それによって前記補強部材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。
【０００８】
【発明の実施の形態】
マッハツェンダ型導波路などを使用しＯＮ／ＯＦＦ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、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、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反比例するので、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。
【０００９】
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１２５μｍ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」を使用して光ファイバを被覆しこの補強部材の１端面を、基板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、この光ファイバ補強部材には、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、ファイバ補強部材を、その材質として信号光／放射モード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を受光し得る大きさに形成すれば、放射モード光をこのファイバ補強部材内に導光することができる。
【００１０】
前記光ファイバ補強部材の反対側端面（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、前記接合端面に対して傾斜するように形成し、この傾斜端面上に光反射膜を形成すると、この傾斜端面において、補強部材中を伝播してきた反射モード光が反射され、補強部材の外（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受光素子、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光量をモニタすることができる。
【００１１】
上記補強部材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素子を配置し、取り付け、配線することができる。従って、受光素子の配置位置を、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、前記補強部材の傾斜端面の設定により可能になる。補強部材の傾斜端面上の反射膜は金属または誘電体などからなることが好ましく、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ウ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。
【００１２】
光導波路素子の光導波路は、複数の導波路と、それらが収斂結合する結合部と、この結合部に連続する出力部を有し、これらは誘電体基板の表面部分に形成されている。複数の導波路は、１個の光入力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。
【００１３】
光導波路の出力端には光ファイバの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、補強部材により補強されている。補強部材は、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、その反対端面は、接合端面に対して傾斜している傾斜端面をなし、その上に光反射膜が形成されている。補強部材には、その傾斜端面と傾斜端面とを連通し、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、補強部材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ァイバの端面は、前述のように、光導波路出力端面に接合されている。
【００１４】
図１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２は、図１の変調器の側断面説明図であり、図３は、図１、図２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４は従来の出力光モニタ付光導波路型変調器の１例の構成を示す平面図である。
図１，２，３及び４において、光導波路型素子の基板１上に、マッハツェンダ（ＭＺ）型光導波路２及びその制御用電極３が配置され、光導波路２の出力端から、出力信号光４が出力される。この光導波路２の結合部１６から、放射モード光５が放射され、基板１内を伝播し、基板１の外部に向って放射される。
変調器は変調器ケース１４中に収容されており、入力光１３は入力側光ファイバ１１により光導波路２に入力される。光ファイバ１１は、入力側ファイバ補強部材１２により保持補強されて、その先端が光導波路２の入力端に接続されている。制御用電極は、制御信号入力用コネクタ１７ａを経て入力し、出力用コネクタ１７ｂを経て出力する制御信号により制御される。
図１〜３に示されている本発明の出力光モニタ付変調器においては、光導波路素子の出力端面には、補強部材６の接合端面が接合されており、基板１内を伝播してきた放射モード光５は補強部材６の内部を導光される。補強部材６の傾斜端面７上に形成された光反射膜において、放射モード光５は反射されて、補強部材の外に放射され、この放射モード光９は、受光素子１０により受光されモニタされる。受光素子１０からのモニタ信号出力は、ケース１４に設けられたコネクタ１８を経て出力される。補強部材６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８の端面は、光導波路２の出力端面に接合されている。
これに対して、図４に示された従来の出力光モニタ付変調器においては、光導波路２の結合部１６の下流部に、方向性結合器１９により、モニタ光用光導波路２０が接続されていて、結合部１６を通って出力された光の１部がモニタ光として導光され、その出力端は、補強部材６において、モニタ光用光ファイバ２２に接合され、このモニタ光用光ファイバ２２を通って出力されたモニタ光は、受光素子１０により受光され、この受光素子１０より、モニタ信号が出力される。
【００１５】
図１〜３の光導波路素子の入力端部において、入力側光ファイバ１１の端面が、光導波路１の入力端面に接合され、この接合部は、入力側補強部材１２により補強されている。光ファイバ１１から入力光１３が、光導波路２に入力される。
上記のように接合された各部材は、ケース１４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。
【００１６】
本発明において用いられる補強部材は、放射モード光に対して透明なシリコン材料又はセラミック材料（例えばホウケイ酸ガラスなど）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、ガラス製円柱体であることが好ましい。光ファイバ保持用透孔又は溝は、この円柱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。
【００１７】
図２に示されているように、補強部材６の底面の接合端面近傍に、第１汚れ防止溝１５ａが形成され、また補強部材６の底面の、傾斜端面の近傍に第２汚れ防止溝１５ｂが形成されている。第１汚れ防止溝１５ａは、補強部材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、それによって、補強部材の、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１５ｂは光ファイバと、補強部材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、それによって、補強部材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。
【００１８】
本発明の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。
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、モニ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ある。
【００１９】
【発明の効果】
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るという利点を有し、有利に実用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  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。
【図２】  図１に示された変調器の構成を示す正面説明図。
【図３】  図１及び２に示された変調器の、光導波路素子の出力端面における補強部材及び光ファイバの配置及び、出力光、放射モード光の状態を示す側面断面説明図。
【図４】  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。
【符号の説明】
１…変調器基板
２…ＭＺ型光導波路
３…制御用電極
４…出力信号光
５…放射モード光
６…出力側ファイバ補強部材
７…光反射膜付傾斜端面
８…出力光ファイバ
９…放射モード光
１０…受光素子
１１…入力側光ファイバ
１２…入力側ファイバ補強部材
１３…入力光
１４…変調器ケース
１５ａ，１５ｂ…第１及び第２汚れ防止溝
１６…光導波路２の結合部
１７ａ，１７ｂ…制御信号入出力用コネクタ
１８…モニタ信号出力用コネクタ
１９…方向性結合器（カプラ）
２０…モニタ光用光導波路
２１…モニタ光
２２…モニタ光用光ファイバ
【図１】
0003696024.tif 000002
【図２】
0003696024.tif 000003
【図３】
0003696024.tif 000004
【図４】
0003696024.tif 000005