(57)【要約】【課題】ＷＤＭ用低コスト、小型、低ＰＤＬの光可変減衰器アレイを提供すること。【解決手段】上記の目的を達成するために本発明に係わる光可変減衰器は基板上に形成した電極上に複数の樹脂光導波路を形成し該導波路にグレーディッド型多モード導波路を形成し該多モード導波路中に溝を形成し該溝に注入された液晶に該電極によって電圧を光の伝播方向と垂直に印加すると同時に発熱させ導波路の屈折率を調整させることを特徴とするような構造を採用した。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモード光導波路中に屈折率グレーデッド型マルチモード光導波路を有しそのマルチモード光導波路中に溝を設け該溝に液晶を埋めた構造を有する光可変減衰器アレイ
【請求項２】
請求項１における光導波路が基板上に形成した電極上にポリシラン光導波路で形成されることを特徴とする光可変減衰器アレイ
【請求項３】
請求項１において電極は該液晶に光の伝播方向と垂直あるいは平行あるいは２次元的に電圧をかけ透過率を変える機能と熱を発生させる機能とを同時に有する構造を有することを特徴とする光可変減衰器アレイ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は光可変減衰器に関するものである。さらに詳述すればＷＤＭ伝送用の多チャンネルに対応する低挿入損失、低ＰＤＬ、低価格の光可変減衰器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】インターネットの急速な普及による今後のトラフィックの増大に対応するため光伝送システムの大容量化が必要になっている。このためＷＤＭシステムの波長チャンネルの高密度化が進んでいる。高密度ＷＤＭすなわちＤＷＤＭシステムでは多チャンネルを一括して増幅するエルビウムドープ光ファイバアンプ（以下ＥＤＦＡ）が使われている。ＥＤＦＡを用いた光伝送システムは既存の光ケーブルを使って少ない中継器数で経済的に大容量化できるので現在幹線系、光海底伝送系で広く普及している。ＥＤＦＡは一般にゲインの波長特性がある。ＷＤＭ伝送で各チャンネルの信号電力の不揃いがあればそれがアンプで増幅され不揃いが増幅される。最終的には受信部でＳ／Ｎの不揃いにより十分なシステムマージンを確保できない。従って波長チャンネルごとにレベルを調整する光可変減衰器アレイが必要となる。【０００３】現在の光伝送システムの主流は２点間の通信いわゆるポイント対ポイント通信である。しかし今後波長をネットワークで有効に利用するためにはリングあるいはメッシュ状のネットワークでＷＤＭ技術を適用する必要がある。このためにはリングネットワークのノードで特定波長に乗せた信号をアドドロップする光アドドロップマルチプレクサー（ＯＡＤＭ）や光クロスコネクト（ＯＸＣ）が必要である。ＥＤＦＡの準安定レベルの誘導寿命は１００μ秒であり伝送ビット周期よりはるかに長いためＥＤＦＡは飽和領域で動作する線形増幅器となっている。すなわちゲインは信号の平均電力で決定される。したがってＥＤＦＡを含むラインのパケット交換やアドドロップで発生する入力信号のわずかな変化に対応できない。従ってＥＤＦＡを用いた多段中継増幅システムやＯＡＤＭを使う今後の光通信システムでは各チャンネルの光レベルをダイナミックに制御する光可変減衰器アレイ（ＶＯＡ）が必要である。【０００４】ＶＯＡの方式には機械式と非機械式が提案されているが信頼性、可変速度の点からは非機械式が望ましい。非機械式ＶＯＡにはファラデー回転素子を用いた磁気光学方式、マッハツェンダ（ＭＺ）干渉系を用いた電気光学方式、平面導波路（ＰＬＣ）上に干渉系を設けた熱光学方式、液晶や光学結晶の偏光面を制御する偏光制御方式などがある。ＷＤＭ伝送用には多チャンネルに対応できる光可変減衰器が必要でありＰＬＣ導波路（石英、ＬｉＮｂＯ３（ＬＮ），ポリマー）上に光パワーを制御する素子を搭載できる光可変減衰器アレイが集積化の点で望ましい。【０００５】ＷＤＭ伝送においてはＥＤＦＡを多段で利用する。ＥＤＦＡには光アイソレータ、光カップラ、光サーキュレータなどの光部品が多数使われている。従って個別部品の偏波依存損失（ＰＤＬ）は小さい方が望ましい。この点においてＰＬＣを使った熱光学効果を利用したタイプは温度を制御するため基板と導波路との熱膨張係数の違いにより変化するのでＰＤＬが０．３ｄＢ以上と大きい。偏波ダイバーシティを用いた偏光制御型もＴＥとＴＭモードの光路を分離し、処理後再び偏波を合成する方式を使うのでＴＥ，ＴＭモードの光路で減衰が異なりやすいのでＰＤＬが大きい。
一方ＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）を使ったＭＺ方式は本質的にＰＤＬが５ｄＢ程度と大きい。【０００６】以上の点から最近ＷＤＭ用の光可変減衰器アレイとして非特許文献１に見られるようなＰＬＣ上に複数の導波路を形成し導波路の一部に液晶層を設け印加電圧を制御して減衰量を制御する方式が検討されている。しかしながら液晶材料と導波路との線膨張係数との差によってＰＤＬが大きくなるという問題があった。
【非特許文献１】平林  克彦ほか２名「液晶を用いた光通信用可変光減衰器アレイ」ＮＴＴ  Ｒ＆Ｄ  Ｖｏｌ．５１Ｎｏ．４、ｐｐ３４７−３５３、２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】本発明の目的は上記の従来技術の問題点を解決し低損失、低ＰＤＬ、低価格のＷＤＭ用光可変減衰器アレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】上記の目的を達成するために本発明に係わる光可変減衰器は基板上に形成した電極上に複数の樹脂光導波路を形成し該導波路にグレーデッド型多モード光導波路を形成し該多モード光導波路中に溝を形成し該溝に注入された液晶に該電極によって電圧を光の伝播方向と垂直に印加すると同時に発熱させ導波路の屈折率を調整させることを特徴とする構造を採用した。
【発明の効果】以上説明したように本発明の光可変減衰器アレイは小型、低ＰＤＬ、低コストという特徴を有するためＥＤＦＡを用いるＷＤＭ伝送システムに適用されれば長距離・大容量伝送が実現できるのみならずＯＡＤＭを用いたダイナミックな光ネットワークが実現でき今後の急増するトラフィックニーズに対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９】図１以下の図を用いて本発明光可変減衰器アレイの構造および製造方法の一つの実施例を説明する。図１は基板１に下部電極２をパターニングした状態図を示す。図２はポリシランを材料とするアンダークラッド部３を紫外線レーザ４を用いて形成する状態図を示す。ここで使用する紫外線レーザの波長でポリシラン材料をフォトブリーチングする最適の波長は２５０〜３５０ｎｍであり、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザの高調波が適している。ここで基板１に紫外線透過ガラスを用いて基板の下側から紫外線を照射することにより徐々に屈折率を変化したアンダークラッド層を形成する方法を用いる。その後図３に示すようにシングルモードコア部５とマルチモードコア部６を同様の材料を用いて紫外線レーザ４を用いて形成する。同様に図４でオーバークラッド部７を紫外線レーザ４を用いて形成する。その後図５に示すようにオーバークラッド部７に上部電極８をパターニングし形成する。電極に電圧を印加し発熱させ温度を所定に制御しベーキングすることによって導波路のコア部の屈折率を最終的に所定の値に制御する。次に図６に示すようにダイサー９によって液晶を注入する液晶溝１１を形成する。その後図７に示すように壁面と下部に上部電極８を有し注入孔１２を有する液晶部カバー１０を被せ、オーバークラッド部７上の上部電極８と液晶部カバー１０の上部電極８どうしを接続する。次に図８のように液晶１３を注入孔１２から注入し封じる。その後図９に示すように光ファイバアレイ（１）１４，光ファイバアレイ（２）１５と光導波路部１６と結合する。図１０はパッケージ化された光可変減衰器アレイ１７を示す。【００１０】ここで使用した液晶は非特許文献１に示されているような紫外線硬化樹脂とネマティック液晶を混合したポリマーネットワーク液晶（大日本インク工業株式会社の商品名）を用いた。この種の液晶は電圧が印加されていないときには高分子がランダムな方向を向いており伝播する光が散乱されて損失になる。一方電圧を印加すると液晶はその電界方向に揃い配向が揃い光が透過するようになる。ここではまた前記液晶とは異なるスメクチック液晶を用いた。この種の液晶は電圧印加と共に熱を加えることにより自己保持機能、すなわち光の透過率を電圧印加せずに保持できる機能を有する。【００１１】光減衰器の損失は溝の厚み、液晶の種類、紫外線硬化条件などに依存する。特に導波路コアから出射した光ビームが拡散するので溝の厚みを大きくすると損失が大きくなったり印加電圧が大きくなるという難点があった。本発明ではマルチモード導波路の部分がコリメータレンズの機能を有するので光が液晶中を平行ビームで伝播するため厚みを大きくしても低損失かつ可変範囲を大きくとれるという特徴がある。【００１２】従来の光可変減衰器アレイではレンズ機能を有するマルチモード導波路を使っていないので導波路コアから出射する光ビームはＮＡに依存した角度を有する。一般に光媒質に角度を持って光が入射すると偏光によって減衰量が異なるいわゆる偏波依存損失ＰＤＬが発生する。本発明では液晶媒質を平行ビームが伝播するのでＰＤＬも低いという特徴がある。【００１３】一方従来の光可変減衰器アレイでは溝の両端面に透明電極ＩＴＯを形成する必要があり垂直に蒸着するなどの複雑な製造方法が必要になるという難点があった。もちろん本発明のマルチモード導波路を用いれば従来の透明電極を用いる方式においても低挿入損失、低ＰＤＬという進歩性はあると言える。しかし本発明によれば必ずしも透明電極を必要とせず光の伝播方向と垂直な方向から電界を印加できるので工程が簡略化されるため低価格化が可能である。また図７の液晶部カバー１０の内面の上部電極８をコアまで接近させることができるので低電圧化も可能となる。【００１４】実際のＷＤＭシステムに本発明光可変減衰器アレイを適用する場合には光減衰器の後段で光レベルをモニターし光可変減衰器にフィードバックする必要がある場合がある。すなわち本発明光可変減衰器は信号制御回路と組み合わされて使用される。この場合の信号制御回路はＣＰＵと電圧印加部とＥＥＲＯＭからなる。図１１は本発明光可変減衰器に信号制御回路を付加する場合の温度特性、波長特性の自動校正法を示す構成図である。すなわち本発明光可変減衰器１７を温度センサー１８とともに恒温槽１９に入れ波長可変レーザ２０の波長を選択し温度を変えながら信号処理部２１の電圧印加部２２からの印加電圧と光可変減衰器１７の出力の関係を測定し記憶させるものである。光減衰量は予め測定された入射レーザ光と受光器２６の出力の比から求められる。このようにして測定された光可変減衰器の減衰量の温度特性はＣＰＵ２４を介してＥＥＲＯＭ２５に記憶される。以上の手順を波長を変えて行うことで波長と温度の校正テーブルが作成できる。このようにして補正テーブルを有するＥＥＲＯＭ２５と電圧印加部２２を備えた信号処理回路と本発明光可変減衰器とを組合わせれば温度に依存しない電気的に減衰量が制御できる光可変減衰器アレイが構成できる。電流印加部２３はスメクティック液晶の場合に減衰量を変化させたい場合に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板に下部電極をパターニングした状態図
【図２】アンダークラッドを紫外線レーザを用いて形成する状態図
【図３】コア部を紫外線レーザを用いて形成する状態図
【図４】オーバークラッド部を紫外線レーザを用いて形成する状態図
【図５】上部クラッドに上部電極をパターニングした状態図
【図６】ダイサーによる溝形成法
【図７】上部電極カバーと溝付導波路の位置関係図
【図８】液晶を溝に注入する方法図
【図９】ファイバアレイと結合したモジュール
【図１０】パッケージされた光可変減衰器アレイモジュール
【図１１】光可変減衰器の温度、波長自動校正法
【符号の説明】
１  基板
２  下部電極
３  アンダークラッド部
４  紫外線レーザ
５  シングルモードコア部
６  マルチモードコア部
７  オーバークラッド部
８  上部電極
９  ダイサー
１０  液晶部カバー
１１  液晶溝
１２  注入孔
１３  液晶
１４  光ファイバアレイ（１）
１５  光ファイバアレイ（２）
１６  光導波路部
１７  本発明光可変減衰器
１８  温度センサ
１９  恒温槽
２０  波長可変光源
２１  信号処理部
２２  電圧印加部
２３  電流印加部
２４  ＣＰＵ
２５  ＥＥＲＯＭ
２６  受光器
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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