(57)【要約】本発明は、光学素子及びシステムにおいて、ＰＤＬ、ＰＭＤ、及びその他の偏光に関係する性能の問題に取り組むための手段を提供する。本発明の一実施形態によれば、集積光デバイスを提供する。このデバイスは、（i）集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を規定するように配置した第１及び第２導波路アームと、（ii）光信号分割及び結合領域間にある機能性領域とを備えている。第１及び第２光導波路アームは、機能性領域の第１及び第２光電部分を通過する第１及び第２導波路コアを構成する。第１及び第２制御電極集合が、機能性領域の第１及び第２部分に電界を発生するように位置付けられている。第１制御電極集合及び第１導波路コアは、ＴＥモードが優勢となるように位置付けられ、第２制御電極集合及び第２導波路コアは、ＴＭモードが優勢となるように位置付けられている。
2005533277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積光デバイスにおいて、（i）前記集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、前記集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を規定するように配置した第１及び第２導波路アームと、（ii）前記光信号分割及び結合領域の間にある機能性領域とを備えており、
前記第１光導波路アームが、前記機能性領域の第１光電部分を通過する第１導波路コアを構成し、
前記第２光導波路アームが、前記機能性領域の第２光電部分を通過する第２導波路コアを構成し、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように第１制御電極集合が配置され、
前記機能性領域の前記第２部分に電界を発生するように第２制御電極集合が配置され、
前記第１制御電極集合、前記第１導波路コア、及び前記機能性領域の前記第１部分は、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されており、
前記第２制御電極集合、前記第２導波路コア、及び前記機能性領域の前記第２部分は、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されている、
集積光デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記制御電極と、前記機能性領域の前記第１部分の前記導波路コアとが、対称構成を規定し、前記制御電極と、前記機能性領域の前記第２部分の前記導波路コアとが、非対称構成を規定する、集積光デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記第１及び第２制御電極集合が、実質的に同じ構成を規定する、集積光デバイス。
【請求項４】
請求項３記載の集積光デバイスにおいて、前記第２導波路コアが、前記第１制御電極集合に関する前記第１導波路コアの位置と比較して、前記第２制御電極集合に関してずれている、集積光デバイス。
【請求項５】
請求項３記載の集積光デバイスにおいて、前記第１導波路コアが、前記第２導波路コアの前記第２制御電極集合に関する位置と比較して、前記第１制御電極集合に関してずれている、集積光デバイス。
【請求項６】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記第１制御電極集合と前記第１導波路コアとの構成と、前記第２制御電極集合と前記第２導波路コアとの構成との間の支配的な差が、第１及び第２導波路コアの前記第１及び第２制御電極集合に関する位置付けに関係する、集積光デバイス。
【請求項７】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記第１導波路コアは、前記第１制御電極集合の前記制御電極群から実質的に等距離に位置付けられ、前記第２導波路コアは、前記第２制御電極集合の前記制御電極群の１つにかなり接近して位置付けられている、集積光デバイス。
【請求項８】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記第１及び第２制御電極集合のそれぞれの制御電極が規定する配向は、
共通端面内にある少なくとも２つの電極を含む、
共通端面内にある３つの電極を含む、
共通端面に垂直な対称軸を規定する、
平行面内にある少なくとも２つの制御電極を含む、
前記平行面の一方において前記コアの一方側に沿ってその幅の大部分に広がるように限定した少なくとも１つの制御電極を含む、
前記平行面の一方において前記コアの一方側に沿ってその幅の大部分に広がるように限定した１つの電極と、前記平行面の他方において前記コアの他方の側に沿ってその幅の大部分に広がるように限定された前記制御電極の別の１つとを含む、
共通端面内にある少なくとも２つの制御電極と、前記共通端面に平行な面内にある第３制御電極とを含む、
実質的に等しい厚さを規定する電極を含む、
共通端面内にある少なくとも２つの制御電極と前記共通端面に平行な面にある第３電極とを含み、前記第３電極が前記平行面に沿ってその幅の大部分にわたって前記導波路コアの一方側に延びる、
ことの１つ以上であることを特徴とする、集積光デバイス。
【請求項９】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記第１及び第２コアのそれぞれが規定する配向は、
前記制御電極の対称軸からの偏倚、
前記制御電極の共通端面からの偏倚、
前記制御電極の対称軸から、及び前記制御電極の共通端面からの偏倚、
前記制御電極の共通端面と前記共通端面から偏倚した面との間にある、
前記制御電極によって規定される平行面間に位置する、
前記制御電極によって規定され、前記制御電極から等しくない位置にある平行平面間に位置する、
前記制御電極から等しくない距離に位置する、
前記共通端面と前記平行面との間にある、
前記制御電極の少なくとも２つから等しくない距離に位置する、及び
前記制御電極の内少なくとも３つから等しくない距離に位置する、
ことの１つ以上であることを特徴とする、集積デバイス。
【請求項１０】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、該集積光デバイスは、平面光波回路を備えている、集積光デバイス。
【請求項１１】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記導波路アームの各々は、前記光デバイスの前記入力側にそれぞれの入力ポートを規定し、前記光デバイスの前記出力側にそれぞれの出力ポートを規定する、集積光デバイス。
【請求項１２】
光信号のＴＥ及びＴＭモードを分割するように構成された集積光デバイスであって、該デバイスは、（i）前記集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、前記集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を規定するように配置した第１及び第２導波路アームと、（ii）前記光信号分割及び結合領域間にある機能性領域と、（iii）前記機能性領域に結合されたコントローラとを備えており、
前記第１光導波路アームが、前記機能性領域の第１光電部分を通過する第１導波路コアを構成し、
前記第２光導波路アームが、前記機能性領域の第２光電部分を通過する第２導波路コアを構成し、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように第１制御電極集合が配置され、
前記機能性領域の前記第２部分において電界を発生するように第２制御電極集合が配置され、
前記第１制御電極集合、前記第１導波路コア、及び前記機能性領域の前記第１部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第１制御電極集合に印加したときに、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されており、
前記第２制御電極集合、前記第２導波路コア、及び前記機能性領域の前記第２部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第２制御電極集合に印加したときに、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電気偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されており、
前記コントローラは、前記第１及び第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分の前記光信号結合領域における光学的結合に作用するように前記第１及び第２制御電極集合に印加する前記電圧を確定し、前記光信号結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの一方が増強ＴＥ信号を含み、前記光信号結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの他方が増強ＴＭ信号を含むようにプログラムされている、
集積光デバイス。
【請求項１３】
請求項１２記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、前記電圧を、
前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ成分が前記光信号結合領域において前記第２導波路コアに交差し、一方前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ成分が前記第１導波路コア内に残留し、
前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ成分が前記光信号結合領域において前記第１導波路コアに交差し、一方前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ成分が前記第２導波路コア内に残留する、
よう確定するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項１４】
請求項１２記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、前記電圧を、
前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ成分が前記光信号結合領域において前記第２導波路コアに交差し、一方前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ成分が前記第１導波路コア内に残留し、
前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ成分が前記光信号結合領域において前記第１導波路コアに交差し、一方前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ成分が前記第２導波路コアに残留する、
よう確定するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項１５】
請求項１２記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、前記電圧を、前記光信号結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの一方が前記信号の実質的に全てのＴＥ偏光部分を含み、一方前記光信号結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの他方が、前記信号の実質的に全てのＴＭ偏光部分を含むよう画定するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項１６】
請求項１２記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、（i）前記第１及び第２制御電極集合双方に印加する電圧を変化させることによって、又は（ii）前記第１及び第２制御電極集合の一方に印加する電圧を維持しつつ、前記第１及び第２制御電極集合の他方に印加する電圧を変化させることによって、前記電圧を確定するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項１７】
請求項１２記載の集積光デバイスにおいて、前記機能性領域の前記第１及び第２機能性部分は、所定の極性調整によって特徴付けられ、前記コントローラは、前記電圧を、前記第１及び第２制御電極集合の一方に印加する電圧の極性が前記所定の極性調整とは逆となるよう確定するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項１８】
請求項１２記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、当該コントローラに結合されているユーザ・インターフェースにおける入力に応答して、前記電圧を確定するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項１９】
請求項１２記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、当該コントローラがアクセス可能なメモリに格納されている動作パラメータに応答して、前記電圧を確定するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項２０】
光信号のＴＥ及びＴＭモードを分割するように構成された集積光デバイスの動作方法において、該デバイスは、（i）前記集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、前記集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を規定するように配置した第１及び第２導波路アームと、（ii）前記光信号分割及び結合領域間にある機能性領域と、（iii）前記機能性領域に結合されたコントローラとを備えており、前記第１光導波路アームが、前記機能性領域の第１光電部分を通過する第１導波路コアを構成し、前記第２光導波路アームが、前記機能性領域の第２光電部分を通過する第２導波路コアを構成し、前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように第１制御電極集合が配置され、前記機能性領域の前記第２部分において電界を発生するように第２制御電極集合が配置されており、前記方法は、
前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢となるように、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第１制御電極集合に印加するステップと、
前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電気偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢となるように、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第２制御電極集合に印加するステップと、
前記第１及び第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分の前記光信号結合領域における光学的結合に作用するように前記第１及び第２制御電極集合に印加する前記電圧を確定し、前記光信号結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの一方が増強ＴＥ信号を含み、前記光信号結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの他方が増強ＴＭ信号を含むようにするステップと、
からなる方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法において、前記導波路アームの各々は、前記光デバイスの前記入力側においてそれぞれの入力ポートを規定し、前記光デバイスの前記出力側においてそれぞれの出力ポートを規定し、前記デバイスを動作させる前記方法は、
前記それぞれの入力ポートの１つにおいて、前記ＴＥ及びＴＭ偏光モードを含む前記光信号を供給するステップと、
前記信号のＴＥ偏光部分を、前記光信号結合領域に続いて前記出力ポートの１つまで導出するステップと、
前記信号の前記ＴＭ偏光部分を、前記光信号結合領域に続いて前記出力ポートの別の１つまで導出するステップと、
を含む、方法。
【請求項２２】
ＴＥ及びＴＭ偏光モードを含む光信号の可変光学減衰のために構成された集積光デバイスであって、該デバイスは、（i）前記集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、前記集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を規定するように配置した第１及び第２導波路アームと、（ii）前記光信号分割及び結合領域間にある機能性領域と、（iii）前記機能性領域に結合されたコントローラとを備えており、
前記第１光導波路アームが、前記機能性領域の第１光電部分を通過する第１導波路コアを構成し、
前記第２光導波路アームが、前記機能性領域の第２光電部分を通過する第２導波路コアを構成し、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように第１制御電極集合が配置され、
前記機能性領域の前記第２部分において電界を発生するように第２制御電極集合が配置され、
前記第１制御電極集合、前記第１導波路コア、及び前記機能性領域の前記第１部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第１制御電極集合に印加したときに、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されており、
前記第２制御電極集合、前記第２導波路コア、及び前記機能性領域の前記第２部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第２制御電極集合に印加したときに、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電気偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されており、
前記コントローラは、前記集積光デバイスの前記入力側の前記導波路コアから選択した１つの入力ポートに結合される光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分に選択的減衰が生ずるように、前記第１及び第２制御電極集合に印加する前記電圧を確定し、前記光信号の前記ＴＥ及びＴＭ偏光部分を、前記集積光デバイスの前記出力側において前記選択した導波路コアの出力ポートにおいて、実質的に等しい程度に減衰させるようプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項２３】
請求項２２記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、前記光信号の前記ＴＥ及びＴＭ部分の前記選択的減衰が、前記集積光デバイスの特性偏光依存損失を考慮するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項２４】
請求項２３記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、更に、前記機能性領域における前記光信号の減衰増加に伴う、前記特性偏光依存損失の増大を考慮するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項２５】
請求項２２記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、前記第１制御電極集合に印加する電圧と前記第２制御電極集合に印加する電圧との間の差によって特徴付けられるオフセット電圧が、前記第１及び第２制御電極集合に印加する前記電圧が増大するにつれて増大するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項２６】
請求項２５記載の集積光デバイスにおいて、前記オフセット電圧は線形に増大する、集積光デバイス。
【請求項２７】
請求項２５記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、前記オフセット電圧を制御して、前記集積光デバイスの特性偏光依存損失を最少にするようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項２８】
ＴＥ及びＴＭ偏光モードを含む光信号の可変光減衰のために構成された集積光デバイスの動作方法であって、前記デバイスは、（i）前記集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、前記集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を規定するように配置した第１及び第２導波路アームと、（ii）前記光信号分割及び結合領域間にある機能性領域と、（iii）前記機能性領域に結合されたコントローラとを備えており、前記第１光導波路アームが、前記機能性領域の第１光電部分を通過する第１導波路コアを構成し、前記第２光導波路アームが、前記機能性領域の第２光電部分を通過する第２導波路コアを構成し、前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように第１制御電極集合が配置され、前記機能性領域の前記第２部分において電界を発生するように第２制御電極集合が配置され、
前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第１制御電極集合に印加し、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢となるようにするステップと、
前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第２制御電極集合に印加し、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電気偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢となるようにするステップと、
前記集積光デバイスの前記入力側の前記導波路コアから選択した１つの入力ポートに結合される光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分に選択的減衰が生ずるように、前記第１及び第２制御電極集合に印加する前記電圧を確定し、前記光信号の前記ＴＥ及びＴＭ偏光部分を、前記集積光デバイスの前記出力側において前記選択した導波路コアの出力ポートにおいて、実質的に等しい程度に減衰させるようにするステップと、
からなる、方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法において、前記導波路アームの各々は、前記光デバイスの前記入力側でそれぞれの入力ポートを規定し、前記光デバイスの前記出力側でそれぞれの出力ポートを規定し、前記方法は、
前記導波路アームから選択した１つの入力ポートにおいて、前記ＴＥ及びＴＭ偏光モードを含む前記光信号を供給するステップと、
前記選択的に減衰したＴＥ及びＴＭ偏光部分を含む前記減衰光信号を前記選択した導波路アームに導出するステップと、
を含む、方法。
【請求項３０】
光信号のＴＥ及びＴＭ偏光モードそれぞれにおける遅延を制御するように構成された集積光デバイスであって、
入力光信号のＴＥモードを、前記デバイスの第１光導波路アームに導出し、前記入力光信号のＴＭモードを前記デバイスの第２光導波路アームに導出するように構成されている偏光スプリッタと、
前記第１光導波路アームの前記ＴＥモードを前記第２光導波路アームの前記ＴＭモードと結合して出力光信号を得るように構成されている偏光コンバイナと、
前記偏光スプリッタと前記偏光コンバイアとの間の伝搬路にある遅延部であって、前記第１光導波路アームにおける前記ＴＥ偏光モードと、前記第２光導波路アームにおける前記ＴＭ偏光モードとの間に相対的位相遅延が生ずるように構成されている、遅延部と、
を備えている、集積光デバイス。
【請求項３１】
請求項３０記載の集積光デバイスにおいて、前記遅延部は、前記第１及び第２光導波路アームを等しい経路長に規定するように構成されている、集積光デバイス。
【請求項３２】
請求項３０記載の集積光デバイスにおいて、前記遅延部は、前記第１及び第２光導波路アームを規定するように構成されており、前記偏光スプリッタと前記偏光コンバイナとの間に機能性領域を備えている、集積光デバイス。
【請求項３３】
請求項３２記載の集積光デバイスにおいて、前記第１及び第２光導波路アームの双方は、前記機能性領域を通過する、集積光デバイス。
【請求項３４】
請求項３２記載の集積光デバイスにおいて、前記第１及び第２光導波路アームの一方のみが、前記機能性領域を通過する、集積光デバイス。
【請求項３５】
請求項３２記載の集積光デバイスにおいて、
前記第１光導波路アームは、前記機能性領域の第１光電部分を通過する第１導波路コアを備えており、
前記第２光導波路アームは、前記機能性領域の第２光電部分を通過する第２導波路コアを備えている、
集積光デバイス。
【請求項３６】
請求項３５記載の集積光デバイスにおいて、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように第１制御電極集合を配置し、
前記機能性領域の前記第２部分に電界を発生するように第２制御電極集合を配置した、
集積光デバイス。
【請求項３７】
請求項３６記載の集積光デバイスにおいて、
前記第２制御電極集合、前記第１導波路コア、及び前記機能性領域の前記第１部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧が前記第１制御電極集合に印加されるときに、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されており、
前記第２制御電極集合、前記第２導波路コア、及び前記機能性領域の前記第２部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧が前記第２制御電極集合に印加されるときに、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電気偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されている、
集積光デバイス。
【請求項３８】
請求項３７記載の集積光デバイスにおいて、前記コントローラは、前記第１及び第２制御電極集合に印加する電圧を、前記第１光導波路アームにおける前記ＴＥ偏光モードと前記第２光導波路アームにおける前記ＴＭ偏光モードとの間に前記相対的位相遅延が発生するよう確定するようにプログラムされている、集積光デバイス。
【請求項３９】
請求項３０記載の集積光デバイスにおいて、前記遅延部は、経路長が等しくない第１及び第２光導波路アームを規定するように構成されており、前記経路長間の差によって、前記第１光導波路アームにおける前記ＴＥ偏光モードと前記第２光導波路アームにおける前記ＴＭ偏光モードとの間に前記相対的位相遅延が生ずる、集積光デバイス。
【請求項４０】
請求項３０記載の集積光デバイスにおいて、前記偏光スプリッタ及び前記偏光コンバイナは、各々、特性切換状態を規定して、ＴＥ又はＴＭ偏光モードのどちらを導波路アームを横切って導出するかを制御し、前記偏光スプリッタ及び前記偏光コンバイナは同一切換状態を規定する、集積光デバイス。
【請求項４１】
請求項３０記載の集積光デバイスにおいて、前記偏光スプリッタ及び前記偏光コンバイナは、各々、前記集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、前記集積光デバイスの出力側付近に光信号結合領域を規定するように配された第１及び第２光導波路アームと、（ii）前記光信号分割及び結合領域間にある機能性領域と、（iii）前記機能性領域に結合されたコントローラとを備えており、
前記第１光導波路アームは、前記機能性領域の第１光電部分を通過する第１導波路コアを備えており、
前記第２光導波路アームは、前記機能性領域の第２光電部分を通過する第２導波路コアを備えており、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように第１制御電極集合が配置され、
前記機能性領域の前記第２部分において電界を発生するように第２制御電極集合が配置され、
前記第１制御電極集合、前記第１導波路コア、及び前記機能性領域の前記第１部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第１制御電極集合に印加したときに、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されており、
前記第２制御電極集合、前記第２導波路コア、及び前記機能性領域の前記第２部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第２制御電極集合に印加したときに、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電気偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されており、
前記コントローラは、前記第１及び第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分の前記光信号結合領域における光学的結合に作用するように前記第１及び第２制御電極集合に印加する前記電圧を確定し、前記光信号結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの一方が増強ＴＥ信号を含み、前記光信号結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの他方が増強ＴＭ信号を含むようにプログラムされている、
集積光デバイス。
【請求項４２】
請求項３０記載の集積光デバイスにおいて、前記遅延部及び前記偏光コンバイナは、前記遅延部における前記第１及び第２光導波路アーム内を伝搬する前記ＴＥ及びＴＭ偏光モードが、前記偏光コンバイナに伝搬するときに、大きな干渉を受けないように形成されている、集積光デバイス。
【請求項４３】
光信号からの選択したＴＥ又はＴＭ偏光モードを変換するように構成された集積光デバイスであって、
入力光信号のＴＥモードを前記デバイスの第１光導波路アームに導出し、前記入力光信号のＴＭモードを前記デバイスの第２光導波路アームに導出するように構成されている偏光スプリッタと、
前記第１及び第２光導波路アームの一方に位置し、前記偏光スプリッタの伝搬通過に続いて光信号の偏光モードを回転させる偏光ローテータと、
前記偏光スプリッタと前記偏光コンバイナとの間の伝搬路にある遅延部であって、前記第１及び第２光導波路アーム内にある信号間に、相対的な位相遅延を生じさせるように構成されている、遅延部と、
前記遅延部の伝搬通過に続いて、前記第１及び第２光導波路アームの光信号を結合するように構成されている出力カプラと、
を備えている、集積光デバイス。
【請求項４４】
請求項４４記載の集積光デバイスにおいて、前記偏光ローテータは、半波長板からなる、集積光デバイス。
【請求項４５】
請求項４５記載の集積光デバイスにおいて、前記版波長板は、ドロップイン・フィルタからなる、集積光デバイス。
【請求項４６】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記光信号スプリッタを、２×２指向性結合領域、１×２指向性結合領域、１×２Ｙ字形信号スプリッタ、１×２多モード干渉エレメント・スプリッタ、及び２×２多モード干渉エレメント・スプリッタから選択する、集積光デバイス。
【請求項４７】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記光信号コンバイナを、２×２指向性結合領域、１×２指向性結合領域、１×２Ｙ字形信号スプリッタ、１×２多モード干渉エレメント・コンバイナ、及び２×２多モード干渉エレメント・コンバイナから選択する、集積光デバイス。
【請求項４８】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記第１光導波路アームは、前記機能性領域の前記第１部分において、第１光電クラッド導波路コアを備えている、集積光デバイス。
【請求項４９】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記第１光導波路アームは、前記機能性領域の前記第１部分において、光電導波路コアを備えている、集積光デバイス。
【請求項５０】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記第２光導波路アームは、前記機能性領域の前記第２部分において、第２光電クラッド導波路コアを備えている、集積光デバイス。
【請求項５１】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記第２光導波路アームは、前記機能性領域の前記第２部分において、光電導波路コアを備えている、集積光デバイス。
【請求項５２】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記機能性領域の前記第１及び第２部分の少なくとも一方の前記制御電極及び前記導波路コアは、非対称構成を規定する、集積光デバイス。
【請求項５３】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、前記機能性領域を所定の極性調整によって特徴付ける、集積光デバイス。
【請求項５４】
集積光デバイスであって、（i）前記集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、前記集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を規定するように配置した第１及び第２導波路アームと、（ii）前記光信号分割及び結合領域間にある機能性領域とを備えており、
前記第１光導波路アームが、前記機能性領域の第１光電部分を通過する第１導波路コアを構成し、
前記第２光導波路アームが、前記機能性領域の第２光電部分を通過する第２導波路コアを構成し、
前記第１導波路コアと前記機能性領域の前記第１部分とが、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されており、
前記第２導波路コアと前記機能性領域の前記第２部分とが、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電気偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されている、
集積光デバイス。
【請求項５５】
請求項５４記載の集積光デバイスにおいて、当該集積光デバイスは、前記それぞれの屈折率変化が、光学的、光電的、熱光学的、又は磁気光学的に誘発されるように構成されている、集積光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスにおける光信号の伝搬、変調、及び切換に関し、更に特定すれば光信号の偏光に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の電気通信ネットワークは、例えば、種々の光学素子（光学構成部品）を利用して、光信号の伝搬、変調、及び切換を実行させており、本発明は、ネットワークにおいて光信号の偏光を制御することによって、このようなネットワークの性能を高める方式を提唱する。本発明を規定し説明する目的のために、偏光「制御」とは、単に光信号の偏光状態の変更には限定されず、とりわけ、特定の偏光の減衰、遅延、又は光信号のその他の偏光特定処理をも想定している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光ファイバ及び付随する光学素子内を伝搬する光の偏光方向は、大抵の場合未知であり、時間と共に変動する可能性がある。この理由のため、光ファイバ内において光を切り換えたり、減衰させたり、増幅したり、処理する光学素子は、偏光には関係なくそれらの機能を遂行する必要がある。言い換えれば、偏光には独立である必要がある。このために、偏光に依存する損失（ＰＤＬ）が少なく、偏光モードの散乱（ＰＭＤ：polarization mode dispersion)が低いことが要求される。生憎、多くの光学素子には、機械的外乱、環境変動、又は光学素子の幾何学的特性の非対称性、更にこれら以外の様々な理由のために、偏光依存性がある。本発明の多くの実施形態は、光学素子におけるＰＤＬ、ＰＭＤ、及びその他の偏光関連の性能に関する問題に対処する手段を提唱する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態によれば、集積光デバイスを提供する。この集積光デバイスは、（i）集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を規定するように配置した第１及び第２導波路アームと、（ii）光信号分割及び結合領域間にある機能性領域とを備えている。第１光導波路アームは、機能性領域の第１光電部分を通過する第１導波路コアを構成する。第２光導波路アームが、機能性領域の第２光電部分を通過する第２導波路コアを構成する。第１制御電極集合が、機能性領域の第１部分に電界を発生するように配置されている。第２制御電極集合が、機能性領域の第２部分において電界を発生するように配置されている。第１制御電極集合、第１導波路コア、及び機能性領域の第１部分は、第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されている。第２制御電極集合、第２導波路コア、及び機能性領域の第２部分は、第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電気偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化が、第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードに生ずる、光電的に誘発される屈折率変化よりも優勢であるように構成されている。
【０００５】
本発明の別の実施形態によれば、光信号のＴＥ及びＴＭモードを分割するように構成された集積光デバイスを提供する。このデバイスは、（i）集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を規定し、集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を規定するように配置した第１及び第２導波路アームと、（ii）光信号分割及び結合領域間にある機能性領域と、（iii）機能性領域に結合されたコントローラとを備えている。コントローラは、第１及び第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分の光信号結合領域における光学的結合に作用するように第１及び第２制御電極集合に印加する電圧を確定し、光信号結合領域に続く第１及び第２導波路コアの一方が増強ＴＥ信号を含み、光信号結合領域に続く第１及び第２導波路コアの他方が増強ＴＭ信号を含むようにプログラムされている。
【０００６】
本発明の更に別の実施形態によれば、光信号のＴＥ及びＴＭモードを分割するように構成された集積光デバイスの動作方法を提供する。この方法によれば、導波路デバイスの機能性領域のＴＥ及びＴＭ優勢部分への２本の光導波路アームのそれぞれに付随する第１及び第２制御電極集合に、適した電圧を印加する。第１及び第２制御電極集合に印加する電圧は、第１及び第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分の光信号結合領域における光学的結合に作用し、光信号結合領域に続く第１及び第２導波路コアの一方が増強ＴＥ信号を含み、光信号結合領域に続く第１及び第２導波路コアの他方が増強ＴＭ信号を含むように確定する。
【０００７】
本発明の更に別の実施形態によれば、ＴＥ及びＴＭ偏光モードを含む光信号の可変光学減衰のために構成された集積光デバイスを提供する。本発明のこの実施形態では、光デバイスはコントローラを含み、集積光デバイスの入力側の導波路コアから選択した１つの入力ポートに結合される光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分に選択的減衰が生ずるように、第１及び第２制御電極集合に印加する電圧を確定するようにプログラムされている。このようにして、光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分を、集積光デバイスの出力側において選択した導波路コアの出力ポートにおいて、実質的に等しい程度に減衰させる。
【０００８】
本発明の更に別の実施形態によれば、光信号のＴＥ及びＴＭモードの可変光減衰のために構成された集積光デバイスの動作方法を提供する。この方法によれば、集積光デバイスの入力側の導波路コアから選択した１つの入力ポートに結合される光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分に選択的減衰が生ずるように、第１及び第２制御電極集合に印加する電圧を確定し、光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分を、集積光デバイスの出力側において選択した導波路コアの出力ポートにおいて、実質的に等しい程度に減衰させるようにする。
【０００９】
本発明の更に別の実施形態によれば、光信号のＴＥ及びＴＭ偏光モードそれぞれにおける遅延を制御するように構成された集積光デバイスを提供する。このデバイスは、偏光スプリッタと、偏光コンバイナと、遅延部とから成る。偏光スプリッタは、入力光信号のＴＥモードを、デバイスの第１光導波路アームに導出し、入力光信号のＴＭモードをデバイスの第２光導波路アームに導出するように構成されている。偏光コンバイナは、第１光導波路アームのＴＥモードを第２光導波路アームのＴＭモードと結合して出力光信号を得るように構成されている。遅延部は、偏光スプリッタと偏光コンバイアとの間の伝搬路に位置し、第１光導波路アームにおけるＴＥ偏光モードと、第２光導波路アームにおけるＴＭ偏光モードとの間に相対的位相遅延が生ずるように構成されている。
【００１０】
本発明の更に別の実施形態によれば、集積光デバイスにおいて光信号のそれぞれのＴＥ及びＴＭ偏光モードにおける遅延を制御する方法を提供する。この方法は、（i）入力光信号のＴＥモードをデバイスの第１光導波路アームに導出し、入力光信号のＴＭモードをデバイスの第２光導波路アームに導出することによって、偏光ビームスプリッタによって、光信号のＴＥ及びＴＭ偏光成分を分割するステップと、（ii）第１光導波路アームのＴＥモードを第１光導波路アームのＴＭモードと組み合わせて出力光信号を得ることによって、分割したＴＥ及びＴＭ偏光モードを、偏光コンバイナによって結合するステップと、（iii）ＴＥ及びＴＭ偏光モードを結合するのに先だって、偏光スプリッタと偏光コンバイナとの間の伝搬路内の遅延部において、第１光導波路アームにおけるＴＥ偏光モードと第２光導波路アームにおけるＴＭ偏光モードとの間に相対的位相遅延を発生させるステップとからなる。
【００１１】
本発明の更に別の実施形態によれば、光信号から選択したＴＥ又はＴＭ偏光モードを変換するように構成された集積光デバイスを提供する。このデバイスは、偏光スプリッタと、偏光ローテータと、遅延部と、出力カプラとを備えている。偏光スプリッタは、入力光信号のＴＥモードをデバイスの第１光導波路アームに導出し、入力光信号のＴＭモードをデバイスの第２光導波路アームに導出するように構成されている。偏光ローテータは、第１及び第２光導波路アームの一方に位置し、偏光スプリッタの伝搬通過に続いて光信号の偏光モードを回転させる。遅延部は、偏光スプリッタと偏光コンバイナとの間の伝搬路にあり、第１及び第２光導波路アーム内にある信号間に、相対的な位相遅延を生じさせるように構成されている。出力カプラは、遅延部の伝搬通過に続いて、第１及び第２光導波路アームの光信号を結合するように構成されている。
【００１２】
本発明の更に別の実施形態によれば、集積光デバイスにおいて光信号から選択したＴＥ又はＴＭ偏光モードを変換する方法を提供する。この方法は、（i）入力光信号のＴＥモードをデバイスの第１光導波路アームに導出し、入力光信号のＴＭモードをデバイスの第２光導波路アームに導出することによって、光信号のＴＥ及びＴＭ偏光モードを分割するステップと、（ii）偏光スプリッタの伝搬通過に続いて第１及び第２光導波路アームの一方においてＴＥ又はＴＭ偏光成分の一方の偏光モードを回転させるステップと、（iii）光信号のＴＥ及びＴＭ偏光成分の一方の回転に続いて、第１及び第２光導波路アーム内にある信号間に、相対的な位相遅延を生じさせるステップと、（iv）遅延部の伝搬通過に続いて、第１及び第２光導波路アームの光信号を結合するステップとからなる。
【００１３】
本発明の更に別の実施形態によれば、少なくとも１つの送信機と、少なくとも１つの受信機と、送信機及び受信機を相互接続する伝送線のネットワークと、少なくとも１つの本発明による集積光利デバイスとからなる光ネットワークを提供する。
【００１４】
本発明の更に別の実施形態によれば、少なくとも１つの送信機と、少なくとも１つの受信機と、送信機及び受信機を相互接続する伝送線のネットワークと、少なくとも１つの光学素子と、偏光依存移相器と、移相コントローラとを備えている光ネットワークを提供する。光学素子は、光ネットワーク中を伝搬する光信号に、偏光依存位相遅延を導入するように構成されている。コントローラは、光信号のＴＥ及びＴＭ偏光モードに生ずる屈折率に、適した変化を誘発させることによって、光学素子によって導入される偏光依存位相遅延を補償するようにプログラムされている。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、偏光制御を利用して、デバイス、及びこのデバイスを用いるシステムの機能性を高める、種々の光導波路デバイスを提供することである。本発明の他の目的は、本明細書中で具体化する発明の説明により明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に続く本発明の具体的な実施形態の詳細な説明は、以下の図面と関連付けて読解すれば、最も良く理解することができる。図面では、同様の構造には同様の参照番号で示す。
【００１７】
機能性クラッディング材料を光導波路デバイスにおいて利用すると、光導波路の有効屈折率を変化させることができる。本発明は、光電機能性クラッディング材料を含む光導波路に関して具体的に例示するが、機能性材料は、熱光学、光電、磁気光学、又はその他の制御可能な光学材料でもよい。本発明を規定し説明する目的のために、「光」又は「光信号」の波長は、いずれの特定の波長にも、電磁スペクトルの部分にも限定されないことを注記しておく。むしろ、「光」及び「光信号」という用語は、本明細書を通じて相互交換可能に用いられ、主題の別個の集合を包含することは意図せず、ここでは、光導波路において伝搬可能な電磁放射線のあらゆる波長を包含するものと定義する。例えば、電磁スペクトルの可視及び赤外線部分における光又は光信号は、双方とも光導波路内を伝搬することができる。光導波路は、適した信号伝搬構造であればいずれで構成してもよい。光導波路の例には、限定ではないが、スラブ導波路(slab waveguide)、及び例えば集積光回路において用いられる薄膜が含まれる。
【００１８】
光電クラッド導波路に関しては、導波路の屈折率は、電界の印加によって変化する。屈折率の変化は、印加する電界の配向、クラッディング材料の光電係数の配向、及び導波路に沿って伝搬する光の配向によって左右される。光電結晶（即ち、ニオブ酸リチウム）のような光電材料の中には、結晶が成長している間に光電係数の配向が固定されているものもある。しかしながら、光電ポリマの中には、極性調整プロセスの間に光電係数の配向を設定するか、あるいは印加する電界の関数として変動し、あらゆる数の配向でも形成するように製作することができるものもある。
【００１９】
以下では、図１Ａ、図１Ｂ及び図１３Ａ〜図１３Ｈを参照しながら、多数の導波路／電極構成について論ずる。有限電界(contoured electric field)内における導波路の位置付けによって、２つの優勢偏光との光電相互作用の相対的効率が変化する。構成によっては、ＴＥ偏光がＴＭ偏光よりも多く変化する場合がある。別の配向では、逆となる。本発明を説明し規定する目的のために、ＴＥ及びＴＭ偏光は、光信号の２つの独立した電磁モードを表すことを記しておく。電磁場の外乱を横断電気（ＴＥ）モードと呼ぶのは、光信号の電界が、導波路コアの伝搬の主軸に沿って延びる平面に対して垂直となる場合である。電磁界外乱を横断磁気（ＴＭ）モードと呼ぶのは、光信号の磁界が、導波路コアの伝搬の主軸に沿って延びる面に対して垂直となる場合である。また、図示した種類のチャネル導波路では、伝搬モードは、純粋にＴＥ又はＴＭ偏光されていないことも注記しておく。むしろ、これらのモードは、一方又は他方のが優勢であるのが通例であるが、一般にはそのように称しているのである。したがって、ＴＥ偏光モードは、単に、伝搬の面に平行な電界成分が信号の中で最も大きい成分である分布を構成すると考えればよい。同様に、ＴＭ偏光モードは、単に、伝搬の面に対して平行な磁界成分が信号の中で最も大きい成分である分布を構成すると考えればよい。
【００２０】
光電ポリマをある輪郭内で極性調整すると、当該輪郭内の導波路コアの位置に依存する光電効果を得ることができる。有限電界が主に水平である位置では、光電効果は主にＴＥ偏光を変化させる。程度は少ないが（約１／３）、これらの水平電界はＴＭ偏光にも影響を及ぼす。有限電界が主に垂直である位置では、電界は主にＴＭ偏光を変化させる。この場合も、程度は少ないが（約１／３）、これらの垂直電界はＴＥ偏光にも影響を及ぼす。
【００２１】
図１Ａ及び図１Ｂは、２つの異なる導波路／電極構成を示し、ここに設けられている導波路デバイス１０は、コア１２を包囲し、シリカのスラブ１５によって支持され、上層１９によって保護されている、機能性クラッディング材料１４を含む。第１及び第２制御電極１６、１８が、機能性クラッディング材料１４を横切る電界を規定するように位置付けられている。導波路デバイス１０に沿って伝搬する光信号の強度断面(intensity cross section)も、図１Ａ及び図１Ｂに示されている。本発明の構成要素を形成する具体的な組成は、本発明の焦点ではなく、技術的現状の導波路技術から探り出すことができる。しかしながら、機能性クラッディング材料１４として本発明において用いて好適な光電材料の屈折率は、クラッディング層によって包囲されている導波路コアの屈折率よりも小さくなければいけないことを注記しておく。このような低屈折率材料は、同時継続中のFUNCTIONAL MATERIALS FOR USE IN OPTICAL SYSTEMS（光システムにおいて用いるための機能性材料）と題する米国特許公開第ＵＳ２００２／０１８５６３３号に記載されており、その開示内容は、ここで引用したことにより本願にも含まれるものとする。
【００２２】
一般に、先に記した特許出願に開示されているポリマ光電材料は、熱可塑性又は熱硬化性ポリマを含み、これらを光電発色団と配合又は重合する。熱可塑性又は熱硬化性ポリマは、通例、アクリル／メタクリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミド、ポリポリフォスファーゼン、エポキシ樹脂、及びハイブリッド（有機−無機）又はナノ複合ポリエステル・ポリマから成る群から選択される。熱可塑性及び熱硬化性ポリマの組み合わせ（ポリマ網に互いに浸透させ合う）も考えられる。熱可塑性及び／又は熱硬化性ポリマは、通例、ガラス遷移温度が１００℃よりも高い。低屈折率材料の一実施形態の屈折率値は、１．５未満であり、一方高屈折率材料の別の実施形態の屈折率値は、１．５よりも大きい。ポリマは、主鎖の一部として又は配合されて、発色団と結合され、通例適合化添加物(compatibilization additive)又は基、及び／又は接着促進添加物又は基を含有する。本発明による光電発色団は、通例では、置換アニリン、置換アゾベンゼン、置換スチルベン、又は置換イミンである。
【００２３】
図１Ａにおいて、導波路デバイス１０は、電界Ｅが主に水平である位置において、第１及び第２制御電極１６、１８の間に位置するコア１２を含む。このような構成では、ＴＥ配向光の方がＴＭ配向光よりも変化を受ける。図１Ｂの構成では、導波路１０は、電界Ｅが主に垂直な位置において、電極１６、１８の一方に近づいて位置するコア１２を含む。このような構成では、ＴＭ配向光の方がＴＥ配向光よりも変化を受ける。
【００２４】
図２は、有限電界Ｅ内における導波路コア１２の位置の関数として相対的光電効果を示す。この例では、電極１６、１８は、１５マイクロメートル離れて配置されており、導波路コア１２の上面は、電極１６、１８の面よりも３ミクロン下に配置されている。図２に示すように、導波路コア１２を図１Ａに示すように電極１６、１８の間に位置付けると、ＴＥ偏光の方がＴＭ偏光よりも約３倍多く影響を受ける。同様に、導波路コア１２を図１Ｂに示すように電極１６、１８の一方の直下に位置付けると、ＴＭ偏光の方がＴＥ偏光よりも約３倍多く影響を受ける。
【００２５】
偏光スプリッタ／スイッチ
これより図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、本発明の一実施形態による集積光デバイス２０が示されている。以下で詳細に説明するが、図３Ａ及び図３Ｂのデバイスは、Ｐ１０における光信号入力をＴＥ及びＴＭ偏光に分割し、それぞれの偏光モードを選択的に、Ｐ１における第１出力ポート、Ｐ２における第２出力ポート、又はＰ１及びＰ２における出力ポート双方に導出するように構成されている。具体的には、図３が示す集積光デバイス２０は、集積光デバイス２０の入力側付近に第１指向性結合領域２２を規定し、集積光デバイス２０の出力側付近に第２指向性結合領域２４を規定するように配置された第１及び第２光導波路アーム３０、４０を有する。
【００２６】
第１及び第２結合領域２２、２４の間に、機能性領域２５が規定されており、第１及び第２導波路アーム３０、４０にそれぞれ対応する第１及び第２光電部分２６、２８を含む。第１及び第２制御電極集合が、機能性領域２５の第１及び第２光電部分２６、２８の各１つと関連付けられている。第１及び第２光電部分２６、２８は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、光電クラッディング１５、又は電気光導波路コア１６、あるいは双方の存在によって光電性とすればよい。いずれの場合でも、コア、クラッディング、又はコア及びクラッディング双方のどれが光電材料で構成されているかには係わらず、導波路コアは機能性領域の光電部分を「通過する」ものとして記載し、規定することが適切であろう。一般に、集積光デバイス２０は、基板１１、シリカ・スラブ１５、機能性領域２５、及び絶縁上層１９を含み、アーム３０、４０の各々における光電制御のために構成された修正マッハ・ゼンダー干渉計の形態をなす。
【００２７】
本発明の多くの実施形態をここでは指向性結合領域の形態の光信号スプリッタ及びコンバイナを参照しながら例示するが、本発明は、光信号の分割及び結合のために適した従来のあらゆる構造、ならびにこれから開発されるあらゆる適した構造の利用も想定していることを注記しておく。例えば、図４Ａ〜図４Ｅを参照すると、光信号を分割及び結合するのに適した多数の代替構造が示されている。図４Ａは、機能性領域２５の入力側及び出力側に配された２×２指向性結合領域２２、２４を示す。図４Ｂは、機能性領域２５の入力側及び出力側に配された１×２指向性結合領域２２’、２４’を示す。図４Ｃは、機能性領域２５の入力側及び出力側に配された１×２Ｙ字型スプリッタ２２’及びコンバイナ２４’を示す。図４Ｄは、機能性領域２５の入力側及び出力側に配された１×２マルチモード干渉エレメント・スプリッタ２２’及び１×２マルチモード干渉エレメント・コンバイナ２４’を示す。図４Ｅは、機能性領域２５の入力側及び出力側に配された２×２マルチモード干渉エレメント・スプリッタ２２’及び２×２マルチモード干渉エレメント・コンバイナ２４’を示す。これらの構造の具体的な設計パラメータは、本発明の範囲ではなく、既存の又は今後開発される情報から拾い集めることができる。
【００２８】
図３Ａ及び図３Ｂに示す実施形態に戻ると、入力側の指向性結合領域２２は、入力光の偏光状態には関係なく、光をデバイス２０の各アーム３０、４０に均等に分割する。図示の構成では、第１アーム３０の第１導波路コア３４は、制御電極３２間に配置され、主に光のＴＥ成分に影響を及ぼす。第２アーム４０では、第２導波路コア４４が制御電極４２の一方の直下に配置され、主にＴＭ偏光に影響を及ぼす。
【００２９】
入力信号が入力強度Ｐ１０を有するとすると、出力強度Ｐ１、Ｐ２は、以下の２つの式を用いて記述することができる。
Ｐ１＝Ｐ１０ｓｉｎ２（πｎＬ／λ）
Ｐ２＝Ｐ１０ｃｏｓ２（πｎＬ／λ）
ここで、Ｌは、第１及び第２導波路アーム３０、４０の長さ、λは入力光の波長、ｎはアーム３０、４０の屈折率である。
【００３０】
光電制御によって、各アーム３０、４０の有効屈折率は、第１及び第２制御電極集合３２、４２を利用して機能性領域２５の第１及び第２部分２６、２８にそれぞれの電界を生じさせることによって、変化させることができる。屈折率の変化を考慮にいれると、出力強度Ｐ１、Ｐ２は、以下のように記述することができる。
Ｐ１＝Ｐ１０ｓｉｎ２（π（ｎ０＋Δｎ）Ｌ／λ）
Ｐ２＝Ｐ１０ｃｏｓ２（π（ｎ０＋Δｎ）Ｌ／λ）
ここで、Δｎは、それぞれの導波路アーム３０、４０における有効屈折率の差である。屈折率の変化は、一方のアームのみにおいて起こすことができ、又は一方の屈折率が増加すると他方が減少するプッシュプル構成とした２本のアームの組み合わせにおいて起こすことができる。尚、プッシュプル動作を達成するためには、機能部分２６、２８の一方における電界の極性を、選択した機能部分２６、２８を極性調整するために用いられる電界に対して逆にする必要があることを注記しておく。出力強度Ｐ１、Ｐ２を、それぞれの導波路アーム３０、４０における有効屈折率差の関数として表現すると、その式から、正弦及び余弦式内の項がπ／２の偶数倍数である場合、光はＰ１における出力ポートからＰ２における出力ポートに交差することがわかる。同様に、前述の項がπ／２の奇数倍数である場合、光はＰ１における出力ポートに留まる。この関係、ならびにＴＭ及びＴＥ偏光が光電的に誘発される別々の屈折率に係わるという事実は、偏光スプリッタ及び偏光スイッチを形成するために用いることができる。即ち、本発明の一実施形態によれば、偏光スプリッタを実現するには、光電効果を用いてＴＥ及びＴＭ偏光の屈折率を別個に調節し、一方の偏光がＰ１における第１出力ポートからＰ２における第２出力ポートに交差し、他方が同じチャネルに留まるようにする。偏光スイッチを実現するには、機能性領域２５に印加した電界の少なくとも１つを変化させて、どの偏光が第１出力ポートから第２出力ポートに交差するか、そしてどの偏光が留まるかを選択的に制御する。
【００３１】
ポートＰ１及びＰ２において得られる出力は、「増強」ＴＥ又はＴＭ信号と呼ぶこともできる。何故なら、それぞれのポートＰ１及びＰ１の一方又は双方における偏光モードの光信号強度は、Ｐ１０における入力信号の対応するモードの光信号強度よりも高いからである。本発明は、ＴＥ又はＴＭモードの全体部分未満が一方のチャネルから他方に効果的に切り換えられる場合にも有用であると考えられる。即ち、光電効果は、ＴＥ及びＴＭ偏光の屈折率を別個に調整するために利用できるので、一方の偏光の大部分ではあるが全てでない部分がＰ１における第１出力ポートからＰ２における第２出力ポートに交差する。Ｐ２において得られる出力信号は、したがって、選択した偏光モードに関して増強された信号から成る。Ｐ２における出力信号も、逆の偏光の成分から成るが、この信号の部分は、偏光フィルタ又は他の適当な手段の使用によって除去することができる。機能性クラッディングを有する導波路を光電制御に委ねることができる度合いは、機能性領域を駆動するために用いられる電界の配向と大きさ、及び機能性材料の光電特性の強度に左右される。加えて、極性調整された機能性クラッディングを有する導波路では、光電制御は機能性領域２５を極性調整する際に用いた電界の配向と大きさに左右される。第１の近似として、第１導波路アーム３０における極性調整電界が輪郭に沿って光電係数を生成し、第１導波路アーム３０におけるＴＥ偏光が光電係数ｒＰＰ１に係わり、ＴＭ偏光が光電係数ｒ１Ｐ１に係わるようになっていると仮定する。更に、第２導波路アーム４０における極性調整電界が輪郭に沿って光電係数を生成し、第２導波路アーム４０におけるＴＭ偏光がｒＰＰ２に係わり、ＴＭ偏光がｒ１Ｐ２に係わるようになっていると仮定する。また、一般に、ｒ１Ｐ＝ｒＰＰ／３であると仮定する。これは、極性調整電界に平行な偏光電界（ｒＰＰ）に対する光電係数と、極性調整電界に垂直な偏光電界（ｒ１Ｐ）の光電係数との間の一般的な関係である。共平面電極によって生成される電界Ｅ１、Ｅ２は、概略的に次のように近似される。
Ｅ１＝Ｖ１／ｇ１      及び
Ｅ２＝Ｖ２／ｇ２
【００３２】
ここで、Ｖ１及びＶ２は、電極に印加される電圧であり、ｇ１及びｇ２は、それぞれ、第１導波路アーム３０及び第２導波路アーム４０における共平面電極のギャップである。この例において記載した２つの導波路コアの位置について、ＴＥ及びＴＭ偏光から見た、２本のアーム３０、４０における屈折率の差は、次のように近似式で表すことができる。
ΔｎＴＥ
＝Δｎ１−Δｎ２
＝１／２・（ｎＴＥ０）３（ｒｐｐ１Ｖ１／ｇ１−ｒ１ｐ２Ｖ２／ｇ２）（ＦＣＦ）
ΔｎＴＭ
＝Δｎ１−Δｎ２
＝１／２・（ｎＴＭ０）３（ｒ１ｐ１Ｖ１／ｇ１−ｒｐｐ２Ｖ２／ｇ２）（ＦＣＦ）
ここで、ｎＴＥ０及びｎＴＭ０は、導波路アーム３０、４０の有効屈折率であり、ｒＰＰ１及びｒＰＰ２は、それぞれ、第１及び第２アーム３０、４０における機能性材料の主光電係数であり、ＦＣＦは、導波路の有効屈折率はいくらか機能性クラッディングの屈折率に依存するだけであるという事実を考慮した機能性クラッディング係数である。
【００３３】
適宜のＦＣＦは約０．１及び約０．５の間であるが、この範囲外の値を取ることもある。先に述べたように、機能性クラッディング係数は、コアの屈折率、クラッディング材料、及び導波路の幾何学的形状に左右される。導波路コア１２も光電材料で作る場合、ＦＣＦは約１となる。尚、ｒＰＰ係数の配向は、２本のアーム３０、４０に対して異なる、即ち、第１アーム３０は水平の向きを有し、第２アーム４０は垂直の向きを有することを注記しておく。また、ｒＰＰの大きさは極性調整電界の大きさに左右されるので、各アームは異なる極性調整電界、したがって異なる光電係数を有する可能性もある。しかしながら、以下の例では、ｒＰＰ１＝ｒＰＰ２である。また、プッシュプル動作を達成するためには、制御電極集合の１つは、極性調整電界とは逆の電界を発生するように駆動しなければならないが、他方の制御電極集合は、極性調整電界と同じ方向の電界を発生するように駆動しなければならない。このプッシュプル配列は、一方のアームにおける屈折率を低下させ、他方のアームにおける屈折率を高める。
【００３４】
前述の式を用いると、集積光デバイス２０の出力を計算し、グラフで表すことができる。図４は、本発明による１つの具体的な電圧制御型偏光スプリッタ／スイッチの動作特性を示す。これはスプリッタと見なせる。何故なら、ＴＥ及びＴＭ偏光を分割することができるからである。また、これはスイッチとも見なせる。何故なら、偏光分割は電圧によって切り換えることができるからである。この例では、アーム３０、４０の長さは２ｃｍであり、光電係数ｒＰＰは３０ｐｍ／Ｙであった。制御電極の第２集合４２間に印加される電圧Ｖ２を、−１２．３ボルトに固定し、第１制御電極集合３２間に印加される電圧Ｖ１を、０から１００ボルトまで変化させた。ＦＣＦを０．２５に設定した（即ち、Δｎのクラッディング屈折率の変化が、導波路の有効屈折率を０．２５Δｎだけ変化させる）。
【００３５】
この例では、Ｖ１を２２ボルトに設定すると、入力光のＴＭ成分がＰ１における第１出力ポートから出射し、ＴＥ成分がＰ２における第２出力ポートから出射する。Ｖ１を６０ボルトに設定すると、双方の偏光は等しく分割され、双方のポートに出力される。Ｖ１を９８ボルトに設定すると、入力光のＴＭ成分がＰ２において出力され、ＴＥ成分がＰ１において出力される。
【００３６】
図５を参照すると、一方の電圧を固定に維持する代わりに、各電圧をしかるべく値に変化させる。この例では、長さＬは２．５ｃｍであり、光電係数ｒＰＰは３０ｐｍ／Ｖである。−１．４ボルトのオフセット電圧を、電極集合３２、４２の一方に印加し、共通電圧を電極集合３２、４２の双方に印加する。図５は、計算した応答を示す。−１４ボルトの共通電圧を電極集合３２、４３の双方に印加すると、ＴＥ偏光がＰ２に出力され、ＴＭがＰ１に出力される。共通電圧を＋１６ボルトに変化させると、ＴＥ成分がＰ１に出力され、ＴＭ成分がＰ２に出力される。
【００３７】
上述のプッシュ・プル動作モードに関して、シリカ・スラブ１５上でクラッディング１４として供する機能性材料が、１０００ボルトの電圧を１５ミクロンの電極ギャップ間に印加したときに、機能性材料において３０ｐｍ／Ｖの光電係数を有すると仮定する。図６は、電極３２、４２（３２１、３２２、４２１、及び４２２と更に特定して提示されている）と導波路コア３４、４４との相対的位置付けを示す。以下の表は、本発明による偏光スプリッタ／スイッチに適した電圧構成の４つの異なる場合を示す。勿論、これら以外の様々な適した電圧構成も本発明の技術範囲である。
【表１】
2005533277.tif 000003
【００３８】
可変光学減衰器
図７を参照すると、光ファイバ遠隔通信の所要箇所に、可変量の減衰を光信号に加えるために、可変光学減衰器（ＶＯＡ）５０が用いられている。これらは、図７に模式的に示すような、多重波長システムにおいて、波長の全てにおけるそれぞれの光信号の電力を揃えるために、デマルチプレクス回路５２と共に用いるのに非常に適している。殆どの光ファイバ構成部品の場合と同様、入力偏光は未知であり、しかも変動する。したがって、偏光依存損失（ＰＤＬ）が低い可変光学減衰器を有することが重要である。
【００３９】
ＶＯＡを製作するために、集積光デバイスが用いられることが多い。このような導波路デバイスは、マッハ・ゼンダー干渉計構成を基本とするものが多く、熱光学効果、光電効果、又はその他の同様の効果を用いて、デバイスの導波路アームの一方又は双方の屈折率を変化させることができる。殆どのＶＯＡでは、ＰＤＫは減衰の増加と共に増加する。図８は、典型的な熱光導波路ＶＯＡについて減衰の関数としてＰＤＬのグラフを示す。このグラフは、ＰＤＬが減衰と共に増加することを示す。電気光導波路も同様のＰＤＬを呈する。
【００４０】
光電クラッディング材料を有する導波路は、減衰依存ＰＤＬを排除するように構成することができる。図３Ａ及び図３Ｂの集積光デバイスを参照すると、ＶＯＡとしてデバイス２０を動作させるために、Ｐ１における信号出力をＶＯＡ出力として用い、Ｐ２における信号出力を無視する。干渉計の一方のアームは主にＴＭ偏光を制御し、他方のアームは主にＴＥ偏光を制御するので、ＰＤＬを排除するように印加電圧を構成することができる。
【００４１】
図３Ａ及び図３Ｂに関連して先に示した式を用いると、Ｐ１における信号出力は、第１及び第２制御電極集合３２、４２上の印加電圧Ｖ１及びＶ２の関数として計算することができる。図８は、電圧の関数として計算したＶＯＡの応答を示す。小さなオフセット電圧を制御電極集合３２、４２の一方に印加して、減衰依存ＰＤＬを補償する。この例では、Ｖ２＝Ｖ１−Ｖｏｆｆｓｅｔである。以下の表は、図８のグラフ上における数カ所の点を纏めたものである。
【表２】
2005533277.tif 000004
【００４２】
偏光遅延コントローラ
光電効果を利用するように構成された導波路デバイスは、本質的に偏光に依存する。更に具体的には、ＴＥ偏光又はＴＭ偏光のいずれかが、光電効果によって生ずる屈折率変化によって受ける影響の方が大きい。導波路の長さＬを伝う遅延(delay)の変化は以下の式で求められる。
Δdelay＝ＬΔｎ／ｃ
ここで、Δｎは、有効屈折率の変化である（ＴＥ及びＴＭ偏光）。
【００４３】
２．５ｃｍの機能性クラッド導波路は、有限の位相シフト差だけを与えることができる。２つの偏光間において遅延差を大きくするためには、光信号のＴＥ及びＴＭ偏光を分割し、次いで別個の遅延経路を通過するように導けばよい。本発明の別の実施形態では、図３Ａ及び図３Ｂを参照して先に説明した偏光スプリッタ／スイッチを、偏光依存移相器と組み合わせる。
【００４４】
図９は、偏光スプリッタ／スイッチ６０と偏光依存移相器７０とを組み合わせることによって、偏光を制御するように構成された集積光デバイス２０の模式図である。偏光スプリッタ／スイッチ６０の構造及び動作は、先に図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明した。偏光依存移相器７０は、移相器７０の光導波路アーム７２、７４の一方又は双方(図９に示すように)において光学経路長を長めにして導入することによって、又は導波路アーム７２、７４の屈折率に相対的な差を導入することによって、偏光モードの一方に遅延を導入する。
【００４５】
偏光スプリッタ６０を、光信号のＴＥ部分を送出し経路長が長い方の光導波路アームを通過させるように設定すると、デバイス２０による位相シフトの差は以下の式で求められる。
ΔdelayTE＝（ΔＬｎTE＋ＬΔｎTE）／ｃ
ΔdelayTM＝ＬΔｎTM／ｃ
ここで、ΔＬは、移相器７０における光学経路の長さの差であり、Ｌは、移相器７０の機能性活性領域７５の長さである。偏光スプリッタの状態を切り換えると、ＴＭ光の経路が長くなることは明らかである。
【００４６】
偏光コンバイナ８０は、偏光スプリッタによって分割された偏光を再結合し、再結合信号をＰ１において出力する。ここで注記すべき重要なことは、２つの偏光は偏光コンバイナ８０の入力においては干渉しないということである。偏光コンバイナ８０の状態は、双方の偏光をＰ１において出力するためには、偏光スプリッタ６０と同じ状態に設定しなければならない。偏光スプリッタ６０を、入力信号のＴＥ部分を第１アーム７２に保持し、信号のＴＭ部分を第２アーム７４に交差させるように構成すると、偏光コンバイナ８０は同じことを行うはずである。
【００４７】
移相器７０における遅延線７２、７４が等しい経路長を規定する場合、光信号のＴＥ及びＴＭ部分に対する遅延の差を生じさせるには、機能性領域７５における導波路アーム７２、７４の屈折率に相対的な差を持たせる。これは、一方又は他方のアーム７２、７４における屈折率を変化させることによって行うことができる。例えば、各アーム７２、７４と関連する第１及び第２制御電極集合７６、７８が、所与の偏光（ＴＥ又はＴＭ、どちらの遅延線かによって異なる）の屈折率変化を最適化するように構成されていると仮定する。電極７６、７８は、正電圧がＴＥ偏光を遅らせ（即ち、ＴＭ経路における屈折率を低下させる）、負電圧がその逆を行う（ＴＭを遅らせ、ＴＥを早める）ように構成することができる。図１０は、ＴＥ信号、ＴＭ信号の遅延の変化と、これら２信号間の差との間の関係を計算して示したものである。電圧が−１００から１００ボルトに変化すると、遅延の差（グラフ上ではデルタ遅延で示す）は約０．０４ｐＳから０．０４ｐＳに変化する。
【００４８】
導波路アーム７２、７４によって規定される遅延線の長さが異なる場合、固定の遅延が信号の一方に挿入される。例えば、ＴＥ経路の方がＴＭ経路よりも長さΔＬだけ長いと考える。各経路の光電部分がＬに固定されたままと仮定すると、遅延の差を、次の式で得られる量だけ増加させることができる。
Δdelay＝ΔＬ・ｎ／ｃ
図１１は、数種類の異なる固定長差（グラフではDelLで示す）に対する遅延の例を、電圧の関数として示す。
【００４９】
偏光変換器
未知の偏光を有する光信号を既知の偏光に変換することが望ましいことが多い。これを行う１つの概念を図１２に示す。図１２の集積光デバイス２０において、前述のような偏光スプリッタ６０が、光信号をその２つの主偏光成分（即ち、ＴＥ及びＴＭ偏光モード）に分割し、分割した信号を、移相器７０の導波路アーム７２、７４によって規定される別個の遅延線に入射させる。半波長板９０を導波路アーム７２、７４の一方において用い、偏光状態を９０度回転させる（例えば、ＴＭからＴＥへ、又はＴＥからＴＭへ）。この概念において記載する半波長板は、シリカ導波路デバイスにおける溝に挿入するドロップイン・フィルタ(drop-in filter)であると仮定する。一般に、２０μｍの溝を、チャネル導波路に対して垂直に切除する。次いで、半波長板を挿入し、適切な位置に接着する。
【００５０】
回転に続いて、導波路アーム７２、７４の両遅延線は、共通の偏光の光を含み、干渉する可能性がある。したがって、移相器８０の出力カプラ７０の初期状態を設定し、減衰されていない光信号をＰ１に出力することができるようにするために、光電移相器が必要となる。また、遅延線７２、７４内における光電制御も、光の一部を未接続のＰ２における出力ポートに導出することによって、出力信号を減衰するために用いることも考えられる。尚、偏光スイッチの状態は、ＴＭ又はＴＥ偏光のいずれかをＰ１における出力ポートに導出するように構成するとよい。何故なら、半波長板はＴＥ偏光をＴＭ偏光に、又はＴＭ偏光をＴＥ偏光に変換することができるからである。
【００５１】
これより図１３Ａ〜図１３Ｈを参照する。これまで図１Ａ及び図１Ｂの電極／コア構成を主に参照しながら本発明について説明してきたが、種々の追加の電極／コア構成も本発明の範囲に該当する。一例として、しかし限定としてではないが、図１３Ａ〜図１３Ｈは、種々の適した電極／コア構成を示し、ここでは、電極をＶ１、Ｖ２、及びＶ３で全体的に示し、特定のコア位置によって影響を受ける優勢偏光モードを参照して、光導波路コアを示す。これらの図は、各々、導波路において光信号の２つの異なる主偏光モードに作用するのに適したコアの位置の少なくとも１つの例を含む。
【００５２】
図１４を参照すると、本発明による集積光デバイスは、遠隔通信又はその他の種類の光ネットワーク５に用いることができることがわかる。本発明による光ネットワーク５は、とりわけ、１つ以上の送信機２と、光伝送線４のネットワークと、種々の光学素子６と、１つ以上の本発明による集積光デバイス２０とを備えることができる。このネットワークは、更に、電気的又はその他の非光学的なコンポーネント（構成部品）及び伝送線（図示せず）も備えることができる。光送信機２は、複数の異なる偏光モード、例えば、ＴＥ及びＴＭ偏光モードを特徴とする光信号を送信するように構成されている。光ネットワークにおいて共通に利用される種々の光学素子は、ここでは、図示の明確性を確保するために、単一のブロック・エレメントで示されており、例えば、光スイッチ、増幅器、カプラ、再生器、フィルタ等を含むことができる。
【００５３】
１つ以上の光学素子６が、光ネットワーク５中を伝搬する光信号に、偏光依存位相遅延を導入することができる。本発明の集積光デバイス２０は、例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、偏光依存移相器として構成し、１つ以上の光学素子６によって導入される偏光依存位相遅延を補正することができる。更に具体的には、そして一例として、入力光信号が、当該光信号のＴＭ及びＴＥモード間の位相差によって特徴付けられる場合、集積光デバイス２０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、コントローラ２１によって制御され、ＭＴ指向光よりもＴＥ指向光の位相を多く変化させる、又はその逆とするように構成された偏光依存移相器１０を備えることができる。
【００５４】
コントローラ２１は、完全に自動的に、又は操作者の命令に応答して、偏光依存位相遅延を補償するようにプログラムすることができる。操作者の命令は、補償動作の開始時に指令される単純な「補償」命令から成るものでよく、あるいは、例えば、光学素子によって導入された偏光依存位相遅延の実際の定量化入力を表すこともできる。
【００５５】
ここに記載した本発明の数々の実施形態は、機能性光電クラッディングを用いて、屈折率に作用することを目的とした。しかしながら、ここに記載した実施形態の多くは、機能性電気光導波路コアであれば、機能性クラッディングを有するものにでも、有しないものにでも適用可能であることも想定している。
本発明の実施形態の一部について、極性調整した光電部分を含む機能性領域を参照して例示した。しかしながら、本発明の概念は、機能性領域の光電部分が所定の極性調整によって特徴付けられないデバイスにも同等に適用可能である。
【００５６】
本発明を規定し記載する目的のために、デバイスの入力又は出力側付近にある指向性結合領域に対する引用は、単にデバイス上の領域の相対的な位置を一般的に示すに過ぎず、当該領域をデバイスの入力又は出力面に規定することを必要とする訳ではない。むしろ、これらの領域は、単にデバイスの異なる部分に配すればよく、一方の部分は、デバイスの入力側付近にあることを特徴とすればよく、他方の部分はデバイスの出力側付近にあるものとして規定すればよい。
尚、「好ましくは」、「一般的には」、及び「通例」というような用語は、ここでは、特許請求する発明の範囲を限定するためや、ある機構が特許請求する発明の構造又は機能に対して不可欠(critical)、必須、又は重要であることを暗示するために利用したのではないことを注記しておく。むしろ、これらの用語は、単に、本発明の特定的な実施形態において利用できる又はできない代わりの又は追加の機構を強調すること意図するに過ぎない。
本発明を記載し規定する目的のため、「実質的に」という用語は、ここで利用される場合、いずれかの定量的比較、値、測定値、又はその他の表現に帰することができる固有の不確実性の度合いを表していることを注記しておく。「実質的に」という用語は、ここでは、定量的表現が、争点の主題の基本的機能の変化に至ることなく述べた基準から変動し得る度合いを表すためにも利用されている。
【００５７】
以上、具体的な実施形態を参照しながら本発明について詳細に説明したが、添付した特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲から逸脱することなく、変更や変形が可能であることは明白である。更に具体的には、本発明の一部の態様について、ここでは好ましいもの又は特に有利であるものとして特定したが、本発明は必ずしもこれら本発明の好適な態様に限定される訳ではないこととする。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】Ａ及びＢは、本発明による電極／コア構成を示す図である。
【図２】有限電界(contoured electric field)内における導波路コアの位置の関数として、相対的光電効果を示す図である。
【図３】Ａ及びＢは、本発明の一実施形態による集積光デバイスを示す図である。
【図４】光信号を分割及び結合する多数の代替構造を示す図である。
【図５Ａ】本発明による１つの特定電圧制御偏光スプリッタ／スイッチの動作特性を示す図である。
【図５Ｂ】本発明による光デバイスの双方の制御電極集合に印加する共通電圧の関数として、偏光スプリッタ／スイッチの応答を計算して示すグラフである。
【図６】本発明による光デバイスのための制御電極及び導波路コアの相対的な位置付けを示す図である。
【図７】可変光学減衰器を内蔵した、多重波長光学システムの概略図である。
【図８】典型的な熱光導波路可変光学減衰器について、減衰の関数として偏光依存損失を示すグラフである。
【図９】偏光遅延を制御するように構成した集積光デバイスの概略図である。
【図１０】ＴＥ信号、ＴＭ信号の遅延の変化と、これら２つの間の差との間の関係を計算して示すグラフである。
【図１１】数個の異なる固定長差について、電圧の関数として遅延の例を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態による集積光デバイスの概略図である。
【図１３】Ａ〜Ｈは、本発明による種々の電極／コア構成の概略図である。
【図１４】本発明による光ネットワークの図である。
2005533277.tif 000005
【図２】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月15日(2005.3.15)
【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】
集積光デバイスにおいて、（i）前記集積光デバイスの入力側付近に光信号分割領域を画定し、前記集積光デバイスの出力側に光信号結合領域を画定するように配置された第１及び第２導波路アームと、（ii）前記光信号分割及び結合領域の間にある機能性領域とを備えており、
前記第１光導波路アームが、前記機能性領域の第１部分を通過する第１導波路コアを構成し、前記第１導波路コアが、前記機能性領域の他の部分に対して光学的には機能しないように構成されており、
前記第２光導波路アームが、前記機能性領域の第２部分を通過する第２導波路コアを構成し、前記第２導波路コアが、前記機能性領域の他の部分に対して光学的に機能しないように構成されており、
前記第１導波路コア及び前記機能性領域の前記第１部分は、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードにおいて生ずる屈折率の変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードにおいて生ずる屈折率の変化よりも優勢であるように、構成されており、
前記第２導波路コア及び前記機能性領域の前記第２部分は、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電磁偏光モードにおいて生ずる屈折率の変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードにおいて生ずる屈折率の変化よりも優勢であるように、構成されている
ことを特徴とする集積光デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、該デバイスはさらに、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように配置された第１制御電極の集合と、
前記機能性領域の前記第２部分に電界を発生するように配置された第２制御電極の集合と
を備え、前記機能性領域の前記第１部分及び第２部分の少なくとも一方における制御電極と導波路コアとが、対称構成であることを特徴とする集積光デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように第１制御電極の集合が配置され、
前記機能性領域の前記第２部分に電界を発生するように第２制御電極の集合が配置され、
前記第１制御電極の集合、前記第１導波路コア、及び前記機能性領域の前記第１部分は、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化よりも優勢であるように構成されており、
前記第２制御電極の集合、前記第２導波路コア、及び前記機能性領域の前記第２部分は、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電気偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化よりも優勢であるように構成されている
ことを特徴とする集積光デバイス。
【請求項４】
請求項３記載の集積光デバイスにおいて、
前記第１制御電極の集合と、前記機能性領域の前記第１部分における前記第１導波路コアとが、対称構成であり、かつ、
前記第２制御電極の集合と、前記機能性領域の前記第２部分における前記第２導波路コアとが、対称構成である
ことを特徴とする集積光デバイス。
【請求項５】
請求項３記載の集積光デバイスにおいて、
前記第１及び第２制御電極の集合は同様に構成されており、
前記第１導波路コアと前記第１制御電極の集合との位置関係に対比して、前記第２導波路コアは前記第２制御電極の集合からオフセットされている
ことを特徴とする集積光デバイス。
【請求項６】
請求項３記載の集積光デバイスにおいて、
前記第１及び第２制御電極の集合は同様に構成されており、
前記第２導波路コアと前記第２制御電強の集合との位置関係に対比して、前記第１導波路コアは前記第１制御電極の集合からオフセットされている
ことを特徴とする集積光デバイス。
【請求項７】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、
前記集積光デバイスはさらに、前記機能性領域に結合されたコントローラを備え、
前記集積光デバイスは、光信号のＴＥモード及びＴＭモードを分割するように構成され、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を生成するように、第１制御電極の集合が配置されており、
前記機能性領域の前記第２部分に電界を生成するように、第２制御電極の集合が配置されており、
前記第１制御電極の集合、前記第１導波路コア、及び前記機能性領域の前記第１部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第１制御電極の集合に印加したときに、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化よりも優勢であるように構成されており、
前記第２制御電極の集合、前記第２導波路コア、及び前記機能性領域の前記第２部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第２制御電極の集合に印加したときに、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化よりも優勢であるように構成されており、
前記コントローラは、前記第１及び第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分の前記光信号の結合領域における光学的結合に作用するように、前記第１及び第２制御電極の集合に印加する前記電圧を確定し、前記光信号の結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの一方が増強ＴＥ信号を含み、前記光信号の結合領域に続く前記第１及び第２導波路コアの他方が増強ＴＭ信号を含むようにプログラムされている
ことを特徴とする集積光デバイス。
【請求項８】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、
前記集積光デバイスはさらに、前記機能性領域に結合されたコントローラを備え、
前記集積光デバイスは、偏光のＴＥモード及びＴＭモードを含んだ、光信号の可変光減衰を実行するよう構成され、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を生成するように、第１制御電極の集合が配置されており、
前記機能性領域の前記第２部分に電界を生成するように、第２制御電極の集合が配置されており、
前記第１制御電極の集合、前記第１導波路コア、及び前記機能性領域の前記第１部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第１制御電極の集合に印加したときに、前記第１導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＥ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化が、前記第１導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＭ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化よりも優勢であるように構成されており、
前記第２制御電極の集合、前記第２導波路コア、及び前記機能性領域の前記第２部分は、前記コントローラによって確定された適宜の電圧を前記第２制御電極の集合に印加したときに、前記第２導波路コアに沿って伝搬する光信号のＴＭ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化が、前記第２導波路コアに沿って伝搬する前記光信号のＴＥ電磁偏光モードにおいて生ずる光電的に誘発される屈折率の変化よりも優勢であるように構成されており、
前記コントローラは、前記集積光デバイスの前記入力側の前記導波路コアの１つの入力ポートに結合される光信号のＴＥ及びＴＭ偏光部分に減衰が生ずるように、前記第１及び第２制御電極集合に印加する前記電圧を確定し、前記光信号の前記ＴＥ及びＴＭ偏光部分を、前記集積光デバイスの前記出力側における前記導波路コアの出力ポートにおいて、実質的に等しい程度に減衰させるようプログラムされている
ことを特徴とする集積光デバイス。
【請求項９】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、該集積光デバイスは、前記光信号のＴＥ偏光モード及びＴＭ偏光モードでの遅延を制御するよう構成されており、かつ、
前記第１光導波路アームに入力光信号のＴＥモードを指向させ、前記第２光導波路アームに前記入力光信号のＴＭモードを指向させるよう構成された偏光スプリッタと、
前記第１光導波路アームのＴＥモードと前記第２光導波路アームのＴＭモードとを結合して、出力光信号を提供する偏光コンバイナと、
前記偏光スプリッタと前記偏光コンバイナとの間の伝搬路に配置された遅延部と、
前記機能性領域の前記第１部分に電界を発生するように配置された第１制御電極の集合と、
前記機能性領域の前記第２部分に電界を発生するように配置された第２制御電極の集合と
をさらに備え、
前記遅延部は、前記第１光導波路アームにおける前記ＴＥ偏光モードと、前記第２光導波路アームにおける前記ＴＭ偏光モードとの間に相対的位相遅延が生ずるように構成され、
前記機能性領域の少なくとも一部は、前記第１及び第２制御電極の集合に適切な電圧が印加されたときに、前記第１及び第２導波路コアの一方に沿って伝搬する光信号の第１電磁偏光モードにおいて生ずる屈折率の変化が、前記第１及び第２導波路コアの他方に沿って伝搬する前記光信号の前記第１電磁偏光モードと直交する第２電磁偏光モードにおいて生ずる屈折率の変化よりも優勢であるように、構成されている
ことを特徴とする集積光デバイス。
【請求項１０】
請求項１記載の集積光デバイスにおいて、該集積光デバイスは、前記光信号のＴＥ偏光モード又はＴＭ偏光モードを変換するよう構成されており、かつ、
前記第１光導波路アームに入力光信号のＴＥモードを指向させ、前記第２光導波路アームに前記入力光信号のＴＭモードを指向させるよう構成された偏光スプリッタと、
前記第１光導波路アームのＴＥモードと前記第２光導波路アームのＴＭモードとを結合して、出力光信号を提供する偏光コンバイナと、
前記第１及び第２光導波路アームの一方に配置され、前記偏光スプリッタを介して伝搬した光信号の偏光モードを回転する偏光ローテータと、
前記偏光スプリッタ及び前記偏光コンバイナとの間の伝搬路に配置された遅延部であって、前記第１及び第２光導波路アームにおける信号の間に相対的位相遅延を生じさせるように構成されている遅延部と、
前記遅延部を通過した前記第１及び第２光導波路アームの光信号を結合する出力カップラと
を備えていることを特徴とする集積光デバイス。
【国際調査報告】
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