(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化に起因した反射光の遮蔽性の低下を抑制する光アイソレータを提供する。【解決手段】光アイソレータ１は、入力導波路２１と、第１の分岐導波路２３と、第２の分岐導波路２４と、出力導波路２５とを有する光導波路１１と、入力導波路、第１の分岐導波路及び第２の分岐導波路を接続する第１のカプラ１２と、出力導波路、第１の分岐導波路及び第２の分岐導波路を接続する第２のカプラ１３と、第１の分岐導波路を含む第１の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する第１の位相調整板１４と、第２の分岐導波路を含む第２の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する第２の位相調整板１５と、出力光に応じた反射光が出力導波路へ入力される場合に、第１の経路を通過する光と第２の経路を通過する光とが入力導波路において逆相となる様に、反射光の偏波状態を変換する偏波変換素子１６とを有する。【選択図】図１
2018155892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されて、入力光を受ける入力導波路と、第１の分岐導波路と、第２の分岐導波路と、前記入力光に応じた出力光を出力する出力導波路とを有する光導波路と、
前記入力導波路、前記第１の分岐導波路及び前記第２の分岐導波路を接続し、光の分岐及び合成を行う第１のカプラと、
前記出力導波路、前記第１の分岐導波路及び前記第２の分岐導波路を接続し、光の分岐及び合成を行う第２のカプラと、
前記第１の分岐導波路に設けられ、前記第１のカプラ、前記第１の分岐導波路及び前記第２のカプラを含む第１の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する第１の位相調整板と、
前記第２の分岐導波路に設けられ、前記第１のカプラ、前記第２の分岐導波路及び前記第２のカプラを含む第２の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する第２の位相調整板と、
前記出力導波路に設けられ、前記出力光に応じた反射光が前記出力導波路へ入力される場合に、前記第１の経路を通過する光と前記第２の経路を通過する光とが前記入力導波路において逆相となる様に、前記反射光の偏波状態を変換する偏波変換素子と
を有することを特徴とする光アイソレータ。
【請求項２】
前記第１の位相調整板は、前記第１の経路を通過する光の偏波状態が前記入力光の偏波状態と一致する場合に、前記第１の経路を通過する光の位相を２πずらし、前記第１の経路を通過する光の偏波状態が前記入力光の偏波状態と直交する場合に、前記第１の経路を通過する光の位相をずらさず、
前記第２の位相調整板は、前記第２の経路を通過する光の偏波状態が前記入力光の偏波状態と一致する場合に、前記第２の経路を通過する光の位相をπずらし、前記第２の経路を通過する光の偏波状態が前記入力光の偏波状態と直交する場合に、前記第２の経路を通過する光の位相をずらさず、
前記偏波変換素子は、前記反射光の偏波状態を前記入力光の偏波状態と直交する偏波状態に変換することを特徴とする請求項１に記載の光アイソレータ。
【請求項３】
前記第１のカプラは、前記入力導波路から入力される前記入力光を分岐して、前記第１の分岐導波路へ入力される第１の光と、前記第２の分岐導波路へ入力され且つ前記第１の光に対し位相がπ／２ずれた第２の光とを生成し、
前記第１の位相調整板は、前記第１の光の位相を２πずらすことによって、前記第１の経路を通過する光の位相を調整し、
前記第２の位相調整板は、前記第２の光の位相をπずらすことによって、前記第２の経路を通過する光の位相を調整し、
前記第２のカプラは、前記第２の光の位相をπ／２ずらし、位相が合計で２πずれた前記第１の光と、位相が合計で２πずれた前記第２の光とを前記出力導波路において合成し、
前記偏波変換素子は、前記第１の光と前記第２の光との合成光の偏波状態を円偏波に変換することにより、前記出力光を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の光アイソレータ。
【請求項４】
前記偏波変換素子は、前記反射光の偏波状態を前記入力光の偏波状態に直交する偏波状態に変換し、
前記第２のカプラは、前記出力導波路から入力される前記反射光を分岐して、前記第１の分岐導波路へ入力される第３の光と、前記第２の分岐導波路へ入力され且つ前記第３の光に対し位相がπ／２ずれた第４の光とを生成し、
前記第１の位相調整板は、前記第３の光を透過することによって、前記第１の経路を通過する光の位相を調整せず、
前記第２の位相調整板は、前記第４の光を透過することによって、前記第２の経路を通過する光の位相を調整せず、
前記第１のカプラは、前記第４の光の位相をπ／２ずらし、位相が合計で０ずれた前記第３の光と、位相が合計でπずれた前記第４の光とを前記入力導波路において合成して前記第３の光と前記第４の光とを相殺させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光アイソレータ。
【請求項５】
前記光導波路は、前記入力導波路に隣接する第１の予備導波路をさらに有し、
前記第１のカプラは、前記入力導波路、前記第１の予備導波路、前記第１の分岐導波路及び前記第２の分岐導波路を接続し、
前記偏波変換素子は、前記第１の経路を通過する光と前記第２の経路を通過する光とが前記入力導波路において逆相となり且つ前記第１の予備導波路において同相となる様に、前記反射光の偏波状態を変換することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光アイソレータ。
【請求項６】
前記光導波路は、前記出力導波路に隣接する第２の予備導波路をさらに有し、
前記第２のカプラは、前記出力導波路、前記第２の予備導波路、前記第１の分岐導波路及び前記第２の分岐導波路を接続し、
前記出力光が前記出力導波路から出力される場合に、前記第１の経路を通過する光と前記第２の経路を通過する光とが前記第２の予備導波路において逆相となることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光アイソレータ。
【請求項７】
前記第１の位相調整板及び前記第２の位相調整板は、前記基板の材料と同一の材料により形成され、
前記偏波変換素子は、前記基板の材料とは異なる材料であって、熱膨張係数が磁気光学結晶の熱膨張係数よりも前記基板の材料の熱膨張係数に近い材料により形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光アイソレータ。
【請求項８】
前記第１の位相調整板、前記第２の位相調整板及び前記偏波変換素子は、屈折率が異なる２つの光学主軸を有する複屈折結晶であり、
前記第１の位相調整板と、前記第２の位相調整板とは、前記第１の位相調整板における前記２つの光学主軸の方向と、前記第２の位相調整板における前記２つの光学主軸の方向とが揃えられた状態で、配置され、
前記偏波変換素子は、前記偏波変換素子における前記２つの光学主軸の方向が前記第１の位相調整板又は前記第２の位相調整板における前記２つの光学主軸の方向に対してπ／４回転された状態で、配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光アイソレータ。
【請求項９】
光源と、
光源が発する光源光を透過させ、前記光源へ戻る反射光を遮蔽する光アイソレータと
を有し、
前記光アイソレータは、
基板に形成されて、前記光源光を受ける入力導波路と、第１の分岐導波路と、第２の分岐導波路と、前記光源光に応じた出力光を出力する出力導波路とを有する光導波路と、
前記入力導波路、前記第１の分岐導波路及び前記第２の分岐導波路を接続し、光の分岐及び合成を行う第１のカプラと、
前記出力導波路、前記第１の分岐導波路及び前記第２の分岐導波路を接続し、光の分岐及び合成を行う第２のカプラと、
前記第１の分岐導波路に設けられ、前記第１のカプラ、前記第１の分岐導波路及び前記第２のカプラを含む第１の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する第１の位相調整板と、
前記第２の分岐導波路に設けられ、前記第１のカプラ、前記第２の分岐導波路及び前記第２のカプラを含む第２の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する第２の位相調整板と、
前記出力導波路に設けられ、前記出力光に応じた反射光が前記出力導波路へ入力される場合に、前記第１の経路を通過する光と前記第２の経路を通過する光とが前記入力導波路において逆相となる様に、前記反射光の偏波状態を変換する偏波変換素子と
を有することを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アイソレータ及び光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ等の光源から発せられる光源光は、光源よりも後段側に配置された光学素子等に反射して反射光として光源へ戻ることがある。反射光が光源へ入射すると、光源の特性が劣化し、正常な光源光が得られない。このため、光源へ戻る反射光を遮蔽する光アイソレータが光源の出力端に配置されることがある。
【０００３】
光アイソレータとしては、光導波路を用いないバルク型の光アイソレータと、光導波路を用いる導波路型の光アイソレータとが存在する。バルク型の光アイソレータでは、反射光の遮蔽に用いられる光学素子が筐体内に収容されるため、所定サイズの筐体が配置されることとなり、装置の小型化の観点から、バルク型の光アイソレータを一つの基板に光源とともに集積することが困難である。そこで、近年では、反射光を遮蔽する光学素子を基板上の光導波路に設けた導波路型の光アイソレータが種々検討されている。
【０００４】
例えば、反射光の偏波方向を回転する磁気光学結晶を基板上の光導波路に接合した導波路型の光アイソレータが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０２６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、磁気光学結晶は、基板や基板上の光導波路の材料として一般的に用いられるシリコンと比較して、熱膨張係数が大きい。このため、磁気光学結晶を基板上の光導波路に接合した導波路型の光アイソレータでは、光アイソレータの周囲の温度が頻繁に変化する場合、磁気光学結晶が熱膨張して基板上の光導波路から剥離することがある。例えば、光アイソレータの周囲には、発熱源となる光源が存在するため、光源からの熱により熱膨張した磁気光学結晶が基板上の光導波路から剥離することが考えられる。磁気光学結晶が基板上の光導波路から剥離すると、光アイソレータにおける反射光の遮蔽性が低下する恐れがある。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、温度変化に起因した反射光の遮蔽性の低下を抑制することができる光アイソレータ及び光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示する光アイソレータは、一つの態様において、基板に形成されて、入力光を受ける入力導波路と、第１の分岐導波路と、第２の分岐導波路と、前記入力光に応じた出力光を出力する出力導波路とを有する光導波路と、前記入力導波路、前記第１の分岐導波路及び前記第２の分岐導波路を接続し、光の分岐及び合成を行う第１のカプラと、前記出力導波路、前記第１の分岐導波路及び前記第２の分岐導波路を接続し、光の分岐及び合成を行う第２のカプラと、前記第１の分岐導波路に設けられ、前記第１のカプラ、前記第１の分岐導波路及び前記第２のカプラを含む第１の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する第１の位相調整板と、前記第２の分岐導波路に設けられ、前記第１のカプラ、前記第２の分岐導波路及び前記第２のカプラを含む第２の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する第２の位相調整板と、前記出力導波路に設けられ、前記出力光に応じた反射光が前記出力導波路へ入力される場合に、前記第１の経路を通過する光と前記第２の経路を通過する光とが前記入力導波路において逆相となる様に、前記反射光の偏波状態を変換する偏波変換素子とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示する光デバイスの一つの態様によれば、温度変化に起因した反射光の遮蔽性の低下を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施例に係る光アイソレータの構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本実施例に係る光アイソレータの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、λ板としての位相調整板の詳細な構成を示す図である。
【図４】図４は、１／２λ板としての位相調整板の詳細な構成を示す図である。
【図５】図５は、偏波変換素子の詳細な構成を示す図である。
【図６】図６は、加工対象光導波路の断面形状を示す図である。
【図７】図７は、加工対象光導波路の幅ｔと、基板の表面に垂直な方向における加工対象光導波路の実効屈折率ｎｅｆｆとの対応関係を示す図である。
【図８】図８は、加工対象光導波路の幅ｗと、基板の表面に平行な方向における実効屈折率ｎｅｆｆとの対応関係を示す図である。
【図９】図９は、光アイソレータが入力光に応じた出力光を出力する動作を説明するための図である。
【図１０】図１０は、光アイソレータが入力光に応じた出力光を出力する動作を説明するための図である。
【図１１】図１１は、光アイソレータが出力光に応じた反射光を遮断する動作を説明するための図である。
【図１２】図１２は、光アイソレータが出力光に応じた反射光を遮断する動作を説明するための図である。
【図１３】図１３は、上記実施例に係る光アイソレータの実装された光モジュールの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する光アイソレータ及び光モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本実施例に係る光アイソレータ１の構成を示す斜視図である。図２は、本実施例に係る光アイソレータ１の構成を示す平面図である。図１及び図２に示す様に、光アイソレータ１は、基板１０と、光導波路１１と、カプラ１２，１３と、位相調整板１４，１５と、偏波変換素子１６とを有する。以下では、偏波状態が基板１０の表面に平行である光を「ｐ偏光」と呼び、偏波状態が基板１０の表面に垂直である光を「ｓ偏光」と呼ぶ。
【００１３】
基板１０は、光導波路１１、カプラ１２，１３、位相調整板１４，１５及び偏波変換素子１６を搭載する基板である。基板１０は、例えばシリコンにより形成される。
【００１４】
光導波路１１は、基板１０に形成されて、入力光を受ける入力導波路２１と、分岐導波路２３，２４と、入力光に応じた出力光を出力する出力導波路２５とを有する。また、光導波路１１は、入力導波路２１に隣接する予備導波路２２と、出力導波路２５に隣接する予備導波路２６とを有する。光導波路１１は、基板１０と同一の材料、例えばシリコンにより形成される。なお、本実施例では、入力導波路２１へ入力される入力光は、ｐ偏光であり、入力光の偏波状態は、基板１０の表面に平行であるものとする。
【００１５】
カプラ１２は、入力導波路２１、予備導波路２２、分岐導波路２３及び分岐導波路２４を接続し、光の分岐及び合成を行う。カプラ１２は、１つの光を分岐する場合に、互いに位相がπ／２ずれた２つの光を生成し、２つの光を合成する場合に、一方の光の位相をπ／２ずらした上で、他方の光と位相がπ／２ずれた一方の光とを合成する。
【００１６】
カプラ１３は、出力導波路２５、予備導波路２６、分岐導波路２３及び分岐導波路２４を接続し、光の分岐及び合成を行う。カプラ１３は、１つの光を分岐する場合に、互いに位相がπ／２ずれた２つの光を生成し、２つの光を合成する場合に、一方の光の位相をπ／２ずらした上で、他方の光と位相がπ／２ずれた一方の光とを合成する。
【００１７】
位相調整板１４は、分岐導波路２３に設けられ、「第１の経路」を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整するλ板である。具体的には、位相調整板１４は、第１の経路を通過する光の偏波状態が入力光の偏波状態と一致する場合（つまり、第１の経路を通過する光がｐ偏光である場合）に、第１の経路を通過する光の位相を２πずらす。一方で、位相調整板１４は、第１の経路を通過する光の偏波状態が入力光の偏波状態と直交する場合（つまり、第１の経路を通過する光がｓ偏光である場合）に、第１の経路を通過する光の位相をずらさない。ここで、上記「第１の経路」とは、カプラ１２、分岐導波路２３及びカプラ１３を含む経路である。「第１の経路」を通過する光は、入力導波路２１へ入力される入力光の進行方向に沿って「第１の経路」を通過する光と、入力光の進行方向とは反対の方向に沿って「第１の経路」を通過する光とを含む。位相調整板１４は、基板１０の材料と同一の材料（例えば、シリコン）により形成される。
【００１８】
位相調整板１５は、分岐導波路２４に設けられ、「第２の経路」を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する１／２λ板である。具体的には、位相調整板１５は、第２の経路を通過する光の偏波状態が入力光の偏波状態と一致する場合（つまり、第２の経路を通過する光がｐ偏光である場合）に、第２の経路を通過する光の位相をπずらす。一方で、位相調整板１５は、第２の経路を通過する光の偏波状態が入力光の偏波状態と直交する場合（つまり、第２の経路を通過する光がｓ偏光である場合）には、第２の経路を通過する光の位相をずらさない。ここで、上記「第２の経路」とは、カプラ１２、分岐導波路２４及びカプラ１３を含む経路である。「第２の経路」を通過する光は、入力導波路２１へ入力される入力光の進行方向に沿って「第２の経路」を通過する光と、入力光の進行方向とは反対の方向に沿って「第２の経路」を通過する光とを含む。位相調整板１５は、基板１０の材料と同一の材料（例えば、シリコン）により形成される。
【００１９】
偏波変換素子１６は、出力導波路２５に設けられ、カプラ１３から入力される光の偏波状態を円偏波に変換することにより、出力導波路２５から出力される出力光を生成する。一方で、偏波変換素子１６は、出力光に応じた反射光が出力導波路２５へ入力される場合に、「第１の経路」を通過する光と「第２の経路」を通過する光とが入力導波路２１において逆相となる様に、反射光の偏波状態を変換する。具体的には、偏波変換素子１６は、反射光の偏波状態を入力光の偏波状態と直交する偏波状態に変換する。反射光の偏波状態が入力光の偏波状態と直交する偏波状態に変換されることにより、反射光の偏波状態が基板１０の表面に垂直となる。つまり、反射光の偏波状態が入力光の偏波状態と直交する偏波状態に変換されることにより、反射光と、反射光に応じて「第１の経路」を通過する光と、反射光に応じて「第２の経路」を通過する光とが、ｓ偏光となる。
【００２０】
偏波変換素子１６は、基板１０の材料とは異なる材料であって、熱膨張係数が磁気光学結晶の熱膨張係数よりも基板１０の材料の熱膨張係数に近い材料（例えば、ポリイミド）により形成される。
【００２１】
次に、図３〜図５を参照して、位相調整板１４、位相調整板１５及び偏波変換素子１６について更に詳細に説明する。図３は、λ板としての位相調整板１４の詳細な構成を示す図である。図４は、１／２λ板としての位相調整板１５の詳細な構成を示す図である。図５は、偏波変換素子１６の詳細な構成を示す図である。
【００２２】
位相調整板１４、位相調整板１５及び偏波変換素子１６は、図３〜図５に示す様に、屈折率が異なる２つの光学主軸（つまり、ｆ軸及びｓ軸）を有する複屈折結晶である。２つの光学主軸の一方であるｆ軸は、ｓ軸よりも屈折率が小さい軸であり、進相軸と呼ばれる。２つの光学主軸の他方であるｓ軸は、ｆ軸よりも屈折率が大きい軸であり、遅相軸と呼ばれる。
【００２３】
位相調整板１４と、位相調整板１５とは、図３及び図４に示す様に、位相調整板１４における２つの光学主軸（つまり、ｆ軸及びｓ軸）の方向と、位相調整板１５における２つの光学主軸（つまり、ｆ軸及びｓ軸）の方向とが揃えられた状態で、配置される。例えば、位相調整板１４と、位相調整板１５とは、ｓ軸が基板１０の表面に平行となり、且つｆ軸が基板１０の表面に垂直となる様に、配置される。これにより、基板１０に形成された光導波路１１の屈折率が位相調整板１４又は位相調整板１５におけるｆ軸の屈折率と同一であるとすると、ｐ偏光が位相調整板１４へ入力される場合に、ｐ偏光の位相が２πずれる。さらに、ｐ偏光が位相調整板１５へ入力される場合に、ｐ偏光の位相がπずれる。
【００２４】
偏波変換素子１６は、図５に示す様に、偏波変換素子１６における２つの光学主軸（つまり、ｆ軸及びｓ軸）の方向が位相調整板１４又は位相調整板１５における２つの光学主軸（つまり、ｆ軸及びｓ軸）の方向に対してπ／４回転された状態で、配置される。これにより、ｐ偏光が偏波変換素子１６へ入力される場合に、ｐ偏光のｆ軸に沿った成分とｐ偏光のｓ軸に沿った成分との間の位相差がπ／２となり、結果として、偏波状態が円偏波である円偏光が偏波変換素子１６から出力される。また、円偏光が偏波変換素子１６へ入力される場合に、円偏光のｆ軸に沿った成分と円偏光のｓ軸に沿った成分との間の位相差がπ／２となり、結果として、ｓ偏光が偏波変換素子１６から出力される。
【００２５】
次に、図６〜図８を参照して、位相調整板１４及び位相調整板１５の製造方法について説明する。位相調整板１４及び位相調整板１５は、基板１０上の光導波路１１と同じ材料により形成された光導波路（以下、「加工対象光導波路」と呼ぶ）を加工することによって、製造される。図６は、加工対象光導波路の断面形状を示す図である。図６に示す様に、基板１０の表面に垂直な方向に沿った加工対象光導波路の幅がｔと定義され、基板１０の表面に平行な方向に沿った加工対象光導波路の幅がｗと定義される。
【００２６】
図７は、加工対象光導波路の幅ｔと、基板１０の表面に垂直な方向における加工対象光導波路の実効屈折率ｎｅｆｆとの対応関係を示す図である。図８は、加工対象光導波路の幅ｗと、基板１０の表面に平行な方向における実効屈折率ｎｅｆｆとの対応関係を示す図である。
【００２７】
図７及び図８に示す様に、幅ｔがｔ０に設定され且つ幅ｗがｗ０に設定された場合には、基板１０の表面に垂直な方向における加工対象光導波路の実効屈折率ｎｅｆｆと、基板１０の表面に平行な方向における実効屈折率ｎｅｆｆとは、共にｎｅｆｆ＿１である。一方、幅ｔがｔ０に設定され且つ幅ｗがｗ１に設定された場合には、基板１０の表面に垂直な方向における加工対象光導波路の実効屈折率ｎｅｆｆは、ｎｅｆｆ＿１であり、基板１０の表面に平行な方向における実効屈折率ｎｅｆｆは、ｎｅｆｆ＿２である。すなわち、幅ｔがｔ０に設定され且つ幅ｗがｗ１に設定された場合には、加工対象光導波路は、屈折率が異なる２つの光学主軸（つまり、ｆ軸及びｓ軸）を有する複屈折結晶となる。ここでは、基板１０の表面に平行な方向における実効屈折率ｎｅｆｆ（＝ｎｅｆｆ＿２）が、基板１０の表面に垂直な方向における実効屈折率ｎｅｆｆ（＝ｎｅｆｆ＿１）よりも大きい。このため、基板１０の表面に平行な方向の軸が加工対象光導波路のｓ軸であり、基板１０の表面に垂直な方向の軸が加工対象光導波路のｆ軸である。
【００２８】
基板１０の表面に平行な方向における実効屈折率ｎｅｆｆ（＝ｎｅｆｆ＿２）と、基板１０の表面に垂直な方向における実効屈折率ｎｅｆｆ（＝ｎｅｆｆ＿１）との差は、以下の式（１）により、ｆ軸方向の成分とｓ軸方向の成分との位相差φに換算される。
【００２９】
φ＝２π・（ｎｅｆｆ＿２−ｎｅｆｆ＿１）・Ｌ／λ  ・・・  （１）
ただし、式（１）において、λは、光の波長であり、Ｌは、加工対象光導波路の厚さである。
【００３０】
したがって、位相調整板１４は、加工対象光導波路を加工して上記式（１）の位相差φが２πとなる様に厚さＬを調整することによって、製造される。また、位相調整板１５は、加工対象光導波路を加工して上記式（１）の位相差φがπとなる様に厚さＬを調整することによって、製造される。
【００３１】
次に、光アイソレータ１が入力光に応じた出力光を出力する動作について説明する。図９及び図１０は、光アイソレータ１が入力光に応じた出力光を出力する動作を説明するための図である。
【００３２】
図９において、経路Ｐ１は、入力導波路２１、「第１の経路」及び出力導波路２５を含む経路であり、経路Ｐ２は、入力導波路２１、「第２の経路」及び出力導波路２５を含む経路である。図１０において、経路Ｐ３は、入力導波路２１、「第１の経路」及び予備導波路２６を含む経路であり、経路Ｐ４は、入力導波路２１、「第２の経路」及び予備導波路２６を含む経路である。
【００３３】
図９に示す経路Ｐ１及び経路Ｐ２における光アイソレータ１の動作を説明する。カプラ１２は、入力導波路２１から入力される入力光を分岐して、分岐導波路２３へ入力される「第１の光」と、分岐導波路２４へ入力され且つ「第１の光」に対し位相がπ／２ずれた「第２の光」とを生成する。「第１の光」及び「第２の光」は、入力導波路２１から入力される入力光がｐ偏光であるので、同様にｐ偏光である。
【００３４】
位相調整板１４は、ｐ偏光である「第１の光」の位相を２πずらすことによって、「第１の経路」を通過する光の位相を調整する。位相調整板１５は、ｐ偏光である「第２の光」の位相をπずらすことによって、「第２の経路」を通過する光の位相を調整する。
【００３５】
カプラ１３は、「第２の光」の位相をπ／２ずらし、位相が合計で２πずれた「第１の光」と、位相が合計で２πずれた「第２の光」とを出力導波路２５において合成する。すなわち、「第１の光」（「第１の経路」を通過する光）と「第２の光」（「第２の経路」を通過する光）とは、出力導波路２５において同相となり、出力導波路２５において合成され、「第１の光」と「第２の光」との合成光が偏波変換素子１６へ入力される。
【００３６】
偏波変換素子１６は、「第１の光」と「第２の光」との合成光の偏波状態を円偏波に変換することにより、円偏光である出力光を生成する。偏波変換素子１６によって生成される出力光は、出力導波路２５から出力される。
【００３７】
図１０に示す経路Ｐ３及び経路Ｐ４における光アイソレータ１の動作を説明する。カプラ１２は、入力導波路２１から入力される入力光を分岐して、分岐導波路２３へ入力される「第１の光」と、分岐導波路２４へ入力され且つ「第１の光」に対し位相がπ／２ずれた「第２の光」とを生成する。「第１の光」及び「第２の光」は、入力光がｐ偏光であるので、同様にｐ偏光である。
【００３８】
位相調整板１４は、ｐ偏光である「第１の光」の位相を２πずらすことによって、「第１の経路」を通過する光の位相を調整する。位相調整板１５は、ｐ偏光である「第２の光」の位相をπずらすことによって、「第２の経路」を通過する光の位相を調整する。
【００３９】
カプラ１３は、「第１の光」の位相をπ／２ずらし、位相が合計で５／２πずれた「第１の光」と、位相が合計で３／２πずれた「第２の光」とを予備導波路２６において合成する。すなわち、「第１の光」（「第１の経路を通過する光」）と「第２の光」（「第２の経路」を通過する光）とは、予備導波路２６において逆相となり、予備導波路２６において相殺される。
【００４０】
次に、光アイソレータ１が出力光に応じた反射光を遮蔽する動作について説明する。図１１及び図１２は、光アイソレータ１が出力光に応じた反射光を遮断する動作を説明するための図である。
【００４１】
図１１において、経路Ｐ５は、出力導波路２５、「第１の経路」及び入力導波路２１を含む経路であり、経路Ｐ６は、出力導波路２５、「第２の経路」及び入力導波路２１を含む経路である。図１２において、経路Ｐ７は、出力導波路２５、「第１の経路」及び予備導波路２２を含む経路であり、経路Ｐ８は、出力導波路２５、「第２の経路」及び予備導波路２２を含む経路である。
【００４２】
図１１に示す経路Ｐ５及び経路Ｐ６における光アイソレータ１の動作を説明する。出力導波路２５から出力される出力光は、円偏光であるので、出力光に応じた反射光は、円偏光として出力導波路２５へ入力される。偏波変換素子１６は、反射光の偏波状態を入力光の偏波状態に直交する偏波状態に変換する。反射光の偏波状態が入力光の偏波状態と直交する偏波状態に変換されることにより、反射光の偏波状態が基板１０の表面に垂直となる。つまり、反射光の偏波状態が入力光の偏波状態と直交する偏波状態に変換されることにより、反射光と、反射光に応じて「第１の経路」を通過する光と、反射光に応じて「第２の経路」を通過する光とが、ｓ偏光となる。
【００４３】
カプラ１３は、出力導波路２５から入力される反射光を分岐して、分岐導波路２３へ入力される「第３の光」と、分岐導波路２４へ入力され且つ「第３の光」に対し位相がπ／２ずれた「第４の光」とを生成する。「第３の光」及び「第４の光」は、出力導波路２５から入力される反射光がｓ偏光であるので、同様にｓ偏光である。
【００４４】
位相調整板１４は、ｓ偏光である「第３の光」を透過することによって、「第１の経路」を通過する光の位相を調整しない。位相調整板１５は、ｓ偏光である「第４の光」を透過することによって、「第２の経路」を通過する光の位相を調整しない。
【００４５】
カプラ１２は、「第４の光」の位相をπ／２ずらし、位相が合計で０ずれた「第３の光」と、位相が合計でπずれた「第４の光」とを入力導波路２１において合成する。すなわち、「第３の光」（「第１の経路」を通過する光）と「第４の光」（「第２の経路」を通過する光）とは、入力導波路２１において同相となり、入力導波路２１において相殺される。これにより、入力導波路２１において反射光が遮蔽される。
【００４６】
図１２に示す経路Ｐ７及び経路Ｐ８における光アイソレータ１の動作を説明する。出力導波路２５から出力される出力光は、円偏光であるので、出力光に応じた反射光は、円偏光として出力導波路２５へ入力される。偏波変換素子１６は、反射光の偏波状態を入力光の偏波状態に直交する偏波状態に変換する。反射光の偏波状態が入力光の偏波状態と直交する偏波状態に変換されることにより、反射光の偏波状態が基板１０の表面に垂直となる。つまり、反射光の偏波状態が入力光の偏波状態と直交する偏波状態に変換されることにより、反射光と、反射光に応じて「第１の経路」を通過する光と、反射光に応じて「第２の経路」を通過する光とが、ｓ偏光となる。
【００４７】
カプラ１３は、出力導波路２５から入力される反射光を分岐して、分岐導波路２３へ入力される「第３の光」と、分岐導波路２４へ入力され且つ「第３の光」に対し位相がπ／２ずれた「第４の光」とを生成する。「第３の光」及び「第４の光」は、出力導波路２５から入力される反射光がｓ偏光であるので、同様にｓ偏光である。
【００４８】
位相調整板１４は、ｓ偏光である「第３の光」を透過することによって、「第１の経路」を通過する光の位相を調整しない。位相調整板１５は、ｓ偏光である「第４の光」を透過することによって、「第２の経路」を通過する光の位相を調整しない。
【００４９】
カプラ１２は、「第３の光」の位相をπ／２ずらし、位相が合計でπ／２ずれた「第３の光」と、位相が合計でπ／２ずれた「第４の光」とを予備導波路２２において合成する。すなわち、「第３の光」（「第１の経路」を通過する光）と「第４の光」（「第２の経路」を通過する光）とは、予備導波路２２において同相となり、予備導波路２２において合成され、「第３の光」と「第４の光」との合成光が予備導波路２２から出力される。
【００５０】
以上説明した様に、光アイソレータ１は、光導波路１１と、カプラ１２，１３と、位相調整板１４，１５と、偏波変換素子１６とを有する。光導波路１１は、基板１０に形成されて、入力光を受ける入力導波路２１と、分岐導波路２３，２４と、入力光に応じた出力光を出力する出力導波路２５とを有する。カプラ１２は、入力導波路２１、分岐導波路２３及び分岐導波路２４を接続し、光の分岐及び合成を行う。カプラ１３は、出力導波路２５、分岐導波路２３及び分岐導波路２４を接続し、光の分岐及び合成を行う。位相調整板１４は、分岐導波路２３に設けられ、カプラ１２、分岐導波路２３及びカプラ１３を含む第１の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する。位相調整板１５は、分岐導波路２４に設けられ、カプラ１２、分岐導波路２４及びカプラ１３を含む第２の経路を通過する光の位相を当該光の偏波状態に応じて調整する。偏波変換素子１６は、出力導波路２５に設けられ、出力光に応じた反射光が出力導波路２５へ入力される場合に、第１の経路を通過する光と第２の経路を通過する光とが入力導波路２１において逆相となる様に、反射光の偏波状態を変換する。
【００５１】
この光アイソレータ１の構成により、基板１０や光導波路１１の材料と比較して熱膨張係数が大きい磁気光学結晶を用いることなく反射光を遮蔽することができ、結果として、温度変化に起因した反射光の遮蔽性の低下を抑制することができる。
【００５２】
（適用例）
上記実施例において説明した光アイソレータ１は、例えば、光信号を送信する送信装置等の光モジュールに適用され得る。図１３は、上記実施例に係る光アイソレータ１の実装された光モジュール１００の構成を示す図である。
【００５３】
図１３に示す様に、光モジュール１００は、光源１０１と、光アイソレータ１０２と、光変調器１０３とを有する。光源１０１は、例えばレーザダイオード（Laser  Diode：ＬＤ）などの発光素子を備え、光源光を発生させる。光源１０１において発生した光源光は、光アイソレータ１０２へ入力される。
【００５４】
光アイソレータ１０２は、上記実施例において説明した光アイソレータ１であり、光源１０１からの光源光を透過させ、光源１０１へ戻る反射光を遮蔽する。
【００５５】
光変調器１０３は、光アイソレータ１０２を透過した光源光を変調して光信号を生成し、生成した光信号を光モジュール１００の外部へ送信する。
【符号の説明】
【００５６】
１  光アイソレータ
１０  基板
１１  光導波路
１２，１３  カプラ
１４，１５  位相調整板
１６  偏波変換素子
２１  入力導波路
２２，２６  予備導波路
２３，２４  分岐導波路
２５  出力導波路
【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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【図１２】
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【図１３】
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