(57)【要約】【課題】可動部を有さず電気的に高速応答し、小型かつ比較的大きな偏波モード分散まで補償できる偏波モード分散補償器を提供すること。【解決手段】電気光学効果を有する光学単結晶の基板１上に導波路２と制御電極３が形成された光集積回路からなり、偏波モード分散を補償するための遅延回路として、互いに等価屈折率の異なる２本の導波路を用いたことを特徴とする偏波モード分散補償デバイスＰ１とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する光学単結晶基板上に、導波路と制御電極が形成された光集積回路を備えてなり、該光集積回路は、制御電極への電圧印加により偏光モードが任意に制御できる偏光変換回路と、信号光をＴＥ及びＴＭの各モードに分離分岐するＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路と、互いに等価屈折率の異なる２本の導波路からなる遅延回路と、前記２本の導波路からの信号光を合波するための合波回路とを、順次光学的に接続されるように配列してなることを特徴とする偏波モード分散補償デバイス。
【請求項２】
前記互いに等価屈折率の異なる２本の導波路の片方を他方と異なる材質にしたことを特徴とする請求項１に記載の偏波モード分散補償デバイス。
【請求項３】
前記互いに等価屈折率の異なる２本の導波路の片方を他方と異なる長さにしたことを特徴とする請求項１乃至２に記載の偏波モード分散補償デバイス。
【請求項４】
前記合波回路を構成するアームの各延長上に受光器を備え、前記合波回路の合波部におけるＴＥ及びＴＭの各モードの位相差を検出し、該位相差が最小になるように前記制御電極に印加する電圧を制御するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の偏波モード分散補償デバイス。
【請求項５】
電気光学効果を有する光学単結晶基板上に、導波路と制御電極が形成された光集積回路と該光集積回路に接続されるファイバとを備えてなり、該光集積回路は、制御電極への電圧印加により偏光モードが任意に制御できる偏光変換回路と、信号光をＴＥ及びＴＭの各モードに分離分岐するＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路とを、順次光学的に接続されるように配列してなり、前記ＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路の信号光出力部に、互いに等価屈折率の異なる２本のファイバを接続し、前記２本のファイバの他端をＴＥ及びＴＭの各モードが再度合波するように１本のファイバに接続したことを特徴とする偏波モード分散補償デバイス。
【請求項６】
前記互いに等価屈折率の異なる２本のファイバの片方を他方と異なる材質にしたことを特徴とする請求項５に記載の偏波モード分散補償デバイス。
【請求項７】
前記互いに等価屈折率の異なる２本のファイバの片方を他方と異なる長さにしたことを特徴とする請求項５または６に記載の偏波モード分散補償デバイス。
【請求項８】
前記２本のファイバの各々に分岐ファイバを設けるとともに該分岐ファイバの端部に受光器を備え、ＴＥ及びＴＭの各モードの位相差を検出し該位相差が最小になるように前記制御電極に印加する電圧を制御するようにしたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の偏波モード分散補償デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信及び光情報処理分野等において使用される偏波補償器などの偏波モード分散補償デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報通信需要の増加にともない、１波長当りの通信速度は近年飛躍的に増大している。一方で長距離大容量伝送を実現するためには、偏波モード分散の問題が顕在化している。つまり、偏波モード分散の影響で信号波形の劣化が生じるために、光通信の品質を低下させる一要因となっている。特に１波長（１チャンネル）当りの通信容量が４０Ｇｂｐｓを超える超高速光通信においては、偏波モード分散の影響は極めて大きく、このような超高速光通信を実現する上で、偏波モード分散補償技術の確立が急務となっている。
【０００３】
以下に、光伝送路における偏波モード分散について説明する。光伝送路であるファイバは、本来、光学的には等方である。しかしながら、ファイバのコアの偏芯や、曲げなどにより局所的にかかる応力が影響し複屈折が生じる。すなわち、２つの直交した偏光モード間で光波の屈折率が異なるために、それぞれの偏光モード間で光波の群速度が異なることとなり、ある一定距離を信号光が伝送路中を伝播したとき、両偏光モード間で伝送路終端における到達時間差が生じることとなる。この到達時間差を群遅延差という。
【０００４】
発明者らは偏波モード分散の問題に着目し特許文献１，２を提案してきた。また、無偏波モード分散型光アイソレータとして特許文献３，４を提案してきた。
しかしながら、次のような理由で広汎な偏波補償器は光通信技術における必須デバイスとなりつつある。
【０００５】
４０Ｇｂｐｓの光伝送において、１信号ビットパルスは高々２５ピコ秒（ｐｓ：１０−１２秒）程度である。仮に光伝送路の群遅延差が数ｐｓ生じれば、通信品質に影響することは容易に理解できるし、現実に上記群遅延差は決して無視できない量である。
【０００６】
また、偏波モード分散量は外部環境に大きく影響され、光ファイバ伝送路の温度や応力の変化に伴って常に変動している。このために可変の偏波補償技術が必要とされている。
【０００７】
近年、偏波モード分散の問題が顕在化するにいたって、様々な偏波モード分散補償方法が提案されている。例えば、波長分散デバイス内で生じる偏波モード分散を、光の伝播速度が遅い偏波成分軸である遅軸と、速い偏波成分軸である速軸に対し、前記遅軸には速軸、前記速軸には遅軸を配した複屈折線路で補償する方法が提案されている（特許文献５を参照）。
【０００８】
また、偏波モード分散を補償しようとする光ファイバに対し複屈折光ファイバを回転させ、偏波モード分散の極小値において双方の光ファイバを融着接続する技術が提案されている（特許文献６を参照）。
【０００９】
また、偏波変調器が有する偏波モード分散特性を偏波変調器の遅軸と速軸に対し直交して複屈折率デバイスの遅軸、速軸が配置されることで補償する方法が提案されている（特許文献７を参照）。
【００１０】
また、石英系導波路を用いて複数の遅延回路、並びに熱光学効果により遅延量を制御するための薄膜ヒータを用いた可変偏波モード分散補償デバイスが提案されている（特許文献８を参照）。
【００１１】
また、複屈折材料であり、且つ光電材料であるニオブ酸リチウム結晶上に複数のＴＥ−ＴＭ変換器を設け、それぞれの変換器を独立に制御することで可変な偏波モード分散補償デバイスが提案されている（特許文献９を参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−９４９７１号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１５４４６号公報
【特許文献３】
特開平８−９４９７１号公報
【特許文献４】
特開２００１−２１５４４６号公報
【特許文献５】
特許第２９３１２０８号公報
【特許文献６】
特開２０００−３１５９８１号公報
【特許文献７】
特開２０００−６６０５５２号公報
【特許文献８】
特開２００１−２１８４８号公報
【特許文献９】
特表２００２−５２０６６５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の偏波モード分散補償デバイスにおいては、以下のような問題点がある。特許文献５，６のような方法を偏波モード分散補償デバイスとして用いる場合、上記に述べた如く可変な偏波モード分散補償が困難となる。前述したように、一般の光伝送路においては周囲環境変化等の影響により偏光状態は常に変動する。すなわち、前段の偏光状態が常に一定或いはある一時点で偏波モード分散量が極小値を持つように調整したとしても、ある時間経過後に最適であるとはいえない。つまり、既知の偏波モード分散量補償については有効ではあるが、一般の偏波モード分散補償デバイスしては用いることができない。
【００１４】
また、特許文献８における方法は次のような問題がある。大規模な光回路が必要となるために光回路基板が大型になり製造や取り扱いの点で簡便でない。また、経済性でも不利である。さらに、遅延量制御のために熱光学効果を用いているためヒータに電流を流しつづけなければならず、大量の電力を消費する。その上、熱光学効果を用いているために十分に高速の応答ができないという問題点もある。
【００１５】
また、特許文献９における方法は次のような問題がある。複数のＴＥ‐ＴＭ変換器を高価なニオブ酸リチウム単結晶基板上に設けているが、デバイスサイズが大きくなり製造や取り扱いの点で簡便でない。また、経済性でも不利である。さらに、複数の前記変換器を制御する必要があり、電気制御構成が複雑になるという問題を有する。
【００１６】
本発明は、上記問題点を鑑み、可動部を有さず電気的に高速応答し、小型かつ比較的大きな偏波モード分散まで補償できる偏波モード分散補償デバイスを提供することことを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の偏波モード分散補償デバイスは、電気光学効果を有する光学単結晶基板上に、導波路と制御電極が形成された光集積回路を備えてなり、該光集積回路は、制御電極への電圧印加により偏光モードが任意に制御できる偏光変換回路と、信号光をＴＥ及びＴＭの各モードに分離分岐するＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路と、互いに等価屈折率の異なる２本の導波路からなる遅延回路と、前記２本の導波路からの信号光を合波するための合波回路とを、順次光学的に接続されるように配列してなることを特徴とする。
【００１８】
また、前記構成において、前記互いに等価屈折率の異なる２本の導波路の片方を他方と異なる材質とするとよい。
【００１９】
また、前記構成のいずれかにおいて、前記互いに等価屈折率の異なる２本の導波路の片方を他方と異なる長さとするとよい。
【００２０】
また、前記構成のいずれかにおいて、前記合波部のアームの各延長上に受光器を備え、前記合波回路の合波部におけるＴＥモード光とＴＭモード光の位相差（各モードの位相差）を検出し該位相差が最小になるように前記制御電極に印加する電圧を制御するようにするとよい。
【００２１】
また、本発明の第２の偏波モード分散補償デバイスは電気光学効果を有する光学単結晶基板上に導波路と制御電極が形成された光集積回路と該光集積回路に接続されるファイバからなり、該光集積回路は、制御電極への電圧印加により偏光モードが任意に制御できる偏光変換回路と、信号光をＴＥ及びＴＭの各モードに分離分岐するＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路とを順次配列してなり、前記ＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路の信号光出力部に、互いに等価屈折率の異なる２本のファイバを接続し、前記２本のファイバの他端を前記ＴＥ及びＴＭの各モードが再度合波するように１本のファイバに接続したことを特徴とする。
【００２２】
また、前記構成において、前記互いに等価屈折率の異なる２本のファイバの片方を他方と異なる材質とするとよい。
【００２３】
また、前記構成のいずれかにおいて、前記互いに等価屈折率の異なる２本のファイバの片方を異なる長さとするとよい。
【００２４】
また、前記構成のいずれかにおいて、前記２本のファイバの各々に分岐ファイバを設けるとともに該分岐ファイバの端部に受光器を備え、前記ＴＥ、ＴＭの各モードの位相差を検出し該位相差が最小になるように前記制御電極に印加する電圧を制御するようにするとよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の偏波モード分散補償デバイスの実施形態を模式的に示した図面に基づき詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明に係る第１の偏波モード分散補償デバイスＰ１の上面図、図２は偏波モード分散補償デバイスＰ１の領域Ｉにおける断面図である。図３は偏波モード分散補償デバイスＰ１の領域ＩＩＩにおける断面図である。図４は偏波モード分散補償デバイスＰ１の領域ＩＩＩにおける別の断面図である。図５は本発明に係る第２の偏波モード分散補償デバイスＰ２の上面図である。なお、それぞれの図において、座標系はニオブ酸リチウム単結晶の結晶軸を示している。
【００２７】
偏波モード分散補償デバイスＰ１は、電気光学効果を有する光学単結晶の基板１上に、導波路２と制御電極３が形成された光集積回路を備えてなり、この光集積回路は、制御電極３への電圧印加により偏光モードが任意に制御できる偏光変換回路と、信号光をＴＥ及びＴＭの各モードに分離分岐するＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路と、互いに等価屈折率の異なる２本の導波路からなる遅延回路と、前記２本の導波路からの信号光を合波するための合波回路とを、順次光学的に接続されるように配列してなる。すなわち、偏波モード分散補償デバイスＰ１は、ニオブ酸リチウム単結晶から成る基板１上に形成された導波路２と制御電極３とバッファー層４とから構成される光集積回路であり、領域Ｉに示す偏光変換回路と、領域ＩＩに示すＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路と、領域ＩＩＩに示す遅延回路と領域ＩＶに示す合波回路とから構成される。
【００２８】
Ｉ〜ＩＶの各領域における構成と機能について詳細に説明する。
【００２９】
まず、偏波モード分散が生じた信号光は領域Ｉに形成された偏光変換回路に入力される。この偏光変換回路は、導波路２とその上に順次積層されたバッファー層４及び制御電極３からなる。導波路２と制御電極３はニオブ酸リチウムの結晶軸であるｘ軸に伝播する光波に対し、ｙ軸方向に電界を印加できるように配置されている。また、制御電極３は導波路２に伝播する信号光に周期的に電界の変化が与えられるように、２つの櫛状電極からなり、各櫛状電極の電極子３ａ，３ｂが信号光の伝播方向に沿って交互に配列されている。バッファ層４は導波路２に伝播する光波が制御電極３によって電界吸収を受けないように機能する。この構成において、導波路２に周期的な電界変化が与えられることによって導波路２に伝播する光波の偏光方向を変化させることができ、その変化量は制御電極３に印加する電圧の大きさにより制御できる。電界印加で動作するためフェムト秒オーダーの非常に高速な動作が可能である。
【００３０】
次に、導波路２に周期的な電界変化を与える理由とその方法について説明する。ニオブ酸リチウム単結晶は複屈折性を有しているため、導波路２を伝播する光波は直交する偏光モード間で伝播速度が異なる。この直交する偏光モード間でパワーを効率的に移行させるために、直交する偏光モード間の伝播速度差を補償する必要がある。導波路２において、結晶ｙ軸方向に周期的な電界変化を与えることによりそれは実現でき、また、導波路２において結晶ｙ軸方向に周期的な電界変化を与えるには、２対の櫛状電極を導波路２上に形成し、２対の櫛状電極間に電位差を与える方法により簡便に実現できる。このとき、櫛状電極の周期は、導波路２を伝播する光波の２つの直交した偏光モードの実効屈折率差から約２１μｍが好適であり、また、電極子３ａ及び３ｂの電極幅、電極間隙は適宜調整可能であるが、例えば１：１が単純であり好適である。この構成を用いることにより、バッファ層４の膜厚や導波路２の構造にもよるが、ニオブ酸リチウムは電気光学定数が大きいため、電圧を数１０Ｖ程度，電極長を１０ｍｍ程度で、２つの直交する偏光モード間で完全なパワーの移行を実現できる。
【００３１】
なお、結晶ｙ軸方向に周期的な電界変化を与える方法は櫛状電極に限定されるものではない。また、ニオブ酸リチウム単結晶の基板１はＹカット以外にＺカットを用いてもよい。
【００３２】
また、図１に示すように、偏光変換回路は単に偏光方向を光軸に対して回転させる機能のみを有する場合以外にも、その機能に加えて楕円偏光から直線偏光に変換する機能を複合化させる場合もある。
【００３３】
次に、偏波変換された信号光はＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路に入力される。ＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路は、方向性結合器７ａからなり、信号光がＴＥモードとＴＭモードに分けられ、その各々が導波路２ａ，２ｂのそれぞれに伝播するように方向性結合器７ａの相互作用長が適度に調節される。
【００３４】
次に、ＴＥ−ＴＭモード分離分岐された信号光は遅延回路に入力される。遅延回路は互いに等価屈折率の異なる導波路２ａ，２ｂからなり、図３または図４に示す断面構造をとる。図３に示す構造では導波路２ａ，２ｂは、ＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路及び合波回路のそれぞれに形成された導波路２と直接、接続される。また、図４に示す構造では導波路２ａ，２ｂは、ＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路及び合波回路のそれぞれに形成された導波路２と方向性結合器７ｂにより、接続される。
【００３５】
遅延回路は、互いに等価屈折率の異なる導波路２ａ，２ｂとの間で遅延を起こさせるように機能する。偏波モード分散によって、ＴＥ−ＴＭモード分離分岐直後の導波路２ａ及び２ｂに導波される信号光は、それらの間に位相差すなわち遅延が生じている。その遅延がゼロになるように、導波路２ａ及び２ｂに逆の遅延を与えることによって、この遅延時間の絶対値τｃ（ｐｓ）に相当する量だけ偏波モード分散を補償することができる。τｃが大きいほど、より大きな偏波モード分散まで補償することができる。以後、これを分散補償範囲が広いと表記する。
ここで、等価屈折率は一般に導波路のコアまたはクラッドに含まれるドーパントの濃度により変化させることができる。また、ニオブ酸リチウム単結晶のような複屈折性の材料であれば偏光方向によっても等価屈折率を変化させることができる。また、ニオブ酸リチウム単結晶はポッケルス効果やカー効果といった電気光学効果を有しており、電界を印加することによっても等価屈折率を変化させることができる。しかしながら、これらの方法によって得られる等価屈折率の差は、高々１％かそれ未満であり、遅延を補償するには小さすぎる。そのため、それらを用いた場合、回路サイズが非常に大きくなり現実的でない。
【００３６】
そこで、本発明では、遅延回路を構成する導波路２ａはニオブ酸リチウム単結晶基板１の一部を用い、導波路２ｂに基板と異なる材料である石英（ＳｉＯ２）を用いる。すなわち導波路２ａと導波路２ｂは異なる材質で構成する。導波路２ａでは、ニオブ酸リチウム単結晶基板１の表層にチタン（Ｔｉ）を選択的にドーピングすることにより導波路を形成する。また、導波路２ｂでは、ＳｉＯ２の一部に選択的にゲルマニウム（Ｇｅ）やフッ素（Ｆ）等をドーピングすることにより導波路を形成する。
【００３７】
これにより、波長が１５５０ｎｍ近傍の光波に対する等価屈折率は導波路２ａにおいて２．１程度となり、導波路２ｂにおいて１．４程度となる。導波路２ａ及び２ｂの長がさが共に１０ｍｍのとき、遅延時間τｃは約９ｐｓ程度となり、光集積回路を実現し得るサイズで、偏波モード分散補償に必要な遅延時間を十分に確保することができる。すなわち、サイズが小型で分散補償範囲を広くすることができる。
【００３８】
導波路２ｂとして用いる材料はＳｉＯ２以外にも、ポリウレタン、エポキシ系樹脂、フォトレジスト、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、フォトポリマー、シロキサンポリマー等の有機材料、コーニング７０５９、Ａｇ＋，Ｔｌ＋イオン交換ガラス、Ｋ＋イオン交換ガラス等のガラス材料、Ａｓ２Ｓ３、Ａｓ４０Ｓｅ１０Ｓ４０Ｇｅ１０、等のカルコゲナイト系材料、またはＰＬＺＴ、ＹＩＧ、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、等の誘電体材料を用いることができる。これにより、等価屈折率の異なる様々な材料を選択することができ、小型でなおかつ分散補償範囲を広くできる。
【００３９】
また、導波路２ａはニオブ酸リチウム単結晶基板１上の一部に形成するかわりに、導波路２ｂと同様に基板と異なる材料を用いて形成してもよい。このとき用いる材料は、少なくとも導波路２ｂと異なっていればよく、上記に述べた材料から適宜選択することができる。
【００４０】
遅延時間τｃは導波路２ａ及び２ｂに用いる材料の組合せによって、決定することができる他、導波路２ａと２ｂを異なる長さとすることによっても同様の効果が得られる。これにより、さらに設計の自由度が広がり、小型でなおかつ分散補償範囲をいっそう広くできる。
【００４１】
最後に、遅延回路の出力は合波回路に入力され、偏波モード分散が補償された信号光を取り出すことができる。
【００４２】
以上の構成で偏波モード分散を補償する手段を備える。さらに偏波モード分散補償デバイスＰ１は偏波モード分散を即時的に検出してフィードバックするための検出手段としてアーム１０の延長線上にモニターＰＤ９を備える。これにより、検出手段を含めて偏波モード分散補償デバイスを小型かつ簡便に構成できる。
【００４３】
次に、偏波モード分散補償デバイスＰ１の作製工程について説明する。偏波モード分散補償デバイスＰ１は、例えば次の工程により作製することができる。
【００４４】
まず、Ｙカットであるニオブ酸リチウム単結晶基板１上に導波路２をｘ伝播となるように形成する。導波路２を形成する工程は▲１▼導波路２ｂを除く導波路２を形成する工程と▲２▼導波路２ｂを形成する工程とからなる。ただし、導波路２ａがニオブ酸リチウム単結晶基板１の一部に形成されない場合は導波路２ａも工程▲２▼に含まれる。
【００４５】
工程▲１▼ではニオブ酸リチウム単結晶基板上にＴｉ拡散導波路を形成する。具体的には、まず、フォトリソグラフィー及び真空蒸着により、ニオブ酸リチウム単結晶基板１上に所望の形状のＴｉ薄膜パターンを約１００ｎｍの膜厚で作製する。その後、アルゴンまたは酸素雰囲気中、約１０００℃で数時間熱処理を行う。
これにより、Ｔｉ薄膜パターンからＴｉがニオブ酸リチウム単結晶基板内に熱拡散され、Ｔｉが拡散された領域の屈折率が他の領域よりもＴｉの濃度に比例し大きくなるため、導波路となる。
【００４６】
工程▲２▼ではニオブ酸リチウム単結晶基板上に石英系導波路を形成する。具体的には、まず、フォトリソグラフィーと真空蒸着により、ニオブ酸リチウム単結晶基板１上に所望の形状のＴｉ薄膜パターンを形成する。次に、そのＴｉ薄膜パターンをエッチング用マスクとして用い、ニオブ酸リチウム単結晶基板１の表層に溝５を約５０μｍ程度までの深さでリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により形成する。その後、溝５の内部にＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ＣＶＤ（化学気相成長法）によりＳｉＯ２層とＳｉＯ２にＧｅがドーピングされた層を交互に積層し、埋め込み型石英系導波路を形成する。Ｇｅのドーピングは上記ＣＶＤにおいてＴＭＧ（トリメチルゲルマニウムを用いて行う。尚、コア部の形成には上記と同様にＴｉ薄膜パターンをエッチングマスクとして用いＲＩＥにより形成する方法を用いることができる。コアのサイズは２〜１５μｍ程度が適当である。以上は図３に示す構造を作製する方法であり、図４に示す構造では、Ｔｉ薄膜パターンをエッチングマスクとして用い、溝５をＲＩＥにより形成する工程を除いた工程▲２▼を用いる。
【００４７】
次に導波路２上にバッファー層４を形成する。導波路２上に制御電極３を直接形成した場合、僅かに基板表面に染み出した光波の電界が電極内に侵入し大きな損失を受ける。この現象は一般に金属クラッディングといわれ、基板に垂直な方向に電界振幅成分を有するＴＭモードに対し生じる。これを解消するために、電極３は膜厚数１００ｎｍ程度のＳｉＯ２からなるバッファー層４を介して形成される。バッファー層４の形成にはＣＶＤやスパッタリングを用いることができる。また、バッファー層４の材料にはＳｉＯ２以外に、１５５０ｎｍ近傍の光波に対し透明な誘電体材料も用いることができる。
【００４８】
最後に、制御電極３を形成して偏波モード分散補償デバイスＰ１は完成する。
制御電極３は真空蒸着やスパッタリングにより形成できる。また、制御電極３の材料は、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）、Ｔｉ／ニッケル（Ｎｉ）、Ｎｉ／Ｃｒ等を下地に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）もしくはパラジウム（Ｐｄ）を順次積層したものや、アルミニウム（Ａｌ）の単層膜を用いることができる。
【００４９】
以上の工程により分散補償デバイスＰ１は複数バッチ間において、同じものを再現性よく作製でき、産業利用上有利である。
【００５０】
本発明の偏波モード分散補償デバイスは、先に遅延回路の構成で詳細を述べたとおり集積化の鍵であった小型な線路で大きな遅延時間を確保する課題を解決する構成とその具体的実現方法を見出したため、複数の光回路を１つの基板上に集積化させることができる。これにより、小型かつ作製が容易であり、調整等に多くの労力を要しない。
【００５１】
また、図５に示す本発明の他の実施形態である分散補償デバイスＰ２は、分散補償デバイスＰ１における遅延回路及び合波回路をファイバカプラ８で置き換えた構成である。
【００５２】
この分散補償デバイスＰ２によっても、ファイバ８ａとファイバ８ｂの等価屈折率が異なるように、ファイバ８ａとファイバ８ｂの材質、及び／または長さが異なるようにし、ファイバ８ａとファイバ８ｂの各々を分岐し検出手段であるモニターＰＤを接続することにより、分散補償デバイスＰ１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明の偏波モード分散補償によれば、以下に示す顕著な効果を奏することができる。
【００５４】
請求項１の偏波モード分散補償デバイスによれば、電気光学効果を有する光学単結晶基板上に導波路と制御電極が形成された光集積回路からなり、該光集積回路は、制御電極への電圧印加により偏光モードが任意に制御できる偏光変換回路と、信号光をＴＥ、ＴＭの各モードに分離分岐するＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路と、互いに等価屈折率の異なる２本の導波路からなる遅延回路と、前記２本の導波路を合波するための合波回路とを順次配列したため、簡便な構成で小型であり、高速で応答し、分散補償範囲を正確かつ再現性よく設定できる。
【００５５】
請求項２の偏波モード分散補償デバイスによれば、前記構成において、前記互いに等価屈折率の異なる２本の導波路の片方を他方と異なる材質としたため、分散補償範囲を広くできる。
【００５６】
請求項３の偏波モード分散補償デバイスによれば、前記構成のいずれかにおいて、前記互いに等価屈折率の異なる２本の導波路の片方を他方と異なる長さとしたため、分散補償範囲をさらに広くできる。
【００５７】
請求項４の偏波モード分散補償デバイスによれば、前記構成のいずれかにおいて、前記合波部のアームの各延長上に受光器を備え、前記合波部におけるＴＥモード光とＴＭモード光の位相差を検出し該位相差が最小になるように前記制御電極に印加する電圧を制御するようにしたため、検出手段を含めて偏波モード分散補償デバイスを小型かつ簡便に構成できる。
【００５８】
請求項５の偏波モード分散補償デバイスによれば、電気光学効果を有する光学単結晶基板上に導波路と制御電極が形成された光集積回路と該光集積回路に接続されるファイバからなり、該光集積回路は、制御電極への電圧印加により偏光モードが任意に制御できる偏光変換回路と、信号光をＴＥ、ＴＭの各モードに分離分岐するＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路とを順次配列してなり、前記ＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路の信号光出力部に、互いに等価屈折率の異なる２本のファイバを接続し、前記２本のファイバの他端を前記ＴＥ、ＴＭの各モードが再度合波するように１本のファイバに接続したため、簡便な構成で小型であり、分散補償範囲を正確かつ再現性よく設定できる。
【００５９】
請求項６の偏波モード分散補償デバイスによれば、前記構成において、前記互いに等価屈折率の異なる２本のファイバの片方を他方と異なる材質としたため、分散補償範囲を広くできる。
【００６０】
請求項７の偏波モード分散補償デバイスによれば、前記構成のいずれかにおいて、前記互いに等価屈折率の異なる２本のファイバの片方を異なる長さとしたため、分散補償範囲をさらに広くできる。
【００６１】
請求項８の偏波モード分散補償デバイスによれば、前記構成のいずれかにおいて、前記２本のファイバの各々に分岐ファイバを設けるとともに該分岐ファイバの端部に受光器を備え、前記ＴＥ、ＴＭの各モードの位相差を検出し該位相差が最小になるように前記制御電極に印加する電圧を制御するようにしたため、検出手段を含めて偏波モード分散補償デバイスを小型かつ簡便に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏波モード分散補償デバイスを模式的に説明する図である。
【図２】図１における領域Ｉを模式的に説明する断面図である。
【図３】図１における領域ＩＩＩを模式的に説明する断面図である。
【図４】図３における別の構造を模式的に説明する断面図であり、（ａ）はｙｚ面、（ｂ）はｘｙ面である。
【図５】本発明の別の偏波モード分散補償デバイスを模式的に説明する図である。
【符号の説明】
１：ニオブ酸リチウム単結晶基板
２：導波路（Ｔｉ拡散導波路）
２ａ：導波路（Ｔｉ拡散導波路）
２ｂ：導波路（埋め込み型石英系導波路）
３：制御電極
３ａ，３ｂ：電極子
４：バッファー層
５：溝
６：クラッド
７ａ，７ｂ：方向性結合器
８：ファイバカプラ
８ａ，８ｂ：ファイバ
９：モニターＰＤ
１０：アーム（合波回路部）
Ｐ１：第１の偏波モード分散補償デバイス
Ｐ２：第２の偏波モード分散補償デバイス
Ｉ：偏光変換回路
ＩＩ：ＴＥ−ＴＭモード分離分岐回路
ＩＩＩ：遅延回路
ＩＶ：合波回路
【図１】
2004177833.tif 000003
【図２】
2004177833.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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