(57)【要約】【課題】減衰率の増加に伴う偏波依存性損失ばらつきの増加を無くすことができ、これによって３０ｄＢ以上の減衰率を得ることを可能とし、また消費電力を抑制することができる導波路型光可変減衰器を提供する。【解決手段】第１の対称マッハツェンダー光回路１０ａのチャネル導波路５ａで、垂直偏波と水平偏波の減衰率の差（ＰＬＤ；偏波依存性損失ばらつき）が生じても、偏波保持ファイバ１２によって、その水平／垂直成分を入れ替えて第２の対称マッハツェンダー光回路１０ｂに入射する。第２の対称マッハツェンダー光回路１０ｂでも、同様に減衰率の差が生じるので、第１の対称マッハツェンダー光回路１０ａで生じたＰＤＬは、第２の対称マッハツェンダー光回路１０ｂで相殺される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、
一方の光回路の出力端に偏波保持ファイバの一端を接続し、この偏波保持ファイバの他端を９０度回転して他方の光回路の入力端に接続し、
双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴とする導波路型光可変減衰器。
【請求項２】
光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、
一方の光回路の出力端にシングルモードファイバを半波長板と同じになるように巻回したコイルの一端を接続し、前記コイルに入射された偏波が９０度回転して出射されるように前記コイルの向きを調節して前記コイルの他端を他方の光回路の入力端に接続し、
双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴とする導波路型光可変減衰器。
【請求項３】
前記光回路における２つの導波路が、等しい長さでなく、異なった長さである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の導波路型光可変減衰器。
【請求項４】
光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、
一方の光回路の出力端と他方の光回路の入力端に第１の偏波保持ファイバの一端と第２の偏波保持ファイバの一端とをｓ軸の向きを合わせて接続するとともに、前記第一の偏波保持ファイバの他端と前記第二の偏波保持ファイバの他端とをｓ軸の向きを直交させて接続し、
双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴とする導波路型光可変減衰器。
【請求項５】
前記第一の偏波保持ファイバの長さと前記第二の偏波保持ファイバの長さが等しい
ことを特徴とする請求項４に記載の導波路型光可変減衰器。
【請求項６】
前記光回路における２つの導波路が、等しい長さでなく、異なった長さである
ことを特徴とする請求項４または５に記載の導波路型光可変減衰器。
【請求項７】
光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、
一方の光回路の入力端にシングルモードファイバを接続し、出力端に偏波保持ファイバの一端を接続し、この偏波保持ファイバの他端を９０度回転して他方の光回路の入力端に接続し、前記他方の光回路の出力端にシングルモードファイバを接続し、
双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴とする導波路型光可変減衰器。
【請求項８】
光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、
一方の光回路の入力端にシングルモードファイバを接続し、出力端にシングルモードファイバを半波長板と同じになるように巻回したコイルの一端を接続し、前記コイルに入射された偏波が９０度回転して出射されるように前記コイルの向きを調節して前記コイルの他端を他方の光回路の入力端に接続し、前記他方の光回路の出力端にシングルモードファイバを接続し、
双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴とする導波路型光可変減衰器。
【請求項９】
前記光回路における２つの導波路が、等しい長さでなく、異なった長さである
ことを特徴とする請求項７または８に記載の導波路型光可変減衰器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に用いられる導波路型光可変減衰器に関し、特に低消費電力、偏波依存性の小さい導波路型光可変減衰器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信で用いられる光可変減衰器は、ある強度Ｐｉｎを持つ光を任意の強度Ｐｏｕｔ（Ｐｉｎ＞Ｐｏｕｔ）に減衰させる機能を有する。
【０００３】
図５に示す従来の導波路型光可変減衰器は、導波路で光可変減衰器を実現したものであり、石英の基板８上に、シングルモードファイバ１，２に接続されたカプラ３，４と、このカプラ３，４の間に接続された２つのチャネル導波路５，６とを形成した対称マッハツェンダー光回路を作製し、一方のチャネル導波路６の上に、電源７ａに接続されたヒータ７を形成することによって構成されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
カプラ３は、シングルモードファイバ１によって伝送されてきた光を分波し、一方をチャネル導波路６へ、他方をチャネル導波路５へ伝送するものである。カプラ４は、各チャネル導波路６，５を伝送してきた光を合波し、この光をシングルモードファイバ２へ出射するものである。電源７ａは、ヒータ７に供給する電力を可変可能な構成となっている。ヒータ７は、その電源７ａからの供給電力が大きいほどに高熱を発生し、この熱でチャネル導波路６を温めるものである。
【０００５】
このような構成によれば、ヒータ７によって一方のチャネル導波路６を温め、その屈折率を変化させることで光の位相を制御し、出力側のシングルモードファイバ２へ出射される光を制御する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２４９０８９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の導波路型光可変減衰器においては、ヒータ７により温められたチャネル導波路６の複屈折が増大し、減衰率が大きくなるにつれて、ＰＤＬ（偏波依存性損失ばらつき）が増大してしまうという問題がある。
【０００８】
即ち、図６（ａ）に示すように、ヒータ電力の増大に伴って減衰率が増大するに従い、チャネル導波路６を伝搬する光成分のうち基板８に垂直な偏波（垂直偏波）と、水平な偏波（水平偏波）との減衰率の差（ＰＤＬ）が大きくなる。つまり、（ｂ）に示すように、ヒータ電力が大きくなるほどにＰＤＬが大きくなる。
【０００９】
また、この偏波依存性の存在により、３０ｄＢ以上の減衰率をとることが難しいという問題がある。
【００１０】
３０ｄＢ以上の減衰率を実現するためには、図７に示すように、図５に示した導波路型光可変減衰器を従属接続して、光を減衰させることが必要となる。この構成では、２つの導波路型光可変減衰器が必要となるので、消費電力の増大が避けられないという問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、減衰率の増加に伴う偏波依存性損失ばらつきの増加を無くすことができ、これによって３０ｄＢ以上の減衰率を得ることを可能とし、また消費電力を抑制することができる導波路型光可変減衰器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の導波路型光可変減衰器は、光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の出力端に偏波保持ファイバの一端を接続し、この偏波保持ファイバの他端を９０度回転して他方の光回路の入力端に接続し、双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の導波路型光可変減衰器は、光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の出力端にシングルモードファイバを半波長板と同じになるように巻回したコイルの一端を接続し、前記コイルに入射された偏波が９０度回転して出射されるように前記コイルの向きを調節して前記コイルの他端を他方の光回路の入力端に接続し、双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の導波路型光可変減衰器は、光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の出力端と他方の光回路の出力端に第１の偏波保持ファイバの一端と第２の偏波保持ファイバの一端とをｓ軸の向きを合わせて接続するとともに、前記第一の偏波保持ファイバの他端と前記第二の偏波保持ファイバの他端とをｓ軸の向きを直交させて接続し、双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴としている。
【００１５】
また、前記第一の偏波保持ファイバの長さと前記第二の偏波保持ファイバの長さが等しいことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の導波路型光可変減衰器は、光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の入力端にシングルモードファイバを接続し、出力端に偏波保持ファイバの一端を接続し、この偏波保持ファイバの他端を９０度回転して他方の光回路の入力端に接続し、前記他方の光回路の出力端にシングルモードファイバを接続し、双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の導波路型光可変減衰器は、光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、前記入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の入力端にシングルモードファイバを接続し、出力端にシングルモードファイバを半波長板と同じになるように巻回したコイルの一端を接続し、前記コイルに入射された偏波が９０度回転して出射されるように前記コイルの向きを調節して前記コイルの他端を他方の光回路の入力端に接続し、前記他方の光回路の出力端にシングルモードファイバを接続し、双方の光回路の隣接する前記導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置したことを特徴としている。
【００１８】
また、前記光回路における２つの導波路が、等しい長さでなく、異なった長さであることを特徴としている。
【００１９】
なお、本発明において、ｓ軸とは、偏波保持ファイバのｓｌｏｗ軸を意味する。すなわち、ｓ軸は、偏波保持ファイバを構成する２軸のうち、偏波保持ファイバを伝播する光が遅く進む軸を示す概念である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態）
図１に示す本実施の形態に係る導波路型光可変減衰器は、石英の基板８上に、第１の対称マッハツェンダー光回路（以下、第１の光回路という）１０ａと、第２の対称マッハツェンダー光回路（以下、第２の光回路１０という）１０ｂとが平列に配列されて形成され、双方の光回路１０ａ，１０ｂが共用する電源７ａに接続されたヒータ７が形成され、また、各光回路１０ａ，１０ｂの一方の入出力端にシングルモードファイバ１，２が接続され、他方の入出力端に偏波保持ファイバ１２が接続されて構成されている。
【００２２】
更に詳細には、第１の光回路１０ａは、一対のカプラ３ａ，４ａと、このカプラ３ａ，４ａの間に接続された等しい長さの２つのチャネル導波路５ａ，６ａとから形成され、同様に第２の光回路１０ｂも、一対のカプラ３ｂ，４ｂと、このカプラ３ｂ，４ｂの間に接続された等しい長さの２つのチャネル導波路５ｂ，６ｂとから形成されている。
【００２３】
ヒータ８は、隣接したチャネル導波路５ａ，５ｂ双方の上に、各導波路５ａ，５ｂに沿って所定の長さで形成されている。
【００２４】
一方のシングルモードファイバ１は、第１の光回路１０ａのカプラ３ａに繋がる入力端に接続されている。また、第１の光回路１０ａの他方のカプラ４ａに繋がる出力端には、偏波保持ファイバ１２が接続され、図１のＡ，Ｂに示すように、その偏波保持ファイバ１２が９０度回転されて第２の光回路１０ｂのカプラ３ｂに繋がる入力端に接続されている。言い換えれば、偏波保持ファイバ１２の一端はそのｓ軸を水平にされて（図１の紙面と平行にされて）第１の光回路１０ａの導波路に接続され、その他端はそのｓ軸を垂直にされて（図１の紙面と垂直にされて）第２の光回路１０ｂの導波路に接続されている。さらに、第２の光回路１０ｂの他方のカプラ４ｂに繋がる出力端にはシングルモードファイバ２が接続されている。
【００２５】
このような構成において、シングルモードファイバ１から入射された光は、カプラ３ａで分波され、各チャネル導波路５ａ，６ａを介して偏波保持ファイバ１２へ出射される。この際、チャネル導波路５ａは、ヒータ８の熱で複屈折率が変化するので、チャネル導波路５ａを伝達する光は、図２（ａ）に示すように、基板８に垂直な偏波、および基板８に水平な偏波間に減衰率の差（ＰＤＬ）が生じる。この時、水平偏波の方が垂直偏波よりも減衰率が大きい。
【００２６】
また、偏波保持ファイバ１２を伝達する光は、偏波保持ファイバ１２の９０度回転した接続により、第１の光回路１０ａでの水平偏波成分、垂直偏波成分が入れ替わって、第２の光回路１０ｂに入射される。この入射された光は、カプラ３ｂで分波され、各チャネル導波路５ｂ，６ｂを介してシングルモードファイバ２へ出射される。このチャネル導波路５ｂは、ヒータ８より第１の光回路１０ａのチャネル導波路導波路５ａと同じ分だけ複屈折変化が生じている。このため、チャネル導波路５ｂを伝達する光は、図２（ｂ）に示すように、垂直偏波と水平偏波間で第１の光回路１０ａと等しい量の減衰率の差（ＰＬＤ）が生じる。この場合、偏波保持ファイバ１２によって、第１の光回路１０ａとは、水平／垂直成分が入れ替わっているので、第１の光回路１０ａによって生じたＰＤＬは、図２（ｃ）に示すように相殺される。これは、いかなる減衰率においても同じであり、ＰＤＬを０にすることができる。
【００２７】
また、１つのヒータ７で２つの光回路１０ａ，１０ｂを駆動するため、図７に示した従来の従属接続構成よりも、少ない消費電力で同じ減衰率を実現することができる。
【００２８】
この他、図３に示すように、第１の変形例として、偏波保持ファイバ１２を接続する入出力端を変えても同様の効果を得ることができる。
【００２９】
更に、図４に示すように、第２の変形例として、偏波保持ファイバ１２の替わりに、コイル状に巻き上げた通常のシングルモードファイバ２１を半波長板と同じ機能を持たせ第１の光回路１０ａと第２の光回路１０ｂで偏波が入れ替わるようにコイルの向きを調節することで、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、以上の構成では、各光回路１０ａ，１０ｂにおける２つのチャネル導波路５ａ，６ａ（又は５ｂ、６ｂ）が、等しい長さであるとしたが、異なった長さでも、上記同様の効果を得ることができる。
【００３１】
更にまた、第３の変形例として、図１に示した導波路型光可変減衰器の偏波保持ファイバ１２の替わりに、２本の偏波保持ファイバを用いる例を図８に示す。
【００３２】
本変形例は、第１の光回路１０ａの他方のカプラ４ａに繋がる出力端と第２の光回路１０ｂのカプラ３ｂに繋がる入力端に、第１の偏波保持ファイバ１２ａの一端と第２の偏波保持ファイバ１２ｂの一端とをそれぞれ接続すると共に、第１の偏波保持ファイバ１２ａの他端と第２の偏波保持ファイバ１２ｂの他端とを接続するものである。これら偏波保持ファイバ１２ａ，１２ｂのｓ軸の方向は、図８のＡ〜Ｄのようになっている。すなわち、第１の偏波保持ファイバ１２ａの一端と第２の偏波保持ファイバ１２ｂの一端は、これらのｓ軸の向きが合うように、第１の光回路１０ａの他方のカプラ４ａに繋がる出力端と第２の光回路１０ｂのカプラ３ｂに繋がる入力端に接続されている（図８のＡ及びＤを参照）。本変形例では、これら偏波保持ファイバ１２ａ，１２ｂのｓ軸の向きはそれぞれ垂直に合わされている（図８の紙面と垂直にされている）。
【００３３】
一方、第１の偏波保持ファイバ１２ａの他端と第２の偏波保持ファイバ１２ｂの他端とは、これらのｓ軸の向きを直交させるようにしてこれらを突きあわせて接続されている（図８のＢ及びＣを参照）。本変形例では、第２の偏波保持ファイバ１２ｂを９０°ねじって第１の偏波保持ファイバ１２ａの他端へ接続している（接続部１３の第２の偏波保持ファイバ１２ｂの状態を示した図８のＣを参照）。もっとも、第１の偏波保持ファイバ１２ａを９０°ねじってもよいし、第１の偏波保持ファイバ１２ａを４５°ねじり、第２の偏波保持ファイバ１２ｂをこれとは反対方向に４５°ねじる態様にしても良い。要するに、接続部１３においてこれら偏波保持ファイバ１２ａ，１２ｂのｓ軸が直交する態様であれば良い。
【００３４】
本変形例では、第１の偏波保持ファイバ１２ａと第２の偏波保持ファイバ１２ｂの長さは同一とされている。また、接続部１３においては、これら偏波保持ファイバ１２ａ，１２ｂの他端同士は、融着接続により接続されている。
【００３５】
なお、本変形例の他の構成は、図１に示した導波路型光可変減衰器と同一であるので、この説明を省略する。
【００３６】
本変形例は、上述した実施態様、第１の変形例及び第２の変形例と同様の効果を奏することができる。さらに、本変形例では、偏波保持ファイバを伝播する垂直偏波の光路長と水平偏波の光路長との差が等しくなるため、偏波モード分散（ＰＭＤ）を最小にすることが可能であり、上述した実施態様、第１の変形例及び第２の変形例よりも有利である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の導波路型光可変減衰器によれば、光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の出力端に偏波保持ファイバの一端を接続し、この偏波保持ファイバの他端を９０度回転して他方の光回路の入力端に接続し、双方の光回路の隣接する導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置した。又は、光の合分波を行うカプラを光の入出力端各々に繋げて配置し、入出力端に繋がる双方のカプラを、等しい長さの２つの導波路で接続した光回路を同一基板上に並列に形成し、一方の光回路の入力端にシングルモードファイバを接続し、出力端に偏波保持ファイバの一端を接続し、この偏波保持ファイバの他端を９０度回転して他方の光回路の入力端に接続し、他方の光回路の出力端にシングルモードファイバを接続し、双方の光回路の隣接する導波路に跨って、熱を発生する１つのヒータを配置した。
【００３８】
これによって、一方の光回路で垂直偏波と水平偏波の減衰率の差（ＰＬＤ）が生じても、偏波保持ファイバによって、その水平／垂直成分が入れ替わって他方の光回路に入射され、同様に減衰率の差が生じるので、先の光回路で生じたＰＤＬは、後の光回路で相殺される。従って、減衰率の増加に伴う偏波依存性損失ばらつきの増加を無くすことができ、これによって３０ｄＢ以上の減衰率を得ることを可能とし、また消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【図２】（ａ）は上記導波路型光可変減衰器の第１の光回路におけるヒータ電力と減衰率との関係図、（ｂ）は上記導波路型光可変減衰器の第２の光回路におけるヒータ電力と減衰率との関係図、（ｃ）は上記導波路型光可変減衰器におけるヒータ電力とＰＤＬとの関係図である。
【図３】第１の変形例に係る導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【図４】第２の変形例に係る導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【図５】従来の導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【図６】（ａ）は上記導波路型光可変減衰器の第１の光回路におけるヒータ電力と減衰率との関係図、（ｂ）は上記導波路型光可変減衰器におけるヒータ電力とＰＤＬとの関係図である。
【図７】従来の導波路型光可変減衰器を従属接続した構成を示す平面図である。
【図８】第３の変形例に係る導波路型光可変減衰器の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１，２  シングルモードファイバ
３，３ａ，３ｂ，４，４ａ，４ｂ  カプラ
５，５ａ，５ｂ，６，６ａ，６ｂ  チャネル導波路
７  ヒータ
７ａ  電源
８  基板
１０ａ  第１の対称マッハツェンダー光回路
１０ｂ  第２の対称マッハツェンダー光回路
１２  偏波保持ファイバ
１２ａ  第１の偏波保持ファイバ
１２ｂ  第２の偏波保持ファイバ
２１  コイル状に巻き上げた通常のシングルモードファイバ
【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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