(57)【要約】【課題】  現在利用可能な装置よりも高速であり、配列のように多数形成されることの可能なＶＯＡを得ること。【解決手段】  光ネットワーク内の光の強度は、可変光減衰器（ＶＯＡ）を用いて制御されることができる。本発明は、光ネットワークに特に適したＶＯＡであり、特に波長分割多重化信号のゲイン制御に関してチャネル毎の規格化を行なう。本発明のＶＯＡは、電気光学材料及び電極を有するウエーブガイドを含み、その電極に電位差が印加されると電気光学材料内に電場が形成される。電気光学材料は基板でもよいし、基板上に成膜された層であってもよい。別の実施例では、２つの端末間ウエーブガイドを含むウエーブガイドにより偏光非依存性ＶＯＡが形成される。一例では、９０度の偏光子が２つのウエーブガイド間に設けられる。別の例では、２つのウエーブガイドの各々が、２つの９０度偏光子の内の１つを選択的に通過させるよう選択される異なる電気光学材料を有する。【選択図】  図１
2005025187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッディング部と、前記クラッディング部の少なくとも一部に隣接する電気光学材料とを有するウエーブガイド；及び
前記電気光学材料内に電場を形成するための少なくとも２つの電極；
を備え、前記ウエーブガイドを通過する光の減衰度が、前記少なくとも２つの電極に印加された電位差により変化する
ことを特徴とする光信号を可変に減衰させる装置。
【請求項２】
前記複数の光信号をそれぞれ減衰させる複数のウエーブガイドであって、前記複数のウエーブガイドの各々は、クラッディング部と、前記クラッディング部の少なくとも一部に隣接する電気光学材料とを有する複数のウエーブガイド；及び
前記複数のウエーブガイドの各々に関連付けられる少なくとも２つの電極であって、前記少なくとも２つの電極は、関連付けられる電気光学材料層内に電場を形成するところの少なくとも２つの電極；
を備え、前記複数の光信号の個々の減衰度は、関連付けられる少なくとも２つの電極に印加される電位差により変化する
ことを特徴とする複数の光信号を可変に減衰させる装置。
【請求項３】
複数の光信号を入力及び出力間の各々で可変に減衰させる装置であって：
複数のウエーブガイドを備え、前記複数のウエーブガイドの各々は、前記複数の光信号の１つを制御可能に減衰させ、且つ
入力及び出力間で、第１屈折率を有するコアと、
前記コアの実質的な長さを包囲し、前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有するクラッディング部と、
前記クラッディング部の少なくとも一部を包囲する電気光学材料と、
前記電気光学材料内で電場を形成するための少なくとも２つの電極とを含み、
前記複数の光信号の各々の減衰度は、前記少なくとも２つの電極の対応するものに印加される電位差によって個々に変化させられる
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に光通信装置の技術分野に関連し、特に電気光学材料（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌ）に形成される可変光減衰器に関連する。
【背景技術】
【０００２】
高速光ネットワークは、光ファイアにより情報を光信号として長距離にわたって伝送する。光信号の増幅は、信号強度を維持するために、好ましくは光増幅器を用いて、ネトワークに沿う規則的な間隔で必要とされる。高度化したいくつかのネットワーク技術は、同じファイバを通じて同時に多くのチャネルを伝送するので、各チャネルについてゲインが同じであることが重要である。例えば、波長分割多重化（ＷＤＭ）を利用するネットワークは、同一ファイバで多くのチャネルを伝送し、各チャネルは異なる波長を有する。現在の光増幅器は波長依存性のゲインを有するので、繰り返される増幅は、伝送される情報を歪ませる虞がある。波長依存性のゲインは、異なる信号チャネルに関する光等化によって克服することができる。実際には、この等化は可変光減衰器（ＶＯＡ：ｖａｒｉａｂｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）を利用することによって行なわれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在利用可能ないくつかの種類のＶＯＡが存在する。ある種のＶＯＡでは、マッハツェンダ（Ｍａｃｈ  Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計が、温度依存性の屈折率（熱−光効果）を有する材料を光経路内に有する。その干渉計は、熱−光材料の温度変化が出力光強度の変化になるように構成される。熱−光材料の温度を制御することで、減衰特性が調整される。熱−光ＶＯＡは、良好な光結合特性を有し、偏光非依存性であるが、それらは高電力利用及び１０ｍｓを上回る低速応答時間の問題があり、それらは高速ネットワーキングには適切ではない。
【０００４】
現在利用可能な他のＶＯＡは、光を減衰させるために可動的な微小素子（マイクロ素子）が使用されるマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）素子を利用する。ＭＥＭＳ装置もミリ秒オーダーの時間応答で低速であり、ＶＯＡの多くの可動部に起因する信頼性の問題を有する。
【０００５】
スピード及び信頼性に加えて、複数配列に又は他の装置内に組み込まれることの可能なＶＯＡを有する必要性もある。ＷＤＭネットワークに関する多数のチャネルの観点からは、小型のＶＯＡを作成できること、ＶＯＡを配列（アレイ）に組み立てること、マルチプレクサやデマルチプレクサのような他のＷＤＭ装置にそれらを組み込むことは非常に有利であろう。これまで、配列形式に又は他の装置内に従来のＶＯＡを構成することは困難であった。
【０００６】
従って、現在利用可能な装置よりも高速であり、配列のように多数形成されることの可能なＶＯＡを有することが望まれている。また、他のＷＤＭ装置への統合を許容する技術によって製造されるＶＯＡを有することも望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、減衰機能を有する複数のウエーブガイドを設けることで、ＶＯＡに関する上記の問題を解決し、その減衰度は電気光学材料への電場の印加によって制御され、電気光学材料はウエーブガイドの一部である又はウエーブガイドのクラッディング部に隣接する。
【０００８】
本発明の一態様は、ウエーブガイドを通じる光の伝搬を制御可能に変化させる電気光学効果を利用する可変光減衰器を与える。本発明の一態様では、ウエーブガイドはある屈折率を有する電気光学材料に隣接し、その屈折率は、電気光学材料に隣接する電極に電位差を印加することで、第１屈折率及び第２屈折率の間で変化することが可能である。電気光学材料が第１屈折率に等しい屈折率を有する場合には、そのウエーブガイドは低損失性のウエーブガイドである。電気光学材料が第２屈折率に等しい屈折率を有する場合は、ウエーブガイドから電気光学材料に光が結合される。デマルチプレクサ及びマルチプレクサ間にそのような複数のウエーブガイドを含めることで、ＷＤＭ信号は個々のチャネルに分割され、個々のチャネル強度を変えることができ、減衰したＷＤＭ信号を再構築できる。
【０００９】
本発明の別の態様では、電気光学材料を用いて、偏光非依存性の可変光減衰器が提供される。一態様では、２つのウエーブガイド間を伝搬する光を９０度回転させる偏光回転要素により分けられた第１ウエーブガイド及び第２ウエーブガイドを有するウエーブガイドが設けられる。電気光学材料は、そこでの光の偏光に従ってウエーブガイドからのリークを好都合に許容することで、光を減衰させる。２つのウエーブガイド間で偏光を回転させることで、偏光非依存性の減衰機能を与える。別の態様では、ウエーブガイドは、第１電気光学材料を含む第１ウエーブガイド及び第２電気光学材料を含む第２ウエーブガイドとして与えられる。第１及び第２電気光学材料は、第１材料では通常屈折率が異常屈折率より大きく、第２材料では通常屈折率が異常屈折率より小さい点で相違する。
【００１０】
本発明の別の態様では、減衰器が与えられ、その減衰器は、第１屈折率を有するコア、第２屈折率のクラッディング部及び第３屈折率の電気光学材料を備えたウエーブガイドを有する。第３屈折率の値は、電場に従って第１屈折率から第２屈折率へ変化する。
【００１１】
本発明の一態様では、光信号を可変に減衰させる装置が与えられる。本装置は、クラッディング部と、クラッディング部の少なくとも一部に隣接する電気光学材料とを含む。電気光学材料内で電場を形成するために少なくとも２つの電極も包含され、ウエーブガイドを通じた光の減衰度は、電極に印加される電位差により変化する。本発明の一態様では、電気光学材料は、装置が形成される基板である。別の態様では、電気光学材料は、シリコン基板に形成される層である。
【００１２】
本発明の別の態様では、複数の光信号を可変に減衰させる装置が提供される。本装置は複数のウエーブガイドを含み、各々は複数の光信号の１つを減衰させる。複数のウエーブガイドの各々は、クラッディング部と、クラッディング部の少なくとも一部に隣接する電気光学材料層とを有する。また、本装置は複数のウエーブガイドの各々に関連付けられた少なくとも２つの電極も含む。電極は、関連付けられた電気光学材料層内に電場を形成する。複数の信号の個々の減衰度は、関連付けられる電極に印加される電位差により変化する。本発明の一態様では、本装置は更に電気光学材料を支持するシリコン基板を含む。別の態様では、基板は電気光学材料である。
【００１３】
本発明の別の態様では、入力及び出力の間で複数の光信号を可変に減衰させる装置が提供される。本装置は複数のウエーブガイド（各光信号につき１つ）を含む。各ウエーブガイドは、入力及び出力間で、第１屈折率を有するコアと、前記コアの実質的な長さを包囲し、前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有するクラッディング部と、前記クラッディング部の少なくとも一部を包囲する電気光学材料と、前記電気光学材料内で電場を形成するための少なくとも２つの電極とを含む。前記複数の光信号の各々の減衰度は、前記少なくとも２つの電極の対応するものに印加される電位差によって個々に変化させられる。本発明の一態様では、電気光学材料は、前記第１屈折率の値と前記第２屈折率の値との間で電場によって変化することの可能な第３屈折率を有する。
【００１４】
本発明の更なる態様では、従来のものより信頼性が高く且つ高価でない可変光減衰器のアレイが提供される。
【００１５】
本発明に関する更なる態様及び附随する利点は、添付図面に関連する以下の詳細な説明を参照することで、いっそう明瞭になるであろう。
【００１６】
図中、参照記号は、そこに示される要素、態様又は特徴を示すように使用され、そこに示される同様な要素を示す１より多くの図に共通する参照記号、態様又は特徴と共に使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、目下利用可能なＶＯＡに関連する問題を克服するＶＯＡに関する。例えば、本発明により提供されるＶＯＡは、現在のＶＯＡより高速であり、密に詰め込まれた配列に製造されることが可能である。それらはＷＤＭネットワークに容易に利用することができる。また、本発明のＶＯＡは従来の製造プロセスを用いて製造され、従って他のネットワーキング装置にそれらを統合することができる。
【００１８】
図１は、ＷＤＭネットワークのゲイン等化器１０にて使用されるような、本発明によるＶＯＡアレイ１００の概略図を示す。ゲイン等化器１０にファイバ１３を通じて伝送されるＷＤＭ信号１７’のソース１１が示されている。以下に説明されるように、ゲイン等化器１０は、等化された信号２１’を生成するために各ＷＤＭ信号１７’の強度を別々に調整し、その等化信号はファイバ２５を通じてＷＤＭ信号受信機２７に伝送される。
【００１９】
信号１７’及び２１’は、２より多くの個別信号又はチャネルをそれぞれ含む。チャネル数は「ｎ」として示され、ここで「ｎ」は２に等しいか又はそれより大きい数である。個々の信号１７’は、全体的には信号１７として、１つの信号１７（１），１７（２），．．．，１７（ｎ）として記され、又は１つの信号１７（ｍ）として参照され、ここでｍは一般的なインデックスである。信号２１’の個々の１つは、信号２１の同様な参照番号により、１つの信号２１（１）、２１（２），．．．，２１（ｎ）により、又は信号２１（ｍ）として、ｍをインデックスにして参照することで記される。
【００２０】
図１に示されるように、ゲイン等化器１０は、更に、デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）１５、アレイ強度モニタ１８及びマルチプレクサ（ＭＵＸ）２３を含む。ＶＯＡアレイ１００及び強度もにたアレイ１８は、ｎ個のチャネル各々を減衰させ及び監視するために、それぞれｎ個の別個の要素を含む。ＶＯＡアレイ１００は、特に１０１（１）、ＶＯＡ１０１（２），．．．，ＶＯＡ１０１（ｎ）のｎ個の個別のＶＯＡを含む。ＶＯＡのアレイ中の個々のものは、ＶＯＡ１０１として言及される、又はｎ以外の番号によって、例えばｍ番目によって言及される。強度モニタアレイ１８は、特に強度モニタ１９（１）、１９（２），．．．，１９（ｎ）のｎ個の個別の強度モニタ、又は全体的に強度モニタ１９を含む。ＷＤＭ信号のｎ個のチャネルの各々は、１つのＶＯＡで処理され、１つの強度モニタによって監視される。
【００２１】
ゲイン等化器１０には、各ＶＯＡ１０１の減衰特性を調整するためのコントローラ２９も含まれている。特に、各強度モニタ１９は、そのモニタを通過する光信号を監視し、その信号１７の強度に比例する信号２８をコントローラ２９に与える。一実施例では、コントローラ２９は、信号２８及びコントローラのプログラミングに従って電気信号３０を生成し、ＶＯＡ１０１の個々のものの減衰特性を修正するよう機能する。他の実施例では、ゲインは、信号２８の小部分を定常的に監視することで制御される。
【００２２】
ＤＭＵＸ１５はＷＤＭ信号１７’を受け入れ、そのＷＤＭ信号をｎ個の個々の信号１７（１），１７（２），．．．，１７（ｎ）に分ける。ｎ個の信号の各々は、個々のＶＯＡ１０１の対応するものを通じて、ｎ個の強度モニタ１９の１つを通じて、及びｎ個の信号を等化されたＷＤＭ信号２１’に再結合するＭＵＸ２３に向けて進行する。
【００２３】
本発明の第１実施例のＶＯＡは、図２−４に更に詳細に示され、図２Ａは電気光学材料の層２０９に形成されるＶＯＡ１０１の部分的な斜視図であり、図２Ｂは図２Ａの２Ｂ−２Ｂ断面図であり、図３はＶＯＡ１０１（ｍ）及びＶＯＡ１０１（ｍ＋１）として示される図２の２つのＶＯＡのアレイの平面図であり、図４はＶＯＡ内の光の伝搬の様子も示す図３の４−４方向の測断面図である。図３，４に示されるように、各ＶＯＡ１０１は入力３０１から出力３０３に伸びる。図２Ａ，２Ｂの断面図は入力３０１及び出力３０３の間のＶＯＡ１０１の更なる構造を示し、クラッディング部（外殻）２０３により包囲されるウェーブガイドコア２０１、１対の電極２１３、電気光電材料の層２０９及び層２０９をサポート（支持）する基板２１１を含む。入力３０１及び出力３０３はコア２０１の端部に対応し、光はファイバ４０１により入力にてコア内に結合され、その出力ではコア外のファイバ４０３に結合される。
【００２４】
コア２０１及びクラッディング部２０３の材料は、ＷＤＭ信号の波長に対して光学的に透明な材料である。層２０９及び基板２１１の材料は、必須ではないが、ＷＤＭ波長に対して選択的に透明であってもよい。材料の光学特性及び寸法に加えて電極２１３の間隔及び配置は、以下のように層２０９の電気光学的に制御可能な屈折率に従って、入力３０１から及び出力３０３に向けてＶＯＡ１０１を伝搬する光を調整可能に通過、減衰又はブロックするように選択される。層２０９がコア２０１の屈折率に等しい屈折率を有する場合には、ＶＯＡ１０１の大きさ及び材料は、そのコア及びクラッディング部２０３が、入力３０１及び出力３０３間で高損失性のウエーブガイドであるようになる。層２０９が下位のクラッディング部２０７のものと等しい屈折率を有する場合には、ＶＯＡ１０１の大きさ及び材料は、そのコア２０１及びクラッディング部２０３が、入力が入るコア２０１の低損失性のウエーブガイドであるようになる。コア２０１のものと下位のクラッディング部２０７の中間の屈折率値では、光の調整可能な部分は可変光減衰器１０１を介して伝送される。
【００２５】
コア２０１は、四角形又は正方形の断面形状を有することが好ましい。図２Ｂの好適実施例に示されるように、コア２０１は各辺が長さＸを有する正方形断面を有する。上位及び側位のクラッディング層２０５ｂ及び２０５ａはそれぞれ厚さＹを有する。下位のクラッディング部２０７は厚さＴを有する。層２０９は厚さＷを有し、基板２１１は厚さＺを有する。別の例では、図示されていないが、コア２０１は正方形でない、例えば長方形の断面を有する。
【００２６】
コア２０１及びクラッディング部２０３は、それらの寸法及び光学特性に従って協働し、特にその光学特性は、入力３０１及び出力３０３間の光に対するウエーブガイドとして機能するように異なる屈折率を有する。好適実施例では、クラッディング部２０３は、図２及び４に示されるように、上位クラッディング部２０５と下位クラッディング部２０７とを含む。上位クラッディング部２０５は、図２Ｂに示される複数部分によって、側位クラッディング部２０５ａ及び上位クラッディング部２０５ｂとして区別される。好ましくは、上位クラッディング部２０５及び下位クラッディング部２０７は、同じ屈折率を有する。
【００２７】
コア２０１による光の減衰は、１対の電極２１３に印加される電位差に従って、下位クラッディング部２０７に隣接する材料の屈折率を変えることで修正されること、及びＶＯＡが低損失性ウエーブガイドであるためには、ほとんど又は何らの電位差も必要とされないことが好ましい。何らの電位差も印加されない場合には、層２０９の屈折率は、下位クラッディング部２０９のものと同じであり、ＶＯＡ１０１は低損失性ウエーブガイドである。電位差が電極にかけられた場合に、クラッディング部２０３に隣接する領域２１５内の層の屈折率に影響を及ぼす電場が生成されるように、１対の電極２１３は層２０９に対して位置付けられる。薄い層２０９に対して、例えば、厚さが１０μｍ以下である場合に、電極２１３間に印加される充分に大きな電圧は、膜全体の厚さＷにわたる屈折率を変える。一般に、電極２１３及び層２０９は、電位差の与えられた電極が入力３０１から出力３０３への層の屈折率の一様な変化を与えるように、クラッディング部２０３、コア２０１及び基板２１１に対して設けられる。電極２１３はＶＯＡ１０１に沿って入力３０１から出力３０３に伸び、それらはコア２０１の側部にて横切る方向に距離を空けることが好ましい。出力３０３から表われる入力３０１に入る光の一部は、一対の電極２１３の各々に印加される電圧に従って制御されることができる。ＶＯＡ１０１を介する光信号の制御は、電極２１３間の電位差に従って層にかかる電場によって、電気光学層２０９の屈折率を変更することによって達成される。
【００２８】
電気光学効果は、電気光学材料に対する原子レベルの変化に起因して、本質的に非常に高速である。これらの変化は数ナノ秒よりも高速に生じ得る。ＶＯＡ１０１の動作速度は、約１乃至約５００ナノ秒程度に高速であり得る。速度を制限する１つの要因は、電極からの電気信号の配線及び伝搬に起因するＶＯＡを駆動する電気部での遅延である。
【００２９】
層２０９の屈折率は、コアの屈折率及びクラッディング部の屈折率の間の変化による電気光学効果に従って変化することができる。コア２０１の好ましい材料は、光ポリマを含み、限定されないが、低損失性光ポリイミド及びエポキシを含む。クラッディング部２０３の好ましい材料は、コアに関するものと同様であり、例えば０．２％乃至０．１％のようにクラッディング部の屈折率をコアのものより僅かに小さく修正するために添加されたドーパントを有する。基板２１１の好ましい材料は、限定されないが、シリコンのような基板ウエハの製造に一般的に使用される材料を含む。層２０９の好ましい材料は、コア及びクラッディング部のものの間の範疇の屈折率を有し、適切に印加される電圧と共に使用することを許容する電気光学係数を有する材料を含む。
【００３０】
一実施例では、コア２０１及びクラッディング部２０３は、ある種の光ポリマから形成され、層２０９は添加物を有する同じ又は同様なポリマから形成され、限定されないが、ポリマを電気光学的にする電気光学ポリイミドを含む。
【００３１】
他の実施例では、コア２０１及びクラッディング部２０３は、層２０９よりも高屈折率の材料より成る薄膜から形成され、それは、限定されないが、ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，ＫＤＰ，ＫＴＰ及びＬｉＩＯ３  を含む材料から形成される。これらの材料によるＶＯＡ１０１の動作は、屈折率の適切な変化を得るために、約１乃至約１００Ｖ／μｍのオーだの電場を必要とする。この電場を形成するための好ましい電極間隔は、約１０乃至約１００ボルトの好ましい電位差に関して、約５乃至約２０μｍである。
【００３２】
一対の電極２１３への電位差の印加は、下位クラッディング部２０７近辺の層２０９の屈折率を、クラッディング部のものから離れた値に及びコア２０１の屈折率に向けて修正する。これらの条件の下に、コア２０１を伝搬する光の僅かな部分が、コア及び層２０９間のクラッディング部の屈折率及び厚さＴの値に従って、ウェーブガイドの外側に結合される。図４は、ＶＯＡ１０１を介する光の伝搬の様子を示す、図３の４−４方向に沿う断面図である。入力３０１からの光は、ファイバ４０１からコア２０１に入る矢印Ａで概略的に示されている。層２０９の屈折率がクラッディング部２０３、特に下位クラッディング部２０７のものと同じである場合には、コア２０１内を伝搬する光の大部分は入力３０１から出力３０３に伝搬し、及び矢印Ｅによる光の出力として概略的に示されるように、ファイバ４０３に伝搬する。層２０９の屈折率がコア２０１のものと同じ場合には、矢印Ｂ，Ｃ及びＤにより概略的に示されるように、光はコア２０１から下位クラッディング部２０７を通じて「リークする又は洩れる（ｌｅａｋ）」。矢印Ｂ，Ｃにより示されるように、これらの条件の下では、光は先ず下位クラッディング部２０７を通じて伝搬し、電気光学的に高められた屈折率を有する層２０９の部分に伝搬する。基板２１１の屈折率が、層２０９、クラッディング部２０３又はコア２０１のものより高い場合には、矢印Ｄにより示されるように、光は基板内に及びコアから逸脱して伝搬する。光が出力３０３に到達すると、コア２０１の外部及びファイバ４０３に結合される出力において減少した光強度が得られる、なぜなら、ある割合の光がコアの外側に再方向付けされたからである。別の実施例では、層２０９は、その光波長で高い吸収係数を有し、高い損失性を与える。
【００３３】
図４にも示されるように、ファイバ４０３は光を強度モニタ１９に与え、強度モニタは電気信号２８をコントローラ２９に与える。また、コントローラ２９は１種類又は複数種類の電圧を電極２１３に与え、ＶＯＡ１０１の減衰量を制御する。コントローラ２９は、個々のＷＤＭ信号チャネルのゲインを制御するために、ＶＯＡ１０１の異なるものに異なる電圧を供給することができる。
【００３４】
１５５０μｍ近辺の波長を有する光に対する一実施例は、１．５６７のＲ．Ｉ．（コア）コア２０１の屈折率、及び１．５６３のＲ．Ｉ．（クラッディング部）のクラッディング部２０３の屈折率を有する。電気光学材料に関し、好ましくは、寸法Ｘは７μｍ、厚さＹは５μｍ乃至３０μｍの範囲であって好ましくは１０μｍであり、厚さＴは０乃至１０μｍの範囲であって好ましくは３μｍ乃至５μｍであり、厚さＷは３μｍ乃至１０μｍであり、基板２１１は、数ミリメートルより大きくてもよい寸法Ｚを有し、１．５７より大きい屈折率を有する。層２０９の厚さは、電気光学的に影響される領域がコア２０１に最も近い領域で一様であるように最適化されることが好ましい。電極対２０３の間の電位差によって誘発される電気光学材料内の電場に従って、Ｒ．Ｉ．（クラッディング）＝１．５６３の値からＲ．Ｉ．（コア）＝１．５６７の値へ変化することが可能な屈折率を層２０９は有する。層２０９の屈折率は、コア２０１（Ｒ．Ｉ．（コア））の屈折率及びクラッディング部２０３（Ｒ．Ｉ．（クラッディング））の屈折率の値の間で変化することができる。上述したように、電極２１３に何らの電圧も印加されない場合には、即ち電場がかかってない場合には、層２０９の屈折率はクラッディング部２０３（Ｒ．Ｉ．（クラッディング））の屈折率に等しいことが好ましい。この条件の下に、コア２０１は、低い屈折率のクラッディング部２０３及び層２０９により包囲され、ＶＯＡ１０１は低損失性のウエーブガイドになる。
【００３５】
ＶＯＡ１０１による光の減衰は図１０に示され、これは、図２−４の本発明によるＶＯＡを通じた減衰に関する下位クラッディング部の厚さの影響を予測する計算結果のグラフを示す。上位クラッディング部２０５ｂ及び側位クラッディング部２０５ａは厚さＹ＝１４μｍを有し、層２０９は、電気光学効果により一様に修正される屈折率を有する「半無限大」の材料として理想化されている。計算は、層２０９の屈折率及び厚さＴの関数として、ＶＯＡ１０１による損失率（ｄＢ／ｃｍ）を示すように行なわれた。屈折率の関数として広範な損失性が示されているが、最大の変化は、比較的狭い屈折率の範疇で生じている。特に、層２０９の屈折率が下位クラッディング部２０７の屈折率に等しいな場合には損失率が最小値になり、層２０９の屈折率がコア２０１の屈折率に等しい場合に最大の率になっている。実際的には、屈折率に関するこの変化は、約５μｍ乃至約１０μｍの電極間隔に対して印加される約５０乃至１００ボルトの電位差によって生じる。
【００３６】
ＶＯＡ１０１の光学設計における主要なパラメータの１つは、クラッディング部２０９の厚さＴである。厚さＴの選択は、ＶＯＡ挿入損失の変動に影響する。一般に、最大損失は厚い厚みＴに関しては増加するが、最小損失率は厚さＴに依存しない。小さなＴを利用することは、ＶＯＡ１０１に関して高い出力対入力率（吸光度（ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ））を可能にする。一実施例では、ＶＯＡ１０１は約３０−４０ｄＢの吸光度を有する。別の例では、吸光度は１０ｄＢより大きい。
【００３７】
厚さＴの別の影響は、ＶＯＡに関する減衰性である。小さなＴの値は大きな減衰になる。一方、電気光学材料は、通常的には、一般のウエーブガイド材料よりも高い光損失性を有する。従って、層２０９にコア層２０１が近づくほど、装置の挿入損失は高くなる。好ましい厚さＴは約２μｍ乃至約５μｍの範囲である。
【００３８】
本発明によるＶＯＡを製造する幾つかの方法が存在する。図５の５Ａ−５Ｅは、マイクロエレクトロニクス及び光ファイバ製造の技術分野で周知の技術を利用して、ＶＯＡアレイ１００を製造する方法の第１実施例を与える。図５Ａは、幾つかの層が基板２１１に堆積された後の製造工程を示す。この製造工程は、シリコン又は他の適切な材料であってもよい基板２１１と共に始まる。適切な光学特性を有する電気光学材料の層２０９が基板２１１に堆積される。層２０９は、電気光学酸化物、ポリマ又は他の材料であってもよく、その材料は、スピンコーティング、スプレーコーティング、スパッタリング、物理的又は化学的蒸着その他の適切な方法を用いて基板に堆積される。次に、金属層５０１が、例えば、スパッタリング、エバポレーション又は電気めつき法を用いて層２０９に堆積される。フォトレジスト層５０３は、その後に成膜され、当該技術分野で周知のリソグラフィ技術を用いてフォトマスクによってパターニングされる。図５Ｂに示されるように、フォトレジスト５０３によって被覆されていないメタル層５０１は、電極２１３を作成するために、適切なエッチング技術を用いて除去される。
【００３９】
図５Ｃに至るまでの工程は、下位クラッディング部２０７及びコア２０１の堆積である。先ず、下位クラッディング部２０７が堆積される。下位クラッディング部２０７は、光ポリマ又はウエーブガイドの外殻として有用な任意の材料であってもよい。コア２０１がその後に下位クラッディング部２０７に堆積される。図５Ｄに示されるように、その構造は、別の光クラッディング材料５０５により被覆される。最後に、コア２０１を包囲しない材料５０５及び下位クラッディング部２０７がエッチングされ、ＶＯＡのアレイになる。材料５０５の除去されていない部分はＶＯＡ１０１の上位クラッディング部２０５になる。
【００４０】
図６に別の実施例のＶＯＡがＶＯＡ６０１として示される。ＶＯＡ６０１及び１０１は共にクラッディング部２０３によって包囲されるコア２０１及び隣接する電極２１３を有する。ＶＯＡ１０１は電気光学層２０９及び非電気光学的な基板２１１を有するが、ＶＯＡ６０１は電気光学的な材料より成る基板６０３を有する。基板６０３は、層２０９を形成するために使用される材料から形成される基板であることが好ましい。基板６０３は、何らの電場もかけられていない場合にはクラッディング部２０３のものと等しい屈折率を有し、電場の影響を受ける基板６０３の部分は、コア２０１のものに近い又は等しい屈折率を有する。ＶＯＡ６０１の減衰特性はＶＯＡ１０１のものと類似し、クラッディング部２０３に隣接する基板６０１の屈折率及び下位クラッディング部２０７の厚さＴによって損失性が影響を受ける。
【００４１】
ＶＯＡ６０１の製造は同様であるが、ＶＯＡ１０１のものよりは簡易である。具体的には、ＶＯＡ６０１の製造工程では、基板６０３が電気光学的であるので、基板に電気光学層を最初に堆積する必要はない。残りの製造工程はＶＯＡ１０１に関するものと同じである。
【００４２】
図７は、そのＶＯＡによる光の伝搬の様子を示す、ＶＯＡ６０１を通じる測断面図である。入力３０１からの光はコア２０１に入る矢印Ａにより概略的に示される。基板６０３及び下位クラッディング部２０７の間のインターフェースにおける電極（基板６０３の一部分のみ）は、電極２１３に印加される電位差によって変化する屈折率を有する。具体的には、下位クラッディング部２０７に最も近い基板６０３の部分が、部分６０５として示される。部分６０５は、層２０９のような厳密に規定された物理的な層ではなく、基板６０３の表面部分であり、その基板の屈折率は電極２１３に印加された電位差に起因して変化する。
【００４３】
何らの電位差も電極２１３に印加されていない場合には、部分６０５は、クラッディング部２０３、具体的には下位クラッディング部２０７のものと同じ屈折率を有する。コア２０１を伝搬する光の大部分は、矢印Ｄによる光の出力として概略的に示されるように、入力３０１から出力３０３へ伝搬する。部分６０５の屈折率がコア２０１のものと同じ場合には、矢印Ｂ，Ｃによって概略的に示されるように、光は下位クラッディング部２０７を通じてコア２０１から「リーク」する。矢印Ｂ，Ｃによって示されるように、これらの条件の下では、光は先ずクラッディング部２０７を通じて、そして部分６０５内に伝搬する。部分６０３から離れた基板６０１の屈折率は部分６０３のものより低いので、光は部分６０３を通じて伝搬し続ける。光が出力３０３に到達すると、コア２０１の出力に僅かに残る光が存在する。
【００４４】
一般に、電気光学材料は、偏光依存性の複数の屈折率を有する復屈折性を示す。加うるに、電気光学係数（電場による屈折率の変化）も偏光依存性である。本発明のＶＯＡに関しては、減衰特性は、ＶＯＡを通じて伝搬する光の偏光に依存する。例えば、クラッディング部−電気光学材料インターフェースに平行な偏光モードを有する光は基板に結合されるかもしれないが、そのインターフェースに垂直な偏光モードを有する光は基板に結合されないかもしれない。ＶＯＡに入る光は、未偏光になっている傾向にあるので、ＶＯＡ１０１又は６０１の構造は、偏光依存性を与えるように修正されてもよく、その構造は、光を減衰させるためにウエーブガイドクラッディング部に隣接する電気光学材料を使用する。
【００４５】
幾つかの別のＶＯＡは、偏光依存性の可変光減衰器を与える。偏光依存減衰器を有する第３実施例のＶＯＡは、ＶＯＡ８００の平面図として図８Ａに、側断面図として図８Ｂに示される。ＶＯＡ８００は、第１のＶＯＡ部８０１、第２のＶＯＡ部８０３、コア２０１のスロット内に挿入されたＴＥ／ＴＭ又はＴＭ／ＴＥ変換部８０５、及び変換部８０５とＶＯＡ部８０１，８０３の間の屈折率整合流体を含む。変換部８０５は、半波面のように、光の偏光状態を９０度回転させることができる。部分８０１，８０３は基板６０３上に形成され、ＶＯＡ６０１に類似する。或いは、部分８０１，８０３は非電気光学基板の上部の電気光学層に形成され、ＶＯＡ１０１に類似する。いずれにせよ、電極２１３がＶＯＡ８００の長さ方向に沿って伸びる。
【００４６】
上述したように、偏光した光を伝送する電気光学層のに起因して、光はＶＯＡ１０１又は６０１を通じて減衰する。従って、コア２０１及びクラッディング部２０３に残存する光は偏光しているようになる。例えば、減衰させられる入力３０１に入る未偏光の光は、それがＶＯＡ８０１を通じて伝搬するにつれて線形に偏光させられる。ＴＥ／ＴＭ又はＴＭ／ＴＥ変換部８０５は、コア２０１及びクラッディング部２０３に残存する光の変更状態を９０度回転させる。残存する光はそれがＶＯＡ部８０３を伝搬するにつれて減衰させられる。
【００４７】
図９にＶＯＡ９００の測断面図として、偏光非依存性減衰特性を有する第４実施例のＶＯＡが示される。ＶＯＡ９００は、第１のＶＯＡ部９０１及び第２のＶＯＡ部９０３を含み、それらは屈折率整合エポキシ９０５により接続される。各ＶＯＡ部９０１，９０３は、コア２０１及びクラッディング部２０３を含む。クラッディング部２０３は、第１のＶＯＡ部９０１を形成するために第１の電気光学基板９０７（又は電気光学層）に取り付けられ、且つ第２のＶＯＡ部９０３を形成するために第２の電気光学基板（又は電気光学層）に取り付けられる。基板９０７は、異常屈折率より大きな通常の屈折率を有する。基板９０９は、異常屈折率より小さい通常の屈折率を有する。
【００４８】
コア２０１は基板９０７の通常モードに結合されるので、ＶＯＡ部９０１を通じて減衰する光は、異常モードで偏光する。同様に、コア２０１は基板９０９の異常モードに結合されるので、ＶＯＡ部９０３を通じて減衰する光は通常モードで偏光する。ＶＯＡ部９０１及びＶＯＡ部９０３の組合せは、通常及び異常モード双方を減衰させる。
【００４９】
ＶＯＡを通じて光を線形に減衰させる更に他の方法は、ＶＯＡと共に偏光モードを修正することである。例えば、コア２０１及びクラッディング部２０３は、ＶＯＡの長さ方向に沿って変化する断面領域を有することができる。光伝搬距離と共に変化するこの形状変化は、ＶＯＡに沿って偏光モードを修正し、偏光の効果を効果的に円滑化し、ＶＯＡが減衰に依存しない減衰特性を与えることを可能にする。
【００５０】
上述した実施例は、本発明の例示であり、本発明の範囲を説明した特定の実施例に限定することは意図されない。従って、本発明に関する１以上の実施例が例示及び説明されたが、その精神又は本質的な特徴から逸脱せずに、様々な変更がそこになされ得ることが理解されるであろう。例えば、本発明は基板を形成するためにシリコンを利用することを説明しているが、ガラス又はセラミクスを含む他の材料が使用されてもよい。従って、ここでの開示内容及び説明は例示であり、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定するものではないことが意図される。
【００５１】
以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。
（付記１）
クラッディング部と、前記クラッディング部の少なくとも一部に隣接する電気光学材料とを有するウエーブガイド；及び
前記電気光学材料内に電場を形成するための少なくとも２つの電極；
を備え、前記ウエーブガイドを通過する光の減衰度が、前記少なくとも２つの電極に印加された電位差により変化する
ことを特徴とする光信号を可変に減衰させる装置。
（付記２）
前記ウエーブガイドが第１屈折率を有するコアを含み、前記クラッディング部が第２屈折率を有し、前記電気光学材料が、前記電場に従って前記第１屈折率の値から前記第２屈折率の値へ変化する値を有する第３屈折率を有する
ことを特徴とする付記１記載の装置。
（付記３）
更に、シリコン基板を含み、前記電気光学材料は前記基板上の層である
ことを特徴とする付記１記載の装置。
（付記４）
前記電気光学材料が、基板である
ことを特徴とする付記１記載の装置。
（付記５）
当該装置が光信号を減衰させる偏光非依存性装置であり、前記ウエーブガイドが：
第１ウエーブガイド；
第２ウエーブガイド；及び
前記第１ウエーブガイド及び前記第２ウエーブガイド間で光通信を行なう遷移部；
を含み、前記遷移部は、前記第１ウエーブガイド及び前記第２ウエーブガイド間を伝搬する光の偏光を９０度回転させる回転偏光子を含む
ことを特徴とする付記１記載の装置。
（付記６）
当該装置が光信号を減衰させる偏光非依存性装置であり、前記ウエーブガイドが：
第１電気光学材料を有する第１ウエーブガイド；及び
第２電気光学材料を有する第２ウエーブガイド；
を含み、前記第１電気光学材料は、異常屈折率より大きい通常屈折率を有し、
前記第２電気光学材料は、前記異常屈折率より小さい通常屈折率を有する
ことを特徴とする付記１記載の装置。
（付記７）
前記複数の光信号をそれぞれ減衰させる複数のウエーブガイドであって、前記複数のウエーブガイドの各々は、クラッディング部と、前記クラッディング部の少なくとも一部に隣接する電気光学材料とを有する複数のウエーブガイド；及び
前記複数のウエーブガイドの各々に関連付けられる少なくとも２つの電極であって、前記少なくとも２つの電極は、関連付けられる電気光学材料層内に電場を形成するところの少なくとも２つの電極；
を備え、前記複数の光信号の個々の減衰度は、関連付けられる少なくとも２つの電極に印加される電位差により変化する
ことを特徴とする複数の光信号を可変に減衰させる装置。
（付記８）
前記複数のウエーブガイドの各々が第１屈折率を有するコアを含み、前記複数のウエーブガイドの各々の前記クラッディング部が第２屈折率を有し、前記複数のウエーブガイドの前記電気光学材料の各々が、電場に従って前記第１屈折率の値から前記第２屈折率の値へ前記変化する値を有する第３屈折率を有する
ことを特徴とする付記７記載の装置。
（付記９）
前記複数の光信号が、当該装置にＷＤＭ信号で与えられ、更に：
前記ＷＤＭ信号を受信し、前記複数の光信号を前記ウエーブガイドに与えるデマルチプレクサ；及び
前記複数のウエーブガイドから複数の光信号を受信し、減衰したＷＤＭ信号を形成するマルチプレクサ；
を含むことを特徴とする付記７記載の装置。
（付記１０）
更に、シリコン基板を含み、前記電気光学材料は前記基板上の層である
ことを特徴とする付記７記載の装置。
（付記１１）
当該装置が複数の光信号を減衰させる偏光非依存性装置であり、前記複数のウエーブガイドの各々が：
第１ウエーブガイド；
第２ウエーブガイド；及び
前記第１ウエーブガイド及び前記第２ウエーブガイド間で光通信を行なう遷移部；
を含み、前記遷移部は、前記第１ウエーブガイド及び前記第２ウエーブガイド間を伝搬する光の偏光を９０度回転させる回転偏光子を含む
ことを特徴とする付記７記載の装置。
（付記１２）
当該装置が複数の光信号を減衰させる偏光非依存性装置であり、前記複数のウエーブガイドの各々が：
第１電気光学材料を有する第１ウエーブガイド；及び
第２電気光学材料を有する第２ウエーブガイド；
を含み、前記第１電気光学材料は、異常屈折率より大きい通常屈折率を有し、
前記第２電気光学材料は、前記異常屈折率より小さい通常屈折率を有する
ことを特徴とする付記７記載の装置。
（付記１３）
前記電気光学材料が、基板である
ことを特徴とする付記７記載の装置。
（付記１４）
複数の光信号を入力及び出力間の各々で可変に減衰させる装置であって：
複数のウエーブガイドを備え、前記複数のウエーブガイドの各々は、前記複数の光信号の１つを制御可能に減衰させ、且つ
入力及び出力間で、第１屈折率を有するコアと、
前記コアの実質的な長さを包囲し、前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有するクラッディング部と、
前記クラッディング部の少なくとも一部を包囲する電気光学材料と、
前記電気光学材料内で電場を形成するための少なくとも２つの電極とを含み、
前記複数の光信号の各々の減衰度は、前記少なくとも２つの電極の対応するものに印加される電位差によって個々に変化させられる
ことを特徴とする装置。
（付記１５）
電気光学材料の各々が、前記電場に従って前記第１屈折率の値から前記第２屈折率の値へ変化する値を有する第３屈折率を有する
ことを特徴とする付記１４記載の装置。
（付記１６）
前記電気光学材料が、前記第１屈折率の値から前記第２屈折率の値へ前記電場によって変化することが可能な第３屈折率を有する
ことを特徴とする付記１４記載の装置。
（付記１７）
前記複数の光信号が、当該装置にＷＤＭ信号で与えられ、更に：
前記ＷＤＭ信号を受信し、前記複数の光信号を前記ウエーブガイドに与えるデマルチプレクサ；及び
前記複数のウエーブガイドから複数の光信号を受信し、減衰したＷＤＭ信号を形成するマルチプレクサ；
を含むことを特徴とする付記１４記載の装置。
（付記１８）
更に、シリコン基板を含み、前記電気光学材料は前記基板上の層である
ことを特徴とする付記１４記載の装置。
（付記１９）
更に、前記電気光学材料は基板である
ことを特徴とする付記１４記載の装置。  
（付記２０）
当該装置が複数の光信号を減衰させる偏光非依存性装置であり、各減衰器は：
第１減衰器；
第２減衰器；及び
前記第１減衰器及び前記第２減衰器間で光通信を行なう遷移部；
を含み、前記遷移部は、前記第１減衰器及び前記第２減衰器間を伝搬する光の偏光を９０度回転させる回転偏光子を含む
ことを特徴とする付記１４記載の装置。
（付記２１）
当該装置が複数の光信号を減衰させる偏光非依存性装置であり、前記複数の減衰器の各々が：
第１電気光学材料を有する第１減衰器；及び
第２電気光学材料を有する第２減衰器；
を含み、前記第１電気光学材料は、異常屈折率より大きい通常屈折率を有し、
前記第２電気光学材料は、前記異常屈折率より小さい通常屈折率を有する
ことを特徴とする付記１４記載の装置。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ＷＤＭネットワーク中のゲイン制御に関する本発明のＶＯＡアレイの概略図を示す。
【図２Ａ】電気光学膜に形成されるＶＯＡとしての本発明の第１実施例のＶＯＡの部分斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの２Ｂ−２Ｂ断面図である。
【図３】図２の２つのＶＯＡのアレイの平面図である。
【図４】ＶＯＡ内の光の伝搬の様子も示す図３の４−４方向の測断面図である。
【図５】第１の製造工程例のいくつかの一連のステップにおける第１実施例のＶＯＡを形成する様子を概略図である。
【図６】電気光学基板に形成されるＶＯＡとしての本発明の第２実施例のＶＯＡの斜視図である。
【図７】ＶＯＡ内の光の伝搬の様子も示す本発明の第２実施例のＶＯＡの測断面図である。
【図８Ａ】平面図である。
【図８Ｂ】偏光非依存性減衰特性を与える第３実施例のＶＯＡを示す測断面図である。
【図９】偏光非依存性減衰特性を与える第３実施例のＶＯＡを示す測断面図である。
【図１０】本発明のＶＯＡによる低クラッディング部の厚さの減衰特性における影響を予測する計算結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ＶＯＡアレイ，１１  ソース，１３  ファイバ，１５  デマルチプレクサ，１７  ＷＤＭ信号，１８  強度モニタアレイ，１９  強度モニタ
２１  信号，２１’等化されたＷＤＭ信号，２３  マルチプレクサ，２５  ファイバ，２７  ＷＤＭ信号受信機，２８  信号，２９  コントローラ
３０  電気信号
１００  ＶＯＡアレイ．１０１  ＶＯＡ
２０１  ウエーブガイドコア，２０３  クラッディング部，２０５  上位、側位、下位クラッディング層，２１３  電極，２１５  領域，２０９  層，２１１  基板
３０１  入力，３０３  出力
４０１，４０３  ファイバ
５０１  金属層，５０５  光クラッディング材料層
６０１  ＶＯＡ．６０３  基板，６０５  部分
８００  ＶＯＡ，８０１  第１ＶＯＡ部，８０３  第２ＶＯＡ部，８０５  ＴＥ／ＴＭ又はＴＭ／ＴＥ変換部
９００  ＶＯＡ，９０１  第１ＶＯＡ部，９０３  第２ＶＯＡ部，９０５  屈折率整合エポキシ部，９０７，９０９  基板
【図１】
2005025187.tif 000003
【図２Ａ】
2005025187.tif 000004
【図２Ｂ】
2005025187.tif 000005
【図３】
2005025187.tif 000006
【図４】
2005025187.tif 000007
【図５】
2005025187.tif 000008
【図６】
2005025187.tif 000009
【図７】
2005025187.tif 000010
【図８Ａ】
2005025187.tif 000011
【図８Ｂ】
2005025187.tif 000012
【図９】
2005025187.tif 000013
【図１０】
2005025187.tif 000014