(57)【要約】      （修正有）【課題】偏波依存性損失のばらつきが無く、かつ消費電力が小さい導波路型光可変減衰器を提供する。【解決手段】基板３８上に形成された１本あるいは複数本の入力導波路３１と、該入力導波路３１と接続した第１の光カプラ３３と、１本あるいは複数本の出力導波路３２と、該出力導波路３２と接続した第２の光カプラ３４と、前記第１の光カプラ３３と第２の光カプラ３４とを接続する複数のチャネル導波路３５，３６とからなる導波路型光可変減衰器において、前記チャネル導波路３５，３６に、封入した液体３７を移動させて屈折率を変化させる液体駆動素子４１を１つ以上設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された１本あるいは複数本の入力導波路と、該入力導波路と接続した第１の光カプラと、１本あるいは複数本の出力導波路と、該出力導波路と接続した第２の光カプラと、前記第１の光カプラと第２の光カプラとを接続する複数のチャネル導波路とからなる導波路型光可変減衰器において、前記チャネル導波路に、溝に注入した液体を移動させて屈折率を変化させる液体駆動素子を１つ以上設けたことを特徴とする導波路型光可変減衰器。
【請求項２】
基板上に形成された１本あるいは複数本の入力導波路と、該入力導波路に接続した第１の光カプラと、１本あるいは複数本の出力導波路と、該出力導波路と接続した第２の光カプラと、前記第１の光カプラと第２の光カプラとを接続する２本のチャネル導波路とからなる導波路型光可変減衰器において、前記２本のチャネル導波路の両方に、溝に注入した液体を移動させて屈折率を変化させる液体駆動素子をそれぞれ１つ以上設けることを特徴とする導波路型光可変減衰器。
【請求項３】
液体駆動素子を複数備え、前記液体駆動素子に注入する液体が素子ごとに屈折率が異ならせた請求項１又は２に記載の導波路型光可変減衰器。
【請求項４】
液体駆動素子を複数備え、前記液体駆動素子を形成する溝の幅が素子ごとに異ならせた請求項１〜３のいずれかに記載の導波路型光可変減衰器。
【請求項５】
１つの液体駆動素子に２種類以上の液体を注入し動作することが可能な前記液体駆動素子をチャネル導波路に１つ以上設けた請求項１〜４いずれかに記載の導波路型光可変減衰器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる導波路型光可変減衰器に係り、特に偏波依存性が無く、低消費電力であり、減衰量を離散的に変化することができる導波路型光可変減衰器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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９に典型的な導波路型光可変減衰器を示す。
【０００４】
基板８上に、入力導波路１，出力導波路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光回路を作製し、一方のチャネル導波路５の上に、電源７ａに接続されたヒータ電極７を形成することによって導波路型光可変減衰器が構成されている。
【０００５】
カプラ３は、入力導波路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５へ、他方をチャネル導波路６へ伝送するものである。カプラ４は、各チャネル導波路５，６を伝送してきた光を合波し、この光を出力導波路２へ出射するものである。
【０００６】
電源７ａは、ヒータ電極７に供給する電力を可変可能な構成となっている。ヒータ電極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５を温めるものである。
【０００７】
このような構成によれば、ヒータ電極７によって一方のチャネル導波路５を温め、この屈折率を変化させることで光の位相を制御し、出力導波路２へ出射される光を制御する。
【０００８】
しかし、上記従来の導波路型光可変減衰器においては、充分な厚さ、充分な付着力を有するヒータ電極７を形成することにより生じる応力や、ヒータ電極７から発生する熱の伝導の仕方が導波路の水平方向と垂直方向で異なることに起因して生じる応力により、ヒータ電極７を加熱するにつれてチャネル導波路５の複屈折は増大し、ＰＤＬ（偏波依存性損失ばらつき）が発生してしまうという問題がある。
【０００９】
次に、特許文献１のマッハツェンダ回路を図１０に示す。
【００１０】
１段目のマッハツェンダ干渉計回路２０と２段目のマッハツェンダ干渉計回路２１とを１／２波長板９を介して連結してマッハツェンダ回路が構成される。
【００１１】
マッハツェンダ干渉計回路２０、２１は、１／２波長板９を中心に軸対称に構成され、おのおののマッハツェンダ干渉計回路２０、２１は、カプラ１２、１３および１４、１６の間に接続された２つのチャネル導波路１６、１７および１８、１９、チャネル導波路上に形成されたヒータ１０、１１からなる。
【００１２】
１／２波長板９により、水平偏波は垂直偏波に、垂直偏波は水平偏波に変換されるため、１段目のマッハツェンダ干渉計回路で発生した偏波依存性損失のばらつきは１段目のマッハツェンダ干渉計回路と軸対称に形成されている２段目のマッハツェンダ干渉計回路２１で相殺され、回路全体ではＰＤＬが発生しない。
【００１３】
また、特許文献２に開示された方法においても、同様に１／２波長板などの偏波方向を９０度回転させる素子を使用することによりＰＤＬの発生を阻止している。
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−１３３３６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２７２５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の導波路型の光可変減衰器では、片方のチャネル導波路をヒータにより加熱し導波路の屈折率を変化させ、光の位相差を生じさせて出力導波路への出力を制御しているが、ヒータを使うことに起因してＰＤＬ（偏波依存性損失ばらつき）が発生してしまう。一方、特許文献１や特許文献２に開示された方法では、ＰＤＬを解消するために１／２波長板などの偏波を回転させる素子を付加する必要がある。
【００１６】
また、ヒータを用いる方法では、チャネル導波路を温め、この屈折率を変化させることで光の位相を制御しているため、チャネル導波路が常に所望の温度となるようにヒータ電極に電力を供給し続けなければならず、消費電力が大きい。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、偏波依存性損失のばらつきが無く、かつ消費電力が小さい導波路型光可変減衰器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、基板上に形成された１本あるいは複数本の入力導波路と、該入力導波路と接続した第１の光カプラと、１本あるいは複数本の出力導波路と、該出力導波路と接続した第２の光カプラと、前記第１の光カプラと第２の光カプラとを接続する複数のチャネル導波路とからなる導波路型光可変減衰器において、前記チャネル導波路に、溝に注入した液体を移動させて屈折率を変化させる液体駆動素子を１つ以上設けた導波路型光可変減衰器である。
【００１９】
請求項２の発明は、基板上に形成された１本あるいは複数本の入力導波路と、該入力導波路に接続した第１の光カプラと、１本あるいは複数本の出力導波路と、該出力導波路と接続した第２の光カプラと、前記第１の光カプラと第２の光カプラとを接続する２本のチャネル導波路とからなる導波路型光可変減衰器において、前記２本のチャネル導波路の両方に、溝に注入した液体を移動させて屈折率を変化させる液体駆動素子をそれぞれ１つ以上設けた導波路型光可変減衰器である。
【００２０】
請求項３の発明は、液体駆動素子を複数備え、前記液体駆動素子に注入する液体が素子ごとに屈折率が異ならせた請求項１又は２に記載の導波路型光可変減衰器である。
【００２１】
請求項４の発明は、液体駆動素子を複数備え、前記液体駆動素子を形成する溝の幅が素子ごとに異ならせた請求項１〜３のいずれかに記載の導波路型光可変減衰器である。
【００２２】
請求項５の発明は、ひとつの液体駆動素子に２種類以上の液体を注入し動作することが可能な前記液体駆動素子をチャネル導波路に１つ以上設けた請求項１〜４いずれかに記載の導波路型光可変減衰器である。
【００２３】
このように本発明は、２つのカプラとカプラ間を接続する２つのチャネル導波路からなる干渉型の光可変減衰器において、片方または両方のチャネル導波路上に１つ以上の液体駆動素子を備え、使用波長における吸収係数が１０-2以下の透明な液体を注入し、この液体を移動させることにより液体駆動素子部の屈折率を変化させて位相差を生じさせ、光を減衰させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ＰＤＬを小さく抑えた導波路型光可変減衰器を実現することができる。また、減衰量を変化させるときのみ電力を使用するため、電力消費量を低く抑えることができる。さらに、出力光の減衰量を離散的に制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２６】
図１は本発明に係る導波路型光可変減衰器の第１の実施の形態を示す構成説明図である。
【００２７】
基板３８上に、入力導波路３１，出力導波路３２に接続されたカプラ３３、３４と、このカプラ３３、３４の間に接続された２つのチャネル導波路３５、３６とを形成し、両方のチャネル導波路３５、３６の上に、液体駆動素子群４１、４２をそれぞれ形成した構成となっている。
【００２８】
入力導波路３１によって伝送されてきた光をカプラ３３で分波し、一方をチャネル導波路３６へ、他方をチャネル導波３５へ伝送し、カプラ３４で各チャネル導波路３６、３５を伝送してきた光を合波し、この光を出力導波路３２へ出射するものである。
【００２９】
液体駆動素子群４１、４２の液体駆動素子には使用波長における吸収係数が１０-2以下の透明な液体、例えばマッチングオイルなどをチャネル導波路３５、３６に形成した溝に注入し、溝内で、液体３７をチャネル導波路３５，３６側から反対側へ移動させることにより屈折率を変化させて、両チャネル導波路３５，３６間に位相差を生じさせ光を減衰させる。
【００３０】
液体駆動素子群４１、４２はそれぞれ２つ以上の液体駆動素子からなっており、第１の実施の形態では８つの液体駆動素子からなる。
【００３１】
ここではそれぞれ入力導波路３１側から液体駆動素子４１Ａ、４１Ｂ、…、４１Ｈ、４２Ａ、４２Ｂ、…、４２Ｈと呼ぶことにする。
【００３２】
液体駆動素子４１Ａ、４１Ｂ、…、４１Ｈには屈折率ｎ１の液体を注入し、液体駆動素子４２Ａ、４２Ｂ、…、４２Ｈにはそれぞれ異なった屈折率ｎ２Ａ、ｎ２Ｂ、…、ｎ２Ｈの液体を注入しておく。また、各液体駆動素子の幅はみな一定であり、その幅はＬである。
【００３３】
液体駆動素子４１Ａ、４１Ｂ、…、４１Ｈ、４２Ａ、４２Ｂ、…、４２Ｈの液体３７がすべてチャネル導波路３５、３６側にある状態（図１のような状態）を状態［０］と呼ぶことにする。
【００３４】
本実施の形態においては、状態［０］のとき、チャネル導波路３５を伝送した光とチャネル導波路３６を伝送した光の位相差が０となるようにチャネル導波路３５と３６の長さを変えている。
【００３５】
液体駆動素子４１Ａと４２Ａ、４１Ｂと４２Ｂ、…、４１Ｈと４２Ｈは、それぞれ対をなして同時に動作させることとする。以下、対をなして同時に動作するそれぞれの液体駆動素子を、それぞれ液体駆動素子Ａ、液体駆動素子Ｂ、…、液体駆動素子Ｈと表記する。状態［０］から液体駆動素子４１Ａ、４２Ａを動作させた場合、図２のような状態になり、位相差は
２πＬ×（ｎ２Ａ−ｎ１）／λ（λ：真空中の光の波長）
となる。
【００３６】
この位相差が
π／２５６（＝２0×π／２8）
となるようにｎ２Ａを決定する。
【００３７】
同様に、状態［０］から液体駆動素子Ｂを動作させた場合に生じる位相差
２πＬ×（ｎ２Ｂ−ｎ１）／λ
が
２π／２５６（＝２1×π／２8）
となるようにｎ２Ｂを決定する。
【００３８】
同様に、状態［０］から液体駆動素子Ｈを動作させた場合に生じる位相差
２πＬ×（ｎ２Ｈ−ｎ１）／λ
が
１２８π／２５６（＝２7×π／２8）
となるようにｎ２Ｈを決定する。
【００３９】
このようなｎ２Ａ、ｎ２Ｂ、…、ｎ２Ｈの液体を使用し、８段の液体駆動素子を独立に動作させる。すべての液体駆動素子を動作させた状態を図３に示す。
【００４０】
この場合の位相差は８段の素子を個別に動作させたときの位相差の合計であり、２５５π／２５６となる。
【００４１】
以上のような構成とすることで、位相差がπ／２５６間隔で０から２５５π／２５６まで離散的に変えることができ、出力光を離散的に制御することが可能となる。
【００４２】
図４は本発明に係る導波路型光可変減衰器の第２の実施の形態を示す構成説明図である。
【００４３】
第１の実施の形態と同様に、基板３８上に入力導波路３１，出力導波路３２に接続されたカプラ３３、３４と、このカプラ３３、３４の間に接続された２つのチャネル導波路３５、３６とを形成し両方のチャネル導波路３５、３６の上に、液体駆動素子群５１、５２を形成した構成となっている。
【００４４】
液体駆動素子群５１、５２はそれぞれ２つ以上の液体駆動素子からなっており、ここでは８つの液体駆動素子からなるとする。ここではそれぞれ入力導波路側から液体駆動素子５１Ａ、５１Ｂ、…、５１Ｈ、５２Ａ、５２Ｂ、…、５２Ｈと呼び、第１の実施の形態と同様に液体駆動素子５１Ａと５２Ａ、５１Ｂと５２Ｂ、…、５１Ｈと５２Ｈとはそれぞれ対をなして動作し、その対の素子を併せてそれぞれ液体駆動素子Ａ、液体駆動素子Ｂ、…、液体駆動素子Ｈと呼ぶこととする。
【００４５】
液体駆動素子５１Ａ、５１Ｂ、…、５１Ｈには屈折率ｎ１の液体を注入し、液体駆動素子５２Ａ、５２Ｂ、…、５２Ｈには屈折率ｎ２の液体を注入しておく。
【００４６】
また、各液体駆動素子の幅Ｌは異なり、液体駆動素子ＡではＬＡ、液体駆動素子ＢではＬＢ、…、液体駆動素子ＨではＬＨで、順次幅が大きくなっているとする。
【００４７】
液体駆動素子の液体がすべてチャネル導波路側にある状態（図４のような状態）を状態［０］と呼ぶことにする。
【００４８】
本実施の形態においては、状態［０］のとき、チャネル導波路３５を伝送した光とチャネル導波路３６を伝送した光の位相差が０となるようにチャネル導波路３５と３６の長さを変えている。
【００４９】
液体駆動素子Ａを動作させたときに生じる位相差は２π×ＬＡ（ｎ２−ｎ１）／λであり、この値がπ／２５６となるように液体駆動素子の幅ＬＡを決定する。
【００５０】
以下、同様に液体駆動素子の幅をそれぞれ決定する。なお、幅が大きすぎる場合には、放射損失が発生してしまうため、放射損失を軽減する目的で、図５に示すように液体駆動素子５１、５２の幅を分割し、液体駆動素子群６１、６２としたものを同時に動作させて代用することも考えられる。上記の設計値により構成することにより、チャネル導波路間の位相差を０から２５５π／２５６まで離散的に変化させることができ、出力光の減衰量を離散的に制御することが可能となる。
【００５１】
図６は本発明に係る導波路型光可変減衰器の第３の実施の形態を示す構成説明図である。
【００５２】
第１の実施形態および第２の実施の形態とを組み合わせた方式であり、本実施例では、液体駆動素子幅と液体の屈折率をともに変化させ、液体駆動素子Ａを動作させた場合の位相差がπ／２５６となるように液体駆動素子Ａの幅ＬＡ、及びチャネル導波路３６側の液体の屈折率ｎ２Ａを任意に決定する。
【００５３】
以下、同様に液体駆動素子の幅と液体の屈折率を任意に決定することにより、第１の実施の形態や第２の実施の形態と同様に光可変減衰器として動作し、低いＰＤＬ、実現することができる。
【００５４】
図７は本発明に係る導波路型光可変減衰器の第４の実施の形態を示す構成説明図である。
【００５５】
基板３８上に、入力導波路３１，出力導波路３２に接続されたカプラ３３、３４と、このカプラ３３、３４の間に接続された２つのチャネル導波路３５、３６とを形成し、片方のチャネル導波路３６の上に、液体駆動素子群７２を形成した構成となっている。
【００５６】
液体駆動素子群７２の液体駆動素子７２Ａ、７２Ｂ、…７２Ｈを動作させ、図８に示すようにチャネル導波路３６の間にある液体８１を動かし、チャネル導波路３６の間に液体８２を移動させることにより、液体駆動素子部の屈折率を変化させて両チャネル導波路間に位相差を生じさせ光を減衰させる。
【００５７】
液体液体駆動素子群７２は、混ざり合わない２つの液体の入った８つの液体駆動素子からなる。入力導波路３１側から液体駆動素子Ａ、Ｂ、…、Ｈと呼ぶことにする。また、液体駆動素子に注入する液体８１の屈折率をそれぞれｎ１Ａ、ｎ１Ｂ、…、ｎ１Ｈ、液体８２の屈折率をそれぞれｎ２Ａ、ｎ２Ｂ、…、ｎ２Ｈと表記する。また、液体駆動素子の幅をそれぞれＬＡ、ＬＢ、…、ＬＨとする。
【００５８】
液体駆動素子７２の液体８１がすべてチャネル導波路３６の間にある状態（図７のような状態）を状態［０］と呼ぶことにする。
【００５９】
本実施の形態においては、状態［０］のとき、チャネル導波路３５を伝送した光とチャネル導波路３６を伝送した光の位相差が０となるようにチャネル導波路３５と３６の長さを変えている。
【００６０】
上記第１〜３の実施の形態と同様に、液体駆動素子Ａを動作させたときの位相差がπ／２５６となるように、液体駆動素子の素子幅ＬＡ、および注入液体８１、８２の屈折率ｎｌＡ、ｎ２Ａを任意に決定する。以下、同様に液体駆動素子Ｈまでのパラメータを決定する。
【００６１】
このような構成とすることにより、第１〜３の実施の形態と同様に光可変減衰器として動作し、低いＰＤＬ、低い消費電力を実現することができる。
【００６２】
以上の実施の形態では、チャネル導波路に液体駆動素子を８個設けているが、本発明はこの数に限定されるものではなく、設置する液体駆動素子の数は目的にあわせて適宜変更できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る導波路型光可変減衰器を示す構成説明図である。
【図２】図１において、１段目の液体駆動素子を動作させた状態を示す構成説明図である。
【図３】図１において、すべての液体駆動素子を動作させた状態を示す構成説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る導波路型光可変減衰器を示す構成説明図である。
【図５】図４において、液体駆動素子の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る導波路型光可変減衰器を示す構成説明図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る導波路型光可変減衰器を示す構成説明図である。
【図８】図７において、１段目の液体駆動素子を動作させた状態を示す構成説明図である。
【図９】従来の導波路型光減衰器を示す構成説明図である。
【図１０】同じく従来の導波路型光減衰器を示す構成説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
３１  入力導波路
３２  出力導波路
３３，３４  光カプラ
３５，３６  チャネル導波路
３７  液体駆動素子に注入した液体
３８  基板
４１，４２，５１，６２，６１，６２，７１，７２  液体駆動素子
８１，８２  液体駆動素子に注入した液体
【図１】
2005221966.tif 000003
【図２】
2005221966.tif 000004
【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】
2005221966.tif 000011
【図１０】
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