(57)【要約】光学的活性を有する材料の層（１４）が、単一モード導波路（１０）のモード場と重なると共に領域（１６，１７）を有し、該領域における層（１４）の屈折率が変化するように、各電極（１８，１９）によって各領域に電場（Ｅ１，Ｅ２）を印加することが可能である。領域（１６，１７）は、導波路（１０）の長手方向に離間して配置され、電場（Ｅ１，Ｅ２）は、導波路（１０）と層（１４）間の界面（１３）に対して異なった角度で延び、導波路（１０）にそって伝播する放射の異なる偏光成分に順次に作用するように構成される。一構成において、電場（Ｅ１，Ｅ２）は互いに直交する。別の構成において、層（１４）のさらに長手方向に離間した領域に第３の電場（Ｅ３）を印加してよく、三つの電場（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）は、互いに１２０度離間して配置される。
2004537751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号が長手方向に伝播可能な部分を有する単一モード光導波路と、
少なくとも前記導波路のモード場に重なり、前記導波路と共に界面を形成する光学的活性を有する材料の領域であって、前記領域の前記材料の屈折率は電場を印加することによって変動する領域と、
前記領域の第１の部分に第１の電場を、前記領域の第２の部分に第２の電場を印加可能な電極構成であって、前記領域の前記第１の部分および第２の部分は前記導波路の長手方向において互いに離間して配置され、前記第１の電場および前記第２の電場は、互いに略直交すると共に前記導波路の長手方向を横切る電極構成と、を含むことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記領域の材料が、前記導波路の前記長手方向に平行に位置揃えされた特異な軸を有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光学的活性を有する材料の領域が、内部に干渉縞が記録された高分子分散液晶材料であって、前記干渉縞の平面（複数）が前記導波路の長手方向に対し法線方向に方向付けられた高分子分散液晶材料で構成されている、請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光学的活性を有する材料の領域が、ネマチック液晶材料で構成される、請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項５】
前記電極構成の第１の電場と第２の電場は、前記界面に対して、それぞれ略平行、略法線方向に印可される、請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
前記電極構成が、電気的なポテンシャルが印加されると前記第１の電場を発生させる第１の電極（複数）であって、前記導波路の長手方向に対して横方向である一つの方向に互いに離間して配置された第１の電極を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
前記電極構成が、電気的なポテンシャルが印加されると前記第２の電場を発生させる第２の電極（複数）であって、前記導波路の長手方向および前記一つの方向の両方に対して横方向である別の方向に互いに離間して配置された第２の電極を含む、請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記電極構成が、電気的なポテンシャルが印加されると前記第２の電場を発生させる第２の電極（複数）を含み、前記第２の電極の一方が前記導波路の長手方向に延長し、前記第２の電極の他方が、前記第２の電極の一方から前記一つの方向に離間する、請求項６に記載の光学素子。
【請求項９】
前記電極構成の前記第１の電場および前記第２の電場が、それぞれの方向に印加され、前記それぞれの方向が、共に前記導波路と前記領域の間の前記界面に対してある角度を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１０】
前記第１の電場および第２の電場が、前記界面に対して各々略＋４５度、略−４５度の角度で印加される、請求項９に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記電極構成が、前記導波路のコアに略位置合わせされた第１の電極、前記コアの一方の側面に対し斜めに位置された第２の電極を含む第１の電極セットと、前記コアに略位置合わせされた第１の電極、前記コアの反対側の側面に対し斜めに位置された第２の電極を含む第２の電極セットとを含む、請求項１０に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記第１の電極セットの第１の電極と第２の電極セットの第１の電極は、前記導波路の長手方向に延びる共通の電極を有する、請求項１１に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記電極構成は、前記第１の電場および第２の電場の少なくとも一方の、前記導波路長手方向の強さが変動するように構成される、請求項１〜１２のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１４】
前記電極構成の前記電極を、前記導波路の長手方向に対してある角度に位置付ける、請求項１３に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記光学的に活性を有する材料の前記領域が、前記導波路の表面上の層として形成される、請求項１〜１４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１６】
光信号が長手方向に伝播可能な部分を有する単一モード光導波路と、
前記導波路のモード場に少なくとも重なり、前記導波路と共に界面を形成する光学的活性を有する材料の領域であって、前記領域の前記材料の屈折率は電場を印加することによって変動する領域と、
前記導波路の長手方向において互いに離間した前記領域の各部に複数の電場を印加可能な電極構成であって、前記複数の電場が前記導波路の長手方向に対して横方向であると共に、該複数の電場の電場ベクトルが前記界面に対して各々異なる角度を向いている電極構成と、を含むことを特徴とする光学素子。
【請求項１７】
前記複数の電場の電場ベクトルが、各々、略等角的に互いに離間している各角度で方向付けられている、請求項１４に記載の光学素子。
【請求項１８】
前記電極構成に三つの電場が印加されると共に、これらの電場の電場ベクトルが角度的にほぼ１２０度間隔で離間している、請求項１５に記載の光学素子。
【請求項１９】
前記三つの電場が、各々、前記界面に対して略平行、前記界面に対して＋６０度、−６０度の方向に印加される、請求項１６に記載の光学素子。
【請求項２０】
光信号が長手方向に伝播可能な部分を有する単一モード光導波路と、
前記導波路のモード場に少なくとも重り、前記導波路と共に界面を形成する光学的活性を有する材料の領域であって、前記領域の前記材料の屈折率は電場を印加することによって変動する領域と、
前記領域の第１の部分に第１の電場を、前記領域の第２の部分に第２の電場を、前記領域の第３の部分に第３の電場を印加可能な電極構成であって、前記領域の前記第１の部分、第２の部分および第３の部分は前記導波路の長手方向において互いに離間して配置され、前記第１の電場、前記第２の電場および前記第３の電場は前記導波路に対して横方向に、かつ前記界面に対して各々異なる角度に向けられ、該異なる角度が角度的にほぼ１２０度間隔で互いに離間している電極構成と、を含むことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１においてDomashは、導波路基板の表面上もしくはその真下に設けられた光学的導波路、ブラッグ回折格子が内部に形成された高分子分散液晶（PDLC）材料層、およびカバー板を含む一連の電気光学素子を記載している。カバー板および／または導波路基板は、液晶分子の配向を回転させ、そして、これによりブラッグ回折格子の回折効率および／またはPDLC層の平均屈折率を変化させるべく、PDLC層に電場を印可するための電極を有する。そのような素子は、例えば、光ファイバー通信システムにおいて、波長選択フィルターや、減衰器として使用可能である。
光通信システムでの使用を対象として素子は、低い偏波依存損失（PDL）と低い偏波モード分散（PMD）をもたなくてはならない。PDLは、入射光信号の偏光状態の関数としての素子挿入損失あるいは減衰における変化として定義される。PMDは、入射光信号の偏光状態の関数としての位相シフトあるいは素子通過の伝播時間における変化として定義される。これらの要求を満たす上で、素子は、基本的に、入射信号の偏波状態に影響されてはならない。これは、PDLCやネマチック液晶材料のような、本来的に複屈折を有する材料を利用するいかなる構成要素においても、達成するのが極めて困難である。
一つの解決策は、例えば偏光ビームスプリッタを用いて二つの直交する偏光成分を分離し、結果として得られた二つのビームを別個に素子に通し、他端でこれらの二つのビームを再結合することである。このアプローチは、一般に「偏光変化（polarization diversity）」と称されるが、二つの偏光成分が、分離した、通常は平行な経路にそって素子中を通過するため、より正確には「平行偏光変化（parallel polarization diversity）」と称される。
【特許文献１】
米国特許番号５９３７１１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、偏光ビームスプリッタおよびビーム結合器を備えることが必要なため、素子が複雑になり、よって費用が増加する。
したがって、本来的に複屈折性を持つ材料を用いて低コストに、低いPDLと低いPMDをもつ光学素子を得ることが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一の特徴によれば、光学素子が、光信号が長手方向に伝播可能な部分を有する単一モード光導波路と、少なくとも前記導波路のモード場に重なり、前記導波路と共に界面を形成する光学的活性を有する材料の領域であって、前記領域の前記材料の屈折率は電場を印加することによって変動する領域と、前記領域の第１の部分に第１の電場を、前記領域の第２の部分に第２の電場を印加可能な電極構成であって、前記領域の前記第１の部分および第２の部分は前記導波路の長手方向において互いに離間して配置され、前記第１の電場および前記第２の電場は、互いに略直交すると共に前記導波路の長手方向を横切る電極構成と、を含む。
また、前記領域の材料が、前記導波路の長手方向と平行に位置揃えされた特異な軸を有すると有利である。
前記光学的活性を有する材料の領域は、内部に干渉縞が記録される高分子分散液晶材料であって、前記干渉縞の平面（複数）が前記導波路の長手方向に対し法線方向に方向付けられた高分子分散液晶材料で構成されてよい。あるいは、前記領域が、ネマチック液晶材料で構成されてもよい。
一実施形態において、前記電極構成の第１と第２の電場は、前記界面に対して、それぞれ略平行、略法線方向に印可される。
前記電極構成は、電気的なポテンシャルが印加されると前記第１の電場を発生させる第１の電極（複数）であって、前記導波路の長手方向に対して横方向である一つの方向に互いに離間して配置された第１の電極を含んでよい。
前記電極構成は、電気的なポテンシャルが印加されると前記第２の電場を発生させる第２の電極（複数）であって、前記導波路の長手方向および前記一つの方向の両方に対して横方向である別の方向に互いに離間して配置された第２の電極を含んでよい。あるいは、前記第２の電極の一方が前記導波路の長手方向に延長してよく、前記第２の電極の他方が、前記第２の電極の一方から前記一つの方向に間隔をおいて（離間して）配置されてよい。
【０００５】
別の実施形態において、前記電極構成の第１の電場および第２の電場が、それぞれの方向に印加され、前記それぞれの方向が、共に前記導波路と前記領域の間の界面に対してある角度を有する。この構成の特定の例において、第１の電場および第２の電場が、前記界面に対して各々略＋４５度、−４５度の角度で印加される。
【０００６】
前記電極構成は、前記導波路のコアに略位置合わせされた第１の電極、前記コアの一方の側面に対し斜めに位置された第２の電極を含む第１の電極セットと、前記コアに略位置合わせされた第１の電極、前記コアの反対側の側面に対し斜めに位置された第２の電極を含む第２の電極セットとを含んでよい。第１の電極セットの第１の電極と第２の電極セットの第１の電極は、前記導波路の長手方向に延びる共通の電極で構成してよい。
【０００７】
作用の点では、前記第１の電場および第２の電場の少なくとも一方の、前記導波路長手方向の強さが変動するように構成されることが好ましい。これは、前記電極構成の電極を前記導波路の長手方向に対してある角度に位置付けることによって達成できる。前記光学的に活性を有する材料の前記領域が、前記導波路の表面上の層として形成されることが好ましい。
【０００８】
本発明の第二の特徴によれば、光学素子が、光信号が長手方向に伝播可能な部分を有する単一モード光導波路と、前記導波路のモード場に少なくとも重なり、前記導波路と共に界面を形成する光学的活性を有する材料の領域であって、前記領域の前記材料の屈折率は電場を印加することによって変動する領域と、前記導波路の長手方向において互いに離間した前記領域の各部に複数の電場を印加可能な電極構成であって、前記複数の電場が前記導波路の長手方向に対して横方向であると共に、該複数の電場の電場ベクトルが前記界面に対して各々異なる角度を向いている電極構成と、を含む。
【０００９】
前記複数の電場の電場ベクトルが、略等角的に互いに離間している各角度で方向付けられていることが好ましい。好適実施形態において、電極構成には三つの電場が印加されると共に、これらの電場の電場ベクトルが角度的にほぼ１２０度間隔で離間している。三つの電場が、各々、前記界面に対して基本的に（略）平行、前記界面に対して＋６０度、−６０度の方向に印加されることが好ましい。
【００１０】
本発明の第三の特徴によれば、光学素子が、光信号が長手方向に伝播可能な部分を有する単一モード光導波路と、前記導波路のモード場に少なくとも重なり、前記導波路と共に界面を形成する光学的活性を有する材料の領域であって、前記領域の前記材料の屈折率は電場を印加することによって変動する領域と、前記領域の第１の部分に第１の電場を、前記領域の第２の部分に第２の電場を、前記領域の第３の部分に第３の電場を印加可能な電極構成であって、前記領域の前記第１の部分、第２の部分および第３の部分は前記導波路の長手方向において互いに離間して配置され、前記第１の電場、前記第２の電場および前記第３の電場は前記導波路に対して横方向に、かつ前記界面に対して各々異なる角度に向けられ、該異なる角度が角度的にほぼ１２０度間隔で互いに離間している電極構成と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低いPDLと低いPMDをもつ光学素子を実現し得る電極デザインを作製することができる。その結果、低コストな光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面を参照して説明する。なお、図面は説明のための例を示しているだけであり、本説明を限定するものではない。
まず図１と図２を参照すると、これらに示された光学素子は、光信号が伝播可能なコア１１と周囲のクラッド領域１２を有する光導波路１０の形態を取った、単一モード平面光導波路回路からなる。コア１１は、クラッド１２の上部表面１３で露出され、光学的活性を有する材料で作られた層１４、すなわちコア１１を覆う領域と光学的に接触している。層１４は、ガラスカバー１５（図２には示されていない）によって保護される。単一のコア１１を含む素子が図示されているが、二つかそれ以上の平行なコアを含む素子に本発明を適用してよいのは勿論である。光学的な信号は、コア１１の端部に接続された適当な素子（図示されず）によって導波路１０へ入力／導波路１０から出力可能である。たとえば、単一モード光ファイバーをコア端部に位置合わせして接着することが可能であり、あるいは、単一モード光ファイバの代わりにレンズを使用してもよい。
層１４をなす材料は、PDLC、ネマチック液晶材料、あるいは素子作成時にコア１１の長手方向軸Ａに平行に位置あわせ可能な唯一の特異な軸を有する他の材料などの、単一軸の電気光学材料である。PDLC材料が使用される場合、この位置あわせは、材料内部に回折格子を記録すると共に、干渉縞の平面が軸Ａと平行に方向付けされるように構成することによって達成される。ネマチック液晶材料が使用される場合、位置あわせは、導波路１０およびカバー１５の表面をこすること、あるいは当業者においては既知の他の技術によって達成される。
【００１３】
素子は、また、導波路１０の長手方向すなわち軸Ａの方向に離間した、層１４の領域１６、１７の各々に電場を印加するための電極構成を含む。より詳しくいうと、電極構成は、電源V１からポテンシャルが加えられると領域１６に第１の電場Ｅ１を印可する第１の電極セット１８と、電源V２からポテンシャルが加えられると領域１７に第１の電場Ｅ２を印可する第２の電極セット１９から成る。電極１８は、電場Ｅ1が導波路軸Ａに対して法線方向に且つ導波路表面１３に対して略平行となるように配置され、一方、電極１９は、電場Ｅ２が導波路軸Ａに対して法線方向に且つ導波路表面１３に対して垂直となるように配置される。電場Ｅ１とＥ２は、互いに略直交していることが分かる。
【００１４】
第１の領域１６においては、電極１８により電場Ｅ１を印加すると、層１４中の材料の特異な軸が電場ベクトルの方向に回転する。層１４がPDLC材料からなる場合、これは、電場の影響下で液晶の分子が再配向するためである。一般に、印可された電場が強力であればあるほど、特異な軸が大きく回転する。これにより、層１４中の材料の見かけの特徴（平均屈折率、あるいは、干渉縞が存在する場合の縞によって引き起こされる屈折率の変調など）に変化が生じ、この結果、層１４と、導波路１０に沿って伝播している光の偏光成分の一部との相互作用が起きる。この特定の例においては、光のＴＥ成分、すなわち電場ベクトルが導波路の表面１３に平行な成分が影響を受ける。この場合も、印加された電場Ｅ１が強力であればあるほど、ＴＥ成分の一部が大きく影響される。
【００１５】
領域１７においては、電極１９により電場Ｅ２を印加すると、層１４中の材料の特異な軸が電場ベクトルの方向に回転する。しかし、領域１６においてはこの回転が導波路の表面１３に平行な方向であるのに対し、領域１７の場合、この回転は表面１３に直角な方向である。結果として、領域１７は、導波路１０内を伝播する光の成分であって、上述の成分に対して垂直偏光である成分（すなわち電場ベクトルが導波路の表面１３に対して垂直なＴＭ成分）と相互作用する。上述のように、この相互作用の程度は、印加された電場Ｅ２の強さに依存する。
【００１６】
一般に、導波路コア１１に沿って伝播する任意の光信号は、直角に偏光されたＴＥおよびＴＭ成分から成る。電極１８および電極１９に適当な電圧を印加することにより、電場Ｅ１および電場Ｅ２を、一方では領域１６のコア１１と層１４間で、他方では領域１７のコア１１と層１４間で光学的結合の程度が増加もしくは減少するように調節可能である。これにより、今度はＴＥ偏光成分およびＴＭ偏光成分が影響される程度が変わる。光信号が順に通過する各領域でこれが起こるため、この技術を、従来用いられた方法と区別すべく「順次偏光変化（sequential polarisation diversity）」と称してもよい。
層１４の領域１６および領域１７と光信号との間の相互作用は、多様な形態を取り得る。例えば、（ＴＥ偏光成分もしくはＴＭ偏光成分の各々で観察される）領域１６もしくは領域１７の平均屈折率を、ガイドされているモードの実効屈折率（導波路コア１１の屈折率と略等しい）まで上げることによって、信号中の光の一部をコア１１からアウトカップルすることができる。この効果を利用することにより、素子全体を可変減衰装置として作動することができる。ＴＥ偏光成分およびＴＭ偏光成分の減衰の程度をそれぞれ電極１８、電極１９によって別個に制御できるので、上記の二つの成分が同程度に減衰されるように構成してゼロＰＤＬを達成すべく素子全体を作動可能である。あるいは、上記の二つの成分の減衰が所定の度合いにオフセットされるように構成してシステムのどこか他の部分でＰＤＬをオフセットするために、素子を用いることも可能である。
【００１７】
あるいは、（ＴＥ偏光成分もしくはＴＭ偏光成分の各々で観察される）領域１６もしくは領域１７の平均屈折率を、導波路コア１１の屈折率の値を超えないように上げると、上記成分が素子内を伝播する時間が単に変わるだけになる。ＴＥ偏光成分およびＴＭ偏光成分が素子内を伝播する時間をそれぞれ電極１８、電極１９の適切な作動によって互いに独立して変更できるので、上記の二つの成分の素子内伝播時間を相対的に変えることができ、これをＰＭＤを補償するために用いることができる。
【００１８】
あるいは、層１４が干渉縞を含む場合、干渉縞によって引き起こされる屈折率変調を変えることにより、導波路コア１１から層１４もしくはガラスカバー１５における前方伝播モード／後方伝播モードに波長を選択して光がカプリングされることになる。この効果を、様々な波長選択性フィルタの設計に利用することができる。
【００１９】
図３Ａに、第１の電極セット構成１８が示されている。この構成において、薄膜の電極２０および２１が、層１４とカバー１５の間の界面に設けられている。電極２０および電極２１は、電圧Ｖ１によって電気的ポテンシャルが印加されると、電場ベクトルがコア１１に対して横方向で且つ導波路の表面１３に対して基本的に（略）平行な電場Ｅ１が発生するように（公称電場ベクトルが矢印で示されている）、導波路コア１１の各側部側に離間されている。
【００２０】
図３Ｂも図３Ａと同様の構成を示すが、図３Ｂにおいては、薄膜の電極２０および２１が（層１４とカバー１５の間の界面ではなく）導波路１０と層１４の間の界面に設けられている。
【００２１】
図３Ｃは、図３Ａの構成と図３Ｂの構成を効果的に組み合わせた構成を示す。より詳細に述べると、電極１８は、層１４とカバー１５の間の界面に設けられた第１の薄膜電極対２０Ａ，２１Ａと、導波路１０と層１４の間の界面に設けられた第２の薄膜電極対２０Ｂ，２１Ｂとを含む。電極２０Ａと電極２０Ｂは、電圧供給Ｖ１の一方の端子に接続されてこれを共有し、一方、電極２１Ａと電極２１Ｂは、電圧供給Ｖ１の他方の端子に接続されてこれを共有する。この構成の場合、電極対を一つ追加して設けるためそれだけ費用がかかるが、（電極対が一つのときと比較して）より均一な電場がもたらされる。
【００２２】
図４Ａは、電極セット１９の構成を示す。この構成において、薄膜の電極２２および２３は、層１４とカバー１５の間の界面に設けられている。電極２２は導波路コア１１に位置合わせされ、一方、電極２３は二つの部分２３Ａおよび２３Ｂから成り、二つの部分２３Ａおよび２３Ｂは、コア１１のそれぞれの側に、各々、電極２２と離間して位置される。電圧Ｖ２によって電気的ポテンシャルが印加されると、電場ベクトルがコア１１に対して横方向で且つ導波路の表面１３に対して略垂直な電場Ｅ２が発生する（公称電場ベクトルが矢印で示されている）。
【００２３】
図４Ｂは、電極セット１９が第１の薄膜電極対２４、２５を含む構成を示す。薄膜電極２４および薄膜電極２５は、各々、層１４とカバー１５の間の界面、導波路１０と層１４の間の界面に、かつ導波路コア１１の一方の側に設けられている。第２の薄膜電極対２６および２７も、第１の薄膜電極対２４、２５と同様に設けられるが、第２の薄膜電極対２６および２７は、導波路コア１１の他方の側に、電極２４および２５と離間して設けられる。電極２４と電極２６は、共に電圧供給Ｖ２の一方の端子に電気的に接続され、一方、電極２５と電極２７は、共に電圧供給Ｖ２の他方の端子に電気的に接続される。これらの電極に電気的ポテンシャルが印加されると、電場ベクトルがコア１１に対して横方向で且つ導波路の表面１３に対して略垂直な電場Ｅ２が発生する（公称電場ベクトルが矢印で示されている）。しかし、この構成の場合、電極対を一つ追加しなければならないが、（電極対が一つのときと比較して）より均一な電場がもたらされる。
【００２４】
図５Ａは、図３Ａの例示された電極１８の構成を図４Ａに示された電極１９の構成と組み合わせた電極構成の代表的な構造を示す平面図である。この構成において、全ての電極はそれぞれ導波路コア１１に平行に延びる作動部を有する。図５Ｂは、上記の作動部がコア軸Ａに対してある角度をもって延びる変形例の構造を示す。上記の構造により、図５Ａ、図５Ｂいずれの例においても、コア１１に沿って部分ごとに強さが変化する電場が発生し、これを、導波路コア１１に沿って伝播する光と層１４の相互作用の程度と印加された電圧との関係を制御するために用いることができる。
【００２５】
図６Ａ〜図６Ｃは、各々、界面１３に対して略垂直、略平行な電場を発生させる別の電極構成を示す。図６Ａは、一対の薄膜電極３０、３１およびもう一対の薄膜電極３２、３３を含む電極セット１８を示す。薄膜電極３０、３１は、層１４とカバー１５の間の界面に設けられると共に、導波路コア１１のそれぞれの側に位置される。薄膜電極３２、３３は、導波路１０の底面３４に設けられると共に、やはりコア１１のそれぞれの側に位置される。電極３０と電極３２は、電圧供給Ｖ１の一方の端子に接続されてこれを共有し、一方、電極３１と電極３３は、電圧供給Ｖ１の他方の端子に接続されてこれを共有する。これらの電極に対して電圧Ｖ１によって電気的ポテンシャルが印加されると、少なくとも導波路コア１１が設けられた領域において、層１４と導波路１０の間の界面１３に対して基本的に平行に延びる電場Ｅ１が発生する。所望であれば、電極対３０、３１と電極対３２、３３のいずれかの対を省略してもよい。
【００２６】
図６Ｂは、一対の薄膜電極３５、３６およびもう一対の薄膜電極３７、３８を含む電極セット１９を示す。薄膜電極３５、３６は、層１４とカバー１５の間の界面に設けられると共に、導波路コア１１のそれぞれの側に位置される。薄膜電極３７、３８は、導波路１０の底面３４に設けられると共に、やはりコア１１のそれぞれの側に位置される。この構成は、図６Ａを参照して説明された構成に類似しているが、電極３０と電極３２は、電圧供給Ｖ２の一方の端子に接続されてこれを共有し、一方、電極３６と電極３８は、電圧供給Ｖ１の他方の端子に接続されてこれを共有する。これらの電極に対して電圧Ｖ２によって電気的ポテンシャルが印加されると、少なくとも導波路コア１１が設けられた領域において、層１４と導波路１０の間の界面１３に対して基本的に（略）垂直に延びる電場Ｅ２が発生する。所望であれば、電極対３５、３７と電極対３６、３８のいずれかの対を省略してもよい。
【００２７】
図６Ｃに示されているように、これら二つのタイプの電極構成を導波路コア１１の長手方向に沿って交互に並べてもよい。
【００２８】
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明の電極構成の別の可能な構造を示す。より詳しく述べると、図７Ａに詳しく示されているように、電極セット１８は、層１４とカバー１５の間の界面に設けられた薄膜の電極４０と、導波路１０の底面４２に設けられた薄膜の電極４１とを含む。平面図（図７Ｃ参照）に示されているように、二つの電極４０、４１は、各々、導波路コア１１のそれぞれの側に設けられる。電圧Ｖ１によって電気的ポテンシャルが印加されると、層１４と導波路１０の間の界面１３に対して約＋４５度の角度で延びる電場Ｅ１が発生する。
【００２９】
図７Ｂに詳しく示されているように、電極セット１９は、層１４とカバー１５の間の界面に設けられた薄膜の電極４３と、導波路１０の底面４２に設けられた薄膜の電極４４とを含む。電極セット１８と同様、平面図（図７Ｃ参照）で見たとき、電極４３、４４は各々導波路コア１１のそれぞれの側に設けられるが、その配置は、電極４０、４１の配置とは逆である。よって、電極４３、４４に電圧Ｖ２によって電気的ポテンシャルが印加されると、界面１３に対して約−４５度の角度で延びる電場Ｅ２が発生する。
【００３０】
この構成において、電場Ｅ１ならびに電場Ｅ２は依然として互いに略垂直であるが、界面１３に対しては、共にある角度で傾斜している。
【００３１】
図７Ｃに示されているように、図７Ａおよび図７Ｂに示された二つの電極構成を導波路コア１１の長手方向に沿って交互に交代させてもよい。
【００３２】
図８Ａ〜図８Ｃは、図７Ａ〜図７Ｃの電極構成にほぼ類似した別の電極構成を示す。従って、図７Ａ〜図７Ｃの電極構成に類似した部品には同じ参照番号を付ける。しかし、図８Ａにおいて、最上部の電極４０は導波路コア１１とほぼ整合した位置に設けられる。同様に、図８Ｂにおいて、最上部の電極４３もは導波路コア１１とほぼ整合した位置に設けられる。図８Ｃは、これら二つのタイプの電極構成を導波路コア１１の長手方向に沿って交互に交代させた状態を示す。
【００３３】
図９においては、最上部の電極４０および４３を、導波路コア１１の長手方向に延びる共有かつ単一の電極４５に代えた別の構成を示す。
【００３４】
図１０Ａおよび図１０Ｂに、電極セット１８が層１４とカバー１５の間の界面に設けられた一対の薄膜の電極５０、５１を含む別の構成が示されている。電極５０、５１は導波路コア１１に対して横方向に互いに離間しており、両電極の間の間隙は導波路コア１１から横方向にオフセットされている。同様に、電極セット１９は層１４とカバー１５の間の界面に設けられた一対の薄膜の電極５２、５３を含むと共に、両電極間の間隙は導波路コア１１から横方向にオフセットされているが、電極５０、５１とは逆方向にオフセットされている。
【００３５】
図１０Ａに示されているように、電極５０および電極５１は、導波路コア１１に対し、電場Ｅ１が導波路界面１３に対して基本的に（略）＋４５度の角度で延びる領域に電極５１が配置されるように位置付けされる。同様に、図１０Ｂに示されているように、電極５２および電極５３は、導波路コア１１に対し、電場Ｅ２が導波路界面１３に対して基本的に（略）−４５度の角度で延びる領域に電極５３が配置されるように位置付けされる。図１０Ａおよび図１０Ｂの挿入図は、各々、各構成における導波路コア１１と層１４の間の界面における電場ベクトルを示す。よって、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ〜図８Ｃおよび図９の構成と同様、電場Ｅ１および電場Ｅ２は依然として互いに略垂直であるが、表面１３に対しては基本的に平行、垂直ではなく、ある角度をもって延びる。
【００３６】
上述の諸図面の電極構成は、二つの領域１６および１７における電極の構造が互いに鏡像であり、電極を同じ印加電圧で作動させることが可能という利点がある。二つの電場は、もはや光信号のＴＥ成分およびＴＭ成分（つまり導波路の表面１３に平行、垂直な各成分）には作用しないが、依然として、信号の二つの異なる垂直偏光成分に作用する。
【００３７】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、第１の電極対５５、５６と第２の電極対５７、５８と第３の電極対５９、６０を含み、これら三つの電極対が各々、導波路の軸Ａの長手方向に離間した素子の三つの異なる領域に設けられている電極構成を示す。上述の構成と同様、各電極対の電極、層１４とカバー１５の間の界面に設けられた薄膜の電極である。第１の電極対５５、５６は導波路コア１１に対して横方向に互いに離間しており、両電極の間の間隙は導波路コア１１から横方向にオフセットされている。同様に、第２の電極対５７、５８は導波路コア１１に対して横方向に互いに離間しており、両電極間の間隙は導波路コア１１から横方向に、しかし電極５５、５６とは逆方向にオフセットされている。第３の電極対５９、６０も導波路コア１１に対して横方向に互いに離間しているが、両電極間の間隙は導波路コア１１に略整合している。
図１１Ａに示されているように、電極５５および電極５６は、導波路コア１１に対し、これらの電極に電圧が印加されたとき発生する電場Ｅ１が導波路界面１３に対して基本的に＋６０度の角度で延びるように位置付けされる。同様に、図１１Ｂに示されているように、電極５７および電極５８は、導波路コア１１に対し、これらの電極に電圧が印加されたとき発生する電場Ｅ２が導波路界面１３に対して基本的に−６０度の角度で延びるように位置付けされる。最後に、図１１Ｃに示されているように、電極５９および電極６０は、導波路コア１１に対し、これらの電極に電圧が印加されたとき発生する電場Ｅ３が導波路界面１３に対して基本的に平行に延びるように位置付けされる。従って、素子の三つの領域における電場Ｅ１、Ｅ２およびＥ３は互いに垂直でなく、角度的に約１２０度間隔で互いに離間した電場ベクトルを有する。
【００３８】
この構成は、上述の実施形態の電場Ｅ１および電場Ｅ２が互いに対して正確に垂直であることを確実にしたいときに（二つの電場が互いに対して少しでも垂直でないと、顕著なＰＤＬが発生する）生じる可能性のある諸問題を回避することを意図している。この構成は、（上述の他の構成よりも）角度に関して許容度が大きく、また、三つの電極セットに印加される電圧を独立して選択することにより、誤差をある程度矯正できる。実際、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ〜図８Ｃおよび図９を参照して説明された上記の電極構成を、電場Ｅ１および電場Ｅ２が界面１３に対して±４５度以外の角度を形成するように構成することができる。
【００３９】
本発明は、現在最も実際的かつ好適な実施形態と考えられている実施形態との関連で説明されたが、本発明は上記の構成に限定されず、本発明の精神および範囲内に含まれる様々な変形例および同等の構造を網羅すべく意図されていることを理解されたい。例えば、電極構成の電極は、カバー１５の上部表面を含む、素子の任意の好適な表面に設けられてよい。実際の応用例において、電極の最適な位置は、電気光学的および製造上の考慮に応じて変わるであろう。また、電圧源Ｖ１およびＶ２は、液晶材料と共に用いる場合通常は交流であろうが、層１４が異なるタイプの電気光学的材料から成る場合は、交流でなく直流電源を用いてもよい。
【００４０】
また、上記の実施形態のほとんどにおいて、導波路１０のコア１１（断面が円形でも四角形でもよい）は、その一つの表面がクラッド１２の表面１３に露出するように設けられている。しかし、そうでなく、導波路コア１１が完全に表面１３の上に露出し、表面１３上に隆起を形成しているタイプの導波路を用いることも可能である。あるいは、（例えば図６Ａ〜図６Ｃ、７Ａ〜図７Ｃおよび図８Ａ〜図８Ｃの実施形態に示されているように）コア１１をクラッド１２の表面１３よりも少し下に埋め込んでもよい。しかし、全ての場合において、導波路は単一モードタイプであり、モード場の一部が電気光学的材料の層１４と重なる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の光学素子の略分解斜視図である。
【図２】図１に示された光学素子のさらに詳細な略斜視図である。
【図３Ａ】本発明の光学素子の異なる電極構造を示す略断面図である。
【図３Ｂ】本発明の光学素子の異なる電極構造を示す略断面図である。
【図３Ｃ】本発明の光学素子の異なる電極構造を示す略断面図である。
【図４Ａ】別の電極構造を示す略断面図である。
【図４Ｂ】別の電極構造を示す略断面図である。
【図５Ａ】二つの異なる電極構造の平面図である。
【図５Ｂ】二つの異なる電極構造の平面図である。
【図６Ａ】さらに別の電極構造を示す略断面図である。
【図６Ｂ】さらに別の電極構造を示す略断面図である。
【図６Ｃ】図６Ａおよび図６Ｂの電極構造の略平面図である。
【図７Ａ】さらに別の電極構造の略断面図である。
【図７Ｂ】さらに別の電極構造の略断面図である。
【図７Ｃ】図７Ａおよび図７Ｂの電極構造の略平面図である。
【図８Ａ】さらに別の電極構造の略断面図である。
【図８Ｂ】さらに別の電極構造の略断面図である。
【図８Ｃ】図８Ａおよび図８Ｂに示された電極構造の略平面図である。
【図９】電極構造の変形例の略平面図である。
【図１０Ａ】本発明の光学素子の別の実施形態の略断面図である。
【図１０Ｂ】本発明の光学素子の別の実施形態の略断面図である。
【図１１Ａ】さらに別の実施形態の断面図である。
【図１１Ｂ】さらに別の実施形態の断面図である。
【図１１Ｃ】さらに別の実施形態の断面図である。
【国際公開パンフレット】
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2004537751.tif 000004
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004537751.tif 000038
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