(57)【要約】ファイバー光通信システムで使用される波長選択フィルタ素子における低PDLおよび低PDMを達成する、改良された解決方法が開示される。一実施形態では、光入力信号は、偏光ビームスプリッタよって直交する偏光成分に分割される。この二つの偏光成分は、電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子（ESBG）素子に入射される。二つの成分が同じ偏光方向をもってESBG素子に入射するように、二つの成分のうちの一つの偏光は、90度回転される。ESBG素子の出力端では、上記のように回転された成分の偏光が別の成分の偏光に対して直交するように、二つの成分のうちの一つが90度回転される。その後二つの成分は偏光ビーム結合器を用いて結合され、結合された信号は光出力信号として供給される。
2004537746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光信号を受光し、かつ前記入力光信号を分離して、物理的に分離した第一及び第二成分光信号とするように構成されているビームスプリッタであって、前記第一成分光信号は前記第二成分光信号の偏光と略直交する偏光を有する、ビームスプリッタと、
前記第一成分光信号を受光し、前記第一成分光信号の偏光が前記第二成分光信号の偏光に対し略平行となるように、前記第一成分光信号の偏光を回転するように構成された第一の偏光回転子と、
前記回転された第一成分光信号及び前記第二成分光信号を受光するように構成された略並列な導波路を備える電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子（ＥＳＧＢ）素子と、
を備えることを特徴とする、直交偏光モードに対する略平行領域を有する電気光学素子。
【請求項２】
前記平面光回路の出力からの前記第二成分光信号を受光し、前記第二成分光信号の偏光が前記回転された第一成分光信号の偏光に対して略直交するように、前記第二成分光信号の偏光を回転するように構成された第二の偏光回転子と、
前記回転された第一成分光信号と前記回転された第二成分光信号とを結合して、結合された出力信号を供給するように構成されたビーム結合器と、
を更に備えることを特徴とする、請求項１記載の電気光学素子。
【請求項３】
前記平面光回路からの前記回転された第一成分光信号を受光し、前記回転された第一成分光信号の偏光が前記第二成分光信号の偏光に対して略直交するように、前記回転された第一成分光信号の偏光を回転するように構成された第二の偏光回転子と、
前記回転された第一成分光信号と前記第二成分光信号とを結合して、結合された出力信号を供給するように構成されたビーム結合器と、
を更に備えることを特徴とする、請求項１記載の電気光学素子。
【請求項４】
前記ビームスプリッタは偏光ビームスプリッタからなることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項５】
前記ビームスプリッタは自己結像導波路偏光スプリッタからなることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項６】
前記ビームスプリッタはＹ分岐偏光スプリッタからなることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項７】
前記第一の偏光回転子は１／２波長板からなることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項８】
前記第一の偏光回転子はファラデー回転子からなることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項９】
前記第一の偏光回転子は交互性導波路領域の原理に基づく偏光変換器からなることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項１０】
前記第一の偏光回転子はポーリング電気光学高分子に基づく偏光変換器からなることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項１１】
前記ビームスプリッタから前記第一の偏光回転子へ前記第一成分光信号を伝搬するように構成された偏光保存ファイバー光リンクを更に備えることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項１２】
前記偏光回転子から前記ＥＳＢＧ素子へ前記回転された第一成分光信号を伝搬するように構成された偏光保存ファイバー光リンクを更に備えることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項１３】
前記ＥＳＢＧ素子が、
基板と、
前記基板上に形成された平面光回路と、
カバーガラス層と、
前記平面光回路と前記カバーガラス層との間に挟まれたホログラフィック高分子分散液晶層と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項１４】
前記ＥＳＢＧ素子は、前記ＥＳＢＧ素子のブラッグ回折格子の状態を変えるのに十分な電界を発生するように構成された一つ以上の電極を備えることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項１５】
前記第一の偏光回転子は、前記ＥＳＢＧ素子と同じ基板上に集積されることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項１６】
前記ビームスプリッタは、前記ＥＳＢＧ素子と同じ基板上に集積されることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項１７】
前記ビームスプリッタ、前記第一の偏光回転子、前記第二の偏光回転子、及び前記ビーム結合器は、前記ＥＳＢＧ素子と同じ基板上に集積されており、これによって、前記電気光学素子は完全に集積化された素子からなり、構成部品間で光信号を導く光ファイバーリンクの使用が不必要となることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
【請求項１８】
入力光信号を受光し、かつ前記入力光信号を分離して、物理的に分離した第一及び第二成分光信号とするように構成されているビームスプリッタであって、前記第一成分光信号は前記第二成分光信号の偏光と略直交する偏光を有する、ビームスプリッタと、
前記第一成分光信号を受光し、前記第一成分光信号の偏光が前記第二成分光信号の偏光に対し略平行となるように、前記第一成分光信号の偏光を回転するように構成された第一の偏光回転子と、
平面光回路であって、
前記回転された第一成分光信号を受光するように構成された第一の導波路と、
前記第一の導波路に対して略平行であり、かつ前記第二成分光信号を受光するように構成される第二の導波路と、
複数の電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子であって、前記複数の電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子のそれぞれが、該回折格子を通過する光が回折格子によって実質上変更を受けない第一の状態、及び該回折格子を通過する光が回折格子よって変更される第二の状態を有する、複数の電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子と、を備える平面光回路であって、
前記平面光回路は、前記第一の導波路中を伝わる光が一つ以上の前記複数の電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子を通過し、前記第二の導波路中を伝わる光が一つ以上の前記複数の電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子を通過するように構成されている、平面光回路と、
前記平面光回路の出力からの前記第二成分光信号を受光し、かつ前記第二成分光信号の偏光が前記回転された第一成分光信号の偏光に対して略直交するように、前記第二成分光信号の偏光を回転するように構成された第二の偏光回転子と、
前記回転された第一成分光信号と前記回転された第二成分光信号とを結合して、結合された出力信号を供給するように構成されたビーム結合器と、
を備えることを特徴とする、直交偏光モードに対する略平行領域を有する電気光学素子。
【請求項１９】
入力光信号を受光し、かつ前記入力光信号を分離して、物理的に分離した第一及び第二成分光信号とするように構成されているビームスプリッタであって、前記第一成分光信号は前記第二成分光信号の偏光と略直交する偏光を有する、ビームスプリッタと、
前記第一成分光信号及び前記第二成分光信号を受光するように構成されている、略平行な導波路を備える電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子(ＥＳＢＧ)素子と、
前記ビームスプリッタからの前記第一成分光信号を受光し、前記第一成分光信号が、前記ビームスプリッタから出射されたときに有していたのと略同じ偏光状態をもって前記ＥＳＢＧ素子へ入射するように、前記第一成分光信号を前記ＥＳＢＧ素子へ送るように構成された第一の偏光保存光ファイバーと、
前記ビームスプリッタからの前記第二成分光信号を受光し、前記第二成分光信号を前記ＥＳＢＧ素子へ送るように構成された第二の偏光保存光ファイバーであって、前記ＥＳＢＧ素子へ入射する前記第二成分光信号の偏光が、前記第一成分光信号の偏光に対して略平行であるように、前記第二の偏光保存光ファイバーは前記ＥＳＢＧ素子に対する調心及び結合の前に、前記第二の偏光保存光ファイバー自身の軸周りに回転される、第二の偏光保存光ファイバーと、
第三の偏光保存光ファイバーを通して前記第一成分光信号を受光し、及び第四の偏光保存光ファイバーを通して前記回転された第二成分光信号を受光するように構成されたビーム結合器であって、第四の偏光保存光ファイバーは前記回転された第二成分光信号を前記ビーム結合器に、前記ＥＳＢＧ素子から出射されたときと略同じ偏光状態で送るように構成及び調心されており、前記第三の偏光保存光ファイバーは、前記第一成分光信号が、前記回転された第二成分光信号が前記ビーム結合器で受光される偏光に対して、略直交している偏光をもって前記ビーム結合器に送られるように、前記ＥＳＢＧ素子及び前記ビーム結合器間で、前記第三の偏光保存光ファイバー自身の軸周りに回転される、ビーム結合器と、を備え、
これによって、前記第一成分光信号と前記回転された第二成分光信号とは結合されて、結合された出力信号を供給することを特徴とする、直交偏光モードに対する略平行領域を有する電気光学素子。
【請求項２０】
入力光信号を受光する手段と、
入力光信号を第一成分光信号及び第二成分光信号に分離する手段であって、第一成分光信号は第二成分光信号の偏光状態に対して略直交する偏光状態を有する、分離する手段と、
回転された第一成分光信号の偏光が第二成分光信号の偏光に対して略平行であるように、第一成分光信号の偏光を回転する手段と、
前記ＥＳＢＧ素子の第一の導波路への入力として前記回転された第一成分光信号を供給し、前記ＥＳＢＧ素子の第二の導波路への入力として前記第二成分光信号を供給する手段であって、前記第一及び第二の導波路は互いに略平行であり、これによって、前記回転された第一成分光信号及び前記第二成分光信号は、ＥＳＢＧ素子と平行に相互作用し、第一成分出力光信号及び第二成分出力光信号として出射される、供給する手段と、
前記第二成分出力光信号の偏光が、前記第一成分出力光信号の偏光に対して略直交するように、前記第二成分出力光信号の偏光を回転する手段と、
結合された出力信号を生成するために、前記回転された第二成分出力光信号を前記第一成分出力光信号と結合する手段と、
を備えることを特徴とする、直交偏光モードに対する略平行領域を有する電気光学素子。
【請求項２１】
入力光信号の受光することと、
入力光信号を、第一成分光信号と、該第一成分光信号の偏光状態に対して略直交する偏光状態を有する第二成分光信号とに分離することと、
回転された第一成分光信号の偏光が第二成分光信号の偏光に対して略平行であるように、第一成分光信号の偏光を回転することと、
前記ＥＳＢＧ素子の第一の導波路への入力として、前記回転された第一成分光信号を供給し、前記第一の導波路と互いに略平行な前記ＥＳＢＧ素子の第二の導波路への入力として、前記第二成分光信号を供給することであって、これによって、前記回転された第一成分光信号及び前記第二成分光信号は、平行に前記ＥＳＢＧ素子と相互作用し、第一成分出力光信号及び第二成分出力光信号として出射される、信号を供給することと、
前記第二成分出力光信号の偏光が、前記第一成分出力光信号の偏光に対して、略直交するように、前記第二成分出力光信号の偏光を回転することと、
結合された出力光信号を生成するために、前記回転された第二成分出力光信号を前記第一成分出力光信号と結合することと、
を含む、入力光信号の偏光状態に概して無依存の方法で、電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子(ＥＳＢＧ)と入力光信号との相互作用を提供する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にスイッチング可能な光学素子に関する。より詳細には、直交偏光モードに対する平行領域を有する電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子素子が開示される。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において参照して援用される特許文献１において、導波路基板の表面上、あるいは直下に作成された光導波路、ブラッグ回折格子が作りこまれた高分子分散液晶材料層、およびカバー板を備える一連の電気光学素子が記載されている。カバー板、導波路基板、あるいは両方は、液晶分子の方向を回転するためにPDLC層に電界を印加するための電極を備え、ブラッグ回折格子の回折効率、そして/またはPDLC層の平均屈折率を変える。従って、特許文献１に記載された素子は、電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子（ESBG）を備える。このような素子は、ファイバー光通信システムにおいて、波長選択フィルタや減衰器として有用である。
【０００３】
非特許文献１においては、単一導波路コアの平面光回路に沿って連続して作成された、それぞれ異なった中心波長をもった一連の電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子（ESBG）を備える動的利得等価素子が記載されている。
【０００４】
ファイバー光通信システムに使用される素子（構成部品）は、偏光依存損失（PDL）が低く、偏光モード分散（PMD）が低い必要がある。PDLは、入射光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。低PDLと低PMDの要求条件を満たすため、ファイバー光通信システム中で使用される素子は、原則的に、入射光の偏光状態に無依存でなくてはならない。この条件は、ホログラフィック高分子分散型液晶材料やネマチック液晶材料のような、本来的に備わる複屈折を持つ材料を組込んでいるいかなる素子においても、非常に到達しがたい。
【０００５】
光通信システム用の液晶を基にする素子において低PDL実現するための一解決策としては、偏波ビームスプリッターを用いて直交する偏波状態に分け、結果として得られる二つの光ビームを独立に素子を通過させ、その後偏波結合器を用いて二つのビームを再結合するというものがある。例えば、特許文献２を参照されたい。偏光ダイバーシティの方法は、特許文献１や非特許文献２に記載されているような電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子素子に対しては、出願人の知るかぎりでは、これまで適用されていない。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第5,937,116号、ドマッシュ（Domash）「スイッチング可能な光学素子/構造とその製造方法（Switchable Optical Components/Structures and Methods for the Fabrication Thereof）」、１９９９年８月１０日
【特許文献２】
米国特許第6,208,774号、ソリン他（Sorin et al.）「液晶に基づく偏光無依存光スイッチングデバイス（POLARIZATION INDEPENDENT LIGHT SWITCHING DEVICE BASED ON LIQUID CRYSTALS）」、２００１年３月２７日
【非特許文献１】
アシュミード（Ashmead）著、「ＷＤＭソリューションズ（WDM Solutions）」、２００１年１月
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ファイバ光通信システムに用いられる波長選択フィルタデバイスにおいてＰＤＬ及びＰＤＭを低くすることを達成する改良された解決法が開示される。一実施形態において、シングルモード光ファイバを介して受光された光入力信号は、偏光ビームスプリッタによって直交偏光成分に分割される。二つの偏光成分は、一実施形態では、二つの偏光保存光ファイバーを経て電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子（ESBG）素子へ導かれる。二つの成分のうちの一つの成分の偏光は、二つの成分が同じ偏光方向をもってESBG素子に入るように、90度回転される（つまり、第1の成分の偏光は第2の成分の偏光と平行である）。一実施形態では、ESBG素子は、平面の導波回路及びカバー板間に形成された一つ以上のスイッチング可能な回折格子からなる。一実施形態では、ESBGが、高分子分散型液晶の層の中に形成される。カバー板、平面光回路基板あるいはその両方は、ESBGに電界を印加するための電極を有する。ESBG素子の出力において、回転された成分の偏光がもう一つの成分の偏光に直交するように、二つの成分のうちの一つが90度回転される。その後、二つの成分は、偏光ビーム結合器を用いて結合され、結合した信号は、光出力信号として出力される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、同じ参照符号によって同様の構成要素が示されている添付図面とあわせて、以下の詳細な説明によって容易に理解されるであろう。
【０００９】
本発明は、さまざまな方法で実行可能なことが理解されるべきであり、この方法には、プロセスとして、装置、システム、あるいは、コンピュータ可読媒体が含まれ、このコンピュータ可読媒体は、例えば、コンピュータ可読記憶媒体や、プログラム命令が光または電子通信リンクで送られるコンピュータネットワークである。なお、開示されたプロセスのステップの順序は、発明の範囲内で変更されてもよい。
【００１０】
本発明の一つあるいはそれ以上の好適な実施形態の詳細な説明は、例として本発明の原理を説明する添付の図面とともに、以下に提供される。本発明はこのような実施形態と関連して説明されるが、本発明が如何なる実施形態にも制限されるものではないことは理解されるべきである。これに対して、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限され、本発明は多数の代替、修正および等価物を包含する。本発明を十分に理解するために、例証の目的で、多数の具体的な詳細が以下の説明において述べられる。本発明は、これら具体的な詳細のうちのいくつかあるいはすべてを除いた特許請求の範囲に従って実施されてもよい。本発明がいたずらに不明瞭化しないように、明瞭化のため、本発明に関する技術分野で知られている技術的な文献は、詳細に記述されてはいない。
【００１１】
図1に、電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子(ESBG)素子100の分解概略図を示す。ホログラフィック高分子分散型液晶（HPDLC）層102は、平面光回路104とカバーガラス106との間にはさまれている。平面光導波路回路104は2つの平行な導波路コア110および112を備える。他の実施形態では、平面光導波路回路104が二つ以上の平行な導波路コアを含む場合がある。複数の電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子（ESBG）はHPDLC層102中に作られる。一実施形態では、ESBGの干渉縞面が、導波路コア110および112の軸に垂直である。HPDLC層102中の液晶分子が干渉縞面に垂直に整列するため、電界がESBGに印加されない場合、分子はコア110および112に対して平行に整列する。この方法で整列した分子を用いると、回折格子は、導波路コア110および112中を伝播する光と偏光依存相互作用しない。一実施形態では、カバーガラス106、導波路回路104あるいはこの両方は、ESBGの制御用電界を印加するための、図1中で図示しない薄膜電極を有する。一実施形態では、電極は、本明細書において参照して援用される、2001年12月14日に出願された仮米国特許出願60/309,153番「直交偏光モードの連続部を有する電気光学デバイス（Electro-Optical Device with Sequential Sections for Orthogonal Polarization Modes）」に記載されるような構造である。一実施形態では、電極は、本明細書において参照して援用される、PCT出願PCT/US01/48294「スイッチング可能なホログラム（Switchable Holograms）」に記載されるような構造である。一実施形態では、導波路コア110および112の軸に垂直な電界の印加によって、電界の方向に液晶分子が回転し、それにより、回折格子と導波路中を伝播する光との相互作用が増加する。
【００１２】
一実施形態では、ESBG素子100への入力およびESBG素子100からの出力は、導波路コア110および112の端面に結合された光信号である。一実施形態では、それぞれの対応するコア端面に対して偏光保存光ファイバーを整列および結合することによって、それぞれの光信号が、導波路コア110および112のうちの適切なものに結合される。一実施形態では、より詳しく以下で議論されるように、追加の構成部品および経路は、ESBG素子100と同じ基板上に集積される。このような実施形態では、光信号は、偏光保存光ファイバーを必要とせずに、適用可能なものとして、導波路コア110および112に結合される場合がある。
【００１３】
図2は、電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子に基づいた光学素子200の一実施形態概略図であり、光学素子200は直交偏光モード用平行領域を有する。一実施形態では、光学素子200は波長選択フィルタ素子を備える。入力光信号202は、シングルモード光ファイバ204を介して伝播されるランダム偏光からなる。一実施形態では、入力光信号202は、発光ダイオード（LED）あるいはファブリーペローレーザー、ブラッグレーザー、分布帰還型レーザーのような半導体レーザー、あるいは他のあるレーザーや他の適切な光源によって生成される。一実施形態では、50mW以上のパワー・レーザーが使用される。一実施形態では、Cバンド（1528〜1561nmの波長）やLバンド（1561〜1620nm）の光信号が使用されてもよい。しかしながら、任意の適切な光源によって生成された、光通信または信号伝達で使用するのに適した任意の光信号が使用されてもよい。
【００１４】
一実施形態では、偏光ビームスプリッタ（PBS）206は、入射光信号202を分割して、直交する偏光モードを有する二つの信号208及び210とする。一実施形態では、PBS 206が、誘電体コーティングを備えた立方体プリズム、あるいは複屈折結晶からなる。ファイバーとファイバーをつなぐ偏光ビームスプリッタを作る技術は、工業的によく知られている。一実施形態では、PBS 206は、0.5dB未満の挿入損失、および20dB程度の分波消光比を持つ。一実施形態では、PBS 206は、ニューフォーカス（New Focus）（米国）社製の「Polarization Beam Combiner/Splitter, Grade A」からなる。一実施形態では、PBS 206は、本明細書において参照して援用される米国特許第5,852,691号に記載される自己結像偏光スプリッタ（self imaging polarization splitter）からなる。自己結像導波路偏光スプリッタは、エル・ビー・ソルダーノ他（L. B. Soldano et al.）の「自己結像原理及び応用に基づく光マルチモード干渉デバイス（Optical multi-mode interference devices based on self-imaging principles and applications）」、J. Lightwave Tech. Vol. 13, No. 4, April 1995, at pp. 615-627にも記載されている。一実施形態では、PBS 206は、アール・エム・デ・リッダー他（R. M. de Ridder et al.）の「シリコン上の集積光断熱ＴＥ／ＴＭモードスプリッタ（An integrated optic adiabatic TE/TM mode splitter on silicon）」、IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 4, No. 6, Nov./Dec. 1998, at pp. 930-937や、ワイ・シャニ他（Y. Shani et al.）の「シリコン上の集積光断熱偏光スプリッタ（Integrated optic adiabatic polarization splitter on silicon）」Appl. Phys. Lett. 56(2), 1990, at pp. 120-121に記載されるY分岐型の分波器からなる。ソルダーノ他、デ・リッダー他、シャニ他による上記引用文献は、本明細書において参照して援用される。一実施形態では、PBS 206用の自己結像導波路偏光スプリッタやY分岐型分波器のいずれかを利用することによって、PBS 206を素子200中に一つ以上の他の構成部品と同じ基板上で形成することが可能となり、これによって、このような構成部品間の光ファイバー接続（リンク）の必要がなくなる。
【００１５】
一実施形態では、分割された入力信号が208と210が、それぞれ、偏光保存光ファイバー214および216を通してESBG素子212に導かれる。偏光保存光ファイバーは、フジクラ・アメリカ（Fujikura America）社、サンタクララ、カリフォルニア州（Santa Clara（CA））のような、多くの製造元から入手可能である。2つの信号の最初の1つ（例えば図2に示される信号208）は、ESBG素子212に結合されるのに先立って偏光回転子218によって90度回転される。一実施形態では、偏光回転子218は１／２波長板（HWP）からなる。一実施形態では、市販されている、メレス・グリオ・フォトニクス・コンポーネンツ（Melles Griot Photonics Components）社、カールスバッド、カリフォルニア州（Carlsbad, CA）製の１／２波長板が用いられる。一実施形態では、偏光回転子2１8が、ニュージャージー（New Jersey）のイソウェーブ（Isowave）社から販売されているようなファラデー回転子からなる。一実施形態では、偏光回転子218は、ファン・デル・トウル（Van der Tol）の米国特許第5,398,845号や、ジェー・ジェー・ジー・エム・ファン・デル・トウル他（JJGM. Van der Tol）の「ショート集積光受動偏波変換器の実現（Realization of a Short Integrated Optics Passive Polarization Converter）」、 IEEE Photon. Tech. Letters, vol. 7, no. 8, August 1995, at pp. 893-895にさらに記載されているように、交互性導波路領域2Ｄ／３Ｄ（Alternating Waveguide Section 2D/3D）原理に基づいた偏波変換器からなる。両文献とも、本明細書において参照して援用される。一実施形態では、偏光回転子218は、ポーリング電気光学性高分子をもとにした偏波変換器からなり、例えば、米国特許第6,011,6412号、エス-ワイ・シン他（S-Y Shin et al.）による「電気光学高分子導波路を用いた波長無感応受動偏波変換器（Wavelength Insensitive Passive Polarization Converter Employing Electro Optical Polymer Waveguide）」に記載されており、そして／または、エム-シー・オー他（M-C Oh et al.）による「電気光学高分子を用いた集積光偏波変換デバイス（Integrated Optical Polarization Conversion Devices Using Electro Optical Polymers）」、 ETRI Journal, 18 no. 4, 1997, at pp. 287-299, に記載されており、両文献は、本明細書において参照されて援用される。一実施形態では、交流導波路領域２Ｄ／３Ｄ（alternating waveguide section 2D/3D）原理に基づいた偏波変換器やポーリングされた電気光学性高分子に基づいた偏波変換器を使用することで、このような構成部品をESBG素子と同じ基板上に集積することが可能になり、これによって、このような構成部品及びESBG素子間の光ファイバー接続が不必要になる。
【００１６】
二つの入力信号成分は、光導波路220および222経由でESBG素子を通過してそれぞれ導かれ、ESBG素子との相互作用で修正されるが、これは技術的によく知られた方法であり、上記に参照として組み込まれているドマッシュ（Domash）による米国特許第5,937,115号に、より詳細に記述されている。一実施形態では、（図2中で図示されない）平面光回路からなる他の構成部品および素子を、導波路220および222と同じ基板に集積することも可能である。導波路コア中を伝搬する光は、ESBG層との相互作用によって修正される。修正の形態としては、広帯域又は波長選択的な減衰、あるいは減衰のない位相変化を含むことも可能である。修正の程度は、ESBGの（屈折率又は屈折率変調のような）特性を変更する電圧印加を通じて制御することができる。入力信号の偏光成分は両方とも同じ偏光モードで平面光回路を伝搬するので、両成分は、平面光回路および／またはESBGの偏光依存性能（例えば偏光依存損失（PDL）や偏光モード分散（PMD））に影響されない。このように、入力光信号の両方の偏光成分は本質的に同一の修正を受ける。入力信号202の両成分は、同じ偏光モードでESBG素子212を通るので、ESBG素子212の固有のPDLやPMDによって影響を受けない。一実施形態では、ESBG素子を通って伝搬する光の偏波モードがTE（垂直電場）であり、このとき電場ベクトルがESBG素子212中の平面導波路回路の表面と平行である。一実施形態では、垂直磁場（TM）を含む他の偏光モードも使用される。ESBG素子212から出射する二つの信号成分は、偏光ビーム結合器（PBC）224に導かれ、二つの成分は、偏光ビーム結合器によって結合されて合成ビームとなる。一実施形態では、PBC 224は、偏光ビーム結合器として稼働するように形成された又は向けられた偏光ビームスプリッタからなる。一実施形態では、偏光ビームスプリッタ実施のために、PBC 224は、上に記述された技術のうちのいずれを使用して実施されてもよい。二つの信号成分の二番目は、ESBG素子212とPBC 224への入力端との間で、第２の偏光回転素子226の作用により90度回転される。一実施形態では、第1の信号成分がESBG素子212に入る前に90度回転され、第2の成分は、各経路が回転過程を一度は通るように、ESBG素子212を出た後に90度回転させられるので、融着接続によるいかなる消光比損失や挿入損失も均衡する。一つの代替実施形態では、同じ信号が、ESBG素子に入るのに先立って一度、およびESBG素子を出た後に一度回転され、別の成分は回転しない。図2の結合された光出力信号228は、入力光信号202の偏光状態に依存しないESBG素子によって修正され、出力として供給される。
【００１７】
上で述べたように、もしESBG 212とともに単一基板上への集積に適する構成部品（例えば、PBS 206、偏光回転子208、偏光回転子226およびPBC 224）が使用されれば、そのような構成部品を同じ基板上にESBG 212と、例えばシリコン基板上に、集積することもできるであろうし、それぞれの構成部品間で光信号を導くための光ファイバー接続が不必要になる。このように、完全にあるいはより完全に集積化された実装が可能となる。
【００１８】
図3は、直交偏光モードに対して平行領域をもった電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子に基づいた光学素子300の一実施形態の概略図である。要素202、204、206、208、210および216は、図2の対応する要素と同じである。図3に示される実施形態では、偏光保存光ファイバー214と偏光回転子218とは、偏光保存光ファイバー302に置き換えられており、この光ファイバー302は、ESBG 212の導波路220の入力端に調心および結合される前に、光ファイバー302自身の軸周りに90度回転される（つまり、物理的に光ファイバー302自身の軸周りにねじられる）。一実施形態では、そのような偏光保存光ファイバー302の回転は、図2に示される実施形態中の偏光回転子218を通して光信号成分208を伝達することと同じ効果がある。すなわち、それぞれの信号成分がESBG 212に入力する箇所では、光ファイバー302を通して伝搬された信号成分の偏光状態は、光ファイバー216を通して伝搬された成分と同じである、即ち、平行である。一実施形態では、光ファイバー302の回転が必要であるが、この回転は、光ファイバー302をESBG 212へ融着する前になされる。一実施形態では、融着接続あるいは機械的接続が、光ファイバー302をESBG 212へ接合するのに使用される。当業者は、光ファイバー302をESBG 212に対して回転、調心、接合するのに、多くの手法および手順が使用可能であると認識するであろう。一実施形態では、偏光入力光を使用すること、及び最大又は最小消光レベルへ到達するまでファイバーを回転することに基づいた手法が使用される。
【００１９】
図3をさらに参照して、上述されるように調心された偏光状態を用いた成分光信号はESBG素子212を経由し、ESBG素子212の出力端に結合された偏光保存光ファイバー304および306に結合される。第２の偏光回転子226の代わりに、図2中で示される実施形態のように、第2の成分光信号を運ぶために使用される光ファイバー306は、偏光ビーム結合器224に調心、結合される前に、光ファイバー306自身の軸周りに90度物理的に回転される。このように、第2成分信号の偏光は、第1成分信号に対して、再度直角となり、その結果、偏光ビーム結合器224は、図2に関連して上述されたように、作動して信号成分を結合し、結合された出力信号228を与える。
【００２０】
上述の本発明は理解の明瞭化のためにいくらか詳細に記述しているが、添付の特許請求の範囲内で、ある変更および修正が行われてもよいことは明らかであろう。本発明のプロセスおよび装置の両方を実施する多くの代替方法があることは注目すべきである。従って、本実施形態は、限定的ではなく例示的とみなすべきであり、本発明は本明細書に記載された詳細に制限されるべきものではなく、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で修正されることもある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子（ESBG）素子（１００）の分解概略図である。
【図２】垂直偏光モード用の平行領域をもつ電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子（ESBG）素子（２００）の一実施形態の概略図である。
【図３】は、垂直偏光モード用の平行領域をもつ電気的にスイッチング可能なブラッグ回折格子（ESBG）素子（３００）の一実施形態の概略図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004537746.tif 000027
【国際調査報告】
2004537746.tif 000028
2004537746.tif 000029