(57)【要約】【課題】０．５ＭＨｚ以上の高周波動作を可能とし、温度特性の優れた安価な偏波スクランブラーを提供すること。【解決手段】金属製の柱体の円周部に複数の角形圧電素子を張り付け、その上から光ファイバ２０をねじれなく巻き付ける。こうして構成された複屈折変調器１０Ａ，１０Ｂを複数用い、交流電源３２，４２より圧電素子の共振周波数ほぼ等しい交流電圧を印加し、光ファイバ２０を通過する光の偏波をスクランブルする。これにより機械的強度が低下することなく薄い圧電素子を使用することができ、高速動作が可能で、温度特性の優れた偏波スクランブラーを実現できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属柱体、金属柱体の外周部に固定された互いに同一の形状を有する少なくとも２つの角形圧電素子、及び金属柱体の外周の周りに巻き付けられた光ファイバを有する少なくとも２つの複屈折変調器と、
前記複屈折変調器毎に交流電圧を印加する交流電源と、を具備し、
前記複屈折変調器の金属柱体の外周周りに巻き付けられた光ファイバは、前記光ファイバ軸方向に対する捩りなしに巻き付けられ複数の複屈折変調器に対して縦続接続されており、
前記複屈折変調器数をｎとすると、その主軸のなす角を互いに実質的に９０°／ｎとなるように前記複数の複屈折変調器を配置する偏光スクランブラー。
【請求項２】
前記複屈折変調器の圧電素子は、夫々の複屈折変調器毎にその厚さが互いに異なり、前記複屈折変調器の夫々の圧電素子の厚さモード共振周波数は、互いに異なる請求項１記載の偏光スクランブラー。
【請求項３】
前記複屈折変調器の温度を測定する温度測定手段と、
前記複屈折変調器の温度に対して偏光スクランブラーの最も低い偏光度となる前記交流電源の振幅との関係をあらかじめ測定されてメモリに保存しておき、前記温度測定手段によって測定された温度に対応する振幅となるように前記交流電源を制御するコントローラと、をさらに備える請求項１記載の偏波スクランブラー。
【請求項４】
前記交流電源は、その交流電圧の周波数を、前記夫々の複屈折変調器の圧電素子の厚さモード共振周波数の近似値になるように調整する請求項１記載の偏波スクランブラー。
【請求項５】
前記夫々の複屈折変調器の圧電素子の厚さモード共振周波数は、０．５ＭＨｚから５０ＭＨｚの範囲にある請求項４記載の偏波スクランブラー。
【請求項６】
前記圧電素子は、接続された金属ピンを介して電気回路基板に半田接続され、前記電気回路基板を介して前記交流電源に接続されている請求項１記載の偏波スクランブラー。
【請求項７】
金属柱体と、
前記金属柱体の外周面に一方の面が接触するように配置された少なくとも２つの同一の形状を有する角形圧電素子と、
前記角形圧電素子を含む金属柱体の回りにねじりなしに巻き付けられた光ファイバと、
前記角形圧電素子の他方の面に夫々接続された金属ピンを介して接続された電気回路基板と、を具備する複屈折変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信、特に光波長多重通信に用いられる偏光スクランブラー及びこれに用いる複屈折変調器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
偏光スクランブラーによる制御される光の偏波状態は偏光度（degree of polarization、以下、ＤＯＰという）特性により定量評価することができる。完全に偏光されている光の偏光度（ＤＯＰ）は１００％であり、全く偏光されていない光の偏光度は０％である。偏光スクランブラーは偏光度を低める機能を持ち、理想的な偏波スクランブラーはあらゆる偏光状態の入力光であっても、出力光の偏光度を０％となるようにするものである。
【０００３】
特許文献１では、円筒体形状の圧電素子、及びその外壁周りに巻き付けられた光ファイバを有する少なくとも２つの光ファイバ複屈折変調器と、光ファイバ複屈折変調器の圧電素子毎に交流電圧を印加することにより、複屈折変調を誘導する交流電圧源と、を備えた光ファイバ偏光スクランブラーが示されている。
【特許文献１】特許第３７８４４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１の偏波スクランブラーには、以下のような問題点があった。動作（共振）周波数は円筒形圧電素子の厚さに逆比例するので、高周波動作になるほど厚さを薄くする必要があり、構造的に強度が弱くなる。例えば動作周波数１ＭＨｚの場合、円筒形圧電素子の厚さは約２ｍｍであり、動作周波数１０ＭＨｚの場合、この厚さは約０．２ｍｍになる。従って強度を確保するという観点からは、動作周波数は１ＭＨｚが限界であった。又、円筒形圧電素子への印加電力が比較的大きくなるが、放熱は圧電素子の上下部に限定される。そのため温度依存性が大きくなるという欠点があった。更に円筒形圧電体は特殊構造で比較的高価であり、円筒形圧電体の表面は金属電極膜で覆われているため、その上に光ファイバを固定する必要がある。そのため接着剤で光ファイバをその表面に固定する際に電極ごと剥離する危険性がある。更にリード線を用いて圧電素子と駆動回路を接続しているが、１ＭＨｚ以上の高周波ではリード線自体の誘導インダクタンスがその形状で変化してしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたもので、構造強度を損なうことなく動作周波数が０．５ＭＨｚ以上の高周波動作を可能とし、且つ温度特性の優れた安価な高周波動作が可能な複屈折変調器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明の偏光スクランブラーは、金属柱体、金属柱体の外周部に固定された互いに同一の形状を有する少なくとも２つの角形圧電素子、及び金属柱体の外周の周りに巻き付けられた光ファイバを有する少なくとも２つの複屈折変調器と、前記複屈折変調器毎に交流電圧を印加する交流電源と、を具備し、前記複屈折変調器の金属柱体の外周周りに巻き付けられた光ファイバは、前記光ファイバ軸方向に対する捩りなしに巻き付けられ複数の複屈折変調器に対して縦続接続されており、前記複屈折変調器数をｎとすると、その主軸のなす角を互いに実質的に９０°／ｎとなるように前記複数の複屈折変調器を配置するものである。
【０００７】
ここで前記複屈折変調器の圧電素子は、夫々の複屈折変調器毎にその厚さが互いに異なり、前記複屈折変調器の夫々の圧電素子の厚さモード共振周波数は、互いに異なるようにしてもよい。
【０００８】
ここで前記複屈折変調器の温度を測定する温度測定手段と、前記複屈折変調器の温度に対して偏光スクランブラーの最も低い偏光度となる前記交流電源の振幅との関係をあらかじめ測定されてメモリに保存しておき、前記温度測定手段によって測定された温度に対応する振幅となるように前記交流電源を制御するコントローラと、をさらに備えるようにしてもよい。
【０００９】
ここで前記交流電源は、その交流電圧の周波数を、前記夫々の複屈折変調器の圧電素子の厚さモード共振周波数の近似値になるように調整するようにしてもよい。
【００１０】
ここで前記夫々の複屈折変調器の圧電素子の厚さモード共振周波数は、０．５ＭＨｚから５０ＭＨｚの範囲としてもよい。
【００１１】
ここで前記圧電素子は、接続された金属ピンを介して電気回路基板に半田接続され、前記電気回路基板を介して前記交流電源に接続されているようにしてもよい。
【００１２】
この課題を解決するために、本発明の複屈折変調器は、金属柱体と、前記金属柱体の外周面に一方の面が接触するように配置された少なくとも２つの同一の形状を有する角形圧電素子と、前記角形圧電素子を含む金属柱体の回りにねじりなしに巻き付けられた光ファイバと、前記角形圧電素子の他方の面に夫々接続された金属ピンを介して接続された電気回路基板と、を具備するものである。
【発明の効果】
【００１３】
このような特徴を有する本発明によれば、金属柱体の外周部に複数の角形圧電素子を複数取付けて用いる。従って構造強度が低下することなく、薄い圧電素子を利用することができ、動作周波数を高くすることができる。角形圧電素子は汎用的に用いられるため、中空の円柱体に比して安価である。又側面から金属柱体に放熱できるので、温度特性が改善し高出力動作にも適する。更に光ファイバの外周部固定には金属柱体の金属面で行えば電極剥がれを回避することができるという効果がある。本発明では、１つの複屈折変調器には１つの圧電素子を用いる従来のものとは異なり、１つの複屈折変調器に少なくとも２つ以上の圧電素子を用いるので、圧電素子の１つが故障しても若干の特性劣化にはなるものの残りの複数の圧電素子で動作を継続することができる。そのため、大陸横断海底ケーブルなど故障率の極めて低い光部品・モジュールを要求する適用分野においては、製品寿命の観点でもその寄与するところは大きい。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
図１は偏波スクランブラーの主要構成素子である実施の形態１の複屈折変調器を示す図である。本実施の形態に用いる複屈折変調器１０は、例えば直径４０ｍｍ、長さ２０ｍｍのステンレス製の円柱体１１をベースとして用いる。円柱体１１は円筒であっても中実のものであってもよく、又その材質は熱伝導率の優れた材質、例えば金属製であれば任意のものを用いることができる。この円柱体１１の側面に軸対称に４箇所に、例えば幅５ｍｍの平面をなすように切削加工が施される。そしてこの切削で形成された平面部分に、４つの角形圧電素子１２，１３，１４，１５を取付ける。圧電素子１２〜１５は原材料がＰｂ（鉛）、Ｚｒ（ジルコニア）、Ｔｉ（チタン）から構成される酸化物セラミックス（以下、ＰＺＴという）である。圧電素子１２〜１５の形状は円柱体１１の長さより少し大きく、例えば長さ２５ｍｍとし、幅を円柱体１１の側面に施した平面の幅に合わせて５ｍｍとし、厚さ約０．２ｍｍとする。そしてその表裏面（２５×５ｍｍ）には、あらかじめＮｉ（ニッケル）厚さ０．３μｍ、及びＡｕ（金）厚さ０．１μｍのメッキ処理を施しておく。
【００１５】
図２にここで用いた圧電素子１２〜１５の周波数に対するインピーダンス、図３にその位相のグラフを示す。圧電素子は厚さ方向に誘電分極処理が施されており、夫々の圧電素子１２〜１５の厚さモード共振周波数ｆｒは１３．９±０．０５ＭＨｚの範囲内とする。その共振スペクトル線幅は２００ｋＨｚから３００ｋＨｚの範囲内にあり、動作周波数１３．９ＭＨｚは夫々の圧電素子の共振周波数近傍になるように選別して供される。動作周波数でのインピーダンスは０．３Ωから０．５Ωの範囲内にある。
【００１６】
円柱体１１の４箇所の加工面に角形圧電素子１２〜１５の陰極側面を夫々半田接続することにより、円柱体１１は圧電素子１２〜１５の共通のＧＮＤ端子として使用することができる。夫々の圧電素子１２〜１５の外周部には、上向きに金属ピン端子１６〜１９が接続される。圧電素子１２〜１５を配置した円柱体１０の外周面には、例えば直径２５０μｍ、コア径９μｍの単一横モード光ファイバ２０が多数回に渡って光ファイバの軸方向に捩り無しに巻きつけられている。その巻きつけられた光ファイバ長は、例えば１０ｍである。
【００１７】
金属ピン１６〜１９の他端は電気回路基板３０に接続されている。電気回路基板３０は中央に十字状のパターン３１ａを有し、パターン３１ａの中心に向けて端部よりパターン３１ｂが形成される。又これと平行に接地用のパターン３１ｃが形成される。十字状パターン３１ａの一端は前述した金属ピン１６〜１９に夫々接続され、接地用のパターン３１ｃが円柱体１１に接続される。圧電素子１２〜１５に金属ピン端子を半田接合し、電気回路基板３０に直接半田接続することで、インピーダンス特性が安定し製造が容易になる。更に図４に示すように、この電気回路基板３０のパターン３１ｂ，３１ｃが交流電源３２に接続されており、交流電源３２を駆動することによって夫々の圧電素子１２〜１５を交流電源３２より同相で動作させることができる。
【００１８】
交流電源３２からは特定の振幅の電圧信号が正弦波形で印加されると、光ファイバ２０を進行する光に対して位相変調のみならず複屈折変調まで誘導することができる。この際、複屈折変調器１０の軸（以下、１０Ｚという）に平行の方向とこれに垂直、即ち円筒面に垂直な方向（例えば１０ｒ軸）が複屈折軸となる。複屈折変調の大きさφmは次の数式（１）で示される。
φｍ＝Ｖｍαｓｉｎ（ωｍｔ）  ・・・（１）
数式（１）において、Ｖｍは圧電素子１２〜１５に印加する電圧信号の振幅、ωｍはその角周波数（angular frequency）に相当し、αは光ファイバに対する圧電素子の複屈折変調係数である。この係数αは圧電素子の大きさと光ファイバの種類のみならず、特に印加電圧信号の周波数にも大きく依存する。
【００１９】
複屈折変調は、印加した交流電圧の周波数の自乗に比例することが知られている。しかし、任意の周波数では充分な大きさの複屈折変調が難しいため、以下では動作周波数の選定と、印加電圧の調整法については特許文献１に記載の通りとする。
【００２０】
次に、ここで説明した複屈折変調器１０を１つ用いても偏波スクランブラーを構成することは可能である。図４はこのような一段型偏波スクランブラーのＤＯＰ特性を測定するための装置の構成図である。本図において、光源５０は波長１５５０ｎｍの偏光された光出力を有する光源である。入力偏光調節器５１は入力光の偏光状態を調整するためのもので、複屈折変調器１０の主軸方向に対して入力光の偏光状態が０°、９０°または４５°である直線偏光を作るためのものである。複屈折変調器１０の主軸方向１０Ｚに対して入力光の偏光状態が０°あるいは９０°の場合、複屈折変調効果は生じない。複屈折効果を最も大きくするために、主軸方向１０Ｚに対して４５°の傾きをもつ直線偏光となるように入力光の偏光状態を設定する。こうして得られた入力光を複屈折変調器１０に入力し、出力光を出力偏光調節器５２と偏光子５３を介して光検出器５４に導く。出力偏光調節器５２は複屈折変調器１０から偏光子５３までを接続する光ファイバの偏光面の回転を補償するものであり、偏光子５３は一定の直線偏光の光を通過させるもので回転自在とする。光検出器５４は測定可能な帯域が例えばＤＣ〜１０ｋＨｚのフォトダイオードであり、光をその強度に応じた電気信号に変換し、光電流として測定する。ここで偏光度ＤＯＰは次の数式（２）で定義される。
ＤＯＰ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）  ・・・（２）
ここで、ＩｍａｘとＩｍｉｎは、複屈折変調器１０を通過した後の光信号に対して偏光子５３を０度〜９０度の間回転したときに、光検出器５４で観測される最大光電流と最小光電流である。こうして求めた出力光の偏光度ＤＯＰを最小にするように、複屈折変調器１０に印加する交流電源３２の交流電圧の振幅を調節することにより、最適の電圧振幅を決定することができる。
【００２１】
その結果、環境温度が２５℃の場合、最適な電圧振幅は１０Ｖｐ−ｐ（最大−最小）であった。更に、環境温度が０℃から５０℃にかけて温度を変化させ、その都度、最適な電圧振幅を測定しておき、温度と電圧振幅の校正テーブルを事前に用意しておく。さて図４の構成において、更に複屈折変調器１０の近傍の温度を測定する温度測定手段として温度センサ５５を設ける。温度センサ５５によって測定された強度についての情報はコントローラ５６に出力される。コントローラ５６は温度と電圧振幅の校正テーブルを図示しないメモリに保持しており、測定された温度に応じて最適な出力レベルとなるように交流電源３２を制御する。こうすればその温度に応じた最適な電圧レベルで複屈折変調器を動作させることができる。こうして校正処理を行うと、０〜５０℃の温度範囲内において偏光度は偏波スクランブラーを通過した場合に５％以下を実現した。なお、偏光スクランブラーの挿入損失は０．３ｄＢと低損失で良好であった。但し一段だけの複屈折変調器をそのまま用いて偏波スクランブラーを構成した場合には、入力偏光の状態に応じてその性能が大きく変動するため、一段だけで構成された偏波スクランブラーは実用的なものではない。
【００２２】
（実施の形態２）
次に本発明の偏光スクランブラーの実施の形態について説明する。前述したように、一段だけの複屈折変調器をそのまま用いた場合には、入力偏光の状態に応じてその性能が大きく変動する。従って任意の入力光の偏光状態において低い偏光度の光を出力するためには、複屈折変調器を２つ以上用いる必要がある。図５は２つの複屈折変調器１０Ａ，１０Ｂを用いた偏波スクランブラーの構成を示す図である。本実施の形態において、一段目の複屈折変調器１０Ａは実施の形態１のものと同一である。又二段目の複屈折変調器１０Ｂに用いられる圧電素子の厚さを一段目の圧電素子の厚さよりわずかに薄く、モード共振周波数が１４．１ＭＨｚのものとし、その他は同一とする。複屈折変調器１０Ａ，１０Ｂの主軸Ａ−１，Ｂ−１のなす角をβとする。そして複屈折変調器１０Ａの主軸Ａ−１に対して０°か９０°の偏光状態の入力光が偏波スクランブルされることなく出射され、複屈折変調器１０Ｂに入射されるときに、その光の偏光状態が複屈折変調器１０Ｂの主軸Ｂ−１に対して４５°とすれば、２つの複屈折変調器１０Ａ，１０Ｂを縦続接続することで、０°から９０°の間のあらゆる偏光状態の入力光に対して偏波スクランブリング効果を有することができる。
【００２３】
ここで２つの複屈折変調器を断絶なく１本の光ファイバで構成すれば、装置を簡便にし、さらにコネクタの接続損失をなくすることができる。しかしながら、この場合には、単に複屈折変調器１０Ａ，１０Ｂの主軸のなす角を４５°としておくと、光ファイバ自体に捩れが発生し、円形複屈折を誘起する要因となる。
【００２４】
そこで二段目の複屈折変調器１０Ｂに対して光の偏光状態が４５°の角で光を入力するためには、２つの複屈折変調器の捩りは、４５°の角度に円形複屈折の誘導による偏光面の回転効果を補償するための角度を加える。即ち、一段目の複屈折変調器１０の複屈折軸に並んでいる偏光面が二段目の複屈折変調器１０Ｂに４５°で入力するためには、２つの複屈折変調器のなす角βを約４９°（４５＋４５×０．０８）となるように配置する。こうすれば１本の光ファイバを用いて２つの複屈折変調器１０Ａ，１０Ｂを接続損失なく接続し、更に全ての偏光状態の全てを偏波スクランブルすることができる。
【００２５】
そして２つの複屈折変調器１０Ａ，１０Ｂの周辺に温度センサ５５を配置し、その出力をコントローラ５７に与える。コントローラ５７は２つの複屈折変調器１０Ａ，１０Ｂの周囲温度に対する最適な電圧値を保持しており、測定された周囲温度に応じた電圧となるように２つの交流電源３２，４２を駆動するものである。
【００２６】
又この場合に一方の複屈折変調器１０Ａに印加する電圧をは１３．９ＭＨｚ、１０Ｖｐ−ｐとし、他方の複屈折変調器１０Ｂに印加する交流電圧の周波数を１４．１ＭＨｚ、電圧を１２Ｖｐ−ｐとする。
【００２７】
ここで偏光子の通過後に光信号の直流成分が変動するのを避けるため、交流電圧の周波数を異ならせる必要があり、その差の周波数は受光素子５４で得られる測定周波数の上限値（１０ｋＨｚ）の１０倍以上であることが好ましい。この場合、差の周波数を２００ｋＨｚとしているので、光信号の直流成分の変動は生じない。
【００２８】
本実施の形態においても、実施の形態１記載の図４と同様の装置を付加して偏光度を測定した。この場合、入力偏光調節器５２は種々の偏光状態を作り出すようにしておく。その結果、波長１５５０ｎｍにおいて、あらゆる偏光状態の入力光に対して、環境温度０℃から５０℃の範囲内で偏光度は５％以下を実現した。なお、偏光スクランブラーの挿入損失は０．４ｄＢと低損失で良好であった。
【００２９】
尚この実施の形態において、２つの複屈折変調器を独立して構成し、適当なコネクタで２本の光ファイバを連結するようにしてもよい。この場合には２つの複屈折変調器１０Ａ，１０Ｂの主軸のなす角度を４５°にすることによって、あらゆる偏光状態の入力光に対して偏波スクランブリング効果を得ることができる。
【００３０】
この実施の形態では温度センサは２つの複屈折変調器に対して１つ設けているが、複屈折変調器毎に独立して設けてもよく、その場合に金属製の円柱体の面に直接張り付けるようにしてもよい。この場合は温度制御を独立して行うようにすれば、より精密な温度制御が可能となる。更に光ファイバ２０を金属の円柱体１０の外周部に固定することで、はがれにくくすることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。図６（ａ），（ｂ）はこの実施の形態の複屈折変調器の円柱体、図７（ａ），（ｂ）はその枠体の正面図、及び側面図である。これらの図に示すように、円柱体７１には複数の貫通孔がその軸に沿って設けられた金属製のものを用いる。ここで円柱体７１は直径４０ｍｍとし、その外周部は中心軸に平行に６箇所の平面部分を切削加工により形成する。又これらの間の６箇所は外周を圧電素子７２の厚さ、例えば０．２ｍｍ程度大きくしておく。そして実施例１と同様にこの外周部の切削加工した部分に圧電素子７２を取付ける。この圧電素子７２も実施の形態１とほぼ同様で厚さモード共振周波数が約１０ＭＨｚの厚さのものとする。そして圧電素子を含む円柱体の外周部に、例えば曲げ半径２０ｍｍまで低損失な光ファイバ２０を、例えば１０ｍ分捩じりなしに巻き付ける。図７はコ字状の金属体から成る枠体７３であり、その内部に円柱体７１の平面部を接触させて固定する。又夫々の圧電素子の外周部にピンを突出させ、電気回路基板７４のパターンに圧電素子７２を連結しておく。
【００３２】
こうして構成された２つの複屈折変調器７０Ａ，７０Ｂを１組用いる。複屈折変調器７０Ａの圧電素子７２と複屈折変調器７０Ｂの圧電素子とは共振周波数が夫々２００ｋＨｚ異なるように、その厚さをわずかに異ならせておく。そして図８に示すように一対の複屈折変調器７０Ａ，７０Ｂをベース７５上に傾けて配置する。この場合も２つの光ファイバをコネクタを介して連結する場合には、その主軸のなす角度を４５°に設定する。又１本の光ファイバをそのまま用いて２つの複屈折変調器を構成する場合には、角度βを４９°とすればよい。交流電源３２，４２、温度センサ５５、コントローラ５７については前述のものと同様である。
【００３３】
本実施の形態において、２つの複屈折変調器７０Ａ，７０Ｂに印加する交流電圧の周波数を一方は１０ＭＨｚ、電圧を１０Ｖｐ−ｐとし、他方の複屈折変調器に印加する交流電圧の周波数を９．８ＭＨｚ、電圧を１２Ｖｐ−ｐとする。そして実施の形態１記載の図４と同様の装置により偏光度を測定した。この場合、入力偏光調節器５２は種々の偏光状態を作り出すようにしておく。
【００３４】
その結果、ここで使用波長範囲を１５３０〜１５７０ｍｍ、動作温度範囲を０〜５０℃のとき、挿入損失は０．３ｄＢ以下、使用波長帯域及び主要温度範囲において、ＤＯＰは５％以下であった。この場合に温度依存性は環境温度０〜５０℃で、ＤＯＰの変化量は最大で３％であった。
【００３５】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態の複屈折変調器の円柱体の外形は実施の形態３とほぼ同様であり、金属製の円柱体７１は直径２０ｍｍとし、その外周部は図示のように６箇所に平面部分を切削加工により形成する。又これらの間の６箇所は外周を圧電素子７２の厚さを例えば０．４ｍｍ程度としておく。そして実施例１と同様にこの外周部に圧電素子を切削加工した部分に取付ける。この圧電素子も実施の形態１と同様のものとする。そして圧電素子を含む円柱体の外周部に、例えば曲げ半径１０ｍｍまで低損失な光ファイバ２０を、例えば７．５ｍ分捩じりなしに巻き付ける。こうして構成された１対の複屈折変調器を用いるが、夫々の圧電素子の厚さモード共振周波数は２００ｋＨｚ異ならせておく。そして実施の形態３と同様に一対の複屈折変調器をベース上に配置し、４５°傾ける。この場合も２つの光ファイバをコネクタを介して連結する場合には、その主軸のなす角度を４５°に設定する。又１本の光ファイバをそのまま用いて２つの複屈折変調器を構成する場合には、角度βを４９°とすればよい。
【００３６】
本実施の形態において、２つの複屈折変調器に印加する交流電圧の周波数を一方は５ＭＨｚ、電圧を１２Ｖｐ−ｐとし、他方の複屈折変調器に印加する交流電圧の周波数を４．８ＭＨｚ、電圧を１４Ｖｐ−ｐとする。そして実施の形態１記載の図４と同様の装置により偏光度を測定した。この場合も、入力偏光調節器５２は種々の偏光状態を作り出すようにしておく。
【００３７】
その結果、ここで使用波長範囲を１５７０〜１６１０ｍｍ、動作温度範囲を０〜５０℃のとき、挿入損失は０．６ｄＢ以下、使用波長帯域及び主要温度範囲において、ＤＯＰは６％以下であった。この場合に温度依存性は環境温度０〜５０℃で、ＤＯＰの変化量は最大で３％であった。
【００３８】
又前述した各実施の形態において用いられている角形の圧電素子の厚さと厚さモード共振周波数とは反比例の関係にあり、実用的な範囲である４ｍｍから０．０４ｍｍの任意の厚さとすることができる。例えば動作周波数が０．５ＭＨｚでは、厚さは４ｍｍ、１ＭＨｚでは２ｍｍ、５ＭＨｚでは０．４ｍｍ、１０ＭＨＺでは０．２ｍｍ、５０ＭＨｚでは０．０４ｍｍとなり、この範囲の任意の厚さを選択することができる。
【００３９】
前述した各実施の形態において、２つの複屈折変調器を用い、一方の複屈折変調器と２つの複屈折変調器との軸のなす角を４５°としているが、複屈折変調器は２以上の任意の数の複屈折変調器を光ファイバを介して縦続接続することができる。そしてこの場合にはｎ台の複屈折変調器のその直前の複屈折変調器とのなす角を実質的に９０°／ｎとする。例えば３つの複屈折変調器を用いる場合には、１台目に対して２台目の主軸の傾き角を３０°で、３台目は６０°とする。又複屈折変調器が４つの場合、１台目に対し２台目を２２．５°、３台目を４５°、４台目を６７．５°のように配置する。尚一本の光ファイバを用いる場合には、前述したように回転効果を補償するための角度を夫々に加える。こうしてより多くの複屈折変調器を用いることによって、より効果的にあらゆる偏光状態の入射光に対して偏波スクランブリング効果を得ることができる。
【００４０】
更に前述した各実施の形態において、複屈折変調器の光ファイバを巻回するため金属製の円柱体を用いているが、柱状の構造であれば円柱に限らず、種々の形状のものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１による複屈折変調器を示す組立構成図である。
【図２】この実施の形態に用いる圧電素子の周波数に対するインピーダンス特性を示す図である。
【図３】この実施の形態の圧電素子の周波数に対する位相を示すグラフである。
【図４】複屈折変調器を１つ用いた偏波スクランブラーのＧＤＰ特性を測定するための測定装置の構成図である。
【図５】実施の形態２の偏波スクランブラーの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３の複屈折変調器の円柱体の構造を示す図である。
【図７】本実施の形態のコ字状の枠体を示す図である。
【図８】実施の形態３の偏波スクランブラーの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０Ａ，１０Ｂ  複屈折変調器
１１  円柱体
１２〜１５  圧電素子
１６〜１９  金属ピン端子
２０  光ファイバ
３０  電気回路基板
３１ａ〜３１ｃ  パターン
３２，４２  交流電源
５５  センサ
５６，５７  コントローラ
７０Ａ，７０Ｂ  複屈折変調器
７１  円柱体
７２  圧電素子
７３  枠体
７４  プリント基板
７５  ベース
【図１】
2009116000.tif 000003
【図２】
2009116000.tif 000004
【図３】
2009116000.tif 000005
【図４】
2009116000.tif 000006
【図５】
2009116000.tif 000007
【図６】
2009116000.tif 000008
【図７】
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【図８】
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