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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-167301(P2017-167301A)
(43)【公開日】2017年9月21日
(54)【発明の名称】光変調デバイス
(51)【国際特許分類】
G02F 1/01 20060101AFI20170825BHJP
G02B 6/12 20060101ALI20170825BHJP
G02B 6/126 20060101ALI20170825BHJP
G02B 6/32 20060101ALI20170825BHJP
G02B 6/30 20060101ALI20170825BHJP
【ＦＩ】
G02F1/01 F
G02B6/12 361
G02B6/126
G02B6/32
G02B6/30
G02F1/01 C
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2016-51986(P2016-51986)
(22)【出願日】2016年3月16日
(71)【出願人】
【識別番号】000183266
【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000246
【氏名又は名称】特許業務法人ＯＦＨ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】原 徳隆
(72)【発明者】
【氏名】清水 亮
【テーマコード（参考）】
2H137
2H147
2K102
【Ｆターム（参考）】
2H137AA05
2H137AB08
2H137BA01
2H137BA48
2H137BA54
2H137BC02
2H137BC07
2H137BC08
2H137BC12
2H137BC44
2H137BC50
2H137CA22C
2H137CA34
2H137CA67
2H137HA01
2H147AB02
2H147AB11
2H147AB21
2H147BD01
2H147BD10
2H147BE01
2H147CA01
2H147CA08
2H147CA22
2H147CB01
2H147CD02
2H147EA05A
2H147EA05C
2H147GA10
2H147GA26
2K102AA22
2K102BA03
2K102BB01
2K102BB04
2K102BC04
2K102BD02
2K102CA20
2K102DA04
2K102DB05
2K102DC08
2K102DD05
2K102EB10
2K102EB11
2K102EB12
2K102EB14
2K102EB16
(57)【要約】
【課題】複数の光変調素子を備えて、各変調素子からそれぞれ出射される変調された２つの直線偏波光を偏波合成して出力する集積型の光変調デバイスにおいて、光学特性の更なる向上及び安定化、小型化、低コスト化を図る。
【解決手段】
２つの直線偏波光をそれぞれ出力する２つの光変調素子（１２０ａ、１２０ｂ）と、２つの前記光変調素子から出力される４つの直線偏波光のそれぞれを受ける４つのレンズ（１４０ａ等）と、を備え、前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように構成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの直線偏波光をそれぞれ出力する２つの光変調素子と、
２つの前記光変調素子から出力される４つの直線偏波光のそれぞれを受ける４つのレンズと、
を備え、
前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように構成されている、
光変調デバイス。
２つの前記光変調素子から出力される４つの直線偏波光のそれぞれを受ける４つのレンズと、
を備え、
前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように構成されている、
光変調デバイス。
【請求項2】
少なくとも一の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光をそれぞれ受ける２つの前記レンズの光軸が、当該２つの直線偏波光のそれぞれの光軸に対し所定の距離だけ変位していることにより、前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように構成されている、
請求項１に記載の光変調デバイス。
請求項１に記載の光変調デバイス。
【請求項3】
前記光変調素子は、基板上に形成された光導波路で構成されており、
前記基板の端面から出射する一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記基板の端面から出射する他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように、少なくとも一つの前記光変調素子の前記２つの直線偏波光を出射する前記光導波路が、前記基板の端面の法線に対し所定の角度を成すように形成されている、
請求項１に記載の光変調デバイス。
前記基板の端面から出射する一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記基板の端面から出射する他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように、少なくとも一つの前記光変調素子の前記２つの直線偏波光を出射する前記光導波路が、前記基板の端面の法線に対し所定の角度を成すように形成されている、
請求項１に記載の光変調デバイス。
【請求項4】
前記２つの光変調素子は、位相偏移変調又は直交振幅変調を行う光変調素子である、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項5】
前記２つの光変調素子は、それぞれ別の基板上に形成されているか、又は同一の基板上に並べて形成されている、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項6】
前記４つのレンズは、一体に形成されたマイクロレンズアレイである、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項7】
前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光、及び前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波を、それぞれ偏波合成して１つの光ビームとして出力する２つの偏波合成器と、２つの当該偏波合成器から出力される２つの前記光ビームをそれぞれ光ファイバに結合させる２つの結合レンズと、
を更に備える、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の
光変調デバイス。
を更に備える、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の
光変調デバイス。
【請求項8】
前記偏波合成器は、半波長板と、偏波合成プリズムと、で構成されている、
請求項７に記載の光変調デバイス。
請求項７に記載の光変調デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一の光ファイバから入射した光を光変調素子により変調して他の光ファイバから出射する光変調デバイスに関し、特に、個別の基板上にそれぞれ形成された又は一つの基板上に並べて形成された複数の光変調素子を備え、当該複数の光変調素子からそれぞれ出力される２つの変調された直線偏波光を偏波合成してそれぞれ一本の光ファイバから出力する、集積型の光変調デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
高速／大容量光ファイバ通信システムにおいては、導波路型の光変調素子を組み込んだ光変調器が多く用いられている。中でも、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ３（以下、ＬＮともいう）を基板に用いた光変調素子は、光の損失が少なく且つ広帯域な光変調特性を実現し得ることから、高速／大容量光ファイバ通信システムに広く用いられている。
【0003】
このＬＮを用いた光変調素子では、ＬＮ基板上に例えばマッハツェンダ型光導波路が形成され、当該光導波路上に形成された電極に高周波信号を印加することにより、当該高周波信号に応じた変調信号光（以下、変調光）が出力される。また、このような光変調素子を光伝送装置内で使用する場合には、光変調素子を収容した筺体と、光源からの光を光変調素子に入射する入射光ファイバと、光変調素子から出力される光を筺体外部へ導く出射光ファイバと、で構成される光変調デバイスが用いられる。
【0004】
光ファイバ通信システムにおける変調方式は、近年の伝送容量の増大化の流れを受け、互いに直交する方向に偏光した２つの直線偏波光をそれぞれ位相偏移変調又は直交振幅変調して１本の光ファイバで伝送するＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying）やＤＰ−ＱＡＭ（Dual Polarization - Quadrature Amplitude Modulation）等、偏波多重を取り入れた伝送フォーマットが主流となりつつある。
【0005】
このようなＤＰ−ＱＰＳＫ変調やＤＰ−ＱＡＭ変調を行う光変調デバイスでは、一の光源から出力された直線偏波光を光変調素子に入射し、当該光変調素子において当該入射された直線偏波光を２つの光に分岐してそれぞれを独立な２つの高周波信号を用いて変調し、それらの変調された２つの直線偏波光を偏波合成して一つの光ファイバに結合させて出力する。
【0006】
一方、光伝送システムの伝送容量を更に増加させるためには、例えば互いに異なる波長を持つ複数の光に対しそれぞれＤＰ−ＱＰＳＫ変調やＤＰ−ＱＡＭ変調を行った後、変調された異なる波長を持つ複数の光を波長合成器により一つの光ビームにまとめて一本の光ファイバにより伝送する、波長多重システムが考えられる。このような、複数の光をそれぞれ変調して一本の光ファイバにより伝送する光伝送装置では、当該装置の小型化等の観点から、一つの入力光を変調して一つの変調光を出力する光変調デバイスを複数用いるのではなく、一つの筺体内に複数の光変調素子（又は複数の光変調素子を一つのＬＮ基板上に形成した集積型光変調素子）を備えて、複数の入力光をそれぞれ変調して複数の変調光を出力し得る集積型の光変調デバイスが望ましい。
【0007】
この場合、複数の光変調素子からそれぞれ２つずつ出射される光（直線偏波光）を偏波合成するための偏波合成器や、当該偏波合成器を出射したビームを光ファイバに結合させるレンズ等の光学部品を設けるスペースを確保する必要性から、一の光変調素子から出射する２つの直線偏波光と、他の光変調素子から出射する２つの直線偏波光と、の間の距離を拡げる必要がある。
【0008】
このような集積型の光変調デバイスとして、従来、２つの光変調素子を備え、一の光変調素子から出力される２つの直線偏波光と、他の光変調素子から出力される２つの直線偏波光と、の間の距離を、２つの光路シフト用プリズム（光路を平行移動させるためのプリズム）により拡げた後、それぞれの２つの直線偏波光を偏波合成プリズム等により偏波合成して、それぞれ１本の光ファイバにより筺体外へ出力させる集積型の光変調デバイスが知られている（特許文献１）。
【0009】
この光変調デバイスでは、２つの光変調素子から２つの光路シフト用プリズムまでの距離を互いに異ならせることで、上記２つの光路シフト用プリズムが互いに接触すること等による光学部品の損傷が防止される。
【0010】
しかしながら、光変調デバイスを構成する場合、光変調素子と出射光ファイバとの間の光結合効率の向上の観点、及び当該光結合効率の温度変動や経年変化の安定化の観点、並びにデバイスサイズの小型化やデバイスコストの低減の観点からは、光路内に挿入する光学部品の数を極力減らすことが望ましい。
【0011】
すなわち、上記従来の集積型光変調デバイスは、光学特性の向上及びその安定化、並びに小型化、低コスト化等の観点から未だ改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開２０１５−１７２６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
上記背景より、個別の基板上にそれぞれ形成された又は一つの基板上に並べて形成された複数の光変調素子を備え、当該複数の光変調素子からそれぞれ出力される２つの変調された直線偏波光を偏波合成してそれぞれ一本の光ファイバから出力する、集積型光変調デバイスにおいて、光学特性の向上及びその安定化、並びに小型化、低コスト化等の観点から更なる改善を図ることのできる構成の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の一の態様は、２つの直線偏波光をそれぞれ出力する２つの光変調素子と、２つの前記光変調素子から出力される４つの直線偏波光のそれぞれを受ける４つのレンズと、を備える光変調デバイスであって、前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように構成されている。本発明の他の態様によると、少なくとも一の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光をそれぞれ受ける２つの前記レンズの光軸が、当該２つの直線偏波光のそれぞれの光軸に対し所定の距離だけ変位していることにより、前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように構成されている。
本発明の他の態様によると、前記光変調素子は、基板上に形成された光導波路で構成されており、前記基板の端面から出射する一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記基板の端面から出射する他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように、少なくとも一つの前記光変調素子の前記２つの直線偏波光を出射する前記光導波路が、前記基板の端面の法線に対し所定の角度を成すように形成されている。
本発明の他の態様によると、前記２つの光変調素子は、位相偏移変調又は直交振幅変調を行う光変調素子である。
本発明の他の態様によると、前記２つの光変調素子は、それぞれ別の基板上に形成されているか、又は同一の基板上に並べて形成されている。
本発明の他の態様によると、前記４つのレンズは、一体に形成されたマイクロレンズアレイである。
本発明の他の態様によると、前記光変調デバイスは、前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光、及び前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波を、それぞれ偏波合成して１つの光ビームとして出力する２つの偏波合成器と、２つの当該偏波合成器から出力される２つの前記光ビームをそれぞれ光ファイバに結合させる２つの結合レンズと、を更に備える。
本発明の他の態様によると、前記偏波合成器は、半波長板と、偏波合成プリズムと、で構成されている。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態に係る光変調デバイスについて説明する。
図１は、本実施形態に係る光変調デバイスの構成を示す図である。本光変調デバイス１００は、光変調器１０２と、光変調器１０２に光源（不図示）からの光を入射する光ファイバである入射光ファイバ１０４ａ、１０４ｂと、マイクロレンズアレイ１０６と、偏波合成器１０８ａ、１０８ｂと、結合レンズ１１０ａ、１１０ｂと、出射光ファイバ１１２ａ、１１２ｂと、筺体１１４と、を有する。
【0017】
入射光ファイバ１０４ａ、１０４ｂは、それぞれ、２つの光源（不図示）からの、例えば互いに異なる波長を有する直線偏波光を、光変調器１０２に入射する。光変調器１０２は、一枚のＬＮ基板上に形成された、光導波路で構成される２つの光変調素子１２０ａ、１２０ｂを有する。これらの光変調素子１２０ａ、１２０ｂは、例えばＤＰ−ＱＰＳＫ変調やＤＰ−ＱＡＭ変調を行う光変調素子である。
【0018】
光変調素子１２０ａは、入射光ファイバ１０４ａから入射される直線偏波光を２つの光に分岐してそれぞれ異なる電気信号により変調した２つの直線偏波光を、それぞれ出射導波路１３０ａ、１３２ａから出力する。同様に、光変調素子１２０ｂは、入射光ファイバ１０４ｂから入射される直線偏波光を２つの光に分岐してそれぞれ異なる信号により変調した２つの直線偏波光を、それぞれ出射導波路１３０ｂ、１３２ｂから出力する。
【0019】
光変調器１０２の光出射側の基板端面１７０（出射導波路１３０ａ、１３２ａ、１３０ｂ、１３２ｂが形成されている側（すなわち、図示左側）の基板端面）には、４つのマイクロレンズ１４０ａ、１４２ａ、１４０ｂ、１４２ｂから成るマイクロレンズアレイ１０６が配されている。
【0020】
光変調素子１２０ａの出射導波路１３０ａ、１３２ａから出力される光は、マイクロレンズ１４０ａ、１４２ａにより、例えばコリメートされ、それぞれ偏波合成器１０８ａに入射する。同様に、光変調素子１２０ｂの出射導波路１３０ｂ、１３２ｂから出力される光は、マイクロレンズ１４０ｂ、１４２ｂにより、例えばコリメートされ、それぞれ偏波合成器１０８ｂに入射する。
【0021】
偏波合成器１０８ａ、１０８ｂは、それぞれ、例えば半波長板１５０ａ、１５０ｂと偏波合成プリズム１５２ａ、１５２ｂとにより構成されており、光変調素子１２０ａ及び１２０ｂからそれぞれ出射された同一方向に偏光する２つの直線偏波光を偏波合成して、それぞれ一つの光ビームとして出射する。
【0022】
すなわち、偏波合成器１０８ａは、光変調素子１２０ａの出射導波路１３０ａ、１３２ａから出力されマイクロレンズ１４０ａ、１４２ａによりコリメートされた２つの直線偏波光を偏波合成して一つの光ビームとして出力する。同様に、偏波合成器１０８ｂは、光変調素子１２０ｂの出射導波路１３０ｂ、１３２ｂから出力されマイクロレンズ１４０ｂ、１４２ｂによりコリメートされた２つの直線偏波光を偏波合成して一つの光ビームとして出力する。
【0023】
偏波合成器１０８ａ、１０８ｂから出力された光ビームは、それぞれ、結合レンズ１１０ａ、１１０ｂにより集光されて出射光ファイバ１１２ａ、１１２ｂに入り、筺体１１４の外部へ導かれる。
【0024】
特に、本実施形態に係る光変調デバイス１００では、光変調素子１２０ａの出射導波路１３０ａ、１３２ａからそれぞれ出力される２つの直線偏波光をそれぞれコリメートするマイクロレンズ１４０ａ、１４２ａの光軸が、当該マイクロレンズ１４０ａ、１４２ａに入射する直線偏波光の光軸（本実施形態では、出射導波路１３０ａ、１３２ａの中心軸に等しい）に対し所定の距離だけ当該光軸に直交する方向へ変位している。また、同様に、光変調素子１２０ｂの出射導波路１３０ｂ、１３２ｂからそれぞれ出力される２つの直線偏波光をそれぞれコリメートするマイクロレンズ１４０ｂ、１４２ｂの光軸が、当該マイクロレンズ１４０ｂ、１４２ｂに入射する直線偏波光の光軸（本実施形態では、出射導波路１３０ｂ、１３２ｂの中心軸に等しい）に対し当該光軸に直交する方向へ所定の距離だけ変位している。
【0025】
そして、マイクロレンズ１４０ａ、１４２ａの光軸についての上記所定の距離の変位、及びマイクロレンズ１４０ｂ、１４２ｂの光軸についての上記所定の距離の変位により、マイクロレンズ１４０ａ、１４２ａをそれぞれ通過した光変調素子１２０ａからの２つの直線偏波光と、マイクロレンズ１４０ｂ、１４２ｂをそれぞれ通過した光変調素子１２０ｂからの２つの直線偏波光と、が光伝搬方向に沿って（即ち、光が伝搬するにつれて）互いの距離が離れるように構成されている、
【0026】
図２は、図１に示す光変調器１０２の光出射側の基板端面１７０周辺の部分詳細図である。マイクロレンズアレイ１０６のマイクロレンズ１４０ａの光軸２０２ａは、当該マイクロレンズ１４０ａに入射する出射導波路１３０ａからの直線偏波光の光軸（本実施形態では、出射導波路１３０ａの中心軸に等しい）２００ａに対し、所定の距離ｄだけ図示上方へ変位している。このため、マイクロレンズ１４０ａから出射する直線偏波光は、光軸２０４ａに沿って出射導波路１３０ａの中心線２００ａに対し所定の角度θだけ図示左上方へ向かって出射することとなる。同様に、マイクロレンズ１４２ａの光軸２１２ａは、当該マイクロレンズ１４２ａに入射する出射導波路１３２ａからの直線偏波光の光軸（本実施形態では、出射導波路１３２ａの中心軸に等しい）２１０ａに対し、所定の距離ｄだけ図示上方へ変位している。このため、マイクロレンズ１４２ａから出射する直線偏波光も、光軸２１４ａに沿って出射導波路１３２ａの中心線２１０ａに対し所定の角度θだけ図示左上方へ向かって出射することとなる。
【0027】
逆に、マイクロレンズアレイ１０６のマイクロレンズ１４０ｂの光軸２０２ｂは、当該マイクロレンズ１４０ｂに入射する出射導波路１３０ｂからの直線偏波光の光軸（本実施形態では、出射導波路１３０ｂの中心軸に等しい）２００ｂに対し、所定の距離ｄだけ図示下方へ変位している。このため、マイクロレンズ１４０ｂから出射する直線偏波光は、光軸２０４ｂに沿って出射導波路１３０ｂの中心線２００ｂに対し所定の角度θだけ図示左下方へ向かって出射することとなる。同様に、マイクロレンズ１４２ｂの光軸２１２ｂは、当該マイクロレンズ１４２ｂに入射する出射導波路１３２ｂからの直線偏波光の光軸（本実施形態では、出射導波路１３２ｂの中心軸に等しい）２１０ｂに対し、所定の距離ｄだけ図示下方へ変位している。このため、マイクロレンズ１４２ｂから出射する直線偏波光も、光軸２１４ｂに沿って出射導波路１３２ｂの中心線２１０ｂに対し所定の角度θだけ図示左下方へ向かって出射することとなる。
【0028】
これにより、出射導波路１３０ａ、１３２ａを出射してマイクロレンズ１４０ａ、１４２ａを通過した２つの直線偏波光と、出射導波路１３０ｂ、１３２ｂを出射してマイクロレンズ１４０ｂ、１４２ｂを通過した２つの直線偏波光とは、互いに２θの角度を為して、光伝搬方向に沿って（即ち、光が伝搬するにつれて）互いの距離が離れるように構成される。
【0029】
すなわち、上記の構成を有する光変調デバイス１００は、２つの光変調素子１２０ａ、１２０ｂからそれぞれ出射される出射光が、それぞれ伝搬するに従って互いに離れる方向に出射されるので、従来技術のような光路シフト用プリズムを用いることなく、互いの出射光の距離を拡げて偏波合成器１０８ａ、１０８ｂ及び結合レンズ１１０ａ、１１０ｂを配置するスペースを確保することができる。したがって、光変調器１０２から出射光ファイバ１１２ａ、１１２ｂに至るまでに用いられる光学部品の数を減らして、光変調素子１２０ａ、１２０ｂから出射光ファイバ１１２ａ、１１２ｂに至るまでの光結合効率等の光学特性を向上させ、及びその安定化を図ることができると共に、光変調デバイス１００を小型且つ低コストで実現することができる。
【0030】
なお、本実施形態では、光変調素子１２０ａ、１２０ｂの双方について、それぞれ２つずつ出射される直線偏波光が、出射導波路１３０ａ、１３２ａ及び１３０ｂ、１３２ｂの中心軸に対して互いに異なる方向へ角度θだけ傾いて出射されるように構成したが、これに限らず、光変調素子１２０ａ、１２０ｂからそれぞれ出射する直線偏波光が、伝搬方向に沿って互いに距離が離れるように構成される限りにおいて、他の構成を用いるものとすることができる。例えば、光変調素子１２０ａのみについて、当該光変調素子１２０ａから出射される直線偏波光が、出射導波路１３０ａ、１３２ａの中心軸に対し出射導波路１３０ｂ、１３２ｂから離れる方向へ角度θだけ傾いて出射されるように、光変調デバイス１００を構成するものとすることもできる。
【0031】
〔第２実施形態〕次に、本発明の第２の実施形態に係る光変調デバイスについて説明する。
本実施形態の光変調デバイスでは、基板上に形成された２つの光変調素子の出射導波路が、当該基板の光出射側端面の法線に対し、互いに逆方向に所定の角度を持つように形成され、一方の光変調素子からの直線偏波光と他方の光変調素子からの直線偏波光とが、光伝搬方向に沿って互いの距離が離れる方向へ向かって上記基板端面から出射される。
【0032】
図３は、本実施形態に係る光変調デバイスの構成を示す図である。なお、図３において、図１に示す第１の実施形態に係る光変調デバイス１００と同じ構成要素については、図１における符号と同一の符号を用いて示すものとし、上述した光変調デバイス１００についての説明を援用するものとする。
【0033】
本光変調デバイス３００は、第１の実施形態に係る光変調デバイス１００と同様の構成を有するが、光変調器１０２及びマイクロレンズアレイ１０６に代えて、光変調器３０２及びマイクロレンズアレイ３０６を有する点が異なる。
【0034】
光変調器３０２は、一枚のＬＮ基板上に形成された、光導波路で構成される２つの光変調素子３２０ａ、３２０ｂを有する。これらの光変調素子３２０ａ、３２０ｂは、例えばＤＰ−ＱＰＳＫ変調やＤＰ−ＱＡＭ変調を行う光変調素子である。
【0035】
光変調素子３２０ａは、入射光ファイバ１０４ａから入射される直線偏波光を２つの光に分岐してそれぞれ異なる電気信号により変調した２つの直線偏波光を、それぞれ出射導波路３３０ａ、３３２ａから出力する。同様に、光変調素子３２０ｂは、入射光ファイバ１０４ｂから入射される直線偏波光を２つの光に分岐してそれぞれ異なる信号により変調した２つの直線偏波光を、出射導波路３３０ｂ、３３２ｂから出力する。
【0036】
特に、本実施形態に係る光変調デバイス３００で用いられる光変調器３０２では、光変調素子３２０ａの出射導波路３３０ａ、３３２ａと、光変調素子３２０ｂの出射導波路３３０ｂ、３３２ｂと、が、基板端面３７０の法線に対しそれぞれ所定の角度だけ、互いに異なる方向へ傾いて形成されている。
【0037】
そして、光変調素子３２０ａの出射導波路３３０ａ、３３２ａから出力される光は、マイクロレンズアレイ３０６を構成するマイクロレンズ３４０ａ、３４２ａにより、例えばコリメートされ、それぞれ偏波合成器１０８ａに入射する。同様に、光変調素子３２０ｂの出射導波路３３０ｂ、３３２ｂから出力される光は、マイクロレンズアレイ３０６を構成するマイクロレンズ３４０ｂ、３４２ｂにより、例えばコリメートされ、それぞれ偏波合成器１０８ｂに入射する。
【0038】
ここで、マイクロレンズアレイ３０６を構成する４つのマイクロレンズ３４０ａ、３４２ａ、３４０ｂ、３４２ｂは、それぞれ、出射導波路３３０ａ、３３２ａ、３３０ｂ、３３２ｂから出射される出射光を、それぞれ当該出射光の出射方向に沿って伝搬するコリメート光に変換するよう構成されている。
【0039】
図４は、図３に示す光変調器３０２の基板端面３７０周辺の部分詳細図である。光変調素子３２０ａの出射導波路３３０ａは、基板端面３７０の法線３８０ａに対し所定角度+ψ（時計方向回りの角度を正とする）だけ傾けて形成されており、出射導波路３３０ａから出射する光は、図示左上方へ向かう光軸３９０ａに沿って伝搬する。同様に、光変調素子３２０ａの出射導波路３３２ａは、基板端面３７０の法線３８２ａに対し所定角度+ψだけ傾けて形成されており、出射導波路３３２ａから出射する光は、図示左上方へ向かう光軸３９２ａに沿って伝搬する。
【0040】
逆に、光変調素子３２０ｂの出射導波路３３０ｂは、基板端面３７０の法線３８０ｂに対し所定角度−ψだけ傾けて形成されており、出射導波路３３０ｂから出射する光は、図示左下方へ向かう光軸３９０ｂに沿って伝搬する。同様に、光変調素子３２０ｂの出射導波路３３２ｂは、基板端面３７０の法線３８２ｂに対し所定角度−ψだけ傾けて形成されており、出射導波路３３２ｂから出射する光は、図示左下方へ向かう光軸３９２ｂに沿って伝搬する。
【0041】
これにより、出射導波路３３０ａ、３３２ａを出射する２つの直線偏波光と、出射導波路３３０ｂ、３３２ｂを出射する２つの直線偏波光とは、光伝搬方向に沿って互いの距離が離れるように構成される。
【0042】
すなわち、上記の構成を有する光変調デバイス３００は、第１の実施形態に係る光変調デバイス１００と同様に、２つの光変調素子３２０ａ、３２０ｂからそれぞれ出射される出射光が、それぞれ伝搬するに従って互いに離れる方向に出射されるので、従来技術のような光路シフト用プリズムを用いることなく、互いの出射光の間隔を拡げて偏波合成器１０８ａ、１０８ｂ及びレンズ１６０ａ、１１０ｂを配置するスペースを確保することができる。したがって、光変調器３０２から出射光ファイバ１１２ａ、１１２ｂに至るまでに用いられる光学部品の数を減らして、光変調素子３２０ａ、３２０ｂから出射光ファイバ１１２ａ、１１２ｂに至るまでの光結合効率等の光学特性を向上させ、及びその安定化を図ることができると共に、光変調デバイス１００を小型且つ低コストで実現することができる。
【0043】
また、本実施形態の光変調デバイス３００では、特に、出射導波路３３０ａ、３３２ａ、３３０ｂ、３３２ｂが基板端面３７０の法線方向に対して傾いているので、出射導波路３３０ａ、３３２ａ、３３０ｂ、３３２ｂを伝搬したあと基板端面３７０で反射して出射導波路３３０ａ、３３２ａ、３３０ｂ、３３２ｂ内を逆方向に伝搬する光（反射戻り光）を抑制して、良好な光変調動作を得ることができる。
【0044】
なお、本実施形態では、光変調素子３２０ａ及び３２０ｂの双方について、それぞれの出射導波路３３０ａ、３３２ａ及び３３０ｂ、３３２ｂが、当該光変調素子３２０ａ、３２０ｂが形成された基板の端面法線に対し、それぞれ逆方向に所定の角度を成すように形成されるものとしたが、これに限らず、光変調素子３２０ａ、３２０ｂからそれぞれ出射する出射光が、光伝搬方向に沿って（光が伝搬するにつれて）互いに距離が離れるように構成される限りにおいて、他の構成を用いるものとすることができる。例えば、一方の光変調素子３２０ａの出射導波路３３０ａ、３３２ａのみが、基板端面３７０の法線に対して所定の角度だけ傾いて形成されるものとしてもよい。この場合、他方の光変調素子３２０ｂの出射導波路３３０ｂ、３３２ｂは、基板端面３７０の法線方向に沿って形成されるものとすることができる。
【0045】
なお、上述した第１及び第２の実施形態では、共に、２つの光変調素子（１２０ａ、１２０ｂ、及び３２０ａ、３２０ｂ）が一枚の基板上に形成された１つの光変調器（１０２及び３０２）を用いるものとしたが、これに限らず、個別の基板上に形成された１つの光変調素子で構成される光変調器を２つ用いるものとしてもよい。
【0046】
また、上述した第１及び第２の実施形態では、４つのマイクロレンズで構成されるマイクロレンズアレイ１０６、３０６を用いる構成としたが、これに限らず、個別の４つのレンズを用いたり、それぞれが２つのマイクロレンズで構成される２つのマイクロレンズアレイを用いて構成することもできる。
【0047】
さらに、上述した第１及び第２の実施形態では、偏波合成器１０８ａ、１０８ｂは、半波長板１５０ａ、１５１０ｂと偏波合成プリズム１５２ａ、１５２ｂで構成されるものとしたが、これに限らず、同一方向に偏光した２つの直線偏波光を偏波合成できる限りにおいて、例えば偏波合成プリズムに代えて複屈折性結晶を用いる等、任意の構成の偏波合成器とすることができる。
【0048】
また、上述した第１及び第２の実施形態では、図１及び図３に示すように、出射光ファイバ１１２ａ、１１２ｂの、結合レンズ１１０ａ、１１０ｂ側の端面における光軸の方向と、偏波合成器１０８ａ、１０８ｂから出射する光ビームの光軸の方向とが一致しない構成としたが、これに限らず、出射光ファイバ１１２ａ、１１２ｂの当該端面における光軸の方向が、偏波合成器１０８ａ、１０８ｂから出射する光ビームの光軸の方向と一致するように、出射光ファイバ１１２ａ、１１２ｂを傾けて構成するものとすることもできる。
【0049】
以上、説明したように、第１及び第２の光変調デバイス１００、３００は、２つの光変調素子（１２０ａ、１２０ｂ、又は３２０ａ、３２０ｂ）からの出射光が、光伝搬方向に沿って（すなわち、光が伝搬するにつれて）互いの距離が離れる方向へ伝搬するよう構成されている。このため、第１及び第２の光変調デバイス１００、３００では、光路シフト用プリズムを用いることなく、偏波合成器１０８ａ、１０８ｂ及びレンズ１６０ａ、１１０ｂを配置するスペースを確保することができるので、使用する光学部品の数を減らして、光結合効率等の光学特性を向上させ、及びその安定化を図ることができると共に、光変調デバイス１００、３００を小型且つ低コストで実現することができる。
【符号の説明】
【0050】
１００、３００・・・光変調デバイス、１０２、３０２・・・光変調器、１０４ａ、１０４ｂ・・・入射光ファイバ、１０６、３０６・・・マイクロレンズアレイ、１０８ａ、１０８ｂ・・・偏波合成器、１２０ａ、１２０ｂ、３２０ａ、３２０ｂ・・・光変調素子、１３０ａ、１３２ａ、１３０ｂ、１３２ｂ、３３０ａ、３３２ａ、３３０ｂ、３３２ｂ・・・出射導波路、１４０ａ、１４２ａ、１４０ｂ、１４２ｂ、３４０ａ、３４２ａ、３４０ｂ、３４２ｂ・・・マイクロレンズ、１５０ａ、１５０ｂ・・・半波長板、１５２ａ、１５２ｂ・・・偏波合成プリズム、１６０ａ、１１０ｂ・・・結合レンズ、１１２ａ、１１２ｂ・・・出射光ファイバ、３７０・・・基板端面。
【手続補正書】
【提出日】2017年1月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの直線偏波光をそれぞれ出力する２つの光変調素子と、
２つの前記光変調素子から出力される４つの直線偏波光のそれぞれを受ける４つのレンズと、
を備え、
前記レンズの２つにはそれぞれ一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光が入射され、前記レンズの他の２つにはそれぞれ他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光が入射され、前記２つのレンズから出射する前記２つの直線偏波光と、前記他の２つのレンズから出射する前記２つの直線偏波光とは、互いに間に角度を持って、伝搬するにつれて互いの距離が離れるように構成されている、
光変調デバイス。
２つの前記光変調素子から出力される４つの直線偏波光のそれぞれを受ける４つのレンズと、
を備え、
前記レンズの２つにはそれぞれ一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光が入射され、前記レンズの他の２つにはそれぞれ他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光が入射され、前記２つのレンズから出射する前記２つの直線偏波光と、前記他の２つのレンズから出射する前記２つの直線偏波光とは、互いに間に角度を持って、伝搬するにつれて互いの距離が離れるように構成されている、
光変調デバイス。
【請求項2】
少なくとも一の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光をそれぞれ受ける２つの前記レンズの光軸が、当該２つの直線偏波光のそれぞれの光軸に対し所定の距離だけ変位していることにより、前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬するにつれて互いの距離が離れるように構成されている、
請求項１に記載の光変調デバイス。
請求項１に記載の光変調デバイス。
【請求項3】
前記光変調素子は、基板上に形成された光導波路で構成されており、
前記基板の端面から出射する一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記基板の端面から出射する他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬するにつれて互いの距離が離れるように、少なくとも一つの前記光変調素子の前記２つの直線偏波光を出射する前記光導波路が、前記基板の端面の法線に対し所定の角度を成すように形成されている、
請求項１に記載の光変調デバイス。
前記基板の端面から出射する一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記基板の端面から出射する他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬するにつれて互いの距離が離れるように、少なくとも一つの前記光変調素子の前記２つの直線偏波光を出射する前記光導波路が、前記基板の端面の法線に対し所定の角度を成すように形成されている、
請求項１に記載の光変調デバイス。
【請求項4】
前記２つの光変調素子は、位相偏移変調又は直交振幅変調を行う光変調素子である、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項5】
前記２つの光変調素子は、それぞれ別の基板上に形成されているか、又は同一の基板上に並べて形成されている、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項6】
前記４つのレンズは、一体に形成されたマイクロレンズアレイである、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項7】
前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光、及び前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波を、それぞれ偏波合成して１つの光ビームとして出力する２つの偏波合成器と、２つの当該偏波合成器から出力される２つの前記光ビームをそれぞれ光ファイバに結合させる２つの結合レンズと、
を更に備える、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の 光変調デバイス。
を更に備える、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の 光変調デバイス。
【請求項8】
前記偏波合成器は、半波長板と、偏波合成プリズムと、で構成されている、
請求項７に記載の光変調デバイス。
請求項７に記載の光変調デバイス。
【手続補正書】
【提出日】2017年7月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの直線偏波光をそれぞれ出力する２つの光変調素子と、
２つの前記光変調素子から出力される４つの直線偏波光のそれぞれを受ける４つのレンズと、
を備え、
前記レンズの２つにはそれぞれ一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光が入射され、前記レンズの他の２つにはそれぞれ他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光が入射され、前記２つのレンズから出射した直後の前記２つの直線偏波光と、前記他の２つのレンズから出射した直後の前記２つの直線偏波光とは、互いに間に角度を持って、伝搬するにつれて互いの距離が離れるように構成されており、更に、
前記互いの間に角度を持った前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光を、それぞれ偏波合成して１つの光ビームとして出力する２つの偏波合成器を有する、
光変調デバイス。
２つの前記光変調素子から出力される４つの直線偏波光のそれぞれを受ける４つのレンズと、
を備え、
前記レンズの２つにはそれぞれ一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光が入射され、前記レンズの他の２つにはそれぞれ他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光が入射され、前記２つのレンズから出射した直後の前記２つの直線偏波光と、前記他の２つのレンズから出射した直後の前記２つの直線偏波光とは、互いに間に角度を持って、伝搬するにつれて互いの距離が離れるように構成されており、更に、
前記互いの間に角度を持った前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光を、それぞれ偏波合成して１つの光ビームとして出力する２つの偏波合成器を有する、
光変調デバイス。
【請求項2】
少なくとも一の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光をそれぞれ受ける２つの前記レンズの光軸が、当該２つの直線偏波光のそれぞれの光軸に対し所定の距離だけ変位していることにより、前記レンズの２つをそれぞれ通過した一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記レンズの２つをそれぞれ通過した他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬するにつれて互いの距離が離れるように構成されている、
請求項１に記載の光変調デバイス。
請求項１に記載の光変調デバイス。
【請求項3】
前記光変調素子は、基板上に形成された光導波路で構成されており、
前記基板の端面から出射する一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記基板の端面から出射する他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬するにつれて互いの距離が離れるように、少なくとも一つの前記光変調素子の前記２つの直線偏波光を出射する前記光導波路が、前記基板の端面の法線に対し所定の角度を成すように形成されている、
請求項１に記載の光変調デバイス。
前記基板の端面から出射する一方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、前記基板の端面から出射する他方の前記光変調素子からの前記２つの直線偏波光と、が伝搬するにつれて互いの距離が離れるように、少なくとも一つの前記光変調素子の前記２つの直線偏波光を出射する前記光導波路が、前記基板の端面の法線に対し所定の角度を成すように形成されている、
請求項１に記載の光変調デバイス。
【請求項4】
前記２つの光変調素子は、位相偏移変調又は直交振幅変調を行う光変調素子である、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項5】
前記２つの光変調素子は、それぞれ別の基板上に形成されているか、又は同一の基板上に並べて形成されている、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項6】
前記４つのレンズは、一体に形成されたマイクロレンズアレイである、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項7】
前記偏波合成器は、半波長板と、偏波合成プリズムと、で構成されている、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光変調デバイス。