特許 7582417 光変調素子の光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】光変調素子の光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/00 20060101AFI20241106BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20241106BHJP

   G02F 1/01 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

G01M11/00 T

G02B6/42

G02F1/01 C

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023149299

(22)【出願日】2023-09-14

(62)【分割の表示】P 2020067595の分割

【原出願日】2020-04-03

(65)【公開番号】P2023171798

(43)【公開日】2023-12-05

【審査請求日】2023-09-14

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤井 康祐

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０３４８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０４４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２２７９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５０６７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １１／００ － Ｇ０１Ｍ １１／０８

Ｇ０２Ｂ ６／００ － Ｇ０２Ｂ ６／５４

Ｇ０２Ｆ １／００ － Ｇ０２Ｆ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射部、前記入射部から入射される光を伝搬する導波路、および前記導波路を伝搬した光を出射する複数の出射部を有する、マッハツェンダ型の光変調素子の光学特性の測定方法であって、
第１光ファイバを介して、光源から前記光変調素子の入射部に光を入射する工程と、
前記光変調素子の前記複数の出射部から出射される出射光を、複数の第２光ファイバを介して複数の受光部が受光する工程と、
前記出射光を受光することで前記複数の受光部のそれぞれが出力する電気信号を電流に変換し、前記電流の大きさを合計することで合計値を取得する工程と、
前記合計値に基づいて、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程と、を有し、
前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程は、前記光変調素子の導波路に設けられた電極に電圧を印加して前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程を含み、
前記電極に電圧を印加し、前記電圧を掃引して、前記出射部から出射される光の強度が最大になるような電圧である第１電圧を求める工程を有し、
前記調芯を行う工程は、前記電極に前記第１電圧を印加して調芯を行う工程である測定方法。

【請求項2】

前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程において、前記合計値が最大になるように調芯を行う請求項１に記載の測定方法。

【請求項3】

前記光変調素子の１つの面に前記入射部および前記複数の出射部が設けられ、
前記光源から前記入射部に光を入射する工程の前に、前記第１光ファイバおよび前記複数の第２光ファイバが配列された光ファイバアレイと、前記光変調素子の前記１つの面とを対向させる工程を有する請求項１または請求項２に記載の測定方法。

【請求項4】

前記対向させる工程は、前記第１光ファイバの１つの端部が前記入射部に対向し、前記複数の第２ファイバそれぞれの１つの端部が前記複数の出射部に対向するように、前記光変調素子の前記１つの面と前記光ファイバアレイの１つの面とを対向させる工程である、請求項３に記載の測定方法。

【請求項5】

前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程は、前記合計された電気信号に基づいて、前記光ファイバアレイおよび前記光変調素子のうち少なくとも一方の位置を調整する工程を含む請求項３に記載の測定方法。

【請求項6】

前記第２光ファイバの径は前記第１光ファイバの径よりも大きい請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の測定方法。

【請求項7】

前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程は、前記光変調素子の導波路に設けられた電極に電圧を印加せずに前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程を含む請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の測定方法。

【請求項8】

前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程において、前記合計値が閾値以上になるように調芯を行う請求項１に記載の測定方法。

【請求項9】

入射部、前記入射部から入射される光を伝搬する導波路、および前記導波路を伝搬した光を出射する複数の出射部を有する、マッハツェンダ型の光変調素子の光学特性の測定装置であって、
光源から出射される光を、前記光変調素子の入射部に光を入射する第１光ファイバと、
前記複数の出射部から出射される出射光が入射する複数の第２光ファイバと、
前記出射光が前記複数の第２光ファイバを介して入射することで、電気信号を出力する複数の受光部と、
前記複数の受光部のそれぞれが出力する電気信号を電流に変換し、前記電流の大きさを合計することで合計値を取得する電流変換部と、
前記合計値に基づいて、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う制御部と、を具備し、
前記制御部は、前記光変調素子の導波路に設けられた電極に電圧を印加して前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行い、
前記制御部は、前記電極に電圧を印加し、前記電圧を掃引して、前記出射部から出射される光の強度が最大になるような電圧である第１電圧を求め、
前記制御部は、前記電極に前記第１電圧を印加して前記調芯を行う測定装置。

【請求項10】

前記第１光ファイバおよび前記複数の第２光ファイバが配列された光ファイバアレイを具備し、
前記制御部は、前記合計値に基づいて、前記光ファイバアレイおよび前記光変調素子のうち少なくとも一方の位置を調整することで、前記調芯を行う請求項９に記載の測定装置。

【請求項11】

前記第２光ファイバの径は前記第１光ファイバの径よりも大きい請求項９または請求項１０に記載の測定装置。

【請求項12】

入射部、前記入射部から入射される光を伝搬する導波路、および前記導波路を伝搬した光を出射する複数の出射部を有する、マッハツェンダ型の光変調素子の光学特性の測定プログラムであって、
コンピュータに、
光源から出射される光を、第１光ファイバを介して前記光変調素子の入射部に入射する処理と、
複数の受光部のそれぞれが前記光変調素子の複数の出射部から出射される出射光を、複数の第２光ファイバを介して受光することで出力する電気信号を電流に変換し、前記電流の大きさを合計することで合計値を取得する処理と、
前記合計値に基づいて、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う処理と、を実行させ、
前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う処理は、前記光変調素子の導波路に設けられた電極に電圧を印加して前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う処理を含み、
前記電極に電圧を印加し、前記電圧を掃引して、前記出射部から出射される光の強度が最大になるような電圧である第１電圧を求める処理をさらに実行させ、
前記調芯を行う処理は、前記電極に前記第１電圧を印加して調芯を行う処理である測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は光変調素子の光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式などの光通信システムに、例えばマッハツェンダ型の光変調素子が用いられている。こうした光変調素子は、複数の導波路、入射ポートおよび複数の出射ポートを有する。導波路には変調用電極および位相調整用電極が設けられる。

【0003】

光変調素子の光学特性の測定においては、光変調素子の入射ポートと光ファイバとの調芯を行う。光の入射によって光変調素子の電極に流れる光電流を最大化するように調芯を行う方法がある（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－２０６９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一方、光変調素子から出力される光のパワーに基づいて調芯を行うこともある。しかし、光変調素子ごとに、光変調素子の複数の出射ポート間の光パワーのバランスは変化する。すなわち、光変調素子ごとに、１つの出射ポートから出射される光のパワーが変化する。このため、出射光の光パワーを検出しながら自動的に調芯を行うことは困難であった。そこで、光変調素子と光ファイバとを自動的に調芯することが可能な光変調素子の光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る光変調素子の光学特性の測定方法は、入射部、前記入射部から入射される光を伝搬する導波路、および前記導波路を伝搬した光を出射する複数の出射部を有する、マッハツェンダ型の光変調素子の光学特性の測定方法であって、第１光ファイバを介して、光源から前記光変調素子の入射部に光を入射する工程と、前記光変調素子の前記複数の出射部から出射される出射光を、複数の第２光ファイバを介して複数の受光部が受光する工程と、前記出射光を受光することで前記複数の受光部のそれぞれが出力する電気信号を電流に変換し、前記電流の大きさを合計することで合計値を取得する工程と、前記合計値に基づいて、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程と、を有するものである。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば光変調素子と光ファイバとを自動的に調芯することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は実施形態に係る測定装置を例示する模式図である。

【図2】図２は制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図3A】図３Ａは光ファイバアレイおよび光変調素子を例示する平面図である。

【図3B】図３Ｂは光ファイバアレイを例示する正面図である。

【図4A】図４Ａは光学特性の測定の工程を例示するフローチャートである。

【図4B】図４Ｂは調芯の工程を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

【0010】

本開示の一形態は、（１）入射部、前記入射部から入射される光を伝搬する導波路、および前記導波路を伝搬した光を出射する複数の出射部を有する、マッハツェンダ型の光変調素子の光学特性の測定方法であって、第１光ファイバを介して、光源から前記光変調素子の入射部に光を入射する工程と、前記光変調素子の前記複数の出射部から出射される出射光を、複数の第２光ファイバを介して複数の受光部が受光する工程と、前記出射光を受光することで前記複数の受光部のそれぞれが出力する電気信号を電流に変換し、前記電流の大きさを合計することで合計値を取得する工程と、前記合計値に基づいて、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程と、を有する測定方法である。光変調素子ごとに、複数の出射部から出射される光の強度のバランスは変化する。一方、強度の合計は一定である。したがって変換して得られた電流の合計値に基づいて自動的に光変調素子と光ファイバとの調芯が可能である。
（２）上記（１）において、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程において、前記合計値が最大になるように調芯を行ってもよい。合計値に基づいて自動的に光変調素子と光ファイバとの調芯が可能である。
（３）上記（１）または（２）において、前記光変調素子の１つの面に前記入射部および前記複数の出射部が設けられ、前記光源から前記入射部に光を入射する工程の前に、前記第１光ファイバおよび複数の第２光ファイバが配列された光ファイバアレイと、前記光変調素子の前記１つの面とを対向させる工程を有してもよい。光変調素子と光ファイバアレイとを対向させることで、出射部と第１光ファイバとを対向させ、入射部と第２光ファイバとを対向させる。第２光ファイバを介した光の入射、および第１光ファイバを介した光の出射が可能である。
（４）上記（３）において、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程は、前記合計された電気信号に基づいて、前記光ファイバアレイおよび前記光変調素子のうち少なくとも一方の位置を調整する工程を含んでもよい。光変調素子の入射部と第１光ファイバとの調芯を行うと同時に、出射部と第２光ファイバとの調芯も可能である。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記第２光ファイバの径は前記第１光ファイバの径よりも大きくてもよい。光を受ける部分の直径を大きくすることによって、出射部からの出射光との光結合を大きくし、光のロスを抑制し、出射光を第２光ファイバに伝搬させることができる。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程は、前記光変調素子の導波路に設けられた電極に電圧を印加せずに前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程を含んでもよい。２つの調芯の工程を自動で行うため、手動で調芯を行う場合に比べて、調芯にかかる時間および労力が低減する。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程は、前記光変調素子の導波路に設けられた電極に電圧を印加して前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程を含んでもよい。２つの調芯の工程を自動で行うため、手動で調芯を行う場合に比べて、調芯にかかる時間および労力が低減する。
（８）上記（１）において、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う工程において、前記合計値が閾値以上になるように調芯を行ってもよい。
（９）入射部、前記入射部から入射される光を伝搬する導波路、および前記導波路を伝搬した光を出射する複数の出射部を有する、マッハツェンダ型の光変調素子の光学特性の測定装置であって、光源から出射される光を、前記光変調素子の入射部に光を入射する第１光ファイバと、前記複数の出射部から出射される出射光が入射する複数の第２光ファイバと、前記出射光が前記複数の第２光ファイバを介して入射することで、電気信号を出力する複数の受光部と、前記複数の受光部のそれぞれが出力する電気信号を電流に変換し、前記電流の大きさを合計することで合計値を取得する電流変換部と、前記合計値に基づいて、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う制御部と、を具備する測定装置である。光変調素子ごとに、複数の出射部から出射される光の強度のバランスは変化する。一方、強度の合計は一定である。したがって変換した電流の合計値に基づいて自動的に光変調素子と光ファイバとの調芯が可能である。
（１０）上記（９）において、前記第１光ファイバおよび前記複数の第２光ファイバが配列された光ファイバアレイを具備し、前記制御部は、前記合計値に基づいて、前記光ファイバアレイおよび前記光変調素子のうち少なくとも一方の位置を調整することで、前記調芯を行ってもよい。
（１１）上記（９）または（１０）において、前記第２光ファイバの径は前記第１光ファイバの径よりも大きくてもよい。
（１２）入射部、前記入射部から入射される光を伝搬する導波路、および前記導波路を伝搬した光を出射する複数の出射部を有する、マッハツェンダ型の光変調素子の光学特性の測定プログラムであって、コンピュータに、光源から出射される光を、第１光ファイバを介して前記光変調素子の入射部に入射する処理と、複数の受光部のそれぞれが前記光変調素子の複数の出射部から出射される出射光を、複数の第２光ファイバを介して受光することで出力する電気信号を電流に変換し、前記電流の大きさを合計することで合計値を取得する処理と、前記合計値に基づいて、前記光変調素子の入射部と前記第１光ファイバとの調芯を行う処理と、を実行させる測定プログラムである。光変調素子ごとに、複数の出射部から出射される光の強度のバランスは変化する。一方、強度の合計は一定である。したがって変換した電流の合計値に基づいて自動的に光変調素子と光ファイバとの調芯が可能である。

【0011】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る光変調素子の光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0012】

（測定装置）
図１は実施形態に係る測定装置１００を例示する模式図である。図１に示すように、測定装置１００は、光ファイバアレイ７０、調芯用ステージ６０、温度調整機能付き（温調）ステージ６４、角度調整用ステージ６５、モニタ５７、カメラ５９、温度コントローラ５０、自動調芯コントローラ５２、波長可変レーザ光源５４、電流変換器５１（電流変換部）、４つの光パワーメータ５６ａ～５６ｄ、電流電圧源５８、マルチコンタクトプローブ６６および制御部８０を有する。

【0013】

測定装置１００は、光変調素子１０にレーザ光を入射し、光変調素子１０から出射される光を受光することで、光変調素子１０の光学特性を測定する装置であり、例えば光変調素子１０の検査の工程に用いられる。

【0014】

図１に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は互いに直交する。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、光ファイバアレイ７０、調芯用ステージ６０、温調ステージ６４、角度調整用ステージ６５、光変調素子１０それぞれの辺の方向である。Ｚ軸方向は光変調素子１０および光ファイバアレイ７０の上面に直交する。

【0015】

調芯用ステージ６０は自動調芯コントローラ５２と電気的に接続されている。調芯用ステージ６０の上にフォルダ６１が設けられ、フォルダ６１の上に光ファイバアレイ７０が搭載されている。光ファイバアレイ７０は、Ｘ軸方向に延伸する光ファイバ７２ａ～７２ｄおよび光ファイバ７４を有する。図１に示す固定器具６３が光ファイバ７２ａ～７２ｄおよび７４を上から押さえることで、光ファイバアレイ７０上の複数の光ファイバを固定する。光ファイバアレイ７０のＹ軸方向の１つの端面を冶具６２に突き当てることで、光ファイバアレイ７０を調芯用ステージ６０上で位置決めする。冶具６２および固定器具６３は例えばテフロン（登録商標）製である。

【0016】

調芯用ステージ６０とＸ軸方向に対向する位置に角度調整用ステージ６５が配置されている。角度調整用ステージ６５の上に温調ステージ６４が搭載され、温調ステージ６４の上に光変調素子１０が搭載されている。温調ステージ６４は例えばペルチェ素子などを含み、温度コントローラ５０と電気的に接続されている。

【0017】

マルチコンタクトプローブ６６は温調ステージ６４上に設けられ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延伸し、電流電圧源５８と電気的に接続され、複数のピン６７を有する。光変調素子１０は、ピン６７を介してマルチコンタクトプローブ６６と電気的に接続される。

【0018】

電流電圧源５８は多チャンネルの直流電源であり、マルチコンタクトプローブ６６を介して光変調素子１０の複数の電極に電圧を印加し、かつ複数の電極に流れる電流を測定することができる。

【0019】

光パワーメータ５６ａ～５６ｄ（受光部）は例えばフォトダイオードなどの受光素子を有し、光が入射されることで電圧を出力する。電圧の大きさは光の強度に比例する。電流変換器５１は、光パワーメータ５６ａ～５６ｄから入力される電圧を電流に変換し、かつこれらの電流の大きさ（電流値）を合計して合計値を算出する。電流変換器５１は自動調芯コントローラ５２に合計した電流を入力する。光の強度が強いほど光パワーメータ５６ａ～５６ｄの出力する電圧、および電流変換器５１が取得する電流は大きくなる。

【0020】

カメラ５９は光変調素子１０の光ファイバアレイ７０との対向面が視野に入るように配置される。モニタ５７はカメラ５９に接続され、カメラ５９が撮像する映像を表示する。モニタ５７には光変調素子１０の位置合わせの基準となる基準線が表示されている。

【0021】

制御部８０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ：Ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などのコンピュータであり、温度コントローラ５０、自動調芯コントローラ５２、波長可変レーザ光源５４、電流変換器５１、４つの光パワーメータ５６および電流電圧源５８と、電気的に接続されている。

【0022】

制御部８０は位置制御部８１、合計値取得部８２、光源制御部８３、電圧制御部８４、温度制御部８５を備える。温度制御部８５は、温度コントローラ５０から温調ステージ６４に印加する電力を制御することで、温調ステージ６４上の光変調素子１０の温度を調整する。電圧制御部８４は、電流電圧源５８を制御し、光変調素子１０に逆バイアス電圧を印加し、かつ光変調素子１０に流れる電流の値を電流電圧源５８から取得する。光源制御部８３は、波長可変レーザ光源５４のオン・オフを制御し、波長可変レーザ光源５４から出射される光の波長および強度なども制御する。合計値取得部８２は、電流変換器５１が算出する電流値の合計値を取得する。位置制御部８１は、合計値に基づいて自動調芯コントローラ５２を制御し、調芯用ステージ６０上の光ファイバアレイ７０の位置を調整する。

【0023】

図２は制御部８０のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御部８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）１０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、記憶装置１０３、インターフェース１０４を備える。ＣＰＵ１０１、ＲＭＡ１０２、記憶装置１０３およびインターフェース１０４は互いにバスなどで接続されている。ＲＡＭ１０２はプログラムおよびデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、ハードディスクドライブ（ＨＨＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）などである。記憶装置１０３は、後述の調芯を実行するためのプログラム、光変調素子１０の動作確認用のプログラムなどを記憶する。

【0024】

ＣＰＵ１０１がＲＡＭ１０２に記憶されるプログラムを実行することにより、制御部８０に位置制御部８１、合計値取得部８２、光源制御部８３、電圧制御部８４、温度制御部８５が実現される。制御部８０の各部は、回路などのハードウェアでもよい。

【0025】

図３Ａは光ファイバアレイ７０および光変調素子１０を例示する平面図である。図３Ａにおいて調芯用ステージ６０、冶具６２、固定器具６３、温調ステージ６４、角度調整用ステージ６５、マルチコンタクトプローブ６６は省略している。図３Ａに示すように、光ファイバアレイ７０と光変調素子１０とはＸ軸方向において対向する。

【0026】

（光ファイバアレイ）
光ファイバアレイ７０はベースプレート７１、光ファイバ７２ａ～７２ｄおよび光ファイバ７４を有する。ベースプレート７１のＸ軸方向の長さは例えば３ｍｍ以上、３０ｍｍ以下である。Ｙ軸方向の幅は例えば３ｍｍ以上、８ｍｍ以下である。

【0027】

光ファイバ７４はベースプレート７１のＹ軸に沿った中央付近に位置する。光ファイバ７４のＹ軸方向の一方側に光ファイバ７２ａおよび７２ｂが配置され、他方の側に光ファイバ７２ｃおよび７２ｄが配置される。すなわち、Ｙ軸方向に沿って、光ファイバ７２ａ、７２ｂ、７４、７２ｃおよび７２ｄが順に配列される。

【0028】

図３Ｂは光ファイバアレイ７０を例示する正面図である。図３Ｂに示すように、ベースプレート７１の上面にはＶ字状の４つの溝７３、および１つの溝７５が設けられている。溝７３および７５はＸ軸方向に延伸する。１つの溝７３には光ファイバ７２ａ～７２ｄのいずれかが配置される。溝７５には光ファイバ７４が配置される。

【0029】

光ファイバ７４は偏波保持特性を有する単一モード光ファイバ（ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）であり、かつ先端が凸状に加工されたレンズドファイバである。光ファイバ７４のガラスは被覆されている。被覆を含む光ファイバ７４の外径は例えば２５０μｍであり、コアの直径（コア径）は例えば８μｍである。光ファイバ７４には例えば１．５３μｍ～１．５７μｍの範囲の単一波長かつ単一モードのレーザ光が伝搬する。

【0030】

光ファイバ７２ａ～７２ｄは多モード光ファイバ（ＭＭＦ：Ｍｕｌｔｉ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）である。光ファイバ７２ａ～７２ｄそれぞれのコア径は光ファイバ７４のコア径より大きく、例えば４００μｍである。光ファイバ７２ａ～７２ｄの長さはそれぞれ例えば７３０μｍであり、曲げ半径は例えば４７ｍｍである。

【0031】

光ファイバアレイ７０のＸ軸方向の面７０ａは光変調素子１０に対向する。光ファイバ７２ａ～７２ｄの一端は面７０ａに位置する。面７０ａには２つの偏光板７６が設けられている。２つの偏光板７６のうち一方は光ファイバ７２ａおよび７２ｂの一端を覆い、他方は光ファイバ７２ｃおよび７２ｄの一端を覆う。光ファイバ７４の一端は面７０ａよりもＸ軸方向外側に突出する。光ファイバ７４の面７０ａからの突出量は例えば０．１ｍｍである。

【0032】

図１に示すように、光ファイバ７２ａの他端はコネクタ５５を用いて光パワーメータ５６ａと光学的に接続されている。光ファイバ７２ｂの他端は光パワーメータ５６ｂと光学的に接続されている。光ファイバ７２ｃの他端は光パワーメータ５６ｃと光学的に接続されている。光ファイバ７２ｄの他端は光パワーメータ５６ｄと光学的に接続されている。光ファイバ７４の他端はコネクタ５３を用いて波長可変レーザ光源５４に光学的に接続されている。

【0033】

（光変調素子）
図３Ａに示す光変調素子１０は、例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）系半導体またはインジウムリン（ＩｎＰ）系半導体などで形成され、複数のマッハツェンダ変調器を含む、１入力４出力の素子である。光変調素子１０は、基板１１、複数の導波路、位相調整用の電極、入力および出力用のパッドを有する。

【0034】

基板１１はＧａＡｓ系またはＩｎＰ系などの化合物半導体で形成された半導体基板である。基板１１の上面に、電極４０ａ～４０ｈ、電極４２ａ～４２ｈ、電極４４ａ～４４ｄ、複数のパッド４６、および複数のパッド４８が設けられている。図３Ａにおいて電極には斜線が付されている。電極とパッドとを電気的に接続する、不図示の配線パターンも基板１１に設けられている。

【0035】

光変調素子１０のＸ軸方向の一方の面１０ａは光ファイバアレイ７０の面７０ａに対向する。面１０ａに１つの入射ポート１４（入射部）、４つの出射ポート１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄ（出射部）が設けられている。入射ポート１４は基板１１のＹ軸に沿った中央付近に位置する。入射ポート１４のＹ軸方向の一方側に出射ポート１２ａおよび１２ｂが設けられ、他方の側に出射ポート１２ｃおよび１２ｄが設けられている。すなわち、Ｙ軸方向に沿って、出射ポート１２ａおよび１２ｂ、入射ポート１４、出射ポート１２ｃおよび１２ｄが順に配列される。４つの出射ポートのうち、例えば出射ポート１２ｂおよび１２ｃは信号光を出射し、出射ポート１２ａおよび１２ｄはモニタ用の光を出射する。

【0036】

出射ポート１２ａは、Ｘ軸方向において光ファイバアレイ７０の光ファイバ７２ａの先端に対向する。出射ポート１２ｂはＸ軸方向において光ファイバ７２ｂの先端に対向する。出射ポート１２ｃはＸ軸方向において光ファイバ７２ｃの先端に対向する。出射ポート１２ｄはＸ軸方向において光ファイバ７２ｄの先端に対向する。入射ポート１４はＸ軸方向において光ファイバ７４の先端に対向する。

【0037】

入射ポート１４から出射ポート１２ａおよび１２ｂまでが１つのマッハツェンダ変調器（親マッハツェンダ変調器）１３ａとして機能し、入射ポート１４から出射ポート１２ｃおよび１２ｄまでが１つのマッハツェンダ変調器（親マッハツェンダ変調器）１３ｂとして機能する。マッハツェンダ変調器１３ａおよび１３ｂのそれぞれは、さらに２つのマッハツェンダ変調器（子マッハツェンダ変調器）を含む。

【0038】

導波路１６の一端は入射ポート１４に結合し、他端はカプラ１８に結合する。導波路１６はカプラ１８において２つの導波路２０ａおよび２０ｂに分岐する。導波路２０ａはカプラ２２ａにおいて２つの導波路２４ａおよび２４ｂに分岐する。導波路２４ａはカプラ２６ａにおいて２つの導波路２８ａおよび２８ｂに分岐する。導波路２８ａおよび２８ｂはカプラ３０ａにおいて合流し、導波路３２ａを形成する。導波路２４ｂはカプラ２６ｂにおいて２つの導波路２８ｃおよび２８ｄに分岐する。導波路２８ｃおよび２８ｂはカプラ３０ｂにおいて合流し、導波路３２ｂを形成する。導波路２８ａ～２８ｄは屈曲し、２回折り返す。導波路３２ａおよび３２ｂは屈曲し、１回折り返す。

【0039】

導波路３２ａおよび３２ｂはカプラ３４ａにおいて合流し、カプラ３４ａより後段では導波路３６ａおよび３６ｂに分岐する。導波路３６ａの一端はカプラ３４ａに結合し、他端は出射ポート１２ａに結合する。導波路３６ｂの一端はカプラ３４ａに結合し、他端は出射ポート１２ｂに結合する。カプラ２６ａからカプラ３０ａまでが１つの子マッハツェンダ変調器として機能する。カプラ２６ｂからカプラ３０ｂまでが１つの子マッハツェンダ変調器として機能する。

【0040】

導波路２８ａの上に、カプラ２６ａ側からカプラ３０ａ側に向けて、電極４０ａおよび４２ａが順に設けられている。導波路２８ｂの上に、カプラ２６ａ側からカプラ３０ａ側に向けて、電極４０ｂおよび４２ｂが順に設けられている。導波路２８ｃの上に、カプラ２６ｂ側からカプラ３０ｂ側に向けて、電極４０ｃおよび４２ｃが順に設けられている。導波路２８ｄの上に、カプラ２６ｂ側からカプラ３０ｂ側に向けて、電極４０ｄおよび４２ｄが順に設けられている。導波路３２ａの上に電極４４ａが設けられ、導波路３２ｂの上に電極４４ｂが設けられている。

【0041】

マッハツェンダ変調器１３ｂの導波路２０ｂ、２４ｃおよび２４ｄ、２８ｅ～２８ｈ、３２ｃおよび３２ｄ、３６ｃおよび３６ｄ、カプラ２２ｂ、２６ｃおよび２６ｄ、３０ｃおよび３０ｄ、３４ｂ、出射ポート１２ｃおよび１２ｄは、マッハツェンダ変調器１３ａの対応する構成と同様に配置されている。カプラ２６ｃからカプラ３０ｃまでが１つの子マッハツェンダ変調器として機能する。カプラ２６ｄからカプラ３０ｄまでが１つの子マッハツェンダ変調器として機能する。

【0042】

導波路２８ｅの上に、カプラ２６ｃ側からカプラ３０ｃ側に向けて、電極４０ｅおよび４２ｅが順に設けられている。導波路２８ｆの上に、カプラ２６ｃ側からカプラ３０ｃ側に向けて、電極４０ｆおよび４２ｆが順に設けられている。導波路２８ｇの上に、カプラ２６ｄ側からカプラ３０ｄ側に向けて、電極４０ｇおよび４２ｇが順に設けられている。導波路２８ｈの上に、カプラ２６ｄ側からカプラ３０ｄ側に向けて、電極４０ｈおよび４２ｈが順に設けられている。導波路３２ｃの上に電極４４ｃが設けられ、導波路３２ｄの上に電極４４ｄが設けられている。

【0043】

光変調素子１０の基板１１の上面に複数のパッド４６および複数のパッド４８が設けられている。パッド４６は、例えば光の位相の調整に用いられる位相調整用電極であり、電極４２ａ～４２ｈ、および電極４４ａ～４４ｄに電気的に接続される。パッド４８は、例えば光の変調に用いられる変調用電極であり、電極４０ａ～４０ｈに電気的に接続され、かつ図１に示したコンタクトプローブ６６のピン６７と電気的に接続される。

【0044】

入射ポート１４から光変調素子１０に光を入射し、出射ポート１２ａ～１２ｄから光を出射する。電極４０ａ～４０ｈに高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を入力することで、光の変調を行う。電極４２ａ～４２ｈ、および電極４４ａ～４４ｄに電圧を印加することで位相を調整する。例えば、出射ポート１２ｂからの出射光と出射ポート１２ｃからの出射光との位相差をπ／２などに調整することができる。出射ポート１２ｂおよび１２ｃから出射される光（信号光）の強度が最大になり、出射ポート１２ａおよび１２ｄから出射される光（モニタ光）の強度が最小になるように位相調整をすることができる。

【0045】

後述のように、光変調素子１０の検査においては、光変調素子１０の入射ポート１４と光ファイバアレイ７０の光ファイバ７４との調芯を行った後、光変調素子１０の光学特性の評価を行う。調芯においては、波長可変レーザ光源５４から光変調素子１０の入射ポート１４に光を入射し、出射ポート１２ａ～１２ｄから出射される光の強度を光パワーメータ５６ａ～５６ｄで検出する。

【0046】

表１は複数の光変調素子からの出射光の強度（光パワー）を示す表である。表１の例において、光変調素子１０は初期位相状態にあり、光変調素子１０の光の位相は調整されていない。入射ポート１４と光ファイバ７４との調芯が行われ、入射ポート１４に入射する光の強度が最大である。入射ポート１４と光ファイバ７４との位置が最適な位置からずれると、入射ポート１４に入射する光の強度は低下し、出射光の強度も表１の例から低下する。

【表1】

【0047】

表１において、複数の光変調素子１０をＮｏ．１～Ｎｏ．３などとする。製造ばらつきによって、光変調素子１０ごとに出射ポート間の光の強度のバランスが変わることがある。Ｎｏ．１の光変調素子１０では、出射ポート１２ａおよび１２ｃそれぞれからの出射光の強度はＰ／６であり、出射ポート１２ｂおよび１２ｄそれぞれからの出射光の強度はＰ／３である。４つの出射光の強度の合計はＰである。

【0048】

Ｎｏ．２の光変調素子１０では、出射ポート１２ａおよび１２ｃそれぞれからの出射光の強度はＰ／３であり、出射ポート１２ｂおよび１２ｄそれぞれからの出射光の強度はＰ／６である。Ｎｏ．３の光変調素子１０では、出射ポート１２ａおよび１２ｄそれぞれからの出射光は４Ｐ／１０であり、出射ポート１２ｂおよび１２ｃそれぞれからの出射光の強度はＰ／１０である。表１では省略する他の複数の光変調素子１０ごとにも強度のバランスが変わる。その一方で、いずれの光変調素子１０においても４つの出射光の強度の合計値はＰである。

【0049】

例えば出射ポート１２ｂからの出射光を用いて調芯を行い、他の３つの出射ポートからの出射光を用いないとする。波長可変レーザ光源５４から光ファイバ７４を通じて入射ポート１４に光を入射し、出射ポート１２ｂから出射される光を光パワーメータ５６ｂで受光する。光パワーメータ５６が出力する電気信号（電圧）が最大になるように、調芯用ステージ６０を用いて光ファイバアレイ７０の位置を調整する。

【0050】

しかし、表１に示したように、複数の光変調素子１０ごとに出射光の強度のバランスが変化する。出射ポート１２ｂの出射光の強度は、Ｎｏ．１ではＰ／３であり、Ｎｏ．２では半分のＰ／６であり、Ｎｏ．３ではさらに小さいＰ／１０である。このように、複数の光変調素子１０ごとに出射ポート１２ｂの出射光の強度が大きく異なる。すなわち出射光の強度は、入射ポート１４と光ファイバ７４との位置関係によって変わり、かつ光変調素子１０の製造ばらつきによっても変わる。したがって出射ポート１２ｂの出射光の強度のみを用いて調芯を行うことは困難である。

【0051】

例えばＮｏ．１の調芯は出射ポート１２ｂの出射光を用いて行い、Ｎｏ．２の調芯は出射ポート１２ａを用いるなど、光変調素子１０ごとに出射ポートを切り替えてもよい。しかし調芯の工程が複雑になってしまい、自動化が困難となる。

【0052】

表１に示すように、それぞれの光変調素子１０において出射光の強度の合計値はＰである。つまり、調芯した状態において、光変調素子１０ごとに出射光の強度のバランスは変わるが、出射光の強度の合計は同一である。したがって、すべての光変調素子１０において、入射ポート１４と光ファイバ７４との位置関係に応じて合計値は増減し、最適な位置関係（調芯された状態）に近づくほど最大値Ｐに近づき、最適な位置関係から外れると減少する。そこで本実施形態においては、合計値に基づいて自動的に調芯を行う。

【0053】

図４Ａは光学特性の測定の工程を例示するフローチャートである。図４Ｂは調芯の工程を例示するフローチャートである。光学特性の測定工程は、図４Ｂに示す調芯の工程を含み、例えば光変調素子１０の製造工程において光変調素子１０の検査の一部として行われる。光ファイバアレイ７０は調芯用ステージ６０の上に配置されている。

【0054】

作業者は、光変調素子１０を温調ステージ６４の上に置き、カメラ５９が撮影する映像をモニタ５７で見ながら、角度調整用ステージ６５を動かす。モニタ５７に記された基準線を用いて、光変調素子１０の面１０ａと光ファイバアレイ７０の面７０ａとの間の角度を調整し、面１０ａと面７０ａとを平行にする（図４ＡのステップＳ１０）。

【0055】

マルチコンタクトプローブ６６のピン６７を光変調素子１０のパッド４６および４８に接触させる。マルチコンタクトプローブ６６を介して、電流電圧源５８から光変調素子１０の電極に例えば１Ｖの電圧を印加する。電流電圧源５８によって光変調素子１０から出力される電流を検知し、作業者は当該電流が１０μＡ以上であるか確認する。これにより電流電圧源５８、マルチコンタクトプローブ６６および光変調素子１０の間の電気的な導通をチェックする（ステップＳ１２）。導通チェック後、光変調素子１０への電圧の印加を停止する。

【0056】

波長可変レーザ光源５４から、光ファイバアレイ７０の光ファイバ７４を介して、光変調素子１０の入射ポート１４に例えば波長１．５５μｍのレーザ光を入射する（ステップＳ１４）。光変調素子１０の出射ポート１２ａ～１２ｄからは光が出射される。出射光は光ファイバ７２ａ～７２ｄを伝搬し、光パワーメータ５６ａ～５６ｄに入力される。光パワーメータ５６ａ～５６ｄは出射光の強度に応じた大きさの電圧を電流変換器５１に出力する。電流変換器５１は光パワーメータ５６ａ～５６ｄから入力される電圧を電流に変換し、電流の合計値を算出する。光変調素子１０に電圧は印加されていない。

【0057】

次に光変調素子１０の入射ポート１４と光ファイバアレイ７０の光ファイバ７４との調芯を行う。まず手動による大まかな調芯を行い（手動調芯、ステップＳ１６）、次に自動的に精密な調芯を行う（自動調芯、ステップＳ１８）。

【0058】

手動調芯は例えば以下のように行われる。作業者が例えばカメラ５９が撮影する映像をモニタ５７で確認し、かつ調芯用ステージ６０を手動で動かし、電流変換器５１から自動調芯コントローラ５２に入力される電流の合計値が１μＡ以上になるように、光ファイバアレイ７０の位置を調整する（ステップＳ１６）。

【0059】

自動調芯は図４Ｂに示す工程で行われる。位置制御部８１は自動調芯コントローラを制御し、調芯用ステージ６０上の光ファイバアレイ７０の位置を移動させる（ステップＳ３０）。合計値取得部８２は、電流変換器５１が算出する電流の合計値を取得する（ステップＳ３２）。位置制御部８１は電流の合計値が最大であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。電流の合計の最大値は、表１に示した４つの出射光の強度の合計値Ｐに対応する。ステップＳ３４でＮｏと判定された場合、制御部８０はステップＳ３０およびＳ３２を再び実行する。ステップＳ３４でＹｅｓと判定された場合、自動調芯の制御は終了する。すなわち、合計値が最大になるように位置制御部８１が光ファイバアレイ７０を移動させることで調芯が行われる。自動調芯の後、図４ＡのステップＳ２０が行われる。

【0060】

図４Ａに示すように、光変調素子１０の出射光の位相を調整する（ステップＳ２０）。電圧制御部８４は電流電圧源５８を制御し、光変調素子１０の電極４２ａ～４２ｈに電流電圧源５８から位相調整電圧を印加し、位相調整電圧を例えば１Ｖから－１０Ｖまで掃引する。電圧制御部８４は、例えば４つの出射ポートのうち出射ポート１２ｂおよび１２ｃから出射される光の強度が最大になるような位相調整電圧を求める。その後、電圧制御部８４は、電極４４ａ～４４ｄに電流電圧源５８から位相調整電圧を印加し、位相調整電圧を例えば１Ｖから－１０Ｖまで掃引し、光の強度が最大になるような位相調整電圧を求める。

【0061】

位相調整後、再び自動調芯を行う（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の自動調芯は、ステップＳ１８と同じく図４Ｂの手順で実行される。すなわち、位相調整後の出射光の強度に対応する電流の合計値が最大になるように、光ファイバアレイ７０の位置が調整される。

【0062】

制御部８０は記憶装置１０３に記憶されたプログラムなどにより、光変調素子１０の動作確認を行う（ステップＳ２４）。例えば、電流電圧源５８から光変調素子１０に印加する電圧を掃引し、４つの出射ポートそれぞれの出射光の強度を、当該出射ポートに対応する光パワーメータで測定する。

【0063】

動作確認の後、光源制御部８３は波長可変レーザ光源５４からの光の入射を停止する（ステップＳ２６）。調芯用ステージ６０を用いて光ファイバアレイ７０を光変調素子１０から遠ざける。マルチコンタクトプローブ６６のピン６７を光変調素子１０のパッド４６および４８から離間させる。光変調素子１０を温調ステージ６４から取り外す（ステップＳ２８）。以上で１つの光変調素子１０の光学特性の測定が終了する。図４Ａおよび図４Ｂの処理が繰り返され、複数の光変調素子１０の光学特性の測定が行われる。

【0064】

本実施形態によれば、光変調素子１０の複数の出射ポート１２ａ～１２ｄの出射光を光パワーメータ５６ａ～５６ｄが受光し、出射光の強度に応じた電圧を出力する。電流変換器５１は電圧を電流に変換し、電流の合計値を取得する。制御部８０は、合計値に基づいて光変調素子１０の入射ポート１４と光ファイバ７４との調芯を行う。複数の光変調素子１０のいずれにおいても、合計値は、調芯からずれた状態で小さくなり、調芯された状態で大きくなり、一定値になる。したがって合計値を用いることで自動的な調芯が可能となる。自動的に調芯を行うことで、手動で調芯を行う場合に比べて、調芯にかかる時間および労力が低減する。

【0065】

具体的には、合計値が最大になるように調芯を行う。複数の光変調素子１０に共通の基準として、強度の合計値Ｐに対応する電流値（最大値）を用いることで、自動的な調芯が可能である。最大値に代えて閾値を用い、例えば合計値が当該閾値以上になる状態を調芯された状態としてもよい。最大値または閾値など基準となる値を制御部８０の記憶装置１０３などに記憶しておくことで、自動的な調芯が可能である。

【0066】

光変調素子１０の面１０ａに入射ポート１４および出射ポート１２ａ～１２ｄが設けられている。光ファイバアレイ７０は光ファイバ７２ａ～７２ｄおよび７４を有する。光変調素子１０の面１０ａと、光ファイバアレイ７０の面７０ａとを対向させることで、出射ポート１２ａ～１２ｄと光ファイバ７２ａ～７２ｄとが対向し、入射ポート１４と光ファイバ７４とが対向する。光ファイバ７４を用いて入射ポート１４に光を入射することができる。出射ポート１２ａ～１２ｄから出射される光を、光ファイバ７２ａ～７２ｄを介して光パワーメータ５６ａ～５６ｄで受光することができる。

【0067】

光ファイバ７２ａ～７２ｄは大口径のファイバであり、光ファイバ７４よりも大きな径を有する。このため出射ポート１２ａ～１２ｄの出射光のロスを抑制し、光ファイバ７２ａ～７２ｄで受光することができる。

【0068】

調芯用ステージ６０を用いて光ファイバアレイ７０の位置を調整することで、光ファイバ７４と入射ポート１４との調芯が可能である。光ファイバアレイ７０において、光ファイバ７４に対する光ファイバ７２ａ～７２ｄの相対的な位置は定まっている。光変調素子１０において、入射ポート１４に対する出射ポート１２ａ～１２ｄの相対的な位置は定まっている。光ファイバ７４と入射ポート１４との調芯を行うと、出射ポート１２ａ～１２ｄと光ファイバ７２ａ～７２ｄとの調芯も同時に行われる。この結果、工程が簡略化される。調芯の工程においては、光ファイバアレイ７０と光変調素子１０のうち少なくとも一方の位置を調整すればよい。例えば角度調整用ステージ６５を移動させることで光変調素子１０の位置を調整する。

【0069】

光変調素子１０の電極に電圧を印加せず、位相を調整しない状態で自動的に調芯を行う（図４ＡのステップＳ１８）。光変調素子１０の電極に電圧を印加して位相を調整した状態でも自動的に調芯を行う（ステップＳ２２）。２つの調芯の工程を自動で行うため、手動で調芯を行う場合に比べて、調芯にかかる時間および労力が低減する。

【0070】

光変調素子１０が有する出射ポートは複数であり、４つ以上でもよいし、４つ以下でもよい。出射ポート１２ａ～１２ｄが面１０ａに設けられ、入射ポート１４が面１０ａとは異なる面に設けられてもよい。光ファイバアレイ７０には４つの光ファイバ７２ａ～７２ｄを配置する。光ファイバ７４は、光ファイバアレイ７０には設けず、入射ポート１４と対向する位置に配置する。

【0071】

以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0072】

１０ 光変調素子
１０ａ、７０ａ 面
１１ 基板
１３ａ，１３ｂ マッハツェンダ変調器
１４ 入射ポート
１２ａ～１２ｄ 出射ポート
１６、２０ａ、２０ｂ、２４ａ～２４ｄ，２８ａ～２８ｈ、３２ａ～３２ｄ、３６ａ～３６ｄ 導波路
１８、２２ａ、２２ｂ、２６ａ～２６ｄ、３０ａ～３０ｄ、３４ａ、３４ｂ カプラ
４０ａ～４０ｈ、４２ａ～４２ｈ、４４ａ～４４ｄ 電極
４６、４８ パッド
５０ 温度コントローラ
５１ 電流変換器
５２ 自動調芯コントローラ
５４ 波長可変レーザ光源
５３、５５ コネクタ
５６ａ～５６ｄ 光パワーメータ
５７ モニタ
５９ カメラ
６０ 調芯用ステージ
６１ フォルダ
６２ 冶具
６３ 固定器具
６４ 温調ステージ
６５ 角度調整用ステージ
６６ マルチコンタクトプローブ
６７ ピン
７０ 光ファイバアレイ
７１ ベースプレート
７２ａ～７２ｄ、７４ 光ファイバ
７６ 偏光板
８０ 制御部
８１ 位置制御部
８２ 合計値取得部
８３ 光源制御部
８４ 電圧制御部
１００ 測定装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＡＭ
１０３ 記憶装置
１０４ インターフェース

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】