以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明� ��る。
 図1は、本発明の光変調器の第1の実施例を� �す図である。
 本発明の光変調器は、電気光学効果を有す� ��材料で構成された基板1と、該基板に形成さ れた光導波路2と、該基板に形成され、該光� �波路を伝搬する光波を変調するための変調� �極61,62とを有する光変調器において、該光導 波路2は、該光変調器に入力された光波を導� �入力導波路21と、該入力導波路から分岐する 分岐導波路23,24,27,28と、該分岐導波路を結合� ��ると共に該光変調器の外部に光波を導く出� ��導波路30とを少なくとも有し、該分岐導波� �の一部に設けられ、該変調電極の少なくと� �一部が配置されると共に、該分岐導波路を� �搬する光波を変調するための変調手段25,26と 、該分岐導波路を結合するまでの光導波路の 一部に配置され、該変調手段で変調される光 波の偏波面を制御する偏波面選択手段4と、� �偏波面選択手段から該分岐導波路を結合す� �までの間の光導波路の一部に配置され、各� �岐導波路を伝搬する光波の偏波面が直交す� �関係となるように偏波面を調整する偏波面� �整手段5とを有することを特徴とする。光変� ��器の入力側には入力用光ファイバー7が、出 力側には出力用光ファイバー8が、各々接続� �れている。なお、矢印A,Bは光波の伝搬方向� �示す。

 電気光学効果を有する基板1としては、例 えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ ム、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)、及 び石英系の材料及びこれらの組み合わせが利 用可能である。特に、電気光学効果の高いニ オブ酸リチウム(LN)やタンタル酸リチウム(LT)� ��晶が好適に利用される。

 光導波路の形成方法としては、Tiなどを熱� �散法やプロトン交換法などで基板表面に拡� �させることにより形成することができる。� �た、特許文献2のように基板1の表面に光導波 路の形状に合わせてリッジを形成し、光導波 路を構成することも可能である。
 本発明の光変調器においては、光導波路は� ��光保持機能を有しているのが好ましい。こ� ��は、後述するように光波の偏波面を制御あ� ��いは調整した後で、光波が光導波路を伝搬� ��る際に、制御や調整が行われた偏波面の状� ��を維持することが可能となり、確実に直交� ��波合成を行うことができ、さらには、直交� ��波合成した状態を維持した光波を光変調器� ��ら出力することができるためである。

特開平6-289341号公報

 変調手段を構成する変調電極は、Ti・Auの 電極パターンの形成及び金メッキ方法などに より、基板の表面又は裏面などに形成するこ とが可能である。変調電極は、変調信号を伝 搬する信号電極と該信号電極の周囲に配置さ れる接地電極から構成される。図1において� �、一例として信号電極61,62のみを図示してい る。当然、信号電極及び接地電極の形状や配 置は、変調手段25,26でどのような変調を行う� ��、また使用する基板の種類(Xカット板又はZ� ��ット板)などに応じて適宜設定できる。

 また、特に図示してないが、基板1と該基 板上に形成された変調電極との間にはバッフ ァ層を形成することもできる。これによって 、光導波路を伝搬する光波が、変調電極によ り吸収又は散乱されることを効果的に防止す ることができる。また、前記変調電極から印 加される変調信号と、前記光導波路内を導波 する光波との速度整合をも向上させることが できる。

 光導波路の形状としては、種々のものが採� ��できるが、本発明の光変調器として重要な� ��成は、光変調器に入力された光波を導く入� ��導波路21と、該入力導波路から分岐する分� �導波路23,24,27,28と、該分岐導波路を結合する と共に該光変調器の外部に光波を導く出力導 波路30とを有すると共に、該分岐導波路の一� ��に該分岐導波路を伝搬する光波を変調する� ��めの変調手段25,26が形成されていることで� �る。
 変調手段としては、図1に示すようにマッハ ツェンダー型光導波路25,26を用いる方法や、� ��2の第2の実施例に示すように、SSB変調器な� �で利用されるネスト型光導波路31,32を用いる 方法など、種々の変調方式が採用可能である 。当然、分岐導波路毎に異なる変調方式を採 用することも可能である。

 本発明の光変調器は、変調された各光波� ��偏波面を制御し、各光波を直交偏波合成す� ��ため、光波の偏波面を制御する偏波面選択� ��段4と、各光波の偏波面が直交する関係とな るように偏波面を調整する偏波面調整手段5� �を有している。

 偏波面選択手段4としては、光導波路上に形 成された金属装荷型偏光子、あるいは該光導 波路の入力端面または該光導波路中に配置さ れた薄板偏光子などが利用可能である。
 金属装荷型偏光子とは、光導波路の上にア� ��ミニウムなどの金属膜を配置し、該金属膜� ��垂直な偏波面(TEモード光)を吸収し、該金属 膜に平行な偏波面(TMモード光)に制御するも� �である。また、光導波路に沿ってリッジを� �成し、該リッジの側面に金属膜を装荷させ� �ことも可能である。この場合は、TMモード光 が吸収されTEモード光に偏波面が制御される� ��ととなる。

 偏波面選択手段4の配置場所としては、図 1又は図2に示すように変調手段(25,26,31,32)から 合波部29までの間の分岐導波路27,28の一部に� �成する方法や、図3の第3の実施例に示すよう に、変調手段25,26より光波の入力側の任意の� ��所に、偏波面選択手段41,42,43のいずれかを� �けても良い。具体的には、基板1の入力端面1 1に薄板偏光子41を貼付ける方法や、入力導波 路21又は分岐導波路23,24に金属装荷型偏光子� �は光導波路を横切る溝を形成し、該溝中に� �板偏光子を配置する方法などがある。

 図3の偏波面選択手段(薄板偏光子)41に示� �ように、光波の伝搬方向を横切って偏波面� �択手段を配置する場合には、横切る面は光� �の伝搬方向に対し垂直となる面から傾けた� �態で配置する。これは、偏波面選択手段で� �波が反射され逆方向に光が伝搬する、所謂� �戻り光が発生するのを避けるためである。� �り光は、信号間干渉や信号レベルの低下を� �き起こし、また半導体レーザーなど光源に� �射し、光源の動作を不安定化させるなど、� �々の問題を発生させる原因ともなる。また� �後述する偏波面調整手段や損失付与手段に� �いても同様な対策を講じることが望ましい� �

 図4は、本発明の光変調器の第4の実施例を� �す図である。
 図4では、偏波面選択手段が明記されていな いが、図1乃至3のように偏波面選択手段を基� ��1内に適宜配置することが可能である。また 、光変調器に入力される光波Aを、予め偏波� �をTEモード光又はTMモード光のいずれかに制� ��している場合には、光変調器の素子内部に� ��波面選択手段を別途配置する必要はない。� ��発明は、このように偏波面選択手段を素子� ��に配置するものも含むものである。

 次に、偏波面調整手段5,52について説明する 。
 偏波面調整手段は、各分岐導波路を伝搬す� ��光波の偏波面が直交する関係となるように� ��各分岐導波路を伝搬する少なくとも一つの� ��波の偏波面を回転させ、各光波の偏波面の� ��度を調整するものである。
 具体的には、波長板が利用可能であり、特� ��、光波の偏波面を90°回転させるため、光導 波路を伝搬する光波の波長λに対し略λ/2とな る波長板が好適に利用可能である。
 波長板としては、水晶、ブチル、ガーネッ� ��などの複屈折を有する材料が利用可能であ� ��。

 偏波面調整手段としては、光導波路を伝搬� ��る光波の偏波面を45°回転させるものでもよ い。この場合は、偏波面調整手段を2つ用意� �、各分岐導波路を伝搬する光波の偏波面が� �なる方向に45°ずつ回転するように、各分岐� ��波路に配置する。このように構成すること� ��、各分岐導波路を伝搬する光波の状態を互� ��に直交状態に調整するだけでなく、各分岐� ��波路における波長板による光強度の劣化な� ��、光波の損失を同じにすることも可能とな� ��。しかも、λ/2の波長板と比較し回転角が少 ないため、偏波面調整手段の光軸方向(光波� �伝搬方向)の厚みを薄くできる。このため、� ��波面調整手段による光波の損失及び偏波回� ��のバラツキを低減でき、さらには、偏波面� ��整手段を設置する際に基板に形成する溝の� ��も狭く形成でき、基板に与える機械的負荷� ��軽減できる。
 このような偏波面調整手段としては、水晶� ��ブチル、ガーネットなどの複屈折を有する� ��料を利用し、光波の進行方向の厚みを適宜� ��整したものが利用可能である。

 偏波面調整手段は、図1乃至3に示すよう� �分岐導波路の一方に、光導波路を横切る溝� �形成し、その中に波長板を挿入配置する方� �や、分岐導波路間は数100μmと極めて近接し� �いるため、複数の分岐導波路に跨る溝51を図 4のように形成し、該溝内に波長板52を配置す るよう構成することも可能である。

 偏波面調整手段の配置場所としては、基� ��的には、少なくとも一つの分岐導波路中に� ��置されれば良い。分岐導波路中に偏波面選� ��手段を配置する場合には、偏波面選択手段� ��後段で合波部29までの間に配置することが� �ましい。

 また、偏波面選択手段と偏波面調整手段� ��は、光波の進行方向に対して可能な限り近� ��して配置するのが好ましい。これは、偏波� ��選択手段で制御された偏波面が、偏波面調� ��手段に到達するまでの間に偏波状態が変化� ��るのを抑制するためである。特に、偏波面� ��択手段と偏波面調整手段とを連続して配置� ��ることが好ましい。

 さらに、偏波面調整手段は、光波の進行� ��向に対して分岐導波路を結合する部分に近� ��位置に配置することが好ましい。これは、� ��波面調整手段で調整された偏波面が、分岐� ��波路の結合部に到達するまでの間に偏波状� ��が変化するのを抑制するためである。なお� ��変調手段から分岐導波路を結合する部分ま� ��の間に、偏波面選択手段と偏波面調整手段� ��を配置すると共に、上述のように偏波面調� ��手段を分岐導波路を結合する部分に近い位� ��に配置することで、変調手段による偏波状� ��の変化や光導波路中を伝搬する際の偏波状� ��の変化などを避けることができ、より適正� ��状態の直交偏波合成を得ることができる。

 さらに、偏波面調整手段を配置すること� ��より、伝搬する光波の光強度が低下したり� ��位相が異なるなどの不具合も発生する。こ� ��ため、図5の第5の実施例や図6の第6の実施例 で示すように、偏波面調整手段を配置してい ない分岐導波路に、偏波面調整手段(波長板)� ��略等しい損失および/または略等しい位相差 を発生させる損失付与手段53,54を設置してい� ��。

 なお、上述したように、偏波面を45°回転 させる偏波面調整手段を利用する場合には、 例えば、図5の偏波面調整手段5を一方向に45° 回転させる偏波面調整手段とし、損失付与手 段53の代わりに他方向に45°回転させる偏波面 調整手段を配置することも可能である。また 、図6の偏波面調整手段52を一方向に45°回転� �せる偏波面調整手段とし、損失付与手段54の 代わりに他方向に45°回転させる偏波面調整� �段を配置しても良い。

 損失付与手段としては、光導波路を横切っ� ��配置される石英、ガラス、接着剤、ポリマ� ��、金属薄膜、若しくはこれらの複合材が利� ��可能である。
 図7乃至9は、損失付与手段の配置状態の例� �示すものであり、図7では、基板1に光導波路 2を横切るように溝90を形成し、該溝内に石英 やガラスなど板状部材91を配置するものであ� ��。図8は、該溝90に接着剤やポリマーなどの� ��填材92に充填するものである。また、図9は� ��溝90の一側面にポリマー又は金属薄膜など� �膜体93を形成するものである。

 損失付与手段を配置するために基板に形� ��する溝は、図5のように、形成する分岐導波 路のみに形成する方法に限定されるものでは なく、図6のように、偏波面調整手段のため� �溝51と兼用することも可能である。

 さらに、本発明の光変調器は上述したも� ��に限定されず、例えば、偏波面選択手段と� ��波面調整手段とを兼用させ、例えば、光導� ��路を横切る溝に薄板偏光子と波長板とを重� ��て配置することも可能である。また、分岐� ��波路の一方にはTMモード光を選択する偏光� �を配置し、他方の分岐導波路にはTEモード光 を選択する偏光子を配置することも可能であ る。

 また、光導波路内を伝搬する光波を、大� ��に減衰させない範囲で、必要に応じて金属� ��荷型偏光子や薄板偏光子などを分岐導波路� ��に複数配置し、偏波面を常に適正に維持す� ��ことも可能である。

 上述した光変調器の動作について、図1を用 いて説明する。
 入力用光ファイバー7から入射した光波は、 入力導波路21を伝搬し、分岐部22で2つに分け� ��れ、分岐導波路23,24を伝搬する。分岐する� �は2つに限らず、必要な変調チャンネル数に� ��じて変更可能である。

 分岐した光波は、各変調手段25,26により� �調を受け、後段の分岐導波路27,28を変調光と して伝搬することとなる。変調光の偏波面を 制御・調整するため、まず、偏波面選択手段 4により偏波面を一つに揃え、次に、一方の� �調光の偏波面を偏波面調整手段5により90°回 転させる。このように偏波面が互いに直交し た関係となった変調光を、合波部29で合成し� ��出力導波路30を介して、光変調器に接続さ� �た出力用光ファイバー8に伝搬する。このよ� ��に、単一の光変調器で簡単に直交偏波合成� ��達成することが可能となる。