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JP3587757B2 - Optical waveguide type optical modulator with output light monitor - Google Patents
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JP3587757B2 - Optical waveguide type optical modulator with output light monitor - Google Patents

Optical waveguide type optical modulator with output light monitor Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力光モニタ付光導波路型変調器に関するものである。更に詳しく述べるならば、本発明はモニタ用出力光として光導波路から放射される放射モード光を適宜の方向において利用し、変調器そのものの実質的構造を変更することなく、簡単なモニタ手段により、出力光をモニタし光変調器の動作点をフィードバック制御し得る出力光モニタ付光導波路型変調器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光導波路素子の出力光をモニタする方法として、光導波路素子内に方向性結合器(カプラ)などを配置して、光信号出力用導波路とは別に、モニタ光出力用導波路を設ける方式が一般的に行なわれている。この方式においては、光導波路素子内に、モニタ光分岐用の光回路を新らたに設ける必要があり、またモニタ出力用光ファイバを、光出力信号用光ファイバとは別に光導波路素子に接続する必要がある。
【0003】
また、別のモニタ方式として、特開平11−194237号に開示されている様に、光導波路上のクラッド部に傾斜穴をつけるか、あるいは光導波路素子上に回折レンズなどを配置し、光導波路中の信号出力光の一部分を、このレンズ等により素子基板の外に取り出す方式が知られている。この方式においては、光導波路型光導波路素子上に、モニタ光取り出し用レンズ等を、新らたに取りつけることが必要であり、また、モニタ光は、光導波路素子の上方に取り出されるため、モニタ光の受光部材は、光導波路型素子を、その収容ケース内に実装した後に、この素子に取りつけなければならず、この取り付けには、かなりの手間を要する。
【0004】
さらに、特開平5−34650号には、光導波路素子の素子端を斜めに形成し、導波路から出力する光の一部分を斜め方向に反射させ、この反射光をモニタ光として受光する方式が開示されている。この方式においては、素子端面の傾斜形状は、素子からの主出力光に悪影響を与えない範囲内において選定する必要があり、このためこの方式の実用性については問題がある。
【0005】
特開平5−53086号には、光導波路素子上に直接受光素子を設置し、光導波路中の信号出力光の一部を直接受光し、モニタするデバイスが記載されている。このデバイスにおいて、受光素子の取付手段を、光導波路素子上に取り付けることが必要であり、かつ、この取付手段の実装及びそれに受光素子を接続する作業及び調整作業は、光導波路素子を、それを収容するケースに実装した後に行われるから、この受光素子の取り付け、調整作業は、かなり難かしく、光導波路素子にダメージを与える可能性が高くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、モニタ用出力光として、光導波路から放射される放射モード光を、適宜の方向において利用し、変調器そのものの実質的構造を変更することなく、簡単な構造と、優れた加工性及び光ファイバ操作性を有するキャピラリーを利用したモニタ手段により、出力光の強度をモニタできる出力光モニタ付光導波路型変調器を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器は、誘電体基板、この基板の表面部分に形成され、二以上の分岐光導波路部と、これらの分岐光導波路部の合一点から伸び出ている光導波路出力部とを有する光導波路、及び前記光導波路出力部の出力端部分を補強する光導波路出力端部分補強部材を有する光導波路素子と、
前記光導波路出力部の出力端に接続されている一端面を有する光ファイバと、
前記光導波路出力部の出力端と前記光ファイバ端面との接続部を補強する光ファイバ補強部材と、
前記分岐光導波路部の合一点から放射され、かつ前記光導波路出力部の両側を通って伝播される放射モード光の一部を、前記誘電体基板及び前記光ファイバ補強部材を介して受光する光電変換素子と、
を有し、
前記光ファイバ補強部材が、前記光ファイバ接続端部分を収容する中空部を有し、かつ、前記放射モード光を伝播するキャピラリーであって、
このキャピラリーの一端面は、前記誘電体基板及び、前記光導波路出力端部補強部材の端面に接合されており、
前記キャピラリーの先端面を形成する他端面の約半部のみに、前記放射モード光の一部を前記光電変換素子に向って反射し、これを受光させるモニタ光用反射面が形成されており、他の約半部は、前記放射モード光を、前記光電変換素子に受光せしめることがない非モニタ面をなしている
ことを特徴とするものである。
本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器において、前記キャピラリーの前記反射面が、このキャピラリーの前記中空部の長手方向軸に対して傾斜していて、前記反射面において反射された放射モード光を前記光電変換素子に受光させることが好ましい。
本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器において、前記キャピラリーが中空円筒形をなしていることが好ましい。
本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器において、前記キャピラリーの先端面の、前記反射面をなす約半部と、他の約半部との境界線が、前記反射面を形成する約半部、及び前記他の半部のそれぞれを通る前記放射モード光の伝播路の中間にあり、かつこの境界線が、前記キャピラリーの先端面において、前記キャピラリーの中空部の中心軸と交差し、かつ前記境界線と同一方向に伸びる中心線と、前記中心線に平行であって、かつ、前記キャピラリーの中空部の外周線の、前記反射面を形成する約半部側部分に接する接線との間に位置していることが好ましい。
本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器において、前記キャピラリーの非モニタ面が、前記キャピラリーの先端面の前記反射面を残して、他の約半部を内側に切り込み除去することにより形成されていてもよい。
本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器において、前記キャピラリーの非モニタ面が、前記放射モード光を反射することがない非反射面であってもよい。
本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器において、前記キャピラリーの非モニタ面に対して、この非モニタ面において反射した反射モード光を遮断する手段が、この非モニタ面と、前記光電変換素子の受光面との間に配置されていてもよい。
本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器において、前記キャピラリーの非モニタ面に対して、前記キャピラリー中に、前記放射モード光を、前記非モニタ面の上流において遮断する手段が設けられていてもよい。
【0008】
【発明の実施の形態】
マッハツェンダ型導波路などを使用しON/OFF信号出力を得る光変調器において、OFFモード状態、すなわち光信号が出力されていない状態において発生する放射モード光は、基板内において、光信号出力が導波される出力光導波路に対して、斜め外側方向に放射される。この放射モード光は約0.7度の放射角をなして導波路出力部から遠ざかりながら通常基板内を伝播し、最終的には基板端面より外部に放射される。また、放射モード光の光量は出力光導波路内を通る光信号出力の光量と相補の関係にあるので、放射モード光を検知することにより光信号出力のモニタが可能である。
【0009】
光変調器の基板端面には、光導波路からの光信号出力を受け取り変調器の外部に導光するための光ファイバが取り付けられるが、この光ファイバの外径は125μmと非常に細いため、基板端面に単純に接着しただけでは接着強度が不足する。このため、「ファイバ補強部材」を使用して光ファイバを被覆しこの補強部材の1端面を、基板端面に接着することにより光ファイバと光導波路との接続部を補強保護し、その接着強度を向上させることができる。一般に、この光ファイバ補強部材には、通常シリコン材料あるいはセラミックス材料が使用されている。ここで、ファイバ補強部材を、その材質として信号光/放射モード光が透過するものを用い、さらに、基板端面より放射される前記放射モード光を受光し得る大きさに形成すれば、放射モード光をこのファイバ補強部材内に導光することができる。
【0010】
前記光ファイバ補強部材の反対側端面(光ファイバ補強部材の、光導波路素子の出力端面に接着されている接合端面に対し反対側の面)を、前記接合端面に対して傾斜するように形成すると、この傾斜端面において、補強部材中を伝播してきた放射モード光が反射され、補強部材の外(出力光ファイバが取り出される方向とは異なる上、右、下、左のいずれかの方向)に放射される。この放射された光を、光導波路素子ケース内に、光導波路素子とは別個に配置された受光素子、例えばフォトダイオード(PD)を配置して検知して放射モード光の光量を測定し、その値から、光導波路から出力されている光量をモニタすることができる。
【0011】
上記補強部材の傾斜端面の傾斜角度、及び方向を設定することにより、放射モード光の反射放射方向を設定し、この放射光を受光できる位置に受光素子を配置し、取り付け、配線することができる。従って、受光素子の配置位置を、光導波路素子の機能及び各部材の配置位置に影響しないように選定することが、前記補強部材の傾斜端面の設定により可能になる。
【0012】
図1(a)及び(b)により放射モード光を説明する。図1(a)において、誘電体基体1上に光導波路1aが形成されていて、この光導波路1aは、光入力源に連続された入力部(図示されていない)、この入力部から分岐した分岐部2,3、これら分岐部2,3の分岐部の出力側部分4,5、この出力側部分4,5が、収斂して、分岐部2,3,4,5を通る光が干渉合波する合一点6、及び、この合一点6から伸び出ている出力部7を有している。分岐部2,3の近傍に配置された電極(図示されていない)にRF信号を加えると、分岐部2,3を通る光波の光位相が、異なる変化をして、これらの光波を合一点6において合波すると、互いに干渉して、光強度が、RF信号に応じて変化し、所謂光信号となって、導波路出力部7から出力される。光信号と相補の関係にある光が、放射モード光8,9として、合一点6から基板1内に放射され出力部7の両側の斜め外側向きの伝播路8,9を通って伝播される。放射モード光8,9は、光導波路1aの出力部7から出力される単一モード光に対して高次モード光であり、放射モード光8及び9は、互いに位相が180度異っている。
【0013】
図1(b)には、図1(a)の光導波路素子の右側端面を示す説明図であって、光導波路の出力部7を通る信号光11と、放射モード光伝播路8a,9aを通る放射モード光8,9とは、約0.7度の角度をなしている。
【0014】
図2には、上記放射モード光を、モニタ用に用いる従来装置の一例の一部分の平面(一部断面)説明図が示されている。図2において、基板1の出力側端面には基板1と同一の光学的特性を有する材料からなり、前記端面を補強する光導波路出力端部分補強部材12が、貼合されている。基板1と、補強部材12とは同一光学軸を有している。
【0015】
基板1の出力側端面10に、キャピラリー13の一端面16が、接着固定されている。図2において、基板端面10とキャピラリー端面16とは離間して画かれているが、両者は、接着剤により、強固に接着固定されている。キャピラリー13の長手方向中心軸に沿って中空部14が形成されていて、この中空部14中に光ファイバ15が収容され、接着剤により固定される。光導波路出力部7の出力端は、キャピラリー13の中空部14に露出していて、この出力端に、光ファイバ15の先端面が接合固定される。中空部14の直径は、光ファイバ15を収容可能でありかつ、光ファイバのハズレを防止し得るようにするために、光ファイバ15の直径とほゞ同程度で、やゝ大きい程度に設定される。
【0016】
キャピラリー13の他の端面(先端面)17は、キャピラリー13の中空部14の長手方向軸に傾斜して形成される。キャピラリー13の内部18を伝播した放射モード光8,9は、先端面17で反射され、その反射された放射モード光23,24は、光電変換素子20の受光面により受光される。光電変換素子は、受光した放射モード光に基いて、モニタ信号を出力する。
【0017】
図3には、図2の装置において、反射面17から反射され、光電変換素子20によりモニタされ、出力した光の波形を例示したものであって、曲線21は、出力光ファイバ15から出力された光信号の波形を示し、曲線22は、反射された放射モード光23を光電変換素子20によりモニタした光の波形である。両光波21及び22は、互いに異るが、相補の関係にある。
【0018】
図2に示された従来装置において、キャピラリー13の反射面17の、光電変換素子20に近い上半部17aから反射された放射モード光23と、光電変換素子20から遠い下半部17bから反射された放射モード光24とは、それぞれ、図4に示されているように光電変換素子20の受光面の入射矩形面域25及び26に入射する。この矩形面域25及び26は、面域27において互いに重なっていて、この面域において入射した放射モード光は、互いに干渉し、このため、光電変換素子20のモニタ光出力が、環境温度その他の外乱により変動する(搖らぐ)という問題を生ずる。
【0019】
本発明は、上記問題点を解決し、光電変換素子からのモニタ光出力を、安定させるものである。
本発明の出力光モニタ付光導波路型光変調器においては、キャピラリー13の内部18を伝播する放射モード光の部分を、キャピラリー13の先端面の約半部においてのみ、これを光電変換素子に向って反射し、受光させるように、前部半部にモニタ光用反射面が形成されていて、反射面の約半部には、放射モード光を、光電変換素子に受光させない非モニタ面をなしている。
【0020】
本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器の一例が図5に示されている。
図5において、基板1の出力端及びそれに接合された補強部材12の出力端部の端面は、光導波路出力部7の長手中心軸に直角をなす平面に対し、傾斜して、例えば5度の傾斜角をもって形成されている。
キャピラリー13の長手中心軸の方向も、光導波路出力部7の長手方向に対して傾斜する方向に伸びており、従って、光導波路出力部7の出力端面と、光ファイバの接続端面(図示されていない)とは、互いに傾斜して接続されている。例えば、補強部材12の端面と、キャピラリー13の中空部14の長手方向中心軸14aに直角をなす平面とは、7度の傾斜角をなしている。
【0021】
図5において、キャピラリー13の先端面の上半部17a(光電変換素子20に近い約半部)に反射面が形成され、この上半部反射面17aにおいて反射された放射モード光23のみが光電変換素子20により受光される。キャピラリー先端部分の下半部は、図5に示されているように、先端面から深さWまで切り込まれ、キャピラリーの周面から深さFの部分28が、除去される。この除去部分28の除去によりキャピラリー13の下半部に形成された端面29においては、放射モード光は、矢印29aの方向に反射されるから、光電変換素子20により受光されることはない。このため、図5の光変調器においては、放射モード光の一部がキャピラリー先端面の下半部から反射されて、光電変換素子に受光されることはなく、その結果、図4に示されている面域27のような干渉領域を生ずることがなく、光電変換素子から出力されるモニタ光が安定化される。
【0022】
キャピラリー13の反射面17aと、中空部14の長手方向中心軸14aとのなす角度は、反射光が、光電変換素子20に受光されるように適宜に設定できるが、一般に、40〜46度の角度に設定されることが好ましい。キャピラリー13の長さは、光ファイバの保持が確実になるように、2〜4mmの範囲に設定されることが好ましく、キャピラリー13の直径は、放射モード光の所望光量を、光電変換素子に受光させるための所要の反射面を形成できるように適宜に設定し得るが一般に、0.25〜2.5mm程度であることが好ましい。キャピラリー13の反射面17aから反射された放射モード光は、光電変換素子の受光面に、ほゞ直角をなす入射光で入射することが好ましい。
キャピラリーの周面は円柱状周面をなしていることが好ましく、このようにすると、キャピラリーの周面は円柱レンズ効果を示し、有限の焦点距離を有する。この焦点距離近傍に光電変換素子の受光面を配置することが好ましく、これにより、S/Nが良好になる。
【0023】
図5に示されているように、キャピラリー13の先端面部の下半部28を除去することにより、下記の効果が得られる。
(1)キャピラリー13の中空部14は光ファイバ15を通すためできるだけ大きな直径を有することが望ましいが、放射モード光の放射角が約0.7°と小さいため、放射モード光をキャピラリーの肉質部18を伝搬させるには、中空部の孔径は小さい程好ましい。このため、光ファイバ外径よりも1um程度大きな孔径とするが、この場合、図2のように、キャピラリー先端面全面が斜面のままでは、中空部に光ファイバを導入するのが非常に困難である。また、通常、光ファイバ導入部にはテーパ付き部分を設けて光ファイバを導入し易くするが、このようなテーパ付導入部も、上記と同じ理由により採用できない。しかし、図5の様な構造とすれば、除去部分28に対向する中空部は、穴ファイバ導入用溝として機能し、光ファイバを案内し、光ファイバの中空部導入を容易にする。
(2)また、光ファイバは、通常、アライメント後に補強のためキャピラリーに接着固定されるが、この接着剤が反射面17aに回り込み反射性能を変動させるという問題を生ずるが、上記除去部分28は、接着剤に対しトラップ機能を示し、反射面17aへの回り込みを防止することができる。
【0024】
キャピラリーの除去部分28に、上記の効果を発揮させるためには、前記キャピラリーの先端面の、前記反射面をなす約半部と、他の約半部との境界線が、前記反射面を形成する約半部、及び前記他の半部のそれぞれを通る前記放射モード光の伝播路の中間にあり、かつこの境界線が、前記キャピラリーの先端面において、前記キャピラリーの中空部の中心軸と交差し、かつ前記境界線と同一方向に伸びる中心線と、前記中心線に平行であって、かつ、前記キャピラリーの中空部の外周線の、前記反射面を形成する約半部側部分に接する接線との間に位置しているようにすればよい。すなわち図5において、キャピラリーの中空部の長手方向中心線に直角をなす断面でみたとき、図6に示されているように、反射面17aを形成する約半部と除去部分28との境界線40は、放射モード光の伝播路8a,9aの中間にあり、かつ中空部14の中心軸14aと交差する中心線40aと、中空部14の外周に接する接線40bとの間にあることが好ましい。換言すれば、図5において、キャピラリーの外周から切り込み深さFと、キャピラリーの半径Rと、中空部の半径rとの関係は、
R≦F≦R+r
であることが好ましい。
【0025】
キャピラリー13と、その中空部14とは、前述のように同心であることが望ましいが、放射モード光に対し、所望の反射ができる範囲内で、若干偏心していてもよい。また、除去部分28の、キャピラリー先端面からの切り込み深さWは、適宜に設定することができるが、一般に作業性及びキャピラリーの強度とが両立するように0.2〜1mmにすることが好ましい。さらに、基板1に取りつけられる補強部材12及び基板1の端面10における放射モード光の反射の影響を除くために、この端面10の、光導波路出力部7に直角をなす平面との間に、前述のように5°程度の傾斜角を持たせることが好ましく、また、この端面10と、キャピラリー中空部14の長手方向に直角をなす平面との間に、約7度程度の傾斜角をもたせることが好ましい。
【0026】
キャピラリーの放射モード光反射面は、その反射率を高めるために、金属膜(例えば金、クロム又はアルミニウム膜)又は誘電体多層膜(例えばTiO膜とSiO膜との交互多層膜)を蒸着することが好ましい。
また光電変換素子としては、ホトダイオード(PD)を、用いることが好ましく、放射モード光を受光して、これを電気信号に変換して出力する。
【0027】
【実施例】
本発明の光変調器の一例を図7に示す。図7において、ケース(框体)30内に、LiNbOなどの強誘電体からなる基板1を固定し、その表面部分に、光導波路1aを形成し、この光導波路1aは、光導波路入力部32、それから分岐した分岐部2,3、その分岐部出力部4,5、合一部6、及び出力部7を有し、分岐部3,4上に電極33,34が配置されている。基板1の入力端部には入力端部補強部材12aが配置され、その入力端面に、入力側キャピラリー31が接合され(図7においては、両者は離間して画かれている)キャピラリー31の中空部(図示されていない)を通して入力側光ファイバ15aが導入され、その先端面が、光導波路入力部32の入力端面に接続されている。
【0028】
光導波路1aの出力端部は、図5と同様にして、出力側キャピラリー13、出力側光ファイバ15が接続されている。
光が、補強部材31により補強された入力側光ファイバ15aから、光導波路入力部32に入力し、この光を分岐部2及び3に分配し、電極33,34に、電気信号35を、例えばケース30の側面に配置されたコネクタ36を介して分岐部2、及び3に印加すると、分岐部2及び3を伝播する光波の光位相が、印加信号35に応じて変化し、この光波が、合一部6において合波し、互に干渉して信号光を発生する。この干渉後の信号光は、キャピラリー13により補強された光ファイバ15を通ってケース30の外に出力される。
【0029】
合一部6で、基板1内に放射された2つの放射モード光8,9のうち、放射モード光8は、キャピラリー13の内部18を通りキャピラリー13の先端面の上半部に形成された反射面17aにおいて反射され、キャピラリー13の円柱状周面において集光されながら、光導波路1aの出力部7にほゞ直角をなす方向(ケース30の側面にほゞ直角をなす方向)に放射される。この放射光束23は、それに対し、それをほゞ直角に、かつ、受光面からの反射光が、反射面に戻らない角度に受光し得るように配置された(ケース30の側面に固定された)光電変換素子(PD)20の受光面に受光される。受光された放射モード光による信号は、光電変換素子20において電気信号に変換され、この電気信号38は、光出力モニタ信号としてコネクタ37を介して、ケース30の外に出力される。
【0030】
合一部から放射された放射モード光9は、キャピラリー13の内部を伝播して、その先端面下半部に形成された除去部分28の端面29に到達し、この端面29において光電変換素子20には到達しない方向29aに反射される。
上記のモニタ機能は、例えばマッハツェンダ型光導波路を有し、分岐部をY型合波する構成の光素子において、得ることができる。
【0031】
本発明の光変調器において、出力側キャピラリーを伝播した放射モード光を光電変換素子に受光させることのない出力側キャピラリー先端面の非モニタ半部の構成は、前記図5,6,7に記載されたものに限定されるものではなく、この非モニタ半部を、放射モード光に対し、非反射表面により形成してもよく、或は、この非モニタ半部より反射された放射モード光を、キャピラリー周面と、光電変換素子との間に配置された遮光手段により遮光してもよく、或は、キャピラリー内部に、非モニタ半部に指向する放射モード光を遮断する手段、例えば、遮光凹部の形成、又は遮光板の挿入などを施してもよい。
【0032】
図5,6、及び7においては、基板の端面における放射モード光の反射を少なくするために、基板端面を、基板表面の光導波路出力部7の方向に対して直角をなす平面から基板表面内において(水平方向に)約5度傾斜させる場合について説明したが、基板の端面を、基板表面に対して、傾斜させた場合には、キャピラリーを図8に示すように形成することが、その加工を容易にするために有効である。
【0033】
図8において、基板及びその補強部材12が、ケース30内の底面上に支持具39により支持配置され、その出力側端面を、基板表面に対して直角をなす平面から、垂直方向に傾斜して形成し、この基板出力側端面に、キャピラリー13の一端面を接合し、このとき、キャピラリー13の中空部(図示されていない)の長手方向上心線を、基板表面に対し、42〜48度傾斜させる。キャピラリー13の先端面17を、この先端面と、中空部の長手方向中心線を含む垂直平面と平行な平面との交差線により、2分し(この場合は、この交差線の左右に2分する)この2分された一方の半部を、反射面として用い、この反射面から反射された放射モード光を、キャピラリーの円柱状周面により集光して、光電変換素子(例えば、ケース30の底面に配置)の受光面に受光させる。キャピラリー13の他の半部は、非モニタ面とする。反射面と、非モニタ面との境界線は、図6と同様に設定することが好ましく、非モニタ面は、前述と同様にして形成すればよい。
【0034】
【発明の効果】
本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器は、下記の効果を有するものである。
1)構造が簡単である。
すなわち、光強度変調器素子の形状並びに構造、素子の実装方法および技術とも、モニタ出力がないものと同一であり、新たな技術を必要としない。
2)モニタ出力光は空間伝搬であり、導光用ファイバなどを必要としない。
従って、ケース内への光導波路素子組込時に、モニタ光出力用導波路へのファイバ接続、光導波路素子上への受光素子の取付と配線等の特殊作業が不要である。また、受光素子並びにその配線などを予めケース内に組み込んでおくことが可能であり、更に上記作業を行うためにケース内に特別な設計を行うことが不要である。
3)モニタ光を任意な方向に放射させることが可能である。
従って、受光素子の位置を自由に選ぶことができるのでケース内の空いている部分に受光素子を置くことが可能であり、ケース内に受光素子を置くための特別な設計を行うことが不要となる。
4)放射モード光を使用する。
非強度変調器としては通常捨てている光である放射モード光をモニタとして使用するため、光導波路素子にモニタ光出力用分岐部等の特別な設計部分を設ける必要がないばかりか、変調器で問題となる光の透過ロス増大をまねくことが無い。
従って、従来型の光強度変調素子がそのまま使用可能であり、モニタ用光導波路分岐部やモニタ光取り出し用レンズの配置が不要である。
5)モニタ出力の、環境気候による外乱変動が少なく、又はなく、正確なモニタが可能である。
本発明の出力光モニタ付光導波路型変調器は、放射モード光をモニタ用光として利用するため、簡単な構造及び配置によりモニタ光検知手段を設けることができ、しかも、外乱による変動が少なく、又はないという利点を有し、有利に実用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は、分岐部及び合一部を有する光導波路素子における放射モード光の発生を示す平面説明図。
図1(b)は、図1(a)の光導波路素子における放射モード光の発生を示す側面説明図。
【図2】従来の出力光モニタ付光導波路型光変調器の要部を示す平面説明図。
【図3】図2の光変調器から出力される信号光とモニタ光の波形を示す説明図。
【図4】図2の光変調器において、反射された放射モード光の光電変換素子における入射面域を示す説明図。
【図5】本発明の光変調器の要部の構成を示す平面説明図。
【図6】図5の光変調器のキャピラリー先端面における放射モード光反射面の形状例を示す説明図。
【図7】本発明の光変調器の構成の一例を示す平面説明図。
【図8】本発明の光変調器の他の例の要部を示す正面説明図。
【符号の説明】
1…誘電体基板
1a…光導波路
2,3…分岐部
4,5…分岐部の出力部分
6…合一点
7…出力部
8,9…放射モード光
8a,9a…放射モード光8,9の伝播路
10…補強部材の端面
11…信号光
12…補強部材
12a…入力側補強部材
13…キャピラリー
14…中空部
14a…中空部中心線
15…出力光ファイバ
15a…入力光ファイバ
16…キャピラリーの接続端面
17…反射面
17a…反射面上半部
17b…反射面下半部
18…キャピラリー内部
20…光電変換素子
21…信号光の波形
22…放射モード光の波形
23,24…反射された放射モード光
25…反射面の上半部からの放射モード光の入射面域
26…反射面の下半部からの放射モード光の入射面域
27…入射面域25,26の重なり部
28…除去部分
W…キャピラリー先端面からの深さ
F…キャピラリー周面からの深さ
29…キャピラリー下半部の端面
29a…端面29において反射された放射モード光の方向
30…ケース
31…入力側キャピラリー
32…入力部
33,34…電極
35…印加信号
36,37…コネクタ
38…電気信号
39…支持具
40…境界線
40a…境界線範囲の最小端
40b…境界線範囲の最大端
R…キャピラリーの半径
r…中空部の半径
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical waveguide modulator with an output light monitor. More specifically, the present invention utilizes radiation mode light emitted from an optical waveguide as an output light for monitoring in an appropriate direction, without changing the substantial structure of the modulator itself, and by simple monitoring means. The present invention relates to an optical waveguide type modulator with an output light monitor capable of monitoring output light and performing feedback control of an operating point of the optical modulator.
[0002]
[Prior art]
As a method of monitoring the output light of the optical waveguide device, a method of disposing a directional coupler (coupler) or the like in the optical waveguide device and providing a monitor light output waveguide separately from the optical signal output waveguide is known. Generally done. In this method, it is necessary to newly provide a monitor light branching optical circuit in the optical waveguide element, and connect the monitor output optical fiber to the optical waveguide element separately from the optical output signal optical fiber. There is a need to.
[0003]
Further, as another monitoring method, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-194237, an inclined hole is formed in a clad portion on an optical waveguide, There is known a method in which a part of the signal output light inside is taken out of the element substrate by using this lens or the like. In this method, it is necessary to newly install a monitor light extraction lens or the like on the optical waveguide type optical waveguide element, and since the monitor light is extracted above the optical waveguide element, the monitor light is removed. The light receiving member must be attached to the optical waveguide element after the optical waveguide element has been mounted in the housing case, and this attachment requires considerable time and effort.
[0004]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-34650 discloses a method in which an element end of an optical waveguide element is formed obliquely, a part of light output from the waveguide is reflected obliquely, and the reflected light is received as monitor light. Have been. In this method, it is necessary to select the inclination shape of the element end surface within a range that does not adversely affect the main output light from the element. Therefore, there is a problem in the practicality of this method.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-53086 describes a device in which a light receiving element is provided directly on an optical waveguide element, and a part of signal output light in the optical waveguide is directly received and monitored. In this device, it is necessary to mount the light receiving element mounting means on the optical waveguide element, and the mounting of this mounting means and the work of connecting the light receiving element thereto and the adjustment work are performed by connecting the optical waveguide element to the optical waveguide element. Since the mounting and adjustment work of this light receiving element is performed after mounting in the case to be accommodated, it is very difficult, and the possibility of damaging the optical waveguide element is increased.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention utilizes a radiation mode light emitted from an optical waveguide as an output light for monitoring in an appropriate direction, without changing the substantial structure of the modulator itself, and having a simple structure and excellent processability. Another object of the present invention is to provide an optical waveguide type modulator with an output light monitor capable of monitoring the intensity of output light by a monitor using a capillary having optical fiber operability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An optical waveguide type optical modulator with an output light monitor of the present invention is formed on a dielectric substrate, a surface portion of the substrate, and extends from two or more branch optical waveguide portions and a union point of these branch optical waveguide portions. An optical waveguide having an optical waveguide output portion, and an optical waveguide element having an optical waveguide output end portion reinforcing member for reinforcing an output end portion of the optical waveguide output portion,
An optical fiber having one end face connected to the output end of the optical waveguide output section,
An optical fiber reinforcing member for reinforcing a connection between the output end of the optical waveguide output section and the end face of the optical fiber,
A photoelectric receiving part of the radiation mode light radiated from the unifying point of the branch optical waveguide part and propagated through both sides of the optical waveguide output part via the dielectric substrate and the optical fiber reinforcing member. A conversion element;
Has,
The optical fiber reinforcing member has a hollow portion that accommodates the optical fiber connection end portion, and is a capillary that propagates the radiation mode light,
One end surface of the capillary is bonded to the dielectric substrate and an end surface of the optical waveguide output end reinforcing member,
Only about a half of the other end surface forming the tip end surface of the capillary, a part of the radiation mode light is reflected toward the photoelectric conversion element, and a reflection surface for monitor light for receiving the light is formed, The other half forms a non-monitor surface where the radiation mode light is not received by the photoelectric conversion element.
It is characterized by the following.
In the optical waveguide type optical modulator with an output light monitor of the present invention, the reflection surface of the capillary is inclined with respect to a longitudinal axis of the hollow portion of the capillary, and a radiation mode reflected on the reflection surface is provided. Preferably, light is received by the photoelectric conversion element.
In the optical waveguide type optical modulator with output light monitor of the present invention, it is preferable that the capillary has a hollow cylindrical shape.
In the optical waveguide type optical modulator with an output light monitor of the present invention, a boundary line between the approximately half part of the tip end surface of the capillary forming the reflection surface and the other approximately half part forms the reflection surface. Half, and in the middle of the propagation path of the radiation mode light passing through each of the other halves, and this boundary line intersects the central axis of the hollow portion of the capillary at the tip end surface of the capillary, And a center line extending in the same direction as the boundary line, and a tangent line parallel to the center line and in contact with the outer peripheral line of the hollow portion of the capillary, which is in contact with the approximately half-side portion forming the reflection surface. It is preferably located between them.
In the optical waveguide type optical modulator with an output light monitor of the present invention, the non-monitor surface of the capillary is formed by cutting the other approximately half inward while removing the reflection surface at the tip end surface of the capillary. It may be.
In the optical waveguide type optical modulator with an output light monitor of the present invention, the non-monitor surface of the capillary may be a non-reflection surface that does not reflect the radiation mode light.
In the optical waveguide type optical modulator with an output light monitor according to the present invention, the means for blocking the reflection mode light reflected on the non-monitor surface with respect to the non-monitor surface of the capillary, comprises: It may be arranged between the element and the light receiving surface.
In the optical waveguide type optical modulator with an output light monitor of the present invention, means for blocking the radiation mode light upstream of the non-monitor surface is provided in the capillary with respect to the non-monitor surface of the capillary. You may.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In an optical modulator that obtains an ON / OFF signal output using a Mach-Zehnder waveguide or the like, the radiation mode light generated in the OFF mode state, that is, in a state where no optical signal is output, is transmitted through the optical signal output in the substrate. The wave is radiated obliquely outward with respect to the output optical waveguide. This radiation mode light normally propagates through the substrate while leaving the waveguide output portion at a radiation angle of about 0.7 degrees, and is finally radiated outside from the end face of the substrate. Further, since the light quantity of the radiation mode light is complementary to the light quantity of the optical signal output passing through the output optical waveguide, the optical signal output can be monitored by detecting the radiation mode light.
[0009]
An optical fiber for receiving the optical signal output from the optical waveguide and guiding the light to the outside of the modulator is attached to the end face of the substrate of the optical modulator. However, since the outer diameter of this optical fiber is very thin, 125 μm, Simply adhering to the end face results in insufficient adhesive strength. For this reason, the optical fiber is covered using a “fiber reinforcing member”, and one end face of the reinforcing member is bonded to the end face of the substrate to reinforce and protect the connection portion between the optical fiber and the optical waveguide, thereby reducing the bonding strength. Can be improved. Generally, a silicon material or a ceramic material is used for the optical fiber reinforcing member. Here, if the fiber reinforcing member is made of a material through which signal light / radiation mode light is transmitted and is formed to have a size capable of receiving the radiation mode light radiated from the end face of the substrate, the radiation mode light Can be guided into the fiber reinforcing member.
[0010]
When the opposite end face of the optical fiber reinforcing member (the face of the optical fiber reinforcing member opposite to the joining end face bonded to the output end face of the optical waveguide element) is formed so as to be inclined with respect to the joining end face. At this inclined end surface, the radiation mode light propagating through the reinforcing member is reflected and radiated outside the reinforcing member (any direction different from the direction in which the output optical fiber is taken out, either right, down, or left). Is done. The emitted light is detected by arranging a light receiving element, for example, a photodiode (PD) arranged separately from the optical waveguide element in the optical waveguide element case, and measuring the light amount of the radiation mode light. From the value, the amount of light output from the optical waveguide can be monitored.
[0011]
By setting the inclination angle and the direction of the inclined end surface of the reinforcing member, the reflected radiation direction of the radiation mode light can be set, and the light receiving element can be arranged, mounted, and wired at a position where the radiation light can be received. . Therefore, it is possible to select the arrangement position of the light receiving element so as not to affect the function of the optical waveguide element and the arrangement position of each member by setting the inclined end surface of the reinforcing member.
[0012]
The radiation mode light will be described with reference to FIGS. In FIG. 1A, an optical waveguide 1a is formed on a dielectric substrate 1, and the optical waveguide 1a is branched from the input section (not shown) connected to an optical input source. The branch portions 2 and 3, the output side portions 4 and 5 of the branch portions of the branch portions 2 and 3, and the output side portions 4 and 5 converge, and light passing through the branch portions 2, 3, 4 and 5 interferes. It has a merging point 6 to be multiplexed, and an output section 7 extending from the merging point 6. When an RF signal is applied to an electrode (not shown) arranged near the branching portions 2 and 3, the optical phases of the light waves passing through the branching portions 2 and 3 change differently, and these light waves are merged into a single point. When multiplexed at 6, the light interferes with each other, the light intensity changes according to the RF signal, and becomes a so-called optical signal, which is output from the waveguide output unit 7. Light complementary to the optical signal is emitted as radiation mode light 8 and 9 from the junction 6 into the substrate 1 and propagates through obliquely outward propagation paths 8 and 9 on both sides of the output unit 7. . The radiation mode lights 8 and 9 are higher-order mode lights than the single mode light output from the output unit 7 of the optical waveguide 1a, and the radiation mode lights 8 and 9 are 180 degrees out of phase with each other. .
[0013]
FIG. 1B is an explanatory view showing a right end face of the optical waveguide device of FIG. 1A, in which a signal light 11 passing through an output portion 7 of the optical waveguide and radiation mode light propagation paths 8a and 9a are shown. The passing radiation mode lights 8 and 9 form an angle of about 0.7 degrees.
[0014]
FIG. 2 is a plan view (partial cross section) of a part of an example of a conventional apparatus that uses the radiation mode light for monitoring. In FIG. 2, an optical waveguide output end partial reinforcing member 12 made of a material having the same optical characteristics as the substrate 1 and reinforcing the end surface is bonded to an output side end surface of the substrate 1. The substrate 1 and the reinforcing member 12 have the same optical axis.
[0015]
One end surface 16 of the capillary 13 is bonded and fixed to the output end surface 10 of the substrate 1. In FIG. 2, the substrate end face 10 and the capillary end face 16 are drawn apart from each other, but they are firmly bonded and fixed by an adhesive. A hollow portion 14 is formed along a central axis in the longitudinal direction of the capillary 13, and an optical fiber 15 is accommodated in the hollow portion 14 and fixed by an adhesive. The output end of the optical waveguide output part 7 is exposed to the hollow part 14 of the capillary 13, and the distal end face of the optical fiber 15 is bonded and fixed to this output end. The diameter of the hollow portion 14 is set to approximately the same as or slightly larger than the diameter of the optical fiber 15 so that the optical fiber 15 can be accommodated and the loss of the optical fiber can be prevented. You.
[0016]
The other end surface (tip surface) 17 of the capillary 13 is formed to be inclined with respect to the longitudinal axis of the hollow portion 14 of the capillary 13. The radiation mode lights 8 and 9 propagating in the interior 18 of the capillary 13 are reflected by the tip end face 17, and the reflected radiation mode lights 23 and 24 are received by the light receiving surface of the photoelectric conversion element 20. The photoelectric conversion element outputs a monitor signal based on the received radiation mode light.
[0017]
FIG. 3 exemplifies a waveform of light reflected from the reflection surface 17 and monitored and output by the photoelectric conversion element 20 in the apparatus of FIG. 2, and a curve 21 is output from the output optical fiber 15. The curve 22 is the waveform of the light obtained by monitoring the reflected radiation mode light 23 with the photoelectric conversion element 20. The two light waves 21 and 22 are different from each other, but have a complementary relationship.
[0018]
In the conventional device shown in FIG. 2, the radiation mode light 23 reflected from the upper half 17 a of the reflection surface 17 of the capillary 13 near the photoelectric conversion element 20 and the reflection mode light 23 reflected from the lower half 17 b far from the photoelectric conversion element 20. The emitted radiation mode light 24 is incident on the incident rectangular surface areas 25 and 26 of the light receiving surface of the photoelectric conversion element 20, as shown in FIG. The rectangular plane areas 25 and 26 overlap with each other in the plane area 27, and the radiation mode light incident on this plane area interferes with each other, so that the monitor light output of the photoelectric conversion element 20 changes the environmental temperature and other factors. The problem of fluctuation (fluctuation) due to disturbance occurs.
[0019]
The present invention solves the above problems and stabilizes the monitor light output from the photoelectric conversion element.
In the optical waveguide type optical modulator with an output light monitor of the present invention, the portion of the radiation mode light propagating inside the capillary 13 is directed to the photoelectric conversion element only at about half of the tip end surface of the capillary 13. A reflection surface for monitor light is formed in the front half so that light is reflected and received, and a non-monitor surface in which the photoelectric conversion element does not receive radiation mode light is formed in approximately half of the reflection surface. ing.
[0020]
FIG. 5 shows an example of an optical waveguide modulator with an output light monitor according to the present invention.
In FIG. 5, the end face of the output end of the substrate 1 and the end face of the output end of the reinforcing member 12 bonded thereto are inclined with respect to a plane perpendicular to the longitudinal center axis of the optical waveguide output section 7, for example, 5 degrees. It is formed with an inclination angle.
The direction of the longitudinal center axis of the capillary 13 also extends in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the optical waveguide output section 7, and accordingly, the output end face of the optical waveguide output section 7 and the connection end face of the optical fiber (shown in FIG. Are not connected). For example, the end surface of the reinforcing member 12 and a plane perpendicular to the longitudinal center axis 14a of the hollow portion 14 of the capillary 13 form an inclination angle of 7 degrees.
[0021]
In FIG. 5, a reflection surface is formed in the upper half portion 17a (approximately half portion near the photoelectric conversion element 20) of the distal end surface of the capillary 13, and only the radiation mode light 23 reflected on the upper half reflection surface 17a is photoelectrically reflected. The light is received by the conversion element 20. As shown in FIG. 5, the lower half of the capillary tip portion is cut to a depth W from the tip surface, and a portion 28 having a depth F from the peripheral surface of the capillary is removed. At the end face 29 formed in the lower half of the capillary 13 due to the removal of the removal portion 28, the radiation mode light is reflected in the direction of the arrow 29a, and is not received by the photoelectric conversion element 20. For this reason, in the optical modulator of FIG. 5, a part of the radiation mode light is reflected from the lower half of the capillary tip surface, and is not received by the photoelectric conversion element. As a result, as shown in FIG. The monitor light output from the photoelectric conversion element is stabilized without causing an interference area such as the surface area 27 that is present.
[0022]
The angle formed between the reflection surface 17a of the capillary 13 and the longitudinal center axis 14a of the hollow portion 14 can be appropriately set so that the reflected light is received by the photoelectric conversion element 20, but generally, the angle is 40 to 46 degrees. Preferably, the angle is set. The length of the capillary 13 is preferably set in the range of 2 to 4 mm so that the optical fiber can be securely held. The diameter of the capillary 13 is such that the desired amount of radiation mode light is received by the photoelectric conversion element. Although it can be appropriately set so as to form a required reflection surface for the formation, it is generally preferable that the thickness is about 0.25 to 2.5 mm. It is preferable that the radiation mode light reflected from the reflection surface 17a of the capillary 13 be incident on the light receiving surface of the photoelectric conversion element as incident light that forms a substantially right angle.
Preferably, the peripheral surface of the capillary has a cylindrical peripheral surface, in which case the peripheral surface of the capillary exhibits a cylindrical lens effect and has a finite focal length. It is preferable to arrange the light receiving surface of the photoelectric conversion element in the vicinity of the focal length, thereby improving the S / N.
[0023]
As shown in FIG. 5, the following effects are obtained by removing the lower half 28 of the tip end surface of the capillary 13.
(1) It is desirable that the hollow portion 14 of the capillary 13 has a diameter as large as possible to allow the optical fiber 15 to pass therethrough. However, since the radiation angle of the radiation mode light is as small as about 0.7 °, the radiation mode light is transmitted to the fleshy portion of the capillary. In order to propagate 18, the smaller the hole diameter of the hollow portion, the better. For this reason, the hole diameter is set to be about 1 μm larger than the outer diameter of the optical fiber, but in this case, as shown in FIG. is there. Usually, a tapered portion is provided in the optical fiber introduction portion to facilitate introduction of the optical fiber, but such a tapered introduction portion cannot be adopted for the same reason as described above. However, if the structure shown in FIG. 5 is adopted, the hollow portion facing the removal portion 28 functions as a hole fiber introduction groove, guides the optical fiber, and facilitates the introduction of the hollow portion of the optical fiber.
(2) Also, the optical fiber is usually fixed to the capillary for reinforcement after the alignment. However, this adhesive wraps around the reflection surface 17a and causes a problem that the reflection performance is fluctuated. The adhesive has a trapping function, and can prevent the adhesive from wrapping around the reflection surface 17a.
[0024]
In order for the capillary removal portion 28 to exhibit the above-described effect, the boundary line between the approximately half part of the tip surface of the capillary forming the reflection surface and the other approximately half forms the reflection surface. And the middle of the propagation path of the radiation mode light passing through each of the other halves, and this boundary line intersects the central axis of the hollow portion of the capillary at the tip end surface of the capillary. And a tangent line extending in the same direction as the boundary line, and a tangent line parallel to the center line and in contact with a portion of the outer peripheral line of the hollow portion of the capillary that is about a half-side portion forming the reflection surface. And it should be located between them. That is, in FIG. 5, when viewed in a section perpendicular to the longitudinal center line of the hollow portion of the capillary, as shown in FIG. 6, the boundary line between the approximately half portion forming the reflection surface 17a and the removed portion 28, as shown in FIG. It is preferable that the reference numeral 40 be located between the propagation paths 8a and 9a of the radiation mode light and between a center line 40a intersecting with the center axis 14a of the hollow portion 14 and a tangent line 40b contacting the outer periphery of the hollow portion 14. . In other words, in FIG. 5, the relationship among the depth of cut F from the outer periphery of the capillary, the radius R of the capillary, and the radius r of the hollow portion is as follows.
R ≦ F ≦ R + r
It is preferable that
[0025]
The capillary 13 and the hollow portion 14 are desirably concentric as described above, but may be slightly eccentric within a range where desired reflection can be made with respect to the radiation mode light. Further, the cut depth W of the removed portion 28 from the tip end of the capillary can be appropriately set, but is generally preferably set to 0.2 to 1 mm so as to achieve both workability and strength of the capillary. . Further, in order to eliminate the influence of the reflection of the radiation mode light on the reinforcing member 12 attached to the substrate 1 and the end face 10 of the substrate 1, the end face 10 is disposed between the end face 10 and a plane perpendicular to the optical waveguide output section 7. It is preferable to have an inclination angle of about 5 ° as described above, and to have an inclination angle of about 7 degrees between the end face 10 and a plane perpendicular to the longitudinal direction of the capillary hollow portion 14. Is preferred.
[0026]
In order to increase the reflectivity of the radiation mode light reflecting surface of the capillary, a metal film (for example, gold, chromium or aluminum film) or a dielectric multilayer film (for example, TiO. 2 Film and SiO 2 (Alternate multilayer film with film) is preferably deposited.
It is preferable to use a photodiode (PD) as the photoelectric conversion element, which receives radiation mode light, converts the light into an electric signal, and outputs the electric signal.
[0027]
【Example】
FIG. 7 shows an example of the optical modulator of the present invention. In FIG. 7, LiNbO is placed in a case (frame) 30. 3 An optical waveguide 1a is formed on the surface of the substrate 1 made of a ferroelectric material such as an optical waveguide. The optical waveguide 1a is composed of an optical waveguide input section 32, branch sections 2 and 3 branched therefrom, and an output of the branch section. The electrodes 33, 34 are disposed on the branch portions 3, 4. An input end reinforcing member 12a is disposed at an input end of the substrate 1, and an input side capillary 31 is joined to the input end face thereof (in FIG. 7, both are separated from each other). The input side optical fiber 15 a is introduced through a section (not shown), and the distal end face is connected to the input end face of the optical waveguide input section 32.
[0028]
The output end of the optical waveguide 1a is connected to the output side capillary 13 and the output side optical fiber 15 in the same manner as in FIG.
Light is input from the input side optical fiber 15a reinforced by the reinforcing member 31 to the optical waveguide input section 32, and the light is distributed to the branch sections 2 and 3, and the electric signal 35 is applied to the electrodes 33 and 34, for example. When the voltage is applied to the branch portions 2 and 3 via the connector 36 disposed on the side surface of the case 30, the optical phase of the light wave propagating through the branch portions 2 and 3 changes according to the applied signal 35, and this light wave is The light is multiplexed at the coupling part 6 and interferes with each other to generate signal light. The signal light after this interference is output to the outside of the case 30 through the optical fiber 15 reinforced by the capillary 13.
[0029]
In the combined part 6, the radiation mode light 8 of the two radiation mode lights 8 and 9 emitted into the substrate 1 passes through the inside 18 of the capillary 13 and is formed in the upper half of the tip end surface of the capillary 13. While being reflected on the reflecting surface 17a and condensed on the cylindrical peripheral surface of the capillary 13, the light is emitted in a direction substantially perpendicular to the output portion 7 of the optical waveguide 1a (a direction substantially perpendicular to the side surface of the case 30). You. The radiated light flux 23 is arranged so that it can be received at a substantially right angle and at an angle at which the reflected light from the light receiving surface does not return to the reflecting surface (fixed to the side surface of the case 30). ) Light is received on the light receiving surface of the photoelectric conversion element (PD) 20. The signal of the received radiation mode light is converted into an electric signal in the photoelectric conversion element 20, and the electric signal 38 is output to the outside of the case 30 via the connector 37 as a light output monitor signal.
[0030]
The radiation mode light 9 radiated from the combined part propagates inside the capillary 13 and reaches the end face 29 of the removed part 28 formed in the lower half of the tip end face thereof. Is reflected in the direction 29a that does not reach the.
The above monitoring function can be obtained, for example, in an optical element having a Mach-Zehnder type optical waveguide and a configuration in which a branch portion is Y-type multiplexed.
[0031]
In the optical modulator of the present invention, the configuration of the non-monitor half of the tip side of the output side capillary that does not allow the photoelectric conversion element to receive the radiation mode light propagated through the output side capillary is described in FIGS. The non-monitor half may be formed by a non-reflective surface with respect to the radiation mode light, or the radiation mode light reflected from the non-monitor half may be formed by the non-monitor. The light may be shielded by a light shielding means disposed between the peripheral surface of the capillary and the photoelectric conversion element, or a means for blocking radiation mode light directed to the non-monitor half inside the capillary, for example, light shielding A concave portion may be formed, or a light shielding plate may be inserted.
[0032]
In FIGS. 5, 6 and 7, in order to reduce the reflection of radiation mode light on the end surface of the substrate, the end surface of the substrate is moved from a plane perpendicular to the direction of the optical waveguide output section 7 on the surface of the substrate. In the above, the case where the substrate is inclined by about 5 degrees (in the horizontal direction) has been described. However, when the end surface of the substrate is inclined with respect to the substrate surface, it is possible to form the capillary as shown in FIG. It is effective to make it easier.
[0033]
In FIG. 8, the substrate and its reinforcing member 12 are supported and arranged on the bottom surface in the case 30 by the support 39, and the output side end surface thereof is vertically inclined from a plane perpendicular to the substrate surface. One end surface of the capillary 13 is joined to the substrate output side end surface. At this time, the longitudinal center line of the hollow portion (not shown) of the capillary 13 is inclined by 42 to 48 degrees with respect to the substrate surface. Let it. The tip end face 17 of the capillary 13 is divided into two parts by an intersection line between the tip end face and a plane parallel to a vertical plane including the longitudinal center line of the hollow part (in this case, two minutes on the left and right sides of the intersection line). One half of the two halves is used as a reflecting surface, and the radiation mode light reflected from the reflecting surface is condensed by the cylindrical peripheral surface of the capillary, and the photoelectric conversion element (for example, the case 30) is used. (Located on the bottom surface of the light receiving surface). The other half of the capillary 13 is a non-monitor surface. The boundary between the reflection surface and the non-monitor surface is preferably set in the same manner as in FIG. 6, and the non-monitor surface may be formed in the same manner as described above.
[0034]
【The invention's effect】
The optical waveguide modulator with output light monitor according to the present invention has the following effects.
1) The structure is simple.
That is, the shape and structure of the light intensity modulator element, the method of mounting the element, and the technology are the same as those having no monitor output, and do not require a new technology.
2) The monitor output light is transmitted in space and does not require a light guiding fiber or the like.
Therefore, when assembling the optical waveguide element into the case, there is no need for special work such as connecting the fiber to the monitor light output waveguide, mounting the light receiving element on the optical waveguide element, and wiring. In addition, the light receiving element and its wiring can be incorporated in the case in advance, and it is not necessary to perform a special design in the case to perform the above operation.
3) The monitor light can be emitted in any direction.
Therefore, since the position of the light receiving element can be freely selected, it is possible to place the light receiving element in an empty portion of the case, and it is not necessary to perform a special design for placing the light receiving element in the case. Become.
4) Use radiation mode light.
As the non-intensity modulator uses radiation mode light, which is normally discarded light, as a monitor, it is not necessary to provide a special design part such as a monitor light output branch in the optical waveguide element. There is no increase in transmission loss of light, which is a problem.
Therefore, the conventional light intensity modulating element can be used as it is, and the arrangement of the monitor optical waveguide branch portion and the monitor light extraction lens is unnecessary.
5) Accurate monitoring of monitor output with little or no disturbance fluctuation due to environmental climate is possible.
The optical waveguide modulator with an output light monitor of the present invention uses the radiation mode light as the monitoring light, so that the monitor light detecting means can be provided with a simple structure and arrangement, and further, the fluctuation due to disturbance is small, With or without the advantage, it can be used advantageously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is an explanatory plan view showing generation of radiation mode light in an optical waveguide element having a branch portion and a joining portion.
FIG. 1B is an explanatory side view showing generation of radiation mode light in the optical waveguide device of FIG. 1A.
FIG. 2 is an explanatory plan view showing a main part of a conventional optical waveguide type optical modulator with an output light monitor.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing waveforms of signal light and monitor light output from the optical modulator of FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an incident surface area of a reflected radiation mode light in a photoelectric conversion element in the optical modulator of FIG. 2;
FIG. 5 is an explanatory plan view showing a configuration of a main part of the optical modulator according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a shape of a radiation mode light reflecting surface on a tip end surface of a capillary of the optical modulator of FIG. 5;
FIG. 7 is an explanatory plan view showing an example of the configuration of the optical modulator according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory front view showing a main part of another example of the optical modulator according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Dielectric substrate
1a: Optical waveguide
2,3 ... branch
4, 5 ... output part of branching part
6 ... united point
7 Output unit
8, 9 ... radiation mode light
8a, 9a: Propagation path of radiation mode light 8, 9
10. End face of reinforcing member
11 ... Signal light
12 ... Reinforcing member
12a: Input side reinforcing member
13. Capillary
14 ... hollow part
14a ... hollow part center line
15 Output optical fiber
15a ... input optical fiber
16: Connection end face of the capillary
17 ... Reflective surface
17a: Upper half of reflection surface
17b: lower half of reflection surface
18. Inside the capillary
20: photoelectric conversion element
21 ... Signal light waveform
22 ... waveform of radiation mode light
23, 24 ... reflected radiation mode light
25: Area of incidence of radiation mode light from the upper half of the reflecting surface
26: Area of incidence of radiation mode light from lower half of reflective surface
27: overlapping part of the incident surface areas 25 and 26
28 ... Removal part
W: Depth from the tip of the capillary
F: Depth from capillary surface
29: End face of lower half of capillary
29a: Direction of radiation mode light reflected on end face 29
30 ... Case
31 ... Input side capillary
32 ... input section
33, 34 ... electrodes
35 ... applied signal
36, 37… Connector
38 ... Electric signal
39 ... Support
40 ... borderline
40a: minimum end of the boundary line range
40b: Maximum end of boundary line range
R: radius of the capillary
r: radius of the hollow part

Claims (8)

誘電体基板、この基板の表面部分に形成され、二以上の分岐光導波路部と、これらの分岐光導波路部の合一点から伸び出ている光導波路出力部とを有する光導波路、及び前記光導波路出力部の出力端部分を補強する光導波路出力端部分補強部材を有する光導波路素子と、
前記光導波路出力部の出力端に接続されている一端面を有する光ファイバと、
前記光導波路出力部の出力端と前記光ファイバ端面との接続部を補強する光ファイバ補強部材と、
前記分岐光導波路部の合一点から放射され、かつ前記光導波路出力部の両側を通って伝播される放射モード光の一部を、前記誘電体基板及び前記光ファイバ補強部材を介して受光する光電変換素子と、
を有し、
前記光ファイバ補強部材が、前記光ファイバ接続端部分を収容する中空部を有し、かつ、前記放射モード光を伝播するキャピラリーであって、
このキャピラリーの一端面は、前記誘電体基板及び、前記光導波路出力端部補強部材の端面に接合されており、
前記キャピラリーの先端面を形成する他端面の約半部のみに、前記放射モード光の一部を前記光電変換素子に向って反射し、これを受光させるモニタ光用反射面が形成されており、他の約半部は、前記放射モード光を、前記光電変換素子に受光せしめることがない非モニタ面をなしている
ことを特徴とする出力光モニタ付光導波路型光変調器。
A dielectric substrate, an optical waveguide formed on a surface portion of the substrate, having two or more branch optical waveguide portions, and an optical waveguide output portion extending from a union point of these branch optical waveguide portions, and the optical waveguide An optical waveguide element having an optical waveguide output end portion reinforcing member for reinforcing an output end portion of the output portion,
An optical fiber having one end face connected to the output end of the optical waveguide output section,
An optical fiber reinforcing member for reinforcing a connection between the output end of the optical waveguide output section and the end face of the optical fiber,
A photoelectric receiving part of the radiation mode light radiated from the unifying point of the branch optical waveguide part and propagated through both sides of the optical waveguide output part via the dielectric substrate and the optical fiber reinforcing member. A conversion element;
Has,
The optical fiber reinforcing member has a hollow portion that accommodates the optical fiber connection end portion, and is a capillary that propagates the radiation mode light,
One end surface of the capillary is bonded to the dielectric substrate and an end surface of the optical waveguide output end reinforcing member,
Only about a half of the other end surface forming the tip end surface of the capillary, a part of the radiation mode light is reflected toward the photoelectric conversion element, and a reflection surface for monitor light for receiving the light is formed, An optical waveguide type optical modulator with an output light monitor, characterized in that the other approximately half has a non-monitor surface on which the photoelectric conversion element does not receive the radiation mode light.
前記キャピラリーの前記反射面が、このキャピラリーの前記中空部の長手方向軸に対して傾斜していて、前記反射面において反射された放射モード光を前記光電変換素子に受光させる、請求項1に記載の出力光モニタ付光導波路型光変調器。The said reflection surface of the said capillary is inclined with respect to the longitudinal direction axis | shaft of the said hollow part of this capillary, The radiation mode light reflected in the said reflection surface is made to receive the said photoelectric conversion element. Optical waveguide type optical modulator with output light monitor. 前記キャピラリーが中空円筒形をなしている、請求項2に記載の出力光モニタ付光導波路型光変調器。The optical waveguide type optical modulator with an output light monitor according to claim 2, wherein the capillary has a hollow cylindrical shape. 前記キャピラリーの先端面の、前記反射面をなす約半部と、他の約半部との境界線が、前記反射面を形成する約半部、及び前記他の半部のそれぞれを通る前記放射モード光の伝播路の中間にあり、かつこの境界線が、前記キャピラリーの先端面において、前記キャピラリーの中空部の中心軸と交差し、かつ前記境界線と同一方向に伸びる中心線と、前記中心線に平行であって、かつ、前記キャピラリーの中空部の外周線の、前記反射面を形成する約半部側部分に接する接線との間に位置している、請求項1に記載の出力光モニタ付光導波路型光変調器。A boundary line between the approximately half of the capillary tip surface that forms the reflective surface and the other approximately half is the half of the capillary that forms the reflective surface and the radiation that passes through the other half. A center line, which is located in the middle of the propagation path of the mode light, and whose boundary line intersects the center axis of the hollow portion of the capillary at the tip end surface of the capillary and extends in the same direction as the boundary line; 2. The output light according to claim 1, wherein the output light is parallel to the line and located between an outer peripheral line of the hollow portion of the capillary and a tangent line which is in contact with a half-side portion forming the reflection surface. 3. Optical waveguide type optical modulator with monitor. 前記キャピラリーの非モニタ面が、前記キャピラリーの先端面の前記反射面を残して、他の約半部を内側に切り込み除去することにより形成されている、請求項1に記載の出力光モニタ付光導波路型光変調器。2. The light guide with an output light monitor according to claim 1, wherein the non-monitor surface of the capillary is formed by cutting the other approximately half inward while leaving the reflective surface at the tip end surface of the capillary. 3. Waveguide optical modulator. 前記キャピラリーの非モニタ面が、前記放射モード光を反射することがない非反射面である、請求項1に記載の出力光モニタ付光導波路型光変調器。The optical waveguide type optical modulator with an output light monitor according to claim 1, wherein the non-monitor surface of the capillary is a non-reflection surface that does not reflect the radiation mode light. 前記キャピラリーの非モニタ面に対して、この非モニタ面において反射した反射モード光を遮断する手段が、この非モニタ面と、前記光電変換素子の受光面との間に配置されている、請求項1に記載の出力光モニタ付光導波路型光変調器。The non-monitor surface of the capillary, wherein means for blocking reflection mode light reflected on the non-monitor surface is arranged between the non-monitor surface and the light receiving surface of the photoelectric conversion element. 2. An optical waveguide type optical modulator with an output light monitor according to item 1. 前記キャピラリーの非モニタ面に対して、前記キャピラリー中に、前記放射モード光を、前記非モニタ面の上流において遮断する手段が設けられている、請求項1に記載の出力光モニタ付光導波路型光変調器。2. The optical waveguide type with an output light monitor according to claim 1, wherein a means for blocking the radiation mode light upstream of the non-monitor surface is provided in the capillary with respect to the non-monitor surface of the capillary. Light modulator.
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