JP4109514B2 - Optical waveguide device for polarization control - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光通信システムにおける偏波コントローラを構成する際に用いて好適の、偏波制御用光導波路デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複屈折性を有する光ファイバ等の伝送路を伝搬してきた光信号について、偏波コントローラによって偏波状態を元の状態に戻すことが行なわれている。偏波コントローラとは、偏波状態を任意の点から任意の点へ自由に動かすことのできる素子であって、例えば図１５に示すような光導波路デバイス６００を用いて構成することができるようになっている。
【０００３】
ここで、光導波路デバイス６００は、ｘ−ｃｕｔのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）結晶、即ちいわゆるＬＮ結晶からなる基板上に、ｙ伝搬となるように光導波路６０１が形成され、更にこの光導波路６０１における光伝搬方向に沿って両側を挟んで一対をなす３組の電極対６１１〜６１３と２組の櫛型電極対６２１，６２２とがタンデムかつ交互配置で設けられている。
【０００４】
この図１５に示すような光導波路デバイス６００に図示しない電気信号供給源を接続して、各電極６１０〜６５０に対して供給する電気信号（電圧信号）を制御することにより、例えば図１６に示すようなポアンカレ球７００上の任意の点から任意の点へ自由に偏波の状態を制御することができるようになっている。
なお、図１６に示すポアンカレ球７００は、全ての偏波状態を球上の位置で示すことができるものである。例えば、Ｓ１軸上のＡ点はＴＥモード、Ｂ点はＴＭモード、Ｓ２軸上のＣ点は斜め４５°の直線偏光であり、赤道Ｅ上の各点は直線偏光を示している。又、Ｓ３軸上の北極点ＮＰは右回り円偏光、南極点ＳＰは左回り円偏光であり、赤道Ｅ上及び極点以外は楕円偏光を示している。
【０００５】
まず、電極６１１〜６１３の動作について、図１７〜図１９を用いて以下に説明する。上述したように、各電極対６１１〜６１３は、図１７の電極対６１０のように、光導波路６０１における光伝搬方向の両側を挟むように一対をなすものである。ここで、例えば電極対６１０に対して電気信号を供給することにより、図１８（ａ）〜図１８（ｃ）に示すように偏波状態を変化させることができるようになっている。
【０００６】
すなわち、電極対６１０に印加された電圧信号により、偏波成分のＴＥとＴＭとで屈折率変化が異なるために、各偏波成分間に位相差が生じて、偏波状態が変化するのである。例えば図１８（ａ）で示すような偏波が入力された場合において、ＴＥ成分とＴＭ成分とで１／４波長分だけ位相がずれた場合には図１８（ｂ）に示すような楕円偏光となり、１／２波長分だけずれた場合には図１８（ｃ）に示すような直線偏光となり、１波長分だけずれたら元の偏波状態に戻る〔図１８（ａ）参照〕。
【０００７】
したがって、上述の電極対６１０（６１１〜６１３）は、光導波路６０１中を伝搬する光の偏波成分をＴＥ成分およびＴＭ成分とで位相をシフトさせるための位相シフタ用電極として機能している。
上述の偏波状態の変化をポアンカレ球７００上で示すと、図１９におけるＴ１のような、Ｓ１軸を中心に回転する軌跡となる。換言すれば、光導波路デバイス６００の電極対６１１〜６１３は、印加される電気信号により、光導波路６０１を伝搬する光の偏波状態について、ポアンカレ球７００のＳ１軸を中心に回転させることができる。
【０００８】
ついで、電極対６２１，６２２の動作について、図２０〜図２２を用いて以下に説明する。電極対６２１，６２２は、図２０の電極対６２０に示すように、一対の櫛型電極対６２０−１，６２０−２が、互いの歯部６２０ａ−１，６２０ａ−２の間がかみ合うように形成されてなるものであるが、例えば電極対６２０に対して電気信号を供給することにより、櫛型の周期（又は間隔）で決まるある波長に対してのみモードコンバータとして機能する。
【０００９】
具体的には、光導波路６０１を伝搬する上述の波長を有する光について、電極対６２０に電気信号を供給することにより、図２１（ａ）〜図２１（ｃ）に示すように偏波状態を変化させることができる。即ち、例えば図２１（ａ）で示すような偏波が入力された場合、偏波状態は図２１（ｂ），図２１（ｃ）の状態となるように順次変化して元の状態〔図２１（ａ）〕に戻る。これをポアンカレ球７００上で示すと、図２２のような軌跡Ｔ２となる。つまり偏波状態がＳ３軸を中心に回転していることとなる。
【００１０】
上述の偏波状態の変化をポアンカレ球７００上で示すと、図２２におけるＴ２に示すような、Ｓ３軸を中心に回転する赤道Ｅ上の軌跡となる。換言すれば、光導波路デバイス６００の電極対６２１，６２２は、印加される電気信号により、光導波路６０１を伝搬する光の偏波状態について、ポアンカレ球６００のＳ３軸を中心に回転させることができるのである。
【００１１】
上述のごとき電極対６１１〜６１３，６２１，６２２を、交互に（即ち、図１５に示すように、光導波路６０１を伝搬する光の入射側から符号６１１，６２１，６１２，６２２，６１３が付された電極の順番で）配置していることで、任意の偏波状態を任意の偏波状態に変化させることができるようになっている。これにより、例えば入射光がＴＥ光であった場合においては、最初の電極対６１１では偏波は変化させることができないものの、後段の電極対６１２，６１３において偏波状態を制御することができる。
【００１２】
なお、上述の図１５に示すもののほか、偏波コントローラを構成するための光導波路デバイスに関連した先行技術には、位相シフタ素子３３の両側に楕円率変換素子３２，３４を接続して構成された偏波状態無限追従可能な偏波制御器がある〔例えば、特開昭６３−１１８７０９号公報（以下、特許文献１という）の第５図参照〕。
また、特開平０５−３１３１０９号公報（以下、特許文献２という）の図６に記載された導波路型偏波制御器においては、光伝搬作用を有する光導波路と、該光導波路の光路長を制御する光位相シフタと、該光導波路の複屈折を制御する応力付与膜とからなり、２つの出力光導波路から互いに直交する偏波面を有する直線偏波を出力する光導波路型偏波ビームスプリッタと、この光導波路型偏波ビームスプリッタの２つの出力光導波路に結合する２つの光導波路を有して何れか一方の光導波路を伝搬する直線偏波を直交する他の直線偏波に変換する偏波モード変換器と、前記２つの光導波路の少なくとも一方に設けられて当該光導波路の光路長を制御する光位相シフタと、前記２つの光導波路の光を任意の結合率で結合するチューナブルカプラとをそなえ、光導波路の個別回路ごとの偏波無依存化のためのレーザトリミング作業工程等の低減を図っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のごとき図１５や特許文献１に記載された技術においては、櫛形電極を用いたモードコンバータは櫛型電極の周期で決まるある波長に対してのみ有効であり、その他の波長の光については偏波制御を行なうことができない。又、特許文献２に記載された技術においては、任意の偏波状態の光を一定の直線偏波に変換することはできるが、任意の偏波状態に変換することはできない。
【００１４】
近年開発が活発化している波長多重通信システムに適用するためには、広い波長帯の光において、ある偏波状態を任意の偏波状態とする偏波制御を行なうことができるようにすること、換言すれば波長依存性が改善された偏波制御を行なうことができるようなデバイスを開発することが望ましい。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、波長依存性を改善し、かつ無限追従性のある偏波コントローラを構成しうる偏波制御用光導波路デバイスを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の偏波制御用光導波路デバイスは、電気光学効果を有する基板上に形成された光導波路と、該光導波路の光伝搬方向に沿って設けられ、供給される電気信号に基づきポアンカレ球上において表象される偏波状態点について、上記ポアンカレ球の第１軸を中心として回転しうる電極とをそなえるとともに、該電極に対する上記光伝搬方向下流側の光導波路に、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を所定角度ずらして波長板を配置して、前記第１軸を中心として回転された偏波状態点を、該第１軸に直交する第２軸を中心として回転させたものとすべく構成され、上記の電極および波長板が光伝搬方向に沿って交互に配置されるように電極・波長板対として複数組タンデム配置されるとともに、上記光伝搬方向における最下流に、該光導波路の光伝搬方向に沿って設けられ、供給される電気信号に基づきポアンカレ球上において表象される偏波状態点について、上記ポアンカレ球の第１軸を中心として回転しうる最下流電極をそなえ、上記タンデム配置で隣接する２つの電極・波長板対のうちで一方の電極・波長板対をなす波長板が、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を２２．５度程度ずらしてそなえられた１／２波長板により構成される一方、他方の電極・波長板対をなす波長板が、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５度程度ずらしてそなえられた１／４波長板により構成されたことを特徴としている。
【００１９】
さらに、この場合においては、該１／２波長板を含んで電極・波長板対をなす電極のうちで、上記光伝搬方向最下流から奇数番目の１／２波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸に直交する第２軸を中心として回転させるための第２軸回転用の電極として構成されるとともに、上記光伝搬方向最下流から偶数番目の１／２波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸を中心として回転させるための第１軸回転用の電極として構成され、かつ、該１／４波長板を含んで電極・波長板対をなす電極のうちで、上記光伝搬方向最下流から奇数番目の１／４波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸に直交する第３軸を中心として回転させるための第３軸回転用の電極として構成されるとともに、上記光伝搬方向最下流から偶数番目の１／４波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸を中心として回転させるための第１軸回転用の電極として構成されたこととしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態を説明する。
［Ａ１］第１実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイス１００を示す模式的上視図である。第１実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイス１００は、位相シフタ用電極６１１〜６１３（図１５参照）として用いられていたものと同様の電極の後方に波長板を挿入することにより、Ｓ１軸に直交するＳ２を中心として偏波状態を回転させる機能をもたせ、更に、これらの電極及び波長板を組み合わせることにより、後述する無限追従性を持たせたものである。
【００２１】
ここで、第１実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイス１００は、この図１に示すように、電気光学効果を有するｘ−ｃｕｔされた（結晶軸のｘ軸に平行にカットされた）ＬＮ結晶からなる基板上にｙ伝搬となるように（結晶軸のｙ軸に平行に光が伝搬するように）光導波路１０１が形成され、更に光導波路１０１の両側を挟むように対をなした５組の電極対（以下においては、単に電極と記載する）１１１〜１１５がタンデム配置されるとともに、各電極対１１１〜１１５間には１／２波長板１２１〜１２４が介装されている。
【００２２】
換言すれば、電極１１１および波長板１２１，電極１１２および波長板１２２，電極１１３および波長板１２３ならびに電極１１４および波長板１２４が、それぞれ電極・波長板対１３１〜１３４を構成し、これら４組の電極・波長板対１３１〜１３４とともに電極１１５がタンデム配置されることにより、電極１１１〜１１５および波長板１２１〜１２４が光伝搬方向に沿って交互に配置されるようになっている。
【００２３】
また、電極１１５は、光伝搬方向における最下流に、光導波路１０１の光伝搬方向に沿って設けられた最下流電極であって、供給される電気信号に基づきポアンカレ球７００上において表象される偏波状態点について、ポアンカレ球７００（図４参照）の第１軸としてのＳ１軸を中心として回転しうるものである。
ついで、各電極・波長板対１３１〜１３４のように、電極１１１〜１１４の光伝搬方向下流側に１／２波長板１２１〜１２４を設けたことによる偏波状態点の移動について、説明の便宜のため、図２に示す電極１１０および波長板１２０からなる電極・波長板対１３０を用いて説明する。
【００２４】
電極・波長板対１３０における電極１１０は、供給される電気信号により、ポアンカレ球上において表象される偏波状態点について、ポアンカレ球の第１軸としてのＳ１軸（ＴＥ点ＡおよびＴＭ点Ｂを通過する軸）を中心として回転しうるものである。具体的には、電極１１０は、印加される電圧に応じて、光導波路１０１を伝搬する光の偏波成分であるＴＭおよびＴＥの位相を変化させるものであって、位相シフタとして機能するようになっている。
【００２５】
また、１／２波長板１２０はそれぞれ、電極１１０に対する光伝搬方向下流側の光導波路１０１上に設けられているが、この１／２波長板１２０は、例えば図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、ＬＮ基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を２２．５°ずらして配置されている。
すなわち、この図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ｙ伝搬の光導波路１０１におけるＬＮ基板の結晶軸（ｘ軸−ｚ軸）に対して、１／２波長板１２０の結晶軸（ｆ軸−ｓ軸）を２２．５°ずらして配置されている。換言すれば、光導波路１０１における結晶軸であるｚ軸と１／２波長板１２０の結晶軸であるｆ軸とを２２．５°の角度だけずらして配置されている。
【００２６】
一般的には、１／２波長板としては、基板を構成するＬＮ結晶の結晶軸に対して結晶軸を４５°ずらして配置すると、図４に示すように、ポアンカレ球７００上において表象される偏波状態Ｘは、Ｓ２軸とＳ３軸のなす平面に対して対称な点Ｂで表象される偏波状態Ｙに移動するだけである。即ち、図５に示すように、実線で示されたＳ１軸を中心とした軌跡Ｒ３は、点線で示された同一軸（Ｓ１軸）上の軌跡Ｒ３′に移るのみである。
【００２７】
しかし、第１実施形態の場合のごとく、１／２波長板１２０を、基板を構成するＬＮ結晶の結晶軸に対して結晶軸を２２．５°ずらして配置することにより、図４に示すように、偏波状態Ｘは、Ｓ３軸と、Ｓ１軸およびＳ２軸の間で４５°の角度をなし赤道Ｅ上の点Ｆを通過するＳ４軸と、のなす平面に対して対称な点Ｚに移動する。
【００２８】
これにより、図６に示すように、実線で示されたＳ１軸を中心とした軌跡Ｒ３は、点線で示されたＳ２軸を中心とした軌跡Ｒ４に移る。即ち、１／２波長板１２０の上流側の電極１１０に電圧を印加することにより、伝搬する光の偏波状態についてＳ２軸を中心に所望の角度回転させるように制御することができる。
なお、図１に示す電極１１１〜１１４については、光伝搬方向下流側において、複数枚の１／２波長板を通過するようになっている。これら電極１１１〜１１４についての、ポアンカレ球７００上における偏波状態点の回転軸については、後述するように、通過する１／２波長板の枚数によって変化することになる。
【００２９】
また、上述の図１に示す偏波制御用光導波路デバイスのように、タンデム配置された電極・波長板対１３１〜１３４のうちで、光伝搬方向最下流から奇数段目に配置された電極・波長板対１３４，１３２をなす電極１１４，１１２を、Ｓ２軸回転用の電極とし、光伝搬方向最下流から偶数段目に配置された電極・波長板対１３３，１３１をなす電極１１３，１１１を、Ｓ１軸回転用の電極としている。
【００３０】
すなわち、上述の最下流から１段目に配置された電極・波長板対１３４の電極１１４と、上述の最下流から３段目に配置された電極・波長板対１３２の電極１１２とが、ポアンカレ球７００上において表象される偏波状態点をＳ１軸に直交する直交軸であるＳ２軸を中心として回転させるための直交軸回転用の電極・波長板対として構成される。
【００３１】
さらに、光伝搬方向最下流からから２段目に配置された電極・波長板対１３３の電極１１３と、上述の最下流から４段目に配置された電極・波長板対１３１の電極１１１とが、ポアンカレ球７００上において表象される偏波状態点をＳ１軸を中心として回転させる第１軸回転用の電極・波長板対として構成される。
前述したように、最下流電極としての電極１１５に電圧を印加すると、偏波状態はＳ１軸を中心として回転させることができ、電極１１４に電圧を印加すると、波長板１２４から出射された光の偏波状態については、Ｓ２軸を中心として回転させることができる。
【００３２】
さらに、電極１１３に電圧を印加した場合には、偏波制御点について第１軸としてのＳ１軸を中心として回転させることができるようになっている。即ち、電極１１３を通過した光は、２枚の１／２波長板１２３，１２４を通過することになる。電極１１３に印加された電圧に基づいて図６の軌道Ｒ３上に位置している偏波制御点は、１枚目の１／２波長板１２３により図６中点線で図示された軌道Ｒ４上に移り、２枚目の１／２波長板１２４により図６中実線で図示された軌道（Ｓ１軸を中心とする）Ｒ３上に戻るのである。
【００３３】
また、電極１１２を通過した光は３枚の１／２波長板１２２〜１２４を通過することになる。即ち、電極１１２に電圧を印加することによる偏波制御点の回転軸軌道についても、上述の電極１１３の場合に準じて移動し、第２軸としてのＳ２軸が回転軌道軸となる。換言すれば、電極１１２は第２軸回転用の電極として機能する。
【００３４】
同様に、電極１１１を通過した光は４枚の１／２波長板１２１〜１２４を通過することになる。即ち、電極１１１に電圧を印加することによる偏波制御点の回転軸軌道は第１軸としてのＳ１軸が回転軌道軸となる。換言すれば、電極１１１は第１軸回転用の電極として機能する。
以上から、それぞれの電極１１１〜１１５に電圧を印加することにより、各電極・波長板対１３１〜１３４をなす電極１１１〜１１４および最下流電極１１５において制御される偏波状態の回転軸はそれぞれ、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１と交互になる。
【００３５】
したがって、第１実施形態における偏波制御用光導波路デバイス１００においては、前述の図１５に示す位相シフタ用電極６１１〜６１３と同様の構成の電極１１１〜１１５と、波長板１２１〜１２４のごとき波長依存性の少ない素子とをタンデムに交互配置することで、図１５に示す従来よりの櫛型電極６２１，６２２に比して偏波を制御しうる波長の依存性を改善しつつ、ある偏波状態から任意の偏波状態への制御が可能な偏波コントローラを構成することができる。
【００３６】
ところで、上述のごとき偏波制御用光導波路デバイス１００を偏波コントローラとして適用する場合においては、いわゆる無限追従性が必要となる。即ち、各電極１１１〜１１５のいずれかに印加される電圧が、与えうる最大限の電圧となった場合にも、他の電極に印加する電圧を制御することにより、偏波制御を続けて行なうことができるようにする必要がある。
【００３７】
この無限追従性のためには、図１に示す偏波制御用光導波路デバイス１００のごとく、電極１１１〜１１５の配置に対応して、偏波状態の回転軸を互いに直交する２つの回転軸間で交互に制御する場合には、以下に示す理由から少なくとも５つの電極をタンデムに配置すればよい。
偏波コントローラとして、任意の偏波状態を任意の偏波状態に移動させるためには、ポアンカレ球７００上の直交する２つの軸を中心として回転させる電極を３段タンデムに交互配置することで足りる。２段以下では、偏波を制御すべき入力光が、最初の電極で回転させるポアンカレ球７００上の軸上の点で表象される偏波状態点にある場合には、偏波状態を移すことができないためである。
【００３８】
上述のごとき、ある偏波状態から任意の偏波状態に移動させることができる機能に加えて、無限追従性を具備するような偏波コントローラを構成するためには、タンデム配置すべき電極としては、更に２段の電極を追加して配置しておく必要があるのである。
すなわち、偏波コントローラとして適用された偏波制御用光導波路デバイス１００において、偏波状態を電極１１１〜１１５に印加する電圧により制御するが、ある一定の電圧を加えると元の偏波状態に戻るため、更に偏波状態を変化させるためには更なる電圧を印加することになる。このため、一つの軸について偏波状態の回転制御を行なう電極の組数が少ない場合には、電源や電極そのものの性能等の事由により、印加すべき電圧がデバイス性能ないし電源性能の最大限の印加電圧を越えてしまう（印加すべき電圧に限界が到来する）場合があるのである。
【００３９】
すなわち、図１に示すデバイス１００のように、電極１１１〜１１５のうちのいずれかの電極に印加すべき電圧がデバイス性能ないし電源性能の最大限の印加電圧を越えて、偏波を制御するために電圧を上げることができなくなった場合には、予備の電極で偏波を制御しつつ、当該電極に印加している電圧を下げることができるのである。
【００４０】
たとえば、図１に示す偏波制御用光導波路デバイス１００を偏波コントローラとして適用した場合において、電極１１３にかける電圧が限界の場合、電極１１１，１１２，１１４，１１５で偏波を制御しつつ、電極１１３に印加している電圧を下げれば良い。
すなわち、電極１１３以外の電極１１１，１１２，１１４，１１５による偏波の制御によっても、偏波状態の回転軸をそれぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ２，Ｓ１とすることができるので、任意の偏波状態への制御が可能となる。電極１１３以外の電極に印加すべき電圧が最大値を越えた場合においても、ポアンカレ球７００上の直交する２つの軸を中心として回転させる電極の３段の交互配置を実質的に確保することができる。
【００４１】
換言すれば、本実施形態の偏波制御用光導波路デバイス１００においては、波長板１２１〜１２４を介装しつつ、５つの電極１１１〜１１５をタンデム配置することで、偏波コントローラとして構成した場合の偏波制御を行ない得る波長の依存性を改善させながら、無限追従性についても併せ持つことができる。
上述の構成により、本発明の第１実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイス１００においては、例えば各電極１１１〜１１５に独立した電源（電圧信号供給源）を接続するとともに、各電源に図示しない制御回路を接続することにより、偏波コントローラを構成した場合には、この制御回路により、例えば図７に示すような入力された偏波状態点に応じて所望の偏波状態となるように、各電極１１１〜１１５に供給すべき電圧信号を制御する。
【００４２】
たとえば、光導波路１０１に入射された光の偏波状態点が、図７に示すポアンカレ球７００におけるＭ点である場合において、制御回路による制御に基づき各電極１１１〜１１５に対して所望の電圧を印加することにより、図７に示す太線の矢印を辿ってＮ点に偏波状態点を移動させることができる。即ち、図中太線の矢印で示すように、Ｓ１軸を中心としたポカンカレ球７００上の軸道ＭＭと、Ｓ２軸を中心としたポアンカレ球７００上の軸道ＮＮとを辿って、Ｍ点からＮ点に偏波状態点を移動させる。
【００４３】
このとき、電極・波長板対１３１〜１３４を構成する各電極１１１〜１１４および最下流電極１１５に電圧信号を供給することにより、各電極・波長板対１３１〜１３４および最下流電極１１５において制御される偏波状態の回転軸はそれぞれ、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１と交互になる。このようにして、光導波路１０１に入射される光の偏波状態を、図１５の場合よりも波長依存性を改善させながら、所望の偏波状態に制御して出射している。
【００４４】
また、電極１１１〜１１５のうちのいずれかの電極、例えば電極１１３にかける電圧が限界の場合、電極１１１，１１２，１１４，１１５で偏波を制御することで、偏波状態の回転軸をそれぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ２，Ｓ１として、光導波路１０１に入射された光の偏波状態を任意の偏波状態へ制御している。又、電極１１３については印加していた電圧を下げていくことにより、再度偏波制御のために電圧を印加することができる状態に戻すことができる。
【００４５】
このように、本発明の第１実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイス１００によれば、ポアンカレ球７００のＳ１軸を中心として偏波状態点を回転しうる電極をそなえるとともに、基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を２２．５°ずらして１／２波長板を配置して、Ｓ１軸を中心として回転された偏波状態点を、Ｓ１軸に直交するＳ２軸を中心として回転させたものとすることができるので、この偏波制御用光導波路デバイス１００を用いて偏波コントローラを構成すれば、入射される光の波長に対する偏波状態制御の依存性を改善させることができる利点がある。
【００４６】
また、電極の配置数を少なくとも５とすることにより、５つの電極１１１〜１１５のうちのいずれかの電極に印加すべき電圧がデバイス性能ないし電源性能の最大限の印加電圧を越えて、偏波を制御するために電圧を上げることができなくなった場合においても、残りの電極で偏波を制御しつつ、当該電極に印加している電圧を下げることができるので、無限追従性を確保することができる利点もある。
【００４７】
［Ａ２］第１実施形態の変形例の説明
上述の第１実施形態における偏波制御用光導波路デバイス１００においては、波長板として１／２波長板１２１〜１２４を、デバイス１００における図示しないＬＮ基板の結晶軸方向（ｘ軸−ｚ軸）に対して２２．５°の角度を持たせて配置している。
【００４８】
図８は本発明の第１実施形態の変形例にかかる偏波制御用光導波路デバイス１００Ａを示す模式的上視図であるが、この図８に示すデバイス１００Ａは、上述の第１実施形態におけるデバイス１００に比して、電極１１１〜１１５間に介装される波長板の種類およびその配置されている状態が異なっている。
ここで、１２５〜１２８は１／４波長板であり、これらの１／４波長板１２５〜１２８はそれぞれ、上述の第１実施形態における１／２波長板１２１〜１２４と同様の位置に、かつ図９（ａ），図９（ｂ）に示すように、ＬＮ基板の結晶軸方向（ｘ軸−ｚ軸）に対して４５°の角度を持たせて配置されたものである。
【００４９】
換言すれば、上述の電極１１１および波長板１２５，電極１１２および波長板１２６，電極１１３および波長板１２７ならびに電極１１４および波長板１２８が、それぞれ電極・波長板対１４１〜１４４を構成する。
このとき、１／４波長板１２５〜１２８はそれぞれ、電極１１１〜１１４に対する光伝搬方向下流側の光導波路１０１上に設けられているが、これらの１／４波長板１２５〜１２８は、例えば図９（ａ），図９（ｂ）に示すように、ＬＮ基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５°ずらして配置されている。換言すれば、１／４波長板１２５〜１２８は、この図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、ｙ伝搬の光導波路１０１における偏波面の結晶軸（ｘ軸−ｚ軸）に対して、結晶軸（ｆ軸−ｓ軸）が４５°ずらして配置されている。
【００５０】
また、各電極・波長板対１４１〜１４４のように、電極１１１〜１１４の光伝搬方向下流側にそれぞれ、１／４波長板１２５〜１２８を設けたことによる偏波状態点の移動について、前述の図２における１／２波長板１２０の代わりに１／４波長板１２０ＡをＬＮ基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５°ずらして配置した場合を想定して説明する。
【００５１】
すなわち、電極１１０および上述のごとき波長板１２０Ａを通過した光の偏波状態は、電極１１０に印加される電圧に基づいて、図１０，図１１に示すように、印加される電圧に基づいてポアンカレ球７００におけるＳ３軸を中心として回転するようになっている。
具体的には図１０に示すように、ＬＮ基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５°ずらして配置された１／４波長板は、ポアンカレ球７００における赤道Ｅ上の点Ａを、Ｓ２軸およびＳ３軸を通過する軌道上の点Ｂに移すことができるようになっている。
【００５２】
なお、図８に示す電極１１１〜１１４についても、光伝搬方向下流側において、複数枚の１／４波長板を通過するようになっている。これら電極１１１〜１１４についての、ポアンカレ球７００上における偏波状態点の回転軸についても、前述の第１実施形態の場合と同様に、通過する１／４波長板の枚数によって変化することになる。
【００５３】
ここで、上述の第１実施形態の場合と同様に、図８に示す偏波制御用光導波路デバイス１００Ａのように、タンデム配置された電極・波長板対１４１〜１４４のうちで、光伝搬方向最下流から奇数段目に配置された電極・波長板対１４４，１４２をなす電極１１４，１１２を、Ｓ３軸回転用の電極とする。又、光伝搬方向最下流の電極１１５とともに、最下流から偶数段目に配置された電極・波長板対１３７，１３５をなす電極１１３，１１１を、Ｓ１軸回転用の電極とする。
【００５４】
具体的には、最下流電極としての電極１１５に電圧を印加すると、偏波状態はＳ１軸を中心として回転させることができ、電極１１４に電圧を印加すると、波長板１２４から出射された光の偏波状態については、Ｓ３軸を中心として回転させることができる。
さらに、電極１１３に電圧を印加した場合には、偏波制御点について第１軸としてのＳ１軸を中心として回転させることができるようになっている。即ち、電極１１３を通過した光は、２枚の１／４波長板１２７，１２８を通過することになる。電極１１３に印加された電圧に基づいて図１１の軌道Ｒ３上に位置している偏波制御点は、１枚目の１／４波長板１２７により図１１中点線で図示された軌道Ｒ５上に移り、２枚目の１／４波長板１２８により図１１中実線で図示された軌道（Ｓ１軸を中心とする）Ｒ３上に戻るのである。
【００５５】
また、電極１１２を通過した光は３枚の１／４波長板１２２〜１２４を通過することになる。即ち、電極１１２に電圧を印加することによる偏波制御点の回転軸軌道についても、上述の電極１１３の場合に準じて移動し、第３軸としてのＳ３軸が回転軌道軸となる。換言すれば、電極１１２は第３軸回転用の電極として機能する。
【００５６】
同様に、電極１１１を通過した光は４枚の１／２波長板１２１〜１２４を通過することになる。即ち、電極１１１に電圧を印加することによる偏波制御点の回転軸軌道は第１軸としてのＳ１軸が回転軌道軸となる。換言すれば、電極１１１は第１軸回転用の電極として機能する。
以上から、それぞれの電極１１１〜１１５に電圧を印加することにより、各電極・波長板対１４１〜１４４をなす電極１１１〜１１４および最下流電極１１５において制御される偏波状態の回転軸はそれぞれ、Ｓ１，Ｓ３，Ｓ１，Ｓ３，Ｓ１と交互になる。
【００５７】
このような構成により、本発明の第１実施形態の変形例にかかる偏波制御用光導波路デバイス１００Ａにおいても、前述の第１実施形態の場合と同様、光導波路１０１に入射される光の偏波状態を、図１５の場合よりも波長依存性を改善させながら、所望の偏波状態に制御して出射している。
したがって、本発明の第１実施形態の変形例にかかる偏波制御用光導波路デバイス１００Ａにおいては、ポアンカレ球７００のＳ１軸を中心として偏波状態点を回転しうる電極をそなえるとともに、基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５°ずらして１／４波長板を配置して、Ｓ１軸を中心として回転された偏波状態点を、Ｓ１軸に直交するＳ３軸を中心として回転させたものとすることができるので、前述の第１実施形態の場合と同様の利点を得ることができる。
【００５８】
［Ｂ］第２実施形態の説明
上述の図１に示す偏波制御用光導波路デバイス１００においては、波長板として同一種類の１／２波長板１２１〜１２４を配置している。図８に示す偏波制御用光導波路デバイス１００Ａにおいても、波長板として同一種類の１／４波長板１２５〜１２８を配置している点は同様である。
【００５９】
図１２は本発明の第２実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイス２００を示す模式的上視図であるが、この図１２に示すデバイス２００は、上述の図１又は図８に示すデバイス１００，１００Ａに比して、電極２１１〜２１４間に介装される波長板として、複数種類の波長板を配置している点と、タンデム配置される電極数および波長板数が異なっている。
【００６０】
ここで、この図１２に示す偏波制御用光導波路デバイス２００においても、電気光学効果を有するｘ−ｃｕｔされたＬＮ結晶からなる基板上にｙ伝搬となるように光導波路２０１が形成され、更に光導波路２０１の両側を挟むように対をなした４組の電極対（以下、単に電極と記載する）２１１〜２１４がタンデムに配置されている。
【００６１】
さらに、電極２１１，２１２間には１／２波長板２２１が、電極２１２，２１３間には１／４波長板２２２が、電極２１３，２１４間には１／２波長板２２３が、それぞれ介装されている。
換言すれば、電極２１１および１／２波長板２２１，電極２１２および１／４波長板２２２ならびに電極２１３および１／２波長板２２３が、それぞれ電極・波長板対２３１〜２３３を構成し、これら３組の電極・波長板対２３１〜２３３とともに電極２１４がタンデム配置されることにより、電極２１１〜２１４および波長板２２１〜２２３が光伝搬方向に沿って交互に配置されるようになっている。
【００６２】
また、電極２１４は、光伝搬方向における最下流に、光導波路１０１の光伝搬方向に沿って設けられた最下流電極であって、供給される電気信号に基づきポアンカレ球７００上において表象される偏波状態点について、ポアンカレ球７００（図１３参照）の第１軸としてのＳ１軸を中心として回転しうるものである。
さらに、１／２波長板２２１，２２３は、前述の図３（ａ），図３（ｂ）の場合と同様に、ＬＮ基板の結晶軸方向（ｘ軸−ｚ軸）に対して２２．５°の角度を持たせて配置され、１／４波長板２２２については、前述の図９（ａ），図９（ｂ）の場合と同様に、ＬＮ基板の結晶軸方向（ｘ軸−ｚ軸）に対して４５°の角度を持たせて配置されている。
【００６３】
すなわち、このタンデム配置で隣接する２組の電極・波長板対２３１〜２３３（例えば電極・波長板対２３１，２３２）のうちで一方の電極・波長板対（この場合は符号２３１参照）をなす波長板（符号２２１参照）が、基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を２２．５度程度ずらしてそなえられた１／２波長板により構成される一方、他方の電極・波長板対（符号２３２参照）をなす波長板（符号２２２参照）が、基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５度程度ずらしてそなえられた１／４波長板により構成されている。
【００６４】
また、１／２波長板２２３，２２１を含んで電極・波長板対２３３，２３１をなす電極２１３，２１１のうちで、上記光伝搬方向最下流から奇数番目（第１番目）の１／２波長板２２３とで電極・波長板対２３３をなす電極２１３が、図１３に示すポアンカレ球７００上において表象される偏波状態点を、第１軸に直交する第２軸としてのＳ２軸を中心として回転させるためのＳ２軸回転用の電極として構成される。
【００６５】
また、電極・波長板対２３２は、光伝搬方向最下流から奇数番目（第１番目）の１／４波長板２２２を含むものであり、この電極・波長板対２３２をなす電極２１２が、図１４に示すポアンカレ球７００上において表象される偏波状態点を、Ｓ１軸に直交する第３軸としてのＳ３軸を中心として回転させるためのＳ３軸回転用の電極として構成される。
【００６６】
さらに、光伝搬方向最下流から偶数番目（第２番目）の１／２波長板２２１とで電極・波長板対２３１をなす電極２１１が、図１４に示すポアンカレ球７００上において表象される偏波状態点を、第１軸としてのＳ１軸を中心として回転させるためのＳ１軸回転用の電極として構成される。
具体的には、電極・波長板対２３３をなす電極２１３に印加される電気信号に基づいて、電極２１３を通過した光の偏波状態点（例えば図１３に示す軌道Ｒ３上にある偏波状態点）は、後段の１／２波長板２２３を通過したときに図１３中点線で示す（Ｓ２軸を中心とした）軌道Ｒ４上の偏波状態点に移る。これは、前述の図１に示すデバイス１００における電極１１４の場合と同様である。
【００６７】
さらに、電極・波長板対２３２をなす電極２１２に印加される電気信号に基づいて、電極２１２を通過した光の偏波状態点（例えば図１３に示す軌道Ｒ３上にある偏波状態点）は、１／４波長板２２２を通過したときに図１４中点線で図示された軌道Ｒ５上の偏波状態点に移り、１／２波長板２２３を通過したときに図１４中太線で図示された（Ｓ３軸を中心として回転する）軌道Ｒ６上の偏波状態点に移る。
【００６８】
また、電極２１１を通過した光については、１／２波長板２２１，１／４波長板２２２および１／２波長板２２３の順で各波長板２２１〜２２３を通過する。電極２１１を通過した光の偏波状態点（例えば図１３の軌道Ｒ３上にある偏波制御点）は、１／２波長板２２１を通過することにより、図１３中点線で図示された軌道Ｒ４上の点に移る。この軌跡は次の１／４波長板２２２を通過しても変化しないが、最後の１／２波長板２２３を通過することで再び（Ｓ１軸を中心として回転する）軌道Ｒ３上の点に戻る。
【００６９】
以上から、それぞれの電極２１１〜２１４に電圧を印加することにより、各電極・波長板対２３１〜２３４および最下流電極２１４において制御される偏波状態の回転軸はそれぞれ、Ｓ１，Ｓ３，Ｓ２，Ｓ１となる。
上述の構成により、本発明の第２実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイス２００においても、前述の第１実施形態の場合と同様に、例えば各電極２１１〜２１４に独立した電源（電圧信号供給源）を接続するとともに、各電源に図示しない制御回路を接続することにより、偏波コントローラを構成することにより、入力された偏波状態点に応じて所望の偏波状態となるように、各電極１１１〜１１５に供給すべき電圧信号を制御する。
【００７０】
このとき、各電極２１１〜２１４に電圧信号を供給することにより、各電極２１１〜２１４において制御される偏波状態の回転軸はそれぞれ、Ｓ１，Ｓ３，Ｓ２，Ｓ１と交互になる。このようにして、光導波路１０１に入射される光の偏波状態を、図１５の場合よりも波長依存性を改善させながら、所望の偏波状態に制御して出射している。
【００７１】
また、第２実施形態のごとく１／２波長板２２３，２２１および１／４波長板２２２を交互に配置する構成においては、最下流電極２１４を含む電極のタンデム配置数を少なくとも４とすれば、前述の第１実施形態の場合と同様の無限追従性を確保することができる。
すなわち、電極２１２（または電極２１３）に供給すべき電圧が限界の場合、残りの３つの電極２１１，２１３，２１４（又は電極２１１，２１２，２１４）で任意の偏波状態となるように偏波を制御することができる。即ち、電極２１１，２１３，２１４により、それぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ１軸を中心として偏波状態を回転させることができ、電極２１１，２１２，２１４により、それぞれＳ１，Ｓ３，Ｓ１軸を中心として偏波状態を制御することができるのである。
【００７２】
また、電極２１１が限界の場合においても、電極２１２〜２１４によりそれぞれＳ３，Ｓ２，Ｓ１軸を中心として偏波状態を回転させることができ、電極２１４が限界の場合においても、電極２１１〜２１３によりそれぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ３軸を中心として偏波状態を回転させることができるので、任意の点に偏波状態を動かすことができる。
【００７３】
したがって、本発明の第２実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイス２００においても、１／２波長板２２１，１／４波長板２２２および１／２波長板２２３をそなえたことにより、上述の第１実施形態の場合と同様、この偏波制御用光導波路デバイス２００を用いて偏波コントローラを構成すれば、入射される光の波長に対する偏波状態制御の依存性を改善させることができる利点があるほか、第１実施形態の場合よりも少ない電極数で、無限追従性のある偏波コントローラを構成することができる利点もある。
【００７４】
なお、上述の第２実施形態においては、２つの１／２波長板２２１，２２３の間に一つの１／４波長板２２２が配置されるように構成されているが、本発明によればこれに限定されず、例えば図１２に示す２つの１／２波長板２２１，２２３が配置されている位置に基板の結晶軸に対して４５°の角度で１／４波長板を配置するとともに、１／４波長板２２２が配置されている位置に基板の結晶軸に対して２２．５°の角度で１／２波長板を配置するように構成することも、もちろん可能である。
【００７５】
［Ｃ］その他
上述の各実施形態においては、５つあるいは４つの電極をタンデム配置した偏波制御用光導波路デバイス１００，１００Ａ，２００について詳述したが、本発明によれば、少なくとも単一の電極と波長板との組み合わせによりデバイスを構成しても差し支えなく、このように構成されたデバイスにあっても、図１５のごときモードコンバータとしての櫛型電極よりも波長依存性を大幅に改善させることができる。
【００７６】
また、本発明によれば、上述のごとき実施形態以外の態様においても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
たとえば、図１又は図８に示す偏波制御用光導波路デバイス１００，１００Ａにおいて、５つ以上の電極をタンデム配置してデバイスを構成したり、図１２に示す偏波制御用光導波路デバイス２００において、４つ以上の電極をタンデム配置して構成したりすることが可能である。
【００７７】
［Ｄ］付記
（付記１） 電気光学効果を有する基板上に形成された光導波路と、
該光導波路の光伝搬方向に沿って設けられ、供給される電気信号に基づきポアンカレ球上において表象される偏波状態点について、上記ポアンカレ球の第１軸を中心として回転しうる電極とをそなえるとともに、
該電極に対する上記光伝搬方向下流側の光導波路上に、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を所定角度ずらして波長板を配置して、前記第１軸を中心として回転された偏波状態点を、該第１軸に直交する第２軸を中心として回転させたものとすべく構成されたことを特徴とする、偏波制御用光導波路デバイス。
【００７８】
（付記２） 上記の電極および波長板が光伝搬方向に沿って交互に配置されるように電極・波長板対として複数組タンデム配置されるとともに、
上記光伝搬方向における最下流に、該光導波路の光伝搬方向に沿って設けられ、供給される電気信号に基づきポアンカレ球上において表象される偏波状態点について、上記ポアンカレ球の第１軸を中心として回転しうる最下流電極をそなえて構成されたことを特徴とする、付記１記載の偏波制御用光導波路デバイス。
【００７９】
（付記３） 上記タンデム配置された電極・波長板対のうちで、
上記光伝搬方向最下流から奇数段目に配置された電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸に直交する直交軸を中心として回転させるための直交軸回転用の電極として構成され、
上記光伝搬方向最下流から偶数段目に配置された電極・波長板対をなす電極が、ポアンカレ球上において表象される偏波状態点について、上記第１軸を中心として回転させる第１軸回転用の電極として構成されたことを
特徴とする、付記２記載の偏波制御用光導波路デバイス。
【００８０】
（付記４） 上記の最下流電極を含む電極の配置数を少なくとも５とすることを特徴とする、付記３記載の偏波制御用光導波路デバイス。
（付記５） １／２波長板を該波長板として、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を２２．５度程度ずらしてそなえられたことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項記載の偏波制御用光導波路デバイス。
【００８１】
（付記６） １／４波長板を該波長板として、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５度程度ずらしてそなえられたことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項記載の偏波制御用光導波路デバイス。
（付記７） 上記タンデム配置で隣接する２つの電極・波長板対のうちで一方の電極・波長板対をなす波長板が、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を２２．５度程度ずらしてそなえられた１／２波長板により構成される一方、他方の電極・波長板対をなす波長板が、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５度程度ずらしてそなえられた１／４波長板により構成されたことを特徴とする、付記２記載の偏波制御用光導波路デバイス。
【００８２】
（付記８） 該１／２波長板を含んで電極・波長板対をなす電極のうちで、上記光伝搬方向最下流から奇数番目の１／２波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸に直交する第２軸を中心として回転させるための第２軸回転用の電極として構成されるとともに、
上記光伝搬方向最下流から偶数番目の１／２波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸を中心として回転させるための第１軸回転用の電極として構成され、
かつ、該１／４波長板を含んで電極・波長板対をなす電極のうちで、
上記光伝搬方向最下流から奇数番目の１／４波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸に直交する第３軸を中心として回転させるための第３軸回転用の電極として構成されるとともに、
上記光伝搬方向最下流から偶数番目の１／４波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸を中心として回転させるための第１軸回転用の電極として構成されたことを
特徴とする、付記７記載の偏波制御用光導波路デバイス。
【００８３】
（付記９） 該最下流電極を含む電極の配置数を少なくとも４とすることを特徴とする、付記７記載の光導波路デバイス。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の偏波制御用光導波路デバイスによれば、ポアンカレ球の第１軸を中心として偏波状態点を回転しうる電極をそなえるとともに、基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を所定角度ずらして波長板を配置して、第１軸を中心として回転された偏波状態点を、第１軸に直交する第２軸を中心として回転させたものとすることができるので、この偏波制御用光導波路デバイスを用いて偏波コントローラを構成すれば、入射される光の波長に対する偏波状態制御の依存性を改善させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイスを示す模式的上視図である。
【図２】本発明の第１実施形態における電極の光伝搬方向下流側に１／２波長板を設けたことによる偏波状態点の移動について説明するための図である。
【図３】（ａ），（ｂ）はともに本発明の第１実施形態における１／２波長板が基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を２２．５°ずらして配置されていることを説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態における偏波状態の動きを説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態における偏波状態の動きを説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態における偏波状態の動きを説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態における偏波状態の動きを説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態の変形例にかかる偏波制御用光導波路デバイスを示す模式的上視図である。
【図９】（ａ），（ｂ）はともに本発明の第１実施形態の変形例における１／４波長板が基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５°ずらして配置されていることを説明する図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例における偏波状態の動きを説明するための図である。
【図１１】本発明の第１実施形態の変形例における偏波状態の動きを説明するための図である。
【図１２】本発明の第２実施形態にかかる偏波制御用光導波路デバイスを示す模式的上視図である。
【図１３】本発明の第２実施形態における偏波状態の動きを説明するための図である。
【図１４】本発明の第２実施形態における偏波状態の動きを説明するための図である。
【図１５】光導波路デバイスを示す図である。
【図１６】偏波状態の動きを説明するための図である。
【図１７】図１５に示す光導波路デバイスの電極対について説明するための図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）はいずれも図１５に示す光導波路デバイスの電極対の動作について説明するための図である。
【図１９】図１５に示す光導波路デバイスの電極対の動作について説明するための図である。
【図２０】図１５に示す光導波路デバイスの櫛型電極について説明するための図である。
【図２１】（ａ）〜（ｃ）はいずれも図１５に示す光導波路デバイスの櫛型電極の動作について説明するための図である。
【図２２】図１５に示す光導波路デバイスの櫛型電極について説明するための図である。
【符号の説明】
１００，１００Ａ，２００ 偏波制御用光導波路デバイス
１０１，２０１ 光導波路
１１０〜１１５，２１１〜２１４ 電極対（電極）
１２０〜１２４，２２１，２２３ １／２波長板
１２０Ａ，１２５〜１２８，２２２ １／４波長板
１３１〜１３４，１４１〜１４４ 電極・波長板対
６００ 光導波路デバイス
６０１ 光導波路
６１１〜６１３ 電極対
６２１，６２２ 櫛型電極
７００ ポアンカレ球[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical waveguide device for polarization control suitable for use in configuring a polarization controller in an optical communication system, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the polarization state of an optical signal propagating through a transmission line such as an optical fiber having birefringence is returned to the original state by a polarization controller. The polarization controller is an element that can freely move the polarization state from an arbitrary point to an arbitrary point, and can be configured using, for example, an optical waveguide device 600 as shown in FIG. It has become.
[0003]
Here, the optical waveguide device 600 includes an x-cut lithium niobate (LiNbO)._Three) An optical waveguide 601 is formed on a substrate made of a crystal, that is, a so-called LN crystal so as to be y-propagating, and further, three electrode pairs forming a pair across the both sides along the light propagation direction in the optical waveguide 601 611 to 613 and two pairs of comb electrode pairs 621 and 622 are provided in tandem and alternately.
[0004]
By connecting an electric signal supply source (not shown) to the optical waveguide device 600 as shown in FIG. 15 and controlling electric signals (voltage signals) supplied to the electrodes 610 to 650, for example, as shown in FIG. The state of polarization can be freely controlled from any point on the Poincare sphere 700 to any point.
Note that the Poincare sphere 700 shown in FIG. 16 can indicate all polarization states at positions on the sphere. For example, point A on the S1 axis is the TE mode, point B is the TM mode, point C on the S2 axis is 45 ° linearly polarized light, and each point on the equator E indicates linearly polarized light. Further, the north pole NP on the S3 axis is clockwise circularly polarized light, the south pole SP is counterclockwise circularly polarized light, and elliptical polarized light is shown on the equator E and other than the poles.
[0005]
First, the operation of the electrodes 611 to 613 will be described below with reference to FIGS. As described above, each of the electrode pairs 611 to 613 forms a pair so as to sandwich both sides of the optical waveguide 601 in the light propagation direction, like the electrode pair 610 of FIG. Here, for example, by supplying an electric signal to the electrode pair 610, the polarization state can be changed as shown in FIGS. 18 (a) to 18 (c).
[0006]
That is, since the refractive index change differs between the polarization components TE and TM due to the voltage signal applied to the electrode pair 610, a phase difference occurs between the polarization components, and the polarization state changes. . For example, when the polarization as shown in FIG. 18A is input and the phase is shifted by a quarter wavelength between the TE component and the TM component, elliptical polarization as shown in FIG. Thus, when it is deviated by ½ wavelength, it becomes linearly polarized light as shown in FIG. 18C, and when it is deviated by one wavelength, it returns to the original polarization state (see FIG. 18A).
[0007]
Therefore, the electrode pair 610 (611 to 613) described above functions as a phase shifter electrode for shifting the phase of the polarization component of light propagating through the optical waveguide 601 between the TE component and the TM component.
When the above-described change in the polarization state is shown on the Poincare sphere 700, it becomes a trajectory that rotates around the S1 axis, such as T1 in FIG. In other words, the electrode pairs 611 to 613 of the optical waveguide device 600 can be rotated around the S1 axis of the Poincare sphere 700 with respect to the polarization state of the light propagating through the optical waveguide 601 by the applied electric signal. .
[0008]
Next, the operation of the electrode pairs 621 and 622 will be described below with reference to FIGS. As shown in the electrode pair 620 in FIG. 20, the electrode pairs 621 and 622 are configured so that the pair of comb-shaped electrode pairs 620-1 and 620-2 meshes with each other between the tooth portions 620 a-1 and 620 a-2. Although formed, for example, by supplying an electric signal to the electrode pair 620, it functions as a mode converter only for a certain wavelength determined by a comb-shaped cycle (or interval).
[0009]
Specifically, with respect to light having the above-mentioned wavelength propagating through the optical waveguide 601, by supplying an electric signal to the electrode pair 620, the polarization state is changed as shown in FIGS. 21 (a) to 21 (c). Can be changed. That is, for example, when a polarization as shown in FIG. 21A is input, the polarization state is sequentially changed to the states of FIG. 21B and FIG. 21 (a)]. When this is shown on the Poincare sphere 700, a locus T2 as shown in FIG. 22 is obtained. That is, the polarization state rotates around the S3 axis.
[0010]
When the change in the polarization state described above is shown on the Poincare sphere 700, it becomes a locus on the equator E rotating around the S3 axis as shown by T2 in FIG. In other words, the electrode pair 621 and 622 of the optical waveguide device 600 can be rotated around the S3 axis of the Poincare sphere 600 with respect to the polarization state of the light propagating through the optical waveguide 601 by the applied electric signal. It is.
[0011]
As described above, the electrode pairs 611 to 613, 621, and 622 are alternately attached (namely, as shown in FIG. 15, reference numerals 611, 621, 612, 622, and 613 from the incident side of light propagating through the optical waveguide 601). (In the order of the electrodes), any polarization state can be changed to any polarization state. Accordingly, for example, when the incident light is TE light, the polarization state cannot be changed in the first electrode pair 611, but the polarization state can be controlled in the subsequent electrode pairs 612 and 613.
[0012]
In addition to the one shown in FIG. 15 described above, the prior art related to the optical waveguide device for configuring the polarization controller is configured by connecting ellipticity conversion elements 32 and 34 on both sides of the phase shifter element 33. There is a polarization controller that can follow the polarization state infinitely (see, for example, FIG. 5 of Japanese Patent Laid-Open No. 63-118709 (hereinafter referred to as Patent Document 1)).
Further, in the waveguide polarization controller described in FIG. 6 of Japanese Patent Laid-Open No. 05-313109 (hereinafter referred to as Patent Document 2), an optical waveguide having a light propagation action, and an optical path length of the optical waveguide are set. An optical waveguide type polarization beam splitter, which comprises an optical phase shifter to be controlled and a stress applying film for controlling birefringence of the optical waveguide, and outputs linearly polarized waves having polarization planes orthogonal to each other from two output optical waveguides; The optical waveguide type polarization beam splitter has two optical waveguides coupled to the two output optical waveguides, and converts the linearly polarized wave propagating through one of the optical waveguides into another orthogonal linearly polarized wave. A wave mode converter, an optical phase shifter that is provided in at least one of the two optical waveguides to control the optical path length of the optical waveguide, and a tunable cap that couples the light of the two optical waveguides with an arbitrary coupling ratio Includes the door, thereby reducing the laser trimming operation step or the like for the polarization-independent of each individual circuit of the optical waveguide.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique described in FIG. 15 and Patent Document 1 described above, the mode converter using the comb-shaped electrode is effective only for a certain wavelength determined by the period of the comb-shaped electrode. Cannot perform polarization control. In the technique described in Patent Document 2, light in an arbitrary polarization state can be converted into a constant linear polarization, but cannot be converted into an arbitrary polarization state.
[0014]
In order to apply to wavelength division multiplexing communication systems that have been actively developed in recent years, it is possible to perform polarization control to change a certain polarization state to an arbitrary polarization state in light of a wide wavelength band, In other words, it is desirable to develop a device capable of performing polarization control with improved wavelength dependency.
The present invention was devised in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an optical waveguide device for polarization control which can improve the wavelength dependency and can constitute a polarization controller having infinite follow-up property. .
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  For this reason, the optical waveguide device for polarization control of the present invention is based on an optical waveguide formed on a substrate having an electro-optic effect and an electric signal provided along the light propagation direction of the optical waveguide. The polarization state point represented on the Poincare sphere is provided with an electrode that can rotate about the first axis of the Poincare sphere, and the optical waveguide downstream of the light propagation direction with respect to the electrode.On the roadA wave plate is arranged by shifting the angle of the crystal axis by a predetermined angle with respect to the crystal axis of the substrate, and a polarization state point rotated about the first axis is a second orthogonal to the first axis. Configured to rotate around an axisA plurality of pairs of electrodes and wave plates are arranged in tandem so that the electrodes and wave plates are alternately arranged along the light propagation direction, and the light propagation of the optical waveguide is arranged at the most downstream in the light propagation direction. A polarization state point provided along the direction and represented on the Poincare sphere based on the supplied electrical signal is provided with a most downstream electrode that can rotate around the first axis of the Poincare sphere, and in the tandem arrangement. Among the two adjacent electrode / wave plate pairs, the wave plate forming one electrode / wave plate pair was prepared by shifting the angle of the crystal axis by about 22.5 degrees with respect to the crystal axis of the substrate. The wave plate constituting the other electrode / wave plate pair is composed of a quarter wave plate with the angle of the crystal axis shifted from the crystal axis of the substrate by about 45 degrees. IsIt is characterized byThe
[0019]
  Further, in this case, among the electrodes that form the electrode / wave plate pair including the 1/2 wave plate, the electrode / wave plate is the odd-numbered 1/2 wave plate from the most downstream in the light propagation direction. The pair of electrodes is configured as a second axis rotating electrode for rotating a polarization state point represented on the Poincare sphere about a second axis orthogonal to the first axis, The electrode forming the electrode / wave plate pair with the even-numbered half-wave plate from the most downstream in the light propagation direction rotates around the first axis about the polarization state point represented on the Poincare sphere. Among the electrodes that constitute the electrode / wave plate pair including the ¼ wavelength plate, the odd-numbered ¼ from the most downstream in the light propagation direction. The electrode that forms the electrode / wave plate pair with the wave plate is The polarization state point represented on the anchor sphere is configured as a third axis rotation electrode for rotating about the third axis orthogonal to the first axis, and from the most downstream in the light propagation direction. The first axis rotation for rotating the polarization state point represented on the Poincare sphere about the first axis by the electrode forming the electrode / wave plate pair with the even-numbered quarter wave plate It may be configured as an electrode forYes.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[A1] Description of the first embodiment
FIG. 1 is a schematic top view showing a polarization controlling optical waveguide device 100 according to the first embodiment of the present invention. The polarization controlling optical waveguide device 100 according to the first embodiment includes a wave plate inserted behind electrodes similar to those used as the phase shifter electrodes 611 to 613 (see FIG. 15). A function of rotating the polarization state about S2 orthogonal to the axis is provided, and further, these electrodes and wave plates are combined to provide infinite follow-up described later.
[0021]
Here, the polarization controlling optical waveguide device 100 according to the first embodiment is x-cut having an electro-optic effect (cut parallel to the x axis of the crystal axis) as shown in FIG. An optical waveguide 101 is formed on a substrate made of an LN crystal so as to be y-propagating (so that light propagates in parallel to the y-axis of the crystal axis), and a pair is formed so as to sandwich both sides of the optical waveguide 101. Five electrode pairs (hereinafter simply referred to as electrodes) 111 to 115 are arranged in tandem, and half-wave plates 121 to 124 are interposed between the electrode pairs 111 to 115.
[0022]
In other words, the electrode 111 and the wave plate 121, the electrode 112 and the wave plate 122, the electrode 113 and the wave plate 123, and the electrode 114 and the wave plate 124 constitute an electrode / wave plate pair 131 to 134, respectively. By arranging the electrode 115 together with the electrode / wave plate pairs 131 to 134 in tandem, the electrodes 111 to 115 and the wave plates 121 to 124 are arranged alternately along the light propagation direction.
[0023]
Further, the electrode 115 is the most downstream electrode provided along the light propagation direction of the optical waveguide 101 at the most downstream side in the light propagation direction, and is a bias represented on the Poincare sphere 700 based on the supplied electric signal. The wave state point can rotate around the S1 axis as the first axis of the Poincare sphere 700 (see FIG. 4).
Next, for the convenience of explanation, the movement of the polarization state point due to the provision of the half-wave plates 121 to 124 on the downstream side of the electrodes 111 to 114 in the light propagation direction, as in the electrode / wave plate pairs 131 to 134. Therefore, the electrode / wave plate pair 130 including the electrode 110 and the wave plate 120 shown in FIG.
[0024]
The electrode 110 in the electrode / wavelength plate pair 130 has the S1 axis (the TE point A and the TM point B as the first axis of the Poincare sphere) for the polarization state point represented on the Poincare sphere by the supplied electrical signal. It can rotate around a passing axis. Specifically, the electrode 110 changes the phase of TM and TE, which are polarization components of light propagating through the optical waveguide 101, according to the applied voltage, and functions as a phase shifter. It has become.
[0025]
The half-wave plate 120 is provided on the optical waveguide 101 on the downstream side in the light propagation direction with respect to the electrode 110. The half-wave plate 120 is, for example, shown in FIGS. As shown in b), the angle of the crystal axis is shifted by 22.5 ° with respect to the crystal axis of the LN substrate.
That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the crystal of the half-wave plate 120 with respect to the crystal axis (x axis-z axis) of the LN substrate in the y-propagating optical waveguide 101 The axes (f-axis-s-axis) are shifted by 22.5 °. In other words, the z axis that is the crystal axis in the optical waveguide 101 and the f axis that is the crystal axis of the half-wave plate 120 are shifted by an angle of 22.5 °.
[0026]
In general, a half-wave plate is represented on the Poincare sphere 700 as shown in FIG. 4 when the crystal axis is shifted by 45 ° with respect to the crystal axis of the LN crystal constituting the substrate. The polarization state X only moves to the polarization state Y represented by a point B that is symmetric with respect to the plane formed by the S2 axis and the S3 axis. That is, as shown in FIG. 5, the locus R3 centered on the S1 axis indicated by the solid line only moves to the locus R3 ′ on the same axis (S1 axis) indicated by the dotted line.
[0027]
However, as in the first embodiment, the half-wave plate 120 is arranged with the crystal axis shifted by 22.5 ° with respect to the crystal axis of the LN crystal constituting the substrate, as shown in FIG. The polarization state X is a point Z symmetrical with respect to a plane formed by the S3 axis and the S4 axis that forms an angle of 45 ° between the S1 axis and the S2 axis and passes through the point F on the equator E. Moving.
[0028]
As a result, as shown in FIG. 6, the locus R3 centered on the S1 axis indicated by the solid line moves to the locus R4 centered on the S2 axis indicated by the dotted line. That is, by applying a voltage to the electrode 110 on the upstream side of the half-wave plate 120, the polarization state of the propagating light can be controlled to rotate by a desired angle about the S2 axis.
The electrodes 111 to 114 shown in FIG. 1 pass through a plurality of half-wave plates on the downstream side in the light propagation direction. As will be described later, the rotation axis of the polarization state point on the Poincare sphere 700 for these electrodes 111 to 114 changes depending on the number of half-wave plates that pass through.
[0029]
In addition, as in the polarization control optical waveguide device shown in FIG. 1 described above, among the electrode / wave plate pairs 131 to 134 arranged in tandem, the electrodes arranged in the odd-numbered stages from the most downstream in the light propagation direction The electrodes 114 and 112 forming the wave plate pair 134 and 132 are electrodes for S2 axis rotation, and the electrodes 113 and 111 forming the electrode / wave plate pair 133 and 131 arranged at the even-numbered stages from the most downstream in the light propagation direction are used. , S1 axis rotation electrode.
[0030]
That is, the electrode 114 of the electrode / wave plate pair 134 arranged in the first stage from the most downstream side and the electrode 112 of the electrode / wave plate pair 132 arranged in the third stage from the most downstream side described above are Poincare. The polarization state point represented on the sphere 700 is configured as an orthogonal axis rotating electrode / wave plate pair for rotating about the S2 axis which is an orthogonal axis orthogonal to the S1 axis.
[0031]
Furthermore, the electrode 113 of the electrode / wave plate pair 133 arranged in the second stage from the most downstream in the light propagation direction, and the electrode 111 of the electrode / wave plate pair 131 arranged in the fourth stage from the above-mentioned most downstream. The polarization state point represented on the Poincare sphere 700 is configured as a first axis rotating electrode / wave plate pair for rotating about the S1 axis.
As described above, when a voltage is applied to the electrode 115 as the most downstream electrode, the polarization state can be rotated around the S1 axis, and when a voltage is applied to the electrode 114, the light emitted from the wave plate 124 is reflected. The polarization state can be rotated around the S2 axis.
[0032]
Further, when a voltage is applied to the electrode 113, the polarization control point can be rotated around the S1 axis as the first axis. That is, the light that has passed through the electrode 113 passes through the two half-wave plates 123 and 124. The polarization control point located on the trajectory R3 in FIG. 6 based on the voltage applied to the electrode 113 is placed on the trajectory R4 shown by the dotted line in FIG. Then, the second half-wave plate 124 returns to the orbit (centered on the S1 axis) R3 shown by the solid line in FIG.
[0033]
Further, the light that has passed through the electrode 112 passes through the three half-wave plates 122 to 124. That is, the rotation axis trajectory of the polarization control point by applying a voltage to the electrode 112 also moves according to the case of the electrode 113 described above, and the S2 axis as the second axis becomes the rotation orbit axis. In other words, the electrode 112 functions as an electrode for rotating the second axis.
[0034]
Similarly, the light that has passed through the electrode 111 passes through the four half-wave plates 121-124. That is, the rotation axis trajectory of the polarization control point by applying a voltage to the electrode 111 has the S1 axis as the first axis as the rotation trajectory axis. In other words, the electrode 111 functions as an electrode for rotating the first axis.
From the above, by applying a voltage to each of the electrodes 111 to 115, the rotation axes of the polarization state controlled in the electrodes 111 to 114 and the most downstream electrode 115 forming the electrode / wave plate pairs 131 to 134 are respectively Alternating with S1, S2, S1, S2 and S1.
[0035]
Therefore, in the polarization controlling optical waveguide device 100 according to the first embodiment, the electrodes 111 to 115 having the same configuration as the phase shifter electrodes 611 to 613 shown in FIG. 15 and the wavelengths such as the wave plates 121 to 124 are used. By alternately arranging elements having less dependency in tandem, the dependency on the wavelength at which the polarization can be controlled is improved as compared with the conventional comb electrodes 621 and 622 shown in FIG. A polarization controller capable of controlling from a state to an arbitrary polarization state can be configured.
[0036]
By the way, when the polarization controlling optical waveguide device 100 as described above is applied as a polarization controller, so-called infinite followability is required. That is, even when the voltage applied to any of the electrodes 111 to 115 reaches the maximum voltage that can be applied, the polarization control is continued by controlling the voltage applied to the other electrodes. Need to be able to.
[0037]
In order to achieve this infinite follow-up, like the polarization control optical waveguide device 100 shown in FIG. 1, corresponding to the arrangement of the electrodes 111 to 115, the rotation axis of the polarization state is between two rotation axes orthogonal to each other. In the case of alternately controlling at least five electrodes may be arranged in tandem for the following reasons.
As a polarization controller, in order to move an arbitrary polarization state to an arbitrary polarization state, it is sufficient to alternately arrange electrodes that rotate about two orthogonal axes on the Poincare sphere 700 in a three-stage tandem. . If the input light whose polarization is to be controlled is at the polarization state point represented by the point on the axis on the Poincare sphere 700 rotated by the first electrode, the polarization state is shifted. This is because they cannot.
[0038]
As described above, in order to construct a polarization controller having infinite follow-up in addition to the function of moving from a certain polarization state to an arbitrary polarization state, as an electrode to be arranged in tandem, In addition, it is necessary to add two additional electrodes.
That is, in the polarization controlling optical waveguide device 100 applied as a polarization controller, the polarization state is controlled by the voltage applied to the electrodes 111 to 115, but when a certain voltage is applied, the original polarization state is restored. Therefore, in order to further change the polarization state, a further voltage is applied. For this reason, when the number of pairs of electrodes that perform rotation control of the polarization state on one axis is small, the voltage to be applied depends on the performance of the power supply and the electrodes themselves, etc. In some cases, the applied voltage is exceeded (a limit is reached in the voltage to be applied).
[0039]
That is, as in the device 100 shown in FIG. 1, the voltage to be applied to any one of the electrodes 111 to 115 exceeds the maximum applied voltage of the device performance or the power supply performance to control the polarization. When the voltage cannot be increased, the voltage applied to the electrode can be lowered while controlling the polarization with the spare electrode.
[0040]
For example, in the case where the polarization controlling optical waveguide device 100 shown in FIG. 1 is applied as a polarization controller, when the voltage applied to the electrode 113 is the limit, the polarization is controlled by the electrodes 111, 112, 114, 115, The voltage applied to the electrode 113 may be lowered.
That is, even by controlling the polarization using the electrodes 111, 112, 114, and 115 other than the electrode 113, the rotation axes of the polarization state can be set to S1, S2, S2, and S1, respectively. Can be controlled. Even when the voltage to be applied to the electrodes other than the electrode 113 exceeds the maximum value, it is possible to substantially ensure the three-stage alternating arrangement of the electrodes rotated around the two orthogonal axes on the Poincare sphere 700. it can.
[0041]
In other words, in the polarization controlling optical waveguide device 100 of the present embodiment, when the five electrodes 111 to 115 are arranged in tandem with the wave plates 121 to 124 interposed therebetween, the polarization controller is configured as a polarization controller. While improving the dependence of the wavelength on which the polarization control can be performed, it is possible to have infinite follow-up performance.
With the above-described configuration, in the polarization controlling optical waveguide device 100 according to the first embodiment of the present invention, for example, independent power sources (voltage signal supply sources) are connected to the electrodes 111 to 115, and each power source is illustrated. When a polarization controller is configured by connecting a control circuit that is not connected, this control circuit can achieve a desired polarization state according to the input polarization state point as shown in FIG. The voltage signal to be supplied to each of the electrodes 111 to 115 is controlled.
[0042]
For example, when the polarization state point of the light incident on the optical waveguide 101 is M point in the Poincare sphere 700 shown in FIG. 7, a desired voltage is applied to each of the electrodes 111 to 115 based on control by the control circuit. By applying this, the polarization state point can be moved to the N point by following the bold arrow shown in FIG. That is, as indicated by a thick arrow in the figure, the axis MM on the Pokancare sphere 700 centered on the S1 axis and the axis NN on the Poincare sphere 700 centered on the S2 axis are traced from the point M. The polarization state point is moved to the N point.
[0043]
At this time, by supplying a voltage signal to each of the electrodes 111 to 114 and the most downstream electrode 115 constituting the electrode / wave plate pair 131 to 134, the electrode / wave plate pair 131 to 134 and the most downstream electrode 115 are controlled. The rotation axes in the polarization state alternate with S1, S2, S1, S2, and S1, respectively. In this way, the polarization state of the light incident on the optical waveguide 101 is controlled to be emitted in a desired polarization state while improving the wavelength dependency as compared with the case of FIG.
[0044]
In addition, when the voltage applied to any one of the electrodes 111 to 115, for example, the electrode 113 is the limit, the polarization is controlled by the electrodes 111, 112, 114, and 115, so that the rotation axis of the polarization state is set respectively. As S1, S2, S2, and S1, the polarization state of the light incident on the optical waveguide 101 is controlled to an arbitrary polarization state. Further, by reducing the voltage applied to the electrode 113, it is possible to return to a state where the voltage can be applied again for polarization control.
[0045]
As described above, according to the polarization controlling optical waveguide device 100 according to the first embodiment of the present invention, the electrode that can rotate the polarization state point about the S1 axis of the Poincare sphere 700 is provided, and the crystal of the substrate A half-wave plate is arranged by shifting the angle of the crystal axis by 22.5 ° with respect to the axis, and the polarization state point rotated around the S1 axis is rotated around the S2 axis orthogonal to the S1 axis. Therefore, if the polarization controller is configured using this polarization control optical waveguide device 100, the dependency of the polarization state control on the wavelength of incident light can be improved. There are advantages.
[0046]
Also, by setting the number of electrodes to be at least five, the voltage to be applied to any one of the five electrodes 111 to 115 exceeds the maximum applied voltage for device performance or power supply performance, Even when the voltage cannot be increased to control the voltage, the voltage applied to the electrode can be lowered while controlling the polarization with the remaining electrode, thus ensuring infinite follow-up. There is also an advantage that can be.
[0047]
[A2] Description of Modification of First Embodiment
In the polarization controlling optical waveguide device 100 according to the first embodiment described above, the half-wave plates 121 to 124 are used as the wave plates in the crystal axis direction (x axis-z axis) of the LN substrate not shown in the device 100. It is arranged with an angle of 22.5 °.
[0048]
FIG. 8 is a schematic top view showing a polarization controlling optical waveguide device 100A according to a modification of the first embodiment of the present invention. The device 100A shown in FIG. 8 is the same as that in the first embodiment described above. Compared with the device 100, the type of the wave plate interposed between the electrodes 111 to 115 and the arrangement state thereof are different.
Here, 125 to 128 are quarter-wave plates, and these quarter-wave plates 125 to 128 are respectively located at the same positions as the half-wave plates 121 to 124 in the first embodiment described above, and As shown in FIGS. 9A and 9B, the LN substrate is disposed with an angle of 45 ° with respect to the crystal axis direction (x axis-z axis) of the LN substrate.
[0049]
In other words, the electrode 111 and the wave plate 125, the electrode 112 and the wave plate 126, the electrode 113 and the wave plate 127, and the electrode 114 and the wave plate 128 form the electrode / wave plate pairs 141 to 144, respectively.
At this time, the quarter wavelength plates 125 to 128 are provided on the optical waveguide 101 on the downstream side in the light propagation direction with respect to the electrodes 111 to 114, respectively. 9 (a) and 9 (b), the angle of the crystal axis is shifted by 45 ° with respect to the crystal axis of the LN substrate. In other words, the quarter-wave plates 125 to 128 are, as shown in FIGS. 9A and 9B, the crystal axes (x-axis-z-axis) of the polarization plane in the optical waveguide 101 for y propagation. In contrast, the crystal axes (f-axis-s-axis) are shifted by 45 °.
[0050]
Further, the movement of the polarization state point by providing the quarter wavelength plates 125 to 128 on the downstream side in the light propagation direction of the electrodes 111 to 114 as in the electrode / wave plate pairs 141 to 144 is described above. In the following description, it is assumed that a quarter-wave plate 120A is arranged in place of the half-wave plate 120 in FIG.
[0051]
That is, the polarization state of the light that has passed through the electrode 110 and the wave plate 120A as described above is based on the voltage applied to the electrode 110, as shown in FIGS. 10 and 11, based on the applied voltage. The sphere 700 rotates about the S3 axis.
Specifically, as shown in FIG. 10, the quarter-wave plate arranged by shifting the angle of the crystal axis by 45 ° with respect to the crystal axis of the LN substrate represents a point A on the equator E in the Poincare sphere 700. It is possible to move to a point B on the trajectory passing through the S2 axis and the S3 axis.
[0052]
Note that the electrodes 111 to 114 shown in FIG. 8 also pass through a plurality of quarter-wave plates on the downstream side in the light propagation direction. The rotation axes of the polarization state points on the Poincare sphere 700 for these electrodes 111 to 114 also vary depending on the number of quarter-wave plates that pass through, as in the case of the first embodiment described above. .
[0053]
Here, as in the case of the first embodiment described above, among the electrode / wavelength plate pairs 141 to 144 arranged in tandem as in the polarization controlling optical waveguide device 100A shown in FIG. The electrodes 114 and 112 forming the electrode / wave plate pairs 144 and 142 arranged at odd-numbered stages from the most downstream are used as electrodes for S3-axis rotation. In addition, the electrodes 113 and 111 forming the electrode / wave plate pairs 137 and 135 arranged in the even-numbered stages from the most downstream side together with the most downstream electrode 115 in the light propagation direction are used as the S1-axis rotation electrodes.
[0054]
Specifically, when a voltage is applied to the electrode 115 as the most downstream electrode, the polarization state can be rotated around the S1 axis, and when a voltage is applied to the electrode 114, the light emitted from the wave plate 124 The polarization state can be rotated around the S3 axis.
Further, when a voltage is applied to the electrode 113, the polarization control point can be rotated around the S1 axis as the first axis. That is, the light that has passed through the electrode 113 passes through the two quarter-wave plates 127 and 128. The polarization control point located on the trajectory R3 in FIG. 11 based on the voltage applied to the electrode 113 is placed on the trajectory R5 shown by the dotted line in FIG. 11 by the first quarter wave plate 127. Then, the second quarter wavelength plate 128 returns to the orbit (centered on the S1 axis) R3 shown by the solid line in FIG.
[0055]
The light that has passed through the electrode 112 passes through the three quarter-wave plates 122-124. That is, the rotation axis trajectory of the polarization control point by applying a voltage to the electrode 112 also moves according to the case of the electrode 113 described above, and the S3 axis as the third axis becomes the rotation orbit axis. In other words, the electrode 112 functions as an electrode for rotating the third axis.
[0056]
Similarly, the light that has passed through the electrode 111 passes through the four half-wave plates 121-124. That is, the rotation axis trajectory of the polarization control point by applying a voltage to the electrode 111 has the S1 axis as the first axis as the rotation trajectory axis. In other words, the electrode 111 functions as an electrode for rotating the first axis.
From the above, by applying a voltage to each of the electrodes 111 to 115, the rotation axes of the polarization state controlled in the electrodes 111 to 114 and the most downstream electrode 115 forming the electrode / wave plate pairs 141 to 144 are respectively Alternating with S1, S3, S1, S3 and S1.
[0057]
With such a configuration, also in the polarization controlling optical waveguide device 100A according to the modification of the first embodiment of the present invention, the polarization of the light incident on the optical waveguide 101 is shifted as in the case of the first embodiment. The wave state is emitted while being controlled to a desired polarization state while improving the wavelength dependency as compared with the case of FIG.
Therefore, in the polarization controlling optical waveguide device 100A according to the modification of the first embodiment of the present invention, an electrode capable of rotating the polarization state point about the S1 axis of the Poincare sphere 700 is provided, and the crystal of the substrate A quarter-wave plate is disposed with the crystal axis angle shifted by 45 ° with respect to the axis, and the polarization state point rotated about the S1 axis is rotated about the S3 axis orthogonal to the S1 axis. Therefore, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
[0058]
[B] Description of the second embodiment
In the polarization control optical waveguide device 100 shown in FIG. 1 described above, the same type of half-wave plates 121 to 124 are disposed as the wave plates. Also in the polarization controlling optical waveguide device 100A shown in FIG. 8, the same kind of quarter wave plates 125 to 128 are disposed as the wave plates.
[0059]
FIG. 12 is a schematic top view showing a polarization controlling optical waveguide device 200 according to the second embodiment of the present invention. The device 200 shown in FIG. 12 is the device shown in FIG. 1 or FIG. Compared with 100 and 100A, the number of wave plates arranged as a wave plate interposed between the electrodes 211 to 214 is different from the number of electrodes and the number of wave plates arranged in tandem.
[0060]
Here, also in the polarization controlling optical waveguide device 200 shown in FIG. 12, the optical waveguide 201 is formed on the substrate made of the x-cut LN crystal having the electro-optic effect so as to be y-propagated. Four pairs of electrodes (hereinafter simply referred to as electrodes) 211 to 214 that are paired so as to sandwich both sides of the optical waveguide 201 are arranged in tandem.
[0061]
Further, a half-wave plate 221 is interposed between the electrodes 211 and 212, a quarter-wave plate 222 is interposed between the electrodes 212 and 213, and a half-wave plate 223 is interposed between the electrodes 213 and 214, respectively. Has been.
In other words, the electrode 211 and the half-wave plate 221, the electrode 212 and the quarter-wave plate 222, the electrode 213 and the half-wave plate 223 constitute electrode / wave plate pairs 231 to 233, respectively. By arranging the electrode 214 together with the pair of electrode / wave plate pairs 231 to 233 in tandem, the electrodes 211 to 214 and the wave plates 221 to 223 are arranged alternately along the light propagation direction.
[0062]
The electrode 214 is the most downstream electrode provided along the light propagation direction of the optical waveguide 101 at the most downstream side in the light propagation direction, and is a bias represented on the Poincare sphere 700 based on the supplied electric signal. The wave state point can rotate around the S1 axis as the first axis of the Poincare sphere 700 (see FIG. 13).
Further, the half-wave plates 221 and 223 are 22.5 with respect to the crystal axis direction (x-axis-z-axis) of the LN substrate, as in the case of FIG. 3A and FIG. The quarter wavelength plate 222 is arranged at an angle of °, and the crystal axis direction (x-axis-z-axis) of the LN substrate is the same as in the case of FIGS. 9 (a) and 9 (b). ) With an angle of 45 °.
[0063]
That is, one electrode / wave plate pair (see reference numeral 231 in this case) is formed from two adjacent electrode / wave plate pairs 231 to 233 (for example, electrode / wave plate pairs 231 and 232) in this tandem arrangement. The wave plate (see reference numeral 221) is composed of a half-wave plate provided by shifting the angle of the crystal axis from the crystal axis of the substrate by about 22.5 degrees, while the other electrode / wave plate pair ( A wave plate (see reference numeral 232) is a quarter wave plate provided by shifting the angle of the crystal axis by about 45 degrees with respect to the crystal axis of the substrate.
[0064]
Of the electrodes 213 and 211 forming the electrode / wave plate pair 233 and 231 including the half-wave plates 223 and 221, the odd-numbered (first) half-wave from the most downstream in the light propagation direction. The electrode 213 that forms the electrode / wave plate pair 233 with the plate 223 is a polarization state point represented on the Poincare sphere 700 shown in FIG. 13 with the S2 axis as the second axis orthogonal to the first axis as the center. It is configured as an electrode for S2 axis rotation for rotation.
[0065]
The electrode / wave plate pair 232 includes an odd-numbered (first) quarter wave plate 222 from the most downstream in the light propagation direction. The electrode 212 constituting the electrode / wave plate pair 232 is shown in FIG. The polarization state point represented on the Poincare sphere 700 shown in FIG. 14 is configured as an electrode for S3 axis rotation for rotating about the S3 axis as a third axis orthogonal to the S1 axis.
[0066]
Furthermore, an electrode 211 that forms an electrode / wave plate pair 231 with the even-numbered (second) half-wave plate 221 from the most downstream in the light propagation direction is a polarization represented on the Poincare sphere 700 shown in FIG. The state point is configured as an electrode for S1 axis rotation for rotating about the S1 axis as the first axis.
Specifically, based on the electrical signal applied to the electrode 213 forming the electrode / wave plate pair 233, the polarization state point of the light that has passed through the electrode 213 (for example, the polarization state on the orbit R3 shown in FIG. 13) The point moves to the polarization state point on the orbit R4 (centered on the S2 axis) indicated by the dotted line in FIG. 13 when passing through the latter half-wave plate 223. This is the same as the case of the electrode 114 in the device 100 shown in FIG.
[0067]
Furthermore, based on the electrical signal applied to the electrode 212 forming the electrode / wave plate pair 232, the polarization state point of the light passing through the electrode 212 (for example, the polarization state point on the orbit R3 shown in FIG. 13) is When the light passes through the quarter-wave plate 222, it moves to the polarization state point on the orbit R5 shown by the dotted line in FIG. 14, and when it passes through the half-wave plate 223, it is shown by the thick line in FIG. Move to the polarization state point on the trajectory R6 (rotating about the S3 axis).
[0068]
The light that has passed through the electrode 211 passes through the wave plates 221 to 223 in the order of the half-wave plate 221, the quarter-wave plate 222, and the half-wave plate 223. The polarization state point of the light that has passed through the electrode 211 (for example, the polarization control point on the trajectory R3 in FIG. 13) passes through the half-wave plate 221 so that the trajectory R4 illustrated by the dotted line in FIG. Move to the top point. This trajectory does not change even when it passes through the next quarter-wave plate 222, but returns to a point on the trajectory R3 (rotating about the S1 axis) again by passing through the last half-wave plate 223. .
[0069]
From the above, by applying a voltage to each of the electrodes 211 to 214, the rotation axis of the polarization state controlled in each of the electrode / wave plate pairs 231 to 234 and the most downstream electrode 214 is S1, S3, S2, respectively. S1.
With the above-described configuration, in the polarization controlling optical waveguide device 200 according to the second embodiment of the present invention, as in the case of the first embodiment described above, for example, an independent power source (voltage signal) is provided for each of the electrodes 211 to 214. By connecting a power source) and connecting a control circuit (not shown) to each power source, a polarization controller is configured so that a desired polarization state is obtained according to the input polarization state point. A voltage signal to be supplied to each of the electrodes 111 to 115 is controlled.
[0070]
At this time, by supplying a voltage signal to each of the electrodes 211 to 214, the rotation axes of the polarization state controlled in each of the electrodes 211 to 214 are alternated with S1, S3, S2, and S1, respectively. In this way, the polarization state of the light incident on the optical waveguide 101 is controlled to be emitted in a desired polarization state while improving the wavelength dependency as compared with the case of FIG.
[0071]
In the configuration in which the half-wave plates 223, 221 and the quarter-wave plates 222 are alternately arranged as in the second embodiment, if the number of tandem arrangements of the electrodes including the most downstream electrode 214 is at least 4, The same infinite followability as in the first embodiment can be ensured.
That is, when the voltage to be supplied to the electrode 212 (or the electrode 213) is the limit, the remaining three electrodes 211, 213, and 214 (or the electrodes 211, 212, and 214) are polarized so as to be in an arbitrary polarization state. Can be controlled. That is, the electrodes 211, 213, and 214 can rotate the polarization state about the S1, S2, and S1 axes, respectively, and the electrodes 211, 212, and 214 can be polarized about the S1, S3, and S1 axes, respectively. The state can be controlled.
[0072]
Even when the electrode 211 is at the limit, the polarization state can be rotated about the S3, S2, and S1 axes by the electrodes 212 to 214, respectively. Even when the electrode 214 is at the limit, the electrodes 211 to 213 can be rotated. Since the polarization state can be rotated about the S1, S2, and S3 axes, respectively, the polarization state can be moved to an arbitrary point.
[0073]
Therefore, in the polarization controlling optical waveguide device 200 according to the second embodiment of the present invention, the half-wave plate 221, the quarter-wave plate 222 and the half-wave plate 223 are provided, so that As in the case of the first embodiment, if a polarization controller is configured using this polarization control optical waveguide device 200, the advantage of improving the dependency of polarization state control on the wavelength of incident light can be improved. In addition, there is an advantage that a polarization controller with infinite follow-up can be configured with a smaller number of electrodes than in the case of the first embodiment.
[0074]
In the second embodiment described above, one quarter-wave plate 222 is arranged between the two half-wave plates 221 and 223. According to the present invention, this is the case. For example, a quarter wavelength plate is arranged at an angle of 45 ° with respect to the crystal axis of the substrate at a position where the two half wavelength plates 221 and 223 shown in FIG. Of course, it is also possible to arrange the half-wave plate at a position where the quarter-wave plate 222 is disposed at an angle of 22.5 ° with respect to the crystal axis of the substrate.
[0075]
[C] Other
In each of the above-described embodiments, the polarization control optical waveguide devices 100, 100A, and 200 in which five or four electrodes are arranged in tandem have been described in detail. However, according to the present invention, at least a single electrode and a wave plate are used. The device may be configured by combining with the above, and even in the device configured as described above, the wavelength dependency can be greatly improved as compared with the comb-shaped electrode as a mode converter as shown in FIG.
[0076]
Further, according to the present invention, various modifications other than the above-described embodiments can be implemented without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the polarization controlling optical waveguide device 100, 100A shown in FIG. 1 or 8, a device is configured by arranging five or more electrodes in tandem, or in the polarization controlling optical waveguide device 200 shown in FIG. Four or more electrodes can be arranged in tandem.
[0077]
[D] Appendix
(Appendix 1) An optical waveguide formed on a substrate having an electro-optic effect;
A polarization state point provided along the light propagation direction of the optical waveguide and represented on the Poincare sphere based on the supplied electric signal is provided with an electrode that can rotate around the first axis of the Poincare sphere. With
A wave plate is disposed on the optical waveguide on the downstream side in the light propagation direction with respect to the electrode by shifting the angle of the crystal axis by a predetermined angle with respect to the crystal axis of the substrate, and the polarization rotated about the first axis is arranged. An optical waveguide device for polarization control, characterized in that the wave state point is rotated about a second axis orthogonal to the first axis.
[0078]
(Supplementary note 2) A plurality of pairs of electrodes and wave plates are arranged in tandem so that the electrodes and wave plates are alternately arranged along the light propagation direction,
The first axis of the Poincare sphere is set at the most downstream side in the light propagation direction along the light propagation direction of the optical waveguide, and the polarization state point represented on the Poincare sphere based on the supplied electric signal. The polarization-controlling optical waveguide device according to appendix 1, wherein the optical waveguide device is provided with a most downstream electrode that can rotate as a center.
[0079]
(Appendix 3) Among the electrode / wave plate pairs arranged in tandem,
The electrode constituting the electrode / wave plate pair arranged at odd-numbered stages from the most downstream in the light propagation direction is a polarization state point represented on the Poincare sphere with an orthogonal axis orthogonal to the first axis as a center. It is configured as an orthogonal axis rotation electrode for rotation,
A first axis rotation in which the electrodes forming the even-numbered stages from the most downstream in the light propagation direction rotate about the first axis with respect to the polarization state point represented on the Poincare sphere. That was configured as an electrode for
The optical waveguide device for polarization control according to appendix 2, which is characterized by
[0080]
(Supplementary note 4) The polarization controlling optical waveguide device according to Supplementary note 3, wherein the number of electrodes including the most downstream electrode is at least five.
(Supplementary note 5) Any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein a half-wave plate is used as the wavelength plate, and the angle of the crystal axis is shifted by about 22.5 degrees with respect to the crystal axis of the substrate. An optical waveguide device for polarization control according to claim 1.
[0081]
(Supplementary note 6) Any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein a quarter wave plate is used as the wave plate and the angle of the crystal axis is shifted by about 45 degrees with respect to the crystal axis of the substrate. An optical waveguide device for polarization control as described in the item.
(Supplementary note 7) Among the two electrode / wave plate pairs adjacent in the tandem arrangement, the wave plate forming one electrode / wave plate pair has an angle of the crystal axis of 22.5 degrees with respect to the crystal axis of the substrate. The wave plate constituting the other electrode / wave plate pair is formed by shifting the angle of the crystal axis by about 45 degrees with respect to the crystal axis of the substrate. An optical waveguide device for polarization control as set forth in appendix 2, characterized by comprising a quarter-wave plate.
[0082]
(Supplementary Note 8) Among the electrodes forming the electrode / wave plate pair including the half wave plate, the electrode / wave plate pair is formed by the odd half wave plate from the most downstream in the light propagation direction. The electrode is configured as a second axis rotating electrode for rotating a polarization state point represented on the Poincare sphere about a second axis orthogonal to the first axis;
The electrode forming the electrode / wave plate pair with the even-numbered half-wave plate from the most downstream in the light propagation direction rotates around the first axis about the polarization state point represented on the Poincare sphere. Configured as a first axis rotation electrode for
And among the electrodes forming the electrode / wave plate pair including the quarter wave plate,
The electrode forming the electrode / wave plate pair with the odd-numbered quarter wave plate from the most downstream in the light propagation direction has a polarization state point represented on the Poincare sphere orthogonal to the first axis. It is configured as a third axis rotating electrode for rotating about three axes,
The electrode forming the electrode / wave plate pair with the even-numbered quarter wave plate from the most downstream in the light propagation direction rotates around the first axis about the polarization state point represented on the Poincare sphere. Configured as an electrode for rotating the first axis for
The polarization-controlling optical waveguide device according to appendix 7, which is characterized by the following.
[0083]
(Supplementary note 9) The optical waveguide device according to supplementary note 7, wherein the number of electrodes including the most downstream electrode is at least four.
[0084]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the optical waveguide device for polarization control of the present invention, an electrode that can rotate the polarization state point about the first axis of the Poincare sphere is provided, and the crystal axis of the substrate. The wave plate is arranged with the crystal axis angle shifted by a predetermined angle, and the polarization state point rotated about the first axis is rotated about the second axis orthogonal to the first axis. Therefore, if a polarization controller is configured using this polarization control optical waveguide device, there is an advantage that the dependency of polarization state control on the wavelength of incident light can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic top view showing an optical waveguide device for polarization control according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the movement of a polarization state point by providing a half-wave plate on the downstream side in the light propagation direction of an electrode in the first embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B show that the half-wave plate in the first embodiment of the present invention is arranged with the crystal axis angle shifted by 22.5 ° with respect to the crystal axis of the substrate. FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the movement of the polarization state in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the movement of the polarization state in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining the movement of the polarization state in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the movement of the polarization state in the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic top view showing a polarization controlling optical waveguide device according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIGS. 9 (a) and 9 (b) show that a quarter-wave plate in a modification of the first embodiment of the present invention is arranged with the crystal axis angle shifted by 45 ° with respect to the crystal axis of the substrate. It is a figure explaining this.
FIG. 10 is a diagram for explaining the movement of the polarization state in a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining the movement of the polarization state in a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic top view showing an optical waveguide device for polarization control according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram for explaining the movement of the polarization state in the second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining the movement of the polarization state in the second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an optical waveguide device.
FIG. 16 is a diagram for explaining the movement of the polarization state;
17 is a diagram for explaining an electrode pair of the optical waveguide device shown in FIG. 15. FIG.
18A to 18C are views for explaining the operation of the electrode pair of the optical waveguide device shown in FIG.
FIG. 19 is a diagram for explaining the operation of the electrode pair of the optical waveguide device shown in FIG. 15;
20 is a diagram for explaining a comb-shaped electrode of the optical waveguide device shown in FIG. 15;
21A to 21C are diagrams for explaining the operation of the comb-shaped electrode of the optical waveguide device shown in FIG.
22 is a view for explaining a comb-shaped electrode of the optical waveguide device shown in FIG. 15;
[Explanation of symbols]
100, 100A, 200 Polarization control optical waveguide device
101, 201 Optical waveguide
110-115, 211-214 Electrode pairs (electrodes)
120-124,221,223 half-wave plate
120A, 125-128, 222 1/4 wavelength plate
131-134, 141-144 electrode / wave plate pairs
600 Optical waveguide device
601 Optical waveguide
611-613 electrode pair
621,622 Comb electrode
700 Poincare sphere

Claims (2)

電気光学効果を有する基板上に形成された光導波路と、
該光導波路の光伝搬方向に沿って設けられ、供給される電気信号に基づきポアンカレ球上において表象される偏波状態点について、上記ポアンカレ球の第１軸を中心として回転しうる電極とをそなえるとともに、
該電極に対する上記光伝搬方向下流側の光導波路に、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を所定角度ずらして波長板を配置して、前記第１軸を中心として回転された偏波状態点を、該第１軸に直交する第２軸を中心として回転させたものとすべく構成され、
上記の電極および波長板が光伝搬方向に沿って交互に配置されるように電極・波長板対として複数組タンデム配置されるとともに、
上記光伝搬方向における最下流に、該光導波路の光伝搬方向に沿って設けられ、供給される電気信号に基づきポアンカレ球上において表象される偏波状態点について、上記ポアンカレ球の第１軸を中心として回転しうる最下流電極をそなえ、
上記タンデム配置で隣接する２つの電極・波長板対のうちで一方の電極・波長板対をなす波長板が、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を２２．５度程度ずらしてそなえられた１／２波長板により構成される一方、他方の電極・波長板対をなす波長板が、該基板の結晶軸に対して結晶軸の角度を４５度程度ずらしてそなえられた１／４波長板により構成されたことを特徴とする、偏波制御用光導波路デバイス。 An optical waveguide formed on a substrate having an electro-optic effect;
A polarization state point provided along the light propagation direction of the optical waveguide and represented on the Poincare sphere based on the supplied electric signal is provided with an electrode that can rotate around the first axis of the Poincare sphere. With
The optical waveguide path of the optical propagation direction downstream side with respect to the electrode, by placing a wave plate by shifting a predetermined angle the angle of the crystal axis with respect to the crystal axis of the substrate, which is rotated about said first axis polarized The wave state point is configured to be rotated about a second axis orthogonal to the first axis ;
A plurality of sets of tandem electrodes and wave plate pairs are arranged so that the electrodes and wave plates are alternately arranged along the light propagation direction,
The first axis of the Poincare sphere is set at the most downstream side in the light propagation direction along the light propagation direction of the optical waveguide, and the polarization state point represented on the Poincare sphere based on the supplied electric signal. With the most downstream electrode that can rotate as the center,
Among the two electrode / wave plate pairs adjacent to each other in the tandem arrangement, the wave plate forming one electrode / wave plate pair is provided by shifting the angle of the crystal axis by about 22.5 degrees with respect to the crystal axis of the substrate. A quarter wave plate comprising the other electrode / wave plate pair, with the angle of the crystal axis shifted by about 45 degrees with respect to the crystal axis of the substrate. An optical waveguide device for polarization control characterized by comprising a wave plate . 該１／２波長板を含んで電極・波長板対をなす電極のうちで、
上記光伝搬方向最下流から奇数番目の１／２波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸に直交する第２軸を中心として回転させるための第２軸回転用の電極として構成されるとともに、
上記光伝搬方向最下流から偶数番目の１／２波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸を中心として回転させるための第１軸回転用の電極として構成され、
かつ、該１／４波長板を含んで電極・波長板対をなす電極のうちで、
上記光伝搬方向最下流から奇数番目の１／４波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸に直交する第３軸を中心として回転させるための第３軸回転用の電極として構成されるとともに、
上記光伝搬方向最下流から偶数番目の１／４波長板とで上記電極・波長板対をなす電極が、上記ポアンカレ球上において表象される偏波状態点を、上記第１軸を中心として回転させるための第１軸回転用の電極として構成されたことを
特徴とする、請求項１記載の偏波制御用光導波路デバイス。Among the electrodes forming the electrode / wave plate pair including the half-wave plate,
The electrode forming the electrode / wave plate pair with the odd-numbered half-wave plate from the most downstream in the light propagation direction has a polarization state point represented on the Poincare sphere perpendicular to the first axis. It is configured as a second axis rotating electrode for rotating about two axes, and
The electrode forming the electrode / wave plate pair with the even-numbered half-wave plate from the most downstream in the light propagation direction rotates around the first axis about the polarization state point represented on the Poincare sphere. Configured as a first axis rotation electrode for
And among the electrodes forming the electrode / wave plate pair including the quarter wave plate,
The electrode forming the electrode / wave plate pair with the odd-numbered quarter wave plate from the most downstream in the light propagation direction has a polarization state point represented on the Poincare sphere orthogonal to the first axis. It is configured as a third axis rotating electrode for rotating about three axes,
The electrode forming the electrode / wave plate pair with the even-numbered quarter wave plate from the most downstream in the light propagation direction rotates around the first axis about the polarization state point represented on the Poincare sphere. The polarization controlling optical waveguide device according to claim 1 , wherein the optical waveguide device is configured as an electrode for rotating the first axis.

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