技術 光変調器及び光コム発生器

0001

本発明は、光通信、光ＣＴ、光周波数標準器など多波長でコヒーレンス性の高い標準光源、又は、各波長間のコヒーレンス性も利用できる光源を必要とする分野に適用される光変調器及び光コム発生器に関する。

0002

近年の光エレクトロニクスの発展に伴い、周波数多重通信のためのレーザー光制御や、広範囲に分布する吸収線の周波数測定の要請に応えるべく、光導波路に閉じ込めた光を共振させる導波路型光共振器が多用されるようになっている。

0003

光周波数を高精度に測定する場合には、測定する光を他の光と干渉させ、発生する光ビート周波数の電気信号を検出するヘテロダイン検波を行う。このヘテロダイン検波において測定可能な光の帯域は、検波系に使用される受光素子の帯域に制限され、概ね数十ＧＨｚ程度である。

0004

一方、周波数多重通信のための光制御や、広範囲に分布する吸収線の周波数測定を行うため、光の測定可能帯域を更に拡大する必要がある。

0005

かかる測定可能帯域の拡大化の要請に応えるべく、従来において光コム発生器を用いた広帯域なヘテロダイン検波系が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光コム発生器は、周波数軸上で等間隔に配置された櫛状のサイドバンドを広帯域にわたり発生させるものであり、このサイドバンドの周波数安定度は、入射光の周波数安定度とほぼ同等である。この生成したサイドバンドと被測定光をヘテロダイン検波することにより、数ＴＨｚに亘る広帯域なヘテロダイン検波系を構築することが可能となる。

0006

また、光導波路を往路方向へ伝搬する光のみならず、復路方向へ伝搬する光についても位相変調を施すようにした光コム発生器並びに光変調器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

0007

さらに、導波路端面の角の加工時における欠けや丸まりを抑え、各反射膜につき端面最上部の角の部分で剥がれることなく安定して被着させることにより、反射膜の反射率や光共振器のフィネスを向上させ、デバイスそのものの機能を高めた光共振器、光変調器、光コム発生器、光発振器を提案している。（例えば、特許文献３参照）。

0008

すなわち、光導波路を上面から形成させるための基板と同じ硬さを持つ部材を、少なくともその一の端面が上記光導波路における光入射端又は光出射端を含む上記基板の端面と同一の平面を形成するように上記光導波路の上部に配設し、上記部材の端面と上記基板の端面を研磨することにより形成された上記平面上に共振手段を構成する入射側反射膜並びに出射側反射膜を被着させるので、導波路端面の角の加工時における欠けや丸まりを抑え、各反射膜につき端面最上部の角の部分で剥がれることなく安定して被着させることができ、反射膜の反射率や光共振器のフィネスを向上させ、デバイスそのものの機能を高めることが可能となる。

0009

従来、光導波路に閉じ込めた光を共振させる導波路型光共振器では、直交モードが混在する偏光成分を透過する光導波路が用いられており、光変調器、光コム発生器や光発振器を構築した場合に得られる光出力も、直交モードが混在する偏光成分を含むものであった。

0010

特開２００３−２０２６０９号公報
特許第３８９１９７７号公報
特許第４７８１６４８号公報

0011

光導波路に閉じ込めた光を共振させる導波路型光共振器を用い構築した従来の光変調器や光コム発生器では、駆動に必要な変調信号として用いられるマイクロ波の電力が大きく、電力消費に伴う多量の発熱があることから、省エネルギー化、低発熱化、小型・軽量化、信頼性の向上、低コスト化などの観点から、低電力駆動を実現することが求められている。

0012

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、光導波路を用いた光変調器や光コム発生器において、低電力駆動を可能にし、省エネルギー化、低発熱化、小型・軽量化、信頼性の向上、低コスト化等を図ることにある。

0013

本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

0014

本発明は、光変調器であって、少なくとも電気光学効果を有する基板にて形成された光導波路と、上記光導波路上に形成され変調信号を往路方向又は復路方向へ伝搬させるためのリッジ構造を有する電極からなり、上記電極に供給される変調信号に応じて上記光導波路内を伝搬される光の位相を変調する光変調手段と、上記光導波路の基板と同じ硬さを持つ部材から構成され、上記部材における少なくとも一の端面が上記光導波路における光入射端又は光出射端を含む上記基板の端面と同一の平面を形成するように上記光導波路の上部に配設される端面保護手段とを備え、上記光導波路は、上記部材の端面と上記基板の端面を研磨することにより平面に形成された光入射端面と光出射端面を有することを特徴とする。

0015

本発明に係る光変調器において、上記光導波路は、例えば、非線形光学結晶からなるものとすることができる。

0016

また、本発明に係る光変調器において、上記光変調手段は、例えば、上記電極の一端側に供給された変調信号を反射する反射手段が上記電極の他端側にのみ設けられており、上記変調信号を共振させることなく、上記往路方向へ伝搬する光の位相を上記往路方向へ伝搬する変調信号によって変調し、また、上記復路方向へ伝搬する光の位相を上記復路方向へ伝搬する変調信号によって変調するものとすることができる。

0017

また、本発明に係る光変調器は、例えば、上記反射手段として、上記電極の一端には、他端から供給された変調信号を反射させるための反射器、並びに当該反射された変調信号の位相を調整するための移相器が配設されてなるものとすることができる。

0018

さらに、本発明に係る光変調器において、上記移相器は、例えば、上記反射された変調信号の位相を上記電極の形状、上記変調信号の周波数、並びに上記光導波路の群屈折率に応じて調整するものとすることができる。

0019

また、本発明は、光コム発生器であって、所定の周波数の変調信号を発振する発振手段と、互いに平行な入射側反射膜及び出射側反射膜より構成され、入射側反射膜を介して入射された光を共振させる共振手段と、上記入射側反射膜から上記出射側反射膜にかけて貫通するように少なくとも電気光学効果を有する基板にて形成された光導波路と、上記光導波路上に形成され上記発振手段から発振された変調信号を往路方向又は復路方向へ伝搬させるためのリッジ構造を有する電極からなり、上記入射側反射膜から上記出射側反射膜にかけて貫通するように形成され、上記発振手段から供給された上記変調信号に応じて上記共振手段により共振された光の位相を変調し、上記入射された光の周波数を中心としたサイドバンドを上記変調信号の周波数の間隔で生成する光コム発生手段と、上記光導波路の基板と同じ硬さを持つ部材から構成され、上記部材における少なくとも一の端面が上記光導波路における光入射端又は光出射端を含む上記基板の端面と同一の平面を形成するように上記光導波路の上部に配設される端面保護手段とを備え、上記入射側反射膜並びに上記出射側反射膜は、上記部材の端面と上記基板の端面を研磨することにより形成される平面にそれぞれ被着されてなることを特徴とする。

0020

また、本発明に係る光コム発生器において、上記光導波路は、例えば、非線形光学結晶からなるものとすることができる。

0021

また、本発明に係る光コム発生器において、上記光変調手段は、例えば、上記発振手段から上記電極の一端側に供給された変調信号を反射する反射手段が上記電極の他端側にのみ設けられており、上記発振手段から供給された変調信号を共振させることなく、上記往路方向へ伝搬する光の位相を上記往路方向へ伝搬する変調信号によって変調し、また、上記復路方向へ伝搬する光の位相を上記復路方向へ伝搬する変調信号によって変調するものとすることができる。

0022

また、本発明に係る光コム発生器は、例えば、上記反射手段として、上記電極の一端には、他端から供給された変調信号を反射させるための反射器、並びに当該反射された変調信号の位相を調整するための移相器が配設されてなるものとすることができる。

0023

さらに、本発明に係る光コム発生器において、上記移相器は、例えば、上記反射された変調信号の位相を上記電極の形状、上記変調信号の周波数、並びに上記光導波路の群屈折率に応じて調整するものとすることができる。

0024

本発明では、少なくとも電気光学効果を有する基板にて形成された光導波路路上に形成され変調信号を往路方向又は復路方向へ伝搬させるためのリッジ構造を有する電極に供給される変調信号に応じて上記光導波路内を伝搬される光の位相を変調する光変調手段を備えることにより、駆動に必要な変調信号として用いられるマイクロ波の電力を下げることができる。

0025

また、光導波路を上面から形成させるための基板と同じ硬さを持つ部材を、少なくともその一の端面が上記光導波路における光入射端又は光出射端を含む上記基板の端面と同一の平面を形成するように上記光導波路の上部に配設し、上記部材の端面と上記基板の端面を研磨することにより平面に形成された光入射端面と光出射端面を有するので、導波路端面の角の加工時における欠けや丸まりを抑え、光変調器としての機能を高めるとともに信頼性の向上を図ることが可能となる。

0026

例えば、上記光導波路は、上記部材の端面と上記基板の端面を研磨することにより、導波路端面の角の加工時における欠けや丸まりを抑えて平面に形成された互いに平行な光入射端面と光出射端面を有するので、上記光入射端面と光出射端面に入射側反射膜並びに出射側反射膜を端面最上部の角の部分で剥がれることなく安定して被着させることができ、入射側反射膜並びに出射側反射膜を光共振手段として機能させることにより、反射膜の反射率や光共振器のフィネスを向上させた光コム発生器を構成することができる。

0027

すなわち、本発明によれば、光導波路を形成させるための基板と同じ硬さを持つ部材の端面と上記基板の端面を研磨することにより、導波路端面の角の加工時における欠けや丸まりを抑えて平面に形成された光入射端面と光出射端面を有するとともに、リッジ構造を有する電極を備える導波路を用いることにより、低電力駆動を実現し、省エネルギー化、低発熱化、小型・軽量化、信頼性の向上、低コスト化を可能にした光変調器や光コム発生器を提供することができる。

0028

本発明を適用した光変調器の構成を示す斜視図である。
上記光変調器の側面図である。
上記光変調器の作製方法につき説明するための各工程における要部縦断図である。
上記光変調器のリッジ構造を有する電極を形成する基板を示す斜視図である。
上記光変調器のリッジ構造を有する電極を示す要部縦断正面図である。
本発明を適用した光コム発生器の構成を示す斜視図である。
上記コム発生器の側面図である。
上記光コム発生器における入射側反射膜が形成される平面を示す正面図である。
本発明を適用した光変調器の損失特性の実験結果につき説明するための図である。
本発明を適用した光変調器について、電極のリッジ構造の有無による２５ＧＨｚにおける駆動電圧（AC Vpi）の変化を実測した結果につき説明するための図である。
本発明を適用した光変調器について、電極のリッジ構造の有無による直流駆動電圧（DC Vpi）の変化を実測した結果につき説明するための図である。
本発明を適用した往復変調型の光変調器の構成を示す図である。
本発明を光コム発生器に適用した場合における、サイドバンドの各周波数（波長）における強度分布を示す図である。
本発明を適用した光変調器（光コム発生器）の他の構成例を示す斜視図である。
本発明を適用した低電力型光コムモ制御回路ジュールを利用した光コム発生器の構成例を示すブロック図である。
本発明を適用した低電力型光コムモジュールを利用した光コム発生器の他の構成例示すブロック図である。
本発明を適用した低電力型光コムモジュールを用いて構築した光コム光源の構成例を示すブロック図である。
本発明を適用した単一の偏光成分のみ通す光導波路を用いた光コム発生器において、光共振器の共振長を帰還制御する場合に得られる変形のない透過モード波形を示す特性図である。
直交モードが混在する偏光成分を透過する光導波路を用いた従来の光コム発生器において、光共振器の共振長を帰還制御する場合に発生する直交偏光成分による透過モード波形の変形を示す特性図である。

0029

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。

0030

本発明は、例えば図１、２に示すような構成の導波路型光変調器８に適用される。

0031

この導波路型光変調器８は、基板１１と、基板１１上に形成されてなり伝搬する光の位相を変調する光導波路１２と、この基板１１において光導波路１２を被覆するように積層されるバッファ層１４と、変調電界の方向が光の伝搬方向に対して略垂直になるように光導波路１２の上面に設けられたリッジ構造を有する電極８３と、光導波路１２を介して互いに対向するように設けられた第１の端面８４並びに第２の端面８５と、第１の端面８４と同一の平面を形成するように光導波路１２の上部に配設される第１の保護材８６と、第２の端面８５と同一の平面を形成するように光導波路１２の上部に配設される第２の保護材８７と、第１の端面８４並びに第１の保護材８６の端面８６ａとの間で形成される平面９１上に被着される入射側反射防止膜６３と、第２の端面８５並びに第２の保護材８７の端面８７ａとの間で形成される平面９２上に被着される出射側反射防止膜６４と、電極８３の一端側に配設され周波数ｆｍ の変調信号を発振する発振器１６と、電極８３の他端側に配設される終端抵抗１８とを備えている。

0032

基板１１は、例えば引き上げ法により育成された３〜４インチ径のＬｉＮｂＯ３ やＧａＡｓ等の大型結晶をウェハ状に切り出したものである。この切り出した基板１１上には、機械研磨や化学研磨等の処理を施されることにより、リッジ構造を有する電極８３を形成するための凸条部２０が設けられる。

0033

光導波路１２は、入射側反射防止膜６３から出射側反射防止膜６４にかけて貫通するように形成され、共振された光を伝搬させるべく形成されている。この光導波路１２を構成する層の屈折率は、基板１１等の他層よりも高く設定されている。光導波路１２に入射した光は、光導波路１２の境界面で全反射しながら伝搬する。一般に、この光導波路１２は、基板１１中においてＴｉ原子を拡散させることにより、或いは基板１１上へのエピタキシャル成長させることにより作製することができる。

0034

なお、この光導波路１２として、ＬｉＮｂＯ３結晶光導波路を適用してもよい。このＬｉＮｂＯ３ 結晶光導波路は、ＬｉＮｂＯ３ 等からなる基板１１表面にＴｉを拡散させることにより形成することができる。このＴｉが拡散された領域については他の領域よりも屈折率が高くなるところ、光を閉じ込めることができるため、光を伝搬させることができる光導波路１２を形成することができる。このような方法に基づいて作製したＬｉＮｂＯ３結晶型の光導波路１２は、屈折率が電界に比例して変化するポッケルス効果や、屈折率が電界の自乗に比例して変化するカー効果等の電気光学効果を有するため、かかる物理現象を利用して光の変調を行うことができる。

0035

バッファ層１４は、光導波路１２における光の伝搬損失を抑えるべくこれを被覆するものである。ちなみに、このバッファ層１４の膜厚をあまりに厚くし過ぎると、電界強度が下がり、変調効率が低下するため、光の伝搬損失が大きくならない範囲においてなるべく薄く設定するようにしてもよい。

0036

リッジ構造を有する電極８３は、例えばＴｉやＰｔ、Ａｕ等の金属材料からなり、発振器１６から供給された周波数ｆｍ の変調信号を光導波路１２に駆動入力することにより、光導波路１２内を伝搬する光に位相変調をかける。

0037

第１の保護材８６並びに第２の保護材８７は、それぞれ基板１１の材質に対応する部材から構成される。第１の保護材８６並びに第２の保護材８７は、基板１１と同一の材質から構成してもよい。また上記平面９１を形成する第１の保護材８６の端面８６ａと第１の端面８４とが、互いに同一の結晶方位を有するように加工されていてもよく、同様に上記平面９２を形成する第２の保護材８７の端面８７ａと第２の端面８５とが、互いに同一の結晶方位を有するように加工されていてもよい。

0038

反射防止膜６３は、第１の端面８４並びに第１の保護材８６の端面８６ａとの間で形成される平面９１上に被着される。反射防止膜６４は、第２の端面８５並びに第２の保護材８７の端面８７ａとの間で形成される平面９１上に被着される。これらの反射防止膜６３，６４は、低反射膜により構成されていてもよいし、無コートで構成することにより、低反射膜を被着したのと同等の効果が得られるようにしてもよい。

0039

終端抵抗１８は、電極８３の終端に取り付けられる抵抗器であり、終端における電気信号の反射を防止することにより、その波形の乱れを防ぐ。

0040

次に、本発明を適用した光変調器８の作製方法につき図３を用いて説明をする。

0041

先ずステップＳ１１において、ＬｉＮｂＯ３結晶からなる基板１１の表面にフォトレジストのパターンを作製し、そこにＴｉを蒸着させる。次にこのフォトレジストを除去することにより、ミクロンサイズの幅で構成されるＴｉの細線を作製する。

0042

次にステップＳ１２へ移行し、このＴｉの細線が形成された基板１１を加熱することにより、Ｔｉ原子を基板１１中に熱拡散させて光導波路１２を形成する。

0043

なお、このステップＳ１１、１２の光導波路１２の作製工程においては、Ｔｉを熱拡散させる場合に限定されるものではなく、ＬｉＮｂＯ３結晶を安息香酸に浸すことによりＬｉをＨ＋に置換させるプロトン交換法にこれを代替してもよい。

0044

次のステップＳ１３へ移行し、光導波路１２が形成された基板１１に、機械研磨や化学研磨等の処理により、図４に示すように、リッジ構造を有する電極８３を形成するための凸条部２０が設けられる。

0045

次にステップＳ１４へ移行し、バッファ層１４としてのＳｉＯ２薄膜を基板１１表面に蒸着させる。このステップＳ１４では、ＳｉＯ２ウェハを基板１１表面に貼り付ける方法によりバッファ層１４を形成させるようにしてもよい。かかる場合には、後述するステップＳ１５における電極の取り付け領域を考慮して、この蒸着させたバッファ層１４を研磨することにより適当な膜厚に制御するようにしてもよい。

0046

次にステップＳ１５へ移行し、図５の要部縦断面に示すように、基板１１のバッファ層１４上にリッジ構造を有する電極８３を形成させる。

0047

次にステップＳ１６へ移行し、光導波路１２の上部において保護材８６,８７を接着する。この保護材８６,８７の接着方法については、接着剤で貼り付けるようにしてもよいし、他の手法に基づいて直接的に接合するようにしてもよい。この保護材８６,８７は、基板１１をＬｉＮｂＯ３結晶で構成した場合には、同一材質としてのＬｉＮｂＯ３ により構成してもよい。このステップＳ１６においては、貼り付けた保護材８６,８７につき、それぞれ端面８６ａ,８７ａが第１の端面８４,第２の端面８５との間で、それぞれ平面９１,９２を形成することができるように、切り揃える。

0048

最後にステップＳ１７へ移行し、この得られた平面９１,９２を研磨する。そしてこの研磨された平面９１,９２上に入射側反射防止膜６３、出射側反射防止膜６４をそれぞれ一面に亘って形成させる。

0049

このように、本発明を適用した光変調器８では、各端部において保護材８６,８７を貼り付けて構成するため、従来において、端面最上部の角に位置していた光導波路の端面が図５に示すように平面９１（９２）の略中央部に移動する。その結果、ステップＳ１７における研磨時において平面９１（９２）の角が欠けた場合においても、光導波路１２の端面が欠けることがなくなる。即ち、光導波路１２の端面そのものが欠けにくくなる構成とすることが可能となる。これにより、光導波路１２の各端面からの光損失を極力抑えることが可能となる。

0050

また、保護材８６,８７の材質を基板１１の材質に対応する最適な材質で構成することにより、ステップＳ１６における研磨速度を基板１１における第１の端面８４,第２の端面８５から端面８６ａ,８７ａにかけて均一にすることができる。これにより、光導波路１２の端面が加工時に丸くなることがなくなり、平坦な研磨面からなる平面９１,９２を得ることができ、光導波路１２端面における反射損失を最小限に抑えることが可能となる。また、各平面９１,９２を構成する端面の結晶方位を同一にすることにより、反射損失を更に抑え込むことも可能となる。

0051

さらに、この保護材８６,８７をあえて設けることにより、ステップＳ１７における研磨の精度が向上し、得られる平面９１（９２）の光導波路１２に対する垂直性も向上する。その結果、かかる垂直性の逸脱による光損失も最小限に抑えることが可能となる。

0052

また、入射側反射防止膜６３、出射側反射防止膜６４は、基板１１における第１の端面８４,第２の端面８５から端面８６ａ,８７ａにかけて広範囲に亘って形成されているため、非常に安定であり、剥がれにくく、さらに成膜の再現性をも向上させることが可能となる。

0053

実際に、保護材８６,８７を設けたことによる効果を実験的に検証すべく、保護材８６,８７を貼り付けた後の平面９１（９２）の研磨を行ったところ、光導波路１２の端面部分における欠けや曲がりは一切発生せず、入射側反射防止膜６３,出射反射防止膜６４の被着に適した、平坦な光学研磨が施されていることを確認することができる。

0054

特に第１の保護材８６並びに第２の保護材８７を、基板１１と同一の材質から構成し、また平面９１,９２を形成する保護材８６,８７の端面８６ａ,８７ａと第１の端面８４,第２の端面８５とが、互いに同一の結晶方位を有するように加工することにより、結晶の硬度が両者間で同一となるため、研磨速度の違いにより平面９１,９２が傾くこともなくなる。

0055

このように、本発明を適用した光変調器８では、各端部において保護材８６,８７を貼り付けることにより、光導波路１２の端面を平面９１（９２）の略中央部に移動させることができるため、光導波路１２の端面の欠けや丸まり、光導波路１２と平面９１,９２間の垂直性の確保、平面９１,９２における研磨精度の向上が可能となり、歩留まりを向上させることも可能となる。

0056

ここで、このようにして作成される上記光変調器８は、図６、図７に示すように、上記ステップＳ１７において、平面９１,９２を互いに平行に研磨し、この研磨された平面９１,９２上に、上記入射側反射防止膜６３と出射側反射防止膜６４に替えて、入射側反射膜９３と出射側反射膜９４を、それぞれ一面に亘って形成させることにより、光コム発生器１として機能する。

0057

すなわち、入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４は、光導波路１２に入射した光を共振させるために互いに平行となるように設けられたものであり、光導波路１２を通過する光を往復反射させることにより共振させる光共振器５を構成する。

0058

入射側反射膜９３は、図示しない光源から周波数ν１ の光が入射される。また、この入射側反射膜９３は、出射側反射膜９４により反射されて、かつ光導波路１２を通過した光を反射する。出射側反射膜９４は、光導波路１２を通過した光を反射する。またこの出射側反射膜９４は、光導波路１２を通過した光を一定の割合で外部に出射する。

0059

なお、これら入射側反射膜９３及び／又は出射側反射膜９４は、それぞれ平面９１,９２一面に亘って形成されていてもよいが、図８に示すように、光導波路１２の端部のみを最低限被覆するように形成されていればよい。

0060

図８は、入射側反射膜９３が形成される平面９１上を図７中Ａ方向から示している。

0061

光導波路１２の光入射端を含む第１の端面８４と保護材８６の端面８６ａとにより、同一の平面９１が形成されている。この形成される平面９１は、傾き０．０５°以下である。この傾き０．０５°の平面９１に対して、１／ｅ２ビーム径１０μｍの光が傾き０．０５°の端面で反射される場合における損失を計算すると、４×１０−４であり、入射側反射膜９３の反射率と比較して無視できるほど小さい。

0062

このように第１の端面８４並びに第２の端面８５を光導波路１２に対して略垂直に形成させることにより、これに被着される入射側反射膜９３並びに出射側反射膜９４により光を効率よく共振させることができる。

0063

すなわち、上述の如き構成からなる光変調器８において、入射側反射膜９３を介して外部から入射された光は光導波路１２内を往路方向へ伝搬し出射側反射膜９４により反射されるとともに一部外部へ透過する。この出射側反射膜９４を反射した光は光導波路１２内を復路方向へ伝搬して入射側反射膜９３により反射される。これが繰り返されることにより、光は光導波路１２内を共振することになる。

0064

また、光が光導波路１２内を往復する時間に同期した電気信号を電極８３を介して駆動入力とすることにより、光がこの光変調器８内を１回だけ通過する場合と比較して、数十倍以上の深い位相変調をかけることが可能となる。また入射される光の周波数ν１ を中心として、数百本ものサイドバンドを広帯域にわたり生成することができる。ちなみに、この生成される各サイドバンドの周波数間隔は、全て入力された電気信号の周波数ｆｍ と同等である。したがって、多数のサイドバンドにより構成される光コム発生器１として機能する。

0065

本発明を適用した光コム発生器１では、各端部において保護材８６,８７を貼り付けることにより、光導波路１２の端面を平面９１（９２）の略中央部に移動させることができるため、光導波路１２の端面の欠けや丸まり、光導波路１２と平面９１,９２間の垂直性の確保、平面９１,９２における研磨精度の向上、入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４の剥がれや回り込みの抑制、入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４における反射率の向上、設計した反射特性の実現、反射膜の性能再現性向上が可能となる。その結果、入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４より構成される光共振器５のフィネスを向上させることができ、性能のよい光コム発生器を再現性よく作製することが可能となり、歩留まりを向上させることも可能となる。

0066

実際に上述の構成からなる光コム発生器１を、研磨された平面９１,９２上において、反射率９７％からなる反射膜９３,９４を被着させることにより作製した結果、光導波路１２の結晶長ＬＣ１を２７．４ｍｍとした場合（以下、短共振器という。）において、最高６１ものフィネスを得ることができ、また、光導波路１２の結晶長ＬＣ１を５４．７ｍｍとした場合（以下、長共振器という。）において、最高３８ものフィネスを得ることができた。従来の光導波路型の光共振器(IEEE Photonics Technology Letters,Vol.8, No. 10,1996)のフィネスは、３０が最高であったことから、この端面研磨、コーティングの精度を向上させた光変調器８は、フィネスを大幅に向上させることができることが分かる。特に、作製した光変調器８のサンプル６個全てにつき、３０以上のフィネスを得ることができ、作製プロセスの再現性が高いことも示されている。

0067

図９は、光導波路１２における往路方向又は復路方向のうち何れか一の伝搬方向あたりの光共振器５の内部損失を示している。この図９では、上述した長共振器で構成される光変調器８の伝搬方向あたりの損失を３個のサンプルに亘り測定してプロットし（図中●印で示す）、また短共振器で構成される光変調器８の伝搬方向あたりの損失を３個のサンプルに亘り測定してプロットし（図中○印で示す）、得られた各プロットを直線で近似している。

0068

この得られた直線より、長さｌの光共振器５の光導波路１２における伝搬方向あたりの内部損失Ｌｓは、反射膜９３,９４における反射率をＲ、光導波路１２における単位長さあたりの損失をαとするとき、損失そのものが小さい場合においてＬｓ＝αｌ−lnＲで表される。測定されたフィネスをＦとしたとき、一伝搬方向あたりの損失Ｌｓは、Ｌｓ＝π／Ｆと求められる。測定したフィネスＦから内部損失Ｌｓを求め、これをグラフ化すると、図９に示すように光導波路１２の結晶長ＬＣ１が長くなるにつれ、光導波路１２による内部損失が増加することが分かる。

0069

ちなみに、この図９において光共振器５の長さが０である場合における内部損失は、結晶端面において生じた損失に基づくものである。即ち、反射率９７％（透過率３％）の反射膜９３,９４がコーティングされているため、最低３％の損失が生じることになる。しかしこの図９より、平面９１,９２における反射膜９３,９４への透過以外に目立った損失がないことが分かる。

0070

同様に、上記光変調器８を光コム発生器１に応用した場合には、保護材８６,８７を貼り付けた状態で平面９１,９２の研磨と入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４の被着を行うため、これら反射膜９３,９４の反射率を向上させることが可能となる。その結果、光共振器５のフィネスを向上させることができ、サイドバンドの発生周波数帯域を拡大させることもできる。

0071

ちなみに、上記光変調器８を光コム発生器１に応用する場合には、入射側反射膜９３を、光導波路１２内へ入射させる光のみ透過させ、光導波路１２内において発生させたサイドバンドを反射する狭帯域フィルタに置換してもよい。このような狭帯域フィルタに置換することにより、入射させる光からサイドバンドへの変換効率を向上させることができる。

0072

同様に、出射側反射膜９４は、出力スペクトルフラット化のためのフィルタに置換してもよい。通常の光コム発生器において、得られるサイドバンドの光強度は、その次数の増加とともに指数関数的に減少する。そこで出射側反射膜９４を、次数に応じた光強度の減少を相殺するような特性を持つフィルタに代替させることにより、得られる各サイドバンドの光強度を平坦化させることが可能となる。

0073

なお、入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４それぞれにつき、上述した各フィルタに置換してもよいし、何れか一方の反射膜９３,９４につき上述した各フィルタに置換してもよい。

0074

なお、本発明を適用した光変調器８並びにこれを応用した光コム発生器１は、平面９１,９２に対して直接的に入射側反射膜９３並びに出射側反射膜９４を形成させるモノリシック型で構成されている。換言すれば、この光変調器８は、平面９１,９２と空間的に離間した位置に各反射膜９３,９４を設ける構成ではないため、光共振器５のＦＳＲ(Free Spectral Range)は、ステップＳ１７における研磨後の光導波路１２を構成する結晶の平面９１から平面９２に至るまでの結晶長ＬＣ１に支配される。このため、光変調器８は、光共振器５のＦＳＲの整数倍が所望の変調周波数となるようにきわめて精密な結晶長ＬＣ１の制御が要求される。

0075

例えば、光共振器５のＦＳＲを周波数ｆＦＳＲ に一致させる場合、光導波路１２の群屈折率ｎｇと、入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４の群遅延時間の平均値τｇを考慮して、光導波路１２の結晶長さ（基板１１における第１の端面８４から第２の端面８５に至るまでの間隔）Ｌを以下の式（１）
Ｌ＝ｃ／２ｎｇｆＦＳＲ −ｃτｇ／ｎｇ・・・・・・・・・・・（１）
（ｃは真空中の光速度）
に合わせることにより、光共振器５のＦＳＲをｆＦＳＲ に一致させることができ、変調効率を大幅に向上させることが可能となる。

0076

しかも、この光変調器８並びにこれを応用した光コム発生器１は、図５、図８の要部縦断面に示すように、基板１１のバッファ層１４上に形成されたリッジ構造を有する電極８３を備えているので、さらに、変調効率を向上させることができる。

0077

ここで、基板１１のバッファ層１４上に形成されたリッジ構造を有する電極８３のリッジ幅ＲＷを１０、１２、１４、１６、及び１８［μｍ］、リッジ溝の平均深さＡＶＤ（Average depths）を３．３、２．９６、４．７９、及び４．７２［μｍ］とした光変調器８の試料を作成して、２５ＧＨｚにおける駆動電圧（AC Vpi）と直流駆動電圧（DC Vpi）を実測した結果を図１０、図１１に示す。Vpiは位相をπラジアン変調するために必要な電圧である。

0078

すなわち、リッジ構造を有さない電極構造の従来の光変調器では、２５ＧＨｚにおける駆動電圧（AC Vpi）が８〜１０Ｖ程度で、直流駆動電圧（DC Vpi）は、６〜６．５Ｖ程度であったのに対し、リッジ構造を有する電極８３を備える光変調器８では、２５ＧＨｚにおける駆動電圧（AC Vpi）が３．５〜７．５Ｖ程度で、直流駆動電圧（DC Vpi）は、５〜６Ｖ程度になっている。

0079

このようにリッジ構造を設けることにより、２５ＧＨｚにおける駆動電圧（AC Vpi）は、リッジ構造の無い場合と比較して平均的な電圧が元の約７０％に低下しており、電力ではおよそ５０％の低下に相当する。また、直流駆動電圧（DC Vpi）は、リッジ構造の無い場合と比較して平均的な電圧が元の約８０％に低下しており、電力ではおよそ５０％の低下に相当する。

0080

すなわち、この光変調器８並びにこれを応用した光コム発生器１では、光導波路１２の基板１１と同じ硬さを持つ部材から構成され、上記部材における少なくとも一の端面が上記光導波路１２における光入射端又は光出射端を含む上記基板１１の端面と同一の平面を形成するように上記光導波路１２の上部に配設される第１の保護材８６並びに第２の保護材８７を備え、上記部材の端面と上記基板の端面を研磨することにより形成される平面に入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４それぞれ被着されているので、光導波路端面に欠けが発生することを防ぐとともに、高反射膜取り付けの安定化を図り、入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４より構成される光共振器５のフィネスを向上させることができ、しかも、リッジ構造を有する電極８３を備えることにより駆動電力を低減することができる。

0081

なお本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば図１２に示すような往復変調型の光変調器５１にも適用することができる。この光変調器５１において上述した光変調器８と同一の構成、要素については、図１、２における説明を引用し、ここでの説明を省略する。

0082

光変調器５１は、図１２(a)に示すように、基板１１と、基板１１上に形成されてなり伝搬する光の位相を変調する光導波路１２と、この基板１１において光導波路１２を被覆するように積層されるバッファ層１４と、変調電界の方向が光の伝搬方向に対して略垂直になるように光導波路１２の上面に設けられたリッジ構造を有する電極８３と、光導波路１２の上部に配設される第１の保護材８６並びに第２の保護材８７と、平面９１上に被着される反射防止膜６３と、平面９２上に被着される出射側反射膜９４とを備えている。

0083

また、この光変調器５１を実際に使用する場合には、更に図１２(b)に示すように、図示しない光源からの入力光を伝送し或いは光変調器５１から出力される出力光を外部へ伝送するための光ファイバ等で構成される光伝送路２３と、上記入力光並びに出力光を分離するための光サーキュレータ２１と、この光サーキュレータ２１に光接続されるフォーカサー２２からなる光学系が実装され、電極８３の一端側に配設され周波数ｆｍ の変調信号を発振する発振器１６と、電極８３の他端側に配設される終端抵抗１８とがさらに配設される。

0084

反射防止膜６３は、第１の端面８４並びに第１の保護材８６の端面８６ａとの間で形成される平面９１上に被着される。この反射防止膜６３は、低反射膜により構成されていてもよいし、無コートで構成することにより、低反射膜を被着したのと同等の効果が得られるようにしてもよい。

0085

フォーカサー２２は、光サーキュレータ２１を通過した入力光を光導波路１２の端部へ集束させるとともに、光導波路１２の端部から反射防止膜６３を透過した出力光を集光してこれを光サーキュレータ２１へ送る。このフォーカサー２２は、光導波路１２の径に応じたスポット径となるように入力光を光結合させるためのレンズ等で構成してもよい。

0086

このような構成からなる光変調器５１は、光導波路１２の一の端部につき高反射膜としての出射側反射膜９４を設け、他の端部につき反射防止膜６３を設けることにより、いわゆる往復変調型の光変調器として動作する。光導波路１２に入射された入力光は、光導波路１２を伝搬しながら変調され、端面の出射側反射膜９４により反射された後、再び光導波路１２を伝搬して反射防止膜６３を透過してフォーカサー２２側に出射され出力光となる。同時に、発振器１６から供給される周波数ｆｍ の電気信号は、入力光を変調しつつ電極８３上を伝搬した後、終端抵抗１８により吸収されることになる。

0087

また、この光変調器５１は、図１２(c)に示すように、発振器２５並びに終端抵抗２７を電極８３の一端側に設け、発振器２５から供給される電気信号を電極８３上において伝搬させた上で、これを電極８３の他端側で反射させるようにしてもよい。このとき、発振器２５から供給される電気信号と、電極８３の他端側で反射された電気信号を分けるためのアイソレータ２６を設けるようにしてもよい。また、この光変調器５１では、反射率の高い入射側反射膜９３を被着させる。これにより光導波路１２内部において光を共振させることができる。また、この入射側反射膜９３の代替として、上述した低反射率の反射防止膜６３を被着させるようにしてもよい。これにより、光を光導波路１２内において一度だけ往復させつつ、位相変調を施すことも可能となる。

0088

この光変調器５１では、出射側反射膜９４により反射される光の位相に合わせて電気信号の反射位相を調整することにより、電極８３を往復する電気信号それぞれにより光の位相を変調させることができるため、変調効率を増大させることができる。特に、保護材８６,８７を貼り付けることにより、上述の如く膜６３,９４の剥がれや欠け等を抑え、フィネスをより向上させた光変調器５１では、光変調効率をさらに増大させることが可能となる。

0089

また、これら光変調器５１を光コム発生器に適用した場合において、電極を往復する電気信号により、光導波路１２内で共振する光につき往復変調を施すことが可能となる。かかる場合において、発生させたサイドバンドの各周波数（波長）における強度分布は、図１３に示すように、電極８３へ印加する電気信号の変調周波数を２５ＧＨｚとし、そのパワーを０．５Ｗとした場合において、光導波路１２内に加わる変調の大きさとして表される変調指数は、伝搬方向あたりπラジアンである。この結果より、位相を半波長動かすために必要な電圧として定義される半波長電圧Ｖπは、７．１Ｖであることが分かる。

0090

短共振器で構成される光変調器８は、長共振器で構成される光変調器８と比較して、上述の如くフィネスが高い分、サイドバンドの発生の効率は高く、またサイドバンドの発生周波数帯域幅Δｆは１１ＴＨｚに達する。また、短共振器で構成される光変調器８の電極８３の長さは、僅か２０ｍｍであるが、長共振器で構成される光変調器８と比較して遜色のない変調効率が得られる。即ち、往復変調が有効に作用していることが分かる。

0091

なお、この光変調器５１は、電気信号を反射させる代わりに、信号源としての発振器１６の出力を分割することにより、電極８３の両端から電気信号を別々に駆動入力するようにしてもよいし、電極８３の両端にそれぞれ別の発振器１６を接続することにより、これを実行するようにしてもよい。

0092

ここで、上述のステップＳ１１，１２の光導波路１２の作製工程において、プロトン交換法などある特定の偏光成分にのみ屈折率の変化をもたらす光導波路形成法を採用することで、単一の偏光成分のみ通す光導波路が形成できる。また、Ｔｉ拡散法において光導波路の屈折率分布を工夫することによりモードを単一偏光に限定することも可能である。

0093

上述の如き光変調器８、５１は、共振手段を構成する入射側反射膜９３から出射側反射膜９４にかけて貫通するように少なくとも電気光学効果を有する基板１１にて単一の偏波成分に対してのみ導波モードが存在している領域として形成された光導波路１２Ａを備えることにより、入射側反射膜９３を介して入射された光の単一の偏波成分のみが、光導波路１２を伝搬されて、出射側反射膜９４を介して単一の偏波成分のみの光変調出力として光コムを発生することができる。

0094

すなわち、光変調器８、光変調器５１における光導波路１２は、単一の偏波成分に対してのみ導波モードが存在している領域を有する単一偏波型光導波路１２Ａとすることにより、単一の偏波成分のみのレーザー光や光コムを出力することのできるレーザー光源や光コム発生器を構築することができる。

0095

本発明は、例えば図１４に示すような構成の導波路型光変調器８Ａ（光コム発生器１Ａ）に適用される。

0096

この導波路型光変調器８Ａ(光コム発生器１Ａ）は、図１、２(図５、６)に示した導波路型光変調器８Ａ(光コム発生器１）における光導波路１２として単一偏波型光導波路１２Ａを用いるようにしたものであって、上述した光変調器８と同一の構成、要素については、図１、２(図５、６)における説明を引用し、ここでの説明を省略する。

0097

光導波路１２Ａは、入射側反射防止膜６３（入射側反射膜９３）から出射側反射防止膜６４（出射側反射膜９４）にかけて貫通するように少なくとも電気光学効果を有する基板１１にて単一の偏波成分に対してのみ導波モードが存在している領域として形成されている。

0098

入射側反射防止膜６３（入射側反射膜９３）を介して光導波路１２Ａに入射した光は、単一の偏波成分のみが光導波路１２Ａの境界面で全反射しながら伝搬する。

0099

ここで、単一の偏光成分のみ通す光導波路１２Ａは、特定の偏光成分にのみ屈折率の変化をもたらす光導波路形成法、例えば、プロトン交換法により、電気光学効果を有する基板１１にて単一の偏波成分に対してのみ導波モードが存在している領域として形成することができる。

0100

この光導波路１２Ａは、例えば、ＬｉＮｂＯ３等からなる基板１１に、プロトン交換法により単一の偏波成分に対してのみ導波モードが存在している領域として形成することができる。

0101

また、光導波路１２Ａは、基板１１中においてＴｉ原子を拡散させることにより、或いは基板１１上へのエピタキシャル成長させることにより作製する際に、屈折率分布を工夫することによりモードを単一偏光に限定した領域として形成することができる。この光導波路１２Ａには、例えばＬｉＮｂＯ３結晶光導波路を用いることができ、ＬｉＮｂＯ３等からなる基板１１表面にＴｉを拡散させることにより形成することができる。このＴｉが拡散された領域については他の領域よりも屈折率が高くなり、単一の偏波成分の光を閉じ込めることができるため、単一の偏波成分の光を伝搬させることができる光導波路１２Ａを形成することができる。

0102

このような方法に基づいて作製したＬｉＮｂＯ３結晶型の光導波路１２Ａは、屈折率が電界に比例して変化するポッケルス効果や、屈折率が電界の自乗に比例して変化するカー効果等の電気光学効果を有するため、かかる物理現象を利用して単一の偏波成分の光の変調を行うことができる。

0103

バッファ層１４は、光導波路１２Ａにおける単一の偏波成分の光の伝搬損失を抑えるべくこれを被覆するものである。ちなみに、このバッファ層１４の膜厚をあまりに厚くし過ぎると、電界強度が下がり、変調効率が低下するため、単一の偏波成分の光の伝搬損失が大きくならない範囲においてなるべく薄く設定するようにしてもよい。

0104

電極８３は、例えばＴｉやＰｔ、Ａｕ等の金属材料からなり、発振器１６から供給された周波数ｆｍ の変調信号を光導波路１２Ａに駆動入力することにより、光導波路１２Ａ内を伝搬する光に位相変調をかける。

0105

第１の保護材８６並びに第２の保護材８７は、それぞれ基板１１の材質に対応する部材から構成される。第１の保護材８６並びに第２の保護材８７は、基板１１と同一の材質から構成してもよい。また上記平面９１を形成する第１の保護材８６の端面８６ａと第１の端面８４とが、互いに同一の結晶方位を有するように加工されていてもよく、同様に上記平面９２を形成する第２の保護材８７の端面８７ａと第２の端面８５とが、互いに同一の結晶方位を有するように加工されていてもよい。

0106

この導波路型光変調器８Ａ(光コム発生器１）において、入射側反射膜９３と出射側反射膜９４は共振手段として機能し、単一偏波型光導波路１２Ａは、共振された単一の偏波成分の光を伝搬させるべく形成されている。

0107

入射側反射膜９３及び出射側反射膜９４は、光導波路１２Ａに入射した光を共振させるために互いに平行となるように設けられたものであり、光導波路１２Ａを通過する単一の偏波成分の光を往復反射させることにより共振させる光共振器５を構成する。

0108

この導波路型光変調器８Ａ(光コム発生器１Ａ）は、光導波路１２Ａを上面から形成させるための基板１１と同じ硬さを持つ部材８６,８７を、少なくともその一の端面が上記光導波路１２Ａにおける光入射端又は光出射端を含む上記基板１１の端面と同一の平面を形成するように上記光導波路１２Ａの上部に配設し、上記部材８６,８７の端面と上記基板１１の端面を研磨することにより形成された上記平面上に共振手段を構成する入射側反射膜９３並びに出射側反射膜９４を被着させるので、導波路端面の角の加工時における欠けや丸まりを抑え、各反射膜につき端面最上部の角の部分で剥がれることなく安定して被着させることができ、反射膜の反射率や光共振器のフィネスを向上させ、デバイスそのものの機能を高めることができ、しかも、共振手段を構成する入射側反射膜９３から出射側反射膜９４にかけて貫通するように少なくとも電気光学効果を有する基板１１にて単一の偏波成分に対してのみ導波モードが存在している領域として形成された光導波路１２Ａを備えることにより、入射側反射膜９３（入射側反射防止膜６３）を介して入射された光の単一の偏波成分のみが、光導波路１２Ａを伝搬されて、出射側反射膜９４（出射側反射防止膜６４）を介して単一の偏波成分のみの光変調出力として安定した光コムを発生することができる光コム発生器として機能する。

0109

したがって、上記光変調器８、５１は、光導波路１２を上面から形成させるための基板１１と同じ硬さを持つ部材８６,８７を、少なくともその一の端面が上記光導波路１２における光入射端又は光出射端を含む上記基板１１の端面と同一の平面を形成するように上記光導波路１２の上部に配設し、上記部材８６,８７の端面と上記基板１１の端面を研磨することにより形成された上記平面上に共振手段を構成する入射側反射膜９３並びに出射側反射膜９４を被着させるので、導波路端面の角の加工時における欠けや丸まりを抑え、各反射膜につき端面最上部の角の部分で剥がれることなく安定して被着させることができ、反射膜の反射率や光共振器のフィネスを向上させ、デバイスそのものの機能を高めることができ、また、基板１１のバッファ層１４上に形成されたリッジ構造を有する電極８３を備えることにより、変調効率を向上させて駆動電力を低減することができ、さらに、共振手段を構成する入射側反射膜９３から出射側反射膜９４にかけて貫通するように少なくとも電気光学効果を有する基板１１にて単一の偏波成分に対してのみ導波モードが存在している領域として形成された光導波路１２を備えることにより、入射側反射膜９３を介して入射された光の単一の偏波成分のみが、光導波路１２を伝搬されて、出射側反射膜９４を介して単一の偏波成分のみの光変調出力として安定した光コムを発生することができる低電力型の光コム発生器１として機能する。

0110

次に、本発明を適用した低電力型光コムモジュールを利用した光コム発生器１１０の構成を図１５のブロック図に示す。

0111

この光コム発生器１１０は、本発明を適用した低電力型光コムモジュール１００Ａから出力される光コムの一部を分岐する光カップラ１１１と、光カップラ１１１により分岐された光を検出する光検出器１１２と、この光検出器１１２により得られる光検出信号が供給される制御回路１１３などを備える。

0112

光コムモジュール１００Ａは、図示しないレーザー光源からレーザー光が入射されるとともに、バイアス・ティー１１４を介してＲＦ変調信号が入力されることにより、入射されたレーザー光の単一の偏波成分に対してＲＦ変調信号により位相変調をかけることにより、光コムを発生して出力する。この光コムモジュール１００Ａは、温度調節回路１１９による温度制御によって、光導波路に設けられた入射側反射膜と出射側反射膜による共振手段の共振長が制御されるようになっている。

0113

制御回路１１３は、光検出信号から制御目標に対する誤差を求め、その誤差がゼロとなるような制御信号を生成してバイアス・ティー１１４に供給する。

0114

光コムモジュール１００ＡのＤＣバイアスに加えることにより、光コムモジュール１００Ａの共振周波数を入力レーザー周波数に追従させることができる。

0115

制御回路１１３は、プリント基板単体の場合やＲＦミキサやアイソレータとプリント基板の組み合わせの場合もある。光検出器１１２の光検出信号と同期信号のミキシングによって制御目標からの誤差量に応じた制御信号を作り出す。

0116

同期信号としてＲＦ変調信号源の出力の一部を使うことができる。その場合、光検出器１１２の動作帯域はＲＦ駆動周波数以上であることが必要である。

0117

制御回路１１３では、位相調整器を介してミキサに光検出信号と同期信号を入力して得られる信号の低周波数成分を取って誤差信号とする。または同期信号としてＲＦ駆動信号は別の変調信号（ディザ信号）を使用することが可能である。レーザー周波数または光コムモジュール１００Ａの共振周波数に、共振モードのＦＳＲと比べて小さい振幅の変調を与えておいて、光検出器１１２の出力信号と同期信号のミキシングを行う。ディザ信号周波数が低ければ、光検出信号をアナログ・デジタル変換器によりデジタル信号に変換したのちにデジタル信号処理の積和演算で誤差信号を生成することも可能である。

0118

誤差信号の周波数特性を調整したものが制御信号としてバイアス・ティー１１４経由で光コムモジュール１００ＡのＤＣバイアスに加えられる。一般的には、誤差信号は比例、積分、微分の各機能を持った回路に入力され、それらの成分の振幅調整により制御ループの周波数特性が決まり、光コムモジュール１００Ａの共振周波数が入力レーザーの発振周波数に追従するように制御される。

0119

また、本発明を適用した低電力型光コムモジュールを利用した光コム発生器１２０の構成を図１６のブロック図に示す。

0120

この光コム発生器１２０は、本発明を適用した低電力型光コムモジュール１００Ａの反射光を利用して共振器制御を行うもので、低電力型光コムモジュール１００Ａの反射光の一部が光カップラ１１１により分岐されて光検出器１１２に入射されるようになっている。

0121

この光コム発生器１２０における各構成要素は、図１５に示した光コム発生器１１０の構成要素と同じであり、対応する構成要素について、図１６中に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

0122

制御回路１１３は光検出器１１２により得られる光検出信号から制御目標に対する誤差を求め、その誤差がゼロとなるような制御信号を出力する。その制御信号を光コムモジュールのＤＣバイアスに加えることにより光コムモジュール１００Ａの共振周波数を入力レーザー周波数に追従させることができる。

0123

さらに、本発明を適用した低電力型光コムモジュールは、例えば、図１７に示すような構成の光コム光源１３０を構築することができる。

0124

この光コム光源１３０は、単一周波数発振のレーザー光源１３１、レーザー光源１３１から出射された単一周波数のレーザー光を２つのレーザー光に分離する光カップラや光ビームスプリッタ等の分離光学系１３２、分離光学系１３２により分離された一方のレーザー光の周波数をシフトする周波数シフタ１３５、それぞれ低電力型光コムモジュールを用いた２つの光コム発生器（OFCG1、OFCG2）１３０Ａ，１３０Ｂ等を備える。

0125

この光コム光源１３０では、１台の単一周波数発振のレーザー光源１３１から出射されるレーザー光が分離光学系１３２により２つのレーザー光に分離されて２台の光コム発生器（OFCG1,OFCG2）１３０Ａ，１３０Ｂに入力されるようになっている。

0126

２台の光コム発生器１３０Ａ，１３０Ｂは、互いに異なる周波数ｆｍ ＋Δｆｍ と周波数ｆｍ で発振する発振器１３３Ａ，１３３Ｂにより駆動される。それぞれの発振器１３３Ａ，１３３Ｂは、共通の基準発振器１３４により位相同期されることにより、ｆｍ +Δｆｍ とｆｍ の相対周波数が安定になる。光コム発生器（OFCG1）１３０Ａの前には、音響光学周波数シフタ（AOFS）のような周波数シフタ１３５を設けて、入力されたレーザー光にこの周波数シフタ１３５により周波数ｆａ の光周波数シフトを与えるようになっている。これにより、キャリア周波数間のビート周波数が直流信号ではなく周波数ｆａ の交流信号になる。その結果、キャリア周波数の高周波側サイドバンドのビート信号と低周波側サイドバンドのビート信号がビート信号のキャリア周波数間のビート周波数ｆａ を挟んで相対する周波数領域に発生するため位相比較に都合が良い。

0127

２つの光コム発生器（OFCG1、OFCG2）１３０Ａ，１３０Ｂは、それぞれ本発明を適用した低電力型光コムモジュールにより構成されるもので、入力されるレーザー光の単一の偏波成分のみを位相変調することにより、単一の偏波成分の光コムを出力することができる。

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この光コム光源１３０は、１台の単一周波数発振のレーザー光源１３１を共通として、２台の光コム発生器（OFCG1、OFCG2）１３０Ａ，１３０Ｂの中心周波数と周波数間隔の異なる二つの光コムを発生するもので、例えば、本件発明者が先に提案している特許５２３１８８３号に係る距離計や光学的三次元形状測定機における第１及び第２の光源、すなわち、それぞれ周期的に強度又は位相が変調され、互いに変調周期が異なる干渉性のある基準光と測定光を出射する第１及び第２の光源として上記光コム光源１３０を用いることにより、２つの光コム発生器（OFCG1、OFCG2）１３０Ａ，１３０Ｂから出射される単一の偏波成分の計測用の光コム出力を測定対象の表面にスキャンしながら照射して、表面からの反射光を照射ポイント一点一点について検出して距離（高さ）計算を行うことにより、安定した測定動作行う距離計や光学的三次元形状測定機の測定系を構築することができる。スキャンの座標と距離（高さ）の分布から対象物の表面形状が得られる。スキャナ光学系には様々な形態がある。テレセントリック光学系を使用すると測定範囲内で対象物に向かってほぼ垂直に光が入射するようにすることができる。

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また、例えば、本件発明者が先に提案している特許５３３６９２１号や特許５３６３２３１号に係る振動計測装置における光源、すなわち、所定の周波数間隔のスペクトルであり、互いに変調周波数及び中心周波数が異なり、互いに位相同期され干渉性のある参照光と測定光とを出射する光源部として上記光コム光源１３０を用いることにより、２つの光コム発生器（OFCG1、OFCG2）１３０Ａ，１３０Ｂから出射される単一の偏波成分の光コムを波長毎に分派する素子を介して波長によって異なる場所に照射して、安定した多点振動計測動作行う振動計測装置の測定系を構築することができる。

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ここで、直交モードが混在する偏光成分を透過する光導波路を用いた光コム発生器により得られる光コムを用いる計測装置では、図１９に示すように、直交偏光成分による透過モード波形に変形が生じることがあり、しかも、発生する場所（主モードに対する相対位置）がばらばらであり、極小部が複数になるため制御の不安定要因になるが、単一の偏光成分のみ通す光導波路を用いることにより、図１８に示すように、透過モード波形に変形が生じることがなくなり、光コム発生器としての安定化、光コムを含む計測装置の精度向上、誤差の低減などを図ることができる。

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すなわち、光コム発生に直交する偏光成分は光コムを計測に利用する場合に、距離、高さの計測誤差の要因になり、また、光コム発生に直交する偏光成分は、光コム発生器の共振周波数をレーザー周波数に一致させるための制御を不安定にすることがあり、制御点のずれ、制御の発振の原因となり、また、光コムを計測に利用する場合に、距離、高さの計測誤差の要因になっていたが、単一の偏光成分のみ通過させる光導波路を用いて光コム発生を行うことにより、光コム発生に寄与しない直交偏光成分の出力が抑制され、光コム出力の偏光消光比を向上させ、単一偏光度を高めることができ、共振器制御を安定化させ、不要な干渉信号を除去して、光コムを用いた距離計測や形状計測における計測誤差を除去して計測精度の向上、システム全体の信頼性向上等を実現することができる。

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１，１Ａ，１１０，１２０,１３０Ａ，１３０Ｂ光コム発生器、８，８Ａ，５１光変調器、１１基板、１２，１２Ａ光導波路、１４バッファ層、１６発振器、１８終端抵抗、２０凸条部、２１光サーキュレータ、２２フォーカサー、６３，６４反射防止膜、８３電極、８４ 第１の端面、８５ 第２の端面、８６ 第１の保護材、８６ａ，８７ａ 端面、８７ 第２の保護材、９１，９２ 平面、９３入射側反射膜、９４出射側反射膜、１００Ａ 低電力型光コムモジュール、１１１光カップラ、１１２光検出器、１１３制御回路、１１４バイアス・ティー、１３０光コム光源、１３１レーザー光源、１３２分離光学系、１３５ 周波数シフタ