偏振合成模塊的製作方法

2023-05-28 04:33:21 2

本發明涉及一種偏振合成模塊，尤其涉及一種使用了偏振旋轉元件和光合成元件的偏振合成模塊。

背景技術：

在光通信領域或光測量領域中，多使用基板上具備光波導和控制在該光波導中傳播的光波的控制電極的光調製器等光調製模塊。

這種光調製模塊例如如下構成：在具有電光效應的基板上設有2組馬赫-曾德爾型光波導，使從各個光波導出射的光波(直線偏振光)的一方或兩方的偏振面旋轉，使這些偏振面成為相互正交的關係並進行合成，由此進行偏振合成並輸出。

關於如上所述的偏振合成，專利文獻1中公開有在偏振合成中使用金紅石的結構，但會導致偏振合成的光學系統的總長變長，因此存在難以將光調製模塊小型化的問題。

相對於此，如專利文獻2或專利文獻3那樣通過在偏振合成中使用PBS(偏振分束器)，與使用金紅石的情況相比，能夠將光調製模塊小型化。

然而，專利文獻2中，使光波入射到PBS的2個入射面為相互正交的位置關係，是將一方的光波由與PBS分體的反射鏡反射而引導至PBS的結構，因此存在光軸缺乏穩定性的問題。並且，專利文獻3中，公開有將反射鏡一體化的PBS，但對于波片的固定方法並沒有進行充分研究。

圖1中，與專利文獻3同樣地示有使用波片和將反射鏡一體化的PBS而構成的偏振合成的光學系統。該圖中，在從連接於2個光波導1的出射端的出射透鏡陣列2出射的2束光波(直線偏振光)到達PBS4的光路中的一方的光路上設有λ/2波片3。通過該結構，當從出射透鏡陣列2出射偏振方向與紙面平行的2束偏振光(以下，稱為水平偏振光)L1、L2時，一方的水平偏振光L1通過λ/2波片3受到90度的偏振旋轉而轉換成偏振方向與紙面垂直的偏振光(以下，稱為垂直偏振光L3)併入射到PBS4。另一方的水平偏振光L2直接入射到PBS4，並通過PBS4進行合成。通過這種偏振合成而得到的合成光L4經過由聚光透鏡5和帶有保偏光纖的套圈6等構成的出射準直器7被輸出。

然而，當使用厚度為數十μm左右的非常薄的波片時，難以以所希望的角度固定波片，難以保持波片與PBS的平行性。因此，根據波片的傾斜度，透射波片之後的光波不會成為完全的直線偏振波，存在在PBS中發生光損耗，或者光波位移而在出射準直器7中產生耦合損耗的問題。

並且，還可以考慮將波片粘接於PBS而設為一體，但波片非常薄，難以進行處理，且因將它們進行粘接的粘接劑的表面張力等而難以保持波片與PBS的平行性。並且，粘接劑還有可能進入其他光路而發生光損耗。

以往技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-149398號公報

專利文獻2：日本特開2012-047953號公報

專利文獻3：日本特開2014-199364號公報

技術實現要素：

發明要解決的技術課題

本發明所要解決的課題在於解決如上所述的問題，並提供一種能夠抑制偏振合成的光學系統中的光軸的偏離而進行光損耗較少的高效的偏振合成的偏振合成模塊。

用於解決技術課題的手段

為了解決上述課題，本發明的偏振合成模塊具有如下技術特徵。

(1)一種偏振合成模塊，其特徵在於，具備：光合成元件，對入射的2束直線偏振光進行合成並出射；偏振旋轉元件，設置於向該光合成元件入射的2束直線偏振光中的至少一方的光路上，對透射的直線偏振光施加規定角度的偏振旋轉；及底座部件，安裝有該偏振旋轉元件及該光合成元件，該底座部件具有突出部，所述突出部將該偏振旋轉元件及該光合成元件的安裝位置分離並設定為平行，該偏振旋轉元件及該光合成元件使各自的一部分抵接於該突出部而安裝於該底座部件。

在此，本發明中的「抵接」不僅包含使各部件直接接觸的方式，還包含使粘接劑介於其之間的方式。

(2)上述(1)所述的偏振合成模塊的特徵在於，該突出部具有從該底座部件上的該偏振旋轉元件及該光合成元件的安裝面垂直地突出的凸形狀，該偏振旋轉元件及該光合成元件以由該偏振旋轉元件的光出射面的一部分和該光合成元件的光入射面的一部分夾持該突出部的方式抵接於該突出部的垂直面而安裝於該底座部件。

(3)上述(1)或(2)所述的偏振合成模塊的特徵在於，該偏振旋轉元件為波片，該波片的一部分固定粘接於該突出部。

(4)上述(1)至(3)中任一個所述的偏振合成模塊的特徵在於，該偏振合成模塊內置於光調製模塊的殼體，該底座部件使該底座部件的光出射側的端面抵接於該光調製模塊的殼體的內壁面而安裝於該光調製模塊的殼體內。

發明效果

本發明中，安裝有偏振旋轉元件及光合成元件的底座部件具有突出部，所述突出部使偏振旋轉元件及光合成元件的安裝位置分離而固定，偏振旋轉元件及光合成元件使各自的一部分抵接於突出部而安裝於底座部件。因此，與將波片粘接於PBS而一體化的現有的結構相比，容易保持偏振旋轉元件與光合成元件的平行性，能夠將偏振旋轉元件和光合成元件相對於各光波的光軸以確定的角度(設計的角度)進行封裝。因此，可提供能夠抑制偏振合成的光學系統中的光軸的偏離而能夠進行光損耗較少的高效的偏振合成的偏振合成模塊。

附圖說明

圖1是表示現有技術所涉及的偏振合成的光學系統的概要的圖。

圖2是表示本發明所涉及的偏振合成的光學系統的概要的圖。

圖3是表示本發明所涉及的偏振合成模塊的其他結構例1的圖。

圖4是表示本發明所涉及的偏振合成模塊的其他結構例2的圖。

圖5是表示本發明所涉及的偏振合成模塊的其他結構例3的圖。

具體實施方式

使用優選例，對本發明所涉及的偏振合成模塊進行詳細說明。

以下，以內置於光調製模塊的殼體的偏振合成模塊為例進行說明。

圖2是表示光調製模塊中的偏振合成的光學系統的概要的圖，圖2(a)為俯視圖，圖2(b)為側視圖。

該圖中，從連接於2個光波導1的出射端的出射透鏡陣列2平行地出射2束水平偏振光L1、L2。一方的水平偏振光L1通過λ/2波片3受到90度的偏振旋轉而轉換為垂直偏振光L3並被引導至PBS4，另一方的水平偏振光L2直接被引導至PBS4。本例中，作為λ/2波片3，使用了厚度為數十μm左右的波片。

PBS4成為將垂直偏振光L3的入射面所在的第1玻璃基材和水平偏振光L2的入射面所在的第2玻璃基材以它們的入射面處於同一平面上的方式配置並進行接合而成的結構。並且，在玻璃基材的接合面設置具有使水平偏振光L2透射的同時反射垂直偏振光L3的性質的電介質多層膜來形成偏振合成面。並且，在第1玻璃基材上，與該接合面平行地形成有接合面的對置面，在該對置面上設置反射膜來形成有反射鏡。通過這種結構，入射到PBS4的垂直偏振光L3被反射鏡朝向偏振合成面而反射，並在該偏振合成面與入射到PBS4的水平偏振光L2合成。

通過PBS4合成的合成光L4經過由聚光透鏡5和帶有保偏光纖的套圈6等構成的出射準直器7從光調製模塊的殼體輸出。

在此，本例的偏振合成的光學系統中，將λ/2波片3及PBS4安裝並固定於底座部件10而將其組件化。將該組件化的模塊稱作偏振合成模塊。

底座部件10具有基底部11及從基底部11突出的突出部12。本例中，作為底座部件10，使用了金屬制底座部件，但也可以使用由玻璃、陶瓷等其他材料形成的底座部件。並且，本例中，基底部11和突出部12由單獨的組件構成，通過粘接劑或焊錫、雷射焊接等而成為一體化的結構。

突出部12用於確定λ/2波片3及PBS4相對於底座部件10的安裝位置，以λ/2波片3和PBS4分離且平行的方式設定。本例的突出部12具有從基底部11的表面垂直地突出的一定寬度的凸形狀。即，本例的突出部12中，以直線狀延伸的凸形狀的兩側成為相互平行的垂直面，λ/2波片3的光出射面的一部分(下側部分)抵接於其中的一方的垂直面，PBS4的光入射面的一部分(下側部分)抵接於另一方的垂直面。如此，本例中，使λ/2波片3及PBS4以由λ/2波片3的光出射面的一部分和PBS4的光入射面的一部分夾持該突出部12的方式抵接於突出部12而安裝於底座部件10。

安裝於底座部件10的λ/2波片3及PBS4通過粘接劑固定於底座部件10。關於λ/2波片3相對於底座部件10的粘接，作為一例，通過塗布於突出部12的垂直面與λ/2波片3之間的粘接劑來進行，但也可以在基底部11的表面與λ/2波片3之間塗布粘接劑，也可以在突出部12的垂直面與λ/2波片3之間及基底部11的表面與λ/2波片3之間這兩方都塗布粘接劑。並且，關於PBS4相對於底座部件10的粘接，作為一例，通過塗布於基底部11的上表面與PBS4之間的粘接劑來進行，但也可以在突出部12的垂直面與PBS4之間塗布粘接劑，也可以在基底部11的上表面與PBS4之間及突出部12的垂直面與PBS4之間這兩方都塗布粘接劑。

如上，本例的偏振合成模塊如下構成，其具備：PBS4，對入射的2束直線偏振光進行合成並出射；λ/2波片3，設置於向PBS4入射的2束直線偏振光中的至少一方的光路上，對透射的直線偏振光施加規定角度的偏振旋轉；及底座部件10，安裝有λ/2波片3及PBS4，底座部件10具有突出部12，所述突出部將λ/2波片3及PBS4的安裝位置分離並設定為平行，λ/2波片3及PBS4使各自的一部分抵接於突出部12而安裝於底座部件10。

通過這種結構，能夠將λ/2波片3和PBS4隔開突出部12的寬度的量(一定寬度)的間隔並平行地安裝固定於底座部件10上。因此，容易保持λ/2波片3與PBS4的平行性，能夠將λ/2波片3和PBS4相對於各光波的光軸以確定的角度(設計的角度)進行封裝。

因此，根據本例的偏振合成模塊，能夠有效地抑制光軸的偏離，而能夠進行光損耗較少的高效的偏振合成。並且，能夠實現特性變動較少的偏振合成。

並且，本例的偏振合成模塊中，λ/2波片3及PBS4以由λ/2波片3的光出射面的一部分和PBS4的光入射面的一部分夾持突出部12的方式抵接於突出部12的垂直面，因此能夠容易地實施將λ/2波片3和PBS4以平行的狀態進行固定的工序。

並且，本例中，基底部11和突出部12設為由單獨的組件一體化而成的結構。通過設為這種結構，能夠使基底部11與突出部12的接合部成為大致直角。因此，即使λ/2波片3或PBS4的稜角接觸接合部，也能夠抑制產生入射面的角度偏離。另外，本例中，基底部11和突出部12設為由單獨的組件一體化而成的結構，但也可以不將基底部11和突出部12設為單獨的組件而設為將1個組件通過磨削而加工成的一體型成型。但是，在該情況下，在基底部11與突出部12的接合部產生圓角(R)，λ/2波片3或PBS4的稜角接觸圓角部分，因此與單獨的組件一體化而成的結構相比，入射面的角度偏離的穩定性稍差。此時，可以進一步追加消除基底部11與突出部12的接合部的圓角(R)的加工而防止λ/2波片3或PBS4的稜角接觸接合部。

在此，若將λ/2波片3利用粘接劑固定於突出部12的垂直面，則向λ/2波片3入射的光波的入射面的角度變穩定，且偏振波的旋轉角變穩定。並且，能夠減小由粘接劑產生的對λ/2波片3的應力，因此能夠抑制λ/2波片3的雙折射量的變化，還可以得到使偏振波的旋轉角更加穩定的效果。

如上構成的偏振合成模塊安裝並固定於光調製模塊的殼體內。本例的偏振合成模塊使底座部件10的光出射側的端面抵接於光調製模塊的殼體的內壁面而安裝於光調製模塊的殼體內。因此，關於各光波的光軸，可以準確地確定光波導1的光軸、λ/2波片3及PBS4的相對位置及角度，因此光軸調整變得容易，並且封裝後的光軸的穩定性也得到提高。

在此，如圖3中偏振合成模塊的其他結構例1所示，可以不在基底部11的中央附近，而是在端部設置突出部12。

並且，如圖4中偏振合成模塊的其他結構例2所示，可以設置不連續而是一部分中斷的斷續形狀的突出部12。

並且，如圖5中偏振合成模塊的其他結構例3所示，可以設置平行的多條突出部12。

即使是這種結構，也能夠使λ/2波片3與PBS4隔開突出部12的寬度的量(一定寬度)的間隔而平行地安裝固定於底座部件10，因此能夠有效地抑制光軸的偏離，而能夠進行光損耗較少的高效的偏振合成。

並且，例如也可以代替λ/2波片3而使用對透射的直線偏振光施加規定角度的偏振旋轉的任意的偏振旋轉元件。

並且，例如也可以代替PBS4而使用對入射的2束直線偏振光進行合成並出射的任意的光合成元件。

並且，到目前為止的說明中，在從連接於2個光波導1的出射端的出射透鏡陣列2出射的2束光波中的一方的光路上設置了偏振旋轉元件，但也可以在另一方的光路上設置偏振旋轉元件，也可以在兩方的光路上都設置偏振旋轉元件，根據其他光學組件(例如光合成元件)的特性等進行設計即可。

以上，根據實施例對本發明的一方式進行了說明，但本發明並不限定於上述內容，在不脫離本發明宗旨的範圍內當然可以適當地進行設計變更。

產業上的可利用性

如以上說明，根據本發明，可以提供能夠抑制偏振合成的光學系統中的光軸的偏離而進行光損耗較少的高效的偏振合成的偏振合成模塊。

標號說明

1 光波導

2 出射透鏡陣列

3 λ/2波片

4 PBS(偏振分束器)

5 聚光透鏡

6 套圈(帶有保偏光纖)

7 出射準直器

10 底座部件

11 基底部

12 突出部

L1、L2 水平偏振光

L3 垂直偏振光

L4 合成光