JP4557543B2 - 可変光減衰器 - Google Patents

Description

本発明は、一般に光通信ネットワークの分野に、特に可変光減衰器のデバイスに関する。

通信ネットワークの帯域幅の要求は、生じ続けるが、波長分割多重化は、多くのユーザーのトラヒックをバックボーンネットワークの光ファイバーに集めるために、ますます使用されている。例えば、波長分割多重化装置（ＷＤＭ）を使用して、八十個以上の別々の波長又はデータのチャネルを、単一の光ファイバーに伝送される光信号に多重化することができる。各々のチャネルが、２．５Ｇｂｐｓ（ビリオンビット毎秒）を伝えるとすれば、２００ビリオンビット毎秒までを、単一の光ファイバーに配信することができる。

しかしながら、波長分割多重化システムにおいては、光ファイバーで伝送される単一のパワーレベルは、波長に依存する。光学的なパワーレベルにおけるこれらの波長間のウ一致は、エルビウムをドープしたファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）のような、光増幅器の使用によって部分的に引き起こされる。ＥＤＦＡの使用は、それらが、何千キロメートルにわたってＷＤＭのデータの輸送を可能とするので、ファイバー光学部品に革命を起してきた。残念ながら、ＥＤＦＡは、本質的に、平坦な利得のスペクトルを有さないので、異なる波長に関する一様でない利得の問題がある。可変光減衰器（ＶＯＡ）は、異なる波長を異なる量だけ減衰させる、従って、利得のスペクトルを平坦にすることによって、この問題に対する解決策を提供する。

図１は、可変光減衰器（ＶＯＡ）の例示的な先行技術の応用の概略である。倍数のＶＯＡ、例えば、１１０−１、１１０−２、及び１１０−３は、各々、それぞれ、入力波長、例えば、λ１、λ２、及びλｎを受信する。ＶＯＡは、各々の入力波長のパワーを異なる量だけ減衰させ、そして、多波長の光信号に多重化されるための減衰した波長をＷＤＭ１１２へ伝送する。この多波長の光信号は、ＥＤＦＡ光増幅器１１４によって増幅され、伝送用の光ファイバーケーブルに出力する。各々のＶＯＡに関する減衰は、光増幅器１１４の一様でない利得のスペクトルを補償するために、選ばれてきた。

現在の使用におけるＶＯＡは、減衰に変動を引き起こすために熱光学効果を使用するマッハ・ツェンダー干渉計か、又は減衰に変動を引き起こすための電気的に制御される機械的な手段かいずれかを含む。これらの典型的なＶＯＡの顕著な不都合の一つは、スピード（すなわち、長い整定又は遅い応答時間）である。よって、約１ナノ秒（１ＧＨｚ）程度の高速のパワー調節を必要とする、速い光スイッチングネットワークに関して、現在ｍのＶＯＡは、不適当である。従って、必要とされるものは、速い光スイッチングネットワークを支持することができる高速の減衰の調節を伴ったＶＯＡである。

本発明は、速い減衰の調節を提供するために電気光学効果を使用して、光信号を減衰させるためのシステム及び方法を含む技術を提供する。

本発明の第一の実施形態は、導波路において光減衰を引き起こすための方法を含み、ここで導波路は、光信号を受信するための入力口及び減衰した光信号の出力用の出力口を有する。第一に、電場を、導波路の少なくとも一部分に、導波路のその部分における屈折率を変化させるように、発生させる。次に、導波路における光信号を、入力口から電場を通じて出力口へ方向付ける。及び最後に、光信号を、電場の関数として減衰させる。光信号を、例えば、光信号が出力口に到達する前に、偏向角を変化させるか、ビームのコリメーションの幅を変化させることによって、又は、導波路から光信号の一部を放出することから、減衰させてもよい。

本発明の別の実施形態は、光信号を減衰させるためのＶＯＡを含む。ＶＯＡは、光信号を受信するための入力口及び減衰した光信号の出力用の出力口を有する導波路、受信した光信号を平行にする（コリメートする）ための第一のレンズ、並びに電場によって形成されたプリズムを含み、ここで、プリズムは、電場の強度に依存して前記平行にされた光信号の偏向を変化させ、ＶＯＡは、出力口上又は近くで変化した光信号を焦点合わせするための第二のレンズを含み、ここで、光信号の減衰は、出力口に関して焦点合わせされた光信号の焦点の場所に依存する。焦点の場所は、電場の関数として変動する。

本発明のさらなる実施形態は、光信号を減衰させるためのＶＯＡを含む。ＶＯＡは、光信号を受信するための入力口及び減衰した光信号の出力用の出力口を有する導波路、受信した光信号を平行にするための第一のレンズ、並びに電場によって形成された第二のレンズを含み、ここで、第二のレンズは、電場の強度に依存して平行にされた光信号のコリメーションの幅に変化を引き起こし、ＶＯＡは、変化した平行にされた光信号を焦点合わせするための第三のレンズを含み、ここで光信号の減衰は、変化したコリメーションの幅に依存する。

本発明の代替の実施形態は、光信号を減衰させるためのＶＯＡを含む。ＶＯＡは、前記光信号を受信するための入力口及び減衰した光信号の出力用の出力口を有する導波路、前記受信した光信号を平行にするための前記導波路における第一の電場、第二の電場の強度に依存して前記平行にされた光信号を変化させるための前記導波路における第二の電場、並びに前記出力口上又は近くで前記変化した光信号を焦点合わせするための前記導波路における第三の電場を含み、ここで前記光信号の減衰は、前記出力口に関する前記焦点合わせした光信号の焦点の場所に依存する。

本発明のさらに別の実施形態は、光信号を減衰させるためのＶＯＡを含む。ＶＯＡは、光信号を受信するための入力口、出力口、入力口から出力口まで光信号を伝播させるための導波路、及び電場を生成させるための上部クラッド層における上部電極を含み、ここで、電場は、光信号の一部を出力口より前で導波路の外へ放出するように、上部クラッド層の一部分の屈折率を変化させる。導波路は、コア、上部クラッド層、及び下部クラッド層を含み、ここで上部クラッド層の一部は、電気光学材料を有する。

本発明の第一の態様は、光信号を減衰させるためのシステムを含む。システムは、光信号を受信するための入力手段及び出力口を含む導波路、電場を、導波路の少なくとも一部分に、導波路の一部分における第一の屈折率が、その屈折率を変化させるように、発生させるための手段、入力手段から電場を通じて出力口へ導波路における光信号を方向付けるための手段、並びに導波路における光信号を電場の関数として減衰させるための手段を含む。

本発明のこれら及び他の実施形態、特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付した請求項、及び付随する図面に関して、より良好に理解されると思われる。

以下の説明において、本発明の具体的な実施形態のより完璧な説明を提供するために、多くの具体的な詳細を述べる。しかしながら、本発明を、以下に与えられる全ての具体的な詳細なしに実施してもよいことが、当業者に明らかになると思われる。他の実例では、周知の特徴を、本発明を不明確にしないために、詳細に説明しないことにした。

図２は、本発明の実施形態のスラブ導波路の一部分の断面図である。スラブ導波路は、クラッディング材料によって取り囲まれたコア２１４を含む。図２において、取り囲むクラッディング材料は、上部クラッド層２１２及び下部クラッド層２１６として描かれる。上部クラッド層２１２の上部にある及び上部クラッド層２１２に貼られるのは、上部電極２１８である。下部クラッド層２１６より下にある及び下部クラッド層２１６に貼られるのは、下部電極２２０である。上部電極２１８に印加される第一の電圧及び下部電極２２０に印加される第二の電極は、電極間に電場を引き起こす。光信号２２２は、コア２１４を通じて伝播する。電場が無いとき、上部クラッド層２１２は、屈折率ｎ１を有し、コアは、屈折率ｎ２を有し、下部クラッド層２１６は、屈折率ｎ３を有する。コア２１４の屈折率は、取り囲むクラッディング材料よりも大きい、すなわち、ｎ２＞ｎ１及びｎ２＞ｎ３。コアは、電場の存在下で屈折率を変化させる、強誘電体の酸化物、例えばＬｉＮｂＯ_３、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、又はＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）のような電気光学（ＥＯ）材料で作られる。よって、電極の一方又は両方を所定の形状に作ることによって、電圧が上部及び下部電極、例えば２１８及び２２０に印加されるとき、電気的に形成されたレンズ（又はプリズム）を生成させる。加えて、電極２１８及び２２０への電圧によって発生した電場の存在下における上部又は下部クラッド層（２１２及び２１６）の任意の屈折率の変化は、スラブが電場の存在下で導波路として機能することを可能にする、部分２１４における屈折率の変化より少ない。

図３は、光ビームの偏向角を変化させることによって光減衰を変動させる、本発明の実施形態の可変光減衰器（ＶＯＡ）のデバイス３０８の上面図である。図３において、上面図は、導波路のコア、すなわち、コアのチャネル３１２及び３１６並びにスラブ導波路のコア３１４を示す。レンズ又はプリズム、例えば、３２０、３２２、３２４、及び３２６を、スラブ導波路のコア３１４の中に位置させる。一つの実施形態において、これらのレンズ又はプリズムは、スラブ導波路のコア３１４より上下の電極によって生成した電場から形成される。代替の実施形態においては、レンズ３２０及び３２６が、物質的なレンズであると同時に、プリズム３２２及び３２４のみが、電気的に形成される。コアのチャネル３１２を伴ったチャネル導波路３１３を、スラブ導波路のコア３１４に光学的に結合させる。スラブ導波路のコア３１４を、コアのチャネル３１６を伴ったチャネル導波路３１５に光学的に結合させる。ＶＯＡ３０８は、水平の点線で図説された縦軸３１０を有する。スラブ導波路のコア３１４は、コリメーティングレンズ３２０、プリズム３２２、プリズム３１４、及びフォーカシングレンズ３２６を含む。レンズ及びプリズムの数、型、及び場所は、光減衰を達成するために、本発明の他の実施形態において変動させてもよい。

光信号３３０は、入力口３３１でＶＯＡ３０８に入り、チャネル導波路３１３、スラブ導波路３１４、及びチャネル導波路３１５を通じて出力口３４０まで伝播する。チャネル導波路３１３において、光信号３３０は、チャネル３１２を通じて伝わり、チャネルの出口３３２で、光信号３３０は、スラブ導波路のコア３１４に入る。発散する光信号を、コリメーティングレンズ３２０によって、光ビーム３３３に平行にさせる。光ビーム３３３を、偏向させる、すなわち、光ビーム３３４を与えるために、プリズム３２２によって光ビームの方向を変化させる。偏向の量は、電気的に形成されたプリズム３２２の電極（示してない）によって導波路３１４において生成した電場の強度に依存する。電気的に形成されたプリズム３２４は、縦軸３１０に平行であるが縦軸３１０から中心を外すために、光ビーム３３４の方向を変化させる。そして光ビーム３３５を、フォーカシングレンズ３２６によって、チャネル導波路３１５のコアのチャネル３１６の入力３３７に又は近くに位置させた、焦点３３６に収束させる。そして焦点合わせした光ビーム３４１は、減衰した光信号３３８として、コアのチャネル３１６を介して出力口３４０へ前進する。

電圧がオフであるとき、プリズム３２２及び３２４は、形成されず、光ビーム３３３は、縦軸３１０に沿ってレンズ３２６へ前進し、ここで光ビーム３３３を、縦軸３１０に位置させた焦点３３６へ焦点合わせさせる。減衰の量は、この場合に最小であるはずである。プリズム３２２によって生成した光信号３３３の偏向の量を変化させることによって、焦点３３６は、縦軸３１０に対する垂線の上下に移動する、すなわち、それは、オフセットである。焦点を、縦軸３１０から離れて、より遠くに位置させるほど、より少ない光が、チャネル３１６に入るように、減衰は、より大きい。このように光の減衰の量を、プリズム３２２の電場の関数として、すなわち、光ビームの偏向の量だけ、変動させてもよい。

図４は、光ビームのコリメーションを変化させることによって光減衰を変動させる、本発明の別の実施形態のＶＯＡ４０８の上面図である。図３において、上面図は、導波路のコア、すなわち、コアのチャネル４１２及び４１６並びにスラブ導波路のコア４１４を示す。レンズ、例えば４２０、４２２、４２４、及び４２６を、スラブ導波路のコア４１４の中に位置させる。一つの実施形態において、これらのレンズは、スラブ導波路のコア４１４より上下の電極（示してない）によって生成した電場から形成される。代替の実施形態において、レンズ４２０及び４２６が、物質的なレンズであると同時に、レンズ４２２及び４２４のみが、電気的に形成される。コアのチャネル４１２を伴ったチャネル導波路４１３を、スラブ導波路のコア４１４に光学的に結合させる。スラブ導波路４１４を、コアのチャネル４１６を有するチャネル導波路４１５に光学的に結合させる。ＶＯＡは、水平な点線によって図説された縦軸４１０を有する。スラブ導波路のコア４１４は、コリメーティングレンズ４２０、発散レンズ４２２、コリメーティングレンズ４２４、及びフォーカシングレンズ４２６を含む。レンズ及びプリズムの数、型、及び場所は、光減衰を達成するために、本発明の他の実施形態において変動してもよい。

光信号４３０は、入力口４３１でＶＯＡ４０８に入り、チャネル導波路のコア４１２、スラブ導波路のコア４１４、及びチャネル導波路のコア４１６を通じて、出力口４４０へ伝播する。チャネル導波路のコア４１４において、光信号４３０は、コアのチャネル４１２を通じて伝わり、チャネル４１２へのチャネルの出口４３２で、光信号４３０は、スラブ導波路のコア４１４の中へ発散する。発散する光信号は、コリメーティングレンズ４２０によって、幅４５０を伴った平行にされた光ビーム４３３に平行にされる。発散レンズ４２２は、光ビーム４３４が発散することを引き起こす。発散の量は、発散レンズ４２２の電極によって、スラブ導波路のコア４１３において生成した電場の強度に依存する。コリメーターレンズ４２４は、平行にされた光ビーム４３３の幅４５０よりも大きい、再度平行にされたビームの幅４５２を伴った光ビーム４３５へ、光ビーム４３４を再度平行にさせる。そして、光ビーム４３５を、フォーカシングレンズ４２６によって、チャネル導波路４１５のチャネル４１６への入口４３７に又は近くに縦軸４１０に沿って位置する焦点４３６へ収束させる。そして、焦点合わせした光ビーム４４１は、減衰した光信号４３８として、チャネル導波路４１５のコアのチャネル４１６を介して出力口４４０へ前進する。代替の実施形態において、再度平行にされたビームの幅４５２は、平行にされた光ビーム４３３の幅４５０よりも小さい。

電圧がオフであるとき、レンズ４２２及び４２４は、形成されず、光ビーム４３３は、縦軸４１０に沿ってレンズ４２６へ前進し、ここで光ビーム４３３を、チャネルの入口４３７で又は近くで縦軸４１０に位置した焦点４３６へ焦点合わせする。減衰の量は、この場合に最小にある。発散レンズ４２２によって生成した光信号４３３の発散の量を増加させることによって、コリメーションの幅４５２を増加させ、入口４３７を通じて進む焦点合わせした光ビーム４４１からの光の量を減少させる。換言すれば、光減衰の量は、光ビームのコリメーションの幅４５２の関数である。代替の実施形態においては、焦点４３６もまた、フォーカシングレンズ４３６の電場を変化させることによって、よってスラブ導波路のコア４１４の屈折率に関してレンズ４２６の屈折率を変化させることによって、縦軸４１０に沿って移動させてもよい。

図５は、導波路の内部におけるモードの不整合を導入することによって光信号を減衰させる、本発明のさらに別の実施形態のＶＯＡ５０８の断面図である。導波路は、上部クラッド層５１０、コア５１４、及び下部クラッド層５１６を含む。上部クラッド層５１０は、ＬｉＮｂＯ_３、ＰＺＴ、又はＰＬＺＴのような、電気光学（ＥＯ）材料を有する一部分５１２を含む。上部クラッド層５１０の部分５１２の上部に位置決めされると共にその部分５１２に貼られるのは、上部電極５２０である。下部電極５２２は、下部クラッド層５１６より下に位置決めされ、下部クラッド層５１６に貼られる。上部５２０及び下部５２２の電極は、印加された電圧があるとき、導波路において（点線の矢印によって図説された）電場５２４を生成させる。部分５１２における電場は、部分５１２の屈折率を、より高い屈折率の値ｎ４へ増加させる（ここでｎ４＞ｎ１）。コア５１４及び下部クラッド層５１６の屈折率は、電場があろうとなかろうといずれにせよ、同じままであるか又は部分５１２のものよりも小さく変化する。

部分５１２における上部クラッド層５１０の屈折率を変化させることは、いくらかの光が導波路から外へ通過する（又は“外へ漏れる”）ことを引き起こす。例えば、ステップインデックス型ファイバーのモードフィールド直径は、コアの直径、波長、並びにコア及びクラッドの屈折率の関数である。コア及びクラッド層の屈折率を、例えば部分５１２の屈折率を増加させることによって、互いにより近くにもってくると、モードフィールド直径は、より大きくなり、コア５１４に沿って伝播するパワーは、減少する。具体的には、上部クラッド層５１０の屈折率を、部分５１２において電場によって増加させるとき、部分５１２の付近でコア５１４において制限されたビームのパワーは、減少する。光のいくらかの部分は、光線５４２によって表されるように、コア５１４から部分５１０中へ通過し、コア５１４の下に伝播する光を減衰させる。

例えば、光線５３０及び５３２は、それらがコア５１４に沿って伝播すると、通常、コア−クラッドの界面で反射される。電場無しで、両方の光線は、コア５１４の他の端へ伝播することになる。電場５２４が、部分５１２の屈折率を増加させるとき、コア−クラッドの界面５４０における光線５３２は、反射されるよりもむしろコア５１４の外へ屈折される（上部電極５２０は、この場合には、透明である）。電場は、全反射に必要とされる臨界角を有効に減少させ、よって光線５３２は、界面５４０でもはや反射されない。光線５３０は、内部全反射され続ける。

図６は、本発明の別の実施形態のＳ字状のコアのチャネル６１８を有する導波路６１０を示す。導波路６１０は、ＥＯ材料を有する上部クラッド層６１２及び非ＥＯ材料を伴った下部クラッド層６１６を有する。コアのチャネル６１８は、非ＥＯ材料を有し、下部クラッド層６１６内に形成される（断面図に関する図９を参照のこと）。コア６１８は、曲線状の形状、例えばＳ字状を有する。他の実施形態においては、コア６１８は、直線状又はさもなければ曲線状であってもよい。コア６１８の寸法は、下部クラッド層６１６の幅６３０及びコア６１８の中への入口６３６からコア６１８からの出口６３８までの側面の偏移６３４を含む。光信号６２０は、入口６３６でコアのチャネル６１８に入り、コアのチャネル６１８の中で光信号６２２としてチャネルの出口６３８まで伝播する。電極（示してない）は、コアのチャネル６１８の中及び周囲に電場を生成させるために、上部クラッド層６１２より上に、下部クラッド層６１６より下に位置決めされる。電場は、上部クラッド層における屈折率を増加させ、光信号６２２の一部分が導波路６１０の外に漏れることを引き起こす。加えて、ビームの全反射に必要とされた臨界角を、コアにおける曲がりにより、もはや満たすことができないので、コア６１８の湾曲したエリア６４０及び６４２における顕著な光の漏出がある。このように、光信号６２４を、電場、すなわち、電極における電圧を制御することによって減衰させる。

図７は、本発明の別の実施形態の直線状のコアのチャネル６５６を有する導波路６５０を示す。導波路６５０は、ＥＯ材料を有する上部クラッド層６５２及び非ＥＯ材料を伴った下部クラッド層６５４を有する。コアのチャネル６５６は、非ＥＯ材料を有し、上部クラッド層６５２内に形成される（断面図に関する図８を参照のこと）。コア６５６は、非曲線状の形状、例えば直線状を有する。他の実施形態においては、コア６５６は、曲線状の形状、例えばＳ字状を有する。光信号６６０は、入口６６４でコアのチャネル６５６に入り、コアのチャネル６５６の中でチャネルの出口６６６まで伝播する。電極（示してない）は、コアのチャネル６５６の中及び周囲に電場を生成させるために、上部クラッド層６５２より上に、下部クラッド層６５４より下に位置決めされる。電場は、上部クラッド層６５２における屈折率を増加させ、コア６５６における光信号の一部分が導波路６５０の外に漏れることを引き起こす。このように、光信号６２２は、光信号６６０の減衰されたバージョンであり、ここで減衰は、電場、すなわち、電極における電圧を制御することによって制御される。

図８は、視線ＹＹに沿った図７の導波路６５０の断面図である。導波路７１０は、上部クラッド層７１２、コア７１４、及び下部クラッド層７１６を含む。上部クラッド層７１２は、ＥＯ材料を含む。コア７１４は、上部クラッド層７１２内に形成される。コア７１４及び下部クラッド層７１６は、非ＥＯ材料を有する。図８は、下部クラッド層７１６より上におけるコア７１４のリッジ型の配置を示す。

図９は、視線ＸＸに沿った図６の導波路６１０の断面図である。導波路８１０は、上部クラッド層８１２、コア８１４、及び下部クラッド層８１６を含む。上部クラッド層８１２は、ＥＯ材料を有する。コア８１４は、下部クラッド層８１６内に形成される。コア８１４及び下部クラッド層８１６は、非ＥＯ材料を有する。図８は、下部クラッド層８１６の中におけるコア８１４の埋め込み型の配置を示す。

リッジ型（図８）及び埋め込み型（図９）のコアの両方を伴った直線状のチャネルのコアを有する導波路６５０を使用してシミュレーションを行った。また、シミュレーションは、リッジ型（図８）及び埋め込み型（図９）のコアの両方を伴ったＳ−チャネルのコアを有する導波路６１０も使用した。下部クラッドの屈折率は、約１．５６３であった。コアの屈折率は、約１．５６７であった。（１００ピコメートル毎ボルトの電気光学係数を有するＥＯ材料を伴った）上部クラッドの屈折率は、約１．５６３であった。図６に関しては、幅６３０（及び６３２）は、約４ｍｍで、側面の偏移６３４は、約０．１２５ｍｍであった。コアは、７×７μｍの断面を有した。

図１０は、図６及び７の導波路に関する、与えられた印加電圧に対する減衰の量に関するシミュレーションの結果を示すグラフである。ｙ軸９１２は、ｄＢ（パワー）毎ｃｍで減衰を与え、ｘ軸９１０は、ボルト毎１０μｍで電極の間に印加された電圧を与える。ＥＯ係数は、１００ｐｍ／ボルトである。曲線９２０及び９２２は、図６におけるような曲線状のコアに関する減衰を示し、曲線９２４及び９２６は、図７におけるような直線状のコアに関する減衰を示す。曲線９２０及び９２４は、図８のリッジ型のコアに関するものである。曲線９２２及び９２６は、図９の埋め込み型のコアに関するものである。曲線９２０及び９２２から、図６のＳ字状のコアのチャネルは、図７の直線状のチャネルのコアと比較したとき、より広いダイナミックレンジ、例えば、＞１５ｄＢを与える。しかしながら、直線状のコアのチャネル（曲線９２４及び９２６）は、減衰のより微細な調整を可能にする。

明細書及び図面を、限定的な意味というよりもむしろ実例となるものと考えなければならない。しかしながら、請求項に述べるような本発明のより広い主旨及び範囲から逸脱することなく、付加、削減、削除、並びに他の変更及び変化をそれらにしてもよいことは明白であると思われる。

（付記１）
導波路において光減衰を引き起こす方法であって、
前記導波路は、光信号を受信する入力口及び減衰した光信号の出力用の出力口を含み、
当該方法は、
前記導波路の少なくとも一部分に、前記導波路の前記一部分における第一の屈折率を第二の屈折率に変化させるように、電場を発生させること、
前記入力口から前記電場を通じて前記出力口へ前記導波路における前記光信号を方向付けること、及び
前記光信号を前記電場の関数として減衰させること
を含む方法。

（付記２）
前記導波路は、コア及びクラッドをさらに含み、
前記クラッドは、前記一部分を含み、
前記電場を増加させることは、前記導波路からの光放出の損失を増加させる付記１記載の方法。

（付記３）
前記導波路は、前記出力口の近くにフォーカシングレンズをさらに含み、
前記光信号を減衰させることは、前記出力口に関して前記フォーカシングレンズの焦点の位置を変化させることを含み、
前記焦点の前記変化させることは、前記電場の前記関数に基づく付記１記載の方法。

（付記４）
前記電場を発生させることは、発散レンズを形成することを含む付記１記載の方法。

（付記５）
前記入力口からの前記光信号を平行にすること及び
前記発散レンズを使用して前記平行にされた光信号のコリメーションの幅を変化させることを含み、
前記幅は、前記電場の大きさに依存し、
当該方法は、前記変化した幅を有する前記平行にされた光信号を焦点合わせすることをさらに含む付記４記載の方法。

（付記６）
前記電場を発生させることは、前記光信号を偏向させるプリズムを形成することを含む付記１記載の方法。

（付記７）
前記入力口からの前記光信号を平行にすること及び
前記プリズムを使用して前記光信号のビームの方向を変化させることを含み、
前記変化させることは、前記電場の大きさに依存し、
当該方法は、前記光信号を焦点合わせすることをさらに含む付記６記載の方法。

（付記８）
光信号を減衰させる可変光減衰器であって、
前記光信号を受信する入力口及び減衰した光信号の出力用の出力口を含む導波路、
前記受信された光信号を平行にする第一のレンズ及び
電場によって形成されたプリズムを含み、
前記プリズムは、前記電場の強度に依存して前記平行にされた光信号の偏向を変化させ、
当該可変光減衰器は、前記変化した光信号を焦点合わせする第二のレンズを含み、
前記光信号の減衰は、前記出力口に関して前記焦点合わせされた光信号の焦点の場所に依存し、
前記場所は、前記電場の関数として変動する可変光減衰器。

（付記９）
前記導波路は、直線状の形状を有するコアをさらに含む付記８記載の可変光減衰器。

（付記１０）
前記導波路は、曲線状の形状を有するコアをさらに含む付記８記載の可変光減衰器。

（付記１１）
光信号を減衰させる可変光減衰器であって、
前記光信号を受信する入力口及び減衰した光信号の出力用の出力口を含む導波路、
前記受信された光信号を平行にする第一のレンズ及び
電場によって形成された第二のレンズを含み、
前記第二のレンズは、前記電場の強度に依存して前記平行にされた光信号のコリメーションの幅における変化を引き起こし、
当該可変光減衰器は、前記変化した平行にされた光信号を焦点合わせする第三のレンズを含み、
前記光信号の減衰は、前記変化したコリメーションの幅に依存する可変光減衰器。

（付記１２）
前記第二レンズは、前記平行にされた光信号が発散することを引き起こし、
当該可変光減衰器は、前記発散した光信号を再度平行にする第四のレンズをさらに含む付記１１記載の可変光減衰器。

（付記１３）
前記第三のレンズは、第二の電場から形成され、
当該可変光減衰器は、前記焦点合わせされた変化した平行にされた光信号の焦点をさらに含み、
前記光信号の減衰は、前記焦点の場所にさらに依存し、
前記場所は、前記第二の電場の関数として変動する付記１１記載の可変光減衰器。

（付記１４）
前記導波路は、曲線状の形状を有するコアをさらに含む付記１１記載の可変光減衰器。

（付記１５）
前記導波路は、直線状の形状を有するコアをさらに含む付記１１記載の可変光減衰器。

（付記１６）
光信号を減衰させる可変光減衰器であって、
前記光信号を受信する入力口及び減衰した光信号の出力用の出力口を含む導波路、
前記受信された光信号を平行にする、前記導波路における第一の電場、
前記第二の電場の強度に依存して前記平行にされた光信号を変化させる、前記導波路における第二の電場、及び
前記出力口に又は近くに前記変化した光信号を焦点合わせさせる、前記導波路における第三の電場を含み、
前記光信号の減衰は、前記出力口に関する前記焦点合わせされた光信号の焦点の場所に依存する可変光減衰器。

（付記１７）
光信号を減衰させる可変光減衰器であって、
前記光信号を受信する入力口、
前記減衰した光信号の出力用の出力口、及び
前記入力口から前記出力口へ前記光信号を伝播させる導波路を含み、
前記導波路は、コア、上部クラッド層、及び下部クラッド層を含み、
前記上部クラッド層の一部は、電気光学材料を含み、
当該可変減衰器は、電場を生成させる、前記上部クラッド層に位置決めされた上部電極を含み、
前記電場は、前記光信号の一部が前記出力口より前に前記導波路の外に放出されるように、前記上部クラッド層の一部分の屈折率を変化させる可変光減衰器。

（付記１８）
前記下部クラッド層は、前記電場が存在するとき屈折率が変化しない材料を含む付記１７記載の可変光減衰器。

（付記１９）
前記下部クラッド層に貼られた下部電極をさらに含む付記１７記載の可変光減衰器。

（付記２０）
電場がないとき、前記コアは、前記上部クラッド層よりも高い屈折率を有する付記１７記載の可変光減衰器。

（付記２１）
前記コアは、前記下部クラッド層に貼られると共に前記上部クラッド層内に形成される付記１７記載の可変光減衰器。

（付記２２）
前記コアは、前記入力口から前記出力口まで湾曲する付記２１記載の可変光減衰器。

（付記２３）
前記下部クラッド層は、前記電場が存在するとき屈折率が変化しない材料を含む付記２１記載の可変光減衰器。

（付記２４）
前記導波路の上面図から、前記コアは、曲線及び直線からなる群から選択された形状を有する付記２１記載の可変光減衰器。

（付記２５）
前記コアは、前記上部クラッド層より下に貼られると共に前記下部クラッド層内に形成される付記１７記載の可変光減衰器。

（付記２６）
前記下部クラッド層は、前記電場が存在するとき屈折率が変化しない材料を含む付記２５記載の可変光減衰器。

（付記２７）
前記コアは、前記入力口から前記出力口まで湾曲する付記２５記載の可変光減衰器。

（付記２８）
前記導波路の上面図から、前記コアは、直線及び曲線からなる群から選択された形状を有する付記２５記載の可変光減衰器。

（付記２９）
光信号を減衰させるシステムであって、
前記光信号を受信する入力手段及び出力口を含む導波路、
前記導波路の少なくとも一部分に、前記導波路の前記一部分における第一の屈折率を第二の屈折率に変化させるように、電場を発生させる手段、
前記入力手段から前記電場を通じて前記出力口へ前記導波路における前記光信号を方向付ける手段、並びに
前記電場の関数として前記導波路における前記光信号を減衰させる手段
を含むシステム。

可変光減衰器（ＶＯＡ）の既知の使用の慨略図である。 本発明の実施形態の導波路の一部分の断面である。 光ビームの偏向角を変化させることによって光減衰を変動させる、本発明の実施形態のＶＯＡのデバイスの上面図である。 光ビームのコリメーションを変化させることによって光減衰を変動させる、本発明の別の実施形態のＶＯＡのデバイスの上面図である。 導波路の内部にモードの不整合を導入することによって光信号を減衰させる、本発明のさらに別の実施形態のＶＯＡのデバイスの断面図である。 本発明の別の実施形態のＳ字状のコアのチャネルを有する導波路の等角投影図である。 本発明の代替の実施形態の直線状のコアのチャネルを有する導波路の等角投影図である。 図６の導波路の断面図である。 図７の導波路の断面図である。 図６及び７の導波路に関する、与えられた印加電圧に対する減衰の量に関するシミュレーションの結果を示すグラフである。

符号の説明

１１０−１、１１０−２、１１０−３、３０８、４０８、５０８ 可変光減衰器
１１２ 波長分割多重化装置
１１４ 光増幅器
２１０、６１０、６５０、７１０、８１０ 導波路
２１２、５１０、６１２、６５２、７１２、８１２ 上部クラッド層
２１４、３１４、４１４、５１４、６１８、６５６、７１４、８１４ コア
２１６、５１６、６１６、６５４、７１６、８１６ 下部クラッド層
２１８、５２０ 上部電極
２２０、５２２ 下部電極
２２２、３３０、３３８、４３０、４３８、６２０、６２２、６２４、６６０、６６２ 光信号
３１０、４１０ 縦軸
３１２、３１６、４１２、４１６ コアのチャネル
３１３、３１５、４１３、４１５ チャネル導波路
３２０、３２６、４２０、４２２、４２４、４２６ レンズ
３２２、３２４ プリズム
３３１、４３１ 入力口
３３２、４３２、６３８、６６６ 出口
３３３、３３４、３３５、３４１、４３３、４３４、４３５、４４１ 光ビーム
３３６、４３６ 焦点
３３７ 入力
３４０、４４０ 出力口
４３７、６３６、６６４ 入口
４５０、４５２、６３０、６３２ 幅
５１２ 上部クラッド層の一部分
５２４ 電場
５３０、５３２、５４２ 光線
５４０ 界面
６３４ 側面の偏移
６４０、６４２ 湾曲したエリア
９１０ ｘ軸
９１２ ｙ軸
９２０、９２２、９２４、９２６ 曲線

Claims (4)

1. 光信号を受信する入力口が形成された第１の導波路と、
   減衰させた光信号を出力する出力口が形成された第３の導波路と、
   前記第１の導波路と第３の導波路との間に設けられた、電気光学材料よりなる第２の導波路とを有する可変光減衰器であって、
   前記第２の導波路には、
   前記受信した光信号を第１の平行な光信号にする第１のレンズと、
   前記第１の平行な光信号をビーム幅が異なる第２の平行な光信号にする、前記第２の導波路に電極により電場を発生することにより形成されるレンズ系と、
   前記第２の平行な光信号を収束させる第２のレンズとを形成し、
   前記電場に応じて、前記第２の平行な光信号のビーム幅を変化させ、前記第２のレンズにより収束されて前記出力口に入る前記第２の平行な光信号の量を変化させることにより、前記光信号を可変的に減衰させる可変光減衰器。
2. 光信号を減衰させる可変光減衰器であって、
   前記光信号を受信する入力口と、
   前記減衰した光信号を出力する出力口と、
   前記入力口から前記出力口へ前記光信号を伝播させる導波路とを含み、
   前記導波路は、コア、上部クラッド層、及び下部クラッド層を含み、
   前記上部クラッド層の一部は、電気光学材料を含み、
   当該可変減衰器は、電場を生成させる、前記上部クラッド層に位置決めされた上部電極をさらに含み、
   前記電場は、前記光信号の一部が前記出力口より前に前記導波路の外に放出されるように、前記上部クラッド層の一部の屈折率を変化させる可変光減衰器。
3. 光信号を受信する入力口が形成された第１の導波路と、
   減衰させた光信号を出力する出力口が形成された第３の導波路と、
   前記第１の導波路と第３の導波路との間に設けられた、電気光学材料よりなる第２の導波路とを有する可変光減衰器における光信号の減衰方法であって、
   前記第２の導波路において、
   第１のレンズにより前記受信した光信号を第１の平行な光信号にする段階と、
   前記第２の導波路に電極により電場を発生することにより形成されたレンズ系により、前記第１の平行な光信号をビーム幅が異なる第２の平行な光信号にする段階と、
   第２のレンズにより前記第２の平行な光信号を収束させる段階とを含み、
   前記電場に応じて、前記第２の平行な光信号のビーム幅を変化させ、前記第２のレンズにより収束されて前記出力口に入る前記第２の平行な光信号の量を変化させることにより、前記光信号を可変的に減衰させる減衰方法。
4. 可変光減衰器における光信号の減衰方法であって、
   前記可変光減衰器は、
   前記光信号を受信する入力口と、
   前記減衰した光信号を出力する出力口と、
   前記入力口から前記出力口へ前記光信号を伝播させる導波路とを含み、
   前記導波路は、コア、上部クラッド層、及び下部クラッド層を含み、
   前記上部クラッド層の一部は、電気光学材料を含み、
   当該可変減衰器は、電場を生成させる、前記上部クラッド層に位置決めされた上部電極をさらに含み、
   前記減衰方法は、
   前記電場に応じて、前記光信号の一部が前記出力口より前に前記導波路の外に放出されるように、前記上部クラッド層の一部の屈折率を変化させる段階を有する減衰方法。

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