光デバイス
【課題】２次の電気光学効果を有する電気光学結晶に電界傾斜が生じた場合であっても、該電界傾斜により生じる偏向の影響を低減可能な光デバイスを提供すること。
【解決手段】光変調器３０は、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶３１を備え、電気光学結晶３１の第1の面には、正極３２ａ、負極３４ｂ、負極３５ｂ、および正極３３ａがこの順番で方向Ｐに沿って配置され、電気光学結晶３１の上記第１の面に対向する第２の面には、正極３２ｂ、負極３４ａ、負極３５ａ、および正極３３ｂがこの順番で方向Ｐに沿って配置されている。正極３２ａと負極３２ｂとが第１の電極対を形成し、正極３３ａと負極３３ｂとが第２の電極対を形成し、正極３４ａと負極３４ｂとが第３の電極対を形成し、正極３５ａと負極３５ｂとが第４の電極対を形成している。さらに、電極長ａ1とａ2との合計が、電極長ｂ1、ｂ2との合計と等しくしている。
【解決手段】光変調器３０は、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶３１を備え、電気光学結晶３１の第1の面には、正極３２ａ、負極３４ｂ、負極３５ｂ、および正極３３ａがこの順番で方向Ｐに沿って配置され、電気光学結晶３１の上記第１の面に対向する第２の面には、正極３２ｂ、負極３４ａ、負極３５ａ、および正極３３ｂがこの順番で方向Ｐに沿って配置されている。正極３２ａと負極３２ｂとが第１の電極対を形成し、正極３３ａと負極３３ｂとが第２の電極対を形成し、正極３４ａと負極３４ｂとが第３の電極対を形成し、正極３５ａと負極３５ｂとが第４の電極対を形成している。さらに、電極長ａ1とａ2との合計が、電極長ｂ1、ｂ2との合計と等しくしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスに関し、より詳細には、二次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いた光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光通信システムの大容量、高速化ならびに高機能化に対する要求は、急激に高まっている。このような、光通信システムに用いられる光信号処理デバイスとして期待されているものに１つに光変調器があり、電気光学結晶を用いた光変調器の開発が進められている。
【０００３】
電気光学結晶を用いた光位相変調器は、結晶の屈折率の変化により、結晶を通過する光の速度を変化させて、光の位相を変化させる。また、電気光学結晶を、マッハツェンダ干渉計、マイケルソン干渉計の一方の光導波路に設置すると、結晶に印加する電圧に応じて、干渉計の出力の光強度が変化する。これら干渉計は、光スイッチ、光変調器として用いることができる。特許文献１では、電気光学結晶としてＫＴＮ（ＫＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１））及びＫＬＴＮ（Ｋ1-yＬｉyＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１））を用いた光位相変調器が開示されている。
【０００４】
図１に、特許文献１に開示された、電気光学結晶を用いた光位相変調器、偏光子、および検光子を組み合わせた光強度変調器の構成を示す。図１において、ＫＴＮやＫＬＴＮ等の２次の電気光学効果を有する電気光学結晶１には、対向する面に正極２と負極３とが形成される。すなわち、電気光学結晶１の上面と下面とに正極２および負極３とを形成する。また、電気光学結晶１の入射側に偏光子４を配置し、出射側に検光子５を配置する。偏光子４の透過容易軸を、図１中のｘ軸方向から４５度傾くように設定し（偏光角がｘ軸に対して４５度となるように設定し）、検光子５の透過容易軸を、偏光子４の透過容易軸と直交するように（偏光角がｘ軸に対して−４５度となるように）設定している。電気光学結晶１の結晶軸ｘ，ｙ，ｚを図１に示したように規定する。
【０００５】
さて、電気光学結晶１は、２次の電気光学効果を有するので、該２次の電気光学効果により、屈折率が変化する。２次の電気光学効果の場合、垂直偏光、すなわち光の偏光方向が図１のｘ軸方向に対する電気光学定数は、ｓ11であり、正極２と負極３との間に電圧Ｖを印加したときの位相の変化は、次式で与えられる。
【０００６】
【数１】
【０００７】
ここで、ｎは電気光学結晶１の屈折率、Ｌは光の伝搬方向、すなわち図１のｚ軸方向の電気光学結晶１の長さ、λは光の波長、ｄは正極２と負極３の間隔である。水平偏光、すなわち光の偏光方向が図１のｙ軸方向に対する電気光学定数は、ｓ12であり、正極２と負極３との間に電圧Ｖを印加したときの位相の変化は、次式で与えられる。
【０００８】
【数２】
【０００９】
光位相変調器の効率を表す指数として、半波長電圧が用いられている。半波長電圧は、光の位相をπラジアンだけ変化させるのに要する電圧であり、次式で与えられる。
【００１０】
【数３】
【００１１】
円偏光等の入射光を偏光子４に入射する場合、正極２と負極３との間に所定の電圧を印加すると、出射光の偏光方向が入射光の偏光方向に対して９０°回転する。
【００１２】
偏光子４を通過した光の電界成分のうち、ｘ軸に平行な成分をＥｘ、ｙ軸に平行な成分をＥｙとする。偏光子４の偏光角が、電気光学結晶１のｘ軸に対して４５度の場合には、Ｅｘ＝Ｅｙである。
【００１３】
正極２と負極３との間に電圧Ｖを印加したときのＥｘおよびＥｙの位相の変化は、それぞれ式（１），（２）で与えられる。検光子５の偏光角が、電気光学結晶１のｘ軸に対して−４５度の場合、検光子５を通過した出射光の強度は、次式で与えられる。
【００１４】
【数４】
【００１５】
ＥｘとＥｙとが等しい場合には、
【００１６】
【数５】
【００１７】
として、次式で与えられる。
【００１８】
【数６】
【００１９】
このようにして、図１に示したように、電圧Ｖに応じて、検光子５を通過した出射光の強度を０％〜１００％の間で変調することができる。
【００２０】
【特許文献１】国際公開第２００６／１３７４０８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
このように、光強度変調器においては、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いる構成は、電圧印加による屈折率変化を大きくすることができ、光強度変化を低電圧で制御することができるので有効である。しかしながら、近年の光通信技術の発達に伴い、より良好な光強度変調が求められており、該より良好な光強度変調の実現のためには、まだ改善しなければならない課題が残されている。
【００２２】
特に、光強度変調器において、ＫＴＮ等の２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用い、かつ電極をオーミック接触させる場合、電圧が印加されると電気光学結晶内に電界傾斜が発生し、該電界傾斜により光が偏向することが知られており（特許文献１参照）、該偏向の影響により消光比が劣化することがある。
【００２３】
このような光の偏向の様子を図２に示す。
図２において、ＫＴＮからなる電気光学結晶２１の一方の面に正極２２が配置され、一方の面に対向する他方の面には負極２３が配置されている。上記正極２２および負極２３は、電気光学結晶２１にオーミック接触している。電気光学結晶２１の、２次の電気光学定数ｓ11の符号とｓ12の符号とは逆であるとする。
【００２４】
このような構成において、電圧を印加すると電気光学結晶２１中に電界傾斜が生じる。そして、電界傾斜が生じている電気光学結晶２１に入射光２１を入射すると、入射光２４の垂直偏光成分２５と水平偏光成分２６とがそれぞれ偏向する。このとき、２次の電気光学定数ｓ11とｓ12とは逆符号であるので、垂直偏光成分２５と水平偏光成分２６とは反対方向に偏向する。
【００２５】
また、電気光学効果には偏光依存性があるため、垂直偏光成分に対する屈折率変化の傾斜と、水平偏光成分に対する屈折率変化の傾斜とは異なる。よって、入射光２４の光軸方向と、垂直偏光成分２５の偏向方向との成す角θ1と、入射光２４の光軸方向と、水平偏光成分２６の偏向方向との成す角θ2とは異なる。ここで、θ1、θ2は偏向角である。
【００２６】
なお、本明細書において、「垂直偏光」とは、偏光方向が、光軸に垂直方向であって、電気光学結晶に配置された電極間に生じる電界の方向と一致する方向の偏光である。図１で言うと、偏光方向がｘ軸方向の偏光である。
また、本明細書において、「水平偏光」とは、偏光方向が、光軸に垂直方向であって、電気光学結晶に配置された電極間に生じる電界の方向と直交する方向の偏光である。図１で言うと、偏光方向がｙ軸方向の偏光である。
【００２７】
図２の構成では、上述のように垂直偏光成分２５と水平偏光成分２６とが逆方向にそれぞれ偏向角θ1、θ2で偏向するので、出射光は入射光２４が垂直偏光成分２５と水平偏光成分２６との分離したものとなる。
【００２８】
電気光学結晶２１の入射側に偏光子を配置し、出射側に検光子を配置して、図１のような光強度変調器を構成すると、上述の偏向の影響により入射光が分離して出射されることになり、消光比の劣化の原因となっていた。従って、より良好な光強度変調の実現のために、上記偏向の影響を抑え、消光比の劣化を抑えることが望まれている。
【００２９】
また、図２の構成を位相変調器に適用する場合には、上述の偏向の影響により、分離された垂直偏光成分２５および水平偏光成分２６の各々は、平行光として出射しない。すなわち、垂直偏光成分２５は、入射光２４の光軸に対して偏向角θ1の角度で出射し、水平偏光成分２６は、入射光２４の光軸に対して偏向角θ2の角度で出射することになる。
【００３０】
位相変調器についても、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いることは、低い電圧で大きな屈折率変化を得ることができるので、有効であるが、上記偏向の影響により平行光を出射することが困難であった。
【００３１】
このような、低電圧で大きな屈折率変化を得ることができる２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いる光デバイスにおいては、上述の偏向の影響を低減することが望まれている。
【００３２】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶に電界傾斜が生じた場合であっても、該電界傾斜により生じる偏向の影響を低減可能な光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
このような目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶と、前記電気光学結晶の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、前記第１の面に、前記第１の正極から前記所定の方向に沿って離間して配置され、前記所定の方向に沿った第２の電極長を有する第２の正極と、前記第２の面に、前記第２の正極と第２の電極対を形成するように、前記第１の負極から前記所定の方向に離間して配置され、前記第２の電極長を有する第２の負極と、前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記第２の正極との間に配置された少なくとも１つの負極と、前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記第２の負極との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、前記第１の電極長と前記第２の電極長の合計が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする。
【００３４】
請求項２記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路と、前記スラブ導波路の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、前記第１の面に、前記第１の正極から前記所定の方向に沿って離間して配置され、前記所定の方向に沿った第２の電極長を有する第２の正極と、前記第２の面に、前記第２の正極と第２の電極対を形成するように、前記第１の負極から前記所定の方向に離間して配置され、前記第２の電極長を有する第２の負極と、前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記第２の正極との間に配置された少なくとも１つの負極と、前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記第２の負極との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、前記第１の電極長と前記第２の電極長の合計が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする。
【００３５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第１の電極長と前記第２の電極長とが同じ長さであることを特徴とする。
【００３６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記光デバイスの入射側に配置された偏光子と、前記光デバイスの出射側に配置され、前記偏光子の透過容易軸と直交する方向の透過容易軸を有する検光子とをさらに備えることを特徴とする。
【００３７】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第１の電極長と前記第２の電極長とが異なる長さであることを特徴とする。
【００３８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記光デバイスの入射面に光学的に接続された第１の光ファイバと、前記光デバイスの出射面における、前記光デバイスに電圧を印加する場合に光が出射する位置、および前記光デバイスの出射面における、前記光デバイスに電圧を印加しない場合に光が出射する位置のいずれか一方に光学的に接続された第２の光ファイバとをさらに備えることを特徴とする。
【００３９】
請求項７記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶であって、第１の端面から光が入射し、該第１の端面と対向する第２の端面から光が出射する電気光学結晶と、前記電気光学結晶の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、前記電気光学結晶の第２の端面に配置された反射部材と、前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの負極と、前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、前記第１の電極長が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする。
【００４０】
請求項８記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路であって、第１の端面から光が入射し、該第１の端面と対向する第２の端面から光が出射するスラブ導波路と、前記スラブ導波路の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、前記スラブ導波路の第２の端面に配置された反射部材と、前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの負極と、前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、前記第１の電極長が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする。
【００４１】
請求項９記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶と、前記電気光学結晶の第１の面に、所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極と、前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極とを備え、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極の各々と、前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々とが１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って少なくとも３つの電極対が形成されており、変調動作時において、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極、および前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々には、前記電気光学結晶へと入射光が入射する際の入射角と、該電気光学結晶から出射光が出射する際の出射角とが等しくなり、かつ電界が印加されていない前記電気光学結晶中を通過する光の出射位置の偏位量と、電界が印加されている電気光学結晶中を通過する光の出射位置の偏位量とが等しくなるような電圧が印加されることを特徴とする。
【００４２】
請求項１０記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路と、前記スラブ導波路の第１の面に、所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極と、前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極とを備え、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極の各々と、前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々とが１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って少なくとも３つの電極対が形成されており、変調動作時において、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極、および前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々には、前記スラブ導波路へと入射光が入射する際の入射角と、該スラブ導波路から出射光が出射する際の出射角とが等しくなり、かつ電界が印加されていない前記スラブ導波路中を通過する光の出射位置の偏位量と、電界が印加されているスラブ導波路中を通過する光の出射位置の偏位量とが等しくなるような電圧が印加されることを特徴とする。
【００４３】
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明において、前記正極および負極の各々は、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｍｇ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂ、Ｈｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｔｅ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｒｈのいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
本発明よれば、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶に電界傾斜が生じた場合であっても、該電界傾斜により生じる偏向の影響を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００４６】
本発明の一実施形態は、ＫＴＮ（ＫＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１））やＫＬＴＮ（Ｋ1-yＬｉyＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１））等、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いた光変調器であって、該電気光学結晶に設ける電極の配置方法に特徴がある。
【００４７】
この本発明の一実施形態に係る電極の配置方法は、光変調器の他に、光可変減衰器等の光デバイスにも適用可能である。すなわち、本発明の本質は、後述するような電極の配置方法にあり、該電極の配置方法によって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶に電圧を印加した際に生じる電界傾斜による偏向の影響を低減することが重要であって、対象となるデバイスの種類は問わない。
【００４８】
本発明の一実施形態では、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶の第１の面と、該第１の面と対向する第２の面とに電極対を形成するように正極、負極を配置し、所定の方向（入射光の光軸方向）に複数の電極対を形成する。すなわち、上記所定の方向に沿って第１の電極対を配置し、該第１の電極対と離間して第２の電極対を配置し、第１の電極対と第２の電極対との間に、少なくとも１つの電極対を配置するのである。これら各電極対の間の、電気光学結晶の領域を、光が通過することになる。
【００４９】
このように形成された複数の電極対のうち、上記所定の方向に沿った両端の電極対（第１の電極対および第２の電極対）について、正極、負極の配置方法を同一にする。これと共に、両端の電極対間の電極対については、上記両端の電極対の正極、負極の配置方法とは逆の配置方法にする。
【００５０】
すなわち、両端の電極対の一方の電極対において、正極を第１の面に配置し負極を第２の面に配置する場合、両端の電極対の他方の電極対では、正極を第１の面に配置し負極を第２の面に配置するのである。このとき、両端の電極対の間にある少なくとも１つの電極対については、その正極を第２の面に配置し、負極を第１の面に配置するのである。
【００５１】
さらに、両端の電極対を構成する電極の、上記所定の方向に沿った長さ（本明細書では、電極長とも呼ぶ）の合計と、両端の電極対の間の電極対を構成する電極の電極長の合計とを等しくする。
【００５２】
このような電極配置において、電界傾斜によって生じた屈折率傾斜により生じる偏向により分離された垂直偏光成分と水平偏光成分とを、電気光学結晶の出射側で干渉させることができる。これと共に、出射光の光軸方向を、入射光の光軸方向と平行にすることができる。
【００５３】
上記干渉されて出射する位置は、両端の電極対である、第１の電極対を構成する電極の電極長と、第２の電極対を構成する電極の電極長との長さによって、制御することができる。一例として、第１の電極対を構成する電極の電極長と、第２の電極対を構成する電極の電極長とを同じ長さに設定することにより、入射光の入射位置と同じ高さから出射することができる。また、他の例として、第１の電極対を構成する電極の電極長と、第２の電極対を構成する電極の電極長とを異なる長さに設定することによって、入射光の入射位置とは異なる高さから出射することができる。
【００５４】
上述のような電極配置にすることで、電気光学結晶に電界傾斜が生じた場合における、該電界傾斜により生じる偏向の影響が低減されるが、本発明の別の実施形態では、各電極に印加される電圧を制御することにより、上記偏向の影響を低減している。すなわち、本発明の一実施形態では、電気光学結晶の第１の面に少なくとも３つの電極を配置し、かつ第２の面に、第１の面に配置された各電極と対向するように少なくとも３つの電極を配置して、少なくとも３つの電極対を形成し、各電極に印加する電圧を、次のような２つの条件を満たすように制御する。
条件１；光変調器の基体となる電気光学結晶へと入射光が入射する際の入射角と、該電気光学結晶から出射する際の出射光の出射角とを等しくする。
条件２；所定の入射角で入射した光が、電界が印加されていない電気光学結晶中を通過して出射する際の光の位置の偏位量と、電界が印加されている電気光学結晶中を通過して出射する際の光の位置の偏位量とを等しくする。
【００５５】
上記ＫＴＮ、ＫＬＴＮは、電界を結晶軸方向に印加すると、大きな二次の電気光学効果を示す。その値は（１２００〜８０００ｐｍ／Ｖ）であり、１次の電気光学効果を有する材料であるＬｉＮＯ3（ＬＮ）の有する非線形定数３０ｐｍ／Ｖに比べて著しく大きい。さらに、ＫＴＮ、ＫＬＴＮは、ＴａとＮｂの組成比を変化させることにより、常誘電性から強誘電性への相転移温度を、ほぼ絶対零度から４００℃まで変化させることが可能である。従って、温度コントローラを用いなくても、動作温度を室温等、所望に設定することができる。このように、ＫＴＮやＫＬＴＮは、光変調器に対して好ましい材料である。
【００５６】
なお、本発明の一実施形態では、光変調器の変調領域として用いる材料は、ＫＴＮやＫＬＴＮに限らない。本発明の一実施形態の目的は、低電圧で変調動作を行うことではなく、２次の電気光学効果を有する材料を変調領域に適用した際の、偏向の影響を低減することにある。よって、上記変調材料に用いる材料は、ＫＴＮ、ＫＬＴＮに限らず、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＩＯ3、ＫＮｂＯ3、ＫＴｉＯＰＯ4、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、Ｂａ1-xＳｒxＴｉＯ3（０＜ｘ＜１）、Ｂａ1-xＳｒxＮｂ2Ｏ6（０＜ｘ＜１）、Ｓｒ0.75Ｂａ0.25Ｎｂ2Ｏ6、Ｐｂ1-yＬａyＴｉ1-xＺｒxＯ3（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3-ＰｂＴｉＯ3、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＤ2ＰＯ4、（ＮＨ4）Ｈ2ＰＯ4、ＢａＢ2Ｏ4、ＬｉＢ3Ｏ5、ＣｓＬｉＢ6Ｏ10、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＧａＰ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、およびＺｎＯ等、２次の電気光学効果を有する誘電体材料であればいずれを用いても良い。
【００５７】
また、電気光学結晶に電界を印加するための電極の材料は、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｍｇ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂ、Ｈｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｔｅ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｒｈのいずれかを用いることができる。また、上記材料を複数用いた合金であってもよい。
【００５８】
（第１の実施形態）
図３は、本実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。
図３において、光変調器３０は、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶３１を備えている。電気光学結晶３１の第1の面には、正極３２ａ、負極３４ｂ、負極３５ｂ、および正極３３ａがこの順番で方向Ｐ（入射光３６の光軸方向に一致する方向）に沿って所定の間隔で配置されている。一方、電気光学結晶３１の上記第１の面に対向する第２の面には、負極３２ｂ、正極３４ａ、正極３５ａ、および負極３３ｂがこの順番で方向Ｐに沿って上記所定の間隔で配置されている。上記各電極３２ａ〜３５ｂはそれぞれ、電気光学結晶３１にオーミック接触している。
なお、図３に示す構成においては、電気光学結晶３１の２次の電気光学定数ｓ11とｓ21とは逆符号である。
【００５９】
また、図３において、入射光３６は、図３のｘ軸方向から４５度傾いた偏光方向を有する直線偏光とする。
【００６０】
本実施形態では、正極３２ａと負極３２ｂとが第１の電極対を形成し、正極３２ａおよび負極３２ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。正極３２ａの、方向Ｐに沿った長さである電極長はａ1であり、負極３２ｂの電極長もａ1である。同様に、正極３３ａと負極３３ｂとが第２の電極対を形成し、正極３３ａおよび負極３３ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。正極３３ａの電極長はａ2であり、負極３３ｂの電極長もａ2である。
【００６１】
また、正極３４ａと負極３４ｂとが第３の電極対を形成し、正極３４ａおよび負極３４ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。正極３４ａの、方向Ｐに沿った長さである電極長はｂ1であり、負極３４ｂの電極長もｂ1である。同様に、正極３５ａと負極３５ｂとが第４の電極対を形成し、正極３５ａおよび負極３５ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。正極３５ａの、方向Ｐに沿った長さである電極長はｂ2であり、負極３５ｂの電極長もｂ2である。
【００６２】
すなわち、正極３２ａと正極３３ａとの間に配置される負極３４ｂと負極３５ｂと、負極３２ｂと負極３３ｂとの間に配置される正極３４ａと正極３５ａとがそれぞれ１対１で対を形成することにより、方向Ｐに沿って配列するように第３および第４の電極対が形成される。
【００６３】
本実施形態では、電極対の配列方向は方向Ｐであり、該配列方向の両端の電極対である第１の電極対と第２の電極対の間に、第３の電極対および第４の電極対が形成されている。そして、第１の電極対および第２の電極対に対する正極、負極の配置方法は、第１の面に正極を配置し、第２の面に負極を配置するもの（第１の配置方法）である。一方、第３の電極対および第４の電極対に対する正極、負極の配置方法は、第１の配置方法とは逆の配置方法であって、第１の面に負極を配置し、第２の面に正極を配置するもの（第２の配置方法）である。
【００６４】
さらに、図２において、電極長ａ1と電極長ａ2とを等しい長さに設定し、電極長ｂ1と電極長ｂ2とを等しい長さに設定し、かつ（ａ1＋ａ2）＝（ｂ1＋ｂ2）を満たすように設定している。従って、図２では、ａ1＝ａ2＝ｂ1＝ｂ2である。
【００６５】
このような構成において、各電極対に電圧を印加すると、各電極と電気光学結晶３１とがオーミック接触しているので、電極から電子が引き抜かれ、電気光学結晶３１の内部に空間電荷が生じ、該空間電荷によって、電圧の印加方向に電界の傾斜が生じるために、屈折率の変化にも傾斜が生じる。上述のように電気光学効果には偏光依存性があるため、垂直偏光成分に対する屈折率変化の傾斜と、水平偏光成分に対する屈折率変化の傾斜とは異なる。さらに、図３では、電気光学結晶３１の２次の電気光学定数ｓ11とｓ21とは逆符号であるので、垂直偏光と水平偏光とは逆方向に偏向することになる。よって、入射光３６は電気光学結晶３１に入射すると、第１の電極対間の電界傾斜によって、垂直偏光成分３７ａと水平偏光成分３７ｂとは逆方向に偏向し、第２の電極対間の電界傾斜によって、垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂの進行方向が、入射光３６の光軸方向と平行な方向になる。次いで、第２の電極対間の電界傾斜と同じ電界傾斜が形成されている第３の電極対の間、および第１の電極対間の電界傾斜と同じ電界傾斜が形成されている第４の電極対の間を垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂが通過し、第４の電極対間において、上記２つの偏光成分は干渉し、出射光３８となる。
【００６６】
このとき、電極長ａ1＝電極長ａ2であるので、電気光学結晶３１の出射面において、電気光学結晶３１の入射面における入射光３６の入射座標と同じ座標から出射光３８を出射することができる。
【００６７】
なお、図３では、電気光学結晶３１の２次の電気光学定数ｓ11とｓ21とを逆符号にしているので、第１の電極対間の電界傾斜により垂直偏光成分３７ａと水平偏光成分３７ｂとは異なる方向に偏向するが、電気光学結晶３１の２次の電気光学定数ｓ11とｓ21とを同符号にする場合、第１の電極対間の電界傾斜による垂直偏光成分３７ａと水平偏光成分３７ｂとの偏向方向は同方向となる。この場合であっても、上述と同様にして、第２の電極対間で光の進行方向が方向Ｐに戻り、第４の電極間で２つの偏光が干渉する。
【００６８】
以下に、電圧の印加によって電界の傾斜が発生する原理について説明する。
電気光学結晶に電圧を印加すると、結晶の高電界電気伝導に伴う空間電荷が発生する。ここでいう高電界電気伝導とは、電圧と電流の関係がオームの法則からはずれ、電流が電圧に対して非線形に増大する空間電荷制限状態にある領域における電気伝導をいう。この空間電荷制限状態にある領域では、電極から注入される電流に対して結晶内のバルク電流が小さい場合、結晶内に空間電荷が形成される。
【００６９】
図４および５に、結晶内部の電荷による電界傾斜の発生原理を示す。
図４および５に示すいずれの素子も、正極４２と負極４３とで平行に挟まれた、電気光学結晶４１を備えている。また、縦軸を負極４３から正極４２への距離とし、横軸を電気光学結晶４１内の電界の強さとするグラフを示す。
【００７０】
図４は、電気光学結晶４１内に空間電荷が存在せず、電界が一定の場合を示す。この場合、正極４２と負極４３との間の全空間にわたって電界は一定である。一方、図５は、電気光学結晶４１内の空間電荷によって空間電荷制限状態が発生した場合を示す。空間電荷制限状態では、電気光学結晶４１内に発生した空間電荷によって電界が終端され、電気光学結晶４１内の電界分布に傾斜が生じる。この空間電荷は、電気光学結晶４１の組成によって正電荷および負電荷のどちらか一方、または正電荷および負電荷の両方であり得る。
【００７１】
図６に、電界傾斜による光の偏向の原理を示す。
図６において、ｘ軸方向は、電気光学結晶４１の厚さ方向（図４および５における正極４２から負極４３に、または負極４３から正極４２に向かう方向）である。電気光学結晶４１の厚さ方向（ｘ軸方向）に線形に変化する屈折率ｎ（ｘ）を、ｘ＝０における屈折率をｎとし、ｘにおける屈折率ｎからの屈折率の変化量をΔｎ（ｘ）として、ｎ（ｘ）＝ｎ＋Δｎ（ｘ）とする。光軸に対して垂直な断面における直径がＤであるビームが、電気光学結晶４１の中を通過する場合、ビームの上端と下端とでの屈折率差は、Δｎ（Ｄ）−Δｎ（０）で与えられる。ビームが通過する屈折率に傾斜がある部分の長さ、すなわち相互作用長Ｌとすると、長さＬを伝搬後のビームの上端と下端とでの等位相面６１にはずれ６２が生じる。その上端と下端との等位相面６１のずれ６２の距離は、次式で与えられる。
【００７２】
【数７】
【００７３】
このときビームの伝搬方向６３の傾きθ（偏向角）は、ずれ６２の量がビームの光軸に対して垂直な断面における直径より十分小さいとすると次式となる。
【００７４】
【数８】
【００７５】
これが電気光学結晶４１の端面から屈折率が１と近似できる外部に出射すると、電気光学結晶４１と外部との境界面で屈折し、入射光の光軸からのトータルの偏向角は次式となる。
【００７６】
【数９】
【００７７】
ここで電気光学効果による屈折率の変化を考える。電気光学効果による屈折率の変化は、２次の電気光学効果において次式で与えられる。
【００７８】
【数１０】
【００７９】
電気光学結晶中に電荷を生じさせ、その電荷により電極から発した電界を接地電極に到達する前に終端することによって電界が結晶の厚さ方向で変化している場合で、その電界がＥ（ｘ）で表されるとすると、偏向角θは次式となる。
【００８０】
【数１１】
【００８１】
これらの式は電界Ｅ（ｘ）がｘに依存して変化している場合には、ゼロでない偏向角が生じることを示している。
【００８２】
図５のように、空間電荷制限状態にある厚さｄの電気光学結晶４１に正極４２と接地された負極４３との間に電圧Ｖを印加すると、以下の式で表される電界Ｅの空間分布が現れる。
【００８３】
【数１２】
【００８４】
ここでｘは、負極４３から対向する正極４２に向かう方向における負極４３と接する電気光学結晶４１の側面からの位置であり、ｘ0は電気光学結晶と電極の物質により決まる定数である。
【００８５】
ここで、電界Ｅを以下の式で近似すると、
【００８６】
【数１３】
【００８７】
電気光学効果を通じて誘起される屈折率変化Δｎは、２次の電気光学効果の場合において、式（９）に式（１２）を代入することによって、以下の式で与えられる。
【００８８】
【数１４】
【００８９】
したがって式(１０)、(１３）から偏向角θ（ｘ）は次式となる。
【００９０】
【数１５】
【００９１】
以上より、電気光学結晶に電圧を印加することにより、電気光学結晶の内部に空間電荷を生じさせ、入射光の光軸に対して垂直な断面に電界の傾斜を生じさせる。この電界の傾斜により、屈折率の変化量に傾斜を生じさせ、入射光の光軸に対して垂直な断面上の光の進行速度分布に傾斜を生じさせる。結果として、光が電気光学結晶中を伝搬する間、光の進行方向は、屈折率の傾斜に応じて連続的に変化させられ、偏向角を累積することになる。一方、電圧の印加方向に電界の傾斜が生じるために、光の偏向は、垂直偏光と水平偏光との間でずれ角が生じることがわかる。従って、電界の傾斜が大きい場合、光の偏向が大きくなり、電界の傾斜が小さい場合、光の偏向が小さくなる。
【００９２】
このように、等位相面６１の傾き（偏向角θ）は、電界傾斜によって決まる。言い換えると、電界傾斜によって等位相面６１の傾き、すなわち偏向角θが決まるので、同様の電界傾斜を発生させれば、同様の等位相面の傾きを実現することができる。
【００９３】
本実施形態は、まさにこの原理を用いて、偏向して、入射光に対して進行方向が変わった、垂直偏光および水平偏光の進行方向を、入射光に対して平行な方向に戻し、次いで、垂直偏光および水平偏光を干渉させて出射するのである。
【００９４】
以下で、本実施形態に係る偏向により分離した偏光を干渉する作用を説明する。
図７は、図２に示す光変調器において偏向により分離した垂直偏光と水平偏光とを干渉させる作用を説明するための模式図である。
図７において、符号７１は、電気光学結晶３１の、第１の電極対間の領域であり、符号７２は、電気光学結晶３１の、第３の電極対間の領域であり、符号７３は、電気光学結晶３１の、第４の電極対間の領域であり、符号７４は、電気光学結晶３１の、第２の電極対間の領域である。
なお、模式図である図７では、領域７１〜７４の各々の間の領域には何も示していないが、実際には図３に示すように、電気光学結晶が存在していることは言うまでも無い。
【００９５】
さて、領域７１では、電極は第１の配置方法にて配置されており、電圧印加により第１の電界傾斜（第１の屈折率傾斜）が発生している。該第１の電界傾斜によって、入射光３６の垂直偏光成分３７ａと水平偏光成分３７ｂとはそれぞれ反対方向に所定の偏向角で偏向する。
【００９６】
領域７２では、第１の配置方法とは正極、負極の配置面が逆となる第２の配置方法にて電極が配置されているので、電圧印加により発生する第２の電界傾斜（第２の屈折率傾斜）は、第１の電界傾斜（第１の屈折率傾斜）とは傾斜が逆となる。上述のように、等位相面の傾きは、電界傾斜によって決まるので、領域７１にて偏向した等位相面の傾きに対して１８０度回転した等位相面となるように、領域７２にて電界傾斜を発生させれば、領域７１にて生じた等位相面の傾きと、領域７２にて生じた等位相面の傾きとが相殺することになる。よって、領域７１にて偏向して進行方向が方向Ｐからずれた、垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂの進行方向が、入射光３６の光軸方向である方向Ｐと平行になる。すなわち、領域７１にて偏向した、垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂの進行方向はそれぞれ、領域７２にて、入射光３６の光軸方向に戻る。
【００９７】
このように、偏向により、入射光の光軸方向とずれた方向に進行する偏光の進行方向を、入射光の光軸方向に戻すために、電極長ａ1と電極長ｂ1とを同じ長さにし、かつ、領域７１と領域７２とで、正極、負極の配置を逆にしているのである。
【００９８】
本実施形態では、上述のように、入射光３６の光軸と平行な方向に進行方向が戻った垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂとを、干渉させて出射することが重要であり、そのために、図７では、第２の電界傾斜を有する領域７３、および第１の電界傾斜を有する領域７４をそれぞれ配置するのである。このように、領域７３、領域７４を形成することによって、領域７２を出射する垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂはそれぞれ、これまでに通過してきた電気光学結晶中の状態を、そのまま逆を辿るように電気光学結晶中を通過するので、偏向により偏向成分が分離した領域７１に対応する領域７４にて、垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂは干渉し、入射光３６の光軸と平行な方向の出射光３８となって出射する。
【００９９】
このように、本実施形態では、偏向により分離して進行方向が入射光の光軸方向と平行に戻った偏光を、上記光軸方向と平行な方向で干渉させるために、上記平行に戻るまでの状態をそのまま戻るように、すなわち、第２の電界傾斜の領域を通過し、次いで第１の電界傾斜の領域を通過するように、電極を配置しているのである。
【０１００】
なお、本実施形態では、領域７１にて分離された偏向を、領域７４にて干渉させるために、領域７２にて、領域７１から出射された各偏光を、入射光３６の光軸方向と平行な方向に戻す必要があるが、これを実現するために、領域７２の偏向角を、領域７１の偏向角と１８０度回転するようにする必要がある。よって、式（１４）から分かるように、領域７１を形成するための第１の電極対を構成する電極の電極長ａ1と、領域７２を形成するための第２の電極長ｂ1とを同一の長さにする必要がある。
【０１０１】
さらに、領域７２と同じ電界傾斜である領域７３を通過する、上記光軸方向と平行な進行方向の各偏光成分を、領域７１と同じ電界傾斜である領域７４にて、上記光軸方向と平行な方向で干渉させるために、電極長ｂ2と電極長ａ2とを同一の長さにする必要がある。
【０１０２】
その結果として、第１の配置方法における電極長の合計（ａ1＋ａ2）と、第２の配置方法における電極長の合計（ｂ1＋ｂ2）とが同じとなる。
【０１０３】
本実施形態では、第１の屈折率状態の媒体を通過した光が、第１の屈折率状態とは異なる第２の屈折率状態の媒体を通過し、また第１の屈折率状態の媒体を通過する際に光が元の状態に戻ろうとする性質を利用するものであり、該性質を利用するために、第１の屈折率状態（第１の電界傾斜）を形成するための電極の長さの合計と、第２の屈折率状態（第２の電界傾斜）を形成するための電極の長さの合計とを等しくするのである。
【０１０４】
このように、本発明においては、上記各偏光成分を、入射光の光軸方向と平行な方向で干渉させて出射光とするために、（ａ1＋ａ2）＝（ｂ1＋ｂ2）である必要があるのである。
【０１０５】
なお、電極長ａ1と電極長ａ2とは、図３のように同じ長さであっても良いし、（ａ1＋ａ2）＝（ｂ1＋ｂ2）の関係を満たすのであれば、第２の実施形態のように異なる長さであっても良い。
【０１０６】
また、本実施形態では、第１の電極対と第２の電極対とは別個である必要があるが、第３の電極対と第４の電極対とは別個である必要は無く、同一であっても、３つ以上であっても良い。すなわち、上記電極長の関係を満たすのであれば、正極３４ａと３５ａ（負極３４ｂと３５ｂ）とを同一の電極にしても良いし、３つ以上の正極および負極を配置するようにしても良い。
【０１０７】
このように、第２の電界傾斜を形成するための電極対の数は、少なくとも１つ以上であれば良いのである。このとき、第１の電極対を構成する電極の電極長と第２の電極対を構成する電極の電極長との合計を、第１の電極対と第２の電極対との間に形成される少なくとも１つの電極対を構成する電極の電極長の合計と等しくする必要があることは言うまでも無い。
【０１０８】
図８は、本実施形態に係る、光強度変調器の構成を示す図である。
図８において、光変調器３０の入射側に偏光子８１を配置し、出射側に検光子８２を配置する。偏光子８１の透過容易軸を、図８中のｘ軸方向から４５度傾くように設定し（偏光角がｘ軸に対して４５度となるように設定し）、検光子８２の透過容易軸を、偏光子８１の透過容易軸と直交するように（偏光角がｘ軸に対して−４５度となるように）設定している。
【０１０９】
なお、図８では、偏光子８１および検光子８２の透過容易軸をｘ軸に対して４５度、−４５度に設定しているが、この角度に限らない。また、偏光子８１の透過容易軸と検光子８２の透過容易軸とを直交させているが、これに限らず、同一の方向にしても良い。
【０１１０】
このような構成において、入射光８３を入射し、各電極に所定の電圧を印加することによって強度変調を行う際、電気光学結晶３１中において入射光８３の垂直偏光成分および水平偏光成分が偏向して分離しても、本実施形態に特徴的な電極配置によって形成される電界傾斜により、出射側で上記２つの偏光成分が干渉し、かつ入射光８３の光軸方向と平行な方向で、出射光８４として出射することができ、消光比の劣化を抑えることができる。従って、電界傾斜による偏向の影響を軽減することができる。
【０１１１】
また、偏光子８１の透過容易軸を図８中のｘ軸方向、もしくはｘ軸方向およびｚ軸方向に直交する方向である場合は、入射光８３は垂直偏光または水平偏光となるので、電気光学結晶３１の電界傾斜によって偏向されるが、分離は起こらない。しかしながら、この場合であっても、偏向された光は、本実施形態に特徴的な電極配置によって形成される電界傾斜により、出射側で、入射光８３の光軸方向と平行な進行方向で出射されることになり、電界傾斜による偏向の影響を軽減することができる。
【０１１２】
さて、上述のように、電界の傾斜が大きくなるほど、偏向角も大きくなる。従来では、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いて光変調器を構成する場合、偏向の影響を小さくするために、すなわち、電界の傾斜を小さくするために、駆動電圧を下げていた。このように、従来では、より大きな変調効果を得るために駆動電圧を大きくすると偏向の影響が大きくなり、光強度変調器に適用する場合には消光比が劣化してしまう。よって、従来では、消光比の劣化を抑えることを考慮すると、駆動電圧の大きさに制限があった。
【０１１３】
しかしながら、図８に示す光強度変調器を用いれば、駆動電圧に関係なく偏向の影響を低減することができる。よって、駆動電圧を下げずに広帯域の変調動作が可能となる。
【０１１４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、電極長ａ1と電極長ａ2とが等しい形態を説明したが、電極長ａ1と電極長ａ2とが等しくなくても良い。
【０１１５】
本実施形態では、上述のように、偏向の影響を低減するために、第１の配置方法および第２の配置方法にて電極を配置し、かつ第１の配置方法に係る電極の電極長の合計と、第２の配置方法に係る電極の電極長の合計とを等しくしながら、電極長ａ1と電極長ａ2とを異なる長さに設定している。
【０１１６】
このように設定することによって、電気光学結晶３１の出射面における出射座標を、入射面における入射座標と異なる位置にすることができる。よって、電極長ａ1と電極長ａ2とを異なる長さに設定した光変調器３０を、位相変調器や光強度変調器等の光デバイスの他に、光可変減衰器等の光デバイスに適用することができる。
【０１１７】
図９は、本実施形態に係る光可変減衰器の構成を示す図である。
図９において、符号９０は、光変調器３０と光ファイバ９１、９２を備える光可変減衰器である。光変調器３０の入射面の所定の位置に光ファイバ９１を光学的に接続し、電気光学結晶３１に電圧を印加した際に光が出射する位置９６に光ファイバ９２を光学的に接続する。この位置９６は、電極長ａ1と電極長ａ2との長さの関係で決まる。
【０１１８】
このような構成において、光可変減衰器９０に電圧を印加しない場合、光ファイバ９１を介して入射した入射光９３は、そのまま電気光学結晶３１中を通過し、出射光９４として出射する。このとき、光ファイバ９２には光は出射されない。一方、光可変減衰器９０に電圧を印加すると、光ファイバ９１を介して入射した入射光９３は、電界傾斜により位置９６から出射するが、位置９６には光ファイバ９２が接続されているので、出射光９５が光ファイバ９２から出射される。
【０１１９】
このように、電圧の印加に応じて、光ファイバ９２への光の結合を制御することができる。
【０１２０】
なお、図９では、位置９６にて光ファイバ９２を光学的に接続しているが、光ファイバ９２を、電気光学結晶３１に電圧が印加されない場合に光が出射される位置９７にて光学的に接続するようにしても良い。この場合は、電圧を印加しない場合に光ファイバ９２に出射光が出射されることになる。
【０１２１】
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態にて説明した電極の配置は、スラブ導波路を用いた光変調器にも適用することができる。
図１０は、本実施形態に係る、スラブ導波路型光変調器の構成を示す図である。
図１０において、スラブ導波路１００は、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコア１０１と、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、コア１０１よりも屈折率が低いクラッド１０２とを備えている。上記スラブ導波路１００は、シングルモード条件を満足している。
【０１２２】
図１０では、光変調器３０と同様に、スラブ導波路１００の第1の面には、正極３２ａ、負極３４ｂ、負極３５ｂ、および正極３３ａこの順番で方向Ｐに沿って所定の間隔で配置されている。一方、スラブ導波路１００の上記第１の面に対向する第２の面には、正極３２ｂ、負極３４ａ、負極３５ａ、および正極３３ｂこの順番で方向Ｐに沿って上記所定の間隔で配置されている。上記各電極３２ａ〜３５ｂはそれぞれ、電気光学結晶３１にオーミック接触している。
【０１２３】
図１０においても、図３と同様に電極を配置しているので、電圧印加による電界傾斜が起こっても、スラブ導波路１００を導波する光についての、偏向の影響を低減することができる。
【０１２４】
（第４の実施形態）
本発明では、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶に入射した光について、第１の電界傾斜により偏向し、それに続く第２の電界傾斜により入射光の光軸方向と平行になった光が、上記平行になるための第２の電界傾斜の状態の領域を通過し、次いで上記偏向が起こる第１の電界傾斜の領域を通過することが重要なのである。よって、本実施形態では、図３の構成において、第２の電極対および第４の電極対を設けずに、入射面と対向する面で光を反射する構成を用いている。
【０１２５】
図１１は、本実施形態に係る、光変調器の構成を示す図である。
図１１において、電気光学結晶３１の入射側と対向する面に、反射部材１１１を配置している。
【０１２６】
反射部材１１１は、光を反射可能な材料であればいずれの材料でも良く、例えば、金、銀等、反射率の高い金属を用いることができる。
【０１２７】
本実施形態では、反射部材１１１により電気光学結晶を通過する光を反射しているので、正極３２ａおよび負極３２ｂにより形成される第１の電極対が、反射前の光に対して、図７における領域７１を形成する働きをし、反射光に対して、図７における領域７４を形成する働きをする。また、正極３４ａおよび負極３４ｂにより形成される第３の電極対が、反射前の光に対して、図７における領域７１を形成する働きをし、反射光に対して、図７における領域７４を形成する働きをする。
【０１２８】
従って、図１１のｘ軸方向から４５度傾いた偏光方向を有する直線偏光である入射光１１２は、第１の電極対にて生じる第１の電界傾斜によって垂直偏光成分１１３ａと水平偏光成分１１３ｂとに分離し、第３の電極対によって生じる第２の電界傾斜によって、それぞれの偏光成分の進行方向が、入射光１１２の光軸方向と平行となる。該平行となった垂直偏光成分１１３ａおよび水平偏光成分１１３ｂはそれぞれ、反射部材１１１にて反射し、再び、第２の電界傾斜が生じている領域を通過し、次いで第１の電界傾斜が生じている領域を通過することによって、第１の電極対間の領域において干渉し、上記光軸方向と平行な光となり出射する。
【０１２９】
なお、本実施形態では、第２の電界傾斜を生じさせるための第３の電極対を１つ形成する形態を説明したが、第２の電界傾斜を生じさせるための電極対を複数設けるようにしても良い。このときは、第２の電界傾斜を生じさせるための複数の電極対を構成する電極の電極長の合計を、第１の電極対を構成する電極の電極長ａ1と同じ長さに設定することは言うまでも無い。
【０１３０】
（第５の実施形態）
第１、第３、および第４の実施形態では、光の進行方向に沿って、第１の電界傾斜、第２の電界傾斜、第１の電界傾斜となるように、電極を配置しているが、本実施形態では、配置された電極に印加される電圧を所定の条件を満たすように制御する。
【０１３１】
図１２は、本実施形態に係る、光変調器の構成を示す図である。
図１２において、光変調器１２０は、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶１２１を備えている。電気光学結晶１２１の第1の面には、正極１２２ａ、負極１２３ｂ、および正極１２４ａがこの順番で方向Ｐに沿って所定の間隔で配置されている。一方、電気光学結晶１２１の上記第１の面に対向する第２の面には、負極１２２ｂ、正極１２３ａ、および負極１２４ｂがこの順番で方向Ｐに沿って上記所定の間隔で配置されている。上記各電極１２２ａ〜１２４ｂはそれぞれ、電気光学結晶１２１にオーミック接触している。
【０１３２】
また、図１２において、入射光１２６は、電界の印加方向（正極１２２ａから１２２ｂに向う方向）から４５度傾いた偏光方向を有する直線偏光とする。
【０１３３】
本実施形態では、正極１２２ａと負極１２２ｂとが第１の電極対を形成し、正極１２２ａおよび負極１２２ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。また、正極１２３ａと負極１２３ｂとが第２の電極対を形成し、正極１２３ａおよび負極１２３ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。さらに、正極１２４ａと負極１２４ｂとが第３の電極対を形成し、正極１２４ａおよび負極１２４ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。
【０１３４】
すなわち、電気光学結晶１２１の第１の面に配置された、正極１２２ａ、負極１２３ｂ、および正極１２４ａの各々と、電気光学結晶１２１の第２の面に配置された、負極１２２ｂ、正極１２３ａ、および負極１２４ｂとが１対１で対を形成することにより、方向Ｐに沿って第１〜第３の電極対が形成されている。
【０１３５】
なお、本実施形態では、正極１２２ａと負極１２２ｂとの電極長を等しくし、正極１２３ａと負極１２３ｂとの電極長を等しくし、かつ正極１２４ａと負極１２４ｂとの電極長を等しくする必要はあるが、正極１２２ａ（負極１２２ｂ）と正極１２３ａ（負極１２３ｂ）と正極１２４ａ（負極１２４ｂ）との電極長は互いに等しくても良いし、異なる長さであっても良い。
【０１３６】
図１２において、符号１２７は、電気光学結晶１２１中の模式的な伝搬光を示す。すなわち、電界が印加される場合は、上述したように、電気光学結晶中を通過する光は、垂直偏光成分と水平偏光成分とに分かれるが、電界が印加されない場合は、該偏光成分への分離は起こらない。このように電界の印加によって電気光学結晶中の伝搬光の様子は異なるが、図１２では図面を簡単にするために、電気光学結晶１２１中を伝搬する光の様子を伝搬光１２７として模式的に示している。
【０１３７】
本実施形態では、このような構成において、各電極（正極１２２ａ〜１２４ａ、および負極１２２ｂ〜１２４ｂ）に印加する電圧を次の２つの条件を満たすように制御している。
条件１；電気光学結晶１２１へと入射光１２６が入射する際の入射角と、電気光学結晶１２１から出射する際の出射光１２８の出射角とを等しくする。
条件２；電気光学結晶１２１中の伝搬光１２７が、電界が印加されていない電気光学結晶１２１中を通過して出射する際の出射位置の偏位量ｌ5ｓｉｎθinと、上記伝搬光１２７が、電界が印加されている電気光学結晶１２１中を通過して出射する際の出射位置の偏位量Δｈとを等しくする。
【０１３８】
まず、条件１について説明する。
光変調器１２０を良好に動作させるためには、入射光１２６の入射角と出射光１２８の出射角とを等しくする必要がある。ここで、光変調器１２０の入射側と出射側とは、通常、空気等の同一の雰囲気であるので、上記入射角と出射角とが等しいということは、角度θinと角度θoutとが等しいことと等価である。
【０１３９】
なお、本明細書において、「角度θin」とは、入射光１２６が電気光学結晶１２１の入射面にて屈折した光（伝搬光１２７）の光軸方向と、入射面の法線とのなす角度を指す。取り得る範囲としては、０≦θin＜９０°である。
また、本明細書において、「角度θout」とは、伝搬光１２７が電気光学結晶１２１の出射面にて屈折して出射する際の、伝播光１２７の光軸方向と、出射面の法線方向とのなす角度を指す。取り得る範囲としては、０≦θout＜９０°である。
例えば、第１〜４の実施形態は、θin＝θout＝０°の場合を説明している。
【０１４０】
次に、条件２について説明する。
一般に、電極が配置されていない電気光学結晶に、入射面となる一方の面から角度θinで入射した光が、電気光学結晶中を距離Ｌ1進んで上記ある面と対向する、出射面となる他方の面に達する場合、垂直入射（上記一方の面の法線方向からの光の入射）に比べ、上記他方の面における光の出射位置は、Ｌ1ｓｉｎθinだけ偏位する。このような電気光学結晶に、それぞれが任意の電極長を有する複数の電極を配置して変調器を構成し、該複数の電極の各々に任意の電圧を印加する場合、上記変調器が動作するためには、電界の印加によって分離する垂直偏光成分と水平偏光成分とを、出射面において同じ位置から出射させる必要がある。すなわち、垂直偏光成分と水平偏光成分との双方の偏位量をＬ1ｓｉｎθinにする必要がある。
【０１４１】
さて、上述の電気光学結晶に電界を印加した場合の、出射光の出射位置の偏位量は、電気光学結晶中の光の進行方向をｌ軸とすると、
【０１４２】
【数１６】
【０１４３】
となる。
【０１４４】
ここで、θは偏向角であり、式（１４）で示したθ（ｘ）と同義である。この偏向角θは、式（１４）からも分かるように、電圧の大きさ、極性、電極長に依存して変化する。偏向角θの電気光学結晶についての、ｌ軸に沿った微小区間Δｌにおける偏位量は、ｓｉｎθΔｌであるので、電気光学結晶全体における偏位量は、長さＬ1ｓｉｎθin全体に渡って積分することによって求めることができる。
【０１４５】
本実施形態では、垂直偏光成分および水平偏光成分の双方について、電界印加時の、出射面における出射位置の偏位量と、何も偏向せずに直進してきた光、すなわち電界が印加されていない電気光学結晶を通過してきた光の、出射面における出射位置の偏位量とを等しくする必要がある。
【０１４６】
すなわち、本実施形態では、θが電極に印加される電圧の関数であるので、
【０１４７】
【数１７】
【０１４８】
を満たすように、電極に印加する電圧を制御することにより、垂直偏光成分と水平偏光成分とを同じ位置から出射することができる。
【０１４９】
実際は、図１２に示すように電気光学結晶には電極対を少なくとも３つ以上形成しているので、電極対毎に（数１６）に示した積分を行って偏位量を求め、電極が配置されていない領域における偏位量と共に総計を求め、該総計と、何も偏向せずに直進してきた光についての出射位置の偏位量とが等しくなるように、各電極への電圧を制御する。
【０１５０】
すなわち、図１２においては、次式に示すように、５つの領域（電極が配置された領域である領域１２５ａ、１２５ｃ、１２５ｅ、および電極が配置されていない領域である領域１２５ｂ、１２５ｄ）の各々について、伝搬光１２７の進行方向をｌ軸として（数１６）に基づいて偏位量を求め、それらの総計である偏位量Δｈを求めると、
【０１５１】
【数１８】
【０１５２】
となる。
【０１５３】
上式において、θ1〜θ5はそれぞれ、領域１２５ａ〜１２５ｅにおける偏向角を示す。
【０１５４】
本実施形態では、（式１８）で示されたΔｈが、何も偏向せずに直進してきた光、すなわち電界が印加されていない電気光学結晶１２１中を通過した伝搬光１２７の出射位置の偏位量ｌ5ｓｉｎθinと等しくなることが必要である。すなわち、
Δｈ＝ｌ5ｓｉｎθin
を満たすように、各電極（正極１２２ａ〜１２４ａ、および負極ｂ１２２〜１２４ｂ）に印加する電圧を設定するのである。
【０１５５】
このように、本実施形態では、変調動作時において、上述した条件１および条件２を満たすような値の電圧を、各電極（正極１２２ａ〜１２４ａ、および負極ｂ１２２〜１２４ｂ）に印加することで、各電極の長さがいずれの長さであっても、電気光学結晶に電界傾斜が生じた場合における、該電界傾斜により生じる偏向の影響を低減することができる。
【０１５６】
なお、本実施形態においては、第２の電極対間において第１の電極対で偏向した光の角度を戻す領域を形成し、第３の電極対間において該角度が戻された光を入射直後の光の状態に戻すための領域を形成している。このような各電極対の作用を考慮すると、本実施形態では、形成する電極対は少なくとも３つあれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】従来の電気光学結晶を用いた光位相変調器の構成を示す図である。
【図２】従来の、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いた光変調器において、電界傾斜により光が偏向する様子を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、電気光学結晶内部の電荷による電界傾斜の発生原理を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、電気光学結晶内部の電荷による電界傾斜の発生原理を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、電界傾斜による光の偏向の原理を説明するための図である。
【図７】図２に示す光変調器において偏向により分離した垂直偏光と水平偏光とを干渉させる作用を説明する為の模式図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る、光強度変調器の構成を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る、光可変減衰器の構成を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る、スラブ導波路型光変調器の構成を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る、光変調器の構成を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る、光変調器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１５８】
３０、１２０ 光変調器
３１、１２１ 電気光学結晶
３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ 正極
３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ 負極
３６、１２６ 入射光
３７ａ 垂直偏光成分
３７ｂ 水平偏光成分
３８、１２８ 出射光
１００ スラブ導波路
１０１ コア
１０２ クラッド
１１１ 反射部材
１２７ 伝搬光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスに関し、より詳細には、二次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いた光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光通信システムの大容量、高速化ならびに高機能化に対する要求は、急激に高まっている。このような、光通信システムに用いられる光信号処理デバイスとして期待されているものに１つに光変調器があり、電気光学結晶を用いた光変調器の開発が進められている。
【０００３】
電気光学結晶を用いた光位相変調器は、結晶の屈折率の変化により、結晶を通過する光の速度を変化させて、光の位相を変化させる。また、電気光学結晶を、マッハツェンダ干渉計、マイケルソン干渉計の一方の光導波路に設置すると、結晶に印加する電圧に応じて、干渉計の出力の光強度が変化する。これら干渉計は、光スイッチ、光変調器として用いることができる。特許文献１では、電気光学結晶としてＫＴＮ（ＫＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１））及びＫＬＴＮ（Ｋ1-yＬｉyＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１））を用いた光位相変調器が開示されている。
【０００４】
図１に、特許文献１に開示された、電気光学結晶を用いた光位相変調器、偏光子、および検光子を組み合わせた光強度変調器の構成を示す。図１において、ＫＴＮやＫＬＴＮ等の２次の電気光学効果を有する電気光学結晶１には、対向する面に正極２と負極３とが形成される。すなわち、電気光学結晶１の上面と下面とに正極２および負極３とを形成する。また、電気光学結晶１の入射側に偏光子４を配置し、出射側に検光子５を配置する。偏光子４の透過容易軸を、図１中のｘ軸方向から４５度傾くように設定し（偏光角がｘ軸に対して４５度となるように設定し）、検光子５の透過容易軸を、偏光子４の透過容易軸と直交するように（偏光角がｘ軸に対して−４５度となるように）設定している。電気光学結晶１の結晶軸ｘ，ｙ，ｚを図１に示したように規定する。
【０００５】
さて、電気光学結晶１は、２次の電気光学効果を有するので、該２次の電気光学効果により、屈折率が変化する。２次の電気光学効果の場合、垂直偏光、すなわち光の偏光方向が図１のｘ軸方向に対する電気光学定数は、ｓ11であり、正極２と負極３との間に電圧Ｖを印加したときの位相の変化は、次式で与えられる。
【０００６】
【数１】
【０００７】
ここで、ｎは電気光学結晶１の屈折率、Ｌは光の伝搬方向、すなわち図１のｚ軸方向の電気光学結晶１の長さ、λは光の波長、ｄは正極２と負極３の間隔である。水平偏光、すなわち光の偏光方向が図１のｙ軸方向に対する電気光学定数は、ｓ12であり、正極２と負極３との間に電圧Ｖを印加したときの位相の変化は、次式で与えられる。
【０００８】
【数２】
【０００９】
光位相変調器の効率を表す指数として、半波長電圧が用いられている。半波長電圧は、光の位相をπラジアンだけ変化させるのに要する電圧であり、次式で与えられる。
【００１０】
【数３】
【００１１】
円偏光等の入射光を偏光子４に入射する場合、正極２と負極３との間に所定の電圧を印加すると、出射光の偏光方向が入射光の偏光方向に対して９０°回転する。
【００１２】
偏光子４を通過した光の電界成分のうち、ｘ軸に平行な成分をＥｘ、ｙ軸に平行な成分をＥｙとする。偏光子４の偏光角が、電気光学結晶１のｘ軸に対して４５度の場合には、Ｅｘ＝Ｅｙである。
【００１３】
正極２と負極３との間に電圧Ｖを印加したときのＥｘおよびＥｙの位相の変化は、それぞれ式（１），（２）で与えられる。検光子５の偏光角が、電気光学結晶１のｘ軸に対して−４５度の場合、検光子５を通過した出射光の強度は、次式で与えられる。
【００１４】
【数４】
【００１５】
ＥｘとＥｙとが等しい場合には、
【００１６】
【数５】
【００１７】
として、次式で与えられる。
【００１８】
【数６】
【００１９】
このようにして、図１に示したように、電圧Ｖに応じて、検光子５を通過した出射光の強度を０％〜１００％の間で変調することができる。
【００２０】
【特許文献１】国際公開第２００６／１３７４０８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
このように、光強度変調器においては、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いる構成は、電圧印加による屈折率変化を大きくすることができ、光強度変化を低電圧で制御することができるので有効である。しかしながら、近年の光通信技術の発達に伴い、より良好な光強度変調が求められており、該より良好な光強度変調の実現のためには、まだ改善しなければならない課題が残されている。
【００２２】
特に、光強度変調器において、ＫＴＮ等の２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用い、かつ電極をオーミック接触させる場合、電圧が印加されると電気光学結晶内に電界傾斜が発生し、該電界傾斜により光が偏向することが知られており（特許文献１参照）、該偏向の影響により消光比が劣化することがある。
【００２３】
このような光の偏向の様子を図２に示す。
図２において、ＫＴＮからなる電気光学結晶２１の一方の面に正極２２が配置され、一方の面に対向する他方の面には負極２３が配置されている。上記正極２２および負極２３は、電気光学結晶２１にオーミック接触している。電気光学結晶２１の、２次の電気光学定数ｓ11の符号とｓ12の符号とは逆であるとする。
【００２４】
このような構成において、電圧を印加すると電気光学結晶２１中に電界傾斜が生じる。そして、電界傾斜が生じている電気光学結晶２１に入射光２１を入射すると、入射光２４の垂直偏光成分２５と水平偏光成分２６とがそれぞれ偏向する。このとき、２次の電気光学定数ｓ11とｓ12とは逆符号であるので、垂直偏光成分２５と水平偏光成分２６とは反対方向に偏向する。
【００２５】
また、電気光学効果には偏光依存性があるため、垂直偏光成分に対する屈折率変化の傾斜と、水平偏光成分に対する屈折率変化の傾斜とは異なる。よって、入射光２４の光軸方向と、垂直偏光成分２５の偏向方向との成す角θ1と、入射光２４の光軸方向と、水平偏光成分２６の偏向方向との成す角θ2とは異なる。ここで、θ1、θ2は偏向角である。
【００２６】
なお、本明細書において、「垂直偏光」とは、偏光方向が、光軸に垂直方向であって、電気光学結晶に配置された電極間に生じる電界の方向と一致する方向の偏光である。図１で言うと、偏光方向がｘ軸方向の偏光である。
また、本明細書において、「水平偏光」とは、偏光方向が、光軸に垂直方向であって、電気光学結晶に配置された電極間に生じる電界の方向と直交する方向の偏光である。図１で言うと、偏光方向がｙ軸方向の偏光である。
【００２７】
図２の構成では、上述のように垂直偏光成分２５と水平偏光成分２６とが逆方向にそれぞれ偏向角θ1、θ2で偏向するので、出射光は入射光２４が垂直偏光成分２５と水平偏光成分２６との分離したものとなる。
【００２８】
電気光学結晶２１の入射側に偏光子を配置し、出射側に検光子を配置して、図１のような光強度変調器を構成すると、上述の偏向の影響により入射光が分離して出射されることになり、消光比の劣化の原因となっていた。従って、より良好な光強度変調の実現のために、上記偏向の影響を抑え、消光比の劣化を抑えることが望まれている。
【００２９】
また、図２の構成を位相変調器に適用する場合には、上述の偏向の影響により、分離された垂直偏光成分２５および水平偏光成分２６の各々は、平行光として出射しない。すなわち、垂直偏光成分２５は、入射光２４の光軸に対して偏向角θ1の角度で出射し、水平偏光成分２６は、入射光２４の光軸に対して偏向角θ2の角度で出射することになる。
【００３０】
位相変調器についても、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いることは、低い電圧で大きな屈折率変化を得ることができるので、有効であるが、上記偏向の影響により平行光を出射することが困難であった。
【００３１】
このような、低電圧で大きな屈折率変化を得ることができる２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いる光デバイスにおいては、上述の偏向の影響を低減することが望まれている。
【００３２】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶に電界傾斜が生じた場合であっても、該電界傾斜により生じる偏向の影響を低減可能な光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
このような目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶と、前記電気光学結晶の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、前記第１の面に、前記第１の正極から前記所定の方向に沿って離間して配置され、前記所定の方向に沿った第２の電極長を有する第２の正極と、前記第２の面に、前記第２の正極と第２の電極対を形成するように、前記第１の負極から前記所定の方向に離間して配置され、前記第２の電極長を有する第２の負極と、前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記第２の正極との間に配置された少なくとも１つの負極と、前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記第２の負極との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、前記第１の電極長と前記第２の電極長の合計が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする。
【００３４】
請求項２記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路と、前記スラブ導波路の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、前記第１の面に、前記第１の正極から前記所定の方向に沿って離間して配置され、前記所定の方向に沿った第２の電極長を有する第２の正極と、前記第２の面に、前記第２の正極と第２の電極対を形成するように、前記第１の負極から前記所定の方向に離間して配置され、前記第２の電極長を有する第２の負極と、前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記第２の正極との間に配置された少なくとも１つの負極と、前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記第２の負極との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、前記第１の電極長と前記第２の電極長の合計が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする。
【００３５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第１の電極長と前記第２の電極長とが同じ長さであることを特徴とする。
【００３６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記光デバイスの入射側に配置された偏光子と、前記光デバイスの出射側に配置され、前記偏光子の透過容易軸と直交する方向の透過容易軸を有する検光子とをさらに備えることを特徴とする。
【００３７】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第１の電極長と前記第２の電極長とが異なる長さであることを特徴とする。
【００３８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記光デバイスの入射面に光学的に接続された第１の光ファイバと、前記光デバイスの出射面における、前記光デバイスに電圧を印加する場合に光が出射する位置、および前記光デバイスの出射面における、前記光デバイスに電圧を印加しない場合に光が出射する位置のいずれか一方に光学的に接続された第２の光ファイバとをさらに備えることを特徴とする。
【００３９】
請求項７記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶であって、第１の端面から光が入射し、該第１の端面と対向する第２の端面から光が出射する電気光学結晶と、前記電気光学結晶の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、前記電気光学結晶の第２の端面に配置された反射部材と、前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの負極と、前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、前記第１の電極長が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする。
【００４０】
請求項８記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路であって、第１の端面から光が入射し、該第１の端面と対向する第２の端面から光が出射するスラブ導波路と、前記スラブ導波路の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、前記スラブ導波路の第２の端面に配置された反射部材と、前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの負極と、前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、前記第１の電極長が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする。
【００４１】
請求項９記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶と、前記電気光学結晶の第１の面に、所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極と、前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極とを備え、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極の各々と、前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々とが１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って少なくとも３つの電極対が形成されており、変調動作時において、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極、および前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々には、前記電気光学結晶へと入射光が入射する際の入射角と、該電気光学結晶から出射光が出射する際の出射角とが等しくなり、かつ電界が印加されていない前記電気光学結晶中を通過する光の出射位置の偏位量と、電界が印加されている電気光学結晶中を通過する光の出射位置の偏位量とが等しくなるような電圧が印加されることを特徴とする。
【００４２】
請求項１０記載の発明は、光デバイスであって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路と、前記スラブ導波路の第１の面に、所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極と、前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極とを備え、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極の各々と、前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々とが１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って少なくとも３つの電極対が形成されており、変調動作時において、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極、および前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々には、前記スラブ導波路へと入射光が入射する際の入射角と、該スラブ導波路から出射光が出射する際の出射角とが等しくなり、かつ電界が印加されていない前記スラブ導波路中を通過する光の出射位置の偏位量と、電界が印加されているスラブ導波路中を通過する光の出射位置の偏位量とが等しくなるような電圧が印加されることを特徴とする。
【００４３】
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明において、前記正極および負極の各々は、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｍｇ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂ、Ｈｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｔｅ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｒｈのいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
本発明よれば、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶に電界傾斜が生じた場合であっても、該電界傾斜により生じる偏向の影響を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００４６】
本発明の一実施形態は、ＫＴＮ（ＫＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１））やＫＬＴＮ（Ｋ1-yＬｉyＴａ1-xＮｂxＯ3（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１））等、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いた光変調器であって、該電気光学結晶に設ける電極の配置方法に特徴がある。
【００４７】
この本発明の一実施形態に係る電極の配置方法は、光変調器の他に、光可変減衰器等の光デバイスにも適用可能である。すなわち、本発明の本質は、後述するような電極の配置方法にあり、該電極の配置方法によって、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶に電圧を印加した際に生じる電界傾斜による偏向の影響を低減することが重要であって、対象となるデバイスの種類は問わない。
【００４８】
本発明の一実施形態では、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶の第１の面と、該第１の面と対向する第２の面とに電極対を形成するように正極、負極を配置し、所定の方向（入射光の光軸方向）に複数の電極対を形成する。すなわち、上記所定の方向に沿って第１の電極対を配置し、該第１の電極対と離間して第２の電極対を配置し、第１の電極対と第２の電極対との間に、少なくとも１つの電極対を配置するのである。これら各電極対の間の、電気光学結晶の領域を、光が通過することになる。
【００４９】
このように形成された複数の電極対のうち、上記所定の方向に沿った両端の電極対（第１の電極対および第２の電極対）について、正極、負極の配置方法を同一にする。これと共に、両端の電極対間の電極対については、上記両端の電極対の正極、負極の配置方法とは逆の配置方法にする。
【００５０】
すなわち、両端の電極対の一方の電極対において、正極を第１の面に配置し負極を第２の面に配置する場合、両端の電極対の他方の電極対では、正極を第１の面に配置し負極を第２の面に配置するのである。このとき、両端の電極対の間にある少なくとも１つの電極対については、その正極を第２の面に配置し、負極を第１の面に配置するのである。
【００５１】
さらに、両端の電極対を構成する電極の、上記所定の方向に沿った長さ（本明細書では、電極長とも呼ぶ）の合計と、両端の電極対の間の電極対を構成する電極の電極長の合計とを等しくする。
【００５２】
このような電極配置において、電界傾斜によって生じた屈折率傾斜により生じる偏向により分離された垂直偏光成分と水平偏光成分とを、電気光学結晶の出射側で干渉させることができる。これと共に、出射光の光軸方向を、入射光の光軸方向と平行にすることができる。
【００５３】
上記干渉されて出射する位置は、両端の電極対である、第１の電極対を構成する電極の電極長と、第２の電極対を構成する電極の電極長との長さによって、制御することができる。一例として、第１の電極対を構成する電極の電極長と、第２の電極対を構成する電極の電極長とを同じ長さに設定することにより、入射光の入射位置と同じ高さから出射することができる。また、他の例として、第１の電極対を構成する電極の電極長と、第２の電極対を構成する電極の電極長とを異なる長さに設定することによって、入射光の入射位置とは異なる高さから出射することができる。
【００５４】
上述のような電極配置にすることで、電気光学結晶に電界傾斜が生じた場合における、該電界傾斜により生じる偏向の影響が低減されるが、本発明の別の実施形態では、各電極に印加される電圧を制御することにより、上記偏向の影響を低減している。すなわち、本発明の一実施形態では、電気光学結晶の第１の面に少なくとも３つの電極を配置し、かつ第２の面に、第１の面に配置された各電極と対向するように少なくとも３つの電極を配置して、少なくとも３つの電極対を形成し、各電極に印加する電圧を、次のような２つの条件を満たすように制御する。
条件１；光変調器の基体となる電気光学結晶へと入射光が入射する際の入射角と、該電気光学結晶から出射する際の出射光の出射角とを等しくする。
条件２；所定の入射角で入射した光が、電界が印加されていない電気光学結晶中を通過して出射する際の光の位置の偏位量と、電界が印加されている電気光学結晶中を通過して出射する際の光の位置の偏位量とを等しくする。
【００５５】
上記ＫＴＮ、ＫＬＴＮは、電界を結晶軸方向に印加すると、大きな二次の電気光学効果を示す。その値は（１２００〜８０００ｐｍ／Ｖ）であり、１次の電気光学効果を有する材料であるＬｉＮＯ3（ＬＮ）の有する非線形定数３０ｐｍ／Ｖに比べて著しく大きい。さらに、ＫＴＮ、ＫＬＴＮは、ＴａとＮｂの組成比を変化させることにより、常誘電性から強誘電性への相転移温度を、ほぼ絶対零度から４００℃まで変化させることが可能である。従って、温度コントローラを用いなくても、動作温度を室温等、所望に設定することができる。このように、ＫＴＮやＫＬＴＮは、光変調器に対して好ましい材料である。
【００５６】
なお、本発明の一実施形態では、光変調器の変調領域として用いる材料は、ＫＴＮやＫＬＴＮに限らない。本発明の一実施形態の目的は、低電圧で変調動作を行うことではなく、２次の電気光学効果を有する材料を変調領域に適用した際の、偏向の影響を低減することにある。よって、上記変調材料に用いる材料は、ＫＴＮ、ＫＬＴＮに限らず、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＩＯ3、ＫＮｂＯ3、ＫＴｉＯＰＯ4、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、Ｂａ1-xＳｒxＴｉＯ3（０＜ｘ＜１）、Ｂａ1-xＳｒxＮｂ2Ｏ6（０＜ｘ＜１）、Ｓｒ0.75Ｂａ0.25Ｎｂ2Ｏ6、Ｐｂ1-yＬａyＴｉ1-xＺｒxＯ3（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3-ＰｂＴｉＯ3、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＤ2ＰＯ4、（ＮＨ4）Ｈ2ＰＯ4、ＢａＢ2Ｏ4、ＬｉＢ3Ｏ5、ＣｓＬｉＢ6Ｏ10、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＧａＰ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、およびＺｎＯ等、２次の電気光学効果を有する誘電体材料であればいずれを用いても良い。
【００５７】
また、電気光学結晶に電界を印加するための電極の材料は、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｍｇ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂ、Ｈｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｔｅ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｒｈのいずれかを用いることができる。また、上記材料を複数用いた合金であってもよい。
【００５８】
（第１の実施形態）
図３は、本実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。
図３において、光変調器３０は、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶３１を備えている。電気光学結晶３１の第1の面には、正極３２ａ、負極３４ｂ、負極３５ｂ、および正極３３ａがこの順番で方向Ｐ（入射光３６の光軸方向に一致する方向）に沿って所定の間隔で配置されている。一方、電気光学結晶３１の上記第１の面に対向する第２の面には、負極３２ｂ、正極３４ａ、正極３５ａ、および負極３３ｂがこの順番で方向Ｐに沿って上記所定の間隔で配置されている。上記各電極３２ａ〜３５ｂはそれぞれ、電気光学結晶３１にオーミック接触している。
なお、図３に示す構成においては、電気光学結晶３１の２次の電気光学定数ｓ11とｓ21とは逆符号である。
【００５９】
また、図３において、入射光３６は、図３のｘ軸方向から４５度傾いた偏光方向を有する直線偏光とする。
【００６０】
本実施形態では、正極３２ａと負極３２ｂとが第１の電極対を形成し、正極３２ａおよび負極３２ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。正極３２ａの、方向Ｐに沿った長さである電極長はａ1であり、負極３２ｂの電極長もａ1である。同様に、正極３３ａと負極３３ｂとが第２の電極対を形成し、正極３３ａおよび負極３３ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。正極３３ａの電極長はａ2であり、負極３３ｂの電極長もａ2である。
【００６１】
また、正極３４ａと負極３４ｂとが第３の電極対を形成し、正極３４ａおよび負極３４ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。正極３４ａの、方向Ｐに沿った長さである電極長はｂ1であり、負極３４ｂの電極長もｂ1である。同様に、正極３５ａと負極３５ｂとが第４の電極対を形成し、正極３５ａおよび負極３５ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。正極３５ａの、方向Ｐに沿った長さである電極長はｂ2であり、負極３５ｂの電極長もｂ2である。
【００６２】
すなわち、正極３２ａと正極３３ａとの間に配置される負極３４ｂと負極３５ｂと、負極３２ｂと負極３３ｂとの間に配置される正極３４ａと正極３５ａとがそれぞれ１対１で対を形成することにより、方向Ｐに沿って配列するように第３および第４の電極対が形成される。
【００６３】
本実施形態では、電極対の配列方向は方向Ｐであり、該配列方向の両端の電極対である第１の電極対と第２の電極対の間に、第３の電極対および第４の電極対が形成されている。そして、第１の電極対および第２の電極対に対する正極、負極の配置方法は、第１の面に正極を配置し、第２の面に負極を配置するもの（第１の配置方法）である。一方、第３の電極対および第４の電極対に対する正極、負極の配置方法は、第１の配置方法とは逆の配置方法であって、第１の面に負極を配置し、第２の面に正極を配置するもの（第２の配置方法）である。
【００６４】
さらに、図２において、電極長ａ1と電極長ａ2とを等しい長さに設定し、電極長ｂ1と電極長ｂ2とを等しい長さに設定し、かつ（ａ1＋ａ2）＝（ｂ1＋ｂ2）を満たすように設定している。従って、図２では、ａ1＝ａ2＝ｂ1＝ｂ2である。
【００６５】
このような構成において、各電極対に電圧を印加すると、各電極と電気光学結晶３１とがオーミック接触しているので、電極から電子が引き抜かれ、電気光学結晶３１の内部に空間電荷が生じ、該空間電荷によって、電圧の印加方向に電界の傾斜が生じるために、屈折率の変化にも傾斜が生じる。上述のように電気光学効果には偏光依存性があるため、垂直偏光成分に対する屈折率変化の傾斜と、水平偏光成分に対する屈折率変化の傾斜とは異なる。さらに、図３では、電気光学結晶３１の２次の電気光学定数ｓ11とｓ21とは逆符号であるので、垂直偏光と水平偏光とは逆方向に偏向することになる。よって、入射光３６は電気光学結晶３１に入射すると、第１の電極対間の電界傾斜によって、垂直偏光成分３７ａと水平偏光成分３７ｂとは逆方向に偏向し、第２の電極対間の電界傾斜によって、垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂの進行方向が、入射光３６の光軸方向と平行な方向になる。次いで、第２の電極対間の電界傾斜と同じ電界傾斜が形成されている第３の電極対の間、および第１の電極対間の電界傾斜と同じ電界傾斜が形成されている第４の電極対の間を垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂが通過し、第４の電極対間において、上記２つの偏光成分は干渉し、出射光３８となる。
【００６６】
このとき、電極長ａ1＝電極長ａ2であるので、電気光学結晶３１の出射面において、電気光学結晶３１の入射面における入射光３６の入射座標と同じ座標から出射光３８を出射することができる。
【００６７】
なお、図３では、電気光学結晶３１の２次の電気光学定数ｓ11とｓ21とを逆符号にしているので、第１の電極対間の電界傾斜により垂直偏光成分３７ａと水平偏光成分３７ｂとは異なる方向に偏向するが、電気光学結晶３１の２次の電気光学定数ｓ11とｓ21とを同符号にする場合、第１の電極対間の電界傾斜による垂直偏光成分３７ａと水平偏光成分３７ｂとの偏向方向は同方向となる。この場合であっても、上述と同様にして、第２の電極対間で光の進行方向が方向Ｐに戻り、第４の電極間で２つの偏光が干渉する。
【００６８】
以下に、電圧の印加によって電界の傾斜が発生する原理について説明する。
電気光学結晶に電圧を印加すると、結晶の高電界電気伝導に伴う空間電荷が発生する。ここでいう高電界電気伝導とは、電圧と電流の関係がオームの法則からはずれ、電流が電圧に対して非線形に増大する空間電荷制限状態にある領域における電気伝導をいう。この空間電荷制限状態にある領域では、電極から注入される電流に対して結晶内のバルク電流が小さい場合、結晶内に空間電荷が形成される。
【００６９】
図４および５に、結晶内部の電荷による電界傾斜の発生原理を示す。
図４および５に示すいずれの素子も、正極４２と負極４３とで平行に挟まれた、電気光学結晶４１を備えている。また、縦軸を負極４３から正極４２への距離とし、横軸を電気光学結晶４１内の電界の強さとするグラフを示す。
【００７０】
図４は、電気光学結晶４１内に空間電荷が存在せず、電界が一定の場合を示す。この場合、正極４２と負極４３との間の全空間にわたって電界は一定である。一方、図５は、電気光学結晶４１内の空間電荷によって空間電荷制限状態が発生した場合を示す。空間電荷制限状態では、電気光学結晶４１内に発生した空間電荷によって電界が終端され、電気光学結晶４１内の電界分布に傾斜が生じる。この空間電荷は、電気光学結晶４１の組成によって正電荷および負電荷のどちらか一方、または正電荷および負電荷の両方であり得る。
【００７１】
図６に、電界傾斜による光の偏向の原理を示す。
図６において、ｘ軸方向は、電気光学結晶４１の厚さ方向（図４および５における正極４２から負極４３に、または負極４３から正極４２に向かう方向）である。電気光学結晶４１の厚さ方向（ｘ軸方向）に線形に変化する屈折率ｎ（ｘ）を、ｘ＝０における屈折率をｎとし、ｘにおける屈折率ｎからの屈折率の変化量をΔｎ（ｘ）として、ｎ（ｘ）＝ｎ＋Δｎ（ｘ）とする。光軸に対して垂直な断面における直径がＤであるビームが、電気光学結晶４１の中を通過する場合、ビームの上端と下端とでの屈折率差は、Δｎ（Ｄ）−Δｎ（０）で与えられる。ビームが通過する屈折率に傾斜がある部分の長さ、すなわち相互作用長Ｌとすると、長さＬを伝搬後のビームの上端と下端とでの等位相面６１にはずれ６２が生じる。その上端と下端との等位相面６１のずれ６２の距離は、次式で与えられる。
【００７２】
【数７】
【００７３】
このときビームの伝搬方向６３の傾きθ（偏向角）は、ずれ６２の量がビームの光軸に対して垂直な断面における直径より十分小さいとすると次式となる。
【００７４】
【数８】
【００７５】
これが電気光学結晶４１の端面から屈折率が１と近似できる外部に出射すると、電気光学結晶４１と外部との境界面で屈折し、入射光の光軸からのトータルの偏向角は次式となる。
【００７６】
【数９】
【００７７】
ここで電気光学効果による屈折率の変化を考える。電気光学効果による屈折率の変化は、２次の電気光学効果において次式で与えられる。
【００７８】
【数１０】
【００７９】
電気光学結晶中に電荷を生じさせ、その電荷により電極から発した電界を接地電極に到達する前に終端することによって電界が結晶の厚さ方向で変化している場合で、その電界がＥ（ｘ）で表されるとすると、偏向角θは次式となる。
【００８０】
【数１１】
【００８１】
これらの式は電界Ｅ（ｘ）がｘに依存して変化している場合には、ゼロでない偏向角が生じることを示している。
【００８２】
図５のように、空間電荷制限状態にある厚さｄの電気光学結晶４１に正極４２と接地された負極４３との間に電圧Ｖを印加すると、以下の式で表される電界Ｅの空間分布が現れる。
【００８３】
【数１２】
【００８４】
ここでｘは、負極４３から対向する正極４２に向かう方向における負極４３と接する電気光学結晶４１の側面からの位置であり、ｘ0は電気光学結晶と電極の物質により決まる定数である。
【００８５】
ここで、電界Ｅを以下の式で近似すると、
【００８６】
【数１３】
【００８７】
電気光学効果を通じて誘起される屈折率変化Δｎは、２次の電気光学効果の場合において、式（９）に式（１２）を代入することによって、以下の式で与えられる。
【００８８】
【数１４】
【００８９】
したがって式(１０)、(１３）から偏向角θ（ｘ）は次式となる。
【００９０】
【数１５】
【００９１】
以上より、電気光学結晶に電圧を印加することにより、電気光学結晶の内部に空間電荷を生じさせ、入射光の光軸に対して垂直な断面に電界の傾斜を生じさせる。この電界の傾斜により、屈折率の変化量に傾斜を生じさせ、入射光の光軸に対して垂直な断面上の光の進行速度分布に傾斜を生じさせる。結果として、光が電気光学結晶中を伝搬する間、光の進行方向は、屈折率の傾斜に応じて連続的に変化させられ、偏向角を累積することになる。一方、電圧の印加方向に電界の傾斜が生じるために、光の偏向は、垂直偏光と水平偏光との間でずれ角が生じることがわかる。従って、電界の傾斜が大きい場合、光の偏向が大きくなり、電界の傾斜が小さい場合、光の偏向が小さくなる。
【００９２】
このように、等位相面６１の傾き（偏向角θ）は、電界傾斜によって決まる。言い換えると、電界傾斜によって等位相面６１の傾き、すなわち偏向角θが決まるので、同様の電界傾斜を発生させれば、同様の等位相面の傾きを実現することができる。
【００９３】
本実施形態は、まさにこの原理を用いて、偏向して、入射光に対して進行方向が変わった、垂直偏光および水平偏光の進行方向を、入射光に対して平行な方向に戻し、次いで、垂直偏光および水平偏光を干渉させて出射するのである。
【００９４】
以下で、本実施形態に係る偏向により分離した偏光を干渉する作用を説明する。
図７は、図２に示す光変調器において偏向により分離した垂直偏光と水平偏光とを干渉させる作用を説明するための模式図である。
図７において、符号７１は、電気光学結晶３１の、第１の電極対間の領域であり、符号７２は、電気光学結晶３１の、第３の電極対間の領域であり、符号７３は、電気光学結晶３１の、第４の電極対間の領域であり、符号７４は、電気光学結晶３１の、第２の電極対間の領域である。
なお、模式図である図７では、領域７１〜７４の各々の間の領域には何も示していないが、実際には図３に示すように、電気光学結晶が存在していることは言うまでも無い。
【００９５】
さて、領域７１では、電極は第１の配置方法にて配置されており、電圧印加により第１の電界傾斜（第１の屈折率傾斜）が発生している。該第１の電界傾斜によって、入射光３６の垂直偏光成分３７ａと水平偏光成分３７ｂとはそれぞれ反対方向に所定の偏向角で偏向する。
【００９６】
領域７２では、第１の配置方法とは正極、負極の配置面が逆となる第２の配置方法にて電極が配置されているので、電圧印加により発生する第２の電界傾斜（第２の屈折率傾斜）は、第１の電界傾斜（第１の屈折率傾斜）とは傾斜が逆となる。上述のように、等位相面の傾きは、電界傾斜によって決まるので、領域７１にて偏向した等位相面の傾きに対して１８０度回転した等位相面となるように、領域７２にて電界傾斜を発生させれば、領域７１にて生じた等位相面の傾きと、領域７２にて生じた等位相面の傾きとが相殺することになる。よって、領域７１にて偏向して進行方向が方向Ｐからずれた、垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂの進行方向が、入射光３６の光軸方向である方向Ｐと平行になる。すなわち、領域７１にて偏向した、垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂの進行方向はそれぞれ、領域７２にて、入射光３６の光軸方向に戻る。
【００９７】
このように、偏向により、入射光の光軸方向とずれた方向に進行する偏光の進行方向を、入射光の光軸方向に戻すために、電極長ａ1と電極長ｂ1とを同じ長さにし、かつ、領域７１と領域７２とで、正極、負極の配置を逆にしているのである。
【００９８】
本実施形態では、上述のように、入射光３６の光軸と平行な方向に進行方向が戻った垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂとを、干渉させて出射することが重要であり、そのために、図７では、第２の電界傾斜を有する領域７３、および第１の電界傾斜を有する領域７４をそれぞれ配置するのである。このように、領域７３、領域７４を形成することによって、領域７２を出射する垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂはそれぞれ、これまでに通過してきた電気光学結晶中の状態を、そのまま逆を辿るように電気光学結晶中を通過するので、偏向により偏向成分が分離した領域７１に対応する領域７４にて、垂直偏光成分３７ａおよび水平偏光成分３７ｂは干渉し、入射光３６の光軸と平行な方向の出射光３８となって出射する。
【００９９】
このように、本実施形態では、偏向により分離して進行方向が入射光の光軸方向と平行に戻った偏光を、上記光軸方向と平行な方向で干渉させるために、上記平行に戻るまでの状態をそのまま戻るように、すなわち、第２の電界傾斜の領域を通過し、次いで第１の電界傾斜の領域を通過するように、電極を配置しているのである。
【０１００】
なお、本実施形態では、領域７１にて分離された偏向を、領域７４にて干渉させるために、領域７２にて、領域７１から出射された各偏光を、入射光３６の光軸方向と平行な方向に戻す必要があるが、これを実現するために、領域７２の偏向角を、領域７１の偏向角と１８０度回転するようにする必要がある。よって、式（１４）から分かるように、領域７１を形成するための第１の電極対を構成する電極の電極長ａ1と、領域７２を形成するための第２の電極長ｂ1とを同一の長さにする必要がある。
【０１０１】
さらに、領域７２と同じ電界傾斜である領域７３を通過する、上記光軸方向と平行な進行方向の各偏光成分を、領域７１と同じ電界傾斜である領域７４にて、上記光軸方向と平行な方向で干渉させるために、電極長ｂ2と電極長ａ2とを同一の長さにする必要がある。
【０１０２】
その結果として、第１の配置方法における電極長の合計（ａ1＋ａ2）と、第２の配置方法における電極長の合計（ｂ1＋ｂ2）とが同じとなる。
【０１０３】
本実施形態では、第１の屈折率状態の媒体を通過した光が、第１の屈折率状態とは異なる第２の屈折率状態の媒体を通過し、また第１の屈折率状態の媒体を通過する際に光が元の状態に戻ろうとする性質を利用するものであり、該性質を利用するために、第１の屈折率状態（第１の電界傾斜）を形成するための電極の長さの合計と、第２の屈折率状態（第２の電界傾斜）を形成するための電極の長さの合計とを等しくするのである。
【０１０４】
このように、本発明においては、上記各偏光成分を、入射光の光軸方向と平行な方向で干渉させて出射光とするために、（ａ1＋ａ2）＝（ｂ1＋ｂ2）である必要があるのである。
【０１０５】
なお、電極長ａ1と電極長ａ2とは、図３のように同じ長さであっても良いし、（ａ1＋ａ2）＝（ｂ1＋ｂ2）の関係を満たすのであれば、第２の実施形態のように異なる長さであっても良い。
【０１０６】
また、本実施形態では、第１の電極対と第２の電極対とは別個である必要があるが、第３の電極対と第４の電極対とは別個である必要は無く、同一であっても、３つ以上であっても良い。すなわち、上記電極長の関係を満たすのであれば、正極３４ａと３５ａ（負極３４ｂと３５ｂ）とを同一の電極にしても良いし、３つ以上の正極および負極を配置するようにしても良い。
【０１０７】
このように、第２の電界傾斜を形成するための電極対の数は、少なくとも１つ以上であれば良いのである。このとき、第１の電極対を構成する電極の電極長と第２の電極対を構成する電極の電極長との合計を、第１の電極対と第２の電極対との間に形成される少なくとも１つの電極対を構成する電極の電極長の合計と等しくする必要があることは言うまでも無い。
【０１０８】
図８は、本実施形態に係る、光強度変調器の構成を示す図である。
図８において、光変調器３０の入射側に偏光子８１を配置し、出射側に検光子８２を配置する。偏光子８１の透過容易軸を、図８中のｘ軸方向から４５度傾くように設定し（偏光角がｘ軸に対して４５度となるように設定し）、検光子８２の透過容易軸を、偏光子８１の透過容易軸と直交するように（偏光角がｘ軸に対して−４５度となるように）設定している。
【０１０９】
なお、図８では、偏光子８１および検光子８２の透過容易軸をｘ軸に対して４５度、−４５度に設定しているが、この角度に限らない。また、偏光子８１の透過容易軸と検光子８２の透過容易軸とを直交させているが、これに限らず、同一の方向にしても良い。
【０１１０】
このような構成において、入射光８３を入射し、各電極に所定の電圧を印加することによって強度変調を行う際、電気光学結晶３１中において入射光８３の垂直偏光成分および水平偏光成分が偏向して分離しても、本実施形態に特徴的な電極配置によって形成される電界傾斜により、出射側で上記２つの偏光成分が干渉し、かつ入射光８３の光軸方向と平行な方向で、出射光８４として出射することができ、消光比の劣化を抑えることができる。従って、電界傾斜による偏向の影響を軽減することができる。
【０１１１】
また、偏光子８１の透過容易軸を図８中のｘ軸方向、もしくはｘ軸方向およびｚ軸方向に直交する方向である場合は、入射光８３は垂直偏光または水平偏光となるので、電気光学結晶３１の電界傾斜によって偏向されるが、分離は起こらない。しかしながら、この場合であっても、偏向された光は、本実施形態に特徴的な電極配置によって形成される電界傾斜により、出射側で、入射光８３の光軸方向と平行な進行方向で出射されることになり、電界傾斜による偏向の影響を軽減することができる。
【０１１２】
さて、上述のように、電界の傾斜が大きくなるほど、偏向角も大きくなる。従来では、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いて光変調器を構成する場合、偏向の影響を小さくするために、すなわち、電界の傾斜を小さくするために、駆動電圧を下げていた。このように、従来では、より大きな変調効果を得るために駆動電圧を大きくすると偏向の影響が大きくなり、光強度変調器に適用する場合には消光比が劣化してしまう。よって、従来では、消光比の劣化を抑えることを考慮すると、駆動電圧の大きさに制限があった。
【０１１３】
しかしながら、図８に示す光強度変調器を用いれば、駆動電圧に関係なく偏向の影響を低減することができる。よって、駆動電圧を下げずに広帯域の変調動作が可能となる。
【０１１４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、電極長ａ1と電極長ａ2とが等しい形態を説明したが、電極長ａ1と電極長ａ2とが等しくなくても良い。
【０１１５】
本実施形態では、上述のように、偏向の影響を低減するために、第１の配置方法および第２の配置方法にて電極を配置し、かつ第１の配置方法に係る電極の電極長の合計と、第２の配置方法に係る電極の電極長の合計とを等しくしながら、電極長ａ1と電極長ａ2とを異なる長さに設定している。
【０１１６】
このように設定することによって、電気光学結晶３１の出射面における出射座標を、入射面における入射座標と異なる位置にすることができる。よって、電極長ａ1と電極長ａ2とを異なる長さに設定した光変調器３０を、位相変調器や光強度変調器等の光デバイスの他に、光可変減衰器等の光デバイスに適用することができる。
【０１１７】
図９は、本実施形態に係る光可変減衰器の構成を示す図である。
図９において、符号９０は、光変調器３０と光ファイバ９１、９２を備える光可変減衰器である。光変調器３０の入射面の所定の位置に光ファイバ９１を光学的に接続し、電気光学結晶３１に電圧を印加した際に光が出射する位置９６に光ファイバ９２を光学的に接続する。この位置９６は、電極長ａ1と電極長ａ2との長さの関係で決まる。
【０１１８】
このような構成において、光可変減衰器９０に電圧を印加しない場合、光ファイバ９１を介して入射した入射光９３は、そのまま電気光学結晶３１中を通過し、出射光９４として出射する。このとき、光ファイバ９２には光は出射されない。一方、光可変減衰器９０に電圧を印加すると、光ファイバ９１を介して入射した入射光９３は、電界傾斜により位置９６から出射するが、位置９６には光ファイバ９２が接続されているので、出射光９５が光ファイバ９２から出射される。
【０１１９】
このように、電圧の印加に応じて、光ファイバ９２への光の結合を制御することができる。
【０１２０】
なお、図９では、位置９６にて光ファイバ９２を光学的に接続しているが、光ファイバ９２を、電気光学結晶３１に電圧が印加されない場合に光が出射される位置９７にて光学的に接続するようにしても良い。この場合は、電圧を印加しない場合に光ファイバ９２に出射光が出射されることになる。
【０１２１】
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態にて説明した電極の配置は、スラブ導波路を用いた光変調器にも適用することができる。
図１０は、本実施形態に係る、スラブ導波路型光変調器の構成を示す図である。
図１０において、スラブ導波路１００は、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコア１０１と、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、コア１０１よりも屈折率が低いクラッド１０２とを備えている。上記スラブ導波路１００は、シングルモード条件を満足している。
【０１２２】
図１０では、光変調器３０と同様に、スラブ導波路１００の第1の面には、正極３２ａ、負極３４ｂ、負極３５ｂ、および正極３３ａこの順番で方向Ｐに沿って所定の間隔で配置されている。一方、スラブ導波路１００の上記第１の面に対向する第２の面には、正極３２ｂ、負極３４ａ、負極３５ａ、および正極３３ｂこの順番で方向Ｐに沿って上記所定の間隔で配置されている。上記各電極３２ａ〜３５ｂはそれぞれ、電気光学結晶３１にオーミック接触している。
【０１２３】
図１０においても、図３と同様に電極を配置しているので、電圧印加による電界傾斜が起こっても、スラブ導波路１００を導波する光についての、偏向の影響を低減することができる。
【０１２４】
（第４の実施形態）
本発明では、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶に入射した光について、第１の電界傾斜により偏向し、それに続く第２の電界傾斜により入射光の光軸方向と平行になった光が、上記平行になるための第２の電界傾斜の状態の領域を通過し、次いで上記偏向が起こる第１の電界傾斜の領域を通過することが重要なのである。よって、本実施形態では、図３の構成において、第２の電極対および第４の電極対を設けずに、入射面と対向する面で光を反射する構成を用いている。
【０１２５】
図１１は、本実施形態に係る、光変調器の構成を示す図である。
図１１において、電気光学結晶３１の入射側と対向する面に、反射部材１１１を配置している。
【０１２６】
反射部材１１１は、光を反射可能な材料であればいずれの材料でも良く、例えば、金、銀等、反射率の高い金属を用いることができる。
【０１２７】
本実施形態では、反射部材１１１により電気光学結晶を通過する光を反射しているので、正極３２ａおよび負極３２ｂにより形成される第１の電極対が、反射前の光に対して、図７における領域７１を形成する働きをし、反射光に対して、図７における領域７４を形成する働きをする。また、正極３４ａおよび負極３４ｂにより形成される第３の電極対が、反射前の光に対して、図７における領域７１を形成する働きをし、反射光に対して、図７における領域７４を形成する働きをする。
【０１２８】
従って、図１１のｘ軸方向から４５度傾いた偏光方向を有する直線偏光である入射光１１２は、第１の電極対にて生じる第１の電界傾斜によって垂直偏光成分１１３ａと水平偏光成分１１３ｂとに分離し、第３の電極対によって生じる第２の電界傾斜によって、それぞれの偏光成分の進行方向が、入射光１１２の光軸方向と平行となる。該平行となった垂直偏光成分１１３ａおよび水平偏光成分１１３ｂはそれぞれ、反射部材１１１にて反射し、再び、第２の電界傾斜が生じている領域を通過し、次いで第１の電界傾斜が生じている領域を通過することによって、第１の電極対間の領域において干渉し、上記光軸方向と平行な光となり出射する。
【０１２９】
なお、本実施形態では、第２の電界傾斜を生じさせるための第３の電極対を１つ形成する形態を説明したが、第２の電界傾斜を生じさせるための電極対を複数設けるようにしても良い。このときは、第２の電界傾斜を生じさせるための複数の電極対を構成する電極の電極長の合計を、第１の電極対を構成する電極の電極長ａ1と同じ長さに設定することは言うまでも無い。
【０１３０】
（第５の実施形態）
第１、第３、および第４の実施形態では、光の進行方向に沿って、第１の電界傾斜、第２の電界傾斜、第１の電界傾斜となるように、電極を配置しているが、本実施形態では、配置された電極に印加される電圧を所定の条件を満たすように制御する。
【０１３１】
図１２は、本実施形態に係る、光変調器の構成を示す図である。
図１２において、光変調器１２０は、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶１２１を備えている。電気光学結晶１２１の第1の面には、正極１２２ａ、負極１２３ｂ、および正極１２４ａがこの順番で方向Ｐに沿って所定の間隔で配置されている。一方、電気光学結晶１２１の上記第１の面に対向する第２の面には、負極１２２ｂ、正極１２３ａ、および負極１２４ｂがこの順番で方向Ｐに沿って上記所定の間隔で配置されている。上記各電極１２２ａ〜１２４ｂはそれぞれ、電気光学結晶１２１にオーミック接触している。
【０１３２】
また、図１２において、入射光１２６は、電界の印加方向（正極１２２ａから１２２ｂに向う方向）から４５度傾いた偏光方向を有する直線偏光とする。
【０１３３】
本実施形態では、正極１２２ａと負極１２２ｂとが第１の電極対を形成し、正極１２２ａおよび負極１２２ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。また、正極１２３ａと負極１２３ｂとが第２の電極対を形成し、正極１２３ａおよび負極１２３ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。さらに、正極１２４ａと負極１２４ｂとが第３の電極対を形成し、正極１２４ａおよび負極１２４ｂに電圧が印加されると、その間に電界が形成されることになる。
【０１３４】
すなわち、電気光学結晶１２１の第１の面に配置された、正極１２２ａ、負極１２３ｂ、および正極１２４ａの各々と、電気光学結晶１２１の第２の面に配置された、負極１２２ｂ、正極１２３ａ、および負極１２４ｂとが１対１で対を形成することにより、方向Ｐに沿って第１〜第３の電極対が形成されている。
【０１３５】
なお、本実施形態では、正極１２２ａと負極１２２ｂとの電極長を等しくし、正極１２３ａと負極１２３ｂとの電極長を等しくし、かつ正極１２４ａと負極１２４ｂとの電極長を等しくする必要はあるが、正極１２２ａ（負極１２２ｂ）と正極１２３ａ（負極１２３ｂ）と正極１２４ａ（負極１２４ｂ）との電極長は互いに等しくても良いし、異なる長さであっても良い。
【０１３６】
図１２において、符号１２７は、電気光学結晶１２１中の模式的な伝搬光を示す。すなわち、電界が印加される場合は、上述したように、電気光学結晶中を通過する光は、垂直偏光成分と水平偏光成分とに分かれるが、電界が印加されない場合は、該偏光成分への分離は起こらない。このように電界の印加によって電気光学結晶中の伝搬光の様子は異なるが、図１２では図面を簡単にするために、電気光学結晶１２１中を伝搬する光の様子を伝搬光１２７として模式的に示している。
【０１３７】
本実施形態では、このような構成において、各電極（正極１２２ａ〜１２４ａ、および負極１２２ｂ〜１２４ｂ）に印加する電圧を次の２つの条件を満たすように制御している。
条件１；電気光学結晶１２１へと入射光１２６が入射する際の入射角と、電気光学結晶１２１から出射する際の出射光１２８の出射角とを等しくする。
条件２；電気光学結晶１２１中の伝搬光１２７が、電界が印加されていない電気光学結晶１２１中を通過して出射する際の出射位置の偏位量ｌ5ｓｉｎθinと、上記伝搬光１２７が、電界が印加されている電気光学結晶１２１中を通過して出射する際の出射位置の偏位量Δｈとを等しくする。
【０１３８】
まず、条件１について説明する。
光変調器１２０を良好に動作させるためには、入射光１２６の入射角と出射光１２８の出射角とを等しくする必要がある。ここで、光変調器１２０の入射側と出射側とは、通常、空気等の同一の雰囲気であるので、上記入射角と出射角とが等しいということは、角度θinと角度θoutとが等しいことと等価である。
【０１３９】
なお、本明細書において、「角度θin」とは、入射光１２６が電気光学結晶１２１の入射面にて屈折した光（伝搬光１２７）の光軸方向と、入射面の法線とのなす角度を指す。取り得る範囲としては、０≦θin＜９０°である。
また、本明細書において、「角度θout」とは、伝搬光１２７が電気光学結晶１２１の出射面にて屈折して出射する際の、伝播光１２７の光軸方向と、出射面の法線方向とのなす角度を指す。取り得る範囲としては、０≦θout＜９０°である。
例えば、第１〜４の実施形態は、θin＝θout＝０°の場合を説明している。
【０１４０】
次に、条件２について説明する。
一般に、電極が配置されていない電気光学結晶に、入射面となる一方の面から角度θinで入射した光が、電気光学結晶中を距離Ｌ1進んで上記ある面と対向する、出射面となる他方の面に達する場合、垂直入射（上記一方の面の法線方向からの光の入射）に比べ、上記他方の面における光の出射位置は、Ｌ1ｓｉｎθinだけ偏位する。このような電気光学結晶に、それぞれが任意の電極長を有する複数の電極を配置して変調器を構成し、該複数の電極の各々に任意の電圧を印加する場合、上記変調器が動作するためには、電界の印加によって分離する垂直偏光成分と水平偏光成分とを、出射面において同じ位置から出射させる必要がある。すなわち、垂直偏光成分と水平偏光成分との双方の偏位量をＬ1ｓｉｎθinにする必要がある。
【０１４１】
さて、上述の電気光学結晶に電界を印加した場合の、出射光の出射位置の偏位量は、電気光学結晶中の光の進行方向をｌ軸とすると、
【０１４２】
【数１６】
【０１４３】
となる。
【０１４４】
ここで、θは偏向角であり、式（１４）で示したθ（ｘ）と同義である。この偏向角θは、式（１４）からも分かるように、電圧の大きさ、極性、電極長に依存して変化する。偏向角θの電気光学結晶についての、ｌ軸に沿った微小区間Δｌにおける偏位量は、ｓｉｎθΔｌであるので、電気光学結晶全体における偏位量は、長さＬ1ｓｉｎθin全体に渡って積分することによって求めることができる。
【０１４５】
本実施形態では、垂直偏光成分および水平偏光成分の双方について、電界印加時の、出射面における出射位置の偏位量と、何も偏向せずに直進してきた光、すなわち電界が印加されていない電気光学結晶を通過してきた光の、出射面における出射位置の偏位量とを等しくする必要がある。
【０１４６】
すなわち、本実施形態では、θが電極に印加される電圧の関数であるので、
【０１４７】
【数１７】
【０１４８】
を満たすように、電極に印加する電圧を制御することにより、垂直偏光成分と水平偏光成分とを同じ位置から出射することができる。
【０１４９】
実際は、図１２に示すように電気光学結晶には電極対を少なくとも３つ以上形成しているので、電極対毎に（数１６）に示した積分を行って偏位量を求め、電極が配置されていない領域における偏位量と共に総計を求め、該総計と、何も偏向せずに直進してきた光についての出射位置の偏位量とが等しくなるように、各電極への電圧を制御する。
【０１５０】
すなわち、図１２においては、次式に示すように、５つの領域（電極が配置された領域である領域１２５ａ、１２５ｃ、１２５ｅ、および電極が配置されていない領域である領域１２５ｂ、１２５ｄ）の各々について、伝搬光１２７の進行方向をｌ軸として（数１６）に基づいて偏位量を求め、それらの総計である偏位量Δｈを求めると、
【０１５１】
【数１８】
【０１５２】
となる。
【０１５３】
上式において、θ1〜θ5はそれぞれ、領域１２５ａ〜１２５ｅにおける偏向角を示す。
【０１５４】
本実施形態では、（式１８）で示されたΔｈが、何も偏向せずに直進してきた光、すなわち電界が印加されていない電気光学結晶１２１中を通過した伝搬光１２７の出射位置の偏位量ｌ5ｓｉｎθinと等しくなることが必要である。すなわち、
Δｈ＝ｌ5ｓｉｎθin
を満たすように、各電極（正極１２２ａ〜１２４ａ、および負極ｂ１２２〜１２４ｂ）に印加する電圧を設定するのである。
【０１５５】
このように、本実施形態では、変調動作時において、上述した条件１および条件２を満たすような値の電圧を、各電極（正極１２２ａ〜１２４ａ、および負極ｂ１２２〜１２４ｂ）に印加することで、各電極の長さがいずれの長さであっても、電気光学結晶に電界傾斜が生じた場合における、該電界傾斜により生じる偏向の影響を低減することができる。
【０１５６】
なお、本実施形態においては、第２の電極対間において第１の電極対で偏向した光の角度を戻す領域を形成し、第３の電極対間において該角度が戻された光を入射直後の光の状態に戻すための領域を形成している。このような各電極対の作用を考慮すると、本実施形態では、形成する電極対は少なくとも３つあれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】従来の電気光学結晶を用いた光位相変調器の構成を示す図である。
【図２】従来の、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶を用いた光変調器において、電界傾斜により光が偏向する様子を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、電気光学結晶内部の電荷による電界傾斜の発生原理を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、電気光学結晶内部の電荷による電界傾斜の発生原理を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、電界傾斜による光の偏向の原理を説明するための図である。
【図７】図２に示す光変調器において偏向により分離した垂直偏光と水平偏光とを干渉させる作用を説明する為の模式図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る、光強度変調器の構成を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る、光可変減衰器の構成を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る、スラブ導波路型光変調器の構成を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る、光変調器の構成を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る、光変調器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１５８】
３０、１２０ 光変調器
３１、１２１ 電気光学結晶
３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ 正極
３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ 負極
３６、１２６ 入射光
３７ａ 垂直偏光成分
３７ｂ 水平偏光成分
３８、１２８ 出射光
１００ スラブ導波路
１０１ コア
１０２ クラッド
１１１ 反射部材
１２７ 伝搬光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、
前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、
前記第１の面に、前記第１の正極から前記所定の方向に沿って離間して配置され、前記所定の方向に沿った第２の電極長を有する第２の正極と、
前記第２の面に、前記第２の正極と第２の電極対を形成するように、前記第１の負極から前記所定の方向に離間して配置され、前記第２の電極長を有する第２の負極と、
前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記第２の正極との間に配置された少なくとも１つの負極と、
前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記第２の負極との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、
前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、
前記第１の電極長と前記第２の電極長の合計が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、
前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、
前記第１の面に、前記第１の正極から前記所定の方向に沿って離間して配置され、前記所定の方向に沿った第２の電極長を有する第２の正極と、
前記第２の面に、前記第２の正極と第２の電極対を形成するように、前記第１の負極から前記所定の方向に離間して配置され、前記第２の電極長を有する第２の負極と、
前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記第２の正極との間に配置された少なくとも１つの負極と、
前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記第２の負極との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、
前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、
前記第１の電極長と前記第２の電極長の合計が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする光デバイス。
【請求項３】
前記第１の電極長と前記第２の電極長とが同じ長さであることを特徴とする請求項１または２記載の光デバイス。
【請求項４】
前記光デバイスの入射側に配置された偏光子と、
前記光デバイスの出射側に配置され、前記偏光子の透過容易軸と直交する方向の透過容易軸を有する検光子と
をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の光デバイス。
【請求項５】
前記第１の電極長と前記第２の電極長とが異なる長さであることを特徴とする請求項１または２記載の光デバイス。
【請求項６】
前記光デバイスの入射面に光学的に接続された第１の光ファイバと、
前記光デバイスの出射面における、前記光デバイスに電圧を印加する場合に光が出射する位置、および前記光デバイスの出射面における、前記光デバイスに電圧を印加しない場合に光が出射する位置のいずれか一方に光学的に接続された第２の光ファイバと
をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の光デバイス。
【請求項７】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶であって、第１の端面から光が入射し、該第１の端面と対向する第２の端面から光が出射する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、
前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、
前記電気光学結晶の第２の端面に配置された反射部材と、
前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの負極と、
前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、
前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、
前記第１の電極長が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする光デバイス。
【請求項８】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路であって、第１の端面から光が入射し、該第１の端面と対向する第２の端面から光が出射するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、
前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、
前記スラブ導波路の第２の端面に配置された反射部材と、
前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの負極と、
前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、
前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、
前記第１の電極長が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする光デバイス。
【請求項９】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶の第１の面に、所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極と、
前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極とを備え、
前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極の各々と、前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々とが１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って少なくとも３つの電極対が形成されており、
変調動作時において、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極、および前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々には、前記電気光学結晶へと入射光が入射する際の入射角と、該電気光学結晶から出射光が出射する際の出射角とが等しくなり、かつ電界が印加されていない前記電気光学結晶中を通過する光の出射位置の偏位量と、電界が印加されている電気光学結晶中を通過する光の出射位置の偏位量とが等しくなるような電圧が印加されることを特徴とする光デバイス。
【請求項１０】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の第１の面に、所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極と、
前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極とを備え、
前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極の各々と、前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々とが１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って少なくとも３つの電極対が形成されており、
変調動作時において、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極、および前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々には、前記スラブ導波路へと入射光が入射する際の入射角と、該スラブ導波路から出射光が出射する際の出射角とが等しくなり、かつ電界が印加されていない前記スラブ導波路中を通過する光の出射位置の偏位量と、電界が印加されているスラブ導波路中を通過する光の出射位置の偏位量とが等しくなるような電圧が印加されることを特徴とする光デバイス。
【請求項１１】
前記正極および負極の各々は、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｍｇ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂ、Ｈｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｔｅ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｒｈのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光デバイス。
【請求項１】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、
前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、
前記第１の面に、前記第１の正極から前記所定の方向に沿って離間して配置され、前記所定の方向に沿った第２の電極長を有する第２の正極と、
前記第２の面に、前記第２の正極と第２の電極対を形成するように、前記第１の負極から前記所定の方向に離間して配置され、前記第２の電極長を有する第２の負極と、
前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記第２の正極との間に配置された少なくとも１つの負極と、
前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記第２の負極との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、
前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、
前記第１の電極長と前記第２の電極長の合計が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、
前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、
前記第１の面に、前記第１の正極から前記所定の方向に沿って離間して配置され、前記所定の方向に沿った第２の電極長を有する第２の正極と、
前記第２の面に、前記第２の正極と第２の電極対を形成するように、前記第１の負極から前記所定の方向に離間して配置され、前記第２の電極長を有する第２の負極と、
前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記第２の正極との間に配置された少なくとも１つの負極と、
前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記第２の負極との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、
前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、
前記第１の電極長と前記第２の電極長の合計が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする光デバイス。
【請求項３】
前記第１の電極長と前記第２の電極長とが同じ長さであることを特徴とする請求項１または２記載の光デバイス。
【請求項４】
前記光デバイスの入射側に配置された偏光子と、
前記光デバイスの出射側に配置され、前記偏光子の透過容易軸と直交する方向の透過容易軸を有する検光子と
をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の光デバイス。
【請求項５】
前記第１の電極長と前記第２の電極長とが異なる長さであることを特徴とする請求項１または２記載の光デバイス。
【請求項６】
前記光デバイスの入射面に光学的に接続された第１の光ファイバと、
前記光デバイスの出射面における、前記光デバイスに電圧を印加する場合に光が出射する位置、および前記光デバイスの出射面における、前記光デバイスに電圧を印加しない場合に光が出射する位置のいずれか一方に光学的に接続された第２の光ファイバと
をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の光デバイス。
【請求項７】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶であって、第１の端面から光が入射し、該第１の端面と対向する第２の端面から光が出射する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、
前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、
前記電気光学結晶の第２の端面に配置された反射部材と、
前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの負極と、
前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、
前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、
前記第１の電極長が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする光デバイス。
【請求項８】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路であって、第１の端面から光が入射し、該第１の端面と対向する第２の端面から光が出射するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の第１の面に配置され、所定の方向に沿った第１の電極長を有する第１の正極と、
前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記第１の正極と第１の電極対を形成するように配置され、前記第１の電極長を有する第１の負極と、
前記スラブ導波路の第２の端面に配置された反射部材と、
前記第１の面に配置された少なくとも１つの負極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の正極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの負極と、
前記第２の面に配置された少なくとも１つの正極であって、前記所定の方向に沿って、前記第１の負極と前記反射部材との間に配置された少なくとも１つの正極とを備え、
前記少なくとも１つの正極と前記少なくとも１つの負極とがそれぞれ１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って配列するように少なくとも１つの電極対が形成されており、
前記第１の電極長が、前記少なくとも１つの正極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計、および前記少なくとも１つの負極の、前記所定の方向に沿った電極長の合計と等しいことを特徴とする光デバイス。
【請求項９】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶の第１の面に、所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極と、
前記電気光学結晶の第１の面に対向する第２の面に、前記所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極とを備え、
前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極の各々と、前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々とが１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って少なくとも３つの電極対が形成されており、
変調動作時において、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極、および前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々には、前記電気光学結晶へと入射光が入射する際の入射角と、該電気光学結晶から出射光が出射する際の出射角とが等しくなり、かつ電界が印加されていない前記電気光学結晶中を通過する光の出射位置の偏位量と、電界が印加されている電気光学結晶中を通過する光の出射位置の偏位量とが等しくなるような電圧が印加されることを特徴とする光デバイス。
【請求項１０】
２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなるコアと、２次の電気光学効果を有する電気光学結晶からなり、前記コアよりも低い屈折率を有するクラッドとを有するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の第１の面に、所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極と、
前記スラブ導波路の第１の面に対向する第２の面に、前記所定の方向に沿って配置された少なくとも３つの電極とを備え、
前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極の各々と、前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々とが１対１で対を形成することにより、前記所定の方向に沿って少なくとも３つの電極対が形成されており、
変調動作時において、前記第１の面に配置された少なくとも３つの電極、および前記第２の面に配置された少なくとも３つの電極の各々には、前記スラブ導波路へと入射光が入射する際の入射角と、該スラブ導波路から出射光が出射する際の出射角とが等しくなり、かつ電界が印加されていない前記スラブ導波路中を通過する光の出射位置の偏位量と、電界が印加されているスラブ導波路中を通過する光の出射位置の偏位量とが等しくなるような電圧が印加されることを特徴とする光デバイス。
【請求項１１】
前記正極および負極の各々は、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｍｇ、Ａｓ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂ、Ｈｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｔｅ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｒｈのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１０９７７３（Ｐ２００９−１０９７７３Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８２５０３（Ｐ２００７−２８２５０３）
【出願日】平成１９年１０月３０日（２００７．１０．３０）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３０日（２００７．１０．３０）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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