JPH1020264A

JPH1020264A - 反射型光変調器

Info

Publication number: JPH1020264A
Application number: JP8170186A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Takeda; 康彦竹田; Hiroshi Ito; 伊藤　　博; Tadashi Ichikawa; 正市川; Tomomi Motohiro; 友美元廣
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成でかつ得られる信号光のみを容易
に分離する。【解決手段】反射型光変調器の反射部４３として、基
板３２の端面と反射膜７４の間に、斜め蒸着による異方
性屈折率膜７２を蒸着し、挟み込んだ構造に形成する。
異方性屈折率膜７２の光学軸は基板法線に対し４５度傾
くよう蒸着しかつその膜を透過する光波の光学軸方向の
偏光とそれに直角方向の偏光の位相差がπ／２になる
（λ／４板として機能する）ように膜厚を調整する。従
って途中の界面で生じる反射光は偏波面は回転せずに反
射型光変調器からの光のみ偏波面が回転する。異方性屈
折率膜と反射膜の２層構造で反射部を構成したので、簡
単かつ容易な構成で途中の界面で生じる反射光と偏波面
が異なる偏波面の信号光に変換することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型光変調器に
かかり、特に、一方に向かって伝播される光をその光と
逆方向に向かうように反射して伝播する反射型光変調器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自然界の物理量として電界や電圧等を計
測する測定装置が知られているが、例えば電界を計測す
る場合、測定装置自体により測定場の被測定電界を乱す
ことがあり、正確な計測には測定場の被測定電界を乱す
ことなく電界強度を計測する装置を必要とする。この測
定場の被測定電界を乱すことがないものとして、基板上
に形成された導波路内を伝播する光を変調する導波型光
変調器を内部で光が反射される反射型に形成することに
よって、被測定電界を乱すことがない反射型光変調器を
形成できる。このように、被測定電界を乱すことがない
反射型光変調器をセンサとして遠隔に配置し、反射型光
変調器における変調作用を利用して電界や電圧を計測す
る測定装置が提案されている（特開平４−１７２２６１
号公報参照）。

【０００３】図１には、遠隔電界測定に反射型光変調器
を用いた電界測定装置１００を示した。この電界測定装
置１００は、計測部５２、伝搬部５４、及びセンサ部５
６から構成される。計測部５２は半導体レーザ等のＣＷ
発振で用いる光源１０を備えており、光源１０の射出側
にはコリメートレンズ２０、偏光ビームスプリッタ（以
下、ＰＢＳという）１２、ファラディローテータ（以
下、ＦＲという）１４、レンズ２２、及び偏波面保存フ
ァイバ（以下、ＰＭＦという）２６が順に配設されてい
る。なお、光源１０から出射される光の偏波面は、ＰＢ
Ｓ１２を通過する所定方向（図１の矢印Ａ方向）に調整
されている。ＰＢＳ１２の反射側にはレンズ２４及び光
検出器１６が順に配設されている。光検出器１６には、
検出した光強度に応じた信号を増幅して端子Ｔｇへ出力
するためのアンプ１８が接続されている。

【０００４】計測部５２に連続する伝搬部５４は、ＰＭ
Ｆ２８、３０からなり、各々は偏波面が保存されて伝播
されるようにカップリングされ、一端が光源１０からの
光が至るＰＭＦ２６の端部にカップリングされている。

【０００５】伝搬部５４に連続するセンサ部５６は、基
板３２を備えており、その基板３２上には導波路３４が
設けられている。この導波路３４の一端はＰＭＦ３０の
他端に接している。導波路３４の他端は分岐合波部３６
に連続し、分岐合波部３６は基板３２上に設けられた導
波路３８、４０の一端に連続している。導波路３８、４
０の他端には反射部４２が設けられている。また、導波
路３８、４０上の各々にはダイポールアンテナ４８が接
続された電極４４、ダイポールアンテナ５０が接続され
た電極４６が装荷されている。

【０００６】この電界測定装置１００では、光源１０か
ら出射される光はＰＢＳ１２及びＦＲ１４を透過し、Ｆ
Ｒ１４の透過時に偏波面が４５度回転される（図１の矢
印Ｂ方向の偏波面）。ＦＲ１４を透過した光は、レンズ
２２で集束され、ＰＭＦ２６に入射される。このＰＭＦ
２６に入射された光は、ＰＭＦ２８、３０を介してセン
サ部５６まで伝播される。

【０００７】センサ部５６に伝播された光は、導波路３
４、分岐合波部３６、及び導波路３８、４０を伝播して
反射部４２で反射される。反射された光は逆方向に伝播
され、ＰＭＦ３０へ戻される。このセンサ部５６では、
周囲の（ダイポールアンテナで検知する）電界強度に応
じて伝播される光が強度変調される。

【０００８】すなわち、導波路３４を透過した光は、分
岐合波部３６において導波路３８、４０に分岐する。こ
の導波路３８、４０上の変調のための電極４４、４６に
は被測定物理量（電界）に対応する電圧が印加される。
すなわち被測定電界がトランスジューサであるダイポー
ルアンテナ４８、５０により、電圧に変換されて電極４
４、４６に印加される。この印加された電圧により電気
光学効果を生起して、導波路３８、４０を透過する各々
の光には位相差が生じる。導波路３８、４０を伝播した
各々の光は端面に達し、反射部４２で反射される。反射
された光は、導波路３８、４０を逆方向に伝播され、分
岐合波部３６に至り、分岐合波部３６において合波さ
れ、ＰＭＦ３０へ戻される。導波路３８、４０から伝播
された各光は位相差が生じているので、合波されてＰＭ
Ｆ３０へ戻された光は、強度変調された光（以下、信号
光という）となる。

【０００９】この信号光がＰＭＦ３０、２８を介してＰ
ＭＦ２６に至る。この変調された信号光は、再び、ＦＲ
１４を透過する。このＦＲ１４の透過時には偏波面が４
５度回転させられるので、最初の状態（図１の矢印Ａ方
向の偏波面）に対して９０度回転された偏波面（図１の
矢印Ｃ方向の偏波面）となる。これにより、変調された
信号光は、ＰＢＳ１２で反射され、光検出器１６に入射
される。

【００１０】このように、ＰＢＳ１２とＰＭＦ２８との
間、すなわち光源１０から射出された光（入力光Ｌ１）
と信号光とが通過する部分に偏波面を回転するＦＲ１４
を設けることにより、ＰＢＳ１２は入力光Ｌ１と信号光
Ｌ２とを正しく分離でき、信号光Ｌ２のみを反射でき
る。また、計測部５２を遠隔に配置して電界測定してい
るので、変調された信号光の強度を光検出器で電圧変換
出力することにより、被測定電界を乱すことなく電界強
度を測定することができる。

【００１１】しかしながら、このような反射型光変調器
である光集積回路を遠隔センサに用いて計測する場合、
レンズやビームスプリッター等の各種光学部品において
反射された光（反射光）と本来計測に用いられるべき光
（信号光）との干渉が生じて、計測された信号に雑音が
増加するという問題がある。

【００１２】詳細には、図１に示すように、ＰＭＦの入
射端、ＰＭＦをカップリングするファイバコネクタ、Ｐ
ＭＦと光集積回路（反射型光変調器であるセンサ部５
６）との接続部等の各種の界面において本来不要である
べき反射光Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が発生する。これら
の反射光Ｒ１〜Ｒ４は変調された信号光Ｓｉｇと同方向
の偏波面（図１の矢印Ｂ方向の偏波面）であり、反射光
Ｒ１〜Ｒ４と信号光Ｓｉｇとは同様の経路をたどり、光
検出器１６に入射される。すなわち、反射光はその偏波
面が、反射型光変調器から戻ってくる本来の信号光と同
一角度の偏波面であるため、信号光と同様にＦＲ１４で
偏波面が回転され、ＰＢＳ１２で反射されて光検出器１
６に到達してしまう。このため、光検出器１６上でこれ
らの反射光と変調された信号光とが干渉し、大きな雑
音、光量変動が発生し、精度が大幅に低下することがあ
った。

【００１３】この問題を解消するために、センサ部にお
いて偏光の方向すなわち偏波面を回転させるセンサが提
案されている（特開昭６１−２５６２０５号公報参
照）。この技術では、図２に示すように、ＰＭＦ３０か
ら射出される直線偏光の光をレンズ６０によってコリメ
ートし、λ／４板６２を介してミラー６４へ照射してい
る。ミラー６４では照射された光が反射されてλ／４板
６２を介してレンズ６０でＰＭＦ３０に収束される。従
って、ＰＭＦ３０からの直線偏光の光はλ／４板６２を
透過するときに円偏光にされて、ミラー６４で反射され
た光が再度λ／４板６２を透過するときに直線偏光にさ
れる。これにより、ＰＭＦ３０からの直線偏光の光の偏
波面と、ミラー６４で反射された光でＰＭＦ３０へ入射
される直線偏光の光の偏波面とはπ／２だけ異なること
となる。従って、光検出器１６上でこれらの反射光と変
調された信号光とが干渉することがない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した従来のセンサでは、レンズ等のバルク部品を必要
とするので、如何に微細加工しても光集積回路に接続ま
たは適用することは非実用的であった。その他の方法と
して、低コヒーレンス光源を用いたり、各種界面に無反
射コーティングを施したり、各種界面を反射防止のため
に斜め研磨・接続したりする等の対策が考えられるが、
複雑な工程を必要としたり、組み立てが困難であったり
する等の実用的ではなかった。

【００１５】本発明は、上記事実を考慮して、簡単な構
成でかつ得られる信号光のみを容易に分離することがで
きる反射型光変調器を得ることが目的である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明の反射型光変調器は、光を伝播
させる第１導波路部と、各々光変調するための電極が設
けられかつ、前記第１導波路部から分岐した複数本の第
２導波路部と、前記第２導波路部の前記第１導波路部か
ら分岐した端部に設けられかつ、前記第２導波路部の各
々からの光を反射する反射部、及び該反射部の反射側に
形成されて透過する光に対してλ／４板として機能する
ように形成された薄膜部、からなる薄膜反射部と、を備
えている。

【００１７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の反射型光変調器において、前記薄膜反射部の薄膜部
は、異方性屈折率膜で形成されたことを特徴とする。

【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の反射型光変調器において、前記異方性屈折率膜は、斜
め蒸着により形成されたことを特徴とする。

【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の反射型光変調器において、前記反射部は、金属蒸着に
より形成されたことを特徴とする。

【００２０】請求項１の発明では、第１導波路部を伝播
した光は分岐されて複数の第２の導波路を伝播する。こ
の一方向へ伝播される光は薄膜反射部で反射されて該光
と逆方向へ伝播される光として戻される。前記逆方向に
向かう光は、複数の第２の導波路を逆方向に伝播し合波
されて第１導波路部を逆方向に伝播される。薄膜反射部
では、λ／４板として機能する薄膜部において透過する
光の位相差がπ／２となり、反射の前後で２回透過する
ことになるので、逆方向に向かう光として戻された光の
偏波面は一方向へ伝播される光の偏波面からπ／２回転
したこととなる。このように、一方向へ伝播される光及
び逆方向へ伝播される光の各偏波面はπ／２を成して直
交することになり、合波されても干渉が生じることがな
い。また、従来のようにファラデーローテータ等の偏波
面回転手段を用いることなく、偏波面を回転させること
ができ、偏光ビームスプリッタ等のみで完全に光を分離
できる。

【００２１】前記薄膜反射部の薄膜部は、請求項２に記
載したように、異方性屈折率膜で形成することによっ
て、λ／４板を微細加工してレンズ等のバルク部品を用
いて構成する必要がなく、簡単な構造でかつ容易にλ／
４板として機能する部分を構成できる。この異方性屈折
率膜は、請求項３にも記載したように、斜め蒸着により
容易に形成でき、例えば、異方性屈折率膜は、Ｔａ₂Ｏ
₅等の斜め蒸着によって形成することができる。この斜
め蒸着による異方性屈折率膜は、その光学軸は反射型光
変調器の基板の法線に対して４５度傾くように蒸着する
と共に、その膜厚を、透過する光の光学軸方向の偏光と
それに直角方向の偏光との位相差がπ／２となるよう
に、すなわちλ／４板として機能するように設定するこ
とで、異方性屈折率膜を２回通過することにより偏波面
が９０度回転する構成とすることができる。

【００２２】前記薄膜反射部の反射部を、請求項４に記
載したように、金属蒸着により形成することによって、
薄膜反射部は、異方性屈折率膜により形成されるλ／４
板と反射膜とからなる簡単な２層構造で形成することが
できる。従って、λ／４板を微細加工してレンズ等のバ
ルク部品を用いて構成することなく、単純な２層構造の
薄膜によって、導波路を伝播する光を界面において反射
された光（反射光）と分離が簡単な偏波面が直交する光
に変換できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は、反
射型光変調器を用いた電界センサを有する電界測定装置
に本発明を適用したものである。なお、本実施の形態
は、上述の従来の技術で説明した電界測定装置と略同様
の構成であるため、同一部分には同一符号を付し、詳細
な説明を省略する。また、以下の説明における偏波面
は、光が伝播する光軸方向をｘ軸とし、サジタル方向を
ｙ軸とし、メリディオナル方向をｚ軸とした３次元空間
において、ｘ軸と直交するｙｚ平面上での方向を用いて
説明する。

【００２４】図３に示すように、本実施の形態の反射型
光変調器を電界センサに用いた電界測定装置１０２は、
計測部５３、伝搬部５４、及び光集積回路で構成される
センサ部５７から構成される。計測部５３は、図１の電
界測定装置１００の構成における計測部５２からＦＲ１
４を除くと共に、コリメータレンズ２０とＰＢＳ１２と
の間に光アイソレータ７０を設けた構成である。光アイ
ソレータ７０は、光源１０から出射された光と逆方向の
光が伝播されることによってレーザ発振が変動する等の
影響を防止するためのものである。この光アイソレータ
７０は、光アイソレータ７０を透過した光の偏波面がＰ
ＢＳ１２を通過する方向（図３の矢印Ａ方向の偏波面と
なる方向）に調整されている。なお、上記逆方向の光の
伝播により光源１０の発振が影響されない場合には、光
アイソレータ７０は特に必要ではない。

【００２５】本実施の形態では光源１０として１．３μ
ｍ帯の波長域で発振する半導体レーザをＣＷ発振で用い
ている。この光源１０は、１．３μｍ帯の波長域で発振
する半導体レーザに限定されるものではなく、０．８μ
帯で発振する半導体レーザを用いてもよく、またＨｅ−
Ｎｅレーザ等の気体レーザを用いてもよく、さらに、他
の種類の光源を用いても良い。また、光検出器１６はフ
ォトダイオードを用いている。

【００２６】センサ部５７は、反射型光変調器で構成さ
れ、導波路３４、３８、４０が設けられた基板３２に、
反射部４３が装着されている。この基板３２はＬｉＮｂ
Ｏ₃で形成され、導波路はＴｉ拡散によって形成されて
いる。また、この反射部４３は、異方性屈折率膜７２と
光反射膜７４とから構成されている。従って、導波路３
８、４０を伝播した各光は異方性屈折率膜７２を透過し
て光反射膜７４で反射され、再度、異方性屈折率膜７２
を透過して導波路３８、４０に戻される。

【００２７】この異方性屈折率膜７２は、後述するよう
に、例えばＴａ₂Ｏ₅等の斜め蒸着によって形成され
る。この斜め蒸着による異方性屈折率膜７２の光学軸は
光変調器（光集積回路）の基板３２の法線に対して４５
度傾くように蒸着されている。また、異方性屈折率膜７
２の膜厚は、異方性屈折率膜７２を透過する光の光学軸
方向の偏光とそれに直角方向の偏光との位相差がπ／２
となる、すなわちλ／４板として機能するように設定さ
れている。また、光反射膜７４は一般的にはＡｕ，Ａ
ｇ，Ａｌ等の金属薄膜を蒸着した従来と同様の金属薄膜
の反射膜で形成されている。

【００２８】次に、本実施の形態の作用を説明する。光
源１０から出射された光は戻り光によるレーザ発振への
影響を防止するための光アイソレータ７０を通過してＰ
ＢＳ１２へ照射される。ＰＢＳ１２を透過した光は、レ
ンズ２２により集束されＰＭＦ２６、２８、３０を介し
てセンサ部５７まで伝播される。センサ部５７である光
集積回路の導波路に伝播された光は、所定の偏波面、例
えば、基板面に垂直（図３の矢印Ａ方向）な偏波面を保
ち伝播される。

【００２９】導波路３４を伝播した光は、分岐合波部３
６において導波路３８、４０に分岐される。これら導波
路３８、４０には変調のための電極４４、４６が装荷さ
れており、電極４４、４６の各々には被測定物理量（電
界）に対応する電圧が、すなわちトランスジューサであ
るダイポールアンテナ４８、５０によって変換された電
圧が印加される。この印加された電圧により電気光学効
果を生起して、導波路３８、４０の各々を透過する各々
の光に位相差が生じる。導波路３８、４０を透過した各
光は端面に至り、異方性屈折率膜７２と光反射膜７４よ
りなる反射部４３で反射されて戻される。

【００３０】光導波路を伝播してきた光は異方性屈折率
膜７２及び光反射膜７４の２層膜で反射されて戻ると
き、λ／４板として機能する異方性屈折率膜７２を往路
と復路とで２回通過する。これにより、合計でπの位相
差が生じ、この結果、偏波面が９０度回転し、基板面に
対して平行な（図３の矢印Ｃ方向の）偏波面の光となっ
て往路と同一経路をたどり戻ることになる。導波路３
８、４０の各々を戻ってきた光は分岐合波部３６で合波
され、互いが干渉することにより位相差は強度変化に変
換される。このようにして被測定電界は電極４４、４６
の印加電圧、導波路３８、４０を伝播する光の位相差に
よって、光強度変化に変換される。従って、この光強度
変化は電界の変化に対応する。合波された光は、強度変
調された光である信号光となる。

【００３１】この信号光は、再び、導波路３４、ＰＭＦ
３０、２８、２６を透過し、ＰＢＳ１２に戻される。こ
こで、往路に対して９０度だけ偏波面が回転し、水平方
向（図３の矢印Ｃ方向）の偏波面の偏光になっているた
め、信号光はＰＢＳ１２で反射されることになる。反射
された信号光は光検出器１６により光電変換され電気信
号となる。この電気信号を測定することにより、センサ
部５７が置かれた場所の電界が測定される。

【００３２】ここで、従来の技術の欄でも説明したよう
に、光ファイバへの光入出射端、光ファイバコネクタ、
光ファイバと光集積回路の接続部等の各種界面におい
て、反射光が発生する。すなわち、ＰＭＦの入射端、Ｐ
ＭＦをカップリングするファイバコネクタ、ＰＭＦとセ
ンサ部５６との接続部等の各種の界面において本来不要
であるべき反射光が発生する。

【００３３】ところが、本実施の形態では、これらの反
射光の偏波面は回転しない。すなわち、これらの反射光
の偏波面はＰＢＳ１２を通過した方向（図３の矢印Ａ方
向）の偏波面である。このため、これらの反射光は、Ｐ
ＢＳ１２に至ったときでも、その偏波面は最初の状態の
ままであり、ＰＢＳ１２で反射されることなく通過して
光アイソレータ７０において除去される。従って、光検
出器１６には到達しない。

【００３４】一方、センサ部５７からの信号光Ｓｉｇ’
はＰＢＳ１２を通過した方向（図３の矢印Ａ方向）から
９０度傾いた方向（図３の矢印Ｃ方向）の偏波面であ
り、ＰＢＳ１２で反射されて光検出器１６に入射され
る。

【００３５】このように、反射光と信号光の完全な分離
が行われ、従来のように光検出器１６の面上で干渉し、
光量変動、雑音等が発生することがない。

【００３６】また、ＰＢＳ１２の消光比が十分ではな
い、または光学系の調整が不完全等によって、本来不要
な反射光の一部がＰＢＳ１２で反射されて光検出器１６
に到達した場合であっても、反射光と信号光の偏波面は
直交しているので、互いに干渉することがなく、前記同
様に光量変動、雑音が発生することはない。

【００３７】次に、本実施の形態の電界測定装置に用い
たセンサ部５７である反射型光変調器の有効性について
説明する。

【００３８】図４には、本実施の形態の電界測定装置に
おいて雑音が抑制されることによりダイナミックレンジ
の改善を評価するために行った実験結果として、反射型
光変調器の印加電圧と光強度との特性を示した。図中、
横軸は反射型光変調器への印加電圧を示し、縦軸は反射
型光検出器への入射光量に対応する光変調器から出力さ
れる光の強度を示している。また、図中、図４に実線で
示した曲線８０は反射光の無い場合の特性を示し、図４
に点線で示した曲線８２は反射光の有る場合の特性を示
した。印加電圧が略零のときの光強度は、バイアス光量
に相当する。反射光があった場合には、図から理解され
るように、本来のバイアス光量Ｐ_bにオフセット分Ｐ_r
が加算された見かけのバイアス光量Ｐ_b’となる。従っ
て、光変調器の特性はオフセット分Ｐ_rが加算された特
性になる。

【００３９】周知のように光検出器の出力電圧に含まれ
る雑音は、出力光電流のショット雑音と、負荷抵抗の熱
雑音で表される。前者のショット雑音は次式で表すこと
ができる。

【００４０】Ｖ_O＝２・Ｒ_L・（ｅ・ｒ_d・（Ｐ_b＋Ｐ_r））^1/2 ここで、Ｖ_Oは光検出器の出力に含まれるショット雑
音、Ｒ_Lは光検出器の負荷抵抗、ｅは電子電荷、ｒ_dは
光検出器の光量／電流変換感度、Ｐ_bはバイアス光量、
Ｐ_rは反射光によるオフセット光量である。

【００４１】この光検出器の雑音により、本実施の形態
の反射型光変調器を用いたセンサ部５７の検出限界が決
定される。上式のように反射光がある場合、発生雑音は
反射光量の１／２乗で増加する。このため、検出限界は
その分上昇し、微弱な信号の検出は困難になる。従っ
て、光変調器が充分低損失でない場合には、反射光によ
るオフセット分は、バイアス光量と略一致することにも
なり、理論検出限界の数倍の大きさの信号までしか検出
できないこともある。

【００４２】これに対して、本実施の形態では、反射光
が光検出器１６に入射されないので、オフセット量が生
じない図４に実線で示した曲線８０の特性になり、反射
光による検出限界の上昇がなくなるので、従来例よりも
ダイナミックレンジの拡大が可能になる。

【００４３】このように、本実施の形態では、各種界面
での反射光と信号光の偏波面が直交することになり、こ
れらの光が合波されても干渉が生じることがなく、ＰＢ
Ｓ等で完全に信号光のみを分離することができる。従っ
て、戻り光との干渉により出力信号光強度の変動、雑
音、及びドリフトが発生することがなくなる。また、反
射光を含んでいない信号光のみが光検出器に入射される
ので、ショット雑音も低減し、ダイナミックレンジの拡
大が実現できる。

【００４４】次に、本実施の形態のセンサ部５７で用い
る異方性屈折率膜７２の斜め蒸着膜の形成について説明
する。

【００４５】異方性屈折率膜７２は、λ／４板として機
能するが、このλ／４板を形成する際の蒸着材料は、信
号光に対して透明な物質であればよく、屈折率が大きい
Ｔａ ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＣｅＯ₂等を用いることが好まし
い。蒸着方法としては、特に制限はなく、抵抗加熱、電
子ビーム加熱、スパッタ法等を用いることができる。蒸
着方向は、図５に示すように、平面Ｂ内にあり、直線ｑ
と角度θをなす方向に設定する。図５では、平面Ａは反
射面（ｙｚ面）を含む面を示し、平面Ｂは光波の進行方
向（ｘ軸）を含みかつ基板法線（ｚ軸）と４５°をなす
面を示し、直線ｑは平面Ａと平面Ｂの交線を示した。角
度θの値としては、３０°〜８０°程度が望ましい。蒸
着の際の基板温度は蒸着物質の融点の１／３以下とする
ことが好ましいが、通常は室温で行うことができる。

【００４６】本実施の形態の異方性屈折率膜７２は、次
のようにして形成した。先ずＴａ₂Ｏ₅を電子ビーム蒸
着により７μｍ成膜した。この膜は酸素欠陥のために茶
褐色に着色しているので、透明度を増加させるため、酸
素雰囲気下において２００℃で２時間熱処理した。これ
により、透明なλ／４板を得た。次いで、Ａｕを電子ビ
ーム蒸着により０．２μｍ成膜した。

【００４７】このようにして、反射部４３として基板３
２の端面に異方性屈折率膜７２及び光反射膜７４からな
る２層反射膜を形成した。このようにして形成された反
射部４３で反射されることにより得られる信号光の偏波
面と、各種界面での反射光の偏波面とは直交することに
なり、これらの各光は合波されても干渉が生じることな
く、ＰＢＳ等で完全に信号光のみを分離することができ
る。従って、反射光と信号光との干渉により、得られる
出力信号の変動、雑音、ドリフトが発生することがなく
なる。また反射光なしの信号光のみが光検出器に入射さ
れることによりショット雑音も低減し、ダイナミックレ
ンジの拡大が実現できる。

【００４８】従って、信号光のみを分離することが可能
とする異方性屈折率膜を光集積回路（光変調器）に組み
込み可能であり、かつ複雑な工程を要することなく形成
することができ、各種界面での反射光と信号光の干渉に
よる雑音を抑制することができるので、反射型光変調器
であるセンサ部の測定精度向上、ダイナミックレンジの
拡大を容易に実現することができる。従って、電界測定
装置の性能を向上させることができる。

【００４９】本実施の形態によれば、反射型光変調器の
端面反射膜を、斜め蒸着膜によるλ／４板と反射膜の２
層構造にすることにより、信号光の伝搬モードを反射光
と直交するモードに変換し、一切の干渉性雑音の発生を
なくし、変動を低下させることができる。

【００５０】本実施の形態の電界測定装置のセンサ部で
ある反射型光変調器は、金属の信号ケーブルを用いずに
電界や電圧等を計測するために反射型の光変調素子と光
ファイバ等で構成した測定装置に用いて好適である。ま
た、反射部に含まれる異方性屈折率膜は、各種接続面等
の反射光と信号光の干渉により発生する雑音の抑制手段
として機能することにもなる。

【００５１】なお、本実施の形態では、電界センサとし
て機能する反射型光変調器を備えた電界測定装置に本発
明を適用した場合を説明したが、本発明は電界センサに
限定されるものではなく、電圧センサ、磁界センサ等の
他のセンサ用途に適用した場合も略同様に構成すること
ができる。例えば、電圧センサに適用する場合、図３の
光変調器の電極に接続したダイポールアンテナを電圧測
定点に接続するリード線や接触プローブに換えるのみで
実現可能である。また、磁界センサとして用いる場合に
は、ダイポールアンテナに代えてループアンテナを用い
ればよい。すなわち、どのような被測定物理量でも、所
定のトランスジューサを用いて電圧に変換して光変調器
の電極に接続することで、同様なセンサを構成すること
ができる。

【００５２】また、本実施の形態の光検出器１６はフォ
トダイオードを用いたが、光電子増倍管等の他の光検出
器を用いるてもよい。また、光集積回路である反射型光
変調器として分岐干渉型光変調器を例に用いて説明した
が、他の変調器、たとえば、方向性結合器型、交差型な
どの光変調器も同様の構成が可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載した
発明によれば、第２導波路部の端部に、第２導波路部の
各々からの光を反射する反射部及び透過する光に対して
λ／４板として機能するように形成した薄膜部からなる
薄膜反射部を備えているので、薄膜反射部で反射された
逆方向へ伝播される光の偏波面が反射前の光に対してπ
／２を成して直交し、合波されても干渉が生じることが
ない、従って、偏波面が同一となることによる一切の干
渉性の雑音の発生を抑制することができ、変調された光
の雑音による強度変動を低下させることができる、とい
う効果がある。

【００５４】請求項２に記載した発明によれば、薄膜部
を異方性屈折率膜で形成することによって、λ／４板を
微細加工等により構成する必要がなく、簡単な構造でか
つ容易にλ／４板として機能する光の透過部を構成でき
る、という効果がある。

【００５５】請求項４に記載した発明によれば、反射部
が金属蒸着による反射膜で形成される共に、薄膜反射部
が異方性屈折率膜により形成されるので、薄膜反射部を
簡単な２層構造で形成することができる。従って、λ／
４板を微細加工しさらにレンズ等のバルク部品を用いて
構成することなく、単純な２層構造の薄膜によって、導
波路を伝播する光を界面において反射された光と分離が
簡単な偏波面が直交する光に変換できる、という効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電界測定装置の概略構成を示すブロック
図である。

【図２】従来の測定装置において光の干渉を防止するた
めのセンサ部の概略構成を示すブロック図である。

【図３】本実施の形態にかかる、電界測定装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図４】本実施の形態の反射型光変調器の印加電圧と光
強度との特性を示す線図である。

【図５】異方性屈折率膜の蒸着方向を説明するためのイ
メージ図である。

【符号の説明】

５７センサ部４３反射部７２異方性屈折率膜７４光反射膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市川正愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者元廣友美愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を伝播させる第１導波路部と、各々光変調するための電極が設けられかつ、前記第１導
波路部から分岐した複数本の第２導波路部と、前記第２導波路部の前記第１導波路部から分岐した端部
に設けられかつ、前記第２導波路部の各々からの光を反
射する反射部、及び該反射部の反射側に形成されて透過
する光に対してλ／４板として機能するように形成され
た薄膜部、からなる薄膜反射部と、を備えた反射型光変調器。
【請求項２】前記薄膜反射部の薄膜部は、異方性屈折
率膜で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の反
射型光変調器。
【請求項３】前記異方性屈折率膜は、斜め蒸着により
形成されたことを特徴とする請求項２に記載の反射型光
変調器。
【請求項４】前記反射部は、金属蒸着により形成され
たことを特徴とする請求項３に記載の反射型光変調器。