專利名稱：光波形整形裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光波形整形裝置等。
背景技術：
在光信號傳輸系統中，所傳輸的光信號因受到ASE噪音和光纖的非線性特性的影 響，其波形會發生畸變，從而降低了傳輸質量。此時，要通過具有調整光信號波形作用的光 波形整形裝置，對畸變的光信號波形進行恢復。另外，例如在使用飛秒激光器等的觀測裝置 中，對激光波形的整形也是非常重要的，所以也要使用到光波形整形裝置。例如在日本發明專利特開2001-42274號公報中公開了一種光波整形裝置，該光 波整形裝置具有相位調制用的空間光調制器和強度調制用的空間光調制器。然而，在該公 報所公開的光波整形裝置上，因為使用了 2個各自具有玻璃基板的調制器，這必然會導致 波束徑的增大，所以其具有分辨率低的缺點。專利文獻1 日本發明專利特開2003-90926號公報專利文獻2 日本發明專利特開2002-131710號公報
發明內容
發明所要解決的問題本發明的目的在于，提供一種具有高分辨率的光波形整形裝置。本發明的目的在于，所提供的高分辨率的光波形整形裝置能夠對在光強度調制時 產生的相位變化進行補償。本發明的目的在于，所提供的光波形整形裝置，其通帶的形狀近似于矩形。本發明 的目的在于，所提供的光波形整形裝置能夠生成具有萬億赫茲數量級的超高速光脈沖。本發明的目的在于，提供一種可實現小型化的可變帶寬光波形整形裝置。解決問題的方法本發明是基于以下的認識而得以實現的，通過使用具有相位調制部及強度調制部 的空間光調制器，能夠獲得具有高分辨率的光波形整形裝置，并能夠獲得包括產生萬億赫 茲數量級超高速光脈沖在內的新應用技術。即，在本說明書中公開了如下的發明內容。光波形整形裝置(10)包括分波器(1)，該分波器(1)將來自于光源的光按照不同頻率分解；聚光部(2)，該聚光部(2)使由上述分波器(1)分解的多個光聚光；偏振片(3)，經過了上述聚光部⑵的光入射到該偏振片⑶中，由該偏振片⑶ 調整入射光的偏振面；空間光調制器(4)，經過了上述偏振片(3)的光入射到該空間光調制器⑷中，該 空間光調制器(4)具有相位調制部及強度調制部。上述光波形整形裝置中，上述分波器(1)包括高色散單元。上述光波形整形裝置中，上述空間光調制器包括強度調制部(22)與相位調制部
4(24)，該強度調制部(22)具有呈線形或矩陣形排列的多個液晶元件(21)，該相位調制部(24)具有與上述強度調制部的液晶元件(21)相對應的多個液晶元 件(23)，上述強度調制部的液晶的取向與上述相位調制部的液晶的取向呈45度角。上述光波形整形裝置中，上述空間光調制器(4)包括強度調制部(22)，該強度調 制部(22)具有呈線形或矩陣形排列的多個液晶元件(21)；相位調制部(24)，該相位調制部具有與上述強度調制部的液晶元件(21)相對應的多個液晶元件(23)，上述強度調制 部(22)的液晶元件(21)及上述相位調制部(24)的液晶元件(23)，分別具有液晶物質的同 時，還具有隔著該液晶物質設置的電極，所述光波形整形裝置包括檢測部(31)，光在通過 上述強度調制部(22)進行強度調制的時候，該檢測部(31)檢測從光波整形裝置(10)輸出 的輸出光；控制裝置(32)，該控制裝置(32)，接收與由上述檢測部檢測出的不同頻率的光 的相位偏差相關的信息，對施加在上述相位調制部(24)的各液晶元件(23)的電極上的電 壓進行控制；電壓調整部(33)，按照來自于上述控制裝置(32)的控制指令，該電壓調整部 (33)，調整輸向上述相位調制器(24)的各液晶元件(23)的電壓，并將該電壓輸出到上述相 位調制器(24)的各液晶元件(23)的電極上。上述光波形整形裝置(10)還具有反射部(5)，經過了上述空間光調制器(4)的光 入射到該反射部(5)上。上述光波形整形裝置還包括第2聚光透鏡(11)，經過了上述空間光調制器(4)的光入射到該第2聚光透鏡 (11)中；合波器(12)，經過了上述第2聚光透鏡(11)的光入射到該合波器(12)中，該合波 器(12)使分離的多個頻率的光合波。所述光波形整形裝置包括衍射光柵(1)、聚光透鏡(2)、偏振片(3)、空間光調制 器(4)及折返用反射器(5)，上述衍射光柵(1)將來自于光源的光按照不同頻率分解，上述 聚光透鏡(2)使由上述衍射光柵(1)分解的多個光聚光，偏振片(3)，經過了上述聚光透鏡 (2)的光入射到上述偏振片(3)中，由該偏振片(3)調整入射光的偏振面，經過了上述偏振 片(3)的光入射到上述空間光調制器(4)中，該空間光調制器(4)具有相位調制部及強度 調制部，該相位調制部及強度調制部分別具有，于各自對應的空間位置上存在的多個呈線 形或矩陣形排列的液晶元件，上述相位調制部的液晶的取向與由上述偏振片(3)調整后的 光的偏振面相平行，上述強度調制部的液晶的取向與上述相位調制部的液晶的取向呈45 度角，經過了上述空間光調制器(4)的光入射到上述折返用反射器(5)中。來自于光源的 光，首先通過上述衍射光柵(1)按照頻率被分解從而在空間上分散，通過上述聚光透鏡，使 上述按照頻率被分解的在空間上分散的光聚光，通過上述偏振片(3)對上述被聚光的光的 偏振面進行調整，上述偏振面被調整過的光，通過上述空間光調制器(4)，被分別進行可控 的相位調制及強度調制，通過上述折返用反射器(5)，調制后的光被折返回來，經過上述聚 光透鏡，被聚光，通過上述衍射光柵，使按照頻率分解了的光合波。發明的效果在本發明的光波形整形裝置中，采用單獨具有相位調制部及強度調制部的空間光
5調制器(4)，該相位調制部及強度調制部共用一片玻璃基板，因而，能夠防止產生波束徑增 大的現象，從而能夠獲得較高的分辨率。在本發明的光波形整形裝置中，將光強度調制時產生的相位變化進行反饋以調整 液晶的控制電壓，或者是調整空間光調制器中的相位調制部的液晶的取向，使光強度調制 時產生的相位變化得到補償。采用本發明的光波形整形裝置，如通過實際的裝置進行確認的那樣，通帶的形狀 接近于矩形。采用本發明的光波形整形裝置，可形成相鄰通帶連續的通帶，所以本發明的光波 形整形裝置能夠作為可變帶寬光波形整形裝置來使用。本發明的光波形整形裝置能夠生成 具有萬億赫茲數量級的超高速光脈沖。在本發明的光波形整形裝置中，若采用反射的形式，能夠節省光學元件，而且可使 色散的影響相互抵消，因此，能夠實現光波形整形裝置的高精度且小型化。
圖1為表示本發明的光波形整形裝置的結構例的示意圖；圖2為具有相位調制部和強度調制部的空間光調制器的示意圖；圖3為表示強度調制部及相位調制部的液晶的取向的示意圖；圖4為說明偏振控制、強度控制及相位控制的示意圖；圖5所示為采用棱鏡作為折返用反射器的光波形整形裝置的例子；圖6所示為光束入射到元件上的情況，圖6中(a)所示為短波長的光入射到元件 上的情況，圖6中(b)所示為長波長的光入射到元件上的情況；圖7所示為，能夠進行相位變化補償的本發明的光波整形裝置。圖7中(a)為使 用現有的驅動器的例子，圖7中(b)所示為進行DIO直接控制時的例子；圖8為實施例1中的光波整形裝置的示意圖；圖9為實施例1中的光學系統的示意圖。圖9中(a)為俯視圖，圖9中(b)為側 視圖；圖10為為確定光學單元的位置所進行的模擬的概念圖；圖11所示為液晶空間光調制器的例子。圖11中(a) (c)表示的是，實際制造 的空間光調制器的示意圖；圖12為，表示光波形整形裝置的光強度調制特性的曲線圖。圖12中(a)為，使用 ASE光源，在對全部波道一并進行調制時，檢測到的光強度調制特性，圖12中(b)為，對全部 波道進行中間調制時，檢測到的光強度調制特性，圖12中(c)為，對全部波道關閉調制時， 檢測到的光強度調制特性；圖13為，表示光波整形裝置的頻率間隔的曲線圖。將波長可變LD光源的波長在 步進幅度為0. Olnm的方式下掃描，用功率計對實現光強度調制的各波長的功率進行測定。 對每一個波道進行強度設定，確定頻率間隔。圖13中(a)所示為對1個波道打開調制的情 況，圖13中(b)所示為對相接近的2個波道打開調制的情況，圖13中(c)所示為對3個波 道打開調制的情況，圖13中(d)所示為對相遠離的2個波道打開調制的情況；圖14為表示光波形整形裝置的空間分辨率的曲線圖15所示為測定插入損失的裝置結構的示意圖；圖16所示為光柵部采用棱柵的例子；圖17所示為棱柵的一例的示意圖；圖18表示的是，VPH光柵部的光柵周期與光柵部的入射角的關系；圖19所示為另一形狀棱柵的例子。符號說明1分波器2聚光部3偏振片4空間光調制器10光波形整形裝置
具體實施例方式圖1為表示本發明的光波形整形裝置的結構例的示意圖。如圖1所示，本發明的 光波整形裝置包括如衍射光柵等的分波器(1)，聚光透鏡(2)，偏振片(3)，具有相位調制 部和強度調制部的空間光調制器(4)，折返用反射器(5)。另外，圖1中的符號6表示的是 準直透鏡。分波器(1)是一個將來自于光源的光按照不同頻率來分解的元件。作為分波器， 可以采用如光柵、棱鏡或棱柵等的高色散元件，也可以采用AWG。作為光源，可以采用例如白 色光或包含多個不同波長光的復色光，也可以采用波長在1550nm左右的脈沖光。來自于光 源的光，可以通過偏振控制器或偏振片等來調整其偏振面，而且可以使其偏振分解為具有 互相垂直的偏振面的2種光。作為聚光部聚光透鏡(2)的功能是，將由分波器(1)分解出的多個光信號聚集。聚 光透鏡可以適當地采用公知的聚光透鏡。聚光透鏡(2)在空間上的設置位置應該使得，聚 光透鏡(2)能夠將因衍射光柵(1)的作用而在空間上分散的光聚集，并將其導向空間光調 制器(4)中的特定元件。經過了聚光透鏡⑵的光入射到偏振片(3)中，該偏振片⑶是一個為了調整入 射光偏振面的光學元件。作為偏振片，可以適當地采用公知的偏振片或起偏器，并且，優選 干涉膜型的起偏器。采用干涉膜型的起偏器，可以使用具有較大口徑的起偏器，提高了便利 性。經過了偏振片(3)的光入射到具有相位調制部和強度調制部的空間光調制器(4) 中，該空間光調制器(4)具有多個液晶元件，這些液晶元件呈線形或矩陣形排列分別位于 各自所對應的空間位置上。在上述專利文獻1中，空間相位調制部與空間強度調制部是分 開的。而在本發明中，使相位調制部與強度調制部結合在一起，共同設置在玻璃基板上。如 此一來，可以將用于空間光調制器的玻璃基板的數量降低為1片，能夠防止波束徑變大的 問題，從而能夠獲得較高的分辨率。并且為防止產生不需要的反射，所以，本發明優選，使 相位調制部和強度調制部的折射率匹配從而使二者結合在一起的結構。另外，多個線形排 列的液晶元件的意思是，在一條直線上排列的多個液晶元件，而多個矩陣形排列的液晶元 件的意思是，例如多個液晶元件在上下左右方向上規則且端正的排列。其中，優選的是，具有的多個液晶元件排列在一條直線上。相位調制部的液晶的取向，例如與通過偏振片(3) 調整后的偏振面相平行，而強度調制部的液晶的取向與上述相位調制部的液晶的取向有偏 角。具體的強度調制部的液晶的取向的偏角為，30度以上60度以下，也可以為40度以上 50度以下，最好是取45度。液晶空間相位調制部分可以位于液晶空間強度調制部分的前面 (偏振片側)，不過液晶空間強度調制部分位于前面也可。圖2為，具有相位調制部和強度調制部的空間光調制器的示意圖。如圖2所示，空 間光調制器(4)具有強度調制部(22)和相位調制部(24)，上述強度調制部(22)具有多個 形成為線形或矩陣形排列的液晶元件(21)，上述相位調制部(24)具有與強度調制部(22) 的液晶元件相對應的多個液晶元件(23)。上述強度調制部(22)的液晶元件(21)及上述 相位調制部(24)的液晶元件(23)，分別具有液晶物質，同時還具有隔著上述液晶物質而設 置的電極。該電極可以是透明電極，也可以是設置于元件周圍的金屬電極。具體的結構為， 例如，將2片液晶組件結合起來，該液晶組件具有10 μ m 40 μ m的單元格中心距，結合后 的構件只要是安裝在玻璃基板上即可。上述單元格中心距是決定元件寬度的重要因素。另 外，如圖2所示，可以在相鄰的兩個液晶元件(21、23)之間設置間隙(液晶元件間隙)。圖3為，表示強度調制部及相位調制部的液晶的取向的示意圖。如圖3所示，強度 調制部的液晶的取向與相位調制部的液晶的取向偏離45度角。為了使用這些液晶元件來 構成相位調制部及強度調制部，使通過之前的偏振片產生的偏振面與相位調制部上的液晶 的取向相平行，強度調制部的液晶的取向從通過偏振片產生的偏振面偏離45度角即可。另 外，強度調制部的偏角除了 0度之外取任何值都可以。但是，為了容易地控制強度，取45度 為佳。圖4為，說明偏振控制、強度控制及相位控制的示意圖。圖4中(a)圖所示為本發 明的強度、相位調制的情況。圖4中(b)圖所示為僅進行強度調制時光的相位變化。如圖4 中(b)所示，僅進行強度調制時，通過強度調制器來調整強度的同時，直線偏振光變為圓形 偏振光。然后，通過起偏器的作用圓形偏振光變回直線偏振光。通過這樣的過程來進行強 度調制。然而，如圖4中(b)所示，雖然變回了直線偏振光，相位狀態卻產生了變化。在兼 具強度調制與相位調制的系統中，相位調制補償了因強度調制而產生的相位的變化，所以 能夠使輸出光的相位與輸入光的相位一致。上述液晶元件中的位于聚光透鏡側的液晶元件上的聚光徑較小為佳，這是因為該 聚光徑越小所得到的通帶寬也越小。從這一點來看，聚光徑的范圍在20μπι以上80μπι以 下，優選30 μ m以上70 μ m以下。液晶元件的尺寸為10 μ m以上40 μ m以下，優選15μπι以 上30 μ m以下，15 μ m以上25 μ m以下也可。采用這樣小的元件，能夠獲得例如具有IOGHz 間隔的通帶。另外，波長越長聚光徑也越大，所以，例如，一個短波長的光所照射的是2個液 晶元件，而一個長波長的光所照射的是3個液晶元件。上述的聚光徑是指，由聚光透鏡聚集 的多個光分別在液晶元件上成像時所形成的光的直徑。經過了具有相位調制部及強度調制部的空間光調制器(4)的光入射到折返用反 射器(5)中，該折返用反射器(5)是一個改變光的傳輸方向的光學元件。該折返用反射器 (5)可以適當地采用公知的如鏡子、棱鏡等的光學元件。通過采用這樣的反射形式，能夠重 復利用這些光學元件，還能夠將分散等的影響抵消，所以，能夠使光波形整形裝置精度較高 且體積較小。
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圖5所示為，采用棱鏡作為折返用反射器的光波形整形裝置的例子。如圖5所示 的采用棱鏡(26)，能夠得到上下或左右方向上的光路。其結果是，2種光可經過對稱的光傳 播路徑，從而受到的光傳播路徑中產生的噪音等的影響也可以相同。通過衍射光柵(1)的光按照頻率在空間上分散。這些在空間上分散的光波通過聚 光透鏡(2)被聚集，經過偏振片(3)向空間光調制器(4)入射。在空間光調制器(4)中它 們被分別進行可控的相位調制及強度調制。在空間光調制器(4)中，被分離的光按照不同 的頻率入射到不同的元件上。圖6所示為，光束入射到元件上的情況。圖6中(a)所示為 短波長的光入射到元件上的情況，圖6中(b)所示為長波長的光入射到元件上的情況。例 如，元件的中心距為20 μ m,短波長的光入射到2個元件上，而長波長的光入射到3個元件 上。通過上述的過程，能夠將實時地將光按照頻率分解，展開在實際空間上。另外，可以根 據衍射光柵的波長分散特性來適當地調整某個波束所對應的元件的數目。通過折返用反射 器(5)的作用光被反射回來。反射回來的光經過聚光透鏡被聚集，通過衍射光柵(1)使按 照頻率分解的光合波。如此一來，按照頻率分解的光在進行強度調制及相位調制后被合波。上述中對反射式的光波形整形裝置進行了說明。但是，本發明的光波形整形裝置 也可以是透射式的。具體是指，透射式的光波形整形裝置包括衍射光柵，第1聚光透鏡，偏 振片，具有相位調制部及強度調制部的空間光調制器，第2聚光透鏡，合波器。第1聚光透 鏡與第2聚光透鏡可以采用相同的結構。而合波器可以采用與衍射光柵相同的裝置。圖7所示為，能夠進行相位變化補償的本發明的光波整形裝置。圖7中(a)為使用 現有的驅動器的例子，圖7中(b)所示為進行DIO直接控制時的例子。在圖7中的(a)中， 如計算機等的控制裝置(32)與電壓調整部(33)連接，電壓調整部(33)具有SLM驅動器1 及SLM驅動器2，該SLM驅動器1及SLM驅動器2對向空間相位調制部及空間強度調制部施 加的電壓進行控制。而如圖7中(b)所示的進行DIO直接控制的裝置，按照來自于控制裝 置的指令，直接控制向空間相位調制部及空間強度調制部施加的驅動電壓。如圖7所示，該 光波整形裝置包括空間光調制器(4)，檢測部(31)，控制裝置(32)，電壓調整部(33)。基 于檢測部檢測出的相位的偏差，控制裝置輸出控制信號以指示電壓調整部。電壓調整部按 照接收到的控制信號，向各個元件的電極輸出所需的電壓。若采用這樣的本發明的光波整 形裝置，能夠使強度調制時產生的相位的偏差得到補償。檢測部(31)為，在通過強度調制部(22)進行強度調制時，對光波形整形裝置的輸 出光進行檢測的裝置。該檢測部可以適當地采用如光電二極管等公知的檢測裝置。另外， 將檢測部(31)設置在光波整形裝置的構架內部為佳。而且，檢測部可對光強度與光相位二 者的控制量進行監測為佳。控制裝置(32)的功能是，接收關于檢測部(31)檢測出的不同頻率的光的相位偏 差的信息，從而對施加在上述相位調制部(24)的各液晶元件(23)的電極上的電壓進行控 制。具體的方式是采用計算機來發揮作為控制裝置的功能。控制裝置可以與光波整形裝置 設置成一體，也可以附加在光波整形裝置之外。從裝置的緊湊性的角度來看，將控制裝置設 置在光波整形裝置的架構內部為佳。本發明優選，檢測部對光強度與光相位二者的控制量 進行監測時，將檢測出的光強度和光相位與設定值相比較，通過閉環控制對光強度和光相 位進行控制以使其接近設定值。通過如上述地對光強度和光相位進行控制，能夠提高裝置 的穩定性。
電壓調整部(33)，按照控制裝置(32)的指令，將要施加在相位調制部(24)的各液 晶元件(23)的電極上的電壓，向相位調制部(24)的各液晶元件(23)輸出。另外，可以不 通過反饋進行控制，而是調整起偏器與相位調制部(24)的取向方向，從而能夠通過進行相 位調制而補償因強度調制產生的相位變化。即，本發明優選的方式是，起偏器的偏振面與相 位調制部(24)的液晶的取向方向，使得，進行相位調制能夠補償因強度調制而產生的相位 變化。而且，強度調制部也可以具有與上述相同的結構，從而能夠使伴隨相位調制產生的強 度變化得到補償。本發明的光波整形裝置可以作為WDM等的光源來使用。而且，本發明的光波整形 裝置還可以作為EDFA等的光均衡裝置來使用。按照上述，本發明采用的光波整形裝置的基本的結構包括如分波器等的將光分 解的光柵部；空間光調制器，該空間光調制器在每個微小的波長帶范圍上對由光柵部分解 的光進行控制。除了上述的衍射光柵或棱鏡等之外，光柵部還可以采用棱柵。圖16所示為 光柵部采用棱柵的例子。在此例中，棱柵為一個將棱鏡與光柵組合在一起的色散元件。在圖 中表示為強度相位全息光柵(VPHG)。來自于光纖的光通過第1準直透鏡實現準直，入射到 棱柵之中。入射到棱柵之中的光按照波長發生分解。分解后的光通過第2準直透鏡實現準 直，經過振幅光閘(shutter)及聚光透鏡之后輸出到光纖中。棱柵本身是公知的裝置。例 如，日本發明專利第3576538號、特開2004-130806號公報等中記載了作為棱柵的裝置。圖17所示為棱柵的一例的示意圖。例如圖17所示，棱柵包括，折射率為Ii2的VPH 光柵部；VPH光柵部的兩側的折射率為Iitl的玻璃基板；設置于2個玻璃基板外側的折射率 為Ii1的第1棱鏡部及第2棱鏡部。圖18表示的是，VPH光柵部的光柵周期與光柵部的入射角的關系。圖19所示為另一形狀棱柵的例子。即，本發明采用的棱柵也可以包括3個棱鏡， 及設置在與3個棱鏡相連接的位置上的2個強度相位全息光柵。實施例1圖8為實施例1中的光波整形裝置的示意圖。圖9為實施例1中的光學系統的示 意圖。圖9中(a)為俯視圖，圖9中(b)為側視圖。圖中，PBS表示偏振光束分離器，FR表 示法拉第旋轉器，SMF表示單模光纖，2-PMF表示2軸保偏光纖。如圖9所示，該光學系統包 括2軸保偏光纖，經過偏振分離的光輸入到該2軸保偏光纖中；準直透鏡，該準直透鏡的直 徑為15cm，焦距為6cm ；衍射光柵，該衍射光柵的表面中心處位于距離準直透鏡6cm的位置； 聚光透鏡(n5cm)，該聚光透鏡設置于距離衍射光柵的表面中心處15cm的位置；偏振片、液 晶空間強度調制部分、液晶空間相位調制部分及折返用反射器。折返用反射器(棱柵)位于 距離聚光透鏡15cm的位置。液晶元件的控制區域的寬度為17 μ m,間隙部分的寬度為3 μ m。 即，一個元件的尺寸是20 μ m。另外，準直透鏡到衍射光柵的距離以及準直透鏡到聚光透鏡 的距離，可通過進行如圖10所示的模擬來求得。相位對于光纖的張力或溫度等條件的變化會產生敏感性的變動。在此實施例中， 因具有如上所述的結構，將2個光路的光纖往復交替，從往返的總體過程來看，產生的相位 變化相同。其結果是，盡管光纖等的相位穩定性不太好，然而光波整形裝置的相位穩定性卻 較高。圖11所示為液晶空間光調制器的例子。圖11中(a) (c)表示的是，實際制造
10的空間光調制器的示意圖。圖11中(a)所示的結構是，采用的玻璃基板長寬為65mmX48mm 厚度為0.5mm。使位于分別具有普通電極和圖形電極的玻璃基板間的液晶元件間隙為 8μπι。整體液晶格設置在玻璃基板中央附近且其尺寸為14mmX 14mm。液晶單元格中心距 為20 μ m(具體結構為控制區域17 μ m,間隙3 μ m)。液晶的取向，在強度調制時，使取向方 向為45度，在相位調制時，使取向方向為0度。強度調制用空間光調制器和相位調制用空 間光調制器分別獨立制作。圖11中(b)所示的結構是，采用的玻璃基板長寬為65mmX 30mm厚度為0. 3mm。使 位于分別具有普通電極和圖形電極的玻璃基板間的液晶元件間隙為8 μ m。采用的整體液晶 格的尺寸為10mmX5mm。在圖11中(b)所示的例子上，使液晶空間光調制器靠近玻璃基板 的左側或右側。像這樣地使液晶空間光調制器的位置離開玻璃基板中心的結構，制作起來 容易。液晶格的單元格中心距有以下3種制造模式⑴液晶單元格中心距20 μ m(控制區域:17 μ m，間隙3 μ m)(ii)液晶單元格中心距20μπι(控制區域18μπι，間隙:2μπι)(iii)液晶單元格中心距:10μπι(控制區域:8μπι，間隙:2μπι)液晶的取向為，在 強度調制時，使取向方向為45度，在相位調制時，使取向方向為0度。強度調制用空間光調 制器和相位調制用空間光調制器分別獨立制作。在將2片液晶單元結合時，為了使液晶格 位置關系正確，設置有液晶格位置標識。另外，將控制IC統一配置在玻璃基板的一側。圖11中(c)所示的結構是，具有圖形電極的玻璃基板的正面和背面分別設置，強 度調制用液晶空間光調制器與相位調制用液晶空間光調制器。調整好液晶格的位置關系從 而制作成上述結構。如圖11中(C)所示，該液晶空間光調制器的形狀是，上述具有圖形電 極的玻璃基板，被2片具有普通電極的玻璃基板所夾。使位于分別具有普通電極和圖形電 極的基板間的液晶元件間隙為8μπι。采用的整體液晶格的尺寸為 20mmX 5mm。在圖 11中(c)所示的例子上，使液晶空間光調制器靠近玻璃基板的左側或右側。像這樣地使液 晶空間光調制器的位置離開玻璃基板中心的結構，制作起來容易。液晶格的單元中心距有 以下3種制造模式⑴液晶單元格中心距20μπι(控制區域17μπι，間隙3μπι)(ii)液晶單元格中心距20μπι(控制區域18μπι，間隙:2μπι)(iii)液晶單元格中心距:10μπι(控制區域:8μπι，間隙:2μπι)液晶的取向，在強 度調制時，使取向方向為45度，在相位調制時，使取向方向為0度。強度調制用空間光調制 器與相位調制用空間光調制器，共用一個具有圖形電極的玻璃基板而與其制作成一體。圖12為，表示光波形整形裝置的光強度調制特性的曲線圖。圖12中(a)為，使用 ASE光源，在對全部波道一并進行調制時，檢測到的光強度調制特性。圖12中(b)為，對全 部波道進行中間調制時，檢測到的光強度調制特性。圖12中(c)為，對全部波道關閉調制 時，檢測到的光強度調制特性。從圖12中(a)看出，本發明的光波形整形裝置，形成鄰接帶 域的通帶相連續的通帶。從圖12中(b)看出，強度調制的調制量可在調制范圍內任意設定。 從圖12中(c)看出，當關閉調制時，能夠抑制輸出功率。圖13為，表示光波整形裝置的頻率間隔的曲線圖。將波長可變LD光源的波長在 步進幅度為0. Olnm的方式下掃描，用功率計對實現光強度調制的各波長的功率進行測定。 對每一個波道進行強度設定，確定頻率間隔。圖13中(a)所示為對1個波道打開調制的情況，圖13中(b)所示為對相接近的2個波道打開調制的情況，圖13中(c)所示為對3個波 道打開調制的情況，圖13中(d)所示為對相遠離的2個波道打開調制的情況。圖14為，表示光波形整形裝置的空間分辨率的曲線圖。使用ASE光源，以48個波 道為單位對光強度進行調制(每隔48個波道關閉1個波道的調制，其余的波道全部打開 調制)，根據調制波長差，對各波長帶的PAL-SLMl元件對應的空間分辨率進行測定。其結 果為，波長為1535nm時空間分辨率為12. IGHz每個元件，波長為1550nm時空間分辨率為 10. 7GHz每個元件，波長為1565nm時空間分辨率為9. 2GHz每個元件。圖15所示為，測定插入損失的裝置結構的示意圖。其結果為，波長為1535nm時插 入損失是6. 5dB,波長為1550nm時插入損失是5. OdB,波長為1565nm時插入損失是7. 5dB。表1表示的是衍射光柵的色散特性。表 權利要求
一種光波形整形裝置(10)，其特征在于，所述光波形整形裝置(10)包括分波器(1)，該分波器(1)將來自于光源的光按照不同頻率進行分解；聚光部(2)，該聚光部(2)使由上述分波器(1)分解的多路光聚光；偏振片(3)，經過了上述聚光部(2)的光入射到該偏振片(3)中，由該偏振片(3)調整入射光的偏振面；空間光調制器(4)，經過了上述偏振片(3)的光入射到該空間光調制器(4)中，該空間光調制器(4)具有相位調制部及強度調制部。
2.根據權利要求1所述的光波形整形裝置，其特征在于，上述分波器(1)包括高色散單元。
3.根據權利要求1所述的光波形整形裝置，其特征在于，上述空間光調制器的強度調制部(22)具有呈線形或矩陣形排列的多個液晶元件 (21)，上述空間光調制器的相位調制部(24)具有與上述強度調制部的液晶元件(21)分別相 對應的多個液晶元件(23)，上述強度調制部的液晶的取向與上述相位調制部的液晶的取向呈45度角。
4.根據權利要求1所述的光波形整形裝置，其特征在于， 上述空間光調制器(4)包括強度調制部(22)，該強度調制部(22)具有呈線形或矩陣形排列的多個液晶元件 (21)；相位調制部(24)，該相位調制部(24)具有與上述強度調制部的液晶元件(21)相對應 的多個液晶元件(23)，上述強度調制部(22)的液晶元件(21)及上述相位調制部(24)的液晶元件(23)，分別 具有液晶物質的同時，還具有隔著該液晶物質設置的電極， 所述光波形整形裝置還包括檢測部(31)，在通過上述強度調制部(22)進行強度調制的時候，該檢測部(31)檢測從 光波整形裝置(10)輸出的輸出光；控制裝置(32)，該控制裝置(32)，接收與由上述檢測部檢測出的各頻率的光的相位偏 差相關的信息，對施加在上述相位調制部(24)的各液晶元件(23)的電極上的電壓進行控 制；電壓調整部(33)，按照來自于上述控制裝置(32)的控制指令，該電壓調整部(33)，調 整輸向上述相位調制器(24)的各液晶元件(23)的電壓，并將該電壓輸出到上述相位調制 器(24)的各液晶元件(23)的電極上。
5.根據權利要求1所述的光波形整形裝置(10)，其特征在于，該光波形整形裝置(10) 還具有反射部(5)，經過了上述空間光調制器(4)的光入射到該反射部(5)上。
6.根據權利要求1所述的光波形整形裝置，其特征在于，該光波形整形裝置還包括 第2聚光透鏡(11)，經過了上述空間光調制器(4)的光入射到該第2聚光透鏡(11)中；合波器(12)，經過了上述第2聚光透鏡(11)的光入射到該合波器(12)中，該合波器(12)使分離的多個頻率的光合波。
7. 一種光波形整形裝置(10)，其特征在于，所述光波形整形裝置包括衍射光柵(1)、聚光透鏡(2)、偏振片(3)、空間光調制器(4) 及折返用反射器(5)，上述衍射光柵(1)將來自于光源的光按照不同頻率進行分解， 上述聚光透鏡(2)使由上述衍射光柵(1)分解的多路光聚光， 偏振片(3)，經過了上述聚光透鏡(2)的光入射到上述偏振片(3)中，由該偏振片(3) 調整入射光的偏振面，經過了上述偏振片(3)的光入射到上述空間光調制器(4)中，該空間光調制器(4)具 有相位調制部及強度調制部，該相位調制部及強度調制部分別具有，于各自對應的空間位 置上存在的多個呈線形或矩陣形排列的液晶元件，上述相位調制部的液晶的取向與由上述 偏振片(3)調整后的光偏振面相平行，上述強度調制部的液晶的取向與上述相位調制部的 液晶的取向呈45度角，經過了上述空間光調制器(4)的光入射到上述折返用反射器(5)中， 來自于光源的光，通過上述衍射光柵(1)按照頻率被分解從而在空間上分散， 通過上述聚光透鏡，使上述按照頻率被分解的在空間上分散的光聚光， 通過上述偏振片(3)對上述被聚光的光的偏振面進行調整，上述偏振面被調整過的光，通過上述空間光調制器(4)，被分別進行可控的相位調制及 強度調制，通過上述折返用反射器(5)，光被折返回來， 經過上述聚光透鏡，被聚光， 通過上述衍射光柵，使按照頻率分解了的光合波。
全文摘要
本發明的目的在于，提供一種具有高分辨率的光波形整形裝置。為達到上述目的的解決辦法是，光波形整形裝置(10)包括分波器(1)，該分波器(1)將來自于光源的光按照不同頻率分解；聚光部(2)，該聚光部(2)使由上述分波器(1)分解的多個光聚光；偏振片(3)，經過了上述聚光部(2)的光入射到該偏振片(3)中，該偏振片(3)調整入射光的偏振面；空間光調制器(4)，經過了上述偏振片(3)的光入射到該空間光調制器(4)中，該空間光調制器(4)具有相位調制部及強度調制部。
文檔編號G02F1/01GK101981490SQ20088001896
公開日2011年2月23日 申請日期2008年6月13日 優先權日2007年6月15日
發明者依田琢也, 和田尚也, 小舘香椎子, 樸成哲, 杜塚芙美, 駒井友紀 申請人:獨立行政法人情報通信研究機構