CN102193144B - 光波导器件和光波导器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种90°光学混合干涉仪，分别在TE光信号侧和TM光信号侧的I相位侧或Q相位侧的一对光信号波导臂和本地振荡光波导臂具有光程差，从而向所述I相位侧和Q相位侧的输出干涉信号赋予相位延迟。通过将输出相位差设置为+π/2，所述90°光学混合干涉仪具有在TE侧和TM侧分别按照Ip、In、Qp和Qn顺序排列的八个输出端口，所述输出相位差是根据光程差和在I相位侧以及Q相位侧的每个光耦合器的相位转换特性的相位差与相位延迟之和。

Description

光波导器件和光波导器件的制造方法

该申请是基于2010年3月19日递交的日本专利申请No.2010-064473，并且要求其优先权，将其全部公开结合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种光波导器件，具体地涉及一种使用光波导技术的平面光波线路(circuit)组成的90°光学混合干涉仪。

背景技术

在超过100Gbit/s的超高速通信中，近来的兴趣关注于在波长利用率、接收特性和色散补偿能力方面表现优秀的DP-QPSK(双偏振差分积分相移键控)的通信技术。用于DP-QPSK系统的接收机要求将光信号分离为偏振波的功能以及从所述偏振波中得出相位信息的90°光学混合功能。所述相位信息是I-Q平面内的四值相位信息：具有相位差π的Ip和In以及具有分别与Ip和In相位差π/2的Qp和Qn。

具有这些功能的接收机正在成为OIF(光互联网论坛)、促进高速数据通信的工业组织的标准。例如，OIF确定了输出8个输出信号的端口序列的规范，以及根据OIF的规范研发了接收机。

附带地，据说使用光波导技术的平面光波线路影响实现这种DP-QPSK系统的接收机功能的器件的制造。光波导技术是通过与半导体集成电路制造工艺相同的微制造技术在衬底上形成不同形状的光波导，其适用于集成或大规模生产。

近年来已经研发了利用这种光波线路的DP-QPSK系统的接收机。例如在相关技术文献中(Toshikazu Hashimoto等人的“Polarization DualOptical Hybrid Modules Using Planar Lightwave Circuit”，TheInstitute of Electronics，Information and Communication Engineers，Electronic Society Conference，collection of conference papers 1(2009)，p.194)，公开了如图7所示的光波线路结构。在图7的光波线路上，在平面光线路中集成了上述的偏振分离功能和90°光学混合功能，并且在图8中作为示意图示出了具有90°光学混合功能的平面光线路的组成。

在其光线路中，四个光波导臂组成用于TE(横电场)光信号和TM

(横磁场)光信号的干涉仪。利用这四个臂中比其他臂长1/4信号光波长的特定臂的光程差来实现所述90°光学混合功能。在上述非专利文献中所公开的90°光学混合干涉仪中，臂63和臂65比其他臂长上述光程差。因此，当如所述的给出光程差时，对于输入的TE光信号和TM光信号，如图9所示输出干涉信号作为四个光信号，每一个光信号均具有π/2的相位差。在图9中，横轴表示TE光信号和本地振荡光之间的相位差，一起输出具有π/2相位差的InTE和QnTE，以及具有π/2相位差的IpTE和QpTE。另外，一起输出具有π相位差的InTE和IpTE，以及具有π相位差的QnTE和QpTE。类似地，一起输出具有π/2相位差的InTM和QpTM，以及一起输出具有π/2相位差的IpTM和QpTM。此外，一起输出具有π相位差的InTM和IpTM，并且输出具有π相位差的QnTM和QpTM。另外，如图8所示输出这些输出信号的端口结构遵循OIF所确定的规范。

发明内容

本发明的典型目的是为了提供一种配置有光线路的光波导器件，所述光波导器件通过减小光波导臂的交叉部分能够使芯片尺寸小型化，本发明的典型目的还是为了在实现OIF标准的输出端口结构的同时，提供这种光波导器件的制造方法。

本发明的另一个典型目的是提供一种光线路组成的90°光学混合干涉仪，在实现OIF标准的输出端口结构的同时，减小光波导臂的交叉部分。

根据本发明典型方面的光波导器件包括：光波导线路，用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第一波导相连的第一输入端子输入并且分路至第一至第四光路的光信号，并且用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第二波导相连的第二输入端子输入并且分路至第五至第八光路的光信号，其中每个光波导线路包括：光线路，向沿第二至第八光路传播的光信号分别赋予相对于沿第一光路传输的光信号的π、π/2、3π/2、0、π、π/2、3π/2的相位差；以及光耦合器，用于分别将沿第一与第五光路传播的光信号、沿第二与第六光路传播的光信号、沿第三与第七光路传播的光信号和沿第四与第八光路传播的光信号多路复用，并且分别输出至所述第一至第四输出端子；并且其中所述光波导线路排列为让每一个线路的所述第一至第四输出端子如上所述排列；以及在将光信号输入至所述第一和第二输入端子之前，所述第一波导和所述第二波导不交叉。

根据本发明另一个典型方面的光波导器件制造方法包括以下步骤：在衬底上形成第一包层；在所述第一包层上层压芯区层；通过对所述芯区层构图形成芯区；用具有与所述第一包层相同折射率的第二包层覆盖所述芯区，其中利用构图掩模执行所述芯区层的构图，并且所述芯区层的构图具有包括如下部件的芯区图案：光波导线路，用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第一波导相连的第一输入端子输入并且分路至第一至第四光路的光信号，并且用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第二波导相连的第二输入端子输入并且分路至第五至第八光路的光信号，其中所述第一和所述第二光波导包括：光线路，向沿第二至第八光路传播的光信号分别赋予相对于沿第一光路传输的光信号的π、π/2、3π/2、0、π、π/2、3π/2的相位差；以及光耦合器，用于分别将沿第一与第五光路传播的光信号、沿第二与第六光路传播的光信号、沿第三与第七光路传播的光信号和沿第四与第八光路传播的光信号多路复用，并且分别输出至所述第一至第四输出端子；并且其中所述光波导线路排列为让每一个线路的所述第一至第四输出端子如上所述排列；以及在将光信号输入至所述第一和第二输入端子之前，所述第一波导和所述第二波导不交叉。

附图说明

根据结合附图的以下详细描述，本发明的典型特征和优势将变得清楚明白，其中：

图1是示出了本发明第一实施例的结构的示意图；

图2是示出了本发明第二实施例的结构的示意图；

图3是示出了本发明第三实施例的结构的示意图；

图4A至图4E是示出了对于光线路或光耦合器的各种结构，90°光学混合干涉仪的输出干涉信号特性的比较；

图5是示出了本发明第四实施例的结构的示意图；

图6是示出了本发明第五实施例的结构的示意图；

图7是示出了通用DP-QPSK系统的接收机的结构示例的示意图，所述接收机包括执行光信号的偏振波分离的功能和90°光学混合功能，用于从作为分离偏振波的光信号得出相位信息；

图8是示出了用于通用DP-QPSK系统的接收机的90°光学混合干涉仪的结构示例；以及

图9是示出了通用90°光学混合干涉仪的TE信号侧的输出干涉信号特性的图。

具体实施方式

接下来，将参考附图描述本发明的第一示例实施例。

(第一实施例)

图1是示出了本发明优选实施例的光波导器件结构的示例图。如图1所示，所述光波导器件配备有光波导线路1和2。每一个光波导线路1和2具有与波导3相连的输入端子5，将从输入端子5输入的光信号分路至光路15-18，并且从顺序排列的输出端子11-14输出。另外，每一个光波导线路1和2具有与波导4相连的输入端子6，将从输入端子6输入的光信号分路至光路19-22，并且从顺序排列的输出端子11-14输出。

所述光波导线路1和2具有光线路，所述光线路向沿光路16-22传播的光信号分别赋予相对于沿光路15传播的光信号的π、π/2、3π/2、0、π、π/2、3π/2的相位差。另外，所述光波导线路1和2具有光耦合器7-10，所述光耦合器分别将沿光路15和19传播的光信号、沿光路16和20传播的光信号、沿所述光路17和21传播的光信号和沿光路18和22传播的光信号多路复用，并且分别输出至输出端子11-14。

所述光波导线路1和2排列为使得每一个线路的输出端子11-14如上所述排列，并且在将光信号输入至输入端子5和6之前，波导3和4的结构不交叉。

通过上述结构，分别向从输出部分12、13、14输出的光信号赋予相对于在每一个光波导线路1和2的输出部分11中输出的光信号+π、+π/2和+3π/2的相位差。输出部分11-14的这些输出信号的排列关系与OIF标准的90°光学混合干涉仪的输出端口结构相对应。结果通过上述结构，可以在实现OIF标准的输出端口结构的同时组成光波导器件，所述光波导器件通过减小光波导臂的交叉部分，实现了能够使芯片尺寸紧凑的光线路组成的90°光学混合干涉仪。

(第二实施例)

图2是示出了根据本发明第二实施例的90°光学混合干涉仪的光波导组成的示例图。在图2中，信号光输入端口31和32分别接收分别具有分离偏振波的TE和TM光信号。信号光波导臂33-36传输TE和TM光信号，每一个所述光信号分路为两路。本地振荡光输入端口37接收本地振荡光，并且设置在所述信号光输入端口31和32之间。本地振荡光波导臂38-41传输在TE光信号侧和TM光信号侧分路为两路并且分别进一步分路为两路的本地振荡光。光耦合器42将每一对信号光波导臂33和本地振荡光波导臂38进行组合，并且输出每一对干涉光。光耦合器43将每一对信号光波导臂34和本地振荡光波导臂39进行组合，并且输出每一对干涉光。光耦合器44将每一对信号光波导臂35和本地振荡光波导臂40进行组合，并且输出每一对干涉光。光耦合器45将每一对信号光波导臂36和本地振荡光波导臂41进行组合，并且输出每一对干涉光。

此外，光耦合器42-45具有两个功能：将通过波导臂33-36和38-41传输的光波分路为两路光波，并且给出预定的相位信息；以及第一实施例中的光耦合器7和8的光多路复用功能。

输出端口46-53通过由每一个光耦合器输出的信号光和本地振荡光的相位差来获得干涉信号，作为I-Q平面上的四个值Ip、In、Qp和Qn的相位信息。按照IpTE、InTE、QpTE、QnTE、IpTM、InTM、QpTM和QnTM的顺序排列由输出端口46-53输出的干涉信号。

在TE光信号侧和TM光信号侧的每侧，将在I相位侧和Q相位侧的任一侧处的一对光信号波导臂和本地振荡波导臂构造为具有光程差。即，将所述光程差设置为或者是I相位侧的33和38或34和39之一，或者是Q相位侧的35和40或36和41之一。通过将所述对中的一个臂延长光程差来给出光程差。因此，对于在长所述光程差的所述臂中传输的光波，当与通过另一个臂传输的光波进行比较时，当输入到每一个光耦合器时发生相位延迟。因此，对于从每一个光耦合器输出的干涉信号，在TE光信号侧，IpTE和QpTE的组合以及InTE和QnTE的组合两者都存在这样的关系：具有与上述光程差相对应的相位差。类似地，在TM光信号侧，IpTM和QpTM的组合以及InTM和QnTM的组合也具有与上述光程差相对应的相位差。

另一方面，光耦合器根据其结构而具有不同的输出干涉特性，甚至是对于从相同相位输入的光信号，由于在每个光耦合器的输出干涉特性之间的差而在所输出的干涉信号中出现相位差。这里，由于光耦合器42和43的输出干涉特性的差而发生的相位差，与上述光程差相对应的相位差之和中发生的QpTE对IpTE的相位差，以及QnTE对InTE的相位差，全部设置为+π/2。类似地，由于光耦合器44和45的输出干涉特性的差而发生的相位差，在与上述光程差相对应的相位差之和中发生的QpTM对IpTM的相位差，以及QnTM对InTM的相位差，全部设置为+π/2。

在图2中，将与所传输的本地振荡光的+π/2相位差相对应的光程差设置在本地振荡波导臂38和39之间。即，臂39比臂38长通过光波导传输的本地振荡光的波长的1/4。类似地，也将与所传输的本地振荡光的π/2相位差相对应的光程差设置在本地振荡波导臂40和41之间。即，臂41比臂40长通过光波导传输的本地振荡光的波长的1/4。结果，在分路至I相位侧和Q相位侧的光信号之间发生π/2的相位差。另外，所述光耦合器42-45具有相同的输出干涉特性。因此，每一个光耦合器的输出干涉特性中的相位差为零。

利用上述光波导线路结构，输出具有π/2相位差的InTE和QnTE以及IpTE和QpTE。另外，输出具有π相位差的InTE和IpTE以及QnTE QpTE。类似地，输出具有π/2相位差的InTM和QnTM以及IpTM和QpTM。另外，输出具有π相位差的InTM和IpTM以及QnTM和QpTM。因此，来自输出端口46-53的输出干涉信号特性的关系与OIF标准的输出端口结构相同。

如上所述，通过该实施例，利用减小光波导臂的交叉部分，可以实现如同OIF标准所述的输出端口结构。

(第三实施例)

图3是示出了本发明第三实施例的90°光学混合干涉仪的光波导组成的示例图。在图3中，将相同的代码用于标记与图2相对应的部件。

在第三实施例中，将马赫-曾德干涉仪54-57全部用作光耦合器。另外，向本地振荡光赋予π/2相位差的本地振荡光波导臂是臂39和臂41，马赫-曾德干涉仪54-57的所有上部光波导比下部光波导长。结果，每一个马赫-曾德干涉仪的输出干涉特性本身全部相等，并且根据相位转换特性差异的相位差为零。另外，在信号光波导33、34、35和36中组成干涉仪的每一个部分(从分路部分到光耦合器)的长度相等。如上所述，通过组成90°混合干涉仪的光路，可以将输出干涉信号的输出端口46-53作为遵循OIF标准的输出端口结构。另外，由于用作光耦合器的马赫-曾德干涉仪54-57的相同侧的光波导分支比另一侧的光波导分支更长，即使由于工艺不精确导致光耦合强度偏离设计值，可以抑制根据相位转换特性差异对相位差的影响。这是因为当处理时，如果上述偏离是由于相同的因素形成的并且如果所述偏离至少在相同的器件中，则假设沿相同方向发生相同的量，并且输出干涉特性的相位差的偏离相对地抵消。

可以通过与半导体集成电路制造工艺相同的精细工艺技术来产生上述结构的光波导线路。例如通过使用光刻方法对在具有不同折射率的硅衬底上层压的氧化硅膜进行构图，成为波导芯区或者包层，可以形成具有预定形状的光波导。在图3结构的光波导线路中，作为从分路部分至与光耦合器相连部分的长度，例如使所述光波导臂33、34、35、36、38和40的长度为3mm。当光信号的中心波长λ例如是1.55μm时，光波导臂39和41比其他光波导臂长与λ/4n相对应的0.265μm。这里，n是光波导的等效折射率。另外例如，将马赫-曾德干涉仪54-57的宽度和光程差分别设置为780μm和0.265μm。

另外，即使图3中的马赫-曾德干涉仪54-57的图中下部侧上的所有光波导部分更长，与图3的形状相反，每一个马赫-曾德干涉仪的输出干涉特性本身保持不变。因此，可以获得与上述情况相同的合适效果。

此外，在上述光波导结构中，利用诸如定向耦合器和多模干涉仪之类的对称光耦合器作为光耦合器，也可以实现如OIF标准的输出端口结构。然而，尽管这种90°光学混合干涉仪的每一个输出干涉信号特性的相对相位差关系是固定的，总相位本身将随着光线路或光耦合器结构而不同。

图4A至图4E示出了来自90°光学混合干涉仪的输出端口的输出干涉信号特性的相位图样的比较，其中光线路或光耦合器的组成不同。在附图中，水平轴Δφ是当输入到马赫-曾德干涉仪时的信号光和本地振荡光的相位差，以及垂直轴是输出强度(a.u.)。另外为了便于比较，附图中只示出了Ip和Qp信号，省略了分别具有反转的Ip和Qp信号特性的In和Qn信号的表示。

在图3所示结构的情况下，输出干涉特性如图4A所示，输出强度的相位本身在TE侧和TM侧变得相同。另外，当反转图3中的马赫-曾德干涉仪54-57的形状、并且延长附图中所有下部侧的光波导部件时，输出干涉特性如图4B所示，并且输出强度的相位本身在TE侧和TM侧也相同。

另一方面，当图3中的马赫-曾德干涉仪54-57用诸如定向耦合器或多模干涉仪之类的对称光耦合器来代替时，输出干涉特性将如图4C所示，并且TE侧和TM侧之间的输出强度的相位将不再匹配。

如上所述，在第三实施例中，在实现如第一和第二实施例中的OIF标准的输出端口结构的同时，可以减小光波导臂的交叉部分。另外，通过使用马赫-曾德干涉仪作为光耦合器，并且让相同侧上的所有波导部分更长，可以抑制光耦合强度的变化。另外，这特别适用于希望使得输出干涉特性的相位本身在TE侧和TM侧相同的情况。

(第四实施例)

图5是示出了本发明第四实施例的90°光学混合干涉仪的光波导组成的示例图。基本结构与第三实施例的结构相同，在第四实施例中，增加光程差以向本地振荡光赋予π/2相位差的本地振荡波导臂是臂38和臂41。另外，将马赫-曾德干涉仪54-57用作光耦合器。在所述干涉仪中，只对于马赫-曾德干涉仪55，图中的下部光波导较长，而对于所有其他马赫-曾德干涉仪，附图中的上部光波导较长。因此，作为光耦合器的马赫-曾德干涉仪55的输出相位特性处于与其他马赫-曾德干涉仪相反的状态，换句话说，处于具有相位差π的状态。因此，作为由马赫-曾德干涉仪的相位转换特性差异产生的相位差，对于马赫-曾德干涉仪54、56和57可以将所述值设置为零，并且对于马赫-曾德干涉仪55，可以将所述值设置为π。另外，对于IpTE和QpTE、InTE和QnTE、IpTM和QpTM以及InTM和QnTM，所述值和在与所述臂的相位延迟相对应的相位差之和中所产生的每一个输出干涉信号中的相位差将是π/2。

利用上述90°光学混合干涉仪的光线路，可以使得所述输出干涉特性与OIF标准的输出端口结构的相同。另外，在采用上述光线路结构时，本地振荡光波导臂和信号光臂的波长相交的位置在TE侧和TM侧是对称的。为此原因，当需要通过所述臂的交叉部分对光程长度中的变化之类的设计参数进行校正时，需要对两者均执行相同的校正，并且实质上可以节省分析和设计时间。

甚至当反转所有侧的形状使得每一个光波导更长，改变图5中的马赫-曾德干涉仪54-57时，可以类似地获得上述效果。

此外，在图5所示结构的情况下，来自90°光学混合干涉仪的输出端口的输出干涉特性将如图4(d)所示。

如上所述，在第四实施例中，在实现如第一、第二和第三实施例中的OIF标准输出端口结构的同时，可以减小光波导臂的交叉部分。另外，因为所述本地振荡光波导结构在TE侧和TM侧是对称的，当需要进行设计参数校正时，实质上可以节省分析和设计时间。

(第五实施例)

图6是示出了本发明的第五实施例的90°光学混合干涉仪的光波导组成的示例图。第五实施例是第四实施例的变体，增加光程长度以向本地振荡光赋予π/2相位差的本地振荡波导臂是臂39和臂40。另外，将马赫-曾德干涉仪54-57用作光耦合器，并且在所述干涉仪中，只对于马赫-曾德干涉仪57，图中的下部光波导较长，而对于所有其他马赫-曾德干涉仪，图中的上部光波导较长。如上所述，通过组成90°光学混合干涉仪的光线路，可以使得输出干涉特性与OIF标准的输出端口结构相同。另外，在上述光线路结构中，如第四实施例所示，本地振荡光波导臂和信号光臂的波长交叉的位置在TE侧和TM侧是对称的。为此原因，当需要通过所述臂的交叉部分对诸如所述光程长度中变化之类的设计参数进行校正时，可以在两边均执行相同的校正，实质上可以节省分析和设计时间。

甚至当反转所有侧的形状使得每一个光波导更长，改变图5中的马赫-曾德干涉仪54-57时，可以类似地获得上述效果。

此外，在图6所示结构的情况下，来自90°光学混合干涉仪的输出端口的输出干涉特性将如图4E所示。

如上所述，在第五实施例中，在实现如第一、第二、第三和第四实施例中的OIF标准输出端口结构的同时，可以减小光波导臂的交叉部分。另外，因为所述本地光波导结构在TE侧和TM侧是对称的，当需要进行设计参数校正时，实质上可以节省分析和设计时间。

(第六实施例)

本发明第六实施例的90°光学混合干涉仪根据作为分离偏振波的TE(横电场)和TM(横磁场)光信号得到关于I-Q平面的四个值的相位信息：具有相位差π的相位信息Ip和In，以及相对于Ip和In分别具有π/2相位差的Qp和Qn的相位信息。第六实施例的90°光学干涉仪还包括：两个信号光输入端口，输入作为分离偏振波的TE光信号和TM光信号；本地振荡光输入端口，设置在输入本地振荡光的两个信号光输入端口之间；信号波导臂，传输在从信号光输入端口输入之后分别分路为至I相位侧和Q相位侧的两路的所述TE光信号和TM光信号；本地振荡波导臂，传输在从本地振荡光输入端口输入之后、分别分路成至所述TE光信号侧和TM光信号侧的两路、并且进一步分路为两路的本地振荡光；位于所述TE光信号侧的四个光耦合器，将每一对TE光信号和分别在I相位侧和Q相位侧分路为二的所述本地振荡光信号进行组合；TM光信号侧的两个光耦合器，将每一对TM光信号和分别在I相位侧和Q相位侧分路为两个的本地振荡光进行组合；以及四个输出端口，通过一对信号光和由TE光信号侧和TM光信号侧的每一个处的两个光耦合器输出的本地振荡光的相位差，得到所述四个干涉信号作为相位信息Ip、In、Qp和Qn。所述第六实施例的90°光学混合干涉仪的特征在于：分别在所述TE光信号侧和TM光信号侧的I相位侧或者Q相位侧向一对信号光波导臂和本地振荡光波导臂赋予光程差，从而向I相位侧和Q相位侧的输出干涉信号Ip和Qp以及在In和Qn之间赋予与所述光程长度相对应的相位延迟。所述第六实施例的90°光学混合干涉仪的特征还在于：通过使得在I相位侧和Q相位侧的每一个光耦合器的输出干涉特性中的相位差、相位延迟以及Qp对于输出干涉信号Ip和Qn对于输出干涉信号In的输出相位差(上述相位差和相位延迟之和)为+π/2，在TE光信号侧按照Ip、In、Qp和Qn的顺序、并且在TM光信号侧按照Ip、In、Qp和Qn的顺序排列八个输出端口的输出信号。

(第七实施例)

本发明第七实施例的90°光学混合干涉仪的制造方法是：根据作为分离偏振波的TE(横电场)和TM(横磁场)光信号，获得关于I-Q平面的四个值的相位信息；具有相位差π的相位信息Ip和In以及相对于Ip和In具有π/2相位差的Qp和Qn的信息。第七实施例的90°光学混合干涉仪包括：两个信号光输入端口，输入作为分离偏振波的TE光信号和TM光信号；本地振荡光输入端口，设置在输入本地振荡光的两个信号光输入端口之间；信号波导臂，传输在从信号光输入端口输入之后分别分路为I相位侧和Q相位侧的两路的所述TE光信号和TM光信号；本地振荡波导臂，传输在从本地振荡光输入端口输入之后、分别分路成至所述TE光信号侧和TM光信号侧的两路、并且进一步分路为两路的本地振荡光；位于所述TE光信号侧的四个光耦合器，将每一对TE光信号和分别在I相位侧和Q相位侧分路为二的所述本地振荡光信号进行组合；TM光信号侧的两个光耦合器，将每一对TM光信号和分别在I相位侧和Q相位侧分路为两个的本地振荡光进行组合；以及四个输出端口，通过一对信号光和由TE光信号侧和TM光信号侧的每一个处的两个光耦合器输出的本地振荡光的相位差，得到所述四个干涉信号作为相位信息Ip、In、Qp和Qn。

所述第七实施例的90°光学混合干涉仪的特征在于：分别在所述TE光信号侧和TM光信号侧的I相位侧或者Q相位侧向一对信号光波导臂和本地振荡光波导臂赋予光程差，从而向I相位侧和Q相位侧的输出干涉信号Ip和Qp赋予与所述光程长度相对应的相位延迟。

所述第七实施例的90°光学混合干涉仪的特征还在于：通过将在I相位侧和Q相位侧的每一个光耦合器的输出干涉特性中的相位差之和的输出相位差以及相位延迟设置为+π/2，在每一个TE光信号侧和TM光信号侧，在TE光信号侧按照Ip、In、Qp和Qn的顺序、并且在TM光信号侧按照Ip、In、Qp和Qn的顺序排列八个输出端口的输出信号。

(附录1)

一种光波导器件，包括：

光波导线路，用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第一波导相连的第一输入端子输入并且分路至第一至第四光路的光信号，并且用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第二波导相连的第二输入端子输入并且分路至第五至第八光路的光信号，其中

所述光波导线路包括：

光线路，向沿第二至第八光路传播的光信号分别赋予相对于沿第一光路传输的光信号的π、π/2、3π/2、0、π、π/2、3π/2的相位差；以及

光耦合器，用于分别将沿第一至第五光路传播的光信号、沿第二至第六光路传播的光信号、沿第三至第七光路传播的光信号和沿第四至第八光路传播的光信号多路复用，并且分别输出至所述第一至第四输出端子；

并且其中所述光波导线路排列为让每一个线路的所述第一至第四输出端子如上所述排列；以及

在将光信号输入至所述第一和第二输入端子之前，所述第一波导和所述第二波导不交叉。

(附录2)

根据附录1所述的光波导器件，其中

所述光波导线路包括：

第一和第二光波导臂，用于分别传输分路的第一光信号；

第三和第四光波导臂，用于分别传输分路的第二光信号；

第一光耦合器，用于通过对在所述第一和所述第三光波导臂中传输的一对光信号进行组合，分别输出具有π相位差的第一和第二干涉信号；以及

第二光耦合器，用于通过对在所述第二和所述第四光波导臂中传输的一对光信号进行组合，分别输出具有π相位差的第三和第四干涉信号；

其中：

从所述第一至第四输出端口分别输出所述第一至所述第四干涉信号；

向所述第一和所述第二光波导臂的对或者所述第三和所述第四光波导臂的对设置光程差；以及

对所述第一和所述第三干涉信号设置所述光程差的值以及根据所述第一和所述第二光耦合器中的每一个所具有的相位转换特性的相位差的值，以便让所述第二和所述第四干涉信号分别具有+π/2的相位差。

(附录3)

根据附录1或附录2所述的光波导器件，其中

分别输入作为分离偏振波的TE和TM信号作为第一干涉仪处的第一光信号和第二干涉仪处的第二光信号；以及

将分路的光信号的一个和另一个输入作为第一干涉仪处的第二光信号和第二干涉仪处的第一光信号。

(附录4)

根据附录1至3中任一项所述的光波导器件，其中向所述第三和所述第四光波导臂的对设置光程差。

(附录5)

根据附录4所述的光波导器件，其中所述第一和所述第二光耦合器每一个均配置为马赫-曾德干涉仪。

(附录6)

一种光波导器件制造方法，包括以下步骤：

在衬底上形成第一包层；

在所述第一包层上层压芯区层；

通过对所述芯区层构图形成芯区；

用具有与所述第一包层相同折射率的第二包层覆盖所述芯区，其中

利用构图掩模执行所述芯区层的构图，并且所述芯区层的构图具有包括如下部件的芯区图案：

光波导线路，用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第一波导相连的第一输入端子输入并且分路至第一至第四光路的光信号，并且用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第二波导相连的第二输入端子输入并且分路至第五至第八光路的光信号，其中

所述第一和所述第二光波导包括：

光线路，向沿第二至第八光路传播的光信号分别赋予相对于沿第一光路传输的光信号的π、π/2、3π/2、0、π、π/2、3π/2的相位差；以及

光耦合器，用于分别将沿第一至第五光路传播的光信号、沿第二至第六光路传播的光信号、沿第三至第七光路传播的光信号和沿第四至第八光路传播的光信号多路复用，并且分别输出至所述第一至第四输出端子；

并且其中所述光波导线路排列为让每一个线路的所述第一至第四输出端子如上所述排列；以及

在将光信号输入至所述第一和第二输入端子之前，所述第一波导和所述第二波导不交叉。

(附录7)

根据附录6所述的光波导器件制造方法，其中：

所述光波导线路包括：

第一和第二光波导臂，用于分别传输分路的第一光信号；

第三和第四光波导臂，用于分别传输分路的第二光信号；

第一光耦合器，用于通过对在所述第一和所述第三光波导臂中传输的一对光信号进行组合，分别输出具有π相位差的第一和第二干涉信号；以及

第二光耦合器，用于通过对在所述第二和所述第四光波导臂中传输的一对光信号进行组合，分别输出具有π相位差的第三和第四干涉信号；

其中：

所述第一至所述第四干涉信号配置为从所述第一至所述第四输出端口分别输出；

向所述第一和所述第二光波导臂的对或者所述第三和所述第四光波导臂的对的任一对设置光程差；以及

对所述第一和所述第三干涉信号设置所述光程差的值以及根据每一个所述第一和所述第二光耦合器所具有的相位转换特性的相位差的值，以便让所述第二和所述第四干涉信号分别具有+π/2的相位差。

(附录8)

根据附录6或附录7所述的光波导器件制造方法，其中所述芯区层的构图包括如下的芯区图案：

分别输入所述第一干涉仪处的第一光信号和所述第二干涉仪处的第二光信号；以及

将分路为两个的分路光信号的一个和另一个分别输入为所述第一干涉仪处的第二光信号和所述第二干涉仪处的第一光信号。

(附录9)

根据附录7或附录8所述的光波导器件制造方法，其中向所述第三和所述第四光波导臂的对设置光程差。

(附录10)

根据附录7至附录9中任一项所述的光波导器件制造方法，其中所述第一和所述第二光耦合器每一个均配置为马赫-曾德干涉仪。

当所述输出端口遵循如上所述的OIF标准而排列时，传输分路为两路的本地振荡光的任一个光波导具有与传输信号光的光波导相交叉的点。在这一交叉部分，为了防止发生过多损耗以及防止串扰，换句话说为了在没有假设为作为波导的波导侧处组合光，需要涉及尽可能接近直角的交叉角。另外在90°光学混合干涉仪中，需要在每一个光路中的光程从输入至输出是相等的，以便满足倾斜特性要求。即，在这种结构中限制了交叉角和光程长度，并且因为交叉部分越多越冗余和复杂，因此光波导的布局将不但对设计灵活性进行折衷以实现OIF标准的输出端口结构，而且芯片尺寸也变大。

相反，本发明的示例效果是提供一种配置有光线路的光波导器件，通过减小光波导臂的交叉部分所述光线路能够最小化芯片尺寸，还提出了一种在实现OIF标准的输出端口结构的同时的这种光波导器件的制造方法。

本发明另一个示例效果是提供一种光线路组成的90°光学混合干涉仪，在实现OIF标准的输出端口结构的同时减小了光波导臂的交叉部分。

尽管已经参考典型实施例具体示出和描述了本发明，本发明不局限于这些实施例。本领域普通技术人员应该理解的是，在不脱离所附权利要求所限定的本发明范围的情况下，可以进行各种形式上和细节上的各种变化。

上述公开的典型实施例的全部或一部分可以描述为但是不局限用于所附权利要求。

Claims (10)

1.一种光波导器件，包括： 

光波导线路，用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第一波导相连的第一输入端子输入并且分路至第一至第四光路的光信号，并且用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第二波导相连的第二输入端子输入并且分路至第五至第八光路的光信号，其中 

所述光波导线路包括： 

光线路，向沿第二至第八光路传播的光信号分别赋予相对于沿第一光路传输的光信号的π、π/2、3π/2、0、π、π/2、3π/2的相位差；以及 

光耦合器，用于分别将沿第一和第五光路传播的光信号、沿第二和第六光路传播的光信号、沿第三和第七光路传播的光信号和沿第四和第八光路传播的光信号多路复用，并且分别输出至所述第一至第四输出端子； 

并且其中所述光波导线路排列为让每一个线路的所述第一至第四输出端子如上所述排列；以及 

在将光信号输入至所述第一和第二输入端子之前，所述第一波导和所述第二波导不交叉。 

2.根据权利要求1所述的光波导器件，其中 

所述光波导线路包括： 

第一和第二光波导臂，用于分别传输分路的第一光信号； 

第三和第四光波导臂，用于分别传输分路的第二光信号； 

第一光耦合器，用于通过对在所述第一和所述第三光波导臂中传输的一对光信号进行组合，分别输出具有π相位差的第一和第二干涉信号；以及 

第二光耦合器，用于通过对在所述第二和所述第四光波导臂中传输的一对光信号进行组合，分别输出具有π相位差的第三和第四干涉信号； 

其中： 

从所述第一至第四输出端子分别输出所述第一至所述第四干涉信 号； 

向所述第一和所述第二光波导臂的对或者所述第三和所述第四光波导臂的对设置光程差；以及 

对所述第一和所述第三干涉信号设置所述光程差的值以及根据所述第一和所述第二光耦合器中的每一个所具有的相位转换特性的相位差的值，以便让所述第二和所述第四干涉信号分别具有+π/2的相位差。 

3.根据权利要求1所述的光波导器件，其中 

分别输入作为分离偏振波的横电场TE和横磁场TM信号作为第一干涉仪处的第一光信号和第二干涉仪处的第二光信号；以及 

将分路的光信号的一个和另一个输入作为第一干涉仪处的第二光信号和第二干涉仪处的第一光信号。 

4.根据权利要求2所述的光波导器件，其中向所述第三和所述第四光波导臂的对设置光程差。 

5.根据权利要求2所述的光波导器件，其中所述第一和所述第二光耦合器每一个均配置为马赫-曾德干涉仪。 

6.一种光波导器件制造方法，包括以下步骤： 

在衬底上形成第一包层； 

在所述第一包层上层压芯区层； 

通过对所述芯区层构图形成芯区； 

用具有与所述第一包层相同折射率的第二包层覆盖所述芯区，其中 

利用构图掩模执行所述芯区层的构图，并且所述芯区层的构图具有包括如下部件的芯区图案： 

光波导线路，用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第一波导相连的第一输入端子输入并且分路至第一至第四光路的光信号，并且用于从有序排列的第一至第四输出端子输出从与第二波导相连的第二输入端子输入并且分路至第五至第八光路的光信号，其中 

所述光波导线路包括： 

光线路，向沿第二至第八光路传播的光信号分别赋予相对于沿第一光路传输的光信号的π、π/2、3π/2、0、π、π/2、3π/2的相位 差；以及 

光耦合器，用于分别将沿第一和第五光路传播的光信号、沿第二和第六光路传播的光信号、沿第三和第七光路传播的光信号和沿第四和第八光路传播的光信号多路复用，并且分别输出至所述第一至第四输出端子； 

并且其中所述光波导线路排列为让每一个线路的所述第一至第四输出端子如上所述排列；以及 

在将光信号输入至所述第一和第二输入端子之前，所述第一波导和所述第二波导不交叉。 

7.根据权利要求6所述的光波导器件制造方法，其中： 

所述光波导线路包括： 

第一和第二光波导臂，用于分别传输分路的第一光信号； 

第三和第四光波导臂，用于分别传输分路的第二光信号； 

第一光耦合器，用于通过对在所述第一和所述第三光波导臂中传输的一对光信号进行组合，分别输出具有π相位差的第一和第二干涉信号；以及 

第二光耦合器，用于通过对在所述第二和所述第四光波导臂中传输的一对光信号进行组合，分别输出具有π相位差的第三和第四干涉信号； 

其中： 

所述第一至所述第四干涉信号配置为从所述第一至所述第四输出端子分别输出； 

向所述第一和所述第二光波导臂的对或者所述第三和所述第四光波导臂的对的任一对设置光程差；以及 

对所述第一和所述第三干涉信号设置所述光程差的值以及根据每一个所述第一和所述第二光耦合器所具有的相位转换特性的相位差的值，以便让所述第二和所述第四干涉信号分别具有+π/2的相位差。 

8.根据权利要求6所述的光波导器件制造方法，其中所述芯区层的构图包括如下的芯区图案： 

分别输入作为分离偏振波的横电场TE和横磁场TM信号作为第一干涉仪处的第一光信号和第二干涉仪处的第二光信号；以及 

将分路为两个的分路光信号的一个和另一个分别输入为所述第一干涉仪处的第二光信号和所述第二干涉仪处的第一光信号。 

9.根据权利要求7所述的光波导器件制造方法，其中向所述第三和所述第四光波导臂的对设置光程差。 

10.根据权利要求7所述的光波导器件制造方法，其中所述第一和所述第二光耦合器每一个均配置为马赫-曾德干涉仪。