CN104487878A - 偏振分离器、偏振分离结构、光混合器和偏振分离器的制造方法 - Google Patents

偏振分离器、偏振分离结构、光混合器和偏振分离器的制造方法 Download PDF

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Abstract

提供具有良好偏振分离特性的偏振分离器、偏振分离结构、光混合器和偏振分离器的制造方法。偏振分离器(100)包括偏振分离膜(1)、分析器(2)，和光波导(WG1,WG2)。分析器(2)出射光(10)的线偏振光(10a)，包括相等强度的TE光和TM光。设置在基板(101)上的偏振分离膜(1)透射TE光(11)并且反射TM光(12)，并且因此对线偏振光(10a)执行偏振分离。光波导(WG1)形成在基板(101)上使得其端面与偏振分离膜(1)的第一表面相对，并且波导方向是TE光(11)传播的方向。光波导(WG2)形成在基板(101)上，使得其端面与偏振分离膜(1)的第二表面相对，并且波导方向是TM光(12)传播的方向。

Description

偏振分离器、偏振分离结构、光混合器和偏振分离器的制造方法
技术领域
本发明涉及偏振分离器、偏振分离结构、光混合器和偏振分离器的制造方法，并且涉及例如应用于光通信系统的偏振分离器、偏振分离结构、光混合器和偏振分离器的制造方法。
背景技术
随着光通信系统的传输速率的增加，已经积极地推行使大容量和高速通信更有效的通信系统的研究。在它们中，双偏振正交相移键控(DP-QPSK)是在100千兆位以太网(以太网：注册商标)(100GE)传输装置中受到最多关注的调制方法。在DP-QPSK系统中，除相位多级调制外，还执行偏振复用，由此增加传输容量。为了执行偏振复用或偏振分离，已经广泛使用偏振分离器。偏振分离器由双折射光学晶体或特殊多层膜形成并且能以高偏振消光比执行低损耗操作。
使用双折射光学晶体的构造要求使用两个透镜的准直光学系统，使得难以减小尺寸。同时，能减小通过在波导元件中引入多层膜形成的偏振分离元件的大小(例如非专利文献1)。图6是示出当由布置在光波导中的偏振分离膜执行偏振分离时，偏振分离膜和光波导的布置的构造图。在布置偏振分离膜702的位置，部分切开光波导70。将偏振分离膜702布置在切开光波导701的位置。偏振分离膜702的反射特性和透射特性取决于入射光704的偏振状态而改变。特别地，偏振分离膜702透射入射光704的TE分量706和反射入射光704的TM分量。因此，入射光704的TE分量706直接通过光波导701传播。另一方面，入射光704的TM分量705被反射并且通过光波导703传播。由此，光波导701被偏振并且分离成TE分量706和TM分量705。
已经特别地建议包括这种偏振分离膜的结构。一个例子是波导式偏振分离复用设备，其具有在两个光波导相互交叉的位置，布置偏振分离膜的构造(专利文献1)，与上述结构类似。另一例子是被包括布置在入射信号光的光波导设备的末端的偏振器的设备作为处理光信号的光波导设备(专利文献2)。
引用列表
专利文献
PTL：日本未审专利申请公开号：No.10-221555
PTL：日本未审专利申请公开号：No.4-282608
非专利文献
NPL1:N.Keil,et al.,"Polymer PLC as an Optical IntegrationBench"Technical Digest of OFC 2011,OWM1
发明内容
技术问题
然而，本发明人已经发现在图6所示的偏振分离系统存在问题。该系统的一个优点是可以易于在光波导中布置偏振分离膜702。然而，根据该系统，在布置偏振分离膜702的位置切开光波导。这在切开光波导的位置产生衍射，导致衍射损耗。此外，由于衍射，加宽光入射在偏振分离膜702上的角度，导致偏振分离特性的降低和偏振消光比减小。
鉴于上述背景，实现本发明，本发明的示例性目的是提供具有良好的偏振分离特性的偏振分离器、偏振分离结构、光混合器和偏振分离器的制造方法。
问题的技术方案
根据本发明的一个示例性方面的偏振分离器包括：基板；分析器，其出射包括在入射光中的、包括第一偏振信号和第二偏振信号的线偏振光，第二偏振信号不同于第一偏振信号，并且第一偏振信号的强度和第二偏振信号的强度彼此相等；布置在基板上的偏振分离膜，该偏振分离膜通过透射第一偏振信号并且反射第二偏振信号，对线偏振光执行偏振分离；形成在基板上的第一光波导，第一光波导的端面与偏振分离膜的第一表面相对，第一光波导的波导方向是第一偏振信号传播的方向；以及形成在基板上的第二光波导，第二光波导的端面与偏振分离膜的第二表面相对，该第二表面是与该第一表面相反的表面，并且第二光波导的波导方向是第二偏振信号传播的方向。
根据本发明的一个示例性方面的光混合器包括：第一偏振分离器，接收会聚的偏振复用信号光并且执行偏振分离来将偏振复用信号光分成第一偏振信号和第二偏振信号，第一偏振信号和第二偏振信号具有彼此不同的偏振面；以及光学干涉设备，其分离第一偏振信号和第二偏振信号的相位，其中，第一偏振分离器包括：基板；第一分析器，出射包括在入射光中的、包括第一偏振信号和第二偏振信号的第一线偏振光，第一偏振信号的强度和第二偏振信号的强度彼此相等；布置在基板上的第一偏振分离膜，第一偏振分离膜通过透射第一偏振信号并且反射第二偏振信号，对线偏振光执行偏振分离；形成在基板上并且连接到光学干涉设备的第一光波导，第一光波导的端面与第一偏振分离膜的第一表面相对，并且第一光波导的波导方向是第一偏振信号传播的方向；以及形成在基板上并且连接到光学干涉设备的第二光波导，第二光波导的端面与第一偏振分离膜的第二表面相对，该第二表面是与第一表面相反的表面，并且第二光波导的波导方向是第二偏振信号传播的方向。
根据本发明的一个示例性方面的一种偏振分离器的制造方法，包括：布置分析器，该分析器出射包括在入射光中的、包括第一偏振信号和第二偏振信号的线偏振光，第二偏振信号不同于第一偏振信号，第一偏振信号的强度和第二偏振信号的强度彼此相等，以及通过偏振分离膜，使线偏振光偏振并且分成第一偏振信号和第二偏振信号；在基板上布置偏振分离膜，使得线偏振光入射在偏振分离膜上，偏振分离膜通过透射第一偏振信号和反射第二偏振信号，对在线偏振光执行偏振分离；在布置偏振分离膜前，在基板上形成第一光波导，第一光波导的端面与偏振分离膜的第一表面相对，第一光波导的波导方向是第一偏振信号传播的方向；以及在布置偏振分离膜前，在基板上形成第二光波导，第二光波导的端面与偏振分离膜的第二表面相对，该第二表面是与第一表面相反的表面，并且第二光波导的波导方向是第二偏振信号传播的方向。
发明的有益效果
根据本发明，可以提供具有良好偏振分离特性的偏振分离器、偏振分离结构、光混合器和偏振分离器的制造方法。
附图说明
图1是示意性地示出根据第一示例性实施例的偏振分离器100的平面构造的构造图；
图2是示意性地示出根据第一示例性实施例的偏振分离器100的构造的透视图；
图3是示意性地示出根据第二示例性实施例的偏振分离结构200的平面构造的构造图；
图4是示意性地示出根据第三示例性实施例的光混合器300的平面构造的构造图；
图5是示意性地示出根据第四示例性实施例的光混合器400的平面构造的构造图；以及
图6是示出当在光波导中布置偏振分离膜来执行偏振分离时，光波导和偏振分离膜的布置的构造图。
具体实施方式
在下文中，参考附图，描述本发明的示例性实施例。在整个图中，由相同的符号表示相同的部件，并且根据需要，将省略重复描述。
第一示例性实施例
首先，将描述根据本发明的第一示例性实施例的偏振分离器100。图1是示意性地根据第一示例性实施例的偏振分离器100的平面构造的构造图。偏振分离器100包括偏振分离膜1、分析器2和光波导WG1和WG2。
光波导WG1的端面与偏振分离膜1接触或布置在偏振分离膜1附近。以类似的方式，光波导WG2的端面与偏振分离膜1接触或布置在偏振分离膜1附近。如稍后所述，光波导WG1和WG2形成在基板101上。分析器2相对于偏振分离膜1布置在光入射端面105侧上。
由会聚装置，诸如透镜会聚的光10入射在分析器2上。光是例如偏振复用信号光。分析器2仅透射具有光10的45°的斜角的线偏振光10a。具体地，分析器2出射线偏振光10a，其偏转面具有作为光10的偏振面相互垂直的TE分量和TM分量的中间角度的45°角。线偏振光10a通过光入射端面105，入射在偏振分离膜1上。即，通过分析器2，使包括在到达偏振分离膜1的线偏振光10a中的光10的TM分量的强度和TE分量的强度相等。线偏振光10a被会聚在离光波导WG1的端面和光波导WG2的端面预定距离内，并且通过偏振分离膜1被分成TE光11和TM光12。
TE光11透射通过偏振分离膜1并且入射在光波导WG1上。此时，由于线偏振光10a的焦点f在离光波导WG1的端面的预定距离内，TE光11入射在光波导WG1上，作为会聚光束。术语“在预定距离内”是指会聚光束的会聚面积在光波导WG1的端面内的距离。因此，TE光11以低损耗光学地耦合到光波导WG1。
TM光12被偏振分离膜1反射并且入射在光波导WG2上。此时，由于线偏振光10a的焦点f在离光波导WG2的端面的预定距离内，TM光12入射在光波导WG2上，作为会聚光束。术语“在预定距离内”是指会聚光束的会聚面积在光波导WG2的端面内的距离。因此，TM光12能以低损耗，光学地耦合到光波导WG2。
此外，偏振分离器100通过分析器2，使具有45°斜角的偏振面的线偏振光10a入射在偏振分离膜1上，如上所述。因此，当通过偏振分离膜1，将线偏振光10a分成TE光11和TM光12时，可以使TE光11和TM光12的强度比一致。
在下述描述中，将描述不使用分析器2，光10直接入射在偏振分离膜1上的情形，以便阐述分析器2的技术重要性。在DP-QPSK系统的通信系统中，例如，将偏振复用信号光用作光10。为了保持偏振复用信号光的偏振状态，光10通过例如偏振面保存光纤传播以入射在偏振分离器100上。
然而，即使当使用偏振面保存光纤时，光10的偏振面的角度波动约±10°，并且混合椭圆偏振分量。当由偏振分离膜1分离偏振面已经波动的光10时，这导致TE光11和TM光12的强度比的时间波动。由于偏振面的波动取决于温度或光10的波长，由于温度或波长差的变化，进一步放大TE光11和TM光12的强度比的波动。
同时，在偏振分离器100中使用分析器2。因此，即使当光10的偏振面的波动发生时，可以使具有45°斜角的偏振面的线偏振光10a入射在偏振分离膜1上。因此，即使当光10的偏振面的波动发生时，也可以稳定地使TE光11和TM光12的强度比一致。
接着，将描述偏振分离器100的立体结构。图2是示意性地示出根据第一示例性实施例的偏振分离器100的构造的透视图。图2是当从图1中的方向II看时，偏振分离器100的透视图。通过例如化学气相沉积(CVD)，在基板101上形成光波导WG1和WG2。硅基板例如用作基板101。光波导WG1和WG2由例如SiO2形成。
在光波导WG1和WG2以及基板101上，形成包覆层102。在图2中，为清楚起见，由虚线示出包覆层102。光波导WG1和WG2的芯层具有比包覆层102高约1.5％的折射率，由此，光被限定在二维方向中。
在包覆层102中，在布置偏振分离膜1的位置，形成凹槽103。凹槽103形成为具有比偏振分离膜1更大的尺寸，以便能包含偏振分离膜1。通过蚀刻(例如，Bosch工艺)形成凹槽103。凹槽103具有例如从包覆层102的上表面到基板101的深度。凹槽103的深度为例如150μm。
偏振分离膜1置于凹槽103中。偏振分离膜1和凹槽103的侧面之间的间隙104被填充有粘合剂，该粘合剂与光波导WG1和WG2的有效折射率折射率匹配。由此固定偏振分离膜1。
与包覆层102的光入射端面105接触地布置分析器1。分析器2不需要与光入射端面105接触，并且可以相对于偏振分离膜1被布置在入射光10的一侧上。在这种状态下，光10入射在分析器2上，并且分析器2出射线偏振光10a。线偏振光10a通过光入射端面105，入射在偏振分离膜1上。
总的来说，由于在偏振分离器100中，在光波导WG1和WG2的端面附近，会聚线偏振光10a，能抑制线偏振光10a的衍射。因此，可以降低由于衍射导致的损耗。此外，由于在接近准直光的状态下，能使线偏振光10a入射在偏振分离膜1上，因此，能进一步提高偏振分离特性。
此外，偏振分离器100通过调整光轴，优化入射线偏振光10a的位置，由此可以使偏振分离后，TE光的强度和TM光的强度一致。该效果不能由偏振分离膜布置在波导中的系统实现，仅能由偏振分离器100实现。此外，如上所述，偏振分离器100能通过分析器2，更稳定地使TE光11和TM光12的强度比一致。
该示例性实施例中所述的是透射TE光11和反射TM光12的偏振分离膜1。也可以在反射TE光11和透射TM光12的偏振分离膜1中实现偏振分离的相同操作。
第二示例性实施例
接着，将描述根据本发明的第二示例性实施例的偏振分离结构200。图3是示意性地示出根据第二示例性实施例的偏振分离结构200的平面构造的构造图。偏振分离结构200进一步包括作为添加到根据第一示例性实施例的偏振分离器100的会聚装置的透镜21。
透镜21如图3所示会聚外部光10。这允许所会聚的线偏振光10a入射在偏振分离膜1上，如在第一示例性实施例中所述。
尽管在图3中，透镜21为双凸透镜，但自然可以使用除双凸透镜以外的其他透镜。替代地，可以将其他光学元件，诸如凹面镜用作会聚装置，代替透镜，只要该光学元件能会聚该光10。
尽管在图3中，分析器2布置在透镜21和光入射端面105之间，但仅是例子。透镜21例如可以布置在分析器2和光入射端面105之间。
第三示例性实施例
接着，将描述根据本发明的第三示例性实施例的光混合器300。图4是示意性地示出根据第三示例性实施例的光混合器300的平面构造的构造图。光混合器300执行DP-QPSK信号的偏振分离和相位分离。在下述描述中光10为DP-QPSK信号。光混合器300包括偏振分离结构201、透镜32、干涉单元33和光波导WG3、WG31和WG32。图4由线条示意性地示出光波导WG3、WG31和WG32。
干涉单元33包括光耦合器OC11至OC14和OC21至OC24，以及光波导WG11至WG18和WG21至WG28。图4由线条示意性地示出光波导WG11至WG18和WG21至WG28。
光耦合器OC11至OC14是所谓的定向耦合器或Y分支波导，并且光耦合器OC11至OC14中的每一个将光分离成两个光束来输出以相同相位，从两个输出端口的每一个输出的光束。光耦合器OC21至OC24是所谓的光定向耦合器，并且光耦合器OC21至OC24中的每一个输出通过以反相复用来自两个输出端口的每一个的两个光束获得的光。
光耦合器OC11的一个输出端口通过光波导WG11，连接到光耦合器OC21的一个输入端口。此外，光耦合器OC11的另一输出端口通过光波导WG12连接到光耦合器OC22的一个输入端口。光耦合器OC12的一个输出端口通过光波导WG13连接到光耦合器OC21的另一输入端口。光耦合器OC12的另一输出端口通过光波导WG14连接到光耦合器OC22的另一输入端口。
光耦合器OC13的一个输出端口通过光波导WG15连接到光耦合器OC23的一个输入端口。此外，光耦合器OC13的另一输出端口通过光波导WG16连接到光耦合器OC24的一个输入端口。光耦合器OC14的一个输出端口通过光波导WG17，连接到光耦合器OC23的另一输入端口。光耦合器OC14的另一输出端口通过光波导WG18，连接到光耦合器OC24的另一输入端口。
光波导WG14和WG18包括使光相位延迟π/2的相位延迟装置34。为使光相位延迟π/2，可以使光波导的光路长度增加例如光波长的1/4。
光耦合器OC21的两个输出端口连接到光波导WG21和WG22。光耦合器OC22的两个输出端口连接到光波导WG23和WG24。光耦合器OC23的两个输出端口连接到光波导WG25和WG26。光耦合器OC24的两个输出端口连接到光波导WG27和WG28。
偏振分离结构201进一步包括添加到根据第二示例性实施例的偏振分离结构200的半波板(λ/2板)22。光波导WG1连接到光耦合器OC12的输入端口。光波导WG2连接到光耦合器OC13的输入端口。在光耦合器OC 13的输入和偏振分离膜1之间布置的光波导WG2中，提供半波板22。图4由线条示意性地示出光波导WG1和WG2。
偏振分离结构201将光10偏振并且分成TE光11和TM光12。将TE光11输入到光耦合器OC12中。TM光12通过半波板22转换成TE光13。TM光13被输入到光耦合器OC13。由于偏振分离结构201的操作与偏振分离结构200类似，将省略其描述。
本地光31经透镜32，从外部入射在光波导WG3上。本地光31可以是例如从外部激光二极管(LD)输出的光的TE分量。光波导WG3分支成光波导WG31和WG32。光波导WG31连接到光耦合器OC11的输入端口。光波导WG32连接到光耦合器OC14的输入端口。总的来说，作为TE光的本地光31被输入到光耦合器OC11和OC14。
因此，在干涉单元33中，从光波导WG21或WG22输出作为包括在光10的TE分量中的QPSK信号的同相(I)分量的TE_I(0°)。从光波导WG23或WG24输出作为包括在光10的TE分量中的QPSK信号的正交相位(Q)分量的TE_Q(90°)。此外，从光波导WG25或WG26输出作为包括在光10的TM分量中的QPSK信号的I分量的TM_I(0°)。从光波导WG27或WG28输出作为包括在光10的TM分量中的QPSK信号的Q分量的TM_Q(90°)。
根据该构造，低损耗地实现良好偏振分离，并且可以获得呈现低损耗和高偏振消光比的高效光混合器。此外，偏振分离结构和干扰设备可以一体地形成在基板上，这允许尺寸缩减。
第四示例性实施例
在下文中，将描述根据本发明的第四示例性实施例的光混合器400。图5是示意性地示出根据第四示例性实施例的光混合器400的平面构造的构造图。光混合器400执行DP-QPSK信号的偏振分离和相位分离。在下述描述中，光10是DP-QPSK信号。光混合器400包括偏振分离结构202和203以及干涉单元33。
由于干涉单元33与第三示例性类似，将省略其描述。
偏振分离结构202和203具有与根据第二示例性实施例的偏振分离结构201类似的构造。
偏振分离结构202包括偏振分离膜41、透镜42、分析器45和光波导WG41和WG42。偏振分离膜41对应于偏振分离结构200的偏振分离膜1。透镜42对应于偏振分离结构200的透镜21。分析器45对应于偏振分离结构200的分析器2。光波导WG41和WG42分别对应于偏振分离结构200的光波导WG1和WG2。光波导WG41连接到光耦合器OC12的输入端口。光波导WG42连接到光耦合器OC13的输入端口。图5由线条示意性地示出光波导WG41和WG42。
偏振分离结构202将光10偏振并且分成TE光11和TM光12。TE光11被输入到光耦合器OC12。TM光12被输入到光耦合器OC13。由于偏振分离结构202的操作与偏振分离结构200类似，将省略其描述。
偏振分离结构203包括偏振分离膜43、透镜44、分析器46和光波导WG43和WG44。偏振分离膜43对应于偏振分离结构200的偏振分离膜1。透镜44对应于偏振分离结构200的透镜21。分析器46对应于偏振分离结构200的分析器2。光波导WG43和WG44分别对应于偏振分离结构200的光波导WG1和WG2。光波导WG43连接到光耦合器OC11的输入端口。光波导WG44连接到光耦合器OC14的输入端口。图5由线条示意性地示出光波导WG43和WG44。
本地光31是包括TE分量和TM分量的光。透镜44会聚本地光31来使本地光31入射在分析器46上。分析器46通过本地光31的45°斜角，出射线偏振光31a。具体地，分析器46出射其偏转面具有作为本地光31的其偏振面相互垂直的TE分量和TM分量的中间角度的45°角的线偏振光31a。线偏振光31a通过光入射端面105，入射在偏振分离膜43上。总的来说，由于存在分析器46，能使包括在到达偏振分离膜43的线偏振光31a中的本地光的TM分量的强度和TE分量的强度相等。
在离光波导WG43的端面和光波导WG44的端面的预定距离内，会聚线偏振光31a。线偏振光31a通过偏振分离膜43，被分成本地TE光和本地TM光。本地TM光通过光波导WG43传播以及本地TE光通过光波导WG43传播到达干涉单元33。本地TE光被输入到光耦合器OC11。本地TM光被输入到光耦合器OC14。
因此，在干涉单元33中，与第三示例性实施例类似，从光波导WG21或WG22输出作为包括在光10的TE分量中的QPSK信号的I分量的TE_I(0°)。从光波导WG23或WG24输出作为包括在光10的TE分量中的QPSK信号的Q分量的TE_Q(90°)。此外，从光波导WG25或WG26输出作为包括在光10的TM分量中的QPSK信号的I分量的TM_I(0°)。从光波导WG27或WG28输出作为包括在光10的TM分量中的QPSK信号的Q分量的TM_Q(90°)。
如上所述，根据该构造，与第三示例性实施例类似，可以获得呈现低损耗和高偏振消光比的小型高效光混合器。根据该构造，当偏振和分离本地光31时，可以使本地TE光和本地TM光的强度比一致。因此，可以以更均匀的方式分离DP-QPSK信号。
本发明不限于上述示例性实施例，在不背离本发明的范围的精神的情况下，可以适当地改变。例如，尽管在上述第三和第四示例性实施例中，已经描述了使用DP-QPSK信号的情形，但光信号复用系统不限于此情形。也可以适当地使用除QPSK外的其他复用系统，只要执行偏振复用。
尽管在第三和第四示例性实施例中，描述了使用偏振分离结构的情形，但偏振分离结构可以适当地由根据第一示例性实施例的偏振分离器代替。
尽管在上述示例性实施例中，描述了外部光入射在会聚装置上并且在透镜和偏振分离膜之间布置分析器的构造，但该构造仅是例子。只要线偏振光入射在偏振分离膜上，外部光入射可以入射在分析器上，并且会聚装置可以布置在分析器和偏振分离膜之间。考虑结构的简化和角度保持的容易性，期望分析器布置成与光入射端面接触。
尽管如在下述附注中所述，已经描述了上述示例性实施例的一部分或全部，但不限于它们。
(附注1)一种偏振分离器，包括：基板；分析器，所述分析器出射包括在入射光中的、包括第一偏振信号和第二偏振信号的线偏振光，所述第二偏振信号不同于所述第一偏振信号，并且所述第一偏振信号的强度和所述第二偏振信号的强度彼此相等；偏振分离膜，所述偏振分离膜布置在所述基板上，所述偏振分离膜通过透射所述第一偏振信号并且反射所述第二偏振信号，对所述线偏振光执行偏振分离；第一光波导，所述第一光波导形成在所述基板上，所述第一光波导的端面与所述偏振分离膜的第一表面相对，并且所述第一光波导的波导方向是所述第一偏振信号传播的方向；以及第二光波导，所述第二光波导形成在所述基板上，所述第二光波导的端面与所述偏振分离膜的第二表面相对，所述第二表面是与所述第一表面相反的表面，并且所述第二光波导的波导方向是所述第二偏振信号传播的方向。
(附注2)根据附注1所述的偏振分离器，其中，所述线偏振光包括位于所述第一偏振信号的偏振面和所述第二偏振信号的偏振面之间的偏振面。
(附注3)根据附注2所述的偏振分离器，其中，所述第一偏振信号的偏振面垂直于所述第二偏振信号的偏振面，并且所述线偏振光的偏振面是通过使所述第一偏振信号的偏振面和所述第二偏振信号的偏振面旋转45°获得的面。
(附注4)根据附注1至3中的任一项所述的偏振分离器，其中，会聚的所述线偏振光入射在所述偏振分离膜上，并且与所述线偏振光的会聚面在所述第一光波导的端面和所述第二光波导的端面内的距离相比，所述第一光波导和所述第二光波导布置成更接近所会聚的线偏振光的焦点。
(附注5)根据附注4所述的偏振分离器，其中，偏振复用信号光入射在所述分析器上。
(附注6)一种偏振分离结构，包括：根据附注4或5所述的偏振分离器；以及会聚装置，用于会聚入射光，并且用于以会聚光的会聚面在所述第一光波导的端面和所述第二光波导的端面内的距离，聚焦所述入射光，其中，所述分析器将所述线偏振光出射到所述会聚装置。
(附注7)一种偏振分离结构，包括：根据附注4所述的偏振分离器，以及会聚装置，用于会聚入射光，并且用于以会聚光的会聚面在所述第一光波导的端面和所述第二光波导的端面内的距离，聚焦所述入射光，其中，在所述会聚装置和所述偏振分离膜之间提供所述分析器。
(附注8)根据附注7所述的偏振分离结构，其中，偏振复用信号光入射在所述会聚装置上。
(附注9)一种光混合器，包括：第一偏振分离器，所述第一偏振分离器接收会聚的偏振复用信号光并且执行偏振分离来将所述偏振复用信号光分成第一偏振信号和第二偏振信号，所述第一偏振信号和所述第二偏振信号具有彼此不同的偏振面；以及光学干涉设备，所述光学干涉设备分离所述第一偏振信号和所述第二偏振信号的相位，其中，所述第一偏振分离器包括：基板；第一分析器，所述第一分析器出射包括在入射光中的、包括所述第一偏振信号和所述第二偏振信号的第一线偏振光，所述第一偏振信号的强度和所述第二偏振信号的强度彼此相等；第一偏振分离膜，所述第一偏振分离膜布置在所述基板上，所述第一偏振分离膜通过透射所述第一偏振信号并且反射所述第二偏振信号，对所述线偏振光执行偏振分离；第一光波导，所述第一光波导形成在所述基板上并且连接到所述光学干涉设备，所述第一光波导的端面与所述第一偏振分离膜的第一表面相对，并且所述第一光波导的波导方向是所述第一偏振信号传播的方向；以及第二光波导，所述第二光波导形成在所述基板上并且连接到所述光学干涉设备，所述第二光波导的端面与所述第一偏振分离膜的第二表面相对，所述第二表面是与所述第一表面相反的表面，并且所述第二光波导的波导方向是所述第二偏振信号传播的方向。
(附注10)根据附注9所述的光混合器，其中，所述第一线偏振光包括位于所述第一偏振信号的偏振面和所述第二偏振信号的偏振面之间的偏振面。
(附注11)根据附注10所述的光混合器，其中，所述第一偏振信号的偏振面垂直于所述第二偏振信号的偏振面，并且所述第一线偏振光的偏振面是通过使所述第一偏振信号的偏振面和所述第二偏振信号的偏振面旋转45°获得的面。
(附注12)根据附注9至11中的任一项所述的光混合器，其中，会聚的所述第一线偏振光入射在所述第一偏振分离膜上，并且与所述第一线偏振光的会聚面在所述第一光波导的端面和所述第二光波导的端面内的距离相比，所述第一光波导和所述第二光波导布置成更接近所会聚的第一线偏振光的焦点。
(附注13)根据附注12所述的光混合器，其中，所述偏振复用信号光入射在所述第一分析器上。
(附注14)根据附注12或13所述的光混合器，进一步包括第一会聚装置，用于会聚入射光，并且用于以会聚光的会聚面在所述第一光波导的端面和所述第二光波导的端面内的距离，聚焦所述入射光，其中，所述第一分析器将所述第一线偏振光出射到所述第一会聚装置。
(附注15)根据附注12所述的光混合器，进一步包括第一会聚装置，用于会聚入射光，并且用于以会聚光的会聚面在所述第一光波导的端面和所述第二光波导的端面内的距离，聚焦所述入射光，其中，在所述第一会聚装置和所述偏振分离膜之间布置所述第一分析器。
(附注16)根据附注15所述的光混合器，其中，所述偏振复用信号光入射在所述第一会聚装置上。
(附注17)根据附注10至16中的任一项所述的光混合器，其中，所述光学干涉设备利用本地光，干涉由所述第一偏振分离膜执行的偏振分离分成的所述第一和第二偏振信号的每一个，并且由所述第一和第二偏振信号的每一个，输出具有彼此相差π/2的相位的两个信号光束。
(附注18)根据附注17所述的光混合器，其中，所述本地光被分成第一本地光和第二本地光，并且所述光混合器利用所述第一本地光干涉所述第一偏振信号，并且利用所述第二本地光干涉所述第二偏振信号。
(附注19)根据附注18所述的光混合器，其中，所述第一本地光具有与所述第一偏振信号相同的偏振面，并且所述第二本地光具有与所述第二偏振信号相同的偏振面。
(附注20)根据附注19所述的光混合器，进一步包括偏振面旋转装置，所述偏振面旋转装置布置在所述第二光波导中，所述偏振面旋转装置旋转所述第二偏振信号的偏振面，以使所述第二偏振信号的偏振面与所述第一本地光的偏振面重合。
(附注21)根据附注20所述的光混合器，其中，所述第一偏振信号是TE光，所述第二偏振信号是TM光，所述第一本地光和所述第二本地光是TE光，并且所述偏振面旋转装置是半波板。
(附注22)根据附注21所述的光混合器，其中，所述第一偏振分离器、所述第一会聚装置和所述半波板形成第一偏振分离结构。
(附注23)根据附注17所述的光混合器，其中，对所述本地光执行偏振分离，以将所述本地光分成具有与所述第一偏振信号相同偏振面的第一本地光和具有与所述第二偏振信号相同偏振面的第二本地光。
(附注24)根据附注23所述的光混合器，进一步包括第二偏振分离器，所述第二偏振分离器执行偏振分离来将所述本地光分成所述第一本地光和所述第二本地光，其中，所述第二偏振分离器包括：第二偏振分离膜，所述第二偏振分离膜布置在所述基板上，所述第二偏振分离膜通过透射所述第一本地光并且反射所述第二本地光，对所述本地光执行偏振分离；第三光波导，所述第三光波导形成在所述基板上并且连接到所述光学干涉设备，所述第三光波导的端面与所述第二偏振分离膜的第三表面相对，并且所述第三光波导的波导方向是所述第一本地光传播的方向；以及第四光波导，所述第四光波导形成在所述基板上并且连接到所述光学干涉设备，所述第四光波导的端面与所述第二偏振分离膜的第四表面相对，所述第四表面是与所述第三表面相反的表面，并且所述第四光波导的波导方向是所述第二本地光传播的方向。
(附注25)根据附注24所述的光混合器，其中，与所述本地光的会聚面在所述第三光波导的端面和所述第四光波导的端面内的距离相比，所述第三光波导和所述第四光波导布置成更接近所会聚的本地光的焦点
(附注26)根据附注25所述的光混合器，进一步包括第二会聚装置，用于会聚所述本地光，并且用于以所述本地光的会聚面在所述第三光波导的端面和所述第四光波导的端面内的距离，聚焦所述本地光，其中，所述第二偏振分离器和所述第二会聚装置形成所述第二偏振分离结构。
(附注27)根据附注23所述的光混合器，进一步包括第二偏振分离器，所述第二偏振分离器执行偏振分离来将所述本地光分成所述第一本地光和所述第二本地光，其中，所述第二偏振分离器包括：第二分析器，所述第二分析器出射包括所述第一本地光和所述第二本地光的第二线偏振光，所述第一本地光和所述第二本地光包括在入射本地光中，所述第一本地光的强度和所述第二本地光的强度彼此相等；第二偏振分离膜，所述第二偏振分离膜布置在所述基板上，所述第二偏振分离膜通过透射所述第二本地光并且反射所述第二本地光，对所述本地光执行偏振分离；第三光波导，所述第三光波导形成在所述基板上并且连接到所述光学干涉设备，所述第三光波导的端面与所述第二偏振分离膜的第三表面相对，并且所述第三光波导的波导方向是所述第一本地光传播的方向；以及第四光波导，所述第四光波导形成在所述基板上并且连接到所述光学干涉设备，所述第四光波导的端面与所述第二偏振分离膜的第四表面相对，所述第四表面是与所述第三表面相反的表面，并且所述第四光波导的波导方向是所述第二本地光传播的方向。
(附注28)根据附注27所述的光混合器，其中，所述第二线偏振光包括位于所述第一本地光的偏振面和所述第二本地光的偏振面之间的偏振面。
(附注29)根据附注28所述的光混合器，其中，所述第一本地光的偏振面垂直于所述第二本地光的偏振面，并且所述第二线偏振光的偏振面是通过使所述第一本地光的偏振面和所述第二本地光的偏振面旋转45°获得的平面。
(附注30)根据附注27至29中的任一项所述的光混合器，其中，会聚的所述第二线偏振光入射在所述第二偏振分离膜上，并且与所述第二线偏振光的会聚面在所述第三光波导的端面和所述第四光波导的端面内的距离相比，所述第三光波导和所述第四光波导布置成更靠近所会聚的第二线偏振光的焦点。
(附注31)根据附注30所述的光混合器，进一步包括第二会聚装置，用于会聚入射在所述第二会聚装置上的所述第二线偏振光，并且用于以所会聚的第二线偏振光的会聚面在所述第三光波导的端面和所述第四光波导的端面内的距离，聚焦所入射的第二线偏振光，其中，所述第二分析器将所述第二线偏振光出射到所述第二会聚装置。
(附注32)根据附注30所述的光混合器，进一步包括第二会聚装置，用于会聚入射在所述第二会聚装置上的所述本地光，并且以所会聚的本地光的会聚面在所述第三光波导的端面和所述第四光波导的端面内的距离，聚焦所入射的本地光，其中，所述第二分析器布置在所述第二会聚装置和所述第二偏振分离膜之间。
(附注33)根据附注31或32所述的光混合器，其中，所述第二偏振分离器和所述第二会聚装置形成第二偏振分离结构。
(附注34)一种偏振分离器的制造方法，包括：布置分析器，所述分析器出射包括在入射光中的、包括第一偏振信号和第二偏振信号的线偏振光，所述第二偏振信号不同于所述第一偏振信号，所述第一偏振信号的强度和所述第二偏振信号的强度彼此相等，以及通过偏振分离膜，使所述线偏振光偏振并且分成所述第一偏振信号和所述第二偏振信号；在基板上布置所述偏振分离膜，使得所述线偏振光入射在所述偏振分离膜上，所述偏振分离膜通过透射所述第一偏振信号并且反射所述第二偏振信号，对所述线偏振光执行偏振分离；在布置所述偏振分离膜前，在所述基板上形成第一光波导，所述第一光波导的端面与所述偏振分离膜的第一表面相对，并且所述第一光波导的波导方向是所述第一偏振信号传播的方向；以及在布置所述偏振分离膜前，在所述基板上形成第二光波导，所述第二光波导的端面与所述偏振分离膜的第二表面相对，所述第二表面是与所述第一表面相反的表面，并且所述第二光波导的波导方向是所述第二偏振信号传播的方向。
尽管参考示例性实施例，描述了本发明，但本发明不受上述描述限制。能在本发明的范围内，对本发明和结构和细节做出能由本领域的普通技术人员理解的各种改进。
本申请基于并要求2012年7月17日提交的日本专利申请No.2012-158615的优先权，其全部内容在此引入以供参考。
参考符号列表
1,41,43       偏振分离膜
2,45,46       分析器
10            光
10a,31a       线偏振光
11,13         TE光
12            TM光
21,32,42,44   透镜
22            半波板
31            本地光
33            干涉单元
34            相位延迟装置
100           偏振分离器
101           基板
102           包覆层
103           凹槽
104           间隙
105           光入射端面
200-203       偏振分离结构
300,400       光混合器
701,703       光波导
702           偏振分离膜
704           入射光
705           TM分量
706           TE分量
OC11～OC14,OC21～OC24    光耦合器
WG1～3,   WG11～WG18,WG21～WG28,WG31,WG32,WG41～WG44光波导

Claims (10)

1.一种偏振分离器，包括：
基板；
分析器，所述分析器出射包括在入射光中的、包括第一偏振信号和第二偏振信号的线偏振光，所述第二偏振信号不同于所述第一偏振信号，并且所述第一偏振信号的强度和所述第二偏振信号的强度彼此相等；
偏振分离膜，所述偏振分离膜布置在所述基板上，所述偏振分离膜通过透射所述第一偏振信号并且反射所述第二偏振信号，对所述线偏振光执行偏振分离；
第一光波导，所述第一光波导形成在所述基板上，所述第一光波导的端面与所述偏振分离膜的第一表面相对，并且所述第一光波导的波导方向是所述第一偏振信号传播的方向；以及
第二光波导，所述第二光波导形成在所述基板上，所述第二光波导的端面与所述偏振分离膜的第二表面相对，所述第二表面是与所述第一表面相反的表面，并且所述第二光波导的波导方向是所述第二偏振信号传播的方向。
2.根据权利要求1所述的偏振分离器，其中，所述线偏振光包括位于所述第一偏振信号的偏振面和所述第二偏振信号的偏振面之间的偏振面。
3.根据权利要求2所述的偏振分离器，其中，
所述第一偏振信号的偏振面垂直于所述第二偏振信号的偏振面，并且
所述线偏振光的偏振面是通过使所述第一偏振信号的偏振面和所述第二偏振信号的偏振面旋转45°获得的面。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的偏振分离器，其中：
会聚的所述线偏振光入射在所述偏振分离膜上，并且
与所述线偏振光的会聚面在所述第一光波导的端面和所述第二光波导的端面内的距离相比，所述第一光波导和所述第二光波导布置成更接近所会聚的线偏振光的焦点。
5.根据权利要求4所述的偏振分离器，其中，偏振复用信号光入射在所述分析器上。
6.一种偏振分离结构，包括：
根据权利要求4或5所述的偏振分离器；以及
会聚装置，用于会聚入射光，并且用于以会聚光的会聚面在所述第一光波导的端面和所述第二光波导的端面内的距离，聚焦所述入射光，
其中，所述分析器将所述线偏振光出射到所述会聚装置。
7.一种偏振分离结构，包括：
根据权利要求4所述的偏振分离器；以及
会聚装置，用于会聚入射光，并且用于以会聚光的会聚面在所述第一光波导的端面和所述第二光波导的端面内的距离，聚焦所述入射光，
其中，在所述会聚装置和所述偏振分离膜之间提供所述分析器。
8.根据权利要求7所述的偏振分离结构，其中，偏振复用信号光入射在所述会聚装置上。
9.一种光混合器，包括：
第一偏振分离器，所述第一偏振分离器接收会聚的偏振复用信号光并且执行偏振分离来将所述偏振复用信号光分成第一偏振信号和第二偏振信号，所述第一偏振信号和所述第二偏振信号具有彼此不同的偏振面；以及
光学干涉设备，所述光学干涉设备分离所述第一偏振信号和所述第二偏振信号的相位，其中，所述第一偏振分离器包括：
基板；
第一分析器，所述第一分析器出射包括在入射光中的、包括所述第一偏振信号和所述第二偏振信号的第一线偏振光，所述第一偏振信号的强度和所述第二偏振信号的强度彼此相等；
第一偏振分离膜，所述第一偏振分离膜布置在所述基板上，所述第一偏振分离膜通过透射所述第一偏振信号并且反射所述第二偏振信号，对所述线偏振光执行偏振分离；
第一光波导，所述第一光波导形成在所述基板上并且连接到所述光学干涉设备，所述第一光波导的端面与所述第一偏振分离膜的第一表面相对，并且所述第一光波导的波导方向是所述第一偏振信号传播的方向；以及
第二光波导，所述第二光波导形成在所述基板上并且连接到所述光学干涉设备，所述第二光波导的端面与所述第一偏振分离膜的第二表面相对，所述第二表面是与所述第一表面相反的表面，并且所述第二光波导的波导方向是所述第二偏振信号传播的方向。
10.一种偏振分离器的制造方法，包括：
布置分析器，所述分析器出射包括在入射光中的、包括第一偏振信号和第二偏振信号的线偏振光，所述第二偏振信号不同于所述第一偏振信号，所述第一偏振信号的强度和所述第二偏振信号的强度彼此相等，以及通过偏振分离膜，使所述线偏振光偏振并且分成所述第一偏振信号和所述第二偏振信号；
在基板上布置所述偏振分离膜，使得所述线偏振光入射在所述偏振分离膜上，所述偏振分离膜通过透射所述第一偏振信号并且反射所述第二偏振信号，对所述线偏振光执行偏振分离；
在布置所述偏振分离膜前，在所述基板上形成第一光波导，所述第一光波导的端面与所述偏振分离膜的第一表面相对，并且所述第一光波导的波导方向是所述第一偏振信号传播的方向，以及
在布置所述偏振分离膜前，在所述基板上形成第二光波导，所述第二光波导的端面与所述偏振分离膜的第二表面相对，所述第二表面是与所述第一表面相反的表面，并且所述第二光波导的波导方向是所述第二偏振信号传播的方向。
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