JP2003149049A - プレーナー型導波路とビーム偏光スプリッタを備える偏光ダイバーシティ受信器 - Google Patents
プレーナー型導波路とビーム偏光スプリッタを備える偏光ダイバーシティ受信器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】偏光の影響を受けず、かつ、強度雑音を抑制す
る光検出システムを提供する。 【解決手段】光検出システムは、ビーム偏光スプリッタ
(324,724)に隣接するプレーナー型導波路オプティカル
カプラー(310,710)を備える。プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーは、入力信号と局部発振器信号を結合
し、ビーム偏光スプリッタは、結合された光信号を互い
に直交するように偏光された光ビームに分割する。互い
に直交するように偏光された光ビームは、第１及び第２
の光検出器(346,350;746;750)によって検出される。１
実施形態では、プレーナー型導波路オプティカルカプラ
ーはビーム偏光スプリッタに接触するように配置され、
他の実施形態では、ビーム偏光スプリッタに取り付けら
れる。さらに他の実施形態では、プレーナー型導波路オ
プティカルカプラーとビーム偏光スプリッタは、偏光ロ
ーテータ(772)の対向するそれぞれの側に取り付けられ
る。
る光検出システムを提供する。 【解決手段】光検出システムは、ビーム偏光スプリッタ
(324,724)に隣接するプレーナー型導波路オプティカル
カプラー(310,710)を備える。プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーは、入力信号と局部発振器信号を結合
し、ビーム偏光スプリッタは、結合された光信号を互い
に直交するように偏光された光ビームに分割する。互い
に直交するように偏光された光ビームは、第１及び第２
の光検出器(346,350;746;750)によって検出される。１
実施形態では、プレーナー型導波路オプティカルカプラ
ーはビーム偏光スプリッタに接触するように配置され、
他の実施形態では、ビーム偏光スプリッタに取り付けら
れる。さらに他の実施形態では、プレーナー型導波路オ
プティカルカプラーとビーム偏光スプリッタは、偏光ロ
ーテータ(772)の対向するそれぞれの側に取り付けられ
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、一般的には光測定
および光測定システムの分野に関し、さらに詳しくは、
光信号の光学ヘテロダイン検出システムに関する。 【０００２】 【従来の技術】高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）
は、現在一般的に使用されている光学スペクトルアナラ
イザ（ＯＳＡ）よりも高いスペクトル解像力を有するＯ
ＳＡを必要とする。例えば、格子ベースのＯＳＡと自己
相関ベースのＯＳＡには、実現可能な解像力の程度を制
限する光束（光ビーム）の大きさと光路長の走査に関す
る制約のような機械的な制約が存在する。格子ベースの
ＯＳＡと自己相関ベースのＯＳＡに代わるものとして、
光学ヘテロダイン検出システムを、ＤＷＤＭシステムを
モニタするために使うことができる。 【０００３】光学ヘテロダイン検出システムは、入力さ
れた光信号の光学的なスペクトル分析に使われる。図１
は、従来技術によるヘテロダインベースの検出システム
を示すものであり、ファイバーカプラー１１０は、入力
ファイバー１０４からの入力信号１０２と、局部発振器
１０５で生成されて局部発振器ファイバー１０８を伝送
される掃引局部発振器信号１０６とを結合するように構
成されている。結合された光信号は、出力ファイバー１
１８に進み、受信器１１２によって検出される。二乗検
波によって、結合されたこの二つの波が混合し、この結
合された波間の周波数差に等しい周波数のヘテロダイン
ビート信号を発生する。受信器は、結合された光信号か
らの光放射を電気信号に変換する。この電気信号は信号
プロセッサ１１６によって処理され、周波数、波長ある
いは振幅のような入力信号の特性を決定する。ヘテロダ
インビート信号の減衰を防ぐため、入力信号の偏光状態
と掃引局部発振器信号が整合することが重要である。入
力信号の偏光状態と掃引局部発振器信号とを整合させる
ための一つの技法として、掃引局部発振器信号の偏光状
態を偏光コントローラ１２０により調節して、入力信号
の偏光状態の変化を追跡するものがある。この偏光整合
技法の欠点は、偏光追跡システムが必要であることにあ
る。 【０００４】偏波ダイバーシティ受信器（偏光ダイバー
シティ受信器）をヘテロダインベースのＯＳＡに組み込
んで、偏光に依存しない信号検出を行うことができる。
図２に、偏波ダイバーシティ受信器を組み込んだヘテロ
ダインベースのＯＳＡを示す。本明細書及び図面を通じ
て、同じ構成要素には、同じ参照数字を付している。ヘ
テロダインベースのＯＳＡは、局部発振器ファイバー２
０８に関する偏光コントローラ２２０、ファイバーカプ
ラー２１０、ビーム偏光スプリッタ２２４、２個の受信
器２１２と２１４、および、プロセッサ２１６を備えて
いる。ファイバーカプラーは、出力ファイバーによって
ビーム偏光スプリッタに光学的に接続されている。ビー
ム偏光スプリッタは、結合された光信号を２つの直交方
向に偏光した（または互いに直交するように偏光した）
光束に分割し、これらの光束は、それぞれの受信器によ
って別個に検出される。局部発振器信号２０６のパワー
（電力）は、局部発振器信号の偏光状態を調節すること
によって受信器２１２と２１４に均等に分割される。２
個の受信器によって検出された直交する偏光光束は、光
学ヘテロダイン検出の分野において既知のように強度
（または輝度）雑音成分とヘテロダインビート信号を含
んでいる。ヘテロダインビート信号の強度は、両方の受
信器からのそれぞれの信号を二乗して加えることにより
回復される。 【０００５】図１および図２に示したヘテロダイン検出
システムは良好に動作するが、これらのシステムはいず
れも、いくつかの望ましくない光学特性を呈するファイ
バーカプラーを使っている。具体的には、ファイバーカ
プラーは、不安定な複屈折を生じる傾向にあり、それら
の出力結合比は、入って来る光信号の波長あるいは偏光
状態に対応して変化する場合がある。 【０００６】ファイバーカプラーの代わりとなる他の光
学ヘテロダイン検出システムは、ビーム偏光スプリッタ
を用いて入力信号と局部発振器信号を結合する。入力信
号と局部発振器信号を結合するビーム偏光スプリッタの
使用は、ビーム偏光スプリッタ内での入力信号と局部発
振器信号とを精密に整合させることを必要とする。具体
的には、入力ファイバーと局部発振器ファイバーは、ビ
ーム偏光スプリッタの外面において精密に保持されなけ
ればならない。２つの光信号をビーム偏光スプリッタに
結合するために精密な位置合わせが必要とされるので、
これらのシステムの製造コストが高価になる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】従来技術における制限
を考慮すると、偏光非依存性、強度雑音抑制を実現し、
製造コストが安い光学ヘテロダイン検出システムが必要
である。 【０００８】 【課題を解決するための手段】光学的な検出システム
は、ビーム偏光スプリッタに隣接して配置されたプレー
ナー型導波路（planar waveguide）オプティカルカプラ
ーを備える。プレーナー型導波路オプティカルカプラー
は、入力信号と局部発振器信号を結合し、ビーム偏光ス
プリッタは、結合された光信号を直交方向に偏光された
光束（または直交する偏光光束）に分割する。直交方向
に偏光された光束は、第１及び第２の検出器によって検
出される。プレーナー型導波路オプティカルカプラー
は、光ファイバーあるいはレンズがプレーナー型導波路
オプティカルカプラーからビーム偏光スプリッタに光信
号を送る必要が無いときは、ビーム偏光スプリッタに隣
接して配置される。１実施形態では、プレーナー型導波
路オプティカルカプラーは、ビーム偏光スプリッタに接
触して配置され、他の実施形態では、プレーナー型導波
路オプティカルカプラーは、ビーム偏光スプリッタに取
り付けられ、そして、さらに他の実施形態では、プレー
ナー型導波路オプティカルカプラーとビーム偏光スプリ
ッタは、偏光ローテータ（偏光回転子）のそれぞれ反対
側に取り付けられる。プレーナー型導波路をビーム偏光
スプリッタに隣接して配置することにより、複屈折が低
減し、従来技術によるシステムに関連する位置合わせ
（整合）の問題も解決される。位置合わせの許容誤差が
より大きくなることにより、光学検出システムをより効
率的に製造することが可能になる。 【０００９】光学ヘテロダイン検出システムの１実施形
態は、プレーナー型導波路オプティカルカプラー、ビー
ム偏光スプリッタ、および、第１及び第２の光検出器を
備える。プレーナー型導波路オプティカルカプラーは、
入力信号と局部発振器信号を結合して結合光信号にし、
プレーナー型導波路オプティカルカプラーは、結合光信
号の内の第１の光束を出力するための第１の出力を有し
ている。ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路
オプティカルカプラーの第１の出力に隣接して配置さ
れ、その偏光状態に基づいて光束を分割する。ビーム偏
光スプリッタは、プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラーの第１の出力に光学的に接続され、第１の光束を受
け取る。ビーム偏光スプリッタは、この第１の光束の２
つの偏光された部分を出力する。第１及び第２の光検出
器は、第１の光束におけるこの２つの偏光された部分を
それぞれ検出するように光学的に接続されている。第１
及び第２の光検出器は、第１の光束の２つの偏光された
部分のそれぞれに応答して電気信号を発生する。 【００１０】１実施形態では、ビーム偏光スプリッタ
は、プレーナー型導波路オプティカルカプラーの第１の
出力に接触している。 【００１１】他の実施形態では、ビーム偏光スプリッタ
は、プレーナー型導波路オプティカルカプラーに取り付
けられている。 【００１２】１実施形態では、ビーム偏光スプリッタ
は、ウォークオフ（walk-off）結晶である。 【００１３】システムの１実施形態において、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーは、結合された光信号
の第２の光束を出力するための第２の出力を備えてお
り、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーの第２の出力に光学的に接続され、第
２の光束を受け取る。ビーム偏光スプリッタは、第２の
光束の２つの偏光された部分を出力する。システムはま
た、この第２の光束の２つの偏光された部分をそれぞれ
検出するように光学的に接続された第３及び第４の光検
出器を備え、第３及び第４の光検出器は、第２の光束の
２つの偏光された部分それぞれに応答して電気信号を発
生する。 【００１４】他の実施形態では、システムは、光検出器
から電気信号を受けて、入力信号の光学的なパラメータ
を表す出力信号を発生するためのプロセッサを備えてお
り、このプロセッサは、結合された光信号の構成要素で
あるヘテロダインビート信号をモニタする。 【００１５】他の実施形態では、システムは、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーとビーム偏光スプリッ
タの間に配置された偏光ローテータを備える。 【００１６】上述した光学システムにおいて、局部発振
器信号がある範囲の周波数を掃引する場合には、光学検
出システムは、光学スペクトルアナライザとして機能す
ることができる。光学的なスペクトル分析（または光ス
ペクトル解析）のためのシステムは、プレーナー型導波
路オプティカルカプラー、ビーム偏光スプリッタ、およ
び、第１及び第２の光検出器を備える。プレーナー型導
波路オプティカルカプラーは、入力信号と掃引局部発振
器信号とを結合して結合（された）光信号にし、プレー
ナー型導波路オプティカルカプラーは、結合された光信
号の第１の光束を出力するための第１の出力を有する。
ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オプティ
カルカプラーの第１の出力に隣接して配置され、光束を
その偏光状態に基づいて分割する。ビーム偏光スプリッ
タは、プレーナー型導波路オプティカルカプラーの第１
の出力に光学的に接続され、第１の光束を受け取る。ビ
ーム偏光スプリッタは、第１の光束の２つの偏光された
部分を出力する。第１及び第２の光検出器は、第１の光
束における２つの偏光された部分のそれぞれを検出する
ように光学的に接続されている。第１及び第２の光検出
器は、第１の光束における２つの偏光された部分のそれ
ぞれに応答して電気信号を発生する。 【００１７】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーの第１の出力に接触している。 【００１８】光学スペクトルアナライザの他の実施形態
では、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オ
プティカルカプラーに取り付けられる。１実施形態にお
いて、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オ
プティカルカプラーに接着などで結合される。 【００１９】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、ビーム偏光スプリッタは、ウォークオフ結晶であ
る。 【００２０】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、プレーナー型導波路オプティカルカプラーは、結合
された光信号における第２の光束を出力するための第２
の出力を備え、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型
導波路オプティカルカプラーの第２の出力に光学的に接
続され、第２の光束を受け取る。そして、ビーム偏光ス
プリッタは、この第２の光束の２つの偏光部分を出力す
る。システムは、また、第２の光束の２つの偏光部分の
それぞれを検出するように光学的に接続された第３及び
第４の光検出器を備えている。第３及び第４の光検出器
は、第２の光束の２つの偏光部分のそれぞれに応答して
電気信号を発生する。ある実施形態は、さらに、光検出
器からの電気信号を受信し、入力信号の光学的なパラメ
ータを表す出力信号を発生するためのプロセッサを備え
ており、このプロセッサは、結合された光信号の構成要
素であるヘテロダインビート信号をモニタする。他の実
施形態は、第１、第２、第３および第４のファイバー
を、第１及び第２の光束の偏光された部分の出力点に整
合させる（または位置合わせをする）ファイバーホルダ
を備える。 【００２１】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、レンズが、ビーム偏光スプリッタと第１及び第２の
光検出器との間に配置され、第１の光束の２つの偏光さ
れた部分を、第１及び第２の光検出器に光学的に接続さ
れた第１及び第２の光ファイバーに導く。 【００２２】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、チューナブルレーザ（同調式レーザ）が、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーに光学的に接続され、
掃引局部発振器信号を発生する。 【００２３】１実施形態では、偏光ローテータが、プレ
ーナー型導波路オプティカルカプラーとビーム偏光スプ
リッタの間に配置される。 【００２４】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、減衰器が、入力信号がプレーナー型導波路オプティ
カルカプラーに達する前に入力信号を減衰させるために
接続される。 【００２５】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、同調可能な光ファイバーが、入力信号がプレーナー
型導波路オプティカルカプラーに達する前に入力信号を
減衰させるために接続される。 【００２６】本発明の他の構成及び利点は、本発明の原
理を例示的に示す、添付図面及び以下の詳細な説明から
明らかになるであろう。 【００２７】 【発明の実施の形態】本発明の１実施形態は、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーが、ビーム偏光スプリ
ッタにじかに隣接して配置されている光学スペクトルア
ナライザを含む。プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラーは、入力信号を掃引局部発振器信号と結合し、ビー
ム偏光スプリッタは、この結合された光信号（結合光信
号）を垂直方向に偏光された（または互いに直交するよ
うに偏光された）光束（ビーム）に分割する。 【００２８】図３は、ヘテロダインベースの光学スペク
トルアナライザを示し、プレーナー型導波路オプティカ
ルカプラーは、ビーム偏光スプリッタにじかに隣接して
配置されている。光学スペクトルアナライザは、信号フ
ァイバー３０４、局部発振源３０５、局部発振器ファイ
バー３０８、プレーナー型導波路オプティカルカプラー
３１０、ビーム偏光スプリッタ３２４、レンズ３２６、
ファイバーホルダ３２８、ヘテロダイン受信器３１２、
および、プロセッサ３１６を備える。本明細書及び図面
を通じて、同様に構成要素には同じ参照数字を付してい
る。さらに、「光学」または「光」という用語には、可
視のスペクトルに限られず、赤外線スペクトルのような
他の光スペクトルも含まれるものとする。 【００２９】信号ファイバー３０４は、システムによっ
て検出されるべき入力信号を搬送する。１実施形態で
は、信号ファイバーは、当該技術分野において既知の単
一モード光ファイバーであるが、他の光導波路を用いる
こともできる。さらに、導波路が記載されているが、光
信号を、自由空間を通ってシステムに入力したり、シス
テム内を伝送するようにすることもできる。 【００３０】入力信号３０２には、光通信システムの分
野において既知の従来の装置から発生される光信号が含
まれる。例えば、入力信号を、単一レーザまたは複数の
レーザから発生させることができ、波長分割多重技術の
分野では既知のように、単一の波長または複数の波長か
ら構成することができる。波長特性に加えて、入力信号
はまた、いずれの時点においても画定することができる
偏光状態を有する。この入力信号の偏光状態はいずれの
時点においても画定することができるが、入力信号の偏
光状態は、信号の伝達中に変化する場合がある。 【００３１】１実施形態では、入力信号３０２は、光学
スペクトルアナライザにより測定される未知の光学特性
を有している。代替的に、入力信号は、既知の光学特性
を有する光信号であっても良く、その場合、光学スペク
トルアナライザは、光学的なネットワークの分析（また
は光ネットワークの解析）に使用することができる。１
実施形態では、既知の入力信号は、局部発振器信号の遅
延部分であってもよい。光学スペクトルアナライザが光
学的なネットワークあるいは光学的な構成要素の分析に
用いられるときには、ネットワークあるいは単一の構成
要素の特性は、既知の入力信号をネットワークまたは単
一の構成要素に入力し、次いでこの既知の信号に対する
応答を測定することにより決定することができる。 【００３２】局部発振源３０５は、局部発振器信号を発
生する。１実施形態では、局部発振源は、１ナノメータ
以上の波長範囲にわたって同調可能なコヒーレント性の
高い広帯域チューナブルレーザである。光学的なスペク
トル分析中に、周波数または波長のある範囲にわたる入
力信号を検出することができるように、局部発振源は、
周波数または波長のその範囲にわたって掃引されるコヒ
ーレント性の高い局部発振器信号を発生する。局部発振
器ファイバー３０８は、局部発振器信号３０６をプレー
ナー型導波路オプティカルカプラー３１０に搬送する偏
光維持光ファイバーのような光ファイバーである。他の
光導波路または自由空間伝送を偏光維持光ファイバーの
代わりに用いることもできる。代替的には、光学的な検
出を、局部発振器信号を掃引せずに行うことができる。 【００３３】プレーナー型導波路オプティカルカプラー
３１０は、入力信号３０２と掃引局部発振器信号３０６
を結合して、結合光信号にする。結合光信号の２つの部
分が、出力面３３２においてプレーナー型導波路オプテ
ィカルカプラーから出力される。図３に示されているプ
レーナー型導波路オプティカルカプラーは、２つの出力
を有しているが、一つまたはそれ以上の出力を有するプ
レーナー型導波路オプティカルカプラーを、結合光信号
の一部分をヘテロダイン受信器３１２に伝送するために
使用することもできる。 【００３４】ビーム偏光スプリッタ３２４は、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラー３１０の出力面３３２
に隣接している。ビーム偏光スプリッタは、プレーナー
型導波路オプティカルカプラーから直接、結合された光
信号（結合光信号）の２つの光束を受け取る。ここで、
２つの光学要素は、例えば、ファイバー、レンズ、また
は反射鏡のような光学要素のどれもが、１つの光学要素
から他の光学要素への光信号を転送するために必要でな
いときは、「隣接」して配置される。１実施形態では、
光ファイバーまたはレンズが光学的な接続のために必要
でないときには、プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラーとビーム偏光スプリッタは、隣接して配置される。
１実施形態において、ビーム偏光スプリッタの入力面３
３４がプレーナー型導波路オプティカルカプラー３１０
の出力面に接触する場合には、プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーとビーム偏光スプリッタとが隣接して
配置される。他の実施形態において、ビーム偏光スプリ
ッタがプレーナー型導波路オプティカルカプラーに取り
付けられるときに、プレーナー型導波路オプティカルカ
プラーとビーム偏光スプリッタが、隣接して配置され
る。１実施形態では、プレーナー型導波路オプティカル
カプラーをビーム偏光スプリッタへ取り付けることに
は、４つの等間隔に配置された出力光束を発生するため
に、ビーム偏光スプリッタの向きを調節し、エポキシの
ような接着剤で２つの構成要素を接着することが含まれ
る。ビーム偏光スプリッタ３２４は、入力光束を２つの
偏光された光束に分割する。ビーム偏光スプリッタは、
例えば、ルチルウォークオフ結晶のような偏光ウォーク
オフを提供する複屈折結晶を含むことができる。後述す
るように、ビーム偏光スプリッタは、結合光信号光束の
それぞれを異なる偏光状態を有する２つの光束に分割す
る。ビーム偏光スプリッタは、入射光束のそれぞれを直
交する偏光方向を有する２つの直線偏光構成要素に分割
することが好ましい。ビーム偏光スプリッタを単一のデ
バイスとして説明しているが、ビーム偏光スプリッタ
は、光束の偏光に基づいて入射光束を分割する機能を実
現する構造のマルチビームスプリッタを含むことができ
る。 【００３５】プレーナー型導波路オプティカルカプラー
３１０がビーム偏光スプリッタ３２４に隣接するので、
ファイバーカプラーの複屈折問題とビーム偏光スプリッ
タの整合（位置合わせ）問題が回避される。さらに、プ
レーナー型導波路オプティカルカプラーに隣接してビー
ム偏光スプリッタを配置することにより大きな位置合わ
せ誤差が許容され、これにより、コスト効率の高い製造
工程が可能になる。 【００３６】図４は、図３に示すプレーナー型導波路オ
プティカルカプラー４１０とビーム偏光スプリッタ４２
４の斜視図である。図４は、結合された光信号の２つの
光束がどのようにして異なる偏光状態の２つの光束に分
割されるかを示すものである。図４に示すように、下方
の光束４４０は、「通常の」光路をたどり、通常の光束
と呼ばれる。上方の光束４４２は、「特別な」光路をウ
ォークオフ（walk off）し、特別な光束と呼ばれる。 【００３７】１実施形態では、局部発振器信号の偏光が
制御され、局部発振器信号のパワーが、光受信器３１２
の４つの光検出器間にほぼ均一に分布される。 【００３８】図３を再度参照すると、４つの光束が、ビ
ーム偏光スプリッタ３２４から出力される。図３の実施
形態では、屈折率の変化によって光を屈折する屈折率分
布型（ＧＲＩＮ）レンズのようなレンズに対して、４つ
の光束が出力される。レンズは、４つの光束を収束させ
て、そのそれぞれを２×２ファイバーホルダ３２８によ
り所定の位置に保持される４つ光のファイバー３３６の
それぞれに導く。４つの光ファイバーは、４つの個々の
出力光束を光受信器に導く。図３の実施形態において、
２×２ファイバーホルダの大きさは、それらのファイバ
ーと、ビーム偏光スプリッタ３２４からの４つの光束の
射出点との位置が合うような大きさにされている。他の
実施形態では、ビーム偏光スプリッタの長さは、４つの
出力光束間の間隔がファイバーホルダ内のファイバーの
間隔に一致するように選択される。 【００３９】光受信器３１２は、ビーム偏光スプリッタ
３２４から出力される４つの偏光光束を別個に検出する
ように位置合わせされている４つの独立した光検出器３
４４、３４６、３４８および３５０を有している。１実
施形態では、４つの独立した光検出器は、４つの光ファ
イバー３３６に結合されるかまたは「ピグテール接続」
される。４つの独立した光検出器を、パッケージングの
都合で単一の４分割受信器に組み合わせることができる
が、代替的には、この４つの独立した光検出器を、例え
ば、物理的に分離された４つの光検出器とすることがで
きる。図示していないが、光受信器は、当該技術分野に
おいて既知の信号増幅器及びフィルタを備えることがで
きる。 【００４０】図５は、４つの光検出器５４４、５４６、
５４８、５５０を含む４分割受信器の１実施形態の正面
図である。図５に示すように、受信器における２つの左
側の光検出器５４４と５４６は、部分的に「１」により
識別され、それは、プレーナー型導波路オプティカルカ
プラー３１０から出力される２つの光束の一方である光
束（光束１）に対応している。２つの右側の光検出器５
４８と５５０は、部分的に数字「２」によって識別さ
れ、それは、プレーナー型導波路オプティカルカプラー
から出力される２つの光束の他方である光束（光束２）
に対応している。２つの下側の光検出器５４４と５４８
は、文字「ｏ」によって部分的に識別され、それは、ビ
ーム偏光スプリッタから出力される通常の光束に対応し
ている。２つの上側の光検出器５４６と５５０は、文字
「ｅ」によって部分的に識別され、それは、ビーム偏光
スプリッタから出力される特別な光束に対応している。
このような記法では、４つの光束とそれぞれの光検出器
は、「１ｏ」、「１ｅ」、「２ｏ」、および、「２ｅ」
で識別される。 【００４１】図３を再度参照すると、光受信器３１２に
おける４つの光検出器のそれぞれによって発生された電
気信号は、プロセッサ３１６にそれぞれ供給される。光
受信器とプロセッサとの間の４つの接続は、図３におい
て４つの線３５２で示されている。 【００４２】プロセッサ３１６は、ヘテロダイン受信器
３１２から電気信号を受け、ヘテロダイン受信器からの
ヘテロダインビート信号を分離して、入力信号３０２の
光周波数、波長あるいは振幅のような光学的なパラメー
タを表す出力信号を発生する多機能プロセッサを有して
いる。プロセッサは、電気信号処理の分野において既知
のアナログ信号処理回路とディジタル信号処理回路のい
ずれかあるいは両方を備えることができる。１実施形態
では、受信器からのアナログ信号は、ディジタル信号に
変換され、ディジタル信号は引き続いて処理されて出力
信号が生成される。 【００４３】図３〜図５を参照して説明したシステムの
動作には、プレーナー型導波路オプティカルカプラー３
１０において入力信号と掃引局部発振器信号を結合する
ことが含まれる。結合された光信号は、次いで、それぞ
れが入力信号と掃引局部発振器信号の一部分を含む２つ
の光束に分割される。２つの光束は、プレーナー型導波
路オプティカルカプラーを出て、隣接するビーム偏光ス
プリッタ３２４に直接入る。結合された光信号を含む２
つの光束のそれぞれは、次いでビーム偏光スプリッタに
よって分割されて、直交する偏光状態を有する２つの偏
光光束になる。４つの偏光光束が、ビーム偏光スプリッ
タを出て、レンズ３２６に入る。レンズは、４つの偏光
光束を収束させ、それらの光束をそれぞれの光束に固有
のファイバー３３６に導く。４つの光束固有のファイバ
ーが、４つの偏光光束を光受信器３１２に導き、受信器
内の４つの光検出器のそれぞれは、検出された光束の強
度に比例する電気信号を発生する。４つの光検出器によ
って発生された電気信号は、次いでプロセッサ３１６に
よって受け取られ、結合された光信号のヘテロダイン部
分を分離して最大化するやり方で処理される。電気信号
の処理には、強度雑音抑圧と偏波ダイバーシティを提供
することが含まれる。後述するように、システムは、正
確な結果を提供するために初期校正動作を要求するよう
にしてもよい。 【００４４】図６に、４分割受信器の４つの光検出器６
４４、６４６、６４８および６５０から発生される電気
信号をどのように処理して強度雑音抑圧と偏波ダイバー
シティを行うかを示す例を示す。上述したように、信号
処理は、（重要ではないにしても）ディジタル信号処理
を含んでいることが好ましい。まず、信号の減算が、
「１ｏ」信号と「２ｏ」信号間、および、「１ｅ」信号
と「２ｅ」信号間で実行される。この減算機能は、減算
ユニット６５４と６５６でそれぞれ表されている。減算
機能は、それぞれの光検出器により受信される光信号の
強度雑音成分を打ち消すことによって強度雑音を抑制す
るために実施される。強度雑音がそれぞれの信号間で共
通しているために、減算機能により、強度雑音が打ち消
される。すなわち、「１ｅ」信号と「２ｅ」信号の振幅
は、同期して互いに同じ割合で変動し、「１ｏ」信号と
「２ｏ」信号も同期して互いに同じ割合で変動する。 【００４５】他の信号処理が、偏波ダイバーシティを行
うために減算された信号に関して実施される。結合され
た光信号光束は直交する偏光状態に分割されるので、光
束の一つはｃｏｓθに比例し、他方の光束はｓｉｎθに
比例する。ここで、θは、偏光子の通常の軸に対する入
力信号の偏光角度である。図６の例では、通常の光束部
分から発生された電気信号はｃｏｓθ項を含み、特別な
光束部分から発生された電気信号はｓｉｎθ項を含んで
いる。ｃｏｓθ項は、２乗ユニット６５８によって２乗
され、ｓｉｎθ項は、２乗ユニット６６０によって２乗
される。２乗ユニットは、入力信号の２乗に比例する出
力信号を発生する。２乗ユニットからの出力信号は、そ
れぞれローパスフィルタリングユニット６６４と６６８
に接続される。これらのローパスフィルタリングユニッ
トは、２乗された出力信号に関してローパスフィルタリ
ング（低域を通過させる処理）を行う。ローパスフィル
タリングユニットからの出力信号は、それぞれ、ローパ
スフィルタリングユニットからの信号の和に比例する読
み出し信号を発生する加算ユニット６７０の入力端子に
接続される。ｃｏｓθ項とｓｉｎθ項を２乗し、これら
の項をローパスフィルタリングし、次いで２乗されフィ
ルタリングされたｃｏｓθ項を２乗されフィルタリング
されたｓｉｎθ項に加算することにより、入力信号の偏
向角度（θ）の影響を受けないこととなり、従って、偏
波ダイバーシティが達成される。ディジタルシステムに
おいては、減算し、２乗し、ローパスフィルタリング
し、および、加算するユニットは、多機能プロセッサに
組み込むことができる。 【００４６】プレーナー型導波路オプティカルカプラー
３１０、ビーム偏光スプリッタ３２４、光受信器３１
２、プロセッサ３１６、および、信号処理ユニット６５
４、６５６、６５８、６６０、６６４、６６８、およ
び、６７０の組み合わせにより、入力信号の偏光状態に
敏感ではなく、４つの光検出器によって検出される分割
された光束の強度雑音を抑制するシステムが構築され
る。１実施形態では、スイッチ３６４が、入力信号の伝
送を選択的にブロックして、システムを校正するために
使用される。例えば、入力信号がスイッチオフ（遮断）
されている状態で、プレーナー型導波路オプティカルカ
プラー３１０の結合係数を、所定の波長範囲にわたって
局部発振器信号を掃引することにより波長の関数として
決定することができる。さらに、光検出器の応答性を、
入力信号がスイッチオフされている状態で局部発振器信
号を掃引することにより波長の関数として決定すること
ができる。 【００４７】さらに、光検出器上における局部発振器信
号の分布を、入力信号がスイッチオフされている状態で
局部発振器信号を掃引することにより波長の関数として
決定することができる。局部発振器信号は、良好な偏波
ダイバーシティを達成するために受信器の４つの光検出
器間にほぼ均等に配分されるのが好ましい。局部発振器
信号が４つの光検出器間に均等に配分されていないとき
は、局部発振器信号のパワー分布を、偏光コントローラ
３２０を使って調節することができる。１実施形態で
は、偏光コントローラは、１／２波長板を備えることが
できる。 【００４８】図７は、プレーナー型導波路オプティカル
カプラー７１０とビーム偏光スプリッタ７２４間に配置
された偏光ローテータ７７２を有する、上述したヘテロ
ダインベースのＯＳＡの代替実施形態を示すものであ
る。図７の実施形態では、プレーナー型導波路オプティ
カルカプラーとビーム偏光スプリッタは、それらが偏光
ローテータによって分離されていても互いに隣接するよ
うに保持されている。１実施形態では、偏光ローテータ
は１／４波長板である。偏光ローテータは、局部発振器
信号のパワー分布を調節するために付加される。 【００４９】図７のヘテロダインベースのＯＳＡは、ま
た、オプションの減衰器とオプションの光学フィルタを
備えている。オプションの減衰器７７４は、入力信号７
０２を減衰させるために入力ファイバー７０４に一体化
されている。この入力信号の減衰は、ヘテロダイン受信
器７１２による検出中に入力信号によって発生される強
度雑音を小さくする。減衰器をどのタイプにするかは問
題ではないので、光減衰の技術分野において既知の種々
のタイプの減衰器を使用することができる。減衰器は、
減衰レベルを必要に応じて変更して、プレーナー型導波
路オプティカルカプラー７１０に向けて送られる入力信
号の強度を制御できるように調節可能であるのが好まし
い。１実施形態では、減衰器は、入力信号の伝達を完全
に遮断するように調節可能である。入力信号の伝達を完
全に遮断するのは、システムの校正中に有用な場合があ
る。 【００５０】オプションの光学フィルタ７７６は、掃引
局部発振器信号７０６を追跡するために調節される調節
可能な帯域通過フィルタである。すなわち、この光学フ
ィルタは、掃引局部発振器信号の周波数に対応する（ま
たは一致する）周波数帯域にわたって最高の光透過率を
有するように調節される。光学フィルタは、既知の周波
数追跡技術を用いて掃引局部発振器信号を追跡するよう
に調節することができる。１実施形態において、フィル
タ通過帯域の中心は、掃引局部発振器信号の周波数に調
節される。他の実施形態において、フィルタ通過帯域の
中心は、例えば、イメージ排除が重要なときなどは、よ
り高い周波数においてヘテロダイン信号を発生するため
に局部発振器信号周波数をわずかに外れるように調節さ
れる。調節可能な光学フィルタは、光通信の分野におい
ては周知であり、従って、回折格子、誘電体干渉フィル
タ、調節可能なファイバーブラッグ格子のような周期的
なブラッグデバイス、ファブリ・ペロー干渉計、その他
の既知の干渉計のような構成要素を用いて実施すること
ができる。 【００５１】本発明の特定の実施形態について図示し説
明したが、本発明は、図示し説明した特定の形態や構成
要素の配置には限定されない。本発明は、特許請求の範
囲によってのみ限定される。 【００５２】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １．光検出のためのシステムにおいて、入力信号と局部
発振器信号を結合して結合光信号にするためのプレーナ
ー型導波路オプティカルカプラー（３１０）であって、
前記結合光信号の第１の光束を出力する第１の出力を備
える、プレーナー型導波路オプティカルカプラーと、ビ
ーム偏光スプリッタ（３２４）であって、前記プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーの前記第１の出力に隣
接して配置されて、光束の偏光状態に基づいて光束を分
割し、及び、前記プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラーの前記第１の出力に光学的に接続されて、前記第１
の光束を受け取り、前記第１の光束の２つの偏光された
部分を出力することからなる、ビーム偏光スプリッタ
と、第１及び第２の光検出器（３４６、３５０）であっ
て、前記第１の光束の前記２つの偏光された部分をそれ
ぞれ検出するために光学的に接続され、前記第１の光束
の前記２つの偏光された部分のそれぞれに応答して電気
信号を発生することからなる、第１及び第２の光検出器
を備える、光検出のためのシステム。 ２．前記ビーム偏光スプリッタ（３２４）が、前記プレ
ーナー型導波路オプティカルカプラー（３１０）の前記
第１の出力に接触することからなる、上項１に記載のシ
ステム。 ３．前記ビーム偏光スプリッタ（３２４）が、前記プレ
ーナー型導波路オプティカルカプラー（３１０）に取り
付けられることからなる、上項１に記載のシステム。 ４．前記ビーム偏光スプリッタ（３２４）が、前記プレ
ーナー型導波路オプティカルカプラー（３１０）に結合
または接着されることからなる、上項１に記載のシステ
ム。 ５．前記プレーナー型導波路オプティカルカプラー（３
１０）が、前記結合光信号の第２の光束を出力するため
の第２の出力と、第３及び第４の光検出器（３４４、３
４８）をさらに備え、前記ビーム偏光スプリッタ（３２
４）が、前記プレーナー型導波路オプティカルカプラー
の前記第２の出力に光学的に接続されて前記第２の光束
を受け取り、前記ビーム偏光スプリッタが、前記第２の
光束の２つの偏光された部分を出力し、前記第３及び第
４の光検出器が、前記第２の光束の前記２つの偏光され
た部分のそれぞれを検出するために光学的に接続され、
前記第２の光束の前記２つの偏光された部分のそれぞれ
に応答して電気信号を発生することからなる、上項１に
記載のシステム。 ６．前記光検出器（３４４、３４６、３４８、３５０）
から前記電気信号を受け取り、前記入力信号の光学的な
パラメータを表す出力信号を発生するためのプロセッサ
（３１６）であって、前記結合光信号の構成要素である
ヘテロダインビート信号をモニタするプロセッサをさら
に備える、上項５に記載のシステム。 ７．第１、第２、第３及び第４のファイバー（３３６）
を前記第１及び第２の光束の前記偏光された部分の出力
点に整合させる（または位置合わせする）ファイバーホ
ルダ（３２８）をさらに備える、上項５に記載のシステ
ム。 ８．前記ビーム偏光スプリッタ（３２４）と、前記第１
の光検出器（３４６）及び第２の光検出器（３５０）と
の間に配置され、前記第１の光束の前記２つの偏光され
た部分を、前記第１及び第２の光検出器に光学的に接続
された第１及び第２の光ファイバーに導くためのレンズ
（３２６）をさらに備える、上項１に記載のシステム。 ９．前記プレーナー型導波路オプティカルカプラー（３
１０）に光学的に接続されて、前記局部発振器信号を発
生するためのチューナブルレーザ（３０５）をさらに備
える、上項１に記載のシステム。 １０．前記プレーナー型導波路オプティカルカプラー
（７１０）と前記ビーム偏光スプリッタ（７２４）の間
に配置された偏光ローテータ（７７２）をさらに備え
る、上項１に記載のシステム。 【００５３】本発明の光検出システムは、ビーム偏光ス
プリッタ(324,724)に隣接するプレーナー型導波路オプ
ティカルカプラー(310,710)を備える。プレーナー型導
波路オプティカルカプラーは、入力信号と局部発振器信
号を結合し、ビーム偏光スプリッタは、結合された光信
号を互いに直交するように偏光された光ビームに分割す
る。互いに直交するように偏光された光ビームは、第１
及び第２の光検出器(346,350;746;750)によって検出さ
れる。１実施形態では、プレーナー型導波路オプティカ
ルカプラーはビーム偏光スプリッタに接触するように配
置され、他の実施形態では、プレーナー型導波路オプテ
ィカルカプラーはビーム偏光スプリッタに取り付けら
れ、さらに他の実施形態では、プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーとビーム偏光スプリッタは、偏光ロー
テータ(772)の対向するそれぞれの側に取り付けられ
る。 【００５４】 【発明の効果】本発明によれば、偏光の影響を受けず、
かつ、強度雑音が抑制された光検出システムが得られ
る。
および光測定システムの分野に関し、さらに詳しくは、
光信号の光学ヘテロダイン検出システムに関する。 【０００２】 【従来の技術】高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）
は、現在一般的に使用されている光学スペクトルアナラ
イザ（ＯＳＡ）よりも高いスペクトル解像力を有するＯ
ＳＡを必要とする。例えば、格子ベースのＯＳＡと自己
相関ベースのＯＳＡには、実現可能な解像力の程度を制
限する光束（光ビーム）の大きさと光路長の走査に関す
る制約のような機械的な制約が存在する。格子ベースの
ＯＳＡと自己相関ベースのＯＳＡに代わるものとして、
光学ヘテロダイン検出システムを、ＤＷＤＭシステムを
モニタするために使うことができる。 【０００３】光学ヘテロダイン検出システムは、入力さ
れた光信号の光学的なスペクトル分析に使われる。図１
は、従来技術によるヘテロダインベースの検出システム
を示すものであり、ファイバーカプラー１１０は、入力
ファイバー１０４からの入力信号１０２と、局部発振器
１０５で生成されて局部発振器ファイバー１０８を伝送
される掃引局部発振器信号１０６とを結合するように構
成されている。結合された光信号は、出力ファイバー１
１８に進み、受信器１１２によって検出される。二乗検
波によって、結合されたこの二つの波が混合し、この結
合された波間の周波数差に等しい周波数のヘテロダイン
ビート信号を発生する。受信器は、結合された光信号か
らの光放射を電気信号に変換する。この電気信号は信号
プロセッサ１１６によって処理され、周波数、波長ある
いは振幅のような入力信号の特性を決定する。ヘテロダ
インビート信号の減衰を防ぐため、入力信号の偏光状態
と掃引局部発振器信号が整合することが重要である。入
力信号の偏光状態と掃引局部発振器信号とを整合させる
ための一つの技法として、掃引局部発振器信号の偏光状
態を偏光コントローラ１２０により調節して、入力信号
の偏光状態の変化を追跡するものがある。この偏光整合
技法の欠点は、偏光追跡システムが必要であることにあ
る。 【０００４】偏波ダイバーシティ受信器（偏光ダイバー
シティ受信器）をヘテロダインベースのＯＳＡに組み込
んで、偏光に依存しない信号検出を行うことができる。
図２に、偏波ダイバーシティ受信器を組み込んだヘテロ
ダインベースのＯＳＡを示す。本明細書及び図面を通じ
て、同じ構成要素には、同じ参照数字を付している。ヘ
テロダインベースのＯＳＡは、局部発振器ファイバー２
０８に関する偏光コントローラ２２０、ファイバーカプ
ラー２１０、ビーム偏光スプリッタ２２４、２個の受信
器２１２と２１４、および、プロセッサ２１６を備えて
いる。ファイバーカプラーは、出力ファイバーによって
ビーム偏光スプリッタに光学的に接続されている。ビー
ム偏光スプリッタは、結合された光信号を２つの直交方
向に偏光した（または互いに直交するように偏光した）
光束に分割し、これらの光束は、それぞれの受信器によ
って別個に検出される。局部発振器信号２０６のパワー
（電力）は、局部発振器信号の偏光状態を調節すること
によって受信器２１２と２１４に均等に分割される。２
個の受信器によって検出された直交する偏光光束は、光
学ヘテロダイン検出の分野において既知のように強度
（または輝度）雑音成分とヘテロダインビート信号を含
んでいる。ヘテロダインビート信号の強度は、両方の受
信器からのそれぞれの信号を二乗して加えることにより
回復される。 【０００５】図１および図２に示したヘテロダイン検出
システムは良好に動作するが、これらのシステムはいず
れも、いくつかの望ましくない光学特性を呈するファイ
バーカプラーを使っている。具体的には、ファイバーカ
プラーは、不安定な複屈折を生じる傾向にあり、それら
の出力結合比は、入って来る光信号の波長あるいは偏光
状態に対応して変化する場合がある。 【０００６】ファイバーカプラーの代わりとなる他の光
学ヘテロダイン検出システムは、ビーム偏光スプリッタ
を用いて入力信号と局部発振器信号を結合する。入力信
号と局部発振器信号を結合するビーム偏光スプリッタの
使用は、ビーム偏光スプリッタ内での入力信号と局部発
振器信号とを精密に整合させることを必要とする。具体
的には、入力ファイバーと局部発振器ファイバーは、ビ
ーム偏光スプリッタの外面において精密に保持されなけ
ればならない。２つの光信号をビーム偏光スプリッタに
結合するために精密な位置合わせが必要とされるので、
これらのシステムの製造コストが高価になる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】従来技術における制限
を考慮すると、偏光非依存性、強度雑音抑制を実現し、
製造コストが安い光学ヘテロダイン検出システムが必要
である。 【０００８】 【課題を解決するための手段】光学的な検出システム
は、ビーム偏光スプリッタに隣接して配置されたプレー
ナー型導波路（planar waveguide）オプティカルカプラ
ーを備える。プレーナー型導波路オプティカルカプラー
は、入力信号と局部発振器信号を結合し、ビーム偏光ス
プリッタは、結合された光信号を直交方向に偏光された
光束（または直交する偏光光束）に分割する。直交方向
に偏光された光束は、第１及び第２の検出器によって検
出される。プレーナー型導波路オプティカルカプラー
は、光ファイバーあるいはレンズがプレーナー型導波路
オプティカルカプラーからビーム偏光スプリッタに光信
号を送る必要が無いときは、ビーム偏光スプリッタに隣
接して配置される。１実施形態では、プレーナー型導波
路オプティカルカプラーは、ビーム偏光スプリッタに接
触して配置され、他の実施形態では、プレーナー型導波
路オプティカルカプラーは、ビーム偏光スプリッタに取
り付けられ、そして、さらに他の実施形態では、プレー
ナー型導波路オプティカルカプラーとビーム偏光スプリ
ッタは、偏光ローテータ（偏光回転子）のそれぞれ反対
側に取り付けられる。プレーナー型導波路をビーム偏光
スプリッタに隣接して配置することにより、複屈折が低
減し、従来技術によるシステムに関連する位置合わせ
（整合）の問題も解決される。位置合わせの許容誤差が
より大きくなることにより、光学検出システムをより効
率的に製造することが可能になる。 【０００９】光学ヘテロダイン検出システムの１実施形
態は、プレーナー型導波路オプティカルカプラー、ビー
ム偏光スプリッタ、および、第１及び第２の光検出器を
備える。プレーナー型導波路オプティカルカプラーは、
入力信号と局部発振器信号を結合して結合光信号にし、
プレーナー型導波路オプティカルカプラーは、結合光信
号の内の第１の光束を出力するための第１の出力を有し
ている。ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路
オプティカルカプラーの第１の出力に隣接して配置さ
れ、その偏光状態に基づいて光束を分割する。ビーム偏
光スプリッタは、プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラーの第１の出力に光学的に接続され、第１の光束を受
け取る。ビーム偏光スプリッタは、この第１の光束の２
つの偏光された部分を出力する。第１及び第２の光検出
器は、第１の光束におけるこの２つの偏光された部分を
それぞれ検出するように光学的に接続されている。第１
及び第２の光検出器は、第１の光束の２つの偏光された
部分のそれぞれに応答して電気信号を発生する。 【００１０】１実施形態では、ビーム偏光スプリッタ
は、プレーナー型導波路オプティカルカプラーの第１の
出力に接触している。 【００１１】他の実施形態では、ビーム偏光スプリッタ
は、プレーナー型導波路オプティカルカプラーに取り付
けられている。 【００１２】１実施形態では、ビーム偏光スプリッタ
は、ウォークオフ（walk-off）結晶である。 【００１３】システムの１実施形態において、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーは、結合された光信号
の第２の光束を出力するための第２の出力を備えてお
り、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーの第２の出力に光学的に接続され、第
２の光束を受け取る。ビーム偏光スプリッタは、第２の
光束の２つの偏光された部分を出力する。システムはま
た、この第２の光束の２つの偏光された部分をそれぞれ
検出するように光学的に接続された第３及び第４の光検
出器を備え、第３及び第４の光検出器は、第２の光束の
２つの偏光された部分それぞれに応答して電気信号を発
生する。 【００１４】他の実施形態では、システムは、光検出器
から電気信号を受けて、入力信号の光学的なパラメータ
を表す出力信号を発生するためのプロセッサを備えてお
り、このプロセッサは、結合された光信号の構成要素で
あるヘテロダインビート信号をモニタする。 【００１５】他の実施形態では、システムは、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーとビーム偏光スプリッ
タの間に配置された偏光ローテータを備える。 【００１６】上述した光学システムにおいて、局部発振
器信号がある範囲の周波数を掃引する場合には、光学検
出システムは、光学スペクトルアナライザとして機能す
ることができる。光学的なスペクトル分析（または光ス
ペクトル解析）のためのシステムは、プレーナー型導波
路オプティカルカプラー、ビーム偏光スプリッタ、およ
び、第１及び第２の光検出器を備える。プレーナー型導
波路オプティカルカプラーは、入力信号と掃引局部発振
器信号とを結合して結合（された）光信号にし、プレー
ナー型導波路オプティカルカプラーは、結合された光信
号の第１の光束を出力するための第１の出力を有する。
ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オプティ
カルカプラーの第１の出力に隣接して配置され、光束を
その偏光状態に基づいて分割する。ビーム偏光スプリッ
タは、プレーナー型導波路オプティカルカプラーの第１
の出力に光学的に接続され、第１の光束を受け取る。ビ
ーム偏光スプリッタは、第１の光束の２つの偏光された
部分を出力する。第１及び第２の光検出器は、第１の光
束における２つの偏光された部分のそれぞれを検出する
ように光学的に接続されている。第１及び第２の光検出
器は、第１の光束における２つの偏光された部分のそれ
ぞれに応答して電気信号を発生する。 【００１７】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーの第１の出力に接触している。 【００１８】光学スペクトルアナライザの他の実施形態
では、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オ
プティカルカプラーに取り付けられる。１実施形態にお
いて、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型導波路オ
プティカルカプラーに接着などで結合される。 【００１９】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、ビーム偏光スプリッタは、ウォークオフ結晶であ
る。 【００２０】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、プレーナー型導波路オプティカルカプラーは、結合
された光信号における第２の光束を出力するための第２
の出力を備え、ビーム偏光スプリッタは、プレーナー型
導波路オプティカルカプラーの第２の出力に光学的に接
続され、第２の光束を受け取る。そして、ビーム偏光ス
プリッタは、この第２の光束の２つの偏光部分を出力す
る。システムは、また、第２の光束の２つの偏光部分の
それぞれを検出するように光学的に接続された第３及び
第４の光検出器を備えている。第３及び第４の光検出器
は、第２の光束の２つの偏光部分のそれぞれに応答して
電気信号を発生する。ある実施形態は、さらに、光検出
器からの電気信号を受信し、入力信号の光学的なパラメ
ータを表す出力信号を発生するためのプロセッサを備え
ており、このプロセッサは、結合された光信号の構成要
素であるヘテロダインビート信号をモニタする。他の実
施形態は、第１、第２、第３および第４のファイバー
を、第１及び第２の光束の偏光された部分の出力点に整
合させる（または位置合わせをする）ファイバーホルダ
を備える。 【００２１】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、レンズが、ビーム偏光スプリッタと第１及び第２の
光検出器との間に配置され、第１の光束の２つの偏光さ
れた部分を、第１及び第２の光検出器に光学的に接続さ
れた第１及び第２の光ファイバーに導く。 【００２２】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、チューナブルレーザ（同調式レーザ）が、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーに光学的に接続され、
掃引局部発振器信号を発生する。 【００２３】１実施形態では、偏光ローテータが、プレ
ーナー型導波路オプティカルカプラーとビーム偏光スプ
リッタの間に配置される。 【００２４】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、減衰器が、入力信号がプレーナー型導波路オプティ
カルカプラーに達する前に入力信号を減衰させるために
接続される。 【００２５】光学スペクトルアナライザの１実施形態で
は、同調可能な光ファイバーが、入力信号がプレーナー
型導波路オプティカルカプラーに達する前に入力信号を
減衰させるために接続される。 【００２６】本発明の他の構成及び利点は、本発明の原
理を例示的に示す、添付図面及び以下の詳細な説明から
明らかになるであろう。 【００２７】 【発明の実施の形態】本発明の１実施形態は、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーが、ビーム偏光スプリ
ッタにじかに隣接して配置されている光学スペクトルア
ナライザを含む。プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラーは、入力信号を掃引局部発振器信号と結合し、ビー
ム偏光スプリッタは、この結合された光信号（結合光信
号）を垂直方向に偏光された（または互いに直交するよ
うに偏光された）光束（ビーム）に分割する。 【００２８】図３は、ヘテロダインベースの光学スペク
トルアナライザを示し、プレーナー型導波路オプティカ
ルカプラーは、ビーム偏光スプリッタにじかに隣接して
配置されている。光学スペクトルアナライザは、信号フ
ァイバー３０４、局部発振源３０５、局部発振器ファイ
バー３０８、プレーナー型導波路オプティカルカプラー
３１０、ビーム偏光スプリッタ３２４、レンズ３２６、
ファイバーホルダ３２８、ヘテロダイン受信器３１２、
および、プロセッサ３１６を備える。本明細書及び図面
を通じて、同様に構成要素には同じ参照数字を付してい
る。さらに、「光学」または「光」という用語には、可
視のスペクトルに限られず、赤外線スペクトルのような
他の光スペクトルも含まれるものとする。 【００２９】信号ファイバー３０４は、システムによっ
て検出されるべき入力信号を搬送する。１実施形態で
は、信号ファイバーは、当該技術分野において既知の単
一モード光ファイバーであるが、他の光導波路を用いる
こともできる。さらに、導波路が記載されているが、光
信号を、自由空間を通ってシステムに入力したり、シス
テム内を伝送するようにすることもできる。 【００３０】入力信号３０２には、光通信システムの分
野において既知の従来の装置から発生される光信号が含
まれる。例えば、入力信号を、単一レーザまたは複数の
レーザから発生させることができ、波長分割多重技術の
分野では既知のように、単一の波長または複数の波長か
ら構成することができる。波長特性に加えて、入力信号
はまた、いずれの時点においても画定することができる
偏光状態を有する。この入力信号の偏光状態はいずれの
時点においても画定することができるが、入力信号の偏
光状態は、信号の伝達中に変化する場合がある。 【００３１】１実施形態では、入力信号３０２は、光学
スペクトルアナライザにより測定される未知の光学特性
を有している。代替的に、入力信号は、既知の光学特性
を有する光信号であっても良く、その場合、光学スペク
トルアナライザは、光学的なネットワークの分析（また
は光ネットワークの解析）に使用することができる。１
実施形態では、既知の入力信号は、局部発振器信号の遅
延部分であってもよい。光学スペクトルアナライザが光
学的なネットワークあるいは光学的な構成要素の分析に
用いられるときには、ネットワークあるいは単一の構成
要素の特性は、既知の入力信号をネットワークまたは単
一の構成要素に入力し、次いでこの既知の信号に対する
応答を測定することにより決定することができる。 【００３２】局部発振源３０５は、局部発振器信号を発
生する。１実施形態では、局部発振源は、１ナノメータ
以上の波長範囲にわたって同調可能なコヒーレント性の
高い広帯域チューナブルレーザである。光学的なスペク
トル分析中に、周波数または波長のある範囲にわたる入
力信号を検出することができるように、局部発振源は、
周波数または波長のその範囲にわたって掃引されるコヒ
ーレント性の高い局部発振器信号を発生する。局部発振
器ファイバー３０８は、局部発振器信号３０６をプレー
ナー型導波路オプティカルカプラー３１０に搬送する偏
光維持光ファイバーのような光ファイバーである。他の
光導波路または自由空間伝送を偏光維持光ファイバーの
代わりに用いることもできる。代替的には、光学的な検
出を、局部発振器信号を掃引せずに行うことができる。 【００３３】プレーナー型導波路オプティカルカプラー
３１０は、入力信号３０２と掃引局部発振器信号３０６
を結合して、結合光信号にする。結合光信号の２つの部
分が、出力面３３２においてプレーナー型導波路オプテ
ィカルカプラーから出力される。図３に示されているプ
レーナー型導波路オプティカルカプラーは、２つの出力
を有しているが、一つまたはそれ以上の出力を有するプ
レーナー型導波路オプティカルカプラーを、結合光信号
の一部分をヘテロダイン受信器３１２に伝送するために
使用することもできる。 【００３４】ビーム偏光スプリッタ３２４は、プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラー３１０の出力面３３２
に隣接している。ビーム偏光スプリッタは、プレーナー
型導波路オプティカルカプラーから直接、結合された光
信号（結合光信号）の２つの光束を受け取る。ここで、
２つの光学要素は、例えば、ファイバー、レンズ、また
は反射鏡のような光学要素のどれもが、１つの光学要素
から他の光学要素への光信号を転送するために必要でな
いときは、「隣接」して配置される。１実施形態では、
光ファイバーまたはレンズが光学的な接続のために必要
でないときには、プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラーとビーム偏光スプリッタは、隣接して配置される。
１実施形態において、ビーム偏光スプリッタの入力面３
３４がプレーナー型導波路オプティカルカプラー３１０
の出力面に接触する場合には、プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーとビーム偏光スプリッタとが隣接して
配置される。他の実施形態において、ビーム偏光スプリ
ッタがプレーナー型導波路オプティカルカプラーに取り
付けられるときに、プレーナー型導波路オプティカルカ
プラーとビーム偏光スプリッタが、隣接して配置され
る。１実施形態では、プレーナー型導波路オプティカル
カプラーをビーム偏光スプリッタへ取り付けることに
は、４つの等間隔に配置された出力光束を発生するため
に、ビーム偏光スプリッタの向きを調節し、エポキシの
ような接着剤で２つの構成要素を接着することが含まれ
る。ビーム偏光スプリッタ３２４は、入力光束を２つの
偏光された光束に分割する。ビーム偏光スプリッタは、
例えば、ルチルウォークオフ結晶のような偏光ウォーク
オフを提供する複屈折結晶を含むことができる。後述す
るように、ビーム偏光スプリッタは、結合光信号光束の
それぞれを異なる偏光状態を有する２つの光束に分割す
る。ビーム偏光スプリッタは、入射光束のそれぞれを直
交する偏光方向を有する２つの直線偏光構成要素に分割
することが好ましい。ビーム偏光スプリッタを単一のデ
バイスとして説明しているが、ビーム偏光スプリッタ
は、光束の偏光に基づいて入射光束を分割する機能を実
現する構造のマルチビームスプリッタを含むことができ
る。 【００３５】プレーナー型導波路オプティカルカプラー
３１０がビーム偏光スプリッタ３２４に隣接するので、
ファイバーカプラーの複屈折問題とビーム偏光スプリッ
タの整合（位置合わせ）問題が回避される。さらに、プ
レーナー型導波路オプティカルカプラーに隣接してビー
ム偏光スプリッタを配置することにより大きな位置合わ
せ誤差が許容され、これにより、コスト効率の高い製造
工程が可能になる。 【００３６】図４は、図３に示すプレーナー型導波路オ
プティカルカプラー４１０とビーム偏光スプリッタ４２
４の斜視図である。図４は、結合された光信号の２つの
光束がどのようにして異なる偏光状態の２つの光束に分
割されるかを示すものである。図４に示すように、下方
の光束４４０は、「通常の」光路をたどり、通常の光束
と呼ばれる。上方の光束４４２は、「特別な」光路をウ
ォークオフ（walk off）し、特別な光束と呼ばれる。 【００３７】１実施形態では、局部発振器信号の偏光が
制御され、局部発振器信号のパワーが、光受信器３１２
の４つの光検出器間にほぼ均一に分布される。 【００３８】図３を再度参照すると、４つの光束が、ビ
ーム偏光スプリッタ３２４から出力される。図３の実施
形態では、屈折率の変化によって光を屈折する屈折率分
布型（ＧＲＩＮ）レンズのようなレンズに対して、４つ
の光束が出力される。レンズは、４つの光束を収束させ
て、そのそれぞれを２×２ファイバーホルダ３２８によ
り所定の位置に保持される４つ光のファイバー３３６の
それぞれに導く。４つの光ファイバーは、４つの個々の
出力光束を光受信器に導く。図３の実施形態において、
２×２ファイバーホルダの大きさは、それらのファイバ
ーと、ビーム偏光スプリッタ３２４からの４つの光束の
射出点との位置が合うような大きさにされている。他の
実施形態では、ビーム偏光スプリッタの長さは、４つの
出力光束間の間隔がファイバーホルダ内のファイバーの
間隔に一致するように選択される。 【００３９】光受信器３１２は、ビーム偏光スプリッタ
３２４から出力される４つの偏光光束を別個に検出する
ように位置合わせされている４つの独立した光検出器３
４４、３４６、３４８および３５０を有している。１実
施形態では、４つの独立した光検出器は、４つの光ファ
イバー３３６に結合されるかまたは「ピグテール接続」
される。４つの独立した光検出器を、パッケージングの
都合で単一の４分割受信器に組み合わせることができる
が、代替的には、この４つの独立した光検出器を、例え
ば、物理的に分離された４つの光検出器とすることがで
きる。図示していないが、光受信器は、当該技術分野に
おいて既知の信号増幅器及びフィルタを備えることがで
きる。 【００４０】図５は、４つの光検出器５４４、５４６、
５４８、５５０を含む４分割受信器の１実施形態の正面
図である。図５に示すように、受信器における２つの左
側の光検出器５４４と５４６は、部分的に「１」により
識別され、それは、プレーナー型導波路オプティカルカ
プラー３１０から出力される２つの光束の一方である光
束（光束１）に対応している。２つの右側の光検出器５
４８と５５０は、部分的に数字「２」によって識別さ
れ、それは、プレーナー型導波路オプティカルカプラー
から出力される２つの光束の他方である光束（光束２）
に対応している。２つの下側の光検出器５４４と５４８
は、文字「ｏ」によって部分的に識別され、それは、ビ
ーム偏光スプリッタから出力される通常の光束に対応し
ている。２つの上側の光検出器５４６と５５０は、文字
「ｅ」によって部分的に識別され、それは、ビーム偏光
スプリッタから出力される特別な光束に対応している。
このような記法では、４つの光束とそれぞれの光検出器
は、「１ｏ」、「１ｅ」、「２ｏ」、および、「２ｅ」
で識別される。 【００４１】図３を再度参照すると、光受信器３１２に
おける４つの光検出器のそれぞれによって発生された電
気信号は、プロセッサ３１６にそれぞれ供給される。光
受信器とプロセッサとの間の４つの接続は、図３におい
て４つの線３５２で示されている。 【００４２】プロセッサ３１６は、ヘテロダイン受信器
３１２から電気信号を受け、ヘテロダイン受信器からの
ヘテロダインビート信号を分離して、入力信号３０２の
光周波数、波長あるいは振幅のような光学的なパラメー
タを表す出力信号を発生する多機能プロセッサを有して
いる。プロセッサは、電気信号処理の分野において既知
のアナログ信号処理回路とディジタル信号処理回路のい
ずれかあるいは両方を備えることができる。１実施形態
では、受信器からのアナログ信号は、ディジタル信号に
変換され、ディジタル信号は引き続いて処理されて出力
信号が生成される。 【００４３】図３〜図５を参照して説明したシステムの
動作には、プレーナー型導波路オプティカルカプラー３
１０において入力信号と掃引局部発振器信号を結合する
ことが含まれる。結合された光信号は、次いで、それぞ
れが入力信号と掃引局部発振器信号の一部分を含む２つ
の光束に分割される。２つの光束は、プレーナー型導波
路オプティカルカプラーを出て、隣接するビーム偏光ス
プリッタ３２４に直接入る。結合された光信号を含む２
つの光束のそれぞれは、次いでビーム偏光スプリッタに
よって分割されて、直交する偏光状態を有する２つの偏
光光束になる。４つの偏光光束が、ビーム偏光スプリッ
タを出て、レンズ３２６に入る。レンズは、４つの偏光
光束を収束させ、それらの光束をそれぞれの光束に固有
のファイバー３３６に導く。４つの光束固有のファイバ
ーが、４つの偏光光束を光受信器３１２に導き、受信器
内の４つの光検出器のそれぞれは、検出された光束の強
度に比例する電気信号を発生する。４つの光検出器によ
って発生された電気信号は、次いでプロセッサ３１６に
よって受け取られ、結合された光信号のヘテロダイン部
分を分離して最大化するやり方で処理される。電気信号
の処理には、強度雑音抑圧と偏波ダイバーシティを提供
することが含まれる。後述するように、システムは、正
確な結果を提供するために初期校正動作を要求するよう
にしてもよい。 【００４４】図６に、４分割受信器の４つの光検出器６
４４、６４６、６４８および６５０から発生される電気
信号をどのように処理して強度雑音抑圧と偏波ダイバー
シティを行うかを示す例を示す。上述したように、信号
処理は、（重要ではないにしても）ディジタル信号処理
を含んでいることが好ましい。まず、信号の減算が、
「１ｏ」信号と「２ｏ」信号間、および、「１ｅ」信号
と「２ｅ」信号間で実行される。この減算機能は、減算
ユニット６５４と６５６でそれぞれ表されている。減算
機能は、それぞれの光検出器により受信される光信号の
強度雑音成分を打ち消すことによって強度雑音を抑制す
るために実施される。強度雑音がそれぞれの信号間で共
通しているために、減算機能により、強度雑音が打ち消
される。すなわち、「１ｅ」信号と「２ｅ」信号の振幅
は、同期して互いに同じ割合で変動し、「１ｏ」信号と
「２ｏ」信号も同期して互いに同じ割合で変動する。 【００４５】他の信号処理が、偏波ダイバーシティを行
うために減算された信号に関して実施される。結合され
た光信号光束は直交する偏光状態に分割されるので、光
束の一つはｃｏｓθに比例し、他方の光束はｓｉｎθに
比例する。ここで、θは、偏光子の通常の軸に対する入
力信号の偏光角度である。図６の例では、通常の光束部
分から発生された電気信号はｃｏｓθ項を含み、特別な
光束部分から発生された電気信号はｓｉｎθ項を含んで
いる。ｃｏｓθ項は、２乗ユニット６５８によって２乗
され、ｓｉｎθ項は、２乗ユニット６６０によって２乗
される。２乗ユニットは、入力信号の２乗に比例する出
力信号を発生する。２乗ユニットからの出力信号は、そ
れぞれローパスフィルタリングユニット６６４と６６８
に接続される。これらのローパスフィルタリングユニッ
トは、２乗された出力信号に関してローパスフィルタリ
ング（低域を通過させる処理）を行う。ローパスフィル
タリングユニットからの出力信号は、それぞれ、ローパ
スフィルタリングユニットからの信号の和に比例する読
み出し信号を発生する加算ユニット６７０の入力端子に
接続される。ｃｏｓθ項とｓｉｎθ項を２乗し、これら
の項をローパスフィルタリングし、次いで２乗されフィ
ルタリングされたｃｏｓθ項を２乗されフィルタリング
されたｓｉｎθ項に加算することにより、入力信号の偏
向角度（θ）の影響を受けないこととなり、従って、偏
波ダイバーシティが達成される。ディジタルシステムに
おいては、減算し、２乗し、ローパスフィルタリング
し、および、加算するユニットは、多機能プロセッサに
組み込むことができる。 【００４６】プレーナー型導波路オプティカルカプラー
３１０、ビーム偏光スプリッタ３２４、光受信器３１
２、プロセッサ３１６、および、信号処理ユニット６５
４、６５６、６５８、６６０、６６４、６６８、およ
び、６７０の組み合わせにより、入力信号の偏光状態に
敏感ではなく、４つの光検出器によって検出される分割
された光束の強度雑音を抑制するシステムが構築され
る。１実施形態では、スイッチ３６４が、入力信号の伝
送を選択的にブロックして、システムを校正するために
使用される。例えば、入力信号がスイッチオフ（遮断）
されている状態で、プレーナー型導波路オプティカルカ
プラー３１０の結合係数を、所定の波長範囲にわたって
局部発振器信号を掃引することにより波長の関数として
決定することができる。さらに、光検出器の応答性を、
入力信号がスイッチオフされている状態で局部発振器信
号を掃引することにより波長の関数として決定すること
ができる。 【００４７】さらに、光検出器上における局部発振器信
号の分布を、入力信号がスイッチオフされている状態で
局部発振器信号を掃引することにより波長の関数として
決定することができる。局部発振器信号は、良好な偏波
ダイバーシティを達成するために受信器の４つの光検出
器間にほぼ均等に配分されるのが好ましい。局部発振器
信号が４つの光検出器間に均等に配分されていないとき
は、局部発振器信号のパワー分布を、偏光コントローラ
３２０を使って調節することができる。１実施形態で
は、偏光コントローラは、１／２波長板を備えることが
できる。 【００４８】図７は、プレーナー型導波路オプティカル
カプラー７１０とビーム偏光スプリッタ７２４間に配置
された偏光ローテータ７７２を有する、上述したヘテロ
ダインベースのＯＳＡの代替実施形態を示すものであ
る。図７の実施形態では、プレーナー型導波路オプティ
カルカプラーとビーム偏光スプリッタは、それらが偏光
ローテータによって分離されていても互いに隣接するよ
うに保持されている。１実施形態では、偏光ローテータ
は１／４波長板である。偏光ローテータは、局部発振器
信号のパワー分布を調節するために付加される。 【００４９】図７のヘテロダインベースのＯＳＡは、ま
た、オプションの減衰器とオプションの光学フィルタを
備えている。オプションの減衰器７７４は、入力信号７
０２を減衰させるために入力ファイバー７０４に一体化
されている。この入力信号の減衰は、ヘテロダイン受信
器７１２による検出中に入力信号によって発生される強
度雑音を小さくする。減衰器をどのタイプにするかは問
題ではないので、光減衰の技術分野において既知の種々
のタイプの減衰器を使用することができる。減衰器は、
減衰レベルを必要に応じて変更して、プレーナー型導波
路オプティカルカプラー７１０に向けて送られる入力信
号の強度を制御できるように調節可能であるのが好まし
い。１実施形態では、減衰器は、入力信号の伝達を完全
に遮断するように調節可能である。入力信号の伝達を完
全に遮断するのは、システムの校正中に有用な場合があ
る。 【００５０】オプションの光学フィルタ７７６は、掃引
局部発振器信号７０６を追跡するために調節される調節
可能な帯域通過フィルタである。すなわち、この光学フ
ィルタは、掃引局部発振器信号の周波数に対応する（ま
たは一致する）周波数帯域にわたって最高の光透過率を
有するように調節される。光学フィルタは、既知の周波
数追跡技術を用いて掃引局部発振器信号を追跡するよう
に調節することができる。１実施形態において、フィル
タ通過帯域の中心は、掃引局部発振器信号の周波数に調
節される。他の実施形態において、フィルタ通過帯域の
中心は、例えば、イメージ排除が重要なときなどは、よ
り高い周波数においてヘテロダイン信号を発生するため
に局部発振器信号周波数をわずかに外れるように調節さ
れる。調節可能な光学フィルタは、光通信の分野におい
ては周知であり、従って、回折格子、誘電体干渉フィル
タ、調節可能なファイバーブラッグ格子のような周期的
なブラッグデバイス、ファブリ・ペロー干渉計、その他
の既知の干渉計のような構成要素を用いて実施すること
ができる。 【００５１】本発明の特定の実施形態について図示し説
明したが、本発明は、図示し説明した特定の形態や構成
要素の配置には限定されない。本発明は、特許請求の範
囲によってのみ限定される。 【００５２】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １．光検出のためのシステムにおいて、入力信号と局部
発振器信号を結合して結合光信号にするためのプレーナ
ー型導波路オプティカルカプラー（３１０）であって、
前記結合光信号の第１の光束を出力する第１の出力を備
える、プレーナー型導波路オプティカルカプラーと、ビ
ーム偏光スプリッタ（３２４）であって、前記プレーナ
ー型導波路オプティカルカプラーの前記第１の出力に隣
接して配置されて、光束の偏光状態に基づいて光束を分
割し、及び、前記プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラーの前記第１の出力に光学的に接続されて、前記第１
の光束を受け取り、前記第１の光束の２つの偏光された
部分を出力することからなる、ビーム偏光スプリッタ
と、第１及び第２の光検出器（３４６、３５０）であっ
て、前記第１の光束の前記２つの偏光された部分をそれ
ぞれ検出するために光学的に接続され、前記第１の光束
の前記２つの偏光された部分のそれぞれに応答して電気
信号を発生することからなる、第１及び第２の光検出器
を備える、光検出のためのシステム。 ２．前記ビーム偏光スプリッタ（３２４）が、前記プレ
ーナー型導波路オプティカルカプラー（３１０）の前記
第１の出力に接触することからなる、上項１に記載のシ
ステム。 ３．前記ビーム偏光スプリッタ（３２４）が、前記プレ
ーナー型導波路オプティカルカプラー（３１０）に取り
付けられることからなる、上項１に記載のシステム。 ４．前記ビーム偏光スプリッタ（３２４）が、前記プレ
ーナー型導波路オプティカルカプラー（３１０）に結合
または接着されることからなる、上項１に記載のシステ
ム。 ５．前記プレーナー型導波路オプティカルカプラー（３
１０）が、前記結合光信号の第２の光束を出力するため
の第２の出力と、第３及び第４の光検出器（３４４、３
４８）をさらに備え、前記ビーム偏光スプリッタ（３２
４）が、前記プレーナー型導波路オプティカルカプラー
の前記第２の出力に光学的に接続されて前記第２の光束
を受け取り、前記ビーム偏光スプリッタが、前記第２の
光束の２つの偏光された部分を出力し、前記第３及び第
４の光検出器が、前記第２の光束の前記２つの偏光され
た部分のそれぞれを検出するために光学的に接続され、
前記第２の光束の前記２つの偏光された部分のそれぞれ
に応答して電気信号を発生することからなる、上項１に
記載のシステム。 ６．前記光検出器（３４４、３４６、３４８、３５０）
から前記電気信号を受け取り、前記入力信号の光学的な
パラメータを表す出力信号を発生するためのプロセッサ
（３１６）であって、前記結合光信号の構成要素である
ヘテロダインビート信号をモニタするプロセッサをさら
に備える、上項５に記載のシステム。 ７．第１、第２、第３及び第４のファイバー（３３６）
を前記第１及び第２の光束の前記偏光された部分の出力
点に整合させる（または位置合わせする）ファイバーホ
ルダ（３２８）をさらに備える、上項５に記載のシステ
ム。 ８．前記ビーム偏光スプリッタ（３２４）と、前記第１
の光検出器（３４６）及び第２の光検出器（３５０）と
の間に配置され、前記第１の光束の前記２つの偏光され
た部分を、前記第１及び第２の光検出器に光学的に接続
された第１及び第２の光ファイバーに導くためのレンズ
（３２６）をさらに備える、上項１に記載のシステム。 ９．前記プレーナー型導波路オプティカルカプラー（３
１０）に光学的に接続されて、前記局部発振器信号を発
生するためのチューナブルレーザ（３０５）をさらに備
える、上項１に記載のシステム。 １０．前記プレーナー型導波路オプティカルカプラー
（７１０）と前記ビーム偏光スプリッタ（７２４）の間
に配置された偏光ローテータ（７７２）をさらに備え
る、上項１に記載のシステム。 【００５３】本発明の光検出システムは、ビーム偏光ス
プリッタ(324,724)に隣接するプレーナー型導波路オプ
ティカルカプラー(310,710)を備える。プレーナー型導
波路オプティカルカプラーは、入力信号と局部発振器信
号を結合し、ビーム偏光スプリッタは、結合された光信
号を互いに直交するように偏光された光ビームに分割す
る。互いに直交するように偏光された光ビームは、第１
及び第２の光検出器(346,350;746;750)によって検出さ
れる。１実施形態では、プレーナー型導波路オプティカ
ルカプラーはビーム偏光スプリッタに接触するように配
置され、他の実施形態では、プレーナー型導波路オプテ
ィカルカプラーはビーム偏光スプリッタに取り付けら
れ、さらに他の実施形態では、プレーナー型導波路オプ
ティカルカプラーとビーム偏光スプリッタは、偏光ロー
テータ(772)の対向するそれぞれの側に取り付けられ
る。 【００５４】 【発明の効果】本発明によれば、偏光の影響を受けず、
かつ、強度雑音が抑制された光検出システムが得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による光学ヘテロダイン検出システム
を示す。 【図２】従来技術による、偏波ダイバーシティ受信器を
備えた光学ヘテロダイン検出システムを示す。 【図３】本発明の１実施形態による、プレーナー型導波
路オプティカルカプラーと隣接するビーム偏光スプリッ
タを備えるヘテロダインベースのＯＳＡを示す。 【図４】図３に示されたプレーナー型導波路オプティカ
ルカプラーと隣接するビーム偏光スプリッタの斜視図で
ある。 【図５】図３及び図４に示されたシステムからの出力光
信号を検出するのに用いられる４分割受信器の正面図で
ある。 【図６】図５の４分割受信器から発生される電気信号に
対して実行される信号処理を示す図である。 【図７】本発明の１実施形態による、プレーナー型導波
路オプティカルカプラー、ビーム偏光スプリッタ、及
び、プレーナー型導波路オプティカルカプラーとビーム
偏光スプリッタの間に配置された偏光ローテータを備え
るヘテロダインベースのＯＳＡを示す。 【符号の説明】 ３１０、７１０ プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラー ３２４、７２４ ビーム偏光スプリッタ ３４６、３５０、７４６、７５０ 第２の検出器
を示す。 【図２】従来技術による、偏波ダイバーシティ受信器を
備えた光学ヘテロダイン検出システムを示す。 【図３】本発明の１実施形態による、プレーナー型導波
路オプティカルカプラーと隣接するビーム偏光スプリッ
タを備えるヘテロダインベースのＯＳＡを示す。 【図４】図３に示されたプレーナー型導波路オプティカ
ルカプラーと隣接するビーム偏光スプリッタの斜視図で
ある。 【図５】図３及び図４に示されたシステムからの出力光
信号を検出するのに用いられる４分割受信器の正面図で
ある。 【図６】図５の４分割受信器から発生される電気信号に
対して実行される信号処理を示す図である。 【図７】本発明の１実施形態による、プレーナー型導波
路オプティカルカプラー、ビーム偏光スプリッタ、及
び、プレーナー型導波路オプティカルカプラーとビーム
偏光スプリッタの間に配置された偏光ローテータを備え
るヘテロダインベースのＯＳＡを示す。 【符号の説明】 ３１０、７１０ プレーナー型導波路オプティカルカプ
ラー ３２４、７２４ ビーム偏光スプリッタ ３４６、３５０、７４６、７５０ 第２の検出器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｂ 10/02 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｌ
10/04 Ｍ
10/06
10/142
10/152
10/18
(72)発明者 ツン・セイン・タン
アメリカ合衆国カリフォルニア州94022,
ロスアルトスヒルズ，ページ・ミル・ロー
ド・13910
(72)発明者 ダグラス・エム・バネイ
アメリカ合衆国カリフォルニア州94024,
ロスアルトス，クリントン・ロード・897
(72)発明者 スティーブン・エイ・ニュートン
アメリカ合衆国カリフォルニア州94024,
ロスアルトス，フレモント・アベニュー・
1094
Ｆターム(参考） 2G020 BA20 CA15 CC32 CD06 CD24
2G065 AA13 BA09 BB02 BB04 BB31
BB50 BC35 DA13
2H049 BA05 BA42 BB62 BC25
2H099 AA00 BA17 CA06 DA00
5K102 AA01 AD01 AH12 KA18 KA42
PB01 PH22 PH31 PH37 PH49
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】光検出のためのシステムにおいて、 入力信号と局部発振器信号を結合して結合光信号にする
ためのプレーナー型導波路オプティカルカプラー（３１
０）であって、前記結合光信号の第１の光束を出力する
第１の出力を備える、プレーナー型導波路オプティカル
カプラーと、 ビーム偏光スプリッタ（３２４）であって、前記プレー
ナー型導波路オプティカルカプラーの前記第１の出力に
隣接して配置されて、光束の偏光状態に基づいて光束を
分割し、及び、前記プレーナー型導波路オプティカルカ
プラーの前記第１の出力に光学的に接続されて、前記第
１の光束を受け取り、前記第１の光束の２つの偏光され
た部分を出力することからなる、ビーム偏光スプリッタ
と、 第１及び第２の光検出器（３４６、３５０）であって、
前記第１の光束の前記２つの偏光された部分をそれぞれ
検出するために光学的に接続され、前記第１の光束の前
記２つの偏光された部分のそれぞれに応答して電気信号
を発生することからなる、第１及び第２の光検出器を備
える、光検出のためのシステム。
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| US09/909,364 US20030016425A1 (en) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | Polarization diversity receiver with planar waveguide and polarizing beam splitter |
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- 2002-04-18 DE DE60212267T patent/DE60212267T2/de not_active Expired - Fee Related
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