JP2007188002A - 光信号処理器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一実施形態に係る光信号処理器は、入力導波路101、102が接続された光分波器111と、該光分波器111に接続された二本の光導波路131、132と、該二本の光導波路131、132のそれぞれに接続され、出力導波路103、104が接続された光合波器121と、光分波器111および光合波器121に形成された溝201、203と、該溝201、203に挿入された偏光変換手段301、303とを備えている。
【選択図】図3
Description
発明者は、従来の光信号処理器の偏波モード分散の発生要因を調べた。分析の結果、偏波モード分散は主に光分波手段と光合波手段との偏波依存性によるものであることが明らかになった。すなわち、光信号処理器の光分波手段の光分波率と光合波手段の光合波率とを50%に設定したとしても、光分波手段や光合波手段に偏波依存性があれば、偏波ごとに光分波率と光合波率とは50%からずれる。この偏波依存性によるずれ量(光分波率および光合波率の設定値からのずれ量)が大きいほど偏波モード分散は大きくなった。
図3に本発明の第一実施形態における光信号処理器の構成を示す。
本実施形態の光信号処理器は、基板161上に形成され、光を分波する光分波器111と、光を合波する光合波器121と、光分波器111と光合波器121とに挟まれた二本の光導波路131および132と、光分波器111の入力側に接続された入力導波路101、102と、光合波器121の出力側に接続された出力導波路103、104とを備えている。そして、光分波器111および光合波器121には、光分波器111と光合波器121との長手方向に対し概ね垂直に、それぞれ溝201と203とが形成されている。溝201および溝203にはそれぞれ、入力された光の偏光を90°回転させる手段としての偏光変換手段301と303とが挿入されている。すなわち、偏光変換手段301と303とは、自身を透過する光の偏光を90°回転させるように設定されている。よって、偏光変換手段301(303)に入力された光がTM光(TE光)である場合は、偏光変換手段301(303)にて偏光が90°回転されて、TE光(TM光)として出力される。
図5に本発明の第二実施形態における光信号処理器の構成を示す。
本実施形態の光信号処理器は、基板161上に形成され、光分波器111と、光合波器121と、光分波器111と光合波器121とに挟まれた二本の光導波路131および132と、光分波器111の入力側に接続された入力導波路101、102と、光合波器121の出力側に接続された出力導波路103、104とを備えている。そして、光分波器111および光合波器121には、光分波器111と光合波器121との長手方向に対し概ね垂直に、それぞれ溝201と203とが形成されている。溝201および溝203にはそれぞれ、偏光変換手段301と303とが挿入されている。すなわち、偏光変換手段301と303とは、自身を透過する光の偏光を90°回転させるように設定されている。
図6(a)から分かるように、偏波依存性による光分波率と光合波率との上記ずれ量が同じであっても、本実施形態のようにリッジ導波路を用い、光導波路の複屈折を低減すると、通常の導波路に比べた偏波モード分散を低減できることがわかる。例えば、偏波依存性による上記ずれ量が10%の場合、通常の導波路では101入力103出力の偏波モード分散は1.3psもあるが、リッジ導波路では101入力103出力の偏波モード分散は1.0psである。通常の導波路に比べ、リッジ導波路では偏波モード分散を低減できることがわかる。
図7に本発明の第二実施形態における光信号処理器の構成を示す。
本実施形態の光信号処理器は、基板161上に形成され、光分波器111と、光合波器121と、光分波器111と光合波器121とに挟まれた二本の光導波路131および132と、光分波器111の入力側に接続された入力導波路101、102と、光合波器121の出力側に接続された出力導波路103、104とを備えている。
本実施形態における第1実施例に係る光信号処理器は、基板上に形成された光分波器と、光合波器と、光分波器と光合波器とに挟まれた二本の光導波路を備えている。そして、光分波器および光合波器には、光分波器と光合波器との長手方向に対し概ね垂直に、それぞれ溝が形成されており、該溝にはそれぞれ偏光変換手段が挿入されている。また、二本の光導波路にも溝が形成され、該溝にも偏光変換手段が挿入されている。さらに、本実施形態では、光導波路をリッジ構造で形成している。
本実施形態の光信号処理器は、基板161上に形成され、光分波器111と、光合波器121と、光分波器111と光合波器121とに挟まれた二本の光導波路131および132と、光分波器111の入力側に接続された入力導波路101、102と、光合波器121の出力側に接続された出力導波路103、104とを備えている。光分波器111および光合波器121には、光分波器111と光合波器121との長手方向に対し概ね垂直に溝201、203が形成され、該溝にはそれぞれ偏光変換手段301、303が挿入されている。また、二本の光導波路131、132にも、二本の光導波路131、132の長手方向に対して概ね垂直に溝202が形成され、該溝にも偏光変換手段302が挿入されている。
漏れ光がガウスビームであり、開き角φがtan‐1(λ/π・n・w)で近似されると仮定し、波長λ=1.55μm,屈折率n=1.45、フィールド径w=10μmと見積もった場合、開き角φは約2°になる。よって、約2°の開き角φの漏れ光が、他の偏光変換手段に入射しないように、各溝を形成し、偏光変換手段を挿入する必要がある。そこで、ある溝の、光の出射端から開き角φが2°以上になるよう、他の偏光変換手段を挿入した溝を配置すれば良い。
光分波器111はz方向に対し角度θ=95°で配置され、光合波器121はz方向に対し角度θ=85°で配置されている。そして、光分波器111の長手方向に対し約85°に形成された溝と、光合波器121の長手方向に対し約95°に形成された溝が、共通の溝201である。このように、光分波器と光合波器との長手方向に対しわずかに傾けて共通の溝を形成することで、溝の形成工程を減らすことができる。また、この構成では、光分波器111と光合波器121とを、共通の溝201に対し±5°傾けているので、偏光変換手段301、303に対し相対的に±5°傾いている。そのため、偏光変換手段からの入力側の光導波路への反射を抑制することができる。
光分波器111と光合波器121とは概ね平行に配置され、光分波器111と光合波器121との長手方向に対し概ね垂直に、共通の溝201が形成されている。第5実施例では共通の溝201はブレードを用いて切り出した。また、入力導波路101、102と出力導波路103、104とが同一基板端面に位置するので、光信号処理器を小型にできる。また、ファイバを一括で接続できるので、製造コストを削減できる。さらに、共通の溝201に共通の偏光変換手段301を挿入し、光分波器111と光合波器121の偏光依存性を同時に低減する構成とした。もちろん、光信号処理器を例えばS字型構成にし、光分波器と光合波器と二本の光導波路の溝を全て共通とし、共通の偏光変換手段を一つ挿入してもよい。
光分波器111と光合波器121はz方向に対し角度θ1=5°、θ2=5°で配置されている。また、光導波路131、132はz方向に対し約5°で配置されている。そして、光分波器111の長手方向に対し垂直な方向から概ね10°の角度で溝201が形成され、光合波器121の長手方向に対し垂直な方向から概ね10°の角度で溝203が形成され、光導波路131、132の長手方向に対し垂直な方向から概ね10°の角度で溝202が形成され、それぞれ偏光変換手段301、303、302が挿入されている。溝201、202、203は同一方向を向いている。そのため、溝を容易に形成することができる。
図16では、新たに光分波器112と、光合波器122と、光分波器112と光合波器122とに挟まれた二本の光導波路133、134とを有する光信号処理回路が形成されている。
このように、光信号処理回路を複数接続することにより、さらに高機能な光信号処理器を実現した。この光信号処理器を用いると、例えば多値位相変調した信号を複数チャネルの強度変調信号に変換可能になる。入力導波路101もしくは102に入力された光は光分波器113により分波され、二つの光信号処理回路に入力される。そしてそれぞれの出力は、4つの出力導波路103、104、105、106より出力される。
図17に本発明の第五実施形態における光信号処理器の構成を示す。
本実施形態の光信号処理器は、基板161上に形成され、一つの入力を二つの出力に分波する光分波器111と、この光分波器111に接続された二本の光導波路131、132と、光導波路131、132に接続され、二つの入力を二つの出力に合波する光合波器121とを備えている。そして、光合波器121の長手方向に対し概ね垂直に形成した溝203に偏光変換手段303を挿入し、光合波器121の光合波率を偏光によらずに一定にしている。さらに、光導波路131、132の垂直方向にも溝202を形成し、偏光変換手段302を挿入している。なお、溝201と202とは同一方向に形成されている。
以上の実施形態では、平面光導波路を用い、光導波路としてはシリコン基板上に形成した石英系導波路を使用した光信号処理器について説明した。これは平面型導波路が集積性に優れ、光信号処理器の小型化、低コスト化に優れるためである。さらにこの組み合わせの光導波路は低損失で安定であり、しかも石英系光ファイバとの整合性に優れているためである。しかしながら本発明の一実施形態はこれらの組み合わせに限定されるものではない。また、光信号処理器の説明は、一般的に広く用いられている二入力二出力を例に取りあげて説明する。しかしながら、本発明の一実施形態はこれに限定されるものではなく、他の構成に関しても同様に適応可能である。
また、光分波器と光合波器とを共に同じ構成とすることにより、光分波器の光分波率と光合波器の光合波率との間のずれを抑制し、偏光モード分散を低減することができる。
また、光導波路の複屈折を低減したことにより、偏光モード分散を低減することができる。さらに、光分波率と光合波率とのずれに対し、偏光モード分散の低減効果をより大きくすることができる。さらにまた、製造誤差に強い光信号処理器を実現することができる。
また、溝を同一方向とすることにより、溝の加工を容易にできる。
また、溝を共有することで溝の形成工程を減らすことができ、製造コストを削減できる。さらに、一つの偏光変換手段で光分波器と光合波器の偏光依存性を同時に低減することができる。
また、入力導波路と出力導波路を同一基板端面に配置することで光信号処理器を小型にできる。さらに、ファイバを一括で接続できるので、製造コストを削減できる。
本実施形態では、その他の実施形態に記載した、光導波路の複屈折を局所的に変化させる形態について説明する。
図19に、本実施形態における光信号処理器の構成を示す。本実施形態の光信号処理器は、基板161上に形成され、光分波器111と、光合波器121と、光分波器111と光合波器121とに挟まれた二本の光導波路131および132と、光分波器111の入力側に接続された入力導波路101、102と、光合波器121の出力側に接続された出力導波路103、104とを備えている。
103、104、105、106 出力導波路
111、112、113 光分波器
121、122 光合波器
131、132、133、134 光導波路
161 基板
162 下部クラッドガラススート
163 コアガラススート
164 下部クラッドガラス
165 コアガラス
166 エッチングマスク
167 上部クラッドガラス
168 下部クラッドリッジ
201、202、203 溝
Claims (13)
- 一つ以上の入力を二つの出力に分波する光分波手段と、該光分波手段に接続された二本の光導波路と、該二本の光導波路のそれぞれに接続され、二つの入力を一つ以上の出力に合波する光合波手段とを備える光信号処理器であって、
前記光分波手段、または前記光合波手段の少なくとも一方に設けられた、入力された光の偏光を90°回転して出力する偏光変換手段を備えることを特徴とする光信号処理器。 - 一つ以上の入力を二つの出力に分波する光分波手段と、該光分波手段に接続された二本の光導波路と、該二本の光導波路のそれぞれに接続され、二つの入力を一つ以上の出力に合波する光合波手段とを備える光信号処理器であって、
前記光分波手段、または前記光合波手段の少なくとも一方に含まれる光導波路の複屈折を局所的に変化させる手段を備えることを特徴とする光信号処理器。 - 前記偏光変換手段は、前記光分波手段、または前記光合波手段の少なくとも一方に形成された溝に挿入されていることを特徴とする請求項1に記載の光信号処理器。
- 前記溝の長手方向は、前記偏光変換手段が設けられる、前記光分波手段および前記光合波器の少なくとも一方の長手方向に対して概ね垂直であることを特徴とする請求項3記載の光信号処理器。
- 前記溝の長手方向と、前記偏光変換手段が設けられる、前記光分波手段および前記光合波器の少なくとも一方の長手方向とのなす角度は、90°(垂直)から0°よりも大きく概ね10°以下の角度だけ傾けた角度であることを特徴とする請求項3記載の光信号処理器。
- 前記二本の光導波路の各々に溝が形成されており、前記溝に前記偏光変換手段が挿入されていることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の光信号処理器。
- 前記光分波手段に前記溝が形成されており、前記光導波路に設けられた偏光変換手段は、前記光分波手段に形成された溝から出射される漏れ光の開き角の範囲外に設けられていることを特徴とする請求項6記載の光信号処理器。
- 前記光合波手段に前記溝が形成されており、前記光合波手段に設けられた偏光変換手段は、前記光導波路に形成された溝から出射される漏れ光の開き角の範囲外に設けられていることを特徴とする請求項6または7記載の光信号処理器。
- 前記光分波手段および前記光合波手段の少なくとも一方に形成された溝、および前記光導波路に形成された溝は同一方向を向いていることを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の光信号処理器。
- 前記光分波手段および前記光合波手段に前記溝が形成され、該溝が共通の溝であることを特徴とする3乃至9のいずれかに記載の光信号処理器。
- 前記光分波手段に接続された前記入力と、前記光合波手段に接続された前記出力が同一基板端面に位置することを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の光信号処理器。
- 前記光分波手段および光合波手段は、共に多モード干渉計であるか、もしくは共に方向性結合器であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の光信号処理器。
- 前記光信号処理器は基板上に形成され、
前記光導波路は、前記基板上に形成されたリッジを有する下部クラッドを有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の光信号処理器。
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