JP2009244624A

JP2009244624A - Ｐｌｃ型可変分散補償器

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Publication number: JP2009244624A
Application number: JP2008091546A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawashima; 洋志川島; Kazutaka Nara; 一孝奈良
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP4934625B2

Abstract

【課題】可変分散量の増大を、低損失、低リップルでかつ小型、低コストで実現可能にしたPLC型可変分散補償器を提供する。
【解決手段】PLC型可変分散補償器１０は、平面光波回路１１上の２５段に多段接続した位相シフタ１０１〜１２５と、位相シフタ間に接続された２４個の可変カプラ２０１〜２２４とからなる多段マッハツェンダー干渉計を備え、各可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得る。１３番目の位相シフタ１１３の長い方の遅延線と１４番目の位相シフタ１１４の短い方の遅延線とを可変カプラ２１３を介してそれぞれ接続させると共に、１３番目の位相シフタ１１３の短い方の遅延線と１４番目の位相シフタ１１４の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラ２１３を介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部の位相シフタ１１３の2本の遅延線を交差させて折り返すようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面光波回路上の多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計を用いたPLC型可変分散補償器に関する。

従来、平面光波回路（PLC：Planar Lightwave Circuit）上の多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計回路（MZI）を用いたPLC型可変分散補償器（PLC型TDC）の可変分散量を増大させる方法として、例えば、次の２つの技術がある。

（１）非特許文献１には、それぞれ3つのMZIが形成された同一構成の3段MZIを同一のPLCチップ上に２式縦列接続して形成し、可変分散量を倍増する技術が開示されている。

（２）非特許文献2には、４つのMZIからなる4段MZIが形成された PLCチップの一端面に反射ミラーを配し、4段MZIを2回通過させることにより，可変分散量を倍増する技術が開示されている。
WO2006/013928 C.R.Doerr, IEEE Photonics Technology Letters, Vol.17, No.4,Apr.,2005 P.828 C.R.Doerr, IEEE Photonics Technology Letters, Vol.17, No.12,Dec.,2005 P.2637

しかしながら、上記（１）の従来技術では、2式の多段MZIの特性差により特性劣化が起こるとともに，サイズが増大するという問題があった。

また、上記（２）の従来技術では、分散量増大のためにPLCチップの端面に配したミラーで反射させてダブルパス化すると、ミラーの反射面での損失が大きくなると共に、高いミラーの貼付け精度が必要になり、コストが増大するという問題があった。

また、上記２つの従来技術のいずれのものにおいても，段数の少ない多段MZI干渉計を2回通過させるため、ほぼ2倍の段数を有し、ほぼ同等の可変分散量を有する単一の多段MZIを用いて可変分散補償器を構成した場合に比べて、透過率及び群遅延スペクトルのリップルが大きくなるという問題があった。

比較のため、１３段MZIを２回通過させた場合と、２５段MZIを１回通過させた場合の透過率スペクトル及び群遅延スペクトルの計算結果を図５（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示す。図５（Ａ）、（Ｂ）より、いずれの構成でも同等の群遅延傾き（波長分散）が得られているものの、１３段MZIを２回通過させた場合、２５段MZIを１回通過させた場合よりも透過率及び群遅延スペクトルのリップルが大きくなっていることがわかる。

一方、ほぼ2倍の段数を有し、ほぼ同等の可変分散量を有する単一の多段MZIを用いる場合には、（２）の構成に比べてほぼサイズが２倍に増大するため、チップの取り数が減少する、あるいは基板サイズの制約から接続段数に限界があり、所望の可変分散量が実現できないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、可変分散量の増大を、低損失、低リップルでかつ小型、低コストで実現可能にしたPLC型可変分散補償器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るPLC型可変分散補償器は、平面光波回路上のM段多段接続した複数の位相シフタと、位相シフタ間に接続されたM-1個の可変カプラからなる多段マッハツェンダー干渉計を備え、前記可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得るPLC型可変分散補償器において、m番目(1＜m＜M)の位相シフタの遅延線部で干渉計列を折り返し、m-1番目の位相シフタをm+1番目の位相シフタに沿って配置することを特徴とする。

この態様によれば、m番目(1＜m＜M)の位相シフタの遅延線部で干渉計列を折り返し、m-1番目の位相シフタをm+1番目の位相シフタに沿って配置しているので、折り返しを行わない場合に比べて多段マッハツェンダー干渉計を小型に配置することができる。あるいは、同一のチップ面積を用いた場合に、接続段数を増大させることができ、可変分散量を増大させることが出来る。

また，本発明の第２の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差πのマッハツェンダー干渉計を用い、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させると共に、ｋ番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部の位相シフタの２本の遅延線を交差させて折り返すことを特徴とする。

この態様によれば、可変カプラと位相シフタが折り返しの無い場合と光学的に同一の構成で接続されるので、その折り返しの無い場合と同一の光学設計・制御方法でPLC型可変分散補償器を構成することができ、かつ小型に配置できるため、可変分散量の増大を、容易に低コストで実現することができる。

また，本発明の第３の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差πのマッハツェンダー干渉計を用い、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させると共に、ｋ番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部に隣接する位相シフタの２本の遅延線を交差させて折り返すことを特徴とする。

また，本発明の第４の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差０のマッハツェンダー干渉計を用い、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線、およびｋ番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線を、可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部の位相シフタの2本の遅延線を交差させて折り返すことを特徴とする。

この態様によれば、可変カプラと位相シフタが折り返しの無い場合と光学的に同一の構成で接続されるので、その折り返しの無い場合と同一の光学設計・制御方法でPLC型可変分散補償器を構成することができるため、従って、可変分散量の増大を、容易に低コストで実現することができる。

また，本発明の第５の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差０のマッハツェンダー干渉計を用い、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線、およびｋ番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線を、可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部に隣接する位相シフタの2本の遅延線を交差させて折り返すことを特徴とする。

また，本発明の第６の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差πのマッハツェンダー干渉計を用い、位相シフタを介して各可変カプラの長い方の遅延線が隣接する可変カプラの長い方の遅延線と接続されていることを特徴とする。

また，本発明の第７の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成されたマッハツェンダー干渉計を用い、各可変カプラの互いに接続されている遅延線上の薄膜ヒータが同時に駆動されるよう、電気的に配線されていることを特徴とする。

この態様によれば、同時に使用される薄膜ヒータ、つまり、各可変カプラの互いに接続されている遅延線上の薄膜ヒータを同一の電源に接続して駆動することができ、単一制御パラメータによる簡易制御を実現することができる。

本発明によれば、可変分散量の増大を、低損失でかつ低コストで実現することができる。

次に、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０を、図１乃至図４、および図６、図７に基づいて説明する。

このPLC型可変分散補償器１０は、図１に示すように、平面光波回路１１上の２５段に多段接続した複数の位相シフタ１０１〜１２５と、位相シフタ間に接続された２４個の可変カプラ２０１〜２２４とからなる多段マッハツェンダー干渉計を備え、各可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得るようになっている。

平面光波回路１１は、例えば、シリコン基板などのPLC基板１２上に、光ファイバ製造技術と半導体微細加工技術を組み合わせて石英ガラス光導波路を形成した石英系平面光波回路である。

各位相シフタ１０１〜１２５は所定の光路長差を有する２本の遅延線(光導波路)からなり、位相シフタ１０１、１２５の光路長差はΔＬ、位相シフタ１０２〜１２４の光路長差は２ΔＬである。各位相シフタ間は、位相差πのマッハツェンダー干渉計（MZI）の遅延線上に薄膜ヒータ（図示省略）を架して構成した可変カプラ２０１〜２２４でそれぞれ接続されている。つまり、各可変カプラ２０１〜２２４は、位相差πのマッハツェンダー干渉計（MZI）の２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に形成された薄膜ヒータをそれぞれ有している。

また、多段マッハツェンダー干渉計の両端の位相シフタ１０１、１２５と入出力光導波路１３，１４間は、Ｙ分岐導波路１５，１６でそれぞれ接続されている。つまり、多段接続した位相シフタ１０１〜１２５のうち、入射光が最初に伝搬する第１段の位相シフタ１０１はＹ分岐導波路１５で入出力光導波路（第１の入出力光導波路）１３に接続され、入射光が最後に伝搬する最終段の位相シフタ１２５はＹ分岐導波路１６で入出力光導波路（第２の入出力光導波路）１４に接続されている。

また、このPLC型可変分散補償器１０では、m番目(1＜m＜M)の位相シフタの遅延線部で干渉計列を折り返し、m-1番目の位相シフタをm+1番目の位相シフタに沿って配置している。ここで、M＝２５である。本実施形態では、一例として、１３番目の位相シフタ１１３の遅延線部で干渉計列を折り返し、１２番目の位相シフタ１１２を１４番目の位相シフタ１１４に、１１番目の位相シフタ１１１を１５番目の位相シフタ１１５に、という具合に、１３−ｎ番目(ｎは２５／２未満の整数)の位相シフタを１３＋ｎ番目の位相シフタに沿って配置している。

また，このPLC型可変分散補償器１０では、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させると共に、ｋ番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部の位相シフタの2本の遅延線を交差させて折り返すようにしている。
本実施形態では、一例として、１３番目の位相シフタ１１３の長い方の遅延線と１４番目の位相シフタ１１４の短い方の遅延線とを可変カプラ２１３を介してそれぞれ接続させると共に、１３番目の位相シフタ１１３の短い方の遅延線と１４番目の位相シフタ１１４の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラ２１３を介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部の位相シフタ１１３の2本の遅延線を交差させて折り返すようにしている。

さらに、このPLC型可変分散補償器１０では、入出力光導波路１３の端部は偏波保持ファイバ１７を介して偏波分離合成器３２の第１の偏波分離ポート３２１へ接続され、入出力光導波路１４の端部は偏波保持ファイバ１８を介して偏波分離合成器３２の第２の偏波分離ポート３２２へ接続され、偏波分離合成器３２の共通ポート３２３はサーキュレータ１８へ接続されることにより偏波ダイバーシティが構成されており、入出力光導波路１３、１４の各端部から同一の偏波モードの光信号が逆方向に入出力されるようになっている。

また、図１において、符号「２２」、「２３」は補強用ガラス板、「２０」、「２１」はファイバアレイである。

上記多段マッハツェンダー干渉計を構成する導波路には曲がり半径が２ｍｍの曲がり導波路を使用した。

本PLC型可変分散補償器１０で分散可変特性を得るには、各可変カプラ２０１〜２２４の遅延線のうち、隣接する位相シフタを介して互いに接続されている遅延線上の薄膜ヒータに同時に電流を流し、可変カプラの結合率を変化させる。その際、上記非特許文献（２）で実施されているように、それら同時に使用されるヒータを同一の電源に接続して駆動することによって単一制御パラメータによる簡易制御を実現し、且つ両端の１段目の可変カプラ２０１および最終段の可変カプラ２２４に対しては可変抵抗器（図示せず）を介して通電することにより、使用帯域での波形平坦性を制御できるようにしている。

上記のように構成した多段マッハツェンダー干渉計を有するPLC型可変分散補償器１０のPLC基板１２のチップサイズは２４×６８ｍｍで、チップ面積は１６３２ｍｍ^２であった。

比較のため、折り返しを行わずに設計した２５段マッハツェンダー干渉計を有するPLC型可変分散補償器６０用ＰＬＣチップ（PLC 基板）の模式図を図２に示す。

図２に示す比較例の多段マッハツェンダー干渉計を有するPLC型可変分散補償器６０のPLC チップのチップサイズは、２２×８８ｍｍで、チップ面積は１９３６ｍｍ^２であった。

従って、図１に示す本発明のPLC型可変分散補償器１０は、図２に示す比較例のPLC型可変分散補償器６０に比べてチップ面積（PLC 基板１２の面積）を約３００ｍｍ^２縮小でき、チップ取り数増加によって低コスト化が可能であることがわかる。例えば４インチφ（１００ｍｍ）の基板を用いた場合、図２の比較例のPLC型可変分散補償器６０は１枚の基板から２チップしか作製できないが、図１の本発明のPLC型可変分散補償器１０は３チップ作製することができるため、チップの作製コストをほぼ２／３に低減することが可能である。

あるいは，同一のチップ面積を用いた場合に、接続段数を増大させることができ、可変分散量を増大させることが出来る。

また、図１に示す本発明のPLC型可変分散補償器１０は、１３番目の位相シフタ１１３の遅延線部で干渉計列を折り返し、１２番目の位相シフタ１１２を１４番目の位相シフタ１１４に、１１番目の位相シフタ１１１を１５番目の位相シフタ１１５に、という具合に、１３−ｎ番目(ｎは２５／２未満の整数)の位相シフタを１３＋ｎ番目の位相シフタに沿って配置しているため、図２に示す比較例に示した従来技術のPLC型可変分散補償器６０と光学的には同一の回路構成と成しており、従来技術と同様の光学設計・制御方法でPLC型可変分散補償器を構成することができ、可変分散量の増大を、容易に低コストで実現することができる。

次に、上記構成のPLC型可変分散補償器１０の作製工程を、図３に基づいて説明する。図３（Ａ）乃至（Ｄ）はPLC型可変分散補償器の作製手順を示す工程図である。

まず、２５段接続した位相シフタ１０１〜１２５と、位相シフタ間に接続された２４個の可変カプラ２０１〜２２４とからなる多段マッハツェンダー干渉計を有するPLC基板１２（PLCチップ）を作製する（図３（Ａ）参照）。図３（Ａ）に示すPLC基板１２に形成された平面光波回路１１上には、図１に示す平面光波回路１１と同様に、２５段に多段接続した複数の位相シフタ１０１〜１２５と、位相シフタ間に接続された２４個の可変カプラ２０１〜２２４と、入出力光導波路１３，１４とが形成されている。なお、図３（Ａ）では、位相シフタ１０１〜１２５と可変カプラ２０１〜２２４の符号をそれぞれ省略してある。

次に、PLC基板１２のファイバ接続用端面側表面に補強用ガラス板２２，２３を接着固定した上で、この補強用ガラス板２２、２３のファイバ接続用端面を反射戻り光防止のために斜め8°に研磨する（図３（Ｂ）参照）。

次に、偏波保持ファイバ１７、１８を用いたファイバアレイ２０、２１を入出力導波路１３、１４と調芯し、補強用ガラス板２２、２３のファイバ接続用端面に接着固定する（図３（Ｃ）参照）。

最後に、偏波保持ファイバ１７、１８を偏波分離合成器３２の第１の偏波分離ポート３２１、第２の偏波分離ポート３２２へそれぞれ接続し、偏波分離合成器３２の共通ポート３２３をサーキュレータ１８へ接続する（図３（Ｄ）参照）。これにより、PLC型可変分散補償器１０が完成する。

次に、図４を用いて従来構成のPLC型可変分散補償器（比較例２）７０の作製工程を説明する。なお、ここで説明するPLC型可変分散補償器７０は、本実施形態と同等の可変分散量を有する１３段MZIを用いたもので、かつ上記従来技術のような端面貼り付け型のミラーに1/4波長板を挿入する構成のものである。

まず、１３段接続した１３個の位相シフタと、位相シフタ間に接続された１２個の可変カプラとからなる多段マッハツェンダー干渉計を有するPLC基板（PLCチップ）７０Ａを作製する（図４（Ａ）参照）。

次に、ガラス製等のブロック７１の端面に反射ミラー７２を作製する（図４（Ｂ）参照）。

次に、PLCチップ７０のファイバ接続用端面側表面及びミラー貼り付け用端面側表面に補強用ガラス板７３、７４を接着固定した上で、補強用ガラス板７３のファイバ接続用端面を斜め8°に、補強用ガラス板７４のミラー貼り付け用端面を垂直にそれぞれ研磨する（図４（Ｃ）参照）。

次に、ファイバ接続用端面に斜め端面を有するファイバアレイ７５を、ミラー貼り付け用端面に垂直端面を有するファイバアレイ７６をそれぞれ配して調芯し、斜め端面を有するファイバアレイ７５のみを接着固定して、垂直端面を有するファイバアレイ７６は取り除く（図４（Ｄ）参照）。

次に、斜め端面を有するファイバアレイ７５にサーキュレータ７７を接続する（図４（Ｅ）参照）。

次に、PLCチップ７０Ａのミラー貼り付け用端面に1/4波長板７８を介して反射ミラー７２を接着する（図４（Ｆ）参照）。これにより、PLC型可変分散補償器７０が完成する。

図３，図４を比較すると、本実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０では、反射ミラーが不要であるため、従来構成では必要なミラー作製および貼り付けが不要になる、といった工程簡略化のメリットを有することがわかる。

次に、実際に作製した本実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０のスペクトルを図６（Ａ）乃至（Ｃ）に示す。

図６（Ａ）は、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時における、偏波平均透過損失、群遅延スペクトル（ＧＤ）、偏波依存損失（ＰＤＬ）をそれぞれ示す。図６（Ｂ）は、ゼロ分散（０ｐｓ／ｎｍ）の分散量に設定時における、偏波平均透過損失、群遅延スペクトル（ＧＤ）、偏波依存損失（ＰＤＬ）をそれぞれ示す。そして、図６（Ｃ）は、−３００ｐｓ/nmの分散量に設定時における、偏波平均透過損失、群遅延スペクトル（ＧＤ、偏波依存損失（ＰＤＬ）をそれぞれ示す。

また、従来構成のPLC型可変分散補償器（比較例２）のスペクトルを図７（Ａ）乃至（Ｃ）に示す。

図７（Ａ）は、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時における、偏波平均透過損失、群遅延スペクトル（ＧＤ）、偏波依存損失（ＰＤＬ）をそれぞれ示す。図７（Ｂ）は、ゼロ分散（０ｐｓ／ｎｍ）の分散量に設定時における、偏波平均透過損失、群遅延スペクトル（ＧＤ）、偏波依存損失（ＰＤＬ）をそれぞれ示す。そして、図７（Ｃ）は、−３００ｐｓ/nmの分散量に設定時における、偏波平均透過損失、群遅延スペクトル（ＧＤ）、偏波依存損失（ＰＤＬ）をそれぞれ示す。

まず、図６（Ａ）乃至（Ｃ）でそれぞれ示す群遅延スペクトルより、通過帯域（約１５４４。２ｎｍ〜１５４４。７ｎｍ）内において群遅延の傾きが可変にできていることが確認でき、可変分散補償器として機能していることがわかる。また、図５の計算スペクトルと比較すると、ほぼ計算どおりのスペクトルが得られていることがわかる。

更に、図６、図７の損失スペクトル（偏波平均透過損失のスペクトル）を比較すると、通過帯域において図６で示す本実施形態のPLC型可変分散補償器の方が図７で示す比較例２よりも、損失（偏波平均透過損失）が0.8ｄＢ程度損失が低く、本実施形態のPLC型可変分散補償器の方が低損失に作製出来ていることがわかる。

つまり、比較例２の損失は、多段MZIの回路損失＝３ｄＢ×２＝６ｄＢ、ファイバ接続損失＝１ｄＢ、サーキュレータ損失＝1ｄＢ、反射部損失＝０.８dBで、合計８.８ｄＢである。これに対して，本実施形態の損失は、多段MZIの回路損失＝５.２ｄＢ、ファイバ接続損失＝１ｄＢ、偏波分離合波器損失＝０.８ｄＢ、サーキュレータ損失＝1ｄＢ、で合計８.８ｄＢである。

従って、本実施形態と比較例２とでは、ほぼ反射部損失に相当する分だけ、本実施形態が低損失にできているといえる。

更に、図６、図７のＰＤＬスペクトルを比較すると、通過帯域内において図６で示す本実施形態のPLC型可変分散補償器の方が図７で示す比較例２よりも、最大ＰＤＬが０.４ｄＢ程度損失が低く、本実施形態のPLC型可変分散補償器の方が低ＰＤＬに作製出来ていることがわかる。

以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
この態様によれば、１３番目の位相シフタ１１３の遅延線部で干渉計列を折り返し、１２番目の位相シフタ１１２を１４番目の位相シフタ１１４に、１１番目の位相シフタ１１１を１５番目の位相シフタ１１５に、という具合に、１３−ｎ番目(ｎは２５／２未満の整数)の位相シフタを１３＋ｎ番目の位相シフタに沿って配置しているので、折り返しを行わない場合に比べて多段マッハツェンダー干渉計を小型に配置することができる。また、同一のチップ面積を用いた場合に、接続段数を増大させることができ、可変分散量を増大させることが出来る。

さらに、k番目(ｋは２４以下の整数)の可変カプラの長い方の遅延線がk番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線とそれぞれ接続させるよう、折り返し部の位相シフタ１１３の2本の遅延線を交差させているので、可変カプラと位相シフタが折り返しの無い場合と光学的に同一の構成で接続されるので、無い場合と同一の光学設計・制御方法でPLC型可変分散補償器を構成することができるため、従って、可変分散量の増大を、容易に低コストで実現することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ａを、図８に基づいて説明する。
このPLC型可変分散補償器１０Ａは、第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０とほぼ同様の形態である。しかしこのPLC型可変分散補償器１０Ａでは、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させると共に、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部に隣接する位相シフタの2本の遅延線を交差させて折り返すようにしている。

本実施形態では、一例として、１３番目の位相シフタ１１３の長い方の遅延線と１４番目の位相シフタ１１４の短い方の遅延線とを可変カプラ２１３を介してそれぞれ接続させると共に、１３番目の位相シフタ１１３の短い方の遅延線と１４番目の位相シフタ１１４の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラ２１３を介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部に隣接する１４番目の位相シフタ１１４の2本の遅延線を交差させて折り返すようにしている。

このような構成を有する第２実施形態によれば、第１実施形態例と同様、可変カプラと位相シフタが折り返しの無い場合と光学的に同一の構成で接続され、折り返しの無い場合と同一の光学設計・制御方法でPLC型可変分散補償器を構成することができるため、従って、可変分散量の増大を、容易に低コストで実現することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ｂを、図９に基づいて説明する。
このPLC型可変分散補償器１０Ｂは、第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０とほぼ同様の形態である。しかしこのPLC型可変分散補償器１０Ｂでは、同一のＰＬＣ基板（ＰＬＣチップ）１２内に集積された導波路型偏波分離合成器４２を備え、入出力導波路１３、１４と、導波路型偏波分離合成器４２の第１の偏波分離ポート４２４、第２の偏波分離ポート４２５とをそれぞれ接続し、偏波分離合成器４２の共通ポート４２６をＰＬＣ端面で終端させ、シングルモードファイバ４１を介してサーキュレータ３１へ接続されている。

導波路型偏波分離合成器４２は、特許文献１に記載された導波路型偏波分離合成器と同様の構成であり、記載の２本の遅延線の導波路幅が異なり、２本の遅延線間の位相の偏波による差が（２Ｎ＋１）×πだけ異なるマッハツェンダー干渉計４２１〜４２３をツリー状に接続して構成されている。

さらに、第一の入出力導波路１３にはスリット５０が形成され、このスリット５０に１／２波長板５１が挿入・接着固定されており、光学的に第１の実施形態と同様の偏波ダイバーシティを構成している。

このような構成を有する第３実施形態によれば、偏波保持ファイバを使用しないこと及びファイバアレイが1個に減少することによる組み立てコストの削減、ＰＬＣチップと偏波保持ファイバ間の接続部が無くなることによる偏波消光比劣化抑制、接続点の削減による低損失化といった優れた作用を実現できる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ｃを、図１０に基づいて説明する。
このPLC型可変分散補償器１０Ｃは、第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０とほぼ同様の形態である。しかし、このPLC型可変分散補償器１０Ｃは、１１段に多段接続した複数の位相シフタ１０１〜１１１と、位相シフタ間に接続された１０個の可変カプラ２０１〜２１０とからなる多段マッハツェンダー干渉計（MZI）を備え、各可変カプラ１０１〜１１１の結合率を変化させて分散可変特性を得るようになっている。

また、このPLC型可変分散補償器１０Ｃでは、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線、およびｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線を、可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部の位相シフタの2本の遅延線を交差させて折り返している。
本実施形態では、一例として、６番目の位相シフタ１０６の長い方の遅延線と７番目の位相シフタ１０７の長い方の遅延線とを可変カプラ２０６を介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部の６番目の位相シフタ１０６の2本の遅延線を交差させて折り返している。

このような構成を有する第４実施形態によれば、可変カプラとして遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差０のマッハツェンダー干渉計を用い、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラを介して接続したPLC型可変分散補償器に１０Ｃおいて、折り返しを使用せずに構成する場合と比較して小型にすることができる。

また、位相差０を中心に±π／２の位相差の範囲で可変カプラを駆動することになるので、位相差πのマッハツェンダー干渉計を用いる場合と比較して波長依存性や偏波依存性を小さくすることができる。

なお、本発明は、平面光波回路１１上の多段接続した複数の位相シフタと、位相シフタ間に接続された複数の可変カプラとを備え、可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得るPLC型可変分散補償器（PLC型TDC）に広く適用可能であり、例えば以下のように変更して具体化することもできる。

・上記第１実施形態では、平面光波回路１１上の２５段多段接続した複数の位相シフタ１０１〜１２５と、位相シフタ間に接続された２４個の可変カプラ２０１〜２２４とからなる２５段マッハツェンダー干渉計を用いたPLC型可変分散補償器１０について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、３段マッハツェンダー干渉計を用いたPLC型可変分散補償器にも、本発明は適用可能である。

・上記各実施形態では、偏波依存性低減の手段として偏波ダイバーシティを用いたが、例えば複数の位相シフタの少なくとも１つの遅延線の中央部に1/2波長板を挿入する構成のPLC型可変分散補償器にも本発明は適用可能である。

・上記各実施形態では、複数の位相シフタうち１つの位相シフタで多段マッハツェンダー干渉計を折り返したが、２つ以上の位相シフタで折り返す構成のPLC型可変分散補償器にも本発明は適用可能である。

本発明の第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器の概略構成を示す斜視図。比較例１のPLC型可変分散補償器用ＰＬＣチップの概略構成を示す斜視図。第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器の作製手順を示す工程図。比較例２の作製手順を示す工程図。（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ１３段MZIを用いたPLC型可変分散補償器を２回通過させた場合と、２５段MZIを用いたPLC型可変分散補償器を１回通過させた場合の計算スペクトルを示すグラフで、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時における偏波平均透過損失および群遅延（ＧＤ）の計算スペクトルをそれぞれ示すグラフ。（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器のスペクトルを示すグラフで、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時、ゼロ分散に設定時および−３００ｐｓ/ｎｍの分散量に設定時における偏波平均透過損失、偏波依存損失（ＰＤＬ）および群遅延スペクトル（ＧＤ）をそれぞれ示すグラフ。（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は比較例２のスペクトルを示すグラフで、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時、ゼロ分散に設定時および−３００ｐｓ/ｎｍの分散量に設定時における偏波平均透過損失、偏波依存損失（ＰＤＬ）および群遅延スペクトル（ＧＤ）をそれぞれ示すグラフ。本発明の第２実施形態に係るPLC型可変分散補償器の概略構成を示す斜視図。本発明の第３実施形態に係るPLC型可変分散補償器の概略構成を示す斜視図。本発明の第４実施形態に係るPLC型可変分散補償器の概略構成を示す斜視図。

符号の説明

１０，１０Ａ．１０Ｂ，１０Ｃ：PLC型可変分散補償器
１１：平面光波回路（PLC）
１２：PLC基板
１３，１４：入出力光導波路
１５，１６：Ｙ分岐導波路
１０１〜１２５，１０１〜１１１：位相シフタ
２０１〜２２４，２０１〜２１０：可変カプラ

Claims

平面光波回路上のM段多段接続した複数の位相シフタと，位相シフタ間に接続されたM-1個の可変カプラからなる多段マッハツェンダー干渉計を備え、前記可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得るPLC型可変分散補償器において、
m番目(1＜m＜M)の位相シフタの遅延線部で干渉計列を折り返し、m-1番目の位相シフタをm+1番目の位相シフタに沿って配置することを特徴とするPLC型可変分散補償器。
前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差πのマッハツェンダー干渉計を用い、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させると共に、ｋ番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部の位相シフタの2本の遅延線を交差させて折り返すことを特徴とする、請求項１に記載のPLC型可変分散補償器。
前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差πのマッハツェンダー干渉計を用い、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させると共に、ｋ番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線とを可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部に隣接する位相シフタの2本の遅延線を交差させて折り返すことを特徴とする、請求項１に記載のPLC型可変分散補償器。
前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差０のマッハツェンダー干渉計を用い、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線、およびｋ番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線を、可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部の位相シフタの2本の遅延線を交差させて折り返すことを特徴とする、請求項１に記載のPLC型可変分散補償器。
前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差０のマッハツェンダー干渉計を用い、ｋ番目(1≦ｋ＜M)の位相シフタの長い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの長い方の遅延線、およびｋ番目の位相シフタの短い方の遅延線とｋ+1番目の位相シフタの短い方の遅延線を、可変カプラを介してそれぞれ接続させるよう、折り返し部に隣接する位相シフタの2本の遅延線を交差させて折り返すことを特徴とする、請求項１記載のPLC型可変分散補償器。
前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成された位相差πのマッハツェンダー干渉計を用い、位相シフタを介して各可変カプラの長い方の遅延線が隣接する可変カプラの長い方の遅延線と接続されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のPLC型可変分散補償器。
前記可変カプラとして、２本の遅延線の少なくとも一方の遅延線上に薄膜ヒータが形成されたマッハツェンダー干渉計を用い、各可変カプラの互いに接続されている遅延線上の薄膜ヒータが同時に駆動されるよう、電気的に配線されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のPLC型可変分散補償器。