JP2012013886A - 光導波路素子、光ハイブリッド回路及び光受信機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の光カプラと、第2の光カプラと、前記第1の光カプラの出力側と前記第2の光カプラの入力側とを接続する第1の光導波路及び第2の光導波路と、を有し、前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路は、ともに円弧状の曲げ導波路を有し、前記第1の光導波路と前記第2の光導波路とは光路長が異なるものであることを特徴とする光導波路素子により上記課題を解決する。
【選択図】 図4
Description
光導波路素子としては、図1及び図2に示す構造のものとは、別の構造のものも考えられる。例えば、図3に示すように、2×2光カプラ631及び632間に形成される2本の光導波路を互いに同じ幅で形成し、一方の光導波路633を直線的に形成し、他方の光導波路634を屈曲させることにより、位相差を生じさせた光導波路素子が考えられる。この場合、この光導波路素子における特性劣化の度合い(FM2)は、数2に示す式により表わされる。尚、k0は真空中の波数、neqは光導波路の実効屈折率、ΔLPSは遅延導波路長(光導波路634と光導波路633との長さの差)を示す。
次に、本実施の形態における光導波路素子の特性について説明する。通常、図6に示すように、光導波路素子においては、光カプラ111に光導波路121を接続する際、光導波路121を直線導波路121aと曲げ導波路121bにより形成し、直線導波路121aと曲げ導波路121bとの間にオフセット部121cが設けられる。これは曲げ導波路を伝搬するモードの電界分布は、曲げ導波路の外側にシフトする傾向にあるため、直線導波路を伝搬するモードの電界分布値と曲げ導波路を伝搬するモードの電界分布とは整合しなくなり、これにより過剰損失やモード揺らぎが生じてしまう。このため直線導波路121aと曲げ導波路121bとの間にオフセット部121cを設け、所定の位置オフセットさせることにより、直線導波路121aの中心と曲げ導波路121bの中心とを意図的にずらし、モードのシフトの影響を抑制するものである。即ち、曲げ導波路121bを伝搬するモードの電界分布は、曲げ導波路121bの外側にシフトする傾向にある。従って、曲げ導波路121bを直線導波路121aに対し所定のオフセットの値ΔSオフセットさせることにより、モードのシフトの影響を抑制するものである。尚、このオフセット部121cは、直線導波路121aと曲げ導波路121bとの境界部分に設けられるものであって、本願においては段部とも称する。
次に、図10に基づき本実施の形態における光導波路素子の製造方法について説明する。
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態における光導波路素子と同様の構造の光導波路素子を含む光ハイブリッド回路である90度ハイブリッドである。図14に、本実施の形態における90度ハイブリッドを示す。
次に、本実施の形態における変形例について説明する。以下に示す変形例は、上述した90度ハイブリッドと同様に、作製トレランスを飛躍的に向上させることができるものである。
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図24に示されるように、コヒーレント光受信機である。本実施の形態におけるコヒーレント光受信機は、90度ハイブリッド410、LO光源411、バランスド光検出器421及び422、トランスインピーダンスアンプ431及び432、AD変換回路441及び442、デジタル信号処理回路451を有している。
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は90度ハイブリッドであり、差分四位相偏移変調(DQPSK:differential quadrature phase shift keying)信号光に対応したものである。具体的には、第2の実施の形態における90度ハイブリッドは、QPSK信号光及びLO光を時間的に同時に入力するものであるのに対し、本実施の形態における90度ハイブリッドは、差分四位相偏移変調信号光を入力するものである。このため、LO光を必要としないため、LO光源は不要となる。
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第4の実施の形態における90度ハイブリッドを有する光受信機である。
(付記1)
第1の光カプラと、
第2の光カプラと、
前記第1の光カプラの出力側と前記第2の光カプラの入力側とを接続する第1の光導波路及び第2の光導波路と、を有し、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路は、ともに円弧状の曲げ導波路を有し、
前記第1の光導波路と前記第2の光導波路とは光路長が異なるものであることを特徴とする光導波路素子。
(付記2)
前記第1の光導波路における円弧状の曲げ導波路の曲率半径により描かれる円の中心と、前記第2の光導波路における円弧状の曲げ導波路の曲率半径により描かれる円の中心とは、一致していることを特徴とする付記1に記載の光導波路素子。
(付記3)
前記第1の光導波路における曲げ導波路の曲率半径R1と前記第2の光導波路における曲げ導波路の曲率半径R2との平均である平均曲率半径R0は、100μm以上であることを特徴とする付記2に記載の光導波路素子。
(付記4)
前記第1の光導波路は、曲げ導波路と直線導波路とを有していることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の光導波路素子。
(付記5)
前記第2の光導波路は、曲げ導波路と直線導波路とを有していることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の光導波路素子。
(付記6)
前記直線導波路と前記曲げ導波路との接続部分において、前記直線導波路の中心と前記曲げ導波路の中心とがずれて形成された段部を有していることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の光導波路素子。
(付記7)
前記第1の光導波路と前記第2の光導波路は、InPを含む基板上に形成されたGaInAsPを含むコア層、前記コア層上に形成されたInPを含むクラッド層により形成されているものであることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の光導波路素子。
(付記8)
前記第1の光カプラは、1×2光カプラ、2×2光カプラまたは2×4光カプラのうち、いずれかの光カプラであることを特徴とする1から7のいずれかに記載の光導波路素子。
(付記9)
前記第2の光カプラは、2×2光カプラであることを特徴とする1から8のいずれかに記載の光導波路素子。
(付記10)
前記第1の光カプラは、MMIカプラであることを特徴とする付記8に記載の光導波路素子。
(付記11)
前記第2の光カプラは、MMIカプラであることを特徴とする付記8または9に記載の光導波路素子。
(付記12)
第1の光カプラと、
第2の光カプラと、
前記第1の光カプラの出力側と前記第2の光カプラの入力側とを接続する第1の光導波路及び第2の光導波路と、を有し、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路は、ともに円弧状の曲げ導波路を有し、
前記第1の光導波路と前記第2の光導波路とは光路長が異なるものであって、
前記第1のカプラは2×4の光カプラであって、
前記第2のカプラは2×2の光カプラであって、
前記第1のカプラの入力側に接続された第3の光導波路及び第4の光導波路を有し、
前記第1のカプラの出力側には、前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路の他、第5の光導波路及び第6の光導波路を有し、
前記第2のカプラの出力側には、第7の光導波路及び第8の光導波路を有していることを特徴とする光ハイブリッド回路。
(付記13)
前記第1の光導波路の長さと前記第2の光導波路の長さの差は、前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路に入力される波長の光の(2n+1/4)πまたは、(2n+3/4)πに相当するものであること(nは0を含む自然数)を特徴とする付記12に記載の光ハイブリッド回路。
(付記14)
前記第1のカプラは2×4の光カプラの出力側において、前記第1の光導波路が前記第2の光導波路よりも内側に設けられている場合には、前記第2の光導波路は前記第1の光導波路に対し、(n+π/4)長く形成されており、
または、前記第1のカプラは2×4の光カプラの出力側において、前記第2の光導波路が前記第1の光導波路よりも内側に設けられている場合には、前記第2の光導波路は前記第1の光導波路に対し、(n+3π/4)長く形成されている、
ことを特徴とする付記13に記載の光ハイブリッド回路。
(付記15)
前記第3の光導波路または前記第4の光導波路のいずれか一方には、局発光が入力され、他方には、QPSK信号光が入力されるものであって、
前記第5の光導波路及び前記第6の光導波路からは同相信号が出力され、
前記第7の光導波路及び前記第8の光導波路からは直交位相信号が出力されることを特徴とする付記12から14のいずれかに記載の光ハイブリッド回路。
(付記16)
入力側に第9の光導波路が接続された1×2の光カプラからなる第3の光カプラを有し、
前記第3のカプラの出力側には前記第3の光導波路及び前記第4の光導波路が接続されており、
前記第3の光導波路及び前記第4の光導波路のうちいずれか一方は他方に対し、前記第9の光導波路に入力される信号光のビットレートの一周期の相当する分長く形成されていることを特徴とする付記12から14のいずれかに記載の光ハイブリッド回路。
(付記17)
前記第9の光導波路には、DQPSK信号が入力されるものであって、
前記第5の光導波路及び前記第6の光導波路からは同相信号が出力され、
前記第7の光導波路及び前記第8の光導波路からは直交位相信号が出力されることを特徴とする付記16に記載の光ハイブリッド回路。
(付記18)
第1の光カプラと、
第2の光カプラと、
前記第1の光カプラの出力側と前記第2の光カプラの入力側とを接続する第1の光導波路及び第2の光導波路と、を有し、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路は、ともに円弧状の曲げ導波路を有し、
前記第1の光導波路と前記第2の光導波路とは光路長が異なるものであって、
前記第1のカプラは2×4の光カプラであって、
前記第2のカプラは2×2の光カプラであって、
前記第1のカプラの入力側に接続された第3の光導波路及び第4の光導波路を有し、
前記第1のカプラの出力側には、前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路の他、第5の光導波路及び第6の光導波路を有し、
前記第2のカプラの出力側には、第7の光導波路及び第8の光導波路を有し、
前記第3の光導波路または前記第4の光導波路のいずれか一方には、局発光が入力され、他方には、QPSK信号光が入力され、
前記第5の光導波路及び前記第6の光導波路からは同相信号が出力され、
前記第7の光導波路及び前記第8の光導波路からは直交位相信号が出力されるものであって、
前記同相信号及び前記直交位相信号を検出する二つの検出部を有し、
前記検出部に接続されたデジタル信号処理回路を有することを特徴とする光受信機。
(付記19)
前記検出部は、前記同相信号及び前記直交位相信号を検出するためのバランスド光検出器が設けられていることを特徴とする付記18に記載の光受信機。
(付記20)
前記検出部は、前記バランスド光検出器に接続されたトランスインピーダンスアンプと、
前記トランスインピーダンスアンプに接続されたAD変換回路と、
を有し、各々の前記検出部における前記AD変換回路は、前記デジタル信号処理回路に接続されていることを特徴とする付記19に記載の光受信機。
12 2×2MMIカプラ
21 光導波路
22 光導波路
23 光導波路
24 光導波路
25 光導波路
R1 光導波路21の曲率半径
R2 光導波路22の曲率半径
R0 平均曲率半径(光導波路21の曲率半径と光導波路22との曲率半径の平均)
Claims (10)
- 第1の光カプラと、
第2の光カプラと、
前記第1の光カプラの出力側と前記第2の光カプラの入力側とを接続する第1の光導波路及び第2の光導波路と、を有し、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路は、ともに円弧状の曲げ導波路を有し、
前記第1の光導波路と前記第2の光導波路とは光路長が異なるものであることを特徴とする光導波路素子。 - 前記第1の光導波路における円弧状の曲げ導波路の曲率半径により描かれる円の中心と、前記第2の光導波路における円弧状の曲げ導波路の曲率半径により描かれる円の中心とは、一致していることを特徴とする請求項1に記載の光導波路素子。
- 前記第1の光導波路における曲げ導波路の曲率半径R1と前記第2の光導波路における曲げ導波路の曲率半径R2との平均である平均曲率半径R0は、100μm以上であることを特徴とする請求項2に記載の光導波路素子。
- 前記第1の光導波路は、曲げ導波路と直線導波路とを有していることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光導波路素子。
- 前記第2の光導波路は、曲げ導波路と直線導波路とを有していることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の光導波路素子。
- 前記直線導波路と前記曲げ導波路との接続部分において、前記直線導波路の中心と前記曲げ導波路の中心とがずれて形成された段部を有していることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光導波路素子。
- 第1の光カプラと、
第2の光カプラと、
前記第1の光カプラの出力側と前記第2の光カプラの入力側とを接続する第1の光導波路及び第2の光導波路と、を有し、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路は、ともに円弧状の曲げ導波路を有し、
前記第1の光導波路と前記第2の光導波路とは光路長が異なるものであって、
前記第1のカプラは2×4の光カプラであって、
前記第2のカプラは2×2の光カプラであって、
前記第1のカプラの入力側に接続された第3の光導波路及び第4の光導波路を有し、
前記第1のカプラの出力側には、前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路の他、第5の光導波路及び第6の光導波路を有し、
前記第2のカプラの出力側には、第7の光導波路及び第8の光導波路を有していることを特徴とする光ハイブリッド回路。 - 前記第1の光導波路の長さと前記第2の光導波路の長さの差は、前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路に入力される波長の光の(2n+1/4)πまたは、(2n+3/4)πに相当するものであること(nは0を含む自然数)を特徴とする請求項7に記載の光ハイブリッド回路。
- 入力側に第9の光導波路が接続された1×2の光カプラからなる第3の光カプラを有し、
前記第3のカプラの出力側には前記第3の光導波路及び前記第4の光導波路が接続されており、
前記第3の光導波路及び前記第4の光導波路のうちいずれか一方は他方に対し、前記第9の光導波路に入力される信号光のビットレートの一周期の相当する分長く形成されていることを特徴とする請求項7または8に記載の光ハイブリッド回路。 - 第1の光カプラと、
第2の光カプラと、
前記第1の光カプラの出力側と前記第2の光カプラの入力側とを接続する第1の光導波路及び第2の光導波路と、を有し、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路は、ともに円弧状の曲げ導波路を有し、
前記第1の光導波路と前記第2の光導波路とは光路長が異なるものであって、
前記第1のカプラは2×4の光カプラであって、
前記第2のカプラは2×2の光カプラであって、
前記第1のカプラの入力側に接続された第3の光導波路及び第4の光導波路を有し、
前記第1のカプラの出力側には、前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路の他、第5の光導波路及び第6の光導波路を有し、
前記第2のカプラの出力側には、第7の光導波路及び第8の光導波路を有し、
前記第3の光導波路または前記第4の光導波路のいずれか一方には、局発光が入力され、他方には、QPSK信号光が入力され、
前記第5の光導波路及び前記第6の光導波路からは同相信号が出力され、
前記第7の光導波路及び前記第8の光導波路からは直交位相信号が出力されるものであって、
前記同相信号及び前記直交位相信号を検出する二つの検出部を有し、
前記検出部に接続されたデジタル信号処理回路を有することを特徴とする光受信機。
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