JP2013134308A - Optical 90° hybrid circuit - Google Patents

Optical 90° hybrid circuit Download PDF

Info

Publication number
JP2013134308A
JP2013134308A JP2011283426A JP2011283426A JP2013134308A JP 2013134308 A JP2013134308 A JP 2013134308A JP 2011283426 A JP2011283426 A JP 2011283426A JP 2011283426 A JP2011283426 A JP 2011283426A JP 2013134308 A JP2013134308 A JP 2013134308A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
wave plate
optical
wavelength
incident
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011283426A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoshi Nishikawa
智志 西川
Yuichiro Horiguchi
裕一郎 堀口
Eiji Yagyu
栄治 柳生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2011283426A priority Critical patent/JP2013134308A/en
Publication of JP2013134308A publication Critical patent/JP2013134308A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical 90° hybrid circuit capable of suppressing deterioration of reception characteristics depending on wavelength of light to be input.SOLUTION: An optical 90° hybrid circuit includes: a 1/2 wavelength plate pair 10 on which signal light 6 is made incident; a 1/4 wavelength plate 3 on which the signal light 6 emitted from the 1/2 wavelength plate pair 10 is made incident; a half mirror 4 on which both of the signal light 6 emitted from the 1/4 wavelength plate 3 and local light 7 are made incident; and a polarization separator 5 on which the signal light 6 and the local light 7 transmitted or reflected on the half mirror 4 are made incident, and separately emits the light as a plurality of pieces of output light 8, the 1/2 wavelength pair 10 has a first 1/2 wavelength plate 1 and a second 1/2 wavelength plate 2, a first optical axis of the first 1/2 wavelength plate is arranged at an angle of (45+p1×90)/2° (p is an integer) to a second optical axis of the second 1/2 wavelength plate 2.

Description

本発明は、複数の入射光に所定の位相差を与え、複数の干渉出射光を出射する光90°ハイブリッド回路に関する。   The present invention relates to an optical 90 ° hybrid circuit that gives a predetermined phase difference to a plurality of incident lights and emits a plurality of interference emission lights.

位相変調光通信は、伝送距離の長距離化および伝送容量の増大に適している。このため、たとえば10G−DPSK(Differential Phase Shift Keying:差動位相変調)方式、40G−DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying:差動4値位相変調)方式などといった、各種の通信方式の普及が進められている。   Phase-modulated optical communication is suitable for increasing the transmission distance and increasing the transmission capacity. For this reason, various communication systems such as 10G-DPSK (Differential Phase Shift Keying) system and 40G-DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) system have been promoted. ing.

10G−DPSK方式あるいは40G−DQPSK方式では、光受信器は、変調された光信号を受信するとともに、当該光信号を復調する。当該復調のためには、信号ビット間の位相差が検出される。この位相差検出のために、1ビット遅延器と呼ばれる光干渉計が用いられる。   In the 10G-DPSK system or the 40G-DQPSK system, the optical receiver receives the modulated optical signal and demodulates the optical signal. For the demodulation, a phase difference between signal bits is detected. In order to detect this phase difference, an optical interferometer called a 1-bit delay device is used.

近年では、長距離伝送および大容量伝送にさらに適した、DP−QPSK(Dual Polarization−Quadrature Phase Shift Keying)方式などのデジタルコヒーレント方式が開発されている。   In recent years, digital coherent methods such as DP-QPSK (Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying) method, which is more suitable for long-distance transmission and large-capacity transmission, have been developed.

このデジタルコヒーレント方式では、変調された光信号を復調するために、1ビット遅延器に代わり、光90°ハイブリッド回路が用いられる。光90°ハイブリッド回路は、コヒーレント光通信において、局発光と信号光とをミキシングしてI信号(同相成分)とQ信号(直交成分)を検出する回路である。これまでに、光90°ハイブリッド回路の構成に関して、いくつかの提案がなされてきた。   In this digital coherent system, an optical 90 ° hybrid circuit is used in place of the 1-bit delay device in order to demodulate the modulated optical signal. The optical 90 ° hybrid circuit is a circuit that detects an I signal (in-phase component) and a Q signal (quadrature component) by mixing local light and signal light in coherent optical communication. So far, several proposals have been made regarding the configuration of an optical 90 ° hybrid circuit.

たとえば特許文献1では、円偏光を得るための1/4波長板と、45°直線偏光を得るための1/2波長板と、干渉用ハーフミラーとを備える、空間光学系型の光90°ハイブリッド回路が提案されている。   For example, in Patent Document 1, a spatial optical system light 90 ° including a quarter-wave plate for obtaining circularly polarized light, a half-wave plate for obtaining 45 ° linearly polarized light, and an interference half mirror. Hybrid circuits have been proposed.

また特許文献2では、1/4波長板の位相差を電圧制御できるようにし、検出信号から出力光位相差をフィードバック制御できるようにした、デジタルコヒーレント方式用の光90°ハイブリッド回路が提案されている。   Patent Document 2 proposes an optical 90 ° hybrid circuit for a digital coherent system that can control the voltage of the phase difference of a quarter-wave plate and feedback-control the output optical phase difference from a detection signal. Yes.

また特許文献3では、光の偏波方法を変えるために1/2波長板を用いるが、光ヘッドで用いる1/2波長板について広波長帯域化する、空間光学系型の光90°ハイブリッド回路が提案されている。   In Patent Document 3, a half-wave plate is used to change the polarization method of light. However, a spatial optical system type optical 90 ° hybrid circuit that widens the wavelength band of the half-wave plate used in the optical head. Has been proposed.

特開2011−120030号公報JP 2011-120030 A 特開2008−278249号公報JP 2008-278249 A 特許第4407495号公報Japanese Patent No. 4407495

光90°ハイブリッド回路が出力光に付与する位相差は、理想的には90°であるが、付与したはずの位相差90°から位相ずれが生じると、この光90°ハイブリッド回路を用いた光受信器の受信特性が劣化してしまう。   The phase difference imparted to the output light by the optical 90 ° hybrid circuit is ideally 90 °, but if a phase shift occurs from the phase difference 90 ° that should have been imparted, the light using this optical 90 ° hybrid circuit The reception characteristics of the receiver will deteriorate.

よって出力光において、できるだけ所定の位相差(90°)からの位相ずれを小さくし、たとえば広い波長範囲内で位相ずれが±1°以下となるように、位相差90°を実現できることが望ましい。   Therefore, it is desirable to realize a phase difference of 90 ° in the output light so that a phase shift from a predetermined phase difference (90 °) is as small as possible, for example, so that the phase shift is within ± 1 ° within a wide wavelength range.

空間光学系型の光90°ハイブリッド回路においては、180°の位相差は、ハーフミラーの透過光と反射光の位相差により生成され、90°の位相差は、1/4波長板のリターデーション(光学軸に平行な2つの直線偏光が透過する際に生じる位相差)により生成される。   In a spatial optical system type optical 90 ° hybrid circuit, a phase difference of 180 ° is generated by a phase difference between transmitted light and reflected light of a half mirror, and the phase difference of 90 ° is retardation of a quarter wavelength plate. (A phase difference generated when two linearly polarized lights parallel to the optical axis are transmitted).

上記の特許文献1に記載されているような光90°ハイブリッド回路では、1/4波長板は、入力する光の波長によりリターデーションが異なるため、90°の位相差には波長依存性が生じる。よって、入力する光の波長に依存して、光90°ハイブリッド回路を用いた光受信器の受信特性が劣化するという問題があった。   In the optical 90 ° hybrid circuit as described in the above-mentioned Patent Document 1, the retardation of the quarter wavelength plate varies depending on the wavelength of the input light, so that the 90 ° phase difference has wavelength dependency. . Therefore, there is a problem that the reception characteristic of the optical receiver using the optical 90 ° hybrid circuit deteriorates depending on the wavelength of the input light.

上記の特許文献2では、1/4波長板のリターデーションを可変で制御可能とし、検出信号を復調して算出される光90°ハイブリッド回路を提案しており、出力光の位相差が90°間隔であるように、フィードバック制御する方式が記載されている。   Patent Document 2 proposes an optical 90 ° hybrid circuit that can variably control the retardation of a quarter-wave plate and that is calculated by demodulating a detection signal. The phase difference of output light is 90 °. A method of feedback control is described so as to be the interval.

しかしながら、1/4波長板のリターデーションを制御可能とするには、機器の大型化と複雑化が避けられず、制御回路の追加を含め受信器全体が高コスト化するという問題があった。   However, in order to be able to control the retardation of the quarter-wave plate, an increase in size and complexity of the device is inevitable, and there is a problem that the cost of the entire receiver including the addition of a control circuit is increased.

また、特許文献3に記載されている1/2波長板の構成は、1/2波長板自体は広波長範囲化しているものの、1/4波長板の広波長範囲化には有効でないため、入力する光の波長に依存した受信特性の劣化を抑制することはできなかった。   In addition, the configuration of the half-wave plate described in Patent Document 3 is not effective for widening the wavelength range of the quarter-wave plate, although the half-wave plate itself has a wide wavelength range. It was not possible to suppress the deterioration of the reception characteristics depending on the wavelength of the input light.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、入力する光の波長に依存した受信特性の劣化を抑制することができる、光90°ハイブリッド回路の提供を目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical 90 ° hybrid circuit that can suppress deterioration of reception characteristics depending on the wavelength of input light. .

本発明は、直線偏光ビームである複数の入射光に所定の位相差を与え、複数の干渉出射光を出射する光90°ハイブリッド回路であって、複数の前記入射光のうちの第1入射光が入射される1/2波長板対と、前記1/2波長板対から出射された前記第1入射光が入射される1/4波長板と、前記1/4波長板から出射された前記第1入射光、および、複数の前記入射光のうちの第2入射光が、ともに入射されるハーフミラーと、前記ハーフミラーにおいて透過または反射した複数の前記入射光が入射され、当該光を複数の前記干渉出射光として分離出射する偏波分離器とを備え、前記1/2波長板対は、第1の1/2波長板と第2の1/2波長板とを有し、前記第1の1/2波長板の光学軸である第1光学軸が、第2の1/2波長板の光学軸である第2光学軸に対し、(45+p×90)/2°(pは整数)の角度で配置されることを特徴とする。   The present invention is a light 90 ° hybrid circuit that gives a predetermined phase difference to a plurality of incident lights that are linearly polarized beams and emits a plurality of interference emission lights, and is a first incident light of the plurality of incident lights. Are incident on the half-wave plate, the quarter-wave plate on which the first incident light emitted from the half-wave plate pair is incident, and the quarter-wave plate is emitted from the quarter-wave plate. The first incident light and a half mirror on which the second incident light of the plurality of incident lights is incident, and the plurality of incident lights transmitted or reflected by the half mirror are incident, and the plurality of the lights are incident on the half mirror. A polarization separator that separates and emits as the interference emission light, and the half-wave plate pair includes a first half-wave plate and a second half-wave plate, The first optical axis that is the optical axis of one half-wave plate is the second half-wave plate optical For the second optical axis is characterized in that it is arranged at an angle of (45 + p × 90) / 2 ° (p is an integer).

本発明によれば、直線偏光ビームである複数の入射光に所定の位相差を与え、複数の干渉出射光を出射する光90°ハイブリッド回路であって、複数の前記入射光のうちの第1入射光が入射される1/2波長板対と、前記1/2波長板対から出射された前記第1入射光が入射される1/4波長板と、前記1/4波長板から出射された前記第1入射光、および、複数の前記入射光のうちの第2入射光が、ともに入射されるハーフミラーと、前記ハーフミラーにおいて透過または反射した複数の前記入射光が入射され、当該光を複数の前記干渉出射光として分離出射する偏波分離器とを備え、前記1/2波長板対は、第1の1/2波長板と第2の1/2波長板とを有し、前記第1の1/2波長板の光学軸である第1光学軸が、第2の1/2波長板の光学軸である第2光学軸に対し、(45+p×90)/2°(pは整数)の角度で配置されることにより、出力光の位相差の、入力光波長依存性を抑制することができる。よって、入力光の波長依存性に起因する受信特性の劣化を抑制することができる。   According to the present invention, there is provided a light 90 ° hybrid circuit that gives a predetermined phase difference to a plurality of incident lights that are linearly polarized beams and emits a plurality of interference emission lights, and is a first of the plurality of incident lights. A half-wave plate pair on which incident light is incident, a quarter-wave plate on which the first incident light emitted from the half-wave plate pair is incident, and a quarter-wave plate The first incident light and the half mirror on which the second incident light of the plurality of incident lights is incident, and the plurality of incident lights transmitted or reflected by the half mirror are incident on the light. A polarization separator that separates and emits a plurality of interference outgoing lights as the interference outgoing light, and the half-wave plate pair includes a first half-wave plate and a second half-wave plate, The first optical axis that is the optical axis of the first half-wave plate is a second half-wave plate. Arranging at an angle of (45 + p × 90) / 2 ° (p is an integer) with respect to the second optical axis, which is the optical axis, suppresses the input light wavelength dependency of the phase difference of the output light. it can. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the reception characteristics due to the wavelength dependency of the input light.

実施の形態1に係る光90°ハイブリッド回路の概略的な構成を示した図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical 90 ° hybrid circuit according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光90°ハイブリッド回路の構成の説明図である。2 is an explanatory diagram of a configuration of an optical 90 ° hybrid circuit according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる光90°ハイブリッド回路の概略的な他の構成を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing another schematic configuration of the optical 90 ° hybrid circuit according to the first exemplary embodiment; 実施の形態1にかかる光90°ハイブリッド回路における透過信号光の楕円率の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the ellipticity of the transmitted signal light in the optical 90 degree hybrid circuit concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる光90°ハイブリッド回路における出力光の位相誤差の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the phase error of the output light in the optical 90 degree hybrid circuit concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる光90°ハイブリッド回路における出力光の位相誤差の波長板設置角度依存性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the wavelength plate installation angle dependency of the phase error of output light in the optical 90 ° hybrid circuit according to the first embodiment. 本発明の前提技術としての、光90°ハイブリッド回路の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the optical 90 degree hybrid circuit as a premise technique of this invention. 実施の形態1にかかる光90°ハイブリッド回路における透過信号光の楕円率の1/2波長板設置角度依存性を示す図である。It is a figure which shows the 1/2 wavelength plate installation angle dependence of the ellipticity of the transmitted signal light in the optical 90 degree hybrid circuit concerning Embodiment 1. FIG.

図7は、本発明の前提技術としての、空間光学系型の光90°ハイブリッド回路の構造を説明するための図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining the structure of a spatial optical system type optical 90 ° hybrid circuit as a prerequisite technique of the present invention.

図7に示すように、デジタルコヒーレント方式では、QPSKの信号光100と局発光101(局部発振光)とが、光90°ハイブリッド回路に入力される。光90°ハイブリッド回路は、信号光100および局発光101の各々を、偏波分離器を用いて、4つの出力ポートI1、出力ポートI2、出力ポートQ1、出力ポートQ2に分配して出力する。   As shown in FIG. 7, in the digital coherent method, QPSK signal light 100 and local light 101 (local oscillation light) are input to an optical 90 ° hybrid circuit. The optical 90 ° hybrid circuit distributes and outputs each of the signal light 100 and the local light 101 to four output ports I1, output ports I2, output ports Q1, and output ports Q2 using a polarization separator.

すなわち図7に示す光90°ハイブリッド回路は、2つの入力光(信号光100および局発光101)の間に所定の位相差を与えて、4つの干渉出力光を出力する。   That is, the optical 90 ° hybrid circuit shown in FIG. 7 gives a predetermined phase difference between two input lights (signal light 100 and local light 101), and outputs four interference output lights.

出力ポートI1から出力される光i1の位相差と、出力ポートI2から出力される光i2の位相差との差は180°である。同様に、出力ポートQ1から出力される光q1の位相差と、出力ポートQ2から出力される光q2の位相差との差も180°である。   The difference between the phase difference of the light i1 output from the output port I1 and the phase difference of the light i2 output from the output port I2 is 180 °. Similarly, the difference between the phase difference of the light q1 output from the output port Q1 and the phase difference of the light q2 output from the output port Q2 is also 180 °.

一方、光i1の位相差と光q1の位相差との差、光i2の位相差と光q2の位相差との差はそれぞれ90°である。   On the other hand, the difference between the phase difference of the light i1 and the phase difference of the light q1 and the difference between the phase difference of the light i2 and the phase difference of the light q2 are each 90 °.

信号光100と局発光101との間の周波数の差によって、各出力ポートから出力された光信号の強度にビートが生じるため、出力光の強度が振動する。   Because the frequency difference between the signal light 100 and the local light 101 causes a beat in the intensity of the optical signal output from each output port, the intensity of the output light vibrates.

出力ポートI1と出力ポートI2との間では、互いに逆相の関係で2つの出力光(光i1と光i2)の強度が振動する。同じく、出力ポートQ1と出力ポートQ2との間でも、互いに逆相の関係で2つの出力光(光q1と光q2)信号の強度が振動する。   Between the output port I1 and the output port I2, the intensities of the two output lights (light i1 and light i2) vibrate in an opposite phase relationship. Similarly, the intensity of the two output light (light q1 and light q2) signals vibrate between the output port Q1 and the output port Q2 in an opposite phase relationship.

出力ポートI1、出力ポートI2の各々から出力された光i1および光i2は、1対の光検出器によって検出される。出力ポートQ1、出力ポートQ2の各々から出力された光q1および光q2は、もう1対の光検出器で検出される。   Light i1 and light i2 output from each of the output port I1 and the output port I2 are detected by a pair of photodetectors. The light q1 and the light q2 output from each of the output port Q1 and the output port Q2 are detected by another pair of photodetectors.

これら2対の光検出器における検出信号を差動検出をすることによって、信号光100と局発光101との電界振幅の積に比例した強度を有する信号がヘテロダイン検出される。なお、ヘテロダイン検出は、公知の手段によって実現される。   By differentially detecting the detection signals in these two pairs of photodetectors, a signal having an intensity proportional to the product of the electric field amplitudes of the signal light 100 and the local light 101 is heterodyne detected. The heterodyne detection is realized by a known means.

デジタルコヒーレント方式では、信号光100の位相が検出信号から実時間でデジタル的に検出される。   In the digital coherent method, the phase of the signal light 100 is digitally detected in real time from the detection signal.

このように、光90°ハイブリッド回路はデジタルコヒーレント方式にとって不可欠であるとともに、重要な光信号受信回路である。   Thus, the optical 90 ° hybrid circuit is indispensable for the digital coherent system and is an important optical signal receiving circuit.

しかし、1/4波長板のリターデーションが、入力する光の波長依存性を有するために、光90°ハイブリッド回路を用いた光受信器の受信特性が劣化するという問題が生じていた。以下に示す本発明の実施の形態では、入力する光の波長に依存した受信特性の劣化を抑制することができる、光90°ハイブリッド回路について説明する。   However, since the retardation of the quarter-wave plate has the wavelength dependency of the input light, there has been a problem that the reception characteristics of the optical receiver using the optical 90 ° hybrid circuit deteriorate. In the following embodiment of the present invention, an optical 90 ° hybrid circuit capable of suppressing deterioration of reception characteristics depending on the wavelength of input light will be described.

<実施の形態1>
<構成>
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Embodiment 1>
<Configuration>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same reference number is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施の形態にかかる光90°ハイブリッド回路は、たとえば差動位相変調(QPSK)方式、差動4値位相変調(DQPSK)方式等によって変調された光信号を復調する際に用いられる、光受信器に含まれる光90°ハイブリッド回路である。   The optical 90 ° hybrid circuit according to the present embodiment is used for demodulating an optical signal modulated by, for example, a differential phase modulation (QPSK) system, a differential quaternary phase modulation (DQPSK) system, or the like. It is an optical 90 ° hybrid circuit included in the container.

図1は、実施の形態1にかかる光90°ハイブリッド回路の概略的な構成を示した図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる光90°ハイブリッド回路は、特定の第1の波長で1/4波長板として機能する1/4波長板3と、特定の第2の波長で1/2波長板として機能する、第1の1/2波長板1および第2の1/2波長板2と、ハーフミラー4と、複数の偏波分離器5とを備える。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical 90 ° hybrid circuit according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the optical 90 ° hybrid circuit according to the first embodiment includes a ¼ wavelength plate 3 that functions as a ¼ wavelength plate at a specific first wavelength, and a specific second wavelength. A first half-wave plate 1 and a second half-wave plate 2 that function as half-wave plates, a half mirror 4, and a plurality of polarization separators 5 are provided.

第1の1/2波長板1および第2の1/2波長板2は、互いの光学軸のなす角度が(45+p×90)/2°(pは整数)となるように配置され、1/2波長板対10をなす。ここで、第1の1/2波長板1の光学軸を第1光学軸、第2の1/2波長板2の光学軸を第2光学軸とする。   The first half-wave plate 1 and the second half-wave plate 2 are arranged such that the angle formed by the optical axes of each other is (45 + p × 90) / 2 ° (p is an integer). A two-wave plate pair 10 is formed. Here, the optical axis of the first half-wave plate 1 is the first optical axis, and the optical axis of the second half-wave plate 2 is the second optical axis.

入力する光の波長範囲は、たとえば光通信で用いるC帯およびL帯であり、およそ1520〜1620nmとする。   The wavelength range of input light is, for example, the C band and the L band used in optical communication, and is approximately 1520 to 1620 nm.

特定の第1の波長は、たとえば1570nmであり、1/4波長板3は、この波長において直線偏光を円偏光に変換することが可能なリターデーションを有するものとする。   The specific first wavelength is, for example, 1570 nm, and the quarter-wave plate 3 has a retardation capable of converting linearly polarized light into circularly polarized light at this wavelength.

特定の第2の波長も、たとえば1570.0nmであり、1/2波長板対10に用いる第1の1/2波長板1および第2の1/2波長板2は、この波長において直線偏光を偏波面の角度が異なる直線偏光に変換することが可能なリターデーションを有するものとする。特定の第2の波長は、たとえば1570.1nmなど、特定の第1の波長と異なっていても良い。   The specific second wavelength is also 1570.0 nm, for example, and the first half-wave plate 1 and the second half-wave plate 2 used for the half-wave plate pair 10 are linearly polarized at this wavelength. It has a retardation which can be converted into linearly polarized light having different polarization plane angles. The specific second wavelength may be different from the specific first wavelength, for example, 1570.1 nm.

ただし、上記の特定の波長は、光90°ハイブリッド回路の使用波長範囲の中央近傍であることが望ましいが、使用波長範囲内の任意の波長や、使用波長範囲の外であってもよい。   However, the specific wavelength is preferably near the center of the used wavelength range of the optical 90 ° hybrid circuit, but may be any wavelength within the used wavelength range or outside the used wavelength range.

入力する光は、DP−QPSK方式で変調された信号光および局発光であり、上記の使用波長範囲内にあるものとする。   The input light is signal light and local light modulated by the DP-QPSK method, and is within the above-described wavelength range.

これらは、2つの光ファイバの端面から出射され(図示せず)、それぞれコリメートレンズによりビーム径0.18〜1.0mm程度のコリメート光とされる。2つのコリメート光は、偏波分離器に入射され、直線偏光として2方向に分離して出射される(図示せず)。   These are emitted from the end faces of the two optical fibers (not shown), and are each made collimated light having a beam diameter of about 0.18 to 1.0 mm by a collimating lens. The two collimated lights are incident on the polarization separator, and are separated and emitted in two directions as linearly polarized light (not shown).

偏波分離器は、たとえば表面を無反射コートしたキューブ型の偏波ビームスプリッタや、ガラス基板上に偏波分離膜を積層し裏面を無反射コートした平板型の偏波ビームスプリッタなどである。   The polarization separator is, for example, a cube-type polarization beam splitter with a non-reflective coating on the surface, or a flat-plate polarization beam splitter with a polarization separation film laminated on a glass substrate and a non-reflection coating on the back surface.

局発光は、偏波保存ファイバを介して直線偏光として光ファイバの端面から出射され、偏波分離器で強度がおおむね等分されるように、偏波面の角度が調整されている。   The local light is emitted from the end face of the optical fiber as linearly polarized light through the polarization maintaining fiber, and the angle of the polarization plane is adjusted so that the intensity is roughly divided by the polarization separator.

偏波分離器から出射された信号光の一つと局発光の一つが、光90°ハイブリッド回路への2つの入射光となる。   One of the signal light emitted from the polarization separator and one of the local light becomes two incident lights to the optical 90 ° hybrid circuit.

直線偏光ビームである一方の入射光(第1入射光、信号光6)が、その偏波面に対し光学軸が所定の角度に設置された1/2波長板対10(第1の1/2波長板1および第2の1/2波長板2)を透過し、さらに光学軸が所定の角度に設置された1/4波長板3を透過し、ハーフミラー4に入射する。   One incident light (first incident light, signal light 6) that is a linearly polarized beam is a half-wave plate pair 10 (first 1/2) whose optical axis is set at a predetermined angle with respect to the plane of polarization. The light passes through the wave plate 1 and the second half wave plate 2), and further passes through the quarter wave plate 3 whose optical axis is set at a predetermined angle, and enters the half mirror 4.

ハーフミラー4は、たとえば、キューブ型の無偏光ハーフミラーや、ガラス基板上にハーフミラー膜を積層した平板型のハーフミラーを用いる。ハーフミラー4は、無反射コート等により表面で反射が低減されるようにするのが望ましい。   As the half mirror 4, for example, a cube-type non-polarization half mirror or a flat plate type half mirror in which a half mirror film is laminated on a glass substrate is used. The half mirror 4 is desirably configured such that reflection on the surface is reduced by a non-reflective coating or the like.

1/2波長板は、たとえばゼロオーダーの波長板であって、所定の大きさだけ厚さの異なる石英基板の光学軸を直交させて張り合わせた、公知の1/2波長板を用いる。石英以外の材質基板の1/2波長板や、配向高分子膜による公知の1/2波長板を用いてもよい。1/2波長板は、無反射コート等により表面で反射が低減されるようにするのが望ましい。   The half-wave plate is, for example, a zero-order wave plate, and a known half-wave plate in which optical axes of quartz substrates having different thicknesses by a predetermined size are bonded to each other is used. A half-wave plate made of a material other than quartz or a known half-wave plate made of an oriented polymer film may be used. It is desirable that the half-wave plate be reduced in reflection on the surface by a non-reflective coating or the like.

1/2波長板対10は、1/2波長板が互いの光学軸(第1光学軸と第2光学軸)のなす角度が(45+p×90)/2°(pは整数)となるように配置され、たとえば22.5°(p=0)とする。   In the half-wave plate pair 10, the angle formed by the optical axes (the first optical axis and the second optical axis) of the half-wave plates is (45 + p × 90) / 2 ° (p is an integer). For example, 22.5 ° (p = 0).

1/4波長板3は、たとえばゼロオーダーの波長板であって、所定の大きさだけ厚さの異なる石英基板の光学軸を直交させて張り合わせた公知の1/4波長板を用いる。石英以外の材質基板の1/4波長板や配向高分子膜による公知の1/4波長板を用いてもよい。1/4波長板3は、無反射コート等により表面で反射が低減されるようにするのが望ましい。   The quarter-wave plate 3 is, for example, a zero-order wave plate, and a known quarter-wave plate in which optical axes of quartz substrates having different thicknesses by a predetermined size are orthogonally bonded to each other is used. A quarter wavelength plate of a material substrate other than quartz or a known quarter wavelength plate made of an oriented polymer film may be used. The quarter-wave plate 3 is desirably made to reduce reflection on the surface by a non-reflective coating or the like.

図2は、信号光6が1/2波長板対10を透過し、さらに1/4波長板3に入射する際の、偏波面の方向を模式的に示したものである。図中、太線で示された矢印の方向に信号光6の偏波面が形成される。   FIG. 2 schematically shows the direction of the polarization plane when the signal light 6 passes through the half-wave plate pair 10 and enters the quarter-wave plate 3. In the figure, the plane of polarization of the signal light 6 is formed in the direction of the arrow indicated by the bold line.

1/2波長板対10は、たとえば、第1の1/2波長板1の第1光学軸が信号光6の偏波面に対し48.4°の角度に、第2の1/2波長板3の第2光学軸が信号光6の偏波面に対し70.9°の角度になるように設置する(図2の細線をそれぞれ参照)。この1/2波長板対10は、光学軸が互いに22.5°の角度で交差しており、透過する光の偏波面をおおむね45°回転させる(図2参照)。   The half-wave plate pair 10 includes, for example, a second half-wave plate in which the first optical axis of the first half-wave plate 1 is at an angle of 48.4 ° with respect to the polarization plane of the signal light 6. The second optical axis 3 is installed at an angle of 70.9 ° with respect to the plane of polarization of the signal light 6 (see the thin lines in FIG. 2). The half-wave plate pair 10 has optical axes that intersect each other at an angle of 22.5 °, and rotates the plane of polarization of transmitted light by approximately 45 ° (see FIG. 2).

特定の第1の波長においては、1/2波長板対10を透過した信号光6は、直線偏光を保ったまま偏波面が45°回転する。1/4波長板3は、この1/2波長板対10を透過した光の偏波面に対し、光学軸が45°の角度になるように設置される(図2の細線参照)。特定の第1の波長においては、1/2波長板対10と1/4波長板3とを透過した信号光6は、円偏光となる。   At the specific first wavelength, the plane of polarization of the signal light 6 transmitted through the half-wave plate pair 10 is rotated by 45 ° while maintaining linear polarization. The quarter-wave plate 3 is installed such that the optical axis is at an angle of 45 ° with respect to the plane of polarization of the light transmitted through the half-wave plate pair 10 (see the thin line in FIG. 2). At the specific first wavelength, the signal light 6 transmitted through the half-wave plate pair 10 and the quarter-wave plate 3 is circularly polarized.

また、図3に示すように、2つの1/2波長板を、1/2波長板対9のように、この配置で接着固定すると、光90°ハイブリッド回路の組み立てが簡易化できるので望ましい。   Also, as shown in FIG. 3, it is desirable that two half-wave plates are bonded and fixed in this arrangement as in the half-wave plate pair 9 because the assembly of the optical 90 ° hybrid circuit can be simplified.

また、図3に示すように、さらに、1/2波長板対9と1/4波長板3をこの配置で接着固定すると、光90°ハイブリッド回路の組み立てが簡易化できるので、さらに望ましい。   Further, as shown in FIG. 3, it is further desirable to bond and fix the half-wave plate pair 9 and the quarter-wave plate 3 in this arrangement because the assembly of the optical 90 ° hybrid circuit can be simplified.

次に、直線偏光ビームであるもう一方の入射光(第2入射光、局発光7)は、偏波面を45°傾けた状態で、信号光6がハーフミラー4に入射するのと同じ位置に入射する(図1および図3参照)。ハーフミラー4において、透過する信号光6と反射する局発光7、さらに、反射する信号光6と透過する局発光7は、それぞれ重なる。   Next, the other incident light (second incident light, local light 7) which is a linearly polarized beam is in the same position as the signal light 6 is incident on the half mirror 4 with the polarization plane inclined by 45 °. Incident (see FIGS. 1 and 3). In the half mirror 4, the transmitted signal light 6 and the reflected local light 7 overlap, and the reflected signal light 6 and the transmitted local light 7 overlap each other.

以上の構成により、ハーフミラー4から2方向に出射する出力光が得られる。それぞれの出力光が入射する位置に、複数の偏波分離器5が配置される。   With the above configuration, output light emitted from the half mirror 4 in two directions is obtained. A plurality of polarization separators 5 are arranged at positions where the respective output lights are incident.

このような空間光学系により偏波分離器5から出射される4つの出力光8が得られる。これらの出力光8は、すべて2つの入射光(信号光6および局発光7)の干渉光となっている。出力光間の相対位相差は、それぞれ0°、90°、180°、270°となる。   Four output lights 8 emitted from the polarization separator 5 are obtained by such a spatial optical system. These output lights 8 are all interference lights of two incident lights (signal light 6 and local light 7). The relative phase differences between the output lights are 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, respectively.

1/2波長板対の角度を上記のように、すなわち、第1の1/2波長板1の第1光学軸が、第2の1/2波長板2の第2光学軸に対し、(45+p×90)/2°(pは整数)の角度となるように調整することにより、信号光6の波長を変化させても出力光間の相対位相差の変動が抑制され、広波長範囲で、出力光8の間の所定の位相差に対するずれを抑制することができる。   The angle of the half-wave plate pair is as described above, that is, the first optical axis of the first half-wave plate 1 is relative to the second optical axis of the second half-wave plate 2 ( By adjusting the angle so that the angle is 45 + p × 90) / 2 ° (p is an integer), even if the wavelength of the signal light 6 is changed, the fluctuation of the relative phase difference between the output lights is suppressed, and in a wide wavelength range. The deviation of the output light 8 from the predetermined phase difference can be suppressed.

このような光90°ハイブリッド回路では、位相差が0°と180°の出力光対がI信号、90°と270°の出力光対がQ信号に相当する。信号を差動検出するバランスドレシーバの光検出器にレンズアレイなど結合レンズとミラー等の光学素子を用いて結合させることにより、DP−QPSK信号受信器の、位相誤差特性に優れた復調用光回路として好適に使用することができる。   In such an optical 90 ° hybrid circuit, output light pairs with phase differences of 0 ° and 180 ° correspond to I signals, and output light pairs with 90 ° and 270 ° correspond to Q signals. Demodulated light with excellent phase error characteristics of DP-QPSK signal receiver by coupling to optical detector of balanced receiver that detects signals differentially using coupling lens such as lens array and optical element such as mirror It can be suitably used as a circuit.

<動作>
次に、本実施の形態にかかる光90°ハイブリッド回路の動作機構について説明する。先に述べた空間光学系型の光90°ハイブリッド回路では、ハーフミラー特性である出力光(透過光と反射光)の位相差が180°であることと、1/4波長板を用いて生成する円偏光が直交する偏波間で90°の位相差となることとを用いて、0°、90°、180°、270°出力光位相差を得ている。
<Operation>
Next, the operation mechanism of the optical 90 ° hybrid circuit according to the present embodiment will be described. In the spatial optical system type light 90 ° hybrid circuit described above, the phase difference between the output light (transmitted light and reflected light), which is a half mirror characteristic, is 180 °, and it is generated using a quarter-wave plate. By using the fact that the circularly polarized light that is orthogonalized has a phase difference of 90 ° between the orthogonally polarized waves, 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° output optical phase differences are obtained.

このうちハーフミラー4による位相差は、ハーフミラー4による損失(透過光と反射光以外への損失)が大きいほど180°からずれる性質がある。そこで、ハーフミラー4を誘電多層膜等の低損失の特性のものとすることにより、広波長範囲で透過光と反射光の位相差を高精度に180°とすることが可能である。   Among these, the phase difference due to the half mirror 4 has a property of deviating from 180 ° as the loss due to the half mirror 4 (loss other than transmitted light and reflected light) increases. Therefore, by using the half mirror 4 having a low loss characteristic such as a dielectric multilayer film, the phase difference between the transmitted light and the reflected light can be set to 180 ° with high accuracy in a wide wavelength range.

これに対し、1/4波長板3を透過した信号光6における直交する偏波間の位相差は、原理的に波長依存性を有する。1/4波長板3のリターデーションは、2つの光学軸の方向の偏光に対する光路長差と波長との比で決まる。   In contrast, the phase difference between the orthogonal polarizations in the signal light 6 transmitted through the quarter-wave plate 3 has a wavelength dependency in principle. The retardation of the quarter-wave plate 3 is determined by the ratio between the optical path length difference and the wavelength for polarized light in the direction of the two optical axes.

石英基板貼り合わせの1/4波長板3の場合、石英板の厚さ差をΔL、2つの光学軸の方向の屈折率差をΔnとすると、光路長差=Δn・ΔLであり、波長をλとし、リターデーションを位相Φで表示すると、Φ=2πΔn・ΔL/λとなる。   In the case of the quarter-wave plate 3 bonded with a quartz substrate, if the thickness difference of the quartz plate is ΔL, and the refractive index difference in the direction of the two optical axes is Δn, the optical path length difference = Δn · ΔL, and the wavelength is When λ is set and retardation is expressed by phase Φ, Φ = 2πΔn · ΔL / λ is obtained.

Δnの波長依存性が小さいため、リターデーションはおおむね波長に反比例して変化する。このため、特定の波長でリターデーションが90°(=π/2)となったとしても、他の波長では、リターデーションは90°からずれてしまう。   Since the wavelength dependence of Δn is small, the retardation changes in inverse proportion to the wavelength. For this reason, even if the retardation becomes 90 ° (= π / 2) at a specific wavelength, the retardation shifts from 90 ° at other wavelengths.

光90°ハイブリッド回路の4つの出力光位相差は、0°、Φ、180°、180°+Φとなるので、波長が変化すると光90°ハイブリッド回路の出力光位相差が90°間隔からずれ、この光90°ハイブリッド回路を用いた光受信器で、受信特性が劣化してしまうという問題があった。   Since the four output optical phase differences of the optical 90 ° hybrid circuit are 0 °, Φ, 180 °, 180 ° + Φ, the output optical phase difference of the optical 90 ° hybrid circuit shifts from the 90 ° interval when the wavelength changes. In the optical receiver using this optical 90 ° hybrid circuit, there is a problem that the reception characteristic is deteriorated.

たとえば、エラー率10-3であるときの受信特性のQペナルティーは、位相誤差が1°のとき0.02dB、位相誤差が3°のとき0.07dB、位相誤差が5°のとき0.18dB、位相誤差が7°のとき0.33dBのように見積もられ、位相誤差が大きいほどQペナルティーが増大し、受信特性が劣化する。 For example, the Q penalty of the reception characteristic when the error rate is 10 −3 is 0.02 dB when the phase error is 1 °, 0.07 dB when the phase error is 3 °, and 0.18 dB when the phase error is 5 °. When the phase error is 7 °, it is estimated to be 0.33 dB. As the phase error is larger, the Q penalty is increased and the reception characteristic is deteriorated.

良好な受信特性を得るためには、位相誤差によるQペナルティー0.02dB以下であることが望ましいため、そのためには位相誤差を1°以内にする必要がある。   In order to obtain a good reception characteristic, it is desirable that the Q penalty due to the phase error is 0.02 dB or less. For this purpose, the phase error needs to be within 1 °.

本実施の形態にかかる光90°ハイブリッド回路では、1/4波長板3の前に1/2波長板対を挿入する。   In the optical 90 ° hybrid circuit according to the present embodiment, a half-wave plate pair is inserted before the quarter-wave plate 3.

単体の1/2波長板を1/4波長板3の前に挿入した場合、1/4波長板3に45°傾いた偏波面で信号光6を入射させるために、偏波面を回転させる角度の1/2(すなわち、22.5°)だけ、偏波面に対して1/2波長板の光学軸の角度を傾ける必要があり、他の角度に変えることができなかった。   When a single half-wave plate is inserted in front of the quarter-wave plate 3, the angle at which the polarization plane is rotated so that the signal light 6 is incident on the quarter-wave plate 3 with a polarization plane inclined by 45 °. Therefore, it is necessary to incline the angle of the optical axis of the half-wave plate with respect to the plane of polarization by ½ (that is, 22.5 °), and the angle cannot be changed to another angle.

これに対し、1/2波長板対を1/4波長板3の前に挿入した場合、透過する信号光6の楕円方位角は、1/2波長板が互いの光学軸のなす角度の2倍だけ信号光6の偏波面の角度から回転し、1/2波長板のリターデーションが180°となる波長においては、信号光6の偏波面と1/2波長板対の光学軸とのなす角度には依存しない。   On the other hand, when the half-wave plate pair is inserted in front of the quarter-wave plate 3, the elliptical azimuth angle of the transmitted signal light 6 is 2 which is the angle between the half-wave plates and the optical axes of each other. At a wavelength that is rotated from the angle of the polarization plane of the signal light 6 and the retardation of the half-wave plate is 180 °, the polarization plane of the signal light 6 and the optical axis of the pair of half-wave plates are formed. It does not depend on the angle.

ただし、1/2波長板のリターデーションが180°からずれる波長においては、1/2波長板対を透過した信号光6は、直線偏光に近いが厳密には楕円偏光となっており、その楕円率が、信号光6の偏波面と、1/2波長板対の2つの1/2波長板の光学軸の2等分線、すなわち、第1光学軸と第2光学軸との2等分線とがなす角度に依存して変化する。   However, at the wavelength where the retardation of the half-wave plate deviates from 180 °, the signal light 6 transmitted through the pair of half-wave plates is close to linearly polarized light but is strictly elliptically polarized. The rate is a bisector between the polarization plane of the signal light 6 and the optical axes of the two half-wave plates of the half-wave plate pair, that is, a bisection between the first optical axis and the second optical axis. It changes depending on the angle formed by the line.

図4に、1/2波長板対を有する光90°ハイブリッド回路と、1/2波長板対を有さない光90°ハイブリッド回路とにおける、1/4波長板3を透過した信号光6の楕円率の波長依存性の違いを示す。横軸が波長(nm)、縦軸が楕円率をそれぞれ示す。   FIG. 4 shows the signal light 6 transmitted through the quarter-wave plate 3 in the optical 90 ° hybrid circuit having the half-wave plate pair and the optical 90 ° hybrid circuit not having the half-wave plate pair. The difference of the ellipticity depending on the wavelength is shown. The horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents ellipticity.

1/2波長板対を有さない光90°ハイブリッド回路では、C帯とL帯の波長範囲である1520−1620nmの範囲で、楕円率が0.90付近まで減少するが、1/2波長板対を有する構成では、同じ波長範囲において楕円率はほぼ1(1±0.03程度以下)の大きさを保っている。よって、透過する信号光6が、その波長によらずおおむね円偏光となっていることがわかる。   In an optical 90 ° hybrid circuit that does not have a half-wave plate pair, the ellipticity decreases to near 0.90 in the range of 1520-1620 nm, which is the wavelength range of the C band and the L band. In the configuration having a pair of plates, the ellipticity is kept approximately 1 (1 ± 0.03 or less) in the same wavelength range. Therefore, it can be seen that the transmitted signal light 6 is generally circularly polarized light regardless of its wavelength.

図5に、1/2波長板対を有する光90°ハイブリッド回路と、1/2波長板対を有さない光90°ハイブリッド回路とにおける、出力光の位相誤差の波長依存性の違いを示す。横軸が波長(nm)、縦軸が位相誤差(deg)をそれぞれ示す。   FIG. 5 shows the difference in wavelength dependence of the phase error of output light between an optical 90 ° hybrid circuit having a half-wave plate pair and an optical 90 ° hybrid circuit having no half-wave plate pair. . The horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents phase error (deg).

1/2波長板対を有さない光90°ハイブリッド回路では、位相誤差が最大±3°程度になり、位相誤差による受信特性劣化が生じている。1/2波長板対を有する光90°ハイブリッド回路では、図4で、透過光がほぼ円偏光となることが示されているように、位相誤差が0.1°以下であり、位相誤差による受信特性劣化は抑制されている。   In an optical 90 ° hybrid circuit that does not have a half-wave plate pair, the phase error is about ± 3 ° at the maximum, and reception characteristics are deteriorated due to the phase error. In the optical 90 ° hybrid circuit having a half-wave plate pair, the phase error is 0.1 ° or less, as shown in FIG. 4, that the transmitted light is substantially circularly polarized. Reception characteristic deterioration is suppressed.

1/4波長板と単体の1/2波長板とを備える光90°ハイブリッド回路では、入射光の波長変化によって出力光の位相差に不都合が生じていた。   In an optical 90 ° hybrid circuit including a quarter-wave plate and a single half-wave plate, there is a problem in the phase difference of output light due to a change in wavelength of incident light.

本実施の形態では、1/4波長板と1/2波長板対とを備えることによって、円偏光が楕円偏光となってしまう波長変化による寄与を打ち消すことができ、1/2波長板対と1/4波長板とを、広帯域の1/4波長板として動作させることができる。よって、入力光の波長依存性を抑制し、出力光の位相差を90°近傍に保持可能な光90°ハイブリッド回路を構成できる。   In the present embodiment, the provision of the ¼ wavelength plate and the ½ wavelength plate pair can cancel the contribution due to the wavelength change that causes the circularly polarized light to become elliptically polarized light. The quarter-wave plate can be operated as a broadband quarter-wave plate. Therefore, it is possible to configure an optical 90 ° hybrid circuit that can suppress the wavelength dependency of the input light and can maintain the phase difference of the output light in the vicinity of 90 °.

一方、図6に、本実施の形態にかかる光90°ハイブリッド回路における出力光の位相誤差を、1/2波長板対の入射光偏波面に対する設置角度の依存性として示す。横軸が波長(nm)、縦軸が位相誤差(deg)をそれぞれ示す。   On the other hand, FIG. 6 shows the phase error of the output light in the optical 90 ° hybrid circuit according to the present embodiment as the dependence of the installation angle on the incident light polarization plane of the half-wave plate pair. The horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents phase error (deg).

1/2波長板対の2つの1/2波長板は接着固定されており、光学軸の入射光偏波面に対する角度をそれぞれ48.4°と70.9°とし(すなわち、光学軸の2等分線は、入射光偏波面に対して59.65°の角度を有する)、その配置からの入射光偏波面に対する1/2波長板対の角度ずれをパラメータとした。   The two half-wave plates of the pair of half-wave plates are bonded and fixed, and the angles of the optical axis with respect to the incident light polarization plane are 48.4 ° and 70.9 °, respectively (that is, the optical axis is 2nd etc. The segment has an angle of 59.65 ° with respect to the incident light polarization plane), and the angle shift of the half-wave plate pair with respect to the incident light polarization plane from the arrangement was used as a parameter.

図6を参照すると、当該波長範囲で位相誤差を1°以内とするためには、1/2波長板対を±2°以内の角度精度で設置すればよいことがわかる。   Referring to FIG. 6, it can be seen that in order to make the phase error within 1 ° in the wavelength range, the half-wave plate pair should be installed with an angular accuracy within ± 2 °.

図8に、1/2波長板対の2つの1/2波長板のうち、光の入射側の1/2波長板の光学軸の、入射光偏波面に対する角度についての、1/2波長板対と1/4波長板とを透過した光の楕円率を計算した結果を示す。   FIG. 8 shows a half-wave plate with respect to the angle of the optical axis of the half-wave plate on the light incident side of the two half-wave plates of the half-wave plate pair with respect to the plane of polarization of the incident light. The result of having calculated the ellipticity of the light which permeate | transmitted the pair and the quarter wavelength plate is shown.

ただし、1/2波長板のうち、光の出射側の1/2波長板の光学軸は、入射側の1/2波長板に対して22.5°傾斜して配置されているものとした。   However, among the half-wave plates, the optical axis of the half-wave plate on the light exit side is inclined by 22.5 ° with respect to the half-wave plate on the incident side. .

また、図8では、波長板のリターデーションが1/4波長板で90°、1/2波長板で180°となる波長(1570nm)から50nmずれた場合、すなわち、1/4波長板で90×(1−50/1570)=87.13°、1/2波長板で180×(1−50/1570)=174.26°のリターデーションとなる場合、および、25nmずれた場合、すなわち、1/4波長板で90×(1−25/1570)=88.41°、1/2波長板で180×(1−25/1570)=176.82°のリターデーションとなる場合の結果を例として示した。   In FIG. 8, when the retardation of the wave plate is shifted by 50 nm from the wavelength (1570 nm) at 90 ° for the quarter wave plate and 180 ° for the half wave plate, that is, 90% for the quarter wave plate. × (1-50 / 1570) = 87.13 °, when the retardation is 180 × (1-50 / 1570) = 174.26 ° with a half-wave plate, and when the deviation is 25 nm, that is, The result when the retardation is 90 × (1-25 / 1570) = 88.41 ° with the quarter-wave plate and 180 × (1-25 / 1570) = 176.82 ° with the half-wave plate. Shown as an example.

図8に示されているように、光の入射側の1/2波長板の光学軸の角度を48.4°とすると、波長によらず透過光の楕円率が1に非常に近い値とでき、広い波長範囲で理想的な円偏光を得られることがわかる。   As shown in FIG. 8, when the angle of the optical axis of the half-wave plate on the light incident side is 48.4 °, the ellipticity of the transmitted light is very close to 1 regardless of the wavelength. It can be seen that ideal circularly polarized light can be obtained in a wide wavelength range.

このとき、光の出射側の1/2波長板の光学軸の角度は、48.4+22.5=70.9°としている。   At this time, the angle of the optical axis of the half-wave plate on the light emission side is set to 48.4 + 22.5 = 70.9 °.

以上のように、透過光の楕円率の波長による変化が、1/4波長板3を透過した信号光6と、1/2波長板対を透過した信号光6とで打ち消すように、1/2波長板対の2つの1/2波長板の光学軸の2等分線と、信号光6の偏波面とがなす角度を調整する(たとえば上記のように、信号光6の偏波面に対する、第1の1/2波長板1の第1光学軸の角度を48.4°、第2の1/2波長板2の第2光学軸の角度を70.9°とし、光学軸の2等分線が59.65°の角度を有するようにする)ことにより、光90°ハイブリッド回路の4つの出力光位相差の間隔を広波長範囲で90°とすることができる。   As described above, the change in the ellipticity of the transmitted light due to the wavelength is canceled by the signal light 6 transmitted through the quarter-wave plate 3 and the signal light 6 transmitted through the half-wave plate pair 1 / The angle formed by the bisector of the optical axis of the two half-wave plates of the two-wave plate pair and the polarization plane of the signal light 6 is adjusted (for example, as described above, with respect to the polarization plane of the signal light 6, The angle of the first optical axis of the first half-wave plate 1 is 48.4 °, the angle of the second optical axis of the second half-wave plate 2 is 70.9 °, and the optical axis is 2 etc. By making the branch line have an angle of 59.65 °, the interval between the four output optical phase differences of the optical 90 ° hybrid circuit can be 90 ° in a wide wavelength range.

このような光90°ハイブリッド回路に用いることにより、位相誤差による受信特性劣化を低減したDP−QPSK受信器を構成することができる。   By using such an optical 90 ° hybrid circuit, it is possible to configure a DP-QPSK receiver in which reception characteristic deterioration due to a phase error is reduced.

<効果>
本発明にかかる実施の形態によれば、光90°ハイブリッド回路において、信号光6および局発光7のうちの第1入射光としての信号光6が入射される1/2波長板対と、1/2波長板対から出射された信号光6が入射される1/4波長板3と、1/4波長板3から出射された信号光6、および、第2入射光としての局発光7が、ともに入射されるハーフミラー4と、ハーフミラー4において透過または反射した信号光6および局発光7が入射され、当該光を複数の干渉出射光である出力光8として分離出射する偏波分離器5とを備え、1/2波長板対は、第1の1/2波長板1と第2の1/2波長板2とを有し、第1の1/2波長板1の光学軸である第1光学軸が、第2の1/2波長板2の光学軸である第2光学軸に対し、(45+p×90)/2°(pは整数)の角度で配置されることで、入力した信号光を干渉させて出力した、所定の位相差(90°)を有する複数の出力光8の間の、所定の位相差に対するずれを、広い波長範囲(使用する波長範囲)で抑制することができる。よって、入力光の波長依存性に起因する受信特性の劣化を抑制することができる。
<Effect>
According to the embodiment of the present invention, in the optical 90 ° hybrid circuit, the half-wave plate pair on which the signal light 6 as the first incident light out of the signal light 6 and the local light 7 is incident, The ¼ wavelength plate 3 to which the signal light 6 emitted from the / 2 wavelength plate pair is incident, the signal light 6 emitted from the ¼ wavelength plate 3, and the local light 7 as the second incident light. The half mirror 4 that is incident together, and the polarization separator that receives the signal light 6 and the local light 7 transmitted or reflected by the half mirror 4 and separates and emits the light as output light 8 that is a plurality of interference emission lights. The half-wave plate pair includes a first half-wave plate 1 and a second half-wave plate 2, and the optical axis of the first half-wave plate 1 is A certain first optical axis is (45 + p × 90) with respect to the second optical axis which is the optical axis of the second half-wave plate 2. ) / 2 ° (p is an integer) is arranged at a predetermined angle between a plurality of output lights 8 having a predetermined phase difference (90 °) that are output by interference of the input signal light. Deviation from the phase difference can be suppressed in a wide wavelength range (a used wavelength range). Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the reception characteristics due to the wavelength dependency of the input light.

また、本発明にかかる実施の形態によれば、光90°ハイブリッド回路において、信号光6の偏波面と、第1光学軸とのなす角度が48.4°であり、信号光6の偏波面と、第2光学軸とのなす角度が70.9°であり、信号光6の偏波面と、1/4波長板3の光学軸である第3光学軸とのなす角度が0°であることで、入力する光の波長に依存せず、所定の位相差(90°)を有する複数の出力光8の間の、所定の位相差に対するずれを、広い波長範囲(使用する波長範囲)で抑制することができる。   Further, according to the embodiment of the present invention, in the optical 90 ° hybrid circuit, the angle formed between the polarization plane of the signal light 6 and the first optical axis is 48.4 °, and the polarization plane of the signal light 6 And the second optical axis is 70.9 °, and the angle between the plane of polarization of the signal light 6 and the third optical axis that is the optical axis of the quarter-wave plate 3 is 0 °. Thus, the shift with respect to the predetermined phase difference between the plurality of output lights 8 having the predetermined phase difference (90 °) is not dependent on the wavelength of the input light in a wide wavelength range (the used wavelength range). Can be suppressed.

なお本発明は、その発明の範囲内において、本実施の形態における任意の構成要素の変形もしくは省略が可能である。   It should be noted that the present invention can be modified or omitted in any constituent elements in the present embodiment within the scope of the invention.

1 第1の1/2波長板、2 第2の1/2波長板、3 1/4波長板、4 ハーフミラー、5 偏波分離器、6,100 信号光、7,101 局発光、8 出力光、9,10 1/2波長板対、I1,I2,Q1,Q2 出力ポート。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st half wavelength plate, 2nd 1/2 wavelength plate, 3 1/4 wavelength plate, 4 Half mirror, 5 Polarization separator, 6,100 Signal light, 7,101 Local light emission, 8 Output light, 9,10 1/2 wavelength plate pair, I1, I2, Q1, Q2 output port.

Claims (2)

直線偏光ビームである複数の入射光に所定の位相差を与え、複数の干渉出射光を出射する光90°ハイブリッド回路であって、
複数の前記入射光のうちの第1入射光が入射される1/2波長板対と、
前記1/2波長板対から出射された前記第1入射光が入射される1/4波長板と、
前記1/4波長板から出射された前記第1入射光、および、複数の前記入射光のうちの第2入射光が、ともに入射されるハーフミラーと、
前記ハーフミラーにおいて透過または反射した複数の前記入射光が入射され、当該光を複数の前記干渉出射光として分離出射する偏波分離器とを備え、
前記1/2波長板対は、第1の1/2波長板と第2の1/2波長板とを有し、
前記第1の1/2波長板の光学軸である第1光学軸が、第2の1/2波長板の光学軸である第2光学軸に対し、(45+p×90)/2°(pは整数)の角度で配置されることを特徴とする、
光90°ハイブリッド回路。
A light 90 ° hybrid circuit that gives a predetermined phase difference to a plurality of incident lights that are linearly polarized beams and emits a plurality of interference emission lights,
A half-wave plate pair into which the first incident light of the plurality of incident lights is incident;
A quarter-wave plate on which the first incident light emitted from the half-wave plate pair is incident;
A half mirror on which the first incident light emitted from the quarter-wave plate and the second incident light of the plurality of incident lights are incident together;
A plurality of the incident light transmitted or reflected by the half mirror is incident, and a polarization separator that separates and emits the light as the plurality of interference emission lights,
The half-wave plate pair includes a first half-wave plate and a second half-wave plate,
The first optical axis that is the optical axis of the first half-wave plate is (45 + p × 90) / 2 ° (p) with respect to the second optical axis that is the optical axis of the second half-wave plate. Is an integer) angle,
Light 90 ° hybrid circuit.
前記第1入射光の偏波面と、前記第1光学軸とのなす角度が48.4°であり、
前記第1入射光の偏波面と、前記第2光学軸とのなす角度が70.9°であり、
前記第1入射光の偏波面と、前記1/4波長板の光学軸である第3光学軸とのなす角度が0°であることを特徴とする、
請求項1に記載の光90°ハイブリッド回路。
The angle formed between the plane of polarization of the first incident light and the first optical axis is 48.4 °,
The angle formed between the plane of polarization of the first incident light and the second optical axis is 70.9 °,
An angle formed between a polarization plane of the first incident light and a third optical axis that is an optical axis of the quarter-wave plate is 0 °,
The optical 90 ° hybrid circuit according to claim 1.
JP2011283426A 2011-12-26 2011-12-26 Optical 90° hybrid circuit Pending JP2013134308A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011283426A JP2013134308A (en) 2011-12-26 2011-12-26 Optical 90° hybrid circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011283426A JP2013134308A (en) 2011-12-26 2011-12-26 Optical 90° hybrid circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013134308A true JP2013134308A (en) 2013-07-08

Family

ID=48911050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011283426A Pending JP2013134308A (en) 2011-12-26 2011-12-26 Optical 90° hybrid circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013134308A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110244470A (en) * 2019-05-17 2019-09-17 西安理工大学 90 degree of space light bridges of high-performance crystal-type

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03251827A (en) * 1990-03-01 1991-11-11 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Optical phase detection system
JPH05100114A (en) * 1991-10-07 1993-04-23 Nitto Denko Corp Laminated wavelength plate and circularly polarizing plate
JPH1068816A (en) * 1996-08-29 1998-03-10 Sharp Corp Phase difference plate and circularly polarizing plate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03251827A (en) * 1990-03-01 1991-11-11 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Optical phase detection system
JPH05100114A (en) * 1991-10-07 1993-04-23 Nitto Denko Corp Laminated wavelength plate and circularly polarizing plate
JPH1068816A (en) * 1996-08-29 1998-03-10 Sharp Corp Phase difference plate and circularly polarizing plate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110244470A (en) * 2019-05-17 2019-09-17 西安理工大学 90 degree of space light bridges of high-performance crystal-type
CN110244470B (en) * 2019-05-17 2021-05-25 西安理工大学 Crystal type 90-degree space optical bridge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5737874B2 (en) Demodulator and optical transceiver
US9077454B2 (en) Optical detector for detecting optical signal beams, method to detect optical signals, and use of an optical detector to detect optical signals
US7573641B2 (en) Free-space optical hybrid
US8699122B2 (en) Interferometer, demodulator, and optical fiber communication module
US8971677B2 (en) Optical 90-degree hybrid circuit
US8649640B2 (en) Optical 90-degree hybrid circuit
US8204378B1 (en) Coherent optical signal processing
US8270067B1 (en) Sagnac delay-line interferometer for DPSK demodulation
US20140064725A1 (en) High Bandwidth Demodulator System And Method
US7864325B2 (en) Interferometer, demodulator, and splitting element
JP5233953B2 (en) Delay interferometer, receiver, and delay interference method
US20130128907A1 (en) Coherent Micro-mixer
US5317382A (en) Optical phase detection method with orthogonal polarization and phase compensation arrangement
JP4895052B2 (en) Delay interferometer
US9075233B2 (en) Optical cell with wavelength compensator
JP2013134308A (en) Optical 90° hybrid circuit
CN115629447B (en) Four-in-one space light delay self-interferometer
US20110261437A1 (en) Delay-Line-Interferometer for Integration with Balanced Receivers
US20110176200A1 (en) Delay-Line-Interferometer for Integration with Balanced Receivers
GB2485202A (en) Polarisation diversity coherent demodulator
JP5212203B2 (en) Optical receiver
US8174756B1 (en) Rhomb beam splitter in optical communication
US7864433B1 (en) Free-space optical hybrid
JP2014199995A (en) Optical receiver
CN115542564B (en) Polarization-independent space light self-homodyne interferometer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140819

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20141216