JP2016535302A

JP2016535302A - 偏光制御デバイスおよび偏光制御方法

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Publication number: JP2016535302A
Application number: JP2016526212A
Authority: JP
Inventors: ▲驍▼ ▲馬▼; 沁汾 ▲ハオ▼; 湘元 ▲デン▼
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2016-11-10
Also published as: US20160313505A1; WO2015176311A1; EP3035113A4; EP3035113A1; CN105308495A

Abstract

本発明は、偏光制御デバイスおよび偏光制御方法を開示する。偏光制御デバイスは、偏光ビームスプリッティング装置（１１０）、第１の位相シフター（１２０）、ビームコンバイナー（１３０）、導波路（１４０）、導波路（１５０）、および導波路（１６０）を含み、偏光ビームスプリッティング装置（１１０）は、入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするように構成されており、第１の位相シフター（１２０）は、第１の位相シフター（１２０）に入力される光の位相を調節するように構成され、ビームコンバイナー（１３０）は、ビームコンバイナー（１３０）のスプリット比を調節し、ビームコンバイナー（１３０）の第１の入力ポートおよび第２の入力ポートから入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるように構成されている。本発明の実施形態による偏光制御デバイスおよび偏光制御方法の使用により、偏光制御の効率を向上させることができる。

Description

本発明は、情報技術の分野に関し、特に、偏光制御デバイスおよび偏光制御方法に関する。

シリコンベースの光導波路（Silicon-based Optical Waveguide）は、導波路コア材料として、シリコン（

）を使用し、導波路クラッド材料として、シリカ（

）などのような低屈折率材料を使用する。これは、導波路コア（Waveguide Core）とクラッドとの間の高い屈折率差を結果として生じさせる。高い屈折率差のため、シリコンベースの光導波路デバイスのサイズは、従来のシリカベースの光学デバイスのものと比較して、指数関数的に低減される。例として導波路の曲げ半径を使用すると、シリカベースの導波路は一般的に、極めて低い漏洩損失（Leakage Loss）を実現するために１０００μｍの曲げ半径を必要とし、一方、シリコンベースの導波路は、わずか１０μｍの曲げ半径によって、同じ性能要件を満たすことが可能である。加えて、シリコンは、集積回路を作り出すための基本材料であり、シリコンベースの光導波路の処理技法は、相補型金属酸化膜半導体（Complementary Metal Oxide Semiconductor、ＣＭＯＳ）のものと互換性がある。これは、シリコンベースの光導波路デバイスは、低コストで大量生産することができ、それによって、光電子集積化および非常に影響力のあるマーケットプロモーションを促進させるということ意味している。小さいサイズのシリコンベースの光導波路デバイス、および、ＣＭＯＳ技法との互換性に起因して、シリコン光学的な技術は、一般的に、次世代の光学的な通信、光学的なコンピューティング、および光学的な相互接続の主要技術として考えられている。

しかし、大きな進展を遂げ、技術を幅広く適用することは容易ではない。シリコンベースの光導波路の高い屈折率差は、小さいサイズを結果として生じさせるだけでなく、伝送される横方向電気（Transverse Electric、ＴＥ）モード光と伝送される横方向磁気（Transverse Magnetic、ＴＭ）モード光との間の有効屈折率差は、導波路のサイズに非常に敏感にもなる。ストレス（Stress）の影響が考慮されないケースにおいて、横断方向のサイズと長手方向のサイズとの間に（ｎｍ範囲の）わずかな差が存在する場合には、複屈折効果（Birefrigent Effect）がシリコンベースの導波路の中に導入される。一方では、これは、偏光モード分散を結果として生じさせ、それによって、高速信号の伝送品質を劣化させる。他方では、ダブルの共鳴ピークが、光学的な干渉デバイスの中に発生させられ、それによって、干渉デバイスの通常動作に影響を与え、または、通信システム全体が破壊することさえ引き起こす。従来の製造技法を使用することによってｎｍレベルのライン精度を実現することは困難である。したがって、シリコンベースの光導波路を実用化するために、伝送される光の偏光を十分に制御し、単一偏光動作を実現することが、極めて重要である。

端面発光型半導体レーザー（Edge-Emitting Semiconductor Laser）のモノリシックの集積化に基づくシリコンベースの光電子デバイスに関して、端面発光型半導体レーザーは単一偏光レーザービームを発するので、適正に設計されたオンチップ導波路が、レーザービームをシリコンベースの光電子デバイスの中へ結合させるために使用されるときには、偏光障害は起こらない。したがって、偏光感度の問題は存在しない。しかし、垂直共振器面発光レーザー（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、ＶＣＳＥＬ）などのような、ランダム偏光を有するそれらのレーザーに関して、および、オフチップ光源がシリコンベースの光導波路（たとえば、スタック光学的相互接続コンピューター（stack optical interconnection computer）など）の中へ結合されることを必要とする用途に関して、シリコンベースの導波路の中の単一偏光の光伝送を実現するために、偏光制御が実施されなければならない。

従来の偏光制御技術では、偏光保持光ファイバー（Polorization Maintaining Optical Fiber）を使用することによって、または、シングルモードファイバー経路の上に偏光コントローラーを追加することによって、単一偏光の光伝送が実現される。しかし、偏光保持光ファイバーおよび偏光コントローラーは、比較的に高いコストを必要とし、また、その後にシリコンベースの導波路に入力される光の偏光が不安定になる可能性があり、それは、偏光制御の低い効率を結果として生じさせる。

本発明の実施形態は、偏光制御デバイスおよび偏光制御方法を提供し、偏光制御の効率を向上させる。

第１の態様によれば、偏光制御デバイスが提供され、
偏光ビームスプリッティング装置１１０、第１の位相シフター１２０、ビームコンバイナー１３０、導波路１４０、導波路１５０、および導波路１６０を含み、
導波路１４０は、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第１の出力ポートとビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートとを接続するように構成されており、
導波路１５０は、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第２の出力ポートと第１の位相シフター１２０の入力ポートとを接続するように構成されており、
導波路１６０は、第１の位相シフター１２０の出力ポートとビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートとを接続するように構成されており、
偏光ビームスプリッティング装置１１０は、入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするように構成されており、ＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームは、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを通して、それぞれ出力され、
第１の位相シフター１２０は、第１の位相シフター１２０に入力される光の位相を調節するように構成されており、
ビームコンバイナー１３０は、ビームコンバイナー１３０のスプリット比を調節し、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートおよび第２の入力ポートから入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるように構成されている。

第１の態様に関して、第１の可能性のある実装形態様式では、偏光ビームスプリッティング装置１１０は、偏光ビームスプリッター１１１、偏光回転子１１２、および導波路１１３を含み、
導波路１１３は、偏光ビームスプリッター１１１の第１の出力ポートと偏光回転子１１２の入力ポートとを接続するように構成されており、
偏光ビームスプリッター１１１の第２の出力ポートは、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第２の出力ポートであり、
偏光回転子１１２の出力ポートは、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第１の出力ポートであり、
偏光ビームスプリッター１１１は、入力光を２つの光のビーム、すなわち、ＴＥモード光の１つのビームおよびＴＭモード光の１つのビームへとスプリットするように構成されており、ＴＥモード光の１つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１の第１の出力ポートを通して出力され、ＴＭモード光の１つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１の第２の出力ポートを通して出力され、
偏光回転子１１２は、偏光回転子１１２の入力ポートから入力されるＴＥモード光をＴＭモード光に変換するように構成されており、または、
偏光ビームスプリッター１１１は、入力光を２つの光のビーム、すなわち、ＴＭモード光の１つのビームおよびＴＥモード光の１つのビームへとスプリットするように構成されており、ＴＭモード光の１つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１の第１の出力ポートを通して出力され、ＴＥモード光の１つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１の第２の出力ポートを通して出力され、
偏光回転子１１２は、偏光回転子１１２の入力ポートから入力されるＴＭモード光をＴＥモード光に変換するように構成されている。

第１の態様に関して、第２の可能性のある実装形態様式では、偏光ビームスプリッティング装置１１０は、グレーティングカプラ１１４であり、グレーティングカプラ１１４は、入力光をＴＥモード光の２つのビームへとスプリットするように構成されている。

第１の態様に関して、または、第１の態様の第１もしくは第２の可能性のある実装形態様式に関して、第３の可能性のある実装形態様式では、第１の位相シフター１２０は、第１の位相シフター１２０に入力される光の位相を調節するように構成されており、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートから入力される光とビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートから入力される光との間の位相差がπになるようになっている。

第１の態様に関して、または、第１の態様の第１から第３の可能性のある実装形態様式のうちのいずれかの可能性のある実装形態様式に関して、第４の可能性のある実装形態様式では、ビームコンバイナー１３０は、第１のマルチモード干渉カプラ１３１、第２のマルチモード干渉カプラ１３２、第２の位相シフター１３３、導波路１３４、導波路１３５、および導波路１３６を含み、
第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第１の入力ポートは、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートであり、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第２の入力ポートは、ビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートであり、
第２のマルチモード干渉カプラ１３２の出力ポートは、ビームコンバイナー１３０の出力ポートであり、
導波路１３４は、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第１の出力ポートと第２のマルチモード干渉カプラ１３２の第１の入力ポートとを接続するように構成されており、
導波路１３５は、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第２の出力ポートと第２の位相シフター１３３の入力ポートとを接続するように構成されており、
導波路１３６は、第２の位相シフター１３３の出力ポートと第２のマルチモード干渉カプラ１３２の第２の入力ポートとを接続するように構成されており、
第１のマルチモード干渉カプラ１３１は、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートおよび第２の入力ポートから入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームに対して干渉カップリングを行い、ＴＥモード光のそれぞれのビームの光学的パワー、または、ＴＭモード光のそれぞれのビームの光学的パワーを、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第１の出力ポートおよび第２の出力ポートに均等に分配するように構成されており、出力の２つのビームを得るようになっており、
第２の位相シフター１３３は、第２の位相シフター１３３に入力される光の位相を調節するように構成されており、ビームコンバイナー１３０のスプリット比を調節するようになっており、
第２のマルチモード干渉カプラ１３２は、第２のマルチモード干渉カプラ１３２の入力の２つのビームに対して干渉カップリングを行うように構成されており、出力の１つのビームを得るようになっている。

第１の態様の第４の可能性のある実装形態様式に関して、第５の可能性のある実装形態様式では、第２の位相シフター１３３は、第２の位相シフター１３３に入力される光の位相を調節するように構成されており、ビームコンバイナー１３０のスプリット比が、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートから入力される光とビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートから入力される光との間の光強度比に等しくなるようになっている。

第１の態様の第４または第５の可能性のある実装形態様式に関して、第６の可能性のある実装形態様式では、偏光制御デバイスは、
ビームコンバイナー１３０の出力ポートから抽出される光の光学的パワーを検出するように構成されている光電子検出器１７０をさらに含み、
第１の位相シフター１２０は、第１の位相シフター１２０に入力される光の位相を調節するように構成されており、光電子検出器１７０によって検出される光学的パワーが第１の最大値に達するようになっており、
第２の位相シフター１３３は、第２の位相シフター１３３に入力される光の位相を調節するように構成されており、光電子検出器１７０によって検出される光学的パワーが第２の最大値に達するようになっている。

第２の態様によれば、偏光制御方法が提供され、
入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするステップと、
ＴＥモード光の２つのビームの中のＴＥモード光の第１のビーム、または、ＴＭモード光の２つのビームの中のＴＭモード光の第１のビームを、ビームコンバイナーの第１の入力ポートに入力するステップ、および、第１の位相シフターを通して、ＴＥモード光の２つのビームの中のＴＥモード光の第２のビーム、または、ＴＭモード光の２つのビームの中のＴＭモード光の第２のビームを、ビームコンバイナーの第２の入力ポートに入力するステップと、
第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップ、および、ビームコンバイナーによって、ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップ、ならびに、ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるステップとを含む。

第２の態様に関して、第１の可能性のある実装形態様式では、入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするステップは、
偏光ビームスプリッターによって、入力光信号を、ＴＭモード光の第２のビームおよびＴＥモード光の第３のビームへとスプリットするステップ、ならびに、偏光回転子によって、ＴＥモード光の第３のビームをＴＭモード光の第１のビームに変換するステップ、または、
偏光ビームスプリッターによって、入力光を、ＴＥモード光の第２のビームおよびＴＭモード光の第３のビームへとスプリットするステップ、ならびに、偏光回転子によって、ＴＭモード光の第３のビームをＴＥモード光の第１のビームに変換するステップ
を含む。

第２の態様に関して、第２の可能性のある実装形態様式では、入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするステップは、
グレーティングカプラによって、入力光を、ＴＥモード光の第１のビームおよびＴＥモード光の第２のビームへとスプリットするステップ
を含む。

第２の態様に関して、または、第２の態様の第１もしくは第２の可能性のある実装形態様式に関して、第３の可能性のある実装形態様式では、第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップは、
ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームの間の位相差がπとなるように、第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップ
を含む。

第２の態様に関して、または、第２の態様の第１から第３の可能性のある実装形態様式のうちのいずれかの可能性のある実装形態様式に関して、第４の可能性のある実装形態様式では、ビームコンバイナーは、第１のマルチモード干渉カプラ、第２の位相シフター、および第２のマルチモード干渉カプラを含み、
ビームコンバイナーによって、ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップ、ならびに、ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるステップは、
第１のマルチモード干渉カプラによって、ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームに対して、干渉カップリングを行うステップ、ならびに、ＴＥモード光のそれぞれのビームの光学的パワーまたはＴＭモード光のそれぞれのビームの光学的パワーを、第１のマルチモード干渉カプラの第１の出力ポートおよび第２の出力ポートに均等に分配し、出力の２つのビームを得るステップと、
第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節し、ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップと、
第２のマルチモード干渉カプラによって、出力の２つのビームの中の出力の他のビームに対して、および、第２の位相シフターによって位相が調節された出力の１つのビームに対して、干渉カップリングを行い、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームを得るステップと
を含む。

第２の態様の第４の可能性のある実装形態様式に関して、第５の可能性のある実装形態様式では、第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節し、ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップは、
ビームコンバイナーのスプリット比が、ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームの間の光強度比に等しくなるように、第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節するステップ
を含む。

第２の態様の第４または第５の可能性のある実装形態様式に関して、第６の可能性のある実装形態様式では、方法は、
光電子検出器によって、ビームコンバイナーの出力ポートから抽出される微量の光の光学的パワーを検出するステップ
をさらに含み、
第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップは、
光電子検出器によって検出される光学的パワーが第１の最大値に達するように、第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップと、
を含み、
第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節するステップは、
光電子検出器によって検出される光学的パワーが第２の最大値に達するように、第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節するステップ
を含む。

前述の技術的解決策に基づいて、本発明の実施形態では、入力光は、ＴＥモード光またはＴＭモード光の２つのビームへとスプリットされ、位相シフターは、２つの光のビームの間の位相差を調節するために使用され、ビームコンバイナーは、スプリット比を調節し、２つの光のビームを１つの光のビームへと組み合わせる。したがって、安定したおよび極めて効率的な単一偏光の光は、比較的に低コストで任意の偏光状態の入力光から得られることができ、それによって、偏光制御の効率を向上させる。

本発明の実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、以下、本発明の実施形態を説明するために必要とされる添付の図面を簡潔に説明する。明らかに、以下の説明における添付の図面は、単に、本発明のいくつかの実施形態を示しており、当業者はさらに、創造的な労力なしに、これらの図面から他の図面を導き出すことも可能である。
本発明の実施形態による偏光制御デバイスの概略構造ダイアグラムである。本発明の別の実施形態による偏光制御デバイスの概略構造ダイアグラムである。本発明のさらに別の実施形態による偏光制御デバイスの概略構造ダイアグラムである。本発明の実施形態によるビームコンバイナーの概略構造ダイアグラムである。本発明の実施形態による、強度がどのように位相差とともに変化するかということを示す線グラフである。本発明の実施形態による、位相がどのように位相差とともに変化するかということを示す線グラフである。本発明のさらに別の実施形態による偏光制御デバイスの概略構造ダイアグラムである。本発明の実施形態による偏光制御方法の概略フローチャートである。

以下、本発明の実施形態における添付の図面を参照して、本発明の実施形態における技術的解決策を明確にかつ完全に説明している。明らかに、説明する実施形態は、本発明の実施形態のすべてというよりも一部である。創造的な労力なしに本発明の実施形態に基づいて当業者によって得られるすべての他の実施形態は、本発明の保護範囲内に入るべきである。

図１は、本発明の実施形態による偏光制御デバイス１００の概略構造ダイアグラムを示している。図１に示すように、偏光制御デバイス１００は、偏光ビームスプリッティング装置１１０、第１の位相シフター１２０、ビームコンバイナー１３０、導波路１４０、導波路１５０、および導波路１６０を含む。

導波路１４０は、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第１の出力ポートとビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートとを接続するように構成されている。

導波路１５０は、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第２の出力ポートと第１の位相シフター１２０の入力ポートとを接続するように構成されている。

導波路１６０は、第１の位相シフター１２０の出力ポートとビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートとを接続するように構成されている。

偏光ビームスプリッティング装置１１０は、入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするように構成されており、ＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームは、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを通して、それぞれ出力される。偏光ビームスプリッティング装置１１０の第１の出力ポートを通して出力されるＴＥモード光またはＴＭモード光のうちの１つのビームは、導波路１４０を通してビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートへ伝送される。偏光ビームスプリッティング装置１１０の第２の出力ポートを通して出力されるＴＥモード光またはＴＭモード光のうちの１つのビームは、導波路１５０を通して第１の位相シフター１２０の入力ポートへ伝送される。

第１の位相シフター１２０は、第１の位相シフター１２０に入力される光の位相を調節するように構成されている。導波路１５０を通して第１の位相シフター１２０の入力ポートへ伝送されるＴＥモード光またはＴＭモード光のうちの１つのビームの位相が第１の位相シフター１２０によって調節された後に、ＴＥモード光またはＴＭモード光のうちの１つのビームは、導波路１６０を通してビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートへ伝送される。したがって、第１の位相シフター１２０は、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートおよび第２の入力ポートへ伝送される光の２つのビームの間の位相差を調節することが可能である。

ビームコンバイナー１３０は、ビームコンバイナー１３０のスプリット比を調節し、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートおよび第２の入力ポートから入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるように構成されている。ビームコンバイナー１３０は、スプリット比を調節し、したがって、光エネルギー出力を調節することが可能であり、比較的に高い光エネルギー出力が得られることができようになっている。

本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスは、入力光を、ＴＥモード光またはＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするために、偏光ビームスプリッティング装置を使用し、２つの光のビームの間の位相差を調節するために、位相シフターを使用し、スプリット比を調節し、２つの光のビームを１つの光のビームへと組み合わせるために、ビームコンバイナーを使用している。したがって、安定したおよび極めて効率的な単一偏光の光は、比較的に低コストで任意の偏光状態の入力光から得られることができ、それによって、偏光制御の効率を向上させる。

本発明のある実施形態では、随時的に、図２に示されているように、偏光ビームスプリッティング装置１１０は、偏光ビームスプリッター１１１、偏光回転子１１２、および導波路１１３を含む。

導波路１１３は、偏光ビームスプリッター１１１の第１の出力ポートと偏光回転子１１２の入力ポートとを接続するように構成されている。

偏光ビームスプリッター１１１の第２の出力ポートは、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第２の出力ポートである。

偏光回転子１１２の出力ポートは、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第１の出力ポートである。

この実施形態では、偏光ビームスプリッティング装置１１０は、偏光回転子１１２と組み合わせた偏光ビームスプリッター１１１によって実装されている。

随時的に、ある実施形態では、偏光ビームスプリッター１１１は、入力光を２つの光のビーム、すなわち、ＴＥモード光の１つのビームおよびＴＭモード光の１つのビームへとスプリットするように構成されており、ＴＥモード光の１つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１の第１の出力ポートを通して出力され、ＴＭモード光の１つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１の第２の出力ポートを通して出力される。偏光ビームスプリッター１１１の第１の出力ポートを通して出力されるＴＥモード光は、導波路１１３を通して偏光回転子１１２の入力ポートへ伝送される。偏光ビームスプリッター１１１の第２の出力ポートを通して出力されるＴＭモード光は、導波路１５０を通して第１の位相シフター１２０の入力ポートへ伝送される。

偏光回転子１１２は、偏光回転子１１２の入力ポートから入力されるＴＥモード光をＴＭモード光に変換するように構成されている。導波路１１３を通して偏光回転子１１２の入力ポートへ伝送されるＴＥモード光は、偏光回転子１１２によってＴＭモード光へ変換され、次いで、導波路１５０を通してビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートへ伝送される。

導波路１５０を通して第１の位相シフター１２０の入力ポートへ伝送されるＴＭモード光の位相が第１の位相シフター１２０によって調節された後に、ＴＭモード光は、導波路１６０を通してビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートへ伝送される。

このように、ＴＭモード光の２つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１および偏光回転子１１２を使用することによって、任意の偏光状態の入力光から得られることができる。それらの位相差が第１の位相シフター１２０によって調節された後に、ＴＭモード光のこれらの２つのビームが、最後に、ビームコンバイナー１３０によって、ＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせられる。

随時的に、別の実施形態では、偏光ビームスプリッター１１１は、入力光を２つの光のビーム、すなわち、ＴＭモード光の１つのビームおよびＴＥモード光の１つのビームへとスプリットするように構成されており、ＴＭモード光の１つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１の第１の出力ポートを通して出力され、ＴＥモード光の１つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１の第２の出力ポートを通して出力される。偏光ビームスプリッター１１１の第１の出力ポートを通して出力されるＴＭモード光は、導波路１１３を通して偏光回転子１１２の入力ポートへ伝送される。偏光ビームスプリッター１１１の第２の出力ポートを通して出力されるＴＥモード光は、導波路１５０を通して第１の位相シフター１２０の入力ポートへ伝送される。

偏光回転子１１２は、偏光回転子１１２の入力ポートから入力されるＴＭモード光をＴＥモード光に変換するように構成されている。導波路１１３を通して偏光回転子１１２の入力ポートへ伝送されるＴＭモード光は、偏光回転子１１２によってＴＥモード光へ変換され、次いで、導波路１５０を通してビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートへ伝送される。

導波路１５０を通して第１の位相シフター１２０の入力ポートへ伝送されるＴＥモード光の位相が第１の位相シフター１２０によって調節された後に、ＴＥモード光は、導波路１６０を通してビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートへ伝送される。

このように、ＴＥモード光の２つのビームが、偏光ビームスプリッター１１１および偏光回転子１１２を使用することによって、任意の偏光状態の入力光から得られることができる。それらの位相差が第１の位相シフター１２０によって調節された後に、ＴＥモード光のこれらの２つのビームが、最後に、ビームコンバイナー１３０によって、ＴＥモード光の１つのビームへと組み合わせられる。

随時的に、偏光ビームスプリッター１１２は、方向性カプラに基づく偏光ビームスプリッターを使用することが可能である。そのような偏光ビームスプリッターでは、方向性カプラの導波路幅および導波路間隔は、ＴＭモードのカップリング長さがＴＥモードのカップリング長さよりもかなり小さくなるように設計されている。次いで、方向性カプラの長さは、ＴＭモードのカップリング長さに対して設定されており、ＴＭモードが別の導波路に十分に結合されている場合には、ＴＥモードのほとんどすべてのエネルギーが、オリジナルの導波路の中に依然として伝送されることができるようになっており、それによって、偏光ビームスプリッティングの機能を実現する。このビームスプリッターの偏光消光比は、２０ｄＢに達することが可能である。偏光ビームスプリッティングの機能が実現されることができるという条件で、偏光ビームスプリッター１１２は、別のタイプの偏光ビームスプリッターを使用することも可能であり、本発明は、それに対する制限を何も設定していないということが理解されるべきである。

本発明の別の実施形態では、随時的に、図３に示されているように、偏光ビームスプリッティング装置１１０は、グレーティングカプラ１１４である。すなわち、この実施形態では、偏光ビームスプリッティング装置１１０は、グレーティングカプラ１１４によって実装されている。グレーティングカプラ１１４の第１の出力ポートは、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第１の出力ポートであり、グレーティングカプラ１１４の第２の出力ポートは、偏光ビームスプリッティング装置１１０の第２の出力ポートである。

グレーティングカプラ１１４は、入力光をＴＥモード光の２つのビームへとスプリットするように構成されている。入力光は、グレーティングカプラ１１４の中へ垂直方向に結合されており、グレーティングカプラ１１４は、入力光をＴＥモード光の２つのビームへとスプリットする。グレーティングカプラ１１４の第１の出力ポートを通して出力されるＴＥモード光は、導波路１４０を通してビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートへ伝送される。グレーティングカプラ１１４の第２の出力ポートを通して出力されるＴＥモード光は、導波路１５０を通して第１の位相シフター１２０の入力ポートへ伝送され、次いで、その位相が第１の位相シフター１２０によって調節された後に、導波路１６０を通してビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートへ伝送される。すなわち、ＴＥモード光のこれらの２つのビームの間の位相差は、第１の位相シフター１２０によって調節されことができる。最後に、ＴＥモード光のこれらの２つのビームは、ビームコンバイナー１３０によってＴＥモード光の１つのビームへと組み合わせられる。

本発明のこの実施形態では、随時的に、図４に示されているように、ビームコンバイナー１３０は、第１のマルチモード干渉カプラ１３１、第２のマルチモード干渉カプラ１３２、第２の位相シフター１３３、導波路１３４、導波路１３５、および導波路１３６を含む。

導波路１３４は、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第１の出力ポートと第２のマルチモード干渉カプラ１３２の第１の入力ポートとを接続するように構成されている。

導波路１３５は、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第２の出力ポートと第２の位相シフター１３３の入力ポートとを接続するように構成されている。

導波路１３６は、第２の位相シフター１３３の出力ポートと第２のマルチモード干渉カプラ１３２の第２の入力ポートとを接続するように構成されている。

第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第１の入力ポートは、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートであり、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第２の入力ポートは、ビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートである。

第２のマルチモード干渉カプラ１３２の出力ポートは、ビームコンバイナー１３０の出力ポートである。

この実施形態では、ビームコンバイナー１３０は、第１のマルチモード干渉カプラ１３１および第２のマルチモード干渉カプラ１３２をカスケード接続することによって形成されており、第２の位相シフター１３３が間に配設されており、２つの光のビームの間の位相差を変化させる。

第１のマルチモード干渉カプラ１３１は、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートおよび第２の入力ポートから入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームに対して干渉カップリングを行い、ＴＥモード光のそれぞれのビームの光学的パワー、または、ＴＭモード光のそれぞれのビームの光学的パワーを、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第１の出力ポートおよび第２の出力ポートに均等に分配するように構成されており、出力の２つのビームを得るようになっている。

第２の位相シフター１３３は、第２の位相シフター１３３に入力される光の位相を調節するように構成されており、ビームコンバイナー１３０のスプリット比を調節するようになっている。すなわち、第２の位相シフター１３３は、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節し、ビームコンバイナーのスプリット比を調節するようになっている。

第２のマルチモード干渉カプラ１３２は、第２のマルチモード干渉カプラ１３２の入力の２つのビームに対して干渉カップリングを行うように構成されており、出力の１つのビームを得るようになっている。すなわち、第２のマルチモード干渉カプラ１３２は、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の出力の２つのビームの中の出力の他方のビーム、および、位相が第２の位相シフター１３３によって調節された出力の１つのビームに対して干渉カップリングを行い、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームを得るようになっている。

随時的に、第１のマルチモード干渉カプラ１３１および第２のマルチモード干渉カプラ１３２は、同じサイズのものであることが可能である。

第１のマルチモード干渉カプラ１３１の長さおよび第２のマルチモード干渉カプラ１３２の長さは、Ｌ＝Ｌ_π／２である。モード伝搬分析方法によれば、以下が得られる。
Ｌ_π＝４ｎ_sＷ_e ²／３λ₀ （１）

ここで、ｎ_sは、スラブ型導波路基本モードの有効屈折率であり、Ｗ_eは、スラブ型導波路基本モードの有効モードフィールド幅であり、λ₀は、スラブ型導波路の中で伝送される光波の真空の中での波長である。

モード伝搬分析方法によれば、前述のパラメーターによって決定されるマルチモード干渉カプラのバー伝達関数（bar transfer function）Ｔ_barおよびクロス伝達関数（cross transfer function）Ｔ_crossが、別々に以下のようになるということが得られる。

ここで、βは、スラブ型導波路基本モードの伝搬定数である。

導波路１３６の中を伝送される光と導波路１３４の中を伝送される光との間の位相差がδである場合には、Ｅ_Gは、ビームコンバイナー１３０の出力ポート（すなわち、第２のマルチモード干渉カプラ１３２の出力ポート）における電界強度であり、Ｅ_AおよびＥ_Bは、それぞれ、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートにおける電界強度、および、ビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートにおける電界強度であり（すなわち、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第１の入力ポートおよび第２の入力ポート）、ビームコンバイナー１３０の出力の関数が、以下の式に示されている。

光が、第２のマルチモード干渉カプラ１３２の出力ポートに入射し、第１のマルチモード干渉カプラ１３１の第１の入力ポートおよび第２の入力ポートを通して出力されると仮定すれば、図５ａおよび図５ｂにそれぞれ示されているように、光の強度および位相がどのように位相差δとともに変化するかということを示す曲線が得られることができる。図５ａでは、点線および実線は、第１の入力ポートにおける出力パワー、および、第２の入力ポートにおける出力パワーをそれぞれ示しており、また、それらの間の比は、ビームコンバイナーのスプリット比である。δが０からπへ変化するときに、スプリット比は０から無限大へ変化するということが、図５ａから理解され得る。δが０からπへ変化するときに、第１の入力ポートと第２の入力ポートとの間の出力位相差は、πに固定されているということが、図５ｂから理解され得る。したがって、位相差δが０からπへ変化するときに、任意のスプリット比を備えるビームコンバイナーが得られることができ、第１の入力ポートと第２の入力ポートとの間の出力位相差がπに固定されている。

光学経路の可逆性の原理によれば、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートおよび第２の入力ポートから入力される任意の光強度比の光に関して、第１の位相シフター１２０は、調節を行うことが可能であり、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートから入力される光とビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートから入力される光との間の位相差がπとなるようになっている。また、ビームコンバイナー１３０の中の第２の位相シフター１３３は、調節を行うことが可能であり、ビームコンバイナー１３０のスプリット比が、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートから入力される光とビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートから入力される光との間の光強度比に等しくなるようになっている。このように、ビームコンバイナー１３０の出力ポートにおける光強度は、１で固定されており（すなわち、入力光強度に等しい）、それによって、理論的に無損失のビーム組み合わせを実現する。

したがって、本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスは、第１の位相シフター１２０を使用し、第１の位相シフター１２０に入力される光の位相を調節し、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートから入力される光とビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートから入力される光との間の位相差がπとなるようになっており、また、第２の位相シフター１３３を使用し、第２の位相シフター１３３に入力される光の位相を調節し、ビームコンバイナー１３０のスプリット比が、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートから入力される光とビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートから入力される光との間の光強度比に等しくなるようになっている。したがって、安定した極めて効率的な単一偏光の光が、任意の偏光状態で入力光から得られることができ、それによって、偏光制御の効率を向上させる。

第１の位相シフター１２０および第２の位相シフター１３３は、調節を行うことが可能であり、ビームコンバイナー１３０の出力が最大値に達することができるようになっているということが、前述の分析から学ばれ得る。随時的に、光電子検出器が使用され、ビームコンバイナー１３０の出力を検出し、調節のための基準を提供することが可能である。

本発明のこの実施形態では、随時的に、図６に示されているように、偏光制御デバイス１００は、
ビームコンバイナー１３０の出力ポートから抽出される微量の光の光学的パワーを検出するように構成されている光電子検出器１７０をさらに含む。

この実施形態では、光電子検出器１７０は、ビームコンバイナー１３０の出力ポートからの微量の光を抽出し、光の光学的パワーを検出し、検出結果は、第１の位相シフター１２０および第２の位相シフター１３３による調節の最適点を決定するための基準としての役割を果たす。抽出される微量の光のエネルギーは、挿入損失を低減させるように、可能な限り小さくなるべきであり、可能な限り多くのエネルギーが次のデバイスへ伝達されることを確実にする。一方、抽出される微量の光のエネルギーは、光電子検出コンポーネントの検出限界よりも高くなるべきであり、効果的な検出を確実にする。

随時的に、第１の位相シフター１２０は、第１の位相シフター１２０に入力される光の位相を調節し、光電子検出器１７０によって検出される光学的パワーが第１の最大値に達するようになっており、
第２の位相シフター１３３は、第２の位相シフター１３３に入力される光の位相を調節し、光電子検出器１７０によって検出される光学的パワーが第２の最大値に達するようになっている。

具体的には、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートおよび第２の入力ポートから入力される任意の光強度比の光に関して、第１に、第１の位相シフター１２０が調節を行い、光電子検出器１７０によって検出される光学的パワーが、最大値（第１の最大値として表される）に達するようになっており、ここで、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートから入力される光とビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートから入力される光との間の位相差はπであり、次いで、ビームコンバイナー１３０の中の第２の位相シフター１３３が調節を行い、光電子検出器１７０によって検出される光学的パワーが最大値（第２の最大値として表される）に達するようになっており、ここで、ビームコンバイナー１３０のスプリット比は、ビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートから入力される光とビームコンバイナー１３０の第２の入力ポートから入力される光との間の光強度比に等しい。

前述の調節プロセスは、具体的には、制御アルゴリズムによって実装されることができる。たとえば、制御アルゴリズムのプロセスは、以下の通りであることが可能である。検出器１７０によって検出される光学的パワーが最大値に達するように、第１の位相シフター１２０によって調節すること、および、光電子検出器１７０によって検出される光学的パワーが最大値に達するように、ビームコンバイナー１３０の中の第２の位相シフター１３３によって調節すること。制御アルゴリズムの複雑性は、２＊Ｏ（Ｎ）である。たとえば、Ｎの値は、概して１００であることが可能である。したがって、制御アルゴリズムの複雑性は、比較的に低くなる。

本発明のこの実施形態では、随時的に、第１の位相シフター１２０および第２の位相シフター１３３の両方は、サーマルチューニングの原理に基づいて作り出される位相シフターであることが可能である。構造の観点からそれらは、電極および金属熱電対を含む。サーマルチューニングの原理では、シリコンの熱光学的効果（∂Ｎ／∂Ｔ＝１．８６ｘ１０^-4）が使用され、シリコンベースの導波路が、その有効屈折率を変化させるように加熱され、光学的な距離および位相を変化させるようになっている。一般的に、サーマルチューニングの周波数ｆは、５０ｋＨｚに達することが可能である。前述の制御アルゴリズムの複雑性が２＊Ｏ（１００）であるということを考慮すると、本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスのスタートアップ時間ｔは、単にｔ＝１／ｆ＊２００＝４ｍｓであるということが得られることができる。すなわち、スタートアップ時間は、比較的に短い。

また、本発明のこの実施形態では、随時的に、第１の位相シフター１２０および第２の位相シフター１３３の両方は、電気チューニングの原理に基づいて作り出される位相シフターであることが可能である。電気チューニングに基づく位相シフターは、ＰＩＮ接合に基づくキャリア注入モデル、または、歪みシリコンに基づく線形電気光学効果モデルなどのような方法を使用することによって実装されることができる。

本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスは、偏光保持光ファイバーおよび偏光コントローラーなどのような、コストのかかるコンポーネントを使用することを必要とせず、シングルモード光ファイバーだけを使用することによって実装されることができる。ビーム組み合わせ技術が使用されるので、１つの光のビームだけが出力される。したがって、後続の動作を行うためにダブルの光学的なコンポーネントを使用することは必要でなく、それによって、コンポーネントコストを低減させる。加えて、本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスは、光ファイバーと導波路との間の光学的な軸線アライメントを必要とせず、それによって、カプセル化の難易度を低下させ、カプセル化コストを低減させる。したがって、本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスは、比較的に低コストで作り出されることができる。

本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスは、位相チューニングおよびスプリット比チューニングに基づくビーム組み合わせ技術を使用する。偏光ビームスプリッターまたはグレーティングカプラを通過する２つの光のビームの強度および位相情報にかかわらず、最大の安定した出力が、ビーム組み合わせの後に得られることができる。これは、高速信号の信号対雑音比を安定化させることを助ける。加えて、本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスは、ターミナルチップの上に配設されており、偏光出力は、シリコンベースの光導波路機能デバイスの中へ直接的に結合されている。したがって、余分な偏光干渉要因が存在せず、安定した偏光出力が得られることができる。したがって、本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスを使用することによって、安定した極めて効率的な単一偏光出力が得られることができる。

本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスは、任意の偏光状態の入力光に対して偏光制御を行うことが可能であり、それによって、その適用範囲を拡張する。

本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスの２つの調節プロセスは独立しており、制御アルゴリズムの複雑性は、単に２＊Ｏ（Ｎ）である。サーマルチューニングに関して、４ｍｓのスタートアップ時間が得られることができる。電気チューニングが使用される場合には、スタートアップ時間は、より短くなることが可能である。したがって、本発明のこの実施形態による偏光制御デバイスを使用することによって、比較的に短いスタートアップ時間が得られることができる。

先述のものは、本発明の実施形態による偏光制御デバイスを詳細に説明してきた。以下のものは、本発明の実施形態による偏光制御方法を説明している。

図７は、本発明の実施形態による偏光制御方法７００の概略フローチャートを示している。図７に示されているように、方法は、
Ｓ７１０：入力光を、ＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするステップと、
Ｓ７２０：ＴＥモード光の２つのビームの中のＴＥモード光の第１のビーム、または、ＴＭモード光の２つのビームの中のＴＭモード光の第１のビームを、ビームコンバイナーの第１の入力ポートに入力するステップ、および、第１の位相シフターを通して、ＴＥモード光の２つのビームの中のＴＥモード光の第２のビーム、または、ＴＭモード光の２つのビームの中のＴＭモード光の第２のビームを、ビームコンバイナーの第２の入力ポートに入力するステップと、
Ｓ７３０：第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップ、および、ビームコンバイナーによって、ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップ、ならびに、ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるステップとを含む。

本発明のこの実施形態による偏光制御方法７００のそれぞれのプロセスは、本発明の前述の実施形態による偏光制御デバイス１００の中のモジュールによって実装されことができるということが理解されるべきである。対応する具体的な説明に関して、前述の実施形態を参照されたい。そして、詳細は、本明細書で繰り返して説明されていない。

本発明のこの実施形態による偏光制御方法では、入力光は、ＴＥモード光またはＴＭモード光の２つのビームへとスプリットされ、２つの光のビームの間の位相差およびビームコンバイナーのスプリット比が調節され、次いで、２つの光のビームが、１つの光のビームへと組み合わせられる。したがって、安定したおよび極めて効率的な単一偏光の光は、比較的に低コストで任意の偏光状態の入力光から得られることができ、それによって、偏光制御の効率を向上させる。

本発明のある実施形態では、随時的に、入力光を、ＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするステップは、
偏光ビームスプリッターによって、入力光を、ＴＭモード光の第２のビームおよびＴＥモード光の第３のビームへとスプリットするステップ、ならびに、偏光回転子によって、ＴＥモード光の第３のビームをＴＭモード光の第１のビームに変換するステップ、または、
偏光ビームスプリッターによって、入力光を、ＴＥモード光の第２のビームおよびＴＭモード光の第３のビームへとスプリットするステップ、ならびに、偏光回転子によって、ＴＭモード光の第３のビームをＴＥモード光の第１のビームに変換するステップ
を含む。

本発明の別の実施形態では、随時的に、入力光を、ＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするステップは、
グレーティングカプラによって、入力光を、ＴＥモード光の第１のビームおよびＴＥモード光の第２のビームへとスプリットするステップ
を含む。

本発明のこの実施形態では、随時的に、第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップは、
ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームの間の位相差がπとなるように、第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップ
を含む。

本発明のこの実施形態では、随時的に、ビームコンバイナーは、第１のマルチモード干渉カプラ、第２の位相シフター、および第２のマルチモード干渉カプラを含む。

このケースでは、ビームコンバイナーによって、ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップ、ならびに、ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるステップは、
第１のマルチモード干渉カプラによって、ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームに対して、干渉カップリングを行うステップ、ならびに、ＴＥモード光のそれぞれのビームの光学的パワーまたはＴＭモード光のそれぞれのビームの光学的パワーを、第１のマルチモード干渉カプラの第１の出力ポートおよび第２の出力ポートに均等に分配し、出力の２つのビームを得るステップと、
第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節し、ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップと、
第２のマルチモード干渉カプラによって、出力の２つのビームの中の出力の他のビームに対して、および、第２の位相シフターによって位相が調節された出力の１つのビームに対して、干渉カップリングを行い、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームを得るステップと
を含む。

本発明のこの実施形態では、随時的に、第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節し、ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップは、
ビームコンバイナーのスプリット比が、ビームコンバイナーの第１の入力ポートおよび第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の２つのビームまたはＴＭモード光の２つのビームの間の光強度比に等しくなるように、第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビーム位相を調節するステップ
を含む。

本発明のこの実施形態では、随時的に、方法７００は、
光電子検出器によって、ビームコンバイナーの出力ポートから抽出される微量の光の光学的パワーを検出するステップ
をさらに含み、
第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップは、
光電子検出器によって検出される光学的パワーが第１の最大値に達するように、第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の第２のビームの位相またはＴＭモード光の第２のビームの位相を調節するステップと、
を含み、
第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節するステップは、
光電子検出器によって検出される光学的パワーが第２の最大値に達するように、第２の位相シフターによって、出力の２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節するステップ
を含む。

当業者は、本明細書に開示されている実施形態において説明されている例を参照して、ユニットおよびアルゴリズムステップが、電子的なハードウェア、コンピューターソフトウェア、または、それらの組み合わせによって実装されることができるということに気付くことが可能である。ハードウェアとソフトウェアとの間の互換性を明確に説明するために、前述のものは、機能にしたがってそれぞれの例の構成およびステップを全体的に説明してきた。ハードウェアまたはソフトウェアによって機能が果たされるかということは、技術的解決策の特定の適用条件および設計制約条件に依存する。当業者は、異なる方法を使用し、それぞれの特定の用途に関して説明されている機能を実装することが可能であるが、その実装は本発明の範囲を超えないということが考慮されるべきである。

本出願において提供されているいくつかの実施形態では、開示されているシステム、装置、および方法は、他の様式で実装され得るということが理解されるべきである。たとえば、説明されている装置実施形態は、単に例示的なものである。たとえば、ユニットディビジョンは、単に論理機能ディビジョンであり、実際の実装形態では、他のディビジョンが存在することが可能である。たとえば、複数のユニットまたはコンポーネントは、組み合わせられ、もしくは、別のシステムの中へ統合されることができ、または、いくつかの特徴は、無視され、もしくは実施されなくてもよい。加えて、表示または議論されている相互カップリングまたは直接的なカップリングもしくは通信接続は、いくつかのインターフェースを通して実装されることができる。装置同士またはユニット同士の間の間接的なカップリングまたは通信接続は、電子的な形態、機械的な形態、または他の形態で実装されることができる。

別々のパーツとして説明されているユニットは、物理的に別々であってもまたはなくてもよく、ユニットとして表示されているパーツは、物理的なユニットであってもなくてもよく、１つの位置に位置付けされることができ、または、複数のネットワークユニットの上に分配されることができる。ユニットの一部またはすべては、実際の必要性にしたがって選択され、本発明の実施形態の解決策の目的を実現することが可能である。

加えて、本発明の実施形態における機能ユニットは、１つの処理ユニットへと統合されることができ、または、ユニットのそれぞれは、物理的に単独で存在することが可能であり、または、２つ以上のユニットが、１つのユニットへと統合されている。統合されたユニットは、ハードウェアの形態で実装されることができ、または、ソフトウェア機能ユニットの形態で実装されることができる。

統合されたユニットが、ソフトウェア機能ユニットの形態で実装され、かつ、独立した製品として販売または使用されるときには、統合されたユニットは、コンピューター可読のストレージ媒体の中に記憶されることができる。そのような理解に基づいて、本質的に、本発明の技術的解決策、または、先行技術に貢献する部分、または、技術的解決策のすべてもしくは一部は、ソフトウェア製品の形態で実装されることができる。コンピューターソフトウェア製品は、ストレージ媒体の中に記憶され、本発明の実施形態において説明されている方法のステップのすべてまたは一部を行うように、コンピューターデバイス（それは、パーソナルコンピューター、サーバー、またはネットワークデバイスであることが可能である）に指示するためのいくつかのインストラクションを含む。前述のストレージ媒体は、ＵＳＢフラッシュドライブ、リムーバブルハードディスク、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ、リードオンリーメモリー）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ、ランダムアクセスメモリー）、磁気ディスク、または光ディスクなどのような、プログラムコードを記憶することができる任意の媒体を含む。

前述の説明は、単に、本発明の特定の実施形態であるが、本発明の保護範囲を限定するように意図されてはいない。本発明において開示されている技術的範囲内の当業者によって容易に考え出される任意の修正または置換は、本発明の保護範囲の中に入るべきである。したがって、本発明の保護範囲は、請求項の保護範囲の影響下にあるべきである。

偏光回転子１１２は、偏光回転子１１２の入力ポートから入力されるＴＥモード光をＴＭモード光に変換するように構成されている。導波路１１３を通して偏光回転子１１２の入力ポートへ伝送されるＴＥモード光は、偏光回転子１１２によってＴＭモード光へ変換され、次いで、導波路１４０を通してビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートへ伝送される。

偏光回転子１１２は、偏光回転子１１２の入力ポートから入力されるＴＭモード光をＴＥモード光に変換するように構成されている。導波路１１３を通して偏光回転子１１２の入力ポートへ伝送されるＴＭモード光は、偏光回転子１１２によってＴＥモード光へ変換され、次いで、導波路１４０を通してビームコンバイナー１３０の第１の入力ポートへ伝送される。

Claims

偏光制御デバイスであって、
偏光ビームスプリッティング装置（１１０）、第１の位相シフター（１２０）、ビームコンバイナー（１３０）、導波路（１４０）、導波路（１５０）、および導波路（１６０）を含み、
前記導波路（１４０）は、前記偏光ビームスプリッティング装置（１１０）の第１の出力ポートと前記ビームコンバイナー（１３０）の第１の入力ポートとを接続するように構成されており、
前記導波路（１５０）は、前記偏光ビームスプリッティング装置（１１０）の第２の出力ポートと前記第１の位相シフター（１２０）の入力ポートとを接続するように構成されており、
前記導波路（１６０）は、前記第１の位相シフター（１２０）の出力ポートと前記ビームコンバイナー（１３０）の第２の入力ポートとを接続するように構成されており、
前記偏光ビームスプリッティング装置（１１０）は、入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするように構成されており、ＴＥモード光の前記２つのビームまたはＴＭモード光の前記２つのビームは、前記偏光ビームスプリッティング装置（１１０）の前記第１の出力ポートおよび前記第２の出力ポートを通して、それぞれ出力され、
前記第１の位相シフター（１２０）は、前記第１の位相シフター（１２０）に入力される光の位相を調節するように構成されており、
前記ビームコンバイナー（１３０）は、前記ビームコンバイナー（１３０）のスプリット比を調節し、前記ビームコンバイナー（１３０）の前記第１の入力ポートおよび前記第２の入力ポートからそれぞれ入力されるＴＥモード光の前記２つのビームまたはＴＭモード光の前記２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるように構成されている
ことを特徴とする偏光制御デバイス。
前記偏光ビームスプリッティング装置（１１０）は、偏光ビームスプリッター（１１１）、偏光回転子（１１２）、および導波路（１１３）を含み、
前記導波路（１１３）は、前記偏光ビームスプリッター（１１１）の第１の出力ポートと前記偏光回転子（１１２）の入力ポートとを接続するように構成されており、
前記偏光ビームスプリッター（１１１）の第２の出力ポートは、前記偏光ビームスプリッティング装置（１１０）の前記第２の出力ポートであり、
前記偏光回転子（１１２）の出力ポートは、前記偏光ビームスプリッティング装置（１１０）の前記第１の出力ポートであり、前記偏光ビームスプリッター（１１１）は、入力光を２つの光のビーム、すなわち、ＴＥモード光の１つのビームおよびＴＭモード光の１つのビームへとスプリットするように構成されており、ＴＥモード光の前記１つのビームが、前記偏光ビームスプリッター（１１１）の前記第１の出力ポートを通して出力され、ＴＭモード光の前記１つのビームが、前記偏光ビームスプリッター（１１１）の前記第２の出力ポートを通して出力され、
前記偏光回転子（１１２）は、前記偏光回転子（１１２）の前記入力ポートから入力される前記ＴＥモード光をＴＭモード光に変換するように構成されており、または、
前記偏光ビームスプリッター（１１１）は、前記入力光を２つの光のビーム、すなわち、ＴＭモード光の１つのビームおよびＴＥモード光の１つのビームへとスプリットするように構成されており、ＴＭモード光の前記１つのビームが、前記偏光ビームスプリッター（１１１）の前記第１の出力ポートを通して出力され、ＴＥモード光の前記１つのビームが、前記偏光ビームスプリッター（１１１）の前記第２の出力ポートを通して出力され、
前記偏光回転子（１１２）は、前記偏光回転子（１１２）の前記入力ポートから入力される前記ＴＭモード光をＴＥモード光に変換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の偏光制御デバイス。
前記偏光ビームスプリッティング装置（１１０）は、グレーティングカプラ（１１４）であり、前記グレーティングカプラ（１１４）は、前記入力光をＴＥモード光の２つのビームへとスプリットするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の偏光制御デバイス。
前記第１の位相シフター（１２０）は、前記第１の位相シフター（１２０）に入力される前記光の前記位相を調節するように構成されており、前記ビームコンバイナー（１３０）の前記第１の入力ポートから入力される光と前記ビームコンバイナー（１３０）の前記第２の入力ポートから入力される光との間の位相差がπになるようになることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の偏光制御デバイス。
前記ビームコンバイナー（１３０）は、第１のマルチモード干渉カプラ（１３１）、第２のマルチモード干渉カプラ（１３２）、第２の位相シフター（１３３）、導波路（１３４）、導波路（１３５）、および導波路（１３６）を含み、
前記第１のマルチモード干渉カプラ（１３１）の第１の入力ポートは、前記ビームコンバイナー（１３０）の前記第１の入力ポートであり、前記第１のマルチモード干渉カプラ（１３１）の第２の入力ポートは、前記ビームコンバイナー（１３０）の前記第２の入力ポートであり、
前記第２のマルチモード干渉カプラ（１３２）の出力ポートは、前記ビームコンバイナー（１３０）の出力ポートであり、
前記導波路（１３４）は、前記第１のマルチモード干渉カプラ（１３１）の第１の出力ポートと前記第２のマルチモード干渉カプラ（１３２）の第１の入力ポートとを接続するように構成されており、
前記導波路（１３５）は、前記第１のマルチモード干渉カプラ（１３１）の第２の出力ポートと前記第２の位相シフター（１３３）の入力ポートとを接続するように構成されており、
前記導波路（１３６）は、前記第２の位相シフター（１３３）の出力ポートと前記第２のマルチモード干渉カプラ（１３２）の第２の入力ポートとを接続するように構成されており、
前記第１のマルチモード干渉カプラ（１３１）は、前記ビームコンバイナー（１３０）の前記第１の入力ポートおよび前記第２の入力ポートから入力されるＴＥモード光の前記２つのビームまたはＴＭモード光の前記２つのビームに対して干渉カップリングを行い、ＴＥモード光のそれぞれのビームの光学的パワー、または、ＴＭモード光のそれぞれのビームの光学的パワーを、前記第１のマルチモード干渉カプラ（１３１）の前記第１の出力ポートおよび前記第２の出力ポートに均等に分配するように構成されており、出力の２つのビームを得るようになっており、
前記第２の位相シフター（１３３）は、前記第２の位相シフター（１３３）に入力される光の位相を調節するように構成されており、前記ビームコンバイナー（１３０）の前記スプリット比を調節するようになっており、
前記第２のマルチモード干渉カプラ（１３２）は、前記第２のマルチモード干渉カプラ（１３２）の入力の２つのビームに対して干渉カップリングを行うように構成されており、出力の１つのビームを得るようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の偏光制御デバイス。
前記第２の位相シフター（１３３）は、前記第２の位相シフター（１３３）に入力される前記光の前記位相を調節するように構成されており、前記ビームコンバイナー（１３０）の前記スプリット比が、前記ビームコンバイナー（１３０）の前記第１の入力ポートから入力される前記光と前記ビームコンバイナー（１３０）の前記第２の入力ポートから入力される前記光との間の光強度比に等しくなるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の偏光制御デバイス。
前記偏光制御デバイスは、
前記ビームコンバイナー（１３０）の前記出力ポートから抽出される光パワーを検出するように構成されている光電子検出器（１７０）をさらに含み、
前記第１の位相シフター（１２０）は、前記第１の位相シフター（１２０）に入力される前記光の前記位相を調節するように構成されており、前記光電子検出器（１７０）によって検出される前記光パワーが第１の最大値に達するようになっており、
前記第２の位相シフター（１３３）は、前記第２の位相シフター（１３３）に入力される前記光の前記位相を調節するように構成されており、前記光電子検出器（１７０）によって検出される前記光パワーが第２の最大値に達するようになっていることを特徴とする請求項５または６に記載の偏光制御デバイス。
偏光制御方法であって、
入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへとスプリットするステップと、
ＴＥモード光の前記２つのビームの中のＴＥモード光の第１のビーム、または、ＴＭモード光の前記２つのビームの中のＴＭモード光の第１のビームを、ビームコンバイナーの第１の入力ポートに入力するステップ、および、第１の位相シフターを通して、ＴＥモード光の前記２つのビームの中のＴＥモード光の第２のビーム、または、ＴＭモード光の前記２つのビームの中のＴＭモード光の第２のビームを、前記ビームコンバイナーの第２の入力ポートに入力するステップと、
前記第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の前記第２のビームの位相またはＴＭモード光の前記第２のビームの位相を調節するステップ、および、前記ビームコンバイナーによって、前記ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップ、ならびに、前記ビームコンバイナーの前記第１の入力ポートおよび前記第２の入力ポートにそれぞれ入力されるＴＥモード光の前記２つのビームまたはＴＭモード光の前記２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるステップと
を含むことを特徴とする偏光制御方法。
入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへと前記スプリットするステップは、
偏光ビームスプリッターによって、前記入力光を、ＴＭモード光の前記第２のビームおよびＴＥモード光の第３のビームへとスプリットするステップ、および、偏光回転子によって、ＴＥモード光の前記第３のビームをＴＭモード光の前記第１のビームに変換するステップ、または、
偏光ビームスプリッターによって、前記入力光を、ＴＥモード光の前記第２のビームおよびＴＭモード光の第３のビームへとスプリットするステップ、および、偏光回転子によって、ＴＭモード光の前記第３のビームをＴＥモード光の前記第１のビームに変換するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の偏光制御方法。
入力光を、横方向電気ＴＥモード光の２つのビームまたは横方向磁気ＴＭモード光の２つのビームへと前記スプリットするステップは、
グレーティングカプラによって、前記入力光を、ＴＥモード光の前記第１のビームおよびＴＥモード光の前記第２のビームへとスプリットするステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の偏光制御方法。
前記第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の前記第２のビームの位相またはＴＭモード光の前記第２のビームの位相を調節するステップは、
前記ビームコンバイナーの前記第１の入力ポートおよび前記第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の前記２つのビームまたはＴＭモード光の前記２つのビームの間の位相差がπとなるように、前記第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の前記第２のビームの前記位相またはＴＭモード光の前記第２のビームの前記位相を調節するステップを含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の偏光制御方法。
前記ビームコンバイナーは、第１のマルチモード干渉カプラ、第２の位相シフター、および第２のマルチモード干渉カプラを含み、
前記ビームコンバイナーによって、前記ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップ、および、前記ビームコンバイナーの前記第１の入力ポートおよび前記第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の前記２つのビームまたはＴＭモード光の前記２つのビームを、ＴＥモード光の１つのビームまたはＴＭモード光の１つのビームへと組み合わせるステップは、
前記ビームコンバイナーの第１のマルチモード干渉カプラによって、前記ビームコンバイナーの前記第１の入力ポートおよび前記第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の前記２つのビームまたはＴＭモード光の前記２つのビームに対して、干渉カップリングを行うステップ、および、ＴＥモード光のそれぞれのビームの光パワーまたはＴＭモード光のそれぞれのビームの光パワーを、前記第１のマルチモード干渉カプラの第１の出力ポートおよび第２の出力ポートに均等に分配し、出力の２つのビームを得るステップと、
前記ビームコンバイナーの第２の位相シフターによって、出力の前記２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節し、前記ビームコンバイナーの前記スプリット比を調節するステップと、
前記ビームコンバイナーの第２のマルチモード干渉カプラによって、出力の前記２つのビームの中の出力の他のビームに対して、および、前記第２の位相シフターによって位相が調節された出力の１つのビームに対して、干渉カップリングを行い、ＴＥモード光の前記１つのビームまたはＴＭモード光の前記１つのビームを得るステップと
を含むことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の偏光制御方法。
前記第２の位相シフターによって、出力の前記２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を調節し、前記ビームコンバイナーのスプリット比を調節するステップは、
前記ビームコンバイナーの前記スプリット比が、前記ビームコンバイナーの前記第１の入力ポートおよび前記第２の入力ポートに入力されるＴＥモード光の前記２つのビームまたはＴＭモード光の前記２つのビームの間の光強度比に等しくなるように、前記第２の位相シフターによって、出力の前記２つのビームの中の出力の前記１つのビームの位相を調節するステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の偏光制御方法。
前記方法は、
光電子検出器によって、前記ビームコンバイナーの出力ポートから抽出される微量の光の光パワーを検出するステップをさらに含み、
前記第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の前記第２のビームの前記位相またはＴＭモード光の前記第２のビームの前記位相を前記調節するステップは、
前記光電子検出器によって検出される前記光パワーが第１の最大値に達するように、前記第１の位相シフターによって、ＴＥモード光の前記第２のビームの前記位相またはＴＭモード光の前記第２のビームの前記位相を調節するステップと
を含み、
前記第２の位相シフターによって、出力の前記２つのビームの中の出力の１つのビームの位相を前記調節するステップは、
前記光電子検出器によって検出される前記光パワーが第２の最大値に達するように、前記第２の位相シフターによって、出力の前記２つのビームの中の出力の前記１つのビームの前記位相を調節するステップを含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の偏光制御方法。