JP2021184110A - Light monitor circuit - Google Patents

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Abstract

To provide a light monitor circuit capable of controlling by monitoring the power of polarization multiplexed signal light using a single PD with a simple control circuit at low cost.SOLUTION: The light monitor circuit has a polarization diversity configuration including a polarization splitting and merging circuit and a polarization rotation circuit. The light monitor circuit comprises: an optical branch circuit for TE polarization component on a route on which a signal of TE polarization component passes; an optical branch circuit for TM polarization component on a route on which a signal of TM polarization component passes; and a single photodetector with two light inputs, which is connected to two waveguides for guiding monitor light which is branched by the optical branch circuit for the TE polarization component and monitor light which is branched by the optical branch circuit for the TM polarization component.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は光回路の光モニタ回路、詳しくは偏波ダイバーシティ構成を有する光回路における光モニタ回路に関する。 The present invention relates to an optical monitor circuit of an optical circuit, specifically, an optical monitor circuit in an optical circuit having a polarization diversity configuration.

近年、特に長距離の光通信において、1チャネルあたりの通信容量を飛躍的に増大できる、デジタルコヒーレント方式の光伝送システムが開発され、商用導入も進みつつある。デジタルコヒーレント方式の通信では、直交する2つの偏波の光(偏光)に別の信号を与えて伝送量を倍増する、偏波多重方式が一般に適用されている。 In recent years, especially in long-distance optical communication, a digital coherent optical transmission system capable of dramatically increasing the communication capacity per channel has been developed and is being introduced into commercial use. In digital coherent communication, a polarization multiplexing method is generally applied in which different signals are given to two orthogonally polarized lights (polarized light) to double the transmission amount.

各偏波に信号を付与する際の信号フォーマットには様々なものがあるが、現在最も盛んに商用導入が進められているシステムは、チャネルあたり100ギガビット/秒の通信容量を有するQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)を採用したものがほとんどである。 There are various signal formats for applying signals to each polarization, but the system that is currently being most actively introduced for commercial use is QPSK (Quadrature Phase), which has a communication capacity of 100 gigabits / second per channel. Most of them use Shift Keying).

(従来の光送信回路)
図1(a)は、従来技術による偏波多重方式の光伝送システムに用いられる光回路として、デジタルコヒーレント偏波多重QPSK方式の光送信回路の機能構成を示すものである。図1(a)には、連続光を発生する光源(9100)、偏波多重QPSK光変調器(9101)、可変光減衰器(VOA: Variable Optical Attenuator)(9102)、光分岐回路(9103)、光検出器(PD: Photo Detector、フォトディテクタ)(9104)が示される。
(Conventional optical transmission circuit)
FIG. 1A shows the functional configuration of a digital coherent polarization multiplex QPSK optical transmission circuit as an optical circuit used in a polarization multiplex optical transmission system according to the prior art. FIG. 1 (a) shows a light source (9100) that generates continuous light, a polarization multiplex QPSK optical modulator (9101), a variable optical attenuator (VOA) (9102), and an optical branch circuit (9103). , PhotoDetector (PD) (9104) is shown.

光変調器(9101)は、光源(9100)からの連続光と図示しない送信電気信号がそれぞれ入力され、電気信号によって連続光を変調して光信号として伝送路へ送出する機能を持つ。このとき、光分岐回路(9103)によって主信号経路上の信号光から一部の光パワーをモニタ光として分岐し、PD(9104)によって受光して送出される光信号強度(光パワー)を監視する光モニタ回路を設けるのが一般的である。モニタ結果に応じてVOA(可変光減衰器)(9102)を駆動し、光信号強度を調節することができる。 The light modulator (9101) has a function of inputting continuous light from a light source (9100) and a transmission electric signal (not shown), modulating the continuous light by the electric signal, and transmitting the continuous light as an optical signal to a transmission path. At this time, a part of the optical power is branched as monitor light from the signal light on the main signal path by the optical branch circuit (9103), and the optical signal intensity (optical power) received and transmitted by the PD (9104) is monitored. It is common to provide an optical monitor circuit. The VOA (variable optical attenuator) (9102) can be driven according to the monitor result to adjust the optical signal intensity.

偏波多重方式の光送信回路においては、将来的には更なる回路の小型化が求められる。この目的のため、InP(インジウム燐)光導波路やシリコン光導波路による光集積回路(PIC: Photonic Integrated Circuit)により、複数の要素光回路を同一チップに集積する研究開発が進められている。 In the polarization multiplex optical transmission circuit, further miniaturization of the circuit is required in the future. For this purpose, research and development are underway to integrate a plurality of elemental optical circuits on the same chip by using an InP (indium phosphide) optical waveguide or a silicon optical waveguide (PIC: Photonic Integrated Circuit).

具体的には、光変調器(9101)に加えて、VOA(9102)、光分岐回路(9103)、PD(9104)を全て1チップに集積し、更には光源(9100)も集積することが検討されている。一方で、一般にInP光導波路やシリコン光導波路による光回路の特性は、強い偏波依存性を有する。このため、偏波多重方式の光送信回路あるいは光受信回路は、2つの偏波にそれぞれ対応した回路系統を有する、偏波ダイバーシティ構成をとるのが通常である。 Specifically, in addition to the optical modulator (9101), the VOA (9102), optical branch circuit (9103), and PD (9104) can all be integrated on one chip, and the light source (9100) can also be integrated. It is being considered. On the other hand, in general, the characteristics of an optical circuit using an InP optical waveguide or a silicon optical waveguide have a strong polarization dependence. For this reason, the polarization multiplexing optical transmission circuit or optical reception circuit usually has a polarization diversity configuration having a circuit system corresponding to each of the two polarizations.

図1(b)は、図1(a)の光送信回路を光集積回路として実現した、偏波ダイバーシティ構成の光送信回路(9116)の構成を詳細に示したものである。ここで光源(9100)は集積しないものとした。 FIG. 1 (b) shows in detail the configuration of the optical transmission circuit (9116) having a polarization diversity configuration, which realizes the optical transmission circuit of FIG. 1 (a) as an optical integrated circuit. Here, it is assumed that the light source (9100) is not integrated.

図1(b)には、主信号経路として、図示しない光源からの連続光を分岐する光パワースプリッタ(9105)、分岐された連続光を2つの偏波に対応する変調電気信号でそれぞれ変調するY偏波光変調回路(9106)とX偏波光変調回路(9107)、Y偏波光変調回路(9106)からの変調光を偏波回転する偏波回転器(9108)、異なる偏波となった2つの変調光を偏波合流する回路である偏波ビームコンバイナ(9109)が示される。 In FIG. 1 (b), as the main signal path, an optical power splitter (9105) that branches continuous light from a light source (not shown) and the branched continuous light are modulated by modulated electrical signals corresponding to two polarizations, respectively. The Y-polarized light modulation circuit (9106) and the X-polarized light modulation circuit (9107), the polarization-rotating rotor (9108) that rotates the modulated light from the Y-polarized light modulation circuit (9106), and the different polarizations 2 A polarization beam combiner (9109), which is a circuit that converges two modulated lights by polarization, is shown.

また図1(b)には、光信号強度のモニタ、調節機能として、VOA(可変光減衰器)(9110)(9111)、光分岐回路(9112)(9113)、PD(光検出器)(9114)(9115)が示される。 図1(b)において、一点鎖線の枠に囲まれた光送信回路(9116)の上記各要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 Further, FIG. 1 (b) shows a VOA (variable optical attenuator) (9110) (9111), an optical branch circuit (9112) (9113), and a PD (photodetector) (photodetector) (VOA (variable optical attenuator) (9110) (9111), as optical signal intensity monitoring and adjustment functions. 9114) (9115) is shown. In FIG. 1 (b), the element circuits of the optical transmission circuit (9116) surrounded by the alternate long and short dash line frame are integrated on the same chip by, for example, a silicon optical waveguide.

光送信回路(9116)のチップには図左方の図示せぬ光源よりTE偏光の連続光が入力し、光パワースプリッタ(9105)で2つに分岐され、変調回路(9106)、(9107)でそれぞれ変調される。Y偏波光変調回路(9106)からの変調されたTE偏光出力は、偏波回転器(9108)によってTM偏光に変換され、X偏波光変調回路(9107)からの変調されたTE偏光出力とともに、偏波ビームコンバイナ(9109)によって偏波多重信号に合成されて、伝送路へ出力される。 Continuous light of TE polarized light is input to the chip of the optical transmission circuit (9116) from a light source (not shown) on the left side of the figure, and is split into two by an optical power splitter (9105). It is modulated by. The modulated TE polarization output from the Y polarization light modulation circuit (9106) is converted to TM polarization by the polarization rotator (9108), along with the modulated TE polarization output from the X polarization light modulation circuit (9107). It is synthesized into a polarization multiplex signal by a polarization beam combiner (9109) and output to the transmission path.

Y偏波光変調回路(9106)とX偏波光変調回路(9107)は同一設計であり、TE偏光に対して動作する設計となっている。 The Y-polarized light modulation circuit (9106) and the X-polarized light modulation circuit (9107) have the same design and are designed to operate with respect to TE polarization.

また、Y偏波光変調回路(9106)、X偏波光変調回路(9107)の後段には、VOA(9110)(9111)、光分岐回路(9112)(9113)、PD(9114)(9115)がそれぞれ設置され、各偏波成分ごとに光信号強度をモニタし、調節する機能を有する。各VOA(9110)(9111)、光分岐回路(9112)(9113)、PD(9114)(9115)は同一設計であり、TE偏光に対して動作する設計となっている。 In addition, VOA (9110) (9111), optical branch circuit (9112) (9113), PD (9114) (9115) are located after the Y polarization optical modulation circuit (9106) and X polarization optical modulation circuit (9107). Each is installed and has a function to monitor and adjust the optical signal intensity for each polarization component. Each VOA (9110) (9111), optical branch circuit (9112) (9113), PD (9114) (9115) has the same design, and is designed to operate for TE polarized light.

本来、光モニタとVOAの機能は、図1(a)にあるように、送出前の偏波多重された信号に対して一括で作動すれば目的は足りる。しかし、集積された光回路には強い偏波依存性があるため、光の偏光によらず同様な動作をするVOAや光分岐回路を実現することは困難である。よって現実的な構成として、VOAや光モニタに関しても偏波ダイバーシティ構成を利用し、各偏波成分ごとに光信号強度をモニタし、調整する構成となっている。 Originally, as shown in FIG. 1 (a), the functions of the optical monitor and the VOA are sufficient if they operate collectively for the polarized wave-multiplexed signal before transmission. However, since the integrated optical circuit has a strong polarization dependence, it is difficult to realize a VOA or an optical branching circuit that operates in the same manner regardless of the polarization of light. Therefore, as a realistic configuration, the polarization diversity configuration is also used for the VOA and the optical monitor, and the optical signal intensity is monitored and adjusted for each polarization component.

(従来の光受信回路)
図2(a)には、従来技術による光回路として、デジタルコヒーレント方式の光受信回路の機能構成を示す。
(Conventional optical receiving circuit)
FIG. 2A shows the functional configuration of a digital coherent optical receiving circuit as an optical circuit according to the prior art.

図2(a)には、図示しない局発光源からの光入力経路(9201)、伝送路から受信した信号光の入力経路(9202)、光受信回路(9203)、光分岐回路(9204)、PD(光検出器)(9205)、 検出された図示せぬモニタ信号を受けて光パワーを調節するVOA(可変光減衰器)(9206)が示される。 FIG. 2A shows an optical input path (9201) from a station emission source (not shown), an input path (9202) for signal light received from a transmission path, an optical reception circuit (9203), an optical branch circuit (9204), and the like. A PD (photodetector) (9205) and a VOA (variable light attenuator) (9206) that adjusts the optical power in response to a detected monitor signal (not shown) are shown.

光受信回路(9203)は、局発光源からの連続光と信号光がそれぞれ入力され、信号光を復調して電気信号に変換する機能を持つ。このとき、光分岐回路(9204)によって主信号経路上の信号光から一部の光パワーをモニタ光として分岐し、PD(9205)によって受光して入力される光信号強度をモニタし、VOA(9206)によって光信号強度を調節する光モニタ機能をさらに有するのが一般的である。また光信号強度をモニタすることで、何らかの異常で光信号が入力されない状態(信号断)を感知できることも、一般的に求められる機能である。 The optical receiving circuit (9203) has a function of inputting continuous light and signal light from a station light emitting source, demodulating the signal light, and converting the signal light into an electric signal. At this time, a part of the optical power is branched as the monitor light from the signal light on the main signal path by the optical branch circuit (9204), the optical signal intensity received and input by the PD (9205) is monitored, and the VOA (VOA) ( In general, it further has an optical monitor function for adjusting the optical signal intensity according to 9206). It is also a generally required function to be able to detect a state in which an optical signal is not input (signal interruption) due to some abnormality by monitoring the optical signal intensity.

図2(b)は、図2(a)の光受信回路を光集積回路として実現した、偏波ダイバーシティ構成の光受信回路(9220)の構成を詳細に示している。 FIG. 2B shows in detail the configuration of the optical receiving circuit (9220) having a polarization diversity configuration, which realizes the optical receiving circuit of FIG. 2A as an optical integrated circuit.

図2(b)には、主信号経路として、経路(9202)から受信した偏波多重信号光を偏波分離する偏波分離回路である偏波ビームスプリッタ(9207)、偏波回転器(9208)、光パワースプリッタ(9209)、Y偏波用の光コヒーレントミキサ(9210)、X偏波用の光コヒーレントミキサ(9211)、復調された光信号を電気信号に変換するPD(9212)(9213)が示される。また、光モニタおよび調節機能関連として、光分岐回路(9214)(9215)、PD(9216)(9217)、VOA(9218)(9219)が示される。 FIG. 2B shows a polarization beam splitter (9207) and a polarization rotator (9208), which are polarization separation circuits that separate polarization multiplex signal light received from the path (9202) as the main signal path. ), Optical power splitter (9209), Optical coherent mixer for Y polarization (9210), Optical coherent mixer for X polarization (9211), PD (9212) (9213) that converts the demodulated optical signal into an electrical signal. ) Is shown. Further, optical branch circuits (9214) (9215), PD (9216) (9217), and VOA (9218) (9219) are shown as related to the optical monitor and the accommodation function.

図2(b)において、一点鎖線の枠に囲まれた光受信回路(9220)の要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 In FIG. 2B, the element circuits of the optical receiving circuit (9220) surrounded by the frame of the alternate long and short dash line are integrated on the same chip by, for example, a silicon optical waveguide.

光受信回路(9220)のチップには、図2(b)右方より図示しない復調用の局発光の光源から経路(9201)へTE偏光の連続光が入力し、光パワースプリッタ(9209)で2つに分岐され、光コヒーレントミキサ(9210)(9211)にそれぞれ入力する。同時に、伝送路から受信され、経路(9202)へ入力した偏波多重の光信号は、偏波分離回路である偏波ビームスプリッタ(9207)によってTE偏光とTM偏光に分離され、TM偏光はさらに偏波回転器(9208)によってTE偏光に変換され、光コヒーレントミキサ(9210)(9211)にそれぞれ入力される。各光コヒーレントミキサ(9210)(9211)では信号光と局発光との干渉によって信号が復調され、更にPD(9212)(9213)によって電気信号に変換されて出力される。 From the right side of FIG. 2 (b), continuous light of TE polarized light is input to the path (9201) from the light source of the station emission for demodulation (not shown) to the chip of the optical receiving circuit (9220), and the optical power splitter (9209) is used. It is branched into two and input to the optical coherent mixer (9210) (9211) respectively. At the same time, the polarization-multiplexed optical signal received from the transmission path and input to the path (9202) is separated into TE-polarized light and TM-polarized light by the polarization beam splitter (9207), which is a polarization separation circuit, and TM-polarized light is further separated. It is converted to TE polarized light by the polarization rotator (9208) and input to the optical coherent mixer (9210) (9211), respectively. In each optical coherent mixer (9210) (9211), the signal is demodulated by the interference between the signal light and the station emission, and further converted into an electric signal by PD (9212) (9213) and output.

Y偏波用の光コヒーレントミキサ(9210)、X偏波用の光コヒーレントミキサ(9211)は同一設計であり、TE偏光に対して動作する設計となっている。また、Y偏波用の光コヒーレントミキサ(9210)、X偏波用の光コヒーレントミキサ(9211)の前段には、光分岐回路(9214)(9215)、PD(9216)(9217)、VOA(9218)(9219)がそれぞれ設置され、各偏波成分ごとに光信号強度をモニタし、調節する機能を有する。各光分岐回路(9214)(9215)、PD(9216)(9217)、VOA(9218)(9219)は同一設計であり、TE偏光に対して動作する設計となっている。 The optical coherent mixer (9210) for Y polarization and the optical coherent mixer (9211) for X polarization have the same design and are designed to operate with respect to TE polarization. Further, in front of the optical coherent mixer (9210) for Y polarization and the optical coherent mixer (9211) for X polarization, optical branch circuits (9214) (9215), PD (9216) (9217), VOA ( 9218) (9219) are installed respectively, and have the function of monitoring and adjusting the optical signal intensity for each polarization component. Each optical branch circuit (9214) (9215), PD (9216) (9217), VOA (9218) (9219) has the same design and is designed to operate for TE polarized light.

光受信回路においても、本来、光モニタとVOAの機能は、図2(a)にあるように、入力直後の偏波多重された信号に対して一括で作動すれば目的は足りる。しかし、集積された光回路には強い偏波依存性があるため、光の偏光によらず同様な動作をするVOAや光分岐回路を実現することは困難である。よって現実的な構成として、VOAや光モニタに関しても偏波ダイバーシティ構成を利用し、各偏波成分ごとに光信号強度をモニタし、調整する構成となっている。 Even in the optical receiving circuit, the purpose of the optical monitor and the VOA is sufficient if they operate collectively for the polarized wave-multiplexed signal immediately after the input, as shown in FIG. 2 (a). However, since the integrated optical circuit has a strong polarization dependence, it is difficult to realize a VOA or an optical branching circuit that operates in the same manner regardless of the polarization of light. Therefore, as a realistic configuration, the polarization diversity configuration is also used for the VOA and the optical monitor, and the optical signal intensity is monitored and adjusted for each polarization component.

(光分岐回路)
図3は、従来技術における、図1(b)のモニタ光の光分岐回路(9112)(9113)、あるいは図2(b)のモニタ光の光分岐回路(9214)(9215)を、シリコン光集積回路として実現した場合の具体的な構成を示したものである。このような光分岐回路は、図のような方向性結合器によって実現されている。
(Optical branch circuit)
FIG. 3 shows that the optical branch circuit (9112) (9113) of the monitor light of FIG. 1 (b) or the optical branch circuit (9214) (9215) of the monitor light of FIG. It shows a concrete configuration when it is realized as an integrated circuit. Such an optical branch circuit is realized by a directional coupler as shown in the figure.

図3には、入出力の光導波路(9301)(9302)(9303)(9304)、方向性結合器(9305)が示される。設計の例としては、シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であるとして、方向性結合器(9305)の導波路間ギャップは0.3μm、長さは15μmとされる。これにより光導波路(9301)から入力する光パワーの93%を光導波路(9303)へ出力し、7%を光導波路(9304)へ出力する、分岐率7%の光分岐回路を実現することができる。 FIG. 3 shows input / output optical waveguides (9301) (9302) (9303) (9304) and directional couplers (9305). As an example of the design, the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, the overclad and underclad are quartz, and the gap between the waveguides of the directional coupler (9305) is 0.3. The length is μm and the length is 15 μm. This makes it possible to realize an optical branch circuit with a branching fraction of 7%, which outputs 93% of the optical power input from the optical waveguide (9301) to the optical waveguide (9303) and outputs 7% to the optical waveguide (9304). can.

図4は、同様に従来技術におけるモニタ光の光分岐回路(9112)(9113)、あるいは光分岐回路(9214)(9215)を、シリコン光集積回路として実現した場合の別の構成を示したものである。構成はWINC(Wavelength Independent Coupler)と称されるもので、単なる方向性結合器で光分岐回路を構成した場合に比較して、分岐比の波長依存性を抑制することが可能である。 FIG. 4 shows another configuration when the optical branch circuit (9112) (9113) or the optical branch circuit (9214) (9215) of the monitor light in the prior art is realized as a silicon optical integrated circuit. Is. The configuration is called WINC (Wavelength Independent Coupler), and it is possible to suppress the wavelength dependence of the branch ratio as compared with the case where the optical branch circuit is configured by a simple directional coupler.

図4には、入出力の光導波路(9501)(9502)(9503)(9504)、方向性結合器(9505)(9506)、遅延導波路(9507)(9508)が示される。設計の例としては、シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であり、方向性結合器(9505)(9506)の導波路間ギャップは0.3μm、長さは67μm、遅延導波路(9507)(9508)の遅延量は0.25μmである。これにより光導波路(9501)から入力する光パワーの93%を光導波路(9503)へ出力し、7%を光導波路(9504)へ出力する、7%の光分岐回路を実現することができる。 FIG. 4 shows input / output optical waveguides (9501) (9502) (9503) (9504), directional couplers (9505) (9506), and delayed waveguides (9507) (9508). As an example of the design, the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, the overclad and underclad are quartz, and the gap between the waveguides of the directional coupler (9505) (9506). Is 0.3 μm, the length is 67 μm, and the delay amount of the delayed waveguide (9507) (9508) is 0.25 μm. This makes it possible to realize a 7% optical branch circuit in which 93% of the optical power input from the optical waveguide (9501) is output to the optical waveguide (9503) and 7% is output to the optical waveguide (9504).

(フォトディテクタ)
図5は、従来技術におけるモニタ光の受光素子である、図1(b)のPD(9114)(9115)、あるいは図2(b)のPD(9216)(9217)を、シリコン光集積回路として実現した例として、一般的なゲルマニウムフォトディテクタの構造を示したものである。ここで図5(a)は上部から見た平面図、図5(b)は図5(a)におけるA-A’の断面構成を示した図である。
(Photo detector)
FIG. 5 shows PD (9114) (9115) of FIG. 1 (b) or PD (9216) (9217) of FIG. 2 (b), which is a light receiving element of monitor light in the prior art, as a silicon optical integrated circuit. As a realized example, the structure of a general germanium photodetector is shown. Here, FIG. 5 (a) is a plan view seen from above, and FIG. 5 (b) is a diagram showing a cross-sectional configuration of A-A'in FIG. 5 (a).

図5には、モニタ光の入力するシリコン導波路(521)、シリコン導波路へのpインプラント領域(522)、シリコン導波路へのp++インプラント領域(523)、シリコン導波路上に成長したGe結晶(524)、Ge結晶へのnインプラント領域(525)、電極(526)、石英で形成された上部クラッド(527)、同じく石英で形成された下部クラッド(528)、シリコン基板(529)が示される。 In FIG. 5, the silicon waveguide (521) to which the monitor light is input, the p-implant region (522) to the silicon waveguide, the p ++ implant region (523) to the silicon waveguide, and the Ge crystal grown on the silicon waveguide are shown. (524), n-implant region into Ge crystal (525), electrode (526), upper clad made of quartz (527), lower clad also made of quartz (528), silicon substrate (529). Is done.

一般的な構造のゲルマニウムフォトディテクタの設計の一例としては、下部クラッドの厚さは2μm、シリコン導波路(521)のコア厚さは0.22μm、Ge結晶(524)の厚さは0.4μm、光の進行方向に対するGe結晶(524)の長さは50μm、幅は10μmである。 As an example of the design of a germanium photodetector with a general structure, the thickness of the lower clad is 2 μm, the core thickness of the silicon waveguide (521) is 0.22 μm, the thickness of the Ge crystal (524) is 0.4 μm, and the optical The length of the Ge crystal (524) in the traveling direction is 50 μm, and the width is 10 μm.

(偏波分離合流回路)
図6は、従来技術における主信号経路上の、図1(b)の偏波ビームコンバイナ(偏波合流回路)(9109)、あるいは図2(b)の偏波ビームスプリッタ(偏波分離回路)(9207)を、シリコン光集積回路として実現した場合の具体的な構成を示す。このような偏波合流または分離を行う偏波分離合流回路は、光信号の双方向性により図6のような方向性結合器によって実現することができる。
(Polarization separation and merging circuit)
FIG. 6 shows the polarization beam combiner (polarization merging circuit) (9109) of FIG. 1 (b) or the polarization beam splitter (polarization separation circuit) of FIG. 2 (b) on the main signal path in the prior art. A concrete configuration when (9207) is realized as a silicon optical integrated circuit is shown. The polarization separation merging circuit that performs such polarization merging or separation can be realized by the directional coupler as shown in FIG. 6 due to the bidirectionality of the optical signal.

なお、以下同様であるが、偏波ダイバーシティ構成の光回路において、受信した偏波多重信号光をTE偏波成分とTM偏波成分の信号に分離する光受信回路の偏波分離回路(偏波ビームスプリッタ)と、送信するTE偏波成分とTM偏波成分の信号を偏波多重信号光に合流する光送信回路の偏波合流回路(偏波ビームコンバイナ)とを、あわせて偏波分離合流回路と呼ぶことができる。 The same applies hereinafter, but in an optical circuit having a polarization diversity configuration, a polarization separation circuit (polarization) of an optical reception circuit that separates received polarized multiple signal light into signals of TE polarization component and TM polarization component. The beam splitter) and the polarization merging circuit (polarization beam combiner) of the optical transmission circuit that merges the signals of the TE polarization component and TM polarization component to be transmitted into the polarization multiplex signal light are combined to separate and merge the polarization. It can be called a circuit.

図6(a)は、単一の方向性結合器で偏波分離合流回路を構成する例である。図6(a)には、入出力の光導波路(9601)(9602)(9603)(9604)、方向性結合器(9605)が示される。設計の例としては、シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であるとして、方向性結合器(9305)の導波路間ギャップは0.4μmとされる。 FIG. 6A is an example of configuring a polarization separation merging circuit with a single directional coupler. FIG. 6A shows an input / output optical waveguide (9601) (9602) (9603) (9604) and a directional coupler (9605). As an example of the design, the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, the overclad and underclad are quartz, and the gap between the waveguides of the directional coupler (9305) is 0.4. It is said to be μm.

図7は、上記の方向性結合器の長さに対する、TE偏波、TM偏波の結合率の変化(結合特性の回路長依存性)を示した図である。TM偏波はTE偏波と比較して結合が強いため、図7で方向性結合器の長さを15μmとすると、TM偏波(実線)は、ほぼ100%の光パワーが結合するのに対し、TE偏波(点線)の結合率はわずか数%である。よって、図6(a)で、右上の光導波路(9603)から入力するTE/TMの偏波多重光が、TM偏波はほぼ左下の光導波路(9602)から出力され、TE偏波はほぼ左上の光導波路(9601)から出力される、偏波分離回路として機能する。また図6の双方向の矢印に示すように、逆方向の左から右には偏波合流回路として機能する。ここで、偏波分離回路として単一の方向性結合器で実現できる偏波消光比は15dB程度である。 FIG. 7 is a diagram showing changes in the coupling ratios of TE polarized waves and TM polarized waves (depending on the circuit length of the coupling characteristics) with respect to the length of the directional coupler. Since TM polarization has stronger coupling than TE polarization, assuming that the length of the directional coupler is 15 μm in Fig. 7, TM polarization (solid line) has almost 100% optical power coupled. On the other hand, the coupling rate of TE polarized waves (dotted lines) is only a few percent. Therefore, in FIG. 6A, the TE / TM polarization multiplex light input from the upper right optical waveguide (9603) is output from the lower left optical waveguide (9602), and the TE polarization is almost the same. It functions as a polarization separation circuit output from the optical waveguide (9601) on the upper left. Further, as shown by the bidirectional arrows in FIG. 6, it functions as a polarization merging circuit from left to right in the opposite direction. Here, the polarization extinction ratio that can be realized by a single directional coupler as a polarization separation circuit is about 15 dB.

より大きな偏波消光比の偏波分離回路が必要な場合には、図6(b)のように方向性結合器を複数段構成とすることで実現される。図6(b)には、入出力の光導波路(9611)(9612)(9613)(9614)と、その間にそれぞれ、図6(a)の方向性結合器(9605)と同設計の2つの方向性結合器(9615)(9616)が示される。これにより光導波路(9611)から入力したTM偏光は、光導波路(9614)に分離出力されるが、そのときの偏波消光比は2段の偏波分離を経ることで30dB程度に向上する。 When a polarization separation circuit having a larger polarization extinction ratio is required, it is realized by forming the directional coupler in a plurality of stages as shown in FIG. 6 (b). In FIG. 6 (b), there are two input / output optical waveguides (9611) (9612) (9613) (9614) and two directional couplers (9605) in FIG. 6 (a) having the same design in between. Directional couplers (9615) (9616) are shown. As a result, the TM polarized light input from the optical waveguide (9611) is separated and output to the optical waveguide (9614), and the polarization extinction ratio at that time is improved to about 30 dB through the two-stage polarization separation.

(偏波回転回路)
図8は、従来技術における、主信号経路上の偏波回転回路(9801)の構成を示した平面図である。図8には、左右に入出力の光導波路(9802) (9809)、その間に右からリブ導波路のリブ部分(9803)、リブ導波路のスラブ部分(9804)、分岐回路(9805)、遅延導波路(9806)(9807)、合流回路(9808)が示される。この偏波回転回路(9801)は双方向に動作可能であるが、例えば右の光導波路(9802)から入力したTM偏光をTE偏光に変換して、左の光導波路(9809)から出力し、逆に左の光導波路(9809)から入力したTE偏光をTM偏光に変換して、右の光導波路(9802)から出力する機能を有する。
(Polarization rotation circuit)
FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the polarization rotation circuit (9801) on the main signal path in the prior art. In FIG. 8, the input / output optical waveguides (9802) (9809) are shown on the left and right, and the rib portion (9803) of the rib waveguide, the slab portion (9804) of the rib waveguide, the branch circuit (9805), and the delay are shown from the right. Waveguides (9806) (9807) and merging circuits (9808) are shown. This polarization rotation circuit (9801) can operate in both directions. For example, TM polarized light input from the right optical waveguide (9802) is converted to TE polarized light and output from the left optical waveguide (9809). On the contrary, it has a function of converting TE polarized light input from the left optical waveguide (9809) into TM polarized light and outputting it from the right optical waveguide (9802).

偏波回転の実現は、TM偏光の基本モード光をTE偏光の1次モードに変換する偏波変換と、TE偏光の1次モードをTE偏光の基本モードに変換するモード変換の組合せにより行われる。ここではリブ導波路(9803)(9804)が偏波変換の機能を有し、分岐回路(9805)、遅延導波路(9806)(9807)、合流回路(9808)で構成される干渉回路が、モード変換の機能を有する。 The realization of polarization rotation is performed by a combination of polarization conversion that converts the basic mode light of TM polarization into the primary mode of TE polarization and mode conversion that converts the primary mode of TE polarization into the basic mode of TE polarization. .. Here, the rib waveguide (9803) (9804) has the function of polarization conversion, and the interference circuit composed of the branch circuit (9805), the delayed waveguide (9806) (9807), and the merging circuit (9808) is It has a mode conversion function.

H Fukuda et al, Silicon photonic circuit with polarization diversity,Optics Express vol. 16 p4872-p4880 (2008)H Fukuda et al, Silicon photonic circuit with polarization diversity, Optics Express vol. 16 p4872-p4880 (2008)

デジタルコヒーレント偏波多重方式における、偏波ダイバーシティ構成の光送信回路、光受信回路における送受信光パワーのモニタにおいては、偏波回転・合流する上流、あるいは偏波分離・回転する下流において、各偏波の主信号経路上において信号光からモニタ光を分岐し、それぞれモニタPDで受光してモニタする構成がとられていた。 In the monitoring of the transmitted / received optical power in the optical transmission circuit and optical receiving circuit having a polarization diversity configuration in the digital coherent polarization multiplexing method, each polarization is performed upstream of polarization rotation / merging or polarization separation / rotation downstream. The monitor light is branched from the signal light on the main signal path of the above, and the light is received by the monitor PD and monitored.

しかし、実際にモニタすべき光パワーは偏波多重信号光のトータルパワーであり、従来構成においては、各偏波の経路で受光され、電流レベルに変換されたモニタ信号を、光回路の外部で加算して和を取る必要があった。 However, the optical power that should actually be monitored is the total power of the polarized multiple signal light, and in the conventional configuration, the monitor signal that is received in each polarization path and converted to the current level is sent outside the optical circuit. It was necessary to add and take the sum.

この点において、
(1)加算を行うために電気回路を付加する必要があり、光送受信機の制御回路が複雑化・高コスト化する
(2)モニタ信号をシリコン光集積回路から外部に取り出す配線が多く、パッケージ設計および実装が複雑化する
(3)各偏波の経路の光パワーを受光するPDの受光感度の個体差によって、光パワーのモニタ精度が劣化する
という問題があった。
In this regard
(1) It is necessary to add an electric circuit to perform addition, which makes the control circuit of the optical transmitter / receiver complicated and costly. (2) There are many wirings to take out the monitor signal from the silicon optical integrated circuit to the outside, and the package. The design and implementation are complicated. (3) There is a problem that the monitoring accuracy of the optical power deteriorates due to the individual difference in the light receiving sensitivity of the PD that receives the optical power of each polarization path.

(従来の解決法とその課題)
上記問題に対し各偏波の経路より光を分岐し、その分岐した光を方向性結合器やマルチモード干渉回路(MMI: MultiMode Interferometer)などで合波し、単一のフォトダイオード(PD)で受光する、という手法が本願発明者らにより先に出願されている(特願2016−174932号)。
(Conventional solutions and their problems)
In response to the above problem, light is branched from each polarization path, and the branched light is combined by a directional coupler or a multimode interferometer (MMI), and a single photodiode (PD) is used. The method of receiving light has been previously filed by the inventors of the present application (Japanese Patent Application No. 2016-174932).

この手法は上記において述べた(1)〜(3)の課題をすべて解決しうる。しかし一方で、単一のPDの前の導波路でMMIにより光を合波し、PDに合波した光を導入する上記手法では、合波する光回路自体の損失が出る問題や、異なる偏波を合波する回路を設計する必要があるため合波効率が低い問題、更にはMMIを使った場合にはMMIの持つ原理的な損失(原理損)により、追加的に3dBの損失が発生する、といった新たな課題が生じていた。 This method can solve all the problems (1) to (3) described above. However, on the other hand, in the above method of combining light by MMI in the waveguide in front of a single PD and introducing the combined light into the PD, there is a problem that the combined optical circuit itself is lost and different biases occur. Since it is necessary to design a circuit that combines waves, the problem of low wave combining efficiency, and when MMI is used, an additional 3 dB loss occurs due to the principle loss (principle loss) of MMI. There was a new challenge, such as doing so.

本発明は、かかる課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、偏波ダイバーシティ構成の光送信回路、光受信回路における送受信光パワーのモニタにおいて、TE偏波成分の信号が通過する経路上に第1のモニタ光分岐回路を設け、TM偏波成分の信号が通過する経路上に第2のモニタ光分岐回路を設けて、2光入力の単一のPDによって偏波多重信号光のパワーをモニタ可能な構成とすることにより、単純・低コストな制御回路での制御を可能とし、必要な配線数が少なく抑えられ、モニタ精度に優れた、送受信光パワーのモニタを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to monitor a transmission / reception optical power in an optical transmission circuit and an optical reception circuit having a polarization diversity configuration on a path through which a signal of a TE polarization component passes. A first monitor optical branch circuit is provided in the light, and a second monitor optical branch circuit is provided on the path through which the signal of the TM polarization component passes, and the power of the polarization multiplex signal light is provided by a single PD of two optical inputs. By making it possible to monitor the light, it is possible to control with a simple and low-cost control circuit, the number of required wirings can be suppressed to a small number, and a monitor with excellent transmission / reception optical power can be provided. ..

ここで、TE偏波成分の信号が通過する経路、TM偏波成分の信号が通過する経路とは、必ずしもTE偏波の光信号だけ、あるいはTM偏波の光信号だけが通過する経路である必要はない。すなわち、検出対象となるTE偏波の光信号、あるいはTM偏波の光信号に対応する光信号が通過する経路であれば、例えば偏波多重された光信号であっても良い。また、モニタ光分岐回路はモニタ光の分岐のための専用の回路である必要は無い。 Here, the path through which the signal of the TE polarization component passes and the path through which the signal of the TM polarization component passes are not necessarily the path through which only the optical signal of TE polarization or only the optical signal of TM polarization passes. No need. That is, as long as it is a path through which an optical signal of TE polarization to be detected or an optical signal corresponding to an optical signal of TM polarization passes, for example, an optical signal with polarization multiplexing may be used. Further, the monitor optical branch circuit does not have to be a dedicated circuit for branching the monitor light.

本発明は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。 The present invention is characterized by providing the following configurations in order to achieve such an object.

1つの実施態様は、偏波多重信号光をTE偏波成分とTM偏波成分の信号に分離し、またはTE偏波成分とTM偏波成分の信号を偏波多重信号光に合流する偏波分離合流回路と、そのTM偏波経路に更に接続してTM偏光とTE偏光を変換する偏波回転回路を備える偏波ダイバーシティ構成の光回路において、
主信号経路上の信号光から一部の光パワーをモニタ光として分岐して受光し、信号光のパワーを監視する光モニタ回路であって、
前記光モニタ回路は、
前記偏波ダイバーシティ構成の光回路において、TE偏波成分の信号が通過する経路上にTE偏波成分用の第1のモニタ光分岐回路を有し、
TM偏波成分の信号が通過する経路上にTM偏波成分用の第2のモニタ光分岐回路を有し、
前記TE偏波成分用の光分岐回路で分岐されたモニタ光と、前記TM偏波成分用の光分岐回路で分岐されたモニタ光を合流する光合流手段を更に有し、
前記光合流手段の出力に更に接続され、前記第1のモニタ光分岐回路で分岐されたモニタ光を導波する導波路と、前記第2のモニタ光分岐回路で分岐されたモニタ光を導波する導波路と接続される、2光入力の単一のフォトディテクタから構成され、
前記TM偏波成分用の第2のモニタ光分岐回路は、前記偏波分離合流回路の、偏波分離合流機能には寄与しない出力用の光導波路を分岐用の光導波路とし、前記偏波分離合流回路が前記TM偏波成分用の光分岐回路の機能も有することを特徴とする、光モニタ回路である。
(発明の構成1)
偏波分離合流回路と、TM偏光とTE偏光の間で偏波回転する偏波回転回路を有する偏波ダイバーシティ構成の光回路において、主信号経路から一部の光パワーを分岐して受光し、信号光のパワーを監視する光モニタ回路であって、
前記光モニタ回路は、
TE偏波成分の信号が通過する経路上に第1のモニタ光分岐回路を有し、
TM偏波成分の信号が通過する経路上に第2のモニタ光分岐回路を有し、
前記第1のモニタ光分岐回路で分岐されたモニタ光を導波する導波路と、前記第2のモニタ光分岐回路で分岐されたモニタ光を導波する導波路と接続される、2光入力の単一のフォトディテクタを有する
ことを特徴とする、光モニタ回路。
One embodiment is polarization that separates the polarized light from the TE polarized component and the signal of the TM polarized component, or joins the signal of the TE polarized component and the TM polarized component into the polarized multiple signal light. In an optical circuit having a polarization diversity configuration, which includes a separation / merging circuit and a polarization rotation circuit that is further connected to the TM polarization path to convert TM polarization and TE polarization.
It is an optical monitor circuit that monitors the power of signal light by branching and receiving a part of the optical power as monitor light from the signal light on the main signal path.
The optical monitor circuit is
In the optical circuit having the polarization diversity configuration, a first monitor optical branch circuit for the TE polarization component is provided on the path through which the signal of the TE polarization component passes.
It has a second monitor optical branch circuit for the TM polarization component on the path through which the signal of the TM polarization component passes.
Further, it has an optical merging means for merging the monitor light branched by the optical branch circuit for the TE polarization component and the monitor light branched by the optical branch circuit for the TM polarization component.
A waveguide further connected to the output of the optical merging means and guided by the monitor light branched by the first monitor optical branch circuit and the monitor light branched by the second monitor optical branch circuit are guided. Consists of a single photodetector with two optical inputs connected to the waveguide
In the second monitor optical branching circuit for the TM polarization component, the optical waveguide for output that does not contribute to the polarization separation / merging function of the polarization separation / merging circuit is used as the branching optical waveguide, and the polarization separation is performed. It is an optical monitor circuit characterized in that the merging circuit also has the function of an optical branching circuit for the TM polarization component.
(Structure 1 of the invention)
In an optical circuit having a polarization diversity configuration having a polarization separation merging circuit and a polarization rotation circuit that rotates polarization between TM polarization and TE polarization, a part of the optical power is branched from the main signal path to receive light. An optical monitor circuit that monitors the power of signal light.
The optical monitor circuit is
It has a first monitor optical branch circuit on the path through which the signal of the TE polarization component passes.
It has a second monitor optical branch circuit on the path through which the signal of the TM polarization component passes.
Two optical inputs connected to a waveguide that guides the monitor light branched by the first monitor optical branch circuit and a waveguide that guides the monitor light branched by the second monitor optical branch circuit. An optical monitor circuit, characterized by having a single photodetector.

(発明の構成2)
前記偏波分離合流回路が偏波合流回路であって、
前記偏波回転回路は前記偏波合流回路の前段の前記TM偏波成分の信号が通過する経路上にあり、
前記第1のモニタ光分岐回路は、前記偏波合流回路の前段のTE偏波成分の信号が通過する経路上にあり、
前記第2のモニタ光分岐回路は、前記偏波合流回路の後段の経路上、または前記偏波回転回路の後段から前記偏波合流回路の間の経路上、または前記偏波回転回路の前段の経路上にあり、あるいは前記偏波合流回路の偏波合流機能には寄与しない出力ポートを分岐ポートとして前記偏波合流回路が前記TM偏波成分用の光分岐回路の機能も有する
ことを特徴とする、発明の構成1記載の光モニタ回路。
(Structure 2 of the invention)
The polarization separation merging circuit is a polarization merging circuit,
The polarization rotation circuit is on a path through which the signal of the TM polarization component in the previous stage of the polarization merging circuit passes.
The first monitor optical branch circuit is on a path through which the signal of the TE polarization component in the previous stage of the polarization merging circuit passes.
The second monitor optical branch circuit is on the path after the polarization merging circuit, or on the path between the back of the polarization merging circuit and the polarization merging circuit, or in the front of the polarization merging circuit. The feature is that the polarization merging circuit also has the function of an optical branching circuit for the TM polarization component, with the output port on the path or not contributing to the polarization merging function of the polarization merging circuit as a branch port. The optical monitor circuit according to the configuration 1 of the present invention.

(発明の構成3)
前記偏波分離合流回路が偏波分離回路であって、
前記偏波回転回路は前記偏波分離回路の後段の前記TM偏波成分の信号が通過する経路上にあり、
前記第1のモニタ光分岐回路は、前記偏波分離回路の後段のTE偏波成分の信号が通過する経路上にあり、
前記第2のモニタ光分岐回路は、前記偏波分離回路の前段の経路上、または前記偏波分離回路の後段から前記偏波回転回路の間の経路上、または前記偏波回転回路の後段の経路上にあり、あるいは前記偏波分離回路の偏波分離機能には寄与しない出力ポートを分岐ポートとして前記偏波分離回路が前記TM偏波成分用の光分岐回路の機能も有する
ことを特徴とする、発明の構成1記載の光モニタ回路。
(Structure 3 of the invention)
The polarization separation merging circuit is a polarization separation circuit,
The polarization rotation circuit is on a path through which the signal of the TM polarization component in the subsequent stage of the polarization separation circuit passes.
The first monitor optical branch circuit is on the path through which the signal of the TE polarization component in the subsequent stage of the polarization separation circuit passes.
The second monitor optical branch circuit is on the path before the polarization separation circuit, or on the path between the latter stage of the polarization separation circuit and the polarization rotation circuit, or after the polarization rotation circuit. The feature is that the polarization separation circuit also has the function of an optical branch circuit for the TM polarization component, with the output port on the path or not contributing to the polarization separation function of the polarization separation circuit as a branch port. The optical monitor circuit according to the configuration 1 of the present invention.

(発明の構成4)
前記光モニタ回路は、シリコンベースの導波路で形成されており、
前記偏波分離合流回路は、方向性結合器、あるいは方向性結合器と遅延回路から成るWINCで構成される
ことを特徴とする、発明の構成1記載の光モニタ回路。
(Structure 4 of the invention)
The optical monitor circuit is formed of a silicon-based waveguide.
The optical monitor circuit according to the first aspect of the present invention, wherein the polarization separation merging circuit is composed of a directional coupler or a WINC including a directional coupler and a delay circuit.

(発明の構成5)
前記2光入力の単一のフォトディテクタの2つの入力導波路は、光軸をずらすように対向配置される
ことを特徴とする、発明の構成1記載の光モニタ回路。
(Structure 5 of the invention)
The optical monitor circuit according to the configuration 1 of the present invention, wherein the two input waveguides of the single photodetector having two optical inputs are arranged so as to face each other so as to shift the optical axes.

(発明の構成6)
前記モニタ光分岐回路は、方向性結合器、あるいは方向性結合器と遅延回路から成るWINCで構成される
ことを特徴とする、発明の構成1から5のいずれかに記載の光モニタ回路。
(Structure 6 of the invention)
The optical monitor circuit according to any one of configurations 1 to 5 of the present invention, wherein the monitor optical branch circuit is composed of a directional coupler or a WINC including a directional coupler and a delay circuit.

(発明の構成7)
前記偏波ダイバーシティ構成の光回路は、
光パワースプリッタと、
前記光パワースプリッタに接続するTE偏波成分用とTM偏波成分用の光変調回路と、
前記TM偏波成分用の光変調回路に更に接続する前記偏波回転回路と、
前記TE偏波成分用の光変調回路および前記偏波回転回路に更に接続する前記偏波合流回路と
から構成される光送信回路である
ことを特徴とする、発明の構成2に記載の光モニタ回路。
(Structure 7 of the invention)
The optical circuit having the polarization diversity configuration is
With an optical power splitter,
An optical modulation circuit for TE polarization component and TM polarization component connected to the optical power splitter,
The polarization rotation circuit further connected to the optical modulation circuit for the TM polarization component,
The optical monitor according to the second aspect of the invention, which is an optical transmission circuit including the optical modulation circuit for the TE polarization component and the polarization merging circuit further connected to the polarization rotation circuit. circuit.

(発明の構成8)
前記偏波ダイバーシティ構成の光回路は、
入力ポートに接続する前記偏波分離回路と、
前記偏波分離回路に接続する前記偏波回転回路を有し、
更に別の入力ポートに接続する光パワースプリッタを有し、
前記偏波分離回路の1出力と、前記光パワースプリッタの1出力に接続するTE偏波成分用の光コヒーレントミキサと、
前記偏波回転回路と、前記光パワースプリッタの他方の出力に接続するTM偏波成分用の光コヒーレントミキサと、
前記TE偏波成分用およびTM偏波成分用の光コヒーレントミキサそれぞれに接続するフォトディテクタ
から構成される光受信回路である
ことを特徴とする、発明の構成3に記載の光モニタ回路。
(Structure 8 of the invention)
The optical circuit having the polarization diversity configuration is
The polarization separation circuit connected to the input port and
Having the polarization rotation circuit connected to the polarization separation circuit,
It has an optical power splitter that connects to yet another input port,
One output of the polarization separation circuit and an optical coherent mixer for the TE polarization component connected to one output of the optical power splitter.
The polarization rotation circuit and the optical coherent mixer for the TM polarization component connected to the other output of the optical power splitter.
The optical monitor circuit according to the third aspect of the invention, which is an optical receiving circuit composed of a photodetector connected to each of the optical coherent mixers for the TE polarization component and the TM polarization component.

以上記載したように、本発明によれば、偏波ダイバーシティ構成の光送信回路、光受信回路における送受信光パワーのモニタにおいて、単一のPDによって偏波多重信号光のパワーをモニタ可能な構成により、単純・低コストな制御回路での制御を可能とし、必要な配線数が少なく抑えられ、モニタ精度に優れた、送受信光パワーのモニタを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, in the monitoring of the transmission / reception optical power in the optical transmission circuit and the optical reception circuit having the polarization diversity configuration, the power of the polarization multiplex signal light can be monitored by a single PD. It is possible to control with a simple and low-cost control circuit, reduce the number of required wirings, and provide a monitor with excellent transmission / reception optical power.

従来の光送信回路(光変調回路)における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization configuration of the optical power monitor in the conventional optical transmission circuit (optical modulation circuit). 従来の光受信回路における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization configuration of the optical power monitor in the conventional optical receiving circuit. 従来の光送信回路あるいは光受信回路における光分岐回路の実現例である。This is an example of realizing an optical branch circuit in a conventional optical transmission circuit or optical reception circuit. 従来の光送信回路あるいは光受信回路における光分岐回路の別の実現例(WINC)である。It is another implementation example (WINC) of the optical branch circuit in the conventional optical transmission circuit or optical reception circuit. 一般的なゲルマニウムフォトディテクタの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a general germanium photodetector. 従来の偏光送信回路あるいは光受信回路における偏波合流・分離回路の実現例を示す図である。It is a figure which shows the realization example of the polarization merging / separation circuit in a conventional polarization transmission circuit or an optical reception circuit. 図6の方向性結合器におけるTE/TM光の結合特性の回路長依存性を示す図である。It is a figure which shows the circuit length dependence of the coupling characteristic of TE / TM light in the directional coupler of FIG. 従来の光送信回路あるいは光受信回路における偏波回転回路の実現例を示す図である。It is a figure which shows the realization example of the polarization rotation circuit in the conventional optical transmission circuit or the optical reception circuit. 本発明の実施例1の光送信回路(偏波多重光変調回路)における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization structure of the optical power monitor in the optical transmission circuit (polarization multiplex optical modulation circuit) of Example 1 of this invention. 本発明の光パワーモニタに用いられる2光入力のゲルマニウムフォトディテクタの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the germanium photodetector of 2 light inputs used in the optical power monitor of this invention. 本発明の実施例1の光受信回路における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization structure of the optical power monitor in the optical receiving circuit of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の光送信回路あるいは光受信回路におけるTM偏波用の光分岐回路の実現例を示す図である。It is a figure which shows the realization example of the optical branch circuit for TM polarization in the optical transmission circuit or the optical reception circuit of Example 1 of this invention. 図12の方向性結合器におけるTE/TM光の結合特性の、回路長および波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the circuit length and wavelength dependence of the coupling characteristic of TE / TM light in the directional coupler of FIG. 本発明の実施例1の光送信回路あるいは光受信回路におけるTM偏光用の光分岐回路の別の実現例である。It is another realization example of the optical branch circuit for TM polarization in the optical transmission circuit or the optical reception circuit of the first embodiment of the present invention. 図14の光分岐回路におけるTE/TM光の分岐特性の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the branch characteristic of TE / TM light in the optical branch circuit of FIG. 本発明の実施例2の光送信回路(偏波多重光変調回路)における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization structure of the optical power monitor in the optical transmission circuit (polarization multiplex optical modulation circuit) of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の光受信回路における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization structure of the optical power monitor in the optical receiving circuit of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の光送信回路(偏波多重光変調回路)における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization structure of the optical power monitor in the optical transmission circuit (polarization multiplex optical modulation circuit) of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の光受信回路における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization structure of the optical power monitor in the optical receiving circuit of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の光送信回路の偏波ビームコンバイナの構成例1を示す図である。It is a figure which shows the structural example 1 of the polarization beam combiner of the optical transmission circuit of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の光送信回路の偏波ビームコンバイナの構成例2を示す図である。It is a figure which shows the structural example 2 of the polarization beam combiner of the optical transmission circuit of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の光送信回路の偏波ビームコンバイナの構成例3を示す図である。It is a figure which shows the structural example 3 of the polarization beam combiner of the optical transmission circuit of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の光送信回路の偏波ビームコンバイナの構成例4を示す図である。It is a figure which shows the structural example 4 of the polarization beam combiner of the optical transmission circuit of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の光受信回路の偏波ビームスプリッタの構成例1を示す図である。It is a figure which shows the configuration example 1 of the polarization beam splitter of the light receiving circuit of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の光受信回路の偏波ビームスプリッタの構成例2を示す図である。It is a figure which shows the configuration example 2 of the polarization beam splitter of the light receiving circuit of Example 3 of this invention. (a)は図20、図22、図24の方向性結合器2109、2512、2712におけるTE/TM偏光の結合特性の回路長依存性、(b)は回路長11μmのときの、TM偏光の分岐率を示す図である。(A) is the circuit length dependence of the coupling characteristics of TE / TM polarized light in the directional couplers 2109, 2512, 2712 of FIGS. 20, 22, and 24, and (b) is the circuit length dependence of the TM polarized light when the circuit length is 11 μm. It is a figure which shows the branching fraction. (a)は図21、図23、図25のWINC 2109、2612、2812におけるTM偏光の分岐特性の回路長依存性、(b)は図21、図23、図25のWINC 2109、2612、2812におけるTMおよびTE偏光の分岐特性の回路長依存性を示す図である。(A) is the circuit length dependence of the branch characteristic of TM polarized light in WINC 2109, 2612, 2812 of FIGS. 21, 23, 25, and (b) is the circuit length dependence of WINC 2109, 2612, 2812 of FIGS. 21, 23, 25. It is a figure which shows the circuit length dependence of the branch characteristic of TM and TE polarization in. 本発明の実施例4の光送信回路(偏波多重光変調回路)における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization structure of the optical power monitor in the optical transmission circuit (polarization multiplex optical modulation circuit) of Example 4 of this invention. 本発明の実施例4の光受信回路における光パワーモニタの実現構成を示す図である。It is a figure which shows the realization structure of the optical power monitor in the optical receiving circuit of Example 4 of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る光モニタ回路について説明する。
[First Embodiment]
The optical monitor circuit according to the first embodiment of the present invention will be described.

(実施例1の光送信回路)
図9は、本実施形態1における、光モニタ回路を含む偏波ダイバーシティ構成の光送信回路(偏波多重光変調回路)(116)の構成を示す平面図である。
(Optical transmission circuit of Example 1)
FIG. 9 is a plan view showing the configuration of an optical transmission circuit (polarization multiplex optical modulation circuit) (116) having a polarization diversity configuration including an optical monitor circuit in the first embodiment.

図9には、主信号経路として左から、図示しない光源からのTE偏光の連続光を分岐する光パワースプリッタ(105)、分岐された連続光を図示しない2つの変調信号で変調するY偏波光変調回路(106)とX偏波光変調回路(107)、Y偏波光変調回路(106)からの変調されたTE偏光の変調光をTM偏光に変換する偏波回転器 (108)、TE偏光とTM偏光の変調光を結合して偏波合流し偏波多重光として出力する偏波ビームコンバイナ(109)が示される。 In FIG. 9, from the left as the main signal path, an optical power splitter (105) that branches continuous TE-polarized light from a light source (not shown), and Y-polarized light that modulates the branched continuous light with two modulated signals (not shown). Modulation circuit (106) and X polarization light modulation circuit (107), polarization rotator (108) that converts the modulated light of TE polarization modulated from Y polarization light modulation circuit (106) into TM polarization, TE polarization and A polarization beam combiner (109) that combines TM-polarized modulated light, merges the polarizations, and outputs as polarization multiplex light is shown.

また図9には、光モニタおよび調節機能関連として、主信号経路上でモニタ光を分岐する2つの光分岐回路(112)(113)、分岐された2つのモニタ光をそれぞれ導波する2つの光導波路と接続された2光入力の単一のPD(115)と、検出されたモニタ信号(不図示)を受けて光パワーを調節する2つのVOA(110)(111)も示される。 Further, in FIG. 9, as related to the optical monitor and the adjustment function, two optical branch circuits (112) (113) for branching the monitor light on the main signal path and two optical waveguides for branching the two monitor lights are shown. Also shown are a single PD (115) with two optical inputs connected to an optical waveguide and two VOAs (110) (111) that receive a detected monitor signal (not shown) to regulate the optical power.

図9の本実施例1の光送信回路(116)の特徴は、 一方の光分岐回路(113)は偏波ビームコンバイナ(109)による偏波合流の前の主信号経路上に設置されているが、他方の光分岐回路(112)は偏波合流の後の主信号経路上に設置されていることである。また、光分岐回路(112) (113)で分岐された2つのモニタ光の通る光導波路は、単一のPD(115)に接続していることである。 The feature of the optical transmission circuit (116) of the first embodiment of FIG. 9 is that one optical branch circuit (113) is installed on the main signal path before the polarization merging by the polarization beam combiner (109). However, the other optical branch circuit (112) is installed on the main signal path after the polarization confluence. Further, the optical waveguide through which the two monitor lights branched by the optical branch circuit (112) (113) pass is connected to a single PD (115).

一点鎖線の枠に囲まれた光送信回路(116)の要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 The element circuit of the optical transmission circuit (116) surrounded by the frame of the alternate long and short dash line is integrated on the same chip by, for example, a silicon optical wave guide.

図9で、モニタ光の光分岐回路(113)は、TE偏光に対して動作する光分岐回路であり、従来例の図3、図4で説明した方向性結合器やWINCがそのまま適用できる。
一方、モニタ光の光分岐回路(112)は、偏波多重光からTM偏光のみを分岐するため、TM偏光に対して動作し、TE偏光の対してはほぼ光が分岐しない光分岐回路が求められる。このような光分岐回路の実現方法は後述する。
In FIG. 9, the optical branch circuit (113) of the monitor light is an optical branch circuit that operates with respect to TE polarized light, and the directional coupler and WINC described in FIGS. 3 and 4 of the conventional example can be applied as they are.
On the other hand, since the optical branch circuit (112) of the monitor light branches only TM polarized light from the polarized multiplex light, an optical branch circuit that operates for TM polarized light and hardly branches light for TE polarized light is required. Be done. A method for realizing such an optical branch circuit will be described later.

従って図9で、モニタ光の光分岐回路(113)で分岐される光はTE偏光であり、光分岐回路(112)で分岐される光はTM偏光であるから、2光入力の単一のPD(115)でTE偏光とTM偏光の強度を加算した単一の電気信号として検出することが求められる。 Therefore, in FIG. 9, the light branched by the optical branch circuit (113) of the monitor light is TE polarized light, and the light branched by the optical branch circuit (112) is TM polarized light. It is required that PD (115) detect it as a single electric signal obtained by adding the intensities of TE polarized light and TM polarized light.

上記の構成により、モニタ光の受光素子である2光入力PD(115)には、X偏波光変調回路で変調された信号(TE偏光として送出される光信号パワー)から分岐されたモニタ光がTE偏光で、Y偏波光変調回路で変調された信号(TM偏光として送出される光信号パワー)から分岐されたモニタ光がTM偏光で入力することになる。 With the above configuration, the dual light input PD (115), which is the light receiving element of the monitor light, receives the monitor light branched from the signal modulated by the X polarization light modulation circuit (optical signal power transmitted as TE polarization). With TE polarization, the monitor light branched from the signal modulated by the Y polarization light modulation circuit (optical signal power transmitted as TM polarization) is input with TM polarization.

図10に、本発明に用いられる、この2光入力のPD(115)の構造を示す。図5の従来のPDと異なる点は、2つの光の入力として、2つのシリコン導波路(521)と(521’)が配置されている点である。図10(a)では中央のA-A’面に対して左右に面対称に2つのシリコン導波路(521)と(521’)が対向配置され、図10(b)では中央のA-A’面に対して右側に2つのシリコン導波路(521)と(521’)が隣接配置されている。A-A’面における断面構造は、図5(b)と同じである。 FIG. 10 shows the structure of the two-optical input PD (115) used in the present invention. The difference from the conventional PD of FIG. 5 is that two silicon waveguides (521) and (521') are arranged as two light inputs. In FIG. 10A, two silicon waveguides (521) and (521') are arranged so as to face each other symmetrically with respect to the central AA'plane, and in FIG. 10B, the central AA'is arranged. 'Two silicon waveguides (521) and (521') are placed adjacent to each other on the right side of the plane. The cross-sectional structure on the A-A'plane is the same as in FIG. 5 (b).

例えば図10(a)の導波路(521)は図9の光分岐回路(112)からの導波路と接続され、図10(a)の導波路(521’)は図9の光分岐回路(113)からの導波路と接続される。光分岐回路(112)(113)からPD(115)に入った光は、PD(115)内のGe結晶524で干渉することなく、それぞれ半導体キャリアに変換され、合流して単一の電気信号として出力される。 For example, the waveguide (521) of FIG. 10 (a) is connected to the waveguide from the optical branch circuit (112) of FIG. 9, and the waveguide (521') of FIG. 10 (a) is the optical branch circuit (521') of FIG. It is connected to the waveguide from 113). The light that enters the PD (115) from the optical branch circuit (112) (113) is converted into semiconductor carriers without interfering with the Ge crystal 524 in the PD (115), merges, and becomes a single electric signal. Is output as.

Ge結晶(524)が光を吸収するにあたり、光進行方向に十分な長さと厚さ、幅を持っていれば(例えば1550nmに対し、温度27度で長さ20um、幅10um、厚さ1umで光入力強度0dBm程度)、シリコン導波路(521)より入力された光は、Ge結晶(524)で吸収され尽くしてしまう。このため、シリコン導波路(521)より入力された光は、シリコン導波路(521’)より入力される光と、光として合波または干渉することは無く、これは導波路(521’)より入力される光に対しても同様である。 When the Ge crystal (524) absorbs light, if it has sufficient length, thickness, and width in the direction of light travel (for example, at a temperature of 27 degrees for 1550 nm, at a temperature of 27 degrees, at a length of 20 um, a width of 10 um, and a thickness of 1 um). The light input intensity is about 0 dBm), and the light input from the silicon waveguide (521) is completely absorbed by the Ge crystal (524). Therefore, the light input from the silicon waveguide (521) does not combine or interfere with the light input from the silicon waveguide (521') as light, which is from the waveguide (521'). The same applies to the input light.

従って、この2光入力のPD(115)では、光分岐回路(112)(113)から来る光は、光として合波されることなく半導体キャリアとしてPDに吸収され電気信号として合流するため、光の干渉は起きえない。このPD(115)では、電気的なキャリアとして双方の光入力の強度を合算して観測することが可能となる。MMIのような合流手段は不要となり、MMIによる原理的な損失は存在しない。このため従来の発明の持つ問題点を解決しながら、課題(1)〜(3)を解決する構成となっている。 Therefore, in this two-optical input PD (115), the light coming from the optical branch circuit (112) (113) is absorbed by the PD as a semiconductor carrier without being combined as light and merges as an electric signal. Interference cannot occur. In this PD (115), it is possible to observe the combined intensities of both optical inputs as an electrical carrier. No merging means such as MMI is required, and there is no principle loss due to MMI. Therefore, it is configured to solve the problems (1) to (3) while solving the problems of the conventional invention.

2光入力PD(115)は、図10(b)のように同一の側の端面から光を入力しても良い。しかし、この場合は導波路(521)と(521’)から入力された光はPD内で伝搬するうちに干渉する可能性があるため、導波路同士を干渉が起きない距離に十分離して配置するなどの設計上の工夫が必要となる。 The two optical input PD (115) may input light from the end faces on the same side as shown in FIG. 10 (b). However, in this case, the light input from the waveguides (521) and (521') may interfere with each other while propagating in the PD, so the waveguides are separated and arranged at a distance where interference does not occur. It is necessary to devise a design such as

あるいは図示はしないが、図10(a)のような2つのシリコン導波路(521)(521’)の対向配置であっても、2つの対向する入力導波路の光軸をずらすようにすれば、光の干渉は低減しつつ、PDデバイスの長さを抑えることが可能である。
図10(a)、(b)で説明されるようなゲルマニウムフォトディテクタ(GePD, ゲルマニウムPD)は、通常はTE偏光入力に対して使用されるが、TM偏光入力に対しても感度を有するため、本発明の2光入力PD(115)に適用することが可能である。
Alternatively, although not shown, even if the two silicon waveguides (521) (521') are opposed to each other as shown in FIG. 10A, the optical axes of the two facing input waveguides may be shifted. It is possible to reduce the length of the PD device while reducing the interference of light.
Germanium photodetectors (GePD, germanium PD) as described in FIGS. 10 (a) and 10 (b) are usually used for TE polarized light inputs, but are also sensitive to TM polarized light inputs. It can be applied to the two-optical input PD (115) of the present invention.

(実施例1の光受信回路)
図11は、本実施例1における、光モニタ回路を含む偏波ダイバーシティ構成の光受信回路(220)の構成を示す平面図である。
(Optical receiving circuit of Example 1)
FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the optical receiving circuit (220) having the polarization diversity configuration including the optical monitor circuit in the first embodiment.

図11には、右から図示しない局発光源からの局発光の入力経路(201)、主信号経路として伝送路から受信した偏波多重信号光の入力経路(202)、偏波多重信号光を偏波分離する偏波ビームスプリッタ(207)、偏波ビームスプリッタ(207)からのTM偏光をTE偏光に偏波回転する偏波回転器(208)が示される。 In FIG. 11, from the right, an input path (201) for station emission from a station emission source (not shown), an input path (202) for polarized multiple signal light received from a transmission path as a main signal path, and polarized multiple signal light are shown. A polarization beam splitter (207) that separates polarization and a polarization rotator (208) that rotates TM polarization from the polarization beam splitter (207) into TE polarization are shown.

また図11には、局発光を分岐する光パワースプリッタ(209)、Y偏波用の光コヒーレントミキサ(210)、X偏波用の光コヒーレントミキサ(211)、復調された光信号を電気信号に変換するPD(212)(213)が示される。 Further, in FIG. 11, an optical power splitter (209) for branching local emission, an optical coherent mixer for Y polarization (210), an optical coherent mixer for X polarization (211), and a demodulated optical signal are shown as electrical signals. PD (212) (213) to be converted to is shown.

またさらに図11には、光モニタおよび調節機能関連として、主信号経路上でモニタ光を分岐する2つの光分岐回路(214)(215)、分岐された2つのモニタ光をそれぞれ導波する二つの導波路に接続された2光入力の単一のPD(217)と、検出された図示せぬモニタ信号を受けて光パワーを調節する2つのVOA(218)(219)が示される。 Further, in FIG. 11, as related to the optical monitor and the adjustment function, two optical branch circuits (214) (215) for branching the monitor light on the main signal path and two for waveguideing the branched monitor light are shown. A single PD (217) with two optical inputs connected to one waveguide and two VOAs (218) (219) that adjust the optical power in response to a detected unshown monitor signal are shown.

図11の本実施例1の光受信回路の特徴は、 一方の光分岐回路(215)は偏波ビームスプリッタ(207)による偏波分離の後の主信号経路上に設置されているが、他方の光分岐回路(214)は偏波分離の前の主信号経路上に設置されていることである。また、光分岐回路(214)(215)で分岐された2つのモニタ光は、単一の2光入力のPD(217)に接続していることである。 The feature of the optical receiving circuit of the first embodiment of FIG. 11 is that one optical branching circuit (215) is installed on the main signal path after the polarization separation by the polarization beam splitter (207), while the other. The optical branch circuit (214) is installed on the main signal path before the polarization separation. Further, the two monitor lights branched by the optical branch circuit (214) (215) are connected to the PD (217) having a single two-light input.

一点鎖線の枠に囲まれた光受信回路(220)の要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 The element circuits of the optical receiving circuit (220) surrounded by the frame of the alternate long and short dash line are integrated on the same chip by, for example, a silicon optical wave guide.

図11の、偏波分離後の信号光からモニタ光を分岐する光分岐回路(215)は、TE偏光に対して動作する光分岐回路であり、従来例の図3、図4で説明した方向性結合器やWINCがそのまま適用できる。一方、偏波分離前の信号光からモニタ光を分岐する光分岐回路(214)は、偏波多重光からTM偏光のみを分岐するため、TM偏光に対して動作し、TE偏光の対してはほぼ光が分岐しない光分岐回路が求められる。このような光分岐回路の実現方法は後述する。 The optical branch circuit (215) of FIG. 11 that branches the monitor light from the signal light after polarization separation is an optical branch circuit that operates with respect to TE polarized light, and is the direction described with reference to FIGS. 3 and 4 of the conventional example. The sex combiner and WINC can be applied as they are. On the other hand, the optical branch circuit (214) that branches the monitor light from the signal light before polarization separation operates only for TM polarization because it branches only TM polarization from the polarization multiplex light, and for TE polarization, An optical branching circuit in which light hardly branches is required. A method for realizing such an optical branch circuit will be described later.

従って、光分岐回路(215)で分岐される光はTE偏光であり、光分岐回路(214)で分岐される光はTM偏光であるから、2光入力のPD(217)には、受信信号のTE偏光成分から分岐された光がTE偏光で、受信信号のTM偏光成分から分岐された光がTM偏光で入力することになる。図10(a)、(b)で説明されるようなゲルマニウムフォトディテクタは、通常はTE偏光入力に対して使用されるが、TM偏光入力に対しても感度を有するため、本発明のPD(217)に適用が可能である。 Therefore, the light branched by the optical branch circuit (215) is TE polarized light, and the light branched by the optical branch circuit (214) is TM polarized light. Therefore, the PD (217) having two optical inputs has a received signal. The light branched from the TE polarized light component of the above is input with TE polarized light, and the light branched from the TM polarized light component of the received signal is input with TM polarized light. Germanium photodetectors as described in FIGS. 10 (a) and 10 (b) are usually used for TE polarized light inputs, but are also sensitive to TM polarized light inputs, and thus the PD (217) of the present invention. ) Can be applied.

(実施例1のTM偏光用の光分岐回路)
図12は、図9の実施例1の光送信回路(116)における、TM偏光用のモニタ光の光分岐回路(112)、あるいは図11の実施例1の光受信回路(220)における、TM偏光用のモニタ光の光分岐回路(214)の具体的構成を示したものである。
(Optical branch circuit for TM polarization of Example 1)
FIG. 12 shows the TM in the optical branch circuit (112) of the monitor light for TM polarization in the optical transmission circuit (116) of the first embodiment of FIG. 9, or the optical reception circuit (220) of the first embodiment of FIG. The concrete configuration of the optical branch circuit (214) of the monitor light for polarization is shown.

図12で、光分岐回路(112)あるいは(214)には、TM偏光の一部を分岐し、TE偏光に対してはほぼ分岐しない、という特性が要求される。この様な特性の実現のため、光分岐回路(112)あるいは(214)は、方向性結合器の構成を採用している。 In FIG. 12, the optical branch circuit (112) or (214) is required to have a characteristic that a part of TM polarized light is branched and almost no branch is made with respect to TE polarized light. In order to realize such characteristics, the optical branch circuit (112) or (214) adopts the configuration of a directional coupler.

図12には、方向性結合器の入出力導波路(401)(402)(403)(404)が示される。シリコンで形成された方向性結合器の導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であり、導波路間ギャップは0.4μmとされる。また入出力導波路のコア幅、厚さも方向性結合器の導波路と同様である。 FIG. 12 shows the input / output waveguides (401) (402) (403) (404) of the directional coupler. The width of the waveguide core of the directional coupler made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, the overclad and underclad are quartz, and the gap between the waveguides is 0.4 μm. The core width and thickness of the input / output waveguide are the same as those of the directional coupler.

(方向性結合器の長さと波長に対する結合率)
図13(a)は、上記図12のTM偏光用のモニタ光の光分岐回路を構成する方向性結合器に関して、方向性結合器の長さ(回路長)に対する、TE偏光、TM偏光の結合率の変化を示したものである。TE偏光に対し、TM偏光の導波路への閉じ込めは弱いため、結合率に差が生じる。本例では方向性結合器の長さを3μmに設定している。このときTE偏光の結合率は僅か0.1%であり、ほぼ分岐は生じないといえる。
(Cupling ratio to length and wavelength of directional coupler)
FIG. 13A shows a combination of TE polarized light and TM polarized light with respect to the length (circuit length) of the directional coupler with respect to the directional coupler constituting the optical branch circuit of the monitor light for TM polarization shown in FIG. It shows the change in the rate. Since the confinement of TM polarized light in the waveguide is weaker than that of TE polarized light, there is a difference in the coupling ratio. In this example, the length of the directional coupler is set to 3 μm. At this time, the coupling rate of TE polarized light is only 0.1%, and it can be said that almost no branching occurs.

図13(b)は、長さを3μmに設定した方向性結合器による光分岐回路(112)あるいは(214)の、TM偏光の結合率すなわち分岐比の波長依存性を示したものである。一般的なC帯の動作範囲(波長1525〜1565nm)において、短波長端ではTM偏光の分岐比が8%、長波長端では分岐比が12%である。 FIG. 13B shows the wavelength dependence of the TM polarized light coupling ratio, that is, the branching ratio of the optical branching circuit (112) or (214) using the directional coupler with the length set to 3 μm. In the general operating range of the C band (wavelength 1525 to 1565 nm), the branch ratio of TM polarized light is 8% at the short wavelength end, and the branch ratio is 12% at the long wavelength end.

光モニタ回路の特性としては、特定の範囲の光パワーを電気信号としてモニタできることが求められ、その範囲に応じて、光分岐回路の分岐比の設計が決定される。特にどこまで弱いパワーの光をモニタできるかが重要であることが多く、光分岐回路においては動作波長範囲における最小の分岐比の設計が重要である。 As a characteristic of the optical monitor circuit, it is required that the optical power in a specific range can be monitored as an electric signal, and the design of the branch ratio of the optical branch circuit is determined according to the range. In particular, it is often important how weak the power of light can be monitored, and in an optical branching circuit, it is important to design the minimum branching ratio in the operating wavelength range.

図12の、本実施例1のTM偏光用の光分岐回路(112)あるいは(214)は、短波長端の分岐比を基準として、要求仕様を満たすように設計される。図13(b)にあるように、短波長端のTM偏光の分岐比は本実施例1では8%である。このとき当然ながら、分岐せずに透過する信号光のパワーは、分岐比に応じて減少する。 The optical branch circuit (112) or (214) for TM polarization according to the first embodiment of FIG. 12 is designed to meet the required specifications with reference to the branch ratio at the short wavelength end. As shown in FIG. 13 (b), the branch ratio of TM polarized light at the short wavelength end is 8% in the first embodiment. At this time, as a matter of course, the power of the signal light transmitted without branching decreases according to the branching ratio.

光送信回路や光受信回路においては、信号光のパワーの減少はなるべく避けたいものであるから、光分岐回路の波長による分岐比の変動は、なるべく最小限に抑えることが望ましい。この観点で本実施例1の光分岐回路は、図13(b)の長波長端の領域で、12%と本来必要な分岐比よりも大きな分岐比となっており、必要以上に光信号パワーが減少される非効率な状況が生じている。 In the optical transmission circuit and the optical reception circuit, it is desired to avoid a decrease in the power of the signal light as much as possible. Therefore, it is desirable to minimize the fluctuation of the branch ratio depending on the wavelength of the optical branch circuit. From this point of view, the optical branch circuit of the first embodiment has a branch ratio of 12% in the region at the long wavelength end of FIG. 13 (b), which is larger than the originally required branch ratio, and the optical signal power is larger than necessary. There is an inefficient situation in which is reduced.

(実施例1のTM偏光用の光分岐回路の別の例)
図14は、上記の点を更に改善できるTM偏光用の光分岐回路の別の例を示したものである。WINC構成を取ることにより、図12のような単なる方向性結合器で構成した場合に比較して、分岐比の波長依存性を抑制することが可能である。
(Another example of the optical branch circuit for TM polarization of Example 1)
FIG. 14 shows another example of an optical branching circuit for TM polarization that can further improve the above points. By adopting the WINC configuration, it is possible to suppress the wavelength dependence of the branch ratio as compared with the case where it is configured by a simple directional coupler as shown in FIG.

図14には、入出力の光導波路(601)(602)(603)(604)、方向性結合器(605)(606)、遅延導波路(607)(608)が示される。設計の例としては、シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であるとして、方向性結合器(605)(606)の導波路間ギャップは0.3μm、長さは7μm、遅延導波路(607)(608)の遅延量は0.34μmとされる。 FIG. 14 shows input / output optical waveguides (601) (602) (603) (604), directional couplers (605) (606), and delayed waveguides (607) (608). As an example of the design, the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, and the overclad and underclad are quartz, and between the waveguides of the directional coupler (605) (606). The gap is 0.3 μm, the length is 7 μm, and the delay amount of the delayed waveguides (607) and (608) is 0.34 μm.

(図14の光分岐回路における分岐特性の波長依存性)
図15は、図14のTM偏光用の光分岐回路において、光導波路(601)から入力する光パワーのうち光導波路(604)に出力される光パワー、すなわち光分岐回路のTM偏光の分岐比の波長依存性を示したものである(図15の実線)。短波長端では分岐比が8%であって図12の光分岐回路と同等であるが、長波長端では分岐比が11%であり、図12の光分岐回路より分岐比の波長依存性が抑制されている。
図15には同様に、TE偏光に対する分岐比も示している(図15の点線)。TE偏光の分岐比は、図示の波長範囲において僅か0.1%であり、ほぼ分岐は生じないといえる。
(Wavelength dependence of branch characteristics in the optical branch circuit of FIG. 14)
FIG. 15 shows the optical power output to the optical waveguide (604) among the optical powers input from the optical waveguide (601) in the optical branch circuit for TM polarization of FIG. 14, that is, the branch ratio of the TM polarization of the optical branch circuit. It shows the wavelength dependence of (solid line in FIG. 15). At the short wavelength end, the branch ratio is 8%, which is equivalent to the optical branch circuit of FIG. 12, but at the long wavelength end, the branch ratio is 11%, and the wavelength dependence of the branch ratio is higher than that of the optical branch circuit of FIG. It is suppressed.
Similarly, FIG. 15 also shows the branching ratio for TE polarized light (dotted line in FIG. 15). The branching ratio of TE polarized light is only 0.1% in the indicated wavelength range, and it can be said that almost no branching occurs.

以上より本実施例1の光送信回路(116)(図9)、あるいは光受信回路(220)(図11)は、単一のPDによって偏波多重信号光のパワーをモニタすることができる。よって本実施例1により、光送信あるいは受信回路において、単純・低コストな制御回路での制御が可能であり、必要な配線数が少なく抑えられ、モニタ精度に優れた、送信あるいは受信光パワーのモニタを提供することができる。 From the above, the optical transmission circuit (116) (FIG. 9) or the optical reception circuit (220) (FIG. 11) of the first embodiment can monitor the power of the polarized multiple signal light by a single PD. Therefore, according to the first embodiment, the optical transmission or reception circuit can be controlled by a simple and low-cost control circuit, the number of required wirings can be suppressed to a small number, and the transmission or reception optical power is excellent in monitor accuracy. A monitor can be provided.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る光モニタ回路について説明する。
[Second Embodiment]
The optical monitor circuit according to the second embodiment of the present invention will be described.

(実施例2の光送信回路)
図16は、本実施形態2における、光モニタ回路を含む偏波ダイバーシティ構成の光送信回路(偏波多重光変調回路)(1116)の構成を示す平面図である。
(Optical transmission circuit of Example 2)
FIG. 16 is a plan view showing the configuration of an optical transmission circuit (polarization multiplex optical modulation circuit) (1116) having a polarization diversity configuration including an optical monitor circuit in the second embodiment.

図16には、光パワースプリッタ(1105)、Y偏波光変調回路(1106)、X偏波光変調回路(1107)、偏波回転器(1108)、偏波ビームコンバイナ(1109)、VOA(1110)(1111)、モニタ光の光分岐回路(1112)(1113)、2光入力の単一のPD(1115)が示される。 In FIG. 16, an optical power splitter (1105), a Y polarization optical modulation circuit (1106), an X polarization optical modulation circuit (1107), a polarization rotator (1108), a polarization beam combiner (1109), and a VOA (1110) are shown. (1111), an optical branch circuit of monitor light (1112) (1113), a single PD (1115) with two optical inputs is shown.

本実施例2の光送信回路(1116)の特徴は、一方のモニタ光の光分岐回路(1113)は偏波合流の前に設置されおり、他方のモニタ光の光分岐回路(1112)も偏波合流の前、かつ偏波回転と偏波合流の中間に設置されていることである。また、モニタ光の光分岐回路(1112)(1113)で分岐された導波路は、2光入力の単一のPD(1115)に接続している。 The feature of the optical transmission circuit (1116) of the second embodiment is that one monitor light optical branch circuit (1113) is installed before the polarization confluence, and the other monitor light optical branch circuit (1112) is also biased. It is installed before the wave merging and between the polarization rotation and the polarization merging. Further, the waveguide branched by the optical branch circuit (1112) (1113) of the monitor light is connected to a single PD (1115) having two optical inputs.

一点鎖線の枠に囲まれた光送信回路(1116)の要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 The element circuit of the optical transmission circuit (1116) surrounded by the frame of the alternate long and short dash line is integrated on the same chip by, for example, a silicon optical wave guide.

図16で、モニタ光の光分岐回路(1113)は、TE偏光に対して動作する光分岐回路であり、従来例の図3、図4で説明した方向性結合器やWINCがそのまま適用できる。一方、本実施例2のモニタ光の光分岐回路(1112)は、TM偏光に対して動作することが求められるが、実施例1と異なり偏波合流の手前に設置しているため、分岐入力となる光はTM偏光のみであって、TE偏光に対する特性は不問である。これは実施例1と同様に、方向性結合器やWINCをTM偏光に最適化することで実現される。 In FIG. 16, the optical branch circuit (1113) of the monitor light is an optical branch circuit that operates with respect to TE polarized light, and the directional coupler and WINC described in FIGS. 3 and 4 of the conventional example can be applied as they are. On the other hand, the optical branching circuit (1112) of the monitor light of the second embodiment is required to operate with respect to TM polarized light, but unlike the first embodiment, it is installed before the polarization merging, so that the branching input is performed. The light that becomes is only TM polarized light, and the characteristics with respect to TE polarized light are irrelevant. This is achieved by optimizing the directional coupler and WINC for TM polarization, as in Example 1.

例えば方向性結合器を適用する場合、実施例1ではTE偏光の分岐比はほぼゼロである必要があり、TM偏光に対する光分岐比をあまり大きく設定することはできなかった。これはTM偏光の分岐比を20%以上に設定しようとすると、図13(a)においてはほぼ範囲外であるが、TE偏光の分岐比が無視できない程度に増加するためである。 For example, when a directional coupler is applied, in Example 1, the branching ratio of TE polarized light needs to be almost zero, and the optical branching ratio to TM polarized light cannot be set so large. This is because when the branch ratio of TM polarized light is set to 20% or more, it is almost out of the range in FIG. 13 (a), but the branch ratio of TE polarized light increases to a non-negligible level.

一方、本実施例2では、TE偏光に対する分岐比を気にする必要がないため、分岐比設定の自由度が拡大する。よって、より小さい光パワーまでモニタをするため比較的分岐比を大きくしたい場合などに、実施例1より有利といえる。 On the other hand, in the second embodiment, since it is not necessary to worry about the branching ratio with respect to TE polarized light, the degree of freedom in setting the branching ratio is expanded. Therefore, it can be said that it is more advantageous than the first embodiment when it is desired to relatively increase the branch ratio in order to monitor to a smaller optical power.

従って図16で、モニタ光の光分岐回路(1113)で分岐される光はTE偏光であり、モニタ光の光分岐回路(1112)で分岐される光はTM偏光である。その結果、モニタ光の受光素子である2光入力のPD(1115)には、X偏波光変調回路で変調された信号(TE偏光として送出される光信号パワー)から分岐された光がTE偏光で入力し、Y偏波光変調回路で変調された信号(TM偏光として送出される光信号パワー)から分岐された光がTM偏光で入力することになる。 Therefore, in FIG. 16, the light branched by the optical branch circuit (1113) of the monitor light is TE polarized light, and the light branched by the optical branch circuit (1112) of the monitor light is TM polarized light. As a result, in the dual light input PD (1115), which is the light receiving element of the monitor light, the light branched from the signal modulated by the X polarization light modulation circuit (optical signal power transmitted as TE polarization) is TE polarized. The light branched from the signal (optical signal power transmitted as TM polarization) modulated by the Y polarization light modulation circuit is input with TM polarization.

従来例の図10(a)、(b)で説明されるようなゲルマニウムフォトディテクタは、通常はTE偏光入力に対して使用されるが、TM偏光入力に対しても感度を有するため、PD(1115)に適用が可能である。 Germanium photodetectors as described in FIGS. 10 (a) and 10 (b) of the conventional example are usually used for TE polarized light input, but are also sensitive to TM polarized light input, and therefore PD (1115). ) Can be applied.

(実施例2の光受信回路)
図17は、本実施例2における、光モニタ回路を含む偏波ダイバーシティ構成の光受信回路(1220)の構成を示す平面図である。
(Optical receiving circuit of Example 2)
FIG. 17 is a plan view showing the configuration of the optical receiving circuit (1220) having a polarization diversity configuration including the optical monitor circuit in the second embodiment.

図17には、局発光の光入力経路(1201)、信号光の入力経路(1202)、偏波ビームスプリッタ(1207)、偏波回転器(1208)、光パワースプリッタ(1209)、Y偏波用の光コヒーレントミキサ(1210)は、X偏波用の光コヒーレントミキサ(1211)、復調された光信号を電気信号に変換するPD(1212)(1213)、モニタ光の光分岐回路(1214)(1215)、モニタ光を検出する2光入力の単一のPD(1217)と、検出された図示せぬモニタ信号を受けて光パワーを調節する2つのVOA(1218)(1219)が示される。 FIG. 17 shows an optical input path (1201) for local emission, an input path for signal light (1202), a polarization beam splitter (1207), a polarization rotator (1208), an optical power splitter (1209), and Y polarization. Optical coherent mixers (1210) for X polarization are optical coherent mixers (1211), PDs (1212) (1213) that convert demodulated optical signals into electrical signals, and optical branch circuits for monitor light (1214). (1215), a single PD (1217) with two optical inputs to detect the monitor light and two VOAs (1218) (1219) to adjust the optical power in response to the detected unshown monitor signal are shown. ..

本実施例2の光受信回路(1220)の特徴は、一方のモニタ光の光分岐回路(1215)は偏波分離の後に設置されており、他方のモニタ光の光分岐回路(1214)も偏波分離の後、かつ偏波分離と偏波回転の中間に設置されていることである。また、光分岐回路(1214)(1215)で分岐された導波路は、2光入力の単一のPD(1217)に接続している。一点鎖線の枠に囲まれた光受信回路(1220)の要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 The feature of the optical reception circuit (1220) of the second embodiment is that one monitor light optical branch circuit (1215) is installed after polarization separation, and the other monitor light optical branch circuit (1214) is also biased. It is installed after wave separation and between polarization separation and polarization rotation. Further, the waveguide branched by the optical branch circuit (1214) (1215) is connected to a single PD (1217) having two optical inputs. The elemental circuits of the optical receiver circuit (1220) surrounded by the alternate long and short dash line frame are integrated on the same chip by, for example, a silicon optical waveguide.

図17で、モニタ光の光分岐回路(1215)は、TE偏光に対して動作する光分岐回路であり、従来例の図3、図4で説明した方向性結合器やWINCがそのまま適用できる。一方、光分岐回路(1214)は、TM偏光に対して動作することが求められるが、実施例1と異なり本実施例2では偏波分離の後に設置しているため、分岐入力となる光はTM偏光のみであって、TE偏光の対する特性は不問である。光送信器(1116)の例で説明したように、分岐比設定の自由度が拡大し、比較的分岐比を大きくしたい場合などに、実施例1より有利といえる。 In FIG. 17, the optical branch circuit (1215) of the monitor light is an optical branch circuit that operates with respect to TE polarized light, and the directional coupler and WINC described in FIGS. 3 and 4 of the conventional example can be applied as they are. On the other hand, the optical branch circuit (1214) is required to operate with respect to TM polarization, but unlike the first embodiment, the optical branch circuit (1214) is installed after the polarization separation in the second embodiment, so that the light used as the branch input is Only TM polarized light is used, and the characteristics of TE polarized light are irrelevant. As described in the example of the optical transmitter (1116), it can be said that it is more advantageous than the first embodiment when the degree of freedom in setting the branch ratio is expanded and the branch ratio is relatively large.

従って光分岐回路(1215)で分岐されるモニタ光はTE偏光であり、光分岐回路(1214)で分岐されるモニタ光はTM偏光である。その結果、モニタ光の受光素子である2光入力のPD(1217)には、受信信号のTE偏光成分から分岐されたモニタ光がTE偏光で入力し、受信信号のTM偏光成分から分岐されたモニタ光がTM偏光で入力することになる。 Therefore, the monitor light branched by the optical branch circuit (1215) is TE polarized light, and the monitor light branched by the optical branch circuit (1214) is TM polarized light. As a result, the monitor light branched from the TE polarization component of the received signal was input by TE polarization to the dual light input PD (1217), which is the light receiving element of the monitor light, and branched from the TM polarization component of the received signal. The monitor light will be input with TM polarized light.

図10(a)、(b)で説明されるようなゲルマニウムフォトディテクタは、通常はTE偏光入力に対して使用されるが、TM偏光入力に対しても感度を有するため、PD(1217)に適用が可能である。 Germanium photodetectors as described in FIGS. 10 (a) and 10 (b) are usually used for TE polarized light inputs, but are also sensitive to TM polarized light inputs and are therefore applicable to PD (1217). Is possible.

以上より本実施例2の光送信回路(1116)、あるいは光受信回路(1220)は、単一のPDによって偏波多重信号光のパワーをモニタすることができる。よって本実施例2により、光送信あるいは受信回路において、単純・低コストな制御回路での制御が可能であり、必要な配線数が少なく抑えられ、モニタ精度に優れた、送信あるいは受信光パワーのモニタを提供することができる。 From the above, the optical transmission circuit (1116) or the optical reception circuit (1220) of the second embodiment can monitor the power of the polarized multiple signal light by a single PD. Therefore, according to the second embodiment, the optical transmission or reception circuit can be controlled by a simple and low-cost control circuit, the number of required wirings can be suppressed to a small number, and the transmission or reception optical power is excellent in monitor accuracy. A monitor can be provided.

[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係る光モニタ回路について説明する。
[Third Embodiment]
The optical monitor circuit according to the third embodiment of the present invention will be described.

(実施例3の光送信回路)
図18は、本実施形態3における、光モニタ回路を含む偏波ダイバーシティ構成の光送信回路(偏波多重光変調回路)(2116)の構成を示す平面図である。
(Optical transmission circuit of Example 3)
FIG. 18 is a plan view showing the configuration of an optical transmission circuit (polarization multiplex optical modulation circuit) (2116) having a polarization diversity configuration including an optical monitor circuit in the third embodiment.

図18には、光パワースプリッタ(2105)、Y偏波光変調回路(2106)、X偏波光変調回路(2107)、偏波回転器(2108)、モニタ光分岐機能を備えた偏波ビームコンバイナ(2109)、VOA(2110)(2111)、モニタ光の光分岐回路(2113)、単一のPD(2115)が示される。 FIG. 18 shows an optical power splitter (2105), a Y polarization optical modulation circuit (2106), an X polarization optical modulation circuit (2107), a polarization rotator (2108), and a polarization beam combiner having a monitor optical branching function. 2109), VOA (2110) (2111), optical branch circuit of monitor light (2113), single PD (2115) are shown.

本実施例3の光送信回路(2116)の特徴は、一方のモニタ光の光分岐回路(2113)は偏波合流の前に設置されているが、他方のモニタ光の光分岐機能は偏波合流回路である偏波ビームコンバイナ(2109)に組み込まれていることである。また、偏波ビームコンバイナ(2109)と光分岐回路(2113)で分岐されたモニタ光の導波路は、2光入力の単一のPD(2115)に接続している。一点鎖線の枠に囲まれた光送信回路(2116)の要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 The feature of the optical transmission circuit (2116) of the third embodiment is that one monitor light optical branching circuit (2113) is installed before the polarization merging, while the other monitor light optical branching function is polarized light. It is incorporated in the polarization beam combiner (2109), which is a merging circuit. Further, the waveguide of the monitor light branched by the polarization beam combiner (2109) and the optical branch circuit (2113) is connected to a single PD (2115) having two optical inputs. The element circuits of the optical transmission circuit (2116) surrounded by the alternate long and short dash line frame are integrated on the same chip by, for example, a silicon optical waveguide.

図18で、モニタ光の光分岐回路(2113)は、TE偏光に対して動作する光分岐回路であり、従来例の図3、図4で説明した方向性結合器やWINCがそのまま適用できる。 In FIG. 18, the optical branch circuit (2113) of the monitor light is an optical branch circuit that operates with respect to TE polarized light, and the directional coupler and WINC described in FIGS. 3 and 4 of the conventional example can be applied as they are.

一方、本実施例3で偏波ビームコンバイナ(2109)に組込まれたモニタ光の分岐機能は、TM偏光に対して動作することが求められる。このような構成の偏波ビームコンバイナ(2109)については後述する。 On the other hand, the branching function of the monitor light incorporated in the polarization beam combiner (2109) in the third embodiment is required to operate with respect to TM polarization. The polarization beam combiner (2109) having such a configuration will be described later.

従って図18で、モニタ光の光分岐回路(2113)で分岐される光はTE偏光であり、偏波ビームコンバイナ(2109)で分岐される光はTM偏光である。その結果、モニタ光の受光素子である2光入力のPD(2115)には、X偏波光変調回路(2107)で変調された信号(TE偏光として送出される光信号パワー)から光分岐回路(2113)で分岐されたモニタ光がTE偏光で入力し、Y偏波光変調回路(2106)で変調された信号(TM偏光として送出される光信号パワー)から偏波ビームコンバイナ(2109)で分岐されたモニタ光がTM偏光で入力することになる。 Therefore, in FIG. 18, the light branched by the optical branch circuit (2113) of the monitor light is TE polarized light, and the light branched by the polarization beam combiner (2109) is TM polarized light. As a result, the two-light input PD (2115), which is the light receiving element of the monitor light, has an optical branch circuit (optical signal power transmitted as TE polarized light) modulated by the X-polarized light modulation circuit (2107). The monitor light branched in 2113) is input by TE polarization, and is branched by the polarization beam combiner (2109) from the signal modulated by the Y polarization light modulation circuit (2106) (optical signal power transmitted as TM polarization). The monitor light will be input with TM polarized light.

図10(a)、(b)で説明されるようなゲルマニウムフォトディテクタは、通常はTE偏光入力に対して使用されるが、TM偏光入力に対しても感度を有するため、PD(2115)に適用することが可能である。 Germanium photodetectors as described in FIGS. 10 (a) and 10 (b) are usually used for TE polarized light inputs, but are also sensitive to TM polarized light inputs and are therefore applicable to PD (2115). It is possible to do.

(実施例3の光受信回路)
図19は、本実施例3における、光モニタ回路を含む偏波ダイバーシティ構成の光受信回路(2220)の構成を示す平面図である。
(Optical receiving circuit of Example 3)
FIG. 19 is a plan view showing the configuration of the optical receiving circuit (2220) having a polarization diversity configuration including the optical monitor circuit in the third embodiment.

図19には、局発光源からの光入力経路(2201)、信号光の入力経路(2202)、モニタ光分岐機能を備えた偏波ビームスプリッタ(2207)、偏波回転器(2208)、光パワースプリッタ(2209)、Y偏波用の光コヒーレントミキサ(2210)、X偏波用の光コヒーレントミキサ(2211)、復調された光信号を電気信号に変換するPD(2212)(2213)、モニタ光の光分岐回路(2215)、分岐された2つのモニタ光を入力される2光入力の単一のPD(2217)と、検出された図示せぬモニタ信号を受けて光パワーを調節する2つのVOA(2218)(2219)が示される。 FIG. 19 shows an optical input path (2201) from a local light source, a signal light input path (2202), a polarization beam splitter (2207) having a monitor optical branching function, a polarization rotator (2208), and light. Power splitter (2209), optical coherent mixer for Y polarization (2210), optical coherent mixer for X polarization (2211), PD (2212) (2213) that converts the demodulated optical signal into an electrical signal, monitor The optical branch circuit (2215) of light, a single PD (2217) of two optical inputs to which two branched monitor lights are input, and the detected monitor signal (not shown) to adjust the optical power 2 Two VOAs (2218) (2219) are shown.

本実施例3の光受信回路(2220)の特徴は、 一方のモニタ光の光分岐回路(2215)は偏波分離の後に設置されているが、他方のモニタ光の光分岐機能は偏波ビームスプリッタ(2207)にその機能が組み込まれていることである。また、偏波ビームスプリッタ(2207)と光分岐回路(2215)で分岐されたモニタ光の導波路は、2光入力の単一のPD(2217)に接続している。一点鎖線の枠に囲まれた光受信回路(2220)要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 The feature of the optical receiving circuit (2220) of the third embodiment is that the optical branching circuit (2215) of one monitor light is installed after the polarization separation, while the optical branching function of the other monitor light is the polarization beam. The function is built into the splitter (2207). Further, the waveguide of the monitor light branched by the polarization beam splitter (2207) and the optical branch circuit (2215) is connected to a single PD (2217) having two optical inputs. The optical receiving circuit (2220) element circuit surrounded by the frame of the alternate long and short dash line is integrated on the same chip by, for example, a silicon optical wave guide.

図19で、モニタ光の光分岐回路(2215)は、TE偏光に対して動作する光分岐回路であり、従来例の図3、図4で説明した方向性結合器やWINCがそのまま適用できる。一方、偏波ビームスプリッタ(2207)に組込まれた光分岐回路は、TM偏光に対して動作することが求められる。このような偏波ビームスプリッタの構成については後述する。 In FIG. 19, the optical branch circuit (2215) of the monitor light is an optical branch circuit that operates with respect to TE polarized light, and the directional coupler and WINC described in FIGS. 3 and 4 of the conventional example can be applied as they are. On the other hand, the optical branching circuit incorporated in the polarization beam splitter (2207) is required to operate with respect to TM polarization. The configuration of such a polarization beam splitter will be described later.

従って光分岐回路(2215)で分岐されるモニタ光はTE偏光であり、偏波ビームスプリッタ(2207)で分岐されるモニタ光はTM偏光であるから、2光入力のPD(2217)には、受信信号のTE偏光成分から分岐された光がTE偏光で、受信信号のTM偏光成分から分岐された光がTM偏光で入力することになる。図10(a)、(b)で説明されるようなゲルマニウムフォトディテクタは、通常はTE偏光入力に対して使用されるが、TM偏光入力に対しても感度を有するため、PD(2217)に適用が可能である。 Therefore, the monitor light branched by the optical branch circuit (2215) is TE polarized light, and the monitor light branched by the polarization beam splitter (2207) is TM polarized light. The light branched from the TE polarized light component of the received signal is input with TE polarized light, and the light branched from the TM polarized light component of the received signal is input with TM polarized light. Germanium photodetectors as described in FIGS. 10 (a) and 10 (b) are usually used for TE polarized light inputs, but are also sensitive to TM polarized light inputs and are therefore applicable to PD (2217). Is possible.

以下では、本実施例3において、光送信回路側のモニタ光の光分岐機能が組み込まれた偏波ビームコンバイナ(2109)、光受信回路側のモニタ光の光分岐機能が組み込まれた偏波ビームスプリッタ(2207)の具体的構成例について説明する。これらの偏波ビームコンバイナ(偏波合流回路)、光偏波ビームスプリッタ(偏波分離回路)を合わせて、偏波分離合流回路ということができる。 In the following, in the third embodiment, the polarization beam combiner (2109) incorporating the optical branching function of the monitor light on the optical transmission circuit side and the polarization beam incorporating the optical branching function of the monitor light on the optical receiving circuit side. A specific configuration example of the splitter (2207) will be described. These polarization beam combiners (polarization merging circuits) and optical polarization beam splitters (polarization separation circuits) can be combined to form a polarization separation merging circuit.

(実施例3の光送信回路の偏波ビームコンバイナの構成例1)
図20は、実施例3の光送信回路において、TM偏光のモニタ光分岐機能が組み込まれた偏波合流回路である偏波ビームコンバイナ(2109)の構成例1を示す図である。従来例の図6(a)と同様に、入出力の光導波路(2301)(2302)(2303)(2304)が示され、偏波ビームコンバイナ(2109)は方向性結合器である。
(Structure 1 of the polarization beam combiner of the optical transmission circuit of the third embodiment)
FIG. 20 is a diagram showing configuration example 1 of a polarization beam combiner (2109), which is a polarization merging circuit incorporating a monitor optical branching function for TM polarization in the optical transmission circuit of the third embodiment. Similar to FIG. 6 (a) of the conventional example, the input / output optical waveguides (2301) (2302) (2303) (2304) are shown, and the polarization beam combiner (2109) is a directional coupler.

図20ではTM偏光に対する光分岐機能を組み込むため、従来例の図6(a)とは異なる設計となっている。ここで、シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であるとして、方向性結合器(2109)の導波路間ギャップは0.4μmとする。 In FIG. 20, since the optical branching function for TM polarized light is incorporated, the design is different from that of FIG. 6A of the conventional example. Here, the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, the overclad and underclad are quartz, and the gap between the waveguides of the directional coupler (2109) is 0.4 μm. ..

図26(a)はこのときの方向性結合器の長さに対する、波長1545nmにおける、TE偏光(点線)、TM偏光(実践)の結合率を示した図である。ここで本実施例3では方向性結合器の長さを11μmとする。この設計では、図20の光導波路(2302)から入力されたTM偏光の8割以上のパワーは光導波路(2303)に出力され、残りのTM偏光のパワーが光導波路(2304)にモニタ光として出力される。 FIG. 26A is a diagram showing the coupling ratio of TE polarized light (dotted line) and TM polarized light (practice) at a wavelength of 1545 nm with respect to the length of the directional coupler at this time. Here, in the third embodiment, the length of the directional coupler is set to 11 μm. In this design, more than 80% of the power of TM polarized light input from the optical waveguide (2302) in FIG. 20 is output to the optical waveguide (2303), and the remaining power of TM polarized light is used as monitor light to the optical waveguide (2304). It is output.

図26(b)は方向性結合器の長さを11μmとした場合の、光導波路(2304)に出力されるTM偏光のパワーの比率の波長に対する変化を示したものである。これよりC帯波長域で7%以上のTM偏光の光パワーが、光導波路(2304)に出力される。なお図20のような単一の方向性結合器で実現できる偏波消光比は15dB程度である。 FIG. 26 (b) shows the change in the ratio of the power of the TM polarized light output to the optical waveguide (2304) with respect to the wavelength when the length of the directional coupler is 11 μm. From this, the optical power of TM polarized light of 7% or more in the C band wavelength region is output to the optical waveguide (2304). The polarization extinction ratio that can be realized with a single directional coupler as shown in FIG. 20 is about 15 dB.

一方TE偏光は、TM偏光に対して結合が弱いため、図26(a)にあるように、方向性結合器の長さを11μmとした場合のTE偏光の結合率はわずか数%である。よって図20の光導波路(2301)から入力するTE偏光のほぼ100%のパワーを光導波路(2303)から出力させ、光導波路(2302)から入力するTM偏光の大部分のパワーを同じく光導波路(2303)から合流出力させ、かつ光導波路(2302)から入力するTM偏光の一部分を光導波路(2304)からモニタ光として分岐出力させる、すなわちTM偏光に対する光分岐機能を組み込んだ偏波ビームコンバイナを実現することができる。 On the other hand, since TE polarized light has a weak bond with respect to TM polarized light, as shown in FIG. 26 (a), the coupling rate of TE polarized light is only a few percent when the length of the directional coupler is 11 μm. Therefore, almost 100% of the power of the TE polarized light input from the optical waveguide (2301) in FIG. 20 is output from the optical waveguide (2303), and most of the power of the TM polarized light input from the optical waveguide (2302) is also output from the optical waveguide (2303). A polarization beam combiner that incorporates an optical branching function for TM polarization is realized, in which a part of the TM polarized light input from the optical waveguide (2302) is branched and output from the optical waveguide (2304) as monitor light. can do.

(実施例3の光送信回路の偏波ビームコンバイナの構成例2)
図21は、実施例3の光送信回路において、TM偏光のモニタ光分岐機能が組み込まれた偏波合流回路である偏波ビームコンバイナ(2109)の構成例2を示す図である。この例は2つの方向性結合器と遅延導波路より構成される、いわゆるWINCにより、TM偏光に対する分岐率の波長依存性の低減を実現する。
(Constituent Example 2 of the Polarized Beam Combiner of the Optical Transmission Circuit of Example 3)
FIG. 21 is a diagram showing configuration example 2 of a polarization beam combiner (2109), which is a polarization merging circuit incorporating a monitor optical branching function for TM polarization in the optical transmission circuit of the third embodiment. This example uses a so-called WINC, which consists of two directional couplers and a delayed waveguide, to reduce the wavelength dependence of the branch fraction on TM polarized light.

図21には、入出力の光導波路(2401)(2402)(2403)(2404)、方向性結合器(2411)(2412)、遅延導波路(2413)(2414)が示される。シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であるとして、方向性結合器(2411)(2412)の導波路間ギャップは0.4μm、長さは7μm、遅延導波路(2413)(2414)の遅延量は0.065μmとする。 FIG. 21 shows input / output optical waveguides (2401) (2402) (2403) (2404), directional couplers (2411) (2412), and delayed waveguides (2413) (2414). The gap between the waveguides of the directional couplers (2411) (2412) is 0.4 μm, long, assuming that the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, and the overclad and underclad are quartz. The delay is 7 μm, and the delay amount of the delayed waveguide (2413) (2414) is 0.065 μm.

ここで光導波路(2401)から入力するTE偏光に関しては、方向性結合器(2411)(2412)でほとんど結合率が0%に近いため、ほぼ100%のパワーが光導波路(2403)に出力される。ここで方向性結合器(2411)(2412)のTE偏光に対する結合率は、図26(a)において方向性結合器の長さ7μmにおける値(点線)を参照することで確認できる。 Regarding the TE polarized light input from the optical waveguide (2401), almost 100% of the power is output to the optical waveguide (2403) because the coupling ratio is close to 0% in the directional couplers (2411) (2412). NS. Here, the coupling ratio of the directional coupler (2411) (2412) to the TE polarized light can be confirmed by referring to the value (dotted line) at the length of 7 μm of the directional coupler in FIG. 26 (a).

図27(a)は、このとき図21の光導波路(2402)から入力したTM偏光の、光導波路(2304)へ出力するパワー比率の波長依存性を示した図である。図26(b)の分岐率が、C帯波長域で約7〜22%の範囲で変動するのに対し、図27(a)では約10〜17%に抑制できていることが確認できる。 FIG. 27A is a diagram showing the wavelength dependence of the power ratio of the TM polarized light input from the optical waveguide (2402) of FIG. 21 to be output to the optical waveguide (2304) at this time. It can be confirmed that the branch fraction in FIG. 26 (b) fluctuates in the range of about 7 to 22% in the C band wavelength region, whereas it can be suppressed to about 10 to 17% in FIG. 27 (a).

また、図27(b)は、光導波路(2402)から入力したTM偏光およびTE偏光の、光導波路(2403)へ出力するパワー比率の波長依存性を示した図である。これよりC帯波長域でTM偏光の83%以上の光パワーが 光導波路(2403)に出力される。なお図21のようなWINC構成で実現できる偏波消光比は15dB程度である。 Further, FIG. 27B is a diagram showing the wavelength dependence of the power ratio of the TM polarized light and the TE polarized light input from the optical waveguide (2402) to be output to the optical waveguide (2403). From this, the optical power of 83% or more of TM polarized light is output to the optical waveguide (2403) in the C band wavelength region. The polarization extinction ratio that can be realized by the WINC configuration as shown in FIG. 21 is about 15 dB.

一方、TE偏光は、方向性結合器(2411)(2412)での結合が弱いため、光導波路(2404)へ出力するパワーはほとんど無い。よって光導波路(2401)から入力するTE偏光のほぼ100%のパワーは光導波路(2403)から出力される。 On the other hand, TE polarized light has almost no power to be output to the optical waveguide (2404) because the coupling at the directional coupler (2411) (2412) is weak. Therefore, almost 100% of the power of the TE polarized light input from the optical waveguide (2401) is output from the optical waveguide (2403).

これにより、TM偏光が光導波路(2404)へ出力する分岐率の波長依存性がより小さい、TM偏光に対する光分岐機能を組み込んだ偏波ビームコンバイナを実現することができる。 This makes it possible to realize a polarization beam combiner incorporating an optical branching function for TM polarized light, in which the wavelength dependence of the branching fraction of TM polarized light output to the optical waveguide (2404) is smaller.

(実施例3の光送信回路偏波ビームコンバイナの構成例3)
図22は、実施例3の光送信回路において、TM偏光のモニタ光分岐機能が組み込まれた偏波合流回路である偏波ビームコンバイナ(2109)の構成例3を示す図である。従来例の図6(b)と同様に方向性結合器を2段接続した構成であり、図22には入出力の光導波路(2501)(2502)(2503)(2505)、方向性結合器(2511)(2512)、2つの方向性結合器を接続する光導波路(2504)が示される。
(Structure Example 3 of Optical Transmission Circuit Polarized Beam Combiner of Example 3)
FIG. 22 is a diagram showing a configuration example 3 of a polarization beam combiner (2109), which is a polarization merging circuit incorporating a monitor optical branching function for TM polarization in the optical transmission circuit of the third embodiment. Similar to FIG. 6 (b) of the conventional example, the configuration is such that the directional couplers are connected in two stages. In FIG. 22, the input / output optical waveguides (2501) (2502) (2503) (2505) and the directional couplers are shown. (2511) (2512), an optical waveguide (2504) connecting two directional couplers is shown.

ここではTM偏光に対する光分岐機能を組み込むため、方向性結合器(2512)が従来例図6(b)とは異なる設計となっている。ここで、シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であるとして、方向性結合器(2511)(2512)の導波路間ギャップは0.4μmとする。 Here, in order to incorporate an optical branching function for TM polarized light, the directional coupler (2512) is designed differently from the conventional example FIG. 6 (b). Here, assuming that the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, and the overclad and underclad are quartz, the gap between the waveguides of the directional couplers (2511) (2512) is 0.4. Let it be μm.

再び図26(a)を参照すると、このときの方向性結合器の長さに対する、波長1545nmにおける、TE偏光、TM偏光の結合率を示している。ここで本実施例では方向性結合器(2512)の長さを11μmとし、方向性結合器(2511) の長さは従来例と同様に15μmとする。この設計では、光導波路(2501)から入力されたTM偏光は方向性結合器(2512)により8割以上のパワーが光導波路(2504)に出力され、残りのTM偏光のパワーが光導波路(2503)に出力される。 With reference to FIG. 26 (a) again, the coupling ratio of TE-polarized light and TM-polarized light at a wavelength of 1545 nm with respect to the length of the directional coupler at this time is shown. Here, in this embodiment, the length of the directional coupler (2512) is 11 μm, and the length of the directional coupler (2511) is 15 μm as in the conventional example. In this design, more than 80% of the TM polarized light input from the optical waveguide (2501) is output to the optical waveguide (2504) by the directional coupler (2512), and the remaining TM polarized power is output to the optical waveguide (2503). ) Is output.

再び図26(b)を参照すると、これは長さが11μmの方向性結合器(2512)において、光導波路(2503)に出力されるTM偏光のパワーの比率を示したものである。これよりC帯波長域で7%以上のTM偏光の光パワーが光導波路(2503)に出力される。光導波路(2504)を経て方向性結合器(2511)に入力したTM偏光は、従来例と同様にほぼ全てのパワーが光導波路(2505)に出力される。このとき光導波路 (2501)から入力し、光導波路(2505)に出力するに至るTE偏光は、方向性結合器(2512)(2511)において2段階で抑制されるため、本例で実現できる偏波消光比は30dB程度になる。 Referring again to FIG. 26 (b), this shows the ratio of the power of TM polarized light output to the optical waveguide (2503) in a directional coupler (2512) with a length of 11 μm. From this, the optical power of TM polarized light of 7% or more in the C band wavelength region is output to the optical waveguide (2503). Almost all the power of the TM polarized light input to the directional coupler (2511) via the optical waveguide (2504) is output to the optical waveguide (2505) as in the conventional example. At this time, the TE polarized light input from the optical waveguide (2501) and output to the optical waveguide (2505) is suppressed in two steps by the directional coupler (2512) (2511), so that the bias that can be realized in this example can be realized. The wave-guided ratio is about 30 dB.

一方、TE偏光は光導波路(2502)から入力されるが、従来例と同様の設計である方向性結合器(2511)では、ほぼ100%のパワーが光導波路(2505)から出力される。 On the other hand, TE polarized light is input from the optical waveguide (2502), but in the directional coupler (2511) having the same design as the conventional example, almost 100% of the power is output from the optical waveguide (2505).

これにより、偏波消光比性能により優れた、TM偏光に対する光分岐機能を組み込んだ偏波ビームコンバイナを実現することができる。 This makes it possible to realize a polarization beam combiner incorporating an optical branching function for TM polarization, which is superior in polarization extinction ratio performance.

(実施例3の光送信回路の偏波ビームコンバイナの構成例4)
図23は、実施例3の光送信回路において、TM偏光のモニタ光分岐機能が組み込まれた偏波合流回路である偏波ビームコンバイナ(2109)の構成例4を示す図である。ここでWINC(2612)は図21で示したWINCと同様の構成になっており、その後段に更に方向性結合器(2611)を接続している。 図23には、入出力の光導波路(2601)(2602)(2603)(2605)、方向性結合器(2611)(2621)(2622)、遅延導波路(2623)(2624)、WINC(2612)と方向性結合器(2611)を接続する光導波路(2604)が示される。
(Structure Example 4 of Polarized Beam Combiner of Optical Transmission Circuit of Example 3)
FIG. 23 is a diagram showing a configuration example 4 of a polarization beam combiner (2109), which is a polarization merging circuit incorporating a monitor optical branching function for TM polarization in the optical transmission circuit of the third embodiment. Here, the WINC (2612) has the same configuration as the WINC shown in FIG. 21, and a directional coupler (2611) is further connected to the subsequent stage. FIG. 23 shows input / output optical waveguides (2601) (2602) (2603) (2605), directional couplers (2611) (2621) (2622), delayed waveguides (2623) (2624), and WINC (2612). ) And the optical waveguide (2604) connecting the directional coupler (2611) are shown.

ここで、シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であるとして、方向性結合器(2611)(2621)(2622)の導波路間ギャップは0.4μmとする。また方向性結合器(2611)の長さは従来例と同様に15μm、方向性結合器(2621)(2622)の長さは7μm、遅延導波路(2623)(2624)の遅延量は0.065μmとする。 Here, it is assumed that the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, and the overclad and underclad are quartz, and between the waveguides of the directional couplers (2611) (2621) (2622). The gap is 0.4 μm. The length of the directional coupler (2611) is 15 μm as in the conventional example, the length of the directional coupler (2621) (2622) is 7 μm, and the delay amount of the delayed waveguide (2623) (2624) is 0.065 μm. And.

ここでWINC(2612)は図21と同様の構成であるので、光導波路(2601)から入力されるTM偏光の83%以上のパワーが光導波路(2604)に出力され、10〜17%が光導波路(2603)に分岐される。この分岐率の波長依存性は、単一の方向性結合器で構成するよりも抑制される。 Here, since the WINC (2612) has the same configuration as that of FIG. 21, 83% or more of the power of the TM polarized light input from the optical waveguide (2601) is output to the optical waveguide (2604), and 10 to 17% is optical. Branched to the waveguide (2603). This wavelength dependence of branch fraction is less pronounced than with a single directional coupler.

光導波路(2604)を経て方向性結合器(2611)に入力したTM偏光は、従来例と同様にほぼ全てのパワーが光導波路(2605)に出力される。このとき光導波路(2601)から入力し、光導波路(2605)に出力するに至るTE偏光は、WINC(2612)および方向性結合器(2611)において2段階で抑制されるため、本例で実現できる偏波消光比は30dB程度になる。 Almost all the power of the TM polarized light input to the directional coupler (2611) via the optical waveguide (2604) is output to the optical waveguide (2605) as in the conventional example. At this time, the TE polarization that is input from the optical waveguide (2601) and output to the optical waveguide (2605) is suppressed in two steps in the WINC (2612) and the directional coupler (2611), so it is realized in this example. The possible polarization extinguishing ratio is about 30 dB.

一方、TE偏光は光導波路(2602)から入力されるが、従来例と同様の設計である方向性結合器(2611)では、ほぼ100%のパワーが光導波路(2605)から出力される。 On the other hand, TE polarized light is input from the optical waveguide (2602), but in the directional coupler (2611) having the same design as the conventional example, almost 100% of the power is output from the optical waveguide (2605).

実施例3の光送信回路において図20〜図23に示した構成により、偏波消光比性能により優れ、分岐比率の波長依存性もより抑制された、TM偏光に対する光分岐機能を組み込んだ偏波ビームコンバイナを実現することができる。 In the optical transmission circuit of the third embodiment, the polarization shown in FIGS. 20 to 23 is excellent in the polarization extinction ratio performance, and the wavelength dependence of the branch ratio is further suppressed. A beam combiner can be realized.

以上のように、光送信回路のモニタ光分岐回路は、偏波合流回路(偏波ビームコンバイナ)の偏波合流機能には寄与しない出力ポートを分岐ポートとして使用することによって、偏波合流回路をTM偏波成分用のモニタ光分岐回路の機能も有するものとして実現することができる。 As described above, the monitor optical branch circuit of the optical transmission circuit uses the output port as a branch port, which does not contribute to the polarization confluence function of the polarization confluence circuit (polarization beam combiner), to form a polarization confluence circuit. It can also be realized as having the function of a monitor optical branch circuit for the TM polarization component.

(実施例3の光受信回路の偏波ビームスプリッタの構成例1)
図24は、実施例3の光受信回路において、TM偏光のモニタ光分岐機能を組み込んだ偏波分離回路である偏波ビームスプリッタ(2207)の構成例1を示す図である。従来例の図6(b)に示した偏波ビームスプリッタと同様に、方向性結合器を2段接続した構成であり、図24には、入出力の光導波路(2701)(2702)(2704)(2705)、方向性結合器(2711)(2712)、2つの方向性結合器を接続する光導波路(2703)が示される。
(Configuration Example 1 of the Polarized Beam Splitter of the Optical Receiving Circuit of Example 3)
FIG. 24 is a diagram showing configuration example 1 of a polarization beam splitter (2207), which is a polarization splitting circuit incorporating a monitor optical branching function for TM polarization in the optical receiving circuit of the third embodiment. Similar to the polarization beam splitter shown in FIG. 6 (b) of the conventional example, the configuration is such that the directional couplers are connected in two stages. In FIG. 24, the input / output optical waveguides (2701) (2702) (2704) are shown. ) (2705), directional couplers (2711) (2712), optical waveguides (2703) connecting the two directional couplers.

ここではTM偏光に対する光分岐機能を組み込むため、方向性結合器(2712)が従来例の図6(b)とは異なる設計となっている。ここで、シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であるとして、方向性結合器(2711)(2712)の導波路間ギャップは0.4μmとする。 Here, in order to incorporate an optical branching function for TM polarized light, the directional coupler (2712) is designed differently from FIG. 6 (b) of the conventional example. Here, assuming that the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, and the overclad and underclad are quartz, the gap between the waveguides of the directional couplers (2711) (2712) is 0.4. Let it be μm.

図26(a)を参照すると、このときの方向性結合器の長さに対する、波長1545nmにおける、TE偏光、TM偏光の結合率を示している。ここで本実施例では方向性結合器(2712)の長さを11μmとし、方向性結合器(2711) の長さは従来例と同様に15μmとする。この設計では、光導波路(2701)から入力されたTM偏光は、従来例と同様、方向性結合器(2511)によりほぼ全てのパワーが光導波路(2703)に出力される。 With reference to FIG. 26 (a), the coupling ratio of TE-polarized light and TM-polarized light at a wavelength of 1545 nm with respect to the length of the directional coupler at this time is shown. Here, in this embodiment, the length of the directional coupler (2712) is 11 μm, and the length of the directional coupler (2711) is 15 μm as in the conventional example. In this design, the TM polarized light input from the optical waveguide (2701) is output to the optical waveguide (2703) by the directional coupler (2511) as in the conventional example.

また、図26(b)を参照すると、これは長さが11μmの方向性結合器(2712)において、光導波路(2703)から入力され、光導波路(2705)に出力されるTM偏光のパワーの比率を示したものである。光導波路(2703)を経て方向性結合器(2712)に入力したTM偏光は、8割以上のパワーが光導波路(2704)に出力され、残りのパワーがモニタ光として光導波路(2705)に出力される。このとき 光導波路(2701)から入力し、光導波路(2705)に出力するに至るTE偏光は、方向性結合器(2711)(2712)において2段階で抑制されるため、本例で実現できる偏波消光比は30dB程度になる。 Also, referring to FIG. 26 (b), this is the power of TM polarization input from the optical waveguide (2703) and output to the optical waveguide (2705) in a directional coupler (2712) with a length of 11 μm. It shows the ratio. For TM polarized light input to the directional coupler (2712) via the optical waveguide (2703), 80% or more of the power is output to the optical waveguide (2704), and the remaining power is output to the optical waveguide (2705) as monitor light. Will be done. At this time, the TE polarized light input from the optical waveguide (2701) and output to the optical waveguide (2705) is suppressed in two steps by the directional couplers (2711) and (2712), so that the bias that can be realized in this example can be realized. The wave-guided ratio is about 30 dB.

一方、TE偏光は光導波路(2701)から入力されるが、従来例と同様の設計である方向性結合器(2711)では、ほぼ100%のパワーが光導波路(2702)から出力される。 On the other hand, TE polarized light is input from the optical waveguide (2701), but in the directional coupler (2711) having the same design as the conventional example, almost 100% of the power is output from the optical waveguide (2702).

これにより、TM偏光に対する光分岐機能を組み込んだ偏波ビームスプリッタを実現することができる。 This makes it possible to realize a polarization beam splitter incorporating an optical branching function for TM polarization.

(実施例3の光受信回路の偏波ビームスプリッタの構成例2)
図25は、実施例3の光受信回路において、TM偏光のモニタ光分岐機能を組み込んだ偏波分離回路である偏波ビームスプリッタ(2207)の構成例2を示す図である。ここでWINC(2812)は図21で示したWINCと同様の構成になっており、方向性結合器(2811)の後段に更にWINC(2812)を接続している。 図25には、入出力の光導波路(2801)(2802)(2804)(2805)、方向性結合器(2811)(2821)(2822)、遅延導波路(2823)(2824)、およびWINC(2812)と方向性結合器(2811)を接続する光導波路(2803)が示される。
(Configuration Example 2 of the Polarized Beam Splitter of the Optical Receiving Circuit of Example 3)
FIG. 25 is a diagram showing configuration example 2 of a polarization beam splitter (2207), which is a polarization splitting circuit incorporating a monitor optical branching function for TM polarization in the optical receiving circuit of the third embodiment. Here, the WINC (2812) has the same configuration as the WINC shown in FIG. 21, and the WINC (2812) is further connected to the subsequent stage of the directional coupler (2811). In FIG. 25, the input / output optical waveguides (2801) (2802) (2804) (2805), directional couplers (2811) (2821) (2822), delayed waveguides (2823) (2824), and WINC ( An optical waveguide (2803) connecting the 2812) and the directional coupler (2811) is shown.

ここで、シリコンで形成された導波路コアの幅0.5μm、厚さを0.22μm、オーバークラッドおよびアンダークラッドは石英であるとして、方向性結合器(2811)(2821)(2822)の導波路間ギャップは0.4μmとする。また方向性結合器(2811)の長さは従来例と同様に15μm、方向性結合器(2821)(2822)の長さは7μm、遅延導波路(2823)(2824)の遅延量は0.065μmとする。 Here, it is assumed that the width of the waveguide core made of silicon is 0.5 μm, the thickness is 0.22 μm, and the overclad and underclad are quartz, and between the waveguides of the directional couplers (2811) (2821) (2822). The gap is 0.4 μm. The length of the directional coupler (2811) is 15 μm as in the conventional example, the length of the directional coupler (2821) (2822) is 7 μm, and the delay amount of the delayed waveguide (2823) (2824) is 0.065 μm. And.

ここで光導波路(2801)から方向性結合器(2811)に入力されたTM偏光は、従来例と同様にほぼ全てのパワーが光導波路(2803)に出力される。更にWINC(2812)は図21と同様の構成であるので、再び図27(a)および図27(b)を参照すれば、光導波路(2803)を経てWINC(2812)入力されるTM偏光の83%以上のパワーが光導波路(2804)に出力され、10〜17%がモニタ光として光導波路(2805)に分岐される。この分岐率の波長依存性は図23の例のように単なる方向性結合器で構成するよりも抑制されていることがわかる。 Here, almost all the power of the TM polarized light input from the optical waveguide (2801) to the directional coupler (2811) is output to the optical waveguide (2803) as in the conventional example. Further, since the WINC (2812) has the same configuration as that of FIG. 21, referring to FIGS. 27 (a) and 27 (b) again, the TM polarized light input to the WINC (2812) via the optical waveguide (2803). More than 83% of the power is output to the optical waveguide (2804), and 10 to 17% is branched to the optical waveguide (2805) as monitor light. It can be seen that the wavelength dependence of this branch fraction is suppressed as compared with the case of a simple directional coupler as in the example of FIG.

なおこのとき 光導波路(2801)から入力し、光導波路(2804)に出力するに至るTE偏光は、方向性結合器(2811) およびWINC(2812)において2段階で抑制されるため、本例で実現できる偏波消光比は30dB程度になる。 At this time, the TE polarized light input from the optical waveguide (2801) and output to the optical waveguide (2804) is suppressed in two steps by the directional coupler (2811) and WINC (2812). The polarization extinction ratio that can be achieved is about 30 dB.

一方、TE偏光は光導波路(2801)から入力されるが、従来例と同様の設計である方向性結合器(2811)では、ほぼ100%のパワーが(2802)から出力される。 On the other hand, TE polarized light is input from the optical waveguide (2801), but in the directional coupler (2811) having the same design as the conventional example, almost 100% of the power is output from (2802).

実施例3の光受信回路において図24、図25に示した構成により、分岐比率の波長依存性がより抑制された、TM偏光に対する光分岐機能を組み込んだ偏波ビームスプリッタを実現することができる。 With the configurations shown in FIGS. 24 and 25 in the optical receiving circuit of the third embodiment, it is possible to realize a polarization beam splitter incorporating an optical branching function for TM polarization, in which the wavelength dependence of the branching ratio is further suppressed. ..

以上のように、光受信回路のモニタ光分岐回路は、偏波分離回路(偏波ビームスプリッタ)の偏波分離機能には寄与しない出力ポートを分岐ポートとして使用することによって、偏波分離回路をTM偏波成分用のモニタ光分岐回路の機能も有するものとして実現することができる。 As described above, the monitor optical branch circuit of the optical receiving circuit uses the output port as a branch port, which does not contribute to the polarization separation function of the polarization separation circuit (polarization beam splitter), so that the polarization separation circuit can be used. It can also be realized as having a function of a monitor optical branching circuit for a TM polarization component.

以上より本実施例3の光送信回路(2116)(図18)、あるいは光受信回路(2220)(図19)は、2光入力の単一のPDによって偏波多重信号光のパワーをモニタすることができる。よって本実施例3により、光送信あるいは受信回路において、単純・低コストな制御回路での制御が可能であり、必要な配線数が少なく抑えられ、モニタ精度に優れた、送信あるいは受信光パワーのモニタを提供することができる。 From the above, the optical transmission circuit (2116) (FIG. 18) or the optical reception circuit (2220) (FIG. 19) of the third embodiment monitors the power of the polarized multiple signal light by a single PD having two optical inputs. be able to. Therefore, according to the third embodiment, the optical transmission or reception circuit can be controlled by a simple and low-cost control circuit, the number of required wirings can be suppressed to a small number, and the transmission or reception optical power is excellent in monitor accuracy. A monitor can be provided.

[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態に係る光モニタ回路について説明する。
[Fourth Embodiment]
The optical monitor circuit according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

(実施例4の光送信回路)
図28は、本実施形態4における、光モニタ回路を含む偏波ダイバーシティ構成の光送信回路(4116)の構成を示す平面図である。
(Optical transmission circuit of Example 4)
FIG. 28 is a plan view showing the configuration of an optical transmission circuit (4116) having a polarization diversity configuration including an optical monitor circuit in the fourth embodiment.

図28には、光パワースプリッタ(4105)、Y偏波光変調回路(4106)、X偏波光変調回路(4107)、偏波回転器(4108)、偏波ビームコンバイナ(4109)、検出された図示せぬモニタ信号を受けて光パワーを調節する2つのVOA(4110)(4111)、モニタ光の光分岐回路(4112)(4113)、2光入力のPD(4115)が示される。 FIG. 28 shows an optical power splitter (4105), a Y-polarized light modulation circuit (4106), an X-polarized light modulation circuit (4107), a polarization rotator (4108), a polarization beam combiner (4109), and a detected diagram. Two VOAs (4110) (4111) that receive a monitor signal that cannot be shown and adjust the optical power, an optical branching circuit (4112) (4113) for the monitor light, and a PD (4115) for two optical inputs are shown.

本実施例4の光送信回路の特徴は、モニタ光の光分岐回路(4112)(4113)が偏波回転合流の前に設置されており、すなわち光分岐回路(4112)(4113)はともにTE偏光に対して動作するよう設計されており、また分岐されたモニタ光は2光入力の単一のPD(4115)に接続している。なお、一点鎖線の枠に囲まれた光送信回路(4116)の要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 The feature of the optical transmission circuit of the fourth embodiment is that the optical branch circuit (4112) (4113) of the monitor light is installed before the polarization rotation confluence, that is, both the optical branch circuits (4112) and (4113) are TE. Designed to operate against polarized light, the branched monitor light is connected to a single PD (4115) with two light inputs. The element circuit of the optical transmission circuit (4116) surrounded by the frame of the alternate long and short dash line is integrated on the same chip by, for example, a silicon optical wave guide.

図28のモニタ光の光分岐回路(4112)(4113)は、ともにTE偏光に対して動作する光分岐回路であり、従来例の図3、図4で説明した方向性結合器やWINCがそのまま適用できる。従って光分岐回路(4112)(4113)で分岐される光はともにTE偏光であるから、PD(4115)には、X偏波光変調回路で変調された信号(TE偏光として送出される光信号パワー)から分岐された光、およびY偏波光変調回路で変調された信号(TM偏光として送出される光信号パワー)から分岐された光がともにTE偏光で入力することになる。PD(4115)としては図10(a)(b)で説明されるようなゲルマニウムフォトディテクタの適用が可能である。本実施形態では他の形態とは異なり、PDの2光入力にはともにTE光が入るため、他の実施例より高い光結合効率でPDが光を吸収できる。 The optical branch circuits (4112) and (4113) of the monitor light of FIG. 28 are both optical branch circuits that operate with respect to TE polarized light, and the directional coupler and WINC described in FIGS. 3 and 4 of the conventional example are used as they are. Applicable. Therefore, since the light branched by the optical branch circuit (4112) (4113) is both TE-polarized light, the PD (4115) has a signal modulated by the X-polarized light modulation circuit (optical signal power transmitted as TE-polarized light). ) And the light branched from the signal modulated by the Y-polarized light modulation circuit (optical signal power transmitted as TM polarized light) are both input with TE polarized light. As PD (4115), a germanium photodetector as described in FIGS. 10 (a) and 10 (b) can be applied. In this embodiment, unlike the other embodiments, TE light enters both of the two light inputs of the PD, so that the PD can absorb the light with a higher light coupling efficiency than in the other embodiments.

(実施例4の光受信回路)
図29は、本実施例4における、光モニタ回路を含む偏波ダイバーシティ構成の光受信回路(4220)の構成を示す平面図である。
(Optical receiving circuit of Example 4)
FIG. 29 is a plan view showing the configuration of the optical receiving circuit (4220) having the polarization diversity configuration including the optical monitor circuit in the fourth embodiment.

図29には、局発光源からの光入力経路(4201)、信号光の入力経路(4202)、偏波ビームスプリッタ(4207)、偏波回転器(4208)、光パワースプリッタ(4209)、Y偏波用の光コヒーレントミキサ(4210)、X偏波用の光コヒーレントミキサ(4211)、復調された光信号を電気信号に変換するPD(4212)(4213)、検出された図示せぬモニタ信号を受けて光パワーを調節する2つのVOA(4218)(4219)、またモニタ光を検出する2光入力の単一のPD(4217)とモニタ光の光分岐回路(4214)(4215)が示される。 In FIG. 29, an optical input path (4201) from a local light source, a signal light input path (4202), a polarization beam splitter (4207), a polarization rotator (4208), an optical power splitter (4209), and Y. Optical coherent mixer for polarization (4210), Optical coherent mixer for X polarization (4211), PD (4212) (4213) that converts a demodulated optical signal into an electrical signal, Detected monitor signal (not shown) Two VOAs (4218) (4219) that receive and adjust the optical power, and a single PD (4217) with two optical inputs to detect the monitor light and an optical branch circuit (4214) (4215) of the monitor light are shown. Is done.

本実施例4の光受信回路の特徴は、モニタ光の光分岐回路(4214)(4215)がともに偏波分離および偏波回転の後に設置され、すなわち光分岐回路(4214)(4215)はともにTE偏光に対して動作するよう設計されており、モニタ光の光分岐回路(4214)(4215)で分岐された導波路は2光入力の単一のPD(4217)に接続していることにある。なお一点鎖線の枠に囲まれた光受信回路(4220)の要素回路は、例えばシリコン光導波路によって同一チップに集積される。 The feature of the optical receiving circuit of the fourth embodiment is that the optical branching circuits (4214) (4215) of the monitor light are both installed after the polarization separation and the polarization rotation, that is, the optical branching circuits (4214) (4215) are both installed. Designed to operate against TE polarized light, the waveguide branched by the optical branch circuit (4214) (4215) of the monitor light is connected to a single PD (4217) with two optical inputs. be. The element circuit of the optical receiving circuit (4220) surrounded by the frame of the alternate long and short dash line is integrated on the same chip by, for example, a silicon optical wave guide.

図29のモニタ光の光分岐回路(4214)(4215)は、ともにTE偏光に対して動作する光分岐回路であり、従来例の図3、図4で説明した方向性結合器やWINCがそのまま適用できる。従って光分岐回路(4214)(4215)で分岐される光はともにTE偏光であるから、2光入力のPD(4217)には、受信信号のTE偏光成分から分岐された光、および受信信号のTM偏光成分から分岐された光が、ともにTE偏光で入力することになる。PD(4217)には、図10(a)(b)で説明されるようなゲルマニウムフォトディテクタの適用が可能である。 The optical branching circuits (4214) and (4215) of the monitor light of FIG. 29 are both optical branching circuits that operate with respect to TE polarized light, and the directional coupler and WINC described in FIGS. 3 and 4 of the conventional example are used as they are. Applicable. Therefore, since the light branched by the optical branch circuit (4214) (4215) is both TE-polarized light, the two-light input PD (4217) contains the light branched from the TE-polarized light component of the received signal and the received signal. The light branched from the TM polarized light component is input with TE polarized light. A germanium photodetector as described in FIGS. 10 (a) and 10 (b) can be applied to the PD (4217).

以上4つの実施形態によって、本発明の具体的な実施例と構成例を説明した。いずれの実施形態においても、送信または受信の偏波多重信号光を2つの偏光成分を別々に分岐した後に電気信号に変換してモニタするものであって、2光入力の単一のPDによって偏波多重信号光のパワーをモニタすることができ、単純・低コストな制御回路での制御が可能であり、必要な配線数が少なく抑えられ、モニタ精度に優れた、送信あるいは受信光パワーのモニタを提供することができる。 Specific examples and configuration examples of the present invention have been described by the above four embodiments. In either embodiment, the transmitted or received polarized multiplex signal light is divided into two polarization components separately and then converted into an electric signal for monitoring, which is biased by a single PD with two optical inputs. It is possible to monitor the power of wave multiplex signal light, it is possible to control with a simple and low-cost control circuit, the number of required wirings is kept small, and the monitoring accuracy is excellent, and the transmission or reception light power is monitored. Can be provided.

以上説明したように本発明により、偏波ダイバーシティ構成の光送信あるいは光受信回路において、従来に比較して、より単純かつ低コストな制御回路での制御を可能とし、必要な配線数が少なく抑えられ、モニタ精度に優れた、送受信光パワーのモニタを実現することができる。 As described above, according to the present invention, in an optical transmission or optical reception circuit having a polarization diversity configuration, it is possible to control with a simpler and lower cost control circuit as compared with the conventional case, and the number of required wirings is reduced. Therefore, it is possible to realize a monitor of transmission / reception optical power with excellent monitor accuracy.

9100 ……光源
106、107、1106、1107、2106、2107、4106、4107、9101、9106、9107 ……光変調器
210、211、1210、1211、2210、2211、4210、4211、9210、9211 ……光コヒーレントミキサ
110、111、218、219、1110、1111、1218、1219、2110、2111、2218、2219、4110、4111、4218、4219、9101、9110、9111、9206、9218、9219 ……可変光減衰器(VOA)
105、209、1105、1209、2105、2209、4105、4209、9105、9209 ……光パワースプリッタ
108、208、1108、1208、2108、2208、4108、4208、9108、9208、9801 ……偏波回転回路
109、1109、2109、4109、9109 ……偏波ビームコンバイナ(偏波合流回路)
207、1207、2207、4207、9207 ……偏波ビームスプリッタ(偏波分離回路)
112、113、214、215、1112、1113、1214、1215、2113、2215、4112、4113、4214、4215、9103、9112、9113、9204、9214、9215 ……(モニタ)光分岐回路
115、212、213、217、1115、1212、1213、1217、2115、2212、2213、2217、4115、4212、4213、4217、4305、9104、9114、9115、9205、9212、9213、9216、9217 ……フォトディテクタ(PD)
521 ……シリコン導波路
522 ……pインプラント領域
523 ……p++インプラント領域
524 ……Ge結晶
525 ……nインプラント領域
526 ……電極
527 ……上部クラッド
528 ……下部クラッド
529 ……シリコン基板
2109 ……光分岐機能を有する偏波ビームコンバイナ(偏波合流回路)
2207 ……光分岐機能を有する偏波ビームスプリッタ(偏波分離回路)
116、1116、2116、4116、9116 ……光送信回路
220、1220、2220、4220、9203、9220 ……光受信回路
605、606、2411、2412、2511、2512、2611、2621、2622、2711、2712、2811、2821、2822、9305、9505、9506、9605、9515、9516 ……方向性結合器
301、302、303、304、401、402、403、404、601、602、603、604、2301、2302、2303、2304、2401、2402、2403、2404、2501、2502、2503、2504、2505、2601、2602、2603、2604、2605、2701、2702、2703、2704、2705、2801、2802、2803、2804、2805、4301、4302、9301、9302、9303、9304、9501、9502、9503、9504、9601、9602、9603、9604、9611、9612、9613、9614、9802、9809 ……光導波路
607、608、2413、2414、2623、2624、2823、2824、9507、9508、9806、9807 ……光遅延回路
9803 ……リブ導波路のリブ部分
9804 ……リブ導波路のスラブ部分
9805 ……分岐回路
9808 ……合流回路
2612、2812 ……WINC
9100 …… Light source
106, 107, 1106, 1107, 2106, 2107, 4106, 4107, 9101, 9106, 9107 …… Optical modulator
210, 211, 1210, 1211, 2210, 2211, 4210, 4211, 9210, 9211 …… Optical coherent mixer
110, 111, 218, 219, 1110, 1111, 1218, 1219, 2110, 2111, 2218, 2219, 4110, 4111, 4218, 4219, 9101, 9110, 9111, 9206, 9218, 9219 …… Variable optical attenuator ( VOA)
105, 209, 1105, 1209, 2105, 2209, 4105, 4209, 9105, 9209 …… Optical power splitter
108, 208, 1108, 1208, 2108, 2208, 4108, 4208, 9108, 9208, 9801 …… Polarized rotation circuit
109, 1109, 2109, 4109, 9109 …… Polarized beam combiner (polarized wave merging circuit)
207, 1207, 2207, 4207, 9207 …… Polarization beam splitter (polarization separation circuit)
112, 113, 214, 215, 1112, 1113, 1214, 1215, 2113, 2215, 4112, 4113, 4214, 4215, 9103, 9112, 9113, 9204, 9214, 9215 …… (monitor) Optical branch circuit
115, 212, 213, 217, 1115, 1212, 1213, 1217, 2115, 2212, 2213, 2217, 4115, 4212, 4213, 4217, 4305, 9104, 9114, 9115, 9205, 9212, 9213, 9216, 9217 ... … Photodetector (PD)
521 …… Silicon waveguide
522 …… p Implant area
523 …… p ++ implant area
524 …… Ge crystal
525 …… n Implant area
526 …… Electrode
527 …… Upper clad
528 …… Lower clad
529 …… Silicon substrate
2109 …… Polarized beam combiner with optical branching function (polarization merging circuit)
2207 …… Polarization beam splitter with optical branching function (polarization separation circuit)
116, 1116, 2116, 4116, 9116 …… Optical transmission circuit
220, 1220, 2220, 4220, 9203, 9220 …… Optical receiving circuit
605, 606, 2411, 2412, 2511, 2512, 2611, 2621, 2622, 2711, 2712, 2811, 2821, 2822, 9305, 9505, 9506, 9605, 9515, 9516 …… Directional coupler
301, 302, 303, 304, 401, 402, 403, 404, 601, 602, 603, 604, 2301, 2302, 2303, 2304, 2401, 2402, 2403, 2404, 2501, 2502, 2503, 2504, 2505, 2601, 2602, 2603, 2604, 2605, 2701, 2702, 2703, 2704, 2705, 2801, 2802, 2803, 2804, 2805, 4301, 4302, 9301, 9302, 9303, 9304, 9501, 9502, 9503, 9504, 9601, 9602, 9603, 9604, 9611, 9612, 9613, 9614, 9802, 9809 …… Optical Waveguide
607, 608, 2413, 2414, 2623, 2624, 2823, 2824, 9507, 9508, 9806, 9807 …… Optical delay circuit
9803 …… Rib part of rib waveguide
9804 …… Slavic part of rib waveguide
9805 …… Branch circuit
9808 …… Merge circuit
2612, 2812 …… WINC

Claims (8)

偏波多重信号光をTE偏波成分とTM偏波成分の信号に分離し、またはTE偏波成分とTM偏波成分の信号を偏波多重信号光に合流する偏波分離合流回路と、そのTM偏波経路に更に接続してTM偏光とTE偏光を変換する偏波回転回路を備える偏波ダイバーシティ構成の光回路において、
主信号経路上の信号光から一部の光パワーをモニタ光として分岐して受光し、信号光のパワーを監視する光モニタ回路であって、
前記光モニタ回路は、
前記偏波ダイバーシティ構成の光回路において、TE偏波成分の信号が通過する経路上にTE偏波成分用の第1のモニタ光分岐回路を有し、
TM偏波成分の信号が通過する経路上にTM偏波成分用の第2のモニタ光分岐回路を有し、
前記TE偏波成分用の光分岐回路で分岐されたモニタ光と、前記TM偏波成分用の光分岐回路で分岐されたモニタ光を合流する光合流手段を更に有し、
前記光合流手段の出力に更に接続され、前記第1のモニタ光分岐回路で分岐されたモニタ光を導波する導波路と、前記第2のモニタ光分岐回路で分岐されたモニタ光を導波する導波路と接続される、2光入力の単一のフォトディテクタから構成され、
前記TM偏波成分用の第2のモニタ光分岐回路は、前記偏波分離合流回路の、偏波分離合流機能には寄与しない出力用の光導波路を分岐用の光導波路とし、前記偏波分離合流回路が前記TM偏波成分用の光分岐回路の機能も有することを特徴とする、光モニタ回路。
A polarization separation merging circuit that separates the polarization multiplex signal light into TE polarization component and TM polarization component signals, or merges the TE polarization component and TM polarization component signals into the polarization multiplex signal light, and its In an optical circuit having a polarization diversity configuration, which is further connected to a TM polarization path and includes a polarization rotation circuit that converts TM polarization and TE polarization.
It is an optical monitor circuit that monitors the power of signal light by branching and receiving a part of the optical power as monitor light from the signal light on the main signal path.
The optical monitor circuit is
In the optical circuit having the polarization diversity configuration, a first monitor optical branch circuit for the TE polarization component is provided on the path through which the signal of the TE polarization component passes.
It has a second monitor optical branch circuit for the TM polarization component on the path through which the signal of the TM polarization component passes.
Further, it has an optical merging means for merging the monitor light branched by the optical branch circuit for the TE polarization component and the monitor light branched by the optical branch circuit for the TM polarization component.
A waveguide further connected to the output of the optical merging means and guided by the monitor light branched by the first monitor optical branch circuit and the monitor light branched by the second monitor optical branch circuit are guided. Consists of a single photodetector with two optical inputs connected to the waveguide
In the second monitor optical branching circuit for the TM polarization component, the optical waveguide for output that does not contribute to the polarization separation / merging function of the polarization separation / merging circuit is used as the branching optical waveguide, and the polarization separation is performed. An optical monitor circuit, characterized in that the merging circuit also has the function of an optical branching circuit for the TM polarization component.
前記偏波分離合流回路が偏波合流回路であって、
前記偏波回転回路は前記偏波合流回路の前段の前記TM偏波成分の信号が通過する経路上にあり、
前記第1のモニタ光分岐回路は、前記偏波合流回路の前段のTE偏波成分の信号が通過する経路上にあり、
前記第2のモニタ光分岐回路は、前記偏波合流回路の後段の経路上、または前記偏波回転回路の後段から前記偏波合流回路の間の経路上、または前記偏波回転回路の前段の経路上にあり、あるいは前記偏波合流回路の偏波合流機能には寄与しない出力ポートを分岐ポートとして前記偏波合流回路が前記TM偏波成分用の光分岐回路の機能も有することを特徴とする、請求項1記載の光モニタ回路。
The polarization separation merging circuit is a polarization merging circuit,
The polarization rotation circuit is on a path through which the signal of the TM polarization component in the previous stage of the polarization merging circuit passes.
The first monitor optical branch circuit is on a path through which the signal of the TE polarization component in the previous stage of the polarization merging circuit passes.
The second monitor optical branch circuit is on the path after the polarization merging circuit, or on the path between the back of the polarization merging circuit and the polarization merging circuit, or in the front of the polarization merging circuit. The feature is that the polarization merging circuit also has the function of an optical branching circuit for the TM polarization component, with the output port on the path or not contributing to the polarization merging function of the polarization merging circuit as a branch port. The optical monitor circuit according to claim 1.
前記偏波分離合流回路が偏波分離回路であって、
前記偏波回転回路は前記偏波分離回路の後段の前記TM偏波成分の信号が通過する経路上にあり、
前記第1のモニタ光分岐回路は、前記偏波分離回路の後段のTE偏波成分の信号が通過する経路上にあり、
前記第2のモニタ光分岐回路は、前記偏波分離回路の前段の経路上、または前記偏波分離回路の後段から前記偏波回転回路の間の経路上、または前記偏波回転回路の後段の経路上にあり、あるいは前記偏波分離回路の偏波分離機能には寄与しない出力ポートを分岐ポートとして前記偏波分離回路が前記TM偏波成分用の光分岐回路の機能も有することを特徴とする、請求項1記載の光モニタ回路。
The polarization separation merging circuit is a polarization separation circuit,
The polarization rotation circuit is on a path through which the signal of the TM polarization component in the subsequent stage of the polarization separation circuit passes.
The first monitor optical branch circuit is on the path through which the signal of the TE polarization component in the subsequent stage of the polarization separation circuit passes.
The second monitor optical branch circuit is on the path before the polarization separation circuit, or on the path between the latter stage of the polarization separation circuit and the polarization rotation circuit, or after the polarization rotation circuit. The feature is that the polarization separation circuit also has the function of an optical branch circuit for the TM polarization component, with the output port on the path or not contributing to the polarization separation function of the polarization separation circuit as a branch port. The optical monitor circuit according to claim 1.
前記光モニタ回路は、シリコンベースの導波路で形成されており、
前記偏波分離合流回路は、方向性結合器、あるいは方向性結合器と遅延回路から成るWINCで構成されることを特徴とする、請求項1記載の光モニタ回路。
The optical monitor circuit is formed of a silicon-based waveguide.
The optical monitor circuit according to claim 1, wherein the polarization separation merging circuit is composed of a directional coupler or a WINC including a directional coupler and a delay circuit.
前記2光入力の単一のフォトディテクタの2つの入力導波路は、光軸をずらすように対向配置されることを特徴とする、請求項1記載の光モニタ回路。 The optical monitor circuit according to claim 1, wherein the two input waveguides of the single photodetector having two optical inputs are arranged so as to face each other so as to shift the optical axes. 前記第1のモニタ光分岐回路および前記第2のモニタ光分岐回路は、方向性結合器、あるいは方向性結合器と遅延回路から成るWINCで構成されることを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれかに記載の光モニタ回路。 The first monitor optical branch circuit and the second monitor optical branch circuit are characterized in that they are composed of a directional coupler or a WINC including a directional coupler and a delay circuit, according to claim 1. Item 5. The optical monitor circuit according to any one of Items 5. 前記偏波ダイバーシティ構成の光回路は、
光パワースプリッタと、
前記光パワースプリッタに接続するTE偏波成分用とTM偏波成分用の光変調回路と、
前記TM偏波成分用の光変調回路に更に接続する前記偏波回転回路と、
前記TE偏波成分用の光変調回路および前記偏波回転回路に更に接続する前記偏波合流回路と
から構成される光送信回路であることを特徴とする、請求項2に記載の光モニタ回路。
The optical circuit having the polarization diversity configuration is
With an optical power splitter,
An optical modulation circuit for TE polarization component and TM polarization component connected to the optical power splitter,
The polarization rotation circuit further connected to the optical modulation circuit for the TM polarization component,
The optical monitor circuit according to claim 2, further comprising the optical modulation circuit for the TE polarization component and the polarization merging circuit further connected to the polarization rotation circuit. ..
前記偏波ダイバーシティ構成の光回路は、
入力ポートに接続する前記偏波分離回路と、
前記偏波分離回路に接続する前記偏波回転回路を有し、
更に別の入力ポートに接続する光パワースプリッタを有し、
前記偏波分離回路の1出力と、前記光パワースプリッタの1出力に接続するTE偏波成分用の光コヒーレントミキサと、
前記偏波回転回路と、前記光パワースプリッタの他方の出力に接続するTM偏波成分用の光コヒーレントミキサと、
前記TE偏波成分用およびTM偏波成分用の光コヒーレントミキサそれぞれに接続するフォトディテクタ
から構成される光受信回路であることを特徴とする、請求項3に記載の光モニタ回路。
The optical circuit having the polarization diversity configuration is
The polarization separation circuit connected to the input port and
Having the polarization rotation circuit connected to the polarization separation circuit,
It has an optical power splitter that connects to yet another input port,
One output of the polarization separation circuit and an optical coherent mixer for the TE polarization component connected to one output of the optical power splitter.
The polarization rotation circuit and the optical coherent mixer for the TM polarization component connected to the other output of the optical power splitter.
The optical monitor circuit according to claim 3, further comprising a photodetector connected to each of the optical coherent mixers for the TE polarization component and the TM polarization component.
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