JP2586985B2 - 光学複合体 - Google Patents
光学複合体Info
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/61—Coherent receivers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光学検出技
術の分野にある。光学複合体及び光学複合体を用いるコ
ヒーレント光学受容器に関する。
術の分野にある。光学複合体及び光学複合体を用いるコ
ヒーレント光学受容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】位相ダイバーシチを利用するコヒーレン
ト光学検出は、ホモダイン検出の場合実際にあるような
定位相差回路（ＰＬＬ）を使用する必要なしに、ベース
バンド検出を可能にする。この方法で電気的、光学的バ
ンド幅の有効利用がなされるの チチャンネルのコヒーレント光通信に大変適している。
又熱雑音のような雑音の抑制について考えると、高ビッ
トレートに対する位相ダイバーシチの利用は魅力的であ
る。
ト光学検出は、ホモダイン検出の場合実際にあるような
定位相差回路（ＰＬＬ）を使用する必要なしに、ベース
バンド検出を可能にする。この方法で電気的、光学的バ
ンド幅の有効利用がなされるの チチャンネルのコヒーレント光通信に大変適している。
又熱雑音のような雑音の抑制について考えると、高ビッ
トレートに対する位相ダイバーシチの利用は魅力的であ
る。
【０００３】コヒーレント光学信号の振幅及び位相をと
りもどすために、位相ダイバーシチでは光学複合体を使
用する。光学複合体は、ｍ個の信号入力とｎ個の信号出
力（ｍ，ｎ≧２）を有するｍ×ｎマルチポートであり、
２かそれ以上の出力において、２かそれ以上の入力で与
えられた信号のコヒーレント生成物を提供し、該コヒー
レント生成物は相互に十分に決まった位相差をもつ。位
相ダイバーシチに利用される光学複合体には２つの型が
ある。第１の型の複合体は偏光型といわれ、一般的に異
なる偏光をもつ出力信号間に所望の位相差を生み出し、
このことが第２の型の複合体との違いであって、連結型
といわれる第２の型は同じ偏光をもつ出力信号間に位相
差を生み出す。連結型にいくつかの変種が知られてい
る。第１の変種は、いくつかの並列導波管の適当な相互
連結に基づき、９０°の所望の位相シフトを生み出す。
そのような光学複合体では４本の光ファイバーが正方形
の区画をもつ連結に配置され、例えば参照文献〔１〕に
開示されている。参照文献〔２〕に開示されている第２
の変種は、２個の入力と４個の出力をもつ平面の片様導
波管から成る類似のポートで、４本の平らに配置され連
結された光ファイバと同等である。参照文献〔３〕な開
示されている第３の変種は３×３ポートで、連結の意味
では第１の変種と関連するが、１２０°の位相差を生み
出す。参照文献〔４〕に、無損失と非無損失両面の３×
３ファイバ連結器に関して一般的Ｓ−マトリックス理論
が展開されている。この理論は、上で述べた第３の変種
と同等である３×３練結器から成る光電子９０°複合体
に適用され、該複合体は３個のフォトダイオードとコス
タス回路（Ｃｏｓｔａｓ ｌｏｏｐ）から成るホモダイ
ン受容器の一部分を形成している。
りもどすために、位相ダイバーシチでは光学複合体を使
用する。光学複合体は、ｍ個の信号入力とｎ個の信号出
力（ｍ，ｎ≧２）を有するｍ×ｎマルチポートであり、
２かそれ以上の出力において、２かそれ以上の入力で与
えられた信号のコヒーレント生成物を提供し、該コヒー
レント生成物は相互に十分に決まった位相差をもつ。位
相ダイバーシチに利用される光学複合体には２つの型が
ある。第１の型の複合体は偏光型といわれ、一般的に異
なる偏光をもつ出力信号間に所望の位相差を生み出し、
このことが第２の型の複合体との違いであって、連結型
といわれる第２の型は同じ偏光をもつ出力信号間に位相
差を生み出す。連結型にいくつかの変種が知られてい
る。第１の変種は、いくつかの並列導波管の適当な相互
連結に基づき、９０°の所望の位相シフトを生み出す。
そのような光学複合体では４本の光ファイバーが正方形
の区画をもつ連結に配置され、例えば参照文献〔１〕に
開示されている。参照文献〔２〕に開示されている第２
の変種は、２個の入力と４個の出力をもつ平面の片様導
波管から成る類似のポートで、４本の平らに配置され連
結された光ファイバと同等である。参照文献〔３〕な開
示されている第３の変種は３×３ポートで、連結の意味
では第１の変種と関連するが、１２０°の位相差を生み
出す。参照文献〔４〕に、無損失と非無損失両面の３×
３ファイバ連結器に関して一般的Ｓ−マトリックス理論
が展開されている。この理論は、上で述べた第３の変種
と同等である３×３練結器から成る光電子９０°複合体
に適用され、該複合体は３個のフォトダイオードとコス
タス回路（Ｃｏｓｔａｓ ｌｏｏｐ）から成るホモダイ
ン受容器の一部分を形成している。
【０００４】連結型マルチポートのこれら既知の変種す
べての感度は、もしそのようなマルチポートの出力側で
全信号が検出に用いられ熱雑音が工程中で可能な限り抑
制されるなら、同じである。しかしこの場合に２以上の
検出器の使用は受容器を複雑にその上高価にする。更に
もしバランス検出が用いられると、受容器のバンド幅を
減少し熱雑音を増すことになる。それ故検出に２個以上
の検出器を使用しなくてよいことが望ましい。しかし２
検出器の受容器用に、既知の光学複合体は理想的でな
い。９０°位相差を有する既知の連結型ｍ×ｎポートで
は、スループットはいつも２５％以下であり、すなわち
入力での信号力の２５％以下が用いられる出力の各々で
連結する。位相ダイバーシチに用いられうる光学複合体
は、参照文献〔４〕に開示されているようなイメージ妨
害へテロダイン受容器にも用いられるので、スループッ
トに関する同様の制約はそのような受容器にも適用され
る。
べての感度は、もしそのようなマルチポートの出力側で
全信号が検出に用いられ熱雑音が工程中で可能な限り抑
制されるなら、同じである。しかしこの場合に２以上の
検出器の使用は受容器を複雑にその上高価にする。更に
もしバランス検出が用いられると、受容器のバンド幅を
減少し熱雑音を増すことになる。それ故検出に２個以上
の検出器を使用しなくてよいことが望ましい。しかし２
検出器の受容器用に、既知の光学複合体は理想的でな
い。９０°位相差を有する既知の連結型ｍ×ｎポートで
は、スループットはいつも２５％以下であり、すなわち
入力での信号力の２５％以下が用いられる出力の各々で
連結する。位相ダイバーシチに用いられうる光学複合体
は、参照文献〔４〕に開示されているようなイメージ妨
害へテロダイン受容器にも用いられるので、スループッ
トに関する同様の制約はそのような受容器にも適用され
る。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は、より高いスループット
を有する光学複合体を提供することであり、該スループ
ットはコヒーレント光学検出用の２検出器受容器で使用
するのにより便利である。受動的で、必ずしも無損失で
ない２×２ポートを理論的に解析すると、９０°の位相
差に対して、約２９％以下の連結率Ｒが可能である。連
結型の光学複合体で、本発明はこれを達成する。
を有する光学複合体を提供することであり、該スループ
ットはコヒーレント光学検出用の２検出器受容器で使用
するのにより便利である。受動的で、必ずしも無損失で
ない２×２ポートを理論的に解析すると、９０°の位相
差に対して、約２９％以下の連結率Ｒが可能である。連
結型の光学複合体で、本発明はこれを達成する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的のため本発明に
より、第１及び第２光信号を送り出すための各々第１及
び第２入力ポート、第１及び第２出力信号を連結するた
めの各々第１及び第２出力ポートを有し、該出力信号が
相互位相差約９０°で入力信号の各々の第１及び第２コ
ヒーレント生成物を含む光学複合体は、３個の入力及び
３個の出力を有する３個の連結導波管の３×３連結装
置、入力ポートを形成する入力２個、出力ポートを形成
する出力２個、入力ポートの各々から出力ポートの各々
への２５％以上であるパワースループットから成るとい
う特徴をもつ。更に２入力と２出力間に修正されたスル
ープット率と位相差を有する無損失３×３ポートは常に
非無損失２×２ポートに相応し、上述の２出力と２入力
間のスループットの損失が他のスループット率中に占め
るものと洞察される。この目的のため本発明は、連結装
置が本質的に無損失３×３連結装置であり、３×３連結
装置のｉ番目入力ポートからｊ番目出力ポートへのパワ
ースループットに対するスループット係数がスループッ
トマトリックスにより本質的に与えられる特徴をもつの
が望ましい。
より、第１及び第２光信号を送り出すための各々第１及
び第２入力ポート、第１及び第２出力信号を連結するた
めの各々第１及び第２出力ポートを有し、該出力信号が
相互位相差約９０°で入力信号の各々の第１及び第２コ
ヒーレント生成物を含む光学複合体は、３個の入力及び
３個の出力を有する３個の連結導波管の３×３連結装
置、入力ポートを形成する入力２個、出力ポートを形成
する出力２個、入力ポートの各々から出力ポートの各々
への２５％以上であるパワースループットから成るとい
う特徴をもつ。更に２入力と２出力間に修正されたスル
ープット率と位相差を有する無損失３×３ポートは常に
非無損失２×２ポートに相応し、上述の２出力と２入力
間のスループットの損失が他のスループット率中に占め
るものと洞察される。この目的のため本発明は、連結装
置が本質的に無損失３×３連結装置であり、３×３連結
装置のｉ番目入力ポートからｊ番目出力ポートへのパワ
ースループットに対するスループット係数がスループッ
トマトリックスにより本質的に与えられる特徴をもつの
が望ましい。
【０００７】
【数２】
【０００８】更に本発明の目的は、本発明による光学複
合体が用いられるコヒーレント光学受容器を提供するこ
とである。
合体が用いられるコヒーレント光学受容器を提供するこ
とである。
【０００９】本欄で用いた参照文献は次の通りである。 参照文献〔１〕 エイ アール エル トラビス及びジ
ェイ イー キャロル、「ポシブル フューズド ファ
イバーインフェイズ／クォドレイチャ メジャリング
マルチポート」エレクトロニクス レターズ」、１９８
５年１０月１０日、２１巻、２１号、９５４、９５５頁
（Ａ．Ｒ．Ｌ．Ｔｒａｖｉｓ ａｎｄ Ｊ．Ｅ．Ｃａｒ
ｒｏｌｌ：“Ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｆｕｓｅｄ ｆｉｂｒ
ｅ ｉｎｐｈａｓｅ／ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓ
ｕｒｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｏｒｔ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１０ｔｈ Ｏｃｔｏｂｅｒ
１９８５，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２１，ｐｐ９５４，９
５５）。参照文献〔２〕 ティーエッチ ニーメイヤ及
びアールウルリッヒ、「クォドレイチャ アウトプッツ
フロム ファイバー インターフェロメーター ウイ
ズ ４×４ カップラー」オプティクス レターズ、１
９８６年１０月、１１巻、１０号、６７７−６７９頁
（Ｔｈ．Ｎｉｅｍｅｉｅｒ ａｎｄ Ｒ．Ｕｌｒｉｃ
ｈ：“Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｏｕｔｐｕｔｓ ｆｒｏ
ｍ ｆｉｂｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ｗｉ
ｔｈ ４×４ ｃｏｕｐｌｅｒ”．Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９８６，Ｖｏｌ．１
１，Ｎｏ．１０，ｐｐ６７７−６７９）。参照文献
〔３〕 エイ ダブリュー デビィス 他「コヒーレン
ト オプティカル レシーバー フォー ６８０ Ｍ
ｂｉｔ／ｓ ユージング フェイズダイバーシチ」エレ
クトロニクス レターズ、１９８６年１月２日、２２
巻、１号、９−１１頁（Ａ．Ｗ．Ｄａｖｉｓ ｅｔ ａ
ｌ．：“Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｃｅ
ｉｖｅｒ ｆｏｒ ６８０ Ｍｂｉｔ／ｓ ｕｓｉｎｇ
ｐｈａｓｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２ｎｄ Ｊａｎｕａｒｙ １
９８６，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１，ｐｐ９−１１）。参
照文献〔４〕 ジェイ ピーツェッシュ、「スキャッタ
リング マトリックス アナリシス オブ ３×３ フ
ァイバー カップラーズ」ジャーン ライトウェイブ
テクノロジー、７巻、２号、１９８９年２月、３０３−
３０７頁（Ｊ．Ｐｉｅｔｚｓｃｈ：“Ｓｃａｔｔｅｒｉ
ｎｇ ｍａｔｒｉｘ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ３×３
ｆｉｂｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｒｓ．”Ｊｏｕｒｎ．Ｌｉ
ｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．７，
Ｎｏ．２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９８９，ｐｐ３０３−
３０７）。参照文献〔５〕 シー ジェイ マホン「エ
クスペリメンタル ベリフィケイション オブ ノブル
オプティカル ヘテロダイン イメージ リジェクシ
ョン レシーバー ウイズ ポラリゼーション コント
ロール」イーシーオーシー’９０ アムステルダム、１
巻、３８９−３９２頁（Ｃ．Ｊ．Ｍａｈｏｎ：“Ｅｘｐ
ｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ｎｏｖｅｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ
ｉｍａｇｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｒｅｃｅｉｖｅｒ
ｗｉｔｈ ｐｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏ
ｌ”，ＥＣＯＣ’９０ Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，Ｖｏｌ．
ｌ，ｐｐ３８９−３９２）。参照文献〔６〕 エス ソ
メコフ、「イントロダクション トゥー インテグレイ
テッド オプティクス」エム ケイ バーノスキー編、
１１章、プレヌム プレス、１９７４年（Ｓ．Ｓｏｍｅ
ｋｈ，ｉｎ：“Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｉｎ
ｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｐｔｉｃｓ”，ｅｄｉｔｏｒ
Ｍ．Ｋ．Ｂａｒｎｏｓｋｉ，Ｃｐｔ．１１，Ｐｌｅｎｕ
ｍ Ｐｒｅｓｓ，１９７４）。
ェイ イー キャロル、「ポシブル フューズド ファ
イバーインフェイズ／クォドレイチャ メジャリング
マルチポート」エレクトロニクス レターズ」、１９８
５年１０月１０日、２１巻、２１号、９５４、９５５頁
（Ａ．Ｒ．Ｌ．Ｔｒａｖｉｓ ａｎｄ Ｊ．Ｅ．Ｃａｒ
ｒｏｌｌ：“Ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｆｕｓｅｄ ｆｉｂｒ
ｅ ｉｎｐｈａｓｅ／ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓ
ｕｒｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｏｒｔ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１０ｔｈ Ｏｃｔｏｂｅｒ
１９８５，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２１，ｐｐ９５４，９
５５）。参照文献〔２〕 ティーエッチ ニーメイヤ及
びアールウルリッヒ、「クォドレイチャ アウトプッツ
フロム ファイバー インターフェロメーター ウイ
ズ ４×４ カップラー」オプティクス レターズ、１
９８６年１０月、１１巻、１０号、６７７−６７９頁
（Ｔｈ．Ｎｉｅｍｅｉｅｒ ａｎｄ Ｒ．Ｕｌｒｉｃ
ｈ：“Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｏｕｔｐｕｔｓ ｆｒｏ
ｍ ｆｉｂｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ｗｉ
ｔｈ ４×４ ｃｏｕｐｌｅｒ”．Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９８６，Ｖｏｌ．１
１，Ｎｏ．１０，ｐｐ６７７−６７９）。参照文献
〔３〕 エイ ダブリュー デビィス 他「コヒーレン
ト オプティカル レシーバー フォー ６８０ Ｍ
ｂｉｔ／ｓ ユージング フェイズダイバーシチ」エレ
クトロニクス レターズ、１９８６年１月２日、２２
巻、１号、９−１１頁（Ａ．Ｗ．Ｄａｖｉｓ ｅｔ ａ
ｌ．：“Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｃｅ
ｉｖｅｒ ｆｏｒ ６８０ Ｍｂｉｔ／ｓ ｕｓｉｎｇ
ｐｈａｓｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２ｎｄ Ｊａｎｕａｒｙ １
９８６，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１，ｐｐ９−１１）。参
照文献〔４〕 ジェイ ピーツェッシュ、「スキャッタ
リング マトリックス アナリシス オブ ３×３ フ
ァイバー カップラーズ」ジャーン ライトウェイブ
テクノロジー、７巻、２号、１９８９年２月、３０３−
３０７頁（Ｊ．Ｐｉｅｔｚｓｃｈ：“Ｓｃａｔｔｅｒｉ
ｎｇ ｍａｔｒｉｘ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ３×３
ｆｉｂｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｒｓ．”Ｊｏｕｒｎ．Ｌｉ
ｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．７，
Ｎｏ．２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９８９，ｐｐ３０３−
３０７）。参照文献〔５〕 シー ジェイ マホン「エ
クスペリメンタル ベリフィケイション オブ ノブル
オプティカル ヘテロダイン イメージ リジェクシ
ョン レシーバー ウイズ ポラリゼーション コント
ロール」イーシーオーシー’９０ アムステルダム、１
巻、３８９−３９２頁（Ｃ．Ｊ．Ｍａｈｏｎ：“Ｅｘｐ
ｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ｎｏｖｅｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ
ｉｍａｇｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｒｅｃｅｉｖｅｒ
ｗｉｔｈ ｐｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏ
ｌ”，ＥＣＯＣ’９０ Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，Ｖｏｌ．
ｌ，ｐｐ３８９−３９２）。参照文献〔６〕 エス ソ
メコフ、「イントロダクション トゥー インテグレイ
テッド オプティクス」エム ケイ バーノスキー編、
１１章、プレヌム プレス、１９７４年（Ｓ．Ｓｏｍｅ
ｋｈ，ｉｎ：“Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｉｎ
ｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｐｔｉｃｓ”，ｅｄｉｔｏｒ
Ｍ．Ｋ．Ｂａｒｎｏｓｋｉ，Ｃｐｔ．１１，Ｐｌｅｎｕ
ｍ Ｐｒｅｓｓ，１９７４）。
【００１０】図１は光学複合体として知られる一般的２
×２ポートのブロック図を示す。そのようなポートは２
個の入力１及び２、２個の出力３及び４、スループット
Ｒと 信号Ｅ１及びＥ２が、上述のポートの入力１及び２に各
々与えられるならば、すなわち、
×２ポートのブロック図を示す。そのようなポートは２
個の入力１及び２、２個の出力３及び４、スループット
Ｒと 信号Ｅ１及びＥ２が、上述のポートの入力１及び２に各
々与えられるならば、すなわち、
【００１１】
【数３】
【００１２】出力３及び４での信号は次のように書け
る。
る。
【００１３】
【数４】
【００１４】 ある。
【００１５】
【数５】
【００１６】式（２ａ）、（２ｂ）、（３）を組み合わ
せて、次のようになる。
せて、次のようになる。
【００１７】
【数６】
【００１８】式（４）は、光学複合体の位相角φの関数
として、スループットＲに上限を決めている。この上限
の変化を図２に示す。この図中で、Ａ点（φ＝０゜、Ｒ
＝２５％）は、４個のＹ字接続からできた光学複合体の
既知の偏光型に対応する。Ｂ点（φ＝１２０°、Ｒ＝３
３．３％）は、既知の対称３×３連結器に対応する。Ｃ
点（φ＝１８０°、Ｒ＝５０％）は、既知の対称２×２
連結器に対応する。Ｄ点（φ＝９０゜、Ｒ＝２９．３
％）は、少なくとも理論的に以下９０°複合体という９
０°の位相シフト及び２５％以上のスループットを有す
る光学複合体に対応する。
として、スループットＲに上限を決めている。この上限
の変化を図２に示す。この図中で、Ａ点（φ＝０゜、Ｒ
＝２５％）は、４個のＹ字接続からできた光学複合体の
既知の偏光型に対応する。Ｂ点（φ＝１２０°、Ｒ＝３
３．３％）は、既知の対称３×３連結器に対応する。Ｃ
点（φ＝１８０°、Ｒ＝５０％）は、既知の対称２×２
連結器に対応する。Ｄ点（φ＝９０゜、Ｒ＝２９．３
％）は、少なくとも理論的に以下９０°複合体という９
０°の位相シフト及び２５％以上のスループットを有す
る光学複合体に対応する。
【００１９】２９．３％のスループットを有する光学複
合体は、無損失で特に対称な３×３連結器とみなされる
が、その対称の中心に位置する入力ポートと出力ポート
は用いられない。そのような無損失３×３連結器の３入
力ポートの各々と３出力ポートの各々との間のパワース
ループットに対するスループット係数は、スループット
マトリックスにより与えられる。
合体は、無損失で特に対称な３×３連結器とみなされる
が、その対称の中心に位置する入力ポートと出力ポート
は用いられない。そのような無損失３×３連結器の３入
力ポートの各々と３出力ポートの各々との間のパワース
ループットに対するスループット係数は、スループット
マトリックスにより与えられる。
【００２０】
【数７】
【００２１】このスループット マトリックスの特徴と
して、対角線の各々に関し対称であり、各列及び各行で
スループット係数の和が等しいことが言える。もしその
ようなスループット マトリックスをもつ３×３連結器
の入力ｉ＝１と３及び出力ｊ＝１と３のみを使用する
と、参照文献〔４〕と特にその中の式（９）に展開され
ているＳ−マトリックス理論により、正確に所望の位相
角φ＝９０°であり、その通りになっている。
して、対角線の各々に関し対称であり、各列及び各行で
スループット係数の和が等しいことが言える。もしその
ようなスループット マトリックスをもつ３×３連結器
の入力ｉ＝１と３及び出力ｊ＝１と３のみを使用する
と、参照文献〔４〕と特にその中の式（９）に展開され
ているＳ−マトリックス理論により、正確に所望の位相
角φ＝９０°であり、その通りになっている。
【００２２】〔実施例〕以下に２個の光検知器から成る
コヒーレント検出システムで使用できるような上述のス
ループット マトリックスに基づく連結型光学９０°複
合体の例を述べよう。出発点は、任意の入口及び出口部
分間の連結領域内である連結長さＸにわたり並行して走
る３個の導波管から成る、対称３×３方向性連結器であ
る。連結領域内で導波管の１つが、他の２つの本質的に
同一の導波管に対して中央に位置することを意味するも
のとして、対称が理解される。その同じ導波管は伝搬定
数βをもち、その中央の導波管はそれとは違う伝搬定数
β＋δをもち、δは正でも負でもありうる。更に同じ導
波管間の直接連結が連結領域内で、同じ導波管と中央の
導波管との間の連結に比べて無視しうるものと仮定され
る。例えば参照文献〔６〕に開示されているようないわ
ゆる“Ｗｅａｋ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍｏｄｅ Ｔｈｅｏ
ｒｙ”（ＷＣＭＴ）に基づき、そのような方向性連結器
の導波管中の光波の導入モードの行動は、連立した異な
る式のシステムにより書かれる。
コヒーレント検出システムで使用できるような上述のス
ループット マトリックスに基づく連結型光学９０°複
合体の例を述べよう。出発点は、任意の入口及び出口部
分間の連結領域内である連結長さＸにわたり並行して走
る３個の導波管から成る、対称３×３方向性連結器であ
る。連結領域内で導波管の１つが、他の２つの本質的に
同一の導波管に対して中央に位置することを意味するも
のとして、対称が理解される。その同じ導波管は伝搬定
数βをもち、その中央の導波管はそれとは違う伝搬定数
β＋δをもち、δは正でも負でもありうる。更に同じ導
波管間の直接連結が連結領域内で、同じ導波管と中央の
導波管との間の連結に比べて無視しうるものと仮定され
る。例えば参照文献〔６〕に開示されているようないわ
ゆる“Ｗｅａｋ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍｏｄｅ Ｔｈｅｏ
ｒｙ”（ＷＣＭＴ）に基づき、そのような方向性連結器
の導波管中の光波の導入モードの行動は、連立した異な
る式のシステムにより書かれる。
【００２３】
【数８】
【００２４】このシステムで、Ｘ１は導波管ｊ（ｊ＝
１，２，３）中の導入モードの振幅である。ｊ＝１，３
が同じ導波管に、ｊ＝２が中央に位置する導波管に対応
するように組み立てられる。Ｋは連結定数であり、２個
の同じ導波管の各々及び中央の導波管中の信号間の連結
の程度を示す。限界値として方向連結器の入力での各振
幅Ｘｊの値で、システムを解析的に解くことができる。
スループット マトリックス（ｑｉｊ）の要素は、入力
での異なる限界値に対する解を掛けて得られる。次の条
件でスループット マトリックス（Ｐｉｊ）及び（ｑ
ｉｊ）は、ある精度で同一である。
１，２，３）中の導入モードの振幅である。ｊ＝１，３
が同じ導波管に、ｊ＝２が中央に位置する導波管に対応
するように組み立てられる。Ｋは連結定数であり、２個
の同じ導波管の各々及び中央の導波管中の信号間の連結
の程度を示す。限界値として方向連結器の入力での各振
幅Ｘｊの値で、システムを解析的に解くことができる。
スループット マトリックス（ｑｉｊ）の要素は、入力
での異なる限界値に対する解を掛けて得られる。次の条
件でスループット マトリックス（Ｐｉｊ）及び（ｑ
ｉｊ）は、ある精度で同一である。
【００２５】
【数９】
【００２６】この結果は伝搬定数βに依存しない。連結
長さＸ、伝搬定数の差δ及び連結定数Ｋが関係式（６）
を満たす３×３方向性連結器は、所望のスループット
マトリックスをもち、そのスループット係数は５×１０
−４以上の精度をもつ。
長さＸ、伝搬定数の差δ及び連結定数Ｋが関係式（６）
を満たす３×３方向性連結器は、所望のスループット
マトリックスをもち、そのスループット係数は５×１０
−４以上の精度をもつ。
【００２７】理論上はファイバー連結器の基礎からも集
積形からも例は可能だが、模範的具体例は、既知の集積
工程を用いて製造でき、標準的な導波管材料や構造を使
用する集積型に限られるだろう。同時に更にＩｎＰを使
用しリッジ型の導波管をもつ集積型に限られるだろう。
積形からも例は可能だが、模範的具体例は、既知の集積
工程を用いて製造でき、標準的な導波管材料や構造を使
用する集積型に限られるだろう。同時に更にＩｎＰを使
用しリッジ型の導波管をもつ集積型に限られるだろう。
【００２８】図３は、複合体の導波管構造が平面図に見
える連結型９０°複合体３０から成る、位相ダイバーシ
チ用のコヒーレント光学受容器の図を示す。上述の複合
体３０は受容した信号用の第１信号入力３１と、ローカ
ル発振器３３から発される発振器信号用の第２信号入力
３２とを有する。更に複合体は、第１信号出力３４と第
２信号出力３５とを有し、各々第１光検出器３６と第２
光検出器３７に光学的に連結する。複合体３０は中央の
導波管３８と、中央の導波管に関して互いの鏡像である
２つの本質的に同じ導波管３９及び４０とを有する。中
央の導波管３８は、導波管３９及び４０の伝搬定数
（β）とは異なる伝搬定数（β＋δ）を有し、図中では
幅の差によって表されている。連結領域４１において、
導波管３８、３９、４０はある長さｘにわたり平行に走
っている。図４は複合体３０のＩｎＰを使用する集積型
の連結領域４１の断面図を示す。導波管はリッジ型であ
る。共にＩｎＰでつくられた基層４２と表層４３との間
に位置するのが、ＩｎＧａＡｓＰでつくられ厚さｔの光
導入層４４である。表層４３には、導波管３８、３９、
４０の全長にわたって、固定した高さｈと全高Ｈのリッ
ジ型プラットホーム ４３．１、４３．２、４３．３が
ある。導波管３９及び４０に対応するリッジ型プラット
ホーム４３．２及び４３．３は幅Ｗであり、導波管３８
に対応するものは幅Ｗ’である。連結領域４１内でリッ
ジ型プラットホームは相互空間ｄをもつ。次の値は、光
信号に用いられる１．５μｍの波長に対するスループッ
ト マトリックス（Ｐｉｊ）の良い近似であるスループ
ット マトリックスをもつ複合体のそのような集積型の
典型である、 ・ＩｎＰの屈折率、ｎ１＝３．１７５４ ・ＩｎＧａＡｓＰの屈折率、ｎ２＝３．４１６ ・ｘ＝４．８ｍｍ、ｔ＝０．４７３μｍ、Ｈ＝０．３９０μｍ、 ｈ＝０．２００μｍ、ｄ＝５．００μｍ、Ｗ＝３．００μｍ、 Ｗ’＝３．０６９μｍ 与えられた値により定義される３×３方向性連結器の連
結領域４１の片側で導波管３９を経由して送り込まれる
ＴＥ−偏光信号の信号伝搬のシュミレーションは、連結
領域４１の他方の側で、送り込まれた信号パワーの約２
８．４％が導波管３９を経てあらわれ、約２９．２％が
導波管４０を経てあらわれ、２つのあらわれた信号間の
位相差は約４５°であったと報じた。導波管４０への同
じ信号の送り込みは鏡像結果を起こし、すなわち位相差
は約−４５°であった。導波管構造を更に良くすると、
スループットに対して出された上限にもっと接近するこ
とは可能だろうと予想される。この点について、連結領
域の外側の導波管３８、３９、４０の入口と出口部分の
影響も、いくらかの連結がそこで起こるのだから、設計
に含めるべきだ。これは、連結定数ｋに対して変数値を
用いる微分方程式を解くことによりなされうる。しか
し、導波管の間の空間が連結領域４１の外側で増すと、
ｋの値が指数的に減少するので、ｘとδに対する関係式
（６）にはわずかの変化しか生じないだろう。
える連結型９０°複合体３０から成る、位相ダイバーシ
チ用のコヒーレント光学受容器の図を示す。上述の複合
体３０は受容した信号用の第１信号入力３１と、ローカ
ル発振器３３から発される発振器信号用の第２信号入力
３２とを有する。更に複合体は、第１信号出力３４と第
２信号出力３５とを有し、各々第１光検出器３６と第２
光検出器３７に光学的に連結する。複合体３０は中央の
導波管３８と、中央の導波管に関して互いの鏡像である
２つの本質的に同じ導波管３９及び４０とを有する。中
央の導波管３８は、導波管３９及び４０の伝搬定数
（β）とは異なる伝搬定数（β＋δ）を有し、図中では
幅の差によって表されている。連結領域４１において、
導波管３８、３９、４０はある長さｘにわたり平行に走
っている。図４は複合体３０のＩｎＰを使用する集積型
の連結領域４１の断面図を示す。導波管はリッジ型であ
る。共にＩｎＰでつくられた基層４２と表層４３との間
に位置するのが、ＩｎＧａＡｓＰでつくられ厚さｔの光
導入層４４である。表層４３には、導波管３８、３９、
４０の全長にわたって、固定した高さｈと全高Ｈのリッ
ジ型プラットホーム ４３．１、４３．２、４３．３が
ある。導波管３９及び４０に対応するリッジ型プラット
ホーム４３．２及び４３．３は幅Ｗであり、導波管３８
に対応するものは幅Ｗ’である。連結領域４１内でリッ
ジ型プラットホームは相互空間ｄをもつ。次の値は、光
信号に用いられる１．５μｍの波長に対するスループッ
ト マトリックス（Ｐｉｊ）の良い近似であるスループ
ット マトリックスをもつ複合体のそのような集積型の
典型である、 ・ＩｎＰの屈折率、ｎ１＝３．１７５４ ・ＩｎＧａＡｓＰの屈折率、ｎ２＝３．４１６ ・ｘ＝４．８ｍｍ、ｔ＝０．４７３μｍ、Ｈ＝０．３９０μｍ、 ｈ＝０．２００μｍ、ｄ＝５．００μｍ、Ｗ＝３．００μｍ、 Ｗ’＝３．０６９μｍ 与えられた値により定義される３×３方向性連結器の連
結領域４１の片側で導波管３９を経由して送り込まれる
ＴＥ−偏光信号の信号伝搬のシュミレーションは、連結
領域４１の他方の側で、送り込まれた信号パワーの約２
８．４％が導波管３９を経てあらわれ、約２９．２％が
導波管４０を経てあらわれ、２つのあらわれた信号間の
位相差は約４５°であったと報じた。導波管４０への同
じ信号の送り込みは鏡像結果を起こし、すなわち位相差
は約−４５°であった。導波管構造を更に良くすると、
スループットに対して出された上限にもっと接近するこ
とは可能だろうと予想される。この点について、連結領
域の外側の導波管３８、３９、４０の入口と出口部分の
影響も、いくらかの連結がそこで起こるのだから、設計
に含めるべきだ。これは、連結定数ｋに対して変数値を
用いる微分方程式を解くことによりなされうる。しか
し、導波管の間の空間が連結領域４１の外側で増すと、
ｋの値が指数的に減少するので、ｘとδに対する関係式
（６）にはわずかの変化しか生じないだろう。
【図１】光学複合体として使用されうる一般的２×２ポ
ートのブロック図である。
ートのブロック図である。
【図２】図１による光学複合体の位相角φの関数とし
て、スループットＲの上限の変化を示したものである。
て、スループットＲの上限の変化を示したものである。
【図３】本発明による連結型複合体から成るコヒーレン
ト光学受容器を図式的に示したものである。
ト光学受容器を図式的に示したものである。
【図４】図３に示された複合体の集積型の導波管構造の
断面図である。
断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハネス ヤコブス ゲラルドス マリ ア バン デルトール オランダ国 2728 エムピー ゼーター メール ルイムテバーン 313 (56)参考文献 特開 平２−196533（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−101446（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−254404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−267922（ＪＰ，Ａ) 特表 昭63−503013（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】 本質的に等しい伝搬定数をもつ第１と第
２の導波管及び該第１と第２の導波管の間に配置される
第３の導波管を有する連結装置を含み、該第１と第２の
導波管が連結長さｘにわたって第３の導波管と本質的に
平行に走る連結領域を含み、そして該第１と第２の導波
管が本質的に同一の連結定数ｋで該第３の導波管に結合
する光学９０゜複合体であって、 少なくとも該連結領域において、第３の導波管は該第１
と第２の導波管に対して伝搬定数の差δを示し、そして
連結長さｘ、伝搬定数の差δ、連結定数ｋが、少なくと
も近似的に、ｘ・ｋ＝１．２０５６５及びδ／ｋ＝１．
０４３の関係を満たすことを特徴とする上記光学９０゜
複合体。 - 【請求項２】 該連結装置がファイバ連結器であること
を特徴とする請求項１記載の光学９０°複合体。 - 【請求項３】 該連結装置が集積光学連結器であること
を特徴とする請求項１記載の光学９０°複合体。 - 【請求項４】 該第３の導波管のみが実質的に該第１と
第２の導波管とは導波管の幅の点で異なることを特徴と
する請求項１，２又は３記載の光学９０゜複合体。 - 【請求項５】 光学９０°複合体が請求項１，２又は３
記載の複合体であることを特徴とするコヒーレント光学
受容器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9200634A NL9200634A (nl) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | Optische hybride. |
| NL9200634 | 1992-04-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618732A JPH0618732A (ja) | 1994-01-28 |
| JP2586985B2 true JP2586985B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=19860662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5112016A Expired - Lifetime JP2586985B2 (ja) | 1992-04-03 | 1993-04-05 | 光学複合体 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0564043B1 (ja) |
| JP (1) | JP2586985B2 (ja) |
| AT (1) | ATE146604T1 (ja) |
| DE (1) | DE69306633T2 (ja) |
| ES (1) | ES2096190T3 (ja) |
| NL (1) | NL9200634A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040208419A1 (en) * | 2001-11-26 | 2004-10-21 | Fadi Daou | Methods and devices to minimize the optical loss when multiplexing optical signals from a plurality of tunable laser sources |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53101446A (en) * | 1977-02-17 | 1978-09-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Adjusting method of coupling length of optical directional coupler |
| JPS63254404A (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光合分波器 |
| JPS63267922A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | 導波型光スイツチ |
-
1992
- 1992-04-03 NL NL9200634A patent/NL9200634A/nl not_active Application Discontinuation
-
1993
- 1993-03-31 DE DE69306633T patent/DE69306633T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-31 ES ES93200905T patent/ES2096190T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-31 AT AT93200905T patent/ATE146604T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-03-31 EP EP93200905A patent/EP0564043B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-05 JP JP5112016A patent/JP2586985B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69306633D1 (de) | 1997-01-30 |
| DE69306633T2 (de) | 1997-05-15 |
| JPH0618732A (ja) | 1994-01-28 |
| ES2096190T3 (es) | 1997-03-01 |
| EP0564043B1 (en) | 1996-12-18 |
| ATE146604T1 (de) | 1997-01-15 |
| EP0564043A1 (en) | 1993-10-06 |
| NL9200634A (nl) | 1993-11-01 |
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