JP3209300B2 - 分散補償用光回路 - Google Patents
分散補償用光回路Info
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- JP3209300B2 JP3209300B2 JP16764593A JP16764593A JP3209300B2 JP 3209300 B2 JP3209300 B2 JP 3209300B2 JP 16764593 A JP16764593 A JP 16764593A JP 16764593 A JP16764593 A JP 16764593A JP 3209300 B2 JP3209300 B2 JP 3209300B2
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- optical
- optical circuit
- arms
- waveguide
- loop
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分散を有する光ファイ
バ等を伝搬して歪を受けた光信号を波形整形する群速度
分散を補償する光回路に関する。
バ等を伝搬して歪を受けた光信号を波形整形する群速度
分散を補償する光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長λ＝１．３μｍに零分散を有する光
ファイバ（日本縦貫光通信回線等、既設の殆どの光ファ
イバがこのタイプである）を、最低損失帯である波長λ
＝１．５５μｍで使用する場合、光ファイバの分散のた
めに光信号周波数ｆが高くなるにつれて、伝搬速度が速
く即ち伝搬遅延時間τが小さくなる。そのため、光信号
パルスの遅れ歪が大きくなるので、伝送容量あるいは伝
送距離、中継距離が制限される。
ファイバ（日本縦貫光通信回線等、既設の殆どの光ファ
イバがこのタイプである）を、最低損失帯である波長λ
＝１．５５μｍで使用する場合、光ファイバの分散のた
めに光信号周波数ｆが高くなるにつれて、伝搬速度が速
く即ち伝搬遅延時間τが小さくなる。そのため、光信号
パルスの遅れ歪が大きくなるので、伝送容量あるいは伝
送距離、中継距離が制限される。
【０００３】そこで、分散を有する光ファイバを伝搬し
て歪を受けた信号を波形整形するために群速度分散を補
償する回路としては、従来、図１０に示すようなマイク
ロ波ストリップラインが知られている。
て歪を受けた信号を波形整形するために群速度分散を補
償する回路としては、従来、図１０に示すようなマイク
ロ波ストリップラインが知られている。
【０００４】図１０に示すように、マイクロ波ストリッ
プラインは幅狭の金属導体４０ａと幅広の金属導体４０
ｂとで誘電体４１を挟んでなるものである。マイクロ波
ストリップラインの伝搬遅延特性は図１１に示すような
ものであり、信号周波数ｆが高くなるにつれて、伝搬遅
延時間τが大きくなる（伝搬速度が遅くなる）。なお、
図１０及び図１１において、ＬMSはマイクロ波ストリッ
プラインの長さを示す。
プラインは幅狭の金属導体４０ａと幅広の金属導体４０
ｂとで誘電体４１を挟んでなるものである。マイクロ波
ストリップラインの伝搬遅延特性は図１１に示すような
ものであり、信号周波数ｆが高くなるにつれて、伝搬遅
延時間τが大きくなる（伝搬速度が遅くなる）。なお、
図１０及び図１１において、ＬMSはマイクロ波ストリッ
プラインの長さを示す。
【０００５】図１１に示した如くマイクロ波ストリップ
ラインの伝搬遅延特性は前述した光ファイバの伝搬遅延
特性とは逆であるので、光ファイバを伝搬した光信号を
光電変換器（光検出器）により電気信号に変換した後
に、この電気信号を適当な長さＬMSのマイクロ波ストリ
ップラインに通すことにより、光ファイバの分散を相殺
することができる。
ラインの伝搬遅延特性は前述した光ファイバの伝搬遅延
特性とは逆であるので、光ファイバを伝搬した光信号を
光電変換器（光検出器）により電気信号に変換した後
に、この電気信号を適当な長さＬMSのマイクロ波ストリ
ップラインに通すことにより、光ファイバの分散を相殺
することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の群速度
分散を補償する回路では、光信号を一旦電気信号に変換
した後に波形整形するために、下記（１）〜（３）等の
問題がある。 （１）全光中継を行うことができない。 （２）信号周波数ｆが高くなると、マイクロ波ストリッ
プラインの損失が増加する。 （３）ヘテロダイン検波を行うコヒーレント光伝送にし
か適用することができない。
分散を補償する回路では、光信号を一旦電気信号に変換
した後に波形整形するために、下記（１）〜（３）等の
問題がある。 （１）全光中継を行うことができない。 （２）信号周波数ｆが高くなると、マイクロ波ストリッ
プラインの損失が増加する。 （３）ヘテロダイン検波を行うコヒーレント光伝送にし
か適用することができない。
【０００７】本発明は上記従来技術の問題点を解消する
ためになされたものであり、分散を有する光ファイバを
伝搬して遅れ歪を受けた信号を、光信号のままで波形整
形することを可能とし、大容量・長距離の光通信に適し
た分散補償用光回路を提供することを目的とする。
ためになされたものであり、分散を有する光ファイバを
伝搬して遅れ歪を受けた信号を、光信号のままで波形整
形することを可能とし、大容量・長距離の光通信に適し
た分散補償用光回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１の発明は、２本のアームの長さが異なる非対称マッ
ハツェンダ型干渉計を、長さの長い部分は長い部分同士
で、長さの短い部分は短い部分同士で、多段に縦続接続
して構成する光回路において、前記光回路の前段の入力
ポートの一方に互いに光結合を起こす程度に他の光導波
路を近接させることによって方向性結合器を構成し、且
つ、前記光回路の後段の２本の出力ポートを用いてルー
プを構成することを特徴とする。
項１の発明は、２本のアームの長さが異なる非対称マッ
ハツェンダ型干渉計を、長さの長い部分は長い部分同士
で、長さの短い部分は短い部分同士で、多段に縦続接続
して構成する光回路において、前記光回路の前段の入力
ポートの一方に互いに光結合を起こす程度に他の光導波
路を近接させることによって方向性結合器を構成し、且
つ、前記光回路の後段の２本の出力ポートを用いてルー
プを構成することを特徴とする。
【０００９】また、上記目的を達成する請求項２の発明
は、２本のアームの長さが異なる非対称マッハツェンダ
型干渉計を、長さの長い部分は長い部分同士で、長さの
短い部分は短い部分同士で、多段に縦続接続して構成す
る光回路において、前記光回路の前段の入力ポートの一
方と、一方のアーム上にアモルファスシリコンを付着す
ると共に他方のアーム上にヒータを構成したマッハツェ
ンダ型干渉計の一方の出力アームの一方とを接続し、且
つ前記光回路の後段の２本の出力ポートを用いてループ
を構成し、そのループ導波路上にアモルファスシリコン
を構成することを特徴とする。
は、２本のアームの長さが異なる非対称マッハツェンダ
型干渉計を、長さの長い部分は長い部分同士で、長さの
短い部分は短い部分同士で、多段に縦続接続して構成す
る光回路において、前記光回路の前段の入力ポートの一
方と、一方のアーム上にアモルファスシリコンを付着す
ると共に他方のアーム上にヒータを構成したマッハツェ
ンダ型干渉計の一方の出力アームの一方とを接続し、且
つ前記光回路の後段の２本の出力ポートを用いてループ
を構成し、そのループ導波路上にアモルファスシリコン
を構成することを特徴とする。
【００１０】また、上記目的を達成する請求項３の発明
は、請求項２の分散補償用光回路において、前記光回路
の前段の入力ポートの一方と、一方のアーム上にアモル
ファスシリコンを付着すると共に他方のアーム上にヒー
タを構成したマッハツェンダ型干渉計の一方の出力アー
ムの一方とを接続し、且つ前記光回路の後段の２本の出
力ポートを用いてループを構成し、そのループ導波路上
に１／２波長板を構成することを特徴とする。
は、請求項２の分散補償用光回路において、前記光回路
の前段の入力ポートの一方と、一方のアーム上にアモル
ファスシリコンを付着すると共に他方のアーム上にヒー
タを構成したマッハツェンダ型干渉計の一方の出力アー
ムの一方とを接続し、且つ前記光回路の後段の２本の出
力ポートを用いてループを構成し、そのループ導波路上
に１／２波長板を構成することを特徴とする。
【００１１】また、上記目的を達成する請求項４の発明
は、請求項２の分散補償用光回路において、前記光回路
の前段の入力ポートの一方と、一方のアーム上にアモル
ファスシリコンを付着すると共に他方のアーム上にヒー
タを構成したマッハツェンダ型干渉計の一方の出力アー
ムの一方とを接続し、且つ前記光回路の後段の２本の出
力ポートを用いてループを構成し、そのループ導波路上
に回折格子を構成することを特徴とする。
は、請求項２の分散補償用光回路において、前記光回路
の前段の入力ポートの一方と、一方のアーム上にアモル
ファスシリコンを付着すると共に他方のアーム上にヒー
タを構成したマッハツェンダ型干渉計の一方の出力アー
ムの一方とを接続し、且つ前記光回路の後段の２本の出
力ポートを用いてループを構成し、そのループ導波路上
に回折格子を構成することを特徴とする。
【００１２】
【作用】非対称なマッハツェンダ（ＭＺ）干渉計を多段
に接続した回路において、入力ポートが方向性結合器と
からなると共に、最終段のＭＺ干渉計の入出力ポートが
互いにループ状とすることにより、光ファイバを伝搬す
る光パルスがファイバの特性により変形した場合に、従
来では電気信号に変換した後に電気的に整形していたも
のを、本発明では電気信号に変換することなく光のまま
でパルス波形の整形ができる。
に接続した回路において、入力ポートが方向性結合器と
からなると共に、最終段のＭＺ干渉計の入出力ポートが
互いにループ状とすることにより、光ファイバを伝搬す
る光パルスがファイバの特性により変形した場合に、従
来では電気信号に変換した後に電気的に整形していたも
のを、本発明では電気信号に変換することなく光のまま
でパルス波形の整形ができる。
【００１３】すなわち、２本のアームの長さが異なる非
対称マッハツェンダ型干渉計を、長さの長い部分は長い
部分同士で、長さの短い部分は短い部分同士で、多段に
縦続接続して構成する光回路においては、２本のアーム
の光路長差を適切な値に設定することによって、周波数
の高い光は光路長の長いアームを通り、周波数の低い光
は光路長の短いアームを通ることになる。そのため光信
号周波数ｆが高くなるにつれて伝搬遅延時間τが大きく
なる（伝搬速度が遅くなる）ので、光信号を電気信号に
変換することなく光ファイバの分散を相殺することがで
きる。よって、分散補償用光回路を構成することができ
る。
対称マッハツェンダ型干渉計を、長さの長い部分は長い
部分同士で、長さの短い部分は短い部分同士で、多段に
縦続接続して構成する光回路においては、２本のアーム
の光路長差を適切な値に設定することによって、周波数
の高い光は光路長の長いアームを通り、周波数の低い光
は光路長の短いアームを通ることになる。そのため光信
号周波数ｆが高くなるにつれて伝搬遅延時間τが大きく
なる（伝搬速度が遅くなる）ので、光信号を電気信号に
変換することなく光ファイバの分散を相殺することがで
きる。よって、分散補償用光回路を構成することができ
る。
【００１４】この分散補償用光回路において、（１）光
回路の前段の入力ポートの一方に互いに光結合を起こす
程度に他の光導波路を近接させることによって方向性結
合器を構成し、またその光回路の後段の２本の出力ポー
トを用いてループを構成することによって、（２）また
は、その光回路の前段の入力ポートの一方と、一方のア
ーム上にアモルファスシリコンを付着すると共に他方の
アーム上にヒータを構成したマッハツェンダ型干渉計の
一方の出力アームの一方とを接続し、またその光回路の
後段の２本の出力ポートを用いてループを構成し、その
ループ導波路上にアモルファスシリコンを構成すること
によって、（３）または、その光回路の前段の入力ポー
トの一方と、一方のアーム上にアモルファスシリコンを
付着すると共に他方のアーム上にヒータを構成したマッ
ハツェンダ型干渉計の一方の出力アームの一方とを接続
し、またその光回路の後段の２本の出力ポートを用いて
ループを構成し、そのループ導波路上に１／２波長板を
構成することによって、（４）または、その光回路の前
段の入力ポートの一方と、一方のアーム上にアモルファ
スシリコンを付着すると共に他方のアーム上にヒータを
構成したマッハツェンダ型干渉計の一方の出力アームの
一方とを接続し、またその光回路の後段の２本の出力ポ
ートを用いてループを構成し、そのループ導波路上に回
折格子を構成することによって、非対称マッハツェンダ
型干渉計をＮ段に縦続接続する元の構成の光回路と比較
して、同じ分散補償量を得るのに必要な非対称マッハツ
ェンダ型干渉計の縦続接続段数を｛［Ｎ／２］＋１｝段
（［Ｉ］はＩを越えない最大の整数）とすることがで
き、分散補償用光回路のサイズを小型化することがで
き、調整がしやすく安定な素子を達成することができ
る。
回路の前段の入力ポートの一方に互いに光結合を起こす
程度に他の光導波路を近接させることによって方向性結
合器を構成し、またその光回路の後段の２本の出力ポー
トを用いてループを構成することによって、（２）また
は、その光回路の前段の入力ポートの一方と、一方のア
ーム上にアモルファスシリコンを付着すると共に他方の
アーム上にヒータを構成したマッハツェンダ型干渉計の
一方の出力アームの一方とを接続し、またその光回路の
後段の２本の出力ポートを用いてループを構成し、その
ループ導波路上にアモルファスシリコンを構成すること
によって、（３）または、その光回路の前段の入力ポー
トの一方と、一方のアーム上にアモルファスシリコンを
付着すると共に他方のアーム上にヒータを構成したマッ
ハツェンダ型干渉計の一方の出力アームの一方とを接続
し、またその光回路の後段の２本の出力ポートを用いて
ループを構成し、そのループ導波路上に１／２波長板を
構成することによって、（４）または、その光回路の前
段の入力ポートの一方と、一方のアーム上にアモルファ
スシリコンを付着すると共に他方のアーム上にヒータを
構成したマッハツェンダ型干渉計の一方の出力アームの
一方とを接続し、またその光回路の後段の２本の出力ポ
ートを用いてループを構成し、そのループ導波路上に回
折格子を構成することによって、非対称マッハツェンダ
型干渉計をＮ段に縦続接続する元の構成の光回路と比較
して、同じ分散補償量を得るのに必要な非対称マッハツ
ェンダ型干渉計の縦続接続段数を｛［Ｎ／２］＋１｝段
（［Ｉ］はＩを越えない最大の整数）とすることがで
き、分散補償用光回路のサイズを小型化することがで
き、調整がしやすく安定な素子を達成することができ
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【００１６】＜請求項１の発明＞図１は請求項１に関す
る実施例を示し、２本のアームの長さが異なる非対称マ
ッハツェンダ型干渉計を、長さの長い部分は長い部分同
士で、長さの短い部分は短い部分同士で、多段に縦続接
続して構成する光回路において、その光回路の前段の入
力ポートの一方に互いに光結合を起こす程度に他の光導
波路を近接させることによって方向性結合器を構成し、
またその光回路の後段の２本の出力ポートを用いてルー
プを構成するものである。この図は非対称マッハツェン
ダ型干渉計の縦続接続が３の場合の例を示している。同
図に示すように本実施例の分散補償用光回路は、入力側
光導波路１、出力側光導波路２、結合率５０％の３ｄＢ
方向性結合器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ、非対称マ
ッハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム４ａ，４ｂ，
４ｃ、非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの短いアー
ム５ａ，５ｂ，５ｃ、光導波路６，７，８、ループ状光
導波路９、とから構成されている。
る実施例を示し、２本のアームの長さが異なる非対称マ
ッハツェンダ型干渉計を、長さの長い部分は長い部分同
士で、長さの短い部分は短い部分同士で、多段に縦続接
続して構成する光回路において、その光回路の前段の入
力ポートの一方に互いに光結合を起こす程度に他の光導
波路を近接させることによって方向性結合器を構成し、
またその光回路の後段の２本の出力ポートを用いてルー
プを構成するものである。この図は非対称マッハツェン
ダ型干渉計の縦続接続が３の場合の例を示している。同
図に示すように本実施例の分散補償用光回路は、入力側
光導波路１、出力側光導波路２、結合率５０％の３ｄＢ
方向性結合器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ、非対称マ
ッハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム４ａ，４ｂ，
４ｃ、非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの短いアー
ム５ａ，５ｂ，５ｃ、光導波路６，７，８、ループ状光
導波路９、とから構成されている。
【００１７】図２は、非対称マッハツェンダ型干渉計を
縦続接続する分散補償用光回路を表している。この図は
非対称マッハツェンダ型干渉計の縦続接続が５の場合の
例を示しており、入力側光導波路１０ａ，１０ｂ、出力
側光導波路１１ａ，１１ｂ、結合率５０％の３ｄＢ方向
性結合器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１
２ｆ、非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長いアー
ム１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ、非対称マ
ッハツェンダ型干渉計の長さの短いアーム１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ、とから構成されている。
ここで、ΔＬ1 を非対称マッハツェンダ型干渉計の長さ
の長いアーム１３ａと非対称マッハツェンダ型干渉計の
長さの短いアーム１４ａとの光路長差（初段の非対称マ
ッハツェンダ型干渉計のアームの光路長差）、ΔＬ2 を
非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム１３
ｂ，１３ｃ，１３ｄと非対称マッハツェンダ型干渉計の
長さの短いアーム１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとの光路長差
（初段と最後段以外の非対称マッハツェンダ型干渉計の
アームの光路長差）、ΔＬ3 を非対称マッハツェンダ型
干渉計の長さの長いアーム１３ｅと非対称マッハツェン
ダ型干渉計の長さの短いアーム１４ｅとの光路長差（最
後段の非対称マッハツェンダ型干渉計のアームの光路長
差）、ｆ0 を分散補償の中心光周波数、ｆL を分散補償
の下限の光周波数、ｆH を分散補償の上限の光周波数、
Ｄ，Ｅ，Ｆを偶数、Ｃ0 を真空中の光速、ｎを導波路の
屈折率とすると、下記式（１）〜（３）が満たされる場
合、入力側光導波路１０ａから光を入射した場合を考え
ると、光周波数ｆL の成分は（アーム１３ａあるいは１
４ａ）→１４ｂ→（１３ｃあるいは１４ｃ）→１４ｄ→
（１３ｅあるいは１４ｅ）という経路を通り、最後には
出力側光導波路１１ｂに至る。また、光周波数ｆH の成
分は（アーム１３ａあるいは１４ａ）→１３ｂ→（１３
ｃあるいは１４ｃ）→１３ｄ→（１３ｅあるいは１４
ｅ）という経路を通り、最後には出力側導波路１１ｂに
至る。このことは、光周波数ｆH の信号成分が光周波数
ｆL の信号成分よりアームの光路長差の総計２ΔＬ3 に
対応した群遅延時間Ｔだけ多くの遅延を受けることを示
している。ｆH とｆL の間の光周波数成分ｆの信号は光
周波数成分ｆL の成分よりも、Ｔ（ｆ−ｆL ）／（ｆH
−ｆL ）だけ多くの群遅延を受けることになる。このた
め図２の構成で分散補償用光回路を構成することができ
る。
縦続接続する分散補償用光回路を表している。この図は
非対称マッハツェンダ型干渉計の縦続接続が５の場合の
例を示しており、入力側光導波路１０ａ，１０ｂ、出力
側光導波路１１ａ，１１ｂ、結合率５０％の３ｄＢ方向
性結合器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１
２ｆ、非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長いアー
ム１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ、非対称マ
ッハツェンダ型干渉計の長さの短いアーム１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ、とから構成されている。
ここで、ΔＬ1 を非対称マッハツェンダ型干渉計の長さ
の長いアーム１３ａと非対称マッハツェンダ型干渉計の
長さの短いアーム１４ａとの光路長差（初段の非対称マ
ッハツェンダ型干渉計のアームの光路長差）、ΔＬ2 を
非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム１３
ｂ，１３ｃ，１３ｄと非対称マッハツェンダ型干渉計の
長さの短いアーム１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとの光路長差
（初段と最後段以外の非対称マッハツェンダ型干渉計の
アームの光路長差）、ΔＬ3 を非対称マッハツェンダ型
干渉計の長さの長いアーム１３ｅと非対称マッハツェン
ダ型干渉計の長さの短いアーム１４ｅとの光路長差（最
後段の非対称マッハツェンダ型干渉計のアームの光路長
差）、ｆ0 を分散補償の中心光周波数、ｆL を分散補償
の下限の光周波数、ｆH を分散補償の上限の光周波数、
Ｄ，Ｅ，Ｆを偶数、Ｃ0 を真空中の光速、ｎを導波路の
屈折率とすると、下記式（１）〜（３）が満たされる場
合、入力側光導波路１０ａから光を入射した場合を考え
ると、光周波数ｆL の成分は（アーム１３ａあるいは１
４ａ）→１４ｂ→（１３ｃあるいは１４ｃ）→１４ｄ→
（１３ｅあるいは１４ｅ）という経路を通り、最後には
出力側光導波路１１ｂに至る。また、光周波数ｆH の成
分は（アーム１３ａあるいは１４ａ）→１３ｂ→（１３
ｃあるいは１４ｃ）→１３ｄ→（１３ｅあるいは１４
ｅ）という経路を通り、最後には出力側導波路１１ｂに
至る。このことは、光周波数ｆH の信号成分が光周波数
ｆL の信号成分よりアームの光路長差の総計２ΔＬ3 に
対応した群遅延時間Ｔだけ多くの遅延を受けることを示
している。ｆH とｆL の間の光周波数成分ｆの信号は光
周波数成分ｆL の成分よりも、Ｔ（ｆ−ｆL ）／（ｆH
−ｆL ）だけ多くの群遅延を受けることになる。このた
め図２の構成で分散補償用光回路を構成することができ
る。
【００１８】
【数１】
【００１９】
【数２】
【００２０】
【数３】
【００２１】図３はＤ＝7,５０４、Ｅ＝１0,０００、Ｆ
＝2,４９６（ΔＬ1 ＝3.８７７mm、ΔＬ2 ＝5.１６７m
m、ΔＬ3 ＝1.２９０mm）、非対称マッハツェンダ型干
渉計の縦続段数Ｎ＝５、導波路の屈折率ｎ＝1.５の場合
の、図２の分散補償用光回路の特性を示したものであ
る。図３（ａ）が強度透過率特性、図３（ｂ）が相対遅
延時間特性を表している。図３（ｂ）より、波長λ0 ＝
1.５５μｍを中心として、遅延時間が周波数に対してほ
ぼ線形に増加する領域が得られており、１００psec程度
の遅延時間を補償可能な分散補償用光回路を構成できる
ことがわかる。
＝2,４９６（ΔＬ1 ＝3.８７７mm、ΔＬ2 ＝5.１６７m
m、ΔＬ3 ＝1.２９０mm）、非対称マッハツェンダ型干
渉計の縦続段数Ｎ＝５、導波路の屈折率ｎ＝1.５の場合
の、図２の分散補償用光回路の特性を示したものであ
る。図３（ａ）が強度透過率特性、図３（ｂ）が相対遅
延時間特性を表している。図３（ｂ）より、波長λ0 ＝
1.５５μｍを中心として、遅延時間が周波数に対してほ
ぼ線形に増加する領域が得られており、１００psec程度
の遅延時間を補償可能な分散補償用光回路を構成できる
ことがわかる。
【００２２】ところで図１に示した分散補償用光回路
で、ΔＬ4 を非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長
いアーム４ａと非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの
短いアーム５ａとの光路長差、ΔＬ5 を非対称マッハツ
ェンダ型干渉計の長さの長いアーム４ｂと非対称マッハ
ツェンダ型干渉計の長さの短いアーム５ｂとの光路長
差、ΔＬ6 を非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長
いアーム４ｃと非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの
短いアーム５ｃとの光路長差とすると、Ｇ，Ｈを偶数と
して、下記式（４）〜（６）が満たされる場合、入力側
光導波路１から光を入射させることを考えると、光周波
数ｆL の成分は光導波路７を経て、（アーム４ａあるい
は５ａ）→５ｂ→（４ｃあるいは５ｃ）→９→（４ｃあ
るいは５ｃ）→５ｂ→（４ａあるいは５ａ）という経路
を通り、光導波路７を経て、最後には出力側光導波路２
に至る。光周波数ｆH の成分は光導波路７を経て、（ア
ーム４ａあるいは５ａ）→４ｂ→（４ｃあるいは５ｃ）
→９→（４ｃあるいは５ｃ）→４ｂ→（４ａあるいは５
ａ）という経路を通り、光導波路７を経て、最後には出
力側光導波路２に至る。３ｄＢ方向性結合器３ｅとルー
プ状光導波路９とから構成された部分は、ループミラー
として働き、全反射ミラーとして動作する。
で、ΔＬ4 を非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長
いアーム４ａと非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの
短いアーム５ａとの光路長差、ΔＬ5 を非対称マッハツ
ェンダ型干渉計の長さの長いアーム４ｂと非対称マッハ
ツェンダ型干渉計の長さの短いアーム５ｂとの光路長
差、ΔＬ6 を非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長
いアーム４ｃと非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの
短いアーム５ｃとの光路長差とすると、Ｇ，Ｈを偶数と
して、下記式（４）〜（６）が満たされる場合、入力側
光導波路１から光を入射させることを考えると、光周波
数ｆL の成分は光導波路７を経て、（アーム４ａあるい
は５ａ）→５ｂ→（４ｃあるいは５ｃ）→９→（４ｃあ
るいは５ｃ）→５ｂ→（４ａあるいは５ａ）という経路
を通り、光導波路７を経て、最後には出力側光導波路２
に至る。光周波数ｆH の成分は光導波路７を経て、（ア
ーム４ａあるいは５ａ）→４ｂ→（４ｃあるいは５ｃ）
→９→（４ｃあるいは５ｃ）→４ｂ→（４ａあるいは５
ａ）という経路を通り、光導波路７を経て、最後には出
力側光導波路２に至る。３ｄＢ方向性結合器３ｅとルー
プ状光導波路９とから構成された部分は、ループミラー
として働き、全反射ミラーとして動作する。
【００２３】
【数４】
【００２４】
【数５】
【００２５】
【数６】 ΔＬ6 ＝ΔＬ5 ／２ …式（６）
【００２６】このことは、光周波数ｆH の信号成分が光
周波数ｆL の信号成分よりアームの光路長差の総計２Δ
Ｌ3 に対応した群遅延時間Ｔだけ多くの遅延を受けるこ
とを示しており、この値は図２の分散補償用光回路で得
られる遅延量と全く同じ値である。３ｄＢ方向性結合器
３ａを設置することにより、導波路の損失、方向性結合
器の挿入損失を無視すると、図１の分散補償用光回路は
図２の分散補償用光回路よりも６ｄＢ多い損失を被るも
のの、図２の分散補償用光回路の構成に必要な非対称マ
ッハツェンダ型干渉計の数は５であるのに対し、図１の
分散補償用光回路の構成に必要な非対称マッハツェンダ
型干渉計の数は３に削減可能である。
周波数ｆL の信号成分よりアームの光路長差の総計２Δ
Ｌ3 に対応した群遅延時間Ｔだけ多くの遅延を受けるこ
とを示しており、この値は図２の分散補償用光回路で得
られる遅延量と全く同じ値である。３ｄＢ方向性結合器
３ａを設置することにより、導波路の損失、方向性結合
器の挿入損失を無視すると、図１の分散補償用光回路は
図２の分散補償用光回路よりも６ｄＢ多い損失を被るも
のの、図２の分散補償用光回路の構成に必要な非対称マ
ッハツェンダ型干渉計の数は５であるのに対し、図１の
分散補償用光回路の構成に必要な非対称マッハツェンダ
型干渉計の数は３に削減可能である。
【００２７】一般的に図２の分散補償用光回路の構成に
非対称マッハツェンダ型干渉計をＮ段縦続接続したと仮
定すると、損失が６ｄＢ増加するものの、図１の分散補
償用光回路の構成には、非対称マッハツェンダ型干渉計
の縦続段数は｛［Ｎ／２］＋１｝段（［Ｉ］はＩを越え
ない最大の整数）ですみ、素子の小型化を可能にし、光
路長差の調整がたやすく、安定な素子の構成に非常に有
用である。
非対称マッハツェンダ型干渉計をＮ段縦続接続したと仮
定すると、損失が６ｄＢ増加するものの、図１の分散補
償用光回路の構成には、非対称マッハツェンダ型干渉計
の縦続段数は｛［Ｎ／２］＋１｝段（［Ｉ］はＩを越え
ない最大の整数）ですみ、素子の小型化を可能にし、光
路長差の調整がたやすく、安定な素子の構成に非常に有
用である。
【００２８】図４はΔＬ4 ＝2.５８４mm、ΔＬ5 ＝5.１
６７mm、ΔＬ6 ＝2.５８３mm）、非対称マッハツェンダ
型干渉計の縦続段数Ｎ＝３、導波路の屈折率ｎ＝1.５の
場合の、図１の分散補償用光回路の特性を示したもので
ある。図４（ａ）が強度透過率特性、図４（ｂ）が相対
遅延時間特性を表している。図４（ｂ）より、波長λ0
＝1.５５μｍを中心として、遅延時間が周波数に対して
線形に増加する領域が得られており、１００psec程度の
遅延時間を補償可能な分散補償用光回路を構成できるこ
とがわかる。この遅延補償量は、前記の理由により、図
３（ｂ）の遅延補償量と同じである。なお前記の理由に
より、図４（ａ）の強度透過率が、図３（ａ）の強度透
過率の１／４に減少しているが、これは希土類元素ドー
プ光ファイバ、希土類元素ドープ光導波路、半導体レー
ザ増幅器等の光増幅器によって補償可能である。
６７mm、ΔＬ6 ＝2.５８３mm）、非対称マッハツェンダ
型干渉計の縦続段数Ｎ＝３、導波路の屈折率ｎ＝1.５の
場合の、図１の分散補償用光回路の特性を示したもので
ある。図４（ａ）が強度透過率特性、図４（ｂ）が相対
遅延時間特性を表している。図４（ｂ）より、波長λ0
＝1.５５μｍを中心として、遅延時間が周波数に対して
線形に増加する領域が得られており、１００psec程度の
遅延時間を補償可能な分散補償用光回路を構成できるこ
とがわかる。この遅延補償量は、前記の理由により、図
３（ｂ）の遅延補償量と同じである。なお前記の理由に
より、図４（ａ）の強度透過率が、図３（ａ）の強度透
過率の１／４に減少しているが、これは希土類元素ドー
プ光ファイバ、希土類元素ドープ光導波路、半導体レー
ザ増幅器等の光増幅器によって補償可能である。
【００２９】＜請求項２，３及び４の発明＞図５は、本
発明の請求項２，３及び４に関する実施例を示し、２本
のアームの長さが異なる非対称マッハツェンダ型干渉計
を、長さの長い部分は長い部分同士で、長さの短い部分
は短い部分同士で、多段に縦続接続して構成する光回路
において、その光回路の前段の入力ポートの一方と、一
方のアーム上にアモルファスシリコンを付着し、他方の
アーム上にヒータを構成したマッハツェンダ型干渉計の
一方の出力アームの一方とを接続し、またその光回路の
後段の２本の出力ポートを用いてループを構成し、その
ループ導波路上にアモルファスシリコンを構成するもの
である。ここで図５は、非対称マッハツェンダ型干渉計
の縦続接続が３の場合の例を示している。同図に示すよ
うに本実施例の分散補償用光回路は、入力側光導波路１
５、出力側光導波路１６、結合率５０％の３ｄＢ方向性
結合器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７
ｆ、非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ、非対称マッハツェンダ型干渉
計の長さの短いアーム１９ａ，１９ｂ，１９ｃ、マッハ
ツェンダ型干渉計のアーム２０ａ，２０ｂ、光導波路２
１，２２，２３、ループ状光導波路２４、光導波路上に
構成したアモルファスシリコン部分２５ａ，２５ｂ，２
５ｃ，２５ｄ、光導波路上に構成したヒータ部分２６、
ループ状光導波路上に構成したＴＥ・ＴＭモード変換器
部分２７とから構成されている。
発明の請求項２，３及び４に関する実施例を示し、２本
のアームの長さが異なる非対称マッハツェンダ型干渉計
を、長さの長い部分は長い部分同士で、長さの短い部分
は短い部分同士で、多段に縦続接続して構成する光回路
において、その光回路の前段の入力ポートの一方と、一
方のアーム上にアモルファスシリコンを付着し、他方の
アーム上にヒータを構成したマッハツェンダ型干渉計の
一方の出力アームの一方とを接続し、またその光回路の
後段の２本の出力ポートを用いてループを構成し、その
ループ導波路上にアモルファスシリコンを構成するもの
である。ここで図５は、非対称マッハツェンダ型干渉計
の縦続接続が３の場合の例を示している。同図に示すよ
うに本実施例の分散補償用光回路は、入力側光導波路１
５、出力側光導波路１６、結合率５０％の３ｄＢ方向性
結合器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７
ｆ、非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ、非対称マッハツェンダ型干渉
計の長さの短いアーム１９ａ，１９ｂ，１９ｃ、マッハ
ツェンダ型干渉計のアーム２０ａ，２０ｂ、光導波路２
１，２２，２３、ループ状光導波路２４、光導波路上に
構成したアモルファスシリコン部分２５ａ，２５ｂ，２
５ｃ，２５ｄ、光導波路上に構成したヒータ部分２６、
ループ状光導波路上に構成したＴＥ・ＴＭモード変換器
部分２７とから構成されている。
【００３０】３ｄＢ方向性結合器１７ａ，１７ｂ、アー
ム２０ａ，２０ｂ、アモルファスシリコン部分２５ａ、
ヒータ部分２６からは、偏光ビームスプリッタが構成さ
れている。アーム２０ａ上にアモルファスシリコンをス
パッタリング法によって付着させると、導波路の縦方
向、横方向に加わる応力が異なる。このアモルファスシ
リコンをレーザ光によってトリミングすることによっ
て、ＴＥ・ＴＭモード間の屈折率差を位相がπの奇数倍
だけ異なる値に設定することができる。ヒータ部分２６
を共用することによって、２０ａ，２０ｂ間の光路長差
を、ＴＥモードについては位相（２ｋ＋１）π、ＴＭモ
ードについては位相２Ｌπ（ｋ，Ｌは整数）に設定する
ことができる。この場合、光導波路２１からＴＥ・ＴＭ
両モードを入射させると１５にはＴＥモード、１６には
ＴＭモードが出射され、偏光ビームスプリッタが構成で
きる。１５にＴＥモード、１６にＴＭモードを入射させ
ると、両モードとも２１から出射する。
ム２０ａ，２０ｂ、アモルファスシリコン部分２５ａ、
ヒータ部分２６からは、偏光ビームスプリッタが構成さ
れている。アーム２０ａ上にアモルファスシリコンをス
パッタリング法によって付着させると、導波路の縦方
向、横方向に加わる応力が異なる。このアモルファスシ
リコンをレーザ光によってトリミングすることによっ
て、ＴＥ・ＴＭモード間の屈折率差を位相がπの奇数倍
だけ異なる値に設定することができる。ヒータ部分２６
を共用することによって、２０ａ，２０ｂ間の光路長差
を、ＴＥモードについては位相（２ｋ＋１）π、ＴＭモ
ードについては位相２Ｌπ（ｋ，Ｌは整数）に設定する
ことができる。この場合、光導波路２１からＴＥ・ＴＭ
両モードを入射させると１５にはＴＥモード、１６には
ＴＭモードが出射され、偏光ビームスプリッタが構成で
きる。１５にＴＥモード、１６にＴＭモードを入射させ
ると、両モードとも２１から出射する。
【００３１】図６は本発明の請求項２の一例を表し、図
５中のＴＥ・ＴＭモード変換部分２７としてアモルファ
スシリコンから構成されている場合の導波路の導波路方
向に垂直な断面図を表している。アモルファスシリコン
２８、クラッド２９、コア３０、基板３１、とから構成
されている。図６に示すように、アモルファスシリコン
２８をコア３０の真上でなくずらして設置することによ
って、応力の働くすなわち屈折率の変化する方向をコア
３０に対して傾けることができる。アモルファスシリコ
ン部分の長さとトリミング量の調整によって、コアに対
して４５°傾いた軸を構成し（すなわち１／２波長板を
構成しその軸をＴＥ・ＴＭ偏波軸間に対して４５°傾け
て構成する）、その軸間の位相差をπだけずらすと、Ｔ
Ｅ・ＴＭモード変換器が構成できる。この様なＴＥ・Ｔ
Ｍモード変換器２７を、図５に示すループ状光導波路２
４のちょうどまん中に構成することによって、３ｄＢ方
向性結合器１７ｆ、ループ状導波路２４、ＴＥ・ＴＭモ
ード変換器２７とから構成されたループミラーは、ＴＥ
・ＴＭモード変換の全反射ミラーの役割を果たすことに
なる。
５中のＴＥ・ＴＭモード変換部分２７としてアモルファ
スシリコンから構成されている場合の導波路の導波路方
向に垂直な断面図を表している。アモルファスシリコン
２８、クラッド２９、コア３０、基板３１、とから構成
されている。図６に示すように、アモルファスシリコン
２８をコア３０の真上でなくずらして設置することによ
って、応力の働くすなわち屈折率の変化する方向をコア
３０に対して傾けることができる。アモルファスシリコ
ン部分の長さとトリミング量の調整によって、コアに対
して４５°傾いた軸を構成し（すなわち１／２波長板を
構成しその軸をＴＥ・ＴＭ偏波軸間に対して４５°傾け
て構成する）、その軸間の位相差をπだけずらすと、Ｔ
Ｅ・ＴＭモード変換器が構成できる。この様なＴＥ・Ｔ
Ｍモード変換器２７を、図５に示すループ状光導波路２
４のちょうどまん中に構成することによって、３ｄＢ方
向性結合器１７ｆ、ループ状導波路２４、ＴＥ・ＴＭモ
ード変換器２７とから構成されたループミラーは、ＴＥ
・ＴＭモード変換の全反射ミラーの役割を果たすことに
なる。
【００３２】図７は本発明の請求項３の一例を表し、図
５中のＴＥ・ＴＭモード変換部分２７として水晶、ポリ
イミド等の１／２波長板から構成されている場合の導波
路の導波路方向に垂直な断面図を表している。クラッド
３２、コア３３、１／２波長板３４、基板３５、１／２
波長板の直交する２つの偏波軸３６ａ，３６ｂとから構
成されている。
５中のＴＥ・ＴＭモード変換部分２７として水晶、ポリ
イミド等の１／２波長板から構成されている場合の導波
路の導波路方向に垂直な断面図を表している。クラッド
３２、コア３３、１／２波長板３４、基板３５、１／２
波長板の直交する２つの偏波軸３６ａ，３６ｂとから構
成されている。
【００３３】図７に示すように、１／２波長板３４の偏
波軸を３６ａ，３６ｂを導波路のＴＥ・ＴＭ偏波軸に対
して４５°傾けることによって、ＴＥ・ＴＭモード変換
器が構成できる。
波軸を３６ａ，３６ｂを導波路のＴＥ・ＴＭ偏波軸に対
して４５°傾けることによって、ＴＥ・ＴＭモード変換
器が構成できる。
【００３４】この様なＴＥ・ＴＭモード変換器２７を、
図５に示すループ状光導波路２４のちょうどまん中に構
成することによって、３ｄＢ方向性結合器１７ｆ、ルー
プ状導波路２４、ＴＥ・ＴＭモード変換器２７とから構
成されたループミラーは、ＴＥ・ＴＭモード変換の全反
射ミラーの役割を果たすことになる。
図５に示すループ状光導波路２４のちょうどまん中に構
成することによって、３ｄＢ方向性結合器１７ｆ、ルー
プ状導波路２４、ＴＥ・ＴＭモード変換器２７とから構
成されたループミラーは、ＴＥ・ＴＭモード変換の全反
射ミラーの役割を果たすことになる。
【００３５】図８は本発明の請求項４の一例を表し、Ｔ
Ｅ・ＴＭモード変換器２７として回折格子から構成され
ている場合の導波路の導波路方向に水平な断面図を表し
ている。クラッチ３７、回折格子３８、基板３９とから
構成されている。図８に示すように、回折格子を２７部
分の導波路中に組み込んだ場合、波長をλ、ＴＥ、ＴＭ
両モードの実効屈折率をそれぞれｎTE，ｎTM、回折格子
の周期をΛとすると、式（７）の位相整合条件が満たさ
れる場合、ＴＥ・ＴＭモード変換器が構成可能となる
（例えば、西原他による“光集積回路，”オーム社，p.
３１６，１９８５参照）。
Ｅ・ＴＭモード変換器２７として回折格子から構成され
ている場合の導波路の導波路方向に水平な断面図を表し
ている。クラッチ３７、回折格子３８、基板３９とから
構成されている。図８に示すように、回折格子を２７部
分の導波路中に組み込んだ場合、波長をλ、ＴＥ、ＴＭ
両モードの実効屈折率をそれぞれｎTE，ｎTM、回折格子
の周期をΛとすると、式（７）の位相整合条件が満たさ
れる場合、ＴＥ・ＴＭモード変換器が構成可能となる
（例えば、西原他による“光集積回路，”オーム社，p.
３１６，１９８５参照）。
【００３６】
【数７】 ２π｜ｎTE−ｎTM｜／λ＝２π／Λ …式（７）
【００３７】この様なＴＥ・ＴＭモード変換器２７を、
図５に示すループ状光導波路２４のちょうどまん中に構
成することよって、３ｄＢ方向性結合器１７ｆ、ループ
状導波路２４、ＴＥ・ＴＭモード変換器２７とから構成
されたループミラーは、ＴＥ・ＴＭモード変換の全反射
ミラーの役割を果たすことになる。回折格子は、光屈折
率誘起効果、あるいは直接導波路に回折格子の形状を構
成すること等によって、構成可能である。
図５に示すループ状光導波路２４のちょうどまん中に構
成することよって、３ｄＢ方向性結合器１７ｆ、ループ
状導波路２４、ＴＥ・ＴＭモード変換器２７とから構成
されたループミラーは、ＴＥ・ＴＭモード変換の全反射
ミラーの役割を果たすことになる。回折格子は、光屈折
率誘起効果、あるいは直接導波路に回折格子の形状を構
成すること等によって、構成可能である。
【００３８】ΔＬ4 を非対称マッハツェンダ型干渉計の
長さの長いアーム１８ａと非対称マッハツェンダ型干渉
計の長さの短いアーム１９ａとの光路長差、ΔＬ5 を非
対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム１８ｂ
と非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの短いアーム１
９ｂとの光路長差、ΔＬ6 を非対称マッハツェンダ型干
渉計の長さの長いアーム１８ｃと非対称マッハツェンダ
型干渉計の長さの短いアーム１９ｃとの光路長差とし、
それぞれが前記式（４），（５），（６）を満たすと仮
定する。
長さの長いアーム１８ａと非対称マッハツェンダ型干渉
計の長さの短いアーム１９ａとの光路長差、ΔＬ5 を非
対称マッハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム１８ｂ
と非対称マッハツェンダ型干渉計の長さの短いアーム１
９ｂとの光路長差、ΔＬ6 を非対称マッハツェンダ型干
渉計の長さの長いアーム１８ｃと非対称マッハツェンダ
型干渉計の長さの短いアーム１９ｃとの光路長差とし、
それぞれが前記式（４），（５），（６）を満たすと仮
定する。
【００３９】入力側光導波路１５からＴＥモードの光を
入射させることを考えると、光周波数ｆL の成分は光導
波路２１を経て、（アーム１８ａあるいは１９ａ）、Ｔ
Ｅモード→１９ｂ，ＴＥ→（１８ｃあるいは１９ｃ），
ＴＥ→２４，モード変換→（１８ｃあるいは１９ｃ），
ＴＭ→１９ｂ，ＴＭ→（１８ａあるいは１９ａ），ＴＭ
という経路を通り、光導波路２１を経て、最後には出力
側光導波路１６に至る。また、光周波数ｆH の成分は光
導波路２１を経て、（アーム１８ａあるいは１９ａ），
ＴＥモード→１８ｂ，ＴＥ→（１８ｃあるいは１９
ｃ），ＴＥ→２４，モード変換→（１８ｃあるいは１９
ｃ），ＴＭ→１８ｂ，ＴＭ→（１８ａあるいは１９
ａ），ＴＭという経路を通り、光導波路２１を経て、最
後には出力側光導波路１６に至る。
入射させることを考えると、光周波数ｆL の成分は光導
波路２１を経て、（アーム１８ａあるいは１９ａ）、Ｔ
Ｅモード→１９ｂ，ＴＥ→（１８ｃあるいは１９ｃ），
ＴＥ→２４，モード変換→（１８ｃあるいは１９ｃ），
ＴＭ→１９ｂ，ＴＭ→（１８ａあるいは１９ａ），ＴＭ
という経路を通り、光導波路２１を経て、最後には出力
側光導波路１６に至る。また、光周波数ｆH の成分は光
導波路２１を経て、（アーム１８ａあるいは１９ａ），
ＴＥモード→１８ｂ，ＴＥ→（１８ｃあるいは１９
ｃ），ＴＥ→２４，モード変換→（１８ｃあるいは１９
ｃ），ＴＭ→１８ｂ，ＴＭ→（１８ａあるいは１９
ａ），ＴＭという経路を通り、光導波路２１を経て、最
後には出力側光導波路１６に至る。
【００４０】このことは、光周波数ｆH の信号成分が光
周波数ｆL の信号成分よりアームの光路長差の総計２Δ
Ｌ3 に対応した群遅延時間Ｔだけ多くの遅延を受けるこ
とを示しており、この値は、非対称マッハツェンダ型干
渉計の縦続接続段数を３に減らしても、図２の分散補償
用光回路で得られる遅延量と全く同じ値である。またこ
の場合は、導波路の損失、方向性結合器の挿入損失を無
視すると、偏光ビームスプリッタとＴＥ・ＴＭモード変
換全反射ミラーを共用することにより、図２の分散補償
用光回路からの損失の増加は零となる。一般的に図２の
分散補償用光回路の構成に非対称マッハツェンダ型干渉
計をＮ段縦続接続したと仮定すると、図５の分散補償用
光回路の構成は、損失が同じであり、非対称マッハツェ
ンダ型干渉計の縦続段数は｛［Ｎ／２］＋１｝段
（［Ｉ］はＩを越えない最大の整数）ですみ、素子の小
型化を可能にし、光路長差の調整がたやすく、安定な素
子の構成に非常に有用である。
周波数ｆL の信号成分よりアームの光路長差の総計２Δ
Ｌ3 に対応した群遅延時間Ｔだけ多くの遅延を受けるこ
とを示しており、この値は、非対称マッハツェンダ型干
渉計の縦続接続段数を３に減らしても、図２の分散補償
用光回路で得られる遅延量と全く同じ値である。またこ
の場合は、導波路の損失、方向性結合器の挿入損失を無
視すると、偏光ビームスプリッタとＴＥ・ＴＭモード変
換全反射ミラーを共用することにより、図２の分散補償
用光回路からの損失の増加は零となる。一般的に図２の
分散補償用光回路の構成に非対称マッハツェンダ型干渉
計をＮ段縦続接続したと仮定すると、図５の分散補償用
光回路の構成は、損失が同じであり、非対称マッハツェ
ンダ型干渉計の縦続段数は｛［Ｎ／２］＋１｝段
（［Ｉ］はＩを越えない最大の整数）ですみ、素子の小
型化を可能にし、光路長差の調整がたやすく、安定な素
子の構成に非常に有用である。
【００４１】なお、本発明の分散補償用光回路中の図１
の３ａ、図５の１７ａ，１７ｂを除く３ｄＢ方向性結合
器の結合率を、４０％から６０％までの範囲で変化させ
ても、分散補償特性の大きな劣化はみられなかった。
の３ａ、図５の１７ａ，１７ｂを除く３ｄＢ方向性結合
器の結合率を、４０％から６０％までの範囲で変化させ
ても、分散補償特性の大きな劣化はみられなかった。
【００４２】また、導波路の偏波分散はきわめて小さい
ため、同じ光路をＴＥ・ＴＭ偏波でそれぞれ通過するこ
との影響はきわめて小さいと考えられる。もし偏波分散
の影響が大きい場合でも、アモルファスシリコン部分２
５ｂ，２５ｃ，２５ｄを利用して非対称マッハツェンダ
型干渉計の光路長差をＴＥ・ＴＭモード偏波間で２πの
整数倍に設定すれば全く問題が無い。また導波路基板を
Ｓｉ基板ではなく、導波路と同じ材料の石英ガラス基板
で作製することによっても、応力の影響を無くし、偏波
分散の影響をなくすことができる。
ため、同じ光路をＴＥ・ＴＭ偏波でそれぞれ通過するこ
との影響はきわめて小さいと考えられる。もし偏波分散
の影響が大きい場合でも、アモルファスシリコン部分２
５ｂ，２５ｃ，２５ｄを利用して非対称マッハツェンダ
型干渉計の光路長差をＴＥ・ＴＭモード偏波間で２πの
整数倍に設定すれば全く問題が無い。また導波路基板を
Ｓｉ基板ではなく、導波路と同じ材料の石英ガラス基板
で作製することによっても、応力の影響を無くし、偏波
分散の影響をなくすことができる。
【００４３】２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの部分を
他の応力付与膜、２７の部分を他のＴＥ・ＴＭモード変
換器で構成しても良いことは明らかである。また、偏光
ビームスプリッタ部分をバルク型の素子で構成しても良
いことは明らかである。
他の応力付与膜、２７の部分を他のＴＥ・ＴＭモード変
換器で構成しても良いことは明らかである。また、偏光
ビームスプリッタ部分をバルク型の素子で構成しても良
いことは明らかである。
【００４４】図９はΔＬ4 ＝2.５８４mm、ΔＬ5 ＝5.１
６７mm、ΔＬ6 ＝2.５８３mm）、非対称マッハツェンダ
型干渉計の縦続段数Ｎ＝３、導波路の屈折率ｎ＝1.５の
場合の、図５の分散補償用光回路の特性を示したもので
ある。図９（ａ）が強度透過率特性、図９（ｂ）が相対
遅延時間特性を表している。図９（ｂ）より、波長λ 0
＝1.５５μｍを中心として、遅延時間が周波数に対して
線形に増加する領域が得られており、１００psec程度の
遅延時間を補償可能な分散補償用光回路を構成できるこ
とがわかる。この遅延補償量は、前記の理由により、図
３（ｂ）の遅延補償量と同じである。なお前記の理由に
より、図９（ａ）の強度透過率と図３（ａ）の強度透過
率は同じ値である。
６７mm、ΔＬ6 ＝2.５８３mm）、非対称マッハツェンダ
型干渉計の縦続段数Ｎ＝３、導波路の屈折率ｎ＝1.５の
場合の、図５の分散補償用光回路の特性を示したもので
ある。図９（ａ）が強度透過率特性、図９（ｂ）が相対
遅延時間特性を表している。図９（ｂ）より、波長λ 0
＝1.５５μｍを中心として、遅延時間が周波数に対して
線形に増加する領域が得られており、１００psec程度の
遅延時間を補償可能な分散補償用光回路を構成できるこ
とがわかる。この遅延補償量は、前記の理由により、図
３（ｂ）の遅延補償量と同じである。なお前記の理由に
より、図９（ａ）の強度透過率と図３（ａ）の強度透過
率は同じ値である。
【００４５】本発明の実施例の分散補償用光回路の作製
は、石英系ガラス導波路を用いて行った。まずＳｉ基板
上に火炎堆積法によってＳｉＯ2 下部クラッド層を堆積
し、次にＧｅＯ2 をドーパントとして添加したＳｉＯ2
ガラスのコア層を堆積した後に、電気炉で透明ガラス化
した。次に図１、図５に示すようなパターンを用いてコ
ア層をエッチングしてコア部分を作成した。最後に、再
びＳｉＯ2 上部クラッド層を堆積し、さらに所定の光導
波路上に薄膜ヒータおよび電気配線を蒸着した。また所
定の光導波路上にアモルファスシリコンをスパッタリン
グ法によって付着させた。
は、石英系ガラス導波路を用いて行った。まずＳｉ基板
上に火炎堆積法によってＳｉＯ2 下部クラッド層を堆積
し、次にＧｅＯ2 をドーパントとして添加したＳｉＯ2
ガラスのコア層を堆積した後に、電気炉で透明ガラス化
した。次に図１、図５に示すようなパターンを用いてコ
ア層をエッチングしてコア部分を作成した。最後に、再
びＳｉＯ2 上部クラッド層を堆積し、さらに所定の光導
波路上に薄膜ヒータおよび電気配線を蒸着した。また所
定の光導波路上にアモルファスシリコンをスパッタリン
グ法によって付着させた。
【００４６】なお本発明の分散補償用光回路は、ガラス
光導波路に限らず、強誘電体光導波路、半導体光導波
路、およびポリマー光導波路等を用いて実現できること
は明らかである。
光導波路に限らず、強誘電体光導波路、半導体光導波
路、およびポリマー光導波路等を用いて実現できること
は明らかである。
【００４７】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の分散補償用光回路は全反射ループミ
ラーを構成することによって、非対称マッハツェンダ型
干渉計の縦続接続段数を大幅に減少させることができ
る。従って、光信号を電気信号に変換することなく光フ
ァイバの分散を相殺する分散補償用光回路の小型化を可
能にし、光路長差の調整がたやすく、安定な素子を構成
することができ、大容量・長距離光通信において大きな
利点を有する。
たように、本発明の分散補償用光回路は全反射ループミ
ラーを構成することによって、非対称マッハツェンダ型
干渉計の縦続接続段数を大幅に減少させることができ
る。従って、光信号を電気信号に変換することなく光フ
ァイバの分散を相殺する分散補償用光回路の小型化を可
能にし、光路長差の調整がたやすく、安定な素子を構成
することができ、大容量・長距離光通信において大きな
利点を有する。
【図１】本発明の請求項１に関する分散補償用光回路の
構成図。
構成図。
【図２】分散補償用光回路の構成例を示す図。
【図３】図２の分散補償用光回路の計算例を示す図。
【図４】本発明の請求項１に関する分散補償用光回路の
計算例を示す図。
計算例を示す図。
【図５】本発明の請求項２に関する分散補償用光回路の
構成図。
構成図。
【図６】ＴＥ・ＴＭモード変換器の構成例を示す図。
【図７】ＴＥ・ＴＭモード変換器の構成例を示す図。
【図８】ＴＥ・ＴＭモード変換器の構成例を示す図。
【図９】本発明の請求項２に関する分散補償用光回路の
計算例を示す図。
計算例を示す図。
【図１０】従来のマイクロ波ストリップラインを用いた
分散補償器の構造を示す図。
分散補償器の構造を示す図。
【図１１】マイクロ波ストリップラインの伝搬遅延特性
を示す図。
を示す図。
１ 入力側光導波路 ２ 出力側光導波路 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ 結合率５０％の３ｄＢ
方向性結合器 ４ａ，４ｂ，４ｃ 非対称マッハツェンダ型干渉計の長
さの長いアーム ５ａ，５ｂ，５ｃ 非対称マッハツェンダ型干渉計の長
さの短いアーム ６，７，８ 光導波路 ９ ループ状光導波路 １０ａ，１０ｂ 入力側光導波路 １１ａ，１１ｂ 出力側光導波路 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ 結
合率５０％の３ｄＢ方向性結合器 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ 非対称マッ
ハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ 非対称マッ
ハツェンダ型干渉計の長さの短いアーム １５ 入力側光導波路 １６ 出力側光導波路 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ 結
合器５０％の３ｄＢ方向性結合器 １８ａ，１８ｂ，１８ｃ 非対称マッハツェンダ型干渉
計の長さの長いアーム １９ａ，１９ｂ，１９ｃ 非対称マッハツェンダ型干渉
計の長さの短いアーム ２０ａ，２０ｂ マッハツェンダ型干渉計のアーム ２１，２２，２３ 光導波路 ２４ ループ状光導波路 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 光導波路上に構成し
たアモルファスシリコン部分 ２６ 光導波路上に構成したヒータ部分 ２７ 光導波路上に構成したアモルファスシリコン、あ
るいは１／２波長板、あるいは回折格子部分 ２８ アモルファスシリコン部分 ２９ クラッド ３０ コア ３１ 基板 ３２ クラッド ３３ コア ３４ １／２波長板 ３５ 基板 ３６ａ，３６ｂ １／２波長板の直交する２つの偏波軸 ３７ クラッド ３８ 回折格子 ３９ 基板 ４０ａ，４０ｂ 金属導体 ４１ 誘電体
方向性結合器 ４ａ，４ｂ，４ｃ 非対称マッハツェンダ型干渉計の長
さの長いアーム ５ａ，５ｂ，５ｃ 非対称マッハツェンダ型干渉計の長
さの短いアーム ６，７，８ 光導波路 ９ ループ状光導波路 １０ａ，１０ｂ 入力側光導波路 １１ａ，１１ｂ 出力側光導波路 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ 結
合率５０％の３ｄＢ方向性結合器 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ 非対称マッ
ハツェンダ型干渉計の長さの長いアーム １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ 非対称マッ
ハツェンダ型干渉計の長さの短いアーム １５ 入力側光導波路 １６ 出力側光導波路 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ 結
合器５０％の３ｄＢ方向性結合器 １８ａ，１８ｂ，１８ｃ 非対称マッハツェンダ型干渉
計の長さの長いアーム １９ａ，１９ｂ，１９ｃ 非対称マッハツェンダ型干渉
計の長さの短いアーム ２０ａ，２０ｂ マッハツェンダ型干渉計のアーム ２１，２２，２３ 光導波路 ２４ ループ状光導波路 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 光導波路上に構成し
たアモルファスシリコン部分 ２６ 光導波路上に構成したヒータ部分 ２７ 光導波路上に構成したアモルファスシリコン、あ
るいは１／２波長板、あるいは回折格子部分 ２８ アモルファスシリコン部分 ２９ クラッド ３０ コア ３１ 基板 ３２ クラッド ３３ コア ３４ １／２波長板 ３５ 基板 ３６ａ，３６ｂ １／２波長板の直交する２つの偏波軸 ３７ クラッド ３８ 回折格子 ３９ 基板 ４０ａ，４０ｂ 金属導体 ４１ 誘電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−324225（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−232631（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−44303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−1001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−218811（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−258084（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−196827（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232333（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−313868（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−281215（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−346515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14
Claims (4)
- 【請求項１】 ２本のアームの長さが異なる非対称マッ
ハツェンダ型干渉計を、長さの長い部分は長い部分同士
で、長さの短い部分は短い部分同士で、多段に縦続接続
して構成する光回路において、 前記光回路の前段の入力ポートの一方に互いに光結合を
起こす程度に他の光導波路を近接させることによって方
向性結合器を構成し、 且つ、前記光回路の後段の２本の出力ポートを用いてル
ープを構成することを特徴とする分散補償用光回路。 - 【請求項２】 ２本のアームの長さが異なる非対称マッ
ハツェンダ型干渉計を、長さの長い部分は長い部分同士
で、長さの短い部分は短い部分同士で、多段に縦続接続
して構成する光回路において、 前記光回路の前段の入力ポートの一方と、一方のアーム
上にアモルファスシリコンを付着すると共に他方のアー
ム上にヒータを構成したマッハツェンダ型干渉計の一方
の出力アームの一方とを接続し、 且つ前記光回路の後段の２本の出力ポートを用いてルー
プを構成し、そのループ導波路上にアモルファスシリコ
ンを構成することを特徴とする分散補償用光回路。 - 【請求項３】 請求項２の分散補償用光回路において、 前記光回路の前段の入力ポートの一方と、一方のアーム
上にアモルファスシリコンを付着すると共に他方のアー
ム上にヒータを構成したマッハツェンダ型干渉計の一方
の出力アームの一方とを接続し、 且つ前記光回路の後段の２本の出力ポートを用いてルー
プを構成し、そのループ導波路上に１／２波長板を構成
することを特徴とする請求項２記載の分散補償用光回
路。 - 【請求項４】 請求項２の分散補償用光回路において、 前記光回路の前段の入力ポートの一方と、一方のアーム
上にアモルファスシリコンを付着すると共に他方のアー
ム上にヒータを構成したマッハツェンダ型干渉計の一方
の出力アームの一方とを接続し、 且つ前記光回路の後段の２本の出力ポートを用いてルー
プを構成し、そのループ導波路上に回折格子を構成する
ことを特徴とする分散補償用光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16764593A JP3209300B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 分散補償用光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16764593A JP3209300B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 分散補償用光回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727932A JPH0727932A (ja) | 1995-01-31 |
| JP3209300B2 true JP3209300B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=15853611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16764593A Expired - Lifetime JP3209300B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 分散補償用光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209300B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5137619B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2013-02-06 | 古河電気工業株式会社 | Ｐｌｃ型可変分散補償器 |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP16764593A patent/JP3209300B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0727932A (ja) | 1995-01-31 |
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