JP4763013B2

JP4763013B2 - 遅延復調デバイスの位相調整方法

Info

Publication number: JP4763013B2
Application number: JP2008083639A
Authority: JP
Inventors: 淳一長谷川; 一孝奈良
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: JP2009237300A; US7813032B2; US20100067098A1

Description

本発明は、光ファイバ通信に用いる遅延復調デバイス、特に、高密度波長分割多重（DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing）伝送方式の光ファイバ通信においてDQPSK信号を復調させる平面光波回路型の遅延復調デバイスの位相調整方法に関する。

近年、ブロードバンドの急速な普及を背景に、光伝送システムの高速化（伝送速度40Gbpsへ）の検討が盛んに行われている。しかしながら、伝送速度を上げると、光信号1bitあたりの時間幅が減少し、光ファイバの特性の影響により、信号波形が劣化し、通信回線の品質の劣化を引き起こしてしまうという問題がある。40Gbps級の長距離伝送を行う際には、伝送経路の途中で、光信号を電気に信号に変換して、再び、光信号に変換し直すといった中継器が必要であるため、既存のファイバ網を使用し、ネットワークを構築することを困難にさせている。

このため、現在では光信号の時間幅を拡大させることによって信号波形劣化を低減できる多値変調の差動直交位相変調(DQPSK：Differential Quadrature Phase Shift Keying)等の研究開発が行われている。

DQPSKは４つの情報を異なる4つの光位相差に対応させて伝送する、つまり、２ビットのデータから構成される各シンボルの値（0,1,2,3）の４つの情報を、隣接する２つのシンボルの値の変化に応じて搬送波の位相（θ，θ＋π／2，θ＋π，θ＋3π／2）を変化させてデータを伝送する変調方式である。このDQPSK方式を用いた40GbpsDQPSK通信方式では、従来の2値変調方式を用いた40Gbps伝送よりも4倍の距離を伝送できることになる。このDQPSKにより、既存のファイバ網を利用した大都市間のネットワークの構築が可能になると考えられる。従来、このようなDQPSK信号を受信装置において復調するための遅延復調デバイスとして、例えば、特許文献１に開示された光受信回路が知られている。
特開２００７−６０４４２号公報

ところで、伝送速度が40GbpsのDQPSK方式を用いた40GbpsDQPSK通信方式における遅延検波の際に、１シンボル時間（２ビット分の時間）遅延させる役割を果たすPLC型の２つのマッハツェンダー干渉計（MZI）回路が使用されている。

40GbpsDQPSK通信方式において、遅延復調デバイスにおける偏波乖離量（PDλ）の許容量は、例えば0.5GHz(0.004nm)以下であると言われている。PDλを解消する方法として、MZI回路の２つのアーム導波路に1/2波長板を挿入することも考えられるが、0.5GHz以下に抑えるのは難しく、歩留りが低下してしまう。また、この遅延復調デバイスでは、２つのMZI回路間の位相差がπ/2になるように位相調整（位相トリミング）する必要がある。その位相調整のために、MZI回路の２つのアーム導波路上に形成したヒータ（薄膜ヒータ）に数十Vの電圧を給電させているが、この時に、PDλが大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、従来実現するのが困難であった偏波乖離量が小さい、例えば偏波乖離量を0.5GHz(0.004nm)以下に抑えることが可能な遅延復調デバイスの位相調整方法を提供することにある。

本発明者らは、偏波乖離量を低減させた際に給電したのと同一のヒータに電圧をかける場合、給電時間ともに波長シフトは起こるが、偏波乖離量（PDλ）がある時間で一定になることを見出した。また、偏波乖離量がより小さい状態で1/2波長板を挿入することで、偏波乖離量がより低減できることを見出し、偏波乖離量低減の手法を発明した。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、長さの異なる２つのアーム導波路をそれぞれ有し、DQPSK信号が分岐されて入力される２×２の２つのマッハツェンダー干渉計と、各マッハツェンダー干渉計の前記２つのアーム導波路上にそれぞれ２つずつ形成されたヒータと、を備え、DQPSK信号を復調させる平面光波回路型の遅延復調デバイスの位相調整方法であって、前記ヒータは、１／２波長板が挿入される前記アーム導波路の中央部を挟んで両側に同じヒータ長及び同じヒータ幅のものが形成されており、前記各マッハツェンダー干渉計の前記２つのアーム導波路上のヒータのうち、偏波乖離量が小さくなる方の２つのヒータのそれぞれに偏波乖離量がこれ以上低減しなくなるまでの時間給電して、偏波乖離量を低減させる第１のステップと、前記第１のステップで偏波乖離量を低減させた後、前記各マッハツェンダー干渉計の前記２つのアーム導波路に１／２波長板を挿入する第２のステップと、前記１／２波長板の挿入後、前記２つのマッハツェンダー干渉計の少なくとも一方の、前記第１のステップで偏波乖離量を低減させた際に給電したのと同一のヒータに給電して、前記２つのマッハツェンダー干渉計間での位相を調整する第３のステップと、を備え、前記第２のステップでは、前記各マッハツェンダー干渉計の前記２つのアーム導波路の中央部に１／２波長板を挿入した後、挿入された各１／２波長板を平面光波回路上に接着固定する際に、偏波乖離量をモニターして偏波乖離量が最も小さくなる位置で、前記各１／２波長板を平面光波回路上に固定することを特徴とする遅延復調デバイスの位相調整方法である。

この構成によれば、第１のステップで、各マッハツェンダー干渉計の前記２つのアーム導波路上のヒータのうち、偏波乖離量が小さくなる方の２つのヒータにそれぞれ給電することにより、偏波乖離量（PDλ）を低減させることができる。また、第１のステップで偏波乖離量を低減させた後、各マッハツェンダー干渉計の２つのアーム導波路に1/2波長板を挿入することにより、偏波乖離量（PDλ）をさらに低減することができる。また、1/2波長板の挿入後、第３のステップで、２つのマッハツェンダー干渉計の少なくとも一方の、第１のステップで偏波乖離量を低減させた際に給電したのと同一のヒータに給電して、各マッハツェンダー干渉計間での位相差がπ/2になるように位相を調整する。これにより、第１および第２のステップで低減された偏波乖離量を一定に保ったまま、各マッハツェンダー干渉計間での位相差がπ/2になるように位相を調整することができる。
また、第２のステップにおいて、各マッハツェンダー干渉計の２つのアーム導波路の中央部に1/2波長板を挿入した後、挿入された各1/2波長板を平面光波回路上に接着固定する際に、偏波乖離量をモニターして偏波乖離量が最も小さくなる位置で、各1/2波長板を平面光波回路上に固定するようにしている。これにより、より偏波乖離量が小さい遅延復調デバイスを作製することができる。

従って、従来実現するのが困難であった偏波乖離量が小さい、例えば偏波乖離量を0.5GHz(0.004nm)以下に抑えることが可能な遅延復調デバイス１を作製することができる。

ここで、「偏波乖離量」は、分岐されたDQPSK信号が各マッハツェンダー干渉計を伝搬して、各マッハツェンダー干渉計の２つの出力ポートから出力される２つの光信号のTE偏波成分とTM偏波成分の差である。

本発明の位相調整方法によれば、従来実現するのが困難であった偏波乖離量が小さい、例えば偏波乖離量を0.5GHz以下に抑えることが可能な遅延復調デバイスを作製することができる。

本発明を具体化した一実施形態に係る遅延復調デバイスの位相調整方法を、図１乃至図９に基づいて説明する。

図１は一実施形態に係る位相調整方法を適用する遅延復調デバイスの概略構成を示す平面図である。図２はDQPSK方式を用いた光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。図３は図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図、図４は図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図５は図１に示す遅延復調デバイスの第１遅延部を示す拡大図、図６は図１のＺ部の拡大図である。図７は図１に示す遅延復調デバイスにおける、偏波乖離量（PDλ）とヒータへの給電時間、および波長シフトとその給電時間との関係を示すグラフである。図８（Ａ），（Ｂ）は1/2波長板の挿入後に行うヒータへの給電を説明するための説明図である。図９は作製された遅延復調デバイスのスペクトルを示すグラフである。

（遅延復調デバイスの構成）
図１に示す遅延復調デバイス１は、DQPSK信号を復調させる平面光波回路型（PLC型）の遅延復調デバイス（復調器）である。この遅延復調デバイス１は、例えば、伝送速度が40GbpsのDQPSK方式を用いた図２に示す光伝送システムに使用される40GbpsDQPSK用遅延復調デバイスである。

この光伝送システムでは、光送信器４０から光ファイバ伝送路５４に、２ビットのデータから構成される各シンボルの値（0,1,2,3）の４つの情報を、隣接する２つのシンボルの値の変化に応じて搬送波の位相（θ，θ＋π／2，θ＋π，θ＋3π／2）の位相情報に変調されたDQPSK信号が伝送される。光ファイバ伝送路５４から光受信器５０に送られてきたDQPSK信号は遅延復調デバイス１により４つの光強度信号に変換され、さらには、その光強度信号がバランスドレシーバ５１，５２により電気信号に変換される。受信電気回路５３では、復号化処理などがなされる。

図１に示す遅延復調デバイス１は、DQPSK信号が入力される光入力導波路２と、光入力導波路２を分岐するＹ分岐導波路３と、２×２の第１のマッハツェンダー干渉計４と、２×２の第２のマッハツェンダー干渉計５と、を備えている。

第１のマッハツェンダー干渉計４は、Ｙ分岐導波路３で分岐された２つの導波路の一方に接続された入力側カプラ６と、光出力導波路に接続された出力側カプラ７と、両カプラ６，７間に接続された長さの異なる２つのアーム導波路８，９とを有する。同様に、第２のマッハツェンダー干渉計５は、Ｙ分岐導波路３で分岐された２つの導波路の他方に接続された入力側カプラ１０と、光出力導波路に接続された出力側カプラ１１と、両カプラ１０，１１間に接続された長さの異なる２つのアーム導波路１２，１３とを有する。

入力側カプラ６，１０および出力側カプラ７，１１は、それぞれ２入力×２出力型３ｄＢカプラ（５０％方向性結合器）である。第１のマッハツェンダー干渉計４の入力側カプラ６の２つの入力端の一方が、Ｙ分岐導波路３で分岐された２つの導波路１４，１５の一方の導波路１４に接続されている。第２のマッハツェンダー干渉計５の入力側カプラ１０の２つの入力端の一方が、Ｙ分岐導波路３で分岐された２つの導波路１４，１５の他方の導波路１５に接続されている。

また、第１のマッハツェンダー干渉計４の出力側カプラ７の２つの出力端（スルーポートとクロスポート）は、第１光出力導波路２１，第２光出力導波路２２にそれぞれ接続されている。同様に、第２のマッハツェンダー干渉計５の出力側カプラ１１の２つの出力端（スルーポートとクロスポートは、第３光出力導波路２３，第４光出力導波路２４にそれぞれ接続されている。

また、第１のマッハツェンダー干渉計４の２つのアーム導波路８，９には、その一方（アーム導波路８）を伝搬するDQPSK信号の位相をその他方（アーム導波路９）を伝搬するDQPSK信号の位相に対してπだけ遅延させる光路長差ΔＬを持たせてある。同様に、第２のマッハツェンダー干渉計５の２つのアーム導波路１２，１３には、その一方（アーム導波路１２）を伝搬するDQPSK信号の位相をその他方（アーム導波路１３）を伝搬するDQPSK信号の位相に対してπだけ遅延させる光路長差ΔＬを持たせてある。

第１のマッハツェンダー干渉計４のアーム導波路８，９の両端部および第２のマッハツェンダー干渉計５のアーム導波路１２，１３の両端部が、図１に示すように、平面光波回路（PLC）１Ａの中心部側、つまり、平面光波回路１Ａを有するPLCチップ１Ｂの中心部側に向けてそれぞれ曲げられている。ここで、「平面光波回路」は、石英系ガラスでそれぞれ構成された光入力導波路２、Ｙ分岐導波路３、および、第１および第２のマッハツェンダー干渉計４，５などの導波路を含む回路である。この平面光波回路１Ａを有する遅延復調デバイス１は、具体的には、次のようにして作製される。

火炎堆積法により、図３に示すシリコン基板などのPLC基板３０上に、下部クラッド層およびコア層となるシリカ材料（SiO₂系のガラス粒子）を堆積し、加熱してガラス膜を溶融透明化する。この後、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングで所望の導波路を形成し、再びFHD法により上部クラッドを形成する。図３では、PLC基板３０上に、下部クラッド層および上部クラッド層からなるクラッド層３１が形成され、このクラッド層３１内にコア層としてアーム導波路８，９が形成されている。PLC基板３０は、図１に示すように、略正方形の平面形状を有している。

また、Y分岐導波路３で分岐された２つの導波路１４，１５は、図１に示すように、互いに離間するように上下に曲げられている。その一方の導波路１４は第１のマッハツェンダー干渉計４の入力側カプラ６の２つの入力端の一方に接続され、その他方の導波路１５はマッハツェンダー干渉計５の入力側カプラ１０の２つの入力端の一方に接続されている。ここで、DQPSK信号が光入力導波路２を伝搬する方向をＺ方向（図１参照）とすると、導波路１４は、Ｚ方向に略垂直な図１で上方向に湾曲しながら延びている。一方、導波路１５は、図１でＺ方向に略垂直な下方向に湾曲しながら延びている。

また、第１のマッハツェンダー干渉計４の出力側カプラ７の２つの出力端（スルーポートとクロスポート）に第１および第２光出力導波路２１，２２がそれぞれ接続され、第２のマッハツェンダー干渉計５の出力側カプラ１１の２つの出力端（スルーポートとクロスポート）に第３および第４光出力導波路２３，２４がそれぞれ接続されている。第１および第２光出力導波路２１，２２と第３および第４光出力導波路２３，２４とは、図１に示すように、互いに近づくように上下に曲げられている。

具体的には、第１および第２光出力導波路２１，２２は、出力側カプラ７の２つの出力端から、Ｚ方向に略垂直な図１で下方向に湾曲しながら延びている。このような湾曲形状により、第２光出力導波路２２の光路長が第１光出力導波路２１の光路長よりも長くなっている。一方、第３および第４光出力導波路２３，２４は、出力側カプラ１１の２つの出力端から、Ｚ方向に略垂直な図１で上方向に湾曲しながら延びている。このような湾曲形状により、第３光出力導波路２３の光路長が第４光出力導波路２４の光路長よりも長くなっている。

また、第１および第２のマッハツェンダー干渉計４，５は、図１に示すように、平面光波回路１Ａの中央上部と中央下部に形成されている。より具体的には、第１および第２のマッハツェンダー干渉計４，５は、平面光波回路１Ａを有するPLCチップ１Ｂの仮想中心線、例えば、Ｚ方向に延びる光入力導波路２を延長した直線に関して対称な位置に配置されている。

マッハツェンダー干渉計４のアーム導波路８．９の中央部、および、マッハツェンダー干渉計５のアーム導波路１２，１３の中央部は、それぞれ互いに平行に延びている。

また、第１および第２光出力導波路２１，２２には、図１に示すように、これら２つの光出力導波路２１，２２の光路長を一致させるための第１遅延部４１が設けられている。第１遅延部４１は、図１および図５に示すように、第１光出力導波路２１に接続された導波路４３と、第１光出力導波路２１よりも光路長の長い第２光出力導波路２２に接続された導波路４４とを有する。第１遅延部４１の２つの導波路４３，４４は、上記仮想中心線に対して上方へ凸に湾曲している。導波路４３には、導波路４４よりも光路長を長くするために、２つの直線部４３ａ、４３ｂ（図５参照）を設けてある。第１遅延部４１の各導波路４３，４４の出力端が、互いに位相がπだけずれた出力１，２の光信号（ａ）、（ｂ）（図８参照）をそれぞれ出力する出力ポート（第１、第２出力ポート）になっている。

一方、第３および第４光出力導波路２３，２４には、これら２つの光出力導波路２３，２４の光路長を一致させるための第２遅延部４２が設けられている。第２遅延部４２は、図１に示すように、第４光出力導波路２４に接続された導波路４５と、第４光出力導波路２４よりも光路長の長い第３光出力導波路２３に接続された導波路４６とを有する。第２遅延部４２の２つの導波路４５，４６は、上記仮想中心線に対して下方へ凸に湾曲している。導波路４５には、導波路４６よりも光路長を長くするために、図５に示す直線部４３ａ、４３と同様の２つの直線部を設けてある。第２遅延部４２の各導波路４６，４５の出力端が、互いに位相がπだけずれた出力３，４の光信号（ｃ）、（ｄ）（図８参照）をそれぞれ出力する出力ポート（第３、第４出力ポート）になっている。

第１のマッハツェンダー干渉計４は、図１および図３に示すように、一方のアーム導波路８上に形成された第１のヒータＡ及び第２のヒータＣと、他方のアーム導波路９上に形成された第３のヒータＢ及び第４のヒータＤとを備えている。同様に、第２のマッハツェンダー干渉計５は、図１に示すように、一方のアーム導波路１２上に形成された第１のヒータＥ及び第２のヒータＧと、他方のアーム導波路１３上に形成された第３のヒータＦ及び第４のヒータＨとを備えている。各ヒータＡ〜Ｈは、対応するアーム導波路の上方にあって、上部クラッド（図３のクラッド層３１）上にスパッタにより形成されたTa系の薄膜ヒータである。図３には、アーム導波路８，９の上方にあって、クラッド層３１上に形成されたヒータＡ，Ｂを示してある。

また、各マッハツェンダー干渉計４，５の中央部には、図１に示すように、偏波乖離量PDλを低減させるために、1/2波長板４７，４８がそれぞれ配置されている。1/2波長板４７，４８を挿入するための溝４９は、各マッハツェンダー干渉計４，５の中央部のみに形成されているのではなく、各マッハツェンダー干渉計４，５の中央部を通る図１に示すＭＬ間の直線に沿ってフルカットされた一つの溝である。また、この溝４９は、Ｙ分岐導波路３の分岐部からの漏れ光を溝４９で遮断するために、Ｙ分岐導波路３に対して光入力導波路２とは反対側に形成されている。

さらに、溝４９は、各1/2波長板４７，４８での反射による損失が起こらないように、各1/2波長板４７，４８が図４に示すように８°程度に傾けられて溝４９内に配置されるように、８°程度傾斜した溝になっている。その溝４９の中央部、つまり、Ｙ分岐導波路３の分岐部に対向する部分（図１に示すＺ部）には、図６に示すように、Ｙ分岐導波路３の分岐部からの漏れ光をより効果的に遮断するために樹脂６０が注入されている。

上記構成を有する遅延復調デバイス１では、第１のマッハツェンダー干渉計４にあっては、光ファイバ伝送路５４から光受信器５０に送られるDQPSK信号（光信号）がＹ分岐導波路３で分岐され、その分岐されたDQPSK信号が長さの異なる２つのアーム導波路８，９を伝搬する。マッハツェンダー干渉計４は、一方のアーム導波路８を伝搬するDQPSK信号の位相を他方のアーム導波路９を伝搬する光信号の位相に対して１シンボル分（π）だけ遅延させるようになっている。同様に、第２のマッハツェンダー干渉計５は、一方のアーム導波路１２を伝搬するDQPSK信号の位相を他方のアーム導波路１３を伝搬する光信号の位相に対して１シンボル分（π）だけ遅延させるようになっている。

（位相調整方法）
次に、上述したDQPSK信号を復調させる平面光波回路型の遅延復調デバイス１の位相調整方法を説明する。

遅延復調デバイス１の位相調整方法は、以下のステップ（第１のステップ乃至第３のステップ）を備えている。

（第１のステップ）
まず、第１および第２のマッハツェンダー干渉計４，５の２つのアーム導波路上のヒータのうち、偏波乖離量が小さくなる方のヒータにそれぞれ給電して、偏波乖離量を低減させる。

具体的には、第１のマッハツェンダー干渉計４については、アーム導波路８上に形成された２つのヒータA,Cとアーム導波路９上に形成された２つのヒータB,Dのうち、偏波乖離量が小さくなる方のヒータ（例えばヒータA,C）にそれぞれ給電して、偏波乖離量を低減させる。そして、第２のマッハツェンダー干渉計５については、アーム導波路１２上に形成された２つのヒータE,Gとアーム導波路１３上に形成された２つのヒータF,Hのうち、偏波乖離量が小さくなる方のヒータ（例えばヒータE,G）にそれぞれ給電して、偏波乖離量を低減させる。

ヒータA,Cにそれぞれ給電して、ヒータA,Cを駆動することにより、図７に示すように、給電時間ともに波長シフトが起こると共に、偏波乖離量（PDλ）が初期の偏波乖離量から短時間で低減され、ある時間で一定になる。波長シフトは、導波路長の長いアーム導波路８上のヒータA,Cに給電しているので、長波長側へシフトする。また、この給電時間は、偏波乖離量（PDλ）がこれ以上低減しなくなる（変化しなくなる）最初の時間にあたる。なお、波長シフトは、図９に示す出力１，２の光信号（ａ）、（ｂ）の位相差がπに維持された状態で、各光信号（ａ）、（ｂ）の中心波長が長波長側へシフトする。

同様に、ヒータE,Gにそれぞれ給電して、ヒータE,Gを駆動することにより、図７に示すように、給電時間ともに波長シフトが起こると共に、偏波乖離量（PDλ）が初期の偏波乖離量から短時間で低減され、ある時間で一定になる。この場合も、波長シフトは、導波路長の長いアーム導波路１２上のヒータE,G に給電しているので、長波長側へシフトする。また、この給電時間も、偏波乖離量（PDλ）がこれ以上低減しなくなる（変化しなくなる）最初の時間にあたる。そして、波長シフトは、図９に示す出力３，４の光信号（ｃ）、（ｄ）の位相差がπに維持された状態で、各光信号（ｃ）、（ｄ）の中心波長が長波長側へシフトする。

（第２のステップ）
第１のステップで偏波乖離量を低減させた後、第１のマッハツェンダー干渉計４の２つのアーム導波路８，９の中央部に1/2波長板４７を、第２のマッハツェンダー干渉計５の２つのアーム導波路１２，１３の中央部に1/2波長板４８をそれぞれ挿入する。

（第３のステップ）
1/2波長板４７，４８の挿入後、２つのマッハツェンダー干渉計４，５の少なくとも一方の、第１のステップで偏波乖離量を低減させた際に給電したのと同一のヒータに給電して、第１のマッハツェンダー干渉計４と第２のマッハツェンダー干渉計５間での位相差がπ/2になるように位相を調整する。

本実施形態では、一例として、第１のマッハツェンダー干渉計４の、第１のステップで偏波乖離量を低減させた際に２つのヒータA,Cに給電したので、これら２つのA,Cに給電して、２つのマッハツェンダー干渉計４，５間での位相差がπ/2になるように位相を調整する。つまり、図９に示すように、出力１，２の光信号（ａ）、（ｂ）と出力３，４の光信号（ｃ）、（ｄ）の位相差がπ/2になるように、ヒータA,Cに給電して２つのマッハツェンダー干渉計４，５の位相を調整する（位相トリミングを行う）。

この第３のステップを、図８（Ａ），（Ｂ）に基づいてより詳しく説明する。

図８（Ａ）は、２つのマッハツェンダー干渉計４，５間の位相差がπ/2になるように位相を調整するのに、各光信号（ａ）、（ｂ）の中心波長を長波長側へシフトさせた方が、その中心波長を短波長側へシフトさせるよりもシフト量が小さくてすむ場合を示している。図８（Ａ）のスペクトル（ａ´），（ｂ´）は、出力３，４の光信号（ｃ）、（ｄ）に対して位相差がπ/2になる位相調整の目標位置である出力１，２の光信号（ａ）、（ｂ）よりも短波長側にずれた出力１，２の光信号をそれぞれ示している。この場合、第１のステップで偏波乖離量を低減させた際に給電したのと同一のヒータ、つまり、導波路長の長いアーム導波路８上のヒータA,Cに給電して、長波長側へシフトさせて、２つのマッハツェンダー干渉計４，５間の位相差がπ/2になるように位相を調整する。

また、図８（Ｂ）は、２つのマッハツェンダー干渉計４，５間の位相差がπ/2になるように位相を調整するのに、各光信号（ａ）、（ｂ）の中心波長を短波長側へシフトさせた方が、その中心波長を長波長側へシフトさせるよりもシフト量が小さくてすむ場合を示している。図８（Ｂ）のスペクトル（ａ´），（ｂ´）は、出力３，４の光信号（ｃ）、（ｄ）に対して位相調整の目標位置である出力１，２の光信号（ａ）、（ｂ）よりも長短波長側にずれた出力１，２の光信号をそれぞれ示している。この場合、第１のステップで偏波乖離量を低減させた際に給電したのとは異なるヒータ、つまり、導波路長の短いアーム導波路９上のヒータB,Dに給電して、短波長側へシフトさせたとすると、上記第１のステップで低減された偏波乖離量（PDλ）が大きくなってしまう。従って、第３のステップでは、各光信号（ａ）、（ｂ）の中心波長を短波長側へシフトさせた方が、シフト量が小さくてすむ場合でも、第１のステップで偏波乖離量を低減させた際に給電したのと同一のヒータに電圧をかけるようにする。

また、上記第２のステップでは、好ましくは、各マッハツェンダー干渉計４，５の２つのアーム導波路の中央部に1/2波長板４７，４８を挿入した後、挿入された各1/2波長板４７，４８を平面光波回路１Ａ上に接着固定する際に、偏波乖離量（PDλ）をモニターして偏波乖離量が最も小さくなる位置で、各1/2波長板を平面光波回路１Ａ上に固定する。
[実施例]
図３に示すシリコン基板３０上に、石英系ガラスで構成される光入力導波路２、Ｙ分岐導波路３、マッハツェンダー干渉計４，５、光出力導波路２１乃至２４、および２つの遅延部４１，４２を含む平面光波回路（PLC）１Ａを、火炎堆積法（FHD法）、フォトリソグラフィ、反応性イオンエッチングにより形成した40GbpsのDQPSK用の遅延復調デバイス１を作製した。

作製した遅延復調デバイス１では、ヒータＡ〜Ｈとして、Ta系の薄膜ヒータＡ〜Ｈがスパッタにより形成されている。各ヒータＡ〜Ｈのヒータ長を5000um、ヒータ幅を60umとし、これらの抵抗値はほとんど同じであることを確認している。はじめに、1/2波長板４７を挿入する前の第１のマッハツェンダー干渉計４（MZI1）のPDλを測定したところ、0.074nm（図７参照）であった。ここで、MZI1のヒータA,Cにそれぞれ60Vを250sec間給電し、PDλを低減させたのち、MZI1の中央部に1/2波長板を挿入した。この給電時間は、PDλがこれ以上低減しなくなる（変化しなくなる）最初の時間にあたる。MZI1のPDλを測定したところ、3pm（0.003nm）であった。

第２のマッハツェンダー干渉計５（MZI2）についてもMZI1と同様に行い、1/2波長板４８を挿入した。その後、MZI1とMZI2の位相差をπ/2だけシフトさせるために、MZI1のヒータA,Cを使用して、それぞれ60Vを給電させて、位相調整を行った。このとき、MZI1のPDλは3pmと変化はなく、波長シフトのみが生じ、図９に示すようにMZI1とMZI2の位相調整ができた。

図９では、第１遅延部４１の各導波路４３，４４の出力端（第１、第２出力ポート）から出力される互いに位相がπだけずれた出力１，２の光信号（ａ）、（ｂ）と、第２遅延部４２の各導波路４６，４５の出力端（第３、第４出力ポート）から出力される互いに位相がπだけずれた出力３，４の光信号（ｃ）、（ｄ）とを示してある。そして、光信号（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、互いに位相がπ/2ずつずれている。

以上の構成を有する一実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
○第１のステップで、第１および第２のマッハツェンダー干渉計４，５の２つのアーム導波路上のヒータのうち、偏波乖離量が小さくなる方のヒータにそれぞれ給電することにより、図７に示すように偏波乖離量（PDλ）を低減させることができる。

○第１のステップで偏波乖離量を低減させた後、第２のステップで、各マッハツェンダー干渉計４，５のアーム導波路の中央部に1/2波長板４７，４８を挿入することにより、偏波乖離量（PDλ）をさらに低減することができる。

○1/2波長板４７，４８の挿入後、２つのマッハツェンダー干渉計４，５の少なくとも一方の、第１のステップで偏波乖離量を低減させた際に給電したのと同一のヒータに給電して、各マッハツェンダー干渉計４，５間での位相差がπ/2になるように位相を調整する。これにより、第１および第２のステップで低減された偏波乖離量を一定に保ったまま、各マッハツェンダー干渉計４，５間での位相差がπ/2になるように位相を調整することができる。

○従って、従来実現するのが困難であった偏波乖離量が小さい、例えば偏波乖離量を0.5GHz(0.004nm)以下に抑えることが可能な遅延復調デバイス１を作製することができる。

○第２のステップにおいて、各マッハツェンダー干渉計４，５の２つのアーム導波路の中央部に1/2波長板４７，４８を挿入した後、挿入された各1/2波長板４７，４８を平面光波回路１Ａ上に接着固定する際に、偏波乖離量（PDλ）をモニターして偏波乖離量が最も小さくなる位置で、各1/2波長板を平面光波回路１Ａ上に固定するようにしている。これにより、より偏波乖離量が小さい遅延復調デバイス１を作製することができる。

なお、上記一実施形態では、上記第３のステップにおいて、位相調整のために、第１のマッハツェンダー干渉計４（MZI1）のヒータ、例えばヒータA,Cのみに給電したが、これに限ることなく、MZI1のヒータA,Cに給電すると共に、第２のマッハツェンダー干渉計５（MZI2）においても初期PDλ低減のために給電したヒータと同じヒータ、例えばヒータE,Gに給電して位相調整してもよい。或いは、上記第３のステップにおいて、位相調整のために、第１のマッハツェンダー干渉計４（MZI1）のヒータ、例えばヒータA,Cに給電せずに、第２のマッハツェンダー干渉計５（MZI2）の初期PDλ低減のために給電したヒータと同じヒータ、例えばヒータE,Gに給電させて位相調整してもよい。

また、上記第１のステップにおいて、PDλを小さくするための給電電圧は60Vとしたがヒータ長やヒータ幅を変更すれば所望に変えることができる。

また、上記一実施形態で説明した位相調整方法は、図１に示す平面光波回路型の遅延復調デバイス１に限らず、他の構成を有するDQPSK信号を復調させる平面光波回路型の遅延復調デバイスにも本発明は適用可能である。例えば、本発明は、長さの異なる２つのアーム導波路をそれぞれ有し、DQPSK信号が分岐されて入力される２×２の２つのマッハツェンダー干渉計と、各マッハツェンダー干渉計の２つのアーム導波路上にそれぞれ形成されたヒータと、を備える平面光波回路型の遅延復調デバイスに広く適用可能である。

一実施形態に係る遅延復調デバイスの概略構成を示す平面図。 DQPSK方式を用いた光伝送システムの概略構成を示すブロック図。図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図。図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図。図１に示す遅延復調デバイスの第１遅延部を示す拡大図。図１のＺ部の拡大図。図１に示す遅延復調デバイスにおける、偏波乖離量（PDλ）とヒータへの給電時間、および波長シフトとその給電時間との関係を示すグラフ。（Ａ），（Ｂ）は1/2波長板の挿入後に行うヒータへの給電を説明するための説明図。作製された遅延復調デバイスのスペクトルを示すグラフである。

符号の説明

１…遅延復調デバイス
１Ａ…平面光波回路
１Ｂ…PLCチップ
２…光入力導波路
３…Ｙ分岐導波路
４…第１のマッハツェンダー干渉計
５…第２のマッハツェンダー干渉計
６，１０…入力側カプラ
７，１１…出力側カプラ
８，９，１２，１３…アーム導波路
１４，１５…Ｙ分岐導波路で分岐された導波路
２１，２２，２３，２４…光出力導波路
３０…PLC基板
３１…クラッド層
４１…第１遅延部
４２…第２遅延部
Ａ〜Ｈ…ヒータ
４７，４８…1/2波長板
４９…溝
６０…樹脂

Claims

長さの異なる２つのアーム導波路をそれぞれ有し、DQPSK信号が分岐されて入力される２×２の２つのマッハツェンダー干渉計と、各マッハツェンダー干渉計の前記２つのアーム導波路上にそれぞれ２つずつ形成されたヒータと、を備え、DQPSK信号を復調させる平面光波回路型の遅延復調デバイスの位相調整方法であって、
前記ヒータは、１／２波長板が挿入される前記アーム導波路の中央部を挟んで両側に同じヒータ長及び同じヒータ幅のものが形成されており、
前記各マッハツェンダー干渉計の前記２つのアーム導波路上のヒータのうち、偏波乖離量が小さくなる方の２つのヒータのそれぞれに偏波乖離量がこれ以上低減しなくなるまでの時間給電して、偏波乖離量を低減させる第１のステップと、
前記第１のステップで偏波乖離量を低減させた後、前記各マッハツェンダー干渉計の前記２つのアーム導波路に１／２波長板を挿入する第２のステップと、
前記１／２波長板の挿入後、前記２つのマッハツェンダー干渉計の少なくとも一方の、前記第１のステップで偏波乖離量を低減させた際に給電したのと同一のヒータに給電して、前記２つのマッハツェンダー干渉計間での位相を調整する第３のステップと、を備え、
前記第２のステップでは、前記各マッハツェンダー干渉計の前記２つのアーム導波路の中央部に１／２波長板を挿入した後、挿入された各１／２波長板を平面光波回路上に接着固定する際に、偏波乖離量をモニターして偏波乖離量が最も小さくなる位置で、前記各１／２波長板を平面光波回路上に固定することを特徴とする遅延復調デバイスの位相調整方法。