JP4889128B2 - 導波路型光干渉回路 - Google Patents

Description

本発明は、ヒータが装荷されたアーム導波路を有する導波路型光干渉回路に関する。

光通信技術の進展に伴い、光信号を直接信号処理する光部品の開発が益々重要となっている。とりわけ、平面基板上に集積された平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）を用いて光を干渉させる導波路型光干渉回路は、量産性、低コスト性および高信頼性といった優れた特徴をもち、多くの研究開発がなされている。導波路型光干渉回路には、例えば、アレイ導波路回折格子、マッハツェンダ干渉計（Mach-Zehnder Interferometer、以下、MZIと略記）、ラティス回路等がある。導波路型光干渉回路は、複数のアーム導波路を有しており、アーム導波路間の光路長差を精密に設定することにより、所望の干渉特性が得られる。

光伝送システムにおける変復調処理技術においては、位相変調方式を用いた信号伝送が広く実用化されている。差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying）は、伝送路の持つ波長分散や偏波モード分散に起因する信号劣化に対する耐性が強いことから、特に注目されている。さらに、位相変調における信号位相点を増やす、変調の多値化も同時に行われている。２つの信号位相点を持つ２値のＤＢＰＳＫ（Differential Binary Phase Shift Keying）に加え、４つの信号位相点を持つ４値のＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）等の研究開発も行われている。

このようなＤＢＰＳＫ光信号やＤＱＰＳＫ光信号を復調するにあたっては、相前後するシンボルに対応する光信号を干渉させて復調する導波路型光干渉回路が必要となる。すなわち、光信号を分岐して、一方の光信号に１シンボル分の遅延を与え、他方の光信号と干渉させることで、光信号の相前後するシンボル間の位相差を復調することができる。前述のＰＬＣ技術を適用して導波路型光干渉回路を作製することにより、回路性能を長期安定化することや回路を小型化することなどが期待されている。

図１は、ＤＰＳＫ復調回路を構成する導波路型光干渉回路の基本的構成を示す図である。以下、２値の信号位相点を持つ１０Gbit/sのＤＢＰＳＫを例として、導波路型光干渉回路の動作を説明する。導波路型光干渉回路１は、１つのマッハツェンダ干渉計により構成される。導波路型光干渉回路１は、図１に示すように、ＤＢＰＳＫ信号の入力側に入力導波路２と、入力導波路２に接続された光スプリッタ３とを備え、出力側には、第１の出力導波路６および第２の出力導波路７と、これらの出力導波路６、７に接続された光結合器１０とを備えている。また、光スプリッタ３および光結合器１０は、長さの異なる２本の導波路、すなわち第１のアーム導波路５および第２のアーム導波路４で接続されている。さらに、第１の出力導波路６および第２の出力導波路７の出力端には、差動受光部を構成するフォトダイオード（Photodiode、以下ＰＤという）対８ａ、８ｂが配置されている。

導波路型光干渉回路１においては、入力導波路２へＤＢＰＳＫ光信号が入力される。ＤＢＰＳＫ光信号は、光スプリッタ３によって、第１のアーム導波路５および第２のアーム導波路４の２つへ分岐される。第１のアーム導波路５と第２のアーム導波路４との導波路長さの差による遅延時間量は、ＤＢＰＳＫ光信号の１シンボル分に相当する時間である。この場合、シンボルレートが１０Ｇｂａｕｄとなるため、その逆数である１００ｐｓの遅延が１シンボル分の遅延時間量となる。この遅延により、ＤＢＰＳＫ光信号の相前後するシンボル間において干渉が発生する。干渉を与えられたＤＢＰＳＫ光信号は、差動受光部において、２本の出力導波路６、７から出力され、光信号間の光強度差が検出される。この結果、相前後するシンボル間の位相差に対応した差動復調信号が発生する。すなわち、ＰＤ対８ａ、８ｂからなる差動受光部から差動復調信号が得られる。例えば、位相差０の場合、差動復調信号が正となり、位相差πの場合、差動復調信号が負となる。

また、位相変調が２値以上に多値化された場合は、１つのマッハツェンダ干渉計のみでは位相差を復調できない。例えば、４値化されたＤＱＰＳＫ復調回路では、変調光信号を復調するために２つのマッハツェンダ干渉計が必要となる。次に、ＤＱＰＳＫ用の導波路型光干渉回路の構成について説明する。

図２は、従来技術のＤＱＰＳＫ用導波路型光干渉回路の基本的構成を示す図である。このＤＱＰＳＫ用導波路型光干渉回路は、あらかじめ光スプリッタにより分岐したＤＱＰＳＫ光信号を、それぞれを異なる２つのマッハツェンダ干渉回路に入力する構成を備える点で、図１を用いて説明したＤＢＰＳＫ用導波路型光干渉回路と異なる。具体的には、図２に示すように、光スプリッタ２３によって分岐されたＤＱＰＳＫ光信号はそれぞれ、導波路対４ａ、５ａを経てＰＤ対８ａ、８ｂに至る第１のマッハツェンダ干渉計へ入力されるとともに、導波路対４ｂ、５ｂを経てＰＤ対８ｃ、８ｄに至る第２のマッハツェンダ干渉計へ入力される。第１のマッハツェンダ干渉計の光路長差は１シンボル＋位相π／４であり、第２のマッハツェンダ干渉計の光路長差は１シンボル−位相π／４である。

ＤＱＰＳＫ用導波路型光干渉回路では、上述の構成によって、各マッハツェンダ干渉計において直交する２値信号（Ｉ信号およびＱ信号）を復調することが可能となり、全体として４値のＤＱＰＳＫ光信号の復調をすることを可能としている。

一般に、導波路型光干渉回路の導波路の温度が変化すると、熱光学効果(ＴＯ効果：thermo-optic effect)により、導波路の実効屈折率が変化することが知られている。また、導波路の実効屈折率が変化すると、複数存在するアーム導波路間の光路長差が変化するため、導波路型光干渉回路の干渉特性が変化する。そこで、上記のＤＢＰＳＫ用導波路型光干渉回路およびＤＱＰＳＫ用導波路型光干渉回路のいずれにおいても、干渉特性を安定化させるために、導波路型光干渉回路に温度制御モジュール（ペルチェモジュールやヒータなど：図示せず）と、温度計９を取り付け、温度計９の温度をモニタし温度制御モジュールの駆動量を調整することにより、導波路型光干渉回路の全体の温度を一定に保つことが行われている。

また、導波路型光干渉回路の干渉特性は入力光の波長に依存するため、入力光の波長の揺らぎに連動させてマッハツェンダ干渉計の干渉特性を変化させる必要がある。そのために、導波路型光干渉回路の全体の温度を調整するだけでなく、一部のアーム導波路の上部にヒータ２５、２５ａ、２５ｂを装荷し、電圧を印加して発熱させることにより、実効屈折率を調整し、干渉特性を微調整することが行われている（非特許文献１）。

高橋、山田、小熊著「ＰＬＣ技術を用いたＤＱＰＳＫ用変調器と復調器」、ＮＴＴ技術ジャーナル、2007/11、52-57ページ

しかしながら、ヒータ駆動量を変化させると、ヒータを装荷したアーム導波路の温度が変化するだけでなく、熱拡散により、それ以外の部分、すなわち温度計が取り付けられている部分の温度も変化する。このような熱拡散にもかかわらず、導波路型光干渉回路においては、温度計の示す温度が一定になるように温度制御しているので、ヒータの熱拡散により影響を受けて導波路型光干渉回路の全体の温度が変化することになり、ヒータを装荷していないアーム導波路の温度が不必要に変化してしまうことになる。このようなことから、所望の干渉特性を得るための温度制御が困難になるという問題があった。特に、図２に示したＤＱＰＳＫ用導波路型光干渉回路の場合、一方のマッハツェンダ干渉計の位相を最適値に調整した場合、他方のマッハツェンダ干渉計の位相が変化してしまい、復調特性が劣化するという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、複数のアーム導波路を有する導波路型光干渉回路において、あるアーム導波路に装荷されたヒータを駆動し、そのアーム導波路の温度を変化させた時に、それ以外のアーム導波路の温度変化を抑制することにより、所望の干渉特性を得るための温度制御を容易にすることにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、入力光を分岐する光スプリッタと、上記光スプリッタにより２つに分岐された光信号が入力され、それぞれＮ個（Ｎ：自然数）の分岐出力光を出力する第１の光分岐手段および第２の光分岐手段と、上記第１の分岐手段に接続され、上記第１の分岐手段からのＮ個の第１の分岐出力光がそれぞれ伝播するＮ本の第１のアーム導波路と、上記第２の分岐手段に接続され、上記第２の分岐手段からのＮ個の第２の分岐出力光がそれぞれ伝播するＮ本の第２のアーム導波路と、上記Ｎ本の第１のアーム導波路を伝播する上記Ｎ個の第１の分岐出力光の1つと、上記Ｎ本の第２のアーム導波路を伝播し、上記Ｎ個の第１の分岐出力光の上記１つに対応する上記Ｎ組の第２の分岐出力光の１つとをそれぞれ合成し干渉させるＮ個の光結合手段と、上記Ｎ個の光結合手段のそれぞれに接続され、干渉出力光が伝播する出力導波路と、上記Ｎ本の第１のアーム導波路のそれぞれの上に装荷されたＮ個のヒータと、上記Ｎ個のヒータの中心位置を中心として、上記Ｎ本の第２のアーム導波路の中心位置に対して熱的に対称な位置に配置された温度計と、上記温度計の温度を一定に保つための温度制御機構と、を備えたことを特徴とする導波路型光干渉回路である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導波路型光干渉回路において、上記Ｎ本の第１のアーム導波路と上記Ｎ本の第２のアーム導波路は、同心円状の円弧部を有し、上記Ｎ本の第１のアーム導波路上の上記円弧部の少なくとも一部に上記ヒータが配置され、上記同心円のほぼ中心位置に上記温度計を配置したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の導波路型光干渉回路において、Ｎ＝２であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、入力光を分岐する光スプリッタと、上記光スプリッタに接続され、第１の分岐出力光が伝播する第１のアーム導波路と、上記光スプリッタに接続され、第２の分岐出力光が伝播する第２のアーム導波路と、上記第１のアーム導波路を伝播する上記第１の分岐出力光と、上記第２のアーム導波路を伝播する上記第２の分岐出力光とを合成し干渉させる光結合手段と、上記光結合手段に接続され、干渉出力光が伝播する出力導波路と、上記第１のアーム導波路の上に装荷されたヒータと、上記ヒータの位置を中心として、上記第２のアーム導波路の位置に対して熱的に対称な位置に配置された温度計と、上記温度計の温度を一定に保つための温度制御機構と、を備えたことを特徴とする導波路型光干渉回路である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の導波路型光干渉回路において、上記第１のアーム導波路と上記第２のアーム導波路は、同心円状の円弧部を有し、上記第１のアーム導波路上の上記円弧部の少なくとも一部に上記ヒータが配置され、上記同心円のほぼ中心位置に上記温度計を配置したことを特徴とする。

本発明によれば、複数のアーム導波路を有する導波路型光干渉回路において、あるアーム導波路に装荷されたヒータを駆動しそのアーム導波路の温度を変化させても、それ以外のアーム導波路の温度変化を抑制できるため、所望の干渉特性を得るための温度制御を容易にすることができる。

従来技術の導波路型光干渉回路（ＤＢＰＳＫ復調回路）を示す図である。 従来技術の導波路型光干渉回路（ＤＱＰＳＫ復調回路）を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る導波路型光干渉回路の構成を示す図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る導波路型光干渉回路において導波路型光干渉回路表面にサーミスタを配置した場合の平面図であり、（ｂ）は図４（ａ）の導波路型光干渉回路におけるＸ‐Ｘ断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る導波路型光干渉回路においてシリコン基板裏側にサーミスタを配置した場合の断面の模式図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係る導波路型光干渉回路の平面図であり、（ｂ）は図６（ａ）の導波路型光干渉回路における線Ｙ‐Ｙ断面図である。

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。

（第１の実施形態）
本実施形態の導波路型光干渉回路は、第１のアーム導波路の上にヒータが装荷されている。ヒータから第２のアーム導波路まで、及びヒータから温度計までの、ヒータに対する熱抵抗が等しくなるように、第１のアーム導波路上のヒータから第２のアーム導波路までの距離と等しい距離だけヒータから離れた位置に温度計を配置する。すなわち、第１のアーム導波路上に配置されたヒータの位置を中心として第２のアーム導波路の位置に対して熱的に対称な位置に温度計を配置する。このような構成によって、第２のアーム導波路の温度変化を適切に制御することができる。

図３は、本発明に係る第１の実施形態の導波路型光干渉回路の構成を示す図である。導波路型光干渉回路２１は、１つのマッハツェンダ干渉計により構成される。すなわち、導波路型光干渉回路２１は、入力側に入力導波路２と、入力導波路２の下流側に接続された光スプリッタ３とを備え、出力側には、第１の出力導波路６および第２の出力導波路７と、これらの出力導波路に接続された光結合器１０とを備えている。光スプリッタ３および光結合器１０は、第１のアーム導波路５および第２のアーム導波路４で接続されている。また、ヒータ２５が、第１のアーム導波路５の上部に取り付けられている。

この実施形態においては、ヒータ２５の配置位置を中心として、第２のアーム導波路４に対して熱的に対称な位置に温度計９が配置されている。具体的には、ヒータ２５と第２のアーム導波路との間の熱抵抗と、ヒータ２５と温度計９との間の熱抵抗とが等しいと考えられるので、ヒータ２５と第２のアーム導波路４との距離をＣとすると、ヒータ２５と温度計９の距離がＣとなるような位置に温度計９が配置されている。また、温度計９の温度が一定になるように導波路型光干渉回路２１の全体の温度を変化させる温度制御機構（図示せず）が設けられている。

導波路型光干渉回路２１の干渉特性を調整するために、ヒータ２５の駆動量を変化させて第１のアーム導波路５の温度を変化させる。すると、熱拡散により、温度計９が配置されている部分の温度も変化する。温度制御機構は、温度計９の示す温度が元の温度に戻るように、導波路型光干渉回路２１の全体の温度を変化させる。第２のアーム導波路４は、熱源となるヒータ２５を中心として、温度計９に対して熱的におおよそ対称な位置に配置されているため、第２のアーム導波路４の温度は、温度計９の温度とおおよそ等しくなる。すなわち、ヒータ２５を駆動させたとしても、第２のアーム導波路４の温度はあまり変化しない。よって、所望の干渉特性を得るための温度制御が簡便になる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る導波路型光干渉回路を示す図である。図４(ａ)は上面図であり、図４（ｂ）はＸ‐Ｘにおける断面図である。第２の実施形態では、導波路型光干渉回路として、実際に作製した、２０ＧｂｐｓのＤＢＰＳＫ信号用復調回路に用いられるマッハツェンダ干渉計を例に挙げて説明する。

導波路型光干渉回路３１の作製には、ＰＬＣ技術が使用された。具体的には、火炎堆積法（ＦＨＤ：Flame Hydrolysis Deposition）により、厚さ１ｍｍのシリコン基板１０１上に、石英系のガラスを、アンダークラッド層ならびに周辺部より高い屈折率を持つコア層として堆積させた。その後、反応性プラズマエッチングによりコア層に導波路パターンを形成し、最後にオーバークラッド層によってコア層に形成された導波路を埋め込むプロセスにより、導波路を作製した。

図４（ａ）に示すように、第１のアーム導波路５と第２のアーム導波路４は、同心円状の円弧部５０、４０を有しており、それぞれの円弧部５０、４０の中心Ｏは一致している。この中心Ｏに対する円弧部５０、４０の半径が、それぞれ第１のアーム導波路５についてはＡ、第２のアーム導波路４については２Ａとなるように、それぞれのアーム導波路４、５を配置する。この場合には、内側に配される第１のアーム導波路５の円弧部５０の少なくとも一部にヒータ２５が装荷されている。正確に言うと、円弧部５０、４０のそれぞれの中心角が重なる部分が存在しており、その重なった中心角より小さい角度に対して、第１のアーム導波路上５の円弧部５０の上にヒータ２５が装荷されている。

また、温度計としてサーミスタ１９を用いており、円弧の中心Ｏ付近に、熱伝導性接着剤を用いて導波路型光干渉回路３１の表面に固定している。サーミスタ１９は、第１のアーム導波路の上に配置されたヒータを中心として、第２のアーム導波路に対して熱的に対称な位置に温度計を配置する。すなわち、ヒータ２５と第２のアーム導波路との間の熱抵抗と、ヒータ２５とサーミスタ１９との間の熱抵抗とは等しいと考えられるので、ヒータ２５に対する熱抵抗が等しくなるように、第１のアーム導波路上のヒータから第２のアーム導波路までの距離と等しい距離だけヒータから離れた位置にサーミスタ１９を設ける。図４（ａ）に示すように、第２のアーム導波路４の円弧部４０と、第１のアーム導波路５のヒータが装荷された円弧部５０とは同心円状をなし、その円弧部５０、４０の半径がＡと２Ａであるので、サーミスタ１９が設けられる位置は、２つのアーム導波路による同心円の中心Ｏと一致することとなる。

また、温度制御モジュールとしてペルチェモジュール１０４を使用し、アルミ製の基板固定台１０３を介して導波路型光干渉回路３１に固定した。ペルチェモジュール１０４は、モニタされたサーミスタ１９の温度に基づいて、導波路型光干渉回路３１全体の温度が常にできるだけ一定に保たれるように制御される。

導波路型光干渉回路３１の干渉特性を調整するために、ヒータ２５の駆動量を変化させて第１のアーム導波路５の温度を変化させる。このとき、熱拡散により、サーミスタ１９が配置されている部分の温度が変化するので、サーミスタ１９の示す温度が元の温度に戻るようにペルチェモジュール１０４を制御する。このようにして、導波路型光干渉回路３１の全体の温度が変化する。ここで、サーミスタ１９は、熱源となるヒータ２５を中心として、第２のアーム導波路４と熱的に対称な位置に配置されているため、第２のアーム導波路４の円弧部４０の温度は、サーミスタ１９の温度とおおよそ等しくなる。すなわち、サーミスタ１９の温度が一定になるように制御されていれば、ヒータ２５を駆動させたとしても、第２のアーム導波路４の円弧部４０の温度の変化は小さい。よって、所望の干渉特性を得るための温度制御が簡便になる。

なお、本実施形態では、サーミスタ１９を導波路型光干渉回路３１の表面に配置したが、図５に示すように、基板固定台１０３に穴を開けるなどの加工を施し、シリコン基板１０１の裏面に温度計であるサーミスタ１９を配置してもよい。その場合、ヒータ２５と第２のアーム導波路４の円弧部４０との間の熱抵抗と、ヒータ２５とサーミスタ１９との間の熱抵抗がおおよそ等しくなるように、サーミスタ１９を配置する。この場合、シリコン基板１０１の熱抵抗が支配的なので、ヒータ２５と第２のアーム導波路４の円弧部４０との間の距離Ａと、ヒータ２５とサーミスタ１９との間の距離Ａ’がおおよそ等しくなるようにサーミスタ１９を配置すればよい。

（第３の実施形態）
次に、複数のマッハツェンダ干渉計を用いた導波路型光干渉回路について説明する。本実施形態の導波路型光干渉回路は、複数の第１のアーム導波路の上のそれぞれにヒータが装荷されている。複数のヒータから温度計までのそれぞれの熱抵抗の平均が、複数の第２のアーム導波路から温度計までのそれぞれの熱抵抗の平均の半分となるように、複数のヒータから温度計までの平均の距離が、複数の第２のアーム導波路から温度計までの平均の距離の半分となる位置に温度計を設ける。すなわち、第１のアーム導波路上に配置されたヒータの中心位置を中心として第２のアーム導波路の中心位置に対して熱的に対称な位置に温度計を配置する。このような構成によって、第２のアーム導波路の温度変化を適切に制御することができる。

図６は、第３の実施形態に係る導波路型光干渉回路を示す図である。図６(ａ)は上面図であり、図６（ｂ）はＹ‐Ｙにおける断面図である。第３の実施形態では、導波路型光干渉回路として、実際に作製した、４０ＧｂｐｓのＤＱＰＳＫ信号用復調回路に用いられる２つのマッハツェンダ干渉計を用いたものを例に挙げて説明する。

本実施形態では、導波路型光干渉回路は、第２の実施形態で説明した２つのマッハツェンダ干渉回路を備えており、これらの上流側に設けられた光スプリッタ２３で予め分岐されてからマッハツェンダ干渉回路に入力される構成を有する点において第２の実施形態と異なる。それぞれマッハツェンダ干渉回路の２つの導波路のうちの一方が第１のアーム導波路を構成し、他方が第２のアーム導波路を構成している。なお、各マッハツェンダ干渉回路の構成は第２の実施形態と同様にして作製できるので、その説明を省略する。

第３の実施形態の導波路型光干渉回路は、図６（ａ）に示すように、第１のアーム導波路５ａ、５ｂと第２のアーム導波路４ａ、４ｂとは、同心円状の円弧部５０ａ、５０ｂ、４０ａ、４０ｂを有している。したがって、それぞれの円弧部５０ａ、５０ｂ、４０ａ、４０ｂの中心Ｏは一致している。この中心Ｏに対する円弧部５０ａ、５０ｂ、４０ａ、４０ｂの半径について、それぞれ円弧部５０ａの半径と円弧部５０ｂとの半径との平均がＢであるとき、円弧部４０ａの半径と円弧部４０ｂの半径との平均が２Ｂとなるように、それぞれのアーム導波路４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂを配置する。この場合には、内側にされる第１のアーム導波路５ａおよび５ｂの円弧部５０ａ、５０ｂの少なくとも一部にヒータが装荷されている。正確に言えば、円弧部５０ａ、５０ｂ、４０ａ、４０ｂのそれぞれの中心角が重なる部分が存在しており、その重なった中心角より小さい角度に対して、第１のアーム導波路５ａ、５ｂ上にそれぞれヒータ２５ａ、２５ｂが装荷されている。

また、温度計としてサーミスタ１９を用いており、円弧の中心Ｏ付近に、熱伝導性接着剤を用いて導波路型光干渉回路４１の表面に固定している。サーミスタ１９は、第１のアーム導波路５ａ、５ｂの円弧部５０ａ、５０ｂそれぞれの上に装荷されたヒータ２５ａ、２５ｂのサーミスタ１９からの平均距離がＢであるときに、第２のアーム導波路の円弧部４０ａ、４０ｂのサーミスタ１９からの平均距離が２Ｂとなるように、熱的に対称な位置にサーミスタ１９を配置する。すなわち、ヒータ２５ａ、２５ｂの中心位置（サーミスタ１９に対するヒータ２５ａ、２５ｂの平均距離と同じ距離となる位置）と第２のアーム導波路の円弧部４０ａ、４０ｂの中心位置（サーミスタ１９に対する円弧部４０ａ、４０ｂの平均距離と同じ距離となる位置）との間の熱抵抗とヒータ２５ａ、２５ｂの中心位置とサーミスタ１９との間の熱抵抗は等しいと考えられるので、第１のアーム導波路上のヒータ２５ａ、２５ｂの中心位置から第２のアーム導波路の中心位置までの距離と等しい距離だけヒータ２５ａ、ヒータ２５ｂの中心位置から離れた位置にサーミスタ１９を設ける。図６（ａ）に示すように、円弧部４０ａ、４０ｂの中心位置と、ヒータが装荷された円弧部５０ａ、５０ｂの中心位置とは同心円状をなし、それぞれの中心位置の半径がＢと２Ｂであるので、サーミスタ１９が設けられる位置は、４つのアーム導波路による同心円の中心Ｏと一致することとなる。

このとき、図６に示すように、第１のアーム導波路に一番近接する第２のアーム導波路の円弧部４０ｂと、第２のアーム導波路に一番近接する第１のアーム導波路の円弧部５０ａとがなす間隔は、複数の第２のアーム導波路の円弧部４０ａ、４０ｂ同士がなす間隔や、ヒータ２５ａ、２５ｂが装荷される第１のアーム導波路の円弧部５０ａ、５０ｂ同士がなす間隔よりも十分大きいことが好ましい。

また、温度制御モジュールとしてペルチェモジュール１０４を使用し、アルミ製の基板固定台１０３を介して導波路型光干渉回路４１に固定した。ペルチェモジュール１０４は、モニタされたサーミスタ１９の温度に基づいて、導波路型光干渉回路４１全体の温度が常にできるだけ一定に保たれるよう制御される。

導波路型光干渉回路４１の干渉特性を調整するために、ヒータ２５ａ、２５ｂの駆動量をそれぞれ変化させて第１のアーム導波路５ａ、５ｂの温度をそれぞれ変化させる。熱拡散により、サーミスタ１９が配置されている部分の温度が変化する。すると、サーミスタ１９の示す温度が元の温度に戻るようにペルチェモジュール１０４が制御されるため、導波路型光干渉回路４１の全体の温度が変化する。第２のアーム導波路４ａ、４ｂは、熱源となるヒータ２５ａ、２５ｂを中心として、サーミスタ１９に対して熱的に対称な位置に配置されているため、第２のアーム導波路４ａ、４ｂの円弧部の温度は、サーミスタ１９の温度とほぼ等しくなる。すなわち、ヒータ２５ａ、２５ｂを駆動させたとしても、第２のアーム導波路４ａ、４ｂの円弧部の温度の変化は小さい。よって、所望の干渉特性を得るための温度制御が簡便になる。

また、第１のアーム導波路５ａと第２のアーム導波路４ａから構成されるマッハツェンダ干渉計を所望の干渉特性が得られるように調整した場合でも、第１のアーム導波路５ｂと第２のアーム導波路４ｂから構成される他方のマッハツェンダ干渉計の干渉特性の変動を抑制できるため、温度制御が非常に簡便になる。具体的には、従来のＤＱＰＳＫ復調器において位相の変動が１０％程度あったものが、本実施形態のＤＱＰＳＫ復調器では３％以下に低減できた。これにより、入力光の波長の揺らぎに連動させて干渉特性を調整する際、温度制御が簡便になり、良好な復調特性を得ることができた。

なお、本実施例では、サーミスタ１９を導波路型光干渉回路の表面に配置したが、実施例１と同様に、基板固定台１０３を加工し、基板１０１の裏面に温度計であるサーミスタ１９を配置してもよい。

また本実施形態では、導波路型光干渉回路として２本に分岐させて干渉をさせるマッハツェンダ干渉回路を例に挙げて説明したが、２本以上（Ｎ本）に分岐して干渉をさせるマッハツェンダ干渉回路を用いた構成としてもよい。

また本実施形態では、第１のアーム導波路５ａ、５ｂと第２のアーム導波路４ａ、４ｂがそれぞれ円弧部５０ａ、５０ｂ、４０ａ、４０ｂを有する場合を例に挙げて説明したが、円弧部５０ａ、５０ｂ、４０ａ、４０ｂを設けないで、直線状、曲線状等のさまざまな形態としてもよい。

１，１１，２１，３１，４１ 導波路型光干渉回路
２ 入力導波路
３，３ａ、３ｂ 光スプリッタ
４、４ａ、４ｂ 第２のアーム導波路
５、５ａ、５ｂ 第１のアーム導波路
６，６ａ、６ｂ 第１の出力導波路
７，７ａ、７ｂ 第２の出力導波路
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ フォトダイオード
９ 温度計
１０、１０ａ、１０ｂ 光結合器
１９ サーミスタ
２５，２５ａ、２５ｂ ヒータ
５０ａ、５０ｂ、４０ａ、４０ｂ 円弧部
１０１ シリコン基板
１０２ クラッド層
１０３ 基板固定台
１０４ ペルチェモジュール

Claims (5)

1. 入力光を分岐する光スプリッタと、
   前記光スプリッタにより２つに分岐された光信号が入力され、それぞれＮ個（Ｎ：自然数）の分岐出力光を出力する第１の光分岐手段および第２の光分岐手段と、
   前記第１の分岐手段に接続され、前記第１の分岐手段からのＮ個の第１の分岐出力光がそれぞれ伝播するＮ本の第１のアーム導波路と、
   前記第２の分岐手段に接続され、前記第２の分岐手段からのＮ個の第２の分岐出力光がそれぞれ伝播するＮ本の第２のアーム導波路と、
   前記Ｎ本の第１のアーム導波路を伝播する前記Ｎ個の第１の分岐出力光の1つと、前記Ｎ本の第２のアーム導波路を伝播し、前記Ｎ個の第１の分岐出力光の前記１つに対応する前記Ｎ組の第２の分岐出力光の１つとをそれぞれ合成し干渉させるＮ個の光結合手段と、
   前記Ｎ個の光結合手段のそれぞれに接続され、干渉出力光が伝播する出力導波路と、
   前記Ｎ本の第１のアーム導波路のそれぞれの上に装荷されたＮ個のヒータと、
   前記Ｎ個のヒータの中心位置を中心として、前記Ｎ本の第２のアーム導波路の中心位置に対して熱的に対称な位置に配置された温度計と、
   前記温度計の温度を一定に保つための温度制御機構と、
   を備えたことを特徴とする導波路型光干渉回路。
2. 前記Ｎ本の第１のアーム導波路と前記Ｎ本の第２のアーム導波路は、同心円状の円弧部を有し、前記Ｎ本の第１のアーム導波路上の前記円弧部の少なくとも一部に前記ヒータが配置され、前記同心円のほぼ中心位置に前記温度計を配置したことを特徴とする請求項１に記載の導波路型光干渉回路。
3. Ｎ＝２であることを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路型光干渉回路。
4. 入力光を分岐する光スプリッタと、
   前記光スプリッタに接続され、第１の分岐出力光が伝播する第１のアーム導波路と、
   前記光スプリッタに接続され、第２の分岐出力光が伝播する第２のアーム導波路と、
   前記第１のアーム導波路を伝播する前記第１の分岐出力光と、前記第２のアーム導波路を伝播する前記第２の分岐出力光とを合成し干渉させる光結合手段と、
   前記光結合手段に接続され、干渉出力光が伝播する出力導波路と、
   前記第１のアーム導波路の上に装荷されたヒータと、
   前記ヒータの位置を中心として、前記第２のアーム導波路の位置に対して熱的に対称な位置に配置された温度計と、
   前記温度計の温度を一定に保つための温度制御機構と、
   を備えたことを特徴とする導波路型光干渉回路。
5. 前記第１のアーム導波路と前記第２のアーム導波路は、同心円状の円弧部を有し、前記第１のアーム導波路上の前記円弧部の少なくとも一部に前記ヒータが配置され、前記同心円のほぼ中心位置に前記温度計を配置したことを特徴とする請求項４に記載の導波路型光干渉回路。

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