JP6311558B2 - 光処理装置、光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、光処理装置、及び光学装置に関する。

非特許文献１はＣＭＯＳフォトニック集積半導体チップを開示する。

R. Krishnamurthy, The Luxtera CMOS Integrated Photonic Chip in a Molex Cable, [online] ,chipworks, 2012-12-03,［２０１４年４月１１日検索］、 URL:http://www.chipworks.com/blog/technologyblog/2012/12/03/the-luxtera-cmos-integrated-photonic-chip-in-a-molex-cable/

光ファイバを介して偏波光を伝送するためには、偏波面保持ファイバ（ＰＭＦ）が使用される。偏波面保持ファイバでは、光ファイバのコア部分にひずみを内在させることによって、光ファイバのコア部分に複屈折性を付与できる。複屈折性により、偏波面保持光ファイバは偏波面保持特性を得る。この複屈折の主軸方向に平行な偏光方向を有する光は、その偏波面方向が保持されたまま偏波面保持光ファイバを伝搬できる。例えばＳｉフォトニクス技術を用いて作製した素子は、光伝送路の偏波面保持光ファイバを伝搬してきた偏波光を受ける。

偏波面保持光ファイバは、上述の通り、そのコア部分に内部応力を内包する構造を有するので、小さい曲率半径で曲げられた偏波面保持光ファイバでは、この曲げによる応力が、偏波面保持特性に外乱を与える。

本発明は、このような事情に基づき為されたものであり、複数の偏波光を処理する光集積回路に光学的に結合される光学装置を提供することを目的とし、また光集積回路及び光学装置を含む光処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、光処理装置は、複数のシングルモード光ファイバの配列と、該シングルモード光ファイバの配列を維持する可撓性保持体と、偏波面保持ファイバを含む外部光導波路部品と前記シングルモード光ファイバとの光学的な結合を提供するための第１光コネクタとを含む光配線部品と、前記光配線部品の前記シングルモード光ファイバの配列に光学的に結合される複数の光カプラと、該光カプラに光学的に結合された光導波路とを含み偏波光を処理する光集積回路と、前記光配線部品の前記第１光コネクタが前記偏波面保持ファイバに光学的に結合可能なように前記第１光コネクタを支持する支持台と、前記支持台上において前記第１光コネクタから第１仮想面に沿って前記シングルモード光ファイバが延出すると共に、第２仮想面に沿って前記シングルモード光ファイバが前記光集積回路の主面に向いて延在するように、前記光集積回路上に配置された第２光コネクタと、を備え、前記第２仮想面は、前記第１仮想面に対してゼロより大きな角度で傾斜し、前記光集積回路の前記複数の光カプラは、前記光集積回路の前記主面に沿って配列されており、前記第１光コネクタは前記シングルモード光ファイバの一端に設けられ、前記第２光コネクタは前記シングルモード光ファイバの他端に設けられる。

本発明の別の側面によれば、光学装置は、複数のシングルモード光ファイバの配列と、該シングルモード光ファイバの配列を維持する可撓性保持体と、偏波面保持ファイバを含む外部光導波路部品と前記シングルモード光ファイバとの光学的な結合を提供するための第１光コネクタと、前記シングルモード光ファイバの他端に設けられ、偏波光を処理する光集積回路と前記シングルモード光ファイバとの光学的な結合を提供するための第２光コネクタとを含む光配線部品と、前記第１光コネクタから第１仮想面に沿って前記シングルモード光ファイバが延出すると共に、前記第１仮想面に対してゼロより大きな角度で傾斜する第２仮想面に沿って前記第２光コネクタから前記シングルモード光ファイバが延出するように、前記光配線部品を支持する支持部品と、を備え、前記第１光コネクタは、前記シングルモード光ファイバの一端に設けられ、前記第２光コネクタは、前記シングルモード光ファイバの他端に設けられる。

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。

以上説明したように、本発明の一側面によれば、複数の偏波光を処理する光集積回路に光学的に結合される光学装置を提供できる。また、本発明の別の側面によれば、光集積回路及び光学装置を含む光処理装置を提供できる。

本実施の形態に係る光処理装置及び光学装置の一例を示す図面である。 本実施の形態に係る光集積素子の一例を示す図面である。 本実施の形態に係る光接続部品の一例を示す図面である。 本実施の形態に係るファイババンドル部品の例示的な構造を示す。 本実施の形態に係る光配線部品の屈曲を説明する図面である。 外部光導波路部品内の偏波面保持ファイバ（ＰＭＦ）の配列と、この外部光導波路部品と光集積合回路とを接続するように屈曲されたファイババンドル部品内のシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）とを模式的に示す図面である。 外部光導波路部品内の偏波面保持ファイバ（ＰＭＦ）の配列と、この外部光導波路部品と光集積合回路とを接続するように屈曲された複数の単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１、ＳＭＦＩ２）とを模式的に示す図面である。 光処理装置のバリエーションを概略的に示す図面である。

いくつかの具体例を説明する。

一形態に係る光処理装置は、（ａ）複数のシングルモード光ファイバの配列と、該シングルモード光ファイバの配列を維持する可撓性保持体と、偏波面保持ファイバを含む外部光導波路部品と前記シングルモード光ファイバとの光学的な結合を提供するための第１光コネクタとを含む光配線部品と、（ｂ）前記光配線部品の前記シングルモード光ファイバの配列に光学的に結合される複数の光カプラと、該光カプラに光学的に結合された光導波路とを含み偏波光を処理する光集積回路と、（ｃ）前記光配線部品の前記第１光コネクタが前記偏波面保持ファイバに光学的に結合可能なように前記第１光コネクタを支持する支持台と、（ｄ）前記支持台上において前記第１光コネクタから第１仮想面に沿って前記シングルモード光ファイバが延出すると共に、第２仮想面に沿って前記シングルモード光ファイバが前記光集積回路の主面に向いて延在するように、前記光集積回路上に配置された第２光コネクタと、を備え、前記第２仮想面は、前記第１仮想面に対してゼロより大きな角度で傾斜し、前記光集積回路の前記複数の光カプラは、前記光集積回路の前記主面に沿って配列されており、前記第１光コネクタは前記シングルモード光ファイバの一端に設けられ、前記第２光コネクタは、前記シングルモード光ファイバの配列の他端に設けられる。

この光処理装置によれば、光配線部品はシングルモード光ファイバを含み、該シングルモード光ファイバの屈曲がない場合には、シングルモード光ファイバは、実質的な偏波面保持特性を示さない。光配線部品は、支持台上において第１光コネクタから第１仮想面に沿ってシングルモード光ファイバの配列が延出するように支持される。更に光配線部品は、光集積回路上において第２光コネクタから第２仮想面に沿ってシングルモード光ファイバの配列が延出するように、光集積回路上に固定された第２光コネクタによって支持される。この支持により光配線部品の複数のシングルモード光ファイバが屈曲されて、光配線部品の第２光コネクタが光集積回路に光学的に接続される。光配線部品の可撓性保持体は、該シングルモード光ファイバが配列及び屈曲を維持する一方で、同様な曲げ応力を光配線部品のシングルモード光ファイバに与えることを可能にする。これ故に、光配線部品のシングルモード光ファイバの配列は、可撓性保持体から受ける応力により、各シングルモード光ファイバが同様の偏波面保持特性を示す。光配線部品のシングルモード光ファイバを介して偏波面保持光ファイバが光集積回路に光学的に結合されるので、シングルモード光ファイバの使用は、偏波面保持ファイバの使用における屈曲による偏波面保持特性変化に煩わされることを避けることができる。

一形態に係る光処理装置は、前記可撓性保持体を支持する支持部品を含むことができる。前記支持部品は前記可撓性保持体の屈曲部を覆うように設けられる。支持部品により屈曲部が外乱から保護されるので、シングルモード光ファイバの延在方向が第１仮想面または第２仮想面からずれることがない。したがってシングルモード光ファイバ中を伝搬する光の偏波面が安定に維持される。

一形態に係る光処理装置では、前記光カプラは、グレーティングカプラを備えることができる。この光処理装置によれば、グレーティングカプラは、該グレーティングカプラの向きに応じて偏波光を送出できまた受光できる。

一形態に係る光処理装置では、前記光配線部品は、前記シングルモード光ファイバの配列と前記可撓性保持体とによって構成されるテープファイバを含むことができる。この光処理装置によれば、テープファイバにおける可撓性保持体が各シングルモード光ファイバの側面を保持すると共にファイバ配列のファイバを繋いて、該シングルモード光ファイバの延在方向に交差する方向にファイバ配列を構成する。このテープファイバでは、隣接してするシングルモード光ファイバに可撓性保持体の撓みに応じた応力を与える。

一形態に係る光処理装置では、前記支持部品は、前記光配線部品の前記可撓性保持体の曲がりを案内する第１支持面及び第２支持面を有しており、前記第１仮想面は前記第１光コネクタから前記シングルモード光ファイバの配列が延出する仮想面であり、前記第１支持面は、前記第１仮想面の延在方向に延在し、前記第２仮想面は前記光集積回路の主面に交差する面であり、前記第２支持面は、前記第２仮想面の延在方向に延在することができる。

一形態に係る光処理装置では、前記光集積回路は、シリコンフォトニクス素子を含むことができる。この光処理装置によれば、シリコンフォトニクス素子を用いて偏波光を処理できる。

一形態に係る光処理装置では、前記光集積回路は、前記光集積回路の前記光カプラに光学的に結合されており光受信器のための光学素子を含むことができる。この光処理装置によれば、光集積回路は光配線部品内の全部又は一部のシングルモード光ファイバを介して受けた偏波光を処理できる。

一形態に係る光処理装置では、前記光集積回路は、前記光集積回路の前記光カプラに光学的に結合されており光送信器のための光学素子を含むことができる。一形態に係る光処理装置では、前記光集積回路は、前記光集積回路の前記光カプラに光学的に結合されており光送信器のための光学素子を含むことができる。これらの光処理装置によれば、光集積回路は偏波光を処理して、処理された偏波光を光配線部品内の少なくとも一部のシングルモード光ファイバに送出できる。

一形態に係る光学装置は、（ａ）複数のシングルモード光ファイバの配列と、該シングルモード光ファイバの配列を維持する可撓性保持体と、偏波面保持ファイバを含む外部光導波路部品と前記シングルモード光ファイバとの光学的な結合を提供するための第１光コネクタと、前記シングルモード光ファイバの他端に設けられ、偏波光を処理する光集積回路と前記シングルモード光ファイバとの光学的な結合を提供するための第２光コネクタとを含む光配線部品と、（ｂ）前記第１光コネクタから第１仮想面に沿って前記シングルモード光ファイバが延出すると共に、前記第１仮想面に対してゼロより大きな角度で傾斜する第２仮想面に沿って前記第２光コネクタから前記シングルモード光ファイバが延出するように、前記光配線部品を支持する支持部品と、を備え、前記第１光コネクタは、前記シングルモード光ファイバの一端に設けられ、前記第２光コネクタは、前記シングルモード光ファイバの他端に設けられる。

この光学装置によれば、光配線部品はシングルモード光ファイバを含み、該シングルモード光ファイバの屈曲がない場合には、シングルモード光ファイバは、実質的な偏波面保持特性を示さない。光配線部品は、第１光コネクタから第１仮想面に沿ってシングルモード光ファイバの配列が延出すると共に光集積回路上において第２光コネクタから第２仮想面に沿ってシングルモード光ファイバの配列が延出するように、支持部品によって支持される。この支持により、光配線部品の複数のシングルモード光ファイバが屈曲されて、光配線部品の第２光コネクタが光集積回路に光学的に接続される。光配線部品の可撓性保持体は、該シングルモード光ファイバが配列及び屈曲を維持する一方で、同様な曲げ応力を光配線部品のシングルモード光ファイバに与えることを可能にする。これ故に、光配線部品のシングルモード光ファイバの配列は、可撓性保持体から受ける応力により各シングルモードファイバが同様の偏波面保持特性を示す。光配線部品のシングルモード光ファイバを介して偏波面保持光ファイバは光集積回路に光学的に結合されるので、シングルモード光ファイバの使用は、偏波面保持ファイバの使用における屈曲に起因する偏波面保持特性変化に煩わされることを避けることができる。

一形態に係る光学装置では、前記支持部品は、前記第２の光コネクタにくっつくように（第１光コネクタではなく）設けられていてもよい。光学装置を光集積回路の平面上に設置したときに（支持台の高さが低いときに）、第１光コネクタを低い位置に設けたときに、シングルモード光ファイバの屈曲量が小さくなりすぎない。また、第１光コネクタから延出するシングルモード光ファイバの直線部分の長さを、小さくすることができる（図８の（ｃ）の構造）。

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の光処理装置、及び光学装置に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。

図１は、本実施の形態に係る光処理装置及び光学装置の一例を示す図面である。光学装置１１は、光配線部品１３、支持台１５、及び支持部品１７を備える。光処理装置２１は光学装置１１及び光集積回路１９を含む。本実施例では、光処理装置２１は、光学装置１１及び光集積回路１９を支持するためのベース２３を備え、光学装置１１及び光集積回路１９はベース２３の搭載面２３ａ上に搭載されている。搭載面２３ａは基準平面に沿って延在する。光集積回路１９は、例えば偏波光を処理する光素子を含むことができる。本実施例では、光集積回路１９は、偏波光に光学的に結合可能な（偏波光を受信可能な、或いは偏波光を送出可能な）複数の光カプラ１９ａと、偏波光を伝送可能な複数の光導波路１９ｂの配列を含む。光カプラ１９ａは、光集積回路１９の主面に沿って配列されている。光カプラ１９ａの配列は、例えばグレーティングカプラ、光導波路の端面を斜めに加工したもの、等を包含する。本実施例では、光カプラ１９ａはグレーティングカプラ１９ｃを含むことができる。グレーティングカプラは、該グレーティングカプラの向きに応じた偏波面を有する偏波光を送出でき、また受光できる。光カプラ１９ａは光導波路１９ｂに光学的に結合される。

光配線部品１３は、複数のシングルモード光ファイバ２５の配列と、シングルモード光ファイバ２５の配列を維持する可撓性保持体２７とを含む。可撓性保持体２７は、例えばウレタンアクリレート樹脂を備える。シングルモード光ファイバ２５及び可撓性保持体２７は、ファイババンドル部品２８を構成する。ファイババンドル部品２８は、シングルモード光ファイバ２５の一端部及び他端部を除いてシングルモード光ファイバ２５の各々を単一の可撓性保持体２７が保持して、シングルモード光ファイバ２５の配列を維持している。光配線部品１３は、好ましくは、第１光コネクタ２９を更に備え、第１光コネクタ２９は、外部光導波路部品３３とシングルモード光ファイバ２５との光学的な結合を提供するために設けられる。外部光導波路部品３３は、第１光コネクタ２９に接続されるべき外部光コネクタ３３ａと、テープ状の偏波面保持ファイバ３３ｂとを含む。偏波面保持ファイバ３３ｂは、複数の偏波面保持ファイバＰＭＦの配列を有する。あるいは、偏波面保持ファイバ３３ｂは、偏波面保持ファイバＰＭＦとシングルモード光ファイバとが混在した配列を有していてもよい。また、光配線部品１３は、第２光コネクタ３１を更に備え、第２光コネクタ３１は、光集積回路１９の光カプラ１９ａの配列とシングルモード光ファイバ２５の配列との光学的な結合を提供するために設けられる。

また、光配線部品１３において、第１光コネクタ２９は、シングルモード光ファイバ２５の一端に設けられて、シングルモード光ファイバ２５の一端の配列が偏波面保持ファイバＰＭＦを含む配列に光学的に結合されることを可能にする。第２光コネクタ３１は、シングルモード光ファイバ２５の他端に設けられて、シングルモード光ファイバ２５の他端の配列が光集積回路１９の光カプラ１９ａの配列に光学的に結合することを可能にする。

支持台１５は、光配線部品１３のシングルモード光ファイバ２５が第１光コネクタ２９を介して偏波面保持ファイバＰＭＦに光学的に結合可能なように第１光コネクタ２９を支持する。また、本実施例では、支持台１５は、外部光導波路部品３３の偏波面保持ファイバＰＭＦが外部光コネクタ３３ａを介してシングルモード光ファイバ２５に光学的に結合可能なように外部光コネクタ３３ａを支持する。

支持部品１７は、光配線部品１３を支持する。支持部品１７は、支持台１５上の第１光コネクタ２９から第２光コネクタ３１に至る可撓性保持体２７の形状を維持するために設けられる。支持台１５上の第１光コネクタ２９から第２光コネクタ３１に至るシングルモード光ファイバ２５は、所望の曲率半径を下回ることのない形状で屈曲される。以下の説明から理解されるように、この屈曲は維持され、また屈曲の曲率半径は制御されている。例えば、支持台１５上において第１光コネクタ２９から第１仮想面Ｒ１に沿ってシングルモード光ファイバ２５が延出すると共に、第２仮想面Ｒ２に沿ってシングルモード光ファイバ２５が光集積回路の主面に向いて延在する。一実施例では、支持部品１７は、支持台１５上に搭載された第１光コネクタ２９から第１仮想面Ｒ１に沿ってシングルモード光ファイバ２５が延出すると共に、第２仮想面Ｒ２に沿って第２光コネクタ３１からシングルモード光ファイバ２５が延出するように、光配線部品１３を支持する。第２仮想面Ｒ２は、第１仮想面Ｒ１に対してゼロより大きな角度で傾斜する。可撓性保持体２７の形状を維持することによって、可撓性保持体２７によって保持されるシングルモード光ファイバ２５の形状（例えば、屈曲の曲率半径、第１仮想面及び第２仮想面の角度）を維持する。第１光コネクタ２９は、シングルモード光ファイバ２５を一列に配列するようにシングルモード光ファイバ２５の一端部を保持している。また、第２光コネクタ３１は、シングルモード光ファイバ２５を一列に配列するようにシングルモード光ファイバ２５の他端部を保持している。光配線部品１３及び支持部品１７は、光接続部品を構成する。

この光学装置１１及び光処理装置２１によれば、光配線部品１３はシングルモード光ファイバ２５を含み、該シングルモード光ファイバ２５の屈曲がない場合には、シングルモード光ファイバ２５は、実質的な偏波面保持特性を示さない。光配線部品１３は、支持台１５上において第１光コネクタ２９から第１仮想面Ｒ１に沿ってシングルモード光ファイバ２５の配列が延出すると共に光集積回路１９上において第２光コネクタ３１から第２仮想面Ｒ２に沿ってシングルモード光ファイバの２５配列が延出するように、支持部品１７によって支持される。この支持により、光配線部品１３の複数のシングルモード光ファイバ２５が屈曲された状態で、光配線部品１３の第２光コネクタ３１が光集積回路１９に光学的に接続される。光配線部品１３の可撓性保持体２７は、該シングルモード光ファイバ２５が配列及び屈曲を維持する一方で、同様な曲げ応力を光配線部品１３のシングルモード光ファイバ２５に与えることを可能にする。これ故に、光配線部品１３のシングルモード光ファイバ２５の配列は、可撓性保持体２７から受ける応力により各シングルモードファイバが同様の偏波面保持特性を示す。光配線部品１３のシングルモード光ファイバ２５を介して偏波面保持ファイバＰＭＦを光集積回路１９に光学的に結合されるので、シングルモード光ファイバ２５の使用は、偏波面保持ファイバの使用における屈曲による偏波面保持特性変化に煩わされることを避けることができる。

図１に示される実施例においては、支持部品１７が、光配線部品１３の第２光コネクタ３１に支持されている。この形態によれば、第２光コネクタ３１から延出するファイババンドル部品２８の延在方向を案内できる。支持部品１７の支持は、第２光コネクタ３１による支持に限定されることなく、例えば第１光コネクタ２９、光集積回路１９、又はベース２３によって行われることができる。一実施例では、支持部品１７は、第２光コネクタ３１と別部品として描かれているけれども、支持部品１７及び第２光コネクタ３１が一体に構成されていてもよく、また支持部品１７及び第１光コネクタ２９が一体に構成されていてもよく、更には、支持部品１７、第１光コネクタ２９及び第２光コネクタ３１が一体に構成されていてもよい。

光学装置１１及び光処理装置２１では、光配線部品１３は、シングルモード光ファイバ２５の配列と可撓性保持体２７とによって構成されるテープファイバを含む。このテープファイバにおける可撓性保持体２７が各シングルモード光ファイバ２５の側面を保持すると共にファイバ配列を一列に繋いて、該シングルモード光ファイバ２５の延在方向に交差する方向に一次元のファイバ配列を構成する。具体的には、可撓性保持体２７は、各シングルモード光ファイバ２５の導波軸の方向にシングルモード光ファイバ２５の側面に沿って延在している。このテープファイバでは、隣接してするシングルモード光ファイバ２５に可撓性保持体２７の撓み及び／又は屈曲に応じた応力を与える。

支持部品１７は第１支持面１７ａ及び第２支持面１７ｂを有する。第１支持面１７ａ及び第２支持面１７ｂは、光配線部品１３の可撓性保持体２７の曲がりを案内できる。本実施例では、第１支持面１７ａは第１仮想面Ｒ１の延在方向に延在することができる。第２支持面１７ｂは第２仮想面Ｒ２の延在方向に延在することができる。

第１支持面１７ａは、例えば第１光コネクタ２９から延出したファイババンドル部品２８の可撓性保持体２７の表面を案内する。第２支持面１７ｂは、例えば第２光コネクタ３１から延出したファイババンドル部品２８の可撓性保持体２７の表面を案内する。第１支持面１７ａ及び第２支持面１７ｂが互いに異なる向きに延在するので、これらの案内によって、光学装置１１及び光処理装置２１におけるファイババンドル部品２８の形状が規定される。この形状をしっかりと保つために、接着部材３５を用いることができる。この接着部材３５は、エポキシ系接着剤であることができる。

典型的な例としては、光集積回路１９は、シリコンフォトニクス素子を含むことができる。この光処理装置２１によれば、シリコンフォトニクス素子を用いて偏波光を処理できる。光集積回路１９は、光受信器のための素子（例えば、光学素子及び電気素子）、例えばフォトダイオード、受光信号増幅用の電子回路を含むことができる。この光処理装置２１によれば、光集積回路１９は光配線部品１３内の少なくとも一部のシングルモード光ファイバ２５を介して受けた偏波光を処理できる。或いは、光集積回路１９は、光送信器のための素子（例えば、光学素子及び電気素子）、例えば光学変調器、光学変調器用の駆動回路を含むことができる。この光処理装置２１によれば、光集積回路１９は光配線部品１３内の少なくとも一部のシングルモード光ファイバ２５を介して出力する偏波光を処理できる。また、光集積回路１９は、光受信器のための光学素子及び光送信器のための素子の両方を含むことができる。

図２は、光集積素子の一例を示す図面である。図２の（ａ）部は、光集積回路１９としてシリコンフォトニクス素子を示す平面図を示す。図２の（ａ）部は、図２の（ａ）部に示されたＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿ってとられたシリコンフォトニクス素子を示す断面図を示す。図２の（ａ）部を参照すると、シリコンフォトニクス素子ＳｉＰｈＤでは、光カプラ１９ａとして、複数のグレーティングカプラＧＣ１、ＧＣ２、ＧＣ３、ＧＣ４、ＧＣ５、ＧＣ６、ＧＣ７、ＧＣ８、ＣＧ９、ＣＧ１０（例えば１０個）が示される。グレーティングカプラが偏波光に良好に結合できるように、個々のグレーティングカプラは、同じ向きに向き付けられる（例えば、図２における矢印ＡＰ）。本実施例では、矢印ＡＰは、グレーティングカプラＧＣ１〜ＣＧ１０の配列の向きに一致している。

グレーティングカプラＧＣ１〜ＣＧ４は、光受信器のために用いられる。グレーティングカプラＧＣ１〜ＣＧ４からの信号光は光回路ＷＣを介して受光素子ＰＤに提供される。本実施例では、光回路ＷＣは光導波路ＷＧ１〜ＷＧをを含む。グレーティングカプラＧＣ１〜ＣＧ４は、それぞれ、光導波路ＷＧ１〜ＷＧ４を介してフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に光学的に結合される。フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４は、導電線ＥＬ１〜ＥＬ４を介して電気回路ＴＩＡ（例えばトランスインピーダンスアンプ）に接続される。電気回路ＴＩＡは、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４からの電気信号（例えば光電流）の処理（例えば電流−電圧変換、増幅）を行って、受信した信号光に対応した電気信号を生成する。

また、グレーティングカプラＧＣ６〜ＣＧ１０は、光送信器のために用いられる。本実施例では、グレーティングカプラＧＣ６からのレーザ光は、複数の光変調器ＭＤに供給される。光変調器ＭＤは、例えばマッハツェンダ変調器ＭＺＩＡ、ＭＺＩＢ、ＭＺＩＣ、ＭＺＩＤを含む。マッハツェンダ変調器ＭＺＩＡ、ＭＺＩＢ、ＭＺＩＣ、ＭＺＩＤは、それぞれ、駆動回路Ｄｒｉｖｅｒから電気信号ＥＭ１〜ＥＭ４を受けて、電気信号ＥＭ１〜ＥＭ４に応じて複数の変調光を生成する。これらの変調光は、それぞれ、光導波路ＷＧ７〜ＷＧ１０を伝搬してグレーティングカプラＧＣ７〜ＣＧ１０に到達する。

図３は、光接続部品の一例を示す図面である。本実施例では、ファイババンドル部品２８は、複数のシングルモード光ファイバ（例えば１０本）を含み、これらのシングルモード光ファイバＳＭＦは、可撓性保持体２７として用いられる可撓性樹脂体によって保持されている。図３の（ａ）部に示されるように、ファイババンドル部品２８の一端部及び他端部では、可撓性樹脂体からシングルモード光ファイバＳＭＦが露出されている。ファイババンドル部品２８の一端部は、コネクタ部品３１ａ及びコネクタ部品３１ｂに挟まれる。ファイババンドル部品２８の一端部における可撓性樹脂体の端部は、コネクタ部品３１ａ、３１ｂの各々における案内溝３２ａに配置される。案内溝３２ａは、コネクタ部品３１ａ、３１ｂの後端面から前端面に向く軸の方向に後端面から延在する。また、ファイババンドル部品２８の一端部において可撓性樹脂体から露出されたシングルモード光ファイバＳＭＦの端部２５ｂは、コネクタ部品３１ａ、３１ｂの各々におけるファイバ溝３２ｂに配置される。ファイバ溝３２ｂは、コネクタ部品３１ａ、３１ｂの後端面から前端面に向く軸の方向に前端面から延在する。必要な場合には、コネクタ部品３１ａ、３１ｂは、光コネクタの接続の際の位置合わせピンのためにガイド溝３２ｃ、３２ｄを有する。ガイド溝３２ｃ、３２ｄは、コネクタ部品３１ａ、３１ｂの後端面から前端面に向く軸の方向に前端面から後端面まで延在する。

図３の（ａ）部には、矢印ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３が示される。矢印ＦＢ１に示されるように、ファイババンドル部品２８の端部をコネクタ部品３１ａに配置した後に、矢印ＦＢ２、ＦＢ３に示されるように、コネクタ部品３１ｂをコネクタ部品３１ａに重ね合わせる。ファイババンドル部品２８、コネクタ部品３１ａ及びコネクタ部品３１ｂを固定して、第１光コネクタ２９を完成させる。第２光コネクタ３１は、第１光コネクタ２９と同様な構造を有することができ、第１光コネクタ２９と同様に作製される。第２光コネクタ３１は、外部光導波路部品と接続されるのではなく、光集積回路１９に接続される。このため、第２光コネクタ３１は、位置合わせ用のガイド溝を備えないようにしてもよい。

ファイババンドル部品２８は、図３の（ｂ）部及び（ｃ）部に示されるように、単一の基準平面に沿って延在できる。この配置において、全てのシングルモード光ファイバＳＭＦは単一の基準平面に沿って延在する。単一の基準平面に沿ったファイバ配列におけるシングルモード光ファイバＳＭＦ間には、可撓性樹脂体が満たされ、また個々のシングルモード光ファイバＳＭＦの側面も可撓性樹脂体で覆われている。

図３の（ｄ）部は、このように作製された光接続部品を示す。光配線部品１３のファイババンドル部品２８が屈曲されるとき、ファイババンドル部品２８内のシングルモード光ファイバＳＭＦは同じように屈曲される。可撓性樹脂体によってシングルモード光ファイバＳＭＦに加えられる力は、シングルモード光ファイバＳＭＦに同様な屈曲の態様を提供できる。

光コネクタの一例は以下のものである。
テープ状の紫外線硬化樹脂の端部がコネクタ部品の溝に配置されると共に、露出したファイバ芯線がコネク部品のＶ溝アレイの個々の溝に配置される。２つのコネクタ部品が紫外線硬化樹脂テープ及びファイバ芯線を挟む。組み立てられたコネクタ部品の端面を研磨して、ファイバ芯線の端部を揃える。第２光コネクタ３１用のコネクタ部品は、石英といったガラス製であることが好ましく、接続用のガイドピン用の溝を備えない。第１光コネクタ２９用のコネクタ部品は、石英フィラーを含有するポリフェニレンサルファイドといった樹脂製であることが好ましく、接続用のガイドピン用の溝を備える。第１光コネクタ２９及び第２光コネクタ３１は、例えばＭＴコネクタの形態を有することができる。

図４は、図３の（ｄ）部に示されたＩＶ−ＩＶ線に沿ってとられた断面におけるファイババンドル部品２８の例示的な構造を示す。シングルモード光ファイバＳＭＦは以下の構造を備えることができる。シングルモード光ファイバＳＭＦのための光ファイバ芯線は石英ガラス製であり、光ファイバ芯線はコア領域ＣＲ及びクラッド領域ＣＤを備える。コア領域ＣＲが導波軸Ａｘの方向に延在している。導波軸Ａｘは、図４においては、紙面に垂直な向きに延在する。クラッド領域ＣＤはコア領域ＣＲの周囲を覆う。光ファイバ芯線の径は例えば８０マイクロメートルである。光ファイバ芯線の側面は、一次被覆層ＲＳＮＩによって覆われており、一次被覆層ＲＳＮＩは例えば低ヤング率の紫外線硬化型の樹脂を備える。一次被覆層ＲＳＮＩの径は例えば２００マイクロメートルである。一次被覆層ＲＳＮＩの側面は、二次被覆層ＲＳＮＭによって覆われており、二次被覆層ＲＳＮＭは例えば高ヤング率の紫外線硬化型の樹脂を備える。二次被覆層ＲＳＮＭの径は例えば２４０マイクロメートルである。二次被覆層ＲＳＮＭの側面は、着色樹脂層ＲＳＮＯによって覆われており、着色樹脂層ＲＳＮＯは例えば紫外線硬化型の樹脂を備える。着色樹脂層ＲＳＮＯの径、つまりシングルモード光ファイバＳＭＦの径は、例えば２５０マイクロメートルである。シングルモード光ファイバＳＭＦは、テープ用の樹脂体（可撓性樹脂体）により繋がれて、例えば厚さ０．３ｍｍ程度のテープ状ファイバの形態を成す。ファイババンドル部品２８においては、可撓性樹脂体の厚さＴは０．３ｍｍ程度である。

テープファイバの一例は以下のものである。
シングルモードファイバは、コア及びクラッドを含むファイバ芯線、１次被覆、２次被覆、着色樹脂を備える。被覆樹脂の剛性の大きさは以下の式に従う。１次被覆層＜２次被覆層＜テープＵＶ硬化樹脂。テープファイバは、複数の（例えば２本、好ましくは３本以上）ファイバ芯線をテープＵＶ硬化樹脂で包まれた構造を有する。複数のファイバ芯線は、個々の延在方向に交差する一方向に配列される。個々のファイバ芯線の配置位置がテープＵＶ硬化樹脂により固定されており、個々のファイバ芯線は全体としては平坦なテープ形状を有するようにＵＶ硬化樹脂により保持されている。

図５は、光配線部品１３の屈曲を説明する図面である。図５の（ａ）部に示されるように、光配線部品１３のファイババンドル部品２８は、座標系ＳのＸ軸の回りの屈曲ＢＸについては容易ではない。しかしながら、図５の（ｂ）部に示されるように、光配線部品１３のファイババンドル部品２８は、座標系ＳのＹ軸の回りの屈曲ＢＹについては容易である。図５の（ｃ）部に示されるように、光配線部品１３のファイババンドル部品２８は、座標系ＳのＺ軸の回りの屈曲ＢＺについては容易ではない。

以上説明したように、屈曲ＢＹが可能であり、屈曲ＢＸ及び屈曲ＢＺは抑制される。したがって、ファイババンドル部品２８を屈曲できる軸は単一であって、具体的にはＹ軸回りの屈曲のみが許容される。そのため、ファイバに発生する複屈折の方向が限定されて、外部光導波路部品の偏波面保持ファイバの複屈折率の方向に合わせることが可能になる。

図６は、外部光導波路部品内の偏波面保持ファイバ（ＰＭＦ）の配列と、この外部光導波路部品と光集積合回路とを接続するように屈曲されたファイババンドル部品内のシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）とを模式的に示す図面である。図６に示されるように、ファイババンドル部品２８を構成するように複数のシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）は樹脂体（可撓性保持体２７）を介して束ねられた後に、偏波面保持ファイバ（ＰＭＦ）の配列を含む外部光導波路部品３３と光集積回路１９とを互いに接続するように屈曲される。既に説明したように、図５における屈曲ＢＹが可能であり、屈曲ＢＸ及び屈曲ＢＺは抑制される。これ故に、ファイババンドル部品２８を屈曲できる軸は単一であって、具体的にはＹ軸回りの屈曲のみが許容される。したがって、ファイババンドル部品２８内のシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）には同様の応力が印加される。この屈曲されたファイババンドル部品２８を介して、外部光導波路部品３３内の偏波面保持ファイバ３３ｂを光学的に光集積回路１９に結合できる。偏波面保持ファイバ３３ｂおける偏波面の方向Ａ（ＰＭＦ）は、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）における伝送において偏波面の方向Ａ（ＳＭＦ）として保たれる。シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）を伝搬した偏波光の偏波面は、グレーティングカプラ（光カプラ１９ａ）の偏波面の方向Ａ（ＧＣ）に向いている。

図７は、外部光導波路部品内の偏波面保持ファイバ（ＰＭＦ）の配列と、この外部光導波路部品と光集積回路とを接続するように屈曲された複数の単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１、ＳＭＦＩ２）とを模式的に示す図面である。複数の単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１、ＳＭＦＩ２）はファイババンドル部品を構成するように束ねられていないので、単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１、ＳＭＦＩ２）は、それぞれ、座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚの回りに独立して曲げられる。これ故に、単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１）の屈曲ＲＢＥＮＴ（１）は、単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ２）の屈曲ＲＢＥＮＴ（２）と異なる。単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１、ＳＭＦＩ２）は、その入射端において外部光導波路部品３３内の偏波面保持ファイバ（ＰＭＦ）から偏波面の方向Ａ（ＰＭＦ）の光を偏波面の方向Ａ（ＳＭＦ）の光として受ける。単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１、ＳＭＦＩ２）における光の偏波面は、個々の単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１、ＳＭＦＩ２）を伝搬する際に単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１、ＳＭＦＩ２）各々の屈曲（偏波保持特性）に応じて独立に変化する。単独シングルモード光ファイバ（ＳＭＦＩ１、ＳＭＦＩ２）は、出射端では偏波面の方向Ａ（ＳＭＦＩ１）、Ａ（ＳＭＦＩ２）を有するので、出射端おける偏波面の方向Ａ（ＳＭＦＩ１）、Ａ（ＳＭＦＩ２）はグレーティングカプラ（光カプラ１９ａ）の偏波面の方向Ａ（ＧＣ）に向いていないことがある。逆方向の光伝搬においては、上記の説明において、偏波面保持ファイバ（ＰＭＦ）の偏波面の方向Ａ（ＰＭＦ）が、グレーティングカプラ（光カプラ１９ａ）の偏波面の方向Ａ（ＧＣ）として読み替えられる。

図８は、光処理装置のバリエーションを概略的に示す図面である。理解を容易にするために、ベース２３、光集積回路１９、及び外部光導波路部品３３を図８に示す。

図８の（ａ）部における光配線部品１３の屈曲量の決定のしかたは以下の通りである。この決定のために、例えば、支持台１５の高さを決める。これにより、ベース２３上における第１光コネクタ２９の高さが決まる。支持台１５上における第１光コネクタ２９の位置を決めると共に、光集積回路１９上における第２光コネクタ３１の位置を決める。また、ファイババンドル部品２８の長さ（第１光コネクタ２９と第２光コネクタ３１とを接続する光ファイバの長さ）を決める。本実施例では、ファイババンドル部品２８は、例えば曲率半径３．５ミリメートルに該当する屈曲量を有する。

図８の（ａ）部では、ファイババンドル部品２８は、曲率半径３．５ｍｍで円弧状に屈曲する部分と第１光コネクタ２９との間に、ほぼ直線的に延在する部分を有する。屈曲する部分は曲げの応力による偏波面保持特性を有するが、直線的に延在する部分は偏波面保持特性を有さない。直線的に延在する部分に外乱が加わると偏波面が乱れるため、直線的に延在する部分はできるだけ短くするのが望ましい。図８の（ａ）部の例では、第１光コネクタ２９の右端からファイババンドル部品２８の屈曲部に至る手前の直線的な延在部分を２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の短距離にすることにより、偏波面の乱れを引き起こすような外乱がこの直線的な延在部分に加わるのを避けている。

図８の（ｂ）部は、ファイババンドル部品２８の屈曲部を支持部品１７によって支える例である。光配線部品１３の屈曲量に関連付けて、支持部品１７の第１支持面１７ａ及び第２支持面１７ｂの角度を決定する。支持台１５上の決められた位置に第１光コネクタ２９を配置すると共に、支持台１５を基準にして規定される角度及び位置に第２光コネクタ３１を配置する（例えば、第２光コネクタ３１を光集積回路１９に第２光コネクタ３１を接続する。）。これらの配置により、設計されたように、光配線部品１３のファイババンドル部品２８が屈曲する。この屈曲を維持するために、図８の（ｂ）部に示されるように、支持部品１７を第２光コネクタ３１に取り付ける。支持部品１７の第１支持面１７ａ及び第２支持面１７ｂにファイババンドル部品２８に接触させる。必要な場合には、ファイババンドル部品２８の形状をしっかりと保つために、接着部材３５を用いることができる。

ファイババンドル部品２８がシングルモードファイバを備えるので、図８の（ｂ）部に示されるように、偏波面保持ファイバに比べて小さく曲率半径で光配線部品１３を屈曲させることができる。本実施例では、この曲率半径は例えば３．５ミリメートルである。また、第２光コネクタ３１のサイズを含めて、第２光コネクタ３１の接続端から支持部品１７の第１支持面１７ａまでの高さＨは、例えば５ミリメートルであることができる。

また、本実施の形態に係る光処理装置及び光学装置は、図８の（ｂ）部に示される形態に限定されることなく、図８の（ｃ）部に示される形態を有することができる。光配線部品１３の光ファイバは、単一の座標軸の回りに係る屈曲であれば一方向の屈曲だけでなく、これと逆方向の屈曲を有することができる。この形態においても、光配線部品１３の屈曲は、偏波面の方向を維持することを可能にする。ファイババンドル部品２８が直線的に延在する部分の長さを、図８の（ａ）部や図８の（ｂ）部に比べると短くできるため、偏波面保持特性上の利点がある。

偏波面保持光ファイバは、ファイバ中において内部応力を作り込む構造を有するので、比較的小さい曲率半径で曲げることを避ける。例えば、偏波面保持光ファイバを小さい曲率半径で曲げると、ファイバの破断寿命が短くなる。偏波面保持光ファイバの曲げにおける曲率半径は、１５ミリメートル以下にできない。これは、Ｓｉフォトニクス技術を用いて作製した光集積素子内のグレーティングカプラに直接に偏波面保持光ファイバを接続する際に、偏波面保持光ファイバの曲げが光送受信装置の高さの下限を決める可能性がある。

一方、偏波面保持光ファイバの曲げにおける曲率半径に比べて、偏波面保持特性を有さないシングルモード光ファイバの曲げにおける曲率半径の下限は小さい。しかしながら、長さ１〜５ｃｍ程度の１本のシングルモード光ファイバをある軸（例えばＹ軸）の回りに屈曲させて偏波面保持光ファイバを光集積素子のグレーティングカプラに光学的に結合させる際に、発明者の知見によれば、この短いシングルモード光ファイバは、上記のある軸（例えばＹ軸）の回りだけでなく、残りに２軸（Ｘ軸及びＺ軸）の回りに関して容易に屈曲して、ねじれる。望まれない軸回りに係るねじれは、偏波制御の外乱となる。

本実施の形態に係る光接続部品、光処理装置及び光学装置では、屈曲される複数のシングルモードファイバは、可撓性の樹脂体により一方向の配列に（例えば、単一の平面に沿って）一体にバンドルされて、幅広のテープ状の形状を有する。この構造によれば、望まれない方向への曲りねじりに起因する外乱が偏波制御の妨げにならない。屈曲される複数のシングルモードファイバの両端には、例えばＭＴコネクタを設けることができる。この光コネクタの適用により、束ねた光ファイバを一括して偏波面保持光ファイバ及び光集積素子に接続できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ファイバに曲げ半径の小さい屈曲が求められる部分にシングルモードファイバを使用して、小さな曲げ半径（低い装置高さ）が実現できる。また、この曲げによって生じるシングルモードファイバの複屈折の主軸の方向を偏波面保持光ファイバの主軸に合わせて、シングルモードファイバの伝搬において偏波面の保持を可能にする。

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、複数の偏波光を処理する光集積回路に光学的に結合される光学装置を提供でき、また光集積回路及び光学装置を含む光処理装置を提供できる。

１１…光学装置、１３…光配線部品、１５…支持台、１７…支持部品、１９…光集積回路、１９ａ…光カプラ、１９ｂ…光導波路、２１…光処理装置、２３…ベース。

Claims (10)

1. 複数のシングルモード光ファイバの配列と、該シングルモード光ファイバの配列を維持する可撓性保持体と、偏波面保持ファイバを含む外部光導波路部品と前記シングルモード光ファイバとの光学的な結合を提供するための第１光コネクタとを含む光配線部品と、
   前記光配線部品の前記シングルモード光ファイバの配列に光学的に結合される複数の光カプラと、該光カプラに光学的に結合された光導波路とを含み偏波光を処理する光集積回路と、
   前記光配線部品の前記第１光コネクタが前記偏波面保持ファイバに光学的に結合可能なように前記第１光コネクタを支持する支持台と、
   前記支持台上において前記第１光コネクタから第１仮想面に沿って前記シングルモード光ファイバが延出すると共に、第２仮想面に沿って前記シングルモード光ファイバが前記光集積回路の主面に向いて延在するように、前記光集積回路上に配置された第２光コネクタと、
   を備え、
   前記第２仮想面は、前記第１仮想面に対してゼロより大きな角度で傾斜し、
   前記光集積回路の前記複数の光カプラは、前記光集積回路の前記主面に沿って配列されており、
   前記第１光コネクタは前記シングルモード光ファイバの一端に設けられ、前記第２光コネクタは、前記シングルモード光ファイバの他端に設けられる、光処理装置。
2. 前記可撓性保持体を支持する支持部品を更に備え、
   前記支持部品は前記可撓性保持体の屈曲部を覆うように設けられる、請求項１に記載された光処理装置。
3. 前記支持部品は、前記光配線部品の前記可撓性保持体の曲がりを案内する第１支持面及び第２支持面を有しており、
   前記第１仮想面に沿って前記第１光コネクタから前記シングルモード光ファイバの配列が延出しており、前記第１支持面は、前記第１仮想面の延在方向に延在し、
   前記第２仮想面は前記光集積回路の主面に交差する面であり、前記第２支持面は、前記第２仮想面の延在方向に延在する、請求項２に記載された光処理装置。
4. 前記光カプラは、グレーティングカプラを備える、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された光処理装置。
5. 前記光配線部品は、前記シングルモード光ファイバの配列と前記可撓性保持体とによって構成されるテープファイバを含む、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された光処理装置。
6. 前記光集積回路は、シリコンフォトニクス素子を含む、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された光処理装置。
7. 前記光集積回路は、前記光集積回路の前記光カプラに光学的に結合されており光受信器のための光学素子を含む、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された光処理装置。
8. 前記光集積回路は、前記光集積回路の前記光カプラに光学的に結合されており光送信器のための光学素子を含む、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された光処理装置。
9. 複数のシングルモード光ファイバの配列と、該シングルモード光ファイバの配列を維持する可撓性保持体と、偏波面保持ファイバを含む外部光導波路部品と前記シングルモード光ファイバとの光学的な結合を提供するための第１光コネクタと、前記シングルモード光ファイバの他端に設けられ、偏波光を処理する光集積回路と前記シングルモード光ファイバとの光学的な結合を提供するための第２光コネクタとを含む光配線部品と、
   前記第１光コネクタから第１仮想面に沿って前記シングルモード光ファイバが延出すると共に、前記第１仮想面に対してゼロより大きな角度で傾斜する第２仮想面に沿って前記第２光コネクタから前記シングルモード光ファイバが延出するように、前記光配線部品を支持する支持部品と、
   を備え、
   前記第１光コネクタは、前記シングルモード光ファイバの一端に設けられ、
   前記第２光コネクタは、前記シングルモード光ファイバの他端に設けられる、光学装置。
10. 前記支持部品は、前記第２光コネクタにくっつけて設けられる、請求項９に記載された光学装置。

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