JP6476264B1 - Optical hybrid circuit - Google Patents

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Abstract

【課題】幅誤差に強く、小型化に有利な光ハイブリッド回路を提供する。
【解決手段】第1の1×2カプラの第1の出力部が、第1の2×2カプラの第2の入力部に接続され、第1の1×2カプラの第2の出力部が、第2の1×1カプラの入力部に接続される。第1の1×1カプラの出力部が、第2の2×2カプラの第1の入力部に接続され、第2の1×1カプラの出力部が、第3の2×2カプラの第2の入力部に接続され、第1の2×2カプラの第1の出力部が、第2の2×2カプラの第2の入力部に接続され、及び、第1の2×2カプラの第2の出力部が、第3の2×2カプラの第1の入力部に接続される。第1の光が、第1の1×2カプラの入力部に入力され、第2の光が2分岐されて、一方が第1の1×1カプラの入力部に入力され、他方が第1の2×2カプラの第1の入力部に入力される。
【選択図】図1
An optical hybrid circuit that is resistant to width errors and is advantageous for downsizing is provided.
The first output of the first 1 × 2 coupler is connected to the second input of the first 2 × 2 coupler, and the second output of the first 1 × 2 coupler is , Connected to the input of the second 1 × 1 coupler. The output of the first 1 × 1 coupler is connected to the first input of the second 2 × 2 coupler, and the output of the second 1 × 1 coupler is the second of the third 2 × 2 coupler. The first output of the first 2 × 2 coupler is connected to the second input of the second 2 × 2 coupler, and the first 2 × 2 coupler The second output is connected to the first input of the third 2 × 2 coupler. The first light is input to the input unit of the first 1 × 2 coupler, the second light is branched into two, one is input to the input unit of the first 1 × 1 coupler, and the other is the first To the first input section of the 2 × 2 coupler.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、例えば、光コヒーレント検波を行う装置に用いて好適な、光ハイブリッド回路に関する。   The present invention relates to an optical hybrid circuit suitable for use in, for example, an apparatus that performs optical coherent detection.

近年、小型化と量産性に優れることから、シリコン系素材を導波路材料として用いるシリコン(Si)導波路が注目されている。Si導波路では、実質的に光の伝送路となる光導波路コアを、Siを材料として形成する。そして、Siよりも屈折率の低い例えばシリカ等を材料としたクラッドで、光導波路コアの周囲を覆う。このような構成により、光導波路コアとクラッドとの屈折率差が極めて大きくなるため、光導波路コア内に光を強く閉じ込めることができる。その結果、曲げ半径を例えば1μm程度まで小さくした、小型の曲線導波路を実現することができる。そのため、電子回路と同程度の大きさの光回路を作成することが可能であり、光デバイス全体の小型化に有利である。   In recent years, a silicon (Si) waveguide using a silicon-based material as a waveguide material has attracted attention because of its small size and excellent mass productivity. In the Si waveguide, an optical waveguide core that substantially becomes a light transmission path is formed using Si as a material. Then, the periphery of the optical waveguide core is covered with a clad made of, for example, silica having a refractive index lower than that of Si. With such a configuration, the refractive index difference between the optical waveguide core and the clad becomes extremely large, so that light can be strongly confined in the optical waveguide core. As a result, a small curved waveguide having a bending radius reduced to, for example, about 1 μm can be realized. Therefore, it is possible to create an optical circuit having a size comparable to that of an electronic circuit, which is advantageous for downsizing the entire optical device.

また、Si導波路では、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の半導体装置の製造過程を流用することが可能である。そのため、チップ上に電子機能回路と光機能回路とを一括形成する光電融合(シリコンフォトニクス)の実現が期待されている。   Further, in the Si waveguide, it is possible to divert the manufacturing process of a semiconductor device such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Therefore, realization of photoelectric fusion (silicon photonics) in which electronic functional circuits and optical functional circuits are collectively formed on a chip is expected.

このSi導波路を光コヒーレント検波に用いる際に有用な回路が光ハイブリッド回路である。図12を参照して、光ハイブリッド回路の従来例を説明する。図12は、光ハイブリッド回路の従来例を説明する模式図である。   A circuit useful when this Si waveguide is used for optical coherent detection is an optical hybrid circuit. A conventional example of an optical hybrid circuit will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a conventional example of an optical hybrid circuit.

光ハイブリッド回路は、第1及び第2の入力分岐素子202及び204と、それぞれ長手方向に延在する第1〜第4の光導波路212、214、216及び218と、位相回転素子220と、第1及び第2の方向性結合器232及び234とを備えて構成される。第1の入力分岐素子202に、第1及び第2の光導波路212及び214が接続されており、第2の入力分岐素子204に、第3及び第4の光導波路216及び218が接続されている。第2の光導波路214と第3の光導波路216とは交差し、第1及び第3の光導波路212及び216が第1の方向性結合器232に接続され、第2及び第4の光導波路214及び218が第2の方向性結合器234に接続されている。また、第4の光導波路218には、位相回転素子220が設けられている。位相回転素子220は、第4の光導波路218を伝播する光に90度(π/2)の位相回転を施す。   The optical hybrid circuit includes first and second input branch elements 202 and 204, first to fourth optical waveguides 212, 214, 216, and 218 extending in the longitudinal direction, a phase rotation element 220, The first and second directional couplers 232 and 234 are provided. The first and second optical waveguides 212 and 214 are connected to the first input branch element 202, and the third and fourth optical waveguides 216 and 218 are connected to the second input branch element 204. Yes. The second optical waveguide 214 and the third optical waveguide 216 intersect, the first and third optical waveguides 212 and 216 are connected to the first directional coupler 232, and the second and fourth optical waveguides 214 and 218 are connected to the second directional coupler 234. The fourth optical waveguide 218 is provided with a phase rotation element 220. The phase rotation element 220 performs phase rotation of 90 degrees (π / 2) on the light propagating through the fourth optical waveguide 218.

この光ハイブリッド回路には、これまで多くの改良が加えられている。先ず、構成要素を少なくするために、2×4型の多モード干渉(MMI:Muli−Mode−Inteference)カプラを使用することが考えられた(例えば、特許文献1参照)。   Many improvements have been made to this optical hybrid circuit. First, in order to reduce the number of components, it has been considered to use a 2 × 4 type multi-mode interference (MMI) coupler (see, for example, Patent Document 1).

この特許文献1に開示されている光ハイブリッド回路は、1つのMMIカプラで実現される。   The optical hybrid circuit disclosed in Patent Document 1 is realized by one MMI coupler.

しかも、入力分岐素子と方向性結合器の間をつなぎ、90度の位相回転を発生させるためのシングルモード導波路が存在しない。このため、シングルモード導波路で生じがちな位相誤差を回避できる。   In addition, there is no single mode waveguide for connecting the input branch element and the directional coupler to generate a phase rotation of 90 degrees. Therefore, it is possible to avoid a phase error that tends to occur in a single mode waveguide.

しかし、必要な位相関係を得るためには、4本の光導波路のうち3本を交差配置する必要がある。光導波路の交差には、ある程度の角度の保持が必要になるなど、回路の小型化が難しかったり、設計が面倒であったりする。   However, in order to obtain the necessary phase relationship, it is necessary to cross three of the four optical waveguides. At the intersection of the optical waveguides, it is difficult to reduce the size of the circuit and the design is troublesome.

この特許文献1の課題を解決するために、2×4MMIカプラの4つの出力ポートのうち、2つの出力ポートに2×2MMIカプラを接続し、さらに、MMIカプラとして幅テーパMMIカプラを用いる技術がある(例えば、特許文献2参照)。   In order to solve the problem of Patent Document 1, there is a technique in which a 2 × 2 MMI coupler is connected to two output ports among four output ports of a 2 × 4 MMI coupler, and a width taper MMI coupler is used as the MMI coupler. Yes (see, for example, Patent Document 2).

また、90度の位相回転をシングルモード導波路で生じさせるのではなく、入力分岐素子として1×2MMIカプラと2×2MMIカプラを使用する技術がある(例えば、特許文献3参照)。特許文献3の光ハイブリッド回路では、位相回転をシングルモード導波路で生じさせないことから、幅誤差に強くなる。   In addition, there is a technique that uses a 1 × 2 MMI coupler and a 2 × 2 MMI coupler as input branch elements instead of causing 90-degree phase rotation in a single-mode waveguide (see, for example, Patent Document 3). In the optical hybrid circuit of Patent Document 3, phase rotation is not caused in the single mode waveguide, and thus it is strong against a width error.

特開2012−518202号公報JP 2012-518202 A 特許第5287527号Japanese Patent No. 5287527 特開2011−520791号公報JP 2011-520791 A

しかしながら、特許文献2の光ハイブリッド回路では、幅テーパMMIカプラを用いたとしても、ポート数の多い2×4MMIカプラでは、素子長が長くなる。このため、光ハイブリッド回路の小型化には不利である。また、特許文献1及び3のいずれの光ハイブリッド回路でも、素子間などにシングルモード導波路を用いると、幅誤差に弱くなる欠点がある。   However, in the optical hybrid circuit of Patent Document 2, even if a width taper MMI coupler is used, a 2 × 4 MMI coupler with a large number of ports increases the element length. For this reason, it is disadvantageous for miniaturization of the optical hybrid circuit. Further, in any of the optical hybrid circuits of Patent Documents 1 and 3, there is a disadvantage that a single mode waveguide is used between elements and the like is weak against a width error.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、幅誤差に強く、小型化に有利な光ハイブリッド回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical hybrid circuit that is resistant to width errors and is advantageous for downsizing.

上述した目的を達成するために、この発明の光ハイブリッド回路は、入力部と、第1及び第2の出力部を備え、入力部に入力される光を2分岐して、互いにπ/2の位相差を与えて、第1及び第2の出力部から出力する第1の1×2カプラと、それぞれ、入力部及び出力部を備え、入力部に入力される光を出力部から出力する、第1及び第2の1×1カプラと、第1及び第2の入力部、並びに、第1及び第2の出力部を備え、第1の入力部に入力される光を第2の出力部から出力し、第2の入力部に入力される光を第1の出力部から出力する第1の2×2カプラと、それぞれ、第1及び第2の入力部、並びに、第1及び第2の出力部を備え、第1及び第2の入力部に入力される光をミキシングして、第1及び第2の出力部から出力する、第2及び第3の2×2カプラとを備えて構成される。   In order to achieve the above-described object, an optical hybrid circuit according to the present invention includes an input unit and first and second output units, splits the light input to the input unit into two, and is π / 2 from each other. A first 1 × 2 coupler that outputs a phase difference and outputs from the first and second output units, and an input unit and an output unit, respectively, and outputs light input to the input unit from the output unit. The first and second 1 × 1 couplers, the first and second input units, and the first and second output units, and the light input to the first input unit is output to the second output unit. From the first output unit, the first and second input units, and the first and second, respectively. The second and second output units are provided to mix light input to the first and second input units and output the light from the first and second output units. Constructed and a third 2 × 2 coupler.

第1の1×2カプラの第1の出力部が、第1の2×2カプラの第2の入力部に接続され、第1の1×2カプラの第2の出力部が、第2の1×1カプラの入力部に接続される。第1の1×1カプラの出力部が、第2の2×2カプラの第1の入力部に接続され、第2の1×1カプラの出力部が、第3の2×2カプラの第2の入力部に接続され、第1の2×2カプラの第1の出力部が、第2の2×2カプラの第2の入力部に接続され、及び、第1の2×2カプラの第2の出力部が、第3の2×2カプラの第1の入力部に接続される。第1の光が、第1の1×2カプラの入力部に入力され、第2の光が2分岐されて、一方が第1の1×1カプラの入力部に入力され、他方が第1の2×2カプラの第1の入力部に入力される。   The first output of the first 1 × 2 coupler is connected to the second input of the first 2 × 2 coupler, and the second output of the first 1 × 2 coupler is the second Connected to the input of a 1 × 1 coupler. The output of the first 1 × 1 coupler is connected to the first input of the second 2 × 2 coupler, and the output of the second 1 × 1 coupler is the second of the third 2 × 2 coupler. The first output of the first 2 × 2 coupler is connected to the second input of the second 2 × 2 coupler, and the first 2 × 2 coupler The second output is connected to the first input of the third 2 × 2 coupler. The first light is input to the input unit of the first 1 × 2 coupler, the second light is branched into two, one is input to the input unit of the first 1 × 1 coupler, and the other is the first To the first input section of the 2 × 2 coupler.

この発明の光ハイブリッド回路によれば、カプラを直接接続しているので、小型化に有利である。例えば、全長が従来の光ハイブリッド回路の110μmに対し、80μm以下にすることができる。   According to the optical hybrid circuit of the present invention, since the coupler is directly connected, it is advantageous for miniaturization. For example, the total length can be set to 80 μm or less with respect to 110 μm of the conventional optical hybrid circuit.

第1光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a 1st optical hybrid circuit. 第1光ハイブリッド回路の大きさを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the magnitude | size of a 1st optical hybrid circuit. 第2光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a 2nd optical hybrid circuit. 第3光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a 3rd optical hybrid circuit. 第4光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a 4th optical hybrid circuit. 第5光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a 5th optical hybrid circuit. 第1光ハイブリッド回路の他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of a 1st optical hybrid circuit. 第1の1×1カプラと第1の2×2カプラを通る光の位相関係を判定するためのシミュレーションを説明する図である。It is a figure explaining the simulation for determining the phase relationship of the light which passes 1st 1 * 1 coupler and 1st 2 * 2 coupler. 第1光ハイブリッド回路の動作のシミュレーションを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the simulation of operation | movement of a 1st optical hybrid circuit. 第1光ハイブリッド回路の他の構成例の動作のシミュレーションを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the simulation of the operation | movement of the other structural example of a 1st optical hybrid circuit. 第1光ハイブリッド回路の他の構成例の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the other structural example of a 1st optical hybrid circuit. 光ハイブリッド回路の従来例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the prior art example of an optical hybrid circuit.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shape, size, and arrangement relationship of each component are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described. However, the material and numerical conditions of each component are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.

(第1実施形態)
図1を参照して、この発明の第1実施形態に係る光ハイブリッド回路(以下、第1光ハイブリッド回路とも称する。)を説明する。図1は、第1光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。図1(A)は、第1光ハイブリッド回路を示す概略平面図である。また、図1(B)は、図1(A)に示す構造体をI−I線で切り取った概略的端面図である。なお、図1(A)では、後述する支持基板及びクラッドを省略して示してある。
(First embodiment)
An optical hybrid circuit (hereinafter also referred to as a first optical hybrid circuit) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the first optical hybrid circuit. FIG. 1A is a schematic plan view showing a first optical hybrid circuit. FIG. 1B is a schematic end view of the structure shown in FIG. In FIG. 1A, a support substrate and a clad described later are omitted.

なお、以下の説明では、各構成要素について、光伝播方向に沿った方向を長さ方向とする。また、支持基板の厚さに沿った方向を厚さ方向とする。また、長さ方向及び厚さ方向に直交する方向を幅方向とする。   In the following description, for each component, the direction along the light propagation direction is the length direction. The direction along the thickness of the support substrate is the thickness direction. Moreover, let the direction orthogonal to a length direction and a thickness direction be a width direction.

第1光ハイブリッド回路は、支持基板10とクラッド20と光導波路コア30とを備えて構成されている。   The first optical hybrid circuit includes a support substrate 10, a clad 20, and an optical waveguide core 30.

支持基板10は、例えば単結晶Siを材料とした平板状体で構成されている。   The support substrate 10 is composed of a flat plate made of, for example, single crystal Si.

クラッド20は、支持基板10上に設けられている。クラッド20は、支持基板10の上面を被覆し、かつ、光導波路コア30を包含して形成されている。クラッド20は、例えば酸化シリコン(SiO)を材料として形成されている。 The clad 20 is provided on the support substrate 10. The clad 20 covers the upper surface of the support substrate 10 and includes the optical waveguide core 30. The clad 20 is formed using, for example, silicon oxide (SiO 2 ) as a material.

光導波路コア30は、クラッド20よりも高い屈折率を有する例えばシリコン(Si)を材料として形成されている。その結果、光導波路コア30は、光の伝送路として機能し、光導波路コア30に入力された光は、光導波路コア30の平面形状に応じた伝播方向に伝播する。   The optical waveguide core 30 is made of, for example, silicon (Si) having a higher refractive index than that of the clad 20. As a result, the optical waveguide core 30 functions as a light transmission path, and the light input to the optical waveguide core 30 propagates in the propagation direction according to the planar shape of the optical waveguide core 30.

ここで、光導波路コア30を伝播する光が支持基板10へ逃げるのを防止するために、光導波路コア30は、支持基板10から少なくとも1μm以上離間して形成されているのが好ましい。   Here, in order to prevent light propagating through the optical waveguide core 30 from escaping to the support substrate 10, the optical waveguide core 30 is preferably formed at least 1 μm apart from the support substrate 10.

光導波路コア30の厚さは、シングルモード条件を達成できる厚さ、例えば、200〜500nmの厚さであることが望ましい。例えば、光ハイブリッド回路を1550nmの波長帯域で用いる場合は、光導波路コア30の厚さを200nmにすることができる。   The thickness of the optical waveguide core 30 is desirably a thickness that can achieve a single mode condition, for example, a thickness of 200 to 500 nm. For example, when the optical hybrid circuit is used in a wavelength band of 1550 nm, the thickness of the optical waveguide core 30 can be set to 200 nm.

第1光ハイブリッド回路は、第1及び第2の1×2カプラ102及び104、第1及び第2の1×1カプラ112及び114、並びに、第1、第2及び第3の2×2カプラ122、124及び126を備えて構成される。これら、各カプラは、光導波路コア30の平面形状に応じて、いわゆる多モード干渉(MMI)カプラとして構成される。   The first optical hybrid circuit includes first and second 1 × 2 couplers 102 and 104, first and second 1 × 1 couplers 112 and 114, and first, second, and third 2 × 2 couplers. 122, 124 and 126. Each of these couplers is configured as a so-called multimode interference (MMI) coupler according to the planar shape of the optical waveguide core 30.

先ず、各カプラについて説明する。   First, each coupler will be described.

第1の1×2カプラ102は、入力部102aと、第1及び第2の出力部102c及び102dを備えて構成される。第1の1×2カプラ102は、入力部102aに入力される光を2分岐して、互いにπ/2の位相差を与えて、第1及び第2の出力部102c及び102dから出力する。   The first 1 × 2 coupler 102 includes an input unit 102a and first and second output units 102c and 102d. The first 1 × 2 coupler 102 divides the light input to the input unit 102 a into two, gives a phase difference of π / 2 to each other, and outputs it from the first and second output units 102 c and 102 d.

第2の1×2カプラ104は、入力部104aと、第1及び第2の出力部104c及び104dを備えて構成される。第2の1×2カプラ104は、入力部104aに入力される光を2分岐して、第1及び第2の出力部104c及び104dから出力する。   The second 1 × 2 coupler 104 includes an input unit 104a and first and second output units 104c and 104d. The second 1 × 2 coupler 104 divides the light input to the input unit 104a into two and outputs the light from the first and second output units 104c and 104d.

第1の1×1カプラ112は、入力部112aと、出力部112cを備えて構成される。第1の1×1カプラ112は、入力部112aに入力される光を出力部112cから出力する。   The first 1 × 1 coupler 112 includes an input unit 112a and an output unit 112c. The first 1 × 1 coupler 112 outputs light input to the input unit 112a from the output unit 112c.

第2の1×1カプラ114は、入力部114aと、出力部114cを備えて構成される。第2の1×1カプラ114は、入力部114aに入力される光を出力部114cから出力する。   The second 1 × 1 coupler 114 includes an input unit 114a and an output unit 114c. The second 1 × 1 coupler 114 outputs the light input to the input unit 114a from the output unit 114c.

第1の2×2カプラ122は、第1の入力部122a、第2の入力部122b、第1の出力部122c、及び、第2の出力部122dを備えて構成される。第1の2×2カプラ122は、第1の入力部122aに入力される光を第2の出力部122dから出力し、第2の入力部122bに入力される光を第1の出力部122cから出力する。   The first 2 × 2 coupler 122 includes a first input unit 122a, a second input unit 122b, a first output unit 122c, and a second output unit 122d. The first 2 × 2 coupler 122 outputs the light input to the first input unit 122a from the second output unit 122d and the light input to the second input unit 122b to the first output unit 122c. Output from.

第2の2×2カプラ124は、第1の入力部124a、第2の入力部124b、第1の出力部124c、及び、第2の出力部124dを備えて構成される。第2の2×2カプラ124は、第1の入力部124a、及び、第2の入力部124bに入力される光をミキシングして、第1の出力部124c、及び、第2の出力部124dから出力する。すなわち、第1の入力部124aに入力される光を2分岐して、π/2の位相差を与えてそれぞれ第1の出力部124c、及び、第2の出力部124dに送り、かつ、第2の入力部124bに入力される光を2分岐して、π/2の位相差を与えてそれぞれ第1の出力部124c、及び、第2の出力部124dに送る。第1の出力部124c、及び、第2の出力部126dは、第1の入力部124a、及び、第2の入力部124bから送られた光を合波して出力する。   The second 2 × 2 coupler 124 includes a first input unit 124a, a second input unit 124b, a first output unit 124c, and a second output unit 124d. The second 2 × 2 coupler 124 mixes the light input to the first input unit 124a and the second input unit 124b, and the first output unit 124c and the second output unit 124d. Output from. That is, the light input to the first input unit 124a is branched into two, given a phase difference of π / 2, respectively sent to the first output unit 124c and the second output unit 124d, and the first The light input to the second input unit 124b is branched into two, given a phase difference of π / 2, and sent to the first output unit 124c and the second output unit 124d, respectively. The first output unit 124c and the second output unit 126d multiplex and output the light transmitted from the first input unit 124a and the second input unit 124b.

第3の2×2カプラ126は、第1の入力部126a、第2の入力部126b、第1の出力部126c、及び、第2の出力部126dを備えて構成される。第3の2×2カプラ126は、第2の2×2カプラ124と同様に、第1の入力部126a、及び、第2の入力部126bに入力される光をミキシングして、第1の出力部126c、及び、第2の出力部126dから出力する。   The third 2 × 2 coupler 126 includes a first input unit 126a, a second input unit 126b, a first output unit 126c, and a second output unit 126d. Similarly to the second 2 × 2 coupler 124, the third 2 × 2 coupler 126 mixes the light input to the first input unit 126a and the second input unit 126b, and the first 2 × 2 coupler 126 Output from the output unit 126c and the second output unit 126d.

次に、カプラ間の接続関係について説明する。   Next, the connection relationship between the couplers will be described.

第1の1×2カプラ102の入力部102aには、第1の入力導波路132が接続されている。また、第1の1×2カプラ102の第1の出力部102cが、第1の2×2カプラ122の第2の入力部122bに接続され、第1の1×2カプラ102の第2の出力部102dが、第2の1×1カプラ114の入力部114aに接続されている。   A first input waveguide 132 is connected to the input portion 102 a of the first 1 × 2 coupler 102. The first output unit 102 c of the first 1 × 2 coupler 102 is connected to the second input unit 122 b of the first 2 × 2 coupler 122, and the second output unit 102 b of the first 1 × 2 coupler 102 is connected to the second output unit 102 b. The output unit 102 d is connected to the input unit 114 a of the second 1 × 1 coupler 114.

第2の1×2カプラ104の入力部104aには、第2の入力導波路134が接続されている。第2の1×2カプラ104の第1の出力部104cが、第1の1×1カプラ112の入力部112aに接続され、第2の1×2カプラ104の第2の出力部104dが、第1の2×2カプラ122の第1の入力部122aに接続されている。   A second input waveguide 134 is connected to the input unit 104 a of the second 1 × 2 coupler 104. The first output section 104c of the second 1 × 2 coupler 104 is connected to the input section 112a of the first 1 × 1 coupler 112, and the second output section 104d of the second 1 × 2 coupler 104 is The first 2 × 2 coupler 122 is connected to the first input unit 122 a.

第1の1×1カプラ112の出力部112cが、第2の2×2カプラ124の第1の入力部124aに接続され、第2の1×1カプラ114の出力部114cが、第3の2×2カプラ126の第2の入力部126bに接続されている。また、第1の2×2カプラ122の第1の出力部122cが、第2の2×2カプラ124の第2の入力部124bに接続され、第1の2×2カプラ122の第2の出力部122dが、第3の2×2カプラ126の第1の入力部126aに接続されている。また、第2の2×2カプラ124の第1及び第2の出力部124c及び124d、並びに、第3の2×2カプラ126の第1及び第2の出力部126c及び126dには、それぞれ、第1〜4の出力導波路142、144、146及び148が接続される。   The output unit 112c of the first 1 × 1 coupler 112 is connected to the first input unit 124a of the second 2 × 2 coupler 124, and the output unit 114c of the second 1 × 1 coupler 114 is connected to the third input unit 124a. The 2 × 2 coupler 126 is connected to the second input 126b. The first output unit 122 c of the first 2 × 2 coupler 122 is connected to the second input unit 124 b of the second 2 × 2 coupler 124, and the second output unit 122 b of the first 2 × 2 coupler 122 is connected. The output unit 122 d is connected to the first input unit 126 a of the third 2 × 2 coupler 126. In addition, the first and second output units 124c and 124d of the second 2 × 2 coupler 124 and the first and second output units 126c and 126d of the third 2 × 2 coupler 126, respectively, The first to fourth output waveguides 142, 144, 146 and 148 are connected.

ここで、各カプラは、長手方向の面同士が直接接続されている。   Here, the longitudinal surfaces of each coupler are directly connected to each other.

すなわち、第1の1×2カプラ102の第1の出力部102cの長手方向の面が、第1の2×2カプラ122の第2の入力部122bの長手方向の面に接続され、第2の出力部102dの長手方向の面が、第2の1×1カプラ114の入力部114aの長手方向の面に接続されている。第2の1×2カプラ104の、第1の出力部104cの長手方向の面が、第1の1×1カプラ112の入力部112aの長手方向の面に接続され、第2の出力部104dの長手方向の面が、第1の2×2カプラ122の第1の入力部122aの長手方向の面に接続されている。第1の1×1カプラ112の出力部112cの長手方向の面が、第2の2×2カプラ124の第1の入力部124aの長手方向の面に接続され、第2の1×1カプラ114の出力部114cの長手方向の面が、第3の2×2カプラ126の第2の入力部126bの長手方向の面に接続されている。第1の2×2カプラ122の第1の出力部122cの長手方向の面が、第2の2×2カプラ124の第2の入力部124bの長手方向の面に接続され、第2の出力部122dの長手方向の面が、第3の2×2カプラ126の第1の入力部126aの長手方向の面に接続されている。   That is, the longitudinal surface of the first output portion 102c of the first 1 × 2 coupler 102 is connected to the longitudinal surface of the second input portion 122b of the first 2 × 2 coupler 122, and the second The output surface 102d is connected to the longitudinal surface of the input portion 114a of the second 1 × 1 coupler 114. The longitudinal surface of the first output unit 104c of the second 1 × 2 coupler 104 is connected to the longitudinal surface of the input unit 112a of the first 1 × 1 coupler 112, and the second output unit 104d. Is connected to the longitudinal surface of the first input portion 122a of the first 2 × 2 coupler 122. The longitudinal surface of the output portion 112c of the first 1 × 1 coupler 112 is connected to the longitudinal surface of the first input portion 124a of the second 2 × 2 coupler 124, and the second 1 × 1 coupler The output surface 114 c of 114 is connected to the longitudinal surface of the second input portion 126 b of the third 2 × 2 coupler 126. The longitudinal surface of the first output portion 122c of the first 2 × 2 coupler 122 is connected to the longitudinal surface of the second input portion 124b of the second 2 × 2 coupler 124, and the second output. The longitudinal surface of the portion 122 d is connected to the longitudinal surface of the first input portion 126 a of the third 2 × 2 coupler 126.

第1光ハイブリッド回路をコヒーレント検波に用いる場合、第1の入力導波路132には、第1の光として、局発光が入力される。この局発光は、第1の1×2カプラ102で2分岐され、互いにπ/2の位相差が与えられて、第1の1×2カプラ102から出力される。第1の1×2カプラ102の2つの出力は、第1の2×2カプラ122と、第2の1×1カプラ114に送られる。   When the first optical hybrid circuit is used for coherent detection, local light is input to the first input waveguide 132 as the first light. This local light is branched into two by the first 1 × 2 coupler 102 and given a phase difference of π / 2, and is output from the first 1 × 2 coupler 102. The two outputs of the first 1 × 2 coupler 102 are sent to the first 2 × 2 coupler 122 and the second 1 × 1 coupler 114.

また、第2の入力導波路134には、第2の光として、信号光が入力される。この信号光は、第2の1×2カプラ104で2分岐され、第2の1×2カプラ104から出力される。第2の1×2カプラ104の2つの出力は、第1の2×2カプラ122と、第1の1×1カプラ112に送られる。   In addition, signal light is input to the second input waveguide 134 as the second light. This signal light is branched into two by the second 1 × 2 coupler 104 and is output from the second 1 × 2 coupler 104. The two outputs of the second 1 × 2 coupler 104 are sent to the first 2 × 2 coupler 122 and the first 1 × 1 coupler 112.

この第1光ハイブリッド回路は、後述するように、図12を参照して説明した光ハイブリッド回路の従来例と同様に機能する。   As will be described later, the first optical hybrid circuit functions in the same manner as the conventional example of the optical hybrid circuit described with reference to FIG.

図2を参照して、第1光ハイブリッド回路の大きさについて説明する。図2は、第1光ハイブリッド回路の大きさを説明するための模式図である。   The size of the first optical hybrid circuit will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the size of the first optical hybrid circuit.

第1の2×2カプラ122の長さ及び幅をそれぞれLm及びWmとし、光の波長をλ、透過屈折率をnとすると、Lm=4nWm/λの関係を満たす。 When the length and width of the first 2 × 2 coupler 122 are Lm and Wm, the wavelength of light is λ, and the transmission refractive index is n, the relationship of Lm = 4 nWm 2 / λ is satisfied.

ここで、長さを2倍のL´にすると、L´=8nWm/λとなり、このとき、一方の側面側から入った光が、同じ側面側から出力され、1×1カプラと同様に動作する。従って、Wmと、Lm=L´を満たす幅W´とは、Wm=W´×21/2を満たす。実際には、MMIカプラの外側を伝播する光があるため、微調整が必要になるが、第1及び第2の1×1カプラ112及び114と、第1の2×2カプラ122の長さは互いに等しく、第1の2×2カプラ122の幅を、第1及び第2の1×1カプラ112及び114の幅の略21/2倍にすればよい。 Here, when the length is set to L 'twice, L' = 8 nWm 2 / λ. At this time, light entering from one side surface is output from the same side surface, similarly to the 1 × 1 coupler. Operate. Therefore, Wm and the width W ′ satisfying Lm = L ′ satisfy Wm = W ′ × . Actually, since there is light propagating outside the MMI coupler, fine adjustment is necessary. However, the lengths of the first and second 1 × 1 couplers 112 and 114 and the first 2 × 2 coupler 122 are long. Are equal to each other, and the width of the first 2 × 2 coupler 122 may be approximately 2 1/2 times the width of the first and second 1 × 1 couplers 112 and 114.

このように構成することで、第1及び第2の1×1カプラ112及び114では、一方の側面側から入った光が、同じ側面側から出力され、第1の2×2カプラ122では、一方の側面側から入った光が、他方の側面側から出力される。   With this configuration, in the first and second 1 × 1 couplers 112 and 114, light entering from one side is output from the same side, and in the first 2 × 2 coupler 122, Light entering from one side is output from the other side.

第2及び第3の2×2カプラ124及び126は、第1の1×2カプラ102と、同じ長さ及び幅で構成される。第1の1×2カプラ102、並びに、第2及び第3の2×2カプラ124及び126の長さ及び幅をそれぞれL及びWとすると、L=4nW/λとなる。 The second and third 2 × 2 couplers 124 and 126 are configured with the same length and width as the first 1 × 2 coupler 102. If the lengths and widths of the first 1 × 2 coupler 102 and the second and third 2 × 2 couplers 124 and 126 are L and W, respectively, L = 4 nW 2 / λ.

第1の2×2カプラ122の幅Wmは、第2及び第3の2×2カプラ124及び126の間隔Gと、第1の2×2カプラ122と、第2及び第3の2×2カプラ124及び126との接続幅wsとを用いると、Wm=G+2ws程度となる。   The width Wm of the first 2 × 2 coupler 122 is determined by the distance G between the second and third 2 × 2 couplers 124 and 126, the first 2 × 2 coupler 122, and the second and third 2 × 2 couplers. When the connection width ws with the couplers 124 and 126 is used, Wm = G + 2ws.

また、第1及び第2出力導波路142及び144、第3及び第4出力導波路146及び148のそれぞれの間隔をSとし、導波路幅をwとすると、W=S+2wとなる。   Further, if the interval between the first and second output waveguides 142 and 144, the third and fourth output waveguides 146 and 148 is S, and the waveguide width is w, W = S + 2w.

ここで、光ハイブリッド回路の全長を第1の1×2カプラ102の入力部102aの長手方向の端部と、第2及び第3の2×2カプラ124及び126の第1出力部124c及び126c、及び、第2出力部124d及び126dの長手方向の端部との間の距離とする。このとき、光ハイブリッド回路の全長は、L+Lm+L=4n(W+Wm+W)/λとなる。W=S+2w、Wm=G+2wsを用いて、さらに、w=ws及びS=Gと仮定すると、光ハイブリッド回路の全長は、4n(3×(S+2w))/λとなる。 Here, the total length of the optical hybrid circuit is the lengthwise end of the input portion 102a of the first 1 × 2 coupler 102, and the first output portions 124c and 126c of the second and third 2 × 2 couplers 124 and 126. , And the distance between the second output portions 124d and 126d in the longitudinal direction. At this time, the total length of the optical hybrid circuit is L + Lm + L = 4n (W 2 + Wm 2 + W 2 ) / λ. Assuming that W = S + 2w and Wm = G + 2ws, and further assuming that w = ws and S = G, the total length of the optical hybrid circuit is 4n (3 × (S + 2w) 2 ) / λ.

このとき、w=0.5μm、S=1μm、n=2.4、λ=1.55μmであれば、全長は、74.3μmになる。   At this time, if w = 0.5 μm, S = 1 μm, n = 2.4, λ = 1.55 μm, the total length is 74.3 μm.

以上説明したように、この発明の光ハイブリッド回路によれば、カプラを直接接続しているので、小型化に有利である。例えば、全長が従来の光ハイブリッド回路の110μmに対し、80μm以下にすることができる。   As described above, according to the optical hybrid circuit of the present invention, since the coupler is directly connected, it is advantageous for miniaturization. For example, the total length can be set to 80 μm or less with respect to 110 μm of the conventional optical hybrid circuit.

(第2実施形態)
第1光ハイブリッド回路において、隣り合うカプラ間のギャップが最も狭くなるのは、第1の1×2カプラと、第2の1×2カプラの間のギャップgである。これは、第2の1×2カプラの出力部の幅を確保するために、第2の1×2カプラの幅全体が広くなるためである。ギャップgが狭いと、第1及び第2の1×2カプラの間で不要な結合が起こり、正常に動作しないことが考えられる。このため、ギャップgを大きくするのが良い。
(Second Embodiment)
In the first optical hybrid circuit, the gap between adjacent couplers is the narrowest in the gap g between the first 1 × 2 coupler and the second 1 × 2 coupler. This is because the entire width of the second 1 × 2 coupler is increased in order to ensure the width of the output portion of the second 1 × 2 coupler. If the gap g is narrow, unnecessary coupling may occur between the first and second 1 × 2 couplers, and it may not operate normally. For this reason, it is preferable to increase the gap g.

しかしながら、第1光ハイブリッド回路でそのままギャップgを大きくすると、第1の2×2カプラの幅Wmが大きくなり、結果的に、光ハイブリッド回路の全長が長くなってしまう。   However, if the gap g is increased as it is in the first optical hybrid circuit, the width Wm of the first 2 × 2 coupler is increased, and as a result, the overall length of the optical hybrid circuit is increased.

そこで、この発明の第2実施形態に係る光ハイブリッド回路(以下、第2光ハイブリッド回路とも称する。)は、第2の1×2カプラの後段に第4の2×2カプラを備えて構成される。   Thus, an optical hybrid circuit according to the second embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as a second optical hybrid circuit) is configured to include a fourth 2 × 2 coupler after the second 1 × 2 coupler. The

図3を参照して、第2光ハイブリッド回路を説明する。図3は、第2光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。第2光ハイブリッド回路は、第4の2×2カプラを備える点が第1光ハイブリッド回路と異なっている。それ以外の構成については、第1光ハイブリッド回路と同様なので、重複する説明を省略することもある。   The second optical hybrid circuit will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the second optical hybrid circuit. The second optical hybrid circuit is different from the first optical hybrid circuit in that it includes a fourth 2 × 2 coupler. Since the other configuration is the same as that of the first optical hybrid circuit, the overlapping description may be omitted.

第4の2×2カプラ128は、第1及び第2の入力部128a及び128b、並びに、第1及び第2の出力部128c及び128dを備えて構成される。第4の2×2カプラ128は、第1及び第2の入力部128a及び128bに入力される光をミキシングして、第1及び第2の出力部128c及び128dから出力する。第4の2×2カプラ128は、第1の1×2カプラ102、並びに、第2及び第3の2×2カプラ124及び126と同じ長さ及び幅で構成される。第4の2×2カプラ128はMMIカプラとして構成される。   The fourth 2 × 2 coupler 128 includes first and second input units 128a and 128b, and first and second output units 128c and 128d. The fourth 2 × 2 coupler 128 mixes the light input to the first and second input units 128a and 128b and outputs the mixed light from the first and second output units 128c and 128d. The fourth 2 × 2 coupler 128 is configured with the same length and width as the first 1 × 2 coupler 102 and the second and third 2 × 2 couplers 124 and 126. The fourth 2 × 2 coupler 128 is configured as an MMI coupler.

第2光ハイブリッド回路では、第2の1×2カプラ104の第1の出力部104cの長手方向の面が、第4の2×2カプラ128の第1の入力部128aの長手方向の面に直接接続され、第2の1×2カプラ104の第2の出力部104dの長手方向の面が、第4の2×2カプラ128の第2の入力部128bの長手方向の面に直接接続されている。また、第4の2×2カプラ128の第1の出力部128cの長手方向の面が、第1の1×1カプラ112の入力部112aの長手方向の面に直接接続され、第2の出力部128dの長手方向の面が、第1の2×2カプラ122の第1の入力部122aの長手方向の面に直接接続されている。   In the second optical hybrid circuit, the longitudinal surface of the first output unit 104c of the second 1 × 2 coupler 104 is aligned with the longitudinal surface of the first input unit 128a of the fourth 2 × 2 coupler 128. Directly connected, the longitudinal surface of the second output 104d of the second 1 × 2 coupler 104 is directly connected to the longitudinal surface of the second input 128b of the fourth 2 × 2 coupler 128. ing. Further, the longitudinal surface of the first output portion 128c of the fourth 2 × 2 coupler 128 is directly connected to the longitudinal surface of the input portion 112a of the first 1 × 1 coupler 112, so that the second output. The longitudinal surface of the portion 128 d is directly connected to the longitudinal surface of the first input portion 122 a of the first 2 × 2 coupler 122.

第4の2×2カプラ128は、第1及び第2の入力部128a及び128bに入力される光をミキシングして出力する構成であるが、第2の1×2カプラ104で2分岐された同じ信号が、第1及び第2の入力部128a及び128bに入力されるので、実質的に、第1及び第2の入力部128a及び128bに入力された光と同じ光を、第1及び第2の出力部128c及び128dから出力する。従って、第2の1×2カプラ104と第4の2×2カプラ128とで、第1光ハイブリッド回路の第2の1×2カプラと同様に機能する。   The fourth 2 × 2 coupler 128 is configured to mix and output the light input to the first and second input units 128 a and 128 b, but is branched into two by the second 1 × 2 coupler 104. Since the same signal is input to the first and second input units 128a and 128b, substantially the same light as the light input to the first and second input units 128a and 128b is used. 2 output units 128c and 128d. Accordingly, the second 1 × 2 coupler 104 and the fourth 2 × 2 coupler 128 function in the same manner as the second 1 × 2 coupler of the first optical hybrid circuit.

この第2光ハイブリッド回路では、第1の1×2カプラ102と隣接するカプラが、第1の1×2カプラ102と同じ長さ及び幅の第4の2×2カプラ128であり、第1の1×2カプラ102と第4の2×2カプラ128の間隔は、第2及び第3の2×2カプラ124及び126の間隔Gと等しくなる。従って、第1の1×2カプラ102と、第2の1×2カプラ104の間のギャップgが小さくなるという問題はない。   In this second optical hybrid circuit, a coupler adjacent to the first 1 × 2 coupler 102 is a fourth 2 × 2 coupler 128 having the same length and width as the first 1 × 2 coupler 102. The interval between the 1 × 2 coupler 102 and the fourth 2 × 2 coupler 128 is equal to the interval G between the second and third 2 × 2 couplers 124 and 126. Therefore, there is no problem that the gap g between the first 1 × 2 coupler 102 and the second 1 × 2 coupler 104 becomes small.

第2光ハイブリッド回路で、最も間隔が小さくなるのは、第2の1×2カプラ104と、第1の入力光導波路132の間隔であるが、第1の入力光導波路132の接続位置を、第2の1×2カプラ104から遠い側に設定すれば、十分に間隔を広くできる。   In the second optical hybrid circuit, the smallest interval is the interval between the second 1 × 2 coupler 104 and the first input optical waveguide 132. The connection position of the first input optical waveguide 132 is If the distance is set farther from the second 1 × 2 coupler 104, the interval can be sufficiently widened.

なお、第2光ハイブリッド回路では、第1光ハイブリッド回路に比べて、第2の1×2カプラの長さ分、全長が長くなるが、第2の1×2カプラの長さは10μm程度であり、これを加えたとしても、従来の光ハイブリッド回路よりも全長が短くなる。   In the second optical hybrid circuit, the total length is longer by the length of the second 1 × 2 coupler than in the first optical hybrid circuit, but the length of the second 1 × 2 coupler is about 10 μm. Even if this is added, the total length is shorter than that of the conventional optical hybrid circuit.

(第3実施形態)
図4を参照して、この発明の第3実施形態に係る光ハイブリッド回路(以下、第3光ハイブリッド回路とも称する。)を説明する。図4は、第3光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
(Third embodiment)
An optical hybrid circuit (hereinafter also referred to as a third optical hybrid circuit) according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the third optical hybrid circuit.

第1光ハイブリッド回路では、カプラ間が長手方向の端面で接続されているのに対し、第3光ハイブリッド回路では、カプラ間が側面で接続されている点が異なっている。それ以外の構成については、第1光ハイブリッド回路と同様なので、重複する説明を省略することもある。   In the first optical hybrid circuit, the couplers are connected at the end faces in the longitudinal direction, whereas in the third optical hybrid circuit, the couplers are connected at the side faces. Since the other configuration is the same as that of the first optical hybrid circuit, the overlapping description may be omitted.

第3光ハイブリッド回路では、第1の1×2カプラ102の第1の出力部102cの側面が、第1の2×2カプラ122の第2の入力部122bの側面に接続され、第2の出力部102dの側面が、第2の1×1カプラ114の入力部114aの側面に接続されている。   In the third optical hybrid circuit, the side surface of the first output unit 102c of the first 1 × 2 coupler 102 is connected to the side surface of the second input unit 122b of the first 2 × 2 coupler 122, and the second The side surface of the output unit 102 d is connected to the side surface of the input unit 114 a of the second 1 × 1 coupler 114.

また、第1の1×1カプラ112の出力部112cの側面が、第2の2×2カプラ124の第1の入力部124aの側面に接続され、第2の1×1カプラ114の出力部114cの側面が、第3の2×2カプラ126の第2の入力部126bの側面に接続されている。また、第1の2×2カプラ122の第1の出力部122cの側面が、第2の2×2カプラ124の第2の入力部124bの側面に接続され、第2の出力部122dの側面が、第3の2×2カプラ126の第1の入力部126aの側面に接続されている。   The side surface of the output unit 112 c of the first 1 × 1 coupler 112 is connected to the side surface of the first input unit 124 a of the second 2 × 2 coupler 124, and the output unit of the second 1 × 1 coupler 114. The side surface of 114 c is connected to the side surface of the second input portion 126 b of the third 2 × 2 coupler 126. The side surface of the first output unit 122c of the first 2 × 2 coupler 122 is connected to the side surface of the second input unit 124b of the second 2 × 2 coupler 124, and the side surface of the second output unit 122d. Is connected to the side surface of the first input section 126 a of the third 2 × 2 coupler 126.

なお、対称性の観点から、第1の入力導波路132は、第1の1×2カプラ102の入力部102aの側面に接続され、第1〜4の出力導波路142、144、146及び148は、それぞれ、第2の2×2カプラ124の第1の出力部124c及び第2の出力部124dの側面、並びに、第3の2×2カプラ126の第1の出力部126c及び第2の出力部126dの側面に接続されている。   From the viewpoint of symmetry, the first input waveguide 132 is connected to the side surface of the input unit 102a of the first 1 × 2 coupler 102, and the first to fourth output waveguides 142, 144, 146, and 148 are connected. Are the side surfaces of the first output portion 124c and the second output portion 124d of the second 2 × 2 coupler 124, and the first output portion 126c and the second output portion of the third 2 × 2 coupler 126, respectively. It is connected to the side surface of the output part 126d.

また、第2の1×2カプラ104の第1の出力部104cと、第1の1×1カプラ112の入力部112aの側面との間、及び、第2の1×2カプラ104の第2の出力部104dと、第1の2×2カプラ122の第1の入力部122aの側面との間には、それぞれ、接続導波路150が設けられている。接続導波路150は、平面形状が、例えば幅が500nmで長さ2〜3μmの長方形状に形成されている。   In addition, the second output of the first 1 × 2 coupler 104 and the second output of the second 1 × 2 coupler 104 are between the first output unit 104 c of the second 1 × 2 coupler 104 and the side surface of the input unit 112 a of the first 1 × 1 coupler 112. The connection waveguide 150 is provided between the output unit 104d of the first and the side surface of the first input unit 122a of the first 2 × 2 coupler 122, respectively. The connection waveguide 150 is formed in a rectangular shape having a planar shape, for example, a width of 500 nm and a length of 2 to 3 μm.

この第3光ハイブリッド回路では、第1の2×2カプラ122と、第1及び第2の1×1カプラ112及び114との間隔が、第2及び第3の2×2カプラ124及び126の幅程度となり、第2の2×2カプラ124と第3の2×2カプラ126との間隔が、第1の2×2カプラ122の幅程度となる。このため、各カプラ間での間隔の確保が容易になる。   In this third optical hybrid circuit, the distance between the first 2 × 2 coupler 122 and the first and second 1 × 1 couplers 112 and 114 is the same as that of the second and third 2 × 2 couplers 124 and 126. The width of the second 2 × 2 coupler 124 and the third 2 × 2 coupler 126 is about the width of the first 2 × 2 coupler 122. For this reason, it becomes easy to ensure the interval between the couplers.

(第4実施形態)
図5を参照して、この発明の第4実施形態に係る光ハイブリッド回路(以下、第4光ハイブリッド回路とも称する。)を説明する。図5は、第4光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
(Fourth embodiment)
An optical hybrid circuit (hereinafter also referred to as a fourth optical hybrid circuit) according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the fourth optical hybrid circuit.

第3光ハイブリッド回路では、カプラが側面で直接接続されている。このため、接続部において、多くの高次モードが発生して、損失が大きくなる傾向がある。そこで、第4光ハイブリッド回路では、第1の1×2カプラ102の第1の出力部102cの長手方向の面と、第1の2×2カプラ122の第2入力部122bの側面の間、及び、第1の1×2カプラ102の第2の出力部102dの長手方向の面と、第2の1×1カプラ114の入力部114aの側面の間、第1の1×1カプラ112の出力部112cの側面と、第2の2×2カプラ124の第1の入力部124aの長手方向の面の間、第2の1×1カプラ114の出力部114cの側面と、第3の2×2カプラ126の第2の入力部126bの長手方向の面の間、第1の2×2カプラ122の第1の出力部122cの側面と、第2の2×2カプラ124の第2の入力部124bの長手方向の面の間、及び、第1の2×2カプラ122の第2の出力部122dの側面と、第3の2×2カプラ126の第1の入力部126aの長手方向の面の間にそれぞれ接続導波路150を備えて構成される。   In the third optical hybrid circuit, the coupler is directly connected on the side surface. For this reason, many high-order modes occur in the connection portion, and the loss tends to increase. Therefore, in the fourth optical hybrid circuit, between the longitudinal surface of the first output unit 102c of the first 1 × 2 coupler 102 and the side surface of the second input unit 122b of the first 2 × 2 coupler 122, And between the longitudinal surface of the second output portion 102d of the first 1 × 2 coupler 102 and the side surface of the input portion 114a of the second 1 × 1 coupler 114, of the first 1 × 1 coupler 112. Between the side surface of the output unit 112c and the longitudinal surface of the first input unit 124a of the second 2 × 2 coupler 124, the side surface of the output unit 114c of the second 1 × 1 coupler 114, and the third 2 Between the longitudinal faces of the second input 126 b of the × 2 coupler 126, the side of the first output 122 c of the first 2 × 2 coupler 122, and the second of the second 2 × 2 coupler 124. Between the longitudinal faces of the input part 124b and the second output of the first 2 × 2 coupler 122 The connection waveguide 150 is provided between the side surface of the part 122d and the longitudinal surface of the first input part 126a of the third 2 × 2 coupler 126.

この第4光ハイブリッド回路では、第3光ハイブリッド回路と同様に、第1の2×2カプラ122と、第1及び第2の1×1カプラ112及び114との間隔が、第2及び第3の2×2カプラ124及び126の幅程度となり、第2の2×2カプラ124と第3の2×2カプラ126との間隔が、第1の2×2カプラ122の幅程度となる。このため、各カプラ間での間隔の確保が容易になる。また、第4光ハイブリッド回路では、カプラが側面で直接接続される構成ではないため、接続部における損失を緩和することができる。   In the fourth optical hybrid circuit, as in the third optical hybrid circuit, the distance between the first 2 × 2 coupler 122 and the first and second 1 × 1 couplers 112 and 114 is the second and third. 2 × 2 couplers 124 and 126, and the distance between the second 2 × 2 coupler 124 and the third 2 × 2 coupler 126 is about the width of the first 2 × 2 coupler 122. For this reason, it becomes easy to ensure the interval between the couplers. Further, in the fourth optical hybrid circuit, since the coupler is not configured to be directly connected on the side surface, loss at the connection portion can be reduced.

(第5実施形態)
図6を参照して、この発明の第5実施形態に係る光ハイブリッド回路(以下、第5光ハイブリッド回路とも称する。)を説明する。図6は、第5光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
(Fifth embodiment)
With reference to FIG. 6, an optical hybrid circuit according to a fifth embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as a fifth optical hybrid circuit) will be described. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the fifth optical hybrid circuit.

第5光ハイブリッド回路は、第1及び第2の1×1カプラ113及び115、第1〜3の2×2カプラ123、125及び127、並びに、第1及び第2の1×2カプラ103及び105が幅テーパ構造である点が、第1光ハイブリッド回路と異なっている。それ以外の構成については、第1光ハイブリッド回路と同様なので、重複する説明を省略することもある。   The fifth optical hybrid circuit includes first and second 1 × 1 couplers 113 and 115, first to second 2 × 2 couplers 123, 125 and 127, and first and second 1 × 2 couplers 103 and The point that 105 is a width taper structure is different from the first optical hybrid circuit. Since the other configuration is the same as that of the first optical hybrid circuit, the overlapping description may be omitted.

第1及び第2の1×1カプラ113及び115、第1〜3の2×2カプラ123、125及び127、並びに、第1の1×2カプラ103は、入力端及び出力端が同じ幅で、中央部の幅がこれより狭い幅テーパ構造である。この構成では、等価的なカプラの幅が狭くなる。この結果、カプラの長さを短くすることができ、第5光ハイブリッド回路の全長を短くすることができる。   The first and second 1 × 1 couplers 113 and 115, the first to third 2 × 2 couplers 123, 125 and 127, and the first 1 × 2 coupler 103 have the same width at the input end and the output end. The width of the central portion is narrower than this. In this configuration, the equivalent coupler width is reduced. As a result, the length of the coupler can be shortened, and the total length of the fifth optical hybrid circuit can be shortened.

また、第2の1×2カプラ105は、入力側に対し出力側の幅が広い幅テーパ構造となっている。   The second 1 × 2 coupler 105 has a width taper structure in which the output side is wider than the input side.

図6では、第1及び第2の1×1カプラ113及び115、第1〜3の2×2カプラ123、125及び127、並びに、第1及び第2の1×2カプラ103及び105が幅テーパ構造の例を示しているがこれに限定されない。   In FIG. 6, the first and second 1 × 1 couplers 113 and 115, the first to second 2 × 2 couplers 123, 125 and 127, and the first and second 1 × 2 couplers 103 and 105 are wide. Although the example of a taper structure is shown, it is not limited to this.

第1の2×2カプラ123、第1及び第2の1×1カプラ113及び115を幅テーパ構造にし、第1の1×2カプラ103、第2及び第3の2×2カプラ125及び127を等幅構造にしてもよいし、第1の1×2カプラ103、第2及び第3の2×2カプラ125及び127を幅テーパ構造にし、第1の2×2カプラ123、第1及び第2の1×1カプラ113及び115を等幅構造にしてもよい。   The first 2 × 2 coupler 123, the first and second 1 × 1 couplers 113 and 115 are formed in a width taper structure, and the first 1 × 2 coupler 103, the second and third 2 × 2 couplers 125 and 127 are formed. The first 1 × 2 coupler 103, the second and third 2 × 2 couplers 125 and 127 may have a width taper structure, and the first 2 × 2 coupler 123, first and second The second 1 × 1 couplers 113 and 115 may have an equal width structure.

また、第3及び第4光ハイブリッド回路のように、カプラの側面に入力あるいは側面から出力させる場合は、入力側及び出力側に等幅構造の部分を備えてもよい。   In addition, in the case where the side surface of the coupler is input or output from the side surface as in the third and fourth optical hybrid circuits, a portion having a uniform width structure may be provided on the input side and the output side.

(他の構成例)
幅誤差に強くするためには、シングルモード導波路を用いないことが好ましい。ただし、幅誤差に基づく位相誤差が生じないか、生じたとしても全体の機能に影響を及ぼさない程度にわずかであるならば、シングルモード導波路を一部に用いてもよい。
(Other configuration examples)
In order to be strong against the width error, it is preferable not to use a single mode waveguide. However, a single mode waveguide may be used as a part if a phase error based on a width error does not occur or is small enough not to affect the overall function.

図7を参照して、第1光ハイブリッド回路の他の構成例を説明する。図7(A)及び(B)は、それぞれ、第1光ハイブリッド回路の他の構成例を示す模式図である。   With reference to FIG. 7, another configuration example of the first optical hybrid circuit will be described. FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams illustrating other configuration examples of the first optical hybrid circuit, respectively.

例えば、図7(A)に示すように、第2の1×2カプラ106と、第1の1×1カプラ112及び第1の2×2カプラ122の間をシングルモード導波路162で接続してもよい。   For example, as shown in FIG. 7A, the second 1 × 2 coupler 106 and the first 1 × 1 coupler 112 and the first 2 × 2 coupler 122 are connected by a single mode waveguide 162. May be.

あるいは、図7(B)に示すように、第2の1×2カプラ107を、入力側テーパ導波路151と、第1及び第2の出力側テーパ導波路153a及び153bとを備える分岐導波路で構成してもよい。入力側テーパ導波路151は、第2の入力導波路134に接続され、導波路幅が光の伝播方向に沿って順次小さくなる。一方、第1及び第2の出力側テーパ導波路153a及び153bは、シングルモード導波路162に接続され、導波路幅が光の伝播方向に沿って順次大きくなる。第1及び第2の出力側テーパ導波路153a及び153bは、ギャップを介して、入力側テーパ導波路151に並置されている。   Alternatively, as shown in FIG. 7B, the second 1 × 2 coupler 107 is replaced with an input side tapered waveguide 151 and first and second output side tapered waveguides 153a and 153b. You may comprise. The input-side tapered waveguide 151 is connected to the second input waveguide 134, and the waveguide width is gradually reduced along the light propagation direction. On the other hand, the first and second output side tapered waveguides 153a and 153b are connected to the single mode waveguide 162, and the width of the waveguide increases sequentially along the light propagation direction. The first and second output side tapered waveguides 153a and 153b are juxtaposed to the input side tapered waveguide 151 via a gap.

これらの構造では、第2の1×2カプラ106又は107の幅を第1光ハイブリッド回路に比べて狭くできるので、ギャップgに対する制限が緩くなる。   In these structures, since the width of the second 1 × 2 coupler 106 or 107 can be made narrower than that of the first optical hybrid circuit, the restriction on the gap g is relaxed.

また、上述した各実施形態では、カプラ間を直接接続する構成を説明したが、幅誤差に基づく位相誤差が生じないか、生じたとしても全体の機能に影響を及ぼさない程度にわずかであるならば、シングルモード導波路を介して接続してもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the configuration in which the couplers are directly connected has been described. However, if the phase error based on the width error does not occur or is small enough not to affect the overall function. For example, the connection may be made via a single mode waveguide.

(動作)
光ハイブリッド回路の動作原理を説明する。
(Operation)
The operation principle of the optical hybrid circuit will be described.

第1の入力導波路に入力される、局発光の光強度、光周波数、位相及び振幅をそれぞれ、Po、ωo、φo及びIoとし、第2の入力導波路に入力される、信号光の光強度、光周波数、位相及び振幅をそれぞれ、Ps、ωs、φs及びIsとすると、以下の式(1)及び(2)が得られる。   The light of the signal light input to the second input waveguide, with the light intensity, optical frequency, phase and amplitude of the local light input to the first input waveguide as Po, ωo, φo and Io, respectively. When the intensity, optical frequency, phase, and amplitude are Ps, ωs, φs, and Is, respectively, the following equations (1) and (2) are obtained.

Figure 0006476264
Figure 0006476264

このとき、第1〜4の出力導波路から出力される干渉光の振幅Ia〜Idは、以下の式(3a)〜(3d)となる。   At this time, the amplitudes Ia to Id of the interference light output from the first to fourth output waveguides are expressed by the following equations (3a) to (3d).

Figure 0006476264
Figure 0006476264

ここで、φpは付加的位相差であり、第1光ハイブリッド回路では、第1の2×2カプラを通った光と、第1及び第2の1×1カプラを通った光の間の位相差である。φpがπ/2の整数倍であれば、光ハイブリッド回路の後段に設けられるバランスフォトダイオード(バランスPD)での受光に影響がない。しかし、φpがπ/2の整数倍以外の場合は問題があり、特にφpがπ/4ではバランスPDに入力される2つの信号の間に差が見いだせなくなる。   Here, φp is an additional phase difference, and in the first optical hybrid circuit, the level between the light that has passed through the first 2 × 2 coupler and the light that has passed through the first and second 1 × 1 couplers. It is a phase difference. When φp is an integer multiple of π / 2, there is no effect on light reception by a balanced photodiode (balanced PD) provided at the subsequent stage of the optical hybrid circuit. However, there is a problem when φp is not an integer multiple of π / 2, and in particular when φp is π / 4, there is no difference between the two signals input to the balance PD.

図8を参照して、1×1カプラと、2×2カプラを通った光の間の位相差を判定するシミュレーションについて説明する。図8(A)は、シミュレーションに用いた構造を示す模式図であり、図8(B)は、ビーム伝搬法(BPM)によるシミュレーションの結果を示す図である。   A simulation for determining a phase difference between light passing through a 1 × 1 coupler and a 2 × 2 coupler will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a schematic diagram showing the structure used for the simulation, and FIG. 8B is a diagram showing the result of the simulation by the beam propagation method (BPM).

1×1カプラ112と、2×2カプラ122にそれぞれ光を入力し、1×1カプラ112と、2×2カプラ114からの出力光を直線導波路140で干渉させている。   Light is input to the 1 × 1 coupler 112 and the 2 × 2 coupler 122, respectively, and output light from the 1 × 1 coupler 112 and the 2 × 2 coupler 114 is interfered by the linear waveguide 140.

ここで、コアの等価屈折率を2.44、クラッドの屈折率を1.44、2×2カプラの幅を2μm、1×1カプラの幅を1.4μm、2×2カプラ及び1×1カプラの長さを32μmとし、光の波長を1.55μmとした。   Here, the equivalent refractive index of the core is 2.44, the refractive index of the cladding is 1.44, the width of the 2 × 2 coupler is 2 μm, the width of the 1 × 1 coupler is 1.4 μm, the 2 × 2 coupler, and 1 × 1. The length of the coupler was 32 μm, and the wavelength of light was 1.55 μm.

図8(B)に示されるように、直線導波路140では、1次モードが励起されていて、1×1カプラと2×2カプラの位相差φpが180°であることが判明した。   As shown in FIG. 8B, it has been found that in the linear waveguide 140, the first-order mode is excited, and the phase difference φp between the 1 × 1 coupler and the 2 × 2 coupler is 180 °.

この結果は、1×1カプラ112及び2×2カプラ122の幅を1.5〜3μmの間で変えても、波長を1.3μmとしても、また、等価屈折率を3としても、それぞれの条件で設計すれば同様に得られる。   As a result, even if the width of the 1 × 1 coupler 112 and the 2 × 2 coupler 122 is changed between 1.5 to 3 μm, the wavelength is 1.3 μm, and the equivalent refractive index is 3, It can be obtained in the same way if designed under conditions.

図9〜11を参照して、第1光ハイブリッド回路でのシミュレーションについて説明する。   A simulation in the first optical hybrid circuit will be described with reference to FIGS.

図9は、第1光ハイブリッド回路に対するシミュレーションであり、図10は、図7(A)を参照して説明した構成例に対するシミュレーションである。   FIG. 9 is a simulation for the first optical hybrid circuit, and FIG. 10 is a simulation for the configuration example described with reference to FIG.

ここでは、シングルモード導波路として構成される、入力導波路、及び、出力導波路の幅wを0.5μm、第2及び第3の2×2カプラの出力部間のギャップSを1.5μmとしている。従って、第2及び第3の2×2カプラの幅Wと、第1の1×2カプラの幅は、1.5+0.5×2=2.5μmとなり、長さは24μmとなる。   Here, the width w of the input waveguide and the output waveguide configured as a single mode waveguide is 0.5 μm, and the gap S between the output portions of the second and third 2 × 2 couplers is 1.5 μm. It is said. Therefore, the width W of the second and third 2 × 2 couplers and the width of the first 1 × 2 coupler are 1.5 + 0.5 × 2 = 2.5 μm and the length is 24 μm.

第1の2×2カプラの幅Wmを2μm、長さを31.8μmとし、第1及び第2の1×1カプラの幅を1.5μmとした。また、間隔Gを0.8μm、第1及び第2の1×1カプラの幅を1.33(=2/1.5)μmとした。さらに、カプラ同士の接続幅wsは0.6μmである。   The width of the first 2 × 2 coupler was 2 μm, the length was 31.8 μm, and the width of the first and second 1 × 1 couplers was 1.5 μm. The interval G was 0.8 μm, and the widths of the first and second 1 × 1 couplers were 1.33 (= 2 / 1.5) μm. Further, the connection width ws between the couplers is 0.6 μm.

図9(A)〜(D)では、第1の光と第2の光の位相差をそれぞれ、0°、90°、180°、270°とし、図10(A)〜(D)では、第1の光と第2の光の位相差をそれぞれ、225°、315°、45°、135°としている。   9A to 9D, the phase differences between the first light and the second light are 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, respectively, and in FIGS. 10A to 10D, The phase differences between the first light and the second light are 225 °, 315 °, 45 °, and 135 °, respectively.

光ハイブリッド回路の動作として、第1及び第2の出力導波路のいずれか一方から出力されているならば、第3及び第4の出力導波路の両者から出力され、第3及び第4の出力導波路のいずれか一方から出力されているならば、第1及び第2の出力導波路の両者から出力されているのが正しい。   As an operation of the optical hybrid circuit, if it is output from one of the first and second output waveguides, it is output from both the third and fourth output waveguides, and the third and fourth outputs are output. If it is output from either one of the waveguides, it is correct that it is output from both the first and second output waveguides.

図9(A)では、第1の出力導波路から出力があり、第2の出力導波路からは出力がない。また、第3及び第4の出力導波路から、第1の出力導波路からの出力の半分程度の出力がある。同様に、図9(B)では、第4の出力導波路から出力があり、第3の出力導波路からは出力がない。また、第1及び第2の出力導波路から、第4の出力導波路からの出力の半分程度の出力がある。図9(C)では、第2の出力導波路から出力があり、第1の出力導波路からは出力がない。また、第3及び第4の出力導波路から、第2の出力導波路からの出力の半分程度の出力がある。図9(D)では、第3の出力導波路から出力があり、第4の出力導波路からは出力がない。また、第1及び第2の出力導波路から、第3の出力導波路からの出力の半分程度の出力がある。   In FIG. 9A, there is an output from the first output waveguide and no output from the second output waveguide. Further, the third and fourth output waveguides have an output that is about half of the output from the first output waveguide. Similarly, in FIG. 9B, there is output from the fourth output waveguide and no output from the third output waveguide. In addition, there are outputs from the first and second output waveguides that are about half of the output from the fourth output waveguide. In FIG. 9C, there is an output from the second output waveguide and no output from the first output waveguide. Further, the third and fourth output waveguides have an output that is about half of the output from the second output waveguide. In FIG. 9D, there is an output from the third output waveguide and no output from the fourth output waveguide. Also, there is an output from the first and second output waveguides that is about half of the output from the third output waveguide.

図10(A)〜(D)についても、図9(A)〜(D)と同様の結果となっている。図11は、図10と同じ条件で各出力導波路からの出力と位相差の関係を示す図である。図11では、横軸に位相差(度)を取って示し、縦軸に出力光強度を取って示している。図11によれば、この光ハイブリッド回路は、上記式(3a)〜(3d)に示される所望の特性を示している。   10A to 10D also show the same results as in FIGS. 9A to 9D. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the output from each output waveguide and the phase difference under the same conditions as in FIG. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the phase difference (degrees) and the vertical axis indicates the output light intensity. According to FIG. 11, this optical hybrid circuit exhibits desired characteristics shown in the above formulas (3a) to (3d).

図9〜11から、光ハイブリッド回路が正しく動作していることが示されている。このシミュレーションでのギャップgは0.385μmであったが、シミュレーションでは問題が無かった。なお、このときの、光ハイブリッド回路の全長は79.8μmであった。   9 to 11 show that the optical hybrid circuit is operating correctly. The gap g in this simulation was 0.385 μm, but there was no problem in the simulation. At this time, the total length of the optical hybrid circuit was 79.8 μm.

(製造方法)
この光ハイブリッド回路は、例えばSOI(Silicon On Insulator)基板を利用することによって、簡易に製造することができる。以下、光導波路素子の製造方法の一例を説明する。
(Production method)
This optical hybrid circuit can be easily manufactured by using, for example, an SOI (Silicon On Insulator) substrate. Hereinafter, an example of a method for manufacturing an optical waveguide device will be described.

先ず、支持基板層、SiO層、及びSi層が順次積層されて構成されたSOI基板を用意する。次に、例えばドライエッチングを行い、Si層をパターニングすることによって、光導波路コアを形成する。 次に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、SiO層上に、SiOを、光導波路コア30を被覆して形成する。その結果、クラッド20によって光導波路コア30が包含され、光ハイブリッド回路が得られる。 First, an SOI substrate configured by sequentially laminating a support substrate layer, a SiO 2 layer, and a Si layer is prepared. Next, for example, dry etching is performed to pattern the Si layer, thereby forming the optical waveguide core. Next, SiO 2 is formed so as to cover the optical waveguide core 30 on the SiO 2 layer by using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. As a result, the optical waveguide core 30 is included by the clad 20, and an optical hybrid circuit is obtained.

10 支持基板
20 クラッド
30 光導波路コア
102、104 1×2カプラ
112、114 1×1カプラ
122、124、126、128 2×2カプラ
132、134 入力導波路
142、144、146、148 出力導波路
150 接続導波路
10 Support substrate 20 Clad
30 Optical waveguide core
102, 104 1 × 2 coupler 112, 114 1 × 1 coupler 122, 124, 126, 128 2 × 2 coupler 132, 134 Input waveguide 142, 144, 146, 148 Output waveguide 150 Connection waveguide

Claims (9)

支持基板と、
光導波路コアと、
前記支持基板上に設けられ、前記光導波路コアを包含するクラッドと
を備える光ハイブリッド回路であって、
入力部と、第1及び第2の出力部を備え、該入力部に入力される光を2分岐して、互いにπ/2の位相差を与えて、該第1及び第2の出力部から出力する第1の1×2カプラと、
それぞれ、入力部及び出力部を備え、該入力部に入力される光を該出力部から出力する、第1及び第2の1×1カプラと、
第1及び第2の入力部、並びに、第1及び第2の出力部を備え、該第1の入力部に入力される光を該第2の出力部から出力し、該第2の入力部に入力される光を該第1の出力部から出力する第1の2×2カプラと、
それぞれ、第1及び第2の入力部、並びに、第1及び第2の出力部を備え、該第1及び第2の入力部に入力される光をミキシングして、該第1及び第2の出力部から出力する、第2及び第3の2×2カプラと
を備え、
前記第1の1×2カプラの第1の出力部が、前記第1の2×2カプラの第2の入力部に接続され、
前記第1の1×2カプラの第2の出力部が、前記第2の1×1カプラの入力部に接続され、
前記第1の1×1カプラの出力部が、前記第2の2×2カプラの第1の入力部に接続され、
前記第2の1×1カプラの出力部が、前記第3の2×2カプラの第2の入力部に接続され、
前記第1の2×2カプラの第1の出力部が、前記第2の2×2カプラの第2の入力部に接続され、
前記第1の2×2カプラの第2の出力部が、前記第3の2×2カプラの第1の入力部に接続され、
第1の光が、前記第1の1×2カプラの入力部に入力され、
第2の光が2分岐されて、一方が前記第1の1×1カプラの入力部に入力され、他方が前記第1の2×2カプラの第1の入力部に入力され
前記第1及び第2の1×1カプラ、前記第1、第2及び第3の2×2カプラ、並びに、前記第1の1×2カプラが、多モード干渉カプラであり、
前記第1及び第2の1×1カプラ、並びに、前記第1の2×2カプラは、互いに厚さ及び長さが等しく、
前記第1の2×2カプラの幅が、前記第1及び第2の1×1カプラの幅の略2 1/2 倍であ
ことを特徴とする光ハイブリッド回路。
A support substrate;
An optical waveguide core;
An optical hybrid circuit provided on the support substrate and including a clad including the optical waveguide core;
An input unit and first and second output units are provided, the light input to the input unit is branched into two, and a phase difference of π / 2 is given to each other, from the first and second output units A first 1 × 2 coupler to output;
A first and a second 1 × 1 coupler each including an input unit and an output unit, and outputting light input to the input unit from the output unit;
First and second input units, and first and second output units, the light input to the first input unit is output from the second output unit, and the second input unit A first 2 × 2 coupler that outputs light input to the first output unit;
The first and second input units, and the first and second output units, respectively, mix the light input to the first and second input units, and the first and second input units. Second and third 2 × 2 couplers that output from the output unit;
A first output of the first 1 × 2 coupler is connected to a second input of the first 2 × 2 coupler;
A second output of the first 1 × 2 coupler is connected to an input of the second 1 × 1 coupler;
An output of the first 1 × 1 coupler is connected to a first input of the second 2 × 2 coupler;
An output of the second 1 × 1 coupler is connected to a second input of the third 2 × 2 coupler;
A first output of the first 2 × 2 coupler is connected to a second input of the second 2 × 2 coupler;
A second output of the first 2 × 2 coupler is connected to a first input of the third 2 × 2 coupler;
First light is input to the input of the first 1 × 2 coupler;
The second light is split into two, one is input to the input of the first 1 × 1 coupler, the other is input to the first input of the first 2 × 2 coupler ,
The first and second 1 × 1 couplers, the first, second and third 2 × 2 couplers and the first 1 × 2 coupler are multimode interference couplers;
The first and second 1 × 1 couplers and the first 2 × 2 coupler are equal in thickness and length to each other,
The width of the first 2 × 2 coupler, an optical hybrid circuit, wherein substantially 2 1/2 Baidea Rukoto width of the first and second 1 × 1 coupler.
入力部と、第1及び第2の出力部を備え、該入力部に入力される光を2分岐して、該第1及び第2の出力部から出力する第2の1×2カプラを
さらに備え、
前記第2の1×2カプラの第1の出力部が、前記第1の1×1カプラの入力部に接続され、
前記第2の1×2カプラの第2の出力部が、前記第1の2×2カプラの第1の入力部に接続され、
前記第2の光が、前記第2の1×2カプラの入力部に入力され
前記第2の1×2カプラが、多モード干渉カプラである
ことを特徴とする請求項1に記載の光ハイブリッド回路。
A second 1 × 2 coupler that includes an input unit, first and second output units, splits the light input to the input unit into two, and outputs the light from the first and second output units; Prepared,
A first output of the second 1 × 2 coupler is connected to an input of the first 1 × 1 coupler;
A second output of the second 1 × 2 coupler is connected to a first input of the first 2 × 2 coupler;
The second light is input to an input of the second 1 × 2 coupler ;
The optical hybrid circuit according to claim 1, wherein the second 1x2 coupler is a multimode interference coupler .
第1及び第2の入力部、並びに、第1及び第2の出力部を備え、該第1及び第2の入力部に入力される光をミキシングして、該第1及び第2の出力部から出力する第4の2×2カプラをさらに備え、
前記第2の1×2カプラの第1の出力部が、前記第4の2×2カプラの第1の入力部に接続され、
前記第2の1×2カプラの第2の出力部が、前記第4の2×2カプラの第2の入力部に接続され、
前記第4の2×2カプラの第1の出力部が、前記第1の1×1カプラの入力部に接続され、
前記第4の2×2カプラの第2の出力部が、前記第1の2×2カプラの第1の入力部に接続され
前記第4の2×2カプラが、多モード干渉カプラである
ことを特徴とする請求項に記載の光ハイブリッド回路。
The first and second input units, and the first and second output units, the light input to the first and second input units is mixed, and the first and second output units Further comprising a fourth 2 × 2 coupler that outputs from
A first output of the second 1 × 2 coupler is connected to a first input of the fourth 2 × 2 coupler;
A second output of the second 1 × 2 coupler is connected to a second input of the fourth 2 × 2 coupler;
A first output of the fourth 2 × 2 coupler is connected to an input of the first 1 × 1 coupler;
A second output of the fourth 2 × 2 coupler is connected to a first input of the first 2 × 2 coupler ;
The optical hybrid circuit according to claim 2 , wherein the fourth 2x2 coupler is a multimode interference coupler .
前記第1の1×2カプラの第1の出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第1の2×2カプラの第2の入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第1の1×2カプラの第2の出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第2の1×1カプラの入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第1の1×1カプラの出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第2の2×2カプラの第1の入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第2の1×1カプラの出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第3の2×2カプラの第2の入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第1の2×2カプラの第1の出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第2の2×2カプラの第2の入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第1の2×2カプラの第2の出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第3の2×2カプラの第1の入力部の長手方向の入力側の端面に接続される
ことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
The end face on the output side in the longitudinal direction of the first output section of the first 1 × 2 coupler is connected to the end face on the input side in the longitudinal direction of the second input section of the first 2 × 2 coupler. And
An end face on the output side in the longitudinal direction of the second output portion of the first 1 × 2 coupler is connected to an end face on the input side in the longitudinal direction of the input portion of the second 1 × 1 coupler,
An end face on the output side in the longitudinal direction of the output section of the first 1 × 1 coupler is connected to an end face on the input side in the longitudinal direction of the first input section of the second 2 × 2 coupler,
An end face on the output side in the longitudinal direction of the output part of the second 1 × 1 coupler is connected to an end face on the input side in the longitudinal direction of the second input part of the third 2 × 2 coupler,
The end face on the output side in the longitudinal direction of the first output section of the first 2 × 2 coupler is connected to the end face on the input side in the longitudinal direction of the second input section of the second 2 × 2 coupler. And
The end face on the output side in the longitudinal direction of the second output section of the first 2 × 2 coupler is connected to the end face on the input side in the longitudinal direction of the first input section of the third 2 × 2 coupler. The optical hybrid circuit according to any one of claims 1 to 3 , wherein the optical hybrid circuit is provided.
前記第1の1×2カプラの第1の出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第1の2×2カプラの第2の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第1の1×2カプラの第2の出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第2の1×1カプラの入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第1の1×1カプラの出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第2の2×2カプラの第1の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第2の1×1カプラの出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第3の2×2カプラの第2の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第1の2×2カプラの第1の出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第2の2×2カプラの第2の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第1の2×2カプラの第2の出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第3の2×2カプラの第1の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続される
ことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
The first 1 × 2 side is a plane along the longitudinal direction of the first output portion of the coupler is a plane along the longitudinal direction of the second input of the first 2 × 2 coupler side Connected to
A side surface that is a surface along the longitudinal direction of the second output portion of the first 1 × 2 coupler is connected to a side surface that is a surface along the longitudinal direction of the input portion of the second 1 × 1 coupler. ,
A side surface that is a surface along the longitudinal direction of the output portion of the first 1 × 1 coupler is connected to a side surface that is a surface along the longitudinal direction of the first input portion of the second 2 × 2 coupler. ,
A side surface that is a surface along the longitudinal direction of the output portion of the second 1 × 1 coupler is connected to a side surface that is a surface along the longitudinal direction of the second input portion of the third 2 × 2 coupler. ,
The first 2 × 2 side is a plane along the longitudinal direction of the first output portion of the coupler is a plane along the longitudinal direction of the second input of the second 2 × 2 coupler side Connected to
The first 2 × 2 side is a plane along the longitudinal direction of the second output portion of the coupler is a plane along the longitudinal direction of the first input of the third 2 × 2 coupler side optical hybrid circuit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that connected to.
前記第2の1×2カプラの第1の出力部の長手方向の出力側の端面と、前記第1の1×1カプラの入力部の長手方向に沿った面である側面の間、
前記第2の1×2カプラの第2の出力部の長手方向の出力側の端面と、前記第1の2×2カプラの第1入力部の長手方向に沿った面である側面の間、
前記第1の1×2カプラの第1の出力部の長手方向の出力側の端面と、前記第1の2×2カプラの第2入力部の長手方向に沿った面である側面の間、
前記第1の1×2カプラの第2の出力部の長手方向の出力側の端面と、前記第2の1×1カプラの入力部の長手方向に沿った面である側面の間、
前記第1の1×1カプラの出力部の長手方向に沿った面である側面と、前記第2の2×2カプラの第1の入力部の長手方向の入力側の端面の間、
前記第2の1×1カプラの出力部の長手方向に沿った面である側面と、前記第3の2×2カプラの第2の入力部の長手方向の入力側の端面の間、
前記第1の2×2カプラの第1の出力部の長手方向に沿った面である側面と、前記第2の2×2カプラの第2の入力部の長手方向の入力側の端面の間、及び
前記第1の2×2カプラの第2の出力部の長手方向に沿った面である側面と、前記第3の2×2カプラの第1の入力部の長手方向の入力側の端面の間
にそれぞれ接続導波路
を備えることを特徴とする請求項に記載の光ハイブリッド回路。
Between an end face on the output side in the longitudinal direction of the first output portion of the second 1 × 2 coupler and a side surface that is a surface along the longitudinal direction of the input portion of the first 1 × 1 coupler,
Between an end face on the output side in the longitudinal direction of the second output portion of the second 1 × 2 coupler and a side face that is a surface along the longitudinal direction of the first input portion of the first 2 × 2 coupler. ,
Between an end face on the output side in the longitudinal direction of the first output portion of the first 1 × 2 coupler and a side surface that is a surface along the longitudinal direction of the second input portion of the first 2 × 2 coupler. ,
Between the end face on the output side in the longitudinal direction of the second output portion of the first 1 × 2 coupler and the side surface that is the surface along the longitudinal direction of the input portion of the second 1 × 1 coupler,
Between the side surface which is a surface along the longitudinal direction of the output portion of the first 1 × 1 coupler and the end surface on the input side in the longitudinal direction of the first input portion of the second 2 × 2 coupler,
Between a side surface that is a surface along the longitudinal direction of the output portion of the second 1 × 1 coupler and an end surface on the input side in the longitudinal direction of the second input portion of the third 2 × 2 coupler,
A side surface which is a surface along the longitudinal direction of the first output portion of the first 2 × 2 coupler, and an end surface on the input side in the longitudinal direction of the second input portion of the second 2 × 2 coupler. And a side surface that is a surface along the longitudinal direction of the second output portion of the first 2 × 2 coupler, and a longitudinal input side of the first input portion of the third 2 × 2 coupler. The optical hybrid circuit according to claim 2 , further comprising a connection waveguide between the end faces.
前記第1及び第2の1×1カプラ、並びに、前記第1の2×2カプラが、長手方向に沿って幅が変化する幅テーパ構造である
ことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
Said first and second 1 × 1 coupler, and the first 2 × 2 coupler, any of claim 1 to 6, wherein a width along the longitudinal direction is the width tapered structure that changes An optical hybrid circuit according to claim 1.
前記第2及び第3の2×2カプラが、長手方向に沿って幅が変化する幅テーパ構造である
ことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
The second and third 2 × 2 coupler, the optical hybrid circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the width along the longitudinal direction is the width tapered structure that changes.
前記光導波路コアが、シリコンを材料として形成されている
ことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
Optical hybrid circuit according to any one of claims 1-8, wherein the optical waveguide core, characterized in that it is formed of silicon as a material.
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