JPH05196830A - モード変換器 - Google Patents
モード変換器Info
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- JPH05196830A JPH05196830A JP4165226A JP16522692A JPH05196830A JP H05196830 A JPH05196830 A JP H05196830A JP 4165226 A JP4165226 A JP 4165226A JP 16522692 A JP16522692 A JP 16522692A JP H05196830 A JPH05196830 A JP H05196830A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 集積光学コンポーネントにおける光波の導波
モードの変換の分野に関し、特に、チャネル形光学導波
管に伝搬する光波の導波モードの間の周期的カップリン
グの原理に基づくモード変換器、並びにこのモード変換
器が使用されるコヒーレント光学レシーバーのための光
学入力部分に関する。 【構成】 導波管中に伝搬する光学信号の二つの導波モ
ードの間の周期的カップリングが生ずるチャネル形導波
管（該導波管は、入導波部分、中間導波部分及び出導波
部分よりなる）よりなる、第二の導波モードにより伝搬
する信号コンポーネントに第一の導波モードにより伝搬
する光学信号の信号コンポーネントのフラクションの変
換のためのモード変換器において、中間導波部分が、周
期的な長さ内で二つの導波下位部分の周期的列よりなる
周期的な幾何学的構造を有し、下位部分の長さ及び周期
の数は、所望の変換フラクションに一致するモード変換
器である。
モードの変換の分野に関し、特に、チャネル形光学導波
管に伝搬する光波の導波モードの間の周期的カップリン
グの原理に基づくモード変換器、並びにこのモード変換
器が使用されるコヒーレント光学レシーバーのための光
学入力部分に関する。 【構成】 導波管中に伝搬する光学信号の二つの導波モ
ードの間の周期的カップリングが生ずるチャネル形導波
管（該導波管は、入導波部分、中間導波部分及び出導波
部分よりなる）よりなる、第二の導波モードにより伝搬
する信号コンポーネントに第一の導波モードにより伝搬
する光学信号の信号コンポーネントのフラクションの変
換のためのモード変換器において、中間導波部分が、周
期的な長さ内で二つの導波下位部分の周期的列よりなる
周期的な幾何学的構造を有し、下位部分の長さ及び周期
の数は、所望の変換フラクションに一致するモード変換
器である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積光学コンポーネン
トにおける光波の導波モードの変換の分野にある。さら
に特に、本発明は、チャネル形光学導波管に伝搬する光
波の導波モードの間の周期的カップリングの原理に基づ
くモード変換器に関する。さらに、本発明は、このモー
ド変換器が使用されるコヒーレント光学レシーバーのた
めの光学入力部分に関する。
トにおける光波の導波モードの変換の分野にある。さら
に特に、本発明は、チャネル形光学導波管に伝搬する光
波の導波モードの間の周期的カップリングの原理に基づ
くモード変換器に関する。さらに、本発明は、このモー
ド変換器が使用されるコヒーレント光学レシーバーのた
めの光学入力部分に関する。
【０００２】
【従来の技術】コヒーレント光学レシーバー例えばコヒ
ーレント光学ネットワークに使用できるものでは、レー
ザーは通常局部発振器として組込まれる。該レーザーか
らの光は、レシーバーによりこのネットワークから受け
取られる光学信号と混合される。ネットワークを通る光
の伝達は、一般に偏波保存ではないので、受け取られる
光学信号の偏波は、規定されていない。受け取られた光
学信号は、それ故先ず二つの偏波コンポーネントＴＥ及
びＴＭに分割され、それらは次に別々に処理される。こ
れは、分割の直前又は直後の何れかで局部発振器の光と
混合することにより行われる。この技術は、用語偏波ダ
イバーシチにより周知である。しかし、これは、局部発
振器の光が、又受け取られた光学信号の二つの偏波コン
ポーネントと偏波で一致する混合コンポーネントを有す
るために、両方の偏波コンポーネントを含まねばならな
いことを意味する。しかし、この関係で標準でありしか
も近赤外線で発射された光の波長を有するレーザーは、
ＴＥ偏光のみを送る。他の偏波コンポーネントを得るこ
とは、好適な角度でレーザーを打ち当てることを考える
ことであろう。しかし、レーザーが共集積されているコ
ヒーレント光学レシーバーの集積されたデザインでは、
レーザーを打ち当てることは、実行できないことではな
いが、面倒なことである。そのため、偏波変換器又はロ
ーテータの助けにより該ＴＥ偏光の一部をＴＭ偏光に変
換することが先ず必要である。偏波変換器は、以下の装
置を意味するものとして理解され、その装置は、それに
より該装置の入力で光学信号における一つの偏波コンポ
ーネントＴＥ又はＴＭの知られた部分が、一つの偏波コ
ンポーネントに関して良く規定された相により出力でそ
れぞれ他の偏波コンポーネントＴＭ又はＴＥに変換され
る。偏波ローテータは、しかし、相のシフトがコントロ
ールできない形の装置である。これらＴＥ／ＴＭ偏波変
換器及びローテータは、例えば文献（１）、（２）及び
（３）からそれ自体周知である。文献（１）は、全ての
入力偏波を全ての所望の出力偏波に変換できる光波に関
する偏波変換器を開示している。この周知の変換器は、
二つの移相器の間に挟まれた偏波ローテータよりなる。
移相器及び偏波ローテータの両者は、ＴＥコンポーネン
ト及びＴＭコンポーネントの伝搬の電気光学修正に基づ
く。一つのコンポーネントのフラクションの同様な強度
を有する他のコンポーネント（ＴＥ⇔ＴＭ）への実際の
変換は、偏波ローテータで生ずる。この関係で、適当に
選ばれた調節可能なコントロール電圧を用いて二つの偏
波コンポーネントの間に周期的なカップリングを生じさ
せるために、光学導波管の頂部に適当に選ばれた長さに
わたって設けられた周期的な電極構造物を使用する。こ
のタイプの繰返されたカップリングの結果、選ばれたコ
ントロール電圧、サイクル長さ及びカップリングの数に
応じて、所望の部分の一つのコンポーネントを他のもの
に変換することができる。文献（２）及び（３）から周
知の偏波変換器は、又周期的な電極構造物の助けによ
り、電気光学効果に基づいて光学導波管で二つの偏波コ
ンポーネントの間で周期的なカップリングの原理を利用
する。文献（９）は、機械的応力効果による複屈折に基
づく、文献（２）による偏波変換器のファイバー光学ア
ナログを開示している。周期的なカップリングは、櫛形
圧力装置を用いてモノモーダル（ｍｏｎｏｍｏｄａｌ）
複屈折ファイバー又はバイモーダル（ｂｉ−ｍｏｄａ
ｌ）ファイバーで縦の方向に周期的な機械的圧力を生じ
させることにより該アナログに達成され、ファイバーに
後者により働かされる横方向の圧力は、ピエゾ電気的に
コントロール可能である。これらの周知の変換器は、電
気コントロール可能性の非常な利点を有し、そしてそれ
らは、その結果上記のケースのおいてすら、広く応用可
能である。しかし、それらは、固定されたフラクション
が常に変換されなければならない応用において、このコ
ントロール可能性は事実不必要なことであり、そのため
上記のコヒーレント光学レシーバーのような回路を不必
要に複雑にし、さらにその集積性を困難にするという欠
点を有する。
ーレント光学ネットワークに使用できるものでは、レー
ザーは通常局部発振器として組込まれる。該レーザーか
らの光は、レシーバーによりこのネットワークから受け
取られる光学信号と混合される。ネットワークを通る光
の伝達は、一般に偏波保存ではないので、受け取られる
光学信号の偏波は、規定されていない。受け取られた光
学信号は、それ故先ず二つの偏波コンポーネントＴＥ及
びＴＭに分割され、それらは次に別々に処理される。こ
れは、分割の直前又は直後の何れかで局部発振器の光と
混合することにより行われる。この技術は、用語偏波ダ
イバーシチにより周知である。しかし、これは、局部発
振器の光が、又受け取られた光学信号の二つの偏波コン
ポーネントと偏波で一致する混合コンポーネントを有す
るために、両方の偏波コンポーネントを含まねばならな
いことを意味する。しかし、この関係で標準でありしか
も近赤外線で発射された光の波長を有するレーザーは、
ＴＥ偏光のみを送る。他の偏波コンポーネントを得るこ
とは、好適な角度でレーザーを打ち当てることを考える
ことであろう。しかし、レーザーが共集積されているコ
ヒーレント光学レシーバーの集積されたデザインでは、
レーザーを打ち当てることは、実行できないことではな
いが、面倒なことである。そのため、偏波変換器又はロ
ーテータの助けにより該ＴＥ偏光の一部をＴＭ偏光に変
換することが先ず必要である。偏波変換器は、以下の装
置を意味するものとして理解され、その装置は、それに
より該装置の入力で光学信号における一つの偏波コンポ
ーネントＴＥ又はＴＭの知られた部分が、一つの偏波コ
ンポーネントに関して良く規定された相により出力でそ
れぞれ他の偏波コンポーネントＴＭ又はＴＥに変換され
る。偏波ローテータは、しかし、相のシフトがコントロ
ールできない形の装置である。これらＴＥ／ＴＭ偏波変
換器及びローテータは、例えば文献（１）、（２）及び
（３）からそれ自体周知である。文献（１）は、全ての
入力偏波を全ての所望の出力偏波に変換できる光波に関
する偏波変換器を開示している。この周知の変換器は、
二つの移相器の間に挟まれた偏波ローテータよりなる。
移相器及び偏波ローテータの両者は、ＴＥコンポーネン
ト及びＴＭコンポーネントの伝搬の電気光学修正に基づ
く。一つのコンポーネントのフラクションの同様な強度
を有する他のコンポーネント（ＴＥ⇔ＴＭ）への実際の
変換は、偏波ローテータで生ずる。この関係で、適当に
選ばれた調節可能なコントロール電圧を用いて二つの偏
波コンポーネントの間に周期的なカップリングを生じさ
せるために、光学導波管の頂部に適当に選ばれた長さに
わたって設けられた周期的な電極構造物を使用する。こ
のタイプの繰返されたカップリングの結果、選ばれたコ
ントロール電圧、サイクル長さ及びカップリングの数に
応じて、所望の部分の一つのコンポーネントを他のもの
に変換することができる。文献（２）及び（３）から周
知の偏波変換器は、又周期的な電極構造物の助けによ
り、電気光学効果に基づいて光学導波管で二つの偏波コ
ンポーネントの間で周期的なカップリングの原理を利用
する。文献（９）は、機械的応力効果による複屈折に基
づく、文献（２）による偏波変換器のファイバー光学ア
ナログを開示している。周期的なカップリングは、櫛形
圧力装置を用いてモノモーダル（ｍｏｎｏｍｏｄａｌ）
複屈折ファイバー又はバイモーダル（ｂｉ−ｍｏｄａ
ｌ）ファイバーで縦の方向に周期的な機械的圧力を生じ
させることにより該アナログに達成され、ファイバーに
後者により働かされる横方向の圧力は、ピエゾ電気的に
コントロール可能である。これらの周知の変換器は、電
気コントロール可能性の非常な利点を有し、そしてそれ
らは、その結果上記のケースのおいてすら、広く応用可
能である。しかし、それらは、固定されたフラクション
が常に変換されなければならない応用において、このコ
ントロール可能性は事実不必要なことであり、そのため
上記のコヒーレント光学レシーバーのような回路を不必
要に複雑にし、さらにその集積性を困難にするという欠
点を有する。
【０００３】
【発明の概要】本発明の目的は、上記の欠点を克服する
ことにある。この関係で、それは、もし導波管において
急な不連続が導波管の導波プロフィルで生ずるならば、
カップリングが、不連続の導波上流の導波モードと、そ
の下流の全ての可能な導波モードとの間で生ずることが
できるという、例えば文献（４）からのガラスファイバ
ースプライスに関する理論から周知の事実を利用する。
しかし、このタイプのカップリングは一般に弱く、所望
のものへの一つのモードの変換のフラクションは、その
ため小さくなる。しかし、もし該不連続が、変換に含ま
れる導波モードの組について選択的であるサイクルで導
波管において繰返されるならば、このフラクションは増
大する。これを利用することにより、本発明は、導波管
中に伝搬する光学信号の二つの導波モードの間の周期的
カップリングが生ずるチャネル形導波管（該導波管は、
入導波部分、中間導波部分及び出導波部分よりなる）よ
りなる、第二の導波モードにより伝搬する信号コンポー
ネントに第一の導波モードにより伝搬する光学信号の信
号コンポーネントのフラクションの変換のためのモード
変換器において、中間導波部分が、周期的な長さ内で二
つの導波下位部分の周期的列よりなる周期的な幾何学的
構造を有し、下位部分の長さ及び周期の数は、所望の変
換フラクションに一致することを特徴とするモード変換
器を提供する。本発明は、下位部分が互いに結合するや
り方及び下位部分の繰り返しの長さ及び数の、下位部分
の導波管プロフィルの好適な選択により、導波モードの
それぞれの特定な組即ち入及び出モードについて所望の
変換のフラクションを有する特定の変換器をモデルする
ことができる。本発明の変換の原理は、波長選択性であ
り、選択性は、繰り返しの数が増すにつれ増大する。本
発明は、集積されたコンポーネントにおける応用に非常
に好適である。それは、偏波ダイバーシチに基づいてコ
ヒーレント光学レシーバーの光学入力部分の集積された
デザインに、簡単なやり方で局部光源を共集積すること
ができる。
ことにある。この関係で、それは、もし導波管において
急な不連続が導波管の導波プロフィルで生ずるならば、
カップリングが、不連続の導波上流の導波モードと、そ
の下流の全ての可能な導波モードとの間で生ずることが
できるという、例えば文献（４）からのガラスファイバ
ースプライスに関する理論から周知の事実を利用する。
しかし、このタイプのカップリングは一般に弱く、所望
のものへの一つのモードの変換のフラクションは、その
ため小さくなる。しかし、もし該不連続が、変換に含ま
れる導波モードの組について選択的であるサイクルで導
波管において繰返されるならば、このフラクションは増
大する。これを利用することにより、本発明は、導波管
中に伝搬する光学信号の二つの導波モードの間の周期的
カップリングが生ずるチャネル形導波管（該導波管は、
入導波部分、中間導波部分及び出導波部分よりなる）よ
りなる、第二の導波モードにより伝搬する信号コンポー
ネントに第一の導波モードにより伝搬する光学信号の信
号コンポーネントのフラクションの変換のためのモード
変換器において、中間導波部分が、周期的な長さ内で二
つの導波下位部分の周期的列よりなる周期的な幾何学的
構造を有し、下位部分の長さ及び周期の数は、所望の変
換フラクションに一致することを特徴とするモード変換
器を提供する。本発明は、下位部分が互いに結合するや
り方及び下位部分の繰り返しの長さ及び数の、下位部分
の導波管プロフィルの好適な選択により、導波モードの
それぞれの特定な組即ち入及び出モードについて所望の
変換のフラクションを有する特定の変換器をモデルする
ことができる。本発明の変換の原理は、波長選択性であ
り、選択性は、繰り返しの数が増すにつれ増大する。本
発明は、集積されたコンポーネントにおける応用に非常
に好適である。それは、偏波ダイバーシチに基づいてコ
ヒーレント光学レシーバーの光学入力部分の集積された
デザインに、簡単なやり方で局部光源を共集積すること
ができる。
【０００４】文献（８）は、周期的な非対称障害が、或
るカップリングの長さにわたってリブの周期的な非対称
負荷によりもたらさられるリブタイプの導波管に基づく
他の特定の偏波ローテータを開示している。
るカップリングの長さにわたってリブの周期的な非対称
負荷によりもたらさられるリブタイプの導波管に基づく
他の特定の偏波ローテータを開示している。
【０００５】偏波ダイバーシチに基づくコヒーレント光
学レシーバーの光学入力部分は、、例えば文献（５）及
び（６）によりそれ自体開示されている。本発明により
モード変換器を応用することにより、このタイプの光学
部分のデザインが可能であり、金属化する要素の使用が
避けられる。これら要素は、このタイプの光学部分に使
用される偏波スプリッタで通常必要である。本発明は、
それ故又偏波ダイバーシチに基づくコヒーレント光学レ
シーバーのための光学入力部分において、入光学チャネ
ルを経て受け取られしかも偏波モード（ＴＥ、ＴＭ）を
含む第一の光学信号、及び局部光源から生じそして偏波
モード（ＴＥ、ＴＭ）を含む第二の光学信号を偏波独立
で等しく混合し、次に第一及び第二の混合信号にパワー
の点で等しく分割するための混合／分割手段、多くの出
光学チャネルに等しく提供するために別々の光学信号に
第一及び第二の混合信号に存在する偏波モードをそれぞ
れ分割するための第一及び第二の分割手段よりなり、第
一及び第二の変換手段は、前記の偏波モードがそれぞれ
第一の光学信号及び第二の光学信号に伝搬するのとはオ
ーダーで異なる導波モードに、偏波モードの一つの少な
くともフラクションを転換するためにさらに提供され、
その上、混合／分割手段は、マルチモードパワーカップ
ラーよりなり、しかも第一及び第二の分割手段は、モー
ドスプリッタであることを特徴とする光学入力部分に関
する。
学レシーバーの光学入力部分は、、例えば文献（５）及
び（６）によりそれ自体開示されている。本発明により
モード変換器を応用することにより、このタイプの光学
部分のデザインが可能であり、金属化する要素の使用が
避けられる。これら要素は、このタイプの光学部分に使
用される偏波スプリッタで通常必要である。本発明は、
それ故又偏波ダイバーシチに基づくコヒーレント光学レ
シーバーのための光学入力部分において、入光学チャネ
ルを経て受け取られしかも偏波モード（ＴＥ、ＴＭ）を
含む第一の光学信号、及び局部光源から生じそして偏波
モード（ＴＥ、ＴＭ）を含む第二の光学信号を偏波独立
で等しく混合し、次に第一及び第二の混合信号にパワー
の点で等しく分割するための混合／分割手段、多くの出
光学チャネルに等しく提供するために別々の光学信号に
第一及び第二の混合信号に存在する偏波モードをそれぞ
れ分割するための第一及び第二の分割手段よりなり、第
一及び第二の変換手段は、前記の偏波モードがそれぞれ
第一の光学信号及び第二の光学信号に伝搬するのとはオ
ーダーで異なる導波モードに、偏波モードの一つの少な
くともフラクションを転換するためにさらに提供され、
その上、混合／分割手段は、マルチモードパワーカップ
ラーよりなり、しかも第一及び第二の分割手段は、モー
ドスプリッタであることを特徴とする光学入力部分に関
する。
【０００６】文献 （１）ＧＢ−Ａ−２０９０９９２。 （２）Ｐｒｏｃ．ＥＣＩＯ’８７ Ｇｌａｓｇｏｗ，ｐ
ｐ．１１５−１１８。 （３）ＯＰＴ．Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．５，Ｎｏ．１
１，Ｎｏｖ．１９８０，ｐｐ．４７３−４７５。 （４）Ｈ．Ｇ．Ｕｎｇｅｒ’Ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃ
ａｌ ｗａｖｅｇｕｉ−ｄｅｓ ａｎｄ ｆｉｂｅｒ
ｓ’，Ｃｌａｒｅｎｄｏｎ Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆ−ｏｒ
ｄ，１９８０，ｐｐ．７００−７０９。 （５）ＩＯＯＣ’８３，Ｊｕｎｅ １９８３，Ｐａｐｅ
ｒ ３０Ｃ３−２，ｐｐ．３８６−３８７。 （６）Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，５ｔ
ｈ Ｊｕｌｙ １９９０，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１４，
ｐｐ．９９５−９９７。 （７）ＩＥＥＥ Ｊ．ＱＵＡＮＴ．ＥＬＥＣＴＲ．Ｖｏ
ｌ．ＱＥ−１１，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ １９７
５，ｐｐ．３２−３９。 （８）Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｒ
ｅｓｅａｒｃｈ，Ａｐ−ｒｉｌ ９−１１，１９９１，
ｐａｐｅｒ ＴｈＨ３，Ｐｒｏｃ．ＩＰＲ １９９１，
ｐｐ．１２２−１２３。 （９）ＩＥＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，Ｖｏｌ．１３
２，Ｐｔ．Ｊ．，Ｎｏ．５，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９８
５，ｐｐ．２７７−１８６。
ｐ．１１５−１１８。 （３）ＯＰＴ．Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．５，Ｎｏ．１
１，Ｎｏｖ．１９８０，ｐｐ．４７３−４７５。 （４）Ｈ．Ｇ．Ｕｎｇｅｒ’Ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃ
ａｌ ｗａｖｅｇｕｉ−ｄｅｓ ａｎｄ ｆｉｂｅｒ
ｓ’，Ｃｌａｒｅｎｄｏｎ Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆ−ｏｒ
ｄ，１９８０，ｐｐ．７００−７０９。 （５）ＩＯＯＣ’８３，Ｊｕｎｅ １９８３，Ｐａｐｅ
ｒ ３０Ｃ３−２，ｐｐ．３８６−３８７。 （６）Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，５ｔ
ｈ Ｊｕｌｙ １９９０，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１４，
ｐｐ．９９５−９９７。 （７）ＩＥＥＥ Ｊ．ＱＵＡＮＴ．ＥＬＥＣＴＲ．Ｖｏ
ｌ．ＱＥ−１１，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ １９７
５，ｐｐ．３２−３９。 （８）Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｒ
ｅｓｅａｒｃｈ，Ａｐ−ｒｉｌ ９−１１，１９９１，
ｐａｐｅｒ ＴｈＨ３，Ｐｒｏｃ．ＩＰＲ １９９１，
ｐｐ．１２２−１２３。 （９）ＩＥＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，Ｖｏｌ．１３
２，Ｐｔ．Ｊ．，Ｎｏ．５，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９８
５，ｐｐ．２７７−１８６。
【０００７】本発明は、図を参照する多数の例示的態様
の記述により詳細に説明されるだろう。図１は、縦の断
面で本発明によるモード変換器を概略的に示す。図２
は、図１によるモード変換器に適したリブタイプの光学
導波管の断面を概略的に示す。図３は、混合が分割に先
立つコヒーレント光学レシーバーの周知の光学入力部分
のブロックダイアグラムを示す。図４は、分割が混合に
先立つ図３と同じものを示す。図５は、縦の断面で本発
明によるモード変換器／スプリッタの組合せを示す。図
６は、本発明による光学入力部分のブロックダイアグラ
ムを示す。図７は、図４と同じものを示す。
の記述により詳細に説明されるだろう。図１は、縦の断
面で本発明によるモード変換器を概略的に示す。図２
は、図１によるモード変換器に適したリブタイプの光学
導波管の断面を概略的に示す。図３は、混合が分割に先
立つコヒーレント光学レシーバーの周知の光学入力部分
のブロックダイアグラムを示す。図４は、分割が混合に
先立つ図３と同じものを示す。図５は、縦の断面で本発
明によるモード変換器／スプリッタの組合せを示す。図
６は、本発明による光学入力部分のブロックダイアグラ
ムを示す。図７は、図４と同じものを示す。
【０００８】二つの偏波モードは、等方性媒体中例えば
ＩｎＰ中又は標準のモノモーダル光学ファイバー中のモ
ノモーダルチャネルタイプ（光学）導波管中を伝搬する
ことができる。これらのモードは、ＴＥ（トランスバー
ス・エレクトリック）及びＴＭ（トランスバース・マグ
ネテイク）と呼ぶことができる。この用語は、該モード
が単一の電界又は磁界のコンポーネントにより記述でき
ないので、事実、ひとを誤らせる。これらの導波モード
の記載において、全ての３本の電界及び全ての３本の磁
界のベクターコンポーネントは、結局、常に含まれてい
なければならない。それにもかかわらず、集積光学で標
準の直交軸系の選択によりＴＥモードはＥＹコンポーネ
ントにより支配され、そしてＴＭモードはＥＸコンポー
ネント及びＨＹコンポーネントにより支配されるのが、
事実である。この関係で、Ｚ軸は伝搬の方向を示し、Ｘ
軸は通常スラブ形基体に対して垂直に選ばれる。このタ
イプの導波管は、その上、通常周知の集積技術の性質の
結果として、対称面としてのＸＺ平面と対称である。標
準の光学ファイバーのチャネル形導波管では、Ｚ軸を通
る全ての平面は、対称面である。この対称は、導波モー
ドの界ベクトルコンポーネントで、偶（＋）又は奇
（−）の形でそれ自体現われる。種々のモードについ
て、この偶又は奇の対称は、表１に示される。
ＩｎＰ中又は標準のモノモーダル光学ファイバー中のモ
ノモーダルチャネルタイプ（光学）導波管中を伝搬する
ことができる。これらのモードは、ＴＥ（トランスバー
ス・エレクトリック）及びＴＭ（トランスバース・マグ
ネテイク）と呼ぶことができる。この用語は、該モード
が単一の電界又は磁界のコンポーネントにより記述でき
ないので、事実、ひとを誤らせる。これらの導波モード
の記載において、全ての３本の電界及び全ての３本の磁
界のベクターコンポーネントは、結局、常に含まれてい
なければならない。それにもかかわらず、集積光学で標
準の直交軸系の選択によりＴＥモードはＥＹコンポーネ
ントにより支配され、そしてＴＭモードはＥＸコンポー
ネント及びＨＹコンポーネントにより支配されるのが、
事実である。この関係で、Ｚ軸は伝搬の方向を示し、Ｘ
軸は通常スラブ形基体に対して垂直に選ばれる。このタ
イプの導波管は、その上、通常周知の集積技術の性質の
結果として、対称面としてのＸＺ平面と対称である。標
準の光学ファイバーのチャネル形導波管では、Ｚ軸を通
る全ての平面は、対称面である。この対称は、導波モー
ドの界ベクトルコンポーネントで、偶（＋）又は奇
（−）の形でそれ自体現われる。種々のモードについ
て、この偶又は奇の対称は、表１に示される。
【０００９】
【表１】
【００１０】チャネル形導波管の導波管のプロフィル
は、導波媒体の光学的性質及びその環境を含む導波管の
断面の幾何学を意味するものとして理解される。光学フ
ァイバースプライスに関する理論から、例えば文献
（４）から、もし一つの導波管プロフィルから他の導波
管プロフィルへの急激な移行が導波管中で生ずるなら
ば、カップリングが、移行の導波上流の導波モードと、
移行の導体下流の全ての可能な導波モードとの間で生じ
うることが知られている。この関係で、放射モードとの
カップリングは、原理的に又可能である。しかし、この
関係でいわれる移行は、放射モードに対するカップリン
グが、考慮に入れられず、そしてそれ故ここでは考慮に
入れられることがない。カップリングの程度、即ち移行
の下流で一つ以上の導波モードに変換される移行の上流
の導波モードのパワーのフラクションは、移行の上流及
び下流の（モード）界ベクトルのスカラー積の積分によ
り計算できる（文献（４）の式（８．６）参照）。この
理論は、一般に異なる界プロフィルを有する２個以上の
チャネル形導波管の列で、一つのチャネル形導体から他
のものへの全ての移行に応用できる。しかし、移行の上
流及び下流の導波モード間の全てのカップリングが容易
に可能であるとは限らない。表１から、例えば、二つの
対称的モノモーダル導波管の連続において、ＴＥ００モ
ードからＴＭ００モードへ又はその逆の変換は、これら
の二つのモードが異なる対称を有するので、生ずること
ができないことになる。非対称のモノモーダル導波管を
有する対称導波管、又は二つの異なる非対称モノモーダ
ル導波管の列では、しかしカップリングが、モード界ベ
クトルコンポーネントの対称が破壊されているので、該
ＴＥモードとＴＭモードとの間で事実生ずる。二つの異
なるバイモーダル対称導波管の列では、表１によれば、
記述された各組のモードが同じ界対称を有するので、良
好なカップリングが、ＴＥ００及びＴＭ０１モードの
間、又はＴＥ０１モード及びＴＭ００モードの間及びそ
の逆の移行で生ずることができる。しかし、このタイプ
の導波管移行における種々のＴＥ及びＴＭモード間の上
記のカップリングは弱く、それ故変換のフラクションは
低い。例えばコヒーレント光学レシーバーにおけるよう
な応用では、しかし、単一の移行で得られるのより大き
な変換フラクションが必要で、この場合約５０％であ
る。このタイプの大きな変換フラクションは、所望のカ
ップリングが、得られるべき所望の変換フラクションに
ついて十分にしばしばそれ自体繰返し得る周期的な構造
を利用することにより得ることができる。異なるモード
の伝搬定数が、或る程度同じ導波管中で異なるので、二
つの連続するカップリングの間の距離は、カップリング
されるべき二つのモードが、以前のカップリングから１
８０°相から外れるようになるときは何時でも、次のカ
ップリング生ずるやり方で選ぶことができる。その場
合、正の干渉が、連続するカップリングにおいて発生す
る同じ所望のモードの寄与の間に常に生じ、連続するカ
ップリングの寄与は、互いに強化するだろう。移行の上
流及び下流の導波管の或る導波管プロフィルにより、連
続するカップリング間の距離及び各々のモードの組に関
する繰返しの数は、一つのモードから或る他のモードへ
の所望の変換フラクションを得るために決められる。本
発明のカップリングの機構は、それ故選択的機構であ
る。
は、導波媒体の光学的性質及びその環境を含む導波管の
断面の幾何学を意味するものとして理解される。光学フ
ァイバースプライスに関する理論から、例えば文献
（４）から、もし一つの導波管プロフィルから他の導波
管プロフィルへの急激な移行が導波管中で生ずるなら
ば、カップリングが、移行の導波上流の導波モードと、
移行の導体下流の全ての可能な導波モードとの間で生じ
うることが知られている。この関係で、放射モードとの
カップリングは、原理的に又可能である。しかし、この
関係でいわれる移行は、放射モードに対するカップリン
グが、考慮に入れられず、そしてそれ故ここでは考慮に
入れられることがない。カップリングの程度、即ち移行
の下流で一つ以上の導波モードに変換される移行の上流
の導波モードのパワーのフラクションは、移行の上流及
び下流の（モード）界ベクトルのスカラー積の積分によ
り計算できる（文献（４）の式（８．６）参照）。この
理論は、一般に異なる界プロフィルを有する２個以上の
チャネル形導波管の列で、一つのチャネル形導体から他
のものへの全ての移行に応用できる。しかし、移行の上
流及び下流の導波モード間の全てのカップリングが容易
に可能であるとは限らない。表１から、例えば、二つの
対称的モノモーダル導波管の連続において、ＴＥ００モ
ードからＴＭ００モードへ又はその逆の変換は、これら
の二つのモードが異なる対称を有するので、生ずること
ができないことになる。非対称のモノモーダル導波管を
有する対称導波管、又は二つの異なる非対称モノモーダ
ル導波管の列では、しかしカップリングが、モード界ベ
クトルコンポーネントの対称が破壊されているので、該
ＴＥモードとＴＭモードとの間で事実生ずる。二つの異
なるバイモーダル対称導波管の列では、表１によれば、
記述された各組のモードが同じ界対称を有するので、良
好なカップリングが、ＴＥ００及びＴＭ０１モードの
間、又はＴＥ０１モード及びＴＭ００モードの間及びそ
の逆の移行で生ずることができる。しかし、このタイプ
の導波管移行における種々のＴＥ及びＴＭモード間の上
記のカップリングは弱く、それ故変換のフラクションは
低い。例えばコヒーレント光学レシーバーにおけるよう
な応用では、しかし、単一の移行で得られるのより大き
な変換フラクションが必要で、この場合約５０％であ
る。このタイプの大きな変換フラクションは、所望のカ
ップリングが、得られるべき所望の変換フラクションに
ついて十分にしばしばそれ自体繰返し得る周期的な構造
を利用することにより得ることができる。異なるモード
の伝搬定数が、或る程度同じ導波管中で異なるので、二
つの連続するカップリングの間の距離は、カップリング
されるべき二つのモードが、以前のカップリングから１
８０°相から外れるようになるときは何時でも、次のカ
ップリング生ずるやり方で選ぶことができる。その場
合、正の干渉が、連続するカップリングにおいて発生す
る同じ所望のモードの寄与の間に常に生じ、連続するカ
ップリングの寄与は、互いに強化するだろう。移行の上
流及び下流の導波管の或る導波管プロフィルにより、連
続するカップリング間の距離及び各々のモードの組に関
する繰返しの数は、一つのモードから或る他のモードへ
の所望の変換フラクションを得るために決められる。本
発明のカップリングの機構は、それ故選択的機構であ
る。
【００１１】図１は、チャネル形導波部分即ち入力部分
Ａ、中間部分Ｂ及び出力部分よりなる、本発明によるモ
ード変換器を縦の断面で概略的に示す。中間部分Ｂは、
異なるモード界プロフィルを有する、二つの連続して配
列された導波下位部分Ｐ及びＱのＮ倍の繰返しよりな
る。下位部分Ｐ及びＱは、それぞれモード依存伝搬定数
βＰｍ及びβＱｍ（但し、ｍは値１及び２を有すること
ができる）を有するとする。この関係で、ｍ＝１は、フ
ラクションが変換されねばならないモードを指示し、ｍ
＝２は、該変換が生ずるモードを指示する。下位部分Ｐ
及びＱの長さＬｐ及びＬＱは、以下の式により求められ
る。
Ａ、中間部分Ｂ及び出力部分よりなる、本発明によるモ
ード変換器を縦の断面で概略的に示す。中間部分Ｂは、
異なるモード界プロフィルを有する、二つの連続して配
列された導波下位部分Ｐ及びＱのＮ倍の繰返しよりな
る。下位部分Ｐ及びＱは、それぞれモード依存伝搬定数
βＰｍ及びβＱｍ（但し、ｍは値１及び２を有すること
ができる）を有するとする。この関係で、ｍ＝１は、フ
ラクションが変換されねばならないモードを指示し、ｍ
＝２は、該変換が生ずるモードを指示する。下位部分Ｐ
及びＱの長さＬｐ及びＬＱは、以下の式により求められ
る。
【００１２】
【数１】
【００１３】繰返しの数Ｎは、以下の式により求められ
る。
る。
【００１４】
【数２】
【００１５】但し、ｆ１２は、部分Ａから第一の下位部
分Ｐへの移行におけるモード１の強度のフラクションで
あり、該フラクションは、Ｎ番目の下位部分Ｑから部分
Ｃへの移行におけるＮカップリング後にモード２に変換
され、Ｃ１２＝各Ｐ−Ｑ及びＱ−Ｐ移行におけるモード
１及び２のカップリングファクター。
分Ｐへの移行におけるモード１の強度のフラクションで
あり、該フラクションは、Ｎ番目の下位部分Ｑから部分
Ｃへの移行におけるＮカップリング後にモード２に変換
され、Ｃ１２＝各Ｐ−Ｑ及びＱ−Ｐ移行におけるモード
１及び２のカップリングファクター。
【００１６】
【表２】
【００１７】表２は、図１に示されたようなチャネル形
導波管構造によりどのモード変換が達成できるかを示
す。同上マーク〃は、事柄が上の列と同じように意味す
ることを示す。表中の各列は、以下のやり方で解釈され
る。ｍ＝１の下で第一の欄に関する又は同上マークされ
た入力部分Ａを経て入る導波モードは、もし導波部分
Ｐ、Ｑ、Ａ及びＣが、その次の第三の欄で述べられたタ
イプのものでありそして対応する欄の記述に従って対称
又は非対称であるならば、ｍ＝２の下でその次の第二の
欄に関する又は同上マークされた導波モードに変換され
る。そのため、例えば、第７番目の列は、対称の下位部
分Ｐ及びＱ（ｓｙｍにより表示される）を有するバイモ
ーダルチャネル形導波管（ｂｉｍｏｄにより表示され
る）のモードＴＥ００は、ＴＭ０１モードに変換でき、
部分Ａ及び部分Ｃが対称又は非対称（（ａ）ｓｙｍによ
り表示される）であることが可能であることを意味す
る。さらに、４番目、５番目及び６番目の列は、組合せ
て読んで、その下位部分Ｐ及びＱの少なくとも一つが非
対称であるモノモーダル導波管（ｍｏｎｏｍｏｄにより
表示される）では、モードＴＥ００がモードＴＭ００に
変換できることを指示する。
導波管構造によりどのモード変換が達成できるかを示
す。同上マーク〃は、事柄が上の列と同じように意味す
ることを示す。表中の各列は、以下のやり方で解釈され
る。ｍ＝１の下で第一の欄に関する又は同上マークされ
た入力部分Ａを経て入る導波モードは、もし導波部分
Ｐ、Ｑ、Ａ及びＣが、その次の第三の欄で述べられたタ
イプのものでありそして対応する欄の記述に従って対称
又は非対称であるならば、ｍ＝２の下でその次の第二の
欄に関する又は同上マークされた導波モードに変換され
る。そのため、例えば、第７番目の列は、対称の下位部
分Ｐ及びＱ（ｓｙｍにより表示される）を有するバイモ
ーダルチャネル形導波管（ｂｉｍｏｄにより表示され
る）のモードＴＥ００は、ＴＭ０１モードに変換でき、
部分Ａ及び部分Ｃが対称又は非対称（（ａ）ｓｙｍによ
り表示される）であることが可能であることを意味す
る。さらに、４番目、５番目及び６番目の列は、組合せ
て読んで、その下位部分Ｐ及びＱの少なくとも一つが非
対称であるモノモーダル導波管（ｍｏｎｏｍｏｄにより
表示される）では、モードＴＥ００がモードＴＭ００に
変換できることを指示する。
【００１８】もしモード変換器が零次のオーダーの導波
モードを第一次のオーダーの導波モードに変換するもの
ならば、導波部分Ａは、モノモーダルであり、一方部分
Ｐ及びＱは、バイモーダルである。好ましくは、テーパ
ーされたピースが、次に部分Ａと第一の部分Ｐとの間に
設けられ、そのテーパーされたピースは、部分ＰとＱと
の間の移行に生じうるようなカップリングなしに、モノ
モーダルからバイモーダルへの徐々の移行を形成する。
モード変換の基礎をなすカップリング機構の交換的な性
質からみて、表２は、もし欄ｍ＝１及びｍ＝２の事項が
相互に交換されるならば、完全に有効のままである。こ
れは、第一及び第二の欄の下の、それぞれｍ＝１及びｍ
＝２により表の最後のラインに示される。
モードを第一次のオーダーの導波モードに変換するもの
ならば、導波部分Ａは、モノモーダルであり、一方部分
Ｐ及びＱは、バイモーダルである。好ましくは、テーパ
ーされたピースが、次に部分Ａと第一の部分Ｐとの間に
設けられ、そのテーパーされたピースは、部分ＰとＱと
の間の移行に生じうるようなカップリングなしに、モノ
モーダルからバイモーダルへの徐々の移行を形成する。
モード変換の基礎をなすカップリング機構の交換的な性
質からみて、表２は、もし欄ｍ＝１及びｍ＝２の事項が
相互に交換されるならば、完全に有効のままである。こ
れは、第一及び第二の欄の下の、それぞれｍ＝１及びｍ
＝２により表の最後のラインに示される。
【００１９】図１では、異なる断面を有する種々の導波
部分Ａ、Ｐ、Ｑ及びＣが示される。これは、それらの導
波プロフィルが異なることを示すために、きわめて象徴
的である。このタイプの差は、しばしば容易に断面のこ
れらの差により達成できるが、それらは、又他のやり方
で得ることができる。さらに、もし下位部分の一つが対
称的であるならば、該下位部分の導波プロフィル及び部
分Ａ及びＣの導波プロフィルは、同じであるように選ぶ
ことができる。
部分Ａ、Ｐ、Ｑ及びＣが示される。これは、それらの導
波プロフィルが異なることを示すために、きわめて象徴
的である。このタイプの差は、しばしば容易に断面のこ
れらの差により達成できるが、それらは、又他のやり方
で得ることができる。さらに、もし下位部分の一つが対
称的であるならば、該下位部分の導波プロフィル及び部
分Ａ及びＣの導波プロフィルは、同じであるように選ぶ
ことができる。
【００２０】図１による構造を有する表２による各変換
器は、例えばＩｎＰに基づいて集積された形で容易に構
成される。図２は、リブ構造を有するチャネル形導波管
の断面を示す。屈折率ｎ１を有するＩｎＰの基体１は、
ｎ１よりやや高い屈折率ｎ２を有するＩｎＧａＡｓＰの
光を導くフィルム２、並びに屈折率ｎ１を有するその上
のＩｎＰの緩衝層３を支持する。該緩衝層３には、例え
ばエッチングの技術の助けにより凹みを設けることによ
り緩衝層から得られるような同じ材料の高さｈ及び幅ｄ
の矩形の断面を有するリブ４を設ける。等方性の媒体中
のこのタイプの矩形の断面を有するリブの下で形成され
る導波管は、対称性のものである。導波管は、例えば追
加のエッチング操作により、導波管の長さにわたって矩
形の断面から右上方の隅の小さい隅５を例えば除去する
ことにより該対称性を破壊することによって非対称のも
のになる。同じではあるが鏡像のやり方で、右側の代わ
りに左側で断面に非対称性を設けることにより、即ちこ
の例では、同様な大きさの小さな隅６を除去することに
より、非対称性の導波管が又得られるが、それは相対す
る相対性を有する。もし同じではあるが相互に鏡像的な
対称性が右及び左の両方の断面で、即ち小さな隅５及び
小さな隅６の両方を除去することにより設けられるなら
ば、対称的な導波管が又得られるが、それは元の矩形の
断面を有する導波管から異なる導波管プロフィルを有す
る。材料を除去する代わりに、同じ効果は、もちろん材
料上に成長させることにより得られる。幅ｄを適当に選
ぶと、導波管はモノモーダル又はバイモーダルになる。
異なる対称的な導波管は、又幅ｄにおける小さい変化に
より得られ、その場合導波管のモードのタイプは変化し
ない。設けられるべき非対称は、又導波管のモードのタ
イプは変化しないようなものでなければならないが、し
かしこれは重要ではない。
器は、例えばＩｎＰに基づいて集積された形で容易に構
成される。図２は、リブ構造を有するチャネル形導波管
の断面を示す。屈折率ｎ１を有するＩｎＰの基体１は、
ｎ１よりやや高い屈折率ｎ２を有するＩｎＧａＡｓＰの
光を導くフィルム２、並びに屈折率ｎ１を有するその上
のＩｎＰの緩衝層３を支持する。該緩衝層３には、例え
ばエッチングの技術の助けにより凹みを設けることによ
り緩衝層から得られるような同じ材料の高さｈ及び幅ｄ
の矩形の断面を有するリブ４を設ける。等方性の媒体中
のこのタイプの矩形の断面を有するリブの下で形成され
る導波管は、対称性のものである。導波管は、例えば追
加のエッチング操作により、導波管の長さにわたって矩
形の断面から右上方の隅の小さい隅５を例えば除去する
ことにより該対称性を破壊することによって非対称のも
のになる。同じではあるが鏡像のやり方で、右側の代わ
りに左側で断面に非対称性を設けることにより、即ちこ
の例では、同様な大きさの小さな隅６を除去することに
より、非対称性の導波管が又得られるが、それは相対す
る相対性を有する。もし同じではあるが相互に鏡像的な
対称性が右及び左の両方の断面で、即ち小さな隅５及び
小さな隅６の両方を除去することにより設けられるなら
ば、対称的な導波管が又得られるが、それは元の矩形の
断面を有する導波管から異なる導波管プロフィルを有す
る。材料を除去する代わりに、同じ効果は、もちろん材
料上に成長させることにより得られる。幅ｄを適当に選
ぶと、導波管はモノモーダル又はバイモーダルになる。
異なる対称的な導波管は、又幅ｄにおける小さい変化に
より得られ、その場合導波管のモードのタイプは変化し
ない。設けられるべき非対称は、又導波管のモードのタ
イプは変化しないようなものでなければならないが、し
かしこれは重要ではない。
【００２１】しかし、導波部分の列の移行では、非対称
の概念は相対的なものである。その部分の対称面が、そ
の上流の部分の対称面に関して移行の下流を相殺する、
二つの連続して配置された対称的な部分の間の移行は、
それにもかかわらず、導波モードについて、対称的な導
波部分から非対称的なものへの移行である。これは、同
じ導波プロフィルを有する対称的部分及び異なる導波プ
ロフィルを有する対称的部分の両方に適用できる。これ
は、それに先立つ対称的導波部分に関して非対称の狭さ
又は広がりを有する対称的導波部分は、又対称／非対称
移行をもたらすことを意味する。しかし、これは、リブ
４と同じ高さｈを有する小さな隅５’の除去又は成長に
より、それぞれ得られる非対称に相当する。しかし、別
々のエッチング操作は、最早このタイプの除去に不必要
である。
の概念は相対的なものである。その部分の対称面が、そ
の上流の部分の対称面に関して移行の下流を相殺する、
二つの連続して配置された対称的な部分の間の移行は、
それにもかかわらず、導波モードについて、対称的な導
波部分から非対称的なものへの移行である。これは、同
じ導波プロフィルを有する対称的部分及び異なる導波プ
ロフィルを有する対称的部分の両方に適用できる。これ
は、それに先立つ対称的導波部分に関して非対称の狭さ
又は広がりを有する対称的導波部分は、又対称／非対称
移行をもたらすことを意味する。しかし、これは、リブ
４と同じ高さｈを有する小さな隅５’の除去又は成長に
より、それぞれ得られる非対称に相当する。しかし、別
々のエッチング操作は、最早このタイプの除去に不必要
である。
【００２２】特定のモード変換器に要求される全ての修
正は、工程に使用されるマスクを適当に選択することに
より、現在のエッチング技術によってリブ構造を有する
このタイプの導波管に簡単にしかも要求される正確さで
もたらさられる。もちろん、集積光学で標準の他の導波
構造も又この目的に使用できる。なお一般に、表２から
の全てのモード変換器は、周知の集積技術の助けによ
り、全ての単一チャネル形導波管に、簡単な修正により
製造できる。
正は、工程に使用されるマスクを適当に選択することに
より、現在のエッチング技術によってリブ構造を有する
このタイプの導波管に簡単にしかも要求される正確さで
もたらさられる。もちろん、集積光学で標準の他の導波
構造も又この目的に使用できる。なお一般に、表２から
の全てのモード変換器は、周知の集積技術の助けによ
り、全ての単一チャネル形導波管に、簡単な修正により
製造できる。
【００２３】
実施例 １ 表２により、ＴＥ００→ＴＭ００変換器は、モノモーダ
ル導波部分の助けにより製造できる。ＩｎＰ基体上の上
記のリブ形導波管について、ｎ１＝３．２０９、そして
ＩｎＧａＡｓＰのフィルム、ｎ２＝３．３２５、フィル
ムの厚さ０．５０μｍ、緩衝層の厚さ０．１０μｍ、リ
ブの高さ（緩衝層３の上）０．４５μｍ、リブの幅は、
ｄ＝２．０μｍ（モノモーダル！）を選ぶべきであり、
ＬＰ＝ＬＱ＝約８０μｍ。下位部分の長さＬＰ及びＬＱ
並びに屈折率ｎ１及ｎ２は、１．３μｍの波長を有する
光学信号に適用する。部分Ａ及びＣは対称的であり、そ
して同じ導波プロフィルを有する。もし二つの下位部分
の一つ例えば部分Ｐが、０．２３μｍの高さ及び四角の
断面を有する小さな隅５を除去する結果として非対称で
あり、そして例えば部分Ａ及びＣと同じモード界プロフ
ィルを有する他が対称的であるならば、計算されたカッ
プリングファクターは、モードＴＥ００及びＴＭ００の
間のカップリングについてＣ１２＝３．４＊１０−１０
である。５０％の変換を得るために、フラクションｆ
１２は＝１／２でなければならない。これは、もし２Ｃ
１２ ＊Ｎ＝ １／４π即ちもしカップリングＮの周期的
な繰返しの数＝１１６ならば、式（数２）に従って達成
される。部分Ｂの全長は、約１８．５ｍｍとなる。もし
下位部分Ｑが、又下位部分Ｐのそれの鏡像に等しい非対
称を有して非対称にされるならば、カップリングファク
ターは、その結果二倍になり、カップリングの数及びそ
の結果部分Ｂの長さは、半分に低下できる。１００％の
転換では、数Ｎは二倍にすべきである。
ル導波部分の助けにより製造できる。ＩｎＰ基体上の上
記のリブ形導波管について、ｎ１＝３．２０９、そして
ＩｎＧａＡｓＰのフィルム、ｎ２＝３．３２５、フィル
ムの厚さ０．５０μｍ、緩衝層の厚さ０．１０μｍ、リ
ブの高さ（緩衝層３の上）０．４５μｍ、リブの幅は、
ｄ＝２．０μｍ（モノモーダル！）を選ぶべきであり、
ＬＰ＝ＬＱ＝約８０μｍ。下位部分の長さＬＰ及びＬＱ
並びに屈折率ｎ１及ｎ２は、１．３μｍの波長を有する
光学信号に適用する。部分Ａ及びＣは対称的であり、そ
して同じ導波プロフィルを有する。もし二つの下位部分
の一つ例えば部分Ｐが、０．２３μｍの高さ及び四角の
断面を有する小さな隅５を除去する結果として非対称で
あり、そして例えば部分Ａ及びＣと同じモード界プロフ
ィルを有する他が対称的であるならば、計算されたカッ
プリングファクターは、モードＴＥ００及びＴＭ００の
間のカップリングについてＣ１２＝３．４＊１０−１０
である。５０％の変換を得るために、フラクションｆ
１２は＝１／２でなければならない。これは、もし２Ｃ
１２ ＊Ｎ＝ １／４π即ちもしカップリングＮの周期的
な繰返しの数＝１１６ならば、式（数２）に従って達成
される。部分Ｂの全長は、約１８．５ｍｍとなる。もし
下位部分Ｑが、又下位部分Ｐのそれの鏡像に等しい非対
称を有して非対称にされるならば、カップリングファク
ターは、その結果二倍になり、カップリングの数及びそ
の結果部分Ｂの長さは、半分に低下できる。１００％の
転換では、数Ｎは二倍にすべきである。
【００２４】実施例 ２ 表２により、ＴＥ００→ＴＭ０１変換器は、バイモーダ
ル導波部分の助けにより構築できる。このタイプのモー
ド変換器は、実効指標法（ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＩｎｄｅ
ｘ Ｍｅｔｈｏｄ）の名前で知られている計算法の助け
によりデザインされる。ＩｎＰ基体上の上記のリブ形導
波管について、ｎ１＝３．１７５４、そしてＩｎＧａＡ
ｓＰのフィルム、ｎ２＝３．４１１６、フィルムの厚さ
０．４７３μｍ、緩衝層の厚さ０．３０４μｍ、リブの
高さ（緩衝層３の上）０．２００μｍ、リブの幅ｄ＝
８．５μｍ （バイモーダル！）、ＬＰは＝ＬＱ＝３８
７μｍを選ぶべきである。下位部分の長さＬＰ及びＬＱ
並びに屈折率ｎ１及びｎ２は、１．５μｍの波長を有す
る光学信号についてここでは与えられる。二つの下位部
分は対称的であり、そして同じ導波プロフィルを有す
る。下位部分Ｐ及びＱは、相互に関して右及び左に交互
に相殺される縦の方向で連続して接続され、相殺は常に
０．５６μｍである。計算されたカップリングファクタ
ーは、モードＴＥ００及びＴＭ０１の間のカップリング
についてＣ１２＝０．１３１である。１００％の変換を
得るのに、少なくとも十分な正確さで、合計１２部分が
十分である。方法で生ずる減衰は、＜０．１ｄＢと計算
される。変換器の全長は、約４．７ｍｍである。もし例
えば４．３μｍのリブ幅を有するＴＭ偏波について少な
くとも、部分Ａがモノモーダルならば、テーパーされた
ピースが、モノモーダル導波管からバイモーダルのもの
への徐々の移行を達成するために、中間部分Ｂの第一の
下位部分と部分Ａとの間に含まれなければならない。部
分Ｃは、最後の下位部分Ｐ又はＱの直接の連続である。
ル導波部分の助けにより構築できる。このタイプのモー
ド変換器は、実効指標法（ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＩｎｄｅ
ｘ Ｍｅｔｈｏｄ）の名前で知られている計算法の助け
によりデザインされる。ＩｎＰ基体上の上記のリブ形導
波管について、ｎ１＝３．１７５４、そしてＩｎＧａＡ
ｓＰのフィルム、ｎ２＝３．４１１６、フィルムの厚さ
０．４７３μｍ、緩衝層の厚さ０．３０４μｍ、リブの
高さ（緩衝層３の上）０．２００μｍ、リブの幅ｄ＝
８．５μｍ （バイモーダル！）、ＬＰは＝ＬＱ＝３８
７μｍを選ぶべきである。下位部分の長さＬＰ及びＬＱ
並びに屈折率ｎ１及びｎ２は、１．５μｍの波長を有す
る光学信号についてここでは与えられる。二つの下位部
分は対称的であり、そして同じ導波プロフィルを有す
る。下位部分Ｐ及びＱは、相互に関して右及び左に交互
に相殺される縦の方向で連続して接続され、相殺は常に
０．５６μｍである。計算されたカップリングファクタ
ーは、モードＴＥ００及びＴＭ０１の間のカップリング
についてＣ１２＝０．１３１である。１００％の変換を
得るのに、少なくとも十分な正確さで、合計１２部分が
十分である。方法で生ずる減衰は、＜０．１ｄＢと計算
される。変換器の全長は、約４．７ｍｍである。もし例
えば４．３μｍのリブ幅を有するＴＭ偏波について少な
くとも、部分Ａがモノモーダルならば、テーパーされた
ピースが、モノモーダル導波管からバイモーダルのもの
への徐々の移行を達成するために、中間部分Ｂの第一の
下位部分と部分Ａとの間に含まれなければならない。部
分Ｃは、最後の下位部分Ｐ又はＱの直接の連続である。
【００２５】図３−６の助けにより、偏波ダイバーシチ
に基づいて操作するコヒーレント光学レシーバーに関し
て、それ自体周知の、二つのタイプの光学入力部分の上
記のモード変換器の或る応用が、以下に説明される。図
３は、混合が分割より先立つ周知の光学入力部分の第一
のタイプのブロックダイアグラムを示す。この部分は、
検出されるべき即ち未知のＴＥ／ＴＭ偏波分布を有する
全ての光信号に関する入力光学チャネルａ、並びに局部
光源１２から発生する５０％のＴＥ／ＴＭ偏波分布を有
する光信号に関する入力光学チャネルｂを有する混合器
１１よりなる。混合器１１は、それがパワーの点で等し
く混合した信号を二つの光学チャネルｃ及びｄについて
分配する。次に、これらの出力で得られた信号のそれぞ
れは、それ自体周知のＴＥ／ＴＭ偏波スプリッタ１３及
び１４の助けにより分割され、このやり方で分割した信
号は、次の処理のために該スプリッタの出光学チャネル
ｅ、ｆ、ｇ及びｈで提供される。全ての光学チャネル
は、原則的にモノモーダルである。３ｄＢパワーカップ
ラーは、混合器として知られている。局部光源１２は、
好ましくはこのタイプの光学入力部分の集積した形で共
集積される。もし該光源１２がレーザーであるならば、
それは、それが光学チャネルｊを経て発射する光信号が
唯一つの偏波コンポーネントを含む一つの状態を提供す
るに過ぎない。ＩｎＰに基づく集積に標準のしかも近赤
外線に光を有する共集積されたレーザーの光信号は、Ｔ
Ｅ偏波コンポーネントのみを含む。これは、モード変換
器が、部分的な偏波モード変換、この場合５０％につい
て光源１２の出力と混合器１１の入力光学チャネルｂと
の間に組み入れられねばならないことを意味する。光学
チャネルｊ及び光学チャネルｂの両者がモノモーダルで
あるので、本発明による５０％ＴＥ００→ＴＭ００モー
ド変換器１５がこの目的に選ばれることができる。
に基づいて操作するコヒーレント光学レシーバーに関し
て、それ自体周知の、二つのタイプの光学入力部分の上
記のモード変換器の或る応用が、以下に説明される。図
３は、混合が分割より先立つ周知の光学入力部分の第一
のタイプのブロックダイアグラムを示す。この部分は、
検出されるべき即ち未知のＴＥ／ＴＭ偏波分布を有する
全ての光信号に関する入力光学チャネルａ、並びに局部
光源１２から発生する５０％のＴＥ／ＴＭ偏波分布を有
する光信号に関する入力光学チャネルｂを有する混合器
１１よりなる。混合器１１は、それがパワーの点で等し
く混合した信号を二つの光学チャネルｃ及びｄについて
分配する。次に、これらの出力で得られた信号のそれぞ
れは、それ自体周知のＴＥ／ＴＭ偏波スプリッタ１３及
び１４の助けにより分割され、このやり方で分割した信
号は、次の処理のために該スプリッタの出光学チャネル
ｅ、ｆ、ｇ及びｈで提供される。全ての光学チャネル
は、原則的にモノモーダルである。３ｄＢパワーカップ
ラーは、混合器として知られている。局部光源１２は、
好ましくはこのタイプの光学入力部分の集積した形で共
集積される。もし該光源１２がレーザーであるならば、
それは、それが光学チャネルｊを経て発射する光信号が
唯一つの偏波コンポーネントを含む一つの状態を提供す
るに過ぎない。ＩｎＰに基づく集積に標準のしかも近赤
外線に光を有する共集積されたレーザーの光信号は、Ｔ
Ｅ偏波コンポーネントのみを含む。これは、モード変換
器が、部分的な偏波モード変換、この場合５０％につい
て光源１２の出力と混合器１１の入力光学チャネルｂと
の間に組み入れられねばならないことを意味する。光学
チャネルｊ及び光学チャネルｂの両者がモノモーダルで
あるので、本発明による５０％ＴＥ００→ＴＭ００モー
ド変換器１５がこの目的に選ばれることができる。
【００２６】図４は、分割が混合に先立つ光学入力部分
のブロックダイアグラムを示す。入力チャネルａを経て
受容される光信号は、先ずＴＥ／ＴＭ偏波スプリッタ２
１に提供される。偏波モードＴＥ及びＴＭにその結果分
割された信号は、局部の共積層光源１２から発しそして
光学チャネルｍ及びｎを経て提供される、偏波モードに
対応して光信号と混合するために、それぞれ異なる３ｄ
Ｂパワーカップラー２２及び２３の光学チャネルｋ及び
ｌを経て提供される。光源１２の出力光学チャネルｊと
光学チャネルｍ及びｎとの間に、モード変換器／スプリ
ッタの組合せ２５が、この目的のために含まれる。全て
の光学チャネルａ、ｅ−ｈ及びｊ−ｎは、又モノモーダ
ルである。さらに一般に、モード変換器／スプリッタの
組合せ２５は、残りの未変換信号から別の出力に分割さ
れしかも変換された信号フラクションを送る機能を有す
る。この種のモード変換器／スプリッタは、図５に詳し
く示され、以下の三つの部分よりなる。即ち、モノモー
ダル光学チャネルｊをバイモーダル光学チャネルに変換
するためのテーパーされたピース２５．１、それぞれ二
つの偏波モードＴＥ及びＴＭの一つを表わすＴＸ及びＴ
Ｙである、表２によるＴＸ００→ＴＹ０１モード変換器
２５．２、並びにモードスプリッタ２５．３。この目的
のために使用されるスプリッタは、バイモーダル導波管
のモノモーダル非対称ブランチング、即ち例えば文献
（７）（さらに詳しくは図２（ａ））により開示された
ような異なる伝搬定数を有する二つのモノモーダルブラ
ンチに連続を有するものに基づく。このタイプのスプリ
ッタでは、ブランチングの上流の一次のオーダーの導波
モードは、最低の伝搬定数を有するブランチの零次のオ
ーダーの導波モードに完全に変換され、一方ブランチの
上流の零次のオーダーの導波モードは、最高の伝搬定数
を有するブランチを有するブランチに伝搬する。このタ
イプのモードスプリッタは、それに先立つ変換器２５．
２が、ＴＸ偏波モードが零次のオーダーの導波モードと
して排他的に伝搬し、さらにＴＹ偏波モードが一次のオ
ーダーの導波モードとして排他的に伝搬する光学信号を
伝達するので、ここで使用できる。このタイプのモード
スプリッタの利点は、それが全く金属化導波管を含ま
ず、そしてこれは通常使用される偏波スプリッタとは対
照的であることである。集積した光学デザインにおける
金属化要素の使用は、結局周りの光学コンポーネントに
対する干渉作用を妨げる追加の手段を要する。もし１０
０％ＴＸ００→ＴＸ０１変換器が、このタイプのモード
変換器／スプリッタの組合せでモード変換器２５．２と
して選ばれ、ＴＸが再び二つの偏波モードの一つを代表
するならば、又金属化要素を有しない偏波スプリッタが
得られる。モード変換器／スプリッタの組合せ２５は、
もしここに組込まれるモード変換器２５．２が、ＴＥ偏
波モードのみが光学チャネルｊで提供されるという推定
から、５０％ＴＥ００→ＴＭ０１モード変換器であるな
らば、図４に従って光学入力部分で使用できる。図６
は、完全にこれらの金属化要素なしに実行できる光学入
力信号のブロックダイアグラムを示す。図３のブロック
ダイアグラムに従う光学入力部分におけると正に同じ
く、混合は、分割前にここで生ずる。しかし、本質的な
差は、混合が、バイモーダル入力チャネルｐ及びｑ並び
にバイモーダル出力チャネルｒ及びｓを有するマルチモ
ーダル３ｄＢパワーカップラータイプの混合器３１の助
けによりマルチモーダルのレベルで生ずることである。
モノモーダル光学チャネルからそれらを区別するため
に、該バイモーダル光学チャネルは、図では厚く示され
る。分割手段として、もし光学チャネルｒ及びｓにおい
てそしてそれ故光学チャネルｐ及びｑにおいて、二つの
異なる偏波ＴＥ及びＴＭは、光学チャネルｐ−ｓのそれ
ぞれにおいて等しいベースで、導波モードの相互に異な
るオーダーで排他的に伝搬することが確かめられるなら
ば、モードスプリッタ２５．３（図５参照）と同じタイ
プのモードスプリッタ３２及び３３は使用できる。この
目的のため、１００％ＴＭ００→ＴＭ０１変換器３４
は、モノモーダル入力チャネルａ及びバイモーダル入力
チャネルｐの間に組込まれ、そして５０％ＴＥ００→Ｔ
Ｍ０１変換器３６は、光源１２から発生する光学信号を
導くためのモノモーダル光学チャネルｊ及び混合器３１
のバイモーダル入力光学チャネルｑの間に組込まれる。
変換器３４及び３６の両者は、再び表２により選ばれ、
そして該変換器のそれぞれは、又図５からテーパーした
ピース例えば２５．１が先立つべきである。出光学チャ
ネルｅ−ｈは、図３のそれらと同じであり、そしてそれ
故対応する数字を付される。
のブロックダイアグラムを示す。入力チャネルａを経て
受容される光信号は、先ずＴＥ／ＴＭ偏波スプリッタ２
１に提供される。偏波モードＴＥ及びＴＭにその結果分
割された信号は、局部の共積層光源１２から発しそして
光学チャネルｍ及びｎを経て提供される、偏波モードに
対応して光信号と混合するために、それぞれ異なる３ｄ
Ｂパワーカップラー２２及び２３の光学チャネルｋ及び
ｌを経て提供される。光源１２の出力光学チャネルｊと
光学チャネルｍ及びｎとの間に、モード変換器／スプリ
ッタの組合せ２５が、この目的のために含まれる。全て
の光学チャネルａ、ｅ−ｈ及びｊ−ｎは、又モノモーダ
ルである。さらに一般に、モード変換器／スプリッタの
組合せ２５は、残りの未変換信号から別の出力に分割さ
れしかも変換された信号フラクションを送る機能を有す
る。この種のモード変換器／スプリッタは、図５に詳し
く示され、以下の三つの部分よりなる。即ち、モノモー
ダル光学チャネルｊをバイモーダル光学チャネルに変換
するためのテーパーされたピース２５．１、それぞれ二
つの偏波モードＴＥ及びＴＭの一つを表わすＴＸ及びＴ
Ｙである、表２によるＴＸ００→ＴＹ０１モード変換器
２５．２、並びにモードスプリッタ２５．３。この目的
のために使用されるスプリッタは、バイモーダル導波管
のモノモーダル非対称ブランチング、即ち例えば文献
（７）（さらに詳しくは図２（ａ））により開示された
ような異なる伝搬定数を有する二つのモノモーダルブラ
ンチに連続を有するものに基づく。このタイプのスプリ
ッタでは、ブランチングの上流の一次のオーダーの導波
モードは、最低の伝搬定数を有するブランチの零次のオ
ーダーの導波モードに完全に変換され、一方ブランチの
上流の零次のオーダーの導波モードは、最高の伝搬定数
を有するブランチを有するブランチに伝搬する。このタ
イプのモードスプリッタは、それに先立つ変換器２５．
２が、ＴＸ偏波モードが零次のオーダーの導波モードと
して排他的に伝搬し、さらにＴＹ偏波モードが一次のオ
ーダーの導波モードとして排他的に伝搬する光学信号を
伝達するので、ここで使用できる。このタイプのモード
スプリッタの利点は、それが全く金属化導波管を含ま
ず、そしてこれは通常使用される偏波スプリッタとは対
照的であることである。集積した光学デザインにおける
金属化要素の使用は、結局周りの光学コンポーネントに
対する干渉作用を妨げる追加の手段を要する。もし１０
０％ＴＸ００→ＴＸ０１変換器が、このタイプのモード
変換器／スプリッタの組合せでモード変換器２５．２と
して選ばれ、ＴＸが再び二つの偏波モードの一つを代表
するならば、又金属化要素を有しない偏波スプリッタが
得られる。モード変換器／スプリッタの組合せ２５は、
もしここに組込まれるモード変換器２５．２が、ＴＥ偏
波モードのみが光学チャネルｊで提供されるという推定
から、５０％ＴＥ００→ＴＭ０１モード変換器であるな
らば、図４に従って光学入力部分で使用できる。図６
は、完全にこれらの金属化要素なしに実行できる光学入
力信号のブロックダイアグラムを示す。図３のブロック
ダイアグラムに従う光学入力部分におけると正に同じ
く、混合は、分割前にここで生ずる。しかし、本質的な
差は、混合が、バイモーダル入力チャネルｐ及びｑ並び
にバイモーダル出力チャネルｒ及びｓを有するマルチモ
ーダル３ｄＢパワーカップラータイプの混合器３１の助
けによりマルチモーダルのレベルで生ずることである。
モノモーダル光学チャネルからそれらを区別するため
に、該バイモーダル光学チャネルは、図では厚く示され
る。分割手段として、もし光学チャネルｒ及びｓにおい
てそしてそれ故光学チャネルｐ及びｑにおいて、二つの
異なる偏波ＴＥ及びＴＭは、光学チャネルｐ−ｓのそれ
ぞれにおいて等しいベースで、導波モードの相互に異な
るオーダーで排他的に伝搬することが確かめられるなら
ば、モードスプリッタ２５．３（図５参照）と同じタイ
プのモードスプリッタ３２及び３３は使用できる。この
目的のため、１００％ＴＭ００→ＴＭ０１変換器３４
は、モノモーダル入力チャネルａ及びバイモーダル入力
チャネルｐの間に組込まれ、そして５０％ＴＥ００→Ｔ
Ｍ０１変換器３６は、光源１２から発生する光学信号を
導くためのモノモーダル光学チャネルｊ及び混合器３１
のバイモーダル入力光学チャネルｑの間に組込まれる。
変換器３４及び３６の両者は、再び表２により選ばれ、
そして該変換器のそれぞれは、又図５からテーパーした
ピース例えば２５．１が先立つべきである。出光学チャ
ネルｅ−ｈは、図３のそれらと同じであり、そしてそれ
故対応する数字を付される。
【００２７】図７は、分割が混合に先立つ光学入力部分
のブロックダイアグラムを示し、該入力部分は、図４に
よる入力部分と同じブロックダイアグラムにより表示で
きしかもその変化したものである。入力チャネルａを経
て受容される光学信号は、先ず上記（図５参照）のモー
ド変換器／スプリッタ２５と同じタイプの出モノモーダ
ル光学チャネルｋ’及びｌ’を有するモード変換器／ス
プリッタの組合せ４１に提供され、モード変換器（図５
の２５．２）は、１００％ＴＭ００→ＴＥ０１モード変
換器である。その結果、偏波モードＴＥを有する信号
は、光学チャネルｋ’及びｌ’を経て異なる３ｄＢパワ
ーカップラー４２及び４３に提供され、該信号の一つ
は、入力チャネルａを経て受容される信号の変換された
ＴＭコンポーネントに相当する。又偏波モードＴＥを有
する光源１２からの光学信号は、光源１２の出力光学チ
ャネルｊを経て対称的Ｙスプリッタ４４の入力に供給さ
れ、出モノモーダル光学チャネルｍ’及びｎ’にわたっ
てパワーの点で分布されたのち、パワーカップラー４２
及び４３に提供される。この変法において、偏波モード
ＴＥを排他的に有する信号は、出光学チャネルｅ’、
ｆ’、ｇ’及びｈ’でさらに処理されるために提供され
る。この変法の利点は、最適化が積層の一つの偏波モー
ドにのみ要求され、そして図６による入力部分に正にお
けるように、金属要素を設けられた偏波スプリッタが、
この場合必要ではないことである。さらに、他の利点
は、Ｙスプリッタ４４が、図４−６による他の変法の局
部発振器１２の下流直前に必要な偏波変換及び分割コン
ポーネントより遥かに容易に構築できることである。
のブロックダイアグラムを示し、該入力部分は、図４に
よる入力部分と同じブロックダイアグラムにより表示で
きしかもその変化したものである。入力チャネルａを経
て受容される光学信号は、先ず上記（図５参照）のモー
ド変換器／スプリッタ２５と同じタイプの出モノモーダ
ル光学チャネルｋ’及びｌ’を有するモード変換器／ス
プリッタの組合せ４１に提供され、モード変換器（図５
の２５．２）は、１００％ＴＭ００→ＴＥ０１モード変
換器である。その結果、偏波モードＴＥを有する信号
は、光学チャネルｋ’及びｌ’を経て異なる３ｄＢパワ
ーカップラー４２及び４３に提供され、該信号の一つ
は、入力チャネルａを経て受容される信号の変換された
ＴＭコンポーネントに相当する。又偏波モードＴＥを有
する光源１２からの光学信号は、光源１２の出力光学チ
ャネルｊを経て対称的Ｙスプリッタ４４の入力に供給さ
れ、出モノモーダル光学チャネルｍ’及びｎ’にわたっ
てパワーの点で分布されたのち、パワーカップラー４２
及び４３に提供される。この変法において、偏波モード
ＴＥを排他的に有する信号は、出光学チャネルｅ’、
ｆ’、ｇ’及びｈ’でさらに処理されるために提供され
る。この変法の利点は、最適化が積層の一つの偏波モー
ドにのみ要求され、そして図６による入力部分に正にお
けるように、金属要素を設けられた偏波スプリッタが、
この場合必要ではないことである。さらに、他の利点
は、Ｙスプリッタ４４が、図４−６による他の変法の局
部発振器１２の下流直前に必要な偏波変換及び分割コン
ポーネントより遥かに容易に構築できることである。
【図１】縦の断面で本発明によるモード変換器を概略的
に示す。
に示す。
【図２】図１によるモード変換器に適したリブタイプの
光学導波管の断面を概略的に示す。
光学導波管の断面を概略的に示す。
【図３】混合が分割に先立つコヒーレント光学レシーバ
ーの周知の光学入力部分のブロックダイアグラムを示
す。
ーの周知の光学入力部分のブロックダイアグラムを示
す。
【図４】分割が混合に先立つ図３と同じものを示す。
【図５】縦の断面で本発明によるモード変換器／スプリ
ッタの組合せを示す。
ッタの組合せを示す。
【図６】本発明による光学入力部分のブロックダイアグ
ラムを示す。
ラムを示す。
【図７】本図は、図４と同じものを示す。
Ａ 入力部分 Ｂ 中間部分 Ｃ 出力部分 Ｐ 下位部分 Ｑ 下位部分 Ｌｐ Ｐの長さ ＬＱ Ｑの長さ Ｎ Ｐ及びＱの繰返し数 １ 基体 ２ 光を導くフィルム ３ 緩衝層 ４ リブ ５ 小さい隅 ５’ 小さい隅 ６ 小さい隅 ｈ ４の高さ ｄ ４の幅 １１ 混合器 １２ 光源 １３ 偏波スプリッタ １４ 偏波スプリッタ １５ モード変換器 ２１ 偏波スプリッタ ２２ パワーカップラー ２３ パワーカップラー ２５ モード変換器／スプリッタの組合せ ２５． １ テーパーしたピース ２５． ２ モード変換器 ２５． ３ モードスプリッタ ３１ 混合器 ３２ モードスプリッタ ３３ モードスプリッタ ３４ 変換器 ３６ 変換器 ４１ モード変換器／スプリッタの組合せ ４２ パワーカップラー ４３ パワーカップラー ４４ スプリッタ ａ 入力チャネル ｂ 入力チャネル ｃ 光学チャネル ｄ 光学チャネル ｅ 出光学チャネル ｆ 出光学チャネル ｇ 出光学チャネル ｈ 出光学チャネル ｊ 出力チャネル ｋ 光学チャネル ｌ 光学チャネル ｍ 光学チャネル ｎ 光学チャネル ｐ バイモーダル入力チャネル ｑ バイモーダル入力チャネル ｒ バイモーダル出力チャネル ｓ バイモーダル出力チャネル ｅ’ 出光学チャネル ｆ’ 出光学チャネル ｇ’ 出光学チャネル ｈ’ 出光学チャネル ｋ’ 光学チャネル ｌ’ 光学チャネル ｍ’ 光学チャネル ｎ’ 光学チャネル
Claims (18)
- 【請求項１】 導波管中に伝搬する光学信号の二つの導
波モードの間の周期的カップリングが生ずるチャネル形
導波管（該導波管は、入導波部分、中間導波部分及び出
導波部分よりなる）よりなる、第二の導波モードにより
伝搬する信号コンポーネントに第一の導波モードにより
伝搬する光学信号の信号コンポーネントのフラクション
の変換のためのモード変換器において、中間導波部分
が、周期的な長さ内で二つの導波下位部分の周期的列よ
りなる周期的な幾何学的構造を有し、下位部分の長さ及
び周期の数は、所望の変換フラクションに一致すること
を特徴とするモード変換器。 - 【請求項２】 周期の長さは、第一の非対称導波プロフ
ィルを有する第一の下位部分及び第二の対称導波プロフ
ィルを有する第二の下位部分よりなることを特徴とする
請求項１のモード変換器。 - 【請求項３】 第二の下位部分の導波プロフィル及び入
導波部分の導波プロフィルは、本質的に同じであること
を特徴とする請求項２のモード変換器。 - 【請求項４】 下位部分は、モノモーダルであることを
特徴とする請求項３のモード変換器。 - 【請求項５】 下位部分は、バイモーダルであることを
特徴とする請求項３のモード変換器。 - 【請求項６】 周期の長さは、二つの下位部分よりな
り、それぞれは、非対称導波プロフィルを有することを
特徴とする請求項１のモード変換器。 - 【請求項７】 下位部分は、モノモーダルであることを
特徴とする請求項６のモード変換器。 - 【請求項８】 下位部分は、バイモーダルであることを
特徴とする請求項３のモード変換器。 - 【請求項９】 二つの下位部分の導彼プロフィルは、相
互に反対の非対称を有することを特徴とする請求項６の
モード変換器。 - 【請求項１０】 周期の長さは、二つの下位部分よりな
り、それぞれは、対称導波プロフィルを有することを特
徴とする請求項１のモード変換器。 - 【請求項１１】 周期的な幾何学的構造は、導波下位部
分間の幅の差の結果として本質的に得られることを特徴
とする請求項１−１０の何れか一つの項のモード変換
器。 - 【請求項１２】 周期の長さは、同じ導波プロフィルを
有する二つの下位部分よりなり、該下位部分は、オフセ
ットのやり方で周期的な列で互いに結合していることを
特徴とする請求項１のモード変換器。 - 【請求項１３】 偏波ダイバーシチに基づくコヒーレン
ト光学レシーバーのための光学入力部分において、入光
学チャネルを経て受け取られしかも偏波モード（ＴＥ、
ＴＭ）を含む第一の光学信号、及び局部光源から生じそ
して偏波モード（ＴＥ、ＴＭ）を含む第二の光学信号を
偏波独立で等しく混合し、次に第一及び第二の混合信号
にパワーの点で等しく分割するための混合／分割手段、
多くの出光学チャネルに等しく提供するために別々の光
学信号に第一及び第二の混合信号に存在する偏波モード
をそれぞれ分割するための第一及び第二の分割手段より
なり、第一及び第二の変換手段は、前記の偏波モードが
それぞれ第一の光学信号及び第二の光学信号に伝搬する
のとはオーダーで異なる導波モードに、偏波モードの一
つの少なくともフラクションを転換するためにさらに提
供され、その上、混合／分割手段は、マルチモードパワ
ーカップラーよりなり、しかも第一及び第二の分割手段
は、モードスプリッタであることを特徴とする光学入力
部分。 - 【請求項１４】 局部光源は、共集積され、そして第一
の変換手段は、表２による１００％ＴＭ００→ＴＭ０１
変換器よりなり、第二の変換手段は、表２による５０％
ＴＭ００→ＴＭ０１変換器よりなることを特徴とする請
求項１３の光学入力部分。 - 【請求項１５】 第二の偏波モード（ＴＭ又はＴＥ）に
伝搬する第二の信号コンポーネント中に、第一の偏波モ
ード（ＴＭ又はＴＥ）に伝搬する入第一光学信号の第一
の信号コンポーネントのフラクションを変換する組み合
わされたモード変換器／スプリッタ、並びに出第二及び
第三モノモーダル光学導波管を経てそれぞれ第二及び第
三の光学信号の発射であって、第二の光学信号は、第二
の信号コンポーネントを本質的に含み、第三の光学信号
は、第一の光学信号の未変換部分を本質的に含み、該変
換器／スプリッタは、第一の光学導波管と第二及び第三
の光学導波管との間に、バイモーダル光学導波管へのモ
ノモーダル光学導波管の移行のためのテーパーしたピー
ス、第一の信号コンポーネントが、テーパーしたピース
を離れるとき第一の光学信号に伝搬するのとはオーダー
で異なる導波モード中に第一の信号コンポーネントの少
なくともフラクションを変換するための変換手段、及び
モードスプリッタよりなる組合せ。 - 【請求項１６】 変換手段は、表２による５０％ＴＭ
００→ＴＭ０１変換器よりなることを特徴とする請求項
１５のモード変換器／スプリッタの組合せ。 - 【請求項１７】 変換手段は、表２による１００％ＴＭ
００→ＴＭ０１変換器よりなることを特徴とする請求項
１５のモード変換器／スプリッタの組合せ。 - 【請求項１８】 変換手段は、ＴＸが二つの偏波モード
ＴＥ又はＴＭを表わす表２による１００％ＴＸ００→Ｔ
Ｘ０１変換器よりなることを特徴とする請求項１５のモ
ード変換器／スプリッタの組合せ。
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