JPH05315689A - 集積型偏波光混合器 - Google Patents

集積型偏波光混合器

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Publication number
JPH05315689A
JPH05315689A JP4120882A JP12088292A JPH05315689A JP H05315689 A JPH05315689 A JP H05315689A JP 4120882 A JP4120882 A JP 4120882A JP 12088292 A JP12088292 A JP 12088292A JP H05315689 A JPH05315689 A JP H05315689A
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JP
Japan
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polarization
waveguide
mode
mixer
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP4120882A
Other languages
English (en)
Inventor
Masafumi Seki
雅文 関
Ichiro Tanaka
一郎 田中
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導波路に偏光無依存性が必要とされず、作製
が容易な、偏波ダイバーシティコヒーレント受信機の混
合器に適した集積型偏波光混合器を提供する。 【構成】 集積型偏波光混合器100は、基板1、平板
マイクロレンズアレイ板2、および偏波保持ファイバア
レイ3から構成される。4と5は偏波ダイバーシティ受
信機のフロントエンドの一部となるツインPINフォト
ダイオードである。偏波保持ファイバ33から入射する
TMモードの局発光は、1×2分岐導波路10により5
0:50に分割され、方向性結合器20、30の1本の
入力導波路にそれぞれ供給される。偏波保持ファイバ3
1、32から入射するTMモードの信号光は、それぞれ
方向性結合器20、30の他方の入力導波路に供給され
る。混合出力導波路16、17、18、19の出力信号
光は、平板マイクロレンズアレイ2によりそれぞれ集光
されてダイオード41、42、51、52に集光され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレント用の受信
機に用いられる信号光と局発光の混合器に関し、特に偏
波ダイバーシティコヒーレント受信機の混合器に適した
集積型偏波光混合器に関する。
【0002】
【従来の技術】コヒーレント光伝送システムは、その広
帯域性と高感度性により実用化が期待されている。この
システムを通常の単一モードファイバ伝送路を用いて実
現する場合には、伝送路中で偏光が保持されない問題点
の解決のために、受信側で偏光制御をして直線偏光に戻
す偏光制御器を使用するか、任意の偏光を2つの直交偏
光に分離し、それぞれ検波した後に加算する偏波ダイバ
ーシティ方式にする必要があった。後者はフィードバッ
ク制御が不要で受動光部品のみで構成できるので実用性
が高い。
【0003】この偏波ダイバーシティ受信機に使用され
る小型な混合器の一例としては、本発明者らが1991
年9月に開催されたthe Society of Photo-Optical Ins
trumentation Engineers で発表した平板マイクロレン
ズ装荷ガラス導波路方向性結合器モジュールがあり、こ
れまでにない優れた特性を発揮している。この方向性結
合器を実際の偏波ダイバーシティ受信機に応用した結果
については、石川他が1991年11月22日の電子情
報通信学会光量子エレクトロニクス研究会で「Quad-PIN
PD を用いた光ヘテロダイン偏波ダイバーシティ受信機
の試作」(論文番号OQE91−123)と題し詳細に
報告している。
【0004】
【発明の解決しようとする課題】前記平板マイクロレン
ズ装荷ガラス導波路方向性結合器モジュールでは、一つ
の方向性結合器でTEモードとTMモードの信号光をそ
れぞれ同時にTEモードとTMモードの局発光と混合
し、その後に偏光分離する構成を採用していた。この構
成は、方向性結合器が1つで済む上に、小形にできる利
点がある。しかし、これに使われる方向性結合器は2つ
の直交する偏光の導波モード(以下偏光モードとする)
に対して50:50の分岐比が要請される。
【0005】このため、方向性結合器としては、偏光モ
ードの依存性が極めて少ない特性を特殊な設計で実現す
るか、あるいは比較的偏光モード依存性の少ない導波路
作製を用い、かつ使用波長で2つの偏光モードに対して
50:50の分岐比からのずれが等分になるように作製
するか、のいずれかが要求される問題点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述後者
の方式において2つの偏光に対して分岐比を所定の値に
制御する上記の問題点を解決するため、信号光をあらか
じめ2つの直交偏光に分離した後、それぞれの偏光を基
板中の導波路の偏光モード(TEまたはTM)のいずれ
か一方に変換して方向性結合器に接続する光混合器の構
成とし、さらに、局発光をそれぞれの方向性結合器に供
給するために、分岐導波路を同一基板に集積した。
【0007】本発明の適用対象は、ガラス基板のイオン
交換による多成分系ガラス導波路、Si基板上の火炎堆
積法等による石英系ガラス導波路、LiNbO3基板上
のTi拡散導波路、化合物半導体導波路、モノマーの選
択的重合によるプラスチック導波路など全ての導波路の
導波型デバイスである。
【0008】
【作用】上記方式により、方向性結合器の特性はいずれ
かの偏光モードに対して実現されればよい利点が生じ
る。また、この方式では信号光は2つであるが基板中で
同一の偏光モードとなるため、各信号光と混合する2つ
の局発光も同一の偏光モードでよい。このため、1つの
局発光を波長依存性のない1×2分岐導波路で50:5
0に正確に分けることができる。しかもこれらの導波型
素子は同一の基板上に簡単に集積できるので、集積型偏
波光混合器を構成することができる。
【0009】
【実施例】図1は本発明の集積型偏波光混合器の実施例
を示す平面図である。集積型偏波光混合器100は、基
板1、平板マイクロレンズ板2、および偏波保持ファイ
バアレイ3から構成される。4と5は偏波ダイバーシテ
ィ受信機のフロントエンドの一部となる第1と第2のツ
インPINフォトダイオードである。
【0010】基板1は、イオン交換に適したNaイオン
を10%程度含有し、一部の酸素をフッ素に置換して屈
折率を下げた光学級のボロシリケート系ガラス基板であ
る。基板1にAgイオンを用いた2段電界印加イオン交
換法で図1に示すようなパターンの導波路を形成した。
2段電界印加イオン交換法に関しては例えば、橋爪らが
1991年電子情報通信学会春季全国大会予稿集C−1
87で開示しており、本発明に係る導波路の作製に当た
っては上記公知の方法をそのまま適用できる。導波路の
近視野像(モードプロファイル)は水平軸の1/e2
径が9.7μm、垂直軸の1/e2直径が9.4μmで
あり、埋め込み深さは21μmで、単一モードファイバ
との結合損失は0.1dB以下であった。
【0011】導波路の詳細について説明すると、10は
1×2分岐導波路、20は第1の方向性結合器、30は
第2の方向性結合器であり、局発入力導波路11は1×
2分岐10で第1と第2の局発出力導波路14、15に
分かれる。第1、第2の方向性結合器20、30は波長
1.55μm±5nmの波長域において、TMモードに
対し50:50の分岐比からのずれが±1%以下の分岐
比を有する。
【0012】第1の信号入力導波路12と第1の局発出
力導波路14は第1の方向性結合器20の入力となり、
その出力は第1、第2の混合出力導波路16、17にな
る。第2の信号入力導波路13と第2の局発出力導波路
15は第2の方向性結合器30の入力となり、その出力
は第3、第4の混合出力導波路18、19になる。混合
出力導波路16、17、18、19の間隔は250μm
である。
【0013】混合出力導波路16、17、18,19に
正対する位置に配置された第1、第2、第3、第4のマ
イクロレンズ21、22、23、24を含んだ平板マイ
クロレンズアレイ板2が基板1に接着固定されている。
マイクロレンズ21、22、23、24は混合出力導波
路16、17、18、19の導波モードの1/e2直径
が約9μmの光を、距離2mmに配置される第1、第2
のツインPINフォトダイオード4、5のフォトダイオ
ード41、42、51、52のモノリシックレンズの表
面付近において直径約60μmの円内に実質的に集光す
るように、焦点距離と厚みが設定されている。
【0014】第1、第2のツインPINフォトダイオー
ド4、5は同一のInP基板上に成長された間隔250
μmのクワッドPINフォトダイオードの内の2個組の
フォトダイオードである。フォトダイオード41、4
2、51、52の裏面にはそれぞれモノリシックなレン
ズが成形されており、裏面から入射した光ビームを効率
よくPN接合領域に集光する。
【0015】偏波保持ファイバアレイ3は、第1、第
3、第2の偏波保持ファイバ31、33、32の3本
を、図2(a)のように応力付与部を結ぶ軸(応力軸と
する)を垂直に揃えて間隔250μmに配列して作製し
たアレイである。偏波保持ファイバアレイ3の作製と特
性については例えば、佐藤他がElectronics Letters、
1991年、第27巻、303頁に詳細に報告してい
る。
【0016】上記構造の集積型偏波光混合器100にお
いて、第3の偏波保持ファイバ33から入射するTMモ
ードの局発光は、1×2分岐導波路10により50:5
0に分割され、第1、第2の方向性結合器20、30の
1本の入力導波路にそれぞれ供給される。第1、第2の
偏波保持ファイバ31、32から入射するTMモードの
信号光は、それぞれ第1、第2の方向性結合器20、3
0の他方の入力導波路にそれぞれ供給される。第1、第
2、第3、第4の混合出力導波路16、17、18、1
9の出力信号光は、平板マイクロレンズアレイ2により
それぞれ集光されて、第1、第2のツインPINフォト
ダイオード4、5のダイオード41、42、51、52
に集光される。
【0017】従って、第1のツインPINフォトダイオ
ード4のフォトダイオード41、42は、第1の偏波保
持ファイバの信号光と第3の偏波保持ファイバ33の局
発光が50:50に混合され干渉して位相が180°ず
れた2つの混合信号光を受光する。同じく、第2のツイ
ンPINフォトダイオード5のフォトダイード51、5
2は、第2の偏波保持ファイバの信号光と第3の偏波保
持ファイバ33の局発光が50:50に混合され干渉し
て位相が180°ずれた2つの混合信号光を受光する。
【0018】上述実施例の集積型偏波光混合器100の
動作を、図3に示すような1つの実施形態を例にとり説
明する。300は偏光分離器であり、ファイバ伝送路に
接続された入力ファイバ304からの任意の偏光の信号
光を2つの直交する直線偏光に分離し、第4、第5の偏
波保持ファイバ301、302に出力する。偏波保持フ
ァイバ301、302の方位は、偏波分離器の直後で図
2(b)に示されるように応力軸が互いに平行になるよ
う配列されている。
【0019】第4の偏波保持ファイバ301と第1の偏
波保持ファイバ31は第1のメカニカルスプライサ61
により、ファイバの応力軸が一致するように接続されて
いる。第5の偏波保持ファイバ302と第2の偏波保持
ファイバ32は第2のメカニカルスプライサ62によ
り、ファイバの応力軸が互いに直交するように接続され
ている。従って、偏光分離器300で分離された2つの
直線偏光の信号光は、等しくTMモードとして集積型偏
波光混合器100に供給される。
【0020】400は局発光を発生するDFBレーザー
ダイオードであり、その優勢な偏光出力の電界振動方向
に対し応力軸が一致するように第6の偏波保持ファイバ
401が結合されている。第6の偏波保持ファイバ40
1と第3の偏波保持ファイバ33は第3のメカニカルス
プライサ63により、応力軸が一致するように接続され
ている。従って、レーザーダイオード400の局発光の
優勢な偏光成分は基板1の局発入力導波路11のTMモ
ードとなる。
【0021】以上の構成のもとでの動作を説明する。フ
ァイバ304を伝搬してきた信号光は偏光分離器300
で2つのち直線偏光に分けられ、1つの直線偏光はその
まま第1の信号入力導波路12のTMモードに結合さ
れ、他の1つの直線偏光は90°回転された後に第2の
信号入力導波路13のTMモードに結合される。レーザ
ーダイオード400の局発光は導波路11のTMモード
に結合され、2分割された後に第1、第2の方向性結合
器20、30に供給される。これにより、前記の2つの
TMモードの信号光はそれぞれ方向性結合器20、30
の中でレーザーダイード400のTMモードの局発光と
混合されて混合出力導波路16、17、18、19から
出力する。
【0022】これらの混合信号光はマイクロレンズ2
1、22、23、24を介して2つのツインPINフォ
トダイオード4、5で受光される。ツインPINフォト
ダイオード4、5の電気信号は受信機電気回路200で
処理され2つの直線偏光に対応したヘテロダイン検波信
号が得られ、これらを電気的に加算して偏波ダイバーシ
ティ受信が実現される。
【0023】なお、実施例では基板1の中の導波モード
をTMモードとしたが、TEモードとしてもよい。ま
た、偏光を90°回転させるために第2のスプライサ6
2で第5の偏波保持ファイバ302と第2の偏波保持フ
ァイバ32を90°回転させた状態でスプライシングし
たが、その他の方法を用いてもよい。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、偏波ダイバーシティ受
信機に必要な集積型偏波光混合器が得られる。この混合
器は原理的に1つの偏光モードのみを使用しているの
で、導波路に偏光無依存性が必要とされず、作製が容易
であり、しかも複数の導波路素子を1枚の基板上に集積
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す平面図
【図2】偏波保持ファイバの断面図
【図3】本発明品を偏波ダイバーシティ受信機の混合器
に使用する場合の使用形態の一例を示す概略図
【符号の説明】
1‥‥‥‥ガラス基板 2‥‥‥‥平板マイクロレンズアレイ板 3‥‥‥‥偏波保持ファイバアレイ 4‥‥‥‥第1のツインPINフォトダイオード 5‥‥‥‥第2のツインPINフォトダイオード 10‥‥‥‥1×2分岐 20‥‥‥‥第1の方向性結合器 30‥‥‥‥第2の方向性結合器 100‥‥‥‥集積型偏波光混合器 200‥‥‥‥受信機電気回路 300‥‥‥‥偏光分離器 400‥‥‥‥レーザーダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/02

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板に形成され、所定の波長と所定の偏
    光の導波モードに対して結合比が概略50:50である
    第1の方向性結合器および第2の方向性結合器と、前記
    第1、第2方向性結合器のそれぞれの入力導波路に接続
    された分岐路を有する1×2分岐導波路とからなる集積
    型偏波光混合器。
JP4120882A 1992-05-13 1992-05-13 集積型偏波光混合器 Pending JPH05315689A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4120882A JPH05315689A (ja) 1992-05-13 1992-05-13 集積型偏波光混合器

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JP4120882A JPH05315689A (ja) 1992-05-13 1992-05-13 集積型偏波光混合器

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JPH05315689A true JPH05315689A (ja) 1993-11-26

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ID=14797309

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JP (1) JPH05315689A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06237223A (ja) * 1993-02-10 1994-08-23 Nec Corp 光受信回路
WO2002044826A3 (de) * 2000-12-01 2003-05-15 Fraunhofer Ges Forschung Schaltungsanordnung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06237223A (ja) * 1993-02-10 1994-08-23 Nec Corp 光受信回路
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