WO2011027883A1 - ９０度ハイブリッド - Google Patents

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WO2011027883A1
WO2011027883A1 PCT/JP2010/065223 JP2010065223W WO2011027883A1 WO 2011027883 A1 WO2011027883 A1 WO 2011027883A1 JP 2010065223 W JP2010065223 W JP 2010065223W WO 2011027883 A1 WO2011027883 A1 WO 2011027883A1
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degree hybrid
signal
light
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PCT/JP2010/065223
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井上　崇
奈良　一孝
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古河電気工業株式会社
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    • G02B6/126—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 using polarisation effects
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    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/20—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/2096—Arrangements for directly or externally modulating an optical carrier

Definitions

  • the present invention relates to a 90-degree hybrid used in a coherent optical transmission type receiver that mixes signal light and local oscillation light, for example, a DP-QPSK modulation type receiver that receives a DP-QPSK signal.
  • DP-QPSK Downlink-Polarization-QuadraturePhase-Shift-Keying modulation system that multiplexes X-polarized QPSK signal and 4-polarized QPSK signal modulated by independent information for X-polarized light and Y-polarized light It is promising as a modulation method for signal transmission.
  • this DP-QPSK modulation method when the symbol rate is 10 GSymbol / s, the bit rate is 40 Gbit / s, and when the symbol rate is 25 GSymbol / s, the bit rate is 100 Gbit / s. Can do.
  • the DP-QPSK modulation receiver separates the DP-QPSK signal into an X-polarized QPSK signal and a Y-polarized QPSK signal using a polarization beam splitter (PBS). To do. Further, the X-polarized 90-degree hybrid and the Y-polarized 90-degree hybrid mix the separated X-polarized QPSK signal, Y-polarized QPSK signal, and local oscillation light (LO light), respectively. .
  • the phase modulation signal (QPSK signal light) of each polarization is converted into an intensity modulation signal, and the component corresponding to the real part and imaginary part of the signal light in each polarization when the electric field amplitude is regarded as a complex number (I component and Q component) are taken out independently.
  • the 90-degree hybrid generally divides the input signal light and local oscillation light into two branches, gives the two-branched local oscillation light a phase difference of 90 degrees as the relative phase difference of the light wave, and then splits into two branches. It is known as a circuit that mixes one signal light and local oscillation light, and the other branched and split signal light and local oscillation light.
  • Non-Patent Documents 1 to 3 disclose a 90-degree hybrid formed by combining a coupler and PBS on one planar lightwave circuit (PLC).
  • Non-Patent Document 4 discloses a 1 ⁇ 4 DQPSK demodulator including a delay circuit formed on a PLC and a 90-degree hybrid. This 90-degree hybrid circuit is configured as a part of a Mach-Zehnder interferometer (MZI), and an MMI coupler is used as an input / output unit of the MZI.
  • MZI Mach-Zehnder interferometer
  • a 90-degree hybrid is required to operate stably in a wide band (for example, CL band wavelength band; 1530 to 1620 nm).
  • CL band wavelength band for example, 1530 to 1620 nm.
  • the operation of the 90-degree hybrid will become unstable.
  • the present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a 90-degree hybrid capable of stable operation over a wide band.
  • a first aspect of the present invention is a 90-degree hybrid, a PLC chip on which a planar lightwave circuit is formed, and a signal light that is formed and modulated in the planar lightwave circuit.
  • a 90-degree hybrid circuit that mixes and outputs the local oscillation light, and the 90-degree hybrid circuit includes a first Y-branch coupler that branches the signal light, and a second Y that branches the local oscillation light.
  • a first coupler that causes interference between a branch coupler, one of the signal lights branched into two by the first Y branch coupler, and one of the local oscillation lights branched into two by the second Y branch coupler A second coupler that causes interference between the coupler, the other of the signal light branched into two by the first Y branch coupler, and the other of the local oscillation light branched into two by the second Y branch coupler A coupler and the first Y-branch coupler;
  • a second path for connecting the first Y-branch coupler and the second coupler and propagating the other of the two branched signal lights A first path for connecting the first coupler and propagating one of the two branched signal lights, comprising at least one bent waveguide, at least one straight waveguide, A second path for connecting the first Y-branch coupler and the second coupler and propag
  • a fourth path for propagating the other of the generated local oscillation light, and the first path and the second path Are configured to have the same optical path length, and the third path and the fourth path include one of the local oscillation light branched into the two and the local oscillation light branched into the two.
  • the optical path difference with the other is configured to be 90 degrees in terms of phase, and at least one bending waveguide of the first path and the bending waveguide of the second path have a one-to-one correspondence relationship.
  • the at least one linear waveguide of the first path and the linear waveguide of the second path have a one-to-one correspondence relationship, and the bending waveguides of the second path have a one-to-one correspondence.
  • the second waveguide has the same shape as the bent waveguide of the first path, or an inverted shape, and the straight waveguide of the second path is the same as the corresponding straight waveguide of the first path. It is a shape.
  • the first coupler and the second coupler are wavelength-independent directional couplers.
  • the Y-branch coupler has no wavelength dependency in the branching ratio, has a small variation in manufacturing, and has a small size as a coupler.
  • the wavelength-independent directional coupler is optimal as an output side coupler of a 90-degree hybrid circuit because the branching ratio is constant with respect to the wavelength and variation during manufacturing is small.
  • a Y-branch coupler is used as an input-side coupler that branches signal light and local oscillation light
  • a wavelength-independent directional coupler is used as an output-side coupler that causes interference between local oscillation light and signal light. Yes. Therefore, it is possible to realize a PLC-type 90-degree hybrid that can be downsized and wavelength-independent, and can operate stably over a wide band.
  • the signal light is a QPSK signal
  • the 90-degree hybrid circuit as the 90-degree hybrid circuit, the X-polarized QPSK signal and the local oscillation light are mixed, A first 90-degree hybrid circuit that separates and outputs a QPSK signal into a component corresponding to the real part and an imaginary part of the electric field of the QPSK signal; a Y-polarized QPSK signal; and the local oscillation light
  • a second 90-degree hybrid circuit that separates and outputs the QPSK signal into a component corresponding to the real part of the electric field of the QPSK signal and a component corresponding to the imaginary part.
  • At least one of the first to fourth paths is a first bending waveguide having a rotation angle + ⁇ 1 and a first having a length l 1 .
  • a linear waveguide and a fourth bending waveguide having a rotation angle + ⁇ 2 are provided.
  • the four parameters ⁇ 1 , ⁇ 2 , l 1 , and l 2 are adjusted under the condition that the bending radius of each bending waveguide is fixed, so that at least one of the four paths (the first path)
  • the optical path length of the optical path can be adjusted to an arbitrary optical path length. That is, by adjusting the four parameters, the optical path length of the path can be freely changed, and the degree of design freedom can be expanded.
  • the optical path length of the path can be changed freely by adjusting four parameters.
  • the 90-degree hybrid can be easily designed according to the above.
  • the second route and the third route intersect, and the second route and the third route intersect.
  • the angle ⁇ is characterized by being set in a range of 60 ° to 90 °. According to this configuration, loss at the intersection of the second route and the third route can be suppressed.
  • the method further includes two input ports respectively connected to the first and second Y branch couplers, and the third path and the fourth path.
  • a phase trimming heater is disposed on at least one of the third path and the fourth path among the first to fourth paths. It is characterized by being. According to this configuration, phase trimming when the phases of the orthogonal components I and Q are shifted can be performed by driving the heater.
  • At least one of the first to fourth paths has a predetermined length in a part of a section in which the heater is disposed.
  • a straight waveguide is provided. According to this configuration, the shortage with respect to the given length of the heater can be compensated for by the second linear waveguide.
  • the signal waveguide for propagating the signal light incident on the 90-degree hybrid to the first Y-branch coupler and the 90-degree hybrid are incident.
  • the first Y branch coupler and the second Y branch coupler of the second hybrid circuit, and the first Y branch coupler and the second Y branch coupler of the second 90 degree hybrid circuit are the same along a predetermined direction. They are arranged in the order of.
  • the two Y-branch couplers of the first and second 90-degree hybrid circuits receive signals from the upper Y-branch coupler, as in the other 90-degree hybrid circuits, and the lower Y-branch circuit. Local oscillation light is incident on each branch coupler.
  • the arrangement order of the output light types obtained from the first 90-degree hybrid circuit is the same as the arrangement order of the output light types obtained from the second 90-degree hybrid circuit.
  • the waveguide length of each waveguide that propagates each QPSK signal is equal to the waveguide length of each waveguide that propagates the local oscillation light.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a PLC type 90-degree hybrid according to a first embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows the detail of the 90 degree hybrid circuit in the 1st Embodiment of this invention. It is explanatory drawing of the pitch between output waveguides in the Y branch coupler used with the 90 degree hybrid circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram which shows the PLC type 90 degree hybrid which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram which shows the PLC type 90 degree hybrid which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram which shows the PLC type 90 degree hybrid which concerns on the 4th Embodiment of this invention.
  • the PLC type 90-degree hybrid 1 is a signal obtained by mixing a PLC chip 3 formed with a planar lightwave circuit and a modulated signal light and a local oscillation light formed in the planar lightwave circuit. And a 90-degree hybrid circuit 41 for separating and outputting light into orthogonal components I and Q.
  • the 90-degree hybrid circuit 41 includes two Y-branch couplers 20 and 21 that are input-side couplers, two wavelength-independent directional couplers (WINC) 22 and 23 that are output-side couplers, 21 and arm waveguides 24 to 27 connected between the WINCs 22 and 23.
  • the arm waveguides 24 to 27 may be referred to as a route 0 to a route 3.
  • the 90-degree hybrid circuit 41 is branched by the two Y-branch couplers 20 and 21 that branch the signal light and the local oscillation light (LO light), respectively, and one Y-branch coupler 21, and the optical path difference is a phase difference.
  • Two WINCs 22 and 23 are provided.
  • Signal light for example, a four-phase phase-modulated DP polarization QPSK signal is input to the input port 41a of the 90-degree hybrid circuit 41, and LO light having the same wavelength and the same polarization as the signal light is input to the input port 41b.
  • the 90-degree hybrid circuit 41 is configured such that the signal light is bifurcated by the Y branch coupler 20 and then enters one of the input ports of the WINCs 22 and 23 through the paths 0 and 2, respectively. Further, the LO light is branched into two by the Y branch coupler 21 and then enters the other input ports of the WINCs 22 and 23 through the paths 1 and 3, respectively.
  • the optical path lengths of the paths 0 and 2 are the same length L, and the optical path lengths of the paths 1 and 3 are set so that the optical path difference between the paths 1 and 3 is 90 degrees in terms of phase.
  • the 90-degree hybrid circuit 41 includes four paths respectively connected between the Y branch couplers 20 and 21 and the WINCs 22 and 23, and the signal branched by the Y branch coupler 20 among the four paths.
  • the optical path lengths of the path 0 (first path) and the path 2 (third path) through which light passes are set to the same length.
  • the path 1 (second path) and the path 3 (fourth path) through which the LO light branched by the Y branch coupler 21 passes are set so that the optical path difference is 90 degrees in terms of phase.
  • At least one of the four paths, for example, the path 0, includes a first bending waveguide 24a having a rotation angle + ⁇ 1, a first straight waveguide 24b having a length l 1 , a rotation angle ⁇ a second bending waveguide 24c of ⁇ 1, a second linear waveguide 24d of length h, a third bending waveguide 24e of rotation angle ⁇ 2, a third linear waveguide 24f of length l 2 , and a fourth curved waveguide 24g of the rotation angle + theta 2.
  • the bending radii r of the bending waveguides 24a, 24c, 24e and 24g are optimum values, for example, 2000 ⁇ m.
  • reference numeral 24 h is a section where the phase trimming heater 28 is disposed.
  • the rotation angle ⁇ is an angle (center angle) formed by two bending radii forming an arc when the bending waveguide (bent waveguide) coincides with an arc having a bending radius r (curvature radius r). ) Therefore, a fan-shaped arc having a bending radius r and a central angle (that is, a rotation angle) ⁇ is the shape of the bending waveguide having the rotation angle ⁇ .
  • the four parameters ⁇ 1 , ⁇ 2 , l 1 , and l 2 are adjusted under the condition that the bending radii r of the bending waveguides 24a, 24c, 24e, and 24g are fixed, and the path 0
  • the optical path length can be adjusted to an arbitrary optical path length.
  • the arm waveguide 24 has a positive sign of the rotation angle of the first bending waveguide 24a, a negative sign of the rotation angle of the second bending waveguide 24c and the third bending waveguide 24e,
  • the sign of the rotation angle of the fourth bending waveguide 24g positive, the optical path becomes convex in a direction away from the optical axis of the input waveguide via the input waveguide extending from the input port 41a and the Y branch coupler 20. I am doing so.
  • the arm waveguide 25 for introducing the LO light is the furthest away from the input waveguide through the second bending waveguide 24c from the first bending waveguide 24a in the arm waveguide 24 arranged to face the LO light.
  • the rotation angle of the arm waveguide 24 and each bending waveguide is the same as that of the arm waveguide 24, and is configured to be substantially parallel to the arm waveguide 24.
  • the arm waveguide 25 inverts the sign of the angle of rotation of the bending waveguide from that of the arm waveguide 24 at a portion of the arm waveguide 24 that faces the portion from the bending waveguide 24e to the bending waveguide 24g.
  • the arm waveguide 24 is configured to be substantially symmetrical.
  • the arm waveguide 24 and the arm waveguide 25 are configured to be incident substantially in parallel after the two arm waveguides are brought close to the input port of the WINC 22 to a predetermined distance Pc.
  • the arm waveguides 26 and 27 have a relationship in which the sign of the rotation angle is inverted so that the arm waveguides 25 and 24 are substantially inverted with respect to the arm waveguides 25 and 24, respectively. It has become. That is, the arm waveguide 26 that is the second path (path 2) for propagating the signal light includes the arm waveguide 24 that is the first path (path 0) for propagating the signal light and the first bent waveguide 24a.
  • the portion corresponding to the straight waveguide 24d is line symmetric with respect to the optical axis of the signal light (the direction from the input port of the 90-degree hybrid circuit 41 to the output port provided facing the input port),
  • the portion corresponding to the third bending waveguide 24e to the fourth bending waveguide 24g has the same shape as the arm waveguide 24.
  • the arm waveguide 27 which is the second path (path 3) for propagating LO light is in line with the optical waveguide and the arm waveguide 25 which is the first path (path 1) for propagating LO light.
  • a first portion having a symmetrical shape and a second portion having the same shape as the arm waveguide 25 are provided.
  • At least one of the first part of each of the waveguides 25 and 27 and the second part of each of the waveguides 25 and 27 has a substantially different shape but a slightly different waveguide length.
  • the waveguide length is adjusted so that a phase difference of 90 degrees is created between the LO light output from the waveguide 25 and the LO light output from the arm waveguide 27.
  • all of the arm waveguides 24 to 27 are substantially the same in the longitudinal direction or have a symmetric structure in which only the bending direction is inverted, so that the waveguides through which each signal light and LO light propagates.
  • the paths can be made substantially the same, and as a result, very stable output characteristics can be obtained.
  • Propagation loss and phase characteristics are determined by the optical path length of the waveguide, the bending angle, and the offset provided at the connection portion between the bending waveguide and the straight waveguide or between the bending waveguides. Therefore, it is considered that two waveguides having a symmetrical shape have substantially the same characteristics with respect to propagation loss and phase error.
  • reference numeral 90 denotes a conventional 90-degree hybrid.
  • the 90-degree hybrid 90 includes a coupler 91a for branching signal light into two, a coupler 91b for branching LO light into two, and an arm waveguide 92 as a path 0.
  • An arm waveguide 93 as the path 1 an arm waveguide 94 as the path 2, and an arm waveguide 95 as the path 3.
  • FIG. 9 Conventionally, as shown in FIG.
  • the arm waveguide 92 (path 0) and the arm waveguide 94 (path 2) which are paths for transmitting signal light, have an asymmetric shape, so that the arm waveguide 92 is transmitted.
  • the signal light to be experienced will experience a different situation (such as bending of the waveguide) from the signal light transmitted through the arm waveguide 94. Therefore, a difference occurs in the propagation loss and the phase characteristic as described above.
  • the stability of the 90-degree hybrid deteriorates, which is not preferable. Therefore, as the shape of the waveguide constituting the 90-degree hybrid, it is desirable from the viewpoint of stability to adopt the structure disclosed in this embodiment.
  • the path 0 in this embodiment, the arm waveguide 24
  • the path 0 includes at least one bent waveguide
  • the optical waveguide includes the bending waveguides 24a, 24c, 24e, and 24g) and at least one linear waveguide (in the present embodiment, the linear waveguides 24b and 24d), and the arm waveguide 24 and the arm waveguide 26.
  • the optical waveguide includes the bending waveguides 24a, 24c, 24e, and 24g) and at least one linear waveguide (in the present embodiment, the linear waveguides 24b and 24d), and the arm waveguide 24 and the arm waveguide 26.
  • the arm waveguide 24 as the path 0 is considered in consideration of branching the signal light into two while unifying the propagation loss and phase characteristics.
  • the connecting region of the arm waveguide 26 as the path 2 with the Y branch coupler 20 is preferably at least line-symmetric with respect to the optical axis.
  • the first waveguide portion of the arm waveguide 24 (bending waveguide 24a, linear waveguide 24b, bending waveguide 24c, linear waveguide 24d), which is located downstream of the signal propagation direction of the Y branch coupler 20, and
  • the first waveguide portion of the arm waveguide 26 (the waveguide portion of the arm waveguide 26 that faces the bending waveguide 24a, the straight waveguide 24b, the bending waveguide 24c, and the straight waveguide 24d) is located on the optical axis. On the other hand, they are symmetrical with each other.
  • the second waveguide portion of the arm waveguide 26 positioned after the first waveguide portion of the arm waveguide 26 (the bent waveguide 24e, the straight waveguide 24f, and the bent waveguide 24g of the arm waveguide 26).
  • the arm waveguide 24 and the arm waveguide 26 have the same number of bent waveguides and straight waveguides, and are the signal propagation paths. Since the portions which are not the same shape are symmetrical with respect to a predetermined direction (the optical axis), the propagating signal light is transmitted through the arm waveguide 24 and the arm waveguide 26. There is no substantial difference in the change in the direction of travel. Therefore, in the present embodiment, it can be said that the shape of the arm waveguide 24 and the shape of the arm waveguide 26 are substantially symmetrical for the signal light.
  • the crossing angle ⁇ (see FIGS. 1 and 2) at which the route 1 (second route) and the route 2 (third route) intersect is set in the range of 60 ° to 90 °. .
  • the crossing angle ⁇ is preferably 60 ° or more. If the intersection angle ⁇ is smaller than 60 °, a loss (crosstalk) occurs at the intersection between the route 1 and the route 2. When the intersection angle ⁇ is set to 90 °, the loss at the intersection becomes the smallest.
  • the pitch between the input ports 41a and 41b (the pitch between the input ports) Pi is the intersection angle ⁇ , the bending radius r of the bending waveguide 24a, and the output waveguide of the Y branch couplers 20 and 21.
  • ⁇ the intersection angle
  • r the bending radius of the bending waveguide 24a
  • the output waveguide of the Y branch couplers 20 and 21 the pitch between the input ports 41a and 41b.
  • Py 2r (1-cos ⁇ ) + Py
  • the bending waveguides of the arm waveguides 24 to 27 have the same bending radius r.
  • At least one of the route 1 and the route 3 through which the LO light passes for example, the route indicated by reference numeral 24h (see FIG. 2) in the route 1 or both the route 1 and the route 3
  • a heater 28 for phase trimming is disposed.
  • a second straight waveguide 24d having a length h is provided in a part of the section 24h where the heater 28 is disposed.
  • the location where the heater 28 is installed is not limited to this, and phase trimming is performed when the orthogonal components I and Q of the signal light are out of phase by being installed in at least one of the paths 1 and 3 through which the LO light propagates. It can be performed. Further, it is more desirable that the LO light propagation is installed in both the paths 1 and 3 because trimming can be performed for both positive and negative phase errors.
  • heaters may be provided in all of the arm waveguides 24 to 27. In this case, the arm waveguides 24 and 27 through which LO light propagates are also provided with heaters, so that the arm waveguide 24 through which signal light propagates. And the effect which prevents that the said symmetry between 26 and 26 is impaired is produced. As a result, it is possible to obtain a 90-degree hybrid circuit in which all the optical characteristics of the arm waveguides 24 to 27 are made uniform and the output characteristics are very stable.
  • a 90-degree hybrid is required to have a wide band operation (for example, CL band wavelength band; 1530 to 1620 nm), and is required to be small in size with low loss.
  • a directional coupler (DC) or a multimode interferometer (MMI) can also be used as an optical coupler constituting a 90-degree hybrid.
  • DC directional coupler
  • MMI multimode interferometer
  • the coupling efficiency of DC is wavelength-dependent, and there are variations in characteristics due to manufacturing errors.
  • MMI has a wavelength dependence of excess loss.
  • the Y-branch coupler is optimal as an input-side coupler of the 90-degree hybrid circuit 41 because the branching ratio does not depend on the wavelength, has a small variation in manufacturing, and has a small size as a coupler.
  • WINC is optimal as an output side coupler of the 90-degree hybrid circuit 41 because the branching ratio is constant with respect to the wavelength and variation during manufacture is small.
  • Y branch couplers 20 and 21 are used as input side couplers for branching signal light and LO light
  • WINCs 22 and 23 are used as output side couplers for causing LO light and signal light to interfere. ing. Therefore, it is possible to realize a PLC-type 90-degree hybrid that can be downsized and wavelength-independent, and that can operate stably over a wide band.
  • the optical path length of one path can be adjusted to an arbitrary optical path length. That is, by adjusting the four parameters, the optical path length of the path 0 can be freely changed, and the degree of freedom in design can be expanded.
  • the optical path length of the path 0 can be freely changed by adjusting four parameters. This makes it easy to design a 90-degree hybrid according to various specifications.
  • the route trimming heater 28 is arranged in the route 1 or both the route 1 and the route 2, Phase trimming when the phases of the orthogonal components I and Q are shifted can be performed by driving the heater 28.
  • the second straight waveguide 24d having a length h is provided in a part of at least one of the four paths, for example, a section 24h in which the heater 28 is disposed in the path 0. Thereby, the shortage with respect to the given length of the heater 28 can be compensated by the second linear waveguide 24d.
  • a 90-degree hybrid optical coupler such as a directional coupler (DC) or multimode interferometer (MMI) is used. Also good.
  • the PLC type 90 degree hybrid 1A As shown in FIG. 4, two 90 degree hybrid circuits 41 and 42 having the same configuration are provided as a 90 degree hybrid circuit.
  • the 90-degree hybrid circuit 41 is formed on the upper right side of the rectangular PLC chip 3 that is nearly square, and the 90-degree hybrid circuit 42 is formed on the lower right side of the PLC chip 3.
  • the input terminal 4 has three input ports In1, In2, and In3.
  • An X-polarized QPSK signal (DP-QPSK signal (X): X signal) incident on the input port In1 is incident on the Y branch coupler 20 of the 90-degree hybrid circuit 41 via the X signal waveguide 36. It is configured.
  • a Y-polarized QPSK signal (DP-QPSK signal (Y): Y signal) incident on the input port In2 is incident on the Y branch coupler 20 of the 90-degree hybrid circuit 42 via the Y signal waveguide 37. It is configured as follows.
  • LO light having both X and Y polarization components enters the input port In3 in the center of the input terminal 4.
  • This LO light is bifurcated by the Y-branch coupler 29 through the input waveguide 38, then passes through the LO light waveguides (local light emitting waveguides) 39, 40, and the 90 ° hybrid circuits 41, 42 Y Each is incident on the branch coupler 21.
  • the 90-degree hybrid circuit 41 LO light is transmitted to the Y branch coupler 21 on the upper side (upper side in FIG. 4) of the two Y branch couplers 20 and 21, and X light is applied to the Y branch coupler 20 on the lower side.
  • the 90-degree hybrid circuit 42 has the same configuration as the 90-degree hybrid circuit 41 described in FIG.
  • the X signal enters the Y branch coupler 20 on the upper side (upper side in FIG. 4) of the two Y branch couplers 20 and 21, and the LO light enters the Y branch coupler 20 on the lower side. To do.
  • the input ports In1, In2, and In3 are in the center of the input terminal 4, and the 90-degree hybrid circuits 41 and 42 are arranged at the upper right side and lower right side of the PLC chip 3, respectively.
  • the following configuration is adopted for the X signal waveguide 36, the Y signal waveguide 37, and the LO light waveguides 39 and 40.
  • the X signal waveguide 36 includes a straight waveguide 36a connected to the input port In1 at the center of the input end 4, a bending waveguide 36b having a rotation angle ⁇ of approximately +90 degrees, and a rotation angle ⁇ of approximately ⁇ 90. Bend waveguide 36c, and straight waveguide 36d connected to Y branch coupler 20 of 90 degree hybrid circuit 41.
  • the Y signal waveguide 37 includes a straight waveguide 37a connected to the input port In2 at the center of the input end 4, a bending waveguide 37b having a rotation angle ⁇ of approximately ⁇ 90 degrees, and a rotation angle ⁇ of approximately +90. Bend waveguide 37c and a straight waveguide 37d connected to Y branch coupler 20 of 90 degree hybrid circuit 42.
  • the LO light waveguide 39 extends from one output waveguide of the Y-branch coupler 29, and is a folded waveguide 39a in which a bending waveguide having a positive rotation angle (+ ⁇ ) is continued approximately 260 degrees, and a negative rotation angle ( ⁇ a bent waveguide 39b in which a bent waveguide of ⁇ ) is continued approximately 260 degrees, and a straight waveguide 39c connected to the Y branch coupler 21 of the 90-degree hybrid circuit 41.
  • the LO light waveguide 40 extends from the other output waveguide of the Y-branch coupler 29, and is a folded waveguide 40a in which a bending waveguide having a negative rotation angle ( ⁇ ) continues approximately 260 degrees, and a positive rotation angle ( And a straight waveguide 40 c connected to the Y-branch coupler 21 of the 90-degree hybrid circuit 41.
  • WINCs 22 and 23 are used as output side couplers of the respective 90 degree hybrid circuits 41 and 42, respectively.
  • Two ports of WINC 22 of 90-degree hybrid circuit 41 are connected to output ports Out 1 and 2 via output waveguides 11 and 12, respectively.
  • Two ports of WINC 23 are connected to output ports Out 3 and 4 via output waveguides 13 and 14, respectively. It is connected.
  • the two ports of the WINC 22 of the 90-degree hybrid circuit 42 are connected to the output ports Out 5 and 6 via the output waveguides 15 and 16, and the two ports of the WINC 23 are output ports Out 7 and 8 via the output waveguides 17 and 18. Are connected to each.
  • the 90-degree hybrid circuit 41 mixes the X signal and the LO light, separates the X signal into orthogonal components I and Q, and outputs it.
  • the 90-degree hybrid circuit 42 mixes the Y signal and the LO light, separates the Y signal into orthogonal components I and Q, and outputs it.
  • signal light of the Q channel component (imaginary part: sin component on the complex plane) of the orthogonal components I and Q obtained by converting the X signal into the intensity modulation signal is output from the output ports Out1 and Out2.
  • signal light of an I channel component (real part: cos component on the complex plane) is output, respectively.
  • Q-channel component signal lights QN and QP two opposite-phase signal lights
  • I-channel component signal lights IN and IP two opposite-phase signals are output from output ports Out3 and 4
  • Two signal lights) are output.
  • the arrangement order of the output light types obtained from the output ports Out1 to Out4 is QN, QP, IN, IP.
  • signal light of the I channel component of the orthogonal components I and Q obtained by converting the Y signal into the intensity modulation signal is output.
  • signal light of Q channel component is output, respectively.
  • signal light IP and IN of I channel component are output from the output ports Out5 and 6
  • signal light QP and QN of Q channel component are output from the output ports Out7 and 8, respectively.
  • the arrangement order of the output light types obtained from the output ports Out5 to 8 is IP, IN, QP, QN.
  • a plurality of input ports (for example, three input ports In1, In2, In3 in this example) are arranged in a central portion of the input end 4. Also, the four output ports Out1 to Out4 of the 90-degree hybrid circuit 41 are concentrated on the upper part of the output terminal 5, and the four output ports Out5 to Out8 of the 90-degree hybrid circuit 42 are concentrated on the lower part of the output terminal 5. Yes.
  • the 90-degree hybrid circuit according to this embodiment is used in a coherent optical transmission type receiver that mixes signal light and LO light, for example, a DP-QPSK modulation type receiver that receives a DP-QPSK signal. Can do.
  • the polarization of the LO light is a waveguide.
  • the inner propagation light may be connected so as to form an angle of 45 degrees with the X-polarized light (in the plane perpendicular to the light guiding direction and parallel to the plane of the PLC).
  • the plane of polarization is rotated 90 degrees using a half-wave plate and physically incident on the PLC in the X-polarized state. It can also take the form.
  • the LO light having only the X polarization component enters the input waveguide 38 from the input port at the center of the input end 4 and the LO light source is connected to the PLC using the polarization maintaining fiber, the LO light is used. May be connected so that their polarizations match the X polarization of the propagation light in the waveguide.
  • the LO light is bifurcated by the Y-branch coupler 29, then passes through the LO light waveguides 39 and 40, and the 90-degree hybrid circuits 41 and 42 disposed on the upper right side and lower right side of the PLC chip 3, respectively.
  • the Y branch coupler 21 Since each of the LO light waveguides 39 and 40 has the above-described configuration, the two 90-degree hybrid circuits 41 and 42 are connected to each bending waveguide while ensuring a small radius (bending radius) so that light does not leak.
  • the PLC chip 3 can be arranged close to the vertical direction. Therefore, a small PLC type 90-degree hybrid can be realized without deteriorating optical characteristics.
  • All circuits can be arranged in a narrow area of the rectangular PLC chip 3 that is nearly square, and a small PLC type 90-degree hybrid can be realized.
  • a plurality of input ports (in this example, four input ports In1 to In4) are arranged in a central portion of the input end 4.
  • the four output ports Out1 to Out4 of the 90-degree hybrid circuit 41 and the four output ports Out5 to Out8 of the 90-degree hybrid circuit 42 are concentrated on the center of the output terminal 5.
  • the input ports In1 and In2 are connected to the Y branch couplers 21 and 20 of the 90-degree hybrid circuit 41 via the input waveguides 51 and 52, respectively.
  • the input ports In 3 and 4 are connected to the Y branch couplers 20 and 21 of the 90-degree hybrid circuit 42 via the input waveguides 53 and 54, respectively.
  • the LO light having the same wavelength and the same polarization as the X-polarized DP-QPSK signal is input to the input port In1, and the X-polarized DP-QPSK signal (X signal) is input to the input port In2.
  • a Y-polarized DP-QPSK signal (Y signal) is input to the input port In3, and LO light having the same wavelength and the same polarization as the Y-polarized DP-QPSK signal is input to the input port In4. .
  • the size of the rectangular PLC chip 3 in the vertical direction (vertical direction in the plane of FIG. 5) can be reduced.
  • the Y-signal 90-degree hybrid circuit 42 in the Y-signal 90-degree hybrid circuit 42, the Y-signal waveguide (signal waveguide) 72 and the LO-light waveguide (local light-emitting waveguide).
  • the waveguide 76 is crossed at the crossing 77.
  • the two Y branch couplers 20 and 21 of the 90-degree hybrid circuit (second 90-degree hybrid circuit) 42 are similar to the 90-degree hybrid circuit (first 90-degree hybrid circuit) 41 for the X signal.
  • the signal (Y signal) is incident on the upper Y branch coupler 20 and the LO light is incident on the lower Y branch coupler 21.
  • the Y-branch coupler 20 and the Y-branch coupler 21 of the first 90-degree hybrid circuit 41 and the second 90-degree hybrid circuit 42 are moved along a predetermined direction (in FIG. 6, the direction from the top to the bottom of the figure). Are arranged in the same order.
  • the signal (X signal, Y signal) is sent to the upper Y branch coupler 20, and the LO light is sent to the lower Y branch coupler 21.
  • the description will focus on the configuration different from the PLC type 90-degree hybrid 1A shown in FIG.
  • An X-polarized QPSK signal (X signal) incident on the input port In1 enters the upper Y branch coupler 20 of the two Y branch couplers of the 90-degree hybrid circuit 41 via the X signal waveguide 71. Is configured to do.
  • a Y-polarized QPSK signal (Y signal) incident on the input port In2 is transmitted to the upper Y branch coupler 20 of the two Y branch couplers of the 90-degree hybrid circuit 42 via the Y signal waveguide 72. It is comprised so that it may inject.
  • the LO light incident on the input port In3 passes through the input waveguide 73 and is bifurcated by the Y branch coupler 74, and then passes through the LO light waveguides 75 and 76. Of the Y branch couplers, the light enters the lower Y branch coupler 21.
  • the X signal waveguide (input waveguide) 71 includes a straight waveguide 71a extending straight from the input port In1 and approximately 2/3 of the width of the PLC chip 3, a bending waveguide 71b having a rotation angle ⁇ of +180 degrees, An inclined waveguide 71c that extends straight down to the left, a straight waveguide 71d that extends horizontally, a bending waveguide 71e that has a rotation angle ⁇ of +90 degrees, a straight waveguide 71f that extends straight up, and a rotation angle ⁇ of +90. Bend waveguide 71g and linear waveguide 71h connected to Y-branch coupler 20 of 90-degree hybrid circuit 41.
  • the LO light waveguide 75 extends from one output waveguide of the Y branch coupler 74 to the Y branch coupler 21 along the X signal waveguide 71 without intersecting the X signal waveguide 71.
  • the Y signal waveguide (input waveguide) 72 includes a straight waveguide 72a extending straight from the input port In2 and approximately 2/3 of the width of the PLC chip 3, and a bending waveguide 72b having a rotation angle ⁇ of approximately ⁇ 270 degrees.
  • the LO light waveguide 76 crosses the Y signal waveguide 72 at the intersection 77 in the middle from the other output waveguide of the Y branch coupler 74 to the Y branch coupler 21 of the 90-degree hybrid circuit 42. Yes.
  • the waveguide lengths of the X signal and the Y signal and the LO light are designed to be equal.
  • the X signal waveguide 71 takes a path that shortens the optical path length, and the LO light waveguide 75 increases the optical path length by a redundant configuration.
  • the I-channel component signal lights IP and IN are output from the output ports Out 1 and 2 connected to the WINC 22 of the 90-degree hybrid circuit 41.
  • Q-channel component light beams QP and QN are output from the output ports Out 3 and 4 connected to the WINC 23 of the 90-degree hybrid circuit 41.
  • the signal lights IP and IN of the I channel component are output.
  • Q-channel component signal lights QP and QN are output from the output ports Out 7 and 8 connected to the WINC 23 of the 90-degree hybrid circuit 42.
  • the arrangement order of the output light types obtained from the output waveguides 11 to 14 of the 90-degree hybrid circuit 41 and the arrangement order of the output light types obtained from the output waveguides 15 to 18 of the 90-degree hybrid circuit 42 are as follows. Are IP, IN, QP, and QN.
  • the arrangement order of the output light types obtained from the output waveguides 15 to 18 of the 90-degree hybrid circuit 42 is as follows. 18 is reversed upside down or positive / negative with respect to the arrangement order of the output light types obtained from 18.
  • FIG. 7 shows a PLC type DP-QPSK receiver 80 as an application example using the 90-degree hybrid circuits 41 and 42.
  • the PLC type DP-QPSK receiver (hereinafter referred to as a receiver) 80 includes one PLC chip 3 on which a planar lightwave circuit is formed.
  • the PLC chip 3 includes a planar lightwave circuit (PLC) including a plurality of waveguides each having a core and a clad on a substrate (not shown) such as a quartz substrate or a silicon substrate by combining optical fiber manufacturing technology and semiconductor microfabrication technology. ) A wrinkle is formed.
  • PLC is, for example, a quartz-based planar lightwave circuit.
  • the input end 4 of the PLC chip 3 is provided with an input port In1 for the DP-QPSK signal 2 and input ports In2 and In3 for local oscillation light.
  • Local oscillation light (X-polarized LO light) having the same polarization and the same wavelength as the X-polarized QPSK signal is input to the input port In2.
  • the local oscillation light (Y-polarized LO light) having the same polarization and the same wavelength as the Y-polarized QPSK signal is input to the input port In3.
  • the output port 5 of the PLC chip 3 is provided with signal light output ports Out1 to Out8. From the output ports Out1 and 2, the signal light of the I-channel component of the quadrature components I and Q of the X-polarized QPSK signal is transmitted. The signal light of the Q channel component of Q is demodulated and output.
  • the signal light of the I channel component of the Y-polarized QPSK signal is demodulated from the output ports Out5 and 6, and the signal light of the Q channel component of the Y-polarized QPSK signal is demodulated from the output ports Out7 and 8, respectively. Is output.
  • a polarization beam splitter (PBS) 30 that separates the DP-QPSK signal 2 into an X-polarized QPSK signal (X signal) and a Y-polarized QPSK signal (Y signal).
  • PBS polarization beam splitter
  • X signal X-polarized QPSK signal
  • Y signal Y-polarized QPSK signal
  • two 90 degree hybrid circuits 41 and 42 for X polarization and Y polarization are integrated.
  • the 90-degree hybrid circuits 41 and 42 have the same configuration as the 90-degree hybrid circuits 41 and 42 described with reference to FIGS.
  • the PBS 30 includes a Mach-Zehnder interferometer (MZI) 35 having two couplers 31 and 32 and two arm waveguides 33 and 34 connected between the couplers 31 and 32. .
  • MZI Mach-Zehnder interferometer
  • the input side coupler 31 and the output side coupler 32 are 3 dB couplers each composed of a directional coupler (DC).
  • the input waveguide 7 is connected to one of the two input ports of the input side coupler 31 (see FIG. 7).
  • the DP-QPSK signal 2 input from the input port In1 first enters the PBS 30 through the input waveguide 7, and the PBS 30 causes the X-polarized QPSK signal (X signal) and Y Polarization is separated into a polarized QPSK signal (Y signal).
  • the X signal enters the 90-degree hybrid circuit 41 through the waveguide 8 and the Y signal enters the 90-degree hybrid circuit 42 through the waveguide 9.
  • the X-polarized LO light and the X signal incident from the input port In2 through the waveguide 10 are mixed. That is, the X signal passing through the path 0 and the LO light passing through the path 1 are mixed by the output side coupler 22, and the X signal passing through the path 2 and the LO light passing through the path 3 are mixed by the output side coupler 23. .
  • the signal light of the I channel component and the signal light of the Q channel component obtained by converting the X signal, which is an X-polarized QPSK signal, into an intensity modulation signal are extracted independently.
  • the signal light of the I channel component in the X polarization is output from the output ports Out 1 and 2 through the output waveguides 11 and 12.
  • the signal light of the Q channel component is output from the output ports Out3 and 4 through the output waveguides 13 and 14, respectively.
  • the output of the I and Q channels can be switched by changing the configuration of the 90-degree hybrid 41. Specifically, the optical path length conditions for the route 1 and the route 3 may be switched.
  • the signal light of the I-channel component and the Q-channel component in the X polarization is, for example, balanced photodiodes (B-PD) 61 and 62 via an optical fiber or not via an optical fiber. Respectively.
  • B-PD balanced photodiodes
  • the Y-polarized LO light incident through the waveguide 19 from the input port In3 and the Y signal that is a Y-polarized QPSK signal are mixed.
  • the signal light of the I channel component and the signal light of the Q channel component obtained by converting the Y signal into the intensity modulation signal are extracted independently.
  • the signal light of the I channel component in the Y polarization is output from the output ports Out 5 and 6 through the output waveguides 15 and 16.
  • the Q-channel component signal light is output from the output ports Out 7 and 8 through the output waveguides 17 and 18, respectively.
  • the output of the I and Q channels can be switched.
  • the signal light of the I channel component and the Q channel component in the Y polarization is input to the B-PD (not shown) via the optical fiber or not via the optical fiber.
  • this invention can also be changed and embodied as follows.
  • the present invention can also be applied to a PLC type 90-degree hybrid in which a plurality of sets of receiving circuits are formed on the PLC chip 3.
  • the PLC type 90-degree hybrid configured as described above, it is possible to select an optimal one receiving circuit from among a plurality of receiving circuits, thereby improving the yield and further reducing the cost.
  • the description is made on the assumption that the PLC type 90-degree hybrid of the present invention is used for demodulation of the DP-QPSK signal.
  • the application of the present invention is not limited to the DP-QPSK modulation method, but a general coherent modulation method that demodulates the signal light and local oscillation light on the receiving side, for example, QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or OFDM (Quadrature)
  • QAM Quadratture Amplitude Modulation
  • OFDM Quadrature
  • the present invention can also be applied to modulation schemes such as frequency division multiplexing.

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Abstract

本発明は、小型化が可能で、かつ広帯域で安定した動作が可能な９０度ハイブリッドを提供する。本発明の一実施形態は、PLC型90度ハイブリッド（１）は、平面光波回路が形成されたPLCチップ（３）と、平面光波回路内に形成され、変調された信号光とＬＯ光を混合して信号光を直交成分Ｉ、Ｑに分離して出力する９０度ハイブリッド回路（４１）とを備える。９０度ハイブリッド回路４１は、信号光とＬＯ光をそれぞれ分岐する二つのＹ分岐カプラ２０，２１と、２つの経路１，３を通るＬＯ光と、２つの経路０，２を通る信号光とをそれぞれ干渉させる二つの波長無依存型方向性結合器２２，２３とを備える。上記経路０、２（アーム導波路（２４）、（２６））は、互いに反転した導波路、および同一形状の導波路とを有し、信号光に対して実質的に対称な形状である。

Description

９０度ハイブリッド
　本発明は、信号光と局所発振光を混合するコヒーレント光伝送方式の受信器、例えば、DP-QPSK信号を受信するDP-QPSK変調方式の受信器などに使用される９０度ハイブリッドに関する。
　Ｘ偏波光およびＹ偏波光についてそれぞれ独立した情報により４値位相変調したＸ偏波のQPSK信号とＹ偏波のQPSK信号とを多重したDP-QPSK（Dual Polarization QuadraturePhase Shift Keying）変調方式が大容量信号伝送の変調方式として有望である。このDP-QPSK変調方式では、シンボルレートが10GSymbol/sの場合、ビットレートは40Gbit/sとなり、シンボルレートが25GSymbol/sの場合、ビットレートは100Gbit/sとなるので、周波数利用効率を高めることができる。
　DP-QPSK変調方式の受信器（DP-QPSK受信器）では、DP-QPSK信号を偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）によってＸ偏波のQPSK信号とＹ偏波のQPSK信号とに分離する。さらに、Ｘ偏波用の９０度ハイブリッドおよびＹ偏波用の９０度ハイブリッドにより、分離されたＸ偏波のQPSK信号およびＹ偏波のQPSK信号と局所発振光（ＬＯ光）とをそれぞれ混合する。これにより、各偏波の位相変調信号（QPSK信号光）を強度変調信号にそれぞれ変換し、各偏波における信号光について、電場振幅を複素数とみなしたときの実部と虚部に対応した成分（Ｉ成分とＱ成分）を独立に取り出す。なお９０度ハイブリッドとは一般に、入力された信号光と局所発振光をそれぞれ二分岐し、二分岐された局所発振光に光波の相対位相差として９０度の位相差を与えた後、二分岐された一方の信号光と局所発振光、および二分岐されたもう一方の信号光と局所発振光をそれぞれ混合する回路として知られている。
　非特許文献１～３には、1つの平面光波回路（PLC）上に、カプラとPBSとを組合せて形成した９０度ハイブリッドが開示されている。また、非特許文献４には、PLC上に形成された遅延回路と９０度ハイブリッドとを備える１×４DQPSK復調器が開示されている。この９０度ハイブリッド回路は、マッハツェンダー干渉計（MZI）の一部として構成されており、MZIの入出力部にMMIカプラが用いられている。
井上靖之他、「石英系PLCを用いた光９０度ハイブリッド」1994年電子情報通信学会秋季大会、C-259 細矢正風他、「PLCを用いた９０°ハイブリッド・バランス型光受信モジュールの構成技術」、電子情報通信学会技術研究報告.光通信システムOCS-95 pp.49-54 S. Norimatsu et al., "An Optical 90-Hybrid Balanced Receiver Module Using a Planar LightwaveCircuit," IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.6, No.6, pp.737-740 (1994) M. Oguma et al., "Single MZI-based 1x4 DQPSK demodulator，" ECOC2007, 10.3.4 (2007).
　一般に９０度ハイブリッドは、広帯域（例えばCLバンド波長帯；1530～1620nm）で安定して動作することが求められる。　
　しかしながら、従来の９０度ハイブリッドでは、出力される２つの信号光に伝搬損失および位相特性に差が生じることがある。このように９０度ハイブリッドの出力光としての２つの信号光間に伝搬損失や位相特性に差が生じると、９０度ハイブリッドの動作の不安定化に繋がってしまう。
　本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、広帯域で安定した動作が可能な９０度ハイブリッドを提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、９０度ハイブリッドであって、平面光波回路が形成されたPLCチップと、前記平面光波回路内に形成され、変調された信号光と局所発振光とを混合して出力する９０度ハイブリッド回路とを備え、前記９０度ハイブリッド回路は、前記信号光を分岐する第１のＹ分岐カプラと、前記局部発振光を分岐する第２のＹ分岐カプラと、前記第１のＹ分岐カプラにより２つに分岐された信号光の一方と、前記第２のＹ分岐カプラにより２つに分岐された局所発振光の一方とを干渉させる第１の結合器と、前記第１のＹ分岐カプラにより２つに分岐された信号光の他方と、前記第２のＹ分岐カプラにより２つに分岐された局所発振光の他方とを干渉させる第２の結合器と、前記第１のＹ分岐カプラと前記第１の結合器とを接続し、前記２つに分岐された信号光の一方を伝搬させるための第１の経路であって、少なくとも１つの曲げ導波路と、少なくとも１つの直線導波路とを有する第１の経路と、前記第１のＹ分岐カプラと前記第２の結合器とを接続し、前記２つに分岐された信号光の他方を伝搬させるための第２の経路であって、前記第１の経路と同数の曲げ導波路と、前記第１の経路と同数の直線導波路とを有する第２の経路と、前記第２のＹ分岐カプラと前記第１の結合器とを接続し、前記２つに分岐された局所発振光の一方を伝搬させるための第３の経路と、前記第２のＹ分岐カプラと前記第２の結合器とを接続し、前記２つに分岐された局所発振光の他方を伝搬させるための第４の経路とを有し、前記第１の経路と前記第２の経路とは同じ光路長となるように構成され、前記第３の経路と前記第４の経路とは、前記２つに分岐された局所発振光の一方と前記２つに分岐された局所発振光の他方との光路差が位相換算で９０度となるように構成され、前記第１の経路の少なくとも１つの曲げ導波路と前記第２の経路の曲げ導波路とはそれぞれ一対一の対応関係にあり、かつ前記第１の経路の少なくとも１つの直線導波路と前記第２の経路の直線導波路とはそれぞれ一対一の対応関係にあり、前記第２の経路の曲げ導波路は、一対一で対応する前記第１の経路の曲げ導波路と同一の形状、または反転した形状であり、前記第２の経路の直線導波路は、一対一で対応する前記第１の経路の直線導波路と同一の形状であることを特徴とする。
　また、本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、前記第１の結合器および第２の結合器は、波長無依存型方向性結合器であることを特徴とする。
　Ｙ分岐カプラは、分岐比に波長依存性がなく、製造時のばらつきも小さい上、カプラとしてのサイズが小さいため、９０度ハイブリッド回路の入力側カプラとして最適である。一方波長無依存型方向性結合器は、分岐比が波長に対して一定で、製造時のばらつきも小さいため、９０度ハイブリッド回路の出力側カプラとして最適である。この構成によれば、信号光と局所発振光をそれぞれ分岐する入力側カプラとしてＹ分岐カプラを用い、局所発振光と信号光を干渉させる出力側カプラとして波長無依存型方向性結合器を用いている。このため、小型化と波長無依存化が可能で、かつ広帯域で安定した動作が可能なPLC型９０度ハイブリッドを実現することができる。
　本発明の第３の態様は、上記第１の態様において、前記信号光は、ＱＰＳＫ信号であり、前記９０度ハイブリッド回路として、Ｘ偏波のＱＰＳＫ信号と前記局所発振光とを混合して、ＱＰＳＫ信号を、該ＱＰＳＫ信号の電場の実部に対応した成分と虚部に対応した成分に分離して出力する第１の９０度ハイブリッド回路と、Ｙ偏波のＱＰＳＫ信号と前記局所発振光とを混合して、ＱＰＳＫ信号を、該ＱＰＳＫ信号の電場の実部に対応した成分と虚部に対応した成分に分離して出力する第２の９０度ハイブリッド回路とが設けられていることを特徴とする。
　本発明の第４の態様は、上記第１の態様において、前記第１～第４の経路の少なくとも一つの経路は、回転角＋θ１の第１の曲げ導波路、長さｌ１の第１の直線導波路、回転角－θ１の第２の曲げ導波路、長さｈの第２の直線導波路、回転角－θ２の第３の曲げ導波路、長さｌ２の第３の直線導波路、および回転角＋θ２の第４の曲げ導波路を備えることを特徴とする。
　この構成によれば、各曲げ導波路の曲げ半径を固定にした条件で、四つのパラメータθ１、θ２、ｌ１、ｌ２を調整して、四つの経路の少なくとも一つの経路（第１の経路）の光路長を任意の光路長に調整できる。つまり、四つのパラメータを調整することにより、経路の光路長を自由に変えることができ、設計の自由度を拡大することができる。特に、各曲げ導波路の曲げ半径を、最適な値に固定するという条件が設定されている場合に、四つのパラメータを調整して経路の光路長を自由に変えることができるので、各種の仕様に応じた９０度ハイブリッドの設計が容易になる。
　本発明の第５の態様は、上記第１の態様において、前記第２の経路と前記第３の経路とは交差しており、前記第２の経路と前記第３の経路とが交差する交差角αは、６０°～９０°の範囲に設定されていることを特徴とする。この構成によれば、第２経路と第３経路の交差部での損失を抑制することができる。
　本発明の第６の態様は、上記第５の態様において、前記第１および第２のＹ分岐カプラにそれぞれ接続された二つの入力ポートをさらに備え、前記第３の経路および前記第４の経路は、少なくとも１つの曲げ導波路を有し、前記第１～第４の経路の曲げ導波路の曲げ半径は同一であり、前記二つの入力ポート間のピッチＰｉは、前記交差角αと、前記曲げ半径ｒと、前記第１および第２のＹ分岐カプラの出力導波路間ピッチＰｙの値によりＰｉ ＝ ２ｒ(１－ｃｏｓφ) ＋Ｐｙの式で一意に決定されることを特徴とする。
　本発明の第７の態様は、上記第１の態様において、前記第１～第４の経路のうち、前記第３経路および第４経路の少なくとも一方の経路には、位相トリミング用のヒータが配置されていることを特徴とする。この構成によれば、直交成分Ｉ、Ｑの位相がずれた場合の位相トリミングが、ヒータを駆動することにより可能になる。
　本発明の第８の態様は、上記第７の態様において、前記前記第１～第４の経路の少なくとも一つの経路において、前記ヒータが配置される区間内の一部に、所定の長さの直線導波路が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、与えられたヒータの長さに対する不足分を第２の直線導波路で補填することができる。
　本発明の第９の態様は、上記第３の態様において、前記９０度ハイブリッドに入射した信号光を前記第１のＹ分岐カプラに伝搬させるための信号用導波路と、前記９０度ハイブリッドに入射した局所発振光を前記第２の分岐カプラに伝搬させるための局発光用導波路とをさらに備え、前記信号用導波路と前記局発光用導波路とは交差されており、前記第１の９０度ハイブリッド回路の第１のＹ分岐カプラおよび第２のＹ分岐カプラ、ならびに前記第２の９０度ハイブリッド回路の第１のＹ分岐カプラおよび第２のＹ分岐カプラは、所定の方向に沿って同一の順番で配置されていることを特徴とする。
　この構成によれば、第１及び第２の９０度ハイブリッド回路の一方の二つのＹ分岐カプラには、他方の９０度ハイブリッド回路と同様に、上側のＹ分岐カプラに信号が、下側のＹ分岐カプラに局所発振光がそれぞれ入射する。その結果、第１の９０度ハイブリッド回路より得られる出力光種別の並び順と、第２の９０度ハイブリッド回路より得られる出力光種別の並び順とが、同じになるという効果が得られる。
　本発明の第１０の態様は、上記第９の態様において、前記Ｘ偏波のＱＰＳＫ信号と前記Ｙ偏波のＱＰＳＫ信号との間の時間遅延を相殺するため、Ｘ偏波およびＹ偏波の各ＱＰＳＫ信号を伝搬する各導波路の導波路長および前記局所発振光を伝搬する各導波路の導波路長がそれぞれ等しいことを特徴とする。
　本発明によれば、小型化が可能で、かつ広帯域で安定した動作が可能な９０度ハイブリッドを実現することができる。
本発明の第1の実施形態に係るPLC型９０度ハイブリッドを示す概略構成図である。 本発明の第1の実施形態における９０度ハイブリッド回路の詳細を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る９０度ハイブリッド回路で用いるＹ分岐カプラにおける出力導波路間ピッチの説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るPLC型９０度ハイブリッドを示す概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るPLC型９０度ハイブリッドを示す概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係るPLC型９０度ハイブリッドを示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るPLC型９０度ハイブリッドを用いた応用例を示すブロック図である。 図７の受信器で用いるＰＢＳを示す概略構成図である。 従来の９０度ハイブリッドの構造を説明するための概略構成図である。
　以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
　＜PLC型９０度ハイブリッド＞　
　PLC型９０度ハイブリッドの各実施形態について説明する。
　（第１の実施形態）　
　第１の実施形態に係るPLC型９０度ハイブリッド１を図1乃至図３に基づいて説明する。PLC型９０度ハイブリッド１は、図１に示すように、平面光波回路が形成されたPLCチップ３と、平面光波回路内に形成され、変調された信号光と局所発振光とを混合して信号光を直交成分Ｉ、Ｑに分離して出力する９０度ハイブリッド回路４１とを備える。
　９０度ハイブリッド回路４１は、入力側カプラである二つのＹ分岐カプラ２０，２１と、出力側カプラである二つの波長無依存型方向性結合器（WINC）２２，２３と、Ｙ分岐カプラ２０，２１とWINC２２，２３の間に接続されたアーム導波路２４乃至２７とを備える。なお、以下の説明で、アーム導波路２４乃至２７を経路０～経路３と呼ぶこともある。
　このように、９０度ハイブリッド回路４１は、信号光と局所発振光（ＬＯ光）とをそれぞれ分岐する二つのＹ分岐カプラ２０，２１、および一方のＹ分岐カプラ２１により分岐され、光路差が位相換算で９０度となるように設定された二つの経路１，３をそれぞれ通るＬＯ光と、他方のＹ分岐カプラ２０により分岐された二つの経路０，２をそれぞれ通る信号光とを干渉させる二つのWINC２２，２３を備える。
　９０度ハイブリッド回路４１の入力ポート４１ａには信号光、例えば、四値位相変調されたＸ偏波のDP-QPSK信号が、入力ポート４１ｂには信号光と同じ波長でかつ同じ偏波のＬＯ光がそれぞれ入射される（図１参照）。この９０度ハイブリッド回路４１では、信号光がＹ分岐カプラ２０で二分岐された後、経路０，２をそれぞれ通ってWINC２２，２３の一方の入力ポートに入射するように構成されている。また、ＬＯ光がＹ分岐カプラ２１で二分岐された後、経路１，３をそれぞれ通ってWINC２２，２３の他方の入力ポートに入射するように構成されている。経路０，２の光路長は同じ長さＬであり、経路１，３の光路長は、経路１，３の光路差が位相換算で９０度となるように設定されている。
　このように、９０度ハイブリッド回路４１は、Ｙ分岐カプラ２０，２１とWINC２２，２３との間にそれぞれ接続された四つの経路を備え、四つの経路のうち、Ｙ分岐カプラ２０により分岐された信号光が通る経路０（第１経路）および経路２（第３経路）の光路長は同じ長さに設定されている。また、Ｙ分岐カプラ２１により分岐されたＬＯ光が通る経路１（第２経路）および経路３（第４経路）は、光路差が位相換算で９０度となるように設定されている。
　四つの経路の少なくとも一つの経路、例えば経路０は、図２に示すように、回転角＋θ１の第１の曲げ導波路２４ａ、長さｌ１の第１の直線導波路２４ｂ、回転角－θ１の第２の曲げ導波路２４ｃ、長さｈの第２の直線導波路２４ｄ、回転角－θ２の第３の曲げ導波路２４ｅ、長さｌ２の第３の直線導波路２４ｆ、および回転角＋θ２の第４の曲げ導波路２４ｇを備える。各曲げ導波路２４ａ，２４ｃ，２４ｅおよび２４ｇの曲げ半径ｒは最適な値、例えば２０００μｍになっている。図２で、符号２４ｈは、位相トリミング用のヒータ２８を配置する区間である。
　なお、回転角θの値を論ずるにあたって、その符号は光の進行方向に沿って反時計回りに回転する場合を正、光の進行方向に沿って時計回りに回転する場合を負と定義する。また、回転角θとは、曲げ導波路（屈曲した導波路）が、曲げ半径ｒ（曲率半径ｒ）の円弧と一致するときの該円弧を形成する２本の曲げ半径のなす角度（中心角）を言う。よって、曲げ半径ｒ、中心角（すなわち回転角）θである扇形の円弧が該回転角θの曲げ導波路の形状となる。
　９０度ハイブリッド回路４１では、各曲げ導波路２４ａ，２４ｃ，２４ｅ，２４ｇの曲げ半径ｒを固定にした条件で、四つのパラメータθ１、θ２、ｌ１、ｌ２を調整して、経路０の光路長を任意の光路長に調整できる構造になっている。
　本実施形態では、アーム導波路２４は、第１の曲げ導波路２４ａの回転角の符号を正、第２の曲げ導波路２４ｃと第３の曲げ導波路２４ｅの回転角の符号を負、第４の曲げ導波路２４ｇの回転角の符号を正とすることによって、光路が入力ポート４１ａから延びる入力導波路とＹ分岐カプラ２０を経て、入力導波路の光軸から一旦遠ざかる方向に凸となるようにしている。一方、ＬＯ光を導入するアーム導波路２５は、対向配置されるアーム導波路２４における、第１の曲げ導波路２４ａから第２の曲げ導波路２４ｃをへて、入力導波路から最も遠ざかった第２の直線導波路２４ｄ付近までは、アーム導波路２４と各曲げ導波路の回転角をアーム導波路２４と同符号として、アーム導波路２４と略平行に構成している。
　その後、アーム導波路２５は、アーム導波路２４における曲げ導波路２４ｅから曲げ導波路２４ｇに至る部分と対向する部分において、曲げ導波路の回転角の符号をアーム導波路２４とは反転させることによって、アーム導波路２４と略対称形状となるように構成されている。そして、アーム導波路２４とアーム導波路２５とを、これら２つのアーム導波路を、ＷＩＮＣ２２の入力ポートに対して、所定の間隔Ｐｃまで接近させてから略平行に入射する構成としている。
　なお、図１および図２に示されたように、アーム導波路２６と２７については、それぞれアーム導波路２５と２４に対して略反転形状となるように、回転角の符号を反転させた関係となっている。すなわち、信号光を伝搬する第２の経路（経路２）であるアーム導波路２６は、信号光を伝搬する第１の経路（経路０）であるアーム導波路２４と第１の曲げ導波路２４ａから直線導波路２４ｄに対応する部分は、信号光の光軸（９０度ハイブリッド回路４１の入力ポートから該入力ポートと対向して設けられた出力ポートに向う方向）に対して線対称であり、かつ第３の曲げ導波路２４ｅから第４の曲げ導波路２４ｇに対応する部分はアーム導波路２４と同一の形状である。また、ＬＯ光を伝搬する第２の経路（経路３）であるアーム導波路２７は、ＬＯ光を伝搬する第１の経路（経路１）であるアーム導波路２５と上記光軸に対して線対称な形状である第１の部分と、上記アーム導波路２５と同一の形状である第２の部分とを有している。ただし、導波路２５と２７それぞれの第１の部分と、導波路２５と２７それぞれの第２の部分との少なくとも一方は、ほぼ同一の形状ながらわずかに異なる導波路長が設定されていて、アーム導波路２５から出力されるＬＯ光とアーム導波路２７から出力されるＬＯ光とで９０度の位相差がつくように導波路長が調整されている。
　このようにすることで、アーム導波路２４～２７の全てが長手方向についてほぼ同じか、曲がり方向だけが反転するだけの対称的な構造を取るため、各信号光とＬＯ光が伝搬する導波経路をほぼ同じとすることができ、その結果非常に安定した出力特性を得ることができる。
　このことについてより詳しく述べる。伝搬損失や位相特性は、導波路の光路長、曲がり角、曲り導波路と直線導波路あるいは曲り導波路どうしの接続部に設けられたオフセットによって決まる。従って、対称な形状を持つ２つの導波路同士は、伝搬損失や位相誤差に関して、ほぼ同じ特性を持つと考えられる。
　一方、例えば図９に示すように、９０度ハイブリッド内で信号光が２分岐されて伝搬する経路が非対称な形状を持つ場合、伝搬損失や位相特性に差が発生しやすい。図９において、符号９０は従来の９０度ハイブリッドであり、該９０度ハイブリッド９０は、信号光を２分岐するカプラ９１ａと、ＬＯ光を２分岐するカプラ９１ｂと、経路０としてのアーム導波路９２と、経路１としてのアーム導波路９３と、経路２としてのアーム導波路９４と、経路３としてのアーム導波路９５とを備えている。従来では、図９に示すように、信号光を伝達する経路であるアーム導波路９２（経路０）とアーム導波路９４（経路２）とが非対称な形状であるので、アーム導波路９２を伝達する信号光は、アーム導波路９４を伝達する信号光と異なる状況（導波路の曲がり等）を経験することになる。よって、上述のように伝搬損失や位相特性に差が発生する。
　特に信号光において伝搬損失や位相特性に差が生じると、９０度ハイブリッドの安定性が劣化し、好ましくない。よって、９０度ハイブリッドを構成する導波路の形状としては、本実施形態で開示するような構造をとることが安定性の観点から望ましい。
　すなわち、本実施形態では、伝送損失や位相特性を統一するために、経路０を伝搬する信号光と経路２を伝搬する信号光とで同一の伝搬状況（導波路の曲がり等）を経験させることを特徴としている。該特徴的な構成を実現するために、本発明の一実施形態では、信号を伝搬する第１の経路である経路０（本実施形態では、アーム導波路２４）が少なくとも１つの曲げ導波路（本実施形態では、曲げ導波路２４ａ、２４ｃ、２４ｅ、２４ｇ）と少なくとも１つの直線導波路（本実施形態では、直線導波路２４ｂ、２４ｄ）とを有し、アーム導波路２４とアーム導波路２６とを信号光にとって実質的に対称な形状となるように構成する。
　本実施形態では、Ｙ分岐カプラ２０により信号光を２つに分岐するので、伝搬損失および位相特性を統一させつつ信号光を２つに分岐することを考慮すると、経路０としてのアーム導波路２４および経路２としてのアーム導波路２６の、Ｙ分岐カプラ２０との接続領域は少なくとも、上記光軸に対して互いに線対称な形状であることが好ましい。すなわち、Ｙ分岐カプラ２０の信号伝搬方向の後段に位置する、アーム導波路２４の第１の導波路部分（曲げ導波路２４ａ、直線導波路２４ｂ、曲げ導波路２４ｃ、直線導波路２４ｄ）、およびアーム導波路２６の第１の導波路部分（アーム導波路２６の、曲げ導波路２４ａ、直線導波路２４ｂ、曲げ導波路２４ｃ、直線導波路２４ｄに対向する導波路部分）は、上記光軸に対して互いに線対称な形状である。
　さらに、アーム導波路２６の第１の導波路部分の後段に位置するアーム導波路２６の第２の導波路部分（アーム導波路２６の、曲げ導波路２４ｅ、直線導波路２４ｆ、曲げ導波路２４ｇに対向する導波路部分）は、アーム導波路２４の第１の導波路部分の後段に位置するアーム導波路２４の第２の導波路部分（曲げ導波路２４ｅ、直線導波路２４ｆ、曲げ導波路２４ｇ）と同一の形状（図１、２の形態）、または該第２の導波路部分と上記光軸に対して線対称な形状を有し、アーム導波路２４の第２の導波路部分およびアーム導波路２６の第２の導波路部分の各々の後段にはWINC２２、２３が設けられている。
　このように、本実施形態では、アーム導波路２４およびアーム導波路２６が同数の、曲げ導波路および直線導波路を有し、かつ信号伝搬経路である、アーム導波路２４とアーム導波路２６とで同一形状部分ではない部分については、所定の方向（上記光軸）に対して線対称な形状となるようにしているので、伝搬する信号光については、アーム導波路２４およびアーム導波路２６中の進行方向の変化等に実質的な差がない。よって、本実施形態では、信号光にとっては、アーム導波路２４の形状とアーム導波路２６の形状とが実質的に対称であると言える。
　また、四つの経路のうち、経路１（第２経路）と経路２（第３経路）とが交差する交差角α（図１、図２参照）を、６０°～９０°の範囲に設定する。交差角αは、６０°以上であることが望ましい。交差角αが６０°より小さいと、経路１と経路２との交差部での損失（クロストーク）が発生する。交差角αを９０°に設定した場合、その交差部での損失が最も小さくなる。
　また、９０度ハイブリッド回路４１では、入力ポート４１ａ，４１ｂ間のピッチ（入力ポート間ピッチ）Ｐｉは、交差角αと、曲げ導波路２４ａの曲げ半径ｒ、Ｙ分岐カプラ２０，２１の出力導波路間ピッチＰｙ（図３参照）の値により、下記の式で一意に決定される。　
　Ｐｉ = ２ｒ(１－ｃｏｓα)＋Ｐｙ　
　なお、ここではアーム導波路２４～２７の曲げ導波路は同一の曲げ半径ｒを有する。
　また、四つの経路のうちの、少なくともＬＯ光が通る経路１と経路３のいずれか一方の経路、例えば経路１もしくは経路１と経路３の両方における符号２４ｈ（図２参照）で示す区間には、位相トリミング用のヒータ２８が配置される。ヒータ２８が配置される区間２４ｈ内の一部に、長さｈの第２の直線導波路２４ｄが設けられている。
　ヒータ２８が設置される場所はこれに限られず、少なくともＬＯ光が伝搬する経路１，３のいずれか一方に設置することにより、信号光の直交成分Ｉ、Ｑの位相がずれた場合に位相トリミングを行うことができる。また、ＬＯ光が伝搬する経路１，３の両方に設置することにより、正と負の位相誤差のいずれについてもトリミングを行うことができるので、更に望ましい。更に、アーム導波路２４～２７の全てにヒータを設けてもよく、この場合はＬＯ光が伝搬するアーム導波路２５および２７にもヒータを設けたことにより、信号光が伝搬するアーム導波路２４および２６との間の上記対称性が損なわれることを防ぐ効果を奏する。その結果、アーム導波路２４～２７の全ての光学的特性を均一とし、非常に安定した出力特性を有する９０度ハイブリッド回路を得ることができる。
　以上の構成を有する第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
　（１）一般に９０度ハイブリッドは、広帯域動作（例えばCLバンド波長帯；1530~1620nm）が求められる一方、低損失で小型であることが求められる。９０度ハイブリッドを構成する光カプラとして方向性結合器（DC）やマルチモード干渉計（MMI）を使用することもできる。ただし、DCは結合効率が波長依存性を持ち、また、製造時の誤差により特性のばらつきが存在する。また、MMIは過剰損の値が波長依存性を持つ。これに対して、Ｙ分岐カプラは、分岐比に波長依存性がなく、製造時のばらつきも小さい上、カプラとしてのサイズが小さいため、９０度ハイブリッド回路４１の入力側カプラとして最適である。一方WINCは、分岐比が波長に対して一定で、製造時のばらつきも小さいため、９０度ハイブリッド回路４１の出力側カプラとして最適である。
　本実施形態の９０度ハイブリッド回路４１では、信号光とＬＯ光をそれぞれ分岐する入力側カプラとしてＹ分岐カプラ２０，２１を用い、ＬＯ光と信号光を干渉させる出力側カプラとしてWINC２２，２３を用いている。このため、小型化と波長無依存化が可能で、かつ広帯域で安定した動作が可能なPLC型９０度ハイブリッドを実現することができる。
　（２）各曲げ導波路２４ａ，２４ｃ，２４ｅ，２４ｇの曲げ半径ｒを固定にした条件で、四つのパラメータθ１、θ２、ｌ１、ｌ２を調整して、四つの経路の少なくとも一つの経路、例えば経路０の光路長を任意の光路長に調整できる。つまり、四つのパラメータを調整することにより、経路０の光路長を自由に変えることができ、設計の自由度を拡大することができる。特に、各曲げ導波路２４ａ，２４ｃ，２４ｅ，２４ｇの曲げ半径を、最適な値に固定するという条件が設定されている場合に、四つのパラメータを調整して経路０の光路長を自由に変えることができるので、各種の仕様に応じた９０度ハイブリッドの設計が容易になる。
　（３）経路１と経路２とが交差する交差角α（図１、図２参照）を、６０°～９０°の範囲に設定することにより、経路１と経路２の交差部での損失を抑制することができる。
　（４）四つの経路のうち、少なくともＬＯ光が通る経路１と経路３のいずれか一方の経路、例えば経路１もしくは経路１と経路２の両方に位相トリミング用のヒータ２８を配置する構成により、直交成分Ｉ、Ｑの位相がずれた場合の位相トリミングが、ヒータ２８を駆動することにより可能になる。
　（５）四つの経路の少なくとも一つの経路、例えば経路０におけるヒータ２８が配置される区間２４ｈ内の一部に、長さｈの第２の直線導波路２４ｄが設けられている。これにより、与えられたヒータ２８の長さに対する不足分を第２の直線導波路２４ｄで補填することができる。
　なお、WINC２２，２３の代わりに、結合効率や過剰損の波長依存性の許容値によっては、９０度ハイブリッドで方向性結合器（DC）やマルチモード干渉計（MMI）などの光カプラを用いてもよい。
　（第２の実施形態）　
　次に、第２の実施形態に係るPLC型９０度ハイブリッド１Ａを図４に基づいて説明する。
　PLC型９０度ハイブリッド１Ａでは、図４に示すように、９０度ハイブリッド回路として、同じ構成を有する二つの９０度ハイブリッド回路４１，４２が設けられている。９０度ハイブリッド回路４１は略正方形に近い矩形のPLCチップ３の右側上部に、９０度ハイブリッド回路４２はPLCチップ３の右側下部にそれぞれ形成されている。
　入力端４には、三つの入力ポートＩｎ１，Ｉｎ２，Ｉｎ３がある。入力ポートＩｎ１に入射するX偏波のQPSK信号（DP-QPSK信号(X):Ｘ信号）が、Ｘ信号用導波路３６を介して９０度ハイブリッド回路４１のＹ分岐カプラ２０に入射するように構成されている。また、入力ポートＩｎ２に入射するＹ偏波のQPSK信号（DP-QPSK信号(Y):Ｙ信号）が、Ｙ信号用導波路３７を介して９０度ハイブリッド回路４２のＹ分岐カプラ２０に入射するように構成されている。
　また、入力端４の中央にある入力ポートＩｎ３には、ＸおよびＹの両方の偏波成分（例えば、Ｘ軸となす角が４５度の直線偏波）を持つＬＯ光が入射する。このＬＯ光は入力導波路３８を通ってＹ分岐カプラ２９で二分岐された後、ＬＯ光用導波路（局発光用導波路）３９、４０を通って、９０度ハイブリッド回路４１，４２のＹ分岐カプラ２１にそれぞれ入射するように構成されている。
　このように、９０度ハイブリッド回路４１では、二つのＹ分岐カプラ２０，２１のうち、上側（図４で上側）にあるＹ分岐カプラ２１にＬＯ光が、下側にあるＹ分岐カプラ２０にＸ信号がそれぞれ入射する。９０度ハイブリッド回路４２は、図１で説明した９０度ハイブリッド回路４１と同じ構成を有する。９０度ハイブリッド回路４２では、二つのＹ分岐カプラ２０，２１のうち、上側（図４で上側）にあるＹ分岐カプラ２０にＸ信号が、下側にあるＹ分岐カプラ２０にＬＯ光がそれぞれ入射する。
　このPLC型９０度ハイブリッド１Ａでは、入力ポートＩｎ１，Ｉｎ２，Ｉｎ３が入力端４の中央にあり、かつPLCチップ３の右側上部，右側下部に９０度ハイブリッド回路４１，４２を配置する構成において、矩形のPLCチップ３を小型化するために、Ｘ信号用導波路３６，Ｙ信号用導波路３７およびＬＯ光用導波路３９，４０について以下の構成を採用している。
　Ｘ信号用導波路３６は、入力端４の中央部にある入力ポートＩｎ１に接続された直線導波路３６ａと、回転角θが略＋９０度の曲げ導波路３６ｂと、回転角θが略－９０度の曲げ導波路３６ｃと、９０度ハイブリッド回路４１のＹ分岐カプラ２０に接続された直線導波路３６ｄとを備える。
　Ｙ信号用導波路３７は、入力端４の中央部にある入力ポートＩｎ２に接続された直線導波路３７ａと、回転角θが略－９０度の曲げ導波路３７ｂと、回転角θが略＋９０度の曲げ導波路３７ｃと、９０度ハイブリッド回路４２のＹ分岐カプラ２０に接続された直線導波路３７ｄとを備える。
　ＬＯ光用導波路３９は、Ｙ分岐カプラ２９の一方の出力導波路から延び、正の回転角（＋θ）の曲げ導波路が略２６０度連続した折り返し導波路３９ａと、負の回転角（－θ）の曲げ導波路が略２６０度連続した折り返し導波路３９ｂと、９０度ハイブリッド回路４１のＹ分岐カプラ２１に接続された直線導波路３９ｃとを備える。
　ＬＯ光用導波路４０は、Ｙ分岐カプラ２９の他方の出力導波路から延び、負の回転角（－θ）の曲げ導波路が略２６０度連続した折り返し導波路４０ａと、正の回転角（＋θ）の曲げ導波路が略２６０度連続した折り返し導波路４０ｂと、９０度ハイブリッド回路４１のＹ分岐カプラ２１に接続された直線導波路４０ｃとを備える。
　また、PLC型９０度ハイブリッド１Ａでは、各９０度ハイブリッド回路４１，４２の出力側カプラとして、WINC２２,２３をそれぞれ使用している。
　９０度ハイブリッド回路４１のWINC２２の二つのポートは出力導波路１１，１２を介して出力ポートＯｕｔ１，２に、WINC２３の二つのポートは出力導波路１３，１４を介して出力ポートＯｕｔ３，４にそれぞれ接続されている。また、９０度ハイブリッド回路４２のWINC２２の二つのポートは出力導波路１５，１６を介して出力ポートＯｕｔ５，６に、WINC２３の二つのポートは出力導波路１７，１８を介して出力ポートＯｕｔ７，８にそれぞれ接続されている。
　このような構成を有するPLC型９０度ハイブリッド１Ａでは、９０度ハイブリッド回路４１は、Ｘ信号とＬＯ光を混合して、X信号を直交成分Ｉ、Ｑに分離して出力する。一方、９０度ハイブリッド回路４２は、Ｙ信号とＬＯ光を混合して、Ｙ信号を直交成分Ｉ、Ｑに分離して出力する。
　これにより、出力ポートＯｕｔ１、２からは、Ｘ信号が強度変調信号に変換された直交成分Ｉ、ＱのうちのＱチャネル成分（複素平面上における虚部：ｓｉｎ成分）の信号光が出力される。出力ポートＯｕｔ３，４からは、Ｉチャネル成分（複素平面上における実部：ｃｏｓ成分）の信号光がそれぞれ出力される。例えば、出力ポートＯｕｔ１，２からはＱチャネル成分の信号光ＱＮ，ＱＰ（逆位相の二つの信号光）が、出力ポートＯｕｔ３，４からはＩチャネル成分の信号光ＩＮ，ＩＰ（逆位相の二つの信号光）がそれぞれ出力される。この場合、出力ポートＯｕｔ１～４より得られる出力光種別の並び順がＱＮ，ＱＰ，ＩＮ，ＩＰになる。
　一方、出力ポートＯｕｔ５，６からは、Ｙ信号が強度変調信号に変換された直交成分Ｉ、ＱのうちのＩチャネル成分の信号光が出力される。出力ポートＯｕｔ７，８からは、Ｑチャネル成分の信号光がそれぞれ出力される。例えば、出力ポートＯｕｔ５，６からはＩチャネル成分の信号光ＩＰ，ＩＮが、出力ポートＯｕｔ７，８からはＱチャネル成分の信号光ＱＰ，ＱＮがそれぞれ出力される。この場合、出力ポートＯｕｔ５～８より得られる出力光種別の並び順がＩＰ，ＩＮ，ＱＰ，ＱＮになる。
　また、PLC型９０度ハイブリッド１Ａでは、複数の入力ポート（例えば本例では三つの入力ポートＩｎ１，Ｉｎ２，Ｉｎ３）が入力端４の中央部に集中して配置されている。また、９０度ハイブリッド回路４１の四つの出力ポートＯｕｔ１～Ｏｕｔ４は出力端５の上部に、９０度ハイブリッド回路４２の四つの出力ポートＯｕｔ５～Ｏｕｔ８は出力端５の下部にそれぞれ集中して配置されている。
　以上の構成を有する第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
　（１）本実施形態に係る９０度ハイブリッド回路を、信号光とＬＯ光を混合するコヒーレント光伝送方式の受信器、例えば、DP-QPSK信号を受信するDP-QPSK変調方式の受信器に用いることができる。
　（２）入力導波路３８には、ＸおよびＹの両方の偏波成分を持つＬＯ光が入力端４の中央にある入力ポートから入射する。局所発振光の光源（ＬＯ光源）として、単一の直線偏波成分を持つ一つのＬＯ光源のみを使用し、偏波保持ファイバを用いてＰＬＣに接続する際、ＬＯ光の偏波が導波路内伝搬光のＸ偏波（光の導波方向に対して垂直な面内にあり、ＰＬＣの面と平行な軸）と４５度の角を成すように接続すればよい。あるいは別の方法として、Y偏波のDP-QPSK信号がPLCに入射する前に、半波長板を用いてその偏波面を９０度回転し、物理的にはX偏波の状態でPLCに入射させる形態を取ることもできる。この場合、入力導波路３８にＸの偏波成分のみを持つＬＯ光を入力端４の中央にある入力ポートから入射させ、偏波保持ファイバを用いてＬＯ光源をＰＬＣに接続する際、ＬＯ光の偏波が導波路内伝搬光のＸ偏波に一致するように接続すればよい。
　（３）ＬＯ光はＹ分岐カプラ２９で二分岐された後、ＬＯ光用導波路３９、４０を通って、PLCチップ３の右側上部、右側下部にそれぞれ配置された９０度ハイブリッド回路４１，４２のＹ分岐カプラ２１にそれぞれ入射するようになっている。各ＬＯ光用導波路３９、４０は上記構成を有するので、各曲げ導波路に、光が漏れないような小さい半径（曲げ半径）を確保しながら、二つの９０度ハイブリッド回路４１，４２を、PLCチップ３の上下方向に近接して配置することができる。従って、光学的特性を劣化させずに、小型のPLC型９０度ハイブリッドを実現することができる。
　（４）略正方形に近い矩形のPLCチップ３の狭い領域内に、すべての回路を配置することができ、小型のPLC型９０度ハイブリッドを実現することができる。
　（第３の実施形態）　
　次に、第３の実施形態に係るPLC型９０度ハイブリッド１Ｂを図５に基づいて説明する。
　このPLC型９０度ハイブリッド１Ｂでは、図５に示すように、複数の入力ポート（本例では四つの入力ポートＩｎ１～Ｉｎ４）が入力端４の中央部に集中して配置されている。
　また、９０度ハイブリッド回路４１の四つの出力ポートＯｕｔ１～Ｏｕｔ４、および９０度ハイブリッド回路４２の四つの出力ポートＯｕｔ５～Ｏｕｔ８が出力端５の中央部に集中して配置されている。
　入力ポートＩｎ１，Ｉｎ２は、入力導波路５１、５２を介して９０度ハイブリッド回路４１のＹ分岐カプラ２１，２０にそれぞれ接続されている。また、入力ポートＩｎ３，４は、入力導波路５３，５４を介して９０度ハイブリッド回路４２のＹ分岐カプラ２０，２１にそれぞれ接続されている。入力ポートＩｎ１にはＸ偏波のDP-QPSK信号と同じ波長でかつ同じ偏波のＬＯ光が、入力ポートＩｎ２にはＸ偏波のDP-QPSK信号（Ｘ信号）がそれぞれ入射される。一方、入力ポートＩｎ３にはＹ偏波のDP-QPSK信号（Ｙ信号）が、入力ポートＩｎ４にはＹ偏波のDP-QPSK信号と同じ波長でかつ同じ偏波のＬＯ光がそれぞれ入射される。
　以上の構成を有する第３の実施形態によれば、上記第１の実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
　矩形のPLCチップ３の上下方向（図５の紙面内で上下方向）の寸法を小さくすることができる。
　出力端５に出力ポートＯｕｔ１～Ｏｕｔ８が集中して配置されているので、出力導波路１１～１８と光ファイバアレイ或いはバランストフォトダイオード（Ｂ－ＰＤ）アレイとの光接続が容易になる。
　（第４の実施形態）
　次に、第４の実施形態に係るPLC型９０度ハイブリッド１Ｃを図６に基づいて説明する。
　このPLC型９０度ハイブリッド１Ｃでは、図６に示すように、Ｙ信号用の９０度ハイブリッド回路４２において、Ｙ信号用導波路（信号用導波路）７２とＬＯ光用導波路（局発光用導波路）７６を交差部７７で交差させている。その結果、９０度ハイブリッド回路（第２の９０度ハイブリッド回路）４２の二つのＹ分岐カプラ２０，２１には、Ｘ信号用の９０度ハイブリッド回路（第１の９０度ハイブリッド回路）４１と同様に、上側のＹ分岐カプラ２０に信号（Ｙ信号）が、下側のＹ分岐カプラ２１にＬＯ光がそれぞれ入射する。すなわち、第１の９０度ハイブリッド回路４１と第２の９０度ハイブリッド回路４２のＹ分岐カプラ２０およびＹ分岐カプラ２１を、所定の方向（図６では、図の上から下に向う方向）に沿って、同一の順番で配置される。
　このように、PLC型９０度ハイブリッド１Ｃでは、二つの９０度ハイブリッド回路４１，４２において、上側のＹ分岐カプラ２０に信号（Ｘ信号，Ｙ信号）を、下側のＹ分岐カプラ２１にＬＯ光をそれぞれ入射させるために、以下の構成を有する。　
　ここでは、図４に示すPLC型９０度ハイブリッド１Ａと相違する構成を中心に説明する。入力ポートＩｎ１に入射するX偏波のQPSK信号（Ｘ信号）が、Ｘ信号用導波路７１を介して、９０度ハイブリッド回路４１の二つのＹ分岐カプラのうち、上側のＹ分岐カプラ２０に入射するように構成されている。また、入力ポートＩｎ２に入射するＹ偏波のQPSK信号（Ｙ信号）が、Ｙ信号用導波路７２を介して９０度ハイブリッド回路４２の二つのＹ分岐カプラのうち、上側のＹ分岐カプラ２０に入射するように構成されている。
　入力ポートＩｎ３に入射するＬＯ光は、入力導波路７３を通ってＹ分岐カプラ７４で二分岐された後、ＬＯ光用導波路７５、７６を通って、９０度ハイブリッド回路４１，４２の二つのＹ分岐カプラのうち、下側のＹ分岐カプラ２１にそれぞれ入射するようになっている。
　Ｘ信号用導波路（入力導波路）７１は、入力ポートＩｎ１からPLCチップ３の横幅の略2/3真っ直ぐに延びた直線導波路７１ａと、回転角θが＋１８０度の曲げ導波路７１ｂと、左斜め下方へ真っ直ぐに延びる傾斜導波路７１ｃと、水平に延びる直線導波路７１ｄと、回転角θが＋９０度の曲げ導波路７１ｅと、真っ直ぐ上方へ延びる直線導波路７１ｆと、回転角θが＋９０度の曲げ導波路７１ｇと、９０度ハイブリッド回路４１のＹ分岐カプラ２０に接続された直線導波路７１ｈとを備える。
　ＬＯ光用導波路７５は、Ｙ分岐カプラ７４の一方の出力導波路から、Ｘ信号用導波路７１と交差することなく、Ｘ信号用導波路７１に沿ってＹ分岐カプラ２１まで延びている。
　Ｙ信号用導波路（入力導波路）７２は、入力ポートＩｎ２からPLCチップ３の横幅の略2/3真っ直ぐに延びた直線導波路７２ａと、回転角θが略－２７０度の曲げ導波路７２ｂと、回転角θが略＋９０度の曲げ導波路７２ｃと、左斜め下方へ延びる曲げ導波路７２ｄと、回転角θが略＋１８０度の曲げ導波路７２ｅと、９０度ハイブリッド回路４２のＹ分岐カプラ２０に接続された直線導波路７２ｆとを備える。
　ＬＯ光用導波路７６は、Ｙ分岐カプラ７４の他方の出力導波路から９０度ハイブリッド回路４２のＹ分岐カプラ２１に達するまでの途中において、Ｙ信号用導波路７２と交差部７７で交差している。
　また、PLC型９０度ハイブリッド１Ｃでは、ＸＹ各信号光間の時間遅延を相殺するため、Ｘ信号およびＹ信号の各信号および各ＬＯ光の導波路長がそれぞれ等しくなるように設計している。
　具体的には、Ｘ信号用導波路７１は、光路長が短くなるような経路を取り、ＬＯ光用導波路７５は冗長構成により光路長を長くしている。
　以上の構成を有する第４の実施形態によれば、上記第２の実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
　Ｘ信号用の９０度ハイブリッド回路４１の出力導波路１１～１４より得られる出力光種別の並び順と、９０度ハイブリッド回路４２の出力導波路１５～１８より得られる出力光種別の並び順とが、同じになるという効果が得られる。
　具体的には、９０度ハイブリッド回路４１のWINC２２に接続された出力ポートＯｕｔ１，２からは、Ｉチャネル成分の信号光ＩＰ，ＩＮが出力される。また、９０度ハイブリッド回路４１のWINC２３に接続された出力ポートＯｕｔ３，４からは、Ｑチャネル成分の信号光ＱＰ，ＱＮが出力される。
　一方、９０度ハイブリッド回路４２のWINC２２に接続された出力ポートＯｕｔ５．６からは、Ｉチャネル成分の信号光ＩＰ，ＩＮが出力される。また、９０度ハイブリッド回路４２のWINC２３に接続された出力ポートＯｕｔ７，８からは、Ｑチャネル成分の信号光ＱＰ，ＱＮが出力される。
　このように、９０度ハイブリッド回路４１の出力導波路１１～１４より得られる出力光種別の並び順と、９０度ハイブリッド回路４２の出力導波路１５～１８より得られる出力光種別の並び順とが、共にＩＰ，ＩＮ，ＱＰ，ＱＮになる。これに対して、図４に示す第２の実施形態では、９０度ハイブリッド回路４２の出力導波路１５～１８より得られる出力光種別の並び順は、９０度ハイブリッド回路４１の出力導波路１５～１８より得られる出力光種別の並び順に対して上下反転或いは正負が反転されている。
　（応用例）
　図７は、上記９０度ハイブリッド回路４１，４２を用いた応用例としてのPLC型DP-QPSK受信器８０を示している。
　このPLC型DP-QPSK受信器（以下、受信器という。）８０は、平面光波回路が形成された一つのPLCチップ３を備える。このPLCチップ３には、石英基板或いはシリコン基板などの図示を省略した基板上に、光ファイバ製造技術と半導体微細加工技術を組み合わせてコアとクラッドを備える複数の導波路を含む平面光波回路（PLC) が形成されている。このPLCは、例えば、石英系平面光波回路である。
　PLCチップ３の入力端４には、DP-QPSK信号２の入力ポートＩｎ１と、局所発振光の入力ポートＩｎ２，Ｉｎ３とが設けられている。入力ポートＩｎ２には、Ｘ偏波のQPSK信号と同じ偏波でかつ同じ波長の局所発振光（Ｘ偏波のＬＯ光）が入力される。入力ポートＩｎ３には、Ｙ偏波のQPSK信号と同じ偏波でかつ同じ波長の局所発振光（Ｙ偏波のＬＯ光）が入力される。
　PLCチップ３の出力端５には、信号光の出力ポートＯｕｔ１～Ｏｕｔ８がそれぞれ設けられている。出力ポートＯｕｔ１、２からは、Ｘ偏波のQPSK信号の直交成分Ｉ、ＱのうちのＩチャネル成分の信号光が、出力ポートＯｕｔ３、４からは、Ｘ偏波のQPSK信号の直交成分Ｉ、ＱのうちのＱチャネル成分の信号光がそれぞれ復調されて出力される。
　また、出力ポートＯｕｔ５、６からは、Ｙ偏波のQPSK信号のＩチャネル成分の信号光が、出力ポートＯｕｔ７、８からは、Ｙ偏波のQPSK信号のＱチャネル成分の信号光がそれぞれ復調されて出力される。
　PLCチップ３のPLC内には、DP-QPSK信号２をX偏波のQPSK信号（Ｘ信号）とＹ偏波のQPSK信号（Ｙ信号）とに偏波分離する偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３０と、X偏波用およびＹ偏波用の二つの９０度ハイブリッド回路４１，４２とが集積されている。９０度ハイブリッド回路４１，４２は、図１および図４で説明した９０度ハイブリッド回路４１，４２と同じ構成を有する。
　ＰＢＳ３０は、図８に示すように、二つのカプラ３１、３２と、両カプラ３１，３２間に接続された２本のアーム導波路３３、３４とを有するマッハツェンダー干渉計（MZI）３５を備える。入力側カプラ３１と出力側カプラ３２は、それぞれ方向性結合器（ＤＣ）で構成された３dBカプラである。入力側カプラ３１の二つの入力ポートの一方に入力導波路７が接続されている（図７参照）。
　以上の構成を有する受信器８０は、まず入力ポートＩｎ１から入力されるDP-QPSK信号２が入力導波路７を通ってＰＢＳ３０に入射し、ＰＢＳ３０によってＸ偏波のQPSK信号（Ｘ信号）とＹ偏波のQPSK信号（Ｙ信号）とに偏波分離される。Ｘ信号は導波路８を通って９０度ハイブリッド回路４１に、Ｙ信号は導波路９を通って９０度ハイブリッド回路４２にそれぞれ入射する。
　９０度ハイブリッド回路４１では、入力ポートＩｎ２から導波路１０を通って入射するＸ偏波のＬＯ光とＸ信号とが混合される。すなわち、経路０を通るＸ信号と経路１を通るＬＯ光とが出力側カプラ２２で混合されると共に、経路２を通るＸ信号と経路３を通るＬＯ光とが出力側カプラ２３で混合される。
　これにより、Ｘ偏波のQPSK信号であるＸ信号が強度変調信号に変換されたＩチャネル成分の信号光とＱチャネル成分の信号光が独立に取り出される。Ｘ偏波におけるＩチャネル成分の信号光は、出力導波路１１，１２を通って出力ポートＯｕｔ１，２から出力される。一方、Ｑチャネル成分の信号光は、出力導波路１３，１４を通って出力ポートＯｕｔ３，４からそれぞれ出力される。ただし、９０度ハイブリッド４１の構成を変えることで、Ｉ、Ｑチャネルの出力を入れ替えることは可能である。具体的には、経路１と経路３の光路長条件を入れ替えればよい。なお、Ｘ偏波におけるＩチャネル成分およびＱチャネル成分の信号光は、図１に示すように、例えば光ファイバを介して或いは光ファイバを介さずにバランストフォトダイオード（Ｂ－ＰＤ）６１および６２にそれぞれ入力される。
　一方、９０度ハイブリッド回路４２では、入力ポートＩｎ３から導波路１９を通って入射するＹ偏波のＬＯ光とＹ偏波のQPSK信号であるＹ信号とが混合される。これにより、Ｙ信号が強度変調信号に変換されたＩチャネル成分の信号光とＱチャネル成分の信号光が独立に取り出される。Ｙ偏波におけるＩチャネル成分の信号光は、出力導波路１５，１６を通って出力ポートＯｕｔ５，６から出力される。一方、Ｑチャネル成分の信号光は、出力導波路１７，１８を通って出力ポートＯｕｔ７，８からそれぞれ出力される。ただし、９０度ハイブリッド４１の場合と同様、Ｉ、Ｑチャネルの出力を入れ替えることは可能である。Ｙ偏波におけるＩチャネル成分およびＱチャネル成分の信号光は、光ファイバを介して或いは光ファイバを介さずに、図示を省略したＢ－ＰＤにそれぞれ入力される。
　なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。　
　上記各実施の形態で説明したPLC型９０度ハイブリッド１，１Ａ，１Ｂでは、PLCチップ３上に、少なくとも一つの９０度ハイブリッド回路と、９０度ハイブリッド回路に接続される導波路とを含む一組の受信回路を形成しているが、PLCチップ３上に複数組の受信回路を形成したPLC型９０度ハイブリッドにも本発明は適用可能である。このように構成したPLC型９０度ハイブリッドでは、複数組の受信回路のうちの最適な一つの受信回路を選択でき、歩留まりが向上し、更なるコストの低減を図ることができる。
　なお上記説明では、本発明のPLC型９０度ハイブリッドをDP-QPSK信号の復調に用いることを想定して記述した。しかしながら、本発明の適用はDP-QPSK変調方式に限ることなく、受信側で信号光と局所発振光を混合することで復調する一般のコヒーレント変調方式、例えばQAM（直交振幅変調）やOFDM（直交周波数分割多重）などの変調方式に対しても適用可能である。

Claims (10)

  1. 　平面光波回路が形成されたPLCチップと、
    　前記平面光波回路内に形成され、変調された信号光と局所発振光とを混合して出力する９０度ハイブリッド回路とを備え、
    　前記９０度ハイブリッド回路は、
    　　前記信号光を分岐する第１のＹ分岐カプラと、
    　　前記局部発振光を分岐する第２のＹ分岐カプラと、
    　　前記第１のＹ分岐カプラにより２つに分岐された信号光の一方と、前記第２のＹ分岐カプラにより２つに分岐された局所発振光の一方とを干渉させる第１の結合器と、
    　　前記第１のＹ分岐カプラにより２つに分岐された信号光の他方と、前記第２のＹ分岐カプラにより２つに分岐された局所発振光の他方とを干渉させる第２の結合器と、
    　　前記第１のＹ分岐カプラと前記第１の結合器とを接続し、前記２つに分岐された信号光の一方を伝搬させるための第１の経路であって、少なくとも１つの曲げ導波路と、少なくとも１つの直線導波路とを有する第１の経路と、
    　　前記第１のＹ分岐カプラと前記第２の結合器とを接続し、前記２つに分岐された信号光の他方を伝搬させるための第２の経路であって、前記第１の経路と同数の曲げ導波路と、前記第１の経路と同数の直線導波路とを有する第２の経路と、
    　　前記第２のＹ分岐カプラと前記第１の結合器とを接続し、前記２つに分岐された局所発振光の一方を伝搬させるための第３の経路と、
    　　前記第２のＹ分岐カプラと前記第２の結合器とを接続し、前記２つに分岐された局所発振光の他方を伝搬させるための第４の経路とを有し、
    　前記第１の経路と前記第２の経路とは同じ光路長となるように構成され、
    　前記第３の経路と前記第４の経路とは、前記２つに分岐された局所発振光の一方と前記２つに分岐された局所発振光の他方との光路差が位相換算で９０度となるように構成され、
    　前記第１の経路の少なくとも１つの曲げ導波路と前記第２の経路の曲げ導波路とはそれぞれ一対一の対応関係にあり、かつ前記第１の経路の少なくとも１つの直線導波路と前記第２の経路の直線導波路とはそれぞれ一対一の対応関係にあり、
    　前記第２の経路の曲げ導波路は、一対一で対応する前記第１の経路の曲げ導波路と同一の形状、または反転した形状であり、
    　前記第２の経路の直線導波路は、一対一で対応する前記第１の経路の直線導波路と同一の形状であることを特徴とする９０度ハイブリッド。
  2. 　前記第１の結合器および第２の結合器は、波長無依存型方向性結合器であることを特徴とする請求項１に記載の９０度ハイブリッド。
  3. 　前記信号光は、ＱＰＳＫ信号であり、
    　前記９０度ハイブリッド回路として、
    　Ｘ偏波のＱＰＳＫ信号と前記局所発振光とを混合して、ＱＰＳＫ信号を、該ＱＰＳＫ信号の電場の実部に対応した成分と虚部に対応した成分に分離して出力する第１の９０度ハイブリッド回路と、Ｙ偏波のＱＰＳＫ信号と前記局所発振光とを混合して、ＱＰＳＫ信号を、該ＱＰＳＫ信号の電場の実部に対応した成分と虚部に対応した成分に分離して出力する第２の９０度ハイブリッド回路とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の９０度ハイブリッド。
  4. 　前記第１～第４の経路の少なくとも一つの経路は、回転角＋θ１の第１の曲げ導波路、長さｌ１の第１の直線導波路、回転角－θ１の第２の曲げ導波路、長さｈの第２の直線導波路、回転角－θ２の第３の曲げ導波路、長さｌ２の第３の直線導波路、および回転角＋θ２の第４の曲げ導波路を備えることを特徴とする請求項１に記載の９０度ハイブリッド。
  5. 　前記第２の経路と前記第３の経路とは交差しており、
    　前記第２の経路と前記第３の経路とが交差する交差角αは、６０°～９０°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の９０度ハイブリッド。
  6. 　前記第１および第２のＹ分岐カプラにそれぞれ接続された二つの入力ポートをさらに備え、
    　前記第３の経路および前記第４の経路は、少なくとも１つの曲げ導波路を有し、
    　前記第１～第４の経路の曲げ導波路の曲げ半径は同一であり、
    　前記二つの入力ポート間のピッチＰｉは、前記交差角αと、前記曲げ半径ｒと、前記第１および第２のＹ分岐カプラの出力導波路間ピッチＰｙの値により、
    Ｐｉ ＝ ２ｒ(１－ｃｏｓφ) ＋Ｐｙ
    の式で一意に決定されることを特徴とする請求項５に記載の９０度ハイブリッド。
  7. 　前記第１～第４の経路のうち、前記第３経路および第４経路の少なくとも一方の経路には、位相トリミング用のヒータが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の９０度ハイブリッド。
  8. 　前記前記第１～第４の経路の少なくとも一つの経路において、前記ヒータが配置される区間内の一部に、所定の長さの直線導波路が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の９０度ハイブリッド。
  9. 　前記９０度ハイブリッドに入射した信号光を前記第１のＹ分岐カプラに伝搬させるための信号用導波路と、
    　前記９０度ハイブリッドに入射した局所発振光を前記第２の分岐カプラに伝搬させるための局発光用導波路とをさらに備え、
    　前記信号用導波路と前記局発光用導波路とは交差されており、
    　前記第１の９０度ハイブリッド回路の第１のＹ分岐カプラおよび第２のＹ分岐カプラ、ならびに前記第２の９０度ハイブリッド回路の第１のＹ分岐カプラおよび第２のＹ分岐カプラは、所定の方向に沿って同一の順番で配置されていることを特徴とする請求項３に記載の９０度ハイブリッド。
  10. 　前記Ｘ偏波のＱＰＳＫ信号と前記Ｙ偏波のＱＰＳＫ信号との間の時間遅延を相殺するため、Ｘ偏波およびＹ偏波の各ＱＰＳＫ信号を伝搬する各導波路の導波路長および前記局所発振光を伝搬する各導波路の導波路長がそれぞれ等しいことを特徴とする請求項９に記載の９０度ハイブリッド。
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