WO2011155391A1 - 光９０度ハイブリッド - Google Patents

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WO2011155391A1
WO2011155391A1 PCT/JP2011/062710 JP2011062710W WO2011155391A1 WO 2011155391 A1 WO2011155391 A1 WO 2011155391A1 JP 2011062710 W JP2011062710 W JP 2011062710W WO 2011155391 A1 WO2011155391 A1 WO 2011155391A1
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optical
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degree hybrid
light
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Inventor
井上　崇
Original Assignee
古河電気工業株式会社
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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
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections

Definitions

  • the present invention provides a coherent optical transmission type receiver that mixes signal light and local oscillation light, for example, a plane such as a quartz-based PLC used in a DP-QPSK modulation type receiver that receives a DP-QPSK signal.
  • the present invention relates to an optical 90-degree hybrid using an optical wave circuit.
  • an optical 90-degree hybrid having a structure in which a coupler and a polarization beam splitter (PBS: Polarization Beam Splitter) are combined on a PLC such as a quartz-based planar lightwave circuit (PLC: Planer Lightwave Circuit) is known.
  • PBS Polarization Beam Splitter
  • PLC Quartz-based planar lightwave circuit
  • a conventional 90-degree optical hybrid used in a DP-QPSK (Dual-Polarization-Quadrature-Phase Shift-Keying) modulation system receiver or the like is a phase-modulated signal (signal light) such as a QPSK signal as shown in FIG.
  • a phase-modulated signal such as a QPSK signal as shown in FIG.
  • LO light local oscillation light
  • input-side couplers first coupler 101 and second coupler 102
  • signal light and LO light are output-side couplers (third coupler 103 and fourth coupler 104).
  • the two signal lights branched by the input-side first coupler 101 propagate through paths (paths 1 and 3) having the same optical path length, and enter the output-side couplers (third coupler 103 and fourth coupler 104). To do.
  • the optical path length of the two paths (paths 2 and 4) through which the LO light branched by the second coupler 102 on the input side propagates is given a 90 degree phase difference between the two LO lights. There is a difference. That is, the paths 2 and 4 are set so that the optical path length difference is 90 degrees in terms of phase.
  • the signal light propagated through the path 1 and the LO light propagated through the path 2 are combined in the third coupler on the output side, and the signal light propagated through the path 3 and the path 4 are combined in the fourth coupler on the output side. Are combined (mixed) with the LO light propagating through.
  • the conventional 90-degree optical hybrid has the following problems. (1) One of the two paths (path 3) through which the signal light propagates and one of the two paths (path 2) through which the LO light propagates intersect the PLC chip, respectively, and in the horizontal direction of the chip.
  • the optical waveguide is formed so that the four extending paths 1 to 4 are arranged at substantially equal intervals in the vertical direction (a direction orthogonal to the left-right direction in the chip surface). Therefore, the vertical dimension of the entire 90-degree hybrid circuit, which is a planar lightwave circuit formed on the PLC chip, increases, and the PLC chip itself increases in size.
  • An object of the present invention is to provide an optical 90-degree hybrid that can be reduced in size and reduced in manufacturing cost.
  • the optical 90-degree hybrid according to the invention described in claim 1 mixes the modulated signal light and the local oscillation light in the planar lightwave circuit of the PLC chip, and converts the signal light into an orthogonal component.
  • a third coupler that combines the signal light propagated through the first path and the local oscillation light propagated through the third path, and the signal light propagated through the second path and the fourth path Local oscillation light
  • the coupler, the third path, and the fourth path are formed between the first path and the second path.
  • the optical 90-degree hybrid according to a second aspect of the invention is configured such that the first path and the second path, and the third path and the fourth path are center portions of the input end and the output end of the PLC chip. Are formed symmetrically with respect to a virtual center line connecting the two.
  • the optical 90-degree hybrid according to the invention of claim 3 is provided with a first input port to which the signal light is input and a second input port to which the local oscillation light is input at the input end,
  • the output terminal is provided with first to fourth output ports, respectively.
  • a first input waveguide for signal light is formed between the first input port and the first coupler, and the second input port
  • a second input waveguide for local oscillation light that intersects either the first path or the second path is formed between the second coupler, the two output ports of the third coupler, First and second output waveguides connecting the first and second output ports, and third and fourth output waveguides connecting the two output ports of the fourth coupler and the third and fourth output ports.
  • the waveguide is formed symmetrically with respect to the virtual center line.
  • the third path and the fourth path have a bending waveguide and a straight waveguide, respectively, and the rotation angle of the bending waveguide and the straight waveguide
  • the optical path difference between the third path and the fourth path is set to be 90 degrees in terms of phase by adjusting at least one of the lengths.
  • phase trimming heaters are respectively disposed in the first to fourth paths, and among the phase trimming heaters, the third path is disposed in the third path.
  • the optical path lengths of the third path and the fourth path can be adjusted by driving one of the heater disposed and the heater disposed in the fourth path to perform phase trimming. To do.
  • the optical 90-degree hybrid according to the invention of claim 7 is characterized in that the second coupler is a directional coupler.
  • the optical 90-degree hybrid according to the invention of claim 8 is characterized in that the directional coupler is a low wavelength characteristic type directional coupler.
  • the optical 90-degree hybrid according to the invention of claim 9 is characterized in that two 90-degree hybrid circuits are formed in a planar lightwave circuit of the PLC chip.
  • the optical 90-degree hybrid 1 separates signal light into orthogonal components I and Q by mixing signal light and local oscillation light (LO light) in the planar lightwave circuit of the PLC chip 3.
  • This is a device in which an output 90 degree hybrid circuit 4 is formed.
  • the PLC chip 3 includes a planar lightwave circuit (PLC) including a plurality of waveguides 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. Is formed.
  • PLC planar lightwave circuit
  • This PLC is, for example, a quartz PLC.
  • the 90-degree hybrid circuit 4 includes a first coupler 11 and a second coupler 12 that branch signal light and local oscillation light (LO light), respectively, and a first path 21 through which the signal light branched by the first coupler 11 propagates.
  • the third coupler 13 that combines the light and the fourth coupler 14 that combines the signal light propagated through the second path 22 and the LO light propagated through the fourth path 24 are provided.
  • the signal light is a phase modulation signal such as a QPSK signal.
  • a first path (arm waveguide) 21 is connected between one output port of the first coupler 11 and one input port of the third coupler 13.
  • a second path (arm waveguide) 22 is connected between the other output port of the first coupler 11 and one input port of the fourth coupler 14.
  • the optical path lengths of the first path 21 and the second path 22 are the same.
  • a third path (arm waveguide) 23 is connected between one output port of the second coupler 12 and the other input port of the third coupler 13.
  • a fourth path (arm waveguide) 24 is connected between the other output port of the second coupler 12 and the other input port of the fourth coupler 14.
  • the 90-degree hybrid circuit 4 is configured such that a phase difference of 90 degrees is given between the LO lights propagating through the third path 23 and the fourth path 24, respectively.
  • the optical path lengths of the third path 23 and the fourth path 24 are set so that the optical path difference between the paths 23 and 24 is 90 degrees in terms of phase. That is, by changing the optical path lengths of the third path 23 and the fourth path 24 through which the LO light propagates (by increasing or decreasing the optical path length), a phase difference of 90 degrees is generated between both LO lights. To be granted.
  • the phase difference ⁇ obtained when the optical path length difference 2 ⁇ L is given between the paths is expressed by the following (formula 1).
  • n the effective refractive index of the waveguide and ⁇ is the wavelength of light considered.
  • the 90-degree hybrid circuit 4 is characterized in that the second coupler 12, the third path 23 and the fourth path 24 are formed between the first path 21 and the second path 22. That is, between the first path 21 and the second path 22, the second coupler 12, the third path 23, and the fourth path 24 are nested (nested structure).
  • the first coupler 11 is a Y branch coupler.
  • the second coupler 12 is a Y branch coupler.
  • the third coupler 13 and the fourth coupler 14 are directional couplers (DC) or wavelength-independent directional couplers (WINC).
  • the first path 21, the second path 22, and the third path 23, the fourth path 24 are connected to the left and right input terminals 3a and output terminals 3b of the PLC chip 3, respectively. They are formed symmetrically with respect to the virtual center line 5 connecting the central portions.
  • the input terminal 3a is provided with a first input port 31 and a second input port 32 to which signal light and LO light are input, respectively.
  • the output terminal 3b is provided with four output ports, a first output port 41 to a fourth output port 44.
  • the first input port 31 is provided at the center of the input end 3a
  • the second input port 32 is provided at a position slightly shifted downward from the center.
  • the first output port 41 and the second output port 42 are slightly shifted upward from the central portion of the output end 3b
  • the third output port 43 and the fourth output port are slightly shifted downward from the central portion.
  • Each output port 44 is provided.
  • a first input waveguide 51 for signal light extending along the virtual center line 5 is formed at the central portion in the vertical direction of the PLC chip 3.
  • the vertical direction of the PLC chip 3 is the vertical direction in the plane of FIG. 1, that is, the short direction (short side direction) of the rectangular PLC chip 3.
  • a second input waveguide 52 is formed.
  • the left-right direction of the PLC chip 3 is the left-right direction in FIG. 1, that is, the longitudinal direction (long-side direction) of the rectangular PLC chip 3.
  • the two output ports of the third coupler 13 are connected to the first output port 41 and the second output port 42 by the first output waveguide 61 and the second output waveguide 62, respectively.
  • the two output ports of the fourth coupler 14 are connected to the third output port 43 and the fourth output port 44 by a third output waveguide 63 and a fourth output waveguide 64, respectively.
  • the first output waveguide 61 and the second output waveguide 62, and the third output waveguide 63 and the fourth output waveguide 64 are formed symmetrically with respect to the virtual center line 5.
  • the first path 21 and the second path 22 are branched by the first coupler 11, and then include waveguides 21a and 22a including bending waveguides extending in directions away from the virtual center line 5, and the virtual center line from the waveguides. 5, straight waveguides 21 b and 22 b extending in parallel at positions symmetrical to each other, and waveguides 21 c and 22 c including a bending waveguide extending in a direction approaching the virtual center line 5, respectively.
  • the optical path length of the fourth path 24 can be arbitrarily adjusted. That is, the third path 23 and the fourth path 24 have bending waveguides 231 and 241 and straight waveguides 232 and 242 respectively, as shown in FIG.
  • the bending radii r and the rotation angles ⁇ of the bending waveguides 231 and 241 are all the same.
  • At least one of the rotation angle ⁇ of each bending waveguide and the length l of each linear waveguide is adjusted under the condition that the bending radius r of the bending waveguide of each of the paths 23 and 24 is fixed to an optimum value, for example, 2000 ⁇ m.
  • the optical path difference between the third path 23 and the fourth path 24 can be set to 90 degrees in terms of phase.
  • the bending radius r of the bending waveguide is fixed to an optimum value as described above. It is preferable to adjust at least one of the rotation angle ⁇ of the bending waveguide and the length l of each linear waveguide.
  • the crossing angle ⁇ (see FIG. 1) at which the second path 22 and the first input waveguide 52 intersect is set in a 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 of the second path 22, the input waveguide 52, the path 1, and the path 2. When the intersection angle ⁇ is set to 90 °, the loss at the intersection becomes the smallest.
  • heaters A to D for phase trimming may be disposed in the four paths 21 to 24, respectively.
  • one of the heater C arranged in the third path 23 and the heater D arranged in the fourth path 24 is driven to perform phase trimming, and thereby the third path 23 and Each optical path length of the fourth path 24 can be adjusted.
  • one of the heaters C and D can be driven to perform phase trimming. Further, since the heaters C and D are installed in the paths 23 and 24 through which the LO light propagates, trimming can be performed for both positive and negative phase errors.
  • phase trimming can be performed by irradiating ultraviolet laser light after injecting hydrogen even if no heater for phase trimming is arranged in the four paths 21 to 24. .
  • both paths 21 and the second path 22 are formed symmetrically with respect to the virtual center line 5 connecting the central portions of the left and right input ends 3a and output ends 3b of the PLC chip 3, both paths 21, Both the signal lights propagating through the light 22 can reach the couplers 13 and 14 without time difference (skew), respectively. Further, since the structure is symmetric with respect to the virtual center line 5, the loss becomes uniform.
  • the PLC chip 3 can be reduced in size, and the third path 23 and the fourth path 24 are formed almost symmetrically with a short distance with respect to the virtual center line 5. It is possible to suppress the occurrence of a phase error between the propagating LO lights. As a result, very stable output characteristics can be obtained. Further, since the structure is symmetrical with respect to the virtual center line 5, in addition to the loss being uniform, no skew or phase error occurs.
  • a wide-band operation (for example, CL band wavelength band; use in 1530 to 1620 nm) is possible, and a low-loss and small optical 90-degree hybrid can be realized.
  • a Y-branch coupler is used as an input-side coupler that branches signal light and LO light, and WINC is used as an output-side coupler that combines (interferes) LO light and signal light. For this reason, it is possible to realize an optical 90-degree hybrid that can be downsized and wavelength-independent and that can operate stably over a wide band.
  • (7) Under the condition in which the bending radius r of each bending waveguide of the third path 23 and the fourth path 24 is fixed, the rotation angle ⁇ of each bending waveguide and the length l of each linear waveguide are adjusted, The third path 23 and the fourth path 24 can be adjusted to an arbitrary optical path length.
  • the optical path lengths of the paths 23 and 24 can be freely changed, and the degree of freedom in design can be expanded.
  • the optical path lengths of the paths 23 and 24 can be freely changed by adjusting the above parameters. It becomes easy to design an optical 90-degree hybrid according to various specifications.
  • the intersection angle ⁇ (see FIG. 1) at which the second path 22 and the input waveguide 52 intersect is set in the range of 60 ° to 90 °, thereby intersecting the second path 22 and the input waveguide 52. Loss at the part can be suppressed.
  • Phase trimming in the case where the phases of the orthogonal components I and Q are shifted can be performed by driving one of the heaters C and D.
  • the output ports 41 to 44 are concentrated in the central portion of the output end 3b, the output waveguides 61 to 64 and an optical fiber array or a balanced photodiode (B-PD) array not shown in the figure. The optical connection with is easy.
  • an optical 90-degree hybrid 1A according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • a Y-branch coupler is used as the second coupler 12 that branches the LO light, and the optical path lengths of the third path 23 and the fourth path 24 through which the LO light propagates are changed.
  • a phase difference of 90 degrees is given between both LO lights.
  • the waveguide is set so that the optical path lengths of the third path 23 and the fourth path 24 are equal.
  • a directional coupler (DC) 12A is used as the second coupler for branching the LO light.
  • the directional coupler has a property that the phase of the cross-port output light is delayed by 90 degrees compared to the through-port output light regardless of the wavelength of the input light. By making the phase of the cross-port output light 90 degrees behind that of the through-port output light, a phase difference of 90 degrees is given between both LO lights propagating through the third path 23 and the fourth path 24, respectively. Like to do.
  • the second path 22 extends in the left-right direction of the PLC chip 3 at a position shifted from the central portion in the vertical direction of the PLC chip 3.
  • a second input waveguide 52 for LO light that intersects with the light is formed.
  • Other configurations are the same as those of the optical 90-degree hybrid 1.
  • the characteristics of the optical 90-degree hybrid 1A shown in FIG. 2 are characteristic of a directional coupler that is wavelength-independent and provides a 90-degree phase between the cross-port output light and the through-port output light. It is in the point that 90 degree phase difference is given between both LO lights by actively utilizing the property.
  • the phase difference ⁇ of 90 degrees is provided between the two LO lights by changing the optical path lengths of the two paths through which the LO light propagates. Since the wavelength ( ⁇ ) is included in the above (Expression 1) representing the phase difference ⁇ , the optical path length of the two paths through which the LO light propagates is set to 90 degrees between the two LO lights under a certain wavelength ⁇ . In the conventional optical 90-degree hybrid set so that the phase difference ⁇ is given, when the wavelength changes, the phase difference ⁇ between the two LO lights propagating in two paths essentially shifts (phase error) ( (See graph in FIG. 3).
  • the phase difference ⁇ between the two LO lights propagating through the two paths in which the optical path length is set so that the phase difference ⁇ of 90 degrees is given between the two LO lights is about 90 degrees when the wavelength changes. Deviation from the phase difference ⁇ . Furthermore, if the refractive index n of the glass or the optical path length difference ⁇ L changes due to an error in manufacturing the PLC, a phase error also occurs.
  • FIG. 3 is a graph showing the wavelength characteristic of the phase error of the conventional optical 90-degree hybrid.
  • the wavelength ⁇ of the LO light changes from the design wavelength, for example, 1.57 ⁇ m (frequency is about 191 THz) to the short wavelength side (large frequency side). Then, the phase difference gradually becomes larger than 90 degrees.
  • the wavelength ⁇ of the LO light changes from the design wavelength to the long wavelength side (small frequency side), the phase difference gradually becomes smaller than 90 degrees.
  • phase trimming UV light is irradiated to one of the two paths by driving a heater provided in one of the two paths through which the LO light is branched and propagated or without using the heater. And UV trimming that permanently changes the refractive index of the path. Any phase trimming must be performed for each manufactured PLC chip, which is very complicated and is one of the factors that increase the manufacturing cost.
  • the inventors have invented the optical 90-degree hybrid 1A according to the second embodiment.
  • An optical 90-degree hybrid 1A according to the second embodiment of the present invention having the form of FIG. 2 was prototyped and the phase error was evaluated. The result is shown in FIG. From the result of FIG. 4, when the optical 90-degree hybrid 1A of the present invention is used, a phase error is obtained in a very wide wavelength range from 1530 nm to 1600 nm in a range of about ⁇ 2 degrees to 0 degrees. It can be seen that trimming is not required and a good phase characteristic is exhibited.
  • phase error changes from about 10 degrees to 4 degrees.
  • phase trimming In order to reduce the phase error to a range of ⁇ 5 degrees, it is necessary to perform phase trimming. However, even if it is performed, the wavelength characteristic of the phase error is not lost, so it is better than the result of FIG. It cannot be said that the phase characteristics are excellent.
  • the DC 12A is used as the second coupler for branching the LO light, and the third path 23 and the fourth path 24 are caused by the phenomenon that the phase of the cross port output light of the DC 12A is delayed by 90 degrees compared to the through port output light. A phase difference of 90 degrees is given between the LO lights propagating through the light. For this reason, it is possible to realize an optical 90-degree hybrid that is independent of wavelength and theoretically has no phase error. That is, it is possible to realize a 90-degree optical hybrid that does not generate a phase error even if the wavelength is changed within a wide band such as a CL band.
  • a method of correcting an error from an ideal relative phase difference between the optical path lengths of the optical 90 hybrid as in the invention described in Patent Document 1 is not necessary.
  • the DC 12A used as the second coupler for branching the LO light is wavelength independent with respect to the phase, and the cross-port output light and the through-port for any wavelength.
  • a phase difference of 90 degrees is given to the output light, the intensity of both output lights is wavelength dependent.
  • a low-wavelength characteristic type DC having a narrower waveguide width (core width) of the coupling part and a narrower waveguide interval of the coupling part, that is, a so-called narrow DC, is used. Is preferred.
  • the DC 12A, the third path 23, and the fourth path 24 used as the second coupler which are characteristic of the present embodiment, are the first path 21 and the second path 22.
  • this invention is not limited to this. That is, the present invention can be applied to an optical 90-degree hybrid having the following configuration.
  • An optical 90 degree hybrid in which a 90 degree hybrid circuit that mixes signal light and local oscillation light and separates and outputs the signal light into orthogonal components I and Q is formed in the planar lightwave circuit of the PLC chip, A first coupler and a second coupler for respectively branching the signal light and the local oscillation light; A first path and a second path through which the signal light branched by the first coupler propagates; A third path and a fourth path through which the LO light branched by the second coupler propagates, respectively; A third coupler for combining the signal light propagated through the first path and the LO light propagated through the third path; A fourth coupler for combining the signal light propagated through the second path and the LO light propagated through the fourth path; A directional coupler is used as the second coupler, and the cross-port output light of the directional coupler propagates through the third path and the fourth path due to the phenomenon that the phase is delayed by 90 degrees compared to the through-port output light.
  • a 90-degree optical hybrid characterized in
  • the optical 90-degree hybrid in which one 90-degree hybrid circuit is formed on the PLC chip 3 has been described.
  • two 90-degree hybrid circuits are formed on the PLC chip 3, and DP-QPSK
  • the present invention can also be applied to an optical 90-degree hybrid that can be used in a receiver or the like.
  • the present invention can also be applied to an optical 90-degree hybrid in which two 90-degree hybrid circuits and a polarization beam splitter (PBS) are formed on the PLC chip 3.
  • PBS polarization beam splitter

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Abstract

本発明は、小型化が可能で、かつ製造コストを低減した光９０度ハイブリッドを提供する。光９０度ハイブリッド（1）は、PLCチップ（3）の平面光波回路内に形成され、信号光と局所発振光（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（4）を備える。９０度ハイブリッド回路（4）は、信号光とＬＯ光を分岐する第１，第２カプラ（11，12）と、信号光が伝搬する第（1），第２経路（21，22）と、ＬＯ光が伝搬する第３，第４経路（23，24）と、信号光とＬＯ光を合波する第３，第４カプラ（13，14）とを備える。第３、第４経路を伝搬するＬＯ光の間に９０度の位相差が付与される。第２カプラ（12）、第３経路（23）および第４経路（24）が、第１経路（21）と第２経路（22）の間に形成されている。９０度ハイブリッド回路（4）全体のサイズが縮小され、ＰＬＣチップ（3）の小型化が可能になる。

Description

光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、石英系PLCなどの平面光波回路を用いた光９０度ハイブリッドに関する。
　従来技術として、石英系平面光波回路(PLC: Planer Lightwave Circuit)などのPLC上に、カプラと偏波ビームスプリッタ（PBS: Polarization Beam Splitter）の組合せた構造を有する光９０度ハイブリッドが知られている（非特許文献１～３参照）。
　一般に、DP-QPSK（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）変調方式の受信器などに使用される従来の光９０度ハイブリッドは、図６に示すように、QPSK信号などの位相変調信号（信号光）と局所発振光（ＬＯ光）をそれぞれ入力側のカプラ（第１カプラ１０１と第２カプラ１０２）で分岐した後、信号光とＬＯ光を出力側のカプラ（第３カプラ１０３と第４カプラ１０４）で合波させる。入力側の第１カプラ１０１で分岐された２つの信号光は、同じ光路長の経路（経路１，３）をそれぞれ伝搬して出力側のカプラ（第３カプラ１０３と第４カプラ１０４）に入射する。一方、入力側の第２カプラ１０２で分岐されたＬＯ光がそれぞれ伝搬する２つの経路（経路２，４）には、両ＬＯ光の間に９０度の位相差が付与されるように光路長差を持たせてある。つまり、経路２，４は、その光路長差が位相換算で９０度となるように設定されている。これにより、出力側の第３カプラでは、経路１を伝搬した信号光と経路２を伝搬したＬＯ光とが合波され、出力側の第４カプラでは、経路３を伝搬した信号光と経路４を伝搬したＬＯ光とが合波（混合）される。
特開２００９－１９２７４６号公報
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)
　ところで、上記従来の光９０度ハイブリッドでは、次のような問題があった。
　（１）PLCチップに、信号光が伝搬する２つの経路の一方（経路３）とＬＯ光が伝搬する２つの経路の一方（経路２）とが交差し、かつ、同チップの左右方向にそれぞれ延びる４つの経路１乃至４がその縦方向（上記左右方向に対してチップ面内において直交する方向）に略等間隔で並ぶように光導波路が形成されている。そのため、PLCチップに形成される平面光波回路である９０度ハイブリッド回路全体の縦方向の寸法が大きくなり、PLCチップ自体が大型化してしまう。
　（２）PLCチップ自体の大型化により、１枚のウェハに作製可能な９０度ハイブリッド回路の数、つまりウェハ１枚当たりのPLCチップの取り数を多くして、製造コストを低減するのが難しい。
　本発明の目的は、小型化が可能で、かつ製造コストを低減した光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、請求項１に記載の発明に係る光９０度ハイブリッドは、ＰＬＣチップの平面光波回路内に、変調された信号光と局所発振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が形成された光９０度ハイブリッドであって、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カプラと、前記局所発振光を分岐する第２カプラと、前記第1カプラで分岐された前記信号光がそれぞれ伝搬する第１経路および第２経路と、前記第２カプラで分岐された前記局所発振光がそれぞれ伝搬する第３経路および第４経路と、前記第１経路を伝搬した信号光と前記第３経路を伝搬した局所発振光とを合波する第３カプラと、前記第２経路を伝搬した信号光と前記第４経路を伝搬した局所発振光とを合波する第４カプラと、を備え、前記第３経路と第４経路を伝搬する前記局所発振光の間に９０度の位相差が付与されるように構成され、かつ、前記第２カプラ、前記第３経路および前記第４経路が、前記第１経路と第２経路の間に形成されていることを特徴とする。
　請求項２に記載の発明に係る光９０度ハイブリッドは、前記第１経路と前記第２経路、および前記第３経路と前記第４経路は、前記ＰＬＣチップの入力端および出力端の各中心部を結ぶ仮想中心線に関してそれぞれ対称に形成されていることを特徴とする。
　請求項３に記載の発明に係る光９０度ハイブリッドは、前記入力端に、前記信号光が入力される第１入力ポート、および前記局所発振光が入力される第２入力ポートがそれぞれ設けられ、前記出力端に第１乃至第４出力ポートがそれぞれ設けられていることを特徴とする。
　請求項４に記載の発明に係る光９０度ハイブリッドは、前記第１入力ポートと前記第１カプラとの間には、信号光用の第１入力導波路が形成され、前記第２入力ポートと前記第２カプラとの間には、前記第１経路と第２経路のいずれか一方と交差する局所発振光用の第２入力導波路が形成され、前記第３カプラの二つの出力ポートと前記第１および第２出力ポートとを接続する第１および第２出力導波路と、前記第４カプラの二つの出力ポートと前記第３および第４出力ポートとを接続する第３および第４出力導波路とが前記仮想中心線に関してそれぞれ対称に形成されていることを特徴とする。
　請求項５に記載の発明に係る光９０度ハイブリッドは、前記第３経路および前記第４経路は、曲げ導波路と直線導波路をそれぞれ有し、前記曲げ導波路の回転角および前記直線導波路の長さの少なくとも一方を調整して、前記第３経路と第４経路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とを特徴とする。
　請求項６に記載の発明に係る光９０度ハイブリッドは、前記第1乃至第４経路には位相トリミング用のヒータがそれぞれ配置されており、前記位相トリミング用のヒータのうち、前記第３経路に配置されたヒータと前記第４経路に配置されたヒータのいずれか一方を駆動して位相トリミングを行うことで前記第３経路および前記第４経路の各光路長を調整可能であることを特徴とする。
　請求項７に記載の発明に係る光９０度ハイブリッドは、前記第２カプラは方向性結合器であることを特徴とする。
　請求項８に記載の発明に係る光９０度ハイブリッドは、前記方向性結合器は低波長特性型方向性結合器であることを特徴とする。
　請求項９に記載の発明に係る光９０度ハイブリッドは、前記ＰＬＣチップの平面光波回路内に、前記９０度ハイブリッド回路が二つ形成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、小型化が可能で、かつ製造コストを低減した光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の実施形態に係る光９０度ハイブリッドを示す概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る光９０度ハイブリッドを示す概略構成図である。 図６に示す従来の光９０度ハイブリッドが持つ位相誤差波長特性を示すグラフを示す図である。 図２に示す光９０度ハイブリッドが持つ位相誤差波長特性を示すグラフを示す図である。 図６に示す従来の光９０度ハイブリッドが持つ位相誤差波長特性を示すグラフを示す図である。 従来の光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の実施形態に係る、２つの導波路間の光路差を調整する一例を説明するための図である。
　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。
（第１の実施形態）　
　第１の実施形態に係る光９０度ハイブリッド１を図１に基づいて説明する。
　光９０度ハイブリッド１は、図１に示すように、PLCチップ３の平面光波回路内に、信号光と局所発振光（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４が形成されたデバイスである。
　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有す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PLCである。
　９０度ハイブリッド回路４は、信号光および局所発振光（ＬＯ光）をそれぞれ分岐する第1カプラ１１および第２カプラ１２と、第1カプラ１１で分岐された信号光がそれぞれ伝搬する第1経路２１および第２経路２２と、第２カプラ１２で分岐されたＬＯ光がそれぞれ伝搬する第３経路２３および第４経路２４と、第1経路２１を伝搬した信号光と第３経路２３を伝搬したＬＯ光とを合波する第３カプラ１３と、第２経路２２を伝搬した信号光と第４経路２４を伝搬したＬＯ光とを合波する第４カプラ１４とを備える。信号光は、例えば、QPSK信号などの位相変調信号である。
　図１に示す９０度ハイブリッド回路４では、第１カプラ１１の一方の出力ポートと第３カプラ１３の一方の入力ポートとの間に、第１経路（アーム導波路）２１が接続されている。第１カプラ１１の他方の出力ポートと第４カプラ１４の一方の入力ポートとの間に、第２経路（アーム導波路）２２が接続されている。第１経路２１と第２経路２２の光路長は同じ長さである。
　また、第２カプラ１２の一方の出力ポートと第３カプラ１３の他方の入力ポートとの間に、第３経路（アーム導波路）２３が接続されている。第２カプラ１２の他方の出力ポートと第４カプラ１４の他方の入力ポートとの間に、第４経路（アーム導波路）２４が接続されている。
　９０度ハイブリッド回路４は、第３経路２３および第４経路２４をそれぞれ伝搬するＬＯ光の間に９０度の位相差が付与されるように構成されている。本実施形態では、第３経路２３および第４経路２４の各光路長は、両経路２３，２４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。つまり、ＬＯ光がそれぞれ伝搬する第３経路２３と第４経路２４の光路長を変える（光路長を長くしたり、短くしたりする）ことで、両ＬＯ光の間に９０度の位相差が付与されるようにしている。一般に、経路間に光路長差２ΔＬを与えた場合に得られる位相差Δφは、次の（式１）で表わされる。
　Δφ＝（４πｎΔＬ／λ）　　・・・（式１）　
ここでｎは導波路の実効屈折率で、λは考える光の波長である。
　９０度ハイブリッド回路４の特徴は、第２カプラ１２、第３経路２３および第４経路２４が、第１経路２１と第２経路２２の間に形成されている構成にある。つまり、第１経路２１と第２経路２２の間に、第２カプラ１２、第３経路２３および第４経路２４が入れ子（入れ子構造）になっている。
　第１カプラ１１はＹ分岐カプラである。第２カプラ１２はＹ分岐カプラである。第３カプラ１３および第４カプラ１４は、方向性結合器（ＤＣ）或いは波長無依存型方向性結合器（ＷＩＮＣ）である。
　９０度ハイブリッド回路４では、図１に示すように、第1経路２１と第２経路２２、および第３経路２３と第４経路２４が、PLCチップ３の左右の入力端３ａおよび出力端３ｂの各中心部を結ぶ仮想中心線５に関してそれぞれ対称に形成されている。
　入力端３ａには、信号光およびＬＯ光がそれぞれ入力される第１入力ポート３１および第２入力ポート３２が設けられている。また、出力端３ｂには、第１出力ポート４１乃至第４出力ポート４４の四つの出力ポートが設けられている。　
　本実施形態では、入力端３ａの中央部に第１入力ポート３１が、その中央部から下方に僅かにずれた位置に第２入力ポート３２が設けられている。また、出力端３ｂの中央部より上方に僅かにずれた位置に第１出力ポート４１および第２出力ポート４２が、その中央部より下方に僅かにずれた位置に第３出力ポート４３および第４出力ポート４４がそれぞれ設けられている。
　第１入力ポート３１と第1カプラ１１との間には、PLCチップ３の縦方向における中央部で仮想中心線５に沿って延びる信号光用の第1入力導波路５１が形成されている。ここで、PLCチップ３の縦方向は、図１の紙面内で上下の方向、つまり、長方形のPLCチップ３の短手方向（短辺方向）である。
　また、第２入力ポート３２と第２カプラ１２との間には、PLCチップ３の縦方向における中央部からずれた位置でPLCチップ３の左右方向に延びかつ第２経路２２と交差するＬＯ光用の第２入力導波路５２が形成されている。ここで、PLCチップ３の左右方向は、図１で左右の方向、つまり、長方形のPLCチップ３の長手方向（長辺方向）である。
　また、第３カプラ１３の二つの出力ポートと第１出力ポート４１および第２出力ポート４２とは、第１出力導波路６１および第２出力導波路６２によりそれぞれ接続されている。第４カプラ１４の二つの出力ポートと第３出力ポート４３および第４出力ポート４４とは、第３出力導波路６３および第４出力導波路６４によりそれぞれを接続されている。また、第１出力導波路６１および第２出力導波路６２と、第３出力導波路６３および第４出力導波路６４とは、仮想中心線５に関して対称に形成されている。
　第１経路２１および第２経路２２は、第１カプラ１１で分岐された後、仮想中心線５から互いに離れる方向へ延びる曲げ導波路を含む導波路２１ａおよび２２ａと、該導波路から仮想中心線５に関して対称な位置で平行に延びる直線導波路２１ｂおよび２２ｂと、仮想中心線５に近づく方向へ延びる曲げ導波路を含む導波路２１ｃおよび２２ｃとをそれぞれ有する。
　９０度ハイブリッド回路４では、ＬＯ光が第２カプラ１２で二分岐された後は、二つの経路２３，２４を伝搬するＬＯ光に９０度の位相差を与える必要があるため、第３経路２３および第４経路２４の光路長を任意に調整できる構造をとっている。　
　すなわち、第３経路２３および第４経路２４は、図７に示すように、曲げ導波路２３１、２４１と直線導波路２３２、２４２をそれぞれ有する。なお、各曲げ導波路２３１、２４１の曲げ半径ｒおよび回転角θは、全て同じである。各経路２３，２４の曲げ導波路の曲げ半径ｒをそれぞれ最適な値、例えば２０００μｍに固定した条件で、各曲げ導波路の回転角θおよび各直線導波路の長さｌの少なくとも一方を調整して、第３経路２３と第４経路２４の光路差が位相換算で９０度となるように設定できる構造になっている。
　なお、曲げ半径ｒを調整することも可能であるが、９０度ハイブリッド回路４を小型にするという観点からは、上記のように曲げ導波路の曲げ半径ｒを最適な値に固定して、各曲げ導波路の回転角θおよび各直線導波路の長さｌの少なくとも一方を調整することが好ましい。
　また、第２経路２２と第１入力導波路５２とが交差する交差角α（図１参照）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、第２経路２２と入力導波路５２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４では、四つの経路２１乃至２４には、位相トリミング用のヒータＡ乃至Ｄがそれぞれ配置されていてもよい。四つのヒータＡ乃至Ｄのうち、第３経路２３に配置されたヒータＣと第４経路２４に配置されたヒータＤのいずれか一方を駆動して位相トリミングを行うことで、第３経路２３および第４経路２４の各光路長を調整可能である。
　つまり、出力ポート４１乃至４４から出力される信号光の直交成分Ｉ、Ｑの位相がずれた場合に、ヒータＣ，Ｄのいずれか一方を駆動して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２３，２４の各々にヒータＣ，Ｄが設置されているので、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。
　また、経路２１乃至２４の全てにヒータＡ乃至Ｄを設けた場合は、経路２１乃至２４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４を得ることができる。
　なお、９０度ハイブリッド回路４で、四つの経路２１乃至２４に位相トリミング用のヒータが配置されていなくとも、水素を注入後、紫外線レーザ光を照射することで位相トリミングを行うことが可能である。
　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）第２カプラ１２、第３経路２３および第４経路２４が、第１経路２１と第２経路２２の間に形成されているので、９０度ハイブリッド回路４全体のサイズ、特に、ＰＬＣチップの縦方向（信号光、ＬＯ光が伝搬する方向に垂直な方向）のサイズが縮小され、ＰＬＣチップ３の小型化が可能になる。これにより、小型の光９０度ハイブリッドを実現することができる。
　（２）PLCチップ３の小型化が可能になることで、１枚のウェハに作製可能な９０度ハイブリッド回路４の数、つまりウェハ１枚当たりのPLCチップ３の取り数を多くして、製造コストを低減することができる。
　（３）第１経路２１と第２経路２２が、PLCチップ３の左右の入力端３ａおよび出力端３ｂの各中心部を結ぶ仮想中心線５に関して対称に形成されているので、両経路２１，２２を伝搬する両信号光は、時間差（スキュー）なしでそれぞれカプラ１３および１４に達することができる。また、仮想中心線５に対して構造が対称であることで、ロスが均一となる。
　（４）PLCチップ３の小型化が可能になると共に、第３経路２３と第４経路２４が上記仮想中心線５に関してそれぞれほぼ対称に短い距離で形成されているので、両経路２３，２４をそれぞれ伝搬するＬＯ光間に位相誤差が生じるのを抑制することができる。その結果非常に安定した出力特性を得ることができる。また、仮想中心線５に対して構造が対称であることで、ロスが均一となることに加え、スキューや位相誤差が発生しない。
　（５）広帯域動作（例えばCLバンド波長帯；1530～1620nmでの使用）が可能で、低損失でかつ小型の光９０度ハイブリッドを実現することができる。
　（６）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分岐カプラを用い、ＬＯ光と信号光を合波する（干渉させる）出力側カプラとしてＷＩＮＣ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光９０度ハイブリッドを実現することができる。
　（７）第３経路２３および第４経路２４の各曲げ導波路の曲げ半径ｒを固定にした条件で、各曲げ導波路の回転角θや各直線導波路の長さｌを調整して、第３経路２３および第４経路２４を任意の光路長に調整できる構造になっている。このため、上記回転角θや長さｌを調整することにより、経路２３，２４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、上記各パラメータを調整して経路２３，２４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光９０度ハイブリッドの設計が容易になる。
　（８）第２経路２２と入力導波路５２とが交差する交差角α（図１参照）を、６０°～９０°の範囲に設定することにより、第２経路２２と入力導波路５２の交差部での損失を抑制することができる。　
　（９）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Ｃ，Ｄのいずれか一方を駆動することにより可能になる。　
　（１０）出力端３ｂの中央部に出力ポート４１乃至４４が集中して配置されているので、出力導波路６１乃至６４と図示を省略した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２の実施形態）　
　次に、第２の実施形態に係る光９０度ハイブリッド１Ａを図２に基づいて説明する。図１に示す上記光９０度ハイブリッド１では、ＬＯ光を分岐する第２カプラ１２として、Ｙ分岐カプラを用い、ＬＯ光がそれぞれ伝搬する第３経路２３と第４経路２４の光路長を変えることで、両ＬＯ光の間に９０度の位相差が付与されるようにしている。具体的には、例えば、Δφ＝π／２、λ＝１．５５、ｎ＝１．４５６とおいて式１を解いて、２ΔＬ＝０．２６６μｍの光路差を両経路に与えればよい。
　これに対して、光９０度ハイブリッド１Ａでは、図２に示すように、上記光９０度ハイブリッド１において、第３経路２３と第４経路２４の光路長が等しくなるように導波路の設定を行った上で、ＬＯ光を分岐する第２カプラとして方向性結合器（ＤＣ）１２Ａを用いている。本実施形態では、方向性結合器が入力光の波長に関係なく、クロスポート出力光の位相はスルーポート出力光に比べて９０度遅れるという性質を持つことを用い、該方向性結合器１２Ａのクロスポート出力光がそのスルーポート出力光に比べて位相が９０度遅れるようにすることで、第３経路２３と第４経路２４をそれぞれ伝搬する両ＬＯ光の間に９０度の位相差を付与するようにしている。
　また、第２入力ポート３２と、ＤＣ１２Ａの二つの入力ポートの一方との間には、PLCチップ３の縦方向における中央部からずれた位置でPLCチップ３の左右方向に延びかつ第２経路２２と交差するＬＯ光用の第２入力導波路５２が形成されている。その他の構成は光９０度ハイブリッド１と同様である。
　このように、図２に示す光９０度ハイブリッド１Ａの特徴は、波長無依存で、かつクロスポート出力光とスルーポート出力光との間に９０度の位相を付与するという方向性結合器特有の性質を積極的に利用して、両ＬＯ光の間に９０度の位相差を付与する点にある。
　上記従来の光９０度ハイブリッドでは、ＬＯ光が伝搬する２つの経路の光路長を変えることで、両ＬＯ光の間に９０度の位相差Δφが付与されるようにしている。　
　位相差Δφを表わす上記（１式）には波長λが含まれているので、ＬＯ光が伝搬する２つの経路の光路長を、ある波長λのもとで両ＬＯ光の間に９０度の位相差Δφが付与されるように設定した従来の光９０度ハイブリッドでは、波長が変わると、本質的に２つの経路を伝搬する両ＬＯ光間の位相差Δφにずれ（位相誤差）が生じる（図３のグラフ参照）。つまり、両ＬＯ光の間に９０度の位相差Δφが付与されるように光路長が設定された２つの経路を伝搬する両ＬＯ光間の位相差Δφが、波長が変わると９０度の位相差Δφからずれてしまう。さらに、ＰＬＣ作製時の誤差により、ガラスの屈折率ｎや光路長差ΔＬが変化すると、やはり位相誤差が発生することになる。
　図３は上記従来の光９０度ハイブリッドが持つ位相誤差の波長特性を示すグラフである。図３のグラフにおいて、符号７１は位相誤差が０度（位相差が所望の位相差＝９０度）のレベルを、符号７２は位相誤差が＋５度（位相差＝９５度）のレベルを、符号７３は位相誤差が－５度（位相差＝８５度）のレベルをそれぞれ示している。　
　上記従来の光９０度ハイブリッドでは、図３の直線７０で示すように、ＬＯ光の波長λが設計波長、例えば１．５７μｍ（周波数が約１９１ＴＨｚ）から短波長側（大きな周波数の側）に変わると、位相差が９０度より次第に大きくなってしまう。逆に、ＬＯ光の波長λが設計波長から長波長側（小さな周波数の側）に変わると、位相差が９０度より次第に小さくなってしまう。
　そのため、図１に示す上記光９０度ハイブリッドや上記従来の光９０度ハイブリッドでは、Ｃ－Ｌバンド等の広帯域における全部の波長に対して、位相誤差が＋５度（位相差＝９５度）から－５度（位相差＝８５度）の許容範囲に入るように、両ＬＯ光間の位相差Δφを位相トリミングにより調整する必要がある。　
　その位相トリミングは、ＬＯ光が分岐されて伝搬する二つの経路のいずれか一方に設けたヒータを駆動することにより、或いは、ヒータを使わずに、二つの経路のいずれか一方にＵＶ光を照射してその経路の屈折率を永久的に変えるＵＶトリミングにより実施される。いずれの位相トリミングも、作製されたPLCチップ毎に行う必要があり、非常に煩雑であり、製造コストをアップする要因の一つになっている。
　また、そのような位相誤差を補正するための光９０度ハイブリッドの機能補正方法も提案されている（特許文献１参照）。
　このように、ＬＯ光が伝搬する２つの経路の光路長を変えることで、両ＬＯ光の間に９０度の位相差Δφを付与する光９０度ハイブリッドにおける上述した問題点を解決するために、本発明者らは鋭意研究の結果、第２の実施形態に係る光９０度ハイブリッド１Ａを発明するに至ったのである。
　図２の形態をもつ本発明の第２の実施形態に係る光９０度ハイブリッド１Ａを試作し、位相誤差を評価した。その結果を図４に示す。図４の結果から、本発明の光９０度ハイブリッド１Ａを用いた場合は、１５３０ｎｍから１６００ｎｍの非常に広い波長範囲で、位相誤差が約－２度から０度の範囲で得られており、位相トリミングを必要とせず、良好な位相特性を示すことがわかる。
　これに対して、同時に図６の形態をもつ従来の光９０度ハイブリッドも同時に試作し、位相誤差を評価した。その結果を図５に示す。１５３０ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲で位相誤差は約１０度から４度に変化している。位相誤差を±５度の範囲に低減するためには、位相トリミングを行う必要があるが、それを行ったとしても、位相誤差の波長特性はなくならないので、図４の結果と比較すると、良好な位相特性であるとは言えない。
　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）ＬＯ光を分岐する第２カプラとしてＤＣ１２Ａを用い、該ＤＣ１２Ａのクロスポート出力光はそのスルーポート出力光に比べて位相が９０度遅れるという現象により、第３経路２３と第４経路２４を伝搬するＬＯ光の間に９０度の位相差を付与するようにしている。このため、波長無依存でかつ位相誤差が理論的に存在しない光９０度ハイブリッドを実現することができる。　
　つまり、Ｃ―Ｌバンド等の広帯域内で波長を変えても位相誤差が発生しない光９０度ハイブリッドを実現することができる。
　（２）図３のグラフで示すような位相誤差の波長特性が原理的に無くなるので、同じ仕様、例えば、位相誤差の許容範囲が＋５度（位相差＝９５度）から－５度（位相差＝８５度）の範囲となるような仕様の場合であれば、上述したような煩雑な位相トリミングが不要になる可能性が高い。これにより、製造コストを低減することができる。　
　（３）特許文献１に記載の発明のように、光９０ハイブリッドの光路長間の理想的な相対位相差からの誤差を補正する方法が不要になる。
　なお、図２に示す光９０度ハイブリッド１Ａでは、ＬＯ光を分岐する第２カプラとして用いたＤＣ１２Ａは、位相に関しては波長無依存であり、どの波長に対してもそのクロスポート出力光とスルーポート出力光との間に９０度の位相差を付与するが、両出力光の強度に関しては波長依存性がある。この波長依存性を小さくするためには、通常のＤＣよりも結合部の導波路幅（コア幅）が狭く、結合部の導波路間隔の狭い低波長特性型ＤＣ、いわゆる細幅ＤＣを使用するのが好ましい。
　また、図２に示す光９０度ハイブリッド１Ａでは、本実施形態に特徴的である第２カプラとして用いたＤＣ１２Ａ、第３経路２３および第４経路２４が、第１経路２１と第２経路２２の間に形成されている構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。
　すなわち、次のような構成を有する光９０度ハイブリッドにも本発明は適用可能である。
　PLCチップの平面光波回路内に、信号光と局所発振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が形成された光９０度ハイブリッドであって、
　前記信号光および局所発振光をそれぞれ分岐する第１カプラおよび第２カプラと、
　前記第１カプラで分岐された信号光がそれぞれ伝搬する第１経路および第２経路と、
　前記第２カプラで分岐されたＬＯ光がそれぞれ伝搬する第３経路および第４経路と、
　前記第１経路を伝搬した信号光と第３経路を伝搬したＬＯ光とを合波する第３カプラと、
　前記第２経路を伝搬した信号光と前記第４経路を伝搬したＬＯ光とを合波する第４カプラと、を備え、
　前記第２カプラとして方向性結合器を用い、該方向性結合器のクロスポート出力光はそのスルーポート出力光に比べて位相が９０度遅れるという現象により、第３経路と第４経路をそれぞれ伝搬する両ＬＯ光の間に９０度の位相差を付与するようにしたことを特徴とする光９０度ハイブリッドであっても良い。
　なお、上記各実施形態では、PLCチップ３上に一つの９０度ハイブリッド回路が形成された光９０度ハイブリッドについて説明したが、PLCチップ３上に二つの９０度ハイブリッド回路が形成され、DP-QPSK受信器等に使用可能な光９０度ハイブリッドにも本発明は適用可能である。　
　また、PLCチップ３上に二つの９０度ハイブリッド回路と偏波ビームスプリッタ（PBS）とが形成された光９０度ハイブリッドにも本発明は適用可能である。

Claims (9)

  1. 　ＰＬＣチップの平面光波回路内に、変調された信号光と局所発振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が形成された光９０度ハイブリッドであって、
    　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カプラと、
    　前記局所発振光を分岐する第２カプラと、
    　前記第１カプラで分岐された前記信号光がそれぞれ伝搬する第１経路および第２経路と、
    　前記第２カプラで分岐された前記局所発振光がそれぞれ伝搬する第３経路および第４経路と、
    　前記第１経路を伝搬した信号光と前記第３経路を伝搬した局所発振光とを合波する第３カプラと、
    　前記第２経路を伝搬した信号光と前記第４経路を伝搬した局所発振光とを合波する第４カプラと、を備え、
    　前記第３経路と第４経路を伝搬する前記局所発振光の間に９０度の位相差が付与されるように構成され、かつ、
    　前記第２カプラ、前記第３経路および前記第４経路が、前記第１経路と第２経路の間に形成されていることを特徴とする光９０度ハイブリッド。
  2. 　前記第１経路と前記第２経路、および前記第３経路と前記第４経路は、前記ＰＬＣチップの入力端および出力端の各中心部を結ぶ仮想中心線に関してそれぞれ対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光９０度ハイブリッド。
  3. 　前記入力端に、前記信号光が入力される第１入力ポート、および前記局所発振光が入力される第２入力ポートがそれぞれ設けられ、
    　前記出力端に第１乃至第４出力ポートがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光９０度ハイブリッド。
  4. 　前記第１入力ポートと前記第１カプラとの間には、信号光用の第１入力導波路が形成され、
    　前記第２入力ポートと前記第２カプラとの間には、前記第１経路と第２経路のいずれか一方と交差する局所発振光用の第２入力導波路が形成され、
    　前記第３カプラの二つの出力ポートと前記第１および第２出力ポートとを接続する第１および第２出力導波路と、前記第４カプラの二つの出力ポートと前記第３および第４出力ポートとを接続する第３および第４出力導波路とが前記仮想中心線に関してそれぞれ対称に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光９０度ハイブリッド。
  5. 　前記第３経路および前記第４経路は、曲げ導波路と直線導波路をそれぞれ有し、前記曲げ導波路の回転角および前記直線導波路の長さの少なくとも一方を調整して、前記第３経路と第４経路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とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光９０度ハイブリッド。
  6. 　前記第１乃至第４経路には位相トリミング用のヒータがそれぞれ配置されており、
    　前記位相トリミング用のヒータのうち、前記第３経路に配置されたヒータと前記第４経路に配置されたヒータのいずれか一方を駆動して位相トリミングを行うことで前記第３経路および前記第４経路の各光路長を調整可能であることを特徴とする請求項５に記載の光９０度ハイブリッド。
  7. 　前記第２カプラは方向性結合器であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の光９０度ハイブリッド。
  8. 　前記方向性結合器は低波長特性型方向性結合器であることを特徴とする請求項７に記載の光９０度ハイブリッド。
  9. 　前記ＰＬＣチップの平面光波回路内に、前記９０度ハイブリッド回路が二つ形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光９０度ハイブリッド。
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