WO2013132759A1 - 平面光波回路および光受信器 - Google Patents

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WO2013132759A1
WO2013132759A1 PCT/JP2013/000873 JP2013000873W WO2013132759A1 WO 2013132759 A1 WO2013132759 A1 WO 2013132759A1 JP 2013000873 W JP2013000873 W JP 2013000873W WO 2013132759 A1 WO2013132759 A1 WO 2013132759A1
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light
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signal light
planar lightwave
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PCT/JP2013/000873
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裕幸 山崎
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日本電気株式会社
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    • H04B10/61Coherent receivers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00Optical multiplex systems
    • H04J14/06Polarisation multiplex systems

Definitions

  • the present invention relates to a planar lightwave circuit and an optical receiver that receive polarization multiplexed signal light.
  • phase modulation method is excellent in characteristics required in long-distance optical fiber transmission such as signal light noise tolerance characteristics, chromatic dispersion tolerance characteristics, and polarization mode dispersion tolerance characteristics.
  • BPSK Binary Phase Shift Keying
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • polarization multiplexed quaternary phase modulation signal (Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying: DP-QPSK) system is put to practical use Is being actively conducted.
  • the polarization multiplexing quaternary phase modulation signal method is a method of multiplexing quaternary phase modulation signals having excellent frequency utilization efficiency with two orthogonal polarizations.
  • An optical receiver for digital coherent communication will be described.
  • a description will be given using a quaternary optical phase modulation method (QPSK).
  • QPSK quaternary optical phase modulation method
  • the optical receiver 30000 receives signal light in which a TE wave and a TM wave are multiplexed (hereinafter referred to as “TE wave / TM wave multiplexed signal light”).
  • the local light source 32000 outputs local light in which TE waves and TM waves are multiplexed (hereinafter referred to as “TE wave / TM wave multiple local light”).
  • the optical receiver 31000 receives TE wave / TM wave multiplexed signal light and TE wave / TM wave multiplexed local light, branches them according to polarization, and causes the branched signal light and local light to interfere with each other.
  • a total of four signal lights of a real part component and an imaginary part component of the signal light having a polarization state parallel to each of two orthogonal polarization axes are output.
  • the four signal lights are converted into analog electrical signals by the optical detector 33000 and then converted into digital electrical signals by the analog-digital converter 34000.
  • These digital electrical signals are converted into digital electrical signals sampled at a symbol rate (also called baud rate) of signal light by a resampling unit (not shown), and then input to the digital signal processing unit 35000.
  • the digital signal processing unit 35000 has functions of chromatic dispersion compensation, polarization dispersion compensation, and phase noise / frequency deviation compensation.
  • the optical carrier frequency deviation / optical phase deviation compensation the frequency deviation between the frequency of the received signal light and the frequency of the local oscillation light and the optical phase rotation due to the optical phase deviation are respectively compensated. Thereafter, each of these electrical signals is demodulated into a bit string transmitted by the optical transmitter by the symbol identification unit 36000.
  • optical receiver 31000 described above will be described in more detail.
  • OIF Optical Internetworking Forum
  • OIF Optical Internetworking Forum
  • optical receivers are being developed in accordance with the standards.
  • Non-Patent Document 1 describes an example in which a polarization separation unit of an optical receiving unit is realized using a micro-optics technique.
  • a micro-optics technique is used in this way, it is difficult to adjust the positional relationship between each of a plurality of bulks. Specifically, for example, it is necessary to align a plurality of bulk optical axes.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a groove is formed in a part of a planar lightwave circuit and a photonic crystal chip is inserted across a waveguide in order to make the photonic crystal chip function.
  • the signal light waveguide and the local light waveguide intersect at a plurality of locations as disclosed in the diagram of Patent Document 1.
  • crosstalk to the other waveguide due to leakage light or stray light from one waveguide occurs at or near the intersection.
  • the influence on signal quality due to crosstalk is large, and there is a problem in that signal quality deteriorates because a plurality of waveguides intersect with each other at a plurality of locations.
  • planar lightwave circuit described in Patent Document 1 has a problem that the polarization extinction ratio of light input to the 90-degree optical hybrid is not sufficient.
  • the signal light after branching according to the polarization is input until it is input to the 90-degree hybrid so that there is no phase difference between the signal lights after polarization separation or between the local lights. Therefore, it is necessary to make the optical path lengths of the signal light and the local light equal.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and in a planar lightwave circuit having a 90-degree optical hybrid, the number of places where the waveguides intersect is reduced, and the polarization extinction ratio of the light input to the 90-degree optical hybrid. And a planar lightwave circuit and an optical receiver that can easily equalize the optical path lengths of signal light and local light from when the light is branched according to the polarization to when it is input to the 90-degree hybrid. Objective.
  • the planar lightwave circuit according to the present invention includes a substrate on which a groove that is divided into a first region and a second region is formed, and a first filter that performs polarization separation by being transmitted / reflected in the groove.
  • a second filter that performs polarization separation by transmitting / reflecting provided in the first region, and a third filter that performs polarization separation by transmitting / reflecting provided in the second region The first and second waveguides formed in the first region so as to guide the polarization multiplexed signal light and the local light to the first filter, respectively, and the first filter
  • a first 90 degree optical hybrid formed in the manner described above and a second 5th and 6th waveguides formed in the region so as to guide the signal light and local light transmitted through the first filter to the third filter, respectively, and transmitted through the third filter. And a second 90-degree optical hybrid formed so that the signal light and the local light interfere with each other.
  • An optical receiver includes a planar lightwave circuit that separates polarization-multiplexed signal light and polarization-multiplexed local light according to polarization, and causes signal light and local light to interfere with each polarization.
  • a photoelectric conversion unit that converts the interference light output from the planar optical circuit into an electrical signal
  • an analog-digital conversion unit that converts the electrical signal into a digital signal
  • a digital signal processing unit that processes the digital signal
  • the lightwave circuit includes a substrate on which a groove that is divided into a first region and a second region is formed, a first filter that performs polarization separation by being transmitted / reflected and is inserted into the groove, A second filter that performs polarization separation by transmitting / reflecting provided in the region; a third filter that performs polarization separation by transmitting / reflecting provided in the second region; Polarization multiplexed signal formed in the region
  • the first and second waveguides are formed so as to guide the light and the local light to the first filter, respectively, and
  • the present invention in a planar lightwave circuit having a 90-degree optical hybrid, the number of places where the waveguides intersect is reduced, the polarization extinction ratio of light input to the 90-degree optical hybrid is increased, and the polarization depends on the polarization. It is possible to provide a planar lightwave circuit and an optical receiver that can easily equalize the optical path lengths of the signal light and the local light from the time of branching to the input to the 90-degree hybrid.
  • optical transmission system 10000 which concerns on embodiment of this invention.
  • optical receiver 31000 which concerns on embodiment of this invention.
  • optical receiving part 50000 which concerns on embodiment of this invention.
  • transmission spectrum at the time of using a dielectric multilayer filter It is a functional block diagram of the optical receiver 30000 which concerns on embodiment of this invention.
  • the optical transmission system 10000 includes an optical transmitter 20000 that transmits signal light that has undergone polarization multiplexing M-level phase modulation (M is an integer of 2 or more), and a transmission path 40000 that transmits the signal light transmitted from the optical transmitter 20000. And an optical receiver 30000 that receives the signal light via the transmission line 40000.
  • M is an integer of 2 or more
  • a single mode optical fiber can be used.
  • the optical receiver 30000 demodulates the signal light and outputs the demodulated bit string to the outside.
  • a configuration example of the optical receiver 30000 will be described with reference to FIG.
  • demodulation using digital signal processing will be described as an example.
  • the optical receiver 30000 includes an optical receiver 31000, a local light source 32000, a photoelectric converter 33000, an analog-digital converter 34000, a digital signal processor 35000, and a demodulator 36000.
  • the optical receiver 31000 separates the introduced polarization multiplexed signal light and polarization multiplexed local light in accordance with the polarization (hereinafter referred to as “polarization separation”), for each polarization. Interfering signal light and local light. Next, the interfered interference light is output to the photoelectric conversion unit 33000.
  • the linear polarization of TE and TM can be applied to the multiplexed polarization.
  • the bit rate that can be transmitted at one wavelength can be substantially doubled.
  • the local light source 32000 outputs light having a frequency similar to that of the signal light transmitted from the optical transmitter 20000 as local light.
  • the local light source 32000 outputs light having a frequency similar to one of a plurality of wavelengths as local light.
  • the photoelectric conversion unit 33000 converts the interference light into an electric signal and outputs the converted electric signal to the analog-digital converter 34000.
  • Analog / digital converter 34000 converts the converted electrical signal, which is an analog signal, into a digital signal. Next, the digital signal is output to the digital signal processing unit 35000.
  • the digital signal processing unit 35000 extracts information on the phase and intensity of the signal light from the digital signal.
  • the digital signal processing unit 35000 has a function of performing, for example, chromatic dispersion compensation, polarization dispersion compensation, and phase noise / frequency deviation compensation.
  • the demodulator 36000 demodulates the bit string transmitted by the transmitter 20000 based on the information regarding the phase and intensity extracted by the digital signal processor 35000.
  • the receiving unit 31000 is formed by forming various components on a quartz substrate 311000.
  • the substrate 31100 is provided with a groove 31110 that divides the surface region into a region 31120 and a region 31130.
  • the width and depth of the groove only need to be fixed by inserting a thin film filter into the groove.
  • Such a groove 31110 can be easily formed by, for example, dicing.
  • the longitudinal direction of the groove has a linear shape.
  • the substrate 31100 includes a signal light input unit 31131, a local light input unit 31132, waveguides 31133, 31134, 31135, 31136, 31121, 31122, a 90-degree optical hybrid 31123, 31137, and output units 31138, 31139, 31124, 31125. It is formed.
  • the optical receiver 31000 has a filter 31111 that is inserted into the groove 31110 and separates polarized waves by transmission / reflection.
  • Polarization separation by transmission / reflection means, for example, polarization separation by transmitting a TE wave and reflecting a TM wave.
  • a filter having such properties has been put to practical use as a thin film filter, for example.
  • a thin film filter such a filter is referred to as a TE transmission / TM reflection type thin film filter.
  • a case where the filter 31111 is such a TE transmission / TM reflection type thin film filter will be described as an example.
  • the signal light input unit 31131 receives polarization multiplexed signal light transmitted from the optical transmitter 20000 via the transmission line 40000.
  • the local light input unit 31132 receives polarization-multiplexed local light.
  • the local light source 32000 outputs local light having a single polarization.
  • the local light is input to the local light input unit 31132 so that the polarization plane of the local light has a predetermined angle with respect to the polarization plane defined by the filter 31111.
  • the polarization-multiplexed local light is input from the local light input unit 31132 with the polarization plane defined by the filter 31111 as a reference.
  • the filter 31111 shows different transmittance for each polarization of incident light. More specifically, the filter 31111 has different transmittances for each polarization depending on the material or configuration thereof, the incident angle of incident light, or the wavelength of incident light.
  • the filter 31111 realizes a polarization separation function by utilizing such a difference in reflection and transmission characteristics depending on polarization.
  • FIG. 3 An example of the transmission spectrum of such a filter 31111 is shown in FIG.
  • This example is a transmission spectrum when a dielectric multilayer filter described later is used as the filter 31111.
  • the transmission spectrum refers to the relationship between the wavelength of light incident on the filter 31111 and the transmittance.
  • the horizontal axis of FIG. 4 indicates the wavelength of light incident on the filter 31111, and the vertical axis indicates the transmittance.
  • One graph shows the transmission spectrum of the filter 31111 for the TE wave, and the other graph shows the transmission spectrum of the filter 31111 for the TM wave.
  • a TM wave is an electromagnetic wave whose electric field component vibrates in a direction perpendicular to the surface of the substrate 31100
  • a TE wave is an electric field component on the surface of the substrate 31100 and in a direction perpendicular to the traveling direction of the electromagnetic wave. It is an oscillating electromagnetic wave.
  • the transmitted light mainly includes TE waves and the reflected light mainly includes TM waves.
  • each of the transmitted light and the reflected light mainly has either polarization. That is, each of the transmitted light and the reflected light does not have only one of the polarizations, but can include both polarizations. For this reason, the TE light transmitted through the filter 31111 includes some TM waves. The same applies to the TM wave reflected by the filter 31111.
  • the dielectric multilayer filter can be manufactured by laminating a plurality of thin films having different transmittances and film thicknesses.
  • the filter 31111 has a finite thickness with respect to the direction in which light enters.
  • the surface on which light is incident on the filter 31111 only needs to have an area approximately equal to or larger than the light irradiation area.
  • the filters 31141 and 31151 described later have the same characteristics, materials and shapes as the filter 31111.
  • the waveguide 31133 is formed so as to guide the polarization-multiplexed signal light introduced from the signal light input unit 31131 to the filter 31111.
  • the waveguide 31133 is formed so that its optical axis is at an angle other than perpendicular to the reflection surface of the filter 31111. Thereby, it is possible to prevent the reflected light from going back to the waveguide 31133.
  • the reflection surface is a surface facing the side surface of the groove 31110 in the region of the filter 31111.
  • the refractive index of the core layer is set to be about 1.5% higher than that of the cladding layer surrounding the core layer.
  • the waveguide 31133 confines light in the plane direction of the substrate 31100 due to the difference in refractive index.
  • the waveguide 31133 is formed on a silicon (Si) substrate 31100 by CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the waveguide 31134 is formed from the local light input unit 31132 to guide the polarization-multiplexed local light to the filter 31111.
  • the waveguide 31134 is also formed so that its optical axis is at an angle other than perpendicular to the reflection surface of the filter 31111.
  • the waveguide 31121 is formed so as to guide the transmitted light from the filter 31111 out of the polarization multiplexed signal light to the 90-degree optical hybrid 31123.
  • the waveguide 31135 is formed so as to guide the reflected light from the filter 31111 out of the wavelength-multiplexed signal light to the 90-degree optical hybrid 31137.
  • the waveguide 31122 is formed so as to guide the transmitted light from the filter 31111 out of the wavelength-division-generated local light to the 90-degree optical hybrid 31123.
  • the waveguide 31136 is formed so as to guide the reflected light from the filter 31111 to the 90-degree optical hybrid 31137 out of the wavelength-multiplexed local light.
  • the waveguides 31133, 31134, 31135, 31136 are formed in the region 31130 on the substrate 31100.
  • the waveguides 31121 and 31122 are formed in a region 31120 on the substrate 31100.
  • the 90-degree optical hybrid 31123 is formed in the region 31120 so that the signal light transmitted through the filter 31111 interferes with the local light.
  • the 90-degree optical hybrid 31137 is formed in the region 31130 so that the signal light reflected by the filter 31111 interferes with the local light.
  • the 90-degree optical hybrid 31123 extracts the real part component and the imaginary part component of the guided signal light by causing the signal light guided by the waveguide 31121 and the waveguide 31122 to interfere with the local light.
  • the 90-degree optical hybrid 31137 extracts the real part component and the imaginary part component of the guided signal light by causing the signal light guided by the waveguide 31135 and the waveguide 31136 to interfere with the local light.
  • the output unit 31124 outputs the real part component of the signal light extracted by the 90-degree optical hybrid 31123 to the outside.
  • the output unit 31125 outputs the imaginary part component of the signal light extracted by the 90-degree optical hybrid 31123 to the outside.
  • the output unit 31138 outputs the real part component of the signal light extracted by the 90-degree optical hybrid 31137 to the outside.
  • the output unit 31139 outputs the imaginary part component of the signal light extracted by the 90-degree optical hybrid 31137 to the outside.
  • planar lightwave circuit 31000 has been described above.
  • planar lightwave circuit 31000 shown in FIG. 2 Next, the operation of the planar lightwave circuit 31000 shown in FIG. 2 will be described.
  • signal light transmitted through the transmission line 40000 and multiplexed by polarization is input to the signal light receiving port 31131.
  • the polarization-multiplexed local light from the local light source 32000 is input to the local light input unit 31132.
  • the waveguide 31133 guides the polarization multiplexed signal light to the filter 31111.
  • the waveguide 31134 guides the polarization multiplexed local light to the filter 31111.
  • the waveguide 31121 guides the transmitted light of the signal light from the filter 31111 to the 90-degree optical hybrid 31123.
  • the waveguide 31122 guides the transmitted light of local light from the filter 31111 to the 90-degree optical hybrid 31123.
  • the waveguide 31135 guides the reflected light of the signal light from the filter 31111 to the 90-degree optical hybrid 31137.
  • the waveguide 31136 guides the reflected light of the local light from the filter 31111 to the 90-degree optical hybrid 31137.
  • the 90-degree optical hybrid 31123 causes the signal light guided in the waveguide 31121 and the local light guided in the waveguide 31122 to interfere with each other.
  • the 90-degree optical hybrid 31137 causes the signal light guided by the waveguide 31135 to interfere with local light guided by the waveguide 31136.
  • the output unit 31124 and the output unit 31125 output the interference light interfered by the 90-degree optical hybrid 31123 to the photoelectric conversion unit 33000. Further, the output unit 31138 and the output unit 31139 output the interference light interfered by the 90-degree optical hybrid 31137 to the photoelectric conversion unit 33000.
  • planar lightwave circuit 31000 shown in FIG. 2 has been described above.
  • the 90-degree optical hybrid 31123 is formed on the plane 31120 on the substrate 31100, and the 90-degree optical hybrid 31137 is formed on the plane 31130 on the substrate 31100. Further, by inserting a filter 31111 that branches the wavelength-division-multiplexed signal light according to the polarization into the groove 31110, a waveguide connected to the 90-degree optical hybrid 31123 and a waveguide connected to the 90-degree optical hybrid 31137. The waveguide is separated by a groove 31110.
  • the waveguides 31121, 31135, 31122, 31136, and the 90-degree optical hybrid 31123, 31137 can be formed symmetrically with respect to the groove 31110.
  • the length of the waveguide 31121 and the waveguide 31135 and the length of the waveguide 31122 and the waveguide 31136 can be easily made equal.
  • the length of the waveguide 31121 and the length of the waveguide 31135 are formed to be equal.
  • the optical path length in which the signal light that interferes with the local light is transmitted by the 90-degree optical hybrid 31123 is equal to the optical path length in which the signal light that interferes with the local light is transmitted by the 90-degree optical hybrid 31137. For this reason, the skew generated between the two signal lights can be reduced, and the deterioration of the signal quality can be reduced.
  • the length of the waveguide 31122 and the length of the waveguide 31136 are formed to be equal.
  • a groove 31140 is further formed in the region 31120, and a groove 31150 is further formed in the region 31130.
  • the planar lightwave circuit 50000 includes a filter 31114 and a filter 31151.
  • the filter 31114 is provided in the region 31120 and performs polarization separation by transmitting / reflecting.
  • the filter 31151 is provided in the region 31130 and performs polarization separation by transmitting / reflecting.
  • the filter 31114 is provided in the region 31120 by being fitted into the groove 31140, and the filter 31151 is provided in the region 31130 by being fitted into the groove 31150.
  • description will be made using TE transmission / TM reflection type thin film filters as the filters 31141 and 31151.
  • the waveguide 31121 guides the transmitted light from the filter 31111 out of the wavelength multiplexed signal light to the filter 31141, and guides the transmitted light from the filter 31141 to the 90-degree optical hybrid 31123. It is formed. Further, the waveguide 31122 is formed so as to guide the transmitted light from the filter 31111 out of the wavelength-division-generated local light to the filter 311141, and to guide the transmitted light from the filter 31141 to the 90-degree optical hybrid 31123. .
  • the waveguides 31121 and 31122 are formed so that the optical axis of the guided light is incident at an angle other than perpendicular to the reflection surface of the filter 31141.
  • the waveguide 31135 is formed so that the reflected light from the filter 31111 among the wavelength-division multiplexed signal light is guided to the filter 31151 and the reflected light from the filter 31151 is guided to the 90-degree optical hybrid 31137.
  • the waveguide 31136 is formed so as to guide the reflected light from the filter 31111 among the wavelength-division-generated local light to the filter 31151 and guide the reflected light from the filter 31151 to the 90-degree optical hybrid 31137.
  • the waveguides 31135 and 31136 are also formed so that the optical axis of the guided light is incident at an angle other than perpendicular to the reflection surface of the filter 31151.
  • planar lightwave circuit 50000 has been described above.
  • planar lightwave circuit 50000 shown in FIG. 3 Next, the operation of the planar lightwave circuit 50000 shown in FIG. 3 will be described.
  • the signal light transmitted through the transmission path 40000 is input to the signal light reception input unit 31131.
  • Wavelength multiplexed local light from the local light source 32000 is input to the local light input unit 31132.
  • the waveguide 31133 guides the wavelength-multiplexed signal light to the filter 31111.
  • the local light that is wavelength-multiplexed by the waveguide 31134 is guided to the filter 31111.
  • the waveguide 31121 guides the transmitted light from the filter 31111 out of the wavelength-multiplexed signal light to the filter 31141. Then, the transmitted light from the filter 31141 is guided to the 90-degree optical hybrid 31123.
  • the waveguide 31122 guides the transmitted light from the filter 31111 of the TE wave / TM wave multi-station light emission to the filter 31114. Then, the transmitted light from the filter 31141 is guided to the 90-degree optical hybrid 31123.
  • the waveguide 31135 guides the reflected light from the filter 31111 out of the wavelength multiplexed signal light to the filter 31151. Then, the reflected light from the filter 31151 is guided to the 90-degree optical hybrid 31137.
  • the waveguide 31136 guides the reflected light from the filter 31111 to the filter 31151 among the wavelength-multiplexed local light. Then, the reflected light from the filter 31151 is guided to the 90-degree optical hybrid 31137.
  • the subsequent operation is the same as the operation of the planar lightwave circuit 31000 described above, and is therefore omitted.
  • the filter 311141 that performs polarization separation by transmitting / reflecting the planar lightwave circuit 31000 and transmitting / reflecting the planar lightwave circuit 31000, and the transmitting / reflecting provided in the region 31130.
  • a filter 31151 that performs polarization separation.
  • the filter 31111 can be further transmitted by the filter 31141. For this reason, the polarization extinction ratio of the light input to the 90-degree optical hybrid 31123 can be further increased. Further, the signal light and local light reflected by the filter 31111 can be further reflected by the filter 31151. For this reason, the polarization extinction ratio of the light input to the 90-degree optical hybrid 31137 can be further increased.
  • the planar lightwave circuit 50000 according to the modification also has the characteristics of the planar lightwave circuit 31000 according to the above-described embodiment. Therefore, in the planar lightwave circuit having the 90-degree optical hybrid, it is possible to reduce the places where the waveguides intersect and to increase the polarization extinction ratio of the light input to the 90-degree optical hybrid. Furthermore, it is possible to easily equalize the optical path lengths of the signal light and the local light from when the light is branched according to the polarization to when it is input to the 90-degree hybrid.
  • amplitude phase modulation Amplitude Phase Shift Keying: APSK
  • M-value orthogonal phase amplitude modulation Quadrature Amplitude Modulation: QAM
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • polarization multiplexing M-value phase modulation or the like can be adopted at least one of the subcarriers.
  • a multimode optical fiber can be used instead of the single mode optical fiber.
  • the local light source 32000 is provided in the optical receiver 30000.
  • the local light source 32000 may be provided outside the optical receiver 30000.
  • the optical receiver 30000 further includes an input unit for inputting local light from the local light source 32000.
  • the grooves 31110, 31140, and 31150 do not need to have a linear shape in the longitudinal direction of the substrate 31100, and may have a curved shape in the longitudinal direction. These grooves may be formed so as to completely traverse from end to end of the substrate. However, it is not excluded that the groove is formed in the middle of the substrate. When the groove is formed by stopping in the middle of the substrate, it can be assumed that the region is extended into the region 31120 and the region 31130 by the virtual extension line.
  • the groove may be formed by a method other than dicing.
  • a photonic crystal polarizer can also be used.
  • the filters 31131, 31141, and 31151 have been described using filters having characteristics of transmitting TE waves and reflecting TM waves.
  • filters having characteristics of transmitting TM waves and reflecting TE waves may be used.
  • Such a filter can be referred to as a TE reflection / TM transmission type thin film filter, and is realized by changing the material and configuration in accordance with the wavelength and incident angle of incident light.
  • the filter 33151 is inserted into the groove 31150 has been described, but the filter 33151 may be attached to the side surface of the substrate 31100 in the region 31130. In this case, the groove 31150 may not be formed in the region 31130.

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Abstract

 90度オプティカルハイブリッドを有する平面光波回路において、導波路が交差する箇所を低減し、90度オプティカルハイブリッドに入力される光の偏波消光比を高め、かつ偏波分離部と90度オプティカルハイブリッドとの間で信号光および局発光それぞれの光路長を容易に等しくする平面光波回路および光受信器を提供するため、本発明の平面光波回路は、第1の領域と第2の領域とに区分する溝が形成された基板と、溝に嵌入された第1のフィルタと、第2のフィルタと、第3のフィルタと、第1の領域に形成された、信号光と局発光とを導波するように形成された第1と第2の導波路と、信号光と局発光とを導波するように形成された第3と第4の導波路と、第1の90度オプティカルハイブリッドと、第2の領域に形成された、信号光と局発光とを導波するように形成された第5と第6の導波路と、第2の90度オプティカルハイブリッド、とを有する。

Description

平面光波回路および光受信器
 本発明は、偏波多重された信号光を受信する平面光波回路および光受信器に関する。
 近年の爆発的なネットワークトラフィックの増加に伴い、40Gbit/sや100Gbit/s以上の超高速光伝送システムが検討されている。超高速光伝送システムにおいては、位相変調方式と、コヒーレント受信およびデジタル信号処理技術とを組み合わせたデジタルコヒーレント通信の検討が活発に行われている。位相変調方式は、信号光雑音耐力特性、波長分散耐力特性および偏波モード分散耐力特性などの長距離光ファイバ伝送において要求される特性に優れている。
 変調方式としては、分散補償耐力に優れる2値位相変調信号(Binary Phase Shift Keying:BPSK)や、4値位相変調信号(Quadrature Phase Shift Keying:QPSK)が注目されている。
 さらに、周波数帯域幅を増加させることなく伝送容量を拡大するために、偏波多重4値位相変調信号(Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying:DP-QPSK)方式などの研究・開発が実用化に向けて活発に行われている。偏波多重4値位相変調信号方式は、周波数の利用効率に優れる4値位相変調信号を、直交する2偏波で多重する方式である。
 デジタルコヒーレント通信の光受信器について説明する。ここでは、一例として、4値光位相変調方式(QPSK)を用いて説明する。図5を参照して、デジタルコヒーレント通信における受信処理を説明する。
 まず、光受信器30000は、TE波とTM波とが多重された信号光(以下では、「TE波/TM波多重信号光」と言う)を受信する。局発光源32000は、TE波とTM波とが多重された局発光(以下では、「TE波/TM波多重局発光」と言う)を出力する。光受信部31000は、TE波/TM波多重信号光とTE波/TM波多重局発光とが入力され、それぞれを偏波に応じて分岐し、分岐した信号光と局発光とを干渉させる。そして、直交する2つの偏波軸それぞれに対して平行な偏波状態を有する信号光の実部成分および虚部成分の合計4つの信号光を出力する。4つの信号光は、光ディテクタ33000によりアナログ電気信号に変換された後、アナログデジタルコンバータ34000によりデジタル電気信号に変換される。これらのデジタル電気信号は、リサンプリング部(図示せず)により信号光のシンボルレート(ボーレートとも呼ばれる)で標本化されたデジタル電気信号に変換された後、デジタル信号処理部35000に入力される。デジタル信号処理部35000は、波長分散補償、偏波分散補償、位相雑音・周波数偏差補償の機能を有する。例えば、光搬送波周波数偏差・光位相偏差補償としては、受信した信号光の周波数と局部発振光の周波数との間の周波数偏差および光位相偏差による光位相回転とがそれぞれ補償される。その後、これらの電気信号はそれぞれ、シンボル識別部36000により光送信器が送信したビット列に復調される。
 このように、超高速光通信システムにおけるデジタルコヒーレント受信が実現される。
 以下では、上述した光受信部31000についてさらに詳細に説明する。光受信部については、高速データ通信を推進する業界団体であるOIF(Optical Internetworking Forum)で標準化の検討が進められており、標準に則った光受信部の開発が行われている。このような光受信部を実現する手段については様々な種類がある。
 例えば、マイクロオプティクスの技術を用いて光受信部の偏波分離部を実現した例が非特許文献1に記載されている。しかしながら、このようにマイクロオプティクスの技術を用いる場合、複数のバルクそれぞれの位置関係を調整することが困難である。具体的には、例えば、複数のバルクの光軸を揃える必要がある。
 そこで位置関係の調整を必要としない手段として、石英系の平面光集積回路(以下では、「平面光波回路」と言う)が有力視されている。光受信部を平面光波回路で実現した例が特許文献1に開示されている。特許文献1には、平面光波回路の一部分に溝をつくり、フォトニック結晶チップを機能させるために、導波路を横切るようにフォトニック結晶チップを挿入する構成が開示されている。
"Fully-Integrated Polarization-Diversity Coherent Receiver Module for 100G DP-QPSK," in Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest(CD)(Optical Society of America, 2011),paper OML5
特開2011-76049号公報
 しかしながら特許文献1の構成では、特許文献1の図に開示されているように信号光の導波路と局発光の導波路とが複数の箇所で交差している。平面光波回路においてこのように導波路が交差する場合、交差している箇所またはその近傍において一方の導波路からの漏れ光や迷光による他方の導波路へのクロストークが発生する。コヒーレント受信ではクロストークによる信号品質への影響が大きく、このように複数の導波路が複数の箇所で互いに交差することにより、信号品質が劣化するという問題があった。
 また特許文献1に記載されている平面光波回路では、90度オプティカルハイブリッドに入力される光の偏波消光比が十分でないという問題があった。
 さらにこのような平面光波回路においては、偏波分離後の信号光同士または局発光同士で位相差が生じないように、偏波に応じて分岐されてから90度ハイブリッドに入力されるまでの間で信号光および局発光それぞれの光路長を等しくする必要がある。
 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、90度オプティカルハイブリッドを有する平面光波回路において、導波路が交差する箇所を低減し、90度オプティカルハイブリッドに入力される光の偏波消光比を高め、かつ偏波に応じて分岐されてから90度ハイブリッドに入力されるまでの間で信号光および局発光それぞれの光路長を容易に等しくする平面光波回路および光受信器を提供することを目的とする。
 本発明の平面光波回路は、第1の領域と第2の領域とに区分する溝が形成された基板と、溝に嵌入された透過/反射することによって偏波分離を行う第1のフィルタと、第1の領域に備えられた透過/反射することによって偏波分離を行う第2のフィルタと、第2の領域に備えられた透過/反射することによって偏波分離を行う第3のフィルタと、第1の領域に形成された、偏波多重された信号光と局発光とをそれぞれ第1のフィルタまで導波するように形成された第1と第2の導波路と、第1のフィルタで反射した信号光と局発光とをそれぞれ第2のフィルタまで導波するように形成された第3と第4の導波路と、第2のフィルタで反射した信号光と局発光とが干渉するように形成された第1の90度オプティカルハイブリッドと、第2の領域に形成された、第1のフィルタを透過した信号光と局発光とをそれぞれ第3のフィルタまで導波するように形成された第5と第6の導波路と、第3のフィルタを透過した信号光と局発光とが干渉するように形成された第2の90度オプティカルハイブリッド、とを有する。
 本発明の光受信器は、偏波多重された信号光と偏波多重された局発光をそれぞれ偏波に応じて分離し、偏波毎に信号光と局発光とを干渉させる平面光波回路と、平面光回路から出力された干渉光を電気信号に変換する光電変換部と、電気信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、デジタル信号を処理するデジタル信号処理部、とを備え、平面光波回路は、第1の領域と第2の領域とに区分する溝が形成された基板と、溝に嵌入された透過/反射することによって偏波分離を行う第1のフィルタと、第1の領域に備えられた透過/反射することによって偏波分離を行う第2のフィルタと、第2の領域に備えられた透過/反射することによって偏波分離を行う第3のフィルタと、第1の領域に形成された、偏波多重された信号光と局発光とをそれぞれ第1のフィルタまで導波するように形成された第1と第2の導波路と、第1のフィルタで反射した信号光と局発光とをそれぞれ第2のフィルタまで導波するように形成された第3と第4の導波路と、第2のフィルタで反射した信号光と局発光とが干渉するように形成された第1の90度オプティカルハイブリッドと、第2の領域に形成された、第1のフィルタを透過した信号光と局発光とをそれぞれ第3のフィルタまで導波するように形成された第5と第6の導波路と、第3のフィルタを透過した信号光と局発光とが干渉するように形成された第2の90度オプティカルハイブリッド、とを有する。
 本発明によれば、90度オプティカルハイブリッドを有する平面光波回路において、導波路が交差する箇所を低減し、90度オプティカルハイブリッドに入力される光の偏波消光比を高め、かつ偏波に応じて分岐されてから90度ハイブリッドに入力されるまでの間で信号光および局発光それぞれの光路長を容易に等しくする平面光波回路および光受信器を提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る光伝送システム10000の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る光受信部31000の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る光受信部50000の構成例である。 誘電体多層膜フィルタを用いた場合の透過スペクトルの例である。 本発明の実施形態に係る光受信器30000の機能ブロック図である。
 本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
 まず図1を用いて光伝送システム10000を説明する。光伝送システム10000は、偏波多重M値位相変調(Mは2以上の整数)された信号光を送信する光送信器20000と、光送信器20000より送信された信号光を伝送する伝送路40000と、伝送路40000を介して信号光を受信する光受信器30000とを有する。
 伝送路40000には、例えばシングルモード光ファイバを用いることができる。
 光受信器30000は信号光を復調し復調したビット列を外部に出力する。図5を用いて光受信器30000の構成例について説明する。ここではデジタル信号処理を用いた復調を例として挙げて説明する。
 光受信器30000は、光受信部31000と、局発光源32000と、光電変換部33000と、アナログデジタルコンバータ34000と、デジタル信号処理部35000と、復調部36000とを有する。
 光受信部31000は、導入された偏波多重された信号光と偏波多重された局発光をそれぞれ偏波に応じて分離し(以下では、「偏波分離」と言う)、偏波毎に信号光と局発光とを干渉させる。次いで、干渉させた干渉光を光電変換部33000に出力する。
 多重する偏波はTEとTMの直線偏波を適用できる。偏波多重により、一つの波長で伝送できるビットレートを実質的に倍増することができる。
 局発光源32000は、光送信器20000が送信する信号光と同程度の周波数を有する光を局発光として出力する。光送信器20000が送信する信号光が波長多重されている場合には、局発光源32000は、複数の波長のうちの一つと同程度の周波数を有する光を局発光として出力する。
 光電変換部33000は、干渉光を電気信号に変換し、変換した電気信号をアナログデジタルコンバータ34000に出力する。
 アナログデジタルコンバータ34000は、アナログ信号である変換後の電気信号をデジタル信号に変換する。次いでデジタル信号をデジタル信号処理部35000に出力する。
 デジタル信号処理部35000は、デジタル信号により信号光の位相および強度に関する情報を抽出する。デジタル信号処理部35000は、例えば、波長分散補償、偏波分散補償、位相雑音・周波数偏差補償を行う機能を有する。
 復調部36000は、デジタル信号処理部35000により抽出された位相および強度に関する情報に基づいて、送信器20000が送信したビット列を復調する。
 次に図2を用いて光受信部31000を、平面光波回路を用いて実現した場合についてさらに詳細に説明する。
 受信部31000は石英系の基板311000上に種々のコンポーネントが形成されてなる。
 基板31100には、表面の領域を領域31120と領域31130とに区分する溝31110が形成される。溝の幅と深さは、溝に薄膜フィルタを嵌入して固定されるようにすることができればよい。このような溝31110は、例えば、ダイシング加工により容易に形成することができる。この場合、溝の長手方向は直線的な形状となる。
 また基板31100には、信号光入力部31131、局発光入力部31132、導波路31133、31134、31135、31136、31121、31122、90度オプティカルハイブリッド31123、31137、出力部31138、31139、31124、31125が形成される。
 さらに、光受信部31000は、溝31110に嵌入され、透過/反射で偏波分離するフィルタ31111を有する。透過/反射で偏波分離するとは、例えば、TE波を透過させ、TM波を反射させることで偏波分離することをいう。このような性質を有するフィルタは、例えば薄膜フィルタとして実用化されている。薄膜フィルタを用いた場合、このようなフィルタをTE透過/TM反射型薄膜フィルタと呼ぶ。本実施形態では、フィルタ31111がこのようなTE透過/TM反射型薄膜フィルタである場合を例として説明する。
 信号光入力部31131は、光送信器20000より伝送路40000を介して伝送された偏波多重された信号光が入力される。
 局発光入力部31132には、偏波多重された局発光が入力される。例えば、局発光源32000が単一偏波の局発光を出力するとする。この場合、局発光の偏波面がフィルタ31111によって規定される偏波面に対して所定の角度を有するように、局発光入力部31132に局発光が入力される。これにより、フィルタ31111によって規定される偏波面を基準として、偏波多重された局発光が局発光入力部31132から入力されることになる。
 ここでフィルタ31111の特性について説明する。フィルタ31111は、入射する光の偏波ごとに異なる透過率を示す。より詳細には、フィルタ31111は、その材料もしくは構成、入射する光の入射角度、または入射する光の波長に応じて、偏波ごとに異なる透過率を有する。フィルタ31111は、このような偏光に依存する反射および透過特性の違いを利用して、偏波分離機能を実現する。
 このようなフィルタ31111の透過スペクトルの例を図4に示す。この例はフィルタ31111として後述する誘電体多層膜フィルタを用いた場合の透過スペクトルである。ここで、透過スペクトルとは、フィルタ31111に入射する光の波長と透過率との関係をいう。図4の横軸はフィルタ31111に入射する光の波長を、縦軸は透過率を示す。一方のグラフはTE波に対するフィルタ31111の透過スペクトルを、他方のグラフはTM波に対するフィルタ31111の透過スペクトルを示している。TM波とは電界成分が基板31100の表面に対して垂直な方向に振動する電磁波であり、TE波とは電界成分が基板31100の表面上にあって電磁波の進行方向に対して垂直な方向に振動する電磁波である。例えば、図4中に示す点線で挟まれた波長の光がフィルタ31111に入射された場合、透過光には主としてTE波が、反射光には主としてTM波が含まれることになる。
 図4のグラフからも分かるように、透過光および反射光それぞれは、主としていずれかの偏波を有している。すなわち、透過光および反射光それぞれは、いずれかの偏波のみを有しているわけではなく、両方の偏波を含みうる。このため、フィルタ31111を透過したTE光は、TM波も多少含む。また、フィルタ31111で反射したTM波についても同様である。
 このようなフィルタ31111の材料としては、例えば、誘電体多層膜フィルタがある。誘電体多層膜フィルタは、異なる透過率や膜厚を有する複数の薄膜を積層することにより製造することができる。
 次にフィルタの形状について説明する。フィルタ31111は、光が入射する方向に対して有限の厚みを有している。また、光がフィルタ31111に入射する面は、光の照射面積程度、またはそれ以上の面積を有していればよい。
 後述するフィルタ31141、31151もフィルタ31111と同様の特性、材料および形状を有する。
 導波路31133は、信号光入力部31131から導入され、かつ偏波多重された信号光をフィルタ31111まで導波するように形成される。ここで導波路31133は、その光軸がフィルタ31111の反射面に対して垂直以外の角度となるように形成される。これにより、導波路31133へ反射光が逆行することを防ぐことができる。反射面とは、フィルタ31111の領域のうち溝31110の側面と対向する面である。
 次に、導波路31133の構造と基板31100上に導波路31133を形成する方法について説明する。導波路31133の構造として、そのコア層の屈折率はコア層を囲むクラッド層よりも1.5%程度高く設定される。導波路31133は、この屈折率の違いにより、基板31100の平面方向に光を閉じ込めている。そして導波路31133は、シリコン(Si)の基板31100上にCVD(Chemical Vapor Deposition)等により形成される。ここで説明した導波路の構造および基板に導波路を形成する方法は、後述する他の導波路についても同様である。
 導波路31134は、局発光入力部31132から導入され、かつ偏波多重された局発光をフィルタ31111まで導波するよう形成される。導波路31134についてもその光軸がフィルタ31111の反射面に対して垂直以外の角度となるように形成される。導波路31121は、偏波多重された信号光のうちフィルタ31111からの透過光を90度オプティカルハイブリッド31123まで導波するように形成される。導波路31135は、波長多重された信号光のうちフィルタ31111からの反射光を90度オプティカルハイブリッド31137まで導波するように形成される。導波路31122は、波長多重された局発光のうちフィルタ31111からの透過光を90度オプティカルハイブリッド31123まで導波するように形成される。導波路31136は、波長多重された局発光のうちフィルタ31111からの反射光を90度オプティカルハイブリッド31137まで導波するように形成される。
 図2に示したように導波路31133、31134、31135、31136は基板31100上の領域31130に形成される。また、導波路31121、31122は基板31100上の領域31120に形成される。
 90度オプティカルハイブリッド31123は、領域31120に形成され、フィルタ31111を透過した信号光と局発光とが干渉するように形成される。また、90度オプティカルハイブリッド31137は、領域31130に形成され、フィルタ31111で反射した信号光と局発光とが干渉するように形成される。
 90度オプティカルハイブリッド31123は、導波路31121および導波路31122によって導波された信号光と局発光とを干渉させることにより、導波された信号光の実部成分と虚部成分とを抽出する。90度オプティカルハイブリッド31137は、導波路31135および導波路31136によって導波された信号光と局発光とを干渉させることにより、導波された信号光の実部成分と虚部成分とを抽出する。
 出力部31124は、90度オプティカルハイブリッド31123により抽出された信号光の実部成分を外部へ出力する。また出力部31125は、90度オプティカルハイブリッド31123により抽出された信号光の虚部成分を外部へ出力する。出力部31138は、90度オプティカルハイブリッド31137により抽出された信号光の実部成分を外部へ出力する。また出力部31139は、90度オプティカルハイブリッド31137により抽出された信号光の虚部成分を外部へ出力する。
 以上、平面光波回路31000の構成例について説明した。
 次に、図2に示した平面光波回路31000の動作について説明する。
 まず、伝送路40000により伝送され、かつ偏波多重された信号光は信号光受信ポート31131に入力される。一方、局発光源32000からの偏波多重された局発光は局発光入力部31132に入力される。
 そして導波路31133が、偏波多重された信号光をフィルタ31111まで導波する。一方、導波路31134は、偏波多重された局発光をフィルタ31111まで導波する。
 次いで導波路31121は、フィルタ31111からの信号光の透過光を90度オプティカルハイブリッド31123まで導波する。一方、導波路31122は、フィルタ31111からの局発光の透過光を90度オプティカルハイブリッド31123まで導波する。
 また、導波路31135は、フィルタ31111からの信号光の反射光を90度オプティカルハイブリッド31137まで導波する。一方、導波路31136は、フィルタ31111からの局発光の反射光を90度オプティカルハイブリッド31137まで導波する。
 90度オプティカルハイブリッド31123は、導波路31121で導波された信号光と導波路31122で導波された局発光とを干渉させる。一方、90度オプティカルハイブリッド31137は、導波路31135で導波された信号光と導波路31136で導波された局発光とを干渉させる。
 その後出力部31124および出力部31125は、90度オプティカルハイブリッド31123で干渉した干渉光を光電変換部33000に出力する。また、出力部31138および出力部31139は、90度オプティカルハイブリッド31137で干渉した干渉光を光電変換部33000に出力する。
 以上、図2に示した平面光波回路31000の動作について説明した。
 以上のように本実施形態においては、90度オプティカルハイブリッド31123を基板31100上の平面31120に形成し、90度オプティカルハイブリッド31137を基板31100上の平面31130に形成している。さらに、波長多重された信号光を偏波に応じて分岐するフィルタ31111を溝31110に嵌入することによって、90度オプティカルハイブリッド31123に接続される導波路と、90度オプティカルハイブリッド31137に接続される導波路とを、溝31110で分離する。これにより、導波路31121、31135、31122、31136が交差する箇所を低減し、かつ、偏波分離された信号光および局発光を90度オプティカルハイブリッド31123、31137まで導波することが可能となる。
 また、導波路31121、31135、31122、31136、および90度オプティカルハイブリッド31123、31137を溝31110に対して対称に形成することが可能となる。これにより、導波路31121および導波路31135の長さ、並びに導波路31122および導波路31136の長さ、とを容易に等しくすることができる。結果として、偏波に応じて分岐されてから90度ハイブリッドに入力されるまでの間で信号光および局発光のそれぞれの光路長を容易に等しくすることが可能となる。
 好ましくは、導波路31121の長さと導波路31135の長さとが等しく形成される。これにより、90度オプティカルハイブリッド31123で局発光と干渉する信号光が伝送される光路長と、90度オプティカルハイブリッド31137で局発光と干渉する信号光が伝送される光路長とが等しくなる。このため、2つの信号光間に発生するスキューを低減し、信号品質の劣化を低減することができる。
 さらに好適には、導波路31122の長さと導波路31136の長さとが等しく形成される。
 次に、図3を用いて光受信部50000を平面光波回路で実現した場合の変形例を説明する。図2に示した平面光波回路31000と同じ構成については同じ番号を付け、簡略のためこれらについての説明を省略する。
 平面光波回路50000において、領域31120に溝31140が、領域31130に溝31150がさらに形成される。また、平面光波回路50000は、フィルタ31141およびフィルタ31151を有する。
 フィルタ31141は領域31120に備えられ、透過/反射することによって偏波分離を行う。一方、フィルタ31151は領域31130に備えられ、透過/反射することによって偏波分離を行う。ここで、フィルタ31141は溝31140に嵌入されることにより領域31120に備えられ、フィルタ31151は溝31150に嵌入されることにより領域31130に備えられる。本実施形態では、フィルタ31141および31151として、TE透過/TM反射型薄膜フィルタを用いて説明する。
 本実形態において、導波路31121は、波長多重された信号光のうちフィルタ31111からの透過光をフィルタ31141まで導波し、フィルタ31141からの透過光を90度オプティカルハイブリッド31123まで導波するように形成される。また、導波路31122は、波長多重された局発光のうちフィルタ31111からの透過光をフィルタ31141まで導波し、フィルタ31141からの透過光を90度オプティカルハイブリッド31123まで導波するように形成される。ここで導波路31121および31122は導波する光の光軸がフィルタ31141の反射面に対して垂直以外の角度で入射されるように形成される。
 さらに、導波路31135は、波長多重された信号光のうちフィルタ31111からの反射光をフィルタ31151まで導波し、フィルタ31151からの反射光を90度オプティカルハイブリッド31137まで導波するように形成される。また、導波路31136は波長多重された局発光のうちフィルタ31111からの反射光をフィルタ31151まで導波し、フィルタ31151からの反射光を90度オプティカルハイブリッド31137まで導波するように形成される。ここで導波路31135および31136も、導波する光の光軸がフィルタ31151の反射面に対して垂直以外の角度で入射されるように形成される。
 以上、平面光波回路50000の構成例について説明した。
 次に、図3に示した平面光波回路50000の動作について説明する。
 まず、伝送路40000により伝送された信号光は信号光受信入力部31131に入力される。局発光源32000からの波長多重された局発光は局発光入力部31132に入力される。
 そして、導波路31133が波長多重された信号光をフィルタ31111まで導波する。一方、導波路31134が波長多重された局発光をフィルタ31111まで導波する。
 次いで導波路31121は、波長多重された信号光のうちフィルタ31111からの透過光をフィルタ31141まで導波する。そして、フィルタ31141からの透過光を90度オプティカルハイブリッド31123まで導波する。一方、導波路31122は、TE波/TM波多重局発光のうちフィルタ31111からの透過光をフィルタ31141まで導波する。そして、フィルタ31141からの透過光を90度オプティカルハイブリッド31123まで導波する。
 また、導波路31135は波長多重信号光のうちフィルタ31111からの反射光をフィルタ31151まで導波する。そして、フィルタ31151からの反射光を90度オプティカルハイブリッド31137まで導波する。一方、導波路31136は波長多重された局発光のうちフィルタ31111からの反射光をフィルタ31151まで導波する。そして、フィルタ31151からの反射光を90度オプティカルハイブリッド31137まで導波する。
 以降の動作は上述した平面光波回路31000の動作と同様であるため省略する。
 以上のように、変形例の場合には、平面光波回路31000に対して、領域31120に備えられた透過/反射することによって偏波分離するフィルタ31141と、領域31130に備えられた透過/反射することによって偏波分離するフィルタ31151とをさらに有する。
 このように、信号光および局発光が導波される経路にフィルタを多段に備えることにより、フィルタ31111を透過した信号光および局発光をフィルタ31141でさらに透過させることができる。このため、90度オプティカルハイブリッド31123に入力される光の偏波消光比をさらに高めることができる。また、フィルタ31111を反射した信号光および局発光をフィルタ31151でさらに反射させることができる。このため、90度オプティカルハイブリッド31137に入力される光の偏波消光比をさらに高めることができる。
 変形例に係る平面光波回路50000は、上述した実施形態に係る平面光波回路31000の特徴をも有している。したがって、90度オプティカルハイブリッドを有する平面光波回路において、導波路が交差する箇所を低減し、90度オプティカルハイブリッドに入力される光の偏波消光比を高めることができる。さらに、偏波に応じて分岐されてから90度ハイブリッドに入力されるまでの間で信号光および局発光それぞれの光路長を容易に等しくすることが可能となる。
 以上好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内においてさまざまに変形して実施することができる。
 例えば、上記実施形態ではM値位相変調を用いて説明したが、振幅位相変調(Amplitude Phase Shift Keying:APSK)や、振幅位相変調の一つであるM値直行位相振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation:QAM)を用いてもよい。また、伝送方式として直行周波数分割多重方式(Othogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM)を採用し、サブキャリアの少なくとも一つで偏波多重M値位相変調等を採用することができる。
 伝送路40000の構成として、シングルモード光ファイバに代えてマルチモード光ファイバを用いることもできる。
 上記実施形態では、局発光源32000が光受信器30000に備えられる例を示したが、光受信器30000の外部に備えることもできる。この場合、光受信器30000は局発光源32000からの局発光を入力する入力部さらに有する。
 溝31110、31140、31150は基板31100の長手方向に直線的な形状である必要はなく、長手方向に曲線的な形状であっても構わない。これらの溝は基板の端から端まで完全に横断するように形成してもよい。しかし、溝が基板の途中で止めて形成されることを排除するものではない。溝が基板の途中で止めて形成される場合は、その仮想延長線で、領域31120と領域31130に区分すると想定することができる。また溝はダイシング加工以外の方法で形成されてもよい。
 また、フィルタ31111、31141、31151の材料として、誘電体多層膜フィルタを用いた例を説明したが、フォトニック結晶偏光子を用いることもできる。
 上記実施形態では、フィルタ31131、31141、31151として、TE波を透過させ、TM波を反射させる特性を有するフィルタを用いて説明した。しかしながら、フィルタ31131、31141、31151として、TM波を透過させ、TE波を反射させる特性を有するフィルタを用いてもよい。このようなフィルタはTE反射/TM透過型薄膜フィルタと呼ぶことができ、入射する光の波長と入射角度に応じて材料および構成を変更することにより実現される。
 上記実施形態ではフィルタ33151が溝31150に嵌入された場合について説明したが、フィルタ33151が領域31130における基板31100の側面に貼付されていてもよい。この場合、領域31130に溝31150は形成されなくてもよい。
 この出願は、2012年3月6日に出願された日本出願特願2012-048681を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
 10000  光伝送システム
 20000  光送信器
 40000  伝送路
 30000  光受信器
 31000、50000  光受信部
 32000  局発光源
 33000  光電変換部
 34000  アナログデジタルコンバータ
 35000  デジタル信号処理部
 36000  復調部
 31100  基板
 31110、31140、31150  溝
 31120、31130  領域
 31131  信号光入力部
 31132  局発光入力部
 31133、31134、31135、31136、31121、31122  導波路
 31111、31141、31151  フィルタ
 31137、31123  90度オプティカルハイブリッド
 31124、31125、31138、31139  出力部

Claims (9)

  1. 第1の領域と第2の領域とに区分する溝が形成された基板と、
     前記溝に嵌入された透過/反射することによって偏波分離を行う第1のフィルタと、
     前記第1の領域に備えられた透過/反射することによって偏波分離を行う第2のフィルタと、
     前記第2の領域に備えられた透過/反射することによって偏波分離を行う第3のフィルタと、
     前記第1の領域に形成された、
      偏波多重された信号光と局発光とをそれぞれ前記第1のフィルタまで導波するように形成された第1と第2の導波路と、
      前記第1のフィルタで反射した信号光と局発光とをそれぞれ前記第2のフィルタまで導波するように形成された第3と第4の導波路と、
      前記第2のフィルタで反射した信号光と局発光とが干渉するように形成された第1の90度オプティカルハイブリッドと、
     前記第2の領域に形成された、
      前記第1のフィルタを透過した信号光と局発光とをそれぞれ前記第3のフィルタまで導波するように形成された第5と第6の導波路と、
      前記第3のフィルタを透過した信号光と局発光とが干渉するように形成された第2の90度オプティカルハイブリッド、とを有する
     平面光波回路。
  2. 請求項1記載の平面光波回路において、
     前記第1から第3のフィルタは、TE透過/TM反射型薄膜フィルタおよびTE反射/TM透過型薄膜フィルタのいずれか一方である
     平面光波回路。
  3. 請求項1または2記載の平面光波回路において、
     前記第3の導波路の長さと前記第5の導波路の長さとが等しい
     平面光波回路。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の平面光波回路において、
     前記第4の導波路の長さと前記第6の導波路の長さとが等しい
     平面光波回路。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の平面光波回路において、
     前記第2のフィルタは前記第1の領域に形成された溝に嵌入されている
     平面光波回路。
  6. 請求項1から4のいずれか一項に記載の平面光波回路において、
     前記第2のフィルタは前記第1の領域の基板側面に貼付されている
     平面光波回路。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の平面光波回路において、
     前記第3のフィルタは前記第2の領域に形成された溝に嵌入されている
     平面光波回路。
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載の平面光波回路において、
     前記第1と第2の90度オプティカルハイブリッドは、導入される信号光の実部成分および虚部成分をそれぞれ出力する
     平面光波回路。
  9. 偏波多重された信号光と偏波多重された局発光をそれぞれ偏波に応じて分離し、偏波毎に信号光と局発光とを干渉させる平面光波回路と、
     前記平面光回路から出力された干渉光を電気信号に変換する光電変換部と、
     前記電気信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
     前記デジタル信号を処理するデジタル信号処理部、とを備え、
     前記平面光波回路は、
     第1の領域と第2の領域とに区分する溝が形成された基板と、
     前記溝に嵌入された透過/反射することによって偏波分離を行う第1のフィルタと、
     前記第1の領域に備えられた透過/反射することによって偏波分離を行う第2のフィルタと、
     前記第2の領域に備えられた透過/反射することによって偏波分離を行う第3のフィルタと、
     前記第1の領域に形成された、
      偏波多重された信号光と局発光とをそれぞれ前記第1のフィルタまで導波するように形成された第1と第2の導波路と、
      前記第1のフィルタで反射した信号光と局発光とをそれぞれ前記第2のフィルタまで導波するように形成された第3と第4の導波路と、
      前記第2のフィルタで反射した信号光と局発光とが干渉するように形成された第1の90度オプティカルハイブリッドと、
     前記第2の領域に形成された、
      前記第1のフィルタを透過した信号光と局発光とをそれぞれ前記第3のフィルタまで導波するように形成された第5と第6の導波路と、
      前記領域第3のフィルタを透過した信号光と局発光とが干渉するように形成された第2の90度オプティカルハイブリッド、とを有する
     光受信器。
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