WO2020166460A1 - 光導波路回路 - Google Patents

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curved
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礼高 松原
長谷川　淳一
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338—Loop resonators

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide circuit including a ring-shaped waveguide.
  • An optical waveguide circuit that is used in optical communication and that has a ring-shaped waveguide and that outputs while maintaining the polarization state of input light is known.
  • This type of optical waveguide circuit includes a ring waveguide, an optical multiplexer/demultiplexer, an input connection waveguide, and an output connection waveguide.
  • the ring-shaped waveguide is composed of an arcuate curved waveguide.
  • the optical transmission intensity of this type of optical waveguide circuit shows wavelength dependence with a periodic interval (FSR: Free Spectral Range).
  • the FSR can be set freely by adjusting the length of the ring-shaped waveguide.
  • Optical filters having various transmission characteristics are used for optical communication, and some of them can be realized by applying a ring resonator.
  • Polarization multiplex signals are used in recent optical communication technology, and optical waveguide circuits are required to have the characteristic of maintaining the input polarization and outputting (maintaining polarization). However, in an actual optical waveguide circuit, the polarization maintaining property may be lost for the following reason.
  • the optical waveguide formed on the substrate has anisotropic stress with respect to the waveguide cross section. This is because the structure consisting of the clad and the core spreads horizontally in the horizontal direction on the substrate surface, but is generally thinner than the horizontal direction in the vertical direction to the substrate surface. This is because the stress applied to the waveguide is different. Further, when the substrate, the lower clad, the core, and the upper clad constituting the waveguide have different coefficients of thermal expansion, if a high temperature heat treatment of, for example, 1000° C. or higher is performed in the process of manufacturing the waveguide, the waveguide is heated during the cooling process. Stress is generated.
  • the manufacturing method of the upper clad is the FHD (Flame Hydrolysis Deposition) method
  • the volume of the porous body made of fine particles is greatly changed in the process of transparent vitrification, and in some cases a large stress that deforms the core is generated. appear.
  • These stresses have anisotropy and cause the vibration plane of each polarization mode (the vibration direction is called the polarization main axis and the vibration plane is called the polarization plane) to be inclined with respect to the substrate surface.
  • TM Transverse Magnetic
  • the TM polarized wave means a polarized wave in a direction perpendicular to the substrate surface. That is, TM polarized light that did not exist at the time of input is generated, and the intensity of TE polarized light decreases.
  • This phenomenon is called polarization coupling, and in this case, it can be represented by the polarization mode coupling amount obtained by dividing the TM component intensity by the TE polarization component intensity. In applications where polarization is maintained, higher polarization retention is more preferable. That is, the smaller the polarization mode coupling amount is, the more preferable, and generally, -20 dB or less is desired.
  • Patent Document 1 discloses a technique for canceling rotations of polarization planes of light generated at a bending portion by combining bending portions having opposite positive and negative curvatures, an equal radius of curvature, and an equal arc angle.
  • the present invention has been made in view of the above, and is an optical waveguide circuit capable of achieving both a high degree of freedom in designing an FSR of a ring resonator and a low bending loss while maintaining high polarization retention.
  • the purpose is to provide.
  • an optical waveguide circuit includes a ring-shaped waveguide, an input connection waveguide, an output connection waveguide, and the ring-shaped waveguide.
  • the absolute value is The same and opposite signs, and the rotation of the polarization plane of the light generated in the ring-shaped waveguide and the rotation of the polarization plane of the light generated in the plurality of curved waveguides cancel each other.
  • the optical waveguide circuit according to one aspect of the present invention is characterized in that the radius of curvature of the plurality of curved waveguides is different from the radius of curvature of the ring-shaped waveguide.
  • the optical waveguide circuit according to one aspect of the present invention is characterized in that the absolute value of the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the plurality of curved waveguides is 360 degrees.
  • the optical waveguide circuit according to one aspect of the present invention is characterized in that each of the plurality of curved waveguides has a radius of curvature such that an optical loss due to waveguide is 1.0 dB/cm or less.
  • the optical multiplexer/demultiplexer has two optical multiplexers/demultiplexers, and one of the input connection waveguides and one of the output connection waveguides are the same. It is characterized by extending to the side.
  • An optical waveguide circuit includes a plurality of the ring-shaped waveguides, and the input connection waveguide has at least one branch portion and the plurality of rings branched from the at least one branch portion.
  • An optical waveguide circuit includes a plurality of the ring-shaped waveguides, and the input connection waveguide has at least one branch portion and the plurality of rings branched from the at least one branch portion.
  • a plurality of branch paths optically connected to each of the waveguides, the plurality of branch paths having the plurality of curved waveguides at two or more locations, and the plurality of ring-shaped waveguides are optical waveguides. It is characterized in that it includes ring-shaped waveguides whose winding directions are different from each other.
  • the optical waveguide circuit according to one aspect of the present invention is characterized in that the sums of products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguide in each of the branch paths are different from each other.
  • An optical waveguide circuit includes a plurality of ring-shaped waveguides, and the plurality of ring-shaped waveguides include ring-shaped waveguides having different waveguide lengths.
  • the optical waveguide circuit when light of a single polarization of TE polarization or TM polarization is input from the input connection waveguide, polarization of light output from the output connection waveguide is obtained.
  • the feature is that the amount of mode coupling is ⁇ 25 dB or less.
  • the input connection waveguide, the ring-shaped waveguide, the output connection waveguide, and the optical multiplexing/demultiplexing unit are configured by a core, and the core is embedded by a clad. It is characterized in that it is an embedded waveguide.
  • the optical waveguide circuit according to one aspect of the present invention is characterized in that the relative refractive index difference between the core and the clad is 4.5% or more.
  • the optical waveguide circuit according to one aspect of the present invention is characterized in that the core contains ZrO 2 .
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an optical waveguide circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view of a part of the optical waveguide circuit shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the bending radius, the bending loss, and the FSR.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the optical waveguide circuit according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the optical waveguide circuit according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the optical waveguide circuit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an optical waveguide circuit according to the first embodiment.
  • the optical waveguide circuit 100 is composed of a PLC (Planar Lightwave Circuit) having an optical waveguide 110 composed of a core and a clad 120.
  • PLC Planar Lightwave Circuit
  • FIG. 2 is a sectional view of a part of the optical waveguide circuit 100.
  • the clad 120 surrounds the optical waveguide 110 and includes a lower clad 121 and an upper clad 122.
  • the clad 120 is formed on, for example, a silicon substrate or a glass substrate.
  • the clad 120 is made of a quartz glass material.
  • the TE polarized wave is a polarized wave parallel to the substrate surface
  • the TM polarized wave is a polarized wave perpendicular to the substrate surface.
  • the optical waveguide 110 is made of a silica glass material having a refractive index higher than that of the clad 120.
  • a silica-based glass material having a high refractive index for example, silica glass containing germania (GeO 2 ) or zirconia (ZrO 2 ) as a dopant for increasing the refractive index can be used.
  • SiO 2 —ZrO 2 -based material which is silica glass containing zirconia
  • the relative refractive index difference of the optical waveguide 110 with respect to the cladding 120 can be increased to, for example, 4.5% or more, and thus the optical waveguide circuit 100 can be used. It is preferable for downsizing.
  • the optical waveguide 110 composed of a core is a buried waveguide filled with a clad 120.
  • the relative refractive index difference of the optical waveguide 110 with respect to the clad 120 is 4.5%.
  • the optical waveguide 110 includes an input connection waveguide 111, an output connection waveguide 112, a ring-shaped waveguide 113, and an optical multiplexer/demultiplexer 114 that is an optical multiplexer/demultiplexer.
  • the ring-shaped waveguide 113 has a circular shape with a constant radius.
  • the input connection waveguide 111 includes a plurality of curved waveguides. Specifically, the input connection waveguide 111 includes a straight waveguide 111a, a curved waveguide 111b, a straight waveguide 111c, a curved waveguide 111d, and a straight waveguide 111e. One of the input connection waveguides 111 extends to the side surface of the optical waveguide circuit 100 on the left side of the drawing.
  • the output connection waveguide 112 is composed of a straight waveguide. One of the output connection waveguides 112 extends to the side surface on the right side of the drawing of the optical waveguide circuit 100.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 114 optically connects the ring-shaped waveguide 113 and the input connection waveguide 111, and the ring-shaped waveguide 113 and the output connection waveguide 112.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 114 is a 2 ⁇ 2 type having two ports on the input side and two ports on the output side, and is, for example, a directional coupling type or multimode optical interference (MMI) type.
  • MMI multimode optical interference
  • the radius of curvature of the curved waveguide 111b and the curved waveguide 111d is different from the radius of curvature of the ring-shaped waveguide 113.
  • the radius of curvature of the curved waveguide 111b and the curved waveguide 111d is 250 ⁇ m.
  • the radius of curvature of the ring-shaped waveguide 113 is 206 ⁇ m.
  • the light guiding direction is counterclockwise as shown by the arrow, and the curvature sign is negative.
  • the bending angle ⁇ 11 of the curved waveguide 111b is 270 degrees.
  • the bending angle ⁇ 11 of the curved waveguide 111d is 90 degrees. Therefore, the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguides 111b and 111d is -360 degrees.
  • the light guiding direction is clockwise as shown by the arrow, and the curvature sign is positive.
  • the bending angle of the ring-shaped waveguide 113 is 360 degrees. Therefore, the sum of products of the curvature sign and the bending angle of the ring-shaped waveguide 113 is 360 degrees.
  • the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the ring-shaped waveguide 113 is not the sum from the input-side optical multiplexer/demultiplexer to the output-side optical multiplexer/demultiplexer, but the entire ring-shaped waveguide 113 (one round Min) of the curvature code and the bending angle.
  • the sum of products of the curvature code and the bending angle of the curved waveguides 111b and 111d and the sum of the products of the curvature code and the bending angle of the ring-shaped waveguide 113 have the same absolute value.
  • the signs are opposite.
  • the rotation of the polarization plane of light generated in the ring-shaped waveguide 113 and the rotation of the polarization plane of light generated in the curved waveguides 111b and 111d cancel each other out.
  • the light L11 input from the input connection waveguide 111 is a single polarization light of TE polarization
  • the light L12 output from the output connection waveguide 112 is also a light of TE polarization, and is high.
  • the polarization maintaining property is maintained.
  • the light L11 is TM-polarized light
  • the light L12 is substantially TM-polarized light, and high polarization maintaining property is maintained.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship among the bending radius (Radius), the bending loss (Bending Loss), and the FSR.
  • the curvature radii of the curved waveguide 111b and the curved waveguide 111d are different from the curvature radii of the ring-shaped waveguide 113, each can have an optimum value.
  • the radius of curvature of the ring-shaped waveguide 113 it is possible to design the FSR to be 150 GHz.
  • the optical loss (mainly bending loss) due to the waveguide can be reduced to about 1 dB/cm or less, and the optical waveguide circuit 100 Can be downsized.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship among bending radius (Radius), bending loss (Bending Loss), and FSR.
  • the curvature radii of the curved waveguide 111b and the curved waveguide 111d are set to 250 ⁇ m.
  • the radius of curvature of the ring-shaped waveguide 113 also needs to be 250 ⁇ m.
  • the bending loss can be 1 dB/cm, but the FSR is fixed at 124 GHz.
  • the radius of curvature of the ring-shaped waveguide 113 is set to 206 ⁇ m so that the FSR becomes 150 GHz
  • the radius of curvature of the curved waveguides 111b and 111d also needs to be 206 ⁇ m.
  • the optical loss increases more than when the radius of curvature of the curved waveguides 111b and 111d is 250 ⁇ m, and the bending loss exceeds 1 dB/cm.
  • the optical waveguide circuit 100 it is possible to achieve both a high degree of freedom in designing the FSR of the ring-shaped waveguide 113 and a low bending loss while maintaining high polarization retention.
  • the above-mentioned radius of curvature and bending angle are examples, and can be freely set according to the requirements of bending loss and FSR.
  • the optical waveguide circuit 100 can be manufactured by the following steps, for example. First, fine particles of silica glass are deposited on the substrate by the FHD method, and the fine glass particles are heated into transparent glass to form the lower clad 121. Next, a silica-based glass fine particle layer serving as a core is deposited on the lower clad 121 by a sputtering method. At this time, ZrO 2 is added to SiO 2 so that the refractive index of the silica-based glass fine particle layer serving as the core is higher than that of the cladding so that the relative refractive index difference between the core and the cladding becomes 4.5%.
  • an etching mask made of a resist is formed by photolithography using a photomask having the circuit pattern of the optical waveguide 110 of the optical waveguide circuit 100.
  • an etching gas such as a fluorine-based gas is used to dry-etch the silica-based glass fine particle layer not covered with the etching mask.
  • fine particles of silica glass are deposited by the FHD method, and this is heated to make the glass fine particles into transparent glass to form the upper clad 122 that constitutes the upper part of the clad 120.
  • Example 1 an optical waveguide circuit having the configuration of the optical waveguide circuit 100 was manufactured by the above manufacturing method.
  • the FSR was 150 GHz.
  • TE polarized light was input from the input connection waveguide and the amount of polarization mode coupling was measured, a suitable value of -25 dB or less was obtained.
  • the curved waveguide portion of the input connection waveguide was diced and the optical loss was measured, it was a suitable value of 0.95 dB/cm or less.
  • an optical waveguide circuit having the same configuration as that of Example 1 was manufactured except that the radius of curvature of each of the two curved waveguides of the input connection waveguide and the ring-shaped waveguide was 250 ⁇ m.
  • the amount of wave mode coupling was a suitable value of -25 dB or less, but the FSR was 124 GHz, which was not the desired 150 GHz.
  • each of the input connection waveguide and the output connection waveguide is provided with one S-shaped curved waveguide between two straight waveguides, and the S-shaped curved waveguide and the ring-shaped waveguide are provided.
  • An optical waveguide circuit having the same configuration as in Example 1 was manufactured except that the curvature radius of each of the waveguides was 250 ⁇ m. In this case, the rotation of the polarization plane of the light generated in each of the input connection waveguide and the output connection waveguide is canceled in the S-shaped curved waveguide.
  • the polarization mode coupling amount was -13 dB, which was an unsuitable value for practical use.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the optical waveguide circuit according to the second embodiment.
  • the optical waveguide circuit 200 is composed of a PLC having an optical waveguide 210 composed of a core and a clad 220.
  • the cross-sectional structure of the optical waveguide circuit 200, the materials of the optical waveguide 210 and the clad 220, and the relative refractive index difference may be the same as the corresponding elements of the optical waveguide circuit 100 according to the first embodiment.
  • the optical waveguide 210 includes an input connection waveguide 211, an output connection waveguide 212, a ring-shaped waveguide 213, and two optical multiplexers/demultiplexers 214a and 214b forming an optical multiplexer/demultiplexer.
  • the ring-shaped waveguide 213 has a circular shape with a constant radius.
  • the input connection waveguide 211 is composed of a straight waveguide. One of the input connection waveguides 211 extends to the side surface of the optical waveguide circuit 200 on the left side of the drawing.
  • the output connection waveguide 212 includes a plurality of curved waveguides. Specifically, the output connection waveguide 212 includes a straight waveguide 212a, a curved waveguide 212b, a straight waveguide 212c, a curved waveguide 212d, and a straight waveguide 212e.
  • One of the output connection waveguides 212 extends to the side surface of the optical waveguide circuit 100 on the left side of the drawing. That is, one of the input connection waveguides 211 and one of the output connection waveguides 212 extend to the same side surface.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 214a optically connects the ring-shaped waveguide 213 and the input connection waveguide 211.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 214b optically connects the ring-shaped waveguide 213 and the output connection waveguide 212.
  • the optical multiplexer/demultiplexers 214a and 214b are of a 2 ⁇ 2 type, for example, a directional coupling type or an MMI type.
  • the radius of curvature of the curved waveguide 212b and the curved waveguide 212d is different from the radius of curvature of the ring-shaped waveguide 213.
  • the radius of curvature of the curved waveguide 212b and the curved waveguide 212d is 250 ⁇ m.
  • the radius of curvature of the ring-shaped waveguide 213 is 206 ⁇ m.
  • the light guiding direction is counterclockwise as indicated by the arrow, and the curvature sign is negative.
  • the bending angle of the curved waveguide 212b is 90 degrees.
  • the bending angle of the curved waveguide 212d is 270 degrees. Therefore, the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguides 212b and 212d is -360 degrees.
  • the light guiding direction is clockwise as indicated by the arrow, and the curvature sign is positive.
  • the bending angle of the ring-shaped waveguide 213 is 360 degrees. Therefore, the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the ring-shaped waveguide 213 is 360 degrees.
  • the sum of products of the curvature code and the bending angle of the curved waveguides 212 b and 212 d and the sum of the products of the curvature code and the bending angle of the ring-shaped waveguide 213 have the same absolute value.
  • the signs are opposite.
  • the rotation of the polarization plane of light generated in the ring-shaped waveguide 213 and the rotation of the polarization plane of light generated in the curved waveguides 212b and 212d cancel each other out.
  • the input light L21 is TE polarized light or TM polarized light
  • each can be set to an optimum value.
  • the FSR can be designed to be 150 GHz.
  • the optical loss mainly bending loss due to the waveguide can be reduced to about 1 dB/cm or less, and the optical waveguide circuit 200 Can be downsized.
  • the optical waveguide circuit 200 it is possible to achieve both a high degree of freedom in designing the FSR of the ring-shaped waveguide 213 and low bending loss while maintaining high polarization retention.
  • the above-mentioned radius of curvature and bending angle are examples, and can be freely set according to the requirements of bending loss and FSR.
  • the optical waveguide circuit 200 since one of the input connection waveguides 211 and one of the output connection waveguides 212 extend to the same side surface, it is easy to connect with the optical fiber array or another optical waveguide circuit.
  • Example 2 an optical waveguide circuit having the configuration of the optical waveguide circuit 200 was manufactured by the above manufacturing method.
  • the FSR was 150 GHz.
  • TE polarized light was input from the input connection waveguide and the amount of polarization mode coupling was measured, a suitable value of -25 dB or less was obtained.
  • the curved waveguide portion of the output connection waveguide was diced and the optical loss was measured, it was a suitable value of 0.95 dB/cm or less.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the optical waveguide circuit according to the third embodiment.
  • the optical waveguide circuit 300 is composed of a PLC having an optical waveguide 310 composed of a core and a clad 320.
  • the sectional structure of the optical waveguide circuit 300, the material of the optical waveguide 310 and the clad 320, and the relative refractive index difference may be the same as the corresponding elements of the optical waveguide circuit 100 according to the first embodiment.
  • the optical waveguide 310 includes a plurality of input connection waveguides 311, two output connection waveguides 312a and 312b, and two ring-shaped waveguides 313a and 313b in the present embodiment, and an optical multiplexer/demultiplexer.
  • the four optical multiplexers/demultiplexers 314aa, 314ab, 314ba, and 314bb are provided.
  • the ring-shaped waveguides 313a and 313b are configured to include curved waveguides having a fixed radius and a bending angle of 90 degrees, and are elliptical including the optical multiplexers/demultiplexers 314aa, 314ab, 314ba, and 314bb.
  • the waveguide lengths of the ring-shaped waveguides 313a and 313b are equal to each other, and the circulation directions of light are also equal to each other as indicated by arrows.
  • the input connection waveguide 311 includes a plurality of curved waveguides and a branch section. Specifically, the input connection waveguide 311 includes a straight waveguide 311a, a curved waveguide 311b, a straight waveguide 311c, a branching portion 311d, a curved waveguide 311e, a straight waveguide 311f, a curved waveguide 311g, and a curved waveguide 311h. , Straight waveguide 311i, curved waveguide 311j, straight waveguide 311k, curved waveguide 311l, curved waveguide 311m, and straight waveguide 311n.
  • One of the input connection waveguides 311 extends to the side surface of the optical waveguide circuit 300 on the left side of the drawing.
  • the branching unit 311d branches the input connection waveguide 311.
  • the curved waveguide 311e, the straight waveguide 311f, and the curved waveguide 311g constitute a first branch path branched from the branch section 311d and optically connected to the ring-shaped waveguide 313a.
  • the first branch has two curved waveguides 311e and 311g.
  • the curved waveguide 311h, the straight waveguide 311i, the curved waveguide 311j, the straight waveguide 311k, the curved waveguide 311l, the curved waveguide 311m, and the straight waveguide 311n are branched from the branch portion 311d to the ring-shaped waveguide 313b.
  • a second branch path that is electrically connected.
  • the second branch path has three curved waveguides 311h, 311j, 311l, 311m.
  • the branching ratio of light in the branching unit 311d is, for example, 1:1 but is not particularly limited.
  • the branching portion 311d is a 1 ⁇ 2 type, for example, a directional coupling type or an MMI type.
  • the curved waveguide 311l and the curved waveguide 311m are continuous, but since the signs of their curvatures are different, they can be regarded as separate curved waveguides. In the present specification, even if two curved waveguides are continuous, if the signs of curvature or the radii of curvature differ, they are regarded as separate curved waveguides.
  • the output connection waveguide 312a is composed of a curved waveguide 312aa and a straight waveguide 312ab.
  • the output connection waveguide 312b includes a curved waveguide 312ba, a straight waveguide 312bb, a curved waveguide 312bc, a straight waveguide 312bd, a curved waveguide 312be, and a straight waveguide 312bf.
  • One of the output connection waveguides 312a and 312b extends to the side surface on the left side of the drawing of the optical waveguide circuit 300. That is, one of the input connection waveguides 311 and one of the output connection waveguides 312a and 312b extend to the same side surface.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 314aa optically connects the ring-shaped waveguide 313a and the curved waveguide 311g forming the first branch in the input connection waveguide 311.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 314ab optically connects the ring-shaped waveguide 313a and the curved waveguide 312aa of the output connection waveguide 312a.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 314ba optically connects the ring-shaped waveguide 313b and the straight waveguide 311n forming the second branch in the input connection waveguide 311.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 314bb optically connects the ring-shaped waveguide 313b and the curved waveguide 312ba of the output connection waveguide 312b.
  • the optical multiplexer/demultiplexers 314aa, 314ab, 314ba, 314bb are 2 ⁇ 2 type, for example, directional coupling type or MMI type.
  • the curvature radii of the curved waveguides of the input connection waveguide 311 and the output connection waveguides 312a and 312b are different from the curvature radii of the curved waveguides of the ring-shaped waveguides 313a and 313b.
  • the curvature radius of each curved waveguide of the input connection waveguide 311 and the output connection waveguides 312a and 312b is 250 ⁇ m.
  • the radius of curvature of the curved waveguides of the ring-shaped waveguides 313a and 313b is 412 ⁇ m.
  • the light guiding direction is counterclockwise and the curvature sign is negative.
  • the bending angles of the curved waveguides 311b, 311e, and 311g are 90 degrees, respectively. Therefore, the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguides 311b, 311e, and 311g is -270 degrees.
  • the waveguide direction of light is clockwise as shown by the arrow, and the curvature sign is positive.
  • the bending angle of the curved waveguide of the ring-shaped waveguide 313a is 360 degrees. Therefore, the sum of products of the curvature sign and the bending angle in the ring-shaped waveguide 313a is 360 degrees.
  • the waveguide direction of light is counterclockwise, the curvature sign is negative, and the bending angle is 90 degrees. Therefore, the product of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguide 312aa is ⁇ 90 degrees.
  • the sum of products of the curvature code and the bending angle of the curved waveguides 311b, 311e, 311g, and 312aa and the sum of the products of the curvature code and the bending angle of the ring-shaped waveguide 313a have the same absolute value.
  • the signs are opposite.
  • the rotation of the polarization plane of the light generated in the ring-shaped waveguide 313a and the rotation of the polarization plane of the light generated in the curved waveguides 311b, 311e, 311g, and 312aa cancel each other out.
  • the input light L31 is TE polarized light or TM polarized light
  • the light L32 is output in a state where high polarization maintaining property is maintained.
  • the light guiding direction is counterclockwise or clockwise, and The sign is negative or positive.
  • the bending angles of the curved waveguides 311b, 311h, 311j, 311l, 311m are 90 degrees, respectively. Therefore, the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguides 311b, 311h, 311j, 311l, 311m is -270 degrees.
  • the sums of the products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguide in each of the first branch path and the second branch path are equal to each other.
  • the waveguide direction of light is clockwise as shown by the arrow, and the curvature sign is positive.
  • the bending angle of the curved waveguide of the ring-shaped waveguide 313b is 360 degrees. Therefore, the sum of products of the curvature sign and the bending angle in the ring-shaped waveguide 313b is 360 degrees.
  • the light guiding direction is counterclockwise or clockwise
  • the curvature sign is negative or positive
  • the bending angle is 90 degrees. .. Therefore, the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguides 312ba, 312bc, 312be is ⁇ 90 degrees.
  • the absolute values are the same and the signs are opposite. Accordingly, the rotation of the polarization plane of the light generated in the ring-shaped waveguide 313b and the rotation of the polarization plane of the light generated in the curved waveguides 311b, 311h, 311j, 311l, 311m, 312ba, 312bc, and 312be cancel each other out. ..
  • the input light L31 is TE polarized light or TM polarized light
  • the light L33 is output in a state where high polarization maintaining property is maintained.
  • the curvature radii of the curved waveguides in the input connection waveguide 311 and the output connection waveguides 312a and 312b are different from the curvature radii of the ring-shaped waveguides 313a and 313b. It can be a value.
  • the FSR can be designed to be 75 GHz.
  • the optical loss due to the waveguide can be reduced and the optical waveguide circuit 300 can be miniaturized.
  • the optical waveguide circuit 200 it is possible to achieve both a high degree of freedom in FSR design and a low bending loss while maintaining a high polarization maintaining property.
  • the above-mentioned radius of curvature and bending angle are examples, and can be freely set according to the requirements of bending loss and FSR.
  • one of the input connection waveguides 311 and one of the output connection waveguides 312a and 312b extend to the same side face, so that they are connected to the optical fiber array or another optical waveguide circuit. easy.
  • an optical waveguide circuit having the configuration of the optical waveguide circuit 300 was manufactured by the above manufacturing method.
  • the FSR of the ring resonator including the two ring waveguides was 75 GHz.
  • a suitable value of -25 dB or less was obtained.
  • the curved waveguide portions of the input connection waveguide and the output connection waveguide were diced and the optical loss was measured, it was a suitable value of 0.95 dB/cm or less.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the optical waveguide circuit according to the fourth embodiment.
  • the optical waveguide circuit 400 is composed of a PLC having an optical waveguide 410 composed of a core and a clad 420.
  • the cross-sectional structure of the optical waveguide circuit 400, the material of the optical waveguide 410 and the clad 420, and the relative refractive index difference may be the same as the corresponding elements of the optical waveguide circuit 100 according to the first embodiment.
  • the optical waveguide 410 includes a plurality of input connection waveguides 411, two output connection waveguides 412a and 412b, and two ring-shaped waveguides 413a and 413b in this embodiment, and an optical multiplexer/demultiplexer.
  • the four optical multiplexers/demultiplexers 414aa, 414ab, 414ba, 414bb are provided.
  • the ring-shaped waveguides 413a and 413b are configured to include curved waveguides having a constant radius and a bending angle of 90 degrees, and are elliptical including the optical multiplexers/demultiplexers 314aa, 314ab, 314ba, and 314bb.
  • the ring-shaped waveguide 413b also includes a linear waveguide.
  • the waveguide lengths of the ring-shaped waveguides 413a and 413b are different from each other, and the light circulation directions are also different from each other as indicated by arrows.
  • the input connection waveguide 411 includes a plurality of curved waveguides and a branch portion. Specifically, the input connection waveguide 411 includes the straight waveguide 411a, the curved waveguide 411b, the curved waveguide 411c, the straight waveguide 411d, the curved waveguide 411e, the branching portion 411f, the straight waveguide 411g, and the curved waveguide 411h. , Straight waveguide 411i, curved waveguide 411j, straight waveguide 411k, straight waveguide 411l, straight waveguide 411m, straight waveguide 411n.
  • One of the input connection waveguides 411 extends to the side surface on the left side of the drawing of the optical waveguide circuit 400.
  • the branching unit 411f branches the input connection waveguide 411.
  • the straight waveguide 411g, the curved waveguide 411h, the straight waveguide 411i, and the curved waveguide 411j constitute a first branch that is branched from the branch portion 411f and is optically connected to the ring-shaped waveguide 413a.
  • the first branch path has two curved waveguides 411h and 411j.
  • the straight waveguide 411k, the curved waveguide 411l, the curved waveguide 411m, and the straight waveguide 411n constitute a second branch path branched from the branch portion 411f and optically connected to the ring-shaped waveguide 413b.
  • the second branch has two curved waveguides 411l and 411m.
  • the branching ratio of light in the branching section 411f is, for example, 1:1 but is not particularly limited.
  • the branching portion 411f is a 1 ⁇ 2 type, for example, a directional coupling type or an MMI type
  • the output connection waveguide 412a is composed of a curved waveguide 412aa and a straight waveguide 412ab.
  • the output connection waveguide 412b is a curved waveguide 412ba, a straight waveguide 412bb, a curved waveguide 412bc, a straight waveguide 412bd, a curved waveguide 412be, a straight waveguide 412bf, a curved waveguide 412bg, a straight waveguide 412bh, a curved waveguide. 412bi, a straight waveguide 412bj, a curved waveguide 412bk, and a straight waveguide 412bl.
  • One of the output connection waveguides 412a and 412b extends to the side surface on the left side of the drawing of the optical waveguide circuit 400. That is, one of the input connection waveguides 411 and one of the output connection waveguides 412a and 412b extend to the same side surface.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 414aa optically connects the ring-shaped waveguide 413a and the curved waveguide 411j forming the first branch in the input connection waveguide 411.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 414ab optically connects the ring-shaped waveguide 413a and the curved waveguide 412aa of the output connection waveguide 412a.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 414ba optically connects the ring-shaped waveguide 413b and the linear waveguide 411n forming the second branch in the input connection waveguide 411.
  • the optical multiplexer/demultiplexer 414bb optically connects the ring-shaped waveguide 413b and the curved waveguide 412ba of the output connection waveguide 412b.
  • the optical multiplexer/demultiplexers 414aa, 414ab, 414ba, 414bb are 2 ⁇ 2 type, for example, directional coupling type or MMI type.
  • the curvature radii of the curved waveguides of the input connection waveguide 411 and the output connection waveguides 412a, 412b are different from the curvature radii of the curved waveguides of the ring-shaped waveguides 413a, 413b.
  • the radius of curvature of each curved waveguide of the input connection waveguide 411 and the output connection waveguides 412a and 412b is 250 ⁇ m.
  • the radius of curvature of the curved waveguides of the ring-shaped waveguides 413a and 413b is 412 ⁇ m.
  • the length of the straight waveguide of the ring-shaped waveguide 413b is 1244 ⁇ m.
  • the light guiding direction is counterclockwise or counterclockwise.
  • the curvature sign is negative or positive, and the bending angle is 60 degrees or 90 degrees.
  • the sum of products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguides 411b, 411c, 411e, 411h, 411j is -270 degrees.
  • the light guiding direction is clockwise as indicated by the arrow, and the curvature sign is positive.
  • the bending angle of the curved waveguide of the ring-shaped waveguide 413a is 360 degrees. Therefore, the sum of products of the curvature sign and the bending angle in the ring-shaped waveguide 413a is 360 degrees.
  • the waveguide direction of light is counterclockwise, the curvature sign is negative, and the bending angle is 90 degrees. Therefore, the product of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguide 412aa is ⁇ 90 degrees.
  • the sum of the products of the curvature code and the bending angle of the curved waveguides 411b, 411c, 411e, 411h, 411j, and 412aa and the sum of the products of the curvature code and the bending angle of the ring-shaped waveguide 413a are absolute.
  • the values are the same, but the signs are opposite. This cancels the rotation of the polarization plane of the light generated in the ring-shaped waveguide 413a and the rotation of the polarization plane of the light generated in the curved waveguides 411b, 411c, 411e, 411h, 411j, and 412aa.
  • the input light L41 is TE polarized light or TM polarized light
  • the light L42 is output in a state where high polarization maintaining property is maintained.
  • the light guiding direction is counterclockwise or clockwise, and The sign is negative or positive, and the bending angle is 60 degrees or 90 degrees.
  • the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguides 411b, 411c, 411e, 411l, 411m is -90 degrees.
  • the sums of the products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguides in the first branch path and the second branch path are different from each other.
  • the light guiding direction is counterclockwise as shown by the arrow, and the curvature sign is negative.
  • the bending angle of the curved waveguide of the ring-shaped waveguide 413b is 360 degrees. Therefore, the sum of products of the curvature sign and the bending angle in the ring-shaped waveguide 413b is ⁇ 360 degrees.
  • the light guiding direction is counterclockwise or clockwise, and the curvature sign is negative or positive,
  • the bending angle is 90 degrees or 180 degrees.
  • the sum of the products of the curvature sign and the bending angle of the curved waveguides 412ba, 412bc, 412be, 412bg, 412bi, 412bk is 450 degrees.
  • the sum of the products ( ⁇ 90+450 360) of the curvature code and the bending angle of the curved waveguides 411b, 411c, 411e, 411l, 411m, 412ba, 412bc, 412be, 412bg, 412bi, and 412bk, and the ring-shaped waveguide 413b.
  • the sum of products of the curvature sign and the bending angle at is the same in absolute value but opposite in sign.
  • the rotation of the polarization plane of the light generated in the ring-shaped waveguide 413b and the polarization plane of the light generated in the curved waveguides 411b, 411c, 411e, 411l, 411m, 412ba, 412bc, 412be, 412bg, 412bi, and 412bk The rotation of and cancel each other out.
  • the input light L41 is TE polarized light or TM polarized light
  • the light L43 is output in a state where high polarization maintaining property is maintained.
  • the curvature radii of the curved waveguides in the input connection waveguide 411 and the output connection waveguides 412a, 412b are different from the curvature radii of the ring-shaped waveguides 413a, 413b. It can be a value. Furthermore, since the waveguide lengths of the ring-shaped waveguides 413a and 413b are different from each other, different FSRs can be obtained. For example, the FSR of the ring waveguide 413a can be designed to be 75 GHz, and the FSR of the ring waveguide 413b can be designed to be 50 GHz.
  • each curved waveguide in the input connection waveguide 411 and the output connection waveguides 412a and 412b is set to 250 ⁇ m, it is possible to reduce the optical loss due to the waveguide and to downsize the optical waveguide circuit 400. Further, in the optical waveguide circuit 400, since the light circulation directions of the ring-shaped waveguides 413a and 413b can be made opposite to each other, the degree of freedom in design is high.
  • the optical waveguide circuit 400 it is possible to achieve both a high degree of freedom in FSR design and a low bending loss while maintaining high polarization retention.
  • the above-mentioned radius of curvature and bending angle are merely examples, and can be freely set according to the requirements of bending loss and FSR.
  • one of the input connection waveguides 411 and one of the output connection waveguides 412a and 412b extend to the same side face, so that they are connected to the optical fiber array or another optical waveguide circuit. easy.
  • Example 4 an optical waveguide circuit having the configuration of the optical waveguide circuit 400 was manufactured by the above manufacturing method.
  • the FSR of the ring resonator including the two ring-shaped waveguides was 75 GHz and 50.2 GHz.
  • TE polarized light was input from the input connection waveguide and the amount of polarization mode coupling was measured, a suitable value of -25 dB or less was obtained.
  • the curved waveguide portions of the input connection waveguide and the output connection waveguide were diced and the optical loss was measured, it was a suitable value of 0.95 dB/cm or less.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the number of ring-shaped waveguides may be 3 or more
  • the number of branch portions may be 2 or more
  • the number of branch paths may be 3 or more.
  • the present invention also includes those configured by appropriately combining the above-described components. Further, further effects and modified examples can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspects of the present invention are not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.
  • the present invention can be applied to an optical waveguide circuit.
  • Optical waveguide circuit 110 210, 310, 410 Optical waveguide 111, 211, 311, 411 Input connection waveguide 111a, 111c, 111e, 212a, 212c, 212e, 311a, 311c, 311f, 311i, 311k, 311n, 312ab, 312bb, 312bd, 312bf, 411a, 411d, 411g, 411i, 411k, 411n, 412ab, 412bb, 412bd, 412bf, 412bh, 412bj, 412bl linear waveguides 111b, 111d, 212b, 212d, 311b.

Landscapes

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Abstract

光導波路回路は、リング状導波路と、入力接続導波路と、出力接続導波路と、前記リング状導波路と前記入力接続導波路、および前記リング状導波路と前記出力接続導波路とを光学的に接続する光合分波部と、を備え、前記入力接続導波路および前記出力接続導波路の少なくともいずれか一方は、複数の曲線導波路を含み、前記複数の曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和と、前記リング状導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和は、絶対値が同じで符号が反対であり、前記リング状導波路において発生した光の偏波面の回転と、前記複数の曲線導波路において発生した光の偏波面の回転とが打ち消し合う。

Description

光導波路回路
　本発明は、リング状導波路を備える光導波路回路に関するものである。
　光通信で用いられ、リング状導波路を有し、入力光の偏波状態を保持して出力する光導波回路が知られている。この種の光導波路回路は、リング状導波路、光合分波器、入力接続導波路、出力接続導波路から構成される。リング状導波路は円弧状の曲線導波路からなる。この種の光導波路回路の光透過強度は周期的な間隔（ＦＳＲ:　Free　Spectral　Range）もつ波長依存性を示す。ＦＳＲは、光速ｃ、リング状導波路の導波路長Ｌ、リング状導波路の実効屈折率ｎを用いて、FSR＝c／nLと表される。リング状導波路長を調整すれば自在にＦＳＲを設定できる。光通信には様々な透過特性をもつ光フィルタが使用されており、その一部はリング共振器を適用して実現することが可能である。
　近年の光通信技術には偏波多重信号が用いられており、光導波路回路には入力した偏波を維持したまま出力する特性（偏波保持性と呼ぶ）が求められる。しかしながら、実際の光導波路回路では下記の理由で偏波保持性が失われていることがある。
　基板上に形成された光導波路には導波路断面に対し非等方的な応力が存在する。これは、基板面に水平方向にはクラッドとコアからなる構造が平面状に広がっているが、基板面に垂直方向には一般的に水平方向よりも薄い構造となっており、それぞれの方向に対して導波路にかかる応力が異なるためである。また、導波路を構成する基板、下部クラッド、コア、上部クラッドの熱膨張係数が異なるとき、導波路の作製工程にて例えば１０００℃以上の高温熱処理があると、その冷却過程で導波路に熱応力が発生する。さらに上部クラッドの製法がＦＨＤ（Flame　Hydrolysis　Deposition）法である場合、微粒子からなる多孔質体を堆積し透明ガラス化させる過程でその体積が大きく変化し場合によってはコアを変形させるほどの大きな応力が発生する。これらの応力は異方性をもち、各偏波モードの振動面（振動方向を偏波主軸、振動面を偏波面と呼ぶ）が基板面に対して傾く原因となる。これは入力された偏波を維持して出力するといった偏波保持性を要求される光導波路回路において課題となる。
　したがって、光導波路回路に、ＴＥ（Transverse　Electric）偏波（基板面と平行方向の偏波）の光を入力した際に、ＴＭ（Transverse　Magnetic）偏波の光が発生する場合がある。ここでＴＭ偏波とは基板面と垂直方向の偏波を指す。つまり入力時で存在しなかったＴＭ偏波の光が発生し、ＴＥ偏波の光の強度は減少する。この現象は、偏波結合と呼び、この場合ＴＭ成分強度をＴＥ偏波成分強度で割った偏波モード結合量で示すことが出来る。偏波を維持する用途において、偏波保持性が高いほど好ましい。つまり、偏波モード結合量が小さいほど好ましく、一般的に－２０ｄＢ以下が望まれる。
　特許文献１には、曲率の正負が逆で曲率半径が等しく、かつ弧の角度が等しい屈曲部を組み合わせ、屈曲部で発生する光の偏波面の回転を打ち消しあう技術が開示されている。
特許第５９５９５０５号公報
　しかしながら、高い偏波保持性を実現するために、リング状導波路、光合分波器、入力接続導波路、出力接続導波路を備える光導波路回路において、曲率の正負が逆で曲率半径が等しく、かつ弧の角度が等しい屈曲部を組み合わせると、以下の問題が生じる。すなわち、屈曲部の特性として、曲率の正負、曲率半径、弧の角度の組み合わせが限定されてしまうため、リング共振器のＦＳＲを自由に設計できない可能性がある。一方、リング共振器のＦＳＲを所望の値とするために屈曲部の特性を決定すると、それに応じて入力接続導波路、出力接続導波路に屈曲部を設ける必要があるが、屈曲部に過度の曲げ損失が生じる可能性がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い偏波保持性を維持しながら、リング共振器のＦＳＲの設計の自由度の高さと低い曲げ損失との両立を実現できる光導波路回路を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光導波路回路は、リング状導波路と、入力接続導波路と、出力接続導波路と、前記リング状導波路と前記入力接続導波路、および前記リング状導波路と前記出力接続導波路とを光学的に接続する光合分波部と、を備え、前記入力接続導波路および前記出力接続導波路の少なくともいずれか一方は、複数の曲線導波路を含み、前記複数の曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和と、前記リング状導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和は、絶対値が同じで符号が反対であり、前記リング状導波路において発生した光の偏波面の回転と、前記複数の曲線導波路において発生した光の偏波面の回転とが打ち消し合うことを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、前記複数の曲線導波路の曲率半径と、前記リング状導波路の曲率半径とが異なっていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、前記複数の曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和の絶対値は、３６０度であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、前記複数の曲線導波路のそれぞれは、導波による光損失が１．０ｄＢ／ｃｍ以下となる曲率半径であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、前記光合分波部は、２つの光合分波器を有し、前記入力接続導波路の一方と、前記出力接続導波路の一方とが、同一の側面へ延びていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、複数の前記リング状導波路を備え、前記入力接続導波路は、少なくとも１つの分岐部と、前記少なくとも１つの分岐部から分岐されて前記複数のリング状導波路のそれぞれに光学的に接続する複数の分岐路とを有し、前記複数の分岐路は、前記複数の曲線導波路を２箇所以上有し、前記分岐路のそれぞれにおける曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和が、互いに等しいことを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、複数の前記リング状導波路を備え、前記入力接続導波路は、少なくとも１つの分岐部と、前記少なくとも１つの分岐部から分岐されて前記複数のリング状導波路のそれぞれに光学的に接続する複数の分岐路とを有し、前記複数の分岐路は、前記複数の曲線導波路を２箇所以上有し、前記複数のリング状導波路は、光の周回方向が互いに異なるリング状導波路を含むことを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、前記分岐路のそれぞれにおける曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和が、互いに異なることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、複数の前記リング状導波路を備え、前記複数のリング状導波路は、導波路長が互いに異なるリング状導波路を含むことを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、前記入力接続導波路からＴＥ偏波またはＴＭ偏波の単一偏波の光を入力した場合、前記出力接続導波路から出力された光における偏波モード結合量が－２５ｄＢ以下であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、前記入力接続導波路、前記リング状導波路、前記出力接続導波路、および前記光合分波部はコアによって構成され、前記コアはクラッドによって埋め込まれた埋め込み導波路であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、前記クラッドに対する前記コアの比屈折率差が４．５％以上であることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路回路は、前記コアはＺｒＯ２を含むことを特徴とする。
　本発明によれば、高い偏波保持性を維持しながら、リング共振器のＦＳＲの設計の自由度の高さと低い曲げ損失との両立を実現できるという効果を奏する。
図１は、実施形態１に係る光導波路回路の模式図である。 図２は、図１に示す光導波路回路の一部の断面図である。 図３は、曲げ半径と曲げ損失およびＦＳＲとの関係の一例を示す図である。 図４は、実施形態２に係る光導波路回路の模式図である。 図５は、実施形態３に係る光導波路回路の模式図である。 図６は、実施形態４に係る光導波路回路の模式図である。
　以下に、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（実施形態１）
　図１は、実施形態１に係る光導波路回路の模式図である。光導波路回路１００は、コアで構成されている光導波路１１０とクラッド１２０とを有するＰＬＣ(Planar　Lightwave　Circuit)で構成されている。
　図２は、光導波路回路１００の一部の断面図である。クラッド１２０は、光導波路１１０を取り囲んでおり、下部クラッド１２１と、上部クラッド１２２とを備えている。クラッド１２０は、例えばシリコン基板やガラス基板上に形成されている。クラッド１２０は、石英系ガラス材料で構成されている。なお、図示するように、ＴＥ偏波は基板面と平行方向の偏波であり、ＴＭ偏波は基板面と垂直方向の偏波である。
　光導波路１１０は、クラッド１２０の屈折率よりも高い屈折率を有する石英系ガラス材料で構成されている。このような屈折率が高い石英系ガラス材料として、たとえば屈折率を高めるドーパントとしてのゲルマニア（ＧｅＯ２）やジルコニア（ＺｒＯ２）を含む石英ガラスを用いることができる。特に、ジルコニアを含む石英ガラスであるいわゆるＳｉＯ２－ＺｒＯ２系材料であれば、クラッド１２０に対する光導波路１１０の比屈折率差を、たとえば４．５％以上と高くできるので、光導波路回路１００を小型化する場合には好ましい。コアで構成されている光導波路１１０はクラッド１２０によって埋め込まれた埋め込み導波路である。
　本実施形態では、クラッド１２０に対する光導波路１１０の比屈折率差が４．５％であるとする。
　図１に戻って、光導波路１１０は、入力接続導波路１１１と、出力接続導波路１１２と、リング状導波路１１３と、光合分波部である光合分波器１１４とを備えている。
　リング状導波路１１３は、一定の半径を有する円状である。入力接続導波路１１１は、複数の曲線導波路を含む。具体的には、入力接続導波路１１１は、直線導波路１１１ａ、曲線導波路１１１ｂ、直線導波路１１１ｃ、曲線導波路１１１ｄ、直線導波路１１１ｅ、とで構成されている。入力接続導波路１１１の一方は光導波路回路１００の図面左側の側面へ延びている。
　出力接続導波路１１２は、直線導波路で構成されている。出力接続導波路１１２の一方は、光導波路回路１００の図面右側の側面へ延びている。
　光合分波器１１４は、リング状導波路１１３と入力接続導波路１１１、およびリング状導波路１１３と出力接続導波路１１２とを光学的に接続する。光合分波器１１４は、入力側が２ポート、出力側が２ポートの２×２型であり、たとえば方向性結合型や多モード光干渉（ＭＭＩ）型のものである。
　曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄの曲率半径と、リング状導波路１１３の曲率半径とは異なっている。例えば、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄの曲率半径は２５０μｍである。リング状導波路１１３の曲率半径は２０６μｍである。
　また、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄは、光の導波方向が矢印で示すように反時計回りであり、曲率符号が負である。曲線導波路１１１ｂの屈曲角度θ１１は２７０度である。曲線導波路１１１ｄの屈曲角度θ１１は９０度である。したがって、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄの曲率符号と屈曲角度との積の総和は－３６０度である。
　一方、リング状導波路１１３は、光の導波方向が矢印で示すように時計回りであり、曲率符号が正である。リング状導波路１１３の屈曲角度は３６０度である。したがって、リング状導波路１１３の曲率符号と屈曲角度との積の総和は３６０度である。なお、リング状導波路１１３の曲率符号と屈曲角度との積の総和は、入力側の光合分波部から出力側の光合分波部までの総和でなく、リング状導波路１１３の全体（一周分）の曲率符号と屈曲角度との積の総和であるものとする。
　このように、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄの曲率符号と屈曲角度との積の総和と、リング状導波路１１３の曲率符号と屈曲角度との積の総和とが、絶対値が同じで符号が反対となっている。これによって、リング状導波路１１３において発生した光の偏波面の回転と、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄにおいて発生した光の偏波面の回転とが打ち消し合う。
　したがって、入力接続導波路１１１から入力される光Ｌ１１がＴＥ偏波の単一偏波の光であるとすると、出力接続導波路１１２から出力される光Ｌ１２も略ＴＥ偏波の光となり、高い偏波保持性が維持される。同様に、光Ｌ１１がＴＭ偏波の光の場合も光Ｌ１２が略ＴＭ偏波の光となり、高い偏波保持性が維持される。
　また、図３は、曲げ半径（Ｒａｄｉｕｓ）と曲げ損失（Ｂｅｎｄｉｎｇ　Ｌｏｓｓ）およびＦＳＲとの関係の一例を示す図である。光導波路回路１００では、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄの曲率半径と、リング状導波路１１３の曲率半径とは異なっているので、それぞれを最適な値とできる。たとえば、リング状導波路１１３の曲率半径を２０６μｍとすることで、ＦＳＲを１５０ＧＨｚとなるように設計できる。また、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄの曲率半径を２５０μｍとすることで、導波による光損失（主には曲げ損失）を１ｄＢ／ｃｍ程度またはそれ以下に低減でき、かつ光導波路回路１００を小型化できる。
　たとえば、図３は、曲げ半径（Ｒａｄｉｕｓ）と曲げ損失（Ｂｅｎｄｉｎｇ　Ｌｏｓｓ）およびＦＳＲとの関係の一例を示す図である。
　特許文献１のように、曲率の正負が逆で曲率半径が等しく、かつ弧の角度が等しい屈曲部を組み合わせた技術の場合は、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄの曲率半径を２５０μｍとした場合は、リング状導波路１１３の曲率半径も２５０μｍとする必要がある。この場合、曲げ損失を１ｄＢ／ｃｍとできるが、ＦＳＲは１２４ＧＨｚに固定されてしまう。一方、ＦＳＲを１５０ＧＨｚとなるようにリング状導波路１１３の曲率半径を２０６μｍとすると、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄの曲率半径も２０６μｍとする必要がある。この場合、曲線導波路１１１ｂ、曲線導波路１１１ｄの曲率半径を２５０μｍとした場合よりも光損失が増加してしまい、曲げ損失が１ｄＢ／ｃｍを超えてしまう。
　以上説明したように、光導波路回路１００では、高い偏波保持性を維持しながら、リング状導波路１１３のＦＳＲの設計の自由度の高さと低い曲げ損失との両立を実現できる。なお、上記の曲率半径や屈曲角度は例示であって、曲げ損失やＦＳＲの要求に応じて自由に設定できる。
　光導波路回路１００は、たとえば以下のような工程で製造できる。まず、ＦＨＤ法により、基板上に石英系ガラスの微粒子を堆積し、これを加熱してガラス微粒子を透明ガラス化し、下部クラッド１２１を形成する。つぎに、下部クラッド１２１上にスパッタ法によって、コアとなる石英系ガラス微粒子層を堆積する。この際、コアとクラッドの比屈折率差が４．５％となるように、ＺｒＯ２をＳｉＯ２に添加してコアとなる石英系ガラス微粒子層の屈折率をクラッドよりも高くする。つぎに、光導波路回路１００の光導波路１１０の回路パターンをもつフォトマスクを使ったフォトリソグラフィにより、レジストからなるエッチングマスクを形成する。続いて、フッ素系ガスなどのエッチングガスを用いて、エッチングマスクで覆われていない石英系ガラス微粒子層のドライエッチングを行う。最後に、ＦＨＤ法により石英系ガラスの微粒子を堆積し、これを加熱してガラス微粒子を透明ガラス化し、クラッド１２０の上部を構成する上部クラッド１２２を形成する。以上により、光導波路回路１００を製造できる。
　実施例１として、上記製造方法にて光導波路回路１００の構成を有する光導波路回路を製造した。製造した光導波路回路の特性を測定したところ、ＦＳＲは１５０ＧＨｚであった。また、入力接続導波路からＴＥ偏波の光を入力して、その偏波モード結合量を測定したところ、－２５ｄＢ以下の好適な値が得られた。また、入力接続導波路の曲線導波路部をダイシングしてその光損失を測定したところ、０．９５ｄＢ／ｃｍ以下の好適な値であった。
　なお、比較例１として、入力接続導波路の２つの曲線導波路とリング状導波路とのいずれの曲率半径も２５０μｍとした以外は実施例１と同じ構成の光導波路回路を製造したところ、偏波モード結合量が－２５ｄＢ以下の好適な値であったが、ＦＳＲは１２４ＧＨｚであり、所望の１５０ＧＨｚとはできなかった。
　また、比較例２として、入力接続導波路と出力接続導波路とのそれぞれを、２つの直線導波路の間に１つのＳ字の曲線導波路を設け、Ｓ字の曲線導波路とリング状導波路とのいずれの曲率半径も２５０μｍとした以外は実施例１と同じ構成の光導波路回路を製造した。この場合、入力接続導波路と出力接続導波路とのそれぞれにおいて発生した光の偏波面の回転は、Ｓ字の曲線導波路内で打ち消させる。しかしながら、光導波路回路の特性を測定したところ、偏波モード結合量が－１３ｄＢとなり、実用上不適当な値であった。
（実施形態２）
　図４は、実施形態２に係る光導波路回路の模式図である。光導波路回路２００は、コアで構成されている光導波路２１０とクラッド２２０とを有するＰＬＣで構成されている。
　光導波路回路２００の断面構造や、光導波路２１０やクラッド２２０の材料や比屈折率差は、実施形態１に係る光導波路回路１００の対応する要素と同じであってよい。
　光導波路２１０は、入力接続導波路２１１と、出力接続導波路２１２と、リング状導波路２１３と、光合分波部を構成する２つの光合分波器２１４ａ、２１４ｂとを備えている。
　リング状導波路２１３は、一定の半径を有する円状である。入力接続導波路２１１は、直線導波路で構成されている。入力接続導波路２１１の一方は、光導波路回路２００の図面左側の側面へ延びている。
　出力接続導波路２１２は、複数の曲線導波路を含む。具体的には、出力接続導波路２１２は、直線導波路２１２ａ、曲線導波路２１２ｂ、直線導波路２１２ｃ、曲線導波路２１２ｄ、直線導波路２１２ｅ、とで構成されている。出力接続導波路２１２の一方は光導波路回路１００の図面左側の側面へ延びている。すなわち、入力接続導波路２１１の一方と、出力接続導波路２１２の一方とが、同一の側面へ延びている。
　光合分波器２１４ａは、リング状導波路２１３と入力接続導波路２１１とを光学的に接続する。光合分波器２１４ｂは、リング状導波路２１３と出力接続導波路２１２とを光学的に接続する。光合分波器２１４ａ、２１４ｂは、２×２型であり、たとえば方向性結合型やＭＭＩ型のものである。
　曲線導波路２１２ｂ、曲線導波路２１２ｄの曲率半径と、リング状導波路２１３の曲率半径とは異なっている。例えば、曲線導波路２１２ｂ、曲線導波路２１２ｄの曲率半径は２５０μｍである。リング状導波路２１３の曲率半径は２０６μｍである。
　また、曲線導波路２１２ｂ、曲線導波路２１２ｄは、光の導波方向が矢印で示すように反時計回りであり、曲率符号が負である。曲線導波路２１２ｂの屈曲角度は９０度である。曲線導波路２１２ｄの屈曲角度は２７０度である。したがって、曲線導波路２１２ｂ、曲線導波路２１２ｄの曲率符号と屈曲角度との積の総和は－３６０度である。
　一方、リング状導波路２１３は、光の導波方向が矢印で示すように時計回りであり、曲率符号が正である。リング状導波路２１３の屈曲角度は３６０度である。したがって、リング状導波路２１３の曲率符号と屈曲角度との積の総和は３６０度である。
　このように、曲線導波路２１２ｂ、曲線導波路２１２ｄの曲率符号と屈曲角度との積の総和と、リング状導波路２１３の曲率符号と屈曲角度との積の総和とが、絶対値が同じで符号が反対となっている。これによって、リング状導波路２１３において発生した光の偏波面の回転と、曲線導波路２１２ｂ、曲線導波路２１２ｄにおいて発生した光の偏波面の回転とが打ち消し合う。その結果、入力された光Ｌ２１がＴＥ偏波、ＴＭ偏波のいずれにであっても、高い偏波保持性が維持された状態で、光Ｌ２２が出力される。
　光導波路回路２００では、曲線導波路２１２ｂ、曲線導波路２１２ｄの曲率半径と、リング状導波路２１３の曲率半径とは異なっているので、それぞれを最適な値とできる。たとえば、リング状導波路２１３の曲率半径を２０６μｍとすることで、ＦＳＲを１５０ＧＨｚとなるように設計できる。また、曲線導波路２１２ｂ、曲線導波路２１２ｄの曲率半径を２５０μｍとすることで、導波による光損失（主には曲げ損失）を１ｄＢ／ｃｍ程度またはそれ以下に低減でき、かつ光導波路回路２００を小型化できる。
　以上説明したように、光導波路回路２００では、高い偏波保持性を維持しながら、リング状導波路２１３のＦＳＲの設計の自由度の高さと低い曲げ損失との両立を実現できる。なお、上記の曲率半径や屈曲角度は例示であって、曲げ損失やＦＳＲの要求に応じて自由に設定できる。また、光導波路回路２００では、入力接続導波路２１１の一方と、出力接続導波路２１２の一方とが、同一の側面へ延びているので、光ファイバアレイや他の光導波路回路と接続し易い。
　実施例２として、上記製造方法にて光導波路回路２００の構成を有する光導波路回路を製造した。製造した光導波路回路の特性を測定したところ、ＦＳＲは１５０ＧＨｚであった。また、入力接続導波路からＴＥ偏波の光を入力して、その偏波モード結合量を測定したところ、－２５ｄＢ以下の好適な値が得られた。また、出力接続導波路の曲線導波路部をダイシングしてその光損失を測定したところ、０．９５ｄＢ／ｃｍ以下の好適な値であった。
（実施形態３）
　図５は、実施形態３に係る光導波路回路の模式図である。光導波路回路３００は、コアで構成されている光導波路３１０とクラッド３２０とを有するＰＬＣで構成されている。
　光導波路回路３００の断面構造や、光導波路３１０やクラッド３２０の材料や比屈折率差は、実施形態１に係る光導波路回路１００の対応する要素と同じであってよい。
　光導波路３１０は、入力接続導波路３１１と、２つの出力接続導波路３１２ａ、３１２ｂと、複数であり、本実施形態では２つであるリング状導波路３１３ａ、３１３ｂと、光合分波部を構成する４つの光合分波器３１４ａａ、３１４ａｂ、３１４ｂａ、３１４ｂｂとを備えている。
　リング状導波路３１３ａ、３１３ｂは、一定の半径を有する屈曲角度９０度の曲線導波路を含んで構成されており、光合分波器３１４ａａ、３１４ａｂ、３１４ｂａ、３１４ｂｂも含めて長円状である。リング状導波路３１３ａ、３１３ｂのそれぞれの導波路長は互いに等しく、また光の周回方向も矢印で示すように互いに等しい。
　入力接続導波路３１１は、複数の曲線導波路と分岐部とを含む。具体的には、入力接続導波路３１１は、直線導波路３１１ａ、曲線導波路３１１ｂ、直線導波路３１１ｃ、分岐部３１１ｄ、曲線導波路３１１ｅ、直線導波路３１１ｆ、曲線導波路３１１ｇ、曲線導波路３１１ｈ、直線導波路３１１ｉ、曲線導波路３１１ｊ、直線導波路３１１ｋ、曲線導波路３１１ｌ、曲線導波路３１１ｍ、直線導波路３１１ｎとで構成されている。入力接続導波路３１１の一方は光導波路回路３００の図面左側の側面へ延びている。分岐部３１１ｄは、入力接続導波路３１１を分岐する。曲線導波路３１１ｅ、直線導波路３１１ｆ、曲線導波路３１１ｇは、分岐部３１１ｄから分岐されてリング状導波路３１３ａに光学的に接続する第１分岐路を構成している。第１分岐路は２箇所の曲線導波路３１１ｅ、３１１ｇを有する。曲線導波路３１１ｈ、直線導波路３１１ｉ、曲線導波路３１１ｊ、直線導波路３１１ｋ、曲線導波路３１１ｌ、曲線導波路３１１ｍ、直線導波路３１１ｎは、分岐部３１１ｄから分岐されてリング状導波路３１３ｂに光学的に接続する第２分岐路を構成している。第２分岐路は３箇所の曲線導波路３１１ｈ、３１１ｊ、３１１ｌ、３１１ｍを有する。分岐部３１１ｄにおける光の分岐比は、たとえば１：１であるが、特に限定はされない。また、分岐部３１１ｄは１×２型であり、たとえば方向性結合型やＭＭＩ型のものである。
　ここで、曲線導波路３１１ｌ、曲線導波路３１１ｍは、連続しているが、その曲率の符号が異なるので、別個の曲線導波路とみなせる。なお、本明細書においては、２つの曲線導波路が連続していても、曲率の符号または曲率半径が異なれば、別個の曲線導波路とみなす。
　出力接続導波路３１２ａは、曲線導波路３１２ａａ、直線導波路３１２ａｂ、とで構成されている。出力接続導波路３１２ｂは、曲線導波路３１２ｂａ、直線導波路３１２ｂｂ、曲線導波路３１２ｂｃ、直線導波路３１２ｂｄ、曲線導波路３１２ｂｅ、直線導波路３１２ｂｆ、とで構成されている。出力接続導波路３１２ａ、３１２ｂの一方は光導波路回路３００の図面左側の側面へ延びている。すなわち、入力接続導波路３１１の一方と出力接続導波路３１２ａ、３１２ｂの一方とが、同一の側面へ延びている。
　光合分波器３１４ａａは、リング状導波路３１３ａと入力接続導波路３１１において第１分岐路を構成する曲線導波路３１１ｇとを光学的に接続する。光合分波器３１４ａｂは、リング状導波路３１３ａと出力接続導波路３１２ａの曲線導波路３１２ａａとを光学的に接続する。光合分波器３１４ｂａは、リング状導波路３１３ｂと入力接続導波路３１１において第２分岐路を構成する直線導波路３１１ｎとを光学的に接続する。光合分波器３１４ｂｂは、リング状導波路３１３ｂと出力接続導波路３１２ｂの曲線導波路３１２ｂａとを光学的に接続する。光合分波器３１４ａａ、３１４ａｂ、３１４ｂａ、３１４ｂｂは、２×２型であり、たとえば方向性結合型やＭＭＩ型のものである。
　入力接続導波路３１１、出力接続導波路３１２ａ、３１２ｂの各曲線導波路の曲率半径と、リング状導波路３１３ａ、３１３ｂの曲線導波路の曲率半径とは異なっている。例えば、入力接続導波路３１１、出力接続導波路３１２ａ、３１２ｂの各曲線導波路の曲率半径は２５０μｍである。リング状導波路３１３ａ、３１３ｂの曲線導波路の曲率半径は４１２μｍである。
　ここで、入力接続導波路３１１においてリング状導波路３１３ａに到るまでの曲線導波路３１１ｂ、３１１ｅ、３１１ｇについては、光の導波方向が反時計回りであり、曲率符号が負である。曲線導波路３１１ｂ、３１１ｅ、３１１ｇの屈曲角度はそれぞれ９０度である。したがって、曲線導波路３１１ｂ、３１１ｅ、３１１ｇの曲率符号と屈曲角度との積の総和は－２７０度である。
　一方、リング状導波路３１３ａの曲線導波路は、光の導波方向が矢印で示すように時計回りであり、曲率符号が正である。リング状導波路３１３ａの曲線導波路の屈曲角度は３６０度である。したがって、リング状導波路３１３ａにおける曲率符号と屈曲角度との積の総和は３６０度である。
　さらに、出力接続導波路３１２ａにおける曲線導波路３１２ａａについては、光の導波方向が反時計回りであり、曲率符号が負であり、屈曲角度は９０度である。したがって、曲線導波路３１２ａａの曲率符号と屈曲角度との積は－９０度である。
　その結果、曲線導波路３１１ｂ、３１１ｅ、３１１ｇ、３１２ａａの曲率符号と屈曲角度との積の総和と、リング状導波路３１３ａの曲率符号と屈曲角度との積の総和とが、絶対値が同じで符号が反対となっている。これによって、リング状導波路３１３ａにおいて発生した光の偏波面の回転と、曲線導波路３１１ｂ、３１１ｅ、３１１ｇ、３１２ａａにおいて発生した光の偏波面の回転とが打ち消し合う。その結果、入力された光Ｌ３１がＴＥ偏波、ＴＭ偏波のいずれにであっても、高い偏波保持性が維持された状態で、光Ｌ３２が出力される。
　同様に、入力接続導波路３１１においてリング状導波路３１３ｂに到るまでの曲線導波路３１１ｂ、３１１ｈ、３１１ｊ、３１１ｌ、３１１ｍについては、光の導波方向が反時計回りまたは時計周りであり、曲率符号が負または正である。曲線導波路３１１ｂ、３１１ｈ、３１１ｊ、３１１ｌ、３１１ｍの屈曲角度はそれぞれ９０度である。したがって、曲線導波路３１１ｂ、３１１ｈ、３１１ｊ、３１１ｌ、３１１ｍの曲率符号と屈曲角度との積の総和は－２７０度である。
　すなわち、第１分岐路と第２分岐路とのそれぞれにおける曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和が、互いに等しい。
　一方、リング状導波路３１３ｂの曲線導波路は、光の導波方向が矢印で示すように時計回りであり、曲率符号が正である。リング状導波路３１３ｂの曲線導波路の屈曲角度は３６０度である。したがって、リング状導波路３１３ｂにおける曲率符号と屈曲角度との積の総和は３６０度である。
　さらに、出力接続導波路３１２ｂにおける曲線導波路３１２ｂａ、３１２ｂｃ、３１２ｂｅについては、光の導波方向が反時計回りまたは時計周りであり、曲率符号が負または正であり、屈曲角度は９０度である。したがって、曲線導波路３１２ｂａ、３１２ｂｃ、３１２ｂｅの曲率符号と屈曲角度との積の総和は－９０度である。
　その結果曲線導波路３１１ｂ、３１１ｈ、３１１ｊ、３１１ｌ、３１１ｍ、３１２ｂａ、３１２ｂｃ、３１２ｂｅの曲率符号と屈曲角度との積の総和と、リング状導波路３１３ｂにおける曲率符号と屈曲角度との積の総和とが、絶対値が同じで符号が反対となっている。これによって、リング状導波路３１３ｂにおいて発生した光の偏波面の回転と、曲線導波路３１１ｂ、３１１ｈ、３１１ｊ、３１１ｌ、３１１ｍ、３１２ｂａ、３１２ｂｃ、３１２ｂｅにおいて発生した光の偏波面の回転とが打ち消し合う。その結果、入力された光Ｌ３１がＴＥ偏波、ＴＭ偏波のいずれにであっても、高い偏波保持性が維持された状態で、光Ｌ３３が出力される。
　光導波路回路３００では、入力接続導波路３１１、出力接続導波路３１２ａ、３１２ｂにおける各曲線導波路の曲率半径と、リング状導波路３１３ａ、３１３ｂの曲率半径とは異なっているので、それぞれを最適な値とできる。たとえば、リング状導波路３１３ａ、３１３ｂの曲率半径を４１２μｍとすることで、ＦＳＲを７５ＧＨｚとなるように設計できる。また、入力接続導波路３１１、出力接続導波路３１２ａ、３１２ｂにおける各曲線導波路の曲率半径を２５０μｍとすることで、導波による光損失を低減でき、かつ光導波路回路３００を小型化できる。
　以上説明したように、光導波路回路２００では、高い偏波保持性を維持しながらＦＳＲの設計の自由度の高さと低い曲げ損失との両立を実現できる。なお、上記の曲率半径や屈曲角度は例示であって、曲げ損失やＦＳＲの要求に応じて自由に設定できる。また、光導波路回路３００では、入力接続導波路３１１の一方と、出力接続導波路３１２ａ、３１２ｂの一方とが、同一の側面へ延びているので、光ファイバアレイや他の光導波路回路と接続し易い。
　実施例３として、上記製造方法にて光導波路回路３００の構成を有する光導波路回路を製造した。製造した光導波路回路の特性を測定したところ、２つのリング状導波路によるリング共振器のＦＳＲは７５ＧＨｚであった。また、入力接続導波路からＴＥ偏波の光を入力して、その偏波モード結合量を測定したところ、－２５ｄＢ以下の好適な値が得られた。また、入力接続導波路および出力接続導波路の曲線導波路の部分をダイシングしてその光損失を測定したところ、０．９５ｄＢ／ｃｍ以下の好適な値であった。
（実施形態４）
　図６は、実施形態４に係る光導波路回路の模式図である。光導波路回路４００は、コアで構成されている光導波路４１０とクラッド４２０とを有するＰＬＣで構成されている。
　光導波路回路４００の断面構造や、光導波路４１０やクラッド４２０の材料や比屈折率差は、実施形態１に係る光導波路回路１００の対応する要素と同じであってよい。
　光導波路４１０は、入力接続導波路４１１と、２つの出力接続導波路４１２ａ、４１２ｂと、複数であり、本実施形態では２つであるリング状導波路４１３ａ、４１３ｂと、光合分波部を構成する４つの光合分波器４１４ａａ、４１４ａｂ、４１４ｂａ、４１４ｂｂとを備えている。
　リング状導波路４１３ａ、４１３ｂは、一定の半径を有する屈曲角度９０度の曲線導波路を含んで構成されており、光合分波器３１４ａａ、３１４ａｂ、３１４ｂａ、３１４ｂｂも含めて長円状である。また、リング状導波路４１３ｂには直線導波路も含まれている。また、リング状導波路４１３ａ、４１３ｂのそれぞれの導波路長は互いに異なり、また光の周回方向も矢印で示すように互いに異なる。
　入力接続導波路４１１は、複数の曲線導波路と分岐部とを含む。具体的には、入力接続導波路４１１は、直線導波路４１１ａ、曲線導波路４１１ｂ、曲線導波路４１１ｃ、直線導波路４１１ｄ、曲線導波路４１１ｅ、分岐部４１１ｆ、直線導波路４１１ｇ、曲線導波路４１１ｈ、直線導波路４１１ｉ、曲線導波路４１１ｊ、直線導波路４１１ｋ、曲線導波路４１１ｌ、曲線導波路４１１ｍ、直線導波路４１１ｎとで構成されている。入力接続導波路４１１の一方は光導波路回路４００の図面左側の側面へ延びている。分岐部４１１ｆは、入力接続導波路４１１を分岐する。直線導波路４１１ｇ、曲線導波路４１１ｈ、直線導波路４１１ｉ、曲線導波路４１１ｊは、分岐部４１１ｆから分岐されてリング状導波路４１３ａに光学的に接続する第１分岐路を構成している。第１分岐路は２箇所の曲線導波路４１１ｈ、４１１ｊを有する。直線導波路４１１ｋ、曲線導波路４１１ｌ、曲線導波路４１１ｍ、直線導波路４１１ｎは、分岐部４１１ｆから分岐されてリング状導波路４１３ｂに光学的に接続する第２分岐路を構成している。第２分岐路は２箇所の曲線導波路４１１ｌ、４１１ｍを有する。分岐部４１１ｆにおける光の分岐比は、たとえば１：１であるが、特に限定はされない。また、分岐部４１１ｆは１×２型であり、たとえば方向性結合型やＭＭＩ型のものである。
　出力接続導波路４１２ａは、曲線導波路４１２ａａ、直線導波路４１２ａｂ、とで構成されている。出力接続導波路４１２ｂは、曲線導波路４１２ｂａ、直線導波路４１２ｂｂ、曲線導波路４１２ｂｃ、直線導波路４１２ｂｄ、曲線導波路４１２ｂｅ、直線導波路４１２ｂｆ、曲線導波路４１２ｂｇ、直線導波路４１２ｂｈ、曲線導波路４１２ｂｉ、直線導波路４１２ｂｊ、曲線導波路４１２ｂｋ、直線導波路４１２ｂｌ、とで構成されている。出力接続導波路４１２ａ、４１２ｂの一方は光導波路回路４００の図面左側の側面へ延びている。すなわち、入力接続導波路４１１の一方と出力接続導波路４１２ａ、４１２ｂの一方とが、同一の側面へ延びている。
　光合分波器４１４ａａは、リング状導波路４１３ａと入力接続導波路４１１において第１分岐路を構成する曲線導波路４１１ｊとを光学的に接続する。光合分波器４１４ａｂは、リング状導波路４１３ａと出力接続導波路４１２ａの曲線導波路４１２ａａとを光学的に接続する。光合分波器４１４ｂａは、リング状導波路４１３ｂと入力接続導波路４１１において第２分岐路を構成する直線導波路４１１ｎとを光学的に接続する。光合分波器４１４ｂｂは、リング状導波路４１３ｂと出力接続導波路４１２ｂの曲線導波路４１２ｂａとを光学的に接続する。光合分波器４１４ａａ、４１４ａｂ、４１４ｂａ、４１４ｂｂは、２×２型であり、たとえば方向性結合型やＭＭＩ型のものである。
　入力接続導波路４１１、出力接続導波路４１２ａ、４１２ｂの各曲線導波路の曲率半径と、リング状導波路４１３ａ、４１３ｂの曲線導波路の曲率半径とは異なっている。例えば、入力接続導波路４１１、出力接続導波路４１２ａ、４１２ｂの各曲線導波路の曲率半径は２５０μｍである。リング状導波路４１３ａ、４１３ｂの曲線導波路の曲率半径は４１２μｍである。リング状導波路４１３ｂの直線導波路の長さは１２４４μｍである。
　ここで、入力接続導波路４１１においてリング状導波路４１３ａに到るまでの曲線導波路４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅ、４１１ｈ、４１１ｊについては、光の導波方向が反時計回りまたは反時計周りであり、曲率符号が負または正であり、屈曲角度は６０度または９０度である。曲線導波路４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅ、４１１ｈ、４１１ｊの曲率符号と屈曲角度との積の総和は－２７０度である。
　一方、リング状導波路４１３ａの曲線導波路は、光の導波方向が矢印で示すように時計回りであり、曲率符号が正である。リング状導波路４１３ａの曲線導波路の屈曲角度は３６０度である。したがって、リング状導波路４１３ａにおける曲率符号と屈曲角度との積の総和は３６０度である。
　さらに、出力接続導波路４１２ａにおける曲線導波路４１２ａａについては、光の導波方向が反時計回りであり、曲率符号が負であり、屈曲角度は９０度である。したがって、曲線導波路４１２ａａの曲率符号と屈曲角度との積は－９０度である。
　その結果、曲線導波路４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅ、４１１ｈ、４１１ｊ、４１２ａａの曲率符号と屈曲角度との積の総和と、リング状導波路４１３ａの曲率符号と屈曲角度との積の総和とが、絶対値が同じで符号が反対となっている。これによって、リング状導波路４１３ａにおいて発生した光の偏波面の回転と、曲線導波路４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅ、４１１ｈ、４１１ｊ、４１２ａａにおいて発生した光の偏波面の回転とが打ち消し合う。その結果、入力された光Ｌ４１がＴＥ偏波、ＴＭ偏波のいずれにであっても、高い偏波保持性が維持された状態で、光Ｌ４２が出力される。
　同様に、入力接続導波路４１１においてリング状導波路４１３ｂに到るまでの曲線導波路４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅ、４１１ｌ、４１１ｍについては、光の導波方向が反時計回りまたは時計周りであり、曲率符号が負または正であり、屈曲角度は６０度または９０度である。曲線導波路４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅ、４１１ｌ、４１１ｍの曲率符号と屈曲角度との積の総和は－９０度である。
　すなわち、第１分岐路と第２分岐路とのそれぞれにおける曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和は、互いに異なる。
　一方、リング状導波路４１３ｂの曲線導波路は、光の導波方向が矢印で示すように反時計回りであり、曲率符号が負である。リング状導波路４１３ｂの曲線導波路の屈曲角度は３６０度である。したがって、リング状導波路４１３ｂにおける曲率符号と屈曲角度との積の総和は－３６０度である。
　さらに、出力接続導波路４１２ｂにおける曲線導波路４１２ｂａ、４１２ｂｃ、４１２ｂｅ、４１２ｂｇ、４１２ｂｉ、４１２ｂｋ、については、光の導波方向が反時計回りまたは時計周りであり、曲率符号が負または正であり、屈曲角度は９０度または１８０度である。曲線導波路４１２ｂａ、４１２ｂｃ、４１２ｂｅ、４１２ｂｇ、４１２ｂｉ、４１２ｂｋの曲率符号と屈曲角度との積の総和は４５０度である。
　その結果曲線導波路４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅ、４１１ｌ、４１１ｍ、４１２ｂａ、４１２ｂｃ、４１２ｂｅ、４１２ｂｇ、４１２ｂｉ、４１２ｂｋの曲率符号と屈曲角度との積の総和（－９０＋４５０＝３６０）と、リング状導波路４１３ｂにおける曲率符号と屈曲角度との積の総和とが、絶対値が同じで符号が反対となっている。これによって、リング状導波路４１３ｂにおいて発生した光の偏波面の回転と、曲線導波路４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅ、４１１ｌ、４１１ｍ、４１２ｂａ、４１２ｂｃ、４１２ｂｅ、４１２ｂｇ、４１２ｂｉ、４１２ｂｋにおいて発生した光の偏波面の回転とが打ち消し合う。その結果、入力された光Ｌ４１がＴＥ偏波、ＴＭ偏波のいずれにであっても、高い偏波保持性が維持された状態で、光Ｌ４３が出力される。
　光導波路回路４００では、入力接続導波路４１１、出力接続導波路４１２ａ、４１２ｂにおける各曲線導波路の曲率半径と、リング状導波路４１３ａ、４１３ｂの曲率半径とは異なっているので、それぞれを最適な値とできる。さらに、リング状導波路４１３ａ、４１３ｂとで導波路長が互いに異なるので、異なるＦＳＲとできる。たとえば、リング状導波路４１３ａのＦＳＲを７５ＧＨｚとし、リング状導波路４１３ｂのＦＳＲを５０ＧＨｚなるように設計できる。また、入力接続導波路４１１、出力接続導波路４１２ａ、４１２ｂにおける各曲線導波路の曲率半径を２５０μｍとすることで、導波による光損失を低減でき、かつ光導波路回路４００を小型化できる。また、光導波路回路４００では、リング状導波路４１３ａ、４１３ｂの光の周回方向を互いに逆にできるので、設計の自由度が高い。
　以上説明したように、光導波路回路４００では、高い偏波保持性を維持しながらＦＳＲの設計の自由度の高さと低い曲げ損失との両立を実現できる。なお、上記の曲率半径や屈曲角度は例示であって、曲げ損失やＦＳＲの要求に応じて自由に設定できる。また、光導波路回路４００では、入力接続導波路４１１の一方と、出力接続導波路４１２ａ、４１２ｂの一方とが、同一の側面へ延びているので、光ファイバアレイや他の光導波路回路と接続し易い。
　実施例４として、上記製造方法にて光導波路回路４００の構成を有する光導波路回路を製造した。製造した光導波路回路の特性を測定したところ、２つのリング状導波路によるリング共振器のＦＳＲは７５ＧＨｚ、５０．２ＧＨｚであった。また、入力接続導波路からＴＥ偏波の光を入力して、その偏波モード結合量を測定したところ、－２５ｄＢ以下の好適な値が得られた。また、入力接続導波路および出力接続導波路の曲線導波路の部分をダイシングしてその光損失を測定したところ、０．９５ｄＢ／ｃｍ以下の好適な値であった。
　なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。たとえば、実施形態３、４において、リング状導波路は３以上であってもよいし、分岐部は２以上であってもよいし、分岐路は３以上であってもよい。また、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　本発明は、光導波路回路に利用することができる。
１００、２００、３００、４００　光導波路回路
１１０、２１０、３１０、４１０　光導波路
１１１、２１１、３１１、４１１　入力接続導波路
１１１ａ、１１１ｃ、１１１ｅ、２１２ａ、２１２ｃ、２１２ｅ、３１１ａ、３１１ｃ、３１１ｆ、３１１ｉ、３１１ｋ、３１１ｎ、３１２ａｂ、３１２ｂｂ、３１２ｂｄ、３１２ｂｆ、４１１ａ、４１１ｄ、４１１ｇ、４１１ｉ、４１１ｋ、４１１ｎ、４１２ａｂ、４１２ｂｂ、４１２ｂｄ、４１２ｂｆ、４１２ｂｈ、４１２ｂｊ、４１２ｂｌ　直線導波路
１１１ｂ、１１１ｄ、２１２ｂ、２１２ｄ、３１１ｂ、３１１ｆ、３１１ｇ、３１１ｈ、３１１ｊ、３１１ｌ、３１１ｍ、３１２ａａ、３１２ｂａ、３１２ｂｃ、３１２ｂｅ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅ、４１１ｈ、４１１ｊ、４１１ｌ、４１１ｍ、４１２ａａ、４１２ｂａ、４１２ｂｃ、４１２ｂｅ、４１２ｂｇ、４１２ｂｉ、４１２ｂｋ　曲線導波路
１１２、２１２、３１２ａ、３１２ｂ、４１２ａ、４１２ｂ　出力接続導波路
１１３、２１３、３１３ａ、３１３ｂ、４１３ａ、４１３ｂ　リング状導波路
１１４、２１４ａ、２１４ｂ、３１４ａａ、３１４ａｂ、３１４ｂａ、３１４ｂｂ、４１４ａａ、４１４ａｂ、４１４ｂａ、４１４ｂｂ　光合分波器
１２０、２２０、３２０、４２０　クラッド
１２１　下部クラッド
１２２　上部クラッド
３１１ｄ、４１１ｆ　分岐部

Claims (13)

  1. 　リング状導波路と、
    　入力接続導波路と、
    　出力接続導波路と、
    　前記リング状導波路と前記入力接続導波路、および前記リング状導波路と前記出力接続導波路とを光学的に接続する光合分波部と、
    　を備え、
    　前記入力接続導波路および前記出力接続導波路の少なくともいずれか一方は、複数の曲線導波路を含み、
    　前記複数の曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和と、前記リング状導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和は、絶対値が同じで符号が反対であり、
    　前記リング状導波路において発生した光の偏波面の回転と、前記複数の曲線導波路において発生した光の偏波面の回転とが打ち消し合う
    　ことを特徴とする光導波路回路。
  2. 　前記複数の曲線導波路の曲率半径と、前記リング状導波路の曲率半径とが異なっている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路回路。
  3. 　前記複数の曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和の絶対値は、３６０度である
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路回路。
  4. 　前記複数の曲線導波路のそれぞれは、導波による光損失が１．０ｄＢ／ｃｍ以下となる曲率半径である
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の光導波路回路。
  5. 　前記光合分波部は、２つの光合分波器を有し、
    　前記入力接続導波路の一方と、前記出力接続導波路の一方とが、同一の側面へ延びている
    　ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の光導波路回路。
  6. 　複数の前記リング状導波路を備え、
    　前記入力接続導波路は、少なくとも１つの分岐部と、前記少なくとも１つの分岐部から分岐されて前記複数のリング状導波路のそれぞれに光学的に接続する複数の分岐路とを有し、
    　前記複数の分岐路は、前記複数の曲線導波路を２箇所以上有し、
    　前記分岐路のそれぞれにおける曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和が、互いに等しい
    　ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光導波路回路。
  7. 　複数の前記リング状導波路を備え、
    　前記入力接続導波路は、少なくとも１つの分岐部と、前記少なくとも１つの分岐部から分岐されて前記複数のリング状導波路のそれぞれに光学的に接続する複数の分岐路とを有し、
    　前記複数の分岐路は、前記複数の曲線導波路を２箇所以上有し、
    　前記複数のリング状導波路は、光の周回方向が互いに異なるリング状導波路を含む
    　ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光導波路回路。
  8. 　前記分岐路のそれぞれにおける曲線導波路の曲率符号と屈曲角度との積の総和が、互いに異なる
    　ことを特徴とする請求項７に記載の光導波路回路。
  9. 　複数の前記リング状導波路を備え、
    　前記複数のリング状導波路は、導波路長が互いに異なるリング状導波路を含む
    　ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の光導波路回路。
  10. 　前記入力接続導波路からＴＥ偏波またはＴＭ偏波の単一偏波の光を入力した場合、前記出力接続導波路から出力された光における偏波モード結合量が－２５ｄＢ以下である
    　ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載の光導波路回路。
  11. 　前記入力接続導波路、前記リング状導波路、前記出力接続導波路、および前記光合分波部はコアによって構成され、前記コアはクラッドによって埋め込まれた埋め込み導波路である
    　ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の光導波路回路。
  12. 　前記クラッドに対する前記コアの比屈折率差が４．５％以上である
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の光導波路回路。
  13. 　前記コアはＺｒＯ２を含む
    　ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の光導波路回路。
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