WO2021084627A1 - 光結合方法 - Google Patents

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WO2021084627A1
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橋詰　泰彰
義弘 小木曽
常祐 尾崎
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an optical coupling method for an optical integrated circuit.
  • Non-Patent Document 1 a polarization multiplex IQ optical modulator using an optical waveguide made of an InP-based compound semiconductor has been actively researched and developed.
  • the polarization multiplex IQ optical modulator is a key device for large-capacity optical communication that utilizes two different polarizations and includes an IQ modulation circuit for X polarization and an IQ modulation circuit for Y polarization.
  • FIG. 1 is a diagram showing an optical circuit portion integrated on a semiconductor substrate in a polarization multiplex IQ optical modulator.
  • the integrated chip 100 includes an input waveguide 103, a 1 ⁇ 2 multimode interferometer 104 (Multimode Interferometer: MMI), an IQ modulation circuit 102 for X polarization, and an IQ modulation circuit 101 for Y polarization.
  • MMI Multimode Interferometer
  • the light input to the input waveguide 103 and branched by the 1 ⁇ 2 MMI 104 is input to the two IQ modulation circuits 101 and 102.
  • Each IQ modulation circuit has a nested structure of Mach-Zehnder Interferometer (MZI).
  • MZI Mach-Zehnder Interferometer
  • the IQ modulation circuit 101 for Y polarization has two arm waveguides between two MMI 105-1 and 106-1, forming a parent MZI and having children on each of these arm waveguides. It includes MZI 107 and 108.
  • the IQ modulation circuit 102 for X polarization includes child MZIs 109 and 110 on each arm waveguide between the two MMIs 105-2 and 106-2.
  • each of these arm waveguides is provided with electrodes for changing the phase of light propagating in the waveguide.
  • the two arm waveguides of the MZI 107 on the Q channel side of the IQ optical modulation circuit 101 are provided with modulation electrodes 113-1 and 113-2 and phase adjustment electrodes 114-1 and 114-2. ing.
  • a ⁇ / 2 phase adjusting electrode 115 for adjusting the phase difference (90 °) between the I channel and the Q channel is also provided.
  • FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a polarization multiplex IQ optical modulator and an adjustment system for its optical coupling position.
  • an integrated chip 100 of an optical modulation circuit including two IQ modulation circuits shown in FIG. 1 is mounted on a pedestal 202 fixed inside the housing 201. .. Between the light modulator 200 and the outside, local light is input from the light source to the input optical fiber 203, and modulated light is output from the output optical fiber 215.
  • a polarization beam splitter 210 for controlling a spatial beam On the output side of the integrated chip 100, lenses 206, 207, 213, a polarization beam splitter 210 for controlling a spatial beam, a beam splitter 208, 209, 211, a reflector 212, and a photodiode (PD) 216 for monitoring optical power It is equipped with optical components such as ⁇ 218.
  • PD photodiode
  • Input fibers 203 and lenses 204 and 205 are used to input light to the polarization multiplex IQ modulator 200, and FIG. 2 also shows an adjustment system for adjusting the light input position to the input waveguide 103.
  • the input fiber 203, the input lens 204, the input lens 205, and the integrated chip 100 are fixed on a common pedestal 202.
  • the input fiber 203 is fixed on the pedestal 202 by using an adhesive, aiming at a mark formed on the pedestal 202.
  • the integrated chip 100 is also fixed on the pedestal 202 with the target of the mark.
  • the positions of the two input lenses 204 and 205 to be inserted and fixed between the input fiber 201 and the integrated chip 100 are adjusted.
  • the optical power (photocurrent) of the electrode provided in one arm waveguide of MZI in the integrated chip 100 is monitored. While monitoring the photocurrent, the two input lenses are fixed on the pedestal 202 with the lens position where the light power is maximized as the optimum position. As long as the light from the input fiber is adjusted to enter the optimum position of the input waveguide 103, that is, the center of the cross section of the core, the position of the optical fiber is adjusted, or the position of a single lens instead of two is adjusted. You can also do it. As shown in FIG. 2, it is common to adjust the positions of the two lenses individually or integrally.
  • a lead-out wiring and a pad 220 are formed on, for example, a phase adjusting electrode 114 on one arm waveguide of the integrated chip 100, and a contact pin 219 defines the power supply 223 on the pad 220.
  • the current 222 drawn from the phase adjusting electrode 114 when light is incident from the input fiber 203 and reaches the arm waveguide can be monitored by an ammeter 221 or the like.
  • the positions of the two lenses 204 and 205 were adjusted so as to maximize the absolute value of the monitor current 222.
  • One aspect of the present disclosure is an input waveguide, a 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit optically connected to the input waveguide, and two waveguides optically connected to the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit.
  • the step of measuring the sum of the optical powers of the light propagating in each of the two waveguides and the input so that the sum of the optical powers is maximized.
  • An optical coupling method including a step of changing the position of a condensing spot on a waveguide and a step of determining the position of an optical component that supplies light to the input waveguide with respect to the optical integration circuit. Is.
  • the optical power of the light propagating through the waveguide is determined by the photocurrent flowing through the electrodes formed in each of the two waveguides, and the measurement step is the two waveguides. It can include measuring the sum of the photocurrents of each of the above.
  • the position of the condensing spot can be adjusted more accurately to the core center position of the optical waveguide.
  • This disclosure presents a novel optical coupling method in an optical integrated circuit (for example, a polarization multiplex IQ modulator).
  • an optical integrated circuit for example, a polarization multiplex IQ modulator.
  • the optical coupling between the optical fiber and the optical waveguide on the integrated chip will be described by adjusting the position of the lens.
  • the optical coupling method of the present disclosure differs from the prior art in that the object to be monitored for guiding the position of the light condensing spot to the polarization multiplex IQ modulation circuit to the optimum position of the end face of the optical waveguide. Therefore, the means for displacing the focused spot position for adjusting the optical coupling is not limited to the adjustment of the lens position.
  • the position of the condensing spot has the maximum peak of the photocurrent at a position deviated from the center of the optical waveguide 103.
  • This peak shift occurs because a higher-order mode is generated in the input optical waveguide 103 when the focused spot position is shifted, and the basal mode and the mode are recombined in the 1 ⁇ 2 MMI 104 of the input stage.
  • the position of the condensing spot is adjusted based on the maximum value of the absolute value while monitoring the photocurrent obtained from one electrode, the position deviates from the original optimum position.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing the electric field distributions of different waveguide modes generated on the optical waveguide.
  • the basal mode 601 having an electric field peak at the center position of the core propagates on the optical waveguide 103.
  • the primary mode 602 occurs in the optical waveguide 103.
  • the electric field distribution in the primary mode 602 has peaks of opposite polarity on both sides of the center position of the core.
  • the two modes recombine and interfere with each other, so that the branch light output from the 1 ⁇ 2 MMI 104 is more than the center of the core depending on the interference state. It becomes the maximum at the shifted position. Therefore, in the state where the primary mode is generated, the photocurrent observed by the single phase adjusting electrode 114 on the integrated chip 100 becomes the maximum when it deviates from the core center position.
  • FIG. 3 is a diagram showing the wavelength dependence of the 1 ⁇ 2 MMI branched light when the focused spot position deviates from the center of the core. It is a calculated value of the loss from the input waveguide 103 to each output port of 1 ⁇ 2 MMI 104 when the focusing spot position deviates from the center of the core in the horizontal direction by +0.1 ⁇ m with respect to the substrate.
  • the input waveguide has a width of 2 ⁇ m and shows a range of 1.53 to 1.56 ⁇ m. It can be seen that strong wavelength dependence is generated because the higher-order mode and the basal mode generated by the deviation of the focused spot position recombine at 1 ⁇ 2 MMI 104 and interfere with each other.
  • the optical coupling is based on the sum of the plurality of optical currents at the electrodes on the respective arm waveguides formed in the plurality of MZIs in the polarization multiplex IQ modulator. Determine the optimum adjustment position for.
  • the condensing spot position is adjusted to the center position of the end face core of the optical waveguide of the integrated chip according to the maximum value of the sum of the plurality of photocurrents.
  • the positions of the two input lenses are displaced to adjust the focus spot position to the center position of the end face core.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an integrated optical circuit of a polarization multiplex IQ optical modulator that optically couples with an optical fiber in the optical coupling method of the optical integrated circuit of the present disclosure.
  • the integrated chip 300 similarly to the conventional integrated chip 100 shown in FIG. 1, the light incident on the input waveguide 303 is branched by 1 ⁇ 2 MMI, and the IQ modulation circuit 302 for X polarization and the Y polarization are used. It is input to the IQ modulation circuit 301.
  • the MZI of each IQ modulation circuit has a nested structure, which is the same as the configuration of the integrated chip 100 of FIG.
  • the integrated chip 300 includes modulation electrodes 306-1 to 306-8, phase adjustment electrodes 305-1 to 305-8, and lead wiring and pads 304-1 to 304 used in the optical coupling method of the present disclosure. -8 is formed. As will be described later, a predetermined voltage is applied to each of the pads 304-1 to 304-8 by a contact pin from a power source, and the photocurrent flowing through each electrode is monitored.
  • FIG. 5 is a diagram showing the overall configuration and adjustment system of the polarization multiplex IQ optical modulator that performs optical coupling in the optical coupling method of the present disclosure.
  • the configuration of the polarization multiplex IQ optical modulator 400 is the same as that of the polarization multiplex IQ optical modulator 200 shown in FIG. 2, except for the electrode portion used for optical coupling, and detailed description thereof will be omitted.
  • the polarization multiplex IQ optical modulator 400 is an integrated chip 300 of an optical modulation circuit including two IQ modulation circuits shown in FIG. 4 on a pedestal 402 fixed inside the housing 401. Is installed. Between the light modulator 400 and the outside, local light is input from the light source to the input optical fiber 403, and modulated light is output from the output optical fiber.
  • An input fiber 403 and lenses 404, 405 are used to input light to the polarization multiplexing IQ modulator 400.
  • the sum of the optical powers (photocurrents) of a plurality of electrodes provided in the eight arm waveguides of MZI in the integrated chip 300 is monitored. Specifically, while monitoring the sum of each photocurrent in the eight arm waveguides, the lens position where the absolute value of the sum of photocurrents is the maximum is set as the optimum adjustment position, and the two input lenses are placed on the pedestal 402. Fix it. A more detailed procedure for adjusting the lens position will be described later. [Cross-sectional structure of waveguide that monitors photocurrent]
  • FIG. 6 is a diagram showing a cross section of an optical waveguide in an electric field application region where a photocurrent is obtained in the optical coupling method of the optical integrated circuit of the present disclosure.
  • the cross-sectional configuration of the arm waveguide of MZI for monitoring the optical current in the integrated chip 300 of the polarization multiplex IQ optical modulator 400 is shown.
  • the arm waveguide of the light modulator is on a semi-insulating (SI: Semi-Insulating) -InP substrate 501 with an n-type InP lower clad layer 502, a non-doped InP clad layer 503, a multiple quantum well layer 504, and a non-doped InP.
  • SI Semi-Insulating
  • the clad layer 505, the p-type InAlAs layer 506, and the n-type InP clad layer 507 are laminated.
  • the cross-sectional structure of the waveguide in FIG. 6 is a high-mess structure in which both sides of the core are removed by etching, and a SiO 2 film 508 as a protective film is deposited on the surface of the high-mesa structure. Further, benzocyclobutene (BCB) 509 is formed so as to cover the entire waveguide covered with the protective film 508, and protects the high mesa structure and flattens the surface.
  • BCB benzocyclobutene
  • an optical fiber 403 and lenses 404 and 405 are used for input / output of light to the polarization multiplex IQ modulator circuit 400.
  • the adjustment method for coupling light from the input fiber 403 to the integrated chip 300 is as follows.
  • the input fiber 403, the input lens 404, the input lens 405, and the integrated chip 300 are fixed on the common pedestal 402 as in the case of the prior art of FIG.
  • the input fiber 403 is fixed with an adhesive aiming at a mark formed on the pedestal 402.
  • the integrated chip 300 is also fixed on the pedestal 402 with the aim of another mark.
  • the two input lenses 404 and 405 are moved to the optimum positions and fixed while monitoring the plurality of photocurrents of the eight phase adjusting electrodes 305.
  • the optical currents obtained from the eight phase adjusting electrodes 305 formed in each arm waveguide of the four child MZIs on the integrated chip 300 are collectively monitored. ..
  • the eight phase adjusting electrodes 305 have independent pads as shown in FIG. 4, and can be electrically connected to each other by making contact with the contact pin 406.
  • the eight contact pins 406 are grouped together via electrical wirings 407-1 and 407-2 and connected to the power supply 409 via an ammeter 408.
  • the eight photocurrents are collectively used, and the sum of the eight photocurrents is used as the photocurrent 410 to be monitored for adjusting the photocoupling.
  • the positions of the input lenses 404 and 405 were adjusted so that the absolute value of the photocurrent 410 monitored by the ammeter 408 was maximized.
  • the method of optical coupling of the optical integrated circuit of the present disclosure is optically connected to the input waveguide, the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit optically connected to the input waveguide, and the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit.
  • the step of measuring the sum of the optical powers of the light propagating in each of the two waveguides and the sum of the optical powers are the maximum.
  • the step of changing the position of the condensing spot on the input waveguide and the step of determining the position of the optical component that supplies light to the input waveguide with respect to the optical integrated circuit are provided. Can be carried out.
  • the optical power of the light propagating in the waveguide is determined by the photocurrent flowing through the electrodes formed in each of the two waveguides, and the step of measuring is the two waveguides. It can include measuring the sum of the photocurrents of each of the above.
  • the positions of the two input lenses may be adjusted separately, or the two lenses may be moved separately. You may move them together.
  • the light emitted from the optical fiber can be parallelized by the first lens 404 and focused on the end face by the second lens 405. Further, as long as the sum of the photocurrents of each phase adjusting electrode is monitored, any control algorithm may be used until the maximum value of the absolute value of the sum of the photocurrents 410 is obtained.
  • the optical coupling method of the optical integrated circuit of the present disclosure is the polarization multiplex IQ optical modulator shown in FIG. 5 as long as it is an optical integrated circuit in which a plurality of MZIs are configured in parallel from the input stage via the MMI.
  • the optical coupling method of the optical integrated circuit of the present disclosure includes an optical fiber for an optical integrated circuit in an optical circuit including a plurality of MZIs configured in parallel in the vicinity of an input stage and at least partially having a balanced configuration. Note that it can be used to make an optical coupling between the and the input optical waveguide.
  • the condensing spot position is adjusted so that the absolute value of the sum of photocurrents is maximized based on the sum of all photocurrents of the eight arm waveguides. ..
  • the sum of some photocurrents from different MZI waveguides propagating different branch lights from the first stage MMI connected to the input waveguide 303 is used.
  • photocoupling can be performed more accurately. For example, one photocurrent may be selected from each of the IQ modulation circuit 302 for X polarization and the IQ modulation circuit 301 for Y polarization, and the total may be calculated.
  • the sum of four photocurrents at symmetrical positions may be used for the eight arm waveguides.
  • the monitored waveguides are the first waveguide group (the waveguides corresponding to the pads 304-1 to 304-4 in FIG. 4) in which one branch light from the first stage MMI propagates, and the other. It is necessary to monitor the photocurrents of the same number of waveguides from the second waveguide group (the waveguides corresponding to the pads 304-5 to 304-8 in FIG. 4) in which the branched light is propagated.
  • a plurality of 1 ⁇ 2 demultiplexing circuits having one or more stages are further connected in series to the first stage 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit, and the plurality of 1 ⁇ 2 demultiplexing circuits on the rear stage side are further connected in series.
  • the step of measuring the sum of the optical powers of the light of the corresponding waveguides provided with the corresponding waveguides connected to each output port of the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit is that of the corresponding waveguides.
  • the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit of the first stage is further connected in series with the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit of the second stage in a tree shape, and the four above-mentioned four of the third stage are connected in series.
  • the corresponding four sets of waveguides are connected from each of the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuits, and the step of measuring the sum of the optical powers of the light propagating through each of the waveguides is the eight steps of the four sets of waveguides.
  • each is selected from the first waveguide group in which one branch light propagates from the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit of the first stage and the second waveguide group in which the other branch light propagates. It can be carried out as including measuring the sum of the photocurrents of the same number of the waveguides.
  • phase adjusting electrodes 305-1 to 305-8 are used as the electrodes for measuring the photocurrent in the above description, they are based on the total amount of the photocurrents flowing through the modulation electrodes 306-1 to 306-8. , The position of the condensing spot may be adjusted so that the absolute value of the total sum of the photocurrents is maximized. Monitoring the sum of the photocurrents of each modulation electrode is the same as for the phase adjustment electrodes of FIGS. 4 and 5.
  • the photocurrent in the output side waveguide of 1 ⁇ 2 MMI in the third stage is used.
  • the total photocurrent in the output side waveguide of 1 ⁇ 2 MMI in the second stage. Can also be used.
  • an input waveguide, a 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit optically connected to the input waveguide, and at least 2 optically connected to the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit are used.
  • the optical power of the two waveguides in which different branched lights from the 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit in the input stage propagate can be used.
  • the waveguide in which one of the branched lights branched by the 1 ⁇ 2 MMI in the first stage propagates.
  • the same effect can be obtained by using (absolute value of total photocurrent).
  • a pad for measuring the photocurrent is provided in the output waveguide in which the branch light from the 1 ⁇ 2 MMI of the second stage propagates, and the guide on the output side of the 1 ⁇ 2 MMI of the second stage is provided.
  • the optical power of the two waveguides in which different branched lights from the first-stage 1 ⁇ 2 demultiplexing circuit propagate may be used. That is, the same number of N waveguides are provided from the first waveguide group in which one branch light propagates from the 1 ⁇ 2 MMI of the first stage and the second waveguide group in which the other branch light propagates. Each may be selected and the sum of the 2N photocurrents of the selected 2N waveguides may be measured.
  • the overall configuration of the optical integrated circuit may be a hierarchical structure configured in a tree shape with the first stage MMI as the apex, as in the eight arm waveguides in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the photocurrent and the amount of deviation of the condensing position as compared with the conventional technique.
  • the horizontal axis indicates the amount of deviation of the condensing spot position from the core center in the width direction of the optical waveguide, and in both cases, the position of the condensing spot to the end face of the optical waveguide is arbitrarily shifted by moving the two lenses. , Indicates the amount of deviation from the center of the core.
  • the vertical axis shows the value obtained by normalizing the absolute value of the photocurrent with the peak value in the prior art and the optical coupling method of the optical integrated circuit of the present disclosure.
  • the peak position of the absolute value of the single photocurrent of one arm waveguide in the conventional technique shown by the dotted line deviates from the core center position (0 ⁇ m) by about 0.1 ⁇ m to one side.
  • the photocurrent value when the total photocurrent obtained from each phase adjusting electrode of the eight arm waveguides is monitored is shown by a solid line.
  • the peak position of the absolute value of the sum of the photocurrents substantially coincides with the center position (0 ⁇ m) of the core, and the peak value of the photocurrent and the center position of the core. Is in agreement.
  • FIG. 8 is a diagram showing the wavelength dependence of the XY loss difference of the polarization multiplex IQ optical modulator in comparison with the prior art.
  • the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the XY loss difference represented by the following equation in dB.
  • I x1 to I x4 are each photocurrent of the arm waveguide of the X polarization side IQ modulator
  • I y1 to I y4 are each photocurrent of the arm waveguide of the Y polarization side IQ modulator.
  • the currents observed in the eight phase adjusting electrodes 305-1 to 305-8 are the respective optical currents of the above equation (1), and the optical current (mA) and the optical power propagating through the optical waveguide under the electrodes.
  • mA optical current
  • dB the difference between the total value of the photocurrents on the X-polarized side displayed in decibels and the total value of the photocurrents on the Y-polarized side displayed in decibels.
  • the optical coupling method of the optical integrated circuit of the present disclosure is more advantageous from the viewpoint of wavelength dependence of the polarization multiplex IQ optical modulator.
  • the higher-order mode is generated at a relatively large rate at the entrance of the input waveguide.
  • the higher-order mode and the basal mode independently propagate through the input waveguide and recombine and interfere with each other at the 1 ⁇ 2 MMI of the input stage. Since the interference conditions at the time of recombination differ depending on the wavelength, the wavelength dependence of a relatively large XY loss difference as shown by the dotted line in FIG. 8 occurs.
  • the optical coupling method of the optical integrated circuit of the present disclosure it is considered that the wavelength dependence is reduced because the excitation amount in the higher-order mode at the entrance of the input waveguide is suppressed.
  • the position of the condensing spot can be adjusted more accurately to the core center position of the optical waveguide by the optical coupling method of the optical integrated circuit of the present disclosure.
  • an optical integrated circuit it is possible to suppress an increase in optical loss and a decrease in optical signal quality such as wavelength dependence of characteristic values due to the occurrence of higher-order modes.
  • the optical integrated circuit if the input stage is provided with an optical branching / synthesizing means such as MMI, and then an interference circuit including an arm waveguide such as MZI is configured in parallel, the photocurrent of each waveguide is configured. Can be obtained.
  • the position of the condensing spot based on the sum of the photocurrents of the plurality of optical waveguides configured in parallel, the above-mentioned deterioration of the optical signal quality can be suppressed.
  • the present invention can be used as an optical signal processing device in optical communication.

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Abstract

本開示の光集積回路に対する光結合の調整方法では、例えば偏波多重ＩＱ変調器における複数のＭＺＩに形成されたそれぞれのアーム導波路上の電極における複数の光電流の総和に基づいて、光結合の最適調整位置を決定する。複数の光電流の総和の最大値にしたがって、集積化チップの光導波路の端面コアの中心位置に集光スポット位置を調整する。典型的には、２つの入力レンズの位置を変位させて、端面コアの中心に集光スポット位置を調整する。

Description

光結合方法
　本開示は、光集積回路の光結合方法に関する。
　大容量光通信向けの光変調器として、ＩｎＰ系化合物半導体からなる光導波路を用いた偏波多重ＩＱ光変調器が盛んに研究開発されている（非特許文献１）。偏波多重ＩＱ光変調器は異なる２つの偏波を利用し、Ｘ偏波用ＩＱ変調回路およびＹ偏波用ＩＱ変調回路を備えた大容量光通信のためのキーデバイスである。
　図１は、偏波多重ＩＱ光変調器の内で半導体基板上に集積化される光回路部分を示す図である。集積化チップ１００は、入力導波路１０３、１×２多モード干渉計１０４（Multimode Interferometer：ＭＭＩ）、Ｘ偏波用ＩＱ変調回路１０２およびＹ偏波用ＩＱ変調回路１０１を備える。入力導波路１０３へ入力され、１×２ＭＭＩ１０４によって分岐された光が、２つのＩＱ変調回路１０１、１０２へ入力される。各ＩＱ変調回路は、マッハツェンダ干渉計（Mach-Zehnder Interferometer：ＭＺＩ）が入れ子構造になっている。例えばＹ偏波用ＩＱ変調回路１０１は、２つのＭＭＩ１０５－１、１０６－１の間に２本のアーム導波路を持っており、親ＭＺＩを構成するとともに、これらの各アーム導波路上に子ＭＺＩ１０７、１０８を備えている。同様に、Ｘ偏波用ＩＱ変調回路１０２は、２つのＭＭＩ１０５－２、１０６－２の間各アーム導波路上に、子ＭＺＩ１０９、１１０を備えている。
　したがって、２つのＩＱ光変調回路１０１、１０２を構成する４つの子ＭＺＩ１０７～１１０の最も内部階層には、合計８本のアーム導波路がある。これらのアーム導波路の各々には、導波路内を伝搬する光の位相を変化するための電極が設けられている。同時に、電極に流れる光電流を観測することが可能となり、この光電流によって各導波路を伝搬する光パワーをモニターすることができる。具体的には、ＩＱ光変調回路１０１のＱチャネル側のＭＺＩ１０７の２本のアーム導波路には、変調用電極１１３－１、１１３－２、位相調整用電極１１４－１、１１４－２を備えている。さらに各子ＭＺＩの出力側には、ＩチャネルおよびＱチャネル間の位相差（９０°）を調整するπ／２位相調整電極１１５も備える。
　図２は、偏波多重ＩＱ光変調器の全体構成およびその光結合位置の調整系を示す図である。偏波多重ＩＱ光変調器２００は、筐体２０１の内部に固定された台座２０２上に、図１に示した２系統のＩＱ変調回路を含む光変調回路の集積化チップ１００が搭載されている。光変調器２００と外部との間では、入力光ファイバ２０３へ光源からローカル光が入力され、出力光ファイバ２１５から変調光が出力される。集積化チップ１００の出力側には、レンズ２０６、２０７、２１３、空間ビームを制御する偏波ビームスプリッタ２１０、ビームスプリッタ２０８、２０９、２１１、リフレクター２１２、光パワーを監視するフォトダイオード（ＰＤ）２１６～２１８などの光部品を備える。図２には示さないが、電気信号が外部から供給され、ワイヤボンディング等によって集積化チップ１００へ接続される。
　偏波多重ＩＱ変調器２００へ光を入力するため、入力ファイバ２０３とレンズ２０４、２０５が用いられ、さらに図２には入力導波路１０３への光の入力位置を調整するための調整系も示されている。図２において入力ファイバ２０３、入力レンズ２０４、入力レンズ２０５、集積化チップ１００は、共通の台座２０２の上に固定される。入力ファイバ２０３は、台座２０２に形成された目印を目標にして、接着剤を用いて台座２０２上に固定される。また集積化チップ１００も、同様に目印を目標にして台座２０２上に固定される。次に、入力ファイバ２０１と集積化チップ１００との間に挿入し固定されることになる２つの入力レンズ２０４、２０５の位置が調整される。この位置調整では、集積化チップ１００内のＭＺＩの１つのアーム導波路に設けられた電極の光パワー（光電流）をモニターする。光電流をモニターしながら、光パワーが最大となるレンズ位置を最適位置として、２つの入力レンズを台座２０２上に固定する。入力ファイバからの光が、入力導波路１０３の最適位置すなわちコア断面中心に入射するように調整される限り、光ファイバの位置を調整したり、２つではなく単一のレンズの位置を調整したりすることもできる。図２のように２つレンズの位置を、それぞれまたは一体に調整するのが一般的である。
　より具体的には、集積化チップ１００の１つのアーム導波路上にある例えば位相調整電極１１４には、引き出し配線およびパッド２２０が形成されており、パッド２２０上にコンタクトピン２１９によって電源２２３から所定の電圧を印可する。入力ファイバ２０３から光を入射して、アーム導波路に到達したときに位相調整電極１１４から引き込まれる電流２２２を、電流計２２１などでモニターできる。モニター電流２２２の絶対値を最大化するように、２つのレンズ２０４、２０５の位置を調整していた。
J. Ozaki et al., "Ultra-low Power Dissipation (<2.4 W) Coherent InP Modulator Module with CMOS Driver IC", in proc., ECOC’2018, Rome, Italy
　しかしながら従来技術の光集積回路における光結合調整では、レンズ等を正確に最適位置に導くことができない問題があった。
　本開示の１つの態様は、入力導波路、当該入力導波路に光学的に接続された１×２分波回路および当該１×２分波回路に光学的に接続された２本の導波路を少なくとも有する光集積回路の光結合の方法において、前記２本の導波路の各々を伝搬する光の光パワーの和を測定するステップと、前記光パワーの前記和が最大となるように、前記入力導波路への集光スポット位置を変化させるステップと、前記光集積回路に対して、前記入力導波路へ光を供給する光部品の位置を決定するステップとを備えることを特徴とする光結合方法である。
　好ましくは、前記導波路を伝搬する前記光の前記光パワーは、前記２本の導波路の各々に形成された電極を流れる光電流によって決定され、前記測定するステップは、前記２本の導波路の各々の光電流の和を測定することを含むことができる。
　本開示の光集積回路の光結合方法によって、より正確に光導波路のコア中心位置に集光スポット位置を調整できる。
偏波多重ＩＱ光変調器で半導体基板上に集積化される部分を示す図である。 偏波多重ＩＱ光変調器全体およびその光結合位置の調整系を示す図である。 集光位置がずれたときのＭＭＩからの分岐光の波長依存性を示す図である。 本開示の光結合方法における偏波多重ＩＱ光変調器の構成を示す図である。 本開示の光結合方法における光集積回路の調整系を示す図である。 光集積回路で光電流を得る電界印可領域の光導波路断面を示す図である。 従来技術と対比して光電流と集光位置ずれ量との関係を示した図である。 偏波多重ＩＱ光変調器のＸＹ損失差の波長依存性を示した図である。 光導波路で生じる異なる導波モードの電界分布を模式的に示した図である。
　本開示では、光集積回路（例えば偏波多重ＩＱ変調器）における新規な光結合方法を提示する。以下の説明では、光ファイバと集積化チップ上の光導波路との間の光結合を、レンズの位置を調整して実施するものとして説明する。しかしながら、本開示の光結合方法は、偏波多重ＩＱ変調回路への光の集光スポット位置を光導波路の端面の最適な位置に導くためにモニターする対象に従来技術との相違点がある。したがって、光結合の調整のために集光スポット位置を変位させる手段については、レンズ位置の調整だけに限られない。また、光結合位置を最適化するためのアルゴリズムにも制限はないし、使用するレンズの枚数や構成にも制限が無いことに留意されたい。まず、光集積回路の一例として、偏波多重ＩＱ変調器における従来技術の光結合方法の問題についてより詳細に説明する。
　図２に示したような、４つの子ＭＺＩの内の単一の位相調整電極１１４でモニターされる光電流に基づいてレンズ位置を調整する方法では、本来の最適位置からずれが発生し、偏波多重ＩＱ変調器の光学特性が劣化する問題があった。図２において光結合を行う際には、８本の位相調整電極の内のある１本の電極から得られる光電流をモニターして、光パワー（光電流の絶対値）が最大になるように入力レンズ位置を調整していた。この時、集積化チップの光導波路１０３の端面上の光の集光スポット位置は、本来、光導波路のコア断面の中心となるよう調整されるのが望ましい。しかしながら実際には、集光スポット位置が光導波路１０３の中心からずれた位置で光電流の最大ピークを持ってしまう。このピークのずれは、集光スポット位置がずれた状態のとき入力光導波路１０３で高次モードが発生し、入力段の１×２ＭＭＩ１０４において基底モードとモード間再結合するため発生する。結果として、１本の電極から得られる光電流をモニターしながら、その絶対値の最大値を基準に集光スポット位置を調整すれば、本来の最適位置からずれた状態になってしまう。
　図９は、光導波路上で生じる異なる導波モードの電界分布を模式的に示した図である。入力ファイバ２０３から光導波路１０３のコア断面の中心に光が入射すれば、光導波路１０３上では、コアの中央位置において電界ピークを持つ基底モード６０１のみが伝搬する。しかしながら、入力ファイバ２０３からの光の集光スポット位置がコアの中心位置からずれた状態で入射すると、光導波路１０３において一次モード６０２が生じる。一次モード６０２の電界分布は、コアの中心位置に対してその両側に逆極性のピークを持つ。基底モード６０１および一次モード６０２が１×２ＭＭＩ１０４に入力されると、２つのモードは再結合して干渉するため、干渉状態に応じて１×２ＭＭＩ１０４から出力される分岐光は、コアの中心よりもずれた位置で最大となる。したがって一次モードが生じた状態では、集積化チップ１００上の単一の位相調整電極１１４で観測される光電流は、コア中心位置からずれた時に、光電流が最大となる。
　図３は、集光スポット位置がコア中心からずれたときの１×２ＭＭＩ分岐光の波長依存性を示す図である。集光スポット位置がコアの中心から基板と水平方向に＋０．１μｍだけずれた場合の、入力導波路１０３から１×２ＭＭＩ１０４の各出力ポートまでの損失の計算値である。入力導波路は幅が２μｍとして、１．５３～１．５６μｍの範囲を示した。集光スポット位置のずれによって発生した高次モードおよび基底モードが１×２ＭＭＩ１０４にて再結合して干渉するため、強い波長依存性を生じていることがわかる。また、１×２ＭＭＩ１０４にて分岐される２つの分岐光間の光損失の差に大きな波長依存性が生じる。ＭＺＩにおけるこのようなアーム導波路間の光損失の波長依存性は、図２に示した偏波多重ＩＱ変調回路２００においては、Ｘ偏波出力およびＹ偏波出力のレベル変動に繋がり、合波後の光信号の品質も大きく損なう。
　本開示の光集積回路に対する光結合の調整方法では、例えば偏波多重ＩＱ変調器における複数のＭＺＩに形成されたそれぞれのアーム導波路上の電極における複数の光電流の総和に基づいて、光結合の最適調整位置を決定する。複数の光電流の総和の最大値にしたがって、集積化チップの光導波路の端面コアの中心位置に集光スポット位置を調整する。典型的には、２つの入力レンズの位置を変位させて、端面コアの中心位置に集光スポット位置を調整する。以下、本開示の光集積回路の光結合方法のより具体的な実施形態について説明する。
[光集積回路の光結合の調整のための構成]
　図４は、本開示の光集積回路の光結合方法において、光ファイバと光結合する偏波多重ＩＱ光変調器の集積化した光回路の構成を示す図である。集積化チップ３００は、図１に示した従来技術の集積化チップ１００と同様に、入力導波路３０３に入射した光が１×２ＭＭＩによって分岐され、Ｘ偏波用ＩＱ変調回路３０２およびＹ偏波用ＩＱ変調回路３０１へ入力される。各ＩＱ変調回路のＭＺＩが入れ子構造になっているのも、図１の集積化チップ１００の構成と同じである。集積化チップ３００は、変調用電極３０６－１～３０６－８、位相調整用電極３０５－１～３０５－８を備え、さらに本開示の光結合方法において使用する引き出し配線およびパッド３０４－１～３０４－８が形成されている。後述するようにパッド３０４－１～３０４－８のそれぞれに、コンタクトピンによって電源から所定の電圧を印可し、各電極に流れる光電流をモニターする。
　図５は、本開示の光結合方法において光結合を行う偏波多重ＩＱ光変調器の全体構成および調整系を示す図である。偏波多重ＩＱ光変調器４００の構成は、光結合に使用する電極部分を除けば、図２に示した偏波多重ＩＱ光変調器２００と同様であり、詳細な説明は省略する。概要のみ述べれば、偏波多重ＩＱ光変調器４００は、筐体４０１の内部に固定された台座４０２上に、図４に示した２系統のＩＱ変調回路を含む光変調回路の集積化チップ３００が搭載されている。光変調器４００と外部との間では、入力光ファイバ４０３へ光源からローカル光が入力され、出力光ファイバから変調光が出力される。
　偏波多重ＩＱ変調器４００へ光を入力するため、入力ファイバ４０３とレンズ４０４、４０５が用いられる。本開示の光結合方法における位置調整では、集積化チップ３００内のＭＺＩの８つのアーム導波路に設けられた複数の電極の光パワー（光電流）の総和をモニターする。具体的には、８つのアーム導波路における各光電流の総和をモニターしながら、光電流の総和の絶対値が最大となるレンズ位置を最適な調整位置とし、２つの入力レンズを台座４０２上に固定する。さらに詳細なレンズ位置の調整手順は、後述する。
[光電流をモニターする導波路断面構造]
　図６は、本開示の光集積回路の光結合方法において光電流を得る電界印可領域の光導波路の断面を示す図である。偏波多重ＩＱ光変調器４００の集積化チップ３００において、光電流をモニターするＭＺＩのアーム導波路の断面構成を示している。光変調器のアーム導波路は、半絶縁性（ＳＩ：Semi- Insulating）－ＩｎＰ基板５０１上に、ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層５０２、ノンドープのＩｎＰクラッド層５０３、多重量子井戸層５０４、ノンドープのＩｎＰクラッド層５０５、ｐ型ＩｎＡｌＡｓ層５０６、ｎ型ＩｎＰクラッド層５０７を積層したものである。図６の導波路の断面構造は、コアの両脇をエッチングにより除去したハイメサ構造であり、ハイメサ構造の表面には保護膜としてのＳｉＯ２膜５０８を堆積している。さらに、保護膜５０８でカバーされた導波路全体を覆うように、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）５０９が形成され、ハイメサ構造の保護および表面の平坦化を行っている。光導波層へ電界を印可するため、ＳｉＯ２膜５０８およびＢＣＢ５０９はハイメサの上部の一部が除去され、ｎ－ＩｎＰクラッド層５０７の上部に電極５１１が設けられている。
　電極５１１に負電圧を印加すると、ＱＣＳＥ効果およびポッケルス効果によって、ＭＱＷコア層を伝搬する光の位相を変化することができる。図５の本開示の光結合方法では、位相調整用電極３０５の各々に対して電圧を印可して、それぞれの電極に対して光電流が得られ、これらの光電流の総和をモニターすることができる。
[光結合方法]
　本開示の光集積回路の光結合方法において、偏波多重ＩＱ変調器回路４００への光の入出力には、光ファイバ４０３とレンズ４０４、４０５が用いられる。入力ファイバ４０３から集積化チップ３００へ光を結合するための調整方法は以下の通りである。入力ファイバ４０３、入力レンズ４０４、入力レンズ４０５、集積化チップ３００は、図２の従来技術の場合と同様に、共通の台座４０２の上に固定されることになる。入力ファイバ４０３は、台座４０２に形成された目印を目標にして接着剤を用いて固定される。集積化チップ３００も同様に、別の目印を目標にして台座４０２の上に固定される。次に、２つの入力レンズ４０４、４０５を、８つの位相調整電極３０５の複数の光電流をモニターしながら最適位置に移動させ、固定する。
　本開示の光集積回路の光結合方法では、集積化チップ３００上の４つの子ＭＺＩの各アーム導波路に形成された８本の位相調整電極３０５から得られる光電流を一括して、モニターする。８本の位相調整電極３０５は、図４に示したように独立したパッドを持っており、それぞれに対してコンタクトピン４０６でコンタクトをとることで、電気的に接続することができる。８つのコンタクトピン４０６は、電気配線４０７－１、４０７－２を経由して１つにまとめられて、電流計４０８を介して、電源４０９に接続される。８つの光電流を一括して、８つの光電流の総和をモニター対象の光電流４１０として、光結合の調整に利用する。電流計４０８でモニターしている光電流４１０の絶対値が最大となるように、入力レンズ４０４、４０５の位置を調整した。
　したがって本開示の光集積回路の光結合の方法は、入力導波路、当該入力導波路に光学的に接続された１×２分波回路および当該１×２分波回路に光学的に接続された２本の導波路を少なくとも有する光集積回路の光結合の方法において、前記２本の導波路の各々を伝搬する光の光パワーの和を測定するステップと、前記光パワーの前記和が最大となるように、前記入力導波路への集光スポット位置を変化させるステップと、前記光集積回路に対して、前記入力導波路へ光を供給する光部品の位置を決定するステップとを備えるものとして実施できる。
　ここで、前記導波路を伝搬する前記光の前記光パワーは、前記２本の導波路の各々に形成された電極を流れる光電流によって決定され、前記測定するステップは、前記２本の導波路の各々の光電流の和を測定することを含むことができる。
　集積化チップの端面上の光導波路への集光位置は、各レンズの光学的設計に依存するので、２つの入力レンズの位置調整については、それぞれを別々に動かしても良いし、２枚を一体に動かしても良い。一般的な光学設計の例では、光ファイバからの出射光を第１のレンズ４０４で平行化して、第２のレンズ４０５で端面上に集光することができる。また、各位相調整電極の光電流の総和についてモニターがされる限り、光電流４１０の総和の絶対値の最大値を得るまでの制御アルゴリズムはどのようなものであっても良い。
　本開示の光集積回路の光結合方法では、入力導波路が接続されるＭＭＩからの分岐光が伝搬し、並列に配置・構成されたＭＺＩの複数のアーム導波路の光電流を利用する。従来技術のように単一のアーム導波路の光電流をモニターするのではなく、複数のアーム導波路の各光電流の総和をモニターして、光電流の総和の絶対値が最大となる状態に集光スポット位置を調整する。したがって本開示の光集積回路の光結合方法は、入力段からＭＭＩを経由して並列に複数のＭＺＩが構成されている光集積回路であれば、図５に示した偏波多重ＩＱ光変調器の調整だけに限られない。本開示の光集積回路の光結合方法は、入力段の近傍に並列に構成された複数のＭＺＩを含み、少なくとも一部がバランス型の構成を持つ光回路における光集積回路に対して、光ファイバと入力光導波路との光結合をするのに利用できる点に留意されたい。
　上述の図４および図５の例では、８本のアーム導波路のすべての光電流の総和に基づいて、光電流の総和の絶対値が最大となるように集光スポット位置を調整している。しかしながら、８本のアーム導波路の内で、入力導波路３０３に接続される初段のＭＭＩからの異なる分岐光が伝搬する異なるＭＺＩの導波路からの一部の複数の光電流の総和を使っても、従来技術のように単一の光電流を使用するのに比べて、より正確に光結合ができる。例えば、Ｘ偏波用ＩＱ変調回路３０２およびＹ偏波用ＩＱ変調回路３０１のそれぞれから１つずつ光電流を選択して総和としても良い。また、ツリー状の構成において、８本のアーム導波路について、対称な位置にある４つの光電流の総和を用いでも良い。このとき、モニターされる導波路は、初段のＭＭＩからの一方の分岐光が伝搬する第１の導波路群（図４のパッド３０４－１～３０４－４に対応する導波路）、および、他方の分岐光が伝搬する第２の導波路群（図４のパッド３０４－５～３０４－８に対応する導波路）から、それぞれ同数の導波路について光電流をモニターする必要がある。
　したがって、本開示の光集積回路の光結合の方法は、初段の１×２分波回路に、１段以上の複数の１×２分波回路がさらに直列に接続され、後段側の前記複数の１×２分波回路の各々の出力ポートに接続された、対応する導波路を備え、これら対応する導波路の光の光パワーの和を測定するステップは、前記対応する導波路の内の、１段目の前記１×２分波回路からの一方の分岐光が伝搬する第１の導波路群および他方の分岐光が伝搬する第２の導波路群から、それぞれ選択された同数の前記対応する導波路の光電流の総和を測定することを含むものとして実施できる。
　図４および図５の構成を参照すると、１段目の前記１×２分波回路に、さらに２段の１×２分波回路がツリー状に直列に接続され、３段目の４つの前記１×２分波回路の各々から対応する４組の導波路が接続され、前記導波路の各々を伝搬する光の光パワーの和を測定するステップは、前記４組の導波路の８本の導波路の内の、１段目の前記１×２分波回路からの一方の分岐光が伝搬する第１の導波路群および他方の分岐光が伝搬する第２の導波路群から、それぞれ選択された同数の前記導波路の光電流の和を測定することを含むことものとして実施できる。
　また上述の説明で光電流を測定する電極として、位相調整用電極３０５－１～３０５－８を利用しているが、変調用電極３０６－１～３０６－８に流れる光電流の総和に基づいて、光電流の総和の絶対値が最大となるように集光スポット位置を調整しても良い。各変調用電極の光電流の総和をモニターすることは、図４および図５の位相調整用電極の場合と同じである。
　図４および図５の構成では、３段目の１×２ＭＭＩの出力側の導波路における光電流を用いているが、例えば２段目の１×２ＭＭＩの出力側の導波路における光電流の総和を用いることもできる。本開示の光集積回路の光結合方法では、入力導波路、当該入力導波路に光学的に接続された１×２分波回路および当該１×２分波回路に光学的に接続された少なくとも２本の導波路において、入力段における１×２分波回路からの異なる分岐光が伝搬する２本の導波路の光パワーを利用できれば良い。
　既に述べたように、一例を挙げれば、３段目の１×２ＭＭＩの出力側の導波路８本のうち、１段目の１×２ＭＭＩで分岐された一方の分岐光が伝搬する導波路に接続されたパッド３０４－１からの光電流と、１段目の１×２ＭＭＩで分岐された他方の分岐光が伝搬する導波路に接続されたパッド３０４－５からの光電流との総和（２光電流の総和の絶対値）を使用しても同様な効果が得られる。また別の例を挙げれば、３段目の１×２ＭＭＩの出力側の導波路８本のうち、１段目の１×２ＭＭＩで分岐された一方の分岐光が伝搬する２本の導波路に接続されたパッド３０４－３、３０４－４の各光電流、１段目の１×２ＭＭＩで分岐された他方の分岐光が伝搬する２本の導波路に接続されたパッド３０４－７、３０４－８からの各光電流の総和（４光電流の総和の絶対値）を使用しても良い。
　また図４には示していないが、光電流を測定するパッドを２段目の１×２ＭＭＩからの分岐光が伝搬する出力導波路に設けて、２段目の１×２ＭＭＩの出力側の導波路４本の内で、１段目の１×２分波回路からの異なる分岐光が伝搬する２本の導波路の光パワーを利用しても良い。すなわち、１段目の１×２ＭＭＩからの一方の分岐光が伝搬する第１の導波路群と、他方の分岐光が伝搬する第２の導波路群とから、同数のＮ本の導波路をそれぞれ選択して、選択された２Ｎ個の導波路の２Ｎ個の光電流の和を測定すれば良い。このとき第１の導波路群および第２の導波路群は、光集積回路の全体構成において同一の階層であって並列に配置されているものである。光集積回路の全体構成は、図４の８本のアーム導波路のように、初段のＭＭＩを頂点としたツリー状に構成された階層構造のものであり得る。
　複数の光電流の総和に基づいて、より正確に導波路コアの中心位置へ光結合ができることは、以下のように確認されている。
[複数の光電流利用の効果]
　図７は、従来技術と対比して、光電流と集光位置のずれ量との関係を示した図である。横軸は、光導波路の幅方向のコア中心からの集光スポット位置のずれ量を示し、いずれも、２つのレンズを動かすことによって、光導波路端面への集光スポット位置を任意にずらした場合、コア中心からのずれ量を示している。縦軸は従来技術および本開示の光集積回路の光結合方法において、光電流の絶対値をピーク値で正規化した値を示している。
　点線で示した、従来技術における１つのアーム導波路の単一の光電流の絶対値のピーク位置は、コア中心位置（０μｍ）から一方へ０．１μｍ程度ずれていることがわかる。一方、図５に示したように８本のアーム導波路の各位相調整電極から得られる光電流の総和をモニターした場合の光電流値を、実線によって示している。本開示の光集積回路の光結合方法おいては、光電流の総和の絶対値のピーク位置は、概ねコアの中心位置（０μｍ）に一致しており、光電流のピーク値とコアの中心位置とが一致している。
　図８は、偏波多重ＩＱ光変調器のＸＹ損失差の波長依存性を従来技術と比較して示した図である。横軸は波長を示し、縦軸は次式で表されるＸＹ損失差をｄＢで示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
ここで、Ｉｘ１～Ｉｘ４は、Ｘ偏波側ＩＱ変調器のアーム導波路の各光電流であり、Ｉｙ１～Ｉｙ４は、Ｙ偏波側ＩＱ変調器のアーム導波路の各光電流である。８つの位相調整用電極３０５－１～３０５－８において観測される電流が上述の式（１）の各光電流であり、光電流（ｍＡ）と電極下の光導波路を伝搬している光パワーは比例関係にある。したがって、Ｘ偏波側の光電流の合計値をデシベル表示したものと、Ｙ偏波側の光電流の合計値をデシベル表示したものの差分をＸＹ損失差（ｄＢ）として定義している。
　点線で示した従来技術の光結合方法で調整した場合には、調整した集光スポット位置は、コアの中心から０．１μｍずれており、ＸＹ損失差の大きな波長依存性が発生してしまう。一方、本開示の光集積回路の光結合方法では、ＸＹ損失差の波長依存性が十分小さいことがわかる。図８の結果から、本開示の光集積回路の光結合方法の方が、偏波多重ＩＱ光変調器の波長依存性という観点でもより有利であることがわかる。
　従来技術の場合の集光スポット位置のずれた調整（ｘ＝＋０．１μｍ）の場合、入力導波路の入り口で高次モードが比較的大きな割合で発生している。その時、高次モードおよび基底モードは独立に入力導波路を伝搬し、入力段の１×２ＭＭＩにおいて再結合して干渉する。波長によって再結合時の干渉条件が異なるため、図８の点線のような比較的大きなＸＹ損失差の波長依存性が発生してしまう。一方、本開示の光集積回路の光結合方法では、入力導波路の入り口における高次モードの励振量が抑制されているため、波長依存性が小さくなるものと考えられる。
　以上詳細に説明したように、本開示の光集積回路の光結合方法によって、より正確に光導波路のコア中心位置に集光スポット位置を調整することができる。光集積回路において、光損失の増加、高次モードの発生に起因した特性値の波長依存性などの光信号品質の低下を抑えることができる。光集積回路としては、入力段にＭＭＩなどの光分岐／合成手段を備え、その後にＭＺＩなどのアーム導波路を含む干渉回路が並列に構成されているものであれば、各導波路の光電流の総和を得ることができる。並列に構成された複数の光導波路の光電流の総和に基づいて、集光スポット位置を調整することで、上述の光信号品質の低下を抑えることができる。
　本発明は、光通信における光信号処理装置に利用できる。

Claims (8)

  1. 　入力導波路、当該入力導波路に光学的に接続された１×２分波回路および当該１×２分波回路に光学的に接続された２本の導波路を少なくとも有する光集積回路の光結合の方法において、
    　前記２本の導波路の各々を伝搬する光の光パワーの和を測定するステップと、
    　前記光パワーの前記和が最大となるように、前記入力導波路への集光スポット位置を変化させるステップと、
    　前記光集積回路に対して、前記入力導波路へ光を供給する光部品の位置を決定するステップと
    　を備えることを特徴とする光結合方法。
  2. 　前記導波路を伝搬する前記光の前記光パワーは、前記２本の導波路の各々に形成された電極を流れる光電流によって決定され、
    　前記測定するステップは、前記２本の導波路の各々の光電流の和を測定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 　前記１×２分波回路に、１段以上の複数の１×２分波回路がさらに直列に接続され、
    　後段側の前記複数の１×２分波回路の各々の出力ポートに接続された、対応する導波路を備え、
    　前記測定するステップは、前記対応する導波路の内の、１段目の前記１×２分波回路からの一方の分岐光が伝搬する第１の導波路群および他方の分岐光が伝搬する第２の導波路群から、それぞれ選択された同数の前記対応する導波路の光電流の総和を測定することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 　１段目の前記１×２分波回路に、さらに２段の１×２分波回路がツリー状に直列に接続され、３段目の４つの前記１×２分波回路の各々から対応する４組の導波路が接続され、
    　前記測定するステップは、前記４組の導波路の８本の導波路の内の、１段目の前記１×２分波回路からの一方の分岐光が伝搬する第１の導波路群および他方の分岐光が伝搬する第２の導波路群から、それぞれ選択された同数の前記導波路の光電流の和を測定することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 　前記８本の導波路のすべての光電流の総和を測定することを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 　前記集光スポット位置を、前記入力導波路および入力ファイバの間の、１枚以上のレンズを動かすことによって変化させることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の方法。
  7. 　入力導波路、当該入力導波路に光学的に接続され２段以上が直列にツリー状に直列接続された複数の分波回路を少なくとも有する光集積回路の光結合の方法において、
    　最後段の前記複数の分波回路の少なくとも一部は２本以上のアーム導波路を有し、並列に配置されたマッハツェンダ―干渉計（ＭＺＩ）を構成し、
    　前記２本以上のアーム導波路の内、１段目の前記分波回路からの一方の分岐光が伝搬する第１の導波路群および他方の分岐光が伝搬する第２の導波路群から、それぞれ選択された同数の前記アーム導波路を伝搬する光の光パワーの和を測定するステップと、
    　前記光パワーの前記和が最大となるように、前記入力導波路への集光スポット位置を変化させるステップと、
    　前記光集積回路に対して、前記入力導波路へ光を供給する光部品の位置を決定するステップと
    　を備えることを特徴とする光結合方法。
  8. 　前記２本以上のアーム導波路を伝搬する前記光の前記光パワーは、前記アーム導波路の各々に形成された電極を流れる光電流によって決定され、
    　前記測定するステップは、前記アーム導波路の複数の光電流の和を測定することを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
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