(57)【要約】【課題】偏光状態整合器（ＰＳＡ）を提供する。【解決手段】システムは、偏光状態整合器（ＰＳＡ）を備え、偏光状態整合器（ＰＳＡ）は、入力ポートと、入力ポートに結合された第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、第１のＰＢＳに結合された第１の位相シフタ（ＰＳ）と、第１のＰＢＳに結合された第１の偏光回転子（ＰＲ）と、第１のＰＳおよび第１のＰＲに結合された第１のビームスプリッタ（ＢＳ）と、第１のＢＳに結合された第１の出力ポートと、第１のＢＳに結合された第２の出力ポートとを備える。【選択図】図３
2020170197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光状態整合器（ＰＳＡ）を備えたシステムであって、
前記偏光状態整合器（ＰＳＡ）は、
入力ポートと、
前記入力ポートに結合された第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、
前記第１のＰＢＳに結合された第１の位相シフタ（ＰＳ）と、
前記第１のＰＢＳに結合された第１の偏光回転子（ＰＲ）と、
前記第１のＰＳおよび前記第１のＰＲに結合された第１のビームスプリッタ（ＢＳ）と、
前記第１のＢＳに結合された第１の出力ポートと、
前記第１のＢＳに結合された第２の出力ポートと
を備えるシステム。
【請求項２】
前記ＰＳＡに結合された受信器をさらに備え、前記受信器は、
第２のＰＢＳと、
前記第２のＰＢＳおよび前記第１の出力ポートに結合された第１の９０度（°）ハイブリッドミキサと、
前記第１の９０°ハイブリッドミキサに結合された第１のフォトダイオード（ＰＤ）と、
前記第１のＰＤに結合された第１のトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）と、
前記第１のＴＩＡに結合されたデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）と
を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記受信器は、
前記第２のＰＢＳに結合された第２のＰＲと、
前記第２のＰＲおよび前記ＢＳに結合された第２の９０°ハイブリッドミキサと、
前記第２の９０°ハイブリッドミキサに結合された第２のＰＤと、
前記第２のＰＤおよび前記ＤＳＰに結合された第２のＴＩＡと
をさらに備える請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＰＳＡに結合された変調器システムをさらに備え、前記変調器システムは、
前記第１の出力ポートに結合された同相（Ｉ）変調器と、
前記第２の出力ポートに結合された直交位相（Ｑ）変調器と、
前記Ｑ変調器に結合された第２のＰＳと、
前記Ｉ変調器および前記第２のＰＳに結合されたビームコンバイナ（ＢＣ）と
を備える請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記Ｉ変調器および前記Ｑ変調器は、マッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）を備える請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＰＳＡに結合された変調器システムをさらに備え、前記変調器システムは、
前記第１の出力ポートに結合されたＸ成分（Ｘ）変調器と、
前記第２の出力ポートに結合されたＹ成分（Ｙ）変調器と、
前記Ｙ変調器に結合された第２のＰＲと、
前記Ｘ変調器および前記第２のＰＲに結合された偏光ビームコンバイナ（ＰＢＣ）と
を備える請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記Ｘ変調器および前記Ｙ変調器は、マッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）、電界吸収型（ＥＡ）変調器、または同相および直交位相（ＩＱ）変調器の任意の組み合わせである請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＰＳＡに結合された変調器システムをさらに備え、前記変調器システムは、
前記第１の出力ポートに結合された第２のＢＳと、
前記第２のＢＳに結合された第１の変調器と、
前記第２のＢＳに結合された第２の変調器と、
前記第２の出力ポートに結合された第３のＢＳと、
前記第３のＢＳに結合された第３の変調器と、
前記第３のＢＳに結合された第４の変調器と
を備える請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
基板をさらに備え、前記ＰＳＡおよび前記変調器システムは前記基板上に集積化される請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のＰＢＳを前記入力ポートに、前記第１のＰＳを前記第１のＰＢＳに、前記第１のＰＲを前記第１のＰＢＳに、前記第１のＢＳを前記第１のＰＳおよび前記第１のＰＲに、前記第１の出力ポートを前記第１のＢＳに、および前記第２の出力ポートを前記第１のＢＳに結合する導波路媒体をさらに備える請求項１乃至９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記導波路媒体は空気を備える請求項１乃至１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記導波路媒体は、シリコン（Ｓｉ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、またはインジウム燐（ＩｎＰ）の１つを備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
偏光状態整合器（ＰＳＡ）を備えるシステムであって、
前記偏光状態整合器（ＰＳＡ）は、
光学構成要素から、入力偏光にて入力光を受けること、
前記入力光を第１の光および第２の光に分割することであって、前記第１の光はオプトエレクトロニクス回路に対応する出力偏光を備え、前記第２の光は第１の偏光を備える、分割すること、
前記第１の偏光を前記出力偏光に回転させること、
前記第１の光および前記第２の光を結合すること、ならびに
前記第１の光に関連付けられた第１の出力光、および前記第２の光に関連付けられた第２の出力光を、前記オプトエレクトロニクス回路に供給すること
を行うように構成され、前記第１の出力光および前記第２の出力光は前記出力偏光を備えるシステム。
【請求項１４】
前記入力偏光は不定の偏光であり、前記出力偏光は横電界（ＴＥ）偏光であり、前記第１の偏光は横磁界（ＴＭ）偏光である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ＰＳＡは、
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であって、
前記入力光を受け、
前記入力光を前記第１の光および前記第２の光に分割する
ように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、
前記ＰＢＳに結合され、前記第１の偏光を前記出力偏光に回転させるように構成された偏光回転子（ＰＲ）と、
前記ＰＢＳに結合され、前記第１の光と前記第２の光との間の位相遅延がπの整数倍になるように、前記第１の光の第１の位相を第２の位相にシフトするように構成された位相シフタ（ＰＳ）と
を備える請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ＰＳＡは、
偏光スプリッタ回転子（ＰＳＲ）であって、
前記入力光を受け、
前記入力光を前記第１の光および前記第２の光に分割し、
前記第１の偏光を前記出力偏光に回転させる
ように構成された偏光スプリッタ回転子（ＰＳＲ）と、
前記ＰＳＲに結合され、前記第１の光と前記第２の光との間の位相遅延がπの整数倍になるように、前記第２の光の第１の位相を第２の位相にシフトするように構成された位相シフタ（ＰＳ）と
を備える請求項１３乃至１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記光学構成要素は、偏光を維持しない標準シングルモードファイバ（ＳＳＭＦ）である請求項１３乃至１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
光学構成要素から、入力偏光にて入力光を受けることと、
前記入力光を第１の光および第２の光に分割することであって、前記第１の光はオプトエレクトロニクス回路に対応する出力偏光を備え、前記第２の光は第１の偏光を備える、分割することと、
前記第１の偏光を前記出力偏光に回転させることと、
前記第１の光と前記第２の光との間の位相遅延が第１の出力光の第１のパワーを第２の出力光の第２のパワーと等しくするように、前記第１の光、前記第２の光、または両方の位相をシフトすることと、
前記第１の光および前記第２の光を結合することと、
前記第１の出力光および前記第２の出力光を前記オプトエレクトロニクス回路に供給することであって、前記第１の出力光は前記第１の光に関連付けられ、前記第２の出力光は前記第２の光に関連付けられる、供給することと
を含む方法であって、
前記第１の出力光および前記第２の出力光は前記出力偏光を備える方法。
【請求項１９】
前記第１の出力光を、コヒーレント受信器に第１の局部発振器（ＬＯ）光信号として供給するステップと、
前記第２の出力光を、前記コヒーレント受信器に第２のＬＯ光信号として供給するステップと
をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の出力光を、変調器システムに第１の連続波（ＣＷ）光として供給するステップと、
前記第２の出力光を、前記変調器システムに第２のＣＷ光として供給するステップと
をさらに含む請求項１８または１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｓｔａｔｅ  ａｌｉｇｎｅｒ（ＰＳＡ）」という名称の２０１６年３月１日に出願された米国特許出願第１５／０５７，３７９号明細書の優先権を主張するものであり、これはＹａｎｇｊｉｎｇ  Ｗｅｎらによる「Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｔａｔｅ  Ａｌｉｇｎｅｒ（ＰＳＡ）」という名称の２０１５年３月２日に出願された米国特許仮出願第６２／１２７，０５７号明細書の優先権を主張しており、これは参照により組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、通信リンクを提供するために広く用いられる。光ファイバを使用した通信リンクは、電気的媒体を使用した通信リンクと比べて多くの利点を提供する。それらの利点は、より大きな帯域幅、より高いノイズ耐性、低減された電力消費、および低減されたクロストークを含む。光通信リンクの急速な普及、およびより大きな容量に対する必要性は、研究および産業が、より先進な、およびより高次の変調方式を使用することに繋がっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｂｏｕｄａ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ，”  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ  Ｆｏｒｕｍ，  Ａｕｇｕｓｔ  ２７，  ２０１３  （“Ｂｏｕｄａ”）
【非特許文献２】Ｊｏｈｎｓｏｎ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｒａｄｙｎｅ  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ，”  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ  Ｆｏｒｕｍ，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １４，  ２０１３  （“Ｊｏｈｎｓｏｎ”）
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態において本開示は、偏光状態整合器（ＰＳＡ）を備えたシステムを含み、偏光状態整合器（ＰＳＡ）は、入力ポートと、入力ポートに結合された第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、第１のＰＢＳに結合された第１の位相シフタ（ＰＳ）と、第１のＰＢＳに結合された第１の偏光回転子（ＰＲ）と、第１のＰＳおよび第１のＰＲに結合された第１のビームスプリッタ（ＢＳ）と、第１のＢＳに結合された第１の出力ポートと、第１のＢＳに結合された第２の出力ポートとを備える。いくつかの実施形態においてシステムは、ＰＳＡに結合された受信器をさらに備え、受信器は、第２のＰＢＳと、第２のＰＢＳおよび第１の出力ポートに結合された第１の９０度（°）ハイブリッドミキサと、第１の９０°ハイブリッドミキサに結合された第１のフォトダイオード（ＰＤ）と、第１のＰＤに結合された第１のトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）と、第１のＴＩＡに結合されたデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）とを備え、システムは第２のＰＢＳに結合された第２のＰＲと、第２のＰＲおよびＢＳに結合された第２の９０°ハイブリッドミキサと、第２の９０°ハイブリッドミキサに結合された第２のＰＤと、第２のＰＤおよびＤＳＰに結合された第２のＴＩＡとをさらに備え、システムはＰＳＡに結合された変調器システムをさらに備え、変調器システムは、第１の出力ポートに結合された同相（Ｉ）変調器と、第２の出力ポートに結合された直交位相（Ｑ）変調器と、Ｑ変調器に結合された第２のＰＳと、Ｉ変調器および第２のＰＳに結合されたビームコンバイナ（ＢＣ）とを備え、Ｉ変調器およびＱ変調器は、マッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）を備え、システムはＰＳＡに結合された変調器システムをさらに備え、変調器システムは、第１の出力ポートに結合されたＸ成分（Ｘ）変調器と、第２の出力ポートに結合されたＹ成分（Ｙ）変調器と、Ｙ変調器に結合された第２のＰＲと、Ｘ変調器および第２のＰＲに結合された偏光ビームコンバイナ（ＰＢＣ）とを備え、Ｘ変調器およびＹ変調器は、マッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）、電界吸収型（ＥＡ）変調器、または同相および直交位相（ＩＱ）変調器の任意の組み合わせであり、システムはＰＳＡに結合された変調器システムをさらに備え、変調器システムは、第１の出力ポートに結合された第２のＢＳと、第２のＢＳに結合された第１の変調器と、第２のＢＳに結合された第２の変調器と、第２の出力ポートに結合された第３のＢＳと、第３のＢＳに結合された第３の変調器と、第３のＢＳに結合された第４の変調器とを備え、システムは基板をさらに備え、ＰＳＡおよび変調器システムは基板上に集積化され、システムは第１のＰＢＳを入力ポートに、第１のＰＳを第１のＰＢＳに、第１のＰＲを第１のＰＢＳに、第１のＢＳを第１のＰＳおよび第１のＰＲに、第１の出力ポートを第１のＢＳに、および第２の出力ポートを第１のＢＳに結合する導波路媒体をさらに備え、導波路媒体は空気を備え、導波路媒体は、シリコン（Ｓｉ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、またはインジウム燐（ＩｎＰ）の１つを備える。
【０００５】
他の実施形態において、本開示は、偏光状態整合器（ＰＳＡ）を備えたシステムを含み、偏光状態整合器（ＰＳＡ）は、光学構成要素から、入力偏光にて入力光を受けること、入力光を第１の光および第２の光に分割し、第１の光はオプトエレクトロニクス回路に対応する出力偏光を備え、第２の光は第１の偏光を備え、第１の偏光を出力偏光に回転させ、第１の光および第２の光を結合し、第１の光に関連付けられた第１の出力光、および第２の光に関連付けられた第２の出力光を、オプトエレクトロニクス回路に供給するように構成され、第１の出力光および第２の出力光は出力偏光を備える。いくつかの実施形態において、入力偏光は不定の偏光であり、出力偏光は横電界（ＴＥ）偏光であり、第１の偏光は横磁界（ＴＭ）偏光であり、ＰＳＡは、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であって、入力光を受け、入力光を第１の光および第２の光に分割するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、ＰＢＳに結合され、第１の偏光を出力偏光に回転させるように構成された偏光回転子（ＰＲ）と、ＰＢＳに結合され、第１の光と第２の光との間の位相遅延がπの整数倍になるように、第１の光の第１の位相を第２の位相にシフトするように構成された位相シフタ（ＰＳ）とを備え、ＰＳＡは、偏光スプリッタ回転子（ＰＳＲ）であって、入力光を受け、入力光を第１の光および第２の光に分割し、第１の偏光を出力偏光に回転させるように構成された偏光スプリッタ回転子（ＰＳＲ）と、ＰＳＲに結合され、第１の光と第２の光との間の位相遅延がπの整数倍になるように、第２の光の第１の位相を第２の位相にシフトするように構成された位相シフタ（ＰＳ）とを備え、光学構成要素は、偏光を維持しない標準シングルモードファイバ（ＳＳＭＦ）である。
【０００６】
さらに別の実施形態において本開示は方法を含み、方法は、光学構成要素から、入力偏光にて入力光を受けることと、入力光を第１の光および第２の光に分割することであって、第１の光はオプトエレクトロニクス回路に対応する出力偏光を備え、第２の光は第１の偏光を備える、分割することと、第１の偏光を出力偏光に回転させることと、第１の光と第２の光との間の位相遅延が第１の出力光の第１のパワーを第２の出力光の第２のパワーと等しくするように、第１の光、第２の光、または両方の位相をシフトすることと、第１の光および第２の光を結合することと、第１の出力光および第２の出力光をオプトエレクトロニクス回路に供給することであって、第１の出力光は第１の光に関連付けられ、第２の出力光は第２の光に関連付けられる、供給することとを含み、第１の出力光および第２の出力光は出力偏光を備える。いくつかの実施形態において方法は、第１の出力光を、コヒーレント受信器に第１の局部発振器（ＬＯ）光信号として供給することと、第２の出力光を、コヒーレント受信器に第２のＬＯ光信号として供給することとをさらに含み、方法は、第１の出力光を、変調器システムに第１の連続波（ＣＷ）光として供給することと、第２の出力光を、変調器システムに第２のＣＷ光として供給することとをさらに含む。
【０００７】
上記および他の特徴は、以下の詳細な説明を添付の図面および特許請求の範囲と併せ読めば、より明らかに理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
次に本開示のより完全な理解のために、添付の図面および詳細な説明と併せ読まれる以下の簡潔な説明が参照され、それらにおいて同様の参照番号は同様の部分を表す。
【図１】本開示の実施形態によるＰＳＡの概略図である。
【図２】図１のＰＳＡに対する様々な相対角度の値に対する位相遅延の関数としての出力のグラフである。
【図３】本開示の実施形態による集積化ＰＳＡの概略図である。
【図４】本開示の実施形態による二重偏光コヒーレント受信器システムの概略図である。
【図５】本開示の実施形態によるＩＱ送信器システムの概略図である。
【図６】本開示の実施形態による二重偏光送信器システムの概略図である。
【図７】本開示の実施形態による並列シングルモード４レーン（ＰＳＭ４）送信器システムの概略図である。
【図８】本開示の実施形態による偏光状態整合の方法を示すフローチャートである。
【図９】デバイスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に、１つまたは複数の実施形態の例示的実装形態が以下に与えられるが、開示されるシステムおよび／または方法は、現在知られているかまたは存在するかどうかにかかわらず、任意の数の技法を用いて実施され得ることが理解されるべきである。本開示は、本明細書に示され述べられる例示的設計および実装形態を含み以下に示される実装形態、図面、および技法に全く限定されるべきではなく、それらの等価物の完全な範囲と共に、添付の特許請求の範囲の範囲内において変更され得る。
【００１０】
高速光トランシーバは、光通信システムにおける主要な構成要素である。より高次の直交振幅変調（ＱＡＭ）などの先進型変調形式をコヒーレント検出と組み合わせたシステムは、高性能および大容量を示している。この関連において、コヒーレント検出とは、信号を復元するための振幅情報および位相情報の両方の検出を指す。
【００１１】
このような先進型変調形式は、送信器および受信器の両方において実施される。送信器において、同相および直交位相（ＩＱ）変調器などの変調器は、連続波（ＣＷ）光上にデータを変調して、変調された光信号を発生する。このような変調は偏光に依存するので、ＣＷレーザと変調器とは、一致した偏光を有する必要がある。受信器において、集積化コヒーレント受信器（ＩＣＲ）は、変調された光信号および局部発振器（ＬＯ）光信号を受け、ＬＯ光信号は、ＩＣＲが位相情報を復元するために、変調された光信号とのビートを生じる。このような復元は偏光に依存するので、ＬＯ光信号とＩＣＲとは、一致した偏光を有する必要がある。したがって、送信器および受信器は共に、それらのそれぞれの構成要素の間で偏光整合を必要とする。
【００１２】
参照により組み込まれている非特許文献１では、偏光維持ファイバ（ＰＭＦ）を使用して、ＣＷレーザを変調器に接続する。同様に、参照により組み込まれている非特許文献２では、ＰＭＦを使用して、ＬＯ光信号源をコヒーレント受信器に接続する。ＰＭＦは、標準シングルモードファイバ（ＳＳＭＦ）、および偏光維持型ではない他のファイバと比べてはるかに高価である。従来の手法において、ＣＷレーザが送信器内で変調器に比較的近く、ＬＯ源が受信器内でコヒーレント受信器に比較的近い場合、ファイバ長は比較的短いのでＰＭＦの追加コストは問題になり得ない。しかし、ファイバ長が長い他の用途では、ＰＭＦの追加コストは問題になり得る。したがって、ＰＭＦを用いずに、送信器および受信器において偏光を一致させる必要性がある。
【００１３】
本明細書において、ＰＳＡに対する実施形態が開示される。ＰＳＡは、ファイバまたは他の光学構成要素から光ビームまたは信号を受け、光ビームまたは信号の偏光を、オプトエレクトロニクス回路の所望の偏光に調整し、光ビームまたは信号をオプトエレクトロニクス回路に渡す。オプトエレクトロニクス回路はＩＱ変調器、ＩＣＲ、または他の構成要素を備える。ＰＳＡは、これらの構成要素の偏光依存性に対処する。ＰＳＡは光の偏光を所望の偏光に調整するので、ＰＳＡは、ＰＭＦの代わりに、偏光維持型ではないＳＳＭＦまたは他のファイバの使用を可能にする。ＰＳＡは、特に構成要素を結合するために長いファイバが必要なとき、コストを低減する。データセンタ送信器用途に対しては、複数のレーザ源はエンドオブロー（ＥｏＲ）スイッチ内にあることがあり、レーザ源に対応する変調器は比較的遠く離れてトップオブラック（ＴｏＲ）スイッチ内にあることがあり、ＳＳＭＦによってレーザ源に結合され得る。フロントホール送信器用途に対しては、複数のレーザ源はベースバンドユニット（ＢＢＵ）内にあることがあり、レーザ源に対応する変調器は、比較的遠く離れてリモート無線ユニット（ＲＲＵ）にあることがあり、ＳＳＭＦによってレーザ源に結合され得る。同様に受信器システム用途に対しては、ＬＯ光信号源は比較的遠く離れていることがあり、ＳＳＭＦによってコヒーレント受信器に結合され得る。この関連において、比較的遠く離れているとは、少なくとも数メートル（ｍ）、および数十キロメートル（ｋｍ）までを意味し得る。ＰＳＡは特に短距離用途に対してコストを低減するが、ＰＳＡはメトロ用途に用いられてもよい。
【００１４】
図１は、本開示の実施形態によるＰＳＡ１００の概略図である。ＰＳＡ１００は、入力ポート１１０、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２０、位相シフタ（ＰＳ）１３０、偏光回転子（ＰＲ）１４０、ビームスプリッタ（ＢＳ）１５０、出力ポート１６０、および出力ポート１７０を備える。それらの構成要素を接続する直線は、光ビームまたは信号を表す。光ビームまたは信号は文字「Ｅ」の変化形としてラベルが付けられ、これはワットの平方根（Ｗ1/2）での光フィールドを示す。さらに光ビームまたは信号は、様々な点におけるそれらの偏光によってラベルが付けられる。偏光は、横電界（ＴＥ）および横磁界（ＴＭ）を含む。図に示されないが、光は、自由空間オプティクス用途では空気を通って、または導波路用途ではシリコン（Ｓｉ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、インジウム燐（ＩｎＰ）、または他の適切な材料を備えた光導波路媒体を通って進行する。ＰＳ１３０は、ＰＳＡ１００の上部枝路内に示されるが、ＰＳ１３０は代わりに、ＰＳＡ１００の下部枝路内、またはＰＳＡ１００の上部枝路および下部枝路の両方にあってよい。
【００１５】
動作時に、入力光Ｅinは、入力ポート１１０を通ってＰＳＡ１００に入る。ＥinはＳＳＭＦから入ってよく、したがって不定の偏光を有する。Ｅinは、入力ポート１１０からＰＢＳ１２０に進む。ＰＢＳ１２０はＥinを、ＴＥ偏光を有する第１の光Ｅ1と、ＴＭ偏光を有する第２の光Ｅ2とに分割する。次いでＰＢＳ１２０は、Ｅ1をＰＳ１３０に、およびＥ2をＰＲ１４０に渡す。ＰＳ１３０は、以下で述べられるようにＥ1の位相シフトを行い、Ｅ1をＢＳ１５０に渡す。Ｅ1の位相シフトの後、Ｅ1とＥ2との間の位相の差は、位相遅延と呼ばれる。ＰＲ１４０は、Ｅ2がＴＥ偏光を有するようにＥ2を９０度（°）回転させ、ＰＲ１４０はＥ2をＢＳ１５０に渡す。最後にＢＳ１５０は、Ｅ1およびＥ2の両方を受け、Ｅ1およびＥ2を結合し、Ｅout,1を出力ポート１６０に、Ｅout,2を出力ポート１７０に渡す。位相シフトが特定の値であるとき、Ｅ1およびＥ2は同じパワーを有する。さらにＥ1およびＥ2は同じＴＥ偏光を有し、これは後続のオプトエレクトロニクス回路の所望の偏光であり得る。したがってＥinがどのような不定の偏光を有しても、Ｅout,1およびＥout,2は同じＴＥ偏光を有し、同じパワーを有する。
【００１６】
Ｅ1およびＥ2がＢＳ１５０に入るとき、それらは以下のように表され得る。
Ｅ1＝Ｅ0ｅj[ωt+ψ(t)]ｃｏｓθ  （１）
Ｅ2＝Ｅ0ｅj[ω(t-τ)+ψ(t)+Δφ]ｓｉｎθ  （２）
ただし、Ｅ1はＰＳＡ１００の上部枝路からＢＳ１５０に入る光の光フィールドであり、Ｅ0はＥinの光フィールドの振幅であり、ｅは指数関数であり、ｊは虚数であり、ωはヘルツ（Ｈｚ）の単位での光キャリア周波数であり、ｔは秒（ｓ）の単位での時間であり、ψは位相ノイズを含み得るラジアンの単位での光位相であり、θはＥinの偏光とＰＢＳ１２０のＴＥ偏光との間の相対角度で、度（°）の単位であり、Ｅ2はＰＳＡ１００の下部枝路からＢＳ１５０に入る光の光フィールドであり、τはＥ1とＥ2との間の時間遅延で、秒（ｓ）の単位であり、ΔφはＥ1とＥ2との間に導入された位相遅延で、ラジアンの単位である。Ｅout,1およびＥout,2は以下のように表される。
【００１７】
【数１】
2020170197.tif 000003
【００１８】
【数２】
2020170197.tif 000004
【００１９】
Φ1およびΦ2は、それぞれラジアンの単位でのＥout,1およびＥout,2の位相であり、以下のように表される。
【００２０】
【数３】
2020170197.tif 000005
【００２１】
それぞれワット（Ｗ）の単位でのＥ1およびＥ2のパワーは、以下の通りである。
【００２２】
【数４】
2020170197.tif 000006
【００２３】
【数５】
2020170197.tif 000007
【００２４】
ただしΔψ＝−ωτ＋ΔφはＥ1とＥ2との間の総位相遅延であり、およびＰ0はワットの単位でのＥinのパワーである。式（５）および（６）は、ｋを整数としてΔψ＝ｋπの場合、Ｐ1およびＰ2のθに対する依存性は除去されることができ、それによりＰ1およびＰ2は共にＰ0／２に等しくなる。
【００２５】
以下で述べられるプロセッサは、計算を行い、計算に基づいてＰＳ１３０にＥ1の位相シフトを行うように命令する。ＰＳ１３０は、加熱器または位相変調器でよい。ＰＳ１３０が加熱器である場合、ＰＳ１３０は、プロセッサからの命令に基づいて熱を与える。ＰＳ１３０が位相変調器である場合、ＰＳ１３０はプロセッサからの命令に基づいて電圧または電流を供給する。
【００２６】
図２は、図１のＰＳＡ１００に対して、様々な相対角度の値に対する位相遅延の関数としての出力のグラフ２００である。ｘ軸はｘπラジアンでの位相遅延Δψを表し、ｘは０と２の間である。例えば値１は、位相遅延Δψが１πラジアンであることを示す。ｙ軸は、任意のまたは一定の単位での入力パワーに対する出力パワーを表す。例えば値０．５は、Ｐout,1がＰ0の二分の一であることを示す。相対角度はθであり、その様々な値は０°、４５°、および８０°である。すべてのθの値に対して、Ｐ1およびＰ2の相対パワーはΔψと共に変化し、相補的な関係を有する。図から分かるように、Δψが１πラジアンおよび２πラジアンのとき、Ｐ1およびＰ2の相対パワーは共に０．５となる。言い換えれば、Ｐ1およびＰ2はＰ0の二分の一となる。上述のように、Δψがπのｋ倍のとき、同じことが成り立つ。相対角度θ＝Ｎπ／２に対して、Ｎが整数のとき、Ｐ1およびＰ2はΔψに関わらず等しいパワーを有する。
【００２７】
時間遅延τは、波長依存性を低減するために、ゼロになるように設計されることができる。しかし、製造においてτにいくらかの変化を導入することがあるので、τはゼロにならない。通常の単一波長動作に対してωτは単一の値であるが、光キャリア周波数ωは波長ドリフトにより変化し得る。波長ドリフトは、冷却されない低密度波長分割多重（ＣＷＤＭ）レーザに対して±６．５ナノメートル（ｎｍ）になり得るが、波長ドリフトは通常比較的ゆっくりである。したがって波長ドリフトは追跡されることができ、波長ドリフトは位相遅延Δφを調整することによって補償されることができる。波長ドリフトが比較的速いとき、遅延許容差に対する１００ギガヘルツ（ＧＨｚ）の自由スペクトル領域（ＦＳＲ）は、波長ドリフトの追跡および補償を与える。１００ＧＨｚのＦＳＲは１０ピコ秒（ｐｓ）の時間遅延τに対応し、したがってＰＳＡ１００の上部枝路とＰＳＡ１００の下部枝路との間の長さの差または許容差は、約４の屈折率を有するシリコン導波路に対して、約０．７５ミリメートル（ｍｍ）である。この許容差は、利用可能な製造技法に対して現実的である。
【００２８】
式（３）および（４）は、−ωτ＋Δφ＝ｋπである場合、Φ1およびΦ2は共にθに等しいことを示す。したがってΦ1およびΦ2の変化は遅い。したがって、Φ1およびΦ2の変化は追跡され補償され得る。
【００２９】
図３は、本開示の実施形態による集積化ＰＳＡ３００の概略図である。ＰＳＡ３００は、基板３１０、入力ポート３２０、偏光スプリッタ回転子（ＰＳＲ）３３０、ＰＳ３４０、光カプラ（ＯＣ）３５０、出力ポート３６０、および出力ポート３７０を備える。ＰＳＡ１００と異なりＰＳＡ３００の構成要素は製造時に基板３１０の中または基板３１０上に集積化されるので、ＰＳＡ３００は集積化ＰＳＡと呼ばれる。基板３１０はシリコンを備える。光は、シリコンベースの光導波路を通って進行する。
【００３０】
動作時に、Ｅinは、入力ポート３２０を通ってＰＳＡ１００に入る。ＥinはＳＳＭＦから入ってよく、したがって不定の偏光を有し得る。Ｅinは、入力ポート３２０からＰＳＲ３３０に進む。ＰＳＲ３３０はＥinを、ＴＥ偏光を有する第１の光Ｅ1と、ＴＭ偏光を有する第２の光Ｅ2とに分割する。次いでＰＳＲ３３０は、Ｅ1をＯＣ３５０に渡す。さらにＰＳＲ３３０は、Ｅ2がＴＥ偏光を有するように、Ｅ2を９０°回転させ、ＰＳＲ３３０はＥ2をＰＳ３４０に渡す。ＰＳ３４０は、上述のようにＥ2の位相シフトを行い、Ｅ2をＯＣ３５０に渡す。Ｅ1の位相シフトの後、Ｅ1とＥ2との間の位相の差は、位相遅延と呼ばれる。最後にＯＣ３５０は、Ｅ1およびＥ2の両方を受け、Ｅ1およびＥ2を結合し、Ｅout,1を出力ポート３６０に、Ｅout,2を出力ポート３７０に渡す。位相シフトが特定の値のとき、Ｅ1およびＥ2は同じパワーを有する。さらにＥ1およびＥ2は同じＴＥ偏光を有し、これは後続のオプトエレクトロニクス回路の所望の偏光となり得る。したがって、Ｅinが有するどのような不定の偏光に対しても、Ｅout,1およびＥout,2は同じＴＥ偏光を有し、同じパワーを有する。光経路が逆であることを除いて、式（１）〜（６）は、それらが図１のＰＳＡ１００に適用するように、ＰＳＡ３００におけるＥ1、Ｅ2、Ｅout,1、およびＥout,2に当てはまる。例えば式（１）はＥ2に適用し、式（２）はＥ1に適用する。
【００３１】
図４は、本開示の実施形態による二重偏光コヒーレント受信器システム４００の概略図である。システム４００は一般に、ＰＳＡ１００と同様のＰＳＡ４０５、および受信器４４０を備える。したがって、システム４００は、ＰＳＡ１００の一実装形態を与える。ＰＳＡ４０５は、他の二重偏光コヒーレント受信器システムにおけるＰＢＳを置き換え得る。ＰＳＡ４０５および受信器４４０は、シリコン基板上に集積化され得る。
【００３２】
ＰＳＡ４０５は、それぞれＰＳＡ１００におけるＰＢＳ１２０、ＰＳ１３０、ＰＲ１４０、およびＢＳ１５０と同様の、ＰＢＳ４１０、ＰＳ４１５、ＰＲ４２０、およびＢＳ４２５を備える。受信器４４０は、二重偏光コヒーレント受信器であり、ＰＢＳ４３０、ＰＲ４３５、９０°ハイブリッドミキサ４４５、フォトダイオード（ＰＤ）４５０、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）４５５、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４６０、９０°ハイブリッドミキサ４７５、ＰＤ４７０、およびＴＩＡ４６５を備える。ＰＤ４５０、４７０、およびＴＩＡ４５５、４６５は単一の構成要素として示されるが、それらは４つまたは任意の適切な数のＰＤまたはＴＩＡを表し得る。
【００３３】
動作時に、ＰＳＡ４０５はＬＯ光信号ＥLOをＬＯ光信号源から受け、これは送信器内でシステム４００から比較的遠く離れていることがある。ＬＯ光信号源がＳＳＭＦによってシステム４００に結合された場合、ＥLOの偏光は時間と共に変化し得る。それでもなお、ＰＳＡ１００に対して述べられたように、ＰＳＡ４０５は、同じＴＥ偏光および同じパワーを有するＥLO,XおよびＥLO,Yを供給する。ＥLO,XはＸ偏光成分に対するＬＯ光信号であり、ＥLO,YはＹ偏光成分に対するＬＯ光信号である。受信器４４０は変調された光信号ＥSを信号源から受け、これは同様に送信器内でシステム４００から比較的遠く離れていることがある。ＰＢＳ４３０はＥSを、ＴＥ偏光を有するＥS,X、およびＴＭ偏光を有するＥS,Yに分割する。ＰＲ４３５は、ＥS,Yの偏光をＴＥ偏光に回転させる。９０°ハイブリッドミキサ４４５は、ＥS,XとＥS,Yとの間に９０°の位相シフトを導入し、ＰＤ４５０はこれを検出し、ＴＩＡ４５５は増幅し、ＤＳＰ４６０はアナログからデジタルに変換し次いで処理する。同様に９０°ハイブリッドミキサ４７５は、ＥLO,XとＥLO,Yとの間に９０°の位相シフトを導入し、ＰＤ４７０はこれを検出し、ＴＩＡ４６５は増幅し、ＤＳＰ４６０はアナログからデジタルに変換し次いで処理する。
【００３４】
自己ホモダイン検波（ＳＨＤ）とは、ＬＯ光信号および変調された光信号が同じ波長にあることを意味する。ＳＨＤに対して、ＥS,Xは以下のように表される。
【００３５】
【数６】
2020170197.tif 000008
【００３６】
ただし、Ｅsig,Xは信号波形であり、ｔsは秒の単位での時間であり、ψsigはデータによってエンコードされた位相であり、ψは位相ノイズである。ＥLO,Xは以下のように表される。
【００３７】
【数７】
2020170197.tif 000009
【００３８】
ただし、ＥLO,0はＥLOの光フィールド振幅であり、ｔloは秒の単位でのＬＯ時間である。平衡検出に対して、ＰＤ４５０がそれぞれ同相（Ｉ）チャネルおよび直交位相（Ｑ）チャネルに対して与える出力光電流は以下のようになる。
【００３９】
【数８】
2020170197.tif 000010
【００４０】
【数９】
2020170197.tif 000011
【００４１】
ΔΦXIおよびΔΦXQは次に、以下のように表される。
ΔΦXI＝ΔΦXQ＝ΔΦ
ΔΦXI＝ΔΦXQ＝ψsig（ｔs）＋ω（ｔs−ｔlo）＋ψ（ｔs）−ψ（ｔlo）＋Φ1  （１１）
−ωｔ＋Δφ＝ｋπに設定したとき、式（９）〜（１１）はそれぞれ以下のように表されることができる。
【００４２】
【数１０】
2020170197.tif 000012
【００４３】
【数１１】
2020170197.tif 000013
【００４４】
ΔΦXI＝ΔΦXQ＝ψsig（ｔs）＋ω（ｔs−ｔlo）＋ψ（ｔs）−ψ（ｔlo）＋θ  （１４）
示されるように、ΔΦは、データによってエンコードされた位相ψsig（ｔs）、キャリアによって導入される位相遅延および信号とＬＯとの間の時間遅延ω（ｔs−ｔlo）、位相ノイズによる位相差ψ（ｔs）、およびＬＯの偏光方向による位相θを含む。θは、合計の抽出された位相差の一部となる。データ変調された位相項を除いて、他の位相寄与は比較的ゆっくり変化し、したがってそれらはＤＳＰ４６０によって追跡され補償されることができる。Ｘ偏光成分ＩXIおよびＩXQが上記で述べられたが、同じ式がＹ偏光成分ＩYIおよびＩYQに当てはまる。
【００４５】
システム４００は、単一波長、二重偏光、コヒーレント光受信器システムである。しかし、この方式は、複数波長システムに拡張されてよい。この場合、システム４００の前に波長分割多重（ＷＤＭ）マルチプレクサが配置され、ＷＤＭマルチプレクサはＭ個の波長を出力し、およびＷＤＭマルチプレクサの後にＭ個のＰＳＡが配置され、それにより各波長は別個のＰＳＡに関連付けられる。あるいは、２つのマルチプレクサがＰＳＡ４０５の後に配置される。１つのマルチプレクサはＸ偏光成分用であり、１つのマルチプレクサはＹ偏光成分用である。次いで２つのマルチプレクサは、Ｍ個の波長を出力する。
【００４６】
図５は、本開示の実施形態によるＩＱ送信器システム５００の概略図である。システム５００は一般に、ＰＳＡ１００と同様のＰＳＡ５０５、および変調器システム５３０を備える。したがって、システム５００は、ＰＳＡ１００の実装形態を与える。ＰＳＡ５０５および変調器システム５３０は、シリコン基板上に集積化され得る。
【００４７】
ＰＳＡ５０５は、それぞれＰＳＡ１００におけるＰＢＳ１２０、ＰＳ１３０、ＰＲ１４０、およびＢＳ１５０と同様の、ＰＢＳ５１０、ＰＳ５１５、ＰＲ５２０、およびＢＳ５２５を備える。変調器システム５３０は、Ｉ変調器５３５、Ｑ変調器５４０、ＰＳ５４５、およびビームコンバイナ（ＢＣ）５５０を備える。Ｉ変調器５３５およびＱ変調器５３５は、マッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）でよい。
【００４８】
動作時にＰＳＡ５０５はＥCWをＣＷ源から受け、これはシステム５００から比較的遠く離れていることがある。ＣＷ源がＳＳＭＦによってシステム５００に結合された場合、ＥCWの偏光は時間と共に変化し得る。それでもなお、ＰＳＡ１００、４０５に対して述べられたように、ＰＳＡ５０５は、同じＴＥ偏光および同じパワーを有するＥCW,IおよびＥCW,Qを供給する。ＴＥ偏光は、Ｉ変調器５３５およびＱ変調器５４０の偏光方向に対応する。Ｉ変調器５３５は、ＥCW,Iをデータで変調してＥIを発生し、次いでＥIをＢＣ５５０に渡す。Ｑ変調器５４０は、ＥCW,Qをデータで変調してＥQを発生し、次いでＥQをＰＳ５４５に渡す。ＰＳ５４５は、ＥQに位相変化を加えて、ＥIとＥQとの間に９０°の位相差を生成する。最後にＢＣ５５０は、ＥIおよびＥQを単一の光Ｅoutに結合し、次いでＥoutを出力する。
【００４９】
図６は本開示の実施形態による二重偏光送信器システム６００の概略図である。システム６００は一般に、ＰＳＡ１００と同様のＰＳＡ６０５、および変調器システム６３０を備える。したがって、システム６００は、ＰＳＡ１００の実装形態を提供する。ＰＳＡ６０５および変調器システム６３０は、シリコン基板上に集積化され得る。
【００５０】
ＰＳＡ６０５は、それぞれＰＳＡ１００におけるＰＢＳ１２０、ＰＳ１３０、ＰＲ１４０、およびＢＳ１５０と同様の、ＰＢＳ６１０、ＰＳ６１５、ＰＲ６２０、およびＢＳ６２５を備える。変調器システム６３０は、Ｘ成分（Ｘ）変調器６３５、Ｙ成分（Ｙ）変調器６４０、ＰＲ６４５、および偏光ビームコンバイナ（ＰＢＣ）６５０を備える。Ｘ変調器６３５およびＹ変調器６４０は、ＭＺＭ、電界吸収型（ＥＡ）変調器、またはＩＱ変調器でよく、非ゼロ復帰変調、四位相偏移変調、１６値直交振幅変調器（１６−ＱＡＭ）、または他の適切な変調形式を提供し得る。
【００５１】
動作時にＰＳＡ６０５はＥCWをＣＷ源から受け、これはシステム６００から比較的遠く離れていることがある。ＣＷ源がＳＳＭＦによってシステム６００に結合された場合、ＥCWの偏光は時間と共に変化し得る。それでもなお、ＰＳＡ１００、４０５、５０５に対して述べられたように、ＰＳＡ６０５は、同じＴＥ偏光および同じパワーを有するＥCW,XおよびＥCW,Yを供給する。ＴＥ偏光は、Ｘ変調器６３５およびＹ変調器６４０の偏光方向に対応する。Ｘ変調器６３５は、ＥCW,Xをデータで変調してＥXを発生し、次いでＥXをＰＢＣ６５０に渡す。Ｙ変調器６４０は、ＥCW,Yをデータで変調してＥYを発生し、次いでＥYをＰＲ６４５に渡す。ＰＲ６４５は、ＥYがＥXと直交する偏光を有するように、ＥYを回転させる。最後にＰＢＣ６５０は、ＥXおよびＥYを単一の光Ｅoutに結合し、次いでＥoutを出力する。
【００５２】
図７は本開示の実施形態によるＰＳＭ４送信器システム７００の概略図である。システム７００は一般に、ＰＳＡ１００と同様のＰＳＡ７０５、および変調器システム７３０を備える。したがって、システム７００は、ＰＳＡ１００の実装形態を提供する。ＰＳＡ７０５および変調器システム７３０は、シリコン基板上に集積化され得る。
【００５３】
ＰＳＡは、それぞれＰＳＡ１００におけるＰＢＳ１２０、ＰＳ１３０、ＰＲ１４０、およびＢＳ１５０と同様の、ＰＢＳ７１０、ＰＳ７１５、ＰＲ７２０、およびＢＳ７２５を備える。変調器システム７３０は、ＢＳ７３５、変調器７４０、変調器７４５、ＢＳ７５０、変調器７５５、および変調器７６０を備える。変調器７４０、７４５、７５５、７６０は、ＭＺＭでよい。
【００５４】
動作時にＰＳＡ７０５はＥCWをＣＷ源から受け、これはシステム７００から比較的遠く離れていることがある。ＣＷ源がＳＳＭＦによってシステム７００に結合された場合、ＥCWの偏光は時間と共に変化し得る。それでもなお、ＰＳＡ１００、４０５、５０５、６０５に対して述べられたように、ＰＳＡ７０５は、同じＴＥ偏光および同じパワーを有するＥCW,1およびＥCW,2を共有する。ＴＥ偏光は、変調器７４０、７４５、７５５、７６０の偏光方向に対応する。ＢＳ７３５はＥCW,1をＥin,1およびＥin,2に等しく分割し、ＢＳ７５０はＥCW,2をＥin,3およびＥin,4に等しく分割する。最後に変調器７４０はＥin,1をデータで変調してＥout,1を発生し、次いでＥout,1を出力し、変調器７４５はＥin,2をデータで変調してＥout,2を発生し、次いでＥout,2を出力し、変調器７５５はＥin,3をデータで変調してＥout,3を発生し、次いでＥout,3を出力し、変調器７６０はＥin,4をデータで変調してＥout,4を発生し、次いでＥout,4を出力する。変調器７４０、７４５、７５５、７６０は、それぞれＥout,1、Ｅout,2、Ｅout,3、およびＥout,4を、ＰＳＭ４ファイバに出力し得る。
【００５５】
図８は、本開示の実施形態による偏光状態整合の方法８００を示すフローチャートである。ＰＳＡ１００、３００、またはシステム４００、５００、６００、７００は、例えばＬＯ光信号または光信号を供給することを望むとすぐに、任意の適切な時点で方法８００を実施し得る。ステップ８１０で、光学構成要素から入力光が受け取られる。入力光は、入力偏光にある。例えばＰＳＡ１００はＥinをＳＳＭＦから受け、Ｅinは不定の偏光を備える。ステップ８２０で、入力光が、第１の光および第２の光に分割される。第１の光はオプトエレクトロニクス回路に対応する出力偏光を備え、第２の光は第１の偏光を備える。例えば、ＰＢＳ１２０はＥinを、ＴＥ偏光を有するＥ1、およびＴＭ偏光を有するＥ2に分割する。ステップ８３０で、第１の偏光が、出力偏光に回転される。例えばＰＲ１４０は、Ｅ2がＴＥ偏光を有するように、Ｅ2の偏光を回転させる。ステップ８４０で、第１の光と第２の光との間の位相遅延が第１の出力光の第１のパワーを第２の出力光の第２のパワーと等しくするように、第１の光、第２の光、または両方の位相がシフトされる。例えばＰＳ１３０は、Ｅ1の位相とＥ2の位相との間の位相遅延がπの整数倍になるようにＥ1の位相をシフトし、それによりＰout,1およびＰout,2は等しくなる。最後にステップ８５０で、第１の出力光および第２の出力光が、オプトエレクトロニクス回路に供給される。第１の出力光および第２の出力光は、出力偏光を備える。例えばＰＳＡ１００はＥout,1およびＥout,2を変調器システムまたは受信器に供給し、Ｅout,1およびＥout,2はＴＥ偏光を備える。
【００５６】
図９は、デバイス９００の概略図である。デバイス９００は、開示される実施形態を実施するために適している。例えば上述のようにデバイス９００は、計算を行って適切な位相シフトを決定し、その位相シフトを適用するように、ＰＳ１３０、３４０、４１５、５１５、６１５、７１５などのＰＳに命令する。デバイス９００は、データを受けるためのイングレスポート９１０および受信器ユニット（Ｒｘ）９２０と、データを処理するためのプロセッサ、論理ユニット、または中央処理装置（ＣＰＵ）９３０と、データを送信するための送信器ユニット（Ｔｘ）９４０およびイーグレスポート９５０と、データを記憶するためのメモリ９６０とを備える。デバイス９００は、光または電気信号の退出または進入のための、イングレスポート９１０、受信器ユニット９２０、送信器ユニット９４０、およびイーグレスポート９５０に結合された、光から電気への（ＯＥ）構成要素および電気から光への（ＥＯ）構成要素を備えてもよい。
【００５７】
プロセッサ９３０は、ハードウェア、ミドルウェア、およびソフトウェアの任意の適切な組み合わせによって実施される。プロセッサ９３０は、１つまたは複数のＣＰＵチップ、コア（例えばマルチコアプロセッサ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、およびデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）として実施され得る。プロセッサ９３０は、イングレスポート９１０、受信器ユニット９２０、送信器ユニット９４０、イーグレスポート９５０、およびメモリ９６０と通信する。
【００５８】
メモリ９６０は、１つまたは複数のディスク、テープ装置、およびソリッドステートドライブを備え、プログラムが実行のために選択されたときにそのようなプログラムを記憶するため、およびプログラム実行時に読み出される命令およびデータを記憶するための、オーバフローデータ記憶装置として用いられ得る。メモリ９６０は、揮発性および不揮発性でよく、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、三値連想メモリ（ＴＣＡＭ）、およびスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）でよい。
【００５９】
例示の実施形態においてデバイス９００は、光学構成要素から、入力偏光にて入力光を受ける光入力モジュールと、入力光を第１の光および第２の光に分割するスプリッタモジュールであって、第１の光はオプトエレクトロニクス回路に対応する出力偏光を備え、第２の光は第１の偏光を備える、スプリッタモジュールと、第１の偏光を出力偏光に回転させる回転モジュールと、第１の光と第２の光との間の位相遅延が第１の出力光の第１のパワーを第２の出力光の第２のパワーと等しくするように、第１の光、第２の光、または両方の位相をシフトする位相シフトモジュールと、第１の光および第２の光を結合するコンバイナモジュールと、第１の出力光および第２の出力光をオプトエレクトロニクス回路に供給する光出力モジュールとを含み、第１の出力光は第１の光に関連付けられ、第２の出力光は第２の光に関連付けられ、第１の出力光および第２の出力光は出力偏光を備える。いくつかの実施形態においてデバイス９００は、実施形態において述べられたステップの任意の１つまたは組み合わせを行うための、他のまたは追加のモジュールを含み得る。
【００６０】
用語「約」の使用は、特に明記されない限り、後続する数の±１０％を含む範囲を意味する。本開示においていくつかの実施形態が提供されたが、開示されたシステムおよび方法は、本開示の趣旨または範囲から逸脱せずに、多くの他の特定の形において具体化される場合があることが理解されるべきである。本例は例示的であり非限定的であると見なされるべきであり、本明細書で述べられた詳細に限定されるものではない。例えば様々な要素または構成要素は、組み合わされ、または他のシステムに統合されてよく、またはいくつかの機能は省略され、または実施されなくてよい。
【００６１】
さらに、本開示の範囲から逸脱せずに、様々な実施形態において個別または単独として述べられおよび例示された技法、システム、サブシステム、および方法は、他のシステム、モジュール、技法、または方法と組み合わされるまたは統合されてよい。互いに結合される、もしくは直接結合される、または通信するように示されたまたは述べられた他の項目は、電気的、機械的、または他の形であるかにかかわらず、何らかのインターフェース、デバイス、または中間構成要素を通じて、間接的に結合されるまたは通信し得る。本明細書で開示された趣旨および範囲から逸脱せずに、当業者によって変更、置換、および変形の他の例が確認され、行われることができる。
【図１】
2020170197.tif 000014
【図２】
2020170197.tif 000015
【図３】
2020170197.tif 000016
【図４】
2020170197.tif 000017
【図５】
2020170197.tif 000018
【図６】
2020170197.tif 000019
【図７】
2020170197.tif 000020
【図８】
2020170197.tif 000021
【図９】
2020170197.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月13日(2020.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光状態整合器（ＰＳＡ）を備えたシステムであって、
前記偏光状態整合器（ＰＳＡ）は、
基板と、
入力ポートと、
前記入力ポートに結合された偏光スプリッタ回転子（ＰＳＲ）と、
光伝搬の第１の経路に沿って前記ＰＳＲに結合された第１の位相シフタ（ＰＳ）と、
光伝搬の第２の経路に沿って前記ＰＳＲに結合された光カプラ（ＯＣ）であって、光伝搬の前記第１の経路に沿って前記第１のＰＳに結合された、ＯＣと、
前記ＯＣに結合された第１の出力ポートと、
前記ＯＣに結合された第２の出力ポートと
を備え、前記第１のＰＳは、前記第１の経路からの第１の光と前記第２の経路からの第２の光との間の総位相遅延がπの整数倍になるように位相をシフトするように構成されるシステム。
【請求項２】
前記ＰＳＡに結合された受信器をさらに備え、前記受信器は、
ＰＢＳと、
前記ＰＢＳおよび前記第１の出力ポートに結合された第１の９０度（°）ハイブリッドミキサと、
前記第１の９０°ハイブリッドミキサに結合された第１のフォトダイオード（ＰＤ）と、
前記第１のＰＤに結合された第１のトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）と、
前記第１のＴＩＡに結合されたデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）と
を備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記受信器は、
前記ＰＢＳに結合されたＰＲと、
前記ＰＲおよび前記ＯＣに結合された第２の９０°ハイブリッドミキサと、
前記第２の９０°ハイブリッドミキサに結合された第２のＰＤと、
前記第２のＰＤおよび前記ＤＳＰに結合された第２のＴＩＡと
をさらに備えた、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＰＳＡに結合された変調器システムをさらに備え、前記変調器システムは、
前記第１の出力ポートに結合された同相（Ｉ）変調器と、
前記第２の出力ポートに結合された直交位相（Ｑ）変調器と、
前記Ｑ変調器に結合された第２のＰＳと、
前記Ｉ変調器および前記第２のＰＳに結合されたビームコンバイナ（ＢＣ）と
を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記Ｉ変調器および前記Ｑ変調器は、マッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）を備える請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＰＳＡに結合された変調器システムをさらに備え、前記変調器システムは、
前記第１の出力ポートに結合されたＸ成分（Ｘ）変調器と、
前記第２の出力ポートに結合されたＹ成分（Ｙ）変調器と、
前記Ｙ変調器に結合された第２のＰＲと、
前記Ｘ変調器および前記第２のＰＲに結合された偏光ビームコンバイナ（ＰＢＣ）と
を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記Ｘ変調器および前記Ｙ変調器は、マッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）、電界吸収型（ＥＡ）変調器、または同相および直交位相（ＩＱ）変調器の任意の組み合わせである請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＰＳＡに結合された変調器システムをさらに備え、前記変調器システムは、
前記第１の出力ポートに結合された第１のＢＳと、
前記第１のＢＳに結合された第１の変調器と、
前記第１のＢＳに結合された第２の変調器と、
前記第２の出力ポートに結合された第２のＢＳと、
前記第２のＢＳに結合された第３の変調器と、
前記第２のＢＳに結合された第４の変調器と
を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
基板をさらに備え、前記ＰＳＡおよび前記変調器システムは前記基板上に集積化される請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＰＳＲを前記入力ポートに、前記第１のＰＳを前記第ＰＳＲに、前記第１のＰＳを前記入力ポートに結合する導波路媒体をさらに備える請求項１乃至９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記導波路媒体は空気を備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記導波路媒体は、シリコン（Ｓｉ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、またはインジウム燐（ＩｎＰ）の１つを備える請求項１０に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
ＰＳＡ５０５は、それぞれＰＳＡ１００におけるＰＢＳ１２０、ＰＳ１３０、ＰＲ１４０、およびＢＳ１５０と同様の、ＰＢＳ５１０、ＰＳ５１５、ＰＲ５２０、およびＢＳ５２５を備える。変調器システム５３０は、Ｉ変調器５３５、Ｑ変調器５４０、ＰＳ５４５、およびビームコンバイナ（ＢＣ）５５０を備える。Ｉ変調器５３５およびＱ変調器５４０は、マッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）でよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2020170197.tif 000023
【外国語明細書】
2020170197000001.pdf