(57)【要約】【課題】送信パワーの減少を低減した送信側ＰＤＬの補償し、使用するシステムに応じて送信側と受信側に対する光源からの光の分岐比を可変とした偏波多重光送受信回路を提供する。【解決手段】偏波多重光送受信回路において、光源から出力される光を分岐する光可変分岐回路（２０２）と、可変光分岐回路の出力の一方に接続された光固定対称分岐回路（２０４）および他方に接続された光固定非対称分岐回路（２０６）と、光固定対称分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続された光受信器（１０６，１０８）と、光固定非対称分岐回路の２つの出力に接続された光送信器（１５６，１５８）と、光送信器の一方に接続された偏波回転器（１６４）と、光送信器の出力を偏波合成する偏波合波器（１６６）と、を備えた。【選択図】図２
2020161969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の光受信器と、
第１および第２の光送信器と、
前記第１および第２の光送信器の２つの光送信器出力を偏波合成する偏波合波器と、
前記第１および第２の光送信器と前記偏波合波器との間に配置され、前記第１および第２の光送信器の少なくとも一方に接続された偏波回転器と、
前記第１および第２の光受信器、並びに前記第１および第２の光送信器に、光源から出力される光を分岐する少なくとも３つの光分岐回路と、
を備え、
前記少なくとも３つの光分岐回路は、少なくとも１つの光可変分岐回路を含む、偏波多重光送受信回路。
【請求項２】
前記少なくとも３つの光分岐回路が、
前記光源から出力される光を分岐する光可変分岐回路と、
前記光可変分岐回路の２つの出力の一方に接続された第１の光分岐回路と、
前記光可変分岐回路の２つの出力の他方に接続された第２の光分岐回路と、
を含み、
前記第１および第２の光受信器が、前記第１の光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続され、
前記第１および第２の光送信器が、前記第２の光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続されている、請求項１に記載の偏波多重光送受信回路。
【請求項３】
前記少なくとも３つの光分岐回路が、
前記光源から出力される光を分岐する第１の光可変分岐回路と、
前記第１の光可変分岐回路の２つの出力の一方に配置された第２の光可変分岐回路と、
前記第２の光可変分岐回路の２つの出力の一方に接続された光分岐回路と、
を含み、
前記第１および第２の光受信器が、前記光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続され、
前記第１の光送信器が、前記第２の光可変分岐回路の２つの出力の他方に接続され、
前記第２の光送信器が、前記第１の光可変分岐回路の２つの出力の他方に接続されている、請求項１に記載の偏波多重光送受信回路。
【請求項４】
前記少なくとも３つの光分岐回路が、
前記光源から出力される光を分岐する第１の光可変分岐回路と、
前記第１の光可変分岐回路の２つの出力の一方に接続された光分岐回路と、
前記第１の光可変分岐回路の２つの出力の他方に配置された第２の光可変分岐回路と、
を含み、
前記第１および第２の光受信器が、前記光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続され、
前記第１および第２の光送信器が、前記第２の光可変分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続されている、請求項１に記載の偏波多重光送受信回路。
【請求項５】
前記少なくとも３つの光分岐回路が、
前記光源から出力される光を分岐する第１の光分岐回路と、
前記光分岐回路の２つの出力の一方に接続された第２の光分岐回路と、
前記光分岐回路の２つの出力の他方に接続された光可変分岐回路と、
を含み、
前記第１および第２の光受信器が、前記第２の光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続され、
前記第１および第２の光送信器が、前記光可変分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続されている、請求項１に記載の偏波多重光送受信回路。
【請求項６】
光可変分岐回路は、
第１のカプラと、
前記第１のカプラで分岐された２本の導波路が接続された第２のカプラと、
前記２本の導波路の少なくとも一方に配置された位相シフタと、
を有する、請求項２乃至５のいずれか一項に記載の偏波多重光送受信回路。
【請求項７】
前記第１のカプラは、１入力２出力のパワースプリッタであり、入力された光を同位相で分岐する、請求項６に記載の偏波多重光送受信回路。
【請求項８】
前記偏波多重光送受信回路は、１つのチップ上に集積されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の偏波多重光送受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波多重光送信回路に関し、より詳細には、集積化されたコヒーレント偏波多重方式向けの偏波多重光送受信回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に長距離の光通信において、１チャネルあたりの通信容量を飛躍的に増大できる、デジタルコヒーレント方式の光伝送システムが開発され、商用導入も進みつつある。デジタルコヒーレント方式の光通信では、直交する２つの偏波（偏光）に別の信号を与えて伝送量を倍増する、偏波多重方式が一般に適用されている。
【０００３】
各偏波に信号を付与する際の信号フォーマットには様々なものがあるが、現在最も盛んに商用導入が進められているチャネルあたり１００Ｇｂｉｔ／ｓの通信容量を有するシステムは、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）を採用したものがほとんどである。 今後、１００Ｇｂｉｔ／ｓ以上の通信容量を有するシステムは、デジタルコヒーレント方式を用いた大容量化が主流となっていくと考えられる。
【０００４】
図１は、デジタルコヒーレント偏波多重方式のトランシーバ内に構成されている、光送信回路および受信回路を含むトランシーバの全体構成を示すものである。図１の詳細を以下に説明する。
【０００５】
受信回路は、偏波分離器１０２と、偏波分離器の出力の一方に接続されたＸ偏波用受信器１０６と、偏波分離器の出力の他方に接続された偏波回転器１０４と、偏波回転器に接続されたＹ偏波用受信器１０８とを含んで構成される。
【０００６】
送信回路は、光源１５２と、光源に接続された光分岐回路１５４と、光分岐回路の出力の一方に接続されたＸ偏波用送信器１５６と、光分岐回路の出力の他方に接続されたＹ偏波用送信器１５８と、Ｘ偏波用送信器の出力に接続された光減衰器１６０と、Ｙ偏波用送信器の出力に接続された光減衰器１６２と、光減衰器１６２の出力に接続された偏波回転器１６４と、光減衰器１６０および偏波回転器１６４の出力に接続された偏波合波器１６６とを含んで構成される。
【０００７】
受信回路の構成において、偏波分離器１０２は、受信光信号をＸ偏波とＹ偏波に分離する。偏波分離された偏波光は夫々、Ｘ偏波用受信器１０６およびＹ偏波用受信器１０８に入力される。
【０００８】
Ｘ偏波用受信器１０６およびＹ偏波用受信器１０８は、ミキサやフォトディテクタ等で構成された光コヒーレントミキサであり、光信号を電気信号に変換する。受信光の位相情報を抽出するために、Ｘ偏波用受信器１０６およびＹ偏波用受信器１０８には、受信光信号と共に、トランシーバ内に実装されている光源１５２からの光が光分岐回路１５４により分岐されて入力され、これらを干渉させることで信号光から情報を抽出する。
【０００９】
一方で、送信回路の構成においては、トランシーバ内の光源１５２が送信光信号の生成にも使用される。光分岐回路１５４により分岐された光源１５２からの光の一部は、Ｘ偏波用送信器１５６とＹ偏波用送信器１５８に入力される。
【００１０】
Ｘ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８はそれぞれ、送信する電気信号を光信号に変換する。Ｙ偏波用送信器１５８から出力される送信光信号は、後段の偏波回転器１６４にてＸ側偏波送信器の偏波と直交する偏波に変換される。
【００１１】
偏波合波器１６６は、Ｘ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８からそれぞれ出力される互いに直交する２つの送信光信号を合波する。これにより、直交する偏波に夫々別の情報が、送信光信号に重畳される。
【００１２】
このようなデジタルコヒーレント偏波多重方式の光送信回路および光受信回路は小型化が求められ、ＩｎＰ（インジウム燐）光導波路やシリコン光導波路による光集積回路（ＰＩＣ：Photonic Integrated Circuit）を使用して、１チップに集積することが検討されている。但し、光源１５２に関しては材料や製造方法の違いにより、チップ外に設けられることもある。
【００１３】
トランシーバ内の光源１５２は、送信器用と受信器用に、夫々別に設けられる場合もあるが、近年のトランシーバの小型化や低消費電力化のために、図１のように１つの光源を送信用および受信用に兼用する構成が増えている。図１に示す光分岐回路１５４は、光源１５２を兼用するために設けられており、限られた光源パワーを効率よく使用し、トランシーバ性能を最大化するように設定する必要がある。
【００１４】
例えば、光源１５２からの連続光が、光分岐回路１５４により送信回路側および受信回路側に分配されるときの分岐の比率は、光源１５２のパワーの制約の有無や伝送する伝送路内の増幅器の有無などにより、最適な分岐比が異なる。この分岐比率の最適化については非特許文献１に詳述されており、条件により送信側：受信側＝７０：３０程度までの非対称性が適している（光信号の伝送距離を最大化できる）ことが示されている。一方、光源１５２のパワーの制限や伝送路の制限がない場合は、送信側：受信側＝５０：５０程度が適している。
【００１５】
更に、送信回路側のＸ偏波用送信器１５６とＹ偏波用送信器１５８に分岐される光強度についても、非対称な分岐比が求められる。Ｘ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８から出力される信号光が偏波多重されて出力されるまでには、各偏波が受ける損失が異なっている。例えば、偏波回転器１６４は、Ｘ偏波用送信器１５６またはＹ偏波用送信器１５８の一方の送信経路の側のみ（図１の例では、Ｙ偏波用送信器１５８側の送信経路のみ）に存在し、１ないし２ｄＢ程度の回路過剰損失が発生する。それ以外にも、様々な損失により、送信信号のＸ偏波とＹ偏波との間で損失差が生じる。従って、あらかじめ光分岐回路１５４において光源１５２からの光を非対称な分岐比でＸ偏波側とＹ偏波側で分岐することで、Ｘ偏波とＹ偏波との間の損失差を補償することが必要となる。今後、このような送信回路のＸ偏波用の回路側の経路とＹ偏波用の回路側の経路と間で発生する損失差のことを送信側偏波依存損失（送信側ＰＤＬ）と呼ぶ。
【００１６】
トランシーバの消費電力低減や小型化のため、光源１５２の光を効率よく使用するために、光分岐回路１５４の設計は重要であり、効率的な送信側ＰＤＬの解消方法として、特許文献１等の方法が提案されている。光分岐回路１５４における、送信回路側：受信回路側の分岐比を非対称に分岐し、且つ、Ｘ偏波用送信器１５６：Ｙ偏波用送信器１５８の分岐比を送信光の偏波間パワー差が少ないように非対称に分岐する手段として、過剰損失を最小限に抑えつつ、必要な非対称分岐を実現する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第６２６３３１２号
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Bo Zhang et al., "Practical Limits of Coherent Receivers for Unamplified 100Gb/s Applications", Proceeding of OFC2013, OW1E.3, (2013)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
一般的なトランシーバでは、送信器や受信器に分配した光源の光に対し、光損失を与える方法で光の強度調整を行う。例えば、送信側と受信側に光源からの連続光を分岐し、少なくとも片側の光に損失を与え、見かけ上、分岐比を調整する。また、送信光の各偏波強度を揃えるために、言い換えると、送信側ＰＤＬを０とするために、片側偏波の光強度に損失を与えて、調整する。例えば、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）を使用した強度調整器や、干渉計を使用したアッテネータ、ＰＮ接合における吸収を利用した減衰器などにより、レベル調整する。
【００２０】
しかしながら、損失を与えることによる分岐比調整は、その損失分を考慮して光源の出力パワーを高くする必要があるなど、電力や信号品質的な観点から効率が悪い。また、使用する伝送システムに合わせてトランシーバにおける送信側と受信側の光源分岐比を決定し、且つ、送信側ＰＤＬも０にするように送信回路の各種分岐比が最適となるようにあらかじめ設計することも可能であるが、特定のシステムでは効率の高い送受信機を実現可能であるが、システム毎に設計する必要があり、設計や使用方法が煩雑となっている課題があった。
【００２１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、送信パワーの減少を低減した送信側ＰＤＬの補償すること、および／または、使用するシステムに応じて送信側と受信側に対する光源からの光の分岐比を可変とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
このような目的を達成するために、本発明の一態様は、第１および第２の光受信器と、第１および第２の光送信器と、第１および第２の光送信器の２つの光送信器出力を偏波合成する偏波合波器と、第１および第２の光送信器と偏波合波器との間に配置され、第１および第２の光送信器の少なくとも一方に接続された偏波回転器と、第１および第２の光受信器、並びに前記第１および第２の光送信器に、光源から出力される光を分岐する少なくとも３つの光分岐回路と、を備えた偏波多重光送受信回路である。少なくとも３つの光分岐回路は、少なくとも１つの光可変分岐回路を含む。
【００２３】
一実施形態では、少なくとも３つの光分岐回路は、光源から出力される光を分岐する光可変分岐回路と、光可変分岐回路の２つの出力の一方に接続された第１の光分岐回路と、光可変分岐回路の２つの出力の他方に接続された第２の光分岐回路と、
を含み、第１および第２の光受信器が、第１の光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続され、第１および第２の光送信器が、前記第２の光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続されている。
【００２４】
一実施形態では、少なくとも３つの光分岐回路は、光源から出力される光を分岐する第１の光可変分岐回路と、第１の光可変分岐回路の２つの出力の一方に配置された第２の光可変分岐回路と、第２の光可変分岐回路の２つの出力の一方に接続された光分岐回路と、を含み、第１および第２の光受信器が、光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続され、第１の光送信器が、第２の光可変分岐回路の２つの出力の他方に接続され、第２の光送信器が、第１の光可変分岐回路の２つの出力の他方に接続されている。
【００２５】
一実施形態では、少なくとも３つの光分岐回路は、光源から出力される光を分岐する第１の光可変分岐回路と、第１の光可変分岐回路の２つの出力の一方に接続された光分岐回路と、第１の光可変分岐回路の２つの出力の他方に配置された第２の光可変分岐回路と、を含み、第１および第２の光受信器が、光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続され、第１および第２の光送信器が、第２の光可変分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続されている。
【００２６】
一実施形態では、少なくとも３つの光分岐回路は、光源から出力される光を分岐する第１の光分岐回路と、光分岐回路の２つの出力の一方に接続された第２の光分岐回路と、光分岐回路の２つの出力の他方に接続された光可変分岐回路と、を含み、第１および第２の光受信器が、第２の光分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続され、第１および第２の光送信器が、光可変分岐回路の２つの出力にそれぞれ接続されている。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、送信パワーの減少を低減した送信側ＰＤＬの補償する偏波多重光送受信回路を提供することが可能となる。また、使用するシステムに応じて送信側と受信側に対する光源からの光の分岐比を可変とした偏波多重光送受信回路を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】デジタルコヒーレント偏波多重方式のトランシーバ内の光送信回路および受信回路の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る偏波多重光送受信回路の構成を説明するための図である。
【図３】一実施形態に係る偏波多重光送受信回路における光可変分岐回路の構成例を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る偏波多重光送受信回路の構成を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る偏波多重光送受信回路の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。同一または類似の参照符号は、同一または類似の要素を示し、繰り返しの説明を省略する。
【００３０】
以下に説明する偏波多重光送受信回路は、送信器と、受信機とを備える。送信器は、Ｘ偏波用送信器およびＹ偏波用送信器を備え、受信器は、Ｘ偏波用受信器およびＹ偏波用受信器を備える。偏波多重光送受信回路は、光源からの連続光を、Ｘ偏波用送信器およびＹ偏波用送信、並びにＸ偏波用受信器およびＹ偏波用受信器に分岐する。Ｘ偏波用送信器およびＹ偏波用送信は、分岐された光源から連続光に送信情報を変調器にて重畳し光出力する。Ｘ偏波用受信器およびＹ偏波用受信器は、分岐された光源からの連続光を、局発光として利用する。
【００３１】
偏波多重光送受信回路は、光源からの連続光を、Ｘ偏波用送信器およびＹ偏波用送信、並びにＸ偏波用受信器およびＹ偏波用受信器に分岐するために、少なくとも３つの１入力２出力の光分岐回路のうちの少なくとも１つは光可変分岐回路である。すべての１入力２出力の光分岐回路が光可変分岐回路であってもよい。
【００３２】
偏波多重光送受信回路は、ＩｎＰ（インジウム燐）光導波路とともにＩｎＰチップやシリコン光導波路とともにシリコンチップに集積される、小型の回路である。
【００３３】
［第１の実施形態］
図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る偏波多重光送受信回路について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態における、偏波多重光送受信回路の構成を示す回路図である。送信および受信機能をもつ光送受信器の一部を示している。偏波多重光送受信回路は、光源からの連続光を分岐し、送信情報を変調器にて重畳し、光出力する。同時に、偏波多重光送受信回路は、光源からの連続光を、受信回路の局発光として利用し、受信信号をコヒーレント受信する。
【００３４】
図２に示す偏波多重光送受信回路は、光源１５２と、光源１５２から出力される光を分岐する光可変分岐回路２０２と、光可変分岐回路２０２の出力に接続された２本の導波路の一方に配置された光固定対称分岐回路２０４および他方に配置された光固定非対称分岐回路２０６とを備える。また、偏波多重光送受信回路は、受信回路側の構成として、受信光信号を入力し偏波分離する偏波分離器１０２と、偏波分離されたＸ偏波および光固定対称分岐回路２０４の出力の一方を入力するＸ偏波用受信器１０６と、偏波分離されたＹ偏波を偏波回転する偏波回転器１０４と、偏波回転されたＹ偏波および光固定対称分岐回路２０４の出力の他方を入力とするＹ偏波用受信器１０８とを備える。さらに、偏波多重光送受信回路は、送信回路側の構成として、光固非定対称分岐回路２０６の出力の一方を入力するＸ偏波用送信器１５６と、光固非定対称分岐回路２０６の出力の他方を入力するＹ偏波用送信器１５８と、Ｘ偏波用送信器１５６およびＸ偏波用送信器１５８の出力を偏波合成して送信光信号を出力する偏波合成器１６６と、Ｘ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８と偏波合成器１６６との間に配置され、Ｘ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８の少なくとも一方に接続された偏波回転器１６４とを備える。図２には、Ｘ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８にそれぞれ接続された光減衰器１６０および１６２が示されている。
【００３５】
光可変分岐回路２０２は、光源１５２からの連続光を２分岐し、一方の光を送信回路側に、他方の光を受信回路側に分配する。
【００３６】
光固定非対称分岐回路２０６は、送信回路側に分岐された光を、Ｘ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８用に分岐する。光固定非対称光分岐回路２０６により分岐された光は、夫々のＸ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８に入力される。光固定非対称光分岐回路２０６の分岐比については後述する。
【００３７】
Ｘ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８はそれぞれ、マッハツェンダ干渉計等で構成されるＩＱ変調器等で構成され、入力された光の位相および強度を変調することで情報を伝送する部分である。Ｘ偏波用送信器１５６やＹ偏波用送信器１５８で変調された信号は、互いに直交するＸ偏波とＹ偏波に変換されて合成され、偏波多重多値位相変調信号として送信される。
【００３８】
偏波回転器１６４は、Ｙ偏波用送信器１５８で変調された光を偏波変換する。偏波回転器１６４は、Ｘ偏波用送信器１５８で変調された光を偏波変換するように配置されてもよい。
【００３９】
偏波合波器１６６は、Ｘ偏波用送信器１５６で変調された光とＹ偏波用送信器１５８で変調され偏波回転器１６４で偏波変換された光を合成して送信光信号を出力する。
【００４０】
Ｘ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８で変調された光のうち、Ｙ偏波用送信器１５８からのＹ偏波用の光のみが偏波回転器１６４を通過する。このため、偏波回転器１６４の損失分だけ送信側ＰＤＬが発生する。また、偏波合波器１６６の後段にも偏波依存損失が存在すると、送信側ＰＤＬが増加する。この様な発生し得る送信側ＰＤＬは、送信光の偏波間に強度差を発生させ、信号品質を劣化させる。但し、発生する送信側ＰＤＬは設計時に把握できるため、予めＸ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８に入力する光強度を非対称にすることで、送信光信号のＸ偏波とＹ偏波と間の強度の差を０とすることができる。このように、光固定非対称光分岐回路２０６の分岐比は、送信側ＰＤＬを補償するように、設定する。
【００４１】
Ｘ偏波用受信器１０６およびＹ偏波用受信器１０８それぞれは、９０度ハイブリッド回路及び受光素子で構成されている。受信光信号と局発光を干渉させ、干渉光を複数の受光素子に入力することで、受信した光信号に重畳された位相及び強度情報から伝送情報として電気信号に変換する。
【００４２】
光固定対称分岐回路２０４は、光可変分岐回路２０２から受信回路側に分岐された光を、Ｘ偏波用受信器１０６およびＹ偏波用受信器１０８のために分岐する。これらの光は、受信部分（受信回路側）の局発光としてＸ偏波用受信器１０６およびＹ偏波用受信器１０８に入力される。光可変分岐回路２０２からＸ偏波用受信器１０６までと、光可変分岐回路２０２からＹ偏波用受信器１０８までの、２つの経路は設計的には同じ損失で接続が容易いため、光源１５２からの連続光をＸ偏波用受信器１０６とＹ偏波用受信器１０８に分岐する回路は、対象に（５０：５０）に設計すればよい。
【００４３】
本実施形態においては、光可変分岐回路２０２、光固定対称分岐回路２０４、および光非対称分岐回路２０６の３つの回路により光源の連続光を分岐し、送信側および受信側にて利用する。この際、３つの回路は全て原理的に損失の発生し難い回路を使用する。
【００４４】
図３は、原理的に損失の発生し難い回路を用いた光可変分岐回路２０２の構成例を説明するための図である。図３に示すような対称マッハツェンダ干渉計を用いて光可変分岐回路２０２を構成することができる。対称マッハツェンダ干渉計は、入力導波路３０２と、２本のアーム導波路３０６および３０８と、２本の出力導波路３１５および３１６と、入力導波路３０２と２本のアーム導波路３０６および３０８とに接続された１入力２出力カプラ３０４と、２本のアーム導波路３０６および３０８と２本の出力導波路３１５および３１６とに接続された２入力２出力カプラ３１４とを備える。２本のアーム導波路３０６および３０８には、可変光位相シフタ３１０および３１２がそれぞれ設けられている。可変光位相シフタは、光導波路の屈折率を変化させることで、伝搬する光の位相を変化させるものである。一般的には、導波路付近に設けたヒータの熱やＰＮジャンクションにおけるキャリア密度変化を用い、導波路の屈折率変化を変化させて光位相を変化させるものでる。可変光位相シフタは、２本のアーム導波路３０６および３０８の少なくとも一方に設けられてもよい。
【００４５】
光可変分岐回路２０２において、入力導波路３０２から入射された光は、１入力２出力カプラ３０４にてアーム導波路３０６とアーム導波路３０８とに分岐される。分岐した光は、２本のアーム導波路の少なくとも一方に設けられた可変光位相シフタにより光の位相が調整され、２入力２出力カプラで合波合成される。可変光位相シフタにより伝搬する光の位相を調整することで、出力導波路３１５および３１６に出力される光は、強度の合計が変化することなく、出力導波路３１５および３１６に出力される光の強度の比が調整される。つまり、図３の対称マッハツェンダ干渉計は、原理的には損失の発生しない光可変分岐回路２０２となる。可変光位相シフタ３１０および３１２による光の位相の調整量を制御することで、出力導波路３１５および３１６への分岐比を、５０：５０や７０：３０などに調整することができる。
【００４６】
図３の対称マッハツェンダ干渉計は、より簡単な可変動作を実現するために、入力導波路３０２側のカプラに、１入力２出力カプラ３０４として１入力２出力のパワースプリッタ（入力した光が等位相で分岐される回路）を使用し、出力導波路３１５および３１６側のカプラに、２入力２出力カプラ３１４を使用し、アーム導波路３０６および３０８を等長に設計すると、初期状態において５０：５０に分岐比が実現できる。
【００４７】
図３の対称マッハツェンダ干渉計の分岐比を初期状態の５０：５０から７０：３０へ変更する場合は、可変光位相シフタ３１０および３１２を駆動することで、７０：３０に変更できる。
【００４８】
本実施形態の偏波多重光送受信回路の構成において、実際に偏波多重光送受信回路が使用される伝送路にて最も性能が発揮できるように、光可変分岐回路２０２にて送信回路側と受信回路側の分岐比を設定し、Ｘ偏波用送信器１５６とＹ偏波用送信器１５８の送信ＰＤＬを補償するように光固定非対称分岐回路２０６の分岐比を設定することで、損失を発生することなく、効率的に光源の光を活用することが可能となる。
【００４９】
例えば、本実施形態の偏波多重光送受信回路は、受信回路側の受信感度（性能）と、送信回路側の光出力のバランスを変えることで、エルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を有さない短距離伝送システム、ＥＤＦＡを有する短距離伝送システム、または中距離伝送システムにおいて実施することができる。
【００５０】
なお、図２には、光減衰器１６０，１６２が示されているが、本実施形態の場合、光減衰器１６０，１６２は各偏波の出力パワー調整の為には不要であるため、必ずしも必要ない。出力光を完全に消光させる等、シャッターとしての機能が要求される場合に、光減衰器を集積する場合がある。
【００５１】
［第２の実施形態］
図４を参照して、本発明の第２の実施形態に係る偏波多重光送受信回路について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態における、偏波多重光送受信回路の構成を示す回路図である。送信および受信機能をもつ光送受信器の一部を示している。偏波多重光送受信回路は、光源からの連続光を分岐し、送信情報を変調器にて重畳し、光出力する。同時に、偏波多重光送受信回路は、光源からの連続光を、受信回路の局発光として利用し、受信信号をコヒーレント受信する。
【００５２】
図４に示す偏波多重光送受信回路は、図２の偏波多重光送受信回路と比べると、光可変分岐回路２０２と光固定対称分岐回路２０４との間に光可変分岐回路４０２を備え、光可変分岐回路２０２の２つの出力のうちの一方の出力が光可変分岐回路４０２の入力と接続されおよび他方の出力がＹ偏波用送信器１５８の入力と接続され、光可変分岐回路４０２の２つの出力のうちの一方の出力が光固定対称分岐回路２０４の入力と接続されおよび他方の出力がＸ偏波用送信器１５６の入力と接続される点、並びに光固定非対称分岐回路２０６を備えていない点で異なる。
【００５３】
光可変分岐回路４０２は、光可変分岐回路２０２と同様に、図３を参照して説明した対称マッハツェンダ干渉計を用いて構成することができる
光源１５２からの連続光は、光可変分岐回路２０２にて２分岐され、一方の光がＹ偏波送信器１５８に入力され、他方の光が光可変分岐回路４０２に入力する。
【００５４】
光分岐可変回路４０２に入力された光は、２分岐され、一方の光がＸ偏波用送信器１５６に入力され、他方の光が受信器用の光固定対称分岐回路２０４に入力される。  １段目の光可変分岐回路２０２にてＹ偏波用送信器１５８に光を分岐し、２段目の光可変分岐回路４０２にてＸ偏波用送信器１５６に光を分岐することで、より光強度が強い１段目の光可変分岐回路２０２の分岐光を、損失の高い経路上のＹ偏波用送信器１５８に入力ことで、より効率的に光源の光を活用する回路構成が可能となる。繰り返しとなるが、Ｙ偏波用送信器１５８が配置された経路の損失が高いのは、偏波回転器１６４が送信器後に設置されているからである。
【００５５】
第１の実施形態に比べ、２つの光可変分岐回路２０２および４０２を使用するため構成は複雑となるが、Ｘ偏波用送信器１５６とＹ偏波用送信器１５８へ入射する光強度を可変とすることができ、且つ、送信回路側と受信回路側に分岐する光強度も可変とすることができる。その為、個別伝送システムに合わせて送受信機性能を最大化し、且つ、送信光強度のＸ偏波とＹ偏波との間の強度の差を解消することができる。
【００５６】
図４に示す偏波多重光送受信回路では、３つの１入力２出力の光分岐回路の接続形態として、光可変分岐回路２０２と光固定対称分岐回路２０４との間に光可変分岐回路４０２を配置する例を説明した。この３つの光分岐回路の接続形態に変えて、光可変分岐回路２０２の２つの出力のうちの一方の出力に光固定対称分岐回路２０４の入力を接続し、他方の出力に光可変分岐回路４０２を接続してもよい。この代替例においては、光固定対称分岐回路２０４の２つの出力にＸ偏波用受信器１０６およびＹ偏波用受信器１０８がそれぞれ接続され、光可変分岐回路４０２の２つの出力にＸ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８がそれぞれ接続される。この代替例においても、Ｘ偏波用送信器１５６とＹ偏波用送信器１５８へ入射する光強度を可変とすることができ、且つ、送信回路側と受信回路側に分岐する光強度も可変とすることができる。
【００５７】
［第３の実施形態］
図５を参照して、本発明の第３の実施形態に係る偏波多重光送受信回路について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態における、偏波多重光送受信回路の構成を示す回路図である。送信および受信機能をもつ光送受信器の一部を示している。偏波多重光送受信回路は、光源からの連続光を分岐し、送信情報を変調器にて重畳し、光出力する。同時に、偏波多重光送受信回路は、光源からの連続光を、受信回路の局発光として利用し、受信信号をコヒーレント受信する。
【００５８】
図５に示す偏波多重光送受信回路は、図２の偏波多重光送受信回路と比べると、光源１５２の出力に光固定非対称光分岐回路２０６の入力が接続され、光固定非対称光分岐回路２０６の２つの出力のうちの一方に光固定対称分岐回路２０４が接続され、他方の出力に光可変分岐回路２０２が接続され、光可変分岐回路２０２の２つの出力にＸ偏波用送信器１５６およびＹ偏波用送信器１５８がそれぞれ接続されている点で異なる。
【００５９】
送信回路側：受信回路側の分岐比を調整する必要が無く、Ｘ偏波用送信器１５６：Ｙ偏波用送信器１５８の分岐比を調整する必要がある場合に適用できる。
【００６０】
［第４の実施形態］
上述した実施形態の構成にて、光源１５２の光を効率的に送信器および／または受信器に分割し、伝送路によらず送受信特性を最大化するためには、光可変分岐回路の分岐比を最適な値に設定する必要がある。但し、分岐比の制御を正確に行うためには、トランシーバの運用中に分岐比をモニタしながら分岐比を調整することが必要となる場合がある。図３に示すような干渉計等で構成される光可変分岐回路は、温度依存性や波長依存性、経年劣化により干渉状態が変化し、分岐比変動が発生するためである。
【００６１】
このような場合、送信回路側や受信回路側にあるモニタ用光受光器により、上述した光可変分岐回路（２０２，４０２）の分岐比を最適な値に調整する。より具体的には、受信回路側に分岐された光源１５２の光は、Ｘ偏波用受信器１０６やＹ偏波用受信器１０８に入射される。Ｘ偏波用受信器１０６やＹ偏波用受信器１０８は、受信光信号を受信するためのものであるため、入力光パワーを同時に検出できる。Ｘ偏波用受信器１０６やＹ偏波用受信器１０８に流れる光電流をモニタすれば、受信回路側に分岐した光源１５２の光パワーをモニタできる。
【００６２】
また送信器側に関しても、一般的にはモニタ受光器がＸ偏波用送信器１５６やＹ偏波用送信器１５８に集積されている。Ｘ偏波用送信器１５６やＹ偏波用送信器１５８に備えられた変調器の動作を制御するために変調器内には、変調器を構成する干渉計のモニタポートや、信号光をタップ（一部分岐）して光信号の一部を出力するモニタポートが存在し、これらのポートにモニタ受光器が接続されている。この様に一般的に設けられているモニタ受光器を用いることで、送信側回路側に分岐した光源１５２の光パワーをモニタできる。
【００６３】
あるいは、一般的に設けられているモニタ受光器を利用する方法でなくとも、可変分岐回路の光を直接モニタすることも可能である。光可変分岐回路（２０２，４０２）の２つの出力ポートの少なくとも一方の出力ポートにモニタ受光器を配置し、入力された光源１５２の光の強度をモニタすることで、光可変分岐回路の分岐をモニタする。
【００６４】
これらのモニタ受器によって受光される光電流を基に、光可変分岐回路の分岐比を計算し、最適な値に調整することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０２  偏波分離器
１０４  偏波回転器
１０６  Ｘ偏波用受信器
１０８  Ｙ偏波用受信器
１５２  光源
１５４  光分岐回路
１５６  Ｘ偏波用送信器
１５８  Ｙ偏波用送信器
１６０，１６２  光減衰器
１６４  偏波回転器
１６６  偏波合波器
２０２，４０２  光可変分岐回路
２０４  光固定対称分岐回路
２０６  光固定非対称分岐回路
３０２  入力導波路
３０４  １入力２出力カプラ
３０６，３０８  アーム導波路
３１０，３１２  可変光位相シフタ
３１４  ２入力２出力カプラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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