(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた一対の入力チャネルと、同相関係にある一対の第１光信号を出力するための隣接する一対の第１出力チャネルと、同相関係にある一対の第２光信号を出力するための隣接する一対の第２出力チャネルと、同相関係にある一対の第３光信号を出力するための隣接する一対の第３出力チャネルと、同相関係にある一対の第４光信号を出力するための隣接する一対の第４出力チャネルとを備え、八位相偏移変調信号光又は差分八位相偏移変調信号光を、前記同相関係にある一対の第１光信号、前記同相関係にある一対の第２光信号、前記同相関係にある一対の第３光信号及び前記同相関係にある一対の第４光信号に変換する多モード干渉カプラと、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する第１の２：２光カプラと、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する第２の２：２光カプラと、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する第３の２：２光カプラと、
前記第１の２：２光カプラ、前記第２の２：２光カプラ及び前記第３の２：２光カプラが接続されている３対の出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域とを備えることを特徴とする光ハイブリッド回路。
【請求項２】
前記第１の２：２光カプラは、５０：５０の分岐比を有し、
前記第２の２：２光カプラ及び前記第３の２：２光カプラは、８５：１５の分岐比を有することを特徴とする、請求項１に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項３】
前記位相制御領域として、前記一対の第２出力チャネルの一方又は両方に設けられ、前記一対の第２光信号間の位相差が３π／８になるように位相を制御する第１の位相制御領域、前記一対の第３出力チャネルの一方又は両方に設けられ、前記一対の第３光信号間の位相差が５π／８になるように位相を制御する第２の位相制御領域、前記一対の第４出力チャネルの一方又は両方に設けられ、前記一対の第４光信号間の位相差が７π／８になるように位相を制御する第３の位相制御領域、及び、前記一対の第１出力チャネルの一方又は両方に設けられ、前記一対の第１光信号間の位相差がπ／８になるように位相を制御する第４の位相制御領域のうち、少なくとも２つの位相制御領域を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項４】
前記多モード干渉カプラは、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に８つのチャネルを有する２：８多モード干渉カプラであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項５】
前記多モード干渉カプラは、入力側に８つのチャネルを有し、出力側に８つのチャネルを有する８：８多モード干渉カプラであり、前記入力側の８つのチャネルのうち幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた２つのチャネルが光を入力するための入力チャネルであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項６】
前記第１の２：２光カプラ、前記第２の２：２光カプラ及び前記第３の２：２光カプラは、多モード干渉カプラ、方向性結合器、二モード干渉カプラのいずれかであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項７】
前記多モード干渉カプラの入力側の一のチャネルが、八位相偏移変調信号光を入力するための入力チャネルであり、
前記多モード干渉カプラの入力側の他のチャネルが、局部発振光を入力するための入力チャネルであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項８】
前記多モード干渉カプラの入力側の一のチャネルに接続された光遅延回路と、
前記光遅延回路及び前記多モード干渉カプラの入力側の他のチャネルに接続され、入力側に１つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する１：２光カプラとを備え、
前記１：２光カプラの入力側のチャネルが、差分八位相偏移変調信号光を入力するための入力チャネルであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項９】
幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた一対の入力チャネルと、同相関係にある一対の第１光信号を出力するための隣接する一対の第１出力チャネルと、同相関係にある一対の第２光信号を出力するための隣接する一対の第２出力チャネルと、同相関係にある一対の第３光信号を出力するための隣接する一対の第３出力チャネルと、同相関係にある一対の第４光信号を出力するための隣接する一対の第４出力チャネルとを備え、八位相偏移変調信号光又は差分八位相偏移変調信号光を、前記同相関係にある一対の第１光信号、前記同相関係にある一対の第２光信号、前記同相関係にある一対の第３光信号及び前記同相関係にある一対の第４光信号に変換する多モード干渉カプラと、前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する第１の２：２光カプラと、前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する第２の２：２光カプラと、前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する第３の２：２光カプラと、前記第１の２：２光カプラ、前記第２の２：２光カプラ及び前記第３の２：２光カプラが接続されている３対の出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域とを備える光ハイブリッド回路と、
前記多モード干渉カプラから出力される前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかの光信号、前記第１の２：２光カプラから出力される前記第５光信号、前記第２の２：２光カプラから出力される前記第６光信号、及び、前記第３の２：２光カプラから出力される前記第７光信号を、アナログ電気信号に変換するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードから出力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するＡＤ変換回路と、
前記ＡＤ変換回路から出力されるデジタル電気信号を用いて演算処理を実行するデジタル演算回路とを備えることを特徴とする光受信機。
【請求項１０】
幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた一対の入力チャネルと、同相関係にある一対の第１光信号を出力するための隣接する一対の第１出力チャネルと、同相関係にある一対の第２光信号を出力するための隣接する一対の第２出力チャネルと、同相関係にある一対の第３光信号を出力するための隣接する一対の第３出力チャネルと、同相関係にある一対の第４光信号を出力するための隣接する一対の第４出力チャネルとを備える多モード干渉カプラを用いて、八位相偏移変調信号光又は差分八位相偏移変調信号光を前記同相関係にある一対の第１光信号、前記同相関係にある一対の第２光信号、前記同相関係にある一対の第３光信号及び前記同相関係にある一対の第４光信号に変換し、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域によって、前記一対の第１光信号、前記一対の第２光信号、前記一対の第３光信号、前記一対の第４光信号の少なくとも２つの一対の光信号間の位相差を制御し、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する第１の２：２光カプラを用いて、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換し、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する第２の２：２光カプラを用いて、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換し、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する第３の２：２光カプラを用いて、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換し、
前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかの光信号と、前記第５光信号と、前記第６光信号と、前記第７光信号とを受信することを特徴とする光受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ハイブリッド回路、光受信機、光送受信機及び光受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送システムにおける伝送容量を増大するために、１００Ｇｂｉｔ／ｓに及ぶ高ビットレートを有する光伝送システムが研究開発されている。
このような高ビットレートの光信号を伝送するための最も有力な光変調方式として多値位相変調方式が活発に研究されている。
例えば、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）方式又は差分四位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature Phase Shift Keying）方式がある。これにより、２ビットの信号を送信することが可能となり、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying）方式又は差分二位相偏移変調（ＤＢＰＳＫ：Differential Binary Phase Shift Keying）方式と比べ、伝送容量を２倍に増大させる、あるいは、同じ伝送容量を得るためのビットレートを半減させることができる。
【０００３】
最近、伝送容量を更に増大させることができる変調方式として、八位相偏移変調（８ＰＳＫ：Eight Phase Shift Keying）方式又は差分八位相偏移変調（Ｄ８ＰＳＫ：Differential Eight Phase Shift Keying）が研究されている。これにより、３ビットの信号を送信することが可能となり、ＢＰＳＫ又はＤＢＰＳＫと比べ、伝送容量を３倍に増大させる、あるいは、同じ伝送容量を得るためのビットレートを１／３に低減させることができる。
【０００４】
このような８ＰＳＫ方式又はＤ８ＰＳＫ方式によって変調された信号光を復調するためには、４５度ハイブリッドを含むコヒーレント光受信機が必要となる。ここで、４５度ハイブリッドは、８ＰＳＫ信号光又はＤ８ＰＳＫ信号光の位相変調状態により、それぞれ異なる分岐比を有する出力形態を示すものであり、コヒーレント光受信機において最も重要な構成要素である。
【０００５】
例えば、４５度ハイブリッドとしては、例えば図２１に示すように、２つの１：４カプラ（６ｄＢカプラ）１００，１０１及び４つの２：２カプラ（３ｄＢカプラ）１０２〜１０５によって構成したものがある。
なお、図２１中、Ｉは、同相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸（０度軸）上に位置する位相関係を示す。また、図２１中、Ｑは、直交位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して９０度ずれた位相関係［Ｑ軸（９０度軸）上に位置する位相関係］を示す。さらに、図２１中、Ｉ＋Ｑは、４５度位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して４５度ずれた位相関係を示す。また、図２１中、Ｉ−Ｑは、１３５度位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して１３５度ずれた位相関係を示す。
【０００６】
図２１に示すような４５度ハイブリッドでは、一方の１：４カプラ１００の入力チャネルに８ＰＳＫ信号光が入力され、他方の１：４カプラ１０１の入力チャネルにＬＯ光が入力される。
そして、２つの１：４カプラ１００，１０１のそれぞれの一方の側（図２１中、上側）から１番目に位置する出力チャネルから同相関係（In-phase）を示す一対の光信号（図２１中、Ｉで示す）が出力される。
【０００７】
また、２つの１：４カプラ１００，１０１のそれぞれの一方の側（図２１中、上側）から２番目に位置する出力チャネルから直交位相（Quadrature）関係を示す一対の光信号（図２１中、Ｑで示す）が出力される。
また、２つの１：４カプラ１００，１０１のそれぞれの一方の側（図２１中、上側）から３番目に位置する出力チャネルから４５度位相関係を示す一対の光信号（図２１中、Ｉ＋Ｑで示す）が出力される。
【０００８】
また、２つの１：４カプラ１００，１０１のそれぞれの一方の側（図２１中、上側）から４番目に位置する出力チャネルから１３５度位相関係を示す一対の光信号（図２１中、Ｉ−Ｑで示す）が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１７７７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図２１に示すような４５度ハイブリッドでは、同相関係を示す一対の光信号は、空間的に離れている２つの出力チャネルから出力される。同様に、直交位相関係を示す一対の光信号も、空間的に離れている２つの出力チャネルから出力される。また、４５度位相関係を示す一対の光信号も、空間的に離れている２つの出力チャネルから出力される。１３５度位相関係を示す一対の光信号も、空間的に離れている２つの出力チャネルから出力される。
【００１１】
このため、図２１に示すような４５度ハイブリッドは、１：４カプラ１００，１０１と２：２カプラ１０２〜１０５との間で光導波路が交差する領域を必ず含むため、この交差領域での過剰損失を伴うことになる。
そこで、４５度ハイブリッドの内部において光導波路が交差する領域ができないようにしたい。
【００１２】
この場合、４５度ハイブリッドを、例えば図２２に示すように、１つの８：８多モード干渉（ＭＭＩ：Multimode Interference）カプラ１０６によって構成することが考えられる。
なお、図２２中、Ｉは、同相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸（０度軸）上に位置する位相関係を示す。また、図２２中、Ｑは、直交位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して９０度ずれた位相関係［Ｑ軸（９０度軸）上に位置する位相関係］を示す。さらに、図２２中、Ｉ＋Ｑは、４５度位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して４５度ずれた位相関係を示す。また、図２２中、Ｉ−Ｑは、１３５度位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して１３５度ずれた位相関係を示す。
【００１３】
ここで、８：８ＭＭＩカプラ１０６を用いて４５度ハイブリッド動作を得るためには、８：８ＭＭＩカプラ１０６の入力側の８つのチャネルのうち、非対称な位置にある２つのチャネルを、８ＰＳＫ信号光及びＬＯ光を入力するための入力チャネルとして選択することになる。これにより、８：８ＭＭＩカプラ１０６のＭＭＩ領域内部のモード干渉作用によって必然的に４５度ずつ異なる位相関係が得られるため、４５度ハイブリッドとして用いることが可能となる。
【００１４】
図２２に示すような４５度ハイブリッドでは、８つの出力チャネルのうち一方の側（図２２中、上側）から１番目に位置する出力チャネル及び８番目に位置する出力チャネルから同相関係を示す一対の光信号（図２２中、Ｉで示す）が出力される。
また、８つの出力チャネルのうち一方の側（図２２中、上側）から２番目に位置する出力チャネル及び７番目に位置する出力チャネルから直交位相関係を示す一対の光信号（図２２中、Ｑで示す）が出力される。
【００１５】
また、８つの出力チャネルのうち一方の側（図２２中、上側）から３番目に位置する出力チャネル及び６番目に位置する出力チャネルから４５度位相関係を示す一対の光信号（図２２中、Ｉ＋Ｑで示す）が出力される。
また、８つの出力チャネルのうち一方の側（図２２中、上側）から４番目に位置する出力チャネル及び５番目に位置する出力チャネルから１３５度位相関係を示す一対の光信号（図２２中、Ｉ−Ｑで示す）が出力される。
【００１６】
このため、図２２に示すような４５度ハイブリッドでは、図２３に示すように、光電変換を行なうために各出力チャネルとバランスドフォトダイオード（ＢＰＤ：Balanced Photodiode）とを接続する場合、これらを接続するための光導波路が交差してしまう。このため、この交差領域での過剰損失を伴うことになる。
つまり、通常、４５度ハイブリッドから出力される光信号は、図２３に示すように、光電変換を行なうためにＢＰＤによって検出する。
【００１７】
上述の図２３に示すような４５度ハイブリッドの場合、同相関係を示す一対の光信号が出力される２つの出力チャネルを、ＢＰＤ１０７Ａに接続し、直交位相関係を示す一対の光信号が出力される２つの出力チャネルを、ＢＰＤ１０７Ｂに接続し、４５度位相関係を示す一対の光信号が出力される２つの出力チャネルを、ＢＰＤ１０７Ｃに接続し、１３５度位相関係を示す一対の光信号が出力される２つの出力チャネルを、ＢＰＤ１０７Ｄに接続する必要がある。
【００１８】
しかし、上述のように、図２３に示すような４５度ハイブリッドでは、同相関係を示す一対の光信号は、空間的に離れている２つの出力チャネルから出力される。同様に、直交位相関係を示す一対の光信号も、空間的に離れている２つの出力チャネルから出力される。また、４５度位相関係を示す一対の光信号も、空間的に離れている２つの出力チャネルから出力される。１３５度位相関係を示す一対の光信号も、空間的に離れている２つの出力チャネルから出力される。
【００１９】
このため、図２３に示すように、８：８ＭＭＩカプラ１０６の出力チャネルとＢＰＤ１０７Ａ〜１０７Ｄとを接続する光導波路は必然的に交差してしまうことになる。したがって、光導波路が交差する領域で過剰損失が生じてしまうことになり、これは受信効率の低下につながる。
そこで、光導波路が交差する領域ができないようにして、過剰損失を抑えることができるようにした光ハイブリッド回路、光受信機及び光受信方法を実現したい。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このため、本光ハイブリッド回路は、幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた一対の入力チャネルと、同相関係にある一対の第１光信号を出力するための隣接する一対の第１出力チャネルと、同相関係にある一対の第２光信号を出力するための隣接する一対の第２出力チャネルと、同相関係にある一対の第３光信号を出力するための隣接する一対の第３出力チャネルと、同相関係にある一対の第４光信号を出力するための隣接する一対の第４出力チャネルとを備え、八位相偏移変調信号光又は差分八位相偏移変調信号光を、同相関係にある一対の第１光信号、同相関係にある一対の第２光信号、同相関係にある一対の第３光信号及び同相関係にある一対の第４光信号に変換する多モード干渉カプラと、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する第１の２：２光カプラと、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのうち、第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する第２の２：２光カプラと、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのうち、第１の２：２光カプラ及び第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラ及び第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する第３の２：２光カプラと、第１の２：２光カプラ、第２の２：２光カプラ及び第３の２：２光カプラが接続されている３対の出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域とを備えることを要件とする。
【００２１】
本光受信機は、上記の光ハイブリッド回路と、多モード干渉カプラから出力される第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のいずれかの光信号、第１の２：２光カプラから出力される第５光信号、第２の２：２光カプラから出力される第６光信号、及び、第３の２：２光カプラから出力される第７光信号を、アナログ電気信号に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードから出力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するＡＤ変換回路と、ＡＤ変換回路から出力されるデジタル電気信号を用いて演算処理を実行するデジタル演算回路とを備えることを要件とする。
【００２２】
本光受信方法は、幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた一対の入力チャネルと、同相関係にある一対の第１光信号を出力するための隣接する一対の第１出力チャネルと、同相関係にある一対の第２光信号を出力するための隣接する一対の第２出力チャネルと、同相関係にある一対の第３光信号を出力するための隣接する一対の第３出力チャネルと、同相関係にある一対の第４光信号を出力するための隣接する一対の第４出力チャネルとを備える多モード干渉カプラを用いて、八位相偏移変調信号光又は差分八位相偏移変調信号光を同相関係にある一対の第１光信号、同相関係にある一対の第２光信号、同相関係にある一対の第３光信号及び同相関係にある一対の第４光信号に変換し、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域によって、一対の第１光信号、一対の第２光信号、一対の第３光信号、一対の第４光信号の少なくとも２つの一対の光信号間の位相差を制御し、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する第１の２：２光カプラを用いて、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換し、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのうち、第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する第２の２：２光カプラを用いて、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換し、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのうち、第１の２：２光カプラ及び第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する第３の２：２光カプラを用いて、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラ及び第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換し、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のいずれかの光信号と、第５光信号と、第６光信号と、第７光信号とを受信することを要件とする。
【発明の効果】
【００２３】
したがって、本光ハイブリッド回路、光受信機及び光受信方法によれば、光導波路が交差する領域ができないようにして、過剰損失を抑えることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１（Ａ）は第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路の構成を示す模式図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す光ハイブリッド回路の各チャネルから出力される光の位相関係を示す位相関係図である。
【図２】図２（Ａ）は第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路を構成する２：８ＭＭＩカプラによる作用を説明するための模式図である。図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す２：８ＭＭＩカプラの各チャネルから出力される光の位相関係を示す位相関係図である。
【図３】図３（Ａ）は第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路を構成する２：８ＭＭＩカプラ及び３つの２：２ＭＭＩカプラによる作用を説明するための模式図である。図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す２：８ＭＭＩカプラ及び３つの２：２ＭＭＩカプラの各チャネルから出力される光の位相関係を示す位相関係図である。
【図４】図３（Ａ）に示すような構成の光ハイブリッド回路における課題を説明するための図であって、４５度ハイブリッドのΔψに対する相対出力強度（Transmittance）を示す図である。
【図５】図５（Ａ），（Ｂ）は第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路を構成する位相シフタの構成を示す模式的平面図である。
【図６】図６（Ａ）は第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路を構成する位相シフタとして幅狭テーパ導波路型位相シフタを用いた場合の｜ΔＷＴＰ｜と位相変化量Δθとの関係を示す図である。図６（Ｂ）は第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路を構成する位相シフタとして幅広テーパ導波路型位相シフタを用いた場合の｜ΔＷＴＰ｜と位相変化量Δθとの関係を示す図である。
【図７】第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路を構成する光半導体素子の構成を示す模式的断面図である。
【図８】第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路を構成する２：８ＭＭＩカプラの具体的な構成例を示す模式図である。
【図９】図９（Ａ），（Ｂ）は第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路を構成する第１の２：２ＭＭＩカプラの具体的な構成例を示す模式図である。図９（Ｃ）は第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路を構成する第２及び第３の２：２ＭＭＩカプラの具体的な構成例を示す模式図である。
【図１０】図１０（Ａ）は第１実施形態にかかる４５度ハイブリッドの一の構成例におけるΔψに対する相対出力強度（Transmittance）を示す図である。図１０（Ｂ）は８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドのΔψに対する相対出力強度（Transmittance）を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）は第１実施形態にかかる４５度ハイブリッドの一の構成例において、１番目の入力チャネルに信号光を入力した場合に８つの出力チャネル（Ch-1, Ch-2, Ch-3, Ch-4, Ch-5, Ch-6, Ch-7, Ch-8）から出力される光の透過率（Transmittance）の波長依存性を示す図である。図１１（Ｂ）は第１実施形態にかかる４５度ハイブリッドの一の構成例において、２番目の入力チャネルに信号光を入力した場合に８つの出力チャネル（Ch-1, Ch-2, Ch-3, Ch-4, Ch-5, Ch-6, Ch-7, Ch-8）から出力される光の透過率（Transmittance）の波長依存性を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）は８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドの一の構成例において、１番目の入力チャネルに信号光を入力した場合に８つの出力チャネル（Ch-1, Ch-2, Ch-3, Ch-4, Ch-5, Ch-6, Ch-7, Ch-8）から出力される光の透過率（Transmittance）の波長依存性を示す図である。図１２（Ｂ）は８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドの一の構成例において、３番目の入力チャネルに信号光を入力した場合に８つの出力チャネル（Ch-1, Ch-2, Ch-3, Ch-4, Ch-5, Ch-6, Ch-7, Ch-8）から出力される光の透過率（Transmittance）の波長依存性を示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）は第１実施形態にかかる４５度ハイブリッドの一の構成例において、８つの出力チャネル（Ch-1, Ch-2, Ch-3, Ch-4, Ch-5, Ch-6, Ch-7, Ch-8）から出力される光の位相ズレ量Δφの波長依存性を示す図である。図１３（Ｂ）は８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドの一の構成例において、８つの出力チャネル（Ch-1, Ch-2, Ch-3, Ch-4, Ch-5, Ch-6, Ch-7, Ch-8）から出力される光の位相ズレ量Δφの波長依存性を示す図である。
【図１４】第１実施形態の一の変形例にかかる光ハイブリッド回路の構成を示す模式図である。
【図１５】第１実施形態の他の変形例にかかる光ハイブリッド回路の構成を示す模式図である。
【図１６】第１実施形態の他の変形例にかかる光ハイブリッド回路の構成を示す模式図である。
【図１７】図１７（Ａ），（Ｂ）は第１実施形態の他の変形例にかかる光ハイブリッド回路の構成を示す模式図である。
【図１８】第２実施形態にかかる光受信機の構成を示す模式図である。
【図１９】第３実施形態にかかる光ハイブリッド回路の構成を示す模式図である。
【図２０】第４実施形態にかかる光受信機の構成を示す模式図である。
【図２１】従来の４５度ハイブリッドの課題を説明するための模式図である。
【図２２】８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドの構成を示す模式図である。
【図２３】図２２に示す４５度ハイブリッドの課題を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面により、本実施形態にかかる光ハイブリッド回路、光受信機、光送受信機及び光受信方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態にかかる光ハイブリッド回路について、図１〜図１３を参照しながら説明する。
【００２６】
本実施形態にかかる光ハイブリッド回路は、光伝送システム（光通信システム）において八位相偏移変調（８ＰＳＫ）信号の位相変調情報を識別（復調）するために用いられる４５度ハイブリッド回路（以下、４５度ハイブリッドともいう）である。
本実施形態では、図１（Ａ）に示すように、光ハイブリッド回路１は、前段の多モード干渉（ＭＭＩ）カプラ２と、後段の３つの光カプラ３〜５とを備え、これらが従属接続されている。この光ハイブリッド回路１は、ＭＭＩカプラ２と３つの光カプラ３〜５とを備え、モノリシック集積化が可能な半導体光導波路構造を有する光半導体素子によって構成されている。
【００２７】
なお、図１（Ａ）中、Ｉは、同相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸（０度軸）上に位置する位相関係を示す。また、Ｑは、直交位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して９０度ずれた位相関係［Ｑ軸（９０度軸）上に位置する位相関係］を示す。さらに、Ｉ＋Ｑは、４５度位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して４５度ずれた位相関係を示す。また、Ｉ−Ｑは、１３５度位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して１３５度ずれた位相関係を示す。また、図１（Ｂ）は、位相関係図であり、８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との間の相対位相差に応じて出力される光信号の位相関係を示している。
【００２８】
ここでは、前段のＭＭＩカプラ２は、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に８つのチャネルを有する２：８ＭＭＩカプラである。
具体的には、対モード干渉（ＰＩ：Paired Interference）に基づく２：８ＭＭＩカプラである。つまり、２つの入力チャネルの中心は入力端の幅の上側から１／３及び２／３に位置し、８つの出力チャネルの位置も入力チャネルの位置に関連付けられており、ＭＭＩ領域において（３ｓ−１）次の高次モード（ｓは１以上の自然数）が励振されない２：８ＭＭＩカプラである。このため、素子長を短くすることができる。
【００２９】
ここでは、本光ハイブリッド回路１では、ＭＭＩカプラによるモード干渉作用を用いている。
通常、ＭＭＩカプラのモード間干渉作用は、ＭＭＩカプラにおける屈折率、励振モード数及び干渉メカニズムなどに依存し、これにより、ＭＭＩカプラの出力信号における振幅関係及び位相関係が変化する。
【００３０】
例えば図２２に示すような８：８ＭＭＩカプラの場合、２つの入力チャネルを適切に選ぶことで、４５度ハイブリッド動作が得られる。
ここで、８：８ＭＭＩカプラは一般モード干渉（ＧＩ：General Interference）に基づくものである。つまり、８つの入力チャネルの中心は、ＭＭＩ導波路の中心対称性を崩さない範囲内で、ＭＭＩ幅の１／３、１／２及び２／３の位置を除いた領域に位置し、ＭＭＩ幅に応じた全てのモードが励振する８：８ＭＭＩカプラである。
【００３１】
この場合、Ｐ等分岐特性（Ｐは１以上の整数）を得るための最短伝搬長ｚＧＩは、以下のようになる。
【００３２】
【数１】
0005387393.tif 000002
【００３３】
ここで、Ｌπは、ビート長であり、０次モード及び１次モードにおける伝搬定数の差がπとなる長さを表している。
したがって、図２２に示すような８：８ＭＭＩカプラの場合、８等分に分岐するための最短伝搬長ｚＧＩは３Ｌπ／８となる。
一方、例えば図１に示すようなＰＩに基づく２：８ＭＭＩカプラの場合、Ｐ等分岐特性を得るための最短伝搬長ｚＰＩは、以下のようになり、ｚＰＩはｚＧＩの１／３の値となる。
【００３４】
【数２】
0005387393.tif 000003
【００３５】
つまり、上記式（１）及び上記式（２）により、ＭＭＩ幅ＷＭが等しい場合、２：８ＭＭＩカプラは、８：８ＭＭＩカプラの１／３のＭＭＩ長を有することになる。
但し、図２２及び図１に示すように、干渉メカニズムにより、出力チャネル位置は異なり、ＭＭＩ幅ＷＭが等しくても、入出力チャネルの最小間隔（Ｇａｐ）、即ち、出力チャネルの間隔は等しくない。いずれのＭＭＩカプラの場合もＭＭＩ長短縮のためにはＭＭＩ幅ＷＭを小さくする必要があり、それにしたがって入出力チャネルの最小間隔も減少する。なお、通常、入出力チャネルの最小間隔は作製技術により制限されるパラメータである。
【００３６】
通常、入出力チャネルの最小間隔はＰＩに基づくＭＭＩカプラがＧＩに基づくＭＭＩカプラよりも小さくなることから、入出力チャネルの最小間隔を一定にするためには、ＰＩに基づくＭＭＩ幅ＷＭ２８を増大する必要がある。
したがって、上記入出力チャネルの最小間隔を一定にした場合におけるｚＰＩは、以下のように表される。
【００３７】
【数３】
0005387393.tif 000004
【００３８】
つまり、入出力チャネルの最小間隔を一定にすると、ＰＩによる短縮効果は３／４倍に減少する。いずれにせよ、ＰＩに基づくＭＭＩカプラは常にＧＩに基づくＭＭＩカプラよりも短い相互作用長（伝搬長；ＭＭＩ長）を有するため、コンパクトな素子（光分岐・結合素子）を形成するには有効である。
ところで、図２に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２に８ＰＳＫ信号光及びＬＯ光を入力すると、同相関係にある４対の光信号が出力される。つまり、２：８ＭＭＩカプラ２の８つの出力チャネルのうち、図２中、上側から１番目及び２番目の２つの出力チャネルから同相関係（Ｉ）にある一対の第１光信号が出力される。また、２：８ＭＭＩカプラ２の８つの出力チャネルのうち、図２中、上側から３番目及び４番目の２つの出力チャネルから同相関係（Ｉ）にある一対の第２光信号が出力される。また、２：８ＭＭＩカプラ２の８つの出力チャネルのうち、図２中、上側から５番目及び６番目の２つのチャネルから同相関係（Ｉ）にある一対の第３光信号が出力される。また、２：８ＭＭＩカプラ２の８つの出力チャネルのうち、図２中、上側から７番目及び８番目の２つのチャネルから同相関係（Ｉ）にある一対の第４光信号が出力される。
【００３９】
つまり、２：８ＭＭＩカプラ２の場合、８つの出力チャネルにおいて、８ＰＳＫ信号光（Ｓ）の位相を基準にして、ＬＯ光（Ｌ）の位相が相対的にどのような関係になっているかを示すと、以下の関係（以下、第１の関係という）になっている。ここでは、Ｓ−ＬとＳ＋Ｌは、１８０度ずれた位相関係になっていることを示している。
Ｃｈ−１→Ｓ＋Ｌ
Ｃｈ−２→Ｓ−Ｌ
Ｃｈ−３→Ｓ−Ｌ
Ｃｈ−４→Ｓ＋Ｌ
Ｃｈ−５→Ｓ＋Ｌ
Ｃｈ−６→Ｓ−Ｌ
Ｃｈ−７→Ｓ−Ｌ
Ｃｈ−８→Ｓ＋Ｌ
このため、８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との相対位相差Δψが、０、πの場合（Ｉ成分）のみ識別可能であり、−π／２、＋π／２の場合（Ｑ成分）、−３π／４、＋π／４の場合（Ｉ＋Ｑ成分）、＋３π／４、−π／４の場合（Ｉ−Ｑ成分）は識別することができない。
【００４０】
したがって、２：８ＭＭＩカプラ２は、図２（Ｂ）の位相関係図に示すように、１８０度ハイブリッドとしては機能するものの、４５度ハイブリッドとしては機能しない。例えばＰＩに基づく２：８ＭＭＩカプラのように、中心対称性を有する構造を持つ２：８ＭＭＩカプラ２を用いる場合、４５度ハイブリッドとして動作させることは原理的に不可能である。
【００４１】
一方、４５度ハイブリッド動作を得るためには、８つの出力チャネルにおいて、８ＰＳＫ信号光（Ｓ）とＬＯ光（Ｌ）との間で以下の関係（以下、第２の関係という）が成り立つ必要がある。
Ｃｈ−１→Ｓ＋Ｌ
Ｃｈ−２→Ｓ−Ｌ
Ｃｈ−３→Ｓ＋ｊＬ
Ｃｈ−４→Ｓ−ｊＬ
Ｃｈ−５→Ｓ−（１＋ｊ）Ｌ
Ｃｈ−６→Ｓ＋（１＋ｊ）Ｌ
Ｃｈ−７→Ｓ＋（１−ｊ）Ｌ
Ｃｈ−８→Ｓ−（１−ｊ）Ｌ
ここでは、Ｓ−ＬとＳ＋Ｌは、１８０度ずれた位相関係になっていることを示している。また、Ｓ＋ｊＬとＳ−ｊＬは、Ｓ＋ＬとＳ−Ｌに対して９０度ずれた位相関係になっていることを示している。また、Ｓ−（１＋ｊ）ＬとＳ＋（１＋ｊ）Ｌは、Ｓ＋ＬとＳ−Ｌに対して４５度ずれた位相関係になっていることを示している。また、Ｓ＋（１−ｊ）ＬとＳ−（１−ｊ）Ｌは、Ｓ＋ＬとＳ−Ｌに対して１３５度ずれた位相関係になっていることを示している。
【００４２】
そこで、本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、後段の光カプラとして、３つの２：２光カプラ３〜５を設けている。つまり、２：８ＭＭＩカプラ２の４対の出力チャネルのうち、３対の出力チャネルのそれぞれに２：２光カプラ３〜５を接続している。
ここでは、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から３番目と４番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第２出力チャネル）に、２：２光カプラ（第１の２：２光カプラ）３が接続されている。また、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から５番目と６番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第３出力チャネル）に２：２光カプラ（第２の２：２光カプラ）４が接続されている。また、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から７番目と８番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第４出力チャネル）に２：２光カプラ（第３の２：２光カプラ）５が接続されている。
【００４３】
ここで、２：２光カプラ３は、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、５０：５０の分岐比を有する２：２光カプラである。
２：２光カプラ４は、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、８５：１５の分岐比を有する２：２光カプラである。
２：２光カプラ５は、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、８５：１５の分岐比を有する２：２光カプラである。
【００４４】
本実施形態では、これらの３つの２：２光カプラ３〜５は、２：２ＭＭＩカプラである。なお、２：２ＭＭＩカプラ３〜５は、ＰＩに基づくものであっても良いし、ＧＩに基づくものであっても良い。
このように構成されるため、本光ハイブリッド回路１は、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に８つのチャネルを有することになる。
【００４５】
この光ハイブリッド回路１の入力側の一のチャネル、即ち、２：８ＭＭＩカプラ２の入力側の一のチャネルには、８ＰＳＫ信号光が入力される。つまり、光ハイブリッド回路１の入力側の一のチャネルは、８ＰＳＫ信号光を入力するための入力チャネルである。また、光ハイブリッド回路１の入力側の他のチャネル、即ち、２：８ＭＭＩカプラ２の入力側の他のチャネルには、局部発振（ＬＯ）光が入力される。つまり、光ハイブリッド回路１の入力側の他のチャネルは、ＬＯ光を入力するための入力チャネルである。
【００４６】
そして、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２によって、８ＰＳＫ信号光が同相（In-phase）関係にある一対の第１光信号、同相関係にある一対の第２光信号、同相関係にある一対の第３光信号、及び、同相関係にある一対の第４光信号に変換される。つまり、８ＰＳＫ信号光が、直交位相成分（Ｑ成分）を含まず、同相成分（Ｉ成分）のみを含む一対の第１光信号、直交位相成分を含まず、同相成分のみを含む一対の第２光信号、直交位相成分を含まず、同相成分のみを含む一対の第３光信号、直交位相成分を含まず、同相成分のみを含む一対の第４光信号に変換される。
【００４７】
なお、同相関係にある一対の光信号、即ち、同相成分のみを含む一対の光信号は、位相が１８０度ずれた一対の光信号である。つまり、同相関係にある一対の光信号は、位相関係図において、Ｉ軸（０度軸）上に位置する。
なお、図２（Ａ）中、Ｉは、同相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸（０度軸）上に位置する位相関係を示す。また、図２（Ｂ）は、位相関係図であり、８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との間の相対位相差に応じて出力される光信号の位相関係を示している。
【００４８】
ここでは、一対の第１光信号は、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から１番目と２番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第１出力チャネル）、即ち、光ハイブリッド回路１の出力側の上から１番目と２番目の２つのチャネルから出力される。なお、一対の第１出力チャネルから出力される一対の第１光信号は、同相関係にある一対の第１光信号である。一対の第１出力チャネルから出力される一対の第１光信号によって、８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との相対位相差Δψが０、πであることを識別することができる。このため、同相関係にある一対の第１光信号は、８ＰＳＫ信号光の同相成分（Ｉ成分）を識別しうる一対の光信号である。
【００４９】
また、一対の第２光信号は、図３（Ａ）に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から３番目と４番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第２出力チャネル）から出力され、２：２ＭＭＩカプラ３の入力側の上から１番目と２番目の２つのチャネルに入力される。
また、一対の第３光信号は、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から５番目と６番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第３出力チャネル）から出力され、２：２ＭＭＩカプラ４の入力側の上から１番目と２番目の２つのチャネルに入力される。
【００５０】
また、一対の第４光信号は、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から７番目と８番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第４出力チャネル）から出力され、２：２ＭＭＩカプラ５の入力側の上から１番目と２番目の２つのチャネルに入力される。
次いで、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、２：２ＭＭＩカプラ３によって、一対の第２光信号が、一対の第１光信号に対して直交位相関係にある一対の第５光信号に変換される。つまり、同相成分（Ｉ成分）のみを含む一対の第２光信号が、直交位相成分（Ｑ成分）のみを含む一対の第５光信号に変換される。そして、一対の第５光信号は、２：２ＭＭＩカプラ３の出力側の上から１番目と２番目の２つのチャネル、即ち、光ハイブリッド回路１の出力側の上から３番目と４番目の２つのチャネルから出力される。
【００５１】
なお、直交位相関係にある一対の光信号とは、同相関係にある一対の光信号に対して、位相が９０度進んでいる一対の光信号（又は位相が９０度遅れている一対の光信号）である。つまり、直交位相関係にある一対の光信号は、位相関係図において、Ｉ軸に直交するＱ軸（９０度軸）上に位置する。また、直交位相関係にある一対の第５光信号によって、８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との相対位相差Δψが−π／２、＋π／２であることを識別することができる。このため、直交位相関係にある一対の第５光信号は、８ＰＳＫ信号光の直交位相成分（Ｑ成分）を識別しうる一対の光信号である。
【００５２】
また、２：２ＭＭＩカプラ４によって、一対の第３光信号が、一対の第１光信号に対して４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換される。つまり、同相成分のみを含む一対の第３光信号が、４５度位相成分のみを含む一対の第６光信号に変換される。そして、一対の第６光信号は、２：２ＭＭＩカプラ４の出力側の上から１番目と２番目の２つのチャネル、即ち、光ハイブリッド回路１の出力側の上から５番目と６番目の２つのチャネルから出力される。
【００５３】
なお、４５度位相関係にある一対の光信号とは、同相関係にある一対の光信号に対して、位相が４５度進んでいる一対の光信号である。つまり、４５度位相関係にある一対の光信号は、位相関係図において、Ｉ軸に対して４５度の角度をなす４５度軸上に位置する。また、４５度位相関係にある一対の第６光信号によって、８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との相対位相差Δψが−３π／４、＋π／４であることを識別することができる。このため、４５度位相関係にある一対の第６光信号は、８ＰＳＫ信号光の４５度位相成分（Ｉ＋Ｑ成分）を識別しうる一対の光信号である。
【００５４】
また、２：２ＭＭＩカプラ５によって、一対の第４光信号が、一対の第１光信号に対して１３５度位相関係にある一対の第６光信号に変換される。つまり、同相成分のみを含む一対の第２光信号が、１３５度位相成分のみを含む一対の第７光信号に変換される。そして、一対の第７光信号は、２：２ＭＭＩカプラ５の出力側の上から１番目と２番目の２つのチャネル、即ち、光ハイブリッド回路１の出力側の上から７番目と８番目の２つのチャネルから出力される。
【００５５】
なお、１３５度位相関係にある一対の光信号とは、同相関係にある一対の光信号に対して、位相が１３５度進んでいる一対の光信号（又は位相が４５度遅れている一対の光信号）である。つまり、１３５度位相関係にある一対の光信号は、位相関係図において、Ｉ軸に対して１３５度の角度をなす１３５度軸上に位置する。また、１３５度位相関係にある一対の第７光信号によって、８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との相対位相差Δψが＋３π／４、−π／４であることを識別することができる。このため、１３５度位相関係にある一対の第７光信号は、８ＰＳＫ信号光の１３５度位相成分（Ｉ−Ｑ成分）を識別しうる一対の光信号である。
【００５６】
この場合、光ハイブリッド回路１の８つの出力チャネルのそれぞれから出力される信号光の出力強度比が、８ＰＳＫ信号光の位相（０，π，−π／２，＋π／２，＋π／４，−３π／４，＋３π／４，−π／４）に応じて異なるものとなる。
このため、光ハイブリッド回路１の出力側の上から１番目と２番目のチャネルから出力される一対の第１光信号によって、Ｉ成分（Δψ＝０、π）を識別することができる。また、光ハイブリッド回路１の出力側の上から３番目と４番目のチャネルから出力される一対の第２光信号によって、Ｑ成分（Δψ＝−π／２、＋π／２）を識別することができる。また、光ハイブリッド回路１の出力側の上から５番目と６番目のチャネルから出力される一対の第３光信号によって、Ｉ＋Ｑ成分（Δψ＝−３π／４、＋π／４）を識別することができる。また、光ハイブリッド回路１の出力側の上から７番目と８番目のチャネルから出力される一対の第４光信号によって、Ｉ−Ｑ成分（Δψ＝＋３π／４、−π／４）を識別することができる。
【００５７】
つまり、本光ハイブリッド回路１では、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、同相関係にある一対の第１光信号（Ｉ）と、直交位相関係にある一対の第５光信号（Ｑ）と、４５度位相関係にある一対の第６光信号（Ｉ＋Ｑ）と、１３５度位相関係にある一対の第７光信号（Ｉ−Ｑ）とが出力されることになる。
なお、図３（Ａ）中、Ｉは、同相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸（０度軸）上に位置する位相関係を示す。また、Ｑは、直交位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して９０度ずれた位相関係［Ｑ軸（９０度軸）上に位置する位相関係］を示す。さらに、Ｉ＋Ｑは、４５度位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して４５度ずれた位相関係を示す。また、Ｉ−Ｑは、１３５度位相関係、即ち、位相関係図においてＩ軸に対して１３５度ずれた位相関係を示す。また、図３（Ｂ）は、位相関係図であり、８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との間の相対位相差に応じて出力される光信号の位相関係を示している。
【００５８】
このように、図３（Ａ）に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２の後段に２：２ＭＭＩカプラ３〜５を設けると、２：８ＭＭＩカプラ２から出力される上記第１の関係を満たす信号光とＬＯ光との合成成分が、２：２ＭＭＩカプラ３〜５に入力され、干渉作用を経て出力されることになる。これにより、光ハイブリッド回路１の８つの出力チャネルのそれぞれから出力される成分が、上記第２の関係を満たすようになり、４５度ハイブリッドとして機能することになる。
【００５９】
但し、これは、２：８ＭＭＩカプラ２からの出力が上記第１の関係を満たすとともに、２：８ＭＭＩカプラ２の４対の出力チャネルのそれぞれにおける出力信号と２：２ＭＭＩカプラ３〜５との間に位相整合がとれていることが前提となる。
通常、ＰＩに基づく２：８ＭＭＩカプラ２は同振幅で分岐する特徴を有するものの、同位相で分岐するものではない。実際、８等分に分岐する場合の４対の出力チャネルのそれぞれにおける出力チャネル間の相対位相差は、入力チャネルの位置に依存して大きく異なる。
【００６０】
図３（Ａ）に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２の３対の出力チャネルのそれぞれに２：２ＭＭＩカプラ３〜５を接続する場合、２：８ＭＭＩカプラ２の３対の出力チャネルのそれぞれにおける出力チャネル間の相対位相差が、それぞれ、２：２ＭＭＩカプラ３〜５に位相整合することが必要である。位相整合条件を満足しなければ、特性が大幅に劣化し、４５度ハイブリッドとして機能しなくなる。
【００６１】
ここで、図４は、図３に示すような構成で８ＰＳＫ信号光及びＬＯ光を入力した場合の８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との相対位相差Δψに対する透過特性（出力強度比；相対出力強度；透過率；Transmittance）をチャネル毎に示している。なお、図４中、縦軸のａ．ｕ．はarbitrary unitである。
図４に示すように、出力チャネルにおける分岐比の関係から、Ｉ成分（Δψ＝０，π）を除き、Ｑ成分（Δψ＝−π／２、＋π／２）、（Ｉ＋Ｑ）成分（Δψ＝−３π／４、＋π／４）及び（Ｉ−Ｑ）成分（Δψ＝＋３π／４、−π／４）は識別不能であることが分かる。これは、２：８ＭＭＩカプラ２の３対の出力チャネルのそれぞれにおける出力チャネル間の相対位相差が２：２光カプラ３〜５に位相整合していないことに起因する。このため、４５度ハイブリッドとして機能させるためには、位相整合条件を満足することが必要である。
【００６２】
そこで、本実施形態では、図１（Ａ）に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２と各２：２ＭＭＩカプラ３〜５との間に、特性劣化が生じないように位相を制御しうる位相制御領域６〜８を設けている。なお、２：８ＭＭＩカプラ２と第１の２：２ＭＭＩカプラ３との間に設けられる位相制御領域６を、第１の位相制御領域という。また、２：８ＭＭＩカプラ２と第２の２：２ＭＭＩカプラ４との間に設けられる位相制御領域７を、第２の位相制御領域という。また、２：８ＭＭＩカプラ２と第３の２：２ＭＭＩカプラ５との間に設けられる位相制御領域８を、第３の位相制御領域という。
【００６３】
ここで、下記表１は、図１に示すような光ハイブリッド回路１の位相制御領域６〜８における位相整合条件を示している。
ここで、θは、位相変化量（回転角度表記）を表す。また、θＡ−θＢ［Ａ，Ｂは２：８ＭＭＩカプラの出力チャネル番号（出力ポート番号）］は、２：８ＭＭＩカプラ２の一対の出力チャネルから出力され、位相制御領域６〜８によって位相を制御された光、即ち、２：２ＭＭＩカプラ３〜５に入力される光（一対の光信号）の相対的な位相差を表す。
【００６４】
【表１】
0005387393.tif 000005
【００６５】
表１に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２の後段に２：２ＭＭＩカプラ３〜５を接続する場合、分岐比と関係なく、位相整合を取ることが必要となる。
具体的には、２：２ＭＭＩカプラ３の入力側の２つのチャネルに入力される光の位相差θ３−θ４が＋３π／８になるように、位相制御領域６において、２：８ＭＭＩカプラ２の３番目と４番目の出力チャネルの一方（又は両方）から出力される光（一対の第２光信号）の位相を制御すれば良い。これにより、Ｑ成分（Δψ＝−π／２、＋π／２）を識別することが可能となる。
【００６６】
また、２：２ＭＭＩカプラ４の入力側の２つのチャネルに入力される光の位相差θ５−θ６が＋５π／８になるように、位相制御領域７において、２：８ＭＭＩカプラ２の５番目と６番目の出力チャネルの一方（又は両方）から出力される光（一対の第３光信号）の位相を制御すれば良い。これにより、（Ｉ＋Ｑ）成分（Δψ＝−３π／４、＋π／４）を識別することが可能となる。
【００６７】
また、２：２ＭＭＩカプラ５の入力側の２つのチャネルに入力される光の位相差θ７−θ８が＋７π／８になるように、位相制御領域８において、２：８ＭＭＩカプラ２の７番目と８番目の出力チャネルの一方（又は両方）から出力される光（一対の第４光信号）の位相を制御すれば良い。これにより、（Ｉ−Ｑ）成分（Δψ＝＋３π／４、−π／４）を識別することが可能となる。
【００６８】
特に、（Ｉ−Ｑ）成分（Δψ＝＋３π／４、−π／４）を識別できるようにするためには、位相整合量を最も大きくする必要がある。言い換えると、２：８ＭＭＩカプラ２の７番目と８番目の出力チャネルの一方（又は両方）から出力される光（一対の第４光信号）の位相を制御するための位相制御領域８を設けないと、特性劣化の度合いが最も大きくなる。
【００６９】
本実施形態では、各位相制御領域６〜８のそれぞれに位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）が設けられている。なお、第１の位相制御領域６に設けられる位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を、第１の位相シフタという。また、第２の位相制御領域６に設けられる位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を、第２の位相シフタという。また、第３の位相制御領域６に設けられる位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を、第３の位相シフタという。
【００７０】
ここで、図５（Ａ），（Ｂ）は、位相制御領域６〜８で用いる位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）の構造を示している。
図５（Ａ）は、導波路幅が入力端から長さ方向中間位置へ向けて直線的に狭くなり、長さ方向中間位置から出力端へ向けて直線的に広くなる幅狭テーパ構造の位相シフタ９Ａを示している。これを幅狭テーパ導波路型位相シフタともいう。また、直線テーパ形状を有する幅テーパ導波路であるため、直線テーパ型導波路ともいう。
【００７１】
このような幅狭テーパ構造の位相シフタ９Ａを一対の出力チャネル（光導波路）の一方に設けた場合、その出力チャネルにおける伝搬定数は減少するため、相対的に位相が遅れることになる。つまり、幅狭テーパ構造の位相シフタ９Ａは、位相が遅れる方向へ光信号の位相をシフトさせる機能を有する。
一方、図５（Ｂ）は、導波路幅が入力端から長さ方向中間位置へ向けて直線的に広くなり、長さ方向中間位置から出力端へ向けて直線的に狭くなる幅広テーパ構造の位相シフタ９Ｂを示している。これを幅広テーパ導波路型位相シフタともいう。また、直線テーパ形状を有する幅テーパ導波路であるため、直線テーパ型導波路ともいう。
【００７２】
このような幅広テーパ構造の位相シフタ９Ｂを一対の出力チャネル（光導波路）の一方に設けた場合、そのチャネルにおける伝搬定数は増大するため、相対的に位相が進むことになる。つまり、幅広テーパ構造の位相シフタ９Ｂは、位相が進む方向へ光信号の位相をシフトさせる機能を有する。
ここでは、テーパ導波路型位相シフタ９Ａ，９Ｂの入力端及び出力端の導波路幅をＷとしている。なお、テーパ導波路型位相シフタ９Ａ，９Ｂの入力端及び出力端の導波路幅Ｗは、光導波路のテーパ導波路型位相シフタ９Ａ，９Ｂ以外の部分の導波路幅と同一である。
【００７３】
また、テーパ導波路型位相シフタ９Ａ，９Ｂの入力端又は出力端の導波路幅と長さ方向中間位置の導波路幅との差、即ち、テーパ導波路型位相シフタ９Ａ，９Ｂの導波路幅の変化量を、ΔＷＴＰ（ΔＷＴＰ＞０）としている。このため、テーパ導波路型位相シフタ９Ａ，９Ｂの長さ方向中間位置の導波路幅は、それぞれ、Ｗ−ΔＷＴＰ、Ｗ＋ΔＷＴＰとなる。
【００７４】
また、テーパ導波路型位相シフタ９Ａ，９Ｂの入力端又は出力端から長さ方向中間位置までの長さ、即ち、テーパ長を、ＬＴＰとしている。また、テーパ導波路型位相シフタ９Ａ，９Ｂの入力端から出力端までの長さ、即ち、位相シフタ長を、ＬＰhaseとしている。
このように構成される位相シフタ９Ａ，９Ｂのいずれか一方又は両方を、各位相制御領域６〜８のそれぞれに設けることで、上記の位相整合条件を満たすようにすることができる。
【００７５】
ここでは、２：８ＭＭＩカプラ２の３番目と４番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ３の２つの入力ポートとの間に形成される２つの光導波路（一対の第２出力チャネル）のうち、いずれか一方の導波路幅をテーパ状に変化させることによって、幅狭テーパ構造又は幅広テーパ構造の位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を設ければ良い。つまり、２：８ＭＭＩカプラ２の２：２ＭＭＩカプラ３が接続された一対の出力チャネルの一方に、テーパ状に幅が変化している導波路型位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を設ければ良い。なお、２：８ＭＭＩカプラ２の３番目と４番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ３の２つの入力ポートとの間に形成される２つの光導波路のうち、一方の光導波路に幅狭テーパ構造の位相シフタ９Ａを設け、他方の光導波路に幅広テーパ構造の位相シフタ９Ｂを設けるようにしても良い。
【００７６】
また、２：８ＭＭＩカプラ２の５番目と６番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ４の２つの入力ポートとの間に形成される２つの光導波路（一対の第３出力チャネル）のうち、いずれか一方の導波路幅をテーパ状に変化させることによって、幅狭テーパ構造又は幅広テーパ構造の位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を設ければ良い。つまり、２：８ＭＭＩカプラ２の２：２ＭＭＩカプラ４が接続された一対の出力チャネルの一方に、テーパ状に幅が変化している導波路型位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を設ければ良い。なお、２：８ＭＭＩカプラ２の５番目と６番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ４の２つの入力ポートとの間に形成される２つの光導波路のうち、一方の光導波路に幅狭テーパ構造の位相シフタ９Ａを設け、他方の光導波路に幅広テーパ構造の位相シフタ９Ｂを設けるようにしても良い。
【００７７】
また、２：８ＭＭＩカプラ２の７番目と８番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ５の２つの入力ポートとの間に形成される２つの光導波路（一対の第４出力チャネル）のうち、いずれか一方の導波路幅をテーパ状に変化させることによって、幅狭テーパ構造又は幅広テーパ構造の位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を設ければ良い。つまり、２：８ＭＭＩカプラ２の２：２ＭＭＩカプラ５が接続された一対の出力チャネルの一方に、テーパ状に幅が変化している導波路型位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を設ければ良い。なお、２：８ＭＭＩカプラ２の７番目と８番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ５の２つの入力ポートとの間に形成される２つの光導波路のうち、一方の光導波路に幅狭テーパ構造の位相シフタ９Ａを設け、他方の光導波路に幅広テーパ構造の位相シフタ９Ｂを設けるようにしても良い。
【００７８】
但し、上記表１に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２の出力チャネルによって位相整合条件が異なるため、一対の第３出力チャネル、一対の第４出力チャネル、一対の第５出力チャネルのそれぞれに設けられる位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）の形状は異なるものとなる。
ここで、図６（Ａ）は、図５（Ａ）に示すような幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａの｜ΔＷＴＰ｜に対する位相変化量Δθを示しており、図６（Ｂ）は、図５（Ｂ）に示すような幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂの｜ΔＷＴＰ｜に対する位相変化量Δθを示している。
【００７９】
ここでは、Ｗ、ＬＴＰ、ＬＰhaseは、それぞれ、２μｍ、５０μｍ、１００μｍに設定している。なお、Ｗ、ＬＴＰ、ＬＰhaseは、特に制限されない値であり、状況に応じて自由に設定することも可能である。
図６（Ａ），（Ｂ）に示すような関係を用いて、上記表１に示すような位相整合条件を満足するように、各位相制御領域６〜８に設けられる位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）の形状を決定すれば良い。
【００８０】
ここで、下記表２は、位相整合条件を満たすための位相シフタ（ＰＳ；Phase Shifter）９（９Ａ，９Ｂ）の設定例である。
【００８１】
【表２】
0005387393.tif 000006
【００８２】
まず、表２中、例１では、位相シフタ９として幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａを用いる場合を示している。
表２中、例１では、２：８ＭＭＩカプラ２の４番目（下側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ３の２番目（下側）の入力ポートとの間に形成される光導波路に幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａを設けている。なお、２：８ＭＭＩカプラ２の３番目（上側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ３の１番目（上側）の入力ポートとの間に形成される光導波路には幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａは設けていない。
【００８３】
そして、幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａによって、２：２ＭＭＩカプラ３の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ３の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、３π／８だけ遅れる（−３π／８）ようにしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ３の入力側の２つのチャネルに入力される光の相対的な位相差θ３−θ４が＋３π／８になり、位相整合条件を満たすことができる。
【００８４】
また、表２中、例１では、２：８ＭＭＩカプラ２の６番目（下側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ４の２番目（下側）の入力ポートとの間に形成される光導波路に幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａを設けている。なお、２：８ＭＭＩカプラ２の５番目（上側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ４の１番目（上側）の入力ポートとの間に形成される光導波路には幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａは設けていない。
【００８５】
そして、幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａによって、２：２ＭＭＩカプラ４の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ４の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、５π／８だけ遅れる（−５π／８）ようにしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ４の入力側の２つのチャネルに入力される光の相対的な位相差θ５−θ６が＋５π／８になり、位相整合条件を満たすことができる。
【００８６】
また、表２中、例１では、２：８ＭＭＩカプラ２の８番目（下側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ５の２番目（下側）の入力ポートとの間に形成される光導波路に幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａを設けている。なお、２：８ＭＭＩカプラ２の７番目（上側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ５の１番目（上側）の入力ポートとの間に形成される光導波路には幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａは設けていない。
【００８７】
そして、幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａによって、２：２ＭＭＩカプラ５の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ５の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、７π／８だけ遅れる（−７π／８）ようにしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ５の入力側の２つのチャネルに入力される光の相対的な位相差θ７−θ８が＋７π／８になり、位相整合条件を満たすことができる。
【００８８】
次に、表２中、例２では、位相シフタ９として幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂを用いる場合を示している。
表２中、例２では、２：８ＭＭＩカプラ２の３番目（上側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ３の１番目（上側）の入力ポートとの間に形成される光導波路に幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂを設けている。なお、２：８ＭＭＩカプラ２の４番目（下側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ３の２番目（下側）の入力ポートとの間に形成される光導波路には幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂは設けていない。
【００８９】
そして、幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂによって、２：２ＭＭＩカプラ３の１番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ３の２番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、３π／８だけ進む（＋３π／８）ようにしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ３の入力側の２つのチャネルに入力される光の相対的な位相差θ３−θ４が＋３π／８になり、位相整合条件を満たすことができる。
【００９０】
また、表２中、例２では、２：８ＭＭＩカプラ２の５番目（上側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ４の１番目（上側）の入力ポートとの間に形成される光導波路に幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂを設けている。なお、２：８ＭＭＩカプラ２の６番目（下側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ４の２番目（下側）の入力ポートとの間に形成される光導波路には幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂは設けていない。
【００９１】
そして、幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂによって、２：２ＭＭＩカプラ４の１番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ４の２番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、５π／８だけ進む（＋５π／８）ようにしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ４の入力側の２つのチャネルに入力される光の相対的な位相差θ５−θ６が＋５π／８になり、位相整合条件を満たすことができる。
【００９２】
また、表２中、例２では、２：８ＭＭＩカプラ２の７番目（上側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ５の１番目（上側）の入力ポートとの間に形成される光導波路に幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂを設けている。なお、２：８ＭＭＩカプラ２の８番目（下側）の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ５の２番目（下側）の入力ポートとの間に形成される光導波路には幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂは設けていない。
【００９３】
そして、幅広テーパ導波路型位相シフタ９Ｂによって、２：２ＭＭＩカプラ５の１番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ５の２番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、７π／８だけ進む（＋７π／８）ようにしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ５の入力側の２つのチャネルに入力される光の相対的な位相差θ７−θ８が＋７π／８になり、位相整合条件を満たすことができる。
【００９４】
これにより、本光ハイブリッド回路１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、同相関係にある一対の第１光信号（Ｉ）と、直交位相関係にある一対の第５光信号（Ｑ）と、４５度位相関係にある一対の第６光信号（Ｉ＋Ｑ）と、１３５度位相関係にある一対の第７光信号（Ｉ−Ｑ）とを出力することになり、確実に４５度ハイブリッド動作が得られることになる。つまり、本光ハイブリッド回路１によって、８ＰＳＫ信号光が、同相成分（Ｉ成分）のみを含む一対の第１光信号と、直交位相成分（Ｑ成分）のみを含む一対の第５光信号と、４５度位相成分（Ｉ＋Ｑ成分）のみを含む一対の第６光信号と、１３５度位相成分（Ｉ−Ｑ成分）のみを含む一対の第７光信号とに変換され、確実に４５度ハイブリッド動作が得られることになる。
【００９５】
このように、本実施形態では、ＰＩに基づく２：８ＭＭＩカプラ２の４対の出力チャネルのうち、いずれか一対の出力チャネルに分岐比５０：５０の２：２光カプラ３を接続し、いずれか２対の出力チャネルに分岐比８５：１５の２：２光カプラ４，５を接続し、２：８ＭＭＩカプラ２とこれらの２：２光カプラ３〜５との間に位相シフタ９（位相制御領域６〜８）を設けることで、位相変化量を適正化するようにしている。
【００９６】
次に、本光ハイブリッド回路を構成する光半導体素子の具体的な構成例について、図７〜図９を参照しながら説明する。
本光ハイブリッド回路１は、図７に示すように、ＩｎＰ基板１０上に、ＧａＩｎＡｓＰコア層１１、ＩｎＰクラッド層１２を備え、ハイメサ導波路構造を有する光半導体素子１３である。
【００９７】
このようなハイメサ導波路構造は、比屈折率差Δｎが高い高比屈折率差導波路構造である。このような高比屈折率差導波路構造を用いると、素子サイズのコンパクト化に有利である。そして、本実施形態では、光導波路を交差させる必要がないため、このようなハイメサ導波路構造を用いて素子サイズのコンパクト化を図りながら、過剰損失を防ぐことができる。
【００９８】
これに対し、図２１に示すような４５度ハイブリッドは、１：４カプラ１００，１０１と２：２カプラ１０２〜１０５との間で光導波路が交差する領域を必ず含むため、この交差領域での過剰損失を伴うことになる。特に、光導波路の比屈折率差Δｎが大きくなればなるほど、過剰損失は顕著になる。このため、ハイメサ導波路構造のような高Δｎ導波路構造を用いると、素子サイズのコンパクト化に有利であるものの、過剰損失の面では不利である。
【００９９】
ここでは、本光ハイブリッド回路１に含まれる２：８ＭＭＩカプラ２は、以下のように設定されている。
つまり、２：８ＭＭＩカプラ２は、図８に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２のＭＭＩ領域の幅（ＭＭＩ幅）をＷＭ２８として、２つの入力チャネル（入力導波路）を、それぞれ、その中心がＭＭＩ幅ＷＭ２８の上側から１／３及び２／３に位置するように設けている。
【０１００】
また、８つの出力チャネル（出力導波路；Ｃｈ−１〜Ｃｈ−８）を、次のように設けている。つまり、上から１番目と２番目の出力チャネル（Ｃｈ−１，Ｃｈ−２）の中間位置がＭＭＩ幅ＷＭ２８の上側から１／８に位置するようにしている。また、上から１番目と２番目の出力チャネルの中間位置と上から３番目と４番目の出力チャネル（Ｃｈ−３，Ｃｈ−４）の中間位置との間隔、上から３番目と４番目の出力チャネルの中間位置と上から５番目と６番目の出力チャネル（Ｃｈ−５，Ｃｈ−６）の中間位置との間隔、及び、上から５番目と６番目の出力チャネルの中間位置と上から７番目と８番目の出力チャネル（Ｃｈ−７，Ｃｈ−８）の中間位置との間隔がいずれもＭＭＩ幅ＷＭ２８の１／４にしている。また、上から７番目と８番目の出力チャネルの中間位置がＭＭＩ幅ＷＭ２８の下側から１／８に位置するようにしている。さらに、１番目と２番目の出力チャネルの間隔（ｇａｐ）、３番目と４番目の出力チャネルの間隔（ｇａｐ）、５番目と６番目の出力チャネルの間隔（ｇａｐ）、７番目と８番目の出力チャネルの間隔（ｇａｐ）は、いずれもＭＭＩ幅ＷＭ２８の１／１２にしている。
【０１０１】
なお、図８中、Ｓ−ＬとＳ＋Ｌは、１８０度ずれた位相関係になっていること、即ち、同相関係にある一対の光信号が出力されることを示している。
例えば、２：８ＭＭＩカプラ２は、入出力チャネルの最小間隔、即ち、２つの出力チャネルの間隔（ＷＭ２８／１２）を３．０μｍとし、入力チャネル及び出力チャネルの導波路幅（入出力導波路幅）Ｗを例えば２．０μｍとし、単一モード条件を満たすようにする。そうすると、ＭＭＩ幅ＷＭ２８は３６μｍに決まる。この場合、２：８ＭＭＩカプラ２の長さＬＭ２８は４５１μｍになる。
【０１０２】
また、２：２ＭＭＩカプラ３（分岐比５０：５０）は、以下のように設定されている。
つまり、２：２ＭＭＩカプラ３をＰＩに基づくものとする場合、図９（Ｂ）に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２のＭＭＩ幅ＷＭ２８を基準として、２つの入力チャネル（入力導波路）を、それぞれ、その中心がＭＭＩ領域の側面からＷＭ２８／１２に位置するように設ける。また、２つの出力チャネル（出力導波路）も、それぞれ、その中心がＭＭＩ領域の側面からＷＭ２８／１２に位置するように設ける。さらに、２つの入出力チャネルの間隔（ｇａｐ）は、いずれも、ＷＭ２８／１２にしている。このため、２：２ＭＭＩカプラ３のＭＭＩ領域の幅（ＭＭＩ幅）ＷＭ２２−ＳはＷＭ２８／４となる。
【０１０３】
一方、２：２ＭＭＩカプラ３をＧＩに基づくものとする場合、図９（Ａ）に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２のＭＭＩ幅ＷＭ２８を基準として、２つの入力チャネル（入力導波路）を、それぞれ、その中心がＭＭＩ領域の側面からＷＭ２８／１２以外に位置し、中心対称性を有するように設ける。つまり、２つの入力チャネルは、それぞれ、その中心がＭＭＩ領域の側面から距離Ｋ（０以上の任意の実数、但し、Ｋ＝ＷＭ２８／１２は除く）に位置するように設ける。また、２つの出力チャネル（出力導波路）も、それぞれ、その中心がＭＭＩ領域の側面からＷＭ２８／１２以外に位置するように設ける。つまり、２つの出力チャネルは、それぞれ、その中心がＭＭＩ領域の側面から距離Ｋ（０以上の任意の実数、但し、Ｋ＝ＷＭ２８／１２は除く）に位置するように設ける。さらに、２つの入出力チャネルの間隔（ｇａｐ）は、いずれも、ＷＭ２８／１２にしている。このため、２：２ＭＭＩカプラ３のＭＭＩ領域の幅（ＭＭＩ幅）ＷＭ２２−Ｓは２Ｋ＋ＷＭ２８／１２となる。
【０１０４】
例えば、２：２ＭＭＩカプラ３をＧＩに基づく２：２ＭＭＩカプラとし、入出力チャネルの最小間隔、即ち、２つの入力チャネル及び２つの出力チャネルの間隔（ＷＭ２８／１２）を３．０μｍとし、入力チャネル及び出力チャネルの導波路幅（入出力導波路幅）Ｗを例えば２．０μｍとし、単一モード条件を満たすようにする。これにより、ＭＭＩ幅ＷＭ２２−Ｓは５．０μｍに決まる。この場合、２：２ＭＭＩカプラ３の長さＬＭ２２−Ｓは１０５μｍになる。
【０１０５】
また、２：２ＭＭＩカプラ４，５（分岐比８５：１５）は、以下のように設定されている。
つまり、２：２ＭＭＩカプラ４，５は、図９（Ｃ）に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２のＭＭＩ幅ＷＭ２８を基準として、２つの入力チャネル（入力導波路）を、それぞれ、その中心がＭＭＩ領域の側面からＷＭ２８／２４に位置するように設ける。また、２つの出力チャネル（出力導波路）も、それぞれ、その中心がＭＭＩ領域の側面からＷＭ２８／２４に位置するように設ける。さらに、２つの入出力チャネルの間隔（ｇａｐ）は、いずれも、ＷＭ２８／１２にしている。このため、２：２ＭＭＩカプラ４，５のＭＭＩ領域の幅（ＭＭＩ幅）ＷＭ２２−ＡはＷＭ２８／６となる。
【０１０６】
例えば、２：２ＭＭＩカプラ４，５は、入出力チャネルの最小間隔、即ち、２つの入力チャネル及び２つの出力チャネルの間隔（ＷＭ２８／１２）を３．０μｍとし、入力チャネル及び出力チャネルの導波路幅（入出力導波路幅）Ｗを例えば２．０μｍとし、単一モード条件を満たすようにする。これにより、ＭＭＩ幅ＷＭ２２−Ａは６．０μｍに決まる。この場合、２：２ＭＭＩカプラ４，５の長さＬＭ２２−Ａは７５μｍになる。
【０１０７】
さらに、各位相シフタ９は、それぞれ、２：２ＭＭＩカプラ３〜５のそれぞれに入力する２つの信号成分間において位相整合をとるために、以下のように設定されている。
各位相シフタ９は、図５（Ａ）に示すように、２：８ＭＭＩカプラ２の出力ポート及び２：２ＭＭＩカプラ３〜５の入力ポートに接続される部分の導波路幅Ｗを２．０μｍとしている。また、２：８ＭＭＩカプラ２の出力ポート又は２：２ＭＭＩカプラ３〜５の入力ポートから長さ方向の中間位置までの距離ＬＴＰは、いずれも２５μｍとしている。つまり、２：８ＭＭＩカプラ２の出力ポートから長さ方向中間位置まで直線的に導波路幅が広くなる幅広テーパ部、及び、長さ方向中間位置から２：２ＭＭＩカプラ３〜５の入力ポートまで直線的に導波路幅が狭くなる幅狭テーパ部の長さ（テーパ長）は、いずれも２５μｍとしている。この場合、位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）の長さＬｐｈａｓｅは、５０μｍとなる。
【０１０８】
ここでは、位相制御領域６に設けられる位相シフタ９を、２：８ＭＭＩカプラ２の４番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ３の２番目の入力ポートとの間に形成される光導波路に設けられる幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａとしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ３の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ３の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、３π／８だけ遅れる（−３π／８）ようにしている。
【０１０９】
このため、位相制御領域６に設けられる位相シフタ９の導波路幅の変化量ΔＷＴＰは、０．４μｍとしている。この場合、長さ方向中間位置の導波路幅Ｗ−ΔＷＴＰは、１．６μｍとなる。
また、位相制御領域７に設けられる位相シフタ９を、２：８ＭＭＩカプラ２の６番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ４の２番目の入力ポートとの間に形成される光導波路に設けられる幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａとしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ４の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ４の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、５π／８だけ遅れる（−５π／８）ようにしている。
【０１１０】
このため、位相制御領域７に設けられる位相シフタ９の導波路幅の変化量ΔＷＴＰは、０．６μｍとしている。この場合、長さ方向中間位置の導波路幅Ｗ−ΔＷＴＰは、１．４μｍとなる。
また、位相制御領域８に設けられる位相シフタ９を、２：８ＭＭＩカプラ２の８番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ５の２番目の入力ポートとの間に形成される光導波路に設けられる幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａとしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ５の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ５の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、７π／８だけ遅れる（−７π／８）ようにしている。
【０１１１】
このため、位相制御領域８に設けられる位相シフタ９の導波路幅の変化量ΔＷＴＰは、０．７５μｍとしている。この場合、長さ方向中間位置の導波路幅Ｗ−ΔＷＴＰは、１．２５μｍとなる。
この場合、４５度ハイブリッドの素子長ＬＴｏｔ２（ＬＭ２８＋Ｌｐｈａｓｅ＋ＬＭ２２−Ｓ）は、６０６μｍとなる。
【０１１２】
このように、光半導体素子１３として構成される光ハイブリッド回路１は、以下のようにして作製される。
まず、図７に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０上に、例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ；Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法によって、アンドープＧａＩｎＡｓＰコア層１１、アンドープＩｎＰクラッド層１２を順にエピタキシャル成長させる。
【０１１３】
ここでは、アンドープＧａＩｎＡｓＰコア層１１は、発光波長１．３０μｍ，層厚０．３μｍである。また、アンドープＩｎＰクラッド層１２は、層厚２．０μｍである。なお、基板はアンドープＩｎＰ基板であっても良い。また、クラッド層はｐ型ドープＩｎＰクラッド層であっても良い。
次に、上述のようにしてエピタキシャル成長を行なったウェハの表面上に、例えばＳｉＯ２膜を例えば蒸着装置などによって成膜し、例えば光露光プロセスによって、光ハイブリッド回路を形成するための導波路パターンをパターニングする。
【０１１４】
次いで、このようにしてパターニングされたＳｉＯ２膜をマスクとして、例えば誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ；Inductive Coupled Plasma-Reactive Ion Etching）などの方法でドライエッチングを行なう。これにより、例えば高さ３μｍ程度のハイメサ導波路ストライプ構造を形成する。
このような作製プロセスを経て、本光ハイブリッド回路１が完成する。
【０１１５】
ここで、図１０（Ａ）は、本４５度ハイブリッド１の相対位相差Δψに対する透過特性（相対出力強度；Transmittance）を示しており、図１０（Ｂ）は、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッド（図２２参照）の相対位相差Δψに対する透過特性を示している。
なお、図１０（Ａ）、（Ｂ）は、相対位相差Δψが連続的に変化している場合における各出力チャネルの相対強度を示している。また、図１０（Ａ），（Ｂ）中、縦軸のａ．ｕ．はarbitrary unitである。
【０１１６】
ここでは、いずれの場合も入出力導波路の最小間隔（ｇａｐ）を３．０μｍに設定している。
そして、入出力導波路幅Ｗを２μｍとすると、８：８ＭＭＩカプラのＭＭＩ幅ＷＭ８８、２：８ＭＭＩカプラ２のＭＭＩ幅ＷＭ２８は、それぞれ、２４．０μｍ、３６．０μｍに決まる。
【０１１７】
また、ＧＩに基づく２：２ＭＭＩカプラ３（分岐比５０：５０）のＭＭＩ幅ＷＭ２２−Ｓ、２：２ＭＭＩカプラ４，５（分岐比８５：１５）のＭＭＩ幅ＷＭ２２−Ａは、それぞれ、５．０μｍ、６．０μｍに決まる。
この場合、８：８ＭＭＩカプラの長さＬＭ８８、２：８ＭＭＩカプラ２の長さＬＭ２８、２：２ＭＭＩカプラ３の長さＬＭ２２−Ｓ、及び、２：２ＭＭＩカプラ４，５の長さＬＭ２２−Ａは、それぞれ、６０２μｍ、４５１μｍ、１０５μｍ、７５μｍになる。
【０１１８】
また、本４５度ハイブリッド１に備えられる各位相シフタ９（ここでは幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａ）のテーパ長ＬＴＰ、位相シフタ長ＬＰｈａｓｅは、それぞれ、２５μｍ、５０μｍである。また、位相制御領域６に設けられる位相シフタ９の導波路幅の変化量ΔＷＴＰは０．４μｍであり、長さ方向中間位置の導波路幅Ｗ−ΔＷＴＰは１．６μｍである。また、位相制御領域７に設けられる位相シフタ９の導波路幅の変化量ΔＷＴＰは０．６μｍであり、長さ方向中間位置の導波路幅Ｗ−ΔＷＴＰは１．４μｍである。また、位相制御領域８に設けられる位相シフタ９の導波路幅の変化量ΔＷＴＰは０．７５μｍであり、長さ方向中間位置の導波路幅Ｗ−ΔＷＴＰは１．２５μｍである。
【０１１９】
この場合、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドの素子長ＬＴｏｔ１（＝ＬＭ８８）及び本４５度ハイブリッドの素子長ＬＴｏｔ２（＝ＬＭ２８＋Ｌｐｈａｓｅ＋ＬＭ２２−Ｓ）は、それぞれ、６０２μｍ、６０６μｍとなる。
図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、いずれの場合も、相対位相差Δψに対する相対出力強度は正弦波関数的に変化する。
【０１２０】
図１０（Ａ）に示すように、本４５度ハイブリッド１は、位相整合条件を満足することによって、図４に示す特性と比べて大幅に特性が改善することが分かる。
また、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本４５度ハイブリッド１は、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドに比べ、各出力チャネル（Ｃｈ−１〜Ｃｈ−８）における透過率のバラツキが小さく、挿入損失が小さいことが分かる。
【０１２１】
また、図１０（Ｂ）に示すように、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドでは、１番目の出力チャネル（Ｃｈ−１）の出力強度変化と８番目の出力チャネル（Ｃｈ−８）の出力強度変化とがｘ軸対称性を有することが分かる。また、２番目の出力チャネル（Ｃｈ−２）の出力強度変化と７番目の出力チャネル（Ｃｈ−７）の出力強度変化とがｘ軸対称性を有することが分かる。また、３番目の出力チャネル（Ｃｈ−３）の出力強度変化と６番目の出力チャネル（Ｃｈ−６）の出力強度変化とがｘ軸対称性を有することが分かる。また、４番目の出力チャネル（Ｃｈ−４）の出力強度変化と５番目の出力チャネル（Ｃｈ−５）の出力強度変化とがｘ軸対称性を有することが分かる。
【０１２２】
この場合、３番目の出力チャネル（Ｃｈ−３）から出力される光信号と６番目の出力チャネル（Ｃｈ−６）から出力される光信号とは同相関係（Ｉ成分）にある。また、３番目及び６番目の出力チャネルから出力される光信号に対して、２番目（Ｃｈ−２）及び７番目（Ｃｈ−７）の出力チャネルから出力される光信号は直交位相関係（Ｑ成分）にある。また、３番目及び６番目の出力チャネルから出力される光信号に対して、１番目（Ｃｈ−１）及び８番目（Ｃｈ−８）の出力チャネルから出力される光信号は４５度位相関係（Ｉ＋Ｑ成分）にある。また、３番目及び６番目の出力チャネルから出力される光信号に対して、４番目（Ｃｈ−４）及び５番目（Ｃｈ−５）の出力チャネルから出力される光信号は１３５度位相関係（Ｉ−Ｑ成分）にある。
【０１２３】
これは、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドから出力される光信号を、光電変換のためにフォトダイオード（ＢＰＤ）へ入力させるために、２４ヶ所に及ぶ光導波路の交差が避けられないことを意味する（図２３参照）。このため、光導波路の交差による過剰損失が生じ、光受信効率が劣化する。
これに対し、図１０（Ａ）に示すように、本４５度ハイブリッド１では、１番目の出力チャネル（Ｃｈ−１）の出力強度変化と２番目の出力チャネル（Ｃｈ−２）の出力強度変化とがｘ軸対称性を有することが分かる。また、３番目の出力チャネル（Ｃｈ−３）の出力強度変化と４番目の出力チャネル（Ｃｈ−４）の出力強度変化とがｘ軸対称性を有することが分かる。また、５番目の出力チャネル（Ｃｈ−５）の出力強度変化と６番目の出力チャネル（Ｃｈ−６）の出力強度変化とがｘ軸対称性を有することが分かる。また、７番目の出力チャネル（Ｃｈ−７）の出力強度変化と８番目の出力チャネル（Ｃｈ−８）の出力強度変化とがｘ軸対称性を有することが分かる。
【０１２４】
この場合、１番目の出力チャネル（Ｃｈ−１）から出力される光信号と２番目の出力チャネル（Ｃｈ−２）から出力される光信号とは同相関係（Ｉ成分）にある。また、１番目及び２番目の出力チャネルから出力される光信号に対して、３番目（Ｃｈ−３）及び４番目（Ｃｈ−４）の出力チャネルから出力される光信号は直交位相関係（Ｑ成分）にある。また、１番目及び２番目の出力チャネルから出力される光信号に対して、５番目（Ｃｈ−５）及び６番目（Ｃｈ−６）の出力チャネルから出力される光信号は４５度位相関係（Ｉ＋Ｑ成分）にある。また、１番目及び２番目の出力チャネルから出力される光信号に対して、７番目（Ｃｈ−７）及び８番目（Ｃｈ−８）の出力チャネルから出力される光信号は１３５度位相関係（Ｉ−Ｑ成分）にある。
【０１２５】
また、図１に示すように、本４５度ハイブリッド１から出力される光信号を、光電変換のためにフォトダイオード（ＢＰＤ）２１Ａ〜２１Ｄへ入力させるために、光導波路を交差させる必要がないことを意味する。このため、過剰損失を防ぐことができる。
次に、図１１（Ａ）は、本４５度ハイブリッド１において、２つの入力チャネルのうちの上側の入力チャネル（１番目の入力チャネル）から８ＰＳＫ信号光を入力した場合の８つの出力チャネル（Ｃｈ−１〜Ｃｈ−８）における透過率（Transmittance）の波長依存性（透過波長スペクトル）を示している。また、図１１（Ｂ）は、本４５度ハイブリッド１において、２つの入力チャネルのうちの下側の入力チャネル（２番目の入力チャネル）から８ＰＳＫ信号光を入力した場合の８つの出力チャネル（Ｃｈ−１〜Ｃｈ−８）における透過率（Transmittance）の波長依存性（透過波長スペクトル）を示している。なお、４５度ハイブリッドの各パラメータは、上述の図１０（Ａ）、（Ｂ）の場合と同様である。
【０１２６】
図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本４５度ハイブリッド１は、Ｃバンドの波長範囲において、低波長依存性を有する。また、本４５度ハイブリッド１では、Ｃバンドの波長範囲において生じる損失の差が最大２．２ｄＢ程度に抑えられている。また、８ＰＳＫ信号光の入力チャネルの位置を変えても、透過波長スペクトルの形状はほぼ同一である。
次に、図１２（Ａ）は、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッド（図２２参照）において、８つの入力チャネルのうち、上側から１番目の入力チャネルから８ＰＳＫ信号光を入力した場合の８つの出力チャネル（Ｃｈ−１〜Ｃｈ−８）毎の透過率（Transmittance）の波長依存性（透過波長スペクトル）を示している。また、図１２（Ｂ）は、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッド（図２２参照）において、８つの入力チャネルのうち、上側から３番目の入力チャネルから８ＰＳＫ信号光を入力した場合の８つの出力チャネル（Ｃｈ−１〜Ｃｈ−８）毎の透過率（Transmittance）の波長依存性（透過波長スペクトル）を示している。なお、４５度ハイブリッドの各パラメータは、上述の図１０（Ａ）、（Ｂ）の場合と同様である。
【０１２７】
図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドの場合、Ｃバンドの波長範囲において生じる損失の差が最大４．２ｄＢ程度と比較的大きい。また、８ＰＳＫ信号光を入力する入力チャネルの位置によって、透過波長スペクトルの形状が大きく異なるものとなる。
次に、図１３（Ａ）は、本４５度ハイブリッド１における位相ズレ量Δφの波長依存性を示している。また、図１３（Ｂ）は、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッド（図２２参照）における位相ズレ量Δφの波長依存性を示している。なお、４５度ハイブリッドの各パラメータは、上述の図１０（Ａ）、（Ｂ）の場合と同様である。
【０１２８】
なお、図１３（Ａ）、（Ｂ）では、８つの出力チャネル（Ｃｈ−１〜Ｃｈ−８）のそれぞれから出力される出力成分の絶対位相と基準位相との差分（位相ズレ量）Δφをプロットしている。ここで、基準位相は、図１（Ｂ）に示す位相関係図における、各チャネルのそれぞれから出力される出力成分の位相である。また、位相ズレ量は、この基準位相からの過剰位相ズレ量である。したがって、位相ズレ量は小さければ小さいほど良い。８ＰＳＫ変調信号をエラーフリーで復調するためには、位相ズレが生じないことが望ましい。たとえ、位相ズレが発生しても最低限に抑える必要があり、通常、位相ズレ量Δφは±５度以下（好ましくは±２．５度以下）に抑えるのが望ましい。
【０１２９】
図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、位相ズレ量を±５度以下に抑えたい場合、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッド及び本４５度ハイブリッド１における許容帯域幅は、それぞれ、１３ｎｍ、３２ｎｍである。つまり、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドではＣバンド領域の半分程度しかカバーすることができないのに対し、本４５度ハイブリッド１ではＣバンド領域のほぼ全体をカバーすることができる。
【０１３０】
このように、本４５度ハイブリッド１は、８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドと比較して、図１３（Ａ）に示すように、位相ズレに対する動作帯域が広く、また、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、過剰損失に対する動作帯域も広い。つまり、本４５度ハイブリッド１は、透過率及び位相ズレの波長依存性を低くすることができる。なお、４５度ハイブリッドでは入出力導波路の最小間隔（ｇａｐ）を大きくすると波長依存性が大きくなるが、本４５度ハイブリッド１は、入出力導波路の最小間隔を変えても、常に８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッド（図２２参照）よりも優れた振幅特性及び位相ズレ特性が得られる。
【０１３１】
したがって、本実施形態にかかる光ハイブリッド回路１によれば、光導波路が交差する領域ができないようにして、過剰損失を抑えることができるという利点がある。
特に、本光ハイブリッド回路１によれば、低波長依存性、低位相ズレ特性（動作波長の広帯域性）、低挿入損失であり、コンパクト化、及び、モノリシック集積化に適した４５度ハイブリッドを実現できるという利点がある。
【０１３２】
なお、上述の実施形態では、前段のＭＭＩカプラとして、２：８ＭＭＩカプラ２を用いる場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。前段のＭＭＩカプラは、八位相偏移変調信号光を、同相関係にある一対の第１光信号、同相関係にある一対の第２光信号、同相関係にある一対の第３光信号、同相関係にある一対の第４光信号に変換するＭＭＩカプラであれば良い。
【０１３３】
例えば、上述の実施形態の光ハイブリッド回路を構成する２：８ＭＭＩカプラ２に代えて、図１４に示すように、入力側に８つのチャネルを有し、出力側に８つのチャネルを有し、中心対称性を有する構造を持つ８：８ＭＭＩカプラ２Ａを用いても良い。例えば、８：８ＭＭＩカプラ２Ａとしては、ＧＩに基づく８：８ＭＭＩカプラであって、２つの入力チャネルが、ＭＭＩ領域の中心軸対称性を崩さない範囲内で、ＭＭＩ幅の１／３及び２／３の位置を除いた領域に位置し、ＭＭＩ幅に応じて全てのモードが励振するものを用いれば良い。そして、８：８ＭＭＩカプラ２Ａの入力側の８つのチャネルのうち幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた２つのチャネル（一対の入力チャネル）に信号光及びＬＯ光を入力するようにすることで、上述の実施形態の場合と同様に４５度ハイブリッド動作が得られる。これにより、図２２に示すような８：８ＭＭＩカプラを用いた４５度ハイブリッドのようにフォトディテクタに接続するために光導波路を交差させる必要がなくなる。なお、図１４では、上述の実施形態（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【０１３４】
ここでは、８：８ＭＭＩカプラ２Ａの入力側の８つのチャネルのうち、上から２番目のチャネルと７番目のチャネルに信号光及びＬＯ光を入力するようにしているが、１番目のチャネルと８番目のチャネルに信号光及びＬＯ光を入力するようにしても良いし、３番目のチャネルと６番目のチャネルに信号光及びＬＯ光を入力するようにしても良い。これにより、８：８ＭＭＩカプラ２Ａは上述の実施形態の２：８ＭＭＩカプラ２と同様に１８０度ハイブリッドとして機能することになる。
【０１３５】
また、上述の実施形態では、後段の３つの光カプラ３〜５として、２：２ＭＭＩカプラを用いる場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。第１の光カプラ３は、第２光信号を、第１光信号に対して直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する光カプラであれば良い。また、第２の光カプラ４は、第３光信号を、第１光信号に対して４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する光カプラであれば良い。第３の光カプラ５は、第４光信号を、第１光信号に対して１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する光カプラであれば良い。
【０１３６】
例えば、上述の実施形態の光ハイブリッド回路１を構成する第１〜第３の２：２ＭＭＩカプラ３〜５に代えて、図１５に示すように、方向性結合器（例えば２：２方向性結合器）３Ａ〜５Ａを用いても良い。なお、図１５では、上述の実施形態（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。また、例えば、上述の実施形態の光ハイブリッド回路１を構成する第１〜第３の２：２ＭＭＩカプラ３〜５に代えて、図１６に示すように、二モード干渉カプラ（例えば２：２二モード干渉カプラ）３Ｂ〜５Ｂを用いても良い。なお、図１６では、上述の実施形態（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。これらの場合も上述の実施形態のものと同様の効果が得られる。但し、作製トレランスや歩留まりを考慮するとＭＭＩカプラを用いるのが好ましい。また、ここでは、上述の実施形態（図１参照）の変形例として説明しているが、これらの変形例を、前段のＭＭＩカプラとして８：８ＭＭＩカプラを用いる変形例（図１４参照）に適用することもできる。
【０１３７】
また、上述の実施形態では、第１の光カプラ３によって、同相関係にある一対の第２光信号を直交位相関係にある一対の第５光信号に変換し、第２の光カプラ４によって、同相関係にある一対の第３光信号を４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換し、第３の光カプラ５によって、同相関係にある一対の第４光信号を１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。
【０１３８】
本４５度ハイブリッド１は、以下の表３に示す関係を満たす範囲で自由に構成を変更することができる。つまり、素子構造が変わっても、４５度ハイブリッド特性が得られることに変わりはない。
【０１３９】
【表３】
0005387393.tif 000007
【０１４０】
図１に示すように、本４５度ハイブリッド１は、Ｉ成分を識別するために２：２光カプラを必要としない。このため、表３に示す２：２光カプラの接続位置に対する位相整合条件は、Ｑ成分、Ｉ＋Ｑ成分及びＩ−Ｑ成分のみに関係する。
つまり、本４５度ハイブリッド１は、４対の出力チャネルのいずれかをＩ成分を識別するためのものとして設定し、残りの３対の出力チャネルに対して、表３に示す位相整合条件を満足するように、位相シフタ９のパラメータを適正化し、分岐比５０：５０の２：２光カプラ３と、２つの分岐比８５：１５の２：２光カプラ４，５とを接続すれば、２：２光カプラ３〜５の位置に依存せずに、それぞれ、Ｑ成分、Ｉ＋Ｑ成分及びＩ−Ｑ成分を識別できるようになり、４５度ハイブリッドとして機能する。
【０１４１】
例えば、図１７（Ａ）に示すように、第１の光カプラ３によって、同相関係にある一対の第３光信号を直交位相関係にある一対の第５光信号［図１７（Ａ）中、Ｑ］に変換し、第２の光カプラ４によって、同相関係にある一対の第２光信号を４５度位相関係にある一対の第６光信号［図１７（Ａ）中、Ｉ＋Ｑ］に変換し、第３の光カプラ６によって、同相関係にある一対の第１光信号を１３５度位相関係にある一対の第７光信号［図１７（Ａ）中、Ｉ−Ｑ］に変換するようにしても良い。
【０１４２】
この場合、第１の光カプラ３は、前段のＭＭＩカプラ２の出力側の隣接する一対の第３出力チャネルに接続することになる。また、第２の光カプラ４は、前段のＭＭＩカプラ２の出力側の隣接する一対の第２出力チャネルに接続することになる。また、第３の光カプラ５は、前段のＭＭＩカプラ２の出力側の隣接する一対の第１出力チャネルに接続することになる。
【０１４３】
具体的には、図１７（Ａ）に示すように、第１の２：２ＭＭＩカプラ３（分岐比５０：５０）を、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から５番目と６番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第３出力チャネル）に接続する。
そして、２：８ＭＭＩカプラ２の第１の２：２ＭＭＩカプラ３が接続された一対の第３出力チャネルのいずれか一方又は両方に、位相制御領域７（第２の位相制御領域；位相シフタ９；第２の位相シフタ）を設ける。
【０１４４】
ここでは、位相シフタ９を、２：８ＭＭＩカプラ２の６番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ３の２番目の入力ポートとの間に形成される光導波路に設けられる幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａとしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ３の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ３の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、５π／８だけ遅れる（−５π／８）ようにしている。
【０１４５】
また、第２の２：２ＭＭＩカプラ４（分岐比８５：１５）を、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から３番目と４番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第２出力チャネル）に接続する。
そして、２：８ＭＭＩカプラ２の第２の２：２ＭＭＩカプラ４が接続された一対の第２出力チャネルのいずれか一方又は両方に、位相制御領域６（第１の位相制御領域；位相シフタ９；第１の位相シフタ）を設ける。
【０１４６】
ここでは、位相シフタ９を、２：８ＭＭＩカプラ２の４番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ４の２番目の入力ポートとの間に形成される光導波路に設けられる幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａとしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ４の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ４の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、３π／８だけ遅れる（−３π／８）ようにしている。
【０１４７】
また、第３の２：２ＭＭＩカプラ５（分岐比８５：１５）を、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から１番目と２番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第１出力チャネル）に接続する。
そして、２：８ＭＭＩカプラ２の第３の２：２ＭＭＩカプラ５が接続された一対の第２出力チャネルのいずれか一方又は両方に、位相制御領域１４（第４の位相制御領域；位相シフタ９；第４の位相シフタ）を設ける。
【０１４８】
ここでは、位相シフタ９を、２：８ＭＭＩカプラ２の２番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ５の２番目の入力ポートとの間に形成される光導波路に設けられる幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａとしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ５の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ５の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、π／８だけ遅れる（−π／８）ようにしている。
【０１４９】
なお、位相制御領域１４は、２：８ＭＭＩカプラ２の１番目と２番目の出力チャネルの一方（又は両方）から出力される光（一対の第１光信号）の位相を制御するための位相制御領域であり、第４の位相制御領域という。ここでは、位相制御領域１４に位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）が設けられている。この第４の位相制御領域１４に設けられる位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）を、第４の位相シフタという。位相制御領域１４で用いる位相シフタ９（９Ａ，９Ｂ）の構造は、上述の他の位相制御領域６〜８の場合と同様である［図５（Ａ），（Ｂ）参照］。
【０１５０】
また、例えば、図１７（Ｂ）に示すように、第１の光カプラ３によって、同相関係にある一対の第２光信号を直交位相関係にある一対の第５光信号［図１７（Ｂ）中、Ｑ］に変換し、第２の光カプラ４によって、同相関係にある一対の第１光信号を４５度位相関係にある一対の第６光信号［図１７（Ｂ）中、Ｉ＋Ｑ］に変換し、第３の光カプラ５によって、同相関係にある一対の第４光信号を１３５度位相関係にある一対の第７光信号［図１７（Ｂ）中、Ｉ−Ｑ］に変換するようにしても良い。
【０１５１】
この場合、第１の光カプラ３は、前段のＭＭＩカプラ２の出力側の隣接する一対の第２出力チャネルに接続することになる。また、第２の光カプラ４は、前段のＭＭＩカプラ２の出力側の隣接する一対の第１出力チャネルに接続することになる。また、第３の光カプラ５は、前段のＭＭＩカプラ２の出力側の隣接する一対の第４出力チャネルに接続することになる。
【０１５２】
具体的には、図１７（Ｂ）に示すように、第１の２：２ＭＭＩカプラ３（分岐比５０：５０）を、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から３番目と４番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第２出力チャネル）に接続する。
そして、２：８ＭＭＩカプラ２の第１の２：２ＭＭＩカプラ３が接続された一対の第２出力チャネルのいずれか一方又は両方に、位相制御領域６（第１の位相制御領域；位相シフタ９；第１の位相シフタ）を設ける。
【０１５３】
ここでは、位相シフタ９を、２：８ＭＭＩカプラ２の４番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ３の２番目の入力ポートとの間に形成される光導波路に設けられる幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａとしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ３の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ３の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、３π／８だけ遅れる（−３π／８）ようにしている。
【０１５４】
また、第２の２：２ＭＭＩカプラ４（分岐比８５：１５）を、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から１番目と２番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第１出力チャネル）に接続する。
そして、２：８ＭＭＩカプラ２の第２の２：２ＭＭＩカプラ４が接続された一対の第１出力チャネルのいずれか一方又は両方に、位相制御領域１４（第４の位相制御領域；位相シフタ９；第４の位相シフタ）を設ける。
【０１５５】
ここでは、位相シフタ９を、２：８ＭＭＩカプラ２の２番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ４の２番目の入力ポートとの間に形成される光導波路に設けられる幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａとしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ４の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ４の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、π／８だけ遅れる（−π／８）ようにしている。
【０１５６】
また、第３の２：２ＭＭＩカプラ５（分岐比８５：１５）を、２：８ＭＭＩカプラ２の出力側の上から７番目と８番目の２つのチャネル（即ち、隣接する一対の第４出力チャネル）に接続する。
そして、２：８ＭＭＩカプラ２の第３の２：２ＭＭＩカプラ５が接続された一対の第４出力チャネルのいずれか一方又は両方に、位相制御領域８（第３の位相制御領域；位相シフタ９；第３の位相シフタ）を設ける。
【０１５７】
ここでは、位相シフタ９を、２：８ＭＭＩカプラ２の８番目の出力ポートと２：２ＭＭＩカプラ５の２番目の入力ポートとの間に形成される光導波路に設けられる幅狭テーパ導波路型位相シフタ９Ａとしている。これにより、２：２ＭＭＩカプラ５の２番目の入力ポートに入力される光の位相が、２：２ＭＭＩカプラ５の１番目の入力ポートに入力される光の位相に対して、７π／８だけ遅れる（−７π／８）ようにしている。
【０１５８】
このように構成した場合、上述の実施形態や変形例のものに対して、それぞれ構造は異なるものの、４５度ハイブリッドの出力信号におけるＩ成分，Ｑ成分，Ｉ＋Ｑ成分，Ｉ−Ｑ成分の位置関係が入れ替わるたけで、素子特性は上述の実施形態のものと同様である。
要するに、本光ハイブリッド回路１は、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する第１の２：２光カプラ３と、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのうち、第１の２：２光カプラ３が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラ３が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する第２の２：２光カプラ４と、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのうち、第１の２：２光カプラ３及び第２の２：２光カプラ４が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラ３及び第２の２：２光カプラ４が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する第３の２：２光カプラ５とを備えるものとして構成すれば良い。
【０１５９】
また、本光ハイブリッド回路１は、第１の２：２光カプラ３、第２の２：２光カプラ４及び第３の２：２光カプラ５が接続されている３対の出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域６〜８、１４を備えるものとして構成すれば良い。つまり、上述の実施形態及び変形例では、第１の２：２光カプラ３、第２の２：２光カプラ４及び第３の２：２光カプラ５が接続されている３対の出力チャネルの全ての出力チャネルの一方又は両方に位相制御領域６〜８、１４を設けた場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。例えば、２：８ＭＭＩカプラ２の構成を工夫することで（例えばテーパ形状にすることで）、いずれかの出力チャネルに位相制御領域を設けなくても良くすることができる。このため、第１の２：２光カプラ３、第２の２：２光カプラ４及び第３の２：２光カプラ５が接続されている３対の出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域を設ければ良い。
【０１６０】
要するに、位相制御領域として、一対の第２出力チャネルの一方又は両方に設けられ、一対の第２光信号間の位相差が３π／８になるように位相を制御する第１の位相制御領域６、一対の第３出力チャネルの一方又は両方に設けられ、一対の第３光信号間の位相差が５π／８になるように位相を制御する第２の位相制御領域７、一対の第４出力チャネルの一方又は両方に設けられ、一対の第４光信号間の位相差が７π／８になるように位相を制御する第３の位相制御領域８、及び、一対の第１出力チャネルの一方又は両方に設けられ、一対の第１光信号間の位相差がπ／８になるように位相を制御する第４の位相制御領域１４のうち、少なくとも２つの位相制御領域を備えるものとして構成すれば良い。
【０１６１】
また、上述の実施形態では、位相制御領域６〜８、１４に、直線的に導波路幅を変化させたテーパ状の位相シフタを設けているが、これに限られるものではない。例えば、指数関数的に導波路幅を変化させたテーパ状の位相シフタ、正弦波関数的に導波路幅を変化させたテーパ状の位相シフタ、楕円関数的に導波路幅を変化させたテーパ状の位相シフタなどを設けても良い。これらの場合も同様な効果を得ることができる。また、位相制御領域において、例えば、導波路幅を一定にし、電極を設けて電流注入又は電圧印加による位相制御を行なうようにしても良いし、ヒータ電極を設けて熱印加による位相制御を行なうようにしても良い。これらの場合も同様な効果を得ることができる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる光受信機、光送受信機、光受信方法について、図１８を参照しながら説明する。
【０１６２】
本実施形態にかかる光受信機は、図１８に示すように、上述の第１実施形態及びその変形例の光ハイブリッド回路１［８ＰＳＫ信号用４５度ハイブリッド；図１、図１４〜図１７参照］を含むコヒーレント光受信機２０である。このコヒーレント光受信機２０は、４５度ハイブリッド１によって識別された光信号を電気信号に変換し、デジタル信号処理を行なうようになっている。
【０１６３】
このため、本光受信機２０は、図１８に示すように、上述の第１実施形態の光ハイブリッド回路１と、フォトダイオード（光電変換部）２１Ａ〜２１Ｄと、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：Trans-impedance amplifier）２７Ａ〜２７Ｄと、ＡＤ変換回路（ＡＤ変換部）２２Ａ〜２２Ｄと、デジタル演算回路（デジタル演算部）２３とを備える。
ここで、光ハイブリッド回路１は、８ＰＳＫ信号光を同相関係にある一対の第１光信号、同相関係にある一対の第２光信号、同相関係にある一対の第３光信号及び同相関係にある一対の第４光信号に変換するＭＭＩカプラ２と、第２光信号を直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する第１の光カプラ３と、第３光信号を４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する第２の光カプラと、第４光信号を１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する第３の光カプラとを備える［図１、図１４〜図１７参照］。
【０１６４】
ここでは、ＭＭＩカプラ２は２：８ＭＭＩカプラ（又は８：８ＭＭＩカプラ）である。また、第１〜第３の光カプラ３〜５は２：２ＭＭＩカプラである。そして、光ハイブリッド回路１は光半導体素子によって構成される。
本実施形態では、図１８に示すように、光ハイブリッド回路１の２：８ＭＭＩカプラ２（又は８：８ＭＭＩカプラ２Ａ）の入力側の一のチャネルに８ＰＳＫ信号光が入力され、２：８ＭＭＩカプラ２（又は８：８ＭＭＩカプラ２Ａ）の入力側の他のチャネルにＬＯ光が入力されるようになっている。つまり、光ハイブリッド回路１の２：８ＭＭＩカプラ２（又は８：８ＭＭＩカプラ２Ａ）の入力側の一のチャネルは、８ＰＳＫ信号光を入力するためのチャネルである。また、光ハイブリッド回路１の２：８ＭＭＩカプラ２（又は８：８ＭＭＩカプラ２Ａ）の入力側の他のチャネルは、ＬＯ光を入力するためのチャネルである。
【０１６５】
このため、本光受信機２０は、さらに、光ハイブリッド回路１の２：８ＭＭＩカプラ２（又は８：８ＭＭＩカプラ２Ａ）の入力側の他のチャネルにＬＯ光を入力するための局部発振光発生部（ＬＯ光源）２４を備える。
そして、光ハイブリッド回路１に８ＰＳＫ信号光（８ＰＳＫ信号パルス）とこれに時間的に同期したＬＯ光が入力されると、８ＰＳＫ信号光とＬＯ光との相対位相差Δψに応じて、それぞれ異なる分岐比を有する出力形態が得られる。このため、各フォトダイオード２１Ａ〜２１Ｄへの入力状態も異なる。
【０１６６】
フォトダイオード２１Ａ〜２１Ｄは、光ハイブリッド回路１の多モード干渉カプラ２及び光カプラ３〜５のそれぞれから出力される一対の光信号をアナログ電気信号（アナログ電流信号）に光電変換するフォトダイオードである。
ここでは、光電変換及び信号復調のために、光ハイブリッド回路１の後段にバランスドフォトダイオード（ＢＰＤ）２１Ａ〜２１Ｄが設けられている。
【０１６７】
ここで、ＢＰＤ２１Ａ〜２１Ｄは、２つのフォトダイオード（ＰＤ）を備え、一方のＰＤのみに光信号が入力された場合は「１」に相当する電流が流れ、他方のＰＤのみに光信号が入力された場合は「−１」に相当する電流が流れ、両方のＰＤに同時に光信号が入力された場合は電流が流れない。このため、相対位相差Δψに応じて、異なる出力強度比の光信号が、光ハイブリッド回路１から４つのＢＰＤ２１Ａ〜２１Ｄへ入力されると、４つのＢＰＤ２１Ａ〜２１Ｄから異なるパターンの電気信号が出力されることになる。つまり、４つのＢＰＤ２１Ａ〜２１Ｄによって、８ＰＳＫ信号光における位相情報が識別され、それぞれ異なるパターンの電気信号に変換されることになる。
【０１６８】
具体的には、光ハイブリッド回路１の出力側の１番目及び２番目のチャネルに第１ＢＰＤ２１Ａが接続されている。つまり、同相関係（Ｉ）にある一対の第１光信号が出力される１番目及び２番目のチャネル（隣接する一対の第１出力チャネル）に第１ＢＰＤ２１Ａが接続されている。
また、光ハイブリッド回路１の出力側の３番目及び４番目のチャネルに第２ＢＰＤ２１Ｂが接続されている。つまり、第１光信号に対して直交位相関係（Ｑ）にある一対の第２光信号が出力される３番目及び４番目のチャネル（隣接する一対の第２出力チャネル）に第２ＢＰＤ２１Ｂが接続されている。
【０１６９】
また、光ハイブリッド回路１の出力側の５番目及び６番目のチャネルに第３ＢＰＤ２１Ｃが接続されている。つまり、第１光信号に対して４５度位相関係（Ｉ＋Ｑ）にある一対の第３光信号が出力される５番目及び６番目のチャネル（隣接する一対の第３出力チャネル）に第３ＢＰＤ２１Ｃが接続されている。
また、光ハイブリッド回路１の出力側の７番目及び８番目のチャネルに第４ＢＰＤ２１Ｄが接続されている。つまり、第１光信号に対して１３５度位相関係（Ｉ−Ｑ）にある一対の第４光信号が出力される７番目及び８番目のチャネル（隣接する一対の第４出力チャネル）に第４ＢＰＤ２１Ｄが接続されている。
【０１７０】
トランスインピーダンスアンプ２７Ａ〜２７Ｄは、フォトダイオード２１Ａ〜２１ＤとＡＤ変換回路２２Ａ〜２２Ｄとの間に設けられている。つまり、トランスインピーダンスアンプ２７Ａ〜２７Ｄは、フォトダイオード２１Ａ〜２１Ｄ及びＡＤ変換回路２２Ａ〜２２Ｄに接続されている。そして、トランスインピーダンスアンプ２７Ａ〜２７Ｄによって、フォトダイオード２１Ａ〜２１Ｄから出力されるアナログ電流信号がアナログ電圧信号（アナログ電気信号）に変換されるようになっている。
【０１７１】
ＡＤ変換回路２２Ａ〜２２Ｄは、フォトダイオード２１Ａ〜２１Ｄから出力され、トランスインピーダンスアンプ２７Ａ〜２７Ｄによって変換されたアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するＡＤ変換回路である。つまり、ＡＤ変換回路２２Ａ〜２２Ｄは、トランスインピーダンスアンプ２７Ａ〜２７Ｄから出力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するようになっている。
【０１７２】
デジタル演算回路２３は、ＡＤ変換回路２２Ａ〜２２Ｄから出力されるデジタル電気信号を用いて、受信信号光の情報を推定するための演算処理を実行するデジタル演算回路（デジタル信号処理回路）である。
なお、上述の第１実施形態と同様に、光ハイブリッド回路１は、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する第１の２：２光カプラ３と、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのうち、第１の２：２光カプラ３が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラ３が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する第２の２：２光カプラ４と、一対の第１出力チャネル、一対の第２出力チャネル、一対の第３出力チャネル及び一対の第４出力チャネルのうち、第１の２：２光カプラ３及び第２の２：２光カプラ４が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラ３及び第２の２：２光カプラ４が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する第３の２：２光カプラ５とを備えるものとして構成すれば良い。
【０１７３】
また、本光ハイブリッド回路１は、第１の２：２光カプラ３、第２の２：２光カプラ４及び第３の２：２光カプラ５が接続されている３対の出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域６〜８、１４を備えるものとして構成すれば良い。
このため、フォトダイオード２１Ａ〜２１Ｄは、多モード干渉カプラ２から出力される第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のいずれかの光信号、第１の２：２光カプラ３から出力される第５光信号、第２の２：２光カプラ４から出力される第６光信号、及び、第３の２：２光カプラ５から出力される第７光信号を、アナログ電気信号に変換することになる。
【０１７４】
本光受信機２０は、上述のように構成されるため、以下のようにして光信号を受信することになる（光受信方法）。
つまり、まず、光ハイブリッド回路１の多モード干渉カプラ（ここでは２：８ＭＭＩカプラ２）を用いて、８ＰＳＫ信号光を同相関係にある一対の第１光信号、同相関係にある一対の第２光信号、同相関係にある一対の第３光信号及び同相関係にある一対の第４光信号に変換する。
【０１７５】
次いで、位相制御領域６〜８、１４によって、前記一対の第１光信号、前記一対の第２光信号、前記一対の第３光信号、前記一対の第４光信号の少なくとも２つの一対の光信号間の位相差を制御する。
次に、第１の光カプラ３（ここでは２：２ＭＭＩカプラ）を用いて、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する。
【０１７６】
また、第２の光カプラ４（ここでは２：２ＭＭＩカプラ）を用いて、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラ３が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する。
また、第３の光カプラ５（ここでは２：２ＭＭＩカプラ）を用いて、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のうち、第１の２：２光カプラ３及び第２の２：２光カプラ４が接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する。
【０１７７】
そして、第１光信号、第２光信号、第３光信号及び第４光信号のいずれかの光信号と、第５光信号と、第６光信号と、第７光信号とを受信する。
なお、光ハイブリッド回路１の詳細については、上述の第１実施形態及びその変形例と同様であるから、ここではその説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる光受信機によれば、光導波路が交差する領域ができないようにして、過剰損失を抑えることができるという利点がある。
【０１７８】
特に、本光受信機によれば、低波長依存性、低位相ズレ特性、低挿入損失であり、コンパクト化、及び、モノリシック集積化に適した４５度ハイブリッドを備える光受信機を実現できるという利点がある。
なお、上述の実施形態及び変形例では、光受信機を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、上述の実施形態の光受信機の構成を備えるものとして光送受信機を構成することもできる。
【０１７９】
また、上述の実施形態及び変形例では、光ハイブリッド回路１が、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）とを備える光半導体素子によって構成されているが、これに限られるものではない。例えば、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）とを備える光半導体素子に、さらに、フォトダイオード（ここではＢＰＤ）２１Ａ〜２１Ｄが集積されていても良い。つまり、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と、光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）と、フォトダイオード（ここではＢＰＤ）２１Ａ〜２１Ｄとが一体に集積されていても良い。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態にかかる光ハイブリッド回路について、図１９を参照しながら説明する。
【０１８０】
本実施形態にかかる光ハイブリッド回路は、上述の第１実施形態のものが８ＰＳＫ信号光及びＬＯ光が時間的に同期させて入力されるようになっているのに対し、差分八位相偏移変調（Ｄ８ＰＳＫ）信号が入力されるようになっている点で異なる。
つまり、本光ハイブリッド回路は、光伝送システムにおいてＤ８ＰＳＫ信号の位相変調情報を識別するために用いられる４５度ハイブリッド回路（以下、４５度ハイブリッドともいう）である。
【０１８１】
このため、図１９に示すように、本光ハイブリッド回路１Ａは、上述の第１実施形態の光ハイブリッド回路１の構成（図１参照）に加え、光遅延回路２５と、入力側に１つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する１：２光カプラ２６とを備える。つまり、本光ハイブリッド回路１Ａは、上述の第１実施形態の光ハイブリッド回路１に含まれる２：８ＭＭＩカプラ２の前段（前端部）に光遅延回路２５を介して１：２光カプラ２６が従属接続された構造になっている。なお、上述の第１実施形態と同様に、光ハイブリッド回路１は、ＭＭＩカプラ２と光カプラ３〜５とを備える光半導体素子によって構成されている。また、図１９では、上述の第１実施形態［図１（Ａ）参照］と同一のものには同一の符号を付している。
【０１８２】
ここで、光遅延回路２５は、上述の第１実施形態の光ハイブリッド回路１に含まれる２：８ＭＭＩカプラ２の入力側の一のチャネルに接続されている。
１：２光カプラ２６は、光遅延回路２５及び２：８ＭＭＩカプラ２の入力側の他のチャネルに接続されている。ここでは、１：２光カプラ２６は１：２ＭＭＩカプラである。
具体的には、２：８ＭＭＩカプラ２の一の入力チャネルと１：２ＭＭＩカプラ２６の一の出力チャネルとを接続する一の光導波路の長さを、２：８ＭＭＩカプラ２の他の入力チャネルと１：２ＭＭＩカプラ２６の他の出力チャネルとを接続する他の光導波路の長さよりも長くしている。
【０１８３】
つまり、２：８ＭＭＩカプラ２の２つの入力ポートと１：２ＭＭＩカプラ２６の２つの出力ポートとを接続する２つの光導波路（アーム）の長さ（光路長）に差が設けられている。
ここでは、一の光導波路の長さを長くして、Ｄ８ＰＳＫ信号パルスの１ビットの遅延に相当する光路長差を設けている。このため、上述の第１実施形態の光ハイブリッド回路１に含まれる２：８ＭＭＩカプラ２の一の入力チャネルに接続された一の光導波路が光遅延回路２５である。
【０１８４】
そして、１：２ＭＭＩカプラ２６の入力側のチャネルに、Ｄ８ＰＳＫ信号光が入力されるようになっている。このため、１：２ＭＭＩカプラ２６の入力側のチャネルは、Ｄ８ＰＳＫ信号光を入力するための入力チャネルである。Ｄ８ＰＳＫ信号光パルスは、１：２ＭＭＩカプラ２６を経由して２つの経路に分けられ、一方のＤ８ＰＳＫ信号光は光遅延回路２５によって１ビット遅延された後、２つのＤ８ＰＳＫ信号光が時間的に同期して２：８ＭＭＩカプラ２に入力されることになる。この場合、２：８ＭＭＩカプラ２の２つの入力チャネルのそれぞれに入力されるＤ８ＰＳＫ信号光の相対位相差は、上述の第１実施形態において説明した８種類の相対位相差Δψのいずれかになる。このため、上述の第１実施形態と同様の２：８ＭＭＩカプラ以降の回路構成によって、それぞれ異なる分岐比を有する出力形態が得られる。したがって、本光ハイブリッド回路１Ａも、上述の第１実施形態の場合と同様に、４５度ハイブリッドとして機能する。
【０１８５】
なお、その他の詳細は、上述の第１実施形態と同様であるから、ここではその説明を省略する。ここで、上述の第１実施形態のものを本実施形態のものに適用するにあたっては、８ＰＳＫ信号光及びＬＯ光を、相対位相差Δψを有する２つのＤ８ＰＳＫ信号光に読み替えて適用すれば良い。
したがって、本実施形態にかかる光ハイブリッド回路によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、光導波路が交差する領域ができないようにして、過剰損失を抑えることができるという利点がある。
【０１８６】
特に、本光ハイブリッド回路によれば、低波長依存性、低位相ズレ特性、低挿入損失であり、コンパクト化、及び、モノリシック集積化に適した４５度ハイブリッドを実現できるという利点がある。さらに、現在コヒーレント光受信機やコヒーレント検波システム等に用いられている４５度ハイブリッドとの互換性にも優れており、コストパフォーマンスの面でも好ましい。
【０１８７】
なお、上述の実施形態では、２：８ＭＭＩカプラ２の前段に設けられる１：２光カプラ２６として１：２ＭＭＩカプラを用いているが、これに限られるものではない。例えば、１：２ＭＭＩカプラの代わりに、Ｙ分岐カプラ、２：２ＭＭＩカプラ、２：２方向性結合器などを用いることもでき、この場合も上述の実施形態の場合と同様に４５度ハイブリッド動作を得ることができる。
【０１８８】
また、上述の実施形態では、上述の第１実施形態及び変形例と同様に、光ハイブリッド回路１Ａが、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）とを備える光半導体素子を含むものとして構成されているが、これに限られるものではない。例えば、光ハイブリッド回路１Ａが、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と、光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）と、光遅延回路２５と、１：２光カプラ２６とを備える光半導体素子によって構成されていても良い。
【０１８９】
また、上述の第１実施形態の変形例［図１４〜図１７参照］は、本実施形態のものにも同様に適用することができる。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態にかかる光受信機、光送受信機、光受信方法について、図２０を参照しながら説明する。
【０１９０】
本実施形態にかかる光受信機は、図２０に示すように、上述の第２実施形態及びその変形例のコヒーレント光受信機２０の構成（図１８参照）に加え、光遅延回路２５と、入力側に１つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する１：２光カプラ２６とを備えるコヒーレント光受信機２０Ａである。
本コヒーレント光受信機２０Ａは、上述の第３実施形態及びその変形例の光ハイブリッド回路１Ａ（Ｄ８ＰＳＫ信号用４５度ハイブリッド；図１９参照）を含むものである。つまり、本コヒーレント光受信機２０Ａは、上述の第２実施形態及びその変形例のコヒーレント光受信機２０に含まれる４５度ハイブリッド１に代えて、上述の第３実施形態及びその変形例の４５度ハイブリッド１Ａを用いたものである。このコヒーレント光受信機２０Ａは、４５度ハイブリッド１Ａによって識別された光信号を電気信号に変換し、デジタル信号処理を行なうようになっている。
【０１９１】
なお、光ハイブリッド回路１Ａの詳細については、上述の第３実施形態及びその変形例（図１９参照）と同様であるから、ここではその説明を省略する。また、光受信機２０の構成及び光受信方法については、上述の第２実施形態及びその変形例（図１８）と同様であるから、ここではその説明を省略する。但し、本光受信機２０Ａには局部発振光発生部は存在しない。ここで、上述の第２実施形態及びその変形例のものを本実施形態のものに適用するにあたっては、８ＰＳＫ信号光及びＬＯ光を、相対位相差Δψを有する２つのＤ８ＰＳＫ信号光に読み替えて適用すれば良い。なお、図２０では、上述の第２実施形態（図１８参照）及び第３実施形態（図１９参照）及び変形例のものと同一のものには同一の符号を付している。
【０１９２】
したがって、本実施形態にかかる光受信機によれば、光導波路が交差する領域ができないようにして、過剰損失を抑えることができるという利点がある。
特に、本光受信機によれば、低波長依存性、低位相ズレ特性、低挿入損失であり、コンパクト化、及び、モノリシック集積化に適した４５度ハイブリッドを備える光受信機を実現できるという利点がある。
【０１９３】
なお、上述の実施形態では、光受信機を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、上述の第２実施形態の変形例と同様に、上述の実施形態の光受信機の構成を備えるものとして光送受信機を構成することもできる。
また、上述の実施形態では、光ハイブリッド回路１Ａが、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）とを備える光半導体素子によって構成されることになるが（第２実施形態参照）、これに限られるものではない。例えば、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）とを備える光半導体素子に、さらに、フォトダイオード（ここではＢＰＤ）２１Ａ〜２１Ｄが集積されていても良い。つまり、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と、光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）と、フォトダイオード（ここではＢＰＤ）２１Ａ〜２１Ｄとが一体に集積されていても良い。
【０１９４】
また、上述の実施形態では、光ハイブリッド回路１Ａが、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と、光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）と、光遅延回路２５と、１：２光カプラ２６とを含む光半導体素子によって構成されることになるが(第３実施形態参照)、これに限られるものではない。例えば、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と、光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）と、光遅延回路２５と、１：２光カプラ２６とを含む光半導体素子に、さらに、フォトダイオード（ここではＢＰＤ）２１Ａ〜２１Ｄが集積されていても良い。つまり、ＭＭＩカプラ２（２Ａ）と、光カプラ３〜５（３Ａ〜５Ａ、３Ｂ〜３Ｂ）と、光遅延回路２５と、１：２光カプラ２６と、フォトダイオード（ここではＢＰＤ）２１Ａ〜２１Ｄとが一体に集積されていても良い。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【０１９５】
以下、上述の各実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた一対の入力チャネルと、同相関係にある一対の第１光信号を出力するための隣接する一対の第１出力チャネルと、同相関係にある一対の第２光信号を出力するための隣接する一対の第２出力チャネルと、同相関係にある一対の第３光信号を出力するための隣接する一対の第３出力チャネルと、同相関係にある一対の第４光信号を出力するための隣接する一対の第４出力チャネルとを備え、八位相偏移変調信号光又は差分八位相偏移変調信号光を、前記同相関係にある一対の第１光信号、前記同相関係にある一対の第２光信号、前記同相関係にある一対の第３光信号及び前記同相関係にある一対の第４光信号に変換する多モード干渉カプラと、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する第１の２：２光カプラと、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する第２の２：２光カプラと、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する第３の２：２光カプラと、
前記第１の２：２光カプラ、前記第２の２：２光カプラ及び前記第３の２：２光カプラが接続されている３対の出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域とを備えることを特徴とする光ハイブリッド回路。
【０１９６】
（付記２）
前記第１の２：２光カプラは、５０：５０の分岐比を有し、
前記第２の２：２光カプラ及び前記第３の２：２光カプラは、８５：１５の分岐比を有することを特徴とする、付記１に記載の光ハイブリッド回路。
（付記３）
前記位相制御領域として、前記一対の第２出力チャネルの一方又は両方に設けられ、前記一対の第２光信号間の位相差が３π／８になるように位相を制御する第１の位相制御領域、前記一対の第３出力チャネルの一方又は両方に設けられ、前記一対の第３光信号間の位相差が５π／８になるように位相を制御する第２の位相制御領域、前記一対の第４出力チャネルの一方又は両方に設けられ、前記一対の第４光信号間の位相差が７π／８になるように位相を制御する第３の位相制御領域、及び、前記一対の第１出力チャネルの一方又は両方に設けられ、前記一対の第１光信号間の位相差がπ／８になるように位相を制御する第４の位相制御領域のうち、少なくとも２つの位相制御領域を備えることを特徴とする、付記１又は２に記載の光ハイブリッド回路。
【０１９７】
（付記４）
前記多モード干渉カプラは、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に８つのチャネルを有する２：８多モード干渉カプラであることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
（付記５）
前記２：８多モード干渉カプラは、対モード干渉に基づく２：８多モード干渉カプラであることを特徴とする、付記４に記載の光ハイブリッド回路。
【０１９８】
（付記６）
前記多モード干渉カプラは、入力側に８つのチャネルを有し、出力側に８つのチャネルを有する８：８多モード干渉カプラであり、前記入力側の８つのチャネルのうち幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた２つのチャネルが光を入力するための入力チャネルであることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
【０１９９】
（付記７）
前記第１の２：２光カプラ、前記第２の２：２光カプラ及び前記第３の２：２光カプラは、多モード干渉カプラ、方向性結合器、二モード干渉カプラのいずれかであることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
（付記８）
前記多モード干渉カプラの入力側の一のチャネルが、八位相偏移変調信号光を入力するための入力チャネルであり、
前記多モード干渉カプラの入力側の他のチャネルが、局部発振光を入力するための入力チャネルであることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
【０２００】
（付記９）
前記多モード干渉カプラの入力側の一のチャネルに接続された光遅延回路と、
前記光遅延回路及び前記多モード干渉カプラの入力側の他のチャネルに接続され、入力側に１つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する１：２光カプラとを備え、
前記１：２光カプラの入力側のチャネルが、差分八位相偏移変調信号光を入力するための入力チャネルであることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
【０２０１】
（付記１０）
前記多モード干渉カプラと、前記第１の２：２光カプラと、前記第２の２：２光カプラと、前記第３の２：２光カプラと、前記位相制御領域とを備え、導波路構造を有する光半導体素子によって構成されることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の光ハイブリッド回路。
【０２０２】
（付記１１）
前記位相制御領域は、テーパ状に導波路幅が変化している位相シフタを備えることを特徴とする、付記１０に記載の光ハイブリッド回路。
（付記１２）
幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた一対の入力チャネルと、同相関係にある一対の第１光信号を出力するための隣接する一対の第１出力チャネルと、同相関係にある一対の第２光信号を出力するための隣接する一対の第２出力チャネルと、同相関係にある一対の第３光信号を出力するための隣接する一対の第３出力チャネルと、同相関係にある一対の第４光信号を出力するための隣接する一対の第４出力チャネルとを備え、八位相偏移変調信号光又は差分八位相偏移変調信号光を、前記同相関係にある一対の第１光信号、前記同相関係にある一対の第２光信号、前記同相関係にある一対の第３光信号及び前記同相関係にある一対の第４光信号に変換する多モード干渉カプラと、前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換する第１の２：２光カプラと、前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換する第２の２：２光カプラと、前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有し、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換する第３の２：２光カプラと、前記第１の２：２光カプラ、前記第２の２：２光カプラ及び前記第３の２：２光カプラが接続されている３対の出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域とを備える光ハイブリッド回路と、
前記多モード干渉カプラから出力される前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかの光信号、前記第１の２：２光カプラから出力される前記第５光信号、前記第２の２：２光カプラから出力される前記第６光信号、及び、前記第３の２：２光カプラから出力される前記第７光信号を、アナログ電気信号に変換するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードから出力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するＡＤ変換回路と、
前記ＡＤ変換回路から出力されるデジタル電気信号を用いて演算処理を実行するデジタル演算回路とを備えることを特徴とする光受信機。
【０２０３】
（付記１３）
前記フォトダイオードに接続されるトランスインピーダンスアンプを備え、
前記ＡＤ変換回路は、前記フォトダイオードから出力され、前記トランスインピーダンスアンプを介して入力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するように構成されることを特徴とする、付記１２に記載の光受信機。
【０２０４】
（付記１４）
前記多モード干渉カプラの入力側の一のチャネルが、八位相偏移変調信号光を入力するための入力チャネルであり、
前記多モード干渉カプラの入力側の他のチャネルが、局部発振光を入力するための入力チャネルであり、
前記多モード干渉カプラの入力側の他のチャネルに局部発振光を入力するための局部発振光発生部を備えることを特徴とする、付記１２又は１３に記載の光受信機。
【０２０５】
（付記１５）
前記光ハイブリッド回路が、
前記多モード干渉カプラの入力側の一のチャネルに接続された光遅延回路と、
前記光遅延回路及び前記多モード干渉カプラの入力側の他のチャネルに接続され、入力側に１つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する１：２光カプラとを含み、
前記１：２光カプラの入力側のチャネルが、差分八位相偏移変調信号光を入力するための入力チャネルであることを特徴とする、付記１２又は１３に記載の光受信機。
【０２０６】
（付記１６）
前記光ハイブリッド回路が、前記多モード干渉カプラと、前記第１の２：２光カプラと、前記第２の２：２光カプラと、前記第３の２：２光カプラと、前記位相制御領域とを備える光半導体素子によって構成されることを特徴とする、付記１２〜１５のいずれか１項に記載の光受信機。
【０２０７】
（付記１７）
前記光ハイブリッド回路が、前記多モード干渉カプラと、前記第１の２：２光カプラと、前記第２の２：２光カプラと、前記第３の２：２光カプラと、前記位相制御領域と、前記光遅延回路と、前記１：２光カプラとを備える光半導体素子によって構成されることを特徴とする、付記１５に記載の光受信機。
【０２０８】
（付記１８）
前記光半導体素子に、さらに前記フォトダイオードが集積されていることを特徴とする、付記１６又は１７に記載の光受信機。
（付記１９）
付記１２〜１８のいずれか１項に記載の光受信機の構成を備えることを特徴とする光送受信機。
【０２０９】
（付記２０）
幅方向中心位置に対して対称な位置に設けられた一対の入力チャネルと、同相関係にある一対の第１光信号を出力するための隣接する一対の第１出力チャネルと、同相関係にある一対の第２光信号を出力するための隣接する一対の第２出力チャネルと、同相関係にある一対の第３光信号を出力するための隣接する一対の第３出力チャネルと、同相関係にある一対の第４光信号を出力するための隣接する一対の第４出力チャネルとを備える多モード干渉カプラを用いて、八位相偏移変調信号光又は差分八位相偏移変調信号光を前記同相関係にある一対の第１光信号、前記同相関係にある一対の第２光信号、前記同相関係にある一対の第３光信号及び前記同相関係にある一対の第４光信号に変換し、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、少なくとも２つの一対の出力チャネルの一方又は両方に設けられた位相制御領域によって、前記一対の第１光信号、前記一対の第２光信号、前記一対の第３光信号、前記一対の第４光信号の少なくとも２つの一対の光信号間の位相差を制御し、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する第１の２：２光カプラを用いて、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかを、直交位相関係にある一対の第５光信号に変換し、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する第２の２：２光カプラを用いて、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、４５度位相関係にある一対の第６光信号に変換し、
前記一対の第１出力チャネル、前記一対の第２出力チャネル、前記一対の第３出力チャネル及び前記一対の第４出力チャネルのうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルのいずれかに接続されており、入力側に２つのチャネルを有し、出力側に２つのチャネルを有する第３の２：２光カプラを用いて、前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のうち、前記第１の２：２光カプラ及び前記第２の２：２光カプラが接続されている出力チャネル以外の出力チャネルから出力される光信号のいずれかを、１３５度位相関係にある一対の第７光信号に変換し、
前記第１光信号、前記第２光信号、前記第３光信号及び前記第４光信号のいずれかの光信号と、前記第５光信号と、前記第６光信号と、前記第７光信号とを受信することを特徴とする光受信方法。
【符号の説明】
【０２１０】
１，１Ａ  光ハイブリッド回路
２，２Ａ  ＭＭＩカプラ（２：４ＭＭＩカプラ）
３  光カプラ（２：２ＭＭＩカプラ；第１の光カプラ）
４  光カプラ（２：２ＭＭＩカプラ；第２の光カプラ）
５  光カプラ（２：２ＭＭＩカプラ；第３の光カプラ）
３Ａ〜５Ａ  方向性結合器（２：２方向性結合器；光カプラ）
３Ｂ〜５Ｂ  二モード干渉カプラ（２：２二モード干渉カプラ；光カプラ）
６  位相制御領域（第１の位相制御領域）
７  位相制御領域（第２の位相制御領域）
８  位相制御領域（第３の位相制御領域）
９  位相シフタ
９Ａ  幅狭テーパ導波路型位相シフタ
９Ｂ  幅広テーパ導波路型位相シフタ
１０  ＩｎＰ基板
１１  ＧａＩｎＡｓＰコア層
１２  ＩｎＰクラッド層
１３  光半導体素子
１４  位相制御領域（第４の位相制御領域）
２０，２０Ａ  コヒーレント光受信機
２１Ａ〜２１Ｄ  フォトダイオード（光電変換部；ＢＰＤ）
２２Ａ〜２２Ｄ  ＡＤ変換回路（ＡＤ変換部）
２３  デジタル演算回路（デジタル演算部）
２４  局部発振光発生部（ＬＯ光源）
２５  光遅延回路
２６  １：２光カプラ
２７Ａ〜２７Ｄ  トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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