(57)【要約】      （修正有）【課題】多機能導波路格子を有するコヒーレント光検出器を提供する。【解決手段】導波路格子３４２は、光ファイバ・カプラ３２０の機能、偏波スプリッタの機能、および２つの直交偏波のそれぞれに対して１つずつ計２つのパワー・スプリッタの機能などの少なくとも３つの異なる機能を提供する。コヒーレント光検出器３００は、様々な形態の偏波分割多重（ＰＤＭ）ＱＡＭ変調および／またはＰＳＫ変調の光通信信号を復調するのに使用することができる。【選択図】図３
2014003630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導波路格子と、
前記第１の導波路格子に接続される第１の複数の導波路と、
第１の光カプラと、
を含み、
前記第１の複数の導波路は、第１の導波路と、前記第１の導波路格子で前記第１の導波路と同一直線上にある第２の導波路とを含み、
前記第１の導波路格子は、前記第１の導波路格子に印加される第１の光信号の第１の偏波の光パワーを分離し、前記第１の光信号の前記第１の偏波の前記光パワーを前記第１および第２の導波路に結合するように構成され、
前記第１および第２の導波路は、前記第１の光カプラの第１の側に接続され、
前記第１の導波路は、前記第１の導波路格子と前記第１の光カプラとの間に第１の長さを有し、
前記第２の導波路は、前記第１の導波路格子と前記第１の光カプラとの間に第２の長さを有し、前記第２の長さは前記第１の長さと異なる、装置。
【請求項２】
前記第１の光信号が第１の搬送波波長を有する成分を含むとき、前記第１の導波路格子は、前記成分の前記第１の偏波の光パワーを分離し、前記成分の前記第１の偏波の前記光パワーを前記第１および第２の導波路に結合するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の複数の導波路は、前記第１の導波路格子で前記第１および第２の導波路と直交する第３の導波路をさらに含み、
前記第１の導波路格子は、前記第１の光信号の第２の偏波の光パワーを第３の導波路に結合するようにさらに構成され、前記第２の偏波は、前記第１の偏波と直交する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の複数の導波路は、前記第１の導波路格子で前記第３の導波路と同一直線上にある第４の導波路をさらに含み、
前記第１の導波路格子は、前記第１の光信号の前記第２の偏波の前記光パワーを分離し、前記第１の光信号の前記第２の偏波の前記光パワーを前記第３および第４の導波路に結合するようにさらに構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
第２の光カプラをさらに含み、
前記第３および第４の導波路は、前記第２の光カプラの第１の側に接続され、
前記第３の導波路は、前記第１の導波路格子と前記第２の光カプラとの間に前記第１の長さを有し、
前記第４の導波路は、前記第１の導波路格子と前記第２の光カプラとの間に前記第２の長さを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の光信号は、光学シンボル周期によって特徴づけられ、
前記第１および第２の長さの導波路を通る光信号伝搬時間の差は、ほぼ前記光学シンボル周期である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の光カプラの第２の側および前記第２の光カプラの第２の側に結合される複数の光検出器をさらに含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の光信号が、偏波分割多重（ＰＤＭ）差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）信号であるとき、前記光検出器は、前記ＰＤＭ  ＤＰＳＫ信号によって搬送されるデータを示す電気信号を生成するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の光信号が、偏波分割多重（ＰＤＭ）差動直交位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）信号であるとき、前記光検出器は、前記ＰＤＭ  ＤＱＰＳＫ信号によって搬送されるデータを示す電気信号を生成するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の光信号は、光学シンボル周期によって特徴づけられ、
前記第１および第２の長さの導波路を通る光信号伝搬時間の差は、ほぼ前記シンボル周期である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記光カプラの第２の側に結合される２つの光検出器をさらに含み、前記第１の光信号が、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）信号であるとき、前記２つの光検出器は、前記ＤＰＳＫ信号によって搬送されるデータを示す電気信号を生成するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記光カプラの第２の側に結合される４つの光検出器をさらに含み、前記第１の光信号が、差動直交位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）信号であるとき、前記４つの光検出器は、前記ＤＱＰＳＫ信号によって搬送されるデータを示す電気信号を生成するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の格子は、周期的な２次元パターンを形成する複数の空洞部または穴を表面上に有するリッジ導波路を含み、
前記装置は、前記第１の光信号を前記表面に印加するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の導波路格子および前記第１の複数の導波路が、モノリシック光電集積回路内に実装される、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
第１の導波路格子と、
前記第１の導波路格子に接続される第１の複数の導波路と、
第２の導波路格子と、
前記第２の導波路格子に接続される第２の複数の導波路と、
を含み、
前記第１の複数の導波路は、第１の導波路と、前記第１の導波路格子で前記第１の導波路と同一直線上にある第２の導波路とを含み、
前記第１の導波路格子は、前記第１の導波路格子に印加される第１の光信号の第１の偏波の光パワーを分離し、前記第１の光信号の前記第１の偏波の前記光パワーを前記第１の複数の導波路の前記第１および第２の導波路に結合するように構成され、
前記第２の複数の導波路は、第１の導波路と、前記第２の導波路格子で前記第１の導波路と同一直線上にある第２の導波路とを含み、
前記第２の導波路格子は、前記第２の導波路格子に印加される第２の光信号の第１の偏波の光パワーを分離し、前記第２の光信号の前記第１の偏波の前記光パワーを前記第２の複数の導波路の前記第１および第２の導波路に結合するように構成される、装置。
【請求項１６】
前記第１の複数の導波路は、前記第１の導波路格子で、前記第１の複数の導波路の前記第１および第２の導波路と直交し、互いに同一直線上にある第３の導波路および第４の導波路を含み、
前記第２の複数の導波路は、前記第２の導波路格子で、前記第２の複数の導波路の前記第１および第２の導波路と直交し、互いに同一直線上にある第３の導波路および第４の導波路を含み、
前記第１の導波路格子は、前記第１の光信号の第２の偏波の光パワーを分離し、前記第１の光信号の前記第２の偏波の前記光パワーを前記第１の複数の導波路の前記第３および第４の導波路に結合するようにさらに構成され、
前記第２の導波路格子は、前記第２の光信号の第２の偏波の光パワーを分離し、前記第２の光信号の前記第２の偏波の前記光パワーを前記第２の複数の導波路の前記第３および第４の導波路に結合するようにさらに構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第１、第２、第３、および第４の光カプラをさらに含み、
前記第１の複数の導波路の前記第１の導波路および前記第２の複数の導波路の前記第１の導波路は、前記第１の光カプラの第１の側に接続され、
前記第１の複数の導波路の前記第２の導波路および前記第２の複数の導波路の前記第２の導波路は、前記第２の光カプラの第１の側に接続され、
前記第１の複数の導波路の前記第３の導波路および前記第２の複数の導波路の前記第３の導波路は、前記第３の光カプラの第１の側に接続され、
前記第１の複数の導波路の前記第４の導波路および前記第２の複数の導波路の前記第４の導波路は、前記第４の光カプラの第１の側に接続される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１および第２の複数の導波路の前記第１、第２、第３、および第４の導波路は、前記対応する導波路格子と前記対応する光カプラとの間にそれぞれ等しい長さを有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の複数の導波路の前記第２の導波路は、第１の移相器を含み、
前記第２の複数の導波路の前記第３の導波路は、第２の移相器を含み、
前記装置は、前記第１、第２、第３、および第４の光カプラの第２の側に結合される複数の光検出器をさらに含み、
前記第１の光信号が、偏波分割多重（ＰＤＭ）直交振幅変調（ＱＡＭ）信号であり、
前記第２の光信号が、局部発振器信号であり、
かつ、前記第１および第２の移相器のそれぞれが、対応する位相差を約９０度に設定するとき、
前記光検出器は、前記ＰＤＭ  ＱＡＭ信号によって搬送されるデータを示す電気信号を生成するように構成される、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願の主題は、２００８年８月２８日に出願した「Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ」という名称の米国特許出願第１２／２２９，９８３号の主題、および２００８年１２月１８日に出願した「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｉｘｅｒ  ｆｏｒ  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  Ｓｉｇｎａｌｓ」という名称の米国特許出願第１２／３３８，４９２号の主題に関連し、そのどちらも参照によってその全体が本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、光通信装置に関し、より具体的には、限定しないが、光受信機用のコヒーレント検出器に関する。
【０００３】
本セクションは、（１つまたは複数の）本発明のより十分な理解を容易にするのに役立つ可能性がある態様を紹介する。したがって、本セクションの記述は、この観点から読まれるべきであり、何が先行技術で、または何が先行技術でないかを認めるものとして理解されるべきでない。
【０００４】
コヒーレント光検出方式は、光信号の振幅だけでなく、信号の偏波および位相も検出することができる。これらの能力は、その様々な形態（例えば差動ＰＳＫ（ＤＰＳＫ）および差動直交ＰＳＫ（ＤＱＰＳＫ））で、直交振幅変調（ＱＡＭ）および位相偏移変調（ＰＳＫ）などの、偏波分割多重およびスペクトル的に効率的な変調フォーマットの使用に適合するコヒーレント光検出を行う。インコヒーレント検出器に比べて、コヒーレント光検出器は、比較的容易な波長同調性と、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）システム内の隣接するチャネルからの干渉の良好な除去と、現代デジタル信号処理技術の効果的な適用のための電磁場から電気信号への線形変換と、偏波分割多重を使用する機会とを提供する。その結果、現在、コヒーレント光検出器が、活発に開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，０６５，２７２号
【特許文献２】米国特許第７，０５８，２５９号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０１５２３６２号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／０１５２３６３号
【特許文献５】米国特許第７，３４３，１０４号
【発明の概要】
【０００６】
複数の導波路が導波路格子に接続される、立体回路を有するコヒーレント光検出器の様々な実施形態を本明細書に開示する。代表的な実施形態において、導波路格子は、光ファイバ・カプラの機能、偏波スプリッタの機能、および２つの直交偏波のそれぞれに対して１つずつ計２つのパワー・スプリッタの機能などの少なくとも３つの異なる機能を提供する。コヒーレント光検出器の様々な実施形態は、様々な形態の偏波分割多重（ＰＤＭ）ＱＡＭ変調および／またはＰＳＫ変調の光通信信号を復調するのに使用することができる。
【０００７】
一実施形態によれば、第１の導波路格子と、第１の導波路格子に接続される第１の複数の導波路とを有する装置が提供される。第１の複数は、第１の導波路と、第１の導波路格子で第１の導波路と同一直線上にある第２の導波路とを含む。第１の導波路格子に印加される第１の光信号の第１の偏波の光パワーは、第１の導波路格子によって分離され、第１および第２の導波路に結合される。第１の光信号が第１の搬送波波長を有する成分を含むとき、その成分の第１の偏波の光パワーは、第１の導波路格子によって分離され、第１および第２の導波路に結合される。
【０００８】
本発明の様々な実施形態の他の態様、特徴、および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面より、例を用いて、より十分に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による、差動光検出器を概略的に示す図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による、差動光検出器を概略的に示す図である。
【図２】本発明の別の実施形態による、差動光検出器の概略上面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施形態による、コヒーレント光検出器の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１Ａ〜Ｂは、本発明の一実施形態による差動光検出器１００を概略的に示す。より具体的には、図１Ａは、検出器１００の概略上面図を示す。図１Ｂは、検出器１００の光ファイバ結合領域１４０の拡大上面図を示す。検出器１００は、例えば、偏波分割多重（ＰＤＭ）通信信号の光差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）復調に使用することができる。その代わりに、またはそれに加えて、検出器１００は、偏波に依存しない方法で、非ＰＤＭ  ＤＰＳＫ通信信号の復調に使用することができる。当技術分野で既知のように、ＤＰＳＫ復調器は、光ＤＰＳＫ信号を強度変調信号に変換するように動作し、通常、光ファイバ通信ネットワークの受信機で使用される。本明細書で使用する用語「ＰＤＭ信号」は、同じ波長を有するが偏波の直交状態にある２つの独立変調成分を含む光信号のことをいう。
【００１１】
検出器１００は、２つの２ｘ２光カプラ１２０ａ〜ｂを介して、４つの光検出器（例えばフォトダイオード）１３０ａ〜ｄに光結合する立体回路１１０を有する。一実施形態において、立体回路１１０、光カプラ１２０ａ〜ｂ、および光検出器１３０ａ〜ｄは全て、例えば先に引用した米国特許出願第１２／２２９，９８３号に開示した集積技術を使用するモノリシック光電集積回路（ＰＩＣ）内に実装される。同様に、他の既知の集積技術を使用することができる。
【００１２】
図１Ｂを参照すれば、立体回路１１０の結合領域１４０は、導波路格子１４２を有する。代表的な実施形態において、格子１４２は、リッジ導波路の上面内にエッチングされ、またはその上に形成される複数の空洞部、柱状部、および／または穴１４４を含み、２次元の矩形または方形のパターンを形成する。格子１４２の４辺のそれぞれは、リッジ導波路１１２ａ〜ｄの対応する導波路に接続される。結合領域１４０において、導波路１１２ａ〜ｂは、互いに同一直線上にあり、同様に互いに同一直線上にある導波路１１２ｃ〜ｄと直交する。格子１４２として使用することができる格子は、例えば、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第７，０６５，２７２号に開示されている。
【００１３】
検出器１００において、格子１４２は、（１）光ファイバ・カプラの機能、（２）偏波スプリッタの機能、および（３）光入力信号の２つの直交偏波のそれぞれに対して１つずつ計２つのパワー・スプリッタの機能などの少なくとも３つの異なる機能を提供する。より具体的には、格子１４２が、例えば格子の上面に対して直交方向（すなわち図１Ａ〜Ｂの平面に垂直）に向くシングル・モード光ファイバに物理的に当接するとき、光ファイバからの光は、比較的低損失で、光ファイバから導波路１１２ａ〜ｄに結合し、したがって、これは格子１４２の光ファイバ・カプラ機能である。光ファイバ内の光が、Ｘ偏波成分およびＹ偏波成分などの２つの偏波成分を有するとき、Ｘ偏波成分は導波路１１２ａ〜ｂに結合し、Ｙ偏波成分は導波路１１２ｃ〜ｄに結合し、したがって、これは格子１４２の偏波スプリッタ機能である。Ｘ偏波の結合された光パワーは、導波路１１２ａ〜ｂ間でほぼ均等に分割され、したがって、これはＸ偏波に対する格子１４２のパワー・スプリッタ機能である。同様に、Ｙ偏波の結合された光パワーは、導波路１１２ｃ〜ｄ間でほぼ均等に分割され、したがって、これはＹ偏波に対する格子１４２のパワー・スプリッタ機能である。光入力信号が単一の搬送波波長を有するとき、上述の機能の３つ全ては、その搬送波波長を有する信号成分に適用されることに留意されたい。光入力信号が多重搬送波波長を有するとき、異なる搬送波波長に対応する信号成分のそれぞれは、上述の３つの機能のそれぞれを受ける。
【００１４】
格子１４２の光ファイバ結合効率は、空洞部または穴１４４の対応する適当なパターンを使用することによって、任意の選択された波長またはある範囲の波長に対して最適化することができる。例えば、先に引用した米国特許第７，０６５，２７２号は、約１５００ｎｍから約１６００ｎｍの間の波長を有する光を効率的に結合するのに使用することができるパターンを開示する。他の波長の効率的な結合に適する格子を得るために、例えば格子内の空洞部または穴の周期性を適当に変えることによって、開示したパターンを変更することができることを当業者は理解されたい。
【００１５】
立体回路１１０の代表的な実施形態において、当接する光ファイバからのＸ偏波は、対応する横電場（ＴＥ）導波路モードとして導波路１１２ａ〜ｂのそれぞれに効率的に結合し、導波路１１２ａ〜ｂのそれぞれに沿って伝搬する。Ｘ偏波は、導波路１１２ｃ〜ｄに比較的非効率的に結合するが、この結合は、実用上完全に無視できる。同様に、当接する光ファイバからのＹ偏波は、（ｉ）対応するＴＥ導波路モードとして導波路１１２ｃ〜ｄのそれぞれに効率的に結合し、（ｉｉ）導波路１１２ａ〜ｂへの結合は無視できる。
【００１６】
図１Ａを参照すれば、格子１４２に印加される光通信信号のＸおよびＹ偏波のそれぞれに対して、２つの検出器１００は連続するビットの位相を比較することによってＤＰＳＫ復調を達成する。例えば、格子１４２は、入力ＤＰＳＫ信号のＸ偏波を２つのビームに分離し、それらのビームをそれぞれ導波路１１２ａ〜ｂに結合し、導波路１１２ａ〜ｂは、それらのビームを２ｘ２光カプラ１２０ａに導く。導波路１１２ａ〜ｂは、２つのビームが光カプラ１２０ａの入力側に到達するとき、ＤＰＳＫ信号の光学シンボル周期（ビット長）に対応する時間遅延を招く光路差を有する。光カプラ１２０ａは、受信ビームをコヒーレントに再結合させ、ＤＰＳＫ信号の隣接する光学ビットに対応する２つの光干渉信号を生成する。２つの干渉信号は、光カプラ１２０ａの出力側に結合する、光検出器１３０ａ〜ｂにそれぞれ印加される。光検出器１３０ａ〜ｂは、干渉信号のそれぞれを対応する強度変調電気信号に変換する。一実施形態において、光検出器１３０ａ〜ｂは、当技術分野で既知のように、平衡検出方式を実施するために電気的に接続される。入力ＤＰＳＫ信号のＹ偏波は、Ｘ偏波と同様に検出器１００内で処理されるが、導波路１１２ｃ〜ｄ、２ｘ２光カプラ１２０ｂ、および光検出器１３０ｃ〜ｄを有する検出器部分で処理される。
検出器１００がＰＤＭ光通信信号を受信すると、光検出器１３０ａ〜ｂによって生成される電気信号は、ＰＤＭデータ流のうちの１つに対応するように取り扱われ、光検出器１３０ｃ〜ｄによって生成される電気信号は、ＰＤＭデータ流のうちの別の１つに対応するように取り扱われる。検出器１００が非ＰＤＭ信号を受信すると、光検出器１３０ａ〜ｂおよび１３０ｃ〜ｄによって生成される電気信号は、互いに加えられ、光通信信号の偏波の状態からほぼ独立する応答をすることができる。
【００１７】
導波路１１２ａおよび１１２ｃは、交差し、導波路交差部１１４を形成する。導波路交差部１１４における導波路１１２ａと１１２ｃとの間の角度は、通常、約８０から約１００度の間である。一実施形態において、導波路１１２ａと１１２ｃとの間の信号漏洩を低減するために、導波路交差部１１４は、例えば、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第７，０５８，２５９号に開示されているように、１つまたは複数の多重モード干渉（ＭＭＩ）レンズを含む。
【００１８】
遠隔送信機と検出器１００との間の光通信リンクは、ＤＰＳＫ信号が導波路格子１４２に印加される前に、ＤＰＳＫ信号に対して全体的に無制御の偏波回転を課す。しかし、当技術分野で既知のように、その偏波回転を十分に補償し、検出器１００を有する受信機がＤＰＳＫ信号によって搬送される２つの独立したＰＤＭデータ流を完全に再生することができるように光検出器１３０ａ〜ｄによって生成される電気信号を処理するのに、デジタル信号処理（ＤＳＰ）技術を使用することができる。必要な偏波回転補償を達成するように適合することができる代表的なＤＳＰ技術は、例えば、どちらも参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許出願公開第２００８／０１５２３６２号および第２００８／０１５２３６３号に開示されている。
【００１９】
図２は、本発明の別の実施形態による、異なる光検出器２００の概略上面図を示す。例えば、ＰＤＭ通信信号の光差動直交位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）復調、または非ＰＤＭ通信信号の偏波非応答復調（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に対して、検出器２００を使用することができる。当技術分野で既知のように、ＤＱＰＳＫ変調は、信号空間ダイアグラム上の、原点を中心とする円上に等置される４点間の遷移を使用する。様々な起こり得る遷移に対応する４つの異なる位相増分（すなわち０、９０、１８０、および−９０度）によって、ＤＱＰＳＫは、１遷移につき２ビットを符号化する。
【００２０】
検出器１００と同様に、検出器２００は、立体回路１１０を使用する。しかし、検出器２００では、立体回路１１０は２ｘ２光カプラ１２０ａ〜ｂではなく２つの２ｘ４光カプラ２２０ａ〜ｂに光結合する点で、検出器２００は、検出器１００と異なる。それぞれの光カプラ２２０の４つの出力ポートは、４つの対応する光検出器２３０に結合する。ＤＱＰＳＫ信号の復調において光学的９０度の組合せとして作用する２ｘ４光カプラの使用は、例えば、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第７，３４３，１０４号に開示されている。簡潔に言えば、２ｘ４光カプラへの２つの入力信号は、その中で干渉し、干渉信号が現れる（１つまたは複数の）出力ポートが入力信号間の位相差に依存するようにする。その結果、２ｘ４光カプラ２２０に結合する４つの光検出器２３０によって生成される信号は、２つの連続する光ＤＱＰＳＫシンボル間の位相増分、すなわちそれによって符号化された対応する２ビットを一義的に決定するのに使用することができる。
【００２１】
検出器２００において、立体回路１１０は、図１を参照して上述したように偏波分離を行う。光カプラ２２０ａおよびそれに結合する４つの光検出器２３０は、格子１４０に印加されるＤＱＰＳＫ通信信号のＸ偏波の復調を行う。同様に、光カプラ２２０ｂおよびそれに結合する４つの光検出器２３０は、そのＤＱＰＳＫ通信信号のＹ偏波の復調を行う。
【００２２】
図３は、本発明のさらに別の実施形態によるコヒーレント光検出器３００の概略上面図を示す。検出器３００は、例えば、ＰＤＭ通信信号の光直交位相偏移変調（ＱＰＳＫ）またはＱＡＭ受信に使用することができる。当技術分野で既知のように、ＱＰＳＫ変調は、信号空間ダイアグラム上の、原点を中心とする円上に等置される４点を使用する。ＱＡＭ変調は、互いに約９０度だけ位相が異なる２つの搬送波を使用する。これらの波は、通常、ＱＡＭ信号の同位相および直交位相成分と呼ばれる。ＱＰＳＫ変調は、ＱＡＭ変調の特別な場合とみなすことができ、しばしば４−ＱＡＭと呼ばれる。ＱＡＭシンボルによって符号化されるビットの数は、信号空間サイズに依存し、１光学シンボルにつき２つ、３つ、またはそれより多いビットとすることができる。
【００２３】
検出器３００は、４つの２ｘ２光カプラ３２０ａ〜ｄを介して、８つの光検出器３３０に光結合する立体回路３１０を有する。検出器３００の光カプラ３２０および光検出器３３０は、検出器１００（図１を参照）の光カプラ１２０および光検出器１３０にそれぞれ類似する。立体回路１１０と異なり、立体回路３１０は、それぞれが導波路格子１４２（図１Ｂを参照）と同様の導波路格子３４２を有する２つの結合領域３４０ａ〜ｂを有する。それぞれの導波路格子３４２は、４つの対応する導波路３１２に接続される。図３は、縮尺なしで描かれ、それぞれの格子３４２において、対応する導波路３１２は、例えば図１Ｂに示したように、直交して／同一直線上に配置されることに留意されたい。
【００２４】
全ての導波路３１２は、対応する導波路格子３４２と対応する光カプラ３２０の入力側との間で同じ径路長を有する。導波路３１２ｄ〜ｅのそれぞれは、移相器３１６ａ〜ｂの対応する１つを有する。一実施形態において、それぞれの移相器３１６は、対応する導波路３１２のコア上に積層される電極を含む。電極がバイアスされると、バイアスによって生成される電場は、導波路コアの材料の屈折率の対応する変化を誘発し、その変化が、導波路に沿って進行する光波の位相偏移を変化させる。光検出器３３０および移相器３１６に接続される電気導線は、見通しを良くするために、図３では省略される。立体回路３１０は、それぞれが立体回路１１０（図１を参照）の導波路交差部１１４に類似する２つの導波路交差部３１４を有する。
【００２５】
動作中、結合領域３４０ａ〜ｂは、受信される（例えばＱＡＭ）光通信信号および局部発振器（ＬＯ）信号をそれぞれ検出器３００に結合するのに使用される。代表的な結合構成において、光通信信号を搬送する光ファイバが、結合領域３４０ａ内の導波路格子３４２ａに当接する。ＬＯ信号を搬送する別の光ファイバが、同様に、結合領域３４０ｂ内の導波路格子３４２ｂに当接する。両光ファイバは、立体回路３１０の平面に垂直（すなわち図３の平面に垂直）に向く。
【００２６】
検出器３００の代表的な構成において、ＬＯ信号の偏波は、電場ベクトルが導波路格子３４２ｂの対角線と平行になるように選ばれる。偏波のこの状態によって、ほぼ等しいＬＯパワーが導波路３１２ｂ、ｄ、ｅ、ｇのそれぞれに結合されることを当業者は理解されたい。移相器３１６ａ〜ｂのそれぞれは、バイアスされ、導波路格子３４２ｂから光カプラ３２０ｂおよび３２０ｃの対応する１つに導かれるＬＯ信号に、９０度位相偏移を施す。移相器３１６ｂを有する１つの目的は、導波路３１２ａ〜ｂを有する２つの干渉計アーム間の相対位相偏移が、３１２ｅ〜ｆを有する２つの干渉計アーム間の相対位相偏移プラスまたはマイナス９０度に確実に等しくすることである。同様に、移相器３１６ａの１つの目的は、導波路３１２ｃ〜ｄを有する２つの干渉計アーム間の相対位相偏移が、導波路３１２ｇ〜ｈを有する２つの干渉計アーム間の相対位相偏移プラスまたはマイナス９０度に確実に等しくすることである。一実施形態において、移相器３１６ａを、導波路３１２ｄから導波路３１２ｃ、３１２ｇ、または３１２ｈに動かすことができる。同様の再配置が、移相器３１６ｂで可能である。より一般的には、検出器１００の様々な実施形態は、それらの移相器が異なる偏波を処理する干渉計に関係する限り、様々に配置される２つの移相器を有することができる。
【００２７】
一実施形態において、検出器３００内の８つの光検出器３３０は、例えば、先に引用した米国特許出願第１２／２２９，９８３号および第１２／３３８，４９２号、ならびに米国特許出願公開第２００８／０１５２３６２号および第２００８／０１５２３６３号に開示されているように、電気的に接続され、４つの平衡光検出器対を形成する。より具体的には、それぞれの平衡光検出器対は、同じ光カプラ３２０に結合する２つの光検出器３３０を有する。光カプラ３２０ａに結合する平衡光検出器対は、格子３４２ａに印加される光通信信号のＸ偏波成分と、格子３４２ｂに印加されるＬＯ信号のＸ偏波成分との干渉によって生成される光信号を検出する。光カプラ３２０ｂに結合する平衡光検出器対は、格子３４２ａに印加される光通信信号のＹ偏波成分と、格子３４２ｂに印加されるＬＯ信号の９０度位相偏移させたＹ偏波成分との干渉によって生成される光信号を検出する。光カプラ３２０ｃに結合する平衡光検出器対は、格子３４２ａに印加される光通信信号のＸ偏波成分と、格子３４２ｂに印加されるＬＯ信号の９０度位相偏移させたＸ偏波成分との干渉によって生成される光信号を検出する。光カプラ３２０ｄに結合する平衡光検出器対は、格子３４２ａに印加される光通信信号のＹ偏波成分と、格子３４２ｂに印加されるＬＯ信号のＹ偏波成分との干渉によって生成される光信号を検出する。その結果、検出器３００のこれら４つの平衡光検出器対は、格子３４２ａに印加される光通信信号の（ｉ）Ｘ偏波の同相成分ＩＸ、（ｉｉ）Ｙ偏波の直交位相成分ＱＹ、（ｉｉｉ）Ｘ偏波の直交位相成分ＱＸ、および（ｉｖ）Ｙ偏波の同相成分ＩＹをそれぞれ測定する。
【００２８】
本発明は、他の特定の装置および／または方法で実施することができる。上述した実施形態は、全ての点において単なる例示とみなされるべきであり、限定的なものではない。
特に、本発明の範囲は、本明細書内の説明および図よりもむしろ添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意図および均等性の範囲内で行う全ての変更は、その範囲内に包含されるべきである。例えば、本発明の様々なコヒーレント光検出器は、ＰＤＭ信号に関連して説明したが、本発明のいつくかの原理は、非ＰＤＭ信号の復調にも適用できる。様々なコヒーレント光検出器は、対応するモノリシックＰＩＣとして実装することができ、ほぼ平面の受信機カードまたは回路としての実装を含む。一実施形態において、本発明の立体回路は、シリコン導波路を使用して実装することができる。本発明の実施形態は、リッジ導波路に関連して説明したが、他のタイプの導波路も使用することができる。ファイバ・リンク内の偏波回転を十分に補償し、光受信機が受信光通信信号によって搬送される２つの独立したＰＤＭデータ流を完全に再生することができるようにコヒーレント光検出器の光検出器によって生成される電気信号を処理するのに、既知のＤＳＰ技術を使用することができる。
【００２９】
説明および図面は、本発明の原理を例示するにすぎない。したがって、当業者は、本明細書に明確に説明または表示していないが、本発明の原理を具体化し、その思想および範囲内に含まれる様々な構成を考案することができることを理解されたい。さらに、本明細書に列挙した全ての例は、主に、本発明の原理および当技術の促進に本発明者（ら）が貢献した概念を読者が理解するのを助ける教育上の目的のためだけのものであることを意図していることは明白であり、そうした具体的に列挙した例および条件に限定しないものと解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態ならびにその具体的な例を本明細書に列挙した全ての記述は、その均等物を含むことを意図する。
【００３０】
本明細書のいかなるブロック図も、本発明の原理を具体化する例示的な回路の概念図を示すことを当業者なら理解するはずである。同様に、あらゆるフロー・チャート、フロー・ダイアグラム、状態遷移ダイアグラム、疑似コードなどは、コンピュータ可読媒体内に実質的に示すことができ、コンピュータまたはプロセッサが明確に示されているかどうかにかかわらず、コンピュータまたはプロセッサによって実行することができる様々なプロセスを示すことを理解されたい。
【００３１】
別途明確に記載していなければ、それぞれの数値および範囲は、値または範囲の値の前に用語「約」または「ほぼ」があるかのように概算値として解釈されるべきである。
【００３２】
さらに、本発明の本質を説明するために説明および例示されてきた部品の詳細、材料、および構成の様々な変更が、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって行うことができることを理解されたい。
【００３３】
以下の方法クレームの構成要素は、もしあれば、相当する表示によって特定の順序で列挙されるが、クレームの列挙が別途それらの構成要素のいくつかまたは全てを実施する特定の順序を示唆していなければ、それらの構成要素をその特定の順序で実施することに必ずしも限定するつもりはない。
【００３４】
本明細書で「一実施形態」または「実施形態」というときは、その実施形態に関連して説明する特定の機能、構造、または特徴を、本発明の少なくとも１つの実施形態に含むことができることを意味する。本明細書内の様々な場所において句「一実施形態において」が出現するときは、必ずしも全て同じ実施形態のことをいうわけではなく、必ずしも他の実施形態と互いに排他的な別個または代わりの実施形態であるわけではない。同じことが、用語「実装形態」に当てはまる。
【００３５】
詳細な説明を通して、縮尺のない図面は、本発明を限定するものではなく、単なる例示であり、本発明を説明するために使用される。高さ、長さ、幅、上部、下部などの用語の使用は、本発明の説明を容易にするために厳密であり、本発明を特定の方向に限定することを意図するものではない。例えば、高さは、垂直上方にのみ限定することを示唆せず、図に示される３次元構造の３つの寸法の１つを特定するために使用される。そうした「高さ」は、電極が水平である場合に垂直ということがあり、電極が垂直である場合に水平という等である。同様に、全ての図は、水平層と異なる層を示すが、そうした方向は、説明する目的のためだけであり、限定と解釈されるべきでない。
【００３６】
さらに、本説明のための用語「結合する」、「結合している」、「結合される」、「接続する」、「接続している」、または「接続される」は、２つ以上の構成要素間でエネルギーを伝達することができ、１つまたは複数の追加の構成要素の介在が、必須ではないものの企図される、当技術分野で既知の、または後に開発される任意の様式のことをいう。
逆に、用語「直接結合される」、「直接接続される」などは、そうした追加の構成要素が存在しないことを示唆する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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