(57)【要約】  本発明は、良好な偏光合成分離特性を有する偏光合成分離器、偏光合成分離構造、光ミキサ、光変調器モジュール、及び偏光合成分離器の製造方法を提供する。偏光合成分離器（１００）では、偏光合成分離膜（１）が基板（１０１）上に配置され、ＴＥ光（１１）を透過させ、ＴＭ光（１２）を分岐する。光導波路（ＷＧ１）は、基板（１０１）上に形成され、偏光合成分離膜（１）の第１の面に対して端面が対向し、導波方向がＴＥ光（１１）の伝搬方向である。光導波路（ＷＧ２）は、基板（１０１）上に形成され、偏光合成分離膜（１）の第２の面に対して端面が対向し、導波方向がＴＭ光（１２）の伝搬方向である。
2013136393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
第１の偏光信号を透過させ、前記第１の偏光信号と偏光面が異なる第２の偏光信号を分岐する、前記基板上に配置された偏光合成分離膜と、
前記基板上に形成され、前記偏光合成分離膜の第１の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第１の偏光信号の伝搬方向である第１の光導波路と、
前記基板上に形成され、前記偏光合成分離膜の前記第１の面と反対側の第２の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第２の偏光信号の伝搬方向である第２の光導波路と、を備える、
偏光合成分離器。
【請求項２】
前記偏光合成分離膜は、集光された偏光多重信号光が入射し、前記偏光多重信号光に含まれる前記第１の偏光信号を透過させ、前記第２の偏光信号を分岐することにより、前記偏光多重信号光を偏光分離し、
前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路は、集光された前記偏光多重信号光の焦点に対して、前記偏光多重信号光の集光面が前記第１の光導波路の前記端面内及び前記第２の光導波路の前記端面内に収まる距離よりも近くに配置される、
請求項１に記載の偏光合成分離器。
【請求項３】
請求項２に記載の前記偏光合成分離器と、
前記偏光多重信号光を集光し、前記偏光多重信号光の前記集光面が前記第１の光導波路の前記端面内及び前記第２の光導波路の前記端面内に収まる距離に焦点を結ばせる集光手段と、を備える、
偏光合成分離構造。
【請求項４】
集光された偏光多重信号光が入射し、前記偏光多重信号光を、互いに偏光面が異なる第１の偏光信号と第２の偏光信号とに偏光分離する第１の偏光合成分離器と、
前記第１の偏光信号及び前記第２の偏光信号を位相分離する光干渉器と、を備え、
前記第１の偏光合成分離器は、
基板と、
前記第１の偏光信号を透過させ、前記第２の偏光信号を分岐する、前記基板上に配置された第１の偏光合成分離膜と、
前記基板上に形成され、前記第１の偏光合成分離膜の第１の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第１の偏光信号の伝搬方向である、前記光干渉器と接続される第１の光導波路と、
前記基板上に形成され、前記第１の偏光合成分離膜の前記第１の面と反対側の第２の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第２の偏光信号の伝搬方向である、前記光干渉器と接続される第２の光導波路と、を備える、
光ミキサ。
【請求項５】
前記第１の偏光合成分離膜は、前記偏光多重信号光に含まれる前記第１の偏光信号を透過させ、前記第２の偏光信号を分岐することにより、前記偏光多重信号光を偏光分離し、
前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路は、集光された前記偏光多重信号光の焦点に対して、前記偏光多重信号光の集光面が前記第１の光導波路の前記端面内及び前記第２の光導波路の前記端面内に収まる距離よりも近くに配置される、
請求項４に記載の光ミキサ。
【請求項６】
前記光干渉器は、前記第１の偏光合成分離膜で偏光分離された前記第１及び第２の偏光信号のそれぞれを局発光と干渉させ、前記第１及び第２の偏光信号のそれぞれから、位相がπ／２相違する２つの信号光を出力する、
請求項５に記載の光ミキサ。
【請求項７】
前記局発光は、第１の局発光と第２の局発光とに分離され、
前記光干渉器は、前記第１の偏光信号を前記第１の局発光と干渉させ、前記第２の偏光信号を前記第２の局発光と干渉させる、
請求項６に記載の光ミキサ。
【請求項８】
前記第１の局発光は、前記第１の偏光信号と同じ偏光面を有し、
前記第２の局発光は、前記第２の偏光信号と同じ偏光面を有する、
請求項７に記載の光ミキサ。
【請求項９】
前記偏光多重信号光を集光し、前記偏光多重信号光の前記集光面が前記第１の光導波路の前記端面内及び前記第２の光導波路の前記端面内に収まる距離に焦点を結ばせる第１の集光手段を更に備える、
請求項５乃至８のいずれか一項に記載の光ミキサ。
【請求項１０】
前記第２の光導波路に挿入され、前記第２の偏光信号の偏光面を回転して、前記第１の局発光の偏光面に一致させる偏光面回転手段を更に備える、
請求項８に記載の光ミキサ。
【請求項１１】
前記第１の偏光信号は、ＴＥ光であり、
前記第２の偏光信号は、ＴＭ光であり、
前記第１の局発光及び前記第２の局発光は、ＴＥ光であり、
前記偏光面回転手段は、半波長板である、
請求項１０に記載の光ミキサ。
【請求項１２】
前記偏光多重信号光を集光し、前記第１の光導波路の前記端面及び前記第２の光導波路の前記端面から、集光された前記偏光多重信号光をコリメート光とみなせる距離よりも近くで焦点を結ばせる第１の集光手段を更に備え、
前記第１の偏光合成分離器、前記第１の集光手段及び前記半波長板が第１の偏光合成分離構造を構成する、
請求項１１に記載の光ミキサ。
【請求項１３】
前記局発光は、前記第１の偏光信号と同じ偏光面を有する第１の局発光と、前記第２の偏光信号と同じ偏光面を有する第２の局発光と、に偏光分離される、
請求項８に記載の光ミキサ。
【請求項１４】
前記局発光を、前記第１の局発光と前記第２の局発光とに偏光分離する第２の偏光合成分離器を更に備え、
前記第２の偏光合成分離器は、
前記第１の局発光を透過させ、前記第２の局発光を分岐する、前記基板上に配置された第２の偏光合成分離膜と、
前記基板上に形成され、前記第２の偏光合成分離膜の第３の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第１の局発光の伝搬方向である、前記光干渉器と接続される第３の光導波路と、
前記基板上に形成され、前記第２の偏光合成分離膜の前記第３の面と反対側の第４の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第２の局発光の伝搬方向である、前記光干渉器と接続される第４の光導波路と、を備える、
請求項１３に記載の光ミキサ。
【請求項１５】
前記第３の光導波路及び前記第４の光導波路は、集光された前記局発光の焦点に対して、前記局発光の集光面が前記第３の光導波路の前記端面内及び前記第４の光導波路の前記端面内に収まる距離よりも近くに配置される、
請求項１４に記載の光ミキサ。
【請求項１６】
前記局発光を集光し、前記局発光の前記集光面が前記第３の光導波路の前記端面内及び前記第４の光導波路の前記端面内に収まる距離に焦点を結ばせる第２の集光手段を更に備え、
前記第２の偏光合成分離器、前記第２の集光手段が第２の偏光合成分離構造を構成する、
請求項１５に記載の光ミキサ。
【請求項１７】
互いに偏光面が異なる第１の偏光信号と第２の偏光信号とを変調して出力する光変調部と、
前記第１の偏光信号と前記第２の偏光信号とを合成する偏光合成分離器と、を備え、
前記偏光合成分離器は、
基板と、
前記光変調部から出力される前記第１の偏光信号を透過させ、前記第２の偏光信号を分岐する、前記基板上に配置された偏光合成分離膜と、
前記基板上に形成され、前記偏光合成分離膜の第１の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第１の偏光信号の伝搬方向である、前記光変調部と接続される第１の光導波路と、
前記基板上に形成され、前記偏光合成分離膜の前記第１の面と反対側の第２の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第２の偏光信号の伝搬方向である、前記光変調部と接続される第２の光導波路と、を備え、
前記１及び第２の光導波路は、前記偏光合成分離膜を透過した前記第１の偏光信号の光軸と、前記偏光合成分離膜で反射された前記第２の偏光信号の光軸と、が一致するように配置される、
光変調器モジュール。
【請求項１８】
第１の偏光信号を透過させ、前記第１の偏光信号と偏光面が異なる第２の偏光信号を分岐する偏光合成分離膜の第１の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第１の偏光信号の伝搬方向である第１の光導波路を、前記偏光合成分離膜の配置に先立って基板上に形成し、
前記偏光合成分離膜の前記第１の面と反対側の第２の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第２の偏光信号の伝搬方向である第２の光導波路を、前記偏光合成分離膜の配置に先立って前記基板上に形成し、
前記基板上に、前記偏光合成分離膜を配置する、
偏光合成分離器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏光合成分離器、偏光合成分離構造、光ミキサ、光変調器モジュール、偏光合成分離器の製造方法に関し、例えば光通信システムに適用される偏光合成分離器、偏光合成分離構造、光ミキサ、光変調器モジュール、及び偏光合成分離器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの伝送レートの上昇に伴い、より効率的に大容量・高速の通信が可能な通信システムの検討が精力的に行われている。その中でも、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual-polarization Quadra phase shift keying）は、１００ＧＥ（100 Gigabit Ethernet（Ethernet：登録商標））伝送装置において、採用が本命視されている。【０００３】
１００ＧＥでは、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号を受信器によって受信し、受信したＤＰ−ＱＰＳＫ信号に含まれる光信号を偏光分離及び位相分離する。そして、偏光分離及び位相分離された光信号のそれぞれを光電変換する。さらに、光電変換により生成された電気信号をＡＤ変換してデジタル信号を得ることができる。このようなＤＰ−ＱＰＳＫ信号を受信する受信器が、既に提案されている（特許文献１）。【０００４】
上述の受信器による偏光分離では、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号光をＴＥ信号とＴＭ信号とに偏光分離する。そのため、偏光分離を行うための装置や素子が必要である。偏光分離を行う素子として、例えば、導波路型光デバイスに入射する光を、複屈折現象を利用して偏光分離する素子が提案されている（特許文献２）。【０００５】
現在、１００ＧＥ方式では、各種のＭＳＡ（Multi-Source Agreement）の議論が進められている。例えば、受信モジュールのＭＳＡ化については、偏光分離素子、９０°ハイブリッド干渉計、ＰＤ（Photo Diode）及びＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）を、７５ｍｍ×３５ｍｍの筐体中に導入することが検討されている。【０００６】
偏光分離のための偏光分離素子の導入は、幾つかの方式が提案されている。光回路基板に偏光分離素子を集積する方式、モジュール内にマイクロオプティックスの技術を用いて偏光分離素子を導入する方式、偏光分離素子をモジュール外に配置する方式等である。【０００７】
また、光導波路に偏光分離膜を挿入する方式が提案されている（非特許文献１）。図７は、光導波路に偏光分離膜を挿入して偏光分離を行う場合の光導波路及び偏光分離膜の配置を示す構成図である。光導波路７０１は、偏光分離膜７０２が挿入される位置において、途中で切断されている。光導波路７０１が切断された箇所には、偏光分離膜７０２が挿入される。【０００８】
偏光分離膜７０２は、入射光７０４の偏光状態の相違により、反射特性及び透過特性が異なる。具体的には、偏光分離膜７０２は、入射光７０４のＴＥ成分７０６を透過し、ＴＭ成分７０５を反射する。その結果、入射光７０４のＴＥ成分７０６は、そのまま光導波路７０１を伝搬する。一方、入射光７０４のＴＭ成分７０５は反射され、光導波路７０３を伝搬する。これにより、光導波路７０１は、ＴＥ成分７０６とＴＭ成分７０５とに偏光分離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１５８０９６号公報
【特許文献２】特開平９−９６７３１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】N. Keil, et al., "Polymer PLC as an Optical Integration Bench" Technical Digest of OFC 2011, OWM1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、発明者は、図７に示す偏光分離方式には問題点があることを見出した。この方式では、偏光分離膜７０２を、容易に光導波路に挿入できる利点が存在する。しかし、偏光分離膜７０２が挿入された箇所で光導波路が切断されてしまう。その結果、光導波路の切断箇所において回折が生じるため、回折損失が発生する。また、回折により偏光分離膜７０２への入射角度成分が広くなるため、偏光分離特性低下や、偏光消光比の低下が発生してしまう。【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、損失が小さく、且つ良好な偏光合成分離特性を有する偏光合成分離器、偏光合成分離構造、光ミキサ、光変調器モジュール、及び偏光合成分離器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様である偏光合成分離器は、基板と、第１の偏光信号を透過させ、前記第１の偏光信号と偏光面が異なる第２の偏光信号を分岐する、前記基板上に配置された偏光合成分離膜と、前記基板上に形成され、前記偏光合成分離膜の第１の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第１の偏光信号の伝搬方向である、第１の光導波路と、前記基板上に形成され、前記偏光合成分離膜の前記第１の面と反対側の第２の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第２の偏光信号の伝搬方向である第２の光導波路と、を備えるものである。【００１４】
本発明の一態様である光ミキサは、集光された偏光多重信号光が入射し、前記偏光多重信号光を、互いに偏光面が異なる第１の偏光信号と第２の偏光信号とに偏光分離する第１の偏光合成分離器と、前記第１の偏光信号及び前記第２の偏光信号を位相分離する光干渉器と、を備え、前記偏光合成分離器は、基板と、前記第１の偏光信号を透過させ、前記第２の偏光信号を分岐する、前記基板上に配置された第１の偏光合成分離膜と、前記基板上に形成され、前記第１の偏光合成分離膜の第１の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第１の偏光信号の伝搬方向である、前記光干渉器と接続される第１の光導波路と、前記基板上に形成され、前記第１の偏光合成分離膜の前記第１の面と反対側の第２の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第２の偏光信号の伝搬方向である、前記光干渉器と接続される第２の光導波路と、を備えるものである。【００１５】
本発明の一態様である光変調器モジュールは、互いに偏光面が異なる第１の偏光信号と第２の偏光信号とを変調して出力する光変調部と、前記第１の偏光信号と前記第２の偏光信号とを合成する偏光合成分離器と、を備え、前記偏光合成分離器は、基板と、前記光変調部から出力される前記第１の偏光信号を透過させ、前記第２の偏光信号を分岐する、前記基板上に配置された偏光合成分離膜と、前記基板上に形成され、前記偏光合成分離膜の第１の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第１の偏光信号の伝搬方向である、前記光変調部と接続される第１の光導波路と、前記基板上に形成され、前記偏光合成分離膜の前記第１の面と反対側の第２の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第２の偏光信号の伝搬方向である、前記光変調部と接続される第２の光導波路と、を備え、前記１及び第２の光導波路は、前記偏光合成分離膜を透過した前記第１の偏光信号の光軸と、前記偏光合成分離膜で反射された前記第２の偏光信号の光軸と、が一致するように配置されるものである。【００１６】
本発明の一態様である偏光合成分離器の製造方法は、第１の偏光信号を透過させ、前記第１の偏光信号と偏光面が異なる第２の偏光信号を分岐する偏光合成分離膜の第１の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第１の偏光信号の伝搬方向である第１の光導波路を、前記偏光合成分離膜の配置に先立って基板上に形成し、前記偏光合成分離膜の前記第１の面と反対側の第２の面に対して端面が対向し、導波方向が前記第２の偏光信号の伝搬方向である第２の光導波路を、前記偏光合成分離膜の配置に先立って前記基板上に形成し、前記基板上に、前記偏光合成分離膜を配置するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、良好な偏光合成分離特性を有する偏光合成分離器、偏光合成分離構造、光ミキサ、光変調器モジュール、偏光合成分離器の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１にかかる偏光合成分離器１００の平面構成を模式的に示す構成図である。
【図２】実施の形態１にかかる偏光合成分離器１００の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施の形態２にかかる偏光合成分離構造２００の平面構成を模式的に示す構成図である。
【図４】実施の形態３にかかる光ミキサ３００の平面構成を模式的に示す構成図である。
【図５】実施の形態４にかかる光ミキサ４００の平面構成を模式的に示す構成図である。
【図６】実施の形態５にかかる光変調器モジュール５００の平面構成を模式的に示す構成図である。
【図７】光導波路に偏光分離膜を挿入して偏光分離を行う場合の光導波路及び偏光分離膜の配置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００２０】
実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１にかかる偏光合成分離器１００について説明する。図１は、実施の形態１にかかる偏光合成分離器１００の平面構成を模式的に示す構成図である。偏光合成分離器１００は、偏光合成分離膜１、光導波路ＷＧ１及びＷＧ２を有する。
【００２１】
以下、偏光合成分離器１００が偏光分離器として用いられる場合を例として説明する。光導波路ＷＧ１の端面は、偏光合成分離膜１と接合され、又は偏光合成分離膜１に近接して配置される。同様に、光導波路ＷＧ２の端面は、偏光合成分離膜１と接合され、又は偏光合成分離膜１に近接して配置される。なお、後述するように、光導波路ＷＧ１及びＷＧ２は、基板１０１上に形成される。
【００２２】
偏光合成分離膜１には、例えばレンズなどの集光手段により集光された光１０が、入射端面１０５を介して入射する。このとき、光１０は、光導波路ＷＧ１の端面及び光導波路ＷＧ２の端面から所定の距離内で集光される。そして、光１０は、偏光合成分離膜１により、ＴＥ光１１とＴＭ光１２とに分離される。
【００２３】
ＴＥ光１１は、偏光合成分離膜１を透過して、光導波路ＷＧ１に入射する。このとき、光１０の焦点ｆが光導波路ＷＧ１の端面に対して所定の距離内にあることにより、ＴＥ光１１は集光ビームのまま光導波路ＷＧ１に入射する。これにより、ＴＥ光１１は、低損失で光導波路ＷＧ１と光結合することができる。
【００２４】
ＴＭ光１２は、偏光合成分離膜１で反射され、光導波路ＷＧ２に入射する。このとき、光１０の焦点ｆが光導波路ＷＧ２の端面に対して所定の距離内にあることにより、ＴＭ光１２は集光ビームのまま光導波路ＷＧ２に入射する。所定の距離内とは、集光ビームの集光面積が光導波路ＷＧ１の端面内に収まる距離である。これにより、ＴＭ光１２は、低損失で光導波路ＷＧ２と光結合することができる。
【００２５】
続いて、偏光合成分離器１００の立体構成について説明する。図２は、実施の形態１にかかる偏光合成分離器１００の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、図１の方向IIから俯瞰した場合の偏光合成分離器１００の斜視図である。光導波路ＷＧ１及びＷＧ２は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などにより、基板１０１上に形成される。基板１０１は、例えばシリコン基板が用いられる。光導波路ＷＧ１及びＷＧ２は、例えばＳｉＯ２などにより構成される。
【００２６】
光導波路ＷＧ１及びＷＧ２及び基板１０１の上には、クラッド層１０２が形成されている。図２では、図面を見やすくするため、クラッド層１０２を破線にて表示している。光導波路ＷＧ１及びＷＧ２のコア層は、例えばクラッド層１０２よりも１．５％程度高い屈折率を有し、これにより二次元方向で光が閉じ込められる。
【００２７】
クラッド層１０２には、偏光合成分離膜１を配置する位置に、溝１０３が形成されている。溝１０３は、偏光合成分離膜１を内包できるように、偏光合成分離膜１よりも大きな寸法で形成される。溝１０３は、例えばボッシュプロセスなどのエッチングにより形成される。また、溝１０３は、例えばクラッド層１０２の上面から基板１０１に達する深さを有する。溝１０３の深さは、例えば１５０μｍである。
【００２８】
偏光合成分離膜１は、溝１０３の内部にはめ込まれる。偏光合成分離膜１と溝１０３の側面との間の間隙１０４は、例えば光導波路ＷＧ１及びＷＧ２の実効屈折率と屈折率整合した接着剤が充填される。これにより、偏光合成分離膜１が固定される。この状態で、入射端面１０５から、光１０が入射する。
【００２９】
つまり、偏光合成分離器１００では、光１０は、光導波路ＷＧ１及びＷＧ２の端面の近傍で光１０が焦点を結ぶため、光１０の回折を抑制することができる。よって、回折による損失を低減できる。加えて、光１０を、コリメート光に近い状態で偏光合成分離膜１に入射させることができるので、偏光分離特性を更に向上させることができる。
【００３０】
さらに、偏光合成分離器１００では、光１０の入射位置を光軸調整により最適化することにより、偏光分離後のＴＥ光の光強度とＴＭ光の光強度とを、均一化することが可能である。これは、偏光分離膜を導波路中に挿入する方式では実現できない、偏光合成分離器１００によりはじめて実現される効果である。
【００３１】
ここでは、ＴＥ光１１を透過、ＴＭ光１２を反射させる偏光分離膜１について記載したが、ＴＥ光１１を反射、ＴＭ光１２を透過させる偏光分離膜１においても同様の偏光分離動作を実現できる。
【００３２】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２にかかる偏光合成分離構造２００について説明する。図３は、実施の形態２にかかる偏光合成分離構造２００の平面構成を模式的に示す構成図である。偏光合成分離構造２００は、実施の形態１にかかる偏光合成分離器１００に、集光手段であるレンズ２１を追加した構成を有する。
【００３３】
レンズ２１は、図３に示すように、外部からの光１０を集光する。これにより、実施の形態１で説明したように、偏光合成分離膜１に集光された光１０が入射することができる。
【００３４】
なお、図３では、レンズ２１を両凸レンズとして描いているが、両凸レンズ以外の他のレンズを用いることができることは言うまでもない。また、光１０を集光できるならば、レンズに限らず、凹面鏡などの他の光学部品を集光手段として用いることも可能である。
【００３５】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３にかかる光ミキサ３００について説明する。図４は、実施の形態３にかかる光ミキサ３００の平面構成を模式的に示す構成図である。光ミキサ３００は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の偏波分離及び位相分離を行う。以下では、光１０をＤＰ−ＱＰＳＫ信号とする。光ミキサ３００は、偏光合成分離構造２０１、レンズ３２、干渉部３３、光導波路ＷＧ３、ＷＧ３１及びＷＧ３２を有する。なお、図４では、光導波路ＷＧ３、ＷＧ３１及びＷＧ３２を模式的に線で表示している。
【００３６】
干渉部３３は、光カプラＯＣ１１〜ＯＣ１４及びＯＣ２１〜ＯＣ２４、光導波路ＷＧ１０〜ＷＧ１８及びＷＧ２１〜ＷＧ２８を有する。なお、図４では、光導波路ＷＧ１０〜ＷＧ１８及びＷＧ２１〜ＷＧ２８を模式的に線で表示している。
【００３７】
光カプラＯＣ１１〜ＯＣ１４は、いわゆる方向性結合器やＹ分岐導波路等であり、光を２つに分岐し、２つの出力ポートのそれぞれから分岐した光を同位相で出力する。光カプラＯＣ２１〜ＯＣ２４は、いわゆる光方向性結合器であり、２本の光を逆相で合波した光を、２つの出力ポートのそれぞれから出力する。
【００３８】
光カプラＯＣ１１の出力ポートの一方は、光導波路ＷＧ１１を介して、光カプラＯＣ２１の入力ポートの一方と接続される。また、光カプラＯＣ１１の出力ポートの他方は、光導波路ＷＧ１２を介して、光カプラＯＣ２２の入力ポートの一方と接続される。光カプラＯＣ１２の出力ポートの一方は、光導波路ＷＧ１３を介して、光カプラＯＣ２１の入力ポートの他方と接続される。また、光カプラＯＣ１２の出力ポートの他方は、光導波路ＷＧ１４を介して、光カプラＯＣ２２の入力ポートの他方と接続される。
【００３９】
光カプラＯＣ１３の出力ポートの一方は、光導波路ＷＧ１５を介して、光カプラＯＣ２３の入力ポートの一方と接続される。また、光カプラＯＣ１３の出力ポートの他方は、光導波路ＷＧ１６を介して、光カプラＯＣ２４の入力ポートの一方と接続される。光カプラＯＣ１４の出力ポートの一方は、光導波路ＷＧ１７を介して、光カプラＯＣ２３の入力ポートの他方と接続される。また、光カプラＯＣ１４の出力ポートの他方は、光導波路ＷＧ１８を介して、光カプラＯＣ２４の入力ポートの他方と接続される。
【００４０】
なお、光導波路ＷＧ１４及びＷＧ１８は、光の位相をπ／２だけ遅らせる位相遅延手段３４を有する。光の位相をπ／２だけ遅らせるには、例えば、光導波路の光路長を光の波長の４分の１だけ長くすればよい。
【００４１】
光カプラＯＣ２１の２つの出力ポートは、それぞれ光導波路ＷＧ２１及びＷＧ２２と接続される。光カプラＯＣ２２の２つの出力ポートは、それぞれ光導波路ＷＧ２３及びＷＧ２４と接続される。光カプラＯＣ２３の２つの出力ポートは、それぞれ光導波路ＷＧ２５及びＷＧ２６と接続される。光カプラＯＣ２４の２つの出力ポートは、それぞれ光導波路ＷＧ２７及びＷＧ２８と接続される。
【００４２】
偏光合成分離構造２０１は、実施の形態２にかかる偏光合成分離構造２００に、半波長板（λ／２板）２２を追加した構成を有する。光導波路ＷＧ１は、光カプラＯＣ１２の入力ポートと接続される。光導波路ＷＧ２は、光カプラＯＣ１３の入力ポートと接続される。半波長板２２は、偏光合成分離膜１と光カプラＯＣ１３の入力との間の光導波路ＷＧ２に挿入される。図４では、光導波路ＷＧ１及びＷＧ２を模式的に線で表示している。
【００４３】
偏光合成分離構造２０１は、光１０を、ＴＥ光１１とＴＭ光１２とに偏光分離する。ＴＥ光１１は、光カプラＯＣ１２に入力される。ＴＭ光１２は、半波長板２２によりＴＥ光１３に変換される。ＴＥ光１３は、光カプラＯＣ１３に入力される。
【００４４】
光導波路ＷＧ３には、レンズ３２を介して、外部から局発光３１が入射する。局発光３１は、例えば外部のＬＤ（Laser Diode）から出力された光のＴＥ成分が用いられる。光導波路ＷＧ３は、光導波路ＷＧ３１及びＷＧ３２に分岐する。光導波路ＷＧ３１は、光カプラＯＣ１１の入力ポートと接続される。光導波路ＷＧ３１は、光カプラＯＣ１４の入力ポートと接続される。つまり、ＴＥ光である局発光３１は、光カプラＯＣ１１及び１４に入力される。
【００４５】
これにより、干渉部３３では、光１０のＴＥ成分に含まれるＱＰＳＫ信号の同相（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ：Ｉ）成分であるＴＥ＿Ｉ（０°）が、光導波路ＷＧ２１又はＷＧ２２から出力される。光１０のＴＥ成分に含まれるＱＰＳＫ信号の直交位相（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ：Ｑ）成分であるＴＥ＿Ｑ（９０°）が、光導波路ＷＧ２３又はＷＧ２４から出力される。また、光１０のＴＭ成分に含まれるＱＰＳＫ信号のＩ成分ＴＭ＿Ｉ（０°）が、光導波路ＷＧ２５又はＷＧ２６から出力される。光１０のＴＭ成分に含まれるＱＰＳＫ信号のＱ成分ＴＭ＿Ｑ（９０°）が、光導波路ＷＧ２７又はＷＧ２８から出力される。
【００４６】
以上、本構成によれば、良好な偏光分離が低損失にてなされるため、低損失かつ偏波消光比の高い高効率な光ミキサを実現することが可能である。また、偏光分離構造と干渉計を基板上に一括形成することが可能なため、小サイズ化が可能である。
【００４７】
実施の形態４
次に、本発明の実施の形態４にかかる光ミキサ４００について説明する。図５は、実施の形態４にかかる光ミキサ４００の平面構成を模式的に示す構成図である。光ミキサ４００は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の偏波分離及び位相分離を行う。以下では、光１０をＤＰ−ＱＰＳＫ信号とする。光ミキサ４００は、偏光合成分離構造２０２及び２０３、干渉部３３を有する。
【００４８】
干渉部３３は、実施の形態３と同様であるので、説明を省略する。
【００４９】
偏光合成分離構造２０２及び２０３は、実施の形態２にかかる偏光合成分離構造２００と同様の構成を有する。
【００５０】
偏光合成分離構造２０２は、偏光合成分離膜４１及び光導波路ＷＧ４１及びＷＧ４２を有する。偏光合成分離膜４１は、偏光合成分離構造２００の偏光合成分離膜１に対応する。光導波路ＷＧ４１及びＷＧ４２は、それぞれ偏光合成分離構造２００の光導波路ＷＧ１及びＷＧ２に対応する。光導波路ＷＧ４１は、光カプラＯＣ１２の入力ポートと接続される。光導波路ＷＧ４２は、光カプラＯＣ１３の入力ポートと接続される。図５では、光導波路ＷＧ４１及びＷＧ４２を模式的に線で表示している。
【００５１】
偏光合成分離構造２０２は、光１０を、ＴＥ光１１とＴＭ光１２とに偏光分離する。ＴＥ光１１は、光カプラＯＣ１２に入力される。ＴＭ光１２は、光カプラＯＣ１３に入力される。
【００５２】
偏光合成分離構造２０３は、偏光合成分離膜４３及び光導波路ＷＧ４３及びＷＧ４４を有する。偏光合成分離膜４３は、偏光合成分離構造２００の偏光合成分離膜１に対応する。光導波路ＷＧ４３及びＷＧ４４は、それぞれ偏光合成分離構造２００の光導波路ＷＧ１及びＷＧ２に対応する。光導波路ＷＧ４３は、光カプラＯＣ１１の入力ポートと接続される。光導波路ＷＧ４４は、光カプラＯＣ１４の入力ポートと接続される。図５では、光導波路ＷＧ４３及びＷＧ４４を模式的に線で表示している。
【００５３】
偏光合成分離構造２０３は、局発光３１を、局発ＴＥ光と局発ＴＭ光とに偏光分離する。局発ＴＥ光は、光カプラＯＣ１１に入力される。局発ＴＭ光は、光カプラＯＣ１４に入力される。
【００５４】
これにより、干渉部３３では、実施の形態３と同様に、光１０のＴＥ成分に含まれるＱＰＳＫ信号のＩ成分ＴＥ＿Ｉ（０°）が、光導波路ＷＧ２１又はＷＧ２２から出力される。光１０のＴＥ成分に含まれるＱＰＳＫ信号のＱ成分（９０°）ＴＥ＿Ｑが、光導波路ＷＧ２３又はＷＧ２４から出力される。また、光１０のＴＭ成分に含まれるＱＰＳＫ信号のＩ成分ＴＭ＿Ｉ（０°）が、光導波路ＷＧ２５又はＷＧ２６から出力される。光１０のＴＭ成分に含まれるＱＰＳＫ信号のＱ成分（９０°）ＴＭ＿Ｑが、光導波路ＷＧ２７又はＷＧ２８から出力される。
【００５５】
以上、本構成によれば、実施の形態３と同様に、低損失かつ偏波消光比の高い高効率な光ミキサを、小サイズにて実現することが可能である。
【００５６】
実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５にかかる光変調器モジュール５００について説明する。図６は、実施の形態５にかかる光変調器モジュール５００の平面構成を模式的に示す構成図である。光変調器モジュール５００は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号を生成する。光変調器モジュール５００は、偏光合成分離構造２０４、光変調部５０を有する。光変調部５０は、光カプラＯＣ５１〜ＯＣ５５、光導波路ＷＧ５、ＷＧ５ａ、ＷＧ５ｂ、ＷＧ５１〜ＷＧ５４、ＭＺ光変調器５１〜５４を有する。図６では、光導波路ＷＧ５、ＷＧ５ａ、ＷＧ５ｂ及びＷＧ５１〜ＷＧ５６を模式的に線で表示している。
【００５７】
光カプラＯＣ５１〜ＯＣ５５は、いわゆるＹ分岐である。光カプラＯＣ５１は、入力ポートに光導波路ＷＧ５を介して入力する入射光５０１を２分岐する。入射光５０１は、ＴＥモードの光が用いられる。分岐された入射光５０１の一方は、光導波路ＷＧ５ａを介して、光カプラＯＣ５２の入力ポートに入力される。分岐された入射光５０１の他方は、光導波路ＷＧ５ｂを介して、光カプラＯＣ５３の入力ポートに入力される。
【００５８】
光カプラＯＣ５２の出力ポートの一方は、光導波路ＷＧ５１上に挿入されたＭＺ光変調器５１の入力ポートと接続される。光カプラＯＣ５２の出力ポートの他方は、光導波路ＷＧ５２上に挿入されたＭＺ光変調器５２の入力ポートと接続される。光カプラＯＣ５３の出力ポートの一方は、光導波路ＷＧ５３上に挿入されたＭＺ光変調器５３の入力ポートと接続される。光カプラＯＣ５３の出力ポートの他方は、光導波路ＷＧ５４上に挿入されたＭＺ光変調器５４の入力ポートと接続される。
【００５９】
ＭＺ光変調器５１及び５２の出力ポートは、それぞれ光カプラＯＣ５４の入力ポートと接続される。ＭＺ光変調器５３及び５４の出力ポートは、それぞれ光カプラＯＣ５５の入力ポートと接続される。
【００６０】
偏光合成分離構造２０４は、実施の形態２にかかる偏光合成分離構造２００と同様の構成を有する。偏光合成分離構造２０４は、偏光合成分離膜５及び光導波路ＷＧ５５及びＷＧ５６を有する。偏光合成分離膜５は、偏光合成分離構造２００の偏光合成分離膜１に対応する。光導波路ＷＧ５５及びＷＧ５６は、それぞれ偏光合成分離構造２００の光導波路ＷＧ１及びＷＧ２に対応する。光導波路ＷＧ５５は、光カプラＯＣ５４の出力ポートと接続される。光導波路ＷＧ５６は、光カプラＯＣ５５の出力ポートと接続される。なお、光導波路ＷＧ５６には、半波長板５５が挿入されている。
【００６１】
続いて、光変調器モジュール５００の変調動作について説明する。ＭＺ光変調器５１は、変調した光信号を、偏光合成分離膜５に出力する。ＭＺ光変調器５２は、変調した光信号を、偏光合成分離膜５に出力する。なお、ＭＺ光変調器５２により変調された光は、ＭＺ光変調器５１により変調された光に対して、位相が９０°異なる。つまり、ＭＺ光変調器５１により変調された光は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＴＥ光のＩ成分ＴＥ＿Ｉ（０°）、ＭＺ光変調器５２により変調された光は、ＱＰＳＫ信号のＴＥ光のＱ成分ＴＥ＿Ｑ（９０°）である。
【００６２】
ＭＺ光変調器５３は、変調した光信号を、偏光合成分離膜５に出力する。ＭＺ光変調器５４は、変調した光信号を、偏光合成分離膜５に出力する。なお、ＭＺ光変調器５４により変調された光は、ＭＺ光変調器５３により変調された光に対して、位相が９０°異なる。つまり、ＭＺ光変調器５３により変調された後に半波長板５５を通過した光は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＴＭ光のＩ成分ＴＭ＿Ｉ（０°）である。ＭＺ光変調器５２により変調された後に半波長板５５を通過した光は、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号のＴＭ光のＱ成分ＴＭ＿Ｑ（９０°）である。
【００６３】
偏光合成分離膜５は、ＭＺ光変調器５１及び５２からの光（ＴＥ＿Ｉ及びＴＥ＿Ｑ）を透過させ、ＭＺ光変調器５３及び５４からの光（ＴＭ＿Ｉ及びＴＭ＿Ｑ）を反射する。これにより、ＭＺ光変調器５１及び５２からの光（ＴＥ＿Ｉ及びＴＥ＿Ｑ）とＭＺ光変調器５３及び５４からの光（ＴＭ＿Ｉ及びＴＭ＿Ｑ）とが、レンズ５６に入射する。これにより、レンズ５６からは、光変調器モジュール５００により生成された、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号５０２が出力される。
【００６４】
以上より、偏光合成分離膜５を用いることにより、具体的に、複数の偏光を合成した光信号を生成することが可能である。
【００６５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態３〜５では、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号を用いる場合について説明したが、光信号の多重方式はこれに限られない。偏波多重されている限りにおいて、ＱＰＳＫ以外の多重方式を適宜用いることができる。
【００６６】
実施の形態３〜５では、偏光合成分離構造を用いる場合について説明したが、偏光合成分離構造は、適宜、実施の形態１にかかる偏光合成分離器に置換することが可能である。
【００６７】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６８】
この出願は、２０１２年３月１６日に出願された日本出願特願２０１２−０６０５０９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００６９】
１、５、４３、４４  偏光合成分離膜
１０  光
１１、１３  ＴＥ光
１２  ＴＭ光
２１、３２、５６  レンズ
２２、５５  半波長板
３１  局発光
３３  干渉部
３４  位相遅延手段
２００〜２０４  偏光合成分離構造
５０  光変調部
５１〜５４  ＭＺ光変調器
１００  偏光合成分離器
１０１  基板
１０２  クラッド層
１０３  溝
１０４  間隙
１０５  入射端面
３００、４００  光ミキサ
５００  光変調器モジュール
５０１  入射光
５０２  ＤＰ−ＱＰＳＫ信号
７０１、７０３  光導波路
７０２  偏光分離膜
７０４  入射光
７０５  ＴＭ成分
７０６  ＴＥ成分
ＯＣ１１〜ＯＣ１４、ＯＣ２１〜ＯＣ２４、ＯＣ５１〜ＯＣ５５  光カプラ
ＷＧ１〜３、ＷＧ５、ＷＧ５ａ、ＷＧ５ｂＷＧ１０〜ＷＧ１８、ＷＧ２１〜ＷＧ２８、ＷＧ３１、ＷＧ３２、ＷＧ４１〜ＷＧ４４、ＷＧ５、ＷＧ５１〜ＷＧ５６  光導波路
【図１】
2013136393.tif 000003
【図２】
2013136393.tif 000004
【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】
2013136393.tif 000009
【国際調査報告】
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2013136393.tif 000011
2013136393.tif 000012
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