(57)【要約】【課題】入射光を２つの偏波に分離して光回路に入射する光回路装置において、ＰＤＬ及び挿入損失を低減する。【解決手段】光回路と、入射波から２つの偏波への分離、及び２つの偏波から出射波への合成を行う偏波分離合成器と、前記光回路及び前記偏波分離合成器の間を接続し、前記分離された２つの偏波が個々に入射される第１及び第２の光導波路と、前記第１の光導波路に配置され、前記偏波分離合成器により分離された一方の偏波の偏波面を、前記分離されたもう一方の偏波の偏波面となるよう回転する偏波回転素子と、を平面基板上に集積したことを特徴とする光回路装置。【選択図】図１
2011197700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光回路と、
入射波から２つの偏波への分離、及び２つの偏波から出射波への合成を行う偏波分離合成器と、
前記光回路及び前記偏波分離合成器の間を接続し、前記分離された２つの偏波が個々に入射される第１及び第２の光導波路と、
前記第１の光導波路に配置され、前記偏波分離合成器により分離された一方の偏波の偏波面を、前記分離されたもう一方の偏波の偏波面となるよう回転する偏波回転素子と、を平面基板上に集積した光回路装置であって、
前記光回路は、熱光学効果を用いた可変特性機能をもつ光回路であることを特徴とする光回路装置。
【請求項２】
前記偏波回転素子は、半波長板であることを特徴とする請求項１に記載の光回路装置。
【請求項３】
前記光回路は、ダイナミックゲインイコライザであることを特徴とする請求項１または２に記載の光回路装置。
【請求項４】
前記光回路は、トランスバーサルフィルタであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光回路装置。
【請求項５】
前記光回路は、可変分散補償器であることを特徴とする請求項１または２に記載の光回路装置。
【請求項６】
前記光回路は、可変光減衰器であることを特徴とする請求項１または２に記載の光回路装置。
【請求項７】
前記光回路は、光スイッチであることを特徴とする請求項１または２に記載の光回路装置。
【請求項８】
前記平面基板内に、前記光回路に接続されたモニタ用入力導波路及びモニタ用出力導波路が形成されたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光回路装置。
【請求項９】
前記光回路は、トランスバーサルフィルタ回路を用いた可変分散補償器であることを特徴とする請求項１または２に記載の光回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing：高密度波長多重伝送システム）に使用される光部品において、ＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit：平面導波路回路）を用いるものは、すでにスプリッタなどで実用化されており、その高い制御性、安定性の面から有望なデバイスとされている。将来のＤＷＤＭシステムの発展を見据えて、ＰＬＣを用いてダイナミックゲインイコライザや可変分散補償器といったような機能をもつ光回路がすでに開発されている。
【０００３】
これらの光回路において可変特性機能を発現させる手段としては熱光学効果が一般的に用いられる。熱光学効果とは、石英系ガラスなどの屈折率が温度により変化する現象のことである。光導波路の屈折率を熱光学効果によって変化させると、変化させた部分の光導波路の実行屈折率が変化するため、そこを伝播する光の位相に変化が生じる。これを利用して可変の導波路型干渉計を構成し、可変特性機能を実現できる。
【０００４】
ここで、図１４及び図１５を参照して、従来のダイナミックゲインイコライザを用いる構成を説明する。図１４（ａ）に、従来のダイナミックゲインイコライザを用いる構成における、波長に対する光アンプ及びダイナミックイコライザの利得特性を示す。図１４（ｂ）に、同じく波長に対する利得平坦化特性を示す。
【０００５】
図１４では、熱光学効果を用いたＰＬＣで作製したダイナミックゲインイコライザを動作させた。図１４（ａ）に示す光アンプがもつ利得波長特性を、ダイナミックゲインイコライザにより図１４（ｂ）に示す平坦化を行った結果である。このとき挿入損失は７．０ｄＢであった。
【０００６】
図１４（ｂ）により、ＴＥ（Transverse Electro）偏光については光アンプの利得波長特性を実用レベルで平坦化していることがわかる。しかしながら、ＴＭ（Transverse Magnetic）偏光については平坦化ができておらず、４．５ｄＢ以上もの非常に大きなＰＤＬ（Polarization Dependent Loss：偏波依存性損失）が発生していることがわかる。光アンプの波長特性によってはこのＰＤＬが１０ｄＢ以上となることもあり、実用化の大きな障害となっている。ＰＤＬが大きい原因には、ダイナミックゲインイコライザ内のヒータの加熱によってＰＬＣ内部に生じる異方性の応力により、光導波路に複屈折が生じ伝播特性の偏波依存性が発生することが挙げられる。
【０００７】
そこで、ＰＤＬを抑制するために、図１５に示すような光回路装置１０００が使用されている（例えば、非特許文献１参照）。図１５に、光回路装置１０００の構成を示す。光回路装置１０００は、ＰＬＣの光回路１０１０と、偏波分離合成器１０２０と、ＰＭＦ（Polarization Maintaining optical Fiber：偏波保持光ファイバ）１０３１，１０３２と、を備えて構成される。光回路１０１０及び偏波分離合成器１０２０は、ＰＭＦ１０３１，１０３２を介して接続される。偏波分離合成器１０２０は、サーキュレータ２００と、ＳＭＦ（Single Mode optical Fiber：シングルモード光ファイバ）３００を介して接続される。
【０００８】
サーキュレータ２００を透過した入射光は、まずＳＭＦ３００で偏波分離合成器１０２０に接続され、偏波分離合成器１０２０により、偏波面がお互いに直交する２偏波（例えば、図１５ではＴＥ偏光及びＴＭ偏光）に分離される。分離された片方の偏波（図１５ではＴＭ偏光）は、ＰＭＦ１０３２を回転させることにより偏波面を９０度回転させ、（図１５ではＴＥ偏光として）光回路１０１０へ入射した後、光回路１０１０から出射されて偏波分離合成器１０２０で合成される。もう片方の偏波（図１５ではＴＥ偏光）は偏波面を保持したまま光回路１０１０へ入射した後、光回路１０１０から出射されて偏波面を９０度回転させ偏波分離合成器１０２０で合成される。すなわち、光回路１０１０内では片偏波のみ（図１５ではＴＥ偏光のみ）しか存在しないため、原理的にＰＤＬは発生しない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Doerr,「An Automatic 40-Wavelength Channelized Equalizer」,IEEE Photonics technology Letters,vol.12,No.9,September 2000,P1195
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図１５に示す光回路装置１０００では、偏波依存性を無くすためには、ＰＭＦ１０３１，１０３２と光回路１０１０とを接続する際に両者の偏波面を完全に一致させる必要がある。しかし、ＰＭＦと他の光部品との接続での光学軸の軸合せ調整は難しく、現実的にはずれが生じるため、偏波消光比の劣化が発生し、ＰＤＬ発生の原因となるという問題があった。
【００１１】
また、光回路装置１０００では、光回路１０１０とＰＭＦ１０３１，１０３２との接続点、ＰＭＦ１０３１，１０３２と偏波分離合成器１０２０との接続点、偏波分離合成器１０２０とＳＭＦ３００との接続点が存在し、光部品間の接続が多いため、その接続損失も大きくなり、光回路装置１０００の挿入損失が大きいことが問題であった。
【００１２】
これに関して、光回路装置１０００では、光部品間の接続が多いため、接続コストが高くなることが問題であった。また、光部品間の接続が多いため、接続部の信頼性が悪くなることが問題であった。
【００１３】
また、光回路装置１０００では、ＰＭＦ１０３１，１０３２のとりまわしによってモジュールサイズの大型化を招くことが問題であった。また、ＰＭＦ１０３１，１０３２の応力付与方向をそろえたＰＭＦブロックが高価であり、コストが高くなることが問題であった。
【００１４】
本発明の課題は、入射光を２つの偏波に分離して光回路に入射する光回路装置において、ＰＤＬ及び挿入損失を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の光回路装置の第１の態様は、
光回路と、
入射波から２つの偏波への分離、及び２つの偏波から出射波への合成を行う偏波分離合成器と、
前記光回路及び前記偏波分離合成器の間を接続し、前記分離された２つの偏波が個々に入射される第１及び第２の光導波路と、
前記第１の光導波路に配置され、前記偏波分離合成器により分離された一方の偏波の偏波面を、前記分離されたもう一方の偏波の偏波面となるよう回転する偏波回転素子と、
を平面基板上に集積した光回路装置であって、
前記光回路は、熱光学効果を用いた可変特性機能をもつ光回路であることを特徴とする光回路装置である。
【００１６】
この発明の光回路装置の第２の態様は、前記偏波回転素子は、半波長板であることを特徴とする光回路装置である。
【００１７】
この発明の光回路装置の第３の態様は、前記光回路は、ダイナミックゲインイコライザであることを特徴とする光回路装置である。
【００１８】
この発明の光回路装置の第４の態様は、前記光回路は、トランスバーサルフィルタであることを特徴とする光回路装置である。
【００１９】
この発明の光回路装置の第５の態様は、前記光回路は、可変分散補償器であることを特徴とする光回路装置である。
【００２０】
この発明の光回路装置の第６の態様は、前記光回路は、可変光減衰器であることを特徴とする光回路装置である。
【００２１】
この発明の光回路装置の第７の態様は、前記光回路は、光スイッチであることを特徴とする光回路装置である。
【００２２】
この発明の光回路装置の第８の態様は、前記平面基板内に、前記光回路に接続されたモニタ用入力導波路及びモニタ用出力導波路が形成されたことを特徴とする光回路装置である。
【００２３】
この発明の光回路装置の第９の態様は、前記光回路は、トランスバーサルフィルタ回路を用いた可変分散補償器であることを特徴とする光回路装置である。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、熱光学効果を用いた可変特性機能をもつ光回路において、偏波分離合成器により入射光を２つの偏波に分離し、一方の偏波を光回路に入射し、もう一方の偏波を偏波回転素子により回転して偏波面を合わせて光回路に入射するので、光回路内に同じ偏波面の偏波しか存在せず、またＰＭＦを使用しないので偏波消光比の劣化が発生せず、ＰＤＬを大幅に低減できる。また、ＰＭＦを使用しないため、ＰＭＦと他の部品との接続部分が無くなり、挿入損失及び接続コストを大幅に低減できるとともに、接続部分の信頼性を向上できる。また、ＰＭＦを使用しないため、ＰＭＦのとりまわしを必要とせず、光回路装置のモジュールサイズを小型化できる。さらに、高価なＰＭＦブロックを使用しないので、光回路装置の製造コストを削減できる。
【００２５】
更に、この発明によれば、半波長板を用いるので、偏波分離合成器により分離された、お互いに直交する２つの偏波のうちの一方の偏波面を９０度回転し、もう一方の偏波の偏波面に合わせて光回路に入射することができる。
【００２６】
更に、この発明によれば、ダイナミックゲインイコライザにおいて、ＰＤＬ及び挿入損失を低減できる。
更に、この発明によれば、トランスバーサルフィルタにおいて、ＰＤＬ及び挿入損失を低減できる。
更に、この発明によれば、可変分散補償器において、ＰＤＬ及び挿入損失を低減できる。
【００２７】
更に、この発明によれば、可変光減衰器において、ＰＤＬ及び挿入損失を低減できる。
更に、この発明によれば、光スイッチにおいて、ＰＤＬ及び挿入損失を低減できる。
更に、この発明によれば、モニタ用入力導波路を介する光回路への試験光の入力と、モニタ用出力導波路を介する光回路から出力された試験光の測定により、光回路の光学特性を他の光部品を介さずに測定することができ、その光学特性結果に基づいて光回路の特性調整をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係る第１の実施の形態の光回路装置１００の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係る第２の実施の形態の光回路装置４００の構成を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る実施例１の光回路装置１００Ａの構成を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、光回路装置１００Ａを用いる構成における、波長に対する光アンプ及びダイナミックイコライザの利得特性を示す図である。図４（ｂ）は、同じく波長に対する利得平坦化特性を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態に係る実施例２の光回路装置１００Ｂの構成を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係る実施例３の光回路装置１００Ｃの構成を示す図である。
【図７】図７は、光回路装置１００Ｃを用いる構成における、相対波長に対する可変分散特性を示すグラフである。
【図８】図８は、光回路装置１００Ｃを用いる構成における透過波長特性を示すグラフである。
【図９】図９は、第２の実施の形態に係る実施例４の光回路装置４００Ａの構成を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用いる可変分散補償器５０Ａの、相対波長に対する可変分散特性を示すグラフである。図１０（ｂ）は、偏波ダイバーシティを用いる可変分散補償器５０Ａの、相対波長に対する可変分散特性を示すグラフである。
【図１１】図１１（ａ）は、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用いる可変分散補償器５０Ａの透過波長特性を示すグラフである。図１１（ｂ）は、偏波ダイバーシティを用いる可変分散補償器５０Ａの透過波長特性を示すグラフである。
【図１２】図１２は、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用いて測定した、可変分散補償器５０Ａの、アレイ導波路番号に対する位相誤差の分布を示すグラフである。
【図１３】図１３は、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用いて測定した、可変分散補償器５０Ａにおける位相誤差補正後の可変分散特性を示すグラフである。
【図１４】図１４（ａ）は、従来のダイナミックゲインイコライザを用いる構成における、波長に対する光アンプ及びダイナミックイコライザの利得特性を示す図である。図１４（ｂ）は、同じく波長に対する利得平坦化特性を示す。
【図１５】図１５は、光回路装置１０００の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、第１の実施の形態に係る実施例５の光回路装置１００Ｙの構成を示す図である。
【図１７】図１７は、信号光が伝搬する導波路とモニタポート用導波路との交差部分を示す模式図である。
【図１８】図１８は、実施例５の偏波分離合成器２０Ｂ（スルーポート-クロスポート接続）の偏波消光比の特性を示すグラフである。
【図１９】図１９は、実施例１の偏波分離合成器２０Ｂ（スルーポート-スルーポート接続）の偏波消光比の特性を示すグラフである。
【図２０】図２０は、実施例５での可変分散補償器１０Ｄの群遅延スペクトル測定結果を示す特性図である。
【図２１】図２１は、実施例５での可変分散補償器１０Ｄの損失スペクトル測定結果を示す特性図である。
【図２２】図２２は、実施例５での係数εに対する通過帯域幅および波長分散変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明に係る第１及び第２の実施の形態を順に説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明に係る第１の実施の形態を説明する。先ず、図１を参照して、本実施形態の光回路装置１００の構成を説明する。図１に、本実施形態の光回路装置１００の構成を示す。
【００３１】
図１に示すように、光回路装置１００は、ＰＬＣであり、平面基板上に、光回路１０と、偏波分離合成器２０と、偏波回転素子３０と、光導波路４１，４２とが、１チップでモノリシック集積されて形成される。光回路装置１００上に形成された偏波分離合成器２０は、ＳＭＦ３００を介してサーキュレータ２００に接続される。
【００３２】
偏波分離合成器２０は、光導波路４１と、光導波路４２との２経路の光導波路を介して光回路１０につながれている。また、偏波回転素子３０は、光導波路４２上に設けられる。
【００３３】
光回路１０は、例えば、ダイナミックゲインイコライザ等の光回路であるものとする。偏波分離合成器２０は、サーキュレータ２００から入射される入射光を偏波面が直交する２つの偏波に分離し、また、２つの偏波を合成し、出射光としてサーキュレータ２００に出射する。
【００３４】
先ず、サーキュレータ２００を透過した入射光は、ＳＭＦ３００を介して、光回路装置１００の偏波分離合成器２０に入射される。光回路装置１００内では、偏波分離合成器２０によって直交する２偏波（本実施の形態では、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光とする）に分離される。分離された偏波は、光回路装置１００内の光導波路４１，４２によって偏波面を保持しながら伝播する。分離された片方の偏波（図１ではＴＭ偏光）は、光導波路４２に挿入した偏波回転素子３０により偏波面を９０度回転させられ、ＴＥ偏光として光回路１０へ入射した後、光回路１０から出射されて偏波分離合成器２０で合成される。偏波分離合成器２０で分離されたもう片方の偏波（図１ではＴＥ偏光）は偏波面を保持したまま光回路１０へ入射した後、光回路１０から出射されて、偏波回転素子３０により偏波面を９０度回転させ偏波分離合成器２０で合成される。
【００３５】
従って、光回路１０内では片偏波のみ（図１ではＴＥ偏光のみ）しか存在せず、光回路装置１００が偏波ダイバーシティを構成しており原理的にＰＤＬは発生しない。また、光回路装置１００内では偏波面が保持されるという特徴を利用しており、ＰＭＦを使用する必要がない。
【００３６】
以上、本実施の形態によれば、入射光を偏光面が直交した２偏波に分離して光回路１０に入射する光回路装置１００において、光回路１０内では片偏波のみしか存在せず、またＰＭＦを用いないため、ＰＭＦと他の光部品との接続部分が無く、その接続時の偏波角度ズレによる偏波消光比の劣化がなく、ＰＤＬを大幅に低減できる。
【００３７】
また、図１５に示した従来の光回路装置１０００において、光部品間の接続箇所が５箇所（光回路１０１０とＰＭＦ１０３１，１０３２との接続箇所が２箇所、偏波分離合成器１０２０とＰＭＦ１０３１，１０３２との接続２箇所、ＳＭＦ３００と偏波分離合成器１０２０との接続１箇所）と多いため、接続損失が大きかったが、本実施の形態の構成では、接続箇所はＳＭＦ３００と光回路装置１００（の偏波分離合成器２０）の接続１箇所に減らすことができるため、接続損失を低減でき、光回路装置１００の挿入損失を大幅に低減することができる。また、接続箇所を減らすことができるため、接続コストを大幅に低減することができる。さらに、接続箇所を減らすことができるため、接続部の信頼性を向上できる。
【００３８】
また、ＰＭＦを使用しないことから、ＰＭＦのとりまわしを必要とせず、光回路装置のモジュールサイズの小型化が可能である。さらに、高価なＰＭＦブロックを使用しないことで、光回路装置の製造コスト削減が可能である。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図２を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。先ず、図２を参照して、本実施の形態の光回路装置４００の構成を説明する。図２に、本実施の形態の光回路装置４００の構成を示す。
【００４０】
図２に示すように、本実施の形態の光回路装置４００は、ＰＬＣであり、平面基板上に、光回路５０と、偏波分離合成器２０と、偏波回転素子３０と、光導波路４１，４２と、モニタ用入力導波路６１と、モニタ用出力導波路６２とが、１チップでモノリシック集積されて形成される。つまり、光回路装置４００は、第１の実施の形態の光回路装置１００に、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２が付加された構成である。以下、前述の図に記載された部分と同じ機能を有する部分には、その部分と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
モニタ用入力導波路６１は、光回路５０に繋がれており、光回路５０へ入力するモニタ用の試験光が導波される。モニタ用出力導波路６２は、光回路５０に繋がれており、光回路５０から出力されたモニタ用の試験光が導波される。
【００４２】
光回路装置４００における、入射光の分離及び合成により、光回路５０へ光信号を入射及び出射する構成（偏波ダイバーシティ構成）は、第１の実施の形態と同様である。そして、光回路装置４００における光回路５０のモニタ動作は、先ず、モニタ用の試験光がモニタ用入力導波路６１を介して入力され、光回路５０に入射される。そして、光回路５０から出射された試験光は、モニタ用出力導波路６２を介して出力されて測定される。このようにモニタ動作することで、サーキュレータ２００の取り付け前に、あるいは、偏波分離合成器２０を介さずに、光回路５０の光学特性把握や、光学特性結果に基づいて光回路５０の特性調整をすることが可能である。
【００４３】
この第２の実施の形態によれば、サーキュレータ２００を接続する前のＰＬＣチップの状態において、ＰＬＣの光回路装置４００内に形成された光回路５０の特性を評価することが、より容易となる。また、サーキュレータ２００の取りつけ等の組立工程前に、ＰＬＣチップの選別や特性調整をすることも容易となる。さらに、サーキュレータ２００の取付後に特性を測定する場合において、偏波分離合成器２０の光学特性の影響を受けることなく、正確に光回路５０の特性を測定することができる。
【実施例１】
【００４４】
上記第１の実施の形態の具体的な実施例１として、図３及び図４を参照して、図１の光回路装置１００の光回路１０に、熱光学効果を用いた可変特性機能をもつダイナミックゲインイコライザを適用した構成を説明する。図３に、本実施例の光回路装置１００Ａの構成を示す。
【００４５】
図３に示すように、本実施例の集積型ＰＬＣの光回路装置１００Ａは、図１の光回路装置１００において光回路１０としてダイナミックゲインイコライザ１０Ａを設け、偏波分離合成器２０として偏波分離合成器２０を設け、偏波回転素子３０として半波長板３０Ａを設けた。
【００４６】
偏波分離合成器２０Ａは、偏波分離合成機能をもつ光回路としての光分岐結合器２１が同一基板内に２段縦列接続される。また、光分岐結合器２１には、光を導波路内に閉じ込めたまま分岐及び結合できる２つの方向性結合器とそれらを接続する２本の光導波路からなる光回路を用いる。各光分岐結合器２１においては、上記２本の光導波路の実効光路長の差が、２つの直交する電界成分において、一方の電界成分にとって入射光の波長の整数倍だけ異なり、もう一方の電界成分にとって入射光の波長の（整数＋１／２）倍だけ異なるものとする。このような構成にすれば、例えば、各光分岐結合器２１において、ＴＥ偏光にとって実効光路差長が入射光の波長の整数倍だけ異なり、ＴＥ偏光をクロスポートに出射し、ＴＭ偏光にとって実効光路差長が入射光の波長の（整数＋１／２）倍だけ異なり、ＴＭ偏光をスルーポートに出射できる。即ち、各光分岐結合器２１において、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の分離ができる。
【００４７】
本実施例においては、２つの方向性結合器とそれらを接続する２本の光導波路との組合せ（方向性結合器＋２本の導波路＋方向性結合器）により光分岐結合器２１を構成したが、これに限定されるものではなく、少なくとも２つの方向性結合器とそれらを接続する２本の光導波路との組合せにより構成することとしてもよい。また、各光分岐結合器２１においては、方向性結合器の代わりに、Ｙ分岐回路もしくはＭＭＩ（MultiMode Interference：多モード干渉方式）回路を用いてもよく、それらを組み合わせて使用してもよい。例えば、各光分岐結合器２１は、（Ｙ分岐回路＋２本の導波路＋Ｙ分岐回路）、（ＭＭＩ回路＋２本の導波路＋ＭＭＩ回路）、（方向性結合器＋２本の導波路＋Ｙ分岐回路）、（方向性結合器＋２本の導波路＋ＭＭＩ回路）、（Ｙ分岐回路＋２本の導波路＋ＭＭＩ回路）として構成してもよい。また、偏波分離合成器２０Ａにおいて、異なる構成の光分岐結合器２１を組み合わせてもよい。どの光分岐結合器を使用するかについては、偏波分離合成機能の波長特性や光分岐結合器の作製誤差を考慮して適時選択することが可能である。
【００４８】
半波長板３０Ａは、入射光の偏波面を９０度回転して出射する複屈折板である。ダイナミックゲインイコライザ１０Ａには、トランスバーサルフィルタ型の光回路を適用した。
また、光回路装置１００ＡにＰＭＦを用いず、ＳＭＦ３００で、光回路装置１００Ａとサーキュレータ２００との接続を行った。
【００４９】
次いで、光回路装置１００Ａの作製について説明する。火炎加水分解堆積法を用いてシリコン基板上に石英系ガラスのアンダークラッド膜、コア膜を形成し、その後、図２に示すダイナミックゲインイコライザ１０Ａと、偏波分離合成器２０Ａとの描かれたフォトマスクを介してフォトリソグラフィーを行い、反応性イオンエッチング法にてコアをパターニングした。その後再度、火炎加水分解堆積法を用いて石英系ガラスのオーバークラッド膜を形成した。
【００５０】
続いて、スパッタ法により、偏波分離合成回路としての光分岐結合器２１と、光分岐結合カプラ１４と、光遅延線１５ａ〜１５ｈ上の位相調節手段１６と、光分岐結合カプラ１７と、に設けられるＴｉ／Ｎｉヒータを形成し、また給電用としてＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ電極を施し、ダイナミックゲインイコライザ１０Ａと偏波分離合成器２０Ａの集積型ＰＬＣを作製した。
【００５１】
さらに、ダイナミックゲインイコライザ１０Ａと偏波分離合成器２０Ａとを接続する一方の光導波路４２に、ダイシングにより溝を形成し、ポリイミドの半波長板３０Ａを挿入して光回路装置１００Ａに形成した。最後にサーキュレータ２００と光回路装置１００ＡとをＳＭＦ３００により接続し、偏波ダイバーシティとして構成した。
【００５２】
このように、光回路装置１００Ａにおいて、偏波分離合成器２０Ａは、２段の光分岐結合器２１を備えて構成される。また、ダイナミックゲインイコライザ１０Ａは、３段の光分岐結合カプラ１４を有する多段光分岐結合カプラ１１と、８本の光遅延線１５ａ〜１５ｈ上のＴｉ／Ｎｉヒータによる位相調節手段１６を有する光接続回路１２と、３段の光分岐結合カプラ１７を有する多段光分岐結合カプラ１３と、を備えて構成される。
【００５３】
光分岐結合カプラ１４，１７には、Ｔｉ／Ｎｉヒータにより光振幅可変手段が構成される。また、この構成に限定されるものではなく、多段光分岐結合カプラ１１のうちの少なくとも１つの光分岐結合カプラと、多段光分岐結合カプラ１３のうちの少なくとも１つの光分岐結合カプラとに、光振幅可変手段が設けられる構成としてもよい。また、光分岐結合器２１には、Ｔｉ／Ｎｉヒータにより光振幅可変手段が構成されることとしたが、この構成に限定されるものではなく、光振幅可変手段をもたない構成としてもよい。
【００５４】
また、偏波分離合成器２０Ａにおける光分岐結合器２１の段数は、２段に限定されるものではなく、少なくとも２段であることが好ましく、段数が大きくなればなるほど入射光をより明確に分離でき、高い偏波消光比を得ることができる。また、多段光分岐結合カプラ１１、１３の段数は、それぞれ、３段に限定されるものではなく、光遅延線及び位相調節手段のそれぞれの数も、８に限定されるものではない。
【００５５】
光遅延線１５ａ〜１５ｈは、その長さに応じた設定時間遅延を伝搬光に付与する。光遅延線１５ａの長さを基準として、光遅延線１５ｂは、光遅延線１５ａよりもｄＬ長く形成される。同様に、光遅延線１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈは、それぞれ光遅延線１５ａよりも２ｄＬ，３ｄＬ，４ｄＬ，５ｄＬ，６ｄＬ，７ｄＬ長く形成される。
【００５６】
光回路装置１００Ａにおける動作は、先ず、サーキュレータ２００からＳＭＦ３００を介して入射された入射波が偏波分離合成器２０ＡによりＴＥ偏波及びＴＭ偏波に分離される。その分離されたＴＥ偏波は、多段光分岐結合カプラ１１により分岐されて光接続回路１２に入射され、その入射光の位相が光接続回路１２により調整され、光接続回路１２から出力される分岐したＴＥ偏波が多段光分岐結合カプラ１３により結合され、その結合されたＴＥ偏波が半波長板３０Ａを介してＴＭ偏波にされて偏波分離合成器２０Ａに入射される。一方、偏波分離合成器２０Ａにより分離されたＴＭ偏波は、半波長板３０Ａを介してＴＥ偏波にされ、そのＴＥ偏波が多段光分岐結合カプラ１３により分岐されて光接続回路１２に入射されて位相が調整され、光接続回路１２から出力される分岐したＴＥ偏波が多段光分岐結合カプラ１１により結合され、その結合されたＴＥ偏波が偏波分離合成器２０Ａに入射される。偏波分離合成器２０Ａでは、入射されたＴＥ偏波及びＴＭ偏波が合成され、その合成された出射波がＳＭＦ３００を介してサーキュレータ２００に出射される。
【００５７】
次いで、図４を参照して、光回路装置１００Ａにより光アンプの利得平坦化を行った結果を説明する。図４（ａ）に、光回路装置１００Ａを用いる構成における、波長に対する光アンプ及びダイナミックイコライザの利得特性を示す。図４（ｂ）に、同じく波長に対する利得平坦化特性を示す。
【００５８】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、光回路装置１００Ａにより、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光について、光アンプの利得特性を実用レベルで平坦化できていることがわかる。このとき挿入損失は，約４．５ｄＢ以下であり、光回路装置１００Ａを用いない構成に比べ低損失化を実現した。この損失中にはＰＬＣ内の回路の伝搬損失と、回路の過剰損失と、ＳＭＦ３００及びサーキュレータ２００の接続損失を含んでいる。ＰＤＬは０．５ｄＢ以下であり、光回路装置１００Ａを用いることで大幅にＰＤＬの低減が可能となった。縦列接続した偏波分離合成器２０Ａの偏波消光比は４０ｄＢ以上であった。これにより、本実施例によれば、低挿入損失且つ低ＰＤＬである集積型偏波ダイバーシティ構成としての光回路装置１００Ａが作製できる。
【００５９】
また、偏波分離合波器２０ＡをＰＬＣに集積していることにより、１段の偏波分離合成器の作製と全く同じ工程で、本実施例のような２段縦列接続した構成の偏波分離合成器２０Ａを作製可能であり、偏波分離合成器の特性の向上を低コストで実現できる。
【００６０】
なお、上記実施例１においては、光接続回路１２として、光遅延線１５ａ〜１５ｈ上に位相調節手段１６を設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、光遅延線１５ａ〜１５ｈと位相調節手段１６とを縦列に接続する構成としてもよく、その接続順が逆になってもよい。
【実施例２】
【００６１】
上記第１の実施の形態の具体的な実施例２として、図５を参照して、図１の光回路１０に、低損失型のダイナミックゲインイコライザを適用した構成を説明する。図５に、本実施例の光回路装置１００Ｂの構成を示す。
【００６２】
図５に示すように、本実施例の集積型ＰＬＣの光回路装置１００Ｂは、図３の光回路装置１００Ａにおいて、ダイナミックゲインイコライザ１０Ａに代えて、低損失型で偏波ダイバーシティ構成のダイナミックゲインイコライザ１０Ｂを設ける構成である。ダイナミックゲインイコライザ１０Ｂは、多段光分岐結合カプラ１１と、光接続回路１２Ｂと、多段光分岐結合カプラ１３とに加えて、光分岐結合カプラ１８と、光遅延線１５Ｂ上の位相調節手段１６Ｂと、光分岐結合カプラ１９と、を備えて構成される。光接続回路１２Ｂは、８本の光遅延線１５ｉ〜１５ｐ上のＴｉ／Ｎｉヒータによる位相調節手段１６を有する。
【００６３】
光遅延線１５ｊ〜１５ｐおよび光遅延線１５Ｂは、それぞれ、光遅延線１５ｉよりもｄＬ，２ｄＬ，３ｄＬ，５ｄＬ，６ｄＬ，７ｄＬ，８ｄＬ，４ｄＬ長く形成される。位相調節手段１６Ｂは、Ｔｉ／Ｎｉヒータにより構成されるものとするが、構成されないものとしてもよい。また、光遅延線１５ｉ〜１５ｐと位相調節手段１６とを縦列に接続する構成としてもよく、その接続順が逆になってもよい。また、光遅延線１５Ｂと位相調節手段１６Ｂとを縦列に接続する構成としてもよく、その接続順が逆になってもよい。光分岐結合カプラ１８，１９には、Ｔｉ／Ｎｉヒータにより光振幅可変手段が構成されるものとするが、構成されないものとしてもよい。
【００６４】
本実施例の光回路装置１００Ｂによれば、光アンプの利得平坦化特性が、上記実施例１の光回路装置１００Ａと同等であるとともに、光回路装置１００Ｂの挿入損失が約３．５ｄＢ以下となり、さらに低損失を実現することできる。また、光回路装置１００Ｂは、ＰＤＬが０．５ｄＢ以下となり、ＰＤＬを低減できる。
【実施例３】
【００６５】
上記第１の実施の形態の具体的な実施例３として、図６〜図８を参照して、図１の光回路装置１００の光回路１０に、可変特性機能をもつ偏波ダイバーシティ構成の可変分散補償器を適用した構成を説明する。図６に、本実施例の光回路装置１００Ｃの構成を示す。
【００６６】
図６に示すように、本実施例の光回路装置１００Ｃは、上記実施例１の光回路装置１００Ａのダイナミックゲインイコライザ１０Ａに代えて、可変分散補償器１０Ｃを設ける構成である。可変分散補償器１０Ｃには、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating：アレイ導波路グレーティング）のアレイ導波路部分に位相シフタを設け、伝搬光に位相を付与することで可変分散量を得る光回路を適用した。
【００６７】
可変分散補償器１０Ｃは、光導波路４１に繋がれたスラブ導波路１１Ｃと、複数のチャネルのチャネル導波路１２Ｃａからなるアレイ導波路１２Ｃと、複数のチャネル導波路１２Ｃａ上にそれぞれ設けられる複数の位相シフタ１３Ｃａからなる位相調整部１３Ｃと、光導波路４２に繋がれたスラブ導波路１４Ｃと、を備えて構成される。
【００６８】
光回路装置１００Ｃの作製は、上記実施例１の光回路装置１００Ａの作製と同様に、可変分散補償器１０Ｃと偏波分離合波器２０Ａとの描かれたフォトマスクを用いたパターニングや、スパッタ法による位相シフタ１３Ｃａ部分のＴｉ／Ｎｉヒータの形成等により行われる。
【００６９】
可変分散補償器１０Ｃには、ＡＷＧのアレイ導波路１２Ｃに位相調整部１３Ｃを設け、伝搬光に位相を付与することで可変分散量を得る光回路を適用した。チャネル導波路１２Ｃａ及び位相シフタ１３Ｃａの数は、図面上１２本であるが、これに限定されるものではない。例えば、１００本といったような多数設けられる構成としてもよい。可変分散補償器１０Ｃの設定位相分布は、例えば、アレイ導波路のチャンネル導波路１２Ｃａ本数をＭ本（Ｍは正の整数）、チャンネル導波路１２Ｃａの配列順に付与したチャンネル導波路番号をｋ（ｋ＝０〜Ｍ−１）としたとき、チャンネル導波路番号ｋの中心（Ｍ−１）／２に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とする。
【００７０】
光回路装置１００Ｃにおける動作は、先ず、サーキュレータ２００からＳＭＦ３００を介して入射された入射波が偏波分離合成器２０ＡによりＴＥ偏波及びＴＭ偏波に分離される。その分離されたＴＥ偏波は、スラブ導波路１１Ｃにより分岐されてアレイ導波路１２Ｃに入射され、分岐された光が各チャネル導波路１２Ｃａを介して伝播し各位相シフタ１３Ｃａにより位相が調整され、スラブ導波路１４Ｃにより結合され、その結合されたＴＥ偏波が半波長板３０Ａを介してＴＭ偏波にされて偏波分離合成器２０Ａに入射される。一方、偏波分離合成器２０Ａにより分離されたＴＭ偏波は、半波長板３０Ａを介してＴＥ偏波にされ、そのＴＥ偏波がスラブ導波路１４Ｃにより分岐されて、各チャネル導波路１２Ｃａを介して伝播し、各位相シフタ１３Ｃａにより位相が調整され、スラブ導波路１４Ｃにより結合され、その結合されたＴＥ偏波が偏波分離合成器２０Ａに入射される。偏波分離合成器２０Ａでは、入射されたＴＥ偏波及びＴＭ偏波が合成され、その合成された出射波がＳＭＦ３００を介してサーキュレータ２００に出射される。
【００７１】
図７に、光回路装置１００Ｃを用いる構成における、相対波長に対する可変分散特性を示す。図７に示すように、光回路装置１００Ｃを用いる構成においても可変分散が得られていることが分かる。このとき挿入損失は、約３．５ｄＢであり、光回路装置１００Ｃを用いない構成に比べ約１．０ｄＢの低損失化を実現した。この損失中には、光回路装置１００Ｃ内の回路の伝搬損失、回路の過剰損失、ＳＭＦ３００、サーキュレータ２００の接続損失を含んでいる。
【００７２】
図８に、光回路装置１００Ｃを用いる構成における、最大分散量を設定した場合の透過波長特性を示す。図８に示すように、光回路装置１００ＣのＰＤＬは０．５ｄＢ以下であり、光回路装置１００Ｃをもちいることで大幅にＰＤＬの低減が可能であった。また、縦列接続した偏波分離合波器２０Ａの偏波消光比は、４０ｄＢ以上であった。
【００７３】
本実施例によれば、可変分散補償器１０Ｃを用いる光回路装置１００Ｃにおいても、その挿入損失及びＰＤＬを低減できる。
【００７４】
なお、可変分散補償器に用いる光回路は、ＡＷＧを用いる構成に限定されるものではない。例えば、ラティスフィルタ用いた光回路や、リング共振器を用いた光回路等のようなＰＬＣに形成可能な光回路であればよい。
【実施例４】
【００７５】
上記第２の実施の形態の具体的な実施例４として、図９〜図１３を参照して、図２の光回路装置４００の光回路５０に、可変特性機能をもつ偏波ダイバーシティ構成の可変分散補償器を適用した構成を説明する。図９に、本実施例の光回路装置４００Ａの構成を示す。
【００７６】
図９に示すように、本実施例の光回路装置４００Ａは、図２の光回路装置４００において光回路５０としてＡＷＧを用いた可変分散補償器５０Ａを設け、偏波分離合成器２０として偏波分離合成器２０Ａを設け、偏波回転素子３０として半波長板３０Ａを設けた。
【００７７】
可変分散補償器５０Ａは、光導波路４１及び入力導波路６１に繋がれたスラブ導波路５１と、複数のチャネル導波路５２ａからなるアレイ導波路５２と、複数のチャネル導波路５２ａ上にそれぞれ設けられる複数の位相シフタ５３ａからなる位相調整部５３と、複数のチャネル導波路５２ａ上にそれぞれ設けられる複数の特性調整用ヒータ５４ａからなる特性調整部５４と、光導波路４２及び出力導波路６２に繋がれたスラブ導波路５５と、を備えて構成される。
【００７８】
また、可変分散補償器５０Ａは、上記実施例３の可変分散補償器１０Ｃと異なる構成を有する。可変分散補償器５０Ａにおいて、スラブ導波路５１の焦点位置に対してアレイ導波路５２の外側方向のスラブ導波路５１端面に接続された第１の入力導波路と、スラブ導波路５５の焦点位置に対してアレイ導波路５２の内側方向のスラブ導波路５５端面に形成された第１の出力導波路と、を第１組の入出力導波路とする。また、スラブ導波路５１の焦点位置に対して第１の入力導波路と対称な位置でスラブ導波路５１端面に接続された第２の入力導波路と、スラブ導波路５５の焦点位置に対して第１の出力導波路と対称な位置でスラブ導波路５５端面に接続された第２の出力導波路と、を第２組の入出力導波路とする。
【００７９】
第１入力導波路、第１の出力導波路は、それぞれ、光導波路４１、光導波路４２を介して、偏波分離合波器２０Ａに接続される。第２の入力導波路、第２の出力導波路は、それぞれ、異なる２箇所のチップ端面に形成されたモニタ用入力導波路６１、モニタ用出力導波路６２に接続されている。上記のような、スラブ導波路の焦点位置に対して対称な位置に形成された２組の入出力導波路を有する構成によれば、第１の入力導波路からＡＷＧ回路に入力し、第１の出力導波路から出力した光の透過波長特性と、第２の入力導波路から入力し、第２の出力導波路から出力した光の透過波長特性はほぼ同一となる。
【００８０】
従って、モニタ用入力導波路６１を用いて可変分散補償器５０Ａの第１の入力導波路に試験光を入力し、第１の出力導波路から出力された光をモニタ用出力導波路６２から取り出して測定することにより，サーキュレータ２００を用いずに、ＰＬＣの光回路装置４００Ａ内に形成された可変分散補償器５０Ａの透過波長特性を測定することができる。
【００８１】
また、可変分散補償器５０Ａにおいて、各チャネル導波路５２ａ上に、分散可変用のヒータ（位相シフタ５３ａ）とは別の特性調整用ヒータ５４ａを形成している。この特性調整用ヒータ５４ａを用いることで、文献（M. Abe et al., Electronics Letters Vol.32, No.19, Sep. 1996）に記載されているような局所過熱位相トリミング技術によるアレイ導波路間位相誤差の補正が可能となる。
【００８２】
次いで、図１０及び図１１を参照して、モニタ用入力導波路６１からＰＭＦを用いてＴＥ偏波の試験光を入力し、モニタ用出力導波路６２から出力した光を測定して得た可変分散補償器５０Ａの可変分散特性及び透過波長特性と、サーキュレータ２００取り付け後に、光回路装置４００Ａにおいて偏波分離合成器２０Ａを介する光信号を分離及び合成する構成（偏波ダイバーシティ構成）における可変分散補償器５０Ａの可変分散特性及び透過波長特性と、を説明する。図１０（ａ）に、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用いて測定した、可変分散補償器５０Ａの、相対波長に対する可変分散特性を示す。図１０（ｂ）に、偏波ダイバーシティを用いて測定した、可変分散補償器５０Ａの、相対波長に対する可変分散特性を示す。図１１（ａ）に、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用いて測定した、可変分散補償器５０Ａの透過波長特性を示す。図１１（ｂ）に、偏波ダイバーシティを用いて測定した、可変分散補償器５０Ａの透過波長特性を示す。
【００８３】
図１０（ａ）に示すように、モニタ用入力導波路６１からＴＥ偏波の試験光を入力し、モニタ用出力導波路６２から出力した光を測定して得た可変分散補償器５０Ａの可変分散特性は、図１０（ｂ）に示す偏波ダイバーシティを用いて測定した可変分散特性とほぼ同様の特性が得られており、サーキュレータ２００無しで分散特性把握が可能であることがわかる。
【００８４】
また、図１１（ａ）に示すように、モニタ用入力導波路６１からＴＥ偏波の試験光を入力し、モニタ用出力導波路６２から出力した光を測定して得た可変分散補償器５０Ａの透過波長特性は、サーキュレータ２００や偏波分離合波器２０Ａを透過しない分、図１１（ｂ）に示す偏波ダイバーシティを用いて測定した場合よりも、全体的に損失が１．５ｄＢ程度小さくなっているものの、ほぼ同様の透過波長特性が得られており、透過波長特性についても特性把握が可能であることが確認できた。
【００８５】
次いで、図１２及び図１３を参照して、光回路装置４００Ａにおいて、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用い、文献（H. Yamada et al., J. Lightwave Technology, Vol.16, No.3, Mar. 1998）で報告されている低コヒーレンス光干渉法によるアレイ導波路の位相誤差測定及びその補正を説明する。図１２に、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用いて測定した、可変分散補償器５０Ａの、アレイ導波路番号に対する位相誤差の分布を示す。アレイ導波路番号は、可変分散補償器５０Ａのアレイ導波路５２の各チャネル導波路５２ａに付与された番号である。
【００８６】
図１２に示すように、各チャネル導波路５２ａ間では、最大０．３４ｒａｄ程度の位相誤差が発生していることがわかる。このような位相誤差は、チャネル導波路５２ａに形成した位相シフタ５３ａによって形成する位相分布形状を乱し、可変分散量を低下させる。
そこで、この結果に基づいて、各チャネル導波路５２ａに形成した特性調整用ヒータ５４ａへの通電電力及び通電時間を決定し、アレイ導波路５２の位相誤差補正を行った。図１３に、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用いて測定した、可変分散補償器５０Ａにおける位相誤差補正後の可変分散特性を示す。
【００８７】
図１３に示すように、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を用いて測定した可変分散補償器５０Ａの可変分散特性は、位相誤差補正により最大可変分散量が、図１０（ａ）に示した補正前の−１３０〜＋８０［ｐｓ／ｎｍ］から約−１９０〜＋１３０［ｐｓ／ｎｍ］へと大幅に向上した。
【００８８】
本実施例の様に、モニタ用入力導波路６１及びモニタ用出力導波路６２を設けることで、可変分散補償器５０Ａの特性をサーキュレータ２００及び偏波分離合波器２０Ａを介さずに測定できるようになったため、光回路単体での特性を事前に正確に把握でき、また精密な位相調整が可能になった。
【実施例５】
【００８９】
次に、上記第１の実施形態の具体的な実施例５として、図１６を参照して、図１の光回路１０に、光トランスバーサルフィルタ回路を用いた可変分散補償器を適用した構成を説明する。図１６には、本実施例の光回路装置１００Ｙの構成を示す。
【００９０】
図１６に示すように、本実施例の集積型ＰＬＣの光回路装置１００Ｙは、図１の光回路装置１００において光回路１０として可変分散補償器１０Ｄを設け、偏波分離合成器２０として偏波分離合成器２０Ｂを設け、偏波回転素子３０として半波長板３０Ａを設けた。
【００９１】
偏波分離合成器２０Ｂは、偏波分離合成機能をもつ光回路としての光分岐結合器２１が同一基板内に２段縦列接続される。本実施例では、光分岐結合器２１においてスルーポートから出射された光は光分岐結合器２２においてクロスポートから出射され、光分岐結合器２１においてクロスポートから出射された光は光分岐結合器２２においてスルーポートから出射されるように、接続経路が設計されていることを特徴としている。実施例1の偏波分離合成器２０Ａ内で用いられているスルーポート-スルーポート接続に比べ、さらに広い波長範囲にわたって、高い偏波消光比を得ることができる。
【００９２】
光分岐結合器２１、２２においては、上記２本の光導波路の実効光路長の差が、２つの直交する電界成分において、一方の電界成分にとって入射光の波長の整数倍だけ異なり、もう一方の電界成分にとって入射光の波長の（整数＋１／２）倍だけ異なるものとする。ここで光分岐結合器２１においてスルーポートに出射された偏波が光分岐結合器２２においてはクロスポートに出射し、光分岐結合器２１においてクロスポートに出射された偏波が光分岐結合器２２においてはスルーポートに出射するように実効光路差長を設定する。
【００９３】
例えば、各光分岐結合器２１において、ＴＥ偏光にとって実効光路差長が入射光の波長の整数倍だけ異なり、ＴＥ偏光をクロスポートに出射し、光分岐結合器２２において、ＴＥ偏光にとって実効光路差長が入射光の波長の（整数＋１／２）倍だけ異なり、ＴＥ偏光をスルーポートに出射する。
そして、各光分岐結合器２１において、ＴＭ偏光にとって実効光路差長が入射光の波長の（整数＋１／２）倍だけ異なり、ＴＭ偏光をスルーポートに出射し、光分岐結合器２２において、ＴＭ偏光にとって実効光路差長が入射光の波長の整数倍だけ異なり、ＴＭ偏光をクロスポートに出射する。
【００９４】
光分岐結合器２１、２２における２本の光入力端のうち、接続に供しない光入力端は、特性調整用のモニタポート１０１〜１０７および１１０〜１１５としてチップ端面に接続されている。
【００９５】
また前記各光分岐結合器２１、２２には、熱光学効果によって導波路の屈折率を変化させ、実効光路差長を可変可能な調節手段である薄膜ヒータが形成されている。なお、簡略化のため、図示は省略するが、各薄膜ヒータは、金薄膜からなる電気配線により給電され、各薄膜ヒータの両脇には、消費電力削減のため、光導波路膜を基板に達するまで除去した断熱溝が形成されている。
【００９６】
図１６に示す、本実施例の可変分散補償器１０Ｄは、石英系平面光導波路により作製されており、２入力２出力型ＭＺＩ回路からなる光分岐カプラＶＣｘ-ｘ（ｘ-ｘは1-1から4-8間の任意の値）をツリー状に接続して形成された多段光分岐カプラと、２入力２出力型ＭＺＩ回路からなる光合波カプラを逆ツリー状に接続して形成された、多段光合波カプラＶＣｙ-ｙ（ｙ-ｙは5-1から8-1間の任意の値）と、前記多段光分岐カプラＶＣｘ-ｘのそれぞれの光出力端と前記多段光合波カプラＶＣｙ-ｙの対応する光入力端との間に介設されて伝搬光の伝搬時間を設定時間遅延させる16本の光遅延線ｄと、１６個の位相シフタＰＳ1〜ＰＳ16を有する。該光遅延線ｄは互いに間隔を介して並設されて該並設方向の一端側から他端側に向けて順に長さが設定量ずつ長くなるように形成された光トランスバーサルフィルタ回路で構成されている。
【００９７】
また前記各光分岐カプラＶＣｘ-ｘ及び光合波カプラＶＣｙ-ｙには、熱光学効果によって導波路の屈折率を変化させ、分岐比を可変可能な光分岐比調節手段である薄膜ヒータが形成されている。なお、簡略化のため、図示は省略するが、各薄膜ヒータは、金薄膜からなる電気配線により給電され、各薄膜ヒータの両脇には、消費電力削減のため、光導波路膜を基板に達するまで除去した断熱溝が形成されている。
【００９８】
また、各光遅延線ｄ上には各光遅延線ｄを伝搬する伝搬光の位相を熱光学効果によって可変可能な位相調節手段である薄膜ヒータが形成され、位相シフタＰＳ1〜ＰＳ１６を構成している。
【００９９】
さらに、前記光トランスバーサルフィルタ回路において、１段目の光分岐カプラＶＣ1-1における２本の光入力端のうちの一方は前記光分岐結合器２２に接続され、もう一方は光入力ポート１０８としてチップ端面に接続されている。また最終段の光合波カプラＶＣ8-1における２本の光出力端のうちの一方は前記光分岐結合器２２に接続され、もう一方は前記光入力ポート１０４に対応しており、光出力ポート２０８としてチップ端面に接続されている。
【０１００】
２段目以降の光分岐カプラＶＣｘ-ｘにおける２本の光入力端のうち、前段の光分岐カプラＶＣｘ-ｘとの接続に供しない光入力端は、モニタポート１０１〜１０７および１１０〜１１５としてチップ端面に接続されている。同様に、２段目以降の光合波カプラＶＣｙ-ｙにおける２本の光出力端のうち、前段の光合波カプラＶＣｙ-ｙとの接続に供しない光出力端は、モニタポート２０１〜２０７および２１０〜２１５としてチップ端面に接続されている。
【０１０１】
このような構成により、モニタ用入力導波路に試験光を入力してモニタ用出力導波路から出力された光を取り出して測定することにより、光分岐結合器２１、２２および可変分散補償器の光分岐カプラＶＣｘ-ｘ、光合波カプラＶＣｙ-ｙ、位相シフタＰＳｘの特性を測定することができる。
【０１０２】
上記のようにして得られた特性を用いて、光分岐結合器２１、２２を構成するヒータへの通電量を適宜調整し、実効光路長差を調整することができる。従って、仮に光分岐結合器２１、２２において作製誤差により生じた設計からのズレがあった場合にも、調整を行うことにより、偏波分離合成器２０Ｂにおいて得られる特性の劣化を抑制できる。
【０１０３】
さらに、上記のようにして得られた特性を用いて、多段光分岐カプラＶＣｘ-ｘ及び多段光合波カプラＶＣｙ-ｙを構成する各ＭＺＩ回路上の薄膜ヒータへの通電量を適宜調整し、各ＭＺＩ回路の結合率を変化させることにより、１６本の光経路（タップ）の光振幅を任意に調整することが出来る。また、各光遅延線ｄ上の薄膜ヒータへの通電量を適宜調整することにより、各タップの位相を任意に調整することができる。従って、可変分散補償器１０Ｄの特性を設定することが可能である。
【０１０４】
ところで図１６中に破線で囲って示すように、実際に可変分散補償器１０Ｄとして使用する場合、信号光が伝搬する導波路とモニタ用導波路との交差部分が増加するため、交差部における放射損失の増大が問題となる。
【０１０５】
ここで、実際に可変分散補償器１０Ｄとして使用する場合、前記各接続導波路には信号光が伝搬するので損失増加が問題となるが、モニタポート用導波路は光分岐カプラ等の特性把握時に用いるだけで、信号光は伝搬しないので、特性把握に支障が出ない程度であれば損失増加が発生しても問題は無い。
【０１０６】
そこで、本実施例においては、信号光が伝搬する導波路とモニタポート用導波路との交差部分において、図１７に示すように、モニタ用導波路に不連続部分を設け、信号光が伝搬する導波路とモニタ用導波路が接続せず互いに分離されるようにした。モニタ用導波路の不連続部分間の端面は信号光が伝搬する導波路と平行になるようにした。
【０１０７】
これにより、入出力ポート３０１から入力され、再び入出力ポート３０１から出力される信号光の各経路にモニタ用導波路との接触部分が無くなるので、損失増加を抑制できる。
【０１０８】
上述した図１６に示す本実施例の集積型ＰＬＣの光回路装置１００Ｙの作製は、以下のように行った。
【０１０９】
まず、シリコン基板上に火炎加水分解堆積法(ＦＨＤ法)とリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて石英系光導波路からなる光トランスバーサルフィルタ回路を形成した。導波路の比屈折率差は1.5％、コアサイズは５μm×５μmとした。次にスパッタ法により薄膜ヒータ及び給電用電極を形成した。次に、ＲＩＥにより断熱溝を形成した。最後にチップをダイシングにより切り出した。
【０１１０】
作製した偏波分離合成器２０Ｂ（スルーポート-クロスポート接続）の特性を図１８に示す。図１８より、波長帯域1523〜1568nmにおいて40dB以上の偏波消光比が得られている。また比較のため、実施例1で作製した偏波分離合成器20Ａ（スルーポート-スルーポート接続）の特性を図１９に示す。図１９より、波長帯域1526〜1564nmにおいて40dB以上の偏波消光比が得られている。両者とも38nm以上の広帯域において40dB以上という高い偏波消光比が得られていることがわかる。また、両者を比較すると、スルーポート-クロスポート接続を用いた方がスルーポート-スルーポート接続を用いるよりも、さらに広帯域において高い偏波消光比が得られていることがわかる。
【０１１１】
本光トランスバーサルフィルタ回路を用いた可変分散補償器を構成するのに使用した各種パラメータを表１に示す。
【表１】
2011197700.tif 000003
【０１１２】
このようにして得られた可変分散補償器の群遅延スペクトルを図２０に、損失スペクトルを図２１に、係数εに対する通過帯域幅および波長分散の変化を示すグラフを図２２に示す。これらのグラフより、係数ε＝±２．０において、約±１０５ｐｓ／ｎｍの波長分散、約０．６ｎｍの通過帯域、約７．７ｄBの帯域内最小損失、１．２ｄB以内の帯域内損失変動が得られた。
【０１１３】
なお、上記実施例１〜５においては、上記第１の実施の形態における光回路１０として、ダイナミックゲインイコライザ１０Ａ，１０Ｂ、可変分散補償器１０Ｃ、１０Ｄを適用した例を説明したが、光回路１０はこれに限定されるものではない。例えば、光回路１０として、その他の構成のダイナミックゲインイコライザや可変分散補償器、熱光学効果を用いた可変特性機能をもつその他の光回路、その他のトランスバーサルフィルタ、可変光減衰器又は光スイッチ等を適用する構成としてもよい。
【０１１４】
また、上記実施例４においては、上記第２の実施の形態における光回路５０として、可変分散補償器５０Ａを適用した例を説明したが、光回路５０はこれに限定されるものではない。例えば、光回路５０として、ダイナミックゲインイコライザ、その他の構成の可変分散補償器、熱光学効果を用いた可変特性機能をもつその他の光回路、トランスバーサルフィルタ、可変光減衰器又は光スイッチ等を適用する構成としてもよい。
【０１１５】
また、上記各実施の形態及び各変形例における光回路装置の各構成要素の細部構成、及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｘ，１００Ｙ，４００，４００Ａ，１０００ 光回路装置
２００ サーキュレータ
３００ ＳＭＦ
１０，１０１０ 光回路
１０Ａ，１０Ｂ ダイナミックゲインイコライザ
１１ 多段光分岐結合カプラ
１２，１２Ｂ 光接続回路
１３ 多段光分岐結合カプラ
１４，１７，１８，１９ 光分岐結合カプラ
１５ａ〜１５ｈ，１５ｉ〜１５ｐ，１５Ｂ 光遅延線
１６，１６Ｂ 位相調節手段
２０，２０Ａ，２０Ｂ、１０２０ 偏波分離合成器
２１、２２ 光分岐結合器
３０ 偏波回転素子
３０Ａ 半波長板
４１，４２ 光導波路
１０Ｃ，１０Ｄ、５０ 可変分散補償器
１１Ｃ，１４Ｃ，５１，５５ スラブ導波路
１２Ｃ，５２ アレイ光導波路
１２Ｃａ，５２ａ チャネル導波路
１３Ｃ，５３ 位相調整部
１３Ｃａ，５３ａ 位相シフタ
３１ 導波路型偏波スプリッタ/コンバイナ
３２ 半波長板
５４ 特性調整部
５４ａ 特性調整用ヒータ
６１ モニタ用入力導波路
６２ モニタ用出力導波路
１０３１，１０３２ ＰＭＦ
【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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