(57)【要約】【課題】低消費電力である導波路型分散補償回路を提供すること。【解決手段】複数の導波路からなる導波路アレイ１０９と該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路１０８、１０９とを有し、入力された信号光を複数の波長に分波する第１のアレイ導波路回折格子１０２と、上記波長ごとに分波された信号光の位相を制御する位相制御手段をそれぞれ有する複数の単一モード導波路によって構成される位相制御導波路アレイ１０４と、複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、上記位相制御された信号光を合波して出力する第２のアレイ導波路回折格子１０６とを備え、上記第１のアレイ導波路回折格子の出力部と、上記第２のアレイ導波路回折格子の入力部に、上記スラブ導波路と上記位相制御導波路アレイとの間の伝搬損失を減らす断熱的モード変換回路１０３、１０５を配置したことを特徴とする導波路型分散補償回路。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、入力された信号光を複数の波長に分波する第１のアレイ導波路回折格子と、
前記波長ごとに分波された信号光の位相を制御する位相制御手段をそれぞれ有する複数の単一モード導波路によって構成される位相制御導波路アレイと、
複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、前記位相制御された信号光を合波して出力する第２のアレイ導波路回折格子とを備え、
前記第１のアレイ導波路回折格子の出力部と、前記第２のアレイ導波路回折格子の入力部に、前記スラブ導波路と前記位相制御導波路アレイとの間の伝搬損失を減らす断熱的モード変換回路を配置したことを特徴とする導波路型分散補償回路。
【請求項２】
複数の導波路からなる導波路アレイと、該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、入力された信号光を複数の波長に分波する第１のアレイ導波路回折格子と、
前記波長ごとに分波された信号光の位相を制御する位相制御手段をそれぞれ有する複数の単一モード導波路によって構成される位相制御導波路アレイと、
前記位相制御された信号光を反射して再び前記位相制御導波路アレイに入力する反射手段とを備え、
前記第１のアレイ導波路回折格子の出力部に、前記スラブ導波路と前記位相制御導波路アレイとの間の伝搬損失を減らす断熱的モード変換回路を配置したことを特徴とする導波路型分散補償回路。
【請求項３】
前記単一モード導波路は、石英、Ｓｉ、ＳｉＮ、ポリマー、ＳｉＯＮのいずれかで構成され、
前記位相制御手段は、薄膜ヒータを用いて熱光学効果により位相制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路型分散補償回路。
【請求項４】
前記単一モード導波路は、ニオブ酸リチウム、ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛、
タンタル酸リチウムのいずれかで構成され、
前記位相制御手段は、薄膜電極を用いて電気光学効果により位相制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路型分散補償回路。
【請求項５】
前記単一モード導波路は、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓのいずれかの化合物半導体で構成され、
前記位相制御手段は、薄膜電極を用いて電気光学効果、プラズマ効果、量子閉じ込めシュタルク効果のいずれかにより位相制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路型分散補償回路。
【請求項６】
複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、入力された信号光を複数の波長に分波する第１のアレイ導波路回折格子と、
前記波長ごとに分波された信号光のそれぞれを、異なる２つの偏光成分に分離した後、偏光方向を揃える第１の偏光分離素子アレイと、
前記偏光方向が揃えられた２つの偏光成分に対して、位相を制御する位相制御手段をそれぞれ有する複数の単一モード導波路によって構成される位相制御導波路アレイと、
前記位相制御導波路アレイから出力される各２つの偏光成分を１つの信号光に合波して出力する第２の偏光分離素子アレイと、
複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、前記偏光成分が合波された信号光を合波して出力する第２のアレイ導波路回折格子とを備え、
前記第１のアレイ導波路回折格子の出力部と、前記第２のアレイ導波路回折格子の入力部に、前記スラブ導波路と前記位相制御導波路アレイとの間の伝搬損失を減らすための断熱的モード変換回路を配置し、
前記第１のアレイ導波路回折格子と、前記第１の偏光分離素子アレイと、前記第２の偏光分離素子アレイと、前記第２のアレイ導波路回折格子と、前記モード変換回路とは石英導波路によって構成され、前記位相制御導波路アレイは誘電体導波路によって構成されることを特徴とする導波路型分散補償回路。
【請求項７】
複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、入力された信号光を複数の波長に分波するアレイ導波路回折格子と、
前記波長ごとに分波された信号光のそれぞれを、異なる２つの偏光成分として分離した後、偏光方向を揃える偏光分離素子アレイと、
前記偏光方向が揃えられた２つの偏光成分の位相を制御する位相制御手段をそれぞれ有する複数の単一モード導波路によって構成される位相制御導波路アレイと、
前記位相制御された信号光を反射して再び前記位相制御導波路アレイに入力する反射手段とを備え、
前記第１のアレイ導波路回折格子の出力部に、前記スラブ導波路と前記位相制御導波路アレイとの間の伝搬損失を減らすための断熱的モード変換回路を配置し、
前記アレイ導波路回折格子と、偏光分離素子アレイとは石英導波路で構成され、位相制御導波路アレイは誘電体導波路で構成されることを特徴とする導波路型分散補償回路。
【請求項８】
前記誘電体導波路として、ニオブ酸リチウム導波路、ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛導波路、タンタル酸リチウム導波路を用いることを特徴とする請求項６又は７に記載の導波路型分散補償回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信ネットワークの伝送装置において、光ファイバの群速度分散を補償する導波路型分散補償回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
群速度分散補償を行うための導波路型の分散補償回路としては、従来、図１に示す構成が知られている（非特許文献１）。この分散補償回路においては、二つのアレイ導波路回折格子１ａ、１ｂが接続され、接続部のスラブ導波路２には熱光学効果を利用したレンズが配置されている。群速度分散補償を行うためには、周波数面上で中心周波数を軸として放物状に位相を変化させる必要がある。図１の分散補償回路では多数のヒータを短冊状にスラブ導波路上に配置し、ヒータの幅と密度を変えることによって、温度、すなわちヒータに印加する電力に応じた位相変化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５９７１８号公報
【特許文献２】特許第３３３８３５６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】C. R. Doerr, L. W. Stulz, S. Chandrasekhar, and R. Pafchek, “Colorless Tunable Dispersion Compensator With 400-ps/nm Range Integrated With a Tunable Noise Filter,” IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 15, NO. 9, pp. 1258-1260(2003).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の導波路型分散補償回路では、スラブ導波路を面的に加熱するので消費電力が非常に大きくなる、熱伝導の小さい全石英導波路等にしか適用できない、という問題がある。
【０００６】
以上を鑑みて、本発明では、低消費電力である導波路型分散補償回路を提供することを目的とする。本発明では、石英以外の材料による分散補償回路でも構成可能な導波路型分散補償回路を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本願の請求項１に記載された発明は、複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、入力された信号光を複数の波長に分波する第１のアレイ導波路回折格子と、上記波長ごとに分波された信号光の位相を制御する位相制御手段をそれぞれ有する複数の単一モード導波路によって構成される位相制御導波路アレイと、複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、上記位相制御された信号光を合波して出力する第２のアレイ導波路回折格子とを備え、上記第１のアレイ導波路回折格子の出力部と、上記第２のアレイ導波路回折格子の入力部に、上記スラブ導波路と上記位相制御導波路アレイとの間の伝搬損失を減らす断熱的モード変換回路を配置したことを特徴とする導波路型分散補償回路である。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、複数の導波路からなる導波路アレイと、該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、入力された信号光を複数の波長に分波する第１のアレイ導波路回折格子と、上記波長ごとに分波された信号光の位相を制御する位相制御手段をそれぞれ有する複数の単一モード導波路によって構成される位相制御導波路アレイと、上記位相制御された信号光を反射して再び上記位相制御導波路アレイに入力する反射手段とを備え、上記第１のアレイ導波路回折格子の出力部に、上記スラブ導波路と上記位相制御導波路アレイとの間の伝搬損失を減らす断熱的モード変換回路を配置したことを特徴とする導波路型分散補償回路である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の導波路型分散補償回路において、上記単一モード導波路は、石英、Ｓｉ、ＳｉＮ、ポリマー、ＳｉＯＮのいずれかで構成され、上記位相制御手段は、薄膜ヒータを用いて熱光学効果により位相制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の導波路型分散補償回路において、上記単一モード導波路は、ニオブ酸リチウム、ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛、タンタル酸リチウムのいずれかで構成され、上記位相制御手段は、薄膜電極を用いて電気光学効果により位相制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の導波路型分散補償回路において、上記単一モード導波路は、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓのいずれかの化合物半導体で構成され、上記位相制御手段は、薄膜電極を用いて電気光学効果、プラズマ効果、量子閉じ込めシュタルク効果のいずれかにより位相制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、入力された信号光を複数の波長に分波する第１のアレイ導波路回折格子と、上記波長ごとに分波された信号光のそれぞれを、異なる２つの偏光成分に分離した後、偏光方向を揃える第１の偏光分離素子アレイと、上記偏光方向が揃えられた２つの偏光成分に対して、位相を制御する位相制御手段をそれぞれ有する複数の単一モード導波路によって構成される位相制御導波路アレイと、上記位相制御導波路アレイから出力される各２つの偏光成分を１つの信号光に合波して出力する第２の偏光分離素子アレイと、複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、上記偏光成分が合波された信号光を合波して出力する第２のアレイ導波路回折格子とを備え、上記第１のアレイ導波路回折格子の出力部と、上記第２のアレイ導波路回折格子の入力部に、上記スラブ導波路と上記位相制御導波路アレイとの間の伝搬損失を減らすための断熱的モード変換回路を配置し、上記第１のアレイ導波路回折格子と、上記第１の偏光分離素子アレイと、上記第２の偏光分離素子アレイと、上記第２のアレイ導波路回折格子と、上記モード変換回路とは石英導波路によって構成され、上記位相制御導波路アレイは誘電体導波路によって構成されることを特徴とする導波路型分散補償回路である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、複数の導波路からなる導波路アレイと該導波路アレイの入出力端に設けられたスラブ導波路とを有し、入力された信号光を複数の波長に分波するアレイ導波路回折格子と、上記波長ごとに分波された信号光のそれぞれを、異なる２つの偏光成分として分離した後、偏光方向を揃える偏光分離素子アレイと、上記偏光方向が揃えられた２つの偏光成分の位相を制御する位相制御手段をそれぞれ有する複数の単一モード導波路によって構成される位相制御導波路アレイと、上記位相制御された信号光を反射して再び上記位相制御導波路アレイに入力する反射手段とを備え、上記第１のアレイ導波路回折格子の出力部に、上記スラブ導波路と上記位相制御導波路アレイとの間の伝搬損失を減らすための断熱的モード変換回路を配置し、上記アレイ導波路回折格子と、偏光分離素子アレイとは石英導波路で構成され、位相制御導波路アレイは誘電体導波路で構成されることを特徴とする導波路型分散補償回路である。
【００１４】
請求項８に記載された発明は、請求項６又は７に記載の導波路型分散補償回路において、上記誘電体導波路として、ニオブ酸リチウム導波路、ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛導波路、タンタル酸リチウム導波路を用いることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の導波路型分散補償回路を説明するための図である。
【図２】（ａ）は第１の実施形態の導波路型分散補償回路の概略構成図であり、（ｂ）は第１のアレイ導波路回折格子部分の構成を示す図であり、（ｃ）はモード変換回路の構成を示す図である。
【図３】（ａ）はモード変換回路を採用しない場合の透過率を示す図であり、（ｂ）はモード変換回路を採用した場合の透過率を示す図である。
【図４】第２の実施形態の導波路型分散補償回路の概略構成図である。
【図５】（ａ）は第３の実施形態の導波路型分散補償回路の概略構成図であり、（ｂ）は偏光分離素子アレイの構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態の導波路型分散補償回路の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
本実施の形態においては、第１のアレイ導波路回折格子の出力スラブ導波路端に断熱的モード変換回路を配置し、周波数（波長）に対する振幅透過特性をほぼフラットに保ちつつ、分光された光信号を周波数成分毎に多数の単一モード導波路アレイに分配させる。単一モード導波路は屈折率変化を介して光の位相を制御する位相制御器として動作し、その出力は第二の断熱的モード変換回路を経て第２のアレイ導波路回折格子に入力され最終的に信号が合成される。単一モード導波路の位相制御原理として熱光学効果を用いた場合、スラブ導波路全体を加熱する従来の位相制御方法に比較して低電力で位相制御が可能になる。また、位相制御導波路アレイに半導体導波路、強誘電体導波路を使用すると、更なる低消費電力化、小型化、高速化も可能である。
【００１８】
（第１の実施形態）
図２は第１の実施形態の導波路型分散補償回路の構成を説明するための図であり、図２（ａ）は導波路型分散補償回路の概略構成を示し、図２（ｂ）はアレイ導波路回折格子部分の構成を示し、図２（ｃ）はモード変換回路の構成を示している。第１の実施形態の導波路型分散補償回路は、図２（ａ）に示すように、信号光が入力される入力導波路１０１と、入力された信号光を分光する第１のアレイ導波路回折格子１０２と、位相制御部を持つ位相制御導波路アレイ１０４と、第２のアレイ導波路回折格子１０６と、出力導波路１０７と、位相制御導波路アレイ１０４の入力部および出力部に設けられたモード変換回路１０３、１０５とを備えてなる。
【００１９】
第１のアレイ導波路回折格子１０２は、図２（ｂ）に示されるように、入力導波路１０１に接続される第１のスラブ導波路１０８と、第１のスラブ導波路１０８に接続された導波路アレイ１０９と、導波路アレイ１０９に接続された第２のスラブ導波路１１０とを備えて構成される。第１のアレイ導波路回折格子１０２の出力側である第２のスラブ導波路１１０には、複数の単一モード導波路からなる位相制御導波路アレイ１０４が接続されている。
【００２０】
位相制御導波路アレイ１０４の出力側には、第２のアレイ導波路回折格子１０６が接続されている。なお、第２のアレイ導波路回折格子１０６は、図２（ｂ）に示す第１のアレイ導波路回折格子１０２が左右反転（入出力反転）した構造を有する。
【００２１】
また、図２（ｃ）に示すような構造のモード変換回路１０３、１０５が、位相制御導波路アレイ１０４の入力部と出力部とにそれぞれ設けられている。
【００２２】
モード変換回路１０３、１０５は、光導波路の分岐部での伝搬損失を低減するための回路であり、図２（ｃ）に示すように、位相制御導波路アレイ１０４の導波路間に形成された傾斜のついた構造（水鳥の水かきの形状）のコアにより構成される。この構造はアレイ導波路回折格子１０２、１０６の回折損失を低減するために、導波路アレイ１０９と第１のスラブ導波路１０８との接続部や導波路アレイ１０９と第２のスラブ導波路１１０との接続部に用いることが提案（特許文献１）されているが、アレイ導波路回折格子の出力部で用いる例はない。その理由はアレイ導波路回折格子としての分波特性を劣化させるからである。
【００２３】
また、図２（ａ）に示す水鳥の水かき形状のモード変換回路１０３、１０５に代えて、セグメンテッド構造（特許文献２）を採用してもよい。セグメンテッド構造は、位相制御導波路アレイ１０４とスラブ導波路１１０の間の挿入損失を減らすように動作する。セグメンテッド構造は、位相制御導波路アレイ１０４を横切る多くの導波路コア欠落構造を設けることによって構成される。欠落構造部分は、スラブ導波路から離れるに従って次第に減少する幅を有するよう構成される。
【００２４】
図２に示す導波路型分散補償回路において、入力導波路１０１に入力された光信号は第１のアレイ導波路回折格子１０２によって分光され第２のスラブ導波路１１０とモード変換回路１０３の境界部分で周波数成分に空間的に分離され、位相制御導波路アレイ１０４の入力部（１０４ｉｎ）に導かれる。位相制御導波路アレイ１０４の入力部では、各単一モード導波路間の位置に分光される周波数成分もモード変換回路１０３の結合作用によって両側の単一モード導波路に分配されて結合される。
【００２５】
図３は、入力導波路１０１と出力導波路１０７との間の透過特性を示しており、図３（ａ）はモード変換回路１０３、１０５がない場合を示し、図３（ｂ）はモード変換回路１０３、１０５がある場合をそれぞれ示している。モード変換回路１０３、１０５がない場合、第２のスラブ導波路１１０から位相制御導波路１０４に接続する際に、位相制御導波路１０４の隣接する単一モード導波路の間に結像する光周波数成分は、単一モード導波路に結合しにくくなるので、図３（ａ）に示すように櫛形の透過特性を示す。これに対して、モード変換構造がある場合は、単一モード導波路の間に結像される光周波数成分はモード変換回路１０３の結合作用によって両側の単一モード導波路に分配されて結合されるので、図３（ｂ）に示すように平坦な透過特性を示す。因みに、通常、アレイ導波路回折格子は波長合分波に利用されるので、入出力導波路にはモード変換構造は用いられない。    位相制御導波路１０４を構成する各単一モード導波路には、位相制御部が設けられている。石英導波路、Ｓｉ導波路、ＳｉＮ導波路、ＳｉＯＮ導波路、及びポリマー導波路の場合は、薄膜ヒータが装荷されていて熱光学効果により位相制御を行う。また、ニオブ酸リチウム、ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛、あるいは、タンタル酸リチウム誘電体導波路の場合は、薄膜電極が装荷されていて電気光学効果により位相制御を行う。ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体導波路の場合も薄膜電極が装荷され、電気光学効果、プラズマ効果、あるいは、量子閉じ込めシュタルク効果により位相制御を行う。位相変化量を中心周波数に対して放物的に変化させることによって分散補償回路の分散値を制御することが可能である。中心周波数から離れた周波数において２π以上の位相変化ｘが必要な場合、ｘ’（０≦ｘ’＜２πｘ’＝ｘ−２ｍπ（ｍは正の整数））の位相変化を与えても良い。
【００２６】
位相制御された各周波数成分は再びモード変換器１０５を経て第２のアレイ導波路回折格子１０６のスラブ導波路に結合され、第２のアレイ導波路回折格子１０６によって分散が補償された光が出力される。なお、第１のアレイ導波路回折格子１０２と第２のアレイ導波路回折格子１０６の中心周波数が不一致である場合は、周波数に対して線形の位相変化を与えて補償することが必要である。
【００２７】
本発明の動作を確認するに当たり石英導波路を用いて作製を行った。アレイ導波路回折格子の設計は、出力波長間隔が０．０４ｎｍ（周波数にして５ＧＨｚ）、出力導波路本数は２０本であり、位相制御導波路アレイ１０４の位相制御部を有する導波路本数も２０本である。アレイ導波路回折格子の導波路本数は１１６本、回折次数は９４８、ＦＳＲは２００ＧＨｚ、スラブ導波路の長さ（焦点距離に相当）は６５０５μｍである。
【００２８】
本実施例では、図１の導波路型分散補償回路とは異なり、スラブ導波路全体ではなく単一モード導波路の屈折率を制御すればよいので、屈折率制御部分の体積が小さくなり低消費電力化が可能である。例えば、位相制御導波路アレイ１０４の導波路１本あたりの平均印加電力は１００ｍＷ程度であるので全体で２Ｗで動作が可能である。  本実施の形態の導波路型分散補償回路によれば、スラブ導波路全体でなく、単一モード導波路アレイの位相を制御すればよいので、位相制御する部分の体積が減少し、駆動電力を低減することが可能である。
【００２９】
また、本実施の形態の導波路型分散補償回路によれば、石英導波路だけでなく、各種光導波路に適用できる構成である。たとえば、熱光学効果の大きなポリマー導波路を用いれば低消費電力化、曲率半径が小さなＳｉＯＮS導波路を用いれば小型化、電気光学効果を利用できるニオブ酸リチウム導波路を用いれば高速化が可能である。
【００３０】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態の導波路型分散補償回路を示している。本実施形態の導波路型分散補償回路は、図４に示すように第１の実施形態の導波路型分散補償回路の位相制御導波路アレイ１０４の出力端に反射構造１１１を設けることによって、位相制御導波路アレイ１０４から出力された信号光を再び位相制御導波路アレイ１０４に折り返して入力する反射型の構成にしたものである。反射構造１１１は、導波路端面にミラーを貼り付けて構成することができる。金属膜あるいは誘電体多層膜を蒸着してミラーを形成できる。
【００３１】
図４の導波路型分散補償回路では、第１の実施形態と同様に、入力導波路１０１から入力された信号光が、第１のアレイ導波路回折格子１０２において分光され、モード変換回路１０３を通過した後に、位相制御導波路アレイ１０４に入力される。
【００３２】
入力された信号光は位相制御導波路アレイ１０４において位相制御され、出力される。位相制御導波路アレイ１０４においては、位相変化量を中心周波数に対して放物的に変化させることによって分散補償回路の分散値を制御する。この実施形態においては、位相制御導波路アレイ１０４における位相変化量は、所望の位相変化量の約半分で十分である。
【００３３】
位相制御導波路アレイ１０４から出力された信号光は、反射構造１１１で反射された後に再び位相制御導波路アレイ１０４に入力されて、再び位相制御される。位相制御導波路アレイ１０４においては、先ほどの位相変化量と合わせてさらに所望の位相変化量の約半分が与えられるように制御されて、結果として信号光には所望の位相変化量が与えられる。
【００３４】
位相制御された信号光は、モード変換回路１０３を通過した後、第１のアレイ導波路回折格子１０２において合波され、入力導波路１０１から出力される。
【００３５】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の導波路型分散補償回路による効果に加えて、反射型にすることによって、回路面積が大凡半分になり、位相制御導波路アレイ１０４で与える位相制御量も第１の実施形態の場合の半分でよい。また、アレイ導波路回折格子を２つ用いる必要がないので第１の実施形態に比べてアレイ導波路回折格子同士の特性を揃える必要もない。
【００３６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態の導波路型分散補償回路は、石英導波路と誘電体導波路とを用いたハイブリッド構成である。本実施形態では、第１の実施形態における第１のアレイ導波路回折格子１０２と、第２のアレイ導波路回折格子１０６と、モード変換回路１０３、１０５とに対応する部分を石英導波路で構成している。第１の実施形態における位相制御導波路１０４を誘電体導波路で構成している。この構成により、高分解能で低損失な石英導波路の優位性と高速に位相制御可能な誘電体導波路の優位性を併せ持たせている。第３の実施形態の導波路型分散補償回路は、図５に示すように、第１のアレイ導波路回折格子１１２と、モード変換回路１１３と、第１の偏光分離素子アレイ１１４と、位相制御導波路アレイ１１５と、第２の偏光分離素子アレイ１１６と、モード変換回路１１７と、第２のアレイ導波路回折格子１１８とを備えてなる。第１のアレイ導波路回折格子１１２と、モード変換回路１１３と、第１の偏光分離素子アレイ１１４と、第２の偏光分離素子アレイ１１６と、モード変換回路１１７と、第２のアレイ導波路回折格子１１８は石英導波路で構成されている。また、位相制御導波路アレイ１１５は、ニオブ酸リチウム、ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛、あるいは、タンタル酸リチウムのいずれかからなる誘電体導波路で構成されている。なお、本実施形態のモード変換回路１１３および位相制御導波路アレイ１１５は、第１の実施形態のモード変換回路１０３および位相制御導波路アレイ１０４と同様に機能する。
【００３７】
第１の偏光分離素子アレイ１１４は、図５（ｂ）に示すように、１入力の分岐回路１１９と、２出力の合波回路１２１とが２つのアームで接続されて構成されている。この２つのアームのうちの１つのアームの経路途中には１／２波長板１２０が接続されている。さらに、合波回路１２１の出力側には、１／２波長板１２２が接続されている。分岐回路１１９、合波回路１２１は、例えば方向性結合器を用いることができる。なお、第２の偏光分離素子アレイ１１６は、図５（ｂ）に示す第１の偏光分離素子アレイ１１４を左右反転（入出力反転）した構成とされる。
【００３８】
位相制御導波路１１５を構成する誘電体導波路は偏光依存性が強いので、偏光分離素子アレイ１１４でＴＥ及びＴＭの２つの偏光に一旦分離し、ＴＥをＴＭに変換することによって２つの偏光をＴＭモードに揃えてから誘電体導波路に結合される。
【００３９】
ここで簡単に、図５（ｂ）を用いて偏光分離回路（偏光分離素子アレイ１１４）の動作を説明する。分岐回路１１９によって信号光は２つのアームに分岐される。信号光にはＴＥ光、ＴＭ光を含んでおり、２つのアームの両方にＴＥ光とＴＭ光が入射される。片方のアーム（図示下方）には１／２波長板１２０が設けられているので、伝搬する光は１／２波長板１２０を透過する際にＴＥ光とＴＭ光の間で位相差πが与えられる。このとき、両方のアーム長を適切に調整することによって、ＴＥ光とＴＭ光とを分離して合波回路１２１から出力させることが出来る。分岐回路１１９と合波回路１２１との間の２つのアームにおいて、ＴＥ光に対しては両アーム間の位相差を０、ＴＭ光に対しては両アーム間の位相差がπとなるからである。なお下方の経路に設けられた１／２波長板１２２によってＴＥ光からＴＭ光への変換を行い、合波回路１２１からの２つの出力はＴＭ光に揃えられた後、位相制御導波路１１５に接続される。
【００４０】
分散補償器としての動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００４１】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態の導波路型分散補償回路による効果に加えて、石英導波路と誘電体導波路の両方を用いたハイブリッド構造を利用することにより、低損失かつ高速に動作することが可能である。
【００４２】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態の導波路型分散補償回路を示している。本実施形態の導波路型分散補償回路は、図６に示すように、第３の実施形態の導波路型分散補償回路の位相制御導波路アレイ１１５の出力端に反射構造１２３を設けることによって、位相制御導波路アレイ１１５から出力された信号光を再び位相制御導波路アレイ１１５に折り返して入力する反射型の構成にしたものである。反射構造１２３は、導波路端面にミラーを貼り付けて構成することができる。金属膜あるいは誘電体多層膜を蒸着してミラーを形成できる。
【００４３】
図６の導波路型分散補償回路では、第３の実施形態と同様に、入力導波路１０１から入力された信号光が、第１のアレイ導波路回折格子１１２において分光され、モード変換回路１１３を通過し、偏光分離素子アレイ１１４において異なる２つの偏光成分（ＴＥ、ＴＭ）に分離された後に偏光方向が揃えられて（ＴＭ、ＴＭ）から、位相制御導波路アレイ１１５に入力される。
【００４４】
入力された信号光は位相制御導波路アレイ１１５において位相制御され、出力される。位相制御導波路アレイ１１５においては、位相変化量を中心周波数に対して放物的に変化させることによって分散補償回路の分散値を制御する。この実施形態においては、位相制御導波路アレイ１１５における位相変化量は、所望の位相変化量の約半分で十分である。
【００４５】
位相制御導波路アレイ１１５から出力された信号光は、反射構造１２３で反射された後に再び位相制御導波路アレイ１１５に入力されて、再び位相制御される。位相制御導波路アレイ１１５においては、先ほどの位相変化量と合わせてさらに所望の位相変化量の約半分が与えられるように制御されて、結果として信号光には所望の位相変化量が与えられる。
【００４６】
位相制御された信号光は、偏光分離素子アレイ１１４で各２つの偏光成分を１つの信号光に合波されてからモード変換回路１１３を通過した後、第１のアレイ導波路回折格子１１２において合波され、入力導波路１０１から出力される。
【００４７】
第４の実施形態によれば、第３の実施形態の導波路型分散補償回路による効果に加えて、反射型にすることによって、回路面積が大凡半分になり、同じ分散値を与える位相制御量も半分でよい。また、アレイ導波路回折格子を２つ用いる必要がないので第３の実施形態に比べてアレイ導波路回折格子同士の特性を揃える必要もない。
【符号の説明】
【００４８】
１ａ、１ｂ:アレイ導波路回折格子
２    ：スラブ導波路
１０１：入力導波路
１０２：第１のアレイ導波路回折格子
１０３：モード変換回路
１０４：位相制御部を持つ導波路アレイ
１０５：モード変換回路
１０６：第２のアレイ導波路回折格子
１０７：出力導波路
１０８：第１のスラブ導波路
１０９：導波路アレイ
１１０：第２のスラブ導波路
１１１：反射構造
１１２：第１のアレイ導波路回折格子
１１３：モード変換回路
１１４：偏光分離回路
１１５：位相制御導波路
１１６：偏光分離回路
１１７：モード変換回路
１１８：第２のアレイ導波路回折格子
１１９：分岐回路
１２０：波長板
１２１：合波回路
１２２：波長板
１２３：反射構造
【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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