(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力ポートを備えた１対の光カプラと、
前記１対の光カプラの間に接続された遅延線となる２本のアーム導波路と、
前記２本のアーム導波路の一方に設けられた位相補正領域と
を備えた（２Ｎ−１）個（但し、Ｎは２以上の自然数）の遅延干渉計を有し、
前記光カプラは、
１対の方向性結合器と、
前記１対の方向性結合器の間に接続された２本のアーム導波路と、
前記２本のアーム導波路の一方に設けられた位相シフタと
を有し、
ｋ段目の２ｋ−１個（但し、ｋ＜Ｎ）の前記遅延干渉計に、前記ｋ段目の遅延干渉計の遅延線の遅延長の１／２の長さの遅延長の遅延線を有する（ｋ＋１）段目の２Ｋ個の前記遅延干渉計を縦接続し、
各段の前記遅延干渉計の位相補正領域の位相変化量を各段の前記遅延干渉計による位相変動を相殺する値に設定したことを特徴とする波長合分波素子。
【請求項２】
前記遅延干渉計の個数は３（Ｎ＝２）個であり、
１段目の前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋１．０πラジアンとし、
２段目の２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンまたは−０．５πラジアンとしたことを特徴とする請求項１に記載の波長合分波素子。
【請求項３】
前記遅延干渉計の個数は７（Ｎ＝３）個であり、
１段目の前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋１．０πラジアンとし、
２段目の２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、
３段目の４個の前記遅延干渉計の内の前記−０．５πラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．２５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．２５πラジアンとし、前記０ラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとしたことを特徴とする請求項１に記載の波長合分波素子。
【請求項４】
前記遅延干渉計の個数は１５（Ｎ＝４）個であり、
１段目の前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋１．０πラジアンとし、
２段目の２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、
３段目の４個の前記遅延干渉計の内の前記−０．５πラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．２５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．２５πラジアンとし、前記０ラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとし、
４段目の８個の前記遅延干渉計の内の前記＋０．２５πラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．３７５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．１２５πラジアンとし、前記−０．２５πラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．３７５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．１２５πラジアンとし、前記０ラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、前記＋０．５πラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．２５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．２５πラジアンとしたことを特徴とする請求項１に記載の波長合分波素子。
【請求項５】
互いに異なる波長を有する複数の光信号を含む波長多重光信号を伝搬する入力光導波路と、
前記入力光導波路に一方の端部に接続されて偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタの他端に接続されてＴＥモード光が入力される第１の光導波路及びＴＭモード光が入力される第２の光導波路と、
前記第２の光導波路の途中に挿入された偏光ローテータと、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の２個の波長合分波素子と、
前記２個の波長合分波素子の内の一方の波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続された２Ｎ個の受光器と、
前記２個の波長合分波素子の内の他方の波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続された２Ｎ個の受光器と
を有し、
前記波長合分波素子の内の一方の波長合分波素子の１段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の一つの入出力ポートに前記第１の光導波路が接続されるとともに、
前記波長合分波素子の内の他方の波長合分波素子の１段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の一つの入出力ポートに前記第２の光導波路が接続されることを特徴とする光受信器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の１個の波長合分波素子と
互いに異なる波長で発振する２Ｎ個の半導体レーザ素子と、
前記２Ｎ個の半導体レーザ素子からの各波長の光を変調する２Ｎ個の光変調器と、
を有し、
前記２Ｎ個の光変調器は、前記波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続されることを特徴とする光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は波長合分波素子、光受信器及び光送信器に関するものであり、例えば、光通信および光インターコネクトで用いる波長合分波素子、光受信器及び光送信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量インターコネクトに向けた有望な技術として、シリコン（Ｓｉ）フォトニクスプラットフォームに、波長多重（ＷＤＭ：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を導入して、光配線１本当りの伝送容量を大幅に向上させることが注目されている。Ｓｉチップ内にてＷＤＭ光信号を送受信するためには、ＷＤＭ光信号を必要に応じて合波（ＭＵＸ）・分波（ＤｅＭＵＸ）させるＳｉ細線導波路型波長合分波素子が必要となる。
【０００３】
波長合分波素子に求められる条件としては、低損失性、低クロストークに加えて、動作波長帯域の拡大が重要となる。つまり、光源の波長精度緩和のためには、ＷＤＭ信号における波長間隔（チャネル間隔）Δνの拡大が強く求められる。その結果、波長合分波素子として動作する波長帯域の拡大が必要となる。
【０００４】
これまで、シリコン導波路型波長合分波素子として、リング共振器（ＭＲＲ：ｍｉｃｒｏｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）、遅延干渉計（ＤＭＺＩ：ｄｅｌａｙ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）やアレイ導波路格子（ＡＷＧ： ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ）に基づくデバイスが報告されている。
【０００５】
ＭＲＲ型デバイスの場合、Δνを増大させると、リングの曲率半径を小さくせざるを得なく、素子設計および製造の難易度が増す傾向となるほか、過剰損も必然的に増大する。ＡＷＧ型デバイスの場合、ＭＲＲ型デバイスが抱える問題は軽減できるものの、挿入損が必然的に大きく、低損失化には極めて不利である。一方、ＤＭＺＩ型デバイスは、前記課題が容易に克服でき、低損失化に最も有利である。
【０００６】
但し、ＤＭＺＩ型デバイスの動作は、光干渉作用に基づくため、光分岐・結合を行う複数の光カプラが必要となる。その際、光結合効率に波長依存性が存在すると、合分波スペクトル特性を劣化させる原因となる。つまり、Δνが増大するほど、動作に必要な有効波長帯域が広がるため、特性劣化がより顕著になる。
【０００７】
通常、光カプラとして方向性結合器（ＤＣ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ）を用いる場合、光結合効率が、波長に対して正弦波的に変化するため、広波長帯域では、その影響を被る（例えば、非特許文献１参照）。ここで、図１９乃至図２０を参照して、従来のＤＭＺＩ型デバイスを説明する。
【０００８】
図１９は、従来のＤＭＺＩ型デバイスの構成図であり、ここでは、１×４ＣｈのＤＭＺＩ型デバイスとして説明する。図に示すように、４つの波長を分波するためには、２つのＤＣとこの２つのＤＣに挟まれた遅延線で構成される遅延干渉計が３つ必要となる。つまり、ＤＣは合計６つ必要となる。
【０００９】
図２０は、Ｓｉ細線導波路で構成されるＤＣの説明図であり、図２０（ａ）はＤＣの構成図である、図２０（ｂ）はＤＣの波長依存性の説明図である。図２０（ａ）に示すように、ここで、シミュレートするＤＣは２つの出力ポートに５０：５０で分岐するＤＣである。図２０（ｂ）に示すように、クロスポートとバーポートの２つの出力ポートにおける光結合率は、波長に対して正弦波的に変化する。この場合、６つのＤＣを透過するたびに、波長依存性による過剰損失が蓄積する。
【００１０】
図２１は、１×４ＣｈのＤＭＺＩ型デバイスの透過スペクトル特性図であり、ここでは波長依存性による過剰損失の蓄積の影響を考慮した場合の透過スペクトル特性のシミュレーション結果を示している。図に示すように、波長帯域幅が約７０ｎｍを超えた外側の領域では、スペクトル形状が出力ポート毎に一定ではなく、著しく劣化する傾向が見られる。
【００１１】
このような、ＤＣの波長依存性を緩和する手段として、ＤＣの代わりに、非特許文献２に示す多モード干渉（ＭＭＩ：ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）カプラを用いることが考えられる。しかし、ＭＭＩカプラの場合、原理的にＤＣよりも挿入損が大きく、ＤＭＺＩ型デバイスのように、複数の光カプラを必要とする応用では、低損失化には不向きである。
【００１２】
また、ＤＣの波長依存性を著しく緩和できる新たな手段として、位相シフタを含むマッハ・ツェンダ干渉計全体を光カプラとして動作させる構造（ＷＩＮＣ： ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｅｒ）が提案されている。このＷＩＮＣでは、１００ｎｍ以上の広波長帯域で動作する光スイッチが報告されているので（例えば、非特許文献３参照）、図２２を参照してＷＩＮＣを説明する。
【００１３】
図２２は、ＷＩＮＣの説明図であり、図２２（ａ）はＭＩＮＣの構成図であり、図２２（ｂ）は、ＷＩＮＣの典型的な結合特性の説明図である。図２２（ｂ）と図２０（ｂ）の比較から明らかなように、ＷＩＮＣの結合特性はＤＣの結合特性と比べて、広波長範囲にて所望の結合特性を保つ傾向が見られる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｄ．Ｗ．Ｋｉｍ，Ａ．Ｂａｒｋａｉ，Ｒ．Ｊｏｎｅｓ，Ｎ．Ｅｌｅｋ，Ｈ．Ｎｇｕｙｅｎ，ａｎｄ Ａ．Ｌｉｕ，“Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｅｉｇｈｔ−ｃｈａｎｎｅｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｃａｓｃａｄｅ ｏｆ ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ”， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３３（５），ｐｐ.５３０−５３２ （２００８）
【非特許文献２】Ｔ．Ｔｓｕｃｈｉｚａｗａ，Ｋ．Ｙａｍａｄａ，Ｈ．Ｆｕｋｕｄａ，Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｓ．Ｕｃｈｉｙａｍａ，ａｎｄ Ｓ．Ｉｔａｂａｓｈｉ，“Ｌｏｗ−ｌｏｓｓ Ｓｉ ｗｉｒｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅｒｍｏｏｐｔｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｓ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，４５（８Ｂ），６６５８−６６６２ （２００６）
【非特許文献３】Ｊ．Ｖａｎ Ｃａｍｐｅｎｈｏｕｔ，Ｗ．Ｍ．Ｊ．Ｇｒｅｅｎ，Ｓ．Ａｓｓｅｆａ，ａｎｄ Ｙ. Ａ. Ｖｌａｓｏｖ, “Ｌｏｗ−ｐｏｗｅｒ，２×２ ｓｉｌｉｃｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ １１０−ｎｍ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｆｏｒ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ １７, ２４０２０−２４０２９ （２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、本発明者は、ＤＭＺＩ型デバイスにおいて、光カプラとしてＤＣの代わりにＷＩＮＣを用いることで、波長合分波素子としての動作帯域を拡大することを試みたので、図２３及び図２４を参照して説明する。図２３はＷＩＮＣを光カプラとして用いた１×４ＣｈのＤＭＺＩ型デバイスの構成図である。図２３に示すように、２つのＷＩＮＣとこの２つのＷＩＮＣに挟まれた遅延線で構成される３つの遅延干渉計よる２分岐のカスケード接続構造となる。
【００１６】
図２４は、ＷＩＮＣを光カプラとして用いた１×４ＣｈのＤＭＺＩ型デバイスの波長スペクトル特性の説明図である。図２４に示すように、ＷＩＮＣの導入にも関わらず、所望の特性向上は現れず、波長合分波素子として全く機能していないことが判った。つまり、ＤＣの波長依存性自体はＷＩＮＣ構造により緩和できるものの、１×４ＣｈのＤＭＺＩ型デバイスにおける合分波機能まで両立できるわけではない。
【００１７】
したがって、波長合分波素子、光受信器及び光送信器において、低損失性を確保した上で、１００ｎｍ以上の超広波長帯域において良好な合分波スペクトル特性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
開示する一観点からは、入出力ポートを備えた１対の光カプラと、前記１対の光カプラの間に接続された遅延線となる２本のアーム導波路と、前記２本のアーム導波路の一方に設けられた位相補正領域とを備えた（２Ｎ−１）個（但し、Ｎは２以上の自然数）の遅延干渉計を有し、前記光カプラは、１対の方向性結合器と、前記１対の方向性結合器の間に接続された２本のアーム導波路と、前記２本のアーム導波路の一方に設けられた位相シフタとを有し、ｋ段目の２ｋ−１個（但し、ｋ＜Ｎ）の前記遅延干渉計に、前記ｋ段目の遅延干渉計の遅延線の遅延長の１／２の長さの遅延長の遅延線を有する（ｋ＋１）段目の２ｋ個の前記遅延干渉計を縦接続し、各段の前記遅延干渉計の位相補正領域の位相変化量を各段の前記遅延干渉計による位相変動を相殺する値に設定したことを特徴とする波長合分波素子が提供される。
【００１９】
また、開示する別の観点からは、互いに異なる波長を有する複数の光信号を含む波長多重光信号を伝搬する入力光導波路と、前記入力光導波路に一方の端部が接続する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタの他端に接続されてＴＥモード光が入力される第１の光導波路及びＴＭモード光が入力される第２の光導波路と、前記第２の光導波路の途中に挿入された偏光ローテータと、上述の２個の波長合分波素子と、前記２個の波長合分波素子の内の一方の波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続された２Ｎ個の受光器と、前記２個の波長合分波素子の内の他方の波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続された２Ｎ個の受光器とを有し、前記波長合分波素子の内の一方の波長合分波素子の１段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の一つの入出力ポートに前記第１の光導波路が接続されるとともに、前記波長合分波素子の内の他方の波長合分波素子の１段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の一つの入出力ポートに前記第２の光導波路が接続されることを特徴とする光受信器が提供される。
【００２０】
また、開示するさらに別の観点からは、上述の波長合分波素子と互いに異なる波長で発振する２Ｎ個の半導体レーザ素子と、前記２Ｎ個の半導体レーザ素子からの各波長の光を変調する２Ｎ個の光変調器とを有し、前記２Ｎ個の光変調器は、前記波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続されることを特徴とする光送信器が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
開示の波長合分波素子、光受信器及び光送信器によれば、低損失性を確保した上で、１００ｎｍ以上の超広波長帯域において良好な合分波スペクトル特性を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】比較のためのＤＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の説明図である。
【図２】ＭＩＮＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の波長合分波素子の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態の波長合分波素子のスペクトル特性図である。
【図５】本発明の実施例１の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。
【図６】本発明の実施例１の波長合分波素子を構成する光導波路構造の説明図である。
【図７】本発明の実施例１の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子のスペクトル特性図である。
【図８】本発明の実施例２の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。
【図９】本発明の実施例３の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。
【図１０】本発明の実施例４の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。
【図１１】本発明の実施例５の１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。
【図１２】本発明の実施例５の１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子のスペクトル特性図である。
【図１３】参考のために示す光カプラとしてＤＣを用いた１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子のスペクトル特性図である。
【図１４】本発明の実施例６の１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。
【図１５】本発明の実施例７の１×１６ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。
【図１６】本発明の実施例８の１×１６ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。
【図１７】本発明の実施例９の光受信装置の構成図である。
【図１８】本発明の実施例１０の光送信装置の構成図である。
【図１９】従来のＤＭＺＩ型デバイスの構成図である。
【図２０】Ｓｉ細線導波路で構成されるＤＣの説明図である。
【図２１】１×４ＣｈのＤＭＺＩ型デバイスの透過スペクトル特性図である。
【図２２】ＷＩＮＣの説明図である。
【図２３】ＷＩＮＣを光カプラとして用いた１×４ＣｈのＤＭＺＩ型デバイスの構成図である。
【図２４】ＷＩＮＣを光カプラとして用いた１×４ＣｈのＤＭＺＩ型デバイスの波長スペクトル特性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態の波長合分波素子を説明する。本発明者は、まず、ＭＩＮＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の出力スペクトル特性を検討したので、図１及び図２を参照して説明する。図１は比較のためのＤＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の説明図であり、図１（ａ）はＤＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の構成図であり、図１（ｂ）はＤＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の出力スペクトルの説明図である。図１（ｂ）に示すように、ＤＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の出力スペクトルは、２つの出力ポート（Ａ及びＢ）において、インターリーバのようなスペクトル特性を示すことを確認した。ＤＣを用いた場合、その波長依存性により、中心波長から離れるにつれて、スペクトル特性が変動する他、出力ポート間の特性ズレが顕著になる傾向がある。
【００２４】
図２はＭＩＮＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の説明図であり、図２（ａ）はＭＩＮＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の構成図であり、図２（ｂ）はＭＩＮＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の出力スペクトルの説明図である。図２（ｂ）に示すように、ＭＩＮＣを光カプラとして用いた遅延干渉計の出力スペクトルも、ＤＣを用いた場合と同様にインターリーバ特性を示すが、ＷＩＮＣによる波長依存性の低減により、出力ポート間の特性ズレが大幅に改善されることを確認した。
【００２５】
それに加えて、ＤＣの場合と比べて、出力ポート間の関係が反対になることを確認した。つまり、これは、ＷＩＮＣを含む遅延干渉計の内部において、光カプラによる振幅関係のみならず、位相関係も変動していることを意味する。したがって、図２４に示したように、波長合分波素子として機能性を失っていることは、位相関係の変動に起因する問題であることを解明した。これは、１段の遅延干渉計からなるマッハ・ツェンダ干渉型光スイッチとしての応用には問題ないが、遅延干渉計を多段にカスケード接続するＤＭＺＩ型波長合分波素子には多大な悪影響をもたらすことを意味する。
【００２６】
そこで、本発明者は、鋭意検討の結果、図１（ｂ）と図２（ｂ）との対比で示した位相関係の変動を相殺するために遅延線に位相調整領域を設けて、広波長帯域にて動作可能な波長合分波素子の実現に思い至った。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態の波長合分波素子の構成図であり、ここでは、１×４Ｃｈの波長合分波素子として説明する。入出力ポートを備えた１対の光カプラ３０，４０と、前記１対の光カプラ３０，４０の間に接続された遅延線２０となる２本のアーム導波路２１，２２と、前記２本のアーム導波路２１,２２の一方に設けられた位相補正領域２３とにより遅延干渉計１０を形成する。
【００２８】
光カプラ３０，４０は、１対の方向性結合器３１，３５，４１，４５と、１対の方向性結合器３１，３５，４１，４５の間に接続された２本のアーム導波路３２，３３，４２，４３を有している。また、２本のアーム導波路３２，３３，４２，４３の一方には位相シフタ３４，４４が設けられている。その変化量は、例えば、＋０．４８π［ｒａｄ］とすれば良い。なお、２段目の遅延干渉計については、符号の記入を省略する。
【００２９】
この遅延干渉計１０を（２Ｎ−１）個（但し、Ｎは２以上の自然数）用いて波長合分波素子１を形成する。即ち、ｋ段目の２ｋ−１個（但し、ｋ＜Ｎ）の遅延干渉計１０の入出力ポートに、ｋ段目の遅延干渉計の遅延線の遅延長の１／２の長さの遅延長の遅延線を有する（ｋ＋１）段目の２ｋ個の遅延干渉計１０を縦接続する。なお、ここでは、３個の遅延干渉計１０を用いて２段構成の１×４Ｃｈの波長合分波素子１としている。
【００３０】
各段の遅延干渉計１０の位相補正領域２３の位相変化量は各段の遅延干渉計１０による位相変動を相殺する値に設定する。例えば、図に示した２段構成の場合には、δφａ１＝＋１．０π［ｒａｄ］、δφａ２＝０、δφａ３＝＋０．２５π［ｒａｄ］にする。或いは、１段目の遅延線となるアーム導波路２２の位相制御領域２３の位相変化量を０にして、それに相当する位相ズレを２段目の遅延線となるアーム導波路に設けても良い。なお、位相変化量を０に設定するということは、位相補正領域２３を設けないことと等価になる。
【００３１】
このような、波長合分波素子は、シリコンフォトニクス技術を応用して、ＳＯＩ基板を用いて、ＢＯＸ層上に設けた単結晶シリコン層を加工して形成することが典型的な形態である。この波長合分波素子を波長合波素子とし、２Ｎ個の半導体レーザ及び２Ｎ個の光変調器と組み合わせると光送信装置となる。
【００３２】
また、この波長合分波素子を波長分波素子とし、２Ｎ個の受光素子と組わせると光受信素子となる。この場合、ＷＤＭ信号光の偏波状態の影響を受けないようするためには、偏光ビームスプリタでＴＥ光とＴＭ光に分け、ＴＭ光を偏光ロータータでＴＥ光に変換してから受光すれば良く、その場合には、２×２Ｎ個の受光素子が必要になる。
【００３３】
本発明によれば、ＤＣに基づくＷＩＮＣ構造により、光結合率の波長依存性を低減し、それぞれのＷＩＮＣからなる所定値の位相シフト量を補正することにより、低損失性を確保し、１００ｎｍ以上の広波長帯域にて動作する波長合分波素子を実現することができる。
【実施例１】
【００３４】
次に、図５乃至図７を参照して本発明の実施例１の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子を説明する。図５は本発明の実施例１の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。図５に示すように、２つのＭＩＮＣ３０，４０と２つのＭＩＮＣ３０，４０に挟まれた遅延線２０により形成した遅延干渉計１０を３つ組み合わせてＤＭＺＩ型波長合分波素子１を形成する。ＭＩＮＣ３０，４０は、１対のＤＣ３１，３５，４１，４５と、１対のＤＣ３１，３５，４１，４５の間に接続された２本のアーム導波路３２，３３，４２，４３を有している。また、２本のアーム導波路３２，３３，４２，４３の一方には位相シフタ３４，４４が設けられている。その変化量は、例えば、＋０．４８π［ｒａｄ］とすれば良い。この時、各遅延干渉計１０の遅延線２０の二本のアーム導波路２１，２２の一方に夫々δφａ１，δφａ２，δφａ３の位相補正領域２３を配置する。ここでは、各位相補正領域２３の位相シフト量を、夫々＋π［ｒａｄ］，０，＋０．５π［ｒａｄ］とする。なお、２段目の遅延干渉計については、符号の記入を省略する。
【００３５】
図６は、本発明の実施例１の波長合分波素子を構成する光導波路構造の説明図であり、ここでは、Ｓｉフォトニクス技術を用いてＳＯＩ基板上に形成するが、ここでは、一つの導波路部の断面構造で説明する。まず、図６（ａ）に示すように、シリコン基板５１上に下部クラッド層となるＳｉＯ２膜５２を介して厚さが２２０ｎｍの単結晶シリコン層５３を設けたＳＯＩ基板を準備する。
【００３６】
次いで、図６（ｂ）に示すように、露光プロセスによって幅が４５０ｎｍの導波路ストライプ構造のレジストパターン５４を形成し、ドライエッチングを行ってコア層５５を形成してチャネル導波路構とする。次いで、図６（ｃ）に示すように、レジストパターン５４を除去したのち、全面にＳｉＯ２膜５６を堆積することによって上部クラッド層とする。
【００３７】
なお、図６（ｄ）に示すように、コア層５５を形成する際に、５０ｎｍの高さのスラブ部５７を残すことによりリブ導波路構造としても良い。このように、コア層５５の両脇にスラブ部５７を形成しておくと、電流注入により導波路の屈折率を変えることができる。
【００３８】
再び、図５に戻ると、この場合、波長間隔（チャネル間隔）Δνは遅延線の長さを制御すれば良い。Δνに対する遅延長の関係は以下に示す。１段目の遅延長ΔＬ１は以下の式により定まる。
ΔＬ１＝（λＤＭＺＩ×ｍ）／Ｎｅｑ        ・・・（１）
ここで、λＤＭＺＩ、ｍ及びＮｅｑはそれぞれ遅延干渉部の中心波長、回折次数およびＳｉ細線導波路の実効屈折率である。また、Δνは以下のように定まる。
Δν＝λＤＭＺＩ２／（２×ＮＧｒ×ΔＬ１）    ・・・（２）
ここで、ＮＧｒは伝搬する光の群速度により定義される群屈折率である。
【００３９】
例えば、１５５０ｎｍ波長帯で、Δν＝４００ＧＨｚの特性を想定する場合、一段目の遅延長はΔＬ１≒８８μｍとなる。２段目の遅延長ΔＬ２は、ΔＬ１の半分の長さになり、〜４４μｍになる。但し、波長合分波素子として動作するためには、前述ごとく、各遅延干渉計同士で位相整合する必要がある。したがって、位相補正領域２３における位相シフト量を考慮すると、各遅延長はＬ１＝ΔＬ１＋δφａ１＝８８．３２μｍ，Ｌ２＝ΔＬ２＋δφａ２＝４４μｍ，Ｌ３＝ΔＬ２＋δφａ３＝４４．１６μｍとなる。
【００４０】
図７は、本発明の実施例１の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子のスペクトル特性図である。図に示すように、１４０ｎｍに及ぶ波長範囲において、過剰損を招かずに、全ての出力チャネルの透過特性をほぼ一定に保つことできることが分かる。なお、図７に示すように、光波長成分に対して、短波長側から長波長側に向かってλ１、λ２、λ３、λ４と定義した場合、４つの出力チャネルＣｈ１〜Ｃｈ４からλ２、λ３、λ１、λ４の順に出射する。
【実施例２】
【００４１】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子を説明するが、各遅延干渉計の位相補正領域２３の位相シフト量を変えた以外は上記の実施例１と全く同様である。図８は本発明の実施例２の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。図８に示すように、ここでも、２つのＭＩＮＣ３０，４０と２つのＭＩＮＣ３０，４０に挟まれた遅延線２０により形成した遅延干渉計１０を３つ組み合わせてＤＭＺＩ型波長合分波素子１を形成する。この時、各遅延干渉計１０の遅延線２０の二本のアーム導波路２１，２２の一方に夫々δφａ１，δφａ２，δφａ３の位相補正領域２３を配置する。この実施例２においては、各位相補正領域２３の位相シフト量を、夫々＋π［ｒａｄ］，０，−０．５π［ｒａｄ］とする。
【００４２】
この実施例２においても、透過スペクトルの形状は、図７に示す結果と同様であり、過剰損を招かずに、全ての出力チャネルの透過特性をほぼ一定に保つことができる。但し、この場合、実施例１と位相補正領域２３による相対位相関係が異なることから、光波長成分に対して、短波長側から長波長側に向かってλ１、λ２、λ３、λ４と定義した場合、４つの出力チャネルＣｈ１〜Ｃｈ４から、λ２、λ４、λ１、λ３の順に出射する。つまり、実施例１と比較すると、λ３とλ４の特性を表すチャネル同士の特性のみが入れ替わったものと同じである。
【実施例３】
【００４３】
次に、図９を参照して、本発明の実施例３の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子を説明するが。各遅延干渉計の位相補正領域２３の位相シフト量を変えた以外は上記の実施例１と全く同様である。図９は本発明の実施例３の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。図９に示すように、ここでも、２つのＭＩＮＣ３０，４０と２つのＭＩＮＣ３０，４０に挟まれた遅延線２０により形成した遅延干渉計１０を３つ組み合わせてＤＭＺＩ型波長合分波素子１を形成する。この時、各遅延干渉計１０の遅延線２０の二本のアーム導波路２１，２２の一方に夫々δφａ１，δφａ２，δφａ３の位相補正領域２３を配置する。この実施例２においては、各位相補正領域２３の位相シフト量を、夫々０，＋０．５π［ｒａｄ］，０とする。
【００４４】
この実施例３においても、透過スペクトルの形状は、図７に示す結果と同様であり、過剰損を招かずに、全ての出力チャネルの透過特性をほぼ一定に保つことができる。但し、この場合、実施例１と位相補正領域２３による相対位相関係が異なることから、光波長成分に対して、短波長側から長波長側に向かってλ１、λ２、λ３、λ４と定義した場合、４つの出力チャネルＣｈ１〜Ｃｈ４から、λ３、λ２、λ４、λ１の順に出射する。つまり、実施例１と比較すると、全チャネルの特性が入れ替わったものと同じである。
【実施例４】
【００４５】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例４の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子を説明するが。各遅延干渉計の位相補正領域２３の位相シフト量を変えた以外は上記の実施例１と全く同様である。図１０は本発明の実施例２の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。図１０に示すように、ここでも、２つのＭＩＮＣ３０，４０と２つのＭＩＮＣ３０，４０に挟まれた遅延線２０により形成した遅延干渉計１０を３つ組み合わせてＤＭＺＩ型波長合分波素子１を形成する。この時、各遅延干渉計１０の遅延線２０の二本のアーム導波路２１，２２の一方に夫々δφａ１，δφａ２，δφａ３の位相補正領域２３を配置する。この実施例２においては、各位相補正領域２３の位相シフト量を、夫々０，−０．５π［ｒａｄ］，０とする。
【００４６】
この実施例４においても、透過スペクトルの形状は、図７に示す結果と同様であり、過剰損を招かずに、全ての出力チャネルの透過特性をほぼ一定に保つことができる。但し、この場合、実施例１と位相補正領域２３による相対位相関係が異なることから、光波長成分に対して、短波長側から長波長側に向かってλ１、λ２、λ３、λ４と定義した場合、４つの出力チャネルＣｈ１〜Ｃｈ４から、λ３、λ１、λ４、λ２の順に出射する。つまり、実施例３と比較すると、λ２とλ１の特性を表すチャネル同士の特性のみが入れ替わったものと同じである。
【実施例５】
【００４７】
次に、図１１乃至図１３を参照して、本発明の実施例５の１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子を説明するが。遅延干渉計を３段構成にして８波のＷＤＭ信号を合波する以外の基本的構成は上記の実施例１と同様である。図１１は本発明の実施例５の１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。図１１に示すように、２つのＭＩＮＣと２つのＭＩＮＣに挟まれた遅延線により形成した７つの遅延干渉計を３段構成にしてＤＭＺＩ型波長合分波素子を形成する。この時、各遅延干渉計の遅延線に夫々δφｂ１，δφｂ２，δφｂ３、δφｂ４，δφｂ５，δφｂ６，δφｂ７の位相補正領域２３を配置する。なお、以降は、各構成要素に対する符号の記入は省略する。
【００４８】
この場合、１段目及び２段目まで遅延干渉計の位相関係が、３段目の遅延干渉計の位相関係に影響するため、上述の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波よりも複雑な位相補正関係の組み合わせが存在する。この実施例５においては、各位相補正領域２３の位相シフト量を、夫々＋１．０π［ｒａｄ］，−０．５π［ｒａｄ］，０，＋０．２５π［ｒａｄ］，−０．２５π［ｒａｄ］，０，＋０．５π［ｒａｄ］とする。
【００４９】
図１２は、本発明の実施例５の１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子のスペクトル特性図である。図に示すように、出力ポートの増大により、光カプラ数が大幅に増加したにも拘わらず、依然として、１００ｎｍの広波長範囲において、低損失および良好な合分波スペクトル特性を両立している。なお、図１２に示すように、光波長成分に対して、短波長側から長波長側に向かってλ１、λ２、λ３、λ４、λ５、λ６、λ７、λ８と定義した場合、８つの出力チャネルＣｈ１〜Ｃｈ８から、λ６、λ２、λ８、λ３、λ５、λ１、λ７、λ４の順に出射する。
【００５０】
図１３は、参考のために示す光カプラとしてＤＣを用いた１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子のスペクトル特性図である。図に示すように、ＤＣの波長依存性により、良好な合分波スペクトル特性を示す波長範囲は６０ｎｍ程度に限定されてしまうことが判る。
【実施例６】
【００５１】
次に、図１４を参照して、本発明の実施例６の１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子を説明するが。各遅延干渉計の位相補正領域２３の位相シフト量を変えた以外は上記の実施例５と全く同様である。図１４は本発明の実施例６の１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。図１４に示すように、ここでも、２つのＭＩＮＣと２つのＭＩＮＣに挟まれた遅延線により形成した７つの遅延干渉計を３段構成にしてＤＭＺＩ型波長合分波素子を形成する。この時、各遅延干渉計の遅延線に夫々δφｂ１，δφｂ２，δφｂ３、δφｂ４，δφｂ５，δφｂ６，δφｂ７の位相補正領域２３を配置する。この実施例６においては、各位相補正領域２３の位相シフト量を、夫々０，０，＋０．５π［ｒａｄ］，＋０．５π［ｒａｄ］，０，＋０．２５π［ｒａｄ］，−０．２５π［ｒａｄ］とする。
【００５２】
この実施例６においても、透過スペクトルの形状は、図１２に示す結果と同様であり、過剰損を招かずに、全ての出力チャネルの透過特性をほぼ一定に保つことができる。但し、この場合、実施例５と位相補正領域２３による相対位相関係が異なることから、光波長成分に対して、短波長側から長波長側に向かってλ１、λ２、λ３、λ４、λ５、λ６、λ７、λ８と定義した場合、８つの出力チャネルＣｈ１〜Ｃｈ８から、λ4、λ６、λ２、λ７、λ３、λ５、λ１、λ８の順に出射する。つまり、実施例５と比較すると、全チャネルの特性が入れ替わったものと同じである。
【実施例７】
【００５３】
次に、図１５を参照して、本発明の実施例７の１×１６ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子を説明するが。遅延干渉計を４段構成にして１６波のＷＤＭ信号を合波する以外の基本的構成は上記の実施例１と同様である。図１５は本発明の実施例７の１×１６ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。図１５に示すように、２つのＭＩＮＣと２つのＭＩＮＣに挟まれた遅延線により形成した１５つの遅延干渉計を４段構成にしてＤＭＺＩ型波長合分波素子を形成する。この時、各遅延干渉計の遅延線に夫々δφｃ１，δφｃ２，δφｃ３、δφｃ４，δφｃ５，δφｃ６，δφｃ７，δφｃ８，δφｃ９、δφｃ１０，δφｃ１１，δφｃ１２，δφｃ１３，δφｃ１４，δφｃ１５の位相補正領域２３を配置する。
【００５４】
この場合、１段目乃至３段目まで遅延干渉計の位相関係が、４段目の遅延干渉計の位相関係に影響するため、上述の１×８ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波よりもさらに複雑な位相補正関係が求まられる。この実施例７においては、各位相補正領域２３の位相シフト量を、夫々＋１．０π［ｒａｄ］，−０．５π［ｒａｄ］，０，＋０．２５π［ｒａｄ］，−０．２５π［ｒａｄ］，０，＋０．５π［ｒａｄ］，-０．３７５π［ｒａｄ］，＋０．１２５π［ｒａｄ］，＋０．３７５π［ｒａｄ］，−０．１２５π［ｒａｄ］，＋０．５π［ｒａｄ］，０，−０．２５π［ｒａｄ］，＋０．２５π［ｒａｄ］とする。
【００５５】
この場合も、図示は省略するが、１００ｎｍを超える波長範囲にて、低損失性を兼ね備えた合分波スペクトル特性を得ることができる。この場合、光波長成分に対して、短波長側から長波長側に向かってλ１、λ２、λ３、λ４、λ５、λ６、λ７、λ８、λ９、λ１０、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、λ１５、λ１６と定義した場合、１６の出力チャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６から、λ１５、λ５、λ９、λ２、λ１４、λ８、λ１２、λ４、λ１６、λ６、λ１０、λ１、λ１３、λ７、λ１１、λ３の順に出射する。
【実施例８】
【００５６】
次に、図１６を参照して、本発明の実施例８の１×１６ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子を説明するが。各遅延干渉計の位相補正領域２３の位相シフト量を変えた以外は上記の実施例７と全く同様である。図１６は本発明の実施例８の１×１６ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子の構成図である。図１６に示すように、ここでも、２つのＭＩＮＣと２つのＭＩＮＣに挟まれた遅延線により形成した１５つの遅延干渉計を４段構成にしてＤＭＺＩ型波長合分波素子を形成する。この時、各遅延干渉計の遅延線に夫々δφｃ１，δφｃ２，δφｃ３、δφｃ４，δφｃ５，δφｃ６，δφｃ７，δφｃ８，δφｃ９、δφｃ１０，δφｃ１１，δφｃ１２，δφｃ１３，δφｃ１４，δφｃ１５の位相補正領域２３を配置する。この実施例８においては、各位相補正領域２３の位相シフト量を、夫々０，０，＋０．５π［ｒａｄ］，＋０．５π［ｒａｄ］，０，＋０．２５π［ｒａｄ］，−０．２５π［ｒａｄ］，−０．２５π［ｒａｄ］，＋０．２５π［ｒａｄ］，＋０．５π［ｒａｄ］，０，−０．３７５π［ｒａｄ］，＋０．１２５π［ｒａｄ］，＋０．３７５π［ｒａｄ］，−０．１２５π［ｒａｄ］とする。
【００５７】
この場合も、図示は省略するが、１００ｎｍを超える波長範囲にて、低損失性を兼ね備えた合分波スペクトル特性を得ることができる。この場合、実施例７と相対的位相関係が異なるため、光波長成分に対して、短波長側から長波長側に向かってλ１、λ２、λ３、λ４、λ５、λ６、λ７、λ８、λ９、λ１０、λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、λ１５、λ１６と定義した場合、１６の出力チャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６から、λ３、λ１３、λ５、λ１０、λ２、λ１６、λ８、λ１２、λ４、λ１４、λ６、λ９、λ１、λ１５、λ７、λ１１の順に出射する。つまり、実施例７と比較すると全チャネルの特性が入れ替わったものと同じである。
【実施例９】
【００５８】
次に、図１７を参照して、本発明の実施例９の光受信装置を説明する。図１７は、本発明の実施例９の光受信装置の構成図である。図に示すように、ＷＤＭ光信号を光インターフェース（ＯＩ：ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６１を介して、シリコン導波路へ結合させる。なお、光インターフェース６１としてはスポットサイズ変換部やグレーティングカプラ等を用いる。次いで、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）６２により、ＴＥ・ＴＭモードの偏波成分へ分離し、ＴＭモードを有する光信号をＴＥモードへ変換する偏光ローテータ（ＰＲ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｏｔａｔｏｒ）６３を通してＴＥモードへ変換する。
【００５９】
第１の光導波路６４及び第２光導波路６５にて、ＷＤＭ光信号を本発明の実施例１に示した２組の１×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波素子１１，１２により波長信号毎に分波し、受光器７１１〜７４１，７１２〜７４２により検波している。なお、図においては、各波長成分を８個の受光器７１１〜７４１，７１２〜７４２で検波しているが、同じ波長成分の信号光は、対向する２面を受光面とする各１個の受光器で検波するようにしても良い。
【００６０】
この実施例９の光受信装置においては、波長合分波素子として、実施例１に示した広波長帯域において動作可能なＤＭＺＩ型波長合分波素子を用いている。したがって、光源における波長ズレや温度変動に優れた耐性を持つよう、Δνを広げても、或いは、波長数（チャネル数）を増大しても、波長合分波素子としての特性劣化を最低限に抑えることができる。その結果、受光器によりＷＤＭ光信号を検波する際に、光リンクにおけるパワーペナルティを最低限に抑えることができる。なお、この場合も、実施例２乃至実施例４に示した波長合分波素子を用いても良いし、ＷＤＭ光信号が８チャネル等の場合にはチャネルの数に応じて使用するＤＭＺＩ型波長合分波素子のチャネル数を変えれば良い。なお、ここでは、光の偏波状態の影響を受けないように偏光ローテータを用いてＴＥ光のみを検波しているが、必須ではなく、波長合分波素子の動作を偏光無依存性化すれば、ＷＤＭ光信号をそのまま波長合分波素子に入射しても良く、その場合には、波長合分波素子は１個で良い。
【実施例１０】
【００６１】
次に、図１８を参照して、本発明の実施例１０の光送信装置を説明する。図１８は、本発明の実施例１０の光送信装置の構成図である。図に示すように、発振波長が互いに異なる４つの半導体レーザ（ＬＤ：ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）８１〜８４を並べ、それぞれ変調器（ＭＯＤ：ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）９１〜９４により光変調を行い、実施例１に示したＤＭＺＩ型波長合分波素子１を用いて合波している。なお、ここでは、実施例１に示した波長合分波素子１を、波長合波素子として使用しているので、４つの半導体レーザとして、中心波長が１５５０ｎｍ近傍で、例えば、波長間隔Δνが４００ＧＨｚずつ異なる半導体レーザを用いる。
【００６２】
この実施例１０の光送信装置においては、波長合波素子として、実施例１に示した広波長帯域において動作可能なＤＭＺＩ型波長合分波素子を用いている。したがって、光源における波長ズレや温度変動に優れた耐性を持つよう、Δνを広げても、或いは、波長数（チャネル数）を増大しても、波長合波素子としての特性劣化を最低限に抑えることができ、波長多重信号の光送信を安定かつ安価で行うことができる。なお、この場合も、実施例２乃至実施例４に示した波長合分波素子を用いても良いし、ＷＤＭ光信号が８チャネル等の場合にはチャネルの数に応じて使用するＤＭＺＩ型波長合分波素子のチャネル数を変えれば良い。
【００６３】
ここで、実施例１乃至実施例１０を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
（付記１)入出力ポートを備えた１対の光カプラと、前記１対の光カプラの間に接続された遅延線となる２本のアーム導波路と、前記２本のアーム導波路の一方に設けられた位相補正領域とを備えた（２Ｎ−１）個（但し、Ｎは２以上の自然数）の遅延干渉計を有し、前記光カプラは、１対の方向性結合器と、前記１対の方向性結合器の間に接続された２本のアーム導波路と、前記２本のアーム導波路の一方に設けられた位相シフタとを有し、ｋ段目の２ｋ−１個（但し、ｋ＜Ｎ）の前記遅延干渉計に、前記ｋ段目の遅延干渉計の遅延線の遅延長の１／２の長さの遅延長の遅延線を有する（ｋ＋１）段目の２ｋ個の前記遅延干渉計を縦接続し、各段の前記遅延干渉計の位相補正領域の位相変化量を各段の前記遅延干渉計による位相変動を相殺する値に設定したことを特徴とする波長合分波素子。
（付記２)前記遅延干渉計の個数は３（Ｎ＝２）個であり、１段目の前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋１．０πラジアンとし、２段目の２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンまたは−０．５πラジアンとしたことを特徴とする付記１に記載の波長合分波素子。
（付記３)前記遅延干渉計の個数は３（Ｎ＝２）個であり、１段目の前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、２段目の２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンまたは−０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとしたことを特徴とする付記１に記載の波長合分波素子。
（付記４)前記遅延干渉計の個数は７（Ｎ＝３）個であり、１段目の前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋１．０πラジアンとし、２段目の２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、３段目の４個の前記遅延干渉計の内の前記−０．５πラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．２５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．２５πラジアンとし、前記０ラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとしたことを特徴とする付記１に記載の波長合分波素子。
（付記５)前記遅延干渉計の個数は７（Ｎ＝３）個であり、１段目の前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、２段目の２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとし、３段目の４個の前記遅延干渉計の内の前記０ラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、前記＋０．５πラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．２５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．２５πラジアンとしたことを特徴とする付記１に記載の波長合分波素子。
（付記６)前記遅延干渉計の個数は１５（Ｎ＝４）個であり、１段目の前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋１．０πラジアンとし、２段目の２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、３段目の４個の前記遅延干渉計の内の前記−０．５πラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．２５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．２５πラジアンとし、前記０ラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとし、４段目の８個の前記遅延干渉計の内の前記＋０．２５πラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．３７５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．１２５πラジアンとし、前記−０．２５πラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．３７５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．１２５πラジアンとし、前記０ラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、前記＋０．５πラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．２５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．２５πラジアンとしたことを特徴とする付記１に記載の波長合分波素子。
（付記７)前記遅延干渉計の個数は１５（Ｎ＝４）個であり、１段目の前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、２段目の２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとし、３段目の４個の前記遅延干渉計の内の前記０ラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、前記＋０．５πラジアンの位相変化量に設定した２段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．２５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．２５πラジアンとし、４段目の８個の前記遅延干渉計の内の前記＋０．５πラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．２５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．２５πラジアンとし、前記０ラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を０ラジアンとし、前記＋０．２５πラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．３７５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．１２５πラジアンとし、前記−０．２５πラジアンの位相変化量に設定した３段目の遅延干渉計に接続した２個の前記遅延干渉計の内の一方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を＋０．３７５πラジアンとし、他方の遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を−０．１２５πラジアンとしたことを特徴とする付記１に記載の波長合分波素子。
（付記８)前記遅延干渉計の遅延線の位相補正領域の位相変化量を、前記位相補正領域の光導波路の長さで設定することを特徴とする付記１乃至付記７のいずれか１に記載の波長合分波素子。
（付記９)前記遅延干渉計の光導波路部分が、単結晶シリコン基板上に絶縁膜を介して設けられた単結晶シリコンを用いたシリコン光導波路であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１に記載の波長合分波素子。
（付記１０)付記１乃至付記９のいずれか１に記載の波長合分波素子と、前記波長合分波素子の１段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の一つの入出力ポートに接続された互いに異なる波長を有する複数の光信号を含む波長多重光信号を伝搬する光導波路と、前記波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続された２Ｎ個の受光器を備えたことを特徴とする光受信器。
（付記１１)互いに異なる波長を有する複数の光信号を含む波長多重光信号を伝搬する入力光導波路と、前記入力光導波路に一方の端部が接続する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタの他端に接続されてＴＥモード光が入力される第１の光導波路及びＴＭモード光が入力される第２の光導波路と、前記第２の光導波路の途中に挿入された偏光ローテータと、付記１乃至付記９のいずれか１に記載の２個の波長合分波素子と、前記２個の波長合分波素子の内の一方の波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続された２Ｎ個の受光器と、前記２個の波長合分波素子の内の他方の波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続された２Ｎ個の受光器とを有し、前記波長合分波素子の内の一方の波長合分波素子の１段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の一つの入出力ポートに前記第１の光導波路が接続されるとともに、前記波長合分波素子の内の他方の波長合分波素子の１段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の一つの入出力ポートに前記第２の光導波路が接続されることを特徴とする光受信器。
（付記１２)付記１乃至付記９のいずれか１に記載の１個の波長合分波素子と互いに異なる波長で発振する２Ｎ個の半導体レーザ素子と、前記２Ｎ個の半導体レーザ素子からの各波長の光を変調する２Ｎ個の光変調器と、を有し、前記２Ｎ個の光変調器は、前記波長合分波素子のＮ段目の遅延干渉計の光カプラの開放端側の２Ｎ個の入出力ポートに接続されることを特徴とする光送信器。
【符号の説明】
【００６４】
１，１１，１２  波長合分波素子（ＤＭＺＩ型波長合分波素子）
１０  遅延干渉計
２０  遅延線
２１，２２  アーム導波路
２３  位相補正領域
３０，４０  光カプラ（ＷＩＮＣ）
３１，３５，４１，４５  方向性結合器（ＤＣ）
３２，３３，４２，４３  アーム導波路
３４，４４  位相シフタ
５１  シリコン基板
５２  ＳｉＯ２膜
５３  単結晶シリコン層
５４  レジストパターン
５５  コア層
５６  ＳｉＯ２膜
５７  スラブ部
６１  光インターフェース
６２  偏光ビームスプリッタ
６３  偏光ローテータ
６４  第１の光導波路
６５  第２の光導波路
７１１〜７４２  受光器
８１〜８４  半導体レーザ
９１〜９４  光変調器
【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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【図２４】
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