(57)【要約】  光チップ（平面光波回路）からなる光デバイスが開示され、この光デバイスは、光学的に対称か、もしくは一致する設計および特性、ならびに光デバイス内に非対称性を作り出す光学素子を有する。このデバイスは、コヒーレント光通信システムおよび非コヒーレント光通信システムにおける検出に用途を見出す。【選択図】図１
2012518202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を復調するためのＱＰＳＫチップであって、
ＱＰＳＫ変調された信号を受信するための入力と、
前記ＱＰＳＫ変調された信号を受信し、前記ＱＰＳＫ変調された信号を複数の出力信号に混成させるための、光ハイブリッドミキサーと、
それぞれが、前記複数の出力信号のうちの対応する１つを検出する、複数のフォトダイオードと、
それぞれが、前記複数のフォトダイオードのうちの１つを、前記複数の出力信号のうちの１つに対応する、前記光ハイブリッドミキサーのそれぞれの出力に結合させる、複数の出力導波路と、
前記複数の出力導波路のうちの１つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の、挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも第１のダミー導波路の交差と、
を含む、ＱＰＳＫチップ。
【請求項２】
前記第１のダミー導波路の交差が、前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つの間の第１の交差による不均衡を平衡化する、請求項１に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項３】
前記第１のダミー導波路の交差が、前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つの間の前記第１の交差と同じ交差角度で、前記１つの出力導波路と交わる、請求項２に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項４】
前記１つの出力導波路に沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第２のダミー導波路の交差を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項５】
前記第２のダミー導波路の交差が、前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つの間の第２の交差による不均衡を平衡化する、請求項４に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項６】
それぞれの他の出力導波路に沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第３のダミー導波路の交差および第４のダミー導波路の交差を含む、請求項４および請求項５のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項７】
前記入力が、前記ＱＰＳＫ変調された信号を分割して遅延させる、オフチップの遅延ユニットに結合される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項８】
光信号を復調するためのＱＰＳＫチップであって、
ＱＰＳＫ変調された信号を受信するための入力と、
前記ＱＰＳＫ変調された信号を受信し、前記ＱＰＳＫ変調された信号を複数の出力信号に混成させるための光ハイブリッドミキサーと、
それぞれが、前記複数の出力信号のうちの対応する１つを検出する、複数のフォトダイオードと、
それぞれが、前記複数のフォトダイオードのうちの１つを、前記複数の出力信号のうちの１つに対応する前記光ハイブリッドミキサーのそれぞれの出力に結合させる、複数の出力導波路と、
前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路のうちの前記少なくとも２つと交差して、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも第１の倍長ＭＭＩカプラと、
を含む、ＱＰＳＫチップ。
【請求項９】
前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路のうちの前記少なくとも２つと交差して、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第２の倍長ＭＭＩカプラを含む、請求項８に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１０】
前記複数の出力導波路のうちの少なくとも１つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも第１のダミー倍長ＭＭＩカプラを更に含む、請求項８に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１１】
前記複数の出力導波路のうちの別の１つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第２のダミー倍長ＭＭＩカプラを含む、請求項８に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１２】
前記入力が、前記ＱＰＳＫ変調された信号を分割して遅延させる、オフチップの遅延ユニットに結合される、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１３】
光信号を復調するためのＱＰＳＫチップであって、
ＱＰＳＫ変調された信号を受信するための入力と、
前記ＱＰＳＫ変調された信号を受信し、前記ＱＰＳＫ変調された信号を複数の出力信号に混成させる光ハイブリッドミキサーであって、前記光ハイブリッドミキサーが、
１×２ＭＭＩカプラと、
第１の２×２ＭＭＩカプラと、
を含む非対称的なＭＭＩカプラのネットワークを含む、光ハイブリッドミキサーと、
それぞれが、前記複数の出力のうちの対応する１つを検出する、複数のフォトダイオードと、
それぞれが、前記複数のフォトダイオードのうちの１つを、前記複数の出力信号のうちの１つに対応する、前記光ハイブリッドミキサーの出力のそれぞれに結合させる、複数の出力導波路と、
を含む、ＱＰＳＫチップ。
【請求項１４】
前記１×２ＭＭＩカプラおよび前記２×２ＭＭＩカプラが、９０°の位相差を、前記ＱＰＳＫ変調された信号に付与する、請求項１３に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１５】
前記１×２ＭＭＩカプラが複数の出力を含み、
前記第１の２×２ＭＭＩカプラが複数の出力を含み、
複数の中間導波路が、前記１×２ＭＭＩカプラおよび前記第１の２×２ＭＭＩカプラの前記それぞれの出力を、第２の２×２ＭＭＩカプラおよび第３の２×２ＭＭＩカプラの一方に結合する、請求項１３および請求項１４のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１６】
前記複数の中間導波路のうちの少なくとも２つの間に交差を含む、請求項１５に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１７】
前記第１の２×２ＭＭＩカプラが、その出力パワーにおいて意図的な不均衡を有するように設計される、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１８】
前記光ハイブリッドミキサーが、前記複数の中間導波路のうちの１つに沿って含まれ、前記複数の中間導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも１つのダミー導波路の交差を含み、前記第１のダミー導波路の交差が、前記複数の中間導波路のうちの少なくとも２つの間の前記交差による不均衡を平衡化する、請求項１６に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１９】
前記光ハイブリッドミキサーが、前記複数の中間導波路のうちの少なくとも２つに沿って含まれ、前記複数の中間導波路のうちの前記少なくとも２つと交差して、前記複数の中間導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、倍長ＭＭＩカプラを含む、請求項１６に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項２０】
前記入力が、前記ＱＰＳＫ変調された信号を分割して遅延させる、オフチップの遅延ユニットに結合される、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願のデータ）
本出願は、その全体が参照として本明細書に組み込まれる、２００９年２月１７日出願の米国仮特許出願第６１／１５２，９９２号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に光受信器に関し、特に四相位相偏移変調（ＱＰＳＫ）などの、位相偏移変調で符号化された光信号を受信するための、そのような受信器に関する。
【背景技術】
【０００３】
光差動四位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）および偏波分割多重光四位相偏移変調（ＰＤＭ−ＱＰＳＫ）などの光変調は、光領域においてスペクトル的に効率的な通信を可能にする。そのように変調された信号は、送信器によって送信され、光導波路を通って伝播し、受信器を使用して復調（復号）することができる。
【０００４】
図１は、従来既知の、ＤＱＰＳＫ信号を復調するための受信器１００の機能を示す。ＤＱＰＳＫ変調されたデータで符号化された入力光搬送波信号１０２は、１０４で、ほぼ均等に２つのデータ信号に分割され、そのうちの一方には、変調された信号のシンボル期間とほぼ等しい遅延が、１０６で生じる。２つの光データ信号における光搬送波の相対的位相は、位相制御電極１１０および必要に応じて補助制御電極１０８を使用することにより、調整される。これらの２つのデータ信号は、９０°光ハイブリッドミキサー１１２（ハイブリッド−９０）内で再結合される。ハイブリッド−９０（１１２）は、２つの信号入力を４つの信号出力に組み合わせる機能を果たす。各出力は、等しい比率の入力信号を合わせ持つが、それぞれ０°、９０°、１８０°、および２７０°の異なる相対的位相を有し、ただし必ずしもこの順序ではない。０°および１８０°の相対的位相差を有する２つの出力は、符号化された同相のデータを搬送し（Ｉ−チャネル）、９０°および２７０°の相対的位相差を有する２つの出力は、符号化された四位相のデータを搬送する（Ｑ−チャネル）。ハイブリッド−９０（１１２）の４つの光出力信号は、引き続き、導波路型フォトダイオード１１４およびトランスインピーダンスアンプ１１６（ＴＩＡ）の組み合わせを使用することによって、電流に変換され、次いで増幅された電圧信号に変換される。Ｉ−チャネルおよびＱ−チャネルのそれぞれの光信号が、差動検出される。これは、２つのＴＩＡ１１６に接続する２つの平衡型フォトダイオード１１４の対か、または２つの差動入力ＴＩＡ１１６に接続する４つの不平衡型フォトダイオード１１４のいずれかを使用することによって、行なうことができる。
【０００５】
図２は、従来既知の、ＰＤＭ−ＱＰＳＫ信号を復調するための受信器２００の機能を示す。ここで、入力光搬送波信号２０２は、ＱＰＳＫ変調されたデータの２つの直交偏光状態で符号化される。入力光搬送波信号２０２は、２０４で、２つの別個の光成分に分割される。これら２つの偏光成分の一方は、局所発振器２０８（ＬＯ）からの基準信号と比較するための共通の単一偏光状態を有するように、２０６で回転される。それぞれのハイブリッド−９０（２１２）、導波路型フォトダイオード２１４、およびＴＩＡ２１６によって実施される、２つの光信号の検出は、それが、１つのビットスロットと次のビットスロットとの間の差動位相ではなく、変調された絶対位相状態であるという点を除いて、ＤＱＰＳＫ受信器１００で実行されるものと同様である。絶対位相状態を復号するために、信号は、同一または類似の光周波数の、ＬＯ２０８の基準信号と比較される。同一のＬＯ２０８信号は、ＱＰＳＫデータの２つの偏光成分と、それぞれのハイブリッド−９０（２１２）で比較するために、２つの出力または要素へと分割することができ、その出力信号は、引き続き、フォトダイオード２１４およびＴＩＡ１１６の組み合わせを使用することによって電流に変換され、次いで増幅された電圧信号に変換される。説明の目的上、図２は、ＰＤＭ−ＱＰＳＫ復調受信器の全ての機能を示す。しかしながら、簡便性のために、各ハイブリッド−９０および付随する導波路型フォトダイオードを別個のチップ上とし、偏光分割、偏光回転、およびＬＯ分割をオフチップで、例えば、マイクロ光学素子内で実行することが可能である。
【０００６】
光通信が高速になるにつれて、低減されたコスト削減での、より小さい光学素子に対する要求が一部には原因となって、チップレベルでの光学素子の集積化が急速に発展している。例えば、光ＤＱＰＳＫ復号器の設計が、Ｐａｒｓｏｎらの米国特許第７，２５９，９０１号に開示されている。Ｐａｒｓｏｎらは、オンチップでの光学遅延、およびオフチップでの検出と共に、光移相器（ハイブリッド−９０）としての４×４マルチモード干渉フィルター（ＭＭＩ）を使用することを開示している。このデバイスは、好ましくはシリコンフォトニクスで実現される。
【０００７】
類似の実装が、開示されている。例えば、スターカプラを使用する、光ハイブリッド−９０のシリカ・オン・シリコンの実装が、２００６年１月の、Ｃ  Ｒ  Ｄｏｅｒｒ（Ｌｕｃｅｎｔ  Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｓ）ＩＥＥＥ  ＪＬＴ  ２４（１）ｐ１７１によって公開された。２×４スターカプラ、熱光学および電流注入型移相器、導波路型光検出器、ならびにオンチップ光学遅延を使用する、モノリシックＩｎＰ系ＤＱＰＳＫ受信器が、ＥＣＯＣ−０７（２００７年９月）会議での、Ｃ  Ｒ  Ｄｏｅｒｒ（Ｌｕｃｅｎｔ  Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｓ）による論文「Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ＩｎＰ  ＤＱＰＳＫ  ５３．５−Ｇｂ／ｓ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ」で公開された。Ｍ．Ｏｇｕｍａら（ＮＴＴ）は、ＯＦＣ−２００８会議（２００８年３月）で、２×２ＭＭＩカプラによるハイブリッド−９０の設計、光複屈折非対称性による障害を打ち消すための半波長板の挿入によるオンチップ光学遅延を使用する、論文「Ｓｉｎｇｌｅ  ＭＺＩ−ｂａｓｅｄ  １×４ＤＱＰＳＫ  ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ」を提示した。
【０００８】
しかしながら、これら従来のチップの実装は全て、関連する欠点を有する。これらは、非対称性の複屈折、および移相制御の問題に悩まされる。特に、デバイスが、未知の偏光の状態に関して、１つの信号またはチャネルを別のものと比較する必要がある場合に、複屈折が問題になり得る。位相または見かけ上の経路長における差異は、デバイスを無効化する程度にまで、デバイスに影響を及ぼし得る。
【０００９】
半導体導波路の複屈折はまた、集積チップ上での光学遅延機能の実現および制御も、困難なものにする。更には、遅延の大きさ（例えば、１シンボルの遅延は、典型的には２０〜５０ピコ秒である）は、実装するために比較的大きな面積の半導体材料を必要とする。
【００１０】
図２に示すＰＤＭ−ＱＰＳＫコヒーレント受信器に関しては、要件は、波長および動作温度にわたる、固定偏光条件での、ハイブリッド−９０の機能ならびに平衡検出を達成することである。ＤＱＰＳＫ受信器およびＰＤＭ−ＱＰＳＫコヒーレント受信器の双方に関して、これは、導波路の挿入損失の対称性に対する必要性を推進する。
【００１１】
チップレベルでの光学素子の集積化は、そのチップへの投資を正当化するための十分な生産量があること、およびセットアップ後に顧客に対して特殊な解決策を提供する余地がほとんどないことを要求する。ＤＱＰＳＫ復号器の設計に関連する課題は、その性能が、動作波長（例えば、Ｃ−バンドまたはＬ−バンド）の範囲にわたって、全ての偏光状態にわたって、必要なケース温度の範囲にわたって、および復号器の耐用年数にわたって維持されるように、機能要素を選択して集積化することである。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、９０°ハイブリッド構造およびフォトダイオード検出器を含み、典型的にはＩｎＰ基板に製造され、挿入損失および複屈折が平衡化された導波路経路を含む、例えばＱＰＳＫ復号器チップなどの、半導体復調器チップを提供する。挿入損失および複屈折の平衡化は、１つ以上のダミー導波路の交差またはＭＭＩの交差、あるいはそれらの組み合わせによって達成される。このＱＰＳＫチップの対称的設計によって、チップは、波長および温度の範囲にわたって動作することが可能になる。オフチップの遅延を、ＱＰＳＫチップと併用することも可能であり、これにより、チップに対して、遅延期間のカスタム化が使用可能になる。
【００１３】
本発明の一態様によれば、光信号を復調するためのＱＰＳＫチップは、ＱＰＳＫ変調された信号を受信するための入力と、ＱＰＳＫ変調された信号を受信し、そのＱＰＳＫ変調された信号を複数の出力信号に混成させる光ハイブリッドミキサーと、それぞれが、複数の出力信号のうちの対応する１つを検出する、複数のフォトダイオードと、それぞれが、複数のフォトダイオードのうちの１つを、複数の出力信号のうちの１つに対応する、光ハイブリッドミキサーのそれぞれの出力に結合させる、複数の出力導波路と、複数の出力導波路のうちの１つに沿って含まれ、複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも第１のダミー導波路の交差とを含む。
【００１４】
一実施形態によれば、第１のダミー導波路の交差は、複数の出力導波路のうちの少なくとも２つの間の第１交差による不均衡を、平衡化する。
【００１５】
別の実施形態によれば、第１のダミー導波路の交差は、複数の出力導波路のうちの少なくとも２つの間の第１交差と同じ交差角度で、１つの出力導波路と交わる。
【００１６】
別の実施形態によれば、ＱＰＳＫチップは、１つの出力導波路に沿って含まれ、複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第２のダミー導波路の交差を含む。
【００１７】
別の実施形態によれば、第２のダミー導波路の交差は、複数の出力導波路のうちの少なくとも２つの間の第２交差による不均衡を、平衡化する。
【００１８】
別の実施形態によれば、ＱＰＳＫチップは、それぞれの他の出力導波路に沿って含まれ、複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第３のダミー導波路の交差および第４のダミー導波路の交差を含む。
【００１９】
別の実施形態によれば、入力は、ＱＰＳＫ変調された信号を分割して遅延させる、オフチップの遅延ユニットに結合される。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、光信号を復調するためのＱＰＳＫチップは、ＱＰＳＫ変調された信号を受信するための入力と、ＱＰＳＫ変調された信号を受信し、そのＱＰＳＫ変調された信号を複数の出力信号に混成させる光ハイブリッドミキサーと、それぞれが、複数の出力信号のうちの対応する１つを検出する、複数のフォトダイオードと、それぞれが、複数のフォトダイオードのうちの１つを、複数の出力信号のうちの１つに対応する、光ハイブリッドミキサーのそれぞれの出力に結合させる、複数の出力導波路と、複数の出力導波路のうちの少なくとも２つに沿って含まれ、複数の出力導波路のうちの少なくとも２つと交差して、複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも第１の倍長ＭＭＩカプラとを含む。
【００２１】
一実施形態によれば、ＱＰＳＫチップは、複数の出力導波路のうちの少なくとも２つに沿って含まれ、複数の出力導波路のうちの少なくとも２つと交差して、複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第２の倍長ＭＭＩカプラを含む。
【００２２】
別の実施形態によれば、ＱＰＳＫチップは、複数の出力導波路のうちの少なくとも１つに沿って含まれ、複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも第１のダミー倍長ＭＭＩカプラを更に含む。
【００２３】
別の実施形態によれば、ＱＰＳＫチップは、複数の出力導波路のうちの別の１つに沿って含まれ、複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第２のダミー倍長ＭＭＩカプラを含む。
【００２４】
別の実施形態によれば、入力は、ＱＰＳＫ変調された信号を分割して遅延させる、オフチップの遅延ユニットに結合される。
【００２５】
本発明の別の態様によれば、光信号を復調するためのＱＰＳＫチップは、ＱＰＳＫ変調された信号を受信するための入力と、ＱＰＳＫ変調された信号を受信し、そのＱＰＳＫ変調された信号を複数の出力信号に混成させる光ハイブリッドミキサーであって、１×２ＭＭＩカプラと第１の２×２ＭＭＩカプラとを含む非対称的なＭＭＩカプラのネットワークを含む、光ハイブリッドミキサーと、それぞれが、複数の出力信号のうちの対応する１つを検出する、複数のフォトダイオードと、それぞれが、複数のフォトダイオードのうちの１つを、複数の出力信号のうちの１つに対応する、光ハイブリッドミキサーのそれぞれの出力に結合させる、複数の出力導波路とを含む。
【００２６】
一実施形態によれば、１×２ＭＭＩカプラおよび２×２ＭＭＩカプラは、９０°の位相差を、ＱＰＳＫ変調された信号に付与する。
【００２７】
別の実施形態によれば、１×２ＭＭＩカプラは複数の出力を含み、第１の２×２ＭＭＩカプラは複数の出力を含み、複数の中間導波路が、１×２ＭＭＩカプラおよび第１の２×２ＭＭＩカプラのそれぞれの出力を、第２の２×２ＭＭＩカプラおよび第３の２×２ＭＭＩカプラの一方に結合する。
【００２８】
別の実施形態によれば、ＱＰＳＫチップは、複数の中間導波路のうちの少なくとも２つの間に交差を含む。
【００２９】
別の実施形態によれば、第１の２×２ＭＭＩカプラは、その出力パワーにおいて意図的な不均衡を有するように設計される。
【００３０】
別の実施形態によれば、光ハイブリッドミキサーは、複数の中間導波路のうちの１つに沿って含まれ、複数の中間導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも１つのダミー導波路の交差を含み、この第１のダミー導波路の交差は、複数の中間導波路のうちの少なくとも２つの間の交差による不均衡を、平衡化する。
【００３１】
別の実施形態によれば、光ハイブリッドミキサーは、複数の中間導波路のうちの少なくとも２つに沿って含まれ、複数の中間導波路のうちの少なくとも２つと交差して、複数の中間導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、倍長ＭＭＩカプラを含む。
【００３２】
別の実施形態によれば、入力は、ＱＰＳＫ変調された信号を分割して遅延させる、オフチップの遅延ユニットに結合される。
【００３３】
本発明の、上記および他の特徴を、添付の図面を参照して、以降でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ＤＱＰＳＫ信号を復調するための受信器の機能の概略図である。
【図２】ＰＤＭ−ＱＰＳＫ信号を復調するための受信器の機能の概略図である。
【図３】本発明による、４×４ＭＭＩカプラへの対称的入力、出力再構成のための導波路の交差、ダミー導波路の交差、および不平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＱＰＳＫチップの概略図である。
【図４】本発明による、４×４ＭＭＩカプラへの対称的入力、出力再構成のための倍長２×２ＭＭＩカプラ、および不平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＱＰＳＫチップの概略図である。
【図５】本発明による、４×４ＭＭＩカプラへの対称的入力、出力再構成のための導波路の交差、ダミー導波路の交差、およびチップ上での差動検出のための平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＱＰＳＫチップの概略図である。
【図６】本発明による、位相制御と導波路の交差とを備える２×２ＭＭＩカプラのネットワークへの対称的入力、ダミー導波路の交差、および不平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＱＰＳＫチップの概略図である。
【図７】本発明による、位相制御と倍長２×２ＭＭＩカプラとを備える２×２ＭＭＩカプラのネットワークへの対称的入力、および不平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＤＱＰＳＫチップの概略図である。
【図８】本発明による、位相制御と倍長２×２ＭＭＩカプラとを備える２×２ＭＭＩカプラのネットワークへの対称的入力、ダミー倍長２×２ＭＭＩカプラ、および不平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＤＱＰＳＫチップの概略図である。
【図９】本発明による、位相制御と導波路の交差とを備える１×２ＭＭＩカプラおよび２×２ＭＭＩカプラの非対称ネットワークへの対称的入力、ならびに不平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＱＰＳＫチップの概略図である。
【図１０】本発明による、位相制御と導波路の交差とを備える、１×２ＭＭＩカプラおよび２×２ＭＭＩカプラのネットワークへの対称的入力、ダミー導波路の交差、ならびに不平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＱＰＳＫチップの概略図である。
【図１１】本発明による、位相制御と導波路の交差とを備える２×２ＭＭＩカプラのネットワークへの対称的入力、ダミー導波路の交差、およびチップ上での差動検出のための平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＱＰＳＫチップの概略図である。
【図１２】本発明による、位相制御と倍長２×２ＭＭＩカプラとを備える２×２ＭＭＩカプラのネットワークへの対称的入力、およびチップ上での差動検出のための平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＱＰＳＫチップの概略図である。
【図１３】本発明による、４×４ＭＭＩカプラへの対称的入力、出力再構成のための導波路の交差、および２つの別個のＴＩＡの結合を容易にするためにチップの異なる側部上に配置された不平衡型導波路ＰＩＮフォトダイオードを含む、例示的なＱＰＳＫチップの概略図である。
【図１４】本発明による、局所発振器（ＬＯ）のための１つの光入力と、ＬＯの偏光状態と同一の共通偏光状態へと回転された、符号化データ信号の２つの偏光成分に対応する、２つの光入力とを含む、コヒーレント検出のための例示的なＰＤＭ−ＱＰＳＫチップの概略図である。
【図１５】本発明による、光学遅延システムの動作原理の概略図である。
【図１６】本発明による、熱的に調節可能な遅延を組み込んだ、光学ブロック遅延の第１の実施形態の概略図である。
【図１７】本発明による、熱的に調節可能な遅延を組み込んだ、光学ブロック遅延の第２の実施形態の概略図である。
【図１８】本発明による、光信号がＰＤＭ−ＱＰＳＫ符号化されている場合に、光入力をチップに提供するために使用することができる、偏光ビームスプリッタの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の原理は、ＤＱＰＳＫ信号およびＰＤＭ−ＱＰＳＫ信号を復調するためのチップへの特定用途を有するため、以下では主にこれに関連して説明する。本発明の原理は、具体的には、他の光変調を復調するためのチップ、および光検知の用途を含めた、他の用途、ならびにより一般的には、光信号が光チップによって復調される用途に有用であり得ることが、当然ながら認められ、また理解されよう。
【００３６】
以下の説明では、類似の構成要素は、それらが異なる実施形態で示されるか否かに関わらず、同じ参照番号が与えられている。本発明の実施形態を、明確かつ簡潔な方法で説明するために、図面は必ずしも同一スケールではない場合があり、特定の特徴が、ある程度概略的な形態で示される場合がある。一実施形態に関連して記載され、かつ／または示される特徴は、１つ以上の他の実施形態で、および／または他の実施形態の特徴と組み合わせて、もしくは他の実施形態の特徴の代わりに、同一の方法で、あるいは類似の方法で、使用することができる。
【００３７】
ＱＰＳＫチップ
【００３８】
ここで図面を詳細に参照し、最初は図３および図４を参照すると、例示的なＱＰＳＫチップの概略図が、一般に１０で示されている。
【００３９】
チップ基板１２は、ＩｎＰで構成することができる。しかしながら、チップ基板１２はまた、コンパクトなデバイス内部に、光導波路、光カプラ、光位相制御、および高速検出の集積化を提供するのに適した、任意の半導体材料（例えば、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ）で構成してもよいことを理解されたい。
【００４０】
本実施形態では、ハイブリッド−９０は、４×４ＭＭＩカプラ１４を使用して、チップ上に実装される。この４×４ＭＭＩカプラ１４、および本明細書で開示される他のＭＭＩカプラは、標準的な設計のものであり、当該技術分野で既知の、既存のプロセス設計規則の範囲内で実装される。ハイブリッド−９０の実装におけるＭＭＩカプラの使用は、例えば、Ｌｕｃａｓ  Ｂ．ＳｏｌｄａｎｏおよびＥｒｉｃｋ  Ｃ．Ｍ．Ｐｅｎｎｉｎｇｓによる「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｂａｓａｅｄ  ｏｎ  Ｓｅｌｆ−Ｉｍａｇｉｎｇ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（ＩＥＥＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＺＹ、ＶＯＬ．１３、ＮＯ．４、１９９５年４月、ｐ６１５）、Ｍａｔｔｈｉａｓ  ＳｅｉｍｅｔｚおよびＣａｒｌ−Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｗｅｉｎｅｒｔの「Ｏｐｔｉｏｎｓ，Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ  Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ２×４９０°Ｈｙｂｒｉｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」（ＩＥＥＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＺＹ、ＶＯＬ．２４、ＮＯ．３、２００６年３月、ｐ１３１７）、およびＥ．Ｃ．Ｍ．Ｐｅｎｎｉｎｇｓ、Ｒ．Ｊ．Ｄｅｒｉ、Ｒ．Ｂｈａｔ、Ｔ．Ｒ．Ｈａｙｅｓ、およびＮ．Ｃ．Ａｎｄｒｅａｄａｋｉｓの「Ｕｌｔｒａｃｏｍｐａｃｔ，Ａｌｌ−Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ９０°−Ｈｙｂｒｉｄ  ｏｎ  ＩｎＰ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｅｌｆ−Ｉｍａｇｉｎｇ」（ＩＥＥＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＺＹ  ＬＥＴＴＥＲＳ、ＶＯＬ．５、ＮＯ．６、１９９３年６月、ｐ７０１）で説明されている。
【００４１】
チップ１０は、入力ポート１６および入力ポート１８を含む。より具体的には、ＱＰＳＫ符号化信号は、入力ポート１６および入力ポート１８の少なくとも一方に入力され、受信され得る。差動ＱＰＳＫ受信器の用途では、それぞれの入力ポート１６および入力ポート１８に入力される符号化データ信号入力は、直接信号および時間遅延信号を表し得る。コヒーレント受信器の用途では、それぞれの入力ポート１６および入力ポート１８のいずれかに入力される符号化信号入力は、ＱＰＳＫ符号化データ信号を表し、他方の入力ポートでは、その信号チャネルが入力され得る搬送周波数に非常に近い搬送周波数の、ＬＯ（図示せず）からの基準信号を表し得る。
【００４２】
チップ１０は、信号入力ポート１６および信号入力ポート１８のそれぞれのものを４×４ＭＭＩカプラ１４に結合する、複数の導波路２０および導波路２２（すなわち、入力導波路または入力光チャネル）を含む。導波路は波を導くための構造であり、この場合、波は光波（光信号）である。光信号は、それぞれの導波路２０および導波路２２を通過して、４×４ＭＭＩカプラ１４に至ることができる。導波路２０および導波路２２は、低光損失での急激な屈曲を支援するために、チップ上の硬質な壁に囲まれたものとすることができる。例えば、周知の導波路のリッジ誘導型設計は、１つ以上のより低い屈折率のクラッド層を上下に有する、１つ以上のより高い屈折率の層である導波路のコアを形成するための、制御された材料組成および厚さの半導体層のセットを提供する、エピタキシャル成長ならびに半導体エッチングの周知の方法によって製造することができる。上部クラッド、導波路のコア、および一部の下部クラッドはエッチング処理され、導波路の幅を規定する。
【００４３】
一実施形態では、導波路２０および導波路２２は、複屈折および経路長において、光学的に等価である。そのような光学的に等価な導波路は、本明細書では「対称的」と呼ばれる。対称的という用語は、特に指定のない限り、光学複屈折および光路長に関して等価であることを意味すると理解されたい。２つの等価な導波路に関する設計を説明する別の方法は、「対応対」設計であろう。チップ１０がいずれの偏光状態に関しても使用される用途では、導波路２０および導波路２２は、信号入力から４×４ＭＭＩカプラ１４の入力までの長さおよび幅が完全に一致するか、またはほぼ完全に一致するように設計される。これは、導波路内でのいずれの複屈折をも確実に一致させるためである。
【００４４】
２つの導波路２０および導波路２２は、９０°位相ミキサー機能のための４×４ＭＭＩカプラ１４の、個別の特定入力２４に結合される。つまり、４×４ＭＭＩカプラ１４は、４つの入力２４ａ〜２４ｄを含み、入力２４のうちの２つが、入力信号を受信するために、それぞれ導波路２０および導波路２２に結合され、一方で他の２つの入力２４は使用されない。導波路２０および導波路２２は、これらの特定の可能な配置のいずれか（２４ａおよび２４ｂ、２４ａおよび２４ｃ、２４ｃおよび２４ｄ、ならびに２４ｂおよび２４ｄ）で、入力２４に結合することができる
【００４５】
位相制御および補助制御もまた、導波路２０および導波路２２に沿って含まれ得る。具体的には、１つ以上の位相電極２６が、信号の相対的光位相の調整を可能にするために、導波路２０および導波路２２に沿って含まれ得る。リッジ導波路の上の抵抗加熱装置を使用して、導波路のコアの局所加熱を提供し、光位相を調整するためのモード屈折率変化を生じさせる。この屈折率変化は、偏光とは実質的に無関係であり、そのため、この位相の変化は、位相電極２６ａおよび位相電極２６ｂが個別に調整される場合に、いずれの実質的に非対称な複屈折をも生じさせることはない。対照的に、半導体のコア層内に注入される順方向バイアス電流は、偏光依存性の可能性がある光伝搬の位相に、変化を誘発する。これは、光モードの偏光によって、導波路のコアへの光モードの閉じ込めが変化する程度に応じて決定される。
【００４６】
また、１つ以上の補助電極２８も、信号の相対的光位相の位置合わせおよび更なる調整を制御するために、導波路２０および導波路２２に沿って含まれ得る。これらの補助電極は、周知のように、電気的ＰＩＮダイオード構造を形成するためにドープされた、導波路の領域に接続される。この場合には、一例としては、上側および下側のクラッド層がドープされるか、または部分的にドープされ、アクセプターおよびドナーが、それぞれＰ−型もしくはＮ−型の導電性を提供し、導波路のコア層は、部分的または全体的にドープされずに、真性層を形成することになる。具体的には、補助電極２８がバイアスされる場合には、導波路の光学コア内に搬送波を注入するために、順方向バイアスとして展開することができ、それにより、その光学的特性を修正するか、または導波路の光学コアの光学的特性の電界依存性の修正を提供するために、逆方向バイアスとして展開することができる。順方向バイアス動作を含む実施形態では、補助電極２８は、ＥＣＯＣ−０７で提示された論文でＣ  Ｒ  Ｄｏｅｒｒによって教示されるように、ＤＱＰＳＫ復調器の実行における望ましくない偏光依存性の周波数偏移（ＰＤＦＳ）に通常ならばつながるであろう複屈折のいずれの他の原因をも無効にするために使用することができる、可変複屈折を導入する。逆方向バイアス動作を含む実施形態では、補助電極２８は、位相を調整し、２つの入力間の結合のいずれかの不均衡を補正する（この補正もまた、偏光依存性である）ために光信号を部分的に減衰させるように、比較的低い逆方向バイアスで使用するか、または増大したレベルの逆方向バイアスで入力光を強力に減衰させ、デバイスのセットアップ中に結合される光パワーを監視するために、結果として生じる光電流を検出するように使用することができる。この場合には、導波路のＰＩＮ構造は、バンドギャップエネルギーを有する半導体コア層を有するように設計され、これによって、逆方向バイアスの下で、バンドギャップの吸収端が光信号の光子エネルギーとある程度の重複を有するようになる。
【００４７】
図示されていないが、製造における光学的位置合わせを容易にするために、チップ１０の入力ポート１６および入力ポート１８のそれぞれに、任意選択的なスポットサイズの変換器を更に存在させることが可能である。入力の位置合わせのため、および動作の診断目的のために、導波路２０および導波路２２のそれぞれの内部に、任意選択的な光パワーモニター（図示せず）もまた存在させることが可能である。
【００４８】
チップ１０は、ＱＰＳＫ変調された信号を所定のビットレートで検出するための、十分な帯域幅を有する、高速導波路型フォトダイオード３０、３２、３４、および高速導波路型フォトダイオード３６（検出器）を含む。一実施形態では、導波路型フォトダイオード３０、３２、３４、および導波路型フォトダイオード３６は、Ｐ−ドープされた半導体層、真性（ドープされていない）半導体層、およびＮ−ドープされた半導体層の組み合わせを含み、規定された長さの導波路の範囲内にＰＩＮダイオード構造を形成し、ここで真性層は、ＩｎＧａＡｓ（典型的にはＩｎ（０．５３）Ｇａ（０．４７）Ａｓの組成を有する）の吸収層を含む。受信器の動作波長（例えば、１５５０ｎｍ）での光信号は、導波路ＰＩＮダイオードの長さに沿って部分的にまたは全体的にこのＩｎＧａＡｓ層内に吸収され、半導体内に電子および正孔電荷担体を生成し、それらは、逆方向バイアスの適用下で、Ｐ−ドープされた層およびＮ−ドープされた層とそれぞれ接続するアノード電極およびカソード電極で、光電流として収集することができる。導波路型フォトダイオードの設計は周知である。可能な実装の一実施例が、２００６年に開催のＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＰＲＭ）での、Ｍ  Ｇ  Ｂｏｕｒｄｒｅａｕらによる論文「Ａｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎ  ａｎ  ＩｎＰ  Ｍａｔｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ  Ｂａｓｅｄ  １０Ｇｂ／ｓ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ」に示されている。導波路検出器の設計長および設計幅は、その容量によって、検出器の接合面積に適用される制約の範囲内での最大応答度を提供するように選択される。ＩｎＧａＡｓ吸収層を含む、真性―ドープ層の厚さは、Ｐドープされた領域およびＮドープされた領域への光生成担体の迅速な輸送を可能にするように選択され、その用途のための検出器に必要とされる動作速度を達成する。これらの導波路型フォトダイオード３０、３２、３４、および導波路型フォトダイオード３６は、実質的に等しい応答度（光パワーの電流への変換）および電気帯域幅を有するように設計される。
【００４９】
オンチップの減結合コンデンサ（図示せず）もまた、導波路型フォトダイオード３０、３２、３４、および導波路型フォトダイオード３６のカソードに接続してＤＣ逆方向バイアスを提供する外部ワイヤボンドからの電気インダクタンスの影響を緩和するために、任意選択的に含めることもできる。この減結合コンデンサは、当業者には周知のように、金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）コンデンサまたは金属−絶縁体−半導体（ＭＩＳ）コンデンサのいずれかとして構成することができる。
【００５０】
導波路型フォトダイオード３０、３２、３４、および導波路型フォトダイオード３６は、それぞれ４×４ＭＭＩカプラ１４の４つの出力４６ａ〜４６ｄのそれぞれに結合され、ＴＩＡ（図示せず）でのオフチップの差動検出を使用する、不平衡型検出器、あるいは４×４ＭＭＩカプラ１４のＩ−チャネルおよびＱ−チャネル出力対のオンチップでの差動検出のための、２対の平衡型フォトダイオードのいずれかとして構成することができる。不平衡型の実施形態は、例えば図３および図４に示され、平衡型の実施形態は、例えば図５を参照して、以下でより詳細に説明される。
【００５１】
導波路３８、４０、４２、および導波路４４（すなわち、出力導波路または出力光チャネル）は、４×４ＭＭＩカプラ１４の出力ポート４６を、それぞれの導波路型フォトダイオード３０、３２、３４、および導波路型フォトダイオード３６に結合する。光信号は、それぞれの導波路３８、４０、４２、および導波路４４を通過して、それぞれの導波路型フォトダイオード３０、３２、３４、および導波路型フォトダイオード３６に至る。具体的には、導波路３８、４０、４２、および導波路４４は、２つの対に配置される。導波路３８および導波路４４の対は、一方の端部で、それぞれ出力ポート４６ａおよび出力ポート４６ｄ（０°および１８０°の相対的位相オフセットを有するＩ−チャネル出力）に結合され、もう一方の端部で、それぞれフォトダイオード３０およびフォトダイオード３２に結合される。導波路４０および導波路４２の対は、一方の端部で、それぞれ出力ポート４６ｂおよび出力ポート４６ｃ（９０°および２７０°の相対的位相オフセットを有するＱ−チャネル出力）に結合され、もう一方の端部で、それぞれフォトダイオード３４およびフォトダイオード３６に結合される。４×４ＭＭＩカプラ１４からの信号出力は、２つの入力信号１６および入力信号１８の均等な混成を含み得るが、上述の異なる相対的位相オフセット（すなわち、０°、９０°、１８０°、および２７０°）を有している。
【００５２】
４×４ＭＭＩカプラ１４の出力と導波路型フォトダイオード３０、３２、３４、および導波路型フォトダイオード３６との間の、導波路３８、４０、４２、および導波路４４は、同一の長さ、またはほぼ同一の長さであるように設計される。これは、動作中に、Ｉ−チャネルとＱ−チャネルとの間のデータの非対称性を、確実に許容上限値の範囲内（例えば、データビット期間の５％未満）にするためである。対称的な導波路２０および導波路２２の長さと組み合わせて見た場合、光入力ポート１６および光入力ポート１８から、４つのフォトダイオード３０、３２、３４、およびフォトダイオード３６までの、全体の導波路の経路長は、実質的に等しいように設計される。
【００５３】
４×４ＭＭＩカプラ１４の出力を、それぞれのフォトダイオード３０、３２、３４、およびフォトダイオード３６に結合する、導波路３８、４０、４２、および導波路４４は、フォトダイオードでの適切なＩ−チャネルおよびＱ−チャネルに関する平衡検出の先駆として再構成される。結果として、導波路３８、または導波路４４は、導波路４０、および導波路４２と交差する。例えば、導波路３８、４０、４２、および導波路４４は、ＲＦ共平面導波路の交差（図示せず）を使用することによって再構成してもよい。しかしながら、以下で詳述するように、導波路３８、４０、４２、および導波路４４は、１つ以上のダミー導波路の交差またはＭＭＩの交差、あるいはそれらの組み合わせの使用によって再構成することができる。
【００５４】
特に図３を参照すると、４×４ＭＭＩカプラ１４の出力ポート４６に結合された導波路３８、４０、４２、および導波路４４は、光導波路の交差４８を使用することによって再構成することができる。導波路の交差４８は、２つの導波路の交差部分である。図３に示すように、導波路の交差４８ａが、導波路４４と導波路４２との交差部分に存在する。同様に、導波路の交差４８ｂが、導波路４４と導波路４０との交差部分に存在する。交差４８は、一方の導波路から他方の導波路への光信号のクロストークを防ぐために、高角度の交差部分を保有することが好ましい。一実施形態では、交差部分の角度は約９０°である。別の実施形態では、交差部分の角度は６０°を超える。また、導波路の交差４８からの散乱損失が存在する場合もあるが、これは、導波路の幅を適切に選択することによって、最小限に抑えられる。例えば、典型的には約０．２５〜０．５０マイクロメートルの範囲の光学コアの厚さを有するリッジ誘導型導波路の場合では、導波路の幅は、約１．０〜２．５マイクロメートルの範囲にすることができる。
【００５５】
フォトダイオード３０、３２、３４、およびフォトダイオード３６に到達する光信号は、導波路３８、４０、４２、４４での光損失、および／または複屈折を被るが、それぞれの導波路出力に関する光損失を一致させる（平衡化する）ことが重要である。導波路の交差４８からの光損失は、導波路での光損失の一因となり得る。この損失は、導波路４４での導波路の交差４８と一致させるために、導波路３８に「ダミー」の交差５０を含ませることによって、導波路３８と導波路４４との間で平衡化させることができる。ダミー交差５０は、交差４８と同一かまたは類似の交差角度で実際の導波路と交わって同一の光損失を確実にする「ダミー」の導波路で製造することができる。このダミー導波路は、両端部で終端し、実際の導波路と同一かまたは類似のリッジ幅を有し得る。図示のように、導波路３８は、ダミー導波路５０ａおよびダミー導波路５０ｂを含む。
【００５６】
同様に、ダミー交差５０を導波路４０および導波路４２のそれぞれに追加して、Ｑ−チャネルでの平均信号パワーおよび／または複屈折を、Ｉ−チャネルでのそれらと平衡化することができる。図示のように、導波路４０はダミー交差５０ｄを含み、導波路４２はダミー交差５０ｃを含む。場合によっては、Ｉ−チャネルおよびＱ−チャネルでの平均パワーを一致させる必要はなく、そのため導波路４０および導波路４２でのダミー交差５０は、任意選択的である。ダミー交差５０を組み込むことによって、それぞれの導波路３８、４０、４２、および導波路４４の間に、機能的な光学対称性を達成することができる。
【００５７】
特に図４を参照すると、４×４ＭＭＩカプラ１４の出力ポート４６に結合された導波路３８、４０、４２、および導波路４４は、例えばＬ  Ｂ  Ｓｏｌｄａｎｏ（上述）によって教示されるように、光学交差として機能する倍長２×２ＭＭＩ３ｄｂカプラを使用することによって再構成することができる。標準的な２×２（対干渉）ＭＭＩ３ｄｂカプラが、ＭＭＩ導波路内部で２つの最低次モード間のビート長に等しい長さを有するために、長さが２倍である場合には、交差カプラとしての役割、すなわち信号が入力された入力ポートの交差ポートである出力ポートに信号を伝送するための役割を果たす。以下では、この２×２ＭＭＩ交差カプラはまた、倍長２×２ＭＭＩカプラおよび倍長２×２ＭＭＩ交差とも呼ばれる。
【００５８】
図示のように、導波路３８は、フォトダイオード３０に直接結合される。図４の実施形態で利用されるように、２つの倍長２×２ＭＭＩカプラ５２は、導波路４４を導波路４０および導波路４２に交差させる機能を実行する。具体的には、導波路４４ａの第１端部は、４×４ＭＭＩカプラ１４の出力ポート４６ｄに結合され、導波路４４ａの第２端部は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２ａの入力ポートに結合される。導波路４４ｂの第１端部は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２ａの交差ポート出力ポートに結合され、導波路４４ｂの第２端部は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２ｂの入力ポートに結合される。導波路４４ｃの第１端部は、ＭＭＩカプラ５２ｂの交差ポート出力ポートに結合され、導波路４４ｃの第２端部は、フォトダイオード３２に結合される。
【００５９】
導波路４２は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２ａを介して、フォトダイオード３６に結合される。つまり、導波路４２ａの第１端部は、４×４ＭＭＩカプラ１４の出力ポート４６ｃに結合され、導波路４２ａの第２端部は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２ａの第２入力ポートに結合される。導波路４２ｂの第１端部は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２ａの交差ポート出力ポートに結合され、導波路４２ｂの第２端部は、フォトダイオード３６に結合される。
【００６０】
導波路４０は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２ｂを介して、フォトダイオード３４に結合される。つまり、導波路４０ａの第１端部は、４×４ＭＭＩカプラ１４の出力ポート４６ｂに結合され、導波路４０ａの第２端部は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２ｂの第２入力ポートに結合される。導波路４０ｂの第１端部は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２ｂの交差ポート出力ポートに結合され、導波路４０ｂの第２端部は、フォトダイオード３４に結合される。
【００６１】
倍長２×２ＭＭＩカプラ５２を、この光ハイブリッドチップ内での交差として使用する有利点は、この倍長２×２ＭＭＩカプラが横方向にコンパクトであり、導波路を互いに近接させて維持する点である。倍長２×２ＭＭＩカプラの寸法はまた、標的波長および標的動作温度での最適な転送性能を与えるようにも選択される。このようにして、挿入損失および複屈折の平衡化は、倍長２×２ＭＭＩカプラ５２の使用によって達成され、そのような倍長２×２ＭＭＩカプラ５２の使用はまた、それぞれの導波路３８、４０、４２、および導波路４４の間に、機能的な光学対称性を達成する。
【００６２】
ＭＭＩカプラに関して周知のように、この最適性能には、波長の範囲にわたる許容度が存在するが、より大きな波長の変化に関しては、挿入損失およびクロストークのレベルの低下が存在し得る。この理由のため、ダミー倍長２×２ＭＭＩ交差カプラ（図示せず）を、図３のダミー交差５０と類似する方法で、他の導波路上に導入し、全ての導波路上のいずれの過度の損失および複屈折をも平衡化することによって、前述の機能的な光学対称性の維持を更に補助することができる。具体的には、２つのダミー倍長２×２ＭＭＩ交差カプラを、導波路３８に沿って導入することができる。また、ダミー倍長２×２ＭＭＩ交差カプラを、導波路４０に沿って導入してもよく、ダミー倍長２×２ＭＭＩ交差カプラを、導波路４２に沿って導入してもよい。それぞれの場合において、導波路は、ダミー倍長２×２ＭＭＩカプラの入力ポートに入力され、ダミー倍長２×２ＭＭＩカプラの交差ポート出力ポートから出力される。
【００６３】
平衡（または差動）検出は、チップ上の２対の不平衡型フォトダイオード（図３および図４に示すような）を、それぞれの対の出力が差動入力ＴＩＡに接続された状態で使用して達成することができる。あるいは、図５に示すように、平衡（または差動）検出は、チップ１０上の２つの平衡型フォトダイオードの対３１および平衡型フォトダイオードの対３５を使用して、チップ１０上で直接達成することができる。例えば、フォトダイオード３０およびフォトダイオード３２が対３１として動作し、フォトダイオード３４およびフォトダイオード３６が対３５として動作する実施形態では、３０と３２との間の光電流の差異（Ｉ３０−Ｉ３２）が検出され、３４と３６との間の光電流の差異（Ｉ３４−Ｉ３６）が検出される。
【００６４】
周知のように、平衡型フォトダイオード対３１および平衡型フォトダイオード対３５は、一方のフォトダイオードのアノードを他方のカソードに接続し、この時点での２つのフォトダイオードの正味の信号を監視し、２つのフォトダイオードが、一致した応答度および電気帯域幅を有することによって構成される。平衡型フォトダイオードの配置に関しては、電気的な絶縁が、２つのフォトダイオードのＰ−ドープされた半導体領域（個々のアノードに接続する）の間、および２つのフォトダイオードのＮ−ドープされた半導体領域（個々のカソードに接続する）の間に提供される。不平衡型ＰＩＮフォトダイオード対の構成の場合には、２つのフォトダイオードのＰ−ドープされた半導体領域の間の絶縁が、Ｎ−ドープされた領域が接続された状態（共通カソード）で、提供されるか、または２つのフォトダイオードのＮ−ドープされた半導体領域の間の絶縁が、Ｐ−ドープされた領域が接続され他状態（共通アノード）で、提供される。あるいは、相互接続するＰ−ドープされた層およびＮ−ドープされた層の双方が、フォトダイオード間で電気的に絶縁されていてもよい。
【００６５】
ハイブリッド−９０は、上述の４×４ＭＭＩカプラ１４の代わりに、ＱＰＳＫチップ上の対称的２×２ＭＭＩカプラ５４、５６、５８、６０のネットワークとして実装することができる。図６〜図８は、そのようなネットワークを含み、そのネットワークの４つの出力のそれぞれに対して不平衡型導波路フォトダイオード３０、３２、３４、および不平衡型導波路フォトダイオード３６を備える、本発明のＱＰＳＫチップ１０の実施例を示す。チップ１０は、導波路２０および導波路２２が、チップ１０の入力ポート１６および入力ポート１８を、それぞれ２×２ＭＭＩカプラ５４および２×２ＭＭＩカプラ５６に結合するように設計される。２つの導波路２０および導波路２２は、２×２ＭＭＩカプラ５４および２×２ＭＭＩカプラ５６のそれぞれの個別の特定入力に結合される。つまり、２×２ＭＭＩカプラ５４および２×２ＭＭＩカプラ５６は、２つの入力をそれぞれ含み、２×２ＭＭＩカプラ５４および２×２ＭＭＩカプラ５６のそれぞれの入力の一方は、導波路２０および導波路２２の一方にそれぞれ結合されるが、他方の入力は使用されない。
【００６６】
導波路６２、６４、６６、および導波路６８（すなわち中間導波路または中間光チャネル）は、２×２ＭＭＩカプラ５４および２×２ＭＭＩカプラ５６を、それぞれ２×２ＭＭＩカプラ５８および２×２ＭＭＩカプラ６０に結合させる。ＭＭＩ５４およびＭＭＩ５６をＮＮＩ５８およびＭＭＩ６０に相互接続する、４つの個別の光経路は、長さが一致している。ＭＭＩおよび導波路のこのネットワークはまた、Ｉ−チャネルとＱ−チャネルとの間の光導波路の交差４８も含む。図６に示すように、この光導波路の交差は、図３に関連して説明した交差４８と類似の、単純な導波路の交差４８として実装することができる。この実施形態では、ダミー交差が、導波路６２および導波路６８のそれぞれの経路に沿って配置される。図７および図８に示すように、この光導波路の交差は、図４に関連して説明した倍長２×２ＭＭＩカプラ５２と類似の交差として機能する、倍長２×２ＭＭＩカプラ７０として実装することができる。図８に具体的に示すように、ダミー倍長２×２ＭＭＩカプラ６７ａおよびダミー倍長２×２ＭＭＩカプラ６７ｂもまた、導波路６２および導波路６８に沿って導入し、全ての導波路上のいずれの過度の損失をも確実に一致させることによって、前述の機能的な光学対称性を維持することができる。
【００６７】
ネットワークの位相電極２６ｃおよび位相電極２６ｄを、入力の位相電極２６ａおよび位相電極２６ｂならびに補助電極２８に加えて、導波路６２および導波路６８に沿って導入することができる。これらのネットワークの位相電極２６ｃおよび位相電極２６ｄは、Ｉ−チャネルとＱ−チャネルとの間の９０°の位相変化を導入するように調整することができる。
【００６８】
この２×２ＭＭＩカプラのネットワークは、上述の９０°の位相変化の機能を実行する１×２（対称干渉）ＭＭＩカプラを含むように修正することができる。具体的には、図９は、２×２ＭＭＩカプラ５４の代わりの、１×２ＭＭＩカプラ７２の使用を示す。この１×２ＭＭＩカプラ７２は、ネットワーク内でのＩ−チャネルとＱ−チャネルとの間の９０°の位相変化を導入する役割を果たす。当然ながら、ネットワークの位相電極２６ｃおよび位相電極２６ｄは、位相に対する小さな補正（完全な９０°の位相変化とは対照的な）を行なうために、依然として含まれ得る。
【００６９】
図示のように、２×２ＭＭＩカプラ５６および１×２ＭＭＩカプラ７２の長さの非対称性は、導波路２０の長さを調整して、２×２ＭＭＩカプラ５６への入力導波路の長さと等しい光路長を与えることによって、補正することができる。ネットワーク内の非対称性は、出力導波路３８、４０、４２、４４内での光パワーの平衡に影響を及ぼし得る。例えば１×２ＭＭＩカプラ７２の挿入損失は、２×２ＭＭＩカプラ５６の挿入損失とは異なる可能性がある。この理由のため、ダミー導波路５０ａおよびダミー導波路５０ｂの一方もしくは双方が必要とされない場合があり、したがってそれらは任意選択的である。更には、２×２ＭＭＩカプラ５６は、導波路６６および導波路６８への出力パワーに意図的な不均衡を有するように設計され、そのような非対称性を相殺することができる。当然ながら、光導波路の交差４８（およびダミー交差５０）を、図７および図８の実施形態と同様に、倍長２×２ＭＭＩカプラ７０（およびダミー倍長２×２ＭＭＩカプラ６７）として、代わりに実装することができる。
【００７０】
９０°の位相オフセットを導入する従来の手法としては、ネットワークの導波路の１つの長さをΔＺによって調整することが挙げられる。これは、ΔΦ＝２ΠｎΔＺ／λラジアンの位相変化（ここでｎは、自由空間内で波長λを有する光信号の導波路伝搬モード指数である）を生じさせる。長さΔＺは、特定の動作波長でΔΦ＝Π／２ラジアンであるように設計される。この手法の困難な点は、直接的な逆波長依存性とモード伝搬指数のいずれかの分散効果との双方のために、この位相変化が波長と共に変化することである。更に、モード伝搬指数は、特に半導体導波路の場合に、ある程度の温度依存性を有する。そのため位相オフセットはまた、動作温度と共に変化することにもなる。
【００７１】
９０°の位相オフセットを導入する別の従来の手法としては、ネットワークの導波路の１つの伝搬指数を微調整すること（例えば、導波路の幅、または材料特性を調整することによって）、または導波路の材料特性を微調整することによって、ΔΦ＝２ΠΔｎＺ／λにすることが挙げられる。しかしながら、波長依存性が依然として存在し、Δｎの調整の、波長および温度依存性の可能性が存在する
【００７２】
９０°の位相オフセットを導入する更に別の従来の手法としては、ネットワークの導波路の１つ以上に、位相制御電極を追加することが挙げられる。しかしながら、この位相制御の設定は、波長および温度にわたって固定される必要がある場合があり、これは達成が困難である。一般に使用される１つの方法は、抵抗加熱装置を、導波路上または導波路に近接して使用して、その温度を、制御された量のΔＴで局所的に上昇させることである。これによって、導波路モード伝搬指数ｎが、その温度依存性を通じて修正され、そのため屈折率の変化Δｎ＝ｎ（Ｔ＋ΔＴ）−ｎ（Ｔ）を達成することができる（ここでＴは、ネットワーク内の他の導波路の温度である）。１つの欠点は、Δｎの値が、導波路の構成に使用される材料の光学特性の温度依存性の差異によって、波長依存性を有し得ることである。第２に、光ハイブリッドが、温度Ｔの範囲にわたって機能することを必要とされる場合には、その動作温度Ｔに従って位相制御を適用する必要がある。その理由は、ｎ（Ｔ）が一般に、温度に対して純粋な線形依存性を有さないということ、および更に重要なことには、導波路内で達成される局所加熱ΔＴが、抵抗器内の散逸電力、および導波路を構成する材料の熱伝導率の双方に応じて決定されることである。これらの特性のいずれの温度依存性も、動作温度が変化するにつれて、異なる加熱効果ΔＴを生じさせることになる。他の方法としては、導波路のコアの屈折率を、順方向バイアス（導波路のコア内に、制御された密度の搬送波を導入するために）、または逆方向バイアス（導波路のコア内に、制御された電界を導入するために）のいずれかを通じて修正することが挙げられる。この方法は、動作波長に応じて変化する位相依存性を有する。
【００７３】
図９の実施形態では、１×２ＭＭＩカプラ７２および２×２ＭＭＩカプラ５６の入力ポートと出力ポートとの位相関係は、それらの設計によって固定される。また、波長および温度の変化にＭＭＩの設計が耐性を有する、動作の範囲が存在する。１×２ＭＭＩカプラおよび２×２ＭＭＩカプラの固有の入力／出力位相関係の差異を利用することによって、導波路のネットワーク内で位相を修正するよりも、より広い範囲の波長および温度の動作条件にわたる、改善された性能安定性が達成される。更には、図９のネットワークは、ネットワークの位相制御２６ｃおよび位相制御２６ｄのいずれかもしくは双方に関連する、いずれの偏光依存性の影響をも最小限に抑えるという有利点を有する。
【００７４】
図１０に示すように、上述の２×２ＭＭＩカプラ５４、５６、５８、および２×２ＭＭＩカプラ６０のネットワークはまた、２×２ＭＭＩカプラ５４および２×２ＭＭＩカプラ５６を、１×２ＭＭＩカプラ６９および１×２ＭＭＩカプラ７２に置き換えるように修正することもできる。そのように修正されたネットワークは、分割比プロセス耐性の改善という有利点を提供し得る。
【００７５】
図１１および図１２は、図７および図８に関連して説明したものと類似の方法で３ｄＢカプラとしての役割を果たす、２×２ＭＭＩ５４、５６、５８、および２×２ＭＭＩ６０のネットワークに基づき、ダミー導波路の交差ならびに２対の平衡型導波路フォトダイオード３１および平衡型導波路フォトダイオード３５を備える、本発明のＱＰＳＫチップ１０の実施例を示す。
【００７６】
図１３は、本発明のＱＰＳＫチップ１０の実施例を示し、このチップの構成は、２つの別個のＴＩＡ（図示せず）を結合するための要件を満たすように設計される。導波路３８、４０、４２、および導波路４４は、図３に関連して説明したものと類似の交差を含む。フォトダイオード３０およびフォトダイオード３２の対、フォトダイオード３４およびフォトダイオード３６の対は、チップ１０の同じ側部上ではなく、２つの隣接する側部上に配置される。当然ながら、他の構成も可能である（例えば、全てをチップの同じ側部上に、チップの反対の側部上に、など）。
【００７７】
図１４は、ＰＤＭ−ＱＰＳＫ復調器で使用するための、統合された平衡型導波路フォトダイオード３１および統合された平衡型導波路フォトダイオード３５を備える、本発明のチップ１０の実施例を示す。この場合には、入力信号は、２つの異なる直交偏光状態のためのＱＰＳＫ形式である。図示のように、入力信号は、オフチップで２つの別個の偏光成分に分割され、それらの一方は、チップ上で使用される共通の単一偏光状態に回転される。したがって、チップは、２つの光信号入力ポート１６および光信号入力ポート１８、ならびに２つのＱＰＳＫ信号上で符号化された位相偏移データを復号するための基準位相を提供するＬＯ信号のための入力ポート１７もまた有する。この入力ポート１７は、１×２ＭＭＩカプラ１３に結合され、この１×２ＭＭＩカプラ１３は、同様に４×４ＭＭＩカプラ１４ａおよび４×４ＭＭＩカプラ１４ｂに結合され、ダミー導波路の交差が提供される。当然ながら、図１３に示すチップは、上述のチップの設計のいずれかを使用して、かつ／または不平衡型フォトダイオード３０、３２、３４、および不平衡型フォトダイオード３６を備えて、別の方法で設計することが可能である。
【００７８】
光学遅延
【００７９】
本発明のＱＰＳＫチップと共に使用することができるＱＰＳＫ信号の光学遅延は、低い複屈折率および高い熱安定性の光学ガラスを使用して、オフチップで実行される。具体的には、光学遅延は、光入力信号を２つの信号に分割し、この２つに分割した信号の一方を、１ビット周期遅延させるか、または周期プラスマイナス数分の１ビット周期遅延させる、光学ブロックとして構成することができる。光学遅延からの遅延出力信号および非遅延出力信号は、本発明のＱＰＳＫチップ１０の入力に、それぞれ結合することができる。更には、この遅延は、長さを可変とすることができる。光学遅延は、光学ブロックの調整によって、調整することができる。
【００８０】
光学遅延をオフチップで実行することは、オンチップ光学遅延の、制限された量での制御に関連する欠点を克服し、一方で個々の要件に適合する遅延期間の比較的容易なカスタム化を提供する。本発明によれば、同一のＱＰＳＫチップを、複数のオフチップ光学遅延の任意の１つと共に使用することができ、またその逆も可能である。
【００８１】
図１５は、光学遅延システム７４の動作原理を示す。入力光ビーム７６は、Ｓ１での、光学ブロック７８への入射であり、屈折して点Ｓ２に至り、そこで分割される。具体的には、ビーム７６の約５０％が透過し、ビーム７６の約５０％が反射する。透過したビーム７６は、引き続き経路１に沿って、１つ以上のレンズ８０、８２を通過し、チップ上の入力ポート（図示せず）に至る。Ｓ２で反射したビーム７６は、更にＳ３で反射し、Ｓ４でブロックから離れて、そこから引き続き経路２に沿って、１つ以上のレンズ８４およびレンズ８６を通過し、チップ上の別個の入力ポートに至る。レンズは、ビームを、経路１および経路２に沿って、チップ上のそれぞれの導波路内へと方向付ける。この２つのビームの、光経路の差異（光学遅延を決定する）および分離は、ブロック７８の厚さおよび入力光ビーム７６の入射角に応じて変化する。この遅延および分離はまた、光学ブロック７８の屈折率にも依存する。ブロックのファセットの反射特性は、Ｓ１およびＳ４での反射防止（ＡＲ）コーティングの適用、Ｓ２での５０％反射コーティングの適用、およびＳ３での１００％反射コーティングの適用によって決定される。
【００８２】
本発明による光学ブロックシステムは、調節可能な遅延８８を更に含み得る。調節可能な遅延８８は、シリコンなどの材料から作製することができ、制御された方法で加熱すると、ビット周期の数分の一にわたって光経路を微調整することができる。
【００８３】
図１６は、光学ブロック７８とチップとの間の出力光経路の一方に、熱的に調節可能な遅延８８を組み込んだ、光学遅延システムの実施形態を示す。
【００８４】
図１７は、図１６のようにレンズにではなく、光学ブロック７８上に（例えば、Ｓ４に）、熱的に調節可能な遅延８８を組み込んだ、光学遅延システムの実施形態を示す。
【００８５】
図１８は、偏波ダイバーシティが所望される場合に使用することができる光学要素９０を示す。これは、２つの偏光ビームスプリッタ９２（ＰＢＳ）および半波長板９４から構成され、ＰＢＳキューブの寸法は、ビームの分離を有効化するように使用される。このデバイスは入射光のビーム７７（ＴＥ偏光およびＴＭ偏光を含む）を取得し、それをＴＥ偏光およびＴＭ偏光へと分割し、そのＴＭビームをＴＥに変換することにより、２つのＴＥビームが、光受信チップに適用される。あるいは、２つのＴＭビームを同様に作り出して、光受信チップに適用してもよい。
【００８６】
本発明を、特定の実施形態に関連して示し、説明してきたが、等価の変更および修正が、本明細書および添付の図面を閲覧し理解した上で、他の等業者によって想起されることは明白である。特に上述の要素（構成要素、アセンブリ、デバイス、組成物など）によって実行される様々な機能に関して、そのような要素の説明に使用される用語（「手段」への参照を含む）は、特に指定のない限り、たとえ本明細書で説明される本発明の例示的実施形態でその機能を実行する開示された構造に、構造的に等価ではなくとも、記載の要素の指定された機能を実行するいずれの要素（すなわち、機能的に等価であるもの）にも対応するものとする。更には、本発明の特定の特徴を、いくつかの図示の実施形態の１つ以上のみに関連して上記で説明してきたが、そのような特徴は、いずれの所定または特定の用途に関しても望ましくかつ有利であり得るように、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせることが可能である。
【図１】
2012518202.tif 000003
【図２】
2012518202.tif 000004
【図３】
2012518202.tif 000005
【図４】
2012518202.tif 000006
【図５】
2012518202.tif 000007
【図６】
2012518202.tif 000008
【図７】
2012518202.tif 000009
【図８】
2012518202.tif 000010
【図９】
2012518202.tif 000011
【図１０】
2012518202.tif 000012
【図１１】
2012518202.tif 000013
【図１２】
2012518202.tif 000014
【図１３】
2012518202.tif 000015
【図１４】
2012518202.tif 000016
【図１５】
2012518202.tif 000017
【図１６】
2012518202.tif 000018
【図１７】
2012518202.tif 000019
【図１８】
2012518202.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を復調するためのＱＰＳＫチップであって、
ＱＰＳＫ変調された信号を受信するための入力と、
前記ＱＰＳＫ変調された信号を受信し、前記ＱＰＳＫ変調された信号を複数の出力信号に混成させるための、光ハイブリッドミキサーと、
それぞれが、前記複数の出力信号のうちの対応する１つを検出する、複数のフォトダイオードと、
それぞれが、前記複数のフォトダイオードのうちの１つを、前記複数の出力信号のうちの１つに対応する、前記光ハイブリッドミキサーのそれぞれの出力に結合させる、複数の出力導波路と、
前記複数の出力導波路のうちの１つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の、挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも第１のダミー導波路の交差と、
を含む、ＱＰＳＫチップ。
【請求項２】
前記第１のダミー導波路の交差が、前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つの間の第１の交差による不均衡を平衡化する、請求項１に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項３】
前記第１のダミー導波路の交差が、前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つの間の前記第１の交差と同じ交差角度で、前記１つの出力導波路と交わる、請求項２に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項４】
前記１つの出力導波路に沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第２のダミー導波路の交差を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項５】
前記第２のダミー導波路の交差が、前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つの間の第２の交差による不均衡を平衡化する、請求項４に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項６】
それぞれの他の出力導波路に沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第３のダミー導波路の交差および第４のダミー導波路の交差を含む、請求項４および請求項５のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項７】
前記入力が、前記ＱＰＳＫ変調された信号を分割して遅延させる、オフチップの遅延ユニットに結合される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項８】
光信号を復調するためのＱＰＳＫチップであって、
ＱＰＳＫ変調された信号を受信するための入力と、
前記ＱＰＳＫ変調された信号を受信し、前記ＱＰＳＫ変調された信号を複数の出力信号に混成させるための光ハイブリッドミキサーと、
それぞれが、前記複数の出力信号のうちの対応する１つを検出する、複数のフォトダイオードと、
それぞれが、前記複数のフォトダイオードのうちの１つを、前記複数の出力信号のうちの１つに対応する前記光ハイブリッドミキサーのそれぞれの出力に結合させる、複数の出力導波路と、
前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路のうちの前記少なくとも２つと交差して、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも第１のＭＭＩ交差カプラと、
を含む、ＱＰＳＫチップ。
【請求項９】
前記複数の出力導波路のうちの少なくとも２つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路のうちの前記少なくとも２つと交差して、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第２のＭＭＩ交差カプラを含む、請求項８に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１０】
前記複数の出力導波路のうちの少なくとも１つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも第１のダミーＭＭＩ交差カプラを更に含む、請求項８に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１１】
前記複数の出力導波路のうちの別の１つに沿って含まれ、前記複数の出力導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、第２のダミーＭＭＩ交差カプラを含む、請求項８に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１２】
前記入力が、前記ＱＰＳＫ変調された信号を分割して遅延させる、オフチップの遅延ユニットに結合される、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１３】
光信号を復調するためのＱＰＳＫチップであって、
ＱＰＳＫ変調された信号を受信するための入力と、
前記ＱＰＳＫ変調された信号を受信し、前記ＱＰＳＫ変調された信号を複数の出力信号に混成させる光ハイブリッドミキサーであって、前記光ハイブリッドミキサーが、
１×２ＭＭＩカプラと、
第１の２×２ＭＭＩカプラと、
を含む非対称的なＭＭＩカプラのネットワークを含む、光ハイブリッドミキサーと、
それぞれが、前記複数の出力のうちの対応する１つを検出する、複数のフォトダイオードと、
それぞれが、前記複数のフォトダイオードのうちの１つを、前記複数の出力信号のうちの１つに対応する、前記光ハイブリッドミキサーの出力のそれぞれに結合させる、複数の出力導波路と、
を含む、ＱＰＳＫチップ。
【請求項１４】
前記１×２ＭＭＩカプラおよび前記２×２ＭＭＩカプラが、９０°の位相差を、前記ＱＰＳＫ変調された信号に付与する、請求項１３に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１５】
前記１×２ＭＭＩカプラが複数の出力を含み、
前記第１の２×２ＭＭＩカプラが複数の出力を含み、
複数の中間導波路が、前記１×２ＭＭＩカプラおよび前記第１の２×２ＭＭＩカプラの前記それぞれの出力を、第２の２×２ＭＭＩカプラおよび第３の２×２ＭＭＩカプラの一方に結合する、請求項１３および請求項１４のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１６】
前記複数の中間導波路のうちの少なくとも２つの間に交差を含む、請求項１５に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１７】
前記第１の２×２ＭＭＩカプラが、その出力パワーにおいて意図的な不均衡を有するように設計される、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１８】
前記光ハイブリッドミキサーが、前記複数の中間導波路のうちの１つに沿って含まれ、前記複数の中間導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、少なくとも１つのダミー導波路の交差を含み、前記第１のダミー導波路の交差が、前記複数の中間導波路のうちの少なくとも２つの間の前記交差による不均衡を平衡化する、請求項１６に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項１９】
前記光ハイブリッドミキサーが、前記複数の中間導波路のうちの少なくとも２つに沿って含まれ、前記複数の中間導波路のうちの前記少なくとも２つと交差して、前記複数の中間導波路間の挿入損失および複屈折の少なくとも一方を平衡化する、倍長ＭＭＩカプラを含む、請求項１６に記載のＱＰＳＫチップ。
【請求項２０】
前記入力が、前記ＱＰＳＫ変調された信号を分割して遅延させる、オフチップの遅延ユニットに結合される、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載のＱＰＳＫチップ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】追加
【補正の内容】
【符号の説明】
１０  チップ
１４  ４×４ＭＭＩカプラ
１６，１８  入力ポート
２０，２２  導波路
２４  入力
２６  位相電極２６、
２６ｃ、２６ｄ  位相制御
２８  補助電極
３０，３２，３４，３６  高速導波路型フォトダイオード
３１，３５  平衡型導波路フォトダイオード
３８，４０，４２，４４，６２，６８  導波路
４６ａ〜４６ｄ  出力
４８  光導波路の交差
５０  ダミー交差
５９ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ   ダミー導波路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ
５２  倍長２×２ＭＭＩカプラ
５４，５６，５８，６０  ２×２ＭＭＩカプラ
６２，６４，６６，６８  導波路
６７ａ，６７ｂ  ダミー倍長２×２ＭＭＩカプラ
７４  光学遅延システム
７６  入力光ビーム
７８  光学ブロック
８０，８２  レンズ
８４，８６  レンズ
８８  遅延
９０  光学要素
９２  偏光ビームスプリッタ
９４  半波長板
【国際調査報告】
2012518202.tif 000021
2012518202.tif 000022
2012518202.tif 000023
2012518202.tif 000024