"平面導波路回路PLC上に実装された変換分光計測定装置であって、入力光信号を伝える入力光信号導波路と、複数のカプラであって、各々のカプラは、前記入力光信号導波路に接続され、各々のカプラは、前記入力光信号に関する合流光信号を伝送するカプラ出力を含むことと、インタリーブされた導波路マッハツェンダ干渉計MZIのアレイであって、各々のMZIは、少なくとも1つの入力MZI導波路を有し、各々のMZI入力導波路は、それぞれのカプラ出力からの合流光信号を受信することと、前記MZIの少なくとも1つのアームに適用され、前記少なくとも1つのアーム上に能動的な位相シフトを誘導することにより、前記MZIにおける位相誤差を測定する位相シフト回路とを備えることを特徴とする変換分光計測定装置。前記MZIからの光出力は、固有の位相誤差条件の下で、前記位相シフト回路による能動的な位相シフトの後に測定されることを特徴とする請求項1に記載の装置。前記位相シフト回路は、熱光学効果の下で動作するヒータを備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。前記ヒータは、非対称MZIの長い方のアームに適用されることを特徴とする請求項3に記載の装置。前記入力MZI導波路の少なくともいくつかは、前記PLCの共通レイヤにおいて、それぞれの合流光信号が許容限度を超える減衰を起こすことなく伝わることを可能にする角度で交差することを特徴とする請求項1に記載の装置。前記入力MZI導波路は、約45°よりも大きな角度で互いに交差することを特徴とする請求項5に記載の分光計。導波路交差の総数が各々のMZI導波路で等しくなるように配置されるダミー交差導波路をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の分光計。平面導波路回路PLC上に実装される変換分光計により測定する方法であって、入力光信号を伝える入力光信号導波路を提供するステップと、複数のカプラを提供するステップであって、各々のカプラは、前記入力光信号導波路に接続され、各々のカプラは、前記入力光信号に関する合流光信号を伝送するカプラ出力を含むことと、インタリーブされた導波路マッハツェンダ干渉計MZIのアレイを提供するステップであって、各々のMZIは、少なくとも1つの入力MZI導波路を有し、各々のMZI入力導波路は、それぞれのカプラ出力からの合流光信号を受信することと、前記MZIの少なくとも1つのアームに適用され、前記少なくとも1つのアーム上に能動的な位相シフトを誘導することにより、前記MZIにおける位相誤差を測定する位相シフト回路を使用するステップとを備えることを特徴とする方法。前記MZIからの光出力は、固有の位相誤差条件の下で、前記位相シフト回路による能動的な位相シフトの後に測定されることを特徴とする請求項8に記載の方法。前記位相シフト回路は、熱光学効果の下で動作するヒータを備えることを特徴とする請求項8に記載の方法。前記ヒータは、非対称MZIの長い方のアームに適用されることを特徴とする請求項10に記載の方法。前記入力MZI導波路の少なくともいくつかは、前記PLCの共通レイヤにおいて、それぞれの合流光信号が許容限度を超える減衰を起こすことなく伝わることを可能にする角度で交差することを特徴とする請求項8に記載の方法。前記入力MZI導波路が、約45°よりも大きな角度で互いに交差することを特徴とする請求項12に記載の方法。図1は、インタリーブされたMZIアレイを有するPLC分光計の構成を示す図である。MZIの総数は、Nであり、経路長差の増分は、ΔL=162μmである。この例における導波路コアサイズは、4.5×4.5μm2であり、1.5の屈折率差を有する。最小曲げ半径は、2mmである。白い四角形は、方向性カプラまたは多モード干渉カプラからなる3dBカプラを表す。MZIの導波路アームは、両側に意図的に斜行させ、導波路が互いに45°よりも大きな角度で交差することができる。導波路交差の過剰損失は、交差角が45°よりも大きい場合、1交差当たり約0.02dBほどにまで引き下げることができる。ダミー交差導波路を配置して、すべてのMZIにおいて導波路交差の総数を等しくすることもできる。第kk=0~N-1のMZIのクロスポート出力pkとスルーポート出力qkの両方を測定して、入力光分布の空間非一様性を補正することができる。第k番目のMZIを通過する信号sfの場合、正規化されたクロスポート出力は、導波路損失を無視できると仮定すると、次式によって与えられる。ここで、βは、伝搬定数であり、FSRは、ΔLによって決定される自由スペクトル領域FSRfreespectralrangeであり、である。f0は、異なるMZIの位相遅延が2πの整数倍βf0ΔL=2mπになる、リトロー周波数として表される。MZI応答は、FSRで周期的に繰り返すので、バンドパスフィルタによって不要なスペクトル範囲をブロックする必要がある。離散コサインフーリエ変換に基づいて、入力スペクトルは、測定された出力パワーPkから次式によって計算することができる。上式において、Aは、定数であり、の場合のPkは、であると仮定される。FSRの上半分における信号に対するMZI応答は、下半分における信号のMZI応答と同一の空間的縞表現spatialfringerepresentationを有するので、信号スペクトルの下半分だけを測定することができる。分光計の分解能は、によって与えられ、ここで、ncは、導波路の有効屈折率であり、cは、光速である。MZIアレイにおける有効屈折率変動によって引き起こされる位相誤差は、式2によって得られる信号の精度を悪化させる。第kのMZIにおける位相誤差δφkは、δφk=2π/λ0δnckLkと表され、ここで、δnckは、有効屈折率変動を表し、Lkは、図2aに示されるように、MZIアーム長を表す。δφkを測定するために、長さlのヒータを、MZIアームのどちらか一方の上、チップの外部に配置することができる。熱光学効果の下のスルーポート透過率qkは、次式によって与えられる。ここで、Hは、位相シフタに印加されるヒータ出力であり、αは、単位ヒータ出力当たりの熱光学屈折率変化の係数であり、λ0=c/f0である。図2bは、熱光学位相走査測定の一例を示している。H0によって示される第1の消滅点extinctionpointは、位相誤差が補償される点に対応する。2つの隣接する消滅点間の出力HTは、λ0の光路長変化に対応する。その場合、δφkは、δφk=2πH0/HTによって与えられる。有効屈折率変動は、δnck=δφk/Lkλ0/2πとして得られる。MZIアレイにおける測定されたδnckが、図3に示されている。ある実験においては、それぞれ、N=32、ΔL=162mm、およびλ0=1550.1nmである。位相誤差を含む式1の離散化形式は、次式となる。は、N×N連立方程式によって解くことができる逆重畳deconvolution。上述の手順を用いて補正された信号スペクトルが、図4のグラフによって示されている。スペクトルの主要部分は、正確に取り出されている。逆重畳技法の不完全性によって、周辺スペクトル領域におけるいくつかの振動ノイズの特徴が引き起こされることがある。インタリーブされたMZIアレイを有する例示的な平面導波路SHSの構成が、図5に示されており、MZIの長い方のアーム上にマイクロヒータチップが配置され、熱光学効果を通して能動的な位相シフトを誘導する。マッハツェンダ干渉計MZIの数は、Nであり、個々のMZIの2つのアームの間の光路差は、幾何学的な長さの差に導波路の有効屈折率を乗算したncΔLに相当する等しい増分で増加するように設計される。製作された分光計上の各MZIにおける実際の光遅延は、設計上の光遅延からずれており、k=0,1,2,...,N-1のとき、第k1番目のMZIに対する実際の光遅延を、kncΔLΔkによって表す。測定される光源出力のスペクトルは、mを整数、σ0をリトロー波数として、波数の単位でm/ncΔL=σ0からm1/ncΔLまでの特定の自由スペクトル領域FSR内に含まれると仮定する。FSRは、M個の部分に分割されて、デジタル化された波数が、σn=σ0n/MncΔL、n=0,1,2,...,M-1となり、ここで、測定される光強度は、{sn}である。第k1番目のMZIの出力カプラにおけるクロスポートおよびスルーポートそれぞれの出力パワーを、pkおよびqkによって表す。各MZIにおける伝搬損失が等しく、入力カプラおよび出力カプラが理想的である場合、クロスポート出力からの正規化されたパワーは、によって表され、ここで、φkn=2πkncΔLΔk[σ0n/MncΔL]、である。通常、|Δk|/ΔL<<1である場合、φknは、2πkm2πkn/Mεkによって近似され、ここで、εk=2πσ0ΔKであり、その結果、次式が得られる。ここで、εkは、MZIの位相誤差である。補助MZIについて考察する。ここでは、その光遅延が元のMZIの光遅延とサブミクロンの長さだけ異なり、そのため、その位相誤差φkが、εkとは異なる。そのクロスポートからの正規化された出力パワーは、次式となる。式5および式6から、の実部および虚部はそれぞれ、次式によって得られる。ここで、であり、である。である場合、は、に対して直交する信号と呼ばれる。すべてのkについて、Ukの実部および虚部が得られると、ラグランジュ補間も逆重畳技法も使用せずに、複素フーリエ変換だけを使用して、として、パワースペクトル{sn}を導出することができる。εkからφkへの能動的な位相シフトは、マイクロヒータを用いて各MZIのどちらかのアームを加熱することによって達成される。マイクロヒータは、第k番目のMZIの一方のアームを覆う。または、マイクロヒータは、図5に示されるように、第k番目のMZIの両方のアームを同時に覆うのでなければ上側または下側アームのいくつかの導波路を覆う。マイクロヒーティング要素および制御の任意の知られた変形形態を使用することもできる。静的な位相シフトは、異なる光遅延を有する補助MZIを各MZIに対して設置することによって、または各MZIにおいて2×2出力カプラをハイブリッド2×4カプラで置き換えることによって達成される例えば、非特許文献1を参照。両方の位相誤差を正確に測定でき、そのため、式7からUkを導出できるので、位相シフトをπ/2に正確に調整する必要はない。この位相シフト技法を検証するために、シリカベースの平面導波路の長い方のアーム上にマイクロヒータを配置することによって、能動的な位相シフトを行う。その設計パラメータおよび伝搬特性は、例えば、非特許文献2を参照に詳細に説明されている。MZIの数は、N=32であり、光遅延の増分は、ncΔL=240μmであり、いずれのFSRも、1250GHz幅であった。2種類の光源が使用される。一方は、193.4THzでリトロー周波数になるように周波数が設定された、コヒーレントレーザであった。他方は、光バンドパスフィルタと結合されたエルビウム添加光ファイバ増幅器であった。増幅器からのASEは、FWHMが150GHzである狭帯域光を生成するためのフィルタを通過した。測定された光スペクトルは、リトロー周波数を有するFSR内に含まれた。フィルタリングされた光は、第1のMZIに投入され、加熱されることなく、そのスルーポート出力p0およびクロスポート出力q0がそれぞれ測定され、が導出される。次に、レーザ光が、MZIに投入される。クロスポート出力は、式5のn=0における成分であるlcosε0に比例すべきである。MZIの上側アームが、わずかに加熱され、元の位相誤差ε0が、加熱前後のクロスポート出力パワーの間の変化から推定される例えば、非特許文献3を参照。位相誤差値ε0が決定されると、ε0π/2=φ0の位相誤差におけるクロスポート出力が入手可能である。第3に、クロスポート出力が推定された出力に達するまで、ヒータに供給される電流が増やされる。最後に、フィルタリングされた光が、MZIに投入され、アームを加熱したまま、両方のパワーp0およびq0が測定され、直交する出力が、によって導出される。これら4つのステップは、ヒータを上方に滑らせることによって、最初のMZIから最後のMZIまで順番に繰り返すことができ、図6に示されるような、k=0,1,2,...,N-1についての一連のデータおよびが得られる。差込図には、測定された位相誤差分布も示されている。およびを得るために、およびにおいて、DC成分が差し引かれるが、そのために、窓Wk=0.5{1cos[πk/N-1]}によるアポダイズが行われる。それらを式7に代入し、中央域にゼロを埋め込むことによって128=M個のデータからなる複素数列を生成し、その離散複素フーリエ変換を実行することによって、{Uk}内の最初のN個のデータが導出される。その結果のパワースペクトルが、光スペクトルアナライザを用いて測定された実際のパワースペクトルと一緒に、図7に示されている。導出されたスペクトルは、測定されたスペクトルと非常に良く一致する。生成された256個のデータからなる複素数列は、負の周波数成分を有さなかったので、1つのFSRの全範囲が、スペクトル測定のために利用可能であった。256個のデータからなる実数列に対しては、離散フーリエコサイン変換が実行され、その結果のスペクトルも図に示されている。スペクトルは、位相誤差のためシャープになり、さらにFSRの中央域に関して対称的になった。これは、フーリエコサイン変換に基づいた従来の方法の場合、利用可能なスペクトル領域がFSRの半分であることを意味する。一態様における本発明は、平面導波路SHSに投入された光の正しいスペクトルを明らかにするための上述の位相シフト技法を含む。この技法は、各MZIから直交する出力を生成することを特徴とし、複素フーリエ変換が、スペクトルを直接的に導出する。本方法は、32個のMZIを有するシリカベースの平面導波路SHSを用いて実験的に確かめられた。この技法の利点は、利用可能なスペクトル領域が、SHSの1つの自由スペクトル領域であり、フーリエコサイン変換に基づいた従来の方法を用いた場合の利用可能なスペクトル領域よりも2倍広いことである。要約すると、平面導波路回路PLCのための変換分光計測定装置および方法が開示される。一般に、分光計は、入力光信号を伝える入力光信号導波路と、複数のカプラであって、各々のカプラは、前記入力光信号導波路に接続され、各々のカプラは、前記入力光信号に関する合流光信号を伝送するカプラ出力を含むことと、インタリーブされた導波路マッハツェンダ干渉計MZIのアレイであって、各々のMZIは、少なくとも1つの入力MZI導波路を有し、各々のMZI入力導波路は、それぞれのカプラ出力からの合流光信号を受信することとを含む。位相シフト回路を、MZIの少なくとも1つのアームに適用することができ、アーム上に能動的な位相シフトを誘導し、それによってMZIにおける位相誤差を測定する。MZIからの光出力は、位相シフト回路による能動的な位相シフトの後、固有の位相誤差条件の下で測定される。本明細書では、好ましい実施形態が詳細に示され、説明されたが、本発明の趣旨から逸脱することなく、様々な変更、追加、および置換などを行うことができ、したがって、それらは、以下の特許請求の範囲において規定される本発明の範囲内に存在すると見なされることが当業者には明らかであろう。"