平面光波回路和光學(xué)接收器的制造方法
【專利摘要】提供了平面光波回路和光學(xué)接收器，其對于在包括90度光學(xué)混合器的平面光波回路，減少波導(dǎo)的相交點，提高輸入到90度光學(xué)混合器的光的偏振消光比，并且容易地使在從偏振解復(fù)用單元和90度光學(xué)混合器之間的路徑中的信號光和本地振蕩光各自的光學(xué)路徑的長度相等。為了實現(xiàn)上述內(nèi)容，該平面光波回路包括：基板，在其中形成凹槽，該凹槽將基板劃分成第一區(qū)域和第二區(qū)域；嵌入凹槽中的第一濾光器、第二濾光器、第三濾光器；第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)，其被形成在第一區(qū)域中，以便引導(dǎo)信號光和本地振蕩光；第三波導(dǎo)和第四波導(dǎo)，其被形成為引導(dǎo)信號光和本地振蕩光；第一90度光學(xué)混合器；第五波導(dǎo)和第六波導(dǎo)，其被形成在第二區(qū)域中，以便引導(dǎo)信號光和本地振蕩光；第二90度光學(xué)混合器。
【專利說明】平面光波回路和光學(xué)接收器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及接收偏振復(fù)用信號光的平面光波回路和光學(xué)接收器。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著網(wǎng)絡(luò)流量近來的爆發(fā)性增長，已經(jīng)研究了 40Gbit/s和超過100Gbit/S的超高 速光學(xué)傳輸系統(tǒng)。關(guān)于超高速光學(xué)傳輸系統(tǒng)，已經(jīng)針對通過將相位調(diào)制方法與相干檢測和 數(shù)字信號處理技術(shù)組合而得到的數(shù)字相干通信執(zhí)行了積極研究。相位調(diào)制方法具有長程光 纖傳輸所需的較好特性，諸如對于信號光噪聲、色散和偏振模式色散的容差特性。
[0003] 作為調(diào)制方法，二進制相移鍵控法（BPSK)和正交相移鍵控（QPSK)因它們對于色 散補償?shù)膬?yōu)異容差而受到關(guān)注。
[0004] 此外，為了在頻率帶寬沒有增大的情況下擴張傳輸能力，已經(jīng)對雙偏振正交相 移鍵控（DP-QPSK)方法等的實際使用積極執(zhí)行了研究和開發(fā)。雙偏振正交相移鍵控 (DP-QPSK)方法是通過兩個正交偏振來復(fù)用QPSK信號的方法，這些QPSK信號在頻率利用效 率方面是優(yōu)異的。
[0005] 以下，將描述數(shù)字相干通信的光學(xué)接收器。這里，將使用QPSK方法作為例子對此 進行描述。參照圖5,將描述在數(shù)字相干通信中接收的過程。
[0006] 首先，光學(xué)接收器30000接收信號光，在該信號光中，TE波和TM波被復(fù)用（此后， 被稱為"TE波/TM波復(fù)用信號光"）。本地振蕩光源32000輸出本地振蕩光，在該本地振蕩 光中，TE波和TM波被復(fù)用（此后，被稱為"TE波/TM波復(fù)用本地振蕩光"）。光學(xué)接收單 元31000接收TE波/TM波復(fù)用信號光和TE波/TM波復(fù)用本地振蕩光，根據(jù)偏振將它們中 的每個分開，使分開的信號光和本地振蕩光相干。光學(xué)接收器31000總共輸出四個信號光 分量，這些信號光分量由兩個信號光分量中的每個的實分量和虛分量構(gòu)成，這兩個信號光 分量中的每個具有與兩個正交偏振軸中的每個平行的偏振態(tài)。這四個信號光分量被光學(xué)檢 測器33000轉(zhuǎn)換成模擬電信號，然后被模數(shù)轉(zhuǎn)換器34000轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號。這些數(shù)字電 信號被重采樣單元（圖中未示出）變換成以信號光的符號率（也被稱為波特率）采樣的數(shù) 字電信號，然后被輸入數(shù)字信號處理單元35000。數(shù)字信號處理單元35000具有補償色散、 偏振色散、相位噪聲和頻率偏差的功能。例如，在補償光學(xué)載波頻率偏移和光學(xué)相位偏移的 過程中，對接收到的信號光的頻率和本地振蕩光的頻率之間的頻率偏移和由于光學(xué)相位偏 移導(dǎo)致的光學(xué)相位旋轉(zhuǎn)分別執(zhí)行補償。此后，電信號中的每個被符號決定單元36000解調(diào) 成光學(xué)發(fā)送器已發(fā)送的位序列。
[0007] 以此方式，可以實現(xiàn)超高速光學(xué)通信系統(tǒng)中的數(shù)字相干檢測。
[0008] 下文中，將更詳細地描述以上提到的光學(xué)接收單元31000。關(guān)于光學(xué)接收單元， 0IF(光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)論壇）已經(jīng)對標(biāo)準(zhǔn)化進行了研究，0IF是促進高速數(shù)據(jù)通信的行業(yè)組織，已 經(jīng)開發(fā)了符合標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)接收單元。存在用于實現(xiàn)光學(xué)接收單元的各種類型的裝置。
[0009] 例如，非專利文獻1描述了通過使用微光學(xué)技術(shù)實現(xiàn)的光學(xué)接收單元中的偏振解 復(fù)用單元的示例。然而，如果以這種方式使用微光學(xué)技術(shù)，則難以調(diào)節(jié)多個本體元件（bulk element)之間的位置關(guān)系。具體地，例如，必須對準(zhǔn)這多個本體元件的光軸。
[0010] 因此，考慮基于二氧化硅的平面光學(xué)集成回路（此后，被稱為"平面光波回路"）希 望成為不需要調(diào)節(jié)位置關(guān)系的裝置。專利文獻1公開了通過使用平面光波回路實現(xiàn)的光 學(xué)接收單元的示例。專利文獻1公開了以下構(gòu)造：在平面光波回路的一部分中形成凹槽，插 入光子晶體芯片使其與波導(dǎo)相交，以得到光子晶體芯片功能。
[0011][引用列表]
[0012][非專利文獻]
[0013] [NPL1]
[0014] uFully-Integrated Polarization-Diversity Coherent Receiver Module for 100G DP-QPSK"（100G DP-QPSK的全集成偏振分集相干接收器模塊），光纖通信會議 (Optical Fiber Communication Conference)，0SA 技術(shù)文摘（CD) (Optical Society of America(美國光學(xué)學(xué)會），2011年），論文0ML515
[0015] [專利文獻]
[0016] [PTL1]
[0017] 日本專利申請?zhí)卦S公開No. 2011-76049


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 技術(shù)問題
[0019] 然而，在專利文獻1的構(gòu)造中，用于信號光的波導(dǎo)和用于本地振蕩光的波導(dǎo)相交 于多個點，如專利文獻1的圖1中公開的。當(dāng)波導(dǎo)恰如平面光波回路中描述的那樣相交時， 在相交處或它們的附近出現(xiàn)由于從一個波導(dǎo)到另一個波導(dǎo)的泄漏光或雜散光導(dǎo)致的串?dāng)_。 因為在相干接收中串?dāng)_對信號質(zhì)量的影響顯著，所以存在的問題是，由于如以上提到的多 個波導(dǎo)彼此相交于多個點而導(dǎo)致信號質(zhì)量降低。
[0020] 專利文獻1中描述的平面光波回路的問題在于，輸入到90度光學(xué)混合器中的光的 偏振消光比不足。
[0021] 另外，在以上提到的平面光波回路中，必須使在從根據(jù)偏振進行分光的點到光被 輸入到90度光學(xué)混合器中的點的路徑中的信號光和本地振蕩光各自的光學(xué)路徑的長度相 等，以防止在解復(fù)用偏振之后在信號光束之間以及本地振蕩光之間的相位差。
[0022] 本發(fā)明是依據(jù)以上提到的問題做出的，目的是提供一種平面光波回路和光學(xué)接收 器，其中，在包括90度光學(xué)混合器的平面光波回路中，波導(dǎo)的相交點減少，輸入到90度光學(xué) 混合器中的光的偏振消光比提高，容易使在從根據(jù)偏振進行分光的點到光被輸入到90度 光學(xué)混合器中的點的路徑中的信號光和本地振蕩光各自的光學(xué)路徑的長度相等。
[0023] 問題的解決方案
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的一種平面光波回路包括：基板，在其中形成凹槽，該凹 槽將基板劃分成第一區(qū)域和第二區(qū)域；第一濾光器，其嵌入凹槽中并且通過透射和反射執(zhí) 行偏振解復(fù)用；第二濾光器，其包括在第一區(qū)域中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用； 第三濾光器，其包括在第二區(qū)域中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用；在第一區(qū)域中形 成的：第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)，其被形成為分別將偏振復(fù)用信號光和偏振復(fù)用本地振蕩光導(dǎo) 向第一濾光器；第三波導(dǎo)和第四波導(dǎo)，其被形成為將由第一濾光器分別反射的信號光和本 地振蕩光導(dǎo)向第二濾光器；第一 90度光學(xué)混合器，其被形成為使分別被第二濾光器反射的 信號光和本地振蕩光相干。在第二區(qū)域中形成的：第五波導(dǎo)和第六波導(dǎo)，其被形成為將透射 通過第一濾光器的信號光和本地振蕩光分別導(dǎo)向第三濾光器；第二90度光學(xué)混合器，其被 形成為使分別透射通過第三濾光器的信號光和本地振蕩光相干。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的一種光學(xué)接收器包括：平面光波回路，其根據(jù)偏振解 復(fù)用偏振復(fù)用信號光和偏振復(fù)用本地振蕩光中的每一個，并且相對于各偏振使信號光和本 地振蕩光相干；光電轉(zhuǎn)換單元，其將從平面光波回路輸出的相干光轉(zhuǎn)換成電信號；模數(shù)轉(zhuǎn) 換單元，其將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；數(shù)字信號處理單元，其處理數(shù)字信號。其中，平面光 波回路包括：基板，在其中形成凹槽，該凹槽將基板劃分成第一區(qū)域和第二區(qū)域；第一濾光 器，其嵌入凹槽中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用；第二濾光器，其包括在第一區(qū)域中 并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用；第三濾光器，其包括在第二區(qū)域中并且通過透射和 反射執(zhí)行偏振解復(fù)用；在第一區(qū)域中形成的：第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)，其被形成為分別將偏 振復(fù)用信號光和偏振復(fù)用本地振蕩光導(dǎo)向第一濾光器；第三波導(dǎo)和第四波導(dǎo)，其被形成為 將由第一濾光器分別反射的信號光和本地振蕩光導(dǎo)向第二濾光器；第一 90度光學(xué)混合器， 其被形成為使分別被第二濾光器反射的信號光和本地振蕩光相干；在第二區(qū)域中形成的： 第五波導(dǎo)和第六波導(dǎo)，其被形成為將透射通過第一濾光器的信號光和本地振蕩光分別導(dǎo)向 第三濾光器；第二90度光學(xué)混合器，其被形成為使分別透射通過第三濾光器的信號光和本 地振蕩光。
[0026] 本發(fā)明的有益效果
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，變得可以提供一種平面光波回路和光學(xué)接收器，其中，在包括90度 光學(xué)混合器的平面光波回路中，波導(dǎo)的相交點減少，輸入到90度光學(xué)混合器中的光的偏振 消光比提高，容易使在從根據(jù)偏振進行分光的點到光被輸入到90度光學(xué)混合器中的點的 路徑中的信號光和本地振蕩光各自的光學(xué)路徑的長度相等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光學(xué)傳輸系統(tǒng)10000的功能框圖。
[0029] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光學(xué)接收單元31000的功能框圖。
[0030] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光學(xué)接收單元50000的構(gòu)造的示例。
[0031] 圖4是所使用的電介質(zhì)多層濾光器的透射譜的示例。
[0032] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光學(xué)接收器30000的功能框圖。

【具體實施方式】
[0033] 以下，將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。
[0034] 首先，將使用圖1描述光學(xué)傳輸系統(tǒng)10000。光學(xué)傳輸系統(tǒng)10000包括：光學(xué)發(fā) 送器20000,其發(fā)送通過偏振復(fù)用Μ級相位調(diào)制而調(diào)制的信號光（M代表等于或大于2的整 數(shù)）；傳輸線40000,其傳播光學(xué)發(fā)送器20000發(fā)送的信號光；光學(xué)接收器30000,其通過傳 輸線40000接收信號光。
[0035] 例如，可以使用單模光纖作為傳輸線40000。
[0036] 光學(xué)接收器30000解調(diào)信號光并且將解調(diào)后的位序列輸出到外部。將使用圖5描 述光學(xué)接收器30000的構(gòu)造的示例。將描述使用數(shù)字信號處理進行的解調(diào)作為示例。
[0037] 光學(xué)接收器30000包括光學(xué)接收單元31000、本地振蕩光源32000、光電轉(zhuǎn)換單元 33000、模數(shù)轉(zhuǎn)換器34000、數(shù)字信號處理單元35000和解調(diào)單元36000。
[0038] 光學(xué)接收單元31000根據(jù)偏振分別解復(fù)用輸入的偏振復(fù)用信號光和輸入的偏振 復(fù)用本地振蕩光（此后，被稱為"偏振解復(fù)用"），并且相對于各偏振使信號光和本地振蕩光 相干。然后，被使得相干的相干光被輸出到光電轉(zhuǎn)換單元33000。
[0039] TE和TM的線性偏振可用于將偏振復(fù)用在一起。偏振復(fù)用可以使將由一個波長傳 輸?shù)奈凰俾驶旧霞颖丁?br> [0040] 本地振蕩光源32000將頻率與光學(xué)發(fā)送器20000發(fā)送的信號光的頻率相當(dāng)?shù)墓?作為本地振蕩光輸出。如果光學(xué)發(fā)送器20000發(fā)送的信號光被波長復(fù)用，則本地振蕩光源 32000將頻率與多個波長中的一個的頻率相當(dāng)?shù)墓庾鳛楸镜卣袷幑廨敵觥?br> [0041] 光電轉(zhuǎn)換單元33000將相干光轉(zhuǎn)換成電信號并且將轉(zhuǎn)換后的電信號輸出到模數(shù) 轉(zhuǎn)換器34000。
[0042] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器34000在將經(jīng)過模擬信號轉(zhuǎn)換后的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然后，數(shù) 字信號被輸出到數(shù)字信號處理單兀35000。
[0043] 數(shù)字信號處理單元35000從數(shù)字信號中提取關(guān)于信號光的相位和強度的信息。數(shù) 字信號處理單元35000具有例如補償色散、偏振色散、相位噪聲和頻率偏移的功能。
[0044] 解調(diào)單元36000基于關(guān)于數(shù)字信號處理單元35000提取的信號光的相位和強度的 信息，解調(diào)發(fā)送器20000發(fā)送的位序列。
[0045] 接下來，使用圖2,將更詳細地描述使用平面光波回路實現(xiàn)的光學(xué)接收單元 31000。
[0046] 接收單元31000由形成在基于二氧化硅的基板31100上的各種組件構(gòu)成。
[0047] 在基板31100中，形成凹槽31110,凹槽31110將表面區(qū)域劃分成區(qū)域31120和區(qū) 域31130。該凹槽可以具有任何寬度和深度，只要薄膜濾光器可以嵌入并且固定在凹槽中。 例如，可以通過切片工藝容易地形成上述的凹槽31110。在這種情況下，凹槽在縱向方向上 的形狀是線性形狀。
[0048] 在基板31100上形成信號光輸入單元31131、本地振蕩光輸入單元31132、波 導(dǎo) 31133、31134、31135、31136、31121 和 31122、90 度光學(xué)混合器 31123、31137、輸出單元 31138、31139、31124 和 31125。
[0049] 光學(xué)接收單元31000還包括濾光器3111 1，濾光器3111 1嵌入凹槽31110中并且通 過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用。例如，通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用意指通過透射TE波 并且反射TM波來解復(fù)用偏振。例如，具有這種性質(zhì)的濾光器已經(jīng)被作為薄膜濾光器投入實 際運用。如果使用薄膜濾光器，則它被稱為TE透射/TE反射型薄膜濾光器。將描述其中濾 光器31111是這種TE透射/TE反射型薄膜濾光器的本示例性實施例作為示例。
[0050] 信號光輸入單兀31131通過傳輸線40000接收從光學(xué)發(fā)送器20000發(fā)送的偏振復(fù) 用信號光。
[0051] 本地振蕩光輸入單元31132接收偏振復(fù)用本地振蕩光。假設(shè)例如本地振蕩光源 32000輸出具有單偏振的本地振蕩光。在這種情況下，本地振蕩光被輸入到本地振蕩光輸入 單元31132,使得本地振蕩光的偏振面可以與濾光器31111限定的偏振面成預(yù)定角度。這使 得參照濾光器31111限定的偏振面從本地振蕩光輸入單元31132輸入的偏振復(fù)用本地振蕩 光。
[0052] 以下，將描述濾光器31111的特性。濾光器31111按照入射光的偏振表現(xiàn)出各種 透射率。更詳細地，濾光器31111按照取決于其材料或構(gòu)造、入射光的入射角、或入射光的 波長的偏振而具有各種透射率。濾光器31111使用取決于偏振的反射和透射特性的變化來 實現(xiàn)偏振解復(fù)用功能。
[0053] 圖4示出上述的濾光器31111的透射譜的示例。這個示例是其中使用以下將描述 的電介質(zhì)多層濾光器作為濾光器31111的透射譜。這里，透射譜被定義為進入濾光器31111 的光的波長和透射率之間的關(guān)系。圖4中的水平軸代表進入濾光器31111的光的波長，垂 直軸代表透射率。曲線圖上的一條線示出針對TE波的濾光器31111的透射譜，曲線圖上 的另一條線示出針對TM波的濾光器31111的透射譜。TM波被定義為其電場分量在與基板 31100的表面垂直的方向上振蕩的電磁波，TE波被定義為其電場分量位于基板31100的表 面中并且在與電磁波的傳播方向垂直的方向上振蕩的電磁波。例如，如果波長范圍在圖4 中示出的虛線之間的光進入濾光器31111，則透射光主要包括TE波，并且反射光主要包括 TM波。
[0054] 如在圖4中的曲線圖中看到的，透射光和反射光中的每個主要具有任一種偏振。 也就是說，不一定符合透射光和反射光中的每個只具有任一種偏振，而是它可以包括兩種 偏振。因此，透射通過濾光器31111的TE光還在某個小程度上包括TM波。對于被濾光器 31111反射的TM光，幾乎一樣。
[0055] 作為上述的濾光器31111的材料，例如，存在電介質(zhì)多層濾光器?？梢酝ㄟ^層疊具 有各種透射率值和厚度的多個膜來制造電介質(zhì)多層濾光器。
[0056] 接下來，將描述濾光器的形狀。濾光器31111在光入射方向上具有有限厚度。濾 光器31111的光入射平面只是必須具有幾乎等于或大于光照射面積的面積。
[0057] 之后提到的濾光器31141和31151也具有與濾光器31111的特性、材料和形狀類 似的特性、材料和形狀。
[0058] 波導(dǎo)31133被形成為將被偏振復(fù)用并且從信號光輸入單兀31131輸入的信號光導(dǎo) 向濾光器31111。波導(dǎo)31133被形成為，使得光軸可以與濾光器31111的反射表面以非直角 角度成角度。這樣可以防止反射光向著波導(dǎo)31133向后移動。反射表面是濾光器31111區(qū) 域中的面向凹槽31110的側(cè)表面的表面。
[0059] 接下來，將描述波導(dǎo)31133的結(jié)構(gòu)和用于在基板31100上形成波導(dǎo)31133的方法。 至于波導(dǎo)31133的結(jié)構(gòu)，芯層的折射率被設(shè)定成比包圍芯層的覆層的折射率大大約1. 5%。 通過折射率的差異，波導(dǎo)31133將光限制在基板31100的平面方向上。通過CVD(化學(xué)氣相 沉積）等在由硅（Si)制成的基板31100上形成波導(dǎo)31133。上述的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和用于在基板 上形成波導(dǎo)的方法對下述的其它波導(dǎo)類似。
[0060] 波導(dǎo)31134被形成為將從本地振蕩光輸入單元31132輸入并且被偏振復(fù)用的本地 振蕩光導(dǎo)向濾光器31111。波導(dǎo)31134還被形成為使得光軸可以與濾光器31111的反射表 面以非直角角度成角度。波導(dǎo)31121被形成為將從濾光器31111輸出并且包括在偏振復(fù)用 信號光中的透射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31123。波導(dǎo)31135被形成為將被濾光器31111反 射并且包括在偏振復(fù)用信號光中的反射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31137。波導(dǎo)31122被形成 為將從濾光器31111輸出并且包括在偏振復(fù)用本地振蕩光中的透射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合 器31123。波導(dǎo)31136被形成為將被濾光器31111反射并且包括在偏振復(fù)用本地振蕩光中 的反射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31137。
[0061] 如圖2中所示，波導(dǎo)31133、31134、31135和31136形成在基板31100上的區(qū)域 31130中。波導(dǎo)31121和31122形成在基板31100上的區(qū)域31120中。
[0062] 90度光學(xué)混合器31123形成在區(qū)域31120中，以使透射通過濾光器31111的信號 光和本地振蕩光相干。90度光學(xué)混合器31137形成在區(qū)域31120中，以使被濾光器31111 反射的信號光和本地振蕩光相干。
[0063] 90度光學(xué)混合器31123通過使被波導(dǎo)31121和波導(dǎo)31122引導(dǎo)的信號光和本地振 蕩光相干，來提取被引導(dǎo)的信號光的實分量和虛分量。90度光學(xué)混合器31137通過使被波 導(dǎo)31135和波導(dǎo)31136引導(dǎo)的信號光和本地振蕩光相干，來提取被引導(dǎo)的信號光的實分量 和虛分量。
[0064] 輸出單元31124將已經(jīng)被90度光學(xué)混合器31123提取的信號光的實分量輸出到 外部。輸出單元31125將已經(jīng)被90度光學(xué)混合器31123提取的信號光的虛分量輸出到外 部。輸出單元31138將已經(jīng)被90度光學(xué)混合器31137提取的信號光的實分量輸出到外部。 輸出單元31139將已經(jīng)被90度光學(xué)混合器31137提取的信號光的虛分量輸出到外部。
[0065] 以上已經(jīng)描述了平面光波回路31000的構(gòu)造的示例。
[0066] 接下來，將描述圖2中示出的平面光波回路31000的操作。
[0067] 首先，通過傳輸線40000傳輸?shù)钠駨?fù)用信號光被輸入到信號光輸入單兀31131。 另一方面，來自本地振蕩光源32000的偏振復(fù)用本地振蕩光被輸入到本地振蕩光輸入單元 31132。
[0068] 波導(dǎo)31133將偏振復(fù)用信號光導(dǎo)向濾光器31111。另一方面，波導(dǎo)31134將偏振復(fù) 用本地振蕩光導(dǎo)向濾光器31111。
[0069] 波導(dǎo)31121將通過濾光器31111的信號光的透射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31123。 另一方面，波導(dǎo)31122將通過濾光器31111的本地振蕩光的透射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器 31123。
[0070] 波導(dǎo)31135將來自濾光器31111的信號光的反射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31137。 另一方面，波導(dǎo)31136將來自濾光器31111的本地振蕩光的反射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器 31137。
[0071] 90度光學(xué)混合器31123使被波導(dǎo)31121引導(dǎo)的信號光和被波導(dǎo)31122引導(dǎo)的本地 振蕩光構(gòu)成的光相干。另一方面，90度光學(xué)混合器31137使被波導(dǎo)31135引導(dǎo)的信號光和 被波導(dǎo)31136引導(dǎo)的本地振蕩光構(gòu)成的光相干。
[0072] 然后，輸出單元31124和輸出單元31125將在90度光學(xué)混合器31123中相干的相 干光輸出到光電轉(zhuǎn)換單元33000。輸出單元31138和輸出單元31139將在90度光學(xué)混合器 31137中相干的相干光輸出到光電轉(zhuǎn)換單元33000。
[0073] 以上已經(jīng)描述了圖2中示出的平面光波回路31000的操作。
[0074] 如上所述，在本示例性實施例中，90度光學(xué)混合器31123形成在基板31100上的區(qū) 域31120中，90度光學(xué)混合器31137形成在基板31100上的區(qū)域31130中。另外，通過使根 據(jù)偏振分開偏振復(fù)用信號光的濾光器31111嵌入凹槽31110中，通過凹槽31110將連接到 90度光學(xué)混合器31123的波導(dǎo)與連接到90度光學(xué)混合器31137的波導(dǎo)分開。這樣使得可 以減少波導(dǎo)31121、31135、31122和31136的相交點并且將偏振解復(fù)用后的信號光和本地振 蕩光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31123和31137。
[0075] 變得可以相對于凹槽31110對稱地形成波導(dǎo)31121和31135、波導(dǎo)31122和31136、 90度光學(xué)混合器31123和31137。這樣可以容易地使波導(dǎo)31121和31135的長度和波導(dǎo) 31122和31136的長度相等。結(jié)果，變得可以容易地使在從根據(jù)偏振進行分光的點到光被 輸入到90度光學(xué)混合器中的點的路徑中的信號光和本地振蕩光各自的光學(xué)路徑的長度相 等。
[0076] 優(yōu)選地，波導(dǎo)31121和31135被形成為它們的長度彼此相等。這樣使在90度光學(xué) 混合器31123中與本地振蕩光相干的信號光被傳輸通過的光學(xué)路徑等于在90度光學(xué)混合 器31137中與本地振蕩光相干的信號光被傳輸通過的光學(xué)路徑。結(jié)果，可以減少在這兩個 信號光束之間出現(xiàn)的偏離并且減少信號質(zhì)量的劣化。
[0077] 更優(yōu)選地，波導(dǎo)31122和31135被形成為它們的長度彼此相等。
[0078] 接下來，將使用圖3描述修改例，在該修改例中，用平面光波回路實現(xiàn)光學(xué)接收單 元50000。相同的參考符號被附于與圖2中示出的平面光波回路31000的構(gòu)造相同的構(gòu)造， 為了簡化起見，將省略它們的描述。
[0079] 在平面光波回路50000中，另外地在區(qū)域31120中形成凹槽31140,另外地在區(qū)域 31130中形成凹槽31150。平面光波回路50000包括濾光器31141和濾光器31151。
[0080] 濾光器31141被包括在區(qū)域31120中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用。另一 方面，濾光器31151被包括在區(qū)域31130中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用。這里， 濾光器31141通過嵌入凹槽31140中而被包括在區(qū)域31120中，濾光器31151通過嵌入凹 槽31150中而被包括在區(qū)域31130中。將使用TE透射/TM反射型薄膜濾光器作為濾光器 31141和31151描述本示例性實施例。
[0081] 在本示例性實施例中，波導(dǎo)31121被形成為將從濾光器31111輸出并且包括在偏 振復(fù)用信號光中的透射光導(dǎo)向濾光器31141并且將從濾光器31141輸出的透射光導(dǎo)向90 度光學(xué)混合器31123。波導(dǎo)31122被形成為將從濾光器31111輸出并且包括在偏振復(fù)用本 地振蕩光中的透射光導(dǎo)向濾光器31141并且將從濾光器31141輸出的透射光導(dǎo)向90度光 學(xué)混合器31123。這里，波導(dǎo)31121和31122被形成為使得被引導(dǎo)光可以在其光軸與濾光器 31141的反射表面以非直角角度成角度的情況下進入。
[0082] 波導(dǎo)31135被形成為將被濾光器31111反射并且包括在偏振復(fù)用信號光中的反 射光導(dǎo)向濾光器31151，并且將濾光器31151反射的反射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31137。 波導(dǎo)31136被形成為將被濾光器31111反射并且包括在偏振復(fù)用信號光中的反射光導(dǎo)向濾 光器31151，并且將濾光器31151反射的反射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31137。這里，波導(dǎo) 31135和31136還被形成為使得被引導(dǎo)光可以在其光軸與濾光器31151的反射表面以非直 角角度成角度的情況下進入。
[0083] 以上已經(jīng)描述了平面光波回路50000的構(gòu)造的示例。
[0084] 接下來，將描述圖3中示出的平面光波回路50000的操作。
[0085] 首先，通過傳輸線40000傳輸?shù)男盘柟獗惠斎胄盘柟廨斎雴呜?1131。來自本地振 蕩光源32000的偏振復(fù)用本地振蕩光被輸入到本地振蕩光輸入單元31132。
[0086] 波導(dǎo)31133將偏振復(fù)用信號光導(dǎo)向濾光器31111。另一方面，波導(dǎo)31134將偏振復(fù) 用本地振蕩光導(dǎo)向濾光器31111。
[0087] 接下來，波導(dǎo)31121將從濾光器31111輸出并且包括在偏振復(fù)用信號光中的透射 光導(dǎo)向濾光器31141。并且它將從濾光器31141輸出的透射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31123。 另一方面，波導(dǎo)31122將從濾光器31111輸出并且包括在TE波/TM波復(fù)用本地振蕩光中的 透射光導(dǎo)向濾光器31141。并且它將從濾光器31141輸出的透射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器 31123。
[0088] 波導(dǎo)31135將被濾光器31111反射并且包括在偏振復(fù)用信號光中的透射光導(dǎo)向濾 光器31151。并且它將被濾光器31151反射的反射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31137。另一方 面，波導(dǎo)31136將被濾光器31111反射并且包括在偏振復(fù)用本地振蕩光中的反射光導(dǎo)向濾 光器31151。并且它將被濾光器31151反射的反射光導(dǎo)向90度光學(xué)混合器31137。
[0089] 后續(xù)操作與平面波導(dǎo)回路31000的后續(xù)操作相同，因此省略對其的描述。
[0090] 如以上提到的，相比于平面光波回路31000,修改例還包括被包括在區(qū)域31120中 并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用的濾光器31141和被包括在區(qū)域31130中并且通過透 射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用的濾光器31151。
[0091] 通過在如以上提到的引導(dǎo)信號光和本地振蕩光所通過的路徑中包括多級濾光器， 可以通過濾光器31141進一步傳輸通過濾光器31111傳輸?shù)男盘柟夂捅镜卣袷幑?。這樣可 以進一步提高輸入到90度光學(xué)混合器31123中的光的偏振消光比。還可以使濾光器31151 進一步反射已經(jīng)被濾光器31111反射的信號光和本地振蕩光。這樣可以進一步提高輸入到 90度光學(xué)混合器31137中的光的偏振消光比。
[0092] 根據(jù)修改例的平面光波回路50000也具有根據(jù)以上提到的示例性實施例的平面 光波回路31000的特性。因此，在包括90度光學(xué)混合器的平面光波回路中，可以減少波導(dǎo) 的相交點并且提高輸入到90度光學(xué)混合器的光的偏振消光比。另外，變得可以容易地使在 從根據(jù)偏振進行分光的點到光被輸入到90度光學(xué)混合器中的點的路徑中的信號光和本地 振蕩光各自的光學(xué)路徑的長度相等。
[0093] 盡管以上已經(jīng)使用示例性實施例作為示例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述的 示例性實施例并且在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)可以以各種方式修改和實現(xiàn)。
[0094] 例如，盡管已經(jīng)使用Μ級相移鍵控描述了上述示例性實施例，但還可接受的是使 用幅度相位鍵控（APSK)和作為APSK方法之一的Μ級正交幅度調(diào)制（QAM)。還可以接受的 是采用正交頻分復(fù)用（0FDM)作為傳輸方法，并且針對子載波中的至少一個采用偏振復(fù)用 Μ級相移鍵控等。
[0095] 關(guān)于傳輸線40000的構(gòu)造，還可以接受的是使用多模光纖取代單模光纖。
[0096] 盡管已經(jīng)在本地振蕩光源32000被包括在光學(xué)接收器30000中的上述示例性實施 例中示出了示例，但還可以接受的是使本地振蕩光源32000在光學(xué)接收器30000外部。在 這種情況下，光學(xué)接收器30000還包括輸入單元，來自本地振蕩光源32000的本地振蕩光被 輸入到輸入單元中。
[0097] 凹槽31110、31140和31150的形狀在基板31100的縱向方向上不一定是線性形 狀，但還可接受的是在縱向方向上具有彎曲形狀。這些凹槽可以被形成為完全從一端到一 端地遍及基板。然而，并沒有排除在基板中間終止的凹槽。如果凹槽被形成為終止于基板 中間，則可以假設(shè)通過假想延伸線分開區(qū)域31120和區(qū)域31130?？梢酝ㄟ^除了切片工藝之 外的方法形成凹槽。
[0098] 盡管已經(jīng)描述了使用電介質(zhì)多層濾光器作為濾光器3111U31141和31151的材料 的示例，但還可以使用光子晶體偏振器。
[0099] 已經(jīng)使用具有透射TE波并且反射TM波的性質(zhì)的濾光器作為濾光器3113U31141 和31151描述了上述示例性實施例。然而，還可接受的是使用具有透射TM波并且反射TE 波的性質(zhì)的濾光器作為濾光器31131、31141和31151。這種濾光器可以被稱為TE反射/TM 透射型薄膜濾光器，并且通過根據(jù)入射光的波長和入射角改變材料和構(gòu)造來實現(xiàn)。
[0100] 盡管已經(jīng)描述了其中濾光器33151嵌入凹槽31150中的上述示例性實施例，但濾 光器31151可以附接到區(qū)域31130中的基板31100的側(cè)面上。在這種情況下，不需要在區(qū) 域31130中形成凹槽31150。
[0101] 本申請是基于并且要求2012年3月6日提交的日本專利申請No.2012-048681的 優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該申請的公開的全文以引用方式并入本文。
[0102] [參考符號列表]
[0103] 10000光學(xué)傳輸系統(tǒng)
[0104] 20000光學(xué)發(fā)送器
[0105] 40000 傳輸線
[0106] 30000光學(xué)接收器
[0107] 31000、50000光學(xué)接收單元
[0108] 32000本地振蕩光源
[0109] 33000光電轉(zhuǎn)換單元
[0110] 34000模數(shù)轉(zhuǎn)換器
[0111] 35000數(shù)字信號處理單元
[0112] 36000解調(diào)單元
[0113] 31100 基板
[0114] 31110、31140、31150 凹槽
[0115] 31120、31130 區(qū)域
[0116] 31131信號光輸入單兀
[0117] 31132本地振蕩光輸入單元
[0118] 31133、31134、31135、31136、31121、21122 波導(dǎo)
[0119] 31111、31141、31151 濾光器
[0120] 31137、31123 90 度光學(xué)混合器
[0121] 31124、31125、31138、31139 輸出單元。
【權(quán)利要求】
1. 一種平面光波回路，包括： 基板，在所述基板中形成凹槽，所述凹槽將所述基板劃分成第一區(qū)域和第二區(qū)域； 第一濾光器，所述第一濾光器嵌入所述凹槽中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用； 第二濾光器，所述第二濾光器包括在所述第一區(qū)域中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解 復(fù)用； 第三濾光器，所述第三濾光器包括在所述第二區(qū)域中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解 復(fù)用； 在所述第一區(qū)域中形成的： 第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)，所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)被形成為分別將被偏振復(fù)用的信 號光和被偏振復(fù)用的本地振蕩光導(dǎo)向所述第一濾光器， 第三波導(dǎo)和第四波導(dǎo)，所述第三波導(dǎo)和所述第四波導(dǎo)被形成為將由所述第一濾光器分 別反射的信號光和本地振蕩光導(dǎo)向所述第二濾光器，以及 第一 90度光學(xué)混合器，所述第一 90度光學(xué)混合器被形成為使分別被所述第二濾光器 反射的信號光和本地振蕩光相干； 在所述第二區(qū)域中形成的： 第五波導(dǎo)和第六波導(dǎo)，所述第五波導(dǎo)和所述第六波導(dǎo)被形成為將透射通過所述第一濾 光器的信號光和本地振蕩光分別導(dǎo)向所述第三濾光器，以及 第二90度光學(xué)混合器，所述第二90度光學(xué)混合器被形成為使分別透射通過所述第三 濾光器的信號光和本地振蕩光相干。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光波回路， 其中，所述第一濾光器至所述第三濾光器中的每一個是TE透射/TM反射型薄膜濾光器 和TE反射/TM透射型薄膜濾光器中的一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的平面光波回路， 其中，所述第三波導(dǎo)的長度等于所述第五波導(dǎo)的長度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2和3中的任一項所述的平面光波回路， 其中，所述第四波導(dǎo)的長度等于所述第六波導(dǎo)的長度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3和4中的任一項所述的平面光波回路， 其中，所述第二濾光器嵌入到在所述第一區(qū)域中形成的凹槽中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3和4中的任一項所述的平面光波回路， 其中，所述第二濾光器附接到所述第一區(qū)域中的所述基板的側(cè)面上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5和6中的任一項所述的平面光波回路， 其中，所述第三濾光器嵌入到在所述第二區(qū)域中形成的凹槽中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6和7中的任一項所述的平面光波回路， 其中，所述第一 90度光學(xué)混合器和所述第二90度光學(xué)混合器分別輸出進入的信號光 的實分量和虛分量。
9. 一種光學(xué)接收器，包括： 平面光波回路，所述平面光波回路根據(jù)偏振來解復(fù)用被偏振復(fù)用的信號光和被偏振復(fù) 用的本地振蕩光中的每一個，并且相對于各偏振使所述信號光和所述本地振蕩光相干； 光電轉(zhuǎn)換單元，所述光電轉(zhuǎn)換單元將從所述平面光波回路輸出的相干光轉(zhuǎn)換成電信 號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將所述電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 數(shù)字信號處理單元，所述數(shù)字信號處理單元處理所述數(shù)字信號， 其中，所述平面光波回路包括 基板，在所述基板中形成凹槽，所述凹槽將所述基板劃分成第一區(qū)域和第二區(qū)域； 第一濾光器，所述第一濾光器嵌入所述凹槽中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解復(fù)用； 第二濾光器，所述第二濾光器包括在所述第一區(qū)域中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解 復(fù)用； 第三濾光器，所述第三濾光器包括在所述第二區(qū)域中并且通過透射和反射執(zhí)行偏振解 復(fù)用； 在所述第一區(qū)域中形成的： 第一波導(dǎo)和第二波導(dǎo)，所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)被形成為分別將被偏振復(fù)用的信 號光和被偏振復(fù)用的本地振蕩光導(dǎo)向所述第一濾光器， 第三波導(dǎo)和第四波導(dǎo)，所述第三波導(dǎo)和所述第四波導(dǎo)被形成為將由所述第一濾光器分 別反射的信號光和本地振蕩光導(dǎo)向所述第二濾光器，以及 第一 90度光學(xué)混合器，所述第一 90度光學(xué)混合器被形成為使分別被所述第二濾光器 反射的信號光和本地振蕩光相干； 在所述第二區(qū)域中形成的： 第五波導(dǎo)和第六波導(dǎo)，所述第五波導(dǎo)和所述第六波導(dǎo)被形成為將透射通過所述第一濾 光器的信號光和本地振蕩光分別導(dǎo)向所述第三濾光器，以及 第二90度光學(xué)混合器，所述第二90度光學(xué)混合器被形成為使分別透射通過所述第三 濾光器的信號光和本地振蕩光相干。
【文檔編號】H04J14/04GK104160641SQ201380012749
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月6日
【發(fā)明者】山崎裕幸 申請人:日本電氣株式會社