JP2011027773A

JP2011027773A - 光ミキサー

Info

Publication number: JP2011027773A
Application number: JP2009170177A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamazaki; 裕幸山崎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-02-10
Also published as: CN101963734A; CN101963734B; US20110019961A1; US7907806B2

Abstract

【課題】導波路が交差することにより生じる損失を補償する。
【解決手段】光カプラ１０ａから出力された第２のＴＥ信号の導波路と、光カプラ２０ａから出力された第１のローカル光の導波路とが交差した導波路交差部分４０が存在し、また、光カプラ１０ｂから出力された第２のＴＭ信号の導波路と、光カプラ２０ｂから出力された第１のローカル光の導波路とが交差した導波路交差部分４０が存在する場合に、光カプラ１０ａから出力された第１のＴＥ信号の導波路と、光カプラ２０ａから出力された第２のローカル光の導波路と、光カプラ２０ｂから出力された第２のローカル光の導波路と、光カプラ１０ｂから出力された第１のＴＥ信号の導波路に、損失補償用交差導波路５０ａ〜５０ｄをそれぞれ設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信システムに用いられる光ミキサーに関し、特に、導波路が交差することにより生じる損失の補償技術に関する。

光通信システムの伝送レートの上昇に伴い、より大容量でかつ、効率的で高速に通信を行うことができる通信システムの検討が精力的に行われている（例えば、特許文献１参照。）。その中でも、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual-polarization Quadra phase shift keying）は、１００ＧＥ伝送装置において採用が本命視されている。

図２は、光通信システムに用いられる一般的な光ミキサーである９０°ハイブリット干渉計の一例を示す図である。

本例における９０°ハイブリット干渉計は図２に示すように、２つの光カプラ１２０の上部部分の光カプラより出力され、光カプラ１３０ｂに接続される導波路の光路長がＴＥ信号が入力される干渉計の他の導波路よりもπ／２だけずれていることを特徴とする。また、光カプラ１１０ａから出力され、光カプラ１３０ａ，１３０ｂに接続される導波路はその長さが等しい特徴を有している。ＴＭ信号を処理する干渉計も同様で、光カプラ１２０から出力され、光カプラ１３０ｃに接続される導波路の光路長がＴＭ信号が入力される干渉計の他の導波路よりもπ／２だけずれている構成となっている。ここで、光カプラ１２０から出力され、光カプラ１３０ａに入力される導波路と、光カプラ１１０ａから出力され、光カプラ１３０ｂに接続される導波路は、導波路交差部分１４０にて交差する構成となっている。これは、ＴＭ信号の処理を行う干渉計においても同様である。

上記のように構成された９０°ハイブリット干渉計を用いた場合、１００ＧＥでは、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号を受信する際に、図２に示した９０°ハイブリット干渉計とこれからの８つのＰＤ出力をＡＤ変換によりデジタル信号に変換する。信号光は、ＴＥ信号とＴＭ信号との２つに分けられ、９０°ハブリッド干渉計にそれぞれ独立に入力され、ローカル光と干渉される。そして、このデジタル信号に対してＤＳＰ処理を行うことにより、分散補償ファイバを用いることなく、波長分散、偏波分散にて発生した信号劣化を補償できる等の特長を有する。

現在、１００ＧＥ方式では、各種ＭＳＡの議論が進められている。そのひとつが受信モジュールのＭＳＡ化であり、７５ｍｍ×３５ｍｍの小さな筐体中に偏光ビームスプリッタ、９０°ｈｙｂｒｉｄ干渉計、８つのＰＤ、ＴＩＡの導入検討が行われている。

上述したような９０°ハイブリッド干渉計においては、アーム長が等長化された光カプラ１１０ａから光カプラ１３０ａに接続される導波路及び光カプラ１１０ａから光カプラ１３０ｂに接続される導波路と、アーム長にπ／２だけ差が付けられた光カプラ１２０から光カプラ１３０ｂに接続される導波路との二種類が必要であり、さらにＰＤ出力の関係上、光カプラ１１０ａにて分岐されて出力されたＴＥ信号の導波路と、光カプラ１２０から出力されたローカル光の導波路とが交差するとともに、光カプラ１１０ｂにて分岐されて出力されたＴＭ信号の導波路と、光カプラ１２０から出力されたローカル光の導波路とが交差する導波路交差部分１４０が存在している。このように導波路が交差した導波路交差部分１４０が存在する場合、干渉計を構成する導波路の一方で交差損失が発生することとなり、これにより消光比が劣化する可能性がある。通常、交差導波路で発生する損失は、０．１〜０．２ｄＢ程度である。一方のアームで０．２ｄＢだけ光が減少した場合、干渉計の消光比は、最大１３．５ｄＢ程度にまで劣化してしまう。本劣化を回避し、干渉計での高い消光比を維持するには、両アームでの損失値を等しく設定する必要がある。

ここで、光路長が互いに異なる２つの導波路において、一方の導波路に光路長・損失調整手段を設け、それにより、光路長の違いによって生じる損失を補償する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００８―１９３５５５号公報特開２００２―１２２８９５号公報

しかしながら、光路長が互いに異なる２つの導波路のうち一方の導波路に光路長・損失調整手段を設け、それにより、光路長の違いによって生じる損失を補償するものにおいては、光路長の違いによる損失を補償することはできるものの、上述したように、導波路が交差することにより生じる損失を補償することはできないという問題点がある。

本発明は、上述したような技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、導波路が交差することにより生じる損失を補償することができる光ミキサーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
信号光が入力され、該信号光を分岐して第１及び第２の信号光を出力する第１の光カプラと、
ローカル光が入力され、該ローカル光を分岐して第１及び第２のローカル光を出力する第２の光カプラと、
前記第１の光カプラから出力された前記第１の信号光と、前記第２の光カプラから出力された前記第１のローカル光とを結合して出力する第３の光カプラと、
前記第１の光カプラから出力された前記第２の信号光と、前記第２の光カプラから出力された前記第２のローカル光とを結合して出力する第４のカプラとを有し、
前記第１及び第２の信号光の導波路長と前記第１及び第２のローカル光の導波路長との少なくともいずれか１つが他の導波路長よりもπ／２長いか、もしくは短く、前記第１の光カプラから前記第４の光カプラまでの導波路と、前記第２の光カプラから前記第３の光カプラまでの導波路とが交差する光ミキサーにおいて、
前記第１の光カプラから前記第３の光カプラまでの導波路と、前記第２の光カプラから前記第４の光カプラまでの導波路のそれぞれに、前記第１の光カプラから前記第４の光カプラまでの導波路と前記第２の光カプラから前記第３の光カプラまでの導波路とが交差することによって生じる損失を補償する損失補償手段を有することを特徴とする。

以上説明したように本発明においては、２つの導波路が交差する光ミキサーにおいて、導波路が交差しない導波路に、２つの導波路が交差することのよって生じる損失を補償する損失補償手段を有する構成としたため、２つの導波路が交差する光ミキサーにおいて、導波路が交差することにより生じる損失を補償することができ、高い消光比が実現できる。これにより、高い消光比による高品質なＤＰ−ＱＰＳＫの復調処理が可能となる。

本発明の光ミキサーの実施の一形態を示す図である。光通信システムに用いられる一般的な光ミキサーである９０°ハイブリット干渉計の一例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の光ミキサーの実施の一形態を示す図である。

本形態は図１に示すように、入力されたＴＥ信号、ローカル光及びＴＭ信号の導波路に、光カプラ１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂと、光カプラ３０ａ〜３０ｄとが２段となって設けられ、この光カプラ１０ａ，１０ｂ，２０ａ,２０ｂと光カプラ３０ａ〜３０ｄとの間の導波路に損失補償手段である損失補償用交差導波路５０ａ〜５０ｄが設けられて構成された９０°ハイブリット干渉計である。

光カプラ１０ａは、第１の光カプラとなるものであって、アーム長の等しいＭＺＩ干渉計を構成し、信号光となるＴＥ信号が入力され、入力されたＴＥ信号を分岐して第１のＴＥ信号と第２のＴＥ信号とを出力する。

光カプラ１０ｂは、第１の光カプラとなるものであって、アーム長の等しいＭＺＩ干渉計を構成し、信号光となるＴＭ信号が入力され、入力されたＴＭ信号を分岐して第１のＴＭ信号と第２のＴＭ信号とを出力する。

光カプラ２０ａ，２０ｂは、第２の光カプラとなるものであって、それぞれ、ローカル光が入力され、入力されたローカル光を分岐して第１及び第２のローカル光を出力する。そして、一方のアーム長がπ／２長くなっている非対称ＭＺＩにより構成されている。

損失補償用交差導波路５０ａは、光カプラ１０ａから出力された第１のＴＥ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ａから光カプラ３０ａまでの導波路に設けられている。

損失補償用交差導波路５０ｂは、光カプラ２０ａから出力された第２のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ａから光カプラ３０ｂまでの導波路に設けられている。

損失補償用交差導波路５０ｃは、光カプラ２０ｂから出力された第２のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ｂから光カプラ３０ｃまでの導波路に設けられている。

損失補償用交差導波路５０ｄは、光カプラ１０ｂから出力された第１のＴＥ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ｂから光カプラ３０ｄまでの導波路に設けられている。

光カプラ３０ａは、第３の光カプラとなるものであって、光カプラ１０ａから出力された第１のＴＥ信号と、光カプラ２０ａから出力された第１のローカル光とを結合してＰＤ出力ポートに出力する。

光カプラ３０ｂは、第４の光カプラとなるものであって、光カプラ１０ａから出力された第２のＴＥ信号と、光カプラ２０ａから出力された第２のローカル光とを結合してＰＤ出力ポートに出力する。

光カプラ３０ｃは、第４の光カプラとなるものであって、光カプラ１０ｂから出力された第２のＴＭ信号と、光カプラ２０ｂから出力された第２のローカル光とを結合してＰＤ出力ポートに出力する。

光カプラ３０ｄは、第３の光カプラとなるものであって、光カプラ１０ｂから出力された第１のＴＭ信号と、光カプラ２０ｂから出力された第１のローカル光とを結合してＰＤ出力ポートに出力する。

また、光カプラ１０ａから出力された第２のＴＥ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ａから光カプラ３０ｂまでの導波路と、光カプラ２０ａから出力された第１のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ａから光カプラ３０ａまでの導波路とが交差した導波路交差部分４０が存在し、また、光カプラ１０ｂから出力された第２のＴＭ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ｂから光カプラ３０ｃまでの導波路と、光カプラ２０ｂから出力された第１のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ｂから光カプラ３０ｄまでの導波路とが交差した導波路交差部分４０が存在する。

以下に、上記のように構成された９０°ハイブリット干渉計の動作について説明する。

信号光は、外部に設けられた偏光ビームスプリッタによりＴＥ信号とＴＭ信号との２つに分けられ、９０°ハブリッド干渉計にそれぞれ独立に入力され、また、ローカル光が入力される。

ＴＥ信号は光カプラ１０ａに入力され、光カプラ１０ａにおいて、入力されたＴＥ信号が分岐され、第１のＴＥ信号と第２のＴＥ信号とが出力される。光カプラ１０ａから出力された第１のＴＥ信号は光カプラ３０ａに入力され、また、光カプラ１０ａから出力された第２のＴＥ信号は光カプラ３０ｂに入力される。これら、光カプラ３０ａに入力される第１のＴＥ信号と、光カプラ３０ｂに入力される第２のＴＥ信号とは、光カプラ１０ａがアーム長の等しいＭＺＩ干渉計を構成するものであることにより、互いに同位相となる。

ＴＭ信号は光カプラ１０ｂに入力され、光カプラ１０ｂにおいて、入力されたＴＭ信号が分岐され、第１のＴＭ信号と第２のＴＭ信号とが出力される。光カプラ１０ｂから出力された第１のＴＭ信号は光カプラ３０ｄに入力され、また、光カプラ１０ｂから出力された第２のＴＥ信号は光カプラ３０ｃに入力される。これら、光カプラ３０ｄに入力される第１のＴＭ信号と、光カプラ３０ｃに入力される第２のＴＭ信号とは、光カプラ１０ｂがアーム長の等しいＭＺＩ干渉計を構成するものであることにより、互いに同位相となる。

ローカル光は２つに分岐され、光カプラ２０ａ，２０ｂにそれぞれ入力される。光カプラ２０ａ，２０ｂにおいては、入力されたローカル光が分岐されて第１及び第２のローカル光が出力され、光カプラ３０ａ〜３０ｄにそれぞれ入力される。そして、光カプラ２０ａから光カプラ３０ｂまでの導波路長が、光カプラ２０ａから光カプラ３０ａまでの導波路長さよりもπ／２長いため、光カプラ２０ａから出力されて光カプラ３０ｂに入力された第２のローカル光は、光カプラ２０ａから出力されて光カプラ３０ａに入力された第１のローカル光に対してπ／２だけ位相がずれたものとなる。また、光カプラ２０ｂから光カプラ３０ｃまでの導波路長が、光カプラ２０ｂから光カプラ３０ｄまでの導波路長さよりもπ／２長いため、光カプラ２０ｂから出力されて光カプラ３０ｃに入力された第２のローカル光は、光カプラ２０ｂから出力されて光カプラ３０ｄに入力された第１のローカル光に対してπ／２だけ位相がずれたものとなる。

ここで、光カプラ１０ａから出力された第２のＴＥ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ａから光カプラ３０ｂまでの導波路と、光カプラ２０ａから出力された第１のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ａから光カプラ３０ａまでの導波路が交差するとともに、光カプラ１０ｂから出力された第２のＴＭ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ｂから光カプラ３０ｃまでの導波路と、光カプラ２０ｂから出力された第１のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ｂから光カプラ３０ｄまでの導波路が交差して導波路交差部分４０が存在しているため、このままでは、干渉計を構成する導波路の一方で交差損失が発生することとなり、これにより消光比が劣化する可能性がある。

そこで、本形態においては、光カプラ１０ａから出力された第１のＴＥ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ａから光カプラ３０ａまでの導波路と、光カプラ２０ａから出力された第２のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ａから光カプラ３０ｂまでの導波路と、光カプラ２０ｂから出力された第２のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ｂから光カプラ３０ｃまでの導波路と、光カプラ１０ｂから出力された第１のＴＭ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ｂから光カプラ３０ｄまでの導波路に、損失補償用交差導波路５０ａ〜５０ｄがそれぞれ設けられている。この損失補償用交差導波路５０ａ，５０ｂは、それぞれ、光カプラ１０ａから出力された第１のＴＥ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ａから光カプラ３０ａまでの導波路と、光カプラ２０ａから出力された第２のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ａから光カプラ３０ｂまでの導波路に対して、光カプラ１０ａから出力された第２のＴＥ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ａから光カプラ３０ｂまでの導波路と、光カプラ２０ａから出力された第１のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ａから光カプラ３０ａまでの導波路との交差角度と等しい角度で交差している。これにより、光カプラ１０ａから出力されたＴＥ信号の導波路と光カプラ２０ａから出力されたローカル光の導波路において、干渉計を構成する２つの導波路にて同一の交差損失が発生し、それにより、高い消光比を実現することができる。また、損失補償用交差導波路５０ｃ，５０ｄは、それぞれ、光カプラ２０ｂから出力された第２のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ｂから光カプラ３０ｃまでの導波路と、光カプラ１０ｂから出力された第１のＴＭ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ｂから光カプラ３０ｄまでの導波路に対して、光カプラ１０ｂから出力された第２のＴＭ信号の導波路、すなわち、光カプラ１０ｂから光カプラ３０ｃまでの導波路と、光カプラ２０ｂから出力された第１のローカル光の導波路、すなわち、光カプラ２０ｂから光カプラ３０ｄまでの導波路との交差角度と等しい角度で交差している。これにより、光カプラ１０ｂから出力されたＴＭ信号の導波路と光カプラ２０ｂから出力されたローカル光の導波路において、干渉計を構成する２つの導波路にて同一の交差損失が発生し、それにより、高い消光比を実現することができる。

その後、光カプラ１０ａから出力された第１のＴＥ信号と光カプラ２０ａから出力された第１のローカル光とが光カプラ３０ａにて結合され、ＰＤ出力ポートに出力される。

また、光カプラ１０ａから出力された第２のＴＥ信号と光カプラ２０ａから出力された第２のローカル光とが光カプラ３０ｂにて結合され、ＰＤ出力ポートに出力される。

また、光カプラ１０ｂから出力された第２のＴＭ信号と光カプラ２０ｂから出力された第２のローカル光とが光カプラ３０ｃにて結合され、ＰＤ出力ポートに出力される。

また、光カプラ１０ｂから出力された第１のＴＭ信号と光カプラ２０ｂから出力された第１のローカル光とが光カプラ３０ｄにて結合され、ＰＤ出力ポートに出力される。

このように、本形態においては、光カプラ１０ａから出力された第２のＴＥ信号の導波路と、光カプラ２０ａから出力された第１のローカル光の導波路とが交差した導波路交差部分１４０が存在し、また、光カプラ１０ｂから出力された第２のＴＭ信号の導波路と、光カプラ２０ｂから出力された第１のローカル光の導波路とが交差した導波路交差部分１４０が存在するものの、光カプラ１０ａから出力された第１のＴＥ信号の導波路と、光カプラ２０ａから出力された第２のローカル光の導波路と、光カプラ２０ｂから出力された第２のローカル光の導波路と、光カプラ１０ｂから出力された第１のＴＥ信号の導波路に、損失補償用交差導波路５０ａ〜５０ｄがそれぞれ設けられていることにより、２つの導波路が交差する９０°ハイブリッド干渉計において、導波路が交差することにより生じる損失を補償することができ、高い消光比が実現できる。

なお、本形態においては、光ミキサーとして９０°ハイブリッド干渉計を例に挙げて説明したが、本発明の光ミキサーは、交差部分が導入された干渉計においても同様に有効である。

１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂ，３０ａ〜３０ｄ光カプラ
４０導波路交差部分
５０ａ〜５０ｄ損失補償用交差導波路

Claims

信号光が入力され、該信号光を分岐して第１及び第２の信号光を出力する第１の光カプラと、
ローカル光が入力され、該ローカル光を分岐して第１及び第２のローカル光を出力する第２の光カプラと、
前記第１の光カプラから出力された前記第１の信号光と、前記第２の光カプラから出力された前記第１のローカル光とを結合して出力する第３の光カプラと、
前記第１の光カプラから出力された前記第２の信号光と、前記第２の光カプラから出力された前記第２のローカル光とを結合して出力する第４のカプラとを有し、
前記第１及び第２の信号光の導波路長と前記第１及び第２のローカル光の導波路長との少なくともいずれか１つが他の導波路長よりもπ／２長いか、もしくは短く、前記第１の光カプラから前記第４の光カプラまでの導波路と、前記第２の光カプラから前記第３の光カプラまでの導波路とが交差する光ミキサーにおいて、
前記第１の光カプラから前記第３の光カプラまでの導波路と、前記第２の光カプラから前記第４の光カプラまでの導波路のそれぞれに、前記第１の光カプラから前記第４の光カプラまでの導波路と前記第２の光カプラから前記第３の光カプラまでの導波路とが交差することによって生じる損失を補償する損失補償手段を有することを特徴とする光ミキサー。
請求項１に記載の光ミキサーにおいて、
前記損失補償手段は、前記第１の光カプラから前記第３の光カプラまでの導波路と、前記第２の光カプラから前記第４の光カプラまでの導波路のそれぞれに対して、前記第１の光カプラから前記第４の光カプラまでの導波路と前記第２の光カプラから前記第３の光カプラまでの導波路との交差角度と等しい角度で交差する導波路である光ミキサー。