光接收回路的製作方法
2023-08-07 15:14:01
光接收回路的製作方法
【專利摘要】光接收回路具有：偏振分離元件(111)，其將輸入的信號光(Sig)分離成不同的兩種偏振波成分(TM、TE)；兩個可變光衰減器(113、114)，它們分別調整通過偏振分離元件(111)分離後的偏振狀態的信號光的衰減量，並進行輸出；以及一個平面光波導(102)，在該平面光波導中設有偏振分離元件(111)和可變光衰減器(113、114)，該光接收回路消除因被偏振分離後的信號光的偏光依存損失而引起的衰減量差異，在平面光波導(102)上集成可變光衰減功能。
【專利說明】光接收回路
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光傳輸系統中使用的光接收回路，尤其涉及在平面光波導上集成功能 的光接收回路。
【背景技術】
[0002] 在光傳輸系統中，傳播時的劣化減少且實現大容量的光相位調製方式近年來受 到關注。尤其是 DP-QPSK (Dual Polarization Differential Quadrature Phase Shift Keying，雙偏振差分正交相移鍵控）方式基於OIF (Optical Internetworking Forum，光互 聯論壇）進行的標準化得到發展，成為未來的主流方式之一。
[0003] 在DP-QPSK光解調迴路中，利用偏振分離元件（PBS :Polarization Beam Splitter)對被偏振復用的光相位調製信號（Sig)進行偏振分離，在90度混合（Hybrid)回 路中使光頻率大致相同的未被調製的本地光（局発光）（Lo)幹涉各偏振波的信號光，利用 差動接收將相位信號解調成強度信號。90度混合迴路將延遲線的相位角設為90度，在所輸 入的光相位調製信號（信號光）和本地光中分別設置耦合器，將耦合器的相位旋轉角設為 90度，由此能夠增大本地光的振幅，增大信號光的振幅。為了構成這種90度混合迴路，需要 準確決定光的相位關係，適合採用能夠高精度製造的平面光波導（PLC :Planar Light-wave Circuit)〇
[0004] 在DP-QPSK方式中，要求在PLC上集成用於調節信號光的衰減量的光學式可變光 衰減器（VOA :Variable Optical Attenuator)功能，以便實現裝置的小型化、低成本化。 [0005] 在DP-QPSK方式中，要求在PLC上集成V0A，以便實現裝置的小型化、低成本化。通 常，V0A被安裝在偏振分離元件（PBS)的前段。此時的問題是由於通過偏振分離元件分離 的信號光的偏光依存損失（PDL:Polarization Dependent Loss)而引起的衰減量的差異。 在偏振分離元件中通過的信號光被分離成偏光相差90度的TE波和TM波。偏光不同的光 波在波導中的折射率不同，因而各自的衰減量產生差異。在通過偏振分離元件（PBS)將輸 入光分離之後，在V0A進行光衰減來抑制TOL，這樣的示例已經公開過（例如，參照下述專利 文獻1)。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開2011 - 197700號公報
【發明內容】
[0009] 發明要解決的問題
[0010] 在利用偏振分離元件（PBS)將輸入光分離之後在V0A進行光衰減的結構中，在循 環器（circulator)中通過的輸入光中的一方以TE偏光入射到V0A後、通過1/2波長板而 成為TM偏光，另一方在通過1/2波長板從TM偏光成為TE偏光後在V0A中通過。然後，兩 種輸入光通過循環器被合成而輸出。在通過V0A的時刻分離出的輸入光都成為TE波，因 而不產生roL。但是，在這種結構中將已分離的輸入光再次合成而輸出，因而不能適用於如 DP-QPSK等在各自輸出中使用已分離的兩種光波的方式。
[0011] 在一個方面中，本發明的目的在於，對於被偏振分離後的信號光，能夠消除基於偏 光依存損失的衰減量差異而分別進行輸出，而且能夠在平面光波導上集成可變光衰減功 能。
[0012] 用於解決問題的手段
[0013] 在一個方案中提供一種光接收回路，該光接收回路具有：偏振分離元件，其將輸入 的信號光分離成不同的兩種偏振波成分；兩個可變光衰減器，它們分別調整通過所述偏振 分離元件分離後的偏振狀態的信號光的衰減量，並進行輸出；以及一個平面光波導，在該平 面光波導中設有所述偏振分離元件和所述可變光衰減器。
[0014] 發明效果
[0015] 根據一個實施方式，對於被偏振分離後的信號光，能夠消除基於偏光依存損失的 衰減量差異而分別進行輸出，而且能夠在平面光波導上集成可變光衰減功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1是示出實施方式的光接收回路的第1結構例的圖。
[0017] 圖2是示出在光接收回路中設置的90度混合迴路的結構例的圖。
[0018] 圖3是示出實施方式的光接收回路的第2結構例的圖。
[0019] 圖4是示出基於TOL的TE波和TM波的光功率的差異的圖表。
[0020] 圖5是示出基於TOL的TE波和TM波的衰減量的差異的圖表。
[0021] 圖6是示出利用獨立電源控制兩個VOA的結構例的圖。
[0022] 圖7是示出利用一個電源控制兩個VOA的結構例的圖。
[0023] 圖8是示出利用一個電源控制兩個VOA時的VOA的結構例的圖。
[0024] 圖9是示出基於薄膜加熱器的電阻值的誤差的衰減量特性的圖表。
[0025] 圖10是示出設置了防止薄膜加熱器的電阻值的誤差的影響的校正電阻的結構例 的圖。
[0026] 圖11是示出校正電阻的結構例的圖。
[0027] 圖12是示出校正電阻的結構例的圖。
[0028] 圖13是說明校正電阻的配置狀態的圖。
[0029] 圖14是示出基於支路波導的製造誤差的衰減量特性的圖表。
[0030] 圖15是示出校正一種可變電源規格的兩個VOA的衰減量的差分的結構例的圖。
[0031]圖16是示出基於薄膜加熱器的電阻值及光路長度的誤差的衰減量特性的圖表。
[0032] 圖17是示出對圖16所示的薄膜加熱器的電阻值及支路波導的光路長度的誤差進 行校正時的兩種信號光的衰減量的差異的圖表。
【具體實施方式】
[0033](實施方式）
[0034] 下面，參照附圖詳細說明公開技術的優選的實施方式。圖1是示出實施方式的光 接收回路的第1結構例的圖。在該實施方式中，作為光解調迴路以在DP-QPSK方式中使用 的DP-QPSK光解調迴路為例來說明。
[0035] 光接收回路100包括光解調迴路101、在光解調迴路101的後段設置的多個rom 和 TIA 122。
[0036] 圖1所示的光解調迴路101是在DP-QPSK方式中使用的DP-QPSK光解調迴路。該 光解調迴路101包括偏振分離元件（PBS) 111、1/2波長板（Rotator) 112、光學式可變光衰減 器（V0A) 113和114、3dB耦合器（分支耦合器）115、90度混合迴路116和117。這些光解調 迴路101設於一個平面光波導（PLC) 102上。這樣，通過在平面光波導（PLC) 102上集成基 於V0A 113、114的可變光衰減功能，能夠小型化、高精度且低成本地製造光解調迴路101和 光接收回路100。
[0037] 本地光（Lo)被輸入光解調迴路101的3dBf禹合器115,將本地光（Lo)分別分支輸 出到兩個90度混合迴路116、117中。偏振復用後的光相位調製信號（信號光、Sig)被輸 入偏振分咼兀件（PBS) 111，被偏振分咼成TM波和TE波。
[0038] 在偏振分離元件（PBS) 111的後段，在一方（例如記述為TM波）的信號光側設有 1/2波長板（Rotator) 112,該TM波被變更為TE波的偏振狀態。在偏振分尚兀件（PBS) 111 的後段和1/2波長板（Rotator) 112的後段，分別設有光學式可變光衰減器（V0A)113、114。
[0039] 另外，通過PBS 111分離後的信號光以偏光狀態一致的狀態被輸入V0A 113、114。 V0A 113、114分別調整通過PBS 111分離後的信號光的衰減量，並被輸出給90度混合迴路 116、117〇
[0040] 圖2是示出在光接收回路中設置的90度混合迴路的結構例的圖。90度混合迴路 116、117使用光頻率與所輸入的信號光（Sig)大致相同的未被調製的本地光（Lo)，將信號 光（Sig)的振幅放大並輸出。前段的兩個親合器201、202分別將信號光（Sig)和本地光 (Lo)分支成兩部分進行輸出，並且交替地輸出給後段的兩個耦合器203、204。並且，在信號 光（Sig)側設置延遲線205,設該延遲線205的相位角為90度，設耦合器203、204的相位旋 轉角為90度。由此，將本地光（Lo)的振幅放大，並輸出增大振幅後的信號光（Ip、In、Qp、 Qn) 〇
[0041] 返回到圖1，90度混合迴路116、117的輸出即通過DP-QPSK的光解調迴路101被 解調後的信號光，被受光元件（PD:Photo Detector) 121檢測到，並被變換為模擬電信號。 受光元件121輸出的電信號通過互阻抗放大器（TIA:Tranceimpedance Amplifier) 122 被放大。互阻抗放大器（TIA)122的輸出通過模擬數字變換器（ADC:Anal〇g-t〇-Digital Converter)被變換為數位訊號進行輸出，但沒有圖示。
[0042](光解調迴路的另一種結構例）
[0043] 圖3是示出實施方式的光接收回路的第2結構例的圖。在圖3中將光解調迴路 101的結構抽出來進行記述，沒有如第1結構例（參照圖1)那樣在PBS111的後段配置1/2 波長板112,這一點不同。V0A 113、114對通過偏振分離元件被分離後的彼此不同的偏光狀 態（例如TE波和TM波）的兩種信號光進行光衰減。
[0044] 在圖3所示的結構例中，在3dB耦合器115的一個分支輸出中設置1/2波長板 (Rotator) 112,偏光狀態相差90度的信號光（Sig)分別輸入90度混合迴路116、117。根據 圖3的結構例，將1/2波長板112設在本地光（Lo)側而非信號光（Sig)側，能夠防止因通 過1/2波長板112而引起的信號光（Sig)的損失。
[0045](關於使用VOA的不同偏振狀態的光信號的衰減量調整）
[0046] 下面，說明使用了光學式可變光衰減器（V0A) 113、114的光衰減的原理。分別利用 不同的V0A 113、114調整通過PBS 111分離後的信號光（TE波、TM波）的衰減量。通常， 光波的功率能夠用下式（1)表示。
[0047][數式1]
【權利要求】
1. 一種光接收回路，其特徵在於，該光接收回路具有： 偏振分1?兀件，其將輸入的信號光分1?成不同的兩種偏振波成分； 兩個可變光衰減器，它們分別調整通過所述偏振分離元件分離後的偏振狀態的信號光 的衰減量，並進行輸出；以及 一個平面光波導，在該平面光波導中設有所述偏振分離元件和所述可變光衰減器。
2. 根據權利要求1所述的光接收回路，其特徵在於，所述光接收回路還具有： 分支親合器，其對輸入的本地光進行分支； 1/2波長板，其設於所述偏振分離元件和所述可變光衰減器中的一方之間，使通過所述 偏振分離元件分離後的一方的信號光的偏振狀態與另一方的信號光的偏振狀態一致；以及 兩個90度混合迴路，在這兩個90度混合迴路中輸入由所述分支耦合器分支後的所述 本地光、和由兩個所述可變光衰減器調整了衰減量的光信號。
3. 根據權利要求1所述的光接收回路，其特徵在於，所述光接收回路還具有： 分支親合器，其對輸入的本地光進行分支； 1/2波長板，其變更由所述分支親合器分支後的一方的信號光的偏振狀態；以及 兩個90度混合迴路，在這兩個90度混合迴路中輸入由所述分支耦合器分支後的所述 本地光、和由兩個所述可變光衰減器調整了衰減量的光信號。
4. 根據權利要求1或3所述的光接收回路，其特徵在於，所述光接收回路具有一個可變 電壓電源，該可變電壓電源對兩個所述可變光衰減器可變地供給相同的電壓，使得進行所 述信號光的衰減。
5. 根據權利要求4所述的光接收回路，其特徵在於，兩個所述可變光衰減器使支路波 導的光路長度不同而校正針對不同偏振狀態的所述信號光的衰減量的差異。
6. 根據權利要求5所述的光接收回路，其特徵在於，兩個所述可變光衰減器的支路波 導的光路長度形成為使該支路波導的長度、寬度、折射率中任意一方不同。
7. 根據權利要求2?6中任意一項所述的光接收回路，其特徵在於，在所述可變電壓電 源與兩個所述可變光衰減器的薄膜加熱器之間設置有校正電阻，用於校正因兩個所述可變 光衰減器中設置的薄膜加熱器的電阻值的製造誤差引起的兩個所述可變光衰減器相對於 所施加的電壓的衰減量的差異。
8. 根據權利要求2?6中任意一項所述的光接收回路，其特徵在於，所述光接收回路具 有恆定電壓源，該恆定電壓源對在兩個所述可變光衰減器的兩條支路波導中設置的薄膜加 熱器中、不用於光衰減的支路波導側的薄膜加熱器供給固定的電壓，以便校正因兩個所述 可變光衰減器的支路波導的製造誤差而引起的相對於所述可變電壓電源的施加電壓的衰 減量的差異。
9. 根據權利要求1或2所述的光接收回路，其特徵在於，所述光接收回路具有兩個可變 電壓電源，這兩個可變電壓電源分別對兩個所述可變光衰減器可變地供給電壓而進行所述 信號光的衰減。
10. 根據權利要求9所述的光接收回路，其特徵在於，所述光接收回路還具有控制部， 該控制部檢測兩個所述可變光衰減器進行衰減後的所述信號光的電平，並控制兩個所述可 變光衰減器的衰減量。
【文檔編號】G02F2/00GK104487891SQ201280074866
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2012年7月30日 優先權日:2012年7月30日
【發明者】竹內信太郎, 田中剛人 申請人:富士通光器件株式會社