JP5137619B2

JP5137619B2 - Ｐｌｃ型可変分散補償器

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Publication number: JP5137619B2
Application number: JP2008050718A
Authority: JP
Inventors: 洋志川島; 一孝奈良
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP2008268899A; JP2008268898A

Description

本発明は、平面光波回路上の多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計を用いたPLC型可変分散補償器に関する。

従来、平面光波回路（PLC：Planar Lightwave Circuit）上の多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計回路（MZI）を用い、ダブルパス化したPLC型可変分散補償器（PLC型TDC）において、偏波依存性を解消する方法として、例えば、次の２つの技術がある。

（１）特許文献１には、縦続接続した３つのマッハツェンダー干渉計（MZI）のうち、中央のMZIの２つのアームの中点を横切って1/2波長板を配置することで、偏波依存性を解消する技術が開示されている。

（２）非特許文献１には、４つのMZIが形成されたPLCチップの一端面に反射ミラーを配し、その一端面と反射ミラーの間に1/4波長板を挿入することで、偏波依存性を解消する技術が開示されている。
特開２００５−９２２１７号公報 C.R.Doerr, IEEE Photonics Technology Letters, Vol.17, No.12,Dec.,2005 P.2637

しかしながら、上記（１）の従来技術では、分散量増大のためにPLCチップの端面に配したミラーで反射させてダブルパス化すると、ミラーの反射面での損失が大きくなると共に、高いミラーの貼付け精度が必要になり、コストが増大するという問題があった。

一方、上記（２）の従来技術では、反射ミラーによる反射と同時に1/4波長板による偏波回転を行うことが出来るが、反射ミラーの反射面での損失が大きく、PLCチップの端面角度のわずかなズレによってその反射面での損失が増大する、といった問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、可変分散量の増大を、低損失でかつ低コストで実現可能にしたPLC型可変分散補償器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るPLC型可変分散補償器は、平面光波回路上の多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計と各マッハツェンダー干渉計間に接続された可変カプラとを備え、前記可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得るPLC型可変分散補償器において、前記複数のマッハツェンダー干渉計のうち、入射光が最後に伝搬する最終段のマッハツェンダー干渉計に接続された導波路型ループミラーを備えることを特徴とする。

この態様によれば、多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計のうち最終段のマッハツェンダー干渉計に導波路型ループミラーが接続されているので、多段接続したマッハツェンダー干渉計および各マッハツェンダー干渉計間に接続された可変カプラを伝搬した光は、導波路型ループミラーのループ導波路を伝搬して最終段のマッハツェンダー干渉計に戻り、多段接続したマッハツェンダー干渉計および各可変カプラをもう一度伝搬して出力される。つまり、入射光は多段接続したマッハツェンダー干渉計を２回通過して出力される。このように、導波路型ループミラーを使って同一の回路を２回通過させる（ダブルパス化する）ことで、可変分散量を増大（倍増）させることができる。
また、導波路型ループミラーは、多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計と同じ平面光波回路上に形成できるので、低コストで作製でき、かつ導波路型ループミラーによる損失も小さい。従って、可変分散量の増大を、低損失でかつ低コストで実現することができる。

本発明の他の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記導波路型ループミラーは、２入力×２出力型３dBカプラと、前記３dBカプラの２つの出力端をループ状に接続したループ導波路とを有し、前記３dBカプラの２つの入力端のうち、ループ導波路を一方向に伝搬する光に対してクロス経路となる一方の入力端が前記最終段のマッハツェンダー干渉計に接続されていることを特徴とする。

この態様によれば、導波路型ループミラーにおいて、一方の入力端から入力された光は、３dBカプラによって等分され、３dBカプラのスルー経路を経た光はループ導波路を一方向に（例えば、右回りに）、３dBカプラ４２のクロス経路を経た光は他方向に（例えば、左回りに）それぞれ伝搬する。ここで、右回り及び左回りの経路を伝搬する光は同一のループ導波路を伝搬するため、両方向の伝搬光間の位相差はゼロとなる。従って、３dBカプラにおいては、ループ導波路を一方向に伝搬する光に対してクロス経路となる一方の入力端に全ての光（右回り光及び左回り光）が出力されるため、導波路型ループミラーがミラーとして機能し、低損失で可変分散量の増大を図ることができる。

本発明の他の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記最終段のマッハツェンダー干渉計はＹ分岐導波路で第１の入出力光導波路の一端と接続され、該第１の入出力光導波路の他端に、前記３dBカプラの前記一方の入力端が接続されていることを特徴とする。

本発明の他の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記複数のマッハツェンダー干渉計のうち、入射光が最初に伝搬する第１段のマッハツェンダー干渉計とＹ分岐導波路で接続された第２の入出力光導波路を備え、前記第２の入出力光導波路端には、単一モードファイバを介してサーキュレータが接続されていることを特徴とする。

本発明の他の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記複数のマッハツェンダー干渉計の各マッハツェンダー干渉計各々の間に接続された前記可変カプラは、位相差πまたは０のマッハツェンダー干渉計の遅延線上に形成された薄膜ヒータをそれぞれ有することを特徴とする。

本発明の他の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記複数のマッハツェンダー干渉計は、所定の光路長差を有する２つの遅延線をそれぞれ有し、前記複数のマッハツェンダー干渉計の少なくとも一つの前記遅延線の中央部に、1/2波長板が挿入されていることを特徴とする。

この態様によれば、複数のマッハツェンダー干渉計の少なくとも一つの遅延線の中央部に挿入した1/2波長板で偏波入れ替え（TE偏波光とTM偏波光の入れ替え）を行っているため，偏波依存性を低減することができる。

本発明の他の態様に係るPLC型可変分散補償器は、前記複数のマッハツェンダー干渉計は、所定の光路長差を有する２つの遅延線をそれぞれ有し、前記複数のマッハツェンダー干渉計全ての前記遅延線の中央部に、1/2波長板がそれぞれ挿入されていることを特徴とする。
この態様によれば、全てのマッハツェンダー干渉計の遅延線でそれぞれ偏波入れ替えを行っているため，偏波依存性を更に低減することができる。

本発明によれば、可変分散量の増大を、低損失でかつ低コストで実現することができる。

次に、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ａを、図１乃至図４、および図６に基づいて説明する。

このPLC型可変分散補償器１０Ａは、図１に示すように、平面光波回路１１上の多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計（PLC型MZI）２１〜２５と、各マッハツェンダー干渉計間に接続された可変カプラ３１〜３４とを備え、各可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得るようになっている。

平面光波回路１１は、例えば、シリコン基板などのPLC基板１２上に、光ファイバ製造技術と半導体微細加工技術を組み合わせて石英ガラス光導波路を形成した石英系平面光波回路である。

マッハツェンダー干渉計（MZI）２１〜２５は、５つのMZIをカスケード接続した５ステージMZIになっている。各MZI２１〜２５は、所定の光路長差を有する２つの遅延線（導波路）をそれぞれ有している。MZI２１の光路長差ＰＳ１はΔＬ、MZI２２の光路長差ＰＳ２は２ΔＬ、MZI２３の光路長差ＰＳ３は２ΔＬ、MZI２４の光路長差ＰＳ４は２ΔＬ、そして、MZI２５の光路長差ＰＳ５はΔＬである。

MZI２１，２２間、MZI２２，２３間、MZI２３，２４間、およびMZI２４，２５間は、位相差πのマッハツェンダー干渉計（MZI）の遅延線上に薄膜ヒータ（図示省略）を架して構成した可変カプラ３１，３２，３３，３４でそれぞれ接続されている。つまり、各可変カプラ３１，３２，３３，３４は、位相差πのマッハツェンダー干渉計（MZI）の遅延線上に形成された薄膜ヒータをそれぞれ有している。

また、多段接続したマッハツェンダー干渉計（MZI）２１〜２５の両端のMZI２１，２５と入出力光導波路１３，１４間は、Ｙ分岐導波路１５，１６でそれぞれ接続されている。つまり、多段接続したMZI２１〜２５のうち、入射光が最初に伝搬する第１段のMZI２１はＹ分岐導波路１５で入出力光導波路（第２の入出力光導波路）１３に接続され、入射光が最後に伝搬する最終段のMZI２５はＹ分岐導波路１６で入出力光導波路（第１の入出力光導波路）１４に接続されている。

入出力光導波路１３の端部には、単一モードファイバ１７を介してサーキュレータ１８が接続されており、入出力光導波路１３の端部から光信号が入出力されるようになっている。

このPLC型可変分散補償器１０Ａの特徴は、以下の構成にある。
・ダブルパス化して可変分散量を増大させる（倍増させる）ために、多段接続したマッハツェンダー干渉計のうち、入射光が最後に伝搬する最終段のマッハツェンダー干渉計（MZI）２５に、導波路型ループミラー４０が接続されている。

また、図１において、符号「１９」は補強用ガラス板、「２０」はファイバアレイである。

導波路型ループミラー４０は、図２に示すような２入力×２出力型３dBカプラ（50％方向性結合器）４２の２つの出力端をループ状に接続した構成を有する。つまり、導波路型ループミラー４０は、２つの入力端１，２を有する３dBカプラ４２と、この３dBカプラの２つの出力端をループ状に接続したループ導波路４１とを有している。

多段接続したPLC型MZIによるＰＬＣ型可変分散補償器１０Ａの基本構成は、上記非特許文献２のFig.3の例と同様であるが、本実施形態では、ステージ数を５、両端のMZI２１，２５のFSRを100GHz、中段３つのMZI２２〜２４のFSRを50GHzとした。

このような導波路型ループミラー４０の機能は、図３に示す通常の２×２MZI６０を用いて説明できる。一般に、図３に示すようなMZI６０において、２つのカプラ（３dBカプラ）６１、６２の結合率が50%で、カプラ間の2本のアーム導波路６３．６４間の位相差がΔφの時，入力端１から出力端４へ出力される光の結合率ηは、
η＝ｃｏｓ²×Δφ/２
と表される。

従って、位相差Δφがゼロの時、η=1（100％結合）となり、入力端１から入力された光は全て出力端４に出力される。

一方、図２の導波路型ループミラー４０において、入力端１から入力された光は、３dBカプラ４２によって等分され、３dBカプラ４２のスルー経路を経た光はループ導波路４１を右回りに、３dBカプラ４２のクロス経路を経た光は左回りにそれぞれ伝搬する。ここで、右回り及び左回りの経路を伝搬する光は同一のループ導波路４１を伝搬するため、両方向の伝搬光間の位相差はゼロとなる。従って、ループ導波路４１を伝搬後に再び３dBカプラ４２に入射する右回り光及び左回り光は、それぞれ図３において上側のアーム導波路６３及び下側のアーム導波路６４を伝搬し、第2のカプラ（３dBカプラ）６２にそれぞれ入射する光と同様同じ位相状態である。従って、図３の第２のカプラ６２において、アーム１を伝搬した光に対してクロス経路となる出力端４に全ての光が出力されるのと同様に、図２の３dBカプラ４２においては、右回り光に対してクロス経路となる入力端1に全ての光（右回り光及び左回り光）が出力されるため、導波路型ループミラー４０がミラーとして機能する。

そのため、本実施形態では、導波路型ループミラー４０の３dBカプラ４２の２つの入力端１，２のうち、ループ導波路４１を伝搬する右回り光に対してクロス経路となる入力端（一方の入力端）１が入出力光導波路１４の端部に接続されている。

このような構成を有するPLC型可変分散補償器１０Ａでは、入出力光導波路１３の端部から入力された光信号は、MZI２１〜２５および可変カプラ３１〜３４を伝搬して、３dBカプラ４２の入力端１から３dBカプラ４２に入力され、３dBカプラ４２を介してループ導波路４１を右回り及び左回りに伝搬した後、３dBカプラ４２を介してその入力端１に出力される。さらに、入力端１に出力された光信号は、MZI２１〜２５および可変カプラ３１〜３４をもう一度伝搬して入出力光導波路１３の端部から出力されるようになっている。つまり、入力された光信号は多段接続したMZI２１〜２５および可変カプラ３１〜３４を２回通過して出力される。このように、PLC型可変分散補償器１０Ａは、導波路型ループミラー４０を用いて同一の回路を２回通過させる（ダブルパス化する）ことで、可変分散量を増大（倍増）させるようになっている。

次に、上記構成のPLC型可変分散補償器１０Ａの作製工程を、図４に基づいて説明する。
図４（Ａ）乃至（Ｃ）はPLC型可変分散補償器の作製手順を示す工程図である。

まず、導波路型ループミラー４０付きの多段MZI２１〜２５および可変カプラ３１〜３４を有するPLCチップ１１Ａを作製する（図４（Ａ）参照）。

次に、PLC基板１２のファイバ接続用端面側表面に補強用ガラス板１９を接着固定した上で、この補強用ガラス板１９のファイバ接続用端面を反射戻り光防止のために斜め8°に研磨する（図４（Ｂ）参照）。

次に、サーキュレータ１８を介してファイバアレイ２０とPLCチップ１１Ａ間で調芯し、ファイバアレイ２０を補強用ガラス板１９のファイバ接続用端面に接着固定する（図４（Ｃ）参照）。

次に、図５を用いて従来構成のPLC型可変分散補償器（比較例）の作製工程を説明する。なお、ここで説明するPLC型可変分散補償器は、本実施形態と同様に５つのMZIをカスケード接続した５ステージMZIを用いたもので、かつ上記従来技術のような端面貼り付け型のミラーに1/4波長板を挿入する構成のものである。

まず、導波路型ループミラー４０の無い、多段MZI２１〜２５および可変カプラ３１〜３４を有するPLCチップ７０を作製する（図５（Ａ）参照）。

次に、ガラス製等のブロック７１の端面に反射ミラー７２を作製する（図５（Ｂ）参照）。

次に、PLCチップ７０のファイバ接続用端面側表面及びミラー貼り付け用端面側表面に補強用ガラス板７３、７４を接着固定した上で、補強用ガラス板７３のファイバ接続用端面を斜め8°に、補強用ガラス板７４のミラー貼り付け用端面を垂直にそれぞれ研磨する（図５（Ｃ）参照）。

次に、ファイバ接続用端面に斜め端面を有するファイバアレイ７５を、ミラー貼り付け用端面に垂直端面を有するファイバアレイ７６をそれぞれ配して調芯し、斜め端面を有するファイバアレイ７５のみを接着固定して、垂直端面を有するファイバアレイ７６は取り除く（図５（Ｄ）参照）。

次に、斜め端面を有するファイバアレイ７５にサーキュレータ７７を接続する（図５（Ｅ）参照）。

次に、PLCチップ７０のミラー貼り付け用端面に1/4波長板７８を介して反射ミラー７２を接着する（図５（Ｆ）参照）。

図４，図５を比較すると、本実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ａでは、反射ミラーが不要であるため、端面研磨が片面で良く、従来構成では必要なミラー貼り付け用端面における垂直端面ファイバアレイの仮接続が不要になる、といった工程簡略化のメリットを有することがわかる。

次に、実際に作製した本実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ａのスペクトルを図６（Ａ）乃至（Ｃ）に示す。また、図７（Ａ）乃至（Ｃ）に、比較として端面に1/4波長板及び反射ミラーを接着する構成を適用して作製したPLC型可変分散補償器（比較例）のスペクトルを示す。

図６（Ａ）は、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時における、偏波平均透過損失を曲線１００で、群遅延スペクトル（ＧＤ）を曲線１０１でそれぞれ示す。図６（Ｂ）は、ゼロ分散（０ｐｓ／ｎｍ）の分散量に設定時における、偏波平均透過損失を曲線１０２で、群遅延スペクトル（ＧＤ）を曲線１０３でそれぞれ示す。図６（Ｃ）は、−３００ｐｓ/nmの分散量に設定時における、偏波平均透過損失を曲線１０４で、群遅延スペクトル（ＧＤ）を曲線１０５でそれぞれ示す。

また、図７（Ａ）は、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時における、偏波平均透過損失を曲線２００で、群遅延スペクトル（ＧＤ）を曲線２０１、偏波依存損失（ＰＤＬ）を曲線２０２でそれぞれ示す。図７（Ｂ）は、ゼロ分散（０ｐｓ／ｎｍ）の分散量に設定時における、偏波平均透過損失を曲線２０３で、群遅延スペクトル（ＧＤ）を曲線２０４で、偏波依存損失（ＰＤＬ）を曲線２０５でそれぞれ示す。そして、図７（Ｃ）は、−３００ｐｓ/nmの分散量に設定時における、偏波平均透過損失を曲線２０６で、群遅延スペクトル（ＧＤ）を曲線２０７で、偏波依存損失（ＰＤＬ）を曲線２０８でそれぞれ示す。

まず、図６（Ａ）乃至（Ｃ）でそれぞれ示す群遅延スペクトルより、通過帯域（約１５４５．３５ｎｍ〜１５４５．５５ｎｍ）内において群遅延の傾きが可変にできていることが確認でき、可変分散補償器として機能していることがわかる。更に、図６，図７の損失スペクトル（偏波平均透過損失のスペクトル）を比較すると、通過帯域において図６で示す本実施形態のPLC型可変分散補償器の方が図７で示す比較例よりも、損失（偏波平均透過損失）が0.55ｄＢ程度損失が低く、本実施形態のPLC型可変分散補償器の方が低損失に作製出来ていることがわかる。
つまり、比較例での反射部損失は約0.8dBである。これに対して，本実施形態の損失は、
（導波路型ループミラー４０の伝搬損失＝約0.1dB） + (3dBカプラ損失=約0.15dB)＝計約0.25dBの損失で済む。

以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○多段接続したMZI２１〜２５のうち、入射光が最後に伝搬する最終段のMZI25に、導波路型ループミラー４０が接続されているので、入出力光導波路１３の端部から入力された光信号は、多段接続したMZI２１〜２５を２回通過して出力される。このように、入力された光信号は、導波路型ループミラー４０により同一の回路を２回通過するので、可変分散量を増大（倍増）させることができる。

○上記技術のような端面貼り付け型ミラーによる反射では、ミラーによる散乱損失や貼り付け部分における放射損失により、反射部分において約0.8ｄＢの損失が生じる。これに対して、導波路型ループミラー４０を用いた本実施形態の構成では、３dBカプラ４２による約0.15ｄＢの損失、ループ導波路４１部分における伝搬損失約0.1ｄＢの計約0.25ｄＢに抑えられるので、低損失化も実現可能である。

○可変分散量の増大を、低損失でかつ低コストで実現することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ｂを、図８に基づいて説明する。

このPLC型可変分散補償器１０Ｂは、図８に示すように、全てのMZI２１〜２５の遅延線の中央部に、1/2波長板８１〜８５がそれぞれ挿入されている。各MZI２１〜２５の遅延線の中央部には、波長板挿入用のスリット９１〜９５がダイシングによって形成されている。1/2波長板８１〜８５は、スリット９１〜９５にそれぞれ挿入され、接着固定されている。

次に、図８に示す第２実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ｂの作製工程を、図９に基づいて説明する。

図９（Ａ）乃至（Ｅ）はPLC型可変分散補償器の作製手順を示す工程図である。
まず、導波路型ループミラー４０付きの多段MZI２１〜２５および可変カプラ３１〜３４を有するPLCチップ１１Ａを作製する（図９（Ａ）参照）。

次に、全てのMZI２１〜２５の遅延線の中央部に、波長板挿入用のスリット９１〜９５をダイシングによって形成する（図９（Ｂ）参照）。
次に、スリット９１〜９５に1/2波長板８１〜８５を挿入し、接着固定する（図９（Ｃ）参照）。

次に、PLC基板１２のファイバ接続用端面側表面に補強用ガラス板１９を接着固定した上で、この補強用ガラス板１９のファイバ接続用端面を反射戻り光防止のために斜め8°に研磨する（図９（Ｄ）参照）。

次に、サーキュレータ１８を介してファイバアレイ２０とPLCチップ１１Ａ間で調芯し、ファイバアレイ２０を補強用ガラス板１９のファイバ接続用端面に接着固定する（図９（Ｅ）参照）。

次に、実際に作製した第２実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ｂのスペクトルを図１０（Ａ）乃至（Ｃ）に示す。また、図７（Ａ）乃至（Ｃ）に、比較として端面に1/4波長板及び反射ミラーを接着する構成を適用して作製したPLC型可変分散補償器（比較例）のスペクトルを示す。

図１０（Ａ）は、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時における、偏波平均透過損失を曲線３００で、群遅延スペクトル（ＧＤ）を曲線３０１で、偏波依存損失（ＰＤＬ）を曲線３０２でそれぞれ示す。図１０（Ｂ）は、ゼロ分散（０ｐｓ／ｎｍ）の分散量に設定時における、偏波平均透過損失を曲線３０３で、群遅延スペクトル（ＧＤ）を曲線３０４で、偏波依存損失（ＰＤＬ）を曲線３０５でそれぞれ示す。そして、図１０（Ｃ）は、−３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時における、偏波平均透過損失を曲線３０６で、群遅延スペクトル（ＧＤ）を曲線３０７で、偏波依存損失（ＰＤＬ）を曲線３０８でそれぞれ示す。

まず、図１０（Ａ）乃至（Ｃ）でそれぞれ示す群遅延スペクトルより、通過帯域（約１５４５．３５ｎｍ〜１５４５．５５ｎｍ）内において群遅延の傾きが可変にできていることが確認でき、可変分散補償器として機能していることがわかる。また、図１０（Ａ）乃至（Ｃ）でそれぞれ示すＰＤＬスペクトルより、通過帯域において約０．５ｄＢ以下というほぼ偏波無依存な特性が得られていることがわかる。

図１０（Ａ）乃至（Ｃ）で示す本実施形態と図７（Ａ）乃至（Ｃ）で示す比較例とを比較すると、次のことがわかる。
本実施形態では、比較例よりも損失は約0.95dB増大するが，帯域内の最大ＰＤＬは、比較例の約0.75dBから、約0.3dBへと約0.35dB改善している。
損失については，比較例での反射部損失は約0.8dBである。
これに対して、本実施形態では、(ループミラー部の伝搬損失=約0.1dB) + (3dBカプラ損失=約0.15dB) + (波長板スリット損失=約0.15dB×5段×2(往復)=1.5dB)
＝計約1.75dB
の損失が発生する。

ＰＤＬについては，従来は端面のみで偏波入れ替えを行っている。これに対し，本実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ｂでは、全てのMZI２１〜２５の遅延線部に挿入した1/2波長板８１〜８５でそれぞれ偏波入れ替えを行っているため，より確実に偏波補償が出来ている。
このような構成を有する第２実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。

○全てのMZI２１〜２５の遅延線の中央部に挿入した1/2波長板８１〜８５で偏波入れ替え（TE偏波光とTM偏波光の入れ替え）を行っているため，偏波依存性を低減することができ、確実な偏波補償が可能になる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ｃを、図１１に基づいて説明する。

このPLC型可変分散補償器１０Ｃは、図１１に示すように、平面光波回路１１上の多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計（PLC型MZI）２１〜２５と、各マッハツェンダー干渉計間に接続された可変カプラ３１〜３４とを備え、各可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得るようになっている。第３実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ｃは、上記第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器１０Ａとほぼ同一の構成であるが、可変カプラ３１，３２，３３，３４を構成するMZIの位相差を０としている。また、上記第１実施形態の可変カプラ３１，３２，３３，３４を構成する各MZIは位相差がπであるため、所期状態におけるカプラ結合率は０％となる。これに対し、第３実施形態の可変カプラ３１，３２，３３，３４を構成する各MZIは位相差が０であるため、所期状態におけるカプラ結合率は１００％となる。そのため、第３実施形態に係るPLC型可変分散補償器Ｃでは、所期状態における光の伝搬状態を上記第１実施形態と同一にするために、MZI２１，MZI２２，MZI２３， MZI２４，およびMZI２５のそれぞれ長い方の遅延線が伝搬方向に対して同一方向（図１１の上方）に配置している。

第３実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の上記作用効果を奏する。
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。

・上記第各実施形態では、平面光波回路１１上の多段接続したマッハツェンダー干渉計として、５つのPLC型MZI２１〜２５をカスケード接続した５ステージMZIを用いたPLC型可変分散補償器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃについて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、３つのPLC型MZIをカスケード接続した３ステージMZIを用いたPLC型可変分散補償器にも、本発明は適用可能である。

・本発明は、平面光波回路上の多段接続したマッハツェンダー干渉計と、各マッハツェンダー干渉計間に接続された可変カプラとを備え、可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得るPLC型可変分散補償器（PLC型TDC）に広く適用可能である。

・上記第２実施形態では、図８に示すように、全てのMZI２１〜２５の遅延線の中央部に、1/2波長板８１〜８５がそれぞれ挿入されているが、本発明はこれに限定されない。複数のMZIの少なくとも一つの遅延線の中央部に1/2波長板が挿入されている構成のPLC型可変分散補償器にも本発明は適用可能である。例えば、上記第２実施形態において、MZI２１〜２５の中央にあるMZI２３の遅延線の中央部にのみ、1/2波長板を挿入したPLC型可変分散補償器にも本発明は適用可能である。

・上記第２実施形態において、全てのMZI２１〜２５の遅延線の中央部に、1/2波長板８１〜８５をそれぞれ挿入せずに、導波路型ループミラー４０のループ導波路４１の中央部に1/2波長板を挿入して偏波依存性を低減するという構成も考えられる。

本発明の第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器の概略構成を示す斜視図。導波路型ループミラーの拡大図。導波路型ループミラーの機能説明に用いた２×２MZIを示す平面図。第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器の作製手順を示す工程図。（Ａ）〜（Ｆ）は比較例の作製手順を示す工程図。（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は第１実施形態に係るPLC型可変分散補償器のスペクトルを示すグラフで、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時、ゼロ分散に設定時および−３００ｐｓ/ｎｍの分散量に設定時における偏波平均透過損失および群遅延スペクトル（ＧＤ）をそれぞれ示すグラフ。（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は比較例のスペクトルを示すグラフで、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時、ゼロ分散に設定時および−３００ｐｓ/ｎｍの分散量に設定時における偏波平均透過損失、偏波依存損失（ＰＤＬ）および群遅延スペクトル（ＧＤ）をそれぞれ示すグラフ。本発明の第２実施形態に係るPLC型可変分散補償器の概略構成を示す斜視図。（Ａ）〜（Ｆ）は第２実施形態に係るPLC型可変分散補償器の作製手順を示す工程図。（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は第２実施形態に係るPLC型可変分散補償器のスペクトルを示すグラフで、＋３００ｐｓ／ｎｍの分散量に設定時、ゼロ分散に設定時および−３００ｐｓ/ｎｍの分散量に設定時における偏波平均透過損失、偏波依存損失（ＰＤＬ）および群遅延スペクトル（ＧＤ）をそれぞれ示すグラフ。本発明の第３実施形態に係るPLC型可変分散補償器の概略構成を示す斜視図。

符号の説明

１０Ａ，１０Ｂ,１０Ｃ：PLC型可変分散補償器
１１：平面光波回路（PLC）
１１Ａ：PLCチップ
１２：PLC基板
１３，１４：入出力光導波路
１５，１６：Ｙ分岐導波路
１７：単一モードファイバ
１８：サーキュレータ
２１〜２５:マッハツェンダー干渉計（PLC型MZI ）
３１〜３４:可変カプラ
４０：導波路型ループミラー
４１：ループ導波路
４２：３dBカプラ
１：３dBカプラの入力端
８１〜８５：1/2波長板
９１〜９５：スリット

Claims

平面光波回路上の多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計と各マッハツェンダー干渉計間に接続された可変カプラとを備え、前記可変カプラの結合率を変化させて分散可変特性を得るPLC型可変分散補償器において、
前記複数のマッハツェンダー干渉計のうち、入射光が最後に伝搬する最終段のマッハツェンダー干渉計に接続された導波路型ループミラーを備え、
前記平面光波回路は、シリコン基板上に石英ガラス光導波路を形成した石英系平面光波回路であり、
前記導波路型ループミラーは、前記複数のマッハツェンダー干渉計と同一の基板上に形成され、
前記複数のマッハツェンダー干渉計は、所定の光路長差を有する２つの遅延線をそれぞれ有し、
初段と終段のマッハツェンダー干渉計の前記光路長差はΔＬであり、それ以外のマッハツェンダー干渉計の前記光路長差は２ΔＬであり、
前記複数のマッハツェンダー干渉計の数は、５つ以上であることを特徴とするPLC型可変分散補償器。
前記導波路型ループミラーは、２入力×２出力型３dBカプラと、前記３dBカプラの２つの出力端をループ状に接続したループ導波路とを有し、
前記３dBカプラの２つの入力端のうち、ループ導波路を一方向に伝搬する光に対してクロス経路となる一方の入力端が前記最終段のマッハツェンダー干渉計に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のPLC型可変分散補償器。
前記最終段のマッハツェンダー干渉計はＹ分岐導波路で第１の入出力光導波路の一端と接続され、該第１の入出力光導波路の他端に、前記３dBカプラの前記一方の入力端が接続されていることを特徴とする請求項２に記載のPLC型可変分散補償器。
前記多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計のうち、入射光が最初に伝搬する第１段のマッハツェンダー干渉計とＹ分岐導波路で接続された第２の入出力光導波路を備え、
前記第２の入出力光導波路端には、単一モードファイバを介してサーキュレータが接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のPLC型可変分散補償器
前記多段接続した複数のマッハツェンダー干渉計の各マッハツェンダー干渉計間は、位相差πまたは０のマッハツェンダー干渉計の遅延線上に薄膜ヒータを架して構成した可変カプラでそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のPLC型可変分散補償器。
前記複数のマッハツェンダー干渉計は、所定の光路長差を有する２つの遅延線をそれぞれ有し、
前記複数のマッハツェンダー干渉計の少なくとも一つの前記遅延線の中央部に、１／２波長板が挿入されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のPLC型可変分散補償器。
前記複数のマッハツェンダー干渉計は、所定の光路長差を有する２つの遅延線をそれぞれ有し、
前記複数のマッハツェンダー干渉計全ての前記遅延線の中央部に、１／２波長板がそれぞれ挿入されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載のPLC型可変分散補償器。