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公開番号2024043453
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-29
出願番号2022197457
出願日2022-12-09
発明の名称光集積回路及び光トランシーバ
出願人京セラ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02B 6/126 20060101AFI20240322BHJP(光学)
要約【課題】偏波が特定されない入力に対して、性能良く波長分離を実施できる光集積回路及び光トランシーバを提供する。
【解決手段】光集積回路200は、複数の偏波を含む電磁波から各偏波を分離する機能、又は、複数の偏波を含む電磁波から各偏波を分離した後で少なくとも一部の偏波を回転させる機能を有する第1素子82と、電磁波に含まれる複数の波長の成分を各波長の成分に分離する機能を有する第2素子83とを備える。第1素子82と第2素子83とが縦続的に接続されている。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
複数の偏波を含む電磁波から各偏波を分離する機能、又は、複数の偏波を含む電磁波から各偏波を分離した後で少なくとも一部の偏波を回転させる機能を有する第１素子と、電磁波に含まれる複数の波長の成分を各波長の成分に分離する機能を有する第２素子とを備え、前記第１素子と前記第２素子とが縦続的に接続されている、光集積回路。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記第１素子は、第１導波路と第２導波路とを有する、請求項１に記載の光集積回路。
【請求項３】
前記第１導波路と前記第２導波路とは、平行に並んで位置する、請求項２に記載の光集積回路。
【請求項４】
前記第１導波路及び前記第２導波路のうち少なくとも一方の断面は線対称でない、請求項２に記載の光集積回路。
【請求項５】
前記第１素子と前記第２素子との間、又は、前記第２素子に含まれる導波路は、曲線部を含む、請求項２に記載の光集積回路。
【請求項６】
前記第１素子と前記第２素子との間、又は、前記第２素子に含まれる導波路は、少なくとも一部において凸型の形状を有する、請求項２に記載の光集積回路。
【請求項７】
前記第１素子と前記第２素子との間、又は、前記第２素子に含まれる導波路は、前記凸型の形状を有する部分と、矩形の形状を有する部分と、前記凸型の形状と前記矩形の形状とを滑らかに変形させるように接続する部分とを有する、請求項６に記載の光集積回路。
【請求項８】
前記第１素子と前記第２素子との間に挿入されている偏光子を備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載の光集積回路。
【請求項９】
シリコンフォトニクスの技術によって形成されている、請求項１から７までのいずれか一項に記載の光集積回路。
【請求項１０】
光検出器を備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載の光集積回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光集積回路及び光トランシーバに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
有効波長帯域を拡大できる波長合分波素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１９４０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている構成において、偏波が特定されていない入力に対して波長分離の性能が維持されない。
【０００５】
本開示は、偏波が特定されない入力に対して、性能良く波長分離を実施できる光集積回路及び光トランシーバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る光集積回路は、第１素子と、第２素子とを備える。前記第１素子は、複数の偏波を含む電磁波から各偏波を分離する機能、又は、複数の偏波を含む電磁波から各偏波を分離した後で少なくとも一部の偏波を回転させる機能を有する。前記第２素子は、電磁波に含まれる複数の波長の成分を各波長の成分に分離する機能を有する。前記第１素子と前記第２素子とは縦続的に接続されている。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る光トランシーバは、前記光集積回路を備えてよい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一実施形態に係る光集積回路及び光トランシーバによれば、偏波が特定されない入力に対して、性能良く波長分離が実施され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
一実施形態に係る光集積回路の構成例を示すブロック図である。
入力部としてエッジカプラを有する場合の光集積回路の構成例を示すブロック図である。
入力部として二次元グレーティングカプラを有する場合の光集積回路の構成例を示すブロック図である。
図２の構成例において遅延器を更に備える場合の光集積回路の構成例を示すブロック図である。
図４の構成例において偏光スプリッタローテータを偏光スプリッタに置き換えた場合の光集積回路の構成例を示すブロック図である。
図４の構成例においてフォトダイオードの前に接続される遅延器を可変減衰器に置き換えた場合の光集積回路の構成例を示すブロック図である。
図６の構成例においてフォトダイオードの前に接続される可変減衰器とフォトダイオードとの間に遅延器を更に備える場合の光集積回路の構成例を示すブロック図である。
一実施形態に係る光集積回路の構成例を示すブロック図である。
一実施形態に係る偏光スプリッタローテータの構成例を示す平面図である。
図９のＢ－Ｂ断面図である。
図９のＣ－Ｃ断面図である。
図９のＤ－Ｄ断面図である。
図９のＥ－Ｅ断面図である。
図９のＦ－Ｆ断面図である。
一実施形態に係る偏光スプリッタローテータの出力特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。
一実施形態に係る偏光スプリッタローテータの出力特性の実測結果の一例を示すグラフである。
一実施形態に係る分波器の構成例を示すブロック図である。
分波器の損失特性の実測結果の一例を示すグラフである。
ストリップ型導波路の一例を示す断面図である。
リブ型導波路の一例を示す断面図である。
図１７の分波器の波長合分波素子及びポートの配置例を示す図である。
波長合分波素子の導波路の配置例を示す図である。
リブ型導波路を伝搬する電磁波の各偏波の成分の損失の大きさの実測結果の一例を示すグラフである。
偏光スプリッタローテータで分離したＴＥモードの偏波について、さらに分波器によって分離した波長がλ１の成分の実測結果の一例を示すグラフである。
偏光スプリッタローテータで分離したＴＥモードの偏波について、さらに分波器によって分離した波長がλ３の成分の実測結果の一例を示すグラフである。
偏光スプリッタローテータで分離したＴＥモードの偏波について、さらに分波器によって分離した波長がλ４の成分の実測結果の一例を示すグラフである。
偏光スプリッタローテータで分離したＴＥモードの偏波について、さらに分波器によって分離した波長がλ２の成分の実測結果の一例を示すグラフである。
偏光スプリッタローテータで分離したＴＭモードの偏波について、さらに分波器によって分離した波長がλ１の成分の実測結果の一例を示すグラフである。
偏光スプリッタローテータで分離したＴＭモードの偏波について、さらに分波器によって分離した波長がλ３の成分の実測結果の一例を示すグラフである。
偏光スプリッタローテータで分離したＴＭモードの偏波について、さらに分波器によって分離した波長がλ４の成分の実測結果の一例を示すグラフである。
偏光スプリッタローテータで分離したＴＭモードの偏波について、さらに分波器によって分離した波長がλ２の成分の実測結果の一例を示すグラフである。
図８の光集積回路において偏光スプリッタローテータを偏光スプリッタに置き換えた構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
データセンター内の光通信において、デジタルシグナルプロセッサが簡便かつ低消費電力であることから、直接変調直接検波方式が広く用いられている。一方で、データセンター内光通信のトラフィック増大に伴い、より高密度なデータ伝送が求められており、シリコンを用いた光集積回路、特に小型の波長多重光回路を有する光トランシーバが検討されている。この中で、シリコンによって実現される波長多重光回路として、直列マッハツェンダー型干渉系又はアレイ導波路型グレーティングなどが用いられ得る。これらの波長多重光回路は、いずれも光の偏波によって特性が大きく変化するという特徴を有する。一方で、データセンター内の既設の光ファイバ網はシングルモード光ファイバが広く用いられている。しかし、この光ファイバは偏波保持特性を有していない。したがって、配線の曲げ部分又は接続部分を光が通過するたびに光の偏波がランダムに変化する。そこで、どのような偏波に対しても光集積回路の特性が均一になるように、光集積回路が設計される必要がある。どのような偏波に対しても特性が均一になる光集積回路は、光回路の前段に偏光スプリッタローテータを設け、入射した光をＴＥ（Transverse Electric）成分とＴＭ（Transverse Magnetic）成分とに分離し、それぞれを別々の波長多重光回路に入射させ、波長多重光回路の出力をフォトダイオードで受光し、各偏波成分に対応するフォトダイオードの出力の和を検出することによって実現される。
（【００１１】以降は省略されています）

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