偏振无关波导型干涉光路制造技术

本发明专利技术提供一种偏振无关波导型干涉光路。其中一种实施方式是在具备制作于各个基板上的两个耦合器（７２２、７２４）以及连接上述两个耦合器的两个臂波导（７０６、７０８）的马赫－曾德干涉仪光路（７００），在该马赫－曾德干涉仪光路（７００）中，将水平偏振光变换为垂直偏振光且将垂直偏振光变换为水平偏振光的偏振旋转器（７３２）被设置于将两个臂波导各自的光路程一分为二的槽内，对两个臂波导中的至少一个进行局部激光照射等来调节双折射率，使得对于两个臂波导各自将双折射率沿着光信号的传输方向进行线积分而得到的值的差除以使用光波长而得到的值为２ｍ－０．２至２ｍ＋０．２，其中，ｍ为包括０的整数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种偏振无关波导型干涉光路，抑制偏振相关性以及与偏振有关的温度相关性。
技术介绍
由于对光通信的长距离、大容量的进一步要求，波分多路复用通信成为重要的技术。作为该波分多路复用通信系统必不可少的设备，有合分波器，该合分波器用于根据波长来对光信号进行合成分离。例如，作为简单的合分波器，有使用了光波导的马赫-曾德干涉仪光路(以下称为MZI)(例如，参照非专利文件1)。 图1示出该MZI的概略图。MZI 100具备两个耦合器122、124、连接两个耦合器的臂波导106、108。耦合器122具备两个输入波导102、104，耦合器124具备两个输出波导110、112。 以下，对马赫-曾德干涉仪的工作原理及其偏振相关性进行说明。 MZI 100中，将从输入I1(输入波导102)到输出O1(输出波导110)的通路定义为直通通路(Through Path)，将从输入I1(输入波导104)到输出O2(输出波导112)的通路定义为交叉通路(CrossPath)。这时，根据公知的干涉原理，能够将各通路的光输出(Othrough、Ocross)记载为如下(在此，设耦合器的耦合率为50％)。 其中，I0表示输入光的光强度，n表示有效折射率，ΔL表示两个臂波导的长度差，λ表示使用波长。 根据式(1)，直通通路在满足nΔL＝λm(m为整数)的信号波长处，根据式(2)，交叉通路在满足 (m为整数) 的信号波长处，光信号周期性地消光并向另一方的通路输出，从而实现合波分波器的功能。 作为使用于这种设备的光波导的制作方法，例如有如下方法。 使用火焰水解法在硅基板上依次沉积以SiO2为主体的下部下包层以及在SiO2中添加了GeO2的芯体层。接着，使用反应性离子蚀刻对芯体层进行图案成形。再次使用火焰水解法，沉积上包层来制作埋入型光波导。 通常，这样的光波导由于芯体的形状、基板与包层的热膨胀系数不同而产生的应力，从而会具有双折射率。即、具有垂直于基板的偏振方向的TM偏振波与具有平行于基板的偏振方向的TE偏振波的有效折射率(nTE，nTM)各不相同。在此，偏振相关的光路程差Δ(BL)由下式得出。 Δ(BL)＝∫Bdl1-∫Bdl2(3) 其中，l1、l2分别是沿着两个臂波导的线坐标。另外， ∫Bdl1与∫Bdl2 是沿着臂波导的双折射率的线积分。 由于偏振相关的光路程差Δ(BL)为有限的值，所以在所消光的波长上产生偏振相关性。这种偏振相关性是产生偏振相关损耗(PDL)和偏振相关频率差(PDf)的主要原因，导致信号质量大幅劣化。 作为解决该偏振相关性的方法，已知有以下几种。 (现有技术的第一例) 一种马赫-曾德干涉仪光路将相当于使用波长的1/2的半波长板，以主轴从基板面的水平方向(或法线方向)起倾斜45度的方式插入到连接两个臂波导的中心的直线上。 图2示出现有技术的第一例的MZI的概略图。MZI 200具备两个耦合器222、224、连接两个耦合器的臂波导206、208。MZI200还具备半波长板232，该半波长板232被配置成将臂波导206、208的光路程一分为二。另外，耦合器222具备两个输入波导202、204，耦合器224具备两个输出波导210、212。 在MZI 200中，光信号到半波长板232的臂波导206、208的一半距离为止以TE偏振波(或TM偏振波)进行传播，在半波长板232上从TE偏振波偏振变换为TM偏振波(或从TM偏振波偏振变换为TE偏振波)。然后，在臂波导206、208剩下的一半距离中以TM偏振波(或TE偏振波)传播。从TE偏振波(或TM偏振波)偏振变换为TM偏振波(或TE偏振波)的光信号的光路程差均为 从而能够消除偏振相关的光路程差Δ(BL)。 (现有技术的第二例) 一种马赫-曾德干涉仪光路(参照专利文件1)将偏振相关的光路程差Δ(BL)设为使用光波长的整数倍(包括0)。这是由于在马赫-曾德干涉仪中无法识别使用波长λ的整数倍的相位差，因此，转而关注TM偏振波的干涉条件与TE偏振波的干涉条件看起来一致这一点，将偏振相关的光路程差Δ(BL)设为波长的整数倍(包括0)。 专利技术要解决的问题 然而，上述马赫-曾德干涉仪光路(以下称为MZI)存在以下问题。 现有技术的第一例是以使用半波长板将TE偏振波完全偏振变换为TM偏振波(或将TM偏振波完全偏振变换为TE偏振波)为前提。然而，由于制作误差，半波长板的膜厚会与所期望的厚度有偏差，因此与设计波长不一致。其结果是，TE偏振波不会完全偏振变换成TM偏振波，其中一部分仍作为TE偏振波残留下来。在使用那样的半波长板的情况下，在现有技术的第一例中，以TE偏振波入射且未被偏振变换而原样传播的TE偏振波的光路程差为nTEΔL。即，未达到与偏振无关地使光路程差为 的目的，因此导致在消光频率上产生偏振相关性。 例如，在将消光波长的频率间隔(周期)定义为FSR(Frequency Spectral Range)、将偏振相关的消光波长的差的最大值定义为PDf(Polarization Dependent Frequency)的情况下，FSR为10GHz的现有技术的第一例的马赫-曾德干涉仪光路中，该PDf直通通路和交叉通路都为0.4GHz。为了避免信号质量的劣化，要求该PDf为FSR的百分之一以下，以现有技术难以满足规格。 现有技术的第二例中的问题是，PDf具有较大的双折射率相关性。其结果是，要满足PDf为FSR的百分之一非常困难，并且对于温度相关性也有较大的PDf变化。下面关于该双折射率相关性进行简单说明。 直通通路中的TE偏振波以及TM偏振波的消光频率 fTEth以及fTMth 满足下式 在此，m表示次数，FSRTE表示TE偏振波的FSR，FSRTM表示TM偏振波的FSR，c表示光速。根据以上两式，PDf能够变形为下式。 在此， B＝nTE-nTM 当将有效折射率设为1.45且将消光频率设为193THz时，根据上式，对于双折射率的PDf的变化量为133×1012。这意味着当双折射率仅变化0.1×10-4时，PDf的变化大到1.33GHz，可知PDf具有很大的双折射率相关性。由此，需要高精度地调节双折射率，因此，要满足PDf为FSR的100分之1非常困难。 另一方面，由于因环境温度而产生的基板与包层的热膨胀系数的差异、粘结光路的放热基板与光路基板的热膨胀系数的差异，因此施加于波导的内部应力发生变化。其结果是，因为通过光弹性效应而双折射率的值变化，所以导致PDf因环境温度而发生变化。 例如，使用现有技术的第二例的问题在于调节双折射率使PDf达到0.33GHz且FSR为10GHz的马赫-曾德干涉仪中，在使环境温度从-10℃变化到80℃的情况下，PDf的变化大到6GHz。 本专利技术是鉴于以上问题完成，其目的在于提供一种偏振无关波导型干涉光路，抑制透过光谱的偏振相关性以及与偏振有关的温度相关性。 专利文献1日本特公平6-60982号公报 专利文献2日本特许第3703013号公报 专利文献3国际公开第01/059495本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光信号处理器，其特征在于，在具备制作于各个基板上的两个耦合器以及连接上述两个耦合器的两个臂波导的马赫－曾德干涉仪光路中，将水平偏振光变换为垂直偏振光且将垂直偏振光变换为水平偏振光的偏振旋转器被设置于将上述两个臂波导各自的光路程一分为二的槽内，对于上述两个臂波导各自将双折射率沿着光信号的传输方向进行线积分而得到的值的差除以使用光波长而得到的值为２ｍ－０．２至２ｍ＋０．２，其中，ｍ为包括０的整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：桥诘泰彰，小熊学，才田隆志，神德正树，水野隆之，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]