专利名称：光学混合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光学通信系统的光学混合器(mixer)，尤其涉及用于对波导彼此 相交时发生的损耗进行补偿的技术。本申请基于2009年7月21日提交的日本专利申请No. 2009-170177并要求其优 先权，该申请的内容通过引用方式结合于此。
背景技术：
随着光学通信系统的传输速率增加，人们正在积极考虑能够实现更高容量、更高 效率和更快速通信的通信系统(例如JP 2008-193555A)。在这些通信系统中，DP-QPSK (双 偏振四相相移键控)已被用作100GE传输设备的关注对象。图1是图示了 90°混合干涉仪(hybrid interferometer) 一种示例的示意图，该 干涉仪是用于光学通信系统的一种普通的光学混合器。如图1所示，该示例中的90°混合干涉仪具有这样的特征对于从两个光学耦合 器120中的上部光学耦合器输出、并与光学耦合器130b相连的波导，其光程长度与该干涉 仪中被输入TE信号的另一波导相比，偏移了 π/2。此外，该90°混合干涉仪还具有这样的 特征从光学耦合器IlOa输出、并与光学耦合器130a和130b相连的波导，其长度相同。对 于处理TM信号的干涉仪也是如此，从光学耦合器120输出、并与光学耦合器130c相连的波 导，其光程长度被构造成与该干涉仪中被输入TM信号的另一波导相比，偏移了 π/2。这里， 从光学耦合器120输出并向光学耦合器130a输入的波导被构造成与从光学耦合器IlOa输 出并与光学耦合器130b相连的波导在波导交叉点140处相交。对于处理TM信号的干涉仪 也是如此。在使用如上所述构造的90°混合干涉仪的情况下，当接收到DP-QPSK信号时， 100GE通过AD转换将90°混合干涉仪的输出以及来自该90°混合干涉仪的八个PD输出转 换成数字信号。信号光被分成两个部分TE信号和TM信号，这两个部分被彼此独立地输入 到该90°混合干涉仪中，并被使得与本地光进行干涉。存在这样的特征通过对这些数字 信号执行DSP处理，在不使用任何色散补偿光纤的情况下，就可以对由波长色散或偏振模 色散而产生的信号劣化进行补偿。对于100GE方案，对于各种MSA的讨论还在进行中。一种这样的示例是接收模 块的MSA实现方案，正在进行研究以将偏振分束器、90°混合干涉仪、八个PD和TIA引入 75mmX 35mm的小壳体中。上述90°混合干涉仪需要两种波导从光学耦合器IlOa连接到光学耦合器130a 的波导、以及从光学耦合器IlOa连接到光学耦合器130b的波导，它们的臂长度相等；以及 从光学耦合器120连接到光学耦合器130b的波导，它的臂长有π/2的差异。此外，对于PD 输出，在由光学耦合器IlOa分支并输出的TE信号的波导与从光学耦合器120输出的本地 光的波导相交处，以及由光学耦合器IlOb分支并输出的TM信号的波导与从光学耦合器120 输出的本地光的波导相交处，存在波导交叉点140。在波导彼此相交的地方存在这些波导交叉点140时，在组成干涉仪的这些波导之一中会发生交叉损耗，这可能造成消光比的劣化。 交叉波导中发生的损耗通常在0. 1至0. 2dB量级。当光在一个臂上减小0. 2dB时，干涉仪 的消光比会劣化至最大13. 5dB的量级。为了避免这种劣化并给干涉仪维持高的消光比，就 需要进行设定以使两个臂上的损耗值相等。这里考虑了这样一种技术给不同光程长度的两个波导之一设置光程长度/损耗 调节装置，以补偿由光程长度差异所产生的损耗(例如JP 2002-122895A)。不过，通过给不同光程长度的两个波导之一设置光程长度/损耗调节装置来补偿 光程长度差异所产生的损耗这样的技术能够补偿由光程长度差异所造成的损耗，但是存在 这样的问题由波导彼此交叉所造成的上述损耗不能得到补偿。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种光学混合器，该混合器能够对波导彼此相交时发生 的损耗进行补偿。为了实现上述目的，本发明提供了一种光学混合器，包括第一光学耦合器，其接 收信号光，将所述信号光分支，并输出第一信号光和第二信号光；第二光学耦合器，其接收 本地光，将所述本地光分支，并输出第一本地光和第二本地光；第三光学耦合器，其将从所 述第一光学耦合器输出的第一信号光与从所述第二光学耦合器输出的第一本地光耦合，并 输出经耦合的光；第四光学耦合器，其将从所述第一光学耦合器输出的第二信号光与从所 述第二光学耦合器输出的第二本地光耦合，并输出经耦合的光；所述第一信号光和所述第 二信号光的波导长度以及所述第一本地光和所述第二本地光的波导长度中的至少一个波 导长度比其它波导长度长η/2或短π/2，从所述第一光学耦合器到所述第四光学耦合器 的波导与从所述第二光学耦合器到所述第三光学耦合器的波导相交，其中，从所述第一光 学耦合器到所述第三光学耦合器的波导和从所述第二光学耦合器到所述第四光学耦合器 的波导各自设有损耗补偿装置，所述损耗补偿装置用于对从所述第一光学耦合器到所述第 四光学耦合器的波导与从所述第二光学耦合器到所述第三光学耦合器的波导交叉时发生 的损耗进行补偿。本发明采用的光学混合器构造具有彼此交叉的两个波导，其中，彼此不交叉的波 导包含损耗补偿装置，用于对两个波导彼此交叉时发生的损耗进行补偿，从而能够在具有 彼此交叉的两个波导的光学混合器中对这些波导彼此交叉时发生的损耗进行补偿并实现 高的消光比。这使得能够以高的消光比实现高质量的DP-QPSK解调处理。根据下文参考附图进行的说明，可以了解本发明上述的以及其他的目的、特征和 优点，附示了本发明的示例。
图1是图示了 90°混合干涉仪一种示例的示意图，该90°混合干涉仪是用于光学 通信系统的一种普通的光学混合器；以及图2是图示了本发明的光学混合器的一种示例性实施例的示意图。
具体实施例方式下面将参考附图对本发明的示例性实施例进行说明。图2是图示了本发明的光学混合器一种示例性实施例的示意图。如图2所示，这种示例性实施例是通过包含下述部件而构造的90°混合干涉仪 光学耦合器10a、10b、20a和20b，以及光学耦合器30a至30d，这些光学耦合器在输入的TE 信号、本地光和TM信号的波导上设置在两级中；损耗补偿交叉波导50a至50d，它们作为损耗 补偿装置，设置在光学耦合器10a、10b、20a和20b与光学耦合器30a至30d之间的波导上。光学耦合器IOa是第一光学耦合器，构成等臂长MZI干涉仪，接收作为信号光的TE 信号，将所输入的TE信号分支，并输出第一 TE信号和第二 TE信号。 光学耦合器IOb是第一光学耦合器，构成等臂长MZI干涉仪，接收作为信号光的TM 信号，将所输入的TM信号分支，并输出第一 TM信号和第二 TM信号。光学耦合器20a和20b是第二光学耦合器，接收本地光，将所输入的本地光分支， 并分别输出第一本地光和第二本地光。光学耦合器20a和20b由非对称MZI组成，该非对 称MZI的一个臂长比另一者长五丨1.损耗补偿交叉波导50a设在从光学耦合器IOa输出的第一 TE信号的波导上，即， 设在从光学耦合器IOa到光学耦合器30a的波导上。损耗补偿交叉波导50b设在从光学耦合器20a输出的第二本地光的波导上，即，设 在从光学耦合器20a到光学耦合器30b的波导上。损耗补偿交叉波导50c设在从光学耦合器20b输出的第二本地光的波导上，即，设 在从光学耦合器20b到光学耦合器30c的波导上。损耗补偿交叉波导50d设在从光学耦合器IOb输出的第一 TM信号的波导上，即， 设在从光学耦合器IOb到光学耦合器30d的波导上。光学耦合器30a是第三光学耦合器，将从光学耦合器IOa输出的第一 TE信号与从 光学耦合器20a输出的第一本地光耦合，并将耦合信号向PD输出端口输出。光学耦合器30b是第四光学耦合器，将从光学耦合器IOa输出的第二 TE信号与从 光学耦合器20a输出的第二本地光耦合，并将耦合信号向该PD输出端口输出。光学耦合器30c是第四光学耦合器，将从光学耦合器IOb输出的第二 TM信号与从 光学耦合器20b输出的第二本地光耦合，并将耦合信号向该PD输出端口输出。光学耦合器30d是第三光学耦合器，将从光学耦合器IOb输出的第一 TM信号与从 光学耦合器20b输出的第一本地光耦合，并将耦合信号向该PD输出端口输出。此外，在从光学耦合器IOa输出的第二 TE信号的波导(即从光学耦合器IOa到光 学耦合器30b的波导)与从光学耦合器20a输出的第一本地光的波导(即从光学耦合器 20a到光学耦合器30a的波导)彼此相交的地方还有波导交叉点40。此外，在从光学耦合 器IOb输出的第二 TM信号的波导(即从光学耦合器IOb到光学耦合器30c的波导)与从光 学耦合器20b输出的第一本地光的波导(即从光学耦合器20b到光学耦合器30d的波导) 彼此相交的地方还有波导交叉点40。下面将对如上所述构造的90°混合干涉仪的操作进行说明。信号光通过设在外部的偏振分束器而被分成TE信号和TM信号两个部分，这两个 部分被彼此独立地输入到该90°混合干涉仪，本地光也被输入。
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TE信号被输入到光学耦合器10a，光学耦合器IOa将所输入的TE信号分支，并输 出第一 TE信号和第二 TE信号。从光学耦合器IOa输出的第一 TE信号被输入到光学耦合 器30a，从光学耦合器IOa输出的第二 TE信号被输入到光学耦合器30b。输入到光学耦合 器30a的第一 TE信号和输入到光学耦合器30b的第二 TE信号是彼此同相的，因为光学耦 合器IOa组成等臂长MZI干涉仪。TM信号被输入到光学耦合器10b，光学耦合器IOb将所输入的TM信号分支，并输 出第一 TM信号和第二 TM信号。从光学耦合器IOb输出的第一 TM信号被输入到光学耦合 器30d，从光学耦合器IOb输出的第二 TM信号被输入到光学耦合器30c。输入到光学耦合 器30d的第一 TM信号和输入到光学耦合器30c的第二 TM信号是彼此同相的，因为光学耦 合器IOb组成等臂长MZI干涉仪。本地光被分支成两个部分，这两个部分分别被输入到光学耦合器20a和20b。光学 耦合器20a和20b将所输入的本地光分支，输出第一本地光和第二本地光，并将经过分支的 本地光分别输入到光学耦合器30a至30d。由于从光学耦合器20a到光学耦合器30b的波 导长度比从光学耦合器20a到光学耦合器30a的波导长度长π /2，所以从光学耦合器20a 输出并被输入到光学耦合器30b的第二本地光与从光学耦合器20a输出并被输入到光学耦 合器30a的第一本地光相比，相位偏移了 π/2。此外，由于从光学耦合器20b到光学耦合器 30c的波导长度比从光学耦合器20b到光学耦合器30d的波导长度长π /2，所以从光学耦 合器20b输出并被输入到光学耦合器30c的第二本地光与从光学耦合器20b输出并被输入 到光学耦合器30d的第一本地光相比，相位偏移了 π /2。这里，从光学耦合器IOa输出的第二 TE信号的波导(即从光学耦合器IOa到光学 耦合器30b的波导)与从光学耦合器20a输出的第一本地光的波导(即从光学耦合器20a 到光学耦合器30a的波导)相交，从光学耦合器IOb输出的第二 TM信号的波导(即从光学 耦合器IOb到光学耦合器30c的波导)与从光学耦合器20b输出的第一本地光的波导(即 从光学耦合器20b到光学耦合器30d的波导)相交，造成了波导交叉点40 ；如果不采取措 施，则在组成该干涉仪的这些波导之一中会发生交叉损耗，这可能造成消光比的劣化。因此，在这种示例性实施例中，从光学耦合器IOa输出的第一 TE信号的波导(即 从光学耦合器IOa到光学耦合器30a的波导)、从光学耦合器20a输出的第二本地光的波导 (即从光学耦合器20a到光学耦合器30b的波导)、从光学耦合器20b输出的第二本地光的 波导(即从光学耦合器20b到光学耦合器30c的波导)以及从光学耦合器IOb输出的第一 TM信号的波导(即从光学耦合器IOb到光学耦合器30d的波导)分别设有损耗补偿交叉波 导50a至50d。损耗补偿交叉波导50a和50b与从光学耦合器IOa输出的第一 TE信号的 波导(即从光学耦合器IOa到光学耦合器30a的波导)以及从光学耦合器20a输出的第二 本地光的波导(即从光学耦合器20a到光学耦合器30b的波导)以与下述角度相同的角相 交所述角度是从光学耦合器IOa输出的第二 TE信号的波导(即从光学耦合器IOa到光学 耦合器30b的波导)与从光学耦合器20a输出的第一本地光的波导(即从光学耦合器20a 到光学耦合器30a的波导)之间的交叉角度。这样，在组成干涉仪的两个波导(从光学耦 合器IOa输出的TE信号的波导，以及从光学耦合器20a输出的本地光的波导)上发生相同 的交叉损耗，从而可以实现高的消光比。此外，损耗补偿交叉波导50c和50d与从光学耦合 器20b输出的第二本地光的波导(即从光学耦合器20b到光学耦合器30c的波导)以及从光学耦合器IOb输出的第一 TM信号的波导(即从光学耦合器IOb到光学耦合器30d的波 导)以与下述角度相同的角相交所述角度是从光学耦合器IOb输出的第二 TM信号的波导 (即从光学耦合器IOb到光学耦合器30c的波导)与从光学耦合器20b输出的第一本地光 的波导(即从光学耦合器20b到光学耦合器30d的波导)之间的交叉角度。这样，在组成 干涉仪的两个波导(从光学耦合器IOb输出的TM信号的波导，以及从光学耦合器20b输出 的本地光的波导)上发生相同的交叉损耗，从而可以实现高的消光比。随后，从光学耦合器IOa输出的第一 TE信号和从光学耦合器20a输出的第一本地 光由光学耦合器30a耦合，并被输出到PD输出端口。此外，从光学耦合器IOa输出的第二 TE信号和从光学耦合器20a输出的第二本地 光由光学耦合器30b耦合，并被输出到PD输出端口。 此外，从光学耦合器IOb输出的第二 TM信号和从光学耦合器20b输出的第二本地 光由光学耦合器30c耦合，并被输出到PD输出端口。此外，从光学耦合器IOb输出的第一 TM信号和从光学耦合器20b输出的第一本地 光由光学耦合器30d耦合，并被输出到PD输出端口。这样，在这种示例性实施例中，在从光学耦合器IOa输出的第二 TE信号的波导与 从光学耦合器20a输出的第一本地光的波导相交的地方存在波导交叉点40，在从光学耦合 器IOb输出的第二 TM信号的波导与从光学耦合器20b输出的第一本地光的波导相交的地 方也存在波导交叉点40 ；但是由于从光学耦合器IOa输出的第一 TE信号的波导、从光学耦 合器20a输出的第二本地光的波导、从光学耦合器20b输出的第二本地光的波导以及从光 学耦合器IOb输出的第一 TM信号的波导分别设有损耗补偿交叉波导50a至50d，所以这种 90°混合干涉仪(其中，两个波导彼此交叉)能够对波导彼此交叉时发生的损耗进行补偿， 并实现高的消光比。这种示例性实施例中已经描述了 90°混合干涉仪作为光学混合器的示例，但是对 于引入了交叉点的干涉仪，本发明的光学混合器也同样有效。尽管已经用具体术语描述了本发明的优选实施例，但是这些描述仅仅是为了举例 说明的目的；应当明白，在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，可以进行各种变更 和改动。
权利要求
一种光学混合器，包括第一光学耦合器，其接收信号光，将所述信号光分支，并输出第一信号光和第二信号光；第二光学耦合器，其接收本地光，将所述本地光分支，并输出第一本地光和第二本地光；第三光学耦合器，其将从所述第一光学耦合器输出的第一信号光与从所述第二光学耦合器输出的第一本地光耦合，并输出经耦合的光；以及第四光学耦合器，其将从所述第一光学耦合器输出的第二信号光与从所述第二光学耦合器输出的第二本地光耦合，并输出经耦合的光，所述第一信号光和所述第二信号光的波导长度以及所述第一本地光和所述第二本地光的波导长度中的至少一个波导长度比其它波导长度长π/2或短π/2，从所述第一光学耦合器到所述第四光学耦合器的波导与从所述第二光学耦合器到所述第三光学耦合器的波导相交，其中，从所述第一光学耦合器到所述第三光学耦合器的波导和从所述第二光学耦合器到所述第四光学耦合器的波导各自设有损耗补偿装置，所述损耗补偿装置用于对从所述第一光学耦合器到所述第四光学耦合器的波导与从所述第二光学耦合器到所述第三光学耦合器的波导交叉时发生的损耗进行补偿。
2.根据权利要求1所述的光学混合器，其中，所述损耗补偿装置各自与从所述第一光 学耦合器到所述第三光学耦合器的波导和从所述第二光学耦合器到所述第四光学耦合器 的波导以与下述角度相等的角相交所述角度是从所述第一光学耦合器到所述第四光学耦 合器的波导与从所述第二光学耦合器到所述第三光学耦合器的波导之间的交叉角度。
全文摘要
本发明涉及光学混合器。当从第一光学耦合器输出的第二信号光的波导与从第二光学耦合器输出的第一本地光的波导相交时，从第一光学耦合器输出的第一信号光的波导和从第二光学耦合器输出的第二本地光的波导各自设有损耗补偿交叉波导，该损耗补偿交叉波导对从第一光学耦合器输出的第二信号光的波导与从第二光学耦合器输出的第一本地光的波导相交所发生的损耗进行补偿。
文档编号G02F1/35GK101963734SQ201010235628
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者山崎裕幸 申请人:日本电气株式会社