[實用新型]平面型光波回路

有效

• 申請號: 201220299782.X
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN202693841U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 那須悠介;笠原亮一;小川育生;鈴木賢哉;海老澤文博
• 申請（專利權）人: 日本電信電話株式會社;NTT電子股份有限公司
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/255
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 許海蘭

技術領域

本實用新型涉及與發光元件或受光元件一起集成而構成光收發機的平面型光波回路。

背景技術

隨著光通信技術的發展，光學部件的開發變得日益重要。特別是，光收發器的傳輸速度及反應速度的高速化在被研究，通信容量不斷擴大。一般的收發機由用光半導體所制作的發光元件或受光元件和輸出用或輸入用的光纖構成，它們介由透鏡而光耦合。例如，對于光接收器，從輸入側的光纖出射的光通過透鏡而成像至受光元件，直接進行檢波（強度檢波）。

轉而關注光傳輸系統中的調制解調處理技術，使用相位調制方式的信號傳輸被廣泛實用化。相移健控（PSK）方式是一種通過調制光的相位來傳輸信號的方式，通過調制的多值化，與以往相比傳輸容量得以飛躍性的擴大。

為了接收這樣的PSK信號，需要對光的相位進行檢波。受光元件能夠對信號光的強度進行檢波，但是無法對光的相位進行檢波。因此，需要將光的相位變換為光強度的手段。關于此，有通過使用光的干涉對相位差進行檢波等方法。通過使信號光與其他的光（參考光）相干涉并由受光元件對該干涉光的光強度進行檢波，從而能夠得到光的相位信息。有使用另外預備的光源來作為參考光的相干檢波，以及使信號光自身的一部分偏離以作為參考波再使信號光與參考波相干涉的差動檢波。這樣，與只使用以往的強度調制方式的光接收機相比，近年來的PSK方式的光接收機需要通過光的干涉來將相位信息變換為強度信息的光干涉回路。

這樣的光干涉回路能夠使用平面型光波回路來實現。平面型光波回路具有高量產、低成本以及高信賴方面的優點，能夠實現各種各樣的光干涉回路。作為用于PSK方式的光接收機的光干涉回路，光遲延干涉回路、90度混合回路等被實現并實用化。這樣的平面型光波回路是通過標準的成像法、蝕刻技術以及FHD（Flame?Hydrolysis?Deposition，即火焰水解沉積）等玻璃沉積技術來制作的。

概觀具體的制造工藝，最初使以石英玻璃等為主原料的下包層和比包層具有更高折射率的芯層沉積至硅（Si）等基底上。之后，在芯層形成各種各樣的波導模式，最后通過上包層將由芯層形成的波導埋藏。通過這樣的工藝來制作成波導型的光功能回路。信號光被封閉在經上述工藝制作出的波導內，在傳播平面型光波回路內部傳送。

圖1示出了以往的平面型光波回路與光接收器的光連接方法。轉而關注PSK方式光接收機中的平面型光波回路與光接收器的光連接方法，這些基本的連接方法試圖1所示那樣的單純的光纖連接。將輸入輸出端連接了光纖3a、3b的平面型光波回路1與具有輸入光纖3b的光接收器2通過用光纖相連而進行光耦合。用于光耦合的光纖的根數由從平面型光波回路輸出的輸出光的數量決定，有時為多根。然而，使用了這樣的光纖連接的光接收機的構成存在尺寸變大的問題。關于此，通過將平面型光波回路的輸出與光接收器的輸入使用透鏡直接光耦合，將全體集成至一個封裝，從而能夠力圖小型化。將這樣的平面型光波回路與光接收器直接光耦合的形態的光接收器稱作集成型光接收機。

為了實現集成型光接收器，平面型光波回路的固定方法變得特別重要。當使從平面型光波回路輸出的光在空間中傳送并通過透鏡等光耦合于受光元件時，若光的出射端、透鏡、受光元件的位置關系發生變化，則通過受光元件不再能接收所有的光，造成損失。特別是當容納光接收機的封裝的溫度、環境溫度、各個元件溫度等發生變化時，熱膨脹的影響引起它們的位置變動，所以這樣的問題變得顯著。因此，為了實現低損失的光耦合，需要使得各個位置關系即使在環境溫度等發生變化時也至少相對不變動。

特別是平面型光波回路，對于環境溫度，熱膨脹引起的形狀變化與受光元件等相比非常大。此外，平面型光波回路在光接收器中所占的面積，比受光元件大數倍至數十倍，熱膨脹引起的形狀變化也大數倍至數十倍。另外，構成平面型光波回路的基底與所沉積的薄膜玻璃，由于具有較大的熱膨脹系數差，所以溫度變化會引發較大程度的翹曲。因此，相對于受光元件、來自平面型光波回路的出射光的位置變化以及出射角度變化成為不容忽視的問題。這兩個變化引起來自平面型光波回路的出射光的位置或角度發生變化，發生光軸偏差。光軸偏差使得與受光元件的光耦合劣化，發生損失。對于集成型光接收機的實現，消除這樣的光軸偏差或者使這樣的光軸偏差無害化很重要。