特許 5923003 光受信器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5923003

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月24日

(54)【発明の名称】光受信器

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/67 20130101AFI20160510BHJP

   G02F 2/00 20060101ALI20160510BHJP

【ＦＩ】

   H04B9/00 670

   G02F2/00

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-155444(P2012-155444)

(22)【出願日】2012年7月11日

(65)【公開番号】特開2014-17762(P2014-17762A)

(43)【公開日】2014年1月30日

【審査請求日】2015年4月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本オクラロ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】家村 光貴

(72)【発明者】

【氏名】坂 卓磨

(72)【発明者】

【氏名】三上 秀治

(72)【発明者】

【氏名】大澤 賢太郎

【審査官】 後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０１３２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５１０２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ１０／００−１０／９０

Ｈ０４Ｊ１４／００−１４／０８

Ｇ０２Ｆ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の遅延干渉計と、
第２の遅延干渉計と、
外部から入力された変調光を第１の遅延干渉計へ入射する光と第２の遅延干渉計へ入射する光とに分岐させる入力光分岐部とを含み、
前記第１の遅延干渉計は、
当該第１の遅延干渉計へ入射する光を第１の光と第２の光とに分岐させる第１の光分岐部と、
前記第１の光を前記第１の光分岐部に向けて反射する第１の反射部と、
前記第２の光を前記第１の光分岐部に向けて反射する第２の反射部と、
を含み、
前記第２の遅延干渉計は、
前記第２の遅延干渉計へ入射する光を第３の光と第４の光とに分岐させる第２の光分岐部と、
前記第３の光を前記第２の光分岐部に向けて反射する第３の反射部と、
前記第４の光を前記第２の光分岐部に向けて反射する第４の反射部と、
を含み、
前記第１の光分岐部と前記第２の反射部との間の領域と、前記第２の光分岐部と前記第４の反射部との間の領域とが交差する、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項2】

請求項１に記載の光受信器であって、
前記第１の反射部と前記第１の光分岐部との距離は、前記第２の反射部と前記第１の光分岐部との距離より短く、
前記第３の反射部と前記第２の光分岐部との距離は、前記第４の反射部と前記第２の光分岐部との距離より短い、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項3】

請求項２に記載の光受信器であって、
前記第１の光分岐部から前記第１の反射部を介して当該第１の光分岐部に戻る前記第１の光の光路長は、前記第１の光分岐部から前記第２の反射部を介して当該第１の光分岐部に戻る前記第２の光の光路長より１シンボルに相当する量だけ短く、
前記第２の光分岐部から前記第３の反射部を介して当該第２の光分岐部に戻る前記第３の光の光路長は、前記第２の光分岐部から前記第４の反射部を介して当該第２の光分岐部に戻る前記第４の光の光路長より１シンボルに相当する量だけ短い、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の光受信器であって、
前記入力光分岐部、前記第１の光分岐部および第２の光分岐部はハーフビームスプリッタであり、
前記入力光分岐部は、前記第１の反射部で反射され前記第１の光分岐部を直進する光の光路と前記第２の光分岐部との間、かつ、前記第３の反射部で反射され前記第２の光分岐部を直進する光の光路と前記第１の光分岐部との間に位置するように配置される、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載の光受信器であって、
光ファイバから入力される前記変調光を前記入力光分岐部に向けて反射する入力光反射ミラーをさらに含み、
前記光ファイバから入力される前記変調光の光路と、前記入力光反射ミラーが反射した光の光路とがなす角は４３°から４７°である、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項6】

請求項１から５のいずれかに記載の光受信器であって、
第１から第４の干渉光反射部をさらに有し、
前記第１の光分岐部は、前記第１の反射部から入射する前記第１の光と前記第２の反射部から入射する前記第２の光とに基づく第１の干渉光と第２の干渉光とを出力し、
前記第２の光分岐部は、前記第３の反射部から入射する前記第３の光と前記第４の反射部から入射する前記第４の光とに基づく第３の干渉光と第４の干渉光とを出力し、
前記第１から第４の干渉光反射部はそれぞれ第１から第４の干渉光を反射する、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項7】

請求項６に記載の光受信器であって、
前記第１の光分岐部から前記第２の干渉光反射部への前記第２の干渉光の光路と、前記第２の分岐部から前記第３の干渉光反射部への前記第３の干渉光の光路とが交差する、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項8】

請求項６または７に記載の光受信器であって、
前記第１から第４の干渉光反射部の断面は台形であり、前記第１から第４の干渉光が前記台形の互いに平行でない対辺のうち一方を含む面から入射し、前記台形の互いに平行な辺のうち長い辺を含む面で反射するように配置される、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項9】

請求項６から８のいずれかに記載の光受信器であって、
前記第１の干渉光反射部に反射された第１の干渉光と前記第２の干渉光反射部に反射された第２の干渉光とを受光する第１の光受光部と、
前記第３の干渉光反射部に反射された第３の干渉光と前記第４の干渉光反射部に反射された第４の干渉光とを受光する第２の光受光部と、
をさらに含み、
前記第１の光分岐部は、前記第１の干渉光反射部に反射された第１の干渉光の光路と前記第２の干渉光反射部に反射された第２の干渉光の光路との間の角の２等分線上に存在し、
前記第２の光分岐部は、前記第３の干渉光反射部に反射された第３の干渉光の光路と前記第４の干渉光反射部に反射された第４の干渉光の光路との間の角の２等分線上に存在する、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項10】

請求項１に記載の光受信器であって、
前記入力光分岐部、前記第１の遅延干渉計および前記第２の遅延干渉計が搭載されるメイン基板と、
前記メイン基板が格納されるケースと、をさらに含む、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項11】

請求項１０に記載の光受信器であって、
前記入力光分岐部、前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部は、ハーフビームスプリッタである、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項12】

請求項１１に記載の光受信器であって、
前記各々のハーフビームスプリッタの分岐膜面は、前記ケースの長手方向の辺と略平行である、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項13】

請求項１１に記載の光受信器であって、
前記各々のハーフビームスプリッタの各々の反射分岐面は、前記ケースの長手方向の辺に対して、１°から８°傾いている、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項14】

請求項１１に記載の光受信器であって、
前記メイン基板の長手方向の辺は、前記ケースの長手方向の辺と略平行である、
ことを特徴とする光受信器。

【請求項15】

請求項１２に記載の光受信器であって、
前記入力光分岐部の前記ハーフビームスプリッタの分岐膜面と前記変調光とがなす角度は、３７°から４４°、もしくは４６°から５３°である、
ことを特徴とする光受信器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は差動４相位相偏移変調方式等の変調方式で変調された変調光を空間光学系干渉計を用いて受信する光受信器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光伝送システムの大容量化及び長距離化の要望に応えるために、位相変調方式が実用化されている。例えば、差動位相偏移変調（Differential Phase Shift Keying：以下、ＤＰＳＫと記す）、差動４相位相偏移変調（Differential Quadrature Phase Shift Keying：以下、ＤＱＰＳＫと記す）などが光伝送システムに用いられている。また、これらの方式で変調された光信号を復調する復調器に、空間光学系の干渉計を用いる技術の開発も行われている。

【0003】

特許文献１から３には、２つのマイケルソン干渉計を用いたＤＱＰＳＫ変調光の復調用の光受信器が開示されている。この２つのマイケルソン干渉計は、光を反射させるためのプリズムを共有している。１つ目の干渉計はプリズムの内側を用いて光を折り返させ、２つめの干渉計はプリズムの外側を用いて光を折り返させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１５１０２６号公報

【特許文献2】特開２００９−３００５３９号公報

【特許文献3】特開２００９−３００５４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

空間光学系を用いると小型化が難しいという問題がある。例えば、特許文献１から３に示す技術では、共有されるプリズムが大型化するだけではなく、いわゆるスキューをあわせるための光路長調整用の部材をわざわざ設ける必要が生じ、これらが小型化を妨げる。ここでこの光路長調整用の部材は、受光素子に入力される４つの光について、最初に入力光を２つの干渉計に向けて分岐させる素子から受光素子までの光路長を同一にするよう調整するものである。なお、特許文献１から３に示す光受信器では、特性の制御が難しいという問題も生じる。この光受信器はプリズムの内側の干渉計と外側の干渉計という非対称な形状の２つの干渉計を用いている。この非対称性のために、位相調整部材の熱光学効果を用いて光の位相を制御しようにも、熱のムラにより２つの干渉計内を進む光の光路長がずれる。また、熱による基板の歪みの影響の度合いが２つの干渉計の間で異なってしまう。そのため、特許文献１から３に示す光受信器では、クロストークや信号の損失や偏波特性の特性ばらつきを抑えることが難しい。

【0006】

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、２つの空間光学系干渉計を用いてＤＱＰＳＫ方式などの変調光を復調する光受信器を小型化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための、本発明にかかる光受信器は、第１の遅延干渉計と、第２の遅延干渉計と、外部から入力された変調光を第１の遅延干渉計へ入射する光と第２の遅延干渉計へ入射する光とに分岐させる入力光分岐部とを含み、前記第１の遅延干渉計は、当該第１の遅延干渉計へ入射する光を第１の光と第２の光とに分岐させる第１の光分岐部と、前記第１の光を前記第１の光分岐部に向けて反射する第１の反射部と、前記第２の光を前記第１の光分岐部に向けて反射する第２の反射部と、を含み、前記第２の遅延干渉計は、前記第２の遅延干渉計へ入射する光を第３の光と第４の光とに分岐させる第２の光分岐部と、前記第３の光を前記第２の光分岐部に向けて反射する第３の反射部と、前記第４の光を前記第２の光分岐部に向けて反射する第４の反射部と、を含み、前記第１の光分岐部と前記第２の反射部との間の領域と、前記第２の光分岐部と前記第４の反射部との間の領域とが交差する、ことを特徴とする。

【0008】

また、本発明の一態様では、前記第１の反射部と前記第１の光分岐部との距離は、前記第２の反射部と前記第１の光分岐部との距離より短く、前記第３の反射部と前記第２の光分岐部との距離は、前記第４の反射部と前記第２の光分岐部との距離より短くてもよい。

【0009】

また、本発明の一態様では、前記第１の光分岐部から前記第１の反射部を介して当該第１の光分岐部に戻る前記第１の光の光路長は、前記第１の光分岐部から前記第２の反射部を介して当該第１の光分岐部に戻る前記第２の光の光路長より１シンボルに相当する量だけ短く、前記第２の光分岐部から前記第３の反射部を介して当該第２の光分岐部に戻る前記第３の光の光路長は、前記第２の光分岐部から前記第４の反射部を介して当該第２の光分岐部に戻る前記第４の光の光路長より１シンボルに相当する量だけ短くてもよい。

【0010】

また、本発明の一態様では、前記入力光分岐部、前記第１の光分岐部および第２の光分岐部はハーフビームスプリッタであり、前記入力光分岐部は、前記第１の反射部で反射され前記第１の光分岐部を直進する光の光路と前記第２の光分岐部との間、かつ、前記第３の反射部で反射され前記第２の光分岐部を直進する光の光路と前記第１の光分岐部との間に位置するように配置されてもよい。

【0011】

また、本発明の一態様では、光ファイバから入力される前記変調光を前記入力光分岐部に向けて反射する入力光反射ミラーをさらに含み、前記光ファイバから入力される前記変調光の光路と、前記入力光反射ミラーが反射した光の光路とがなす角は４３°から４７°であってもよい。

【0012】

また、本発明の一態様では、光受信器は第１から第４の干渉光反射部をさらに有し、前記第１の光分岐部は、前記第１の反射部から入射する前記第１の光と前記第２の反射部から入射する前記第２の光とに基づく第１の干渉光と第２の干渉光とを出力し、前記第２の光分岐部は、前記第３の反射部から入射する前記第３の光と前記第４の反射部から入射する前記第４の光とに基づく第３の干渉光と第４の干渉光とを出力し、前記第１から第４の干渉光反射部はそれぞれ第１から第４の干渉光を反射してもよい。

【0013】

また、本発明の一態様では、前記第１の光分岐部から前記第２の干渉光反射部への前記第２の干渉光の光路と、前記第２の分岐部から前記第３の干渉光反射部への前記第３の干渉光の光路とが交差してもよい。

【0014】

また、本発明の一態様では、前記第１から第４の干渉光反射部の断面は台形であり、前記第１から第４の干渉光が前記台形の互いに平行でない対辺のうち一方を含む面から入射し、前記台形の互いに平行な辺のうち長い辺を含む面で反射するように配置されてもよい。

【0015】

また、本発明の一態様では、光受信器は前記第１の干渉光反射部に反射された第１の干渉光と前記第２の干渉光反射部に反射された第２の干渉光とを受光する第１の光受光部と、前記第３の干渉光反射部に反射された第３の干渉光と前記第４の干渉光反射部に反射された第４の干渉光とを受光する第２の光受光部と、をさらに含み、前記第１の光分岐部は、前記第１の干渉光反射部に反射された第１の干渉光の光路と前記第２の干渉光反射部に反射された第２の干渉光の光路との間の角の２等分線上に存在し、前記第２の光分岐部は、前記第３の干渉光反射部に反射された第３の干渉光の光路と前記第４の干渉光反射部に反射された第４の干渉光の光路との間の角の２等分線上に存在してもよい。

【0016】

また本発明の一態様では、光受信器は、前記入力光分岐部、前記第１の遅延干渉計および前記第２の遅延干渉計が搭載されるメイン基板と、前記メイン基板が格納されるケースと、をさらに含んでもよい。

【0017】

また本発明の一態様では、前記入力光分岐部、前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部は、ハーフビームスプリッタであってもよい。

【0018】

また本発明の一態様では、前記各々のハーフビームスプリッタの分岐膜面は、前記ケースの長手方向の辺と略平行であってもよい。

【0019】

また本発明の一態様では、前記各々のハーフビームスプリッタの各々の反射分岐面は、前記ケースの長手方向の辺に対して、１°から８°傾いていてもよい。

【0020】

また本発明の一態様では、前記メイン基板の長手方向の辺は、前記ケースの長手方向の辺と略平行であってもよい。

【0021】

また本発明の一態様では、前記入力光分岐部の前記ハーフビームスプリッタの分岐膜面と前記変調光とがなす角度は、３７°から４４°、もしくは４６°から５３°であってもよい。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、２つの空間光学系干渉計を用いてＤＱＰＳＫ方式などにより変調された変調光を復調する光受信器を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。

【図2】本発明の第２の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。

【図3】本発明の第３の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。

【図4】本発明の第４の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。

【図5】本発明の第５の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下では、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。出現する構成要素のうち同一機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0025】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。この光受信器は、ＤＱＰＳＫ方式で変調された光信号を復調する。光受信器は、メイン基板１５１と、サブ基板１５２と、信号電流出力用の電極１５３と、メイン基板１５１およびサブ基板１５２が固定されるケース１５５と、を含む。ケース１５５の形状は直方体であり、その底面と上面は、その直方体を構成する面のうち最も広い面である。メイン基板１５１は、ケース１５５の内側にその底面に沿うように固定される。またその底面に対する４つの側面のうち１つの側面に、変調光を光受信器に入力するコリメータ付光ファイバ１５４が接続される。コリメータ付光ファイバ１５４は、光送信器によりＤＱＰＳＫ変調された変調光を、その１つの側面に垂直な方向に光受信器の入力光として入力する。

【0026】

メイン基板１５１は、平面的にみて長方形であり、ケース１５５の底面に沿うように固定されている。平面的にみてメイン基板１５１の短手方向は、コリメータ付光ファイバ１５４が接続されるケース１５５の側面に平行である。メイン基板１５１の上には、第１の干渉計と、第２の干渉計と、それらの２つの干渉計に光を入力する光回路と、第１受光部１１３および第２受光部１１４と、２つの干渉計が出力する干渉光を第１受光部１１３および第２受光部１１４に入射させる光回路とが配置されている。第１および第２の干渉計は遅延干渉計であり、具体的にはいわゆるマイケルソン干渉計である。なお、これらの光学素子はケース１５５に直接配置してもよいが、メイン基板１５１に配置した後にケース１５５に組み込む方が組み立て作業は容易になる。またメイン基板１５１とケース１５５の長手方向の辺は略平行に配置されており、組み立て作業を容易にすることができる。ここで「略平行」とは、２つの辺を製造誤差の範囲で動かすと平行となりうる範囲も含む。

【0027】

サブ基板１５２は、第１アンプ１１５、第２アンプ１１６等の高周波部品を搭載する。なお、これらの高周波部品の配置先がメイン基板１５１になるように、高周波線路の設計やケース１５５への実装方法を変更してもよい。

【0028】

以下ではメイン基板１５１に実装される光学素子について説明する。便宜上、コリメータ付光ファイバ１５４が接続されるケースの側面が上にあるとして説明する。

【0029】

２つの干渉計に光を入力する光回路を構成する光学素子は、入力光分岐部１０１と、入力光反射ミラー１１２とである。コリメータ付光ファイバ１５４からの入力光は、入力光反射ミラー１１２により入力光分岐部１０１に入力される。入力光分岐部１０１は具体的にはハーフビームスプリッタであり、直角プリズムを２つ組み合わせた直方体の形状を有する。２つのプリズムの界面を分岐膜面と呼ぶ。ハーフビームスプリッタは、その分岐膜面に対しほぼ４５度（一般的にハーフビームスプリッタが機能する範囲を考慮すると４３〜４７度）で入射する光を、その入射する向きに直進する光と、ほぼ直角に反射する光とに分割する。入力光反射ミラー１１２は例えば金属膜ミラーであり、入力光分岐部１０１に向けて入力光を反射する。入力光反射ミラー１１２は、その反射光を入力光分岐部１０１が２つに分岐するような位置や角度で配置される。図１の例では、下から上の方向に対し右４５度に傾く向きに入力光を反射する。それにより、コリメータ付光ファイバ１５４からの入力光の光路と反射光の光路とがなす角は４５度となる。なお、コリメータ付光ファイバ１５４からの入力光が下から上の方向であってもよい。この場合には入力光反射ミラー１１２の配置がその条件に合わせて適宜変更される。入力光分岐部１０１の分岐膜面はメイン基板１５１の長手方向に平行である。入力光分岐部１０１には入力光反射ミラー１１２により反射される入力光が入力され、入力光分岐部１０１は、入力された入力光を２つの光に分割し、それぞれ第１の干渉計と第２の干渉計へ入力する。この２つの光は、分岐膜面を透過し右上方向に進む光と、分岐膜面で反射され左上方向に向かう光である。なお、メイン基板１５１に実装される光学素子の間を進む光の光路は、メイン基板１５１に沿った平面上にある。

【0030】

第１の干渉計を構成する光学素子は、第１光分岐部１０２と、第１反射部１０４と、第２反射部１０５と、第１位相調整回路１１７とであり、第２の干渉計を構成する光学素子は、第２光分岐部１０３と、第３反射部１０６と、第４反射部１０７と、第２位相調整回路１１８とである。第１光分岐部１０２および第２光分岐部１０３は、入力光分岐部１０１と同じくハーフビームスプリッタである。第１光分岐部１０２および第２光分岐部１０３の反射面は、メイン基板１５１の長手方向に平行である。また第１反射部１０４、第２反射部１０５、第３反射部１０６、および第４反射部１０７は直角プリズムであり、断面の直角三角形の斜辺に相当する面に入射された光をその光路が入射光より下側に平行移動するように反射するように配置されている。第１位相調整回路１１７および第２位相調整回路１１８は例えば熱光学効果を用いてそこを通過する光の光路長を調整する回路である。ここで、第１の干渉計と第２の干渉計は、入力光分岐部１０１のほぼ中心を通り長手方向に延びる対称線１４５を軸として鏡映対称となるように配置される。

【0031】

第１の干渉計に入力される光は、入力光分岐部１０１の左上側にある第１光分岐部１０２に入射する。第１光分岐部１０２は、その入力される光を左上方向へ進む第１の光と右上方向に進む第２の光に分割する。ここで、入力光分岐部１０１、第１光分岐部１０２、第１反射部１０４は、左上方向に順に並んでいる。第１反射部１０４は、第１の光を第１光分岐部１０２に向けて反射し、第２反射部１０５は、第２の光を第１光分岐部１０２に向けて反射する。第１反射部１０４および第２反射部１０５は、第１反射部１０４が反射した第１の光と第２反射部１０５が反射した第２の光とが第１光分岐部１０２の反射面上で重なるように配置される。第１光分岐部１０２は、第１の光と第２の光が重なる点から左下に向かう第１干渉光１１９と、右下に向かう第２干渉光１２０とを出力する。また、第１位相調整回路１１７は第１光分岐部１０２と第１反射部１０４との間に設置され、第１光分岐部１０２からの光と第１反射部１０４からの光との光路長を変化させて位相を調整する。なお、第１位相調整回路１１７は、第１光分岐部１０２と第２反射部１０５との間に設置されてもよい。

【0032】

第２の干渉計に入力される光は、入力光分岐部１０１の右上側にある第２光分岐部１０３に入射する。第２光分岐部１０３は、その入力される光を右上方向へ進む第３の光と左上方向に進む第４の光に分割する。ここで、入力光分岐部１０１、第２光分岐部１０３、第３反射部１０６は、右上方向に順に並んでいる。第３反射部１０６は、第３の光を第２光分岐部１０３に向けて反射し、第４反射部１０７は、第４の光を第２光分岐部１０３に向けて反射する。第３反射部１０６および第４反射部１０７は、第３反射部１０６が反射した第３の光と第４反射部１０７が反射した第４の光とが第２光分岐部１０３の反射面上で重なるように配置される。第２光分岐部１０３は、第３の光と第４の光が重なる点から左下に向かう第３干渉光１２１と、右下に向かう第４干渉光１２２とを出力する。また、第２位相調整回路１１８は第２光分岐部１０３と第３反射部１０６との間に設置され、第２光分岐部１０３からの光と第３反射部１０６からの光の光路長を変化させて位相を調整する。なお、第２位相調整回路１１８は、第２光分岐部１０３と第４反射部１０７との間に設置されてもよい。

【0033】

第１光分岐部１０２から第１反射部１０４を介して第１光分岐部１０２に戻る第１の光の光路長をＬ１、第１光分岐部１０２から第２反射部１０５を介して第１光分岐部１０２に戻る第２の光の光路長をＬ２とすると、光路差（Ｌ２−Ｌ１）はほぼ通信の１シンボルに相当する量となる。ここで、ＤＱＰＳＫでは１シンボルは２種類の光のそれぞれが１ビットを送る時間に相当する。一般的には約２０ＧＨｚでデータを送るため、１シンボルに相当する空気中の光路長差は１５ｍｍ程度になる。なお、この光路長差は、計算で求められる量と厳密に等しくなくてもよく、その量から第１位相調整回路１１７で調整できる程度の違い（数波長程度）が存在してもよい。また、第２光分岐部１０３から第３反射部１０６を介して第２光分岐部１０３に戻る第３の光の光路長をＬ３、第２光分岐部１０３から第４反射部１０７を介して第２光分岐部１０３に戻る第４の光の光路長をＬ４とした場合の光路差も同様である。なお、入力光、第１から第４の光、第１から第４干渉光１１９〜１２２のそれぞれの光路は、基板にほぼ平行な平面上にある。

【0034】

ここで、第１光分岐部１０２と第１反射部１０４との間にある領域を第１領域１４１、第１光分岐部１０２と第２反射部１０５との間にある領域を第２領域１４２、第２光分岐部１０３と第３反射部１０６との間にある領域を第３領域１４３、第２光分岐部１０３と第４反射部１０７との間にある領域を第４領域１４４とすると、第２領域１４２と第４領域１４４とが交差する。ここで、第１領域１４１，第２領域１４２，第３領域１４３，第４領域１４４のそれぞれは第１から第４の光の光路を含む。さらに、メイン基板１５１の長手（短手）方向が、第１から第４の光の光路のいずれとも平行にならない（好適にはこれらの光路と長手方向とがなす角をほぼ４５度にする）ようにすると、２つのマイケルソン干渉計を組み合わせることにより生じるデッドスペースをさらに削減することが可能となる。メイン基板１５１上の光学素子の実装領域を矩形とした場合に、最も長さが必要な第２領域と第４領域をその矩形の角の近傍から斜め方向（対角線により近い方向）に伸ばすことが可能になるからである。

【0035】

ここで、第１反射部１０４の左端と第４反射部１０７の左端とが、ケース１５５の左端（右端）からみてほぼ同じ距離になるように入力光分岐部１０１、第１光分岐部１０２、第２光分岐部１０３、第１から第４の光の光路が調整されている。なお、第２反射部１０５の右端と第３反射部１０６の右端とも同様である。こう調整すると、メイン基板１５１の大きさを可能な限り削減することができる。

【0036】

入力光分岐部１０１は、第１反射部１０４で反射され第１光分岐部１０２を超えて直進する光、より具体的には第１光分岐部１０２からの第２干渉光１２０の光路と、第２光分岐部１０３との間に位置する。また入力光分岐部１０１は、第３反射部１０６で反射され第２光分岐部１０３を超えて直進する光、より具体的には第２光分岐部１０３からの第３干渉光１２１の光路と、第１光分岐部１０２との間に位置する。このようにすると、入力光分岐部１０１と第１光分岐部１０２との間、入力光分岐部１０１と第２光分岐部１０３との間に光路がない。これにより、光受信器をさらに小型化することが可能となる。

【0037】

次に、第１から第４干渉光１１９〜１２２を第１および第２受光部１１３，１１４に入射させる光回路について説明する。この光回路を構成する光学素子は、第１ミラー１０８、第２ミラー１０９、第３ミラー１１０、第４ミラー１１１である。

【0038】

第１から第４ミラー１０８〜１１１は、それぞれ第１から第４干渉光１１９〜１２２が進む先に配置される。第１ミラー１０８と第２ミラー１０９とは、それぞれ第１干渉光１１９と第２干渉光１２０とを第１受光部１１３に向けて反射させる。第３ミラー１１０と第４ミラー１１１とは、それぞれ第３干渉光１２１と第４干渉光１２２とを第２受光部１１４に向けて反射させる。またメイン基板１５１の短手方向に延びる１つの仮想線上には左から順に第１ミラー１０８，第３ミラー１１０、第２ミラー１０９、第４ミラー１１１が配置されている。第２干渉光１２０の光路と第３干渉光１２１の光路とが第２ミラー１０９や第３ミラー１１０で反射される前後で交差している。これは、第１および第２の干渉計の左右幅を小さくするためである。

【0039】

ここで、第１仮想線１４６が、第１ミラー１０８に反射される第１干渉光１１９と、第２ミラー１０９に反射される第２干渉光１２０との間の角の２等分線とすると、第１仮想線１４６上には第１光分岐部１０２が配置される。また、第２仮想線１４７が、第３ミラー１１０に反射される第３干渉光１２１と第４ミラー１１１に反射される第４干渉光１２２との間の角の２等分線であるとすると、第２仮想線１４７上には、第２光分岐部１０３が配置される。こうすることで、第１受光部１１３に入射する第１干渉光１１９と第２干渉光１２０との間、また第２受光部１１４に入射する第３干渉光１２１と第４干渉光１２２との間で光路長が幾何学的にみてほぼ一致するため、光路調整用に専用の部材を設けなくとも必要な光路差を得ることができる。これも部品点数の削減を通じて小型化に貢献する。

【0040】

第１から第４ミラー１０８〜１１１のメイン基板１５１の底面に沿った断面は、台形の形状であり、これらは、第１から第４干渉光１１９〜１２２がその台形の互いに平行でない対辺のうち一方を含む面から入射し、その台形の互いに平行な辺のうち長い辺を含む面で反射するように配置される。

【0041】

一般的にはミラーは、入射面をミラー面としたプリズムが用いられる。しかしこのタイプのミラーは入射面の裏側にスペースを必要とするため、結果としてメイン基板１５１やケース１５５のサイズの増大を招く。この対応としては、プリズムの内部に光を入射させ、その隣りの面で光を反射させ、さらに隣の面から光を出射させることが考えられる。しかし、この方法を用いると、例えば第２ミラー１０９と第３ミラー１１０とが干渉してしまい基板上に実装できない。ここで、台形の断面を有するプリズムをミラーとして用いることで、光学素子や光路の干渉を防ぎ、さらなる小型化を実現することが可能となる。

【0042】

第１受光部１１３および第２受光部１１４は、２アレイのフォトダイオードチップからなる。第１受光部１１３は、第１干渉光１１９と第２干渉光１２０の強度差を電気信号出力し、第２受光部１１４は、第３干渉光１２１と第４干渉光１２２の強度差を電気信号出力する。第１アンプ１１５および第２アンプ１１６は、それぞれ第１受光部１１３および第２受光部１１４の出力電流を増幅し、２つの干渉光の強度差を信号電流出力用の電極１５３を介して出力する。

【0043】

［第２の実施形態］
第２の実施形態と第１の実施形態との相違点は、主に、入力光分岐部１０１、第１光分岐部１０２、第２光分岐部１０３の形状が異なる点である。以下ではこの相違点を中心に説明する。

【0044】

図２は、本発明の第２の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。本実施形態では、入力光分岐部１０１、第１光分岐部１０２、第２光分岐部１０３の３つのハーフビームスプリッタのメイン基板１５１に沿った断面は、菱形の形状である。図２の例ではその菱形の対角線のうち長い方に相当する面が、入射する光を分岐させる分岐膜面となる。このように、ハーフビームスプリッタの形状を菱形にすることで、多重反射によるリターンロスが抑制される。さらに、本実施形態では上述の３つのハーフビームスプリッタの断面形状を同じ形状にする。第１光分岐部１０２、第２光分岐部１０３の形状を同じにすれば、２つの干渉計が対称的な構造になるので、光学特性のばらつきや光回路の規模増大を防ぐことができる。ここで、一般的には、菱形の分岐膜とプリズムの交点側の角の角度は、他の角度より、１°程度鋭角になるようにする。ここで、１°程度の違いであればハーフビームスプリッタの全反射条件はくずれない。

【0045】

また、２つの干渉計などを構成する他の光学素子の配置は、図１と同様である。図２では、説明を容易にするため、第１〜４反射部１０４〜１０７の位置は、図１とほぼ同じ位置や角度にしているが、実際には、ハーフビームスプリッタの分岐膜面からの反射、屈折に応じて調整される。

【0046】

［第３の実施形態］
第３の実施形態と第１の実施形態との相違点は、主に入力光分岐部１０１、第１光分岐部１０２、第２光分岐部１０３の向きである。以下ではこの相違点を中心に説明する。

【0047】

図３は、本発明の第３の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。本実施形態では、入力光分岐部１０１、第１光分岐部１０２、第２光分岐部１０３の３つのハーフビームスプリッタであり、その分岐膜面は、ケース１５５の長手方向や対称線１４５に対して同一の向きに所定の角だけ回転している。こうすることで、多重反射によるリターンロスが抑制される。一般的にはリターンロスの改善のために、この所定の角を、１〜８°程度にするとよい。

【0048】

本実施形態においては、３つのハーフビームスプリッタがほぼ同じ角度で回転している。こうすることで、２つの干渉計の対称性がくずれることを防ぎ、光学特性のばらつきと回路規模の増大とを防ぐことができる。なお、２つの干渉計などを構成する他の光学素子の配置は、図１と同様である。

【0049】

図３では、説明を容易にするため、第１〜４反射部１０４〜１０７の位置は、図１とほぼ同じ位置や角度にしているが、実際には、ハーフビームスプリッタの分岐膜面からの反射、屈折に応じて調整される。なお、リターンロス仕様が厳しい場合は、図２に示すハーフビームスプリッタの形状と、図３に示すハーフビームスプリッタの回転とを組み合わせてもよい。さらに、ここではハーフビームスプリッタを傾けたが、代わりに入力光反射ミラー１１２を傾ける角度を４５°ではなく、リターンロスが低減するように３７°〜４４°、もしくは４５°〜５３°程度としても同様の効果が得られる。言い換えると、入力光反射ミラー１１２を４５°からずらして反射するように配置することで、入力分岐部１０１であるハーフビームスプリッタにおいて、入力光が最初に入射される面に入力光が垂直に入射されなくなる。これにより、リターンロスを低減することができる。これは、入力分岐部１０１であるハーフビームスプリッタの分岐膜面と入力光がなす角度が、３７°〜４４°、もしくは４５°〜５３°であることに相当する。

【0050】

［第４の実施形態］
第４の実施形態と第１の実施形態との相違点は、主に、第１受光部１１３、第２受光部１１４が光受信器の内部にない点である。以下ではこの相違点を中心に説明する。

【0051】

図４は、本発明の第４の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。本実施形態では、光受信器のケース１５５の底面に、第１の干渉計と、第２の干渉計と、入力光分岐部１０１とが配置され、ケース１５５の側面に、コリメータ付光ファイバ１５４、第１出力光ファイバ１５６、第２出力光ファイバ１５７、第３出力光ファイバ１５８、第４出力光ファイバ１５９が接続されている。第１から第４出力光ファイバ１５６〜１５９はコリメータ付光ファイバである。第１から第４出力光ファイバ１５６〜１５９には、それぞれ、第１光分岐部１０２から出力する第１および第２干渉光１１９，１２０と、第２光分岐部１０３から出力する第３および第４干渉光１２１，１２２とが直接入射し、このケース１５５の外部にある受光素子に向けてそれらの干渉光を伝送する。このように、光受信器を光学素子のみから構成し、第１〜４干渉光１１９〜１２２をコリメータ付光ファイバにてケース１５５外に出力することも可能である。なお、本実施形態の構成と第２の実施形態や第３の実施形態に示すハーフビームスプリッタの構成と組み合わせてもよい。

【0052】

［第５の実施形態］
第５の実施形態と第４の実施形態との相違点は、入力光反射ミラー１１２がコリメータ付光ファイバ１５４からの入力光を入力光分岐部１０１に向けて反射する点と、第１から第４ミラー１０８〜１１１が反射した第１から第４干渉光１１９〜１２２を第１から第４出力光ファイバ１５６〜１５９に入力する点である。以下ではこの相違点を中心に説明する。

【0053】

図５は、本発明の第５の実施形態にかかる光受信器の構成の一例を示す平面図である。本実施形態では、２つの干渉計内を通る光の光路がケース１５５の側面と平行または垂直にならないよう（具体的にはその側面に対しほぼ４５度の方向）になっており、また、第１から第４ミラー１０８〜１１１により、第１から第４出力光ファイバ１５６〜１５９がケース１５５の１つの側面に接続されるようになっている。こうすることで、光ファイバが延伸する方向が揃えられるので、光ファイバの取りまわしがしやすくなる。なお、本実施形態の構成と、第２の実施形態や第３の実施形態に示すハーフビームスプリッタの構成とを組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0054】

１０１ 入力光分岐部、１０２ 第１光分岐部、１０３ 第２光分岐部、１０４ 第１反射部、１０５ 第２反射部、１０６ 第３反射部、１０７ 第４反射部、１０８ 第１ミラー、１０９ 第２ミラー、１１０ 第３ミラー、１１１ 第４ミラー、１１２ 入力光反射ミラー、１１３ 第１受光部、１１４ 第２受光部、１１５ 第１アンプ、１１６ 第２アンプ、１１７ 第１位相調整回路、１１８ 第２位相調整回路、１１９ 第１干渉光、１２０ 第２干渉光、１２１ 第３干渉光、１２２ 第４干渉光、１４１ 第１領域、１４２ 第２領域、１４３ 第３領域、１４４ 第４領域、１４５ 対称線、１４６ 第１仮想線、１４７ 第２仮想線、１５１ メイン基板、１５２ サブ基板、１５３ 電極、１５４ コリメータ付光ファイバ、１５５ ケース、１５６ 第１出力光ファイバ、１５７ 第２出力光ファイバ、１５８ 第３出力光ファイバ、１５９ 第４出力光ファイバ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】