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(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】6919557
(24)【登録日】2021年7月28日
(45)【発行日】2021年8月18日
(54)【発明の名称】光９０度ハイブリッド集積回路
(51)【国際特許分類】
H04B 10/61 20130101AFI20210805BHJP
H04J 14/06 20060101ALI20210805BHJP
G02B 6/126 20060101ALI20210805BHJP
【ＦＩ】
H04B10/61
H04J14/06
G02B6/126
【請求項の数】6
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2017-249025(P2017-249025)
(22)【出願日】2017年12月26日
(65)【公開番号】特開2019-115003(P2019-115003A)
(43)【公開日】2019年7月11日
【審査請求日】2020年8月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100136722
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫
(74)【代理人】
【識別番号】100174399
【弁理士】
【氏名又は名称】寺澤 正太郎
(72)【発明者】
【氏名】武智 勝
【審査官】
前田 典之
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１７−０９２１３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１７−０３２６２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−０１３８８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−１９７４３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１１／０２７８９５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１７／０１９２１７３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特表２０１４−５１４５９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０４Ｂ １０／６１
Ｈ０４Ｊ １４／０６
Ｇ０２Ｂ ６／１２６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コヒーレント変調されたＸ偏波光及びＹ偏波光を受信して復調する光９０度ハイブリッド集積回路であって、
局部発振光を分岐する光分岐部と、
或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、
２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、
前記光分岐部及び前記第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、
前記第１の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、
前記一方の端辺において前記第１の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された一方の前記局部発振光を受ける第２の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、
前記第２の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、
前記一方の端辺において前記第３の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された他方の前記局部発振光を受ける第４の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有し、
前記第１及び第２の出力端は前記第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第２の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第１の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有し、
前記第７及び第８の出力端は前記第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第８の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第７の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有する、光９０度ハイブリッド集積回路。
局部発振光を分岐する光分岐部と、
或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、
２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、
前記光分岐部及び前記第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、
前記第１の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、
前記一方の端辺において前記第１の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された一方の前記局部発振光を受ける第２の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、
前記第２の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、
前記一方の端辺において前記第３の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された他方の前記局部発振光を受ける第４の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有し、
前記第１及び第２の出力端は前記第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第２の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第１の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有し、
前記第７及び第８の出力端は前記第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第８の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第７の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有する、光９０度ハイブリッド集積回路。
【請求項2】
コヒーレント変調されたＸ偏波光及びＹ偏波光を受信して復調する光９０度ハイブリッド集積回路であって、
局部発振光を分岐する光分岐部と、
或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、
２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、
前記光分岐部及び前記第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、
前記第１の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、
前記一方の端辺において前記第１の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された一方の前記局部発振光を受ける第２の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、
前記第２の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、
前記一方の端辺において前記第３の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された他方の前記局部発振光を受ける第４の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有し、
前記第１及び第２の出力端は前記第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第２の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第１の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有し、
前記第５及び第６の出力端は前記第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第５の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第６の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有する、光９０度ハイブリッド集積回路。
局部発振光を分岐する光分岐部と、
或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、
２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、
前記光分岐部及び前記第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、
前記第１の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、
前記一方の端辺において前記第１の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された一方の前記局部発振光を受ける第２の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、
前記第２の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、
前記一方の端辺において前記第３の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された他方の前記局部発振光を受ける第４の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有し、
前記第１及び第２の出力端は前記第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第２の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第１の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有し、
前記第５及び第６の出力端は前記第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第５の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第６の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有する、光９０度ハイブリッド集積回路。
【請求項3】
コヒーレント変調されたＸ偏波光及びＹ偏波光を受信して復調する光９０度ハイブリッド集積回路であって、
局部発振光を分岐する光分岐部と、
或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、
２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、
前記光分岐部及び前記第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、
前記第１の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、
前記一方の端辺において前記第１の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された一方の前記局部発振光を受ける第２の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、
前記第２の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、
前記一方の端辺において前記第３の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された他方の前記局部発振光を受ける第４の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有し、
前記第３及び第４の出力端は前記第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第４の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第３の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有し、
前記第７及び第８の出力端は前記第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第７の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第８の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有する、光９０度ハイブリッド集積回路。
局部発振光を分岐する光分岐部と、
或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、
２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、
前記光分岐部及び前記第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、
前記第１の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、
前記一方の端辺において前記第１の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された一方の前記局部発振光を受ける第２の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、
前記第２の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、
前記一方の端辺において前記第３の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された他方の前記局部発振光を受ける第４の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有し、
前記第３及び第４の出力端は前記第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第４の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第３の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有し、
前記第７及び第８の出力端は前記第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第７の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第８の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有する、光９０度ハイブリッド集積回路。
【請求項4】
コヒーレント変調されたＸ偏波光及びＹ偏波光を受信して復調する光９０度ハイブリッド集積回路であって、
局部発振光を分岐する光分岐部と、
或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、
２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、
前記光分岐部及び前記第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、
前記第１の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、
前記一方の端辺において前記第１の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された一方の前記局部発振光を受ける第２の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、
前記第２の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、
前記一方の端辺において前記第３の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された他方の前記局部発振光を受ける第４の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有し、
前記第３及び第４の出力端は前記第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第４の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第３の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有し、
前記第５及び第６の出力端は前記第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第６の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第５の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有する、光９０度ハイブリッド集積回路。
局部発振光を分岐する光分岐部と、
或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、
２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、
前記光分岐部及び前記第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、
前記第１の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、
前記一方の端辺において前記第１の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された一方の前記局部発振光を受ける第２の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、
前記第２の多モード光干渉部は、
光導波方向に並ぶ一対の端辺と、
一方の前記端辺に設けられ、前記Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、
前記一方の端辺において前記第３の入力端と前記軸線との間に設けられ、前記光分岐部により分岐された他方の前記局部発振光を受ける第４の入力端と、
他方の前記端辺において前記軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有し、
前記第３及び第４の出力端は前記第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第４の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第３の出力端と前記第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有し、
前記第５及び第６の出力端は前記第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、前記第６の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路は、前記第５の出力端と前記第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有する、光９０度ハイブリッド集積回路。
【請求項5】
前記共通の光導波路基板上に設けられ、前記第１の入力端と光結合しており、前記Ｘ偏波光を前記共通の光導波路基板の外部から入力する第１の光入力ポートと、
前記共通の光導波路基板上に設けられ、前記第３の入力端と光結合しており、前記Ｙ偏波光を前記共通の光導波路基板の外部から入力する第２の光入力ポートと、
前記共通の光導波路基板上に設けられ、前記光分岐部と光結合しており、前記局部発振光を前記共通の光導波路基板の外部から入力する第３の光入力ポートと、を更に備え、
前記第３の光入力ポートは前記第１の光入力ポートと前記第２の光入力ポートとの間に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光９０度ハイブリッド集積回路。
前記共通の光導波路基板上に設けられ、前記第３の入力端と光結合しており、前記Ｙ偏波光を前記共通の光導波路基板の外部から入力する第２の光入力ポートと、
前記共通の光導波路基板上に設けられ、前記光分岐部と光結合しており、前記局部発振光を前記共通の光導波路基板の外部から入力する第３の光入力ポートと、を更に備え、
前記第３の光入力ポートは前記第１の光入力ポートと前記第２の光入力ポートとの間に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光９０度ハイブリッド集積回路。
【請求項6】
前記共通の光導波路基板上に設けられ、前記Ｘ偏波光及び前記Ｙ偏波光を含む光信号を前記共通の光導波路基板の外部から入力する光入力ポートと、
前記共通の光導波路基板上に設けられた偏波分岐部と、を更に備え、
前記偏波分岐部は、
前記光入力ポートと光結合した入力端と、
前記第１の入力端と光結合して前記Ｘ偏波光を出力する出力端と、
前記第３の入力端と光結合して前記Ｙ偏波光を出力する出力端と、を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光９０度ハイブリッド集積回路。
前記共通の光導波路基板上に設けられた偏波分岐部と、を更に備え、
前記偏波分岐部は、
前記光入力ポートと光結合した入力端と、
前記第１の入力端と光結合して前記Ｘ偏波光を出力する出力端と、
前記第３の入力端と光結合して前記Ｙ偏波光を出力する出力端と、を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光９０度ハイブリッド集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光９０度ハイブリッド集積回路に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、Ｘ偏波光及びＹ偏波光をそれぞれコヒーレント変調した上で偏波多重した信号光を復調するＰＬＣ型復調器、及び該ＰＬＣ型復調器を備える光伝送システムに関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１１／０２７８９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年の光通信データ量の増大に伴い、通信速度を高めるための技術として、コヒーレント光通信技術が実用化されている。コヒーレント光通信技術は、偏波面が互いに直交するＸ偏波光及びＹ偏波光をそれぞれコヒーレント変調（４相位相変調（Quadrature Phase Shift Keying：ＱＰＳＫ））した上で偏波多重（Dual Polarization:DP）することにより、一波長につき同時に４つの信号を伝送する技術である。コヒーレント光通信においては、偏波多重されたコヒーレント変調信号を復調するために、光９０度ハイブリッド回路が用いられる。光９０度ハイブリッド回路は、コヒーレント変調されたＸ偏波光及びＹ偏波光と局部発振光（ローカル光）とを相互に干渉させることにより、Ｘ偏波光及びＹ偏波光から信号成分を取り出すものである。
【0005】
図２０は、コヒーレント光受信装置１００の構成を概略的に示す図である。図２０に示されるコヒーレント光受信装置１００は、偏光ビームスプリッタ１０２、光分岐部（ビームスプリッタ）１０４、モニタ用受光素子１０６、２個の光９０度ハイブリッド回路１１１及び１１２、８個（４組）の信号光用受光素子１３４、４個のアンプ１３５、並びに８個（４組）のカップリングコンデンサ１３６を備えている。
【0006】
このコヒーレント光受信装置１００には、Ｘ偏波光及びＹ偏波光を含むコヒーレント変調信号光Ｎ０と、局部発振光Ｌ０とが入力される。信号光Ｎ０の一部は、ビームスプリッタ１０８によって分岐されてモニタ用受光素子１０６に入力される。モニタ用受光素子１０６は、信号光Ｎ０の平均光強度を検出する。信号光Ｎ０の残部は、可変減衰器１１０を経て偏光ビームスプリッタ１０２に達し、偏光ビームスプリッタ１０２によってＸ偏波光Ｎ１とＹ偏波光Ｎ２とに分岐される。Ｘ偏波光Ｎ１は一方の光９０度ハイブリッド回路１１１に入力され、Ｙ偏波光Ｎ２は他方の光９０度ハイブリッド回路１１２に入力される。
【0007】
局部発振光Ｌ０は、光分岐部１０４によって分岐される。分岐された一方の局部発振光Ｌ１は光９０度ハイブリッド回路１１１に入力され、他方の局部発振光Ｌ２は光９０度ハイブリッド回路１１２に入力される。光９０度ハイブリッド回路１１１は、局部発振光Ｌ１とＸ偏波光Ｎ１とを干渉させることにより、Ｘ偏波光Ｎ１の同相（Inphase）成分であるＸＩ信号成分、及びＸ偏波光Ｎ１の直交（Quadrature）成分であるＸＱ信号成分をそれぞれ示す２対の干渉光を出力する。光９０度ハイブリッド回路１１２は、局部発振光Ｌ２とＹ偏波光Ｎ２とを干渉させることにより、Ｙ偏波光Ｎ２の同相成分であるＹＩ信号成分、及びＹ偏波光Ｎ２の直交成分であるＹＱ信号成分をそれぞれ示す２対の干渉光を出力する。これらの干渉光は、各干渉光毎に受光素子１３４によって電流信号に変換される。受光素子１３４から出力された電流信号は、アンプ１３５によって差動の電圧信号に変換されたのち、カップリングコンデンサ１３６を介して外部に出力される。
【0008】
このようなコヒーレント光受信装置において、光９０度ハイブリッド回路１１１，１１２及び光分岐部１０４を共通の光導波路基板上に集積することができれば、装置の小型化および部品点数の削減に寄与できる。しかしながらその場合、Ｘ偏波光Ｎ１及びＹ偏波光Ｎ２をそれぞれ導波する２本の光導波路と、局部発振光Ｌ１及びＬ２をそれぞれ導波する２本の光導波路とを互いに交差させないためには、光９０度ハイブリッド回路１１２においてＹ偏波光Ｎ２の入力ポートと局部発振光Ｌ２の入力ポートとの位置関係を反転させる必要がある。しかし、単にこれらの入力ポートの位置関係を反転させるのみでは、光９０度ハイブリッド回路１１２から出力されるＹＩ信号成分とＹＱ信号成分との位相関係が変化してしまう。従って、光９０度ハイブリッド回路１１１の後段に設けられる電子回路の構成と、光９０度ハイブリッド回路１１２の後段に設けられる電子回路の構成とを共通化できず、電子部品の種類が増えてしまうという問題がある。
【0009】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ＸＩ信号成分とＸＱ信号成分との位相関係と、ＹＩ信号成分とＹＱ信号成分との位相関係とを同一としつつ、これらの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部を共通の光導波路基板上に集積することができる光９０度ハイブリッド集積回路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】
【0010】
上述した課題を解決するために、一実施形態に係る第１〜第４の光９０度ハイブリッド集積回路は、コヒーレント変調されたＸ偏波光及びＹ偏波光を受信して復調する光９０度ハイブリッド集積回路であって、局部発振光を分岐する光分岐部と、或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、光分岐部及び第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、第１の多モード光干渉部は、光導波方向に並ぶ一対の端辺と、一方の端辺に設けられ、Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、一方の端辺において第１の入力端と軸線との間に設けられ、光分岐部により分岐された一方の局部発振光を受ける第２の入力端と、他方の端辺において軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、第２の多モード光干渉部は、光導波方向に並ぶ一対の端辺と、一方の端辺に設けられ、Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、一方の端辺において第３の入力端と軸線との間に設けられ、光分岐部により分岐された他方の局部発振光を受ける第４の入力端と、他方の端辺において軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有する。
【0011】
そして、第１の光９０度ハイブリッド集積回路においては、第１及び第２の出力端が第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第２の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第１の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有し、第７及び第８の出力端が第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第８の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第７の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有する。
【0012】
また、第２の光９０度ハイブリッド集積回路においては、第１及び第２の出力端が第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第２の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第１の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有し、第５及び第６の出力端が第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第５の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第６の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有する。
【0013】
また、第３の光９０度ハイブリッド集積回路においては、第３及び第４の出力端が第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第４の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第３の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有し、第７及び第８の出力端が第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第７の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第８の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有する。
【0014】
また、第４の光９０度ハイブリッド集積回路においては、第３及び第４の出力端が第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第４の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第３の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有し、第５及び第６の出力端が第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第６の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第５の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有する。
【発明の効果】
【0015】
本発明による光９０度ハイブリッド集積回路によれば、ＸＩ信号成分とＸＱ信号成分との位相関係と、ＹＩ信号成分とＹＱ信号成分との位相関係とを同一としつつ、これらの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部を共通の光導波路基板上に集積することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図3】図３の（ａ）は、図２に示された９０度ハイブリッド回路において、ＭＭＩ５１の４つの入力端と４つの出力端との間で付与される位相を示す図表である。図３の（ｂ）は、コヒーレント変調信号光Ｎ及び局部発振光Ｌの、フォトダイオード６１〜６４に入力されるときの位相を示す図表である。
【図4】図４の（ａ）は、４つの干渉光ＦＡ１〜ＦＡ４の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図４の（ｂ）は、干渉光ＦＡ１（ＩＰ）と干渉光ＦＡ２（ＩＮ）との光強度差、及び干渉光ＦＡ３（ＱＰ）と干渉光ＦＡ４（ＱＮ）との光強度差を示すグラフである。
【図6】図６の（ａ）は、ＭＭＩ５１の入力端の並び順が図２に対して反転した場合における、４つの干渉光ＦＡ１〜ＦＡ４の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図６の（ｂ）は、干渉光ＦＡ１（ＩＰ）と干渉光ＦＡ２（ＩＮ）との光強度差、及び干渉光ＦＡ３（ＱＰ）と干渉光ＦＡ４（ＱＮ）との光強度差を示すグラフである。
【図7】図７の（ａ）は、各干渉光におけるＸ偏波光Ｎ１の位相、局部発振光Ｌ１の位相、及びＸ偏波光Ｎ１と局部発振光Ｌ１との位相差を示す図表である。図７の（ｂ）は、各干渉光におけるＹ偏波光Ｎ２の位相、局部発振光Ｌ２の位相、及びＹ偏波光Ｎ２と局部発振光Ｌ２との位相差を示す図表である。
【図8】図８の（ａ）は、第１実施形態の光集積回路１Ａにおける４つの干渉光Ｆ７，Ｆ８，Ｆ１１，及びＦ１２の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図８の（ｂ）は、干渉光Ｆ７（ＹＩＰ）と干渉光Ｆ８（ＹＩＮ）との光強度差、及び干渉光Ｆ１１（ＹＱＰ）と干渉光Ｆ１２（ＹＱＮ）との光強度差を示すグラフである。
【図11】図１１の（ａ）は、各干渉光におけるＸ偏波光Ｎ１の位相、局部発振光Ｌ１の位相、及びＸ偏波光Ｎ１と局部発振光Ｌ１との位相差を示す図表である。図１１の（ｂ）は、各干渉光におけるＹ偏波光Ｎ２の位相、局部発振光Ｌ２の位相、及びＹ偏波光Ｎ２と局部発振光Ｌ２との位相差を示す図表である。
【図12】図１２の（ａ）は、本変形例の光集積回路１Ｂにおける４つの干渉光Ｆ１３，Ｆ１４，Ｆ９，及びＦ１０の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図１２の（ｂ）は、干渉光Ｆ１３（ＹＩＰ）と干渉光Ｆ１４（ＹＩＮ）との光強度差、及び干渉光Ｆ９（ＹＱＰ）と干渉光Ｆ１０（ＹＱＮ）との光強度差を示すグラフである。
【図14】図１４の（ａ）は、各干渉光におけるＸ偏波光Ｎ１の位相、局部発振光Ｌ１の位相、及びＸ偏波光Ｎ１と局部発振光Ｌ１との位相差を示す図表である。図１４の（ｂ）は、各干渉光におけるＹ偏波光Ｎ２の位相、局部発振光Ｌ２の位相、及びＹ偏波光Ｎ２と局部発振光Ｌ２との位相差を示す図表である。
【図15】図１５の（ａ）は、本変形例の光集積回路１Ｃにおける４つの干渉光Ｆ１６，Ｆ１５，Ｆ２，及びＦ１の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図１５の（ｂ）は、干渉光Ｆ１６（ＸＩＰ）と干渉光Ｆ１５（ＸＩＮ）との光強度差、及び干渉光Ｆ２（ＸＱＰ）と干渉光Ｆ１（ＸＱＮ）との光強度差を示すグラフである。
【図17】図１７の（ａ）は、各干渉光におけるＸ偏波光Ｎ１の位相、局部発振光Ｌ１の位相、及びＸ偏波光Ｎ１と局部発振光Ｌ１との位相差を示す図表である。図１７の（ｂ）は、各干渉光におけるＹ偏波光Ｎ２の位相、局部発振光Ｌ２の位相、及びＹ偏波光Ｎ２と局部発振光Ｌ２との位相差を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
［本発明の実施形態の説明］最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る第１〜第４の光９０度ハイブリッド集積回路は、コヒーレント変調されたＸ偏波光及びＹ偏波光を受信して復調する光９０度ハイブリッド集積回路であって、局部発振光を分岐する光分岐部と、或る軸線を挟む一対の領域にそれぞれ配置された２入力４出力の第１及び第２の多モード光干渉部と、２入力２出力の第３及び第４の多モード光干渉部と、を備え、光分岐部及び第１〜第４の多モード光干渉部は共通の光導波路基板上に設けられており、第１の多モード光干渉部は、光導波方向に並ぶ一対の端辺と、一方の端辺に設けられ、Ｘ偏波光を受ける第１の入力端と、一方の端辺において第１の入力端と軸線との間に設けられ、光分岐部により分岐された一方の局部発振光を受ける第２の入力端と、他方の端辺において軸線側から順に並ぶ第１〜第４の出力端と、を有し、第２の多モード光干渉部は、光導波方向に並ぶ一対の端辺と、一方の端辺に設けられ、Ｙ偏波光を受ける第３の入力端と、一方の端辺において第３の入力端と軸線との間に設けられ、光分岐部により分岐された他方の局部発振光を受ける第４の入力端と、他方の端辺において軸線側から順に並ぶ第５〜第８の出力端と、を有する。
【0018】
そして、第１の光９０度ハイブリッド集積回路においては、第１及び第２の出力端が第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第２の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第１の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有し、第７及び第８の出力端が第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第８の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第７の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有する。
【0019】
このような第１の光９０度ハイブリッド集積回路の構成によれば、Ｘ偏波光を復調した後の干渉光の並び順と、Ｙ偏波光を復調した後の干渉光の並び順とを同一としつつ、これらの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部を共通の光導波路基板上に集積することができる。従って、装置の小型化および部品点数の削減に寄与できる。
【0020】
また、第２の光９０度ハイブリッド集積回路においては、第１及び第２の出力端が第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第２の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第１の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有し、第５及び第６の出力端が第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第５の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第６の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有する。
【0021】
このような第２の光９０度ハイブリッド集積回路の構成であっても、Ｘ偏波光を復調した後の干渉光の並び順と、Ｙ偏波光を復調した後の干渉光の並び順とを同一としつつ、これらの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部を共通の光導波路基板上に集積することができる。従って、装置の小型化および部品点数の削減に寄与できる。
【0022】
また、第３の光９０度ハイブリッド集積回路においては、第３及び第４の出力端が第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第４の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第３の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有し、第７及び第８の出力端が第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第７の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第８の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有する。
【0023】
このような第３の光９０度ハイブリッド集積回路の構成であっても、Ｘ偏波光を復調した後の干渉光の並び順と、Ｙ偏波光を復調した後の干渉光の並び順とを同一としつつ、これらの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部を共通の光導波路基板上に集積することができる。従って、装置の小型化および部品点数の削減に寄与できる。
【0024】
また、第４の光９０度ハイブリッド集積回路においては、第３及び第４の出力端が第３の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第４の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第３の出力端と第３の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して１３５°の位相遅れを有し、第５及び第６の出力端が第４の多モード光干渉部の２つの入力端にそれぞれ光結合され、第６の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路が、第５の出力端と第４の多モード光干渉部とを結ぶ光導波路に対して４５°の位相遅れを有する。
【0025】
このような第４の光９０度ハイブリッド集積回路の構成であっても、Ｘ偏波光を復調した後の干渉光の並び順と、Ｙ偏波光を復調した後の干渉光の並び順とを同一としつつ、これらの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部を共通の光導波路基板上に集積することができる。従って、装置の小型化および部品点数の削減に寄与できる。
【0026】
上述した第１〜第４の光９０度ハイブリッド集積回路は、共通の光導波路基板上に設けられ、第１の入力端と光結合しており、Ｘ偏波光を共通の光導波路基板の外部から入力する第１の光入力ポートと、共通の光導波路基板上に設けられ、第３の入力端と光結合しており、Ｙ偏波光を共通の光導波路基板の外部から入力する第２の光入力ポートと、共通の光導波路基板上に設けられ、光分岐部と光結合しており、局部発振光を共通の光導波路基板の外部から入力する第３の光入力ポートと、を更に備えてもよい。そして、第３の光入力ポートは第１の光入力ポートと第２の光入力ポートとの間に配置されてもよい。これにより、Ｘ偏波光、Ｙ偏波光及び局部発振光を共通の光導波路基板の外部から入力するとともに、光導波路を交差させることなく、これらの光を第１及び第２の多モード光干渉部並びに光分岐部に配分することができる。
【0027】
上述した第１〜第４の光９０度ハイブリッド集積回路は、共通の光導波路基板上に設けられ、Ｘ偏波光及びＹ偏波光を含む光信号を共通の光導波路基板の外部から入力する光入力ポートと、共通の光導波路基板上に設けられた偏波分岐部と、を更に備えてもよい。そして、偏波分岐部は、光入力ポートと光結合した入力端と、第１の入力端と光結合してＸ偏波光を出力する出力端と、第３の入力端と光結合してＹ偏波光を出力する出力端と、を有してもよい。このように、共通の光導波路基板上に偏波分岐部を更に集積することによって、装置の小型化および部品点数の削減により一層寄与できる。
【0028】
［本発明の実施形態の詳細］本発明の実施形態に係る光９０度ハイブリッド集積回路の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0029】
（第１実施形態）図１は、第１実施形態に係る光９０度ハイブリッド集積回路（以下、単に光集積回路と称する）１Ａの構成を概略的に示す平面図である。図１に示される光集積回路１Ａは、偏波多重コヒーレント光通信に使用される光受信器２Ａに設けられ、コヒーレント変調信号を含むＸ偏波光Ｎ１、及び別のコヒーレント変調信号を含むＹ偏波光Ｎ２を受信してこれらを復調する。光受信器２Ａにおいて、光集積回路１Ａの前段には偏光ビームスプリッタ４（偏波分岐部）が設けられる。偏光ビームスプリッタ４の入力端は、光受信器２Ａの光信号入力ポート２ｂと光学的に結合されており、偏波多重されたコヒーレント変調信号光Ｎ０を光受信器２Ａの外部から光信号入力ポート２ｂを介して受ける。偏光ビームスプリッタ４の一方の出力端からは、コヒーレント変調されたＸ偏波光Ｎ１が出力される。偏光ビームスプリッタ４の他方の出力端からは、コヒーレント変調されたＹ偏波光Ｎ２が出力される。
【0030】
光集積回路１Ａは、１枚の光導波路基板１０を備える。光導波路基板１０は、例えばＩｎＰといった材料からなる平板状の部材であって、その平面形状は例えば四角形である。光導波路基板１０は、平坦な主面１０ａを有する。主面１０ａは、方向Ａ１において互いに対向する一対の端辺１０ｂ，１０ｃと、方向Ａ１と交差する（例えば直交する）方向Ａ２において互いに対向する一対の端辺１０ｄ，１０ｅとを有する。端辺１０ｂ，１０ｃはそれぞれ直線状に延びており、互いに平行である。端辺１０ｄ，１０ｅはそれぞれ直線状に延びており、互いに平行である。端辺１０ｂ，１０ｃの延伸方向と端辺１０ｄ，１０ｅの延伸方向とは互いに交差（一例では直交）する。端辺１０ｂ，１０ｃの長さは例えば３．５ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲内であり、端辺１０ｄ，１０ｅの長さは例えば２．０ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内である。
【0031】
光集積回路１Ａは、第１の光入力ポート１１、第２の光入力ポート１２、及び第３の光入力ポート１３を更に備える。光入力ポート１１〜１３は、共通の光導波路基板１０上に設けられている。本実施形態では、光入力ポート１１〜１３は光導波路基板１０の端辺１０ｂに沿って並んでおり、一例では端辺１０ｂ上に位置する。光入力ポート１３は、光入力ポート１１と光入力ポート１２との間に配置されている。光入力ポート１１と光入力ポート１３との間隔Ｗ１と、光入力ポート１１と光入力ポート１３との間隔Ｗ２とは互いに等しい。間隔Ｗ１，Ｗ２は、例えば０．７ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲内である。
【0032】
光入力ポート１１は、Ｘ偏波光Ｎ１を光導波路基板１０の外部から入力する。本実施形態では、光入力ポート１１は偏光ビームスプリッタ４の一方の出力端と光学的に結合されている。光入力ポート１２は、Ｙ偏波光Ｎ２を光導波路基板１０の外部から入力する。本実施形態では、光入力ポート１２は偏波回転部５を介して偏光ビームスプリッタ４の他方の出力端と光学的に結合されている。光入力ポート１３は、局部発振光Ｌ０を光導波路基板１０の外部から入力する。本実施形態では、光入力ポート１３は光受信器２Ａの局部発振光入力ポート２ｃと光学的に結合されており、局部発振光入力ポート２ｃを介して局部発振光Ｌ０を受ける。
【0033】
光集積回路１Ａは、光分岐部１４を更に備える。光分岐部１４は、光入力ポート１１〜１３と共通の光導波路基板１０上に設けられている。光分岐部１４は、１つの入力端１４ａと、２つの出力端１４ｂ，１４ｃとを有する。入力端１４ａは、光導波路基板１０上に設けられた光導波路２１を介して、光入力ポート１３と光学的に結合されている。光分岐部１４は、光入力ポート１３から入力された局部発振光Ｌ０を、局部発振光Ｌ１と局部発振光Ｌ２とに分岐する。分岐比率は１：１である。光分岐部１４は、一方の局部発振光Ｌ１を出力端１４ｂから出力し、他方の局部発振光Ｌ２を出力端１４ｃから出力する。
【0034】
光集積回路１Ａは、４つの多モード光干渉部１５〜１８を更に備える。多モード光干渉部１５は本実施形態における第１の多モード光干渉部である。多モード光干渉部１６は本実施形態における第２の多モード光干渉部である。多モード光干渉部１７は本実施形態における第３の多モード光干渉部である。多モード光干渉部１８は本実施形態における第４の多モード光干渉部である。
【0035】
多モード光干渉部１５，１６は、光入力ポート１１〜１３及び光分岐部１４と共通の光導波路基板１０上に設けられた２入力４出力のＭＭＩ（Multi-Mode Interference）である。多モード光干渉部１５，１６は、光導波路基板１０の主面１０ａ上に設定される仮想の軸線ＡＸを挟む一対の領域１０ｆ，１０ｇにそれぞれ配置されている。なお、本実施形態では、軸線ＡＸは方向Ａ１に沿って延びている。一例では、光入力ポート１３は軸線ＡＸ上に配置され、光入力ポート１１は軸線ＡＸに対して多モード光干渉部１５と同じ側（すなわち領域１０ｆ）に配置され、光入力ポート１２は軸線ＡＸに対して多モード光干渉部１６と同じ側（すなわち領域１０ｇ）に配置される。
【0036】
多モード光干渉部１７，１８は、光入力ポート１１〜１３、光分岐部１４、及び多モード光干渉部１５，１６と共通の光導波路基板１０上に設けられた２入力２出力のＭＭＩである。多モード光干渉部１７は軸線ＡＸに対して多モード光干渉部１５と同じ側（すなわち領域１０ｆ）に配置され、多モード光干渉部１８は軸線ＡＸに対して多モード光干渉部１６と同じ側（すなわち領域１０ｇ）に配置されている。
【0037】
多モード光干渉部１５は、光導波方向である方向Ａ３に並ぶ一対の端辺１５ａ，１５ｂと、方向Ａ３と交差する方向Ａ４に並ぶ一対の側辺１５ｃ，１５ｄとを有する。本実施形態では、方向Ａ３は方向Ａ１と一致しており、方向Ａ４は方向Ａ２と一致している。なお、方向Ａ３は方向Ａ１に対して傾斜してもよく、方向Ａ４は方向Ａ２に対して傾斜してもよい。多モード光干渉部１５は、第１の入力端１５ｅと、第２の入力端１５ｆと、第１〜第４の出力端１５ｇ〜１５ｊとを更に有する。入力端１５ｅは、一方の端辺１５ａに設けられ、光導波路基板１０上に設けられた光導波路２２を介して、光入力ポート１１と光学的に結合されている。入力端１５ｅは、光導波路基板１０の外部（本実施形態では偏光ビームスプリッタ４）から、光入力ポート１１を介してＸ偏波光Ｎ１を受ける。入力端１５ｆは、一方の端辺１５ａにおいて入力端１５ｅと軸線ＡＸとの間に設けられ、光導波路基板１０上に設けられた光導波路２３を介して、光分岐部１４の一方の出力端１４ｂと光学的に結合されている。入力端１５ｆは、光分岐部１４により分岐された一方の局部発振光Ｌ１を受ける。第１〜第４の出力端１５ｇ〜１５ｊは、他方の端辺１５ｂにおいて軸線ＡＸ側から順に並んでいる。出力端１５ｇ〜１５ｊは、それぞれ干渉光Ｆ１〜Ｆ４を出力する。このうち、干渉光Ｆ３は負のＸＩ信号成分（ＸＩＮ）を含み、干渉光Ｆ４は正のＸＩ信号成分（ＸＩＰ）を含む。
【0038】
多モード光干渉部１７は、軸線ＡＸ側から順に並ぶ入力端１７ａ，１７ｂと、軸線ＡＸ側から順に並ぶ出力端１７ｃ，１７ｄとを有する。入力端１７ａは、光導波路基板１０上に設けられた光導波路２４を介して、多モード光干渉部１５の出力端１５ｇと光学的に結合されている。入力端１７ａは、出力端１５ｇから干渉光Ｆ１を受ける。入力端１７ｂは、光導波路基板１０上に設けられた光導波路２５を介して、多モード光干渉部１５の出力端１５ｈと光学的に結合されている。入力端１７ｂは、出力端１５ｈから干渉光Ｆ２を受ける。
【0039】
光導波路２５は、位相シフタ２５ａを含んでいる。位相シフタ２５ａは、光導波路２５を導波して入力端１７ｂに到達する干渉光Ｆ２を、光導波路２４を導波して入力端１７ａに到達する干渉光Ｆ１に対して４５°の位相分だけ遅延させる。すなわち、光導波路２５は光導波路２４に対して４５°の位相遅れを有し、入力端１７ｂに到達する干渉光Ｆ２には、入力端１７ａに到達する干渉光Ｆ１に対して４５°の位相差が与えられる。一例では、位相シフタ２５ａは、位相差に相当する長さの光導波路の余長部分により構成される。
【0040】
多モード光干渉部１７の出力端１７ｃ，１７ｄは、それぞれ干渉光Ｆ５，Ｆ６を出力する。干渉光Ｆ５は負のＸＱ信号成分（ＸＱＮ）を含み、干渉光Ｆ６は正のＸＱ信号成分（ＸＱＰ）を含む。
【0041】
多モード光干渉部１６は、光導波方向である方向Ａ５に並ぶ一対の端辺１６ａ，１６ｂと、方向Ａ５と交差する方向Ａ６に並ぶ一対の側辺１６ｃ，１６ｄとを有する。本実施形態では、方向Ａ５は方向Ａ１と一致しており、方向Ａ６は方向Ａ２と一致している。なお、方向Ａ５は方向Ａ１に対して傾斜してもよく、方向Ａ６は方向Ａ２に対して傾斜してもよい。多モード光干渉部１６は、第３の入力端１６ｅと、第４の入力端１６ｆと、第５〜第８の出力端１６ｇ〜１６ｊとを更に有する。入力端１６ｅは、一方の端辺１６ａに設けられ、光導波路基板１０上に設けられた光導波路２６を介して、光入力ポート１２と光学的に結合されている。入力端１６ｅは、光導波路基板１０の外部（本実施形態では偏光ビームスプリッタ４）から、光入力ポート１２を介してＹ偏波光Ｎ２を受ける。入力端１６ｆは、一方の端辺１６ａにおいて入力端１６ｅと軸線ＡＸとの間に設けられ、光導波路基板１０上に設けられた光導波路２７を介して、光分岐部１４の他方の出力端１４ｃと光学的に結合されている。入力端１６ｆは、光分岐部１４により分岐された他方の局部発振光Ｌ２を受ける。第５〜第８の出力端１６ｇ〜１６ｊは、他方の端辺１６ｂにおいて軸線ＡＸ側から順に並んでいる。出力端１６ｇ〜１６ｊは、それぞれ干渉光Ｆ７〜Ｆ１０を出力する。このうち、干渉光Ｆ７は正のＹＩ信号成分（ＹＩＰ）を含み、干渉光Ｆ８は負のＹＩ信号成分（ＹＩＮ）を含む。
【0042】
多モード光干渉部１８は、軸線ＡＸ側から順に並ぶ入力端１８ａ，１８ｂと、軸線ＡＸ側から順に並ぶ出力端１８ｃ，１８ｄとを有する。入力端１８ａは、光導波路基板１０上に設けられた光導波路２８を介して、多モード光干渉部１６の出力端１６ｉと光学的に結合されている。入力端１８ａは、出力端１６ｉから干渉光Ｆ９を受ける。入力端１８ｂは、光導波路基板１０上に設けられた光導波路２９を介して、多モード光干渉部１６の出力端１６ｈと光学的に結合されている。入力端１８ｂは、出力端１６ｊから干渉光Ｆ１０を受ける。
【0043】
光導波路２９は、位相シフタ２９ａを含んでいる。位相シフタ２９ａは、光導波路２９を導波して入力端１８ｂに到達する干渉光Ｆ１０を、光導波路２８を導波して入力端１８ａに到達する干渉光Ｆ９に対して１３５°の位相分だけ遅延させる。すなわち、光導波路２９は光導波路２８に対して１３５°の位相遅れを有し、入力端１８ｂに到達する干渉光Ｆ１０には、入力端１８ａに到達する干渉光Ｆ９に対して１３５°の位相差が与えられる。一例では、位相シフタ２９ａは、位相差に相当する長さの光導波路の余長部分により構成される。
【0044】
多モード光干渉部１８の出力端１８ｃ，１８ｄは、それぞれ干渉光Ｆ１１，Ｆ１２を出力する。干渉光Ｆ１１は正のＹＱ信号成分（ＹＱＰ）を含み、干渉光Ｆ１２は負のＹＱ信号成分（ＹＱＮ）を含む。
【0045】
光集積回路１Ａは、フォトダイオード３１〜３８を更に備える。フォトダイオード３１〜３８は、基板１０の主面１０ａ上において多モード光干渉部１５〜１８等とモノリシックに設けられている。フォトダイオード３１〜３８は、基板１０上にフォトダイオードのための各種半導体層を成長することにより形成される。なお、フォトダイオード３１〜３８は基板１０の外部に設けられてもよい。
【0046】
フォトダイオード３１，３２は、基板１０上の光導波路を介して、多モード光干渉部１７の出力端１７ｃ，１７ｄとそれぞれ光学的に結合されている。フォトダイオード３１，３２は、それぞれ干渉光Ｆ５，Ｆ６を電流信号に変換して、ＸＱＮに関する電気信号、及びＸＱＰに関する電気信号をそれぞれ生成する。フォトダイオード３３，３４は、基板１０上の光導波路を介して、多モード光干渉部１５の出力端１５ｉ，１５ｊとそれぞれ光学的に結合されている。フォトダイオード３３，３４は、それぞれ干渉光Ｆ３，Ｆ４を電流信号に変換して、ＸＩＮに関する電気信号、及びＸＩＰに関する電気信号をそれぞれ生成する。フォトダイオード３５，３６は、基板１０上の光導波路を介して、多モード光干渉部１６の出力端１６ｇ，１６ｈとそれぞれ光学的に結合されている。フォトダイオード３５，３６は、それぞれ干渉光Ｆ７，Ｆ８を電流信号に変換して、ＹＩＰに関する電気信号、及びＹＩＮに関する電気信号をそれぞれ生成する。フォトダイオード３７，３８は、基板１０上の光導波路を介して、多モード光干渉部１８の出力端１８ｃ，１８ｄとそれぞれ光学的に結合されている。フォトダイオード３７，３８は、それぞれ干渉光Ｆ１１，Ｆ１２を電流信号に変換して、ＹＱＰに関する電気信号、及びＹＱＮに関する電気信号をそれぞれ生成する。
【0047】
以上の構成を備える光集積回路１Ａの動作（作用）及び効果について説明する。まず、図２を参照して、９０度ハイブリッド回路の基本的な動作について説明する。図２には、４入力４出力のＭＭＩ５１と、２入力２出力のＭＭＩ５２と、４つのフォトダイオード６１〜６４とが示されている。コヒーレント変調信号光ＮはＭＭＩ５１の一方の側面から数えて２番目の入力端に入力され、局部発振光ＬはＭＭＩ５１の３番目の入力端に入力されるものとする。そして、ＭＭＩ５１の一方の側面から数えて３番目の出力端はＭＭＩ５２の１番目の入力端と光結合され、４番目の出力端はＭＭＩ５２の２番目の入力端と光結合されている。ＭＭＩ５１の３番目の出力端とＭＭＩ５２の１番目の入力端との間には４５°の位相シフタ５３が設けられている。
【0048】
図２に示された９０度ハイブリッド回路において、ＭＭＩ５１の４つの入力端と４つの出力端との間で付与される位相は、図３の（ａ）に示される図表の通りである。従って、ＭＭＩ５１の動作は、次の数式（１）のように表すことができる。ＥＮ及びＥＬはそれぞれコヒーレント変調信号光Ｎ及び局部発振光Ｌの光強度である。Ｅ１〜Ｅ４はＭＭＩ５１の各出力端から出力される干渉光の光強度である。【数1】
【0049】
また、位相シフタ５３の動作は、次の数式（２）のように表すことができる。Ｅ３’及びＥ４’はそれぞれＭＭＩ５２の各入力端に入力される干渉光の光強度である。【数2】
【0050】
また、ＭＭＩ５２の動作は、次の数式（３）のように表すことができる。Ｅ３”及びＥ４”はそれぞれＭＭＩ５２の各出力端から出力される干渉光の光強度である。【数3】
【0052】
図３の（ｂ）は、コヒーレント変調信号光Ｎ及び局部発振光Ｌの、フォトダイオード６１〜６４に入力されるときの位相を示す図表である。この図表に示されるように、干渉光ＦＡ１におけるコヒーレント変調信号光Ｎの位相と局部発振光Ｌの位相との差は１８０°となり、干渉光ＦＡ２におけるコヒーレント変調信号光Ｎの位相と局部発振光Ｌの位相との差は０°となり、干渉光ＦＡ３におけるコヒーレント変調信号光Ｎの位相と局部発振光Ｌの位相との差は−９０°となり、干渉光ＦＡ４におけるコヒーレント変調信号光Ｎの位相と局部発振光Ｌの位相との差は９０°となる。従って、ＱＰＳＫ変調されたコヒーレント変調信号光Ｎを良好に復調することができる。
【0053】
ここで、フォトダイオード６１〜６４に入力される干渉光ＦＡ１〜ＦＡ４の、コヒーレント変調信号光Ｎと局部発振光Ｌとの位相差に対する依存性について説明する。コヒーレント変調信号光Ｎに対する或る干渉光の位相をｐＳ、局部発振光Ｌに対する或る干渉光の位相をｐＬとし、コヒーレント変調信号光Ｎと局部発振光Ｌとの位相差をθ、光周波数をω、コヒーレント変調信号光Ｎ及び局部発振光Ｌのパワーを１とすると、出力電界Ｅ及び出力パワーＰは下記の数式（５）により表わされる。但し、ＥＳｉｇはコヒーレント変調信号光Ｎの電界であり、ＥＬＯは局部発振光Ｌの電界である。【数5】
【0054】
また、コヒーレント変調信号光Ｎ及び局部発振光Ｌの位置を入れ替えた場合の出力パワーＰ’は、θを−θに置き換えて、下記の数式（６）により表わされる。【数6】
【0055】
図４の（ａ）は、４つの干渉光ＦＡ１〜ＦＡ４の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図４の（ａ）において、横軸は位相差θ（単位：度）を表し、縦軸は光強度（すなわちフォトダイオードからの出力電流の大きさ）を表す。グラフＧ１１は干渉光ＦＡ１（ＩＰ）の光強度を表し、グラフＧ１２は干渉光ＦＡ２（ＩＮ）の光強度を表し、グラフＧ１３は干渉光ＦＡ３（ＱＰ）の光強度を表し、グラフＧ１４は干渉光ＦＡ４（ＱＮ）の光強度を表す。また、図４の（ｂ）は、干渉光ＦＡ１（ＩＰ）と干渉光ＦＡ２（ＩＮ）との光強度差（グラフＧ１５）、及び干渉光ＦＡ３（ＱＰ）と干渉光ＦＡ４（ＱＮ）との光強度差（グラフＧ１６）を示すグラフである。図４の（ｂ）に示されるように、図２に示された９０度ハイブリッド回路では、直交成分であるＱ信号成分の位相が、同相成分であるＩ信号成分の位相に対して９０°前にずれる（これをAdvanced-Qと称する）。
【0056】
ここで、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式に用いられる光受信器において、Ｘ偏波光を復調する９０度ハイブリッド回路と、Ｙ偏波光を復調する９０度ハイブリッド回路と、局部発振光を分岐する光分岐部とを、共通の基板上に配置する場合を考える。図５は、図２に示された９０度ハイブリッド回路を共通の光導波路基板１０上に単純に２つ並べ、さらに同一の光導波路基板１０上に光分岐部５４を設けた構成を示す図である。このような構成では、Ｙ偏波光Ｎ２を復調する９０度ハイブリッド回路におけるＭＭＩ５１のＹ偏波光Ｎ２及び局部発振光Ｌ２の入力端の並び順が、Ｘ偏波光Ｎ１を復調する９０度ハイブリッド回路におけるＭＭＩ５１のＸ偏波光Ｎ１及び局部発振光Ｌ１の入力端の並び順に対して反転する。
【0057】
図６の（ａ）は、ＭＭＩ５１の入力端の並び順が図２に対して反転した場合における、４つの干渉光ＦＡ１〜ＦＡ４の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図６の（ａ）において、横軸は位相差θ（単位：度）を表し、縦軸は光強度（すなわちフォトダイオードからの出力電流の大きさ）を表す。グラフＧ２１は干渉光ＦＡ１（ＩＰ）の光強度を表し、グラフＧ２２は干渉光ＦＡ２（ＩＮ）の光強度を表し、グラフＧ２３は干渉光ＦＡ３（ＱＰ）の光強度を表し、グラフＧ２４は干渉光ＦＡ４（ＱＮ）の光強度を表す。また、図６の（ｂ）は、干渉光ＦＡ１（ＩＰ）と干渉光ＦＡ２（ＩＮ）との光強度差（グラフＧ２５）、及び干渉光ＦＡ３（ＱＰ）と干渉光ＦＡ４（ＱＮ）との光強度差（グラフＧ２６）を示すグラフである。図６の（ｂ）に示されるように、ＭＭＩ５１の入力端の並び順が図２に対して反転した場合、直交成分であるＱ信号成分の位相が、同相成分であるＩ信号成分の位相に対して９０°後ろにずれる（これをDelayed-Qと称する）。
【0058】
このように、図２に示された９０度ハイブリッド回路を単純に２つ並べた場合、一方の９０度ハイブリッド回路ではAdvanced-Qとなり、他方の９０度ハイブリッド回路ではDelayed-Qとなる。従って、光９０度ハイブリッド回路の後段に設けられる電子回路の構成をＩ信号成分とＱ信号成分とで共通化できず、電子部品の種類が増えてしまう。
【0059】
そこで、本実施形態の光集積回路１Ａでは、位相シフタ２９ａを、図２に示された位相シフタ５３の位置ではなく、図１に示される多モード光干渉部１６の出力端１６ｈ（すなわち４番目の出力端）に設けている。そして、位相シフタ２９ａの位相シフト量を、４５°ではなく１３５°としている。図７の（ａ）は、各干渉光におけるＸ偏波光Ｎ１の位相、局部発振光Ｌ１の位相、及びＸ偏波光Ｎ１と局部発振光Ｌ１との位相差を示す図表である。図７の（ｂ）は、各干渉光におけるＹ偏波光Ｎ２の位相、局部発振光Ｌ２の位相、及びＹ偏波光Ｎ２と局部発振光Ｌ２との位相差を示す図表である。図７の（ａ）に示されるように、本実施形態の光集積回路１Ａによれば、Ｘ偏波光Ｎ１に関する復調後の干渉光における信号光と局部発振光との位相差は、光導波路基板１０の端辺１０ｄ側から順に、１８０°（干渉光Ｆ４：ＸＩＰ），０°（干渉光Ｆ３：ＸＩＮ）、−９０°（干渉光Ｆ６：ＸＱＰ）、及び９０°（干渉光Ｆ５：ＸＱＮ）となる。同様に、図７の（ｂ）に示されるように、Ｙ偏波光Ｎ２に関する復調後の干渉光における信号光と局部発振光との位相差は、光導波路基板１０の端辺１０ｄ側から順に、１８０°（干渉光Ｆ７：ＹＩＰ），０°（干渉光Ｆ８：ＹＩＮ）、−９０°（干渉光Ｆ１１：ＹＱＰ）、及び９０°（干渉光Ｆ１２：ＹＱＮ）となる。
【0060】
図８の（ａ）は、本実施形態の光集積回路１Ａにおける４つの干渉光Ｆ７，Ｆ８，Ｆ１１，及びＦ１２の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図８の（ａ）において、横軸は位相差θ（単位：度）を表し、縦軸は光強度（すなわちフォトダイオード３５〜３８からの出力電流の大きさ）を表す。グラフＧ３１は干渉光Ｆ７（ＹＩＰ）の光強度を表し、グラフＧ３２は干渉光Ｆ８（ＹＩＮ）の光強度を表し、グラフＧ３３は干渉光Ｆ１１（ＹＱＰ）の光強度を表し、グラフＧ３４は干渉光Ｆ１２（ＹＱＮ）の光強度を表す。また、図８の（ｂ）は、干渉光Ｆ７（ＹＩＰ）と干渉光Ｆ８（ＹＩＮ）との光強度差（グラフＧ３５）、及び干渉光Ｆ１１（ＹＱＰ）と干渉光Ｆ１２（ＹＱＮ）との光強度差（グラフＧ３６）を示すグラフである。図８の（ｂ）に示されるように、本実施形態においては、直交成分であるＱ信号成分の位相が、同相成分であるＩ信号成分の位相に対して９０°前にずれる（Advanced-Q）。従って、本実施形態の光集積回路１Ａによれば、ＸＩ信号成分とＸＱ信号成分との位相関係と、ＹＩ信号成分とＹＱ信号成分との位相関係とを互いに同一（Advanced-Q）としつつ、これらの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部１４を共通の光導波路基板１０上に集積することができる。
【0061】
なお、位相シフタ２９ａの位相シフト量を１３５°とした理由は次の通りである。図２に示されたＭＭＩ５１への信号光Ｎ及び局部発振光Ｌの入力が反転した状態でAdvanced-Qを実現するためには、図９の（ａ）に示されるように、位相シフタ５３の位相シフト量を２２５°とすればよい。しかしながら、このように位相シフト量が大きくなると、位相シフタ５３において光導波路に付与する光路長差が長くなり、光導波路基板１０の小型化を妨げる。この２２５°の位相シフト量は、図９の（ｂ）に示されるように、ＭＭＩ５２への入力干渉光の一方に３６０°の位相シフト量を設定し、他方に１３５°の位相シフト量を設定する場合と等価である。また、３６０°の位相シフト量は、図９の（ｃ）に示されるように、０°の位相シフト量（すなわち位相をシフトしない）と等価である。従って、位相シフタ２９ａの位相シフト量を１３５°とすることにより、位相シフト量を２２５°とする場合と比較して光導波路基板１０を小型化しつつ、双方の光９０度ハイブリッド回路においてAdvanced-Qを実現することができる。
【0062】
また、本実施形態のように、光集積回路１Ａは、光導波路基板１０上に設けられ、入力端１５ｅと光結合しており、Ｘ偏波光Ｎ１を光導波路基板１０の外部から入力する第１の光入力ポート１１と、光導波路基板１０上に設けられ、入力端１６ｅと光結合しており、Ｙ偏波光Ｎ２を光導波路基板１０の外部から入力する第２の光入力ポート１２と、光導波路基板１０上に設けられ、光分岐部１４と光結合しており、局部発振光Ｌ０を光導波路基板１０の外部から入力する第３の光入力ポート１３と、を備えてもよい。そして、第３の光入力ポート１３は、第１の光入力ポート１１と第２の光入力ポート１２との間に配置されてもよい。これにより、Ｘ偏波光Ｎ１、Ｙ偏波光Ｎ２及び局部発振光Ｌ０を光導波路基板１０の外部から入力するとともに、光導波路２２，２３と光導波路２６，２７とを交差させることなく、これらの光Ｎ１，Ｎ２，及びＬ０を多モード光干渉部１５，１６及び光分岐部１４に配分することができる。
【0063】
（第１変形例）図１０は、第１変形例に係る光集積回路１Ｂの部分拡大図である。図１０に示されるように、本変形例の光集積回路１Ｂと上記実施形態の光集積回路１Ａとの相違点は、多モード光干渉部１８及び位相シフタの配置である。すなわち、本変形例では、多モード光干渉部１８の入力端１８ａが光導波路４１を介して多モード光干渉部１６の出力端１６ｇと光結合されており、多モード光干渉部１８の入力端１８ｂが光導波路４２を介して多モード光干渉部１６の出力端１６ｈと光結合されている。多モード光干渉部１８の出力端１８ｃからは干渉光Ｆ１３が出力され、多モード光干渉部１８の出力端１８ｄからは干渉光Ｆ１４が出力される。そして、本変形例では、出力端１６ｇ（すなわち多モード光干渉部１６の１番目の出力端）と入力端１８ａとの間の光導波路４１に位相シフタ４１ａが設けられている。位相シフタ４１ａの位相シフト量は１３５°である。すなわち、本変形例では、出力端１６ｇと多モード光干渉部１８とを結ぶ光導波路４１は、出力端１６ｈと多モード光干渉部１８とを結ぶ光導波路４２に対して１３５°の位相遅れを有する。
【0064】
図１１の（ａ）は、各干渉光におけるＸ偏波光Ｎ１の位相、局部発振光Ｌ１の位相、及びＸ偏波光Ｎ１と局部発振光Ｌ１との位相差を示す図表である。図１１の（ｂ）は、各干渉光におけるＹ偏波光Ｎ２の位相、局部発振光Ｌ２の位相、及びＹ偏波光Ｎ２と局部発振光Ｌ２との位相差を示す図表である。なお、図１１の（ａ）に示される各値は、図７の（ａ）に示される各値と同じである。また、図１１の（ｂ）に示されるように、Ｙ偏波光Ｎ２に関する復調後の干渉光における信号光と局部発振光との位相差は、光導波路基板１０の端辺１０ｄ側から順に、−９０°（干渉光Ｆ１３：ＹＩＰ），９０°（干渉光Ｆ１４：ＹＩＮ）、０°（干渉光Ｆ９：ＹＱＰ）、及び１８０°（干渉光Ｆ１０：ＹＱＮ）となる。
【0065】
図１２の（ａ）は、本変形例の光集積回路１Ｂにおける４つの干渉光Ｆ１３，Ｆ１４，Ｆ９，及びＦ１０の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図１２の（ａ）において、横軸は位相差θ（単位：度）を表し、縦軸は光強度（すなわちフォトダイオード３５〜３８からの出力電流の大きさ）を表す。グラフＧ４１は干渉光Ｆ１３（ＹＩＰ）の光強度を表し、グラフＧ４２は干渉光Ｆ１４（ＹＩＮ）の光強度を表し、グラフＧ４３は干渉光Ｆ９（ＹＱＰ）の光強度を表し、グラフＧ４４は干渉光Ｆ１０（ＹＱＮ）の光強度を表す。また、図１２の（ｂ）は、干渉光Ｆ１３（ＹＩＰ）と干渉光Ｆ１４（ＹＩＮ）との光強度差（グラフＧ４５）、及び干渉光Ｆ９（ＹＱＰ）と干渉光Ｆ１０（ＹＱＮ）との光強度差（グラフＧ４６）を示すグラフである。図１２の（ｂ）に示されるように、本変形例においても、Ｙ偏波光Ｎ２の直交成分であるＹＱ信号成分の位相が、同相成分であるＹＩ信号成分の位相に対して９０°前にずれる（Advanced-Q）。従って、本変形例の光集積回路１Ｂによれば、ＸＩ信号成分とＸＱ信号成分との位相関係と、ＹＩ信号成分とＹＱ信号成分との位相関係とを互いに同一（Advanced-Q）としつつ、２つの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部１４を共通の光導波路基板１０上に集積することができる。
【0066】
（第２変形例）図１３は、第２変形例に係る光集積回路１Ｃの部分拡大図である。図１３に示されるように、本変形例の光集積回路１Ｃと上記実施形態の光集積回路１Ａとの相違点は、多モード光干渉部１７及び２つの位相シフタの配置である。すなわち、本変形例では、多モード光干渉部１７の入力端１７ａが光導波路４３を介して多モード光干渉部１５の出力端１５ｉと光結合されており、多モード光干渉部１７の入力端１７ｂが光導波路４４を介して多モード光干渉部１５の出力端１５ｊと光結合されている。そして、多モード光干渉部１７の出力端１７ｃからは干渉光Ｆ１５が出力され、多モード光干渉部１７の出力端１７ｄからは干渉光Ｆ１６が出力される。そして、本変形例では、出力端１５ｊと入力端１７ｂとの間の光導波路４４に位相シフタ４４ａが設けられている。位相シフタ４４ａの位相シフト量は１３５°である。すなわち、本変形例では、出力端１５ｊと多モード光干渉部１７とを結ぶ光導波路４４は、出力端１５ｉと多モード光干渉部１７とを結ぶ光導波路４３に対して１３５°の位相遅れを有する。
【0067】
更に、本変形例では、上記実施形態の位相シフタ２９ａに変えて、位相シフタ２８ａが設けられている。すなわち、本変形例では、出力端１６ｉと入力端１８ａとの間の光導波路２８に位相シフタ２８ａが設けられている。位相シフタ２８ａの位相シフト量は４５°である。従って、出力端１６ｉと多モード光干渉部１８とを結ぶ光導波路２８は、出力端１６ｊと多モード光干渉部１８とを結ぶ光導波路２９に対して４５°の位相遅れを有する。
【0068】
図１４の（ａ）は、各干渉光におけるＸ偏波光Ｎ１の位相、局部発振光Ｌ１の位相、及びＸ偏波光Ｎ１と局部発振光Ｌ１との位相差を示す図表である。図１４の（ｂ）は、各干渉光におけるＹ偏波光Ｎ２の位相、局部発振光Ｌ２の位相、及びＹ偏波光Ｎ２と局部発振光Ｌ２との位相差を示す図表である。図１４の（ａ）に示されるように、Ｘ偏波光Ｎ１に関する復調後の干渉光における信号光と局部発振光との位相差は、光導波路基板１０の端辺１０ｄ側から順に、９０°（干渉光Ｆ１６：ＸＩＰ），−９０°（干渉光Ｆ１５：ＸＩＮ）、０°（干渉光Ｆ２：ＸＱＰ）、及び１８０°（干渉光Ｆ１：ＸＱＮ）となる。また、図１４の（ｂ）に示されるように、Ｙ偏波光Ｎ２に関する復調後の干渉光における信号光と局部発振光との位相差は、光導波路基板１０の端辺１０ｄ側から順に、１８０°（干渉光Ｆ７：ＹＩＰ），０°（干渉光Ｆ８：ＹＩＮ）、９０°（干渉光Ｆ１１：ＹＱＰ）、及び−９０°（干渉光Ｆ１２：ＹＱＮ）となる。
【0069】
図１５の（ａ）は、本変形例の光集積回路１Ｃにおける４つの干渉光Ｆ１６，Ｆ１５，Ｆ２，及びＦ１の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図１５の（ａ）において、横軸は位相差θ（単位：度）を表し、縦軸は光強度（すなわちフォトダイオード３１〜３４からの出力電流の大きさ）を表す。グラフＧ５１は干渉光Ｆ１６（ＸＩＰ）の光強度を表し、グラフＧ５２は干渉光Ｆ１５（ＸＩＮ）の光強度を表し、グラフＧ５３は干渉光Ｆ２（ＸＱＰ）の光強度を表し、グラフＧ５４は干渉光Ｆ１（ＸＱＮ）の光強度を表す。また、図１５の（ｂ）は、干渉光Ｆ１６（ＸＩＰ）と干渉光Ｆ１５（ＸＩＮ）との光強度差（グラフＧ５５）、及び干渉光Ｆ２（ＸＱＰ）と干渉光Ｆ１（ＸＱＮ）との光強度差（グラフＧ５６）を示すグラフである。図１５の（ｂ）に示されるように、本変形例においては、Ｘ偏波光Ｎ１の直交成分であるＸＱ信号成分の位相が、同相成分であるＸＩ信号成分の位相に対して９０°後ろにずれる（Delayed-Q）。また、Ｙ偏波光Ｎ２に関する光９０度ハイブリッド回路の構成は図５に示された回路と同様であるので、Ｙ偏波光Ｎ２の直交成分であるＹＱ信号成分の位相もまた、同相成分であるＹＩ信号成分の位相に対して９０°後ろにずれる（Delayed-Q）。従って、本変形例の光集積回路１Ｃによれば、ＸＩ信号成分とＸＱ信号成分との位相関係と、ＹＩ信号成分とＹＱ信号成分との位相関係とを互いに同一（Delayed-Q）としつつ、２つの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部１４を共通の光導波路基板１０上に集積することができる。
【0070】
（第３変形例）図１６は、第３変形例に係る光集積回路１Ｄの部分拡大図である。図１６に示されるように、本変形例の光集積回路１Ｄと上記第２変形例の光集積回路１Ｃとの相違点は、多モード光干渉部１８及び位相シフタの配置である。すなわち、本変形例では、多モード光干渉部１８の入力端１８ａが光導波路４１を介して多モード光干渉部１６の出力端１６ｇと光結合されており、多モード光干渉部１８の入力端１８ｂが光導波路４２を介して多モード光干渉部１６の出力端１６ｈと光結合されている。そして、多モード光干渉部１８の出力端１８ｃからは干渉光Ｆ１７が出力され、多モード光干渉部１８の出力端１８ｄからは干渉光Ｆ１８が出力される。そして、本変形例では、出力端１６ｈと入力端１８ｂとの間の光導波路４２に位相シフタ４２ａが設けられている。位相シフタ４２ａの位相シフト量は４５°である。すなわち、本変形例では、出力端１６ｈと多モード光干渉部１８とを結ぶ光導波路４２は、出力端１６ｇと多モード光干渉部１８とを結ぶ光導波路４１に対して４５°の位相遅れを有する。
【0071】
図１７の（ａ）は、各干渉光におけるＸ偏波光Ｎ１の位相、局部発振光Ｌ１の位相、及びＸ偏波光Ｎ１と局部発振光Ｌ１との位相差を示す図表である。図１７の（ｂ）は、各干渉光におけるＹ偏波光Ｎ２の位相、局部発振光Ｌ２の位相、及びＹ偏波光Ｎ２と局部発振光Ｌ２との位相差を示す図表である。なお、図１７の（ａ）に示される各値は、図１４の（ａ）に示される各値と同じである。また、図１７の（ｂ）に示されるように、Ｙ偏波光Ｎ２に関する復調後の干渉光における信号光と局部発振光との位相差は、光導波路基板１０の端辺１０ｄ側から順に、９０°（干渉光Ｆ１７：ＹＩＰ），−９０°（干渉光Ｆ１８：ＹＩＮ）、０°（干渉光Ｆ９：ＹＱＰ）、及び１８０°（干渉光Ｆ１０：ＹＱＮ）となる。
【0072】
図１８の（ａ）は、本変形例の光集積回路１Ｄにおける４つの干渉光Ｆ１７，Ｆ１８，Ｆ９，及びＦ１０の光強度と位相差θとの関係を示すグラフである。図１８の（ａ）において、横軸は位相差θ（単位：度）を表し、縦軸は光強度（すなわちフォトダイオード３５〜３８からの出力電流の大きさ）を表す。グラフＧ６１は干渉光Ｆ１７（ＹＩＰ）の光強度を表し、グラフＧ６２は干渉光Ｆ１８（ＹＩＮ）の光強度を表し、グラフＧ６３は干渉光Ｆ９（ＹＱＰ）の光強度を表し、グラフＧ６４は干渉光Ｆ１０（ＹＱＮ）の光強度を表す。また、図１８の（ｂ）は、干渉光Ｆ１７（ＹＩＰ）と干渉光Ｆ１８（ＹＩＮ）との光強度差（グラフＧ６５）、及び干渉光Ｆ９（ＹＱＰ）と干渉光Ｆ１０（ＹＱＮ）との光強度差（グラフＧ６６）を示すグラフである。図１８の（ｂ）に示されるように、本変形例においても、Ｙ偏波光Ｎ２の直交成分であるＹＱ信号成分の位相が、同相成分であるＹＩ信号成分の位相に対して９０°後ろにずれる（Delayed-Q）。従って、本変形例の光集積回路１Ｄによれば、ＸＩ信号成分とＸＱ信号成分との位相関係と、ＹＩ信号成分とＹＱ信号成分との位相関係とを互いに同一（Delayed-Q）としつつ、２つの光９０度ハイブリッド回路及び光分岐部１４を共通の光導波路基板１０上に集積することができる。
【0073】
（第４変形例）図１９は、上記実施形態の第４変形例に係る光集積回路１Ｅの構成を概略的に示す平面図である。図１９に示されるように、本変形例の光集積回路１Ｅでは、上記実施形態とは異なり、偏光ビームスプリッタ４（偏波分岐部）及び偏波回転部５が光導波路基板１０上に設けられている。偏光ビームスプリッタ４は１つの入力端４ａと２つの出力端４ｂ，４ｃとを有する。入力端４ａは、光導波路４７を介して、光導波路基板１０上の光入力ポート１９と光結合されている。光入力ポート１９は、Ｘ偏波光Ｎ１及びＹ偏波光Ｎ２を含むコヒーレント変調信号光Ｎ０を光導波路基板１０の外部から入力する。出力端４ｂは、光導波路２２を介して多モード光干渉部１５の入力端１５ｅと光結合しており、入力端１５ｅに対してＸ偏波光Ｎ１を出力する。出力端４ｃは、偏波回転部５及び光導波路２６を介して多モード光干渉部１６の入力端１６ｅと光結合しており、入力端１６ｅに対してＹ偏波光Ｎ２を出力する。本変形例のように、光導波路基板１０上に偏光ビームスプリッタ４を更に集積することによって、装置の小型化および部品点数の削減により一層寄与できる。
【0074】
本発明による光９０度ハイブリッド集積回路は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態及び各変形例を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0075】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…光集積回路、２Ａ…光受信器、２ｂ…光信号入力ポート、２ｃ…局部発振光入力ポート、４…偏光ビームスプリッタ、４ａ…入力端、４ｂ，４ｃ…出力端、５…偏波回転部、１０…光導波路基板、１０ａ…主面、１０ｂ，１０ｃ…端辺、１０ｄ，１０ｅ…端辺、１０ｆ，１０ｇ…領域、１１〜１３…光入力ポート、１４，５４…光分岐部、１４ａ…入力端、１４ｂ，１４ｃ…出力端、１５〜１８…多モード光干渉部、１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ…端辺、１５ｃ，１５ｄ，１６ｃ，１６ｄ…側辺、１５ｅ，１５ｆ，１６ｅ，１６ｆ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ…入力端、１５ｇ〜１５ｊ，１６ｇ〜１６ｊ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｃ，１８ｄ…出力端、１９…光入力ポート、２１〜２９，４１〜４４…光導波路、２５ａ，２８ａ，２９ａ，４１ａ，４２ａ，４４ａ，５３…位相シフタ、３１〜３８，６１〜６４…フォトダイオード、Ａ１〜Ａ６…方向、ＡＸ…軸線、Ｆ１〜Ｆ１８…干渉光、ＦＡ１〜ＦＡ４…干渉光、Ｌ，Ｌ０〜Ｌ２…局部発振光、Ｎ，Ｎ０…コヒーレント変調信号光、Ｎ１…Ｘ偏波光、Ｎ２…Ｙ偏波光。