特表 2024-546085 偏波ダイバーシティを備えるフォトニックバンドパスフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-17

(54)【発明の名称】偏波ダイバーシティを備えるフォトニックバンドパスフィルタ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/126 20060101AFI20241210BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20241210BHJP

   G02B 6/27 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

G02B6/126

G02B6/12

G02B6/27

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024532810

(86)(22)【出願日】2022-12-02

(85)【翻訳文提出日】2024-05-30

(86)【国際出願番号】 US2022051729

(87)【国際公開番号】W WO2023102236

(87)【国際公開日】2023-06-08

(31)【優先権主張番号】63/285,751

(32)【優先日】2021-12-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524205330

【氏名又は名称】アールティーエックス ビービーエヌ テクノロジーズ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100229448

【弁理士】

【氏名又は名称】中槇 利明

(72)【発明者】

【氏名】ソルタニ，モエ，ディー．

(72)【発明者】

【氏名】シン，アンシュマン

【テーマコード（参考）】

2H137

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H137AB08

2H137BA22

2H137BC41

2H147AB05

2H147AB11

2H147AB16

2H147AB21

2H147BE01

2H147BE13

2H147CA07

2H147CA23

2H147EA13A

2H147EA14A

(57)【要約】

偏波ダイバーシティ光入力を受信し、均一な偏波を有する中間ビームを出力するように動作可能な偏波管理ステージと、偏波管理ステージから中間ビームを受信し、中間ビームをフィルタリングし、フィルタ出力ビームを出力するように動作可能なフィルタステージとを備える、偏波ダイバーシティを備えたフォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ。偏波ダイバース光入力の面内偏波と面外偏波の両方からのエネルギーが、それにより、フィルタステージに伝達されることができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

偏波ダイバース光入力を受信し、均一な偏波を有する中間ビームを出力するように動作可能な偏波管理ステージと、
前記偏波管理ステージから前記中間ビームを受信し、前記中間ビームをフィルタリングし、フィルタ出力ビームを出力するように動作可能なフィルタステージと、を備え、
前記偏波ダイバース光入力の面内偏波及び面外偏波からのエネルギーが前記フィルタステージに伝達される、偏波ダイバーシティを備えたフォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ。

【請求項2】

前記偏波管理ステージが、前記偏波ダイバース光入力を第１の偏波を有する第１のビーム、及び前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２のビームに分割するように動作可能な光スプリッタを備える、請求項１に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項3】

前記偏波管理ステージが、前記第１のビームが前記第２の偏波と一致する回転偏波を含むように、前記第１のビームの前記第１の偏波を回転させるように動作可能な偏波回転子を備える、請求項２に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項4】

前記偏波管理ステージが、前記回転偏波を有する第１のビームと前記第２の偏波を有する第２のビームを中間ビームに結合するビームカプラを備える、請求項３に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項5】

前記偏波管理ステージが、前記第１のビームと前記第２のビームのコヒーレントかつ建設的な組み合わせのために前記第１のビームと前記第２のビームが前記ビームカプラによって受信される前に、前記第１のビームのフェーズと一致するように前記第２のビームのフェーズをシフトするように動作可能なフェーズシフタを備える、請求項４に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項6】

前記中間ビームが、第１の中間ビーム及び第２の中間ビームを含み、前記フィルタステージが、前記第１の中間ビームを受信する第１のフィルタと、前記第２の中間ビームを受信する第２のフィルタと、を備える、請求項１に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項7】

前記第１のフィルタが、第１のフィルタリングされた中間出力を出力し、前記第２のフィルタが、第２のフィルタリングされた中間出力を出力する、請求項６に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項8】

前記フィルタステージが、前記第１のフィルタリングされた中間出力、及び前記第２のフィルタリングされた中間出力を受信して組み合わせて、前記フィルタ出力ビームを出力するように動作可能なパワーコンバイナをさらに備える、請求項７に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項9】

前記フィルタステージが、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタにそれぞれ関連付けられたフォトディテクタをさらに備え、前記フォトディテクタが、光信号をＲＦ信号に変換するように動作可能であり、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタから前記第１のフィルタリングされた中間出力、及び前記第２のフィルタリングされた中間出力をそれぞれ出力する、請求項８に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項10】

前記フィルタステージが、前記第１のフィルタリングされた中間出力、及び前記第２のフィルタリングされた中間出力を受信し、第１のバイアスされた中間出力、及び第２のバイアスされた中間出力を前記パワーコンバイナに出力するように動作可能なバイアスティーをさらに備える、請求項８に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項11】

第１の偏波を有する第１のビームと、前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２のビームとに偏波ダイバース光入力を分割するように動作可能な光スプリッタと、前記第１のビームの前記第１の偏波を回転させ、前記第１のビームが、前記第２の偏波と一致する回転偏波を含むようにするように動作可能な偏波回転子と、を備える偏波管理ステージと、
前記偏波管理ステージから受信した前記第１のビーム及び前記第２のビームを受信してフィルタリングし、フィルタ出力ビームを出力するように動作可能なフィルタステージと、を備え、
前記偏波ダイバース光入力の面内偏波及び面外偏波からのエネルギーが、前記フィルタステージに伝達される、偏波ダイバーシティを備えたフォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ。

【請求項12】

前記偏波管理ステージが、前記回転偏波を有する前記第１のビームと前記第２の偏波を有する前記第２のビームとを中間ビームに結合するビームカプラを備え、前記フィルタステージが、前記中間ビームを受信してフィルタリングし、前記フィルタ出力ビームを出力するように動作可能である、請求項１１に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項13】

前記偏波管理ステージが、前記第１のビームと前記第２のビームのコヒーレントかつ建設的な組み合わせのために前記第１のビームと前記第２のビームが前記ビームカプラによって受信される前に、前記第１のビームのフェーズと一致するように前記第２のビームのフェーズをシフトするように動作可能なフェーズシフタを備える、請求項１２に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項14】

前記フィルタステージが、前記第１のビームを受信する第１のフィルタと、前記第２のビームを受信する第２のフィルタと、を備える、請求項１１に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項15】

前記第１のフィルタが、第１のフィルタリングされた中間出力を出力し、前記第２のフィルタが、第２のフィルタリングされた中間出力を出力する、請求項１４に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項16】

前記フィルタステージが、前記第１のフィルタリングされた中間出力、及び前記第２のフィルタリングされた中間出力を受信して組み合わせて、前記フィルタ出力ビームを出力するように動作可能なパワーコンバイナをさらに備える、請求項１５に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項17】

前記フィルタステージが、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタにそれぞれ関連付けられたフォトディテクタをさらに備え、前記フォトディテクタが、光信号をＲＦ信号に変換するように動作して、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタから前記第１のフィルタリングされた中間出力、及び前記第２のフィルタリングされた中間出力をそれぞれ出力する、請求項１６に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項18】

前記フィルタステージが、前記第１のフィルタリングされた中間出力、及び前記第２のフィルタリングされた中間出力を受信し、第１のバイアスされた中間出力、及び第２のバイアスされた中間出力を前記パワーコンバイナに出力するように動作可能なバイアスティーをさらに備える、請求項１６に記載のＰＩＣバンドパスフィルタ。

【請求項19】

フォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ上で偏波ダイバース光入力をフィルタリングする方法であって、
入力された偏波ダイバース光を、第１の偏波を有する第１のビームと、前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２のビームとに分割することと、
前記第１のビームが、前記第２のビームの前記第２の偏波と一致する回転偏波を含むように前記第１のビームの前記第１の偏波を回転させることと、
前記回転偏波を含む前記第１のビームと前記第２の偏波を含む前記第２のビームをフィルタリングすることと、
フィルタ出力ビームを出力することと、
を含む、前記方法。

【請求項20】

前記フィルタリングの前に、前記第１のビームと前記第２のビームを中間ビームに組み合わせることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記第２のビームのフェーズが前記第１のビームのフェーズと一致するように、前記組み合わせることの前に前記第２のビームをフェーズシフトすることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

前記第１のビームが、第１のフィルタによってフィルタリングされて、第１のフィルタリングされた中間出力を出力し、前記第２のビームが、第２のフィルタによってフィルタリングされて、第２のフィルタリングされた中間出力を出力し、前記第１のフィルタリングされた中間出力が、前記第２のフィルタリングされた中間出力と組み合わせられて前記フィルタ出力ビームを出力する、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年１２月３日に出願された米国仮出願第６３／２８５，７５１号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【背景技術】

【0002】

一般的なフォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ（またはフォトニックバンドパスフィルタ）は、その強い屈折率コントラストにより、入力信号の偏波に敏感である。したがって、一般的なＰＩＣバンドパスフィルタは、概して最適性能を達成するために直線偏波入力を必要とする。実際には、光ファイバーネットワークは、ランダムな偏光を伝送することがよくある。ＰＩＣバンドパスフィルタには多くの進歩があったが、ほとんどの取り組みは、特定の直線偏波のためのフィルタを実証している。したがって、ランダムな偏波を有する光入力で高性能を達成できるＰＩＣバンドパスフィルタ（シリコンＰＩＣバンドパスフィルタまたは他のＰＩＣバンドパスフィルタなど）に対する需要が依然としてある。

【0003】

当該技術の特徴及び利点は、当該技術の特徴を一例として共に示す添付の図面と併せて、以下の発明を実施するための形態から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】本開示の一例による、偏波ダイバーシティを備えたＰＩＣバンドパスフィルタの概略図を示す。

【図2】本開示の一例による、偏波ダイバーシティを備えたＰＩＣバンドパスフィルタの概略図を示す。

【図3】本開示の一例による、偏波ダイバーシティを備えたＰＩＣバンドパスフィルタの概略図を示す。

【図4】Ａ及びＢは、図１～図３に示すような偏波ダイバーシティを備えるＰＩＣバンドパスフィルタを偏波ダイバーシティなしのＰＩＣバンドパスフィルタと比較するフィルタ構造の測定されたスペクトル応答の例を示す。

【図5】本開示の一例による、フォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ上で偏波ダイバース光入力をフィルタリングする方法を示す。

【図6】本開示の一例による、フォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ上で偏波ダイバース光入力をフィルタリングする方法を示す。

【発明を実施するための形態】

【0005】

次に、例示された実施例について参照し、それを説明するために特定の用語を使用する。それでもなお、これによって範囲を制限することは意図していないことが理解されるであろう。

【0006】

本発明の概念の最初の概略を以下に示し、その後、特定の実施例について、より詳細に説明する。この最初の概要は、読み手が実施例をより迅速に理解することを助けることを目的としているが、実施例の重要な特徴または本質的な特徴を特定することは意図しておらず、特許請求の範囲に記載された対象の範囲を限定することも意図していない。

【0007】

上記を考慮すると、偏波の影響を受けない（つまり、偏波ダイバース光入力と互換性のある）ＰＩＣバンドパスフィルタを実装する必要がある。このようなＰＩＣバンドパスフィルタは、古典フォトニクス及び量子フォトニクスにおける幅広い信号処理用途に有益であり得る。本開示の一例によれば、偏波ダイバーシティを備えたフォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタは、偏波ダイバーシティ光入力を受信し、均一な偏波を有する中間ビームを出力するように動作可能な偏波管理ステージと、偏波管理ステージから中間ビームを受信し、中間ビームをフィルタリングし、フィルタ出力ビームを出力するように動作可能なフィルタステージと、を含み得る。偏波ダイバース光入力の面内偏波と面外偏波の両方からのエネルギーが、それにより、フィルタステージに伝達されることができる。

【0008】

いくつかの例では、偏波管理ステージは、光スプリッタを備えることができる。光スプリッタは、第１の偏波を有する第１のビームと、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２のビームとに偏波ダイバース光入力を分割するように動作可能であり得る。偏波管理ステージは、偏波回転子をさらに備えることができる。偏波回転子は、第１のビームが第２の偏波と一致する回転偏波を含むように、第１のビームの第１の偏波を回転するように動作可能であり得る。

【0009】

いくつかの例では、偏波管理ステージはビームカプラを備えることができる。ビームカプラは、回転偏波を有する第１のビームと第２の偏波を有する第２のビームとを中間ビームに結合または組み合わせることができる。偏波管理ステージはまた、第１及び第２のビームがビームカプラによって受信される前に、第２のビームのフェーズをシフトして第１のビームのフェーズと一致するように動作可能なフェーズシフタを備えることもできる。

【0010】

いくつかの例では、中間ビームは、第１の中間ビームと第２の中間ビームとを備えることができる。フィルタステージは、第１の中間ビームを受信する第１のフィルタ、及び第２の中間ビームを受信する第２のフィルタを備えることができる。第１のフィルタは、第１のフィルタリングされた中間出力を出力することができ、第２のフィルタは、第２のフィルタリングされた中間出力を出力することができる。

【0011】

いくつかの例では、フィルタステージは、第１のフィルタリングされた中間出力及び第２のフィルタリングされた中間出力を受信して組み合わせて、フィルタ出力ビームを出力するように動作可能なパワーコンバイナをさらに備えることができる。フィルタステージはまた、第１のフィルタリングされた中間出力及び第２のフィルタリングされた中間出力を受信し、第１のバイアスされた中間出力及び第２のバイアスされた中間出力をパワーコンバイナに出力するように動作可能なバイアスティーを備えることもできる。

【0012】

本開示の別の例では、偏波ダイバーシティを備えたフォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタは、偏波管理ステージを備えることができる。偏波管理ステージは、光スプリッタを備えることができる。光スプリッタは、第１の偏波を有する第１のビームと、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２のビームとに偏波ダイバース光入力を分割するように動作可能であり得る。

【0013】

偏波管理フェーズは、第１のビームが第２の偏波と一致する回転偏波を含むように、第１のビームの第１の偏波を回転させるように動作可能な偏波回転子を備えることもできる。ＰＩＣはまた、偏波管理ステージから受信した第１のビーム及び第２のビームを受信してフィルタリングし、フィルタ出力ビームを出力するように動作可能なフィルタステージを備えることができる。このようにして、偏波ダイバース光入力の面内偏波と面外偏波の両方からのエネルギーが、フィルタステージに伝達されることができる。

【0014】

いくつかの例では、偏波管理ステージは、回転偏波を有する第１のビームと第２の偏波を有する第２のビームを中間ビームに結合するビームカプラを備えることができる。フィルタステージは、中間ビームを受信してフィルタリングし、フィルタ出力ビームを出力するように動作可能であり得る。

【0015】

いくつかの例では、偏波管理ステージは、フェーズシフタを備えることができる。フェーズシフタは、第１及び第２のビームがビームカプラによって受信される前に、第１のビームのフェーズと一致するように第２のビームのフェーズをシフトするように動作可能であり得る。

【0016】

いくつかの例では、フィルタステージは、第１のビームを受信する第１のフィルタ、及び第２のビームを受信する第２のフィルタを備えることができる。第１のフィルタは、第１のフィルタリングされた中間出力を出力することができ、第２のフィルタは、第２のフィルタリングされた中間出力を出力することができる。フィルタステージは、第１のフィルタリングされた中間出力及び第２のフィルタリングされた中間出力を受信及び組み合わせて、フィルタ出力ビームを出力するように動作可能なパワーコンバイナをさらに備えることができる。フィルタステージは、第１のフィルタリングされた中間出力及び第２のフィルタリングされた中間出力を受信し、第１のバイアスされた中間出力及び第２のバイアスされた中間出力をパワーコンバイナに出力するように動作可能なバイアスティーを備えることもできる。

【0017】

本開示の別の例では、フォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ上で偏波ダイバース光入力をフィルタリングする方法が提供される。本方法は、偏波ダイバース光入力を、第１の偏波を有する第１のビームと、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２のビームに分割することと、第１のビームが第２の偏波と一致する回転偏波を含むように第１のビームの第１の偏波を回転することと、回転偏波を含む第１のビームと第２の偏波を含む第２のビームをフィルタリングすることと、フィルタ出力ビームを出力することと、を含むことができる。

【0018】

いくつかの例では、本方法はまた、フィルタリングの前に、第１のビームと第２のビームを中間ビームに組み合わせることを含むことができる。いくつかの例では、本方法は、第２のビームのフェーズが第１のビームのフェーズと一致するように組み合わせる前に第２のビームをフェーズシフトすることを含むことができる。

【0019】

いくつかの例では、第１のビームが、第１のフィルタによってフィルタリングされて、第１のフィルタリングされた中間出力を出力することができ、第２のビームが、第２のフィルタによってフィルタリングされて、第２のフィルタリングされた中間出力を出力することができ、第１のフィルタリングされた中間出力が、第２のフィルタリングされた中間出力と組み合わせられてフィルタ出力ビームを出力することができる。

【0020】

本開示の別の例では、フォトニックバンドパスフィルタ用の偏波管理デバイスが提供される。偏波管理デバイスは、光スプリッタを備えることができる。光スプリッタは、第１の偏波を有する第１のビームと、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２のビームとに偏波ダイバース光入力を分割するように動作可能であり得る。偏波管理デバイスは、偏波回転子をさらに備えることができる。偏波回転子は、第１のビームが第２の偏波と一致する回転偏波を含むように、第１のビームの第１の偏波を回転するように動作可能であり得る。偏波管理デバイスは、ビームカプラをさらに備えることができる。ビームカプラは、偏波感知フィルタ入力に出力され得る中間ビームに第１のビームと第２のビームを結合または組み合わせるように動作可能であり得る。

【0021】

本技術をさらに説明するために、図面を参照しながら実施例をここに示す。図１は、本開示の一例による偏波ダイバーシティを備えたＰＩＣバンドパスフィルタの概略図を示す。図１に示すように、ＰＩＣバンドパスフィルタ１０は、偏波管理ステージ１０２及びフィルタステージ１０４を備え得る。「ステージ」という単語は、本明細書で説明するようなＰＩＣバンドパスフィルタの１つ以上の構成要素または要素を含む、またはそれらを指す構造用語であることを意図していることに留意されたい。偏波管理ステージ１０２及びフィルタステージ１０４の各々は、フォトニック集積回路のオンチップアーキテクチャの少なくとも一部として形成されることができる。いくつかの例では、偏波管理ステージ１０２及びフィルタステージ１０４の各々は、単一の集積チップに組み込まれることができる。他の例では、偏波管理ステージ１０２及びフィルタステージ１０４は、別個のチップ上に形成され得る。

【0022】

偏波管理ステージ１０２及びフィルタステージ１０４の各々は、任意の数の適切な材料を含むことができるオンチップアーキテクチャの少なくとも一部として形成され得る。例えば、そのような材料には、シリコン、窒化シリコン、ＩＩＩ／Ｖ（例えば、ガリウム砒素、ＩｎＰ）、ＩＩＩ族窒化物（例えば、窒化アルミニウム、窒化ガリウム）などが含まれ得る。いくつかの例では、偏波管理ステージ１０２及びフィルタステージ１０４は、異なる材料の異種統合から恩恵を受け、より最適な性能を提供することができる。一例では、偏波管理ステージ１０２は、シリコン導波路回路を備えることができ、フィルタステージ１０４は、窒化シリコン導波路回路を備えることができる。この例では、窒化シリコンの損失が低いため、超低損失で狭帯域幅のフィルタを実現できる。偏波管理ステージ１０２とフィルタステージ１０４との間で材料の異種統合が利用される場合、偏波管理ステージ１０２の出力における偏波管理ステージ１０２（例えば、シリコン導波路層）からフィルタステージ１０４（例えば、窒化シリコン導波路層）の入力への断熱移行ステージが存在し得る。

【0023】

偏波管理ステージ１０２は、多様な偏波光入力１０６を受信し、均一な偏波を有する中間ビーム１２６を出力するように動作可能であり得る。一例では、偏波ダイバース光入力１０６は、偏波管理ステージ１０２のオンチップ偏波ステージ入力１０８に送られる広帯域ＬＥＤ光源を備えることができる。偏波ダイバース光入力１０６は、混合偏波を有する光を備えることができる。例えば、偏波ダイバース光入力１０６は、偏波ステージ入力１０８で受信される横電気分極（面内偏波）及び横磁気分極（面外偏波）を備えることができる。

【0024】

この例では、偏波管理ステージ１０２は、光スプリッタ１１０を備えることができる。光スプリッタ１１０は、偏波ダイバース光入力１０６を受信し、偏波ダイバース光入力１０６を第１の偏波を有する第１のビーム１１２と第２の偏波を有する第２のビーム１１４とに分割することができる。例えば、光スプリッタ１１０は、第１のビーム１１２が横磁気偏波（または面外偏波）を含み、第２のビーム１１４が横電気偏波（または面内偏波）を含むように、偏波ダイバース光入力１０６を分割することができる。光スプリッタ１１０は、偏波管理ステージ１０２のアーキテクチャに組み込まれる任意の適切なオンチップ光スプリッタであり得る。図面に示される様々な光ビームの経路は、ＰＩＣバンドパスフィルタ上に光路を形成する任意の適切なオンチップ光導波路であり得ることに留意されたい。

【0025】

第１のビーム１１２（横磁気偏波または面外偏波を有するビーム）は、光スプリッタ１１０から偏波管理ステージ１０２の偏波回転子１１６に進むことができる。偏波回転子１１６は、偏波回転子１１６で受信される第１のビーム１１２の偏波を回転し、回転偏波１１８を有する第１のビームを出力することができる。回転した偏波１１８を有する第１のビームは、第２のビーム１１４の偏波と一致する回転偏波（すなわち、横電気偏波または面内偏波）を有することができる。偏波回転子１１８は、偏波管理ステージ１０２のアーキテクチャに組み込まれる任意の適切なオンチップ偏波回転子であり得る。

【0026】

偏波管理ステージ１０２は、フェーズシフタ１２０を備えることもできる。フェーズシフタ１２０は、第２のビーム１１４を受信し、第２のビーム１１４のフェーズをシフトして、第１のビームのフェーズを回転した偏波１１８と一致させるように動作可能であり得る。したがって、フェーズシフタ１２０は、フェーズシフトされたビーム１２２として第２のビーム１１４を出力することができ、フェーズシフトされたビーム１２２が、回転偏波１１８を有する第１のビームと干渉しないフェーズを有するようになる。言い換えると、フェーズシフタ１２０は、フェーズシフトされたビーム１１２と回転偏波を有する第１のビーム１１８が、コヒーレントかつ建設的に組み合わせることを確実にするように動作可能である。フェーズシフタ１２０は、偏波管理ステージ１０２のアーキテクチャに組み込まれる任意の適切なオンチップフェーズシフタを備えることができる。

【0027】

偏波回転子１１６によって回転偏波１１８を有する第１のビームに回転された第１のビーム１１２と、フェーズシフタ１２０によってフェーズシフトされたビーム１２２にフェーズシフトされた第２のビーム１１４は、偏波管理ステージ１０２のビームカプラ１２４によって組み合わせられることができる。ビームカプラ１２４は、中間ビーム１２６を出力することができる。中間ビーム１２６は、均一な偏波を含むことができる。この例では、中間ビーム１２６は、横電気偏波（または面内偏波）を含むことができる。中間ビーム１２６は、偏波管理ステージ１０２からフィルタステージ１０４のフィルタ入力１２８に出力することができる。このようにして、偏波管理ステージ１０２は、偏波ダイバース光入力１０６の面内偏波及び面外偏波の両方のＰＩＣバンドパスフィルタ１０のフィルタステージ１０４へのエネルギーの伝達を容易にすることができる。

【0028】

フィルタステージ１０４は、偏波管理ステージ１０２から中間ビーム１２６を受信し、中間ビーム１２６をフィルタリングし、フィルタ出力ビームを出力するように動作可能であることができる。フィルタステージ１０４は、オンチップフィルタ１３０を含むことができる。上述したように、一般的なオンチップフィルタは、その強い屈折率コントラストにより、入力信号偏波に敏感である。しかしながら、この例では、フィルタ入力１２８で受信される中間ビーム１２６は、均一な偏波（例えば、横電気偏波または面内偏波）を含む。したがって、ＰＩＣバンドパスフィルタ１０で受信される偏波ダイバース光入力１０６の全エネルギーは、フィルタステージ１０４のフィルタ１３０によってフィルタリングされることができる（偏波管理ステージ１０２で生じる予想される損失がない）。

【0029】

オンチップフィルタ１３０は、特定の用途に基づいた任意の所望の適切なフィルタであることができる。図１に示す例では、フィルタ１３０は、横電気偏波用に設計されたバンドパスフィルタであってもよく、リング支援マッハツェンダ干渉計（ＲＡＭＺＩ）アーキテクチャに基づくものであってもよい。フィルタ１３０は、マッハツェンダ干渉計の各アームで所望の周波数に調整できる２つのリング共振器を備える４次フィルタであってもよい。当然、このフィルタは単に例示的なものであり、他の所望のフィルタが使用され得ることが考えられる。フィルタステージ１０４は、中間ビーム１２６をフィルタリングすることができ、第１のフィルタ出力１３２と第２のフィルタ出力１３４を出力することができる。第１のフィルタ出力１３２及び第２のフィルタ出力１３４は、例えば、レンズ付きファイバによって収集されることができ、また、所望の用途に応じて出力デバイスへ送信されることができる。

【0030】

いくつかの例では、フェーズシフタ１２０は、第１のフィルタ出力１３２及び第２のフィルタ出力１３４に基づいて調整されることができる。フェーズシフトされたビーム１１２と回転偏波を有する第１のビーム１１８が、整合した、または一致したフェーズを有し、それらがコヒーレントかつ建設的に組み合わせられることができるようにすることを確実にするため、第１のフィルタ出力１３２と第２のフィルタ出力１３４の少なくとも一方が監視され、期待される量のエネルギーがＰＩＣバンドパスフィルタ１０によって出力されるかどうかを決定することができるようになっている。決定されたエネルギーの量が予想された出力より少ない場合、フェーズシフトされたビーム１１２と回転偏波を有する第１のビーム１１８との間のあらゆる干渉を低減するためにフェーズシフタ１２０が調整されることができる。いくつかの例では、このことは、第１のフィルタ出力１３２及び第２のフィルタ出力１３４のうち少なくとも１つを測定し、フェーズシフタ１２０を調整するオペレータを介して手動で行われることができる。別の例では、フェーズシフタは、第１のフィルタ出力１３２と第２のフィルタ出力１３４のうち少なくとも１つを監視し、フェーズシフタ１２０を調整してフェーズシフトされたビーム１１２と回転偏波１１８を有する第１のビームのコヒーレントで建設的な組み合わせを確実にするように動作可能なマイクロコントローラを介するなどして、自律的に調整することができる。

【0031】

前述したように、偏波ダイバーシティを備えたＰＩＣバンドパスフィルタは、単一のフィルタタイプに限定されない。図２は、本開示の一例による偏波ダイバーシティを備えたＰＩＣバンドパスフィルタの概略図を示す。図２では、ＰＩＣバンドパスフィルタ２０は、図１に示される偏波管理ステージ１０２に類似した偏波管理ステージ１０２を備える。この例では、偏波管理ステージ１０２は、中間ビーム１２６をフィルタステージ２０４のフィルタ入力２２８に出力する。この例のフィルタステージ２０４は、カスケード結合共振器フィルタで作製されたフィルタ２３０を含むことができる。フィルタステージ２０４は、第１のフィルタ出力２３２及び第２のフィルタ出力２３４を備えることができる。第１のフィルタ出力２３２及び第２のフィルタ出力２３４は、例えば、レンズ付きファイバによって収集されることができ、また、所望の用途に応じて出力デバイスへ送信されることができる。フィルタステージ２０４は、所望の用途に基づいて任意の適切なフィルタを備えることができ、図１及び図２に示されるフィルタ１３０、２３０は、例示的なものであり、決して限定することを意図したものではないことに再度留意されたい。

【0032】

図３は、本開示の一例による、偏波ダイバーシティを備えたＰＩＣバンドパスフィルタの概略図を示す。図３では、ＰＩＣバンドパスフィルタ３０が提供されている。ＰＩＣバンドパスフィルタ１０、２０と同様に、ＰＩＣバンドパスフィルタ３０は、偏波ダイバース光入力３０６の面内偏波及び面外偏波からバンドパスフィルタ３０のフィルタステージ３０４へエネルギーを伝達するように構成され、動作可能であることができる。ＰＩＣバンドパスフィルタ３０は、偏波管理ステージ３０２及びフィルタステージ３０４を備えることができる。偏波管理ステージ３０２及びフィルタステージ３０４の各々は、フォトニック集積回路のオンチップアーキテクチャの少なくとも一部として形成されることができる。

【0033】

偏波管理ステージ３０２は、偏波ダイバース光入力３０６を受信し、同様の偏波を有する中間ビームを出力するように構成されることができ、また、動作可能であることができる。一例では、偏波ダイバース光入力３０６は、偏波管理ステージ３０２のオンチップ偏波ステージ入力３０８に送られる広帯域ＬＥＤ光源を備えることができる。偏波ダイバース光入力３０６は、混合偏波を有する光を備えることができる。例えば、偏波ダイバース光入力３０６は、偏波ステージ入力３０８で受信される横電気分極（面内偏波）及び横磁気分極（面外偏波）を備えることができる。

【0034】

この例では、偏波管理ステージ３０２は、光スプリッタ３１０を備えることができる。光スプリッタ３１０は、偏波ダイバース光入力３０６を受信し、偏波ダイバース光入力３０６を第１の偏波を有する第１のビーム３１２と第２の偏波を有する第２のビーム３１４とに分割することができる。例えば、光スプリッタ３１０は、第１のビーム３１２が横磁気偏波（または面外偏波）を含み、第２のビーム３１４が横電気偏波（または面内偏波）を含むように、偏波ダイバース光入力３０６を分割することができる。光スプリッタ３１０は、偏波管理ステージ３０２のアーキテクチャに組み込まれる任意の適切なオンチップ光スプリッタであり得る。

【0035】

第１のビーム３１２（横磁気偏波または面外偏波を有するビーム）は、光スプリッタ３１０から偏波管理ステージ３０２の偏波回転子３１６に進むことができる。偏波回転子３１６は、偏波回転子３１６で受信される第１のビーム３１２の偏波を回転し、回転した偏波３１８で第１のビームを出力することができる。回転した偏波３１８を有する第１のビームは、第２のビーム３１４の偏波と一致する回転した偏波（すなわち、横電気偏波または面内偏波）を有することができる。偏波回転子３１８は、偏波管理ステージ３０２のアーキテクチャに組み込まれる任意の適切なオンチップ偏波回転子であり得る。

【0036】

回転偏波を有する第１のビーム３１８及び第２のビーム３１４は、フィルタステージ３０４によって受信され得る第１及び第２の中間ビームとして偏波管理ステージ３０２から出力され得る。例えば、フィルタステージ３０４は、回転偏波を有する第１のビーム３１８を受信してフィルタリングする第１のフィルタ３３０ａにおいて第１のフィルタ入力３２８ａと、第２のビーム３１４を受信してフィルタリングする第２のフィルタ３３０ｂにおいて第２のフィルタ入力３２８ｂとを含むことができる。第１のフィルタ３３０ａ及び第２のフィルタ３３０ｂは、所与の用途に基づいた任意の好適なオンチップフィルタであることができる。

【0037】

一例では、第１のフィルタ３３０ａ及び第２のフィルタ３３０ｂは、フォトダイオードまたはフォトディテクタ３３５とともに動作可能であり得る。フォトディテクタ３３５は、第１のフィルタ３３０ａ及び第２のフィルタ３３０ｂと同じチップ内に統合されてもよく、または、フォトディテクタ３３５は、別個のチップ上に、もしくはオフチップコンポーネント上にあってもよい。フォトディテクタ３３５は、第１及び第２のフィルタからの光出力をＲＦ信号またはクロック信号に変換することができる。このように、第１のフィルタ３３０ａ及びそのそれぞれのフォトディテクタ３３５は、第１のフィルタリングされた中間出力３３６ａ及び第１の中間クロック信号３３８ａを出力するように動作可能である。同様に、第２のフィルタ３３０ｂ及びそのそれぞれのフォトディテクタ３３５は、第２のフィルタリングされた中間出力３３６ｂ及び第２の中間クロック信号３３８ｂを出力するように動作可能であり得る。

【0038】

いくつかの例では、これらの出力３３６ａ、３３６ｂ及びクロック信号３３８ａ、３３８ｂの各々は、バイアスティー３３９に送信され得る。バイアスティー３３９は、出力３３６ａ、３３６ｂ及びクロック信号３３８ａ、３３８ｂの各々に所望の電圧を追加するように構成され、動作可能であり得る。バイアスティー３３９は、第１のバイアスされた中間出力３４０ａ及び第２のバイアスされた中間出力３４０ｂを第１のパワーコンバイナ３４４ａに出力することができる。同様に、バイアスティー３３９は、第１のバイアスされたクロック出力３４２ａ及び第２のバイアスされたクロック出力３４２ｂを第２のパワーコンバイナ３４４ｂに出力することができる。フォトディテクタ３３５と同様に、バイアスティー３３９は、第１のフィルタ３３０ａ及び第２のフィルタ３３０ｂと同じチップに統合されることができるか、または別個のチップ上に形成されることができるか、またはオフチップコンポーネントとして形成されることができる。

【0039】

パワーコンバイナ３４４ａは、第１のバイアスされた中間出力３４０ａと第２のバイアスされた中間出力３４０ｂを組み合わせるように構成することができる（バイアスティー３３９が組み込まれていない場合、パワーコンバイナ３４４ａが、第１のフィルタリングされた中間出力３３６ａと第２のフィルタリングされた中間出力３３６ｂを組み合わせるように構成されることができる）。パワーコンバイナ３４４ｂは、第１のバイアスされたクロック出力３４２ａと第２のバイアスされたクロック出力３４２ｂを組み合わせるように構成することができる（バイアスティー３３９が組み込まれていない場合、パワーコンバイナ３４４ｂが、第１の中間クロック出力３３８ａと第２の中間クロック出力３３８ｂを組み合わせるように構成されることができる）。第１のパワーコンバイナ３４４ａは、第１のフィルタ出力３３２を出力することができ、第２のパワーコンバイナ３４４ｂは、第２のフィルタ出力３３４を出力することができる。第１のフィルタ出力３３２及び第２のフィルタ出力３３４は、例えば、レンズ付きファイバによって収集されることができ、また、所望の用途に応じて出力デバイスへ送信されることができる。

【0040】

上述の例のそれぞれにおいて、ＰＩＣバンドパスフィルタ１０、２０、３０は、偏波ダイバース光入力の面内偏波及び面外偏波からバンドパスフィルタ１０、２０、３０のフィルタステージにエネルギーを伝達することができる。これにより、バンドパスフィルタ１０、２０、３０が偏波の影響を受けないようにすることができる。

【0041】

図４のＡ及びＢは、図１～図３に示すような偏波ダイバーシティを備えるＰＩＣバンドパスフィルタを偏波ダイバーシティなしのＰＩＣバンドパスフィルタと比較するフィルタ構造の測定されたスペクトル応答の例を示す。図４のＡは、偏波ダイバーシティを備えたＰＩＣバンドパスフィルタ（例えば、上述のバンドパスフィルタ１０、２０、または３０のいずれか１つを参照）について測定されたスペクトル応答のベースラインを示す。図４のＡにおいて、直線偏波された横電気光は、偏波ステージ入力（例えば、本明細書で説明される偏波ステージ入力１０８、３０８のいずれか１つを参照）（混合ポート）とフィルタステージのフィルタ入力（例えば、本明細書で説明されたフィルタ入力１２８、２２８、３２８ａ、３２８ｂのうちのいずれか１つを参照）（ＴＥポート）の両方においてＰＩＣバンドパスフィルタに入力された。図４のＡに示すように、同様の性能が、約３５～５０ｄＢの帯域外除去で観察された。このことは、オンチップ偏波管理ステージが、いずれの重大な余分な損失や歪みを伴わないことも検証している。図４のＢにおいて、偏波ダイバース光入力は、偏波ステージ入力（例えば、説明される偏波ステージ入力１０８、３０８のいずれか１つを参照）（混合ポート）とフィルタ入力（例えば、本明細書で説明されるフィルタ入力１２８、２２８、３２８ａ、３２８ｂのいずれか１つを参照）（ＴＥポート）の両方においてＰＩＣバンドパスフィルタ（例えば、本明細書で説明されるバンドパスフィルタ１０、２０、３０のいずれか１つを参照）に入力された。図４のＢに示すように、混合ポートは、４０ｄＢを超える帯域外除去を示すが、一方で、ＴＥポートは、約２５ｄＢの帯域外除去を示している。これに基づいて、ＰＩＣバンドパスフィルタ１０、２０、３０が偏波無感応であることが証明できることが示される。

【0042】

図５は、本開示の一例による、フォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ上で偏波ダイバース光入力をフィルタリングする方法を示す。図５に示すように、ステップ５５２において、偏波ダイバース光入力が、第１のビームと第２のビームに分割される。ＰＩＣバンドパスフィルタ１０、２０、３０（図１～図３を参照）を参照して上で説明したように、偏波ダイバース光入力１０６、３０６は、偏波ステージ入力１０８、３０８に入力されることができ、光スプリッタ１１０、３１０によって、第１の偏波（例えば、横電気偏波または面内偏波）を有する第１のビーム１１２、３１２と第２のビーム１１４、３１４とに分割することができる。

【0043】

ステップ５５４において、第１のビームの偏波は、第２のビームの偏波と一致するように回転され得る。上で説明したように、偏波回転子１１６、３１６は、第１のビーム１１２、３１２の偏波を回転させて、第２のビーム１１４の偏波と一致する回転偏波１１８、３１８を有する第１のビームを出力することができる。第１のビームと第２のビームが同じ偏波を有する場合、第１のビームと第２のビームの両方のエネルギーがフィルタステージ（例えば、上述のフィルタステージ１０４、２０４、３０４）に伝達されることができる。

【0044】

ステップ５５６において、第２のビームは、第１のビームのフェーズと一致するようにフェーズシフトされ得る。例えば、第２のビーム１１４は、フェーズシフタ１２０によって受信されて第２のビーム１１４のフェーズをシフトし、第２のビーム１１４のフェーズが、第２のビーム１１４をコーミングする前に、回転偏波１１８を有する第１のビームのフェーズと一致することができるようにすることができる。フェーズシフタ１２０は、フェーズシフトされたビーム１２２が回転偏波を有する第１のビーム１１８と干渉しないフェーズを有するように、第２のビーム１１４をフェーズシフトされたビーム１２２として出力することができる。

【0045】

ステップ５５８では、第１のビームと第２のビームが、中間ビームに組み合わせられることができる。例えば、回転偏波を有する第１のビーム１１８とフェーズシフトされたビーム１２２は、偏波管理ステージ１０２のビームカプラ１２４によって組み合わせられることができる。ビームカプラ１２４は、中間ビーム１２６を出力することができる。中間ビーム１２６は、均一な偏波を含むことができる。この例では、中間ビーム１２６は、横電気偏波（または面内偏波）を含むことができる。

【0046】

ステップ５６０では、（第１のビームと第２のビームの組み合わせである）中間ビームがフィルタリングされて、フィルタ出力ビームを出力することができる。例えば、フィルタステージ１０４、２０４は、中間ビームをフィルタリングして、第１のフィルタ出力１３２、２３２及び第２のフィルタ出力１３４、２３４などのフィルタ出力ビームを出力するように構成及び動作可能なオンチップフィルタ１３０、２３０を備えることができる。上述したように、一般的なオンチップフィルタは、その強い屈折率コントラストにより、入力信号偏波に敏感である。しかしながら、この例では、中間ビームは、均一な偏波（例えば、横電気偏波または面内偏波）を含むことができる。したがって、ＰＩＣバンドパスフィルタで受信された偏波ダイバース光入力の全エネルギーがフィルタリングされることができる（ステップ５５２、５５４、５５６、及び５５８で発生し得る予期される損失がない）。

【0047】

図６は、本開示の一例による、フォトニック集積回路（「ＰＩＣ」）バンドパスフィルタ上で偏波ダイバース光入力をフィルタリングする方法を示す。図６に示すように、ステップ６５２において、偏波ダイバース光入力が、第１のビームと第２のビームに分割される。ＰＩＣバンドパスフィルタ１０、２０、３０（図１～図３を参照）を参照して上で説明したように、偏波ダイバース光入力１０６、３０６は、偏波ステージ入力１０８、３０８に入力されることができ、光スプリッタ１１０、３１０によって、第１の偏波（例えば、横電気偏波または面内偏波）を有する第１のビーム１１２、３１２と第２のビーム１１４、３１４とに分割することができる。

【0048】

ステップ６５４において、第１のビームの偏波は、第２のビームの偏波と一致するように回転され得る。上で説明したように、偏波回転子１１６、３１６は、第１のビーム１１２、３１２の偏波を回転させて、第２のビーム１１４の偏波と一致する回転偏波１１８、３１８を有する第１のビームを出力することができる。第１のビームと第２のビームが同じ偏波を有する場合、第１のビームと第２のビームの両方のエネルギーがフィルタステージ（例えば、上述のフィルタステージ１０４、２０４、３０４）に伝達されることができる。

【0049】

ステップ６５６では、第１のビーム及び第２のビームは、オンチップフィルタによってフィルタリングされ得る。例えば、図３を参照して上で説明したように、回転偏波を有する第１のビーム３１８及び第２のビーム３１４は、フィルタステージ３０４によって受信され得る第１及び第２の中間ビームとして偏波管理ステージ３０２から出力され得る。例えば、フィルタステージ３０４は、回転偏波３１８を有する第１のビームを受信してフィルタリングする第１のフィルタ３３０ａにおいて第１のフィルタ入力３２８ａと、第２のビーム３１４を受信してフィルタリングする第２のフィルタ３３０ｂにおいて第２のフィルタ入力３２８ｂとを含むことができる。第１のフィルタ３３０ａ及び第２のフィルタ３３０ｂは、所与の用途に基づいた任意の好適なオンチップフィルタであることができる。

【0050】

ステップ６５８では、第１のビームと第２のビームがフィルタ出力ビームに組み合わせられることができる。例えば、第１のフィルタ３３０ａは、第１のフィルタリングされた中間出力３３６ａを出力するように動作可能であり、第２のフィルタ３３０ｂは、第２のフィルタリングされた中間出力３３６ｂを出力するように動作可能である。第１のフィルタリングされた中間出力３３６ａ及び第２のフィルタリングされた中間出力３３６ｂは、バイアスティー３３９に送信されることができる。バイアスティー３３９は、出力３３６ａ、３３６ｂの各々に所望の電圧を加えるように構成され、かつ動作可能である。バイアスティー３３９は、第１のバイアスされた中間出力３４０ａ及び第２のバイアスされた中間出力３４０ｂを第１のパワーコンバイナ３４４ａに出力することができる。パワーコンバイナ３４４ａは、第１のバイアスされた中間出力３４０ａと第２のバイアスされた中間出力３４０ｂを第１のフィルタ出力３３２に組み合わせることができる。したがって、ＰＩＣバンドパスフィルタで受信された偏波ダイバース光入力の全エネルギーがフィルタリングされることができる（ステップ６５２、６５４、及び６５８で発生し得る予期される損失がない）。

【0051】

したがって、本明細書で説明するように、偏波の影響を受けないＰＩＣバンドパスフィルタが提供されている。さらに、ＰＩＣバンドパスフィルタにおいて偏波ダイバース光入力をフィルタリングする方法が提供されている。典型的なＰＩＣフィルタが偏波に敏感であり、均一な偏波光入力を必要とし得るのと比較して、上述のフィルタ及び方法は、偏波ダイバース光入力（すなわち、均一な偏波を持たない光入力またはランダムな偏波を有する光入力）に適合し得る。したがって、偏波ダイバース光入力の全エネルギーがフィルタに伝達されることができる（当然、予想される損失はない）。一例では、これにより、標準的な光ファイバの使用が容易になり、実際には、光のランダムな偏波を伝送する。したがって、標準的な光ファイバを使用して光を長距離伝送することができ、多くの用途で製造及び材料によるコストを低減できる。

【0052】

図面に例示した例を参照し、これらを説明するために本明細書では特定の言語を用いた。しかしながら、それによって本技術の範囲を限定することは意図されていないことを理解されたい。本明細書で例示した特徴の修正及びさらなる変更、ならびに本明細書で例示した例の追加用途は、説明の範囲内であると考えるべきである。

【0053】

本開示は、本明細書で説明したいくつかの実施形態または特徴が、本明細書で説明した他の実施形態または特徴と組み合わせられ得ることを明示的に開示していないことがあるが、本開示は、当業者によって実行可能な任意のそのような組み合わせを説明するために読まれるべきである。本開示において「または」を用いることは、本明細書において特に断りのない限り、非排他的または、すなわち、「及び／または」を意味すると理解すべきである。

【0054】

さらに、説明された特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施例において任意の好適な様式で組み合わせられることができる。前述の説明では、説明した技術の例の十分な理解を得るために、様々な構成の例など、多くの特定の詳細が提供された。しかし、本技術は、特定の詳細の１つまたは複数を用いずに、または他の方法、構成要素、デバイスなどを用いて、実施され得ることが理解される。他の事例では、本技術の態様が不明瞭になることを避けるために、周知の構造または操作は図示することも、詳細に説明することもしていない。

【0055】

主題は、構造的特徴及び／または操作に固有の言語で説明されているが、添付の特許請求の範囲で定義された主題が必ずしも説明された特定の特徴及び操作に限定されないことを理解されたい。むしろ、上で説明した特定の特徴及び動作は、特許請求の範囲を実装する実施例的な形態として開示されている。説明した技術の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの変更及び代替的な配置が考案され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】