知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2025-02-06
(54)【発明の名称】遅延部を備える偏光ダイバースレシーバ
(51)【国際特許分類】
H04B 10/67 20130101AFI20250130BHJP
H04J 14/02 20060101ALI20250130BHJP
【ＦＩ】
H04B10/67
H04J14/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024545763
(86)(22)【出願日】2023-02-06
(85)【翻訳文提出日】2024-09-26
(86)【国際出願番号】 US2023012442
(87)【国際公開番号】W WO2023150364
(87)【国際公開日】2023-08-10
(31)【優先権主張番号】63/307,588
(32)【優先日】2022-02-07
(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】519011669
【氏名又は名称】アヤー・ラブス・インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＹＡＲ ＬＡＢＳ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フィ－ニ・ジョン
(72)【発明者】
【氏名】キーロ・アナトール
(72)【発明者】
【氏名】サン・チェン
(72)【発明者】
【氏名】バルガバ・パヴァン
(72)【発明者】
【氏名】ラママーシー・チャンドラセカラン
【テーマコード（参考）】
5K102
【Ｆターム（参考）】
5K102AA52
5K102AD01
5K102PA00
5K102PC04
5K102PH21
5K102PH22
5K102PH37
5K102PH49
5K102PH50
5K102RB01
5K102RB16
5K102RD05
5K102RD11
(57)【要約】
【解決手段】入射光の第１部分および入射光の第２部分が、第１光導波路内で反対方向に伝搬する。入射光の第１部分および入射光の第２部分がリング共振器内で反対方向に進むように、リング共振器が、第１光導波路から入射光の第１部分および入射光の第２部分をインカップリングする。入射光の第１部分および入射光の第２部分が、リング共振器から離れて第２光導波路内で反対方向に進むように、リング共振器から入射光の第１部分および入射光の第２部分をインカップリングするために、第２光導波路が配置されている。１または複数の光検出器が、第２光導波路から入射光の第１部分および入射光の第２部分を受信するように光学的に接続されている。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気光学レシーバであって、第１光導波路と、前記第１光導波路は、前記第１光導波路を通して第１方向に入射光の第１部分を伝達するように光学的に接続され、前記第１光導波路はまた、前記第１光導波路を通して第２方向に入射光の第２部分を伝達するように光学的に接続され、前記第２方向は、前記第１方向とは逆向きであり、
リング共振器と、前記リング共振器は、前記入射光の第１部分および前記入射光の第２部分が、前記第１光導波路から前記リング共振器内へ結合し、前記入射光の第１部分および前記入射光の第２部分が、前記リング共振器内で反対方向に進むように、前記第１光導波路のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置され、
第２光導波路と、第２光導波路は、前記入射光の第１部分および前記入射光の第２部分が、前記リング共振器から前記第２光導波路内へ結合し、前記入射光の第１部分および前記入射光の第２部分が、前記リング共振器から離れて前記第２光導波路内で反対方向に進むように、前記リング共振器のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置され、
前記第２光導波路の第１端および前記第２光導波路の第２端の両方へ光学的に接続されている光検出器と、
を備える、電気光学レシーバ。
【請求項2】
請求項１に記載の電気光学レシーバであって、さらに、前記リング共振器内に配置されているヒータを備え、前記ヒータは、共振波長の周りの狭帯域内の光のみが前記リング共振器の内外へ結合できるように、前記リング共振器の前記共振波長を制御するために制御可能である、電気光学レシーバ。
【請求項3】
請求項１に記載の電気光学レシーバであって、さらに、前記リング共振器と前記光検出器との間の位置に前記第２光導波路に沿って配置されている光信号タイミング遅延セクションを備え、前記光信号タイミング遅延セクションは、前記光信号タイミング遅延セクションを通る光信号に、制御された量の時間遅延を与えるよう構成されている、電気光学レシーバ。
【請求項4】
請求項３に記載の電気光学レシーバであって、前記光信号タイミング遅延セクションは、光導波路セクションとして形成されている、電気光学レシーバ。
【請求項5】
請求項４に記載の電気光学レシーバであって、前記光導波路セクションは、中心位置に向かって、折り返し形状、渦巻き状、らせん状、ループ状、および、ジグザグの形状、の内の１または複数の形状で、並んで延伸する入力光導波路および出力光導波路を含み、前記入力光導波路および前記出力光導波路は、前記中心位置で光学的に接続されている、電気光学レシーバ。
【請求項6】
請求項５に記載の電気光学レシーバであって、前記入力光導波路および前記出力光導波路は、単一の光導波路構造として一体的に形成されている、電気光学レシーバ。
【請求項7】
請求項３に記載の電気光学レシーバであって、前記光信号タイミング遅延セクションは、入力光導波路と、出力光導波路と、前記入力光導波路へ光学的に接続されている入力を有し前記出力光導波路へ光学的に接続されている出力を有する共振デバイスと、を備える、電気光学レシーバ。
【請求項8】
請求項７に記載の電気光学レシーバであって、前記入力光導波路および前記出力光導波路は、或る距離にわたって並んで延伸して、前記共振デバイスと光学的に接続している、電気光学レシーバ。
【請求項9】
請求項３に記載の電気光学レシーバであって、前記光信号タイミング遅延セクションは、前記リング共振器と前記第２光導波路の前記第１端との間の位置に配置されている第１光信号タイミング遅延セクションであり、前記電気光学レシーバは、さらに、前記リング共振器と前記第２光導波路の前記第２端との間の位置に配置されている第２光信号タイミング遅延セクションを備え、前記第２光信号タイミング遅延セクションは、前記第２光信号タイミング遅延セクションを通る光信号に、制御された量の時間遅延を与えるよう構成されている、電気光学レシーバ。
【請求項10】
請求項９に記載の電気光学レシーバであって、前記第１光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の前記制御された量は、前記第２光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の前記制御された量とは異なる、電気光学レシーバ。
【請求項11】
請求項９に記載の電気光学レシーバであって、前記光検出器は、前記第２光導波路の前記第１端から前記光検出器の第１端に入る光と、前記第２光導波路の前記第２端から前記光検出器の第２端に入る光とを別個に検出するよう構成されている光検出器である、電気光学レシーバ。
【請求項12】
請求項１に記載の電気光学レシーバであって、さらに、入射光を受信するように光学的に接続されている入力を有する偏光スプリッタ・ローテータを備え、前記偏光ビームスプリッタ・ローテータは、前記入射光の第１部分を提供するために、前記偏光ビームスプリッタ・ローテータの第１出力へ、第１偏光を有する入射光の第１部を方向付けるよう構成され、前記偏光ビームスプリッタ・ローテータは、前記偏光ビームスプリッタ・ローテータの第２出力へ、第２偏光を有する前記入射光の第２部を方向付けるよう構成され、前記偏光ビームスプリッタ・ローテータは、さらに、前記入射光の第２部分を提供するために、前記偏光ビームスプリッタ・ローテータの前記第２出力へのルート内で、前記入射光の第２部の偏光を第２偏光から前記第１偏光へ回転させるよう構成され、前記第１光導波路の第１端が、前記偏光ビームスプリッタ・ローテータの前記第１出力へ光学的に接続され、前記第１光導波路の第２端が、前記偏光ビームスプリッタ・ローテータの前記第２出力へ光学的に接続されている、電気光学レシーバ。
【請求項13】
請求項１２に記載の電気光学レシーバであって、さらに、光ファイバから前記偏光ビームスプリッタ・ローテータの前記入力へ前記入射光を伝達するよう構成されている光結合デバイスを備える、電気光学レシーバ。
【請求項14】
請求項１２に記載の電気光学レシーバであって、さらに、前記偏光ビームスプリッタ・ローテータの前記第１出力と前記リング共振器との間の位置に前記第１光導波路に沿って配置されている光信号タイミング遅延部を備える、電気光学レシーバ。
【請求項15】
請求項１４に記載の電気光学レシーバであって、前記光信号タイミング遅延部は、前記リング共振器への前記入射光の第１部分の到達時間に時間遅延を与えるよう構成されており、前記時間遅延は、前記リング共振器への前記入射光の第２部分の到達時間が、前記リング共振器への前記入射光の第１部分の前記到達時間と実質的に等しくなるように設定される、電気光学レシーバ。
【請求項16】
電気光学レシーバであって、第１端および第２端を有する光導波路と、
前記光導波路に沿って配置されている複数の波長分割多重（ＷＤＭ）デマルチプレクサと、を備え、前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、第１インカップリング光信号として第１方向に前記光導波路を通して伝搬する複数の波長の内のそれぞれの波長の光信号をインカップリングするよう構成され、前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、さらに、第２インカップリング光信号として第２方向に前記光導波路を通して伝搬する前記複数の波長の内の前記それぞれの波長の光信号をインカップリングするよう構成され、前記第２方向は、前記第１方向の逆向きであり、前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、さらに、前記第１インカップリング光信号を第１光検出器へ方向付け、前記第２インカップリング光信号を第２光検出器へ方向付けるよう構成されている、電気光学レシーバ。
【請求項17】
請求項１６に記載の電気光学レシーバであって、前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、所与の入射光信号に対応する前記第１インカップリング光信号および前記所与の入射光信号に対応する前記第２インカップリング光信号の両方が、実質的に同時に前記第１光検出器および前記第２光検出器へそれぞれ到達することを保証するよう構成されている光信号タイミング遅延セクションを実装するよう構成されている、電気光学レシーバ。
【請求項18】
請求項１７に記載の電気光学レシーバであって、前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの内の所与のＷＤＭデマルチプレクサの前記光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の量は、前記光導波路に沿った前記所与のＷＤＭデマルチプレクサの位置に依存する、電気光学レシーバ。
【請求項19】
請求項１７に記載の電気光学レシーバであって、前記複数のＷＤＭデマルチプレクサは、前記光導波路の前記第１端に対して順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第１半分と、前記光導波路の前記第１端に対して順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第２半分と、を含み、前記順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第１半分は、前記第１光検出器に到達する前に第１インカップリング光信号を遅延させるために、前記光信号タイミング遅延セクションを実装し、前記順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第２半分は、前記第２光検出器に到達する前に前記第２インカップリング光信号を遅延させるために、前記光信号タイミング遅延セクションを実装している、電気光学レシーバ。
【請求項20】
請求項１９に記載の電気光学レシーバであって、前記順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第１半分内の前記光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の量および前記順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第２半分内の前記光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の量が、前記順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第１半分と前記順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第２半分との間の中間点の位置に対して対称である、電気光学レシーバ。
【請求項21】
請求項１９に記載の電気光学レシーバであって、前記順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第１半分内の前記光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の量は、前記中間点の位置からの対応するＷＤＭデマルチプレクサの距離の増大と共に増大し、前記順に配置されている前記複数のＷＤＭデマルチプレクサの第２半分内の前記光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の量は、前記中間点の位置からの対応するＷＤＭデマルチプレクサの距離の増大と共に増大する、電気光学レシーバ。
【請求項22】
請求項１６に記載の電気光学レシーバであって、前記第１光検出器は、光検出器の第１部分であり、前記第２光検出器は、前記光検出器の第２部分である、電気光学レシーバ。
【請求項23】
請求項１６に記載の電気光学レシーバであって、前記第１光検出器および前記第２光検出器は、互いに別個に実装されている、電気光学レシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
【0002】
開示されている実施形態は、光データ通信に関する。
【0003】
【背景技術】
【0004】
光データ通信システムは、デジタルデータパターンを符号化するためにレーザ光を変調することによって動作する。変調レーザ光は、光データネットワークを通して送信ノードから受信ノードへ送信される。受信ノードに到達した変調レーザ光は、元のデジタルデータパターンを取得するために復調される。したがって、光データ通信システムの実装および動作は、光信号の伝達、光導波路の間の光信号の結合、光信号の変調、および、光信号の受信のための信頼性の高い効率的なデバイスを有することに依存する。開示されている実施形態は、この文脈で生まれたものである。
【発明の概要】
【0005】
一実施形態例において、電気光学レシーバが開示されている。電気光学レシーバは、第１光導波路を備え、第１光導波路は、第１光導波路を通して第１方向へ入射光の第１部分を伝達するように光学的に接続されている。また、第１光導波路は、第１光導波路を通して第２方向へ入射光の第２部分を伝達するように光学的に接続されている。第２方向は、第１方向とは逆向きである。電気光学レシーバは、さらに、入射光の第１部分および入射光の第２部分が、第１光導波路からリング共振器内へ結合し、入射光の第１部分および入射光の第２部分が、リング共振器内で反対方向に進むように、第１光導波路のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置されているリング共振器を備える。電気光学レシーバは、さらに、入射光の第１部分および入射光の第２部分が、リング共振器から第２光導波路内へ結合し、入射光の第１部分および入射光の第２部分が、リング共振器から離れて第２光導波路内で反対方向に進むように、リング共振器のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置されている第２光導波路を備える。電気光学レシーバは、さらに、第２光導波路の第１端および第２光導波路の第２端の両方へ光学的に接続されている光検出器を備える。
【0006】
一実施形態例において、電気光学レシーバが開示されている。電気光学レシーバは、第１端および第２端を有する光導波路を備える。電気光学レシーバは、さらに、光導波路に沿って配置されている複数の波長分割多重（ＷＤＭ）デマルチプレクサを備える。複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、第１インカップリング光信号として第１方向に光導波路を通して伝搬する複数の波長の内のそれぞれの波長の光信号をインカップリングするよう構成されている。複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、第２インカップリング光信号として第２方向に光導波路を通して伝搬する複数の波長の内のそれぞれの波長の光信号をインカップリングするよう構成されている。第２方向は、第１方向とは逆向きである。複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、さらに、第１インカップリング光信号を第１光検出器へ方向付け、第２インカップリング光信号を第２光検出器へ方向付けるよう構成されている。
【0007】
開示されている実施形態のその他の態様および利点については、開示されている実施形態を例示した添付図面を参照しつつ行う以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】いくつかの実施形態に従って、波長分割多重（ＷＤＭ）マルチプレクサを備えた波長分割多重電気光学レシーバにおける光学レシーバ列の一部を示す図。
【0009】
【0010】
【0011】
【図1D】いくつかの実施形態に従って、光信号タイミング遅延セクションの一例を示す図。
【0012】
【図1E】いくつかの実施形態に従って、共振デバイスを組み込んだ光信号タイミング遅延セクションを示す図。
【0013】
【図1F】いくつかの実施形態に従って、スルーポート出力を備えた単一のリング共振器としての共振デバイスの実装例を示す図。
【0014】
【図1G】いくつかの実施形態に従って、ドロップポート出力を備えた単一のリング共振器としての共振デバイスの別の実装例を示す図。
【0015】
【図1H】いくつかの実施形態に従って、複数の結合されたリング共振器をスルーポート出力と共に備えた共振デバイスの実装例を示す図。
【0016】
【図1I】いくつかの実施形態に従って、複数の結合されたリング共振器をドロップポート出力と共に備えた共振デバイスの実装例を示す図。
【0017】
【図1J】いくつかの実施形態に従って、スルーポート出力を伴って、複数のリング共振器が光信号遅延を増すようにカスケード接続されている共振デバイスの実装例を示す図。
【0018】
【図1K】いくつかの実施形態に従って、特別に設計された周期構造が共振空洞を構築するように光バンドギャップ材料から形成されている共振デバイスの実装例を示す図。
【0019】
【図2】いくつかの実施形態に従って、光検出器の一例を示す上面図。
【0020】
【図3】いくつかの実施形態に従って、フォトニック集積回路（ＰＩＣ）内に実装された電気光学レシーバの構成例を示す図。
【0021】
【図4A】いくつかの実施形態に従って、偏光スプリッタ・ローテータ（ＰＳＲ）の構成例を示す図。
【0022】
【0023】
【図5A】いくつかの実施形態に従って、ＰＳＲの構成例を示す図。
【0024】
【0025】
【0026】
【図6】いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列の一例を示す図。
【0027】
【図7】いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列の一例を示す図。
【0028】
【図8A】いくつかの実施形態に従って、ポートＡから伝搬する第１光信号およびポートＢから伝搬する第２光信号の光パワーの時間プロットの一例を示す図。
【0029】
【図8B】いくつかの実施形態に従って、差分時間遅延（τＡＢ）を緩和するために遅延ＤＡまたは遅延ＤＡかつＤＢを実装した場合の、ポートＡから伝搬する第１光信号およびポートＢから伝搬する第２光信号の光パワーの時間プロットの一例を示す図。
【0030】
【図9A】いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列を示す図。
【0031】
【図9B】いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列を示す図。
【0032】
【図10A】いくつかの実施形態に従って、８個のＷＤＭデマルチプレクサ（８チャネル）を備えたＷＤＭレシーバ列を示す図。
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【図11A】いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列を構成する際に用いるレシーバ回路ユニットセルのフロアプランを示す図。
【0037】
【図11B】いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列を構成する際に用いる別のレシーバ回路ユニットセルのフロアプランを示す図。
【0038】
【0039】
【0040】
【図12】いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列を動作させるための方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0041】
以下では、開示されている実施形態を理解できるように、多くの具体的な詳細事項について説明する。ただし、当業者にとって明らかなように、開示されている実施形態は、これらの具体的な詳細事項の一部または全部がなくとも実施可能である。また、開示されている実施形態が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の詳細な説明は省略している。
【0042】
半導体チップ上にフォトニック構成要素を集積することには、多くの利点がある。しかしながら、集積されたフォトニック構成要素は、しばしば、高い偏光感度を有し、一方、集積されたフォトニック構成要素へおよび／または集積されたフォトニック構成要素から変調光信号としてデジタルデータを伝達するために用いられる標準的な単一モード光ファイバは、しばしば、非偏光保持である。光学データ通信システムにおいて、デジタルデータを伝達する変調光信号が、偏光成分の未知かつ制御されていない混合でフォトニックレシーバデバイスの光ファイバに到達することが一般的である。これらの状況において、フォトニックレシーバデバイスが、高偏光感度の集積フォトニック構成要素と共に効率的に入力変調光信号を処理することは困難である。本発明は、この文脈で生まれたものである。
【0043】
光データ通信システムは、電気ドメイン内のデジタルデータパターンを光ドメイン内の変調光信号として符号化するためにレーザ光を変調することによって動作する。変調光信号は、光ファイバを通して電気光学レシーバへ送信され、そこで、変調光信号は検出され、電気ドメインにおいて元の符号化デジタルデータパターンを取得するために復号される。多くの光データ通信システムでは、光ファイバ内での光の偏光状態は制御されず、システムの動作中に光ファイバの小さい動きおよび／または周囲温度の変化によって摂動されうる。これらのシステムにおいて、電気光学レシーバは、時間と共に変化する任意の偏光を有する入射光信号を扱う必要がある。
【0044】
電気光学レシーバシステムは、フォトニック集積回路（ＰＩＣ）に組み込まれ、光ファイバから入力として受信された変調光信号のコンパクトかつ高性能な検出を可能にしてきた。光ファイバからＰＩＣへ光を光結合するには、光ファイバのいずれかの偏光（横電気（ＴＥ）または横磁気（ＴＭ））から入力光を受け入れ、それをＰＩＣ上の１または複数の光導波路へ出力して、しばしば好ましい偏光状態にすることができる光結合構成が必要である。本明細書で開示されているいくつかの実施形態において、光結合構成が提供されており、その構成では、入射光が二重偏光垂直グレーティングカプラまたはエッジカプラのいずれかを通して受信され、ＰＩＣ偏光スプリッタへ搬送され、偏光スプリッタが、２つの入力光ファイバ偏光（ＴＥおよびＴＭ）からの入射光を分割して、第１偏光および第２偏光の入射光をＰＩＣ上の２つの別個の光導波路へそれぞれ出力する。また、いくつかの実施形態において、第１偏光または第２偏光のいずれかは、ＰＩＣ上の２つの別個の光導波路へのルート内で他方の偏光へ回転され、その結果、同じ偏光を有する光が、ＰＩＣ上の２つの別個の光導波路の各々へ搬送される。いくつかの実施例において、偏光に基づいてこのように分割された光信号を効率的に検出できる光学デバイスを用いることにより、重要な利点が得られる。また、いくつかの実施例において、入射光の２つの偏光モード成分の別個の検出を提供するためにフォトダイオードの数を２倍にするのではなく、入射光の偏光モード成分の両方に対して１つのフォトダイオードを（例えば、光検出器内で）用いることによって得られるさらなる利点があり、ここで、かかるさらなる利点は、光学回路の複雑性の低減、チャネルあたりの検出器キャパシタンスの低減、および、フォトダイオード／光検出器の感度の上昇につながる暗電流の低減を含む。
【0045】
電気光学レシーバについての様々な実施形態が、本明細書で開示されている。電気光学レシーバは、単一の光検出器または光検出器セットで任意の入力偏光の光信号の検出を可能にする。電気光学レシーバは、デジタルデータパターンに復号可能な信号を搬送する任意の（制御されていない）偏光を備えた入射光（変調光）を伝送する入力光ファイバを備える。電気光学レシーバは、さらに、入力ファイバからＰＩＣへ入射光を転送する光結合装置を備える。電気光学レシーバは、さらに、任意の入力偏光状態を受信し、それをＰＩＣの２つの別個の光導波路に分割する偏光ビームスプリッタを備えており、ここで、２つの別個の光導波路の各々は、入射光の入力偏光状態の直交成分の１つ（おそらくは、別の偏光状態に変換されている）を含む。電気光学レシーバのいくつかの実施形態において、偏光ビームスプリッタの機能は、二重偏光グレーティングカプラの形態の光結合装置と組み合わせられる。電気光学レシーバのいくつかの実施形態において、ＰＩＣの２つの光導波路は、他の空間モード（他の偏光状態など）から伝搬定数が良好に分離されている単一の偏光モードをサポートして、それを動作上は単一モード、単一偏光にする。電気光学レシーバは、さらに、ＰＩＣの２つの光導波路が同じ光検出器または光検出器セットへルーティングされる光ルーティングシステムを備える。いくつかの実施形態において、電気光学レシーバは、さらに、ＰＩＣの２つの光導波路と光検出器または光検出器セットとの間の時間遅延の不一致から生じる信号の劣化を補正するタイミングスキュー管理システムを備える。
【0046】
本明細書で開示されている電気光学レシーバは、ＰＩＣ内に実装された電気光学レシーバが、偏光の制御されていない入力光ファイバから光を検出する用途で特に有用である。電気光学レシーバは、例えば波長分割多重（ＷＤＭ）を用いて、異なる波長で入力光ファイバ上の複数のデータチャネルを符号化する用途において、および、偏光ダイバーシティＷＤＭ電気光学レシーバアーキテクチャがタイミングスキューを有する場合に、特に有利である。このタイミングスキューは、典型的には周知の方法で、チャネルによって異なりうる。制御されていない入力偏光を扱うことのできるいくつかの既存の電気光学レシーバは、信号を結合するために、膨大なデジタル信号処理と共に、２つの別個の電気光学レシーバ（各直交偏光状態に対して１つ）を必要とする。本明細書で開示されている電気光学レシーバ実施形態は、任意の波長チャネルの２つの偏光状態からの信号を結合して検出するために、単一のコンパクトかつ電力効率のよい電気光学レシーバを提供することを理解されたい。本明細書で開示されているいくつかの実施形態において、双方向偏光ダイバース電気光学レシーバシステムが提供されており、そのシステムにおいて、ＷＤＭレシーバ列が複数のＷＤＭデマルチプレクサを備え、各ＷＤＭデマルチプレクサは、いずれかの方向に共通の光学バスに沿って伝搬する光信号をインカップリグし、インカップリグされた光信号を同じ光検出器または整合された光検出器のペアのいずれかへ方向付けるよう構成されている。
【0047】
本明細書で開示されている電気光学レシーバのいくつかの実施形態は、異なる波長チャネルの入射光の偏光状態が波長チャネルの間でおおよそ同じであり、異なる波長チャネルの入射光の偏光状態が未知である状況で、特に有用である。本明細書で開示されている電気光学レシーバのいくつかの実施形態は、所与の波長チャネルの入射光の偏光状態が未知であり、所与の波長チャネルの入射光の偏光状態が、入射光のその他の波長チャネルと比較して遅くかつ制御された方法で（例えば、単調に）変化する状況で、特に有用である。例えば、これらの状況は、ＷＤＭポイントツーポイントリンクの場合と同様に、ＷＤＭ信号波長チャネルすべてが同じソースに由来し、同じ光ファイバを通り、一緒に受信される場合に起こりうる。本明細書で開示されている電気光学レシーバのいくつかの実施形態は、入射光の各波長チャネルが完全に異なる未知の偏光を有し、入射光の異なる波長チャネルの偏光状態に相関関係がないより一般化された状況で有用である。例えば、これらの状況は、異なるＷＤＭチャネルが異なる場所に由来し、入射光のそれぞれのソースから電気光学レシーバへの伝搬経路全体にわたって同じ光ファイバを共有しえない場合に起こりうる。本明細書で開示されている電気光学レシーバは、偏光状態が未知であり、時間的に静的でありまたは時間的に動的に変化している入射光信号を扱うよう構成されている。本明細書で開示されている電気光学レシーバの様々な実施形態は、偏光状態が高速で（例えば、ギガヘルツ（ＧＨｚ）レジームに、より典型的には、キロヘルツ（ｋＨｚ）（またはミリ秒）もしくはさらに遅いレジームに）変化する場合でも、未知の偏光状態を有する入射光信号の受信を提供する。
【0048】
電気光学レシーバで受信された入力光信号（変調光信号）内の異なる偏光成分（ＴＥおよびＴＭ）に対する効果的なタイミング差の補償を提供するそれぞれの所定の光信号タイミング遅延の大きさ（光導波路長）を有する光信号タイミング遅延セクションの配置を含む電気光学レシーバについての様々な実施形態が本明細書で開示されている。様々な信号タイミング遅延セクションの配置および構成は、より大きい電気光学レシーバシステム全体のチップフロアプランへの影響を最小化するように規定される。いくつかの実施形態において、２つの偏光成分の光信号タイミングが、それぞれ所定の光信号タイミング遅延の大きさ（光導波路長）の１または複数の光信号タイミング遅延セクションを光学レシーバ列に沿って配置することによって等化された状態で、電気光学レシーバで受信された入力光信号（変調光信号）の偏光成分（ＴＥおよびＴＭ）が、それぞれ、反対方向に光学レシーバ列へ供給される偏光ダイバース電気光学レシーバが開示されている。様々な光信号タイミング遅延セクションの配置および光信号タイミング遅延の大きさ（光導波路長）は、低い光信号遅延障害、低い光信号導波路損失、および、チップレイアウトの利点を提供する。
【0049】
図１Ａは、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭマルチプレクサ１００を備えた波長分割多重電気光学レシーバにおける光学レシーバ列の一部を示す。いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ１００は、入射光信号のＴＭ偏光が、偏光スプリッタ・ローテータ（ＰＳＲ）などによって、ＴＥ偏光に対して回転されていることを前提として、単一偏光ＷＤＭレシーバ列に配置される。いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ１００を備えた光学レシーバ列の部分は、ＰＩＣ内に実装される。光学レシーバ列の部分１００は、光導波路１０１を備える。ＷＤＭデマルチプレクサ１００は、リング共振器１０３と、リング共振器１０３のそばを通って伸びるよう構成されている光導波路１０５と、を備える。光導波路１０５は、リング共振器１０３を通る光が光導波路１０５にエバネッセント光結合されるように、リング共振器１０３のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置されている。光導波路１０５は、第１光信号タイミング遅延セクション１０７の入力へ光学的に接続されている第１端を有する。光導波路１０５は、第２光信号タイミング遅延セクション１０９の入力へ光学的に接続されている第２端を有する。いくつかの実施形態において、第１光信号タイミング遅延セクション１０７および第２光信号タイミング遅延セクション１０９の各々は、それぞれの所定の長さの光導波路として構成されている。第１光信号タイミング遅延セクション１０７は、光導波路１１１の第１端へ光学的に接続されている出力を有する。同様に、第２光信号タイミング遅延セクション１０９は、光導波路１１３の第１端へ光学的に接続されている出力を有する。光導波路１１１は、光検出器１１５の第１入力へ光学的に接続されている第２端を有する。同様に、光導波路１１３は、光検出器１１５の第２入力へ光学的に接続されている第２端を有する。いくつかの実施形態において、光検出器は、整合された光検出器のペアとして実装され、整合された光検出器のペアにおける第１光検出器の光入力は、光導波路１１１の第２端へ光学的に接続され、整合された光検出器のペアにおける第２光検出器の光入力は、光導波路１１３の第２端へ光学的に接続されている。
【0050】
いくつかの実施形態において、光導波路１１１および光導波路１０５は、第１光信号タイミング遅延セクション１０７を通して伸びる同じ光導波路として一体的に形成されている。これらの実施形態において、光導波路１０５は、光導波路１０５の第１端が光検出器１１５の第１入力に接続されるように、第１光信号タイミング遅延セクション１０７を通して伸びている。また、いくつかの実施形態において、光導波路１１３および光導波路１０５は、第２光信号タイミング遅延セクション１０９を通して伸びる同じ光導波路として一体的に形成されている。これらの実施形態において、光導波路１０５は、光導波路１０５の第２端が光検出器１１５の第２入力に接続されるように、第２光信号タイミング遅延セクション１０９を通して伸びている。
【0051】
光導波路１０１、１０５、１１１、１１３、および、リング共振器１０３の各々は、それを通して光をインカップリング、アウトカップリング、および、ガイドできる材料で形成されている。光導波路１０１、１０５、１１１、１１３、および、リング共振器１０３の各々は、光導波路１０１、１０５、１１１、１１３、および、リング共振器１０３を通して光をガイドすることを可能にするために、周囲材料とは十分に異なる屈折率を有する。いくつかの実施形態において、光導波路１０５、１１１、１１３、ならびに、光信号タイミング遅延セクション１０７および１０９は、同じ連続的な光導波路構造のそれぞれの部分として形成される。いくつかの他の実施形態において、光導波路１０５、１１１、１１３、ならびに、光信号タイミング遅延セクション１０７および１０９、の内の１または複数は、図１Ａに示すように、光導波路１０５、１１１、１１３、ならびに、光信号タイミング遅延セクション１０７および１０９、の内の他のものへ光学的に結合されている別個の光導波路構造として形成される。
【0052】
いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ１００を備えた光学レシーバ列は、光ファイバ（偏光保持ではない単一モード光ファイバなど）から入射光を受信する。いくつかの実施形態において、入射光は、デジタルビットパターンを伝達する変調光である。入射光は、光ファイバを通して電気光学レシーバに到達する時、偏光制御されていない。したがって、光ファイバから受信された入射光の偏光は、電気光学レシーバに到達した時には未知である。いくつかの実施形態において、電気光学レシーバは、光ファイバから入射光を受信し、ＷＤＭデマルチプレクサ１００を備えた光学レシーバ列の光導波路１０１に入射光を方向付けるよう構成されている光カプラを備える。いくつかの実施形態において、光カプラは、入射光の２つの偏光（ＴＥおよびＴＭ）を分割する二重偏光グレーティングカプラとして（エッジグレーティングカプラまたは垂直グレーティングカプラのいずれかとして）構成されている。いくつかの実施形態において、二重編波グレーティングカプラは、第１偏光（ＴＥまたはＴＭのいずれか）を有する入射光の第１部分を光導波路１０１の第１端へ方向付けるよう構成されている。二重偏光グレーティングカプラは、さらに、第１偏光を有する入射光の偏光回転された第２部分を提供するために、入射光の第２部分の偏光を第１偏光と反対の第２偏光（例えば、第１偏光がＴＥの場合、第２偏光はＴＭであり、その逆も同様である）から第１偏光へ回転させるよう構成されている。二重偏光グレーティングカプラは、入射光の偏光回転済みの第２部分を光導波路１０１の第２端へ方向付けるよう構成されている。
【0053】
光導波路１０１は、第１端から第２端まで連続的なループ状の構成で伸びるよう構成されている。このように、第１偏光を有する入射光の第１部分は、矢印１１７で示すように、第１光伝搬方向に光導波路１０１を通して伝搬し、入射光の偏光回転済みの第２部分（これも第１偏光を有する）は、矢印１１９で示すように、第１光伝搬方向とは逆向きの第２光伝搬方向に光導波路１０１を通して伝搬する。したがって、入射光の第１部分（例えば、ＴＥ偏光）および入射光の偏光回転済みの第２部分（例えば、ＴＥ偏光へ回転されたＴＭ偏光）は、光導波路１０１を通して逆の光伝搬方向に伝搬する。
【0054】
リング共振器１０３は、光導波路１０１に沿って光導波路１０１のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置されている。リング共振器１０３は、特定の共振波長で動作するよう構成されている。いくつかの実施形態において、リング共振器１０３が動作する特定の共振周波数は、狭い波長範囲である。記載の簡単のために、本明細書で開示されている任意のリング共振器（例えば、１０３）は、特定の共振波長が、実際には、その他の異なる共振波長範囲から区別できる狭い波長範囲であるという理解の下で、特定の共振波長で動作するものとして記載されている。このように、所与のリング共振器（例えば、１０３）は、特定の共振波長の（特定の共振波長の周りの狭い波長範囲内の）光をエバネッセント結合するよう構成されている。いくつかの実施形態において、ヒータ１０４が、リング共振器１０３の共振波長を熱的に調整するために実装されている。いくつかの実施形態において、ヒータ１０４は、電流を熱エネルギに変換する抵抗加熱装置である。これらの実施形態において、ヒータ１０４は、制御回路によって制御される。いくつかの実施形態において、制御回路は、光検出器１１５からフィードバック信号を受信するように接続されており、ここで、フィードバック信号は、光検出器１１５によって検出された光の量を示す。フィードバック信号は、光検出器１１５へ伝達されて光検出器１１５によって検出される光の量を最大化する目的で、リング共振器１０３の共振波長を最適化するようヒータ１０４を制御するために制御回路によって用いられる。
【0055】
いくつかの実施形態において、リング共振器１０３は、周回構成（例えば、円形、楕円形、レーストラック形状、または、別の任意の周回形状）を有する環状の導波路として実装される。いくつかの実施形態において、リング共振器１０３は、約５０マイクロメートル未満の外径の環形状またはディスク形状を有するよう構成されている。いくつかの実施形態において、リング共振器１０３は、約１０マイクロメートル未満の外径の環形状またはディスク形状を有するよう構成されている。
【0056】
図１Ｂは、いくつかの実施形態に従って、入射光の第１部分（例えば、ＴＥ偏光）が、（太い破線で表されている）経路１２１に沿って、図１Ａに示した光学レシーバ列の部分とＷＤＭデマルチプレクサ１００とを通して伝搬する様子を示す。図１Ｃは、いくつかの実施形態に従って、入射光の第２部分（例えば、ＴＭ偏光から回転されたＴＥ）が、（太い破線で表されている）経路１２３に沿って、図１Ａに示した光学レシーバ列の部分とＷＤＭデマルチプレクサ１００とを通して伝搬する様子を示す。リング共振装置１０３は、特定の共振波長と実質的に等しい波長を有する入射光の第１部分が、第１伝搬方向（反時計回りの方向）にリング共振器１０３へ光学的に結合し、特定の共振波長と実質的に等しい波長を有する入射光の偏光回転済みの第２部分が、第１伝搬方向と逆向きの第２伝搬方向（時計回りの方向）にリング共振器１０３へ光学的に結合するように、特定の共振波長で動作するよう構成および制御されている。入射光の第１部分および入射光の偏光回転済みの第２部分の両方が、光導波路１０１、リング共振器１０３、光導波路１０５、１１１、１１３、ならびに、光信号タイミング遅延セクション１０７および１０９内で同じ偏光状態を有することを理解されたい。したがって、特定の共振波長で動作するリング共振器１０３は、特定の共振波長を有する入射光の第１部分および入射光の偏光回転済みの第２部分の両方を光学的にインカップリングして検出することができる。
【0057】
ＰＳＲおよびＰＳＲ（例えば、導波路、ファイバカプラ、など）に先行する光構成要素におけるＴＥ偏光およびＴＭ偏光の光ルーティングのアンバランスおよび異なる遅延のために、（矢印１１７で示す）入射光の第１部分および（矢印１１９で示す）入射光の対応する偏光回転済みの第２部分は、同時にリング共振器１０３に到達しえない。入射光の第１部分および入射光の対応する偏光回転済みの第２部分が、入射光内で伝達される光信号の回復を提供するために実質的に同時に光検出器１１５に到達するように、第１光信号タイミング遅延セクション１０７および第２光信号タイミング遅延セクション１０９の一方または両方が、リング共振器１０３への入射光の第１部分および入射光の対応する偏光回転済みの第２部分の到達時間の時間差を補償するために提供されている。いくつかの実施形態において、リング共振器１０３への入射光の第１部分および入射光の対応する偏光回転済みの第２部分の到達時間の差は、光導波路１０１を通ってリング共振器１０３へ至る光学経路長の差によって、ならびに／もしくは、偏光スプリッタ・ローテータ（ＰＳＲ）および／または光カプラから（例えば、二重偏光グレーティングカプラから）入射光の偏光回転済みの第２部分を出力する際の入射光の第１部分に対する遅延によって、引き起こされうる。「入射光」は、ＰＳＲの入力または出力における光ではなく、光ファイバにおける光であることを理解されたい。いくつかの実施形態において、ＰＳＲに向かう途中で、光は、ＴＥ光およびＴＭ光として、ファイバからチップへのカプラと導波路の或る部分とを通して伝搬する。チップ上のＴＥ光およびＴＭ光の伝搬速度は異なるので、ＰＳＲの入力における２つの偏光（ＴＥおよびＴＭ）の間には時間遅延が存在する。本明細書で開示されているシステムおよび方法は、適切に構成された光遅延ラインの実装を通して、２つの偏光（ＴＥおよびＴＭ）の間の時間遅延を補償するよう少なくとも部分的に機能する。
【0058】
第１光信号タイミング遅延セクション１０７および第２光信号タイミング遅延セクション１０９は、それぞれ、入射光の第１部分および入射光の対応する偏光回転済みの第２部分を光検出器１１５へ伝達する際の遅延を等化するよう規定されている。いくつかの実施形態において、第１光信号タイミング遅延セクション１０７および／または第２光信号タイミング遅延セクション１０９は、リング共振器１０３から光検出器１１５への光のルーティングに必要な最小限の光導波路長を越えてさらなる光導波路長を提供するよう構成されている。
【0059】
図１Ｄは、いくつかの実施形態に従って、光信号タイミング遅延セクションの一例１２５を示す。いくつかの実施形態において、第１光信号タイミング遅延セクション１０７および第２光信号タイミング遅延セクション１０９の一方または両方が、光信号タイミング遅延セクション例１２５と同様の方法で実装されてよい。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延セクション１２５は、光導波路１２７の長さＬとして構成されている。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延セクション１２５内の光導波路１２７の長さＬは、光伝搬の特定量の時間遅延を提供するよう規定されており、ここで、時間遅延は、光信号タイミング遅延セクション１２５の入力１２９から光信号タイミング遅延セクション１２５の出力１３１まで光が進むのにかかる時間によって規定される。光信号タイミング遅延セクション１２５内の光導波路１２７の長さＬおよびそれに対応する光伝搬の時間遅延は、光信号タイミング遅延セクション１２５を通る光の群速度（Ｖｇ）を通して関連している。例えば、光信号タイミング遅延セクション１２５内の光導波路１２７の長さＬは、約（Ｌ／Ｖｇ）に等しい光伝搬の時間遅延に寄与する。光の群速度（Ｖｇ）は、パラメータの中でも特に、光導波路１２７のタイプ、光導波路１２７の幅、伝搬光の波長、および、伝搬光の偏光など、複数の要因に依存する。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延セクション１２５内の光導波路１２７の長さＬは、ＰＩＣ内で光信号タイミング遅延セクション１２５にコンパクトなフットプリントを与えるために、特に、折り返し形状、渦巻き状、らせん状、ループ状、および、ジグザグの形状、の内の１または複数で形成されている。
【0060】
様々な実施形態において、光導波路の長さ（例えば、光信号タイミング遅延セクション１２５内の光導波路１２７の長さＬ）に加えてまたはその代わりに、第１光信号タイミング遅延セクション１０７および第２光信号タイミング遅延セクション１０９の一方または両方が、共振デバイス（例えば、全域通過リング共振器フィルタ）、低速光構造、および／または、光信号伝搬の時間遅延を与えるその他のフォトニックデバイスなど、様々な他のフォトニックデバイスを備えるように実装されてもよいことを理解されたい。例えば、図１Ｅは、いくつかの実施形態に従って、共振デバイス１３５を組み込んだ光信号タイミング遅延セクション１２５Ａを示す。光信号タイミング遅延セクション１２５Ａは、図１Ｄの光信号タイミング遅延セクション１２５の変形例である。光信号タイミング遅延セクション１２５Ａは、光信号タイミング遅延セクション１２５Ａの入力１２９から共振デバイス１３５の入力１３５Ｉまで伸びる第１長さＬ１を有する入力光導波路セクション１３７を備える。タイミング遅延セクション１２５Ａは、さらに、共振デバイス１３５の出力１３５Ｏから光信号タイミング遅延セクション１２５Ａの出力１３１まで伸びる第２長さＬ２を有する出力光導波路セクション１３９を備える。タイミング遅延セクション１２５Ａによって提供される光遅延は、入力光導波路セクション１３７、出力光導波路セクション１３９、および、共振デバイス１３５の光遅延の合計である。
【0061】
様々な実施形態において、共振デバイス１３５は、異なる方法で実装されてもよい。例えば、図１Ｆは、いくつかの実施形態に従って、スルーポート出力１４３を備えた単一のリング共振器１４１としての共振デバイス１３５の実装例を示す。図１Ｇは、いくつかの実施形態に従って、ドロップポート出力１４７を備えた単一のリング共振器１４５としての共振デバイス１３５の別の実装例を示す。図１Ｈは、いくつかの実施形態に従って、複数の結合されたリング共振器１４９－１～１４９－Ｎ（ここで、Ｎは１より大きい）をスルーポート出力１５１と共に備えた共振デバイス１３５の実装例を示す。図１Ｉは、いくつかの実施形態に従って、複数の結合されたリング共振器１５３－１～１５３－Ｎ（ここで、Ｎは１より大きい）をドロップポート出力１５５と共に備えた共振デバイス１３５の実装例を示す。いくつかの実施形態において、個々の共振器は、光信号遅延を増すようにカスケード接続される。例えば、図１Ｊは、いくつかの実施形態に従って、スルーポート出力１５９を伴って、複数のリング共振器１５７－１～１５７－Ｎ（ここで、Ｎは１より大きい）が光信号遅延を増すようにカスケード接続されている共振デバイス１３５の実装例を示す。また、いくつかの実施形態において、共振デバイス１３５は、フォトニック結晶空洞を用いて実装される。例えば、図１Ｋは、いくつかの実施形態に従って、特別に設計された周期構造１６１－１～１６１－Ｎ（ここで、Ｎは１より大きい）が共振空洞を構築するように光バンドギャップ材料から形成されている共振デバイス１３５の実装例を示す。
【0062】
図２は、いくつかの実施形態に従って、光検出器の一例２００を示す上面図である。いくつかの実施形態において、光検出器２００は、図１Ａの光検出器１１５に用いられる。光検出器２００は、Ｐドープ領域２０１、固有領域２０３、および、Ｎドープ領域２０５を備えたＰＩＮタイプの光検出器として示されている。固有領域２０３は、Ｐドープ領域２０１とＮドープ領域２０５との間に配置されている。いくつかの実施形態において、Ｐドープ領域２０１およびＮドープ領域２０５は、入れ換えられる。いくつかの実施形態において、固有領域２０３は、検出される光を方向付けるための光導波路である。いくつかの実施形態において、Ｐドープ領域２０１の少なくとも一部およびＮドープ領域２０５の少なくとも一部が、光導波路内に形成される。動作中、光検出器２００は、固有領域２０３内で光吸収によって生成された電荷キャリアが、光検出器２００の長さに沿って接続されている電気接点２０７にスイープされるように、逆バイアスされる。
【0063】
光検出器２００は、各偏光からの入射光を独立的に検出することを可能にする。より具体的には、第１偏光を有する入射光の第１部分は、光検出器２００の第１端を通して入力され、第１偏光を有する入射光の偏光回転済みの第２部分（ただし、第２偏光を有する入射光に対応する）は、光検出器２００の第２端を通して入力される。光検出器２００の長さに沿った光吸収に起因して、光検出器２００の第１端を通して入力された第１偏光を有する入射光の第１部分の強度は、矢印２０９で示すように、光が光検出器２００の長さに沿って第１方向に伝搬するにつれて、光吸収係数に従って指数関数的に減衰する。同様に、光検出器２００の第２端を通して入力された第１偏光を有する入射光の偏光回転済みの第２部分の強度は、矢印２１１で示すように、光が光検出器２００の長さに沿って第２方向に伝搬するにつれて、光吸収係数に従って指数関数的に減衰する。したがって、第１偏光を有する入射光の第１部分のほとんどが、光検出器２００の第１半分２１３で吸収され、第１偏光を有する入射光の偏光回転済みの第２部分のほとんどが、光検出器２００の第２半分２１５で吸収される。いくつかの実施形態において、光検出器２００の第１半分２１３に沿った電気接点２０７はセグメント化されて、第１逆バイアス回路および第１受信回路に接続されており、光検出器２００の第２半分２１５に沿った電気接点２０７はセグメント化されて、第２逆バイアス回路および第２受信回路に接続されている。これらの実施形態において、入力信号の偏光回転済みの第２部分が、実際には、入射光信号内の第２偏光に対応することを考慮すると、第１受信回路によって測定された光電流および第２受信回路で測定された光電流を比較することで、入射光信号内の異なる偏光の間で分割された相対光パワーを決定することができる。
【0064】
いくつかの実施形態において、電気光学レシーバは、図１Ａ～図１Ｅに関して記載したように、ＷＤＭデマルチプレクサ１００を実装する。これらの実施形態において、電気光学レシーバは、第１光導波路（例えば、１０１）を備え、第１光導波路は、第１光導波路を通して第１方向へ入射光の第１部分（例えば、１１７）を伝達するように光学的に接続されている。また、第１光導波路は、第１光導波路を通して第２方向へ入射光の第２部分（例えば、１１９）を伝達するように光学的に接続されており、ここで、第２方向は、第１方向の逆向きである。電気光学レシーバは、さらに、入射光の第１部分および入射光の第２部分が、第１光導波路からリング共振器内へ結合し、入射光の第１部分および入射光の第２部分が、リング共振器内で反対方向に進むように、第１光導波路のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置されているリング共振器（例えば、１０３）を備える。電気光学レシーバは、さらに、入射光の第１部分および入射光の第２部分が、リング共振器から第２光導波路内へ結合し、入射光の第１部分および入射光の第２部分が、リング共振器から離れて第２光導波路内で反対方向に進むように、リング共振器のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置されている第２光導波路（例えば、１０５）を備える。電気光学レシーバは、さらに、第２光導波路の第１端および第２光導波路の第２端の両方へ光学的に接続されている光検出器（例えば、１１５）を備える。いくつかの実施形態において、光検出器は、図２に関して記載したように、第２光導波路の第１端から光検出器の第１端に入る光と、第２光導波路の第２端から光検出器の第２端に入る光とを別個に検出するよう構成されているダブルエンド（双方向式）光検出器である。
【0065】
いくつかの実施形態において、電気光学レシーバは、リング共振器内に配置されているヒータ（例えば、１０４）を備える。ヒータは、共振波長の周りの狭帯域内の光のみがリング共振器の内外へ結合できるように、リング共振器の共振波長を制御するために制御可能である。狭帯域という用語は、波長の帯域が光の所与のチャネル波長に対応すると見なされるように、光の所与のチャネル波長に関して規定された波長の帯域を意味する。狭帯域の波長範囲は、光の隣接するチャネル波長がリング共振器１０３の内外への標的波長の光の共振結合に関して互いに区別可能であることを保証するように規定される。
【0066】
いくつかの実施形態において、電気光学レシーバは、リング共振器と光検出器との間の位置に第２光導波路に沿って配置されている光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０７および／または１０９）を備える。光信号タイミング遅延セクションは、光信号タイミング遅延セクションを通る光信号に、制御された量の時間遅延を与えるよう構成されている。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延セクションは、形状の中でも特に、折り返し形状、渦巻き形状、らせん形状、ループ形状、および、ジグザグ形状、の内の１または複数を有する光導波路セクションとして形成される。いくつかの実施形態において、光導波路セクションは、中心位置に向かって並んで伸びる入力光導波路および出力光導波路を含み、入力光導波路および出力光導波路は、中心位置で光学的に接続されている。例えば、光信号タイミング遅延セクション１２５は、入力１２９から螺旋形状の中心位置に向かって伸びる入力光導波路と、出力１３１から螺旋形状の中心位置に向かって伸びる出力光導波路とを有しており、入力光導波路および出力光導波路は、螺旋形状の中心位置で光学的に接続されている。いくつかの実施形態において、入力光導波路および出力光導波路は、単一の光導波路構造として一体的に形成されている。
【0067】
いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延セクションは、入力光導波路と、出力光導波路と、入力光導波路へ光学的に接続されている入力を有し、出力光導波路へ光学的に接続されている出力を有する共振デバイス（例えば、１３５）と、を備える。例えば、図１Ｅは、入力１２９から共振デバイス１３５に向かって伸びる入力光導波路と、出力１３１から共振デバイス１３５に向かって伸びる出力光導波路とを有する光信号タイミング遅延セクション１２５Ａを示している。いくつかの実施形態において、入力光導波路および出力光導波路は、或る距離にわたって並んで伸びて、共振デバイスと光学的に接続している。いくつかの実施形態において、入力光導波路および出力光導波路は、共振デバイスが配置されている位置に向かって、特に、折り返し形状、渦巻き状、らせん状、ループ状、および、ジグザグの形状、の内の１または複数で、並んで伸びている（図１Ｅの例で示すらせん状など）。
【0068】
いくつかの実施形態において、電気光学レシーバは、リング共振器（例えば、１０３）と光検出器１１５における第２光導波路の第１端との間の位置に配置されている第１光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０７）、および、リング共振器（例えば、１０３）と光検出器１１５における第２光導波路の第２端との間の位置に配置されている第２光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０９）の両方を含む。第１光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０７）と同様に、第２光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０９）は、第２光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０９）を通る光信号に、制御された量の時間遅延を与えるよう構成されている。いくつかの実施形態において、第１光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０７）によって与えられる時間遅延の制御された量は、第２光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０９）によって与えられる時間遅延の制御された量とは異なる。
【0069】
いくつかの実施形態において、電気光学レシーバは、入射光を受信するように光学的に接続されている入力を有する偏光ビームスプリッタ・ローテータ（例えば、４０１／５０１）を備える。偏光ビームスプリッタ・ローテータは、第１光導波路（例えば、１０１）の第１端へ入射光の第１部分を提供するために、偏光ビームスプリッタ・ローテータの第１出力へ、第１偏光を有する入射光の第１部分を方向付けるよう構成されている。また、偏光ビームスプリッタ・ローテータは、偏光ビームスプリッタ・ローテータの第２出力へ、第２偏光を有する入射光の第２部分を方向付けるよう構成されている。また、偏光ビームスプリッタ・ローテータは、第１光導波路（例えば、１０１）の第２端へ入射光の第２部分を提供するために、偏光ビームスプリッタ・ローテータの第２出力へのルート内で、入射光の第２部分の偏光を第２偏光から第１偏光へ回転させるよう構成されている。このように、第１光導波路（例えば、１０１）の第１端は、偏光ビームスプリッタ・ローテータの第１出力へ光学的に接続され、第１光導波路（例えば、１０１）の第２端は、偏光ビームスプリッタ・ローテータの第２出力へ光学的に接続されている。いくつかの実施形態において、光学電気レシーバは、光ファイバから偏光ビームスプリッタ・ローテータの入力へ入射光を伝達するよう構成されている光結合デバイス（例えば、１５３）を備える。
【0070】
いくつかの実施形態において、電気光学レシーバは、偏光ビームスプリッタ・ローテータ（例えば、４０１／５０１）の第１出力とリング共振器（例えば、１０３）との間の位置に第１光導波路（例えば、１０１）に沿って配置されている光信号タイミング遅延部（例えば、ＤＡ）を備える。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延部（例えば、ＤＡ）は、リング共振器（例えば、１０３）への入射光の第１部分（例えば、１１７）の到達時間に時間遅延を与えるよう構成されており、ここで、時間遅延は、リング共振器（例えば、１０３）への入射光の第２部分（例えば、１１９）の到達時間が、リング共振器への入射光の第１部分（例えば、１１７）の到達時間と実質的に等しくなるように設定される。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延部（例えば、ＤＡ）は、偏光ビームスプリッタ・ローテータ（例えば、４０１／５０１）の第１出力から出る入射光の第１部分（例えば、１１７）と、偏光ビームスプリッタ・ローテータ（例えば、４０１／５０１）の第２出力から出る入射光の第２部分（例えば、１１９）との間の時間遅延を補償するよう構成されている。
【0071】
図３は、いくつかの実施形態に従って、ＰＩＣ３０２内に実装された電気光学レシーバ３００の構成例を示す。いくつかの実施形態において、電気光学レシーバ３００は、一連のＮ個のデマルチプレクサ３１１－１～３１１－Ｎを備えたＷＤＭレシーバであり、ここで、Ｎ個のデマルチプレクサ３１１－１～３１１－Ｎの各々は、それぞれ、光データバス１５７から光検出器３０５－１～３０５－Ｎへその波長帯域（それぞれ、λ１～λＮ）の光を光学的に結合する。いくつかの実施形態において、一連のＮ個のデマルチプレクサ３１１－１～３１１－Ｎは、デマルチプレクサ列３１３に沿って配置されている。双方向偏光ダイバースシステムにおいて、光入力信号が、光カプラ１５３を通して光ファイバ／導波路１５２から受信され、偏光分割回転（ＰＳＲ）デバイス１５６によって２つの光入力信号に分割される。次いで、２つの分割された光入力信号は、矢印１５８および１５９で示すように、反対方向にデマルチプレクサ列３１３の光データバス１５７へ送信される。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延補償が、Ｎ個のデマルチプレクサ３１１－１～３１１－Ｎの光検出器３０５－１～３０５－Ｎの各々で提供される。また、いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延部３１５が、デマルチプレクサ列３１３のいずれかの端部で光データバス１５７上に提供されている。光信号タイミング遅延部は、（元々の光入力信号の２つの異なる偏光に対応する）２つの分割された光入力信号の対応する部分が、実質的に同時にＮ個のデマルチプレクサ３１１－１～３１１－Ｎの各々の所与の光検出器３０５－１～３０５－Ｎに到達することを保証するよう構成されている。さらに、いくつかの実施形態において、電気光学レシーバ３００の光カプラ１５３に戻る（元々の光入力信号が受信される際に通った光ファイバ／導波路１５２に戻る）光（より大きいシステムにおける光リターンロスとして現れ、レーザ動作を不安定化させるなどシステム動作上の課題を提示しうる）を管理するために、可変光減衰器１６３が光データバス１５７上に提供されている。
【0072】
電気光学レシーバ３００は、矢印１５４で示すように、光カプラ１５３を通して光ファイバ／導波路１５２から入射光信号を受信する。入射光信号は、光カプラ１５３から光導波路１５５を通してＰＳＲ１５６の光入力１５６Ａへ搬送される。ＰＳＲ１５６は、ＰＳＲ１５６の第１光出力１５６Ｂを通るように、第１偏光を有する入射光の第１部分を方向付けるよう構成されている。また、ＰＳＲ１５６は、入射光の第２部分が入射光の偏光回転された第２部分になるように、入射光の第２部分の偏光を第２偏光から第１偏光へ回転させるよう構成されている。ＰＳＲ１５６は、ＰＳＲ１５６の第２光出力１５６Ｃを通るように、入射光の偏光回転済みの第２部分を方向付けるよう構成されている。いくつかの実施形態において、光データバス１５７は、ＰＩＣ３０２内の光導波路として実装されている。光データバス１５７の第１端１５７Ａは、ＰＳＲ１５６の第１光出力１５６Ｂへ光学的に接続されている。光データバス１５７の第２端１５７Ｂは、ＰＳＲ１５６の第２光出力１５６Ｃへ光学的に接続されている。光データバス１５７は、光がインカップリング、アウトカップリング、および、ガイドされうるような材料で形成されている。光データバス１５７は、光データバス１５７内で光をガイドすることを可能にするために、光データバス１５７とは十分に異なる光屈折率を有する周囲の材料の中に形成されている。光データバス１５７は、連続的なループ状構造を有する。このように、入射光の第１部分は、矢印１５８で示すように、ＰＳＲ１５６の第１光出力１５６Ａから光データバス１５７を通して第１方向に伝搬する。また、入射光の偏光回転済みの第２部分は、矢印１５９で示すように、ＰＳＲ１５６の第２光出力１５６Ｃから光データバス１５７を通して第１方向と逆向きの第２方向に進む。
【0073】
Ｎ個のデマルチプレクサ３１１－１～３１１－Ｎの各々は、それぞれ、光データバス１５７に沿って光データバス１５７のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置されている対応するリング共振器３０１－１～３０１－Ｎを備える。様々な実施形態において、電気光学レシーバ３００は、リング共振器３０１－１～３０１－Ｎおよび関連する信号処理回路が、ＰＩＣ３０２を備えたチップ上に空間的および電気的に収容されうる限りは、光データバス１５７に沿って配置されている任意の数（Ｎ個）のデマルチプレクサ３１１－１～３１１－Ｎおよび対応するリング共振器３０１－１～３０１－Ｎを備えてよいことを理解されたい。いくつかの実施形態において、リング共振器３０１－１～３０１－Ｎは、周回構成（例えば、円形、楕円形、レーストラック形状、または、別の任意の周回形状）を有する環状の導波路として実装される。いくつかの実施形態において、リング共振器３０１－１～３０１－Ｎは、円板として実装される。リング共振器３０１－１～３０１－Ｎは、光がインカップリング、アウトカップリング、および、ガイドされうるような材料で形成されている。リング共振器３０１－１～３０１－Ｎの各々は、リング共振器３０１－１～３０１－Ｎ内およびリング共振器３０１－１～３０１－Ｎの各々によって規定されている周回経路の周りで光を導くことを可能にするために、リング共振器３０１－１～３０１－Ｎとは十分に異なる光屈折率を有する周囲の材料の中に形成されている。いくつかの実施形態において、リング共振器３０１－１～３０１－Ｎの各々は、約５０マイクロメートル未満の外径の環形状またはディスク形状を有するよう構成されている。いくつかの実施形態において、リング共振器３０１－１～３０１－Ｎの各々は、約１０マイクロメートル未満の外径の環形状またはディスク形状を有するよう構成されている。
【0074】
複数のリング共振器３０１－１～３０１－Ｎの各々は、それぞれの共振波長λ１～λＮで動作するよう構成されている。このように、複数のリング共振器３０１－１～３０１－Ｎの内の所与の１つに対応する共振波長と実質的に等しい波長を有する入射光の第１部分が、第１伝搬方向（例えば、反時計回り）に複数のリング共振器３０１－１～３０１－Ｎの内の所与の１つへ光学的に結合し、複数のリング共振器３０１－１～３０１－Ｎ内の所与の１つに対応する共振波長と実質的に等しい波長を有する入射光の偏光回転済みの第２部分が、第１伝搬方向と逆向きの第２伝搬方向（例えば、時計回り）に複数のリング共振器３０１－１～３０１－Ｎの内の所与の１つへ光学的に結合する。例えば、特定の波長λｘを有する入射光の第１部分は、光データバス１５７を通して矢印１５８で示す方向に進み、特定の波長λｘで動作するリング共振器３０１－ｘ（ここで、ｘは、１～Ｎ）へ光学的に結合し、リング共振器３０１－ｘ内で反時計回りの方向に伝搬する。特定の波長λｘを有する入射光の偏光回転済みの第２部分は、光データバス１５７を通して矢印１５９で示す方向に進み、特定の波長λｘで動作するリング共振器３０１－ｘへ光学的に結合し、リング共振器３０１－ｘ内で時計回りの方向に伝搬する。
【0075】
Ｎ個のデマルチプレクサ３１１－１～３１１－Ｎの各々は、それぞれ対応するリング共振器３０１－１～３０１－Ｎのエバネッセント光結合距離の範囲内にそれぞれ配置されている出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎを備える。出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの各々は、それぞれ、結合セクション３０３Ａ－１～３０３Ａ－Ｎを備える。複数の出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの各々は、それぞれ、短尺セクション３０３Ｂ－１～３０３Ｂ－Ｎを備える。複数の出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの各々は、それぞれ、長尺セクション３０３Ｃ－１～３０３Ｃ－Ｎを備える。結合セクション３０３Ａ－１～３０３Ａ－Ｎの各々は、それぞれ、リング共振器３０１－１～３０１－Ｎの内の対応する１つからの光をエバネッセントにインカップリングするよう配置されている。このように、リング共振器３０１－１～３０１－Ｎの各々は、それぞれ対応する特定の波長λ１～λＮの入射光の第１部分および入射光の偏光回転済みの第２部分を光データバス１５７から出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの内のそれぞれ対応する１つへ転送するよう動作する。リング共振器３０１－１～３０１－Ｎ内で反時計回りの方向に伝搬する入射光の第１部分は、それぞれ対応する結合セクション３０３Ａ－１～３０３Ａ－Ｎを通って、それぞれ、矢印３０７－１～３０７－Ｎで示すように、それぞれ対応する長尺セクション３０３Ｃ－１～３０３Ｃ－Ｎへ光学的に結合される。リング共振器３０１－１～３０１－Ｎ内で時計回りの方向に伝搬する入射光の偏光回転済みの第２部分は、それぞれ対応する結合セクション３０３Ａ－１～３０３Ａ－Ｎを通って、それぞれ、矢印３０９－１～３０９－Ｎで示すように、それぞれ対応する短尺セクション３０３Ｂ－１～３０３Ｂ－Ｎへ光学的に結合される。
【0076】
出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎは、光がインカップリング、アウトカップリング、および、ガイドされうるような材料で形成されている。出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの各々は、出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎ内で光を導くことを可能にするために、それぞれ、出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎとは十分に異なる光屈折率を有する周囲の材料の中に形成されている。いくつかの実施形態において、出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎは、レーストラック型の形状を有するように実装されている。ただし、他の実施形態において、出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎは、それぞれ対応する結合セクション３０３Ａ－１～３０３Ａ－Ｎと、それぞれ対応する短尺セクション３０３Ｂ－１～３０３Ｂ－Ｎと、それぞれ対応する長尺セクション３０３Ｃ－１～３０３Ｃ－Ｎと、を備える限りは、任意の形状を有するように実装されてよいことを理解されたい。
【0077】
Ｎ個のデマルチプレクサ３１１－１～３１１－Ｎの各々は、それぞれ対応するリング共振器３０１－１～３０１－Ｎに関連付けられたそれぞれ対応する光検出器３０５－１～３０５－Ｎを備える。出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの短尺セクション３０３Ｂ－１～３０３Ｂ－Ｎは、それぞれ対応する結合セクション３０３Ａ－１～３０３Ａ－Ｎの第１端からそれぞれ対応する光検出器３０５－１～３０５－Ｎへそれぞれ伸びている。出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの長尺セクション３０３Ｃ－１～３０３Ｃ－Ｎは、それぞれ対応する結合セクション３０３Ａ－１～３０３Ａ－Ｎの第２端からそれぞれ対応する光検出器３０５－１～３０５－Ｎまでそれぞれ伸びている。いくつかの実施形態において、光検出器３０５－１～３０５－Ｎの各々は、図２に関して記載した光検出器２００などの光検出器である。これらの実施形態において、出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの内のそれぞれ対応する導波路の短尺セクション３０３Ｂ－１～３０３Ｂ－Ｎが、光検出器の第１端へ光学的に接続され、出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの内のそれぞれ対応する導波路の長尺セクション３０３Ｃ－１～３０３Ｃ－Ｎが、光検出器の第２端へ光学的に接続されている。
【0078】
出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの内の所与の１つ内のそれぞれ対応する長尺セクション３０３Ｃ－１～３０３Ｃ－Ｎの長さおよび短尺セクション３０３Ｂ－１～３０３Ｂ－Ｎの長さは、それぞれ対応する光検出器３０５－１～３０５－Ｎへの入射光の第１部分および入射光の偏光回転済みの第２部分の到達時間の差を低減するように規定されている。光データバス１５７の第２端１５７Ｂからリング共振器３０１－１～３０１－Ｎの各々までの光データバス１５７に沿った距離が異なるため、長尺セクション３０３Ｃ－１～３０３Ｃ－Ｎの長さは、出力光導波路３０３－１～３０３－Ｎの各々について異なっている。いくつかの実施形態において、長尺セクション３０３Ｃ－１～３０３Ｃ－Ｎの長さは、それぞれ対応するリング共振器３０１－１～３０１－Ｎと、光データバス１５７の中間点との間の距離が減少するにつれて減少し、ここで、光データバス１５７の中間点は、光データバス１５７の第１端１５７Ａおよび第２端１５７Ｂの間のおよそ中間にある。
【0079】
いくつかの実施形態において、電子光学レシーバ３００は、さらに、光検出器３０５－１～３０５－Ｎの内の任意の所与の１つへの入射光の第１部分および入射光の偏光回転済みの第２部分の到達時間の差によって引き起こされる、光検出器３０５－１～３０５－Ｎの内の所与の１つによる光電流発生の時間差を電子的に補償するよう構成されているタイミングスキュー管理システム１６５を備える。タイミングスキュー管理システム１６５が、光検出器３０５－１～３０５－Ｎの各々による光電流発生の時間差を電子的に補償するよう動作した後、光検出器３０５－１～３０５－Ｎの各々によって生成された光電流は、光電流を入射光信号によって搬送されたデジタルデータパターンに復号するために、光電流処理回路１６７へ伝送される。異なる偏光からの光が、同じ偏光を有するようにされ、同じ光検出器３０５－１～３０５－Ｎへ方向付けられるいくつかの実施形態において、各偏光状態からの光信号の間に時間遅延の差（タイミングスキュー）が存在しうる。結合された光信号を光検出器３０５－１～３０５－Ｎで電気信号に変換した後、タイミングスキューは、ベースバンド信号の電気高周波成分周辺のノッチフィルタとして現れる。ノッチフィルタの中心周波数は、タイミングスキューの大きさに依存し、ノッチフィルタの深さは、２つの偏光状態の間の光パワーの相対分割によって決定される。デジタル通信用途では、このノッチフィルタは、符号間干渉（ＩＳＩ）の増大につながる。タイミングスキュー管理システム１６５は、タイミングスキューの存在を検出し、タイミングスキューの大きさを決定し、光電流処理回路１６７へ伝送される光電流ベースの信号におけるタイミングスキューを補償するよう構成されている。
【0080】
図４Ａは、いくつかの実施形態に従って、ＰＳＲ４０１の構成例を示す。ＰＳＲ例４０１は、ＰＳＲ１５６および／または本明細書で言及されているＰＳＲのいずれかに利用できることを理解されたい。また、ＰＳＲ４０１は例として提供されており、ＰＳＲ１５６および／または本明細書で言及されているＰＳＲのいずれかが様々な実施形態においてどのように構成されうるのかを決して限定しないことを理解されたい。ＰＳＲ４０１は、第１光導波路４０３および第２光導波路４０５を備える。図４Ｂは、いくつかの実施形態に従って、図４Ａの矢視線Ａ－ＡにおけるＰＳＲ例４０１を示す垂直断面図である。いくつかの実施形態において、第１光導波路４０３は、窒化シリコン光導波路であり、第２光導波路４０５は、シリコン光導波路である。いくつかの実施形態において、ＰＳＲ４０１は、基板４０９上に配置されている埋め込み酸化膜（ＢＯＸ）層４０７上に形成されている。いくつかの実施形態において、第１光導波路４０３および第２光導波路４０５は、光クラッド４１１内に形成されている。いくつかの実施形態において、光クラッド４１１は、二酸化シリコンである。第１光導波路４０３は、矢印４１３で示すように、光クラッド４１１の層によって第２光導波路４０５から垂直に分離されている。
【0081】
第１光導波路４０３は、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光の両方を含む入射光を受信するために接続されている入力セクション４０３Ａを備える。いくつかの実施形態において、入力セクション４０３Ａは、入射光のスポットサイズを第１光導波路４０３の光モードに変換するために逆テーパとして構成されている。（光伝搬方向に関して）入力セクション４０３Ａの後ろに、第１光導波路４０３は、回転／分割セクション４０３Ｂを備える。いくつかの実施形態において、回転／分割セクション４０３Ｂは、略直線形状を有する。回転／分割セクション４０３Ｂの後ろに、第１光導波路４０３は、ＰＳＲ４０１の第１光出力４０３Ｄへ光学的に接続されている出力セクション４０３Ｃを備える。第１光導波路４０３は、第１偏光（ＴＥまたはＴＭ）を有する入射光の部分が実質的に変化することなしに第１光導波路４０３を通してＰＳＲ４０１の第１光出力４０３Ｄへ伝搬するよう構成されている。ＰＳＲ例４０１は、入射光のＴＥ偏光が実質的に変化することなしに第１光導波路４０３を通してＰＳＲ４０１の第１光出力４０３Ｄへ伝搬する様子を示している。
【0082】
第２光導波路４０５は、第１光導波路４０３の回転／分割セクション４０３Ｂからの入射光のＴＭ偏光をエバネッセントにインカップリングすると同時にインカップリングされたＴＭ偏光をＴＥ偏光へ回転させるよう構成されている回転／分割セクション４０５Ａを備える。これを達成するために、第２光導波路４０５の回転／分割セクション４０５Ａは、第１光導波路４０３の回転／分割セクション４０３Ｂに対して偏心は位置された（光伝搬方向と垂直な方向に横方向オフセットを有する）逆テーパ構成を有する。第１光導波路４０３の回転／分割セクション４０３Ｂに対する第２光導波路４０５の回転／分割セクション４０５Ａの横方向オフセットは、第１光導波路４０３の回転／分割セクション４０３ＢにおいてＴＭ０モードを回転させて回転済みＴＥ０モードにして、この回転済みＴＥ０モードを第２光導波路４０５の回転／分割セクション４０５Ａへ結合するために、水平および垂直の対称性を破るよう機能する。回転済みＴＥ０モードは、第２光導波路４０５の出力セクション４０５Ｂを通してＰＳＲ４０１の第２光出力４０５Ｃへ伝達される。ＰＳＲ例４０１は、入射光のＴＥ偏光が実質的に変化することなしに第１光導波路４０３を通してＰＳＲ４０１の第１光出力４０３Ｄへ伝搬する様子を示すと共に、入射光のＴＭ偏光がＰＳＲ４０１の第２光出力４０５Ｃへのルート内でＴＥ偏光へ回転される様子を示しているが、ＰＳＲ４０１の他の実施形態は、ＰＳＲ４０１の第２光出力４０５Ｃへのルート内で入射光のＴＥ偏光をＴＭ偏光へ回転させつつ、実質的に変化することなしに第１光導波路４０３を通してＰＳＲ４０１の第１光出力４０３Ｄへ入射光のＴＭ偏光を伝搬させるよう構成される。
【0083】
図５Ａは、いくつかの実施形態に従って、ＰＳＲ５０１の構成例を示す。ＰＳＲ例５０１は、ＰＳＲ１５６および／または本明細書で言及されているＰＳＲのいずれかに利用できることを理解されたい。また、ＰＳＲ５０１は例として提供されており、ＰＳＲ１５６および／または本明細書で言及されているＰＳＲのいずれかが様々な実施形態においてどのように構成されうるのかを決して限定しないことを理解されたい。ＰＳＲ５０１は、リブ型光導波路を実装する広帯域ＰＳＲである。ＰＳＲ５０１は、第１ブランチ５０３および第２ブランチ５０５を備える。ＰＳＲ５０１は、第１ブランチスラブ導波路５０７、第１ブランチリブ導波路５０９、第２ブランチスラブ導波路５１１、および、第２ブランチリブ導波路５１３を備えた光導波路システムとして構成されている。図５Ｂは、いくつかの実施形態に従って、図５Ａの矢視線Ａ－ＡにおけるＰＳＲ例５０１を示す垂直断面図である。図５Ｃは、いくつかの実施形態に従って、図５Ａの矢視線Ｂ－ＢにおけるＰＳＲ例５０１を示す垂直断面図である。いくつかの実施形態において、第１ブランチスラブ導波路５０７、第２ブランチスラブ導波路５１１、第１ブランチリブ導波路５０９、および、第２ブランチリブ導波路５１３は、モノリシック光導波路構造として一体的に形成されており、そこで、第１ブランチスラブ導波路５０７、第２ブランチスラブ導波路５１１、第１ブランチリブ導波路５０９、および、第２ブランチリブ導波路５１３は、モノリシック光導波路構造の異なる部分を形成している。いくつかの実施形態において、モノリシック光導波路構造は、シリコン光導波路として形成されている。いくつかの実施形態において、モノリシック光導波路構造は、窒化シリコン光導波路として形成されている。いくつかの実施形態において、ＰＳＲ５０１は、基板５１７上に配置されているＢＯＸ層５１５上に形成されている。いくつかの実施形態において、第１ブランチスラブ導波路５０７、第２ブランチスラブ導波路５１１、第１ブランチリブ導波路５０９、および、第２ブランチリブ導波路５１３を備えたモノリシック光導波路構造は、光クラッド５１９内に形成されている。いくつかの実施形態において、光クラッド５１９は、二酸化シリコンである。
【0084】
第１ブランチリブ導波路５０９は、略直線形状を有する入力セクション５０９Ａを備え、（ＰＳＲ５０１における光伝搬方向に関して）その後ろにテーパ状セクション５０９Ｂが続き、その後ろに出力セクション５０９Ｃが続いている。第１ブランチスラブ導波路５０７は、テーパ状入力セクション５０７Ａを備え、その後ろにテーパ状セクション５０７Ｂ（リブテーパ状セクション５０９Ｂに対応する）が続き、その後ろに出力セクション５０７Ｃ（リブ出力セクション５０９Ｃに対応する）が続いている。第２ブランチリブ導波路５１３は、テーパ状セクション５１３Ａを備え、（ＰＳＲ５０１における光伝搬方向に関して）その後ろに出力セクション５１３Ｂが続いている。第２ブランチスラブ導波路５１１は、テーパ状セクション５１１Ａ（リブテーパ状セクション５１３Ａに対応する）を備え、その後ろに出力セクション５１１Ｂ（リブ出力セクション５１３Ｂに対応する）が続いている。いくつかの実施形態において、第１ブランチリブ導波路５０９と第２ブランチリブ導波路５１３との間に配置されている第２ブランチスラブ導波路５１１の出力セクション５１１Ｂの一部は、出力光導波路を分離する目的で、第１ブランチ５０３および第２ブランチ５０５の出力の容易な光ルーティングを提供するために光伝搬方向に沿って増大する幅を有する。
【0085】
第１ブランチリブ導波路５０９の入力セクション５０９Ａおよびテーパ状セクション５０９Ｂ、ならびに、第１ブランチスラブ導波路５０７のテーパ状入力セクション５０７Ａおよびテーパ状セクション５０７Ｂは、集合的に偏光ローテータとして機能する。第１ブランチリブ導波路５０９の出力セクション５０９Ｃおよび第１ブランチスラブ導波路５０７の出力セクション５０７Ｃ、ならびに、第２ブランチリブ導波路５１３のテーパ状セクション５１３Ａおよび第２ブランチスラブ導波路５１１のテーパ状セクション５１１Ａは、集合的に偏光スプリッタとして機能する。このように、入射光のＴＥ０偏光は、第１ブランチ５０３を通してＰＳＲ５０１の第１光出力５２１へ実質的に変化することなしに伝送される。入射光のＴＭ０偏光は、入射光のこの部分が第１ブランチ５０３を通して伝送される間に、ＴＥ１偏光へ回転され、次いでＴＥ０偏光へ回転され、ＰＳＲ５０１の第２光出力５２３へのルート内で第２ブランチ５０５へ光学的に結合される。あるいは、いくつかの他の実施形態において、ＰＳＲ５０１は、実質的に変化させることなしに入射光のＴＭ偏光を通過させ、入射光のＴＥ偏光を出力ＴＭ偏光へ回転／分割させるよう構成されている。
【0086】
ＰＳＲ４０１およびＰＳＲ５０１は、本明細書に記載のＰＳＲが、いくつかの実施形態例においてどのように実装されうるのかを示す例として提供されていることを理解されたい。また、いくつかの実施形態において、本明細書に記載のＰＳＲはいずれも、二重偏光グレーティングカプラとして実装可能であることを理解されたい。ＰＳＲ例４０１およびＰＳＲ例５０１は、本明細書に記載の様々なＰＳＲが、様々な実施形態でどのように実装されうるのかを決して限定しないことを理解されたい。本明細書に記載のＰＳＲはいずれも、ＰＳＲによって受信された入射光の２つの入力偏光の一方（ＴＥまたはＴＭ）が、他方の偏光へ回転され、ＰＳＲの２つの出力の一方へ方向付けられ、入射光の非回転偏光がＰＳＲの２つの出力の他方へ方向付けられる限りは、異なる方法で実装されてもよい。
【0087】
図６は、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列の一例６００を示す。ＷＤＭレシーバ列６００は、光導波路６０２のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置されているＮ個のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎを備える。光導波路６０２は、ＷＤＭレシーバ列６００内で光データバスとして機能する。いくつかの実施形態において、数Ｎは、１以上の整数の値である。いくつかの実施形態において、ＷＤＭレシーバ列６００は、複数のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎを備え、ここで、数Ｎは、２以上の整数の値である。いくつかの実施形態において、ＷＤＭレシーバ列６００は、複数のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎを備え、ここで、数Ｎは、２以上の偶数の整数の値である。いくつかの実施形態において、ＷＤＭレシーバ列６００は、複数のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎを備え、ここで、数Ｎは、１より大きい奇数の整数である。いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの各々は、図１Ａ～図１Ｅに関して記載したＷＤＭデマルチプレクサ１００と同じ方法で構成されている。特に、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの各々は、光導波路６０２のエバネッセント光結合距離の範囲内に配置されているそれぞれ対応するリング共振器１０３－１～１０３－Ｎを備える。いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの各々は、それぞれ対応するリング共振器１０３－１～１０３－Ｎ内に配置されているそれぞれ対応するヒータ１０４－１～１０４－Ｎを備える。ヒータ１０４－１～１０４－Ｎは、それぞれ対応するリング共振器１０３－１～１０３－Ｎの共振波長λ１か～λＮと、それぞれＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの対応する動作波長範囲との制御を提供する。
【0088】
ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの各々は、それぞれ対応する光導波路１０５－１～１０５－Ｎの反対側の端部へ光学的に接続されている、それぞれ対応する第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－Ｎおよびそれぞれ対応する第２光信号タイミング遅延セクション１０９－１～１０９－Ｎを備える。光導波路１０５－１～１０５－Ｎは、リング共振器１０３－１～１０３－Ｎ内を伝搬する光が、それぞれ対応する光導波路１０５－１～１０５－Ｎに結合するように、それぞれ対応するリング共振器１０３－１～１０３ーＮのエバネッセント光結合距離の範囲を通るように伸びている。第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－Ｎは、第１ポートＡから光導波路６０２を通ってそれぞれ対応するＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎへ移動する第１光信号に、それぞれ対応する光信号遅延Ｄ１Ａ～ＤＮＡを提供する。図１Ｂに関して記載したように、波長λｘを有する第１光信号は、光導波路６０２から共振波長λｘで動作するリング共振器１０３－ｘに結合し、リング共振器１０３－ｘ内で反時計回りに進んで、光導波路１０５－ｘへ光学的に結合し、第１光信号タイミング遅延セクション１０７－ｘへ進む（ここで、ｘは、１～Ｎのいずれか）。第１光信号は、それぞれ、第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－Ｎから、光導波路１１１－１～１１１－Ｎを通して、それぞれ対応する光検出器１１５－１～１１５－Ｎのそれぞれ対応する第１入力１１５Ａ－１～１１５Ａ－Ｎへ進む。
【0089】
第２光信号タイミング遅延セクション１０９－１～１０９－Ｎは、第２ポートＢから光導波路６０２を通ってそれぞれ対応するＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎへ移動する第２光信号に、それぞれ対応する光信号遅延Ｄ１Ｂ～ＤＮＢを提供する。図１Ｃに関して記載したように、波長λｘを有する第２光信号は、光導波路６０２から共振波長λｘで動作するリング共振器１０３－ｘに結合し、リング共振器１０３－ｘ内で時計回りに進んで、光導波路１０５－ｘへ光学的に結合し、第２光信号タイミング遅延セクション１０９－ｘへ進む（ここで、ｘは、１～Ｎのいずれか）。第２光信号は、それぞれ、第２光信号タイミング遅延セクション１０９－１～１０９－Ｎから、光導波路１１３－１～１１３－Ｎを通して、それぞれ対応する光検出器１１５－１～１１５－Ｎのそれぞれ対応する第２入力１１５Ｂ－１～１１５Ｂ－Ｎへ進む。いくつかの実施形態において、第１ポートＡから進む第１光信号および第２ポートＢから進む第２光信号は、ＷＤＭレシーバ列６００を備えた電気光学レシーバによって受信されるのと同じ元々の入力信号の反対方向に偏光した部分であり、ここで、同じ元々の入力信号の２つの偏光（ＴＥまたはＴＭ）の一方が、他方の偏光へ回転されている。例えば、いくつかの実施形態において、第１ポートＡは、ＰＳＲ（図４Ａおよび図４ＢのＰＳＲ４０１、もしくは、図５Ａ～図５ＣのＰＳＲ５０１、など）の第１出力ポートであり、第２ポートＢは、ＰＳＲの第２出力ポートである。所与のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｘ（ここで、ｘは、１からＮまでの範囲内の整数）内に光信号タイミング遅延部ＤｘＡおよび光信号タイミング遅延部ＤｘＢの両方を実装することは、光導波路１０５－ｘを通して光検出器１１５－ｘへ進む光信号に対する単一の差分光信号タイミング遅延部を実装することと等価である。したがって、いくつかの実施形態において、所与のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｘ内に光信号タイミング遅延部ＤｘＡおよび光信号タイミング遅延部ＤｘＢの両方を実装することなしに、光信号タイミング遅延部ＤｘＡまたは光信号タイミング遅延部ＤｘＢのいずれかが、所与のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｘ内に実装される。
【0090】
さらに、いくつかの実施形態において、１または複数の光信号タイミング遅延部が、光導波路６０２に沿って実装される。例えば、いくつかの実施形態において、第１ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１に到達する前に、第１ポートＡから進む第１光信号を受信して遅延させるために、光信号タイミング遅延部ＤＡが、光導波路６０２の第１端に実装される。光信号タイミング遅延部ＤＡは、第１ポートＡから第１ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１への第１光信号の伝搬に、制御された量の時間遅延を導入するよう構成されている。いくつかの実施形態において、第Ｎ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－Ｎに到達する前に、第２ポートＢから進む第２光信号を受信して遅延させるために、光信号タイミング遅延部ＤＢが、光導波路６０２の第２端に実装される。光信号タイミング遅延ＤＢは、第２ポートＢから第Ｎ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－Ｎへの第２光信号の伝搬に、制御された量の時間遅延を導入するよう構成されている。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延部ＤＡおよび光信号タイミング遅延部ＤＢは、光導波路６０２の反対側の端部に実装されている。光信号タイミング遅延部ＤＡおよび光信号タイミング遅延部ＤＢの両方を実装することは、光導波路６０２を通して進む光信号に対する単一の差分光信号タイミング遅延部を実装することと等価である。したがって、いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延部ＤＡまたは光信号タイミング遅延部ＤＢのいずれかが、光導波路６０２の一端に実装される。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延部ＤＡおよび光信号タイミング遅延部ＤＢの各々は、同じ量の光信号タイミング遅延を提供する。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延部ＤＡおよび光信号タイミング遅延部ＤＢは、異なる量の光信号タイミング遅延を提供する。
【0091】
ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎは、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの内の隣接して配置されているものが、光導波路６０２のそれぞれ対応する長さＬ１～ＬＮ－１だけ互いに分離されるように、光導波路６０２に沿って配置されている。光導波路６０２の長さＬｍは、それぞれ対応するＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｍおよび６０１－（ｍ＋１）のリング共振器１０３－ｍおよび１０３－（ｍ＋１）の光結合位置の間に伸びており、ここで、ｍは、１から（Ｎ－１）までの範囲の整数である。例えば、それぞれ対応するＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１および６０２－２のリング共振器１０３－１および１０３－２の光結合位置は、光導波路６０２の長さＬ１だけ分離されている。同様に、それぞれ対応するＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（Ｎ－１）および６０１－Ｎのリング共振器１０３－（Ｎ－１）および１０３－Ｎの光結合位置は、光導波路６０２の長さＬＮ－１だけ互いから分離されている。いくつかの実施形態において、所与のリング共振器１０３－１～１０３－Ｎの光結合位置は、所与のリング共振器１０３－１～１０３－Ｎと光導波路６０２との間の最小距離が存在する光導波路６０２に沿った位置である。ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの隣接して配置されているものの間の光導波路６０２の様々な部分の長さＬ１～ＬＮ－１は、ＷＤＭレシーバ列６００に沿った様々なＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの間に固有の光信号遅延を決定する。
【0092】
上述のように、ＷＤＭレシーバ列６００のいくつかの実施形態において、（Ｎ＋１）個の差分光信号タイミング遅延制御パラメータ（ＤＡ／ＤＢおよびＤ１Ａ／Ｄ１Ｂ～ＤＮＡ／ＤＮＢ）と、差分光信号タイミング遅延が等化されることを必要とするＷＤＭレシーバ列６００を通して進むＮ個の光信号が存在する。したがって、ＷＤＭレシーバ列６００によれば、すべてのＷＤＭ波長チャネルλ１～λＮに対して差分光信号タイミング遅延を等化することが可能である。いくつかの実施形態において、光信号タイミング遅延部ＤＡおよび／または光信号タイミング遅延部ＤＢは、様々なＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎ内の他の光信号タイミング遅延部Ｄ１Ａ／Ｄ１Ｂ～ＤＮＡ／ＤＮＢを最小化するために、光導波路６０２上に実装されている。いくつかの実施形態において、第１ポートＡと第２ポートＢとの間（例えば、ＰＳＲの第１および第２出力ポートの間）の差分時間遅延τＡＢが決定される。一般に、第１ポートＡでの光信号遅延および第２ポートＢでの光信号遅延は、電気光学レシーバの光カプラ（例えば、エッジカプラ）の偏光依存光信号遅延、ＰＳＲの光信号遅延、ならびに、それぞれ第１ポートＡおよび第２ポートＢにつながるすべてのその他の光学素子の光信号遅延を含む。光信号タイミング遅延ＤＡおよび／またはＤＢを知っていることと併せて、差分時間遅延τＡＢが既知であれば、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎ内の差分光信号タイミング遅延Ｄ１Ａ／Ｄ１Ｂ～ＤＮＡ／ＤＮＢは、ＷＤＭ波長チャネルλ１～λＮに対する光検出器１１５－１～１１５－Ｎでの差分光信号タイミング遅延を等化するように決定される。
【0093】
図７は、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列の一例７００を示す。ＷＤＭレシーバ列７００は、図６のＷＤＭレシーバ列６００の変形例である。ＷＤＭレシーバ列７００は、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎを備える。しかしながら、ＷＤＭデマルチプレクサの第１半分６０１－１～６０１－（Ｎ／２）の各々は、それぞれ対応するリング共振器１０３－１～１０３－（Ｎ／２）と、それぞれ対応する光検出器１１５－１～１１５－（Ｎ／２）のそれぞれの第２入力１１５Ｂ－１～１１５Ｂ－（Ｎ／２）との間に配置されている光信号遅延部Ｄ１Ｂ～Ｄ（Ｎ／２）Ｂを備えていない。代わりに、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－（Ｎ／２）の各々において、光導波路１０５－１～１０５－（Ｎ／２）は、それぞれ対応するリング共振器１０３－１～１０３－（Ｎ／２）に近接する位置から、光検出器１１５－１～１１５－（Ｎ／２）のそれぞれの第２入力１１５Ｂ－１～１１５Ｂ－（Ｎ／２）まで伸びている。同様に、第２半分のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ／２）＋１］～６０１－Ｎの各々は、それぞれ対応するリング共振器１０３－［（Ｎ／２）＋１］～１０３－Ｎと、それぞれ対応する光検出器１１５－［（Ｎ／２）＋１］～１１５－Ｎのそれぞれの第１入力１１５Ａ－［（Ｎ／２）＋１］～１１５Ａ－Ｎとの間に配置されている光信号遅延部Ｄ［（Ｎ／２）＋１］Ｂ～ＤＮＢを備えていない。代わりに、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ／２）＋１］～６０１－Ｎの各々において、光導波路１０５－［（Ｎ／２）＋１］～１０５－Ｎは、それぞれ対応するリング共振器１０３－［（Ｎ／２）＋１］～１０３－Ｎに近接する位置から、光検出器１１５－［（Ｎ／２）＋１］～１１５－Ｎのそれぞれの第１入力１１５Ａ－［（Ｎ／２）＋１］～１１５Ａ－Ｎまで伸びている。また、第１ポートＡと第１ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１との間の光信号タイミング遅延部ＤＡは実装されているが、第２ポートＢと第Ｎ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－Ｎとの間には、光信号タイミング遅延ＤＢが実装されていない。
【0094】
光が光導波路６０２を進むのに必要な時間のため、第１ポートＡに最も近いＷＤＭデマルチプレクサの第１半分６０１－１～６０１－（Ｎ／２）は、第２ポートＢから伝搬する第２光信号を受信する前に、第１ポートＡから伝搬する第１光信号を受信する。換言すると、第１ポートＡに最も近いＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－（Ｎ／２）は、光導波路６０２に沿ったそれぞれのリング共振器１０３－１～１０３－（Ｎ／２）の位置において、第２ポートＢから伝搬する第２光信号と比較して、第１ポートＡから伝搬する第１光信号においてより短い遅延を有する。したがって、それぞれの光信号遅延部Ｄ１Ｂ～Ｄ（Ｎ／２）Ｂを実装することなしに、それぞれの光信号遅延部Ｄ１Ａ～Ｄ（Ｎ／２）Ａのみを実装することによって、光検出器１１５－１～１１５－（Ｎ／２）において、（第１ポートＡから伝搬する）第１光信号および（第２ポートＢから伝搬する）第２光信号の到達タイミングを実質的に等化することができる。第１ポートＡに最も近いそれぞれのＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－（Ｎ／２）に光信号遅延部Ｄ１Ｂ～Ｄ（Ｎ／２）Ｂを実装しないことにより、チップ上でのＷＤＭレシーバ列７００のフットプリントが削減され、ＷＤＭレシーバ列７００の全体の複雑さおよびコストが削減されることを理解されたい。
【0095】
同様に、光が光導波路６０２を進むのに必要な時間のため、第２ポートＢに最も近い第２半分のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ／２）＋１］～６０１－Ｎは、第１ポートＡから伝搬する第１光信号を受信する前に、第２ポートＢから伝搬する第２光信号を受信する。換言すると、第２ポートＢに最も近いＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ／２）＋１］～６０１－Ｎは、光導波路６０２に沿ったそれぞれのリング共振器１０３－［（Ｎ／２）＋１］～１０３－Ｎの位置において、第１ポートＡから伝搬する第１光信号と比較して、第２ポートＢから伝搬する第２光信号においてより短い遅延を有する。したがって、それぞれの光信号遅延部Ｄ［（Ｎ／２）＋１］Ａ～ＤＮＡを実装することなしに、それぞれの光信号遅延部Ｄ［（Ｎ／２）＋１］Ｂ～ＤＮＢのみを実装することによって、光検出器１１５－［（Ｎ／２）＋１］～１１５－Ｎにおいて、（第１ポートＡから伝搬する）第１光信号および（第２ポートＢから伝搬する）第２光信号の到達タイミングを実質的に等化することができる。第２ポートＢに最も近いそれぞれのＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ／２）＋１］～６０１－Ｎに光信号遅延部Ｄ［（Ｎ／２）＋１］Ａ～ＤＮＡを実装しないことにより、チップ上でのＷＤＭレシーバ列７００のフットプリントが削減され、ＷＤＭレシーバ列７００の全体の複雑さおよびコストが削減されることを理解されたい。
【0096】
ＷＤＭレシーバ列６００、７００における光検出器１１５－１～１１５－Ｎの内の所与の光検出器１１５－ｋでの光信号タイミング遅延等化条件は、式１によって与えられる。
【0097】
【数1】
【0098】
差分時間遅延τＡＢは、ポートＡへの第１光信号の到達とポートＢへの第２光信号の到達との間の時間差である。したがって、差分時間遅延τＡＢは、ポートＡを出る第１光信号とポートＢを出る第２光信号との間に存在する差分時間遅延である。項ＤＡは、第１光信号がポートＡからＷＤＭレシーバ列６００、７００まで伝搬するのに必要な時間である。項ＤＢは、第２光信号がポートＢからＷＤＭレシーバ列６００、７００まで伝搬するのに必要な時間である。項Ｌｘは、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｘとＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（ｘ＋１）との間のＷＤＭレシーバ列６００、７００に沿った長さである。したがって、項Ｌｘは、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｘのリング共振器１０３－ｘの基準光結合位置とＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（ｘ＋１）のリング共振器１０３－（ｘ＋１）の基準光結合位置との間の光導波路６０２の長さであり、ここで、所与のリング共振器６０１－１～６０１－Ｎの基準光結合位置は、所与のリング共振器６０１－１～６０１－Ｎが光導波路６０２に最も近い光導波路６０２に沿った位置である。項ＤｋＡは、ポートＡから伝搬している第１光信号が、第１光信号が第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋのリング共振器１０３－ｋに結合する点から、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋの光検出器１１５＋ｋまで伝搬するのに掛かる時間である。項ＤｋＢは、ポートＢから伝搬している第２光信号が、第２光信号が第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋのリング共振器１０３－ｋに結合する点から、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋの光検出器１１５＋ｋまで伝搬するのに掛かる時間である。
【0099】
式１は、ポートＡを通して伝搬する第１光信号およびポートＢを通して伝搬する第２光信号が第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋの光検出器１１５－ｋへ実質的に同時に到達する条件を表している。ポートＡを通して伝搬する第１光信号およびポートＢを通して伝搬する第２光信号は、同じ元々の入射光信号のそれぞれの部分に対応するので、式１は、同じ元々の入射光信号の各部分が、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋの光検出器１１５－ｋへ実質的に同時に到達する条件を表している。式１は、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋに対する光信号タイミング遅延等化条件を定義しているので、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの各々について式１を考慮すれば、ＷＤＭレシーバ列６００、７００の遅延等化条件を記述するＮ個の式の線形系が定義される。
【0100】
式２は、第（ｋ＋１）ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（ｋ＋１）に対する式１から第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋに対する式１を減算することによって得られる。式２は、式３に示すように書き直し可能である。式３は、式４に示すように書き直し可能である。
【0101】
式２：Ｌｋ／Ｖｇ＋Ｄ（ｋ＋１）Ａ－ＤｋＡ＝－Ｌｋ／Ｖｇ＋Ｄ（ｋ＋１）Ｂ－ＤｋＢ
【0102】
式３：（Ｄ（ｋ＋１）Ｂ－Ｄ（ｋ＋１）Ａ）－（ＤｋＢ－ＤｋＡ）＝２Ｌｋ／Ｖｇ
【0103】
式４：ΔＤ（ｋ＋１）－ΔＤｋ＝２Ｌｋ／Ｖｇ
【0104】
項ΔＤ（ｋ＋１）は、（リング共振器１０３－（ｋ＋１）の基準光結合位置から光検出器１１５－（ｋ＋１）まで）第（ｋ＋１）ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（ｋ＋１）を通る第２光信号および第１光信号の伝搬時間の差であり、ここで、第２光信号はポートＢから伝搬し、第２光信号はポートＡから伝搬している。項ΔＤｋは、（リング共振器１０３－ｋの基準光結合位置から光検出器１１５－ｋまで）第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋを通る第２光信号および第１光信号の伝搬時間の差であり、ここで、第２光信号はポートＢから伝搬し、第１光信号はポートＡから伝搬している。
【0105】
式４は、第（ｋ＋１）ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（ｋ＋１）の光検出器１１５－（ｋ＋１）における光信号タイミング遅延等化を達成するためには、第（ｋ＋１）ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（ｋ＋１）内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、ΔＤ（ｋ＋１））が、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋ内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、ΔＤｋ）よりも、リング共振器１０３－（ｋ＋１）の基準光結合位置およびリング共振器１０３－ｋの基準光結合位置を分離する光導波路６０２の部分を通る光信号伝搬に必要な時間の２倍の量だけ長いべきであることを示している。換言すると、ポートＡから伝搬している第１光信号およびポートＢから伝搬している第２光信号を第（ｋ＋１）ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（ｋ＋１）の光検出器１１５－（ｋ＋１）へ実質的に同時に到達させるためには、第（ｋ＋１）ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（ｋ＋１）内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、ΔＤ（ｋ＋１））が、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋ内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、ΔＤｋ）よりも、第（ｋ＋１）ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－（ｋ＋１）を第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋから分離する光導波路６０２の部分を通して光が伝搬するのに必要な時間の２倍の量だけ長いべきである。例えば、ＷＤＭレシーバ列６００において、ポートＡから伝搬している第１光信号およびポートＢから伝搬している第２光信号をＷＤＭデマルチプレクサ６０１－２の光検出器１１５－２へ実質的に同時に到達させるためには、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－２内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、Ｄ２Ｂ－Ｄ２Ａ）が、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、Ｄ１Ｂ－Ｄ１Ａ）よりも、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－２のリング共振器１０３－２の基準光結合位置をＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１のリング共振器１０３－１の基準光結合位置から分離する光導波路６０２のＬ１部分を通して光が伝搬するのに必要な時間の２倍の量だけ長いべきである。また、例として、ＷＤＭレシーバ列７００において、ポートＡから伝搬している第１光信号およびポートＢから伝搬している第２光信号をＷＤＭデマルチプレクサ６０１－２の光検出器１１５－２へ同時に到達させるためには、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－２内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、Ｄ２Ａ）が、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、Ｄ１Ａ）よりも、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－２のリング共振器１０３－２の基準光結合位置をＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１のリング共振器１０３－１の基準光結合位置から分離する光導波路６０２のＬ１部分を通して光が伝搬するのに必要な時間の２倍の量だけ長いべきである。
【0106】
いくつかの実施形態において、ＷＤＭレシーバ列６００、７００は、実質的に対称に形成されている。例えば、いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの数Ｎは、偶数値であり、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－（Ｎ／２）がＷＤＭレシーバ列６００、７００の第１半分に沿って配置され、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ／２）＋１］～６０１－ＮがＷＤＭレシーバ列６００、７００の第２半分に沿って配置されており、ここで、隣接して配置されているＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの間の間隔は、ＷＤＭレシーバ列６００、７００の第１半分および第２半分の間で実質的に対称にされている。また、例として、いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの数Ｎは、１より大きい奇数値であり、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－［（Ｎ－１）／２］がＷＤＭレシーバ列６００、７００の第１半分に沿って配置され、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ＋１）／２］がＷＤＭレシーバ列６００、７００の中心に配置され、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ＋３）／２］～６０１－ＮがＷＤＭレシーバ列６００、７００の第２半分に沿って配置されており、ここで、隣接して配置されているＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの間の間隔は、ＷＤＭレシーバ列６００、７００の第１半分および第２半分の間で実質的に対称にされている。
【0107】
ＷＤＭレシーバ列６００、７００が実質的に対称に形成されているかかる実施形態において、光導波路６０２に沿った距離Ｌ１は、光導波路６０２に沿った距離ＬＮ－１と実質的に等しく、光導波路６０２に沿った距離Ｌ２は、光導波路６０２に沿った距離ＬＮ－２と実質的に等しい、などである。これらの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの光検出器１１５－１～１１５－Ｎの各々における光信号タイミング遅延等化を達成するために、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎ内に実装された光信号タイミング遅延差は、ＷＤＭレシーバ列６００、７００の第１半分および第２半分の間で実質的に対称にされている。例えば、ＷＤＭレシーバ列６００に関して、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、ΔＤ１＝Ｄ１Ｂ－Ｄ１Ａ）は、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－Ｎ内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、ΔＤＮ＝ＤＮＢ－ＤＮＡ）と実質的に等しく、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－２内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、ΔＤ２＝Ｄ２Ｂ－Ｄ２Ａ）は、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－Ｎ内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、ΔＤ（Ｎ－１）＝Ｄ（Ｎ－１）Ｂ－Ｄ（Ｎ－１）Ａ）と実質的に等しい、などである。また、例として、ＷＤＭレシーバ列７００に関して、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、（Ｄ１Ａ）は、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－Ｎ内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、ＤＮＢ）と実質的に等しく、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－２内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、Ｄ２Ａ）は、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－Ｎ内に実装された光信号タイミング遅延差（すなわち、Ｄ（Ｎ－１）Ｂ）と実質的に等しい、などである。
【0108】
図８Ａは、いくつかの実施形態に従って、ポートＡから伝搬する第１光信号およびポートＢから伝搬する第２光信号の光パワーの時間プロットの一例を示す。曲線８０１は、ポートＡから伝搬する第１光信号の時間の関数として光パワーを表している。曲線８０３は、ポートＢから伝搬する第２光信号の時間の関数として光パワーを表している。ポートＡから伝搬する第１光信号８０１およびポートＢから伝搬する第２光信号８０３は、電気光学レシーバデバイスで受信される同じ元々の光信号のそれぞれの部分である。いくつかの実施形態において、第１光信号８０１および第２光信号８０３は、元々の光信号内に含まれる光の異なる偏光に対応する。いくつかの実施形態において、元々の光信号内の光の第１偏光が、元々の光信号から分けられ（分離され）、第１偏光を維持する第１光信号８０１として第１ポートＡを通して伝送される。また、これらの実施形態において、元々の光入力信号内の光の第２偏光が、元々の光から分けられ（分離され）、第２ポートＢを通して伝送される第２光信号８０３を生成するために第２偏光から第１偏光へ偏光回転される。したがって、これらの実施形態において、ポートＡから伝搬する第１光信号８０１およびポートＢから伝搬する第２光信号８０３は、同じ偏光（第１偏光）を有する。これは、ＷＤＭレシーバ列６００、７００内のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎが、第１偏光を有する光を操作するために構成および最適化されることを可能にし、それにより、第２偏光を有する光を処理する必要なしに、元々の光信号の全体を集合的に表す第１光信号８０１および第２光信号８０３の両方の処理が提供される。しかしながら、元々の光信号から第１光信号８０１および第２光信号８０３を分離して生成するためになされる光分割および偏光回転は、ポートＡを出る第１光信号とポートＢを出る第２光信号との間に存在する差分時間遅延（τＡＢ）を導入する。
【0109】
図８Ｂは、いくつかの実施形態に従って、差分時間遅延（τＡＢ）を緩和するために遅延ＤＡまたは遅延ＤＡかつＤＢを実装した場合の、ポートＡから伝搬する第１光信号およびポートＢから伝搬する第２光信号の光パワーの時間プロットの一例を示す。式１に関して論じたように、遅延ＤＡは、第１光信号８０１がＰＳＲのポートＡからＷＤＭレシーバ列６００、７００へ伝搬するのに必要な時間であり、遅延ＤＢは、第２光信号８０３がＰＳＲのポートＢからＷＤＭレシーバ列６００、７００へ伝搬するのに必要な時間である。遅延ＤＡの大きさは、ＰＳＲの第１ポートＡとＷＤＭレシーバ列６００、７００との間の光伝搬経路上に光遅延を追加することによって制御される。同様に、遅延ＤＢの大きさは、ＰＳＲの第２ポートＢとＷＤＭレシーバ列６００、７００との間の光伝搬経路上に光遅延を追加することによって制御される。遅延ＤＡと遅延ＤＢとの間の差が差分時間遅延（τＡＢ）と実質的に等しい時、ポートＡから伝搬する第１光信号およびポートＢから伝搬する第２光信号は、実質的に同時にＷＤＭレシーバ列６００、７００へ到達する。この条件が、式５によって表されている。
【0110】
式５：ＤＡ－ＤＢ＝τＡＢ
【0111】
遅延ＤＡおよびＤＢの大きさは、ＰＳＲのそれぞれ対応するポートＡおよびＢにおける第１光信号および第２光信号の間の差分時間遅延（τＡＢ）をオフセットするために設定および利用されうる。ＰＳＲのそれぞれ対応するポートＡおよびＢにおける第１光信号および第２光信号の間の差分時間遅延（τＡＢ）をオフセットするために遅延ＤＡおよびＤＢの設定および利用することは、特にＷＤＭレシーバ列６００、７００が実質的に対称に構成されている場合に、第１光信号８０１および第２光信号８０３を、第ｋ ＷＤＭでマルチプレクサ６０１－ｋの光検出器１１５－ｋへ実質的に同時に到達させるために、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋ内に実装される必要のある光信号タイミング遅延差ΔＤｋ（ここで、ΔＤｋ＝ＤｋＢ－ＤｋＡ）の最小化を提供する。式５の条件が成り立つ時、式１は、式６によって示される光信号タイミング遅延等化条件へ単純化される。式６は、式７に示すように書き直すことが可能であり、これは、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋ内に必要な光信号タイミング遅延差ΔＤｋが、ポートＡからの第１光信号が光導波路６０２に沿って遅延ＤＡから第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋへ伝搬するのに必要な時間と、ポートＢからの第２光信号が光導波路６０２に沿って遅延ＤＢから第ｋＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋへ伝搬するのに必要な時間との間の差と実質的に等しいことを表している。一般に、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋ内で必要とされる光信号タイミング遅延差ΔＤｋは、第２光信号がＰＳＲの第２ポートＢから第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋに到達する際の累積遅延から、第１光信号がＰＳＲの第１ポートＡから第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋに到達する際の累積遅延を引いたものに等しい。
【0112】
【数6】
【0113】
【数7】
【0114】
ＷＤＭレシーバ列６００、７００の中心付近に配置されているＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの内の所与の１つ（第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ）内で必要とされる光信号タイミング遅延差ΔＤｋは、ＷＤＭレシーバ列６００、７００の端部付近に配置されているＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの内の所与の１つ（第ｋ’ ＷＤＭデマルチプレクサ）内で必要とされる光信号タイミング遅延差ΔＤｋ’より小さい。これは、遅延ＤＡから第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋまでの光導波路６０２に沿った長さＬ１からＬ（ｋ－１）の合計と、遅延ＤＢから第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋまでの光導波路６０２に沿った長さＬｋからＬ（Ｎ－１）の合計との差が、第ｋ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－ｋがＷＤＭレシーバ列６００、７００の中心付近に配置されている場合に小さくなるからである。また、いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの数Ｎは、奇数値（奇数の整数値）である。いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの数Ｎが、１より大きい奇数の整数であり、ＷＤＭレシーバ列６００、７００が、実質的に対称に構成されている場合、中心に配置されるＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ＋１）／２］は、基本的にゼロの光信号タイミング遅延差ΔＤ［（Ｎ＋１）／２］（すなわち、Ｄ［（Ｎ＋１）／２］Ｂ＝Ｄ［（Ｎ＋１）／２］Ａ＝０）を有するように実装される。
【0115】
図９Ａは、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列９００を示す。ＷＤＭレシーバ列９００は、ＰＳＲのポートＡから伝搬する第１光信号およびＰＳＲのポートＢから伝搬する第２光信号の両方がＷＤＭレシーバ列９００の同じ側９０１から入るように、光導波路６０２がＵ字型を有するよう、図７のＷＤＭレシーバ列７００と同様の方法で実装されている。具体的には、光導波路６０２は、ポートＡから伝搬する第１光信号およびポートＢから伝搬する第２光信号の両方が入るＷＤＭレシーバ列９００の側９０１とは反対側のＷＤＭレシーバ列９００の側９０３に、Ｕ字型セクション９０５を備える。このように、ＰＳＲのポートＢから伝搬する第２光信号は、Ｕ字型セクション９０５を通るのを含め、光導波路６０２を通して距離Ｌａｃｒｏｓｓを進み、ＷＤＭレシーバ列９００の第Ｎ ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－Ｎに到達する。ＷＤＭレシーバ列９００において、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎは、Ｕ字型光導波路６０２の片側で一直線に配列されている。いくつかの実施形態において、光信号遅延ＤＡの大きさは、差分時間遅延（τＡＢ）と実質的に等しく設定され、ここで、差分時間遅延（τＡＢ）は、ポートＢから伝搬する第２光信号が光導波路６０２の距離Ｌａｃｒｏｓｓを通して進むのに必要な遅延を含む。より具体的には、光信号遅延ＤＡは、差分時間遅延（τＡＢ）と実質的に等しく設定され、ここで、差分時間遅延（τＡＢ）は、（Ｌａｃｒｏｓｓ／Ｖｇ）を含む。これらの実施形態において、光信号遅延ＤＡは、ＷＤＭレシーバ列９００にわたって光導波路６０２を通して光が伝搬するのに要する時間とほぼ同じである。したがって、これらの実施形態において、光信号遅延ＤＡが、光導波路遅延ラインとして実装される場合、光信号遅延ＤＡを構成する光信号遅延ラインの長さが長くなり、特に、光導波路の光パワー損失、非線形光パワー損失、配線の過密に著しく寄与することになる。この場合、ＰＳＲのポートＢからＷＤＭレシーバ列９００を横切ってＵ字型セクション９０５へ第２光信号を搬送する光導波路６０２の部分は、戻り導波路と呼ばれ、光信号遅延ＤＡからそれぞれＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎのリング共振器１０３－１～１０３－Ｎの各々を通り過ぎる光導波路６０２の部分は、主要光信号バスと呼ばれ、戻り導波路および主要光信号バスは、光導波路６０２のＵ字型セクション９０５によって光学的に接続されている。いくつかの実施形態において、戻り導波路は、主要光信号バスと平行に伸びている光導波路６０２の実質的に真っ直ぐな部分である。
【0116】
図９Ｂは、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列９５０を示す。ＷＤＭレシーバ列９５０において、光導波路６０２は、Ｕ字型であり、第１線形セクション６０２Ａ、Ｕ字型セクション６０２Ｂ、および、第２線形セクション６０２Ｃを備える。第１線形セクション６０２Ａは、Ｕ字型セクション６０２Ｂを通して第２線形セクションへ光学的に接続されている。ＷＤＭレシーバ列９５０は、ＷＤＭデマルチプレクサの半分６０１－１～６０１－（Ｎ／２）が光導波路６０２の第１線形セクション６０２Ａに沿って配置され、ＷＤＭデマルチプレクサの半分６０１－［（Ｎ／２）＋１］～６０１－Ｎが光導波路６０２の第２線形セクション６０２Ａに沿って配置されるように、折り返されている。いくつかの実施形態において、ＷＤＭデマルチプレクサの数Ｎは、奇数の整数であり、中央のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－［（Ｎ＋１）／２］は、Ｕ字型セクション６０２Ｂに沿って配置され、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－［（Ｎ－１）／２］は、光導波路６０２の第１線形セクション６０２Ａに沿って配置され、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－｛［（Ｎ＋１）／２］＋１｝は、光導波路６０２の第２線形セクション６０２Ｃに沿って配置されている。ＷＤＭレシーバ列９５０では、ＰＳＲのポートＡから伝搬する第１光信号およびＰＳＲのポートＢから伝搬する第２光信号の両方がＷＤＭレシーバ列９５０の同じ側から入る。いくつかの実施形態において、ＰＳＲのポートＡから伝搬する第１光信号およびＰＳＲのポートＢから伝搬する第２光信号の両方が、ＰＳＲに最も近いＷＤＭレシーバ列９５０の側に入る。ＷＤＭレシーバ列９５０において、光信号遅延ＤＡは、ＰＳＲのポートＡを出る第１光信号とＰＳＲのポートＢを出る第２光信号との間の差分時間遅延（τＡＢ）と実質的に等しく設定される。したがって、ＷＤＭレシーバ列９５０に実装される光信号遅延ＤＡは、図９ＡのＷＤＭレシーバ列９００の光信号遅延ＤＡに含まれるよりも短い光信号遅延ラインを備えるため、特に、光導波路の光パワー損失、非線形光パワー損失、配線の過密にあまり寄与しない。
【0117】
図１０Ａは、いくつかの実施形態に従って、８個のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－８（８チャネル）を備えたＷＤＭレシーバ列１００１を示す。図１０Ｂは、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列１００１のセクション１００７を示す拡大図である。図１０Ｃは、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列１００１のセクション１００９を示す拡大図ｄせある。図１０Ｄは、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列１００１のセクション１０１１を示す拡大図ｄせある。ＷＤＭレシーバ列１００１は、ＰＳＲのポートＡから伝搬する第１光信号およびＰＳＲのポートＢから伝搬する第２光信号の両方がＷＤＭレシーバ列１００１の同じ側から入るように、光導波路６０２がＵ字型を有するよう、図７のＷＤＭレシーバ列７００と同様の方法で実装されている。光導波路６０２は、ポートＡから伝搬する第１光信号およびポートＢから伝搬する第２光信号の両方が入るＷＤＭレシーバ列１００１の側とは反対側のＷＤＭレシーバ列１００１の側に、Ｕ字型セクション１００２を備える。このように、ＰＳＲのポートＢから伝搬する第２光信号は、Ｕ字型セクション１００２を通るのを含め、光導波路６０２を通して距離Ｌａｃｒｏｓｓを進み、ＷＤＭレシーバ列１００１の第８ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－８に到達する。ＷＤＭレシーバ列１００１において、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－８は、Ｕ字型光導波路６０２の片側で一直線に配列されている。
【0118】
ＷＤＭレシーバ１００１は、ＰＳＲのポートＡからの第１光信号が第１ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１に到達する前に光信号遅延ＤＡを通して伝搬するように配置されている光信号遅延ＤＡを備える。いくつかの実施形態において、光信号遅延ＤＡの大きさは、差分時間遅延（τＡＢ）と実質的に等しく設定され、ここで、差分時間遅延（τＡＢ）は、ポートＢから伝搬する第２光信号が光導波路６０２の距離Ｌａｃｒｏｓｓを通して進むのに必要な遅延を含む。より具体的には、光信号遅延ＤＡは、差分時間遅延（τＡＢ）と実質的に等しく設定され、ここで、差分時間遅延（τＡＢ）は、（Ｌａｃｒｏｓｓ／Ｖｇ）を含む。ＷＤＭレシーバ列の例１００１において、光信号遅延ＤＡは、光導波路６０２の一部を形成するかまたは光導波路６０２へ光学的に接続されている光導波路１００５の長さとして構成されている。また、ＷＤＭレシーバ列の例１００１において、光信号遅延ＤＡは、光信号遅延ＤＡによって占有されるチップエリアを削減／最小化するために、形状の中でも特に、折り返し形状、渦巻き形状、らせん形状、ループ形状、および、ジグザグ形状、の内の１または複数を有するよう構成されている。
【0119】
ＷＤＭデマルチプレクサの第１半分６０１－１～６０１－４は、それぞれ対応する第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－４を備えるが、それぞれ対応する第２光信号タイミング遅延セクション１０９－１～１０９－４は備えていない。第２半分のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－５～６０１－８は、それぞれ対応する第２光信号タイミング遅延セクション１０９－５～１０９－８を備えるが、それぞれ対応する第１光信号タイミング遅延セクション１０７－５～１０７－８は備えていない。ＷＤＭデマルチプレクサの第１半分６０１－１～６０１－４および第２半分のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－５～６０１－８は、ＷＤＭレシーバ列１００１が、（光信号遅延ＤＡを除いて）その中間点に関して対称になるように、対称に構成されている。具体的には、第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１および第２光信号タイミング遅延セクション１０９－８は、実質的に同じ構成を有し、実質的に同じ量の光信号タイミング遅延を提供する。また、第２光信号タイミング遅延セクション１０７－２および第２光信号タイミング遅延セクション１０９－７は、実質的に同じ構成を有し、実質的に同じ量の光信号タイミング遅延を提供する。また、第３光信号タイミング遅延セクション１０７－３および第２光信号タイミング遅延セクション１０９－６は、実質的に同じ構成を有し、実質的に同じ量の光信号タイミング遅延を提供する。また、第４光信号タイミング遅延セクション１０７－４および第２光信号タイミング遅延セクション１０９－５は、実質的に同じ構成を有し、実質的に同じ量の光信号タイミング遅延を提供する。
【0120】
さらに、第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－４の各々および第２光信号タイミング遅延セクション１０９－５～１０９－８の各々は、自身が占有するチップエリアを削減／最小化するために、形状の中でも特に、折り返し形状、渦巻き形状、らせん形状、ループ形状、および、ジグザグ形状、の内の１または複数を有するよう構成されている。第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－４によって提供される光信号タイミング遅延の量は、ＷＤＭレシーバ列１００１の外側からＷＤＭレシーバ列１００１の中間点へ伸びる方向に単調減少している。ＷＤＭレシーバ列１００１の中間点は、ＷＤＭデマルチプレクサ６０１－４のリング共振器１０３－４とＷＤＭデマルチプレクサ６０１－５のリング共振器１０３－５との中間の光導波路６０２に沿った位置である。同様に、第２光信号タイミング遅延セクション１０７－５～１０７－８によって提供される光信号タイミング遅延の量は、ＷＤＭレシーバ列１００１の外側からＷＤＭレシーバ列１００１の中間点へ伸びる方向に単調減少している。ＷＤＭレシーバ列１００１において、第１光信号タイミング遅延セクションの内の第ｋ遅延セクション１０７－ｋによって提供される光信号タイミング遅延の量は、Ｎ＝８について式７で与えられる光信号タイミング遅延差ΔＤｋの大きさ（絶対値）と実質的に等しい。また、ＷＤＭレシーバ列１００１において、第２光信号タイミング遅延セクションの内の第ｋ遅延セクション１０９－ｋによって提供される光信号タイミング遅延の量は、Ｎ＝８について式７で与えられる光信号タイミング遅延差ΔＤｋの大きさ（絶対値）と実質的に等しい。
【0121】
いくつかの実施形態において、フォトダイオードが、オンチップレシーバ回路（トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）など）に接続されている。フォトニクスおよび回路を密に集積する場合、金属の引き起こす光損失（光吸収または光散乱など）を避けるために、フォトニック導波路およびフォトニックデバイスを回路配線（導電構造）から遠ざけるべきであるという課題がある。また、いくつかの状況では、長い光遅延ラインの利用が、回路配線に利用できた広いチップエリアを潜在的にブロックする。ＷＤＭレシーバ列１００１は、第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－４の各々をそれぞれに対応する光検出器１１５－１～１１５－４から外側に配置させると共に、第２光信号タイミング遅延セクション１０９－５～１０９－８の各々をそれぞれ対応する光検出器１１５－５～１１５－８から外側に配置させることによって、上述の課題に対処する。具体的には、光検出器１１５－１～１１５－４の各々は、左側（ＷＤＭレシーバ列１００１の中間点に対して外側）に配置されているそれぞれ対応する第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－４へ接続されている。そして、光検出器１１５－５～１１５－８の各々は、右側（ＷＤＭレシーバ列１００１の中間点に対して外側）に配置されているそれぞれ対応する第２光信号タイミング遅延セクション１０９－５～１０９－８へ接続されている。いくつかの実施形態において、ＷＤＭレシーバ列１００１内で、最も外側の第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１および最も外側の第２光信号タイミング遅延セクション１０９－８は、主要回路エリアの外側に配置されており、これは、回路配置への光信号遅延ラインの影響を最小化する。
【0122】
図１１Ａは、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列を構成する際に用いるレシーバ回路ユニットセル１１０１のフロアプランを示す。レシーバ回路ユニットセル１１０１のフロアプランは、集積回路の実装に利用可能なエリア１１０１（網掛けエリア）を含む。いくつかの実施形態において、ＴＩＡ回路１０５が、エリア１１０１内に実装される。レシーバ回路ユニットセル１１０１のフロアプランは、さらに、フォトニック部品の実装に利用可能なエリア１１０７（影なしエリア）を含む。エリア１１０７内への電子回路の配置は、フォトニック部品と電子部品との間の光学的相互作用が許容範囲であることを保証するように制限される。
【0123】
図１１Ｂは、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列を構成する際に用いるレシーバ回路ユニットセル１１０９のフロアプランを示す。レシーバ回路ユニットセル１１０９のフロアプランは、レシーバ回路ユニットセル１１０１のフロアプランを水平に返した（反転）バージョンである。レシーバ回路ユニットセル１１０９のフロアプランは、集積回路の実装に利用可能なエリア１１１１（網掛けエリア）を含む。いくつかの実施形態において、ＴＩＡ回路１０５が、エリア１１１１内に実装される。レシーバ回路ユニットセル１１０９のフロアプランは、さらに、フォトニック部品の実装に利用可能なエリア１１１３（影なしエリア）を含む。エリア１１１３内への電子回路の配置は、フォトニック部品と電子部品との間の光学的相互作用が許容範囲であることを保証するように制限される。
【0124】
図１１Ｃは、いくつかの実施形態に従って、それぞれ図１１Ａおよび図１１Ｂのレシーバ回路ユニットセル１１０１および１１０９を用いて実装されたＷＤＭレシーバ列１１１５の第１半分１１１５Ａを示す。図１１Ｄは、いくつかの実施形態に従って、第１半分１１１５Ａおよび第２半分１１１５Ｂを含む完全なＷＤＭレシーバ列１１１５を示す。ＷＤＭレシーバ列１１１５の第２半分１１１５Ｂは、ＷＤＭレシーバ列１１１５の中間点に関してＷＤＭレシーバ列１１１５の第１半分１１１５Ａを反転させたバージョンである。いくつかの実施形態において、ＷＤＭレシーバ列１１１５におけるレシーバ回路ユニットセル１１０１／１１０９の一部が、互いに関して反転されることが有利である。また、いくつかの実施形態において、第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－Ｎおよび第２光信号タイミング遅延セクション１０９－１～１０９－Ｎの光遅延ライン（光導波路）は、ＷＤＭレシーバ列１１１５の外側に向かって配置される。また、いくつかの実施形態において、最も外側の第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１および最も外側の第２光信号タイミング遅延セクション１０９－Ｎの光遅延ライン（光導波路）は、ＷＤＭレシーバ列１１１５全体の外側に配置される。いくつかの実施形態において、ＴＩＡ回路は、レシーバ回路ユニットセル１１０１／１１０９のより外縁の方に配置される。
【0125】
ＷＤＭレシーバ列１１１５のいくつかの実施形態において、それぞれＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの各リング共振器１０３－１～１０３－Ｎは、それが接続されているそれぞれ対応する光検出器１１５－１～１１５－Ｎに対してＷＤＭレシーバ列１１１５の外側に近くなるように配置されている。また、ＷＤＭレシーバ列１１１５のいくつかの実施形態において、それぞれＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの各第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－Ｎは、（存在する場合）、それが接続されているそれぞれ対応する光検出器１１５－１～１１５－Ｎに対してＷＤＭレシーバ列１１１５の外側に近くなるように配置されている。また、ＷＤＭレシーバ列１１１５のいくつかの実施形態において、第１光信号タイミング遅延セクション１０７－１～１０７－Ｎの１または複数は、それが接続されているレシーバ回路ユニットセル１１０１／１１０９の外側に配置されている。また、ＷＤＭレシーバ列１１１５のいくつかの実施形態において、それぞれＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの各第２光信号タイミング遅延セクション１０９－１～１０９－Ｎは、（存在する場合）、それが接続されているそれぞれ対応する光検出器１１５－１～１１５－Ｎに対してＷＤＭレシーバ列１１１５の外側に近くなるように配置されている。また、ＷＤＭレシーバ列１１１５のいくつかの実施形態において、第２光信号タイミング遅延セクション１０９－１～１０９－Ｎの１または複数は、それが接続されているレシーバ回路ユニットセル１１０１／１１０９の外側に配置されている。様々な実施形態において、ＷＤＭレシーバ列１１１５内のフォトニック部品の対称性は、ＷＤＭレシーバ列１１１５内のレシーバ回路ユニットセル１１０１／１１０９の対称性とは異なる。しかしながら、ＷＤＭレシーバ列１１１５の様々な実施形態において、フォトニック部品は、同様の要素および機能を有するセルの列として構成される。
【0126】
図１２は、いくつかの実施形態に従って、ＷＤＭレシーバ列を動作させるための方法を示すフローチャートである。方法は、ＰＳＲの第１出力からＷＤＭレシーバ列へ第１光信号が伝達され、ＰＳＲの第２出力からＷＤＭレシーバ列へ第２光信号が伝達される工程１２０１を備え、ここで、差分時間遅延（τＡＢ）が、ＰＳＲの第１および第２出力において第１光信号および第２光信号の間に存在する。方法は、さらに、ＰＳＲの第１および第２出力において第１光信号および第２光信号の間に存在する差分時間遅延（τＡＢ）と実質的に等しい時間（ＤＡ）だけ、ＷＤＭレシーバ列へのルートにおいて第１光信号を遅延させる工程１２０３を備える。方法は、さらに、第１光信号および第２光信号を実質的に同時に所与のＷＤＭデマルチプレクサ（６０１－ｋ）内の光検出器（１１５－ｋ）に到達させるために、所与のＷＤＭデマルチプレクサ（６０１－ｋ）内に光信号遅延（ΔＤｋ）を実装する工程１２０５を備える。工程１２０５は、ＷＤＭレシーバ列内の複数（Ｎ個）のＷＤＭデマルチプレクサ６０１－１～６０１－Ｎの各々に対して実行される。ＷＤＭレシーバ列３１３、６００、７００、９００、９５０、１００１、１１５に関して本明細書に記載されている原理および概念はいずれも、図１２の方法と併せて利用するのに適切であることを理解されたい。また、図１Ａ～図１Ｅおよび図２のＷＤＭデマルチプレクサ１００に関して本明細書に記載されている原理および概念はいずれも、図１２の方法と併せて利用するのに適切であることを理解されたい。
【0127】
いくつかの実施形態において、電気光学レシーバは、光導波路（例えば、６０２）と、光導波路に沿って配置されている複数のＷＤＭデマルチプレクサ（例えば、６０１－１～６０１－Ｎ）を備えると開示されている。複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、第１インカップリング光信号として第１方向に光導波路を通して伝搬する複数の波長の内のそれぞれの波長の光信号をインカップリングするよう構成されている。複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、さらに、第２インカップリング光信号として第２方向に光導波路を通して伝搬する複数の波長の内のそれぞれの波長の光信号をインカップリングするよう構成され、ここで、第２方向は、第１方向の逆向きである。複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、さらに、第１インカップリング光信号を第１光検出器（例えば、１１５－１～１１５－Ｎ）へ方向付け、第２インカップリング光信号を第２光検出器（例えば、１１５－１～１１５－Ｎ）へ方向付けるよう構成されている。いくつかの実施形態において、第１光検出器は、光検出器の第１部分であり、第２光検出器は、同じ光検出器の第２部分である。いくつかの実施形態において、第１光検出器および第２光検出器は、互いに別個に実装される。
【0128】
いくつかの実施形態において、複数のＷＤＭデマルチプレクサの各ＷＤＭデマルチプレクサは、所与の入射光信号に対応する第１インカップリング光信号および所与の入射光信号に対応する第２インカップリング光信号の両方が、実質的に同時に第１光検出器および第２光検出器へそれぞれ到達することを保証するよう構成された光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０７－ｘ／１０９－ｘ、ここで、ｘは、１からＮ）を実装するよう構成されている。複数のＷＤＭデマルチプレクサの内の所与のＷＤＭデマルチプレクサの光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の量は、光導波路に沿った所与のＷＤＭデマルチプレクサの位置に依存する。
【0129】
いくつかの実施形態において、複数のＷＤＭデマルチプレクサは、光導波路の第１端に対して順に配置されている複数のＷＤＭデマルチプレクサの第１半分（例えば、６０１－１～６０１－（Ｎ／２））と、光導波路の第１端に対して順に配置されている第２半分の複数のＷＤＭデマルチプレクサ（例えば、６０１－［（Ｎ／２）＋１］～６０１－Ｎ）と、を含む。順に配置されている複数のＷＤＭデマルチプレクサの第１半分は、第１光検出器に到達する前に第１インカップリング光信号を遅延させるために、光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０７－１～１０７－（Ｎ／２））を実装している。順に配置されている第２半分の複数のＷＤＭデマルチプレクサは、第２光検出器に到達する前に第２インカップリング光信号を遅延させるために、光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０９－［（Ｎ／２）＋１］～１０９－Ｎ）を実装している。いくつかの実施形態において、順に配置されている複数のＷＤＭデマルチプレクサの第１半分内の光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の量および順に配置されている複数のＷＤＭデマルチプレクサの第２半分内の光信号タイミング遅延セクションによって与えられる時間遅延の量は、複数のＷＤＭデマルチプレクサの順に配置されている第１半分と複数のＷＤＭデマルチプレクサの順に配置されている第２半分との間の中間点の位置に対して対称になっている。いくつかの実施形態において、順に配置されている第１半分の複数のＷＤＭデマルチプレクサ内の光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０７－１～１０７－（Ｎ／２））によって与えられる時間遅延の量は、複数のＷＤＭデマルチプレクサの順に配置されている第１半分と複数のＷＤＭデマルチプレクサの順に配置されている第２半分との間の中間点の位置からの対応するＷＤＭデマルチプレクサの距離の増大と共に増大する。また、いくつかの実施形態において、順に配置されている第２半分の複数のＷＤＭデマルチプレクサ内の光信号タイミング遅延セクション（例えば、１０９－［（Ｎ／２）＋１］～１０９－Ｎ）によって与えられる時間遅延の量は、複数のＷＤＭデマルチプレクサの順に配置されている第１半分と複数のＷＤＭデマルチプレクサの順に配置されている第２半分との間の中間点の位置からの対応するＷＤＭデマルチプレクサの距離の増大と共に増大する。
【0130】
以上の実施形態の記載は、例示および説明を目的としたものであり、包括的であることも限定的であることも意図されていない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されず、適用可能であれば、置き換え可能であり、特に図示も記載もない限りは、選択された実施形態で利用できる。このように、本明細書で開示されている１または複数の実施形態からの１または複数の特徴を、本明細書で開示されている１または複数の他の実施形態からの１または複数の特徴と組み合わせることで、本明細書で明示的に開示されていないが本明細書で暗示的に開示されている別の実施形態を形成することができる。この他の実施形態も、多くの方法で変形されてよい。かかる実施形態の変形例は、本開示からの逸脱と見なされず、すべてのかかる実施形態の変形例および変更例が、本明細書で提供されている開示の範囲内に含まれると意図されている。
【0131】
いくつかの方法工程は、本明細書で具体的な順序で記載されている場合があるが、方法工程の処理が、方法の実施が成功するような方法で実行される限りは、他のハウスキーピング工程が、方法工程の合間に実行されてもよく、および／または、方法工程が、若干異なる時刻または同時に実行されるように調整されてもよく、または、処理に関連する様々な間隔で処理工程が実行されることを許容するシステムに分配されてもよいことを理解されたい。
【0132】
本実施形態は、理解しやすいように、或る程度詳しく説明されているが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更および変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本明細書で開示されている実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、そのため、本明細書に示した詳細のみに限定されず、添付の特許請求の範囲の範囲および等価物の中で変形されてもよい。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図1H】
【図1I】
【図1J】
【図1K】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12】
【国際調査報告】