JP2013134308A - 光９０°ハイブリッド回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、入力する光の波長に依存した受信特性の劣化を抑制することができる、光９０°ハイブリッド回路の提供を目的とする。
【解決手段】本発明にかかる光９０°ハイブリッド回路は、信号光６が入射される１／２波長板対１０と、１／２波長板対１０から出射された信号光６が入射される１／４波長板３と、１／４波長板３から出射された信号光６および局発光７が、ともに入射されるハーフミラー４と、ハーフミラー４において透過または反射した信号光６および局発光７が入射され、当該光を複数の出力光８として分離出射する偏波分離器５とを備え、１／２波長板対１０は、第１の１／２波長板１と第２の１／２波長板２とを有し、第１の１／２波長板１の第１光学軸が、第２の１／２波長板２の第２光学軸に対し、（４５＋ｐ×９０）／２°（ｐは整数）の角度で配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の入射光に所定の位相差を与え、複数の干渉出射光を出射する光９０°ハイブリッド回路に関する。

位相変調光通信は、伝送距離の長距離化および伝送容量の増大に適している。このため、たとえば１０Ｇ−ＤＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：差動位相変調）方式、４０Ｇ−ＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：差動４値位相変調）方式などといった、各種の通信方式の普及が進められている。

１０Ｇ−ＤＰＳＫ方式あるいは４０Ｇ−ＤＱＰＳＫ方式では、光受信器は、変調された光信号を受信するとともに、当該光信号を復調する。当該復調のためには、信号ビット間の位相差が検出される。この位相差検出のために、１ビット遅延器と呼ばれる光干渉計が用いられる。

近年では、長距離伝送および大容量伝送にさらに適した、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式などのデジタルコヒーレント方式が開発されている。

このデジタルコヒーレント方式では、変調された光信号を復調するために、１ビット遅延器に代わり、光９０°ハイブリッド回路が用いられる。光９０°ハイブリッド回路は、コヒーレント光通信において、局発光と信号光とをミキシングしてＩ信号（同相成分）とＱ信号（直交成分）を検出する回路である。これまでに、光９０°ハイブリッド回路の構成に関して、いくつかの提案がなされてきた。

たとえば特許文献１では、円偏光を得るための１／４波長板と、４５°直線偏光を得るための１／２波長板と、干渉用ハーフミラーとを備える、空間光学系型の光９０°ハイブリッド回路が提案されている。

また特許文献２では、１／４波長板の位相差を電圧制御できるようにし、検出信号から出力光位相差をフィードバック制御できるようにした、デジタルコヒーレント方式用の光９０°ハイブリッド回路が提案されている。

また特許文献３では、光の偏波方法を変えるために１／２波長板を用いるが、光ヘッドで用いる１／２波長板について広波長帯域化する、空間光学系型の光９０°ハイブリッド回路が提案されている。

特開２０１１−１２００３０号公報 特開２００８−２７８２４９号公報 特許第４４０７４９５号公報

光９０°ハイブリッド回路が出力光に付与する位相差は、理想的には９０°であるが、付与したはずの位相差９０°から位相ずれが生じると、この光９０°ハイブリッド回路を用いた光受信器の受信特性が劣化してしまう。

よって出力光において、できるだけ所定の位相差（９０°）からの位相ずれを小さくし、たとえば広い波長範囲内で位相ずれが±１°以下となるように、位相差９０°を実現できることが望ましい。

空間光学系型の光９０°ハイブリッド回路においては、１８０°の位相差は、ハーフミラーの透過光と反射光の位相差により生成され、９０°の位相差は、１／４波長板のリターデーション（光学軸に平行な２つの直線偏光が透過する際に生じる位相差）により生成される。

上記の特許文献１に記載されているような光９０°ハイブリッド回路では、１／４波長板は、入力する光の波長によりリターデーションが異なるため、９０°の位相差には波長依存性が生じる。よって、入力する光の波長に依存して、光９０°ハイブリッド回路を用いた光受信器の受信特性が劣化するという問題があった。

上記の特許文献２では、１／４波長板のリターデーションを可変で制御可能とし、検出信号を復調して算出される光９０°ハイブリッド回路を提案しており、出力光の位相差が９０°間隔であるように、フィードバック制御する方式が記載されている。

しかしながら、１／４波長板のリターデーションを制御可能とするには、機器の大型化と複雑化が避けられず、制御回路の追加を含め受信器全体が高コスト化するという問題があった。

また、特許文献３に記載されている１／２波長板の構成は、１／２波長板自体は広波長範囲化しているものの、１／４波長板の広波長範囲化には有効でないため、入力する光の波長に依存した受信特性の劣化を抑制することはできなかった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、入力する光の波長に依存した受信特性の劣化を抑制することができる、光９０°ハイブリッド回路の提供を目的とする。

本発明は、直線偏光ビームである複数の入射光に所定の位相差を与え、複数の干渉出射光を出射する光９０°ハイブリッド回路であって、複数の前記入射光のうちの第１入射光が入射される１／２波長板対と、前記１／２波長板対から出射された前記第１入射光が入射される１／４波長板と、前記１／４波長板から出射された前記第１入射光、および、複数の前記入射光のうちの第２入射光が、ともに入射されるハーフミラーと、前記ハーフミラーにおいて透過または反射した複数の前記入射光が入射され、当該光を複数の前記干渉出射光として分離出射する偏波分離器とを備え、前記１／２波長板対は、第１の１／２波長板と第２の１／２波長板とを有し、前記第１の１／２波長板の光学軸である第１光学軸が、第２の１／２波長板の光学軸である第２光学軸に対し、（４５＋ｐ×９０）／２°（ｐは整数）の角度で配置されることを特徴とする。

本発明によれば、直線偏光ビームである複数の入射光に所定の位相差を与え、複数の干渉出射光を出射する光９０°ハイブリッド回路であって、複数の前記入射光のうちの第１入射光が入射される１／２波長板対と、前記１／２波長板対から出射された前記第１入射光が入射される１／４波長板と、前記１／４波長板から出射された前記第１入射光、および、複数の前記入射光のうちの第２入射光が、ともに入射されるハーフミラーと、前記ハーフミラーにおいて透過または反射した複数の前記入射光が入射され、当該光を複数の前記干渉出射光として分離出射する偏波分離器とを備え、前記１／２波長板対は、第１の１／２波長板と第２の１／２波長板とを有し、前記第１の１／２波長板の光学軸である第１光学軸が、第２の１／２波長板の光学軸である第２光学軸に対し、（４５＋ｐ×９０）／２°（ｐは整数）の角度で配置されることにより、出力光の位相差の、入力光波長依存性を抑制することができる。よって、入力光の波長依存性に起因する受信特性の劣化を抑制することができる。

実施の形態１に係る光９０°ハイブリッド回路の概略的な構成を示した図である。 実施の形態１に係る光９０°ハイブリッド回路の構成の説明図である。 実施の形態１にかかる光９０°ハイブリッド回路の概略的な他の構成を示した図である。 実施の形態１にかかる光９０°ハイブリッド回路における透過信号光の楕円率の波長依存性を示す図である。 実施の形態１にかかる光９０°ハイブリッド回路における出力光の位相誤差の波長依存性を示す図である。 実施の形態１にかかる光９０°ハイブリッド回路における出力光の位相誤差の波長板設置角度依存性を示す図である。 本発明の前提技術としての、光９０°ハイブリッド回路の構成を示した図である。 実施の形態１にかかる光９０°ハイブリッド回路における透過信号光の楕円率の１／２波長板設置角度依存性を示す図である。

図７は、本発明の前提技術としての、空間光学系型の光９０°ハイブリッド回路の構造を説明するための図である。

図７に示すように、デジタルコヒーレント方式では、ＱＰＳＫの信号光１００と局発光１０１（局部発振光）とが、光９０°ハイブリッド回路に入力される。光９０°ハイブリッド回路は、信号光１００および局発光１０１の各々を、偏波分離器を用いて、４つの出力ポートＩ１、出力ポートＩ２、出力ポートＱ１、出力ポートＱ２に分配して出力する。

すなわち図７に示す光９０°ハイブリッド回路は、２つの入力光（信号光１００および局発光１０１）の間に所定の位相差を与えて、４つの干渉出力光を出力する。

出力ポートＩ１から出力される光ｉ１の位相差と、出力ポートＩ２から出力される光ｉ２の位相差との差は１８０°である。同様に、出力ポートＱ１から出力される光ｑ１の位相差と、出力ポートＱ２から出力される光ｑ２の位相差との差も１８０°である。

一方、光ｉ１の位相差と光ｑ１の位相差との差、光ｉ２の位相差と光ｑ２の位相差との差はそれぞれ９０°である。

信号光１００と局発光１０１との間の周波数の差によって、各出力ポートから出力された光信号の強度にビートが生じるため、出力光の強度が振動する。

出力ポートＩ１と出力ポートＩ２との間では、互いに逆相の関係で２つの出力光（光ｉ１と光ｉ２）の強度が振動する。同じく、出力ポートＱ１と出力ポートＱ２との間でも、互いに逆相の関係で２つの出力光（光ｑ１と光ｑ２）信号の強度が振動する。

出力ポートＩ１、出力ポートＩ２の各々から出力された光ｉ１および光ｉ２は、１対の光検出器によって検出される。出力ポートＱ１、出力ポートＱ２の各々から出力された光ｑ１および光ｑ２は、もう１対の光検出器で検出される。

これら２対の光検出器における検出信号を差動検出をすることによって、信号光１００と局発光１０１との電界振幅の積に比例した強度を有する信号がヘテロダイン検出される。なお、ヘテロダイン検出は、公知の手段によって実現される。

デジタルコヒーレント方式では、信号光１００の位相が検出信号から実時間でデジタル的に検出される。

このように、光９０°ハイブリッド回路はデジタルコヒーレント方式にとって不可欠であるとともに、重要な光信号受信回路である。

しかし、１／４波長板のリターデーションが、入力する光の波長依存性を有するために、光９０°ハイブリッド回路を用いた光受信器の受信特性が劣化するという問題が生じていた。以下に示す本発明の実施の形態では、入力する光の波長に依存した受信特性の劣化を抑制することができる、光９０°ハイブリッド回路について説明する。

＜実施の形態１＞
＜構成＞
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態にかかる光９０°ハイブリッド回路は、たとえば差動位相変調（ＱＰＳＫ）方式、差動４値位相変調（ＤＱＰＳＫ）方式等によって変調された光信号を復調する際に用いられる、光受信器に含まれる光９０°ハイブリッド回路である。

図１は、実施の形態１にかかる光９０°ハイブリッド回路の概略的な構成を示した図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光９０°ハイブリッド回路は、特定の第１の波長で１／４波長板として機能する１／４波長板３と、特定の第２の波長で１／２波長板として機能する、第１の１／２波長板１および第２の１／２波長板２と、ハーフミラー４と、複数の偏波分離器５とを備える。

第１の１／２波長板１および第２の１／２波長板２は、互いの光学軸のなす角度が（４５＋ｐ×９０）／２°（ｐは整数）となるように配置され、１／２波長板対１０をなす。ここで、第１の１／２波長板１の光学軸を第１光学軸、第２の１／２波長板２の光学軸を第２光学軸とする。

入力する光の波長範囲は、たとえば光通信で用いるＣ帯およびＬ帯であり、およそ１５２０〜１６２０ｎｍとする。

特定の第１の波長は、たとえば１５７０ｎｍであり、１／４波長板３は、この波長において直線偏光を円偏光に変換することが可能なリターデーションを有するものとする。

特定の第２の波長も、たとえば１５７０．０ｎｍであり、１／２波長板対１０に用いる第１の１／２波長板１および第２の１／２波長板２は、この波長において直線偏光を偏波面の角度が異なる直線偏光に変換することが可能なリターデーションを有するものとする。特定の第２の波長は、たとえば１５７０．１ｎｍなど、特定の第１の波長と異なっていても良い。

ただし、上記の特定の波長は、光９０°ハイブリッド回路の使用波長範囲の中央近傍であることが望ましいが、使用波長範囲内の任意の波長や、使用波長範囲の外であってもよい。

入力する光は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式で変調された信号光および局発光であり、上記の使用波長範囲内にあるものとする。

これらは、２つの光ファイバの端面から出射され（図示せず）、それぞれコリメートレンズによりビーム径０．１８〜１．０ｍｍ程度のコリメート光とされる。２つのコリメート光は、偏波分離器に入射され、直線偏光として２方向に分離して出射される（図示せず）。

偏波分離器は、たとえば表面を無反射コートしたキューブ型の偏波ビームスプリッタや、ガラス基板上に偏波分離膜を積層し裏面を無反射コートした平板型の偏波ビームスプリッタなどである。

局発光は、偏波保存ファイバを介して直線偏光として光ファイバの端面から出射され、偏波分離器で強度がおおむね等分されるように、偏波面の角度が調整されている。

偏波分離器から出射された信号光の一つと局発光の一つが、光９０°ハイブリッド回路への２つの入射光となる。

直線偏光ビームである一方の入射光（第１入射光、信号光６）が、その偏波面に対し光学軸が所定の角度に設置された１／２波長板対１０（第１の１／２波長板１および第２の１／２波長板２）を透過し、さらに光学軸が所定の角度に設置された１／４波長板３を透過し、ハーフミラー４に入射する。

ハーフミラー４は、たとえば、キューブ型の無偏光ハーフミラーや、ガラス基板上にハーフミラー膜を積層した平板型のハーフミラーを用いる。ハーフミラー４は、無反射コート等により表面で反射が低減されるようにするのが望ましい。

１／２波長板は、たとえばゼロオーダーの波長板であって、所定の大きさだけ厚さの異なる石英基板の光学軸を直交させて張り合わせた、公知の１／２波長板を用いる。石英以外の材質基板の１／２波長板や、配向高分子膜による公知の１／２波長板を用いてもよい。１／２波長板は、無反射コート等により表面で反射が低減されるようにするのが望ましい。

１／２波長板対１０は、１／２波長板が互いの光学軸（第１光学軸と第２光学軸）のなす角度が（４５＋ｐ×９０）／２°（ｐは整数）となるように配置され、たとえば２２．５°（ｐ＝０）とする。

１／４波長板３は、たとえばゼロオーダーの波長板であって、所定の大きさだけ厚さの異なる石英基板の光学軸を直交させて張り合わせた公知の１／４波長板を用いる。石英以外の材質基板の１／４波長板や配向高分子膜による公知の１／４波長板を用いてもよい。１／４波長板３は、無反射コート等により表面で反射が低減されるようにするのが望ましい。

図２は、信号光６が１／２波長板対１０を透過し、さらに１／４波長板３に入射する際の、偏波面の方向を模式的に示したものである。図中、太線で示された矢印の方向に信号光６の偏波面が形成される。

１／２波長板対１０は、たとえば、第１の１／２波長板１の第１光学軸が信号光６の偏波面に対し４８．４°の角度に、第２の１／２波長板３の第２光学軸が信号光６の偏波面に対し７０．９°の角度になるように設置する（図２の細線をそれぞれ参照）。この１／２波長板対１０は、光学軸が互いに２２．５°の角度で交差しており、透過する光の偏波面をおおむね４５°回転させる（図２参照）。

特定の第１の波長においては、１／２波長板対１０を透過した信号光６は、直線偏光を保ったまま偏波面が４５°回転する。１／４波長板３は、この１／２波長板対１０を透過した光の偏波面に対し、光学軸が４５°の角度になるように設置される（図２の細線参照）。特定の第１の波長においては、１／２波長板対１０と１／４波長板３とを透過した信号光６は、円偏光となる。

また、図３に示すように、２つの１／２波長板を、１／２波長板対９のように、この配置で接着固定すると、光９０°ハイブリッド回路の組み立てが簡易化できるので望ましい。

また、図３に示すように、さらに、１／２波長板対９と１／４波長板３をこの配置で接着固定すると、光９０°ハイブリッド回路の組み立てが簡易化できるので、さらに望ましい。

次に、直線偏光ビームであるもう一方の入射光（第２入射光、局発光７）は、偏波面を４５°傾けた状態で、信号光６がハーフミラー４に入射するのと同じ位置に入射する（図１および図３参照）。ハーフミラー４において、透過する信号光６と反射する局発光７、さらに、反射する信号光６と透過する局発光７は、それぞれ重なる。

以上の構成により、ハーフミラー４から２方向に出射する出力光が得られる。それぞれの出力光が入射する位置に、複数の偏波分離器５が配置される。

このような空間光学系により偏波分離器５から出射される４つの出力光８が得られる。これらの出力光８は、すべて２つの入射光（信号光６および局発光７）の干渉光となっている。出力光間の相対位相差は、それぞれ０°、９０°、１８０°、２７０°となる。

１／２波長板対の角度を上記のように、すなわち、第１の１／２波長板１の第１光学軸が、第２の１／２波長板２の第２光学軸に対し、（４５＋ｐ×９０）／２°（ｐは整数）の角度となるように調整することにより、信号光６の波長を変化させても出力光間の相対位相差の変動が抑制され、広波長範囲で、出力光８の間の所定の位相差に対するずれを抑制することができる。

このような光９０°ハイブリッド回路では、位相差が０°と１８０°の出力光対がＩ信号、９０°と２７０°の出力光対がＱ信号に相当する。信号を差動検出するバランスドレシーバの光検出器にレンズアレイなど結合レンズとミラー等の光学素子を用いて結合させることにより、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号受信器の、位相誤差特性に優れた復調用光回路として好適に使用することができる。

＜動作＞
次に、本実施の形態にかかる光９０°ハイブリッド回路の動作機構について説明する。先に述べた空間光学系型の光９０°ハイブリッド回路では、ハーフミラー特性である出力光（透過光と反射光）の位相差が１８０°であることと、１／４波長板を用いて生成する円偏光が直交する偏波間で９０°の位相差となることとを用いて、０°、９０°、１８０°、２７０°出力光位相差を得ている。

このうちハーフミラー４による位相差は、ハーフミラー４による損失（透過光と反射光以外への損失）が大きいほど１８０°からずれる性質がある。そこで、ハーフミラー４を誘電多層膜等の低損失の特性のものとすることにより、広波長範囲で透過光と反射光の位相差を高精度に１８０°とすることが可能である。

これに対し、１／４波長板３を透過した信号光６における直交する偏波間の位相差は、原理的に波長依存性を有する。１／４波長板３のリターデーションは、２つの光学軸の方向の偏光に対する光路長差と波長との比で決まる。

石英基板貼り合わせの１／４波長板３の場合、石英板の厚さ差をΔＬ、２つの光学軸の方向の屈折率差をΔｎとすると、光路長差＝Δｎ・ΔＬであり、波長をλとし、リターデーションを位相Φで表示すると、Φ＝２πΔｎ・ΔＬ／λとなる。

Δｎの波長依存性が小さいため、リターデーションはおおむね波長に反比例して変化する。このため、特定の波長でリターデーションが９０°（＝π／２）となったとしても、他の波長では、リターデーションは９０°からずれてしまう。

光９０°ハイブリッド回路の４つの出力光位相差は、０°、Φ、１８０°、１８０°＋Φとなるので、波長が変化すると光９０°ハイブリッド回路の出力光位相差が９０°間隔からずれ、この光９０°ハイブリッド回路を用いた光受信器で、受信特性が劣化してしまうという問題があった。

たとえば、エラー率１０^-3であるときの受信特性のＱペナルティーは、位相誤差が１°のとき０．０２ｄＢ、位相誤差が３°のとき０．０７ｄＢ、位相誤差が５°のとき０．１８ｄＢ、位相誤差が７°のとき０．３３ｄＢのように見積もられ、位相誤差が大きいほどＱペナルティーが増大し、受信特性が劣化する。

良好な受信特性を得るためには、位相誤差によるＱペナルティー０．０２ｄＢ以下であることが望ましいため、そのためには位相誤差を１°以内にする必要がある。

本実施の形態にかかる光９０°ハイブリッド回路では、１／４波長板３の前に１／２波長板対を挿入する。

単体の１／２波長板を１／４波長板３の前に挿入した場合、１／４波長板３に４５°傾いた偏波面で信号光６を入射させるために、偏波面を回転させる角度の１／２（すなわち、２２．５°）だけ、偏波面に対して１／２波長板の光学軸の角度を傾ける必要があり、他の角度に変えることができなかった。

これに対し、１／２波長板対を１／４波長板３の前に挿入した場合、透過する信号光６の楕円方位角は、１／２波長板が互いの光学軸のなす角度の２倍だけ信号光６の偏波面の角度から回転し、１／２波長板のリターデーションが１８０°となる波長においては、信号光６の偏波面と１／２波長板対の光学軸とのなす角度には依存しない。

ただし、１／２波長板のリターデーションが１８０°からずれる波長においては、１／２波長板対を透過した信号光６は、直線偏光に近いが厳密には楕円偏光となっており、その楕円率が、信号光６の偏波面と、１／２波長板対の２つの１／２波長板の光学軸の２等分線、すなわち、第１光学軸と第２光学軸との２等分線とがなす角度に依存して変化する。

図４に、１／２波長板対を有する光９０°ハイブリッド回路と、１／２波長板対を有さない光９０°ハイブリッド回路とにおける、１／４波長板３を透過した信号光６の楕円率の波長依存性の違いを示す。横軸が波長（ｎｍ）、縦軸が楕円率をそれぞれ示す。

１／２波長板対を有さない光９０°ハイブリッド回路では、Ｃ帯とＬ帯の波長範囲である１５２０−１６２０ｎｍの範囲で、楕円率が０．９０付近まで減少するが、１／２波長板対を有する構成では、同じ波長範囲において楕円率はほぼ１（１±０．０３程度以下）の大きさを保っている。よって、透過する信号光６が、その波長によらずおおむね円偏光となっていることがわかる。

図５に、１／２波長板対を有する光９０°ハイブリッド回路と、１／２波長板対を有さない光９０°ハイブリッド回路とにおける、出力光の位相誤差の波長依存性の違いを示す。横軸が波長（ｎｍ）、縦軸が位相誤差（ｄｅｇ）をそれぞれ示す。

１／２波長板対を有さない光９０°ハイブリッド回路では、位相誤差が最大±３°程度になり、位相誤差による受信特性劣化が生じている。１／２波長板対を有する光９０°ハイブリッド回路では、図４で、透過光がほぼ円偏光となることが示されているように、位相誤差が０．１°以下であり、位相誤差による受信特性劣化は抑制されている。

１／４波長板と単体の１／２波長板とを備える光９０°ハイブリッド回路では、入射光の波長変化によって出力光の位相差に不都合が生じていた。

本実施の形態では、１／４波長板と１／２波長板対とを備えることによって、円偏光が楕円偏光となってしまう波長変化による寄与を打ち消すことができ、１／２波長板対と１／４波長板とを、広帯域の１／４波長板として動作させることができる。よって、入力光の波長依存性を抑制し、出力光の位相差を９０°近傍に保持可能な光９０°ハイブリッド回路を構成できる。

一方、図６に、本実施の形態にかかる光９０°ハイブリッド回路における出力光の位相誤差を、１／２波長板対の入射光偏波面に対する設置角度の依存性として示す。横軸が波長（ｎｍ）、縦軸が位相誤差（ｄｅｇ）をそれぞれ示す。

１／２波長板対の２つの１／２波長板は接着固定されており、光学軸の入射光偏波面に対する角度をそれぞれ４８．４°と７０．９°とし（すなわち、光学軸の２等分線は、入射光偏波面に対して５９．６５°の角度を有する）、その配置からの入射光偏波面に対する１／２波長板対の角度ずれをパラメータとした。

図６を参照すると、当該波長範囲で位相誤差を１°以内とするためには、１／２波長板対を±２°以内の角度精度で設置すればよいことがわかる。

図８に、１／２波長板対の２つの１／２波長板のうち、光の入射側の１／２波長板の光学軸の、入射光偏波面に対する角度についての、１／２波長板対と１／４波長板とを透過した光の楕円率を計算した結果を示す。

ただし、１／２波長板のうち、光の出射側の１／２波長板の光学軸は、入射側の１／２波長板に対して２２．５°傾斜して配置されているものとした。

また、図８では、波長板のリターデーションが１／４波長板で９０°、１／２波長板で１８０°となる波長（１５７０ｎｍ）から５０ｎｍずれた場合、すなわち、１／４波長板で９０×（１−５０／１５７０）＝８７．１３°、１／２波長板で１８０×（１−５０／１５７０）＝１７４．２６°のリターデーションとなる場合、および、２５ｎｍずれた場合、すなわち、１／４波長板で９０×（１−２５／１５７０）＝８８．４１°、１／２波長板で１８０×（１−２５／１５７０）＝１７６．８２°のリターデーションとなる場合の結果を例として示した。

図８に示されているように、光の入射側の１／２波長板の光学軸の角度を４８．４°とすると、波長によらず透過光の楕円率が１に非常に近い値とでき、広い波長範囲で理想的な円偏光を得られることがわかる。

このとき、光の出射側の１／２波長板の光学軸の角度は、４８．４＋２２．５＝７０．９°としている。

以上のように、透過光の楕円率の波長による変化が、１／４波長板３を透過した信号光６と、１／２波長板対を透過した信号光６とで打ち消すように、１／２波長板対の２つの１／２波長板の光学軸の２等分線と、信号光６の偏波面とがなす角度を調整する（たとえば上記のように、信号光６の偏波面に対する、第１の１／２波長板１の第１光学軸の角度を４８．４°、第２の１／２波長板２の第２光学軸の角度を７０．９°とし、光学軸の２等分線が５９．６５°の角度を有するようにする）ことにより、光９０°ハイブリッド回路の４つの出力光位相差の間隔を広波長範囲で９０°とすることができる。

このような光９０°ハイブリッド回路に用いることにより、位相誤差による受信特性劣化を低減したＤＰ−ＱＰＳＫ受信器を構成することができる。

＜効果＞
本発明にかかる実施の形態によれば、光９０°ハイブリッド回路において、信号光６および局発光７のうちの第１入射光としての信号光６が入射される１／２波長板対と、１／２波長板対から出射された信号光６が入射される１／４波長板３と、１／４波長板３から出射された信号光６、および、第２入射光としての局発光７が、ともに入射されるハーフミラー４と、ハーフミラー４において透過または反射した信号光６および局発光７が入射され、当該光を複数の干渉出射光である出力光８として分離出射する偏波分離器５とを備え、１／２波長板対は、第１の１／２波長板１と第２の１／２波長板２とを有し、第１の１／２波長板１の光学軸である第１光学軸が、第２の１／２波長板２の光学軸である第２光学軸に対し、（４５＋ｐ×９０）／２°（ｐは整数）の角度で配置されることで、入力した信号光を干渉させて出力した、所定の位相差（９０°）を有する複数の出力光８の間の、所定の位相差に対するずれを、広い波長範囲（使用する波長範囲）で抑制することができる。よって、入力光の波長依存性に起因する受信特性の劣化を抑制することができる。

また、本発明にかかる実施の形態によれば、光９０°ハイブリッド回路において、信号光６の偏波面と、第１光学軸とのなす角度が４８．４°であり、信号光６の偏波面と、第２光学軸とのなす角度が７０．９°であり、信号光６の偏波面と、１／４波長板３の光学軸である第３光学軸とのなす角度が０°であることで、入力する光の波長に依存せず、所定の位相差（９０°）を有する複数の出力光８の間の、所定の位相差に対するずれを、広い波長範囲（使用する波長範囲）で抑制することができる。

なお本発明は、その発明の範囲内において、本実施の形態における任意の構成要素の変形もしくは省略が可能である。

１ 第１の１／２波長板、２ 第２の１／２波長板、３ １／４波長板、４ ハーフミラー、５ 偏波分離器、６，１００ 信号光、７，１０１ 局発光、８ 出力光、９，１０ １／２波長板対、Ｉ１，Ｉ２，Ｑ１，Ｑ２ 出力ポート。

Claims (2)

1. 直線偏光ビームである複数の入射光に所定の位相差を与え、複数の干渉出射光を出射する光９０°ハイブリッド回路であって、
   複数の前記入射光のうちの第１入射光が入射される１／２波長板対と、
   前記１／２波長板対から出射された前記第１入射光が入射される１／４波長板と、
   前記１／４波長板から出射された前記第１入射光、および、複数の前記入射光のうちの第２入射光が、ともに入射されるハーフミラーと、
   前記ハーフミラーにおいて透過または反射した複数の前記入射光が入射され、当該光を複数の前記干渉出射光として分離出射する偏波分離器とを備え、
   前記１／２波長板対は、第１の１／２波長板と第２の１／２波長板とを有し、
   前記第１の１／２波長板の光学軸である第１光学軸が、第２の１／２波長板の光学軸である第２光学軸に対し、（４５＋ｐ×９０）／２°（ｐは整数）の角度で配置されることを特徴とする、
   光９０°ハイブリッド回路。
2. 前記第１入射光の偏波面と、前記第１光学軸とのなす角度が４８．４°であり、
   前記第１入射光の偏波面と、前記第２光学軸とのなす角度が７０．９°であり、
   前記第１入射光の偏波面と、前記１／４波長板の光学軸である第３光学軸とのなす角度が０°であることを特徴とする、
   請求項１に記載の光９０°ハイブリッド回路。

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