(57)【要約】  本発明の一態様である光信号制御装置（１００）は、光信号制御部（１１）及び駆動回路（２１）を有する。光信号制御部（１１）は、キャリア光（３）を伝搬させるｍ本の光導波路（ＷＧ）、及び各光導波路（ＷＧ）にｎ個ずつ形成された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域（ＩＲ）を有する。駆動回路（２１）は、（ｍ×ｎ）個の位相制御部（ＰＣ）を有する。（ｍ×ｎ）個の位相制御部（ＰＣ）は、（ｍ×ｎ）個相互作用領域（ＩＲ）の作用を制御するデータ信号を前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域（ＩＲ）のそれぞれに出力する。（ｍ×ｎ）個の位相制御部（ＰＣ）のそれぞれは、データ信号を出力する相互作用領域（ＩＲ）にキャリア光（３）が伝搬するタイミングと、データ信号が相互作用領域（ＩＲ）に到達するタイミングと、が同期するようにデータ信号を出力する。ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である。
2012077337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるキャリア光の振幅及び位相を変化させた出力光を出力する光信号制御部と、
前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を光信号制御部へ供給する駆動回路と、を備え、
前記光信号制御手段は、
光入力と光出力との間に並列配置され、前記キャリア光を伝搬させるｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路と、
前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成され、前記ｍ本の光導波路のそれぞれを伝搬する前記キャリア光の振幅及び位相を前記データ信号に応じて変化させる（ｍ×ｎ）個の相互作用領域と、を備え、
前記駆動回路は、
外部から前記データ信号を受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御して前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに出力する（ｍ×ｎ）個の位相制御手段を備え、
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域に当該光信号制御手段内を伝搬する前記キャリア光が到達するタイミングと、前記データ信号が当該相互作用領域に到達するタイミングと、が同期するように前記データ信号を出力し、
ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、
光信号制御装置。
【請求項２】
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段は、前記データ信号を、それぞれ異なるタイミングで出力することを特徴とする、
請求項１に記載の光信号制御装置。
【請求項３】
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が前記光信号制御手段の光入力側から遠いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の光信号制御装置。
【請求項４】
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が当該駆動回路に近いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【請求項５】
前記光信号制御手段は、
前記ｍ本の光導波路のうち、いずれか２本の光導波路の光入力側に設けられた第１の光合分波器と、
前記２本の光導波路の光出力側に設けられた第２の光合分波器と、を更に備え、
前記２本の光導波路、前記第１及び第２の合分波器は、１組のマッハツェンダ型干渉計を構成することを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【請求項６】
前記光信号制御手段は、
前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のうちの第１の相互作用領域のコア層の上部に形成された第１の電極と、
前記第１の相互作用領域の前記コア層の下部に形成された第２の電極と、
前記第１の電極と接続される第１の端子と、
前記第２の電極と接続される第２の端子と、を更に備え、
前記第１の端子及び前記第２の端子のいずれか一方に前記データ信号が供給され、他方がグランドと接続されることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【請求項７】
前記第１の電極と前記第１の端子とは電気配線により接続され、
前記第１の相互作用領域、前記第１の電極及び前記電気配線のそれぞれは、異なる層又は隣接する第一の電極間の電気的に分離された領域上に形成されることにより、前記電気配線と前記第１の相互作用領域以外の相互作用領域とが電気的に分離されていることを特徴とする、
請求項６に記載の光信号制御装置。
【請求項８】
前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに形成された前記第１の電極及び前記第２の電極は、集中定数型電極であることを特徴とする、
請求項６又は７に記載の光信号制御装置。
【請求項９】
前記駆動回路は、
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のうちの第１の位相制御手段と、前記第１の端子と、に接続される第３の端子と、
前記第１の位相制御手段と前記第２の端子とに設続される第４の端子と、
一端が前記第１の位相制御手段と接続され、他端が前記第４の端子及びグランドと接続される第１の終端器と、を更に備えることを特徴とする、
請求項６乃至８のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【請求項１０】
ｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路にキャリア光を入力し、
前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を、（ｍ×ｎ）個の位相制御手段により受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御し、
前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに前記キャリア光が到達するタイミングに合わせて位相が制御された前記データ信号が当該相互作用領域に到達するように、前記位相が制御された前記データ信号を、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段から前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域へ出力し、
前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域により振幅及び位相が変化したキャリア光を、出力光として出力し、
ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、
光信号制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光信号制御装置及び光信号制御方法に関し、特に通信システムに用いられる光信号制御装置及び光信号制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットや映像配信等の広帯域マルチメディア通信サービスの需要が爆発的に増加している。これに伴い、幹線系やメトロ系では、より長距離伝送が可能で、より大容量かつ高信頼な高密度波長多重光ファイバ通信システムの導入が進んでいる。また、加入者系においても、光ファイバアクセスサービスの普及が急速に進んでいる。こうした光ファイバを使用した通信システムでは、光ファイバ１本当たりの伝送帯域利用効率を高めることが求められる。さらに、環境負荷を軽減するために、光ファイバを使用した通信システムは、小型、低消費電力及び低コストを実現できる構成であることが求められる。【０００３】
光ファイバ１本当たりの伝送帯域利用効率を高めるためには、データのシンボル周波数を大きくするか、多値数を大きくする必要がある。【０００４】
データのシンボル周波数を大きくして動作させるためには、素子の帯域が重要な要素となる。光ファイバ通信システムで一般的に用いられる光素子（例えば、光変調器や受光器など）を例とすると、主に素子の容量の影響によるＣＲ時定数制限のために、帯域が制限される。これらの光素子は、光と電気の相互作用を利用しているため、電界強度と相互作用長によって必要な電圧と素子の容量が決まる。一般に相互作用長が長ければ、単位長さ当りの電界強度は少なくて済むが、その分、素子の容量は増加する。そのため、例えば、光変調器や光スイッチでは、消費電力及び消光特性と帯域とが、それぞれトレ−ドオフの関係となる。また、受信器では、受信感度と帯域とがそれぞれトレ−ドオフの関係となる。よって、これらの光素子では、上述の様なトレードオフの関係を考慮した、折衷的な設計を行わざるを得なかった。【０００５】
これに対し、相互作用長と帯域とのトレードオフを解決する手法が提案されている。その例として、光と電気の伝搬速度を近づけることで帯域の減衰を防ぐ進行波型電極構造（特許文献１）が提案されている。また、長い電極を電気的に分離して独立に駆動することで容量を減らす電極分割構造（特許文献２〜４）などが提案されている。【０００６】
また、多値数を大きくして、なおかつ環境負荷を軽減する方法が提案されている。このような方法として、複雑な電気信号を生成してから光信号に変換する一般的な方法に代えて、光信号を光信号のまま演算することで、電気信号処理の負荷を軽減した構成が提案されている。このような方法として、例えば、光の位相または振幅を制御する光導波路を並列に配置して光信号を合波することにより、直行振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が生成可能な光変調器（特許文献５）が提案されている。また、１本の光導波路上において、伝搬方向に沿って光の位相または振幅を制御する領域を分割して配置することで、多相位相変調信号が生成可能な光変調器（特許文献６）などが提案されている。【０００７】
さらに、それぞれ独立した複数の光変調器を直列又は並列に接続し、それぞれの光変調器において位相変調又は強度変調が行われる構成が提案されている（特許文献７）。この構成によれば、被変調光を位相軸又は時間軸で重ね合わせることにより、異なるビット間の遅延ずれを補償することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−１９６２１２号公報
【特許文献２】特開平５−２５７１０２号公報
【特許文献３】特開２００３−３２９９８９号公報
【特許文献４】特開平５−２８９０３３号公報
【特許文献５】特開２００９−９４９８８号公報
【特許文献６】特開平３−１７９９３９号公報
【特許文献７】特開２００７−１５８４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、光通信において光ファイバ１本当たりの伝送帯域利用効率を高めることと、環境負荷の軽減と、を両立するため、様々な手法が提案されている。これらは、複雑な進行波型電極、光の伝搬方向に分割された電極、又は並列に接続された光素子を有する構成である。これらの構成は、いずれも現在実用化されている構成とくらべて、はるかに複雑な構成となっている。【００１０】
このように光素子の構成が複雑になると、配線経路に依存した電気信号伝搬の遅延及び、光伝搬の遅延が特性に大きな影響を与えるようになる。進行波型電極の場合には、特に信号の減衰が大きな課題である。そのため、現状では、進行波型電極の長さを短くするか、大電力を用いることでしか、対策をとり得ない。【００１１】
また、光の伝搬方向に電極を分割する構成では信号の遅延が課題であり、これまでは、電気配線長で調整していた（特許文献２）。この方法では、作製時に生じる電気配線長のばらつきにより、素子内及び素子間の特性ばらつきが生じる。この特性ばらつきを補正するためには、素子１つ１つの個別調整や同期が必要となる。さらに、構成が複雑になるに従って電極レイアウトも複雑になるため、設計の難化や自由度・拡張性が低下するといった課題があった。【００１２】
さらに、上述の手法においても、遅延調整回路により入力電気信号の遅延時間を調整する構成がある（特許文献３、４及び６）。しかし、これらの構成における遅延調整は、１ＵＩ程度、すなわち数１００ｐｓオーダーで時間を制御することで信号の時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）を行うものか、あるいは電気配線遅延又は光伝搬遅延のいずれか一方を調整するものである。時分割多重は、伝送容量の拡大には有効であるが、帯域の向上や環境負荷軽減のための低電圧化といった効果は得られない。また、電気配線遅延や光伝搬遅延の調整に関しては、具体的に実現可能な構成例は示されていない。高帯域の光回路においては、各構成要素の大きさは、容量を低減するために、数１００μｍかそれ以下のオーダーとなる。このオーダーにおける電気配線遅延や光伝搬遅延は、数ｐｓかそれ以下のオーダーとなる。上述の例では、このような精密な制御が可能であることを示すという記載や具体例はない。そのため、広帯域の光回路に要求される精密制御ができるか否かが不明である。【００１３】
さらにまた、特許文献７にかかる構成では、多重された異なるビット間の遅延ずれしか保証することができない。【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、本発明の目的は、外部からプログラマブルに精密制御することが可能な、単純で拡張性の高い光信号制御装置及び光信号制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様である光信号制御装置は、入力されるキャリア光の振幅及び位相を変化させた出力光を出力する光信号制御部と、前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を光信号制御部へ供給する駆動回路と、を備え、前記光信号制御部は、光入力と光出力との間に並列配置され、前記キャリア光を伝搬させるｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路と、前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成され、前記ｍ本の光導波路のそれぞれを伝搬する前記キャリア光の振幅及び位相を前記データ信号に応じて変化させる（ｍ×ｎ）個の相互作用領域と、を備え、前記駆動回路は、外部から前記データ信号を受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御して前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに出力する（ｍ×ｎ）個の位相制御部を備え、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域に当該光信号制御部内を伝搬する前記キャリア光が到達するタイミングと、前記データ信号が当該相互作用領域に到達するタイミングと、が同期するように前記データ信号を出力し、ｍ及びｎのいずれか一方は２以上であるものである。【００１６】
本発明の一態様である光信号制御方法は、ｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路にキャリア光を入力し、前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を、（ｍ×ｎ）個の位相制御部により受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御し、前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに前記キャリア光が到達するタイミングに合わせて位相が制御された前記データ信号が当該相互作用領域に到達するように、前記位相が制御された前記データ信号を、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部から前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域へ出力し、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域により振幅及び位相が変化したキャリア光を、出力光として出力し、ｍ及びｎのいずれか一方は２以上であるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、外部からプログラマブルに精密制御することが可能な、単純で拡張性の高い光信号制御装置及び光信号制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１にかかる光信号制御装置１００の構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態２にかかる光信号制御装置２００の構成を示す構成図である。
【図３】実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の構成を示す構成図である。
【図４】実施の形態３にかかる光信号制御装置３００におけるデータ信号の遅延時間の一例を示すグラフである。
【図５】実施の形態３にかかる光信号制御装置３００における出力波形の一例を示すグラフである。
【図６Ａ】実施の形態４にかかる光信号制御装置４００の配線構成を示す上面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＶＩＢ−ＶＩＢ線における配線構成を示す断面図である。
【図６Ｃ】図６ＡのＶＩＣ−ＶＩＣ線における配線構成を示す断面図である。
【図６Ｄ】図６ＡのＶＩＤ−ＶＩＤ線における配線構成を示す断面図である。
【図６Ｅ】図６ＡのＶＩＥ−ＶＩＥ線における配線構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態５にかかる光信号制御装置５００の構成例を示す構成図である。
【図８】実施の形態６にかかる光信号制御装置６００の構成例を示す構成図である。
【図９】実施の形態７にかかる光信号制御装置７００の構成例を示す構成図である。
【図１０】実施の形態８にかかる光マトリックススイッチ８００の構成例を示す構成図である。
【図１１Ａ】実施の形態９にかかる光信号制御装置９００の配線構成を示す上面図である。
【図１１Ｂ】図１１ＡのＸＩＢ−ＸＩＢ線における配線構成を示す断面図である。
【図１１Ｃ】図１１ＡのＸＩＣ−ＸＩＣ線における配線構成を示す断面図である。
【図１１Ｄ】図１１ＡのＸＩＤ−ＸＩＤ線における配線構成を示す断面図である。
【図１１Ｅ】図１１ＡのＸＩＥ−ＸＩＥ線における配線構成を示す断面図である。
【図１２】実施の形態１０にかかる光信号制御装置１０００の構成例を示す構成図である。
【図１３】実施の形態１１にかかる光信号制御装置１１００の構成例を示す構成図である。
【図１４】実施の形態１２にかかる光信号制御装置１２００の構成例を示す構成図である。
【図１５】実施の形態１３にかかる光信号制御装置１３００の構成例を示す構成図である。
【図１６】駆動回路２１の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００２０】
実施の形態１
本発明の実施の形態１について、具体的な構成例を示して説明する。図１は、実施の形態１にかかる光信号制御装置１００の構成を示す構成図である。光信号制御装置１００は、光信号制御部１１及び駆動回路２１によって構成される。
【００２１】
光信号制御部１１は、１本の光導波路ＷＧ及びｎ（ｎは、２以上の整数）個の相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）を有する。相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）は、光入力側から順に、光導波路ＷＧ上に配置される。相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）のそれぞれは、電気的に分離されている。光信号制御部１１には、キャリア光３が入力される。キャリア光３は、光導波路ＷＧに導入される。光導波路ＷＧに導入されたキャリア光３は、相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）により、振幅及び位相が変調される。変調された光信号は、出力光４として出力される。
【００２２】
駆動回路２１は、ｎ個の位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｎ−１）及びｎ個の終端器Ｒ０〜Ｒ（ｎ−１）を有する。位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｎ−１）は、終端器Ｒ０〜Ｒ（ｎ−１）を介して、それぞれグランドと接続される。位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｎ−１）には、外部からデータ信号５及びクロック信号６が供給される。そして、位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｎ−１）は、それぞれ対応する相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）に、データ信号Ｓ０〜Ｓ（ｎ−１）を出力する。ただし、図１の駆動回路２１内における位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｎ−１）及び終端器Ｒ０〜Ｒ（ｎ−１）の配置は、あくまで例示であって、配置を限定するものではないが、高周波特性の観点から、終端器Ｒ０〜Ｒ（ｎ−１）は相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）の近くに配置されることが好ましい。
【００２３】
続いて、光信号制御装置１００の動作について説明する。駆動回路２１は、基準となるクロック信号６に応じて、データ信号５に遅延を与える。これにより、駆動回路２１は、少なくとも相互作用領域ＩＲの数だけ、すなわち、少なくともｎ通りのタイミング差を有するデータ信号を独立して出力する。具体的には、位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｎ−１）は、クロック信号６に応じて、データ信号５にある遅延時間を与えたデータ信号Ｓ０〜Ｓ（ｎ−１）を出力する。
【００２４】
このとき、位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｎ−１）には、ｐｓオーダーの位相制御精度が要求される。この位相制御精度は、例えば、位相インターポレータを含む回路で補完し、リタイミングして出力することで実現することができる。
【００２５】
ここで、位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｎ−１）により与えられる遅延時間について説明する。以下、光が伝搬する方向の相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）の長さと、隣り合う相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）との電気的な分離部分の長さと、の和をＬとする。光導波路ＷＧでの光の伝搬速度をＶｏｐｔとする。光信号制御部１１の光入力側から数えてｋ（ｋは、１≦ｋ≦（ｎ−１）を満たす整数）番目の相互作用領域を、相互作用領域ＩＲｋとする。ｋ番目の相互作用領域ＩＲｋへの光の到達は、０番目の相互作用領域ＩＲ０と比べて、光伝搬遅延量Ｄｋだけ遅れる。このときの光伝搬遅延量Ｄｋは、以下の式（１）で表される。
Ｄｋ＝ｋＬ／Ｖｏｐｔ    ・・・（１）
【００２６】
駆動回路２２のｋ番目の位相制御部ＰＣｋは、データ信号５に、光伝搬遅延量Ｄｋ（＝ｋＬ／Ｖｏｐｔ）から、各相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）に至るまでの電気配線経路に起因した遅延量を差し引いた分の遅延を与える。そして、光伝搬遅延量Ｄｋを与えられたデータ信号Ｓｋを、ｋ番目の相互作用領域ＩＲｋに出力する。つまり、位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｎ−１）は、相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）に対し、光の伝搬に合わせてカスケードにデータ信号を与える。これにより、相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）における光信号制御のタイミングを、光の伝搬に同期させることができる。
【００２７】
本実施の形態は、光の伝搬に同期させて位相調整したデータ信号を、異なるビット間ではなく、同一ビット内でカスケードに与えるという技術的思想に基づくものである。本実施の形態にかかる技術的思想を実現するために、複数の相互作用領域を有する光信号制御部と、ｐｓオーダーの位相制御部を有する駆動回路と、を用いる構成は、前述の特許文献には記載も示唆もない。従って、これらの特許文献の記載に基づいて、当業者が本実施の形態にかかる光信号制御装置に想到することは困難である。
【００２８】
一方、光の伝搬に対して相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｎ−１）における光信号制御のタイミングを意図的にずらすことで、デジタルプリディストーションなどの波形補償も可能である。
【００２９】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について、具体的な構成例を示して説明する。図２は、実施の形態２にかかる光信号制御装置２００の構成を示す構成図である。光信号制御装置２００は、光信号制御部１２及び駆動回路２２によって構成される。
【００３０】
光信号制御部１２は、ｍ（ｍは、２以上の整数）本の光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）を有する。光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）の上には、それぞれ相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｍ−１）が配置される。光信号制御部１２には、キャリア光３が入力される。キャリア光３は、光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）に導入される。光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）に導入されたキャリア光３は、相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｍ−１）により、振幅及び位相が変調される。変調された光信号は、出力光４として出力される。
【００３１】
駆動回路２２は、ｍ個の位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｍ−１）及びｍ個の終端器Ｒ１〜Ｒ（ｍ−１）を有する。位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｍ−１）は、それぞれ終端器Ｒ１〜Ｒ（ｍ−１）と接続される。位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｍ−１）には、外部からデータ信号５及びクロック信号６が供給される。そして、位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｍ−１）は、それぞれ対応する相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｍ−１）にデータ信号Ｓ０〜Ｓ（ｍ−１）を出力する。
【００３２】
続いて、光信号制御装置２００の動作について説明する。駆動回路２２は、基準となるクロック信号６に応じて、データ信号５に遅延を与える。これにより、駆動回路２２は、少なくとも相互作用領域ＩＲの数だけ、すなわち、少なくともｍ通りのタイミング差を有するデータ信号を独立して出力する。具体的には、位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｍ−１）は、クロック信号６に応じて、データ信号５にある遅延時間を与えたデータ信号Ｓ０〜Ｓ（ｍ−１）を出力する。このとき、位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｍ−１）には、ｐｓオーダーの位相制御精度が要求される。この位相制御精度は、実施の形態１と同様の手法で実現することが可能である。
【００３３】
ここで、位相制御部ＰＣ０〜ＰＣ（ｍ−１）により与えられる遅延時間について説明する。駆動回路２２から光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）までの距離は、それぞれ異なる。従って、駆動回路２２から光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）へ信号が届くタイミングは、駆動回路２２から遠いほど遅くなる。ここで、光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）が等しい間隔Ｗで配置されていると仮定する。また、駆動回路２２から光信号制御部１２へ出力される電気信号の伝搬速度をＶｓｉｇとする。このとき、ｐ（ｐは、１≦ｐ≦ｍを満たす整数）番目の相互作用領域ＩＲｐに到達するデータ信号Ｓｐは、０番目の相互作用領域ＩＲ０に到達するデータ信号と比べて、電気伝搬遅延量ΔＤだけ遅延する。電気伝搬遅延量ΔＤは、以下の式（２）で表される。
ΔＤ＝Ｗ×ｐ／Ｖｓｉｇ    ・・・（２）
【００３４】
従って、相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｍ−１）における光信号制御のタイミングを光の伝搬に同期させるため、駆動回路２２から相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｍ−１）に対して、データ信号Ｓ０〜Ｓ（ｍ−１）を供給する。このとき、データ信号Ｓｑ（ｑは、０≦ｑ≦ｍ−１を満たす整数）に与えられる電気伝搬遅延量Ｄｑは、以下の式（３）により表される。
Ｄｑ＝Ｗ×（ｍ−１−ｑ）／Ｖｓｉｇ    ・・・（３）
【００３５】
すなわち、駆動回路２２からは、データ信号Ｓ０が最も遅く出力される。この場合のデータ信号Ｓ０の電気伝搬遅延量は、（ｍ−１）Ｗ／Ｖｓｉｇとなる。一方、データ信号Ｓ（ｍ−１）は、最も早く出力される。この場合のデータ信号Ｓ（ｍ−１）の電気伝搬遅延量は、０である。これにより、相互作用領域ＩＲ０〜ＩＲ（ｍ−１）における光信号制御のタイミングを、光の伝搬に同期させることができる。
【００３６】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について、具体的な構成例を示して説明する。図３は、実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の構成を示す構成図である。光信号制御装置３００は、実施の形態１にかかる光信号制御装置１００と実施の形態２にかかる光信号制御装置２００とを組み合わせた構成を有している。光信号制御装置３００は、光信号制御部１３及び駆動回路２３によって構成される。
【００３７】
光信号制御部１３は、ｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）を有する。光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）は、並列に配置される。光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）の上には、それぞれｎ（ｎは、１以上の整数）個の相互作用領域ＩＲが配置される。つまり、光信号制御部１３は、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲを有する。（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲは、それぞれ電気的に分離されている。なお、図３では、簡略化のため、光導波路ごとに相互作用領域ＩＲを２個ずつのみ表示している。よって、光信号制御部１３には、実際には（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲがマトリックス状に配置されている。以下では、光導波路ＷＧｉ（ｉは、０≦ｉ≦ｍ−１の整数）の上に配置される、光入力側から数えてｊ（ｊは、０≦ｊ≦ｎ−１の整数）番目の相互作用領域ＩＲを、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊとする。
【００３８】
また、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲには、電位差を与える、もしくは電流を流すための少なくとも２つの電極（不図示）が形成されている。これらの電極のうち一方は、（ｍ×ｎ）個がそれぞれ電気的に分離されて独立している必要があるが、他方は共通の電極であってもよい。また、これらの電極は、集中定数型電極として形成されている。
【００３９】
なお、光信号制御部１３では、ｎ及びｍの両方が１となることはない。従って、少なくともｎ及びｍのいずれか一方は２以上の整数であるとする。
【００４０】
光信号制御部１３は、キャリア光３が入力される。キャリア光３は、光導波路ＷＧ１〜ＷＧ（ｍ−１）に導入される。光導波路ＷＧ１〜ＷＧ（ｍ−１）に導入されたキャリア光３は、相互作用領域ＩＲにより、振幅及び位相が変調される。変調された光信号は、出力光４として出力される。
【００４１】
駆動回路２３は、（ｍ×ｎ）個の位相制御部ＰＣ及び（ｍ×ｎ）個の終端器Ｒを有する。ここで、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊと接続される位相制御部ＰＣを、位相制御部ＰＣｉ＿ｊとする。位相制御部ＰＣｉ＿ｊと接続される終端器Ｒを、終端器Ｒｉ＿ｊとする。位相制御部ＰＣｉ＿ｊは、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊにデータ信号Ｓｉ＿ｊを出力する。位相制御部ＰＣｉ＿ｊには、外部からデータ信号５及びクロック信号６が供給される。
【００４２】
続いて、光信号制御装置３００の動作について説明する。位相制御部ＰＣｉ＿ｊは、クロック信号６に応じて、データ信号５にある遅延時間を与える。駆動回路２３は、相互作用領域ＩＲの数だけ、すなわち（ｍ×ｎ）通りのタイミング差を有する遅延データ信号を独立して出力できることが好ましい。具体的には、位相制御部ＰＣｉ＿ｊは、クロック信号６に応じて、データ信号５にある遅延時間を与えたデータ信号Ｓｉ＿ｊを出力する。このとき、位相制御部ＰＣｉ＿ｊには、ｐｓオーダーの位相制御精度が要求される。この位相制御精度は、実施の形態１と同様の手法で実現することが可能である。また、独立したデータ信号が相互作用領域ＩＲの数（ｍ×ｎ）より多い場合は、１つの相互作用領域ＩＲに、例えば異なるデータ信号を多重したり、波形をプリエンファシスするような副信号を入力したりすることができる。
【００４３】
従って、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域における作用のタイミングを光の伝搬に同期させるため、駆動回路２３は、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲに対して、（ｍ×ｎ）通りの遅延時間を与えた遅延データ信号を出力する。このとき、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊに供給されるデータ信号Ｓｉ＿ｊの電気伝搬遅延量Ｄは、式（１）及び（３）より、以下の式（３）で表される。
Ｄ＝Ｄｉ＋Ｄｊ＝ｊＬ／Ｖｏｐｔ＋（ｍ−１−ｉ）Ｗ／Ｖｓｉｇ
・・・（４）
【００４４】
つまり、ｉの値が大きくなるにつれて、データ信号Ｓｉ＿ｊの電気伝搬遅延量は小さくなる。一方、ｊの値が大きくなるにつれて、データ信号Ｓｉ＿ｊの電気伝搬遅延量は大きくなる。これにより、データ信号Ｓｉ＿ｊに対して、相互作用領域ＩＲｉ＿ｊの位置に対応した最適な遅延値が与えられる。従って、光信号制御装置３００によれば、各相互作用領域における光信号制御のタイミングを、光の伝搬に同期させることができる。
【００４５】
図４は、光信号制御装置３００におけるデータ信号の遅延時間の一例を示すグラフである。この例では、光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）を、ＩｎＰにより構成している。また、各相互作用領域ＩＲと、隣り合う相互作用領域ＩＲとの電気的な分離部分の長さと、の和の長さを３００μｍとしている。図４は、駆動回路２３から、各相互作用領域ＩＲに同時に信号を出力した場合の、信号到達の遅延を示している。なお、図４では、駆動回路２３と最短で接続されている０番目の光導波路ＷＧ０を導波路間距離０μｍとして基準にとり、導波路間距離０μｍ、２００μｍ及び１０００μｍの場合の遅延時間を示している。横軸は、相互作用領域ＩＲの順番を示している。
【００４６】
図４に示すように、駆動回路２３から離れるに従って、電気配線により遅延データ信号の到達は遅れ、数ｐｓの遅延が生じる。また、光信号制御部１３の光入力側から離れた相互作用領域ＩＲほど、遅延時間が増大することが理解できる。
【００４７】
従って、マトリックス状に配置された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域ＩＲに対しては、合計で（ｍ×ｎ）通りの遅延時間を制御できることが好ましい。光信号制御装置３００によれば、（ｍ×ｎ）の位相制御部ＰＣを有する駆動回路２３を用いることにより、十分に（ｍ×ｎ）通りの遅延時間の制御を実現することができる。これにより、相互作用領域ＩＲのそれぞれにおいて、光の伝搬に同期した光信号制御を行うことが可能である。ただし、導波路間距離が例えば２０μｍ程度と狭いような配置では、この配線長の違いによる電気伝搬遅延量は０．１ｐｓオーダーと十分小さいので、同一の遅延時間で信号を出力しても特性の劣化はまねかない。従って、導波路の配置と必要な特性によっては、遅延時間のパラメータを（ｍ×ｎ）通りより減らすことも可能である。
【００４８】
つまり、本構成によれば、電気および光の伝搬に伴う遅延時間を外部から補償可能とする制御パラメータを導入することができる。すなわち、入力したキャリア光３を、データ信号を用いて外部からプログラマブルに精密制御することが可能となる。よって、本構成によれば、簡易な構成により、素子作製時のばらつきの影響などを排除することができる。
【００４９】
本実施の形態は、光の伝搬による遅延だけでなく、電気信号の伝搬による遅延も補償するように位相調整したデータ信号を、異なるビット間ではなく、同一ビット内でカスケードに与えるという技術的思想に基づくものである。本実施の形態にかかる技術的思想を実現するために、複数の相互作用領域を有する光信号制御部と、ｐｓオーダーの位相制御部を有する駆動回路と、を用いる構成は、前述の特許文献には記載も示唆もない。従って、これらの特許文献の記載に基づいて、当業者が本実施の形態にかかる光信号制御装置に想到することは困難である。
【００５０】
また、この例における電気信号の出力波形について検討する。図５は、光信号制御装置３００における出力波形の一例を示すグラフである。図５は、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓの場合について示している。図５に示すように、１ＵＩ＝１００ｐｓに対して、数ｐｓ〜数十ｐｓの遅延時間が付加される。このような数ｐｓオーダーでの遅延時間の調整は、実際にＣＭＯＳプロセスを用いて試作した、実施の形態１で示した位相インターポレータを含む駆動ＩＣにより実現できている。
【００５１】
さらに、本構成は、多重された異なるビット間の遅延ずれのみならず、同一ビットすなわち単一の変調信号（デジタル２値：０１）にかかる遅延ずれも補償することが可能である。
【００５２】
本実施の形態では、相互作用領域ＩＲが（ｍ×ｎ）個マトリックス状に配置された構成であるが、各行及び列において配置される個数は、それぞれ１＜i＜ｍ、１＜ｊ＜ｎを満たす任意の整数i、ｊであっても構わない。またその配置も、i番目とi＋１番目、及びｊ番目とｊ＋１番目が隣接しているか、または離れているかは、特に限定されない。
【００５３】
実施の形態４
本発明の実施の形態４について、具体的な構成例を示して説明する。図６Ａは、実施の形態４にかかる光信号制御装置４００の配線構成を示す上面図である。光信号制御装置４００は、実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の具体例である。
【００５４】
実施の形態３においては、光信号制御装置３００の製造方法は特に制限されない。そのため、光信号制御装置３００のように並列配置された複数の光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）を有する構成では、相互作用領域ＩＲと駆動回路２３とを接続する配線が、他の光導波路を跨ぐこととなる。この場合、相互作用領域ＩＲ上に設けられた相互作用電極ＩＭ同士がショートしてしまう。これを防ぐために、通常は相互作用領域ＩＲや、相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭを短く形成する。または、相互作用領域ＩＲや相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭをオフセットして配置する。これにより、異なる相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭ同士が接触しないように対策が行われる。しかし、これらの手法は、光導波路の並列数が増すにつれ、相互作用領域ＩＲとして使用することができない部分が増大する。その結果、光と電気と間の相互作用効率が減少してしまう。
【００５５】
本実施の形態にかかる光信号制御装置４００は、相互作用領域を短くすることなく相互作用効率の減少を防止するための構成を有している。以下、光信号制御装置４００について説明する。図６Ａに示すように、光信号制御装置４００は、光信号制御装置３００における光導波路の並列数を４（すなわち、ｍ＝４）、光導波路１本当たりの相互作用領域数を２（すなわち、ｎ＝２）とした構成を有している。光信号制御部１４は、光信号制御装置３００の光信号制御部１３に相当する。駆動回路２４は、光信号制御装置３００の駆動回路２３に相当する。相互作用電極ＩＭは、光信号制御装置３００の相互作用領域ＩＲ上に形成された電極である。
【００５６】
光信号制御部１４では、相互作用電極ＩＭと電極パッドＥＰとを接続する電気配線が、他の相互作用電極ＩＭ上を跨ぐ構成となっている。このため、相互作用電極ＩＭ上の電極同士のショートを防止するための対策が施されている。また、駆動回路２４の電極Ｅ２４と電極パッドＥＰとが、それぞれ電気配線により接続される。なお、相互作用電極ＩＭと上述の電気配線との接続位置は、特に制限されない。従って、相互作用電極ＩＭを集中定数電極として機能させることができるのならば、上述の電気配線を、相互作用電極ＩＭの任意の位置に接続することが可能である。また、図６Ａでは相互作用電極ＩＭと電極パッドＥＰとが直線的な電気配線で接続されているが、あくまで例示であって、電気配線の形状や経路を限定するものではない。よって、経路長に応じた電気伝搬遅延量を調整可能であるならば、直線的な電気配線以外の他の配線経路を有する電気配線を適用できることは言うまでもない。また、駆動回路２４は、実施の形態１〜３と同等であるので詳細は省略し、電極Ｅ２４のみを記載している。
【００５７】
図６Ｂ〜Ｅは、それぞれ図６ＡのＶＩＢ−ＶＩＢ、ＶＩＣ−ＶＩＣ、ＶＩＤ−ＶＩＤ及びＶＩＥ−ＶＩＥ線における配線構成を示す断面図である。光信号制御装置４００では、相互作用電極ＩＭ及び引き出し部の電気配線ＥＷがそれぞれ異なる層に形成されている（多層配線）ことを特徴とする。電極パッドＥＰは、引き出し部の電気配線ＥＷを介して、それぞれ対応する相互作用電極ＩＭとのみ電気的に接続される。
【００５８】
上述の多層配線の製造方法を例示する。まず、例えば半導体基板上に、相互作用領域を含んだ光導波路ＷＧを形成する。その後、光導波路ＷＧの上層に相互作用電極ＩＭを形成する。その後、例えば感光性ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）などの絶縁性の樹脂を塗布する。続いて、露光によって電極パッドＥＰと接続する相互作用電極ＩＭ上の感光性ＰＢＯのみを除去する。その後、電気配線ＥＷを形成することで、図６Ｂに示す断面構造を作製することが可能である。ただし、この製造方法は、あくまで例示であって、多層配線の製造方法を限定するものではない。
【００５９】
本構成によれば、実施の形態１と同様の効果を実現できるのみならず、相互作用領域の長さを減らすことなく光導波路の並列数を増やすことが可能である。また単純で汎用的な構造が実現できることから、各相互作用領域は、例えばある一定の電気的分離領域を挟んで同一の長さで配置が可能である。ただし、光位相変調器領域は、異なる長さであってもよい。
【００６０】
実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５にかかる光信号制御装置５００について、具体的な構成例を示して説明する。図７は、実施の形態５にかかる光信号制御装置５００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置５００は、実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の光信号制御部１３を光信号制御部１５に置換した構成を有する。光信号制御部１５は、光信号制御部１３の光入力側及び光出力側に、それぞれ光合分波器７ａ及び７ｂを追加した構成を有する。これにより、光信号制御部１５には、少なくとも１組のマッハツェンダ型干渉計が構成される。光信号制御装置５００のその他の構成は、光信号制御装置３００と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
続いて、光信号制御装置５００の動作について説明する。光入力側に入力されるキャリア光３は、光合分波器７ａを経て、少なくとも２つに分波される。その後、例えば図７に示すように、それぞれ独立した光導波路ＷＧ０及びＷＧ１を伝搬する。この際、分波されたキャリア光３のそれぞれは、相互作用領域ＩＲを通過することにより、その振幅および位相が変化する。この振幅および位相が変化した光は、それぞれ独立した光導波路ＷＧ０及びＷＧ１から合分波器７ｂに入り、干渉によって光波が重ね合わせられる。その後、重ね合わされた光は、出力光４として出力される。
【００６２】
光信号制御装置５００は、例えば１入力２出力、または２入力２出力の光合分波器７ａ及び７ｂを用いた場合、一般的なマッハツェンダ（以下ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型干渉計の構成を有することとなる。但し、合分波器の態様、配置、数は、本構成に限定されるものではない。例えば、ｒ入力（ｒは整数）、ｓ出力（ｓは整数）の任意の合分波器を適用することも可能である。また、複数の合分波器が並列又は直列に配置されてもよい。
【００６３】
従って、本構成によれば、光の位相を変化させ、かつ干渉させることができる。これにより、実施の形態１と同様に、任意に位相および振幅を変化させることが可能な光信号制御装置又は光スイッチを提供することができる。
【００６４】
実施の形態６
次に、本発明の実施の形態６にかかる光信号制御装置６００について、具体的な構成例を示して説明する。図８は、実施の形態６にかかる光信号制御装置６００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置６００は、実施の形態５にかかる光信号制御装置５００の具体例である。光信号制御装置６００は、光信号制御装置５００の光導波路を２本に限定した構成を有している。光信号制御装置６００は、ＭＺ変調器１６及びＩＣ駆動回路２６を有する。ＭＺ変調器１６は、光信号制御装置５００の光信号制御部１３に相当する。ＩＣ駆動回路２５は、光信号制御装置５００の駆動回路２３に相当する。
【００６５】
ＭＺ変調器１６は、電極分割型のＭＺ変調器である。ＭＺ変調器１６は、２本の半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１、光合分波器７ａ及び７ｂを有する。半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１は、単一モードの半導体光導波路である。光合分波器７ａ及び７ｂは、２入力２出力の光合分波器である。半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１上には、それぞれｎ個の導波路型位相変調領域ＷＧＰＭが形成されている。導波路型位相変調領域ＷＧＰＭは、光信号制御装置５００の相互作用領域ＩＲに相当する。ＭＺ変調器１６は、半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１を１対の遅延経路とするＭＺ干渉計構造を有している。ＭＺ変調器１６の光入力側にはキャリア光３が入力され、光出力側から出力光４が出力される。
【００６６】
半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１は、光を閉じ込めて導波させる構造を有する。この構造は、光を閉じ込めて導波させる構造として一般的な、コア層及びコア層を上下から挟み込むクラッド層を用いることができる。
【００６７】
半導体により形成された導波路型位相変調領域ＷＧＰＭでは、コア層（図示せず）への電場の印加又は電流注入により、コア層を伝搬するキャリア光に対する屈折率を変化させることができる。これにより、信号光（キャリア光）の振幅と位相を変化させることができる。
【００６８】
また、半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１の両端面は劈開によって形成される。また、この劈開端面近傍には、水平テーパ構造スポットサイズ変換器（図示せず）が設けられている。さらに、両劈開端面には、所望の波長に対する低反射膜（図示せず）が形成されている。従って、十分低い結合損失での光の入射及び出射が可能である。
【００６９】
ｎ個（ｎ≧２の整数）の導波路型位相変調領域ＷＧＰＭは、半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１の微小区間を画すように設けられる。なお、図８では、ｎ＝４の場合について示しているが、個数は例示であって、ｎ＝４に限定されるものではない。
【００７０】
１本の半導体光導波路上で互いに隣接する導波路型位相変調領域ＷＧＰＭの間は、電気的に分離されている。例えば、導波路の導電性を有する層をエッチングして物理的な溝を形成するか、水素、ヘリウム又はチタンなどの、導電性を阻止する元素を半導体にイオン注入することにより、隣接する導波路型位相変調領域ＷＧＰＭを電気的に分離することができる。
【００７１】
また、ＭＺ変調器１６は、端子１６１及び１６２を有する。端子１６１及び１６２は、ＭＺ変調器１６とＩＣ駆動回路２６との接続に用いられる。端子１６１は、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭのコア層（不図示）の上部に形成された電極と、電気的に接続される。端子１６２は、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭのコア層（不図示）の下部に形成された電極と、電気的に接続される。端子１６１と導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極とを接続する電気配線は、他の導波路型位相変調領域ＷＧＰＭの上を通過することなく配置されることが好ましい。特に、半導体光導波路ＳＷＧ１上の導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極と接続される電気配線は、半導体光導波路ＳＷＧ０の隣接する導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ間の電気的に分離された領域上を通過することが、高周波特性の観点から好ましい。ただし、実施の形態４に記載の多層配線を用いればこの限りではない。さらに、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極と上述の電気配線との接続位置は、特に制限されない。従って、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極を集中定数電極として機能させることができるのならば、上述の電気配線を、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上に形成された電極の任意の位置に接続することが可能である。
【００７２】
ＩＣ駆動回路２６は、ＣＭＯＳ−ＩＣ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ―  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）や、ＳｉＧｅ−ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）−ＩＣとして構成される。これらのＩＣは、低電圧振幅ではあるが量産性・高均一性・高集積性に優れる。一方、既存のＧａＡｓやＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ベースの駆動回路は、高速動作が可能であるものの、駆動電圧が高く、量産性や集積性に劣る。よって、ＩＣ駆動回路２６をＣＭＯＳ−ＩＣ又はＳｉＧｅ−ＨＢＴ−ＩＣとして構成することにより、既存の駆動回路に比べて、小型化、低コスト化及び低消費電力化を実現することができる。
【００７３】
ＩＣ駆動回路２６は、端子２６１及び２６２を有する。端子１６１と位相制御部ＰＣとは、端子２６１を介して接続される。端子１６２と終端器Ｒのグランド側端子とは、端子２６２を介して接続される。これにより、コア層（不図示）の上部の電極と下部の電極との間に、電圧を印加することができる。
【００７４】
位相制御部ＰＣは、分割されたクロック信号６に同期して、データ信号５をそれぞれ対応する導波路型位相変調領域ＷＧＰＭへ出力する。位相制御部ＰＣは、遅延制御、振幅調整、バイアス調整及び波形整形の機能を有し、これらの機能を外部からの電気信号（図示せず）で制御することができる。これらの機能は、例えば位相インターポレータ回路（ＰＩ回路）とＤ−フリップフロップ回路（ＤＦＦ回路）とを組み合わせることで実現可能である。
【００７５】
また、端子２６１と端子２６２との間には、終端器Ｒが接続される。終端器Ｒは、信号出力の反射による波形歪や帯域劣化を抑制する。なお、終端器Ｒのインピーダンスは、接続される位相制御部ＰＣの出力インピーダンスと整合されている。
【００７６】
本構成によれば、分割されて低容量化された導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上の電極を、集中定数電極として動作させることができる。また、導波路型位相変調領域上の電極のそれぞれに、異なる遅延が与えられた信号を供給することが可能である。これにより、通常の進行波電極では実現不可能であった、自由度の高い電気配線の配置を容易に行うことが可能となる。
【００７７】
実施の形態７
次に、本発明の実施の形態７にかかる光信号制御装置７００について、具体的な構成例を示して説明する。図９は、実施の形態７にかかる光信号制御装置７００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置７００は、実施の形態６にかかる光信号制御装置６００の変形例である。光信号制御装置７００は、ＭＺ変調器１７及びＩＣ駆動回路２７を有する。ＭＺ変調器１７は、光信号制御装置６００のＭＺ変調器１６に対応する。ＩＣ駆動回路２７は、光信号制御装置６００のＩＣ駆動回路２６に対応する。
【００７８】
ＭＺ変調器１７は、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭのコア層の下部に接続される端子１６２が、隣接する半導体光導波路ＳＷＧ０及びＳＷＧ１間で共通化されている。これにより、ＭＺ変調器１７の端子１６２の数は、ＭＺ変調器１６と比べて半減している。
【００７９】
ＩＣ駆動回路２７は、隣接する２つの位相制御部ＰＣに接続された終端器Ｒが、グランド接続を共有している。これにより、ＩＣ駆動回路２７の端子２６２の数は、ＩＣ駆動回路２６と比べて半減している。
【００８０】
なお、ＩＣ駆動回路２６では、ＭＺ変調器１６側でのコア層上部と下部に形成された電極が、高周波回路として一般的な、グラウンド、シグナル、グラウンドの順で構成されたコプレーナー線路を構成している。そのため、光信号制御装置６００では、隣接する２つの位相制御部ＰＣに対して、端子１６１と端子２６２が２つずつ設けられている。
【００８１】
よって、光信号制御装置７００は、光信号制御装置６００と比べて、端子数を削減することができる。これにより、電極パッド（端子）及びワイヤーボンディングを削減することができ、省面積化を図ることができる。なお、具体的には、光信号制御装置７００は、光信号制御装置６００と比べて、電極パッド数を３／４に減らすことができる。
【００８２】
さらに、ＭＺ変調器１７を差動で駆動する場合には、シグナルの線路が隣接している方がより好ましいため、本構成は有利である。
【００８３】
実施の形態８
次に、本発明の実施の形態８にかかる光マトリックススイッチ８００について、具体的な構成例を示して説明する。図１０は、実施の形態８にかかる光マトリックススイッチ８００の構成例を示す構成図である。光マトリックススイッチ８００は、実施の形態５にかかる光信号制御装置５００の変形例である。光マトリックススイッチ８００は、光信号制御装置５００の光信号制御部１５を、光スイッチ部１８に置換した構成を有する。光マトリックススイッチ８００は、光スイッチ部１８及び駆動回路２５を有する。光スイッチ部１８は、光信号制御装置５００の光信号制御部１５に相当する。光マトリックススイッチ８００のその他の構成は、光信号制御装置５００と同様であるので、説明を省略する。
【００８４】
光スイッチ部１８は、光信号制御部１５の相互作用領域ＩＲ及び、光合分波器７ａ、７ｂに代えて、ｌ個（ｌ≧２の整数）のＭＺ変調器１１４が配置された構成を有する。光スイッチ部１８は、ｌ個（ｌ≧２の整数）のＭＺ変調器１１４が、互いに光導波路ＷＧ及び光導波路ＷＧの交差部分を介して、光学的に接続されている。ＭＺ変調器１１４は、一般的な構造であっても、実施の形態６、７に記載されたＭＺ変調器１６、１７であってもよく、特に制限されない。駆動回路２５は、それぞれのＭＺ変調器内部の相互作用領域と接続され、入力されたキャリア光３の位相又は振幅を変化させ、合波することで、それぞれの経路における光の振幅をオン／オフする。これにより、それぞれのＭＺ変調器１１４は、１つの光スイッチとして機能する。
【００８５】
つまり、光スイッチ部１８では、ＭＺ変調器からなる光スイッチが直列及び並列に組み合わされている。その結果、光スイッチ部１８は、光マトリックススイッチとして機能する。例えば、光スイッチ部１８は、１２８個のＭＺ変調器を接続することで、８×８（８入力、８出力）の光マトリックススイッチを構成することができる。
【００８６】
既存の光マトリックススイッチは、入力されたキャリア光の位相を薄膜ヒーターで変化させることにより、オン／オフ動作を行っていた。しかし、この方法では熱を用いるため、高速な動作は不可能である。また、配線が複雑となり、高速な信号を入力したとしても、その電気信号及び光が相互作用領域に到達する時間差は、位置に依存してばらばらの値となる。さらに、光マトリックススイッチ８００のような大規模な光信号制御装置の場合には、既存の配線長による遅延時間の制御や、個々に遅延回路を設けて制御をする方法も、実質的に不可能である。
【００８７】
ところが、本構成によれば、直列及び並列に組み合わされたＭＺ変調器を駆動することにより、大規模かつ高速動作が可能な光マトリックススイッチを容易に実現することが可能である。
【００８８】
実施の形態９
本発明の実施の形態９について、具体的な構成例を示して説明する。図１１Ａは、実施の形態９にかかる光信号制御装置９００の配線構成を示す上面図である。光信号制御装置９００は、実施の形態３にかかる光信号制御装置３００の具体例である。
【００８９】
実施の形態３においては、光信号制御装置３００の製造方法は特に制限されない。そのため、光信号制御装置３００のように並列配置された複数の光導波路ＷＧ０〜ＷＧ（ｍ−１）を有する構成では、相互作用領域ＩＲと駆動回路２３とを接続する配線が、他の光導波路を跨ぐこととなる。この場合、相互作用領域ＩＲ上に設けられた相互作用電極ＩＭ同士がショートしてしまう。これを防ぐために、通常は相互作用領域ＩＲや、相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭを短く形成する。または、相互作用領域ＩＲや相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭをオフセットして配置する。これにより、異なる相互作用領域ＩＲ上の相互作用電極ＩＭ同士が接触しないように対策が行われる。しかし、これらの手法は、光導波路の並列数が増すにつれ、相互作用領域ＩＲとして使用することができない部分が増大する。その結果、光と電気と間の相互作用効率が減少してしまう。
【００９０】
本実施の形態にかかる光信号制御装置９００は、相互作用領域を短くすることなく相互作用効率の減少を防止するための構成を有している。以下、光信号制御装置９００について説明する。図１１Ａに示すように、光信号制御装置９００は、光信号制御装置３００における光導波路の並列数を４（すなわち、ｍ＝４）、光導波路１本当たりの相互作用領域数を２（すなわち、ｎ＝２）とした構成を有している。光信号制御部１９は、光信号制御装置３００の光信号制御部１３に相当する。駆動回路２９は、光信号制御装置３００の駆動回路２３に相当する。相互作用電極ＩＭは、光信号制御装置３００の相互作用領域ＩＲ上に形成された電極である。
【００９１】
光信号制御部１９では、相互作用電極ＩＭと電極パッドＥＰとを接続する電気配線が、他の相互作用電極ＩＭ上を跨ぐ構成となっている。このため、相互作用電極ＩＭ上の電極同士のショートを防止するための対策が施されている。また、駆動回路２９の電極Ｅ２９と電極パッドＥＰとが、それぞれ電気配線により接続される。なお、相互作用電極ＩＭと上述の電気配線との接続位置は、特に制限されない。従って、相互作用電極ＩＭを集中定数電極として機能させることができるのならば、上述の電気配線を、相互作用電極ＩＭの任意の位置に接続することが可能である。また、図１１Ａでは相互作用電極ＩＭと電極パッドＥＰとが直線的な電気配線で接続されているが、あくまで例示であって、電気配線の形状や経路を限定するものではない。よって、経路長に応じた電気伝搬遅延量を調整可能であるならば、直線的な電気配線以外の他の配線経路を有する電気配線を適用できることは言うまでもない。また、駆動回路２９は、実施の形態１〜３と同等であるので詳細は省略し、電極Ｅ２９のみを記載している。
【００９２】
図１１Ｂ〜Ｅは、それぞれ図１１ＡのＸＩＢ−ＸＩＢ、ＸＩＣ−ＸＩＣ、ＸＩＤ−ＸＩＤ及びＸＩＥ−ＸＩＥ線における配線構成を示す断面図である。光信号制御装置９００では、相互作用電極ＩＭ及び引き出し部の電気配線ＥＷがそれぞれ異なる層に形成されている（多層配線）ことを特徴とする。電極パッドＥＰは、引き出し部の電気配線ＥＷを介して、それぞれ対応する相互作用電極ＩＭとのみ電気的に接続される。
【００９３】
上述の多層配線の製造方法を例示する。まず、例えば半導体基板上に、相互作用領域を含んだ光導波路ＷＧを形成する。その後、光導波路ＷＧの上層に相互作用電極ＩＭを形成する。その後、例えば感光性ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）などの絶縁性の樹脂を塗布する。続いて、露光によって電極パッドＥＰと接続する相互作用電極ＩＭ上の感光性ＰＢＯのみを除去する。その後、電気配線ＥＷを形成することで、図１１Ｂに示す断面構造を作製することが可能である。ただし、この製造方法は、あくまで例示であって、多層配線の製造方法を限定するものではない。
【００９４】
本構成によれば、実施の形態１と同様の効果を実現できるのみならず、相互作用領域の長さを減らすことなく光導波路の並列数を増やすことが可能である。また単純で汎用的な構造が実現できることから、各相互作用領域は、例えばある一定の電気的分離領域を挟んで同一の長さで配置が可能である。ただし、光位相変調器領域は、異なる長さであってもよい。
【００９５】
実施の形態１０
次に、本発明の実施の形態１０にかかる光信号制御装置１０００について、具体的な構成例を示して説明する。図１２は、実施の形態１０にかかる光信号制御装置１０００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置１０００は、実施の形態６にかかる光信号制御装置６００のＭＺ変調器１６をＭＺ変調器１１０に置換した構成を有する。ＭＺ変調器１１０は、ＭＺ変調器１６の端子１６２を端子１００１に置換した構成を有する。
【００９６】
端子１００１は、ＭＺ変調器１１０とＩＣ駆動回路２６との接続に用いられる。端子１００１は、ＭＺ変調器１１０の上面に形成された電極と、電気的に接続される。端子１００１と終端器Ｒのグランド側端子とは、端子２６２を介して接続される。これにより、端子１６１と端子１００１との間に、電圧を印加することができる。光信号制御装置１０００のその他の構成は、光信号制御装置６００と同様であるので、説明を省略する。ただし、終端器Ｒの配置は、あくまで例示であって、配置を限定するものではないが、高周波特性の観点から、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭの近くに配置されることが好ましい。
【００９７】
本構成によれば、分割されて低容量化された導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ上の電極を、集中定数電極として動作させることができる。また、導波路型位相変調領域上の電極のそれぞれに、異なる遅延が与えられた信号を供給することが可能である。これにより、光信号制御装置６００と同様に、通常の進行波電極では実現不可能であった、自由度の高い電気配線の配置を容易に行うことが可能となる。
【００９８】
実施の形態１１
次に、本発明の実施の形態１１にかかる光信号制御装置１１００について、具体的な構成例を示して説明する。図１３は、実施の形態１１にかかる光信号制御装置１１００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置１１００は、実施の形態７にかかる光信号制御装置７００のＭＺ変調器１７をＭＺ変調器１１１に置換した構成を有する。ＭＺ変調器１１１は、ＭＺ変調器１７の端子１６２を端子１１０１に置換した構成を有する。
【００９９】
端子１１０１は、ＭＺ変調器１１１とＩＣ駆動回路２７との接続に用いられる。端子１１０１は、ＭＺ変調器１１１の上面に形成された電極と、電気的に接続される。端子１１０１と終端器Ｒのグランド側端子とは、端子２６２を介して接続される。これにより、端子１６１と端子１１０１との間に、電圧を印加することができる。光信号制御装置１１００のその他の構成は、光信号制御装置７００と同様であるので、説明を省略する。ただし、終端器Ｒの配置は、あくまで例示であって、配置を限定するものではないが、高周波特性の観点から、導波路型位相変調領域ＷＧＰＭの近くに配置されることが好ましい。
【０１００】
光信号制御装置１１００は、光信号制御装置６００及び１０００と比べて、端子数を削減することができる。これにより、電極パッド（端子）及びワイヤーボンディングを削減することができ、省面積化を図ることができる。なお、具体的には、光信号制御装置７００は、光信号制御装置６００及び１０００と比べて、電極パッド数を３／４に減らすことができる。
【０１０１】
実施の形態１２
次に本発明の実施の形態１２にかかる光信号制御装置１２００について、具体的な構成例を示して説明する。図１４は、実施の形態１２にかかる光信号制御装置１２００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置１２００は、実施の形態７にかかる光信号制御装置７００の変形例である。光信号制御装置１２００は、ＭＺ変調器１７及びＩＣ駆動回路２１２を有する。ＩＣ駆動回路２１２は、光信号制御装置７００のＩＣ駆動回路２７に対応する。ＩＣ駆動回路２１２は、信号生成部１２１０、位相制御部ＰＣ及び差動ドライバアンプＤＡＭＰを有する。
【０１０２】
信号生成部１２１０は、外部から入力された少なくとも１ｂiｔのデータ信号５から、相互作用領域ＩＲを駆動するデータ信号Ｓを生成する。位相制御部ＰＣのそれぞれは、外部から入力されたクロック信号６を基準として信号生成部１２１０で生成したデータ信号の位相を制御して出力する。位相制御部ＰＣに一方の入力端子にはデータ信号が正相で入力し、他方の入力端子にはデータ信号が逆相で入力する。差動ドライバアンプＤＡＭＰは、位相制御部ＰＣのそれぞれから出力された一対の差動信号を構成するデータ信号の電圧振幅及びオフセット電圧を調整して出力する。差動ドライバアンプＤＡＭＰが出力する一対の差動信号のそれぞれは、端子１２０１及び１２０２を介して、ＭＺ変調器１７の異なるアームの導波路型位相変調領域ＷＧＰＭに接続される。なお、高周波特性の観点から、ＭＺ変調器１７の端子１６２は、端子１２０３を介してグランドと接続されていることが望ましい。
【０１０３】
本実施の形態においては、１対の差動出力間の位相は１つの位相制御部ＰＣで決まるため、独立に調整することはできない。しかし、ＭＺ変調器１７の両アームの導波路型位相変調領域ＷＧＰＭは、互いに対向して配置することで、光の伝搬による遅延は影響しない。また１対の半導体光導波路ＳＷＧは互いに近い距離に配置することができるので、配線長の差による駆動電気信号の伝搬による遅延の影響も十分小さい。したがって、差動出力間の位相は調整せず、縦列に配置された導波路型位相変調領域ＷＧＰＭ間の位相を調整して光伝搬遅延に合わせることで、特性が得られる。
【０１０４】
本実施の形態は、差動回路を用いることで、同相ノイズの影響を無くすことができるため、高周波領域での信号品質向上に有利である。また、ＭＺ変調器の両アームを差動信号で駆動する、いわゆるプッシュプル動作させる場合に、そのまま適用できるため有利な構成である。
【０１０５】
実施の形態１３
次に本発明の実施の形態１３にかかる光信号制御装置１３００について、具体的な構成例を示して説明する。図１５は、実施の形態１３にかかる光信号制御装置１３００の構成例を示す構成図である。光信号制御装置１３００は、実施の形態１２にかかる光信号制御装置１２００の変形例である。光信号制御装置１３００は、光信号制御装置１２００のＭＺ変調器１７をＭＺ変調器１１３に置換した構成を有する。ＭＺ変調器１１３は、ＭＺ変調器１７の端子１６２を端子１３０１に置換した構成を有する。
【０１０６】
端子１３０１は、ＭＺ変調器１１３とＩＣ駆動回路２１２との接続に用いられる。端子１３０１は、ＭＺ変調器１１３の上面に形成された電極と、電気的に接続される。光信号制御装置１３００のその他の構成は、光信号制御装置１２００と同様であるので、説明を省略する。
【０１０７】
本構成によれば、光信号制御装置１２００と同様の効果を奏する光信号制御装置を実現することができる。
【０１０８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態６及び７にかかる半導体光導波路は、半導体以外で構成することが可能である。例えば、光導波路を、ＬｉＮｂＯ３（以下ＬＮ）又はポリマー等の電気光学効果を有する他の材料で形成することも可能である。
【０１０９】
また、上述の実施の形態１〜５に係る光信号制御装置、実施の形態６及び７に係る光信号制御装置は、例えば光スイッチ、受光器、半導体発光デバイス、ＬＮ光デバイス、有機光デバイスなどの、他の光デバイスにも適用可能である。
【０１１０】
実施の形態７及び８の端子１６１、１６２、２６１及び２６２は、上記に限られない。例えば、端子１６１と端子２６２とを接続し、端子１６２と端子２６１とを接続する構成とすることも可能である。
【０１１１】
また、上述の実施の形態１〜７に係る光信号制御装置及び実施の形態８に係る光マトリックススイッチは、駆動回路又はＩＣ駆動回路（以下、駆動部）と、光信号制御部、ＭＺ変調器又は光スイッチ部（以下、制御部）とが、同一平面上に配置されて信号が伝達されているが、実用上はこれに限られない。例えば、駆動部及び制御部の一方をもう一方の上にフリップチップ実装したり、インターポーザ基板などを用いて実装したりすることで、立体的に配置することも可能である。
【０１１２】
また、実施の形態１にかかる光信号制御装置１００の駆動回路２１の構成は上述の例に限られない。図１では駆動回路２１の構成要素として、位相制御部ＰＣ及び終端器Ｒのみ記載しているが、当業者にとって周知な要素の記載を省いたためである。ここで、駆動回路２１の構成について、より詳細に説明する。図１６は、駆動回路２１の構成を示すブロック図である。駆動回路２１は、信号生成部２１０１、ｎ個の位相制御部ＰＣ及びｎ個のドライバアンプＡＭＰを有する。
【０１１３】
信号生成部２１０１は、外部から入力された少なくとも１ｂiｔのデータ信号５から、相互作用領域ＩＲを駆動するデータ信号Ｓを生成する。ｎ個の位相制御部ＰＣのそれぞれは、外部から入力されたクロック信号６を基準として前記信号生成部２１０１で生成したデータ信号の位相を制御して出力する。ｎ個のドライバアンプＡＭＰは、ｎ個の位相制御部ＰＣのそれぞれから出力されたデータ信号の電圧振幅及びオフセット電圧を調整して、データ信号Ｓ０〜Ｓ（ｎ−１）として出力する。
【０１１４】
なお、図１に記載の終端器Ｒの配置は例示であって、相互作用領域ＩＲの近くに配置されることが望ましい。すなわち、終端器Ｒは駆動回路２１の必須の構成要素ではない。従って、図１６には終端器Ｒは表示していない。しかし、上述の実施の形態にかかる光信号制御装置を動作させるためには必須の構成要素であることから、駆動回路２１の内部、または光信号制御部１１の内部、または駆動回路２１及び光信号制御部１１の外部に別途付加されていて、素子のサイズや実装状態を考慮して最適な位置に配置すればよい。
【０１１５】
また、実施の形態２〜１１についても、駆動回路及びＩＣ駆動回路を、図１６に示す駆動回路と同様に、信号生成部、位相制御部ＰＣ及びドライバアンプＡＭＰを用いて構成することが可能である。
【０１１６】
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【０１１７】
（付記１）入力されるキャリア光の振幅及び位相を変化させた出力光を出力する光信号制御部と、前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を光信号制御部へ供給する駆動回路と、を備え、前記光信号制御部は、光入力と光出力との間に並列配置され、前記キャリア光を伝搬させるｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路と、前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成され、前記ｍ本の光導波路のそれぞれを伝搬する前記キャリア光の振幅及び位相を前記データ信号に応じて変化させる（ｍ×ｎ）個の相互作用領域と、を備え、前記駆動回路は、外部から前記データ信号を受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御して前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに出力する（ｍ×ｎ）個の位相制御部を備え、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域に当該光信号制御部内を伝搬する前記キャリア光が到達するタイミングと、前記データ信号が当該相互作用領域に到達するタイミングと、が同期するように前記データ信号を出力し、ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、光信号制御装置。
【０１１８】
（付記２）前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部は、前記データ信号を、それぞれ異なるタイミングで出力することを特徴とする、付記１に記載の光信号制御装置。
【０１１９】
（付記３）前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が前記光信号制御部の光入力側から遠いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、付記１又は２に記載の光信号制御装置。
【０１２０】
（付記４）前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が当該駆動回路に近いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、付記１乃至３のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【０１２１】
（付記５）前記光信号制御部は、前記ｍ本の光導波路のうち、いずれか２本の光導波路の光入力側に設けられた第１の光合分波器と、前記２本の光導波路の光出力側に設けられた第２の光合分波器と、を更に備え、前記２本の光導波路、前記第１及び第２の合分波器は、１組のマッハツェンダ型干渉計を構成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【０１２２】
（付記６）前記光信号制御部は、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のうちの第１の相互作用領域のコア層の上部に形成された第１の電極と、前記第１の相互作用領域の前記コア層の下部に形成された第２の電極と、前記第１の電極と接続される第１の端子と、前記第２の電極と接続される第２の端子と、を更に備え、前記第１の端子及び前記第２の端子のいずれか一方に前記データ信号が供給され、他方がグランドと接続されることを特徴とする、付記１乃至５のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【０１２３】
（付記７）  前記第１の電極と前記第１の端子とは電気配線により接続され、前記第１の相互作用領域、前記第１の電極及び前記電気配線のそれぞれは、異なる層又は隣接する第一の電極間の電気的に分離された領域上に形成されることにより、前記電気配線と前記第１の相互作用領域以外の相互作用領域とが電気的に分離されていることを特徴とする、付記６に記載の光信号制御装置。
【０１２４】
（付記８）前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに形成された前記第１の電極及び前記第２の電極は、集中定数型電極であることを特徴とする、付記６又は７に記載の光信号制御装置。
【０１２５】
（付記９）前記駆動回路は、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のうちの第１の位相制御部と、前記第１の端子と、に接続される第３の端子と、前記第１の位相制御部と前記第２の端子とに設続される第４の端子と、一端が前記第１の位相制御部と接続され、他端が前記第４の端子及びグランドと接続される第１の終端器と、を更に備えることを特徴とする、付記６乃至８のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【０１２６】
（付記１０）前記駆動回路は、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のうちの第１の位相制御部と、前記第２の端子と、に接続される第３の端子と、前記第１の位相制御部と前記第１の端子とに設続される第４の端子と、一端が前記第１の位相制御部と接続され、他端が前記第４の端子及びグランドと接続される第１の終端器と、を更に備えることを特徴とする、付記６乃至８のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【０１２７】
（付記１１）前記第１の相互作用領域とは異なる第２の相互作用領域のコア層の上部に形成された第３の電極と、前記第２の相互作用領域の前記コア層の下部に形成され、前記第２の端子と接続される第４の電極と、前記第３の電極と接続される第５の端子と、を備え、前記駆動回路は、前記第１の位相制御部とは異なる第２の位相制御部と、前記第５の端子と、に接続される第６の端子と、一端が前記第４の端子と接続され、他端が前記第６の端子と接続される第２の終端器と、を更に備えることを特徴とする、付記９又は１０に記載の光信号制御装置。
【０１２８】
（付記１２）前記第３の電極及び前記第４の電極は、前記第１の電極及び前記第２の電極と同じ集中定数型電極であることを特徴とする、付記１１に記載の光信号制御装置。
【０１２９】
（付記１３）前記光信号制御部は、ｌ（ｌは、２以上の整数）個の光合分波器を備え、前記ｌ個の光合分波器のそれぞれは、前記ｍ本の光導波路のうちのいずれか２本の光導波路に形成された前記相互作用領域の間に設けられることを特徴とする、付記１乃至１２のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【０１３０】
（付記１４）ｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路にキャリア光を入力し、前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を、（ｍ×ｎ）個の位相制御部により受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御し、前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに前記キャリア光が到達するタイミングに合わせて位相が制御された前記データ信号が当該相互作用領域に到達するように、前記位相が制御された前記データ信号を、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部から前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域へ出力し、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域により振幅及び位相が変化したキャリア光を、出力光として出力し、ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、光信号制御方法。
【０１３１】
（付記１５）入力されるキャリア光の振幅及び位相を変化させて出力光を出力する光スイッチ部と、前記光信号制御部の動作を制御するデータ信号を供給する駆動回路と、を備え、前記光スイッチ部は、光入力と光出力との間に並列配置され、前記キャリア光を伝搬させるｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路と、前記ｍ本の光導波路のそれぞれの上にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成された、（ｍ×ｎ）個の相互作用領域と、ｌ（ｌは、２以上の整数）個の光合分波器と、を備え、前記駆動回路は、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域の作用を制御するデータ信号を受け取り、受け取った前記データ信号を、前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに出力する（ｍ×ｎ）個の位相制御部を備え、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御部のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域に前記キャリア光が伝搬するタイミングと、前記データ信号が当該相互作用領域に到達するタイミングと、が同期するように前記データ信号を出力し、ｍ及びｎのいずれか一方が２以上であり、前記ｌ個の光合分波器のそれぞれは、前記ｍ本の光導波路のうちのいずれか２本の光導波路に形成された前記相互作用領域の間に設けられることを特徴とする、光マトリックススイッチ。
【０１３２】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０１３３】
この出願は、２０１０年１２月６日に出願された日本出願特願２０１０−２７１７５７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、例えば、デジタル制御光回路、デジタル制御光回路を用いた光変調器、光スイッチ、受光器などに適用することが可能である。また、このデジタル制御光回路は、例えば、半導体発光デバイス、ＬＮ光デバイス、有機光デバイスなどに適用可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
３  キャリア光
４  出力光
５  データ信号
６  クロック信号
７ａ、７ｂ、８  光合分波器
１１〜１５、１９  光信号制御部
１６、１７、１１０、１１１、１１３、１１４  ＭＺ変調器
１８  光スイッチ部
２１〜２５、２９  駆動回路
２６、２７、２１２  ＩＣ駆動回路
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００  光信号制御装置
８００  光マトリックススイッチ
１６１、１６２、２６１、２６２、１００１、１１０１、１２０１〜１２０３、１３０１  端子
１２１０、２１０１  信号生成部
ＡＭＰ  ドライバアンプ
ＤＡＭＰ  差動ドライバアンプ
Ｅ２４、Ｅ２９  電極
ＥＰ  電極パッド
ＥＷ  電気配線
ＩＭ  相互作用電極
ＩＲ  相互作用領域
ＰＣ  位相制御部
ＷＧＰＭ  導波路型位相変調領域
Ｒ  終端器
Ｓ  データ信号
ＳＷＧ０、６２  半導体光導波路
ＷＧ  光導波路
【図１】
2012077337.tif 000003
【図２】
2012077337.tif 000004
【図３】
2012077337.tif 000005
【図４】
2012077337.tif 000006
【図５】
2012077337.tif 000007
【図６Ａ】
2012077337.tif 000008
【図６Ｂ】
2012077337.tif 000009
【図６Ｃ】
2012077337.tif 000010
【図６Ｄ】
2012077337.tif 000011
【図６Ｅ】
2012077337.tif 000012
【図７】
2012077337.tif 000013
【図８】
2012077337.tif 000014
【図９】
2012077337.tif 000015
【図１０】
2012077337.tif 000016
【図１１Ａ】
2012077337.tif 000017
【図１１Ｂ】
2012077337.tif 000018
【図１１Ｃ】
2012077337.tif 000019
【図１１Ｄ】
2012077337.tif 000020
【図１１Ｅ】
2012077337.tif 000021
【図１２】
2012077337.tif 000022
【図１３】
2012077337.tif 000023
【図１４】
2012077337.tif 000024
【図１５】
2012077337.tif 000025
【図１６】
2012077337.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月4日(2012.4.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるキャリア光の振幅及び位相を変化させた出力光を出力する光信号制御部と、
前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を光信号制御部へ供給する駆動回路と、を備え、
前記光信号制御手段は、
光入力と光出力との間に並列配置され、前記キャリア光を伝搬させるｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路と、
前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成され、前記ｍ本の光導波路のそれぞれを伝搬する前記キャリア光の振幅及び位相を前記データ信号に応じて変化させる（ｍ×ｎ）個の相互作用領域と、を備え、
前記駆動回路は、
外部から前記データ信号を受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御して前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに出力する（ｍ×ｎ）個の位相制御手段を備え、
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域に当該光信号制御手段内を伝搬する前記キャリア光が到達するタイミングと、前記データ信号が当該相互作用領域に到達するタイミングと、が同期するように前記データ信号を出力し、
ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、
光信号制御装置。
【請求項２】
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段は、前記データ信号を、それぞれ異なるタイミングで出力することを特徴とする、
請求項１に記載の光信号制御装置。
【請求項３】
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が前記光信号制御手段の光入力側から遠いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の光信号制御装置。
【請求項４】
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のそれぞれは、前記データ信号を出力する前記相互作用領域が当該駆動回路に近いほど、遅いタイミングで前記データ信号を出力することを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【請求項５】
前記光信号制御手段は、
前記ｍ本の光導波路のうち、いずれか２本の光導波路の光入力側に設けられた第１の光合分波器と、
前記２本の光導波路の光出力側に設けられた第２の光合分波器と、を更に備え、
前記２本の光導波路、前記第１及び第２の合分波器は、１組のマッハツェンダ型干渉計を構成することを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【請求項６】
前記光信号制御手段は、
前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のうちの第１の相互作用領域のコア層の上部に形成された第１の電極と、
前記第１の相互作用領域の前記コア層の下部に形成された第２の電極と、
前記第１の電極と接続される第１の端子と、
前記第２の電極と接続される第２の端子と、を更に備え、
前記第１の端子及び前記第２の端子のいずれか一方に前記データ信号が供給され、他方がグランドと接続されることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【請求項７】
前記第１の電極と前記第１の端子とは電気配線により接続され、
前記第１の相互作用領域、前記第１の電極及び前記電気配線のそれぞれは、異なる層又は隣接する第一の電極間の電気的に分離された領域上に形成されることにより、前記電気配線と前記第１の相互作用領域以外の相互作用領域とが電気的に分離されていることを特徴とする、
請求項６に記載の光信号制御装置。
【請求項８】
前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに形成された前記第１の電極及び前記第２の電極は、集中定数型電極であることを特徴とする、
請求項６又は７に記載の光信号制御装置。
【請求項９】
前記駆動回路は、
前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段のうちの第１の位相制御手段と、前記第１の端子と、に接続される第３の端子と、
前記第１の位相制御手段と前記第２の端子とを結ぶ経路において、前記第２の端子と接続された第４の端子と、
一端が前記第１の位相制御手段と接続され、他端が前記第４の端子及びグランドと接続される第１の終端器と、を更に備えることを特徴とする、
請求項６乃至８のいずれか一項に記載の光信号制御装置。
【請求項１０】
ｍ（ｍは、１以上の整数）本の光導波路にキャリア光を入力し、
前記キャリア光の振幅及び位相の変化を制御するデータ信号を、（ｍ×ｎ）個の位相制御手段により受け取り、受け取った前記データ信号の位相を制御し、
前記ｍ本の光導波路にｎ個（ｎは、１以上の整数）ずつ形成された（ｍ×ｎ）個の相互作用領域のそれぞれに前記キャリア光が到達するタイミングに合わせて位相が制御された前記データ信号が当該相互作用領域に到達するように、前記位相が制御された前記データ信号を、前記（ｍ×ｎ）個の位相制御手段から前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域へ出力し、
前記（ｍ×ｎ）個の相互作用領域により振幅及び位相が変化したキャリア光を、出力光として出力し、
ｍ及びｎのいずれか一方は２以上である、
光信号制御方法。
【国際調査報告】
2012077337.tif 000027
2012077337.tif 000028
2012077337.tif 000029
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