(57)【要約】【課題】マイクロ波帯などの超高周波域で高い変調効率を実現することができる光変調装置を提供する。【解決手段】変調用電極５，６は、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調用電極５，６に印加される変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における変調用電極５，６の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆ（但し、ｆ＝０．５ｆ0〜１．７ｆ0）となるように配置される。共振回路８Ａ，８Ｂは、変調用電極５による印加電界の方向と、変調用電極６による印加電界の方向とが反対方向になるように、変調用電極５，６に逆相の変調信号を印加する。【選択図】図１
2010211012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する材料からなる基板と、
前記基板に形成された入力光導波路、前記入力光導波路から分岐した２本の位相シフト光導波路、および前記２本の位相シフト光導波路が合流した出力光導波路を有する光導波路と、
前記基板上に前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して配置された、前記位相シフト光導波路に電界を印加するための複数の変調用電極と、
互いに隣接する前記変調用電極に逆相の変調信号を印加する変調信号印加手段と
を備え、
前記複数の変調用電極は、前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の変調用電極の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆ（但し、ｆ＝０．５ｆ0〜１．７ｆ0）となるように配置され、
かつ前記複数の変調用電極は、前記変調信号印加手段により互いに隣接する前記変調用電極に逆相の前記変調信号が印加されたときに、当該変調用電極に隣接する前記変調用電極により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向とは反対方向の電界を印加するように形成されていることを特徴とする光変調装置。
【請求項２】
電気光学効果を有する材料からなる基板と、
前記基板に形成された入力光導波路、前記入力光導波路から分岐した２本の位相シフト光導波路、および前記２本の位相シフト光導波路が合流した出力光導波路を有する光導波路と、
前記基板上に前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して配置された、前記位相シフト光導波路に電界を印加するための複数の変調用電極と、
前記各変調用電極に同相の前記変調信号を印加する変調信号印加手段と
を備え、
前記複数の変調用電極は、前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の変調用電極の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置され、
かつ前記複数の変調用電極は、前記変調信号印加手段により前記各変調用電極に同相の前記変調信号が印加されたときに、当該変調用電極に隣接する前記変調用電極により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向とは反対方向の電界を印加するように形成されていることを特徴とする光変調装置。
【請求項３】
前記変調用電極は、前記位相シフト光導波路の延伸方向において分割され、かつ互いに容量結合された複数の分割電極からなることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調装置。
【請求項４】
前記複数の変調用電極は、当該変調用電極に隣接する前記変調用電極と接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載の光変調装置。
【請求項５】
前記変調信号印加手段は、前記変調信号の周波数に共振する共振回路を介して前記複数の変調用電極に前記変調信号を印加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光のスイッチングや光変調を行う光変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放送の再送信やネットワークの柔軟性を高める目的で、無線信号をそのまま光伝送する用途が広がっている。この場合、電源設備の不要化や、雷害、ノイズ対策などの理由で、無線電波の受信点から無給電で信号を受信伝送することが望まれることがある。このためには、受信電波のエネルギーだけで光変調を行うために、高速、高効率の光変調器が要求される。
【０００３】
従来、マイクロ波帯などの超高周波域での高効率の光変調器は、導波路型光変調器で実現されている。このような導波路型光変調器としては、（１）通常の光通信システムで用いられている進行波型光変調器、（２）外付けの共振回路と組み合わせた分割型電極による光変調器（例えば、非特許文献１参照）、（３）共振型電極による光変調器（例えば、特許文献１参照）、などが知られている。
【０００４】
上記（１）の進行波型光変調器は、変調波と光波との速度整合を取ることにより広帯域特性を有し、電極長を大きくして低電圧動作可能な光変調器が実現され、光通信用として実用化されている。しかし、上述したような無給電で光変調する用途には十分でなく、また、電極間容量が大きいため、外付けの共振回路を付加することができない。
【０００５】
上記（２）の光変調器方式では、光の通過時間の制限により電極長は短いが、分割電極構造により電極間容量を小さくして共振回路の付加を可能とすることにより、印加電圧を大きくして高効率化している。また、上記（３）の共振電極型では、電極を変調波に対して共振器構造とすることにより、光導波路に印加される電圧を増大させ高効率化している。（２），（３）の方式とも帯域は狭いが、無線電波信号の伝送では狭帯域でも使用できる。
【０００６】
しかし、（２），（３）の方式でも、マイクロ波帯のように数ＧＨｚ以上の高周波域では、光波の通過時間による制限のため、有効な電極長がさらに小さくなり、変調効率が低下していた。
【０００７】
そこで、光導波路中の変調された光波の速度に整合させて複数の共振電極を周期的に配置する方法が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。この方法では、共振電極の数だけ変調効率を増大させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５９２２４５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌Ｃ，Vol.J89-C，No.11，pp.925-932
【非特許文献２】電子情報通信学会  信学技報OPE2004-222
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、共振電極の共振周波数を受信電波の周波数に合わせることは、複雑な構造や材料構成、製造工程での調整の難しさ等を考慮すると、実用上十分とは言えない。周波数は、外部共振回路などで調整できることが望ましい。また、変調効率のさらなる向上が望まれる。
【００１１】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、マイクロ波帯などの超高周波域で高い変調効率を実現することができる光変調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様によれば、電気光学効果を有する材料からなる基板と、前記基板に形成された入力光導波路、前記入力光導波路から分岐した２本の位相シフト光導波路、および前記２本の位相シフト光導波路が合流した出力光導波路を有する光導波路と、前記基板上に前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して配置された、前記位相シフト光導波路に電界を印加するための複数の変調用電極と、互いに隣接する前記変調用電極に逆相の変調信号を印加する変調信号印加手段とを備え、前記複数の変調用電極は、前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ0、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の変調用電極の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆ（但し、ｆ＝０．５ｆ0〜１．７ｆ0）となるように配置され、かつ前記複数の変調用電極は、前記変調信号印加手段により互いに隣接する前記変調用電極に逆相の前記変調信号が印加されたときに、当該変調用電極に隣接する前記変調用電極により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向とは反対方向の電界を印加するように形成されていることを特徴とする光変調装置が提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、電気光学効果を有する材料からなる基板と、前記基板に形成された入力光導波路、前記入力光導波路から分岐した２本の位相シフト光導波路、および前記２本の位相シフト光導波路が合流した出力光導波路を有する光導波路と、前記基板上に前記位相シフト光導波路の延伸方向に互いに離間して配置された、前記位相シフト光導波路に電界を印加するための複数の変調用電極と、前記各変調用電極に同相の前記変調信号を印加する変調信号印加手段とを備え、前記複数の変調用電極は、前記位相シフト光導波路の等価屈折率をｎ、前記変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、前記位相シフト光導波路の延伸方向における前記複数の変調用電極の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置され、かつ前記複数の変調用電極は、前記変調信号印加手段により前記各変調用電極に同相の前記変調信号が印加されたときに、当該変調用電極に隣接する前記変調用電極により前記各位相シフト光導波路に印加される電界の方向とは反対方向の電界を印加するように形成されていることを特徴とする光変調装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光変調装置によれば、マイクロ波帯などの超高周波域で高い変調効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係る光変調装置を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図２】図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】図１（ａ）に示す光変調装置の電気的接続の一例を示す回路図。
【図４】（ａ）本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る光変調装置を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図５】（ａ）本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る光変調装置を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図６】（ａ）本発明の第１の実施の形態の変形例３に係る光変調装置を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図７】図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図８】（ａ）本発明の第１の実施の形態の変形例４に係る光変調装置を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図９】（ａ）本発明の第２の実施の形態に係る光変調装置を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図１０】（ａ）本発明の第２の実施の形態の変形例１に係る光変調装置を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【図１１】（ａ）本発明の第２の実施の形態の変形例２に係る光変調装置を示す平面図、（ｂ）（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１７】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る光変調装置を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図、図２は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１９】
図１、図２に示すように第１の実施の形態に係る光変調装置１は、基板２と、マッハツェンダー型光導波路３（以下、単に光導波路３ということもある）と、バッファ層４と、変調用電極５，６と、入力部７と、共振回路８Ａ，８Ｂとを備える。
【００２０】
基板２は、電気光学効果を有するニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）からなる。第１の実施の形態では、ＬｉＮｂＯ３のＸカット基板を用いる。
【００２１】
光導波路３は、基板２の上面側にＴｉ拡散により形成され、入力光導波路３ａと、この入力光導波路３ａから分岐した２本の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃと、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃが合流した出力光導波路３ｄとを有する。位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向の中央部分は互いに平行であり、この中央部分の間隔は２０〜５０μｍ程度である。
【００２２】
バッファ層４は、基板２上に形成されるＳｉＯ２からなる厚さ２００ｎｍ程度の層であり、光導波路３を伝搬する光の一部が、変調用電極５，６によって吸収されることを防止する等の目的で設けられるものである。
【００２３】
変調用電極５，６は、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃに電界を印加するためのものであって、金（Ａｕ）等の導電性材料からなり、バッファ層４を介して基板２上に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向に互いに離間して配置されている。
【００２４】
変調用電極５は、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの間に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの中央部分と平行に配列された中心電極５１ａ〜５１ｄと、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを挟んで中心電極５１ａ〜５１ｄの両側に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの中央部分と平行に配列された側部電極５２ａ〜５２ｄ，５３ａ〜５３ｄと、端部５４，５５とを有する。側部電極５２ａ，５３ａと中心電極５１ｂとは互いに接続されている。同様に、側部電極５２ｂ，５３ｂと中心電極５１ｃ、側部電極５２ｃ，５３ｃと中心電極５１ｄもそれぞれ互いに接続されている。中心電極５１ａは端部５４に接続され、側部電極５２ｄ，５３ｄは端部５５に接続されている。
【００２５】
変調用電極５は上記のように構成された分割型の電極であり、中心電極５１ａと側部電極５２ａ，５３ａとで１組の分割電極を構成している。同様に、中心電極５１ｂと側部電極５２ｂ，５３ｂ、中心電極５１ｃと側部電極５２ｃ，５３ｃ、中心電極５１ｄと側部電極５２ｄ，５３ｄとでそれぞれ１組の分割電極を構成している。すなわち、変調用電極５は、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向に配列された４組の分割電極からなり、これら分割電極は互いに容量結合されている。このような分割型の電極とすることで、電極容量を低減することができる。
【００２６】
変調用電極６は、中心電極６１ａ〜６１ｄと、側部電極６２ａ〜６２ｄ，６３ａ〜６３ｄと、端部６４，６５とを有し、変調用電極５と同様に構成されている。
【００２７】
変調用電極５，６は、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、変調用電極５，６に印加される変調信号の周波数をｆ、真空中での光速をｃとすると、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における変調用電極５，６の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されている。
【００２８】
入力部７は、アンテナや電気ケーブル、コネクタ、フィルタ等から構成され、アンテナ等からの電波信号による電圧信号を共振回路８Ａ，８Ｂに供給する。
【００２９】
共振回路８Ａ，８Ｂは、入力部７からの電圧信号を上記電波信号の周波数で電圧増幅し、この増幅した信号を変調信号として変調用電極５，６にそれぞれ印加する。
【００３０】
図３は第１の実施の形態に係る光変調装置１の電気的接続の一例を示す回路図である。図３において、入力部７の入力端子に並列に挿入された可変容量Ｃ１と、変調用電極５（６）に直列に挿入された容量Ｃ２と、インダクタンスＬｍ，容量Ｃｍ，抵抗Ｒｍの等価回路で表される変調用電極５（６）とにより共振回路８Ａ（８Ｂ）が構成され、かつ、入力部７の入力抵抗Ｒにインピーダンス整合される。Ｖは入力部７の誘起電圧である。このような構成により、変調用電極５（６）には、共振により増幅された電圧（変調信号）が印加される。
【００３１】
共振回路８Ａの信号端子Ｓは変調用電極５の端部５５に接続され、共振回路８Ａの接地端子Ｇは変調用電極５の端部５４に接続される。また、共振回路８Ｂの信号端子Ｓは変調用電極６の端部６４に接続され、共振回路８Ｂの接地端子Ｇは変調用電極６の端部６５に接続される。このように、変調用電極５と変調用電極６とで、共振回路８Ａ，８Ｂの信号端子Ｓ、接地端子Ｇとの接続関係を逆にすることで、変調用電極５と変調用電極６とで逆相の変調信号を印加する。
【００３２】
上記のように構成された光変調装置１において、光変調装置１の入力光導波路３ａの入射口から、図示しない光源からの光を光導波路３に導入し、共振回路８Ａ，８Ｂにより変調用電極５，６に変調信号を印加すると、変調用電極５，６により、２本の位相シフト光導波路３ｂ，３ｃに、Ｚ軸方向に互いに逆向きの電界が印加される。
【００３３】
これにより、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃにおける電気光学効果による屈折率変化の方向が互いに逆向きとなり、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの伝搬光に互いに逆向きの位相シフトが生じ、この伝搬光が出力光導波路３ｄへの合流時に干渉して光強度が変調される。
【００３４】
ここで、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの等価屈折率をｎ、真空中での光速をｃとすると、変調された光は位相シフト光導波路３ｂ，３ｃ中をｃ／ｎの速度で進行する。したがって、ある時点でみると、変調信号の周波数ｆで変調された光は、図１（ｂ）に示すように、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃ中では光伝搬方向にΛ＝ｃ／ｎｆの周期で位相シフト量が変化しており、Λ／２＝ｃ／２ｎｆの周期で位相シフト量が反転していることになる。具体的な数値例としては、等価屈折率ｎ＝２．１５、変調信号の周波数ｆ＝１０ＧＨｚとしたとき、Λ＝１４ｍｍとなる。
【００３５】
第１の実施の形態に係る光変調装置１では、変調用電極５，６を、それらの中心間距離Ｐ＝Λ／２＝ｃ／２ｎｆとなるように配置している。また、変調用電極５と変調用電極６とに逆相の変調信号を印加することにより、変調用電極５により位相シフト光導波路３ｂに印加される電界の方向と、変調用電極６により位相シフト光導波路３ｂに印加される電界の方向とが反対方向になり、変調用電極５により位相シフト光導波路３ｃに印加される電界の方向と、変調用電極６により位相シフト光導波路３ｃに印加される電界の方向とが反対方向になる。
【００３６】
これにより、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して、変調用電極５，６の印加電界により加算的に位相シフトを与えることができるので、実効的な変調用電極長が長くなり、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。この場合、変調効率の周波数特性はＰ＝Λ／２＝ｃ／２ｎｆを満たす周波数ｆを中心におおよそガウス分布に近い特性となっており、０．５ｆ〜１．７ｆの周波数範囲で有効に本発明の効果が得られる。
【００３７】
なお、光変調装置１では、変調用電極５，６をそれぞれに対応した共振回路８Ａ，８Ｂにより駆動する例を示したが、１つの共振回路により変調用電極５，６を駆動するようにしてもよい。
【００３８】
（変形例１）
図４（ａ）は本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る光変調装置を示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図である。
【００３９】
図４に示す第１の実施の形態の変形例１に係る光変調装置１Ａは、図１に示す光変調装置１に対し、変調用電極６を位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向（図示左右方向）に反転させた構成である。
【００４０】
光変調装置１Ａでは、共振回路８Ａ，８Ｂにより変調用電極５，６に同相の変調信号が印加されるが、変調用電極５，６の向きが逆であるため、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃに対して、図１に示す光変調装置１の変調用電極５，６と同様の方向に電界を印加することができる。
【００４１】
このようにしても、上記第１の実施の形態で説明した図１に示す光変調装置１と同様に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して加算的に位相シフトを与えることができ、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００４２】
（変形例２）
図５（ａ）は本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る光変調装置を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図である。
【００４３】
図５に示す第１の実施の形態の変形例２に係る光変調装置１Ｂは、図１に示す光変調装置１に対し、変調用電極５，６を、非分割型の変調用電極１０，１１に置き換えた構成である。
【００４４】
変調用電極１０は、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの間に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの中央部分と平行に延びるように設けられた中心電極１０１と、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを挟んで中心電極１０１の両側に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの中央部分と平行に延びるように設けられた側部電極１０２，１０３と、端部１０４，１０５とを有する。中心電極１０１は端部１０４に接続され、側部電極１０２，１０３は端部１０５に接続されている。
【００４５】
変調用電極１１は、中心電極１１１と、側部電極１１２，１１３と、端部１１４，１１５とを有し、変調用電極１０と同様に構成されている。
【００４６】
変調用電極１０，１１は、図１に示す光変調装置１の変調用電極５，６と同様に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における変調用電極１０，１１の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されている。
【００４７】
変調用電極１０の端部１０４は共振回路８Ａの接地端子Ｇに接続され、端部１０５は共振回路８Ａの信号端子Ｓに接続される。また、変調用電極１１の端部１１４は共振回路８Ｂの信号端子Ｓに接続され、端部１１５は共振回路８Ｂの接地端子Ｇに接続される。これにより、変調用電極１０と変調用電極１１とで逆相の変調信号が印加される。
【００４８】
このようにしても、上記第１の実施の形態で説明した図１に示す光変調装置１と同様に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して加算的に位相シフトを与えることができ、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００４９】
なお、上記第１の実施の形態の変形例１と同様に、変調用電極１０，１１のいずれか一方を図示左右方向に反転させ、変調用電極１０，１１に同相の変調信号を印加する構成としてもよい。
【００５０】
（変形例３）
図６（ａ）は本発明の第１の実施の形態の変形例３に係る光変調装置を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図、図７は図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００５１】
図６、図７に示す第１の実施の形態の変形例３に係る光変調装置１Ｃは、図１に示す光変調装置１に対し、基板２をＬｉＮｂＯ３のＺカット基板である基板２Ａに置き換え、変調用電極５，６を、変調用電極１２，１３に置き換えた構成である。光変調装置１Ｃでは、基板２ＡがＺカット基板であるため、印加電界がＺ軸方向に印加されるように、変調用電極１２，１３の電極パターンは、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃ上に配置される。
【００５２】
変調用電極１２は、位相シフト光導波路３ｂの延伸方向に延びるように位相シフト光導波路３ｂ上に設けられた電極１２１と、位相シフト光導波路３ｃの延伸方向に延びるように位相シフト光導波路３ｃ上に設けられた電極１２２と、端部１２３，１２４とを有する。電極１２１は端部１２３に接続され、電極１２２は端部１２４に接続されている。
【００５３】
変調用電極１３は、電極１３１，１３２と、端部１３３，１３４とを有し、変調用電極１２と同様に構成されている。
【００５４】
変調用電極１２，１３は、図１に示す光変調装置１の変調用電極５，６と同様に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における変調用電極１２，１３の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されている。
【００５５】
変調用電極１２の端部１２３は共振回路８Ａの接地端子Ｇに接続され、端部１２４は共振回路８Ａの信号端子Ｓに接続される。また、変調用電極１３の端部１３３は共振回路８Ｂの信号端子Ｓに接続され、端部１３４は共振回路８Ｂの接地端子Ｇに接続される。これにより、変調用電極１２と変調用電極１３とで逆相の変調信号が印加される。
【００５６】
このようにしても、上記第１の実施の形態で説明した図１に示す光変調装置１と同様に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して加算的に位相シフトを与えることができ、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００５７】
なお、上記第１の実施の形態の変形例１と同様に、変調用電極１２，１３のいずれか一方を図示左右方向に反転させ、変調用電極１２，１３に同相の変調信号を印加する構成としてもよい。
【００５８】
（変形例４）
図８（ａ）は本発明の第１の実施の形態の変形例４に係る光変調装置を示す平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図である。
【００５９】
図８に示す第１の実施の形態の変形例４に係る光変調装置１Ｄは、図６に示す光変調装置１Ｃに対し、変調用電極１２，１３を、分割型の変調用電極１４，１５に置き換えた構成である。
【００６０】
変調用電極１４は、位相シフト光導波路３ｂ上に配列された電極１４１ａ〜１４１ｄと、位相シフト光導波路３ｃ上に配列された電極１４２ａ〜１４２ｄと、端部１４３とを有する。電極１４１ａは端部１４３に接続されている。電極１４１ｂ〜１４１ｄは、斜め方向で対向する電極１４２ａ〜１４２ｃとそれぞれ接続されている。
【００６１】
変調用電極１４は上記のように構成された分割型の電極であり、電極１４１ａと電極１４２ａとで１組の分割電極を構成している。同様に、電極１４１ｂと電極１４２ｂ、電極１４１ｃと電極１４２ｃ、電極１４１ｄと電極１４２ｄとでそれぞれ１組の分割電極を構成している。すなわち、変調用電極１４は、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向に配列された４組の分割電極からなり、これら分割電極は互いに容量結合されている。このような分割型の電極とすることで、電極容量を低減することができる。
【００６２】
変調用電極１５は、電極１５１ａ〜１５１ｄ，１５２ａ〜１５２ｄと、端部１５３とを有し、変調用電極１４と同様に構成されている。
【００６３】
変調用電極１４，１５は、図１に示す光変調装置１の変調用電極５，６と同様に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における変調用電極１２，１３の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されている。
【００６４】
変調用電極１４の端部１４３は共振回路８Ａの接地端子Ｇに接続され、変調用電極１４の図示右端の電極１４２ｄは共振回路８Ａの信号端子Ｓに接続される。また、変調用電極１５の端部１５３は共振回路８Ｂの信号端子Ｓに接続され、変調用電極１５の図示右端の電極１５２ｄは共振回路８Ｂの接地端子Ｇに接続される。これにより、変調用電極１４と変調用電極１５とで逆相の変調信号が印加される。
【００６５】
このようにしても、上記第１の実施の形態で説明した図１に示す光変調装置１と同様に、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して加算的に位相シフトを与えることができ、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００６６】
なお、上記第１の実施の形態の変形例１と同様に、変調用電極１４，１５のいずれか一方を図示左右方向に反転させ、変調用電極１４，１５に同相の変調信号を印加する構成としてもよい。
【００６７】
［第２の実施の形態］
図９（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る光変調装置を示す平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図である。
【００６８】
図９に示す第２の実施の形態に係る光変調装置１Ｅは、図１に示す光変調装置１に対し、変調用電極５，６間に配置された変調用電極１６と、共振回路８Ｃとを追加した構成である。
【００６９】
変調用電極１６は、中心電極１６１ａ〜１６１ｄと、側部電極１６２ａ〜１６２ｄ，１６３ａ〜１６３ｄと、端部１６４，１６５とを有し、変調用電極５，６を位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向（図示左右方向）に反転させた構成である。
【００７０】
変調用電極５，６，１６は、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃの延伸方向における変調用電極５，６，１６の中心間距離Ｐ＝ｃ／２ｎｆとなるように配置されている。
【００７１】
変調用電極１６の端部１６４は共振回路８Ｃの接地端子Ｇに接続され、端部１６５は共振回路８Ｃの信号端子Ｓに接続される。また、変調用電極５の端部５４は共振回路８Ａの信号端子Ｓに接続され、端部５５は共振回路８Ａの接地端子Ｇに接続される。また、変調用電極６の端部６４は共振回路８Ｂの信号端子Ｓに接続され、端部６５は共振回路８Ｂの接地端子Ｇに接続される。
【００７２】
このような接続により、変調用電極５，６，１６に同相の変調信号が印加されるが、変調用電極５，６と変調用電極１６とでその向きが逆であるため、変調用電極５，６により位相シフト光導波路３ｂ，３ｃに印加される電界の方向と、変調用電極１６により位相シフト光導波路３ｂ，３ｃに印加される電界の方向とが反対方向になる。
【００７３】
これにより、位相シフト光導波路３ｂ，３ｃを伝搬する光に対して、変調用電極５，６，１６の印加電界により加算的に位相シフトを与えることができるので、実効的な変調用電極長を長くすることができ、マイクロ波帯などの超高周波域でも高い変調効率を得ることができる。
【００７４】
伝搬光に有効に変調を与える変調用電極の光伝搬方向の長さＬは、０．４Λ程度以下に制限されるため、変調信号の周波数ｆが高周波になったときは、Ｌが小さくなり変調効率が低下する。これに対し、変調用電極の数を増加することによって、変調効率を向上することができる。第２の実施の形態では、変調用電極を３個設けたので、第１の実施の形態で示したような変調用電極が２個の場合と比較して、１．５倍の変調効率が実現可能となる。
【００７５】
なお、変調用電極１６を他の変調用電極５，６と同じ向きになるように構成し、変調用電極５，６と変調用電極１６とで逆相の変調信号を印加するようにしてもよい。
【００７６】
また、図５に示す光変調装置１Ｂの変調用電極１０，１１のような非分割型の電極を３個配置してもよい。
【００７７】
また、基板２としてＬｉＮｂＯ３のＺカット基板を用い、図６、図８に示す光変調装置１Ｃ，１Ｄと同様に位相シフト光導波路３ｂ，３ｃ上に電極パターンを有する変調用電極を３個配置する構成としてもよい。
【００７８】
また、光変調装置１Ｅでは、変調用電極５，６，１６をそれぞれに対応した共振回路８Ａ，８Ｂ，８Ｃにより駆動するが、１つの共振回路により並列的に変調用電極５，６，１６を駆動するようにしてもよい。
【００７９】
（変形例１）
図１０（ａ）は本発明の第２の実施の形態の変形例１に係る光変調装置を示す平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図である。
【００８０】
図１０に示す第２の実施の形態の変形例１に係る光変調装置１Ｆは、図９に示す光変調装置１Ｅに対し、共振回路８Ａ〜８Ｃを共振回路２０に置き換え、変調用電極５，１６，６を共振回路２０の内部で直列接続した構成である。
【００８１】
変調用電極５の端部５４は共振回路２０の信号端子Ｓに接続され、変調用電極６の端部６５は共振回路２０の接地端子Ｇに接続される。変調用電極５の端部５５と変調用電極１６の端部１６５、変調用電極１６の端部１６４と変調用電極６の端部６４とは、それぞれ共振回路２０の内部で接続されている。
【００８２】
光変調装置１Ｆでは、直列接続した３つの変調用電極５，１６，６を１つの変調用電極とみなして１つの共振回路２０で駆動する。このようにすることで、共振回路が１つでよいので、図９に示す光変調装置１Ｅよりも駆動が容易となる。また、１つの共振回路により並列的に変調用電極５，６，１６を駆動する場合よりも電極容量が小さく、より高周波化が可能となる。
【００８３】
（変形例２）
図１１（ａ）は本発明の第２の実施の形態の変形例２に係る光変調装置を示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す光変調装置の位相シフト導波路中を伝搬する光の位相シフト量を示す図である。
【００８４】
図１１に示す第２の実施の形態の変形例２に係る光変調装置１Ｇは、図１０に示す光変調装置１Ｆに対し、変調用電極５，１６，６を変調用電極５Ａ，１６Ａ，６Ａに置き換え、変調用電極５Ａ，１６Ａ，６Ａを結合電極２１，２２により直列に接続した構成である。
【００８５】
変調用電極５Ａは、光変調装置１Ｆの変調用電極５に対し、端部５５を省略した構成であり、変調用電極１６Ａは、変調用電極１６に対し、端部１６４，１６５を省略した構成であり、変調用電極６Ａは、変調用電極６に対し、端部６４を省略した構成である。変調用電極５Ａの側部電極５２ｄ，５３ｄは、結合電極２１を介して変調用電極１６Ａの側部電極１６２ｄ，１６３ｄと接続されている。また、変調用電極１６Ａの中心電極１６１ａは、結合電極２２を介して変調用電極６Ａの中心電極６１ａと接続されている。
【００８６】
このようにすることで、変調用電極の共振回路２０上での配線が不要となり、図１０の光変調装置１Ｆよりもさらに駆動が容易となる。また、変調用電極の電気長が光変調装置１Ｆよりも短くなるので、変調信号のＬ，Ｒ成分を小さくすることができ、より高周波化が可能となる。
【００８７】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１、第２の実施の形態およびその変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００８８】
上記第１、第２の実施の形態においては、変調用電極の数が２個または３個の例について説明したが、４個以上の変調用電極を配置してもよい。変調用電極の数の増加に伴って変調効率は高くなる。
【００８９】
また、上記第１、第２の実施の形態においては、分割型の変調用電極の分割数が４の例について説明したが、分割数はこれに限らない。
【００９０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００９１】
１，１Ａ〜１Ｇ…光変調装置
２，２Ａ…基板
３…マッハツェンダー型光導波路（光導波路）
３ａ…入力光導波路
３ｂ，３ｃ…位相シフト光導波路
３ｄ…出力光導波路
４…バッファ層
５，６，１０〜１６，５Ａ，６Ａ，１６Ａ…変調用電極
７…入力部
８Ａ〜８Ｃ，２０…共振回路
【図１】
2010211012.tif 000003
【図２】
2010211012.tif 000004
【図３】
2010211012.tif 000005
【図４】
2010211012.tif 000006
【図５】
2010211012.tif 000007
【図６】
2010211012.tif 000008
【図７】
2010211012.tif 000009
【図８】
2010211012.tif 000010
【図９】
2010211012.tif 000011
【図１０】
2010211012.tif 000012
【図１１】
2010211012.tif 000013