(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１出力光導波路と第２出力光導波路とが接続された出力側ＭＭＩを備えたマッハツェンダ変調器と、
前記第１出力光導波路から出力される第１出力光、及び前記第２出力光導波路から出力される第２出力光の両方と光結合して設けられた光アイソレータと、
前記光アイソレータを介して前記第１出力光と光結合し、前記第２出力光と光結合しない光ファイバと、を具備することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記マッハツェンダ変調器はパッケージ内に収容され、
前記光アイソレータ及び前記光ファイバは、前記パッケージの外壁に接続されてなることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記パッケージには、前記マッハツェンダ変調器に光結合される発光素子が搭載されることを特徴とする請求項２記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１出力光導波路及び前記第２出力光導波路と、前記光アイソレータとの間に設けられ、前記第１出力光及び前記第２出力光が透過する第１レンズを具備することを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の光学装置。
【請求項５】
前記光アイソレータと前記光ファイバとの間に設けられ、前記第１出力光及び前記第２出力光が透過する第２レンズを具備することを特徴とする請求項４記載の光学装置。
【請求項６】
前記第２出力光が、前記光アイソレータを透過した後、前記光アイソレータに再度入射し、前記光アイソレータの入力側に戻る光強度は、前記第２出力光導波路の出力端における光強度の１００分の１以下であることを特徴とする請求項１から５いずれか一項記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信用機器では、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：レーザーダイオード）等の発光素子と、マッハツェンダ変調器とを備える光学装置が用いられることがある。例えば、特許文献１には、マッハツェンダ変調器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０２１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マッハツェンダ変調器が１つの出力端を有する場合、出力光が散乱することがある。マッハツェンダ変調器とＬＤとを１パッケージとした場合、散乱光がＬＤの誤動作等の原因となりうる。散乱光によるＬＤの誤動作を抑制するため、２つの出力端を有するマッハツェンダ変調器を採用することがある。しかしながら、マッハツェンダ変調器に２つの出力端を形成した場合、マッハツェンダ変調器の小型化が困難となることがあった。これにより、光学装置の小型化も難しくなる。本発明は上記課題に鑑み、小型化可能で、かつ良好な特性を得ることができる光学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】
【０００５】
本発明は、第１出力光導波路と第２出力光導波路とが接続された出力側ＭＭＩを備えたマッハツェンダ変調器と、前記第１出力光導波路から出力される第１出力光、及び前記第２出力光導波路から出力される第２出力光の両方と光結合して設けられた光アイソレータと、前記光アイソレータを介して前記第１出力光と光結合し、前記第２出力光と光結合しない光ファイバと、を具備する光学装置である。本発明によれば、小型化可能で、かつ良好な特性を得ることができる光学装置を提供することができる。
【０００６】
上記構成において、前記マッハツェンダ変調器はパッケージ内に収容され、前記光アイソレータ及び前記光ファイバは、前記パッケージの外壁に接続されてなる構成とすることができる。この構成によれば、効果的に良好な特性を得ることができる。
【０００７】
上記構成において、前記パッケージには、前記マッハツェンダ変調器に光結合される発光素子が搭載される構成とすることができる。この構成によれば、より効果的に良好な特性を得ることができ、かつ光学装置の小型化が可能となる。
【０００８】
上記構成において、前記第１出力光導波路及び前記第２出力光導波路と、前記光アイソレータとの間に設けられ、前記第１出力光及び前記第２出力光が透過する第１レンズを具備する構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記光アイソレータと前記光ファイバとの間に設けられ、前記第１出力光及び前記第２出力光が透過する第２レンズを具備する構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記第２出力光が、前記光アイソレータを透過した後、前記光アイソレータに再度入射し、前記光アイソレータの入力側に戻る光強度は、前記第２出力光導波路の出力端における光強度の１００分の１以下である構成とすることができる。この構成によれば、効果的に良好な特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型化可能で、かつ良好な特性を得ることができる光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、比較例１に係る光学装置を例示する平面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、マッハツェンダ変調器の説明図である。
【図３】図３は、比較例２に係る光学装置が備えるマッハツェンダ変調器を例示する平面図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例１に係る光学装置を例示する平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のマッハツェンダ変調器付近の拡大図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施例１に係る光学装置が備える光アイソレータを例示する模式図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施例１に係る光学装置の製造方法を例示する平面図である。
【図７】図７（ａ）は、実施例２に係る光学装置を例示する平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のマッハツェンダ変調器付近の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
マッハツェンダ変調器を用いた光学装置の構成について説明する。図１は、比較例１に係る光学装置を例示する平面図である。
【００１４】
図１に示すように、比較例１に係る光学装置１００は、ＬＤユニット３０、変調器ユニット５０、高周波配線基板５６、及びパッケージ７０を備える。パッケージ７０には、光ファイバ固定部６６、セラミック端子７２ａ及び７２ｂ、並びにウィンドレンズ７４が設けられている。高周波配線基板５６は、例えば複数のストリップラインを有する。光ファイバ固定部６６には、ウィンドレンズ７４と対向するように光ファイバ６４が挿入されている。また、ウィンドレンズ７４と光ファイバ６４との間には、第２出力レンズ６２が設けられている。セラミック端子７２ａと、セラミック端子７２ｂとは、パッケージ７０の対向する辺に沿って設けられている。セラミック端子７２ａには位相調整用電極７６が含まれる。セラミック端子７２ｂには、位相調整用電極７６及び変調用ストリップライン７８が含まれる。位相調整用電極７６及び変調用ストリップライン７８は、光学装置１００の外部の電子機器と接続することが可能な外部接続電極である。
【００１５】
ＬＤユニット３０は、ＬＤ３２（発光素子）、ＬＤレンズ３３、光アイソレータ３４、ＬＤキャリア３６、ＬＤキャリアマウント３８、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）３９を備える。ＴＥＣ３９はパッケージ７０の上面に搭載されている。ＬＤキャリアマウント３８はＴＥＣ３９の上面に搭載されている。ＬＤレンズ３３、光アイソレータ３４及びＬＤキャリア３６は、ＬＤキャリアマウント３８の上面に搭載されている。ＬＤ３２は、ＬＤキャリア３６の上面に搭載されている。ＬＤレンズ３３及び光アイソレータ３４は、ＬＤ３２と変調器ユニット５０との間に配置されている。
【００１６】
変調器ユニット５０は、マッハツェンダ変調器１０、ビームスプリッタ４０ａ及び４０ｂ、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ：フォトダイオード）４２ａ及び４２ｂ、エタロン４４、入力レンズ４６、第１出力レンズ４８、変調器キャリア５２、変調器キャリアマウント５３、並びにＴＥＣ５４を備える。ＴＥＣ５４はパッケージ７０の上面に搭載されている。変調器キャリアマウント５３は、ＴＥＣ５４の上面に搭載されている。ビームスプリッタ４０ａ及び４０ｂ、ＰＤ４２ａ及び４２ｂ、エタロン４４、入力レンズ４６、第１出力レンズ４８、並びに変調器キャリア５２は、変調器キャリアマウント５３の上面に搭載されている。マッハツェンダ変調器１０は変調器キャリア５２の上面に搭載されている。ビームスプリッタ４０ａ及び４０ｂ、並びに入力レンズ４６は、ＬＤユニット３０とマッハツェンダ変調器１０との間に配置されている。第１出力レンズ４８は、マッハツェンダ変調器１０とウィンドレンズ７４との間に配置されている。このように、マッハツェンダ変調器１０と光ファイバ６４との間には、マッハツェンダ変調器１０に近い方から順に、第１出力レンズ４８、ウィンドレンズ７４、及び第２出力レンズ６２が配置されている。また高周波配線基板５６は、パッケージ７０の上面及び変調器キャリアマウント５３の上面に搭載されている。変調器キャリア５２には、位相調整用配線５１、及び変調用ストリップライン５５が設けられている。
【００１７】
マッハツェンダ変調器１０の位相調整用電極１６（図２（ａ）において後述）は、ワイヤ４１により位相調整用配線５１と接続されている。位相調整用配線５１は、ワイヤ４１により、パッケージ７０に設けられた位相調整用電極７６と接続される。マッハツェンダ変調器１０の変調用電極１７（図２（ａ）において後述）は、ワイヤ４１により、変調用ストリップライン５５と接続されている。変調用ストリップライン５５は、ワイヤ４１により、高周波配線基板５６のストリップラインと接続されている。高周波配線基板５６のストリップラインは、ワイヤ４１により、パッケージ７０に設けられた変調用ストリップライン７８と接続されている。パッケージ７０は、例えばセラミック等の絶縁体からなる。ＬＤキャリア３６及び変調器キャリア５２は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックからなる。ＬＤキャリアマウント３８及び変調器キャリアマウント５３は、例えばコバール（ＫＯＶＡＲ）等の金属からなる。ＬＤレンズ３３、入力レンズ４６、第１出力レンズ４８、第２出力レンズ６２、及びウィンドレンズ７４は、例えばガラス又はプラスチック等からなる。第１出力レンズ４８及び第２出力レンズ６２は、例えば非球面レンズである。各ワイヤ４１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、又は金（Ａｕ）等の金属からなる。位相調整用電極１６及び７６、変調用電極１７、位相調整用配線５１、並びに変調用ストリップライン５５及び７８は、例えば金（Ａｕ）等の金属からなる。
【００１８】
光学装置１００の動作について説明する。なお、マッハツェンダ変調器１０の構成及び動作については、図２（ａ）〜図２（ｃ）において詳述する。ＬＤ３２は、例えばＬＤの温度を変化させることによって、出力光の波長を調整するタイプのＬＤである。ＴＥＣ３９はＬＤ３２の温度を調整する。この結果、ＬＤ３２の出力光の波長を調整することができる。なお、ＴＥＣ５４はマッハツェンダ変調器１０の温度をある一定の温度に保つことができる。ＬＤ３２とマッハツェンダ変調器１０とでは、異なる温度で動作する。従って、ＬＤ３２とマッハツェンダ変調器１０とは、独立に温度調整することが好ましい。このため、ＬＤ３２が搭載されるＴＥＣ３９と、マッハツェンダ変調器１０が搭載されるＴＥＣ５４とは別の部品とすることが好ましい。また、ＬＤ３２が搭載されるＬＤキャリアマウント３８と、マッハツェンダ変調器１０が搭載される変調器キャリアマウント５３とは、別の部品とすることが好ましい。言い換えれば、ＬＤユニット３０と変調器ユニット５０とを、別の部品とすることが好ましい。なお、ＴＥＣ３９及び５４は例えばペルチェ素子からなる。
【００１９】
ＬＤ３２の出力光は、ＬＤレンズ３３及び光アイソレータ３４を透過して、ビームスプリッタ４０ａに入力される。ビームスプリッタ４０ａは、入力された光を分岐する。分岐された光の一方はＰＤ４２ａに入力され、他方の光はビームスプリッタ４０ｂに入力される。ＰＤ４２ａは入力された光の光強度を検出する。ビームスプリッタ４０ｂは、入力された光を分岐する。分岐された光の一方はエタロン４４に入力され、他方は入力レンズ４６に入力される。エタロン４４は、入力された光のうち特定の波長を有する光を透過させる。ＰＤ４２ｂは、エタロン４４を透過した光の光強度を検出する。ＰＤ４２ａにより検出された光の光強度と、ＰＤ４２ｂにより検出された光の光強度とを比較することにより、ＬＤ３２の出力波長（出力光の波長）を検知することができる。その検知結果に基づいて、ＬＤ３２の出力波長をフィードバック制御することができる。
【００２０】
ビームスプリッタ４０ｂを透過した光は入力レンズ４６により収束され、マッハツェンダ変調器１０が備える第１入力端２１ａ又は第２入力端２１ｂ（図２（ａ）において後述）の一方に入力される。マッハツェンダ変調器１０には、例えば外部の電子機器から、位相調整用電極７６、位相調整用配線５１、並びにワイヤ４１を介して、位相調整のための電圧が印加される。また、マッハツェンダ変調器１０には、例えば外部の電子機器から、変調用ストリップライン７８、高周波配線基板５６のストリップライン、変調用ストリップライン５５、及びワイヤ４１を介して、変調のための電圧が印加される。変調のための電圧は、例えばＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）信号である。マッハツェンダ変調器１０からは、ＬＤ３２から入力され変調された光が、第１出力レンズ４８に出力される。ＴＥＣ５４は、マッハツェンダ変調器１０を冷却する。マッハツェンダ変調器１０により変調された光は、第１出力レンズ４８に入射する。第１出力レンズ４８は例えばコリメータレンズであり、平行な光を生成する。第１出力レンズ４８を透過した光は、ウィンドレンズ７４、及び第２出力レンズ６２を透過する。光は、第２出力レンズ６２により収束され、光ファイバ６４に入力され、光ファイバ６４を通じて光学装置１００の外部に出力される。このように、光学装置１００は発光装置として機能する。次にマッハツェンダ変調器１０について詳しく説明する。
【００２１】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、マッハツェンダ変調器１０の説明図である。マッハツェンダ変調器１０は、半導体基板上のメサ状の光導波路の経路を組み合わせて構成される変調器である。図２（ａ）は、マッハツェンダ変調器１０の上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図２（ａ）においては、光の通過経路が点線で描かれている。
【００２２】
図２（ｂ）を参照して、光導波路は、半導体基板１１上に形成されている。光導波路は、半導体基板１１上において、下クラッド層１２ａ、コア１３、上クラッド層１２ｂがこの順にメサ状に積層された構造を有している。半導体基板１１の上面、光導波路の上面および側面には、パッシベーション膜１４および絶縁膜１５が順に積層されている。
【００２３】
半導体基板１１は、ＩｎＰなどの半導体からなる。下クラッド層１２ａおよび上クラッド層１２ｂは、ＩｎＰなどの半導体からなる。コア１３は、下クラッド層１２ａおよび上クラッド層１２ｂよりもバンドギャップエネルギが小さい半導体からなり、例えばＩｎＧａＡｓＰなどからなる。それにより、コア１３を通過する光が下クラッド層１２ａおよび上クラッド層１２ｂによってとじ込められる。パッシベーション膜１４は、ＩｎＰなどの半導体からなる。絶縁膜１５は、ＳｉＮなどの絶縁体からなる。
【００２４】
図２（ａ）を参照して、マッハツェンダ変調器１０には、第１入力端２１ａに接続された第１入力光導波路２２ａが設けられ、第２入力端２１ｂに接続された第２入力光導波路２２ｂが設けられている。第１入力光導波路２２ａおよび第２入力光導波路２２ｂは、第１ＭＭＩ（Ｍａｌｔｉ  Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）２３で合流し、第１光導波路２４ａおよび第２光導波路２４ｂに分岐する。マッハツェンダ変調器１０の長手方向を対称軸とした場合に、第１光導波路２４ａは第１入力端２１ａと同じ側に配置され、第２光導波路２４ｂは第２入力端２１ｂと同じ側に配置されている。
【００２５】
第１光導波路２４ａおよび第２光導波路２４ｂは第２ＭＭＩ２５で合流し、第１出力端２７ａに接続された第１出力光導波路２６ａと、第２出力端２７ｂに接続された第２出力光導波路２６ｂとに分岐する。マッハツェンダ変調器１０の長手方向を対称軸とした場合に、第１出力端２７ａは第２光導波路２４ｂと同じ側に配置され、第２出力端２７ｂは第１光導波路２４ａと同じ側に配置されている。第１光導波路２４ａの光路長と第２光導波路２４ｂの光路長との間には、あらかじめ差が設けられている。例えば、第１光導波路２４ａを伝播する光と第２光導波路２４ｂを伝播する光とに−０．５πの位相差が生じるような、光路長差が設定されている。
【００２６】
第１光導波路２４ａおよび第２光導波路２４ｂのそれぞれには、位相調整用電極１６および変調用電極１７が設けられている。位相調整用電極１６および変調用電極１７は、互いに離間している。位相調整用電極１６および変調用電極１７の位置関係は特に限定されるものではないが、本実施例においては、位相調整用電極１６は変調用電極１７よりも光入力端側に配置されている。第１出力光導波路２６ａおよび第２出力光導波路２６ｂのそれぞれには、光強度検出電極１８が設けられている。
【００２７】
図２（ｃ）を参照して、変調用電極１７は、上クラッド層１２ｂ上において、コンタクト層１９を介して配置されている。コンタクト層１９は、ＩｎＧａＡｓなどの半導体からなる。なお、上クラッド層１２ｂとコンタクト層１９との間には、パッシベーション膜１４および絶縁膜１５は設けられていない。また、位相調整用電極１６、変調用電極１７および光強度検出電極１８は、Ａｕなどの金属からなる。
【００２８】
各変調用電極１７に電圧が印加されると、第１光導波路２４ａおよび第２光導波路２４ｂにおいてコア１３の屈折率が変化し、第１光導波路２４ａおよび第２光導波路２４ｂを通過する光の位相が変化する。本実施例においては、各変調用電極１７には、所定のＤＣバイアス電圧にＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号とが交互に重畳された変調信号が入力される。各変調用電極１７に入力される変調信号は、互いに逆相の関係を有する。すなわち、第１光導波路２４ａの変調用電極１７にＨｉｇｈ信号が入力された場合には第２光導波路２４ｂの変調用電極１７にはＬｏｗ信号が入力され、第１光導波路２４ａの変調用電極１７にＬｏｗ信号が入力された場合には第２光導波路２４ｂの変調用電極１７にＨｉｇｈ信号が入力される。この場合、各光導波路の屈折率に差が生じる。従って、第１光導波路２４ａを通過した光と第２光導波路２４ｂを通過した光との間に位相差が生じる。
【００２９】
第１光導波路２４ａを通過した光と第２光導波路２４ｂを通過した光との位相差に応じて、光が出力される出力端が第１出力端２７ａと第２出力端２７ｂとの間で切り替わる。具体的には、第１光導波路２４ａを通過した光の位相と第２光導波路２４ｂを通過した光の位相との差が「−π」になった場合に第１出力端２７ａから光が出力され、当該位相差が「０」になった場合に第２出力端２７ｂから光が出力される。本実施例においては、第１出力端２７ａの出力信号を変調光として利用する。
【００３０】
各位相調整用電極１６には、第１光導波路２４ａを通過した光と第２光導波路２４ｂを通過した光との位相差を調整するためのＤＣ電圧が印加される。例えば、第１光導波路２４ａの変調用電極１７にＨｉｇｈ信号が入力されかつ第２光導波路２４ｂの変調用電極１７にＬｏｗ信号が入力された場合に上記位相差が「−π」に調整され、第１光導波路２４ａの変調用電極１７にＬｏｗ信号が入力されかつ第２光導波路２４ｂの変調用電極１７にＨｉｇｈ信号が入力された場合に上記位相差が「０」に調整されるように、各位相調整用電極１６にＤＣ電圧が印加される。
【００３１】
なお、各光強度検出電極１８で検出される電気信号に基づいて、各出力端の出力信号の光強度を検出することができる。ここで、第１光導波路２４ａを通過した光と第２光導波路２４ｂを通過した光との位相差が「０」又は「π」に合致して変化する場合には、第１出力端２７ａから出力される光の光強度と第２出力端２７ｂから出力される光の光強度とは、所定の時間幅でほぼ一致する。従って、各光強度検出電極１８で検出される光強度が一致するように、各位相調整用電極１６に印加する電圧をフィードバック制御することによって、第１光導波路２４ａを通過した光と第２光導波路２４ｂを通過した光との位相差を「０」と「π」とに合致させることができる。
【００３２】
図２（ａ）に示したように、マッハツェンダ変調器１０は、第１出力端２７ａ及び第２出力端２７ｂを有する。２つの出力端のうち、図１に示した光ファイバ６４と光結合する出力端は１つである。ここでは、例えば第１出力端２７ａが光結合するものとする。言い換えれば、第１出力端２７ａから出力される第１出力光が光ファイバ６４に入力される。光ファイバ６４と光結合しない第２出力端２７ｂから出力される第２出力光は、例えばパッケージ７０の内壁で反射され、反射光となる。反射光は、パッケージ７０内において迷光となる。反射光が、例えば第１出力端２７ａ、ＬＤ３２、並びにＰＤ４２ａ及び４２ｂ等に到達すると、光学装置１００の特性が悪化することがある。光学装置には、反射光による特性悪化を抑制することが求められる。
【００３３】
比較例２は、マッハツェンダ変調器の構成を変更する例である。比較例２に係る光学装置は、マッハツェンダ変調器以外は、図１に示したものと同じ構成を有する。図３は、比較例２に係る光学装置が備えるマッハツェンダ変調器を例示する平面図である。なお、図３は模式的な図であり、位相調整用電極１６、変調用電極１７、及び光強度検出電極１８は省略している。図２（ａ）〜図２（ｃ）において既述した構成と同じ構成については説明を省略する。
【００３４】
図３に示すように、第１出力端２７ａは、マッハツェンダ変調器１０ａの、光ファイバ６４（図１参照）と対向する面１０Ａに設けられている。第２出力端２７ｂは、面１０Ａとは異なる面１０Ｂに設けられている。図２（ａ）の場合と比較して、第２ＭＭＩ２５から第１出力端２７ａまでの距離が大きい。また、第２出力端２７ｂに接続された第２出力光導波路２６ｂは、面１０Ｂに向け曲がっている。このような構成とすることで、マッハツェンダ変調器１０の第２出力光の大部分は吸収される。従って、反射光の発生、及び反射光による特性の悪化が抑制される。しかしながら、図３の構成では、マッハツェンダ変調器１０が大型化するため、光学装置の小型化が困難となる。また、マッハツェンダ変調器１０の第２出力光のうち一部の出力光が、第２出力光導波路２６ｂで吸収しきれずに、第２出力端２７ｂから漏れてしまうことがある。このため、反射光の発生、及び反射光による特性の悪化が起こってしまう。次に実施例１について説明する。
【実施例１】
【００３５】
実施例１では、光アイソレータを設ける。図４（ａ）は、実施例１に係る光学装置を例示する平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のマッハツェンダ変調器付近の拡大図であり、ウィンドレンズ７４、パッケージ７０等は省略して図示している。図１〜図２（ｃ）において既述した構成については説明を省略する。
【００３６】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、実施例１に係る光学装置１００ａは、光ファイバ固定部６６内であって、ウィンドレンズ７４と第２出力レンズ６２との間に、光アイソレータ６０を備える。言い換えれば、光アイソレータ６０はマッハツェンダ変調器１０ｂと光ファイバ６４との間に設けられている。図４（ｂ）に示すように、第１出力端２７ａと第２出力端２７ｂとは、マッハツェンダ変調器１０ｂの面１０Ａに、互いに離間して設けられている。光アイソレータ６０は、第１出力端２７ａ及び第２出力端２７ｂと対向する。出力端間の距離Ｌ１は例えば０．０４ｍｍである。マッハツェンダ変調器１０ｂと第１出力レンズ４８との距離Ｌ２は、例えば０．２ｍｍである。第１出力レンズ４８と光アイソレータ６０との距離Ｌ３は、例えば３．５ｍｍである。第１出力レンズ４８と第２出力レンズ６２との距離Ｌ４は、例えば５ｍｍである。光ファイバ６４のコアの直径は例えば０．１２５ｍｍである。第１出力端２７ａ及び第２出力端２７ｂは同じ面１０Ａに設けられているため、第１出力光及び第２出力光は、ともに図の右方向に出力される。図４（ａ）中に実線の矢印で示すように、第１出力端２７ａから出力された第１出力光は光ファイバ６４に入力される。破線の矢印で示すように、第２出力端２７ｂから出力された第２出力光は、光ファイバ６４に入力されず、例えば光ファイバ固定部６６の内壁で反射される。より詳細には、図４（ｂ）を参照して説明する。
【００３７】
図４（ｂ）に示すように、図中に実線で示した第１出力光は、第１出力レンズ４８を透過した後、光ファイバ６４の方向（図中の右方向）に直進し、光アイソレータ６０を透過する。第１出力光の光軸は、光ファイバ６４のコアの中心と一致している。このため、第１出力光は、第２出力レンズ６２で収束され、光ファイバ６４に入力される。これに対し、図中に破線で示した第２出力光は、第１出力レンズ４８、光アイソレータ６０、及び、第２出力レンズ６２を透過し、例えば光ファイバ固定部６６の内壁に到達する。第２出力光が到達する箇所と光ファイバ６４との距離Ｌ５は例えば０．２１５ｍｍである。第２出力光は光ファイバ固定部６６の内壁で反射され、図中の左方向の矢印で示す反射光となる。反射光は、第２出力レンズ６２を透過し、光アイソレータ６０に入射する。光アイソレータ６０において、反射光は遮断される、又は大きく減衰する。反射光を減衰させる仕組みについて、さらに詳しく説明する。
【００３８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、光アイソレータの原理を示す模式図である。実線の矢印で示すように、光の偏光方向は、図中の上下方向を０°、左右方向を９０°、斜め方向を４５°とする。また厚さ方向は、図の左右方向とする。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、光アイソレータ６０は、偏光板８０及び８４、並びにファラデー回転子８２を備える。図中の実線のブロックは偏光板８０及び８４、破線のブロックはファラデー回転子８２、ブロック矢印は光を示す。偏光板８０及び８４の各々は、例えばガラスからなる。ファラデー回転子８２は例えばガーネットからなる。偏光板８０及び８４は、それぞれ特定方向に偏光する光を透過させ、当該方向以外の方向に偏光した光を遮断する。偏光板８０及び８４それぞれの中の実線の矢印は、偏光板が透過させる光の偏光方向を示す。偏光板８０は０°に偏光した光を透過させる。偏光板８４は４５°に偏光した光を透過させる。ファラデー回転子８２は、光の偏光方向を回転させる。ファラデー回転子８２中の実線の矢印は、ファラデー回転子８２が回転させる光の偏光方向の角度を示す。ファラデー回転子８２は、ファラデー回転子８２に入射した光の偏光方向を、例えば４５°回転させる。ブロック矢印中の実線の矢印は、光の偏光方向を示す。
【００４０】
図５（ａ）における入射光Ｉは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した第１出力光又は第２出力光に相当し、光アイソレータ６０に入射する前は例えば０°に偏光している。入射光Ｉの偏光方向と、偏光板８０が通過させる光の偏光方向とは一致している。従って、入射光Ｉは偏光板８０を透過する。入射光Ｉの偏光方向は、ファラデー回転子８２において回転して４５°となる。ファラデー回転子８２を透過した入射光Ｉの偏光方向と、偏光板８４が通過させる光の偏光方向とは一致している。従って、入射光Ｉは、偏光板８４を透過する。このように、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した第１出力光及び第２出力光は、光アイソレータ６０を透過する。次に反射光Ｒについて説明する。
【００４１】
図５（ｂ）に示すように、反射光Ｒの偏光方向は４５°である。これは、光アイソレータ６０を透過し、４５°に偏光した入射光Ｉが反射されて反射光Ｒとなるためである。反射光Ｒの偏光方向と、偏光板８０が透過させる光の偏光方向とは一致している。従って、反射光Ｒは偏光板８４を透過する。反射光Ｒの偏光方向は、ファラデー回転子８２において回転され、９０°となる。ファラデー回転子８２を透過した反射光Ｒの偏光方向と、偏光板８０が透過させる光の偏光方向とは一致していない。従って、反射光Ｒの全部又は大部分は、偏光板８０において遮断され、例えば偏光板８０に熱として吸収される。このように、反射光Ｒは、光アイソレータ６０において遮断、又は大きく減衰される。光アイソレータ６０を透過する反射光Ｒの光強度は、例えば入射光Ｉの光強度の１００分の１以下である。このことは、図４（ａ）及び図４（ｂ）における第２出力光の反射光の光強度が、第２出力光の光強度の１００分の１程度まで減衰されることを意味する。
【００４２】
次に実施例１に係る光学装置１００ａの製造方法について説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施例１に係る光学装置の製造方法を例示する平面図である。
【００４３】
図６（ａ）に示すように、パッケージ７０にＴＥＣ３９、及びＴＥＣ５４を搭載する。ＬＤキャリア３６にＬＤ３２を搭載する。ＬＤ３２を搭載した後、ＬＤレンズ３３、光アイソレータ３４、及びＬＤキャリア３６を、ＬＤ３２の出力光が入力されるように、ＬＤキャリアマウント３８に搭載する。ＴＥＣ３９にＬＤキャリアマウント３８を搭載する。次に、マッハツェンダ変調器１０ｂを変調器キャリア５２に搭載する。変調器キャリアマウント５３に、マッハツェンダ変調器１０ｂが搭載された変調器キャリア５２、ＰＤ４２ａ及び４２ｂを搭載する。ＴＥＣ５４には変調器キャリアマウント５３を搭載する。さらに、光アイソレータ３４を透過した光が入力され、分岐された光がＰＤ４２ａに入力されるように、ビームスプリッタ４０ａを変調器キャリアマウント５３に搭載する。ビームスプリッタ４０ａから出力された光が入力されるように、ビームスプリッタ４０ｂを、変調器キャリアマウント５３に搭載する。ビームスプリッタ４０ｂから出力された光が入力されるように、入力レンズ４６を変調器キャリアマウント５３に搭載する。入力レンズ４６を搭載した後、マッハツェンダ変調器１０ｂから出力された光が入力されるように第１出力レンズ４８を変調器キャリアマウント５３に搭載する。パッケージ７０の外部に波長計（図示せず）を設け、第１出力レンズ４８から出力された波長を波長計によって検知しながら、エタロン４４を変調器キャリアマウント５３に搭載する。ＴＥＣ３９及びＴＥＣ５４は、例えばＳｕＡｇＣｕ（鈴銀銅）等のロウ材により、パッケージ７０に固定される。これにより、パッケージ７０にマッハツェンダ変調器１０ｂが搭載される。
【００４４】
パッケージ７０のセラミック端子７２ａ及び７２ｂに、例えば金等の金属からなるメタライズパターンを形成する。これにより、位相調整用電極７６及び変調用ストリップライン７８が形成される。さらに、マッハツェンダ変調器１０が備える位相調整用電極１６と位相調整用配線５１とをワイヤボンディングする。位相調整用配線５１と、パッケージ７０が備える位相調整用電極７６とをワイヤボンディングする。ワイヤボンディングの結果、位相調整用電極１６と、位相調整用電極７６とは、ワイヤ４１及び位相調整用配線５１を介して接続される。また、マッハツェンダ変調器１０が備える変調用電極１７と、変調器キャリア５２の変調用ストリップライン５５とをワイヤボンディングする。変調用ストリップライン５５と高周波配線基板５６のストリップラインとをワイヤボンディングする。高周波配線基板５６のストリップラインと、パッケージ７０のセラミック端子７２ａ及び７２ｂに形成された変調用ストリップライン７８とをワイヤボンディングする。ワイヤボンディングの結果、変調用電極１７と、変調用ストリップライン７８とは、ワイヤ４１、変調用ストリップライン５５及び高周波配線基板５６のストリップラインを介して、接続される。
【００４５】
図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）のパッケージ７０に、ウィンドレンズ７４、及び光ファイバ固定部６６を設ける。光ファイバ固定部６６には、光アイソレータ６０及び第２出力レンズ６２が搭載され、光ファイバ６４が接続されている。つまり、光アイソレータ６０及び光ファイバ６４が搭載された光ファイバ固定部６６をパッケージ７０に設ける。言い換えれば、光アイソレータ６０及び光ファイバ６４は、パッケージ７０の外壁に接続される。このとき、位相調整用電極７６及び変調用ストリップライン７８に電圧を印加して、所望の出力端（実施例１では第１出力端２７ａ）から、出力光が出力されるようにする。例えば光ファイバ６４を介して、マッハツェンダ変調器１０の出力光を検知しつつ、光ファイバ固定部６６を設けることで、調芯が可能となる。光アイソレータ６０は、第１出力光が入射されるように設けられる。以上の工程により、実施例１に係る光学装置１００ａが完成する。
【００４６】
実施例１によれば、光学装置１００ａは、マッハツェンダ変調器１０ｂと、第１出力光導波路２６ａから出力される第１出力光、及び第２出力光導波路２６ｂから出力される第２出力光の両方と光結合する光アイソレータ６０と、光アイソレータ６０を介して第１出力光と光結合し、第２出力光と光結合しない光ファイバ６４と、を備える。マッハツェンダ変調器１０ｂの第１出力端２７ａと光ファイバ６４とは光結合する一方で、第２出力端２７ｂは光ファイバ６４と光結合しない。第２出力光は光ファイバ固定部６６の内壁で反射された反射光となり、反射光は光アイソレータ６０において吸収される。この結果、反射光が、ＬＤ３２、ＰＤ４２ａ及び４２ｂ、並びに第１出力端２７ａ等に到達することが抑制される。従って、良好な特性を得ることができる光学装置１００ａが実現される。また、第１出力端２７ａと第２出力端２７ｂとは同一の面１０Ａに設けられており、第２出力光をマッハツェンダ変調器１０ｂにおいて吸収されることなく出射してもよい。従って、比較例２のようにマッハツェンダ変調器１０ｂを大型化しなくてよい。この結果、光学装置１００ａの小型化が可能で、かつ良好な特性を得ることが可能となる。
【００４７】
特に、マッハツェンダ変調器１０とＬＤ３２とが、同一のパッケージ７０に搭載されている。この場合、パッケージ７０内において迷光となった反射光が、ＬＤ３２に到達する恐れがある。実施例１によれば、光アイソレータ６０が反射光を吸収するため、反射光が迷光となることが抑制される。従って、より効果的に良好な特性を得ることが可能となる。またマッハツェンダ変調器１０とＬＤ３２とを同一のパッケージ７０に搭載することで、光学装置１００ａの小型化が可能となる。
【００４８】
偏光板８０及び８４各々の材料及び構成等を調整することで、偏光板８０及び８４が遮断する光の大きさを変えることができる。また、光の波長、光アイソレータ６０が置かれる環境の温度等により、ファラデー回転子８２による回転の角度が変動する可能性がある。角度が変動すると、反射光Ｒの偏光方向が変動し、偏光板８０が遮断する光の大きさも変わる。偏光板８０を透過する反射光が大きくなると、光学装置１００の特性が悪化する可能性が高くなる。効果的に光学装置１００の特性を改善するためには、例えば偏光板８０を透過する反射光Ｒの光強度が、入射光Ｉの光強度の１００分の１以下となることが好ましい。さらに反射光Ｒの光強度を、例えば入射光Ｉの光強度の１０００分の１等のように、より小さくすることが好ましい。言い換えれば、第２出力光が光アイソレータ６０を透過した後、光アイソレータ６０に再度入射して光アイソレータ６０の入力側に戻る光強度は、第２出力光導波路２６ｂの第２出力端２７ｂにおける光強度の１００分の１以下が好ましく、さらに１０００分の１以下が好ましい。また、光アイソレータ６０は、２つの偏光板８０及び８４、並びに１つのファラデー回転子８２を備えるとしたが、構成はこれに限定されない。例えば光アイソレータ６０は、偏光板８０及び８４並びにファラデー回転子８２の他に、２つの偏光板と１つのファラデー回転子とを、もう一段備えていてもよい。これにより、反射光Ｒをより大きく減衰させることができる。
【００４９】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したファラデー回転子８２は、光の偏光方向を４５°回転させるとしたが、回転させる角度は４５°に限られない。例えばファラデー回転子８２が回転させる角度は、３０°、又は４０°等でもよい。ただし、ファラデー回転子８２が回転させる角度が４５°であることにより、ファラデー回転子８２を透過した反射光Ｒの偏光方向と、偏光板８０が透過させる偏光方向との差異が９０°となる。このように偏光方向の差異が大きいほど、偏光板８０は効果的に光を遮断する。従って、ファラデー回転子８２は光の偏光方向を４５°回転させることが好ましい。
【００５０】
図４（ｂ）に示した距離は変更可能である。例えばＬ４を３ｍｍとすると、Ｌ５は０．２１２ｍｍとなる。このように、距離を変更した場合でも、第１出力光が光ファイバ６４に入力され、かつ第２出力光が光ファイバ６４に入力されなければよい。また図４（ｂ）において説明したように、第１出力光の光軸と光ファイバ６４のコアの中心とは一致しているとしたが、例えば０．０１ｍｍ程度ずれていてもよい。
【実施例２】
【００５１】
実施例２は、レンズの数を変更する例である。図７（ａ）は、実施例２に係る光学装置を例示する平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のマッハツェンダ変調器付近の拡大図であり、図１〜図２（ｃ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）において既述した構成については説明を省略する。
【００５２】
図７（ａ）に示すように、実施例２に係る光学装置２００は、第２出力レンズ６２を備えていないこと以外は、実施例１に係る光学装置１００ａと同じ構成である。図７（ｂ）に示すように、図中に実線で示した第１出力光は、第１出力レンズ４８で収束され、ウィンドレンズ７４及び光アイソレータ６０を透過し、光ファイバ６４に入力される。これに対し、図中に破線で示した第２出力光は、第１出力レンズ４８を透過した後に、図中の右下方向に進む。第２出力光は、ウィンドレンズ７４及び光アイソレータ６０を透過し、例えば光ファイバ固定部６６の内壁で反射される。反射光は、光アイソレータ６０に入射し、光アイソレータ６０において大きく減衰する。実施例２に係る光学装置２００の製造方法は、第２出力レンズ６２を搭載しないこと以外は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示したものと同じであるため、説明を省略する。実施例２によれば、実施例１と同様に、小型化可能で、かつ良好な特性を得ることができる光学装置２００を提供することができる。
【００５３】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
マッハツェンダ変調器            １０、１０ａ、１０ｂ
面                              １０Ａ、１０Ｂ
半導体基板                      １１
位相調整用電極                  １６、７６
変調用電極                      １７
第１入力端                      ２１ａ
第２入力端                      ２１ｂ
第１ＭＭＩ                      ２３
第２ＭＭＩ                      ２５
第１出力光導波路                ２６ａ
第２出力光導波路                ２６ｂ
第１出力端                      ２７ａ
第２出力端                      ２７ｂ
ＬＤ                            ３２
ＬＤレンズ                      ３３
ワイヤ                          ４１
入力レンズ                      ４６
第１出力レンズ                  ４８
高周波配線基板                  ５６
光アイソレータ                  ６０
第２出力レンズ                  ６２
光ファイバ                      ６４
パッケージ                      ７０
偏光板                          ８０、８４
ファラデー回転子                ８２
光学装置                        １００、１００ａ、２００
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005591671.tif 000005
【図５】
0005591671.tif 000006
【図６】
0005591671.tif 000007
【図７】
0005591671.tif 000008