(57)【要約】【課題】同一の偏光方向を有する２つの光信号に対して偏波合成を行う偏波合成器を提供すること。【解決手段】偏波合成器１２０は、第１の出力導波路１１５から出力された第１の出力光信号をコリメートする第１のコリメートレンズ１２１と、第２の出力導波路１１６から出力された第２の出力光信号をコリメートする第２のコリメートレンズ１２２と、コリメートされた第１の出力光信号の偏光方向を変える半波長板１２３と、偏光方向を変えられた第１の出力光信号とコリメートされた第２の出力光信号とを偏波合成する誘電体多層膜フィルタ１２４とを備える。第１の面１２４Ａ及び第１の面１２４Ａに対向する第２の面１２４Ｂを有する誘電体多層膜フィルタ１２４を、第１の面１２４Ａの法線方向と第２の出力光信号の光線方向との間の角度θが約４５°となるように配置し、かつ、図２に示す特性を有するように設計することにより、偏波合成を行うことができる。【選択図】図１
2014186127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の偏光方向を有する第１及び第２の光信号に対して偏波合成を行う偏波合成器であって、
前記第１の光信号をコリメートする第１のコリメートレンズと、
前記第２の光信号をコリメートする第２のコリメートレンズと、
前記第１のコリメートレンズによってコリメートされた前記第１の光信号の偏光方向を変える偏波回転子と、
ガラス基板上に誘電体膜が積層された、第１の面および前記第１の面に対向する第２の面を有する誘電体多層膜フィルタであって、前記第１の面の法線方向と前記第２の光信号の光線方向との間の角度θが約４５°となるように配置された誘電体多層膜フィルタと
を備え、
前記偏波回転子により偏光方向を変えられた前記第１の光信号は、前記誘電体多層膜フィルタと平行に配置された全反射ミラーにより反射された後、前記誘電体多層膜フィルタの前記第２の面により再度反射され、
前記第２のコリメートレンズによってコリメートされた前記第２の光信号は、前記誘電体多層膜フィルタの前記第１の面で反射されずに前記誘電体多層膜フィルタを透過することを特徴とする偏波合成器。
【請求項２】
前記第１及び第２のコリメートレンズの中心間隔をＰ、前記誘電体多層膜フィルタの厚さをＴ、前記誘電体多層膜フィルタの等価屈折率をη、前記偏波回転子の厚さをｔ、前記偏波回転子の屈折率をｎとしたときに、
【数１】
2014186127.tif 000007
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の偏波合成器。
【請求項３】
同一の偏光方向を有する第１及び第２の光信号に対して偏波合成を行う偏波合成器であって、
前記第１の光信号をコリメートする第１のコリメートレンズと、
前記第２の光信号をコリメートする第２のコリメートレンズと、
前記第１のコリメートレンズによってコリメートされた前記第１の出力光信号の偏光方向を変える偏波回転子と、
ガラス基板上に誘電体膜が積層された、第１の面および前記第１の面に対向する第２の面を有する誘電体多層膜フィルタであって、前記第１の面の法線方向と前記第２の光信号の光線方向との間の角度θが約４５°となるように配置された誘電体多層膜フィルタと
を備え、
前記偏波回転子により偏光方向を変えられた前記第１の光信号は、前記誘電体多層膜フィルタの前記第１の面により反射され、
前記第２のコリメートレンズによってコリメートされた前記第２の光信号は、前記誘電体多層膜フィルタの前記第１の面で反射されずに前記第２の面で反射されることを特徴とする偏波合成器。
【請求項４】
前記第１及び第２のコリメートレンズの中心間隔をＰ、前記誘電体多層膜フィルタの厚さをＴ、前記誘電体多層膜フィルタの等価屈折率をηとしたときに、
【数２】
2014186127.tif 000008
を満たすことを特徴とする請求項３に記載の偏波合成器。
【請求項５】
入力された入力光信号に対して位相変調を行い、同一の偏光方向を有する第１及び第２の出力光信号を出力する半導体基板上のマッハツェンダ型光変調器と、
前記第１及び第２の出力光信号に対して偏波合成を行う偏波合成器と
を備える光変調器において、
前記マッハツェンダ型光変調器は、
入力導波路と、前記入力導波路に接続された光分岐回路と、前記光分岐回路に接続された第１のマッハツェンダ型光変調部及び第２のマッハツェンダ型光変調部と、前記第１のマッハツェンダ型光変調部に接続された第１の出力導波路と、前記第２のマッハツェンダ型光変調部に接続された第２の出力導波路と
を基板上に備え、
前記偏波合成器は、請求項１から４のいずれかに記載の偏波合成器であることを特徴とする光変調器。
【請求項６】
前記マッハツェンダ型光変調器はＤＰ−ＱＰＳＫ光変調器であることを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波合成器およびそれを備える光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット等により通信トラフィックの大容量化が求められている。そのため、波長分割多重（ＷＤＭ）システムにおいて、１チャネル当たりの伝送速度の増加や波長数の増加が求められている。具体的には、ＷＤＭシステムの伝送には４０Ｇｂｉｔ／ｓや１００Ｇｂｉｔ／ｓといった高い伝送速度が求められている。
【０００３】
ところが、高速化のために変調シンボルレートを高くすると、分散耐性が急激に劣化し、伝送距離が縮小してしまうという問題等があり、シンボルレートを上げずにビットレートを大きくする多値化技術や多重化技術の必要性が高まっている。マッハツェンダ型光変調部を複数並列に配置したＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓａ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）光変調器やＤＰ（Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）−ＱＰＳＫ光変調器等、様々なフォーマットが開発されているが、こうしたアドバンスドフォーマットでは偏波多重化技術が標準的になってきている。
【０００４】
偏波多重化技術において光送信器に必要な機能は、直交する偏光成分それぞれに異なる変調信号を載せることである。形にする方法として２つ考えられている。１つは、１偏波の光をそれぞれ変調し、どちらか一方の偏光を９０°回転させた後に偏波ビームコンバイナ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）により合波する方法（非特許文献１参照）であり、もう１つは、光変調器に光が入射される時点で２つの偏光成分を持たせ、入射後、偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）により直交する成分に分離して直交成分をそれぞれ変調する方法（非特許文献２参照）である。
【０００５】
前者は、偏波回転素子が必要となる。後者の構成では、偏波回転素子は不要であるが、両方の偏光成分が等しい強度を持つように入力光の偏光方向を傾斜させて光変調器に入れる必要がある。
【０００６】
現在、これらの技術はＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム；ＬＮ）で構成されたＬＮ変調器を用いて実現されているが、１００Ｇｂｉｔ／ｓのＤＰ−ＱＰＳＫが今後普及してくると、ＬＮ変調器ではサイズが大きくなってしまう。また、半波長電圧が比較的高く、高い電圧出力を有するドライバーを使用する必要もあり、ドライバーでの消費電力が高くなる問題に直面する。現在の通信では、消費電力を下げながら、かつ小型化していくことが求められており、今後はＬＮ変調器だけで上記問題を解決していくことに限りがある。
【０００７】
そこで、これらの要求に応える１つの手段として、半導体素子に電界を与えることで屈折率を変化させ、入力電気信号を光の位相変化に変換するマッハツェンダ型の半導体変調器が注目されている。半導体変調器は、ＬＮ変調器に比べて、構成する光導波路の比屈折率差が大きく、曲げ半径を小さくできるため、小型な回路レイアウトが可能となる。また、駆動電圧もＬＮ変調器に比べて小さくすることが可能であるため、低消費電力の観点からも注目されている。すでに、これらの半導体変調器においても、ＬＮ変調器と同じく、ＤＱＰＳＫなどの多値伝送フォーマットに対応した高速変調器が報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Hiroshi Yamazaki et al., “Integrated 100-Gb/s PDM-QPSK modulator using a hybrid assembly technique with silica-based PLCs and LiNbO3 phase modulators,” ECOC 2008, Mo.3.C.1, 2008.
【非特許文献２】C. R. Doerr and L. Zhang, “Monolithic 80-Gb/s Dual Poralization On-Off-Keying Modulator in InP,” OFC, PDP19, 2008.
【非特許文献３】Hatem El-Refaei and David Yevick, “An Optimized InGaAsP/InP Polarization Converter Employing Asymmetric Rib Waveguides,” Journal of Lightwave Technology, Vol. 21, No. 6, June 2003.
【非特許文献４】A. Ohki et Al., “Novel Optical Triplexer for 10G-EPON OLT Transceiver,” Technical Digest. 15th Optoelectronics and Communications Conference, pp.844-845, (2010).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｓｉ基板上にＳｉＯ２系ガラスを主成分とする光導波路を形成した石英系平面光波回路（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いた光変調器の場合は、Ｓｉ基板上に溝を形成してそこに波長板を挿入するだけで簡便に偏波回転が得られるが、半導体光変調器の場合は、溝を切った時点で導波路損失が大きい。半導体による偏波回転素子も報告されている（非特許文献３参照）が、高歩留りで製造することが難しく、特殊な付加プロセスが必要となる。したがって、半導体光変調器では、基板上で偏波を回すのは困難であり、半導体光変調器における変調の後にどちらか一方の偏光を９０°回転させた後に合波する偏波合成器が求められている。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、同一の偏光方向を有する２つの光信号に対して一方の光信号の偏光方向を変えた後に偏波合成を行う偏波合成器を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、そのような偏波合成器を備える光変調器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、同一の偏光方向を有する第１及び第２の光信号に対して偏波合成を行う偏波合成器であって、前記第１の光信号をコリメートする第１のコリメートレンズと、前記第２の光信号をコリメートする第２のコリメートレンズと、前記第１のコリメートレンズによってコリメートされた前記第１の光信号の偏光方向を変える偏波回転子と、ガラス基板上に誘電体膜が積層された、第１の面および前記第１の面に対向する第２の面を有する誘電体多層膜フィルタであって、前記第１の面の法線方向と前記第２の光信号の光線方向との間の角度θが約４５°となるように配置された誘電体多層膜フィルタとを備え、前記偏波回転子により偏光方向を変えられた前記第１の光信号は、前記誘電体多層膜フィルタと平行に配置された全反射ミラーにより反射された後、前記誘電体多層膜フィルタの前記第２の面により再度反射され、前記第２のコリメートレンズによってコリメートされた前記第２の光信号は、前記誘電体多層膜フィルタの前記第１の面で反射されずに前記誘電体多層膜フィルタを透過することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記第１及び第２のコリメートレンズの中心間隔をＰ、前記誘電体多層膜フィルタの厚さをＴ、前記誘電体多層膜フィルタの等価屈折率をη、前記偏波回転子の厚さをｔ、前記偏波回転子の屈折率をｎとしたときに、
【００１４】
【数１】
2014186127.tif 000003
【００１５】
を満たすことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第３の態様は、同一の偏光方向を有する第１及び第２の光信号に対して偏波合成を行う偏波合成器であって、前記第１の光信号をコリメートする第１のコリメートレンズと、前記第２の光信号をコリメートする第２のコリメートレンズと、
前記第１のコリメートレンズによってコリメートされた前記第１の出力光信号の偏光方向を変える偏波回転子と、ガラス基板上に誘電体膜が積層された、第１の面および前記第１の面に対向する第２の面を有する誘電体多層膜フィルタであって、前記第１の面の法線方向と前記第２の光信号の光線方向との間の角度θが約４５°となるように配置された誘電体多層膜フィルタとを備え、前記偏波回転子により偏光方向を変えられた前記第１の光信号は、前記誘電体多層膜フィルタの前記第１の面により反射され、前記第２のコリメートレンズによってコリメートされた前記第２の光信号は、前記誘電体多層膜フィルタの前記第１の面で反射されずに前記第２の面で反射されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記第１及び第２のコリメートレンズの中心間隔をＰ、前記誘電体多層膜フィルタの厚さをＴ、前記誘電体多層膜フィルタの等価屈折率をηとしたときに、
【００１８】
【数２】
2014186127.tif 000004
【００１９】
を満たすことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第５の態様は、入力された入力光信号に対して位相変調を行い、同一の偏光方向を有する第１及び第２の出力光信号を出力する半導体基板上のマッハツェンダ型光変調器と、前記第１及び第２の出力光信号に対して偏波合成を行う偏波合成器とを備える光変調器において、前記マッハツェンダ型光変調器は、入力導波路と、前記入力導波路に接続された光分岐回路と、前記光分岐回路に接続された第１のマッハツェンダ型光変調部及び第２のマッハツェンダ型光変調部と、前記第１のマッハツェンダ型光変調部に接続された第１の出力導波路と、前記第２のマッハツェンダ型光変調部に接続された第２の出力導波路とを基板上に備え、前記偏波合成器は、第１から第４のいずれかの態様の偏波合成器であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記マッハツェンダ型光変調器がＤＰ−ＱＰＳＫ光変調器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、所望のバンドにおいてＴＭモードを反射しＴＥモードを透過する特性を有する誘電体多層膜フィルタを空間光学系において利用することにより、同一の偏光方向を有する２つの光信号に対して一方の光信号の偏光方向を変えた後に偏波合成を行う偏波合成器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係る光変調器を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る光変調器が備える誘電体多層膜フィルタの特性を説明するための図である。
【図３】誘電体多層膜フィルタによる本発明に係る偏波合成を説明するための図である。
【図４】誘電体多層膜フィルタによる従来の合波を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態に係る光変調器を含むパッケージの作製方法を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態に係る光変調器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）  
図１に、第１の実施形態に係る光変調器を示す。第１の実施形態に係る光変調器１００は、マッハツェンダ型光変調器１１０と偏波合成器１２０とを備える。マッハツェンダ型光変調器１１０は、コリメートレンズ（図示せず）を介して入力された入力光信号に対して位相変調を行い、第１及び第２の出力光信号を出力する。偏波合成器１２０が、同一の偏光方向を有する第１及び第２の出力光信号に対して偏波合成を行う。
【００２６】
マッハツェンダ型光変調器１１０は、入力導波路１１１と、入力導波路１１１に接続されたＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）光カプラ等の光分岐回路１１２と、光分岐回路１１２に接続された第１のマッハツェンダ型光変調部１１３及び第２のマッハツェンダ型光変調部１１４と、第１のマッハツェンダ型光変調部１１３に接続された第１の出力導波路１１５と、第２のマッハツェンダ型光変調部１１４に接続された第２の出力導波路１１６とを半導体基板上に備える。
【００２７】
マッハツェンダ型光変調器１１０は、半導体基板上に構成された半導体光変調器であり、たとえば、ＩｎＰ基板上にＩｎＡｌＡｓＰで構成された光導波路を形成することにより作製することができ、所要の電極（図示せず）を設けることでＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）光変調器として機能させることができる。また、マッハツェンダ型光変調器１１０の長さＬ、幅Ｗ、出力導波路間隔Ｐは、それぞれ３〜５ｍｍ、２〜４ｍｍ、１〜２．５ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００２８】
偏波合成器１２０は、第１の出力導波路から出力された第１の出力光信号をコリメートする第１のコリメートレンズ１２１と、第２の出力導波路から出力された第２の出力光信号をコリメートする第２のコリメートレンズ１２２と、第１のコリメートレンズによってコリメートされた第１の出力光信号の偏光方向を変える半波長板１２３と、半波長板１２３により偏光方向を変えられた第１の出力光信号と第２のコリメートレンズ１２２によってコリメートされた第２の出力光信号とを偏波合成する誘電体多層膜フィルタ１２４と、誘電体多層膜フィルタ１２４と平行に配置された全反射ミラー１２５とを備える。半波長板１２３以外のその他の偏波回転子を用いてもよい。誘電体多層膜フィルタ１２４は、ガラス基板上に誘電体膜を積層した複合体であり、等価屈折率によりその特性を表すことができる。なお、ここでは入力光信号の波長がＣバンドと呼ばれる１５３０ｎｍから１５６５ｎｍの範囲にある場合を例に説明を行うが、後述の通り、誘電体多層膜フィルタ１２４の特性をＳバンドやＬバンドの光信号に合わせて最適化することは容易なため、本発明はＣバンドに限らず用いることが可能である。
【００２９】
ＴＥモードの入力光信号は、ＴＥモードの第１及び第２の出力光信号として偏波合成器１２０に入力される。一方は半波長板１２３によりＴＭモードになり、他方はそのままＴＥモードのまま誘電体多層膜フィルタ１２４に入射する。第１の面１２４Ａ及び第１の面１２４Ａに対向する第２の面１２４Ｂを有する誘電体多層膜フィルタ１２４を、第１の面１２４Ａの法線方向と第２の出力光信号の光線方向との間の角度θが約４５°となるように配置し、かつ、図２に示すようなＴＥモード及びＴＭモードに対する反射特性を有するように設計することにより、偏波合成を行うことができる。入力光信号の波長がＣバンドと呼ばれる１５３０ｎｍから１５６５ｎｍの範囲にある場合、ＴＭモードの第１の出力光信号は、誘電体多層膜フィルタ１２４と平行に配置された全反射ミラー１２５により反射された後、誘電体多層膜フィルタ１２４の第２の面１２４Ｂにより再度反射される。ＴＥモードの第２の出力光信号は、誘電体多層膜フィルタ１２４の第１の面１２４Ａで反射されずに誘電体多層膜フィルタ１２４を透過する。ここで、誘電体多層膜フィルタ１２４の厚さＴ、及び、誘電体多層膜フィルタ１２４と全反射ミラー１２５の相対位置を適切に定めることにより、第２の面１２４Ｂで反射された第１の出力光信号と誘電体多層膜フィルタ１２４を透過した第２の出力光信号の光路が一致する。
【００３０】
なお、信号光入射角θが４５±２°の範囲内にあれば（図３参照）、図２のフィルタ特性に大きな変動が無いことは実験的に確認している。ＴＭモードの反射率およびＴＥモードの透過率は、それぞれ９０％以上であれば本発明に係る偏波合成器の動作に必要な特性として十分である。
【００３１】
また、誘電体多層膜フィルタ１２４は、上述の通りガラス基板上に誘電体膜を積層した複合体であり、各層の材料及び厚さを適宜選択することにより図２に示す反射特性、つまりＣバンドにおいてＴＭモードを反射しＴＥモードを透過する特性を実現することは当業者であれば可能である。
【００３２】
また、偏波合成器の構成として、石英系平面光波回路上に波長板による偏波回転子を設けて偏波合成器とし、半導体基板上のマッハツェンダ型光変調器と接続することも可能性として考えられるが、屈折率差に起因する接続損失が過大である等の問題があり、実用的ではないことを付記しておく。本発明に係る空間光学系で構成された偏波合成器は、半導体基板上のマッハツェンダ型光変調器に対する偏波合成器として、そうした従来の問題を改善する。
【００３３】
従来、このような誘電体多層膜フィルタは波長多重光アクセスシステムの合分波に用いられていた。近年、仕様策定の完了した１０Ｇ−ＥＰＯＮと呼ばれる大容量次世代光アクセスシステムでは、局内装置にトリプレクサ（ｔｒｉｐｌｅｘｅｒ）と呼ばれる波長多重光通信モジュールが用いられる可能性が高く、その開発が進められている（非特許文献４参照）。このトリプレクサでは、１４９０ｎｍの１．２５Ｇｂｉｔ／ｓの信号光と１５７７ｎｍの１０．３Ｇｂｉｔ／ｓの信号光を合波するため、信号光が４５°で入射した際に図２に示す特性を有する誘電体多層膜フィルタが用いられる。トリプレクサにおいては、通常半導体ＬＤ光源が用いられるため、両波長光ともＴＥ偏光である。図２の実線で示すように１４９０ｎｍの光は反射、１５７７ｎｍの光は透過する特性を利用して、図４に示すような形で合波が行われていた。本発明においては、このような誘電体多層膜フィルタを偏波合波に用いる新たな考え方を採用する。
【００３４】
（実施例）  
まず、ＩｎＰ基板上にＩｎＡｌＡｓＰで構成された光導波路を形成することによりマッハツェンダ変調器チップ５０１を作製する。
【００３５】
作製したマッハツェンダ変調器チップ５０１を当該チップ５０１と同等な大きさの窒化アルミ製サブキャリア５０２上に、金錫ハンダによりプロセス温度３００℃で固定する（図５（ａ））。
【００３６】
ついで、サブキャリア５０２ごと、変調器チップ５０１をＣｕＷ（銅タングステン合金）キャリア５０３上に金錫ハンダで固定する（図５（ｂ））。
【００３７】
その後、入力導波路側にコリメートレンズ５０４を調芯固定（ＹＡＧ溶接）する。調芯は、基準コリメートファイバ５０５からの出力光が変調器チップ５０１の入力導波路に結合するようコリメートレンズ５０４をＸ−Ｙ−Ｚ調芯する（図５（ｃ））。
【００３８】
その後、基準コリメートファイバ５０５から、波長１５５０ｎｍの光を変調器チップ５０１に入力する。出力導波路間隔Ｐと同じピッチを持つ、第１及び第２のコリメートレンズを有するコリメートレンズアレイ５０６を、第１及び第２の出力導波路からの第１及び第２の出力光信号がコリメート光になるよう調芯し、レンズアレイ５０６をＹＡＧ溶接する（図５（ｃ））。ここで用いるレンズアレイは、各出力光信号のコリメートビームの直径が４００〜８００μｍ程度になるような光学特性を有する。
【００３９】
次に、マッハツェンダ変調器チップ５０１のパッケージ５０７への搭載について説明する。パッケージ５０７の所定に位置には、予め、温調器（ＴＥＣ）５０８をハンダ固定しておく。ＴＥＣ５０８上に完成したキャリア５０３を錫銀銅合金ハンダにより２３０℃で固定する（図５（ｄ））。チップ５０１上の所定の電極とパッケージ５０７上の対応する端子間をワイヤボンディングで接続する（図示せず）。
【００４０】
次いで、パッケージ５０７の所定に位置に半波長板５０９、全反射ミラー５１０、誘電体多層膜フィルタ５１１を接着剤で取り付ける（図５（ｅ））。各部材の取り付け精度は、コリメート径の１／１０程度でよい。例えば、ビーム径５００μｍの場合には、±５０μｍ程度でよい。半波長板５０９の等価屈折率と厚みをそれぞれ、ｎとｔ、誘電体多層膜フィルタの等価屈折率をη、その厚みをＴとすると、次式が成り立つように、フィルタ厚Ｔを選ぶとＴＥモードとＴＭモードの光路長を等長化することができる。つまり、ＴＥモードとＴＭモードの出力光が誘電体多層膜フィルタ５１１へ入射する際の入射角は共に４５°±２°の範囲内にあるので、スネルの法則に基づき、式（ａ）を満足するように、フィルタ厚Ｔとフィルタの透過屈折率ηを選ぶと等長化が可能である。
【００４１】
【数３】
2014186127.tif 000005
【００４２】
（第２の実施形態）  
図６に、第２の実施形態に係る光変調器を示す。第２の実施形態に係る光変調器６００は、マッハツェンダ型光変調器６１０と偏波合成器６２０とを備える。マッハツェンダ型光変調器６１０は、第１の実施形態に係るマッハツェンダ型光変調器１１０と同一である。
【００４３】
偏波合成器６２０は、第１の出力導波路から出力された第１の出力光信号をコリメートする第１のコリメートレンズ６２１と、第２の出力導波路から出力された第２の出力光信号をコリメートする第２のコリメートレンズ６２２と、第１のコリメートレンズによってコリメートされた第１の出力光信号の偏光方向を変える半波長板６２３と、半波長板６２３により偏光方向を変えられた第１の出力光信号と第２のコリメートレンズ１２２によってコリメートされた第２の出力光信号とを偏波合成する誘電体多層膜フィルタ６２４とを備える。半波長板６２３以外のその他の偏波回転子を用いてもよい。
【００４４】
ＴＥモードの入力光信号は、ＴＥモードの第１及び第２の出力光信号として偏波合成器６２０に入力される。一方は半波長板６２３によりＴＭモードになり、他方はそのままＴＥモードのまま誘電体多層膜フィルタ６２４に入射する。第１の面６２４Ａ及び第１の面６２４Ａに対向する第２の面６２４Ｂを有する誘電体多層膜フィルタ６２４を、第１の面６２４Ａの法線方向と第２の出力光信号の光線方向との間の角度θが約４５°となるように配置し、かつ、図２に示すようなＴＥモード及びＴＭモードに対する反射特性を有するように設計することにより、偏波合成を行うことができる。入力光信号の波長がＣバンドの１５３０ｎｍから１５６５ｎｍの範囲にある場合、ＴＭモードの第１の出力光信号は、誘電体多層膜フィルタ６２４の第１の面６２４Ａにより反射される。ＴＥモードの第２の出力光信号は、誘電体多層膜フィルタ６２４の第１の面６２４Ａで反射されずに誘電体多層膜フィルタ６２４の第２の面６２４Ｂで反射される。ここで、誘電体多層膜フィルタ６２４の厚さＴを次式にしたがって定めることにより、第１の面６２４Ａで反射された第１の出力光信号と第２の面６２４Ｂで反射された第２の出力光信号の光路が一致する。
【００４５】
【数４】
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【００４６】
ここで、Ｐは出力導波路間隔、Ｔは誘電体多層膜フィルタの厚さ、ηは誘電体多層膜フィルタの等価屈折率である。
【００４７】
なお、信号光入射角θが４５±２°の範囲内にあれば、図２のフィルタ特性に大きな変動が無いことは実験的に確認している。ＴＭモードの反射率およびＴＥモードの透過率は、それぞれ９０％以上であれば本発明に係る偏波合成器の動作に必要な特性として十分である。
【００４８】
偏波合成された出力光信号は、図示のように、誘電体多層膜フィルタ６２４と平行に配置された全反射ミラー６２５により反射して、出射方向を９０°曲げてもよい。
【００４９】
半波長板６２３の屈折率と厚みを調整することで、ＴＥモードとＴＭモードの光路長を合わせることが可能である。ただし、調整が困難な場合には、ＴＭモード光の光路上に別途、光路長調整用石英板６２６等を挿入して光路長を合わせることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１００、６００  光変調器
１１０、６１０  マッハツェンダ型光変調器
１１１  入力導波路
１１２  光分岐回路
１１３  第１のマッハツェンダ型光変調部
１１４  第２のマッハツェンダ型光変調部
１１５  第１の出力導波路
１１６  第２の出力導波路
１２０、６２０  偏波合成器
１２１、６２１  第１のコリメートレンズ
１２２、６２２  第２のコリメートレンズ
１２３、６２３  半波長板
１２４、６２４  誘電体多層膜フィルタ
１２４Ａ、６２４Ａ  第１の面
１２４Ｂ、６２４Ｂ  第２の面
１２５、６２５  全反射ミラー
６２６  光路長調整用石英板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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