(57)【要約】【課題】光多重化における光学的なスキューを低減できる偏波多重光変調器装置を提供する。【解決手段】集積光学素子１３の第３縁１３ｃ及び第４縁１３ｄは、軸Ａｘ２に交差する軸Ａｘ３の方向に延在する。光入力ポート１２ｃは第３縁１３ｃに位置する。集積光学素子１３の第２群の配線及び第１群の配線の配置は、第１群の入力１４から第１群の光変調器３１までの信号伝搬と第２群の入力１６から第２群の光変調器３３までの信号伝搬との間に電気的スキューを引き起こす。光学的スキューを低減できるように、電気的スキューの符号を規定する配線を配置する。第１入力〜第４入力１４ａ〜１４ｄが第１縁１３ａに沿って配列される。電気信号の入力の配列する縁１３ａが光入力ポート１２ｃの位置する縁１３ｃと異なるので、光入力ポート１２ｃの位置が電気信号の入力の配置に干渉しない。【選択図】図５
2014092713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波多重光変調器装置であって、
第１入力及び第２入力からなる第１群の入力、第３入力及び第４入力からなる第２群の入力、第１光出力ポート、第２光出力ポート、並びに光入力ポートを有する集積光学素子と、
前記集積光学素子の前記第１光出力ポートからの光を受ける偏波回転子と、
前記集積光学素子の前記第２光出力ポートからの光を受ける第１ミラーと、
前記第１ミラーを介して前記集積光学素子の前記第２光出力ポートに光学的に結合されると共に前記偏波回転子を介して前記集積光学素子の前記第１光出力ポートに光学的に結合される偏波合波器と、
前記集積光学素子の前記第１入力、第２入力、第３入力及び第４入力に電気的に接続された駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路、前記集積光学素子の第１縁、及び前記集積光学素子の第２縁は、この順に第１軸の方向に配列されており、
前記集積光学素子の前記第１縁及び前記第２縁は、前記第１軸に交差する第２軸の方向に延在し、
前記集積光学素子の前記第１光出力ポート及び前記第２光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第２縁に位置し、
前記集積光学素子は、光分岐器、第１光合波器、第２光合波器、第１群の光変調器、及び第２群の光変調器を含み、前記第１群の光変調器は前記第１光合波器を介して前記第１光出力ポートに結合され、前記第２群の光変調器は前記第２光合波器を介して前記第２光出力ポートに光学的に結合され、
前記第１群の光変調器は第１光変調器及び第２光変調器を含み、前記第２群の光変調器は第３光変調器及び第４光変調器を含み、
前記第１光変調器、前記第２光変調器、前記第３光変調器及び前記第４光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、
前記集積光学素子の前記第１入力、前記第２入力、前記第３入力及び前記第４入力は、前記集積光学素子の前記第１縁に沿って配列され、
前記集積光学素子は、前記第１群の入力をそれぞれ前記第１群の光変調器に接続する第１群の配線と、前記第２群の入力をそれぞれ前記第２群の光変調器に接続する第２群の配線とを備え、
前記第１群の配線の長さは前記第２群の配線の長さより長い、偏波多重光変調器装置。
【請求項２】
前記集積光学素子は、前記第２軸に交差する第３軸の方向に延在する第３縁及び第４縁を有し、
前記光入力ポートは前記第３縁に位置し、
前記第１光変調器、前記第２光変調器、前記第３光変調器及び前記第４光変調器は前記第２軸の方向に配列される、請求項１に記載された偏波多重光変調器装置。
【請求項３】
前記集積光学素子は、前記第１入力及び第２入力をそれぞれ前記第１光変調及び前記第２光変調器に接続する第１ライン及び第２ラインを含み、
前記集積光学素子は、前記第３入力及び第４入力をそれぞれ前記第３光変調器及び前記第４光変調器に接続する第３ライン及び第４ラインを含み、
前記第１ラインは、前記第３ラインの配線長及び第４ラインの配線長より長くなるように屈曲され、
前記第２ラインは、前記第３ラインの配線長及び第４ラインの配線長より長くなるように屈曲される、請求項１又は請求項２に記載された偏波多重光変調器装置。
【請求項４】
前記集積光学素子、前記偏波合波器、前記第１ミラー、前記偏波回転子、前記偏波合波器、及び前記駆動回路を収容しており、一端及び他端を含むハウジングと、
前記ハウジングの前記一端に設けられ、前記偏波合波器に光学的に結合された出力光ファイバと、
を備え、
前記ハウジングにおいて前記一端は前記他端の反対側にあり、
前記ハウジングは、前記ハウジングの前記他端に設けられ前記駆動回路に接続された端子の配列を含む、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された偏波多重光変調器装置。
【請求項５】
前記ハウジング内に設けられた第２ミラーと、
前記ハウジングの前記一端に設けられた入力光ファイバと、
を更に備え、
前記光入力ポートは、前記集積光学素子の前記第１軸の方向に延在する第３縁に位置し、
前記集積光学素子の前記入力ポートは前記第２ミラーを介して前記入力光ファイバを光学的に結合される、請求項４に記載された偏波多重光変調器装置。
【請求項６】
前記第１光変調器、前記第２光変調器、前記第３光変調器及び前記第４光変調器の各々はマッハツェンダ変調器を含む、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された偏波多重光変調器装置。
【請求項７】
前記第１光変調器は、マッハツェンダ変調器のための第１アーム導波路及び第２アーム導波路を有し、
前記第１アーム導波路及び第２アーム導波路の各々は、第１クラッド、コア及び第２クラッドを含む積層を有し、
前記第１入力は第１１入力端及び第１２入力端を有し、
前記第１群の配線は、前記第１光変調器の前記第１アーム導波路の前記第１クラッド上の電極を前記第１１入力端に接続する第１１配線導体と、前記第１光変調器の前記第２アーム導波路の前記第１クラッド上の電極を前記第１２入力端に接続する第１２配線導体と、前記第１１配線導体と前記第１２配線導体との間に延在する第１接地導体とを含み、
前記第１接地導体は、前記第１光変調器の前記第１アーム導波路と前記第２アーム導波路との間において前記第２クラッドに接続される、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された偏波多重光変調器装置。
【請求項８】
前記第１軸の方向に配列された第１エリア、第２エリア及び第３エリアを含む主面を有する基板を更に備え、
前記基板の前記第１エリアは前記駆動回路を搭載し、
前記基板の前記第２エリアは前記集積光学素子を搭載し、
前記基板の前記第３エリアは前記第１ミラー、前記偏波回転子、及び前記偏波合波器を搭載し、
前記集積光学素子の前記第１光変調器から前記第４光変調器の各々は、半絶縁性ＩｎＰ基板上に設けられた複数の半導体層を含む、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載された偏波多重光変調器装置。
【請求項９】
偏波多重光変調器装置であって、
第１入力及び第２入力からなる第１群の入力、第３入力及び第４入力からなる第２群の入力、第１光出力ポート、第２光出力ポート、並びに光入力ポートを有する集積光学素子と、
前記集積光学素子の前記第１光出力ポートからの光を受ける偏波回転子と、
前記集積光学素子の前記第２光出力ポートからの光を受ける第１ミラーと、
前記第１ミラーを介して前記集積光学素子の前記第２光出力ポートに光学的に結合されると共に前記偏波回転子を介して前記集積光学素子の前記第１光出力ポートに光学的に結合された偏波合波器と、
前記集積光学素子の前記第１入力、第２入力、第３入力及び第４入力に電気的に接続された駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路、前記集積光学素子の第１縁、及び前記集積光学素子の第２縁は、この順に第１軸の方向に配列されており、
前記集積光学素子は、前記第１軸に交差する第２軸の方向に延在する第１縁及び第２縁を有し、
前記集積光学素子の前記第１光出力ポート及び前記第２光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第２縁に位置し、
前記集積光学素子は、光分岐器、第１光合波器、第２光合波器、第１群の光変調器、及び第２群の光変調器を含み、前記第１群の光変調器は前記第１光合波器を介して前記第１光出力ポートに結合され、前記第２群の光変調器は前記第２光合波器を介して前記第２光出力ポートに光学的に結合され、
前記第１群の光変調器は第１光変調器及び第２光変調器を含み、前記第２群の光変調器は第３光変調器及び第４光変調器を含み、
前記第１光変調器、前記第２光変調器、前記第３光変調器及び前記第４光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、
前記集積光学素子の前記第１入力、前記第２入力、前記第３入力及び前記第４入力は、前記集積光学素子の前記第１縁に沿って配列され、
前記集積光学素子は、前記第１群の入力をそれぞれ前記第１群の光変調器に接続する第１群の配線と、前記第２群の入力をそれぞれ前記第２群の光変調器に接続する第２群の配線とを備え、
前記偏波回転子、前記第１ミラー及び前記偏波合波器の配置は、前記第１光出力ポートから前記偏波合波器までの光伝搬と前記第２光出力ポートから前記偏波合波器までの光伝搬との間に光学的スキューを引き起こし、
前記第２群の配線上の信号伝搬及び前記第１群の配線上の信号伝搬により電気的スキューを生成して前記偏波多重光変調器装置におけるスキューが前記光学的スキューより小さくなるように、前記第２群の配線及び前記第１群の配線が設けられる、偏波多重光変調器装置。
【請求項１０】
偏波多重光変調器装置のための集積光学素子であって、
電気信号を受ける第１入力及び第２入力からなる第１群の入力、並びに電気信号を受ける第３入力及び第４入力からなる第２群の入力と、
第１光出力ポートと、
第２光出力ポートと、
光入力ポートと、
光分岐器、第１光合波器、第２光合波器、第１群の光変調器、及び第２群の光変調器を含む光学素子と、
前記第１群の入力をそれぞれ前記第１群の光変調器に接続する第１群の配線と、
前記第２群の入力をそれぞれ前記第２群の光変調器に接続する第２群の配線と、
を備え、
前記集積光学素子の第１縁及び前記集積光学素子の第２縁は、第１軸の方向に配列されており、前記集積光学素子の前記第１縁は前記集積光学素子の前記第２縁の反対側にあり、
前記集積光学素子の第１縁及び第２縁は、前記第１軸に交差する第２軸の方向に延在し、
前記集積光学素子の前記第１光出力ポート及び前記第２光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第２縁に位置し、
前記第１群の光変調器は前記第１光合波器を介して前記第１光出力ポートに結合され、前記第２群の光変調器は前記第２光合波器を介して前記第２光出力ポートに光学的に結合され、
前記第１群の光変調器は第１光変調器及び第２光変調器を含み、前記第２群の光変調器は第３光変調器及び第４光変調器を含み、
前記第１光変調器、前記第２光変調器、前記第３光変調器及び前記第４光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、
前記集積光学素子の前記第１入力、前記第２入力、前記第３入力及び前記第４入力は、前記集積光学素子の前記第１縁に沿って配列され、
前記第１群の配線の長さは前記第２群の配線の長さより長い、集積光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波多重光変調器装置及び集積光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、複数の光変調器を備える光送信器を開示する。変調信号の品質を劣化させることなく光送信器の小型化を図るために、基板の表面領域に複数の光変調器が形成される。
【０００３】
非特許文献１は、石英系ＰＬＣ―ＬＮハイブリッド集積回路技術を用いた１００Ｇｂ／ｓ偏波多重ＱＰＳＫ変調器を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０年２８６７７０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】２００９年電子情報通信学会総合大会、Ｃ−３−６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、第１の光変調器は、入力光導波路、変調用光導波路及び出力光導波路と、変調用光導波路にデータ信号を与える信号電極と、この信号電極の出力側に設けられ光導波路にＤＣバイアス電圧を与えるＤＣ電極とを備える。第２の光変調器は、入力光導波路、変調用光導波路及び出力光導波路と、変調光導波路の光にデータ信号を与える信号電極と、この信号電極の入力側に設けられ変調光導波路にＤＣバイアス電圧を与えるＤＣ電極とを備える。これらの信号電極の入力部の両方は、基板の側面に設けられる。
【０００７】
上記構成によれば、第１の信号電極は変調用光導波路の入力側に配置され、第２の信号電極は変調用光導波路の出力側に配置される。基板の同じ側面に第１および第２の信号電極の入力部を配置することを可能にすると共に、この電極配置は、各信号電極を長くすることなく相互作用長を確保することを可能にする。
【０００８】
非特許文献１の偏波多重ＱＰＳＫ変調器では、ＰＬＣ−Ｌ基板、ＬＮ基板、及びＰＬＣ−Ｒ基板が一方向に配列されている。ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を利用する変調器を含むＬＮ基板を石英系の平面導波路（ＰＬＣ）と組み合わせを用いる。平面導波路としては、ＰＬＣ−Ｌ基板及びＰＬＣ−Ｒ基板を用いる。ＰＬＣ−Ｒ基板では、偏波回転器（ＨＷＰ：半波長板）により偏波の向きが回転され、偏波ビームコンバイナ（ＰＢＣ： Polarization  Beam  Combiner）によって合波される。非特許文献１では、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を利用する変調器を用いるために、３つのデバイスの光学的な位置合わせを行う。この位置合わせは煩雑であり複雑である。
【０００９】
一方、特許文献１は、光信号を多重化するための光多重化装置を開示しない。
光デバイスに代表される光変調器では、光信号の多重化を光デバイス内で行うことができない。
【００１０】
この光デバイスから出力された光信号を多重化するための光多重化装置が光デバイス外に求められる。ところが、発明者らの知見によれば、光デバイス外で行われる光多重化は、光学的なスキューを生成する可能性がある。
【００１１】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、光多重化における光学的なスキューを低減できる偏波多重光変調器装置を提供することを目的とし、この偏波多重光変調器装置のための集積光学素子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】
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、（ａ）第１入力及び第２入力からなる第１群の入力、第３入力及び第４入力からなる第２群の入力、第１光出力ポート、第２光出力ポート、並びに光入力ポートを有する集積光学素子と、（ｂ）前記集積光学素子の前記第１光出力ポートからの光を受ける偏波回転子と、（ｃ）前記集積光学素子の前記第２光出力ポートからの光を受ける第１ミラーと、（ｄ）前記第１ミラーを介して前記集積光学素子の前記第２光出力ポートに光学的に結合されると共に前記偏波回転子を介して前記集積光学素子の前記第１光出力ポートに光学的に結合される偏波合波器と、（ｅ）前記集積光学素子の前記第１入力、第２入力、第３入力及び第４入力に電気的に接続された駆動回路とを備え、前記駆動回路、前記集積光学素子の第１縁、及び前記集積光学素子の第２縁は、この順に第１軸の方向に配列されており、前記集積光学素子の前記第１縁及び前記第２縁は、前記第１軸に交差する第２軸の方向に延在し、前記集積光学素子の前記第１光出力ポート及び前記第２光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第２縁に位置し、前記集積光学素子は、光分岐器、第１光合波器、第２光合波器、第１群の光変調器、及び第２群の光変調器を含み、前記第１群の光変調器は前記第１光合波器を介して前記第１光出力ポートに結合され、前記第２群の光変調器は前記第２光合波器を介して前記第２光出力ポートに光学的に結合され、前記第１群の光変調器は第１光変調器及び第２光変調器を含み、前記第２群の光変調器は第３光変調器及び第４光変調器を含み、前記第１光変調器、前記第２光変調器、前記第３光変調器及び前記第４光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、前記集積光学素子の前記第１入力、前記第２入力、前記第３入力及び前記第４入力は、前記集積光学素子の前記第１縁に沿って配列され、前記集積光学素子は、前記第１群の入力をそれぞれ前記第１群の光変調器に接続する第１群の配線と、前記第２群の入力をそれぞれ前記第２群の光変調器に接続する第２群の配線とを備え、前記第１群の配線の長さは前記第２群の配線の長さより長い。
【００１３】
この偏波多重光変調器装置では、集積光学素子の第２光出力ポートは第１ミラーを介して偏波合波器に光学的に結合され、集積光学素子の第１光出力ポートは偏波回転子を介して偏波合波器に光学的に結合される。これ故に、第２光出力ポートから偏波合波器までの第１伝搬時間は第１光出力ポートから偏波合波器までの第２伝搬時間と異なる。多くの場合に、第１伝搬時間は第２伝搬時間よりも長く、光学的スキューがある。
【００１４】
第１光出力ポートへの出力光に係る第１群の光変調器は第１群の配線導体を介して一群の駆動信号を受け、第２光出力ポートへの出力光に係る第２群の光変調器は第２群の配線導体を介して一群の駆動信号を受ける。第１群の配線導体の長さは第２群の配線導体の長さより長いので、第１群の入力から第１群の光変調器への電気信号伝搬時間は第２群の入力から第２群の光変調器への電気信号伝搬時間より大きく、電気的スキューがある。この偏波多重光変調器装置によれば、光学的スキュー及び電気的スキューが互いにスキューを低減するように、電気信号経路及び光伝播経路が設けられている。
【００１５】
集積光学素子において第１縁は第２縁の反対側にある。第１光出力ポート及び第２光出力ポートは集積光学素子の第２縁に位置する一方で、第１入力、第２入力、第３入力及び第４入力は集積光学素子の第１縁に沿って配列される。これ故に、電気信号の入力を行う縁が光信号の出力を行う縁の反対側にある。集積光学素子の一縁において電気信号を受けて、該電気信号を変調器により光信号に変換して、該光信号を集積光学素子の反対の縁で出力できる。信号（電気信号及び光信号）が第１軸の方向に流せるので、電気信号を導く入力配線、及び光信号を導く出力導波路も第１軸に沿って配列される。このため、スキュー調整のための配線配置及び入力配線導体の配置が容易になる。
【００１６】
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、（ａ）第１入力及び第２入力からなる第１群の入力、第３入力及び第４入力からなる第２群の入力、第１光出力ポート、第２光出力ポート、並びに光入力ポートを有する集積光学素子と、（ｂ）前記集積光学素子の前記第１光出力ポートからの光を受ける偏波回転子と、（ｃ）前記集積光学素子の前記第２光出力ポートからの光を受ける第１ミラーと、（ｄ）前記第１ミラーを介して前記集積光学素子の前記第２光出力ポートに光学的に結合されると共に前記偏波回転子を介して前記集積光学素子の前記第１光出力ポートに光学的に結合された偏波合波器と、（ｅ）前記集積光学素子の前記第１入力、第２入力、第３入力及び第４入力に電気的に接続された駆動回路と、を備え、前記駆動回路、前記集積光学素子の第１縁、及び前記集積光学素子の第２縁は、この順に第１軸の方向に配列されており、前記集積光学素子は、前記第１軸に交差する第２軸の方向に延在する第１縁及び第２縁を有し、前記集積光学素子の前記第１光出力ポート及び前記第２光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第２縁に位置し、前記集積光学素子は、光分岐器、第１光合波器、第２光合波器、第１群の光変調器、及び第２群の光変調器を含み、前記第１群の光変調器は前記第１光合波器を介して前記第１光出力ポートに結合され、前記第２群の光変調器は前記第２光合波器を介して前記第２光出力ポートに光学的に結合され、前記第１群の光変調器は第１光変調器及び第２光変調器を含み、前記第２群の光変調器は第３光変調器及び第４光変調器を含み、前記第１光変調器、前記第２光変調器、前記第３光変調器及び前記第４光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、前記集積光学素子の前記第１入力、前記第２入力、前記第３入力及び前記第４入力は、前記集積光学素子の前記第１縁に沿って配列され、前記集積光学素子は、前記第１群の入力をそれぞれ前記第１群の光変調器に接続する第１群の配線と、前記第２群の入力をそれぞれ前記第２群の光変調器に接続する第２群の配線とを備え、前記偏波回転子、前記第１ミラー及び前記偏波合波器の配置は、前記第１光出力ポートから前記偏波合波器までの光伝搬と前記第２光出力ポートから前記偏波合波器までの光伝搬との間に光学的スキューを引き起こし、前記第２群の配線上の信号伝搬及び前記第１群の配線上の信号伝搬により電気的スキューを生成して前記偏波多重光変調器装置におけるスキューが前記光学的スキューより小さくなるように、前記第２群の配線及び前記第１群の配線が設けられる。
【００１７】
この偏波多重光変調器装置によれば、第２群の配線及び第１群の配線の配置は、第１群の入力から第１群の光変調器までの信号伝搬と第２群の入力から第２群の光変調器までの信号伝搬との間に電気的スキューを引き起こす。光学的スキューを低減できるように、この電気的スキューの符号（いずれの信号伝搬が大きいか小さいか）を規定する配線を配置できる。
【００１８】
本発明に係る偏波多重光変調器装置では、前記集積光学素子は、前記第２軸に交差する第３軸の方向に延在する第３縁及び第４縁を有し、前記光入力ポートは前記第３縁に位置し、前記第１変調器、前記第２変調器、前記第３変調器及び前記第４変調器は前記第２軸の方向に配列されることができる。
【００１９】
この偏波多重光変調器装置によれば、光入力ポートが集積光学素子の第２軸に交差する第３縁に位置する一方で、第１入力、第２入力、第３入力及び第４入力が第１縁に沿って配列される。この配置によれば、光入力ポートの位置する縁を電気信号の入力の配列をと異なるので、光入力ポートの位置が電気信号の入力の配置に干渉しない。
【００２０】
本発明に係る偏波多重光変調器装置では、前記集積光学素子は、前記第１入力及び第２入力をそれぞれ前記第１光変調及び前記第２光変調器に接続する第１ライン及び第２ラインを含み、前記集積光学素子は、前記第３入力及び第４入力をそれぞれ前記第３光変調器及び前記第４光変調器に接続する第３ライン及び第４ラインを含み、前記第１ラインは、前記第３ラインの配線長及び第４ラインの配線長より長くなるように屈曲され、前記第２ラインは、前記第３ラインの配線長及び第４ラインの配線長より長くなるように屈曲されることができる。
【００２１】
この偏波多重光変調器装置によれば、第１ライン及び第２ラインの屈曲により、電気信号の遅延差を生成できる。
【００２２】
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、前記集積光学素子、前記偏波合波器、前記第１ミラー、前記偏波回転子、前記偏波合波器及び前記駆動回路を収容しており前記ハウジングの一端及び他端を含むハウジングと、前記ハウジングの前記一端に設けられ前記偏波合波器に光学的に結合された出力光ファイバと、を更に備えることができる。前記集積光学素子の前記光入力ポートは前記入力光ファイバに光学的に結合されており、前記一端は前記他端の反対側にあり、前記ハウジングは、前記ハウジングの前記他端に設けられ前記駆動回路に接続された端子の配列を含む。
【００２３】
この偏波多重光変調器装置によれば、出力光ファイバがハウジングの一端に設けられると共に、駆動回路用の端子の配列が、ハウジングの一端の反対側の他端に設けられる。これ故に、ハウジングにおける光出力が電気信号の入力端子の配列に干渉しない。
【００２４】
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、前記ハウジング内に設けられた第２ミラーと、前記ハウジングの前記一端に設けられた入力光ファイバとを更に備えることができる。前記光入力ポートは、前記集積光学素子の前記第１軸の方向に延在する第３縁に位置し、前記集積光学素子の前記入力ポートは前記第２ミラーを介して前記入力光ファイバを光学的に結合される。
【００２５】
この偏波多重光変調器装置によれば、入力光ファイバがハウジングの一端に設けられると共に、駆動回路用の端子の配列が、ハウジングの一端の反対側の他端に設けられる。これ故に、ハウジングにおける光入力が電気信号の入力端子の配列に干渉しない。
【００２６】
本発明に係る偏波多重光変調器装置では、前記第１変調器、前記第２変調器、前記第３変調器及び前記第４変調器の各々はマッハツェンダ変調器を含むことができる。
【００２７】
この偏波多重光変調器装置によれば、マッハツェンダ変調器は、２つのアーム導波路とこれらのアーム導波路に駆動信号を供給する変調電極とから構成される。
【００２８】
本発明に係る偏波多重光変調器装置では、前記第１変調器は、マッハツェンダ変調器のための第１アーム導波路及び第２アーム導波路を有し、前記第１アーム導波路及び第２アーム導波路の各々は、第１クラッド、コア及び第２クラッドを含む積層を有し、前記第１入力は第１１入力端及び第１２入力端を有し、前記第１群の配線は、前記第１変調器の前記第１アーム導波路の前記第１クラッド上の電極を第１１入力端に接続する第１１配線導体と、前記第１変調器の前記第２アーム導波路の前記第１クラッド上の電極を第１２入力端に接続する第１２配線導体と、前記第１１配線導体と前記第１２配線導体との間に延在する第１接地導体とを含み、前記第１接地導体は、前記第１変調器の前記第１アーム導波路と前記第２アーム導波路との間において前記第２クラッドに接続されることができる。
【００２９】
この偏波多重光変調器装置では、第１１配線導体及び第１２配線導体により第１接地導体を挟むように、第１１配線導体、第１接地導体及び第１２配線導体が第１入力から個々のアーム導波路に並走する。この偏波多重光変調器装置によれば、これらの導体の長さを等しくなるようにでき、配線長の変更による電気的スキューの調整が容易になる。
【００３０】
本発明に係る偏波多重光変調器装置は、前記第１軸の方向に配列された第１エリア、第２エリア及び第３エリアを含む主面を有する基板を更に備えることができる。前記基板の前記第１エリアは前記駆動回路を搭載し、前記基板の前記第２エリアは前記集積光学素子を搭載し、前記基板の前記第３エリアは前記第１ミラー、前記偏波回転子、及び前記偏波合波器を搭載し、前記集積光学素子の前記第１光変調器から前記第４光変調器の各々は、半絶縁性ＩｎＰ基板上に設けられた複数の半導体層を含むことができる。
【００３１】
この偏波多重光変調器装置によれば、電気回路、電気−光変換素子、及び光学多重化装置が同一の基板に順序だって配置される。この配置により、信号のスキューを低減できる。
【００３２】
本発明に係る、偏波多重光変調器装置のための集積光学素子は、（ａ）駆動回路に電気的に接続されるように設けられる第１入力及び第２入力からなる第１群の入力、並びに前記駆動回路に電気的に接続されるように設けられる第３入力及び第４入力からなる第２群の入力と、（ｂ）偏波合波器に偏波回転子を介して光学的に結合されるように設けられる第１光出力ポートと、（ｃ）前記偏波合波器に光学的に結合されるように設けられる第２光出力ポートと、（ｄ）光入力ポートと、（ｅ）光分岐器、第１光合波器、第２光合波器、第１群の光変調器、及び第２群の光変調器を含む光学素子と、（ｆ）前記第１群の入力をそれぞれ前記第１群の光変調器に接続する第１群の配線と、（ｇ）前記第２群の入力をそれぞれ前記第２群の光変調器に接続する第２群の配線とを備え、前記集積光学素子の第１縁及び前記集積光学素子の第２縁は、第１軸の方向に配列されており、前記集積光学素子の前記第１縁は前記集積光学素子の前記第２縁の反対側にあり、前記集積光学素子の第１縁及び第２縁は、前記第１軸に交差する第２軸の方向に延在し、前記集積光学素子の前記第１光出力ポート及び前記第２光出力ポートは、前記集積光学素子の前記第２縁に位置し、前記第１群の光変調器は前記第１光合波器を介して前記第１光出力ポートに結合され、前記第２群の光変調器は前記第２光合波器を介して前記第２光出力ポートに光学的に結合され、前記第１群の光変調器は第１光変調器及び第２光変調器を含み、前記第２群の光変調器は第３光変調器及び第４光変調器を含み、前記第１光変調器、前記第２光変調器、前記第３光変調器及び前記第４光変調器は前記光分岐器を介して前記光入力ポートに光学的に結合され、前記集積光学素子の前記第１入力、前記第２入力、前記第３入力及び前記第４入力は、前記集積光学素子の前記第１縁に沿って配列され、前記第１群の配線の長さは前記第２群の配線の長さより長い。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、光多重化における光学的なスキューを低減できる偏波多重光変調器装置が提供される。また、本発明によれば、この偏波多重光変調器装置のための集積光学素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本実施の形態に係る偏波多重光変調器装置を概略的に示す図面である。
【図２】図２は、集積光学素子における光導波路の配置を示す図面である。
【図３】図３は、集積光学素子における光導波路の配置及び電気配線の配置を示す図面である。
【図４】図４は、図３に示された導波路及び変調導波路の構造の一例を示す図面である。
【図５】図５は、本実施の形態に係る偏波多重光変調器装置の配置を示す図面である。
【図６】図６は、偏波多重光変調器装置を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の偏波多重光変調器装置、集積光学素子、及び  偏波多重光変調器装置を作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００３６】
図１は、本実施の形態に係る偏波多重光変調器装置を概略的に示す図面である。偏波多重光変調器装置１１は、集積光学素子１３と、偏波合波装置１５と、駆動回路１７とを含む。駆動回路１７、集積光学素子１３、及び偏波合波装置１５はこの順に第１軸Ａｘ１の方向に配列されている。
【００３７】
偏波合波装置１５は、第１ミラー２１ａと、偏波回転子２３と、偏波合波器２５とを備える。集積光学素子１３は、第１光出力ポート１２ａ、第２光出力ポート１２ｂ、及び光入力ポート１２ｃを有する。偏波回転子２３は、集積光学素子１３の第１光出力ポート１２ａからの光Ｌ２を受ける。第１ミラー２１ａは、集積光学素子１３の第２光出力ポート１２ｂからの光Ｌ３を受ける。偏波合波器２５は、第１ミラー２１ａを介して集積光学素子１３の第２光出力ポート１２ｂに光学的に結合され、また偏波回転子２３を介して集積光学素子１３の第１光出力ポート１２ａに光学的に結合される。
【００３８】
集積光学素子１３は、第１縁１３ａ及び第２縁１３ｂを有する。第１縁１３ａ及び第２縁１３ｂは第１軸Ａｘ１に交差し、第１縁１３ａ及び第２縁１３ｂの各々は、第１軸Ａｘ１に交差する第２軸Ａｘ２の方向に延在する。駆動回路１７、集積光学素子１３の第１縁１３ａ、及び集積光学素子１３の第２縁１３ｂは、この順に第１軸Ａｘ１の方向に順に配列されている。
【００３９】
集積光学素子１３の第１光出力ポート１２ａ及び第２光出力ポート１２ｂは集積光学素子１３の第２縁１３ｂに位置する。集積光学素子１３は、光分岐器２７、第１光合波器２９ａ（２９）、第２光合波器２９ｂ（２９）、第１群の光変調器３１、及び第２群の光変調器３３を含む。光分岐器２７、第１光合波器２９ａ、第２光合波器２９ｂ、第１群の光変調器３１、及び第２群の光変調器３３は光学素子を構成する。第１群の光変調器３１は第１光合波器２９ａを介して第１光出力ポート１２ａに結合される。第２群の光変調器３３は第２光合波器２９ｂを介して第２光出力ポート２９ｂに光学的に結合される。第１群の光変調器３１及び第２群の光変調器３３は光分岐器２７を介して光入力ポート１２ｃに光学的に結合される。
【００４０】
第１群の光変調器３１は第１光変調器２０Ａ及び第２光変調器２０Ｂを含む。第２群の光変調器３３は第３光変調器２０Ｃ及び第４光変調器２０Ｄを含む。第１光変調器２０Ａ、第２光変調器２０Ｂ、第３光変調器２０Ｃ及び第４光変調器２０Ｄは光分岐器２７を介して光入力ポート１２ｃに光学的に結合される。
【００４１】
集積光学素子１３において、第１入力１４ａ、第２入力１４ｂ、第３入力１４ｃ及び第４入力１４ｄは、集積光学素子１３の第１縁１３ａに沿って配列される。集積光学素子１３は、第１群の入力１４及び第２群の入力１６を有する。第１群の入力１４は第１入力１４ａ及び第２入力１４ｂからなる。第２群の入力１６は第３入力１４ｃ及び第４入力１４ｄからなる。駆動回路１７は、集積光学素子１３の第１入力１４ａ、第２入力１４ｂ、第３入力１４ｃ及び第４入力１４ｄに電気的に接続される。
【００４２】
集積光学素子１３は、第１群の入力１４をそれぞれ第１群の光変調器３１に接続する第１群の配線と、第２群の入力１６をそれぞれ第２群の光変調器３３に接続する第２群の配線とを備える。第２群の配線の長さは第１群の配線の長さと異なる。本実施例では、第１群の配線の長さは第２群の配線の長さより長い。
【００４３】
この偏波多重光変調器装置１１では、集積光学素子１３の第２光出力ポート１２ｂは第１ミラーを介して偏波合波器２５に光学的に結合され、集積光学素子１３の第１光出力ポート１２ａは偏波回転子２３を介して偏波合波器２５に光学的に結合される。これ故に、第１光出力ポート１２ａから偏波合波器２５までの第１伝搬時間は第２光出力ポート１２ｂから偏波合波器２５までの第２伝搬時間と異なる。多くの場合に、第２伝搬時間は第１伝搬時間よりも長く、光学的スキューがある。
【００４４】
集積光学素子１３は、入力ポート１２ｃに入力光Ｌ１を受ける。第１光出力ポート１２ａへの出力光Ｌ２に係る第１群の光変調器３１は第１群の配線導体を介して一群の駆動信号を受け、第２光出力ポート１２ｂへの出力光Ｌ３に係る第２群の光変調器３３は第２群の配線導体を介して一群の駆動信号を受ける。第２群の配線導体の長さは第１群の配線導体の長さより短くするとき、第１群の入力１４から第１群の光変調器３１への電気信号伝搬時間は第２群の入力１６から第２群の光変調器３３への電気信号伝搬時間より長くでき、集積光学素子１３には電気的スキューがある。この偏波多重光変調器装置１１によれば、光学的スキュー及び電気的スキューが互いにスキューを低減するように、電気信号経路及び光伝播経路が設けられている。
【００４５】
集積光学素子１３において第１縁１３ａは第２縁１３ｂの反対側にあり、第１光出力ポート１２ａ及び第２光出力ポート１２ｂは集積光学素子の第２縁に位置する一方で、第１入力１４ａ、第２入力１４ｂ、第３入力１４ｃ及び第４入力１４ｄは集積光学素子１３の第１縁１３ａに沿って配列されるので、電気信号の入力を行う縁１３ａが光信号の出力を行う縁１３ｂの反対側にある。集積光学素子１３の一縁１３ａにおいて電気信号を受けて、該電気信号を変調器（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）により光信号に変換して、該光信号を集積光学素子１３の反対の縁１３ｂで出力できる。信号（電気信号及び光信号）が第１軸Ａｘ１の方向に流れるので、電気信号を導く入力配線、及び光信号を導く光導波路も第１軸Ａｘに沿って配列される。このため、スキュー調整のためのワイヤリング及び入力配線導体の配置が容易になる。
【００４６】
偏波多重光変調器装置１３では、第１ミラー２１ａ、偏波回転子２３及び偏波合波器２５の配置は、第１光出力ポート１２ａから偏波合波器２５までの光伝搬と第２光出力ポート１２ｂから偏波合波器２５までの光伝搬との間に光学的スキューを引き起こすけれども、偏波多重光変調器装置１３におけるトータルスキューが光学的スキューより小さくなるように、第１群の配線及び第２群の配線が設けられる。
【００４７】
この偏波多重光変調器装置１１によれば、集積光学素子１３の第２群の配線及び第１群の配線の配置は、第１群の入力１４から第１群の光変調器３１までの第１信号伝搬と第２群の入力１６から第２群の光変調器３３までの第２信号伝搬との間に電気的スキューを引き起こす。光学的スキューを低減できるように、第１信号伝搬及び第２信号伝搬の大小及びその差に係る電気的スキューの符号を規定する配線を配置できる。
【００４８】
偏波多重光変調器装置１１では、集積光学素子１３は第３縁１３ｃ及び第４縁１３ｄを有する。第３縁１３ｃ及び第４縁１３ｄの各々は、第２軸Ａｘ２に交差する第３軸Ａｘ３の方向に延在する。光入力ポート１２ｃは第３縁１３ｃに位置する。第１変調器〜第４変調器２０Ａ〜２０Ｄは第２軸Ａｘ２の方向に配列されることができる。
【００４９】
この偏波多重光変調器装置１１によれば、光入力ポート１２ｃが第２軸Ａｘ２に交差する第３縁１３ｃに位置する一方で、第１入力〜第４入力１４ａ〜１４ｄが第１縁１３ａに沿って配列される。この配置によれば、光入力ポート１２ｃの位置する縁１３ｃが電気信号の入力の配列する縁１３ａと異なる。光入力ポート１２ｃの位置が電気信号の入力の配置に干渉しない。
【００５０】
図２は、集積光学素子における光導波路の配置を示す図面である。図２を参照して、集積光学素子１３における光導波路の配置を説明する。
【００５１】
半絶縁性のＩｎＰ基板といった支持体上に、４つの光変調器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが並列に配置されている。集積光学素子１３は二つの光出力ポート１２ａ、１２ｂ及び光入力ポート１２ｃを備える。光入力ポート１２ｃには一本の光入力導波路４０の一端が接続されている。
【００５２】
光入力導波路４０の他端は１×２ＭＭＩカプラ４１の入力端に接続されており、１×２ＭＭＩカプラ４１の二つの出力端は、それぞれ、曲線導波路４１Ａ, ４１Ｂを介して、二つの１×２ＭＭＩカプラ４２Ａ、４２Ｂの入力端に接続されている。１×２ＭＭＩカプラ４２Ａの２出力端は、曲線導波路４３Ａ、４３Ｂを介して、２つの１×２ＭＭＩカプラ４４Ａ、４４Ｂの入力端に接続されている。１×２ＭＭＩカプラ４２Ｂの２出力端には、曲線導波路４３Ｃ、４３Ｄを介して、２つの１×２ＭＭＩカプラ４４Ｃ、４４Ｄの入力端に接続されている。
【００５３】
１×２ＭＭＩカプラ４４Ａの２つの出力端は、それぞれ、曲線導波路４４Ａ−１、４４Ａ−２を介して変調導波路４４Ａ−３及び４４Ａ−４に接続される。１×２ＭＭＩカプラ４４Ｂの２出力端は、それぞれ、曲線導波路４４Ｂ−１、４４Ｂ−２を介して変調導波路４４Ｂ−３及び４４Ｂ−４に接続される。１×２ＭＭＩカプラ４４Ｃの２出力端は、それぞれ、曲線導波路４４Ｃ−１、４４Ｃ−２を介して変調導波路４４Ｃ−３及び４４Ｃ−４に接続される。１×２ＭＭＩカプラ４４Ｄの２出力端は、それぞれ、曲線導波路４４Ｄ−１、４４Ｄ−２を介して変調導波路４４Ｄ−３及び４４Ｄ−４に接続される。
【００５４】
変調用導波路４４Ａ−３及び４４Ａ−４は、それぞれ、曲線導波路４４Ａ−５及び４４Ａ−６を介して、１×２ＭＭＩカプラ４５Ａの２つの入力端に接続されている。変調用導波路４４Ｂ−３及び４４Ｂ−４は、それぞれ、曲線導波路４４Ｂ−５及び４４Ｂ−６を介して、１×２ＭＭＩカプラ４５Ｂの２つの入力端に接続されている。変調用導波路４４Ｃ−３及び４４Ｃ−４は、それぞれ、曲線導波路４４Ｃ−５及び４４Ｃ−６を介して、１×２ＭＭＩカプラ４５Ｃの２つの入力端に接続されている。変調用導波路４４Ｄ−３及び４４Ｄ−４は、それぞれ、曲線導波路４４Ｄ−５及び４４Ｄ−６を介して、１×２ＭＭＩカプラ４５Ｄの２つの入力端に接続されている。
【００５５】
１×２ＭＭＩカプラ４５Ａ及び４５Ｂ各々の１つの出力端は、曲線導波路５５Ａ及び５５Ｂを介して２×２ＭＭＩカプラ５６Ａの入力端に接続されている。１×２ＭＭＩカプラ４５Ｃ及び４５Ｄ各々の１つの出力端は、曲線導波路５５Ｃ及び５５Ｄを介して２×２ＭＭＩカプラ５６Ｂの入力端に接続されている。２×２ＭＭＩカプラ５６Ａにおける一方の出力端が光出力ポート１２ａに接続され、２×２ＭＭＩカプラ５６Ｂにおける一方の出力端が光出力ポート１２ｂに接続される。
【００５６】
第１変調器２０Ａ、第２変調器２０Ｂ、第３変調器２０Ｃ及び第４変調器２０Ｄの各々は、図２に示されるように、マッハツェンダ変調器を含むことができる。第１変調器２０Ａは、１×２ＭＭＩカプラ４４Ａ、変調用導波路（第１アーム導波路）４４Ａ−３、変調用導波路（第２アーム導波路）４４Ａ−４、及び１×２ＭＭＩカプラ４５Ａを備える。第２変調器２０Ｂは、１×２ＭＭＩカプラ４４Ｂ、一の変調用導波路（第１アーム導波路）４４Ｂ−３、他の変調用導波路（第２アーム導波路）４４Ｂ−４、及び１×２ＭＭＩカプラ４５Ｂを備える。第３変調器２０Ｃは、１×２ＭＭＩカプラ４４Ｃ、変調用導波路（第１アーム導波路）４４Ｃ−３、変調用導波路（第２アーム導波路）４４Ｃ−４、及び１×２ＭＭＩカプラ４５Ｃを備える。第４変調器２０Ｄは、１×２ＭＭＩカプラ４４Ｄ、変調用導波路（第１アーム導波路）４４Ｄ−３、変調用導波路（第２アーム導波路）４４Ｄ−４、及び１×２ＭＭＩカプラ４５Ｄを備える。この偏波多重光変調器装置１１によれば、マッハツェンダ変調器は、２つのアーム導波路とこれらのアーム導波路に駆動信号を供給する変調電極とから構成される。
【００５７】
図３は、集積光学素子における光導波路の配置及び電気配線の配置を示す図面である。図３を参照して、集積光学素子１３の電気配線配置を説明する。
【００５８】
偏波多重光変調器装置１１では、集積光学素子１３は、第１群の入力１４をそれぞれ第１群の光変調器３１に接続する第１群の配線３７ａと、第２群の入力１６をそれぞれ第２群の光変調器３３に接続する第２群の配線３７ｂとを備える。
【００５９】
集積光学素子１３は、第１入力１４ａ及び第２入力１４ｂをそれぞれ第１光変調器２０Ａ及び第２光変調器２０Ｂに接続する第１ライン３５ａ及び第２ライン３５ｂを含む。集積光学素子１３は、第３入力１４ｃ及び第４入力１４ｄをそれぞれ第３光変調器２０Ｃ及び第４光変調器２０Ｄに接続する第３ライン３５ｃ及び第４ライン３５ｄを含む。第１ライン３５ａは、第３ライン３５ｃの配線長及び第４ライン３５ｄの配線長より長くなるように屈曲される。第２ライン３５ｂは、第３ライン３５ｃの配線長及び第４ライン３５ｄの配線長より長くなるように屈曲される。この偏波多重光変調器装置１１によれば、第１ライン３５ａ及び第２ライン３５ｂの屈曲により、電気信号の遅延差を生成できる。
【００６０】
変調電極Ａ１−ＭＯＤ、Ａ２−ＭＯＤ、Ｂ１−ＭＯＤ、Ｂ２−ＭＯＤ、Ｃ１−ＭＯＤ、Ｃ２−ＭＯＤ、Ｄ１−ＭＯＤ、Ｄ２−ＭＯＤは、それぞれ、変調用光導波路４４Ａ−３、４４Ａ−４、４４Ｂ−３、４４Ｂ−４、４４Ｃ−３、４４Ｃ−４、４４Ｄ−３及び４４Ｄ−４上に接続される。これらの変調電極は、より具体的には、個々の変調用光導波路の最上層を介して上部のクラッド層に電位を与える。
【００６１】
変調電極Ａ１−ＭＯＤ、Ａ２−ＭＯＤの一端は、それぞれ、ＲＦ信号入力として機能する第１入力ＲＦ−ＩＮ１に配線導体Ａ１−ＩＮ、Ａ２−ＩＮを介して接続される。この第１入力ＲＦ−ＩＮ１は第１１入力端ＲＦ−ＩＮ１１及び第１２入力端ＲＦ−ＩＮ１２を有する。第１群の配線は、第１変調器２０Ａの第１アーム導波路（４４Ａ−３）の第１クラッド上の電極Ａ１−ＭＯＤを第１１入力端ＲＦ−ＩＮ１１に接続する第１１配線導体Ａ１−ＩＮと、第１変調器２０Ａの第２アーム導波路（４４Ａ−４）の第１クラッド上の電極Ａ２−ＭＯＤを第１２入力端ＲＦ−ＩＮ１２に接続する第１２配線導体Ａ２−ＩＮと、第１１配線導体ＲＦ−ＩＮ１１と第１２配線導体ＲＦ−ＩＮ１２との間に延在する第１接地導体Ａ−ＧＮＤとを含む。第１接地導体Ａ−ＧＮＤは、第１変調器２０Ａの第１アーム導波路（４４Ａ−３）と第２アーム導波路（４４Ａ−４）との間において第２クラッドに接続される。この偏波多重光変調器装置１１では、第１１配線導体ＲＦ−ＩＮ１１及び第１２配線導体ＲＦ−ＩＮ１２により第１接地導体Ａ−ＧＮＤを挟むように、第１１配線導体ＲＦ−ＩＮ１１、第１接地導体Ａ−ＧＮＤ及び第１２配線導体ＲＦ−ＩＮ１２が第１入力ＲＦ−ＩＮ１から個々のアーム導波路まで並走する。この並走によれば、これらの導体の長さを等しくなるようにできる。このような配線構造は、配線の長さの点を除いて、第１変調器２０Ａ以外の変調器２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄにも提供される。
【００６２】
配線導体Ａ１−ＩＮと配線導体Ａ２−ＩＮとの間には、接地導体Ａ−ＧＮＤが延在している。接地導体Ａ−ＧＮＤは、個々の変調用光導波路の下部のクラッド層に電位を与える。変調電極Ａ１−ＭＯＤ、Ａ２−ＭＯＤの他端は、それぞれ、終端配線導体Ａ１−Ｔ、Ａ２−Ｔに接続される。終端配線導体Ａ１−Ｔ、Ａ２−Ｔは、第３縁に１３ｃまで延在する。終端配線導体Ａ１−Ｔと終端配線導体Ａ２−Ｔとの間には、接地導体Ａ−ＧＮＤが延在している。ＲＦ信号入力ＲＦ−ＩＮ１と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで１つの接地導体及び２つの信号導体が並走的に延在するＳＧＳ構造を成す。また、終端素子と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで１つの接地導体及び２つの信号導体が並走的に延在するＳＧＳ構造を成す。
【００６３】
光変調器２０Ｂに関しては、変調電極Ｂ１−ＭＯＤ、Ｂ２−ＭＯＤの一端は、それぞれ、配線導体Ｂ１−ＩＮ、Ｂ２−ＩＮを介してＲＦ信号入力ＲＦ−ＩＮ２に接続される。配線導体Ｂ１−ＩＮと配線導体Ｂ２−ＩＮとの間には、接地導体Ｂ−ＧＮＤが延在している。接地導体Ｂ−ＧＮＤは、個々の変調用光導波路の下部のクラッド層に電位を与える。変調電極Ｂ１−ＭＯＤ、Ｂ２−ＭＯＤの他端は、それぞれ、終端配線導体Ｂ１−Ｔ、Ｂ２−Ｔに接続される。終端配線導体Ｂ１−Ｔ、Ｂ２−Ｔは、第３縁に１３ｃまで延在する。終端配線導体Ｂ１−Ｔと終端配線導体Ｂ２−Ｔとの間には、接地導体Ｂ−ＧＮＤが延在している。ＲＦ信号入力ＲＦ−ＩＮ２と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで１つの接地導体及び２つの信号導体が並走的に延在するＳＧＳ構造を成す。
【００６４】
光変調器２０Ｃに関しては、変調電極Ｃ１−ＭＯＤ、Ｃ２−ＭＯＤの一端は、それぞれ、配線導体Ｃ１−ＩＮ、Ｃ２−ＩＮを介してＲＦ信号入力ＲＦ−ＩＮ３に接続される。配線導体Ｃ１−ＩＮと配線導体Ｃ２−ＩＮとの間には、接地導体Ｃ−ＧＮＤが延在している。接地導体Ｃ−ＧＮＤは、個々の変調用光導波路の下部のクラッド層に電位を与える。変調電極Ｃ１−ＭＯＤ、Ｃ２−ＭＯＤの他端は、それぞれ、終端配線導体Ｃ１−Ｔ、Ｃ２−Ｔに接続される。終端配線導体Ｃ１−Ｔ、Ｃ２−Ｔは、第４縁に１３ｄまで延在する。終端配線導体Ｃ１−Ｔと終端配線導体Ｃ２−Ｔとの間には、接地導体Ｃ−ＧＮＤが延在している。ＲＦ信号入力ＲＦ−ＩＮ３と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで１つの接地導体及び２つの信号導体が並走的に延在するＳＧＳ構造を成す。
【００６５】
光変調器２０Ｄに関しては、変調電極Ｄ１−ＭＯＤ、Ｄ２−ＭＯＤの一端は、それぞれ、配線導体Ｄ１−ＩＮ、Ｄ２−ＩＮを介してＲＥ信号入力ＲＦ−ＩＮ４に接続される。配線導体Ｄ１−ＩＮと配線導体Ｄ２−ＩＮとの間には、接地導体Ｄ−ＧＮＤが延在している。接地導体Ｄ−ＧＮＤは、個々の変調用光導波路の下部のクラッド層に電位を与える。変調電極Ｄ１−ＭＯＤ、Ｄ２−ＭＯＤの他端は、それぞれ、終端配線導体Ｄ１−Ｔ、Ｄ２−Ｔに接続される。終端配線導体Ｄ１−Ｔ、Ｄ２−Ｔは、第４縁に１３ｄまで延在する。終端配線導体Ｄ１−Ｔと終端配線導体Ｄ２−Ｔとの間には、接地導体Ｄ−ＧＮＤが延在している。ＲＥ信号入力ＲＦ−ＩＮ４と変調電極とを接続する信号配線は、接地導体を信号導体が挟んで１つの接地導体及び２つの信号導体が並走的に延在するＳＧＳ構造を成す。変調用導波路に電気信号が届くまでの時間は、配線導体の長さに依存する。
【００６６】
図４は、図３に示された導波路及び変調導波路の構造の一例を示す図面である。図４の（ａ）部を参照すると、図３に示されたI−I線に沿った断面が示される。この断面には、マッハツェンダ変調器の２つのアーム導波路が現れる。ＲＦ信号入力ＲＦ−ＩＮ１〜ＲＦ信号入力ＲＦ−ＩＮ４の各々に、ＲＦ変調信号を入力する。駆動回路１７は、接地導体Ａ−ＧＮＤ（Ｂ−ＧＮＤ、Ｃ−ＧＮＤ、Ｄ−ＧＮＤ）に対して、配線導体Ａ１−ＩＮ及びＡ２−ＩＮ（Ｂ１−ＩＮ及びＢ２−ＩＮ、Ｃ１−ＩＮ及びＣ２−ＩＮ、Ｄ１−ＩＮ及びＤ２−ＩＮ）に差動信号を加える。これらの差動信号は、一対のアーム導波路の間に接続される共通接地導体に対して一対のアーム導波路に印加される。下側のクラッドは、アーム導波路の延在方向に直交する方向に一対のアーム導波路の一方から他方に拡がっており、アーム導波路の方向に延在する。変調導波路は、図４の（ａ）部に示されるように、下部の第２クラッド（例えばｎ型ＩｎＰ）、コア層（例えばＡｌ系多重量子井戸）及び上部の第１クラッド（例えばｐ型ＩｎＰ）を含む積層を備える。これらは半絶縁性ＩｎＰ基板上に積層されるように設けられる。アーム導波路は埋め込み領域で埋め込まれており、埋め込み領域は例えば樹脂（例えばＢＣＢ樹脂、ポリイミド等）からなる。樹脂体は、アーム導波路の上面に到達する開口、及び一対のアーム導波路の間において下部クラッドに到達する開口を有する。上部及び下部クラッドに対する電気的接続はこれらの開口を介して成される。
【００６７】
図４の（ｂ）部を参照すると、図３に示されたII−II線に沿った断面が示される。この断面には、マッハツェンダ変調器の変調電極に接続される一群の配線の一部分が示されている。図４の（ｂ）部には、一対の配線導体とこれらの配線導体間の接地導体とが示されており、この一群の導体は、埋め込み樹脂体上に延在しており、一のマッハツェンダ変調器に接続される。
【００６８】
図５は、本実施の形態に係る偏波多重光変調器装置の配置を示す図面である。偏波多重光変調器装置１１は、ハウジング３６、出力光ファイバ３８ａ、及び光入力ファイバ３８ｂを備える。出力光ファイバ３８ａとして例えばシングルモードファイバを用いることができ、光入力ファイバ３８ｂとして偏波保持ファイバを用いることができる。偏波多重光変調器装置１１は、例えばＴＥ偏光の光を偏波保持ファイバから受けるとき、位相変調されたＴＥ偏光及びＴＭ偏光の光をシングルモードファイバに提供する。第１光出力ポート１２ａからのＴＥ偏光の光Ｌ２は偏波回転子２３によりＴＭ偏光の光Ｌ４へ変換される。第２光出力ポート１２ｂからのＴＥ偏光の光Ｌ３は第１ミラー２１ａにより光進行の向きを変えてＴＥ偏光の光Ｌ５を生成する。偏波合波器２５はＴＭ偏光の光Ｌ４及びＴＥ偏光の光Ｌ５を合波して、偏波多重化された光Ｌ６を生成し、偏波多重の光Ｌ６は出力光ファイバ３８ａに入射する。一方、光入力ファイバ３８ｂからのＴＥ偏光の入力光Ｌ０は第２ミラー２１ｂにより光進行の向きを変えてＴＥ偏光の光Ｌ１を生成する。ＴＥ偏光の光Ｌ１は光入力ポート１２ｃに入射する。
【００６９】
ハウジング３６は、集積光学素子１３、第１ミラー２１ａ、偏波回転子２３、偏波合波器２５及び駆動回路１７を収容する。ハウジング３６は、一端３６ａ及び他端３６ｂを含む。一端３６ａは他端３６ｂの反対側にある。ハウジング３６は、また、一側端３６ｃ及び他側端３６ｄを含み、一側端３６ｃ及び他側端３６ｄは第１軸Ａｘ１に方向に延在する。一側端３６ｃは他側端３６ｄの反対側にある。
【００７０】
出力光ファイバ３８ａは、ハウジング３６の一端３６ａに設けられ、偏波合波器２５に光学的に結合される。集積光学素子１３の光入力ポート１２ｃは入力光ファイバ３８ｂを光学的に結合されている。ハウジング３６は、ハウジング３６の他端３６ｂに設けられる端子の配列を含み、この端子配列は駆動回路１７に接続される。駆動回路１７は例えば駆動素子１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを備えることができる。この偏波多重光変調器装置１１によれば、出力光ファイバ３８ａがハウジング３６の一端３６ａに設けられると共に、駆動回路１７のための端子配列が、ハウジング３６の一端３６ａの反対側の他端３６ｂに設けられる。これ故に、ハウジング３６における光出力が電気信号の入力端子の配列に干渉しない。
【００７１】
偏波多重光変調器装置１１は、ハウジング３６内に設けられた第２ミラー２１ｂを更に備えることができる。入力光ファイバ３８ｂはハウジング３６の一端３６ａに設けられる。集積光学素子１３は第３縁１３ｃ及び第４縁１３ｄを有する。第３縁１３ｃ及び第４縁１３ｄは第１軸Ａｘ１の方向に延在し、第３縁１３ｃは第４縁１３ｄの反対側にある。光入力ポート１２ｃは第３縁１３ｃに位置する。入力光ファイバ３８ｂは第２ミラー２１ｂを介して光入力ポート１２ｃに光学的に結合される。
【００７２】
この偏波多重光変調器装置１１によれば、入力光ファイバ３８ｂがハウジング３６の一端３６ａに設けられると共に、駆動回路１７のための端子配列が、一端３６ａの反対側の他端３６ｂに設けられる。これ故に、ハウジング３６における光入力が電気信号の入力端子の配列に干渉しない。また、駆動回路１７のための端子配列は一側端３６ｃ及び他側端３６ｄに設けないようにできるとき、端子配列から駆動回路までの信号配線に曲がり部分を設ける必要が無く、曲がり部分によって発生しやすい高速変調の電気信号の損失を抑えることができるのである。
【００７３】
偏波多重光変調器装置１１では、光結合効率を高めるために、必要な場合には、光学レンズ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅを用いることができる。
【００７４】
偏波多重光変調器装置１１は基板３９を更に備えることができる。基板３９の主面３９ａは、第１エリア３９ｂ、第２エリア３９ｃ及び第３エリア３９ｄを含み、第１エリア３９ｂ、第２エリア３９ｃ及び第３エリア３９ｄは第１軸Ａｘ１の方向に配列される。基板３９の第１エリア３９ｂは駆動回路１７を搭載し、第２エリア３９ｃは集積光学素子１３を搭載し、第３エリア３９ｄは偏波多重化装置１５を搭載する。偏波多重化装置１５は第１ミラー２１ａ、偏波回転子２３、及び偏波合波器２５を含む。集積光学素子１３の光変調器２０Ａ〜２０Ｄの各々は、半絶縁性ＩｎＰ基板上に設けられた複数の半導体層を含むことができる。電気回路１７、電気−光変換素子（例えば集積光学素子１３）、及び光学多重化装置１５が単一の基板３９に順序だって配置されるので、信号のスキューの低減を可能にする。
【００７５】
偏波多重光変調器装置１１は基板３９上に搭載された信号終端素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを含む。信号終端素子３２ａは、終端配線導体Ａ１−Ｔ、Ａ２−Ｔに接続される。信号終端素子３２ｂは、終端配線導体Ｂ１−Ｔ、Ｂ２−Ｔに接続され、信号終端素子３２ｃは、終端配線導体Ｃ１−Ｔ、Ｃ２−Ｔに接続され、信号終端素子３２ｄは、終端配線導体Ｄ１−Ｔ、Ｄ２−Ｔに接続される。個々の信号終端素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、終端のための終端抵抗・コンデンサを含む。
【００７６】
（実施例）
図１、図３及び図５を参照しながら、光学的スキュー及び電気的スキューを説明する。第１光出力ポート１２ａからの出射光Ｌ２は、ＴＥ偏波であり、かつ、遠視野像（ＦＦＰ）が２０〜６０度程度の拡がりをもった光である。出射光Ｌ２は、レンズ３４ｃでほぼ平行光に変換され、偏波回転子２３でＴＭ偏波に変換され、偏波合波器２５を通過して光ファイバと結合される。第２光出力ポート１２ｂからの出射光Ｌ３も、ＴＥ偏波であり、かつ、遠視野像（ＦＦＰ）が２０〜６０度程度の拡がりをもった光である。出射光Ｌ３は、レンズ３４ｄでほぼ平行光にされ、偏波合波器２５で反射されて光ファイバ３８ａと光学的に結合される。
【００７７】
図１において、偏波合波器２５の合波点Ａの偏波合波器２５でポート１２ａとポート１２ｂから出た光Ｌ２、Ｌ３が合波される。ポート１２ｂから出た光Ｌ３は、ポート１２ａから出た光Ｌ２よりも点Ａに到達する時間が遅れる。ミラー２１ａでの反射点Ｂと点Ａとの間の距離を余分に進むことによる時間遅延とミラー２１ａの屈折率の高い媒質中を進む時間遅延の和が、偏波回転子２３の屈折率の高い媒質中を進むことによる時間遅延よりも大きいからである。
【００７８】
本実施例では、点Ａと点Ｂの間隔１．６ｍｍであるとき、ポート１２ｂから点Ａに到達するまでの時間と、ポート１２ａから点Ａに到達するまでの時間の差は、以下のように計算される。
（1.532-1）×0.55mm÷c−（1.500-1）×1.2mm÷c−1.6mm÷c＝−6.4ps。
上式の第１項はポートａから出た光が屈折率１．５３２の偏波回転子２３を通過することにより生じる時間遅延を示し、第２項はポートｂから出た光が屈折率１．５００のミラー２１ａを通過することにより生じる時間遅延を示し、第３項はポートｂから出た光が点Ａと点Ｂの間の距離１．６ｍｍを余分に進むことにより生じる時間遅延を示す。つまり、素子１３の外に配置される偏波部品によって、６．４ピコ秒（ｐｓ）の光学的スキューが発生する。ここで、「ｃ」は真空中の光速３．０×１０８ｍ／ｓを示す。集積光学素子１３内では、ポート１２ａ及びポート１２ｂから出射される光L２、L３は互いに同じように光伝搬する。
【００７９】
一群の光変調器２０Ａ、２０Ｂがポート１２ａから出射される光Ｌ２を生成し、一群の光変調器２０Ａ、２０Ｂは、一群の配線３７ａを介する電気信号により変調される。また、一群の光変調器２０Ｃ、２０Ｄがポート１２ｂから出射される光Ｌ３を生成し、一群の光変調器２０Ｃ、２０Ｄは、一群の配線３７ｂを介する電気信号により変調される。変調用導波路に電気信号が届くまでの時間は、一群の配線３７ａ、３７ｂの長さに依存する。
【００８０】
図３に示される配線群のために、信号入力が一縁１３ａ（基準線Ｃ）に沿って配列される。配線導体Ａ１−ＩＮ、Ａ２−ＩＮ、Ｂ１−ＩＮ、Ｂ２−ＩＮの長さは互いに等しく、配線導体Ｃ１−ＩＮ、Ｃ２−ＩＮ、Ｄ１−ＩＮ、Ｄ２−ＩＮの長さは互いに等しい。配線導体Ａ１−ＩＮ、Ａ２−ＩＮ、Ｂ１−ＩＮ、Ｂ２−ＩＮの長さは、配線導体Ｃ１−ＩＮ、Ｃ２−ＩＮ、Ｄ１−ＩＮ、Ｄ２−ＩＮの長さより２５０μｍ長い。図３の例では、第１軸Ａｘ１方向に２００μｍ進むとき、第２軸Ａｘ２方向に４００μｍシフトする。この配線長差により、変調電極Ａ１−ＭＯＤ、Ａ２―ＭＯＤ、Ｂ１−ＭＯＤ、Ｂ２―ＭＯＤ、Ｃ１−ＭＯＤ、Ｃ２―ＭＯＤ、Ｄ１−ＭＯＤ、Ｄ２―ＭＯＤは、一縁１３ａ（基準線Ｃ）から離れた基準線Ｄにそろって軸Ａｘ２の方向に配列される。変調電極Ａ１−ＭＯＤ、Ａ２―ＭＯＤ、Ｂ１−ＭＯＤ、Ｂ２―ＭＯＤで電気信号が点Ｃから点Ｄに到達するまでの時間と、変調電極Ｃ１−ＭＯＤ、Ｃ２―ＭＯＤ、Ｄ１−ＭＯＤ、Ｄ２―ＭＯＤで電気信号が点Ｃから点Ｄに到達するまでの時間の差は以下のように計算される。
0.25mm÷c_＝2.9ps。
半絶縁性ＩｎＰ基板上において、金属導体からなる配線の長さを変えることにより、２．０ピコ秒の電気的スキューが生じる。ここで、c_は８．５×１０７ｍ／ｓを示す。
【００８１】
この実施例では、集積光学素子１３において、入力ポート１２ｃから変調用導波路に至る光導波路の長さは、互いに等しい。また、集積光学素子１３内の２×１ＭＭＩカプラの長さは互いに等しい。変調用導波路から出力ポート１２ａ、１２ｂに至る光導波路の長さは、互いに等しい。このように、必要の程度に応じて、変調前の光信号が通過する導波路長は互いに等しく、変調後の光信号が通過する導波路長は互いに等しく、導波路の通過ではスキューは発生しないようにできる。
【００８２】
偏波多重光変調器装置１１全体のスキューに関しては、出力ポート１２ａから出てくる信号光に対して、出力ポート１２ｂからの信号光は、空間的に進む距離の差と、屈折率の高い媒体中を通過することによる差とにより時間（本実施例では６．４ｐｓ）に関して遅れている。一方、光変調器までの電気信号の伝搬は一群の光変調器３１に到達する高周波信号は、一群の光変調器３３に到達する高周波信号に比べて２．９ｐｓだけ遅れる。偏波多重光変調器装置１１全体のスキューは、６．４ｐｓ−２．９ｐｓ＝３．５ｐｓである。
【００８３】
光学的に互いに別の信号光を生成する一群の光変調器３１及び一群の光変調器３３への電気信号の配線長を非対称に形成して電気的スキューを意図的に生成することにより、外付けの偏波合波装置で発生するスキューの少なくとも一部をキャンセルすることができる。
【００８４】
図６は、偏波多重光変調器装置を作製する方法における主要な工程を示す図面である。理解を容易にするために、図１〜図４において用いられた参照符号を用いる。工程Ｓ１０１においては、偏波多重光変調器装置１１の作製に際して、偏波多重化装置１５に係る光学的スキューを見積もる。偏波多重光変調器装置１１は、集積光学素子１３及び偏波多重化装置１５を含む。偏波多重化装置１５は、本実施例では、第１ミラー２１ａ、偏波回転子２３、偏波合波器２５、及び駆動回路１７を有する。集積光学素子１３は、第１入力１４ａ及び第２入力１４ｂからなる第１群の入力１４、第３入力１４ｃ及び第４入力１４ｄからなる第２群の入力１６、第１光変調器２０Ａ及び第２光変調器２０Ｂを含む第１群の光変調器３１、並びに第３光変調器２０Ｃ及び第４光変調器２０Ｄを含む第２群の光変調器３３を備える。工程Ｓ１０２では、集積光学素子１３において、第１群の入力１４をそれぞれ第１群の光変調器３１に接続する第１群の配線３７ａと、第２群の入力１６をそれぞれ第２群の光変調器３３に接続する第２群の配線３７ｂとにおける電気的スキューを見積もる。必要に応じて、電気的スキューを変えるために配線３７ａ、３７ｂの配置を変更することができる。また、光学的スキューを変えるために偏波合波装置１５内の光学部品の配置を変更することができる。工程Ｓ１０３では、光学的スキューの見積もり及び電気的スキューの見積もりに基づき、基板３９上における集積光学素子１３及び偏波多重化装置１５の配置を決定する。工程Ｓ１０４では、駆動回路１７、偏波多重化装置１５及び集積光学素子１３を準備する。駆動回路１７、偏波多重化装置１５及び集積光学素子１３を基板３９上に配置する。
【００８５】
本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本実施の形態によれば、光多重化における光学的なスキューを低減できる偏波多重光変調器装置を提供でき、この偏波多重光変調器装置のための集積光学素子を提供できる。
【符号の説明】
【００８７】
１１…偏波多重光変調器装置、１２ａ、１２ｂ…光出力ポート、１２ｃ…光入力ポート、１３…集積光学素子、１３ａ、１３ｂ…集積光学素子の縁、１４、１６…入力の群、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…入力、１５…偏波合波装置、１７…駆動回路、２１ａ、２１ｂ…ミラー、２３…偏波回転子、２５…偏波合波器、２７…光分岐器、２９ａ…第１光合波器、２９ｂ…第２光合波器、３１…第１群の光変調器、３３…第２群の光変調器、２０Ａ〜２０Ｄ…光変調器、３６…ハウジング、３８ａ…出力光ファイバ、３８ｂ…光入力ファイバ、３６ａ、３６ｂ…ハウジング前端及び後端、３６ｃ、３６ｄ…ハウジング側端。
【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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