(57)【要約】【課題】高い消光比及び高いQ値が得られるマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法を提供する。【解決手段】MZ変調器10の駆動方法は、第1及び第2変調信号が、電圧振幅が第1レベルにある第１時間Toff1、Toff2と、第1レベルから第2レベルへ移行する第1移行時間Tr1、Tr2と、第2レベルにある第2時間Ton1、Ton2と、第2レベルから第1レベルへ移行する第2移行時間Tf1、Tf2とを有し、Tr1とTr2とは時間軸上で重なっており、且つTf1とTf2とは時間軸上で重なっており、第１及び前記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに出力光がオンとなり、第2変調信号の第1レベルと第2レベルとの電圧振幅の差を、第1変調信号の第1レベルと第2レベルとの電圧振幅の差よりも小さくし、且つTr2<Tr1、且つ、Tf2<Tf1、且つ、Toff2がToff1+(Tr1-Tr2)+(Tf1-Tf2)>=Toff2>Toff1+(Tr1-Tr2)×0.5+(Tf1-Tf2)×0.5なる関係を満足する。【選択図】図６
2011081080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、前記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、
前記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、前記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を備え、
前記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、
前記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、
前記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、前記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、前記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、前記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、
前記第１変調信号及び前記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、前記光信号がオンレベルとなる、
マッハツェンダ型光変調器の駆動方法であって、
前記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、前記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、
Ｔｏｆｆ２が、
Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）  ＞＝  Ｔｏｆｆ２  ＞  Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×０．５＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）×０．５なる関係を満足する、マッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【請求項２】
入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、前記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、
前記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、前記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を備え、
前記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、
前記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、
前記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、前記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、前記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第１時間Ｔｏｎ１と、前記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第１時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、
前記第１変調信号及び前記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、前記光信号がオンレベルとなる、
マッハツェンダ型光変調器の駆動方法であって、
前記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、前記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、
前記第２変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置と、そのアイパターンにおける前記光信号のオフレベルに対応する前記第２変調信号の第１レベルとの間の距離を、前記第１変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置と、そのアイパターンにおける前記光信号のオフレベルに対応する前記第１変調信号の第１レベルとの間の距離よりも短くする、マッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【請求項３】
前記第１変調信号が第２レベルにある前記第２時間Ｔｏｎ１と、前記第２変調信号が第２レベルにある前記第２時間Ｔｏｎ２とを時間軸上で一致させる請求項１又は２に記載のマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【請求項４】
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第1移行時間Ｔｒ１に対して０．２０〜０．９５の範囲にする請求項１〜３の何れか一項に記載のマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【請求項５】
前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１に対して０．２０〜０．９５の範囲にする請求項１〜４の何れか一項に記載のマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【請求項６】
入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、前記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、
前記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、前記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を有するマッハツェンダ型光変調器と、
前記第１変調信号を生成する第１変調信号源及び前記第２変調信号を生成する第２変調信号源と、
を備え、
前記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、
前記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、
前記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、前記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、前記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、前記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、
前記第１変調信号及び前記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、前記光信号がオンレベルとなる、
光変調装置であって、
前記第１変調信号源及び前記第２変調信号源は、
前記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、前記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、且つ、
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、且つ、
Ｔｏｆｆ２が、
Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）  ＞＝  Ｔｏｆｆ２  ＞  Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×０．５＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）×０．５なる関係を満足するように、前記第１変調信号及び前記第２変調信号を、前記第１電極及び前記第２電極に印加する光変調装置。
【請求項７】
入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、前記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、
前記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、前記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を有するマッハツェンダ型光変調器と、
前記第１変調信号を生成する第１変調信号源及び前記第２変調信号を生成する第２変調信号源と、
を備え、
前記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、
前記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、
前記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、前記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、前記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、前記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、
前記第１変調信号及び前記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、前記光信号がオンレベルとなる、
光変調装置であって、
前記第１変調信号源及び前記第２変調信号源は、
前記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、前記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、且つ、
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、且つ、
前記第２変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置と、そのアイパターンにおける前記光信号のオフレベルに対応する前記第２変調信号の第１レベルとの間の距離を、前記第１変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置と、そのアイパターンにおける前記光信号のオフレベルに対応する前記第１変調信号の第１レベルとの間の距離よりも短くするように、前記第１変調信号及び前記第２変調信号を、前記第１電極及び前記第２電極に印加する光変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法及び光変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大容量の情報を長距離にわたって伝送する光通信システムでは、半導体レーザ等の光源から出力された光を光変調器を用いて変調することによって、デジタル化された光信号を伝送している。
【０００３】
このような光変調器としては、例えば、マッハツェンダ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計型光変調器(以下、ＭＺ光変調器ともいう)が用いられている。ＭＺ光変調器は、光源から出力された連続光が入力されると、その入力光が２つの光導波路に分岐される。そして、少なくとも一方の光導波路上に設けられた電極に変調信号を印加することで、光導波路の屈折率が変化して、各光導波路の伝搬光を合波した光出力が変調信号に従って強度変調されて、変調された光信号が出力される。
【０００４】
この種のＭＺ光変調器としては、例えば、非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3：ＬＮ）の電気光学効果を利用したＭＺ光変調器(以下、ＬＮ−ＭＺ光変調器ともいう)がある。また、上下のクラッド層にコア層が挟まれた積層構造を有する半導体マッハツェンダ干渉計型光変調器(以下、半導体ＭＺ光変調器ともいう)も用いられている。
【０００５】
光ファイバを長距離伝送された光信号は、光ファイバの波長分散の影響を受けて波形劣化が生じてしまう。そのため、ＭＺ光変調器では、波長分散を補償するために、変調時に意図的に出力光に周波数変動を起こさせる負チャープ動作（又は正チャープ動作）を利用して、伝送後の光信号波形の劣化を抑える技術が用いられている。この技術は、プリチャーピング法とも呼ばれる。
【０００６】
ＭＺ干渉型光変調器において、負チャープ動作（又は正チャープ動作）は、一方の光導波路を伝搬する伝搬光の位相変化量を、他方の光導波路を伝搬する伝搬光のものよりも大きくすることによって行われる。これは、例えば、一方の光導波路に印加する高周波の変調信号の振幅電圧を、他方に対して大きくすることによって実現される。
【０００７】
また、光変調器の特性としては、伝送後の光信号波形が、消光比が高く、且つ、アイパターンの開口の広さを表すＱ値が大きいことが求められる。
【０００８】
ＭＺ光変調器において、高い消光比を得るためには、入力光が２つの光導波路に分岐される光分岐比を０．５として、同じ光強度で分岐されることが望ましい。このような分岐比を用いると、各光導波路を伝搬した伝搬光が干渉して合波した光信号では、理想的には光強度がゼロのオフ状態が実現される。
【０００９】
図１に、従来の例によるＬＮ−ＭＺ光変調器の特性を示す図である。消光比は、光分岐比が０．５である場合に最も大きくなる。一方、入力光の光分岐比が０．５から離れるに従って、消光比は減少する。また、Ｑ値も、光分岐比が０．５である場合に最大となる。
【００１０】
図１には、光変調器を用いた光伝送に対して求められる消光比及びＱ値の下限値の例が示されており、これらの下限値を満足する光分岐比の範囲ＬＡ，ＱＡが示されている。
【００１１】
ＭＺ光変調器は、製造過程の変動等によって、個々の特性のばらつきを有しており、光分岐比は必ずしも０．５丁度にはならず、個々のＭＺ光変調器によって異なってくる。このような製造誤差などによる光分岐比のばらつきを含めて十分な変調特性を得るためには、ＬＡ，ＱＡを両方満たす光分岐比の範囲が広いことが望ましい。従って、求められる消光比を満足する光分岐比の範囲ＬＡと、求められるＱ値を満足する光分岐比の範囲ＱＡとは、重なり合う範囲が広いことが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−３２２８３１号公報
【特許文献２】特開平７−８４２２７号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４５７３号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，  ＶＯＬ．２２，  ＮＯ．２，ＦＥＢＲＵＡＲＹ  ２００４，ｐｐ６０５−６１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
一方、Ｑ値を改善するための技術として、入力光の分岐比を意図的に０．５からずらす技術が開示されている。しかし、この技術では分岐比が０．５ではない構造を用いるため、高い消光比が得難いという問題がある。
【００１５】
また、半導体ＭＺ光変調器は、伝搬光の位相を変えるために光導波路に電圧を印加した場合に、位相を変化させると同時に、伝搬光に対する損失が増加する。そのため、印加する変調信号の電圧の差に起因して２つの光導波路を通過する伝搬光の損失差が発生する。
【００１６】
即ち、２つの光導波路への光分岐比を０．５としても、２つの光導波路には異なる電圧が印加されるので、最大の消光比が得られる光分岐比は、０．５からずれることになる。
【００１７】
図２は、従来の例による半導体ＭＺ光変調器の特性を示す図である。図２に示す例では、最大の消光比が得られる光分岐比は、約０．４９になっている。
【００１８】
一方、最大のＱ値を示す光分岐比は０．５となっている。従って、半導体ＭＺ光変調器では、求められる消光比を満足する光分岐比の範囲ＬＡと、求められるＱ値を満足する光分岐比の範囲ＱＡとが重なり合う範囲が、ＬＮ−ＭＺ光変調器よりも狭くなる。図２を図１と比較すると、図２におけるＬＡとＱＡとが重なる範囲は、図１の約半分となっている。
【００１９】
本明細書は、高い消光比及び高いＱ値が得られるマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法及び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】
【００２０】
上記課題を解決するために、本明細書で開示するマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法の一形態によれば、入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、上記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、上記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、上記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を備え、上記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、上記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、上記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、上記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、上記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、上記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、上記第１変調信号及び上記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、上記光信号がオンレベルとなる、マッハツェンダ型光変調器の駆動方法であって、上記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、上記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、上記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、上記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、上記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、上記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、Ｔｏｆｆ２が、Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）  ＞＝  Ｔｏｆｆ２  ＞  Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×０．５＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）×０．５なる関係を満足する。なお、ここで第１レベルと第２レベルの間を電圧を百分率にし、第１レベルを０％、第２レベルを１００％とした場合に、Ｔｏｆｆは電圧が１０％以下の時間、Ｔｏｎは電圧が９０％以上の時間、Ｔｒは電圧が１０％から９０％に遷移するのに掛かる時間、Ｔｆは電圧が９０％から１０％に遷移するのに掛かる時間と定義する。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本明細書で開示する光変調装置の一形態によれば、入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、上記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、上記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、上記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を有するマッハツェンダ型光変調器と、上記第１変調信号を生成する第１変調信号源及び上記第２変調信号を生成する第２変調信号源と、を備え、上記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、上記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、上記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、上記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、上記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、と上記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、上記第１変調信号及び上記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、上記光信号がオンレベルとなる、光変調装置であって、上記第１変調信号源及び上記第２変調信号源は、上記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、上記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、且つ、上記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、上記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、上記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、上記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、且つ、Ｔｏｆｆ２が、Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）  ＞＝  Ｔｏｆｆ２  ＞  Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×０．５＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）×０．５なる関係を満足するように、上記第１変調信号及び上記第２変調信号を、上記第１電極及び上記第２電極に印加する。
【発明の効果】
【００２２】
本明細書に開示する開示するマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法の一形態によれば、高い消光比及び高いＱ値が得られる。
【００２３】
また、本明細書に開示する開示する光変調装置の一形態によれば、高い消光比及び高いＱ値が得られる。
【００２４】
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。
【００２５】
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、クレームされている本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の例によるＬｉＮｂＯ3マッハツェンダ干渉型光変調器の特性を示す図である。
【図２】従来の例による半導体マッハツェンダ干渉型光変調器の特性を示す図である。
【図３】本明細書に開示する光変調装置の第１実施形態を示す図である。
【図４】図３のＬｉＮｂＯ3マッハツェンダ干渉型光変調器を示す平面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【図６】第１変調信号の波形及び第２変調信号の波形の例を示す図である。
【図７】第１変調信号の振幅Ｖｐｐ１と第２変調信号の振幅Ｖｐｐ２との関係と、伝送後の光信号のアイパターンとの関係を示しており、（Ａ）はＶｐｐ１：Ｖｐｐ２＝１：１の場合であり、（Ｂ）はＶｐｐ１：Ｖｐｐ２＝１７：３の場合であり、（Ｃ）はＶｐｐ２がゼロの場合である。
【図８】第１変調信号及び第２変調信号の波形の他の例を示す図である。
【図９】（Ａ）は、図６の第１変調信号のアイパターンを示す図であり、（Ｂ）は、図６の第２変調信号のアイパターンを示す図である。
【図１０】アイパターンモニタ装置を用いて制御部を調整する図である。
【図１１】（Ａ）は、図８の第１変調信号のアイパターンを示す図であり、（Ｂ）は、図８の第２変調信号のアイパターンを示す図である。
【図１２】図３に示す光変調装置により伝送された信号のＱ値とＴｒ２／Ｔｒ１との関係を示す図である。
【図１３】第１変調信号及び第２変調信号の波形のまた他の例を示す図である。
【図１４】本明細書に開示する光変調装置の第２実施形態を示す図である。
【図１５】図１４の半導体マッハツェンダ干渉型光変調器を示す平面図である。
【図１６】図１５のＹ−Ｙ線拡大断面図である。
【図１７】図１４の第２変調信号源を説明する図である。
【図１８】第２変調信号源の動作を説明する図である。
【図１９】図１４に示す光変調装置により伝送された光信号のＱ値とＴｒ２／Ｔｒ１との関係を示す図である。
【図２０】図１４に示す光変調装置により伝送された光信号の光分岐比のなかでＱ値と消光比が十分に得られる範囲と、Ｔｒ２／Ｔｒ１との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本明細書で開示する光変調装置の好ましい第１実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００２８】
図３は、本明細書に開示する光変調装置の第１実施形態を示す図である。図４は、図３のＬｉＮｂＯ3マッハツェンダ干渉型光変調器を示す平面図である。図５は、図４のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【００２９】
本実施形態の光変調装置１は、マッハツェンダ干渉型光変調器１０（以下、単にＭＺ光変調器１０ともいう）と、ＭＺ光変調器１０に印加する第１変調信号を生成する第１変調信号源ＲＦ１及び第２変調信号を生成する第２変調信号源ＲＦ２とを備える。
【００３０】
また、光変調装置１は、第１変調信号をバイアスするための第１直流電圧源ＤＣ１と、第２変調信号をバイアスするための第２直流電圧源ＤＣ２と、を有する。更に、光変調装置１は、第１変調信号源ＲＦ１と、第２変調信号源ＲＦ２と、第１直流電圧源ＤＣ１と、第２直流電圧源ＤＣ２と、を制御する制御部ＣＯＮを備える。
【００３１】
光変調装置１は、ＭＺ光変調器１０に入力光を導波する光ファイバ３を有する。光ファイバ３は、例えば、連続光を導波する。光ファイバ３を導波してきた入力光は、レンズ２ａを介して、ＭＺ光変調器１０に入射する。
【００３２】
また、光変調装置１は、ＭＺ光変調器１０によって変調された出力光を導波する光ファイバ４を有する。ＭＺ光変調器１０から出力された出力光は、レンズ２ｂを介して、光ファイバ４に入射する。
【００３３】
ＭＺ光変調器１０は、入力光を分岐して第１光導波路１１及び第２光導波路１２に送り、第１光導波路１１及び第２光導波路１２それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号としての出力光を出力するマッハツェンダ型の光導波路１３を有する。また、ＭＺ光変調器１０は、第１光導波路１１に第１変調信号を印加する第１電極１４と、第２光導波路１２に第２変調信号を印加する第２電極１５と、を有する。
【００３４】
第１変調信号源ＲＦ１及び第１直流電圧源ＤＣ１から出力された電気信号は、合わされて、ＭＺ光変調器１０上の配線部を介して、第１電極１４に印加される。同様に、第２変調信号源ＲＦ２及び第２直流電圧源ＤＣ２から出力された電気信号は、合わされて、ＭＺ光変調器１０上の配線部を介して、第２電極１５に印加される。
【００３５】
次に、ＭＺ光変調器１０について、図４及び図５を参照して、以下に更に説明する。
【００３６】
光変調装置１のＭＺ光変調器１０は、ＬｉＮｂＯ3マッハツェンダ干渉型光変調器である。
【００３７】
ＭＺ光変調器１０は、ＬｉＮｂＯ3結晶により形成された基板１７と、基板１７内にＴｉ等の拡散によって形成された入出力導波路、入力側光カプラ、第１光導波路１１及び第２光導波路１２および出力側カプラで構成されるマッハツェンダ型の光導波路１３を有する。この光導波路１３内に光路１３ａが形成される。また、ＭＺ光変調器１０は、基板１７上に形成された第１電極１４及び第２電極１５と、３つのグランド電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃとを有する。
【００３８】
第１電極１４は、第１光導波路１１の上に形成される。また、第２電極１５は、第２光導波路１２の上に形成される。このように、光変調装置１は、いわゆるＺ−ｃｕｔタイプの構造を有する。
【００３９】
図５に示すように、第１電極１４は、グランド電極１６ａとグランド電極１６ｂとの間に配置される。第２電極１５は、グランド電極１６ｂとグランド電極１６ｃとの間に配置される。
【００４０】
図５の矢印に示すように、第１変調信号及び直流バイアス電圧が印加された第１電極１４から電場が発生して、基板１７内を通って、グランド電極１６ａとグランド電極１６ｂに向かう電気力線が発生する。
【００４１】
電場が印加された第１光導波路１１では、電場の大きさ及び向きに対応して屈折率が変化するので、この屈折率の変化に対応して第１光導波路１１を伝搬する伝搬光の位相が変化する。
【００４２】
同様に、第２変調信号及び直流バイアス電圧が印加された第２電極１５から電場が発生して、基板１７内を通って、グランド電極１６ｂとグランド電極１６ｃに逆向きに向かう電気力線が発生する。電場が印加された第２光導波路１２では、電場の大きさ及び向きに対応して伝搬光の位相が変化する。
【００４３】
なお、図５に示す電気力線の向きは、一例であり、第１電極１４又は第２電極１５に印加される電圧の向きによって、電気力線の向きは変わり得る。
【００４４】
制御部ＣＯＮによって制御される第１変調信号源ＲＦ１及び第１直流電圧源ＤＣ１によって生成された第１変調信号Ｓ１の波形と、第２変調信号源ＲＦ２及び第２直流電圧源ＤＣ２によって生成された第２変調信号Ｓ２の波形の一例を、図６に示す。ここでは、第１変調信号Ｓ１と第２変調信号Ｓ２は互いに電圧変化の方向が反転している信号であり、その信号の形状の詳細は以下に説明するようになっている。
【００４５】
第１変調信号Ｓ１は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有する。
【００４６】
第１変調信号Ｓ１は、第１時間Ｔｏｆｆ１及び第２時間Ｔｏｎ１では、電圧は一定である。また、第１変調信号Ｓ１は、第１移行時間Ｔｒ１では、正の一定の傾きを有している。また、第１変調信号Ｓ１は、第２移行時間Ｔｆ１では、負の一定の傾きを有している。
【００４７】
第２変調信号Ｓ２は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２とを有する。
【００４８】
第２変調信号Ｓ２は、第１時間Ｔｏｆｆ２及び第２時間Ｔｏｎ２では、電圧は一定である。また、第２変調信号Ｓ２は、第１移行時間Ｔｒ２では、負の一定の傾きを有している。また、第２変調信号Ｓ２は、第２移行時間Ｔｆ２では、正の一定の傾きを有している。
【００４９】
図６に示す例では、Ｔｒ１＝Ｔｆ１であり、第１変調信号Ｓ１の第１移行時間Ｔｒ１と第２移行時間Ｔｆ１とが同じである。また、Ｔｒ２＝Ｔｆ２であり、第２変調信号Ｓ２の第１移行時間Ｔｒ２と第２移行時間Ｔｆ２とが同じである。
【００５０】
また、第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、前記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、前記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっている。
【００５１】
また、第１変調信号Ｓ１の第１移行時間Ｔｒ１と第２変調信号Ｓ２の第１移行時間Ｔｒ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっている。同様に、第１変調信号Ｓ１の第２移行時間Ｔｆ１と第２変調信号Ｓ２の第２移行時間Ｔｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっている。
【００５２】
また、第１変調信号Ｓ１と第２変調信号Ｓ２は互いに電圧の変化の方向が反転している同じビットレートの信号であるため、第１変調信号Ｓ１の一周期Ｔ＝Ｔｏｆｆ１＋Ｔｒ１＋Ｔｏｎ１＋Ｔｆ１の時間は、第２変調信号Ｓ２の一周期Ｔ＝Ｔｏｆｆ２＋Ｔｒ２＋Ｔｏｎ２＋Ｔｆ２と同じ時間である。
【００５３】
第１変調信号Ｓ１及び第２変調信号Ｓ２が共に第１レベルにあるときに、出力光がオフレベルの状態（出力光オフ状態）となる。この出力光オフ状態では、第１光導波路を伝搬した伝搬光と、第２光導波路を伝搬した伝搬光とが、干渉によって互いに打ち消し合う結果、ＭＺ変調器から出力される光強度が最も減少した状態にある。
【００５４】
一方、第１変調信号Ｓ１及び第２変調信号Ｓ２が共に第２レベルにあるときに、出力光がオンレベルの状態（出力光オン状態）となる、出力光オン状態では、第１光導波路を伝搬した伝搬光と、第２光導波路を伝搬した伝搬光とが、干渉によって互いに強め合う結果、光強度が最も増加した状態にある。
【００５５】
図６に示す例では、Ｔｏｎ１＝Ｔｏｎ２である。即ち、制御部ＣＯＮは、出力光をオンレベルにする際に、第１変調信号Ｓ１が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、第２変調信号Ｓ２が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とを、時間軸上で一致させるように、第１変調信号源ＲＦ１及び第２変調信号源ＲＦ２を制御している。
【００５６】
本明細書では、出力光のオン状態における光強度Ｐｏｎと、オフ状態における光強度Ｐｏｆｆとの比Ｐｏｎ／Ｐｏｆｆを消光比という。
【００５７】
２つの光導波路を伝搬する伝搬光の干渉によって消光比を大きくする上で、第１変調信号Ｓ１と第２変調信号Ｓ２によって発生する第１の光導波路と第２の光導波路を伝播した光の位相差をオフレベルにおいて１８０°にすることが好ましい。図６に示す例では、第１変調信号Ｓ１の電圧が低いレベルと第２変調信号Ｓ２の電圧の高いレベルがオフレベルとなっているが、これらの電圧は光の位相差が１８０°となるように調整される。
【００５８】
また、図６では第１変調信号Ｓ１の電圧変化の向きと、第２変調信号の電圧変化の向きとは逆向きになっている。この場合、図５に示すように、第１光導波路１１と第２光導波路１２とでは、電場の向きが逆向きになるので、光導波路における屈折率の変化の方向が反対になるため、それぞれの伝搬光の位相が逆向きに変化する。
【００５９】
また、ＭＺ光変調器は、製造過程の変動等によって、第１光導波路１１と第２光導波路１２を通過した場合の光の位相差にばらつきを有しており、この位相差を補償するために、制御部ＣＯＮは、第１直流電圧源ＤＣ１及び第２直流電圧源ＤＣ２の直流バイアス電圧それぞれを変化させることによって、前記の第１レベルにおいて位相差が１８０°に、第２レベルにおいて位相差が０となるように調整する。
【００６０】
制御部ＣＯＮは、第２変調信号Ｓ２の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅Ｖｐｐ２を、第１変調信号Ｓ１の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅Ｖｐｐ１よりも小さくするように、第１変調信号源ＲＦ１及び第２変調信号源ＲＦ２を制御する。
【００６１】
図６に示す例では、第１変調信号Ｓ１が、出力光オン状態において、正の方向に大きい電圧を有しており、光変調装置１は負チャープ動作をさせている。
【００６２】
また、制御部ＣＯＮは、出力光をオフレベルからオンレベルへ移行させる際に、第２変調信号Ｓ２の第１移行時間Ｔｒ２を、第１変調信号Ｓ１の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、出力光をオンレベルからオフレベルへ移行させる際に、第２変調信号Ｓ２の第２移行時間Ｔｆ２を、第１変調信号Ｓ１の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くするように、第１変調信号源ＲＦ１及び第２変調信号源ＲＦ２を制御する。
【００６３】
更に、制御部ＣＯＮは、第２変調信号Ｓ２の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２が、下式（１）を満足するように、第１変調信号源ＲＦ１及び第２変調信号源ＲＦ２を制御する。
Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）  ＞＝  Ｔｏｆｆ２  ＞  Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×０．５＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）×０．５      （１）
【００６４】
図６に示す例は、Ｔｏｆｆ２に対して、上記式（１）の左辺との等号が成り立つ場合を示している。この場合には、上述したように、出力光をオンレベルにする際に、第１変調信号Ｓ１が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、第２変調信号Ｓ２が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、が等しくなる。後述するようにこの条件で最もＱ値改善の効果が得られる。
【００６５】
このように、図６に示す例では、第１変調信号Ｓ１と第２変調信号Ｓ２とが、上述した関係を有しているので、第１変調信号Ｓ１が第１レベルから第２レベルへ移行し始めた後のΔＴｒ＝Ｔｒ１−Ｔｒ２の間は、第２変調信号Ｓ２は電圧が一定のままである。即ち、第１移行時間Ｔｒ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｒの部分）では、第２変調信号Ｓ２の時間変化率Ｒ２（Ｒ２＝０／ΔＴｒ）がゼロであるのに対して、第１変調信号の時間変化率Ｒ１（Ｒ１＝Ｖｐｐ１／Ｔｒ１）は有限の正の値を有している。そこで、第１移行時間Ｔｒ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｒの部分）では、第１変調信号の時間変化率Ｒ１と、第２変調信号の時間変化率Ｒ２との比率を、Ｒ１を基準として、Ｒ１：Ｒ２＝１：０と表す。
【００６６】
そして、第２変調信号Ｓ２は、第１変調信号Ｓ１よりもΔＴｒ遅れて、第１レベルから第２レベルへ移行し始める。従って、第２移行時間Ｔｒ２における出力オン状態に近い部分（Ｔｒ２のΔＴｒを除いた部分）では、第２変調信号の時間変化率Ｒ２（Ｒ２＝Ｖｐｐ２／Ｔｒ２）は、Ｔｒ２がＴｒ１より小さい分、第１変調信号の時間変化率Ｒ１に近い値を有している。本明細書では、時間変化率Ｒ１，Ｒ２は、その絶対値を意味することとする。そこで、図６に示す例において、第１移行時間Ｔｒ２における出力光オン状態に近い部分では、Ｒ１とＲ２との関係は、Ｒ１を基準として、Ｒ１：Ｒ２＝１：１に近い状態ということができる。
【００６７】
図６では、Ｔｒ１＞Ｔｒ２の場合が示されているが、次に、第２移行時間Ｔｒ２が、第１移行時間Ｔ１と同じである場合を以下に述べる（Ｔｒ１＝Ｔｒ２の場合）。また、ここでは、第１変調信号Ｓ１の第１振幅Ｖｐｐ１と、第２変調信号Ｓ２の第２振幅Ｖｐｐ２との比を、Ｖｐｐ１：Ｖｐｐ２＝１７：３として話をする。この場合、第１移行時間Ｔｒ１、Ｔｒ２における第１変調信号の時間変化率Ｒ１と第２変調時間の時間変化率Ｒ２との比は、Ｔｒ１＝Ｔｒ２なので、第１振幅Ｖｐｐ１と第２振幅Ｖｐｐ２との比と同じになり、Ｒ１：Ｒ２＝１７：３となる。また、２つの導波路における伝搬光の位相変化の効率の比率は、第１変調信号の時間変化率Ｒ１と第２変調時間の時間変化率Ｒ２との比と同じになるので、第１振幅Ｖｐｐ１と第２振幅Ｖｐｐ２との比と同じになる。即ち、Ｔｒ１＝Ｔｒ２の場合、第１光導波路１１における伝搬光の位相変化の効率Ｐ１と、第２光導波路１２における伝搬光の位相変化の効率Ｐ２との比率は、Ｐ１：Ｐ２＝１７：３となる。
【００６８】
次に、（１）図６における第１移行時間Ｔｒ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｒの部分）のＰ１とＰ２との比率と、（２）図６における第１移行時間Ｔｒ２における出力光オン状態に近い部分のＰ１とＰ２との比率について説明する。
【００６９】
まず、図６における第１移行時間Ｔｒ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｒの部分）のＰ１とＰ２との比率について以下に述べる。
【００７０】
第１移行時間Ｔｒ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｒの部分）では、第１変調信号の時間変化率Ｒ１と、第２変調信号の時間変化率Ｒ２との比率を、Ｒ１を基準として、Ｒ１：Ｒ２＝１：０と表せる。したがって、第１移行時間Ｔｒ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｒの部分）では、第１光導波路１１の伝搬光の位相変化の効率Ｐ１と、第２光導波路１２の伝搬光の位相変化の効率Ｐ２との比率を、Ｐ１を基準として、Ｐ１：Ｐ２＝１：０と表すことができる。
【００７１】
次に、図６における第１移行時間Ｔｒ２における出力光オン状態に近い部分のＰ１とＰ２との比率について以下に述べる。
【００７２】
第１移行時間Ｔｒ２における出力光オン状態に近い部分では、第２変調信号の位相変化の効率Ｐ２は、Ｔｒ１＝Ｔｒ２の場合と比べて、大きな値を有する。これは、第２変調信号Ｓ２が、より短い時間で第２振幅Ｖｐｐ２の変化を達成するからである。そして、第１移行時間Ｔｒ２における出力光オン状態に近い部分では、Ｒ１とＲ２との関係は、Ｒ１を基準として、Ｒ１：Ｒ２＝１７：３よりもＲ１：Ｒ２＝１：１に近い状態ということができる。従って、第１移行時間Ｔｒ２における出力光オン状態に近い部分では、Ｔｒ１＝Ｔｒ２の場合と比べて、Ｐ１とＰ２との関係は、第１変調信号Ｓ１の位相変化の効率Ｐ１を基準として、Ｐ１：Ｐ２＝１７：３よりもＰ１：Ｐ２＝１：１に近い状態ということができる。
【００７３】
以上をまとめると、Ｐ１とＰ２との関係は、第１移行時間Ｔｒ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｒの部分）では、Ｐ１：Ｐ２＝１：０であり、第１移行時間Ｔｒ１、Ｔｒ２における出力光オン状態に近い部分では、Ｐ１：Ｐ２＝１：１に近い状態にある。
【００７４】
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に、光信号の伝送後の波形と、第１変調信号の位相変化の効率Ｐ１と第２変調信号の位相変化の効率Ｐ２との比との関係を示す。
【００７５】
図７（Ａ）は、光変調装置１において光変調された光信号について、１００ｋｍの光ファイバ伝送後（分散１６００ｐｓ／ｎｍ相当）の波形を計算したアイパターンを示す。ここで、光変調装置１では、Ｔｒ２＝Ｔｒ１とし、第１変調信号の振幅Ｖｐｐ１とと第２変調信号の振幅Ｖｐｐ２との比をＶｐｐ１：Ｖｐｐ２＝１：１、即ち、Ｐ１：Ｐ２＝１：１として、入力光が光変調されている。
【００７６】
図７（Ｂ）は、同様に、Ｔｒ２＝Ｔｒ１とし、第１変調信号の振幅Ｖｐｐ１と第２変調信号の振幅Ｖｐｐ２との比をＶｐｐ１：Ｖｐｐ２＝１７：３、即ち、Ｐ１：Ｐ２＝１７：３として、光変調装置１が入力光を光変調した場合の伝送後の光信号のアイパターンを示す。
【００７７】
図７（Ｃ）は同様に、Ｔｒ２＝Ｔｒ１とし、第２変調信号の振幅Ｖｐｐ２をゼロ、即ち、Ｐ１：Ｐ２＝１：０として、光変調装置１が入力光を光変調した場合の伝送後の光信号のアイパターンを示す。
【００７８】
図７（Ａ）〜（Ｃ）を比較すると、出力光オン状態における波形の分散Ｄｏｎが、Ｖｐｐ１：Ｖｐｐ２が１：１に近づくに連れて低減されることが分かる。言い換えるとＰ１：Ｐ２が１：１に近づくに連れてＤｏｎが低減される。従って、第１移行時間Ｔｒ１，Ｔｒ２における出力オン状態に近い部分で、Ｐ１とＰ２との関係を、第１変調信号の位相変化の効率Ｐ１を基準として、Ｐ１：Ｐ２＝１：１に近い状態にすることによって、Ｑ値の増加が期待できる。
【００７９】
図６の例に示すような本発明の駆動方法のように、Ｔｏｎ１とＴｏｎ２とを時間軸上において一致させることによって、完全にｏｎレベルに達するまで、Ｐ１とＰ２との関係を、第１変調信号の位相変化量Ｐ１を基準として、Ｐ１：Ｐ２＝１：１に最も近い状態にさせることできる。その結果、図７（Ａ）に示される波形のようにｏｎレベル側の波形の分散Ｄｏｎを低減することができる。
【００８０】
また、逆にｏｆｆレベル近傍の分散Ｄｏｆｆについて図７の（Ａ）〜（Ｃ）で比較すると、Ｖｐｐ１：Ｖｐｐ２が１：０に近いほど、低減されていることが分かる。言い換えるとＰ１：Ｐ２が１：０に近いほど、Ｄｏｆｆが低減される。従って、図６に示すような本発明の駆動波形のように、第１移行時間Ｔｒ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｒの部分）で、Ｐ１とＰ２との関係を、第１変調信号の位相変化量Ｐ１を基準として、Ｐ１：Ｐ２＝１：０にすることによって、図７（Ｃ）のようにｏｆｆレベル近傍のアイパターンの広がりＤｏｆｆを低減することができ、Ｑ値を増加できることが分かる。
【００８１】
なお、本明細書では、Ｑ値は、アイパターンにおける消光比と、ＤｏｎとＤｏｆｆとの和との比である。
【００８２】
以上の説明は、図６に示す例を用いて行われており、Ｔｏｆｆ２が上記式（１）の等号を満たす場合を中心にしたものである。なお、先に述べたように、上記式（１）の等号が成り立つ図６の駆動条件が、Ｑ値改善の効果を最も大きく得られる条件である。これは、この条件が、Ｔｒ１とＴｒ２でｏｎレベルに完全に達する時間が一致するため、完全にｏｎレベルに達するまでＰ１：Ｐ２が１：１に近い状態のままになるためである。この条件では、Ｔｏｎ１とＴｏｎ２が一致する。言い換えると、Ｔｏｎ１とＴｏｎ２が同じである条件が最もＱ値改善の効果が得られるようになる。
次に、Ｔｏｆｆ２が、上記式（１）の不等号の関係を満たす場合について、以下に説明する。これらの条件でも、上記式（１）の等号が成り立つ条件ほどではないが、Ｑ値の改善の効果が見られる。
【００８３】
図８は、第１変調信号及び第２変調信号の電圧の波形の他の例を示す図であり、Ｑ値改善の効果が見られるＴｏｆｆ２の値の下限（Ｔｏｆｆ２＝Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×０．５＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）×０．５）の場合の電圧の波形を示している。
【００８４】
図８に示す例では、第２変調信号Ｓ２の第１移行時間Ｔｒ２の部分が、図６の例に対して時間軸の左側にずれており、第１移行時間Ｔｒ２の中点Ｐｒ２が、第１変調信号Ｓ１の第１移行時間Ｔｒ１の中点Ｐｒ１と一致している。ここで、Ｔｒ１＝Ｔｒ２＋ΔＴｒａ＋ΔＴｒｂである。
【００８５】
同様に、第２変調信号Ｓ２の第２移行時間Ｔｆ２の部分が、図６に対して時間軸の右側にずれており、第２移行時間Ｔｆ２の中点Ｐｆ２が、第１変調信号Ｓ１の第２移行時間Ｔｆ１の中点Ｐｆ１と一致している。図８のＴｏｆｆ２は、図６のＴｏｆｆ２よりも短くなっている。ここで、Ｔｆ１＝Ｔｆ２＋ΔＴｆａ＋ΔＴｆｂである。
【００８６】
その結果、第２変調信号Ｓ２の第２時間Ｔｏｎ２は、第１変調信号Ｓ１の第２時間Ｔｏｎ１よりも長くなっている。
【００８７】
Ｔｏｆｆ２が、上記式（１）の右側の不等号の関係を満たす場合には、第２変調信号Ｓ２の中点Ｐｒ２が中点Ｐｒ１よりも時間軸の右側に位置し、且つ、第２変調信号Ｓ２の中点Ｐｆ２が中点Ｐｆ１よりも時間軸の左側に位置する場合に対応する。
【００８８】
また、Ｔｏｆｆ２が、式（１）の左側の不等号の関係を満たす場合は、Ｔｒ２の時間軸上の位置が図６に示す位置よりも左側に位置し、且つＴｆ２の時間軸上の位置が図６に示す位置よりも右側に位置する場合に対応する。
【００８９】
従って、Ｔｏｆｆ２が、上記式（１）の不等号の関係を満たす場合は、Ｔｒ２の時間軸上の位置が図６に示す位置と図８に示す位置との間に位置し、且つＴｆ２の時間軸上の位置が図６に示す位置と図８に示す位置との間に位置する。この条件範囲は、Ｔｒ２の時間がＴｒ１の時間範囲のなかで、ｏｎ側に近いほうによっている範囲であり、Ｔｆ２の時間がＴｆ１の時間範囲の中で、ｏｎ側に近いほうによっている範囲である。この条件の範囲内では、ｏｎ側に近いほうでＰ１：Ｐ２が１：１に近く、ｏｆｆ側に近いほうでＰ１：Ｐ２が１：０に近くなるため、Ｑ値の改善の効果が得られる。
逆に、この範囲を外れてＴｏｆｆ２＜Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×０．５＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）×０．５となる条件では、ｏｎ側に近いほうでＰ１：Ｐ２が１：０に近く、ｏｆｆ側に近いほうでＰ１：Ｐ２が１：１に近くなるためＱ値の改善の効果が得られない。
【００９０】
図９（Ａ）は、図６の第１変調信号のアイパターンを示す図であり、図９（Ｂ）は、図６の第２変調信号のアイパターンを示す図である。図９（Ａ）および図９（Ｂ）のアイパターンは２ビット分の時間幅のパターンを表示している。
【００９１】
上述したように、制御部ＣＯＮが、Ｔｏｆｆ２が式（１）の関係を満足するように、第１変調信号源ＲＦ１及び第２変調信号源ＲＦ２を制御する。その結果、第２変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置Ｃｒ２と、そのアイパターンにおける出力光のオフレベルに対応する第２変調信号の第１レベル（第２変調信号では電圧が高い側）との間の距離が、第１変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置Ｃｒ１と、そのアイパターンにおける出力光のオフレベルに対応する第１変調信号の第１レベル（第１変調信号では電圧が低い側）との間の距離よりも短くなる。
【００９２】
図９（Ａ）に示す第１変調信号のアイパターンは、例えば、図１０に示すように、第１電極１４に印加される信号を、アイパターンモニタ装置ＩＰＭ（具体的にサンプリングオシロなどの装置）を用いて、モニタしながら必要な波形が得られるように調整される。また、図９（Ｂ）に示す第２変調信号のアイパターンも、同様に、第２電極１５に印加される信号を、アイパターンモニタ装置ＩＰＭを用いて、モニタしながら必要な波形が得られるように調整される。
【００９３】
各アイパターン上のクロスポイントの位置を、出力光オフ状態の信号レベルを０％とし、出力光オン状態に対応する信号レベルを１００％として、百分率の値で表すことができる。この場合、第２変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントＣｒ２の百分率の値を、第１変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントＣｒ１の百分率の値よりも、０％に近くすることになる。
【００９４】
このような第１変調信号及び第２変調信号に対するアイパターン上のクロスポイントの位置の調整は、上述した図１０に示すように、アイパターンモニタ装置ＩＰＭを用いて、制御部ＣＯＮを調整することによって行うことができる。
【００９５】
図１０は、アイパターンモニタ装置を用いて制御部を調整する図である。制御部ＣＯＮは、第２変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントＣｒ２の位置を、第１変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントＣｒ１の位置よりも、アイパターン上の出力光オフ状態に対応する信号レベルに近づけるように調整する。
【００９６】
次に、第１変調信号及び第２変調信号の電圧の他の波形のアイパターンを示す。
【００９７】
図１１（Ａ）は、上述した図８の第１変調信号のアイパターンを示す図であり、図１１（Ｂ）は、図８の第２変調信号のアイパターンを示す図である。
【００９８】
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す例では、第２変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントＣｒ２の位置は、第１変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントＣｒ１の位置と一致している。
【００９９】
光変調装置１では、制御部ＣＯＮが、Ｔｏｆｆ２が式（１）の関係を満足するように、第１変調信号源ＲＦ１及び第２変調信号源ＲＦ２を制御するので、第２変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントＣｒ２の位置は、図１１（Ｂ）に示される位置よりも、アイパターン上の出力光オフ状態に対応する信号レベルに近づいた位置に制御される。
【０１００】
Ｔｏｆｆ２が式（１）の不等号の関係を満足する場合には、第２変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントＣｒ２の位置は、図１０（Ｂ）に示される位置と、図１１（Ｂ）に示される位置との間に位置することになる。
【０１０１】
図１２は、図３に示す光変調装置１により伝送された信号のＱ値とＴｒ２／Ｔｒ１との関係を示す図である。図１２は、第１変調信号及び第２変調信号が図６に示す波形を有する場合について計算した結果である。ここでは、光変調装置１において光変調された光信号について、１００ｋｍの光ファイバ伝送後（分散１６００ｐｓ／ｎｍ相当）の波形のＱ値が求められている。また、Ｖｐｐ１：Ｖｐｐ２＝１７：３とし、Ｔｒ１＝Ｔｆ１とし、また、Ｔｒ２＝Ｔｆ２とし、第１変調信号Ｓ１と第２変調信号Ｓ２は互いに電圧の変化の方向が逆であり、また、出力光のｏｎレベルに相当する第１変調信号Ｓ１と第２変調信号Ｓ２の第２レベルにおいて、第１の光導波路と第２の光導波路を通過した光の位相差が０であり、ｏｆｆレベルに相当する第１レベルでの位相差が１８０°となるようにした。また、２つの光導波路への光分岐比は０．５とした。
【０１０２】
図１２に示すように、Ｑ値は、Ｔｒ２／Ｔｒ１の値が１．０から低減すると共に、大きく増加することが分かる。
【０１０３】
ここで、Ｔｒ２／Ｔｒ１の値が１．０から低減することは、２つの光導波路の光損失差、第１変調信号及び第２変調信号の電圧には影響しないので、出力光の消光比には影響を与えない。
【０１０４】
従って、Ｔｒ２／Ｔｒ１の値を低減することによって、消光比を維持しつつ、Ｑ値を向上させることができる。
【０１０５】
第２変調信号Ｓ２の第１移行時間Ｔｒ２は、第１変調信号Ｓ１の第１移行時間Ｔｒ１に対して０．２０〜０．９５の範囲にすることが好ましい。Ｔｒ２が、Ｔｒ１に対して０．９５以下であることにより、Ｑ値を大きく向上させることができる。Ｔｒ２が、Ｔｒ１に対して０．２０よりも小さいと、第２光導波路１２を伝搬する伝搬光の位相変化の効率が、第１光導波路１１を伝搬する伝搬光よりも大きくなる場合があり、チャープの方向が反転して負チャープ動作が不安定になるおそれがある。
【０１０６】
また、第２変調信号Ｓ２の第２移行時間Ｔｆ２は、第１変調信号Ｓ１の第２移行時間Ｔｆ１に対して０．２０〜０．９５の範囲にすることが好ましい。Ｔｆ２が、Ｔｆ１に対して０．９５以下であることにより、Ｑ値を大きく向上させることができる。Ｔｆ２が、Ｔｆ１に対して０．２０よりも小さいと、第２光導波路１２を伝搬する伝搬光の位相変化の効率が、第１光導波路１１を伝搬する伝搬光よりも大きくなる場合があり、負チャープ動作が不安定になるおそれがある。
【０１０７】
光変調装置１の具体的な変調条件としては、例えば、第１変調信号の上記第１振幅Ｖｐｐ１と第２変調信号の上記第２振幅Ｖｐｐ２との比をＶｐｐ１：Ｖｐｐ２＝１７：３とし、Ｔｒ２／Ｔｒ１＝０．８とし、Ｖｐｐ１を１〜５Ｖとすることができる。
【０１０８】
以上の説明では、光変調装置１が負チャープ動作を行う場合について説明した。光変調装置１は、正チャープ動作を行うこともできる。光変調装置１が正チャープ動作を行う場合には、図１３に示すように、出力光オン状態において、第１変調信号Ｓ１の電圧が低く、第２変調信号Ｓ２の電圧が高い駆動波形、すなわち、図６に対して、第１および第２の変調信号Ｓ１，Ｓ２がそれぞれｏｎ，ｏｆｆが反転するような駆動波形を用いれば良い。
【０１０９】
この場合にも、上述したのと同様に、第２変調信号Ｓ２の第１移行時間Ｔｒ２は、第１変調信号Ｓ１の第１移行時間Ｔｒ１に対して０．２０〜０．９５の範囲にすることが好ましい。また、第２変調信号Ｓ２の第２移行時間Ｔｆ２は、第１変調信号Ｓ１の第２移行時間Ｔｆ１に対して０．２０〜０．９５の範囲にすることが好ましい。
【０１１０】
また、安定な負チャープ動作（又は正チャープ動作）を得る上で、Ｖｐｐ１／Ｔｒ１＞Ｖｐｐ２／Ｔｒ２であることが好ましい。
【０１１１】
上述した本実施形態のＬＺーＭＺ光変調器１０を有する光変調装置１によれば、伝送された光信号の高い消光比を維持しつつ、高いＱ値が得られる。
【０１１２】
上述した図６の例では、第１移行時間Ｔｒ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｒの部分）では、第２変調信号Ｓ２は電圧が変化せず一定の値を有していたが、ΔＴｒの部分では、第２変調信号Ｓ２は、Ｔｒ１＝Ｔｒ２の場合よりも、傾きが小さい範囲であれば、時間と共に電圧が変化していても良い。
【０１１３】
同様に、上述した図６の例では、第２移行時間Ｔｆ１における出力光オフ状態に近い部分（ΔＴｆの部分）では、第２変調信号Ｓ２は電圧が変化せず一定の値を有していたが、ΔＴｆの部分では、第２変調信号Ｓ２は、Ｔｒ１＝Ｔｒ２の場合よりも、傾きが小さい範囲であれば、時間と共に電圧が変化していても良い。
【０１１４】
次に、本明細書に開示する第２実施形態の光変調装置を、図面を参照しながら以下に説明する。第２実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、図１４〜図１７において、図３〜図５と同じ構成要素に同じ符号を付してある。
【０１１５】
図１４は、本明細書に開示する光変調装置の第２実施形態を示す図である。図１５は、図１４の半導体マッハツェンダ干渉型光変調器を示す平面図である。図１６は、図１５のＹ−Ｙ線拡大断面図である。図１７は、図１４の第２変調信号源を説明する図である。
【０１１６】
本明細書の光変調装置１は、ＭＺ光変調器３０として、半導体マッハツェンダ干渉型光変調器を有する。
【０１１７】
ＭＺ光変調器３０は、入力光を分岐して第１光導波路３１及び第２光導波路３２に送り、第１光導波路３１及び第２光導波路３２それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号としての出力光を出力する光導波路３３を有する。この光導波路３３内に光路３３ａが形成される。また、ＭＺ光変調器３０は、第１光導波路３１に第１変調信号を印加する第１電極３４と、第２光導波路３２に第２変調信号を印加する第２電極３５と、を有する。
【０１１８】
次に、ＭＺ光変調器３０について、図１５及び図１６を参照して、以下に更に説明する。
【０１１９】
ＭＺ光変調器３０は、例えばＩｎＰなどの半導体基板により形成される下側クラッド層３９と、下側クラッド層３９上に配置される第１光導波路コア層３１及び第２光導波路コア層３２と、第１光導波路３１及び第２光導波路３２それぞれの上に配置される上側ＩｎＰクラッド層３８と、上側クラッド層３８それぞれの上に配置されるコンタクト層４０と、コンタクト層４０それぞれの上に配置される第１電極３４及び第２電極３５とを有する。
【０１２０】
下側クラッド層３９の一部分と、第１光導波路３１と、上側クラッド層３８と、コンタクト層４０とによって一方のメサ部が形成される。また、下側クラッド層３９の他の一部分と、第１光導波路３２と、上側クラッド層３８と、コンタクト層４０とによって他方のメサ部が形成される。
【０１２１】
２つのメサ部は、誘電体パッシベーション層４１によって、下側クラッド層３９と共に覆われている。
【０１２２】
誘電体パッシベーション層４１に覆われた２つのメサ部は、低誘電体層４２の中に埋め込まれている。
【０１２３】
また、ＭＺ光変調器３０は、下側クラッド層３９の下にグランド電極３７を有する。
【０１２４】
第１光導波路コア層３１及び第２光導波路コア層３２は、例えば、厚さが数１００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰの多層量子井戸（ＭＱＷ）で形成される。
【０１２５】
コンタクト層４０は、上側クラッド層３８と第１電極３４又は第２電極との間の電気抵抗を低減する。コンタクト層４０は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓによって形成される。
【０１２６】
誘電体パッシベーション層４１は、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮなどのシリコン酸化物によって形成される。低誘電体層４２は、例えば、ＢＣＢ等の樹脂によって形成される。
【０１２７】
次に、第１変調信号源ＲＦ１及び第２変調信号源ＲＦ２について、図１７及び図１８を用いて、以下に説明する。図１７は、図１４の第２変調信号源を説明する図である。図１８は、第２変調信号源の動作を説明する図である。
【０１２８】
第２変調信号源ＲＦ２は、変調信号を生成する変調信号生成器ＳＧと、変調信号生成器ＳＧが出力した変調信号の電圧を減衰させる減衰器５０と、減衰器５０の出力信号の電圧を制限して第２変調信号を生成するリミッタ回路５１とを有している。
【０１２９】
制御部ＣＯＮは、第１変調信号源ＲＦ１及び変調信号生成器ＳＧに対して、同一の電圧を有し且つ電圧変化の方向が互いに逆となる変調信号を生成させる。このような変調信号源は、例えば、互いに符号が反転した２つの高周波電圧信号（ＤＡＴＡとＤＡＤＡ  ＢＡＲ）を生成する電源を用いて形成される。
【０１３０】
第１変調信号源ＲＦ１及び第１直流電圧源ＤＣ１から出力された電気信号は、合わされて、ＭＺ光変調器３０上の配線部を介して、第１電極３４に印加される。
【０１３１】
一方、変調信号生成器ＳＧから出力された電気信号は、減衰器５０及びリミッタ回路５１を経由した後、及び第２直流電圧源ＤＣ２からの出力信号と合わされた後、ＭＺ光変調器３０上の配線部を介して、第２変調信号として、第２電極３５に印加される。
【０１３２】
図１７に示すように、減衰器５０は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ３とを有する。抵抗Ｒ１の一方の端部と抵抗Ｒ２の一方の端部とが接続される。抵抗Ｒ２の他方の端部と抵抗Ｒ３の一方の端部とが接続される。抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ３の他方の端部はアースされる。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３の抵抗値は同じとする。変調信号生成器ＳＧの出力信号は、抵抗Ｒ１の両端に印加され、減衰器５０の出力信号は、抵抗Ｒ３の両端部から取り出され、抵抗Ｒ１とＲ２の組合せで減衰率を調整することが可能である。
【０１３３】
リミッタ回路５１は、直列に接続された抵抗Ｒ４と、ダイオードＤｉと、直流定電圧源Ｖｄｃとを有する。抵抗Ｒ４の一方の端部とダイオードＤｉのアノードである一方の端部とが接続される。ダイオードＤｉのカソードである他方の端部は、直流定電圧源Ｖｄｃの正極に接続される。直流定電圧源Ｖｄｃは、ダイオードＤｉに対して逆電圧を印加する。
【０１３４】
減衰器５０の抵抗Ｒ３の両端部から取り出された出力信号は、抵抗Ｒ４の他方の端部と、直流定電圧源Ｖｄｃの負極とに印加される。第２変調信号であるリミッタ回路５１の出力信号は、抵抗Ｒ４の一方の端部とダイオードＤｉの一方の端部との接続点と、直流定電圧源Ｖｄｃの負極とから取り出されて、ＭＺ光変調器３０の第２電極とグランド電極３７とに印加される。
【０１３５】
図１８は、図１７の動作を説明する図である。図１８（Ａ）は、第１変調信号源ＲＦ１及び変調信号生成器ＳＧそれぞれの出力信号の電圧を示す。図１８（Ｂ）は、減衰器５０の出力信号の電圧を、第１変調信号Ｓ１と共に示す。図１８（Ｃ）は、リミッタ回路５１の出力信号である第２変調信号Ｓ２の電圧を、第１変調信号Ｓ１と共に示す。
【０１３６】
第１変調信号源ＲＦ１は、第１変調信号Ｓ１を生成する。変調信号生成器ＳＧは変調信号Ｓ２ａを生成する。図１８（Ａ）に示すように、第１変調信号源ＲＦ１及び変調信号生成器ＳＧそれぞれの出力信号は、同一の電圧を有し且つ位相が互いに電圧変化の方向が逆となっている。第１変調信号源ＲＦ１の出力信号は、そのまま第１変調信号Ｓ１として、ＭＺ光変調器３０の第１電極とグランド電極３７とに印加される。
【０１３７】
図１８（Ｂ）に示すように、減衰器５０は、変調信号生成器ＳＧが出力した変調信号Ｓ２ａの電圧をＶｐｐ２ａからＶｐｐ２ｂへ減衰させた減衰変調信号Ｓ２ｂを出力する。
【０１３８】
図１８（Ｃ）に示すように、リミッタ回路５１は、減衰器５０の出力信号Ｓ２ｂの電圧の大きさをＶｌｉｍｉｔ以下に制限して、第１レベルと第２レベルとの電圧の差が上記第２振幅Ｖｐｐ２ある第２変調信号Ｓ２を生成する。
【０１３９】
このようにして、第２変調信号Ｓ２の上記第２振幅Ｖｐｐ２が、第１変調信号Ｓ１の上記第１振幅Ｖｐｐ１よりも小さくなる。また、第２変調信号Ｓ２の第１移行時間Ｔｒ２が、第１変調信号Ｓ１の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くなる。また、第２変調信号Ｓ２の第２移行時間Ｔｆ２が、第１変調信号Ｓ１の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くなる。更に、Ｔｏｆｆ２が、上記式（１）を満足する。
【０１４０】
制御部ＣＯＮは、上述した波形を有する第１変調信号と第２変調信号を生成するように、互いに電圧変化の方向が逆であり、かつ同じ振幅の電気信号を発生させる第１変調信号源ＲＦ１及び第２変調信号源ＲＦ２と、第１直流電圧源ＤＣ１及び第２直流電圧源ＤＣ２と、を制御する。
【０１４１】
図１９は、図１４に示す光変調装置１により伝送された光信号のＱ値とＴｒ２／Ｔｒ１との関係を示す図である。図１９は、第１変調信号及び第２変調信号が図６に示す波形を有する場合について計算した結果である。ここでは、半導体ＭＺ光変調器３０を有する光変調装置１において光変調された光信号について、１００ｋｍの光ファイバ伝送後（分散１６００ｐｓ／ｎｍ相当）の波形のＱ値が求められている。また、Ｖｐｐ１：Ｖｐｐ２＝１７：３とし、Ｔｒ１＝Ｔｆ１とし、また、Ｔｒ２＝Ｔｆ２とし、第１変調信号Ｓ１と第２変調信号Ｓ２は互いに電圧の変化の方向が逆であり、また、出力光のｏｎレベルに相当する第１変調信号Ｓ１と第２変調信号Ｓ２の第２レベルにおいて、第１の光導波路と第２の光導波路を通過した光の位相差が０であり、ｏｆｆレベルに相当する第１レベルでの位相差が１８０°となるようにした。また、２つの光導波路への光分岐比は０．５とした。
【０１４２】
図１９に示すように、Ｑ値は、Ｔｒ２／Ｔｒ１の値が１．０から低減すると共に大きく増加することが分かる。
【０１４３】
図２０は、図１４に示す光変調装置により伝送された光信号においてＱ値および消光比が十分得られる光分岐比Ｔｒ２／Ｔｒ１との関係を示す図である。
【０１４４】
図２０の縦軸は、第１光導波路３１と第２光導波路３２とに入力光を分岐する分岐比を示し、横軸は、Ｔｒ２／Ｔｒ１を示す。求められる消光比を満足する光分岐比が範囲ＬＡとして示される。範囲ＬＡは、Ｔｒ２／Ｔｒ１の値の影響は受けないので、Ｔｒ２／Ｔｒ１に対して一定である。
【０１４５】
また、求められるＱ値を満足する光分岐比の範囲ＱＡが、Ｔｒ２／Ｔｒ１に対して示されている。範囲ＱＡは、Ｔｒ２／Ｔｒ１の値が１．０から減少すると共に大きく増加することが分かる。
【０１４６】
そして、Ｔｒ２／Ｔｒ１の値が１．０の時には、範囲ＱＡは、範囲ＬＡの半分強の部分で重なっているが、Ｔｒ２／Ｔｒ１が減少すると共に、範囲ＱＡが増加し、範囲ＱＡと範囲ＬＡとの重なり部分が増加する。Ｔｒ２／Ｔｒ１の値が０．８では、範囲ＬＡが範囲ＱＡの中に全て含まれるようになる。つまり消光比が十分取れる範囲の全てでＱ値も十分に取れるようになる。
【０１４７】
上述した本実施形態の半導体ＭＺ光変調器３０を有する光変調装置１によれば、伝送された光信号の高い消光比を維持しつつ、高いＱ値が得られる。従って、求められる消光比を満足する光分岐比の範囲ＬＡと、求められるＱ値を満足する光分岐比の範囲とが重なり合う範囲を広くすることができる。
【０１４８】
具体的には、半導体ＭＺ光変調器３０は、チャープ動作に起因して２つの光導波路への光分岐比を０．５としても、２つの光導波路には異なる電圧が印加されるので、最大の消光比が得られる光分岐比は、０．５からずれる。しかし、光変調装置１は、Ｔｒ２／Ｔｒ１を調整することによって、求められる消光比を満足する光分岐比の範囲ＬＡと、求められるＱ値を満足する光分岐比の範囲とが重なり合う範囲を広くすることができる。従って、半導体ＭＺ光変調器３０を有する光変調装置１によれば、伝送後の光信号に対して高い消光比及び高いＱ値が得られる。
【０１４９】
本発明では、上述した各実施形態のマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法及び光変調装置は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。
【０１５０】
例えば、上述した各実施形態では、第１変調信号の第１移行時間及び第２移行時間の波形は直線であったが、これらの波形は、直線でなくても良い。例えば、第１変調信号の第１移行時間又は第２移行時間の波形は、上側に凸又は下側に凸に湾曲した曲線形状を有していても良い。例えば、第１変調信号は正弦波曲線を有していても良い。このことは、第２変調信号に対しても同様に適用される。
【０１５１】
また、上述した各実施形態では、図６又は図８に示すように、第１変調信号源ＲＦ１と第２変調信号源ＲＦ２とは、反対方向の位相を有する電圧波形を出力していたが、第１変調信号源ＲＦ１と第２変調信号源ＲＦ２とは、同じ位相を有する電圧波形を出力しても良い。この場合には、第１電極又は第２電極とグランド電極との配置関係を変更して、２つの光導波路に印加する電場の向きを反対の向きにすれば良い。また、一方の光導波路の形成材料を他方の光導波路のものとは変えて、同相の電圧の印加に対して、他方の光導波路とは、反対の向きに屈折率が変化するものを用いても良い。
【０１５２】
更に、上述した各実施形態では、１つの制御部が、第１変調信号源と、第２変調信号源と、第１直流電圧源と、第２直流電圧源の全てを制御していたが、第１変調信号源と、第２変調信号源と、第１直流電圧源と、第２直流電圧源とそれぞれが独自の制御部を有していても良い。
【０１５３】
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。
【０１５４】
以上の上述した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１５５】
（付記１）
入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、前記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、
前記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、前記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を備え、
前記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、
前記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、
前記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、前記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、前記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、前記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、
前記第１変調信号及び前記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、前記光信号がオンレベルとなる、
マッハツェンダ型光変調器の駆動方法であって、
前記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、前記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、
Ｔｏｆｆ２が、
Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）  ＞＝  Ｔｏｆｆ２  ＞  Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×０．５＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）×０．５なる関係を満足する、マッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【０１５６】
（付記２）
入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、前記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、
前記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、前記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を備え、
前記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、
前記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、
前記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、前記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、前記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第１時間Ｔｏｎ１と、と前記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第１時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、
前記第１変調信号及び前記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、前記光信号がオンレベルとなる、
マッハツェンダ型光変調器の駆動方法であって、
前記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、前記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、
前記第２変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置と、そのアイパターンにおける前記光信号のオフレベルに対応する前記第２変調信号の第１レベルとの間の距離を、前記第１変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置と、そのアイパターンにおける前記光信号のオフレベルに対応する前記第１変調信号の第１レベルとの間の距離よりも短くする、マッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【０１５７】
（付記３）
前記第１変調信号が第２レベルにある前記第２時間Ｔｏｎ１と、前記第２変調信号が第２レベルにある前記第２時間Ｔｏｎ２とを時間軸上で一致させる付記１又は２に記載のマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【０１５８】
（付記４）
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第1移行時間Ｔｒ１に対して０．２０〜０．９５の範囲にする付記１〜３の何れか一項に記載のマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【０１５９】
（付記５）
前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１に対して０．２０〜０．９５の範囲にする付記１〜４の何れか一項に記載のマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【０１６０】
（付記６）
マッハツェンダ干渉型光変調器が、ＬｉＮｂＯ3マッハツェンダ干渉型光変調器である付記１〜５の何れか一項に記載のマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【０１６１】
（付記７）
マッハツェンダ干渉型光変調器が、半導体マッハツェンダ干渉型光変調器である付記１〜５の何れか一項に記載のマッハツェンダ干渉型光変調器の駆動方法。
【０１６２】
（付記８）
入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、前記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、
前記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、前記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を有するマッハツェンダ型光変調器と、
前記第１変調信号を生成する第１変調信号源及び前記第２変調信号を生成する第２変調信号源と、
を備え、
前記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、
前記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、
前記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、前記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、前記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、と前記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、
前記第１変調信号及び前記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、前記光信号がオンレベルとなる、
光変調装置であって、
前記第１変調信号源及び前記第２変調信号源は、
前記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、前記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、且つ、
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、且つ、
Ｔｏｆｆ２が、
Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）  ＞＝  Ｔｏｆｆ２  ＞  Ｔｏｆｆ１＋（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×０．５＋（Ｔｆ１−Ｔｆ２）×０．５なる関係を満足するように、前記第１変調信号及び前記第２変調信号を、前記第１電極及び前記第２電極に印加する光変調装置。
【０１６３】
（付記９）
入力光を分岐して第１光導波路及び第２光導波路に送り、前記第１光導波路及び第２光導波路それぞれを伝搬した光を合波して、オンレベルとオフレベルとを有する光信号を出力するマッハツェンダ型の光導波路と、
前記第１光導波路に第１変調信号を印加する第１電極と、前記第２光導波路に第２変調信号を印加する第２電極と、を有するマッハツェンダ型光変調器と、
前記第１変調信号を生成する第１変調信号源及び前記第２変調信号を生成する第２変調信号源と、
を備え、
前記第１変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ１と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ１とを有し、
前記第２変調信号は、電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２と、電圧が第１レベルから第２レベルへ移行する第１移行時間Ｔｒ２と、電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２と、電圧が第２レベルから第１レベルへ移行する第２移行時間Ｔｆ２と、を有し、
前記第１変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ１と、前記第２変調信号の電圧が第１レベルにある第１時間Ｔｏｆｆ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、且つ、前記第１変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ１と、と前記第２変調信号の電圧が第２レベルにある第２時間Ｔｏｎ２とは時間軸上で少なくとも一部分が重なっており、
前記第１変調信号及び前記第２変調信号が共に第２レベルにあるときに、前記光信号がオンレベルとなる、
光変調装置であって、
前記第１変調信号源及び前記第２変調信号源は、
前記第２変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第２振幅を、前記第１変調信号の第１レベルと第２レベルとの電圧の差である第１振幅よりも小さくし、且つ、
前記第２変調信号の第１移行時間Ｔｒ２を、前記第１変調信号の第１移行時間Ｔｒ１よりも短くし、且つ、前記第２変調信号の第２移行時間Ｔｆ２を、前記第１変調信号の第２移行時間Ｔｆ１よりも短くし、且つ、
前記第２変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置と、そのアイパターンにおける前記光信号のオフレベルに対応する前記第２変調信号の第１レベルとの間の距離を、前記第１変調信号から形成したアイパターンのクロスポイントの位置と、そのアイパターンにおける前記光信号のオフレベルに対応する前記第１変調信号の第１レベルとの間の距離よりも短くするように、前記第１変調信号及び前記第２変調信号を、前記第１電極及び前記第２電極に印加する光変調装置。
【０１６４】
（付記１０）
アイパターンモニタ装置を用いて、前記第２変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントの位置を、前記第１変調信号から形成したアイパターン上のクロスポイントの位置よりも、アイパターン上の前記光信号のオフレベルに対応する前記第１レベルに近づけるように調整される付記９に記載の光変調装置。
【０１６５】
（付記１１）
前記第２変調信号源は、変調信号を生成する変調信号生成器と、前記変調信号生成器が出力した変調信号の電圧を減衰させる減衰器と、前記減衰器の出力信号の電圧を制限して前記第２変調信号を生成するリミッタ回路とを有し、
前記第１変調信号源及び前記変調信号生成器が、同一の電圧を有し且つ位相が互いに１８０°異なる変調信号を生成する付記８から１０の何れか一項に記載の光変調装置。
【０１６６】
（付記１２）
前記第１変調信号が第２レベルにある前記第２時間Ｔｏｎ１と、前記第２変調信号が第２レベルにある前記第２時間Ｔｏｎ２とが時間軸上で一致する付記８から１１の何れか一項に記載の光変調装置。
【０１６７】
（付記１３）
前記第１変調信号源及び前記第２変調信号源を制御する制御部を備える付記８から１２の何れか一項に記載の光変調装置。
【符号の説明】
【０１６８】
１    光変調装置
２    レンズ
３    光ファイバ
４    光ファイバ
１０    ＬｉＮｂＯ3マッハツェンダ干渉型光変調器
１１    第１光導波路
１２    第２光導波路
１３    光導波路
１３ａ    光路
１４    第１電極
１５    第２電極
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ    グランド電極
１７    ＬｉＮｂＯ3基板
３０    半導体マッハツェンダ干渉型光変調器
３１    第１光導波路
３２    第２光導波路
３３    光導波路
３３ａ    光路
３４    第１電極
３５    第２電極
３７    グランド電極
３８    上側クラッド層
３９    下側クラッド層
４０    コンタクト層
４１    誘電体パッシベーション層
４２    低誘電体層
５０    減衰器
５１    リミット回路
ＣＯＮ    制御部
ＲＦ１    第１変調信号源
ＲＦ２    第２変調信号源
ＳＧ    変調信号生成器
ＤＣ１    第１直流電圧源
ＤＣ２    第２直流電圧源
ＩＰＭ    アイパターンモニタ装置
Ｓ１    第１変調信号
Ｓ２    第２変調信号
【図１】
2011081080.tif 000003
【図２】
2011081080.tif 000004
【図３】
2011081080.tif 000005
【図４】
2011081080.tif 000006
【図５】
2011081080.tif 000007
【図６】
2011081080.tif 000008
【図７】
2011081080.tif 000009
【図８】
2011081080.tif 000010
【図９】
2011081080.tif 000011
【図１０】
2011081080.tif 000012
【図１１】
2011081080.tif 000013
【図１２】
2011081080.tif 000014
【図１３】
2011081080.tif 000015
【図１４】
2011081080.tif 000016
【図１５】
2011081080.tif 000017
【図１６】
2011081080.tif 000018
【図１７】
2011081080.tif 000019
【図１８】
2011081080.tif 000020
【図１９】
2011081080.tif 000021
【図２０】
2011081080.tif 000022