(57)【要約】【課題】高速で駆動電圧が低く、かつ製作の歩留まりの良い光変調器を提供する。【解決手段】基板上に、位相変調用マッハツェンダ光導波路とカーバー用マッハツェンダ光導波路とが形成され、両光導波路は基板の短手方向に並んで形成され、基板の長手方向側の一端から入力された光が位相変調用マッハツェンダ光導波路、カーバー用マッハツェンダ光導波路の順で導波して基板の長手方向側の前記一端から出力され、位相変調用マッハツェンダ光導波路に基板の短手方向側の一端から入力された位相変調信号を印加する位相変調用進行波電極と、カーバー用マッハツェンダ光導波路に基板の短手方向側の前記一端から入力されたカーバー信号を印加するカーバー用進行波電極とを具備する光変調器において、位相変調マッハツェンダ光導波路が、カーバー用マッハツェンダ光導波路よりも、位相変調信号の入力部である基板の短手方向側の前記一端に近く配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する基板上に、少なくとも一つの位相変調用マッハツェンダ光導波路と、カーバー用マッハツェンダ光導波路とが形成され、当該両光導波路は前記基板の短手方向に並んで形成され、前記基板の長手方向側の一端から入力された光が前記位相変調用マッハツェンダ光導波路、前記カーバー用マッハツェンダ光導波路の順で導波して前記基板の長手方向側の前記一端から出力されてなり、
前記位相変調用マッハツェンダ光導波路に、前記基板の短手方向側の一端から入力された位相変調信号を印加する、中心電極と接地電極とからなる位相変調用進行波電極と、
前記カーバー用マッハツェンダ光導波路に、前記基板の短手方向側の前記一端から入力されたカーバー信号を印加する、中心電極と接地電極とからなるカーバー用進行波電極とを具備する光変調器において、
前記位相変調マッハツェンダ光導波路が、前記カーバー用マッハツェンダ光導波路よりも、前記位相変調信号の入力部である前記基板の短手方向側の前記一端に近く配置されていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記位相変調用マッハツェンダ光導波路がネスト構造であることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高速で駆動電圧が低く、かつ製作の歩留まりの良い位相変調型の光変調器の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）のように電界を印加することにより屈折率が変化する、いわゆる電気光学効果を有する基板（以下、リチウムナイオベート基板をＬＮ基板と略す）に光導波路と進行波電極を形成した進行波電極型リチウムナイオベート光変調器（以下、ＬＮ光変調器と略す）は、その優れたチャーピング特性から２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／ｓの大容量光伝送システムに適用されている。最近はさらに４０Ｇｂｉｔ／ｓの超大容量光伝送システムにも適用が検討されており、キーデバイスとして期待されている。
【０００３】
（従来技術）
近年の４０Ｇｂｉｔ／ｓでは、ｚ―カット基板を使用するタイプとｘ−カット基板（あるいはｙ−カット基板）を用いる位相変調方式が使用されつつある。
【０００４】
位相変調方式のＬＮ光変調器の例として図３に非特許文献１（Ｌｏｗ−ｄｉｖｅ−ｖｏｌｔａｇｅ  ａｎｄ  ｃｏｍｐａｃｔ  ＲＺ−ＤＱＰＳＫ  ＬｉＮｂＯ３  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）に開示された４０Ｇｂｉｔ／ｓ用のＲＺ型ＬＮ変調器を集積した集積型ＤＱＰＳＫ型ＬＮ変調器の光導波路のみの概略上面図を示す。ここで１はｚ―カットＬＮ基板、２は入力用光導波路、３ａと３ｂは各々分岐光導波路と合波光導波路、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは長さＬ０の相互作用光導波路（または、ペアレントマッハツェンダ部の相互作用光導波路、ＤＱＰＳＫ部の相互作用光導波路、あるいは位相変調用マッハツェンダ光導波路などと呼ばれる）である。２０はＤＱＰＳＫ部であり、ペアレントマッハツェンダ部と呼ばれる。また、２１ａ、２１ｂはチャイルドマッハツェンダ部と呼ばれるが、このＤＱＰＳＫ型ＬＮ変調器のようにマッハツェンダ部がネスト状になっている構造をネスト構造と呼んでいる。
【０００５】
また、２２はＲＺ部（あるいは、カーバー部）であり、６ａ、６ｂはその相互作用光導波路である。５は接続光導波路、７は出力光導波路である。
【０００６】
ペアレントマッハツェンダ部２０とＲＺ部２２は基板１の短手方向に並んで形成され、基板１の長手方向側の端から入力された光がペアレントマッハツェンダ部２０とＲＺ部２２を導波して同じ側の基板端から出力される。
【０００７】
また、図４には図３に加えるべき進行波電極の概略上面図を描いている。つまり、ＤＱＰＳＫ部には中心電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを、ＲＺ部には中心導体９ａ、９ｂを描いている。但し、説明を簡単にするために、進行波電極の中心電極のみを描き、実際には存在する接地電極を省略した。また、実際の光変調器における進行波電極はパッケージ内において電気的終端により終端されているが、説明を簡単にするために図４では電気的終端を省略しており、ＤＱＰＳＫ部の中心電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄとＲＺ部の中心電極９ａ、９ｂも、各々の相互作用光導波路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと６ａ、６ｂの終端までしか描いていない。
【０００８】
なお、図４において、ＤＱＰＳＫ型ＬＮ変調器は位相変調器として動作し、ＲＺ型ＬＮ変調器はそのＤＱＰＳＫ型ＬＮ変調器で作られた光信号を切り出す、いわゆるカーバーとして使用される。ＤＱＰＳＫ部の中心電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄとＲＺ部の中心電極９ａ、９ｂには、位相変調信号やカーバー信号などの高周波電気信号が、基板１の短手方向側の端から入力される。なお、３０は位相変調信号の入力部である。
【０００９】
次に、この従来技術が有する問題点について考える。図３や図４からわかるように、この従来技術ではペアレントマッハツェンダ部（つまり、ＤＱＰＳＫ部）２０が、ＲＺ部２２よりも高周波電気信号の入力部３０から遠い距離にある。
【００１０】
図４に示す高周波電気信号が入力された後に、ＤＱＰＳＫ部２０の相互作用光導波路２１ａ、２１ｂに到達するまでの中心電極の距離Ｌ１が長いと、図５に示すように変調光の３ｄＢ帯域Δｆが劣化してしまう。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、Ｔｈ１０．３．３、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０、２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように、従来技術では高周波電気信号の入力部に対して、ＤＱＰＳＫ部のような位相変調部がＲＺ部のようなカーバー部よりも遠くに配置されていたので、高周波電気信号が位相変調部へ達する前にかなり減衰してしまっていた。そして、一般にＲＺ部よりも位相変調部の方が高速でかつ高い電圧で動作させることを要求されるため、この従来の構造はドライバなどの電気回路に大きな負担を与えるなどの問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光変調器は、電気光学効果を有する基板上に、少なくとも一つの位相変調用マッハツェンダ光導波路と、カーバー用マッハツェンダ光導波路とが形成され、当該両光導波路は前記基板の短手方向に並んで形成され、前記基板の長手方向側の一端から入力された光が前記位相変調用マッハツェンダ光導波路、前記カーバー用マッハツェンダ光導波路の順で導波して前記基板の長手方向側の前記一端から出力されてなり、前記位相変調用マッハツェンダ光導波路に、前記基板の短手方向側の一端から入力された位相変調信号を印加する、中心電極と接地電極とからなる位相変調用進行波電極と、前記カーバー用マッハツェンダ光導波路に、前記基板の短手方向側の前記一端から入力されたカーバー信号を印加する、中心電極と接地電極とからなるカーバー用進行波電極とを具備する光変調器において、前記位相変調マッハツェンダ光導波路が、前記カーバー用マッハツェンダ光導波路よりも、前記位相変調信号の入力部である前記基板の短手方向側の前記一端に近く配置されていることを特徴としている。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の請求項２の光変調器は、請求項１の光変調器において、前記位相変調用マッハツェンダ光導波路がネスト構造であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、ＤＱＰＳＫ部のような位相変調部を、これらよりも電気的に厳しくはないＲＺ部のようなカーバー部よりも高周波電気信号の入力部に近く配置する。そのため、ドライバなどの電気回路の観点からより厳しい位相変調部が高周波電気信号の入力部に近くなるので、位相変調の効率が大変改善されるという大きな利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の光変調器における実施形態の模式的な上面図
【図２】本発明の原理を説明するための図
【図３】従来技術の光変調器における光導波路の模式的な上面図
【図４】従来技術の光変調器の模式的な上面図
【図５】従来技術の問題点を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明するが、図３から図５に示した従来の実施形態と同一番号は同一機能部に対応しているため、ここでは同一番号を持つ機能部の説明を省略する。
【００１８】
(実施形態) 
図１に本発明における第１の実施形態の概略上面図を示す。本発明において重要なことは位相変調部の配置位置である。ネスト構造を有するＤＱＰＳＫ部の相互作用光導波路８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ（前述のように、位相変調用マッハツェンダ光導波路ともいう）を、カーバーであるＲＺの相互作用光導波路９ａ、９ｂよりも高周波電気信号の入力部３０の近くに配置している。従って、図１のＬ２と図４のＬ１とを比較するとＬ２＜Ｌ１となっている。
【００１９】
図２にはΔＬ（＝Ｌ１−Ｌ２）に対する変調光の３ｄＢ帯域を示す。図からわかるようにΔＬが大きくなるほど（つまり、Ｌ２が短くなるほど）、変調特性を改善することが可能となる。
【００２０】
(各実施形態について)
以上においては、ＤＱＰＳＫを例にとり説明したが、チャイルドＭＺが２個よりも多い構造についても適用できるし、１個の場合においても適用可能である。
【００２１】
また、進行波電極としてはＣＰＷ電極でもよいし、非対称コプレーナストリップ（ＡＣＰＳ）や対称コプレーナストリップ（ＣＰＳ）などの各種進行波電極、あるいは集中定数型の電極でも良いことは言うまでもない。
【００２２】
以上の実施形態においては、ｚ−カット基板について説明したが、ｘ−カット、ｙ−カットもしくはｚ−カットの面方位、即ち、基板表面（カット面）に対して垂直な方向に結晶のｘ軸、ｙ軸もしくはｚ軸を持つ基板について適用可能であるし、以上に述べた各実施形態での面方位を主たる面方位とし、これらに他の面方位が副たる面方位として混在しても良い。また、ＬＮ基板のみでなく、リチウムタンタレートや半導体などその他の基板でも良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２３】
１：ｚ−カットＬＮ基板
２：入力用光導波路
３ａ：分岐光導波路
３ｂ：合波光導波路
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：ＤＱＰＳＫ部の相互作用光導波路
５：接続光導波路
６ａ、６ｂ：ＲＺ部の相互作用光導波路
７：出力光導波路
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ：ＤＱＰＳＫ部の中心電極
９ａ、９ｂ：ＲＺ部の中心電極
２０：ＤＱＰＳＫ部（または、ペアレントマッハツェンダ部）
２１ａ、２１ｂ：チャイルドマッハツェンダ部
２２：ＲＺ部
３０：位相変調信号の入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011133741.tif 000006
【図５】
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