(57)【要約】【課題】信頼性に優れ、低コストおよび小型化が可能な光変調器を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態による光変調器は、光導波路から構成される分岐回路を備えた第１の基板と、複数の変調回路を備えた第２の基板と、石英系の導波路から構成される合波回路を備えた第３の基板とを備える。光変調器の各回路に要求される特性に応じて、基板を分けることにより、信頼性に優れ、低コストおよび小型化が可能になる。【選択図】図４
2011034057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変調回路を含む光変調器であって、
光導波路から構成される分岐回路を備えた第１の基板と、
前記分岐回路に結合し、前記複数の変調回路を備えた第２の基板と、
前記複数の変調回路と結合し、石英系の導波路から構成される合波回路を備えた第３の基板と
を備えたことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記変調回路は、マッハツェンダ光干渉計であることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記分岐回路または合波回路は、Ｙ分岐、方向性結合器、マッハツェンダ光干渉計、および波長無依存カプラの少なくとも１つを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記第１の基板と、第３の基板上の光導波路は、石英系ガラスで形成された光導波路であり、前記第２の基板は、電気光学効果を用いた位相シフタを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光変調器。
【請求項５】
前記第２の基板は、Ｌｉ1-xＮｂxＯ3またはＬｉ1-xＴａxＯ3からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光変調器。
【請求項６】
前記光変調器は、ＤＱ−ＱＰＳＫ変調器として構成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光変調器。
【請求項７】
前記光変調器は、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調器として構成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光変調器。
【請求項８】
前記光変調器は、ネスト型マッハツェンダ干渉計を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光変調器。
【請求項９】
前記ネスト型マッハツェンダ干渉計の内側のマッハツェンダ干渉計が、前記第２の基板に備えられていることを特徴とする請求項８に記載の光変調器。
【請求項１０】
前記ネスト型マッハツェンダ干渉計の内側のマッハツェンダ干渉計の分岐回路と合波回路のどちらか一方が、前記第２の基板に備えられていることを特徴とする請求項８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、光変調器に関する。より詳細には、本発明は、光通信システムに応用可能な光導波回路を用いた光変調器に関する。
【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。しかし、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がある。また、信号スペクトルの広がりも大きくなるため、波長分割多重（ＷＤＭ)伝送におけるフィルタの帯域やチャネル間隔を大きくとらなければならないという問題もある。そこで、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、多重化技術の必要性が高まっている。
【０００３】
このような背景から、実際にチャネル当たり４０Ｇｂｉｓ／ｓや１００Ｇｂｉｔ／ｓの超高速伝送が実現または提案されている。こうした多値変調器の１例として、ＤＱＰＳＫ変調器の典型的な従来例を図１に示す（非特許文献１参照）。図１は、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ3）基板にチタン（Ｔｉ）拡散を用いて光導波路を形成した光変調器を示している。光ファイバ１０１から入力した光信号は、基板１１０上の光導波路を伝搬し、Ｙ分岐１０２およびＹ分岐１０３ａ、１０３ｂで分岐され、４本のアーム導波路１０４ａ〜１０４ｄを介してカプラ１０５ａ、１０５ｂおよびカプラ１０６で合波され、光ファイバ１０７に出力される。本明細書では、このような干渉計の構成をネスト型マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）と呼び、内側のＭＺＩを子ＭＺＩと呼び、外側のＭＺＩを親ＭＺＩと呼ぶことにする。
【０００４】
２つの子ＭＺＩの各々は、アーム導波路間に電極１１２ａ、１１２ｂを備え（ＧＮＤ電極は図示せず。）、位相シフタを構成している。すなわち、電極１１２ａ、１１２ｂに電界をかけることにより、アーム導波路間の光信号に逆の位相を付与することができる。このような変調器は、ＱＰＳＫ変調器と呼ばれ、ボーレートの２倍の容量を収容することができる。なお、この例ではＬＮ基板１１０にＸカットのものを使用している。また、電極１２１ａ、１２１ｂは、子ＭＺＩのＤＣバイアスを調整するためのものであり、電極１２２は、親ＭＺＩのＤＣバイアスを調整するためのものである。
【０００５】
一方、図２に示すように、ＬＮ基板と、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2系ガラスを主成分とする石英系光波回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を組み合わせて変調器を構成する従来例も報告されている（特許文献１，特許文献２）。図２では、位相シフタの部分にのみＬＮ基板２２０を用い、引き回しのための光導波路には石英系のＰＬＣ２１０、２３０を用いている。このため、ＬＮ光導波路の優れた特性はそのままで、ＰＬＣの優れたパッシブ回路の特徴を生かすことができる。例えば、回路全体を小型にしたり、全体の挿入損失を低減したりすることが可能である。
【０００６】
図３に、ＬＮ基板と石英系のＰＬＣを組み合わせて変調器を構成する従来例の斜視図を示す。この変調器３００は、光信号の入力側の光ファイバ３０１と、２段のＹ分岐を備えた石英系のＰＬＣ３０２と、複数の位相シフタを備えたＬＮ基板３０３と、２段のカプラを備えた石英系のＰＬＣ３０４と、光信号の出力側の光ファイバ３０５とから構成されている。これらの基板は、それぞれの光導波路同士を調心した後、ＵＶ接着剤により接続することが可能である。
【０００７】
我々は既にＰＬＣと光ファイバブロックとの接続について、量産性、信頼性を確立しており、このような基板同士の接続技術は、上記接続と構造が似ているため同様に容易に可能であると予想する。ＰＬＣとＬＮ基板上の光波回路は、光導波路同士のモードフィールド径の値が近いものを用いることが可能であり、またＬＮ光導波路の形状が例えば横長の場合でもＰＬＣでスポットサイズ変換機能を構成することにより低い接続損失で接続可能なことが既に示されている。また、図に示すように、ＬＮ基板とＰＬＣの間では、端面を斜めにして導波路を接続することにより反射を防止する構造を取ることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１９５２３９号公報
【特許文献２】特開２００３−１２１８０６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】H. Gnauck, G. Charlet, P. Tran, P. Winzer, C. Doerr,  J. Centanni, E. Burrows, T. Kawanishi, T. Sakamoto, K. Higuma, “25.6-Tb/s C+L-Band Transmission of Polarization-Multiplexed RZ-DQPSK Signals,” Proc. of OFC/NFOEC2007, paper PDP19, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図１の光変調器では、ＬＮ基板のＥＯ定数が大きく、高速の位相シフタとして優れる一方で、次のような問題がある。
【００１１】
（１）ＬＮ基板の光回路は、ＰＬＣに比べ、位相シフタ以外のパッシブ回路の回路メニューが十分でない。例えば、ＬＮ基板においては、Ｙ分岐は作製可能であるが、それ以外の回路の作製は困難である。それに対してＰＬＣでは、１ｘ２カプラやＭＺＩ回路が作製可能で低損失であり、また光強度モニタ用にモニタ導波路を入れたりすることが可能である。
【００１２】
（２）また、ＬＮ基板の光回路は、パッシブ回路部分の特性がＰＬＣに比べ不十分である。例えば、曲げ導波路の最小曲率半径は、ＰＬＣは２ｍｍなのに対して通常１０ｍｍ以上である。そのため光回路が大型化する。さらに、光導波路の伝搬損失も、ＰＬＣでは０．０１ｄＢ／ｃｍと小さいのに対して、ＬＮでは通常０．３ｄＢ／ｃｍ程度と大きいため、損失が増加する。このような欠点は、単体の干渉計から構成される従来の強度変調器に比べ、図１のようなＱＰＳＫ変調器、あるいはさらにそれらを組み合わせた多値・高機能変調器では一層不利になる。
【００１３】
これに対して、図２のＰＬＣ−ＬＮハイブリッド集積型光変調器は、上記の欠点を改善可能であるが、その一方で次のような問題がある。
【００１４】
（３）ＰＬＣとＬＮ基板の光回路とは低損失に安定して結合でき、１個のＭＺＩを構成するには十分である。しかし、図２のように、複数のＭＺＩを構成する場合には、基板間で結合する導波路の数が増えるので、安定して低損失に結合するのが困難になる。
【００１５】
（４）ＬＮ基板の光変調器では長時間の使用により、ある印加電圧に対する位相値がわずかにドリフトする現象があり、そのドリフトを補正するために、光強度モニタとバイアス制御が必要である。このＤＣバイアス制御は、ＬＮ基板の位相シフタに電圧を加えることにより行われている。このようなＤＣバイアス制御は、ＰＬＣ上の熱光学効果による位相シフタ２３１（以後、ＴＯシフタという。）によっても行うことができるが、ＬＮ基板でのＤＣバイアスの方が実績があるため、その制御ボードをそのまま使う方が好都合な場合もある。しかし、そのような制御ボードをＴＯシフタにそのまま用いることは難しく、電圧、電流変換を含む何らかのインターフェースを新たに準備しなければならない。
【００１６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、信頼性に優れ、低コストおよび小型化が可能な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】
【００１７】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の変調回路を含む光変調器であって、光導波路から構成される分岐回路を備えた第１の基板と、前記分岐回路に結合し、前記複数の変調回路を備えた第２の基板と、前記複数の変調回路と結合し、石英系の導波路から構成される合波回路を備えた第３の基板とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光変調器であって、前記変調回路は、マッハツェンダ光干渉計であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光変調器であって、前記分岐回路または合波回路は、Ｙ分岐、方向性結合器、マッハツェンダ光干渉計、および波長無依存カプラの少なくとも１つを備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の光変調器であって、前記第１の基板と、第３の基板上の光導波路は、石英系ガラスで形成された光導波路であり、前記第２の基板は、電気光学効果を用いた位相シフタを備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の光変調器であって、前記第２の基板は、Ｌｉ1-xＮｂxＯ3またはＬｉ1-xＴａxＯ3からなることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の光変調器であって、前記光変調器は、ＤＱ−ＱＰＳＫ変調器として構成されたことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の光変調器であって、前記光変調器は、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調器として構成されたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の光変調器であって、前記光変調器は、ネスト型マッハツェンダ干渉計を含むことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光変調器であって、前記ネスト型マッハツェンダ干渉計の内側のマッハツェンダ干渉計が、前記第２の基板に備えられていることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の光変調器であって、前記ネスト型マッハツェンダ干渉計の内側のマッハツェンダ干渉計の分岐回路と合波回路のどちらか一方が、前記第２の基板に備えられていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＬＮ基板に形成した従来の光変調器を示す図である。
【図２】ＬＮ基板と石英系のＰＬＣを組み合わせて構成した従来の変調器を示す図である。
【図３】ＬＮ基板と石英系のＰＬＣを組み合わせて構成した従来の変調器の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る光変調器の斜視図である。
【図６】図２においてＰＬＣと接続するＬＮ基板の断面を示す図である。
【図７】図１においてＰＬＣと接続するＬＮ基板の断面を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る光変調器の他の構成例を示す図である。
【図９】本発明においてＰＬＣとして構成できるＹ分岐を示す図である。
【図１０】本発明においてＰＬＣとして構成できる方向性結合器を示す図である。
【図１１】本発明においてＰＬＣとして構成できるマッハツェンダ干渉計を示す図である。
【図１２】本発明においてＰＬＣとして構成できる波長無依存カプラを示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る光変調器の別の構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る光変調器の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る光変調器の構成例を示す図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る光変調器の構成例を示す図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る光変調器の構成例を示す図である。
【図１８】本発明においてモニタ用ポートを引き出す構成例を示す図である。
【図１９】本発明においてモニタ用ポートを引き出す別の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
（実施形態１）
図４は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。この光変調器４００は、入力側の光ファイバ４０１と結合するＹ分岐４０２と、Ｙ分岐４０２と結合する２つのＹ分岐４０３ａ、４０３ｂと、２つのＹ分岐４０３ａ、４０３ｂとアーム導波路を介して結合する２つのカプラ４０４ａ、４０４ｂと、２つのカプラ４０４ａ、４０４ｂと結合し、出力側の光ファイバ４０６と結合するカプラ４０５とを備えている。また、この光変調器は、Ｙ分岐４０２を備える石英系のＰＬＣ４１０と、２つのＹ分岐４０３ａ、４０３ｂ、４本のアーム導波路、および２つのカプラ４０４ａ、４０４ｂを備えるＬＮ基板４２０と、カプラ４０５を備える石英系のＰＬＣ４３０とから構成されている。そして、ＬＮ基板４２０には、アーム導波路間に位相シフトを与える電極４２１ａ、４２１ｂ、子ＭＺＩのＤＣバイアスを調整する電極４２２ａ、４２２ｂ、および親ＭＺＩのＤＣバイアスを調整する電極４２３が設けられている。
【００３０】
図４のＰＬＣ４１０および４３０は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2系ガラスを主成分とする石英系光波回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）として作製されている。ＰＬＣの導波路は埋め込み型の光導波路であり、コアとクラッドとの比屈折率差は１．５％のものを用いた。このとき、最小曲率半径は１．５ｍｍと小さく、過剰損失のない曲げ導波路を作製することが可能である。また、光伝搬損失は、０．０１ｄＢ／ｃｍ程度である。一方、ＬＮ基板上の光導波路は、典型例として最小曲率半径はｃｍオーダであり、光伝搬損失は０．３ｄＢ／ｃｍ程度であるため、ＰＬＣは変調用の位相シフタ以外のパッシブ回路においてＬＮ光導波路よりも優れている。
【００３１】
ＬＮ基板４２０は、Ｘカットのものを用いており、Ｔｉ拡散導波路を光導波路として用いている。図のように２つの位相シフタの中心（すなわち、２つのアーム導波路間）に信号電極４２１ａ、４２１ｂをパタン化し、光導波路の逆側にはグランド電極（図示せず）が設置されている。この信号電極に電圧を印加することにより、その両側のアーム導波路には各々逆方向に電界が印加されるためプッシュ−プル型の変調器として動作する。なお、これはあくまで一例であり、本発明は、ＺカットのＬＮ基板で各位相シフタの直上に電極を配置して、プッシュプルに電界を加えるデュアル電極型のものであってもよい。あるいは、分極反転型のＬＮ光導波路を用いたものであってもよいし、それ以外の方式であってもよい。
【００３２】
第１の実施形態に係る光変調器の特徴を表１と共に以下に説明する。
【００３３】
【表１】
2011034057.tif 000003
【００３４】
光挿入損失については、従来のＬＮ光変調器は光伝搬損失が０．３ｄＢ／ｃｍと大きい。また、光ファイバとの接続部でも損失を生じ、回路内の挿入損失が大きくなる傾向にある。一方、本発明の第１の実施形態においては、高速位相シフタ以外の引き回しのパッシブ回路に、実績のあるＰＬＣを用いることができ、ＰＬＣとＬＮ光導波路との接続損は典型的に０．２ｄＢなので上記で説明した通り低損失である。
【００３５】
サイズについては、ＬＮの最小曲率半径は通常数ｃｍであるため、実際にレイアウトすると光回路が大型化する。一方、ＰＬＣは最小曲率半径を例えば１．５ｍｍでも過剰損なしに曲げることができるため、ＰＬＣを用いると小型化が可能になる。
【００３６】
図４では図２と比べ、ＬＮ基板内に子ＭＺＩが構成されている。ここで、ＰＬＣとＬＮ基板との接続部は通常接着剤により固定されているが、接続部のわずかな位置ズレにより特性が変化する可能性がある。具体的には、温度変動や経時変化によりパッケージ等からＰＬＣやＬＮ基板に応力がかかる。あるいは、ＰＬＣのＳｉ基板とＬＮ基板との熱膨張係数の差により、図５のようにＬＮ基板に対して、ＰＬＣ基板が光の進行方向に対して垂直にずれて回転し、接続する導波路間、例えば親ＭＺＩを構成する２本の光導波路に位置ズレが生じ、異なる接続損失が生じる可能性がある。
【００３７】
ここで、従来例の図２と本実施形態の図４との構成を比較する。図４では子ＭＺＩはＬＮ基板内で完全に閉じていることから、子ＭＺＩは上記位置ズレによる特性劣化を受けない。そのため、子ＭＺＩと親ＭＺＩとの特性の重ね合わせとなるネスト型ＭＺＩ全体での特性劣化は相対的に小さくなる。
【００３８】
さらに、従来例の図２と本実施形態の図４とのＰＬＣ−ＬＮ接続面Ｃを比較すると、図６および図７に示すとおり、本実施形態の方が導波路の接続本数が少なく、また光導波路間の距離が小さい。そのため、本実施形態（図４）においては、同じ角度の基板回転ズレにおいても、光導波路接続部での位置ズレが小さくなる。なお、図８のように、図４の接続部Ｃにおける光導波路間の距離をさらに低減し、基板回転による位置ズレの影響を低減することも可能である。
【００３９】
これらの点を考慮すると、本実施形態（図４）の構成は、従来例のＰＬＣ−ＬＮ変調器（図２）に比べて、温度変化や経時変化による応力に伴う、接続部の接続損失の変動が相対的に少なく、ＭＺＩの特性がより安定であると考えられる。
【００４０】
図４において、ＤＣバイアス電位を調整するための電極４２２ａ、４２２ｂ、４２３が設けられている。図において、電極４２２ａは上側の子ＭＺＩのＤＣバイアスを調整するためのものであり、電極４２２ｂは下側の子ＭＺＩのＤＣバイアスを調整するためのものであり、電極４２３は親ＭＺＩのＤＣバイアスを調整するためのものである。これらのＤＣバイアス電極については、従来のＬＮモノリシック光変調器（図１）と何も変わらないため、その制御回路をそのまま用いることができる。
【００４１】
一方、図２のＰＬＣ−ＬＮ型については、子ＭＺＩのＤＣバイアス用電極２２１ａ、２２１ｂはＬＮ側に設置可能であるが、親ＭＺＩのＤＣバイアス用電極２３１はＰＬＣ上のＴＯシフタとして構成する必要があり、ＤＣバイアス調整は可能ではあるが、従来の制御回路をそのまま用いることはできない。
【００４２】
コストについては、ＬＮ基板に対して、ＰＬＣ基板はＳｉ基板上に光ファイバでも用いられている石英ガラスを用いているため、単位面積当たりの値段が安価である。よって、ＬＮ基板が小さい分だけ変調器のコストを低価格化することが可能である。また、実際にＬＮ光変調器モジュールを作製するには、全体を気密封止構造にすることが必要であるが、そのパッケージにはコバールやステンレスといった金属が主に用いられるため、小型化によりその材料費や加工費も低コスト化することが可能である。
【００４３】
以上のことから、本実施形態（図４）のＰＬＣ−ＬＮ光変調器は、従来例の図１および図２の光変調器に比べ優れている。
【００４４】
なお、図４の分岐部４０２、４０５、４０３ａ、４０３ｂ、４０４ａ、４０４ｂは図では単純なＹ分岐を用いているが、その材料等によって種々の光回路を用いることが可能である。ＰＬＣおよびＬＮには各々作製可能なメニューが存在し、各々利害得失が存在する。それを表２にまとめた。また、各々の形状を図９〜図１２に示す。図９はＹ分岐、図１０は方向性結合器、図１１はＭＺＩである。ＭＺＩについては、分岐比可変用のＴＯシフタ１１０１により温度を変化させることにより、ＭＺＩの出力分岐比を調整することができる。また図１２は波長無依存カプラ（Wavelength independence coupler）と呼ばれるもので、上下アームの光導波路長差ΔＬとその前後の方向性結合器の結合率Ｃ１，Ｃ２を調整することにより、光出力部の各々の光出力強度の波長依存性を低減することが可能なカプラである。
【００４５】
ＰＬＣでは表のような多様なメニューを全て実現可能である。一方、ＬＮ基板ではＹ分岐は作製可能であるが、方向性結合器、ＭＺＩ等になると製品化された実績は乏しい。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
表２において、モニタ用ボート引き出しについては、Ｙ分岐以外の光回路では、図１８に示すように、例えば合波部分１７０１で、２ｘ１の光回路を２ｘ２にして、モニタ用のポートについては、例えば１０％分のみモニタ用に引き出すように設計することが可能である。一方Ｙ分岐については、図１９に示すように、別途タップ回路１８０１を入れて、モニター用の光を引き出す必要がある。
【００４８】
また分岐比調整については、ＰＬＣ−ＬＮ接続部や、ＰＬＣやＬＮの光伝搬損失等がバラツいた時に、この分岐比を調整することにより、アーム間、あるいは変調回路間の光強度バラツキを補正することが可能であるというメリットがある。
なお、図４は、本実施形態の典型的な構成例であり、図１３に示すように構成することもできる。図１３においては、図４と同様に、親ＭＺＩのＤＣバイアス制御は、図１の従来例と同様のため、その制御回路をそのまま用いることができ、図２の従来例のように、ＤＣバイアス制御をＴＯシフタとして構成する必要がなくなる。
図１３は、子ＭＺＩがＬＮ基板内で閉じていないため、接続部Ｃでの回転ずれに対して、子ＭＺＩの導波路間に異なる接続損失が生じ、ネスト方ＭＺＩ全体での特性劣化が相対的に大きくなり得る。しかし、図１３は、図４に比べ、ＬＮ基板の面積を小さくできるので、低コスト化および低損失化には有利である。
【００４９】
（実施形態２）
図１４に、本発明の第２の実施形態に係る光変調器の構成を示す。この光変調器１３００は、ＰＬＣ１３１０と、ＬＮ基板１３２０と、ＰＬＣ１３３０とから構成され、その上にＲＺ集積ＤＱＰＳＫ変調器として構成されている。光信号の流れに従ってその構成を説明すると、入力光信号は光ファイバ１３０１を介して実施形態１と同じＤＱＰＳＫ変調器を通過する。その後、光信号は、各信号パルスをＲＺ化するためのＲＺ変調器を通過した後に光ファイバ１３０８に出力される。この光変調器１３００は、実施形態１の構成を含んでおり、既に実施形態１で述べた特徴は全て同様に有効である。
【００５０】
さらにそれ以外の長所として、ＤＱＰＳＫ変調器とＲＺ変調器とは図のように折り返し導波路１３０６によって接続されている。この導波路をＬＮ基板で構成すると、折り返しの際の曲率半径が前述のように大きいため基板サイズが大型化する。図１４のように折り返し部にＰＬＣを用いると、ＰＬＣの曲率半径は１．５ｍｍと小さいため、基板サイズを小型化できる。
【００５１】
以上のことから表１の特徴において、ＬＮモノリシック変調器に比べ、サイズの優位性はより大きくなる。また、ＬＮ基板上での光導波路長が図４より長くなる分、光挿入損失や、サイズ低減による低コスト化の点からも優位である。この実施形態２に対応する従来例に対する優位性は、実施形態１における従来例に対する優位性よりも回路規模が大きい分だけ、より大きい。
【００５２】
（実施形態３）
図１５に、本発明の第３の実施形態に係る光変調器の構成を示す。この変調器１４００は、図１４同様に、ＰＬＣ１４１０と、ＬＮ基板１４２０と、ＰＬＣ１４３０とから構成され、その上にＲＺ集積ＤＱＰＳＫ変調器として構成されている。しかし、本実施形態においては、ＤＱＰＳＫ変調器やＲＺ変調器は全てＬＮ基板上に作製されている。このような形態であっても、折り返し導波路１４０６の曲率半径が小さく、小型化できる点等、表１の長所は一部ではあるが生かされる。
【００５３】
（実施形態４）
図１６に、本発明の第４の実施形態に係る光変調器の構成を示す。この光変調器１５００は、ＰＬＣ１５１０と、ＬＮ基板１５２０と、ＰＬＣ１５３０とから構成され、その上に２つのＤＱＰＳＫ変調器と、偏波ビームカプラ１５０４と、偏波多重回路１５０５と組み合わせて構成されている。光信号の流れに従って構成を説明すると、入力光信号は光ファイバ１５０１を介してＰＬＣ１５１０で分岐回路により分岐され、その各々は図４で説明したのと同じ構成のＤＱＰＳＫ変調器に入射する。この変調器の構成は、実施形態１と同様のためここでは省略する。各々の変調器から出射した光信号は、導波路１５０３ａ、１５０３ｂをそれぞれ伝搬し、導波路１５０３ｂを伝搬する光信号は偏波変換器１５０４において導波路１５０３ａを伝搬する他方の光信号に対して垂直の偏波方向に変換される。その後、両光信号は、偏波ビームカプラ（ＰＢＣ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｂｅａｍ  ｃｏｕｐｌｅｒ）１５０５で偏波多重され、光ファイバ１５０８に出力される。ＰＬＣを用いることにより、広い波長範囲で、例えばＣ帯、Ｌ帯全てに渡り、挿入損失が小さく、偏波依存性損失が小さい、特性が優れたＰＢＣ１５０５を構成することができる。
【００５４】
この光変調器１５００においても、実施形態１の表１で説明した長所は全く同様に存在する。
【００５５】
さらに実施形態１に比較しても、光回路の引き回部分が多い分だけ、光挿入損失やサイズの点で、ＬＮモノリシック集積型の変調器に比べてＰＬＣ−ＬＮ型の光変調器が有利である。また、実施形態１で説明した、ＰＬＣ−ＬＮ接続部分の位置ズレによる特性劣化の点でも、ＰＬＣとＬＮとの接続部分が多く、距離が長く広がっている分だけ、本実施形態のように子ＭＺＩがＬＮ回路に含まれているメリットが大きいと考えられる。このように実施形態４の対応する従来例に対する優位性は、実施形態１における従来例に対する優位性よりも回路規模が大きい分だけ、より大きい。
【００５６】
また、カプラ１５０２ａ、１５０２ｂの部分に方向性結合器やＷＩＮＣを用いると、導波路１５０３ａ、１５０３ｂにおける光強度をモニタするためのモニタポートを設けることができるというメリットもある。
【００５７】
（実施形態５）
図１７に、本発明の第５の実施形態に係る光変調器の構成を示す。図１７はＤＰ−ＱＰＳＫ光変調器の例である。この光変調器１６００は、図１６と同様、ＰＬＣ１６１０と、ＬＮ基板１６２０と、ＰＬＣ１６３０とから構成され、その上に２つのＤＱＰＳＫ変調器と、偏波ビームカプラ１６０４と、偏波多重回路１６０５と組み合わせて構成されている。しかし、本実施形態においては、２つのＱＰＳＫ変調器は全てＬＮ基板上に作製されている。このような形態であっても、図１６と同様に高性能なＰＢＣ１６０５を用いることが可能であり、またＰＬＣの曲げ半径が小さい等、表１の長所は部分的に生かされる。
【００５８】
以上、本発明について、具体的にいくつかの実施形態について説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、上記の実施形態では、ＬＮ基板（Ｌｉ1-xＮｂxＯ3）基板を例に説明したが、ＬＴ（Ｌｉ1-xＴａxＯ3）などの電気光学結晶からなる基板としてもよい。このように、ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１００  ＤＱＰＳＫ変調器
１０１  光ファイバ
１０２  Ｙ分岐
１０３ａ，１０３ｂ  Ｙ分岐
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ  アーム導波路
１０５ａ，１０５ｂ  カプラ
１０６  カプラ
１０７  光ファイバ
１１０  基板
１１２ａ，１１２ｂ  電極
１２１ａ，１２１ｂ  電極
１２２  電極
２００  変調器
２１０，２３０  ＰＬＣ
２２０  ＬＮ基板
２２１ａ，２２１ｂ  電極
２３１  ＴＯシフタ
３００  光変調器
３０１  光ファイバ
３０２  ＰＬＣ
３０３  ＬＮ基板
３０４  ＰＬＣ
３０５  光ファイバ
４００  光変調器
４０１  光ファイバ
４０２  Ｙ分岐
４０３ａ，４０３ｂ  Ｙ分岐
４０４ａ，４０４ｂ  カプラ
４０５  カプラ
４０６  光ファイバ
４２１ａ，４２１ｂ  電極
４２２ａ，４２２ｂ  電極
４２３  電極
１１０１  ＴＯシフタ
１３００  光変調器
１３０１  光ファイバ
１３０６  折り返し導波路
１３０８  光ファイバ
１３１０  ＰＬＣ
１３２０  ＬＮ基板
１３３０  ＰＬＣ
１４００  光変調器
１４０１  光ファイバ
１４０６  折り返し導波路
１４０８  光ファイバ
１４１０  ＰＬＣ
１４２０  ＬＮ基板
１４３０  ＰＬＣ
１５００  光変調器
１５０１  光ファイバ
１５０２ａ，１５０２ｂ  カプラ
１５０３ａ，１５０３ｂ  導波路
１５０４  偏波ビームカプラ
１５０５  偏波多重回路
１５０８  光ファイバ
１５１０  ＰＬＣ
１５２０  ＬＮ基板
１５３０  ＰＬＣ
１６００  光変調器
１６０４  偏波ビームカプラ
１６０５  偏波多重回路
１６０８  光ファイバ
１６１０  ＰＬＣ
１６２０  ＬＮ基板
１６３０  ＰＬＣ
１７０１  合波部分
１８０１  タップ回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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