(57)【要約】【課題】本発明は折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器を提供する。【解決手段】変調器は、入力光ビームを複数の光ビームに分割するように構成される光ビームスプリッタを備えることができる。変調器は、複数の光ビームの一つ以上を受光するように構成される複数のマッハ・ツェンダー装置を備えることができる。変調器は、マッハ・ツェンダー装置から光ビームを受光し、光ビームの方向を実質的に１８０度まで変更するように構成されるＵターン部を備えることができる。変調器は、Ｕターン部から受光した光ビームを結合して、偏光多重位相の変調光を出力するように構成された偏光管理部を備えることができる。【選択図】図２
2019040213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光ビームを複数の光ビームに分割するように構成される光ビームスプリッタと、
前記複数の光ビームの一つ以上を受光するように構成される複数のマッハ・ツェンダー装置と、
前記マッハ・ツェンダー装置から光ビームを受光し、該光ビームの方向を実質的に１８０度まで変更するように構成されるＵターン部と、
前記Ｕターン部から受光した光ビームを結合して、偏光多重位相の変調された光ビームを出力するように構成された偏光管理部と、
を備える、折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項２】
前記光ビームスプリッタ及び前記偏光管理部は、前記変調器の個別の第１受動素子の一部を形成する、請求項１に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項３】
前記Ｕターン部は、前記変調器の個別の第２受動素子の一部を形成する、請求項２に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項４】
前記マッハ・ツェンダー装置は、前記変調器の個別の駆動素子の一部を形成する、請求項１〜３の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項５】
前記光ビームスプリッタは、個別の第１受動素子の一部を形成し、前記Ｕターン部は個別の第２受動素子の一部を形成し、前記偏光管理部は個別の第３受動素子の一部を形成する、請求項１に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項６】
自由空間光学系が生じないように、隣接する個別の受動素子が互いに当接する、請求項２〜５の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項７】
偏光管理部は、複数の光ビームを偏光多重化光ビームに結合するように構成される偏光コンバイナを備える、請求項１〜６の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項８】
前記偏光管理部は、偏光回転子を更に備え、
該偏光回転子は、前記Ｕターン部から受光した一以上の前記光ビームが前記偏光コンバイナを通過する前に前記偏光回転子を通過するように構成されている、請求項７に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項９】
個別の前記第２受動素子はＰＬＣを用いて作られており、前記Ｕターン部は、光ビームがその方向を変えるときに、湾曲した経路において光ビームを曲げるように構成されている、請求項４〜８の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１０】
前記光ビームの前記湾曲した経路は外側経路と、該外側経路と比較して減少した半径を有する一つ以上の内側経路を画定し、
前記内側経路は減少した半径を補償するために経路長を有するように構成されている、請求項９に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１１】
個別の前記第２受動素子はＬｉＮｂＯ３を用いて作られており、前記Ｕターン部は前記光ビームがその方向を変えるときに、前記光ビームを反射するように構成された少なくとも２つのミラーを備える、請求項４〜８の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１２】
前記ミラーは、ＬｉＮｂＯ３基板上においてエッチングされて、反射材料で被覆されている、請求項５に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１３】
少なくとも一つの可変光減衰器を更に備え、
該少なくとも一つの可変光減衰器は、前記Ｕターン部からの一つ以上の光ビームが前記偏光管理部を通過する前に該可変光減衰器を通過するように構成されている、請求項１〜１２の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの可変光減衰器は、個別の前記駆動素子の一部を形成する、請求項１３に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１５】
個別の前記駆動素子が、前記可変光減衰器の一つと関連付けられた第１光検出器を更に備え、
前記Ｕターン部からの一つ以上の光ビームが関連付けられた前記可変光減衰器を通過する前に前記第１光検出器を通過するように構成されている、請求項１４に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１６】
個別の前記駆動素子が、前記可変光減衰器の一つと関連付けられた第２光検出器を更に備え、
関連付けられた前記可変光減衰器からの一つ以上の光ビームが前記偏光管理部を通過する前に前記第２光検出器を通過するように構成されている、請求項１４又は１５に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１７】
前記可変光減衰器は、偏光無依存型である、請求項１３〜１６の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１８】
前記変調器の入力から前記Ｕターン部までの第１光路と、前記Ｕターン部から前記変調器の出力までの第２光路を画定して、
前記第１光路及び前記第２光路が並んで位置する、請求項１〜１７の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１９】
前記変調器の入力から前記Ｕターン部までの第１光路と、前記Ｕターン部から前記変調器の出力までの第２光路を画定して、
前記第１光路及び前記第２光路が背中合わせに繋がっている、請求項１〜１７の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項２０】
複数のマッハ・ツェンダー装置と、
前記マッハ・ツェンダー装置から光ビームを受光し、前記光ビームの方向を１８０度まで変更するように構成されるＵターン部と、
を備える折り畳み式マッハ・ツェンダー位相変調器であって、
前記Ｕターン部から前記光ビームを受光して、前記変調器からの出力のために前記光ビームを光学的に減衰させるように構成された少なくとも一つの可変光減衰器を更に備える位相変調器。
【請求項２１】
前記可変光減衰器は、偏光無依存型である、請求項２０に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・位相変調器。
【請求項２２】
一つ以上の光導波路及び／又は拡散導波路から光ビームを受光するように構成されていると共に、ＬｉＮｂＯ３を用いて作られた基板上に位置する光ビーム方向切換装置であって、
前記光ビームの方向が変えられるように、受光した前記光ビームを反射するように構成されるミラーを備える、光ビーム方向切換装置。
【請求項２３】
前記光ビームの方向が、実質的に９０度変更される、請求項２２に記載の光ビーム方向切換装置。
【請求項２４】
前記光ビームの方向の変更量の合計が実質的に１８０度であるように配置される２つのミラーを備える、請求項２２又は２３に記載の光ビーム方向切換装置。
【請求項２５】
電気光学材料を用いて製作される個別の駆動素子を備えるマッハ・ツェンダー・変調器であって、
個別の前記駆動素子は、
前記変調器からの出力のための変調された光ビームを減衰させるように構成された可変光減衰器と、
変調された光ビームが前記可変光減衰器を通過する前に前記変調された光ビームの強度をモニタするように構成された第１光検出器と、
前記可変光減衰器を通過した後の変調された前記光ビームをモニタするように構成された第２光検出器と、
を備える、マッハ・ツェンダー・変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光変調器（ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）に関する。特に、本発明は、折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）に関する。本発明は、更に、光変調器において実現され得る方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において、「光」という用語は、可視光のみならず、可視範囲の波長の外側の波長を有する電磁放射の意味ももつ光学システムにおいて用いられる意味で使われる。
【０００３】
光変調器及び偏光多重化装置（ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）は、複雑で、概してニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板上の大きいフォームファクタ（ｆｏｒｍ  ｆａｃｔｏｒ）を有する。更に、しばしば付加的な装置、例えば、可変光減衰器（ＶＯＡ）及び光検出器（ＰＤ）が、含まれることが必要となる。そのような装置の追加は、全体のマルチプレクサ・チップの複雑さ及び長さをかなり増加させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
所与のウェーハのサイズによるチップの最大長さの制限のため、増加されたチップの長さはチップ設計において非常に重要となる。各ウェーハ上に適当な数のチップを有するためにチップ長は所与の値を超えてはならない。さらに、パッケージ（それは、変調器又はマルチプレクサ・チップを含む）の長さは、トランスポンダ内部に、又はラインカード上に装置を配置するための重要なパラメータである。従って、減少した光変調器チップ・サイズを有することが望ましい。
【０００５】
個別の構成要素（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を使用する光変調器を実現することは可能である。しかしながら、パッケージサイズは、それら異なる構成要素の間に必要な相互接続のためかなり増加する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器が提供される。
変調器は、入力光ビームを複数の光ビームに分割するように構成される光ビームスプリッタを備えることができる。変調器は、前記複数の光ビームの一つ以上を受光するように構成される複数のマッハ・ツェンダー装置を備えることができる。変調器は、前記マッハ・ツェンダー装置から光ビームを受光し、該光ビームの方向を実質的に１８０度まで変更するように構成されるＵターン部（Ｕ−ｔｕｒｎ  ｓｅｃｔｉｏｎ）を備えることができる。変調器は、前記Ｕターン部から受光した光ビームを結合して、偏光多重位相の変調された光ビーム（ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ｐｈａｓｅ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｂｅａｍ）を出力するように構成された偏光管理部（ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｓｅｃｔｉｏｎ）を備えることができる。
【０００７】
随意的に、前記光ビームスプリッタ及び前記偏光管理部は、前記変調器の個別の第１受動素子（分離された第１受動素子）の一部を形成する。
【０００８】
随意的に、前記Ｕターン部は、前記変調器の個別の第２受動素子の一部を形成する。
【０００９】
随意的に、前記マッハ・ツェンダー装置は、前記変調器の個別の駆動素子の一部を形成する。
【００１０】
随意的に、前記光ビームスプリッタは、個別の第１受動素子の一部を形成し、前記Ｕターン部は個別の第２受動素子の一部を形成し、前記偏光管理部は個別の第３受動素子の一部を形成する。
【００１１】
随意的に、自由空間光学系（ｆｒｅｅ  ｓｐａｃｅ  ｏｐｔｉｃｓ）が生じないように、隣接する個別の受動素子が互いに当接する。
【００１２】
随意的に、偏光管理部は、複数の光ビームを偏光多重化光ビームに結合するように構成される偏光コンバイナを備える。
【００１３】
随意的に、前記偏光管理部は、偏光回転子を更に備え、該偏光回転子は、前記Ｕターン部から受光した一以上の前記光ビームが前記偏光コンバイナを通過する前に前記偏光回転子を通過するように構成されている。
【００１４】
随意的に、個別の前記第２受動素子はＰＬＣを用いて製造されており、前記Ｕターン部は、光ビームがその方向を変えるときに、湾曲した経路において光ビームを曲げるように構成されている。
【００１５】
随意的に、前記光ビームの前記湾曲した経路は外側経路と、該外側経路と比較して減少した半径を有する一つ以上の内側経路を画定し、前記内側経路は減少した半径を補償するために経路長を有するように構成されている。
【００１６】
随意的に、個別の前記第２受動素子はＬｉＮｂＯ３を用いて制作されており、前記Ｕターン部は前記光ビームがその方向を変えるときに、前記光ビームを反射するように構成された少なくとも２つのミラーを備える。
【００１７】
随意的に、前記ミラーは、ＬｉＮｂＯ３基板上においてエッチングされて、反射材料で被覆されている。
【００１８】
随意的に、変調器は、少なくとも一つの可変光減衰器を更に備え、該少なくとも一つの可変光減衰器は、前記Ｕターン部からの一つ以上の光ビームが前記偏光管部を通過する前に該可変光減衰器を通過するように構成されている。
【００１９】
随意的に、前記少なくとも一つの可変光減衰器は、個別の前記駆動素子の一部を形成する。
【００２０】
随意的に、個別の前記駆動素子が、前記可変光減衰器の一つと関連付けられた第１光検出器を更に備え、前記Ｕターン部からの一つ以上の光ビームが関連付けられた前記可変光減衰器を通過する前に前記第１光検出器を通過するように構成されている。
【００２１】
随意的に、個別の前記駆動素子が、前記可変光減衰器の一つと関連付けられた第２光検出器を更に備え、関連付けられた前記可変光減衰器からの一つ以上の光ビームが前記偏光管理部を通過する前に前記第２光検出器を通過するように構成されている。
【００２２】
随意的に、前記可変光減衰器は、偏光無依存型である。
【００２３】
随意的に、変調器は、前記変調器の入力から前記Ｕターン部までの第１光路と、前記Ｕターン部から前記変調器の出力までの第２光路を画定して、前記第１光路及び前記第２光路が並んで位置する。
【００２４】
随意的に、変調器は、前記変調器の入力から前記Ｕターン部までの第１光路と、前記Ｕターン部から前記変調器の出力までの第２光路を画定して、前記第１光路及び前記第２光路が背中合わせで配置されている。
【００２５】
本発明の別の態様によれば、折り畳み式マッハ・ツェンダー位相変調器が提供される。変調器は、複数のマッハ・ツェンダー装置を備えることができる。変調器は、前記マッハ・ツェンダー装置から光ビームを受光し、前記光ビームの方向を１８０度まで変更するように構成されるＵターン部を備えることができる。変調器は、前記Ｕターン部から前記光ビームを受光して、前記変調器からの出力のために前記光ビームを光学的に減衰させるように構成された少なくとも一つの可変光減衰器を更に備えることができる。
【００２６】
随意的に、前記可変光減衰器は、偏光無依存型である。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、光ビーム方向切換装置が提供される。光ビーム方向切換装置は、一つ以上の光導波路及び／又は拡散導波路（ｄｉｆｆｕｓｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）から光ビームを受光するように構成されることができる。光ビーム方向切換装置は、ＬｉＮｂＯ３を用いて作られた基板上に位置することができる。光ビーム方向切換装置は、前記光ビームの方向が変えられるように、受光した前記光ビームを反射するように構成されるミラーを備える。
【００２８】
随意的に、前記光ビームの方向が、実質的に９０度変更される。
【００２９】
随意的に、前記光ビームの方向の変更量の総計が実質的に１８０度となるように配置された２つのミラーを備える。
【００３０】
本発明の別の態様によれば、電気光学材料を用いて製作される個別の駆動素子を備えるマッハ・ツェンダー・変調器を提供することができる。個別の前記駆動素子は、前記変調器からの出力のための変調された光ビームを減衰させるように構成された可変光減衰器を備えることができる。個別の前記駆動素子は、変調された光ビームが前記可変光減衰器を通過する前に前記変調された光ビームの強度をモニタするように構成された第１光検出器を備えることができる。個別の前記駆動素子は、前記可変光減衰器を通過した後の変調された前記光ビームをモニタするように構成された第２光検出器を備えることができる。
【００３１】
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照しつつ本願明細書において記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】マッハ・ツェンダー・変調器のレイアウトの概略図である。
【図２】折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器の概略図である。
【図３】マッハ・ツェンダー・変調器の個別の駆動素子の概略図である。
【図４】マッハ・ツェンダー・変調器の個別の第１及び第２の受動素子（ｐａｓｓｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）の概略図を示す。
【図５】典型的なＵターン部のためのサイズ及び全損失情報（ｔｏｔａｌ  ｌｏｓｓ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を示す図である。
【図６】折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
発明者は、折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器の設計によってマッハ・ツェンダー・変調器の全体のパッケージサイズを低減することが分かった。更に、折り畳み式設計は、集積効率を上昇させる。従って、折り畳み式偏光マルチプレクサ・変調装置が、本願明細書において、開示される。
【００３４】
本願明細書において開示されている折り畳み式設計は、複雑な電子光学装置（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）を集積化することに役立つ。複数の機能又は装置、例えば、ＶＯＡを有する偏光多重変調器が必要とされるときに、折り畳み式設計によって追加装置を含んでいない従来のレイアウトに対して、実際に全体の装置の長さを変えずにそのような集積を可能となる。
【００３５】
本願明細書において開示されている装置は、その装置のための必要とされるチップ領域の要素の２倍の縮小といった利点を提供する。更に、本願明細書において開示されている装置は、ファイバを同じ側に配置することによって、パッケージから両面ファイバブート（ｄｏｕｂｌｅ−ｓｉｄｅｄ  ｆｉｂｒｅ  ｂｏｏｔ）の除去を可能にする。
【００３６】
図１は、集積された可変光減衰器装置１００を有する差動位相（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｐｈａｓｅ）四位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｐｈａｓｅ）偏移変調（ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）の変調器（ＤＰ−ＱＰＳＫ−ＶＯＡ）のレイアウトを図示する図である。レイアウトは、多くのマッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）及びＶＯＡ１０２を示す。
【００３７】
入力１０４は、２つの枝路１０６、１０８に分割される。各枝路１０６、１０８は、親ＭＺＩ及び２つの子ＭＺＩに導かれる。一般的に、子ＭＺＩは、親ＭＺＩの中でネスト状となっている。親ＭＺＩｓは、それぞれＸ及びＹと表記されている横方向電気（ＴＥ）及び横方向磁気（ＴＭ）の偏光信号に位相変調を提供する。子ＭＺＩはそれぞれＩ及びＱと表記されているＴＥ偏光信号及びＴＭ偏光信号の同相成分（ｉｎ−ｐｈａｓｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）及び直交成分（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）に位相変調を提供する。
【００３８】
入力枝路（ｉｎｐｕｔ  ｂｒａｎｃｈ）１０６は、親ＭＺＩ１１０に入力を提供する。親ＭＺＩ１１０の各枝路は、子ＭＺＩ１１２、１１４に入力を提供する。この配置は、装置の反対側において対称となっている。そこにおいて、親ＭＺＩ１１６及び子ＭＺＩ１１８、１２０は、入力枝路１０８により供給される。
【００３９】
親ＭＺＩ及び子ＭＺＩから出力される信号はそれぞれ、出力光ビームが結合される偏光光ビームコンバイナ（ＰＢＣ）１２２に入力される。その後、結合光ビームは、出力１２４を通過する前にＶＯＡ１０２を通過する。ＭＺＩの一枝路の屈折率が変更するように、親及び子ＭＺＩ１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は（図式的に図１に示されている）電極へのバイアス電圧の加圧により制御される。このように、ＭＺＩは、「被駆動体（ｄｒｉｖｅｎ）」として呼ばれることができる。これは、次々にＭＺＩから出力される光学信号の位相変化を引き起こす。
【００４０】
図２は、ＤＰ−ＱＰＳＫ−ＶＯＡ装置２００の概略図である。装置２００は、３つの個別の構成要素で具現化された折り畳み式設計を組み込む。装置は、２つの個別の受動素子２０２、２０４と、個別の駆動素子２０６とを備えている。用語「個別の駆動素子」は、電圧により駆動される、例えばＭＺＩの構成要素を備える電子光学装置の構成要素を含む。典型的な装置において、受動素子２０２、２０４がスプリッタと、コンバイナと、Ｕターンと、偏光多重化装置とを含むことができ、ＰＬＣとして作られることが可能であり又はＬｉＮｂＯ３を使用していることができる。受動素子２０２、２０４は、例えばポリマー又はリン化インジウムのような材料から他の受動光導波路技術を使用して製作されることもできる。
【００４１】
駆動素子は、ＭＺＩｓ及びＶＯＡのような、電気光学的に駆動される構成ブロック（ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｂｌｏｃｋ）を備えており、ＬｉＮｂＯ３を使用して製作されることができる。ＬｉＮｂＯ３は、必要な装置作動特徴によってＺ−カット又はＸ−カットでもよい。
【００４２】
図２に示される実施形態において、第１受動素子２０２は、入力２０８と、出力２１０と、入力光ビームを４つに分割するように構成された光ビームスプリッタ２１２と、光ビームの偏光を回転させるように構成される偏光回転子２１４及び２つの直線偏光されたビームを結合するように構成される偏光コンバイナ２１６とを備える偏光管理部を備える。
【００４３】
駆動素子２０６は４つのＭＺＩ２１８、２２０、２２２、２２４を備える。それはこの例において、図１の子ＭＺＩ１１２、１１４、１１８、１２０に効果的に対応する。駆動素子２０６も、ＸとＹ光路とを備える。Ｘ光路はＸ位相電極２２６、ＶＯＡの前に位置するＸ  ＰＤ（Ｘ  ＰＤ  ｐｒｅ  ＶＯＡ）２２８及びＸ  ＶＯＡ２３０及びＶＯＡの後に位置するＸ  ＰＤ（Ｘ  ＰＤ  ｐｏｓｔ  ＶＯＡ）２３２を備える。同様に、Ｙ光路は、Ｙ位相電極２３４、ＶＯＡの前に位置するＹ  ＰＤ（Ｙ  ＰＤ  ｐｒｅ  ＶＯＡ）２３６、Ｙ  ＶＯＡ２３８及びＶＯＡの後に位置するＹ  ＰＤ（Ｙ  ＰＤ  ｐｏｓｔ  ＶＯＡ）２４０を備える。
【００４４】
図１のように、４つの平行したＭＺＩは、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ及びＹＱである。そこにおいて、Ｉ及びＱはＱＰＳＫ変調器の同相成分及び直交成分を意味し、Ｘ及びＹは伝送チャネル（例えば光ファイバ）上に多重送信されるＴＥ及びＴＭ偏光である。ＰＤ装置はＶＯＡの電力出力をモニタすると共にＤＰ−ＱＰＳＫ変調器のバイアス制御ループ（図示せず）に対してフィードバックを提供するために同じチップに集積される。
【００４５】
第２受動素子２０４には、Ｕターン部２４２を備える。
【００４６】
他の典型的な装置において、光ビームスプリッタ及び偏光管理部は、装置の個別の受動素子を形成できる。更に、複数のＭＺＩと、Ｘ及びＹ光路（そして、付随する構成要素）とは、装置の個別の駆動素子を形成できる。さらに、光ビームスプリッタ及びＭＺＩは装置の個別の要素を形成できる。そして、Ｘ及びＹ光路（そして、付随する構成要素）及び偏光管理部は装置の他の個別の要素を形成できる。特定の典型的な装置において、自由空間光学系が生じないように、個別の構成要素は当接する。
【００４７】
光ビームは第１受動素子２０２に入力され、入力２０８からスプリッタ２１２へ進む。そして、スプリッタ２１２は、その光ビームを４つの個別の光ビームに分割する。４つの光ビームは、第１受動素子２０２を出て、駆動素子２０６に入る。４つの光ビームの各々は、ＭＺＩ２１８、２２０、２２２、２２４を通過する。そこにおいて、光学的信号の位相は、変更され得る。光ビームは、駆動素子２０６を出て、第２受動素子２０４に入り、Ｕターン部２４２に入れる。Ｕターン部２４２は、４つの光ビームの方向をおよそ１８０度まで変える。その後、４つの光ビームは、第２受動素子２０４を出て、駆動素子２０６を再び入れる。上で述べられるように、２つのＸビームはＸ光路に入って、対応する構成要素を通過する。上で述べられるように、２つのＹビームはＹ光路に入って、対応する構成要素を通過する。２つのＸビームがＸ電極の後に単一のＸビームに結合され、２つのＹビームがＹ電極の後に単一のＹビームに結合される。結合されたＸビームは、作動中のモジュール２０６を出て、第１受動素子２０２に再び入り、偏光コンバイナ２１６に入る。結合されたＹビームは、駆動素子２０６を出て、偏光回転子２１４及び偏光コンバイナ２１６を通過して第１受動素子２０２に再び入る。光ビームは、出力２１０で単一光ビームを形成するように、偏光コンバイナ２１６において結合される。
【００４８】
ＶＯＡ２３０、２３８の前後に位置するＰＤ２２８、２３２、２３６、２４０は、垂直エバネセント結合を利用するか、又は光学スピラー（ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｐｉｌｌｅｒｓ）を利用して集積されることができる。光ビームがＶＯＡに入力されるとき及びＶＯＡから出力されるとき、ＰＤはその光ビームの強度をモニタする。ＶＯＡ２３０、２３８は、Ｙ―枝路によって、又は、他の光デバイス（例えば、マッハ・ツェンダー干渉計）によって製造されることができる。
【００４９】
図３は、ＬｉＮｂＯ３上に作られた典型的な駆動素子、更に詳細には、電気的接続を有する駆動素子の概略図を示す。モジュールが従来のラインカード及び１００Ｇｂｐｓで動作するトランスポンダー（ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）のための適切なパッケージに適合するように、図３に示される寸法は決定された。他の典型的な要素は、他の寸法を有することができる。
【００５０】
図３の特徴は、図２の駆動素子２０６のそれらに対応しており、それ故同一参照番号が与えられている。
【００５１】
マルチキャリア動作モード（例えば、異なる波長を有する光ビームを有する）で、又は、１６―ＱＡＭ及び６４−ＱＡＭのような高次変調フォーマットで作動する更なる平行したマッハ・ツェンダー装置を加えることによって、集積密度を向上させることは可能である。集積密度は、概略的に、高次変調フォーマットを可能とする装置に存在する平行するマッハ・ツェンダー・変調器の数に対応する。
【００５２】
図４は第１受動素子４０２ａ、４０２ｂと、Ｕターン部を備える第２受動素子４０４ａ、４０４ｂの典型的な実施態様を示す。好ましくは、第２受動素子４０４ａ、４０４ｂは、できるだけ小さく、それを通過する光学信号に最小限のパータベーションをもたらす。具体的には、好ましくは、第２受動素子４０４ａ、４０４ｂは最小限又は低い挿入損失（ｌｏｗ  ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  ｌｏｓｓ）をもたらし、僅かな又は全くない偏光転換をもたらす。そして、第２受動素子４０４ａ、４０４ｂは、理想的には、様々なＤＰ―ＱＰＳＫ信号における如何なる遅延差ももたらさない。
【００５３】
図４に示された第１典型的な実施形態において、第１受動素子４０２ａ及び第２受動素子４０４ａは、ＰＬＣとして製造される。第１受動素子４０２ａには、１×４スプリッタ４０６ａを備え、１×４スプリッタ４０６ａは単一の入力光ビームを４つの光ビームに分割する。第１受動素子４０２ａには、２×１偏光回転子・コンバイナ４０８ａを更に備える。第１受動素子４０２ａの高さは、３．２ｍｍから４．０ｍｍまでの範囲内にあることができ、特定の典型的な第１モジュール４０２ａにおいて３．６ｍｍであることができる。第１受動素子４０２ａの長さは、９ｍｍから１１ｍｍまでの範囲内にあることができ、特定の典型的な第１モジュール４０２ａにおいて１０ｍｍであることができる。
【００５４】
第２受動素子４０４ａの第１典型的な実施態様は、ＰＬＣとして製造される。駆動素子から第２受動素子４０４ａを入力される４つの光ビーム４１０ａは、湾曲した経路において実質的に１８０度まで回される。Ｕターンは、伝搬損失及び挿入損失を低く保つと共に湾曲導波路の差動光路遅延（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｔｈ  ｄｅｌａｙ）を減らすために、電球形曲線によって実現される。
【００５５】
第２受動素子４０４ａの高さは、５ｍｍから７ｍｍまでの範囲内であることができ、特定の典型的な第２受動素子４０４ａにおいては６ｍｍであることができる。第２受動素子４０４ａの長さは、５ｍｍから１０ｍｍまでの範囲内であることができ、特定の典型的な第２受動素子４０４ａにおいて５ｍｍ又は１０ｍｍであることができる。
【００５６】
第１及び第２受動素子４０２ａ、４０４ａの寸法は、１．１％のＰＬＣインデックス・ステップ（又はインデックス・コントラスト）値に基づく。異なるＰＬＣインデックス・ステップ値が使われる場合、第１及び第２受動素子４０２ａ、４０４ａの寸法が変わることが理解されよう。インデックス・ステップは、導波管（例えばコア）の屈折率と周囲の材料（例えばクラッド）の屈折率のパーセント差（ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）として定義されることができる。
【００５７】
他の典型的な第１受動素子４０２ｂは、ＬｉＮｂＯ３を使用して製作される。第１受動素子４０２ｂには、第１〜第４スプリッタ４０６ｂと２×１偏光コンバイナ４０８ｂとを備える。第１受動素子４０２ｂの高さは、２．６ｍｍから３．４ｍｍまでの範囲内であることができ、特定の典型的な第一要素４０２ｂにおいて、３ｍｍであることができる。
第１受動モジュール４０２ｂの全長は、１２ｍｍ未満であることができ、特定の典型的な第一要素４０２ｂにおいて、８ｍｍから１２ｍｍまでの範囲内であることができる。
【００５８】
典型的な第２受動素子４０４ｂにおいて、Ｕターン部（Ｕ−ｔｕｒｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ）は、導波管内部で光を反射するように構成されたコーナーミラー４１２ｂ、４１４ｂを使用して構築される。これによって、光ビーム４１０ｂが９０度だけ回されることができて、２倍またはそれ以上に全体のチップの寸法を減らすことができる。コーナーミラー４１２ｂ、４１４ｂは、機械的に、又は化学的にエッチングされることができて、損失を減らすために、その後金で被覆されることができる。
典型的なコーナーミラー４１２ｂ、４１４ｂは、導波管軸に対して４５度の角度を有する適当な位置にある垂直にエッチングされた溝（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｅｔｃｈｅｄ  ｔｒｅｎｃｈ）から成ることができる。エッチングされた領域は、例えば、深い反応イオンビームエッチング（ＲＩＥ）によって、又は、適当なブレードを有する機械的なダイシングによって、作られることが可能である。エッチングされた壁は、最も低い光学損失を有する全反射を有するように、蒸発された金で被覆されることができる。
【００５９】
典型的なＤＰ−ＱＰＳＫ変調器において用いられることが可能である２つの受動素子４０２ａ、４０２ｂは、異なる材料及び技術を使用して製作されることができる。ＰＬＣは、例えば、シリカオンガラス（ｓｉｌｉｃａ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ）、インジウムリン、窒化ケイ素、ポリマー及び他の基板を使用できる。典型的な第１受動素子４０２ａ、４０２ｂの各々において、受動的なスプリッタ及びコンバイナの実施態様は主に同じである。偏光コンバイナに関しては、いくつかのオプション、例えば、導波管回転子及び波長板がある。
【００６０】
図５は、標準シリカＰＬＣ技術を使用するときに、異なるインデックス・ステップを有する第２受動素子のスペース占有を要約している。高次インデックス・ステップによって、非常により小型のＵターン装置を得ることができる、しかし、これらの導波管がＬｉＮｂＯ３チップ（例えば駆動素子）又は標準光ファイバに接続されるときに、挿入損失はかなり大きくなる。
【００６１】
図６は、折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調装置６００の代替的な実施態様による断面を示す。図２の装置２００の実施態様は装置６００の上方に示される。そして、矢は装置２００の部分がどのように装置６００の部分に対応するかを示す。装置６００の部分は、装置２００の対応する部分に示される構成要素を備える。
【００６２】
装置６００には、３つの個別の要素６０２、６０４、６０６を備える。個別の第１要素は、光ビームスプリッタ（光ビームスプリッタ２１２に対応する）及び複数のＭＺＩ（ＭＺＩ  ２１８、２２０、２２２、２２４に対応する）を備える。個別の第１要素６０２は、ＬｉＮｂＯ３、ＰＬＣ又はＬｉＮｂＯ３サブアセンブリの組合せを使用して製造されることができる。個別の第２要素６０４には、Ｕターン部（Ｕターン部２４２に対応する）を備える。個別の第２要素６０４は、ＬｉＮｂＯ３又はＰＬＣを使用して製造されることができる。個別の第３要素６０６は、Ｘ及びＹ光路と関連構成要素（Ｘ及びＹ経路及び駆動素子２０６の構成要素に対応する）と、偏光回転子（偏光回転子２１４に対応する）と、偏光コンバイナ（偏光コンバイナ２１６に対応する）と、を備える。個別の第３要素６０６は、ＬｉＮｂＯ３、ＰＬＣ、又はＬｉＮｂＯ３サブアセンブリの組合せを使用して製造されることができる。
【００６３】
個別の要素６０２、６０４、６０６はサポート６０８上に配列されており、光が個別の第１要素６０２に入力され、個別の第２要素６０４を通過して、個別の第３要素６０６から出るように個別の要素６０２、６０４、６０６が光学的に配置される。サポート６０８は、通常、ｔ型である。装置６００は、トップハット（ｔｏｐ  ｈａｔ）６１０の追加によって、パッケージ内で含まれることができる。典型的な装置において、個別の第２要素６０４は通常、図６に示すように、Ｕ型又は矩形であることができる。個別の第２要素６０４は更なる機械的安定性及び頑丈さを提供する。
【００６４】
通常、装置６００が、間に支持体６０８を有すると共に背中合わせに繋がっている個別の第１及び第２要素６０２、６０４を備えているのを見ることができる。対照的に、装置２００は、並んで配置された対応する部品を備えている。
【００６５】
当業者は、添付の請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲で更に典型的な方法及び装置を想定する。
【図１】
2019040213.tif 000003
【図２】
2019040213.tif 000004
【図３】
2019040213.tif 000005
【図４】
2019040213.tif 000006
【図５】
2019040213.tif 000007
【図６】
2019040213.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月12日(2018.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが受動構成要素又は駆動構成要素を備える３つ以上の分離された個別の素子から形成される折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器であって、
入力光ビームを複数の光ビームに分割するように構成される光ビームスプリッタと、
前記複数の光ビームの一つ以上を受光するように構成される複数のマッハ・ツェンダー装置と、
前記マッハ・ツェンダー装置から光ビームを受光し、該光ビームの方向を実質的に１８０度まで変更するように構成されるＵターン部と、
前記Ｕターン部から受光した光ビームを結合して、偏光多重位相の変調された光ビームを出力するように構成された偏光管理部と、
を備え、
前記光ビームスプリッタ、前記複数のマッハ・ツェンダー装置、及び前記Ｕターン部はそれぞれ、前記マッハ・ツェンダー・変調器の別個の素子に含まれており、
前記Ｕターン部を含む前記素子は、他の構成要素を含んでいない第２受動素子であり、
自由空間光学系が生じないように、前記マッハ・ツェンダー・変調器の隣接する分離された個別の受動素子が互いに当接する、折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項２】
前記光ビームスプリッタ及び前記偏光管理部は、前記変調器の個別の第１受動素子の一部を形成する、請求項１に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項３】
前記マッハ・ツェンダー装置は、前記変調器の個別の駆動素子の一部を形成する、請求項１または２に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項４】
前記光ビームスプリッタは、個別の第１受動素子の一部を形成し、前記Ｕターン部は個別の第２受動素子の一部を形成し、前記偏光管理部は個別の第３受動素子の一部を形成する、請求項１に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項５】
偏光管理部は、複数の光ビームを偏光多重化光ビームに結合するように構成される偏光コンバイナを備える、請求項１〜４の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項６】
前記偏光管理部は、偏光回転子を更に備え、
該偏光回転子は、前記Ｕターン部から受光した一以上の前記光ビームが前記偏光コンバイナを通過する前に前記偏光回転子を通過するように構成されている、請求項５に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項７】
個別の前記第２受動素子はＰＬＣを用いて作られており、前記Ｕターン部は、光ビームがその方向を変えるときに、湾曲した経路において光ビームを曲げるように構成されている、請求項３〜６の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項８】
前記光ビームの前記湾曲した経路は外側経路と、該外側経路と比較して減少した半径を有する一つ以上の内側経路を画定し、
前記内側経路は減少した半径を補償するために経路長を有するように構成されている、請求項７に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項９】
個別の前記第２受動素子はＬｉＮｂＯ３を用いて作られており、前記Ｕターン部は前記光ビームがその方向を変えるときに、前記光ビームを反射するように構成された少なくとも２つのミラーを備える、請求項３〜６の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１０】
前記ミラーは、ＬｉＮｂＯ３基板上においてエッチングされて、反射材料で被覆されている、請求項４に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１１】
少なくとも一つの可変光減衰器を更に備え、
該少なくとも一つの可変光減衰器は、前記Ｕターン部からの一つ以上の光ビームが前記偏光管理部を通過する前に該可変光減衰器を通過するように構成されている、請求項１〜１０の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの可変光減衰器は、個別の前記駆動素子の一部を形成する、請求項１１に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１３】
個別の前記駆動素子が、前記可変光減衰器の一つと関連付けられた第１光検出器を更に備え、
前記Ｕターン部からの一つ以上の光ビームが関連付けられた前記可変光減衰器を通過する前に前記第１光検出器を通過するように構成されている、請求項１２に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１４】
個別の前記駆動素子が、前記可変光減衰器の一つと関連付けられた第２光検出器を更に備え、
関連付けられた前記可変光減衰器からの一つ以上の光ビームが前記偏光管理部を通過する前に前記第２光検出器を通過するように構成されている、請求項１２又は１３に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１５】
前記可変光減衰器は、偏光無依存型である、請求項１１〜１４の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１６】
前記変調器の入力から前記Ｕターン部までの第１光路と、前記Ｕターン部から前記変調器の出力までの第２光路を画定して、
前記第１光路及び前記第２光路が並んで位置する、請求項１〜１５の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１７】
前記変調器の入力から前記Ｕターン部までの第１光路と、前記Ｕターン部から前記変調器の出力までの第２光路を画定して、
前記第１光路及び前記第２光路が背中合わせに繋がっている、請求項１〜１５の何れか一項に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・変調器。
【請求項１８】
それぞれが受動構成要素又は駆動構成要素を備える３つ以上の分離された個別の素子から形成される折り畳み式マッハ・ツェンダー・位相変調器であって、
複数のマッハ・ツェンダー装置と、
前記マッハ・ツェンダー装置から光ビームを受光し、前記光ビームの方向を１８０度まで変更するように構成されるＵターン部であって、他の構成要素を含んでいない前記変調器の分離された別個の受動素子に含まれているＵターン部と、
を備える折り畳み式マッハ・ツェンダー位相変調器であって、
前記Ｕターン部から前記光ビームを受光して、前記変調器からの出力のために前記光ビームを光学的に減衰させるように構成された少なくとも一つの可変光減衰器を更に備え、
自由空間光学系が生じないように、前記マッハ・ツェンダー・変調器の隣接する分離された個別の受動素子が互いに当接する、位相変調器。
【請求項１９】
前記可変光減衰器は、偏光無依存型である、請求項１８に記載の折り畳み式マッハ・ツェンダー・位相変調器。
【外国語明細書】
2019040213000001.pdf