(57)【要約】【課題】従来技術の半導体変調器の調整方法では、素子の寿命に悪影響を及ぼし、素子の劣化や故障につながる過大な電圧を位相調整用電極等へ印加していた。さらに、各子ＭＺ変調器において位相調整条件が分かった後においても、何等かの原因でその条件が変化してしまった際にもそれを感知する術はない問題があった。子位相調整用電源の故障や不良によって、位相調整用電極への印加電圧値が変化し、子ＭＺ変調器がＯＮ状態からずれてしまった場合、どちらの子ＭＺ変調器に問題があるのか識別をできない。【解決手段】本発明は、従来技術のように変調素子外に備えられた光パワーメータによってパワーをモニタしながら調整を行わず、ＲＦ変調用電極や位相調整用電極に流れ込む光電流をモニタして調整を行う。光入出力ファイバとの調芯を簡単に行い、各子ＭＺ変調器からの出力光パワー最大となる位相調整用電極への電圧印加条件を簡単に見いだせる。本発明は、半導体多値光変調素子またはこれを含む光送信装置の調整装置にも適用できる。【選択図】図１
2015206977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部と、前記光入力部への入力光を２×ｎ個（ｎは１以上の整数）に分岐する分波部と、前記分波部で分岐された光が入力され、２つのマッハツェンダ型光変調器がｎ組並列に配置された変調器部と、前記変調器部の各々のマッハツェンダ型変調器からの２×ｎ個の出力光を伝搬する２×ｎ個の光導波路の各々に、２×ｎ個の親位相調整用電極が形成された親位相調整部と、前記親位相変調部からの出力光を合波する合波部と、前記合波部で合波された光を出力する光出力部とから構成された半導体多値光変調回路を調整する方法において、
前記半導体マッハツェンダ型変調器の各々は、子分波器と、前記子分波器に接続された２本の子導波路と、前記２本の子導波路からの光を合波する子合波器と、前記２本の子導波路の各々の子導波路上に形成された子高周波（ＲＦ）変調電極および子位相調整用電極とを含み、前記方法は、
光信号を供給する入力光ファイバを、前記入力部に近接させるステップと、
前記ＲＦ変調電極の光電流を最大化するように、前記入力光ファイバを調芯するステップと、
１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化するように、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器内の前記２本の子導波路の少なくとも一方の前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップと、
前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップを、前記ｎ組のすべての２つのマッハツェンダ型光変調器に対して繰り返すステップと
を備えることを特徴とする調整方法。
【請求項２】
印加電圧を求める前記ステップは、
前記２本の子導波路の内の第１の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記２本の子導波路の内の第２の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第１の最大化位相調整電圧を求めるステップと、
前記２本の子導波路の内の前記第２の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記第１の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第２の最大化位相調整電圧を求めるステップと、
前記第１の最大化位相調整電圧および前記第２の最大化位相調整電圧の内で、絶対値のより小さい位相調整電圧を決定するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
【請求項３】
ｎ＝１であって、前記半導体多値光変調回路は１組のマッハツェンダ型光変調器で構成されるＩ／Ｑ変調素子であることを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
【請求項４】
ｎ＝２であって、前記半導体多値光変調回路は２組のマッハツェンダ型光変調器で構成される二重偏波ＱＰＳＫ（ＤＰ−ＱＰＳＫ）変調素子であることを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
【請求項５】
入力部と、前記光入力部への入力光を２×ｎ個（ｎは１以上の整数）に分岐する分波部と、前記分波部で分岐された光が入力され、２つのマッハツェンダ型光変調器がｎ組並列に配置された変調器部と、前記変調器部の各々のマッハツェンダ型変調器からの２×ｎ個の出力光を伝搬する２×ｎ個の光導波路の各々に、２×ｎ個の親位相調整用電極が形成された親位相調整部と、前記親位相変調部からの出力光を合波する合波部と、前記合波部で合波された光を出力する光出力部とから構成された半導体多値光変調回路を調整する装置において、
前記半導体マッハツェンダ型変調器の各々は、子分波器と、前記子分波器に接続された２本の子導波路と、前記２本の子導波路からの光を合波する子合波器と、前記２本の子導波路の各々の子導波路上に形成された子高周波（ＲＦ）変調電極および子位相調整用電極とを含み、前記調整装置は、
前記子ＲＦ変調用電極に流れる光電流をモニタする第１の電流検出手段と、
前記ｎ組の変調器部における子位相調整用電極に電圧を印加する手段と、
前記２×ｎ個の親位相調整用電極に流れる光電流をモニタする第２の電流検出手段と、
前記第１の電流検出手段、前記電圧を印加する手段および前記第２の電流検出手段を制御する調整制御装置であって、
前記第２の電流検出手段によって検出する、１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化するように、前記子位相調整用電極に電圧を印加する手段によって、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器内の前記２本の子導波路の少なくとも一方の前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップと、
前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップを、前記ｎ組のすべての２つのマッハツェンダ型光変調器に対して繰り返すステップと
を実行するように動作可能な中央制御ユニット（ＣＰＵ）を含む制御装置と
を備えたことを特徴とする調整装置。
【請求項６】
前記制御装置の前記ＣＰＵは、
印加電圧を求める前記ステップにおいて、
前記２本の子導波路の内の第１の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記２本の子導波路の内の第２の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第１の最大化位相調整電圧を求めるステップと、
前記２本の子導波路の内の前記第２の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記第１の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第２の最大化位相調整電圧を求めるステップと、
前記第１の最大化位相調整電圧および前記第２の最大化位相調整電圧の内で、絶対値のより小さい位相調整電圧を決定するステップと
をさらに実行するように動作可能なことを特徴とする請求項５に記載の調整装置。
【請求項７】
入力部と、
前記光入力部への入力光を２×ｎ個（ｎは１以上の整数）に分岐する分波部と、
前記分波部で分岐された光が入力され、２つのマッハツェンダ型光変調器がｎ組並列に配置された変調器部と、
前記変調器部の各々のマッハツェンダ型変調器からの２×ｎ個の出力光を伝搬する２×ｎ個の光導波路の各々に、２×ｎ個の親位相調整用電極が形成された親位相調整部と、
前記親位相変調部からの出力光を合波する合波部と、
前記合波部で合波された光を出力する光出力部とから構成された半導体多値光変調回路において、
前記半導体マッハツェンダ型変調器の各々は、
子分波器と、
前記子分波器によって分岐された２本の子導波路と、
前記２本の子導波路を合波する子合波器と、
前記子導波路上に形成された子高周波（ＲＦ）変調電極および子位相調整用電極とを含み、
前記子位相調整用電極に電圧を印加する手段と、
前記親位相調整用電極に流れる光電流をモニタする手段をさらに備えたことを特徴とする半導体多値光変調回路。
【請求項８】
ｎ＝１であって、１組のマッハツェンダ型光変調器で構成されるＩ／Ｑ変調素子であるか、または、ｎ＝２であって、２組のマッハツェンダ型光変調器で構成される二重偏波ＱＰＳＫ（ＤＰ−ＱＰＳＫ）変調素子であることを特徴とする請求項７に記載の半導体多値光変調回路。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、電気信号を光信号に変換して信号送信する半導体光変調器に関する。より詳細には、複数のマッハツェンダ型光変調素子が集積された半導体多値光変調素子および半導体多値光変調回路の特性検査時の光入出力ファイバの調整方法に関する。
【０００２】
波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光通信システムの高速化・大容量化の要請がますます高まっている。高速化・大容量化ための要素素子の１つとして、半導体多値光変調素子の研究開発も進んでいる。半導体多値光変調素子の代表的な構成例としては、Ｉ／Ｑ変調器および二重偏波ＱＰＳＫ（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying）変調器が挙げられる。Ｉ／Ｑ変調器は直交変調器とも呼ばれ、直交する光電界成分（Ｉチャネル、Ｑチャネル）を独立して生成可能な変調器である。より具体的には、Ｉ／Ｑ変調器は、マッハツェンダ（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）変調器を並列接続した特殊な構成をとる。
【０００３】
ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器は、偏波直交多重多値デジタル信号の変調方式で、お互いに直交するそれぞれの偏波に対して、変調された４つの光位相（０°、９０°、１８０°、２７０°）に、それぞれ２ビットのデータを割り当てることができる。
【０００４】
これらの多値光変調素子の構成材料としてＩｎＰやＧａＡｓ等の半導体を用いると、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）等を使った素子に比べ、小型でしかも駆動電圧が低いといった利点を持っている。
【０００５】
図３は、半導体Ｉ／Ｑ変調器の特性検査時の従来技術による光入出力ファイバの調整方法を説明する図である。半導体Ｉ／Ｑ変調器３００には、入力ファイバ３２３、出力ファイバ３２４が接続され、出力ファイバ３２４には光パワーメータ３２５が接続されている。図３に示したような半導体Ｉ／Ｑ変調器の特性検査に使用される光入出力ファイバとしては、例えば先球ファイバが用いられる。また、図３には示していないが入力ファイバ３２３には光源が接続されており、光源から入力ファイバ３２３を通じて半導体Ｉ／Ｑ変調器３００に入力した光は、変調器を経て出力ファイバ３２４に入力され、光パワーメータ３２５によって受光パワーを計測する。半導体Ｉ／Ｑ変調器の特性検査を行うに当たっては、まず、半導体Ｉ／Ｑ変調器３００の入出力導波路３０２、３０９と入出力先球ファイバとの調芯作業が必要となる。調芯作業では、光パワーメータ３２５における受光パワーが最大となるよう入出力ファイバの位置をそれぞれ調整する。尚、半導体Ｉ／Ｑ変調器の製造検査工程では、図３には示していないＣＰＵを含むコンピュータによって制御される自動検査装置によって入出力ファイバの位置が自動的に調整される。入出力先球ファイバとの調芯作業では、半導体Ｉ／Ｑ変調器からの光出力パワーが最大になるように、後述するような素子への電圧印加を伴う調整が必要となる。光出力パワーを最大とする状態での調整を行うのは、第１に、半導体Ｉ／Ｑ変調器のような大規模集積素子では挿入損失が大きいこと、第２に、素子において生じている損失評価を行うのに必要な条件であるからである。
【０００６】
Ｉ／Ｑ変調器３００は、非特許文献１および非特許文献２にもそれぞれ記載されているように、２個のマッハツェンダ型光変調器（以下、ＭＺ変調器）を並列接続した構成を持っている。すなわち、親ＭＺ変調器と、親ＭＺ変調器の２本のアーム導波路上にそれぞれ構成された２つの子ＭＺ変調器とから構成される。一般にＭＺ変調器では、２本のアーム導波路を伝搬する光が強め合うか（ＯＮ状態）または弱め合うか（ＯＦＦ状態）の２つの状態がある。２つの子ＭＺ変調器の各々で、ＯＮ状態およびＯＦＦ状態の２つの状態を組み合わせることによって、変調動作が行われる。これらの２つの状態を制御するためには、２本のアーム導波路間の位相差を正確に調整すること、さらに２つの子ＭＺ変調器間の位相差を正確に調整することが、半導体変調器の正確な動作の前提となる。
【０００７】
図３における半導体Ｉ／Ｑ変調器３００では、その骨格と成る変調器として、基板３０１上に、入力光導波路３０２、光分波器３０３、途中に子ＭＺ変調器が挿入されている第１のアーム導波路３０３ａ、３０６ａおよび第２のアーム導波路３０３ｂ、３０６ｂ、光合波器３０８および出力光導波路３０９からなる親ＭＺ変調器が構成されている。第１のアーム導波路３０３ａ、３０６ａの途中には、光分波器３０４、２本のアーム導波路３０４ａ、３０４ｂおよび光合波器３０６から構成される第１の子ＭＺ変調器が構成されている。同様に、第２のアーム導波路３０３ｂ、３０６ｂの途中には、光分波器３０５、２本のアーム導波路３０５ａ、３０５ｂおよび光合波器３０７から構成される第２の子ＭＺ変調器が構成されている。第１の子ＭＺ変調器はＩチャネルを構成し、第２の子ＭＺ変調器はＱチャネルを構成する。
【０００８】
第１の子ＭＺ変調器および第２の子ＭＺ変調器には、それぞれの２本のアーム導波路上に、高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号を入力するための第１の子ＲＦ変調用電極３１０ａ、３１０ｂおよび第２の子ＲＦ変調用電極３１０ｃ、３１０ｄが形成されている。さらに、第１の子ＭＺ変調器の干渉出力を調整するための子位相調整用電極３１１ａ、３１１ｂ、第２の子ＭＺ変調器の干渉出力を調整するための子位相調整用電極３１１ｃ、３１１ｄも設けられている。入力導波路３０２から出力導波路３０９までが親ＭＺ変調器を構成し、ＩｃｈおよびＱｃｈの位相差がπ／２となる（直交する）ように、親位相調整用電極３１２ａ、３１２ｂを用いで直交性を調整する。
【０００９】
図４は、ＲＦ変調用電極および位相調整用電極の一般的な構造を示す図である。光導波路上のいずれの電極も、基板４０１上に順次形成された  下部クラッド層４０２、コア層４０３、クラッド４０４で構成されるメサ状の光導波路上に形成されている。上部コア層の上に電極４０６が形成される。ＲＦ変調用電極および位相調整用電極のいずれの場合も、電極に電圧を印加することによって、電極が存在する領域の光導波路の屈折率が変化する。この結果、実効的な光路長が変化して、位相変調および位相差の調整が可能となる。
【００１０】
通常、半導体ＭＺ変調器では負電圧を印加するが、それによって屈折率の変化とともに、光の伝搬損失も生じる。具体的には、通常使用される−２〜−３Ｖ程度の電圧範囲では、光損失があまり増えない状況で屈折率を変化させることができる。しかし、印加電圧をさらに大きくすると、光損失（光吸収損失）は急激に増える。したがって、ＭＺ変調器からの出力光を小さくするためには、ＲＦ変調用電極または位相調整用電極に大きめの負電圧（例えば−１０Ｖ）を加えることもできる。
【００１１】
図３に示したように、親ＭＺ変調器および２つの子ＭＺ変調器の各位相調整用電極には、それぞれ独立した異なる位相調整用電源から調整電圧を供給できるようになっている。図３では簡単のため、第１の子ＭＺ変調器に対する位相調整用電源３１３ａ、３１３ｂと、親ＭＺ変調器に対する位相調整用電源３１４のみを記載したが、第２の子ＭＺ変調器に対しても、同じような位相調整用電源がある。例えば、第１の子ＭＺ変調器の場合、初期特性から所望の状態（ＯＮ状態やＯＦＦ状態）に移行する際に、位相調整用電源３１３ａ、３１３ｂの内のどちらかの位相調整電極を調整する必要がある。このとき、より低い電圧で済むほうの位相調整電極に電圧を印加すれば良いが、その電極がアーム導波路のどちら側の導波路になるかは分からない。このため、アーム導波路の両方に位相調整電極が必要となる。
【００１２】
半導体多値光変調素子のチップの状態で、およびチップを組み込んだチップオンキャリア状態で特性評価や検査をしたりする場合には、前述のように力光導波路３０２および出力光導波路３０９にそれぞれ入力ファイバ３２３および出力ファイバ３２４を近づけて、外部光を入射しおよびファイバ調芯を行う。このファイバの調整（調芯）を行う場合、出力光導波路３０９からの出力光パワーが光パワーメータ３２５で最大となる条件を探す。このとき、第１の子ＭＺ変調器、第２の子ＭＺ変調器および親ＭＺ変調器におけるすべての光干渉出力がＯＮ状態である必要がある。これを実現するためは、まず、第２の子ＭＺ変調器側の出力光を消光させた状態で、第１の子ＭＺ変調器側の位相調整用電極３１１ａ、３１１ｂを調整してＯＮ条件を探し出す。次に、第１の子ＭＺ変調器の出力光を消光させた状態で、第２の子ＭＺ変調器の位相調整用電極３１１ｃ、３１１ｄを調整してＯＮ状態を探す２つのステップが必要になる。
【００１３】
より具体的には、以下のような手順に従う。  
ステップ１：入力導波路３０２より光を入力する。このとき、光パワーメータ３２５での光パワーレベルを観測しながら、観測レベルが最大になるように、その入力ファイバ位置を調整する。  
ステップ２：第２の子ＭＺ変調器からの出力光を消光させる。このためには第２の子ＭＺ変調器の光損失を増大させれば良い。具体的には、子ＲＦ変調用電極３１０ｃ、３１０ｄ、子位相調整用電極３１１ｃ、３１１ｄに大き目の電圧（例えば−１０Ｖ）を印加する。  
ステップ３：第１の子ＭＺ変調器がＯＮ状態、すなわち出力導波路３０９からの出力光強度が最大となるよう、第１の子ＭＺ変調器の子位相調整用電極３１１ａ、３１１ｂを調整する。調整には子位相調整用電源３１１ａ用、子位相調整用電源３１１ｂ用から印加する電圧を調整して、光パワーメータ３２５によって行う。  
ステップ４：第１の子ＭＺ変調器からの出力光を消光させる。子ＲＦ変調用電極３１０ａ、３１０ｂ、子位相調整用電極３１１ａ、３１１ｂに大き目の電圧（例えば−１０Ｖ）を印加する  
ステップ５：ステップ３と同様にして、第２の子ＭＺ変調器がＯＮ状態になるよう調整する。  
ステップ６：第１の子ＭＺ変調器および第２の子ＭＺ変調器が共にＯＮ状態である段階で、出力側ファイバ３２４を出力光導波路３０９に近づけ、親ＭＺ変調器がＯＮ状態になり、光パワーメータ３２５でさらに最大出力が得られるよう親ＭＺ変調器位相調整用電極３１２ａ、３１２ｂを調整する。同時に、出力側ファイバ３２４の位置の調整を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Kelvin Prosyk et al., ”Tunable InP-based optical modulator for 160 Gb/s”, 2011 37th European Conference and Exhibition on Optical Communication (ECOC), Postdeadline Papers, pp. 1-3, Geneva, Switzerland, 18-22 September 2011
【００１５】
【非特許文献２】Hideki Yagi et al., “Low driving voltage InP-based Mach-Zehnder modulators for compact 128 Gb/s DP-QPSK module”, 2013 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (ＣＬＥＯ−ＰＲ), WK2-2, Kyoko, Japan, 30 June- 4 July 2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述の半導体変調器の従来技術の調整方法では、以上のステップ１〜６の手順を経ることによって、第１の子ＭＺ変調器、第２の子ＭＺ変調器および親ＭＺ変調器のすべてをＯＮ状態にし、出力光パワーが最大となる条件を探すことができる。しかしながら、従来技術の調整方法には以下に述べるような問題があった。
【００１７】
まず、ステップ２、ステップ４の手順において、電極に大き目の電圧（−１０Ｖ）を印加する必要がある。ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系などの材料を使用した半導体光変調器において通常の変調器動作時に使用すると考えられる、ＲＦ変調用電極や位相調整電極へ印加する−３Ｖ程度までの電圧と比べ、−１０Ｖの電圧値は、絶対値が相当に大きい。ＲＦ変調用電極や位相調整用電極によって導波路コアに印加される電圧を大きくすると、コアを伝搬する光は導波路に吸収される。つまり、受光器と同様な原理で光吸収電流が流れる。例えば３０ｍＡ以上の過大な光吸収電流が一度でも流れると、素子の寿命に悪影響を及ぼし、素子の劣化や故障につながる可能性があることが知られている。
【００１８】
またステップ２、ステップ４の手順は煩雑であり、例えば半導体変調器チップや、このチップを含むモジュールの調整・検査の複雑化につながる問題があった。さらに、各子ＭＺ変調器においてＯＮ状態となる位相調整（設定）条件を決定した後においても、何等かの原因でその条件が変化してしまった際に、それを感知する手段がないという問題があった。例えば、過大電流によるショート（短絡）や、外部から傷をつけてしまう場合や、素子構造の微小な欠陥が原因で上述の条件変化が生じる場合がある。
【００１９】
例えば子位相調整用電源の故障や不良によって、子ＭＺ変調器がＯＮ状態からずれてしまった場合、上述のステップ２、ステップ４の手順を踏んで光パワーの測定を行わない限り、どちらの子ＭＺ変調器に問題があるのか識別をできないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、請求項１の発明は、入力部と、前記光入力部への入力光を２×ｎ個（ｎは１以上の整数）に分岐する分波部と、前記分波部で分岐された光が入力され、２つのマッハツェンダ型光変調器がｎ組並列に配置された変調器部と、前記変調器部の各々のマッハツェンダ型変調器からの２×ｎ個の出力光を伝搬する２×ｎ個の光導波路の各々に、２×ｎ個の親位相調整用電極が形成された親位相調整部と、前記親位相変調部からの出力光を合波する合波部と、前記合波部で合波された光を出力する光出力部とから構成された半導体多値光変調回路を調整する方法において、前記半導体マッハツェンダ型変調器の各々は、子分波器と、前記子分波器に接続された２本の子導波路と、前記２本の子導波路からの光を合波する子合波器と、前記２本の子導波路の各々の子導波路上に形成された子高周波（ＲＦ）変調電極および子位相調整用電極とを含み、前記方法は、光信号を供給する入力光ファイバを、前記入力部に近接させるステップと、前記ＲＦ変調電極の光電流を最大化するように、前記入力光ファイバを調芯するステップと、１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化するように、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器内の前記２本の子導波路の少なくとも一方の前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップと、前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップを、前記ｎ組のすべての２つのマッハツェンダ型光変調器に対して繰り返すステップとを備えることを特徴とする調整方法である。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の調整方法であって、印加電圧を求める前記ステップは、前記２本の子導波路の内の第１の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記２本の子導波路の内の第２の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第１の最大化位相調整電圧を求めるステップと、前記２本の子導波路の内の前記第２の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記第１の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第２の最大化位相調整電圧を求めるステップと、前記第１の最大化位相調整電圧および前記第２の最大化位相調整電圧の内で、絶対値のより小さい位相調整電圧を決定するステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１の調整方法であって、ｎ＝１であり、前記半導体多値光変調回路は１組のマッハツェンダ型光変調器で構成されるＩ／Ｑ変調素子であることを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１の調整方法であって、ｎ＝２であり、前記半導体多値光変調回路は２組のマッハツェンダ型光変調器で構成される二重偏波ＱＰＳＫ（ＤＰ−ＱＰＳＫ）変調素子であることを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明は、入力部と、前記光入力部への入力光を２×ｎ個（ｎは１以上の整数）に分岐する分波部と、前記分波部で分岐された光が入力され、２つのマッハツェンダ型光変調器がｎ組並列に配置された変調器部と、前記変調器部の各々のマッハツェンダ型変調器からの２×ｎ個の出力光を伝搬する２×ｎ個の光導波路の各々に、２×ｎ個の親位相調整用電極が形成された親位相調整部と、前記親位相変調部からの出力光を合波する合波部と、前記合波部で合波された光を出力する光出力部とから構成された半導体多値光変調回路を調整する装置において、前記半導体マッハツェンダ型変調器の各々は、子分波器と、前記子分波器に接続された２本の子導波路と、前記２本の子導波路からの光を合波する子合波器と、前記２本の子導波路の各々の子導波路上に形成された子高周波（ＲＦ）変調電極および子位相調整用電極とを含み、前記調整装置は、前記子ＲＦ変調用電極に流れる光電流をモニタする第１の電流検出手段と、前記ｎ組の変調器部における子位相調整用電極に電圧を印加する手段と、前記２×ｎ個の親位相調整用電極に流れる光電流をモニタする第２の電流検出手段と、前記第１の電流検出手段、前記電圧を印加する手段および前記第２の電流検出手段を制御する調整制御装置であって、前記第２の電流検出手段によって検出する、１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化するように、前記子位相調整用電極に電圧を印加する手段によって、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器内の前記２本の子導波路の少なくとも一方の前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップと、前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップを、前記ｎ組のすべての２つのマッハツェンダ型光変調器に対して繰り返すステップとを実行するように動作可能な中央制御ユニット（ＣＰＵ）を含む制御装置とを備えたことを特徴とする調整装置である。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項５の調整装置であって、前記制御装置の前記ＣＰＵは、印加電圧を求める前記ステップにおいて、前記２本の子導波路の内の第１の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記２本の子導波路の内の第２の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第１の最大化位相調整電圧を求めるステップと、前記２本の子導波路の内の前記第２の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記第１の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第２の最大化位相調整電圧を求めるステップと、前記第１の最大化位相調整電圧および前記第２の最大化位相調整電圧の内で、絶対値のより小さい位相調整電圧を決定するステップとをさらに実行するように動作可能なことを特徴とする。
【００２６】
請求項７の発明は、入力部と、前記光入力部への入力光を２×ｎ個（ｎは１以上の整数）に分岐する分波部と、前記分波部で分岐された光が入力され、２つのマッハツェンダ型光変調器がｎ組並列に配置された変調器部と、前記変調器部の各々のマッハツェンダ型変調器からの２×ｎ個の出力光を伝搬する２×ｎ個の光導波路の各々に、２×ｎ個の親位相調整用電極が形成された親位相調整部と、前記親位相変調部からの出力光を合波する合波部と、前記合波部で合波された光を出力する光出力部とから構成された半導体多値光変調回路において、前記半導体マッハツェンダ型変調器の各々は、子分波器と、前記子分波器によって分岐された２本の子導波路と、前記２本の子導波路を合波する子合波器と、前記子導波路上に形成された子高周波（ＲＦ）変調電極および子位相調整用電極とを含み、前記子位相調整用電極に電圧を印加する手段と、前記親位相調整用電極に流れる光電流をモニタする手段をさらに備えたことを特徴とする半導体多値光変調回路である。
【００２７】
請求項８の発明は、請求項７の半導体多値光変調回路であって、ｎ＝１でり、１組のマッハツェンダ型光変調器で構成されるＩ／Ｑ変調素子であるか、または、ｎ＝２であり、２組のマッハツェンダ型光変調器で構成される二重偏波ＱＰＳＫ（ＤＰ−ＱＰＳＫ）変調素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によって、半導体多値光変調素子、特にＩ／Ｑ変調素子やＤＰ−ＱＰＳＫ変調素子の性能評価や製造時の調整において、入力ファイバおよび出力ファイバとの調芯を簡単に行い、各子ＭＺ変調器からの出力光パワーが最大となる位相調整用電極への印加電圧の条件を簡単に見出すことができる。
【００２９】
また調整工程において、素子の劣化や故障につながる大きさの電圧を位相調整用電極へ印加する必要がなく、また各子ＭＺ変調器でＯＮ状態となる位相条件を決定した後においても、何等かの原因でその条件が変化した場合にこの変化を直ちに感知できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の半導体多値光変調素子および調整方法の第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の半導体多値光変調素子および調整方法の第２の実施例の構成を示す図である。
【図３】図３は、従来技術の半導体多値光変調素子およびその調整方法を説明する図である。
【図４】図４は、ＲＦ変調用電極および位相調整用電極の一般的な構造を示す図である。
【図５】図５は、本発明の半導体多値光変調素子の調整方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、半導体多値光変調素子に含まれるＲＦ変調用電極、位相調整用電極などに流れる光電流を利用する。従来技術のように変調素子の外に備えられた光パワーメータによるパワーをモニタしながら調整を行うのではなく、ＲＦ変調用電極や位相調整用電極に流れ込む光電流をモニタすることによって各々の子ＭＺ変調器の位相調整を行う。光入出力ファイバの調芯を簡単に行い、各子ＭＺ変調器からの出力光パワーが最大となる位相調整用電極への電圧印加条件を簡単に見出すことができる。本発明は、半導体多値光変調素子またはこれを含む光送信装置の調整装置にも適用できる。以下、本発明の半導体多値光変調素子およびその調整方法の実施例について説明する。
【００３２】
以下の説明では、半導体多値光変調素子は、必ずしも１つのチップ上に構成された素子だけに限られず、光電流を調整に利用できる限り、チップをキャリア上に搭載したチップオンキャリアの形態のより一般的な半導体多値光変調回路にも適用される。したがって、用語「半導体多値光変調素子」は、半導体多値光変調回路と同じ意味で用いている。
【００３３】
図１は、本発明の半導体多値光変調素子およびその調整方法の第１の実施例の構成を示す図である。
【００３４】
Ｉ／Ｑ変調器１００は、その内部に２個のマッハツェンダ（ＭＺ）型光変調器を並列接続した構成を持っている。すなわち、Ｉ／Ｑ変調器の全体を形成する親ＭＺ変調器と、親ＭＺ変調器の２本のアーム導波路上にそれぞれ構成された２つの子ＭＺ変調器から構成される。半導体Ｉ／Ｑ変調器１００では、その骨格と成る変調器として、基板１０１上に、入力光導波路１０２、光分波器１０３、途中で子ＭＺが挿入されている第１のアーム導波路１０３ａ、１０６ａおよび第２のアーム導波路１０３ｂ、１０６ｂ、光合波器１０８および出力光導波路１０９からなる親ＭＺ変調器が構成されている。第１のアーム導波路１０３ａ、１０６ａの途中には、光分波器１０４、２本のアーム導波路１０４ａ、１０４ｂ、光合波器１０６から構成される第１の子ＭＺ変調器が構成されている。同様に、第２のアーム導波路１０３ｂ、１０６ｂの途中には、光分波器１０５、２本のアーム導波路１０５ａ、１０５ｂ、光合波器１０７から構成される第２の子ＭＺ変調器が構成されている。第１の子ＭＺ変調器はＩチャネルを構成し、第２の子ＭＺ変調器はＱチャネルを構成する。
【００３５】
第１の子ＭＺ変調器には、２つのアーム導波路上に、高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号を入力するための第１の子ＲＦ変調用電極１１０ａ、１１０ｂが形成されている。同様に、第２の子ＭＺ変調器には、２つのアーム導波路上に、高速ＲＦ信号を入力するための第２の子ＲＦ変調用電極１１０ｃ、１１０ｄが形成されている。
【００３６】
さらに、２つの子ＭＺ変調器の各アーム導波路上には、第１の子ＭＺ変調器の干渉出力を調整するための第１の子位相調整用電極１１１ａ、１１１ｂ、および、第２の子ＭＺ変調器の干渉出力を調整するための第２の子位相調整用電極１１１ｃ、１１１ｄも設けられている。いずれの位相調整用電極も、アーム導波路上で電極が形成された導波路部分における位相を変化させるよう動作する。先に述べたとおり、図１では２つの子ＭＺ変調器のいずれにおいても、位相調整用電極は２つのアーム導波路の両方に形成されているが、一方のアーム導波路上のみに備えていても良い。２つのアーム導波路の両方に位相調整用電極を備えたほうが、２つの導波路の光損失特性、高周波特性等が均等になるために位相調整がしやすくなるからである。
【００３７】
入力導波路１０２から出力導波路１０９までが親ＭＺ変調器を構成し、ＩｃｈおよびＱｃｈの位相差がπ／２となるように（お互いに正確に直交するように）、親位相調整用電極１１２ａ、１１２ｂを用いで直交性を調整する。図１では、電極周辺の印加電圧のフィードライン、ＲＦ信号、ＤＣ電圧入力用の電極パッド等は省略して描いている。
【００３８】
Ｉ／Ｑ変調器１００の入力光導波路１０２には、入力側光ファイバ１２３を近接させ、出力光導波路１０９には、出力側光ファイバ１２４を近接させる。出力側光ファイバ１２４には光パワーメータ１２５が接続される。尚、図２では煩雑になるのを避けるため、子ＲＦ変調用電極１１０ａ〜１１０ｄへのＲＦ変調用電源は描かれていない。本発明の半導体光位相変調器の調整方法では、第１の子ＭＺ変調器に対する位相調整用電源１２０、１２１が備えられている点で、図３の従来技術と類似しているが、ＲＦ変調用電源（図示せず）、位相調整用電源１２０、１２１は電流モニタ機能も持っている。したがって、ＲＦ変調用電源および位相調整用電源１２０、１２１は、所定の電圧をＲＦ変調用電極および位相調整用電極にそれぞれ印加するとともに、電極に流れ込む（または流れ出す）電流値を検出できる機能を持つ。同様に、親ＭＺ変調器に対する位相調整用電源１２２も、電極に流れ込む電流値を検出できる機能を持つ。
【００３９】
上述の光電流モニタ機能は、図１のように各電源の中に一体に組み込まれている必要は無く、電源とは別の独立した光電流モニタ手段（光電流測定または検出手段）として備えられても良い。また、以下の図１の説明では、Ｉ／Ｑ変調器１００と他の電源等とは別個のものとして記載しているが、Ｉ／Ｑ変調器１００をその一部として組み込んだ光送信装置などでは、内部に電源等を組み込むことも可能であり、また、上述の光電流モニタ手段（光電流測定または検出手段）を光送信装置の中に含むことも可能である。したがって、Ｉ／Ｑ変調器１００を含む装置内に備えられた電源や流モニタ（測定または検出）手段を調整方法に使用することも可能である。さらに、電源や光電流モニタ手段と協働して動作する中央制御ユニット（ＣＰＵ）を光送信装置に含んでいても良い。そのような場合には、Ｉ／Ｑ変調器１００に加えて、各電源や光電流モニタ手段を含むものも半導体多値光変調回路の一概念とすることもできる。
【００４０】
本発明の半導体光位相変調器の調整方法では、従来技術のように光パワーメータによるパワーをモニタしながら調整を行うのではなく、ＲＦ変調用電極や位相調整用電極に流れ込む光電流をモニタすることによって調整を行う点に特徴がある。図１では、Ｉ／Ｑ変調器１００の上側の第１の子ＭＺ変調器のための第１の位相調整用電源１２０、１２１のみを示しているが、Ｉ／Ｑ変調器１００の下側の第２の子ＭＺ変調器のための位相調整用電源も当然に備えている。
【００４１】
図４に示したように、光導波路上の電極４０６に負電圧を印加すると、ｐｉｎ構造に逆バイアス印加時にコア層への外部光の入射によって発生する光吸収電流が流れる。この光吸収電流が大きいほど光導波路に入射した光の強度が大きいことを意味している。したがって、光変調素子のファイバとの調芯や各子ＭＺ変調器においてＯＮ状態の検出を、光電流をモニタしながら行うことができる。詳細には、次の手順で半導体多値光変調素子の調整方法を実行できる。
【００４２】
本発明の半導体多値光変調素子の調整方法は、図１の構成においてまず入力側光ファイバ１２３の調芯を行う。まず、入力側光ファイバ１２３を入力光導波路１０２に接近させて、ＲＦ変調用電極１１０ａ〜１１０ｄの内のいずれか１つに流れる光電流をモニタしながら、その光電流が最大になるよう入力側光ファイバ１２３の調芯を行う（ステップ１）。このとき、ＲＦ変調用電極１１０ａ〜１１０ｄには、−１〜−２Ｖ程度の電圧を印加する。尚、光電流は子位相調整用電極１１１ａ〜１１１ｄのいずれかを流れる光電流によってもモニタ可能である。したがって、ＲＦ変調用電極１１０ａ〜１１ｄの代わりに、位相調整用電極１１１ａ〜１１１ｄのいずれかを流れる光電流を使って入力側光ファイバ１２３の調芯を行っても良い。このときも、ＲＦ変調用電極１１０ａ〜１１０ｄおよび位相調整用電極１１１ａ〜１１１ｄには、−１〜−２Ｖ程度の電圧を印加する。
【００４３】
次に、親ＭＺ変調器の位相調整用電極１１２ａ、１１２ｂに流れ込む光電流を光電流モニタ機能によって求め、その光電流値が最大となるように第１の子ＭＺ変調器および第２の子ＭＺ変調器の位相調整用電極への印加電圧をそれぞれ調整する。具体的には、親ＭＺ変調器の位相調整用電極１１２ａの光電流をモニタしながら、この光電流値が最大となるように第１の子ＭＺ変調器の位相変調用電極１１１ａ、１１１ｂへの印加電圧を調整する（ステップ２−１）。同様に、親ＭＺ変調器の位相調整用電極１１２ｂの光電流をモニタしながら、この光電流値が最大となるように第２の子ＭＺ変調器の位相変調用電極１１１ｃ、１１１ｄへの印加電圧を調整する（ステップ２−２）このとき、ＲＦ変調用電極１１０ａ〜１１０ｄには、−２〜−３Ｖ程度の直流電圧を印加する。
【００４４】
第１の子ＭＺ変調器の位相変調用電極１１１ａ、１１１ｂへの印加電圧の調整は、次の通りである。第１の子ＭＺ変調器の位相調整用電極の内の一方の電極１１１ａを０Ｖとし、他方の電極１１１ｂへの印加電圧を０Ｖ〜所定電圧までさせながら、親位相調整用電極１１２ａに流れる光電流を計測する。ここで、所定電圧は例えば−６Ｖで十分である。この時の光電流値の最大値をＩＭＡＸ１とする（ステップ２−１）。次に、位相変調用電極への電圧条件を逆にする。すなわち、電極１１１ｂを０Ｖとし、位相調整用電極１１１ａへの印加電圧を同様に０Ｖ〜−６Ｖの範囲で変化させて、同様に親位相調整用電極１１２ａに流れる光電流を計測する。この時の光電流値の最大値をＩＭＡＸ２とする（ステップ２−２）。
【００４５】
上述の光電流の最大点を探索するとき、親位相調整用電極１１２ａに流れる光電流は、子ＭＺ変調器の位相調整用電極への印加電圧の変化に対して概ねｓｉｎ関数状に増減しながら変化する。ＩＭＡＸ１とＩＭＡＸ２とを与える子ＭＺ変調器の位相調整用電極への各印加電圧を比べ、絶対値の小さい方の位相調整用電極への印加電圧を選択する（ステップ２−３）。このステップ２−１〜２−３の調整工程では、第１の子ＭＺ変調器における消光比を最大化する調整を行っていることになる。
【００４６】
上述の同様の消光比を最大化する調整を、今度は、第２の子ＭＺ変調器に対して行う。すなわち、親ＭＺ変調器の位相調整用電極１１２ｂの光電流をモニタしながら、この光電流値が最大となるように第２の子ＭＺ変調器の位相調整用電極１１１ｃ、１１１ｄへの印加電圧を調整する（ステップ３−１、３−２）。同様に、ＩＭＡＸ１とＩＭＡＸ２とを与える子ＭＺ変調器の位相調整用電極への印加電圧を比べ、絶対値の小さいほうの位相調整用電極への印加電圧を選択する（ステップ３−３）。尚、選択した電圧は、後に半導体多値変調回路のより精密な調整を行う際の初期設定値として用いることができる。
【００４７】
実際には、親ＭＺ変調器の位相調整用電極への光電流が最大となる状態は子位相調整用電極への印加電圧が０〜−３Ｖ程度範囲で発見が可能であって、実際に−６Ｖまでの電圧を印加する必要はない。したがって、本発明の半導体多値光変調素子の調整方法では、従来技術において一方の子ＭＺ変調器を消光するために必要としていた大きな電圧（−１０Ｖ）を位相調整用電極へ印加する必要が無い。素子の寿命に悪影響を及ぼし、素子を劣化させる可能性を抑える。
【００４８】
最後に出力側ファイバの調芯を行い出力光パワーの最大値を測定する（ステップ４）。すなわち、光パワーメータ１２５を一端に接続した出力側ファイバ１２４の調芯を行う。この調芯は、光パワーメータ１２５での測定出力が最大となるように、出力光導波路１０９と出力側ファイバ１２４の端部との位置調整を行うことで可能になる。出力側ファイバの調芯を行った上で、今度は光パワーメータで検出される光強度をもとに消光比を求め、子位相調整電極への印加電圧、親位相調整電極の印加電圧の微調整を行う。
【００４９】
図５は、上述の本発明の半導体多値光変調素子の調整方法のフロー図である。フローは、ステップ５００で開始して、ステップ５０５で終了する。ステップ５０１〜ステップ５０４は上述の各ステップに対応する。変調素子の中に２よりも多いＭＺ変調器が含まれていれば、ステップ５０２、５０３をＭＺ変調器の数だけ増やせば良い。
【００５０】
したがって、本発明は、入力部と、前記光入力部への入力光を２×ｎ個（ｎは１以上の整数）に分岐する分波部と、前記分波部で分岐された光が入力され、２つのマッハツェンダ型光変調器がｎ組並列に配置された変調器部と、前記変調器部の各々のマッハツェンダ型変調器からの２×ｎ個の出力光を伝搬する２×ｎ個の光導波路の各々に、２×ｎ個の親位相調整用電極が形成された親位相調整部と、前記親位相変調部からの出力光を合波する合波部と、前記合波部で合波された光を出力する光出力部とから構成された半導体多値光変調回路を調整する方法において、前記半導体マッハツェンダ型変調器の各々は、子分波器と、前記子分波器に接続された２本の子導波路と、前記２本の子導波路からの光を合波する子合波器と、前記２本の子導波路の各々の子導波路上に形成された子高周波（ＲＦ）変調電極および子位相調整用電極とを含み、前記方法は、光信号を供給する入力光ファイバを、前記入力部に近接させるステップと、前記ＲＦ変調電極の光電流を最大化するように、前記入力光ファイバを調芯するステップと、１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化するように、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器内の前記２本の子導波路の少なくとも一方の前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップと、前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップを、前記ｎ組のすべての２つのマッハツェンダ型光変調器に対して繰り返すステップとを備えることを特徴とする調整方法として実現できる。
【００５１】
また、上述の印加電圧を求めるステップは、前記２本の子導波路の内の第１の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記２本の子導波路の内の第２の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第１の最大化位相調整電圧を求めるステップと、前記２本の子導波路の内の前記第２の子導波路の前記子位相調整用電極に所定の電圧を印加し、前記第１の子導波路の前記子位相調整用電極へ印加する電圧を変化させて、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化する第２の最大化位相調整電圧を求めるステップと、前記第１の最大化位相調整電圧および前記第２の最大化位相調整電圧の内で、絶対値のより小さい位相調整電圧を決定するステップとを含むことができきる。
【００５２】
このように本発明においては、大きな電圧値（−１０Ｖ）を子位相調整用電極へ印加して片側の子ＭＺ変調器からの出力を消光させなくても、親ＭＺ変調器の位相調整用電極の光電流をモニタすることで、出力光パワー最大となる条件を見出すことができる。また、何等かの原因によっていずれか一方の子ＭＺ変調器の光導波路に異常が生じその子ＭＺ変調器からの出力光が減少した場合、親ＭＺ変調器の位相調整用電極１１２ａ、１１２ｂの光電流の変化によって感知することができる。上述の調整方法で決定した各位相調整用電極への電圧設定値および測定をした光電流値のデータは、半導体多値光変調素子と関連付けたメモリ（記憶素子）に記憶して、その半導体多値光変調素子または半導体多値光変調素子を含む部品、装置などにおいて、そのまま初期設定データとして利用することができる。したがって、記憶した各位相調整用電極への電圧設定値を印加したときの実際の光電流値の差異を電流値検出回路などによって検出可能としておけば、故障や経時変化などによって導波路の異常や子ＭＺ変調器からの出力光が減少した場合、これを検出することもできる。
【００５３】
親ＭＺの位相調整用電極１１２ａ、１１２ｂは、Ｉ／Ｑ直交変調器におけるＩ軸およびＱ軸の間のπ／２の位相差を正確に調整し、２つの変調軸の直交性を実現する。一方、子ＭＺ変調器では２つのアーム導波路間でπの位相差を正確に調整する必要がある。このため、子ＭＺ変調器の位相調整用電極１１１ａ〜１１１ｄの長さをＬとした場合、親ＭＺ変調器の位相調整用電極１１２ａ、１１２ｂの長さはＬの半分程度で良いとも考えられる。しかしながら、位相を変化させるための電極を短尺化すると、電圧印加時の過剰損失がかえって増加してしまう。一般に、位相変化量φは、φ＝Ｖ（印加電圧）×Ｌ（電極長）と表すことができる。電極長さＬを短尺化すると、同じ位相変化量φを得るのに必要な電圧は増える。「単位長さあたりの損失」は印加電圧に対して非線形に急速に増加するため、電極長さを短尺するのには限度（最適値）がある。このような損失の増加を鑑みて、親ＭＺの位相調整用電極１１２ａ、１１２ｂの電極長さは、おおよそＬ／２〜Ｌの間に設定することが望ましい。尚、本発明の半導体多値光変調素子の調整方法の上述のステップ１〜ステップ４では、親ＭＺの位相調整自体は含まれていないが、これは、光電流を利用した調整工程ではないためであって、半導体多値光変調素子の調整の一部として直交性の調整も行う。
【００５４】
本発明の半導体光変調器の調整方法によれば、光パワーメータによって光パワーをモニタするのでなくて、子ＭＺ変調器のＲＦ変調用電極または位相調整用電極に流れ込む光電流をモニタすることで、入力側光ファイバの調芯を簡単に行うことができる。さらに、親ＭＺ変調器の位相調整用電極に流れ込む光電流をモニタすることで、各子ＭＺ変調器において出力光パワー最大となる条件を見出すことができる。
【００５５】
図１を再び参照すると、親位相調整用電源１２２からは、子位相調整用電源１２０、１２１へ矢印のフィードバック線が記載されている。これは、親位相調整用電源１２２内に中央制御装置（ＣＰＵ）などを含んでいれば、制御信号を子位相調整用電源１２０、１２１へフィードバックして、各子ＭＺ変調器の位相調整を自動的に行うことができる。ＣＰＵは、親位相調整用電源１２２内に含まれる構成だけに何ら限定されず、各電源と独立した別箇の調整制御装置を備えていても良い。この制御装置から、親位相調整用電源１２２、子位相調整用電源１２０、１２１、および図１に示していないＲＦ変調用電源を制御しても良い。したがって、本発明は、半導体光変調素子の調整方法としてだけではなく、半導体光変調素子やこれを含む装置のための調整装置・試験装置としての側面も持つ。すなわち、図１に示した構成要素の他に調整制御装置を備え、この制御装置は、一例として上述の調整方法を実施するコンピュータプログラムを実行可能なコンピュータであり得る。このコンピュータは、コンピュータプログラムを記憶するメモリなども備える。
【００５６】
また、本発明は、半導体光変調素子の製造の工程の中での調整に使用することができるため、半導体光変調素子または半導体光変調素子を含む装置の製造方法の発明としての側面も持つ。したがって本発明は、別の側面として、入力部と、前記光入力部への入力光を２×ｎ個（ｎは１以上の整数）に分岐する分波部と、前記分波部で分岐された光が入力され、２つのマッハツェンダ型光変調器がｎ組並列に配置された変調器部と、前記変調器部の各々のマッハツェンダ型変調器からの２×ｎ個の出力光を伝搬する２×ｎ個の光導波路の各々に、２×ｎ個の親位相調整用電極が形成された親位相調整部と、前記親位相変調部からの出力光を合波する合波部と、前記合波部で合波された光を出力する光出力部とから構成された半導体多値光変調回路を調整する装置でありえる。ここで、前記半導体マッハツェンダ型変調器の各々は、子分波器と、前記子分波器に接続された２本の子導波路と、前記２本の子導波路からの光を合波する子合波器と、前記２本の子導波路の各々の子導波路上に形成された子高周波（ＲＦ）変調電極および子位相調整用電極とを含み、前記調整装置は、前記子ＲＦ変調用電極に流れる光電流をモニタする第１の電流検出手段と、前記ｎ組の変調器部における子位相調整用電極に電圧を印加する手段と、前記２×ｎ個の親位相調整用電極に流れる光電流をモニタする第２の電流検出手段と、前記第１の電流検出手段、前記電圧を印加する手段および前記第２の電流検出手段を制御する調整制御装置であって、前記第２の電流検出手段によって検出する、１つの組の前記マッハツェンダ型変調器に対応する前記親位相調整用電極を流れる光電流を最大化するように、前記子位相調整用電極に電圧を印加する手段によって、前記１つの組の前記マッハツェンダ型変調器内の前記２本の子導波路の少なくとも一方の前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップと、前記子位相調整用電極に印加する電圧を求めるステップを、前記ｎ組のすべての２つのマッハツェンダ型光変調器に対して繰り返すステップとを実行するように動作可能な中央制御ユニット（ＣＰＵ）を含む制御装置とを備えたことを特徴とする調整装置として実施できる。
【００５７】
図２は、本発明の半導体多値光変調素子のおよびその調整方法の第２の実施例の構成を示す図である。図２の半導体多値光変調素子はＤＰ−ＱＰＳＫ変調素子２００であり、図１で説明をしたＩ／Ｑ変調素子を２つ並列に接続した構成である。すなわち図２の上半分にある光分波器２０４から光合波器２１４までの光回路部分が第１のＩ／Ｑ変調素子であり、図２の下半分にある光分波器２０５から光合波器２１５までの光回路部分が第２のＩ／Ｑ変調素子である。したがって、個々のＩ／Ｑ変調素子の構成については説明を省略する。
【００５８】
ＤＰ−ＱＰＳＫ変調素子２００は、基板２０１上に、入力導波路２０２、光分波器２０３、２つのアーム導波路２０３ａ、２０３ｂ構成されている。アーム導波路２０３ａ、２０３ｂには、それぞれ上述の２つのＩ／Ｑ変調素子が接続されている。２つのＩ／Ｑ変調素子の最後尾にある光合波器２１４、２１５からの干渉光はそれぞれ、導波路２１４ａ、２１５ａを経て、偏波合成部２１６に入射し、最終的に出力導波路２１７に出力する。
【００５９】
光合波器２１４、２１５から出力される光は、本構成の半導体多値光変調素子ではいずれもＴＥ偏光である。偏波合成部２１６では、どちらか一方のＴＥ偏光が偏光回転子によってＴＭ偏光にされた後、再び合波されるよう構成されている。偏波合成部２１６は、半導体でモノリシック集積されたものや、偏波回転子やビームスプリッタ（ＢＳ）等を組み合わせたバルク構成のものがある。２つのＩ／Ｑ変調素子の各々のアーム導波路上には、ＲＦ変調用電極２１８ａ−２１８ｈおよびが各子ＭＺの位相調整用電極２１９ａ−２１９ｈが構成されている。同様に、２つのＩ／Ｑ変調素子の親ＭＺ変調器には、位相調整用電極２２０〜２２０ｄが構成されている。
【００６０】
図２のＤＰ−ＱＰＳＫ変調素子２００においても、実施例１のＩ／Ｑ変調素子と同様に、各々のＩ／Ｑ変調素子において、図１とともに説明した調整方法を適用できる。すなわち、第１のＩ／Ｑ変調素子について、親ＭＺ変調器の位相調整用電極２２０ａの光電流を最大にするよう、第１の子ＭＺの位相調整用電極２１９ａ、２１９ｂをそれぞれ調整できる。同様に、親ＭＺ変調器の位相調整用電極２２０ｂの光電流を最大にするよう、第２の子ＭＺの位相調整用電極２１９ｃ、２１９ｄをそれぞれ調整する。
【００６１】
また、第２のＩ／Ｑ変調素子について、親ＭＺ変調器の位相調整用電極２２０ｃの光電流を最大にするよう、第１の子ＭＺの位相調整用電極２１９ｅ、２１９ｆをそれぞれ調整できる。同様に、親ＭＺ変調器の位相調整用電極２２０ｄの光電流を最大にするよう、第２の子ＭＺの位相調整用電極２１９ｇ、２１９ｈをそれぞれ調整する。
【００６２】
図２では、図が煩雑となるため、ＲＦ変調用の電源、位相調整用の各電源や入出力光ファイバ等は全く描かれていないが、子ＭＺ変調器の変調用電極２１８ａ〜２１８ｈおよび位相調整用電極２１９ａ〜２１９ｈには、調整電圧を印加可能で、同時に光電流をモニタが可能な電源が接続される。同様に、親ＭＺ変調器の位相調整用電極２２０ａ〜２２０ｄへ調整電圧を印加可能であって、同時に光電流をモニタできる電源が接続される。子ＭＺ変調器の変調用電極２１８ａ〜２１８ｈへの光電流は、入力側ファイバの調芯に利用されるが、これは、子ＭＺ変調器の変調用電極の内の１つの電極における光電流がモニタ可能であれば良い。
【００６３】
上述の各実施例では、ＲＦ変調用電源および各位相調整用電源は、光電流をモニタ可能なものとして説明したが、電源とは別箇の複数の電流計を備えて、この電流計によって電流値をモニタしても良いのは言うまでもない。
【００６４】
以上詳細に説明をしたように、本発明の半導体光変調素子（回路）およびその調整方法によって、入力ファイバおよび出力ファイバとの調芯を簡単に行い、各子ＭＺ変調器からの出力光パワーが最大となる位相調整用電極への印加電圧の条件を簡単に見出すことができる。調整工程において、素子の劣化や故障につながる大きさの電圧を位相調整用電極へ印加する必要がなく、また各子ＭＺ変調器でＯＮ状態となる位相条件を決定した後においても、何等かの原因でその条件が変化した場合にこの変化を直ちに感知できる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、一般的に通信システムに利用することができる。特に、光通信システムの光送信装置およびその調整方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１００、２００、３００  半導体光変調素子
１０２、２０２、３０２  入力光導波路
１０３、１０４、１０５、２０３〜２０９  光分波器
１０６、１０７、１０８、２１０〜２１５  光合波器
１０９、２１７、３０９  出力光導波路
１１０ａ〜１１０ｄ、２１８ａ〜２１８ｈ、３１０ａ〜３１０ｄ  ＲＦ変調用電極
１１１ａ〜１１１ｄ、２１９ａ〜２１９ｈ、３１１ａ〜３１１ｄ  子位相調整用電極
１１２ａ、１１２ｂ、２２０ａ〜２２０ｄ、３１２ａ、３１２ｂ  親位相調整用電極
１２３、１２４、３２３、３２４  光ファイバ
１２０、１２１、１２２、３２０、３２１、３２２  電流モニタ付き電源
１２５、３２５  光パワーメータ
【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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