(57)【要約】【課題】入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な消費電力を低減する。【解決手段】光変調装置を、第１光導波路４と、第２光導波路５と、これらの間に接続されたリング光導波路６と、変調電極７と、共振波長調整用電極８とを備えるリング光変調器９を複数備え、複数のリング光変調器が縦列接続されており、複数のリング光導波路が互いに異なる周回長を有する光変調部２と、複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、複数のリング光変調器の中から、一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のものを特定し、特定リング光変調器の共振波長を一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定リング光変調器に対して変調駆動制御を行なう制御部３とを備えるものとする。【選択図】図１
2015022092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光導波路と、第２光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、前記リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、前記リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、前記複数のリング光変調器が縦列接続されており、前記複数のリング光変調器の前記リング光導波路が互いに異なる周回長を有する光変調部と、
前記複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、前記複数のリング光変調器の中から、前記一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定された前記リング光変調器の前記共振波長調整用電極に電流を供給して、特定された前記リング光変調器の共振波長を前記一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定された前記リング光変調器の前記変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする光変調装置。
【請求項２】
前記共振波長調整用電極は、前記リング光変調器の共振波長を調整するために電流が供給され、前記リング光導波路を加熱するヒータ電極であることを特徴とする、請求項１に記載の光変調装置。
【請求項３】
前記共振波長調整用電極は、前記リング光変調器の共振波長を調整するために電流が供給され、前記リング光導波路にキャリアを注入するキャリア注入電極であることを特徴とする、請求項１に記載の光変調装置。
【請求項４】
前記複数のリング光変調器のそれぞれの前記共振波長調整用電極に一つずつ接続された第１スイッチと、
前記複数のリング光変調器のそれぞれの前記変調電極に一つずつ接続された第２スイッチとを備え、
前記制御部は、前記第１及び第２共振波長調整制御を行なう前記リング光変調器を選択するために前記第１スイッチを切り替える制御を行ない、前記変調駆動制御を行なう前記リング光変調器を選択するために前記第２スイッチを切り替える制御を行なうことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光変調装置。
【請求項５】
一の波長の光を出力する光源と、
第１光導波路と、第２光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、前記リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、前記リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、前記複数のリング光変調器が縦列接続されており、前記複数のリング光変調器のリング光導波路が互いに異なる周回長を有し、前記光源に接続された光変調部と、
前記複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、前記光源から入力された一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、前記複数のリング光変調器の中から、前記一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定された前記リング光変調器の前記共振波長調整用電極に電流を供給して、特定された前記リング光変調器の共振波長を前記一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定された前記リング光変調器の前記変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする光送信機。
【請求項６】
互いに異なる波長の光を出力する複数の光源と、
第１光導波路と、第２光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、前記リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、前記リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、前記複数のリング光変調器が縦列接続されており、前記複数のリング光変調器のリング光導波路が互いに異なる周回長を有し、前記複数の光源のそれぞれに一つずつ接続された複数の光変調部と、
前記複数の光変調部に接続された光合波部と、
前記複数の光変調部のそれぞれに対し、前記複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、前記光源から入力された一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、前記複数のリング光変調器の中から、前記一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定された前記リング光変調器の前記共振波長調整用電極に電流を供給して、特定された前記リング光変調器の共振波長を前記一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定された前記リング光変調器の前記変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする光送信機。
【請求項７】
第１光導波路と、第２光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、前記リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、前記リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、前記複数のリング光変調器が縦列接続されており、前記複数のリング光導波路が互いに異なる周回長を有する光変調部に備えられる複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、
前記複数のリング光変調器の中から、前記一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定された前記リング光変調器の前記共振波長調整用電極に電流を供給して、特定された前記リング光変調器の共振波長を前記一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、
特定された前記リング光変調器の前記変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なうことを特徴とする光変調器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安価で大規模集積が可能なシリコン電子回路製造技術を利用したシリコン基板上の光機能素子が注目を集めている。
また、高性能サーバやスーパーコンピュータ等では、要求される演算能力の増大に対し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のマルチコア化等により高性能化が図られている。一方、チップ間、ボード間の通信においては、高速化する演算能力に対して、電気信号での通信は物理的な距離の問題から限界を迎えつつある。
【０００３】
低損失かつ小型なシリコン細線導波路をベースとした大規模なシリコン基板上の光通信素子、所謂シリコンフォトニクスは、このような高速化する情報処理装置の通信容量不足の問題を解決する技術として期待されている。
シリコンフォトニクスは、シリコンベースの光導波路、発光素子、受光素子、光変調器、光分岐器等の光機能素子からなる。
【０００４】
例えば、シリコンフォトニクスにおける光変調器としては、例えば数１０μｍ２〜１００μｍ２程度の超小型、低容量なリング光変調器が、消費電力、高速応答性の面から有望であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５０４１４５号公報
【特許文献２】特開２０１３−４１１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、リング共振器を用いた光変調器であって、シリコン導波路コア層を用いたリング光変調器は、動作波長帯域が非常に狭いため、入力光の波長に対してリング光変調器の共振波長を作製時に合わせこむことが非常に困難である。
例えば、リング光変調器の共振波長は、これを構成するリング光導波路の光学的な円周長（周回長）によって決定される。しかしながら、光導波路のシリコン導波路コア層の厚さのウェハ面内偏差やロット間偏差等によって等価屈折率にばらつきが生じてしまうため、結果として、リング光変調器の共振波長は、ウェハ間やロット間で最低でも約±１０ｎｍ程度のズレが生じてしまう。
【０００７】
このようなリング光変調器の共振波長のズレに対しては、ヒータによる加熱又はキャリア注入などによって、リング光変調器の共振波長を調整することが考えられる。
しかしながら、ヒータによる加熱によってリング光変調器の共振波長を調整する場合、リング光変調器の共振波長を長波側にしかシフトさせることができない。一方、キャリア注入によってリング光変調器の共振波長を調整する場合、リング光変調器の共振波長を短波側にしかシフトさせることができない。
【０００８】
このため、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な波長調整量は、最大で、リング光変調器のフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ：Free Spectral Range）分となる。
ここで、このＦＳＲを小さくするには、リング光変調器を構成するリング光導波路の半径を大きくする必要がある。一方、リング光変調器の小型、高速、低消費電力という利点を得るためには、リング光変調器を構成するリング光導波路の半径を小さくするのが望ましい。
【０００９】
そして、リング光変調器の小型・高速・低消費電力といった利点が得られるように、リング光変調器を構成するリング光導波路の半径を小さくすると、ＦＳＲが大きくなってしまい、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な波長調整量が大きくなってしまう。
このように、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な波長調整量が大きいと、ヒータによる加熱及びキャリア注入のいずれの場合も、共振波長の調整に用いる電極に供給する電流量、即ち、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な電流量が大きくなってしまう。このため、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な波長調整量が大きいと、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な消費電力が大きくなってしまう。
【００１０】
なお、ここでは、シリコン導波路コア層を用いたリング光変調器の課題として説明しているが、例えばシリコンゲルマニウム、ＩｎＰ、ＧａＡｓ及びこれらの混晶などの他の半導体材料を導波路コア層に用いたリング光変調器においても同様の課題がある。
そこで、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な消費電力を低く抑えることができるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本光変調装置は、第１光導波路と、第２光導波路と、第１光導波路と第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、複数のリング光変調器が縦列接続されており、複数のリング光変調器のリング光導波路が互いに異なる周回長を有する光変調部と、複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、複数のリング光変調器の中から、一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定されたリング光変調器の共振波長調整用電極に電流を供給して、特定されたリング光変調器の共振波長を一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定されたリング光変調器の変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう制御部とを備えることを要件とする。
【００１２】
本光送信機は、一の波長の光を出力する光源と、第１光導波路と、第２光導波路と、第１光導波路と第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、複数のリング光変調器が縦列接続されており、複数のリング光変調器のリング光導波路が互いに異なる周回長を有し、光源に接続された光変調部と、複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、光源から入力された一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、複数のリング光変調器の中から、一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定されたリング光変調器の共振波長調整用電極に電流を供給して、特定されたリング光変調器の共振波長を一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定されたリング光変調器の変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう制御部とを備えることを要件とする。
【００１３】
本光送信機は、互いに異なる波長の光を出力する複数の光源と、第１光導波路と、第２光導波路と、第１光導波路と第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、複数のリング光変調器が縦列接続されており、複数のリング光変調器のリング光導波路が互いに異なる周回長を有し、複数の光源のそれぞれに一つずつ接続された複数の光変調部と、複数の光変調部に接続された光合波部と、複数の光変調部のそれぞれに対し、複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、光源から入力された一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、複数のリング光変調器の中から、一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定されたリング光変調器の共振波長調整用電極に電流を供給して、特定されたリング光変調器の共振波長を一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定されたリング光変調器の変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう制御部とを備えることを要件とする。
【００１４】
本光変調器の制御方法は、第１光導波路と、第２光導波路と、第１光導波路と第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、複数のリング光変調器が縦列接続されており、複数のリング光導波路が互いに異なる周回長を有する光変調部に備えられる複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、複数のリング光変調器の中から、一の入力光波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定されたリング光変調器の共振波長調整用電極に電流を供給して、特定されたリング光変調器の共振波長を一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定されたリング光変調器の変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なうことを要件とする。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法によれば、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な消費電力を低く抑えることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態にかかる光変調装置及び光送信機の構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態にかかる光変調装置及び光送信機に備えられる光変調部の構成を説明するための模式図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、第１実施形態にかかる光変調装置及び光送信機に備えられる光変調部の構成を説明するための模式図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。
【図４】第１実施形態にかかる光変調装置及び光送信機に備えられる各リング光変調器の透過スペクトル（入力ポートからスルーポートへの透過率）を示す図である。
【図５】ヒータを有しない１つのリング光変調器の構成を示す模式図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、ヒータを有しない１つのリング光変調器の動作を説明するための模式図である。
【図７】ヒータを有しない１つのリング光変調器の透過スペクトル（入力ポートからスルーポートへの透過率）を示す図であって、その動作を説明するための図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、ヒータを有しない１つのリング光変調器による光強度変調について説明するための図である。
【図９】ヒータを有する１つのリング光変調器の構成を示す模式図である。
【図１０】ヒータを有する１つのリング光変調器の透過スペクトル（入力ポートからスルーポートへの透過率）を示す図であって、その共振波長の調整について説明するための図である。
【図１１】第１実施形態にかかる光変調装置及び光送信機における共振波長調整制御（光変調器の制御方法）について説明するためのフローチャートである。
【図１２】第２実施形態にかかる光変調装置及び光送信機の構成を示す模式図である。
【図１３】第２実施形態にかかる光変調装置及び光送信機に備えられる光変調部の構成を説明するための模式図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態にかかる光変調装置及び光送信機に備えられる光変調部の構成を説明するための模式図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。
【図１５】第３実施形態にかかる光変調装置及び光送信機の構成を示す模式図である。
【図１６】（Ａ）〜（Ｃ）は、比較例のＷＤＭ光送信機の構成及び課題を説明するための図である。
【図１７】各実施形態にかかる光変調装置及び光送信機の変形例の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態にかかる光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法について、図１〜図１１を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施形態にかかる光送信機は、図１に示すように、光源１と、光変調部２と、制御部３とを備える。このうち、光変調部２と制御部３とによって、本実施形態にかかる光変調装置が構成される。なお、本実施形態では、光源１を含む光送信機として構成する場合を例に挙げて説明するが、光源１を含まない光変調装置として構成することもでき、この場合には、光変調装置に、別に設けられた光源を接続すれば良い。
【００１９】
ここで、光源１は、一の波長の光を出力する光源である。この光源１は、例えば分布帰還型（Distributed Feedback：ＤＦＢ）レーザなどのレーザ光源である。
光変調部２は、図１、図２に示すように、光源１に接続されており、第１光導波路４と、第２光導波路５と、第１光導波路４と第２光導波路５との間に光学的に接続されたリング光導波路６と、リング光導波路６に設けられ、変調電気信号（変調信号）が供給される変調電極７と、リング光導波路６に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極８とを備えるリング光変調器９を複数備える。これらの複数のリング光変調器９は縦列接続されている。また、複数のリング光変調器９のリング光導波路６は、互いに異なる周回長（円周長）を有する。なお、本実施形態では、４つのリング光変調器９を備える場合を例に挙げて説明する。また、図２は、光変調部２に含まれる各リング光変調器９の構成を分かり易く示すために、１つのリング光変調器９を抜き出して示している。また、第１光導波路４の光源１側を入力ポートといい、光源１の反対側をスルーポートといい、第２光導波路５の光検出器側をドロップポートという。
【００２０】
つまり、複数のリング光変調器９のそれぞれを構成する第１光導波路４同士が互いに接続されて一本の第１光導波路となり、複数のリング光変調器９のそれぞれを構成する第２光導波路５同士が互いに接続されて一本の第２光導波路となり、これらの第１光導波路４と第２光導波路５に沿って、互いに異なる周回長を有する複数のリング光導波路６が直列に設けられ、それぞれのリング光導波路６に変調電極７及び共振波長調整用電極８が設けられている。
【００２１】
本実施形態では、光変調部２は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、基板１０上に、下部クラッド層１１、コア層１２、上部クラッド層１３を積層した構造を備える光変調素子（光半導体素子）１４として構成されている。そして、この光変調素子１４にレーザ光源１が集積されている。なお、これを光集積素子ともいう。ここでは、レーザ光源１は、例えばフリップチップボンディングでの結合やウェハ貼り合せ技術を利用したエバネッセント結合などを用いて第１光導波路４と光結合されている。
【００２２】
具体的には、光変調部２は、シリコン基板１０上に形成されたシリコン光変調素子１４として構成されている。
この光変調部２としてのシリコン光変調素子１４は、シリコン基板１０上に、ＳｉＯ２下部クラッド層１１、シリコンコア層１２、ＳｉＯ２上部クラッド層１３によって構成されるシリコン光導波路１５を備える。例えば、基板１０やコア層１２を構成するシリコンは結晶シリコンである。
【００２３】
そして、シリコンコア層１２を直線状又はリング状にパターニングすることによって、第１光導波路４、第２光導波路５及び各リング光導波路６のそれぞれの導波路コア層として、直線状導波路コア層１２Ａ、直線状導波路コア層１２Ｂ及び各リング状導波路コア層１２Ｃが、互いに光学的に接続されるように形成されている。なお、第１光導波路４は、直線状のシリコン導波路コア層１２Ａを含む第１シリコン光導波路ともいう。また、第２光導波路５は、直線状のシリコン導波路コア層１２Ｂを含む第２シリコン光導波路ともいう。また、リング光導波路６は、リング状のシリコン導波路コア層１２Ｃを含むシリコンリング光導波路ともいう。
【００２４】
ここでは、各リング光導波路６を構成するリング状導波路コア層１２Ｃ（リング状シリコンコア層）は、リブ部１２Ｘとスラブ部１２Ｙとを有するリブ導波路構造（リブ導波路形状）となっている。
そして、各リング状導波路コア層１２Ｃの幅方向の一方の側（図３（Ｂ）中、右側）がｎ型にドーピングされたｎ型ドーピング領域１２Ｎとなっており、他方の側（図３（Ｂ）中、左側）がｐ型にドーピングされたｐ型ドーピング領域１２Ｐとなっており、幅方向中央位置又はその近傍でｎ型ドーピング領域１２Ｎとｐ型ドーピング領域１２Ｐとが接合されてｐｎ接合部１２ＰＮが形成されている。これを横方向ｐｎ構造ともいう。なお、このような構成のリング状導波路コア層１２Ｃを用いる場合、逆バイアス時のキャリア密度変化を利用したリング光変調器となる。
【００２５】
ここでは、各リング状導波路コア層１２Ｃのｎ型ドーピング領域１２Ｎのうち、リブ部１２Ｘ及びその近傍の領域は、ｎ型不純物が低濃度にドーピングされた低濃度ドーピング領域１２ＮＬとなっており、残りの領域、即ち、スラブ部１２Ｙの一方の外側領域は、この低濃度ドーピング領域１２ＮＬよりもｎ型不純物が高濃度にドーピングされた高濃度ドーピング領域１２ＮＨとなっている。また、各リング状導波路コア層１２Ｃのｐ型ドーピング領域１２Ｐのうち、リブ部１２Ｘ及びその近傍の領域は、ｐ型不純物が低濃度にドーピングされた低濃度ドーピング領域１２ＰＬとなっており、残りの領域、即ち、スラブ部１２Ｙの他方の外側領域は、この低濃度ドーピング領域１２ＰＬよりもｐ型不純物が高濃度にドーピングされた高濃度ドーピング領域１２ＰＨとなっている。
【００２６】
そして、各リング状導波路コア層１２Ｃのｎ型ドーピング領域１２Ｎの高濃度ドーピング領域１２ＮＨ上、即ち、スラブ部１２Ｙの一方の外側領域上に、リブ部１２Ｘに沿って、変調電極７を構成するｎ側電極７Ａが設けられている。また、各リング状導波路コア層１２Ｃのｐ型ドーピング領域１２Ｐの高濃度ドーピング領域１２ＰＨ上、即ち、スラブ部１２Ｙの他方の外側領域上に、リブ部１２Ｘに沿って、変調電極７を構成するｐ側電極７Ｂが設けられている。つまり、各リング状導波路コア層１２Ｃのリブ部１２Ｘを挟んで両側（外側及び内側）に、リブ部１２Ｘに沿って、変調電極７を構成するｎ側電極７Ａ及びｐ側電極７Ｂが設けられている。ここでは、各リング状導波路コア層１２Ｃを構成するリング状のリブ部１２Ｘの内側にその全周にわたってリング状にｐ側電極７Ｂが設けられており、リング状のリブ部１２Ｘの外側に部分的にｎ側電極７Ａが設けられている。
【００２７】
このように各リング光導波路６を構成するリング状導波路コア層１２Ｃに設けられた変調電極７に、変調電気信号を印加することで、入力された一の波長の光（レーザ光；入力光；連続光）の強度変調、即ち、リング光変調器９による強度変調を行なうことができるようになっている。このため、変調電極７を強度変調用電極ともいう。
また、各リング状導波路コア層１２Ｃの上方に、共振波長調整用電極８としてのヒータ電極８Ｘが設けられている。つまり、各リング状導波路コア層１２Ｃのリブ部１２Ｘの上方の上部クラッド層１３上に、リブ部１２Ｘに沿って、即ち、リング状のリブ部１２Ｘのほぼ全周にわたって、リング光導波路６、即ち、リング状導波路コア層１２Ｃを加熱するヒータ電極８Ｘが設けられている。このヒータ電極８Ｘは、抵抗体からなり、電流が供給されると発熱する。このため、ヒータ電極８Ｘに電流を供給することで、リング光導波路６、即ち、リング状導波路コア層１２Ｃを加熱し、その屈折率を変化させることができ、これにより、リング光変調器９の共振波長を調整することができる。ここでは、ヒータ電極８Ｘに電流を供給すると、リング光導波路６、即ち、リング状導波路コア層１２Ｃが加熱され、その屈折率が変化し、リング光変調器９の共振波長が長波長側へシフトするようになっている。なお、ヒータ電極８Ｘを、マイクロヒータ又は小型のヒータ機構ともいう。
【００２８】
また、複数（ここでは４つ）のリング光変調器９のリング光導波路６は、互いに異なる周回長（円周長）を有し、これらの複数のリング光変調器９は縦列接続されている。つまり、複数（ここでは４つ）のリング光変調器９のリング光導波路６を構成するリング状導波路コア層１２Ｃは、互いに異なる周回長（円周長）を有し、それぞれが第１光導波路４を構成する直線状導波路コア層１２Ａと第２光導波路５を構成する直線状導波路コア層１２Ｂとの間にこれらに光学的に接続されるように、第１光導波路４及び第２光導波路５を構成する直線状導波路コア層１２Ａ、１２Ｂに沿って直列に並べて配置されている。ここでは、各リング光変調器９のリング光導波路６は、円形のリング形状であるため、互いに異なるリング半径を有する。
【００２９】
このように各リング光変調器９のリング光導波路６が互いに異なる周回長を有する場合、各リング光変調器９の共振波長は互いに異なるものとなる。つまり、変調電極７に変調電気信号が供給されておらず、かつ、共振波長調整用電極８に電流を供給していない状態で、各リング光変調器９の共振波長は互いに異なるものとなっている。
本実施形態では、変調電極７に変調電気信号が供給されておらず、かつ、共振波長調整電極８に電流を供給していない状態で、複数のリング光変調器９のそれぞれの共振波長の相互の間隔が等間隔になっている。つまり、複数のリング光変調器９のそれぞれの共振波長の相互の間隔が等間隔になるように、各リング光変調器９のリング光導波路６の周回長（又はリング半径）が設定されている。
【００３０】
ここで、入力光の波長（レーザ光源１の発振波長；信号光波長）に対して、一つのリング光変調器９の共振波長は非常に大きなバラツキを有するが、複数のリング光変調器９の相対的な共振波長間隔の精度は高い。つまり、一つのリング光変調器９の共振波長については十分な精度が得られず、ウェハ間、ロット間で±１０ｎｍ程度の波長バラツキが生じてしまうが、面内の至近距離においては例えば約±０．２ｎｍ以下の相対的な波長精度が得られる。このため、あるリング光変調器９に対して相対的に共振波長を所望の量だけずらした複数のリング光変調器９からなるリング光変調器群を形成することは可能である。このため、Ｎ個のリング光変調器９を縦列接続し、各リング光変調器９の周回長（又はリング半径又はリング直径）をそれぞれ僅かに変化させることで、各リング光変調器９の共振波長間隔（ＦＳＲ；透過スペクトルのピーク間距離）はほぼ等しいが、各リング光変調器９の共振波長がＦＳＲ／Ｎ分ずつずれて、各リング光変調器９の共振波長がそれぞれＦＳＲ／Ｎの間隔でほぼ等間隔に配置された構成とすることができる。例えば、あるリング光変調器９の共振波長が設計上入力光の波長に合うように、あるリング光変調器９を構成するリング光導波路６の周回長（又はリング半径）を決め、これに対して、他のリング光変調器９を構成するリング光導波路６の周回長（又はリング半径）を一定値ずつずらすことで、各リング光変調器９の共振波長をＦＳＲ／Ｎ分ずらして、ほぼ等間隔に配置することができる。ここで、「ほぼ等間隔」には、完全に等間隔の場合だけでなく、製造誤差等によって多少間隔がずれている場合も含む。このように、縦列接続される複数のリング光変調器の共振波長の相互の間隔は、あるリング光変調器のＦＳＲを、縦列接続されたリング光変調器の数で割った値とすることが可能である。
【００３１】
ここで、図４は、４つのリング光変調器９を縦列接続した場合の各リング光変調器９の透過スペクトル（第１光導波路４の入力ポートからスルーポートへの透過率）を示している。なお、図４では、４つのリング光変調器９の共振波長、即ち、透過スペクトルのピークに、それぞれ、符号Ａ〜Ｄを付している。
図４に示すように、各リング光変調器９の共振波長をＦＳＲ／４の間隔でほぼ等間隔に配置することが可能である。
【００３２】
そして、入力光の波長に応じて、これらの複数のリング光変調器９の中のいずれか１つを選択し、選択された１つのリング光変調器９を用いて、入力光の強度変調を行なうようになっている。
このため、制御部３は、複数のリング光変調器９のそれぞれに対して、光源１から入力された一の波長の光（即ち、一の入力光波長）にリング光変調器９の共振波長を合わせる共振波長調整制御（第１共振波長調整制御）を行なうようになっている。
【００３３】
そして、この制御部３による共振波長調整制御を行なうために、図１、図２に示すように、複数のリング光変調器９のそれぞれの共振波長調整用電極８に一つずつ接続された共振波長調整用スイッチ（第１スイッチ）１６が設けられている。そして、共振波長調整用スイッチ１６によって複数のリング光変調器９の中のいずれか１つを選択して、選択されたリング光変調器９の共振波長を入力光の波長に合わせる共振波長調整制御を行なうことができるようになっている。つまり、各リング光変調器９の共振波長調整用電極８としてのヒータ電極８Ｘは、それぞれ、共振波長調整用スイッチ１６を介してヒータ駆動回路１７に接続されている。なお、ヒータ駆動回路１７はヒータ電源を含むものとして構成しても良いし、別に設けられたヒータ電源に接続されるものとして構成しても良い。そして、いずれか１つの共振波長調整用スイッチ１６をオンにし、それ以外をオフにすることで１つのリング光変調器９を選択し、選択されたリング光変調器９の共振波長調整用電極８にヒータ駆動回路１７を介して電流を供給することで、選択されたリング光変調器９の共振波長を入力光の波長に合わせる共振波長調整制御を個別に行なうことができるようになっている。
【００３４】
ここでは、共振波長調整用スイッチ１６は、トランジスタによって構成されており、制御部３からの制御信号によってオン・オフの切り替え制御が行なわれるようになっている。つまり、制御部３は、共振波長調整制御を行なうリング光変調器９を選択するために共振波長調整用スイッチ１６を切り替える制御を行なうようになっている。なお、共振波長調整用スイッチ１６は、シリコン光変調素子１４に集積しても良いし、制御部３に備えられる制御回路に含ませるようにしても良い。つまり、共振波長調整用スイッチ１６は、光変調部２及び制御部３のいずれか一方に含ませるようにすれば良い。また、ヒータ駆動回路１７やヒータ電源は、光変調装置に備えられるものとして構成しても良いし、光変調装置に接続されるものとして構成しても良い。
【００３５】
また、本実施形態では、第２光導波路５に光検出器（Photo Detector：ＰＤ）１８が接続されている。つまり、第２光導波路５に入力された光の出力（パワー；光強度）を検出する光検出器１８が、第２光導波路５に接続されている。そして、制御部３は、この光検出器１８によって検出された情報に基づいて各リング光変調器９に対する共振波長調整制御を行なうようになっている。つまり、各リング光変調器９には、第２光導波路５を介して、ＰＤ１８が接続されており、このＰＤ１８によって、入力光（レーザ光）に対して各リング光変調器９がどのような透過特性を持っているかを検出することができるため、制御部３は、それに基づいて各リング光変調器９に対する共振波長調整制御を行なうようになっている。ここで、ＰＤ１８には、例えばＩｎＧａＡｓ吸収層やＧｅ吸収層のｐｉｎ型のＰＤを用い、シリコン光変調素子１４にＰＤを集積すれば良い。この場合、光変調部２はＰＤ１８を備えることになる。なお、ＰＤ１８はシリコン光変調素子１４に集積しなくても良く、光変調部２（ここでは第２光導波路５）に接続されていれば良い。
【００３６】
また、制御部３は、共振波長調整制御及び変調駆動制御を行なうものである。本実施形態では、制御部３は、共振波長調整制御を行なうために共振波長調整用スイッチ１６やヒータ駆動回路１７に対する制御を行なうとともに、変調駆動制御を行なうために変調駆動用スイッチ（第２スイッチ）１９やドライバ回路２０に対する制御を行なうようになっている。この制御部３は、例えばＣＰＵ、メモリ、記憶装置等を備えるコンピュータ（コントローラ；制御回路）である。
【００３７】
ここでは、制御部３は、複数のリング光変調器９の中から、一の入力光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器９を特定し、特定されたリング光変調器９の共振波長調整用電極８に電流を供給して、特定されたリング光変調器９の共振波長を一の入力光の波長に合わせる共振波長調整制御（第２共振波長調整制御）を行なうようになっている。
【００３８】
ここでは、制御部３は、レーザ光源１を駆動させ、光変調部２の第１光導波路４にレーザ光を入力し、ＰＤ１８の値をモニタしながら、共振波長調整用スイッチ１６を切り替えて、各リング光変調器９の共振波長を一つずつ入力されたレーザ光の波長に合わせる共振波長調整制御（第１共振波長調整制御）を行なう。これにより、制御部３は、全てのリング光変調器９について、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量を取得する。ここでは、さらに、これらの電流量に基づいて消費電力を取得する。そして、制御部３は、これらの消費電力（電流量）の中から最小のものを特定し、複数のリング光変調器９の中から、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した消費電力（電流量）が最小のリング光変調器９を特定する。その後、共振波長調整用スイッチ１６を切り替えて、特定されたリング光変調器９を選択し、この特定されたリング光変調器９の共振波長調整用電極８に電流を供給して、特定されたリング光変調器９に対して共振波長調整制御（第２共振波長調整制御）を行なう。これにより、光送信機が初期化される。つまり、このような制御は、例えば光送信機の起動時（電源オン時）にその都度行なわれる。なお、ここでは、消費電力を用いて、それが最小のリング光変調器９を特定するようにしているが、これに限られるものではなく、電流量を用いて、それが最小のリング光変調器を特定するようにしても良い。
【００３９】
上述のように、各リング光変調器９の透過スペクトルが、図４に示すようになっており、各リング光変調器９の共振波長がＦＳＲ／４の間隔でほぼ等間隔に配置されているときに、このような共振波長調整制御を行なう場合、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要する電流量（消費電力）は、最大で、１つのリング光変調器９のみを備える場合と比較して１／４となる。つまり、Ｎ個のリング光変調器９を縦列接続し、各リング光変調器９の共振波長がＦＳＲ／Ｎの間隔でほぼ等間隔に配置されているときに、上述のような共振波長調整制御を行なう場合、即ち、入力されたレーザ光の波長に対して最も波長整合に必要な消費電力（電流量）が小さいリング光変調器９を選択し、これを用いる場合、最大で、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要する消費電力（波長制御電力；共振波長制御電力）を１／Ｎとすることができる。このため、波長制御電力及びリング光変調器９の動作温度を低減することができる。
【００４０】
なお、ある程度精度良く各リング光変調器９間の相対的な波長差を制御できるとは言っても、実際には誤差が０となるわけではなく、現実には各リング光変調器９間の共振波長間隔を完全に等間隔にするのは難しい。しかしながら、その場合でも各リング光変調器９の共振波長が作製精度によりずれる分を考慮して同じ波長にならない程度の間隔さえ空いていれば波長整合に要する消費電力の削減効果は見込める。また、これは、各リング光変調器９の共振波長間隔は、最低でも各リング光変調器９間の共振波長の相対的な精度以上の間隔になっていれば良いということである。
【００４１】
さらに、制御部３は、特定されたリング光変調器９の変調電極７に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なうようになっている。この変調駆動制御は、変調電極７に供給される変調電気信号に基づいて、リング光変調器９の透過スペクトルを高速で変化させることで、出力ポートから出力される光の強度を高速で変調するものである。
そして、この制御部３による変調駆動制御を行なうために、複数のリング光変調器９のそれぞれの変調電極７に一つずつ接続された変調駆動用スイッチ（第２スイッチ）１９が設けられている。そして、変調駆動用スイッチ１９によって複数のリング光変調器９の中から特定されたリング光変調器９を選択して、特定されたリング光変調器９の変調電極７に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なうことができるようになっている。つまり、各リング光変調器９の変調電極７は、それぞれ、変調駆動用スイッチ１９を介してドライバ回路２０に接続されている。なお、ドライバ回路２０は変調信号源を含むものとして構成しても良いし、別に設けられた変調信号源に接続されるものとして構成しても良い。そして、特定されたリング光変調器９に接続されている変調駆動用スイッチ１９をオンにし、それ以外をオフにすることで特定されたリング光変調器９を選択し、特定されたリング光変調器９の変調電極７にドライバ回路２０を介して変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なうことができるようになっている。このように、変調駆動用スイッチ１９によって、特定されたリング光変調器９、即ち、変調駆動させるリング光変調器９を選択することができるようになっている。
【００４２】
ここでは、変調駆動用スイッチ１９は、トランジスタによって構成されており、制御部３からの制御信号によってオン・オフの切り替え制御が行なわれるようになっている。つまり、制御部３は、変調駆動制御を行なうリング光変調器９を選択するために変調駆動用スイッチ１９を切り替える制御を行なうようになっている。なお、変調駆動用スイッチ１９は、シリコン光変調素子１４に集積しても良いし、制御部３に備えられる制御回路に含ませるようにしても良い。つまり、変調駆動用スイッチ１９は、光変調部２及び制御部３のいずれか一方に含ませるようにすれば良い。また、ドライバ回路２０や変調信号源は、光変調装置に備えられるものとして構成しても良いし、光変調装置に接続されるものとして構成しても良い。
【００４３】
このように、光変調部２は、複数のリング光変調器９を縦列接続した構成になっているものの、実際に変調駆動させるのは、特定されたリング光変調器９のみである。この場合、光変調部２の第１光導波路４の光源１側（入力ポート）から入力された入力光は、その波長が、特定されたリング光変調器９の共振条件（共振波長）を満たすため、特定されたリング光変調器９によって強度変調され、強度変調された信号光（光信号）が、第１光導波路４の光源１側とは反対側（スルーポート；出力ポート）から出力されることになる。なお、特定されたリング光変調器９の動作原理は、後述の１つのリング光変調器のみを備える場合のリング光変調器の動作原理と同じである。
【００４４】
ところで、上述のように、光変調部２を、複数のリング光変調器９を縦列接続した構成にし、共振波長調整制御の結果、最小の消費電力（電流量）であるとして特定されたリング光変調器９のみを変調駆動させるようにしているのは、以下の理由による。
まず、図５に示すようなヒータを有しない１つのリング光変調器のみを備える場合のリング光変調器の動作原理について、図５〜図８を参照しながら説明する。
【００４５】
図５に示すようなリング光変調器では、変調電極に変調電気信号が供給されていない状態で、入力ポートから入力された入力光の波長がリング光変調器（リング共振器）の共振条件（共振波長）を満たす場合、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７に示すように、入力光はドロップポートへと伝搬し、入力光の波長が共振波長からずれた場合、入力光はスルーポートへと伝搬する。
【００４６】
このリング光変調器の共振波長は、リング光変調器を構成するリング光導波路の光学的な円周長で決定されるため、例えば電気信号による電気光学効果によって屈折率を変化させ、この光学的な円周長を変化させることで、リング光変調器の共振波長を変化させることができる。これは、入力ポートから見たドロップポート及びスルーポートへの透過率が変化するということであり、結果として、ドロップポート及びスルーポートに現れる光強度が変化することになる。このため、リング光変調器の変調電極に変調電気信号を印加し、屈折率を変調することで、光強度変調動作が得られることになる。
【００４７】
例えば、リング光変調器の変調電極への印加電圧Ｖが０Ｖのときに共振条件を満たす場合、即ち、印加電圧Ｖが０Ｖのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合う場合、図６（Ａ）に示すように、リング光変調器の変調電極に印加する電圧Ｖを０Ｖにすると、入力ポートから入力された入力光はドロップポートへと伝搬する。一方、図６（Ｂ）に示すように、リング光変調器の変調電極に印加する電圧Ｖを−Ｖｏｎにすると、リング光変調器の共振波長が入力光の波長からずれて、入力ポートから入力された入力光はスルーポートへと伝搬する。
【００４８】
この場合、リング光変調器の透過特性、即ち、入力ポートから見たスルーポートへの透過率は、図７に示すようになり、リング光変調器の変調電極への印加電圧Ｖが０Ｖのときに最小になり、印加電圧Ｖが−Ｖｏｎのときに最大になる。なお、ここでは、印加電圧Ｖが−Ｖｏｎのときに透過率が最大になるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば印加できる電圧振幅に制限がある場合などには、印加電圧Ｖが−Ｖｏｎのときに透過率が最大にならなくても良い。
【００４９】
このため、例えば図８（Ａ）に示すような変調電気信号（入力電気信号）をリング光変調器の変調電極に入力すると、ドロップポートから出力される光のパワー（光強度）は、図８（Ｂ）に示すようになり、スルーポートから出力される光のパワーは、図８（Ｃ）に示すようになる。つまり、スルーポートには変調電気信号（ここでは変調電圧信号）とは反転した反転信号（光強度変調信号）が現れ、ドロップポートには変調電気信号と同じ正信号（光強度変調信号）が現れる。この場合、ドロップポートを出力ポートとして用いても良いし、スルーポートに現れる反転信号を信号処理することで、スルーポートを出力ポートとして用いても良い。
【００５０】
なお、ここでは、リング光変調器の変調電極への印加電圧Ｖを０Ｖ、−Ｖｏｎとし、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが０Ｖのときに共振条件を満たす、即ち、印加電圧Ｖが０Ｖのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合うようにした場合を例に挙げて説明しているため、スルーポートに反転信号が現れ、ドロップポートに正信号が現れているが、これに限られるものではない。例えば、リング光変調器の変調電極への印加電圧Ｖを０Ｖ、−Ｖｏｎとし、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが−Ｖｏｎのときに共振条件を満たす、即ち、印加電圧Ｖが−Ｖｏｎのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合うようにした場合、又は、リング光変調器の変調電極への印加電圧Ｖを０Ｖ、＋Ｖｏｎとし、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが０Ｖのときに共振条件を満たす、即ち、印加電圧Ｖが０Ｖのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合うようにした場合、スルーポートに正信号が現れ、ドロップポートに反転信号が現れることになる。この場合、スルーポートを出力ポートとして用いても良いし、ドロップポートに現れる反転信号を信号処理することで、ドロップポートを出力ポートとして用いても良い。
【００５１】
このように、入力光の波長、リング光変調器の共振波長、信号処理などによって、ドロップポート及びスルーポートのいずれか一方を出力ポートとして用いることができる。
このようなリング光変調器を、光導波路がシリコン導波路コア層を含むシリコン光導波路によって構成されたシリコンリング光変調器とすると、小型、高速、低消費電力といった利点が得られるが、一方で動作波長帯域が非常に狭く、入力光の波長に対してリング光変調器の共振波長を作製時に合わせこむことが非常に困難である。
【００５２】
例えば、リング光変調器の共振波長は、これを構成するリング光導波路の光学的な円周長（周回長）によって決定されるが、光導波路のシリコン導波路コア層の厚さのウェハ面内偏差やロット間偏差等によって等価屈折率にばらつきが生じてしまうため、結果として、リング光変調器の共振波長は、ウェハ間やロット間で最低でも約±１０ｎｍ程度のズレが生じてしまう。
【００５３】
このようなリング光変調器の共振波長のズレに対しては、リング光変調器にヒータ（マイクロヒータ）を設けて熱制御によって屈折率を調整する方法、あるいは、キャリア注入によるキャリアプラズマ効果によって屈折率を調整する方法によって、リング光変調器の共振波長を調整することが考えられる。なお、ヒータを設けたリング光変調器を、ヒータ装荷型リング光変調器又はマイクロヒータ装荷型リング光変調器ともいう。
【００５４】
しかしながら、ヒータによる熱制御によってリング光変調器の共振波長を調整する場合（図９参照）、リング光変調器の共振波長を長波側にしかシフトさせることができない。一方、キャリア注入によってリング光変調器の共振波長を調整する場合、リング光変調器の共振波長を短波側にしかシフトさせることができない。このため、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な波長調整量は、最大で、リング光変調器のＦＳＲ分となる（図１０参照）。
【００５５】
ここで、このＦＳＲを小さくするには、リング光変調器を構成するリング光導波路（リング状導波路コア層）の半径を大きくする必要がある。一方、リング光変調器の小型、高速、低消費電力という利点を得るためには、リング光変調器を構成するリング光導波路の半径を小さくするのが望ましい。
そして、リング光変調器の小型・高速・低消費電力といった利点が得られるように、リング光変調器を構成するリング光導波路（リング状導波路コア層）の半径を小さくすると、ＦＳＲが大きくなってしまい、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な波長調整量が大きくなってしまう。
【００５６】
このように、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な波長調整量が大きいと、ヒータによる加熱及びキャリア注入のいずれの場合も、共振波長の調整に用いる電極に供給する電流量、即ち、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な電流量が大きくなってしまう。このため、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な波長調整量が大きいと、入力光の波長にリング光変調器の共振波長を合わせるのに必要な消費電力が大きくなってしまう。
【００５７】
例えば、図９に示すようなマイクロヒータ装荷型リング光変調器では、リング光変調器の小型、高速、低消費電力といった利点が得られるように、リング光変調器の特性を重視して、リング光変調器を構成するリング光導波路（リング状導波路コア層）の半径（リング半径）を数μｍ程度、最大でも約１０μｍ程度に抑えることが望ましい。このため、リング半径を約１０μｍ程度にすると、ＦＳＲは約１１ｎｍ程度と大きくなってしまう。
【００５８】
ここで、シリコン導波路コアの屈折率の温度依存性からリング光変調器の共振波長の温度依存性は約０．０７ｎｍ／Ｋであるため、約１０μｍのリング半径のリング光変調器においてＦＳＲ分の波長シフトを発生させるためには、ヒータによる加熱によってリング光変調器の温度を約１６０度上げることが必要になる。一般にシリコン導波路コアに形成したｐｎ接合は最大動作温度が約１５０度程度と言われており、それ以上の温度では漏れ電流が大きくなり正常な動作が期待できなくなる。また、信頼性の観点からもこのような高温でリング光変調器を動作させることは極めて望ましくない。また、リング光変調器の共振波長をＦＳＲ分シフトさせるのに要する消費電力は数１０ｍＷ程度と無視できない大きさである。
【００５９】
そこで、上述したように、図１、図２に示すように、光変調部２を、複数のリング光変調器９を縦列接続した構成にし、共振波長調整制御の結果、最小の消費電力（電流量）であるとして特定されたリング光変調器９のみを変調駆動させるようにしている。これにより、入力光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに必要な消費電力（必要な波長制御電力）を小さくすることができる。例えば、Ｎ個のリング光変調器９を縦列接続し、各リング光変調器９の共振波長がＦＳＲ／Ｎでほぼ等間隔に配置されているときに、入力光の波長に対して最も波長整合に必要な消費電力（電流量）が小さいリング光変調器９を選択し、これを用いる場合、最大で、入力光波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要する消費電力（波長制御電力）を１／Ｎとすることができる。このため、波長制御電力及びリング光変調器９の動作温度を低減することができる。なお、ウェハ間やロット間で±１０ｎｍ程度の共振波長ずれが生じてしまった場合にも、低消費電力で共振波長を調整することが可能となるため、歩留まりを向上させることもできる。
【００６０】
なお、本実施形態では、共振波長調整用電極８としてのヒータ電極８Ｘ、共振波長調整用スイッチ１６、ヒータ駆動回路１７（ヒータ電源を含む場合もある）、制御部３の共振波長調整制御を行なう機能（共振波長調整制御部）は、リング光変調器９の共振波長を調整するための機構であるため、これらをまとめて共振波長調整機構又は共振波長制御回路ともいう。
【００６１】
次に、本実施形態にかかる光送信機（又は光変調装置）に備えられる制御部３による制御（光変調器の制御方法）について説明する。
本実施形態では、まず、制御部３は、共振波長調整制御を行なった後、変調駆動制御を行なうようになっている。
つまり、制御部３は、上述のように構成される光送信機（又は光変調装置）の光変調部２に備えられる複数のリング光変調器９のそれぞれに対して、入力された一の波長の光（即ち、入力光波長）にリング光変調器９の共振波長を合わせる共振波長調整制御（第１共振波長調整制御）を行なう。
【００６２】
次に、制御部３は、複数のリング光変調器９の中から、入力された一の波長の光にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器９を特定し、特定されたリング光変調器９の共振波長調整用電極８に電流を供給して、特定されたリング光変調器９の共振波長を入力された一の波長の光に合わせる共振波長調整制御（第２共振波長調整制御）を行なう。
【００６３】
そして、制御部３は、特定されたリング光変調器９の変調電極７に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう。
以下、上述の共振波長調整制御について、図１１を参照しながら具体的に説明する。
なお、この共振波長調整制御は、イニシャライズともいい、例えば光送信機の起動時（電源オン時）にその都度行なわれ、光送信機（又は光変調装置）が初期化される。
【００６４】
まず、制御部３は、光検出器（ＰＤ）１８の「０」出力を確認し（ステップＳ１０）、レーザ光源１を駆動する（ステップＳ２０）。これにより、レーザ光源１が作動して光変調部２の第１光導波路４へレーザ光が入力される。
次に、制御部３は、複数のリング光変調器９の中の何番目のリング光変調器９に対する共振波長調整制御であるかを示すフラグｉを「１」に設定し（ステップＳ３０）、１番目のリング光変調器９に対する共振波長調整制御を行なうべく、１番目のリング光変調器９に接続されている共振波長調整用スイッチ（第１スイッチ）１６をオンに切り替え、それ以外のリング光変調器９に接続されている共振波長調整用スイッチ（第１スイッチ）１６をオフに切り替える（ステップＳ４０）。
【００６５】
そして、制御部３は、１番目のリング光変調器９の共振波長を、入力されたレーザ光の波長に合わせる共振波長調整制御（第１共振波長調整制御）を行なう（ステップＳ５０）。つまり、制御部３は、光検出器１８によって検出される光出力（光パワー；光強度）をモニタしながら、ヒータ駆動回路１７（ヒータ電源を含む場合もある）を制御し、１番目のリング光変調器９に備えられる共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整して、１番目のリング光変調器９の共振波長を、入力されたレーザ光の波長に合わせる制御を行なう。本実施形態では、第１光導波路４の光源１側とは反対側のスルーポートが出力ポートであり、第２光導波路５の光検出器１８側がドロップポートであるため、１番目のリング光変調器９の変調電極７に変調電気信号を供給していない状態で、このドロップポートに接続された光検出器１８によって検出される光出力が最大になるように、１番目のリング光変調器９に備えられる共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整する。このようにして、１番目のリング光変調器９について、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量（電流値）を取得する。
【００６６】
なお、例えば、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖを０Ｖ、−Ｖｏｎとし、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが０Ｖのときに共振条件を満たす、即ち、印加電圧Ｖが０Ｖのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合うようにした場合、光変調部２の出力ポートであるスルーポートからは、入力された変調電気信号を反転した反転信号（光強度変調信号）が出力されることになるため［図８（Ａ），図８（Ｃ）参照］、復号時に信号を反転させるなどの受信系での信号処理（例えばインバータを通すなど）によって信号を反転させて正信号とすれば良い。また、例えばインバータを通すなどによって予め変調電気信号を反転させ、反転させた変調電気信号を、リング光変調器９の変調電極７に印加するようにしても良い。例えば、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖを０Ｖ、−Ｖｏｎとし、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが−Ｖｏｎのときに共振条件を満たす、即ち、印加電圧Ｖが−Ｖｏｎのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合うようにしても良い。この場合、光変調部２の出力ポートであるスルーポートからは正信号が出力されることになる。また、例えば、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖを０Ｖ、＋Ｖｏｎとし、リング光変調器９の変調電極７に変調電気信号を供給していない状態で、このドロップポートに接続された光検出器１８によって検出される光出力が最大になるように（リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが０Ｖのときに共振条件を満たす、即ち、印加電圧Ｖが０Ｖのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合うように）、リング光変調器９に備えられる共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整しても良い。この場合、光変調部２の出力ポートであるスルーポートからは正信号が出力されることになる。また、例えば、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖを０Ｖ、−Ｖｏｎとする場合、上述のように、リング光変調器９の変調電極７に変調電気信号を供給していない状態で、このドロップポートに接続された光検出器１８によって検出される光出力が最大になるように、リング光変調器９に備えられる共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整し、その後に、共振波長調整用電極８に供給される電流量をオフセットするようにしても良い。つまり、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが０Ｖのときにドロップポートへ光信号が伝播し、−Ｖｏｎのときにスルーポートへ光信号が伝播するように、共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整した後、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが０Ｖのときにスルーポートへ光信号が伝播し、−Ｖｏｎのときにドロップポートへ光信号が伝播するように、共振波長調整用電極８に供給する電流量（ヒータによる共振波長コントロール量）をオフセットするようにしても良い。
【００６７】
次に、制御部３は、上述のようにして取得した電流量に基づいて、１番目のリング光変調器９について、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した消費電力（消費電力量）Ｐ１を取得する（ステップＳ６０）。
次に、制御部３は、フラグｉが「Ｎ」であるかを判定し（ステップＳ７０）、この段階では、まだフラグｉは「Ｎ」ではないため、ステップＳ８０へ進み、フラグｉをインクリメントして、即ち、フラグｉの値に「１」を加えて、ステップＳ４０へ戻る。
【００６８】
そして、制御部３は、２番目のリング光変調器９に対する共振波長調整制御を行なうべく、上述の１番目のリング光変調器９に対する共振波長調整制御と同様の処理を行ない（ステップＳ４０〜ステップＳ６０参照）、２番目のリング光変調器９について、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した消費電力Ｐ２を取得する。
【００６９】
以降、ステップＳ７０でフラグｉが「Ｎ」であると判定されるまで、同様の処理を繰り返して、全てのリング光変調器９、即ち、１番目〜Ｎ番目のリング光変調器９について、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した消費電力Ｐ１〜ＰＮを取得する。
その後、ステップＳ７０でフラグｉが「Ｎ」であると判定されたら、ステップＳ９０へ進み、制御部３は、上述のようにして取得した、全てのリング光変調器９、即ち、１番目〜Ｎ番目のリング光変調器９についての消費電力Ｐ１〜ＰＮの値を比較して、これらの消費電力Ｐ１〜ＰＮの値の中で最小のものを特定し、消費電力が最小のリング光変調器９を特定する（ステップＳ１００）。ここでは、消費電力が最小のリング光変調器９として特定されたリング光変調器９をｘ番目のリング光変調器９とする。なお、ここでは、消費電力を用いて、それが最小のリング光変調器９を特定するようにしているが、これに限られるものではなく、電流量を用いて、それが最小のリング光変調器９を特定するようにしても良い。
【００７０】
次に、制御部３は、上述のようにして消費電力が最小のリング光変調器として特定されたリング光変調器であるｘ番目のリング光変調器９に対して、再度、共振波長調整制御（第２共振波長調整制御）を行なう。
つまり、制御部３は、ｘ番目のリング光変調器９に接続されている共振波長調整用スイッチ（第１スイッチ）１６をオンに切り替え、それ以外のリング光変調器９に接続されている共振波長調整用スイッチ（第１スイッチ）１６をオフに切り替える（ステップＳ１１０）。
【００７１】
そして、制御部３は、ｘ番目のリング光変調器９の共振波長を、入力されたレーザ光の波長に合わせる共振波長調整制御（第２共振波長調整制御）を行なう（ステップＳ１２０）。つまり、制御部３は、光検出器１８によって検出される光出力をモニタしながら、ヒータ駆動回路１７（ヒータ電源を含む場合もある）を制御し、ｘ番目のリング光変調器９に備えられる共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整して、ｘ番目のリング光変調器９の共振波長を、入力されたレーザ光の波長に合わせる制御を行なう。本実施形態では、第１光導波路４の光源１側とは反対側のスルーポートが出力ポートであり、第２光導波路５の光検出器１８側がドロップポートであるため、ｘ番目のリング光変調器９の変調電極７に変調電気信号を供給していない状態で、このドロップポートに接続された光検出器１８によって検出される光出力が最大になるように、ｘ番目のリング光変調器９に備えられる共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整する。
【００７２】
なお、ここでは、ｘ番目のリング光変調器９に対する第２共振波長調整制御として、再度、光検出器１８によって検出される光出力をモニタしながら、光検出器１８によって検出される光出力が最大になるように、ｘ番目のリング光変調器９に備えられる共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整しているが、これに限られるものではない。例えば、上述のように、ｘ番目のリング光変調器９について、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量が取得されているため、この電流量を用いて、ｘ番目のリング光変調器９に備えられる共振波長調整用電極８に電流を供給して、ｘ番目のリング光変調器９に対する第２共振波長調整制御を行なうようにしても良い。
【００７３】
このように、複数のリング光変調器９の中でどのリング光変調器９を用いるのが消費電力の観点から最適であるかは、光検出器１８で光出力をモニタしながら、レーザ光の波長とリング光変調器９の共振波長を整合させ、全てのリング光変調器９で波長整合に要した消費電力（波長制御電力）を比較することで、最適なリング光変調器９を特定することが可能である。
【００７４】
なお、本実施形態では、制御部３は、光変調部２に備えられる複数のリング光変調器９のそれぞれに対して、入力された一の波長の光にリング光変調器９の共振波長を合わせる共振波長調整制御（第１共振波長調整制御）を行ない、複数のリング光変調器９の中から、入力された一の波長の光にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器９を特定するようにしているが、これに限られるものではなく、光変調部２に備えられる複数のリング光変調器９の少なくとも一つに対して、入力された一の波長の光にリング光変調器９の共振波長を合わせる共振波長調整制御（第１共振波長調整制御）を行ない、複数のリング光変調器９の中から、入力された一の波長の光にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器９を特定するようにしても良い。
【００７５】
例えば、複数のリング光変調器９の中の１つのリング光変調器９に対して、入力された一の波長の光にリング光変調器９の共振波長を合わせる共振波長調整制御（第１共振波長調整制御）を行なう。これにより、この１つのリング光変調器９について、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量（電流値）を取得する。次いで、取得した電流量に基づいて、１つのリング光変調器９について、入力されたレーザ光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した消費電力を取得する。次に、取得した消費電力を用いて、複数のリング光変調器９の中から、入力された一の波長の光にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器９を特定すれば良い。この場合、各リング光変調器９の共振波長の相互の間隔がわかっており、かつ、リング光変調器９の共振波長をＦＳＲ分シフトさせるのに要する消費電力を予め得ておくことになる。このため、リング光変調器９の共振波長をＦＳＲ分シフトさせるのに要する消費電力を、素子設計の段階で把握しておくか、或いは、実際にあるリング光変調器９の共振波長をシフトさせていき、現れるピークを２回跨がせることで、リング光変調器９の共振波長をＦＳＲ分シフトさせるのに要する消費電力を予め得ておくことになる。そして、１つのリング光変調器９について取得した消費電力に基づいて、複数のリング光変調器９の中から、入力された一の波長の光にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器９を推定することになる。
【００７６】
したがって、本実施形態にかかる光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法によれば、入力光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに必要な消費電力を低く抑えることができるという利点がある。
［第２実施形態］
まず、第２実施形態にかかる光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【００７７】
本実施形態にかかる光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法は、上述の第１実施形態のものに対し、リング光変調器９の共振波長の調整方法が異なる。つまり、上述の第１実施形態のものは、ヒータによる加熱によってリング光変調器９の共振波長を調整するのに対し、本実施形態のものは、キャリア注入によってリング光変調器９の共振波長を調整する点が異なる。
【００７８】
このため、上述の第１実施形態では、共振波長調整用電極８として、リング光導波路６を加熱するヒータ電極８Ｘを設けているのに対し、本実施形態では、図１２〜図１４に示すように、共振波長調整用電極８として、リング光変調器９の共振波長を調整するために電流が供給され、リング光導波路６にキャリアを注入するキャリア注入電極８Ｙを設けている。
【００７９】
そして、キャリア注入電極８Ｙに電流を供給することで、リング光導波路６の内部に形成された異なる導電型の接合部１２ＰＮにキャリアを注入し、その屈折率を変化させることができ、これにより、リング光変調器９の共振波長を調整することができる。ここでは、キャリア注入電極８Ｙに電流を供給すると、リング光導波路６の内部に形成されたｐｎ接合部１２ＰＮにキャリアが注入され、キャリアプラズマ効果によって、その屈折率が変化し、リング光変調器９の共振波長が短波長側へシフトするようになっている。なお、キャリア注入はｐｎ接合部１２ＰＮに対して順方向へバイアスすることによって行なわれる。
【００８０】
このようなキャリア注入による屈折率変化は、ヒータによる屈折率変化に比べ、電力効率に優れるため、入力光の波長とリング光変調器９の共振波長との整合に要する電力を更に低減する効果が期待できる。一方、キャリア注入に伴う光損失の増加があるため、入力光の受ける損失が増加する。また、リング光変調器９の変調領域の一部をキャリア注入による共振波長調整用領域として用いるため、変調領域が小さくなり、変調効率としては低下する。このため、上述の第１実施形態のものと比較すると、同等な変調信号振幅に対して動的消光比は低くなる。
【００８１】
上述の第１実施形態のような構成と本第２実施形態のような構成のどちらの構成がより好ましいかは、レーザ光源１の性能、求められるシステムの消費電力、送信系の光リンク内のロス、受信系の構成や特性等によって異なるため、使用環境、要求性能等を勘案し、より有利な方式を選択することが望ましい。
この場合、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示すように、変調電極７を構成するｐ側電極７Ｂ及びｎ側電極７Ａを、上述の第１実施形態のものよりも短くし、これらに隣接して、キャリア注入電極８Ｙを構成するｐ側電極８Ｂ及びｎ側電極８Ａを設ければ良い。つまり、上述の第１実施形態のものにおいて変調電極７が設けられていた変調領域の一部を、キャリア注入電極８Ｙを設けた共振波長調整用領域（共振波長制御用領域）として用いれば良い。なお、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のＢ−Ｂ′線に沿う断面図であり、図１４（Ａ）のＡ−Ａ′線に沿う断面図は、図３（Ｂ）においてヒータ電極８Ｘを備えない構造となっている。
【００８２】
ここでは、各リング状導波路コア層１２Ｃのｎ型ドーピング領域１２Ｎの高濃度ドーピング領域１２ＮＨ上、即ち、スラブ部１２Ｙの一方の外側領域上に、リブ部１２Ｘに沿って、変調電極７を構成するｎ側電極７Ａを設けるとともに、キャリア注入電極８Ｙを構成するｎ側電極８Ａを設けている。また、各リング状導波路コア層１２Ｃのｐ型ドーピング領域１２Ｐの高濃度ドーピング領域１２ＰＨ上、即ち、スラブ部１２Ｙの他方の外側領域上に、リブ部１２Ｘに沿って、変調電極７を構成するｐ側電極７Ｂを設けるとともに、キャリア注入電極８Ｙを構成するｐ側電極８Ｂを設けている。つまり、各リング状導波路コア層１２Ｃのリブ部１２Ｘを挟んで両側（外側及び内側）に、リブ部１２Ｘに沿って、変調電極７を構成するｎ側電極７Ａ及びｐ側電極７Ｂを設けるとともに、キャリア注入電極８Ｙを構成するｎ側電極８Ａ及びｐ側電極８Ｂを設けている。ここでは、各リング状導波路コア層１２Ｃを構成するリング状のリブ部１２Ｘの内側に部分的に変調電極７を構成するｐ側電極７Ｂ及びキャリア注入電極８Ｙを構成するｐ側電極８Ｂを設け、リング状のリブ部１２Ｘの外側に部分的に変調電極７を構成するｎ側電極７Ａ及びキャリア注入電極８Ｙを構成するｎ側電極８Ａを設けている。
【００８３】
そして、各リング光変調器９の共振波長調整用電極８としてのキャリア注入電極８Ｙは、それぞれ、共振波長調整用スイッチ１６を介してキャリア注入用回路２１に接続すれば良い。なお、キャリア注入用回路２１はキャリア注入用電源を含むものとして構成しても良いし、別に設けられたキャリア注入用電源に接続されるものとして構成しても良い。そして、いずれか１つの共振波長調整用スイッチ１６をオンにし、それ以外をオフにすることで１つのリング光変調器９を選択し、選択されたリング光変調器９の共振波長調整用電極８にキャリア注入用回路２１を介して電流を供給することで、選択されたリング光変調器９の共振波長を入力光の波長に合わせる共振波長調整制御を個別に行なうようにすれば良い。
【００８４】
また、制御部３は、共振波長調整制御を行なうために共振波長調整用スイッチ１６やキャリア注入用回路２１（キャリア注入用電源を含む場合もある）に対する制御を行なうとともに、変調駆動制御を行なうために変調駆動用スイッチ１９やドライバ回路２０（変調信号源を含む場合もある）に対する制御を行なうようにすれば良い。そして、上述の第１実施形態の場合と同様に、制御部３は、光源１から入力された一の波長の光にリング光変調器９の共振波長を合わせる共振波長調整制御（第１共振波長調整制御）を行ない、複数のリング光変調器９の中から、一の入力光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器９を特定し、特定されたリング光変調器９の共振波長を一の入力光の波長に合わせる共振波長調整制御（第２共振波長調整制御）を行ない、この特定されたリング光変調器９を用いて変調駆動制御を行なうようにすれば良い。
【００８５】
なお、その他の構成や製造方法等は、上述の第１実施形態の場合と同様である。
したがって、本実施形態にかかる光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、入力光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに必要な消費電力を低く抑えることができるという利点がある。
［第３実施形態］
まず、第３実施形態にかかる光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法について、図１５、図１６を参照しながら説明する。
【００８６】
本実施形態にかかる光変調装置及び光送信機は、複数の異なる波長の光をそれぞれ変調し、変調された光信号を合波して出力するようになっている点が異なる。このため、本実施形態にかかる光送信機は、図１５に示すように、上述の第１実施形態の光送信機３０を複数（ここでは４つ）備える波長分割多重（Wavelength Division Multiplexer：ＷＤＭ）光送信機３１である。また、本実施形態にかかる光変調装置は、上述の第１実施形態の光変調装置を複数（ここでは４つ）備える波長分割多重光変調装置である。また、本実施形態にかかる光変調器の制御方法は、上述の第１実施形態の場合と同様である。
【００８７】
本実施形態にかかるＷＤＭ光送信機３１に備えられる上述の第１実施形態の光送信機３０、即ち、複数の光送信機３０は、互いに異なる波長（ここではλ１〜λ４）の光を出力する複数の光源１（ここではレーザ光源）を備える。また、複数の光送信機３０に備えられる光変調部２は、複数の光源１にそれぞれ一つずつ接続されている。また、複数の光送信機３０のそれぞれに備えられる光変調部２は、入力される光の波長、即ち、それぞれに備えられる光源１から出力される光の波長に基づいて、それに備えられる各リング光変調器９のリング光導波路６の周回長（又はリング半径）が決められている。また、制御部３は、複数の光変調部２のそれぞれに対し、光源１から入力された一の入力光波長にリング光変調器９の共振波長を合わせる共振波長調整制御（第１共振波長調整制御）を行ない、複数のリング光変調器９の中から、一の入力光波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器９を特定し、特定されたリング光変調器９の共振波長を一の入力光波長に合わせる共振波長調整制御（第２共振波長調整制御）を行ない、この特定されたリング光変調器９を用いて変調駆動制御を行なうようになっている。これにより、複数の光源１のそれぞれから出力された光は、各光変調部２において、それぞれ、特定されたリング光変調器９を用いて変調されるようになっている。
【００８８】
そして、これらの複数の光送信機３０（光変調装置）、即ち、これらに備えられる光変調部２は、いずれも光合波器（光合波部）３２に接続されており、この光合波器３２には１つの出力光導波路３３が接続されている。これにより、これらの複数の光送信機３０（光変調装置）から出力された異なる波長の信号光（変調光）が光合波器３２で合波され、出力光導波路３３からＷＤＭ信号光として出力されるようになっている。ここでは、複数の光送信機３０のそれぞれに備えられる第１光導波路４のレーザ光源１側とは反対側に光合波器３２が接続されている。ここで、光合波器３２としては、例えばリング共振器を組み合わせたもの、アレイ導波路型グレーティング、遅延マッハツェンダー干渉計等を用いることができる。
【００８９】
なお、その他の構成や製造方法等は、上述の第１実施形態の場合と同様である。
したがって、本実施形態にかかる光変調装置、光送信機及び光変調器の制御方法によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、入力光の波長にリング光変調器９の共振波長を合わせるのに必要な消費電力を低く抑えることができるという利点がある。
特に、本実施形態のＷＤＭ光送信機３１では、上述のように、入力された一の波長の光を、複数のリング光変調器９の中の特定されたリング光変調器９を用いて、低消費電力で、安定、かつ、確実に変調することができるという利点もある。つまり、例えば入力光の波長（即ち、レーザ光源１から入力されるレーザ光の波長）がずれても、複数のリング光変調器９の中の特定されたリング光変調器９を用いて、低消費電力で、安定、かつ、確実に変調を行なうことができるという利点もある。
【００９０】
これに対し、例えば図１６（Ａ）に示すように、予め複数の異なる波長の入力光（連続光；レーザ光）を合波したＣＷ（Continuous Wave）−ＷＤＭ入力光を、複数のリング光変調器が縦列に接続されたＷＤＭバス導波路に入力し、このＣＷ−ＷＤＭ入力光に含まれるそれぞれの波長の入力光をそれぞれ別個にそれぞれのリング光変調器で変調して、ＷＤＭ信号光として出力するようにＷＤＭ光送信機を構成することも考えられる。そして、このようなＷＤＭ光送信機において、図１６（Ｂ）中、矢印で示すように、複数のリング光変調器の共振波長を、それぞれ、最も近い波長の入力光の波長に合わせることで、これに必要な消費電力を低減することも考えられる。しかしながら、複数の異なる波長のレーザ光のスペクトル、即ち、入力光のそれぞれの波長と、複数のリング光変調器の共振波長のスペクトル、即ち、複数のリング光変調器のそれぞれの共振波長とが、例えば図１６（Ｂ）に示すような理想的な関係になっていれば良いが、入力光の波長がずれて、例えば図１６（Ｃ）に示すようになってしまうと、図１６（Ｃ）中、矢印で示すように、複数のリング光変調器の共振波長を各入力光の波長に合わせた場合に、ある波長の入力光（図１６（Ｃ）中、符号Ｘで示す丸で囲んだもの）の変調に用いるリング光変調器が存在しなくなったり、一の波長の入力光を２つのリング光変調器で変調してしまったりする場合がある。この場合、安定、かつ、確実に変調を行なうことが難しくなる。
【００９１】
なお、上述の実施形態では、上述の第１実施形態の光送信機３０を複数備えるものとして構成しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第２実施形態の光送信機を複数備えるものとして構成することもできる。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００９２】
例えば、上述の第１実施形態では、光変調部２のドロップポート、即ち、第２光導波路５に光検出器１８を接続しているが、これに限られるものではない。例えば、図１７に示すように、光変調部２のスルーポート、即ち、第１光導波路４の光源１側とは反対側に光検出器１８を接続しても良く、この場合も上述の第１実施形態の場合と同様の効果が得られる。この場合、各リング光変調器９を通過した光が光検出器１８に入力されることになるため、各リング光変調器９の共振波長を入力光の波長に合わせる共振波長調整制御を行なう際に、光検出器１８で検出される光出力が最小になるように、各リング光変調器９に備えられる共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整することになる。なお、例えば、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖを０Ｖ、−Ｖｏｎとし、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが０Ｖのときに共振条件を満たす、即ち、印加電圧Ｖが０Ｖのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合うようにした場合、光変調部２の出力ポートであるドロップポートからは、入力された変調電気信号に対して正信号が出力されることになる。また、例えば、リング光変調器の変調電極への印加電圧Ｖを０Ｖ、−Ｖｏｎとし、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが−Ｖｏｎのときに共振条件を満たす、即ち、印加電圧Ｖが−Ｖｏｎのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合うようにした場合、又は、リング光変調器の変調電極への印加電圧Ｖを０Ｖ、＋Ｖｏｎとし、リング光変調器９の変調電極７への印加電圧Ｖが０Ｖのときに共振条件を満たす、即ち、印加電圧Ｖが０Ｖのときにリング光変調器の共振波長が入力光の波長に合うようにした場合など、光変調部２の出力ポートであるドロップポートから、入力された変調電気信号を反転した反転信号が出力されることになる場合には、上述の第１実施形態の場合と同様に、受信系での信号処理によって信号を反転させて正信号としたり、共振波長調整用電極８に供給する電流量を調整した後に共振波長調整用電極８に供給する電流量をオフセットしたりすれば良い。また、ここでは、上述の第１実施形態の変形例として説明しているが、この変形例は、上述の第２実施形態や第３実施形態に対しても適用することができる。
【００９３】
また、上述の各実施形態では、光変調部２に備えられる光導波路を構成する導波路コア層の材料としてシリコンを用い、クラッド層の材料としてＳｉＯ２を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、シリコンゲルマニウム、ＩｎＰ、ＧａＡｓ及びこれらの混晶などの他の半導体材料、即ち、通信波長帯の信号光に対して透明な他の半導体材料を用いても良く、この場合も上述の各実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【００９４】
また、上述の各実施形態では、基板１０にシリコン基板（Ｓｉ基板）を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、石英、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの他の基板であっても良く、この場合も上述の各実施形態の場合と同様の効果が得られる。
また、上述の各実施形態では、リング光変調器９を、横方向ｐｎ構造を有するものとし、逆バイアス時のキャリア密度変化を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、横方向ｐｉｎ構造を有するものとし、順バイアス時のキャリア密度変化を利用しても良く、この場合も上述の各実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【００９５】
また、上述の各実施形態では、リング光変調器９のリング光導波路６を、円形のリング型としているが、これに限られるものではなく、第１光導波路及び第２光導波路（入出力導波路）との結合部が直線状になっているレーストラック型としても良く、この場合も上述の各実施形態の場合と同様の効果が得られる。
また、上述の各実施形態では、導波路構造をリブ導波路構造としているが、これに限られるものではなく、例えば、導波路の一部又は全部をスラブ部のないチャネル型導波路構造としても良く、この場合も上述の各実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【００９６】
また、上述の各実施形態では、光検出器１８を、ＩｎＧａＡｓ吸収層やＧｅ吸収層のｐｉｎ型光検出器としているが、これに限られるものではない。例えば、吸収層は、信号波長を吸収するものであれば良く、これらの材料以外にも、例えばＩｎＧａＡｓＰ等の他の材料を用いることができ、この場合も上述の各実施形態の場合と同様の効果が得られる。また、例えば、光検出器１８の構造についても、ｐｉｎ型以外の構造であっても良く、例えばＡＰＤ（Avalanche PhotoDiode）やＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型などの他の構造のものであっても良く、この場合も上述の各実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【００９７】
また、上述の各実施形態では、レーザ光源１としてＤＦＢレーザを用いる場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、分布ブラッグ反射型（Distributed Bragg Reflector：ＤＢＲ）レーザや外部共振器型レーザを用いても良く、この場合も上述の各実施形態の場合と同様の効果が得られる。
以下、上述の各実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
【００９８】
（付記１）
第１光導波路と、第２光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、前記リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、前記リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、前記複数のリング光変調器が縦列接続されており、前記複数のリング光変調器の前記リング光導波路が互いに異なる周回長を有する光変調部と、
前記複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、前記複数のリング光変調器の中から、前記一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定された前記リング光変調器の前記共振波長調整用電極に電流を供給して、特定された前記リング光変調器の共振波長を前記一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定された前記リング光変調器の前記変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする光変調装置。
【００９９】
（付記２）
前記共振波長調整用電極は、前記リング光変調器の共振波長を調整するために電流が供給され、前記リング光導波路を加熱するヒータ電極であることを特徴とする、付記１に記載の光変調装置。
（付記３）
前記共振波長調整用電極は、前記リング光変調器の共振波長を調整するために電流が供給され、前記リング光導波路にキャリアを注入するキャリア注入電極であることを特徴とする、付記１に記載の光変調装置。
【０１００】
（付記４）
前記変調電極に変調電気信号が供給されておらず、かつ、前記共振波長調整用電極に電流を供給していない状態で、前記複数のリング光変調器のそれぞれの共振波長の相互の間隔が等間隔になっていることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光変調装置。
【０１０１】
（付記５）
前記複数のリング光変調器のそれぞれの前記共振波長調整用電極に一つずつ接続された第１スイッチと、
前記複数のリング光変調器のそれぞれの前記変調電極に一つずつ接続された第２スイッチとを備え、
前記制御部は、前記第１及び第２共振波長調整制御を行なう前記リング光変調器を選択するために前記第１スイッチを切り替える制御を行ない、前記変調駆動制御を行なう前記リング光変調器を選択するために前記第２スイッチを切り替える制御を行なうことを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光変調装置。
【０１０２】
（付記６）
前記第１光導波路又は前記第２光導波路に接続された光検出器を備え、
前記制御部は、前記光検出器によって検出された情報に基づいて前記第１共振波長調整制御を行なうことを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の光変調装置。
（付記７）
一の波長の光を出力する光源と、
第１光導波路と、第２光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、前記リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、前記リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、前記複数のリング光変調器が縦列接続されており、前記複数のリング光変調器のリング光導波路が互いに異なる周回長を有し、前記光源に接続された光変調部と、
前記複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、前記光源から入力された一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、前記複数のリング光変調器の中から、前記一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定された前記リング光変調器の前記共振波長調整用電極に電流を供給して、特定された前記リング光変調器の共振波長を前記一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定された前記リング光変調器の前記変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする光送信機。
【０１０３】
（付記８）
互いに異なる波長の光を出力する複数の光源と、
第１光導波路と、第２光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、前記リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、前記リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、前記複数のリング光変調器が縦列接続されており、前記複数のリング光変調器のリング光導波路が互いに異なる周回長を有し、前記複数の光源のそれぞれに一つずつ接続された複数の光変調部と、
前記複数の光変調部に接続された光合波部と、
前記複数の光変調部のそれぞれに対し、前記複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、前記光源から入力された一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、前記複数のリング光変調器の中から、前記一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定された前記リング光変調器の前記共振波長調整用電極に電流を供給して、特定された前記リング光変調器の共振波長を前記一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、特定された前記リング光変調器の前記変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする光送信機。
【０１０４】
（付記９）
前記共振波長調整用電極は、前記リング光変調器の共振波長を調整するために電流が供給され、前記リング光導波路を加熱するヒータ電極であることを特徴とする、付記７又は８に記載の光送信機。
（付記１０）
前記共振波長調整用電極は、前記リング光変調器の共振波長を調整するために電流が供給され、前記リング光導波路にキャリアを注入するキャリア注入電極であることを特徴とする、付記７又は８に記載の光送信機。
【０１０５】
（付記１１）
前記変調電極に変調電気信号が供給されておらず、かつ、前記共振波長調整用電極に電流を供給していない状態で、前記複数のリング光変調器のそれぞれの共振波長の相互の間隔が等間隔になっていることを特徴とする、付記７〜１０のいずれか１項に記載の光送信機。
【０１０６】
（付記１２）
前記複数のリング光変調器のそれぞれの前記共振波長調整用電極に一つずつ接続された第１スイッチと、
前記複数のリング光変調器のそれぞれの前記変調電極に一つずつ接続された第２スイッチとを備え、
前記制御部は、前記第１及び第２共振波長調整制御を行なう前記リング光変調器を選択するために前記第１スイッチを切り替える制御を行ない、前記変調駆動制御を行なう前記リング光変調器を選択するために前記第２スイッチを切り替える制御を行なうことを特徴とする、付記７〜１１のいずれか１項に記載の光送信機。
【０１０７】
（付記１３）
前記第１光導波路又は前記第２光導波路に接続された光検出器を備え、
前記制御部は、前記光検出器によって検出された情報に基づいて前記第１共振波長調整制御を行なうことを特徴とする、付記７〜１２のいずれか１項に記載の光送信機。
（付記１４）
第１光導波路と、第２光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に光学的に接続されたリング光導波路と、前記リング光導波路に設けられ、変調電気信号が供給される変調電極と、前記リング光導波路に設けられ、共振波長を調整するための共振波長調整用電極とを備えるリング光変調器を複数備え、前記複数のリング光変調器が縦列接続されており、前記複数のリング光導波路が互いに異なる周回長を有する光変調部に備えられる複数のリング光変調器の少なくとも一つに対して、一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせる第１共振波長調整制御を行ない、
前記複数のリング光変調器の中から、前記一の入力光波長に前記リング光変調器の共振波長を合わせるのに要した電流量が最小のリング光変調器を特定し、特定された前記リング光変調器の前記共振波長調整用電極に電流を供給して、特定された前記リング光変調器の共振波長を前記一の入力光波長に合わせる第２共振波長調整制御を行ない、
特定された前記リング光変調器の前記変調電極に変調電気信号を供給して変調駆動制御を行なうことを特徴とする光変調器の制御方法。
【０１０８】
（付記１５）
前記共振波長調整用電極は、前記リング光変調器の共振波長を調整するために電流が供給され、前記リング光導波路を加熱するヒータ電極であることを特徴とする、付記１４に記載の光変調器の制御方法。
（付記１６）
前記共振波長調整用電極は、前記リング光変調器の共振波長を調整するために電流が供給され、前記リング光導波路にキャリアを注入するキャリア注入電極であることを特徴とする、付記１４に記載の光変調器の制御方法。
【０１０９】
（付記１７）
前記変調電極に変調電気信号が供給されておらず、かつ、前記共振波長調整用電極に電流を供給していない状態で、前記複数のリング光変調器のそれぞれの共振波長の相互の間隔が等間隔になっていることを特徴とする、付記１４〜１６のいずれか１項に記載の光変調器の制御方法。
【０１１０】
（付記１８）
前記複数のリング光変調器のそれぞれの前記共振波長調整用電極に一つずつ接続された第１スイッチと、
前記複数のリング光変調器のそれぞれの前記変調電極に一つずつ接続された第２スイッチとを備え、
前記第１及び第２共振波長調整制御を行なう前記リング光変調器を選択するために前記第１スイッチを切り替える制御を行ない、前記変調駆動制御を行なう前記リング光変調器を選択するために前記第２スイッチを切り替える制御を行なうことを特徴とする、付記１４〜１７のいずれか１項に記載の光変調器の制御方法。
【０１１１】
（付記１９）
前記第１光導波路又は前記第２光導波路に接続された光検出器を備え、
前記光検出器によって検出された情報に基づいて前記第１共振波長調整制御を行なうことを特徴とする、付記１４〜１８のいずれか１項に記載の光変調器の制御方法。
【符号の説明】
【０１１２】
１  光源（レーザ光源）
２  光変調部
３  制御部
４  第１光導波路
５  第２光導波路
６  リング光導波路
７  変調電極
７Ａ  ｎ側電極
７Ｂ  ｐ側電極
８  共振波長調整用電極
８Ｘ  ヒータ電極
８Ｙ  キャリア注入電極
８Ａ  ｎ側電極
８Ｂ  ｐ側電極
９  リング光変調器
１０  基板
１１  下部クラッド層
１２  コア層（シリコンコア層）
１２Ａ  直線状導波路コア層
１２Ｂ  直線状導波路コア層
１２Ｃ  リング状導波路コア層
１２Ｘ  リブ部
１２Ｙ  スラブ部
１２Ｎ  ｎ型ドーピング領域
１２ＮＬ  低濃度ドーピング領域
１２ＮＨ  高濃度ドーピング領域
１２Ｐ  ｐ型ドーピング領域
１２ＰＬ  低濃度ドーピング領域
１２ＰＨ  高濃度ドーピング領域
１２ＰＮ  ｐｎ接合部
１３  上部クラッド層
１４  光変調素子（光半導体素子）
１５  シリコン光導波路
１６  共振波長調整用スイッチ（第１スイッチ）
１７  ヒータ駆動回路
１８  光検出器（ＰＤ）
１９  変調駆動用スイッチ（第２スイッチ）
２０  ドライバ回路
２１  キャリア注入用回路
３０  光送信機
３１  ＷＤＭ光送信機
３２  光合波器（光合波部）
３３  出力光導波路
【図１】
2015022092.tif 000003
【図２】
2015022092.tif 000004
【図３】
2015022092.tif 000005
【図４】
2015022092.tif 000006
【図５】
2015022092.tif 000007
【図６】
2015022092.tif 000008
【図７】
2015022092.tif 000009
【図８】
2015022092.tif 000010
【図９】
2015022092.tif 000011
【図１０】
2015022092.tif 000012
【図１１】
2015022092.tif 000013
【図１２】
2015022092.tif 000014
【図１３】
2015022092.tif 000015
【図１４】
2015022092.tif 000016
【図１５】
2015022092.tif 000017
【図１６】
2015022092.tif 000018
【図１７】
2015022092.tif 000019