(57)【要約】【課題】  本発明は、信号電極の入力端で位相を揃えるだけで、信号電極と光導波路との間で適切に相互作用させることができる光変調器に関する。【解決手段】  本発明の光変調器１０は、２個のＹ分岐導波路で中間部分が２本に分かれた第１および第２導波路アームを形成する光導波路１２と、第１導波路アームを伝搬する第１光と所定の相互作用をする第１電気信号を伝導する第１信号電極１３と、第２導波路アームを伝搬する第２光と所定の相互作用をする第２電気信号を伝導する第２信号電極３４と、接地電極１６，１７，１８とを備え、第２信号電極３４は基板端部から光導波路１２までの間をコ字型やクランク型などによる複数の角をなす形状または曲線とした。【選択図】      図７
2004185040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光学効果を有する基板と、
第１Ｙ分岐導波路で第１および第２導波路アームに分岐した後に第２Ｙ分岐導波路で再び合流する、前記基板に形成された光導波路と、
前記第１導波路アームを伝搬する第１光と所定の相互作用をする第１電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第１信号電極と、
前記第２導波路アームを伝搬する第２光と所定の相互作用をする第２電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第２信号電極と、
前記基板上に形成された接地電極とを備え、
前記第２信号電極は基板端部から該光導波路までの間に複数の角をなす形状にした
ことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記第２信号電極の基板端部から該光導波路までの間にコ字型の形状を有する部分を設けたことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記第２信号電極の基板端部から該光導波路までの間をクランク型の形状することを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
所定の光学効果を有する基板と、
第１Ｙ分岐導波路で第１および第２導波路アームに分岐した後に第２Ｙ分岐導波路で再び合流する、前記基板に形成された光導波路と、
前記第１導波路アームを伝搬する第１光と所定の相互作用をする第１電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第１信号電極と、
前記第２導波路アームを伝搬する第２光と所定の相互作用をする第２電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第２信号電極と、
前記基板上に形成された接地電極とを備え、
前記第２信号電極は基板端部から該光導波路までの間を曲線で構成した
ことを特徴とする光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器に関し、特に、マッハツェンダ型の光変調器において、信号電極の入力端で位相を揃えるだけで、信号電極と光導波路との間で適切に相互作用させることができる光変調器に関する。
光変調方式は、発光素子の駆動電流に変調信号を重畳して光強度を変調する直接変調と、光の位相、周波数、強度または偏波を変化させる光部品を発光素子の外部に設けて光に情報を収容する外部変調とがある。近年では、高速変調・長距離伝送の要求から、広帯域性とチャーピング特性に優れた外部光変調器が盛んに研究・開発されている。
【背景技術】
【０００２】
外部光変調器は、電気光学変調器、磁気光学変調器、音響光学変調器および電界吸収型光変調器などがある。電気光学変調器は、電気光学効果を利用したものであり、磁気光学変調器は、磁気光学効果を利用したものであり、音響光学変調器は、音響光学効果を利用したものであり、電界吸収型光変調器は、フランツ・ケルディッシュ効果（Franz-Keldysh effect）や量子閉込めシュタルク効果（quantum-confined Stark effect ）を利用したものである。
【０００３】
ここで、電気光学変調器の一例を説明する。
電気光学変調器は、電気光学効果を有する基板に、光導波路と信号電極と接地電極とが形成される。光導波路は、２個のＹ分岐導波路でその中間部分が２本に分かれて第１および第２導波路アームを形成して、マッハ・ツェンダ干渉計（Mach-Zehnder interferometer ）を構成する。信号電極は、この２本の導波路アーム上にそれぞれ形成され、接地電極は、所定の間隔で信号電極と平行するように基板上に形成される。電気光学光変調器に入射された光は、光導波路を伝播伝搬し、第１Ｙ分岐導波路で２つに分岐し、それぞれ各導波路アームを伝播伝搬し、第２Ｙ分岐導波路で再び合波され、光導波路から射出される。ここで、各信号電極に電気信号、例えば、高周波信号を印加すると電気光学効果によって各導波路アームの屈折率が変化するため、第１および第２導波路アームを伝播伝搬する第１および第２光は、進行速度が変化することになる。このため、各電気信号間で所定の位相差を設けることで、第２Ｙ分岐導波路で第１光と第２光とが異なる位相で合波されることになり、合波された光は、入射した光のモードと異なるモード、例えば、高次モードになる。この異なるモードの合波光は、光導波路を伝播伝搬することができないので、光が強度変調されることになる。マッハ・ツェンダ型光変調器（以下、「ＭＺ光変調器」と略記する。）は、電気信号→屈折率変化→位相変化→強度変化というプロセスで変調を実現する。このような電気光学変調器は、例えば、特開平２−１９６２１２号公報に記載されている。
【０００４】
このような第１光の位相と第２光の位相とを各信号電極によって独立に制御する電気光学変調器は、特にデュアルドライブ（Dual-Drive）光変調器（以下、「ＤＤ光変調器」と略記する。）と呼ばれる。
ここで、第２Ｙ分岐導波路で合波される光の位相は、電気信号と光とが相互作用を開始する相互作用開始点における、電気信号の位相と光の位相との関係に従う。このため、第２Ｙ分岐導波路で第１光の位相と第２光の位相との位相差を所望の位相差にするためには、各信号電極に相関のある電気信号を各電気信号間で所定の位相に合わせて供給する必要がある。従来、この各電気信号間における位相の調整は、光変調器に位相調整のための基準箇所がないために、外部に設けられた位相補償器を用いて行っていた。
【特許文献１】特開平２−１９６２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような位相補償器を用いた方法では、製品ごとに位相補償器を調整しなければならないという問題がある。特に、ケーブル長で位相を補償する場合には温度係数のために温度変化にともなって調整時とズレてしまう問題もある。そして、特に、電気信号が高周波になればなるほどその調整が難しく、電気光学変調器を複数個縦続接続して使用する場合には、各電気光学変調器に供給する各電気信号間においても位相を合わせる必要があり、より調整が難しくなる。
【０００６】
そこで、本発明では、位相補償器を使用することなく、各電気信号を各信号電極に供給する箇所で位相を合わせることによって、相互作用開始点において、第１光の位相と第２光の位相とを所定の位相にすることができる光変調器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的は、所定の光学効果を有する基板と、第１Ｙ分岐導波路で第１および第２導波路アームに分岐した後に第２Ｙ分岐導波路で再び合流する、前記基板に形成された光導波路と、第１導波路アームを伝播伝搬する第１光と所定の相互作用をする第１電気信号を伝導する、基板上に形成された第１信号電極と、第２導波路アームを伝播伝搬する第２光と所定の相互作用をする第２電気信号を伝導する、基板上に形成された第２信号電極と、基板上に形成された接地電極とを備え、第１信号電極における第１電気信号を供給する第１入力端ｄから第１光と第１電気信号とが相互作用を開始する第１相互作用開始点ｂまで第１電気信号が伝導する時間を第１進行時間ｔ（db）、光導波路に入力された入力光を第１光および第２光に分岐する第１Ｙ分岐導波路の分岐点ａから第１相互作用開始点ｂまで第１光が伝播伝搬する時間を第１伝播伝搬時間ｔ（ab）、第２信号電極における第２電気信号を供給する第２入力端ｅから第２光と第２電気信号とが相互作用を開始する第２相互作用開始点ｃまで第２電気信号が伝導する時間を第２進行時間ｔ（ec）、分岐点ａから第２相互作用開始点ｃまで第２光が伝播伝搬する時間を第２伝播伝搬時間ｔ（ac）とする場合に、第１進行時間と第１伝播伝搬時間との差の絶対値と、第２進行時間と第２伝播伝搬時間との差の絶対値と、の差を０または第１および第２電気信号の周期Ｔの４分の１の整数倍とする、すなわち、
｜ｔ（db）−ｔ（ab）｜−｜ｔ（ec）−ｔ（ac）｜ ＝ ０      ・・（式１）
または、
｜ｔ（db）−ｔ（ab）｜−｜ｔ（ec）−ｔ（ac）｜ ＝ ｎＴ／４・・（式２）
ｎは、正負の整数
とする光変調器によって達成される。
【０００８】
また、これは、次のようにも表現される。第１相互作用開始点ｂから第１光および第２光を合流する第２Ｙ分岐導波路の合流点ｋまで第１光が伝播伝搬する時間を第３伝播伝搬時間ｔ（bk）、第２相互作用開始点ｃから合流点ｋまで第２光が伝播伝搬する時間を第４伝播伝搬時間ｔ（ck）とする場合に、
第１進行時間ｔ（db）と第３伝播伝搬時間ｔ（bk）との和と、第２進行時間ｔ（ec）と第４伝播伝搬時間ｔ（ck）との和と、の差の絶対値を０または第１および第２電気信号の周期Ｔの４分の１の整数倍とする、すなわち、
｜ｔ（db）＋ｔ（bk）−（ｔ（ec）＋ｔ（ck））｜ ＝ ０      ・・（式３）
または、
｜ｔ（db）＋ｔ（bk）−（ｔ（ec）＋ｔ（ck））｜ ＝ ｎＴ／４・・（式４）
ｎは、正負の整数
とすることである。
【０００９】
そして、この第１および第２進行時間ｔ（db）、ｔ（ec）の調整は、各入力端ｄ、ｅから各相互作用開始点ｂ、ｃまでにおける各信号電極の長さ、幅、厚さ、材質、接地電極との間隔、または、基板との間のバッファ層の厚さによって行うことができる。つまり、第１および第２進行時間ｔ（db）、ｔ（ec）は、幾何学的な長さで調整する方法と、電気信号の進行速度で調整する方法とがある。
【００１０】
このような光変調器は、式１または式２を満たすので、第１入力端ｄにおける第１電気信号の位相と第２入力端ｅにおける第２電気信号の位相との差が、第１相互作用開始点ｂにおける第１電気信号の位相と第２相互作用開始点ｃにおける第２電気信号の位相との差となる。このため、光変調器は、分岐点ａで分岐した第１および第２光に対し、第１および第２相互作用開始点ｂ、ｃにおいて、第１入力端ｄにおける第１電気信号の位相と第２入力端ｅにおける第２電気信号の位相との差でそれぞれ相互作用を及ぼすことができる。
【００１１】
したがって、分岐点ａで分岐し等位相で伝播伝搬する第１および第２光に対し第１および第２電気信号を所望の位相差で相互作用をそれぞれ及ぼしたい場合に、第１電気信号の位相と第２電気信号の位相との位相差を第１および第２入力端ｄ、ｅにおいて所望の位相差に調整すれば足りる。すなわち、第１および第２入力端ｄ、ｅが位相調整のための基準箇所となる。このため、位相補償器を必要としないので、光変調器の周辺回路構成を簡素化することができる。
【００１２】
ここで、周期は、電気信号がアナログ信号である場合には、いわゆる同一波形が繰り返される時間間隔であり、ディジタル信号である場合には、１ビットに割り当てられた時間間隔である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる光変調器では、分岐点で分岐し等位相で伝播伝搬する第１および第２光に対し第１および第２電気信号を所望の位相差で相互作用をそれぞれ及ぼしたい場合に、第１電気信号の位相と第２電気信号の位相との位相差を、位相調整のための基準箇所である第１および第２入力端において、所望の位相差に調整すれば足りる。このため、位相補償器を必要としないので、光変調器の周辺回路構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の前提となる発明（以下、前提発明と称する）について説明する。
（第１の前提発明の構成）
第１の前提発明は、本発明にかかる光変調器の前提となる発明であり、第１および第２進行時間ｔ（db）、ｔ（ec）が幾何学的な長さによって調整される実施形態である。
【００１５】
図１は、第１の前提発明の光変調器の構成を示す図である。
図２は、第１の前提発明の光変調器において、接地電極の省略図である。図２は、光導波路の各部に付された符号、および、信号電極の各部に付された符号を明確にするために、接地電極を省略した図であり、図２Ａは、上面図、図２Ｂは、図２ＡのＡＡ’における断面図である。
【００１６】
図１および図２において、光変調器１０は、基板１１に光導波路１２、バッファ層１５、第１信号電極１３、第２信号電極１４および接地電極１６、１７、１８を備えて構成される。
基板１１は、所定の光学効果に合わせて選択され、本実施形態では、電気光学結晶であるニオブ酸リチウムが選定された。なお、電気光学結晶は、他に、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム・タンタル酸リチウム固有体などがある。ここで、電気光学効果を効率的に発生させるために、結晶方位は、ＺカットまたはＸカットが好ましい。
【００１７】
光導波路１２は、図２Ｂに一断面を示すように、基板１１に金属を光導波路１２部分だけ選択的に拡散させ、該部分の屈折率を回りの部分より大きくする。
本前提発明では、光導波路１２は、チタン（Ｔｉ）の熱拡散によって形成された。光導波路１２は、マッハ・ツェンダ干渉計を構成するように、２個のＹ分岐導波路でその中間部分が２本に分かれて第１および第２導波路アーム１２d 、１２e を形成する。すなわち、光導波路１２において、図２Ａに示すように、光の入射端から第１Ｙ分岐導波路の分岐点ａまでは、１本の光導波路１２a が形成され、第２Ｙ分岐導波路の分岐点ｋから光の射出端までも１本の光導波路１２h が形成される。分岐点ａから分岐点ｋまでの間において、分岐した２本のうちの一方は、分岐導波路１２b 、第１導波路アーム１２d および分岐導波路１２f が形成され、他方は、分岐導波路１２c 、第２導波路アーム１２e および分岐導波路１２g が形成される。そして、第１導波路アーム１２d と第２導波路アーム１２eとは、実質的に平行となるように形成される。
【００１８】
バッファ層１５は、第１信号電極１３、第２信号電極１４および接地電極１６、１７、１８への光の吸収を抑制するための層であり、通常、化学的安定性の観点からシリコン酸化膜などが使用される。
第１信号電極１３および第２信号電極１４は、進行波型の電極であり、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属が基板１１上に蒸着法などによってストライプライン状に形成される。第１信号電極１３と第２信号電極１４とは、同じ線幅および同じ厚さで、すなわち、実質的に同一断面形状で形成される。
【００１９】
第１信号電極１３は、位相調整部１３a 、作用部１３b および終端部１３c の各部を備えて構成される。作用部１３b は、第１導波路アーム１２d 上に形成される。すなわち、作用部１３b と第１導波路アーム１２d とは、平行である。位相調整部１３a は、作用部１３b と略直角になるように形成され、終端部１３c も作用部１３b と略直角になるように形成される。
【００２０】
ここで、位相調整部１３a と作用部１３b との交点を相互作用開始点ｂとし、終端部１３c と作用部１３b との交点を相互作用終了点ｆとする。相互作用開始点ｂは、第１導波路アーム１２d を伝播伝搬する第１光と第１信号電極１３を進行する第１電気信号とが相互作用を開始する箇所である。相互作用は、基板１１が電気光学結晶であるため、電気光学効果である。相互作用終了点ｆは、この相互作用が終了する箇所である。相互作用開始点ｂから相互作用終了点ｆまでが第１光と第１電気信号とが相互作用する作用長となる。そして、電気信号を入力する入力端ｄは、相互作用開始点ｂの反対側の位相調整部１３a に形成され、基板１１の一側端に配置される。終端抵抗を接続する終端ｈは、相互作用終了点ｆの反対側の終端部１３c に形成され、入力端ｄと反対側端の基板１１に配置される。
【００２１】
第２信号電極１４は、位相調整部１４a 、作用部１４b および終端部１４c の各部を備えて構成される。作用部１４b は、第２導波路アーム１２e 上に形成される。位相調整部１４a は、後述の長さになるように、中間部分が「コ」の字状に形成され、該「コ」の字状部分以外が位相調整部１３a と平行になるように形成される。終端部１４c は、作用部１４b と略直角になるように形成される。
【００２２】
ここで、位相調整部１４a と作用部１４b との交点を相互作用開始点ｃとし、終端部１４c と作用部１４b との交点を相互作用終了点ｇとする。相互作用開始点ｃは、第２導波路アーム１２e を伝播伝搬する第２光と第２信号電極１４を進行する第２電気信号とが相互作用を開始する箇所である。相互作用終了点ｇは、この相互作用が終了する箇所である。そして、電気信号を入力する入力端ｅは、相互作用開始点ｃの反対側の位相調整部１４a に形成され、第１信号電極１３の入力端ｄと同一側端に配置される。また、終端抵抗を接続する終端ｊは、相互作用終了点ｇの反対側の終端部１４c に形成される。
【００２３】
接地電極１６、１７、１８は、図１に示すように、第１信号電極１３および第２信号電極１４とそれぞれ所定の間隔を空けて、基板１１上に形成される。
ここで、第１入力端ｄから第１相互作用開始点ｂまで第１電気信号が伝導する時間を第１進行時間ｔ（db）、分岐点ａから第１相互作用開始点ｂまで第１光が伝播伝搬する時間を第１伝播伝搬時間ｔ（ab）、第２入力端ｅから第２相互作用開始点ｃまで第２電気信号が伝導する時間を第２進行時間ｔ（ec）、分岐点ａから第２相互作用開始点ｃまで第２光が伝播伝搬する時間を第２伝播伝搬時間ｔ（ac）とすると、
｜ｔ（db）−ｔ（ab）｜ − ｜ｔ（ec）−ｔ（ac）｜ ＝ ０
を満たすように、分岐点ａから第１相互作用開始点ｂまでの光導波路１２の光学的距離、分岐点ａから第２相互作用開始点ｃまでの光導波路１２の光学的距離、および、第１入力端ｄから第１相互作用開始点ｂまでの第１信号電極の長さを考慮した上で、第２入力端ｅから第２相互作用開始点ｃまでの第２信号電極の長さを決定し、「コ」の字状の部分を設計する。なお、これは、式３を満たすように設計したことにもなる。
【００２４】
あるいは、第１電気信号および第２電気信号の周期をＴ、正負の整数をｎとすると、
｜ｔ（db）− ｔ（ab）｜−｜ｔ（ec）−ｔ（ac）｜ ＝ ｎＴ／４
を満たすように、第２入力端ｅから第２相互作用開始点ｃまでの第２信号電極の長さを決定し、「コ」の字状の部分を設計してもよい。なお、これは、式４を満たすように設計したことにもなる。
【００２５】
なお、これらの場合において、分岐点ａから第１相互作用開始点ｂまでの距離ａｂ、分岐点ａから第２相互作用開始点ｃまでの距離ａｃ、第１入力端ｄから第１相互作用開始点ｂまでの距離ｄｂ、および、第２入力端ｅから第２相互作用開始点ｃまでの距離ｅｃの間には、
ａｂ＜ａｃ                                            ・・・（式５）
および、
ｄｂ＜ｅｃ                                            ・・・（式６）
の関係がある。
（第１の前提発明の動作・効果）
次に、第１の前提発明の光変調器の動作および効果について説明する。
【００２６】
図３は、第１の前提発明の光変調器において、第１光および第２光と、第１電気信号および第２電気信号との関係を説明する図である。
図３左側は、各入力端ｄ、ｅにおける各電気信号であり、図３右は、各相互作用開始点ｂ、ｃにおける各電気信号である。図３Ａは、正弦波の場合における第１電気信号の例であり、図３Ｂは、正弦波の場合における第２電気信号の例である。図３Ｃは、ＮＺＲ（ノン・リターン・ゼロ、Non Return to Zero）の場合における第１電気信号の例であり、図３Ｄは、ＮＺＲの場合における第２電気信号の例である。
【００２７】
なお、図２の入射端、分岐点ａ、各分岐導波路１２b 、１２c および各相互作用開始点ｂ、ｃにおける波形は、式１の場合における光導波路１２を伝播伝搬する光の波形を示している。
図２および図３において、搬送波である光、例えば、レーザ光は、入射端から入力され、光導波路１２a を伝播伝搬する。光導波路１２a を伝播伝搬した光は、第１Ｙ分岐導波路の分岐点ａに到達し、第１光および第２光に分配される。したがって、第１光および第２光は、強度、周波数、位相および偏波の各状態が同じである。
【００２８】
第１光は、分岐導波路１２b および第１導波路アーム１２d を伝播伝搬し、第１伝播伝搬時間ｔ（ab）で第１相互作用開始点ｂに到達する。同様に、第２光は、分岐導波路１２c および第２導波路アーム１２e を伝播伝搬し、第２伝播伝搬時間ｔ（ac）で第２相互作用開始点ｃに到達する。
一方、レーザ光が分岐点ａに到達した時点で第１入力端ｄに入力された第１電気信号は、位相調整部１３a を進行し、第１進行時間ｔ（db）で第１相互作用開始点ｂに到達する。同様に、レーザ光が分岐点ａに到達した時点で第２入力端ｅに入力された第２電気信号は、位相調整部１４a を進行し、第２進行時間ｔ（ec）で第２相互作用開始点ｃに到達する。
【００２９】
ここで、第１伝播伝搬時間ｔ（ab）、第２伝播伝搬時間ｔ（ac）、第１進行時間ｔ（db）および第２進行時間ｔ（ec）の間には、式１または式２を満たすように設計されているから、分岐点ａで分配された第１光および第２光に対し、各入力端ｄ、ｅで同時に入力された第１電気信号と第２電気信号は、各相互作用開始点ｂ、ｃで同時に相互作用することになる。
【００３０】
すなわち、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１電気信号が第１入力端ｄにおいてｑ１の状態で入力された場合に、第２電気信号が第２入力端ｅにおいてｒ１の状態で入力されたとする（位相差はπである）。
分岐点ａで分配された第１光が分岐点ａから第１相互作用間始点ｂまで伝播伝搬する間に、ｑ１状態の第１電気信号が位相調整部１３a を進行して第１光にｑ１状態で相互作用を開始することになる。そして、分岐点ａで分配された第２光が分岐点ａから第２相互作用間始点ｃまで伝播伝搬する間に、ｒ１状態の第２電気信号が位相調整部１４a を進行して第２光にｒ１状態で相互作用を開始することになる。第１光および第２光は、各状態が同一の光であるから、光変調器１０は、第１電気信号が第１光にｑ１状態で相互作用を開始する時に、式１を満たす場合では第１光と同一状態である第２光に第２電気信号をｒ１状態で相互作用を開始させることができる。
【００３１】
同様に、各入力端ｄ、ｅで第１電気信号がｑ２状態で入力され同時に第２電気信号がｒ２状態で入力されると、各相互作用開始点ｂ、ｃにおいても、第１電気信号は、第１光にｑ２状態で相互作用を開始し、分岐前第１光と同一の光であった第２光に対し第２電気信号は、ｒ２状態で相互作用を開始する。以下、同様である。
また、光変調器１０は、第１電気信号が第１光にｑ１状態で相互作用を開始する時に、式２を満たす場合では第１光に対し所定の位相差を持つ第２光に第２電気信号をｒ１状態で相互作用を開始させることができる。
【００３２】
したがって、光変調器１０は、第１入力端ｄおよび第２入力端ｅで第１電気信号と第２電気信号とを所定の位相差でタイミングを合わせれば、各相互作用開始点ｂ、ｃにおいてそのタイミングで第１光および第２光にそれぞれ相互作用を開始させることができる。
そして、第１電気信号および第２電気信号がディジタル信号である場合も、周期を図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、１ビットが割り当てられた時間とすることによって、同様に、光変調器１０は、第１入力端ｄおよび第２入力端ｅで第１電気信号と第２電気信号とを所定の位相差でタイミングを合わせれば、各相互作用開始点ｂ、ｃにおいてそのタイミングで第１光および第２光にそれぞれ相互作用を開始させることができる。
【００３３】
このように各入力端ｄ、ｅは、第１電気信号と第２電気信号とのタイミングを合わせるための基準箇所であり、これら入力端ｄ、ｅで所定の位相差でタイミングを合わせた第１電気信号および第２電気信号を供給すれば、光変調器１０は、入射された光に対し所望の変調を行うことができる。光変調器１０は、そのために従来のような位相補償器を用いた微妙な調整を必要としない。
【００３４】
なお、第１の前提発明では、第２信号電極１４の位相調整部１４a は、中間部を「コ」の字状に形成することによって上述の長さに調整されたが、これに限定されるものではない。入力端ｅと相互作用開始点ｃとの長さが、上述の長さに調整されればよいから、「⊃」や「＞」や「Ｗ」を左９０°回転させた形状など、任意の形状とすることができる。
次に、別の前提発明について説明する。
（第２の前提発明の構成）
第２の前提発明は、本発明にかかる光変調器の前提となる発明であり、第１および第２進行時間ｔ（db）、ｔ（ec）が電気信号の進行速度で調整される実施形態である。
【００３５】
図４は、第２の前提発明の光変調器の構成を示す図である。
図５は、第２の前提発明の光変調器において、接地電極の省略図である。
図６は、第２の前提発明における光変調器の部分拡大図である。拡大された部分は、図４において破線で示す矩形部分であり、図６Ａは、上面図、図６Ｂは、断面図である。
図４ないし図６において、光変調器２０は、基板１１に光導波路１２、第１信号電極１３、バッファ層１５、第２信号電極２４および接地電極１６、２７、２８を備えて構成される。
【００３６】
第１の前提発明では、第１信号電極１３の断面形状と第２信号電極１４の断面形状とが実質的に同一であることから、第１および第２電気信号の進行速度は、同一である。このため、第１の前提発明では、第２信号電極１４の位相調整部１４a の形状を工夫することによって位相調整部１４a の長さを所定の長さに設計して第２電気信号の位相を調整した。一方、第２の前提発明では、第１信号電極１３を基準に、第２信号電極２４の幅および厚さを調整することにより、第２電気信号の進行速度を遅延させて第２電気信号の位相を調整する。よって、第２信号電極２４の形状および接地電極２７、２８の形状を除き、第１の前提発明の光変調器１０と構成が同一であるので、その構成の相違のみを以下に説明する。
【００３７】
第２信号電極２４は、位相調整部２４a 、作用部２４b および終端部２４c の各部を備えて構成される。作用部２４b は、第２導波路アーム１２e 上に形成される。すなわち、作用部２４b と第２導波路アーム１２e とは、平行である。位相調整部２４a は、式１または式２を満たすような幅および厚さに設計され、作用部２４b と略直角になるように形成され、終端部２４c も作用部２４b と略直角になるように形成される。
【００３８】
相互作用開始点ｃ、相互作用終了点ｇ、入力端ｅおよび終端ｊは、第１の前提発明と同様な意味付けで図５に示すようになる。
接地電極２７、２８は、第２信号電極２４の形状に合わせて図４に示すように第１の実施形態から形状が変更され、第１信号電極１３および第２信号電極２４とそれぞれ所定の間隔を空けて、基板１１上に形成される。
【００３９】
ここで、図６に基づいて、より具体的な数値例を説明する。
図６に示すように、第１信号電極１３は、第１入力端ｄから第１相互作用開始点ｂまで幅が約５μｍであり、第２信号電極２４は、第２入力端ｅから第２相互作用開始点ｃまで幅が約８０μｍである。なお、各位相調整部１３a 、２４a において、各電気信号を供給するための各電極部分は、幅が広くなっている。第１信号電極１３、第２信号電極２４および接地電極１６、２７、２８の各電極は、厚さが約３０μｍである。各信号電極１３、２４と接地電極１６、２７、２８との各間隔は、それぞれ約１５μｍである。そして、バッファ層１５は、厚さが約１．２μｍである。
（第２の前提発明の動作・効果）
第２の前提発明の動作および効果は、上述のように第２進行時間ｔ（ec）の調整を第１の実施形態とは異なる方法の位相調整部２４a で実現しただけであるから、第１の前提発明と同様である。よって、その動作および効果の説明を省略する。
【００４０】
なお、第２の前提発明では、第１進行時間ｔ（db）および第２進行時間ｔ（ec）の調整は、位相調整部２４a の幅および厚さを調整することによって行われたが、電気信号の進行速度は、電極の幅、厚さ、接地電極との間隔、または、基板との間のバッファ層の厚さによっても行うことができる。
進行速度は、電極の幅が細いほど速く、厚さが厚いほど速く、接地電極との間隔が狭いほど速く、バッファ層が厚いほど速くなる。
【００４１】
したがって、表１に示すように、第２信号電極２４の位相調整部２４a は、第１信号電極１３の位相調整部１３a に対し、電極は、幅で調整する場合には幅を太く、厚さで調整する場合には薄く、バッファ層で調整する場合には薄く、接地電極との間隔で調整する場合には、広いする。さらに、第２信号電極２４の位相調整部２４a は、電極の幅、厚さ、バッファ層および接地電極との間隔の組み合わせによって進行速度を調整することも可能である。
【００４２】
【表１】
2004185040.tif 000003
次に、本発明の実施形態について説明する。
（実施形態の構成）
本実施形態は、本発明にかかる光変調器の実施形態であり、電気信号の入力端を広げる必要がある場合に、適用される実施形態である。
【００４３】
図７は、本実施形態の光変調器の構成を示す図である。
本実施形態にかかる光変調器１０では、第１の前提発明と同様に、基板１１に光導波路１２、第１信号電極１３、バッファ層１５、第２信号電極３４および接地電極１６、２７、２８を備えて構成される。
第１電気信号および第２電気信号がコネクタを通して、第１入力端ｄおよび第２入力端ｅに入力される場合、使用するコネクタの大きさにより、第１入力端ｄおよび第２入力端ｅの間の距離を広げる必要が生じる。
【００４４】
例えば、市販されているコネクタの中にはとして、Vコネクタ(アンリツ製)を用いた場合、約４ｍｍの間隔を必要とするものがある。
この場合、第１の前提発明では、第１相互作用開始点ｂと第２相互作用開始点ｃの間の距離も同じく、約４ｍｍとなる。第１および第２の相互作用部分の長さ（第１相互作用開始点ｂと第１相互作用終点ｆとの間および、第２相互作用開始点ｃと第２相互作用終了点ｇとの間）を通常等しくする必要があるため、分岐導波路１２の直線部分（第１導波路アーム１２ｄおよび第２導波路アーム１２ｅ）の長さを３０ｍｍとすると、相互作用長は２６ｍｍとなり短くなる。
【００４５】
そこで、相互作用長を少しでも長く取るために、図７に示す信号電極の構成をとる。
すなわち、接地電極は省略している。第２信号電極３４の位相調整部３４ａを光導波路１２上の第２信号電極１４に対してクランク状に直角に２回曲げるすることにより、第１相互作用開始点ｂと第２相互作用開始点ｃの距離を短くすることができ、その結果、相互作用長は約２ｍｍ長くでき、２８ｍｍとなるとともに、第１の実施形態におけるコの字型をなす位置調整部１４ａに比較して角をなす回数が減るためマイクロ波の減少を防げる。
【００４６】
図７において、。但し、位相調整部３４ａの距離の具体的な調整量は、第１あるいは第２の前提発明で述べた方法を用いることができる。。
図８は、図７の第２信号電極３４の変形例を示す。
この変形例では、位相調整部３４ａの形状をクランク状でなく、例えば、な光導波路１２上に配置した第２信号電極３４の位相調整部３４ａを基板１１の端部まで直線で構成し、第２信号電極３４の位相調整部３４ａと光導波路１２上の第２信号電極１４の角度θが鋭角になるように斜めに傾斜した形状も可能である。
や  この図８の構成は、位相調整により第２信号電極３４の角と有る箇所が１箇所のため、図７に比べマイクロ波の減衰を低減できる。
【００４７】
図９は、図７および図８の第２信号電極３４の変形例を示す。
第２信号電極３４の位相調整部３４ａを基板１１の端部まで直線ではなくＳなS字形状にすることで、すると第２信号電極３４の角曲がりの個数がなくな減るため、角曲がりによるマイクロ波の減衰を低減することができる。
なお、第１および第２の前提発明、および本実施形態では、各信号電極の各作用部は、各導波路アーム上にそれぞれ形成されたが、必ずしも各導波路アーム上にある必要はない。
【００４８】
電気光学光変調器の場合、導波路アームの屈折率は、信号電極と接地電極との間に生じる電界によって生じるから、この電界中に導波路アームが配置されるように、各信号電極の各作用部を形成すればよい。
以上の記載から下記の発明が主に開示された。
（付記１）  所定の光学効果を有する基板と、
第１Ｙ分岐導波路で第１および第２導波路アームに分岐した後に第２Ｙ分岐導波路で再び合流する、前記基板に形成された光導波路と、
前記第１導波路アームを伝播伝搬する第１光と所定の相互作用をする第１電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第１信号電極と、
前記第２導波路アームを伝播伝搬する第２光と所定の相互作用をする第２電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第２信号電極と、
前記基板上に形成された接地電極とを備え、
前記第１信号電極における前記第１電気信号を供給する第１入力端から前記第１光と前記第１電気信号とが相互作用を開始する第１相互作用開始点まで前記第１電気信号が伝導する時間を第１進行時間ｔe1、前記第１Ｙ分岐導波路の分岐点から前記第１相互作用開始点まで前記第１光が伝播伝搬する時間を第１伝播伝搬時間ｔo1、前記第２信号電極における前記第２電気信号を供給する第２入力端から前記第２光と前記第２電気信号とが相互作用を開始する第２相互作用開始点まで前記第２電気信号が伝導する時間を第２進行時間ｔe2、前記分岐点から前記第２相互作用開始点まで前記第２光が伝播伝搬する時間を第２伝播伝搬時間ｔo2とする場合に、
第１進行時間ｔe1と第１伝播伝搬時間ｔo1との差の絶対値と、第２進行時間ｔe2と第２伝播伝搬時間ｔo2との差の絶対値と、の差を０または第１および第２電気信号の周期Ｔの４分の１の整数倍とすること
すなわち、
｜ｔe1 − ｔo1｜−｜ｔe2 − ｔo2｜ ＝ ０
または、
｜ｔe1 − ｔo1｜−｜ｔe2 − ｔo2｜ ＝ ｎＴ／４
ｎは正負の整数
とすることを特徴とする光変調器。
（付記２）  所定の光学効果を有する基板と、
第１Ｙ分岐導波路で第１および第２導波路アームに分岐した後に第２Ｙ分岐導波路で再び合流する、前記基板に形成された光導波路と、
前記第１導波路アームを伝播伝搬する第１光と所定の相互作用をする第１電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第１信号電極と、
前記第２導波路アームを伝播伝搬する第２光と所定の相互作用をする第２電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第２信号電極と、
前記基板上に形成された接地電極とを備え、
前記第１信号電極における前記第１電気信号を供給する第１入力端から前記第１光と前記第１電気信号とが相互作用を開始する第１相互作用開始点まで前記第１電気信号が伝導する時間を第１進行時間ｔe1、前記第１相互作用開始点から前記第２Ｙ分岐導波路の合流点まで前記第１光が伝播伝搬する時間を第３伝播伝搬時間ｔo3、前記第２信号電極における前記第２電気信号を供給する第２入力端から前記第２光と前記第２電気信号とが相互作用を開始する第２相互作用開始点まで前記第２電気信号が伝導する時間を第２進行時間ｔe2、前記第２相互作用開始点から前記合流点まで前記第２光が伝播伝搬する時間を第４伝播伝搬時間ｔo4とする場合に、
第１進行時間ｔe1と第３伝播伝搬時間ｔo3との和と、第２進行時間ｔe2と第４伝播伝搬時間ｔo4との和と、の差の絶対値を０または第１および第２電気信号の周期Ｔの４分の１の整数倍とすること  すなわち、
｜ｔe1 ＋ ｔo3  −（ｔe2 ＋ ｔo4）｜ ＝ ０
または、
｜ｔe1 ＋ ｔo3  −（ｔe2 ＋ ｔo4）｜ ＝ ｎＴ／４
ｎは正負の整数
とすることを特徴とする光変調器。
（付記３）  前記第１および第２進行時間は、前記第１入力端から前記第１相互作用開始点までにおける前記第１信号電極の長さ、および、前記第２入力端から前記第２相互作用開始点までにおける前記第２信号電極の長さによって調整されることを特徴とする付記１または付記２に記載の光変調器。
（付記４）  前記第１および第２進行時間は、前記第１入力端から前記第１相互作用開始点までにおける前記第１信号電極の幅、および、前記第２入力端から前記第２相互作用開始点までにおける前記第２信号電極の幅によって調整されることを特徴とする付記１または付記２に記載の光変調器。
（付記５）  前記第１および第２進行時間は、前記第１入力端から前記第１相互作用開始点までにおける前記第１信号電極の厚さ、および、前記第２入力端から前記第２相互作用開始点までにおける前記第２信号電極の厚さによって調整されることを特徴とする付記１または付記２に記載の光変調器。
（付記６）  前記第１および第２進行時間は、前記第１入力端から前記第１相互作用開始点までにおける、前記第１信号電極と前記接地電極との間隔、および、前記第２入力端から前記第２相互作用開始点までにおける、前記第２信号電極と前記接地電極との間隔によって調整されることを特徴とする付記１または付記２に記載の光変調器。
（付記７）  前記第１および第２進行時間は、前記第１信号電極、戦記第２信号電極および前記接地電極と前記基板との間に設けられるバッファ層の厚さによって調整されることを特徴とする付記１または付記２に記載の光変調器。
（付記８）  前記第１入力端および前記第２入力端は、共に前記基板の同一側端に配置されることを特徴とする付記１または付記２に記載の光変調器。
（付記９）  前記第１入力端と前記第２入力端との間の距離よりも、前記第１相互作用開始点と前記第２相互作用開始点との間の距離の方が短いことを特徴とする付記８に記載の光変調器。
（付記１０）  前記基板は、ニオブ酸リチウムであることを特徴とする付記１または付記２に記載の光変調器。
（付記１１）  所定の光学効果を有する基板と、
第１Ｙ分岐導波路で第１および第２導波路アームに分岐した後に第２Ｙ分岐導波路で再び合流する、前記基板に形成された光導波路と、
前記第１導波路アームを伝搬する第１光と所定の相互作用をする第１電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第１信号電極と、
前記第２導波路アームを伝搬する第２光と所定の相互作用をする第２電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第２信号電極と、
前記基板上に形成された接地電極とを備え、
前記第２信号電極は基板端部から該光導波路までの間に複数の角をなす形状にした
ことを特徴とする光変調器。
（付記１２）  付記１１において、前記第２信号電極の基板端部から該光導波路までの間にコ字型の形状を有する部分を設けたことを特徴とする光変調器。
（付記１３）  付記１１において、前記第２信号電極の基板端部から該光導波路までの間をクランク型の形状することを特徴とする光変調器。
（付記１４）  所定の光学効果を有する基板と、
第１Ｙ分岐導波路で第１および第２導波路アームに分岐した後に第２Ｙ分岐導波路で再び合流する、前記基板に形成された光導波路と、
前記第１導波路アームを伝搬する第１光と所定の相互作用をする第１電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第１信号電極と、
前記第２導波路アームを伝搬する第２光と所定の相互作用をする第２電気信号を伝導する、前記基板上に形成された第２信号電極と、
前記基板上に形成された接地電極とを備え、
前記第２信号電極は基板端部から該光導波路までの間を曲線で構成した
ことを特徴とする光変調器。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の前提発明の光変調器の構成を示す図である。
【図２】第１の前提発明の光変調器において、接地電極の省略図である。
【図３】第１の前提発明の光変調器において、第１光および第２光と、第１電気信号および第２電気信号との関係を説明する図である。
【図４】第２の前提発明の光変調器の構成を示す図である。
【図５】第２の前提発明の光変調器において、接地電極の省略図である。
【図６】第２の前提発明における光変調器の部分拡大図である。
【図７】本発明にかかる実施形態の光変調器の構成を示す図である。
【図８】本発明にかかる実施形態の光変調器の別の構成を示す図である。
【図９】本発明にかかる実施形態の光変調器のさらに別の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０、２０  光変調器
１１  基板
１２  光導波路
１３、１４、２４、３４  信号電極
１５  バッファ層
１６、１７、１８、２７、２８  接地電極
【図１】
2004185040.tif 000004
【図２】
2004185040.tif 000005
【図３】
2004185040.tif 000006
【図４】
2004185040.tif 000007
【図５】
2004185040.tif 000008
【図６】
2004185040.tif 000009
【図７】
2004185040.tif 000010
【図８】
2004185040.tif 000011
【図９】
2004185040.tif 000012