(57)【要約】【課題】１つのＥＡ変調器で長波長帯と短波長帯の２つの波長帯域の光に対して変調動作が可能な光変調方法，及び光変調システムを提供する。【解決手段】２つの波長帯域の長波長帯の被変調光源１１０，短波長帯の被変調光源１２０と，長波長帯及び短波長帯の一方の波長帯域の光をＴＥ偏光に，他方をＴＭ偏光に偏波制御する偏波制御器２００と，ＴＥ偏光またはＴＭ偏光として入射された光を変調する，光吸収層が量子井戸構造により形成されたＥＡ変調器３００と，光を変調するための電気信号をＥＡ変調器３００に印加する変調電源４００と，を含むことを特徴とする光変調システムにより，１つのＥＡ変調器で２つの波長帯域に対応することができる。また，フィードバック回路５００を設けることにより，偏光方向が調整されることが好ましい。【選択図】  図１
2004264766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被変調光の２つの波長帯域の一方をＴＥ偏光に，他方をＴＭ偏光になるように偏波制御し，１つのＥＡ変調器に入射して光変調を行う光変調方法。
【請求項２】
２つの波長帯域内の波長を有する複数の被変調光源と，
前記複数の被変調光源と光学的接続手段により接続され，被変調光の前記２つの波長帯域の一方をＴＥ偏光，他方をＴＭ偏光になるように偏波制御して合波する偏波制御器と，
前記偏波制御器と光学的接続手段により接続され，前記ＴＥ偏光及び前記ＴＭ偏光に光変調を行う，光吸収層が量子井戸構造を有するＥＡ変調器と，
前記ＥＡ変調器と電気的接続手段により接続され，前記ＥＡ変調器に電気信号を供給する変調電源と，
を含むことを特徴とする光変調システム。
【請求項３】
前記ＥＡ変調器には，前記ＴＥ偏光及び前記ＴＭ偏光の偏光方向を調整するために，前記ＥＡ変調器に発生する光電流を検知して，前記偏波制御器にフィードバックするフィードバック回路が電気的接続手段により接続されていることを特徴とする請求項２に記載の光変調システム。
【請求項４】
２つの波長帯域内の波長を有し，一方がＴＥ偏光，他方がＴＭ偏光である複数の被変調光源と，
前記被変調光源と光学的接続手段により接続され，前記ＴＥ偏光と前記ＴＭ偏光を合波する偏波合波器と，
前記偏波合波器と光学的接続手段により接続され，前記ＴＥ偏光及び前記ＴＭ偏光に光変調を行う，光吸収層が量子井戸構造を有するＥＡ変調器と，
前記ＥＡ変調器と電気的接続手段により接続され，前記ＥＡ変調器に電気信号を供給する変調電源と，
を含むことを特徴とする光変調システム。
【請求項５】
前記ＥＡ変調器の量子井戸構造に圧縮歪が導入されていることを特徴とする請求項２，３または４のいずれかに記載の光変調システム。
【請求項６】
前記ＥＡ変調器の量子井戸構造に，ＴＥ偏光とＴＭ偏光の光吸収スペクトルの波長位置関係が逆転するように，伸張歪が導入されていることを特徴とする請求項２，３または４のいずれかに記載の光変調システム。
【請求項７】
変調光及び被変調光の一方をＴＥ偏光，他方をＴＭ偏光になるように偏波制御し，ＥＡ変調器に入射して，前記変調光の復調及び被変調光の光変調を行う光変調方法。
【請求項８】
第１の波長帯域内の波長を有する複数の被変調光源と，
前記第１の波長帯域を含む第２の波長帯域内の波長を有する複数の変調光源と，
前記被変調光源及び前記変調光源と光学的接続手段により接続され，変調光及び被変調光の一方をＴＥ偏光，他方をＴＭ偏光になるように偏波制御して合波する偏波制御器と，
前記偏波制御器と光学的接続手段により接続され，前記ＴＥ偏光及び前記ＴＭ偏光の一方に復調，他方に光変調を行う，光吸収層が量子井戸構造を有する少なくとも１つのＥＡ変調器と，
前記ＥＡ変調器と電気的接続手段により接続され，復調された電気信号を検出する信号検出器と，
前記ＥＡ変調器と電気的接続手段により接続され，前記ＥＡ変調器に電気信号を供給する変調電源と，
を含むことを特徴とする光変調システム。
【請求項９】
前記信号検出器には，前記ＴＥ偏光及び前記ＴＭ偏光の偏光方向を調整するために，検出した信号電流を前記偏波制御器にフィードバックするフィードバック回路が電気的接続手段により接続されていることを特徴とする請求項８に記載の光変調システム。
【請求項１０】
前記ＥＡ変調器は，２つのＥＡ変調器が直列にハイブリッド化されたものであることを特徴とする請求項８または９に記載の光変調システム。
【請求項１１】
前記ＥＡ変調器は，２つのＥＡ変調器が直列に同一基板上に集積されたものであることを特徴とする請求項８または９に記載の光変調システム。
【請求項１２】
前記ＥＡ変調器の量子井戸構造に圧縮歪が導入されていることを特徴とする請求項８，９，１０または１１のいずれかに記載の光変調システム。
【請求項１３】
前記ＥＡ変調器の量子井戸構造に，ＴＥ偏光とＴＭ偏光の光吸収スペクトルの波長位置関係が逆転するように，伸張歪が導入されていることを特徴とする請求項８，９，１０または１１のいずれかに記載の光変調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体電界吸収型光変調器を用いた広波長帯域変調動作を可能にする光変調方法，及び光変調システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気信号を光信号に変換する素子の１つに，半導体電界吸収型光変調器（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＥＡ変調器）がある。この変調器の動作原理は，半導体ｐｉｎ接合に外部より電界を印加して，コア層のバンドギャップ近傍の光吸収係数を変化させて，外部より入力する光の強度変調を生じせしめるというものである。
【０００３】
昨今，光通信システムでの伝送容量の増大の要求に対して，光変調器に対する動作波長帯域の拡大が求められている。例えば，これまでの１５５０ｎｍ帯（Ｃ−ｂａｎｄ）だけでなく，１６００ｎｍ帯（Ｌ−ｂａｎｄ）や１４７０ｎｍ帯（Ｓ−ｂａｎｄ）への拡大が検討されている。
【０００４】
また，受信機側では，時間軸方向に多重化された光信号状態のＤｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（光ＤＥＭＵＸ）への応用として，ＥＡ変調器が注目されており，また，無線信号と光信号の融合した通信形態であるＲａｄｉｏ−ｏｎ−Ｆｉｂｅｒシステムでは，トランシーバとしてＥＡ変調器が注目されている。このような受信機側やトランシーバへの応用の場合には，偏波依存性が無いことが要求される。
【０００５】
非特許文献１では，ＥＡ変調器の光吸収層である量子井戸層に伸張歪を導入することにより，偏波依存性を低減させた場合の広波長帯域動作に関する設計指針を与えている。この文献によると，消光比が１５ｄＢ以上得られる波長範囲として６０ｎｍ（１５１０〜１５７０ｎｍ）が得られている。ただし，挿入損失の波長差も大きく，例えば，１５３０ｎｍと１５７０ｎｍで約１６ｄＢの挿入損失の差がある。
【０００６】
この動作波長帯域は，吸収層の材料，構造，素子長などに依存しており，短波長側では吸収係数の指数関数的な増加による挿入損失の増加によって，長波長側では吸収係数の変化量の減少によって，動作波長の下限と上限が決まる。挿入損失を１０ｄＢ以下，消光比を１５ｄＢ以上が得られる波長範囲を動作波長域とすると，通常２０ｎｍ程度である。
【０００７】
また，特許文献１によれば，半導体レーザの反射器の高反射ピークの波長に，ＴＥ偏波とＴＭ偏波で任意の波長差を持たせ，２つの偏波の間で安定に変調できる方法が示されている。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｒａｎｇｅ  ｉｎ  ＭＱＷ−ＥＡ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ｂｙ  ｔｅｎｓｉｌｅ−ｓｔｒａｉｎｅｄ  ｐｒｅ−ｂｉａｓｅｄ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ
ｍａｓａｋｉ  Ｋａｔｏ，Ｒｅｉｋｏ  Ｔｏｕｄａ，ａｎｄ  Ｙｏｓｈｉａｋｉ  Ｎａｋａｎｏ  ＥＣＯＣ‘９９
【特許文献１】
特開平８−１７２２４３
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来のＥＡ変調器を用いた光変調装置の動作波長帯域では，１つのＥＡ変調器で，Ｓ−ｂａｎｄとＣ−ｂａｎｄ，Ｃ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄなどの複数の波長ｂａｎｄをまたがってカバーすることは，一般的に極めて困難であった。
【００１０】
本発明は，従来の光変調方法，及び光変調システムに関する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，１つのＥＡ変調器で長波長帯と短波長帯の２つの波長帯域の光に対して変調動作が可能となる，新規かつ改良された光変調方法，及び光変調システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，Ｓ−ｂａｎｄとＣ−ｂａｎｄまたはＣ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄなどの２つの波長帯域の被変調光の一方をＴＥ偏光，他方をＴＭ偏光になるように偏波制御されて，１つのＥＡ変調器に入射され，光変調が行われる光変調方法が提供され，その方法を実現するため，２つの波長帯域の波長を有する複数の被変調光源と，前記光源の一方の波長帯域の光をＴＥ偏光に，他方の光をＴＭ偏光となるように偏波制御する偏波制御器と，ＴＥ偏光またはＴＭ偏光として入射された光を光変調する，光吸収層が量子井戸構造により形成されたＥＡ変調器と，光変調するための電気信号をＥＡ変調器に印加する変調電源と，を含むことを特徴とする光変調システムが提供される。
【００１２】
さらに，ＥＡ変調器の光変調時に発生する光吸収電流（フォトカレント）を検知して偏波制御器にフィードバックし，ＴＥ偏光の場合はフォトカレントが最大となるように，また，ＴＭ偏光の場合はフォトカレントが最小となるように，偏波制御器を制御するフィードバック回路を設けることが望ましい。
【００１３】
従来のＥＡ変調器においては，偏波依存性を小さくする検討が成されてきたが，上記のような，光変調方法及び光変調システムを用いることにより逆に偏波依存性を利用して，２つの波長帯域の光の一方をＴＥ偏光，他方をＴＭ偏光としてＥＡ変調器に入射されるようにしたことにより，１つのＥＡ変調器にて，２つの波長帯域に対応して変調動作を行うことができる。よって，光変調システムの構成が簡略化でき，コストの低減も可能となる。
【００１４】
また，本発明の第２の観点によれば，２つの波長帯域の波長を有する複数の被変調光がＴＥ偏光，またはＴＭ偏光と定められている場合には，その被変調光源と，ＴＥ偏光とＴＭ偏光を合波する偏波合波器と，ＴＥ偏光またはＴＭ偏光として入射された光を変調する量子井戸構造を有するＥＡ変調器と，光変調するための電気信号をＥＡ変調器に印加する変調電源と，を含むことを特徴とする光変調システムが提供される。
【００１５】
被変調光がＴＥ偏光，またはＴＭ偏光と定められている場合というのは，被変調光源からＴＥ偏光，またはＴＭ偏光として放射された光が，被変調光源とＥＡ変調器との接続間隔が短い等の理由により，外部からの影響を受けずに偏光方向が変わらず，そのままＴＥ偏光，またはＴＭ偏光としてＥＡ変調器に入射できる場合ということであり，第１の観点によるシステムよりも構成を更に簡略化することができる。
【００１６】
また，本発明の第３の観点によれば，ＥＡ変調器に入射される変調光及び被変調光の一方をＴＥ偏光に，他方をＴＭ偏光になるように偏波制御して，前記変調光の復調及び被変調光の光変調が行われる光変調方法が提供され，その方法を実現するために，第１の波長帯域内の波長を有する複数の被変調光源と，第１の波長帯域を含む広域の第２の波長帯域内の波長を有する複数の変調光源と，被変調光源及び変調光源と接続され，変調光及び被変調光の一方をＴＥ偏光，他方をＴＭ偏光になるように偏波制御して合波する偏波制御器と，偏波制御器と接続され，復調及び光変調を行う，光吸収層が量子井戸構造を有する少なくとも１つのＥＡ変調器と，ＥＡ変調器と接続され，復調された電気信号を検出する信号検出器と，ＥＡ変調器に電気信号を供給する変調電源と，を含むことを特徴とする光変調システムが提供される。
【００１７】
この場合にも，第１の観点と同様，ＥＡ変調器のフォトカレントを検知して偏波制御器にフィードバックし，偏波制御器を制御するフィードバック回路を設けることが望ましい。
【００１８】
更に，ＥＡ変調器は，２つのＥＡ変調器が直列にハイブリッド化されたもの，または，２つのＥＡ変調器が直列に同一基板上に集積されたものであることが好ましい。この場合，復調された信号検出と，変調用の信号電圧印加を別々のＥＡ変調器にて行うことができるので，クロストーク特性を改善することができる。
【００１９】
こうして，変調光及び被変調光の一方をＴＥ偏光，他方をＴＭ偏光になるように偏波制御して，ＥＡ変調器の偏波依存性を用いて，１つのＥＡ変調器で変調及び復調動作を行うことができ，また，変調光及び被変調光の波長を等しくしても動作が可能であるので，光源も１つにすることが可能となり，光変調システムの構成を簡略化することができる。
【００２０】
また，どの場合にもＥＡ変調器の光吸収層を形成する量子井戸構造には，圧縮歪を導入することが好ましく，ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の光吸収スペクトルをより長波長側，または短波長側に移動させることができるので，ＴＥ偏光の動作波長範囲とＴＭ偏光の動作波長範囲が離れ，効果的に変調動作を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる光変調方法，及び光変調システムの好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について，図１にブロック図を示す。本実施の形態による光変調システムによれば，２つの波長帯域の被変調光を発生する複数の長波長帯の被変調光源１１０と複数の短波長帯の被変調光源１２０とが偏波制御器２００に例えば光ファイバなどの光学的接続手段７１０により接続され，その後段に光吸収層が多重量子井戸構造により形成されたＥＡ変調器３００が光学的接続手段７２０によりレンズ等を介して接続されている。
【００２３】
ＥＡ変調器３００には，電気的接続手段７５０により接続される変調電源４００から，電気信号電圧が印加されることにより，光吸収層の光吸収係数を変化させ，偏波制御器２００から入射した光が変調される。また，ＥＡ変調器３００から得られる光吸収電流（フォトカレント）の大きさを検知して，偏波方向を調整するために偏波制御器２００に電気的接続手段７５０により接続されるフィードバック回路５００が接続されている。
【００２４】
ここで，偏波制御器２００は，２つの波長帯域の被変調光のうち短波長帯の光の場合にはＴＭ偏光が，長波長帯の光の場合にはＴＥ偏光が，ＥＡ変調器３００に入射されるように偏光方向を制御する。
【００２５】
また，変調電源４００には電気信号源とバイアス電圧，振幅電圧の調整回路とを含んでいる。さらに，２つの波長帯域の被変調光を発生する複数の長波長帯の被変調光源１１０と複数の短波長帯の被変調光源１２０は，連続光または繰り返し変調光などの符号化される前の光であり，波長帯１，２，・・・，Ｎの被変調光を発生する装置で構成される。
【００２６】
次に，光吸収層が多重量子井戸構造により形成されたＥＡ変調器について述べる。量子井戸中では，バルク半導体中で縮退していた荷電子帯のヘビーホールとライトホールの縮退が解けて，別々にエネルギー準位が形成される。また，ヘビーホールとライトホールとで，偏波に対する応答が異なる。これによって，偏波によって光吸収に寄与する量子レベルに差を持たせることが可能になり，またＴＥ偏光の光吸収スペクトルは，ＴＭ偏光の光吸収スペクトルに比べて長波長側に存在することになる。
【００２７】
さらに，この効果を強くするために，量子井戸に圧縮歪を導入することによって，ヘビーホールとライトホールでエネルギー差をより大きくすることができる。その結果，入力光の偏光方向によって，光吸収スペクトルに大きな波長差をつけることができる。
【００２８】
図２は，光吸収の大きさの波長スペクトルと光透過率の波長スペクトルを説明する図である。まず，長波長側（ＴＥ偏光）Ｂの動作領域について注目すると，ＴＥ偏光に対しては印加電圧Ｖｒ０，Ｖｒ１，Ｖｒ２と逆方向に大きくなるにつれて吸収係数が大きく変化するが，ＴＭ偏光はバイアスに関係なく吸収しない。光の透過率でみると，ＴＥ偏光はＶｒ０，Ｖｒ１，Ｖｒ２と逆方向に大きくなるにつれて透過しなくなり，ＴＭ偏光はバイアスに関係なく透過する。
【００２９】
一方，短波長側（ＴＭ偏光）Ａの動作領域について注目すると，ＴＭ偏光に対してはＶｒ０，Ｖｒ１，Ｖｒ２と逆方向に大きくなるにつれて吸収係数が大きく変化するが，ＴＥ偏光に対してはバイアス印加無しでも既に吸収係数が十分に大きく飽和している。光の透過率でみると，ＴＭ偏光は逆バイアスが小さいときは透過し，大きくすると透過しなくなる。しかし，ＴＥ偏光はバイアスに関係なく透過しない。
【００３０】
以上の説明より，長波長側と短波長側の波長領域で，偏光状態をそれぞれＴＥ，ＴＭに合わせれば，変調動作が得られることがわかる。
【００３１】
実際に，例えばＣ−ｂａｎｄ（１５５０ｎｍ帯）とＬ−ｂａｎｄ（１６００ｎｍ帯）の両方の波長バンドを１つのＥＡ変調器で変調することを目的として，圧縮歪（約０．３％）を導入したウェル数例えば１３のインジウムガリウムヒ素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）組成の多重量子井戸構造のＥＡ変調器を作製した。なお，光吸収層のフォトルミネッセンス波長（バンドギャップ波長）は，約１５３０ｎｍになるように設計した。
【００３２】
その消光特性を図３に示す。なお，測定温度は２５℃である。ここで，動作波長帯域を挿入損失が１０ｄＢ以下，消光比が１５ｄＢ以上得られる波長範囲を動作波長範囲として定義すると，ＴＭ偏光に対しては約１５２０ｎｍ〜１５５０ｎｍ，ＴＥ偏光に対しては約１５７０ｎｍ〜１６００ｎｍが得られる。すなわち，トータルで動作波長範囲は６０ｎｍとなり，また，Ｃ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄの波長域の主要な部分をカバーしている。
【００３３】
次に，ＥＡ変調器の前段に設けた入力光の偏波状態を制御する方法について述べる。ＥＡ変調器に光が入力すると，光が吸収される量に応じて光電流（フォトカレント）が発生する。図２からも分かるように，フォトカレントの大きさは，ＴＥ偏光で最大になるように，ＴＭ偏光で最小になる。
【００３４】
従って，長波長帯の光が入ってくるときには，ＴＥ偏光で動作させるために，フォトカレントが最大になるように偏波制御器にフィードバック信号を送って制御する。また，短波長帯の光が入ってくるときには，ＴＭ偏光で動作させたいので，フォトカレントが最小になるように偏波制御器にフィードバック信号を送って制御する。
【００３５】
偏波制御器は，１／２波長板や１／４波長板や検光子などの波長板を適切に組み合わせたものや，単に光ファイバをコイル状に巻いたものなどで構成することができる。波長板の場合には，その回転角度を物理的に調整することによって，偏波状態を制御できる。また，コイル状のファイバの場合には，ファイバに物理的応力をかけることによって偏波を調整できる。
【００３６】
以上から，本実施の形態では，上記ＥＡ変調器に入射する光の偏波状態を，ＥＡ変調器から得られるフォトカレントの大きさを偏波制御器に電気的にフィードバックすることにより，被変調光のうち短波長帯の光が入射する場合にはＴＭ偏光が，長波長帯の光が入射する場合にはＴＥ偏光が入力するように偏光方向を制御することによって，広い波長範囲での変調動作が具体的に可能になることが容易に理解される。
【００３７】
以上のように，本実施の形態によれば，１つのＥＡ変調器で，長波長帯と短波長帯の両方の波長帯域の光に対して，変調動作が可能となる。よって，送信機を構成する光変調器の数を減らすことが可能となり，システム構成の簡略化，低消費電力化，ひいては，投資コストの抑制が可能となる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について，図４にブロック図を示す。本実施の形態による光変調システムによれば，２つの波長帯域の被変調光を発生する複数の長波長側のＴＥ偏光に制御された被変調光源１３０と複数の短波長側のＴＭ偏光に制御された被変調光源１４０とが，光学的接続手段７１０により接続された偏波合波器２５０に合波され，その後段に光吸収層が多重量子井戸構造により形成されたＥＡ変調器３００が光学的接続手段７２０によりレンズ等を介して接続されている。
【００３９】
また，変調電源４００が電気的接続手段７５０によりＥＡ変調器３００に接続され，電気信号電圧を印加して光吸収係数を変化させ，偏波制御器２００から入射した光が変調される。ここで，変調電源４００には電気信号源とバイアス電圧，振幅電圧の調整回路とを含んでいる。
【００４０】
ここで，被変調光源は，連続光または繰り返し変調光などの符号化される前の光であり，短波長帯の被変調光１４０はＴＭ偏光，長波長帯の被変調光１３０はＴＥ偏光と予め偏光方向が決められている。
【００４１】
本実施の形態は，光源からの光の偏波状態が，波長が短波長帯のときにはＴＭ偏光，長波長帯のときにはＴＥ偏光と，予め定められている場合に適用するものである。予め偏光方向が決められている場合というのは，被変調光源にてＴＥ偏光，またはＴＭ偏光と設定された光が，被変調光源とＥＡ変調器との接続間隔が短い等の理由により，外部からの影響を受けずに偏光方向が変わらず，そのままＴＥ偏光，またはＴＭ偏光としてＥＡ変調器に入射できる場合ということである。従って，短波長帯の光と長波長帯の光の偏波を，互いに直交するように合成されるようになっていればよい。
【００４２】
具体的には，偏波保存型の光カプラや，偏波ズームスプリッタ（ＰＢＳ）などの合波器の一方の入力ポートに短波長の光を，他方の入力ポートに長波長の光を入力する際に，両者の偏波が直交するように調整して，出力ポートに導かれるようにする。
【００４３】
その後は，第１の実施の形態と同様に，ＴＭ偏光及びＴＥ偏光としてＥＡ変調器に入射した光が，電気信号により光変調される。ＥＡ変調器に入射する偏光方向は，ＴＭ偏光及びＴＥ偏光に定められているので，フィードバック回路も不要となる。
【００４４】
以上のように，本実施の形態によれば，１つのＥＡ変調器で，長波長帯と短波長帯の両方の波長帯域の光に対して，変調動作が可能となる。さらに，第１の実施の形態に比べて，偏波の制御段階での構成を極めて簡略化することができる。よって，送信機を構成する光変調器の数を減らすことが可能となり，システム構成の簡略化，低消費電力化，ひいてはコストの抑制が可能となる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態について，図５にブロック図を示す。本実施の形態による光変調システムによれば，第１の波長帯域内の波長を有する複数の被変調光源１５０と，第１の波長帯域を含む広域の第２の波長帯域内の波長を有する複数の変調光源１６０とが偏波制御器２００に光学的接続手段７１０により接続され，その後段に光吸収層が多重量子井戸構造により形成されたＥＡ変調器３００が光学的接続手段７２０によりレンズ等を介して接続されている。
【００４６】
ＥＡ変調器３００には，ＥＡ変調器３００において吸収される変調光に対応したフォトカレントを検出する信号検出器６００とＥＡ変調器３００を導波する被変調光に変調をかけるための変調電源４００とが電気的接続手段７５０により接続されている。変調電源４００は電気信号源とバイアス電圧，振幅電圧の調整回路とを含んでいる。
【００４７】
ここで，偏波制御器２００は，変調光がＥＡ変調器に対してＴＥ偏光として入力され，被変調光がＴＭ偏光として入力されるように制御する。また，信号検出器６００で検出されるフォトカレントを偏波制御器２００にフィードバックして，第１の実施の形態のように，偏光方向を調整することが望ましい。
【００４８】
上記ＥＡ変調器にも量子井戸構造に圧縮歪を導入している。第１の実施の形態で説明したように，偏波によって光吸収に寄与する量子レベルが異なるため，光吸収係数の電圧依存性に偏波依存性があり，また，光吸収の大きさは，ＴＥ偏光がより長波長側まで伸びている。圧縮歪を導入することにより，偏波依存性をより大きくするものである。
【００４９】
本実施の形態の第１の動作は，変調光を吸収して電気信号に変換するための動作である（Ｏ／Ｅ変換動作）。従って，フォトダイオードと同様に光を十分に吸収する範囲が動作波長となる。印加する一定バイアス電圧をＶｒ２１とすると，波長範囲（第２の波長帯域）は図６に示すように，λ２Ｌ〜λ２Ｈの範囲となる。
【００５０】
次に第２の動作は，被変調光を電気信号により変調をかけて符号化された変調光を得るための領域である（Ｅ／Ｏ変換領域）。従って電気信号印加によって，吸収係数が大きく変化する範囲が動作波長となる。電気信号が印加されていないときのバイアス電圧をＶｒ１０，印加したときのバイアス電圧をＶｒ１１とすると，波長範囲（第１の波長帯域）は図６に示すように，λ１Ｌ〜λ１Ｈの範囲となる。
【００５１】
以上より，変調光の波長範囲λ２Ｌ〜λ２Ｈと被変調光の波長範囲λ１Ｌ〜λ１Ｈの関係を考えると，被変調光の波長範囲よりも変調光の波長範囲の方が広く，また，変調光の範囲内に被変調光の範囲が含まれることがわかる。また，変調光の波長λ２と被変調光の波長λ１が等しくても動作が可能であることがわかる。
【００５２】
なお，図５に示したＥＡ変調器の構造を図７に示すように，２つのＥＡ変調領域を同一基板上にハイブリッド化または，集積化したものでも，同様の動作が可能である。この場合，第１の動作と第２の動作を第１のＥＡ変調領域３１０と第２のＥＡ変調領域３２０との一方ずつに割り当てる。この構成の場合には，信号電流検出器６００と変調電源４００とを独立に接続することが可能であり，クロストークの大きな改善が図られる。
【００５３】
一方，従来の光変調システムの構成では，偏光無依存性のＥＡ変調器を用いるため，偏波による吸収スペクトルの波長差が極めて小さいため，必然的に変調光の動作波長λ２Ｌ〜λ２Ｈは，被変調光の動作波長λ１Ｌ〜λ１Ｈより狭くなる。よって，動作波長に対する制約が非常に厳しい。しかし，本実施の形態によれば，変調光の波長範囲λ２Ｌ〜λ２Ｈは被変調光の波長範囲λ１Ｌ〜λ１Ｈよりも広く取ることができ，λ２＝λ１での動作も可能である。
【００５４】
ここで，本実施の形態の応用例を図８に示す。ＴＥ偏光として制御された変調光１８０はＥＡ変調器（第１のＥＡ変調領域３１０）にて吸収されてフィルター６５０を通しアンテナ８００に給電され，電波信号として空間に放射される。一方，アンテナ８００にて検波された電波は，フィルター６５０を通して電気信号としてＥＡ変調器（第２のＥＡ変調領域３２０）に入力する。この電気信号は，ＥＡ変調器内を導波するＴＭ偏光に制御された被変調光１７０を変調し，光信号として外部に取り出される。
【００５５】
このような応用は，電波光融合システムあるいは，Ｒａｄｉｏ−ｏｎ−Ｆｉｂｅｒシステムとして，検討されているシステム構成であるが，従来ＥＡ変調器をこのシステムに応用する場合には，λ１＝λ２の波長の大小関係では，システム構築ができないという大きな制約があった。通常，λ１とλ２の差を４０ｎｍ以上とする必要があり，従って１つのユニットを構成するのに，２つの光源が必要となる。しかし，上述のように，本実施の形態を用いることにより，λ１＝λ２においても，Ｏ／Ｅ変換，Ｅ／Ｏ変換を行うことができ，本システムを実現することができる。
【００５６】
以上のように，本実施の形態によれば，１つの変調器でも，Ｏ／Ｅ変換，Ｅ／Ｏ変換を行うことができるので，電波光融合システムのような光変調，復調システムにおいて，変調，被変調の光源を１つにすることも可能となり，従って，システムの構成を簡略化することが可能となる。
【００５７】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる光変調方法，及び光変調システムの好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５８】
実施の形態におけるＥＡ変調器は，Ｃ−ｂａｎｄとＬ−ｂａｎｄとの両方をカバーするように設計した場合について記載したが，それだけでなく，光吸収層のバンドギャップ波長を変更することによりＳ−ｂａｎｄとＣ−ｂａｎｄとの両方をカバーするように設計する場合についても適用可能である。
【００５９】
また，従来，量子井戸に伸張歪を導入した場合には，偏波による動作波長域の差は小さくなるので，本発明への適用は不向きである。しかし，所望のレベル以上に伸張歪を導入すると，吸収係数の電圧依存性が偏波によって異なり，この場合は長波長帯での変調動作はＴＭ偏光となり，短波長帯での変調動作はＴＥ偏光が対応する。つまり圧縮歪の場合と波長域と偏光の割り当て関係が逆転するが，本実施の形態を適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば，２つの波長帯域の光が，一方をＴＥ偏光，他方をＴＭ偏光としてＥＡ変調器に入射されるようにし，偏波依存性を利用して，１つのＥＡ変調器にて，２つの波長帯域に対応して変調動作を行うことが可能となり，光変調システムの構成が簡略化でき，コストを低減することができる。
【００６１】
また，変調光及び被変調光の一方をＴＥ偏光，他方をＴＭ偏光に制御して，ＥＡ変調器の偏波依存性を用いて，１つのＥＡ変調器で変調及び復調動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる光変調システムのブロック図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるＥＡ変調器の動作説明図であり，（ａ）はＴＥ偏光の入力波長に対する光吸収係数を表したものであり，（ｂ）はＴＥ偏光の入力波長に対する光透過率を表したものであり，（ｃ）はＴＭ偏光の入力波長に対する光吸収係数を表したものであり，（ｄ）はＴＭ偏光の入力波長に対する光透過率を表したものである。
【図３】第１の実施の形態にかかるＥＡ変調器の消光特性を示す説明図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる光変調システムのブロック図である。
【図５】第３の実施の形態にかかる光変調システムのブロック図である。
【図６】第３の実施の形態にかかるＥＡ変調器の動作説明図であり，（ａ）はＴＥ偏光の入力波長に対する光吸収係数を表したものであり，（ｂ）はＴＭ偏光の入力波長に対する光吸収係数を表したものである。
【図７】第３の実施の形態にかかる光変調システムの変形例を示すブロック図である。
【図８】第３の実施の形態にかかる光変調システムの応用例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１０    長波長帯の被変調光源
１２０    短波長帯の被変調光源
２００    偏波制御器
３００    ＥＡ変調器
４００    変調電源
５００    フィードバック回路
７１０    光学的接続手段
７２０    光学的接続手段
７５０    電気的接続手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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