(57)【要約】【課題】空間的に分散配置する必要がある光学部品の点数を少なくできる。【解決手段】所定の第１の周波数において所定の閾値よりも高い透過率を有する信号光を変調する光学変調装置１。信号光が入射される電気光学結晶３と、電気光学結晶３に対して第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する変調用電圧信号を印加および印加停止可能に制御する信号電極４、グランド電極５および変調信号出力部６とを備え、電気光学結晶３は、変調用電圧信号が印加されている状態において、入射された信号光の第１の周波数における透過率を電気光学結晶３の電気光学効果により閾値より低下させる機能を有している。【選択図】　　　図１
2004138915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の第１の周波数において所定の閾値よりも高い透過率を有する信号光を変調する光学変調装置であって、
前記信号光が入射される電気光学結晶部材と、
前記電気光学結晶部材に対して前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する変調用電圧信号を印加および印加停止可能に制御する印加制御手段とを備え、
前記電気光学結晶部材は、前記変調用電圧信号が印加されている状態において、入射された信号光の前記第１の周波数における透過率を当該電気光学結晶部材の電気光学効果により前記閾値より低下させる機能を有することを特徴とする光学変調装置。
【請求項２】
前記電気光学結晶部材は、前記信号光が入射される第１の端面、前記信号光が出射される第２の端面および前記第１の端面から延在して前記第２の端面に繋がる外側面部をそれぞれ有しており、
前記印加制御手段は、前記電気光学結晶部材の外側面部における当該電気光学結晶部材に入射された信号光の光路を挟んで対向する位置にそれぞれ取り付けられた第１および第２の電極部と、
前記電圧信号を前記第１および第２の電極部間の電位差として印加および印加停止可能に制御する信号発生部と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の光学変調装置。
【請求項３】
前記電気光学結晶部材の第２の端面に対する信号光出力側に、当該第２の端面に対して当接または離れて配置されており、少なくとも前記第１の周波数に対応する波長を透過波長帯域内に含む透過波長特性を有する第１のフィルタ部材を備えたことを特徴とする請求項２記載の光学変調装置。
【請求項４】
前記第１のフィルタ部材は、第１の屈折率を有する第１の光学媒質または第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する第２の光学媒質から構成されており、前記透過波長帯域における前記第１の周波数に対応する波長λ１のｍ１／２（ｍ１は自然数）倍の光学膜厚を有するキャビティ層と、このキャビティ層の層厚方向に沿った両側に対称的に形成されており、前記波長λ１のｍ２／４（ｍ２は奇数）倍の光学膜厚をそれぞれ有する第１の光学媒質および第２の光学媒質を交互に積層して構成された第１および第２の積層体とを有し、前記波長λ１が前記透過波長帯域内の中心波長として設計された多層膜フィルタであることを特徴とする請求項３記載の光学変調装置。
【請求項５】
前記第１のフィルタ部材は、第１の屈折率を有する第１の光学媒質および第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する第２の光学媒質を交互に積層して構成された積層体を備えており、前記第１の周波数に対応する波長λ１以上の透過波長帯域を有するように、前記第１の光学媒質および第２の光学媒質それぞれの光学膜厚と積層数とが設計された多層膜フィルタであることを特徴とする請求項３記載の光学変調装置。
【請求項６】
前記第１のフィルタ部材は、第１の屈折率を有する第１の光学媒質および第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する第２の光学媒質を交互に積層して構成された積層体を備えており、前記第１の周波数に対応する波長λ０以下の透過波長帯域を有するように、前記第１の光学媒質および第２の光学媒質それぞれの光学膜厚と積層数とが設計された多層膜フィルタであることを特徴とする請求項３記載の光学変調装置。
【請求項７】
前記多層膜フィルタは、前記電気光学結晶部材の第２の端面に直接積層されたことを特徴とする請求項４乃至６の内の何れか１項記載の光学変調装置。
【請求項８】
前記電気光学結晶部材の第１の端面に対する信号光入力側に、当該第１の端面に対して当接または離れて配置されており、少なくとも前記第１の周波数に対応する波長を透過波長帯域内に含む透過波長特性を有する第２のフィルタ部材を備えたことを特徴とする請求項３乃至６の内の何れか１項記載の光学変調装置。
【請求項９】
前記第１の電極部は、前記電気光学結晶部材の外側面部に形成された第１の誘電体層と、この第１の誘電体層上に配設された第１の電極とを備えており、
前記第２の電極部は、前記電気光学結晶部材の外側面部における前記第１の誘電体層に対向する位置に形成された第２の誘電体層と、この第２の誘電体層上に前記第１の電極と対向して配設された第２の電極と、
を備えたことを特徴とする請求項２乃至８の内の何れか１項記載の光学変調装置。
【請求項１０】
所定の第１の周波数において所定の閾値よりも高い透過率を有する信号光を変調する光学変調方法であって、
電気光学結晶部材を用意し、この電気光学結晶部材に前記信号光を入射するステップと、
前記電気光学結晶部材に対して前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する変調用電圧信号を印加するステップと、
前記電気光学結晶部材に対する前記変調用電圧信号の印加を停止するステップと、
前記変調用電圧信号が前記電気光学結晶部材に印加されている状態において、入射された信号光の透過率を、当該電気光学結晶部材の電気光学効果により前記閾値より低下させるステップと、
を備えたことを特徴とする光学変調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信に利用される光学変調方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットトラフィックの急激な増加に伴い、大量の情報を低コストに伝送できる光通信方式が求められている。一般に、ある情報を含む信号（ベースバンド信号、変調信号）の変化に従って別の信号（搬送信号）を変化させることにより、ベースバンド信号の情報を搬送信号に乗せることを変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼び、変調する装置を変調器、変調装置（ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）と呼ぶ。また、変調された信号からベースバンド信号を取り出すことを復調（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ぶ。
【０００３】
高速光通信の進展に向け、より高速な変調方式の検討が進められている。
【０００４】
光空間通信では、変調の方式により、直接変調方式と外部変調方式とがある。
【０００５】
直接変調方式には、オンオフキーイング変調（光を直接オンオフさせる）とパルス位置変調（光パルスの出力位置を変化させる）がある。いずれも簡易的な方式でよく使われるが、背景光やシンチレーションの影響を受けやすく、信号が劣化しやすいため高速変調には向いていない。
【０００６】
外部変調方式には、ベースバンド信号で搬送信号を位相変調する位相変調方式と、周波数変調し、光強度を変調する周波数変調方式とがある。どちらの変調方式も構造的には複雑だが、信号劣化が少なく、背景光やシンチレーションの影響を受けにくいため、数Ｇｂｉｔ／ｓ（ビット／秒）から数百Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速変調が可能な方式として期待されている。
【０００７】
上述した外部変調方式の内、一次の電気光学（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ：ＥＯ）効果を有する電気光学結晶（以下ＥＯ結晶とも呼ぶ）の位相変化を利用する位相変調方式が実用化されている。
【０００８】
ここで、一次の電気光学（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ：ＥＯ）効果は、ポッケルス効果とも呼ばれており、反転対称性のない結晶（電気光学結晶等）において、常光と異常光の２種の光波に対する屈折率が結晶に印加される印加電圧に比例して変化する性質を表すものである。
【０００９】
すなわち、結晶中を進む光の速度（υ）は、υ＝ｃ／ｎＥＯ（但し、ＥＯ結晶の屈折率をｎＥＯ、真空中の光の速度をｃとする）と表されるため、屈折率ｎＥＯが変化することにより、光の速度および位相が変化する。この電気光学効果を利用して、光強度変調（振幅変調）を行うのが位相変調であり、この効果の間接的応答は、非常に早いため、高速変調に適している（例えば、非特許文献１参照）。
【００１０】
【非特許文献１】
末松安晴他著「光ファイバ通信入門」、オーム社
上記電気光学効果を示す材料としては、ＫＰＤ（ＫＨ２ＰＯ４）、ＤＫＤＰ（ＫＤ２ＰＯ４）、ＡＰＤ（ＮＨ４−Ｈ２ＰＯ４）、ＺｎＳ、ＣｄＳ、α−ＳｉＯ２、ＮａＣｌＯ、Ｂｉ１２ＧｅＯ１０、Ｃａ２Ｎｂ２Ｏ７ＫＬＮ（Ｋ３Ｌｉ２Ｎｂ５Ｏ１５）、ＢａＴｉＯ３、ＳＫＮ（Ｓｒ２ＫＮｂ５Ｏ１５）、ＫＴＮ（Ｋ（Ｔａ，Ｎａ）Ｏ３）、ＬＮＯ（ＬｉＮｂＯ３）、ＬＴＯ（ＬｉＴａＯ３）、ＢＮＮ（Ｂａ２ＮａＮｂ５Ｏ１５）、ＳＢＮ５０（（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ２Ｏ６）、ＰＬＺＴ８／６５／３５（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ＣｕＣｌ、ＧａＡｓ、ＺｎＴｅ、ＣａＴｅ、ＧａＰ等があげられる。
【００１１】
ここで、図１９に、典型的な電気光学素子（ＥＯ素子）による振幅変調器を示す。
【００１２】
図１９に示す振幅変調器は、縦型振幅変調器と呼ばれるものであり、電気光学結晶であるＥＯ素子５１には、その伝搬信号光（搬送信号光）の入出力面それぞれに設けられた電極を介して符号５２として示す平行な電界（変調用電圧信号に基づく電界）が印加されるようになっている。ＥＯ素子５１の伝播信号の入力側には、入力側偏光子５０が設置され、ＥＯ素子５１の伝播信号出力側には、λ／４波長位相板５３および出力側偏光子５４がそれぞれ設置されている。
【００１３】
図１９に示す振幅変調器によれば、搬送信号光は、入射側偏光子５０によって主軸に対して４５°に偏光した直線偏光となり、ＥＯ結晶５１に入力される。
【００１４】
このとき、ＥＯ結晶に対して変調用電圧信号（変調信号と略記する）５２を印加すると、ＥＯ結晶５１の電気光学効果により、搬送信号光は、位相差Γｍの楕円偏光に変化する。
【００１５】
この楕円偏光に変化した搬送信号光は、λ／４波長位相板５３により直線偏光に戻され、入射側偏光子５０とはπだけ位相がずれた出力側偏光子５４を通ることにより、強度変化として検出される。
【００１６】
すなわち、直線偏光の搬送信号光がＥＯ結晶に入射している状態で、ＥＯ結晶に電圧（Ｖ）の変調信号を印加すると、位相の変化（Δφ）と位相がπの位相差（λ／２）だけ変化する電圧Ｖπは以下のように表される。
【００１７】
【数１】
2004138915.tif 000003
但し、λは光の波長、ｎｅは常光の屈折率、ｎｏは異常光の屈折率、γ３３とγ１３はＥＯ結晶のポッケルス係数、ｌはＥＯ結晶の長さ、ｄＥＯはＥＯ結晶の厚さである。
【００１８】
これらの式より、変調信号Ｖにより、位相Δφが変化すること、および変調電圧信号Ｖπを印加することにより、搬送信号に対して最大の変化量を与えられることがわかる。さらに、出力側偏光子を透過できる光の強度（Ｉ）は、下式のように示される。
【００１９】
【数２】
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この（３）式によれば、変調信号Ｖの変化に応じて、光の強度（振幅）Ｉが変化することが分かる。したがって、変調信号Ｖを変化させることにより、図１９に示す変調器を振幅変調器として機能させることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１９に示す振幅変調器によれば、搬送信号光の入出力面に電極を設置する必要があるため、電極による光損失が避けられない。また、偏光子、波長位相板等の分散的な光学部品を空間的に調整／位置合わせしながら配置する必要があるため、困難な調整が避けられず、振幅変調器自体、およびこの振幅変調器を搭載した光通信装置・光モジュールを小型化することが難しい。また、上記光学部品自体および調整用のコストが発生し、変調器全体のコストが増加してしまった。
【００２１】
一方、図１９に示す縦型振幅変調器の他に、電界を搬送信号光（入射ビーム）の光路方向に対して直交する方向に印加する横型振幅変調器もある。
【００２２】
しかしながら、この横型振幅変調器においても、偏光子、波長位相板等の分散的な光学部品を空間的に調整／位置合わせしながら配置する必要があるため、横型振幅変調器自体およびこの振幅変調器を搭載した光通信装置・モジュールを小型化することが困難である。
【００２３】
以上述べたように、光空間通信においては、外部変調器の内、電気光学結晶を用いた位相変調方式が多く利用されているが、空間的に分散配置される光学部品を使用する必要があり、その空間的調整／位置合わせの困難性から、変調器自体、およびその変調器を搭載した光通信装置・モジュールを小型化することが困難である。
【００２４】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、空間的に分散配置する必要がある光学部品の点数を少なくでき、かつ高速光通信に適した高速変調を行うことができる光学変調方法および装置に関する。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係わる光学変調装置によれば、所定の第１の周波数において所定の閾値よりも高い透過率を有する信号光を変調する光学変調装置であって、前記信号光が入射される電気光学結晶部材と、前記電気光学結晶部材に対して前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する変調用電圧信号を印加および印加停止可能に制御する印加制御手段とを備え、前記電気光学結晶部材は、前記変調用電圧信号が印加されている状態において、入射された信号光の前記第１の周波数における透過率を当該電気光学結晶部材の電気光学効果により前記閾値より低下させる機能を有している。
【００２６】
本発明の請求項２に係わる光学変調装置によれば、前記電気光学結晶部材は、前記信号光が入射される第１の端面、前記信号光が出射される第２の端面および前記第１の端面から延在して前記第２の端面に繋がる外側面部をそれぞれ有しており、前記印加制御手段は、前記電気光学結晶部材の外側面部における当該電気光学結晶部材に入射された信号光の光路を挟んで対向する位置にそれぞれ取り付けられた第１および第２の電極部と、前記電圧信号を前記第１および第２の電極部間の電位差として印加および印加停止可能に制御する信号発生部と、を備えている。
【００２７】
本発明の請求項３に係わる光学変調装置によれば、前記電気光学結晶部材の第２の端面に対する信号光出力側に、当該第２の端面に対して当接または離れて配置されており、少なくとも前記第１の周波数に対応する波長を透過波長帯域内に含む透過波長特性を有する第１のフィルタ部材を備えている。
【００２８】
本発明の請求項４に係わる光学変調装置によれば、前記第１のフィルタ部材は、第１の屈折率を有する第１の光学媒質または第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する第２の光学媒質から構成されており、前記透過波長帯域における前記第１の周波数に対応する波長λ１のｍ１／２（ｍ１は自然数）倍の光学膜厚を有するキャビティ層と、このキャビティ層の層厚方向に沿った両側に対称的に形成されており、前記波長λ１のｍ２／４（ｍ２は奇数）倍の光学膜厚をそれぞれ有する第１の光学媒質および第２の光学媒質を交互に積層して構成された第１および第２の積層体とを有し、前記波長λ１が前記透過波長帯域内の中心波長として設計された多層膜フィルタである。
【００２９】
本発明の請求項５に係わる光学変調装置によれば、前記第１のフィルタ部材は、第１の屈折率を有する第１の光学媒質および第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する第２の光学媒質を交互に積層して構成された積層体を備えており、前記第１の周波数に対応する波長λ１以上の透過波長帯域を有するように、前記第１の光学媒質および第２の光学媒質それぞれの光学膜厚と積層数とが設計された多層膜フィルタである。
【００３０】
本発明の請求項６に係わる光学変調装置によれば、前記第１のフィルタ部材は、第１の屈折率を有する第１の光学媒質および第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する第２の光学媒質を交互に積層して構成された積層体を備えており、前記第１の周波数に対応する波長λ０以下の透過波長帯域を有するように、前記第１の光学媒質および第２の光学媒質それぞれの光学膜厚と積層数とが設計された多層膜フィルタである。
【００３１】
本発明の請求項７に係わる光学変調装置によれば、前記多層膜フィルタは、前記電気光学結晶部材の第２の端面に直接積層されている。
【００３２】
本発明の請求項８に係わる光学変調装置によれば、前記電気光学結晶部材の第１の端面に対する信号光入力側に、当該第１の端面に対して当接または離れて配置されており、少なくとも前記第１の周波数に対応する波長を透過波長帯域内に含む透過波長特性を有する第２のフィルタ部材を備えている。
【００３３】
本発明の請求項９に係わる光学変調装置によれば、前記第１の電極部は、前記電気光学結晶部材の外側面部に形成された第１の誘電体層と、この第１の誘電体層上に配設された第１の電極とを備えており、前記第２の電極部は、前記電気光学結晶部材の外側面部における前記第１の誘電体層に対向する位置に形成された第２の誘電体層と、この第２の誘電体層上に前記第１の電極と対向して配設された第２の電極と、を備えている。
【００３４】
本発明の請求項１０に係わる光学変調装置によれば、所定の第１の周波数において所定の閾値よりも高い透過率を有する信号光を変調する光学変調方法であって、電気光学結晶部材を用意し、この電気光学結晶部材に前記信号光を入射するステップと、前記電気光学結晶部材に対して前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する変調用電圧信号を印加するステップと、前記電気光学結晶部材に対する前記変調用電圧信号の印加を停止するステップと、前記変調用電圧信号が前記電気光学結晶部材に印加されている状態において、入射された信号光の透過率を、当該電気光学結晶部材の電気光学効果により前記閾値より低下させるステップと、を備えている。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の各実施の形態において、同一機能を有する構成要素については、同一符号を付してその繰り返しの説明は省略または簡略化する。
【００３６】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係わる光学変調装置１の概略構成を図１に示す。
【００３７】
図１に示すように、光学変調装置１は、所定の第１の周波数ω１において所定の閾値Ｔｔｈよりも高い透過率を有する搬送信号光である例えばレーザ光を所定の方向に沿って出力する光源２を備えている。なお、光源２としては、レーザダイオードを用いたレーザ光出力装置や、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた装置等を用いることができる。
【００３８】
また、光学変調装置１は、印加される電圧（電位差）に比例して、その屈折率が変化する特性、いわゆる電気光学効果（ポッケルス効果）を有する電気光学結晶部材（以下、電気光学結晶と記載し、図面においては、ＥＯ結晶と記載する）３を備えている。
【００３９】
この電気光学結晶３は、例えば略方形体形状を有しており、その長手方向が搬送信号光の光路方向と平行かつ光路上に配置されている。
【００４０】
すなわち、電気光学結晶３は、搬送信号光が入射される第１の端面３ａと、この第１の端面３ａに平行かつ対向し、搬送信号光が出射される第２の端面３ｂと、第１の端面３ａから延在して第２の端面３ｂに繋がる２組の外側面３ｃ、３ｄおよび３ｅ、３ｆとを有している。
【００４１】
また、光学変調装置１は、電気光学結晶３の２組の外側面３ｃ、３ｄおよび３ｅ、３ｆの内、どちらか一方の外側面（第１の実施の形態では、外側面３ｃ、３ｄとする）にそれぞれ取り付けられた互いに対向する電極４および５を備えている。
【００４２】
この２枚の電極４および５の内、一方の電極４には、搬送信号光の第１の周波数ω１よりも低い第２の周波数ω２を有する変調用電圧信号（変調信号）を印加および印加停止可能に出力する変調信号出力部６が接続されており、また、他方の電極５はグランド電位に接続されている。
【００４３】
したがって、変調信号出力部６から出力された変調用電圧信号が電極４（以下、信号電極４とする）に印加されると、この信号電極４および電極５（以下、グランド電極５とする）間（の電気光学結晶３）に対して、上記電圧信号に対応する電位差を光路方向に直交する方向に印加することができる。
【００４４】
なお、本実施形態における信号電極４、グランド電極５および変調信号出力部６が本発明における印加制御手段に相当する。
【００４５】
そして、光学変調装置１は、電気光学結晶３の第２の端面３ｂに対する搬送信号光出力側にその第２の端面３ｂに対して離れて（例えば、近接して）配置されており、第１の周波数ω１に対応する波長λ１を透過波長帯域（狭波長帯域）内の中心波長として含み、後述する周波数ω３−およびω３＋に対応する波長λ３−およびλ３＋は遮断波長帯域となる透過波長特性を有する第１のフィルタ部材としての多層膜狭帯域フィルタ７を備えている。なお、本明細書における”多層”とは、”複数層”を表している。
【００４６】
次に、図２および図３を用いて、図１に示す光学変調装置１の動作原理について説明する。
【００４７】
電気光学結晶等の非線形物質に高い密度の振動電界を入力すると、入射光とは波長の異なる全く新しい光が発生することが知られている。これは、物質中の平行位置で振動しながら釣り合っていた素励起（電子、元素イオン、分子イオン、結晶格子、励起子、格子欠陥、ポラリトンなど）が、外部電界によって平衡点からずれるためである。
【００４８】
ここで、電界をＥとすれば、物質の分極Ｐは以下のように表現できる。
【００４９】
【数３】
2004138915.tif 000005
但し、ε０は、真空中の誘電率であり、χ（１）、χ（２）、χ（３）は、それぞれ、１次、２次、３次の感受率である。１次の感受率は線形感受率とも呼ばれる。
【００５０】
ここで、１次、２次、３次の感受率χ（１）、χ（２）、χ（３）の間には、χ（１）≫χ（２）≫χ（３）という関係があり、外部電場が弱いと１次の感受率が支配的で、２次以上の分極の効果は現れないが、外部からの電界密度が高いと、２次以上の分極が現れてくる。
【００５１】
ここで、図１および図２に示すように、電気光学結晶３に周波数ω１の搬送信号光を入射し、変調信号として周波数ω２の電圧信号（振幅電界）を印加する。このとき、変調信号の強度が十分強い場合、下式（５）に示すように、２次の分極Ｐ（２）が現れる。
【００５２】
【数４】
2004138915.tif 000006
但し、Ｅ１は搬送信号の電界、Ｅ２は変調信号の電界、ｋ１とｋ２はそれぞれの波数ベクトル、ｚは搬送信号光の光路軸である。
【００５３】
よって、第１の周波数ω１＞第２の周波数ω２であると、第１の周波数ω１と第２の周波数ω２以外に、和振動としてω１＋ω２、差振動としてω１−ω２の周波数を持つ新しい光が現れることになる。
【００５４】
今、新しい周波数をもつ光の振動数を、ω３＝（ω１±ω２）とすると、電気光学結晶３を伝搬する単位面積あたりのω１、ω２、ω３に対する、それぞれの強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の関係は、Ｉ＝１／２・ε０ｃｎ｜Ｅ｜２より、
【数５】
2004138915.tif 000007
となる。すなわち、上式（６）は、電気光学結晶３のどの点においても、単位長さあたりの強度変化に相当するエネルギー（振動数）の比は一定となり、振動数ω３の光が強くなれば、第１および第２の周波数ω１およびω２の強度は小さくなっていくことを示している。これは、Ｍａｎｌｅｙ−Ｒｏｗｅの関係として知られるエネルギー保存則である。
【００５５】
この現象を説明したのが図２である。すなわち、図２（ａ）に示すように、第１の周波数ω１に対応する中心波長λ１を有する搬送信号光（入力信号；電気光学結晶通過直前の信号）Ｓ１は、変調信号を印加されている電気光学結晶３を通過することにより、図２（ｂ）に示すように、その電気光学結晶３を通過した直後の搬送信号光Ｓ２には、周波数（振動数；ω１−ω２＝ω３−）の第１の光成分と周波数（振動数；ω１＋ω２＝ω３＋）の第２の光成分とが現れている。したがって、Ｍａｎｌｅｙ−Ｒｏｗｅの関係から、搬送信号光における第１の周波数ω１に対応する信号成分の強度は低下する。
【００５６】
このように、電気光学結晶３を通過してきた搬送信号光Ｓ２は、電気光学結晶３の信号光出力側に配置された多層膜狭帯域フィルタ７に入力される。
【００５７】
このとき、多層膜狭帯域フィルタ７は、第１の周波数ω１に対応する波長λ１を透過波長帯域（狭波長帯域）内の中心波長として含み、かつ上記周波数ω３−およびω３＋に対応する波長λ３−およびλ３＋は遮断波長帯域となる透過波長特性を有しているため、図２（ｃ）に示すように、多層膜狭帯域フィルタ７を通過した後の搬送信号光における波長λ３−およびλ３＋の光成分は除去（フィルタリング）される。この結果、第１の周波数ω１を有する搬送信号光の信号強度の変化を明確に検出することが可能となる。
【００５８】
したがって、多層膜狭帯域フィルタ７の出力側に図示しない光検出器を配置し、この光検出器が、多層膜狭帯域フィルタ７を介して送られてきた搬送信号光の透過率が閾値Ｔｔｈより大きいか（オン）小さいか（オフ）判断することにより、搬送信号光のオンオフの変調が可能となる。
【００５９】
すなわち、一般的に用いられている位相振幅変調器が、変調用電圧信号の電圧Ｖにより位相を変化させて変調しているのに対し、第１の実施の形態に係る光学変調装置１は、変調用電圧信号の周波数ω２による周波数変調であり、原理的に全く異なっている。
【００６０】
第１の実施の形態においては、第１の周波数ω１の搬送信号光は、例えば１０００ｎｍから２０００ｎｍの波長帯域を有する光であり、第１の周波数ω１は、例えば、約１００ＴＨｚ程度の周波数である。
【００６１】
ここで、周波数ω３＝第１の周波数ω１±第２の周波数ω２より、第２の周波数ω２が小さいと第１の周波数ω１に対して乖離が大きく、周波数ω３は検出できないことが予想される。
【００６２】
しかしながら、最近の高速電気信号処理により、テラヘルツ領域（１ＴＨｚ−１０ＴＨｚ）の信号発生が可能となっている（例えば、谷内他、電子情報通信学会誌、第８２巻、第９号、９４３ページに記載）。
【００６３】
このテラヘルツ領域の信号を変調信号として用いた時の周波数ω３について考察した場合、例えば、第１の周波数ω１＝１００ＴＨｚ、第２の周波数ω２＝１ＴＨｚとすると、周波数ω３＝１００ＴＨｚ±１ＴＨｚとなり、第１の周波数ω１の１％程度の変化率が見込める。すなわち、搬送用信号光が例えば約１５５０ｎｍの中心波長λ１を有している場合、±１０ｎｍ程度の変化があることになる。したがって、例えば、１ｎｍ以下のバンドパス特性を持つ多層膜狭帯域フィルタ７を用いることにより、上記搬送用信号光の変化を十分に検出することが可能となる。
【００６４】
さらに、０．０１ｎｍ以下のバンドパスフィルタ特性を持つ多層膜狭帯域フィルタ７を用いることにより、１−１０ＧＨｚ程度の定周波数の変調信号によっても、変調が可能となる。
【００６５】
次に、多層膜狭帯域フィルタ７について説明する。
【００６６】
光学多層膜は、光学的な屈折率の異なる光学媒質膜、例えば、誘電体膜を交互に積み重ねて形成され、境界面での反射光の干渉を利用して所定の光学特性を得るものである。現在、単層膜では得られない所望の光学特性（透過波長特性）を得るために、眼鏡等のガラス上およびプラスチック上への無反射コーティング、ビデオカメラの色分解プリズム、バンドパスフィルタ等の各種光学フィルタ、発光レーザの端面コーティング等に使用されている。また最近の状況として、広帯域光波長多重（高密度波長分割多重（Ｄｅｎｓｅ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＷＤＭ））通信に用いる合波や分波に応用されている。
【００６７】
なお、光学多層膜の基本的な設計については、工藤恵学著「分光の基礎と方法」（オーム社）等を参照されたい。
【００６８】
図３に、帯域透過特性（バンドパス特性）を有する多層膜狭帯域フィルタ７の構成例を示す。波長λ１をバンドパスフィルタとしての設計波長とした場合、第１の光学媒質（屈折率ｎＬ）からなる光学膜厚（物理膜厚ｄＬとすると、光学膜厚ｎＬｄＬ＝λ１／４の奇数倍；本実施形態では１倍）の第１の光学媒質膜（以後、Ｌ層と呼ぶ）７ａ１と、第１の光学媒質層よりも高い屈折率を有する第２の光学媒質層（屈折率ｎＨ）からなる光学膜厚（厚さｄＨとすると、光学膜厚ｎＨｄＨ＝λ１／４の奇数倍；本実施形態では１倍）の第２の光学媒質膜（以後Ｈ層と呼ぶ）７ａ２とを交互に積層した多層膜構造（積層体）で、第１の光学媒質または第２の光学媒質からなるキャビティ層と呼ばれる層の層厚方向に沿った両側に対称的に形成されている。
【００６９】
ここで、キャビティ層とは、Ｌ層とＨ層を交互に積層した積層体のうち、所定の位置の層であり、光学膜厚がｎＬｄＬ＝λ１／２またはｎＨｄＨ＝λ１／２の自然数ｍ１倍の第１の光学媒質層または第２の光学媒質層から構成される。
【００７０】
図３では、基板Ｂ上にＨ層７ａ２とＬ層７ａ１を繰り返し１９層積層して第１の積層体８ａ１を生成し、この第１の積層体８ａ１上に物理膜厚ｄＣ＝２×ｄＬの層（キャビティ層）２Ｌを形成し、さらに、キャビティ層２Ｌの上にＨ層７ａ２とＬ層７ａ１を繰り返し１９層積層して第２の積層体８ａ２を生成し、全体で３９層の多層膜構造（多層膜狭帯域フィルタ７）を構成している。
【００７１】
このようなキャビティ層２Ｌを１つ持つ多層膜構造は、一般に「シングルキャビティ」または「１キャビティ」と呼ばれる。さらにキャビティ層が２つ、３つ、４つ、５つと増えていくと、「ダブルキャビティ」または「２キャビティ」、「トリプルキャビティ」または「３キャビティ」、「４キャビティ」、「５キャビティ」等と呼ばれる。
【００７２】
図３を参照し、Ｌ層７ａ１として屈折率が１．４８の二酸化（ＳｉＯ２）（第１の光学媒質）、Ｈ層７ａ２として屈折率が２．１４の五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）（第２の光学媒質）、キャビティ層２Ｌを第１の光学媒質をそれぞれ用いて構成された多層膜帯域透過フィルタ７について詳細に説明する。ただし、バンドパスフィルタとしての設計波長は、中心波長λ０＝１５５０．００ｎｍとした。
【００７３】
このとき、Ｈ層７ａ２の光学膜厚は１８１．０７ｎｍであり、Ｌ層７ａ１の光学膜厚は２６１．８２ｎｍである。また、キャビティ層２Ｌの光学膜厚ｄＣ＝２×ｄＬ＝５２３．６４ｎｍである。また、図３では、屈折率を対応する層の縦幅（層厚方向に直交する幅）により模式的に表した。すなわち、Ｌ層７ａ１よりもＨ層７ａ２の縦幅が広いのは、Ｈ層７ａ２の屈折率がＬ層７ａ１よりも大きいことを示している。
【００７４】
図３に示した光学多層膜構造を有する多層膜狭帯域フィルタ７の透過波長特性（バンドパス特性）を計算した結果を図４に示す。
【００７５】
図４に示すように、設計波長λ１＝１５５０．００ｎｍにおける多層膜狭帯域フィルタ７の透過率は約９３％となる。また、極めて急峻で狭い特性が得られている透過帯域幅は０．１ｎｍ以下となり、挿入損失もなくリップル（信号の最大値付近の部分にみられる透過率が局所的に低下する現象、さざ波とも呼ばれる）も現れない透過波長特性波形が得られていることが分かる。
【００７６】
次に、上記光学多層膜構造を有する多層膜狭帯域フィルタ７の製造方法について説明する。
【００７７】
一般には、薄膜形成装置を用いて透明基板上に光学媒質層を積層していき、多層膜狭帯域フィルタを作成する。このような光学媒質層を積層して多層膜を形成するために、様々な膜形成装置（成膜装置）を用いた膜形成方法（成膜方法）が試みられている。
【００７８】
多層膜形成方法の中でも、スパッタ法（スパッタリング法）は、危険度の高いガスや有毒ガスなどを使用する必要がなく、堆積する膜の表面凹凸（表面モフォロジ）が比較的良好であるなどの理由により、有望な成膜装置・方法の一つとなっている。スパッタ装置・方法の中でも、特に化学量論的組成の膜を得るための優れた装置・方法として、酸素ガスや窒素ガスなどの反応ガスを供給し、膜中の酸素や窒素が欠落するのを防止する反応性スパッタ装置・方法が良く用いられる。
【００７９】
反応性スパッタ装置・方法の中でも、特に電子サイクロトロン共鳴（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＥＣＲ）と発散磁界を利用して作られたプラズマ流を基板に照射するとともに、ターゲットと接地間に高周波または直流電圧を印加し、上記ＥＣＲで発生させたプラズマ流中のイオンをターゲットに引き込み衝突させてスパッタ現象を引き起こすことにより、光学膜を基板に堆積させる装置・方法（以下、これをＥＣＲスパッタ法という）が良好な膜質を得られるものとして最も有望である。
【００８０】
ＥＣＲスパッタ法の特徴は、例えば、小野他、ジャパニーズジャーナルオブアプライドフィジクス、第２３巻、第８号、Ｌ５３４頁、１９８４年（Ｊｐｎ．　Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　２３，　ｎｏ．８，　Ｌ５３４　（１９８４）．）に記載されている。
【００８１】
一般的に使用されている、ＲＦマグネトロンスパッタ法においては、０．１Ｐａ程度以上のガス圧力でないと安定なプラズマは得られないのに対し、上記ＥＣＲスパッタ法では、０．０１Ｐａ程度以下の分子流領域のガス圧力で安定なＥＣＲプラズマが得られる。また、ＥＣＲスパッタ法は、高周波または直流電圧により、ＥＣＲにより生成したイオンをターゲットに当ててスパッタリングを行うため、低い圧力でスパッタリングができる。
【００８２】
ＥＣＲスパッタ装置では、二酸化シリコン膜を含む酸化シリコン膜、アルミナ膜のみならず、五酸化タンタル、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、二酸化ハフニウム、二酸化ランタン、二酸化セレン、二酸化セリウム、三酸化アンチモン、三酸化インジウム、酸化マグネシウム、二酸化ソリウム等の酸化物、シリコン窒化物、窒化アルミニウム、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化ランタン等の窒化物、および、シリコン酸窒化物等の酸窒化物、フッ素化マグネシウム、フッ素化セレン、三フッ化セリウム、二フッ化カルシウム、フッ化リチウム、六フッ化三ナトリウムアルミニウム等のフッ素化物等が得られる。さらには、堆積時に水素を導入したアモルファスシリコン、あるいは、二元合金の酸化物、二元合金の窒化物等も得ることができ、反応性ガスの流量（分圧）による屈折率制御は可能である。
【００８３】
また、ＥＣＲスパッタ法では、基板にＥＣＲプラズマ流とスパッタされた粒子が照射される。ＥＣＲプラズマ流のイオンは、発散磁界により１０ｅＶから数１０ｅＶのエネルギーに制御される。また、気体が分子流として振る舞う程度の低い圧力でプラズマを生成・搬送しているために、基板に到達するイオンのイオン電流密度も大きく取れる。したがって、ＥＣＲプラズマ流のイオンは、スパッタされて基板に飛来した原料粒子にエネルギーを与えるとともに、原料粒子と酸素または窒素との結合反応を促進することとなり膜質が改善される。
【００８４】
ＥＣＲスパッタ法は、特に、外部からの加熱を要しない低い（室温に近い）基板温度で基板上に高品質の膜が形成できることが特徴である。ＥＣＲスパッタ法による高品質な薄膜堆積については、例えば、天澤他、ジャーナルオフバキュームサイエンスアンドテクノロジー、第Ｂ１７巻、第５号、２２２２頁、１９９９年（Ｊ．　Ｖａｃ．　Ｓｃｉ．　Ｔｅｃｈｎｏｌ．　Ｂ１７，　ｎｏ．５，　２２２２　（１９９９）．）に記載されている。
【００８５】
また、ＥＣＲスパッタ法で堆積した膜の表面モフォロジは、原子スケールのオーダで平坦である。したがって、ＥＣＲスパッタ法は、ナノメータオーダの極薄膜からなる多層膜を形成するのに有望な装置・方法である。
【００８６】
以上の理由により、ＥＣＲスパッタ装置を用いて、多層膜狭帯域フィルタ７の製造を行った。図５にＥＣＲスパッタ装置の概略図を示す。
【００８７】
次に、多層膜狭帯域フィルタ７の製造方法を具体的に説明する。
【００８８】
まず、容器１０内を真空にした後、ＥＣＲプラズマ源（ＥＣＲ領域）１２にスパッタガス１４および反応性ガス１６を導入し適当なガス圧にする。次に、磁気コイル１８によりＥＣＲプラズマ源１２内に０．０８７５Ｔの磁場を発生させた後、導波管２０と石英窓２１を通してＥＣＲプラズマ源１２に周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入し、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを生成する。
【００８９】
ＥＣＲプラズマは、発散磁場により基板方向にプラズマ流を作る。第１の実施の形態に示されたＥＣＲプラズマ源は、導入したマイクロ波電力を一旦分岐してプラズマ源１２の直前で再び結合させるものであり、ターゲット２２からの飛散粒子が石英窓２１に付着することを防ぐことにより、ランニングタイムを大幅に改善できるものである。
【００９０】
また、ＥＣＲプラズマ源１２と基板２４との間にリング状の円形ターゲット２２を配置し、ターゲット２２に高周波電圧発生部２６から高周波電圧を印加してスパッタリングを行って、基板ホルダ２８に取り付けられた基板２４上に光学薄膜を形成する。
【００９１】
そして、複数のＥＣＲプラズマ源と複数のターゲットを設置し、交互に切り替えながらスパッタリングを行うことにより、基板２４上に屈折率の異なる複数の堆積膜を多層膜として形成することができる。例えば、第１の実施の形態においては、２つのＥＣＲプラズマ源に、それぞれ、シリコンターゲットとタンタルターゲットを設置し、Ｌ層として二酸化シリコンを、Ｈ層として五酸化タンタルを、キャビティ層に二酸化シリコンを堆積（積層）することにより、本発明の第１の実施の形態に係わる多層膜狭帯域フィルタ７を生成することができる。
【００９２】
以上述べたように、本実施形態によれば、第２の周波数ω２を有する変調用電圧信号を電気光学結晶３に印加することにより、電気光学結晶３に入射された搬送信号光の第１の周波数ω１における透過率を、その電気光学結晶３の電気光学効果により閾値Ｔｔｈより低下させることができる。
【００９３】
このため、電気光学結晶３に対する変調用電圧信号の印加（オン）および印加停止（オフ）制御を行うことにより、多層膜狭帯域フィルタ７を介して送られてきた搬送信号光の透過率が閾値Ｔｔｈより大きいか（オン）小さいか（オフ）判断することができ、搬送信号光に対する高速のオンオフ変調が可能となる。
【００９４】
したがって、従来の光変調器において必要であった、偏光子、波長位相板等の分散的な光学部品を用いることなく、光変調を実行することができる。
【００９５】
このため、光学変調装置１、およびこの光学変調装置１を搭載した光通信装置・光モジュールを小型化することができ、また、光学変調装置１全体のコストを低下させることができる。
【００９６】
なお、第１の実施の形態においては、第１のフィルタ部材として、第１の周波数ω１に対応する波長λ１を透過波長帯域（狭波長帯域）内の中心波長として含み、周波数ω３−およびω３＋に対応する波長λ３−およびλ３＋は遮断波長帯域となる透過波長特性を有する多層膜狭帯域フィルタ７を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９７】
例えば、第１のフィルタ部材として、ハイパス特性（高帯域透過特性）を有する多層膜フィルタ７ｂを図６に示す。
【００９８】
図６に示すように、多層膜フィルタ７ｂは、基板Ｂ上にＨ層７ｂ２とＬ層７ｂ１を繰り返しｋ１層積層して形成された積層体８ｂを備えている。このとき、多層膜フィルタ７ｂは、第１の周波数ω１に対応する波長λ１以上の透過波長帯域を有するように、Ｌ層７ｂ１およびＨ層７ｂ２それぞれの光学膜厚と上記積層体８ｂの積層数ｋ１とが設計されている。
【００９９】
図６に示した光学多層膜構造を有する多層膜狭帯域フィルタ７ｂのハイパス特性を計算した結果を図７に示す。
【０１００】
図７に示すように、設計波長λ１＝１５５０．００ｎｍから高波長側の透過率は約９３％となり、リップルも現れないハイパス特性波形が得られていることが分かる。
【０１０１】
この多層膜フィルタ７ｂについても、図５に示したＥＣＲスパッタ法に基づく成膜装置・方法を用いて製造することが可能である。
【０１０２】
図８は、電気光学結晶３および多層膜フィルタ７ｂの作用を説明するための図２に対応する図である。すなわち、図８（ａ）に示すように、第１の周波数ω１に対応する中心波長λ１を有する搬送信号光Ｓ１は、変調信号を印加されている電気光学結晶３を通過することにより、図８（ｂ）に示すように、その電気光学結晶３を通過した直後の搬送信号光Ｓ２には、周波数（ω１−ω２＝ω３−）の第１の光成分と周波数（ω１＋ω２＝ω３＋）の第２の光成分とが現れている。したがって、Ｍａｎｌｅｙ−Ｒｏｗｅの関係から、搬送信号光における第１の周波数ω１に対応する信号成分の強度は低下する。
【０１０３】
このように、電気光学結晶３を通過してきた搬送信号光Ｓ２は、電気光学結晶３の信号光出力側に配置された多層膜狭帯域フィルタ７ｂに入力される。
【０１０４】
このとき、多層膜狭帯域フィルタ７ｂは、第１の周波数ω１に対応する波長λ１より低い波長帯域に対応する波長λ３−は遮断波長帯域となる透過波長特性を有しているため、図８（ｃ）に示すように、多層膜狭帯域フィルタ７ｂを通過した後の搬送信号光Ｓ３ａにおける波長λ３−の光成分は除去（フィルタリング）される。この結果、第１の周波数ω１を有する搬送信号光の信号強度の変化を明確に検出することが可能となる。
【０１０５】
したがって、多層膜狭帯域フィルタ７を用いた場合と同様に、多層膜狭帯域フィルタ７ｂを介して送られてきた搬送信号光の透過率が閾値Ｔｔｈより大きいか（オン）小さいか（オフ）判断することにより、搬送信号光のオンオフの変調が可能となる。
【０１０６】
この結果、多層膜狭帯域フィルタ７を用いた光学変調装置１と同様の効果を得ることができる。
【０１０７】
また、例えば、第１のフィルタ部材として、ローパス特性（低帯域透過特性）を有する多層膜フィルタ７ｃを図９に示す。
【０１０８】
図９に示すように、多層膜フィルタ７ｃは、基板Ｂ上にＨ層７ｃ２とＬ層７ｃ１を繰り返しｋ２層積層して形成された積層体８ｃを備えている。このとき、多層膜フィルタ７ｃは、第１の周波数ω１に対応する波長λ１以下の透過波長帯域を有するように、Ｌ層７ｃ１およびＨ層７ｃ２それぞれの光学膜厚と上記積層体８ｃの積層数ｋ２とが設計されている。
【０１０９】
図９に示した光学多層膜構造を有する多層膜狭帯域フィルタ７ｃのローパス特性を計算した結果を図１０に示す。
【０１１０】
図１０に示すように、設計波長λ１＝１５５０．００ｎｍから低波長側の透過率は約９３％となり、リップルも現れないハイパス特性波形が得られていることが分かる。
【０１１１】
この多層膜フィルタ７ｃについても、図５に示したＥＣＲスパッタ法に基づく成膜装置・方法を用いて製造することが可能である。
【０１１２】
図１１は、電気光学結晶３および多層膜フィルタ７ｃの作用を説明するための図２に対応する図である。すなわち、図１１（ａ）に示すように、第１の周波数ω１に対応する中心波長λ１を有する搬送信号光Ｓ１は、変調信号を印加されている電気光学結晶３を通過することにより、図１１（ｂ）に示すように、その電気光学結晶３を通過した直後の搬送信号光Ｓ２には、周波数（ω１−ω２＝ω３−）の第１の光成分と周波数（ω１＋ω２＝ω３＋）の第２の光成分とが現れている。したがって、Ｍａｎｌｅｙ−Ｒｏｗｅの関係から、搬送信号光における第１の周波数ω１に対応する信号成分の強度は低下する。
【０１１３】
このように、電気光学結晶３を通過してきた搬送信号光Ｓ２は、電気光学結晶３の信号光出力側に配置された多層膜狭帯域フィルタ７ｃに入力される。
【０１１４】
このとき、多層膜狭帯域フィルタ７ｃは、第１の周波数ω１に対応する波長λ１より高い波長帯域に対応する波長λ３＋は遮断波長帯域となる透過波長特性を有しているため、図１１（ｃ）に示すように、多層膜狭帯域フィルタ７ｃを通過した後の搬送信号光Ｓ３ｂにおける波長λ３＋の光成分は除去（フィルタリング）される。この結果、第１の周波数ω１を有する搬送信号光の信号強度の変化を明確に検出することが可能となる。
【０１１５】
したがって、多層膜狭帯域フィルタ７を用いた場合と同様に、多層膜狭帯域フィルタ７ｃを介して送られてきた搬送信号光の透過率が閾値Ｔｔｈより大きいか（オン）小さいか（オフ）判断することにより、搬送信号光のオンオフの変調が可能となる。
【０１１６】
この結果、多層膜狭帯域フィルタ７を用いた光学変調装置１と同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係わる光学変調装置１Ａの概略構成を図１２に示す。
【０１１８】
図１に示す光学変調装置１においては、多層膜狭帯域フィルタ７を搬送信号光出力側である電気光学結晶３の第２の端面３ｂに対して近接して配置したが、第２の実施の形態の光学変調装置１Ａにおいては、多層膜狭帯域透過フィルタ７は、電気光学結晶３の第２の端面３ｂに当接して取り付けられている。
【０１１９】
すなわち、多層膜狭帯域透過フィルタ７を、電気光学結晶３の第２の端面３ｂを基板の積層面として、図５に示したＥＣＲスパッタ法に基づく成膜装置・方法を用いて直接積層した構成である。
【０１２０】
光学変調装置１Ａによれば、図１に示す光学変調装置１に基づく効果に加えて、多層膜フィルタ７自体を空間的に配置して調整する必要がなくなるため、小型化およびコスト削減にさらに寄与することができる。
【０１２１】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係わる光学変調装置１Ｂの概略構成を図１３に示す。
【０１２２】
図１３に示すように、光学変調装置１Ｂは、搬送信号光入力側である電気光学結晶３の第１の端面３ａに対して離れて（例えば、第１の端面３ａに近接して）配置されており、第１の周波数ω１に対応する波長を透過波長帯域内に含む透過波長特性を有する第２のフィルタ部材としての多層膜狭帯域フィルタ３０を備えている。
【０１２３】
図１３に示す構成によれば、たとえ搬送信号光が波長的に広がりを持っていたとしても、電気光学結晶３の入力側の多層膜狭帯域フィルタ３０によって、搬送信号光の波長帯域を絞る（第１の周波数ω１に対応する波長を含む透過波長帯域のみ透過させる）ことができ、光学変調装置１Ｂの測定精度を向上させることができる。
【０１２４】
なお、図１３に示す構成においては、多層膜狭帯域フィルタ７および多層膜狭帯域フィルタ３０を、それぞれ電気光学結晶３の第２の端面３ｂおよび第１の端面３ａからそれぞれ離間するように設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１２５】
すなわち、図１４に示す光学変調装置１Ｃによれば、多層膜狭帯域フィルタ７および多層膜狭帯域フィルタ３０を、それぞれ電気光学結晶３の第２の端面３ｂおよび第１の端面３ａに対して例えば、ＥＣＲスパッタ法に基づく成膜装置・方法を用いて直接積層してもよい。
【０１２６】
この変形例によれば、図１３に示す光学変調装置１Ｂに基づく効果に加えて、多層膜フィルタ７および３０をそれぞれ空間的に配置して調整する必要がなくなるため、小型化およびコスト削減にさらに寄与することができる。
【０１２７】
（第４の実施の形態）
上述した第１〜第３の実施の形態およびその変形例においては、電気光学結晶３における変調信号を印加する外側面３ｃ、３ｄに電極４、５が直接配置されている。
【０１２８】
この構成では、印加電界が増大した場合や、電界密度を上げるために電気光学結晶の厚さｄＥＯを薄くした場合、電気光学結晶３にリーク電流が流れやすくなる恐れがある。
【０１２９】
そこで、第４の実施の形態に係わる光学変調装置１Ｄは、図１５に示すように、電気光学結晶３の外側面３ｃおよび３ｄにそれぞれ形成された第１および第２の誘電体層である誘電体薄膜３５を備えており、信号電極４は、電気光学結晶３の外側面３ｃに形成された誘電体薄膜３５上配設され、グランド電極５は、電気光学結晶３の外側面３ｄに形成された誘電体薄膜３５上に配設されている。
【０１３０】
すなわち、本実施形態の構成によれば、電気光学結晶３に誘電体薄膜３５を形成し、その上に信号電極４およびグランド電極５をそれぞれ配置しているため、電気光学結晶３の電気的な耐圧性を向上させることができる。
【０１３１】
また、電気光学結晶３に印加するのは電界なので、電極間に絶縁物を挟んでも電気光学結晶３の電気光学効果には変化が生じない。
【０１３２】
なお、図１５に示す光学変調装置１Ｄは、図１に示す光学変調装置１の電気光学結晶３に対して誘電体薄膜を形成したものであり、図１６に示す光学変調装置１Ｅは、図１２に示す光学変調装置１Ａの電気光学結晶３に対して誘電体薄膜を形成したものである。
【０１３３】
また、図１７に示す光学変調装置１Ｆは、図１３に示す光学変調装置１Ｂの電気光学結晶３に対して誘電体薄膜を形成したものであり、図１８に示す光学変調装置１Ｇは、図１４に示す光学変調装置１Ｃの電気光学結晶３に対して誘電体薄膜を形成したものである。
【０１３４】
図１６〜図１８それぞれに示す光学変調装置１Ｅ〜１Ｇにおいても、光学変調装置１Ｄと同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
なお、図１５〜図１８それぞれに示す光学変調装置１Ｄ〜１Ｇにおいて、誘電体薄膜３５を形成する方法は、第１の実施の形態で説明したＥＣＲスパッタ法を用いることで、容易に形成することができる。
【０１３６】
なお、図１２〜図１８それぞれに示す光学変調装置１Ａ〜１Ｇにおいては、第１のフィルタ手段として、多層膜狭帯域フィルタ、ハイパス特性を有する多層膜フィルタ、ローパス特性を有する多層膜フィルタを適用することができる。
【０１３７】
なお、全ての実施の形態においては、第１のフィルタ部材として、多層膜構造のフィルタ部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記第１の周波数ω１に対応する波長λ１を透過波長帯域内に含み、周波数ω３−およびω３＋の内の少なくとも一方に対応する波長は遮断波長帯域となる透過波長特性を有するフィルタであればよい。
【０１３８】
また、図１、図１２〜図１８それぞれ示す光学変調装置１、１Ａ〜１Ｇにおいては、信号電極４およびグランド電極５間の電気光学結晶３に対して、電圧信号に対応する電位差（電界）を光路方向に直交する方向に印加するように構成された、いわゆる横型光学変調装置について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、電圧信号に対応する電位差（電界）を光路方向に平行に印加するように構成された、いわゆる縦型光学変調装置についても適用可能である。
【０１３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、電気光学結晶部材が、変調用電圧信号が印加されている状態において、入射された信号光の前記第１の周波数における透過率を当該電気光学結晶部材の電気光学効果により前記閾値より低下させる機能を有しているため、印加制御手段による変調用電圧信号の印加および印加停止に応じて、信号光の透過率を閾値より大きく、あるいは小さく変化させることができる。
【０１４０】
したがって、従来の光変調器において必要であった、偏光子、波長位相板等の分散的な光学部品を用いることなく、光変調を実行することができる。
【０１４１】
このため、光学変調装置自体および光学変調装置を搭載した光通信装置・光モジュールを小型化することができ、また、光学変調装置全体のコストを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる光学変調装置の概略構成を示す図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す光学変調装置の動作原理を説明するための説明図。
【図３】図１に示す多層膜狭帯域フィルタの光学多層膜フィルタ構造を説明する図。
【図４】図１に示す多層膜狭帯域フィルタのバンドパス特性を示す図。
【図５】ＥＣＲスパッタ装置の概略構成を示す図。
【図６】図１に示す多層膜狭帯域フィルタの変形例である多層膜フィルタ（ハイパスフィルタ）の光学多層膜フィルタ構造を説明する図。
【図７】図１に示す多層膜狭帯域フィルタの変形例である多層膜フィルタ（ハイパスフィルタ）のハイパス特性を示す図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、図６に示す多層膜フィルタを用いた光学変調装置の動作原理を説明するための説明図。
【図９】図１に示す多層膜狭帯域フィルタの変形例である多層膜フィルタ（ローパスフィルタ）の光学多層膜フィルタ構造を説明する図。
【図１０】図１に示す多層膜狭帯域フィルタの変形例である多層膜フィルタ（ローパスフィルタ）のローパス特性を示す図。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、図９に示す多層膜フィルタを用いた光学変調装置の動作原理を説明するための説明図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係わる光学変調装置の概略構成を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係わる光学変調装置の概略構成を示す図。
【図１４】第３の実施の形態の変形例に係わる光学変調装置の概略構成を示す図。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係わる光学変調装置の概略構成を示す図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態の誘電体薄膜を図１２に示す光学変調装置の電気光学結晶に対して適用した構成を示す図。
【図１７】本発明の第４の実施の形態の誘電体薄膜を図１３に示す光学変調装置の電気光学結晶に対して適用した構成を示す図。
【図１８】本発明の第４の実施の形態の誘電体薄膜を図１４に示す光学変調装置の電気光学結晶に対して適用した構成を示す図。
【図１９】典型的な電気光学素子（ＥＯ素子）による振幅変調器を示す図。
【符号の説明】
１、１Ａ〜１Ｇ　光学変調装置
２　光源
３　電気光学結晶
４　信号電極
５　グランド電極
６　変調信号出力部
７　多層膜狭帯域フィルタ
３０　多層膜狭帯域フィルタ
３５　誘電体薄膜
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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